(57)【要約】【課題】  本発明の目的は、大掛かりな設備を必要とせず、低コストで、簡略化されたプロセスを備える薄膜トランジスタの製造方法、これを用いた薄膜トランジスタ、デバイスの製造方法及びデバイスを提供することにある。【解決手段】  本発明は、基板の上方に、ドーパントおよび、シラン化合物又は高次シランを含む液体材料を供与してシリコン膜を形成する工程と、前記シリコン膜の一部を光処理することにより、ドーパントが活性化されたドープ膜からなるソース領域及びドレイン領域を形成する光処理工程と、を備える薄膜トランジスタの製造方法を提供する。また、本発明は、前記製造方法により作製された薄膜トランジスタ、前記製造方法を少なくとも工程に備えるデバイスの製造方法、及び該デバイスの製造方法により作製されたデバイスを提供する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャネル領域、ソース領域及びドレイン領域を少なくとも備える薄膜トランジスタの製造方法において、  
基板の上方に、ドーパントおよび、シラン化合物又は高次シランを含む液体材料を供与してシリコン膜を形成する工程と、
前記シリコン膜の一部を光処理することにより、ドーパントが活性化されたドープ膜からなるソース領域及びドレイン領域を形成する光処理工程と、を備えることを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項２】
前記基板に前記液体材料を供与してシリコン膜を形成する前記工程は、前記ドーパントが活性化しない条件で行う事を特徴とする、請求項１記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項３】
前記光処理工程において、前記ソース領域及び前記ドレイン領域が、前記チャネル領域を介し離間して形成されるように、前記シリコン膜の一部を光処理する、請求項１又は２に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項４】
前記液体材料は、前記ドーパントが添加されたシラン化合物を含む液体材料である、または、前記シラン化合物を含む溶液に前記ドーパントが添加された液体材料である、請求項１〜３の何れかに記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項５】
前記液体材料は、前記ドーパントが添加された高次シランを含む液体材料である、または、前記高次シランを含む溶液に前記ドーパントが添加された液体材料である、請求項１〜３の何れかに記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項６】
前記高次シランは、光重合性を有するシラン化合物に、紫外線を照射することにより光重合して形成された高次シランである、又は光重合性を有するシラン化合物を含む溶液に、紫外線を照射することにより、光重合して形成された高次シランである、請求項１〜３の何れかに記載、又は請求項５に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項７】
前記ドーパントは、周期律表の第３Ｂ族の元素を含む物質又は第５Ｂ族の元素を含む物質である、請求項１〜６の何れかに記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項８】
前記液体材料の前記基板に対する供与を、液滴吐出法により行う、請求項１〜７の何れかに記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項９】
前記光処理は、光エネルギー非透過性の部材をマスクとして介在させて行う、請求項１〜８の何れかに記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項１０】
前記光処理は、ゲート電極又はゲート絶縁膜を介在させて行う、請求項１〜８に何れかに記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項１１】
前記光処理は、光エネルギーを付与することである、請求項１〜１０の何れかに記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項１２】
前記光処理は、光エネルギーをパターン状に照射することである、請求項１〜８の何れかに記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項１３】
前記光エネルギーは、レーザーである、請求項１２に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項１４】
請求項１〜１３の何れかに記載の製造方法により作製されたことを特徴とする薄膜トランジスタ。
【請求項１５】
更に、ゲート絶縁膜、ゲート電極、層間絶縁膜、ソース電極およびドレイン電極を備える、請求項１４記載の薄膜トランジスタ。
【請求項１６】
請求項１〜１３の何れかに記載の薄膜トランジスタの製造方法を少なくとも工程に備えることを特徴とするデバイスの製造方法。
【請求項１７】
請求項１６記載のデバイスの製造方法により作製されたことを特徴とするデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ等のアクディブマトリックス駆動型ディスプレイ等のデバイスに用いられる薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の作製技術、及び該ＴＦＴを用いたデバイスの作製技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、シリコンを用いた薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の作製方法として、一般的にはＣＶＤ等の方法でシリコン膜を作成し、フォトレジストを用いてパターニングするのが一般的である。この方法は、大型、高価な装置が必要であることや、大量の廃棄物が出る等の問題を抱えている。  
これに対して、近年、高次シラン化合物の液体材料（液体シリコン材料）を基板に塗布し、熱処理や光処理等をすることによって薄膜トランジスタ等に用いるシリコン膜を作成する方法や、インクジェット等によりその液体材料を直接パターニングすることによって、フォトレジストによるパターニング工程を省く方法等が提案されてきた（ＷＯ００／５９０４０号公報：特許文献１及びＷＯ００／５９０４１号公報：特許文献２）。  
【０００３】
従来の液体シリコン材料を用いた薄膜トランジスタの作製方法の例としては、図１に示す方法が挙げられる。即ち、インクジェット（ＩＪ）法により、ドーパントとシラン化合物を含有した液体材料を複数基板上に塗布した後、熱処理および/または光処理による活性化によって、ドープシリコン膜によるソース−ドレイン領域を形成する（図１（ａ））。次いで、基板上における隣接するドープシリコン膜の間に、ノンドープシリコン膜を形成する為の液体材料を同様にインクジェット法により塗布し、その後熱処理して、ノンドープシリコン膜から成るチャネル領域を形成する（図１（ｂ））。その後、薄膜トランジスタを作製するための通常の方法により、ゲート絶縁膜、ゲート電極、層間絶縁膜及びソース−ドレイン電極を形成することにより、薄膜トランジスタを作製する（図１（ｃ））。
【０００４】
しかしながら、これら従来の薄膜トランジスタの製造方法では、複数回材料塗布を行う必要があり、プロセスが複雑で時間がかかるといった問題がある。また、得られる薄膜トランジスタは、ソース−ドレイン領域とチャネル領域との界面の接触状態にバラつきが生じ、伝導特性が低下するといった問題もある。更に、かかる従来の薄膜トランジスタを用いたアクディブマトリックス駆動型ディスプレイ等のデバイスは、性能が低下するといった問題もある。
【特許文献１】ＷＯ００／５９０４０号公報
【特許文献２】ＷＯ００／５９０４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、本発明の目的は、大掛かりな設備を必要とせず、低コストで、簡略化されたプロセスを備える薄膜トランジスタの製造方法を提供することにある。
【０００６】
また、本発明の他の目的は、伝導特性に優れた薄膜トランジスタを提供することにある。
【０００７】
また、本発明の更に他の目的は、かかる薄膜トランジスタの製造方法を備えた、簡易なプロセスを有するデバイスの製造方法、及びかかる薄膜トランジスタを用いた高性能なデバイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、鋭意研究した結果、基板に特定の液体材料を塗布してシリコンの膜を形成し、これに特定の処理を施すことにより、チャネル層、ソース−ドレイン領域を形成する薄膜トランジスタの製造方法が、前記目的を達成し得ることの知見を得た。
【０００９】
本発明は、前記知見に基づきなされたもので、
「１」チャネル領域、ソース領域及びドレイン領域を少なくとも備える薄膜トランジスタの製造方法において、  
基板の上方に、ドーパントおよび、シラン化合物又は高次シランを含む液体材料を供与してシリコン膜を形成する工程と、
前記シリコン膜の一部を光処理することにより、ドーパントが活性化されたドープ膜からなるソース領域及びドレイン領域を形成する光処理工程と、を備えることを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法を提供するものである。
【００１０】
また、本発明は、「２」前記基板に前記液体材料を供与してシリコン膜を形成する前記工程は、前記ドーパントが活性化しない条件で行う事を特徴とする「１」記載の薄膜トランジスタの製造方法：「３」前記光処理工程において、前記ソース領域及び前記ドレイン領域が、前記チャネル領域を介し離間して形成されるように、前記シリコン膜の一部を光処理する「１」又は「２」に記載の薄膜トランジスタの製造方法。：「４」前記液体材料は、前記ドーパントが添加されたシラン化合物を含む液体材料である、または、前記シラン化合物を含む溶液に前記ドーパントが添加された液体材料である「１」〜「３」の何れかに記載の薄膜トランジスタの製造方法。：「５」前記液体材料は、前記ドーパントが添加された高次シランを含む液体材料である、または、前記高次シランを含む溶液に前記ドーパントが添加された液体材料である「１」〜「３」の何れかに記載の薄膜トランジスタの製造方法。：「６」前記高次シランは、光重合性を有するシラン化合物に、紫外線を照射することにより光重合して形成された高次シランである、又は光重合性を有するシラン化合物を含む溶液に、紫外線を照射することにより、光重合して形成された高次シランである「１」〜「３」の何れかに記載又は「５」に記載の薄膜トランジスタの製造方法。：「７」前記ドーパントは、周期律表の第３Ｂ族の元素を含む物質又は第５Ｂ族の元素を含む物質である「１」〜「６」の何れかに記載の薄膜トランジスタの製造方法。：「８」  前記液体材料の前記基板に対する供与を、液滴吐出法により行う「１」〜「７」の何れかに記載の薄膜トランジスタの製造方法。：「９」前記光処理は、光エネルギー非透過性の部材をマスクとして介在させて行う「１」〜「８」の何れかに記載の薄膜トランジスタの製造方法。：「１０」前記光処理は、ゲート電極又はゲート絶縁膜を介在させて行う「１」〜「８」に何れかに記載の薄膜トランジスタの製造方法。：「１１」前記光処理は、光エネルギーを付与することである「１」〜「１０」の何れかに記載の薄膜トランジスタの製造方法。：「１２」前記光処理は、光エネルギーをパターン状に照射することである「１」〜「８」の何れかに記載の薄膜トランジスタの製造方法。：「１３」前記光エネルギーは、レーザーである「１２」に記載の薄膜トランジスタの製造方法。：「１４」「１」〜「１３」の何れかに記載の製造方法により作製されたことを特徴とする薄膜トランジスタ。：「１５」更に、ゲート絶縁膜、ゲート電極、層間絶縁膜、ソース電極およびドレイン電極を備える「１４」記載の薄膜トランジスタ。：「１６」「１」〜「１３」の何れかに記載の薄膜トランジスタの製造方法を少なくとも工程に備えることを特徴とするデバイスの製造方法。：「１７」「１６」記載のデバイスの製造方法により作製されたことを特徴とするデバイス。；をそれぞれ提供する。  
【００１１】
〔薄膜トランジスタの製造方法〕
以下、本発明の薄膜トランジスタの製造方法について、その好ましい実施形態に基づき、図面を参照しつつ説明する。尚、図２（ａ）〜（ｄ）は、本発明に係る薄膜トランジスタの製造方法の一実施形態における概略工程図である。
【００１２】
本発明に係る薄膜トランジスタの製造方法は、既述の通り、基板の上方に、ドーパントおよび、シラン化合物又は高次シランを含む液体材料を供与してシリコン膜を形成する工程（以下、この工程を「シリコン膜形成工程」ということもある）と、前記シリコン膜の一部を光処理し、ドーパントを活性化させる事により、光処理によってドーパントが活性化されたドープ膜からなるソース領域及びドレイン領域を形成する光処理工程と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
本発明は、かかる構成を具備することにより、従来のようにソース領域、ドレイン領域、チャネル領域を別々に作製した後に接合する必要がなく、大掛かりな設備を必要とせず、低コストで簡略化されたプロセスにより、薄膜トランジスタを製造することが可能となる。  
【００１４】
〔シリコン膜形成工程〕
本発明の製造方法におけるシリコン膜形成工程では、図２（ａ）に示すように、基板の上方に、ドーパントおよび、シラン化合物又は高次シランを含む液体材料（以下、この液体材料を「液体シリコン材料」ということもある）を供与してシリコン膜を形成する。
この液体シリコン材料としてはシラン化合物またはその溶液にドーパントを添加したものを用いる事ができる。  
ここで、「ドーパント」とは、液体シリコン材料中に含まれ、後述の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、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。        
【００１５】
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。
また、この液体シリコン材料としては、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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。  
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。
【００２８】
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。
【００２９】
液体材料に使用される溶媒、すなわち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。
【００３０】
本発明の製造方法に用いられる液体シリコン材料は、前述の通り特定の手法により得られる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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。  
【００３３】
使用する基板としては通常の石英、ホウ珪酸ガラス、ソーダガラスの他、金、銀、銅、ニッケル、チタン、アルミニウム、タングステンなどの金属基板や、プラスチック基板など、製造するトランジスタの用途に応じて適宜選択される。なお、ここでいう基板（基体）とは、ガラス等の基板上に絶縁膜等の各種構成要素を形成したものも含めたものである。
【００３４】
液体シリコン材料の塗布方法としては、スピンコート法、ロールコート法、カーテンコート法、ディップコート法、スプレー法、液滴吐出法等の方法を用いることができるが、特に液滴吐出法を採用するのが、フォトリソグラフィー工程や材料の無駄を省いて低コスト化を図ることができ、好ましい。
【００３５】
この液体シリコン材料は基板への塗布後、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。この時点では膜中のドーパントはシリコンと化学的な結合を結んでいない為にシリコン膜はノンドープ膜のまま、つまり真性半導体的な伝導特性である。
この時の熱処理温度は液体シリコン材料が熱分解を起こし、シリコン膜を成膜できるが、ドーパントが活性化しない温度で行う必要があるため、300〜600℃の間で行う事が好ましい。300℃未満では液体シリコン材料が熱分解を起こさない場合もあり、600℃を超えるとドーパントが活性化されるおそれがある為である。
【００３６】
〔光処理工程〕
次に、本発明の製造方法における光処理工程では、図２（ｃ）に示すように、前述したシリコン膜形成工程で形成されたシリコン膜の一部を光処理によりドーパントが活性化されたソース領域及びドレイン領域と、光処理が行われなかったチャネル領域を介して離間して形成されるようにパターン状に光処理することにより、ドープ膜からなるソース領域及びドレイン領域と、ノンドープ膜からなるチャネル領域とを一体的に形成する。
【００３７】
この光処理の方法としては、ソース−ドレイン領域を形成しようとする部分だけにレーザー等の光が当たる（光エネルギーが付与される）ように、マスクを通して行うことが好ましい。マスクとしては、光エネルギー非透過性の部材である限り、特に制限されず種々のものを使用することができる。  
また、この光処理方法としては、光エネルギーを所望のパターン状に照射されるように走査を行う事もできる。この時、照射する光のエネルギー密度や走査速度を制御する事によりドーパントを活性化率を任意に調整する事ができる。
【００３８】
光処理を行うための光エネルギー源としては、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シリコン膜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。
【００３９】
このような光処理により、シリコン膜中のドーパントがシリコンと結合を起こすため、光照射された部分のみがドープシリコン膜として導電化することになり、ソース−ドレイン領域として形成することができる。一方、光処理されない部分はであるノンドープシリコン膜のままである為に、薄膜トランジスタにおいてチャネル領域として機能する事ができる。
このようにして、光処理により、これら領域を一体的に形成することができる。
【００４０】
〔その他の工程〕
また、薄膜トランジスタにおけるチャネル領域及びソース−ドレイン領域以外のゲート絶縁膜、ゲート電極、層間絶縁膜及びソース−ドレイン電極部分の形成方法としては、特に制限されず、従来の真空プロセスやフォトリソグラフィーを用いたプロセスを用いても良いし、全て液体材料からなる液体プロセスによる成膜等の方法を用いてもよい。
【００４１】
本発明に係る薄膜トランジスタの製造方法によれば、チャネル領域とソース−ドレイン領域との２ヶ所を別々に成膜する従来の場合（図１）に比べて、ドーパントを含む１種類の液体シリコン材料を基板に一度供与するだけでよいためプロセスが簡易である。
【００４２】
また、液体シリコン材料をインクジェット法によりパターニングする場合には、その精度はせいぜい１０μｍ程度であるが、これに比べて光やレーザーでのパターニング処理はサブミクロンの精度で行う事が出来る為に、極めて精度よくチャネル領域の形成を行うことができる。
【００４３】
また、チャネル領域とソース−ドレイン領域とを同時に形成するので、界面特性の極めて良好な薄膜トランジスタを得ることができる。
【００４４】
また、図３に示すように、ゲート絶縁膜、ゲート電極をシリコン膜の上に形成した後に、本発明に係る光処理によるソース-ドレイン領域とチャネル領域の形成を行う事もできる。このようにすれば、ゲート電極自体がマスクとなる為、自己整合的にソース−ドレイン領域を形成することができる。この場合、マスク合わせの必要がないため、より低コスト、低工程数、高精度の、薄膜トランジスタの作製をすることができる。
【００４５】
図２及び図３は、トップゲート型の薄膜トランジスタを製造する場合を例としているが、図４に示すように、ボトムゲート型の薄膜トランジスタを製造する場合でも、同様にして本発明を適用することができる。
【００４６】
この場合は、前述したような基板表面からの光処理だけでなく、図５に示すように、ボトムゲート型薄膜トランジスタにおいて、予めゲート電極、ゲート絶縁膜を形成しておき、そこへ液体シリコン材料によってシリコン膜を形成したのちに、基板裏面からレーザー照射等の光処理を行うことで、トップゲート型の場合と同様に、ゲート電極自体が光照射に対するマスクとなり自己整合的にソース−ドレイン領域を形成することができる。          
【００４７】
〔薄膜トランジスタ〕
本発明の薄膜トランジスタは、前述した薄膜トランジスタの製造方法により作製されたものであり、チャネル領域、ソース−ドレイン領域、ゲート絶縁膜、ゲート電極、層間絶縁膜及びソース−ドレイン電極を備え、界面特性、伝導特性に優れたものである。  
【００４８】
〔デバイスの製造方法〕
本発明に係るデバイスの製造方法は、前述した薄膜トランジスタの製造方法を少なくとも工程に備えるものであり、簡易なプロセスを有する方法である。このため、前述の薄膜トランジスタを備えた優れたデバイスを、容易に得ることができる。  
【００４９】
〔デバイス〕
本発明のデバイスは、前述したデバイスの製造方法により作製されたものであり、高性能なものである。
【００５０】
本発明のデバイスは、前述した方法により得られるものであるため、薄膜トランジスタのソース領域、チャネル領域及びドレイン領域のそれぞれの接合面にバラつきがなく、このため該薄膜トランジスタを用いたデバイスとして優れた性能を有するものである。
【００５１】
本発明のデバイスは、薄膜トランジスタを用いたデバイス全般に適用可能であり、例えば、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ等のアクディブマトリックス駆動型ディスプレイ等として応用できる。
【発明の効果】
【００５２】
本発明によれば、大掛かりな設備を必要とせず、低コストで、簡略化されたプロセスを備える薄膜トランジスタの製造方法を提供することができる。また、本発明によれば、伝導特性に優れた薄膜トランジスタを提供することができる。更に、本発明によれば、簡易なプロセスを有するデバイスの製造方法及び高性能なデバイスを提供することができる。      
【００５３】
本発明は、前述した各実施形態を好適に提供するものであるが、これらの実施形態に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５４】
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】
【００５５】
以下の実験はすべて酸素濃度が10ppm以下の窒素雰囲気下で作業を行った。  
テトラシラン２ｇとシクロヘキサシラン１０ｇをトルエン２０ｍｌに溶解させた。この溶液を攪拌しながら波長２５４ｎｍ、強度４０ｍＷ／ｃｍ２のＵＶを５分間照射し高次シラン組成物を調製した。ここにデカボランを５００ｍｇ溶解させその後、０．５μｍのフィルターで濾過を行い、ドーパントを含有した高次シラン組成物を得た。
【００５６】
基板としてオゾン洗浄器により表面を親液化したガラス基板を用い、またドーパントを含む液体シリコン材料としてデカボランを含む上記高次シラン組成物を用い、該親液化ガラス基板上に、該高次シラン組成物をインクジェット法によりパターン塗布した。その後、これを４００℃で１時間焼成することにより、円形状の直径２００μｍ、厚さ１５００Åのデカボランを含有したアモルファスシリコン膜形成した。このシリコン膜の伝導特性は真性半導体であり、ノンドープ膜であった。
【００５７】
次に、シリコン膜の中央１０μｍ＊２００μｍの領域の上部をマスクで覆い、その上から該シリコン膜表面に、波長３０８ｎｍ、エネルギー密度３５０ｍＪ／ｃｍ２のパルスレーザーの照射を行ってデカボラン中のホウ素を活性化させることにより、導電性のソース−ドレイン領域（ドープシリコン膜）を形成した。これにより、マスクでパルスレーザーが照射されなかった１０μｍ＊２００μｍの真性半導体のチャネル領域とそれによって離間されたｐ型半導体のソース−ドレイン領域が一体に形成された。
【００５８】
その後、従来一般的に用いられている成膜プロセスとリソグラフィ法を用いて、ゲート絶縁膜、ゲート電極、層間絶縁膜、ソース−ドレイン電極の形成を行い、薄膜トランジスタを作製した。
【００５９】
このようにして完成した薄膜トランジスタの伝導特性を測定した結果、ＯＮ−ＯＦＦ比が１０８、移動度が０．２ｃｍ２／Ｖｓであり、高性能で実用的な薄膜トランジスタが極めて簡単なプロセスにより作製できた。
【実施例２】
【００６０】
石英基板の表面全面に、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の単分子膜を形成させて、該基板表面の撥液処理を行った。
【００６１】
次に、この撥液化基板表面の一部領域（幅５μｍ、長さ１ｍｍの領域）に電子線を照射して、上記単分子膜を除去し、親液性の領域を形成した。
【００６２】
次に、金超微粒子をテルピネオール中に３６重量％含まれたもの（真空冶金社製商品「パーフェクトゴールド」）をインクジェット法によって親液領域上にパターン塗布し、幅５μｍ、長さ１ｍｍのゲート電極を形成した。更に、このゲート電極が形成された基板表面全体の上に、ポリシラザンのキシレン溶液をインクジェット法により塗布し、３００℃で３０分焼成を行い、厚さ１５００Åのゲート絶縁膜を形成した。このとき、図５（ａ）に示す状態となっていた。
【００６３】
このゲート絶縁膜を介して基板上のゲート電極の上位部に、実施例１において調製したものと同じ液体シリコン材料であるドーパントを含有した高次シラン組成物をインクジェット法によりパターン塗布し、波長２５４ｎｍのＵＶを照射しながら、真空中で３００℃、２時間焼成を行い、幅１００μｍ、長さ１ｍｍのシリコン膜を形成した。このとき、図５（ｂ）に示す状態となっていた。
【００６４】
次いで、基板の裏面側から該裏面全体に向けて波長３０８ｎｍ、エネルギー密度３２０ｍＪ／ｃｍ２のパルスレーザーを照射した。
【００６５】
ゲート電極上の幅５μｍ、長さ１ｍｍの領域は光が照射されなかったために、ノンドープ膜のままとなっており、それ以外の光が照射されたシリコン膜は光エネルギーによってドーパントが活性化された為、ドープ膜へと変化していた。こうして、マスクを用いる事無しに、チャネル領域とソース−ドレイン領域を極めて高精度に簡単なプロセスで作成する事ができた。
このとき、図５（ｃ）に示す状態となっていた。
【００６６】
その後、半導体プロセスで通常行われているプロセスを用いて、層間絶縁膜、透明電極、ソース電極等の形成工程を経る事によって、本発明の薄膜トランジスタを用いたアクティブマトリックス型液晶ディスプレイパネルを作製することができた。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明は、大掛かりな設備を必要とせず、低コストで、簡略化されたプロセスを備える薄膜トランジスタの製造方法、伝導特性に優れた薄膜トランジスタ、簡易なプロセスを有するデバイスの製造方法、及び高性能なデバイスとして、産業上の利用可能性を有する。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】図１（ａ）〜（ｃ）は、従来の薄膜トランジスタの製造方法の一例における概略工程図である。
【図２】図２（ａ）〜（ｄ）は、本発明に係る薄膜トランジスタの製造方法の一実施形態における概略工程図である。
【図３】図３（ａ）〜（ｄ）は、本発明に係る薄膜トランジスタの製造方法の他の実施形態における概略工程図である。である。
【図４】図４（ａ）〜（ｄ）は、本発明に係る薄膜トランジスタの製造方法の更に他の実施形態における概略工程図である。
【図５】図５（ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施例２に係る製造方法における概略工程図である。
【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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