JP4712361B2 - Method for manufacturing thin film transistor - Google Patents
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Description
本発明は、選択的にパターンを形成可能な方法を用いた配線の作製方法、薄膜トランジスタの作製方法、及び表示装置の作製方法に関する。特に、本発明は、選択的にパターンを形成可能な方法としてインクジェット法に代表される液滴吐出法を用い、大面積ガラス基板上に形成したトランジスタ等の能動素子を有する表示装置及びその作製方法に関する。また本発明は、選択的にパターン形成可能な方法を用いて形成された配線、薄膜トランジスタ、及び表示装置に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a wiring, a method for manufacturing a thin film transistor, and a method for manufacturing a display device using a method capable of selectively forming a pattern. In particular, the present invention uses a droplet discharge method typified by an inkjet method as a method for selectively forming a pattern, and a display device having an active element such as a transistor formed over a large area glass substrate and a method for manufacturing the display device About. The present invention also relates to a wiring, a thin film transistor, and a display device which are formed using a method capable of selectively forming a pattern.
従来、ガラス基板上の薄膜トランジスタ(以下「TFT」ともいう。)によって構成される、所謂アクティブマトリクス駆動方式の液晶表示パネルは、半導体集積回路の製造技術と同様に、フォトマスクを使った光露光工程により、各種薄膜をパターニングすることにより製造されてきた。 Conventionally, a so-called active matrix liquid crystal display panel composed of thin film transistors (hereinafter also referred to as “TFTs”) on a glass substrate is a light exposure process using a photomask, as in the manufacturing technology of a semiconductor integrated circuit. Thus, it has been manufactured by patterning various thin films.
これまで、一枚のマザーガラス基板から複数の液晶表示パネルを切り出して、大量生産を効率良く行う生産技術が採用されてきた。マザーガラス基板のサイズは、1990年初頭における第1世代の300×400mmから、2000年には第4世代となり680×880mm若しくは730×920mmへと大型化して、一枚の基板から多数の表示パネルが取れるように生産技術が進歩してきた。 Until now, a production technique has been adopted in which a plurality of liquid crystal display panels are cut out from a single mother glass substrate and mass production is efficiently performed. The size of the mother glass substrate was increased from 300 x 400 mm of the first generation in early 1990 to the fourth generation in 2000 and increased to 680 x 880 mm or 730 x 920 mm. Production technology has progressed so that
ガラス基板若しくは表示パネルのサイズが小さい場合には、露光装置により比較的簡便にパターニング処理を行うことが可能であったが、基板サイズが大型化するにつれ、1回の露光処理で表示パネルの全面を同時に処理することが不可能となっていた。その結果、フォトレジストが塗布された領域を複数に分割して、所定のブロック領域毎に露光処理を行い、順次それを繰り返して基板全面の露光を行う方法などが開発されてきた(例えば、特許文献1参照。)。
また液滴吐出技術は活字、画像の描画に使われてきたが、半導体分野におけるパターン形成などへ応用する試みが始まっている。例えば、液滴を所定の膜形成領域に吐出する方法、いわゆるインクジェット法による導電膜配線等の膜パターンの形成方法を改善する方法が提案されている(特許文献1参照)。特許文献1によると、インクジェット法により膜パターンを形成するとき、厚膜化を達成し、細線化の要請も満たし、導電膜とした場合に断線や短絡等の問題を生じない形成方法が開示されている。
しかしながら、ガラス基板のサイズは、第5世代で1000×1200mm若しくは1100×1300mmへとさらに大型化し、第6世代では1500×1800mm、第7世代では2000×2200mm、若しくはそれ以上の畳6畳分(2700×3600mm)サイズが想定されるにつけ、従来のパターニング方法のみによるプロセスでは、生産性良く、低コストで表示パネルを製造することが困難となってきた。すなわち、つなぎ露光により多数回の露光処理を行えば処理時間は増大し、基板の大型化に対応することが困難となってきた。 However, the size of the glass substrate has been further increased to 1000 × 1200 mm or 1100 × 1300 mm in the 5th generation, 1500 × 1800 mm in the 6th generation, 2000 × 2200 mm in the 7th generation, or more 6 tatami mats ( (2700 × 3600 mm) size is assumed, and it has become difficult to manufacture a display panel with high productivity and low cost by a process using only a conventional patterning method. That is, if exposure processing is performed many times by continuous exposure, the processing time increases, and it has become difficult to cope with an increase in the size of the substrate.
そればかりでなく、基板の全面に各種の被膜を形成し、僅かな領域を残してエッチング除去する工法では、材料コストを浪費し、重金属等を含む多量の廃液を処理することが要求されてしまうという問題点が内在していた。 In addition, in the method of forming various coatings on the entire surface of the substrate and removing the etching while leaving a small area, the material cost is wasted and it is required to process a large amount of waste liquid including heavy metals. The problem was inherent.
また上記特許文献2のように、配線を厚膜化するにつれ、配線を覆う薄膜の段切れが問題となってきた。さらに上記文献によると配線幅は50μm程度であり、現状の高精細の表示装置に用いられている薄膜トランジスタの配線幅にとって不十分であった。また配線が微細化されるにつれて、配線抵抗による信号遅延が問題となってきた。 Further, as described in Patent Document 2, as the wiring becomes thicker, the step of the thin film covering the wiring has become a problem. Further, according to the above document, the wiring width is about 50 μm, which is insufficient for the wiring width of the thin film transistor used in the current high-definition display device. Further, as wiring is miniaturized, signal delay due to wiring resistance has become a problem.
そこで本発明は、材料の利用効率を向上させ、かつ、作製工程を簡略化して作製可能な液晶表示装置及びその製造技術を提供することを目的としている。また本発明は上記特許文献2とは異なる方法により配線の細線化を行う手段を提供し、配線を覆う薄膜の段切れ防止、及び配線抵抗による信号遅延を解消することも課題とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a liquid crystal display device that can be manufactured by improving the material utilization efficiency and simplifying the manufacturing process, and a manufacturing technique thereof. Another object of the present invention is to provide means for thinning the wiring by a method different from that of the above-mentioned Patent Document 2, to prevent the thin film covering the wiring from being disconnected and to eliminate signal delay due to wiring resistance.
上記課題を鑑み、本発明は「選択的にパターンを形成可能な方法」により、導電膜を絶縁膜が有する開口部に形成し、導電膜と絶縁膜の表面が平坦性を有する構造を特徴とする。
すなわち本発明の構造は、絶縁膜の側面に接して導電膜が設けられている。
開口部とは、絶縁膜の上面を基準にした凹部と、絶縁膜の下面を基準にした凸部とを有すると表現することができる。平坦性を有するとは、絶縁膜の高さと、導電膜の高さとを揃えるように形成することを指し、作製工程上の多少のずれは含まれる。また、導電膜及び絶縁膜を覆って形成する薄膜が段切れしない程度の平坦性を有すればよい。そのため、絶縁膜と導電膜とは、略同一平面を有している。このような本発明の構造は、絶縁膜に導電膜が嵌設している、と表現することができる。
In view of the above problems, the present invention is characterized in that a conductive film is formed in an opening of an insulating film by a “method capable of selectively forming a pattern”, and the surface of the conductive film and the insulating film has flatness. To do.
That is, in the structure of the present invention, the conductive film is provided in contact with the side surface of the insulating film.
The opening can be expressed as having a concave portion based on the upper surface of the insulating film and a convex portion based on the lower surface of the insulating film. Having flatness means forming the insulating film so that the height of the insulating film is equal to the height of the conductive film, and includes a slight shift in the manufacturing process. In addition, the thin film formed so as to cover the conductive film and the insulating film may be flat enough to prevent disconnection. Therefore, the insulating film and the conductive film have substantially the same plane. Such a structure of the present invention can be expressed as a conductive film fitted into an insulating film.
このような本発明により、導電膜及び絶縁膜を覆って形成する薄膜の段切れを防止することができる。また、開口部の幅を制御することにより、配線の微細化を達成することができる。さらに、開口部の深さを制御することにより、配線の厚膜化を達成することができる。 According to the present invention, disconnection of the thin film formed over the conductive film and the insulating film can be prevented. Further, the wiring can be miniaturized by controlling the width of the opening. Furthermore, the thickness of the wiring can be increased by controlling the depth of the opening.
具体的な本発明の薄膜トランジスタの作製方法は、凹部及び凸部、つまり開口部を有する第1の絶縁膜を形成し、導電膜材料を有する液滴を噴出することにより、凹部に導電膜を形成し、第1の絶縁膜及び導電膜を覆って第2の絶縁膜を形成し、第2の絶縁膜上に半導体膜を形成し、第1の絶縁膜及び導電膜の表面は平坦となるように形成することを特徴とする。 In a specific method for manufacturing a thin film transistor of the present invention, a conductive film is formed in a concave portion by forming a first insulating film having a concave portion and a convex portion, that is, an opening, and ejecting a droplet having a conductive film material. Then, a second insulating film is formed so as to cover the first insulating film and the conductive film, a semiconductor film is formed over the second insulating film, and the surfaces of the first insulating film and the conductive film are flattened. It is characterized by forming in.
また上記工程において、つまり開口部の幅が5μm〜100μmであって、凹部と凸部との高低差、つまり開口部の深さが1μm〜10μmとなるように形成することを特徴とする。 In the above process, the width of the opening is 5 μm to 100 μm, and the height difference between the concave portion and the convex portion, that is, the depth of the opening is 1 μm to 10 μm.
例えば、ゲート電極が半導体膜の下方に形成されるボトムゲート型の薄膜トランジスタの場合、凹部及び凸部、開口部を有する絶縁膜を形成し、導電膜材料を有する液滴を噴出することにより、凹部に第1及び第2のゲート電極を形成し、絶縁膜、第1及び第2のゲート電極を覆ってゲート絶縁膜を形成し、ゲート絶縁膜上に第1及び第2の半導体膜を形成し、ゲート絶縁膜、第1及び第2の半導体膜を同時にパターニングし、第1及び第2の半導体膜上にそれぞれソース電極及びドレイン電極を形成し、第1の半導体膜上に形成されたソース電極又はドレイン電極と、第2のゲート電極とを接続し、第1の絶縁膜及びゲート電極の表面は平坦となるように形成することを特徴とする。 For example, in the case of a bottom-gate thin film transistor in which a gate electrode is formed below a semiconductor film, an insulating film having a concave portion, a convex portion, and an opening is formed, and a droplet having a conductive film material is ejected, whereby the concave portion First and second gate electrodes are formed, an insulating film is formed, a gate insulating film is formed to cover the first and second gate electrodes, and first and second semiconductor films are formed on the gate insulating film. The gate insulating film and the first and second semiconductor films are simultaneously patterned to form the source electrode and the drain electrode on the first and second semiconductor films, respectively, and the source electrode formed on the first semiconductor film Alternatively, the drain electrode and the second gate electrode are connected, and the first insulating film and the surface of the gate electrode are formed to be flat.
また上記工程において、ゲート電極を形成する領域における、開口部の幅が5μm〜20μmであって、凹部と凸部との高低差、つまり開口部の深さが1.5μm〜2.5μmとなるように形成することを特徴とする。 In the above process, the width of the opening in the region where the gate electrode is formed is 5 μm to 20 μm, and the height difference between the concave and convex portions, that is, the depth of the opening is 1.5 μm to 2.5 μm. It is formed as follows.
本発明において、薄膜トランジスタの構造はボトムゲート型に限定されない。ゲート電極が半導体膜の上方に形成されるトップゲート型の薄膜トランジスタの場合、凹部及び凸部、つまり開口部を有する絶縁膜を形成し、導電膜材料を有する液滴を噴出することにより、凹部にソース電極及びドレイン電極を形成し、絶縁膜、ソース電極及びドレイン電極を覆って絶縁膜を形成し、絶縁膜上に半導体膜を形成し、半導体膜上にゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成し、第1の絶縁膜、ソース電極及びドレイン電極の表面は平坦となるように形成することを特徴とする。 In the present invention, the structure of the thin film transistor is not limited to the bottom gate type. In the case of a top-gate thin film transistor in which a gate electrode is formed over a semiconductor film, an insulating film having a recess and a protrusion, that is, an opening is formed, and a droplet having a conductive film material is ejected to the recess. A source electrode and a drain electrode are formed, an insulating film is formed to cover the insulating film, the source electrode, and the drain electrode, a semiconductor film is formed on the insulating film, and a gate electrode is formed on the semiconductor film through the gate insulating film In addition, the first insulating film, the source electrode, and the drain electrode are formed so as to have flat surfaces.
また上記工程において、ソース電極及びドレイン電極を形成する領域における、開口部の幅が10μm〜40μmであって、凹部と凸部との高低差、つまり開口部の深さが1.5μm〜2.5μmとなるように形成することを特徴とする。 In the above process, the width of the opening in the region where the source electrode and the drain electrode are formed is 10 μm to 40 μm, and the height difference between the concave and convex portions, that is, the depth of the opening is 1.5 μm to 2. It is formed so that it may become 5 micrometers.
また本発明において、導電膜材料を有する液滴を噴出する液滴量は、0.1pl〜40plとすることを特徴とする。 In the present invention, the amount of droplets ejecting droplets having a conductive film material is 0.1 pl to 40 pl.
以上のような薄膜トランジスタを用いて、テレビジョン装置を代表とする表示装置、携帯電話機、その他の電子機器を作製することができる。また表示装置には、発光素子を有する発光装置、又は液晶素子を有する液晶表示装置が含まれる。 Using the thin film transistor as described above, a display device typified by a television device, a mobile phone, and other electronic devices can be manufactured. The display device includes a light-emitting device having a light-emitting element or a liquid crystal display device having a liquid crystal element.
このように形成される本発明の薄膜トランジスタの構造は、第1の絶縁膜に嵌設するように設けられた導電膜と、第1の絶縁膜及び導電膜を覆って設けられた第2の絶縁膜と、第2の絶縁膜上に設けられた半導体膜とを有し、絶縁膜と、導電膜とは略同一平面を有していることを特徴とする。 The structure of the thin film transistor of the present invention thus formed includes a conductive film provided so as to fit in the first insulating film, and a second insulating film provided so as to cover the first insulating film and the conductive film. The semiconductor device includes a film and a semiconductor film provided over the second insulating film, and the insulating film and the conductive film have substantially the same plane.
また本発明の薄膜トランジスタは、凹部及び凸部、つまり開口部を有する第1の絶縁膜と、凹部、つまり開口部に設けられた導電膜と、第1の絶縁膜及び導電膜を覆って設けられた第2の絶縁膜と、第2の絶縁膜上に設けられた半導体膜とを有し、導電膜の高さは、凸部の高さと揃っていることを特徴とする。 In addition, the thin film transistor of the present invention is provided so as to cover the first insulating film having a concave portion and a convex portion, that is, an opening, the conductive film provided in the concave portion, that is, the opening, and the first insulating film and the conductive film. The second insulating film and a semiconductor film provided on the second insulating film are provided, and the height of the conductive film is equal to the height of the convex portion.
また上記構造において、開口部の幅が5μm〜100μmの場合、導電膜の線幅は5μm〜100μmとなっている。 In the above structure, when the width of the opening is 5 μm to 100 μm, the line width of the conductive film is 5 μm to 100 μm.
ボトムゲート型の薄膜トランジスタの場合、絶縁膜に嵌設するように設けられたゲート電極と、絶縁膜及びゲート電極を覆って設けられたゲート絶縁膜と、ゲート絶縁膜上に設けられた半導体膜とを有し、絶縁膜と、ゲート電極とは略同一平面を有していることを特徴とする。 In the case of a bottom-gate thin film transistor, a gate electrode provided so as to fit in the insulating film, a gate insulating film provided so as to cover the insulating film and the gate electrode, and a semiconductor film provided on the gate insulating film, The insulating film and the gate electrode have substantially the same plane.
また本発明は、凹部及び凸部、つまり開口部を有する絶縁膜と、凹部、つまり開口部に設けられたゲート電極と、絶縁膜及びゲート電極を覆って設けられたゲート絶縁膜と、ゲート絶縁膜上に設けられた半導体膜とを有し、ゲート電極の高さは、凸部の高さと揃っていることを特徴とする。 The present invention also provides an insulating film having a concave portion and a convex portion, that is, an opening; a gate electrode provided in the concave portion, that is, the opening; a gate insulating film provided so as to cover the insulating film and the gate electrode; And a semiconductor film provided over the film, wherein the height of the gate electrode is aligned with the height of the convex portion.
また上記構造において、ゲート電極を形成する領域における、開口部の幅が5μm〜20μmの場合、ゲート電極の線幅は5μm〜20μmとなっている。 In the above structure, when the width of the opening in the region where the gate electrode is formed is 5 μm to 20 μm, the line width of the gate electrode is 5 μm to 20 μm.
トップゲート型の薄膜トランジスタの場合、第1の絶縁膜に嵌設するように設けられたソース電極及びドレイン電極と、絶縁膜、ソース電極及びドレイン電極を覆って設けられた第2の絶縁膜と、第2の絶縁膜上に設けられた半導体膜とを有し、絶縁膜と、ソース電極及びドレイン電極とは略同一平面を有していることを特徴とする。 In the case of a top-gate thin film transistor, a source electrode and a drain electrode provided so as to be fitted into the first insulating film, an insulating film, a second insulating film provided so as to cover the source electrode and the drain electrode, And a semiconductor film provided over the second insulating film, and the insulating film and the source electrode and the drain electrode have substantially the same plane.
また本発明は、凹部及び凸部、つまり開口部を有する絶縁膜と、凹部、つまり開口部に設けられたソース電極及びドレイン電極と、絶縁膜及びソース電極及びドレイン電極を覆って設けられたゲート絶縁膜と、ゲート絶縁膜上に設けられた半導体膜とを有し、ソース電極及びドレイン電極の高さは、凸部の高さと揃っていることを特徴とする。 The present invention also relates to an insulating film having a recess and a protrusion, that is, an opening, a source electrode and a drain electrode provided in the recess, that is, an opening, and a gate provided to cover the insulating film, the source electrode, and the drain electrode. The semiconductor device includes an insulating film and a semiconductor film provided over the gate insulating film, and the height of the source electrode and the drain electrode is aligned with the height of the convex portion.
また上記構造において、ソース電極及びドレイン電極を形成する領域における、開口部の幅が10μm〜40μmの場合、ソース電極及びドレイン電極の線幅は10μm〜40μmとなっている。 In the above structure, when the width of the opening in the region where the source electrode and the drain electrode are formed is 10 μm to 40 μm, the line width of the source electrode and the drain electrode is 10 μm to 40 μm.
このような薄膜トランジスタにおいて、開口部の深さは1μm〜10μm、例えば1.5μm〜2.5μmとすることができ、導電膜の厚膜化を達成することができる。 In such a thin film transistor, the depth of the opening can be set to 1 μm to 10 μm, for example, 1.5 μm to 2.5 μm, and a thick film of the conductive film can be achieved.
以上のような薄膜トランジスタを有する、テレビジョン装置を代表とする表示装置、携帯電話機、その他の電子機器を得ることができる。表示装置には、発光素子を有する発光装置、又は液晶素子を有する液晶表示装置が含まれる。 A display device typified by a television device, a cellular phone, and other electronic devices each having the above thin film transistor can be obtained. The display device includes a light emitting device having a light emitting element or a liquid crystal display device having a liquid crystal element.
選択的にパターンを形成可能な方法としては、導電膜や絶縁膜などの材料が混入された組成物の液滴(ドットとも表記する)を選択的に吐出(滴下又は噴出)する液滴吐出法を用いることができる。液滴吐出法は、その方式によっては、インクジェット法とも呼ばれる。 As a method for selectively forming a pattern, a droplet discharge method that selectively discharges (drops or jets) a droplet (also referred to as a dot) of a composition mixed with a material such as a conductive film or an insulating film. Can be used. The droplet discharge method is also called an ink jet method depending on the method.
このとき、組成物はドット状に吐出したり、ドットが連なった柱状に吐出することがある。また組成物がドット状又は柱状に吐出されることを単に吐出と表記する。すなわち、複数のドットが連続して吐出されるため、ドットとして認識されず線状に吐出されることもあるが、合わせて吐出と表記する。 At this time, the composition may be ejected in the form of dots or in the form of columns in which dots are connected. Further, the ejection of the composition in the form of dots or columns is simply referred to as ejection. That is, since a plurality of dots are ejected continuously, they may be ejected linearly without being recognized as dots, but are collectively referred to as ejection.
導電体としては、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、タングステン(W)、ニッケル(Ni)、タンタル(Ta)、ビスマス(Bi)、鉛(Pb)、インジウム(In)、錫(Sn)、亜鉛(Zn)、チタン(Ti)、若しくはアルミニウム(Al)、これらからなる合金、これらの分散性ナノ粒子、又はハロゲン化銀の微粒子を用いることができる。特に低抵抗な銀、銅を用いるとよい。 As the conductor, gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), platinum (Pt), palladium (Pd), tungsten (W), nickel (Ni), tantalum (Ta), bismuth (Bi), Lead (Pb), indium (In), tin (Sn), zinc (Zn), titanium (Ti), or aluminum (Al), alloys made of these, dispersible nanoparticles, or silver halide fine particles Can be used. In particular, low resistance silver or copper may be used.
また透明導電膜として、インジウム錫酸化物(ITO)、酸化インジウムに2〜20%の酸化亜鉛(ZnO)を混合したIZO(indium zinc oxide)、酸化インジウムに2〜20%のf酸化珪素(SiO2)を混合した導電材料(通常「ITO−SiOx」と称されるが、ここでは便宜的に「ITSO」又は「NITO」と呼ぶ。)、有機インジウム、有機スズ等を用いることもできる。 In addition, as a transparent conductive film, indium tin oxide (ITO), indium oxide mixed with 2-20% zinc oxide (ZnO), IZO (indium zinc oxide), indium oxide with 2-20% f silicon oxide (SiO 2) 2 ) mixed conductive material (usually referred to as “ITO-SiOx”, but referred to herein as “ITSO” or “NITO” for convenience), organic indium, organic tin, and the like can also be used.
なおこのような導電体を混合して用いることもできる。 Note that a mixture of such conductors can also be used.
組成物中において導電体等の材料が効率よく分散するため、微粒子となる導電体の表面を有機物、又は導電物によりコーティングするとよい。また表面を覆う物質は、積層構造を有してもよい。表面を覆う物質は導電性を有すると好ましいが、たとえ絶縁性の材料を有しても加熱処理等により絶縁性の材料を除去すればよい。特に銅を用いる場合、半導体膜中等に銅が拡散することを防止するため、銅微粒子の表面をニッケル(Ni)又はニッケルボロン(NiB)等の材料で覆うとよい。 In order to efficiently disperse a material such as a conductor in the composition, the surface of the conductor to be fine particles may be coated with an organic substance or a conductor. The substance covering the surface may have a laminated structure. The substance covering the surface is preferably conductive, but even if it has an insulating material, the insulating material may be removed by heat treatment or the like. In particular, when copper is used, the surface of the copper fine particles is preferably covered with a material such as nickel (Ni) or nickel boron (NiB) in order to prevent copper from diffusing into the semiconductor film or the like.
また選択的にパターンを形成可能な方法を用いて、絶縁膜の開口部に形成する導電膜以外のパターンは、選択的にパターンを形成可能な方法により形成しなくともよい。一方、全てのパターンを、選択的にパターンを形成可能な方法により形成しても構わない。本発明は、薄膜トランジスタの一工程において絶縁膜間にパターンを形成すれば、本発明の効果を奏することができるからである。 In addition, the pattern other than the conductive film formed in the opening of the insulating film may be formed by a method capable of selectively forming a pattern by using a method capable of selectively forming a pattern. On the other hand, all patterns may be formed by a method capable of selectively forming patterns. This is because the present invention can achieve the effects of the present invention by forming a pattern between insulating films in one step of the thin film transistor.
また本発明に係る表示装置である液晶表示装置は、液晶を挟持する二つの基板のうち、一方の基板上に形成された少なくとも一の導電体の周囲には、樹脂、つまり絶縁体が形成されていることを特徴としている。 In the liquid crystal display device which is a display device according to the present invention, a resin, that is, an insulator is formed around at least one conductor formed on one of the two substrates sandwiching the liquid crystal. It is characterized by having.
ここで導電体とは、アクティブマトリクス型液晶表示装置の画素部分や周辺回路部分に用いられるTFT等の半導体素子に代表される能動素子や、回路に含まれるゲート電極、ゲート配線、容量配線、ソース電極、ドレイン電極、ソース配線、ドレイン配線、画素電極等のあらゆる導電体を指す。 Here, the conductor means an active element typified by a semiconductor element such as a TFT used for a pixel portion or a peripheral circuit portion of an active matrix liquid crystal display device, a gate electrode, a gate wiring, a capacitor wiring, a source included in the circuit. It refers to all conductors such as an electrode, a drain electrode, a source wiring, a drain wiring, and a pixel electrode.
また、導電体の材料としては、導電体の用途、機能、面積等に応じて種々の材料を選択することができるが、代表的なものとして、銀(Ag)、銅(Cu)、金(Au)、ニッケル(Ni)、白金(Pt)、クロム(Cr)、スズ(Sn)、パラジウム(Pd)、イリジウム(Ir)、ロジウム(Rh)、ルテニウム(Ru)、レニウム(Re)、タングステン(W)、アルミニウム(Al)、タンタル(Ta)、インジウム(In)、テルル(Te)、モリブデン(Mo)、カドミウム(Cd)、亜鉛(Zn)、鉄(Fe)、チタン(Ti)、シリコン(Si)、ゲルマニウム(Ge)、ジルコニウム(Zr)、バリウム(Ba)、アンチモン鉛、酸化スズ・アンチモン、フッ素ドープ酸化亜鉛、炭素(C)、グラファイト、グラッシーカーボン、リチウム(Li)、ベリリウム(Be)、ナトリウム(Na)、マグネシウム(Mg)、カリウム(K)、カルシウム(Ca)、スカンジウム(Sc)、マンガン(Mn)、ジルコニウム(Zr)、ガリウム(Ga)、ニオブ(Nb)、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム/銅混合物、マグネシウム/銀混合物、マグネシウム/アルミニウム混合物、マグネシウム/インジウム混合物、アルミニウム/酸化アルミニウム混合物、リチウム/アルミニウム混合物等、ハロゲン化銀の微粒子等、又は分散性ナノ粒子、あるいは、透明導電膜として用いられる酸化インジウムスズ(ITO)、酸化亜鉛(ZnO)、ガリウムを添加した酸化亜鉛(GZO)、酸化インジウムに2〜20%の酸化亜鉛を混合した酸化インジウム亜鉛(IZO)、有機インジウム、有機スズ、窒化チタン等を用いることができる。 In addition, various materials can be selected as the conductor material according to the use, function, area, etc. of the conductor. Typical examples are silver (Ag), copper (Cu), gold ( Au), nickel (Ni), platinum (Pt), chromium (Cr), tin (Sn), palladium (Pd), iridium (Ir), rhodium (Rh), ruthenium (Ru), rhenium (Re), tungsten ( W), aluminum (Al), tantalum (Ta), indium (In), tellurium (Te), molybdenum (Mo), cadmium (Cd), zinc (Zn), iron (Fe), titanium (Ti), silicon ( Si), germanium (Ge), zirconium (Zr), barium (Ba), antimony lead, tin oxide / antimony, fluorine-doped zinc oxide, carbon (C), graphite, glassyca Bonn, lithium (Li), beryllium (Be), sodium (Na), magnesium (Mg), potassium (K), calcium (Ca), scandium (Sc), manganese (Mn), zirconium (Zr), gallium (Ga ), Niobium (Nb), sodium-potassium alloy, magnesium / copper mixture, magnesium / silver mixture, magnesium / aluminum mixture, magnesium / indium mixture, aluminum / aluminum oxide mixture, lithium / aluminum mixture, silver halide fine particles, etc. Or dispersible nanoparticles, or indium tin oxide (ITO), zinc oxide (ZnO), zinc oxide added with gallium (GZO) used as a transparent conductive film, 2-20% zinc oxide mixed with indium oxide Indium Zinc Oxide (I O), in which an organic indium, organic tin, may be used titanium nitride.
また、特に透明導電膜として用いられる材料に対しては、珪素(Si)又は酸化珪素(SiOx)を、上記導電材料に含有させて用いてもよい。例えば、ITOに酸化珪素を含有させた導電材料(ITSO)を用いることができる。また、上記導電材料からなる層を積層させて所望の導電膜を形成してもよい。 In particular, for a material used as a transparent conductive film, silicon (Si) or silicon oxide (SiOx) may be contained in the conductive material. For example, a conductive material (ITSO) in which silicon oxide is contained in ITO can be used. Alternatively, a desired conductive film may be formed by stacking layers made of the above conductive materials.
なお、該導電体としては、上記金属材料等は勿論のこと、ポリシリコンのような半導体材料も含まれるものとする。なお、パッシブ型液晶表示装置の場合には、格子状(縞状)に配置される電極や、配線等も導電体に含まれるものとする。 Note that the conductor includes not only the above metal material but also a semiconductor material such as polysilicon. Note that in the case of a passive liquid crystal display device, electrodes arranged in a lattice (stripe), wiring, and the like are also included in the conductor.
なおこのような導電体を混合して用いることもできる。 Note that a mixture of such conductors can also be used.
また、樹脂としては、代表的には、ポリイミド、アクリル、又はシリコンと酸素との結合で骨格構造が構成され、置換基に少なくとも水素を含む材料、若しくは置換基にフッ素、アルキル基、または芳香族炭化水素のうち少なくとも一種を有する材料等の透明感光性樹脂が挙げられるが、上記導電体のパターンを固定しうる材料であれば、これらに限定されるものではない。また、バックライトを備えた液晶表示ディスプレイのように、光を透過させる必要がある液晶表示装置(透過型液晶表示装置や半透過型液晶表示装置)においては、該樹脂は透光性が優れた材料を用いるのが望ましいが、外光191を利用した反射型液晶表示装置の場合には、必ずしも透明である必要はない。なお、該樹脂として、カラーフィルタ機能を備えた材料を用いてもよい。例えば、樹脂に、赤色(R)、緑色(G)、青色(B)の顔料、染料等を混ぜた材料を用いることができる。 In addition, as a resin, typically, a skeleton structure is formed of a bond of polyimide, acrylic, silicon, and oxygen, and a material containing at least hydrogen as a substituent, or fluorine, an alkyl group, or aromatic as a substituent A transparent photosensitive resin such as a material having at least one of hydrocarbons can be used, but the material is not limited to these as long as the material can fix the conductor pattern. Further, in a liquid crystal display device (a transmissive liquid crystal display device or a transflective liquid crystal display device) that needs to transmit light, such as a liquid crystal display with a backlight, the resin has excellent translucency. It is desirable to use a material, but in the case of a reflective liquid crystal display device using external light 191, it is not necessarily transparent. Note that a material having a color filter function may be used as the resin. For example, a material in which a resin is mixed with red (R), green (G), blue (B) pigment, dye, or the like can be used.
なお、上述したシリコンと酸素との結合で骨格構造が構成され、置換基に少なくとも水素を含む材料、若しくは置換基にフッ素、アルキル基、または芳香族炭化水素のうち少なくとも一種を有する材料は、シロキサンと呼ばれ、耐熱性平坦化膜又は耐熱性層間膜(HRIL;Heat Resistant Interlayer)の一種である。以後、耐熱性平坦化膜、耐熱性層間膜、耐熱性樹脂又はHRILと言うときは、シロキサンを含むものとする。 Note that a material having at least one of fluorine, an alkyl group, and an aromatic hydrocarbon as a material having a skeleton structure formed of a bond of silicon and oxygen and having at least hydrogen as a substituent, or siloxane as a substituent is siloxane It is a kind of heat resistant planarization film or heat resistant interlayer film (HRIL; Heat Resistant Interlayer). Hereinafter, the term “heat-resistant planarizing film, heat-resistant interlayer film, heat-resistant resin, or HRIL” includes siloxane.
また、液晶を挟持する二つの基板とは、アクティブマトリクス型液晶表示装置の場合には、TFT等の能動素子が形成された素子基板と、対向基板とを指す。また、パッシブ型液晶表示装置の場合には、格子状の電極が形成された基板と、対向基板を指す。 In addition, in the case of an active matrix liquid crystal display device, the two substrates sandwiching liquid crystal indicate an element substrate on which an active element such as a TFT is formed and a counter substrate. In the case of a passive liquid crystal display device, it refers to a substrate on which a grid electrode is formed and a counter substrate.
また、本発明に係る液晶表示装置は、液晶を挟持する二つの基板のうち、一方の基板上に形成された少なくとも一の導電体の周囲には、樹脂が形成されており、導電体は、3d遷移元素若しくはその酸化物、窒化物又は酸窒化物を含む層に接して形成されていることを特徴としている。ここで、3d遷移元素としては、Ti(チタン)、Sc(スカンジウム)、V(バナジウム)、Cr(クロム)、Mn(マンガン)、Fe(鉄)、Co(コバルト)、Ni(ニッケル)、Cu(銅)、Zn(亜鉛)が挙げられる。 Further, in the liquid crystal display device according to the present invention, a resin is formed around at least one conductor formed on one of the two substrates sandwiching the liquid crystal, It is formed in contact with a layer containing a 3d transition element or its oxide, nitride, or oxynitride. Here, as the 3d transition element, Ti (titanium), Sc (scandium), V (vanadium), Cr (chromium), Mn (manganese), Fe (iron), Co (cobalt), Ni (nickel), Cu (Copper) and Zn (zinc).
また、本発明に係る液晶表示装置は、能動素子を有する基板と、対向基板との間に液晶が挟持され、能動素子を有する基板上に形成された少なくとも一の導電体の周囲には、樹脂が形成されており、能動素子のチャネル領域となる半導体膜上には、ポリイミド、アクリル、又はシロキサンからなるチャネル保護膜が形成されていることを特徴としている。なお、該導電体は、3d遷移元素若しくはその酸化物、窒化物又は酸窒化物を含む層に接して形成してもよい。 In the liquid crystal display device according to the present invention, a liquid crystal is sandwiched between a substrate having an active element and a counter substrate, and a resin is formed around at least one conductor formed on the substrate having an active element. And a channel protective film made of polyimide, acrylic, or siloxane is formed on the semiconductor film to be the channel region of the active element. Note that the conductor may be formed in contact with a layer containing a 3d transition element or an oxide, nitride, or oxynitride thereof.
また、本発明に係る液晶表示装置の作製方法は、基板上に、ゲート電極層をパターン形成するための樹脂を形成し、樹脂の間、つまり樹脂に設けられた開口部に、第1の導電材料を含む組成物を吐出することによりゲート電極層を形成し、ゲート電極層上にゲート絶縁膜を形成し、ゲート絶縁膜上に半導体膜を形成し、半導体膜上に不純物元素を含む半導体膜を形成し、不純物元素を含む半導体膜上に、第2の導電材料を含む組成物を吐出することによりソース電極層及びドレイン電極層を形成することによって作製された能動素子を有する基板と、対向基板との間に液晶を挟持させることを特徴としている。 In the method for manufacturing a liquid crystal display device according to the present invention, a resin for patterning the gate electrode layer is formed on the substrate, and the first conductive material is formed between the resins, that is, in the opening provided in the resin. A gate electrode layer is formed by discharging a composition containing a material, a gate insulating film is formed over the gate electrode layer, a semiconductor film is formed over the gate insulating film, and a semiconductor film containing an impurity element over the semiconductor film And a substrate having an active element manufactured by forming a source electrode layer and a drain electrode layer by discharging a composition containing a second conductive material over a semiconductor film containing an impurity element. The liquid crystal is sandwiched between the substrate and the substrate.
ここで、ゲート電極層は、ゲート電極部とゲート配線部(走査線とも呼ばれる。)からなり、これらは同一層(同一レイヤー)で作製しても、異なる層で作製しても良い。また、ソース、ドレイン電極層についても、ソース、ドレイン電極部とソース、ドレイン配線部(2nd配線又は信号線とも呼ばれる。)からなり、これらについても、同一レイヤーで作製しても、異なる層で作製しても良い。また、ソース、ドレイン電極又は2nd配線と画素電極とが、同一レイヤーとなるように作製しても良い。また、ソース、ドレイン電極層についても、ゲート電極層と同様に、パターン形成するための樹脂を形成した後に、樹脂の間、つまり樹脂に設けられた開口部に、第2の導電材料を含む組成物を吐出することにより形成しても良い。 Here, the gate electrode layer includes a gate electrode portion and a gate wiring portion (also referred to as a scanning line), which may be formed of the same layer (same layer) or different layers. The source and drain electrode layers are also composed of a source and drain electrode portion and a source and drain wiring portion (also referred to as a 2nd wiring or a signal line), which are also formed in the same layer or in different layers. You may do it. Further, the source, drain electrode or 2nd wiring and the pixel electrode may be formed in the same layer. Similarly to the gate electrode layer, the source and drain electrode layers are formed of a resin containing a second conductive material between the resins, that is, in the openings provided in the resin after forming a resin for pattern formation. You may form by discharging a thing.
なお、ゲート電極層、ソース、ドレイン電極層とも、その周囲に形成する樹脂は、予め形成しておくのが望ましいが、導電材料と樹脂とを液滴吐出法を用いて同時に、又は適宜時間差を設けて形成しても良い。また、第1及び第2の導電材料は、上記導電材料から適宜採用することができるが、その種類はそれぞれ同じでも異なっていても良い。また、その周囲に設ける樹脂(第1の樹脂、第2の樹脂)についても、それぞれ同じでも異なっていても良い。 The gate electrode layer, the source electrode, and the drain electrode layer are preferably formed in advance around the resin. However, the conductive material and the resin are simultaneously formed using a droplet discharge method, or an appropriate time difference is provided. It may be provided. Moreover, although the 1st and 2nd conductive material can be suitably employ | adopted from the said conductive material, the kind may be the same or different, respectively. Also, the resins (first resin and second resin) provided in the periphery thereof may be the same or different.
なお、上記導電材料を形成する際に用いる液滴吐出法としては、代表的にはインクジェット法が挙げられるが、これに限定されるものではなく、形成する材料の性質に応じて、オフセット印刷法や、スクリーン印刷法等を採用しても構わない。 Note that a droplet discharge method used for forming the conductive material typically includes an inkjet method, but is not limited thereto, and an offset printing method is used depending on the properties of the material to be formed. Alternatively, a screen printing method or the like may be employed.
また、導電材料を形成する前に、上記3d遷移元素若しくはその酸化物、窒化物又は酸窒化物を含む層を形成しておいてもよい。該層は、導電材料の形成前であれば、該導電材料の周囲の樹脂を設ける前に形成しても、設けた後に形成しても良い。 In addition, a layer containing the 3d transition element or its oxide, nitride, or oxynitride may be formed before forming the conductive material. The layer may be formed before or after forming the resin around the conductive material, as long as the conductive material is not formed.
絶縁膜に形成された開口部に導電膜を形成することにより、導電膜と絶縁膜の表面を平坦化することができる。その結果、導電膜及び絶縁膜を覆って形成する薄膜の段切れを防止することができる。また、開口部の幅を制御することにより、配線の微細化を達成することができる。さらに、開口部の深さを制御することにより、配線の厚膜化を達成することができる。 By forming the conductive film in the opening formed in the insulating film, the surfaces of the conductive film and the insulating film can be planarized. As a result, disconnection of the thin film formed over the conductive film and the insulating film can be prevented. Further, the wiring can be miniaturized by controlling the width of the opening. Furthermore, the thickness of the wiring can be increased by controlling the depth of the opening.
また選択的にパターンを形成可能な方法により配線やマスク等のパターンを形成すると、材料の利用効率が向上し、コストの削減、廃液処理量の削減が可能となる。特に選択的にパターンを形成可能な方法によりパターンを形成すると、フォトリソグラフィー工程と比較して工程の簡略化を行うことができる。その結果、設備投資コストの削減、コストの削減、製造時間を短縮することができる。 When a pattern such as a wiring or a mask is formed by a method capable of selectively forming a pattern, the utilization efficiency of the material is improved, and the cost and the amount of waste liquid can be reduced. In particular, when a pattern is formed by a method capable of selectively forming a pattern, the process can be simplified as compared with a photolithography process. As a result, it is possible to reduce capital investment cost, cost reduction, and manufacturing time.
また本発明に係る液晶表示装置は、液晶を挟持する二つの基板のうち、一方の基板上に形成された少なくとも一の導電体の周囲には、樹脂が形成されている構成を有していることにより、該導電体を液滴吐出法によって樹脂の間、つまり樹脂に設けられた開口部に吐出することによって簡単に形成することができ、導電材料も節約することができる。また、液滴吐出法を用いた場合に起こりやすい導電材料を含む組成物の液だれ現象を防止することができるため、良好な導電体のパターンを形成することができ、電極や配線間の短絡を防止することができる。また、液滴吐出法のみで導電材料を吐出した場合、導電材料を含む組成物は主に液状であるため、膜厚を大きくすることが困難とされているが、樹脂の膜厚を制御すれば、液滴吐出法を用いた場合であっても、所望の膜厚の導電体を形成することができる。 In addition, the liquid crystal display device according to the present invention has a configuration in which a resin is formed around at least one conductor formed on one of the two substrates holding the liquid crystal. Thus, the conductor can be easily formed by discharging between the resins by the droplet discharge method, that is, the opening provided in the resin, and the conductive material can be saved. In addition, since a dripping phenomenon of a composition containing a conductive material that easily occurs when a droplet discharge method is used can be prevented, a good conductor pattern can be formed, and a short circuit between electrodes and wiring Can be prevented. In addition, when the conductive material is discharged only by the droplet discharge method, it is difficult to increase the film thickness because the composition containing the conductive material is mainly liquid. For example, a conductor with a desired film thickness can be formed even when the droplet discharge method is used.
また、導電体が、3d遷移元素若しくはその酸化物、窒化物又は酸窒化物を含む層に接して形成されていることにより、導電体と、該層が形成された基板や、他の薄膜との密着性を向上させることができるため、導電体の剥がれを防止することができ、良好な導電パターンを形成することができる。 In addition, since the conductor is formed in contact with the layer containing the 3d transition element or its oxide, nitride, or oxynitride, the conductor, the substrate on which the layer is formed, and other thin films Therefore, it is possible to prevent the conductor from peeling off and to form a favorable conductive pattern.
また、主にアクティブマトリクス型液晶表示装置において用いられるTFTのチャネル領域に設けられるチャネル保護膜として、ポリイミド、アクリル、又はシロキサン等の耐熱性樹脂を用いた構成とすることにより、チャネル保護膜を液滴吐出法によって簡単に形成することができるため、従来のようにパターニングの際にレジストマスクを設ける必要がなく、工程を簡略化することができる。また、チャネル保護膜を設けることにより、チャネル領域の損傷を確実に防止することができ、移動度の高い安定した能動素子を提供することができる。また、該チャネル保護膜を、2層構造、又はそれ以上の多層構造とすることも、上記効果を確保する上で有効である。 In addition, the channel protective film is formed by using a heat-resistant resin such as polyimide, acrylic, or siloxane as a channel protective film provided in a channel region of a TFT mainly used in an active matrix liquid crystal display device. Since it can be easily formed by a droplet discharge method, it is not necessary to provide a resist mask during patterning as in the conventional case, and the process can be simplified. Further, by providing the channel protective film, damage to the channel region can be surely prevented, and a stable active element with high mobility can be provided. It is also effective in securing the above effect that the channel protective film has a two-layer structure or a multi-layer structure having more layers.
また、導電体の周囲に形成される樹脂に顔料等を混ぜたものを採用し、カラーフィルタ機能を持たせることにより、TFT素子基板上や、対向基板上に別途カラーフィルタを設ける必要がなく、工程を簡略化することができる。 In addition, it is not necessary to provide a separate color filter on the TFT element substrate or on the opposite substrate by adopting a resin mixed with pigment or the like formed around the conductor and having a color filter function. The process can be simplified.
また、本発明に係る液晶表示装置の作製方法は、基板上に、ゲート電極層をパターン形成するための樹脂を形成し、樹脂の間、つまり樹脂に設けられた開口部に、第1の導電材料を含む組成物を吐出することによりゲート電極層を形成するという構成を有しているため、該導電体を液滴吐出法によって樹脂の間、つまり樹脂に設けられた開口部に吐出することによって簡単に形成することができ、導電材料も節約することができる。また、液滴吐出法を用いた場合に起こりやすい導電材料を含む組成物の液だれ現象を防止することができるため、良好な導電体のパターンを形成することができ、電極や配線間の短絡を防止することができる。また、液滴吐出法のみで導電材料を吐出した場合、導電材料を含む組成物は主に液状であるため、膜厚を大きくすることが困難とされているが、樹脂の膜厚を制御すれば、液滴吐出法を用いた場合であっても、所望の膜厚の導電体を形成することができる。なお、ソース、ドレイン電極や信号線、画素電極等を上記方法によって作製した場合にも、同様の効果を得ることができる。 In the method for manufacturing a liquid crystal display device according to the present invention, a resin for patterning the gate electrode layer is formed on the substrate, and the first conductive material is formed between the resins, that is, in the opening provided in the resin. Since the gate electrode layer is formed by discharging the composition containing the material, the conductor is discharged between the resins, that is, into the opening provided in the resin by the droplet discharge method. Can be easily formed, and the conductive material can also be saved. In addition, since a dripping phenomenon of a composition containing a conductive material that easily occurs when a droplet discharge method is used can be prevented, a good conductor pattern can be formed, and a short circuit between electrodes and wiring Can be prevented. In addition, when the conductive material is discharged only by the droplet discharge method, it is difficult to increase the film thickness because the composition containing the conductive material is mainly liquid. For example, a conductor with a desired film thickness can be formed even when the droplet discharge method is used. The same effect can be obtained when the source, drain electrode, signal line, pixel electrode, and the like are manufactured by the above method.
また、樹脂を形成する前又は形成した後に、3d遷移元素若しくはその酸化物、窒化物又は酸窒化物を含む層を形成することにより、導電体と、該層が形成された基板や、他の薄膜との密着性を向上させることができるため、導電体の剥がれを防止することができ、良好な導電パターンを形成することができる。 Further, by forming a layer containing a 3d transition element or its oxide, nitride, or oxynitride before or after forming the resin, the conductor, the substrate on which the layer is formed, and other layers Since the adhesion with the thin film can be improved, peeling of the conductor can be prevented, and a favorable conductive pattern can be formed.
また、導電体の周囲に形成される樹脂に顔料等を混ぜたものを採用し、カラーフィルタ機能を持たせることにより、TFT素子基板上や、対向基板上に別途カラーフィルタを設ける必要がなく、工程を簡略化することができる。 In addition, it is not necessary to provide a separate color filter on the TFT element substrate or on the opposite substrate by adopting a resin mixed with pigment or the like formed around the conductor and having a color filter function. The process can be simplified.
上述したとおり、本発明を用いることで、液滴吐出法によって工程を簡略化し、材料コストの削減を図ることができ、かつ、スループット、歩留まりの高い液晶表示装置を提供することができる。特に、ガラス基板のサイズが、第6世代(1500×1800mm)、第7世代(2000×2200mm)、若しくはそれ以上の畳6畳分(2700×3600mm)サイズと拡大して行っても、生産性良く、低コストで表示パネルを製造することができる。また、導電材料としての重金属等を含む多量の廃液を処理する必要がなく、環境への配慮という観点からも、本発明は有意である。 As described above, by using the present invention, a process can be simplified by a droplet discharge method, a material cost can be reduced, and a liquid crystal display device with high throughput and high yield can be provided. In particular, even if the size of the glass substrate is increased to 6th generation (1500 × 1800 mm), 7th generation (2000 × 2200 mm), or more than 6 tatami mats (2700 × 3600 mm), productivity A display panel can be manufactured at a low cost. Further, it is not necessary to treat a large amount of waste liquid containing heavy metal as a conductive material, and the present invention is significant from the viewpoint of environmental considerations.
以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。但し、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the present invention can be implemented in many different modes, and those skilled in the art can easily understand that the modes and details can be variously changed without departing from the spirit and scope of the present invention. Is done. Therefore, the present invention is not construed as being limited to the description of this embodiment mode. Note that in all the drawings for describing the embodiments, the same portions or portions having similar functions are denoted by the same reference numerals, and repetitive description thereof is omitted.
またTFTはゲート、ソース、ドレインの3端子を有するが、ソース端子(ソース電極)、ドレイン端子(ドレイン電極)に関しては、トランジスタの構造上、明確に区別が出来ない。よって、素子間の接続について説明する際は、ソース電極、ドレイン電極のうち一方を第1の電極、他方を第2の電極とも表記する。 A TFT has three terminals, a gate, a source, and a drain. However, the source terminal (source electrode) and the drain terminal (drain electrode) cannot be clearly distinguished because of the structure of the transistor. Therefore, when describing connection between elements, one of a source electrode and a drain electrode is also referred to as a first electrode, and the other is also referred to as a second electrode.
(実施の形態1)
本実施の形態では、薄膜トランジスタの作製方法の一例について説明する。
(Embodiment 1)
In this embodiment, an example of a method for manufacturing a thin film transistor will be described.
まず図1(A)に示すように、絶縁表面を有する基板100を用意する。基板100には、例えばバリウムホウケイ酸ガラスや、アルミノホウケイ酸ガラスなどのガラス基板、石英基板、ステンレス基板、バルク半導体膜等を用いることができる。また、ポリエチレン-テレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエーテルサルフォン(PES)に代表されるプラスチックや、アクリル等の可撓性を有する合成樹脂からなる基板は、一般的に他の基板と比較して耐熱温度が低い傾向にあるが、作製工程における処理温度に耐え得るのであれば用いることが可能である。特に、半導体膜を結晶化するための加熱工程を要しない非晶質半導体膜を有する薄膜トランジスタを形成する場合、可撓性を有する合成樹脂からなる基板を用いやすい。
First, as shown in FIG. 1A, a
また基板の平坦性を高めるため、化学的又は機械的ポリッシング法、いわゆるCMP(Chemical−Mechanical Polishing)法により、表面研磨してから用いると好ましい。CMPの研磨剤(スラリー)には、例えば、塩化シリコンガスを熱分解して得られるフュームドシリカ粒子をKOH添加水溶液に分散したものを用いることができる。 In order to improve the flatness of the substrate, it is preferable to use after polishing the surface by a chemical or mechanical polishing method, so-called CMP (Chemical-Mechanical Polishing) method. As the CMP abrasive (slurry), for example, fumed silica particles obtained by thermally decomposing silicon chloride gas dispersed in a KOH-added aqueous solution can be used.
基板100上に、下地膜101を形成する。下地膜は単層構造又は積層構造を有してもよい。下地膜は、基板中に含まれるNaなどのアルカリ金属やアルカリ土類金属が、半導体膜中に拡散し、半導体素子の特性に悪影響を及ぼすのを防ぐために設ける。そのため、アルカリ金属やアルカリ土類金属の半導体膜への拡散を抑えることができる酸化珪素、窒化珪素、窒化酸化珪素、酸化チタン、窒化チタンなどの絶縁膜を用いて下地膜を形成することができる。またチタン等の導電膜を用いて下地膜を形成することもできる。この場合、導電膜は、作製工程における加熱処理等により、酸化される。特に、下地膜の材料は、ゲート電極材料と密着性の高いものを選択するとよい。例えば、ゲート電極にAgを用いる場合、酸化チタン(TiOx)からなる下地膜を形成すると好ましい。酸化チタンは、下地膜機能と、密着性向上機能とを併せ持っている。その他の下地膜の材料は、3d遷移元素(Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn)、及びそれらの酸化物、窒化物、酸窒化物を用いることができる。
A
また下地膜は、不純物が半導体膜へ拡散することが防止できれば、必ずしも設ける必要はない。そのため本実施の形態で示すように、ゲート電極上にゲート絶縁膜を介して半導体膜を形成する場合、ゲート絶縁膜が半導体膜へ不純物の拡散を防止する機能を果たすことができるため、下地膜を設ける必要はない。さらに、基板材料により下地膜を設けると好ましい場合がある。ガラス基板、ステンレス基板又はプラスチック基板のように、アルカリ金属やアルカリ土類金属が多少なりとも含まれている基板を用いる場合、不純物の拡散を防ぐという観点から下地膜を設けることは有効である。一方、石英基板など不純物の拡散がさして問題とならない場合は、必ずしも下地膜を設ける必要はない。 The base film is not necessarily provided as long as impurities can be prevented from diffusing into the semiconductor film. Therefore, as shown in this embodiment mode, when a semiconductor film is formed over a gate electrode with a gate insulating film interposed therebetween, the gate insulating film can function to prevent impurities from diffusing into the semiconductor film. There is no need to provide. Further, it may be preferable to provide a base film with a substrate material. In the case of using a substrate containing an alkali metal or an alkaline earth metal, such as a glass substrate, a stainless steel substrate, or a plastic substrate, it is effective to provide a base film from the viewpoint of preventing impurity diffusion. On the other hand, in the case where diffusion of impurities does not cause any problem such as a quartz substrate, it is not always necessary to provide a base film.
次いで、下地膜上に絶縁膜102を形成する。絶縁膜は、有機材料や無機材料を用いることができる。有機材料としては、ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、レジスト又はベンゾシクロブテン、シロキサン、ポリシラザンを用いることができる。またポリシラザンとは、珪素(Si)と窒素(N)の結合を有するポリマー材料、いわゆるポリシラザンを含む液体材料を出発原料として形成される。無機材料としては、酸化珪素、又は窒化珪素を用いることができる。絶縁膜は、プラズマCVD法、減圧CVD法、液滴吐出法、スピンコーティング法又はディップ法を用いて形成することができる。粘性の高い原料を用いて形成する場合、液滴吐出法、スピンコーティング法、又はディップ法を用いると好ましい。
Next, the insulating
絶縁膜102は、絶縁膜の上面を基準にすると凹部と表現できる領域(以下、凹部と表記する)20と、絶縁膜の下面を基準にすると凸部と表現できる領域(以下、凸部と表記する)21とを有している。凹部と凸部は、絶縁膜形成後、所望のマスクを形成し、ドライエッチング法又はウェットエッチング法により開口部(溝)を形成し、凹部及び凸部とすることができる。すなわち、凹部と、凸部とにより、開口部を表すことができる。また選択的に、絶縁膜を凸部21となる領域に形成してもよい。凹部と凸部の間隔、つまり開口部の幅は、5μm〜100μmとなるように形成する。特に、液滴吐出法のみでは微細化が難しくなる幅5μm〜50μmの配線を形成する場合、開口部の幅を5μm〜50μmとし、該開口部にむかって液滴吐出法により配線を滴下することで、微細化した配線を形成することができる。そのため、微細な配線を得るために、開口部の幅が5μm〜50μmと細くなるにつれ、本発明は顕著な効果を奏する。
The insulating
また、凹部と凸部の高低差、つまり開口部の深さは、1μm〜10μmとなるように形成する。特に、開口部を深くする場合、駆動用回路からの信号を各半導体素子へ入力するための走査線、引き回し配線等の配線を形成するとよい。液滴吐出法のみで形成する配線と比較して、深さ1μm〜10μmの開口部を形成し、該開口部にむかって液滴吐出法により配線を形成すると、1μm〜10μmの厚い配線を形成することができるため、配線抵抗やそれに起因する発熱、信号遅延を防止することができ好ましい。 Further, the height difference between the concave and convex portions, that is, the depth of the opening is formed to be 1 μm to 10 μm. In particular, when the opening is deepened, a wiring such as a scanning line or a lead-out wiring for inputting a signal from the driving circuit to each semiconductor element is preferably formed. Compared with the wiring formed only by the droplet discharge method, an opening having a depth of 1 μm to 10 μm is formed, and when the wiring is formed by the droplet discharge method toward the opening, a thick wiring of 1 μm to 10 μm is formed. Therefore, wiring resistance, heat generation due to the wiring resistance, and signal delay can be prevented, which is preferable.
本実施の形態では、ドライエッチングにより所望の領域に開口部を形成し、凹部と凸部を有する絶縁膜を形成する。また、ゲート電極を形成する領域の開口部は、幅5μm〜20μmとし、走査線を形成する領域の開口部は、幅10μm〜40μm、外部端子へ引き回す配線(図示しない)を形成する領域の開口部は、幅20μm〜100μmとなるように形成する。この場合、ゲート電極の幅(チャネル長)が5μm〜20μmとなっている。また開口部の深さは、1.5μm〜2.5μmとなるように形成する。 In this embodiment mode, an opening is formed in a desired region by dry etching, and an insulating film having a concave portion and a convex portion is formed. The opening in the region where the gate electrode is formed has a width of 5 μm to 20 μm, the opening in the region where the scanning line is formed has a width of 10 μm to 40 μm, and the opening in the region where wiring (not shown) leading to the external terminal is formed. The part is formed to have a width of 20 μm to 100 μm. In this case, the width (channel length) of the gate electrode is 5 μm to 20 μm. The opening is formed to have a depth of 1.5 μm to 2.5 μm.
このような線幅5μm〜100μmの配線を形成する場合、液滴量は0.1pl〜40plとし、開口部の深さを満たすように複数回滴下するとよい。 In the case where such a wiring having a line width of 5 μm to 100 μm is formed, the amount of droplets is 0.1 pl to 40 pl, and the droplets may be dropped a plurality of times so as to satisfy the depth of the opening.
図1(B)に示すように、絶縁膜102の開口部に走査線及びゲート電極として機能する導電膜(それぞれ、走査線、及びゲート電極と表記する)を形成する。
As shown in FIG. 1B, a conductive film functioning as a scan line and a gate electrode (represented as a scan line and a gate electrode, respectively) is formed in the opening of the insulating
導電膜は、単層構造及び積層構造のいずれを有してもよい。積層構造を有する場合、例えば下層側の第1の導電膜として、液滴吐出法によりAgを含む液滴を滴下し、上層側の第2の導電膜として液滴吐出法やスパッタリング法によりCuを形成してもよい。Cuのように低抵抗材料を形成することにより、配線抵抗が低減し、配線抵抗に伴う発熱や信号遅延を防止することができる。 The conductive film may have either a single layer structure or a stacked structure. In the case of a stacked structure, for example, a droplet containing Ag is dropped by a droplet discharge method as a first conductive film on the lower layer side, and Cu is dropped by a droplet discharge method or a sputtering method as a second conductive film on the upper layer side. It may be formed. By forming a low resistance material such as Cu, wiring resistance can be reduced, and heat generation and signal delay associated with wiring resistance can be prevented.
また積層構造のゲート電極を形成する手段として、メッキ法を用いてもよい。例えば、電気メッキ法又は無電解メッキ法により、液滴吐出法により形成された第1の導電膜の周りに第2の導電膜を形成してもよい。具体的には電気メッキ処理を行い、液滴吐出法により形成されたAgの周りに、Cuを形成することができる。また電流を流す必要のない無電解メッキ処理を行い、液滴吐出法により形成されたAgの周りに、Cuを形成してもよい。例えば、図49に示すように、Cu1310の周りをAg1311で覆った粒子(図49(A))において、Cu1310とAg1311の間にNi又はNiBからなるバッファ層1312を設けた粒子構造が挙げられる(図49(B))。Cuのように低抵抗材料をAgの周りに形成する結果、配線抵抗の低減、配線抵抗に伴う発熱や信号遅延を防止することができる。
Alternatively, a plating method may be used as a means for forming a gate electrode having a stacked structure. For example, the second conductive film may be formed around the first conductive film formed by a droplet discharge method by an electroplating method or an electroless plating method. Specifically, Cu can be formed around Ag formed by a droplet discharge method by performing an electroplating process. Alternatively, Cu may be formed around Ag formed by a droplet discharge method by performing an electroless plating process that does not require a current to flow. For example, as shown in FIG. 49, a particle structure in which a
このとき、基板を金属の溶けた水溶液に浸けることにより、メッキ処理を行うことができる。また大型マザーガラス基板を用いる場合、該基板上に金属の溶けた水溶液を流すことによりメッキ処理を行うことができる。この場合、メッキ処理を行う装置の大型化を防止することができる。 At this time, the plating process can be performed by immersing the substrate in an aqueous solution in which a metal is dissolved. When a large mother glass substrate is used, the plating process can be performed by flowing an aqueous solution in which a metal is dissolved over the substrate. In this case, it is possible to prevent the apparatus for performing the plating process from being enlarged.
具体的には、まず、Agを含む組成物を液滴吐出法で吐出形成する。この際、線幅が数μm〜十数μmと比較的細い場合に、ゲート配線のような太い配線を形成したい場合には、重ねて吐出形成する必要がある。しかし、Agを形成した後、Cuを含むメッキ液にAgが形成された基板を浸す、又は基板上にメッキ液を直接流すことによって、線幅を太くすることができる。特に、吐出形成後の組成物は凹凸が多いため、メッキしやすい。また、Agは高価であるので、Cuメッキを行うことにより、コスト削減にもつながる。なお、本実施の形態の方法で配線を形成する際の導電材料は、この種類に限定されるものではない。 Specifically, first, a composition containing Ag is formed by discharge using a droplet discharge method. At this time, when the line width is relatively thin, such as several μm to several tens of μm, when it is desired to form a thick wiring such as a gate wiring, it is necessary to form the discharge by overlapping. However, after forming Ag, the line width can be increased by immersing the substrate on which Ag is formed in a plating solution containing Cu, or by flowing the plating solution directly on the substrate. In particular, the composition after ejection formation is easy to plate because it has many irregularities. Further, since Ag is expensive, performing Cu plating leads to cost reduction. Note that the conductive material used when forming the wiring by the method of the present embodiment is not limited to this type.
なお、Cuメッキを行った後、導電膜の表面は凹凸が多いため、NiB等のバッファ層を設け平滑化を行い、その後、絶縁膜等を形成するのが望ましい。 Since the surface of the conductive film has many irregularities after Cu plating, it is desirable to provide a buffer layer such as NiB for smoothing, and then form an insulating film or the like.
このように積層構造を用いると、第1の導電膜を微細化して形成する場合、第2の導電膜により配線抵抗を低下することができるため好ましい。またCuのように拡散性の高い導電体を形成する場合、拡散を防止するためCuを覆うようにバリア膜を形成するとよい。 When the stacked structure is used in this manner, it is preferable that the first conductive film be formed to be fine because the second conductive film can reduce the wiring resistance. When a highly diffusible conductor such as Cu is formed, a barrier film may be formed so as to cover Cu in order to prevent diffusion.
本実施の形態では、液滴吐出法を用いて、ノズル104より、溶媒中に走査線及びゲート電極の材料となる導電体が混入した液滴を滴下して、走査線103a、及びゲート電極103bを形成する。なお本実施の形態において、半導体膜等に対するノズルの大きさは、模式的なものであり、実際とは異なる場合がある。また、図1において、走査線及びゲート電極の側面はテーパを有してもよい。この場合、絶縁膜の開口部の側面がテーパを有するように形成すればよい。
In this embodiment, by using a droplet discharge method, a droplet in which a conductive material that is a material for a scan line and a gate electrode is mixed into a solvent from the
そして、溶媒としてテトラデカンを用い、走査線及びゲート電極の材料となる導電体として、Ag2Oの微粒子が分散している液滴を滴下する。このようなAg2Oは絶縁体であるが、焼成することにより還元され、導電体であるAgとなる。 Then, tetradecane is used as a solvent, and a droplet in which fine particles of Ag 2 O are dispersed is dropped as a conductor to be a material for the scanning line and the gate electrode. Such Ag 2 O is an insulator, but is reduced by firing to become Ag which is a conductor.
ノズル104の径や、液滴の量は、導電体の体積、つまり絶縁膜の凹部、その他液滴の材質である粘性等に基づき設定することができる。
The diameter of the
その後、液滴中の溶媒を除去する必要があるとき、焼成したり、乾燥させるため加熱処理を施す。具体的には、所定の温度、例えば200℃〜300℃で加熱すればよく、好ましくは酸素を有する雰囲気で加熱処理を行う。このときゲート電極表面に凹凸が生じないように加熱温度を設定する。特に本実施の形態のように銀(Ag)を有する液滴を用いる場合、酸素及び窒素を有する雰囲気で加熱処理を行うとよい。例えば、酸素の組成比は、10〜25%となるように設定する。すると、液滴の溶媒中に含まれる接着剤等の熱硬化性樹脂などの有機物が分解されるため、有機物を含まない銀(Ag)を得ることができる。その結果、ゲート電極表面の平坦性を高め、比抵抗値を低くすることができる。 Thereafter, when it is necessary to remove the solvent in the droplets, heat treatment is performed for baking or drying. Specifically, heating may be performed at a predetermined temperature, for example, 200 ° C. to 300 ° C., and heat treatment is preferably performed in an atmosphere containing oxygen. At this time, the heating temperature is set so that the gate electrode surface is not uneven. In particular, in the case where droplets containing silver (Ag) are used as in this embodiment, heat treatment is preferably performed in an atmosphere containing oxygen and nitrogen. For example, the oxygen composition ratio is set to 10 to 25%. Then, since organic substances, such as thermosetting resins, such as an adhesive agent contained in the solvent of the droplets are decomposed, silver (Ag) that does not contain organic substances can be obtained. As a result, the flatness of the gate electrode surface can be improved and the specific resistance value can be lowered.
またゲート電極は、銀(Ag)以外にタンタル、タングステン、チタン、モリブデン、アルミニウム、銅から選ばれた元素、又は前記元素を主成分とする合金材料もしくは化合物材料で形成することもできる。また導電膜は、液滴吐出法以外に、スパッタリング法、又はプラズマCVD法により形成することができる。スパッタリング法、又はプラズマCVD法により形成する導電膜として、リン等の不純物元素をドーピングした多結晶シリコン膜に代表される半導体膜や、AgPdCu合金を用いることができる。 In addition to silver (Ag), the gate electrode can be formed using an element selected from tantalum, tungsten, titanium, molybdenum, aluminum, and copper, or an alloy material or a compound material containing the element as a main component. In addition to the droplet discharge method, the conductive film can be formed by a sputtering method or a plasma CVD method. As a conductive film formed by a sputtering method or a plasma CVD method, a semiconductor film typified by a polycrystalline silicon film doped with an impurity element such as phosphorus, or an AgPdCu alloy can be used.
このとき、導電膜の高さと、絶縁膜の凸部の高さを揃えると好ましい。すなわち、絶縁膜及びゲート電極の表面が平坦となると好ましい。そのため、導電体の高さが絶縁膜の凸部の高さより高い場合、平坦化処理を行うとよい。平坦化手段として、CMP法を用いて、平坦性が確保できるように表面研磨することができる。またエッチバックにより、導電膜の表面をエッチングし、平坦化してもよい。 At this time, it is preferable that the height of the conductive film is equal to the height of the convex portion of the insulating film. That is, it is preferable that the surfaces of the insulating film and the gate electrode be flat. Therefore, when the height of the conductor is higher than the height of the convex portion of the insulating film, planarization treatment is preferably performed. As a planarization means, surface polishing can be performed by using a CMP method so as to ensure flatness. Alternatively, the surface of the conductive film may be etched and flattened by etch back.
また別の平坦化手段として、導電膜の加熱処理前に、気体を噴きつける手段を用いて、導電膜を平坦化することができる。気体を噴きつける手段としては、例えば、基板等の不純物除去に使われているエアナイフを用いることができる。また気体としては、大気、酸素、又は窒素を用いることができる。その結果、導電膜表面に形成されたミクロな凹凸まで平坦化することができる。その後、加熱を行う。 Further, as another planarization means, the conductive film can be planarized using a means for injecting a gas before heat treatment of the conductive film. As a means for spraying gas, for example, an air knife used for removing impurities such as a substrate can be used. As the gas, air, oxygen, or nitrogen can be used. As a result, it is possible to flatten even the micro unevenness formed on the surface of the conductive film. Thereafter, heating is performed.
さらに別の手段として、導電膜の加熱処理前に、加圧により導電膜を平坦化することができる。例えば、ホットプレスの原理を利用し、加熱された板を基板上に配置し、加圧しながらプレスする。 As yet another means, the conductive film can be planarized by pressurization before the heat treatment of the conductive film. For example, using the principle of hot pressing, a heated plate is placed on the substrate and pressed while pressing.
一方、加熱処理により、導電膜の体積が収縮し、導電膜の高さが絶縁膜の凸部の高さより低くなる場合、再度、液滴を滴下すればよい。 On the other hand, when the volume of the conductive film shrinks due to the heat treatment and the height of the conductive film becomes lower than the height of the protrusions of the insulating film, the droplets may be dropped again.
また絶縁膜102と、走査線103a、及びゲート電極103bを形成する工程は、液滴吐出法により形成することができる。液滴吐出法による詳細の作製工程は、下記実施の形態で示す。
Further, the step of forming the insulating
図1(C)に示すように、ゲート電極を覆ってゲート絶縁膜106として機能する絶縁膜を形成する。
As shown in FIG. 1C, an insulating film functioning as the
ゲート絶縁膜は、積層構造又は単層構造を有することができる。ゲート絶縁膜としては、酸化珪素、窒化珪素又は窒化酸化珪素等の無機材料からなる絶縁体、又はポリシラザン、ポリビニルアルコール等の有機材料からなる絶縁体を用いることができる。 The gate insulating film can have a stacked structure or a single layer structure. As the gate insulating film, an insulator made of an inorganic material such as silicon oxide, silicon nitride, or silicon nitride oxide, or an insulator made of an organic material such as polysilazane or polyvinyl alcohol can be used.
また本実施の形態のように、銀(Ag)をゲート電極として用いる場合、ゲート絶縁膜には窒化珪素膜を用いると好ましい。酸素を有する絶縁膜を用いると、銀(Ag)と反応し、酸化銀が形成されゲート電極表面が荒れる恐れがあるからである。 In the case where silver (Ag) is used as a gate electrode as in this embodiment mode, a silicon nitride film is preferably used as the gate insulating film. This is because when an insulating film containing oxygen is used, it reacts with silver (Ag), silver oxide is formed, and the gate electrode surface may be roughened.
ゲート絶縁膜は、プラズマCVD法、減圧CVD法、液滴吐出法、スピンコーティング法又はディップ法を用いて形成することができる。粘性の高い原料を用いて形成する場合、液滴吐出法、スピンコーティング法、又はディップ法を用いると好ましい。 The gate insulating film can be formed by a plasma CVD method, a low pressure CVD method, a droplet discharge method, a spin coating method, or a dip method. In the case of using a highly viscous raw material, it is preferable to use a droplet discharge method, a spin coating method, or a dip method.
このとき、絶縁膜102と、走査線103a、及びゲート電極103bとの表面が揃い、平坦化されているため、段切れすることなくゲート絶縁膜を形成することができる。特に、スピンコーティング法、又はディップ法を用いてゲートを形成する場合、表面が平坦化されている本実施の形態の構造は好適である。
At this time, since the surfaces of the insulating
図1(D)に示すように、ゲート絶縁膜上に半導体膜108を形成する。半導体膜は、プラズマCVD法、スパッタリング法、液滴吐出法等により形成することができる。半導体膜の膜厚は25〜200nm(好ましくは30〜60nm)とする。また半導体膜の材料は珪素だけではなくシリコンゲルマニウムも用いることができる。シリコンゲルマニウムを用いる場合、ゲルマニウムの濃度は0.01〜4.5atomic%程度であることが好ましい。
As shown in FIG. 1D, a
また半導体膜は、非晶質半導体、非晶質状態と結晶状態とが混在したセミアモルファス半導体(SASとも表記する)、非晶質半導体中に0.5nm〜20nmの結晶粒を観察することができる微結晶半導体、及び結晶性半導体から選ばれたいずれの状態を有してもよい。特に、0.5nm〜20nmの結晶を粒観察することができる微結晶状態はいわゆるマイクロクリスタル(μc)と呼ばれている。 The semiconductor film can be an amorphous semiconductor, a semi-amorphous semiconductor in which an amorphous state and a crystalline state are mixed (also referred to as SAS), and crystal grains of 0.5 nm to 20 nm can be observed in the amorphous semiconductor. It may have any state selected from a microcrystalline semiconductor and a crystalline semiconductor. In particular, a microcrystalline state in which grains of 0.5 nm to 20 nm can be observed is called a so-called microcrystal (μc).
SASは、非晶質構造と結晶構造(単結晶、多結晶を含む)との中間的な構造を有し、自由エネルギー的に安定な第3の状態を有する半導体である。また短距離秩序を持ち格子歪みを有する結晶質な領域を含んでいる。そして少なくとも膜中の一部の領域には、0.5〜20nmの結晶領域を観測することができ、珪素を主成分とする場合にはラマンスペクトルが520cm-1よりも低波数側にシフトしている。X線回折では珪素結晶格子に由来するとされる(111)、(220)の回折ピークが観測される。また未結合手(ダングリングボンド)の中和剤として、SASは水素或いはハロゲンを1原子%、又はそれ以上含んでいる。 The SAS is a semiconductor having an intermediate structure between an amorphous structure and a crystal structure (including single crystal and polycrystal) and having a third state that is stable in terms of free energy. It also contains a crystalline region with short-range order and lattice distortion. A crystal region of 0.5 to 20 nm can be observed in at least a part of the film, and when silicon is the main component, the Raman spectrum shifts to a lower wave number side than 520 cm −1. ing. In X-ray diffraction, diffraction peaks of (111) and (220) that are derived from the silicon crystal lattice are observed. Further, as a neutralizing agent for dangling bonds, SAS contains 1 atomic% or more of hydrogen or halogen.
SASは、珪化物気体をグロー放電分解することにより得ることができる。代表的な珪化物気体としては、SiH4であり、その他にもSi2H6、SiH2Cl2、SiHCl3、SiCl4、SiF4などを用いることができる。珪化物気体を水素、水素とヘリウム、アルゴン、クリプトン、ネオンから選ばれた一種又は複数種の希ガス元素で希釈して用いることによりSASの形成を容易なものとすることができる。このとき希釈率が10倍〜1000倍の範囲となるように、珪化物気体を希釈すると好ましい。またSi2H6及びGeF4を用い、ヘリウムガスで希釈する方法を用いてSASを形成することができる。グロー放電分解による被膜の反応生成は減圧下で行うと好ましく、圧力は概略0.1Pa〜133Paの範囲で行えばよい。グロー放電を形成するための電力は1MHz〜120MHz、好ましくは13MHz〜60MHzの高周波電力を供給すればよい。基板加熱温度は300度以下が好ましく、100〜250度の基板加熱温度が推奨される。 SAS can be obtained by glow discharge decomposition of a silicide gas. A typical silicide gas is SiH 4 , and in addition, Si 2 H 6 , SiH 2 Cl 2 , SiHCl 3 , SiCl 4 , SiF 4 and the like can be used. The formation of the SAS can be facilitated by diluting the silicide gas with one or plural kinds of rare gas elements selected from hydrogen, hydrogen and helium, argon, krypton, and neon. At this time, it is preferable to dilute the silicide gas so that the dilution rate is in the range of 10 to 1000 times. Further, the SAS can be formed by using Si 2 H 6 and GeF 4 and diluting with helium gas. The reaction generation of the coating by glow discharge decomposition is preferably performed under reduced pressure, and the pressure may be in the range of about 0.1 Pa to 133 Pa. The power for forming the glow discharge may be high frequency power of 1 MHz to 120 MHz, preferably 13 MHz to 60 MHz. The substrate heating temperature is preferably 300 ° C. or less, and a substrate heating temperature of 100 to 250 ° C. is recommended.
また結晶性半導体膜は、非晶質半導体膜を加熱又はレーザー照射により結晶化して形成することができる。また、直接、結晶性半導体膜を形成してもよい。この場合、GeF4、又はF2等のフッ素系ガスと、SiH4、又はSi2H6等のシラン系ガスとを用い、熱又はプラズマを利用して直接、結晶性半導体膜を形成することができる。 The crystalline semiconductor film can be formed by crystallizing an amorphous semiconductor film by heating or laser irradiation. Alternatively, a crystalline semiconductor film may be directly formed. In this case, a crystalline semiconductor film is directly formed using heat or plasma using a fluorine-based gas such as GeF 4 or F 2 and a silane-based gas such as SiH 4 or Si 2 H 6. Can do.
本実施の形態では、半導体膜108として、プラズマCVD法を用いて、珪素を主成分とする非晶質半導体膜(非晶質珪素膜、アモルファスシリコンとも表記する)を形成する。
In this embodiment, as the
次いで、一導電型を有する半導体膜を形成する。なお一導電型を有する半導体膜を形成すると、半導体膜と電極とのコンタクト抵抗が低くなり好ましいが、必要に応じて設ければよい。一導電型を有する半導体膜は、プラズマCVD法、スパッタリング法、液滴吐出法等を用いて形成することができる。本実施の形態では、プラズマCVD法によりN型を有する半導体膜107を形成する。
Next, a semiconductor film having one conductivity type is formed. Note that formation of a semiconductor film having one conductivity type is preferable because contact resistance between the semiconductor film and the electrode is reduced, but the semiconductor film may be provided as necessary. A semiconductor film having one conductivity type can be formed by a plasma CVD method, a sputtering method, a droplet discharge method, or the like. In this embodiment mode, an N-
半導体膜108と、N型を有する半導体膜107とをプラズマCVD法により形成する場合、半導体膜と、N型を有する半導体膜、さらにゲート絶縁膜を連続形成することができる。具体的には、プラズマCVD装置の処理室内への原料ガスの供給を変化させることにより大気開放することなく、連続形成することができる。その結果、半導体膜と、N型を有する半導体膜、さらにゲート絶縁膜の各々の界面への不純物付着を防止することができる。
In the case where the
その後、図示しないがマスクを用いて半導体膜108、N型を有する半導体膜107、及びゲート絶縁膜106を所望の形状にパターニングする。そのため、所望箇所にマスクを形成し、該マスクを用いてドライエッチング又はウェットエッチングによりパターニングする。マスクは、液滴吐出法又はフォトリソグラフィー法により形成することができる。なお、材料の利用効率が向上し、コストの削減、廃液処理量の削減が可能となるため液滴吐出法を用いてマスクを形成すると好ましい。さらに液滴吐出法によりマスクを形成すると、フォトリソグラフィー工程の簡略化を行うことができる。すなわち、フォトマスク形成、露光等が不要となり、設備投資コストの削減を達成でき、製造時間を短縮することができる。
After that, although not shown, the
マスク材料として、無機材料(酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコンなど)、感光性又は非感光性の有機材料(ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、ポリビニルアルコール、レジスト又はベンゾシクロブテン)を用いることができる。例えばポリイミドを用いて液滴吐出法によりマスクを形成する場合、所望箇所に液滴吐出法によりポリイミドを吐出した後、焼成するため150〜300℃で加熱処理を行うとよい。 Inorganic materials (silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, etc.) and photosensitive or non-photosensitive organic materials (polyimide, acrylic, polyamide, polyimide amide, polyvinyl alcohol, resist, or benzocyclobutene) are used as mask materials. Can do. For example, in the case where a mask is formed using polyimide by a droplet discharge method, heat treatment may be performed at 150 to 300 ° C. in order to perform baking after discharging polyimide to a desired portion by a droplet discharge method.
パターニング後、マスクを除去するため、プラズマ処理を行う。なお、マスクは除去せずに絶縁膜として機能させることもできる。 After the patterning, plasma treatment is performed to remove the mask. Note that the mask can be functioned as an insulating film without being removed.
このように同時にパターニングするため、半導体膜108、N型を有する半導体膜107、及びゲート絶縁膜106の端部が一致する構造となる。すなわち、半導体膜108、N型を有する半導体膜107、及びゲート絶縁膜106のそれぞれの端部は、互いの端部を越えないように設けられている。
Since patterning is performed at the same time, the end portions of the
図2(A)に示すように、信号線及び電源線109a、ソース電極及びドレイン電極109bとして機能する導電膜を形成する。信号線及び電源線109a、ソース電極及びドレイン電極109bの線幅は、5μm〜100μmとなるように形成する。導電膜は、単層構造及び積層構造のいずれを有してもよい。積層構造については、ゲート電極について説明した記載を参照することができる。
As shown in FIG. 2A, a conductive film functioning as a signal line and a
導電膜として、金、銀、銅、アルミニウム、チタン、モリブデン、タングステンもしくはシリコンの元素からなる膜又はこれらの元素を用いた合金膜を用いることができる。また導電膜は液滴吐出法を用いて形成することができる。 As the conductive film, a film made of gold, silver, copper, aluminum, titanium, molybdenum, tungsten, or silicon or an alloy film using these elements can be used. The conductive film can be formed by a droplet discharge method.
また導電膜は、銀(Ag)以外にタンタル、タングステン、チタン、モリブデン、アルミニウム、銅から選ばれた元素、又は前記元素を主成分とする合金材料もしくは化合物材料で形成することもできる。また導電膜は、液滴吐出法以外に、スパッタリング法、プラズマCVD法により形成することができる。スパッタリング法、プラズマCVD法により形成する導電膜として、リン等の不純物元素をドーピングした多結晶シリコン膜に代表される半導体膜や、AgPdCu合金を用いることができる。 In addition to silver (Ag), the conductive film can be formed using an element selected from tantalum, tungsten, titanium, molybdenum, aluminum, and copper, or an alloy material or a compound material containing the element as a main component. The conductive film can be formed by a sputtering method or a plasma CVD method in addition to the droplet discharge method. As a conductive film formed by a sputtering method or a plasma CVD method, a semiconductor film typified by a polycrystalline silicon film doped with an impurity element such as phosphorus, or an AgPdCu alloy can be used.
本実施の形態では、液滴吐出法により銀(Ag)を有する液滴を用いて形成する。具体的には、図1(B)に示したゲート電極と同様にノズル104から信号線、電源線、ソース電極及びドレイン電極を形成すればよい。このとき、ソース電極及びドレイン電極の線幅は10μm〜40μmとし、信号線又は電源線の線幅は幅5μm〜40μmとし、外部端子へ引き回す配線(図示しない)の線幅は20μm〜100μmとなるように形成する。またこのように液滴吐出法により線幅5μm〜100μmの配線を形成する場合、液滴量は0.1pl〜40plとする。このとき、ノズルに送られる制御用信号(例えばパルス電圧印加)によって、液滴量を制御することができる。例えば、線幅5μmとする場合、ノズル104からの液滴量は、0.1plとなるように制御すればよい。但し、配線の被形成面と液滴との接触角でも配線幅は制御することができる。
In this embodiment mode, a droplet including silver (Ag) is formed by a droplet discharge method. Specifically, a signal line, a power supply line, a source electrode, and a drain electrode may be formed from the
本実施の形態において、信号線、電源線、ソース電極及びドレイン電極、を形成する場合であっても、ゲート電極等と同様に、絶縁膜に開口部を形成し、該開口部間に信号線、電源線、ソース電極及びドレイン電極を形成してもよい。 In this embodiment mode, even when a signal line, a power supply line, a source electrode, and a drain electrode are formed, an opening is formed in an insulating film and a signal line is formed between the openings, similarly to a gate electrode or the like. A power supply line, a source electrode, and a drain electrode may be formed.
このとき、信号線及び電源線109a下には、走査線103aが形成されており、直接信号線及び電源線109aを形成すると、ショートしてしまう。そのため、信号線及び電源線と走査線との交差部に、絶縁膜112を形成し、ショートを防止する。該絶縁膜は、上記絶縁膜102と同様に形成することができる。本実施の形態では、液滴吐出法によりポリイミドを滴下して形成する。
At this time, the
その後、液滴の溶媒を除去する必要があるとき、焼成したり、乾燥させるため加熱処理を施す。 Thereafter, when it is necessary to remove the solvent of the droplets, heat treatment is performed for baking or drying.
さらに、信号線、電源線、ソース電極及びドレイン電極の被形成面上の撥液性を高めるため、撥液処理を行ってもよい。撥液処理としては、フッ素系のシランカップリング剤等を塗布する方法がある。別の撥液処理として、CHF3、O2混合ガス等を用いたプラズマ処理を行ってもよい。 Further, a liquid repellent treatment may be performed in order to improve the liquid repellency on the formation surface of the signal line, the power supply line, the source electrode, and the drain electrode. As the liquid repellent treatment, there is a method of applying a fluorine-based silane coupling agent or the like. As another liquid repellent treatment, plasma treatment using CHF 3 , O 2 mixed gas or the like may be performed.
その後、ソース電極及びドレイン電極をマスクとして、N型を有する半導体膜107をエッチングする。N型を有する半導体膜が、ソース電極及びドレイン電極を短絡することを防止するためである。このとき、半導体膜108が多少エッチングされることがある。
After that, the N-
以上のように、ソース電極及びドレイン電極まで設けられた薄膜トランジスタ110、111が完成する。このとき薄膜トランジスタ110、111において、薄膜トランジスタ110のソース電極又はドレイン電極109bと、薄膜トランジスタ111のゲート電極は、接続配線を介すことなく直接接続している。
As described above, the
なお本実施の形態の薄膜トランジスタは、半導体膜より下方にゲート電極が設けられた、所謂ボトムゲート型の薄膜トランジスタである。より詳細には、半導体膜が多少エッチングされている、所謂チャネルエッチ型である。 Note that the thin film transistor in this embodiment is a so-called bottom-gate thin film transistor in which a gate electrode is provided below a semiconductor film. More specifically, it is a so-called channel etch type in which the semiconductor film is slightly etched.
以上のように、平坦性を有するように、絶縁膜の開口部に、液滴吐出法を用いて導電膜等を形成することを特徴とする。その結果、導電膜及び絶縁膜を覆って形成する薄膜の段切れを防止することができる。また、開口部の幅を制御することにより、配線の微細化を達成することができる。さらに、開口部の深さを制御することにより、配線の厚膜化を達成することができる。 As described above, a conductive film or the like is formed in the opening portion of the insulating film by a droplet discharge method so as to have flatness. As a result, disconnection of the thin film formed over the conductive film and the insulating film can be prevented. Further, the wiring can be miniaturized by controlling the width of the opening. Furthermore, the thickness of the wiring can be increased by controlling the depth of the opening.
また本実施の形態で示した薄膜トランジスタは、少なくとも液滴吐出法により導電膜又はマスクを形成することを特徴とする。そのため、導電膜又はマスクを形成する一工程に液滴吐出法を用いれば、その他の導電膜やマスクを形成する工程は液滴吐出法以外を用いてもよい。一工程に液滴吐出法を用いれば、材料の利用効率が向上し、コストの削減、廃液処理量の削減が可能となる。特に液滴吐出法によりマスクを形成すると、フォトリソグラフィー工程と比較して工程の簡略化を行うことができる。その結果、設備投資コストの削減、コストの削減、製造時間を短縮することができる。 The thin film transistor described in this embodiment is characterized in that a conductive film or a mask is formed by at least a droplet discharge method. Therefore, if a droplet discharge method is used in one step of forming the conductive film or the mask, a step other than the droplet discharge method may be used for forming the other conductive film or mask. If the droplet discharge method is used in one process, the material utilization efficiency is improved, and the cost and the amount of waste liquid can be reduced. In particular, when a mask is formed by a droplet discharge method, the process can be simplified as compared with a photolithography process. As a result, it is possible to reduce capital investment cost, cost reduction, and manufacturing time.
(実施の形態2)
本実施の形態では、上記薄膜トランジスタを、表示装置、例えば発光装置の画素部に用いる場合を説明する。
(Embodiment 2)
In this embodiment, the case where the thin film transistor is used for a display device, for example, a pixel portion of a light-emitting device will be described.
薄膜トランジスタ110はスイッチングとして機能し、薄膜トランジスタ111は電界発光層の発光輝度を制御する駆動用として機能する。すなわちスイッチングとして機能する薄膜トランジスタ(スイッチング用TFT)のソース電極又はドレイン電極と、駆動用として機能する薄膜トランジスタ(駆動用TFT)のゲート電極が接続している。
The
なお本実施の形態の薄膜トランジスタは、チャネルエッチ型であり、このような薄膜トランジスタが複数設けられた基板をTFT基板と表記する。 Note that the thin film transistor of this embodiment mode is a channel etch type, and a substrate provided with a plurality of such thin film transistors is referred to as a TFT substrate.
図2(B)に示すように、層間絶縁膜113として機能する絶縁膜、及び補助配線、並びに接続配線として機能する導電膜114を形成する。補助配線として機能する導電膜は、信号線、電源線、ソース電極及びドレイン電極上に形成する。その結果、配線抵抗の低減、配線抵抗に伴う発熱や信号遅延を防止することができる。特に、信号線、電源線、ソース電極及びドレイン電極の微細化に伴い、配線抵抗等の問題が顕著化してくるため、補助配線を設けると好適である。また接続配線は、薄膜トランジスタ111のソース電極又はドレイン電極と、画素電極との接続を確保する。特に、層間絶縁膜113により平坦化されているため、画素電極の段切れを防止することができる。その結果、電界発光層に印加される電圧を均一にすることができる。
As shown in FIG. 2B, an insulating film functioning as an
層間絶縁膜113は、絶縁膜102と同様の材料から選択して形成することができる。導電膜114は、走査線及びゲート電極と同様の材料から選択して形成することができる。また層間絶縁膜113と、導電膜114の作製工程は、絶縁膜102と、走査線及びゲート電極の作製工程を参照すればよい。例えば、層間絶縁膜形成後、所望のマスクを形成し、ドライエッチング法又はウェットエッチング法により開口部(溝)を形成し、開口部に導電膜114を形成することができる。
The
層間絶縁膜113と、導電膜114を形成する工程は、液滴吐出法により形成することができる。例えば、液滴吐出法により、導電膜114を柱状に形成し、その後液滴吐出法により層間絶縁膜113を形成することができる。また層間絶縁膜をスピンコーティング法等により形成することもできる。その他の液滴吐出法による詳細の作製工程は、下記実施の形態で示す。
The step of forming the
図3(A)に示すように、薄膜トランジスタ111のソース電極又はドレイン電極と接続するように画素電極115を形成する。
As shown in FIG. 3A, a
画素電極は透光性又は非透光性を有する材料から形成する。例えば、透光性を有する場合、ITO等を用いることができ、非透光性を有する場合、金属膜を用いることができる。具体的な透光性を有する材料として、インジウム錫酸化物(ITO)、酸化インジウムに2〜20%の酸化亜鉛(ZnO)を混合したIZO、酸化インジウムに2〜20%の酸化珪素(SiO2)を混合したITSO、有機インジウム、有機スズ等を用いることもできる。また非透光性を有する材料として、銀(Ag)以外にタンタル、タングステン、チタン、モリブデン、アルミニウム、銅から選ばれた元素、又は前記元素を主成分とする合金材料もしくは化合物材料を用いることができる。本実施の形態では、ITSOを用いて画素電極を形成する。 The pixel electrode is formed from a light-transmitting or non-light-transmitting material. For example, ITO or the like can be used when it has translucency, and a metal film can be used when it has non-translucency. Specific materials having translucency include indium tin oxide (ITO), IZO in which indium oxide is mixed with 2 to 20% zinc oxide (ZnO), and indium oxide with 2 to 20% silicon oxide (SiO 2). It is also possible to use ITSO, organic indium, organic tin, or the like mixed with). In addition to silver (Ag), an element selected from tantalum, tungsten, titanium, molybdenum, aluminum, and copper, or an alloy material or a compound material containing the element as a main component is used as the non-translucent material. it can. In this embodiment mode, pixel electrodes are formed using ITSO.
画素電極は、スパッタリング法又は液滴吐出法により形成することができる。スパッタリング法を用いる場合、メタルマスクを用いて、選択的に画素電極を形成する。一方、液滴吐出法を用いる場合、描画する領域を設定することにより、選択的に画素電極を形成することができる。そのため、メタルマスクを不要とすることができる。 The pixel electrode can be formed by a sputtering method or a droplet discharge method. In the case of using a sputtering method, a pixel electrode is selectively formed using a metal mask. On the other hand, in the case of using a droplet discharge method, a pixel electrode can be selectively formed by setting a drawing region. Therefore, a metal mask can be dispensed with.
以上のような画素電極まで設けられた状態のTFT基板をモジュール用TFT基板と表記する。 The TFT substrate provided with the pixel electrodes as described above is referred to as a module TFT substrate.
本実施の形態では、画素電極115が、層間絶縁膜113上に形成される構造を説明したが、その他の構造でもよい。例えば、層間絶縁膜を形成しない構造をとることができる。具体的には、薄膜トランジスタ110、111を形成後、薄膜トランジスタ111のソース電極又はドレイン電極上に、画素電極を形成してもよい。また別の構造は、絶縁膜102上に画素電極を形成後、薄膜トランジスタ110、111を形成してもよい。このように、層間絶縁膜を形成しない構造は、半導体素子の薄膜化を達成することができる。また層間絶縁膜に起因する工程不良や動作不良を削減することができる。
Although the structure in which the
図4には、画素電極まで形成した構造の上面図を示す。図1〜図3における断面図は、図4におけるA−Bの断面に相当する。絶縁膜102と同一レイヤーに走査線103a及びゲート電極が設けられている。走査線103aの線幅W1は、スイッチング用TFTのゲート電極の線幅W2より大きく形成すると好ましい。ゲート電極W2の線幅が5μm〜20μmであるとき、走査線の線幅W1は2倍程度である10μm〜40μmとする。そのため、液滴吐出法により形成する場合、ノズルの径を変えたり、印加パルスの波形を変えると好ましい。また、同一径のノズルで、同一印加パルス波形を用いる場合、複数回に渡って描画し、走査線の線幅W1を太くすることができる。
FIG. 4 shows a top view of the structure in which up to the pixel electrode is formed. The cross-sectional views in FIGS. 1 to 3 correspond to the cross section AB in FIG. A
そして、ゲート絶縁膜を介して半導体膜等が設けられている。走査線と、信号線及び電源線109aとの交差部に絶縁膜112が設けられ、ソース電極及びドレイン電極と、信号線及び電源線が同一レイヤーに設けられている。ソース電極及びドレイン電極は、半導体膜を覆うように設けられている。また、ソース電極及びドレイン電極の端部は、ゲート電極の端部と重なるように設けられている。これらゲート電極、半導体膜、ソース電極及びドレイン電極を有する薄膜トランジスタ110、111、具体的にはスイッチング用TFT110及び駆動用TFT111が完成する。薄膜トランジスタ111のソース電極と接続するように画素電極115が設けられている。そして画素電極上に設けられる電界発光層から光が射出する。
A semiconductor film or the like is provided through a gate insulating film. An insulating
本実施の形態において、駆動用TFTは非晶質半導体膜を有するため、駆動用TFTのチャネル幅(W3)が大きくなるように設計するとよい。 In this embodiment mode, since the driving TFT includes an amorphous semiconductor film, it is preferable to design the channel width (W3) of the driving TFT to be large.
このような画素構造において、信号線からビデオ信号が入力され、薄膜トランジスタ110、111を介して電界発光層へ電流が供給される。電界発光層は、電流に応じた輝度で発光する。
In such a pixel structure, a video signal is input from the signal line, and current is supplied to the electroluminescent layer through the
なお図4において、ビデオ信号を保持する容量を設けていないが、薄膜トランジスタのゲート容量などでまかなうことが可能である。特に、非晶質半導体を用いて薄膜トランジスタを形成しているため、薄膜トランジスタのゲート容量でまかなうことができる。 Note that although a capacitor for holding a video signal is not provided in FIG. 4, it can be covered with a gate capacitor of a thin film transistor. In particular, since a thin film transistor is formed using an amorphous semiconductor, the gate capacitance of the thin film transistor can be used.
駆動用TFTは電流駆動型の素子であるため、画素内のTFTの特性バラツキ、特にVthバラツキが少ない場合アナログ駆動を用いるとよい。特に、本実施の形態のように、非晶質半導体膜を有するTFTは、特性バラツキが低いため、アナログ駆動を用いると好適である。一方デジタル駆動でも、駆動用TFTを飽和領域(|Vgs−Vth|<|Vds|を満たす領域)で動作させることで、一定の電流値を発光素子に供給することができる。 Since the driving TFT is a current-driven element, analog driving is preferably used when there is little variation in TFT characteristics within the pixel, particularly Vth variation. In particular, as in this embodiment mode, a TFT having an amorphous semiconductor film has low characteristic variation, and thus it is preferable to use analog driving. On the other hand, even in digital driving, a constant current value can be supplied to the light emitting element by operating the driving TFT in a saturation region (region satisfying | Vgs−Vth | <| Vds |).
図3(B)に示すように、画素電極115の端部を覆うように、隔壁又は土手として機能する絶縁膜118を形成する。絶縁膜118には、無機材料(酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコンなど)、感光性又は非感光性の有機材料(ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、レジスト又はベンゾシクロブテン)、シロキサン、ポリシラザン、及びそれらの積層構造を用いることができる。有機材料として、ポジ型感光性有機樹脂又はネガ型感光性有機樹脂を用いることができる。例えば、有機材料としてポジ型の感光性アクリルを用いた場合、露光処理により感光性有機樹脂をエッチングすると上端部に曲率を有する開口部を形成することができる。そのため、後に形成する電界発光層等の段切れを防止することができる。
As shown in FIG. 3B, an insulating
絶縁膜118を形成後、大気圧下又は減圧下で加熱処理を行うと好ましい。加熱温度は、100℃〜450℃、好ましくは250℃〜350℃で行うとよい。その結果、絶縁膜118中又はその表面に吸着している水分を除去することができる。
After the insulating
なお、画素電極にITSOを用いる場合、層間絶縁膜上に窒化珪素膜(図示しない)を形成した後、画素電極115を形成すると好ましい。このとき、ITSOと窒化珪素膜とは接するように形成する。ITSOと窒化珪素膜とにより、電界発光層からの光取り出し効率が向上することがわかっている。
Note that in the case where ITSO is used for the pixel electrode, the
絶縁膜118の開口部に、電界発光層119を形成する。絶縁膜118に対する加熱処理の後、電界発光層を真空蒸着法又は液滴吐出法で形成することが好ましい。このとき、大気に曝すことなく連続して、絶縁膜の加熱処理から電界発光層の形成までを行うとよい。さらに、これらの工程を減圧下で行うと好ましい。特に液滴吐出法により電界発光層を形成する場合、電界発光層を形成する前に、絶縁膜118、特に絶縁膜の開口部に対してプラズマ処理を行ってもよい。プラズマ処理の結果、撥液性又は親液性を制御することができるため、溶媒の選択によって、優先的に絶縁膜の開口部に電界発光層を形成することができるからである。
An
電界発光層の材料は、有機材料(低分子又は高分子を含む)、又は有機材料と無機材料の複合材料として用いることができる。また電界発光層は、液滴吐出法、塗布法又は蒸着法により形成することができる。高分子材料は、液滴吐出法又は塗布法が好ましく、低分子材料は蒸着法、特に真空蒸着法が好ましい。本実施の形態では、電界発光層として、低分子材料を真空蒸着法により形成する。 The material of the electroluminescent layer can be used as an organic material (including a low molecule or a polymer) or a composite material of an organic material and an inorganic material. The electroluminescent layer can be formed by a droplet discharge method, a coating method, or a vapor deposition method. The polymer material is preferably a droplet discharge method or a coating method, and the low molecular material is preferably an evaporation method, particularly a vacuum evaporation method. In this embodiment mode, a low molecular material is formed by a vacuum evaporation method as the electroluminescent layer.
なお電界発光層が形成する分子励起子の種類としては、一重項励起状態と三重項励起状態が可能である。基底状態は通常一重項状態であり、一重項励起状態からの発光は蛍光と呼ばれる。また、三重項励起状態からの発光は燐光と呼ばれる。電界発光層からの発光とは、どちらの励起状態が寄与する場合も含まれる。さらに、蛍光と燐光を組み合わせて用いてもよく、各RGBの発光特性(発光輝度や寿命等)により蛍光及び燐光のいずれかを選択することができる。 Note that the type of molecular exciton formed by the electroluminescent layer can be a singlet excited state or a triplet excited state. The ground state is usually a singlet state, and light emission from the singlet excited state is called fluorescence. In addition, light emission from the triplet excited state is called phosphorescence. The light emission from the electroluminescent layer includes the case where either excited state contributes. Furthermore, fluorescence and phosphorescence may be used in combination, and either fluorescence or phosphorescence can be selected according to the emission characteristics of each RGB (emission luminance, lifetime, etc.).
詳細な電界発光層は、画素電極115側から順に、HIL(ホール注入層)、HTL(ホール輸送層)、EML(発光層)、ETL(電子輸送層)、EIL(電子注入層)の順に積層されている。なお電界発光層は、積層構造以外に単層構造、又は混合構造をとることができる。
The detailed electroluminescent layer is laminated in the order of HIL (hole injection layer), HTL (hole transport layer), EML (light emitting layer), ETL (electron transport layer), and EIL (electron injection layer) in this order from the
具体的には、HILとしてCuPcやPEDOT、HTLとしてα−NPD、ETLとしてBCPやAlq3、EILとしてBCP:LiやCaF2をそれぞれ用いる。また例えばEMLは、R、G、Bのそれぞれの発光色に対応したドーパント(Rの場合DCM等、Gの場合DMQD等)をドープしたAlq3を用いればよい。 Specifically, CuPc or PEDOT is used as HIL, α-NPD is used as HTL, BCP or Alq 3 is used as ETL, and BCP: Li or CaF 2 is used as EIL. Further, for example, EML may be Alq 3 doped with a dopant corresponding to each emission color of R, G, and B (DCM in the case of R, DMQD in the case of G).
なお、電界発光層は上記材料に限定されない。例えば、CuPcやPEDOTの代わりに酸化モリブデン(MoOx:x=2〜3)等の酸化物とα−NPDやルブレンを共蒸着して形成し、ホール注入性を向上させることもできる。また電子注入層にベンゾオキサゾール誘導体(BzOSと示す)を用いてもよい。 Note that the electroluminescent layer is not limited to the above materials. For example, instead of CuPc or PEDOT, an oxide such as molybdenum oxide (MoOx: x = 2 to 3) and α-NPD or rubrene can be co-evaporated to improve the hole injection property. A benzoxazole derivative (shown as BzOS) may be used for the electron injection layer.
本実施の形態において、電界発光層119として、赤色(R)、緑色(G)、青色(B)の発光を示す材料を、それぞれ蒸着マスクを用いた蒸着法等によって選択的に形成することができる。液滴吐出法を用いる場合、赤色(R)、緑色(G)、青色(B)の発光を示す材料を、蒸着マスクを用いずに形成することができる。
In this embodiment mode, a material that emits red (R), green (G), and blue (B) light is selectively formed as the
さらに各RGBの電界発光層を形成する場合、カラーフィルターを用いて、高精細な表示を行うこともできる。カラーフィルターにより、各RGBの発光スペクトルにおけるブロードなピークを鋭くなるように補正できるからである。 Furthermore, when each RGB electroluminescent layer is formed, high-definition display can be performed using a color filter. This is because the color filter can correct a broad peak in the emission spectrum of each RGB so as to be sharp.
以上、各RGBの電界発光層を形成する場合を説明したが、単色の発光を示す電界発光層を形成してもよい。この場合であってカラーフィルターや色変換層を組み合わせることによりフルカラー表示を行うことができる。例えば、白色又は橙色の発光を示す電界発光層を形成する場合、カラーフィルターやカラーフィルターと色変換層とを組み合わせたものを設けることによりフルカラー表示を行うことができる。カラーフィルターや色変換層は、例えば第2の基板(封止基板とも表記する)に形成し、基板へ張り合わせればよい。カラーフィルター、及び色変換層のいずれも液滴吐出法により形成することができる。 The case where the RGB electroluminescent layers are formed has been described above, but an electroluminescent layer exhibiting monochromatic light emission may be formed. In this case, full color display can be performed by combining a color filter and a color conversion layer. For example, when an electroluminescent layer that emits white or orange light is formed, full color display can be performed by providing a color filter or a combination of a color filter and a color conversion layer. For example, the color filter and the color conversion layer may be formed over a second substrate (also referred to as a sealing substrate) and attached to the substrate. Both the color filter and the color conversion layer can be formed by a droplet discharge method.
もちろん単色の発光を示す電界発光層を形成して単色表示を行ってもよい。例えば、単色発光を用いてエリアカラータイプの表示を行うことができる。エリアカラータイプは、パッシブマトリクス型の構造が適しており、主に文字や記号を表示することができる。 Needless to say, a monochromatic display may be performed by forming an electroluminescent layer that emits monochromatic light. For example, an area color type display can be performed using monochromatic light emission. The area color type is suitable for a passive matrix structure and can mainly display characters and symbols.
その後図3(B)に示すように、電界発光層119及び絶縁膜118を覆うように発光素子の第2の電極120を形成する。
After that, as shown in FIG. 3B, a
画素電極(便宜上第1の電極と表記する)115及び第2の電極120の材料は、仕事関数を考慮して選択する必要がある。そして第1の電極及び第2の電極は、画素構造により、いずれも陽極、又は陰極となりうる。本実施の形態では、第1の電極が接続される薄膜トランジスタ111の極性がNチャネル型であるため、第1の電極を陰極、第2の電極を陽極とすると好ましい。また薄膜トランジスタの極性がpチャネル型である場合、第1の電極を陽極、第2の電極を陰極とすると好ましい。
The material of the pixel electrode (referred to as the first electrode for convenience) 115 and the
以下に、陽極及び陰極に用いる電極材料について説明する。 Below, the electrode material used for an anode and a cathode is demonstrated.
陽極として用いる電極材料としては、仕事関数の大きい(仕事関数4.0eV以上)金属、合金、電気伝導性化合物、及びこれらの混合物などを用いることが好ましい。具体例な材料としては、ITO、酸化インジウムに2〜20%の酸化亜鉛(ZnO)を混合したIZO、ITSO、金、白金、ニッケル、タングステン、クロム、モリブデン、鉄、コバルト、銅、パラジウム、又は金属材料の窒化物(例えば、窒化チタン等)を用いることができる。 As an electrode material used as the anode, it is preferable to use a metal, an alloy, an electrically conductive compound, or a mixture thereof having a high work function (work function of 4.0 eV or more). Specific examples include ITO, IZO mixed with 2-20% zinc oxide (ZnO) in indium oxide, ITSO, gold, platinum, nickel, tungsten, chromium, molybdenum, iron, cobalt, copper, palladium, or A metal nitride (e.g., titanium nitride) can be used.
一方、陰極として用いる電極材料としては、仕事関数の小さい(仕事関数3.8eV以下)金属、合金、電気伝導性化合物、及びこれらの混合物などを用いることが好ましい。具体的な材料としては、元素周期律の1族又は2族に属する元素、すなわちリチウムやセシウム等のアルカリ金属、及びマグネシウム、カルシウム、ストロンチウム等、及びこれらを含む合金(Mg:Ag、Al:Li)や化合物(LiF、CsF、CaF2)の他、希土類金属を含む遷移金属を用いて形成することができる。 On the other hand, as an electrode material used as a cathode, it is preferable to use a metal, an alloy, an electrically conductive compound, a mixture thereof, or the like having a low work function (work function of 3.8 eV or less). Specific materials include elements belonging to Group 1 or Group 2 of the periodic table, that is, alkali metals such as lithium and cesium, and magnesium, calcium, strontium, and the like, and alloys containing them (Mg: Ag, Al: Li ) And compounds (LiF, CsF, CaF 2 ), and transition metals including rare earth metals.
また、本実施の形態において陰極材料を透光性とする必要がある場合、これら金属、又はこれら金属を含む合金を非常に薄く形成し、ITO、IZO、ITSO又はその他の透明導電膜(合金を含む)との積層により形成することができる。 Further, in the present embodiment, when the cathode material needs to be translucent, these metals or alloys containing these metals are formed very thin, and ITO, IZO, ITSO, or other transparent conductive films (alloys are used). Including).
第1の電極又は第2の電極として用いられる陽極材料又は陰極材料を、透光性、又は非透光性とすることにより、電界発光層からの光の射出方向を選択することができる。例えば、第1の電極及び第2の電極を、透光性を有する材料で形成する場合、電界発光層からの光が基板側170及び封止基板側171へ射出する両面発光型の表示を行うことができる。このとき、光の出射方向とならない側に設けられた非透光性の電極に、反射性の高い導電膜を用いることにより光を有効利用することができる。
By making the anode material or the cathode material used as the first electrode or the second electrode light-transmitting or non-light-transmitting, the light emission direction from the electroluminescent layer can be selected. For example, in the case where the first electrode and the second electrode are formed using a light-transmitting material, a dual emission display in which light from the electroluminescent layer is emitted to the
これら第1の電極及び第2の電極は蒸着法、スパッタリング法、又は液滴吐出法等により形成することができる。 The first electrode and the second electrode can be formed by an evaporation method, a sputtering method, a droplet discharge method, or the like.
またスパッタリング法により、第2の電極として、例えばITO、ITSO、又はそれらの積層体を形成する場合、スパッタリング時、電界発光層にダメージが入る恐れがある。スパッタリングによるダメージを低減するため、酸化モリブデン(MoOx:x=2〜3)等の酸化物が電界発光層の最上面に形成されると好ましい。そのため、HIL等として機能する酸化モリブデン(MoOx:x=2〜3)又は酸化チタン(TiOx)等の酸化物を電界発光層の最上面に形成し、第1の電極側から順に、EIL(電子注入層)、ETL(電子輸送層)、EML(発光層)、HTL(ホール輸送層)、HIL(ホール注入層)、第2の電極の順に積層すると好適である。すなわち、このように有機材料と無機材料とが混在した電界発光層を形成してもよい。 Moreover, when forming ITO, ITSO, or those laminated bodies as a 2nd electrode by sputtering method, there exists a possibility that an electroluminescent layer may be damaged at the time of sputtering. In order to reduce damage due to sputtering, an oxide such as molybdenum oxide (MoOx: x = 2 to 3) is preferably formed on the uppermost surface of the electroluminescent layer. Therefore, an oxide such as molybdenum oxide (MoOx: x = 2 to 3) or titanium oxide (TiOx) that functions as an HIL or the like is formed on the uppermost surface of the electroluminescent layer, and the EIL (electron) is sequentially formed from the first electrode side. An injection layer), an ETL (electron transport layer), an EML (light emitting layer), an HTL (hole transport layer), an HIL (hole injection layer), and a second electrode are preferably stacked in this order. That is, an electroluminescent layer in which an organic material and an inorganic material are mixed may be formed.
特に本実施の形態では、薄膜トランジスタ111の極性がNチャネル型であるため、電子の移動方向を考慮すると、第1の電極を陰極、EIL(電子注入層)、ETL(電子輸送層)、EML(発光層)、HTL(ホール輸送層)、HIL(ホール注入層)、第2の電極を陽極とすると好ましい。
In particular, in this embodiment mode, since the
また本実施の形態において、層間絶縁膜を形成するため高い平坦性を有し、電界発光層へ均一に電圧を印加することができ好ましい。 In this embodiment mode, an interlayer insulating film is formed, which has high flatness and can apply a voltage uniformly to the electroluminescent layer.
その後、第2の電極上に保護膜として、スパッタリング法やCVD法により、窒素を含む絶縁膜、窒素を含む炭素膜(CNx)、DLC等を形成してもよい。特に、第2の電極にITSOを用いる場合、保護膜として窒化珪素膜を形成すると好ましい。またこれら無機材料からなる保護膜上に、スチレンポリマー等の有機材料から成る保護膜を積層してもよい。その結果、水分や酸素の侵入を防止することができる。 After that, an insulating film containing nitrogen, a carbon film containing nitrogen (CNx), DLC, or the like may be formed as a protective film over the second electrode by a sputtering method or a CVD method. In particular, when ITSO is used for the second electrode, it is preferable to form a silicon nitride film as the protective film. Further, a protective film made of an organic material such as styrene polymer may be laminated on the protective film made of these inorganic materials. As a result, moisture and oxygen can be prevented from entering.
以上のように、平坦性を有するように、絶縁膜の開口部に、液滴吐出法を用いて導電膜等を形成することを特徴とする。その結果、導電膜及び絶縁膜を覆って形成する薄膜の段切れを防止することができる。また、開口部の幅を制御することにより、配線の微細化を達成することができる。さらに、開口部の深さを制御することにより、配線の厚膜化を達成することができる。 As described above, a conductive film or the like is formed in the opening portion of the insulating film by a droplet discharge method so as to have flatness. As a result, disconnection of the thin film formed over the conductive film and the insulating film can be prevented. Further, the wiring can be miniaturized by controlling the width of the opening. Furthermore, the thickness of the wiring can be increased by controlling the depth of the opening.
また本実施の形態で示した表示装置の画素部が有する薄膜トランジスタは、少なくとも液滴吐出法により導電膜又はマスクを形成することを特徴とする。そのため、導電膜又はマスクを形成する一工程に液滴吐出法を用いれば、その他の導電膜やマスクを形成する工程は液滴吐出法以外を用いてもよい。一工程に液滴吐出法を用いれば、材料の利用効率が向上し、コストの削減、廃液処理量の削減が可能となる。特に液滴吐出法によりマスクを形成すると、フォトリソグラフィー工程と比較して工程の簡略化を行うことができる。その結果、設備投資コストの削減、コストの削減、製造時間を短縮することができる。 The thin film transistor included in the pixel portion of the display device described in this embodiment is characterized in that a conductive film or a mask is formed by at least a droplet discharge method. Therefore, if a droplet discharge method is used in one step of forming the conductive film or the mask, a step other than the droplet discharge method may be used for forming the other conductive film or mask. If the droplet discharge method is used in one process, the material utilization efficiency is improved, and the cost and the amount of waste liquid can be reduced. In particular, when a mask is formed by a droplet discharge method, the process can be simplified as compared with a photolithography process. As a result, it is possible to reduce capital investment cost, cost reduction, and manufacturing time.
(実施の形態3)
本実施の形態では、上記実施の形態と異なる方法により薄膜トランジスタを作製する例を説明する。具体的には、チャネル形成領域となる半導体膜上に絶縁膜が設けられた構造が異なり、その他の薄膜トランジスタの構造は上記実施の形態と同様であるため説明を省略する。
(Embodiment 3)
In this embodiment, an example in which a thin film transistor is manufactured by a method different from that in the above embodiment will be described. Specifically, a structure in which an insulating film is provided over a semiconductor film serving as a channel formation region is different, and the structure of other thin film transistors is the same as that in the above embodiment mode, and thus description thereof is omitted.
図10(A)に示すように、上記実施の形態と同様に、基板100上に下地膜101を形成し、下地膜101上に絶縁膜102を形成し、さらに走査線103a、及びゲート電極を形成し、絶縁膜、走査線、及びゲート電極を覆うようにゲート絶縁膜を形成する。その後、ゲート絶縁膜を介して半導体膜を形成する。このとき、絶縁膜102と、走査線103a、及びゲート電極103bとの表面が揃い、平坦化されているため、段切れすることなくゲート絶縁膜を形成することができる。
As shown in FIG. 10A, a
その後、チャネル形成領域となる半導体膜上に、保護膜として機能する絶縁膜140を形成する。絶縁膜140は、酸化珪素や、窒化珪素、窒化酸化珪素などの絶縁膜を用いることができる。そして絶縁膜140は、液滴吐出法、プラズマCVD法、又はスパッタリング法等により形成することができる。プラズマCVD法等により全面に絶縁膜を形成するとき、フォトリソグラフィー工程により所望の形状にパターニングする。フォトリソグラフィー工程として、例えば、レジスト等のマスク材を塗布し、ゲート電極をマスクとして、裏面から露光することにより、所望の形状のマスクを形成し、該マスクを用いて絶縁膜をパターニングすることができる。このように、プラズマCVD法により絶縁膜140を形成する場合、半導体膜、保護膜として機能する絶縁膜、さらにゲート絶縁膜を連続形成することができる。
After that, an insulating
また液滴吐出法により絶縁膜140を形成する場合、材料の利用効率が向上し、コストの削減、廃液処理量の削減が可能となり好ましい。さらに液滴吐出法により絶縁膜を形成すると、フォトリソグラフィー工程の省略を行うことができる。その結果、フォトマスクが不要となり、設備投資コストの削減、コストの削減を達成することができる。さらにフォトリソグラフィー工程を省略できるため、製造時間を短縮することができる。そのため本実施の形態では、液滴吐出法を用いてポリイミド又はポリビニルアルコール等を滴下して絶縁膜140を形成する。
In addition, when the insulating
その後、絶縁膜140を介して、半導体膜上に一導電型を有する半導体膜を形成する。上記実施の形態と同様に、n型を有する半導体膜を形成する。
After that, a semiconductor film having one conductivity type is formed over the semiconductor film with the insulating
上記実施の形態と同様に、ソース電極及びドレイン電極と同一レイヤーにおいて信号線及び電源線109aを形成する。信号線及び電源線と走査線との交差部に、絶縁膜112を形成し、ショートを防止する。該絶縁膜は、上記絶縁膜102と同様に形成することができる。本実施の形態では、液滴吐出法によりポリイミドを滴下して形成する。
Similarly to the above embodiment mode, the signal line and the
その後、ソース電極及びドレイン電極をマスクとして、N型を有する半導体膜をエッチングする。N型を有する半導体膜が、ソース電極及びドレイン電極を短絡することを防止するためである。このとき、絶縁膜140により、半導体膜がエッチングされることを防止できる。
Thereafter, the N-type semiconductor film is etched using the source electrode and the drain electrode as a mask. This is because the N-type semiconductor film prevents the source electrode and the drain electrode from being short-circuited. At this time, the insulating
以上のように、ソース電極及びドレイン電極まで設けられた薄膜トランジスタ110、111が完成する。このとき薄膜トランジスタ110、111において、薄膜トランジスタ110のソース電極又はドレイン電極109bと、薄膜トランジスタ111のゲート電極は、接続配線を介すことなく直接接続している構造は、上記実施の形態と同様である。特に表示装置の画素部にこれら薄膜トランジスタを形成する場合、薄膜トランジスタ110はスイッチングとして機能し、薄膜トランジスタ111は電界発光層の発光輝度を制御する駆動用として機能する。
As described above, the
本実施の形態の薄膜トランジスタは、半導体膜より下方にゲート電極が設けられた、所謂ボトムゲート型の薄膜トランジスタである。より詳細には、半導体膜上に保護膜が設けられている、所謂チャネル保護型である。このような薄膜トランジスタが複数設けられた基板をTFT基板と表記する。 The thin film transistor in this embodiment is a so-called bottom gate thin film transistor in which a gate electrode is provided below a semiconductor film. More specifically, it is a so-called channel protection type in which a protective film is provided over a semiconductor film. A substrate provided with a plurality of such thin film transistors is referred to as a TFT substrate.
その後、上記実施の形態と同様に、層間絶縁膜113及び導電膜114、画素電極115を形成する。このようにして、画素電極まで設けられたモジュール用TFT基板が完成する。
After that, as in the above embodiment, an
次いで、上記実施の形態と異なり、画素電極115の端部を覆うように樹脂141を形成する。樹脂141はブラックマトリクスとして機能させるため、黒色を有し、例えばクロムを有する樹脂から形成する。樹脂141は、フォトリソグラフィー法によりパターニングして形成したり、液滴吐出法により形成することができる。本実施の形態では、液滴吐出法により、樹脂の材料が混在する液滴を吐出して樹脂141を形成する。このとき、樹脂141を画素電極の周囲をアライメント用のマーカーとして、描画することができる。
Next, unlike the above embodiment, a
その後、樹脂141上に、土手又は隔壁として機能する絶縁膜118を形成する。絶縁膜118の材料や作製工程は、上記実施の形態を参照すればよい。絶縁膜118を液滴吐出法により形成する場合、樹脂141をアライメント用のマーカーとして、描画することができる。
After that, an insulating
次いで、上記実施の形態と同様に、電界発光層119、第2の電極120を形成する。
Next, as in the above embodiment mode, an
また土手又は隔壁として機能できるような高さに、樹脂141を形成する場合、絶縁膜118は形成する必要はない。
In the case where the
またチャネル保護型の薄膜トランジスタに代えて、上記実施の形態で示したチャネルエッチ型の薄膜トランジスタとしてもよい。もちろん、上記実施の形態と同様に、樹脂141を形成することなく絶縁膜118、電界発光層119、第2の電極120を形成してもよい。すなわち、本実施の形態は上記実施の形態と自由に組み合わせることができる。
Further, instead of the channel protective thin film transistor, the channel etch thin film transistor described in the above embodiment may be used. Needless to say, as in the above embodiment, the insulating
以上のように、平坦性を有するように、絶縁膜の開口部に、液滴吐出法を用いて導電膜等を形成することを特徴とする。その結果、導電膜及び絶縁膜を覆って形成する薄膜の段切れを防止することができる。また、開口部の幅を制御することにより、配線の微細化を達成することができる。さらに、開口部の深さを制御することにより、配線の厚膜化を達成することができる。 As described above, a conductive film or the like is formed in the opening portion of the insulating film by a droplet discharge method so as to have flatness. As a result, disconnection of the thin film formed over the conductive film and the insulating film can be prevented. Further, the wiring can be miniaturized by controlling the width of the opening. Furthermore, the thickness of the wiring can be increased by controlling the depth of the opening.
また本実施の形態で示した薄膜トランジスタは、少なくとも液滴吐出法により導電膜又はマスクを形成することを特徴とする。そのため、導電膜又はマスクを形成する一工程に液滴吐出法を用いれば、その他の導電膜やマスクを形成する工程は液滴吐出法以外を用いてもよい。一工程に液滴吐出法を用いれば、材料の利用効率が向上し、コストの削減、廃液処理量の削減が可能となる。特に液滴吐出法によりマスクを形成すると、フォトリソグラフィー工程と比較して工程の簡略化を行うことができる。その結果、設備投資コストの削減、コストの削減、製造時間を短縮することができる。 The thin film transistor described in this embodiment is characterized in that a conductive film or a mask is formed by at least a droplet discharge method. Therefore, if a droplet discharge method is used in one step of forming the conductive film or the mask, a step other than the droplet discharge method may be used for forming the other conductive film or mask. If the droplet discharge method is used in one process, the material utilization efficiency is improved, and the cost and the amount of waste liquid can be reduced. In particular, when a mask is formed by a droplet discharge method, the process can be simplified as compared with a photolithography process. As a result, it is possible to reduce capital investment cost, cost reduction, and manufacturing time.
(実施の形態4)
本実施の形態では、上記実施の形態と異なる方法により薄膜トランジスタを作製する例を説明する。具体的には、半導体膜とゲート絶縁膜とを同時にパターニングすることなく薄膜トランジスタを形成する点が異なり、その他の薄膜トランジスタの構造及び工程は上記実施の形態と同様であるため説明を省略する。
(Embodiment 4)
In this embodiment, an example in which a thin film transistor is manufactured by a method different from that in the above embodiment will be described. Specifically, a thin film transistor is formed without patterning the semiconductor film and the gate insulating film at the same time, and the structure and process of other thin film transistors are the same as those in the above embodiment mode, and thus description thereof is omitted.
図11(A)に示すように、上記実施の形態と同様に、基板100上に下地膜101を形成し、絶縁膜102及び走査線103a、並びにゲート電極を形成し、絶縁膜、走査線、及びゲート電極を覆うようにゲート絶縁膜を形成する。このとき、絶縁膜102と、走査線103a、及びゲート電極103bとの表面が揃い、平坦化されているため、段切れすることなくゲート絶縁膜を形成することができる。ゲート絶縁膜を介して半導体膜、及びN型を有する半導体膜を形成する。その後、所望の形状に半導体膜、及びN型を有する半導体膜をパターニングする。このときゲート絶縁膜はエッチングしないように制御する。
As shown in FIG. 11A, as in the above embodiment, the
その後、信号線及び電源線109a、ソース電極並びにドレイン電極を同一レイヤーに形成する。本実施の形態は、上記実施の形態と異なり半導体膜及びN型を有する半導体膜と同時にゲート絶縁膜をエッチングしないため、走査線と、信号線又は電源線との交差部には、ゲート絶縁膜が形成されている。そのため、絶縁膜112を形成する必要がない。
After that, the signal line and the
その後、ソース電極及びドレイン電極をマスクとして、N型を有する半導体膜をエッチングする。N型を有する半導体膜が、ソース電極及びドレイン電極を短絡することを防止するためである。このとき、半導体膜108が多少エッチングされることがある。
Thereafter, the N-type semiconductor film is etched using the source electrode and the drain electrode as a mask. This is because the N-type semiconductor film prevents the source electrode and the drain electrode from being short-circuited. At this time, the
以上のように、ソース電極及びドレイン電極まで設けられた薄膜トランジスタ110、111が完成する。特に表示装置の画素部にこれら薄膜トランジスタを形成する場合、薄膜トランジスタ110はスイッチングとして機能し、薄膜トランジスタ111は電界発光層の発光輝度を制御する駆動用として機能する。
As described above, the
本実施の形態の薄膜トランジスタは、半導体膜より下方にゲート電極が設けられた、所謂ボトムゲート型の薄膜トランジスタである。より詳細には、半導体膜が多少エッチングされている、所謂チャネルエッチ型である。このような薄膜トランジスタが複数設けられた基板をTFT基板と表記する。 The thin film transistor in this embodiment is a so-called bottom gate thin film transistor in which a gate electrode is provided below a semiconductor film. More specifically, it is a so-called channel etch type in which the semiconductor film is slightly etched. A substrate provided with a plurality of such thin film transistors is referred to as a TFT substrate.
チャネルエッチ型の薄膜トランジスタに代えて、上記実施の形態で示したチャネル保護型の薄膜トランジスタとしてもよい。すなわち、本実施の形態は上記実施の形態と自由に組み合わせることができる。 Instead of the channel etch thin film transistor, the channel protective thin film transistor described in the above embodiment may be used. That is, this embodiment mode can be freely combined with the above embodiment modes.
図11(B)に示すように、上記実施の形態と同様に、層間絶縁膜113及び導電膜114を形成する。このとき薄膜トランジスタ110、111において、薄膜トランジスタ110のソース電極又はドレイン電極109bと、薄膜トランジスタ111のゲート電極とを接続するため、ゲート絶縁膜に開口部を形成する。薄膜トランジスタ110のソース電極又はドレイン電極109bと、薄膜トランジスタ111のゲート電極とを接続するための接続配線として、開口部には導電膜114を形成する。またソース電極又はドレイン電極を形成することにより、接続配線を介すことなく、薄膜トランジスタ110のソース電極又はドレイン電極109bと、薄膜トランジスタ111のゲート電極と接続してもよい。
As shown in FIG. 11B, an
その後、上記実施の形態と同様に、画素電極115を形成する。このようにして、画素電極まで設けられたモジュール用TFT基板が完成する。
After that, the
その後、土手又は隔壁として機能する絶縁膜118、電界発光層119、第2の電極120を形成する。絶縁膜、電界発光層、及び第2の電極の材料や作製工程は、上記実施の形態を参照すればよい。
After that, an insulating
また、上記実施の形態で示したように、ブラックマトリクスとして機能する樹脂を形成してもよい。すなわち、本実施の形態は上記実施の形態と自由に組み合わせることができる。 Further, as shown in the above embodiment mode, a resin functioning as a black matrix may be formed. That is, this embodiment mode can be freely combined with the above embodiment modes.
以上のように、平坦性を有するように、絶縁膜の開口部に、液滴吐出法を用いて導電膜等を形成することを特徴とする。その結果、導電膜及び絶縁膜を覆って形成する薄膜の段切れを防止することができる。また、開口部の幅を制御することにより、配線の微細化を達成することができる。さらに、開口部の深さを制御することにより、配線の厚膜化を達成することができる。 As described above, a conductive film or the like is formed in the opening portion of the insulating film by a droplet discharge method so as to have flatness. As a result, disconnection of the thin film formed over the conductive film and the insulating film can be prevented. Further, the wiring can be miniaturized by controlling the width of the opening. Furthermore, the thickness of the wiring can be increased by controlling the depth of the opening.
また本実施の形態で示した薄膜トランジスタは、少なくとも液滴吐出法により導電膜又はマスクを形成することを特徴とする。そのため、導電膜又はマスクを形成する一工程に液滴吐出法を用いれば、その他の導電膜やマスクを形成する工程は液滴吐出法以外を用いてもよい。一工程に液滴吐出法を用いれば、材料の利用効率が向上し、コストの削減、廃液処理量の削減が可能となる。特に液滴吐出法によりマスクを形成すると、フォトリソグラフィー工程と比較して工程の簡略化を行うことができる。その結果、設備投資コストの削減、コストの削減、製造時間を短縮することができる。 The thin film transistor described in this embodiment is characterized in that a conductive film or a mask is formed by at least a droplet discharge method. Therefore, if a droplet discharge method is used in one step of forming the conductive film or the mask, a step other than the droplet discharge method may be used for forming the other conductive film or mask. If the droplet discharge method is used in one process, the material utilization efficiency is improved, and the cost and the amount of waste liquid can be reduced. In particular, when a mask is formed by a droplet discharge method, the process can be simplified as compared with a photolithography process. As a result, it is possible to reduce capital investment cost, cost reduction, and manufacturing time.
(実施の形態5)
本実施の形態では、上記実施の形態と異なる方法により薄膜トランジスタを作製する例を説明する。具体的には、半導体膜の下側に、ゲート電極、及びソース電極並びにドレイン電極を設ける構造が異なり、その他の薄膜トランジスタの構造及び作製工程は上記実施の形態と同様であるため説明を省略する。
(Embodiment 5)
In this embodiment, an example in which a thin film transistor is manufactured by a method different from that in the above embodiment will be described. Specifically, a structure in which a gate electrode, a source electrode, and a drain electrode are provided below the semiconductor film is different, and the structure and manufacturing process of other thin film transistors are the same as those in the above embodiment mode, and thus description thereof is omitted.
図12(A)に示すように、上記実施の形態と同様に、基板100上に下地膜101を形成し、絶縁膜102を形成する。上記実施の形態と異なり、絶縁膜102間には信号線及び電源線109a、及びソース電極並びにドレイン電極109bとして機能する導電膜109を形成する。
As shown in FIG. 12A, a
本実施の形態では、ドライエッチングにより所望の領域に開口部を形成し、凹部と凸部を有する絶縁膜を形成する。また、ソース電極及びドレイン電極を形成する領域の開口部は、幅10μm〜40μmとし、信号線又は電源線を形成する領域の開口部は、幅5μm〜40μm、外部端子へ引き回す配線(図示しない)を形成する領域の開口部は、幅20μm〜100μmとなるように形成する。また開口部の深さは、1.5μm〜2.5μmとなるように形成する。 In this embodiment mode, an opening is formed in a desired region by dry etching, and an insulating film having a concave portion and a convex portion is formed. In addition, the opening in the region where the source electrode and the drain electrode are formed has a width of 10 μm to 40 μm, and the opening in the region where the signal line or the power supply line is formed has a width of 5 μm to 40 μm. The opening in the region for forming the film is formed to have a width of 20 μm to 100 μm. The opening is formed to have a depth of 1.5 μm to 2.5 μm.
このような線幅5μm〜100μmの配線を形成する場合、液滴量は0.1pl〜40plとし、開口部の深さを満たすように複数回滴下するとよい。 In the case where such a wiring having a line width of 5 μm to 100 μm is formed, the amount of droplets is 0.1 pl to 40 pl, and the droplets may be dropped a plurality of times so as to satisfy the depth of the opening.
上記実施の形態と同様に、導電膜109の高さと、絶縁膜の凸部の高さを揃えると好ましい。そのため、導電膜109の高さが絶縁膜の凸部の高さより高い場合、平坦化処理を行うとよい。 Similarly to the above embodiment mode, it is preferable to align the height of the conductive film 109 with the height of the protrusions of the insulating film. Therefore, planarization treatment is preferably performed when the height of the conductive film 109 is higher than the height of the protrusions of the insulating film.
一方、加熱処理により、導電膜の体積が収縮し、導電膜109の高さが絶縁膜の凸部の高さより低くなる場合、再度、液滴を滴下すればよい。 On the other hand, when the volume of the conductive film contracts due to the heat treatment and the height of the conductive film 109 becomes lower than the height of the convex portion of the insulating film, the droplet may be dropped again.
その後、絶縁膜102及び導電膜109を覆うように絶縁膜136を形成すると好ましい。絶縁膜136は、酸化珪素又は窒化珪素から形成することができる。特に本実施の形態のように、導電膜109に銀(Ag)を用いる場合、酸素を有する絶縁膜を用いると、銀(Ag)と反応し、酸化銀が形成されゲート電極表面が荒れる恐れがあるため、絶縁膜136は窒化珪素から形成するとよい。
After that, the insulating
次いで、半導体膜108を形成し、所望の形状にパターニング後、半導体膜を覆うようにゲート絶縁膜106を形成する。半導体膜、及びゲート絶縁膜の材料及び作製工程は、上記実施の形態を参照することができる。
Next, a
図12(B)に示すように、絶縁膜136及びゲート絶縁膜106をエッチングして開口部を形成する。開口部には、ゲート電極103bとして機能する導電膜を形成する。ゲート電極と同一レイヤーに走査線103aとして機能する導電膜を形成する。これら導電膜103は、上記実施の形態を参照して形成することができる。
As shown in FIG. 12B, the insulating
このとき、ゲート電極の線幅は5μm〜20μmとし、走査線の線幅は幅10μm〜40μmとし、外部端子へ引き回す配線(図示しない)の線幅は20μm〜100μmとなるように形成する。この場合、ゲート電極の幅(チャネル長)が5μm〜20μmとなっている。またこのように液滴吐出法により線幅5μm〜100μmの配線を形成する場合、液滴量は0.1pl〜40plとする。このとき、ノズルに送られる制御用信号(例えばパルス電圧印加)によって、液滴量を制御することができる。例えば、線幅5μmとする場合、ノズル104からの液滴量は、0.1plとなるように制御すればよい。但し、配線の被形成面と液滴との接触角でも配線幅は制御することができる。
At this time, the line width of the gate electrode is set to 5 μm to 20 μm, the line width of the scanning line is set to 10 μm to 40 μm, and the line width of the wiring (not shown) routed to the external terminal is set to 20 μm to 100 μm. In this case, the width (channel length) of the gate electrode is 5 μm to 20 μm. Further, when a wiring having a line width of 5 μm to 100 μm is formed by the droplet discharge method as described above, the droplet amount is set to 0.1 pl to 40 pl. At this time, the droplet amount can be controlled by a control signal (for example, pulse voltage application) sent to the nozzle. For example, when the line width is 5 μm, the amount of droplets from the
本実施の形態において、ゲート電極、及び走査線を形成する場合であっても、ソース電極及びドレイン電極等と同様に、絶縁膜に開口部を形成し、該開口部間にゲート電極、及び走査線を形成してもよい。 In this embodiment mode, even when a gate electrode and a scan line are formed, an opening is formed in the insulating film as in the case of the source electrode and the drain electrode, and the gate electrode and the scan are formed between the openings. A line may be formed.
以上のように、ゲート電極まで設けられた薄膜トランジスタ110、111が完成する。このとき薄膜トランジスタ110、111において、薄膜トランジスタ110のソース電極又はドレイン電極109bと、薄膜トランジスタ111のゲート電極は、接続配線を介すことなく、薄膜トランジスタ111が有するゲート電極により接続している。特に表示装置の画素部にこれら薄膜トランジスタを形成する場合、薄膜トランジスタ110はスイッチングとして機能し、薄膜トランジスタ111は電界発光層の発光輝度を制御する駆動用として機能する。
As described above, the
本実施の形態の薄膜トランジスタは、半導体膜より上方にゲート電極が設けられた、所謂トップゲート型の薄膜トランジスタである。このような薄膜トランジスタが複数設けられた基板をTFT基板と表記する。 The thin film transistor of this embodiment is a so-called top gate thin film transistor in which a gate electrode is provided above a semiconductor film. A substrate provided with a plurality of such thin film transistors is referred to as a TFT substrate.
また別の開口部には、画素電極115を形成する。画素電極115は、上記実施の形態を参照して形成することができる。本実施の形態では、上記実施の形態と異なり、層間絶縁膜113及び導電膜114を形成しない。そのため、半導体素子を薄膜化することができる。
A
トップゲート型の薄膜トランジスタに代えて、図21に示すように、上記実施の形態で示したボトムゲート型の薄膜トランジスタとしてもよい。図21においてチャネルエッチ型の薄膜トランジスタを用いてTFT基板を形成している。すなわち、本実施の形態は上記実施の形態と自由に組み合わせることができる。 Instead of the top-gate thin film transistor, as illustrated in FIG. 21, the bottom-gate thin film transistor described in the above embodiment may be used. In FIG. 21, a TFT substrate is formed using a channel etch type thin film transistor. That is, this embodiment mode can be freely combined with the above embodiment modes.
このようにして、画素電極まで設けられたモジュール用TFT基板が完成する。 In this manner, a module TFT substrate provided up to the pixel electrode is completed.
図12(C)に示すように、土手又は隔壁として機能する絶縁膜118、電界発光層119、及び第2の電極120を形成する。絶縁膜、電界発光層、及び第2の電極は、上記実施の形態を参照して形成することができる。特に本実施の形態のように、銀(Ag)をゲート電極として用いる場合、ゲート電極を覆って、窒化珪素からなる絶縁膜(図示しない)を形成すると好ましい。酸素を有する絶縁膜と銀(Ag)を有するゲート電極とが接すると、銀(Ag)と反応し、酸化銀が形成されゲート電極表面が荒れる恐れがあるからである。
As shown in FIG. 12C, an insulating
また、上記実施の形態で示したように、ブラックマトリクスとして機能する樹脂を、絶縁膜118の下方に形成してもよい。すなわち、本実施の形態は上記実施の形態と自由に組み合わせることができる。
Further, as shown in the above embodiment mode, a resin functioning as a black matrix may be formed below the insulating
以上のように、平坦性を有するように、絶縁膜の開口部に、液滴吐出法を用いて導電膜等を形成することを特徴とする。その結果、導電膜及び絶縁膜を覆って形成する薄膜の段切れを防止することができる。また、開口部の幅を制御することにより、配線の微細化を達成することができる。さらに、開口部の深さを制御することにより、配線の厚膜化を達成することができる。 As described above, a conductive film or the like is formed in the opening portion of the insulating film by a droplet discharge method so as to have flatness. As a result, disconnection of the thin film formed over the conductive film and the insulating film can be prevented. Further, the wiring can be miniaturized by controlling the width of the opening. Furthermore, the thickness of the wiring can be increased by controlling the depth of the opening.
また本実施の形態で示した薄膜トランジスタは、少なくとも液滴吐出法により導電膜又はマスクを形成することを特徴とする。そのため、導電膜又はマスクを形成する一工程に液滴吐出法を用いれば、その他の導電膜やマスクを形成する工程は液滴吐出法以外を用いてもよい。一工程に液滴吐出法を用いれば、材料の利用効率が向上し、コストの削減、廃液処理量の削減が可能となる。特に液滴吐出法によりマスクを形成すると、フォトリソグラフィー工程と比較して工程の簡略化を行うことができる。その結果、設備投資コストの削減、コストの削減、製造時間を短縮することができる。 The thin film transistor described in this embodiment is characterized in that a conductive film or a mask is formed by at least a droplet discharge method. Therefore, if a droplet discharge method is used in one step of forming the conductive film or the mask, a step other than the droplet discharge method may be used for forming the other conductive film or mask. If the droplet discharge method is used in one process, the material utilization efficiency is improved, and the cost and the amount of waste liquid can be reduced. In particular, when a mask is formed by a droplet discharge method, the process can be simplified as compared with a photolithography process. As a result, it is possible to reduce capital investment cost, cost reduction, and manufacturing time.
(実施の形態6)
本実施の形態では、カラーフィルターを設けたモジュール用TFT基板について説明する。
(Embodiment 6)
In this embodiment, a module TFT substrate provided with a color filter will be described.
図13(A)に示すように、例えば実施の形態1に基づき、薄膜トランジスタ110、111を形成する。このような薄膜トランジスタが複数設けられた基板をTFT基板と表記する。
As shown in FIG. 13A,
本実施の形態では、絶縁膜102の開口部であって、電界発光層の下方にカラーフィルター135を形成する。カラーフィルターは、各RGB色を有する有機材料から形成される。またカラーフィルターは、液滴吐出法、又はフォトリソグラフィー法により形成することができる。本実施の形態では、導電膜103を液滴吐出法で形成するとき、カラーフィルターの材料が混入された液滴を吐出してカラーフィルターを形成する。
In this embodiment mode, the
さらに各RGBの電界発光層を形成する場合、カラーフィルターにより、各RGBの発光スペクトルにおけるブロードなピークを鋭くなるように補正することができる。 Furthermore, when each RGB electroluminescent layer is formed, a broad peak in each RGB emission spectrum can be corrected by a color filter so as to be sharp.
その後、上記実施の形態と同様に、画素電極115を形成し、モジュール用TFT基板が完成する。次いで、電界発光層、及び第2の電極を、上記実施の形態を参照して形成することができる。
Thereafter, similarly to the above embodiment, the
図13(B)は、カラーフィルター135を層間絶縁膜113の開口部に形成する構造が、図13(A)と異なっている。またさらに、薄膜トランジスタ110のソース電極又はドレイン電極と、薄膜トランジスタ111のゲート電極とを接続するように、補助配線として機能する導電膜114を形成している構造が図13(A)と異なっている。接続領域上に導電膜114を形成することにより、コンタクト不良を低減することができる。
FIG. 13B is different from FIG. 13A in the structure in which the
チャネルエッチ型の薄膜トランジスタに代えて、上記実施の形態3乃至5で示したチャネル保護型、又はトップゲート型の薄膜トランジスタとしてもよい。また、上記実施の形態で示したように、ブラックマトリクスとして機能する樹脂を、土手又は隔壁として機能する絶縁膜の下方に形成してもよい。またさらに、層間絶縁膜113及び導電膜114を形成せずに、土手又は隔壁として機能する絶縁膜を形成してもよい。その結果、半導体素子の薄膜化を達成することができる。
Instead of the channel etch type thin film transistor, the channel protection type or top gate type thin film transistor described in any of Embodiments 3 to 5 may be used. Further, as shown in the above embodiment mode, a resin functioning as a black matrix may be formed below an insulating film functioning as a bank or a partition. Furthermore, an insulating film functioning as a bank or a partition may be formed without forming the
以上のように、本実施の形態は上記実施の形態と自由に組み合わせることができる。 As described above, this embodiment can be freely combined with the above embodiment.
(実施の形態7)
本実施の形態では、上記実施の形態に示したモジュール用基板を封止する構造の一例について説明する。
(Embodiment 7)
In this embodiment, an example of a structure for sealing the module substrate described in the above embodiment will be described.
図14(A)は、封止されたモジュール用基板の断面図を示しており、シール剤153により、基板100と対向基板151とが張り合わせられている。シール剤は、熱硬化樹脂又は紫外線硬化樹脂からなり、圧力を加えながら加熱したり、紫外線を照射して第1の基板と第2の基板とを接着、固定させる。例えば、シール剤としてエポキシ系樹脂を用いることができる。シール剤には、スペーサが混入されており、基板100と対向基板151との間隔、いわゆるギャップを保持している。スペーサとしては、球状又は柱状の形状を有しているものが使用され、本実施の形態では、円柱状のスペーサを使用し、円の直径がギャップとなる。対向基板には、乾燥剤152を設けてもよい。乾燥剤により、水分や酸素の侵入を防止することができる。またさらに、対向基板にカラーフィルターを形成してもよい。カラーフィルターにより、各RGBの発光スペクトルにおいてブロードなピークを鋭くなるように補正できるからである。電界発光層からの光が基板側170及び封止基板側171へ射出する両面発光型の表示を行う場合、両基板へカラーフィルターを設けてもよい。
FIG. 14A shows a cross-sectional view of a sealed module substrate. The
対向基板151で封止すると、第2の電極120との間に空間が形成される。空間には、不活性ガス、例えば窒素ガスを充填したり、吸水性の高い材料を形成して、さらに水分や酸素の侵入の防止を高めることができる。また透光性を有し、吸水性の高い樹脂を形成してもよい。透光性を有する樹脂により、発光素子からの光が第2の基板側へ出射される場合であっても、透過光を低減することなく形成することができる。
When sealed with the
本実施の形態において、上記実施の形態で示したように、非晶質半導体膜を用いて薄膜トランジスタを形成しており、動作速度を考慮すると、信号線駆動回路又は走査線駆動回路は、ICチップ162により形成する。このような駆動回路は、TAB方式により実装される場合と、画素部の周辺にCOG方式により実装される。また、SASを用いて薄膜トランジスタを形成する場合、走査線駆動回路のみを基板上に一体形成し信号線駆動回路を別途ドライバICとして実装することができる。 In this embodiment mode, as described in the above embodiment mode, a thin film transistor is formed using an amorphous semiconductor film. In consideration of operation speed, the signal line driver circuit or the scan line driver circuit is an IC chip. 162. Such a driving circuit is mounted by the TAB method and by the COG method around the pixel portion. In the case where a thin film transistor is formed using SAS, only the scanning line driver circuit can be integrally formed over the substrate and the signal line driver circuit can be separately mounted as a driver IC.
次に、信号線駆動回路605及び走査線駆動回路604a、604bの実装について、図22を用いて具体的に説明する。
Next, mounting of the signal
図22(A)に示すように、画素部603の周辺に信号線駆動回路605、及び走査線駆動回路604a、604bを実装する。図22(A)では、信号線駆動回路605、及び走査線駆動回路604a、604b等として、COG方式により、基板100上にICチップ162を実装する。そして、FPC(フレキシブルプリントサーキット)161を介して、ICチップと外部回路とを接続する。
As shown in FIG. 22A, a signal
また、図22(B)に示すように、SASや結晶性半導体でTFTを形成する場合、画素部603と走査線駆動回路604等を基板上に一体形成し、信号線駆動回路605等を別途ICチップとして実装する場合がある。図22(B)において、信号線駆動回路605として、COG方式により、基板100上にICチップ162を実装する。そして、FPC161を介して、ICチップと外部回路とを接続する。
22B, in the case where a TFT is formed using a SAS or a crystalline semiconductor, the
またさらに図22(C)に示すように、COG方式に代えて、TAB方式により信号線駆動回路605等を実装する場合がある。そして、FPC161を介して、ICチップと外部回路とを接続する。図22(C)において、信号線駆動回路をTAB方式により実装しているが、走査線駆動回路をTAB方式により実装してもよい。
Further, as shown in FIG. 22C, a signal
ICチップをTAB方式により実装すると、基板に対して画素部を大きく設けることができ、狭額縁化を達成することができる。 When the IC chip is mounted by the TAB method, a pixel portion can be provided larger than the substrate, and a narrow frame can be achieved.
ICチップは、シリコンウェハを用いて形成するが、ICチップの代わりにガラス基板上にICを形成したIC(以下、ドライバICと表記する)を設けてもよい。ICチップは、円形のシリコンウェハからICチップを取り出すため、母体基板形状に制約がある。一方ドライバICは、母体基板がガラスであり、形状に制約がないため、生産性を高めることができる。そのため、ドライバICの形状寸法は自由に設定することができる。例えば、ドライバICの長辺の長さを15〜80mmとして形成すると、ICチップを実装する場合と比較し、必要な数を減らすことができる。その結果、接続端子数を低減することができ、製造上の歩留まりを向上させることができる。 The IC chip is formed using a silicon wafer, but an IC (hereinafter referred to as a driver IC) in which an IC is formed on a glass substrate may be provided instead of the IC chip. Since an IC chip is taken out from a circular silicon wafer, the shape of the base substrate is limited. On the other hand, the driver IC has a mother substrate made of glass and has no restriction in shape, so that productivity can be improved. Therefore, the shape of the driver IC can be set freely. For example, when the length of the long side of the driver IC is 15 to 80 mm, the required number can be reduced as compared with the case where the IC chip is mounted. As a result, the number of connection terminals can be reduced, and the manufacturing yield can be improved.
ドライバICは、基板上に形成された結晶質半導体を用いて形成することができ、結晶質半導体は連続発振型のレーザー光を照射することで形成するとよい。連続発振型のレーザー光を照射して得られる半導体膜は、結晶欠陥が少なく、大粒径の結晶粒を有する。その結果、このような半導体膜を有するトランジスタは、移動度や応答速度が良好となり、高速駆動が可能となり、ドライバICに好適である。 The driver IC can be formed using a crystalline semiconductor formed over a substrate, and the crystalline semiconductor is preferably formed by irradiation with continuous wave laser light. A semiconductor film obtained by irradiating continuous wave laser light has few crystal defects and large crystal grains. As a result, a transistor having such a semiconductor film has favorable mobility and response speed, can be driven at high speed, and is suitable for a driver IC.
本実施の形態では、ICチップ162により形成される信号線駆動回路は、TAB方式によりFPC161上に設置され、異方性導電膜160を介して薄膜トランジスタ110、111と接続する。また加圧や加熱により異方性導電膜を接着するときに、基板のフレキシブル性や加熱による軟化のため、クラックが生じないように注意する。このようにして接続されたICチップから、ビデオ信号やクロック信号を受け取る。
In this embodiment mode, the signal line driver circuit formed by the
図50を用いて、ドライバICをCOGで実装する断面構成を説明する。図50(A)はTFT基板1200に、ドライバIC1060が異方性導電材を用いて実装された構造を示す。TFT基板1200上には画素領域1011、信号線側入力端子1040(走査線入力端子1103であっても同様である。)を有している。対向基板1229はシール材1226でTFT基板1200と接着されており、その間に液晶層1023が形成されている。また発光装置の場合、電界発光層が形成されている。
A cross-sectional configuration in which the driver IC is mounted by COG will be described with reference to FIG. FIG. 50A shows a structure in which a
信号線側入力端子1040には、FPC1812が異方性導電材で接着されている。異方性導電材は樹脂1815と表面にAuなどがメッキされた数十〜数百μm径の導電性粒子1814から成り、導電性粒子1814により信号線側入力端子1040とFPC1812に形成された配線1813とが電気的に接続される。ドライバIC1060も、異方性導電材でTFT基板1200に接着され、樹脂1811中に混入された導電性粒子1810により、ドライバIC1060に設けられた入出力端子1809と信号線側入力端子1040と電気的に接続される。
An
また、図50(B)で示すように、TFT基板1200にドライバIC1060を接着材1816で固定して、Auワイヤ1817によりドライバICの入出力端子と引出線または接続配線とを接続しても良い。そして封止樹脂1818で封止する。なお、ドライバICの実装方法は、特に限定されるものではなく、公知のCOG方法やワイヤボンディング方法、或いはTAB方法を用いることができる。
As shown in FIG. 50B, the
ドライバICの厚さは、対向基板と同じ厚さとすることで、両者の間の高さはほぼ同じものとなり、表示装置全体としての薄型化に寄与する。また、それぞれの基板を同じ材質のもので作製することにより、この表示装置に温度変化が生じても熱応力が発生することなく、TFTで作製された回路の特性を損なうことはない。その他にも、本実施形態で示すようにICチップよりも長尺のドライバICで駆動回路を実装することにより、1つの画素領域に対して、実装されるドライバICの個数を減らすことができる。 By setting the thickness of the driver IC to the same thickness as that of the counter substrate, the height between the two becomes substantially the same, which contributes to a reduction in thickness of the entire display device. In addition, since each substrate is made of the same material, thermal stress is not generated even when a temperature change occurs in the display device, and the characteristics of a circuit made of TFTs are not impaired. In addition, the number of driver ICs to be mounted in one pixel region can be reduced by mounting the drive circuit with a driver IC that is longer than the IC chip as shown in this embodiment.
以上のようにして、表示装置の画素部が形成されたパネル(表示パネル)に駆動回路を組み入れることができる。 As described above, a driver circuit can be incorporated in a panel (display panel) in which a pixel portion of a display device is formed.
図14(B)には、図14(A)と異なり、対向基板を用いずに封止する場合を示す。その他の構造は同様であるため、説明を省略する。 FIG. 14B shows a case where sealing is performed without using a counter substrate, unlike FIG. 14A. Since the other structure is the same, description is abbreviate | omitted.
図14(B)には、第2の電極120を覆って、保護膜155が設けられている。第2の保護膜として、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、又はシリコーン樹脂等の有機材料を用いることができる。また第2の保護膜は、液滴吐出法によりポリマー材料を滴下して形成してもよい。本実施の形態では、ディスペンサを用いてエポキシ樹脂を吐出し、乾燥させる。さらに保護膜上に、対向基板を設けてもよい。
In FIG. 14B, a
このように対向基板を用いず封止すると、表示装置の軽量化、小型化、薄膜化を向上させることができる。 When sealing is performed without using the counter substrate in this manner, the weight, size, and thickness of the display device can be improved.
図18(A)には、図14に示す封止された発光装置の上面からみた外観を示し、FPCを介してコントロール回路601a及び電源回路602が実装されている。図18(A)におけるD−D’の断面図が図14に相当しており、基板100上には、上記実施の形態で示したように発光素子が各画素に設けられた画素部603が設けられている。もちろん、発光素子に代えて液晶素子を設けてもよい。画素部603が有する薄膜トランジスタは、上記実施の形態のよう形成することができる。
FIG. 18A shows an appearance of the sealed light-emitting device shown in FIG. 14 as viewed from above, and a
図18において画素部603が有する画素を選択する走査線駆動回路604と、選択された画素にビデオ信号を供給する信号線駆動回路605とはICチップを用いて形成され、TAB方式により実装されている。実装するICの長辺、短辺の長さやその個数は、本実施の形態に限定されない。また上述のように、走査線駆動回路や信号線駆動回路は、薄膜トランジスタの結晶状態によって画素部と一体形成することができる。例えば、走査線駆動回路が有するバッファ回路を同一基板上に一体形成することができる。
In FIG. 18, a scanning
プリント基板607にはコントロール回路601a、電源回路602、映像信号処理回路609a、ビデオRAM610a、オーディオ用回路611aが設けられている。電源回路602から出力された電源電圧、また、コントロール回路601a、映像信号処理回路609a、ビデオRAM610a、オーディオ用回路611aからの各種信号はFPC161を介して走査線駆動回路604、信号線駆動回路605に供給され、さらに画素部603へ供給される。
The printed
またプリント基板607の電源電圧及び各種信号は、複数の入力端子が配置されたインターフェース(I/F)部608を介して供給される。映像信号処理回路609aは、インターフェース(I/F)部608から信号が入力される。さらに映像信号処理回路609aはビデオRAM610aと相互に信号のやりとりを行う。
The power supply voltage and various signals of the printed
本実施の形態ではプリント基板607がFPC161を用いて実装されているが、必ずしもこの構造に限定されない。COG(Chip on Glass)方式を用い、コントロール回路601a、電源回路602を直接基板上に実装させるようにしてもよい。また信号線駆動回路や走査線駆動回路等のICチップの実装方法は、本実施の形態に限定されず、基板上に形成されたICチップをワイヤボンディング法により、画素部の配線と接続してもよい。
In this embodiment mode, the printed
また、プリント基板607において、引き回しの配線間に形成される容量や配線自体が有する抵抗等によって、電源電圧や信号にノイズがのったり、信号の立ち上がりが鈍ったりすることがある。そこで、プリント基板607にコンデンサ、バッファ等の各種素子を設けて、電源電圧や信号にノイズがのったり、信号の立ち上がりが鈍ったりするのを防ぐようにしてもよい。
Further, in the printed
コントランスを高めるため、モジュールの少なくとも画素部に偏光板、又は円偏光板を備えるとよい。例えば、E−E’の断面に相当する図18(B)に示すように、封止基板側から表示を認識する場合、封止基板650から順に、1/4λ板651、1/2λ板652、偏光板653を設けるとよい。さらに偏光板上に反射防止膜654を設けてもよい。
In order to enhance the contrast, it is preferable to provide a polarizing plate or a circularly polarizing plate at least in the pixel portion of the module. For example, as shown in FIG. 18B corresponding to the cross section of EE ′, when the display is recognized from the sealing substrate side, the
このようなモジュールを電子機器の筐体に設置し、商品として完成することができる。筐体内には、モジュールの発熱を防ぐため、ヒートシンク等を設けるとよい。 Such a module can be installed in a housing of an electronic device and completed as a product. A heat sink or the like may be provided in the housing to prevent the module from generating heat.
(実施の形態8)
本実施の形態では、絶縁膜及び導電膜等の形成方法について説明する。なお本実施の形態に用いる図面において、半導体膜等に対するノズルの大きさは、模式的なものであり、実際とは異なる場合がある。
(Embodiment 8)
In this embodiment, a method for forming an insulating film, a conductive film, and the like is described. Note that in the drawings used in this embodiment mode, the size of the nozzle with respect to the semiconductor film and the like is schematic and may differ from the actual size.
図5(A)に示すように、絶縁膜102を形成後、所望の領域に開口部130を形成する。上記実施の形態と同様に、ゲート電極を形成する領域の開口部は、幅5μm〜20μmとし、走査線を形成する領域の開口部は、幅10μm〜40μm、外部端子へ引き回す配線(図示しない)を形成する領域の開口部は、幅20μm〜100μmとなるように形成する。この場合、ゲート電極の幅(チャネル長)が5μm〜20μmとなっている。また開口部の深さは、共通して1.5μm〜2.5μmとなるように形成する。
As shown in FIG. 5A, after forming the insulating
図5(B)は、図5(A)におけるC−Dに対する断面図を示しており、基板100上に下地膜101を形成し、下地膜上に絶縁膜102を形成する。絶縁膜102に対して、ドライエッチング法又はウェットエッチング法により開口部130を形成する。
FIG. 5B is a cross-sectional view taken along CD in FIG. 5A, in which the
次いで図5(C)に示すように、ノズル104から導電膜材料を有する液滴を吐出しながら走査して、走査線103a、及びゲート電極103bを形成する。
Next, as shown in FIG. 5C, scanning is performed while discharging droplets having a conductive film material from the
また図5(D)に示すように、開口部上にノズル104がくると、制御用信号をオンとし、吐出するように制御する。このように、所望の位置にノズルがくると、制御用信号をオンとすることで選択的にパターンを形成することが可能となる。
Further, as shown in FIG. 5D, when the
すなわち、図5では、絶縁膜に開口部を形成後、液滴吐出法により、開口部に走査線及びゲート電極等の導電膜を形成することを特徴とする。 That is, FIG. 5 is characterized in that after an opening is formed in the insulating film, a conductive film such as a scanning line and a gate electrode is formed in the opening by a droplet discharge method.
図5では、ゲート電極103bに着目して説明したが、引き回し配線や走査線に対して作製工程を用いてもよい。
Although FIG. 5 is described focusing on the
次に、図5と異なり、液滴吐出法により、絶縁膜と導電膜を同時に形成する場合を説明する。 Next, a case where an insulating film and a conductive film are simultaneously formed by a droplet discharge method, which is different from FIG. 5, will be described.
図6(A)に示すように、絶縁膜材料を有する液滴、及び導電膜材料を有する液滴を、同時にノズル104から吐出する。そのため、ノズル104は、絶縁膜材料及び導電膜材料を有する液滴を滴下するように設計する。このとき、所望の領域にノズルがくると、各制御信号がオンとなるように設定し、選択的に各パターンを形成することが可能となる。例えば図6(B)に示すように、一つのヘッドに設けられた複数のノズルにおいて、絶縁膜材料を有するノズル104a、導電膜材料を有するノズル104bを設ける。そして所望の領域にノズルがくると、各制御信号がオンとなるように設定する。なお図6(B)は図6(A)におけるE−Fに対する断面図を示している。
As shown in FIG. 6A, a droplet having an insulating film material and a droplet having a conductive film material are simultaneously discharged from a
また図7(A)及び図7(B)に示すように、二つのヘッドを設置し、各ヘッドが有するノズル104a、104bにおいて、絶縁膜材料を有するノズル及び導電膜材料を有するノズル専用とする。なお図7(B)は図7(A)におけるC−Dに対する断面図を示している。この場合であっても、所望の領域にノズルがくると、各制御信号がオンとなるように設定する。
Further, as shown in FIGS. 7A and 7B, two heads are installed, and the
このように専用のノズルを設置することにより、各材料を設ける領域を自由に設定することができる。 Thus, by installing a dedicated nozzle, it is possible to freely set a region where each material is provided.
また隣り合う異種パターンを同時に形成するため、パターン同士が支え合い、パターンのくずれを防止することができる。そのため、配線を形成についてみると、液滴吐出法のみから配線を形成する場合と比較し、厚膜化した配線を簡便に形成することが可能となる。 In addition, since different types of adjacent patterns are formed at the same time, the patterns can support each other and prevent pattern breakage. Therefore, when the wiring is formed, it is possible to easily form a thickened wiring as compared with the case where the wiring is formed only from the droplet discharge method.
図6及び図7では、ゲート電極103bに着目して説明したが、引き回し配線や走査線に対して作製工程を用いるとよい。引き回し配線や走査線は、ゲート電極と比較して配線幅が広いため、ノズルからの液滴量を多くすると、スループットを向上することができる。
In FIGS. 6 and 7, the
次に、図5乃至図7と異なり、液滴吐出法により、絶縁膜及び導電膜を別に形成する場合を説明する。別に形成する場合、絶縁膜及び導電膜のいずれを先に形成してもよいが、本実施の形態では、絶縁膜を先に形成する。その結果、微細な導電膜を先に形成する場合と比較し、導電膜パターンのくずれを防止することが期待できる。 Next, a case where an insulating film and a conductive film are separately formed by a droplet discharge method, which is different from FIGS. When formed separately, either the insulating film or the conductive film may be formed first, but in this embodiment, the insulating film is formed first. As a result, compared with the case where a fine conductive film is formed first, it can be expected that the conductive film pattern is prevented from being broken.
図8(A)に示すように、下地膜101を形成した基板100に対して、ノズル104から絶縁膜材料を有する液滴を選択的に吐出する。このとき、所望の領域にノズルがくると、各制御信号がオンとなるように設定する。なお図8(B)は図8(A)におけるC−Dに対する断面図を示している。
As shown in FIG. 8A, droplets having an insulating film material are selectively discharged from a
絶縁膜を形成した後、液滴中の溶媒を除去する焼成のため加熱処理を行う。具体的には、200℃〜300℃で加熱する。これを本焼成と表記する。また、上記加熱処理では、ある程度の溶媒を除去し、液滴着弾直後と比較し、絶縁膜の形状を硬化できればよいため、100℃〜200℃といった低温で加熱してもよい。これを仮焼成と表記する。またさらに、加熱することなく自然放置し、乾燥させるだけでも構わない。そして、後に形成される導電膜に対する加熱と同時に本焼成を行えばよい。 After the insulating film is formed, heat treatment is performed for baking to remove the solvent in the droplets. Specifically, heating is performed at 200 ° C to 300 ° C. This is referred to as main firing. Further, in the above heat treatment, it is only necessary to remove a certain amount of solvent and cure the shape of the insulating film as compared with immediately after landing of the droplet, and therefore, the heat treatment may be performed at a low temperature of 100 ° C. to 200 ° C. This is referred to as temporary firing. Furthermore, it may be left as it is without heating and dried. Then, the main baking may be performed simultaneously with the heating of the conductive film to be formed later.
その後、図8(C)に示すように、ノズル104から導電膜材料を有する液滴を吐出する。このとき、所望の領域にノズルがくると、各制御信号がオンとなるように設定する。なお図8(C)は図8(D)におけるC−Dに対する断面図を示している。
After that, as shown in FIG. 8C, a droplet having a conductive film material is discharged from the
導電膜を形成した後、液滴中の溶媒を除去する焼成のため加熱処理を行う。具体的には、200℃〜300℃で加熱する。これを本焼成と表記する。この導電膜の本焼成と同時に、絶縁膜の本焼成を行うことができる。また導電膜に対する加熱処理は、酸素を有する雰囲気で行うと好ましい。特に、銀(Ag)を有する液滴を用いる場合、酸素及び窒素を有する雰囲気で加熱処理を行うとよいことは上述の通りである。その結果、ゲート電極表面の平坦性を高め、比抵抗値を低くすることができる。 After the conductive film is formed, heat treatment is performed for baking to remove the solvent in the droplets. Specifically, heating is performed at 200 ° C to 300 ° C. This is referred to as main firing. Simultaneously with the main baking of this conductive film, the main baking of the insulating film can be performed. The heat treatment for the conductive film is preferably performed in an atmosphere containing oxygen. In particular, when using droplets containing silver (Ag), heat treatment should be performed in an atmosphere containing oxygen and nitrogen as described above. As a result, the flatness of the gate electrode surface can be improved and the specific resistance value can be lowered.
また絶縁膜又は導電膜を形成する前に、着弾精度を高めたり、選択的なパターン形成を簡便にするため、撥液処理又は親液処理を行ってもよい。例えば、空気、酸素又は窒素を処理ガスとして用いたプラズマ処理を行うことにより撥液処理又は親液処理を行うことができる。 In addition, before forming the insulating film or the conductive film, a liquid repellent treatment or a lyophilic treatment may be performed in order to increase the landing accuracy or simplify the selective pattern formation. For example, a liquid repellent treatment or a lyophilic treatment can be performed by performing a plasma treatment using air, oxygen, or nitrogen as a treatment gas.
撥液処理及び親液処理のいずれを行うかは、液滴の溶媒によって決定することができる。特に、開口部に導電膜を形成する場合であって、導電膜を有する液滴の溶媒がアルコール系であるとき、絶縁膜表面に撥液処理を行い、開口部(開口部の側面を含む)に親液処理を行うと好ましい。その結果、精度よく、簡便に、液滴吐出法により導電膜を形成することができる。 Whether the liquid repellent treatment or the lyophilic treatment is performed can be determined by the solvent of the droplet. In particular, when a conductive film is formed in the opening, and the solvent of the droplet having the conductive film is alcoholic, the surface of the insulating film is subjected to a liquid repellent treatment, and the opening (including the side surface of the opening) It is preferable to perform lyophilic treatment. As a result, the conductive film can be formed accurately and easily by a droplet discharge method.
また、絶縁膜材料を有する液滴に対して撥液性を示す液滴を用いて、導電膜を薄く形成することにより、着弾精度を高めたり、選択的なパターン形成を簡便にすることができる。具体的には、絶縁膜材料を有する液滴に対して撥液性を示す液滴を用い、導電膜を形成する領域に選択的に薄く吐出し、撥液性領域を形成する。また、導電膜を形成するパターンの始点にのみ、選択的に形成するだけでもよい。また、絶縁膜材料を有する液滴に対して撥液性を示す液滴は、導電膜材料を有する液滴とする。 In addition, by forming a thin conductive film using a droplet having liquid repellency with respect to a droplet having an insulating film material, it is possible to improve landing accuracy and simplify selective pattern formation. . Specifically, a droplet having liquid repellency with respect to a droplet having an insulating film material is used and selectively ejected thinly into a region where a conductive film is formed, thereby forming a liquid repellency region. Alternatively, it may be selectively formed only at the starting point of the pattern for forming the conductive film. A droplet that exhibits liquid repellency with respect to a droplet including an insulating film material is a droplet including a conductive film material.
その後、絶縁膜材料を有する液滴を吐出すると、撥液性領域を除いて絶縁膜が形成される。そのため、絶縁膜は、導電膜を形成する領域に開口部を有するように形成されるため、絶縁膜の選択的な形成が簡便なものとなる。また、絶縁膜材料を有する液滴が、多少ずれ滴下した場合であっても、液滴は撥液性領域に滴下しにくく、液滴は撥液性領域外に凝集する。その結果、多少のずれを修正することができ、着弾精度が高まる。その後、開口部に導電膜材料を有する液滴を吐出することにより、導電膜を形成することができる。上述のように絶縁膜と導電膜を形成する間に、加熱工程を設けてもよい。 Thereafter, when a droplet having an insulating film material is discharged, an insulating film is formed except for the liquid repellent region. Therefore, since the insulating film is formed so as to have an opening in a region where the conductive film is formed, the selective formation of the insulating film is simplified. In addition, even when a droplet having an insulating film material is dropped slightly, the droplet is difficult to drop into the liquid repellent region, and the droplet aggregates outside the liquid repellent region. As a result, some deviation can be corrected, and landing accuracy is improved. After that, a conductive film can be formed by discharging a droplet containing a conductive film material into the opening. A heating step may be provided between the insulating film and the conductive film as described above.
このような撥液性領域は、導電膜形成領域ではなく、絶縁膜形成領域に設けてもよい。特に、後に設けるパターン形成領域に対して、該パターンを薄く形成するとよい。またさらに、上記プラズマ処理と合わせて用いてもよい。 Such a liquid repellent region may be provided not in the conductive film forming region but in the insulating film forming region. In particular, the pattern may be thinly formed with respect to a pattern formation region provided later. Furthermore, you may use together with the said plasma processing.
図8では、ゲート電極103bに着目して説明したが、引き回し配線や走査線に対して作製工程を用いるとよい。
Although FIG. 8 is described focusing on the
次に、液滴吐出法により、層間絶縁膜113、導電膜114を形成する場合を説明する。
Next, the case where the
図9(A)に示すように、信号線及び電源線109aを形成した状態で、ノズル104から層間絶縁膜材料を有する液滴を選択的に吐出する。このとき、所望の領域にノズルがくると、各制御信号がオンとなるように設定する。なお図9(B)は図9(A)におけるG−Hに対する断面図を示している。
As shown in FIG. 9A, droplets having an interlayer insulating film material are selectively discharged from the
層間絶縁膜を形成した後、液滴中の溶媒を除去する焼成のため加熱処理を行う。具体的には、200℃〜300℃で本焼成を行う。また、上記加熱処理では、ある程度の溶媒を除去し、液滴着弾直後と比較し、絶縁膜の形状を硬化できればよいため、100℃〜200℃といった低温で仮焼成するだけでもよい。またさらに、加熱することなく自然放置し、乾燥させるだけでも構わない。そして、後に形成される導電膜に対する加熱と同時に本焼成を行えばよい。 After the interlayer insulating film is formed, heat treatment is performed for baking to remove the solvent in the droplets. Specifically, the main baking is performed at 200 ° C to 300 ° C. In the above heat treatment, it is only necessary to remove a certain amount of solvent and cure the shape of the insulating film as compared with immediately after landing of the droplet. Furthermore, it may be left as it is without heating and dried. Then, the main baking may be performed simultaneously with the heating of the conductive film to be formed later.
その後、図9(C)に示すように、ノズル104から導電膜材料を有する液滴を吐出する。このとき、所望の領域にノズルがくると、各制御信号がオンとなるように設定する。なお図9(D)は図9(C)におけるG−Hに対する断面図を示している。
After that, as shown in FIG. 9C, a droplet having a conductive film material is discharged from the
導電膜114を形成した後、液滴中の溶媒を除去する焼成のため加熱処理を行う。具体的には、200℃〜300℃で加熱する。これを本焼成と表記する。このとき同時に、絶縁膜の本焼成を行うことができる。また導電膜に対する加熱処理は、酸素を有する雰囲気で行うと好ましい。特に、銀(Ag)を有する液滴を用いる場合、酸素及び窒素を有する雰囲気で加熱処理を行うとよいことは上述の通りである。その結果、ゲート電極表面の平坦性を高め、比抵抗値を低くすることができる。
After the
図9において、図5に示したように、層間絶縁膜113に対してドライエッチング法又はウェットエッチング法により開口部を形成し、液滴吐出法により導電膜材料を有する液滴を吐出してもよい。
In FIG. 9, as shown in FIG. 5, an opening is formed in the
図9において、図6及び図7に示したように、液滴吐出法により、層間絶縁膜113と導電膜114を同時に形成してもよい。
In FIG. 9, as shown in FIGS. 6 and 7, the
以上、図5乃至図9において、例えば幅5μm〜100μmの開口部に配線を形成する場合、液滴量は0.1pl〜40plとし、開口部の深さを満たすように複数回滴下するとよい。このとき、ノズルに送られる制御用信号(例えばパルス電圧印加)によって、液滴量を制御することができる。 As described above, in FIGS. 5 to 9, for example, when wiring is formed in an opening having a width of 5 μm to 100 μm, the amount of liquid droplet is 0.1 pl to 40 pl, and the liquid may be dropped several times so as to satisfy the depth of the opening. At this time, the droplet amount can be controlled by a control signal (for example, pulse voltage application) sent to the nozzle.
次に、液滴吐出法により、ブラックマトリクス及び絶縁膜118を形成する場合を説明する。なお、薄膜トランジスタの構造は、実施の形態2を参照することができる。
Next, a case where the black matrix and the insulating
図15(A)に示すように、画素電極115を形成した状態で、ノズル104からブラックマトリクス材料を有する液滴を選択的に吐出する。このとき、画素電極の周囲をアライメント用のマーカーとして、描画することができる。このとき、所望の領域にノズルがくると、各制御信号がオンとなるように設定する。なお図15(B)は図15(A)におけるI−Jに対する断面図を示している。
As shown in FIG. 15A, droplets having a black matrix material are selectively discharged from the
ブラックマトリクスを形成した後、液滴中の溶媒を除去する焼成のため加熱処理を行ってもよい。また、上記加熱処理では、ある程度の溶媒を除去し、液滴着弾直後と比較し、絶縁膜の形状を硬化できればよいため、低温で仮焼成するだけでもよい。またさらに、加熱することなく自然放置し、乾燥させるだけでも構わない。そして、後に形成される絶縁膜と同時に加熱処理を行えばよい。 After forming the black matrix, heat treatment may be performed for firing to remove the solvent in the droplets. Further, in the heat treatment, it is only necessary to remove a certain amount of solvent and to cure the shape of the insulating film as compared with the case immediately after landing of the droplet, and therefore, it is only necessary to perform preliminary firing at a low temperature. Furthermore, it may be left as it is without heating and dried. Then, heat treatment may be performed at the same time as an insulating film to be formed later.
その後、図15(C)に示すように、ノズル104から絶縁膜材料を有する液滴を吐出する。絶縁膜118を液滴吐出法により形成する場合、樹脂141をアライメント用のマーカーとして、描画することができる。このとき、所望の領域にノズルがくると、各制御信号がオンとなるように設定する。なお図15(D)は図15(C)におけるI−Jに対する断面図を示している。
After that, as shown in FIG. 15C, a droplet having an insulating film material is discharged from the
絶縁膜118を形成した後、液滴中の溶媒を除去する焼成のため加熱処理を行う。このとき同時に、ブラックマトリクスの加熱処理を行うことができる。
After the insulating
以上のように、薄膜トランジスタの工程において、液滴吐出法を用いることができる。また液滴吐出法により配線等のパターンを形成すると、材料の利用効率が向上し、コストの削減、廃液処理量の削減が可能となる。特に液滴吐出法によりパターンを形成すると、フォトリソグラフィー工程と比較して工程の簡略化を行うことができる。その結果、設備投資コストの削減、コストの削減、製造時間を短縮することができる。 As described above, a droplet discharge method can be used in the thin film transistor process. In addition, when a pattern such as a wiring is formed by a droplet discharge method, the material utilization efficiency is improved, and the cost can be reduced and the amount of waste liquid processed can be reduced. In particular, when a pattern is formed by a droplet discharge method, the process can be simplified as compared with a photolithography process. As a result, it is possible to reduce capital investment cost, cost reduction, and manufacturing time.
(実施の形態9)
本実施の形態では、上記実施の形態で示した薄膜トランジスタを有し、発光装置の画素回路、及びその動作について説明する。
(Embodiment 9)
In this embodiment, a pixel circuit of the light-emitting device having the thin film transistor described in the above embodiment and an operation thereof will be described.
図16(A)に示す画素は、列方向に信号線410及び電源線411、412、行方向に走査線414が配置される。また、スイッチング用TFT401、駆動用TFT403、電流制御用TFT404、容量素子402及び発光素子405を有する。
In the pixel shown in FIG. 16A, a
図16(C)に示す画素は、TFT403のゲート電極が、行方向に配置された電源線412に接続される点が異なっており、それ以外は図16(A)に示す画素と同じ構造である。つまり、図16(A)(C)に示す両画素は、同じ等価回路図を示す。しかしながら、行方向に電源線412が配置される場合(図16(A))と、列方向に電源線412が配置される場合(図16(C))とでは、各電源線は異なるレイヤーの導電膜で形成される。ここでは、駆動用TFT403のゲート電極が接続される配線に注目し、これらを作製するレイヤーが異なることを表すために、図16(A)(C)として分けて記載する。
The pixel shown in FIG. 16C is different from the pixel shown in FIG. 16A except that the gate electrode of the
図16(A)(C)に示す画素の特徴として、画素内にTFT403、404が直列に接続されており、TFT403のチャネル長L(403)、チャネル幅W(403)、TFT404のチャネル長L(404)、チャネル幅W(404)は、L(403)/W(403):L(404)/W(404)=5〜6000:1を満たすように設定するとよい。
As a feature of the pixel shown in FIGS. 16A and 16C,
なお、TFT403は、飽和領域で動作し発光素子405に流れる電流値を制御する役目を有し、TFT404は線形領域で動作し発光素子405に対する電流の供給を制御する役目を有する。両TFTは同じ導電型を有していると作製工程上好ましく、本実施の形態ではnチャネル型TFTとして形成する。またTFT403には、エンハンスメント型だけでなく、ディプリーション型のTFTを用いてもよい。上記構造を有する本発明は、TFT404が線形領域で動作するために、TFT404のVgsの僅かな変動は、発光素子405の電流値に影響を及ぼさない。つまり、発光素子405の電流値は、飽和領域で動作するTFT403により決定することができる。上記構造により、TFTの特性バラツキに起因した発光素子の輝度ムラを改善して、画質を向上させた表示装置を提供することができる。
Note that the
図16(A)〜(D)に示す画素において、TFT401は、画素に対するビデオ信号の入力を制御するものであり、TFT401がオンとなると、画素内にビデオ信号が入力される。すると、容量素子402にそのビデオ信号の電圧が保持される。なお図16(A)(C)には、容量素子402を設けた構造を示したが、本発明はこれに限定されず、ビデオ信号を保持する容量がゲート容量などでまかなうことが可能な場合には、容量素子402を設けなくてもよい。
In the pixels shown in FIGS. 16A to 16D, a
図16(B)に示す画素は、TFT406と走査線416を追加している以外は、図16(A)に示す画素構造と同じである。同様に、図16(D)に示す画素は、TFT406と走査線416を追加している以外は、図16(C)に示す画素構造と同じである。
The pixel illustrated in FIG. 16B has the same pixel structure as that illustrated in FIG. 16A except that a
TFT406は、新たに配置された走査線416によりオン又はオフが制御される。TFT406がオンとなると、容量素子402に保持された電荷は放電し、TFT404がオフとなる。つまり、TFT406の配置により、強制的に発光素子405に電流が流れない状態を作ることができる。そのためTFT406を消去用TFTと呼ぶことができる。従って、図16(B)(D)の構造は、全ての画素に対する信号の書き込みを待つことなく、書き込み期間の開始と同時又は直後に点灯期間を開始することができるため、デューティ比を向上することが可能となる。
The
図16(E)に示す画素は、上記実施の形態で示した薄膜トランジスタを有する画素の等価回路に相当し、列方向に信号線410、電源線411、行方向に走査線414が配置される。また、スイッチング用TFT401、駆動用TFT403、容量素子402及び発光素子405を有する。図16(F)に示す画素は、TFT406と走査線415を追加している以外は、図16(E)に示す画素構造と同じである。なお、図16(F)の構造も、TFT406の配置により、デューティ比を向上することが可能となる。
A pixel illustrated in FIG. 16E corresponds to the equivalent circuit of the pixel including the thin film transistor described in the above embodiment, in which a
特に、上記実施の形態のように非晶質半導体等を有する薄膜トランジスタを形成する場合、駆動用TFTの半導体膜を大きくすると好ましい。この場合、開口率が低下してしまう恐れがある。そのため、TFTの数が少ない図16(E)又は図16(F)に示す構造を用いるとよい。 In particular, when a thin film transistor including an amorphous semiconductor or the like is formed as in the above embodiment mode, it is preferable to increase the semiconductor film of the driving TFT. In this case, the aperture ratio may be reduced. Therefore, a structure shown in FIG. 16E or FIG. 16F with a small number of TFTs is preferably used.
このようなアクティブマトリクス型の発光装置は、画素密度が増えた場合、各画素にTFTが設けられているため低電圧駆動でき、有利であると考えられている。一方、一列毎にTFTが設けられるパッシブマトリクス型の発光装置を形成することもできる。パッシブマトリクス型の発光装置は、各画素にTFTが設けられていないため、高開口率となる。 Such an active matrix light-emitting device is considered to be advantageous because it can be driven at a low voltage because a TFT is provided in each pixel when the pixel density is increased. On the other hand, a passive matrix light-emitting device in which a TFT is provided for each column can be formed. A passive matrix light-emitting device has a high aperture ratio because a TFT is not provided for each pixel.
以上のように、多様な画素回路を採用することができる。 As described above, various pixel circuits can be employed.
(実施の形態10)
本実施の形態では、上記実施の形態におけるパターン形成に用いることができる液滴吐出装置について説明する。図17において、大型な基板100上において、1つのパネルが形成される領域830を点線で示す。
(Embodiment 10)
In this embodiment mode, a droplet discharge apparatus that can be used for pattern formation in the above embodiment mode will be described. In FIG. 17, a
図17には、配線等のパターンの形成に用いる液滴吐出装置の一態様を示す。液滴吐出手段805は、ヘッド803を有し、ヘッド803は複数のノズル204を有する。本実施の形態では、十個のノズルが設けられたヘッドを三つ(803a、803b、803c)有する場合で説明するが、ノズルの数や、ヘッドの数は処理面積や工程等により設定することができる。 FIG. 17 shows one mode of a droplet discharge device used for forming a pattern such as a wiring. The droplet discharge means 805 has a head 803, and the head 803 has a plurality of nozzles 204. In this embodiment, the case where there are three heads (803a, 803b, 803c) provided with ten nozzles is described. However, the number of nozzles and the number of heads are set according to the processing area, the process, and the like. Can do.
ヘッド803は、制御手段807に接続され、制御手段がコンピュータ810により制御することにより、予め設定されたパターンを描画することができる。描画するタイミングは、例えば、ステージ831上に固定された基板100等に形成されたマーカー811を基準点として行えばよい。また、基板100の縁を基準点として行ってもよい。これら基準点をCCDなどの撮像手段804で検出し、画像処理手段809にてデジタル信号に変換させる。デジタル変化された信号をコンピュータ810で認識して、制御信号を発生させて制御手段807に送る。このようにパターンを描画するとき、パターン形成面と、ノズルの先端との間隔は、0.1cm〜5cm、好ましくは0.1cm〜2cm、さらに好ましくは0.1mm前後とするとよい。このように間隔を短くすることにより、液滴の着弾精度が向上する。
The head 803 is connected to the
このとき、基板100上に形成されるパターンの情報は記憶媒体808に格納されており、この情報を基にして制御手段807に制御信号を送り、各ヘッド803a、803b、803cを個別に制御することができる。すなわち、ヘッド803a、803b、803cが有する各ノズルから異なる材料を有する液滴を吐出することができる。例えばヘッド803a、803bが有するノズルは絶縁膜材料を有する液滴を吐出し、ヘッド803cが有するノズルは導電膜材料を有する液滴を吐出することができる。
At this time, information on the pattern formed on the
さらにヘッド803が有する各ノズルを個別に制御することもできる。ノズルを個別に制御することができるため、特定のノズルから異なる材料を有する液滴を吐出することができる。例えば同一ヘッド803aに、導電膜材料を有する液滴を吐出するノズルと、絶縁膜材料を有する液滴を吐出するノズルとを設けることができる。
Further, each nozzle of the head 803 can be individually controlled. Since the nozzles can be individually controlled, droplets having different materials can be discharged from a specific nozzle. For example, the
また層間絶縁膜の形成工程のように大面積に対して液滴吐出処理を行う場合、層間絶縁膜材料を有する液滴を全ノズルから吐出させるとよい。さらに、複数のヘッドが有する全ノズルから、層間絶縁膜材料を有する液滴を吐出するとよい。その結果、スループットを向上させることができる。もちろん、層間絶縁膜形成工程において、一つのノズルから層間絶縁膜材料を有する液滴を吐出し、複数走査することにより大面積に対して液滴吐出処理を行ってもよい。 In the case where a droplet discharge process is performed on a large area as in the step of forming an interlayer insulating film, droplets having an interlayer insulating film material may be discharged from all nozzles. Furthermore, it is preferable to discharge droplets having an interlayer insulating film material from all nozzles of a plurality of heads. As a result, throughput can be improved. Of course, in the interlayer insulating film forming step, a droplet having the interlayer insulating film material may be discharged from a single nozzle and a plurality of scans may be performed to perform a droplet discharging process on a large area.
そしてヘッド803をジグザグ状に移動又は往復移動させ、大型マザーガラスに対するパターン形成を行うことができる。このとき、ヘッドと基板を相対的に複数回走査させればよい。ヘッドを基板に対して走査するとき、進行方向に対してヘッドを斜めに傾けるとよい。 Then, the head 803 can be moved or reciprocated in a zigzag manner to form a pattern on the large mother glass. At this time, the head and the substrate may be relatively scanned a plurality of times. When scanning the head with respect to the substrate, the head may be inclined obliquely with respect to the traveling direction.
ヘッド803の幅は、大型マザーガラスから複数のパネルを形成する場合、ヘッドの幅は1つのパネルの幅と同程度とすると好ましい。1つのパネルが形成される領域830に対して一回の走査でパターン形成することができ、高いスループットが期待できるからである。
When forming a plurality of panels from a large mother glass, the width of the head 803 is preferably about the same as the width of one panel. This is because a pattern can be formed in one scan of the
またヘッドの幅は、パネルの幅より小さくしてもよい。このとき、複数の幅の小さなヘッドを直列に配置し、1つのパネルの幅と同程度としてもよい。複数の幅の小さなヘッドを直列に配置することにより、ヘッドの幅が大きくなるにつれて懸念されるヘッドのたわみの発生を防止することができる。もちろん、幅の小さなヘッドを複数回走査することにより、パターン形成を行ってもよい。 The width of the head may be smaller than the width of the panel. At this time, a plurality of small heads may be arranged in series so as to be approximately the same as the width of one panel. By arranging a plurality of small heads in series, it is possible to prevent the occurrence of head deflection, which is a concern as the head width increases. Of course, the pattern may be formed by scanning a narrow head a plurality of times.
このような液滴吐出法により組成物の液滴を吐出する工程は、減圧下で行うと好ましい。組成物を吐出して被処理物に着弾するまでの間に、該組成物の溶媒が蒸発し、組成物の乾燥と焼成の工程を省略することができるからである。また、減圧下で行うと、導電体の表面に酸化膜などが形成されないため好ましい。また組成物を滴下する工程は、窒素雰囲気中や有機ガス雰囲気中で行ってもよい。 The step of discharging the composition droplets by such a droplet discharge method is preferably performed under reduced pressure. This is because the solvent of the composition evaporates and the steps of drying and firing the composition can be omitted before the composition is discharged and landed on the object to be processed. Further, it is preferable to perform under reduced pressure because an oxide film or the like is not formed on the surface of the conductor. The step of dropping the composition may be performed in a nitrogen atmosphere or an organic gas atmosphere.
また液滴吐出法として、ピエゾ方式を用いることができる。ピエゾ方式は、液滴の制御性に優れインク選択の自由度の高いことからインクジェットプリンターでも利用されている。なお、ピエゾ方式には、MLP(Multi Layer Piezo)タイプとMLChip(Multi Layer Ceramic Hyper Integrated Piezo Segments)タイプがある。また組成物の溶媒によっては、発熱体を発熱させ気泡を生じさせ溶液を押し出す、いわゆるサーマル方式を用いた液滴吐出法でもよい。 As a droplet discharge method, a piezo method can be used. The piezo method is also used in inkjet printers because of its excellent droplet controllability and high degree of freedom in ink selection. There are two types of piezo systems: MLP (Multi Layer Piezo) type and MLChip (Multi Layer Ceramic Hyper Integrated Piezo Segments) type. Further, depending on the solvent of the composition, a droplet discharge method using a so-called thermal method in which a heating element generates heat to generate bubbles to push out the solution may be used.
(実施の形態11)
本発明に係る薄膜トランジスタや、それを有する表示装置は、図42に示す液滴吐出システムによって形成するのがよい。まず、CAD、CAM、CAE等の回路設計ツール1100によって、回路設計が行われ、所望の薄膜及びアライメント用のマーカーの配置箇所を決定する。
(Embodiment 11)
The thin film transistor and the display device having the same according to the present invention are preferably formed by a droplet discharge system shown in FIG. First, circuit design is performed by a
次に、設計された薄膜及びアライメント用のマーカーの配置箇所を含む薄膜パターンのデータ1101は、記録媒体又はLAN(Local Area Network)等の情報網を介して、液滴吐出装置を制御するコンピュータ1002に入力される。そして、薄膜パターンのデータ1101に基づいて、液滴吐出手段1003が有するノズル(筒状の、先の細い穴から液体や気体を噴出させる装置)のうち、該薄膜を構成する材料を含む組成物を貯蔵し、又は該組成物を貯蔵するタンクと接続されている最適な吐出口径を有するノズルが決定され、続いて、液滴吐出手段1003の走査経路(移動経路)が決定される。なお、予め最適なノズルが決まっている場合は、該ノズルの移動経路のみを設定すればよい。
Next, the thin
次に、該薄膜が形成される基板1004上にフォトリソグラフィー技術やレーザー光を用いて、アライメント用のマーカー1017を形成する。そして、アライメント用のマーカーが形成された基板を液滴吐出装置内のステージ1016に設置し、該装置に具備された撮像手段1005によりアライメント用のマーカーの位置を検出し、画像処理装置1006を介して、コンピュータ1002に位置情報1007として入力される。コンピュータ1002では、CAD等により設計された薄膜パターンのデータ1101と、撮像手段1005によって得られるアライメント用のマーカーの位置情報1007とを照らし合わせて、基板1004と液滴吐出手段1003との位置合わせを行う。
Next, an
その後、コントローラ1008によって制御された液滴吐出手段1003又はXYθステージ1016が、決定された走査経路に従って移動し(矢印方向)、液滴吐出手段1003から組成物を吐出することにより、所望の薄膜パターン1109が形成される。なお、組成物の吐出量は、吐出口の径を選択することにより、適宜調整することができるが、吐出口の移動速度、吐出口と基板との間隔、組成物の吐出速度、吐出空間の雰囲気、該空間の温度、湿度等のあらゆる条件によって微妙に異なってくるため、これらの条件も制御できるようにすることが望ましい。これらは、予め実験、評価によって最適な条件を求めておき、組成物の材料毎にデータベース(1119)化しておくのがよい。
Thereafter, the droplet discharge means 1003 or the
ここで、薄膜パターンデータとしては、例えば、液晶表示装置、発光装置等に用いられるモジュール用TFT基板の回路図等が挙げられる。図42中の円内の回路図は、このようなモジュール用TFT基板に用いられる導電膜を模式的に示したものである。1121は所謂ゲート配線、1122はソース信号線(2nd配線)、1123は画素電極又は正孔注入電極若しくは電子注入電極を指す。また、1120は基板、1124はアライメント用のマーカーを示している。当然、薄膜パターン1109は、薄膜パターン情報におけるゲート配線1121に対応するものである。
Here, examples of the thin film pattern data include circuit diagrams of module TFT substrates used in liquid crystal display devices, light emitting devices, and the like. The circuit diagram in a circle in FIG. 42 schematically shows a conductive film used for such a module TFT substrate. 1121 is a so-called gate wiring, 1122 is a source signal line (2nd wiring), and 1123 is a pixel electrode, a hole injection electrode, or an electron injection electrode.
また、液滴吐出手段1003は、ここでは、ノズル1110、1111、1112が一体化された構成となっているが、これに限定されるものではない。また、各ノズルは、それぞれ複数の吐出口1013、1114、1115を有している。上記薄膜パターン1109は、ノズル1110のうち、所定の吐出口1013を選択することによって形成されたものである。
Here, the droplet discharge means 1003 has a configuration in which the
なお、液滴吐出手段1003は、あらゆる線幅の薄膜パターンの作製に対応できるように、また、タクトタイムを向上させるため、吐出口径、吐出量、又はノズルピッチの異なる複数のノズルを備えておくのが望ましい。また、吐出口の間隔はできる限り狭い方が望ましい。また、一辺が1m以上から6畳程度の大面積の基板に対して、スループットの高い吐出を行うために、1m以上の長さを有するノズルを備えておくことが望ましい。また、伸縮機能を備え、吐出口の間隔を自由に制御することができるようにしてもよい。また、高解像度、即ち、滑らかなパターンを描画するために、ノズル又はヘッドが斜めに傾くようにしておくのが望ましい。これによって、矩形状など、大面積の描画が可能となる。 Note that the droplet discharge means 1003 is provided with a plurality of nozzles having different discharge port diameters, discharge amounts, or nozzle pitches in order to cope with the production of thin film patterns having any line width and to improve the tact time. Is desirable. Further, it is desirable that the interval between the discharge ports is as narrow as possible. In addition, it is desirable to provide a nozzle having a length of 1 m or more in order to perform high-throughput discharge on a large area substrate having a side of 1 m or more to 6 tatami mats. Further, an expansion / contraction function may be provided so that the interval between the discharge ports can be freely controlled. In order to draw a high resolution, that is, a smooth pattern, it is desirable that the nozzle or the head be inclined obliquely. As a result, a large area such as a rectangular shape can be drawn.
また、ヘッドのノズルピッチを変えたものを一つのヘッドに平行に備え付けてもよい。この場合、吐出口径は同じでもよいし、異ならせてもよい。 Further, a head having a different nozzle pitch may be provided in parallel with one head. In this case, the discharge port diameter may be the same or different.
また、上記のように、複数のノズルを用いた液滴吐出装置となる場合には、使用していないノズルを収納するための、待機場所を設けておく必要がある。この待機場所には、またガス供給手段とシャワーヘッドを設けることにより、組成物の溶媒と同じ気体の雰囲気下に置換することができるため、乾燥をある程度防止することができる。さらに、清浄な空気を供給し、作業領域の埃を低減するクリーンユニット等を備え付けてもよい。 In addition, as described above, in the case of a droplet discharge device using a plurality of nozzles, it is necessary to provide a standby place for storing unused nozzles. In this standby place, by providing a gas supply means and a shower head, the atmosphere can be replaced with the same gas atmosphere as the solvent of the composition, so that drying can be prevented to some extent. Furthermore, you may equip with the clean unit etc. which supply clean air and reduce the dust of a working area.
ただし、ノズルの仕様上、吐出口の間隔が狭くできないときには、ノズルピッチが表示装置における画素の整数倍となるように設計するとよい。これによってノズルをずらして組成物を吐出することができる。 However, when the interval between the discharge ports cannot be reduced due to the specification of the nozzle, the nozzle pitch may be designed to be an integer multiple of the pixels in the display device. This makes it possible to discharge the composition by shifting the nozzle.
また、撮像手段1005としては、CCD(電荷結合素子)のような光の強弱を電気信号に変換する能動素子を用いたカメラを用いればよい。
As the
上述した方法は、基板1004を載せたステージ1016を固定し、液滴吐出手段1003を決定された経路に従って走査させることによって、薄膜パターン1109を形成するものである。それに対して、液滴吐出手段1003を固定し、薄膜パターンのデータ1101に基づいて決定された経路に従って、ステージ1016をXYθ方向に搬送させることによって、薄膜パターン1109を形成してもよい。この際、液滴吐出手段1003が複数のノズルを有している場合には、該薄膜を構成する材料を含む組成物を貯蔵し、又は該組成物を貯蔵するタンクと接続されている最適な吐出口径を有するノズルを決定する必要がある。
In the above-described method, the
また、上述した方法は、ノズル1110の所定の一つの吐出口のみを用いて薄膜パターン1109を吐出形成するものであるが、形成する薄膜の線幅や膜厚に応じて、複数の吐出口を用いて組成物を吐出してもよい。
In the above-described method, the
また、複数のノズルを用い、冗長機能を持たせてもよい。例えば、最初にノズル1012(又は1111)から組成物が吐出されるが、ノズル1110からも、同一の組成物が吐出されるよう吐出条件を制御することにより、前方のノズル112において吐出口詰まり等の支障を来しても、後方のノズル1110から組成物を吐出することができるため、少なくとも配線の断線等を防止することが可能となる。
A plurality of nozzles may be used to provide a redundant function. For example, the composition is first ejected from the nozzle 1012 (or 1111). However, by controlling the ejection conditions so that the same composition is also ejected from the
また、吐出口径の異なる複数のノズルから組成物を吐出するように吐出条件を制御することにより、平坦な薄膜を、より短縮されたタクトタイムで形成することができる。この方法は、特にLCDにおける画素電極のように、組成物の吐出面積が大きく、かつ平坦性が要求されるような薄膜の形成に特に適している。 Further, by controlling the discharge conditions so that the composition is discharged from a plurality of nozzles having different discharge port diameters, a flat thin film can be formed with a shortened tact time. This method is particularly suitable for forming a thin film having a large discharge area of the composition and requiring flatness, such as a pixel electrode in an LCD.
さらに、吐出口径の異なる複数のノズルから組成物を吐出するように吐出条件を制御することにより、配線の線幅が異なるパターンを一度に形成することができる。 Furthermore, by controlling the ejection conditions so that the composition is ejected from a plurality of nozzles having different ejection port diameters, patterns having different line widths of wiring can be formed at a time.
さらに、吐出口径の異なる複数のノズルから組成物を吐出するように吐出条件を制御することにより、絶縁膜の一部に設けられたアスペクト比が高い開孔部に、組成物を充填させることができる。この方法によれば、ボイド(絶縁膜と配線の間に生じる虫食い状の孔)が生じることなく、平坦化された配線を形成することができる。 Furthermore, by controlling the discharge conditions so that the composition is discharged from a plurality of nozzles having different discharge port diameters, the composition can be filled into the opening portion having a high aspect ratio provided in a part of the insulating film. it can. According to this method, a flattened wiring can be formed without generating a void (a worm-like hole generated between the insulating film and the wiring).
薄膜や配線の形成に用いられる液滴吐出システムにおいて、上記のごとく、薄膜パターンを示すデータを入力する入力手段と、前記データに基づいて、前記薄膜を構成する材料を含む組成物を吐出するためのノズルの移動経路を設定する設定手段と、基板上に形成されたアライメント用のマーカーを検出するための撮像手段と、前記ノズルの移動経路を制御する制御手段とを有する構成とすることにより、液滴吐出時におけるノズル又は基板の移動経路を的確に制御する必要がある。液滴吐出システムを制御するコンピュータに組成物吐出条件制御プログラムを読み込ませることにより、吐出する組成物やそのパターンに応じて、ノズル又は基板移動速度、組成物の吐出量・噴射距離・噴射速度、吐出環境の雰囲気・温度・湿度、基板加熱温度などの諸条件も的確に制御することができる。 In a droplet discharge system used for forming a thin film or wiring, as described above, for inputting a data indicating a thin film pattern and discharging a composition containing a material constituting the thin film based on the data A setting means for setting the movement path of the nozzle, an imaging means for detecting an alignment marker formed on the substrate, and a control means for controlling the movement path of the nozzle, It is necessary to accurately control the movement path of the nozzle or the substrate during droplet discharge. By reading a composition discharge condition control program into a computer that controls the droplet discharge system, the nozzle or substrate moving speed, the discharge amount of the composition, the injection distance, the injection speed, Various conditions such as the atmosphere / temperature / humidity of the discharge environment and the substrate heating temperature can be controlled accurately.
これによって、所望の太さ、厚さ、形状を有する薄膜や配線を、短いタクトタイム、高スループットの下で、所望の箇所に精度良く作製することができ、ひいては、それらの薄膜や配線を用いて作製したTFTのような能動素子、該能動素子を用いて作製した液晶ディスプレイ(LCD)、有機ELディスプレイのような発光装置、LSI等の製造歩留まりを向上させることができる。特に、本発明を用いることにより、任意の場所に薄膜や配線のパターンを形成でき、形成するパターンの太さ、厚さ、形状も調整できるので、大面積の能動素子基板等も、低コストで歩留まり良く製造することができる。 As a result, a thin film or wiring having a desired thickness, thickness, and shape can be accurately produced at a desired location under a short tact time and a high throughput. The production yield of an active element such as a TFT manufactured in this way, a liquid crystal display (LCD) manufactured using the active element, a light emitting device such as an organic EL display, LSI, or the like can be improved. In particular, by using the present invention, a thin film or wiring pattern can be formed at an arbitrary location, and the thickness, thickness, and shape of the pattern to be formed can be adjusted. It can be manufactured with good yield.
(実施の形態12)
本実施の形態では、図43〜48を用いて、上述の液滴吐出システムを用いた実施形態について説明する。
(Embodiment 12)
In the present embodiment, an embodiment using the above-described droplet discharge system will be described with reference to FIGS.
図43(A)(B)は、連続的吐出用ノズル1204と、断続的吐出用ノズル1209を用い、ゲート電極層を作製する方法を示したものである。まず、連続的吐出用ノズル1204を用いて、ゲート配線、容量配線等の比較的太い配線を形成する。ここで、基板1201上には、第1の絶縁層1028が形成されているため、その間隙に導電材料を含む組成物が吐出されるように、基板が搭載されたステージ1020又はノズルの移動経路を制御する。例えば、ステージ1020が矢印方向に移動するように制御する。連続的吐出用ノズル1204を用いることにより、配線部1205をヌードル状に形成することができ、タクトタイムを短縮することができる。なお、両ノズルから吐出される導電材料は同じでも異なっていても良い。
43A and 43B show a method for manufacturing a gate electrode layer using a
図43(B)に示すように、配線部1205を形成した後に、断続的吐出用ノズル1209を用い、電極部1208を形成する。このとき例えば、ステージ1020は、矢印方向に移動するように制御する。なお、電極部1208を形成する前に、配線部1205に対しUV光1210を照射しておくことにより、クロスライン(電極部)を吐出形成しやすくなる。
As shown in FIG. 43B, after the
図44は、断続的吐出口1232aと連続的吐出口1232bとを複合化させたノズル1231を用いて、配線部1206と電極部1208を同時に形成する方法を示したものである。なお、ここでは、可動ノズルとし、矢印方向にノズル1231が移動するよう示すが、ステージ1020が移動するようにしても良い。
FIG. 44 shows a method of simultaneously forming the
図45は、複合化された連続的吐出用ノズル1222と、断続的吐出用ノズル1225を用い、ゲート電極層と第1の絶縁層を同時に形成する方法を示したものである。ここで、ノズル1222aからは、配線部を構成する導電材料を含む組成物が吐出され、ノズル1222bからは第1の絶縁層を構成する樹脂が吐出される。また、断続的吐出用ノズル1225からは、配線部を構成する導電材料と同一又は異なる導電材料を含む組成物が吐出され、電極部が形成される。なお、ここでは、可動ノズルとし、矢印方向にノズル1222、1225が移動するよう示すが、ステージ1020が移動するようにしても良い。
FIG. 45 shows a method of simultaneously forming the gate electrode layer and the first insulating layer using the combined continuous discharge nozzle 1222 and
図46(A)(B)は、一の固定ノズル1233を用いて、配線部1206と電極部1208を形成する方法を示したものである。まず、ステージを一定方向(矢印方向)に搬送し連続的吐出により配線部1206を吐出形成する。次に図46(B)に示すように、ステージを矢印のように回転させ、ステージを一定方向(矢印方向)に搬送し、断続的吐出により電極部1208を形成する。このように、固定ノズル1233は、連続的吐出と断続的吐出ができるように設計しておく必要がある。
46A and 46B show a method of forming the
図47(A)(B)は、層間絶縁膜又は平坦化膜(第3の絶縁層)を、コンタクトホール部を除いて連続的吐出用ノズル1211により形成し、断続的吐出用ノズル1214でコンタクトホール部に導電体を形成する方法を示したものである。連続的吐出用ノズル1211を用いて、コンタクトホール部を除いて絶縁層を形成する場合、コンタクトホール部の箇所に相当する吐出口が閉じるように、制御する必要がある。なお、ここでは、可動ノズルとし、矢印方向にノズル1211、1214が移動するよう示すが、ステージ1020が移動するようにしても良い。
47A and 47B, an interlayer insulating film or a planarizing film (third insulating layer) is formed by a
また、コンタクトホール部に導電体を形成する他の方法として、図48(C)に示すように、開孔部検出手段1216、CPU1217、コントローラ1218を用いてコンタクトホールを検出し、その位置情報をもとにノズル1019を制御し、導電材料を吐出してもよい。また、同じ原理を用いて、配線部や電極部の断線部をリペアしてもよい。
As another method for forming a conductor in the contact hole portion, as shown in FIG. 48C, the contact hole is detected using the opening
コンタクトホールに導電体を形成した後、連続的吐出又は断続的吐出により画素電極を形成する(図48(D))。なお、ここでは、可動ノズルとし、矢印方向にノズル1021が移動するよう示すが、ステージ1020が移動するようにしても良い。
After a conductor is formed in the contact hole, a pixel electrode is formed by continuous discharge or intermittent discharge (FIG. 48D). Here, a movable nozzle is used and the
このように、連続的吐出又は断続的吐出が可能なノズル、又はそれらを組み合わせたノズルを用い、それらを制御することにより、吐出する組成物の異同、吐出するタイミングの異同を問わず、短縮されたタクトタイムで所望のパターンを形成することができる。また、基板が大面積となる場合には、それらのノズルを、基板上の複数の箇所で可動できるように設計することで、より短縮されたタクトタイムで所望のパターンを形成することができる。なお、本実施の形態は、他の実施形態と自由に組み合わせることができる。 In this way, by using a nozzle capable of continuous discharge or intermittent discharge, or a combination of these nozzles and controlling them, it is shortened regardless of the difference in the composition to be discharged and the difference in the discharge timing. A desired pattern can be formed with a short tact time. Further, when the substrate has a large area, it is possible to form a desired pattern with a shorter tact time by designing the nozzles so as to be movable at a plurality of locations on the substrate. Note that this embodiment can be freely combined with any of the other embodiments.
(実施の形態13)
図39は、本発明を用いたアクティブマトリクス型液晶表示装置の画素部の上面図である。薄膜トランジスタ1230のゲート電極1014は走査線1202に接続されており、ソース電極1219は信号線1221に接続されており、ドレイン電極1220は画素電極1224に接続されている。図23、24は、図39のC−D断面から見た工程図であり、薄膜トランジスタ1230としてチャネル保護型TFTを用いた場合を示す。
(Embodiment 13)
FIG. 39 is a top view of a pixel portion of an active matrix liquid crystal display device using the present invention. The
まず、基板1000上の少なくともゲート電極層が形成される部分に、下地前処理を行う。ここでは、チタン(Ti)膜を1〜5nm(10〜50Å)成膜した後、窒素雰囲気下230℃で焼成し、酸化チタン膜1001を得たが(図23(A))、膜厚や焼成条件はこれに限定されるものではない。また、Ti以外にも、Sc(スカンジウム)、V(バナジウム)、Cr(クロム)、Mn(マンガン)、Fe(鉄)、Co(コバルト)、Ni(ニッケル)、Cu(銅)、Zn(亜鉛)等の所謂3d遷移元素や、W(タングステン)、Al(アルミニウム)、Ta(タンタル)、Zr(ジルコニウム)、Hf(ハフニウム)、Ir(イリジウム)、Nb(ニオブ)、Pd(パラジウム)、Pt(白金)の酸化物、窒化物、酸窒化物を用いることもできる。これらの金属を直接形成した場合には、ゲート電極層が形成される部分以外を除去又は酸化、窒化、酸窒化することにより絶縁化する必要があるが、例えば、これらの金属の酸化物、窒化物、酸窒化物をスプレー等によって、直接基板全面に又は選択的に形成しても良い。なお、酸化チタンは、光触媒物質としても知られる材料であるが、他にも、チタン酸ストロンチウム(SrTiO3)、セレン化カドミウム(CdSe)、タンタル酸カリウム(KTaO3)、硫化カドミウム(CdS)、酸化ジルコニウム(ZrO2)、酸化ニオブ(Nb2O5)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化鉄(Fe2O3)、酸化タングステン(WO3)等の光触媒物質を形成してもよい。また、これらの金属を主成分とする材料以外にも、ポリイミド、アクリル、シロキサン等の耐熱性樹脂を形成したり、プラズマ処理(好適には大気圧プラズマ)を施したりしてもよい。これらの下地前処理によって、基板100とゲート電極層との密着性を高めることができる。また、特に酸化チタンを形成した場合には、光の透過率を向上させることができる。なお、上記下地前処理は省略することもできるが、基板と導電膜との密着性を向上させるため、できるだけ行うことが望ましい。
First, base pretreatment is performed on at least a portion of the
次に、基板1000上に、又は前記下地前処理を行った場合には該処理が施された部分の上方に、ゲート配線1103、ゲート電極1104、容量配線1105をパターン形成するための第1の絶縁層(樹脂パターン)1102を形成する(図23(A))。ここでは、感光性ポリイミド、感光性アクリル、感光性シロキサン等の透明感光性樹脂をスピンコート法、ディップ法、スプレー法等によって基板全面に塗布し、焼成工程により固化させた後、露光、現像工程を経て、絶縁層1102を形成する。なお、透明感光性樹脂としては、上記材料に限定されるものではないが、導電材料を形成した後の、乾燥、焼成温度に耐え得るよう耐熱性を兼ねているのが望ましい。
Next, a first wiring for patterning the
また、感光性を有しない透明樹脂を用いる場合であっても、該透明樹脂を予め基板全面に塗布した後、フォトレジストを形成し、露光、現像工程を経て、第1の絶縁層1102を形成してもよい。また、第1の絶縁層1102中を光が通過しない構造の場合、例えば、TFTの上方から入射する外光を利用した反射型液晶表示装置の場合には、樹脂は透明でなくともよい。例えば、フォトレジストを基板全面に形成した後、露光、現像工程を経て、第1の絶縁層1102を形成しても良い。なお、フォトレジストとしては、ネガ型(現像後、露光部分がパターンとして残る)、ポジ型(現像後、非露光部分がパターンとして残る)ともに用いることが可能である。なお、これら絶縁層1102に変えて、パターン形成可能な透明又は不透明の無機膜を用いることも可能である。
Even when a transparent resin having no photosensitivity is used, after applying the transparent resin to the entire surface of the substrate in advance, a photoresist is formed, and an exposure and development process is performed to form the first insulating
次に、第1の絶縁層1102の間隙に第1の導電材料を含む組成物を吐出することにより、ゲート配線1103、ゲート電極1104、容量配線1105(以下、これらを総称して「ゲート電極層」ということがある。)を形成する(図23(B))。ゲート電極層は、該組成物を吐出した後、該組成物に対し100℃、3分間の乾燥を行い、さらに窒素又は酸素雰囲気下において、200〜350℃で15分間〜30分間の焼成を行うことにより形成するが、この条件に限定されるものではない。
Next, a composition containing the first conductive material is discharged into the gap between the first insulating
また、第1の導電材料としては、導電膜の機能に応じて種々の材料を選択することができるが、代表的なものとして、銀(Ag)、銅(Cu)、金(Au)、ニッケル(Ni)、白金(Pt)、クロム(Cr)、スズ(Sn)、パラジウム(Pd)、イリジウム(Ir)、ロジウム(Rh)、ルテニウム(Ru)、レニウム(Re)、タングステン(W)、アルミニウム(Al)、タンタル(Ta)、インジウム(In)、テルル(Te)、モリブデン(Mo)、カドミウム(Cd)、亜鉛(Zn)、鉄(Fe)、チタン(Ti)、シリコン(Si)、ゲルマニウム(Ge)、ジルコニウム(Zr)、バリウム(Ba)、アンチモン鉛、酸化スズ・アンチモン、フッ素ドープ酸化亜鉛、炭素、グラファイト、グラッシーカーボン、リチウム、ベリリウム、ナトリウム、マグネシウム、カリウム、カルシウム、スカンジウム、マンガン、ジルコニウム、ガリウム、ニオブ、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム/銅混合物、マグネシウム/銀混合物、マグネシウム/アルミニウム混合物、マグネシウム/インジウム混合物、アルミニウム/酸化アルミニウム混合物、リチウム/アルミニウム混合物等、ハロゲン化銀の微粒子等、又は分散性ナノ粒子、あるいは、透明導電膜として用いられる酸化インジウムスズ(ITO)、ITSO、酸化亜鉛(ZnO)、ガリウムを添加した酸化亜鉛(GZO)、酸化インジウムに2〜20%の酸化亜鉛を混合した酸化インジウム亜鉛(IZO)、有機インジウム、有機スズ、窒化チタン等を用いることができる。 As the first conductive material, various materials can be selected depending on the function of the conductive film. Typical examples are silver (Ag), copper (Cu), gold (Au), nickel. (Ni), platinum (Pt), chromium (Cr), tin (Sn), palladium (Pd), iridium (Ir), rhodium (Rh), ruthenium (Ru), rhenium (Re), tungsten (W), aluminum (Al), tantalum (Ta), indium (In), tellurium (Te), molybdenum (Mo), cadmium (Cd), zinc (Zn), iron (Fe), titanium (Ti), silicon (Si), germanium (Ge), zirconium (Zr), barium (Ba), antimony lead, tin oxide / antimony, fluorine-doped zinc oxide, carbon, graphite, glassy carbon, lithium, Lilium, sodium, magnesium, potassium, calcium, scandium, manganese, zirconium, gallium, niobium, sodium, sodium-potassium alloy, magnesium / copper mixture, magnesium / silver mixture, magnesium / aluminum mixture, magnesium / indium mixture, aluminum / oxidation Aluminum mixture, lithium / aluminum mixture, etc., silver halide fine particles, etc., or dispersible nanoparticles, or oxidation with addition of indium tin oxide (ITO), ITSO, zinc oxide (ZnO), gallium used as transparent conductive film Zinc (GZO), indium zinc oxide mixed with 2 to 20% zinc oxide in indium oxide (IZO), organic indium, organic tin, titanium nitride, or the like can be used.
なお、ここでは、ゲート配線1103、ゲート電極1104、容量配線1105ともに同材料で形成したが、これらの線幅や長さに応じて適宜材料を異ならせても良い。例えば、ゲート配線1103や容量配線1105(図39の1202、1204にそれぞれ対応する。)のような比較的面積の大きな領域は、CuやAlのような安価な材料を用い、ゲート電極1104は低抵抗のAgを用いることができる。
Note that although the
なお、ここでは、第1の絶縁層1102を形成した後に、ゲート電極層を埋め込むように形成したが、液滴吐出法を用いて、第1の絶縁層1102とゲート電極層とを同時に形成しても良い。あるいは、第1の絶縁層1102を構成する組成物を吐出し、それが乾燥、固化する前に(又は仮焼成を行った後に)、ゲート電極層を構成する組成物を吐出し、最後に両者を乾燥、焼成させても良い。この場合、露光、現像工程を削減することができるため、工程の大幅な短縮を図ることができる。なお、両者を同時に形成する場合は、図45に示すように、吐出口径や材料の種類の異なる複数のノズルから同時に吐出するという方法を用いることができる。
Note that although the gate electrode layer is formed after the first insulating
また、ここでは、酸化チタン膜1001を形成した後に、第1の絶縁層1102を形成したが、図56に示すように、第1の絶縁層1102を形成した後に、チタン膜1092を形成し、液滴吐出手段に用いるノズル1091を用いて、ゲート電極層を形成した後に、チタン膜1092をエッチング除去(図56(A))、又はチタン膜1092のゲート電極層以外の部分を酸化させ、絶縁化しても良い(図56(B))。ここで、図56(B)の場合、チタン膜1092を焼成させて酸化チタン膜1194を形成すると同時に、ゲート電極層の焼成も行うことができ、ゲート電極層を平坦化、平滑化することができる。なお、この方法は、他の導電膜を形成する場合にも採用することができる。
Here, the first insulating
ここで、以上述べた液滴吐出手段に用いるノズルの径は、0.1〜50μm(好適には0.6〜26μm、)に設定し、ノズルから吐出される組成物の吐出量は0.00001pl〜50pl(好適には0.0001〜40pl)に設定する。この吐出量は、ノズルの径の大きさに比例して増加する。また、被処理物とノズル吐出口との距離は、所望の箇所に滴下するために、できる限り近づけておくことが好ましく、好適には0.1〜2mm程度に設定する。なお、ノズル径を変えずとも、圧電素子に印可されるパルス電圧を変えることによって吐出量を制御することもできる。これらの吐出条件は、線幅が約10μm以下となるように設定しておくのが望ましい。 Here, the diameter of the nozzle used in the above-described droplet discharge means is set to 0.1 to 50 μm (preferably 0.6 to 26 μm), and the discharge amount of the composition discharged from the nozzle is set to 0.8. Set to 00001pl to 50pl (preferably 0.0001 to 40pl). This discharge amount increases in proportion to the size of the nozzle diameter. Further, the distance between the object to be processed and the nozzle outlet is preferably as close as possible in order to drop it at a desired location, and is preferably set to about 0.1 to 2 mm. In addition, the ejection amount can be controlled by changing the pulse voltage applied to the piezoelectric element without changing the nozzle diameter. These discharge conditions are preferably set so that the line width is about 10 μm or less.
なお、吐出口から吐出する組成物は、比抵抗値を考慮して、金、銀、銅のいずれかの材料を溶媒に溶解又は分散させたものを用いることが好ましい。より好ましくは、低抵抗な銀又は銅を用いるとよい。但し、銅を用いる場合には、不純物対策のため、合わせてバリア膜を設けるとよい。溶媒は、酢酸ブチル、酢酸エチル等のエステル類、イソプロピルアルコール、エチルアルコール等のアルコール類、メチルエチルケトン、アセトン等の有機溶剤等を用いればよい。ここで、銅を配線として用いる場合のバリア膜としては、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化アルミニウム、窒化チタン、窒化タンタル(TaN:Tantalum Nitride)など窒素を含む絶縁性又は導電性の物質を用いると良く、これらを液滴吐出法で形成しても良い。 In addition, it is preferable to use what dissolved or disperse | distributed the material of either gold | metal | money, silver, and copper in the solvent considering the specific resistance value as the composition discharged from a discharge outlet. More preferably, low resistance silver or copper may be used. However, when copper is used, a barrier film may be provided as a countermeasure against impurities. As the solvent, esters such as butyl acetate and ethyl acetate, alcohols such as isopropyl alcohol and ethyl alcohol, organic solvents such as methyl ethyl ketone and acetone may be used. Here, as a barrier film in the case of using copper as a wiring, an insulating or conductive material containing nitrogen such as silicon nitride, silicon oxynitride, aluminum nitride, titanium nitride, or tantalum nitride (TaN) is used. These may be formed by a droplet discharge method.
なお、液滴吐出法に用いる組成物の粘度は300mPa・s以下、好ましくは50mPa・s以下が好適であり、これは、乾燥を防止し、吐出口から組成物を円滑に吐出できるようにするためである。なお、用いる溶媒や用途に合わせて、組成物の粘度、表面張力等は適宜調整するとよい。一例として、ITO、ITSO、有機インジウム、有機スズを溶媒に溶解又は分散させた組成物の粘度は5〜50mPa・s(好ましい状態は15〜20mPa・s)、銀を溶媒に溶解又は分散させた組成物の粘度は5〜20mPa・s、金を溶媒に溶解又は分散させた組成物の粘度は10〜20mPa・sである。 The viscosity of the composition used for the droplet discharge method is 300 mPa · s or less, preferably 50 mPa · s or less, which prevents drying and allows the composition to be smoothly discharged from the discharge port. Because. Note that the viscosity, surface tension, and the like of the composition may be appropriately adjusted according to the solvent to be used and the application. As an example, the viscosity of a composition in which ITO, ITSO, organic indium, and organic tin are dissolved or dispersed in a solvent is 5 to 50 mPa · s (preferably 15 to 20 mPa · s), and silver is dissolved or dispersed in the solvent. The viscosity of the composition is 5 to 20 mPa · s, and the viscosity of the composition in which gold is dissolved or dispersed in a solvent is 10 to 20 mPa · s.
各ノズルの径や所望のパターン形状などに依存するが、ノズルの目詰まり防止や高精細なパターンの作製のため、導電材料の粒子の径はなるべく小さい方が好ましく、好適には粒径0.1μm以下が好ましい。組成物は、電解法、アトマイズ法又は湿式還元法等の公知の方法で形成されるものであり、その粒子サイズは、一般的に約0.5〜10μmである。ただし、ガス中蒸発法で形成すると、分散剤で保護されたナノ粒子は約7nmと微細であり、またこのナノ粒子は、被覆剤を用いて各粒子の表面を覆うと、溶剤中に凝集がなく、室温で安定に分散し、液体とほぼ同じ挙動を示す。したがって、被覆剤を用いることが好ましい。 Although depending on the diameter of each nozzle and the desired pattern shape, the diameter of the conductive material particles is preferably as small as possible for preventing nozzle clogging and producing a high-definition pattern. 1 μm or less is preferable. The composition is formed by a known method such as an electrolytic method, an atomizing method, or a wet reduction method, and its particle size is generally about 0.5 to 10 μm. However, when formed by the gas evaporation method, the nanoparticles protected with the dispersant are as fine as about 7 nm. When the nanoparticles are covered with a coating agent, the nanoparticles are aggregated in the solvent. And stably disperse at room temperature and shows almost the same behavior as liquid. Therefore, it is preferable to use a coating agent.
また、一導電材料の周囲を他の導電材料で覆った粒子を含む組成物を吐出形成して、ゲート電極層を形成してもよい。この際、両導電材料の間にバッファ層を設けておくのが望ましい。例えば、図49に示すように、Cu1310の周りをAg1311で覆った粒子(図49(A))において、Cu1310とAg1311の間にNi又はNiB(ニッケルボロン)からなるバッファ層1312を設けた粒子構造が挙げられる(図49(B))。
Alternatively, the gate electrode layer may be formed by discharging a composition containing particles in which one conductive material is covered with another conductive material. At this time, it is desirable to provide a buffer layer between the two conductive materials. For example, as shown in FIG. 49, a particle structure in which a
なお、導電材料を含む組成物の焼成工程において、分圧比で10〜30%の酸素を混合させたガスを積極的に用いることにより、ゲート電極層を構成する導電膜の抵抗率を下げ、かつ、該導電膜の薄膜化、平滑化を図ることができる。ここで、上記焼成の前後における導電膜の変化の様子を簡単に説明する。Agのような導電材料を含む組成物(ナノペーストとも呼ばれる。)は、導電材料を有機溶剤に分散又は溶解させたものであるが、他にも分散剤や、バインダーと呼ばれる熱硬化性樹脂が含まれている。特にバインダーに関しては、焼成時にクラックや不均一な焼きムラが発生するのを防止する働きを持つ。そして、乾燥又は焼成工程により、有機溶剤の蒸発、分散剤の分解除去及びバインダーによる硬化収縮が同時に進行することにより、ナノ粒子同士が融合し、ナノペーストが硬化する。この際、ナノ粒子は、数十〜百数十nmまで成長し、近接する成長粒子同士で融着、及び互いに連鎖することにより、金属連鎖体を形成する。一方、残った有機成分の殆ど(約80〜90%)は、金属連鎖体の外部に押し出され、結果として、金属連鎖体を含む導電膜と、その外側を覆う有機成分からなる膜が形成される。そして、有機成分からなる膜は、ナノペーストを窒素及び酸素を含む雰囲気下で焼成する際に、気体中に含まれる酸素と、有機成分からなる膜中に含まれる炭素や水素などとが反応することにより、除去することができる。また、焼成雰囲気下に酸素が含まれていない場合には、別途、酸素プラズマ処理等によって有機成分からなる膜を除去することができる。このように、ナノペーストを窒素及び酸素を含む雰囲気下で焼成、又は乾燥後酸素プラズマで処理することによって、有機成分からなる膜は除去されるため、残存した金属連鎖体を含む導電膜の平滑化、薄膜化、低抵抗化を図ることができる。なお、導電材料を含む組成物を減圧下で吐出することにより組成物中の溶媒が揮発するため、後の加熱処理(乾燥又は焼成)時間を短縮することもできる。 Note that, in the firing step of the composition containing the conductive material, by using a gas mixed with 10 to 30% oxygen in a partial pressure ratio, the resistivity of the conductive film forming the gate electrode layer is reduced, and The conductive film can be made thin and smooth. Here, how the conductive film changes before and after the firing will be briefly described. A composition containing a conductive material such as Ag (also referred to as a nanopaste) is obtained by dispersing or dissolving a conductive material in an organic solvent. In addition, a dispersant or a thermosetting resin called a binder is used. include. In particular, the binder has a function of preventing occurrence of cracks and uneven baking during firing. Then, by the drying or firing step, evaporation of the organic solvent, decomposition removal of the dispersant, and curing shrinkage by the binder proceed simultaneously, whereby the nanoparticles are fused and the nanopaste is cured. At this time, the nanoparticles grow to several tens to one hundred and several tens of nanometers, and are fused together and chained together to form a metal chain. On the other hand, most of the remaining organic components (about 80 to 90%) are pushed out of the metal chain, and as a result, a conductive film containing the metal chain and a film made of organic components covering the outside are formed. The The film made of organic components reacts with oxygen contained in the gas and carbon, hydrogen, etc. contained in the film made of organic components when the nanopaste is baked in an atmosphere containing nitrogen and oxygen. This can be removed. In the case where oxygen is not contained in the firing atmosphere, a film made of an organic component can be separately removed by oxygen plasma treatment or the like. In this way, since the film made of organic components is removed by baking the nanopaste in an atmosphere containing nitrogen and oxygen or treating it with oxygen plasma after drying, smoothing of the conductive film containing the remaining metal chain is removed. Reduction, thinning, and low resistance can be achieved. Note that since the solvent in the composition is volatilized by discharging the composition containing the conductive material under reduced pressure, the time for subsequent heat treatment (drying or baking) can be shortened.
また、上記乾燥及び焼成工程に加えて、さらに表面を平滑化、平坦化するための処理を行ってもよい。該処理の代表的なものを図38に示す。図38(A)は、プレス機構1300によって導電膜の平坦化を行うものであり、ヒーター1301で加熱しながら行うのが望ましい。図38(B)は、微細ブラシ1303を備えたローラー1302内に、基板を載せたステージ1304を矢印方向に搬送させることによって平坦化を行うものであるが、ローラー自体を移動させても良い。図38(C)は、CMP法の模式図であるが、研磨用パッド1308内にスラリー(1307)と呼ばれる研磨溶剤を供給し、ウエハキャリア1306の回転とプラテンと呼ばれる回転台の回転による加圧と、研磨用パッドの研磨によって平坦化を行うものである。金属用には、酸性溶液にアルミナの微粉末を混ぜたもの、絶縁物には、アルカリ性のコロイド状シリカを混ぜたものが主に用いられる。また、図示しないが、エッチバック法やリフロー法等も採用することができる。また、上記平坦化処理は、導電膜のみならず、特に液滴吐出法で形成された絶縁膜、半導体膜等に用いることも有効である。
In addition to the drying and firing steps, a treatment for further smoothing and flattening the surface may be performed. A typical example of the processing is shown in FIG. In FIG. 38A, the conductive film is planarized by the
なお、基板としては、ガラス基板、石英基板、アルミナなど絶縁物質で形成される基板、後工程の処理温度に耐え得る耐熱性を有するプラスチック基板等を用いることができる。この場合、酸化シリコン(SiOx)、窒化シリコン(SiNx)、酸化窒化シリコン(SiOxNy)(x>y)、窒化酸化シリコン(SiNxOy)(x>y)など(x、y=1、2・・・)、基板側から不純物などの拡散を防止するための下地絶縁膜を形成しておいてもよい。また、ステンレスなどの金属または半導体基板などの表面に酸化シリコンや窒化シリコンなどの絶縁膜を形成した基板なども用いることができる。 Note that as the substrate, a glass substrate, a quartz substrate, a substrate formed of an insulating material such as alumina, a plastic substrate having heat resistance that can withstand a processing temperature in a later process, or the like can be used. In this case, silicon oxide (SiOx), silicon nitride (SiNx), silicon oxynitride (SiOxNy) (x> y), silicon nitride oxide (SiNxOy) (x> y), etc. (x, y = 1, 2,... ), A base insulating film for preventing diffusion of impurities and the like from the substrate side may be formed. In addition, a substrate in which an insulating film such as silicon oxide or silicon nitride is formed on the surface of a metal such as stainless steel or a semiconductor substrate can also be used.
次に、ゲート電極層上にゲート絶縁膜1106を形成する(図23(C))。ゲート絶縁膜はプラズマCVD法又はスパッタリング法などの薄膜形成法を用い、窒化珪素、酸化珪素、窒化酸化珪素又は酸化窒化珪素を含む膜を、単層で、又は積層させて形成することが好ましい。積層する場合には、例えば、基板側から酸化珪素膜、窒化珪素膜、酸化珪素膜の3層構造とするのがよい。
Next, a
次に、ゲート絶縁膜1106上に、半導体膜1107を形成する(図23(C))。半導体膜としては、アモルファス半導体、結晶性半導体、又はセミアモルファス半導体で形成する。いずれも、シリコン、シリコン・ゲルマニウム(SiGe)等を主成分とする半導体膜を用いることができる。また、半導体膜は、プラズマCVD法等によって形成することができる。なお、半導体膜の膜厚は、10〜100nmとするのが望ましい。
Next, a
ここで、上記セミアモルファス半導体のうち、SAS(セミアモルファスシリコン)の作製方法について簡単に説明する。SASは、珪化物気体をグロー放電分解することにより得ることができる。代表的な珪化物気体としては、SiH4であり、その他にもSi2H6、SiH2Cl2、SiHCl3、SiCl4、SiF4などを用いることができる。この珪化物気体を水素、水素とヘリウム、アルゴン、クリプトン、ネオンから選ばれた一種または複数種の希ガス元素で希釈して用いることでSASの形成を容易なものとすることができる。希釈率は10倍〜1000倍の範囲で珪化物気体を希釈することが好ましい。勿論、グロー放電分解による被膜の反応生成は減圧下で行うが、圧力は概略0.1Pa〜133Paの範囲で行えば良い。グロー放電を形成するための電力は1MHz〜120MHz、好ましくは13MHz〜60MHzの高周波電力を供給すれば良い。基板加熱温度は300度以下が好ましく、100〜200度の基板加熱温度が推奨される。 Here, a manufacturing method of SAS (semi-amorphous silicon) among the semi-amorphous semiconductors will be briefly described. SAS can be obtained by glow discharge decomposition of a silicide gas. A typical silicide gas is SiH 4 , and in addition, Si 2 H 6 , SiH 2 Cl 2 , SiHCl 3 , SiCl 4 , SiF 4 and the like can be used. The formation of the SAS can be facilitated by diluting the silicide gas with one or plural kinds of rare gas elements selected from hydrogen, hydrogen and helium, argon, krypton, and neon. It is preferable to dilute the silicide gas at a dilution ratio in the range of 10 times to 1000 times. Of course, the reaction of the coating by glow discharge decomposition is performed under reduced pressure, but the pressure may be in the range of about 0.1 Pa to 133 Pa. The power for forming the glow discharge may be high frequency power of 1 MHz to 120 MHz, preferably 13 MHz to 60 MHz. The substrate heating temperature is preferably 300 ° C. or less, and a substrate heating temperature of 100 to 200 ° C. is recommended.
また、珪化物気体中に、CH4、C2H6などの炭化物気体、GeH4、GeF4などのゲルマニウム化気体を混入させて、エネルギーバンド幅を1.5〜2.4eV、若しくは0.9〜1.1eVに調節しても良い。 Further, a carbide gas such as CH 4 and C 2 H 6 and a germanium gas such as GeH 4 and GeF 4 are mixed in the silicide gas, and the energy band width is 1.5 to 2.4 eV, or 0.8. You may adjust to 9-1.1 eV.
また、SASは、価電子制御を目的とした不純物元素を意図的に添加しないときに弱いn型の電気伝導性を示す。これは、アモルファス半導体を成膜するときよりも高い電力のグロー放電を行うため酸素が半導体膜中に混入しやすいためである。そこで、TFTのチャネル形成領域を設ける第1の半導体膜に対しては、p型を付与する不純物元素を、この成膜と同時に、或いは成膜後に添加することで、しきい値制御をすることが可能となる。p型を付与する不純物元素としては、代表的には硼素であり、B2H6、BF3などの不純物気体を1ppm〜1000ppmの割合で珪化物気体に混入させると良い。例えば、p型を付与する不純物元素としてボロンを用いる場合、該ボロンの濃度を1×1014〜6×1016atoms/cm3とすると良い。なお、上記SASでチャネル形成領域を構成することにより1〜10cm2/V・secの電界効果移動度を得ることができる。 SAS exhibits weak n-type conductivity when an impurity element for the purpose of valence electron control is not intentionally added. This is because oxygen is easily mixed into the semiconductor film because glow discharge with higher power is performed than when an amorphous semiconductor is formed. Therefore, for the first semiconductor film provided with the channel formation region of the TFT, the threshold value is controlled by adding an impurity element imparting p-type at the same time as or after the film formation. Is possible. The impurity element imparting p-type is typically boron, and an impurity gas such as B 2 H 6 or BF 3 may be mixed into the silicide gas at a rate of 1 ppm to 1000 ppm. For example, when boron is used as the impurity element imparting p-type conductivity, the concentration of boron is preferably 1 × 10 14 to 6 × 10 16 atoms / cm 3 . A field effect mobility of 1 to 10 cm 2 / V · sec can be obtained by forming a channel formation region using the SAS.
また、結晶性半導体膜は、アモルファス半導体膜をニッケル等の触媒を含む溶液で処理した後、500〜750℃の熱結晶化工程によって結晶質シリコン半導体膜を得、さらにレーザー結晶化を行って結晶性の改善を施すことによって得ることができる。 As for the crystalline semiconductor film, after processing the amorphous semiconductor film with a solution containing a catalyst such as nickel, a crystalline silicon semiconductor film is obtained by a thermal crystallization process at 500 to 750 ° C., and further crystallized by laser crystallization. It can be obtained by improving the sex.
また、ジシラン(Si2H6)とフッ化ゲルマニウム(GeF4)の原料ガスとして、LPCVD(減圧CVD)法によって、多結晶半導体膜を直接形成することによっても、結晶性半導体膜を得ることができる。ガス流量比は、Si2H6/GeF4=20/0.9、成膜温度は400〜500℃、キャリアガスとしてHe又はArを用いたが、これに限定されるものではない。 A crystalline semiconductor film can also be obtained by directly forming a polycrystalline semiconductor film by LPCVD (low pressure CVD) as a source gas of disilane (Si 2 H 6 ) and germanium fluoride (GeF 4 ). it can. The gas flow ratio is Si 2 H 6 / GeF 4 = 20 / 0.9, the film forming temperature is 400 to 500 ° C., and He or Ar is used as the carrier gas, but the present invention is not limited to this.
次に、半導体膜1107のチャネル領域となる部分の上方に、チャネル保護膜1108を形成する(図23(C))。チャネル保護膜1108は、液滴吐出法で選択的に形成するのが望ましく、吐出する組成物としては、シロキサン等の耐熱性樹脂、アクリル、ベンゾシクロブテン、ポリアミド、ポリイミド、ベンゾイミダゾール又はポリビニルアルコール等の耐エッチング性、絶縁性を有するものを選択する。好適には、シロキサン、ポリイミドを用いると良い。また、チャネル領域をオーバーエッチングから保護するために、チャネル保護膜1108の厚さは100nm以上、好ましくは200nm以上の厚さとするのが望ましい。
Next, a channel
なお、図示しないが、チャネル保護膜を窒化珪素膜等、CVD法、スパッタ法等の薄膜形成法によって形成される膜と、液滴吐出法で形成される上記有機樹脂との積層構造としても良い。例えば、半導体膜1107を形成した後に、窒化珪素膜を、CVD法、スパッタ法等により全面に成膜した後、半導体膜1107のチャネル領域となる部分の上方で、かつ、窒化珪素膜上に、チャネル保護膜(有機樹脂)を液滴吐出法によって形成する。該有機樹脂は、チャネル領域を保護する機能と、窒化珪素膜をパターニングする際のマスクとして機能するため、吐出する組成物としては、シロキサン等の耐熱性樹脂、アクリル、ベンゾシクロブテン、ポリアミド、ポリイミド、ベンゾイミダゾール又はポリビニルアルコール等の耐エッチング性、絶縁性を有するものを選択する。好適には、シロキサン、ポリイミドを用いると良い。また、チャネル領域をオーバーエッチングから保護するために、窒化珪素膜と有機樹脂の膜厚は、合計で100nm以上、好ましくは200nm以上の厚さとするのが望ましい。その後、有機樹脂をマスクとして、窒化珪素膜をエッチング除去し、積層構造のチャネル保護膜を形成する。ここでは、プラズマエッチングを採用し、エッチング用ガスとしては、Cl2、BCl3、SiCl4もしくはCCl4などを代表とする塩素系ガス、CF4、SF6、NF3、CHF3などを代表とするフッ素系ガス、あるいはO2を用いたが、これらに限定されるものではない。なお、該エッチングは、大気圧プラズマを利用してもよい。チャネル保護膜を2層とすることにより、チャネル保護膜としての機能を高め、チャネル領域の損傷を確実に防止することができ、移動度の高い安定した能動素子を提供することができる。また、3層以上の構成としてもよい。また、下層は窒化珪素膜に限らず、他の珪素を含む絶縁膜を用いてもよい。また、チャネル保護膜1108のように、液滴吐出法で形成可能な膜を選択的に積層させて形成してもよい。
Although not shown, the channel protective film may have a stacked structure of a film formed by a thin film formation method such as a silicon nitride film, such as a CVD method or a sputtering method, and the organic resin formed by a droplet discharge method. . For example, after the
次に、半導体膜1107上に、n型半導体膜1109を形成する。ここで、n型の不純物元素としては、砒素(As)、燐(P)を用いることができる。例えば、n型の半導体膜を形成する場合、SiH4、H2、PH3(フォスフィン)の混合ガスを、プラズマCVD法を用いてグロー放電分解することによって、n型(n+)のシリコン膜を形成することができる。また、n型半導体膜1109の代わりに、硼素(B)のようなp型不純物元素を含む半導体膜を用いてもよい。
Next, an n-
次に、半導体膜1107及びn型半導体膜1109上にレジストマスク1110を設け、エッチングすることにより、島状半導体膜1127、島状n型半導体膜1128を形成する(図23(D))。エッチング用ガスとしては、Cl2、BCl3、SiCl4もしくはCCl4などを代表とする塩素系ガス、CF4、SF6、NF3、CHF3などを代表とするフッ素系ガス、あるいはO2を用いたが、これらに限定されるものではない。なお、該エッチングは、大気圧プラズマを利用してもよい。
Next, a resist
次に、ゲート絶縁膜1106、島状n型半導体膜1109上に、ソース電極1112及びドレイン電極1113をパターン形成するための第2の絶縁層1111を形成する(図23(E))。第2の絶縁層1111としては、第1の絶縁層1102と同様の材料、方法を用いて作製することができる。
Next, a second insulating
次に、第2の絶縁層1111の間隙に、第2の導電材料を含む組成物を吐出することにより、ソース電極1112及びドレイン電極1113を形成する(図23(E))。第2の導電材料、導電粒子構造、吐出条件、乾燥、焼成条件等としては、上記第1の導電材料において示したものの中から適宜採用することができる。なお、第1及び第2の導電材料や粒子構造は同じでもよいし、異なっていてもよい。
Next, a
なお、ここでは、第2の絶縁層1111を形成した後に、ソース電極1112及びドレイン電極1113を埋め込むように形成したが、液滴吐出法を用いて、第2の絶縁層1111とソース電極1112及びドレイン電極1113とを同時に形成しても良い。あるいは、第2の絶縁層1111を構成する組成物を吐出し、それが乾燥、固化する前に(又は仮焼成を行った後に)、ゲート電極層を構成する組成物を吐出し、最後に両者を乾燥、焼成させても良い。この場合、露光、現像工程を削減することができるため、工程の大幅な短縮を図ることができる。なお、両者を同時に形成する場合は、図45に示すように、吐出口径や材料の種類の異なる複数のノズルから同時に吐出するという方法を用いることができる。
Note that here, the
なお、図示しないが、第2の導電材料を含む組成物を吐出する前に、ゲート絶縁膜1106、島状n型半導体膜1128上に、これらの膜と、ソース電極1112及びドレイン電極1113との密着性を向上させるための下地前処理を行ってもよい。これは、ゲート電極層を形成する際の下地前処理と同様の方法を採用することができる。
Note that although not illustrated, before discharging the composition containing the second conductive material, these films, the
次に、第2の絶縁層1111をO2アッシング、エッチング又は大気圧プラズマ等によって除去し、さらに、ソース電極1112及びドレイン電極1113をマスクとして、島状n型半導体膜1128をエッチングし、ソース領域1114、ドレイン領域1115を形成する(図24(F))。ここでは、プラズマエッチングを採用し、エッチング用ガスとしては、Cl2、BCl3、SiCl4もしくはCCl4などを代表とする塩素系ガス、CF4、SF6、NF3、CHF3などを代表とするフッ素系ガス、あるいはO2を用いたが、これらに限定されるものではない。なお、該エッチングは、大気圧プラズマを利用して行うこともできる。この際、エッチングガスとしては、CF4とO2の混合ガスを用いるのがよい。ここで、チャネル領域上にはチャネル保護膜1108が形成されていることにより、島状n型半導体膜1128をエッチングする際にチャネル領域がオーバーエッチングによる損傷を受けることがないため、安定した特性と高移動度を有するTFTを得ることができる。
Next, the second insulating
次に、ソース電極1112及びドレイン電極1113上に、UV光1134を照射することにより、電極表面の改質を行う(図24(F))。これによって、該電極に交差して形成されるソース配線1117、ドレイン配線1118との密着性を高めることができる。なお、密着性を高めることができれば、UV光照射以外の処理を行っても良い。例えば、上述した下地前処理を、導通を確保できる材料を用いて行っても良い。なお、該電極表面改質処理は省略することも可能である。また、該UV光照射は、ゲート電極層形成時に行うこともできる。
Next, the
次に、ソース配線1117、ドレイン配線1118をパターン形成するための、第3の絶縁層1116を形成する(図24(G))。第3の絶縁層1116としては、第1の絶縁層1102と同様の材料、方法を用いて作製することができる。なお、第3の絶縁層1116は、平坦化膜又は層間絶縁膜としても機能するものである。
Next, a third insulating
次に、第3の絶縁層1116の間隙に、第3の導電材料を含む組成物を吐出することにより、ソース配線1117、ドレイン配線1118を形成する(図24(G))。第3の導電材料、導電粒子構造、吐出条件、乾燥、焼成条件等としては、上記第1の導電材料において示したものの中から適宜採用することができ、導電材料や粒子構造は、第1及び第2のものと同じでもよいし、異なっていてもよい。
Next, a
なお、ここでは、第3の絶縁層1116を形成した後に、ソース配線1117、ドレイン配線1118を埋め込むように形成したが、液滴吐出法を用いて、第3の絶縁層1116とソース配線1117、ドレイン配線1118とを同時に形成しても良い。あるいは、第3の絶縁層1116を構成する組成物を吐出し、それが乾燥、固化する前に(又は仮焼成を行った後に)、ゲート電極層を構成する組成物を吐出し、最後に両者を乾燥、焼成させても良い。この場合、露光、現像工程を削減することができるため、工程の大幅な短縮を図ることができる。なお、両者を同時に形成する場合は、図45に示すように、吐出口径や材料の種類の異なる複数のノズルから同時に吐出するという方法を用いることができる。
Note that although the
次に、ドレイン配線1118(又はソース配線1117)上に、画素電極1126を形成し、TFT基板が完成する(図24(G))。画素電極としては、上記導電材料を用いることができるが、透過型液晶表示装置(図27(A)参照)の場合には、透明導電膜として用いられる酸化インジウムスズ(ITO)、ITSO、酸化亜鉛(ZnO)、ガリウムを添加した酸化亜鉛(GZO)、酸化インジウムに2〜20%の酸化亜鉛を混合した酸化インジウム亜鉛(IZO)、有機インジウム、有機スズ等を用い、反射型液晶表示装置の場合には、Alや、マグネシウム/銀混合物、マグネシウム/アルミニウム混合物、マグネシウム/インジウム混合物、アルミニウム/酸化アルミニウム混合物、リチウム/アルミニウム混合物等の反射性導電材料を用いるのが望ましい。また、半透過型液晶表示装置(図27(B)参照)の場合には、これらを組み合わせて、透光性画素電極1153、反射性画素電極1152として用いることができる。画素電極1126は、液滴吐出法によって選択的に形成しても良いし、従来通りスパッタ法等で形成した後にパターニング形成しても良い。また、図示しないが、画素電極1126を形成する前に、上述した下地前処理やUV光照射を行って、ソース、ドレイン電極や層間絶縁膜(第3の絶縁層1116)との密着性を向上させても良い。
Next, the
次に、ブラックマトリクス1120、カラーフィルタ1121、透明樹脂1122、対向電極1123、配向膜1124が形成された対向基板1119を用意し、対向基板1119と、配向膜1129が形成されたTFT基板とで液晶層1125を挟持するように貼り合わせる(図24(H))。また、ブラックマトリクス1120、カラーフィルタ1121は、スピンコート法、ディップ法、重ね合わせ法等によって形成することができるが、液滴吐出法によって形成してもよい。この際、両者を同時に液滴吐出法で形成することも可能であるし、一方を液滴吐出法又は従来のパターニング工程を経て選択的に形成した後に、他方を液滴吐出法で埋め込み形成することも可能である。このように、液滴吐出法を積極的に用いることにより、フォトリソグラフィー工程を省略することができ、従来、遮光膜(ブラックマトリクス)とRGBカラーフィルタを形成するために、4回のフォトリソグラフィー工程を必要としていたのに比べ、工程を大幅に削減することができる。なお、フルカラー表示のディスプレイとしない場合には、カラーフィルタを設ける必要はない。
Next, a
透明樹脂1122は、スピンコート法やディップ法等によって塗布形成し、対向電極は、液滴吐出法やスパッタ法等によって形成することができる。また、両基板上に形成される配向膜も、液滴吐出法を用いて形成することができる。
The
なお、液晶層1125は、両基板をシール剤を介して貼り合わせた後、貼り合わせた基板(セル)に設けた液晶注入口のある一辺を液晶に浸けて、毛細管現象によりセル内部に注入するディップ法(吸い上げ法)や、図41に示すように、ステージ1320に配置された、シール剤1328とバリア層1329が設けられた一方の基板1321に、ノズル(ディスペンサ)1326から液晶を滴下し、他方の基板1330を矢印で示すように貼り合わせる、所謂液晶滴下法を用いて形成することができる。特に、液晶滴下法は、基板サイズが大面積化した場合に有効な手段である。なお、図41におけるバリア層1329は、液晶分子1327とシール剤1328との化学反応を防止するために設けられるものである。両基板を貼り合わせる場合には、予め両基板に形成されたアライメント用のマーカー1322又は1331を撮像手段1323で検出し、CPU1324、コントローラ1325を介して、両基板が配置されたステージを制御することにより行う。
Note that the
図27は、上記工程を経て完成した液晶パネルにバックライト(光源)ユニット1141を据え付けた状態を示す図である。バックライトユニット1141は、蛍光1090を発する冷陰極管(蛍光ランプ)1142、蛍光を効率よく導光板1144に導くためのランプリフレクター1143、蛍光が全反射しながら液晶パネル全面に光を導くための導光板1144、明度のムラを低減するための拡散板1145、導光板1144の下に漏れた光を再利用するための反射板1146から構成されている。また、液晶パネルとバックライトユニットの間及びその対向側には偏光板1140が設けられている。
FIG. 27 is a diagram showing a state in which the backlight (light source)
図27(A)は、透過型液晶表示パネルを示す図である。バックライトユニット1141は、TFT基板の下側に備え付けてあるため、TFTのチャネル領域に光が当たらないように、ゲート電極1104を反射性のある材料で作製する必要がある。一方、バックライトユニット1141がTFT基板の上側に備え付けてある場合(図示せず)、ブラックマトリクス1120が存在するため、TFTのチャネル領域に光が当たることはない。
FIG. 27A illustrates a transmissive liquid crystal display panel. Since the
図27(B)は、半透過型液晶表示パネルを示しており、反射型と透過型の機能を兼ね備えている。ここで、画素電極1153は透光性を有しており、バックライトユニット1141からの蛍光を透過させることができる。また、画素電極1152は、反射性を有しており、外光1191からの光を反射させることができる。なお、冷陰極管は、薄型化のため、図27に示すように横に設けられているが(サイドライト方式)、冷陰極管が、液晶パネルの下部又は上部に位置するように設け、光量を増加させることもできる。
FIG. 27B illustrates a transflective liquid crystal display panel, which has both a reflective function and a transmissive function. Here, the
本実施形態で説明した液晶表示装置は、ゲート電極層、ソース電極、ドレイン電極、ソース配線、ドレイン配線を形成するにあたり、それらの周囲に絶縁層を形成し、該絶縁層の間に導電体を液滴吐出法を用いて埋め込み形成する方法を用いたことにより、これらの電極や配線を所望のパターンに精度良く形成することができ、また、導電材料も節約することができる。また、液滴吐出法を用いた場合に起こりやすい導電材料を含む組成物の液だれ現象を防止することができるため、良好な導電体のパターンを形成することができ、電極や配線間の短絡を防止することができる。また、液滴吐出法のみで導電材料を吐出した場合、導電材料を含む組成物は主に液状であるため、膜厚を大きくすることが困難とされているが、樹脂の膜厚を制御すれば、液滴吐出法を用いた場合であっても、所望の膜厚の電極や配線を形成することができる。 In the liquid crystal display device described in this embodiment, when forming a gate electrode layer, a source electrode, a drain electrode, a source wiring, and a drain wiring, an insulating layer is formed around them, and a conductor is interposed between the insulating layers. By using the embedding method using the droplet discharge method, these electrodes and wirings can be accurately formed in a desired pattern, and the conductive material can be saved. In addition, since a dripping phenomenon of a composition containing a conductive material that easily occurs when a droplet discharge method is used can be prevented, a good conductor pattern can be formed, and a short circuit between electrodes and wiring Can be prevented. In addition, when the conductive material is discharged only by the droplet discharge method, it is difficult to increase the film thickness because the composition containing the conductive material is mainly liquid. For example, even when the droplet discharge method is used, an electrode or a wiring having a desired film thickness can be formed.
したがって、本発明を用いることで、液滴吐出法によって工程を簡略化し、材料コストの削減を図ることができ、かつ、スループット、歩留まりの高い液晶表示装置を提供することができる。特に、ガラス基板のサイズが、第6世代(1500×1800mm)、第7世代(2000×2200mm)、若しくはそれ以上の畳6畳分(2700×3600mm)サイズと拡大して行っても、生産性良く、低コストで表示パネルを製造することができる。また、導電材料としての重金属等を含む多量の廃液を処理する必要がなく、環境への配慮という観点からも、本発明は有意である。 Therefore, by using the present invention, a process can be simplified by a droplet discharge method, a material cost can be reduced, and a liquid crystal display device with high throughput and yield can be provided. In particular, even if the size of the glass substrate is increased to 6th generation (1500 × 1800 mm), 7th generation (2000 × 2200 mm), or more than 6 tatami mats (2700 × 3600 mm), productivity A display panel can be manufactured at a low cost. Further, it is not necessary to treat a large amount of waste liquid containing heavy metal as a conductive material, and the present invention is significant from the viewpoint of environmental considerations.
なお、本実施形態では、ゲート電極層、ソース電極、ドレイン電極、ソース配線、ドレイン配線を形成するにあたり、それらの周囲に絶縁層を形成し、該絶縁層の間に導電体を液滴吐出法を用いて埋め込む方法を用いたが、それらすべてに適用しなくともよい。例えば、ゲート電極層は埋め込み法を用い、ソース電極、ドレイン電極、ソース配線、ドレイン配線は、液滴吐出法によって選択的に吐出形成しても良い。あるいは、スパッタ法等で形成した後にパターニング形成しても良い。 In this embodiment, when forming the gate electrode layer, the source electrode, the drain electrode, the source wiring, and the drain wiring, an insulating layer is formed around them, and a conductor is discharged between the insulating layers by a droplet discharge method. Although the method of embedding using is used, it is not necessary to apply to all of them. For example, a buried method may be used for the gate electrode layer, and the source electrode, the drain electrode, the source wiring, and the drain wiring may be selectively formed by a droplet discharge method. Alternatively, patterning may be performed after forming by sputtering.
また、ソース電極とソース配線、ドレイン電極とドレイン配線は、それぞれ同一レイヤーで形成しても良い。この場合、第2又は第3の絶縁層の一方は不要となる。また、ソース電極(配線)又はドレイン電極(配線)は、画素電極を兼ねるように形成しても良い。なお、層間絶縁膜又は平坦化膜を形成しない場合には、画素電極を予めゲート絶縁膜上に作製しておき、その後、ソース、ドレイン電極又はソース、ドレイン配線と接続しても良い。 Further, the source electrode and the source wiring, and the drain electrode and the drain wiring may be formed in the same layer. In this case, one of the second and third insulating layers is not necessary. Further, the source electrode (wiring) or the drain electrode (wiring) may be formed so as to also serve as the pixel electrode. Note that in the case where an interlayer insulating film or a planarizing film is not formed, a pixel electrode may be formed over a gate insulating film in advance and then connected to a source, a drain electrode, or a source or drain wiring.
(実施の形態14)
図25は、図39のC−D断面から見た工程図であり、薄膜トランジスタ1230としてチャネルエッチ型TFTを用いた場合を示す。まず、チャネル保護膜を形成する工程が不要である点を除き、ソース電極1112、ドレイン電極1113を形成するまでの工程は、上記実施形態と同様に行うことができる(図25(A)〜(C))。
(Embodiment 14)
FIG. 25 is a process view as seen from the CD cross section of FIG. 39 and shows a case where a channel etch type TFT is used as the
その後、第2の絶縁層1111をO2アッシング、エッチング又は大気圧プラズマ等によって除去し、さらに、ソース電極1112及びドレイン電極1113をマスクとして、島状n型半導体膜1128をエッチングし、ソース、ドレイン領域を形成する(図25(D))。ここでは、プラズマエッチングを採用し、エッチング用ガスとしては、Cl2、BCl3、SiCl4もしくはCCl4などを代表とする塩素系ガス、CF4、SF6、NF3、CHF3などを代表とするフッ素系ガス、あるいはO2を用いたが、これらに限定されるものではない。なお、該エッチングは、大気圧プラズマを利用して行うこともできる。この際、エッチングガスとしては、CF4とO2の混合ガスを用いるのがよい。なお、n型半導体膜と、半導体膜が、同じ半導体材料を用いている場合には、島状n型半導体膜1128をエッチングする際に島状半導体膜1127もエッチング除去されてしまうので、エッチレートや時間には注意する必要がある。
After that, the second insulating
以後、ソース電極1112及びドレイン電極1113上に、ソース配線1117、ドレイン配線1118をパターン形成する工程、画素電極を形成する工程も、実施形態1と同様に行うことができる(図25(D))。また、図示しないが、液晶滴下又は注入工程、基板貼り合わせ工程、バックライトユニット取り付け工程等も、実施形態13と同様に行うことができる。なお、ソース電極とソース配線、ドレイン電極とドレイン配線は、それぞれ同一レイヤーで形成しても良い。この場合、第2又は第3の絶縁層の一方は不要となる。また、ソース電極(配線)又はドレイン電極(配線)は、画素電極を兼ねるように形成しても良い。
After that, the step of patterning the
(実施の形態15)
図26は、図39のC−D断面から見た工程図であり、薄膜トランジスタ1230としてチャネルエッチ型とチャネル保護型の混合型のTFTを用いた場合を示す。まず、チャネル保護膜を形成する工程が不要である点を除き、n型半導体膜1109を形成するまでの工程は、上記実施形態と同様に行うことができる(図26(A))。
(Embodiment 15)
FIG. 26 is a process diagram seen from the CD cross section of FIG. 39, and shows a case where a mixed type TFT of channel etch type and channel protection type is used as the
その後、半導体膜1107のソース、ドレイン領域となる部分に、メタルマスク1130、1131を形成する(図26(A))。メタルマスク1130、1131は、n型半導体膜1109、半導体膜1107をエッチングする際のマスクとして機能するだけでなく、ソース、ドレイン電極としても機能する。メタルマスク1130、1131に用いられる導電材料としては、ゲート電極層等と同様のものを採用することができるが、耐エッチング性の高いものを用いるのが望ましい。また、液滴吐出法を用いて選択的に形成するのが望ましい。
After that,
次に、メタルマスク1130、1131をマスクとして、n型半導体膜1109をエッチングし、ソース、ドレイン領域を形成する(図26(B))。ここでは、プラズマエッチングを採用し、エッチング用ガスとしては、Cl2、BCl3、SiCl4もしくはCCl4などを代表とする塩素系ガス、CF4、SF6、NF3、CHF3などを代表とするフッ素系ガス、あるいはO2を用いたが、これらに限定されるものではない。なお、該エッチングは、大気圧プラズマを利用して行うこともできる。この際、エッチングガスとしては、CF4とO2の混合ガスを用いるのがよい。なお、n型半導体膜と、半導体膜が、同じ半導体材料を用いている場合には、島状n型半導体膜1128をエッチングする際に島状半導体膜1127もエッチング除去されてしまうので、エッチレートや時間には注意する必要がある。ただし、図26(B)に示すように、半導体膜1107の一部がエッチングされていても、チャネル領域の半導体膜の厚さが5nm(50Å)以上、好ましくは10nm(100Å)以上、さらに好ましくは50nm(500Å)以上であれば、TFTの機能上問題は生じない。
Next, the n-
次に、半導体膜1107のチャネル領域となる部分の上方に、絶縁膜1132を形成する(図26(B))。絶縁膜1132は、チャネル保護膜として機能するため、シロキサン等の耐熱性樹脂、アクリル、ベンゾシクロブテン、ポリアミド、ポリイミド、ベンゾイミダゾール又はポリビニルアルコール等の耐エッチング性、絶縁性を有する材料を選択し、液滴吐出法を用いて選択的に形成するのが望ましい。好適には、シロキサン、ポリイミドを用いると良い。また、チャネル領域をオーバーエッチングから保護するために、絶縁膜1132の厚さは100nm以上、好ましくは200nm以上の厚さとするのが望ましい。したがって、図26のように、絶縁膜1132は、メタルマスク1130、1131上に乗り上げるように形成しても良い。絶縁膜1132の膜厚を100nm以上とすることにより、チャネル保護膜としての機能を高め、チャネル領域の損傷を確実に防止することができ、移動度の高い安定した能動素子を提供することができる。また、絶縁膜1132を、積層構造とすることも上記効果を確保する上で有効である。例えば、上記実施形態でも示したように、窒化珪素と有機樹脂からなる構成を採用することができる。
Next, an insulating
次に、メタルマスク1130、1131及び絶縁膜1132をマスクとして半導体膜1107をエッチングし、島状半導体膜1127を形成する(図26(C))。ここでは、プラズマエッチングを採用し、エッチング用ガスとしては、Cl2、BCl3、SiCl4もしくはCCl4などを代表とする塩素系ガス、CF4、SF6、NF3、CHF3などを代表とするフッ素系ガス、あるいはO2を用いたが、これらに限定されるものではない。なお、該エッチングは、大気圧プラズマを利用して行うこともできる。この際、エッチングガスとしては、CF4とO2の混合ガスを用いるのがよい。なお、島状半導体膜のうちチャネル領域の上方には、絶縁膜1132(チャネル保護膜に相当する)が形成されているため、上記エッチング工程において、オーバーエッチングによる損傷を受けることがない。これによって、安定した特性と高移動度を有するチャネル保護型(チャネルストッパー型)TFTを、レジストマスクを一切用いることなく作製することができる。
Next, the
次に、ゲート絶縁膜1106上であって、かつ、少なくとも島状半導体膜1127の側面に、ステップカバレッジを向上させるための絶縁体1133(エッジカバー等とも呼ばれる。)を形成する(図26(C))。さらに、メタルマスク1130、1131に接してソース電極1112、ドレイン電極1113を形成する。この際、ソース、ドレイン電極下にはエッジカバーが存在するため、配線を良好なカバレッジで滑らかに形成することができ、断線等を防止することができる。
Next, an insulator 1133 (also referred to as an edge cover or the like) for improving step coverage is formed over the
以後、ソース電極1112及びドレイン電極1113上に、ソース配線1117、ドレイン配線1118をパターン形成する工程、画素電極を形成する工程も、上記実施形態と同様に行うことができる(図26(D))。また、図示しないが、液晶滴下又は注入工程、基板貼り合わせ工程、バックライトユニット取り付け工程等も、上記実施形態と同様に行うことができる。なお、ソース電極とソース配線、ドレイン電極とドレイン配線は、それぞれ同一レイヤーで形成しても良い。この場合、第2又は第3の絶縁層の一方は不要となる。また、ソース電極(配線)又はドレイン電極(配線)は、画素電極を兼ねるように形成しても良い。
After that, the step of patterning the
上述したとおり、本発明は、ソース、ドレイン電極を兼ねたメタルマスク1130、1131を形成した後に、チャネル領域となる部分をチャネル保護膜として機能する絶縁膜1132で覆い、島状半導体膜を形成しているため、レジストマスクを設ける必要がなく、工程を簡略化することができる。このように、本実施形態は、メタルマスクを用いてn型半導体膜を除去し、ソース領域及びドレイン領域を形成するというチャネルエッチ型特有の方法と、その後、チャネル領域が除去されるのを防ぐためにチャネル保護膜を形成するというチャネル保護型特有の方法とを混合させた、新たなタイプの能動素子の形成手段を有することを特徴としている。そして、上記構成を備えていることにより、レジストマスクを全く用いることなく、メタルマスクのみで能動素子を作製することができる。その結果、工程の簡略化、材料の節約によるコストの大幅な低減を図ることができ、大面積の基板を用いて能動素子を作製する場合にも、低いコスト、高スループット、高歩留まり、短縮されたタクトタイムで、安定性の高い能動素子を作製することができる。
As described above, in the present invention, after forming the
(実施の形態16)
本実施の形態では、図28を用いて、層間絶縁膜又は平坦化膜として、カラーフィルタ機能を兼ねた絶縁層を形成する場合について説明する。まず、ソース、ドレイン電極を形成する工程までは、上記実施形態と同様に行うことができる(図28(A))。
(Embodiment 16)
In this embodiment mode, a case where an insulating layer having a color filter function is formed as an interlayer insulating film or a planarizing film will be described with reference to FIGS. First, steps up to the step of forming source and drain electrodes can be performed in the same manner as in the above embodiment (FIG. 28A).
その後、感光性ポリイミド、感光性アクリル、感光性シロキサン等、上記実施形態の第1の絶縁層の材料として示したものに、赤色(R)、緑色(G)、青色(B)の顔料又は染料を混ぜたものを用いて、ソース配線1117、ドレイン配線1118をパターン形成するための第3の絶縁層1160、1161を形成する(図28(A))。これにより、第3の絶縁層1160、1161は、層間絶縁膜又は平坦化膜としての機能に加え、カラーフィルタとしての機能をも有することができる。なお、第3の絶縁層1116は、顔料又は染料が混ざっていない樹脂を用いても良いし、Cr(クロム)等を混ぜてブラックマトリクス機能を持たせたものとしても良い。また、非感光性樹脂(ポリイミド等)を用いてブラックマトリクス機能を持たせてもよい。第3の絶縁層1116にブラックマトリクス機能を持たせた場合、図28(B)に示すブラックマトリクス1120は省略することができる。
Thereafter, pigments or dyes of red (R), green (G), and blue (B) that have been shown as materials for the first insulating layer of the above embodiment, such as photosensitive polyimide, photosensitive acrylic, and photosensitive siloxane. The third
次に、第3の絶縁層1116、1160、1161の間隙に、第3の導電材料を含む組成物を吐出することにより、ソース配線1117、ドレイン配線1118を形成する(図28(A))。第3の導電材料、導電粒子構造、吐出条件、乾燥、焼成条件等としては、上記第1の導電材料において示したものの中から適宜採用することができ、導電材料や粒子構造は、第1及び第2のものと同じでもよいし、異なっていてもよい。
Next, a
なお、ここでは、第3の絶縁層1116、1160、1161を形成した後に、ソース配線1117、ドレイン配線1118を埋め込むように形成したが、液滴吐出法を用いて、第3の絶縁層1116とソース配線1117、ドレイン配線1118とを同時に形成しても良い。あるいは、第3の絶縁層1116を構成する組成物を吐出し、それが乾燥、固化する前に(又は仮焼成を行った後に)、ゲート電極層を構成する組成物を吐出し、最後に両者を乾燥、焼成させても良い。この場合、露光、現像工程を削減することができるため、工程の大幅な短縮を図ることができる。なお、両者を同時に形成する場合は、図45に示すように、吐出口径や材料の種類の異なる複数のノズルから同時に吐出するという方法を用いることができる。
Note that here, the third insulating
以後、画素電極を形成する工程、液晶滴下又は注入工程、基板貼り合わせ工程、バックライトユニット取り付け工程等も、実施形態13と同様に行うことができる(図28(B))。なお、ソース電極とソース配線、ドレイン電極とドレイン配線は、それぞれ同一レイヤーで形成しても良い。この場合、第2又は第3の絶縁層の一方は不要となる。また、ソース電極(配線)又はドレイン電極(配線)は、画素電極を兼ねるように形成しても良い。また、本実施の形態は、他の実施形態と自由に組み合わせることができる。 Thereafter, a process for forming a pixel electrode, a liquid crystal dropping or injection process, a substrate bonding process, a backlight unit attaching process, and the like can be performed in the same manner as in Embodiment 13 (FIG. 28B). Note that the source electrode and the source wiring, and the drain electrode and the drain wiring may be formed in the same layer. In this case, one of the second and third insulating layers is not necessary. Further, the source electrode (wiring) or the drain electrode (wiring) may be formed so as to also serve as the pixel electrode. Further, this embodiment can be freely combined with other embodiments.
(実施の形態17)
本実施の形態では、図29を用いて、第1の絶縁層として、カラーフィルタ機能を兼ねた絶縁層を形成する場合について説明する。まず、下地前処理工程までは、上記実施形態と同様に行うことができる(図29(A))。なお、下地前処理は省略することもできる。
(Embodiment 17)
In this embodiment, the case where an insulating layer that also functions as a color filter is formed as the first insulating layer will be described with reference to FIGS. First, the base pretreatment process can be performed in the same manner as in the above embodiment (FIG. 29A). The base pretreatment can be omitted.
次に、基板100上に、又は前記下地前処理を行った場合には該処理が施された部分の上方に、ゲート配線1103、ゲート電極1104、容量配線1105をパターン形成するための第1の絶縁層(樹脂パターン)を形成する。この際、少なくとも光が透過する部分の第1の絶縁層の材料に、赤色(R)、緑色(G)、青色(B)の顔料又は染料を混ぜたものを用いて、第1の絶縁層1162、1163を形成する(図29(A))。これにより、第1の絶縁層1162、1163は、ゲート電極層をパターン形成するための隔壁(土手、バンクともいう。)の機能に加え、カラーフィルタとしての機能をも有することができる。なお、第1の絶縁層1102は、顔料又は染料が混ざっていない樹脂を用いても良いし、Cr(クロム)等を混ぜてブラックマトリクス機能を持たせたものとしても良い。また、非感光性樹脂(ポリイミド等)を用いてブラックマトリクス機能を持たせてもよい。第1の絶縁層1102にブラックマトリクス機能を持たせた場合、図29(C)に示すブラックマトリクス1120は省略することができる。
Next, a first wiring for patterning the
以後、TFT基板作製工程、画素電極を形成する工程、液晶滴下又は注入工程、基板貼り合わせ工程、バックライトユニット取り付け工程等も、上記実施形態と同様に行うことができる(図29(B)、(C))。なお、ソース電極とソース配線、ドレイン電極とドレイン配線は、それぞれ同一レイヤーで形成しても良い。この場合、第2又は第3の絶縁層の一方は不要となる。また、ソース電極(配線)又はドレイン電極(配線)は、画素電極を兼ねるように形成しても良い。また、本実施の形態は、他の実施形態と自由に組み合わせることができる。 Thereafter, a TFT substrate manufacturing process, a pixel electrode forming process, a liquid crystal dropping or injection process, a substrate bonding process, a backlight unit mounting process, and the like can be performed in the same manner as in the above embodiment (FIG. 29B). (C)). Note that the source electrode and the source wiring, and the drain electrode and the drain wiring may be formed in the same layer. In this case, one of the second and third insulating layers is not necessary. Further, the source electrode (wiring) or the drain electrode (wiring) may be formed so as to also serve as the pixel electrode. Further, this embodiment can be freely combined with other embodiments.
(実施の形態18)
本実施の形態では、図30〜32を参照して、本発明を用いたTFT基板と画素電極とを接続する方法について説明する。
(Embodiment 18)
In this embodiment, a method for connecting a TFT substrate and a pixel electrode using the present invention will be described with reference to FIGS.
第1の方法は、図30(A)に示すように、本発明を用いて作製したTFT上に、平坦化膜1170を液滴吐出法によって選択的に形成し、平坦化膜1170が形成されていない領域に、ソース電極、ドレイン電極と接続されるソース配線1171、ドレイン配線1172を液滴吐出法によって形成する方法である。なお、画素TFTにおけるソース又はドレイン配線は、図30(A)に示すように、画素電極を兼ねることもできる。勿論、画素電極を別途形成し、ソース又はドレイン配線と接続してもよい。なお、ソース、ドレイン電極、ソース、ドレイン配線は、すべて同じ導電材料を用いて形成してもよいし、異なる導電材料を用いて形成してもよい。
In the first method, as shown in FIG. 30A, a
この方法は、平坦化膜中にコンタクトホールを形成するという概念を用いていないが、外見上コンタクトホールが形成されているように見えるので、ルーズコンタクト等と呼ばれる。なお、平坦化膜としては、アクリル、ポリイミド、ポリアミドなどの有機樹脂、またはシロキサンを含む絶縁膜で形成することが好ましい。 Although this method does not use the concept of forming a contact hole in the planarization film, it looks like a contact hole is formed in appearance, so it is called a loose contact or the like. Note that the planarizing film is preferably formed using an organic resin such as acrylic, polyimide, or polyamide, or an insulating film containing siloxane.
TFT基板上には、配向膜173を形成しラビング処理を行う。配向膜1173は、液滴吐出法を用いて選択的に形成するのが望ましい。
An alignment film 173 is formed on the TFT substrate and a rubbing process is performed. The
第2の方法は、図30(B)に示すように、本発明を用いて作製したTFTのソース、ドレイン電極上に、柱状の導電体1174(ピラー、プラグ等とも呼ばれる。)を、液滴吐出法によって形成する方法である。ピラーの導電材料は、上述したゲート電極層等と同様のものを用いることができる。さらに、柱状の導電体1174上に、平坦化膜1175を液滴吐出法等によって形成する。平坦化膜としては、アクリル、ポリイミド、ポリアミドなどの有機樹脂、またはシロキサンを含む絶縁膜を、液滴吐出法で選択的に形成することが好ましい。
In the second method, as shown in FIG. 30B, a columnar conductor 1174 (also called a pillar, a plug, or the like) is dropped on the source and drain electrodes of a TFT manufactured using the present invention. It is a method of forming by a discharge method. As the conductive material of the pillar, the same material as the gate electrode layer described above can be used. Further, a
なお、ピラー上に平坦化膜が形成されている場合には、エッチバック法により、平坦化膜、ピラーの表面をエッチングし、図30(B)中図のように、表面が平坦なピラーを得ることができる。さらに、平坦化膜上に、ソース電極、ドレイン電極と接続されるソース配線、ドレイン配線を液滴吐出法によって形成する。その後、画素電極を形成し、ソース又はドレイン配線と接続する。なお、ソース、ドレイン電極、ピラー、ソース、ドレイン配線は、すべて同じ導電材料を用いて形成してもよいし、異なる導電材料を用いて形成してもよい。 When a planarizing film is formed on the pillar, the surface of the planarizing film and the pillar is etched by an etch back method, and a pillar with a flat surface is formed as shown in FIG. 30B. Obtainable. Furthermore, a source wiring and a drain wiring connected to the source electrode and the drain electrode are formed on the planarization film by a droplet discharge method. Thereafter, a pixel electrode is formed and connected to the source or drain wiring. Note that the source, drain electrode, pillar, source, and drain wiring may all be formed using the same conductive material or different conductive materials.
TFT基板上には、配向膜1178を形成しラビング処理を行う。配向膜1173は、液滴吐出法を用いて選択的に形成するのが望ましい。
An
第3の方法は、図31に示すように、本発明を用いて作製したTFTのソース、ドレイン電極上に、平坦化膜1180の材質に対して撥液性を有する柱状の絶縁体1179(ピラー絶縁体ともいう。)を液滴吐出法によって形成し、その周囲に平坦化膜1180を形成する方法である。ピラー絶縁体の材料は、PVA(ポリビニルアルコール)等の水溶性有機樹脂にCF4プラズマ等を施し、撥液性を持たせたものを用いることができる。平坦化膜としては、アクリル、ポリイミド、ポリアミドなどの有機樹脂、またはシロキサンを含む絶縁膜を、液滴吐出法で選択的に形成することが好ましい。ピラー絶縁体1179の周囲に平坦化膜1180を形成した後、ピラー絶縁体1179は水洗処理や、エッチング等によって簡単に除去することができる。この際、エッチングによって除去する際には、コンタクトホール形状が逆テーパー状となるのを防ぐために、異方性エッチングとするのが望ましい。ここで、PVA等のピラー絶縁体は絶縁性を有しているため、コンタクトホールの側壁にその一部が残存しても、特に問題は生じない。
In the third method, as shown in FIG. 31, columnar insulators 1179 (pillars) having liquid repellency with respect to the material of the
その後、さらに、平坦化膜上に、コンタクトホールを介してソース電極、ドレイン電極と接続されるソース配線、ドレイン配線1182、1183を液滴吐出法によって形成する。なお、画素TFTにおけるソース又はドレイン配線は、図31(C)に示すように、画素電極を兼ねることもできる。勿論、画素電極を別途形成し、ソース又はドレイン配線と接続してもよい。なお、ソース、ドレイン電極、ソース、ドレイン配線は、すべて同じ導電材料を用いて形成してもよいし、異なる導電材料を用いて形成してもよい。なお、上記ピラー絶縁体の除去工程によって、コンタクトホール形状が逆テーパー状となってしまった場合には、ソース、ドレイン配線を形成するにあたり、導電材料を含む組成物をピラー上に液滴吐出法で積層させることによって、コンタクトホールを埋めるように形成すればよい。
Thereafter, source wirings and
TFT基板上には、配向膜1184を形成しラビング処理を行う。配向膜1173は、液滴吐出法を用いて選択的に形成するのが望ましい。
An
第4の方法は、図32に示すように、本発明を用いて作製したTFTのソース、ドレイン電極上に、平坦化膜1189の材質に対して撥液性材料1186を液滴吐出法、スピン塗布法、スプレー法等によって形成し、コンタクトホールを形成したい箇所に、PVAやポリイミド等からなるマスク1187を形成し、PVA等をマスクとして撥液性材料1186を除去し、残存した撥液性材料の周囲に平坦化膜1189を形成するという方法である。撥液性材料1186の材料としては、FAS(フルオロアルキルシラン)等のフッ素系シランカップリング剤を用いることができる。PVAやポリイミド等のマスク1187は液滴吐出法で選択的に吐出すればよい。また、撥液性材料1186は、O2アッシングや大気圧プラズマによって除去することができる。また、マスク1187は、PVAの場合は水洗処理によって、ポリイミドの場合には、N300剥離液によって簡単に除去することができる。
In the fourth method, as shown in FIG. 32, a
コンタクトホールが形成される箇所に撥液性材料1186を残した状態で、平坦化膜1170を液滴吐出法やスピン塗布法等によって形成する(図32(B))。この際、コンタクトホールが形成される箇所には、撥液性材料1186が存在するので、その上方に平坦化膜が形成されることはない。また、コンタクトホール形状が逆テーパーとなる虞も生じない。平坦化膜としては、アクリル、ポリイミド、ポリアミドなどの有機樹脂、またはシロキサン系材料を出発材料として形成されたSi−O結合とSi−CHX結晶手を含む絶縁膜を、液滴吐出法で選択的に形成することが好ましい。平坦化膜1189を形成した後、撥液性材料1182は、O2アッシングや大気圧プラズマによって除去する。
A
なお、ここでは、TFTを保護するためのパッシベーション膜1185を設けているので、撥液性材料1182を除去する際と同時、又は除去した後に、エッチングして、ソース、ドレイン電極表面を露出させる。パッシベーション膜1185は、TFTを不純物等の拡散から保護するために、できるだけ形成しておくのが望ましい。
Here, since the
その後、さらに、平坦化膜上に、コンタクトホールを介してソース電極、ドレイン電極と接続されるソース配線、ドレイン配線1190を液滴吐出法によって形成する。さらに、画素電極1192を形成し、ソース又はドレイン配線と接続する。なお、ソース、ドレイン電極、ソース、ドレイン配線は、すべて同じ導電材料を用いて形成してもよいし、異なる導電材料を用いて形成してもよい。
Thereafter, a source wiring and a
TFT基板上には、配向膜1193を形成しラビング処理を行う。配向膜1173は、液滴吐出法を用いて選択的に形成するのが望ましい。
An
なお、上記第1第4の方法について、図30〜32では図示しないが、基板とゲート電極層との間に、前処理によってTiOx膜等を設け、密着性を高めてもよい。これは、ソース、ドレイン配線、ピラー、画素電極、導電体1172、1173等を形成する場合にも採用できる。前処理は、上記実施形態に示したものを採用すればよい。
Although not shown in FIGS. 30 to 32, the first and fourth methods may be provided with a TiOx film or the like by pretreatment between the substrate and the gate electrode layer to enhance adhesion. This can also be employed when forming source, drain wiring, pillars, pixel electrodes,
上記第1乃至第4の方法を経て、TFT基板を作製した後の液晶滴下又は注入工程、基板貼り合わせ工程、バックライトユニット取り付け工程等は、上記実施形態と同様に行うことができる。また、本実施の形態は、他の実施形態と自由に組み合わせることができる。 The liquid crystal dropping or injection process, the substrate bonding process, the backlight unit mounting process, and the like after the TFT substrate is manufactured through the first to fourth methods can be performed in the same manner as in the above embodiment. Further, this embodiment can be freely combined with other embodiments.
(実施の形態19)
本実施の形態では、図33〜35を参照して、本発明を用いたアクティブマトリクス型LCDパネルの作製方法について説明する。ここで、図33〜35は、図39のA−B及びC−D断面から見た工程図である。
(Embodiment 19)
In this embodiment mode, a method for manufacturing an active matrix LCD panel using the present invention will be described with reference to FIGS. Here, FIGS. 33 to 35 are process diagrams seen from the AB and CD cross sections of FIG.
まず、基板1600上に、酸化チタン1601を形成した後、第1の絶縁層1602を形成し、第1の絶縁層1602の間隙に、駆動回路部1657に設けられる駆動回路TFT1652、1653のゲート電極層1603a、1603b、画素部1658に設けられる画素TFT1654のゲート電極層1604、保持容量部1655の容量電極1605、端子部1651のFPCと接続される配線1606を形成する(図33(A))。
First, after forming the
次に、ゲート絶縁膜1607を形成し、半導体膜1608を形成した後、チャネル保護膜1609を形成する(図33(B))。
Next, a
次に、n型半導体膜を基板全面に形成した後、nチャネル型TFT1652、1654及び保持容量1655が形成される領域上に設けられたフォトレジスト1611をマスクとしてエッチングを行い、島状n型半導体膜1612を形成する(図33(C))。なお、フォトレジスト1611は、液滴吐出法で選択的に形成するのが望ましい。
Next, after an n-type semiconductor film is formed on the entire surface of the substrate, etching is performed using a
次に、フォトレジスト1611を残した状態で、p型半導体膜を基板全面に形成した後、pチャネル型TFT1653が形成される領域上に設けられたフォトレジスト1614をマスクとしてエッチングを行い、島状p型半導体膜1615及び島状半導体膜を形成する(図34(D))。なお、フォトレジストも、液滴吐出法で選択的に形成するのが望ましい。なお、保持容量部にはn型半導体膜を形成せずに、p型半導体膜を形成しても良い。
Next, a p-type semiconductor film is formed on the entire surface of the substrate with the
次に、フォトレジスト1611、1614をO2アッシング、大気圧プラズマ等によって除去し、第2の絶縁層1616を形成した後に、第2の絶縁層1616の間隙に、ソース、ドレイン電極1617〜1621、及び保持容量部の対向電極1622を形成する(図34(E))。
Next, after the
次に、第2の絶縁層1616を除去した後、チャネルエッチングを行い、ソース、ドレイン領域を形成する。さらに、第3の絶縁層1626を形成した後に、第3の絶縁層1626の間隙に、ソース、ドレイン配線1627〜1631、及び容量配線1632を形成する(以上、図34(F))。
Next, after the second insulating
次に、第3の絶縁層1626をマスクとして、端子部に形成されている第1の絶縁層1602及びゲート絶縁膜1607をエッチング除去し、FPCと接続される部分の配線1606を露出させる(図35(G))。プラズマエッチングを採用し、エッチング用ガスとしては、Cl2、BCl3、SiCl4もしくはCCl4などを代表とする塩素系ガス、CF4、SF6、NF3、CHF3などを代表とするフッ素系ガス、あるいはO2を用いたが、これらに限定されるものではない。なお、該エッチングは、大気圧プラズマを利用して行うこともできる。この際、エッチングガスとしては、CF4とO2の混合ガスを用いるのがよい。また、O2アッシングを用いてもよい。また、これらの方法を組み合わせて、第1の絶縁層1602及びゲート絶縁膜1607を別々に除去しても構わない。なお、配線1606が露出すれば、第1の絶縁層1602は除去しなくても構わない。その後、画素TFTのソース配線又はドレイン配線と接続するように、画素電極1633を形成する(図35(G))。
Next, using the third insulating
その後、TFT基板と対向基板1636との間に液晶層1635を挟持させ、シール材1640で貼り合わせた状態を示している。TFT基板上には柱状のスペーサ1639を形成する。柱状のスペーサ1639は画素電極上に形成されるコンタクト部のくぼみに合わせて形成するとよい。柱状スペーサ1639は用いる液晶材料にも依存するが、3〜10μmの高さで形成するのが望ましい。コンタクト部では、コンタクトホールに対応した凹部が形成されるので、この部分に合わせてスペーサを形成することにより液晶の配向の乱れを防ぐことができる。
After that, a state where the
TFT基板上には、配向膜1634を形成しラビング処理を行う。対向基板1636には透明導電膜1637、配向膜1638を形成する。その後、TFT基板および対向基板1636をシール材により貼り合わせて液晶を注入し、液晶層1635を形成する。以上のようにして、アクティブマトリクス駆動の液晶表示装置を完成させることができる。なお、液晶層1635は、図41に示すように、液晶を滴下することによって形成してもよい。特に大面積のアクティブマトリクス基板を用いて液晶表示装置を作製する場合には、有効な手段である。
An
なお、配向膜1634、1638や、柱状スペーサ1639は、液滴吐出法を用いて選択的に形成してもよい。特に大面積のアクティブマトリクス基板を用いて液晶表示装置を作製する場合には、有効な手段である。
Note that the
次に、端子部について説明する。図33、34からも分かるように、端子部には、ゲート絶縁膜が残存しているため、ゲート電極層と同時に形成された配線1606とFPC(Flexible Print Circuit)1643とを接続するためのコンタクトホールを開孔、又はゲート絶縁膜1607を除去する必要がある。ここでは、上述したように、第3の絶縁層1626をマスクとして、第1の絶縁層1602及びゲート絶縁膜1607をエッチング除去した。さらに、配線1606と、FPC1628とを、異方性導電膜1642により公知の手法で端子電極1641と貼り付けることにより、配線1606とFPC1643とを接続することができる。なお、端子電極1641は、透明導電膜を用いて形成するのが望ましい。
Next, the terminal portion will be described. As can be seen from FIGS. 33 and 34, since the gate insulating film remains in the terminal portion, the contact for connecting the
コンタクトホールを開孔するための他の方法として、コンタクトホールを開孔したい箇所の周囲を液滴吐出法で吐出形成された導電体で覆い、該導電体をマスクとして、コンタクトホールを形成することもできる。そしてさらに、該コンタクトホール中に該導電体と同一又は異なる導電体を液滴吐出法によって吐出し、導電体を埋め込むことにより、ゲート絶縁膜上にプラグ状の導電体を形成することができる。さらに、プラグ状の導電体とFPC1643とを、異方性導電膜1642により公知の手法で端子電極1641と貼り付けることにより、配線1606とFPC1643とを接続することができる。この際、FPC部のコンタクトホール開孔は、TFT作製時に行ってもよいし、ソース、ドレイン配線を形成すると同時に、プラグ状の導電体を形成することによって行ってもよい。液滴吐出法の利点の一つとして、所望の箇所に選択的に組成物を吐出できるという点があるため、一工程で従来の複数の工程を兼ねることができるようにするのが望ましい。
As another method for opening a contact hole, the periphery of a portion where a contact hole is to be formed is covered with a conductor formed by a droplet discharge method, and the contact hole is formed using the conductor as a mask. You can also. Further, a plug-like conductor can be formed on the gate insulating film by discharging a conductor that is the same as or different from the conductor into the contact hole by a droplet discharge method and embedding the conductor. Further, the
なお、島状半導体膜や、島状n型半導体膜をエッチングにより形成する際に、ゲート絶縁膜も同時に除去することにより、FPC接続時のコンタクトホール開孔は不要となる。ただし、TFT部以外のゲート絶縁膜はすべて除去されることになるため、保持容量部や、走査線と信号線の交差部等には、別途液滴吐出法等によって絶縁物を形成しておく必要がある。 Note that when the island-shaped semiconductor film or the island-shaped n-type semiconductor film is formed by etching, the gate insulating film is also removed at the same time, so that contact hole opening at the time of FPC connection becomes unnecessary. However, since all the gate insulating film other than the TFT portion is removed, an insulator is separately formed by a droplet discharge method or the like in the storage capacitor portion or the intersection between the scanning line and the signal line. There is a need.
また、ゲート絶縁膜を形成する際に、線状プラズマ法を用いて、FPC接続領域となる基板の周辺部を除いてゲート絶縁膜を形成しても良い。 Further, when forming the gate insulating film, the gate insulating film may be formed by using a linear plasma method except for the peripheral portion of the substrate which becomes the FPC connection region.
以上の工程を経て、本発明によって作製されたTFTを用いたアクティブマトリクス型LCDパネルが完成する。該TFTは、上記実施の形態の方法を用いて作製することができる。また、ここでは、一画素につき1トランジスタの構成としたが、2以上のトランジスタを用いて、マルチゲート構造としてもよい。また、TFTの極性は、n型でもp型でも採用することができる。また、n型TFTとp型TFTからなるCMOS構造としてもよい。CMOS構造とする場合、各TFTを接続する配線は、上記平坦化膜を選択的に形成した後、開孔部に導電材料を含む組成物を液滴吐出法で吐出することで形成することができる。 Through the above steps, an active matrix LCD panel using the TFT manufactured according to the present invention is completed. The TFT can be manufactured using the method of the above embodiment mode. Here, one transistor is used for each pixel, but a multi-gate structure may be used by using two or more transistors. The polarity of the TFT can be either n-type or p-type. Alternatively, a CMOS structure including an n-type TFT and a p-type TFT may be used. In the case of a CMOS structure, the wiring connecting each TFT can be formed by selectively forming the planarizing film and then discharging a composition containing a conductive material in the opening by a droplet discharge method. it can.
なお、本実施の形態は、他の実施形態と自由に組み合わせることができる。 Note that this embodiment can be freely combined with any of the other embodiments.
(実施の形態20)
本実施の形態では、図36、37を参照して、本発明を用いたアクティブマトリクス型LCDパネルの他の作製方法について説明する。ここで、図36〜37は、図39のA−B及びC−D断面から見た工程図である。まず、チャネル保護膜を形成し、島状半導体膜1661を形成する工程までは、他の実施形態と同様に行うことができる(図36(A))。
(Embodiment 20)
In this embodiment mode, another method for manufacturing an active matrix LCD panel using the present invention will be described with reference to FIGS. Here, FIGS. 36 to 37 are process diagrams viewed from the AB and CD cross sections of FIG. 39. First, steps up to forming the channel protective film and forming the island-shaped
次に、島状半導体膜1661を形成する際のフォトレジスト1660を除去した後、nチャネル型TFT1652、1654の島状半導体膜上に、n型不純物を含むドーパント源1662を、pチャネル型TFT1653の島状半導体膜上に、p型不純物を含むドーパント源1663を液滴吐出法等を用いて選択的に形成する(図36(B))。
Next, after removing the
次に、基板に対してレーザー1664を照射する(レーザードーピングという。)を行うことにより、ドーパント源1662、1663を島状半導体膜1661中に導入し、ソース、ドレイン領域1665〜1670を形成する(図36(C))。ここで、レーザー1664としては、エキシマ、Nd:YAG、CO2、ルビー、アレキサンドライト等を用いることができる。特に、エキシマレーザーの場合、紫外域の短波長、短パルス光を発するため、半導体基板への侵入深さが小さく熱作用時間も短いため、ごく浅いドーピング層の形成に適している。また、ドーパント源としては、ここでは、液滴吐出法で形成した固体状又は液体状のものを採用したが、ガスを用いて行っても良い。この場合、n型、p型毎に雰囲気を変える必要がある。固体状又は液体状のドーパント源を採用した場合、一度のレーザー照射で不純物領域を形成することができるというメリットがある。また、レーザードーピング法を用いることにより、チャネルエッチング工程を省略することができ、工程を大幅に簡略化することができる。
Next, by irradiating the substrate with a laser 1664 (referred to as laser doping),
次に、第2の絶縁層1616を形成した後に、第2の絶縁層1616の間隙に、ソース、ドレイン電極1617〜1621、及び保持容量部の対向電極1622を形成する(図36(D)、図37(E))。
Next, after forming the second insulating
次に、第3の絶縁層1626をマスクとして、端子部に形成されている第1の絶縁層1602及びゲート絶縁膜1607をエッチング除去し、FPCと接続される部分の配線1606を露出させる(図37(G))。プラズマエッチングを採用し、エッチング用ガスとしては、Cl2、BCl3、SiCl4もしくはCCl4などを代表とする塩素系ガス、CF4、SF6、NF3、CHF3などを代表とするフッ素系ガス、あるいはO2を用いたが、これらに限定されるものではない。なお、該エッチングは、大気圧プラズマを利用して行うこともできる。この際、エッチングガスとしては、CF4とO2の混合ガスを用いるのがよい。また、O2アッシングを用いてもよい。また、これらの方法を組み合わせて、第1の絶縁層1602及びゲート絶縁膜1607を別々に除去しても構わない。その後、画素TFTのソース配線又はドレイン配線と接続するように、画素電極1633を形成する(図37(G))。
Next, using the third insulating
その後、TFT基板と対向基板1636との間に液晶層1635を挟持させ、シール材1640で貼り合わせた状態を示している。TFT基板上には柱状のスペーサ1639を形成する。柱状のスペーサ1639は画素電極上に形成されるコンタクト部のくぼみに合わせて形成するとよい。柱状スペーサ1639は用いる液晶材料にも依存するが、3〜10μmの高さで形成するのが望ましい。コンタクト部では、コンタクトホールに対応した凹部が形成されるので、この部分に合わせてスペーサを形成することにより液晶の配向の乱れを防ぐことができる。
After that, a state where the
TFT基板上には、配向膜1634を形成しラビング処理を行う。対向基板1636には透明導電膜1637、配向膜1638を形成する。その後、TFT基板および対向基板1636をシール材により貼り合わせて液晶を注入し、液晶層1635を形成する。以上のようにして、アクティブマトリクス駆動の液晶表示装置を完成させることができる。なお、液晶層1635は、図41に示すように、液晶を滴下することによって形成してもよい。特に大面積のアクティブマトリクス基板を用いて液晶表示装置を作製する場合には、有効な手段である。
An
なお、配向膜1634、1638や、柱状スペーサ1639は、液滴吐出法を用いて選択的に形成してもよい。特に大面積のアクティブマトリクス基板を用いて液晶表示装置を作製する場合には、有効な手段である。
Note that the
なお、端子部については、実施の形態19と同様に形成することができる。 Note that the terminal portion can be formed in the same manner as in the nineteenth embodiment.
以上の工程を経て、本発明によって作製されたTFTを用いたアクティブマトリクス型LCDパネルが完成する。該TFTは、上記実施の形態の方法を用いて作製することができる。また、ここでは、一画素につき1トランジスタの構成としたが、2以上のトランジスタを用いて、マルチゲート構造としてもよい。また、TFTの極性は、n型でもp型でも採用することができる。また、n型TFTとp型TFTからなるCMOS構造としてもよい。CMOS構造とする場合、各TFTを接続する配線は、上記平坦化膜を選択的に形成した後、開孔部に導電材料を含む組成物を液滴吐出法で吐出することで形成することができる。 Through the above steps, an active matrix LCD panel using the TFT manufactured according to the present invention is completed. The TFT can be manufactured using the method of the above embodiment mode. Here, one transistor is used for each pixel, but a multi-gate structure may be used by using two or more transistors. The polarity of the TFT can be either n-type or p-type. Alternatively, a CMOS structure including an n-type TFT and a p-type TFT may be used. In the case of a CMOS structure, the wiring connecting each TFT can be formed by selectively forming the planarizing film and then discharging a composition containing a conductive material in the opening by a droplet discharge method. it can.
なお、本実施の形態は、他の実施形態と自由に組み合わせることができる。 Note that this embodiment can be freely combined with any of the other embodiments.
(実施の形態21)
本実施の形態では、上記実施の形態において作製された液晶表示パネルを用いた液晶テレビ受像機について説明する。図55は液晶テレビ受像機の主要な構成を示すブロック図を示している。液晶表示パネルには、(1)画素部1401のみが形成されて走査線側駆動回路1403と信号線側駆動回路1402とがTAB方式により実装される場合、(2)画素部1401とその周辺に走査線側駆動回路1403と信号線側駆動回路1402とがCOG方式により実装される場合、(3)SASでTFTを形成し、画素部1401と走査線側駆動回路1403を基板上に一体形成し信号線側駆動回路1402を別途ドライバICとして実装する場合などがあるが、どのような形態としても良い。
(Embodiment 21)
In this embodiment, a liquid crystal television receiver using the liquid crystal display panel manufactured in the above embodiment is described. FIG. 55 is a block diagram showing a main configuration of the liquid crystal television receiver. In the liquid crystal display panel, when (1) only the
その他の外部回路の構成として、映像信号の入力側では、チューナ1404で受信した信号のうち、映像信号を増幅する映像信号増幅回路1405と、そこから出力される信号を赤、緑、青の各色に対応した色信号に変換する映像信号処理回路と、その映像信号をドライバICの入力仕様に変換するためのコントロール回路1407などからなっている。コントロール回路1407は、走査線側と信号線側にそれぞれ信号が出力する。デジタル駆動する場合には、信号線側に信号分割回路1408を設け、入力デジタル信号をm個に分割して供給する構成としても良い。
As other external circuit configurations, on the input side of the video signal, among the signals received by the
チューナ1404で受信した信号のうち、音声信号は、音声信号増幅回路1409に送られ、その出力は音声信号処理回路1410を経てスピーカ1413に供給される。制御回路1411は受信局(受信周波数)や音量の制御情報を入力部1412から受け、チューナ1404や音声信号処理回路1410に信号を送出する。
Of the signals received by the
(実施の形態22)
本実施の形態では、上記実施の形態のLCDパネルをモジュール化した状態を、図40を参照して説明する。
(Embodiment 22)
In this embodiment, a state in which the LCD panel of the above embodiment is modularized will be described with reference to FIG.
図40(A)で示すモジュールは、画素部1701の周辺に駆動回路が形成されたドライバICは、COG(Chip On Glass)方式で実装している。勿論、ドライバICは、TAB(Tape Automated Bonding)方式で実装してもよい。
In the module illustrated in FIG. 40A, a driver IC in which a driver circuit is formed around the
基板1700は対向基板1703とシール材1702によって固着されている。画素部1701は、上記実施の形態で示すように液晶を表示媒体として利用したものであってもよいし、発光素子を表示媒体として利用するものであってもよい。ドライバIC1705a、1705b及びドライバIC1707a、1707b、1707cは、単結晶の半導体又は多結晶の半導体を用いて形成した集積回路を利用することができる。ドライバIC1705a、1705b及びドライバIC1707a、1707b、1707cには、FPC1704a、1704b、1704cまたはFPC1706a、1706bを介して信号や電源が供給される。
The
図40(B)で示すモジュールは、ゲートドライバー1712を基板1700上に一体形成し、FPC1710と接続したものである。ゲートドライバー1712は、移動度の高いセミアモルファスシリコン(SAS)を用いて作製するのが望ましい。また、ソースドライバー1709は、多結晶シリコンを用いて別途形成し、スティック状に分断したものを貼り付け、FPC1711と接続した。なお、ゲートドライバー1712も、多結晶シリコンを用いて別途形成し、スティック状に分断したものを用いてもよい。このように、ドライバー(駆動回路)部を、基板上に一体形成又はスティック状にして形成することにより、ICチップを多数貼り付ける方法に比べて工程を簡略化でき、また、基板スペースを有効利用することができる。
In the module shown in FIG. 40B, a
(実施の形態23)
本実施の形態では、走査線側入力端子部と信号線側入力端子部とに保護ダイオードを設けた一態様について図51を参照して説明する。図51(A)において画素1022にはTFT1260が設けられている。このTFTは上記実施の形態と同様な構成を有している。
(Embodiment 23)
In this embodiment, one mode in which protective diodes are provided in the scan line side input terminal portion and the signal line side input terminal portion will be described with reference to FIGS. In FIG. 51A, the
信号線側入力端子部には、保護ダイオード1261と1262が設けられている。この保護ダイオードは、TFTと同様な工程で作製され、ゲートとドレイン若しくはソースの一方とを接続することによりダイオードとして動作させている。図51(A)で示す上面図の等価回路図を図51(B)に示している。
保護ダイオード1261は、ゲート電極層1250、半導体層1251、チャネル保護用の絶縁層1252、配線層1253から成っている。TFT1262も同様な構造である。この保護ダイオードと接続する共通電位線1254、1255はゲート電極層と同じ層で形成している。従って、配線層1253と電気的に接続するには、ゲート絶縁層にコンタクトホールを形成する必要がある。
The
ゲート絶縁層へのコンタクトホールは、液滴吐出法によりマスク層を形成し、エッチング加工すれば良い。この場合、大気圧放電のエッチング加工を適用すれば、局所的な放電加工も可能であり、基板の全面にマスク層を形成する必要はない。 The contact hole for the gate insulating layer may be etched by forming a mask layer by a droplet discharge method. In this case, if an atmospheric pressure discharge etching process is applied, a local electric discharge process is also possible, and it is not necessary to form a mask layer on the entire surface of the substrate.
保護ダイオード1261若しくは1262は、TFT1260におけるソース及びドレイン配線層1219と同じ層で形成され、それに接続している信号配線層1256とソース又はドレイン側が接続する構造となっている。
The
走査信号線側の入力端子部も同様な構成である。このように、本発明によれば、入力段に設けられる保護ダイオードを同時に形成することができる。なお、保護ダイオードを挿入する位置は、本実施の形態のみに限定されず、駆動回路と画素との間に設けることもできる。また、本実施の形態は、他の実施形態と自由に組み合わせることができる。 The input terminal portion on the scanning signal line side has the same configuration. Thus, according to the present invention, the protection diode provided in the input stage can be formed simultaneously. Note that the position at which the protective diode is inserted is not limited to this embodiment mode, and can be provided between the driver circuit and the pixel. Further, this embodiment can be freely combined with other embodiments.
(実施の形態24)
本実施の形態では、半導体層をSASで形成することによって、走査線側の駆動回路を基板100上に形成する場合について説明する。
(Embodiment 24)
In this embodiment, the case where the driver circuit on the scan line side is formed over the
図52は、1〜15cm2/V・secの電界効果移動度が得られるSASを使ったnチャネル型のTFTで構成する走査線側駆動回路のブロック図を示している。 FIG. 52 shows a block diagram of a scanning line side driving circuit constituted by an n-channel TFT using SAS capable of obtaining a field effect mobility of 1 to 15 cm 2 / V · sec.
図52において1500で示すブロックが1段分のサンプリングパルスを出力するパルス出力回路に相当し、シフトレジスタはn個のパルス出力回路により構成される。1501はバッファ回路であり、その先に画素502が接続さる。
In FIG. 52, a block denoted by 1500 corresponds to a pulse output circuit that outputs a sampling pulse for one stage, and the shift register includes n pulse output circuits.
図53は、パルス出力回路1500の具体的な構成を示したものであり、nチャネル型のTFT1601〜1612で回路が構成されている。このとき、SASを使ったnチャネル型のTFTの動作特性を考慮して、TFTのサイズを決定すれば良い。例えば、チャネル長を8μmとすると、チャネル幅は10〜80μmの範囲で設定することができる。
FIG. 53 shows a specific configuration of the
また、バッファ回路1501の具体的な構成を図54に示す。バッファ回路も同様にnチャネル型のTFT1620〜1636で構成されている。このとき、SASを使ったnチャネル型のTFTの動作特性を考慮して、TFTのサイズを決定すれば良い。例えば、チャネル長を10μmとすると、チャネル幅は10〜1800μmの範囲で設定することとなる。
A specific configuration of the
なお、本実施の形態は、他の実施形態と自由に組み合わせることができる。 Note that this embodiment can be freely combined with any of the other embodiments.
(実施の形態25)
上記実施の形態で示したモジュールを搭載した電子機器として、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ゴーグル型ディスプレイ(ヘッドマウントディスプレイ)、ナビゲーションシステム、音響再生装置(カーオーディオ、オーディオコンポ等)、ノート型パーソナルコンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末(モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機又は電子書籍等)、記録媒体を備えた画像再生装置(具体的にはDigital Versatile Disc(DVD)等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうるディスプレイを備えた装置)などが挙げられる。特に、大型画面を有する大型テレビ等に上記実施の形態で示した液滴吐出法を用いることが望ましい。それら電子機器の具体例を図19に示す。
(Embodiment 25)
As an electronic device in which the module described in the above embodiment is mounted, a video camera, a digital camera, a goggle type display (head mounted display), a navigation system, an audio playback device (car audio, audio component, etc.), a notebook type personal computer, Reproducing a recording medium such as a game machine, a portable information terminal (mobile computer, cellular phone, portable game machine, electronic book, etc.), an image reproducing apparatus (specifically, Digital Versatile Disc (DVD)) equipped with a recording medium, And a device provided with a display capable of displaying the image). In particular, it is desirable to use the droplet discharge method described in the above embodiment mode for a large television having a large screen. Specific examples of these electronic devices are shown in FIGS.
図19(A)は大型のELテレビジョン装置であり、筐体2001、支持台2002、表示部2003、スピーカー部2004、ビデオ信号入力端子2005等を含む。表示部2003は、画素部及び駆動回路部を有するモジュールが設けられている。画素部は、発光素子を有し、上記実施の形態で示した液滴吐出法より形成されたTFTを有する。なお、表示装置は、パソコン用、TV放送受信用、広告表示用などの全ての情報表示用表示装置が含まれる。
FIG. 19A illustrates a large EL television device which includes a
コントランスを高めるため、少なくとも画素部に偏光板、又は円偏光板を備えるとよい。例えば、封止基板上へ波長板として1/4λ板、1/2λ板、偏光板の順に設けるとよい。さらに偏光板上に反射防止膜を設けてもよい。 In order to increase the contrast, at least the pixel portion may include a polarizing plate or a circular polarizing plate. For example, a quarter λ plate, a ½ λ plate, and a polarizing plate may be provided on the sealing substrate in this order. Further, an antireflection film may be provided on the polarizing plate.
図19(B)はELテレビジョン装置の主要な構造を示すブロック図を示している。表示パネルには、上記実施の形態で示すような構造として画素部603が形成されている。
FIG. 19B is a block diagram illustrating a main structure of an EL television device. In the display panel, a
外部回路の構造として、映像信号の入力側では、チューナ904で受信した信号のうち、映像信号を増幅する映像信号増幅回路905と、そこから出力される信号を赤、緑、青の各色に対応した色信号に変換する映像信号処理回路906と、その映像信号をドライバICの入力仕様に変換するためのコントロール回路907などからなっている。コントロール回路907から、信号線駆動回路605とに走査線駆動回路604a、604bそれぞれ信号が出力する。デジタル駆動する場合には、コントロール回路と信号線駆動回路との間に信号分割回路908を設け、入力デジタル信号をm個に分割して供給する構造としてもよい。
As the structure of the external circuit, on the video signal input side, among the signals received by the
図19(B)のように、二つの走査線駆動回路604a、604bを設けると、表示パネルが大型化するにつれ生じる走査線の信号遅延や信号なまりを防止することができ好ましい。また走査線駆動回路は二つに限定されず、一つの走査線駆動回路であっても、二つ以上の走査線駆動回路を設けてもよい。また同様に、一つ又は二つ以上の信号線駆動回路を設けてもよい。
As shown in FIG. 19B, it is preferable to provide two scan
チューナ904で受信した信号のうち、音声信号は、音声信号増幅回路909に送られ、その出力は音声信号処理回路910を経てスピーカー913に供給される。制御回路911は受信局(受信周波数)や音量の制御情報を入力部912から受け、チューナ904や音声信号処理回路910に信号を送出する。
Of the signals received by the
このような外部回路を組みこんだ表示部を、筐体2001に組みこんで、テレビジョン装置を完成させることができる。その他付属設備としてスピーカー2004、ビデオ信号入力端子2005や操作スイッチなどが備えられている。このように、本発明によりELテレビジョン装置を完成させることができる。
A display device in which such an external circuit is incorporated can be incorporated in the
勿論、本発明はテレビジョン装置に限定されず、パーソナルコンピュータのモニタをはじめ、鉄道の駅や空港などにおける情報表示盤や、街頭における広告表示盤など特に大面積の表示媒体として様々な用途に適用することができる。また、液晶素子を有するテレビジョン装置を形成することもできる。 Of course, the present invention is not limited to a television device, but can be applied to various uses such as a monitor for a personal computer, an information display board in a railway station or airport, an advertisement display board in a street, etc. can do. In addition, a television device including a liquid crystal element can be formed.
図20(A)は携帯端末のうちの携帯電話機であり、本体2101、筐体2102、表示部2103、音声入力部2104、音声出力部2105、操作キー2106、アンテナ2107等を含む。表示部2103は、画素部及び駆動回路部を有するモジュールが設けられている。画素部は、発光素子又は液晶素子を有し、上記実施の形態で示した液滴吐出法より形成されたTFTを有する。またさらに表示部2103を大型マザーガラス基板から多面取り形成することにより、携帯電話機のコストを低減することができる。
FIG. 20A illustrates a mobile phone among mobile terminals, which includes a
図20(B)はシート型の携帯電話機であり、本体2301、表示部2303、音声入力部2304、音声出力部2305、スイッチ2306、外部接続ポート2307等を含む。外部接続ポート2307を介して、別途用意したイヤホン2308を接続することができる。表示部2303には、センサを備えたタッチパネル式の表示画面が用いられており、表示部2303に表示されたタッチパネル式操作キー2309に触れることで、一連の操作を行うことができる。表示部2303は、画素部及び駆動回路部を有するモジュールが設けられている。画素部は、発光素子又は液晶素子を有し、上記実施の形態で示した液滴吐出法より形成されたTFTを有する。またさらに表示部2303を大型マザーガラス基板から多面取り形成することにより、シート型の携帯電話機のコストを低減することができる。
FIG. 20B illustrates a sheet-type mobile phone, which includes a
図20(C)は携帯書籍(電子書籍)であり、本体3101、表示部3102、3103、記憶媒体3104、操作スイッチ3105、アンテナ3106等を含む。表示部3102、3103は、画素部及び駆動回路部を有するモジュールが設けられている。画素部は、発光素子又は液晶素子を有し、上記実施の形態で示した液滴吐出法より形成されたTFTを有する。またさらに表示部2303を大型マザーガラス基板から多面取り形成することにより、シート型の携帯電話機のコストを低減することができる。
FIG. 20C illustrates a portable book (electronic book), which includes a main body 3101, display portions 3102 and 3103, a storage medium 3104, operation switches 3105, an antenna 3106, and the like. The display portions 3102 and 3103 are provided with modules each having a pixel portion and a driver circuit portion. The pixel portion includes a light-emitting element or a liquid crystal element, and includes a TFT formed by the droplet discharge method described in the above embodiment mode. Further, by forming the
このように小型の電子機器であっても、本発明を用いて表示部を形成することにより、大型マザーガラス基板から多面取り形成することができ、コストを低減することができる。 Even in such a small electronic device, by forming the display portion using the present invention, it is possible to form multiple surfaces from a large mother glass substrate and reduce costs.
Claims (13)
導電膜材料を有する組成物を噴出することによって、前記開口部に導電膜を形成し、
前記第1の絶縁膜及び前記導電膜を覆って第2の絶縁膜を形成し、
前記第2の絶縁膜上に半導体膜を形成し、
前記開口部の深さと、前記導電膜の高さは揃っていることを特徴とする薄膜トランジスタの作製方法。 Ejecting a composition having an insulating film material to form a first insulating film having an opening;
By ejecting a composition having a conductive film material, a conductive film is formed in the opening,
Forming a second insulating film covering the first insulating film and the conductive film;
Forming a semiconductor film on the second insulating film;
A method for manufacturing a thin film transistor, wherein the depth of the opening and the height of the conductive film are uniform.
導電膜材料を有する組成物を噴出することによって、前記開口部に導電膜を形成し、
前記第1の絶縁膜及び前記導電膜を覆って第2の絶縁膜を形成し、
前記第2の絶縁膜上に半導体膜を形成し、
前記第2の絶縁膜及び前記半導体膜を同時にパターニングし、
前記開口部の深さと、前記導電膜の高さは揃っていることを特徴とする薄膜トランジスタの作製方法。 Ejecting a composition having an insulating film material to form a first insulating film having an opening;
By ejecting a composition having a conductive film material, a conductive film is formed in the opening,
Forming a second insulating film covering the first insulating film and the conductive film;
Forming a semiconductor film on the second insulating film;
Patterning the second insulating film and the semiconductor film simultaneously;
A method for manufacturing a thin film transistor, wherein the depth of the opening and the height of the conductive film are uniform.
導電膜材料を有する組成物を噴出することによって、前記開口部に導電膜を形成し、
前記第1の絶縁膜及び前記導電膜を覆って第2の絶縁膜を形成し、
前記第2の絶縁膜上に半導体膜を形成し、
前記第2の絶縁膜及び前記半導体膜を同時にパターニングし、
前記開口部の深さと、前記導電膜の高さは揃い、前記第2の絶縁膜の端部は、前記半導体膜の端部を越えないように設けられていることを特徴とする薄膜トランジスタの作製方法。 Ejecting a composition having an insulating film material to form a first insulating film having an opening;
By ejecting a composition having a conductive film material, a conductive film is formed in the opening,
Forming a second insulating film covering the first insulating film and the conductive film;
Forming a semiconductor film on the second insulating film;
Patterning the second insulating film and the semiconductor film simultaneously;
The depth of the opening is the same as the height of the conductive film, and the end of the second insulating film is provided so as not to exceed the end of the semiconductor film. Method.
前記絶縁膜材料を有する組成物と、前記導電膜材料を有する組成物とを同時に噴出することによって、前記開口部を有する第1の絶縁膜、及び前記開口部に導電膜を形成することを特徴とする薄膜トランジスタの作製方法。 In any one of Claims 1 thru | or 3,
By simultaneously ejecting the composition having the insulating film material and the composition having the conductive film material, the first insulating film having the opening and the conductive film are formed in the opening. A method for manufacturing a thin film transistor.
前記絶縁膜材料を有する組成物を噴出し、前記開口部を有する第1の絶縁膜を形成した後であって、前記導電膜材料を有する組成物を噴出する前に、前記開口部を有する第1の絶縁膜を加熱することを特徴とする薄膜トランジスタの作製方法。 In any one of Claims 1 thru | or 3,
Said composition having an insulating film material ejected, even after the formation of the first insulating film having the opening, before jetting a composition having the conductive film material, first with the opening A method for manufacturing a thin film transistor, wherein the insulating film is heated.
前記開口部に形成された導電膜は、ゲート電極であることを特徴とする薄膜トランジスタの作製方法。 In any one of Claims 1 thru | or 5,
The method for manufacturing a thin film transistor, wherein the conductive film formed in the opening is a gate electrode.
前記組成物を噴出する手段は、インクジェット法であることを特徴とする薄膜トランジスタの作製方法。 In any one of Claims 1 thru | or 6,
A method for manufacturing a thin film transistor is characterized in that the means for ejecting the composition is an inkjet method.
前記第1の絶縁膜の表面と、前記導電膜の表面とが同一平面となるように、前記開口部に導電膜を形成することを特徴とする薄膜トランジスタの作製方法。 In any one of Claims 1 thru | or 7,
A method for manufacturing a thin film transistor, wherein a conductive film is formed in the opening so that a surface of the first insulating film and a surface of the conductive film are flush with each other.
導電膜材料を有する組成物を噴出することによって、前記複数の開口部にそれぞれ第1及び第2のゲート電極を形成し、
前記絶縁膜、前記第1及び第2のゲート電極を覆ってゲート絶縁膜を形成し、
前記ゲート絶縁膜上に第1及び第2の半導体膜を形成し、
前記ゲート絶縁膜、前記第1及び第2の半導体膜を同時にパターニングし、
前記第1及び第2の半導体膜上にそれぞれソース電極及びドレイン電極を形成し、
前記第1の半導体膜上に形成された前記ソース電極又は前記ドレイン電極と、前記第2のゲート電極とを電気的に接続させる薄膜トランジスタの作製方法であって、
前記複数の開口部の深さと、前記第1及び第2のゲート電極の高さは揃っていることを特徴とする薄膜トランジスタの作製方法。 A composition having an insulating film material is ejected to form an insulating film having a plurality of openings,
By ejecting a composition having a conductive film material, first and second gate electrodes are respectively formed in the plurality of openings,
Forming a gate insulating film covering the insulating film and the first and second gate electrodes;
Forming first and second semiconductor films on the gate insulating film;
Patterning the gate insulating film and the first and second semiconductor films simultaneously;
Forming a source electrode and a drain electrode on the first and second semiconductor films, respectively;
Wherein the first semiconductor film on the formed the source electrode or the drain electrode, wherein the second gate electrode a electrically connected to a manufacturing method of a thin film transistor,
The method for manufacturing a thin film transistor, characterized in that the depth of the plurality of openings is equal to the height of the first and second gate electrodes.
導電膜材料を有する組成物を噴出することによって、前記複数の開口部にそれぞれ第1及び第2のゲート電極を形成し、
前記絶縁膜、前記第1及び第2のゲート電極を覆ってゲート絶縁膜を形成し、
前記ゲート絶縁膜上に第1及び第2の半導体膜を形成し、
前記第1及び第2の半導体膜をパターニングし、
前記第1及び第2の半導体膜上に、それぞれソース電極及びドレイン電極を形成し、
前記ソース電極及び前記ドレイン電極を用いて前記ゲート絶縁膜をエッチングし、
エッチングされた前記ゲート絶縁膜の開口部に導電膜を形成することにより、前記第1の半導体膜上に形成された前記ソース電極又は前記ドレイン電極と、前記第2のゲート電極とを電気的に接続させる薄膜トランジスタの作製方法であって、
前記複数の開口部の深さと、前記第1及び第2のゲート電極の高さは揃っていることを特徴とする薄膜トランジスタの作製方法。 A composition having an insulating film material is ejected to form an insulating film having a plurality of openings,
By ejecting a composition having a conductive film material, first and second gate electrodes are respectively formed in the plurality of openings,
Forming a gate insulating film covering the insulating film and the first and second gate electrodes;
Forming first and second semiconductor films on the gate insulating film;
Patterning the first and second semiconductor films;
A source electrode and a drain electrode are formed on the first and second semiconductor films, respectively.
Etching the gate insulating film using the source electrode and the drain electrode,
By forming the conductive film in the opening of the gate insulating film is etched, the first semiconductor film and the source electrode or the drain electrode is formed on, electrically and said second gate electrode A method of manufacturing a thin film transistor to be connected,
The method for manufacturing a thin film transistor, characterized in that the depth of the plurality of openings is equal to the height of the first and second gate electrodes.
前記絶縁膜の表面と、前記第1及び第2のゲート電極の表面とが同一平面となるように、前記複数の開口部にそれぞれ前記第1及び第2のゲート電極を形成することを特徴とする薄膜トランジスタの作製方法。 In claim 9 or 10,
The first and second gate electrodes are formed in the plurality of openings, respectively, so that the surface of the insulating film and the surfaces of the first and second gate electrodes are flush with each other. A method for manufacturing a thin film transistor.
前記第1及び第2のゲート電極が形成される複数の開口部の幅がそれぞれ5μm〜20μmであって、
前記複数の開口部の深さがそれぞれ1.5μm〜2.5μmとなるように前記絶縁膜を形成することを特徴とする薄膜トランジスタの作製方法。 In any one of Claims 9 thru | or 11,
Each of the plurality of openings in which the first and second gate electrodes are formed has a width of 5 μm to 20 μm,
A method of manufacturing a thin film transistor, wherein the insulating film is formed so that the depths of the plurality of openings are 1.5 μm to 2.5 μm, respectively.
前記導電膜材料を有する組成物を噴出する量は、0.1pl〜40plであることを特徴とする薄膜トランジスタの作製方法。 In any one of Claims 1 thru | or 12 ,
The method for manufacturing a thin film transistor is characterized in that the amount of the composition having the conductive film material ejected is 0.1 pl to 40 pl.
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