JP2003318401A - デバイスの製造方法、デバイス、表示装置、および電子機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ボトムゲート型半導体装置に適した製造方法
の提供。 【解決手段】 基板（１０）の所定領域に溝部（１０
１）を設ける工程、溝部（１０１）に導電パターン（１
１）を形成する工程、および導電パターン（１１）を含
む領域に当該導電パターン（１１）をゲート電極とする
デバイスを形成する工程を備える。フォトリソグラフィ
法を使用しないので、大規模な設備を使用せず材料を無
駄にしない。しかも、溝を利用してから材料液を充填す
るので、性能と精度が高いボトムゲート型半導体装置を
製造することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願発明は、いわゆるボトム
ゲート型の半導体装置の製造方法およびこの方法で得ら
れる半導体装置、およびその半導体装置を備える表示装
置や電子機器に関する。特に、本発明は、基板上に溝を
設けてそこにゲート電極を形成する半導体装置の製造方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film
Transistor）の一つに、ボトムゲート型、または、逆ス
タガー型のバックチャネルエッチ型（Inverted Stagger
ed Back Channel Etched type）のトランジスタがあ
り、構造によってチャネルストップ型（図４（ａ））お
よびチャネルエッチ型（図４（ｂ））等に分けられる。
このトランジスタは、導電膜材料によって基板上に先に
ゲート電極を形成してから、絶縁膜やチャネル、および
ドレイン、ソースなどを積層していくことで製造されて
いた。

【０００３】このような半導体装置の製造に使われる導
電膜配線は、従来、リソグラフィー法を用いることが普
通であった。リソグラフィー法は、予め基板上に導電膜
材料を化学気相成長（ＣＶＤ）法やスパッタ法で塗布
し、その上に感光性材料を塗布し、配線パターンに対応
したマスクで覆ってから露光・現像し、レジストの配線
パターンの領域以外の部分を露出させた後にエッチング
をして配線を形成するものである。しかしながら、この
リソグラフィー法では、それぞれの工程で真空装置等の
大掛かりな設備と複雑な工程を利用し、基板全面に導電
膜材料を設けるため材料の無駄も多く製造コストを上げ
るという傾向にあった。

【０００４】一方、米国特許第５１３２２４８号には、
導電性微粒子を分散させた液体を液滴吐出法にて基板に
直接配線パターン形状に塗布し、その後の熱処理やレー
ザ照射を施して配線パターンに変換する方法が提案され
ていた。この方法によれば、プロセスが大幅に簡単なも
のとなり、導電膜材料の使用量も少なくて済むというメ
リットがあった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、単に液
滴吐出法を用いただけでは、吐出方向にばらつきがある
ため基板面に形成されるパターンの形状が一定していな
い。また、液滴吐出法で形成された導電膜の性質が真空
プロセスを利用するフォトリソグラフィ法を利用して形
成した膜ほど良くない。特に、薄膜トランジスタの製造
工程では、高い導電膜の性能と位置精度が要求されるた
め、単に液滴吐出法により薄膜トランジスタの導電パタ
ーンを形成するだけでは不適当な場合があった。

【０００６】本発明は、このような従来技術の問題点に
着目してなされたものであり、大掛かりな設備を用い
ず、導電性材料の使用量を削減することができ、かつ、
高い性能と精度で導電パターンを形成することが可能な
ボトムゲート型半導体装置等のデバイスの製造方法を提
供することを課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、基板の所定領
域に溝部を設ける工程と、溝部に導電パターンを形成す
る工程と、導電パターンを含む領域に当該導電パターン
をゲート電極とするデバイスを形成する工程と、を備え
るデバイスの製造方法である。

【０００８】ここで「基板」にはガラス基板、石英基
板、シリコン基板など任意の材料を適用可能である。
「溝部」の形状に限定はなく、基板の表面から相対的に
凹部を形成していればよい。導電パターンとは、導電性
を有するパターンをいい、必ずしも金属に限定されな
い。

【０００９】ここで例えば、溝部を設ける工程は、溝部
に相当する領域に開口部を有するマスクを基板上に設け
る工程と、マスクを用いて基板をエッチングすることに
より、溝部を形成する工程と、を備える。ここで、マス
クにはレジスト材料を含むものとする。

【００１０】ここで例えば、マスクを設ける工程にフォ
トリソグラフィ法を適用してもよい。また、このマスク
を設ける工程に、液滴吐出法を適用してもよい。

【００１１】なお、本発明において、「液滴吐出法」と
は、液滴を所望の領域に吐出することにより、吐出物を
含む所望パターンを形成する方法であり、インクジェッ
ト法と呼ばれることもある。但しこの場合、吐出物は、
印刷物に用いられる所謂インクではなく、デバイスを構
成する材料物質を含む液状体であり、この材料物質は、
例えばデバイスを構成する導電性物質または絶縁性物質
として機能し得る物質を含むものである。導電パターン
を形成するためには、導電性物質として機能しうる物質
を含む導電性材料液となる。さらに、「液滴吐出」と
は、吐出物が噴霧される場合に限らず、液状体の１滴１
滴が連続するように吐出される場合をも含む。

【００１２】また本発明では、導電パターンを形成する
工程の前に、溝部外の領域を、溝部よりも撥液性を高く
する工程を備えていてもよい。

【００１３】例えば、この溝部外の領域を溝部よりも撥
液性を高くする工程は、溝部を含む基板上に撥液性材料
を形成する工程と、溝部に形成された撥液性材料に紫外
線を照射する工程と、を備える。

【００１４】例えば、導電パターンを形成する工程で
は、エッチングする工程で用いたレジスト材料を残した
状態で溝部に導電パターンを形成する。

【００１５】例えば、導電パターン形成前に、レジスト
にプラズマ処理を行ってレジストに撥液処理を施しても
よい。

【００１６】例えば、導電パターンを形成する工程で
は、導電パターン形成材料として、金属の微粒子を有機
溶媒に分散させた液状体を用いた液滴吐出法を用いても
よい。

【００１７】例えば、導電パターンを形成する工程で
は、導電パターン形成材料を溝部に配置した後、所定の
温度で焼成することにより導電パターンを形成してもよ
い。ここで所定の温度は、１５０℃乃至５００℃の範囲
に設定されることが好ましい。この範囲の温度であれ
ば、適度な速度で有機溶媒を揮発させ、金属の微粒子が
電気的に好適に溶融接着し、低抵抗の導電パターンにす
ることができるからである。

【００１８】例えば、導電パターンを形成する工程で
は、導電パターンの表面と基板上表面とが略同一面にな
るように当該導電パターンを形成する。

【００１９】例えば、デバイスを形成する工程は、ゲー
ト電極が形成された基板上に絶縁膜を形成する工程と、
絶縁膜上にシリコン膜を形成する工程と、シリコン膜上
にドーパントが導入されたシリコン膜を形成する工程
と、シリコン膜上に金属層を形成する工程と、を備えて
いてもよい。これら各工程で形成される各膜の少なくと
も一つは、液状体をヘッドから吐出することによって形
成されるものであってもよい。

【００２０】本発明は、本発明のデバイスの製造方法で
製造されたデバイス自体でもある。

【００２１】本発明は、このデバイスを備えている表示
装置でもあり、このデバイスを備えている電子機器でも
ある。

【００２２】ここで「表示装置」に限定は無いが、例え
ば、アクティブマトリクス型の駆動方法で液晶層を駆動
可能に構成された液晶表示素子や電界発光層を駆動可能
に構成された電界発光素子を備える。

【００２３】ここで「電子機器」に限定は無いが、例え
ば、携帯電話、ビデオカメラ、パーソナルコンピュー
タ、ヘッドマウントディスプレイ、リア型またはフロン
ト型のプロジェクター、さらに表示機能付きファックス
装置、デジタルカメラのファインダ、携帯型ＴＶ、ＤＳ
Ｐ装置、ＰＤＡ、電子手帳等をいう。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照しながら説明する。 ＜実施形態１＞実施形態１は、基板上に溝を設けた後、
補助手段無しで溝に導電性材料液を充填してボトムゲー
ト型トランジスタを製造する方法に関する。図１に本実
施形態１における製造工程断面図を示す。

【００２５】溝形成工程（ＳＴ１〜ＳＴ３） まず、ガラス基板１０上にレジスト材料を塗布してレジ
スト膜２０を形成する（ＳＴ１）。レジスト材料および
その塗布方法には公知の感光性材料およびその形成方法
を利用することができる。次いで、レジスト膜２０を、
導電性パターンの形状に合わせてマスクを施し、露光・
現像を行う（ＳＴ２）。ここでも公知のマスキング方法
および露光・現像方法を適用することが可能である。現
像されることにより、レジスト膜２０のうち導電性パタ
ーンの領域に相当する部分のレジスト材料が除去され、
基板１０の表面が露出する。ここで、公知の方法を適用
して基板１０上に導電性パターンに合わせた溝部１０１
を形成する（ＳＴ３）。溝形成には例えば公知のエッチ
ング技術を適用する。このときのエッチングは、例え
ば、ＣＦ_４ガスとＨ_２ガスのプラズマを用いた反応性イ
オンエッチングにより行う。このときの溝部１０１の断
面の寸法は、薄膜トランジスタのゲート電極として適当
な寸法になるように設定する。例えば、液滴吐出法によ
り導電性材料液を溝部１０１に充填する場合、液滴吐出
法の分解能を考慮して、幅が１μｍ〜１００μｍ、深さ
が１μｍ〜１０μｍの寸法で溝を設けることができる。
すなわち、溝の幅は、導電性材料液がずれて溝以外の部
分に着地しない程度の幅とし、溝の深さは、充填したと
きでも溝の外に材料液が流失せずに済む程度の深さとす
る。エッチング後は、洗浄して残留したレジスト材料を
除去する。

【００２６】なお、精度上許容される場合には、上述し
たフォトリソグラフィー法によって溝部１０１を形成す
る代わりに、液体噴射装置（例えば、インクジェット式
ヘッド）から直接感光性材料を含む材料液を吐出して、
導電性パターンの形成領域以外の領域にのみ感光性材料
を塗布するようにしてもよい。

【００２７】導電パターン形成工程（ＳＴ４〜ＳＴ５） 次いで、上記のようにして形成した溝部１０１に対し導
電性材料液１１１を液体噴射装置（例えばインクジェッ
ト式ヘッドＩ／Ｊ）から吐出して、溝部１０１に導電性
材料液１１１を充填する。材料液に影響を与えない範囲
で、他の方式の液体噴射装置、例えばバブルジェット
（登録商標）方式のヘッドを用いてもよい。

【００２８】ここで、吐出させる導電性材料液は、乾燥
・焼結後に電極として使用しうる導電性や耐久性を出現
させうる材料を含み、例えば、金属の微粒子を有機溶媒
に分散させた材料液を用いる。

【００２９】微粒子としての金属には銀の他、金、銅、
パラジウム、ニッケル、アルミニウム、タングステン、
タンタル、チタンのいずれかまたはこれらが混合した金
属微粒子を用いることができる。また、微粒子としては
その他導電性ポリマーや導電性分子の溶液が使用でき
る。金属の微粒子の粒径は５ｎｍ以上０．１μｍ以下で
あることが液滴吐出法で吐出させる場合に適当である。

【００３０】有機溶媒としては、蒸気圧が０．００１ｍ
ｍＨｇ以上２００ｍｍＨｇ以下であるものが好ましい。
蒸気圧がこの範囲より高いと塗布膜を形成する場合に溶
媒が先に蒸発してしまい、この範囲より低い場合には乾
燥が遅くなって塗布膜中に溶媒が残留しやすくなり、後
工程の熱および光処理等によって良質の導電膜が得られ
にくくなるからである。さらに液滴吐出法によって、導
電性材料を吐出させる場合には、蒸気圧が０．００１ｍ
ｍＨｇ以上５０ｍｍＨｇ以下であることが好ましい。こ
の範囲より高い場合には、インクジェット式ヘッドで液
滴を吐出する際に乾燥によってノズルがつまりやすくな
り安定的な吐出が行えず、この範囲より低い場合には、
吐出した液状体の乾燥が遅くなり導電膜中に溶媒が残留
しやすくなり、後工程の熱および光処理等によって良質
の導電膜が得られにくくなるからである。このような溶
媒としては、インクジェット式を利用する場合、水、ア
ルコール系溶媒、炭化水素系溶媒、エーテル系溶媒が好
ましく、特に水、炭化水素系溶媒が好ましい。これらの
溶媒の二種以上の混合物も使用できる。上記微粒子を分
散する場合の溶質濃度は１重量％以上８０重量％以下で
あり、導電膜の厚みに応じてこれを調整することができ
るが、８０重量％を越えると、凝集を起こしやすく均一
な膜が形成されないことがある。

【００３１】さらに微粒子を溶媒に分散させるために微
粒子分散剤を用いてもよい。分散剤としては、フッ素
系、シリコーン系、ノニオン系などの表面張力調節剤を
微量添加できる。特にノニオン系表面張力調整剤は溶液
の塗布対象物への塗れ性を良好可し、塗布した膜のレベ
リング性を改良し、塗布膜のぶつぶつの発生やゆず肌の
発生を防止するため好ましい。このようにして調整した
導電性材料液の粘度は１ｍＰａ・ｓ以上５０ｍＰａ・ｓ
以下であることが好ましい。この範囲より小さくすると
ノズル周辺部が材料液の流出によって汚染され、またこ
の範囲より大きくするとノズル孔での目詰まりの頻度が
高くなって円滑な液滴の吐出が困難となるからである。
このようにして調整した導電性材料液の表面張力は２０
ｄｙｎ／ｃｍ以上７０ｄｙｎ／ｃｍの範囲に入ることが
好ましい。この範囲より小さいとノズル面に対する材料
液の塗れ性が増大するため液滴の飛行曲がりが生じやす
くなり、この範囲より大きいとノズル先端におけるメニ
スカスの形状が安定しないため、吐出量や吐出タイミン
グの制御が困難になるからである。

【００３２】なお、導電性材料液を溝に充填する際、導
電性材料液をうまく重ね合わせ溝部にそって均等な液量
になるように吐出位置の制御をすることが好ましい。一
カ所に過剰に材料液が充填されると溝部１０１から材料
液が流出するおそれがあるからである。具体的には、被
着した材料液の液滴の直径の１％以上１０％以下の重な
りを隣接する液滴との間に生じるように、ヘッドの移動
を制御する。この範囲にすると吐出される液体が過剰な
量となるのを防ぐことができ、また吐出位置あわせの誤
差があっても液滴同士の重なりを確保することができる
からである。

【００３３】導電性材料液１１１を充填した後、所定の
温度で焼成して導電パターン１１を形成する（ＳＴ
５）。この所定の温度は、例えば１５０℃乃至５００℃
の範囲に設定される。この範囲の温度であれば、適度な
速度で有機溶媒を揮発させ、金属の微粒子が電気的に好
適に溶融接着し、低抵抗の導電パターンにすることがで
きるからである。焼成によって有機溶媒が揮発するため
溝部１０１に充填されている導電性材料液１１１の嵩が
減少する場合がある。このような場合には複数回重ねて
同一または隣接する位置に材料液を吐出して再び焼成す
る工程を繰り返す。最終的に、導電パターン１１の表面
と基板１０の面とが略同一面になるようにする導電パタ
ーン１１を形成すると、基板表面に凹凸が生じていない
ため、以降の工程でトランジスタを形成するために好ま
しい。

【００３４】デバイス形成工程（ＳＴ６） 導電パターン１１が形成されたら、これをゲート電極と
するボトムゲート型トランジスタを公知の方法を適用し
て製造する。具体的には、まず基板１０上に絶縁膜１２
を形成する。例えば、溶媒に溶かしたポリシラザンをス
ピンコート法やインクジェット法によって塗布し加熱す
ることで、酸化珪素膜を得ることができる。

【００３５】図４に示すように、従来製法で製造される
ボトムゲート型トランジスタでは、ゲート電極が盛り上
がった状態になっていた。このため、スピンコート法や
単に液滴吐出法を用いただけではゲート電極上に形成す
る層を平滑に形成することが難しかった。これに対し、
本実施形態では、溝部を埋めるように導電パターン１１
を形成したため基板１０の表面は平滑であるから、スピ
ンコートや液滴吐出法でも基板上に平滑な上面を有する
膜の形成ができる。

【００３６】なお、上記以外の公知の方法を適用しても
よい。例えば、プラズマ化学気相堆積法（ＰＥＣＶＤ
法）や低圧化学気相堆積法（ＬＰＣＶＤ法）、気相堆積
法を利用して、酸化珪素膜や窒化珪素膜を形成してもよ
い。

【００３７】次いで、絶縁膜１２上に非晶質シリコン膜
１３を形成する。この非晶質（アモルファス）シリコン
膜はチャンネル領域を形成するものである。下層の絶縁
膜１２が平滑に形成されているため、ここでもスピンコ
ート法や液滴吐出法を利用して非晶質シリコン膜１３を
形成することが可能である。なお、通常のＣＶＤ法（例
えばプラズマ化学気相堆積法（ＰＥＣＶＤ法）や低圧化
学気相堆積法（ＬＰＣＶＤ法））や気相堆積法を利用し
て、非晶質シリコン膜１３を形成してもよい。なお、非
晶質シリコンに限らず、多結晶シリコンを用いてもよ
い。

【００３８】次いで、非晶質シリコン膜１３上に不純物
が導入された不純物シリコン膜１４を形成する。ここで
も下層の非晶質シリコン層１３が平滑に形成されている
ため、スピンコート法や液滴吐出法を利用して不純物シ
リコン膜１４を形成することが可能である。なお、通常
のＣＶＤ法（例えばプラズマ化学気相堆積法（ＰＥＣＶ
Ｄ法）や低圧化学気相堆積法（ＬＰＣＶＤ法））や気相
堆積法を利用して、不純物シリコン膜１４を形成しても
よい。

【００３９】次いで、不純物シリコン膜１４上に金属層
１５を形成する。通常は、金属層はスパッタ法等によっ
て形成する。しかし、ここでも下層の不純物シリコン層
１４が平滑に形成されているため、スピンコート法や液
滴吐出法を利用して導電性材料液を塗布することで不純
物シリコン膜１４を形成することが可能である。

【００４０】最後にゲート電極１１の上方の金属層１
５、不純物シリコン層１４をエッチング等で取り除き、
ドレイン領域１５１とソース領域１５２とを形成して、
ボトムゲート型トランジスタを完成させる。

【００４１】本実施形態１によれば、従来のボトムゲー
ト型トランジスタに比べトランジスタが平滑な層の積層
構造によって構成されているため、平滑性が要求される
ようなデバイス、例えば、液晶ディスプレイへ応用する
トランジスタの製造方法として適する。

【００４２】また、本実施形態１によれば、基板上に溝
部を設けてから導電性材料によって導電パターンを形成
するようにしたので、大掛かりな設備を用いず、導電性
材料液の使用量を削減することができ、かつ、高い性能
と精度で導電パターンを形成することが可能な、ボトム
ゲート型半導体装置の製造方法を提供することができ
る。

【００４３】

【実施例】実施形態１の方法で半導体装置を形成した。

【００４４】まず、ガラス基板にフォトエッチングによ
って深さ２μｍ、幅５μｍの溝部を形成した。この溝部
に対し液滴吐出法によって銀の微粒子を分散させた液状
体を充填した。この液状体として、導電性材料液を用
い、具体的には、粒径１０ｎｍからなる銀の微粒子をα
−テルピネオールに分散させた液体（真空冶金社製、商
品名：パーフェクトシルバー）を用いた。次いで、この
基板を３００℃で１０分間焼成した。この結果、溝内部
に塗布された液状体は厚さ２μｍ、幅５μｍの銀の薄膜
となり、極めて平滑性の高いゲート電極となる導電パタ
ーンが形成できた。

【００４５】次いで、上記基板に１０重量％のポリシラ
ザンのキシレン容液を１５００ｒｐｍの回転速度でスピ
ンコートして塗布膜を形成した。この塗布膜を減圧雰囲
気下において７０℃で１０分間熱処理して溶媒を除去し
た後、３００℃で３０分熱処理し、ゲート絶縁膜を形成
した。この絶縁膜の膜厚は９８〜１０６ｎｍの範囲であ
り、極めて厚さの整った平滑な絶縁膜が形成できた。

【００４６】前記絶縁膜に続き、通常の薄膜トランジス
タ形成プロセスを適用し、アモルファスシリコン膜、N
^＋型ドープシリコン膜、電極層を形成した後、ソース、
ドレイン領域のパターニングを、フォトエッチング工程
を用いて行った。この結果、極めて平滑性の高い薄膜ト
ランジスタを製造することができた。

【００４７】＜実施形態２＞実施形態２は、基板上に溝
を設けた後、導電膜形成領域を親水性とし、一方、導電
膜形成領域を撥水性とすることで、溝に導電性材料液を
充填し易くする、ボトムゲート型トランジスタを製造す
る方法に関する。以下の本実施形態２においては、その
具体例として、撥液性材料を用いた１例を示す。なお、
図２は、本実施形態２における製造工程断面図を示す。

【００４８】溝形成工程（ＳＴ１１） まず、基板１０上のゲート電極に対応する領域に溝部１
０１を形成する。溝形成工程については、実施形態１と
同様なので説明を省略する。

【００４９】撥液性材料形成工程（Ｓ１２） 溝部１０１の形成後、この溝部１０１を含めて基板１０
の全面に撥液性材料３０を設ける。撥液性材料３０は、
導電パターン形成時に溝に充填される導電性材料液に対
して撥液性を有する材料であり、導電性材料液に対応し
て定める。例えば、導電性材料液が有機溶媒に銀の微粒
子を分散させたものである場合、撥液性材料３０として
撥液性フルオロアルキルシラン（以下「FAS」とい
う。）を用いる。FASはシリコン基板の表面にフルオロ
アルキル基が位置するように各化合物が配向されて自己
組織化膜が形成されるので、基板表面に均質な撥液性材
料膜を構成できるのである。このようなFASとして、ヘ
プタデカフルオロ−１、１、２、２テトラヒドロデシル
トリエトキシシラン、ヘプタデカフルオロ−１、１、
２、２テトラヒドロデシルトリメトキシシラン、ヘプタ
デカフルオロ−１、１、２、２テトラヒドロデシルトリ
クロロシラン、トリデカフルオロ−１、１、２、２テト
ラヒドロオクチルトリエトキシシラン、トリデカフルオ
ロ−１、１、２、２テトラヒドロオクチルトリメトキシ
シラン、トリデカフルオロ−１、１、２、２テトラヒド
ロオクチルトリクロロシラン、トリフルオロプロピルト
リメトキシシラン等のフルオロアルキルシラン等を利用
可能である。これらの化合物を１または複数組み合わせ
て使用することができる。FASの自己組織化膜は、FASの
化合物と基板１０とを同一の密閉容器中に入れておき数
日室温で放置することで形成される。また、密閉容器を
１００℃程度の温度に保って３時間程度保持することで
も形成することができる。

【００５０】親液性変更工程（ＳＴ１３） 次いで、溝内部の撥液性材料３０を親液性に変更する。
例えば溝部１０１以外の領域を覆うようなマスクをして
から、紫外線を照射すると、溝内部の自己組織化膜が除
去されることで、撥液性が損なわれる。レーザ光によっ
て溝部１０１のみに高エネルギーを供給して撥液性材料
の撥液性を親液性に変更してもよい。この工程で、基板
表面が撥液性、溝の内部が親液性となるように調整され
る。

【００５１】導電パターン形成工程（ＳＴ１４〜ＳＴ１
５） 次いで、実施形態１と同様に、親液性となった溝部１０
１に対し導電性材料１１１を液体噴射装置（例えばイン
クジェット式ヘッドＩ／Ｊ）から吐出して、溝部１０１
に導電性材料液１１１を充填する。処理自体は実施形態
１と同様であるため詳細を省略する。ただし、ここでは
溝の周囲は撥液性であり溝の内部が親液性になっている
ため、例え液滴吐出法による吐出方向が乱れたり溝が浅
くて被着する材料液が溝の周囲に漏れたりすることがあ
っても、表面の撥液性と親液性とにより材料液が溝に集
約される。

【００５２】デバイス形成工程（ＳＴ１６） 導電パターン１１が形成されたら、これをゲート電極と
するボトムゲート型トランジスタを公知の方法を適用し
て製造する。具体的には実施形態１と同様であるため、
説明を省略する。

【００５３】本実施形態２によれば、実施形態１と同様
の効果を奏する他、溝の周囲は撥液性であり溝の内部が
親液性になっているため、例え液滴吐出法による吐出方
向が乱れたり溝が浅くて被着する材料液が溝の周囲に漏
れたりすることがあっても、表面の撥液性と親液性とに
より材料液が溝に集約される。このため、正確に微細な
溝の内部に材料液を集めることができる。

【００５４】

【実施例】実施形態２の方法で半導体装置を形成した。

【００５５】まず、ガラス基板にフォトエッチングによ
って深さ１μｍ、幅２０μｍの溝部を形成した。次い
で、このガラス基板とトリデカフルオロ−１、１、２、
２テトラヒドロオクチルトリエトキシシラン０．５ｍｌ
とを、同一の密閉容器に入れ、系全体を４０分の間１２
０℃に加熱し、基板全面に撥液性の自己組織化膜を形成
した。次いで、自己組織化膜の溝部に該当する領域に、
１７２ｎｍの紫外線を１０ｍＷで１０分間照射すること
により、溝部に該当する自己組織化膜を選択除去した。
これにより、溝非形成領域の基板表面を溝部よりも高い
撥液性にした。この状態で溝部に対し液滴吐出法によっ
て銀の微粒子を分散させた材料液を充填した。充填後、
３００℃で５分間熱処理をした。この結果、極めて平滑
性の高い導電パターンが形成できた。

【００５６】次いで、上記基板に１０重量％のポリシラ
ザンのキシレン溶液を１５００ｒｐｍの回転速度でスピ
ンコートして塗布膜を形成した。この塗布膜を減圧雰囲
気下において７０℃で１０分間熱処理して溶媒を除去し
た。その後、３００℃で３０分熱処理し、ゲート絶縁膜
を形成した。この絶縁膜の膜厚は９８〜１０６ｎｍの範
囲であり、極めて厚さの整った平滑な絶縁膜が形成でき
た。

【００５７】前記絶縁膜に続き、通常の半導体プロセス
を適用し、アモルファスシリコン膜、N^＋型にドーピン
グされた不純物シリコン膜、電極層を形成してからパタ
ーニングを行った。この結果、極めて平滑性の高い薄膜
トランジスタを製造することができた。

【００５８】＜実施形態３＞実施形態３は、基板上に溝
を設けた後、補助手段としてエッチング後に残留してい
るレジストを使用して溝に導電性材料液を充填し易くす
る、ボトムゲート型トランジスタを製造する方法に関す
る。図３に本実施形態３における製造工程断面図を示
す。

【００５９】溝形成工程（ＳＴ２１〜ＳＴ２３） まず、基板１０上のゲート電極に対応する領域に溝部１
０１を形成する。溝形成工程における処理については、
ほぼ実施形態１と同様であるが、エッチング後に残った
レジスト材料を洗浄せずに残しておき、このレジスト材
料の上から溝部１０１に導電性材料液１１１を吐出する
点が異なる。導電パターン１１を形成した後には当該レ
ジスト材料を除去する。すなわち、エッチング後に残留
しているレジストが溝部１０１の延長となる側壁を形成
することになり、実質的に深い溝部を形成した状態と同
じになる。このため溝部が浅くて被着する材料液が溝部
の周囲に漏れたりすることが無くなり、材料液が正確に
溝部に充填される。また、このレジスト材料は通常有機
物であるため、撥液処理を施すと導電パターン形成にお
いてより好適である。

【００６０】具体的にはプラズマ処理により撥液処理を
行うことができる。例えば、導入ガスにフッ素またはフ
ッ素化合物を含むガスを使用し、フッ素化合物及び酸素
を含む減圧雰囲気下あるいは大気圧雰囲気下でプラズマ
照射をする減圧プラズマ処理や大気圧プラズマ処理が挙
げられる。フッ素またはフッ素化合物を含むガスとして
は、ＣＦ_４、ＳＦ_６、ＣＨＦ_３等が挙げられる。このよ
うなプラズマ処理によれば、有機物表面が優先的に撥液
化するため、レジストの開口部、すなわち溝部の中は親
液性のまま残ることになる。これにより、溝部外を溝部
よりも撥液性とさせることが可能となり、導電パターン
をより精度よく形成することが可能となる。

【００６１】導電パターン形成工程（ＳＴ１４〜ＳＴ１
５）と半導体装置形成工程（ＳＴ１６） 次いで、実施形態１と同様に、親液性となった溝部１０
１に対し導電性材料１１１を液体噴射装置（例えばイン
クジェット式ヘッドＩ／Ｊ）から吐出して、溝部１０１
に導電性材料液１１１を充填する。さらに、導電パター
ン１１が形成されたら、これをゲート電極とするボトム
ゲート型トランジスタを公知の方法を適用して製造す
る。これらに工程は実施形態１と同様に考えられるた
め、説明を省略する。

【００６２】本実施形態３によれば、実施形態１と同様
の効果を奏する他、溝が等価的に深くなった状態で導電
性材料液が充填されるため、正確に微細な溝の内部に材
料液を集めることができる。

【００６３】

【実施例】実施形態３の方法で半導体装置を形成した。

【００６４】まず、ガラス基板に溝形成領域部分に開口
部を有するレジストを形成した後、フォトエッチングに
よって深さ４μｍ、幅８μｍの溝部を形成した。この溝
部の形成後にフォトレジストを再度用いることにより、
厚さ２μｍのレジスト膜を残した。この状態で溝に対し
実施例１の方法で銀微粒子分散液を充填した。充填後、
１３０℃で２０分間熱処理をしてからレジスト膜を除去
し、さらに基板を３２０℃で１０分間焼成した。この結
果、極めて平滑性の高い導電パターンが形成できた。

【００６５】上記基板に１０重量％のポリシラザンのキ
シレン溶液を１５００ｒｐｍの回転速度でスピンコート
して塗布膜を形成した。この塗布膜を減圧雰囲気下にお
いて７０℃で１０分間熱処理して溶媒を除去した。その
後、３００℃で３０分熱処理し、ゲート絶縁膜を形成し
た。この絶縁膜の膜圧は９８〜１０６ｎｍの範囲であ
り、極めて厚さの整った平滑な絶縁膜が形成できた。

【００６６】前記絶縁膜に続き、通常のプロセスを適用
し、アモルファスシリコン膜、N^＋型ドープシリコン
膜、電極層を形成してからパターニングを行った。この
結果、極めて平滑性の高い薄膜トランジスタを製造する
ことができた。

【００６７】＜実施形態４＞本実施形態４は、上記実施
形態で製造したデバイスを利用した表示装置に関する。

【００６８】図５に、本実施形態における表示装置１の
接続図を示す。本実施形態の表示装置は、各画素領域に
電界発光効果により発光可能な発光層ＯＬＥＤ、それを
駆動するための電流を記憶する保持容量Ｃを備え、さら
に本発明の製造方法で製造されるデバイス、ここでは薄
膜トランジスタＴ１およびＴ２を備えて構成されてい
る。ドライバ領域２からは、選択信号線Ｖselが各画素
領域に供給されている。ドライバ領域３からは、信号線
Ｖsigおよび電源線Ｖddが各画素領域に供給されてい
る。選択信号線Ｖselと信号線Ｖsigを制御することによ
り、各画素領域に対する電流プログラムが行われ、発光
部ＯＬＥＤによる発光が制御される。

【００６９】なお、上記駆動回路は、発光要素に電界発
光素子を使用する場合の回路の一例であり他の回路構成
も可能である。また発光要素に液晶表示素子を利用する
ことも回路構成を種々変更することにより可能である。

【００７０】＜実施形態５＞本実施形態５は、上記実施
形態で製造したデバイスを利用した電子機器に関する。

【００７１】本発明の製造方法で製造される半導体装置
は、種々の電子機器に適用可能である。図６に、本表示
パネル１を適用可能な電子機器の例を挙げる。

【００７２】図６（ａ）は携帯電話への適用例であり、
当該携帯電話３０は、アンテナ部３１、音声出力部３
２、音声入力部３３、操作部３４、および本発明の表示
パネル１を備えている。このように本発明の表示装置は
表示部として利用可能である。

【００７３】図６（ｂ）はビデオカメラへの適用例であ
り、当該ビデオカメラ４０は、受像部４１、操作部４
２、音声入力部４３、および本発明の表示装置１を備え
ている。このように本発明の表示装置は、ファインダー
や表示部として利用可能である。

【００７４】図６（ｃ）は携帯型パーソナルコンピュー
タへの適用例であり、当該コンピュータ５０は、カメラ
部５１、操作部５２、および本発明の表示装置１を備え
ている。このように本発明の表示装置は、表示部として
利用可能である。

【００７５】図６（ｄ）はヘッドマウントディスプレイ
への適用例であり、当該ヘッドマウントディスプレイ６
０は、バンド６１、光学系収納部６２および本発明の表
示装置１を備えている。このように本発明の表示装置は
画像表示源として利用可能である。

【００７６】図６（ｅ）はリア型プロジェクターへの適
用例であり、当該プロジェクター７０は、筐体７１に、
光源７２、合成光学系７３、ミラー７４・７５ミラー、
スクリーン７６、および本発明の表示装置１を備えてい
る。このように本発明の表示装置は画像表示源として利
用可能である。

【００７７】図６（ｆ）はフロント型プロジェクターへ
の適用例であり、当該プロジェクター８０は、筐体８２
に光学系８１および本発明の表示装置１を備え、画像を
スクリーン８３に表示可能になっている。このように本
発明の表示装置は画像表示源として利用可能である。

【００７８】上記例に限らず本発明のデバイスの製造方
法は、あらゆる電子機器に適用可能である。例えば、こ
の他に、表示機能付きファックス装置、デジタルカメラ
のファインダ、携帯型ＴＶ、ＤＳＰ装置、ＰＤＡ、電子
手帳、電光掲示盤、宣伝公告用ディスプレイなどにも活
用することができる。

【００７９】特に、本発明の製造方法で製造されるデバ
イスは、平滑な層の積層構造を備えるので、液晶ディス
プレイ等の装置の半導体装置の製造方法として適する。

【００８０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の方法によ
れば、基板上に溝を設けてから液状体の導電性材料によ
って導電パターンを形成するようにしたので、大掛かり
な設備を用いず、導電性材料の使用量を削減することが
でき、かつ、高い性能と精度で導電パターンを形成する
ことが可能な、ボトムゲート型半導体装置の製造方法を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１における、ボトムゲート型
トランジスタの製造工程断面図である。

【図２】本発明の実施形態２における、ボトムゲート型
トランジスタの製造工程断面図である。

【図３】本発明の実施形態３における、ボトムゲート型
トランジスタの製造工程断面図である。

【図４】従来法で形成されたボトムゲート型トランジス
タの断面図であり、図４（ａ）はチャネルストップ型の
層構造の例、図４（ｂ）はチャネルエッチ型の層構造の
例である。

【図５】実施形態４における表示装置の接続図である。

【図６】実施形態５における電子機器の例であり、
（ａ）は携帯電話、（ｂ）はビデオカメラ、（ｃ）は携
帯型パーソナルコンピュータ、（ｄ）はヘッドマウント
ディスプレイ、（ｅ）はリア型プロジェクター、（ｆ）
はフロント型プロジェクターへの本発明の表示パネルの
適用例である。

【符号の説明】

Ｉ／Ｊ…インクジェット式ヘッド（液体噴射装置） １０…基板 １１…ゲート電極（導電パターン） １２…絶縁膜 １３…非晶質シリコン膜 １４…不純物シリコン膜 １５…金属層 ２０…レジスト ３０…撥液性材料 １０１…溝部 １１１…導電性材料

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 29/423 Ｈ０１Ｌ 21/88 Ｊ 29/49 Ｆターム(参考） 2H092 JA26 JA37 JA47 KA20 KB06 MA10 MA13 MA17 NA27 PA01 4M104 AA09 BB02 BB04 BB05 BB07 BB08 BB14 BB17 BB18 CC05 DD21 DD46 DD51 DD78 FF01 GG09 HH12 5F033 GG04 HH00 HH07 HH08 HH13 HH14 HH18 HH19 HH21 NN01 PP26 QQ00 QQ53 QQ73 VV06 VV15 XX01 5F110 AA16 AA18 BB01 CC07 DD02 DD03 DD05 DD21 EE02 EE03 EE04 EE41 EE48 FF02 FF03 FF21 FF30 FF32 GG02 GG13 GG15 GG41 GG45 GG47 HK02 HK09 HK21 HK31 HK33 HK35 HK37 QQ19

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板の所定領域に溝部を設ける工程と、 前記溝部に導電パターンを形成する工程と、 前記導電パターンを含む領域に当該導電パターンをゲー
   ト電極とするデバイスを形成する工程と、を備えるデバ
   イスの製造方法。
2. 【請求項２】 前記溝部を設ける工程は、 前記溝部に相当する領域に開口部を有するマスクを前記
   基板上に設ける工程と、 前記マスクを用いて前記基板をエッチングすることによ
   り、前記溝部を形成する工程と、を備える、請求項１に
   記載のデバイスの製造方法。
3. 【請求項３】 前記マスクはレジスト材料を含む、請求
   項２記載のデバイスの製造方法。
4. 【請求項４】 前記マスクを設ける工程に、フォトリソ
   グラフィ法を適用する、請求項３に記載のデバイスの製
   造方法。
5. 【請求項５】 前記マスクを設ける工程に、液滴吐出法
   を適用する、請求項３に記載のデバイスの製造方法。
6. 【請求項６】 前記導電パターンを形成する工程の前
   に、前記溝部外の領域を、前記溝部よりも撥液性を高く
   する工程を備える、請求項１に記載のデバイスの製造方
   法。
7. 【請求項７】 前記溝部外の領域を前記溝部よりも撥液
   性を高くする工程は、前記溝部を含む前記基板上に撥液
   性材料を形成する工程と、前記溝部に形成された前記撥
   液性材料に紫外線を照射する工程と、を備える、請求項
   ６に記載のデバイスの製造方法。
8. 【請求項８】 前記導電パターンを形成する工程では、
   前記エッチングする工程で用いた前記レジスト材料を残
   した状態で前記溝部に前記導電パターンを形成する、請
   求項３に記載のデバイスの製造方法。
9. 【請求項９】 前記導電パターン形成前に、前記レジス
   トにプラズマ処理を行って前記レジストに撥液処理を施
   すことを特徴とする、請求項８に記載のデバイスの製造
   方法。
10. 【請求項１０】 前記導電パターンを形成する工程で
    は、導電パターン形成材料として、金属の微粒子を有機
    溶媒に分散させた液状体を用いた液滴吐出法を用いる、
    請求項１に記載のデバイスの製造方法。
11. 【請求項１１】 前記導電パターンを形成する工程で
    は、導電パターン形成材料を前記溝部に配置した後、所
    定の温度で焼成することにより前記導電パターンを形成
    する、請求項１に記載のデバイスの製造方法。
12. 【請求項１２】 前記所定の温度は、１５０℃乃至５０
    ０℃の範囲に設定される、請求項１１に記載のデバイス
    の製造方法。
13. 【請求項１３】 前記導電パターンを形成する工程で
    は、前記導電パターンの表面と前記基板上表面とが略同
    一面になるように当該導電パターンを形成する、請求項
    １に記載のデバイスの製造方法。
14. 【請求項１４】 前記デバイスを形成する工程は、 前記ゲート電極が形成された前記基板上に絶縁膜を形成
    する工程と、 前記絶縁膜上にシリコン膜を形成する工程と、 前記シリコン膜上にドーパントが導入されたシリコン膜
    を形成する工程と、 前記シリコン膜上に金属層を形成する工程と、を備え
    る、請求項１に記載のデバイスの製造方法。
15. 【請求項１５】 各前記工程で形成される各膜の少なく
    とも一つは、液状体をヘッドから吐出することによって
    形成される、請求項１４に記載のデバイスの製造方法。
16. 【請求項１６】 請求項１乃至１５のいずれか一項に記
    載の方法で製造されたデバイス。
17. 【請求項１７】 請求項１６に記載のデバイスを備えて
    いる表示装置。
18. 【請求項１８】 請求項１５に記載のデバイスを備えて
    いる電子機器。