(57)【要約】【課題】不純物含有液体シリコン材料を用いた半導体装置の製造プロセスにおいて、所望の位置に、精度よく不純物含有液体シリコン材料を塗布する。【解決手段】基板１０１上にシリコン膜１０２を形成する第１の工程と、シリコン膜１０２をパターニングする第２の工程と、パターニングしたシリコン膜１０２上に不純物含有液体シリコン材料を塗布する第３の工程を備え、第２の工程では、シリコン膜１０２をゲート電極１０４に接する第１の領域１０２ａと、ゲート電極１０４に接しない第２の領域１０２ｂを含むパターンにパターニングし、第３の工程では、第２の領域１０２ｂに不純物含有液体シリコン材料を着弾させることにより、第１の領域１０２ａに不純物含有液体シリコン材料を行き渡らせる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上にシリコン膜を形成する第１の工程と、
前記シリコン膜をパターニングする第２の工程と、
パターニングした前記シリコン膜上に不純物含有液体シリコン材料を塗布する第３の工程を備え、
前記第２の工程では、前記シリコン膜をゲート電極に接する第１の領域と、前記ゲート電極に接しない第２の領域を含むパターンにパターニングし、
前記第３の工程では、前記第２の領域に前記不純物含有液体シリコン材料を着弾させることにより、前記第１の領域に前記不純物含有液体シリコン材料を行き渡らせることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記第２の工程では、前記第２の領域の面積を前記第１の領域の面積よりも大きく形成することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記第２の工程では、前記第１の領域と前記第２の領域の間に、前記第１の領域と前記第２の領域をつなぐ方向に垂直な方向の幅が、前記第１の領域及び前記第２の領域よりも小さい第３の領域を形成することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記第３の工程では、インクジェット法により、前記不純物含有液体シリコン材料を着弾させることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記第３の工程では、前記第２の領域に着弾した前記不純物含有液体シリコン材料が、毛管現象により、前記第１の領域に移動することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の半導体装置の製造方法を含む電気光学装置の製造方法。
【請求項７】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の半導体装置の製造方法を含む電子機器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法、電気光学装置の製造方法、及び電子機器の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のトップゲート型のＴＦＴ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）の製造方法は、例えば特許文献１に開示されている。特許文献１に開示された方法では、基板上に形成したシリコン層の上にゲート絶縁膜を形成し、その上にゲート電極を形成する。その後、ゲート電極をマスクにしてイオンドーピング法によりシリコン層に不純物（リン）を注入し、レーザーアニールによって注入した不純物を活性化することにより、ソース領域及びドレイン領域を形成する。
しかし、イオンドーピング法を用いた製造プロセスでは、高価なイオン注入装置が必要となる。
【０００３】
そこで、不純物含有液体シリコン材料を用いてソース領域及びドレイン領域を形成する方法も知られている。しかし、不純物含有液体シリコン材料を用いた製造プロセスでは、所望の位置に、精度よく不純物含有液体シリコン材料を塗布することが難しい。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１７３１９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、不純物含有液体シリコン材料を用いた半導体装置の製造プロセスにおいて、所望の位置に、精度よく不純物含有液体シリコン材料を塗布することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の半導体装置の製造方法は、基板上にシリコン膜を形成する第１の工程と、前記シリコン膜をパターニングする第２の工程と、パターニングした前記シリコン膜上に不純物含有液体シリコン材料を塗布する第３の工程を備え、前記第２の工程では、前記シリコン膜をゲート電極に接する第１の領域と、前記ゲート電極に接しない第２の領域を含むパターンにパターニングし、前記第３の工程では、前記第２の領域に前記不純物含有液体シリコン材料を着弾させることにより、前記第１の領域に前記不純物含有液体シリコン材料を行き渡らせるものである。
これにより、所望の位置に、精度よく不純物含有液体シリコン材料を塗布することができる。
【０００７】
さらに、前記第２の領域の面積を前記第１の領域の面積よりも大きく形成することにより、第２の領域に不純物含有液体シリコン材料を着弾させやすくなる。
【０００８】
また、前記第２の工程では、前記第１の領域と前記第２の領域の間に、前記第１の領域と前記第２の領域をつなぐ方向に垂直な方向の幅が、前記第１の領域及び前記第２の領域よりも小さい第３の領域を形成することが望ましい。
【０００９】
前記第３の工程では、インクジェット法により、前記不純物含有液体シリコン材料を着弾させることができる。
また、前記第３の工程では、前記第２の領域に着弾した前記不純物含有液体シリコン材料が、毛管現象により、前記第１の領域に移動することが好ましい。
【００１０】
本発明の半導体装置の製造方法は、電気光学装置や電子機器の製造方法に適用することができる。ここで、電気光学装置とは、例えば、液晶素子、電気泳動粒子が分散した分散媒体を有する電気泳動素子、ＥＬ素子等を備えた装置であって、本発明の半導体装置を駆動回路等に適用した装置などをいう。また、電子機器とは、本発明に係る半導体装置を備えた一定の機能を奏する機器一般をいい、例えば電気光学装置やメモリを備える。その構成に特に限定は無いが、例えばＩＣカード、携帯電話、ビデオカメラ、パーソナルコンピュータ、ヘッドマウントディスプレイ、さらに表示機能付きファックス装置、デジタルカメラのファインダ、携帯型ＴＶ、ＤＳＰ装置、ＰＤＡ、電子手帳、電光掲示板、宣伝広告用ディスプレイ等が含まれる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１（Ａ）〜図１（Ｃ）は、本発明の実施の形態１による、ＴＦＴ（半導体装置）１００の製造方法を説明する図である。また、図２（Ａ）〜図２（Ｃ）は、それぞれ図１（Ａ）〜図１（Ｃ）を上から見た図である。ＴＦＴ１００はトップゲート型のトランジスタである。
まず、図１（Ａ）に示すように、基板１０１上にシリコン膜１０２、ゲート絶縁膜１０３、ゲート電極１０４の各層を形成する。このような基板１０１には、ガラス基板、石英基板、シリコン基板等を用いることができる。
シリコン膜１０２は、例えばシクロペンタシラン（高次シラン化合物）を含む溶液（液体シリコン）をインクジェット法等により基板１０１全面に塗布した後焼成を行って形成する。
【００１２】
なお、高次シラン化合物はシクロペンタシランに限られず、一般式ＳｉｎＸｍ（ｍ＝ｎ、ｍ＝２ｎ−２、またはｍ＝２ｎ）で表されるモノマーであり、ｎが５以上の整数を表すものであればよい。例えば、１個の環系を有するものとしてシクロペンタシラン、シリルシクロペンタシラン、シクロヘキサシラン、シリルシクロヘキサシラン、シクロヘプタシランが、具体的には２個の環系を有するものとして１、１’−ビスシクロブタシラン、１、１’−ビスシクロペンタシラン、１、１’−ビスシクロヘキサシラン、１、１’−ビス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］ドデカシラン、スピロ［６、６］トリデカシランが挙げられる。
液体シリコンは、液体状の高次シラン化合物そのものである溶液のほか、高次シラン化合物を溶媒に溶解した溶液を含む。この溶媒とは、本発明で使用する溶媒としては、ケイ素化合物を溶解し溶媒と反応しないものであれば特に限定されないが、具体例として、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの炭化水素系溶媒の他、エチレングリコールジメチルエーテルなどのエーテル系溶、さらにγ−ブチロラクトンなどの極性溶媒を挙げることができる。このうち、紫外線で分解されないものが好ましい。
【００１３】
さらに、シリコン膜１０２は、フォトリソグラフィ法等により図２（Ａ）に示す形状にパターニングする。図に示すように、シリコン膜１０２は、第１の領域１０２ａ、第２の領域１０２ｂ、及び第３の領域１０２ｃを有している。第１の領域１０２ａはゲート電極１０４形成領域の両側に当たる。また、第２の領域１０２ｂの面積は第１の領域１０２ａの面積よりも大きく形成されている。
第３の領域１０２ｃは、第１の領域１０２ａと第２の領域１０２ｂをつなぐ方向に垂直な方向の幅が、第１の領域１０２ａ及び第２の領域１０２ｂよりも小さく形成されている。
【００１４】
ゲート絶縁膜１０３は、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等によりＳｉＯ２からなる膜を形成する。
ゲート電極１０４は、スパッタ法等によりタンタル（Ｔａ）を成膜することにより形成する。
【００１５】
次に、図１（Ｂ）に示すように、ゲート電極１０４をフォトリソグラフィ技術等によりパターニングする。この時同時に、ゲート絶縁膜１０３もゲート電極１０４と同様にパターニングする。これにより、図２（Ｂ）に示すようにシリコン膜１０２のパターンが表面に露出する。
【００１６】
次に、図１（Ｃ）に示すように、シリコン膜１０２上にインクジェット法を用いて不純物含有液体シリコンを塗布し、焼成することにより、ソース領域・ドレイン領域１０５，１０６を形成する。
ここで、不純物含有液体シリコン材料は、液体シリコンに、不純物としての燐を添加したものとすることができる。
なお、不純物は燐に限られず、ホウ素原子またはリン原子を含む物質が好適に用いられる。
【００１７】
不純物含有液体シリコン材料の生成方法について説明する。シクロペンタシランに黄燐を０．０００１％〜１％の割合で混ぜ、この溶液に紫外線を照射し、開環重合と共重合を行う。紫外線照射の条件は、例えば、波長４０５ｎｍで１００ｍＷ／ｃｍ２の照射を行う。紫外線照射後、溶液を有機溶剤で希釈し、不純物含有液体シリコン材料を得る。
または、シクロペンタシランに紫外線を照射し、開環重合によりシランポリマーを形成した後、黄燐を０．０００１％〜１％の割合で混ぜ、溶媒で希釈してもよい。
【００１８】
不純物含有液体シリコン材料は、インクジェット法によりシリコン膜１０２の第２の領域１０２ｂに着弾させる。着弾した不純物含有液体シリコン材料は、第３の領域１０２ｃを通って第１の領域１０２ａまで広がり、図２（Ｃ）に示すように、第１の領域１０２ａ全体に行き渡る。このとき、不純物含有液体シリコン材料はシリコン膜との濡れ性がよいため、シリコン膜と引き合う力が、不純物含有液体シリコン材料の分子同士が引き合う力より強い。これにより、毛管現象により、不純物含有液体シリコン材料が第２の領域１０２ｂから第１の領域１０２ａに移動する。また、不純物含有液体シリコン材料は、ゲート絶縁膜１０３上には濡れ広がらないので、第１の領域１０２ａ上にのみ不純物含有液体シリコンの膜が形成される。このようにして塗布された不純物含有液体シリコン膜を焼成することにより、第１の領域１０２ａにソース領域・ドレイン領域１０５，１０６が形成される。
【００１９】
インクジェット法により吐出される液滴の直径は５０μｍ〜２００μｍであるのに対し、ＴＦＴ１００のソース領域・ドレイン領域１０５，１０６は１０μｍ幅程度の大きさなので、直接、第１の領域１０２ａに不純物含有液体シリコン材料を塗布しようとしても、着弾する不純物含有液体シリコン材料の量が多すぎてしまう。
実施の形態１では、第２の領域１０２ｂをインクジェット法により吐出した液滴が乗るのに十分な広さに形成しておくことにより、不純物含有液体シリコンの着弾が容易になる。液体シリコンはシリコン膜１０２に対して濡れ性が高いので、第２の領域１０２ｂに着弾した不純物含有液体シリコンは、第３の領域１０２ｃを通って第１の領域１０２ａまで濡れ広がる。
【００２０】
さらに、不純物含有液体シリコンのシリコン膜１０２に対する接触角が１０度以下、基板１０１に対する接触角が３０度以上であることから、シリコン膜１０２上から不純物含有液体シリコンが溢れても、基板１０１上には残らずにシリコン膜１０２上に戻ってくる。
【００２１】
第３の領域１０２ｃは、不純物含有液体シリコンが流動する方向に垂直な方向の幅を、第１の領域１０２ａ及び第２の領域１０２ｂよりも小さく形成されているが、第３の領域１０２ｃの幅が太くなりすぎると、不純物含有液体シリコンを第１の領域１０２ａまで行き渡らせるのに必要な液体材料の量が増え、結果的に形成される膜が厚くなりすぎてしまう。
【００２２】
また、第２の領域１０２ｂは、インクジェット法により吐出される直径５０μｍ〜２００μｍの液滴が着弾するのに十分な面積が必要であるが、大きすぎると、不純物含有液体シリコンを第１の領域１０２ａまで行き渡らせるのに必要な液体材料の量が増え、結果的に形成される膜が厚くなりすぎてしまう。
また、第２の領域１０２ｂの形状は図２に示したものに限られず、例えば図３（Ａ）に示すような円形であってもよい。また、図３（Ｂ）に示すように、第２の領域１０２ｂと第３の領域１０２ｃを一体化してもよい。
【００２３】
電気光学装置
図４は、本発明による電気光学装置の例である有機ＥＬ装置１０の回路図である。各画素領域に形成された画素回路は、電界発光効果により発光可能な発光層ＯＥＬＤ、それを駆動するための制御回路を構成するＴＦＴ１１〜１４などを備えて構成される。一方、駆動回路領域に形成された各駆動回路１５、１６は、上記構成を有する複数のＴＦＴ１００（図示略）を備えて構成されている。駆動回路１５からは、走査線Ｖｓｅｌ及び発光制御線Ｖｇｐが対応する各画素回路に供給され、駆動回路１６からは、データ線Ｉｄａｔａおよび電源線Ｖｄｄが対応する各画素回路に供給されている。走査線Ｖｓｅｌとデータ線Ｉｄａｔａとを制御することにより、対応する各発光部ＯＥＬＤによる発光が制御可能になっている。なお、上記駆動回路は、発光要素に電界発光素子を使用する場合の回路の一例であり、他の回路構成も可能である。
【００２４】
電子機器
図５は、本発明による電子機器の例を示した図である。
図６（Ａ）は、本発明の製造方法によって製造される携帯電話であり、当該携帯電話３３０は、電気光学装置（表示パネル）１０、アンテナ部３３１、音声出力部３３２、音声入力部３３３及び操作部３３４を備えている。本発明は、例えば表示パネル１０における画素回路及び駆動回路を構成する半導体装置の製造に適用される。
【００２５】
図５（Ｂ）は、本発明の製造方法によって製造されるビデオカメラであり、当該ビデオカメラ３４０は、電気光学装置（表示パネル）１０、受像部３４１、操作部３４２及び音声入力部３４３を備えている。本発明は、例えば表示パネル１０における画素回路及び駆動回路を構成する半導体装置の製造に適用される。
【００２６】
図５（Ｃ）は、本発明の製造方法によって製造される携帯型パーソナルコンピュータの例であり、当該コンピュータ３５０は、電気光学装置（表示パネル）１０、カメラ部３５１及び操作部３５２を備えている。本発明は、例えば表示パネル１０を構成する半導体装置の製造に適用される。
【００２７】
図５（Ｄ）は、本発明の製造方法によって製造されるヘッドマウントディスプレイの例であり、当該ヘッドマウントディスプレイ３６０は、電気光学装置（表示パネル）１０、バンド部３６１及び光学系収納部３６２を備えている。本発明は、例えば表示パネル１０を構成する半導体装置の製造に適用される。
【００２８】
上記例に限らず本発明は、あらゆる電子デバイスの製造等に適用可能である。例えば、表示機能付きファックス装置、デジタルカメラのファインダ、携帯型ＴＶ、ＤＳＰ装置、ＰＤＡ、電子手帳、電光掲示盤、宣伝公告用ディスプレイ、ＩＣカードなどにも適用することができる。なお、本発明は上述した各実施形態に限定されることなく、本発明の要旨の範囲内で種々に変形、変更実施が可能である。また、上述した実施形態では、回路素子の一例としてＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を例示したが、他の回路素子に適用しても良いのはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１（Ａ）〜図１（Ｃ）は、本発明の実施の形態１による、ＴＦＴの製造方法を説明する図である。
【図２】図２（Ａ）〜図２（Ｃ）は、図１（Ａ）〜図１（Ｃ）を上から見た図である。
【図３】図３（Ａ）、図３（Ｂ）は、シリコン膜の第２の領域の形状の例を示した図である。
【図４】本発明による電気光学装置の例である有機ＥＬ装置の回路図である。
【図５】本発明による電子機器の例を示した図である。
【符号の説明】
【００３０】
１００  ＴＦＴ、１０１  基板、１０２  シリコン膜、１０２ａ  第１の領域、１０２ｂ  第２の領域、１０２ｃ  第３の領域、１０３  ゲート絶縁膜、１０４  ゲート電極、１０５，１０６  ソース領域・ドレイン領域
【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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