(57)【要約】【課題】コンタクトホールを精度良く且つ容易に形成することができるコンタクトホールの形成方法と、当該形成方法を用いることでコスト低減、製造時間の短縮及び信頼性の向上を図ることができる半導体装置の製造方法と、当該製造方法によって製造される低コスト且つ高い信頼性を有する半導体装置とを提供すること。【解決手段】被接続層の上にコンタクトホールに対応した形状を有する有機撥液膜を形成する工程と、有機撥液膜上を除く被接続層の上に光転化膜を形成する工程と、有機撥液膜及び光転化膜に真空紫外光を照射する工程と、を有し、真空紫外光の照射により、光転化膜を絶縁膜に転化させるとともに、有機撥液膜を気化して被接続層を露出させてコンタクトホールを形成すること。
2010143283.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁膜に覆われた被接続層と電気的な接続を取るためのコンタクトホールの形成方法であって、
前記被接続層の上に前記コンタクトホールに対応した形状を有する有機撥液膜を形成する工程と、
前記有機撥液膜上を除く前記被接続層の上に光転化膜を形成する工程と、
前記有機撥液膜及び前記光転化膜に真空紫外光を照射する工程と、を有し、
前記真空紫外光の照射により、前記光転化膜を前記絶縁膜に転化させるとともに、前記有機撥液膜を気化して前記被接続層を露出させて前記コンタクトホールを形成することを特徴とする形成方法。
【請求項２】
前記絶縁膜は、前記コンタクトホールの周辺部に前記絶縁膜の膜厚方向に突出する凸部を有していることを特徴とする請求項１に記載の形成方法。
【請求項３】
前記凸部の膜厚は、前記絶縁膜の平坦部の膜厚の１０％以上であることを特徴とする請求項２に記載の形成方法。
【請求項４】
前記有機撥液膜は、ペルフルオロ（４−ビニルオキシ−１−ブテン）を環化重合させたものからなることを特徴とする請求項２又は３に記載の形成方法。
【請求項５】
前記絶縁膜は、シリコン酸化膜、シリコン酸窒化膜又はシリコン窒化膜であることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１に記載の形成方法。
【請求項６】
スイッチングトランジスタ、ドライブトランジスタ及び発光部を備える半導体装置の製造方法であって、
光透過基板の上に複数のゲート電極を形成し、前記ゲート電極の上に所望の形状を有する有機撥液膜を形成し、前記複数のゲート電極を覆う光転化膜を形成し、前記有機撥液膜及び前記光転化膜に真空紫外光を照射して、前記光転化膜をゲート絶縁膜に転化させるとともに、前記有機撥液膜を気化して前記ゲート電極と電気的な接続を取るためのコンタクトホールを形成する工程と、
前記光透過基板の上に発光部陽極を形成し、前記コンタクトホールを充填するとともに前記ゲート絶縁膜の上に前記スイッチングトランジスタ及び前記ドライブトランジスタのそれぞれを構成するソース電極及びドレイン電極を形成する工程と、
前記ゲート電極及び前記ドレイン電極の上に素子分離用のバンクを形成し、前記ソース電極及び前記ドレイン電極の上であって前記バンクによって囲まれた領域内に有機半導体部を形成し、前記有機半導体部の上に層間絶縁膜を形成して前記スイッチングトランジスタ及び前記ドライブトランジスタを形成する工程と、
前記バンク、前記層間絶縁膜及び前記発光部陽極の上に有機ＥＬ層を形成し、前記有機ＥＬ層の上に発光部陰極を形成して前記発光部を形成する工程と、を有することを特徴とする製造方法。
【請求項７】
前記スイッチングトランジスタの前記ドレイン電極は、前記コンタクトホールを充填するとともに、前記ドライブトランジスタの前記ゲート電極に接続していることを特徴とする請求項６に記載の製造方法。
【請求項８】
前記コンタクトホールの周辺部に前記ゲート絶縁膜の膜厚方向に突出する凸部を有しいていることを特徴とする請求項７に記載の製造方法。
【請求項９】
前記凸部の膜厚は、前記絶縁膜の平坦部の膜厚の１０％以上であることを特徴とする請求項８に記載の製造方法。
【請求項１０】
前記光転化膜の形成前に、前記有機撥液膜に対して撥ねる性質を有する有機膜を前記有機撥液膜の周囲に形成することを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１に記載の製造方法。
【請求項１１】
スイッチングトランジスタ、ドライブトランジスタ及び発光部を備える半導体装置であって、
光透過基板の上に形成されたゲート電極、前記ゲート電極を覆うゲート絶縁膜、
前記ゲート絶縁膜の上に形成されたソース電極及びドレイン電極、前記ソース電極及び前記ドレイン電極の上に形成された有機半導体部、並びに、前記有機半導体部の上に形成された層間絶縁膜からなる前記スイッチングトランジスタ及び前記ドライブトランジスタと、
前記光透過基板の上に形成された発光部陽極、前記発光部電極の上に形成された有機ＥＬ層、及び、前記有機ＥＬ層の上に形成された発光部陰極からなる前記発光部と、
前記スイッチングトランジスタ、前記ドライブトランジスタ、前記発光部を素子分離するバンクと、を有し、
前記スイッチングトランジスタの前記ドレイン電極は、前記ドライブトランジスタの前記ゲート絶縁膜を貫通して前記ゲート電極に接続し、
前記ドライブトランジスタの前記ゲート絶縁膜は、前記ドライブトランジスタの前記ゲート絶縁膜における前記スイッチングトランジスタの前記ドレイン電極が貫通している部分の周辺部に前記ゲート絶縁膜の膜厚方向に突出する凸部を有していることを特徴とする半導体装置。
【請求項１２】
前記凸部の膜厚は、前記ドライブトランジスタの前記ゲート絶縁膜の平坦部の膜厚の１０％以上であることを特徴とする請求項１１に記載の半導体装置。
【請求項１３】
前記スイッチングトランジスタ及び前記ドライブトランジスタの前記ゲート絶縁膜は多層であって、最上層にシリコン酸化膜、シリコン酸窒化膜又はシリコン窒化膜のいずれかを有することを特徴とする請求項１２に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンタクトホールの形成方法、当該形成方法を用いる半導体装置の製造方法、当該製造方法によって形成される半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年において、液晶テレビ及びプラズマテレビ等の薄型ディスプレイの普及に伴い、薄型ディスプレイに用いられる半導体装置には、小型化、薄肉化、軽量化及び微細配線基板への高密度実装の要求が強くなっている。また、携帯電話、モバイルコンピュータ、パーソナル携帯情報端末、家庭用ビデオカメラ及びデジタルカメラ等の電子機器及び当該電子機器の周辺部品に対する小型軽量化に伴い、これらに用いられる半導体装置についても、小型化、薄肉化、軽量化及び微細配線基板への高密度実装等の要求が強くなっている。【０００３】
このような要求に対応するために、電子デバイスである半導体装置には、配線の多層化が施されている。より具体的には、絶縁膜の上部及び下部に配置された配線パターンを絶縁膜の一部分を貫通するコンタクトホールを介して、電気的に接続する技術が知られている。また、複数の半導体装置を隣接して配置する場合に、半導体装置同士を電気的に接続する方法としてもコンタクトホールの形成技術が用いられる。【０００４】
例えば、特許文献１乃至３には、コンタクトホールの形成方法及びこれを用いた半導体装置の製造方法の技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３０４１６２号公報
【特許文献２】特開２００５−１４２３２６号公報
【特許文献３】特開２００６−２６１６１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年においては、薄型ディスプレイ及び電子機器のコスト低減及び信頼性の向上の上で、当該ディスプレイ及び電子機器に用いられる半導体装置についてもコスト低減及び信頼性向上の要求がより強まっている。半導体装置のコスト低減の対策としては、例えば、製造時間の短縮及び使用部材の低減がある。また、信頼性の向上としては、例えば、半導体装置のばらつきを低減する設計及び製造方法がある。【０００７】
しかしながら、一旦形成された絶縁膜にコンタクトホールを形成する場合には、絶縁膜の膜厚及び性質によってコンタクトホールの形成時間にばらつきが生じる。また、このようなばらつきによって半導体装置の特性のばらつきが生じてしまう問題がある。更に、絶縁膜の形成を行い、当該絶縁膜にコンタクトホールを形成する必要があるので、半導体装置の製造に所定の時間を要する。【０００８】
本発明の目的は、以上の如き事情に鑑みてなされたものであり、コンタクトホールを精度良く且つ容易に形成することができるコンタクトホールの形成方法と、当該形成方法を用いることでコスト低減、製造時間の短縮及び信頼性の向上を図ることができる半導体装置の製造方法と、当該製造方法によって製造される低コストで且つ高い信頼性を有する半導体装置とを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決するために、本発明のコンタクトホールの形成方法は、被接続層の上にコンタクトホールに対応した形状を有する有機撥液膜を形成する工程と、有機撥液膜上を除く被接続層の上に光転化膜を形成する工程と、有機撥液膜及び光転化膜に真空紫外光を照射する工程と、を有し、真空紫外光の照射により、光転化膜を絶縁膜に転化させるとともに、有機撥液膜を気化して被接続層を露出させてコンタクトホールを形成することを特徴とする。【００１０】
また、上述した課題を解決するために、本発明の半導体装置の製造方法は、光透過基板の上に複数のゲート電極を形成し、ゲート電極の上に所望の形状を有する有機撥液膜を形成し、複数のゲート電極を覆う光転化膜を形成し、有機撥液膜及び光転化膜に真空紫外光を照射して、光転化膜をゲート絶縁膜に転化させるとともに、有機撥液膜を気化してゲート電極と電気的な接続を取るためのコンタクトホールを形成する工程と、光透過基板の上に発光部陽極を形成し、コンタクトホールを充填するとともにゲート絶縁膜の上にスイッチングトランジスタ及びドライブトランジスタのそれぞれを構成するソース電極及びドレイン電極を形成する工程と、ゲート電極及びドレイン電極の上に素子分離用のバンクを形成し、ソース電極及びドレイン電極の上であってバンクによって囲まれた領域内に有機半導体部を形成し、有機半導体部の上に層間絶縁膜を形成してスイッチングトランジスタ及びドライブトランジスタを形成する工程と、バンク、層間絶縁膜及び発光部陽極の上に有機ＥＬ層を形成し、有機ＥＬ層の上に発光部陰極を形成して発光部を形成する工程と、を有することを特徴とする。【００１１】
更に、上述した課題を解決するために、本発明の半導体装置は、光透過基板の上に形成されたゲート電極、ゲート電極を覆うゲート絶縁膜、ゲート絶縁膜の上に形成されたソース電極及びドレイン電極、ソース電極及びドレイン電極の上に形成された有機半導体部、並びに、有機半導体部の上に形成された層間絶縁膜からなるスイッチングトランジスタ及びドライブトランジスタと、光透過基板の上に形成された発光部陽極、発光部電極の上に形成された有機ＥＬ層、及び、有機ＥＬ層の上に形成された発光部陰極からなる発光部と、スイッチングトランジスタ、ドライブトランジスタ、発光部を素子分離するバンクと、を有し、スイッチングトランジスタのドレイン電極は、ドライブトランジスタのゲート絶縁膜を貫通してゲート電極に接続し、ドライブトランジスタのゲート絶縁膜は、ドライブトランジスタのゲート絶縁膜におけるスイッチングトランジスタのドレイン電極が貫通している部分の周辺部にゲート絶縁膜の膜厚方向に突出する凸部を有していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のコンタクトホールの形成方法は、被接続層の上にコンタクトホールに対応した形状を有する有機撥液膜を形成する工程と、有機撥液膜上を除く被接続層の上に光転化膜を形成する工程と、有機撥液膜及び光転化膜に真空紫外光を照射する工程と、を有し、真空紫外光の照射により、光転化膜を絶縁膜に転化させるとともに、有機撥液膜を気化して被接続層を露出させてコンタクトホールを形成することを特徴とする。【００１３】
このように、本発明のコンタクトホールの形成方法によれば、光転化膜の転化による絶縁膜の形成と、有機撥液膜の除去とが同時に完了するため、コンタクトホールを精度良く且つ容易に形成することができる。【００１４】
また、本発明の半導体装置の製造方法は、光透過基板の上に複数のゲート電極を形成し、ゲート電極の上に所望の形状を有する有機撥液膜を形成し、複数のゲート電極を覆う光転化膜を形成し、有機撥液膜及び光転化膜に真空紫外光を照射して、光転化膜をゲート絶縁膜に転化させるとともに、有機撥液膜を気化してゲート電極と電気的な接続を取るためのコンタクトホールを形成する工程と、光透過基板の上に発光部陽極を形成し、コンタクトホールを充填するとともにゲート絶縁膜の上にスイッチングトランジスタ及びドライブトランジスタのそれぞれを構成するソース電極及びドレイン電極を形成する工程と、ゲート電極及びドレイン電極の上に素子分離用のバンクを形成し、ソース電極及びドレイン電極の上であってバンクによって囲まれた領域内に有機半導体部を形成し、有機半導体部の上に層間絶縁膜を形成してスイッチングトランジスタ及びドライブトランジスタを形成する工程と、バンク、層間絶縁膜及び発光部陽極の上に有機ＥＬ層を形成し、有機ＥＬ層の上に発光部陰極を形成して発光部を形成する工程と、を有している。【００１５】
このように、本発明の半導体装置の製造方法は、上述したコンタクトホールの形成方法を用いているので、半導体装置の製造工程におけるコスト低減、製造時間の短縮を容易に図ることができ、更には高い信頼性を有する半導体装置を製造することができる。【００１６】
更に、本発明の半導体装置は、光透過基板の上に形成されたゲート電極、ゲート電極を覆うゲート絶縁膜、ゲート絶縁膜の上に形成されたソース電極及びドレイン電極、ソース電極及びドレイン電極の上に形成された有機半導体部、並びに、有機半導体部の上に形成された層間絶縁膜からなるスイッチングトランジスタ及びドライブトランジスタと、光透過基板の上に形成された発光部陽極、発光部電極の上に形成された有機ＥＬ層、及び、有機ＥＬ層の上に形成された発光部陰極からなる発光部と、スイッチングトランジスタ、ドライブトランジスタ、発光部を素子分離するバンクと、を有し、スイッチングトランジスタのドレイン電極は、ドライブトランジスタのゲート絶縁膜を貫通してゲート電極に接続し、ドライブトランジスタのゲート絶縁膜は、ドライブトランジスタのゲート絶縁膜におけるスイッチングトランジスタのドレイン電極が貫通している部分の周辺部にゲート絶縁膜の膜厚方向に突出する凸部を有している。【００１７】
本発明の半導体装置を構成するドライブトランジスタのゲート絶縁膜に形成された凸部は、上述した半導体装置の製造方法により製造されている。このことから、本発明の半導体装置は、低コスト且つ高い信頼性を有することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施例１に係るコンタクトホールの形成の各工程を示す断面図である。
【図２】本発明の実施例２の半導体装置の断面図である。
【図３】本発明の実施例２の半導体装置の各製造工程における断面図である。
【図４】本発明の実施例２の半導体装置の各製造工程における断面図である。
【図５】本発明の実施例２の半導体装置の各製造工程における断面図である。
【図６】本発明の実施例２の半導体装置の各製造工程における断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施例について添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
【実施例１】
【００２０】
図１を参照しつつ、本発明の実施例１に係るコンタクトホールの形成方法について説明する。図１は、コンタクトホールの形成の各工程を示す断面図である。【００２１】
先ず、無電解ニッケルメッキ法により、光透過基板であるガラス基板１１の上にニッケル・リン（Ｎｉ−Ｐ）からなるゲート電極１２が形成される（図１（ａ））。【００２２】
次に、ゲート電極１２の表面上であって、後述するコンタクトホールの形成領域に対応する部分に、有機撥液膜１３が形成される（図１（ｂ））。より具体的には、ゲート電極１２の表面上にレジストが塗布される。次に、塗布されたレジストが所望のパターン（すなわち、後述するコンタクトホールの形状）になるように、パターンニングが施される。パターンニングされたレジストの開口部分に、スピンコート法によって有機撥液材料が塗布される。その後、レジストを除去すること（リフトオフ法）で、後述するコンタクトホールの形成領域に対応する部分のみに有機撥液膜１３が形成される。【００２３】
ここで、有機撥液膜１３は、純水に対して１００°以上の接触角を有するアモルファスフッ素高分子薄膜である。例えば、有機撥液膜１３は、ペルフルオロ（４−ビニルオキシ−１−ブテン）を環化重合させたものである。【００２４】
次に、ゲート電極１２の表面上であって有機撥液膜１３の周囲に、スピンコート法によって珪素−窒素（Ｓｉ−Ｎ）結合を有する化合物であるポリシラザン（すなわち、光転化材料）が塗布され、光転化膜であるポリシラザン膜１４が形成される（図１（ｃ））。ここで、有機撥液膜１３は高い撥液性を有しているため、有機撥液膜１３の主表面上（すなわち、有機撥液膜１３とゲート電極１２との接触面とは逆側の面上）にはポリシラザン膜１４が形成されることがなく、有機撥液膜１３の主表面は露出している。また、有機撥液膜１３の主表面上にポリシラザン膜１４が形成されないため、ポリシラザン膜１４の縁部分であって有機撥液膜１３の側面に接する部分は盛り上がっている。すなわち、ポリシラザン膜１４の縁部分には、膜厚方向に突出した凸部１５が形成されている。【００２５】
次に、有機撥液膜１３及びポリシラザン膜１４が形成されている面側から真空紫外線（ＶＵＶ：Vacuum Ultra Violet）が照射される（図１（ｄ））。ここで、ＶＵＶの照射には、１７２ナノメートル（ｎｍ）の真空紫外光源が用いられる。かかるＶＵＶ照射により、ポリシラザン膜１４がシリコン酸化膜１６に転化し、有機撥液膜１３が二酸化炭素及びフッ素等の気体に変化（気化）することで、ゲート電極１２が部分的に露出する。すなわち、コンタクトホール１７が形成される（図１（ｅ））。ここで、ポリシラザン膜１４がシリコン酸化膜１６に転化することは以下の化学反応式１及び２で表わされる。
−(SiH2NH)−+ 2O → −(SiO2)−+ NH3    （式１）
2−(SiH2NH)−+ 2O3 → 2−(SiO2)−+ 2NH3 + O2    （式２）
すなわち、ＶＵＶのエネルギー（１７２ｎｍ）を用いることで、Ｓｉ−Ｎ結合及びＮ−Ｈ結合を切断し、活性酸素（Ｏ）又はオゾン（Ｏ３）をポリシラザンと反応させることが可能になる。また、有機撥液膜１３が二酸化炭素及びフッ素等に変化（気化）することは、以下の化学反応式３で表わされる。
−(C6F10O)−+ 11O → 6CO2− + 5F2    （式３）
すなわち、ＶＵＶのエネルギーを用いることで、Ｃ−Ｃ結合及びＣ−Ｆ結合を切断し、活性酸素（Ｏ）又はオゾン（Ｏ３）をペルフルオロ（４−ビニルオキシ−１−ブテン）と反応させることが可能になる。【００２６】
上述した反応が同時に起きるため、絶縁膜であるシリコン酸化膜１６とコンタクトホール１７との形成が同時に完了する。これによって、シリコン酸化膜１６とコンタクトホール１７とを別々の工程で形成する場合よりも、コンタクトホール１７の形成までの所要時間を削減することができる。【００２７】
図１（ｄ）、（ｅ）に示されているように、ポリシラザン膜１４が絶縁体に転化することで、ポリシラザン膜１４の膜厚よりも薄い膜厚を有し且つ硬化したシリコン酸化膜１６が形成される。ここで、転化によって膜厚が薄くなっても、シリコン酸化膜１６の縁部分（すなわち、コンタクトホール１７の周囲）には凸部１５が残存している。【００２８】
次に、金属微粒子を用いたインクジェット法により、配線パターン１８が形成される（図１（ｆ））。より具体的には、銀（Ａｇ）の微粒子を有機溶剤に混ぜたインク（金属粒子含有液）がインクジェットプリンティング技術で描画され、配線パターン１８が形成される。ここで、シリコン酸化膜１６の縁部分には凸部１５が形成されているため、金属粒子含有液がシリコン酸化膜１５の上に流出することがない。すなわち、凸部１５は、金属粒子含有液の流出を抑制する防壁として機能する。これによって、コンタクトホール１５に対して精度良く電極材料を埋め込むことが可能になる。また、インクジェットのアライメント精度及び吐出量の変動に起因するコンタクト不良を防止することが可能になる。なお、このような金属粒子含有液の流出をより高精度に制御するためには、凸部１５の膜厚がシリコン酸化膜１６の平坦部の膜厚の約１０％以上であること（すなわち、凸部１５が平坦部に対して約１０％以上盛り上っていること）が好ましい。【００２９】
以上のことから、本発明のコンタクトホールの形成方法は、被接続層の上にコンタクトホールに対応した形状を有する有機撥液膜を形成する工程と、有機撥液膜上を除く被接続層の上に光転化膜を形成する工程と、有機撥液膜及び光転化膜に真空紫外光を照射する工程と、を有し、真空紫外光の照射により、光転化膜を絶縁膜に転化させるとともに、有機撥液膜を気化して被接続層を露出させてコンタクトホールを形成することを特徴とする。【００３０】
このように、本発明のコンタクトホールの形成方法によれば、ポリシラザン膜の転化による絶縁膜の形成と、有機撥液膜の気化（除去）とが同時に完了するため、コンタクトホールを精度良く且つ容易に形成することができる。【００３１】
また、本実施例においては、コンタクトホールを形成するために真空を用いないため、コンタクトホールの形成に用いられる装置のコストを低減できるとともに、RIE（Reactive Ion Etching）方式と同等のアライメント精度を持ちつつ簡便にコンタクトホールを形成することができる。【００３２】
なお、本実施例においては、ゲート電極１２の上にコンタクトホールを形成する場合を説明したが、例えば、電界効果型トランジスタのソース領域又はドレイン領域の上（すなわち、半導体基板の上）や電極に接続されているパターンされた配線等の被接続層の上に、上述した形成方法を用いてコンタクトホールを形成しても良い。また、ＶＵＶの照射には、１７２ｎｍ以外にも１４２ｎｍ又は１４６ｎｍの真空紫外光源を用いても良い。【００３３】
また、本実施例においては、絶縁膜としてシリコン酸化膜を形成するようにＶＵＶを照射したが、ＶＵＶの波長及び照射時間等を調整することで、シリコン酸窒化（ＳｉＯＮ）膜、シリコン窒化（ＳｉＮｘ）膜、無機高分子系のアルコキシド、金属系のアルコキシド又はシロキサンを形成しても良い。【００３４】
また、本実施例においては、ペルフルオロ（４−ビニルオキシ−１−ブテン）を環化重合させたものを有機撥液膜に用いていたが、自己組織化単分子（ＳＡＭ：Self assembled monolayer）系のフッ素が添加されているシランカップリング材や、フッ素系を混合した樹脂を有機撥液膜に用いても良い。【００３５】
更に、ポリシラザン膜を塗布する前に、有機撥液膜に対して撥ねる性質を有する他の有機膜を有機撥液膜の周囲に形成しても良い。例えば、他の有機膜としては、ポリビニールフェノール（ＰＶＰ：Poly(4-vinylphenol)）にメラミンを混合したポリマー材料がある。
【実施例２】
【００３６】
実施例２においては、実施例１に係るコンタクトホールの形成方法を用いた半導体装置の製造方法及びこれによって製造される半導体装置について、図２乃至図６を参照しつつ詳細に説明する。【００３７】
先ず、図２を参照しつつ、本実施例に係る半導体装置の構造について説明する。図２に示されているように、半導体装置である有機ＴＦＴ（Thin Film Transistor）アレイ２０は、光透過基板であるガラス基板２１、スイッチングトランジスタ（選択トランジスタ）２２、ドライブトランジスタ（駆動トランジスタ）２３、発光部２４並びにスイッチングトランジスタ２２、ドライブトランジスタ２３及び発光部２４を素子分離するバンク２５から構成されている。【００３８】
スイッチングトランジスタ２２は、ゲート電極３１（以下、ＳＴゲート電極３１と称する）、第１のゲート絶縁膜３２（以下、第１のＳＴゲート絶縁膜３２と称する）、第２のゲート絶縁膜３３（以下、第２のＳＴゲート絶縁膜３３と称する）、ソース電極３４（以下、ＳＴソース電極３４と称する）、ドレイン電極３５（以下、ＳＴドレイン電極３５と称する）、有機半導体部３６（以下、ＳＴ有機半導体部３６と称する）、及び層間絶縁膜３７（以下、ＳＴ層間絶縁膜３７と称する）、から構成されている。なお、ＳＴゲート電極３１には、有機ＴＦＴアレイ２０の外部からＳＴゲート電極３１に電圧を印加するための外部接続配線（図示せず）が接続されている。【００３９】
ドライブトランジスタ２３は、ゲート電極４１（以下、ＤＴゲート電極４１と称する）、第１のゲート絶縁膜４２、（以下、第１のＤＴゲート絶縁膜４２と称する）、第２のゲート絶縁膜４３（以下、第２のＤＴゲート絶縁膜４３と称する）、ソース電極４４（以下、ＤＴソース電極４４と称する）、ドレイン電極４５（以下、ＤＴドレイン電極４５と称する）、有機半導体部４６（以下、ＤＴ有機半導体部４６と称する）及び層間絶縁膜４７（以下、ＤＴ層間絶縁膜４７と称する）から構成されている。また、ＤＴゲート電極４１には、ＳＴドレイン電極３５が接続されている。すなわち、ＳＴドレイン電極３５は、ＳＴ有機半導体部３６のドレイン領域とＤＴゲート電極４１とを電気的に接続している。【００４０】
発光部２４は、発光部陽極５１、有機ＥＬ層５２及び発光部陰極５３から構成されている。また、発光部陽極５１には、ＤＴドレイン電極４５が接続されている。すなわち、ＤＴドレイン電極４５は、ＤＴ有機半導体部４６のドレイン領域と発光部陽極５１とを電気的に接続している。【００４１】
次に、図３乃至図６を参照しつつ、有機ＴＦＴアレイ２０の製造方法について詳細に説明する。【００４２】
先ず、光を透過する基板としてガラス基板２１が準備される（図３（ａ））。次に、無電解ニッケルめっき法により、ガラス基板２１の上にニッケル・リン（Ｎｉ−Ｐ）からなるＳＴゲート電極３１及びＤＴゲート電極４１が形成される（図３（ｂ））。【００４３】
次に、ＤＴゲート電極４１の表面上であって、後述するコンタクトホールの形成領域に対応する部分に、有機撥液膜６１が形成される（図３（ｃ））。より具体的には、ＤＴゲート電極４１の表面上にレジストが塗布される。次に、塗布されたレジストが所望のパターン（すなわち、後述するコンタクトホールの形状）になるように、パターンニングが施される。パターンニングされたレジストの開口部分に、スピンコート法によって有機撥液材料が塗布される。その後、レジストを除去すること（リフトオフ法）で、後述するコンタクトホールの形成領域に対応する部分のみに有機撥液膜６１が形成される。有機撥液膜６１は、純水に対して１００°以上の接触角を有するアモルファスフッ素高分子薄膜である。例えば、有機撥液膜６１は、ペルフルオロ（４−ビニルオキシ−１−ブテン）を環化重合させたものである。なお、ＳＴゲート電極３１の表面上にも有機撥液膜６１が形成されても良い。これにより、有機ＴＦＴアレイ２０の外部からＳＴゲート電極３１に電圧を印加するために用いられる外部接続配線用のコンタクトホールを形成することができる。【００４４】
次に、スピンコート法により、ＳＴゲート電極３１及びＤＴゲート電極４１を覆うように、ポリビニールフェノール（ＰＶＰ：Poly(4-vinylphenol)）にメラミンを混合したポリマー材料が塗布される。これにより、第１のＳＴゲート絶縁膜３２及び第１のＤＴゲート絶縁膜４２が形成される（図３（ｄ））。続いて、スピンコート法により、第１のＳＴゲート絶縁膜３２及び第１のＤＴゲート絶縁膜４２を覆うように、珪素−窒素（Ｓｉ−Ｎ）結合を有する化合物であるポリシラザンが塗布され、光転化膜であるポリシラザン膜６２が形成される（図３（ｅ））。【００４５】
ここで、図３（ｅ）の破線領域６ａの拡大図を図６（ａ）に示す。図６（ａ）に示されているように、有機撥液膜６１の上部には第１のＤＴゲート絶縁膜４２及びポリシラザン膜６２が形成されず、有機撥液膜６１が露出している。また、第１のＤＴゲート絶縁膜４２及びポリシラザン膜６２の縁部分であって有機撥液膜６１の側面に接する部分は盛り上がっている。すなわち、第１のＤＴゲート絶縁膜４２の縁部分には膜厚方向に突出した凸部６３が、ポリシラザン膜６２の縁部分には膜厚方向に突出した凸部６４が形成されている。これらの理由としては、有機撥液膜１３が高い撥液性を有していることで、有機撥液膜１３がＰＶＰ及びポリシラザンを撥ねることが考えられる。【００４６】
次に、ガラス基板２１の主面側（すなわち、ポリシラザン膜６２が形成されている面側）からＶＵＶが照射される。ここで、ＶＵＶの照射には、１７２ナノメートル（ｎｍ）の真空紫外光源が用いられる。かかるＶＵＶ照射により、ポリシラザン膜６２がシリコン酸化膜に転化し、第２のＳＴゲート絶縁膜３３及び第２のＤＴゲート絶縁膜４３が形成される。また、かかるＶＵＶ照射により、有機撥液膜６１が二酸化炭素及びフッ素等に変化（気化）することで、コンタクトホール７１が形成される（図４（ａ））。ここで、ポリシラザン膜６２のシリコン酸化膜へ転化は、実施例１の転化と同様に化学反応式１及び２によって示されるため、その説明は省略する。また、有機撥液膜６１が二酸化炭素及びフッ素等に変化（気化）することは、実施例１と同様に化学反応式３によって示されるため、その説明は省略する。【００４７】
ここで、ＶＵＶの照射によってポリシラザン膜６２の転化及び有機撥液膜６１の気化が同時に起こるため、第２のＳＴゲート絶縁膜３３及び第２のＤＴゲート絶縁膜４３の形成と、コンタクトホール７１の形成と、が同時に完了する。これによって、第２のＤＴゲート絶縁膜４３及びコンタクトホール７１を別々の工程で形成する場合よりも、ガラス基板２１の準備からコンタクトホール７１の形成までの所要時間を削減することができる。また、有機撥液膜６１の形成領域がコンタクトホール７１の形成領域になるため、開口マスクを用いるエッチングによるコンタクトホールの形成方法よりも、コンタクトホール７１の形成を精度良く行うことができる。【００４８】
また、図４（ａ）の破線領域６ｂの拡大図を図６（ｂ）に示す。図６（ａ）と図６（ｂ）を比較することで判るように、ポリシラザン膜６２が転化することで、ポリシラザン膜６２の膜厚よりも薄い膜厚を有し且つ硬化した第２のＳＴゲート絶縁膜３３及び第２のＤＴゲート絶縁膜４３が形成される。転化によって膜厚が薄くなっても、第１のＤＴゲート絶縁膜４２及び第２のＤＴゲート絶縁膜４３の縁部分（すなわち、コンタクトホール７１の周囲）には凸部６３、６４が残存している。【００４９】
このような製造工程を経ることで、ＳＴゲート電極３１及びＤＴゲート電極４１を覆う絶縁膜を２層とすることができる。これによって、ＳＴゲート電極３１及びＤＴゲート電極４１を覆う絶縁膜の比誘電率及び絶縁特性の制御を容易に行うことができる。本実施例においては、第１のＳＴゲート絶縁膜３２及び第１のＤＴゲート絶縁膜４２によってソース・ドレイン電極間の導電率を引き上げることができ、第２のＳＴゲート絶縁膜３３及び第２のＤＴゲート絶縁膜４３によって電流リークを効率よく抑制することができる。【００５０】
なお、ＳＴゲート電極３１の表面上にも有機撥液膜６１を形成した場合には、ＳＴゲート電極３１の上にもコンタクトホールが形成される。かかるコンタクトホールも上述した工程を経て形成されるため、コンタクトホール７１のように高精度で形成することができる。【００５１】
次に、スパッタ法により、ガラス基板２１の上にインジウム・ズィンク・オキサイド（ＩＺＯ）からなる透明電極材料を堆積させる。続いて、透明電極材料の上にレジストを塗布し、かかるレジストをパターニングする。パターニングされたレジストをマスクとして用い、ウエットエッチングによって透明電極材料を所望の形状にパターニングすることで、発光部陽極５１が形成される。発光部陽極５１が形成された状態の断面図を図４（ｂ）に示す。【００５２】
次に、金属微粒子を用いたインクジェット法により、ＳＴソース電極３４、ＳＴドレイン電極３５、ＤＴソース電極４４及びＤＴドレイン電極４５が形成される（図４（ｃ））。より具体的には、銀（Ａｇ）の微粒子を有機溶剤に混ぜたインク（金属粒子含有液）がインクジェットプリンティング技術で描画され、ＳＴソース電極３４、ＳＴドレイン電極３５、ＤＴソース電極４４及びＤＴドレイン電極４５が形成される。また、ＳＴドレイン電極３５は、コンタクトホール７１を充填している。これにより、スイッチングトランジスタ２２のドレインとドライブトランジスタ２３のゲート電極４１とを電気的に接続することができる。更に、ＤＴドレイン電極４５が発光部陽極５１に接続している。これにより、ドライブトランジスタ２３のドレインと発光部２４の発光部陽極５１とを電気的に接続することができる。なお、図示されていないが、当該金属微粒子を用いたインクジェット法により、ＳＴゲート電極３１の上のコンタクトホールも充填され、ＳＴゲート電極３１に接続する外部接続配線も形成される。【００５３】
ここで、コンタクトホール７１の周囲には凸部６３を有する第１のＤＴゲート絶縁膜４２及び凸部６４を有する第２のＤＴゲート絶縁膜４３が形成されているため、金属粒子含有液がコンタクトホール７１から流出することがない。すなわち、凸部６３、６４は、金属粒子含有液の流出を抑制する防壁として機能する。これによって、コンタクトホール７１に対して精度良く電極材料を埋め込むことが可能になる。また、インクジェットのアライメント精度及び吐出量の変動に起因するコンタクト不良を防止することが可能になる。なお、このような金属粒子含有液の流出をより高精度に制御するためには、凸部６３、６４の膜厚が各絶縁膜１６の平坦部の膜厚の約１０％以上であること（すなわち、凸部６３、６４が平坦部に対して約１０％以上盛り上っていること）が好ましい。また、本実施例においては、スイッチングトランジスタ２２のドレインとドライブトランジスタ２３のゲート電極４１と電気的に接続させるために、凸部６４の一部上にも金属粒子含有液を塗布する必要がある。【００５４】
次に、紫外線（ＵＶ）照射によってパターニングすることができる樹脂が、スピンコート法によって塗布される。続いて、フォトマスクをかかる樹脂上に配置し、ＵＶ照射によってかかる樹脂をパターンニングすることで、バンク２５が形成される（図４（ｄ））。【００５５】
次に、テトラベンゾポルフィリンを用いたインクジェット法により、ＳＴソース電極３４及びＳＴドレイン電極３５の上にＳＴ有機半導体部３６が、ＤＴソース電極４４及びＤＴドレイン電極４５の上にＤＴ有機半導体部４６が形成される（図５（ａ））。続いて、スピンコート法により、有機材料からなる絶縁物をＳＴ有機半導体部３６及びＤＴ有機半導体部４６の上に塗布し、ＳＴ層間絶縁膜３７及びＤＴ層間絶縁膜４７を形成する（図５（ｂ））。【００５６】
次に、インクジェット法又はスピンコート法により、バンク２５、ＳＴ層間絶縁膜３７、ＤＴ層間絶縁膜４７及び発光部陽極５１の上に発光材料が塗布され、有機ＥＬ層５２が形成される（図５（ｃ））。続いて、真空蒸着法により、有機ＥＬ層５２の上にアルミニウム（Ａｌ）が蒸着され、発光部陰極５３が形成される（図５（ｄ））。これらの工程を経てることで、有機ＴＦＴアレイ２０が完成する。【００５７】
以上のように、本発明の半導体装置の製造方法は、光透過基板の上に複数のゲート電極を形成し、ゲート電極の上に所望の形状を有する有機撥液膜を形成し、複数のゲート電極を覆う光転化膜を形成し、有機撥液膜及び光転化膜に真空紫外光を照射して、光転化膜をゲート絶縁膜に転化させるとともに、有機撥液膜を気化してゲート電極と電気的な接続を取るためのコンタクトホールを形成する工程と、光透過基板の上に発光部陽極を形成し、コンタクトホールを充填するとともにゲート絶縁膜の上にスイッチングトランジスタ及びドライブトランジスタのそれぞれを構成するソース電極及びドレイン電極を形成する工程と、ゲート電極及びドレイン電極の上に素子分離用のバンクを形成し、ソース電極及びドレイン電極の上であってバンクによって囲まれた領域内に有機半導体部を形成し、有機半導体部の上に層間絶縁膜を形成してスイッチングトランジスタ及びドライブトランジスタを形成する工程と、バンク、層間絶縁膜及び発光部陽極の上に有機ＥＬ層を形成し、有機ＥＬ層の上に発光部陰極を形成して発光部を形成する工程と、を有している。【００５８】
このように、本発明の半導体装置の製造方法は、ポリシラザン膜の転化による絶縁膜の形成と、有機撥液膜の気化（除去）とが同時に完了させるコンタクトホールの形成方法が用いられている。これにより、コンタクトホールを精度良く且つ容易に形成することができるため、半導体装置の製造工程におけるコスト低減、製造時間の短縮を容易に図ることができ、更には高い信頼性を有する半導体装置を製造することができる。【００５９】
なお、本実施例においてはゲート電極を覆うゲート絶縁膜を２層構造としたが、３層以上の構造としても良い。ゲート絶縁膜を２層以上とする場合には、最上層にポリシラザン膜を塗布する必要がある。また、本実施例においては、絶縁膜としてシリコン酸化膜を形成するようにＶＵＶを照射したが、ＶＵＶの波長及び照射時間等を調整することで、シリコン酸窒化（ＳｉＯＮ）膜、シリコン窒化（ＳｉＮｘ）膜、無機高分子系のアルコキシド、金属系のアルコキシド又はシロキサンを形成しても良い。【００６０】
また、本実施例においては、各ソース電極及び各ドレイン電極をインクジェット法によって形成したが、所望のメッキ技術により金からなるソース電極及びドレイン電極を形成しても良い。
【符号の説明】
【００６１】
１１、２１  ガラス基板
１２  ゲート電極
１３  有機撥液膜
１４  ポリシラザン膜
１５  凸部
１６  シリコン酸化膜
１７  コンタクトホール
１８  配線パターン
２０  有機ＴＦＴアレイ
２２  スイッチングトランジスタ（選択トランジスタ）
２３  ドライブトランジスタ（駆動トランジスタ）
２４  発光部
【図１】
2010143283.tif 000003
【図２】
2010143283.tif 000004
【図３】
2010143283.tif 000005
【図４】
2010143283.tif 000006
【図５】
2010143283.tif 000007
【図６】
2010143283.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成22年7月30日(2010.7.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁膜に覆われた被接続層と電気的な接続を取るためのコンタクトホールの形成方法であって、
前記被接続層の上に前記コンタクトホールに対応した形状を有する有機撥液膜を形成する工程と、
前記有機撥液膜上を除く前記被接続層の上に光転化膜を形成する工程と、
前記有機撥液膜及び前記光転化膜に真空紫外光を照射する工程と、を有し、
前記光転化膜は、前記有機撥液膜の撥液性によって前記有機撥液膜の周辺部において前記光転化膜の膜厚方向に突出した形状を有するように形成され、
前記真空紫外光の照射により、前記光転化膜を前記絶縁膜に転化させるとともに、前記有機撥液膜を気化して前記被接続層を露出させて前記コンタクトホールが形成され、
前記絶縁膜は、前記突出した形状に起因する凸部を有していることを特徴とする形成方法。
【請求項２】
前記凸部は、前記コンタクトホールの周辺部に前記絶縁膜の膜厚方向に突出していることを特徴とする請求項１に記載の形成方法。
【請求項３】
前記凸部の膜厚は、前記絶縁膜の平坦部の膜厚の１０％以上であることを特徴とする請求項２に記載の形成方法。
【請求項４】
前記有機撥液膜は、ペルフルオロ（４−ビニルオキシ−１−ブテン）を環化重合させたものからなることを特徴とする請求項２又は３に記載の形成方法。
【請求項５】
前記絶縁膜は、シリコン酸化膜、シリコン酸窒化膜又はシリコン窒化膜であることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１に記載の形成方法。
【請求項６】
スイッチングトランジスタ、ドライブトランジスタ及び発光部を備える半導体装置の製造方法であって、
光透過基板の上に複数のゲート電極を形成し、前記ゲート電極の上に所望の形状を有する有機撥液膜を形成し、前記複数のゲート電極を覆う光転化膜を形成し、前記有機撥液膜及び前記光転化膜に真空紫外光を照射して、前記光転化膜をゲート絶縁膜に転化させるとともに、前記有機撥液膜を気化して前記ゲート電極と電気的な接続を取るためのコンタクトホールを形成する工程と、
前記光透過基板の上に発光部陽極を形成し、前記コンタクトホールを充填するとともに前記ゲート絶縁膜の上に前記スイッチングトランジスタ及び前記ドライブトランジスタのそれぞれを構成するソース電極及びドレイン電極を形成する工程と、
前記ゲート電極及び前記ドレイン電極の上に素子分離用のバンクを形成し、前記ソース電極及び前記ドレイン電極の上であって前記バンクによって囲まれた領域内に有機半導体部を形成し、前記有機半導体部の上に層間絶縁膜を形成して前記スイッチングトランジスタ及び前記ドライブトランジスタを形成する工程と、
前記バンク、前記層間絶縁膜及び前記発光部陽極の上に有機ＥＬ層を形成し、前記有機ＥＬ層の上に発光部陰極を形成して前記発光部を形成する工程と、を有し、
前記光転化膜は、前記有機撥液膜の撥液性によって前記有機撥液膜の周辺部において前記光転化膜の膜厚方向に突出した形状を有するように形成され、
前記ゲート絶縁膜は、前記突出した形状に起因する凸部を有していることを特徴とする製造方法。
【請求項７】
前記スイッチングトランジスタの前記ドレイン電極は、前記コンタクトホールを充填するとともに、前記ドライブトランジスタの前記ゲート電極に接続していることを特徴とする請求項６に記載の製造方法。
【請求項８】
前記凸部は、前記コンタクトホールの周辺部に前記ゲート絶縁膜の膜厚方向に突出していることを特徴とする請求項７に記載の製造方法。
【請求項９】
前記凸部の膜厚は、前記絶縁膜の平坦部の膜厚の１０％以上であることを特徴とする請求項８に記載の製造方法。
【請求項１０】
前記光転化膜の形成前に、前記有機撥液膜に対して撥ねる性質を有する有機膜を前記有機撥液膜の周囲に形成することを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１に記載の製造方法。
【手続補正書】
【提出日】平成23年10月12日(2011.10.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁膜に覆われた被接続層と電気的な接続を取るためのコンタクトホールの形成方法であって、
前記被接続層の上に前記コンタクトホールに対応した形状を有する有機撥液膜を形成する工程と、
前記有機撥液膜上を除く前記被接続層の上に光転化膜を形成する工程と、
前記有機撥液膜及び前記光転化膜に真空紫外光を照射する工程と、を有し、
前記光転化膜は、前記有機撥液膜の撥液性によって前記有機撥液膜の周辺部において前記光転化膜の膜厚方向に突出した形状を有するように形成され、
前記真空紫外光の照射により、前記光転化膜を前記絶縁膜に転化させるとともに、前記有機撥液膜を気化して前記被接続層を露出させて前記コンタクトホールが形成され、
前記絶縁膜は、前記突出した形状に起因する凸部を有し、
前記凸部は、前記コンタクトホールの周辺部に前記絶縁膜の膜厚方向に突出し、前記凸部の膜厚は、前記絶縁膜の平坦部の膜厚の１０％以上であることを特徴とする形成方法。
【請求項２】
前記有機撥液膜は、ペルフルオロ（４−ビニルオキシ−１−ブテン）を環化重合させたものからなることを特徴とする請求項１に記載の形成方法。
【請求項３】
前記絶縁膜は、シリコン酸化膜、シリコン酸窒化膜又はシリコン窒化膜であることを特徴とする請求項１または２に記載の形成方法。
【請求項４】
スイッチングトランジスタ、ドライブトランジスタ及び発光部を備える半導体装置の製造方法であって、
光透過基板の上に複数のゲート電極を形成し、前記ゲート電極の上に所望の形状を有する有機撥液膜を形成し、前記複数のゲート電極を覆う光転化膜を形成し、前記有機撥液膜及び前記光転化膜に真空紫外光を照射して、前記光転化膜をゲート絶縁膜に転化させるとともに、前記有機撥液膜を気化して前記ゲート電極と電気的な接続を取るためのコンタクトホールを形成する工程と、
前記光透過基板の上に発光部陽極を形成し、前記コンタクトホールを充填するとともに前記ゲート絶縁膜の上に前記スイッチングトランジスタ及び前記ドライブトランジスタのそれぞれを構成するソース電極及びドレイン電極を形成する工程と、
前記ゲート電極及び前記ドレイン電極の上に素子分離用のバンクを形成し、前記ソース電極及び前記ドレイン電極の上であって前記バンクによって囲まれた領域内に有機半導体部を形成し、前記有機半導体部の上に層間絶縁膜を形成して前記スイッチングトランジスタ及び前記ドライブトランジスタを形成する工程と、
前記バンク、前記層間絶縁膜及び前記発光部陽極の上に有機ＥＬ層を形成し、前記有機ＥＬ層の上に発光部陰極を形成して前記発光部を形成する工程と、を有し、
前記光転化膜は、前記有機撥液膜の撥液性によって前記有機撥液膜の周辺部において前記光転化膜の膜厚方向に突出した形状を有するように形成され、
前記ゲート絶縁膜は、前記突出した形状に起因する凸部を有し、
前記スイッチングトランジスタの前記ドレイン電極は、前記コンタクトホールを充填するとともに、前記ドライブトランジスタの前記ゲート電極に接続し、
前記凸部は、前記コンタクトホールの周辺部に前記ゲート絶縁膜の膜厚方向に突出し、
前記凸部の膜厚は、前記絶縁膜の平坦部の膜厚の１０％以上であることを特徴とする製造方法。
【請求項５】
前記光転化膜の形成前に、前記有機撥液膜に対して撥ねる性質を有する有機膜を前記有機撥液膜の周囲に形成することを特徴とする請求項４に記載の製造方法。
【国際調査報告】
2010143283.tif 000009
2010143283.tif 000010
2010143283.tif 000011
2010143283.tif 000012
2010143283.tif 000013
2010143283.tif 000014