(57)【要約】【課題】一態様における目的は、高精細かつ高開口率の表示装置を得ることである。【解決手段】一実施形態に係る表示装置の製造方法は、絶縁基板上に薄膜トランジスタを形成する工程を含み、前記薄膜トランジスタを形成する工程は、前記絶縁基板の上方に酸化物半導体層を形成し、前記酸化物半導体層の上方にゲート絶縁層を形成し、前記ゲート絶縁層を挟んで前記酸化物半導体層の上方にゲート電極を形成し、前記ゲート電極及び前記ゲート絶縁層の上方からレーザ光を照射することにより、前記酸化物半導体層において前記ゲート電極と対向する第１領域を挟む第２領域及び第３領域を、前記第１領域よりも低抵抗化する、ことを含む。【選択図】    図８
2015130463.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板上に薄膜トランジスタを形成する工程を含む表示装置の製造方法であって、前記薄膜トランジスタを形成する工程は、
前記絶縁基板の上方に酸化物半導体層を形成し、
前記酸化物半導体層の上方にゲート絶縁層を形成し、
前記ゲート絶縁層を挟んで前記酸化物半導体層の上方にゲート電極を形成し、
前記ゲート電極及び前記ゲート絶縁層の上方からレーザ光を照射することにより、前記酸化物半導体層において前記ゲート電極と対向する第１領域を挟む第２領域及び第３領域を、前記第１領域よりも低抵抗化する、
ことを含む表示装置の製造方法。
【請求項２】
前記レーザ光は、波長が紫外領域に属するエキシマレーザである、
請求項１に記載の表示装置の製造方法。
【請求項３】
前記酸化物半導体層は、インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）、亜鉛（Ｚｎ）の少なくとも１つを含む酸化物によって形成される、
請求項１に記載の表示装置の製造方法。
【請求項４】
前記薄膜トランジスタを形成する工程は、
前記絶縁基板の上方に複数の前記酸化物半導体層を形成し、
複数の前記酸化物半導体層の上方に前記ゲート絶縁層を形成し、
複数の前記酸化物半導体層にそれぞれ対応する複数の前記ゲート電極を、前記ゲート絶縁層を挟んで複数の前記酸化物半導体層の上方にそれぞれ形成し、
前記レーザ光の光源を複数の前記ゲート電極及び前記ゲート絶縁層の上方にて走査することにより、複数の前記酸化物半導体層のそれぞれにおいて、前記ゲート電極と対向する第１領域を挟む第２領域及び第３領域を、前記第１領域よりも低抵抗化する、
ことを含む請求項１に記載の表示装置の製造方法。
【請求項５】
絶縁基板の上方に酸化物半導体層を形成し、
前記酸化物半導体層の上方にゲート絶縁層を形成し、
前記ゲート絶縁層を挟んで前記酸化物半導体層の上方にゲート電極を形成し、
前記ゲート電極及び前記ゲート絶縁層の上方からレーザ光を照射することにより、前記酸化物半導体層において前記ゲート電極と対向する第１領域を挟む第２領域及び第３領域を、前記第１領域よりも低抵抗化する、
ことを含む薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項６】
前記レーザ光は、波長が紫外領域に属するエキシマレーザである、
請求項５に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項７】
前記酸化物半導体層は、インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）、亜鉛（Ｚｎ）の少なくとも１つを含む酸化物によって形成される、
請求項５に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、表示装置の製造方法及び薄膜トランジスタの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、酸化物半導体を用いた薄膜トランジスタを備える表示装置が実用化されている。表示装置の一例として、有機エレクトロルミネッセンス表示装置や液晶表示装置等が挙げられる。
薄膜トランジスタの構造の一例として、基板の上方に酸化物半導体層を形成し、酸化物半導体層の上方にゲート絶縁層を介してゲート電極を配置したトップゲート構造が知られている。酸化物半導体層の一部を還元して低抵抗化することにより、酸化物半導体層にソース領域とドレイン領域が形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２５０９８３号公報
【特許文献２】特開２０１０−４０６４５号公報
【特許文献３】特開２０１２−１０４６３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
高精細かつ高開口率の表示装置を実現するためには、薄膜トランジスタの小型化が必要となる。しかしながら、薄膜トランジスタを小型に設計するほど、薄膜トランジスタを精度良く形成することが困難となる。
本発明の一態様における目的は、高精細かつ高開口率の表示装置を得ることである。また、本発明の他の態様における目的は、酸化物半導体を用いた薄膜トランジスタを精度良く形成することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様における表示装置の製造方法は、絶縁基板上に薄膜トランジスタを形成する工程を含み、前記薄膜トランジスタを形成する工程は、前記絶縁基板の上方に酸化物半導体層を形成し、前記酸化物半導体層の上方にゲート絶縁層を形成し、前記ゲート絶縁層を挟んで前記酸化物半導体層の上方にゲート電極を形成し、前記ゲート電極及び前記ゲート絶縁層の上方からレーザ光を照射することにより、前記酸化物半導体層において前記ゲート電極と対向する第１領域を挟む第２領域及び第３領域を、前記第１領域よりも低抵抗化する、ことを含む。
【０００６】
本発明の一態様における薄膜トランジスタの製造方法は、絶縁基板の上方に酸化物半導体層を形成し、前記酸化物半導体層の上方にゲート絶縁層を形成し、前記ゲート絶縁層を挟んで前記酸化物半導体層の上方にゲート電極を形成し、前記ゲート電極及び前記ゲート絶縁層の上方からレーザ光を照射することにより、前記酸化物半導体層において前記ゲート電極と対向する第１領域を挟む第２領域及び第３領域を、前記第１領域よりも低抵抗化する、ことを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】一実施形態における表示装置の構成例を概略的に示す断面図。
【図２】同実施形態における表示装置に適用可能な薄膜トランジスタの構成例を概略的に示す断面図。
【図３】同実施形態における製造工程の一例を説明するための断面図。
【図４】同実施形態における製造工程の一例を説明するための断面図。
【図５】同実施形態における製造工程の一例を説明するための断面図。
【図６】同実施形態における製造工程の一例を説明するための断面図。
【図７】同実施形態における製造工程の一例を説明するための断面図。
【図８】同実施形態における製造工程の一例を説明するための断面図。
【図９】同実施形態における製造工程の一例を説明するための断面図。
【図１０】同実施形態においてレーザ光の照射方向から見たゲート電極及び酸化物半導体層を概略的に示す模式図。
【図１１】同実施形態におけるレーザ光を照射する工程を説明するための模式図。
【図１２】変形例における表示装置の構成例を概略的に示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に、本発明の一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。  
なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更であって容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。
【０００９】
本実施形態においては、酸化物半導体を備える半導体装置の一例として表示装置を開示する。図１は、本実施形態に係る表示装置１の一構成例を概略的に示す断面図である。ここでは、表示装置１が有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）表示装置である場合を想定する。表示装置１は、例えばスマートフォン、タブレット端末、携帯電話機、ノートブックタイプＰＣ、携帯型ゲーム機、電子辞書、或いはテレビ装置などの各種の電子機器に組み込んで使用することができる。
【００１０】
表示装置１は、略同一の矩形状に形成されたアレイ基板ＡＲ及び対向基板ＣＴを備える。  
アレイ基板ＡＲは、ガラス基板や樹脂基板などの光透過性を有する第１絶縁基板１０を備える。アレイ基板ＡＲは、対向基板ＣＴと対向する第１絶縁基板１０の内面１０Ａ側に、絶縁層１１と、絶縁層１１の内部に設けられた薄膜トランジスタＴＲと、絶縁層１１の上に設けられた有機ＥＬ素子ＯＬＥＤとを備える。有機ＥＬ素子ＯＬＥＤは、例えば白色に発光する表示素子である。
【００１１】
アレイ基板ＡＲは、マトリクス状に配置された多数の有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ及び各有機ＥＬ素子ＯＬＥＤに対応する多数の薄膜トランジスタＴＲを備える。図１の例においては、３組の有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１〜ＯＬＥＤ３及び薄膜トランジスタＴＲ１〜ＴＲ３を図示している。以下の説明においては、これら有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１〜ＯＬＥＤ３及び薄膜トランジスタＴＲ１〜ＴＲ３に着目する。
【００１２】
有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１〜ＯＬＥＤ３は、絶縁層１１の上に設けられた画素電極（陽極）ＰＥ１〜ＰＥ３を備える。陽極ＰＥ１〜ＰＥ３は、薄膜トランジスタＴＲ１〜ＴＲ３のドレイン電極にそれぞれコンタクトし、薄膜トランジスタＴＲ１〜ＴＲ３と電気的に接続されている。
【００１３】
有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１〜ＯＬＥＤ３は、さらに、有機発光層ＯＲＧ及び陰極（共通電極）ＣＥを備える。有機発光層ＯＲＧは、陽極ＰＥ１〜ＰＥ３の上にそれぞれ位置している。陰極ＣＥは、有機発光層ＯＲＧの上に位置している。有機発光層ＯＲＧ及び陰極ＣＥは、例えば有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１〜ＯＬＥＤ３に亘って途切れることなく連続的に形成されている。
【００１４】
なお、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１〜ＯＬＥＤ３において、陽極ＰＥ１〜ＰＥ３の各々と有機発光層ＯＲＧとの間には、さらに、ホール注入層やホール輸送層が介在してもよい。また、有機発光層ＯＲＧと陰極ＣＥとの間には、さらに、電子注入層や電子輸送層が介在してもよい。
【００１５】
図１の例において、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１〜ＯＬＥＤ３は、それぞれリブ１２によって区画されている。リブ１２は、絶縁層１１の上に形成され、陽極ＰＥ１〜ＰＥ３のそれぞれのエッジをカバーしている。リブ１２は、例えば絶縁層１１の上において格子状又はストライプ状に形成されている。
【００１６】
有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１〜ＯＬＥＤ３は、透明な封止膜によって封止されることが望ましい。封止膜としては、透明な無機系材料（例えば、シリコン窒化物やシリコン酸化物など）の単層膜或いは積層体が適用可能であり、無機系材料の薄膜と有機系材料の薄膜とを交互に積層した積層体も適用可能である。
【００１７】
対向基板ＣＴは、透明なガラス基板や樹脂基板などの光透過性を有する第２絶縁基板２０を備える。対向基板ＣＴは、アレイ基板ＡＲと対向する第２絶縁基板２０の内面２０Ａ側に、カラーフィルタ層２１と、バリア層２２とを備える。カラーフィルタ層２１は、異なる色の複数種類のカラーフィルタＣＦによって構成される。各カラーフィルタＣＦは、それぞれ有機ＥＬ素子ＯＬＥＤと対向している。図１の例においては、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１〜ＯＬＥＤ３に対してそれぞれ設けられた３つのカラーフィルタＣＦ１〜ＣＦ３を示している。カラーフィルタＣＦ１は、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１と対向し、例えば白色のうちの青色波長の光を透過する青色カラーフィルタである。カラーフィルタＣＦ２は、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ２と対向し、例えば白色のうちの緑色波長の光を透過する緑色カラーフィルタである。カラーフィルタＣＦ３は、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ３と対向し、例えば白色のうちの赤色波長の光を透過する赤色カラーフィルタである。
【００１８】
バリア層２２は、カラーフィルタ層２１を覆っている。このようなバリア層２２は、透明な無機系材料（例えば、シリコン窒化物やシリコン酸化物等）の単層膜或いは積層体が適用可能であり、無機系材料の薄膜と有機系材料の薄膜とを交互に積層した積層体も適用可能である。なお、バリア層２２は、第２絶縁基板２０とカラーフィルタ層２１との間に配置されていてもよい。
【００１９】
アレイ基板ＡＲと対向基板ＣＴとは、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１〜ＯＬＥＤ３と、カラーフィルタＣＦ１〜ＣＦ３との位置合わせを行った上で、例えば接着剤３０によって貼り合わせられている。また、アレイ基板ＡＲ及び対向基板ＣＴの端部において、接着剤３０は、第１絶縁基板１０と第２絶縁基板２０とを接着している。接着剤３０は、例えば低透湿性の材料からなり、水分バリア膜或いは封止膜として機能する。
【００２０】
このような表示装置１においては、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１〜ＯＬＥＤ３のそれぞれが発光した際、それぞれの放射光（白色光）は、カラーフィルタＣＦ１、カラーフィルタＣＦ２、カラーフィルタＣＦ３を介してそれぞれ外部に出射される。このとき、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１から放射された白色光のうち、青色波長の光がカラーフィルタＣＦ１を透過する。また、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ２から放射された白色光のうち、緑色波長の光がカラーフィルタＣＦ２を透過する。また、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ３から放射された白色光のうち、赤色波長の光がカラーフィルタＣＦ３を透過する。各色の光の選択的な混合により、カラー表示が実現される。
【００２１】
すなわち、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１と薄膜トランジスタＴＲ１、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ２と薄膜トランジスタＴＲ２、及び、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ３と薄膜トランジスタＴＲ３は、それぞれ青色、緑色、及び赤色のサブ画素の画素駆動回路に含まれる。そして、これら３つのサブ画素により、１つの画素が形成される。
【００２２】
詳細な説明は省略するが、表示装置１の画素駆動回路は、図１に示した要素の他にも、薄膜トランジスタＴＲとは別途の１又は複数の薄膜トランジスタ及びコンデンサ等を備える。表示装置１の具体的な画素駆動回路の構成としては、種々のものを採用し得る。
【００２３】
図２は、本実施形態に係る表示装置１に適用可能な薄膜トランジスタＴＲの一構成例を概略的に示す断面図である。図２においては、アレイ基板ＡＲに設けられる１つの薄膜トランジスタＴＲを拡大して示し、他の要素の図示を省略している。
薄膜トランジスタＴＲは、ゲート電極ＧＥ、酸化物半導体層ＳＣ、ソース電極ＳＥ、及びドレイン電極ＤＥを含むトップゲート型のトランジスタである。図１に示した絶縁層１１は、例えばアンダーコート層１１０、ゲート絶縁膜１１１、及び層間絶縁膜１１２を含む。
【００２４】
図示した構成例において、第１絶縁基板１０の内面１０Ａは、絶縁膜であるアンダーコート層１１０によって覆われている。アンダーコート層１１０は、シリコン酸化物（ＳｉＯ）、シリコン酸窒化物（ＳｉＯＮ）などによって形成されている。
薄膜トランジスタＴＲを構成する酸化物半導体層ＳＣは、第１絶縁基板１０の上方に位置している。図示した例では、酸化物半導体層ＳＣは、アンダーコート層１１０の上に形成されている。酸化物半導体層ＳＣは、チャネル領域ＳＣＣと、チャネル領域ＳＣＣを挟んだ両側にそれぞれ位置するソース領域ＳＣＳ及びドレイン領域ＳＣＤとを有する。ソース領域ＳＣＳ及びドレイン領域ＳＣＤは、チャネル領域ＳＣＣよりも低抵抗化されている。
【００２５】
酸化物半導体層ＳＣは、例えばインジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）、亜鉛（Ｚｎ）、スズ（Ｓｎ）の少なくとも１つを含む酸化物によって形成されている。酸化物半導体層ＳＣを形成する代表的な例としては、例えば、酸化インジウムガリウム亜鉛（ＩＧＺＯ）、酸化インジウムガリウム（ＩＧＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、酸化亜鉛スズ（ＺｎＳｎＯ）、及び、酸化亜鉛（ＺｎＯ）などが挙げられる。このような酸化物半導体層ＳＣは、アモルファスシリコンからなる半導体層と比較して高移動度を実現することができ、ポリシリコンからなる半導体層と比較してより低温で大面積に亘って均一に成膜できるといった特徴を有する。
【００２６】
酸化物半導体層ＳＣは、ゲート絶縁膜１１１によって覆われている。チャネル領域ＳＣＣとゲート電極ＧＥとは、ゲート絶縁膜１１１を介して対向している。ゲート電極ＧＥは、例えばゲート電極ＧＥと同一層に設けられたゲート配線と電気的に接続されている。
【００２７】
一例として、ゲート電極ＧＥは、モリブデン、タングステン、アルミニウム、チタン、銅などの金属材料或いはこれらの金属材料を含む合金等によって形成されている。
ゲート絶縁膜１１１及びゲート電極ＧＥは、層間絶縁膜１１２によって覆われている。層間絶縁膜１１２を形成する材料としては、オレフィン樹脂、アクリル樹脂、シロキサン樹脂等が利用可能である。層間絶縁膜１１２としてオレフィン樹脂を適用することにより、薄膜トランジスタＴＲのうちの特に酸化物半導体層ＳＣ及びゲート電極ＧＥについての防水性或いは信頼性を向上することが可能となる。
【００２８】
ソース電極ＳＥ及びドレイン電極ＤＥは、層間絶縁膜１１２の上に形成されている。ソース電極ＳＥは、層間絶縁膜１１２及びゲート絶縁膜１１１を貫通するコンタクトホールＣＨ１を介してソース領域ＳＣＳにコンタクトしている。また、ソース電極ＳＥは、例えばソース電極ＳＥと同一層に設けられたソース配線と電気的に接続される。ドレイン電極ＤＥは、ソース電極ＳＥから離間し、層間絶縁膜１１２及びゲート絶縁膜１１１を貫通するコンタクトホールＣＨ２を介してドレイン領域ＳＣＤにコンタクトしている。ドレイン電極ＤＥは、上述の陽極ＰＥと電気的に接続される。他の実施形態として、ドレイン電極ＤＥと陽極ＰＥとの間に他の薄膜トランジスタが介在してもよい。
【００２９】
次に、薄膜トランジスタＴＲないし表示装置１の製造方法について説明する。  
図３〜図９は、図２に示した構成に至るまでの薄膜トランジスタＴＲの製造工程の一例を説明するための断面図である。
まず、図３に示す絶縁基板１０の略全面に、図４に示すようにアンダーコート層１１０を形成する。アンダーコート層１１０は、例えばプラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法を用いて形成することができる。
【００３０】
その後、アンダーコート層１１０の上に酸化物半導体材料を成膜する。酸化物半導体材料は、例えばスパッタリング法を用いて形成することができる。この酸化物半導体材料を、各薄膜トランジスタＴＲを形成する領域に対応する島状にパターニングして、図５に示すような酸化物半導体層ＳＣをマトリクス状に多数形成する。
【００３１】
続いて、図６に示すように、酸化物半導体層ＳＣ及びアンダーコート層１１０の略全面に、ゲート絶縁膜１１１を成膜する。ゲート絶縁膜１１１は、例えばプラズマＣＶＤ法を用いて形成することができる。各酸化物半導体層ＳＣは、ゲート絶縁膜１１１によって完全に覆われる。
続いて、ゲート絶縁膜１１１の上にゲート電極ＧＥの材料となる導電材料を成膜する。この導電材料は、例えばスパッタリング法により形成することができる。この導電材料の上に、各薄膜トランジスタＴＲのゲート電極ＧＥを形成する領域に対応する島状にパターニングしたレジストを形成する。その後、このレジストをマスクとして上記導電材料をパターニングすることにより、上記レジストから露出した上記導電材料を除去する。これにより、図７に示すように各薄膜トランジスタＴＲのゲート電極ＧＥが、ゲート絶縁膜１１１の上に島状に形成される。
【００３２】
続いて、図８に示すように、各ゲート電極ＧＥの上方から、少なくとも各酸化物半導体層ＳＣを含む領域に対してレーザ光Ｌを照射する。
図１０は、レーザ光Ｌの照射方向から見たゲート電極ＧＥ及び酸化物半導体層ＳＣを概略的に示す模式図である。レーザ光Ｌの照射方向から見たとき、ゲート電極ＧＥは、ゲート絶縁膜１１１を挟んで酸化物半導体層ＳＣを跨ぐように形成されている。ゲート電極ＧＥは、レーザ光Ｌを殆ど透過しない。したがって、酸化物半導体層ＳＣにおいてゲート電極ＧＥと対向する第１領域Ａ１にはレーザ光Ｌが到達しない。一方、ゲート絶縁膜１１１はレーザ光を透過する。したがって、酸化物半導体層ＳＣにおいてゲート電極ＧＥによってマスクされない２つの領域、すなわち第１領域Ａ１を挟む第２領域Ａ２及び第３領域Ａ３は、レーザ光Ｌに晒される。レーザ光Ｌのエネルギを受けて、第２領域Ａ２及び第３領域Ａ３の酸化物が還元される。これにより、酸化物半導体層ＳＣの第２領域Ａ２及び第３領域Ａ３に対応する部分が、第１領域Ａ１に対応する部分よりも低抵抗化される。当該低抵抗化された２つの部分は、それぞれソース領域ＳＣＳ及びドレイン領域ＳＣＤとして利用される。低抵抗化されない第１領域Ａ１に対応する部分は、チャネル領域ＳＣＣとして利用される。
【００３３】
ソース領域ＳＣＳ、ドレイン領域ＳＣＤ、及びチャネル領域ＳＣＣを高精度に形成するとの観点から、レーザ光Ｌは指向性（直進性）が強いほど好ましい。また、酸化物半導体層ＳＣの第２領域Ａ２及び第３領域Ａ３に対応する部分を効率的に還元するとの観点から、レーザ光Ｌはゲート絶縁膜１１１を透過し易いほど好ましい。これらを満たすレーザ光として、例えば紫外領域の波長（例えば１０〜４００nm）のレーザ光を使用することができる。具体例を挙げると、レーザ光Ｌとしてエキシマレーザを使用することができる。例えばＡｒＦ、ＫｒＦ、ＸｅＣＩ、ＸｅＦタイプのエキシマレーザの波長は、それぞれ１９３nm、２４８nm、３０８nm、３５１nmであり、いずれも紫外領域に含まれる。
【００３４】
ゲート絶縁膜１１１の上面から酸化物半導体層ＳＣの上面までの厚さを、レーザ光Ｌの波長に応じて決定してもよい。例えば、ゲート絶縁膜１１１と酸化物半導体層ＳＣとの境界におけるレーザ光Ｌの反射が低減されるように、レーザ光Ｌの波長に応じてゲート絶縁膜１１１及び酸化物半導体層ＳＣの厚さを決定する。このようにすることで、酸化物半導体層ＳＣの第２領域Ａ２及び第３領域Ａ３に対応する部分を効率的に還元することが可能となる。
【００３５】
レーザ光Ｌを照射する工程の詳細につき、図１１を用いて説明する。図１１は、図７に示す段階まで製造されたアレイ基板ＡＲに対してレーザ光Ｌを照射する工程を示す模式図である。当該工程には、例えば図１１に示すような線状光源であるレーザヘッド１００を用いる。レーザヘッド１００は、レーザ光Ｌの発生源となるレーザ発生装置に接続されており、例えばアレイ基板ＡＲの一辺と同じか、或いはそれ以上の長さを有する。
【００３６】
レーザヘッド１００は、マトリクス状に多数の酸化物半導体層ＳＣが設けられたアレイ基板ＡＲに対して、ゲート電極ＧＥ側の面から略垂直に入射するレーザ光Ｌを発する。レーザ光Ｌを発するレーザヘッド１００をアレイ基板ＡＲの上で例えば各酸化物半導体層ＳＣのいずれかの並び方向に走査することにより、各酸化物半導体層ＳＣにソース領域ＳＣＳ、ドレイン領域ＳＣＤ、及びチャネル領域ＳＣＣが形成される。
【００３７】
レーザヘッド１００を走査するに際し、各酸化物半導体層ＳＣに対してレーザ光Ｌが照射され、アレイ基板ＡＲの他の領域にレーザ光Ｌが照射されないように、選択的にレーザ光Ｌが発せられてもよい。例えば、各列の酸化物半導体層ＳＣの上に到達した際にレーザヘッド１００がレーザ光Ｌを発し、各列の酸化物半導体層ＳＣの間においてレーザヘッド１００がレーザ光Ｌを発しないように、レーザ発生装置が制御されてもよい。このようにすることで、アレイ基板ＡＲの不要な領域へのレーザ光Ｌの照射が減り、アレイ基板ＡＲの各要素における不所望な反応の発生を防ぐことができる。
【００３８】
各酸化物半導体層ＳＣに対するレーザ光Ｌの照射の後、図９に示すように、各ゲート電極ＧＥを覆う層間絶縁膜１１２を形成する。この層間絶縁膜１１２は、例えばプラズマＣＶＤ法を用いて形成することができる。
続いて、ソース領域ＳＣＳに到達するコンタクトホールＣＨ１と、ドレイン領域ＳＣＤに到達するコンタクトホールＣＨ１とを各酸化物半導体層ＳＣのそれぞれについて形成する。各コンタクトホールＣＨ１及び各コンタクトホールＣＨ２は、例えばレジストパターンを層間絶縁膜１１２の上に形成し、このレジストパターンをマスクとしてエッチング法を用いて形成することができる。
【００３９】
その後、層間絶縁膜１１２の上から例えばスパッタ法を用いて導電材料を成膜し、この導電材料をパターニングすることにより、各酸化物半導体層ＳＣのソース領域ＳＣＳにそれぞれ到達するソース電極ＳＥと、各酸化物半導体層ＳＣのドレイン領域ＳＣＤにそれぞれ到達するドレイン電極ＤＥとを形成する。これにより、図２に示した構成の薄膜トランジスタＴＲが得られる。
【００４０】
以降の工程の詳細な説明は省略するが、図２に示す状態まで製作されたアレイ基板ＡＲにおいて、各薄膜トランジスタＴＲのドレイン電極ＤＥと電気的に接続された画素電極ＰＥ、各有機ＥＬ素子ＯＬＥＤを区切るリブ１２、及び、有機発光層ＯＲＧを形成する工程等を経て、アレイ基板ＡＲが完成する。さらに、アレイ基板ＡＲと別途に製作された対向基板ＣＴを接着剤３０によって貼り合せる工程等を経て、表示装置１が完成する。
【００４１】
以上説明した実施形態においては、レーザ光Ｌを用いて酸化物半導体層ＳＣの一部を低抵抗化することにより、酸化物半導体層ＳＣにソース領域ＳＣＳ及びドレイン領域ＳＣＤが形成される。レーザ光は単波長で指向性が強いため、低抵抗化すべき酸化物半導体層ＳＣの領域（ゲート電極ＧＥによりマスクされない第２領域Ａ２及び第３領域Ａ３）に精度良く照射することが可能である。したがって、酸化物半導体層ＳＣにチャネル領域ＳＣＣ、ソース領域ＳＣＳ、及びドレイン領域ＳＣＤを高精度に形成できる。換言すれば、薄膜トランジスタＴＲを精度よく製造できる。
【００４２】
レーザ光Ｌを用いる場合の他に、酸化物半導体層ＳＣの一部を低抵抗化する方法としては、例えば上面にゲート電極ＧＥの材料となる導電材料が形成されたゲート絶縁膜１１１を、上記導電材料とともにエッチングにより削り込んで酸化物半導体層ＳＣの一部を露出させ、当該一部を還元ガスに晒して低抵抗化する方法を採用し得る。この方法においては、ゲート絶縁膜１１１を削り込む必要があるために製造工程が増える。また、導電材料及びゲート絶縁膜１１１を同時に削り込むために、ゲート電極ＧＥの形状を正確に制御することが困難である。特に、小型な薄膜トランジスタＴＲを実現すべくゲート電極ＧＥを細く形成する場合には、不正確なゲート電極ＧＥの形状が表示装置１の表示品質に与える影響が大きい。
【００４３】
これに対し、本実施形態のようにレーザ光Ｌを用いる場合には、ゲート絶縁膜１１１を削り込む必要がないために、製造工程を簡略化できる。さらに、ゲート電極ＧＥの材料となる導電材料とともにゲート絶縁膜１１１を削り込む必要がないので、ゲート電極ＧＥの形状を正確に制御することができる。これにより、ゲート電極ＧＥを細くするような場合であっても、ゲート電極ＧＥを正確な形状で形成することが可能となる。したがって、安定した性能の薄膜トランジスタＴＲを製造できるとともに、この薄膜トランジスタＴＲを用いた高精細な表示装置を製造することができる。さらに、薄膜トランジスタＴＲのゲート電極ＧＥを細くすることで、表示装置の開口率を高めることができる。
【００４４】
また、酸化物半導体層ＳＣの一部を低抵抗化する方法としては、レーザ光Ｌに代えて酸化物半導体層ＳＣに紫外光を照射する方法を採用し得る。この場合、レーザ光Ｌに比べて紫外光の指向性が弱いために、チャネル領域ＳＣＣをゲート電極ＧＥの直下において正確な形状で形成することが困難である。さらに、上述のように各酸化物半導体層ＳＣに対して選択的にレーザ光Ｌを照射する場合において、レーザ光Ｌに代えて紫外光を使用する場合を想定すると、その指向性の弱さから、ゲート電極ＧＥの端部の下へ紫外光の回り込みが生ずる場合があり、正確に各酸化物半導体層ＳＣに紫外光を照射することが困難である。
【００４５】
また、酸化物半導体層ＳＣの一部を低抵抗化する方法としては、レーザ光Ｌの照射に代えて、水素イオン注入法や水素プラズマ処理によりゲート電極ＧＥをマスクとして水素を酸化物半導体層ＳＣに注入する方法を採用し得る。これらの方法を用いる場合であっても、注入された水素が、ゲート電極ＧＥの下に位置する酸化物半導体層ＳＣの領域に拡散する場合があり、紫外線を用いる場合と同様にゲート電極ＧＥの直下において正確な形状のチャネル領域ＳＣＣを形成することが困難である。
【００４６】
以上のような酸化物半導体層ＳＣを低抵抗化する他の方法との比較からも明らかなように、本実施形態にて開示した製造工程を経れば、薄膜トランジスタＴＲを精度良く形成することができる。また、これにより、薄膜トランジスタＴＲの小型化が可能となり、高精細かつ高開口率の表示装置を製造することができる。
【００４７】
（変形例）
上記実施形態においては、薄膜トランジスタ及びこのトランジスタを含む表示装置の開示例として有機ＥＬ表示装置を示したが、その他の適用例として、液晶表示装置、その他の自発光型表示装置、或いは電気泳動素子等を有する電子ペーパー型表示装置等、あらゆるフラットパネル型の表示装置が挙げられる。また、中小型の表示装置から大型の表示装置まで、特に限定することなく上記実施形態と同様の構成或いは製造工程を適用可能であることは言うまでもない。
【００４８】
一例として、液晶表示装置への適用例を説明する。図１２は、当該変形例に係る表示装置の一構成例を概略的に示す断面図である。この表示装置は、略同一の矩形状のアレイ基板ＡＲ及び対向基板ＣＴを備える。
アレイ基板ＡＲは、ガラス基板や樹脂基板などの第１絶縁基板２１０を備える。アレイ基板ＡＲは、対向基板ＣＴと対向する第１絶縁基板２１０の内面２１０Ａ側に、第１絶縁層２１１と、第２絶縁層２１２と、薄膜トランジスタＴＲと、画素電極ＰＥとを備える。アレイ基板ＡＲは、マトリクス状に配置された多数の薄膜トランジスタＴＲ及び画素電極ＰＥを備える。第１絶縁層２１１は、第１絶縁基板２１０側から順に、アンダーコート層、ゲート絶縁膜、及び層間絶縁膜等を含む。
【００４９】
図１２の例においては、ＦＦＳ（Fringe Field Switching）タイプの液晶表示装置を示しており、第１絶縁層２１１の上に共通電極ＣＥが形成され、この共通電極ＣＥを覆うように形成された第２絶縁層２１２を介して画素電極ＰＥと共通電極ＣＥとが対向している。画素電極ＰＥは、例えば櫛歯状に形成され、薄膜トランジスタＴＲのドレイン電極にコンタクトしている。なお、図１２においては、下層側に共通電極ＣＥ、上層側に櫛歯状の画素電極ＰＥが形成されているが、これとは逆に下層側に画素電極ＰＥが形成され、上層側に櫛歯状の共通電極ＣＥが形成されていてもよい。この場合は、下層の画素電極ＰＥが薄膜トランジスタＴＲのドレイン電極にコンタクトされる。
【００５０】
画素電極ＰＥ及び第２絶縁層２１２は、第１配向膜ＡＬ１によって覆われている。第１配向膜ＡＬ１は、水平配向性を示す材料によって形成され、アレイ基板ＡＲの液晶層ＬＱに接する面に配置されている。
対向基板ＣＴは、透明なガラス基板や樹脂基板などの光透過性を有する第２絶縁基板２２０を備える。対向基板ＣＴは、アレイ基板ＡＲと対向する第２絶縁基板２２０の内面２２０Ａ側に、ブラックマトリクス２２１と、カラーフィルタ層２２２と、オーバーコート層２２３と、第２配向膜ＡＬ２とを備える。
【００５１】
ブラックマトリクス２２１は、第２絶縁基板２２０の内面２２０Ａにおいて、アレイ基板ＡＲに設けられたゲート配線やソース配線、さらには薄膜トランジスタＴＲ等の配線部に対向するように形成され、各画素を区画している。カラーフィルタ層２２２は、第２絶縁基板２２０の内面２２０Ａに形成され、ブラックマトリクス２２１の上にも延在している。カラーフィルタ層２２２は、異なる色の複数種類のカラーフィルタＣＦによって構成される。異なる色のカラーフィルタＣＦ間の境界は、ブラックマトリクス２２１と重なっている。オーバーコート層２２３は、ブラックマトリクス２２１及びカラーフィルタ層２２２を覆っている。オーバーコート層２２３は、ブラックマトリクス２２１及びカラーフィルタ層２２２の表面の凹凸を平坦化する。
【００５２】
上述したようなアレイ基板ＡＲと対向基板ＣＴとは、第１配向膜ＡＬ１及び第２配向膜ＡＬ２が向かい合うように配置されている。アレイ基板ＡＲと対向基板ＣＴとの間には、一方の基板に一体的に形成された柱状スペーサが配置され、これにより、所定のセルギャップが形成される。アレイ基板ＡＲと対向基板ＣＴとは、セルギャップが形成された状態でシール材によって貼り合わせられている。液晶層ＬＱは、第１配向膜ＡＬ１と第２配向膜ＡＬ２との間に形成されたセルギャップに封入されている。液晶層ＬＱは、例えば、誘電率異方性が正（ポジ型）の液晶材料によって構成されている。
【００５３】
このような構成の液晶表示パネルＬＰＮに対して、その背面側には、バックライトＢＬが配置されている。
液晶表示パネルＬＰＮの一方の外面、すなわち第１絶縁基板２１０の外面２１０Ｂには、偏光シートやプリズムシートを含む第１光学素子ＯＤ１が接着されている。また、液晶表示パネルＬＰＮの他方の外面、すなわち第２絶縁基板２２０の外面２２０Ｂには、偏光シートを含む第２光学素子ＯＤ２が接着されている。第１光学素子ＯＤ１に含まれる偏光シートの第１偏光軸と、第２光学素子ＯＤ２に含まれる偏光シートの第２偏光軸とは、例えば、クロスニコルの位置関係にある。
【００５４】
図１２の例において、表示装置は、対向基板ＣＴに対向するカバーガラスＣＧをさらに備える。カバーガラスＣＧの内面ＣＧＡには、帯電防止層（或いはシールド電極）として機能する導電層ＣＤＬが形成されている。導電層ＣＤＬは、少なくともアクティブエリアの全体をカバーし、透明な導電材料によって形成されている。カバーガラスＣＧと第２光学素子ＯＤ２とは、例えば透明な接着剤によって接着されている。
【００５５】
薄膜トランジスタＴＲを介して画素電極ＰＥに印加する電圧をＯＮ／ＯＦＦすることにより、バックライトＢＬから表示面への光の透過を制御することができる。
すなわち、画素電極ＰＥと共通電極ＣＥとの間に電界が形成されていない状態（ＯＦＦ時）では、液晶層ＬＱに含まれる液晶分子は、面内において、第１配向膜ＡＬ１及び第２配向膜ＡＬ２の配向処理方向に応じて初期配向する。バックライトＢＬからの光の一部は、第１光学素子ＯＤ１を透過し、液晶表示パネルＬＰＮに入射する。液晶表示パネルＬＰＮに入射する光は、第１光学素子ＯＤ１の偏光シートの第１偏光軸と直交する直線偏光である。このような直線偏光の偏光状態は、ＯＦＦ時の液晶表示パネルＬＰＮを通過した際にほとんど変化しない。このため、液晶表示パネルＬＰＮを透過した直線偏光は、第２光軸の偏光シートを含む第２光学素子ＯＤ２において吸収される。
【００５６】
一方、画素電極ＰＥと共通電極ＣＥとの間にフリンジ電界が形成された状態（ＯＮ時）では、液晶分子は、面内において、初期配向方向とは異なる方位に配向する。ポジ型の液晶材料においては、液晶分子は、電界と略平行な方向を向くように配向する。液晶表示パネルＬＰＮに入射するバックライトＢＬからの光は、液晶層ＬＱを通過する際に液晶分子の配向状態に応じて変化する。このためＯＮ時において、液晶層ＬＱを通過した少なくとも一部の光は、第２光学素子ＯＤ２を透過する。
【００５７】
以上説明したような構成の表示装置において用いられる薄膜トランジスタＴＲは、上記実施形態にて開示した工程により製造することができる。したがって、当該変形例においても、上記実施形態と同様の効果が得られる。
この他にも、上記実施形態にて開示した製造方法は、種々の薄膜トランジスタに適用することができる。例えば、上記製造方法は、表示装置のソース配線或いはゲート配線を駆動するための駆動回路に含まれる薄膜トランジスタの製造に適用されてもよい。また、上記製造方法は、表示装置ではない他種の半導体装置に含まれる薄膜トランジスタの製造に適用されてもよい。
本発明の実施形態として上述した各構成及び製造工程を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての構成及び製造工程も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
【００５８】
また、本実施形態において述べた態様によりもたらされる他の作用効果について本明細書の記載から明らかなもの、又は当業者において適宜想到し得るものついては、当然に本発明によりもたらされるものと解される。
【符号の説明】
【００５９】
１…表示装置、１０…絶縁基板、１１…絶縁層、１００…レーザヘッド、１１０…アンダーコート層、１１１…ゲート絶縁膜、１１２…層間絶縁膜、ＡＲ…アレイ基板、ＣＴ…対向基板、ＴＲ…薄膜トランジスタ、ＧＥ…ゲート電極、ＳＣ…酸化物半導体層、ＳＥ…ソース電極、ＤＥ…ドレイン電極、ＳＣＣ…チャネル領域、ＳＣＳ…ソース領域、ＳＣＤ…ドレイン領域、ＣＨ１，ＣＨ２…コンタクトホール、Ｌ…レーザ光
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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