(57)【要約】【課題】  本発明の目的は、大掛かりな装置を必要とせず、原料の使用効率及び取扱いに優れ、廃棄物を減少させることのできる、ゲート電極の形成方法及びデバイスの製造方法を提供することにある。【解決手段】  本発明は、ドープシリコン膜を含むゲート電極の形成方法であって、前記ドープシリコン膜を形成する工程は、少なくとも液体シリコン材料を基板上方に塗布する工程を含む、ゲート電極の形成方法を提供する。また、本発明は、前記ゲート電極の形成方法を使用することを特徴とするデバイスの製造方法を提供する。【選択図】  図１
2005228793.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドープシリコン膜を含むゲート電極の形成方法であって、
前記ドープシリコン膜を形成する工程は、少なくとも液体シリコン材料を基板上方に塗布する工程を含む、ゲート電極の形成方法。
【請求項２】
前記液体シリコン材料は、周期表第３Ｂ族元素又は周期表の第５Ｂ族元素を含む化合物を含む、請求項１記載のゲート電極の形成方法。
【請求項３】
前記化合物を含むシリコン材料を基板上方に塗布する工程の後に、塗布された該化合物を含むシリコン材料に、該化合物を注入する工程を含む、請求項２記載のゲート電極の形成方法。
【請求項４】
前記ドープシリコン膜を形成する工程は、
基板上方に前記液体シリコン材料を塗布する工程の後に、塗布された前記シリコン材料に、周期表第３Ｂ族元素又は周期表の第５Ｂ族元素を含む化合物を注入する工程を含む、請求項１記載のゲート電極の形成方法。
【請求項５】
前記液体シリコン材料が、シラン化合物及び／又は高次シラン、シラン化合物及び／又は高次シランの混合物、及び、シラン化合物及び／又は高次シランの溶液、の少なくとも１つを含む、請求項１〜４の何れかに記載のゲート電極の形成方法。
【請求項６】
前記液体シリコン材料を塗布する工程は、液滴塗布法を用いる、請求項１〜５の何れかに記載のゲート電極の形成方法。
【請求項７】
前記液滴塗布法が、インクジェット法又はディスペンス法である、請求項６記載のゲート電極の形成方法。
【請求項８】
前記ドープシリコン膜を形成する工程は、
前記基板上に前記シリコン液体材料に対して撥液性を示す撥液パターン及び該撥液パターンよりも親液性を示す親液パターンを形成する工程と、
前記親液パターン上に前記液体シリコン材料を塗布する工程と、を含む、請求項１〜７の何れかに記載のゲート電極の形成方法。
【請求項９】
請求項１〜８の何れかに記載のゲート電極の形成方法を使用することを特徴とする、デバイスの製造方法。
【請求項１０】
前記デバイスが、集積回路、薄膜トランジスタ、光電変換装置、又は電気機器である、請求項９記載のデバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集積回路、薄膜トランジスタ、光電変換装置、又は電気機器等の、デバイス全般に係わる技術に関し、詳細には、大掛かりな装置を必要とせず、原料の使用効率及び取扱いに優れ、廃棄物を減少させることのできる、ドープシリコン膜からなるゲート電極の作製方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、集積回路や薄膜トランジスタ等のゲート電極として、ドープポリシリコンが用いられている。このポリシリコンゲート電極は、真空プロセスにより基板全面にポリシリコン膜を形成した後、フォトリソグラフィーにより不要部分を除去するといったプロセスで行われるのが一般的である（特開２０００−３１１１６号公報：特許文献１、特開２０００−２３６０９１号公報：特許文献２、特開平８−２１３４８１号公報：特許文献３、及び特開平７−９４７１８号公報：特許文献４等）。
【０００３】
しかしながら、この様な方法は、（１）大掛かりな装置が必要である、（２）原料の使用効率が悪い、（３）原料が気体であるため扱いにくい、（４）大量の廃棄物が発生する等といった問題がある。
【特許文献１】特開２０００−３１１１６号公報
【特許文献２】特開２０００−２３６０９１号公報
【特許文献３】特開平８−２１３４８１号公報
【特許文献４】特開平７−９４７１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする問題点は、前述した従来技術の問題である。
従って、本発明の目的は、大掛かりな装置を必要とせず、原料の使用効率及び取扱いに優れ、廃棄物を減少させることのできる、ゲート電極の形成方法を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、大掛かりな装置を必要とせず、原料の使用効率及び取扱いに優れ、廃棄物を減少させることのできる、デバイスの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者は、鋭意研究した結果、液体状のシリコン形成材料を用いたドープポリシリコン膜を用いて、真空プロセスやフォトリソグラフィーを用いずにゲート電極を直接形成する方法が、前記目的を達成し得ることの知見を得た。
【０００６】
本発明は、前記知見に基づきなされたもので、下記１．の発明を提供するものである。
１．ドープシリコン膜を含むゲート電極の形成方法であって、
前記ドープシリコン膜を形成する工程は、少なくとも液体シリコン材料を基板上方に塗布する工程を含む、ゲート電極の形成方法。
【０００７】
本発明の好適態様においては、次のように形成するドープシリコン膜からなるゲート電極の形成方法を提供する。
（１）シリコン膜をドープするためのドーパントを含む液体シリコン材料を用いる。
（２）液体シリコン材料を用いて形成したシリコン膜に、イオン打ち込みをする。
（３）シリコン膜をドープするためのドーパントを含む液体シリコン材料を用い、更にイオン打ち込みをする。
【０００８】
また、本発明は、下記２．〜９．の発明をそれぞれ提供するものである。
２．前記液体シリコン材料は、周期表第３Ｂ族元素又は周期表の第５Ｂ族元素を含む化合物を含む、１記載のゲート電極の形成方法。
【０００９】
３．前記化合物を含むシリコン材料を基板上方に塗布する工程の後に、塗布された該化合物を含むシリコン材料に、該化合物を注入する工程を含む、２記載のゲート電極の形成方法。
【００１０】
４．前記ドープシリコン膜を形成する工程は、
基板上方に前記液体シリコン材料を塗布する工程の後に、塗布された前記シリコン材料に、周期表第３Ｂ族元素又は周期表の第５Ｂ族元素を含む化合物を注入する工程を含む、１記載のゲート電極の形成方法。
【００１１】
５．前記液体シリコン材料が、シラン化合物及び／又は高次シラン、シラン化合物及び／又は高次シランの混合物、及び、シラン化合物及び／又は高次シランの溶液、の少なくとも１つを含む、１〜４の何れかに記載のゲート電極の形成方法。
【００１２】
６．前記液体シリコン材料を塗布する工程は、液滴塗布法を用いる、１〜５の何れかに記載のゲート電極の形成方法。
【００１３】
７．前記液滴塗布法が、インクジェット法又はディスペンス法である、６記載のゲート電極の形成方法。
【００１４】
８．前記ドープシリコン膜を形成する工程は、
前記基板上に前記シリコン液体材料に対して撥液性を示す撥液パターン及び該撥液パターンよりも親液性を示す親液パターンを形成する工程と、
前記親液パターン上に前記液体シリコン材料を塗布する工程と、を含む、１〜７の何れかに記載のゲート電極の形成方法。
【００１５】
９．１〜８の何れかに記載のゲート電極の形成方法を使用することを特徴とする、デバイスの製造方法。
【００１６】
１０．前記デバイスが、集積回路、薄膜トランジスタ、光電変換装置、又は電気機器である、９記載のデバイスの製造方法。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、大掛かりな装置を必要とせず、原料の使用効率及び取扱いに優れ、廃棄物を減少させることのできる、ゲート電極の形成方法が提供される。また、本発明によれば、大掛かりな装置を必要とせず、原料の使用効率及び取扱いに優れ、廃棄物を減少させることのできる、デバイスの製造方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明のゲート電極の製造方法について、その好ましい実施形態に基づき説明する。
本発明に係るゲート電極の製造方法は、既述の通り、ドープシリコン膜を含むゲート電極の形成方法であって、該ドープシリコン膜を形成する工程は、少なくとも液体シリコン材料を基板上方に塗布する工程を含む。
【００１９】
本発明は、かかる構成からなるため、大掛かりな装置を必要とすることなく、原料の使用効率及び取扱いに優れ、さらに廃棄物を減少させて、ドープされたポリシリコン膜等のドープシリコン膜を含むゲート電極を形成することができる。
【００２０】
本発明の好適態様では、液体シリコン材料として、シリコン膜をドープするためのドーパントを含む液体シリコン材料を用いる。
【００２１】
ここで使用されるドーパントとしては、熱処理及び／又は光処理による活性化によってｎ型またはｐ型のドープシリコン膜を形成し得るリン、ホウ素又は砒素等の周期表第３Ｂ族元素又は周期表の第５Ｂ族元素を含む化合物が好ましく、具体的にはホウ素、黄燐、デカボランや特開２０００−３１０６６号公報に挙げられているような物質が例示される。
【００２２】
本発明に使用される液体シリコン材料としては、シラン化合物及び／又は高次シランを含む液体を好ましく使用できる。従って、本発明においては、ドーパントを含む液体シリコン材料として、シラン化合物及び／又は高次シラン或いはその溶液に、ドーパントを添加したものが好適に使用される。
【００２３】
上記シラン化合物としては、例えば、一般式ＳｉnＸm（ここで、ｎは３以上の、またｍは４以上のそれぞれ独立な整数を示し、Ｘは水素原子及び／又はハロゲン原子等の置換基を示す。）で表されるシラン化合物等が挙げられる。
【００２４】
また、この液体シリコン材料としては、特開２００３−３１３２９９号公報に記載の高次シラン組成物、即ち、上記シラン化合物に紫外線を照射することにより光重合してなる高次シランを含有する組成物であるか、又は上記シラン化合物の溶液に、紫外線を照射することにより光重合してなる高次シランを含有する組成物を用いる事もできる。
【００２５】
かかる高次シランは、光重合性を有するシラン化合物又はその溶液にＵＶが照射されて該シラン化合物が光重合することにより形成されたもので、その分子量が従来のシリコン膜作製方法で用いられているシラン化合物（例えば、Ｓｉ6Ｈ14であれば分子量は１８２）に比しても比較にならない程大きなもの（１８００程度までの分子量のものが確認されている）である。このような巨大な分子量を持つ高次シランはその沸点が分解点よりも高く、蒸発してなくなる前に膜を形成することができるため、従来のシリコン膜作製法よりも効果的にシリコン膜の形成を行うことができる。なお、実際にこのような高次シランを加熱すると、沸点に達する以前に分解してしまうため、分解点より高い沸点は実験的に決めることはできない。しかし、ここでは蒸気圧の温度依存性や、理論計算によって求めた理論値としての常圧での沸点を意味している。
【００２６】
また、このような高次シランを含有した液体シリコン材料を用いれば、この高次シランの沸点が分解点より高いという性質から、従来のように蒸発してしまう前に急いで高温で加熱するといった必要がない。つまり、昇温速度を穏やかにしたり、減圧しながら比較的低温で加熱するといったプロセスが可能となる。このことは、シリコン層を形成する場合のシリコン同士の結合スピードを制御できるだけでなく、シリコン膜を形成するほど高温ではないが溶媒の沸点よりは高い温度を維持するといった方法によって、シリコン膜中からシリコンの特性劣化の原因となる溶媒を従来の方法よりも効率良く減らすことが可能となることを意味する。
【００２７】
光重合して形成する高次シランとしては、前述したようにその沸点がその分解点よりも高いことが好ましい。このような沸点が分解点よりも高い高次シランは、前駆体であるシラン化合物として後述の好ましいシラン化合物を選定したり、照射するＵＶとして後述の好ましい波長のＵＶ、および照射時間、照射方法、照射エネルギー、および用いる溶媒およびＵＶ照射後の精製方法を選定すること等により、容易に得ることができる。
【００２８】
また、この高次シランについては、その分子量分布を、ＵＶの照射時間や照射量、照射方法によってコントロールすることができる。さらに、この高次シランは、シラン化合物又はその溶液へのＵＶ照射後に、一般的な重合体の精製法であるＧＰＣなどを用いて分離精製することで、任意の分子量の高次シラン化合物を取り出すことができる。また、分子量の異なる高次シラン化合物の間での溶解度の差を利用して精製を行うこともできる。また、分子量の異なる高次シラン化合物の間での、常圧または減圧下での沸点の差を利用して分留による精製を行うこともできる。このようにして、液状体材料中の高次シランの分子量のコントロールを行うことで、より特性バラツキが抑えられた良質のシリコン膜を得ることができるようになる。
【００２９】
高次シランは、その分子量が大きくなればなるほど沸点が高くなり、また溶媒に対する溶解度も減少していく。このため、ＵＶの照射条件によっては光重合後の高次シランが溶媒に溶解しきれずに析出することがあるので、その場合にはマイクロフィルターなどを用いたろ過などによって不溶成分を除去し、高次シランを精製することができる。
【００３０】
ＵＶの照射時間は、所望の分子量分布の高次シランが得られる点で、０．１秒〜１２０分、特に１〜３０分であるのが好ましい。
【００３１】
また、このような高次シランの前駆体であるシラン化合物を含有する前記液状体材料については、その粘度および表面張力を、形成する高次シランの分子量分布に関する前記調整方法とともに溶媒を調整することにより、容易にコントロールすることができる。これは、液状体からシリコン膜を形成する場合、その最大のメリットとしてインクジェット法を用いたパターニング法が採用できる点が挙げられるが、この液滴吐出法によるパターニングにおいて、前述したように粘度および表面張力が溶媒によって容易にコントロール可能であることが、非常に有利な点として作用する。
【００３２】
前記高次シランの前駆体となるシラン化合物としては、ＵＶの照射により重合し得るという光重合性を有する限り特に制限されず、例えば、前述した一般式ＳｉnＸm（ここで、ｎは３以上の、またｍは４以上のそれぞれ独立な整数を示し、Ｘは水素原子及び／又はハロゲン原子等の置換基を示す。）で表されるシラン化合物等が挙げられる。
【００３３】
このようなシラン化合物としては、一般式ＳｉnＸ2n（式中、ｎは３以上の整数を示し、Ｘは水素原子及び／又はハロゲン原子を示す。）で表される環状のシラン化合物や、一般式ＳｉnＸ2n-2（式中、ｎは４以上の整数を示し、Ｘは水素原子及び／又はハロゲン原子を示す。）で表される環状構造を２個以上有するシラン化合物の他、分子内に少なくとも一つの環状構造を有する水素化珪素及びそのハロゲン置換体等、紫外線照射による光重合プロセスを適用し得る、光重合性を有するシラン化合物の全てが挙げられる。
【００３４】
具体的には、１個の環状構造を有するものとして、シクロトリシラン、シクロテトラシラン、シクロペンタシラン、シクロヘキサシラン、シクロヘプタシラン等が挙げられ、２個の環状構造を有するものとして、１、１’−ビシクロブタシラン、１、１’−ビシクロペンタシラン、１、１’−ビシクロヘキサシラン、１、１’−ビシクロヘプタシラン、１、１’−シクロブタシリルシクロペンタシラン、１、１’−シクロブタシリルシクロヘキサシラン、１、１’−シクロブタシリルシクロヘプタシラン、１、１’−シクロペンタシリルシクロヘキサシラン、１、１’−シクロペンタシリルシクロヘプタシラン、１、１’−シクロヘキサシリルシクロヘプタシラン、スピロ［２．２］ペンタシラン、スピロ［３．３］ヘプタタシラン、スピロ［４．４］ノナシラン、スピロ［４．５］デカシラン、スピロ［４．６］ウンデカシラン、スピロ［５．５］ウンデカシラン、スピロ［５．６］ウンデカシラン、スピロ［６．６］トリデカシラン等が挙げられ、その他にこれらの骨格の水素原子を部分的にＳｉＨ3基やハロゲン原子に置換したケイ素化合物を挙げることができる。これらは２種以上を混合して使用することもできる。
【００３５】
これら化合物のうち、分子内の最低一箇所に環状構造を有するシラン化合物は光に対する反応性が極度に高く、光重合が効率よく行えるという点から、これを原料として用いるのが好ましい。その中でも、シクロテトラシラン、シクロペンタシラン、シクロヘキサシラン、シクロヘプタシラン等のＳｉnＸ2n（式中、ｎは３以上の整数を示し、Ｘは水素原子及び／又はフッ素原子、塩素原子、臭素原子、沃素原子等のハロゲン原子を示す。）で表されるシラン化合物は、以上の理由に加えて合成、精製が容易である利点を有するため特に好ましい。
【００３６】
本発明における液体材料に用いられる溶媒としては、前記シラン化合物、又は該シラン化合物が光重合されたことにより形成された高次シランを溶解し、かつ該シラン化合物又は該高次シランと反応しないものであれば特に限定されない。この溶媒は、通常、室温での蒸気圧が０．００１〜２００ｍｍＨｇのものが用いられる。
【００３７】
蒸気圧が２００ｍｍＨｇより高いものでは、コーティングで塗膜を形成する場合に溶媒が先に蒸発してしまい、良好な塗膜を形成することが困難になるからである。一方、蒸気圧が０．００１ｍｍＨｇより低いものでは、同様にコーティングで塗膜を形成する場合に乾燥が遅くなり、シラン化合物又は高次シランのコーティング膜中に溶媒が残留し易くなって、後工程の熱処理及び／又は光照射処理後にも良質のシリコン層が得られ難くなるからである。
【００３８】
また、前記溶媒としては、その常圧での沸点が室温以上であり、シラン化合物のうち分子量の大きいもの又は高次シランの分解点である２５０℃〜３００℃よりも低いものを用いることが好ましい。高次シランの分解点よりも低い溶媒を用いることにより、塗布後、加熱によって高次シランを分解することなく溶媒のみを選択的に除去することができるため、シリコン層に溶媒が残留するのを防止することができ、より良質の膜を得ることができるからである。
【００３９】
溶媒を含む液体シリコン材料に使用される該溶媒、例えば、シラン化合物溶液中の溶媒、又は高次シランを形成する場合のＵＶ照射前では前駆体としてのシラン化合物溶液中の溶媒、若しくはＵＶ照射後は高次シラン溶液中の溶媒となるものの具体例としては、ｎ−ヘキサン、ｎ−ヘプタン、ｎ−オクタン、ｎ−デカン、ジシクロペンタン、ベンゼン、トルエン、キシレン、デュレン、インデン、テトラヒドロナフタレン、デカヒドロナフタレン、スクワランなどの炭化水素系溶媒の他、ジプロピルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールメチルエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、１，２−ジメトキシエタン、ビス（２−メトキシエチル）エーテル、ｐ−ジオキサンなどのエーテル系溶媒、さらにプロピレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、ジメチルホルムアミド、アセトニトリル、ジメチルスルホキシドなどの極性溶媒が挙げられる。
【００４０】
本発明の形成方法に用いられる液体シリコン材料は、好適にはシラン化合物または高次シランを溶質として含有した溶液であり、溶媒としては前記例示のものからなる。溶質濃度としては、通常１〜８０重量％程度であり、所望のシリコン膜厚に応じて調製することができる。８０重量％を超えると、シラン化合物のうち分子量の大きいもの又は高次シランが析出しやすくなり、均一な塗布膜を得るのが困難になる。
【００４１】
また、このシリコン膜を形成する為の液体材料は、その粘度が通常１〜１００ｍＰａ・ｓの範囲に調製可能となるが、塗布装置や目的の塗布膜厚に応じて、その粘度を適宜選択することができる。粘度が１ｍＰａ・ｓより小さくなるとコーティングが困難になり、１００ｍＰａ・ｓを超えると均一な塗布膜を得ることが困難になる。
【００４２】
なお、前記液体シリコン材料には、目的の機能を損なわない範囲で必要に応じてフッ素系、シリコーン系、ノニオン系などの表面張力調節材を微量添加することができる。このノニオン系表面張力調節材は、溶液の塗布対象物への濡れ性を良好化し、塗布した膜のレベルリング性を改良し、塗膜のぶつぶつの発生、ゆず肌の発生などの防止に役立つものである。
【００４３】
この液体シリコン材料は基板への塗布後、必要に応じて熱処理および/または光処理によってシラン化合物または高次シラン組成物が熱分解を起し、アモルファスシリコン膜またはポリシリコン膜を形成することができる。
【００４４】
本発明においては基板を使用することもでき、該基板としては、その種類等に制限されず、種々の材料を選択することができる。例えば、シリコン、ガラス等の非可撓性の基板のほか、フィルム状のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等の可撓性の基板（フィルム）を用いることもできる。
【００４５】
液体シリコン材料を基板に塗布する方法としては、インクジェット装置、ディスペンサー、マイクロディスペンサー等の一般的な液滴塗布装置を用いること、即ちインクジェット法又はディスペンス法が好ましい。液体シリコン材料としてシラン化合物、高次シランを用いる場合には、水、酸素と反応して変性してしまうので、一連の工程は水や酸素が存在しない状態であることが好ましい。よって、一連の工程中の雰囲気は、窒素、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガス中で行なうことが好ましい。さらに必要に応じて水素などの還元性ガスを混入したものが好ましい。また、溶媒や添加物も水や酸素を取り除いたものを用いることが望ましい。
【００４６】
本発明において、ドーパントを含む液体シリコン材料をドープシリコン膜に形成する工程は、通常の方法を採用できる。例えば、溶媒を含む液体シリコン材料を塗布した後は、溶媒を除去するために加熱処理を行う。加熱する温度は使用する溶媒の種類、沸点（蒸気圧）により異なるが通常１００℃〜２００℃である。雰囲気は上記塗布工程と同じ窒素、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガス中で行なうことが好ましい。この時系全体を減圧することで、溶媒の除去をより低温で行うこともできる。これにより、基板の熱による劣化を減少させることができる。次いで、溶媒が除去されたドーパント含有液体シリコン材料を、熱処理および／または光処理によってドープシリコン膜からなるゲート電極に変換する。
【００４７】
本発明の形成方法によって得られるドープシリコン膜（ゲート電極）は、アモルファス状あるいは多結晶状であるが、熱処理の場合には一般に到達温度が約５５０℃以下の温度ではアモルファス状、それ以上の温度では多結晶状のシリコン膜が得られる。アモルファス状のシリコン膜を得たい場合は、好ましくは３００℃〜５５０℃、より好ましくは３５０℃〜５００℃が用いられる。到達温度が３００℃未満の場合は、液体シリコン材料の熱分解が十分に進行せず、十分な厚さのシリコン膜を形成できない場合がある。
【００４８】
熱処理を行う場合の雰囲気は、窒素、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガス、もしくは水素などの還元性ガスを混入したものが好ましい。多結晶状のシリコン膜（ポリシリコン膜）を得たい場合は、上記で得られたアモルファス状シリコン膜に、レーザーを照射して多結晶シリコン膜に変換することができる。
【００４９】
一方、光処理を行う場合に使用する光の光源としては、低圧あるいは高圧の水銀ランプ、重水素ランプあるいはアルゴン、クリプトン、キセノン等の希ガスの放電光の他、ＹＡＧレーザー、アルゴンレーザー、炭酸ガスレーザー、ＸｅＦ、ＸｅＣｌ、ＸｅＢｒ、ＫｒＦ、ＫｒＣｌ、ＡｒＦ、ＡｒＣｌなどのエキシマレーザー等が挙げられる。これらの光源は、一般には、１０〜５０００Ｗの出力のものが用いられるが、通常１００〜１０００Ｗで十分である。これらの光源の波長は液体シリコン材料が多少でも吸収するものであれば特に限定されないが、通常１７０ｎｍ〜６００ｎｍである。また、多結晶シリコン膜への変換効率の点で、レーザー光の使用が特に好ましい。これらの光処理時の温度は通常室温〜１５００℃であり、得られるシリコン膜の半導体特性に応じて適宜選ぶことができる。
【００５０】
本発明はまた、前述したゲート電極の形成方法を使用することによって、ドープシリコン膜からなるゲート電極を備えたデバイスの製造方法を提供することができる。
かかるデバイスの製造方法によれば、大掛かりな装置を必要とせず、原料の使用効率及び取扱いに優れ、廃棄物を減少させることができる。そして、本発明に係るドープシリコン膜からなるゲート電極を備えたデバイスとしては、例えば、集積回路、薄膜トランジスタ、光電変換装置、又は電気機器等として好適に応用することができる。また、この光電変換装置としては、太陽電池などを含み、又、電気機器としては、携帯電話、ディスプレイなどを含む。
【００５１】
本発明に係るデバイスの製造方法においては、少なくとも前述したゲート電極の形成方法を使用する（例えば、シリコン膜をドープするためのドーパントを含む液体シリコン材料を用いてドープシリコン膜からなるゲート電極を形成する）限り、その他のデバイス作成工程は通常の工程を採用することができる。例えば、薄膜トランジスタを作成する場合には、チャネルシリコン膜、ゲート絶縁膜、アニール、エッチング、ソース−ドレイン電極、層間絶縁膜等を、通常の工程により形成することができる。
【００５２】
また、本発明に係るドープシリコン膜からなるゲート電極を形成する際には、基板上に親液／撥液性のパターンを形成し、その親液性の表面上にゲート電極を形成することが好適に行われる。
【００５３】
この撥液/親液パターンには例えば撥液性の単分子をパターニングしたものを用いることができる。この際に使用される単分子膜としては、基体上に成膜される有機分子膜等のあらゆる単分子膜が挙げられ、特に有機化合物極薄膜、中でも自己組織化単分子膜（self assembled monolayers：ＳＡＭ）が次の点で好ましい。即ち、自己組織化単分子膜は、基板などの下地層を構成している原子と反応可能な結合性官能基を持った分子を、配向させて形成された膜である。前記自己組織化膜はフォトレジスト材等の樹脂膜とは異なり、単分子を配向させて形成されているので、極めて膜厚を薄くすることができ、極めて均一な膜となる。これにより、優れた撥液性や親液性を付与した基板にすることができる。
【００５４】
また、本発明に係るドープシリコン膜からなるゲート電極を形成した後には、該ゲート電極の伝導特性を向上させるために、イオン注入（イオン打ち込み）を行うことが好ましい。イオン注入法としては、ｎ型、ｐ型のドーパントを含むシリコン膜の形成に一般的に用いられている方法を特に制限なく採用することができる。例えば、特開平６−２２４２２０号公報や、特開平７−３３５８９０号公報に記載の方法（ゲート電極へのイオン注入に関する技術）等が採用できる。
【００５５】
以下に、本発明の実施例を挙げて、本発明をより具体的に説明するが、本発明は、斯かる実施例により何等制限されるものではない。
【実施例１】
【００５６】
実施例１に係るゲート電極及び薄膜トランジスタの製造工程（断面図）を図１に示す。
ＣＶＤ法を用い、フォトエッチングを行うことにより、ガラス基板１上に、アモルファスシリコン膜からなるチャネルシリコン膜２を形成した。
このシリコン膜をエキシマレーザーアニールによってポリシリコン膜へと再結晶化させた後に、ポリシリコン膜２の上に、ＴＥＯＳ−ＣＶＤ法によって、ゲート絶縁膜３を形成した（図１（１））。更に、この基板上に、オクタデシルトリエトキシシランを０．０１重量％含有したトルエン溶液を、２０００ｒｐｍでスピンコートし、撥液性の単分子膜４（ＳＡＭ膜）を成膜した（図１（２））。
【００５７】
次に、フォトマスク５越しに５００Ｗの高圧水銀灯のＵＶ光を２０分照射し、ゲート電極を形成するパターン状に単分子膜４を除去した（図１（３））。このとき、基板表面の物性を調べたところ、除去された部分だけが親液性の表面（親液領域ａ）に変化していた。
【００５８】
次に、キシレン３０ｍｌにシクロテトラシラン２ｇ及び塩化リン０．１ｇを溶解させた溶液を、窒素雰囲気中で前記親液領域ａ上にインクジェット法を用いてパターン塗布し、６００℃で１時間焼成する事でドープポリシリコンゲート電極６を形成した（図１（４））。
【００５９】
このゲート電極６をマスクとして、リンのイオン注入を行い、ゲート電極６の伝導特性を向上させると同時に、シリコン膜２にソース、ドレイン領域ｓ，ｄを形成した（図１（５））。
【００６０】
次に、活性化アニール、コンタクトホールのエッチング、ソース、ドレイン電極７，８及び層間絶縁膜９の形成を行い、薄膜トランジスタ１０の作製を行うことができた（図１（６））。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明は、大掛かりな装置を必要とすることなく、原料の使用効率及び取扱いに優れ、さらに廃棄物を減少させることのできるゲート電極の形成方法、並びに、大掛かりな装置を必要とすることなく、原料の使用効率及び取扱いに優れ、さらに廃棄物を減少させることのできるデバイスの製造方法として、産業上の利用可能性を有する。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】図１は、実施例１に係るゲート電極及び薄膜トランジスタの製造工程を示す概略説明図である。
【符号の説明】
【００６３】
１０・・・薄膜トランジスタ、１・・・ガラス基板、２・・・シリコン膜、３・・・ゲート絶縁膜、４・・・単分子膜、５・・・フォトマスク、６・・・ドープポリシリコンゲート電極、７，８・・・ソース／ドレイン電極、９・・・層間絶縁膜
【図１】
2005228793.tif 000003