(57)【要約】【課題】薄膜トランジスタのオン電流を大きくする。【解決手段】薄膜トランジスタのバックチャネル部に凸部を設ける。該凸部は、ソースまたはドレインからチャネル形成領域まで引いたバックチャネル部の接線を避けて設けられる。該凸部により電荷のトラップ箇所とオン電流の経路を遠ざけることができ、オン電流を大きくすることができる。バックチャネル部の側面の形状は曲面であってもよいし、断面において直線で表される形状であってもよい。更には、一括してエッチングを行うことでこのような形状を形成する方法を提供する。【選択図】図１
2011151381.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一部に曲面が含まれ、バックチャネル部が設けられた半導体層を有する薄膜トランジスタであって、
前記バックチャネル部に段差部を有し、
一断面において、
前記半導体層のソースまたはドレインからチャネルに達する前記バックチャネル部の前記半導体層中に収まる曲面の接線のすべてが、前記段差部を避けることを特徴とする薄膜トランジスタ。
【請求項２】
チャネル形成領域となる半導体層、及びソースとドレインの間に少なくとも一部に曲面が含まれ、バックチャネル部が設けられたバッファ層となる半導体層を有する薄膜トランジスタであって、
前記バックチャネル部に段差部を有し、
一断面において、
前記半導体層のソースまたはドレインからチャネルに達する前記バックチャネル部の前記半導体層中に収まる曲面の接線のすべてが、前記段差部を避けることを特徴とする薄膜トランジスタ。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、
前記半導体層中に収まる曲面の接線のすべてが、前記段差部の先端を避けることを特徴とする薄膜トランジスタ。
【請求項４】
チャネル形成領域を含む半導体層を有する薄膜トランジスタであって、前記半導体層が少なくとも第１乃至第３の側面を有し、
一断面において、
前記第２の側面は、前記第１の側面と前記第３の側面との間に設けられており、
前記第１乃至第３の側面のテーパ角は、それぞれ角度が異なることを特徴とする薄膜トランジスタ。
【請求項５】
チャネル形成領域となる半導体層と、ソースおよびドレインの間にバッファ層となる半導体層と、を有する薄膜トランジスタであって、
前記バッファ層は、少なくとも第１乃至第３の側面を有し、
一断面において、
前記第２の側面は、前記第１の側面と前記第３の側面との間に設けられており、
前記第１乃至第３の側面のテーパ角は、それぞれ角度が異なることを特徴とする薄膜トランジスタ。
【請求項６】
チャネル形成領域となる半導体層と、ソースおよびドレインの間にバッファ層となる半導体層と、を有する薄膜トランジスタであって、
前記バッファ層は、少なくとも第１乃至第３の側面を有し、
一断面において、
前記第２の側面は、前記第１の側面と前記第３の側面の間に設けられており、
前記第１乃至第３の側面のテーパ角のうち、前記第２の側面のテーパ角のみ角度が異なることを特徴とする薄膜トランジスタ。
【請求項７】
チャネル形成領域となる半導体層と、ソースおよびドレインの間にバッファ層となる半導体層と、を有する薄膜トランジスタであって、
前記バッファ層は、少なくとも第１乃至第３の側面を有し、
前記第１乃至第３の側面は曲面であり、
一断面において、
前記第２の側面は、前記第１の側面と前記第３の側面との間に設けられており、
前記第１乃至第３の側面では、曲率半径及び曲率を決定する円の中心のいずれか一方または双方がそれぞれ異なることを特徴とする薄膜トランジスタ。
【請求項８】
チャネル形成領域となる半導体層と、ソースおよびドレインの間にバッファ層となる半導体層と、を有する薄膜トランジスタであって、
前記バッファ層は、少なくとも第１及び第２の側面を有し、
前記第１及び第２の側面は曲面を有し、
一断面において、
前記第１及び第２の側面では、曲率半径及び曲率を決定する円の中心のいずれか一方または双方が異なることを特徴とする薄膜トランジスタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
薄膜トランジスタ及びその作製方法に関する。更には、該薄膜トランジスタを有し、該薄膜トランジスタの作製方法を適用することができる表示装置、及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、絶縁性表面を有する基板（例えば、ガラス基板）上の半導体薄膜（厚さ数ｎｍ以上数百ｎｍ以下程度）によって構成された、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）が注目されている。ＴＦＴは、例えば、液晶表示装置などの表示装置のスイッチング素子として開発が急がれている。ＴＦＴには、主に非晶質半導体または多結晶半導体が用いられ、更には微結晶半導体を用いたものも知られている（例えば、特許文献１）。表示装置では、搭載するＴＦＴのスイッチング特性が表示品質や消費電力に影響する。
【０００３】
ＴＦＴのスイッチング特性を評価するパラメータの１つに電流のオン／オフ比が挙げられる。電流のオン／オフ比を高くするには、オン電流を大きくし、オフ電流を小さくすればよい。
【０００４】
なお、本明細書において、「オン／オフ比」とは、ＴＦＴのオフ電流に対するオン電流の比をいう。「オフ電流」とは、ＴＦＴがオフしているときのソースとドレインの間に流れる電流をいい、「オン電流」とは、ＴＦＴがオンしているときにソースとドレインの間に流れる電流をいう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−０４４１３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の一態様は、オン電流が大きく、オン／オフ比が高いＴＦＴを提供することを課題とする。
【０００７】
更には、本発明の一態様は、オン電流が大きく、オン／オフ比が高いＴＦＴを簡略に作製する方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様は、絶縁ゲート型のトランジスタを構成する半導体層に、ソースとドレイン間の電界を緩和する構造が設けられていることを特徴とする。すなわち、トランジスタのバックチャネル部に段差部（凸部）が設けられていることを特徴とする。段差部（凸部）が半導体層に設けられることで、バックチャネル部における電界の集中が緩和される。
【０００９】
なお、本明細書について「バックチャネル部」とは、ソースとドレインの間に存在する、ゲート電極及びゲート絶縁層とは逆側の半導体層の部分をいう。
【００１０】
本発明の一態様は、少なくとも一部に曲面が含まれ、バックチャネル部が設けられた半導体層を有する薄膜トランジスタであって、前記バックチャネル部に段差部を有し、一断面において、前記半導体層のソースまたはドレインからチャネルに達する前記バックチャネル部の前記半導体層中に収まる曲面の接線のすべてが、前記段差部を避けることを特徴とする薄膜トランジスタである。
【００１１】
本発明の一態様は、チャネル形成領域となる領域を含む半導体層、及びソースとドレインの間に少なくとも一部に曲面が含まれ、バックチャネル部が設けられたバッファ層となる半導体層を有する薄膜トランジスタであって、前記バックチャネル部に段差部を有し、一断面において、前記半導体層のソースまたはドレインからチャネル形成領域に達する前記バックチャネル部の前記半導体層中に収まる曲面の接線のすべてが、前記段差部を避けることを特徴とする薄膜トランジスタである。
【００１２】
上記構成の薄膜トランジスタにおいて、前記半導体層中に収まる曲面の接線のすべてが前記段差部の先端を避けることが好ましい。
【００１３】
本発明の一態様は、チャネル形成領域を含む半導体層を有する薄膜トランジスタであって、前記半導体層が少なくとも第１乃至第３の側面を有し、一断面において、前記第２の側面は、前記第１の側面と前記第３の側面との間に設けられており、前記第１乃至第３の側面のテーパ角は、それぞれ角度が異なることを特徴とする薄膜トランジスタである。
【００１４】
本発明の一態様は、チャネル形成領域となる領域を含む半導体層と、ソースおよびドレインの間にバッファ層となる半導体層と、を有する薄膜トランジスタであって、前記バッファ層は、少なくとも第１乃至第３の側面を有し、一断面において、前記第２の側面は、前記第１の側面と前記第３の側面との間に設けられており、前記第１乃至第３の側面のテーパ角は、それぞれ角度が異なることを特徴とする薄膜トランジスタである。
【００１５】
本発明の一態様は、チャネル形成領域となる領域を含む半導体層と、ソースおよびドレインの間にバッファ層となる半導体層と、を有する薄膜トランジスタであって、前記バッファ層は、少なくとも第１乃至第３の側面を有し、一断面において、前記第２の側面は、前記第１の側面と前記第３の側面の間に設けられており、前記第１乃至第３の側面のテーパ角のうち、前記第２の側面のテーパ角のみ角度が異なることを特徴とする薄膜トランジスタである。
【００１６】
本発明の一態様は、チャネル形成領域となる領域を含む半導体層と、ソースおよびドレインの間にバッファ層となる半導体層と、を有する薄膜トランジスタであって、前記バッファ層は、少なくとも第１乃至第３の側面を有し、前記第１乃至第３の側面は曲面であり、一断面において、前記第２の側面は、前記第１の側面と前記第３の側面との間に設けられており、前記第１乃至第３の側面では、曲率半径及び曲率を決定する円の中心のいずれか一方または双方がそれぞれ異なることを特徴とする薄膜トランジスタである。
【００１７】
本発明の一態様は、チャネル形成領域となる領域を含む半導体層と、ソースおよびドレインの間にバッファ層となる半導体層と、を有する薄膜トランジスタであって、前記バッファ層は、少なくとも第１及び第２の側面を有し、前記第１及び第２の側面は曲面であり、一断面において、前記第１及び第２の側面では、曲率半径及び曲率を決定する円の中心のいずれか一方または双方が異なることを特徴とする薄膜トランジスタである。
【００１８】
なお、本明細書において、「膜」とは、ＣＶＤ法（プラズマＣＶＤ法などを含む）またはスパッタリング法などにより、被形成面の全面に形成されたものをいう。一方で、「層」とは、「膜」が加工されて形成されたもの、または被形成面の全面に形成されて加工を要しないものをいう。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の一態様であるＴＦＴにより、オン電流が大きく、オン／オフ比が高いＴＦＴを得ることができる。
【００２０】
本発明の一態様であるＴＦＴの作製方法により、オン電流が大きく、オン／オフ比が高いＴＦＴを簡略に作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施の形態１のＴＦＴの断面図及び上面図。
【図２】実施の形態１のＴＦＴの断面図及び上面図。
【図３】実施の形態１のＴＦＴの断面図及び上面図。
【図４】実施の形態１のＴＦＴの断面図及び上面図。
【図５】実施の形態１のＴＦＴの断面図及び上面図。
【図６】計算結果を説明する図。
【図７】計算結果を説明する図。
【図８】計算結果を説明する図。
【図９】計算結果を説明する図。
【図１０】図１のＴＦＴの作製方法を説明する図。
【図１１】図１のＴＦＴの作製方法を説明する図。
【図１２】図１のＴＦＴの作製方法を説明する図。
【図１３】図１のＴＦＴの作製方法を説明する図。
【図１４】実施の形態３を説明する図。
【図１５】実施の形態３を説明する図。
【図１６】実施の形態４の電子機器を説明する図。
【図１７】図１のＴＦＴのバックチャネル部の側面を説明する図。
【図１８】図１のＴＦＴのバックチャネル部の側面を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下では、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は以下の説明に限定されず、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。したがって、本発明は、以下に示す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、図面を用いて発明の構成を説明するにあたり、同じものを指す符号は異なる図面間でも共通して用いる。また、同様のものを指す際にはハッチパターンを同じくし、特に符号を付さないことがある。また、便宜上、絶縁層は上面図には表さないことがある。
【００２３】
（実施の形態１）
本実施の形態は、本発明の一態様であるＴＦＴの一例について説明する。
【００２４】
図１には、本実施の形態のＴＦＴの断面図と上面図が示されている。なお、断面図は、上面図のＸ−Ｙにおけるものを示す。図１に示すＴＦＴは、基板１００上に設けられ、第１の配線層１０２と、第１の配線層１０２を覆って設けられた絶縁層１０４と、第１の配線層１０２と全面が重畳して設けられた第１の半導体層１０６と、第１の半導体層１０６上に接して互いに離間して設けられ、且つ第１の半導体層１０６よりもキャリア移動度が低い第２の半導体層１０８と、第２の半導体層１０８に接して設けられた不純物半導体層１１０と、少なくとも不純物半導体層１１０に接して設けられた第２の配線層１１２と、を有し、第２の半導体層１０８のバックチャネル部に段差部を有することを特徴とする。
【００２５】
すなわち、図１に示すＴＦＴは、チャネル形成領域となる領域を含む第１の半導体層１０６と、ソースおよびドレインの間にバッファ層となる第２の半導体層１０８と、を有し、第２の半導体層１０８は、第１の側面１０９Ａ、第２の側面１０９Ｂ及び第３の側面１０９Ｃを有し、第２の側面１０９Ｂは、第１の側面１０９Ａと第３の側面１０９Ｃの間に設けられており、第１の側面１０９Ａのテーパ角と、第２の側面１０９Ｂのテーパ角と、第３の側面１０９Ｃのテーパ角は、それぞれ異なる。
【００２６】
ただし、これに限定されず、第１の側面１０９Ａのテーパ角と第３の側面１０９Ｃのテーパ角が同じであってもよい。すなわち、第１の側面１０９Ａと第３の側面１０９Ｃが平行であってもよい。
【００２７】
なお、本明細書において、テーパ角とは、テーパ形状を有する層において、当該層の側面と基板の表面がなす傾斜角（内角）をいう。
【００２８】
なお、図１には、第１の側面１０９Ａのテーパ角が第３の側面１０９Ｃのテーパ角よりも大きい形態を示しているが、これに限定されず、第１の側面１０９Ａのテーパ角を、第３の側面１０９Ｃのテーパ角よりも小さくしてもよい。
【００２９】
図１には、第２の側面１０９Ｂのテーパ角がほぼ０度である形態を示しているが、これに限定されず、第２の側面１０９Ｂのテーパ角が任意の大きさを有していてもよい。
【００３０】
ここで、第２の半導体層１０８のバックチャネル部に設けられるあらゆる形態について考察する。図１８には、第１の側面のテーパ角α、第２の側面のテーパ角β、第３の側面のテーパ角γが異なる場合について、すべての形態を示している。
【００３１】
図１８（Ａ）には、第１の側面のテーパ角αが最も大きく、第３の側面のテーパ角γが最も小さい形態を示す。すなわち、α＞β＞γの形態を示す。
【００３２】
図１８（Ｂ）には、第１の側面のテーパ角αが最も大きく、第２の側面のテーパ角βが最も小さい形態を示す。すなわち、α＞γ＞βの形態を示す。
【００３３】
図１８（Ｃ）には、第２の側面のテーパ角βが最も大きく、第３の側面のテーパ角γが最も小さい形態を示す。すなわち、β＞α＞γの形態を示す。
【００３４】
図１８（Ｄ）には、第２の側面のテーパ角βが最も大きく、第１の側面のテーパ角αが最も小さい形態を示す。すなわち、β＞γ＞αの形態を示す。
【００３５】
図１８（Ｅ）には、第３の側面のテーパ角γが最も大きく、第２の側面のテーパ角βが最も小さい形態を示す。すなわち、γ＞α＞βの形態を示す。
【００３６】
図１８（Ｆ）には、第３の側面のテーパ角γが最も大きく、第１の側面のテーパ角αが最も小さい形態を示す。すなわち、γ＞β＞αの形態を示す。
【００３７】
本実施の形態のＴＦＴにおいて、第２の半導体層１０８のバックチャネル部は、図１８（Ｂ）、図１８（Ｃ）、図１８（Ｄ）、図１８（Ｅ）に示す形状とするとよい。
【００３８】
なお、図１には、断面図において、第２の半導体層１０８のバックチャネル部に設けられる側面が直線で表される形態のみを示しているが、これに限定されない。すなわち、第２の半導体層に設けられる側面は曲面であってもよい。更には、第２の半導体層に設けられる側面の数が３ではなく、２であってもよい。
【００３９】
図２は、第２の半導体層に設けられる側面に曲面が含まれる形態を示す。図２に示すＴＦＴは、基板２００上に設けられ、第１の配線層２０２と、第１の配線層２０２を覆って設けられた絶縁層２０４と、第１の配線層２０２と全面が重畳して設けられた第１の半導体層２０６と、第１の半導体層２０６上に接して互いに離間して設けられ、且つ第１の半導体層２０６よりもキャリア移動度が低い第２の半導体層２０８と、第２の半導体層２０８に接して設けられた不純物半導体層２１０と、少なくとも不純物半導体層２１０に接して設けられた第２の配線層２１２と、を有し、第２の半導体層２０８のバックチャネル部が曲面形状の側面を複数有することを特徴とする。
【００４０】
すなわち、図２に示すＴＦＴは、チャネル形成領域となる領域を含む第１の半導体層２０６と、ソースおよびドレインの間にバッファ層となる第２の半導体層２０８と、を有するＴＦＴであって、第２の半導体層２０８は、少なくとも第１の側面２０９Ａ及び第２の側面２０９Ｂを有し、第１の側面２０９Ａ及び第２の側面２０９Ｂは曲面を有し、第１の側面２０９Ａ及び第２の側面２０９Ｂでは、曲率を決定する円の中心が異なることを特徴とする。更には、曲率半径がそれぞれ異なることが好ましい。
【００４１】
図１７（Ａ）及び（Ｂ）は、図２のＴＦＴから、第１の半導体層２０６、第２の半導体層２０８及び不純物半導体層２１０のみを取り出して示している。図１７（Ａ）において、第１の半導体層２０６は第１の半導体層２０６Ａと表し、第２の半導体層２０８は第２の半導体層２０８Ａと表し、不純物半導体層２１０は不純物半導体層２１０Ａと表す。図１７（Ｂ）において、第１の半導体層２０６は第１の半導体層２０６Ｂと表し、第２の半導体層２０８は第２の半導体層２０８Ｂと表し、不純物半導体層２１０は不純物半導体層２１０Ｂと表す。
【００４２】
図１７（Ａ）によれば、バックチャネル部には段差部２２２Ａが設けられている。そして、不純物半導体層２１０Ａからチャネル形成領域を含む第１の半導体層２０６Ａに達する接線２２０Ａは、段差部２２２Ａの先端を避けるように存在する。接線２２０Ａは、バックチャネル部が設けられる第２の半導体層２０８Ａ中に収まるものである。更には、接線２２０Ａは、バックチャネル部が設けられる第２の半導体層２０８Ａ中に収まるものであって、段差部２２２Ａの先端の最も近くに存在する。接線２２０Ａが段差部２２２Ａの先端を避けるように存在することで、オン電流を大きくすることができる。電荷が集合した段差部２２２Ａの先端と、オン電流の採りうる経路との間に距離が確保されるからである。
【００４３】
図１７（Ｂ）は、図１７（Ａ）とはバックチャネル部の形状が異なる。ただし、図１７（Ａ）と同様に、不純物半導体層２１０Ｂからチャネル形成領域を含む第１の半導体層２０６Ｂに達する接線２２０Ｂは、段差部２２２Ｂの先端を避けるように存在する。そして、接線２２０Ｂは、バックチャネル部が設けられる第２の半導体層２０８Ｂ中に収まるものである。更には、接線２２０Ｂは、バックチャネル部が設けられる第２の半導体層２０８Ｂ中に収まるものであって、段差部２２２Ｂの最も近くに存在する。接線２２０Ｂが段差部２２２Ｂの先端を避けるように存在することで、オン電流を大きくすることができる。電荷が集合した段差部２２２Ｂの先端と、オン電流の採りうる経路との間に距離が確保されるからである。
【００４４】
なお、ここで、図１７（Ｂ）に示す接線２２４Ｂは、バックチャネル部が設けられる第２の半導体層２０８Ｂ中に収まっておらず、このような接線は考慮しない。
【００４５】
図１７（Ｃ）は、図１７（Ｂ）に示すものと同じである。図１７（Ｃ）には、第１の側面２０９Ａの曲率を決定する円２３０と、第２の側面２０９Ｂの曲率を決定する円２３２と、を示す。円２３０は半径ｒ１であり、円２３２は半径ｒ２である。
【００４６】
図１７（Ｃ）では、円２３０の中心と円２３２の中心は一致しておらず、半径ｒ１と半径ｒ２は異なる大きさ（ｒ１≠ｒ２）としている。ただし、これに限定されず、半径ｒ１と半径ｒ２を等しいものとしてもよい（ｒ１＝ｒ２）が、半径ｒ１と半径ｒ２を等しくする場合には、円２３０の中心と円２３２の中心は一致させず、両者の間にある程度の距離を確保することを要する。ここで、円２３０の中心と円２３２の中心の距離は、円２３０の半径ｒ１及び円２３２の半径ｒ２の和よりも大きいことが好ましい。
【００４７】
ここで、図１に示すＴＦＴの各層について説明する。
【００４８】
基板１００は、絶縁性基板である。基板１００として、例えば、ガラス基板または石英基板を用いることができる。本実施の形態においては、ガラス基板を用いる。基板１００がマザーガラスである場合には、第１世代（例えば、３２０ｍｍ×４００ｍｍ）〜第１０世代（例えば、２９５０ｍｍ×３４００ｍｍ）のものを用いればよいが、これに限定されるものではない。
【００４９】
第１の配線層１０２は、導電性材料（例えば金属、または一導電型の不純物元素が添加された半導体など）により形成すればよい。なお、単層で形成してもよいし、複数の層を積層して形成してもよい。ここでは、例えば、チタン層によりアルミニウム層を挟持した３層の積層構造とする。なお、第１の配線層１０２は、少なくとも走査線とゲート電極を構成する。
【００５０】
絶縁層１０４は、絶縁性材料（例えば、窒化シリコン、窒化酸化シリコン、酸化窒化シリコンまたは酸化シリコンなど）により形成すればよい。なお、単層で形成してもよいし、複数の層を積層して形成してもよい。ここでは、例えば、窒化シリコン層上に酸化窒化シリコン層が積層された２層の積層構造とする。なお、絶縁層１０４は、少なくともゲート絶縁層を構成する。
【００５１】
なお、「酸化窒化シリコン」とは、その組成として、窒素よりも酸素の含有量が多いものであって、好ましくは、ラザフォード後方散乱法（ＲＢＳ：Ｒｕｔｈｅｒｆｏｒｄ  Ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）及び水素前方散乱法（ＨＦＳ：Ｈｙｄｒｏｇｅｎ  Ｆｏｒｗａｒｄ  ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）を用いて測定した場合に、組成範囲として酸素が５０〜７０原子％、窒素が０．５〜１５原子％、シリコンが２５〜３５原子％、水素が０．１〜１０原子％の範囲で含まれるものをいう。
【００５２】
なお、「窒化酸化シリコン」とは、その組成として、酸素よりも窒素の含有量が多いものであって、好ましくは、ＲＢＳ及びＨＦＳを用いて測定した場合に、組成範囲として酸素が５〜３０原子％、窒素が２０〜５５原子％、シリコンが２５〜３５原子％、水素が１０〜３０原子％の範囲で含まれるものをいう。ただし、酸化窒化シリコンまたは窒化酸化シリコンを構成する原子の合計を１００原子％としたとき、窒素、酸素、シリコン及び水素の含有比率が上記の範囲内に含まれるものとする。
【００５３】
第１の半導体層１０６は、キャリア移動度の高い半導体材料により形成するとよい。キャリア移動度の高い半導体材料として、例えば、結晶性半導体が挙げられる。結晶性半導体として、例えば、微結晶半導体が挙げられる。ここで、微結晶半導体とは、非晶質と結晶構造（単結晶、多結晶を含む）の中間的な構造の半導体をいう。微結晶半導体は、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って、短距離秩序を持ち格子歪みを有する結晶質な半導体であり、結晶粒径が２ｎｍ以上２００ｎｍ以下、好ましくは１０ｎｍ以上８０ｎｍ以下、より好ましくは、２０ｎｍ以上５０ｎｍ以下の柱状結晶または針状結晶が基板表面に対して法線方向に成長している半導体である。このため、柱状結晶または針状結晶の界面には、結晶粒界が形成されることもある。
【００５４】
微結晶半導体の一である微結晶シリコンでは、そのラマンスペクトルのピークが単結晶シリコンを示す５２０ｃｍ−１よりも低波数側にシフトしている。すなわち、単結晶シリコンを示す５２０ｃｍ−１とアモルファスシリコンを示す４８０ｃｍ−１の間に微結晶シリコンのラマンスペクトルのピークがある。また、未結合手（ダングリングボンド）を終端するため水素またはハロゲンを少なくとも１原子％またはそれ以上含ませている。さらに、Ｈｅ、Ａｒ、Ｋｒ、またはＮｅなどの希ガス元素を含ませて格子歪みをさらに助長させることで、安定性が増し良好な微結晶半導体が得られる。
【００５５】
また、第１の半導体層１０６に含まれる酸素及び窒素の濃度（二次イオン質量分析法による測定値）を、１×１０１８ｃｍ−３未満とすると、第１の半導体層１０６の結晶性を高めることができる。
【００５６】
第２の半導体層１０８は、バッファ層として機能するためキャリア移動度の低い半導体材料により形成するとよく、好ましくは、非晶質半導体と微小半導体結晶粒を有し、従来の非晶質半導体と比較して、一定光電流法（ＣＰＭ：Ｃｏｎｓｔａｎｔ  Ｐｈｏｔｏｃｕｒｒｅｎｔ  Ｍｅｔｈｏｄ）やフォトルミネッセンス分光測定で測定されるＵｒｂａｃｈ端のエネルギーが小さく、欠陥吸収スペクトル量が少ない半導体層である。すなわち、このような半導体層は、従来の非晶質半導体と比較して欠陥が少なく、価電子帯のバンド端（移動度端）における準位のテイル（裾）の傾きが急峻である秩序性の高い半導体層である。なお、本明細書において、このような半導体層を「非晶質半導体を含む層」と記載することとする。
【００５７】
第２の半導体層１０８は、「非晶質半導体を含む層」、ハロゲンを含有する「非晶質半導体を含む層」、または窒素を含有する「非晶質半導体を含む層」、最も好ましくはＮＨ基若しくはＮＨ２基を含有する「非晶質半導体を含む層」とするとよい。ただし、これらに限定されない。
【００５８】
第１の半導体層１０６と第２の半導体層１０８の界面領域は、微結晶半導体領域、及び当該微結晶半導体領域の間に充填される非晶質半導体を有する。具体的には、第１の半導体層１０６から錐形状に伸びた微結晶半導体領域と、第２の半導体層１０８と同様の「非晶質半導体を含む層」と、で構成される。
【００５９】
第２の半導体層１０８を、例えば、「非晶質半導体を含む層」、ハロゲンを含有する「非晶質半導体を含む層」、または窒素を含有する「非晶質半導体を含む層」、またはＮＨ基若しくはＮＨ２基を含有する「非晶質半導体を含む層」とすると、ＴＦＴのオフ電流を低減することができる。また、上記の界面領域において、錐形状の微結晶半導体領域を有するため、縦方向（膜厚方向）の抵抗、すなわち、第１の半導体層１０６及び第２の半導体層１０８全体の抵抗を低くすることができ、ＴＦＴのオン電流を高めることができる。
【００６０】
なお、第１の半導体層１０６が薄くなるとオン電流が低下し、第１の半導体層１０６が厚くなると第１の半導体層１０６と第２の配線層１１２の接触面積が増大し、オフ電流が増大する。
【００６１】
上記の微結晶半導体領域は、絶縁層１０４から第２の半導体層１０８に向かって先端が狭くなる錐形状の結晶粒により大部分が構成されているとよい。または、絶縁層１０４から第２の半導体層１０８に向かって幅が広がる結晶粒により大部分が構成されていてもよい。
【００６２】
上記の界面領域において、微結晶半導体領域が絶縁層１０４から第２の半導体層１０８に向かって先端が狭くなる錐形状の結晶粒である場合には、第１の半導体層１０６側のほうが、第２の半導体層１０８側と比較して、微結晶半導体領域の占める割合が高い。微結晶半導体領域は、第１の半導体層１０６の表面から厚さ方向に成長するが、原料ガスにおいてシランに対する水素の流量が小さく（すなわち、希釈率が低く）、または窒素を含む原料ガスの濃度が高いと、微結晶半導体領域における結晶成長が抑制され、結晶粒が錐形状になり、堆積されて形成される半導体は、大部分が非晶質となる。
【００６３】
なお、上記の界面領域は、窒素、特にＮＨ基若しくはＮＨ２基を含有することが好ましい。これは、微結晶半導体領域に含まれる結晶の界面、微結晶半導体領域と非晶質半導体領域の界面において、窒素、特にＮＨ基若しくはＮＨ２基がシリコン原子のダングリングボンドと結合すると、欠陥を低減させ、キャリアが流れやすくなるためである。このため、窒素を１×１０２０ｃｍ−３乃至１×１０２１ｃｍ−３とすることで、シリコン原子のダングリングボンドを低減でき、キャリアが流れやすくなる。この結果、結晶粒界や欠陥におけるキャリアの移動を促進する結合ができ、上記の界面領域のキャリア移動度が向上する。そのため、ＴＦＴの電界効果移動度が向上する。
【００６４】
なお、上記の界面領域の酸素濃度を低減させることにより、微結晶半導体領域と非晶質半導体領域の界面または結晶粒間の界面における欠陥を低減させ、キャリアの移動を阻害する結合を低減させることができる。
【００６５】
絶縁層１０４の界面から第２の半導体層１０８の段差部の先端までの距離を３０ｎｍ以上１１０ｎｍ以下、好ましくは３５ｎｍ以上６０ｎｍ以下とすることで、ＴＦＴのオフ電流を効果的に抑制することができる。
【００６６】
不純物半導体層１１０は、一導電型を付与する不純物元素を添加した半導体により形成する。ＴＦＴがｎ型である場合には、一導電型を付与する不純物元素として、例えば、ＰまたはＡｓを添加したシリコンが挙げられる。ＴＦＴがｐ型である場合には、一導電型を付与する不純物元素として、例えば、Ｂを添加することも可能であるが、ＴＦＴはｎ型とすることが好ましい。そのため、ここでは、例えば、Ｐを添加したシリコンを用いる。なお、不純物半導体層１１０は非晶質半導体により形成してもよいし、微結晶半導体などの結晶性半導体により形成してもよい。
【００６７】
不純物半導体層１１０を非晶質半導体により形成する場合には、堆積性ガスの流量に対する希釈ガスの流量を１倍以上１０倍以下、好ましくは１倍以上５倍以下とすればよい。不純物半導体層１１０を結晶性半導体により形成する場合には、堆積性ガスの流量に対する希釈ガスの流量を１０倍以上２０００倍以下、好ましくは５０倍以上２００倍以下とすればよい。
【００６８】
第２の配線層１１２は、第１の配線層１０２と同様に、導電性材料（例えば金属、または一導電型の不純物元素が添加された半導体など）により形成すればよい。なお、単層で形成してもよいし、複数の層を積層して形成してもよい。ここでは、例えば、Ｔｉ層によりＡｌ層を挟持した３層の積層構造として形成する。なお、第２の配線層１１２は、少なくとも信号線、ソース電極及びドレイン電極を構成する。
【００６９】
少なくとも第１の半導体層１０６と接する部分の第２の配線層１１２は、仕事関数の小さい材料層であることが好ましく、例えば、Ｔｉ、Ｙ、Ｚｒを用いて形成することが好ましい。または、窒化チタンを用いてもよい。第１の半導体層１０６と接する部分の第２の配線層１１２をＴｉ、Ｙ、Ｚｒにより形成するとオフ電流を小さくし、不純物半導体層１１０と接する部分の第２の配線層１１２をＴｉ、Ｙ、Ｚｒにより形成するとオン電流を大きくすることができるため、オン／オフ比の高いＴＦＴ、すなわち、スイッチング特性の良好なＴＦＴを得ることができる。
【００７０】
図１に示すＴＦＴは、第１の半導体層１０６としてキャリア移動度の高い半導体層が設けられ、第２の半導体層１０８としてキャリア移動度の低い半導体層が設けられているため、オン電流を大きく、オフ電流を小さくすることができる。
【００７１】
図１に示すＴＦＴは、第１の半導体層１０６の全面が、第１の配線層１０２と重畳しているため、光電流による影響を抑制することができる。このような構成とすることで、例えば、図１に示すＴＦＴが液晶表示装置のアレイ基板上に設けられるなど、基板１００側から光が照射される場合であっても、スイッチング特性を維持することができる。ただし、本実施の形態のＴＦＴはこれに限定されず、例えば、基板１００が透光性でない場合などには、必ずしも第１の半導体層１０６の全面が第１の配線層１０２と重畳していなくてもよい。
【００７２】
なお、本実施の形態のＴＦＴに設けられる第２の半導体層は、第１の半導体層上において互いに離間せずに設けられていてもよい。このような形態を図３に示す。
【００７３】
すなわち、図３に示すＴＦＴは、基板３００上に設けられ、第１の配線層３０２と、第１の配線層３０２を覆って設けられた絶縁層３０４と、第１の配線層３０２と全面が重畳して設けられた第１の半導体層３０６と、第１の半導体層３０６上に接して設けられ、第１の半導体層３０６よりもキャリア移動度が低い第２の半導体層３０８と、第２の半導体層３０８に接して設けられた不純物半導体層３１０と、少なくとも不純物半導体層３１０に接して設けられた第２の配線層３１２と、を有し、第２の半導体層３０８のバックチャネル部に段差部を有することを特徴とする。
【００７４】
なお、第２の半導体層３０８のバックチャネル部の形状は、図示したものに限定されず、図２に示す第２の半導体層２０８のように、複数の曲面を有する形状であってもよい。
【００７５】
なお、本実施の形態のＴＦＴにおいて、第１の半導体層と第２の半導体層の界面領域には、先端が狭くなる錐形状の結晶粒を有する微結晶半導体領域が設けられていなくてもよい。そして、第２の半導体層は非晶質半導体であってもよい。このような形態を図４に示す。
【００７６】
すなわち、図４に示すＴＦＴは、基板４００上に設けられ、第１の配線層４０２と、第１の配線層４０２を覆って設けられた絶縁層４０４と、第１の配線層４０２と全面が重畳して設けられた第１の半導体層４０６と、第１の半導体層４０６上に接して設けられ、第１の半導体層４０６よりもキャリア移動度が低い第２の半導体層４０８と、第２の半導体層４０８に接して設けられた不純物半導体層４１０と、少なくとも不純物半導体層４１０に接して設けられた第２の配線層４１２と、を有し、第２の半導体層４０８のバックチャネル部に段差部を有することを特徴とするが、第１の半導体層４０６と第２の半導体層４０８の界面領域には、先端が狭くなる錐形状の結晶粒を有する微結晶半導体領域が設けられておらず、第２の半導体層４０８は非晶質半導体層である。
【００７７】
なお、図４においても、図３の場合と同様に、第２の半導体層４０８のバックチャネル部の形状は、図示したものに限定されず、図２に示す第２の半導体層２０８のように、複数の曲面を有する形状であってもよい。
【００７８】
なお、本実施の形態のＴＦＴは、上記したものに限定されず、第１の半導体層が設けられていなくてもよい。このような形態を図５に示す。
【００７９】
すなわち、図５に示すＴＦＴは、基板５００上に設けられ、第１の配線層５０２と、第１の配線層５０２を覆って設けられた絶縁層５０４と、絶縁層５０４上に設けられた半導体層５０８と、半導体層５０８に接して設けられた不純物半導体層５１０と、少なくとも不純物半導体層５１０に接して設けられた第２の配線層５１２と、を有し、半導体層５０８のバックチャネル部に段差部を有することを特徴とする。半導体層５０８としては、非晶質半導体層を設ければよい。
【００８０】
なお、図５においても、図３及び図４の場合と同様に、半導体層５０８のバックチャネル部の形状は、図示したものに限定されず、図２に示す第２の半導体層２０８のように、複数の曲面を有する形状であってもよい。
【００８１】
以上図示したように、本実施の形態のＴＦＴは、バックチャネル部に段差部を有するものである。そこで、本実施の形態のＴＦＴの一構成例について、電界強度を計算し、本実施の形態のＴＦＴを従来のＴＦＴと比較した際の優位性について考察する。
【００８２】
なお、ここで、計算にはＡｔｌａｓ（Ｓｉｌｖａｃｏ  Ｄａｔａ  Ｓｙｓｔｅｍｓ社）を用いた。
【００８３】
なお、ここで、便宜上、第１の半導体層１０６の表面は平坦であると仮定した。なお、絶縁層１０４は酸化窒化シリコン層とし、第１の半導体層１０６は微結晶シリコン層とし、第２の半導体層１０８は「非晶質を含むシリコン層」とし、不純物半導体層１１０はリンがドープされた「非晶質を含むシリコン層」とし、第２の配線層１１２は金属層とした。
【００８４】
ここで、微結晶シリコンのバンドギャップは１．１ｅＶとし、電子親和力は３．６ｅＶとし、比誘電率は１１．８とし、電子移動度は３．０ｃｍ２／Ｖｓとし、正孔移動度は０．１ｃｍ２／Ｖｓと仮定した。
【００８５】
非晶質を含むシリコンのバンドギャップは１．７ｅＶとし、電子親和力は３．４ｅＶとし、比誘電率は１１．８とし、電子移動度は１．０ｃｍ２／Ｖｓとし、正孔移動度は０．１ｃｍ２／Ｖｓと仮定した。
【００８６】
酸化窒化シリコンの比誘電率は４．１と仮定した。
【００８７】
微結晶シリコン層とリンがドープされた「非晶質を含むシリコン層」、及びリンがドープされた「非晶質を含むシリコン層」と金属層はオーミック接触しているものと仮定した。
【００８８】
ＴＦＴのチャネル長（ソース電極とドレイン電極の間の距離）は１０μｍと仮定した。
【００８９】
図６は、図１のＴＦＴ（すなわち、本実施の形態の一構成例）について、ゲート電圧Ｖｇｓを２０Ｖ、ドレイン電圧Ｖｄｓを１０Ｖとしたときの電界強度を示す。
【００９０】
図７は、図１のＴＦＴに段差部を設けていない構成（すなわち、従来の構成）について、ゲート電圧Ｖｇｓを２０Ｖ、ドレイン電圧Ｖｄｓを１０Ｖとしたときの電界強度を示す。
【００９１】
図８は、図１のＴＦＴ（すなわち、本実施の形態の一構成例）について、ゲート電圧Ｖｇｓを５Ｖ、ドレイン電圧Ｖｄｓを１０Ｖとしたときの電界強度を示す。
【００９２】
図９は、図１のＴＦＴに段差部を設けていない構成（すなわち、従来の構成）について、ゲート電圧Ｖｇｓを５Ｖ、ドレイン電圧Ｖｄｓを１０Ｖとしたときの電界強度を示す。
【００９３】
なお、本明細書において、「ゲート電圧」とは、ソースの電位に対するゲートの電位の電位差をいう。
【００９４】
図６乃至図９内には電界強度の等しい部分を線で繋ぎ、等電界強度線として示している。等電界強度線上の数字が、等電界強度線のそれぞれにおける電界強度（Ｖ／ｃｍ）を表している。
【００９５】
図６及び図８によると、バックチャネル部の段差部に電界が弱い部分が形成され、段差部近傍の電界強度が緩和されている。図７及び図９によると、段差部が設けられていない場合には、このような電界強度の緩和は生じていない。このように電界強度が緩和されることで、電界によって加速される電子（ホットキャリア）の割合が減じ、第２の半導体層１０８のバックチャネル部にトラップされる電子の数を減じることができる。そのため、本実施の形態のＴＦＴは、ホットキャリア劣化によるオン電流の低下を防ぐことができ、オン電流を大きくすることができる。
【００９６】
なお、本実施の形態の図において、段差部の先端は尖った形状としているが、本実施の形態はこれに限定されず、段差部の先端は丸まった形状であってもよい。段差部の先端が丸まった形状となることで、段差部における電界の集中をさらに緩和することが可能であり、ＴＦＴを覆って設けられる絶縁膜（いわゆるパッシベーション膜）の被覆性を向上させることができる。
【００９７】
以上説明したように、本実施の形態のＴＦＴは、電流の経路における電界の集中が緩和され、ホットキャリア劣化が少なく、オン電流が大きいものである。このようなＴＦＴは、オン／オフ比を高くすることができるため、優れたスイッチング特性を有する。
【００９８】
なお、本実施の形態のＴＦＴでは、バックチャネル部に段差部が設けられることでリークパスが長くなることから、オフ電流を小さくすることが可能である。
【００９９】
（実施の形態２）
本実施の形態は、本発明の一態様であるＴＦＴの作製方法の一例について説明する。具体的には、図１に示すＴＦＴの作製方法について説明する。なお、図１と同じものを指す場合には、原則として同じ符号を用いるものとする。
【０１００】
まず、基板１００上に第１の配線層１０２を形成する（図１０（Ａ））。第１の配線層１０２は、ＣＶＤ法またはスパッタリング法により導電性材料膜を基板１００上の全面に形成し、フォトリソグラフィ法により加工して形成すればよい。
【０１０１】
次に、第１の配線層１０２を覆って絶縁層１０４を形成し、絶縁層１０４上に第１の半導体膜６００、第２の半導体膜６０２及び不純物半導体膜６０４を形成する（図１０（Ｂ））。
【０１０２】
第１の半導体膜６００は、プラズマＣＶＤ装置の反応室内において、シリコンを含む堆積性気体（ＳｉＨ４など）と水素を混合させ、グロー放電プラズマにより形成する。または、シリコンを含む堆積性気体と、水素と、Ｈｅ、Ａｒ、Ｎｅ、Ｋｒなどの希ガスと、を混合させ、グロー放電プラズマにより形成する。シリコンを含む堆積性気体の流量に対して、水素の流量を１０〜２０００倍、好ましくは１０〜２００倍に希釈して形成する。
【０１０３】
または、ＧｅＨ４若しくはＧｅ２Ｈ６などの堆積性気体を用いて、第１の半導体膜６００をゲルマニウムにより形成してもよい。
【０１０４】
なお、第１の半導体膜６００を形成する前に、プラズマＣＶＤ装置の反応室内を排気しつつ、シリコンまたはゲルマニウムを含む堆積性気体を導入して、反応室内の不純物元素を除去すると、形成される膜の界面における不純物元素を少なくすることが可能であり、ＴＦＴの電気的特性を向上させることができる。
【０１０５】
第２の半導体膜６０２は、プラズマＣＶＤ装置の反応室内において、シリコンを含む堆積性気体と水素を混合させ、グロー放電プラズマにより形成する。このとき、第１の半導体膜６００の形成条件よりも、シリコンを含む堆積性気体に対する水素の流量を減らして（すなわち、希釈率を低くして）形成することで、結晶成長が抑制され、膜が堆積されるにつれ、微結晶半導体領域を含まない第２の半導体膜６０２を形成することができる。
【０１０６】
なお、第２の半導体膜６０２の成膜初期に、第１の半導体膜６００の形成条件よりも、シリコンを含む堆積性気体に対する水素の流量を減らす（すなわち、希釈率を低くする）ことで、第２の半導体膜６０２に微結晶半導体領域を残存させることができる。または、上記条件よりも、更に、シリコンを含む堆積性気体に対する水素の流量を減らしていく（すなわち、希釈率を低くしていく）と、第２の半導体膜６０２を、「非晶質半導体を含む層」となる半導体膜とすることができる。または、上記条件よりも、シリコンを含む堆積性気体に対する水素の流量を更に減らし（すなわち、希釈率を低くしていく）、且つ窒素を含むガスを混合させることで、第２の半導体膜６０２の非晶質半導体領域を大きく形成することができる。なお、第２の半導体膜６０２もゲルマニウムを用いて形成してもよい。
【０１０７】
第２の半導体膜６０２の成膜初期においては、第１の半導体膜６００を種結晶として、全体に膜が堆積される。その後は部分的に結晶成長が抑制され、錐形状の微結晶半導体領域が成長する（成膜中期）。さらに、錐形状の微結晶半導体領域の結晶成長が抑制され、上層に微結晶半導体領域を含まない第２の半導体膜６０２が形成される（成膜後期）。
【０１０８】
なお、第２の半導体膜６０２には窒素が、１×１０２０ｃｍ−３乃至１×１０２１ｃｍ−３で含まれることが好ましい。このとき、窒素は、ＮＨ基若しくはＮＨ２基の状態で存在することが好ましい。半導体原子のダングリングボンドを低減でき、キャリアが流れやすくなるためである。
【０１０９】
第２の半導体膜６０２の形成時には、堆積性ガスの流量に対する希釈ガスの流量は１０倍以上２０００倍以下、好ましくは５０倍以上２００倍以下とすればよく、好ましくは第１の半導体層１０６を形成するときよりも希釈ガスの流量比を小さくする。
【０１１０】
なお、第２の半導体膜６０２の酸素濃度は低いことが好ましい。第２の半導体膜６０２の酸素濃度を低減させることにより、微結晶半導体領域と非晶質半導体領域との界面や、微結晶半導体領域間の界面における、キャリアの移動を阻害する結合を少なくすることができる。
【０１１１】
不純物半導体膜６０４は、第１の半導体膜６００または第２の半導体膜６０２の形成ガスに一導電型を付与する不純物元素を含ませて形成すればよい。例えば、形成ガスにＰＨ３を含む気体を加えればよい。
【０１１２】
次に、不純物半導体膜６０４上にレジストマスク６０６を形成する（図１０（Ｃ））。なお、ここでレジストマスク６０６を形成する前に、不純物半導体膜６０４とレジストマスク６０６の密着性を向上させるためにオゾン水により洗浄を行うことが好ましい。オゾン水により洗浄を行うことで、不純物半導体膜６０４の表面が酸化される。なお、オゾン水洗浄に限定されず、酸素プラズマなどの他の酸化する手段を用いてもよい。
【０１１３】
次に、レジストマスク６０６を用いて、第１の半導体膜６００、第２の半導体膜６０２及び不純物半導体膜６０４を加工して、第１の半導体層６０７、第２の半導体層６０８及び不純物半導体層６１０を形成する（図１１（Ａ））。その後、レジストマスク６０６を除去する。
【０１１４】
次に、第１の半導体層６０７、第２の半導体層６０８及び不純物半導体層６１０を覆って導電膜６１２を形成し、導電膜６１２上にレジストマスク６１４を形成する（図１１（Ｂ））。
【０１１５】
次に、レジストマスク６１４を用いて導電膜６１２を加工して第２の配線層１１２を形成する（図１１（Ｃ））。
【０１１６】
次に、不純物半導体層６１０と第２の半導体層６０８を加工する。この加工工程を図１２（Ａ）〜（Ｅ）に示す。ここで、加工は、エッチングにより一括して行う。なお、図１２には、図１１（Ｃ）における部分６１６のみを拡大して示す。
【０１１７】
まず、エッチングにより不純物半導体層を加工すると、レジストマスクと第２の配線層が後退し、後退した部分と重畳する不純物半導体層が傾斜を有するようにエッチングされる（図１２（Ａ））。
【０１１８】
更にエッチングが進むと、不純物半導体層は更にエッチングされ、第２の半導体層が露出される（図１２（Ｂ））。このとき、不純物半導体層の側面には段差部が形成されている。これは、不純物半導体層のエッチングレートが途中で変化するためである。不純物半導体層の表面は酸化されるなどして変質しているため、不純物半導体層のエッチング初期においてはエッチングレートが低い。しかし、表面近傍の酸化された部分がエッチングされた後は、エッチングレートが高まる。その結果として表面近傍の酸化された部分ではテーパ角が小さく、第２の半導体層に近い部分ではテーパ角が大きくなる。このようにして不純物半導体層の側面には段差部が形成される。
【０１１９】
その後、更にエッチングが進むと、第２の半導体層もエッチングされる（図１２（Ｃ））。第２の半導体層は不純物半導体層の下部と同様にエッチングレートが高いため、第２の半導体層の側面のテーパ角は大きくなるようにエッチングされる。このようにエッチングが進行すると、段差の形状を保ちつつ段差部を不純物半導体層と第２の半導体層の界面近傍まで下げることができる。図１２（Ｃ）では、段差部が不純物半導体層と第２の半導体層の界面に存在している。
【０１２０】
その後、更にエッチングが進むと、段差の形状を保ちつつ段差部を第２の半導体層の側面まで下げることができる（図１２（Ｄ））。そして、その後更にエッチングすることで、段差の形状を保ちつつ段差部を適切な位置まで下げることができる（図１２（Ｅ））。
【０１２１】
このようにして、第２の半導体層の任意の位置に段差部を形成することができる。
【０１２２】
なお、上記エッチングは、シリコンまたはＰがドープされたシリコンに対するエッチングレートが大きく、酸化シリコンに対するエッチングレートが小さい条件により行えばよい。ただし、酸化シリコンに対するエッチングレートが小さすぎると、表面の酸化された部分のエッチングの進行が極端に遅くなってしまう。そのため、ここで用いるエッチング条件は、酸化シリコンのエッチングレートに対するシリコンのエッチングレートが３〜５倍であることが好ましい。
【０１２３】
なお、上記のエッチングは、例えば、ＢＣｌ３とＣｌ２の混合ガスを用いて、バイアスをかけた状態で行う誘導結合プラズマ（ＩＣＰ：Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ）を用いて行えばよい。ＢＣｌ３とＣｌ２の混合ガスは、導電膜６１２が、例えばＴｉ層によりＡｌ層を挟持した構造である場合に、導電膜６１２のエッチングにも使用できるため、導電膜６１２から一括してエッチングができるため好ましい。このように、Ｂを含むガスによれば、酸化された部分を還元してエッチングが進行するため、好ましい。
【０１２４】
または、上記エッチングガスに代えて、Ｆ２，ＣＦ４またはＳＦ６などを用いてもよい。または、ＢＣｌ３、ＨＢｒを用いることも可能である。
【０１２５】
ここで、エッチングは一括して行う場合について説明したが、ドライエッチングのガス種その他のエッチング条件を切り替えて行ってもよい。
【０１２６】
なお、ここで行うエッチングは、第１の半導体層１０６を露出させて、第１の半導体層１０６の表面が概略平坦になるまで行う（図１３（Ａ））。
【０１２７】
その後、レジストマスク６１４を除去して図１に示すＴＦＴを得ることができる（図１３（Ｂ））。
【０１２８】
以上説明したように、図１に示すＴＦＴを作製することができる。
【０１２９】
なお、図２乃至図５に示すＴＦＴも同様に作製することができる。なお、曲面を有する場合には、エッチング条件を異ならせればよい。
【０１３０】
（実施の形態３）
実施の形態１にて説明したＴＦＴは、表示装置のアレイ基板に適用することができる。本実施の形態は、一例として図１に示すＴＦＴを用いたアレイ基板とその作製方法について説明し、更には表示装置とその作製方法について説明する。
【０１３１】
まず、図１のＴＦＴを覆って、絶縁膜７００を形成する（図１４（Ａ））。
【０１３２】
絶縁膜７００は、絶縁性材料（例えば、窒化シリコン、窒化酸化シリコン、酸化窒化シリコンまたは酸化シリコンなど）により形成すればよい。なお、単層で形成してもよいし、複数の層を積層して形成してもよい。ここでは、例えば、窒化シリコンにより形成する。
【０１３３】
次に、絶縁膜７００に、第２の配線層１１２に達するように開口部７０２を形成することで、絶縁層７０４を形成する（図１４（Ｂ））。開口部７０２は、フォトリソグラフィ法を用いて形成すればよい。
【０１３４】
なお、絶縁膜７００をインクジェット法により形成するなどして、既に開口部７０２が設けられている場合には、開口部７０２を更に形成する工程は不要である。
【０１３５】
次に、開口部７０２を介して第２の配線層１１２に接続されるように、画素電極層７０６を形成する（図１４（Ｃ））。
【０１３６】
画素電極層７０６は、透光性を有する導電性高分子（導電性ポリマーともいう。）を含む導電性組成物を用いて形成することができる。導電性組成物を用いて形成した画素電極層７０６は、シート抵抗が１００００Ω／ｓｑｕａｒｅ以下であり、且つ波長５５０ｎｍにおける透光率が７０％以上であることが好ましい。また、導電性組成物に含まれる導電性高分子の抵抗率が０．１Ω・ｃｍ以下であることが好ましい。
【０１３７】
なお、導電性高分子としては、いわゆるπ電子共役系導電性高分子を用いることができる。例えば、ポリアニリン若しくはその誘導体、ポリピロール若しくはその誘導体、ポリチオフェン若しくはその誘導体、又は、アニリン、ピロール及びチオフェンの２種以上の共重合体若しくはその誘導体などがあげられる。
【０１３８】
画素電極層７０６は、例えば、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、インジウム錫酸化物（以下、ＩＴＯと示す。）、インジウム亜鉛酸化物、酸化シリコンを添加したインジウム錫酸化物などを用いて形成することができる。
【０１３９】
画素電極層７０６は、上記材料により形成した膜をフォトリソグラフィ法により加工することで、形成すればよい。
【０１４０】
なお、図示していないが、絶縁層７０４と画素電極層７０６との間に、スピンコーティング法などにより形成した有機樹脂により形成される絶縁層を有していてもよい。
【０１４１】
以上説明したように画素電極層７０６まで形成したアクティブマトリクス基板を用いて、表示装置を作製することができる。
【０１４２】
ところで、チャネル形成領域と重畳する部分に画素電極層によって更なるゲート電極を形成してもよい。チャネル形成領域と重畳して更なるゲート電極を設けることで、ＴＦＴの電界効果移動度及びオン電流を向上させることができる。図１のＴＦＴに更なるゲート電極を設けると、ＴＦＴの電界効果移動度及びオン電流を飛躍的に向上させることができる。
【０１４３】
図１のＴＦＴに、更なるゲート電極が設けられた形態を図１５に示す。図１５に示すＴＦＴでは、画素電極層７０６Ａと同一の層により更なるゲート電極７０６Ｂが設けられている。
【０１４４】
図１５において、絶縁層７０４は更なるゲート電極７０６Ｂのゲート絶縁層として機能する。絶縁層７０４は、絶縁層１０４と同じ材料によって、同程度の厚さで形成することが好ましい。
【０１４５】
なお、図１５では、第１の配線層１０２により構成されるゲート電極と、「更なるゲート電極」の電位を同じ電位としているが、これに限定されない。「更なるゲート電極」に接続される配線を独立に設けて、第１の配線層１０２により構成されるゲート電極とは異なる電位としてもよい。
【０１４６】
図１５に示すＴＦＴは、電界効果移動度が格段に高く、オン電流が非常に大きいＴＦＴとすることができる。従って、スイッチング特性を良好なものとすることができる。このようなＴＦＴを表示装置に用いることで、コントラスト比が高い表示装置を得ることができる。表示装置としては、液晶表示装置及びＥＬ表示装置を挙げることができる。
【０１４７】
液晶表示装置は、上記アクティブマトリクス基板がセル工程及びモジュール工程を経ることで作製される。以下に、セル工程及びモジュール工程の一例について説明する。
【０１４８】
セル工程では、上記した工程により作製したアクティブマトリクス基板と、これに対向する基板（以下、対向基板という）を貼り合わせて液晶を注入する。まず、対向基板の作製方法について、以下に簡単に説明する。
【０１４９】
まず、基板上に遮光層を形成し、該遮光層上に赤、緑、青のいずれかのカラーフィルター層を形成し、該カラーフィルター層上に対向電極層を形成し、該対向電極層上にリブを形成する。
【０１５０】
遮光層は、遮光性を有する材料により選択的に形成する。遮光性を有する材料として、例えば、黒色樹脂（カーボンブラック）を含む有機樹脂、またはクロムを主成分とする材料（クロム、酸化クロムまたは窒化クロム）を用いることができる。遮光性を有する材料の膜を選択的に形成するには、フォトリソグラフィ法などを用いればよい。
【０１５１】
カラーフィルター層は、白色光が照射された際に、赤、緑、青のいずれかの光のみを通過させることができる材料により選択的に形成すればよく、塗り分けを行って選択的に形成すればよい。カラーフィルター層の配列は、ストライプ配列、デルタ配列または正方配列を用いればよい。
【０１５２】
対向基板上の対向電極層は、アクティブマトリクス基板が有する画素電極層と同様の材料及び方法により、対向基板上の全面に形成すればよい。
【０１５３】
対向電極層上のリブは、視野角を拡げるために形成され、有機樹脂材料により選択的に形成される。必要に応じて適宜形成すればよい。
【０１５４】
更には、カラーフィルター層を形成後、対向電極層の形成前にオーバーコート層を形成してもよい。オーバーコート層を形成することで対向電極層の被形成面の平坦性を向上させ、カラーフィルター層に含まれる材料の一部が液晶材料中に侵入することを防ぐことができる。オーバーコート層には、アクリル樹脂またはエポキシ樹脂をベースとした熱硬化性材料が用いられる。
【０１５５】
なお、リブの形成前または形成後にスペーサとしてポストスペーサ（柱状スペーサ）を形成してもよい。ビーズスペーサ（球状スペーサ）を用いる場合には、ポストスペーサを形成しなくてもよい。
【０１５６】
次に、配向膜をアクティブマトリクス基板及び対向基板上に形成する。配向膜の形成は、例えば、ポリイミド樹脂などを有機溶剤に溶かし、これを印刷法またはスピンコーティング法などにより塗布し、有機溶媒を溜去した後基板を焼成することにより行う。配向膜には、液晶分子がある一定のプレチルト角を持って配向するようにラビング処理を施すとよい。ラビング処理は、例えば、ベルベットなどの毛足の長い布により配向膜を擦ることで行えばよい。
【０１５７】
次に、アクティブマトリクス基板と対向基板を、シール材料により貼り合わせる。ビーズスペーサを用いる場合には、ビーズスペーサを所望の領域に分散させて貼り合わせるとよい。
【０１５８】
次に、貼り合わせられたアクティブマトリクス基板と対向基板の間に、液晶材料を注入する。液晶材料を注入した後、注入口を紫外線硬化樹脂などで封止する。または、液晶材料をアクティブマトリクス基板と対向基板のいずれかの上に滴下した後に、これらの基板を貼り合わせてもよい。
【０１５９】
次に、アクティブマトリクス基板と対向基板を貼り合わせた液晶セルの両面に偏光板を貼り付けてセル工程が完了する。
【０１６０】
次に、モジュール工程として、端子部の入力端子にフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ：Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）を接続する。ＦＰＣはポリイミドなどの有機樹脂フィルム上に導電膜により配線が形成されており、異方性導電性ペースト（ＡＣＰ：Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｐａｓｔｅ）を介して入力端子と接続される。ＡＣＰは接着剤として機能するペーストと、金などがメッキされた数十〜数百μｍ径の導電性表面を有する粒子と、により構成される。ペースト中に混入された粒子が入力端子上の導電層とＦＰＣに形成された配線に接続された端子上の導電層に接触することで、電気的な接続を実現する。なお、ＦＰＣの接続後にアクティブマトリクス基板と対向基板に偏光板を貼り付けてもよい。
【０１６１】
以上のように、液晶表示装置を作製することができる。
【０１６２】
なお、液晶材料としてブルー相を示す液晶を用いてもよい。ブルー相は、液晶相の１つであり、コレステリック液晶を昇温していくと、コレステリック相から等方相へ転移する直前に発現する相である。ブルー相は、狭い温度範囲でしか発現しないため、温度範囲を改善するために、５重量％以上のカイラル剤を混合させた液晶組成物を用いる。ブルー相を示す液晶材料とカイラル剤を含む液晶組成物は、応答速度が１０μｓ〜１００μｓと短く、光学的に等方性であるため配向処理が不要であり、視野角依存性が小さい。
【０１６３】
または、本実施の形態の表示装置は、ＥＬ表示装置であってもよい。本実施の形態の表示装置がＥＬ表示装置である場合には、画素電極層７０６上にＥＬ層を形成し、該ＥＬ層上に更なる画素電極層を形成すればよい。
【０１６４】
上記したように形成した画素電極層７０６は、陽極とすることができるため、陰極となる更なる画素電極層を形成する材料としては、仕事関数が小さい材料（例えば、Ｃａ、Ａｌ、ＭｇＡｇ、ＡｌＬｉ）を用いればよい。
【０１６５】
ＥＬ層は、単数の層で構成されていても、複数の層が積層されて形成された積層膜により構成されていてもよく、少なくとも発光層を有する。発光層はホール輸送層を介して更なる画素電極層と接続されることが好ましい。
【０１６６】
なお、本実施の形態のＥＬ表示装置は、トップエミッションとしてもよいし、ボトムエミッションとしてもよいし、デュアルエミッションとしてもよい。
【０１６７】
なお、本実施の形態では、図１のＴＦＴを用いたアレイ基板について説明したが、これに限定されず、図２乃至図５のＴＦＴを用いてもよい。
【０１６８】
（実施の形態４）
上記実施の形態３にて説明したＴＦＴ及び表示装置は、さまざまな電子機器（遊技機も含む）に適用することができる。電子機器としては、例えば、テレビジョン装置（テレビ、またはテレビジョン受信機ともいう）、コンピュータ用のモニタ、電子ペーパー、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機（携帯電話、携帯電話装置ともいう）、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、パチンコ機などの大型ゲーム機などが挙げられる。
【０１６９】
実施の形態３にて説明した表示装置は、例えば電子ペーパーに適用することができる。電子ペーパーは、情報を表示するあらゆる分野の電子機器に用いることが可能である。例えば、電子ペーパーを用いて、電子書籍（電子ブック）、ポスター、電車などの乗り物の車内広告、クレジットカードなどの各種カードにおける表示などに適用することができる。
【０１７０】
図１６（Ａ）は、電子書籍の一例を示している。図１６（Ａ）に示す電子書籍は、筐体８００及び筐体８０１で構成されている。筐体８００及び筐体８０１は、蝶番８０４により連結され、開閉させることができ、紙の書籍と同様に扱うことができる。
【０１７１】
筐体８００には表示部８０２が組み込まれ、筐体８０１には表示部８０３が組み込まれている。表示部８０２及び表示部８０３は、一の画面を分割して表示する構成としてもよいし、異なる画面を表示する構成としてもよい。異なる画面を表示する構成とすることで、例えば、右側の表示部（図１６（Ａ）では表示部８０２）に文章を表示し、左側の表示部（図１６（Ａ）では表示部８０３）に画像を表示することができる。表示部８０２及び表示部８０３は、実施の形態３で説明した表示装置を適用することができる。
【０１７２】
図１６（Ａ）では、筐体８００に、電源入力端子８０５、操作キー８０６及びスピーカ８０７などが備えられている。操作キー８０６は、例えば頁を送る機能を備えていてもよい。なお、筐体の表示部と同一面にキーボードやポインティングデバイスなどを備えていてもよいし、筐体の裏面や側面に、外部接続用端子（イヤホン端子、ＵＳＢ端子、及びＵＳＢケーブルなどの各種ケーブルと接続可能な端子など）または記録媒体挿入部などを備えていてもよい。なお、図１６（Ａ）に示す電子書籍は、更には、無線で情報を送受信できる構成を備えていてもよい。
【０１７３】
図１６（Ｂ）は、デジタルフォトフレームの一例を示している。図１６（Ｂ）に示すデジタルフォトフレームは、筐体８１１に表示部８１２が組み込まれた構成である。表示部８１２は、実施の形態３で説明した表示装置を適用することができる。
【０１７４】
なお、図１６（Ｂ）に示すデジタルフォトフレームは、操作部、外部接続用端子（ＵＳＢ端子、ＵＳＢケーブルなどの各種ケーブルと接続可能な端子など）、記録媒体挿入部などを備える構成とするとよい。これらの構成は、表示部と同一面に備えられていてもよいが、側面や裏面に備えるとデザイン性が向上するため好ましい。例えば、デジタルフォトフレームの記録媒体挿入部に、デジタルカメラで撮影した画像データを記憶したメモリを挿入して画像データを取り込み、取り込んだ画像データを表示部８１２に表示させることができる。なお、図１６（Ｂ）に示すデジタルフォトフレームは、無線で情報を送受信出来る構成としてもよい。
【０１７５】
図１６（Ｃ）は、テレビジョン装置の一例を示している。図１６（Ｃ）に示すテレビジョン装置は、筐体８２１に表示部８２２が組み込まれ、スタンド８２３により筐体８２１が支持されている。表示部８２２は、実施の形態３で説明した表示装置を適用することができる。
【０１７６】
図１６（Ｃ）に示すテレビジョン装置の操作は、筐体８２１が備える操作スイッチや、別体のリモコン操作機により行うことができる。リモコン操作機が備える操作キーにより、チャンネルや音量の調整を行うことができ、表示部８２２に表示される映像を選択することができる。また、リモコン操作機自体に、当該リモコン操作機から出力する情報を表示する表示部が設けられていてもよい。
【０１７７】
なお、図１６（Ｃ）に示すテレビジョン装置は、受信機やモデムなどを備えた構成とする。受信機により一般のテレビ放送の受信を行うことができ、さらにモデムを介して有線または無線による通信ネットワークに接続することで、片方向（送信者から受信者）または双方向（送信者と受信者間、あるいは受信者間同士など）の情報通信を行うことも可能である。
【０１７８】
図１６（Ｄ）は、携帯電話機の一例を示している。図１６（Ｄ）に示す携帯電話機は、筐体８３１に組み込まれた表示部８３２の他、操作ボタン８３３、操作ボタン８３７、外部接続ポート８３４、スピーカ８３５、及びマイク８３６などを備えている。表示部８３２は、実施の形態３で説明した表示装置を適用することができる。
【０１７９】
図１６（Ｄ）に示す携帯電話機は、表示部８３２がタッチパネルであってもよい。表示部８３２がタッチパネルである場合、電話の発信、或いはメールの作成などは、表示部８３２をタッチパネルとして使用することで行うことができる。
【０１８０】
表示部８３２の画面は、主として３つのモードがある。第１のモードは、画像の表示を主とする表示モードであり、第２のモードは、文字などの情報の入力を主とする入力モードである。第３のモードは表示モードと入力モードの２つのモードが混合した表示／入力モードである。
【０１８１】
例えば、電話の発信、或いはメールを作成する場合には、表示部８３２を、文字の入力を主とする文字入力モードとし、画面に表示させた文字の入力操作を行えばよい。この場合には、表示部８３２の画面の大部分を使用してキーボードまたは番号ボタンを表示させることが好ましい。
【０１８２】
図１６（Ｄ）に示す携帯電話機の内部に、ジャイロ、加速度センサなどの傾きを検出するセンサを備えた検出装置を設けることで、携帯電話機の向き（縦または横）に応じて、表示部８３２の表示情報を自動的に切り替える構成とすることもできる。
【０１８３】
画面モードの切り替えは、表示部８３２への接触、または筐体８３１の操作ボタン８３７の操作により行われる構成としてもよいし、表示部８３２に表示される画像の種類によって切り替わる構成としてもよい。
【０１８４】
入力モードにおいて、表示部８３２の光センサで検出される信号を検知し、表示部８３２のタッチ操作が一定期間行われていないときに、画面のモードを入力モードから表示モードに切り替える構成としてもよい。
【０１８５】
表示部８３２は、イメージセンサとして機能させることもできる。例えば、表示部８３２を掌や指で触れ、掌紋及び指紋などをイメージセンサで撮像することで、本人認証を行うことができる。表示部に近赤外光を発光するバックライトまたは近赤外光を発光するセンシング用光源を用いれば、指静脈、掌静脈などを撮像することもできる。
【０１８６】
以上説明したように、実施の形態３にて説明したＴＦＴ及び表示装置は様々な電子機器に適用することができる。
【符号の説明】
【０１８７】
１００    基板
１０２    第１の配線層
１０４    絶縁層
１０６    第１の半導体層
１０８    第２の半導体層
１０９Ａ    第１の側面
１０９Ｂ    第２の側面
１０９Ｃ    第３の側面
１１０    不純物半導体層
１１２    第２の配線層
２００    基板
２０２    第１の配線層
２０４    絶縁層
２０６    第１の半導体層
２０６Ａ    第１の半導体層
２０６Ｂ    第１の半導体層
２０６Ｃ    第１の半導体層
２０８    第２の半導体層
２０８Ａ    第２の半導体層
２０８Ｂ    第２の半導体層
２０８Ｃ    第２の半導体層
２０９Ａ    第１の側面
２０９Ｂ    第２の側面
２１０    不純物半導体層
２１０Ａ    不純物半導体層
２１０Ｂ    不純物半導体層
２１０Ｃ    不純物半導体層
２１２    第２の配線層
２２０Ａ    接線
２２０Ｂ    接線
２２２Ａ    段差部
２２２Ｂ    段差部
２２４Ｂ    接線
２３０    円
２３２    円
３００    基板
３０２    第１の配線層
３０４    絶縁層
３０６    第１の半導体層
３０８    第２の半導体層
３０９Ａ    第１の側面
３０９Ｂ    第２の側面
３０９Ｃ    第３の側面
３１０    不純物半導体層
３１２    第２の配線層
４００    基板
４０２    第１の配線層
４０４    絶縁層
４０６    第１の半導体層
４０８    第２の半導体層
４１０    不純物半導体層
４１２    第２の配線層
５００    基板
５０２    第１の配線層
５０４    絶縁層
５０８    半導体層
５１０    不純物半導体層
５１２    第２の配線層
６００    第１の半導体膜
６０２    第２の半導体膜
６０４    不純物半導体膜
６０６    レジストマスク
６０７    第１の半導体層
６０８    第２の半導体層
６１０    不純物半導体層
６１２    導電膜
６１４    レジストマスク
６１６    部分
７００    絶縁膜
７０２    開口部
７０４    絶縁層
７０６    画素電極層
７０６Ａ    画素電極層
７０６Ｂ    ゲート電極
８００    筐体
８０１    筐体
８０２    表示部
８０３    表示部
８０４    蝶番
８０５    電源入力端子
８０６    操作キー
８０７    スピーカ
８１１    筐体
８１２    表示部
８２１    筐体
８２２    表示部
８２３    スタンド
８３１    筐体
８３２    表示部
８３３    操作ボタン
８３４    外部接続ポート
８３５    スピーカ
８３６    マイク
８３７    操作ボタン
【図１】
2011151381.tif 000003
【図２】
2011151381.tif 000004
【図３】
2011151381.tif 000005
【図４】
2011151381.tif 000006
【図５】
2011151381.tif 000007
【図６】
2011151381.tif 000008
【図７】
2011151381.tif 000009
【図８】
2011151381.tif 000010
【図９】
2011151381.tif 000011
【図１０】
2011151381.tif 000012
【図１１】
2011151381.tif 000013
【図１２】
2011151381.tif 000014
【図１３】
2011151381.tif 000015
【図１４】
2011151381.tif 000016
【図１５】
2011151381.tif 000017
【図１６】
2011151381.tif 000018
【図１７】
2011151381.tif 000019
【図１８】
2011151381.tif 000020