JP4522904B2

JP4522904B2 - 半導体装置の作製方法

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Publication number: JP4522904B2
Application number: JP2005114330A
Authority: JP
Inventors: 洋平神野; 康子渡辺
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2004-04-19
Filing date: 2005-04-12
Publication date: 2010-08-11
Anticipated expiration: 2025-04-12
Also published as: JP2005333118A

Description

本発明は、大面積ガラス基板上に形成したトランジスタ等の能動素子、及び該能動素子を含む液晶表示装置（以下「ＬＣＤ」ともいう。）及びＥＬ表示装置並びにそれらの製造方法に関する。特に、インクジェット法に代表される液滴吐出法を用いた薄膜トランジスタ、液晶表示装置、ＥＬ表示装置及びその作製方法に関するものである。

従来、ガラス基板上の薄膜トランジスタ（以下「ＴＦＴ」ともいう。）によって構成される、所謂アクティブマトリクス駆動方式の液晶表示パネルは、半導体集積回路の製造技術と同様に、フォトマスクを使った光露光工程により、各種薄膜をパターニングすることにより製造されてきた。

これまで、一枚のマザーガラス基板から複数の液晶表示パネルを切り出して、大量生産を効率良く行う生産技術が採用されてきた。マザーガラス基板のサイズは、１９９０年初頭における第１世代の３００×４００ｍｍから、２０００年には第４世代となり６８０×８８０ｍｍ若しくは７３０×９２０ｍｍへと大型化して、一枚の基板から多数の表示パネルが取れるように生産技術が進歩してきた。

ガラス基板若しくは表示パネルのサイズが小さい場合には、露光装置により比較的簡便にパターニング処理を行うことが可能であったが、基板サイズが大型化するにつれ、１回の露光処理で表示パネルの全面を同時に処理することが不可能となっていた。その結果、フォトレジストが塗布された領域を複数の領域に分割して、所定のブロック領域毎に露光処理を行い、順次それを繰り返して基板全面の露光を行う方法などが開発されてきた（例えば、特許文献１参照。）。

また、アクティブマトリクス型のＬＣＤやＥＬ表示装置に用いられる、複数のＴＦＴからなるアクティブマトリクス基板を形成するにあたり、ＴＦＴのドレイン領域の端部に集中する電界を緩和し、所謂ホットキャリア（ホットエレクトロン又はホットホール）効果を抑制するために、ソース、ドレイン領域の端部に形成された比較的低濃度の不純物領域（ＬＤＤ領域；ＬｉｇｈｔｌｙＤｏｐｅｄＤｒａｉｎＲｅｇｉｏｎｓ）を設ける技術が用いられている（例えば、特許文献２参照。）。
特開平１１−３２６９５１号公報特開平１０−１３５４６８号公報

しかしながら、ガラス基板のサイズは、第５世代で１０００×１２００ｍｍ若しくは１１００×１３００ｍｍへとさらに大型化し、第６世代では１５００×１８００ｍｍ、第７世代では２０００×２２００ｍｍ、第８世代では２５００×３０００ｍｍ級、若しくはそれ以上のサイズが想定されるにつけ、従来のパターニング方法のみによるプロセスでは、生産性良く、低コストで表示パネルを製造することが困難となってきた。すなわち、つなぎ露光により多数回の露光処理を行えば処理時間は増大し、基板の大型化に対応することが困難となってきた。

また、ＴＦＴにＬＤＤ領域を設ける場合には、半導体膜に注入される不純物に濃度差を設けるために、マスクとなる絶縁膜を別途形成したり、ゲート電極層の形状を工夫したりする必要があり、パターニング工程が自ずと増加してしまい、工程が複雑なものとなっていた。また、工程が増加するにつれて、当然乍ら、装置稼働コストや材料コストが嵩み、また、重金属や絶縁物等を含む多量の廃液を処理することが要求されるという問題点が内在していた。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、簡略化された工程で作製可能なＴＦＴに代表される半導体装置、及び該半導体装置を含む液晶表示装置及びＥＬ表示装置、並びにそれらの作製方法を提供することを目的としている。特に、ＬＤＤ領域を有するＴＦＴを用いた半導体装置、及び該半導体装置を含む液晶表示装置及びＥＬ表示装置を簡略化された工程で提供することを目的としている。

上記課題を解決するため、本発明に係る半導体装置は、チャネル領域、一対の不純物領域及び一対の低濃度不純物領域からなる半導体層と、ゲート絶縁膜を介して、前記半導体層に接して形成された、膜厚差を有する単層構造又は積層構造のゲート電極層を含むことを特徴としている。

そして、前記一対の低濃度不純物領域は、膜厚差を有するゲート電極層のうち、膜厚の薄い方の領域に重なって形成されていることを特徴としている。

また、上記課題を解決するため、本発明に係る半導体装置の作製方法は、半導体層上にゲート絶縁膜を形成し、前記ゲート絶縁膜上に、膜厚差を有する単層構造又は積層構造のゲート電極層を形成し、前記ゲート電極層をマスクとして、前記半導体層に不純物を導入することにより、一対の不純物領域及び一対の低濃度不純物領域を形成することを特徴としている。

そして、前記一対の低濃度不純物領域は、膜厚差を有するゲート電極層のうち、膜厚の薄い方の領域に重なるように形成されることを特徴としている。

また、上記課題を解決するため、本発明に係る半導体装置の作製方法は、半導体層上にゲート絶縁膜を形成し、前記ゲート絶縁膜上にゲート電極層を形成し、前記ゲート電極層の焼成前後における幅の変化を利用して、前記半導体層中に濃度の異なる不純物元素を導入し、一対の不純物領域及び一対の低濃度不純物領域を形成することを特徴としている。

本発明は、膜厚差を有する単層構造又は積層構造のゲート電極層を含むことを特徴としているため、該ゲート電極層の膜厚差を利用して、低濃度不純物領域を容易に形成することができる。しかも、一度の不純物元素のドーピングによって、不純物領域と低濃度不純物領域を同時に作製することも可能である。これによって、ゲート電極層に低濃度不純物領域がオーバーラップした構造（Ｌｏｖ構造）を有するＴＦＴのごとき半導体装置を容易に作成することができる。

また、本発明は、膜厚差を有する単層構造又は積層構造のゲート電極層を含むことを特徴としているが、このようなゲート電極層は、特に液滴吐出法を採用することによって、簡単に形成することができ、液滴吐出法の持つ利便性を最大限に活かすことができる。

また、本発明において、液滴吐出法を積極的に採用することにより、工程を簡略化し、材料コストの削減を図ることができ、かつ、スループット、歩留まりの高い半導体装置、及びそれを含んだ発光装置（代表的には、ＥＬ表示装置）、液晶表示装置を提供することができる。特に、ガラス基板のサイズが、第６世代（１５００×１８００ｍｍ）、第７世代（２０００×２２００ｍｍ）、第８世代（２５００×３０００ｍｍ級）、若しくはそれ以上のサイズと拡大して行っても、生産性良く、低コストで表示パネルを製造することができる。また、導電材料としての重金属等を含む多量の廃液を処理する必要がなく、環境への配慮という観点からも、本発明は有意なものである。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。但し、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、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することができる。例えば、本実施形態及び本実施例の各々を適宜組み合わせて本発明を実施することができる。

また本発明は、積極的に液滴吐出法等のマスクレスプロセスを用いて、あらゆる半導体装置の作製方法、液晶表示装置の作製方法及びＥＬ表示装置の作製方法を提供するものであるが、すべての工程をマスクレスプロセスによって行う必要はなく、少なくとも一部の工程にマスクレスプロセスが含まれていればよい。したがって、以下、液滴吐出法のみの工程を示した場合であっても、従来のパターニング工程をはじめとする他の作製方法に代替できるものとする。

（実施形態１）
本実施形態は、図１、２を参照して、本発明に係る半導体装置の構成及びその作製方法の一実施形態について説明する。ここでは、トップゲート型ＴＦＴを例に挙げて説明する。

まず、基板１００上に、半導体層１０１を形成する（図１（Ａ））。半導体層１０１としては、アモルファス半導体、結晶性半導体、又はセミアモルファス半導体で形成する。いずれも、シリコン、シリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）等を主成分とする半導体膜を用いることができる。また、特に、シリコンを主成分とするセミアモルファス半導体を、ＳＡＳ（セミアモルファスシリコン）、又は、微結晶シリコン、マイクロクリスタルシリコンという。また、半導体層１０１は、ＣＶＤ法やスパッタ法等によって形成することができる。なお、半導体層１０１の膜厚は、１０〜１００ｎｍとするのが望ましい。また、シリコンウエハ、ＳＯＩ基板（ＳＩＭＯＸ基板等）のような基板を用いて、半導体層１０１を形成しても良い。

結晶性半導体膜を用いる場合、アモルファス半導体膜をニッケル等の触媒を含む溶液で処理した後、５００〜７５０℃の熱結晶化工程によって結晶質シリコン半導体膜を得、さらにレーザー結晶化を行って結晶性の改善を施すことによって得ることができる。また、ジシラン（Ｓｉ₂Ｈ₆）とフッ化ゲルマニウム（ＧｅＦ₄）の原料ガスとして、ＬＰＣＶＤ（減圧ＣＶＤ）法によって、多結晶半導体膜を直接形成することによっても、結晶性半導体膜を得ることができる。ガス流量比は、Ｓｉ₂Ｈ₆／ＧｅＦ₄＝２０／０．９、成膜温度は４００〜５００℃、キャリアガスとしてＨｅ又はＡｒを用いたが、ガス流量比、成膜温度、及びキャリアガスはこれらの条件に限定されるものではない。

なお、基板１００としては、ガラス基板、石英基板、アルミナなど絶縁物質で形成される基板、後工程の処理温度に耐え得る耐熱性を有するプラスチック基板等を用いることができる。この場合、酸化シリコン（ＳｉＯｘ）、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）、酸化窒化シリコン（ＳｉＯｘＮｙ）（ｘ＞ｙ）、窒化酸化シリコン（ＳｉＮｘＯｙ）（ｘ＞ｙ）など（ｘ、ｙ＝１、２・・・）、基板側から不純物などの拡散を防止するための下地絶縁膜を形成しておいてもよい。また、ステンレスなどの金属または半導体基板などの表面に酸化シリコンや窒化シリコンなどの絶縁膜を形成した基板なども用いることができる。

次に、半導体層１０１上にレジスト１０２を形成する（図１（Ａ））。レジスト１０２は、ノズル１２０からレジスト材料を含む組成物を吐出することによって形成するのがよい。ただし、従来のように、レジスト１０２をパターニング形成しても良い。そして、レジスト１０２をマスクとして、半導体層１０１をエッチングすることにより、島状半導体層１０３を形成する（図１（Ｂ））。エッチング用ガスとしては、Ｃｌ₂、ＢＣｌ₃、ＳｉＣｌ₄もしくはＣＣｌ₄などを代表とする塩素系ガス、ＣＦ₄、ＳＦ₆、ＮＦ₃、ＣＨＦ₃などを代表とするフッ素系ガス、あるいはＯ₂を用いたが、これらに限定されるものではない。なお、該エッチングは、大気圧プラズマを利用してもよい。

次に、島状半導体層１０３上に、ゲート絶縁膜１０４を形成する（図１（Ｂ））。ゲート絶縁膜としては、酸化珪素（ＳｉｘＯｙ、例えばＳｉＯ₂）、窒化珪素（ＳｉｘＮｙ、例えばＳｉ₃Ｎ₄）、酸化窒化珪素（ＳｉＯｘＮｙ又はＳｉＮｘＯｙ）、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）、酸化タンタル（Ｔａ₂Ｏ₅）、酸化ランタン（Ｌａ₂Ｏ₃）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ₂）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ₂）、シリケイト（ＺｒＡｌｘＯｙ）、アルミネート（ＨｆＡｌｘＯｙ）等のあらゆる絶縁膜を利用することができる。また、これらの材料を２層以上に積層させた構造としてもよい。

次に、ゲート絶縁膜１０４上に、第１の導電材料を含む組成物を、ノズル１２１を用いて液滴吐出法によって吐出することにより、第１のゲート電極層１０５を形成する（図１（Ｃ））。

次に、第１のゲート電極層１０５上に、第２の導電材料を含む組成物を、ノズル１２２を用いて液滴吐出法によって吐出することにより、第２のゲート電極層１０６を形成する（図１（Ｄ））。ここでは、図１（Ｄ）に示すように、第２のゲート電極層１０６は、第１のゲート電極層１０５よりも、幅が狭くなるようにする。また、第２のゲート電極層１０６は、第１のゲート電極層１０５よりも、幅が広くなるようし、第２のゲート電極層１０６が、第１のゲート電極層１０５を完全に覆うように形成してもよい。

いずれにせよ、後に説明する不純物元素のドーピング工程において、第１のゲート電極層１０５をスルーして、低濃度不純物領域が形成される。

なお、ここでは、第１及び第２のゲート電極層を形成するにあたり、異なるノズル１２１、１２２を用いたが、同じノズルを用いて、吐出条件を変えて第１及び第２のゲート電極層を形成しても良い。

第１及び第２のゲート電極層の膜厚については、特に制限はない。しかし、第２のゲート電極層１０６の幅を、第１のゲート電極層１０５の幅よりも狭くする場合においては、第１のゲート電極層１０５は、不純物を半導体層に注入しやすいようにできるだけ薄膜とし、第２のゲート電極層１０６は、チャネル領域に不純物が注入されないようにできるだけ厚膜としておくのが望ましい。一方、第２のゲート電極層１０６の幅を、第１のゲート電極層１０５の幅よりも広くする場合においては、その逆とすればよい。なお、チャネル領域に不純物が注入されないように、第１又は第２のゲート電極層は積層構造としても良い。

なお、液滴吐出法とは、所定の導電材料を含む組成物を細孔から吐出して所定のパターンを形成する方法を意味し、代表的には、インクジェット法が挙げられるが、これに限定されるものではなく、ディスペンス法、スクリーン印刷やオフセット印刷等も含まれる。なお、以下、組成物としては、導電材料の他、半導体材料、有機半導体材料、絶縁材料（有機、無機共に含む。）、有機材料、無機材料等、液滴吐出法で吐出形成可能なあらゆる材料を含まれるものとする。ここで、有機材料、無機材料の代表的なものとして、ＬＣＤの配向膜や、カラーフィルタ、スペーサ、ＥＬ発光素子における発光層、電子輸送層、電子注入層、正孔輸送層、正孔注入層、カラーフィルタ等が挙げられる。以下、これらの材料を含む組成物を、インク、液滴、ペースト（特に、ナノ（ｎｍ）オーダーのサイズの材料を含む場合は、ナノペースト）と呼ぶことがある。

また、第１又は第２の導電材料としては、導電膜の機能に応じて種々の材料を選択することができる。代表的なものとしては、ＡｇＣｕ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｗ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｉｎ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｇｅ、スズ（Ｓｎ）、パラジウム（Ｐｄ）、イリジウム（Ｉｒ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）、レニウム（Ｒｅ）、テルル（Ｔｅ）、カドミウム（Ｃｄ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、バリウム（Ｂａ）、アンチモン鉛、酸化スズ・アンチモン、フッ素ドープ酸化亜鉛、炭素、グラファイト、グラッシーカーボン、リチウム、ベリリウム、ナトリウム、マグネシウム、カリウム、カルシウム、スカンジウム、マンガン、ジルコニウム、ガリウム、ニオブ、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム／銅混合物、マグネシウム／銀混合物、マグネシウム／アルミニウム混合物、マグネシウム／インジウム混合物、アルミニウム／酸化アルミニウム混合物、リチウム／アルミニウム混合物等、ハロゲン化銀の微粒子等、又は分散性ナノ粒子、あるいは、透明導電膜として用いられる酸化インジウムスズ（ＩＴＯ：ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）、ＩＴＯに珪素又は酸化珪素を含有させた導電材料（ＩＴＳＯ：ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＳｉｌｉｃｏｎＯｘｉｄｅ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ：ＺｉｎｃＯｘｉｄｅ）、ガリウムを添加した酸化亜鉛（ＧＺＯ）、酸化インジウムに２〜２０％の酸化亜鉛を混合した酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ：ＩｎｄｉｕｍＺｉｎｃＯｘｉｄｅ）、有機インジウム、有機スズ、窒化チタン、またはＡｌ、Ｃ、Ｎｉの合金等を用いることができる。

なお、銅を用いる場合には、不純物対策のため、合わせてバリア膜を設けるとよい。溶媒は、酢酸ブチル、酢酸エチル等のエステル類、イソプロピルアルコール、エチルアルコール等のアルコール類、メチルエチルケトン、アセトン等の有機溶剤等を用いればよい。ここで、銅を配線として用いる場合のバリア膜としては、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化アルミニウム、窒化チタン、窒化タンタル（ＴａＮ：ＴａｎｔａｌｕｍＮｉｔｒｉｄｅ）など窒素を含む絶縁性又は導電性の物質を用いると良く、これらを液滴吐出法で形成しても良い。

なお、ここでは、第１及び第２のゲート電極層を異なる材料で（例えば、第１のゲート電極層をＴａＮ、第２のゲート電極層をＷ）形成したが、同材料で形成してもよい。また、これらの線幅や長さに応じて適宜材料を異ならせても良い。例えば、図１（Ｃ）、（Ｄ）における第１のゲート電極層のような比較的面積の大きな領域は、ＣｕやＡｌのような安価な材料を用い、第２のゲート電極層は低抵抗のＡｇを用いることができる。

以上述べた液滴吐出手段に用いる組成物を吐出するためのノズルの径は、０．１〜５０μｍ（好適には０．６〜２６μｍ、）に設定し、ノズルから吐出される組成物の吐出量は０．００００１ｐｌ〜５０ｐｌ（好適には０．０００１〜４０ｐｌ）に設定するのがよい。この吐出量は、ノズルの径の大きさに比例して増加する。また、被処理物とノズル吐出口との距離は、所望の箇所に液滴を滴下するために、できる限り近づけておくことが好ましく、好適には０．１〜２ｍｍ程度に設定する。なお、ノズル径を変えずとも、圧電素子に印可されるパルス電圧を変えることによって吐出量を制御することもできる。これらの吐出条件は、ゲート電極層の線幅が約１０μｍ以下となるように設定しておくのが望ましい。

なお、液滴吐出法に用いる組成物の粘度は３００ｍＰａ・ｓ以下が好適であり、これは、乾燥を防止し、吐出口から組成物を円滑に吐出できるようにするためである。なお、用いる溶媒や用途に合わせて、組成物の粘度、表面張力等は適宜調整するとよい。一例として、ＩＴＯ、ＩＴＳＯ、有機インジウム、有機スズを溶媒に溶解又は分散させた組成物の粘度は５〜５０ｍＰａ・ｓ、銀を溶媒に溶解又は分散させた組成物の粘度は５〜２０ｍＰａ・ｓ、金を溶媒に溶解又は分散させた組成物の粘度は１０〜２０ｍＰａ・ｓである。

各ノズルの径や所望のパターン形状などに依存するが、ノズルの目詰まり防止や高精細なパターンの作製のため、導電材料の粒子の径はなるべく小さい方が好ましく、好適には粒径０．１μｍ以下が好ましい。組成物は、電解法、アトマイズ法又は湿式還元法等の公知の方法で形成されるものであり、その粒子サイズは、一般的に約０．５〜１０μｍである。ただし、ガス中蒸発法で形成すると、分散剤で保護されたナノ分子は約７ｎｍと微細であり、またこのナノ粒子は、被覆剤を用いて各粒子の表面を覆うと、溶剤中に凝集がなく、室温で安定に分散し、液体とほぼ同じ挙動を示す。したがって、被覆剤を用いることが好ましい。

また、一導電材料の周囲を他の導電材料で覆った粒子を含む組成物を吐出形成して、ゲート電極層を形成してもよい。この際、両導電材料の間にバッファ層を設けておくのが望ましい。例えば、図１９に示すように、Ｃｕ３１０の周りをＡｇ３１１で覆った粒子（図１９（Ａ））において、Ｃｕ３１０とＡｇ３１１の間にＮｉ又はＮｉＢ（ニッケルボロン）からなるバッファ層３１２を設けた粒子構造が挙げられる（図１９（Ｂ））。

なお、第１及び第２のゲート電極層は、上記組成物を吐出した後、一般的には加熱処理を行って形成される。例えば、１００℃、３分間の乾燥を行い、さらに窒素及び／又は酸素を含む雰囲気下において、２００〜３５０℃で１５分間〜３０分間の焼成を行うことにより形成する。この加熱処理は、第１の導電材料、第２の導電材料を吐出する毎に行っても良いし、第１の導電材料、第２の導電材料を吐出した後に一度に行っても良い。

ここで、ゲート電極層を液滴吐出法によって形成する場合、その後の加熱処理によって、ゲート電極層の膜厚が、減少するメカニズムについて説明する。

ゲート電極層を液滴吐出法によって形成する場合、ノズルから吐出される組成物（液滴）は、一般的に、ゲート電極層を構成する導電材料を有機溶剤に分散又は溶解させたものであり、この他に組成物中には、分散剤や、バインダーと呼ばれる熱硬化性樹脂が含まれている。ここで、分散剤は、導電粒子を溶剤中に均一に分布させる働きを持ち、バインダーは、焼成時にクラックや不均一な焼きムラが発生するのを防止する働きを持つ。そして、乾燥又は焼成工程により、有機溶剤の蒸発、分散剤の分解除去及びバインダーによる硬化収縮が同時に進行することにより、導電粒子同士が融合し、組成物が硬化する。この際、導電粒子は、ナノレベルから数十〜百数十ｎｍまで成長し、近接する成長粒子同士で融着、及び互いに連鎖することにより、金属連鎖体を形成する。一方、残った有機成分の殆ど（約８０〜９０％）は、金属連鎖体の外部に押し出され、結果として、金属連鎖体を含む導電層（ゲート電極層）と、その表面を覆う有機成分からなる層（以下、単に「有機層」という。）が形成される。

そして、導電ペーストを窒素及び酸素を含む雰囲気下で焼成すると、気体中に含まれる酸素（加熱雰囲気中に大気成分として含まれる酸素も含む。）と有機層中に含まれる炭素や水素などとが反応することにより、有機層を除去することができる。また、焼成雰囲気下に酸素が含まれていない場合には、別途、酸素プラズマ処理等によって有機層を除去することができる。

このように、導電ペーストを窒素及び／又は酸素を含む雰囲気下で焼成、又は乾燥後、酸素プラズマで処理することによって、有機層は除去されるため、ゲート電極層の膜厚及び幅を減少させ、かつ、残存したゲート電極層の平滑化、薄膜化、低抵抗化を図ることができる。

なお、導電材料を含む組成物を減圧下で吐出することにより組成物中の溶媒が揮発するため、後の加熱処理（乾燥又は焼成）時間を短縮することもできる。なお、前記雰囲気中における酸素の組成比を１０〜２５％とすると、効率良くゲート電極層の膜厚及び幅を減少させることができる。また、よりゲート電極層の平滑化、薄膜化、低抵抗化を図ることができる。

次に、第１のゲート電極層１０５及び第２のゲート電極層１０６をマスクとして、島状半導体層１０３中に不純物元素１０９を、イオン注入法等によって導入する（図２（Ａ））。不純物元素１０９は、ｎ型の不純物元素でも、ｐ型の不純物元素でもよい。ｎ型の不純物元素としては、例えば、リン（Ｐ）、砒素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）を用いることができる。また、ｐ型の不純物元素としては、例えば、硼素（Ｂ）を用いることができる。

不純物元素１０９の導入により、島状半導体層１０３のうち、第１のゲート電極層１０５及び第２のゲート電極層１０６と重ならない部分には、一対の不純物領域１１０が形成される。一方、島状半導体層１０３のうち、第１のゲート電極層１０５のみと重なる部分には、不純物元素１０９が第１のゲート電極層１０５をスルーして導入されることによって、一対の低濃度不純物領域１１１が形成される。一対の不純物領域１１０は、ソース領域又はドレイン領域を構成する。また、一対の低濃度不純物領域１１１の間は、チャネル領域１１２となる（図２（Ａ））。

ここで、低濃度不純物領域は、トランジスタにおけるソース又はドレイン領域の端部に集中する電界を緩和し、所謂ホットキャリア（ホットエレクトロン又はホットホール）効果を抑制するために、ソース又はドレイン領域の端部に形成された比較的低濃度の不純物領域である。なお、ソース又はドレイン領域（高濃度不純物領域）と、低濃度不純物領域とに注入される不純物は、同じでも異なっていても良い。低濃度不純物領域の代表的なものとして、ＬＤＤ領域（ＬｉｇｈｔｌｙＤｏｐｅｄＤｒａｉｎ）がある。また、ドレイン近傍の電界を緩和するために、比較的浅い高濃度領域と、それを取り巻く低濃度領域からなる、所謂二重ドレイン構造（ＤｏｕｂｌｅＤｉｆｆｕｓｅｄＤｒａｉｎ：ＤＤＤ）を有するトランジスタがあるが、ＤＤＤにおける低濃度領域も、上記低濃度不純物領域に含まれるものとする。

次に、第２のゲート電極層１０６上にＴＦＴを保護するためのキャップ絶縁膜１１３を形成する（図２（Ｂ））。材質は、ゲート絶縁膜１０４と同様のものを用いることができるが、Ｏ、Ｃ、Ｎａ等の不純物の混入を防止するためには、窒化珪素膜又は酸化窒化珪素膜を用いるのが望ましい。キャップ絶縁膜１１３は、必須ではないが、ＴＦＴを不純物の混入から保護するために、できるだけ形成しておくのが望ましい。

次に、第２のゲート電極層１０６上に（キャップ絶縁膜１１３を形成した場合にはその上に）層間絶縁膜１１４を基板全面に形成する（図２（Ｂ））。層間絶縁膜１１４としては、ポリイミド、アクリル、ポリアミド、レジスト又はベンゾシクロブテン等の感光性又は非感光性の有機材料や、シロキサン（シリコンと酸素との結合で骨格構造が構成され、置換基に少なくとも水素を含む有機基（例えばアルキル基、芳香族炭化水素）、フルオロ基、または少なくとも水素を含む有機基とフルオロ基を用いたもの）等の耐熱性有機樹脂、を用いることができる。また、これらの材料に、カーボンブラック（ＣＢ）を混入させても良い。

形成方法としては、その材料に応じて、スピンコート、ディップ、スプレー塗布、液滴吐出法（インクジェット法、ディスペンス法、スクリーン印刷、オフセット印刷等）、ドクターナイフ、ロールコーター、カーテンコーター、ナイフコーター等を採用することができる。あるいは、塗布法により得られるＳＯＧ膜（例えば、アルキル基を含むＳｉＯｘ膜）を用いることもできる。また、無機材料を用いてもよく、その際には、酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）或いは窒化炭素（ＣＮ）等の炭素を有する膜、ＰＳＧ（リンガラス）、ＢＰＳＧ（リンボロンガラス）、アルミナ膜等を用いることができる。形成方法としては、プラズマＣＶＤ法、減圧ＣＶＤ（ＬＰＣＶＤ）法、大気圧プラズマＣＶＤ等を用いることができる。なお、これらの絶縁膜を積層させてもよい。

次に、パターニング形成されたレジストをマスクとして、層間絶縁膜１１４、キャップ絶縁膜１１３及びゲート絶縁膜１０４をエッチングし、コンタクトホール１１５を開孔する（図２（Ｃ））。ここでは、プラズマエッチングを採用し、エッチング用ガスとしては、Ｃｌ₂、ＢＣｌ₃、ＳｉＣｌ₄もしくはＣＣｌ₄などを代表とする塩素系ガス、ＣＦ₄、ＳＦ₆、ＮＦ₃、ＣＨＦ₃などを代表とするフッ素系ガス、あるいはＯ₂を用いたが、これらに限定されるものではない。なお、該エッチングは、大気圧プラズマを利用してもよい。

なお、層間絶縁膜１１４を基板全面に形成せずに、コンタクトホールを形成したい領域を残して、液滴吐出法によって選択的に形成しても良い。そのために、コンタクトホールを形成したい領域に、予めＦＡＳ（フルオロアルキルシラン）等の撥液性の有機膜を形成しておくことは有効である。

次に、コンタクトホール１１５に、第３の導電材料をノズル１２３から液滴吐出法によって吐出することにより、ソース電極１１６及びドレイン電極１１７を形成する（図２（Ｄ））。第３の導電材料は、第１又は第２の導電材料として用いられるものと同様のものを選択することができる。

以上の工程を経て、低濃度不純物領域を有する、いわゆるＬＤＤ構造のトップゲート型ＴＦＴが完成する。

以上説明したように、本発明に係る半導体装置は、チャネル領域、一対の不純物領域及び一対の低濃度不純物領域からなる半導体層と、ゲート絶縁膜を介して、前記半導体層に接して形成された幅の異なる複数のゲート電極層と、を含み、前記一対の低濃度不純物領域は、前記複数のゲート電極層のうち、膜厚の薄い部分に重なって形成されていることを特徴としている。

また、本発明に係る半導体装置の作製方法は、半導体層上にゲート絶縁膜を形成し、前記ゲート絶縁膜上に、幅の異なる複数のゲート電極層を形成し、前記複数のゲート電極層をマスクとして、前記半導体層に不純物を導入することにより、一対の不純物領域及び一対の低濃度不純物領域を形成し、前記一対の低濃度不純物領域は、前記複数のゲート電極層のうち、膜厚の薄い部分に重なって形成されることを特徴としている。

本発明は、幅の異なる少なくとも２層からなるゲート電極層（ここでは、第１及び第２のゲート電極層）を含み、少なくとも２層からなるゲート電極層のうち幅の広い層に重なって、一対の低濃度不純物領域が形成されていることを特徴としている。これにより、少なくとも２層からなるゲート電極層は、特に液滴吐出法を採用することによって、簡単に形成することができ、液滴吐出法の持つ利便性を最大限に活かすことができる。また、少なくとも２層からなるゲート電極層をマスクとして、不純物元素を導入することにより、一対の不純物領域及び一対の低濃度不純物領域を簡単に形成することができる。

なお、本実施形態では、半導体装置として、トップゲート型ＴＦＴを例に挙げて説明したが、本発明の適用はこれに限定されるものではない。例えば、半導体層の下部にゲート絶縁膜を介して他のゲート電極層を設けた構造を有するデュアルゲート型ＴＦＴについても本発明を適用することができる。

（実施形態２）
本実施形態では、図３を参照して、本発明に係る半導体装置の構成及びその作製方法の一実施形態について説明する。ここでは、トップゲート型ＴＦＴを例に挙げて説明する。ゲート絶縁膜１０４を形成する工程までは、実施形態１と同様に行うことができる（図３（Ａ））。

ゲート絶縁膜１０４を形成した後に、導電材料を含む組成物をノズル１２１から吐出することにより、ゲート電極層３０１を形成する（図３（Ａ））。導電材料としては、実施形態１に示したものから選択することができる。また、ゲート電極層３０１は、上記組成物を吐出した後、一般的には加熱処理を行って形成される。例えば、１００℃、３分間の乾燥を行い、さらに窒素及び／又は酸素を含む雰囲気下において、２００〜３５０℃で１５〜３０分間の焼成を行うことによりゲート電極層３０１を形成する。

次に、ゲート電極層３０１上に、レジスト３０２をゲート電極層３０１の略中央部に選択的に形成する（図３（Ｂ））。レジスト３０２は、液滴吐出法によって形成するのが望ましい。レジスト３０２を形成する箇所は、低濃度不純物領域の幅に応じて、設定すればよい。そして、レジスト３０２をマスクとして、ゲート電極層３０１をエッチングし、テーパー状の側面を有するゲート電極層３０３（本実施形態において、以下、単に「ゲート電極層３０３」という。）を形成する（図３（Ｂ））。

次に、ゲート電極層３０３及びレジスト３０２をマスクとして、島状半導体層１０３中に不純物元素１０９を、イオン注入法等によって導入（ドーピング）する（図３（Ｃ））。不純物元素１０９は、ｎ型の不純物元素の場合、例えば、リン（Ｐ）、砒素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）、ｐ型の不純物元素の場合、例えば、硼素（Ｂ）を用いることができる。

不純物元素１０９の導入により、島状半導体層１０３のうち、ゲート電極層３０３と重ならない部分には、一対の不純物領域１１０が形成される。一方、島状半導体層１０３のうち、ゲート電極層３０３のテーパー状の側面と重なる部分には、不純物元素１０９が該側面をスルーして導入されることによって、一対の低濃度不純物領域１１１が形成される。一対の不純物領域１１０は、ソース領域又はドレイン領域を構成する。また、一対の低濃度不純物領域１１１の間は、チャネル領域１１２となる（図３（Ｃ））。

なお、レジスト３０２を除去した後に、ドーピングを行うこともできるが、チャネル領域１１２へ不純物元素が導入されないように、レジスト３０２を残したまま、ドーピングを行うのが望ましい。

次に、レジスト３０２を除去した後、又は残した状態で、ゲート電極層３０３上にＴＦＴを保護するためのキャップ絶縁膜１１３及び層間絶縁膜１１４を実施形態１と同様の要領で形成する（図３（Ｄ））。そして、層間絶縁膜１１４、キャップ絶縁膜１１３及びゲート絶縁膜１０４をエッチングし、コンタクトホールを開孔した後、該コンタクトホールに、導電材料をノズル１２３から液滴吐出法によって吐出することにより、ソース電極１１６及びドレイン電極１１７を形成する（図３（Ｄ））。導電材料は、ゲート電極層として用いられるものと同様のものを選択することができる。

以上説明したように、本発明に係る半導体装置は、チャネル領域、一対の不純物領域及び一対の低濃度不純物領域からなる半導体層と、ゲート絶縁膜を介して、前記半導体層に接して形成されたテーパー状のゲート電極層と、を含み、前記一対の低濃度不純物領域は、前記ゲート電極層のうち、テーパー状の部分に重なって形成されていることを特徴としている。

また、本発明に係る半導体装置の作製方法は、半導体層上にゲート絶縁膜を形成し、前記ゲート絶縁膜上にゲート電極層を形成し、前記ゲート電極層上に形成された絶縁物をマスクとしてエッチングを行い、前記ゲート電極層をテーパー状とし、前記テーパー状のゲート電極層をマスクとして、前記半導体層に不純物を導入することにより、一対の不純物領域及び一対の低濃度不純物領域を形成し、前記一対の低濃度不純物領域は、前記ゲート電極層のうち、テーパー状の領域に重なって形成されることを特徴としている。

本発明は、テーパー状の側面を有するゲート電極層を含み、ゲート電極層のテーパー状の側面に重なって、一対の低濃度不純物領域が形成されていることを特徴としている。これにより、テーパー状のゲート電極層は、特に液滴吐出法を採用することによって、簡単に形成することができ、液滴吐出法の持つ利便性を最大限に活かすことができる。また、テーパー状のゲート電極層をマスクとして、不純物元素を導入することにより、一対の不純物領域及び一対の低濃度不純物領域を簡単に形成することができる。

なお、本実施形態では、半導体装置として、トップゲート型ＴＦＴを例に挙げて説明したが、本発明の適用はこれに限定されるものではない。例えば、デュアルゲート型ＴＦＴについても本発明を適用することができる。また、テーパー状とするためには、上述したように液滴吐出法で選択的にゲート電極層を形成した後、レジスト等の絶縁物で覆って、両端をテーパー状にエッチングしても良いし、異なる吐出量のノズルから、ゲート電極層を構成する導電材料を含む組成物を複数回吐出することにより段階的に形成してもよい。

（実施形態３）
本実施形態では、図４を参照して、本発明に係る半導体装置の構成及びその作製方法の一実施形態について説明する。ここでは、トップゲート型ＴＦＴを例に挙げて説明する。ゲート電極層を構成する導電材料を含む組成物を液滴吐出法によって形成する工程までは、実施形態１、２と同様に行うことができる。

導電材料を含む組成物を形成したら、乾燥処理を行い、組成物を固体化させ、ゲート電極層４００とする（図４（Ａ））。乾燥処理は、例えば、１００℃、３分間の条件下で行う。

次に、耐熱性を有する絶縁物４０１（本実施形態において、以下、単に「絶縁物４０１」という。）を、ゲート電極層４００の略中央部に選択的に形成する（図４（Ｂ））。絶縁物４０１は、液滴吐出法によって選択的に形成するのが望ましい。絶縁物４０１を形成する箇所は、低濃度不純物領域の幅に応じて、設定すればよい。

耐熱性を有する絶縁物４０１の材料としては、代表的には、シロキサン等の耐熱性樹脂を用いることができる。ただし、耐熱性を有する、又は熱吸収性を有する材料であれば、絶縁物４０１の材料はこれに限定されるものではない。

次に、ゲート電極層４００を絶縁物４０１で部分的に覆った状態で、加熱処理を行う。例えば、窒素及び／又は酸素を含む雰囲気下において、２００〜３５０℃で１５分間〜３０分間の焼成を行う。

上記加熱処理によって、ゲート電極層４００のうち、絶縁物４０１が形成されていない領域の膜厚は、減少する。そのメカニズムについては、実施形態１で説明したとおりである。なお、加熱雰囲気下に酸素が含まれていない場合、又は、有機成分からなる層（有機層）が残存している場合には、酸素プラズマ処理等によって有機層を除去することができる。

一方、ゲート電極層４００のうち、絶縁物４０１で覆われた領域は、加熱処理中、絶縁物４０１によって保護されるため、その領域の膜厚は減少しない。

かくして、部分的に絶縁物４０１で覆われたゲート電極層４００を加熱処理することで、ゲート電極層４００の絶縁物４０１で覆われた領域と覆われていない領域とで、膜厚が異なるゲート電極層４０２（本実施形態において、以下、単に「ゲート電極層４０２」という。）が形成される（図４（Ｃ））。なお、ゲート電極層４０２は、基本的には、単層からなるが、ゲート電極層４００が多層の場合には、この限りでない。

なお、ゲート電極層４０２全体の幅も、上記加熱処理によって減少するため、それを考慮に入れて、加熱処理前のゲート電極層４００の吐出条件を制御するのが望ましい。

このように、ゲート電極層４００を、絶縁物４０１で覆い、窒素及び／又は酸素を含む雰囲気下で焼成し、又は乾燥後、酸素プラズマで処理することによって、その表面部分の有機層は除去されるため、ゲート電極層の所望の領域の膜厚及び幅を減少させ、かつ、残存したゲート電極層の平滑化、薄膜化、低抵抗化を図ることができる。特に、前記雰囲気中における酸素の組成比を１０〜２５％とすると、効率良くゲート電極層の膜厚及び幅を減少させることができ、よりゲート電極層の平滑化、薄膜化、低抵抗化を図ることができる。

次に、ゲート電極層４０２及び絶縁物４０１をマスクとして、島状半導体層１０３中に不純物元素１０９を、イオン注入法等によって導入（ドーピング）する（図４（Ｄ））。不純物元素１０９は、ｎ型の不純物元素の場合、例えば、リン（Ｐ）、砒素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）、ｐ型の不純物元素の場合、例えば、硼素（Ｂ）を用いることができる。

不純物元素１０９の導入により、島状半導体層１０３のうち、ゲート電極層４０２と重ならない部分には、一対の不純物領域１１０が形成される。一方、島状半導体層１０３のうち、ゲート電極層４０２の膜厚の薄い部分と重なる部分には、不純物元素１０９がその部分をスルーして導入されることによって、一対の低濃度不純物領域１１１が形成される。一対の不純物領域１１０は、ソース領域又はドレイン領域を構成する。また、一対の低濃度不純物領域１１１の間は、チャネル領域１１２となる（図４（Ｄ））。

なお、絶縁物４０１を除去した後に、ドーピングを行うこともできるが、チャネル領域１１２へ不純物元素が導入されないように、絶縁物４０１を残したまま、ドーピングを行うのが望ましい。

次に、絶縁物４０１を除去した後、又は残した状態で、ゲート電極層４０２上にＴＦＴを保護するためのキャップ絶縁膜１１３、及び、層間絶縁膜１１４を実施形態１と同様の要領で形成する（図４（Ｅ））。そして、層間絶縁膜１１４、キャップ絶縁膜１１３及びゲート絶縁膜１０４をエッチングし、コンタクトホールを開孔した後、該コンタクトホールに、導電材料をノズル１２３から液滴吐出法によって吐出することにより、ソース電極１１６及びドレイン電極１１７を形成する（図４（Ｅ））。導電材料は、ゲート電極層として用いられるものと同様のものを選択することができる。

以上説明したように、本発明に係る半導体装置は、チャネル領域、一対の不純物領域及び一対の低濃度不純物領域からなる半導体層と、ゲート絶縁膜を介して前記半導体層に接して形成された、異なる膜厚を有する単層からなるゲート電極層と、を含み、前記一対の低濃度不純物領域は、前記ゲート電極層のうち、膜厚の薄い部分に重なって形成されていることを特徴としている。

また、本発明に係る半導体装置の作製方法は、半導体層上にゲート絶縁膜を形成し、前記ゲート絶縁膜上にゲート電極層を形成し、前記ゲート電極層上に耐熱性を有する絶縁物を形成し、前記ゲート電極層を酸素及び窒素を含む雰囲気中で加熱することにより、前記絶縁物が形成されていない部分のゲート電極層の膜厚を減少させ、異なる膜厚を有するゲート電極層とし、前記ゲート電極層をマスクとして、前記半導体層に不純物を導入することにより、一対の不純物領域及び一対の低濃度不純物領域を形成し、前記一対の低濃度不純物領域は、前記ゲート電極層のうち、膜厚の薄い部分に重なって形成されていることを特徴としている。

本発明は、異なる膜厚を有する単層からなるゲート電極層を含み、一対の低濃度不純物領域は、前記ゲート電極層のうち、膜厚の薄い部分に重なって形成されていることを特徴としている。これにより、該ゲート電極層は、特に液滴吐出法を採用することによって、簡単に形成することができ、液滴吐出法の持つ利便性を最大限に活かすことができる。特に、液滴吐出法を用いて吐出した導電材料を含む組成物は、部分的に加熱処理を行うことによって、異なる膜厚を有する単層又は多層からなるゲート電極層を形成することができる。本発明は、この異なる膜厚を有するゲート電極層を利用して、その膜厚の薄い部分をスルーさせて不純物元素を導入することを特徴としており、一対の低濃度不純物領域を簡単に形成することができる。

なお、本実施形態では、半導体装置として、トップゲート型ＴＦＴを例に挙げて説明したが、本発明の適用はこれに限定されるものではない。例えば、デュアルゲート型ＴＦＴについても本発明を適用することができる。

（実施形態４）
本実施形態では、図５を参照して、本発明に係る半導体装置の構成及びその作製方法の一実施形態について説明する。ここでは、トップゲート型ＴＦＴを例に挙げて説明する。ゲート電極層を構成する導電材料を含む組成物を液滴吐出法によって形成する工程までは、実施形態１、２と同様に行うことができる。

導電材料を含む組成物を形成したら、乾燥処理を行い、又は室温にて放置し、組成物を固体化させ、ゲート電極層４００とする（図５（Ａ））。乾燥処理の場合は、例えば、１００℃、３分間の条件下で行う。なお、ゲート電極層４００は、単層でも多層でも良い。

次に、ゲート電極層４００をマスクとして、島状半導体層１０３中に不純物元素１０９を、イオン注入法等によって導入（ドーピング）する（図５（Ｂ））。不純物元素１０９は、ｎ型の不純物元素の場合、例えば、リン（Ｐ）、砒素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）、ｐ型の不純物元素の場合、例えば、硼素（Ｂ）を用いることができる。

不純物元素１０９の導入により、島状半導体層１０３のうち、ゲート電極層４００と重ならない部分には、一対の不純物領域１１０が形成される（図５（Ｂ））。一対の不純物領域１１０は、ソース領域又はドレイン領域を構成する。

次に、ゲート電極層４００に対して加熱処理を行う。加熱処理としては、例えば、窒素及び／又は酸素を含む雰囲気下において、２００〜３５０℃で１５分間〜３０分間の焼成を行う。この加熱処理によって、ゲート電極層４００の幅及び膜厚が減少したゲート電極層５００（本実施形態において、以下、単に「ゲート電極層５００」という。）が形成される（図５（Ｃ））。ゲート電極層４００の幅及び膜厚が減少するメカニズムについては、実施形態１で説明したとおりであり、加熱処理中に生じる有機層５０１を、窒素及び／又は酸素を含む雰囲気下において焼成、又は酸素プラズマ処理等によって除去することにより、ゲート電極層５００が得られる。

このように、ゲート電極層４００を、窒素及び／又は酸素を含む雰囲気下で焼成し、又は乾燥後、酸素プラズマで処理することによって、その表面部分の有機層は除去されるため、ゲート電極層の所望の領域の膜厚及び幅を減少させ、かつ、残存したゲート電極層の平滑化、薄膜化、低抵抗化を図ることができる。特に、前記雰囲気中における酸素の組成比を１０〜２５％とすると、効率良くゲート電極層の膜厚及び幅を減少させることができ、よりゲート電極層の平滑化、薄膜化、低抵抗化を図ることができる。

例えば、Ａｇペーストを吐出し、窒素雰囲気、２３０℃、１ｈｒで、ゲート電極層の焼成を行った場合、１１００ｎｍ程度の膜厚となったゲート電極層が、さらに、窒素雰囲気に組成比２５％の酸素を混合し、２３０℃、１ｈｒのゲート電極層の焼成を行うことにより、７００ｎｍ程度の膜厚に減少することが実験的に判った。減少率は、約６３％である。また、線幅も、膜厚ほどの減少率はないが、２回目の焼成によって線幅が減少した。また、２回目の焼成によって、抵抗率は、６０〜７０μΩ・ｃｍに低下した。したがって、１回目の焼成後に、高濃度の不純物をドーピングし、２回目の焼成によって、ゲート電極層の線幅及び膜厚が減少することを利用して、さらに低濃度の不純物をドーピングすることにより、低濃度不純物領域を形成することができる。この結果は、実施形態３においても、適用できる。

次に、ゲート電極層５００をマスクとして、島状半導体層１０３中に低濃度の不純物元素５０２を、イオン注入法等によって導入（ドーピング）する（図５（Ｄ））。低濃度の不純物元素５０２は、ｎ型の不純物元素の場合、例えば、リン（Ｐ）、砒素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）、ｐ型の不純物元素の場合、例えば、硼素（Ｂ）を用いることができる。

低濃度の不純物元素５０２の導入により、島状半導体層１０３のうち、ゲート電極層５００と重ならない部分には、一対の低濃度不純物領域１１１が形成される（図５（Ｄ））。そして、一対の低濃度不純物領域１１１の間には、チャネル領域１１２となる。

なお、低濃度不純物領域１１１の幅は、ゲート電極層４００が加熱処理によって減少する幅に依存するため、所望の低濃度不純物領域１１１の幅に合わせて、上記加熱処理条件を適宜調整すればよい。

次に、ゲート電極層５００上にＴＦＴを保護するためのキャップ絶縁膜１１３、及び、層間絶縁膜１１４を実施形態１と同様の要領で形成する（図５（Ｅ））。そして、層間絶縁膜１１４、キャップ絶縁膜１１３及びゲート絶縁膜１０４をエッチングし、コンタクトホールを開孔した後、該コンタクトホールに、導電材料をノズル１２３から液滴吐出法によって吐出することにより、ソース電極１１６及びドレイン電極１１７を形成する（図５（Ｅ））。導電材料は、ゲート電極層として用いられるものと同様のものを選択することができる。

以上説明したように、本発明に係る半導体装置の作製方法は、半導体層上にゲート絶縁膜を形成し、前記ゲート絶縁膜上にゲート電極層を形成し、前記ゲート電極層をマスクとして、前記半導体層に不純物を導入することにより、一対の不純物領域を形成し、前記ゲート電極層を酸素及び窒素を含む雰囲気中で加熱することにより、前記ゲート電極層の膜厚及び幅を減少させ、前記膜厚及び幅が減少したゲート電極層をマスクとして、前記半導体層に低濃度の不純物を導入することにより、一対の低濃度不純物領域を形成することを特徴としている。

本発明は、ゲート電極層を構成する導電材料を含む組成物に対し加熱処理を行うことによって、ゲート電極層の幅及び膜厚を減少させることができることを利用して、その加熱処理の前後に、ゲート電極層をマスクとして濃度の異なる不純物元素を導入することにより、簡単な工程で、半導体層中にソース、ドレイン領域及び一対の低濃度不純物領域を形成することができる。ゲート電極層は、特に液滴吐出法を採用することによって、簡単に形成することができるため、本発明は液滴吐出法の持つ利便性を最大限に活かすことができる。

本実施例では、図６を参照して、本発明に係る半導体装置の構成及びその作製方法において、下地前処理行う場合、特に、ゲート電極層の下部に接して親水性の膜を設ける場合について説明する。ここでは、トップゲート型ＴＦＴを例に挙げて説明する。図６（Ａ）〜（Ｃ）において、ゲート絶縁膜１０４を形成する工程までは、上記実施形態と同様に行うことができる。

図６（Ａ）は、導電体の酸化膜（ここでは、ＴｉＯｘ膜１３０）を基板全面又は少なくともゲート電極層が形成される領域に形成する場合を示している。ＴｉＯｘ（酸化チタン）膜としては、代表的には、光触媒としても用いられる二酸化チタンを用いるのがよい。その後、例えば、実施形態１の要領でゲート電極層１０５、１０６を形成する。

図６（Ｂ）は、導電膜（ここでは、Ｔｉ膜１３１）を全面に形成した後、例えば、実施形態１の要領でゲート電極層１０５、１０６を形成し、これらゲート電極層をマスクとして、Ｔｉ膜１３１の酸化処理（焼成又はＯ₂イオン注入後に焼成等）を行い、ゲート電極層の周囲をＴｉＯｘ膜１３０とする場合を示している。酸化処理は、例えば、Ｔｉ膜を１〜５ｎｍ成膜した後、２３０℃で焼成することによって行う。酸化処理を行うことにより、ゲート電極層同士のショートを防止することができる。

図６（Ｃ）は、Ｔｉ膜１３１を全面に形成した後、例えば、実施形態１の要領でゲート電極層１０５、１０６を形成し、ゲート電極層１０５をマスクとして、露出したＴｉ膜１３１をエッチングする場合を示している。これにより、ゲート電極層同士のショートを防止することができる。

また、Ｔｉ以外にも、Ｓｃ（スカンジウム）、Ｖ（バナジウム）、Ｃｒ（クロム）、Ｍｎ（マンガン）、Ｆｅ（鉄）、Ｃｏ（コバルト）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｃｕ（銅）、Ｚｎ（亜鉛）等の所謂３ｄ遷移元素や、Ｗ（タングステン）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｔａ（タンタル）、Ｚｒ（ジルコニウム）、Ｈｆ（ハフニウム）、Ｉｒ（イリジウム）、Ｎｂ（ニオブ）、Ｐｄ（パラジウム）、Ｐｔ（白金）、及びそれらの酸化物、窒化物、酸化窒化物を用いることもできる。これらの金属を直接基板全面に形成した場合には、図６（Ｂ）、（Ｃ）のように、ゲート電極層が形成される部分以外を除去又は酸化、窒化、酸化窒化することにより絶縁化する必要がある。

なお、酸化チタンは、光触媒物質としても知られる材料であるが、他にも、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ₃）、セレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）、タンタル酸カリウム（ＫＴａＯ₃）、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ₂）、酸化ニオブ（Ｎｂ₂Ｏ₅）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化鉄（Ｆｅ₂Ｏ₃）、酸化タングステン（ＷＯ₃）等の光触媒物質を形成してもよい。また、これらの金属を主成分とする材料以外にも、ポリイミド、アクリル、シロキサン等の耐熱性樹脂を形成したり、プラズマ処理（好適には大気圧プラズマ）を施したりしてもよい。

上記導電体膜、及びその酸化物、窒化物、酸化窒化物の作製方法に特に制限はない。液滴吐出法やスプレー法等によって、直接基板全面に又は選択的に導電体膜、及びその酸化物、窒化物、酸化窒化物を形成しても良い。なお、ＴｉＯｘ膜１３０、Ｔｉ膜１３１等の親水性の膜を形成することにより、ゲート絶縁膜１０４と後に形成するゲート電極層との密着性を高めることもできる。なお、本実施例は、他の実施形態又は実施例と自由に組み合わせることができる。

本実施例では、本発明に係る半導体装置の構成及びその作製方法において、半導体層１０１（又は島状半導体層１０３）として、ＳＡＳ（セミアモルファスシリコン）を用いた場合について説明する。

ＳＡＳは、珪化物気体をグロー放電分解することにより得ることができる。代表的な珪化物気体としては、ＳｉＨ₄であり、その他にもＳｉ₂Ｈ₆、ＳｉＨ₂Ｃｌ₂、ＳｉＨＣｌ₃、ＳｉＣｌ₄、ＳｉＦ₄などを用いることができる。この珪化物気体を水素、水素とヘリウム、アルゴン、クリプトン、ネオンから選ばれた一種または複数種の希ガス元素で希釈して用いることでＳＡＳの形成を容易なものとすることができる。希釈率は１０〜１０００倍の範囲で珪化物気体を希釈することが好ましい。勿論、グロー放電分解による被膜の反応生成は減圧下で行うが、圧力は概略０．１〜１３３Ｐａの範囲で行えば良い。グロー放電を形成するための電力は１〜１２０ＭＨｚ、好ましくは１３〜６０ＭＨｚの高周波電力を供給すれば良い。基板加熱温度は３００℃以下が好ましく、１００〜２００℃の基板加熱温度が推奨される。

また、珪化物気体中に、ＣＨ₄、Ｃ₂Ｈ₆などの炭化物気体、又はＧｅＨ₄、ＧｅＦ₄などのゲルマニウム化気体を混入させて、エネルギーバンド幅を１．５〜２．４ｅＶ、若しくは０．９〜１．１ｅＶに調節しても良い。

また、ＳＡＳは、価電子制御を目的とした不純物元素を意図的に添加しないときに弱いｎ型の電気伝導性を示す。これは、アモルファス半導体を成膜するときよりも高い電力のグロー放電を行うため酸素が半導体層中に混入しやすいためである。そこで、ＴＦＴのチャネル形成領域を設ける第１の半導体膜に対しては、ｐ型を付与する不純物元素を、この成膜と同時に、或いは成膜後に添加することで、しきい値制御をすることが可能となる。ｐ型を付与する不純物元素としては、代表的には硼素であり、Ｂ₂Ｈ₆、ＢＦ₃などの不純物気体を１〜１０００ｐｐｍの割合で珪化物気体に混入させると良い。例えば、ｐ型を付与する不純物元素としてボロンを用いる場合、該ボロンの濃度を１×１０¹⁴〜６×１０¹⁶ａｔｏｍｓ／ｃｍ³とすると良い。なお、上記ＳＡＳでチャネル領域を構成することにより１〜１０ｃｍ²／Ｖ・ｓｅｃの電界効果移動度を得ることができる。なお、本実施例は、他の実施形態又は実施例と自由に組み合わせることができる。

本実施例では、主に図７〜図１０を参照して、本発明を用いたアクティブマトリクス型ＥＬ発光装置の作製方法について説明する。

有機化合物又は無機化合物を含む層からなる発光素子（代表的にはエレクトロルミネセンス（ＥＬ：ＥｌｅｃｔｒｏＬｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）を利用した発光素子）を、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）で駆動させる場合、ＥＬ発光装置は図７に示すように、画素領域に設けられるスイッチング用ＴＦＴのＯＮ電流のバラツキを抑えるため、駆動用ＴＦＴを備えた、少なくとも２トランジスタ型の構造とするのが一般的である。

ここで、上記発光素子は、一対の電極間にキャリア輸送特性の異なる有機化合物又は無機化合物を含む層を積層し、一方の電極からは正孔を注入し、他方の電極からは電子を注入できるように形成され、一方の電極から注入された正孔と、他方の電極から注入された電子とが再結合して発光中心を励起して、それが基底状態に戻るときに光を放出する現象を利用した素子である。

なお、図７（Ｂ）は、発光素子を順積みにした場合の回路図であり、ここで順積み発光素子とは、駆動用ＴＦＴ２１３の画素電極が正孔注入電極（陽極）となる場合をいう。なお、図８（Ｂ）は、発光素子を逆積みにした場合の回路図であり、ここで逆積み発光素子とは、駆動用ＴＦＴ２１３の画素電極が電子注入電極（陰極）となる場合をいう。

また、図７（Ｂ）の２１２はスイッチング用ＴＦＴであり、画素へ流れる電流のＯＮ／ＯＦＦを制御するものである。ここで、図７（Ａ）からも分かるように、スイッチング用ＴＦＴ２１２のドレイン配線２２５（又はソース配線）は、駆動用ＴＦＴ２１３のゲート電極層２２６と接続された構成となるが、ゲート電極層２２６とドレイン配線２２５の層との間には、ゲート絶縁膜が存在するため、両者は、コンタクトホール１１５を介して、電気的に接続される。なお、以上の符号は、図８においても同様である。また、図７、８において、２２７はそれぞれ容量部を示しているが、容量部を形成する領域は、この領域に限定されない。なお、図７、８における符号は、図９、１０と対応している。

本発明を用いた発光装置及びその作製方法について、図９、１０を参照して説明する。図９は、図７（Ａ）又は図８（Ａ）のＸ−Ｙの断面構造を示したものである。なお、図９、１０において、容量部２２７は省略した。本実施例では、実施形態２のテーパー状のゲート電極層を有するＴＦＴを用いたアクティブマトリクス型ＥＬ発光装置について説明するが、ゲート電極層の構造は、これに限定されるものではなく、他の実施形態又は実施例に置換して、あるいはそれらを組み合わせて実施することが可能である。

まず、基板１００上に下地絶縁膜１１８を形成する。ここでは、ＳｉＮＯとＳｉＯＮの積層構造としたが（図９（Ａ））、材質、構造ともにこれに限定されるものではない。上述したゲート絶縁膜に用いられる材料と同様のものから選択することができる。

次に、下地絶縁膜１１８上に、上記実施形態又は実施例に示した要領で、島状半導体層１０３及びゲート絶縁膜１０４を形成する（図９（Ａ））。

さらに、実施形態２に示した要領で、レジスト３０２を用いてエッチングを行い、テーパー状のゲート電極層３０３を形成する（図９（Ａ））。ここで、画素部２１５の駆動用ＴＦＴ２１３のゲート電極層２２６は、スイッチング用ＴＦＴ２１２と接続するため、スイッチング用ＴＦＴ２１２の方向に延びている（図７（Ａ）又は図８（Ａ）参照）。したがって、図９（Ａ）において、２２６と示したゲート電極層は、一般的に同一層からなる。なお、ゲート電極層２２６は、少なくとも不純物元素が導入される領域のみテーパー状にすれば足りる。また、上記ゲート電極層は、積層構造でも良い。

次に、駆動回路部２１４のｐチャネル型ＴＦＴ２１１が形成される部分の上方に、レジスト２００を形成した後に（レジスト２００は、液滴吐出法によって形成するのが望ましい。）、ゲート電極層３０３、２２５をマスクとして、１０¹⁵〜１０¹⁷ａｔｏｍｓ／ｃｍ³オーダーのｎ型不純物元素２０１を島状半導体層１０３にドーピングする。これによって、駆動回路部２１４のｎチャネル型ＴＦＴ２１０、並びに画素部２１５のスイッチング用ＴＦＴ２１２及び駆動用ＴＦＴ２１３のゲート電極層で覆われていない島状半導体層には、ソース又はドレイン領域となるｎ型不純物領域２０２が形成される。さらに、ゲート電極層のテーパー状の部分と重なる領域には、ｎ型の低濃度不純物領域２０３が形成される。さらにその間には、チャネル領域２０４が形成される（図９（Ｂ））。なお、特に、画素部２１５の駆動用ＴＦＴ２１３については、後に形成される発光素子２２４の積層構造に応じて、ｎチャネル型ＴＦＴ又はｐチャネル型ＴＦＴを選択すればよい。

ここで、ｎ型不純物元素としては、砒素（Ａｓ）、燐（Ｐ）などを用いることができる。その後、レジスト２００は、Ｏ₂アッシング等によって除去する。この際、ゲート電極層上にレジスト３０２が残存している場合には、このレジスト３０２も同時に除去される。

次に、駆動回路部２１４のｎチャネル型ＴＦＴ２１０及び画素部２１５のスイッチング用ＴＦＴ２１２及び駆動用ＴＦＴ２１３になる領域をレジスト２０５で覆った後（レジスト２０５は、液滴吐出法によって形成するのが望ましい。）、ゲート電極層３０３をマスクとして、１０¹⁵〜１０¹⁷ａｔｏｍｓ／ｃｍ³オーダーのｐ型不純物元素２０６を、ｐチャネル型ＴＦＴ２１１の島状半導体層にドーピングする。これによって、ｐチャネル型ＴＦＴ２１１のソース又はドレイン領域となるｐ型不純物領域２０７が形成される。さらに、ゲート電極層のテーパー状の部分と重なる領域には、ｐ型の低濃度不純物領域２０８が形成される。さらにその間には、チャネル領域２０９が形成される（図９（Ｃ））。ここで、ｐ型不純物元素としては、硼素（Ｂ）などを用いることができる。その後、レジスト２０５は、Ｏ₂アッシング等によって除去する。この際、ｐチャネル型ＴＦＴ２１１のゲート電極層上に、レジスト３０２が残存している場合には、このレジスト３０２も同時に除去される。

なお、上記ドーピングを行った後、熱処理によって該不純物元素の活性化を行ってもよい。

次に、ＴＦＴを覆うキャップ絶縁膜１１３をプラズマＣＶＤ法により形成する（図１０（Ａ））。キャップ絶縁膜１１３としては、窒化珪素膜又は酸化窒化珪素膜を用いるのがよいが、材料はこれに限定されるものではない。また、形成方法もプラズマＣＶＤ法に限定されるものではない。なお、ＴＦＴ上方からの不純物の混入を防止するため、キャップ絶縁膜１１３はできるだけ形成しておくのが望ましい。

また、図示しないが、ソース、ドレイン配線上に、ＴＦＴ上方からの不純物の拡散等を防止するためのパッシベーション膜を形成しておくのが望ましい。パッシベーション膜は、プラズマＣＶＤ法又はスパッタリング法などの薄膜形成法を用い、窒化珪素、酸化珪素、窒化酸化珪素、酸化窒化珪素、酸化窒化アルミニウム、または酸化アルミニウム、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）、窒素含有炭素（ＣＮ）、その他の絶縁性材料を用いて形成することができる。なお、これらの材料を積層させて形成してもよい。なお、該パッシベーション膜は、絶縁体材料の微粒子を含む組成物を液滴吐出法によって吐出することによっても形成することができる。

次に、半導体層に添加された不純物元素の活性化のための加熱処理を行う。この活性化は、Ｎ₂雰囲気にした炉中において５００〜８００℃に加熱することによって行う。例えば、ＲＴＡ（ラピッドサーマルアニール）法を用いることができる。または、レーザー光を半導体層に照射して活性化を行ってもよい。この場合、基板裏面側又は基板表面側からのみレーザー光を照射してもよいし、基板表面及び裏面の両側から照射してもよい。なお、工程を簡略化したい場合には、該活性化処理を省略してもよい。

なお、その後、水素を含む窒化珪素膜または窒化酸化珪素膜からなる絶縁膜をプラズマＣＶＤ法により形成し、該絶縁膜から水素を放出させ、半導体層の水素化を行うための加熱処理を行い、シリコンの不対結合手を終端させてもよい。この加熱処理は、クリーンオーブンを用い、Ｎ₂雰囲気下において３５０〜４５０℃（好ましくは、４１０℃）で行えばよい。なお、該絶縁膜としては、他の水素及び珪素を含む絶縁膜を用いてもよいし、形成方法もプラズマＣＶＤ法以外の方法を用いてもよい。

次に、キャップ絶縁膜１１３上に、層間絶縁膜１１４を形成する。ここでは、ポリイミドを含む溶液をスピンコート法によって基板全面に塗布したが、この材料、方法に限定されるものではない。例えば、ポリイミド系樹脂の他にも、アクリル系樹脂、ポリアミド系樹脂、または珪素、酸素、水素からなる化合物のうちＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む無機シロキサン、珪素に結合されている水素がメチルやフェニルのような有機基に置換された有機シロキサン系の絶縁膜等を用いることができる。また、液滴吐出法によって層間絶縁膜１１４を形成することもできる。

次に、層間絶縁膜１１４、キャップ絶縁膜１１３、ゲート絶縁膜１０４を選択的に除去し、コンタクトホールを開孔する。水素化処理のための絶縁膜が形成されている場合にはこれも除去する。コンタクトホール開孔は、レジストを基板全面に塗布した後にプリベークを行い、露光、現像プロセスを経てマスクパターンを形成し、マスクパターンをエッチングしてコンタクトホールを形成するという従来の方法を用いることができるが、レジストを液滴吐出法によって選択的に吐出することによりマスクパターンを形成する方が、コスト削減、工程簡略化という観点から望ましい。

コンタクトホールを形成した後、画素電極２１６を形成する（図１０（Ｂ））。画素電極２１６は、液滴吐出法によって形成しても良いし、パターニング工程を経て形成しても良い。なお、画素電極２１６は、コンタクトホールを開孔する前に形成しても良い。

次に、コンタクトホールを介して、各ＴＦＴのソース領域、ドレイン領域に接続される配線２１７、２２８等を形成する（図１０（Ｂ））。ここで、配線２１７は、スイッチング用ＴＦＴ２１２のソース又はドレイン領域と、駆動用ＴＦＴ２１３のゲート電極層とを接続する配線である。また、配線２２８は、駆動用ＴＦＴ２１３のソース又はドレイン領域と、画素電極２１６とを接続する配線である。これら配線は、導電材料を含む組成物を吐出することによって形成するのが望ましい。導電材料としては、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｗ、Ａｌ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｃｄ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｂａ等の金属、Ａｌ、Ｃ、Ｎｉの合金、ハロゲン化銀の微粒子等、又は分散性ナノ粒子等を用いることができる。

なお、これら配線は多層構造とすることもできる。例えば、厚さ５０〜２００ｎｍのＴｉ膜、厚さ２５０〜４００ｎｍのＡｌ膜又はＡｌ−Ｓｉ合金膜、厚さ５０〜２００ｎｍのＴｉ膜を積層させて、配線を形成する。また、三層構造のうち、ＴｉをＴｉＮ、又は窒素を５０％以下の組成比で含む窒化チタン（本明細書では、窒素を５０％以下の組成比で含む窒化チタンをＴｉ（Ｎ）と表す）で置き換えてもよいし、ＴｉＮ又はＴｉ（Ｎ）を新たに積層させた構造としてもよい。また、Ａｌは１５０〜２００℃でヒロックが発生してしまうため、Ｓｉを含有させておくことが望ましい。このように、特にＡｌを用いる場合、ＩＴＯとダイレクトコンタクトさせると、Ａｌが腐食するという問題点があるが、ＡｌとＩＴＯの間にＴｉ（又はＴｉＮ）を介することにより、この問題点は解消できる。また、特にＡｌ、Ｃ、Ｎｉの合金を用いる場合には、Ｔｉ等を介さなくとも、ＩＴＯとダイレクトコンタクトが可能になるという利点がある。

以上の工程により、ｎチャネル型ＴＦＴ２１０及びｐチャネル型ＴＦＴ２１１からなるＣＭＯＳ構造を含む駆動回路部２１４と、スイッチングＴＦＴ２１２及び駆動用ＴＦＴ２１３及び容量部を含む画素部２１５からなるアクティブマトリクス基板が完成する（図１０（Ｃ））。なお、本実施例においては、本発明に係る半導体装置を、駆動回路部及び画素部両方に用いたが、少なくとも一方に用いることもできる。

さらに、画素電極２１６上に、有機樹脂膜、無機絶縁膜を用いて形成された隔壁（土手、バンク等とも呼ばれる。）２１８を液滴吐出法によって選択的に形成する。隔壁２１８としては、シロキサン等の耐熱性樹脂、ポリイミド、アクリル等の樹脂を用いるのが望ましい。特に、シロキサンを用いることにより、後の真空ベーク工程を高温で行うことができ、ＥＬ素子に悪影響を及ぼす水分を十分に除去することができる。なお、隔壁２１８は、選択的に形成されることにより、開口部を有しており、該開口部において画素電極２１６が露出している。なお、隔壁２１８は、レジスト等を用いたパターニングによって形成しても良い。

次に、隔壁２１８の開口部において画素電極２１６と接するように、有機化合物を含む層２１９（電界発光層）を形成する。有機化合物を含む層２１９は、単数の層で構成しても良いし、複数の層を積層させて構成しても良い。複数の層で構成する場合、半導体素子側（画素電極側）から見て、（１）陽極、ホール（正孔）注入層、ホール輸送層、発光層、電子輸送層、陰極、（２）陽極、ホール注入層、発光層、電子輸送層、陰極、（３）陽極、ホール注入層、ホール輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層、陰極、（４）陽極、ホール注入層、ホール輸送層、発光層、ホールブロッキング層、電子輸送層、陰極、（５）陽極、ホール注入層、ホール輸送層、発光層、ホールブロッキング層、電子輸送層、電子注入層、陰極、等の順に積層された素子構造とすればよい。これは、所謂順積みと呼ばれる構造で、画素電極２１６は、陽極（ホール注入電極）として機能する。一方、半導体素子側（画素電極側）から見て、陰極が先に来る場合には、逆積みと呼ばれ、画素電極２１６は陰極として機能する。

次に、有機化合物を含む層２１９を覆うように、対向電極２２０を形成する。対向電極２２０は、発光層の積層方法により、陽極又は陰極として機能する。有機化合物を含む層２１９を画素電極２１６と対向電極２２０との間に挟むことにより、発光素子２２４が形成される。

次に、有機化合物を含む層２１９（特に発光層）を水分から保護するために、パッシベーション膜２２１を形成する。これに代えて、あるいは、さらにパッシベーション膜２２１が外気に曝されないように気密性が高く、脱ガスの少ない保護フィルム（ラミネートフィルム、紫外線硬化樹脂フィルム等）やカバー材でパッケージング（封入）することが好ましい。本明細書でラミネートフィルムとは、基材フィルムと接着性合成樹脂フィルムとの積層フィルム、または２種類以上の積層フィルムを指す。基材フィルムとしては、ＰＥＴやＰＢＴ等のポリエステル、ナイロン６、ナイロン６６等のポリアミド、また無機蒸着フィルム、または紙類を用いればよい。また、接着性合成フィルムとしてはＰＥやＰＰ等のポリオレフィン、アクリル系合成樹脂、エポキシ系合成樹脂などを用いればよい。ラミネートフィルムはラミネート装置により、被処理体と熱圧着によりラミネートされる。なお、ラミネート工程を行う前処理としてアンカーコート剤を塗布することが好ましく、ラミネートフィルムと被処理体との接着を強固なものとすることができる。アンカーコート剤としてはイソシアネート系材料などを用いればよい。最後に、絶縁物２２２を介して、封止基板２２３でアクティブマトリクス基板を封止した。

以上の工程により、ＥＬ発光装置が完成する（図１０（Ｃ））。ＥＬ発光装置は、その発光方向により、ボトムエミッション型、トップエミッション型、デュアルエミッション型に大別される。以下、それぞれにおける画素電極２１６及び対向電極２２０をも含めた発光素子の構造について説明する。

ボトムエミッション型の場合、画素電極２１６（この場合、正孔注入電極）の材質は、透過性を有する金属、例えば、ＩＴＯ、ＩＴＳＯ、ＺｎＯ、ＩＺＯ、ＧＺＯ等の透明導電膜を用いることができる。また、特にＩＴＳＯを用いる場合には、濃度の異なる酸化珪素を含むＩＴＳＯを積層させることによって、ＴＦＴと画素電極２１６との接続間の低抵抗を維持しつつ、発光層への正孔注入効率を高めることができる。一方、陰極（電子注入電極）となる対向電極２２０の材質は、仕事関数の小さいＣａ、Ａｌ、ＣａＦ、ＭｇＡｇ、ＡｌＬｉ等を用いることができる。

トップエミッション型の場合、一般的には、ボトムエミッション型における正孔注入電極（画素電極２１６）と電子注入電極（対向電極２２０）を入れ替え、さらに有機化合物を含む層を逆積みとし、電流制御用ＴＦＴの極性を反転させることにより、基板と反対側（上側）に発光素子からの光を取り出すことのできるトップエミッション型発光装置が得られる。例えば、画素電極２１６としては、反射性を有する金属、例えば、Ａｌ、ＡｌＬｉ等を用い、対向電極２２０としては、光透過性のあるＩＴＯ、ＩＴＳＯ、ＺｎＯ、ＩＺＯ、ＧＺＯ等の透明導電膜を用いることができる。

デュアルエミッション型の場合、正孔注入電極（画素電極２１６）の材質としては、ボトムエミッション型の場合と同様に、ＩＴＯ、ＩＴＳＯ、ＺｎＯ、ＩＺＯ、ＧＺＯ等の透明導電膜を用いることもできる。電子注入電極（対向電極２２０）としては、発光層からの光を透過させるべく、１〜１０ｎｍの薄アルミニウム膜、もしくはＬｉを微量に含むアルミニウム膜等を用いることができる。これにより、上下に発光素子２２４からの光を取り出すことのできるデュアルエミッション型発光装置が得られる。なお、画素電極２１６と対向電極２２０の役割は入れ替えても良い。

なお、本実施例は、他の実施形態、実施例と自由に組み合わせることができる。

実施例３によって作製されるアクティブマトリクス型ＥＬ発光装置を含むＥＬ表示パネル９０１を用いて、ＥＬテレビ受像機を完成させることができる。図１１は、ＥＬテレビ受像機の主要な構成を示すブロック図を示している。ＥＬ表示パネル９０１には、（１）実施例３のように、表示パネルの画素部と走査線側駆動回路９０３を基板上に一体形成し、さらに信号線側駆動回路９０２を別途ドライバＩＣとして実装する場合、（２）表示パネルの画素部のみが形成されて走査線側駆動回路９０３と信号線側駆動回路９０２とがＴＡＢ方式により実装される場合、（３）表示パネルの画素部とその周辺に走査線側駆動回路９０３と信号線側駆動回路９０２とがＣＯＧ方式により実装される場合、などがあるが、どのような形態としても良い。

その他の外部回路の構成として、映像信号の入力側では、チューナ９０４で受信した信号のうち、映像信号を増幅する映像信号増幅回路９０５と、そこから出力される信号を赤、緑、青の各色に対応した色信号に変換する映像信号処理回路９０６と、その映像信号をドライバＩＣの入力仕様に変換するためのコントロール回路９０７などからなっている。コントロール回路９０７は、走査線側と信号線側にそれぞれ信号が出力する。デジタル駆動する場合には、信号線側に信号分割回路９０８を設け、入力デジタル信号をｍ個に分割して供給する構成としても良い。

チューナ９０４で受信した信号のうち、音声信号は、音声信号増幅回路９０９に送られ、その出力は音声信号処理回路９１０を経てスピーカ９１３に供給される。制御回路９１１は受信局（受信周波数）や音量の制御情報を入力部９１２から受け、チューナ９０４や音声信号処理回路９１０に信号を送出する。

このような外部回路と、ＥＬ表示パネル９０１を筐体に組みこんで、図２０（Ａ）に示すようなテレビ受像機を完成させることができる。勿論、本発明はテレビ受像機に限定されず、パーソナルコンピュータのモニタをはじめ、鉄道の駅や空港などにおける情報表示盤や、街頭における広告表示盤など特に大面積の表示媒体として様々な用途に適用することができる。なお、本実施例は、他の実施形態、実施例と自由に組み合わせることができる。

本実施例では、図１２〜１６を参照して、本発明を用いたアクティブマトリクス型液晶表示装置の作製方法について説明する。

図１２は、液晶表示装置の一画素における上面図である。２１２はスイッチング用ＴＦＴであり、画素へ流れる電流のＯＮ／ＯＦＦを制御するものである。ここでは、マルチゲート構造とした。２２８は、ソース又はドレイン配線（２ｎｄ配線等とも呼ばれる。）、２３３は容量配線であり、容量配線２３３と画素電極２１６との間で、容量部２２７を形成している。なお、容量部を形成する領域は、この領域に限定されない。

本発明を用いた液晶表示装置及びその作製方法について、図１３〜１５を参照して説明する。図１３〜１５は、図１２のＸ−Ｙの断面構造を示したものである。本実施例では、実施形態１に示した、異なる幅を有する二重ゲート電極層を有するＴＦＴを用いたアクティブマトリクス型ＥＬ発光装置について説明するが、ゲート電極層の構造は、これに限定されるものではなく、他の実施形態又は実施例に置換して、あるいはそれらを組み合わせて実施することが可能である。

まず、実施例３及び実施形態１と同様の要領で、基板１００上に、下地絶縁膜１１８、島状半導体層１０３、ゲート絶縁膜１０４、ゲート電極層２３０〜２３２を形成する（図１３（Ａ））。ただし、本実施例においては、画素部２１５のスイッチング用ＴＦＴ２１２のみ、低濃度不純物領域がゲート電極層２３２にオーバーラップしていない所謂オフセット構造（Ｌｏｆｆ構造ともいう。）とするために、積層したゲート電極層２３２の幅はほぼ同じになるようにした。

また、ゲート電極層２３０〜２３２と同時に、容量部２２７の容量配線２３３、ＴＦＴと接続される配線２３４、ＦＰＣ等の外部回路と接続される端子部２３９の端子電極２３５を形成したが（図１３（Ａ））、これらは別々に形成しても良い。

次に、ゲート電極層２３０〜２３２をマスクとして、例えば、１０¹³〜１０¹⁴ａｔｏｍｓ／ｃｍ³オーダーの低濃度のｎ型不純物元素２３６を、島状半導体層１０３にドーピングし、低濃度不純物領域２３７を形成した（図１３（Ｂ））。なお、この低濃度不純物領域２３７は、最終的に、あくまでスイッチング用ＴＦＴ２１２の低濃度不純物領域となるものであって、駆動回路部２１４のＴＦＴの低濃度不純物領域とはなるものではない。ここで、ｎ型不純物元素としては、砒素（Ａｓ）、燐（Ｐ）などを用いることができる。

次に、駆動回路部２１４のｐチャネル型ＴＦＴ２１１及びスイッチング用ＴＦＴ２１２の低濃度不純物領域として残る部分を、レジスト２００で覆う。そして、ゲート電極層２３０及びレジスト２００をマスクとして（レジスト２００は、液滴吐出法によって形成するのが望ましい。）、例えば、１０¹⁵〜１０¹⁷ａｔｏｍｓ／ｃｍ³オーダーのｎ型不純物元素１０９を、島状半導体層１０３にドーピングした。これによって、駆動回路部２１４のｎチャネル型ＴＦＴ２１０、並びにスイッチング用ＴＦＴ２１２のレジスト２００で覆われていない島状半導体層には、ソース又はドレイン領域となるｎ型不純物領域２０２が形成される。さらに、ゲート電極層の膜厚の薄い部分と重なる領域には、ｎ型の低濃度不純物領域２０３が形成される。さらにその間には、チャネル領域２０４が形成される。（図１３（Ｃ））。

一方、スイッチング用ＴＦＴ２１２においては、ソース又はドレイン領域となる高濃度のｎ型不純物領域２０２のみが形成される（図１３（Ｃ））。ここで、ｎ型不純物元素としては、砒素（Ａｓ）、燐（Ｐ）などを用いることができる。その後、レジスト２００は、Ｏ₂アッシング等によって除去する。

次に、駆動回路部２１４のｎチャネル型ＴＦＴ２１０及び画素部２１５のスイッチング用ＴＦＴ２１２の領域をレジスト２０５で覆った後（レジスト２０５は、液滴吐出法によって形成するのが望ましい。）、ゲート電極層２３１をマスクとして、１０¹⁵〜１０¹⁷ａｔｏｍｓ／ｃｍ³オーダーのｐ型不純物元素２０６を、ｐチャネル型ＴＦＴ２１１の島状半導体領域にドーピングする。これによって、ｐチャネル型ＴＦＴ２１１のソース又はドレイン領域となるｐ型不純物領域２０７が形成される。さらに、ゲート電極層の膜厚の薄い部分と重なる領域には、ｐ型の低濃度不純物領域２０８が形成される。さらにその間には、チャネル領域２０９が形成される（図１４（Ａ））。ここで、ｐ型不純物元素としては、硼素（Ｂ）などを用いることができる。その後、レジスト２０５は、Ｏ₂アッシング等によって除去する。

かくして、駆動回路部２１４においては、低濃度不純物領域がゲート電極層にオーバーラップした構造（Ｌｏｖ構造ともいう。）で、ＣＭＯＳ構造のＴＦＴが得られ、画素部２１５においては、低濃度不純物領域がゲート電極層にオーバーラップしていないオフセット構造（Ｌｏｆｆ構造）のＴＦＴが得られる。

次に、実施例３の要領で、ＴＦＴを覆うキャップ絶縁膜１１３をプラズマＣＶＤ法により形成する（図１４（Ｂ））。キャップ絶縁膜１１３は、ＴＦＴ上方からの不純物の混入を防止するため、できるだけ形成しておくのが望ましい。さらに、実施例３の要領で、パッシベーション膜形成、不純物活性化及び水素化処理を行っても良い。

本実施例では、さらに、撥液性材料を用いたコンタクトホールの開孔方法について説明する。まず、基板上に、撥液性材料２４０を液滴吐出法、スピン塗布法、スリットコーター法、スプレー法等によって形成し、さらに、コンタクトホールを形成したい箇所に、ＰＶＡやポリイミド等からなるマスク２４１を形成する（図１４（Ｂ））。撥液性材料としては、ＦＡＳ（フルオロアルキルシラン）等のフッ素系シランカップリング剤を用いることができる。ＰＶＡやポリイミド等のマスク２４１は液滴吐出法で選択的に吐出すればよい。

次に、ＰＶＡ等をマスクとして撥液性材料２４０をエッチング除去する。また、撥液性材料２４０は、Ｏ₂アッシングや大気圧プラズマによって除去することができる。その後、マスクは、ＰＶＡの場合は水洗処理によって、ポリイミドの場合には、Ｎ３００剥離液等によって除去する。

次に、コンタクトホールが形成される箇所に撥液性材料を残した状態で、層間絶縁膜１１４（又は平坦化膜）を液滴吐出法、スピン塗布法、スリットコーター法等によって形成する（図１４（Ｃ））。この際、コンタクトホールが形成される箇所には、撥液性材料２４０が存在するので、その上方に層間絶縁膜が形成されることはない。また、コンタクトホール形状が逆テーパーとなる虞も生じない。層間絶縁膜は、アクリル、ポリイミド、ポリアミドなどの有機樹脂、または珪素、酸素、水素からなる化合物のうちＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む無機シロキサン、珪素に結合されている水素がメチルやフェニルのような有機基に置換された有機シロキサン系の絶縁膜等を用いて、液滴吐出法で選択的に形成することが好ましい。層間絶縁膜１１４を形成した後、撥液性材料２４０は、Ｏ₂アッシングや大気圧プラズマによって除去する。なお、パッシベーション膜が形成されている場合には、それも除去する。

その後、画素電極２１６を形成した後に、配線２２８を形成し、ＴＦＴ同士、ＴＦＴと画素電極２１６、ＴＦＴと配線２３４とを接続する（図１５（Ａ））。なお、画素電極２１６は、光を透過するか否かによって、ＩＴＯ、ＩＴＳＯ等の透明導電材料や、ＭｇＡｇ等の反射性導電材料を選択する。また、配線２２８は、実施例３と同様の材料を用いることができる。画素電極２１６及び配線２２８は、液滴吐出法によって形成するのが望ましい。なお、端子電極２３５の上部にキャップ膜絶縁膜等が存在する場合には、層間絶縁膜１１４等をマスクとして、除去しておく。

以上の工程を経て、アクティブマトリクス型ＴＦＴ基板が完成する。さらに、図１５（Ｂ）はＴＦＴ基板と対向基板２５０との間に液晶層２５１を挟持させ、シール材２５２で貼り合わせた状態を示している。ＴＦＴ基板上には柱状のスペーサ２５３を形成する。柱状のスペーサ２５３は画素電極上に形成されるコンタクト部のくぼみに合わせて形成するとよい。柱状スペーサ２５３は用いる液晶材料にも依存するが、３〜１０μｍの高さで形成する。コンタクト部では、コンタクトホールに対応した凹部が形成されるので、この部分に合わせてスペーサを形成することにより液晶の配向の乱れを防ぐことができる。

ＴＦＴ基板上には、配向膜２５４を形成しラビング処理を行う。対向基板２５０には透明導電膜２５５、配向膜２５４を形成する。その後、ＴＦＴ基板および対向基板２５０をシール材２５２により貼り合わせて液晶を注入し、液晶層２５１を形成する。

なお、液晶層２５１は、両基板をシール材２５２を介して貼り合わせた後、貼り合わせた基板（セル）に設けた液晶注入口のある貼り合わせた基板の一辺を液晶に浸けて、毛細管現象によりセル内部に注入するディップ法（吸い上げ法）や、図１６に示す液晶滴下法を用いて形成することができる。図１６は、シール材３２８とバリア層３２９が設けられた一方の基板３２１に、ノズル（ディスペンサ）３２６から液晶を滴下し、対向基板３３０を貼り合わせる、所謂液晶滴下法を示している。液晶滴下法は、特に、基板サイズが大面積化した場合に有効な手段である。なお、図１６におけるバリア層３２９は、液晶分子３２７とシール材３２８との化学反応を防止するために設けられるものである。両基板を貼り合わせる場合には、予め両基板に形成されたアライメントマーカー３２２又は３３１を撮像手段３２３で検出し、ＣＰＵ３２４、コントローラ３２５を介して、両基板が配置されたステージ３２０を制御することにより行う。

次に、ＦＰＣ（ＦｌｅｘｉｂｌｅＰｒｉｎｔＣｉｒｃｕｉｔ）２５６を、異方性導電膜２５７により公知の手法で端子電極２３５と貼り付ける。

以上の工程を経て、画素部２１５、駆動回路部２１４、端子部２３９、容量部２２７からなるアクティブマトリクス型ＬＣＤ装置が完成する（図１５（Ｂ））。なお、本実施例においては、本発明に係る半導体装置を、駆動回路部に用いたが、他の領域（例えば、画素部）に用いてもよい。なお、本実施例は、他の実施形態、実施例と自由に組み合わせることができる。

実施例５により作製されるアクティブマトリクス型ＬＣＤ装置を含む液晶表示パネルによって、液晶テレビ受像機を完成させることができる。図１７は、液晶テレビ受像機の主要な構成を示すブロック図を示している。液晶表示パネル４２１には、（１）実施例３のように、表示パネルの画素部と走査線側駆動回路４２３を基板上に一体形成し、さらに信号線側駆動回路４２２を別途ドライバＩＣとして実装する場合、（２）表示パネルの画素部のみが形成されて走査線側駆動回路４２３と信号線側駆動回路４２２とがＴＡＢ方式により実装される場合、（３）表示パネルの画素部とその周辺に走査線側駆動回路４２３と信号線側駆動回路４２２とがＣＯＧ方式により実装される場合、などがあるが、どのような形態としても良い。

その他の外部回路の構成として、映像信号の入力側では、チューナ４２４で受信した信号のうち、映像信号を増幅する映像信号増幅回路４２５と、そこから出力される信号を赤、緑、青の各色に対応した色信号に変換する映像信号処理回路４２６と、その映像信号をドライバＩＣの入力仕様に変換するためのコントロール回路４２７などからなっている。コントロール回路４２７は、走査線側と信号線側にそれぞれ信号が出力する。デジタル駆動する場合には、信号線側に信号分割回路４２８を設け、入力デジタル信号をｍ個に分割して供給する構成としても良い。

チューナ４２４で受信した信号のうち、音声信号は、音声信号増幅回路４２９に送られ、その出力は音声信号処理回路４３０を経てスピーカ４３３に供給される。制御回路４３１は受信局（受信周波数）や音量の制御情報を入力部４３２から受け、チューナ４２４や音声信号処理回路４３０に信号を送出する。

このような外部回路と液晶表示パネル４２１を筐体に組みこんで、図２０（Ａ）に示すような、テレビ受像機を完成させることができる。勿論、本発明はテレビ受像機に限定されず、パーソナルコンピュータのモニタをはじめ、鉄道の駅や空港などにおける情報表示盤や、街頭における広告表示盤など特に大面積の表示媒体として様々な用途に適用することができる。なお、本実施例は、他の実施形態、実施例と自由に組み合わせることができる。

本実施例では、本発明に係る半導体装置の構成及びその作製方法において、ゲート電極層等を構成する各種組成物を、液滴吐出システムを用いて作製する方法について、図１８を参照して説明する。図１８は、液滴吐出システムの概略図である。

まず、ＣＡＤ、ＣＡＭ、ＣＡＥ等の回路設計ツール１４０によって、回路設計が行われ、所望の薄膜及びアライメントマーカーの配置箇所を決定する。

次に、設計された薄膜及びアライメントマーカーの配置箇所を含む薄膜パターンのデータ１４１は、記録媒体又はＬＡＮ（ＬｏｃａｌＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）等の情報網を介して、液滴吐出装置を制御するコンピュータ１４２に入力される。そして、薄膜パターンのデータ１４１に基づいて、液滴吐出手段１４３が有するノズル（筒状の、先の細い穴から液体や気体を噴出させる装置）のうち、該薄膜を構成する材料を含む組成物を貯蔵し、又は該組成物を貯蔵するタンクと接続されている最適な吐出口径を有するノズルが決定され、続いて、液滴吐出手段１４３の走査経路（移動経路）が決定される。なお、予め最適なノズルが決まっている場合いは、該ノズルの移動経路のみを設定すればよい。

次に、該薄膜が形成される基板１４４上にフォトリソグラフィー技術やレーザー光を用いて、アライメントマーカー１５３を形成する。そして、アライメントマーカーが形成された基板を液滴吐出装置内のステージ１５６に設置し、該装置に具備された撮像手段１４５によりアライメントマーカーの位置を検出し、画像処理装置１４６を介して、コンピュータ１４２に位置情報１４７として入力される。コンピュータ１４２では、ＣＡＤ等により設計された薄膜パターンのデータ１４１と、撮像手段１４５によって得られるアライメントマーカーの位置情報１４７とを照らし合わせて、基板１４４と液滴吐出手段１４３との位置合わせを行う。

その後、コントローラ１４８によって制御された液滴吐出手段１４３が、決定された走査経路に従って、組成物１５４を吐出することにより、所望の薄膜パターン１４９が形成される。なお、組成物の吐出量は、吐出口の径を選択することにより、適宜調整することができるが、吐出口の移動速度、吐出口と基板との間隔、組成物の吐出速度、吐出空間の雰囲気、該空間の温度、湿度等のあらゆる条件によって微妙に異なってくるため、これらの条件も制御できるようにすることが望ましい。これらは、予め実験、評価によって最適な条件を求めておき、その結果は組成物の材料毎にデータベース１５５に蓄積しておくのがよい。

ここで、薄膜パターンデータとしては、例えば、液晶表示装置、ＥＬ表示装置等に用いられるアクティブマトリクス型ＴＦＴ基板の回路図等が挙げられる。図１８中の円内の回路図は、このようなアクティブマトリクス型ＴＦＴ基板に用いられる導電膜を模式的に示したものである。１５７は所謂ゲート配線、１５８はソース信号線（２ｎｄ配線）、１５９は画素電極又は正孔注入電極若しくは電子注入電極を指す。また、１５６は基板、１６０はアライメントマーカーを示している。当然、薄膜パターン１４９は、薄膜パターン情報におけるゲート配線１５７に対応するものである。

また、液滴吐出手段１４３は、ここでは、複数のノズル１５０ａ〜ｃが一体化された構成となっているが、これに限定されるものではない。また、各ノズルは、それぞれ単数又は複数の吐出口１５１を有している。上記薄膜パターン１４９は、ノズル１５０ａ〜ｃのうち、所定の吐出口１５１を選択することによって形成されたものである。

なお、液滴吐出手段１４３は、あらゆる線幅の薄膜パターンの作製に対応できるように、また、タクトタイムを向上させるため、吐出口径、吐出量、又はノズルピッチの異なる複数のノズルを備えておくのが望ましい。また、吐出口の間隔はできる限り狭い方が望ましい。また、一辺が１ｍ以上の大面積の基板に対して、スループットの高い吐出を行うために、１ｍ以上の長さを有するノズルを液滴吐出手段１４３に備えておくことが望ましい。また、液滴吐出手段１４３は伸縮機能を備え、吐出口の間隔を自由に制御することができるようにしてもよい。また、高解像度、即ち、滑らかなパターンを描画するために、ノズル又はヘッドが斜めに傾くようにしておくのが望ましい。これによって、矩形状など、大面積の描画が可能となる。

また、ヘッドのノズルピッチを変えたものを一つのヘッドに平行に備え付けてもよい。この場合、吐出口径は同じでもよいし、異ならせてもよい。

また、上記のように、複数のノズルを用いた液滴吐出装置となる場合には、使用していないノズルを収納するための、待機場所を設けておく必要がある。この待機場所には、またガス供給手段とシャワーヘッドを設けることにより、待機場所の雰囲気下を組成物の溶媒と同じ気体の雰囲気下に置換することができるため、乾燥をある程度防止することができる。さらに、清浄な空気を供給し、作業領域の埃を低減するクリーンユニット等を備え付けてもよい。

ただし、ノズル１５０ａ〜１５０ｃの仕様上、吐出口の間隔が狭くできないときには、ノズルピッチが表示装置における画素の整数倍となるように設計するとよい。これによってノズル１５０ａ〜１５０ｃをずらして組成物を基板１４４上に吐出することができる。また、撮像手段１４５としては、ＣＣＤ（電荷結合素子）のような光の強弱を電気信号に変換する能動素子を用いたカメラを用いればよい。

上述した方法は、基板１４４を載せたステージ１５２を固定し、決定された経路に従って基板１４４を走査させることによって、薄膜パターン１４９を形成するものである。それに対して、液滴吐出手段１４３を固定し、薄膜パターンのデータ１４１に基づいて決定された経路に従って、ステージ１５２をＸＹθ方向に搬送させることによって、薄膜パターン１４９を形成してもよい。この際、液滴吐出手段１４３が複数のノズルを有している場合には、該薄膜を構成する材料を含む組成物を貯蔵し、又は該組成物を貯蔵するタンクと接続されている最適な吐出口径を有するノズルを決定する必要がある。

また、上述した方法は、ノズル１５０ｃの所定の一つの吐出口のみを用いて薄膜パターン１４９を吐出形成するものであるが、形成する薄膜パターン１４９の線幅や膜厚に応じて、複数の吐出口を用いて組成物を吐出してもよい。

また、複数のノズルを用い、冗長機能を持たせてもよい。例えば、最初にノズル１５０ａ（又は１５０ｂ）から組成物が吐出されるが、ノズル１５０ｃからも、同一の組成物が吐出されるよう吐出条件を制御することにより、前方のノズル１５０ａにおいて吐出口詰まり等の支障を来しても、後方のノズル１５０ｃから組成物を吐出することができるため、少なくとも配線の断線等を防止することが可能となる。

また、吐出口径の異なる複数のノズルから組成物を吐出するように吐出条件を制御することにより、平坦な薄膜を、より短縮されたタクトタイムで形成することができる。この方法は、特にＬＣＤにおける画素電極のように、組成物の吐出面積が大きく、かつ平坦性が要求されるような薄膜の形成に特に適している。

さらに、吐出口径の異なる複数のノズルから組成物を吐出するように吐出条件を制御することにより、配線の線幅が異なるパターンを一度に形成することができる。

さらに、吐出口径の異なる複数のノズルから組成物を吐出するように吐出条件を制御することにより、絶縁膜の一部に設けられたアスペクト比が高い開孔部に、組成物を充填させることができる。この方法によれば、ボイド（絶縁膜と配線の間に生じる虫食い状の孔）が生じることなく、平坦化された配線を形成することができる。

薄膜や配線の形成に用いられる液滴吐出システムにおいて、上記のごとく、薄膜パターンを示すデータを入力する入力手段と、前記データに基づいて、前記薄膜を構成する材料を含む組成物を吐出するためのノズルの移動経路を設定する設定手段と、基板上に形成されたアライメントマーカーを検出するための撮像手段と、前記ノズルの移動経路を制御する制御手段とを有する構成とすることにより、液滴吐出時におけるノズル又は基板の移動経路を的確に制御する必要がある。液滴吐出システムを制御するコンピュータに組成物吐出条件制御プログラムを読み込ませることにより、吐出する組成物やそのパターンに応じて、ノズル又は基板移動速度、組成物の吐出量・噴射距離・噴射速度、吐出環境の雰囲気・温度・湿度、基板加熱温度などの諸条件も的確に制御することができる。

これによって、所望の太さ、厚さ、形状を有する薄膜や配線を、短いタクトタイム、高スループットの下で、所望の箇所に精度良く作製することができ、ひいては、それらの薄膜や配線を用いて作製したＴＦＴのような能動素子、該能動素子を用いて作製した液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、有機ＥＬディスプレイのような発光装置、ＬＳＩ等の製造歩留まりを向上させることができる。特に、本発明を用いることにより、任意の場所に薄膜や配線のパターンを形成でき、形成するパターンの太さ、厚さ、形状も調整できるので、大面積の能動素子基板等も、低コストで歩留まり良く製造することができる。

上記実施例のＥＬ発光装置又は液晶表示装置を用いた電子機器の一例として、図２０に示すテレビ受像器、携帯書籍（電子書籍）、携帯電話を完成させることができる。

図２０（Ａ）のテレビ受像器は、筐体２００１に液晶又はＥＬ素子を利用した表示用モジュール２００２が組みこまれ、受信機２００５により一般のテレビ放送の受信をはじめ、モデム２００４を介して有線又は無線による通信ネットワークにテレビ受像器を接続することにより一方向（送信者から受信者）又は双方向（送信者と受信者間、又は受信者間同士）の情報通信をすることもできる。テレビ受像器の操作は、筐体に組みこまれたスイッチ又は別体のリモコン装置２００６により行うことが可能であり、このリモコン装置にも出力する情報を表示する表示部２００７が設けられていても良い。

また、テレビ受像器にも、主画面２００３の他にサブ画面２００８を第２の表示用モジュールで形成し、チャネルや音量などを表示する構成が付加されていても良い。この構成において、主画面２００３を視野角の優れたＥＬ表示用モジュールで形成し、サブ画面２００８を低消費電力で表示可能な液晶表示用モジュールで形成しても良い。また、低消費電力化を優先させるためには、主画面２００３を液晶表示用モジュールで形成し、サブ画面２００８をＥＬ表示用モジュールで形成し、サブ画面２００８は点滅可能とする構成としても良い。

勿論、本発明はテレビ受像機に限定されず、パーソナルコンピュータのモニタをはじめ、鉄道の駅や空港などにおける情報表示盤や、街頭における広告表示盤など特に大面積の表示媒体として様々な用途に適用することができる。また、映像を受信するのみならず、本発明はデジタルテレビのように双方向通信可能な機器にも適用することができる。

図２０（Ｂ）は携帯書籍（電子書籍）であり、本体３１０１、表示部３１０２、３１０３、記憶媒体３１０４、操作スイッチ３１０５、アンテナ３１０６等を含む。

図２０（Ｃ）は携帯電話であり、３００１は表示用パネル、３００２は操作用パネルである。表示用パネル３００１と操作用パネル３００２とは接続部３００３において接続されている。接続部３００３における、表示用パネル３００１の表示部３００４が設けられている面と操作用パネル３００２の操作キー３００６が設けられている面との角度θは、任意に変えることができる。さらに、音声出力部３００５、操作キー３００６、電源スイッチ３００７、音声入力部３００８、アンテナ３００９等を有している。

また、本発明は、膜厚差を有する単層構造又は積層構造のゲート電極層を含むことを特徴としているが、このようなゲート電極層は、特に液滴吐出法を採用することによって、簡単に実現することができ、液滴吐出法の持つ利便性を最大限に活かすことができる。また、本発明は、膜厚差を有する単層構造又は積層構造のゲート電極層を含むことを特徴としていることにより、Ｌｏｖ構造のＴＦＴを簡単に作製することができる。

本発明に係る半導体装置、それを利用した発光装置、及び液晶表示装置は、その構成が工程数や材料コストを削減できるような構成を有しており、液滴吐出法を積極的に用いることが可能である。したがって、少ない工程、低コスト、高スループット、高歩留まり、短いタクトタイムで、上記デバイスを作製することができ、それらの低コスト、高品質化が求められている中において、有意な発明であり、産業上の利用可能性は極めて高い。

本発明に係る半導体装置及びその作製方法を説明する図本発明に係る半導体装置及びその作製方法を説明する図本発明に係る半導体装置及びその作製方法を説明する図本発明に係る半導体装置及びその作製方法を説明する図本発明に係る半導体装置及びその作製方法を説明する図下地前処理を説明する図本発明に係る発光装置の画素上面図本発明に係る発光装置の画素上面図本発明に係る発光装置の作製工程図本発明に係る発光装置の作製工程図本発明に係る発光装置を用いたテレビ受像機の主要な構成を示すブロック図本発明に係る液晶表示装置の画素上面図本発明に係る液晶表示装置の作製工程図本発明に係る液晶表示装置の作製工程図本発明に係る液晶表示装置の作製工程図液晶滴下法の説明図本発明に係る液晶表示装置を用いたテレビ受像機の主要な構成を示すブロック図液滴吐出システムの説明図導電粒子の構造の説明図本発明を用いて作製された電子機器の一例を示す図

符号の説明

１００基板
１０１半導体層
１０２レジスト
１０３島状半導体層
１０４ゲート絶縁膜
１０５ゲート電極層
１０６ゲート電極層
１０９不純物元素
１１０不純物領域
１１１低濃度不純物領域
１１２チャネル領域
１１３キャップ絶縁膜
１１４層間絶縁膜
１１５コンタクトホール
１１６ソース電極
１１７ドレイン電極
１１８下地絶縁膜
１２０ノズル
１２１ノズル
１２２ノズル
１２３ノズル
１３０ＴｉＯｘ膜
１３１Ｔｉ膜
１４０回路設計ツール
１４１データ
１４２コンピュータ
１４３液滴吐出手段
１４４基板
１４５撮像手段
１４６画像処理装置
１４７位置情報
１４８コントローラ
１４９薄膜パターン
１５０ノズル
１５１吐出口
１５２ステージ
１５３アライメントマーカー
１５４組成物
１５５データベース
１５６ステージ
１５７ゲート配線
３０１ゲート電極層
３０２レジスト
３０３ゲート電極層
３１０Ｃｕ
３１１Ａｇ
３１２バッファ層
４００ゲート電極層
４０１絶縁物
４０２ゲート電極層
５００ゲート電極層
５０１有機層
５０２不純物元素
２００レジスト
２０２ｎ型不純物領域
２０３低濃度不純物領域
２０４チャネル領域
２０５レジスト
２０７ｐ型不純物領域
２０８低濃度不純物領域
２０９チャネル領域
２１０ｎチャネル型ＴＦＴ
２１１ｐチャネル型ＴＦＴ
２１２スイッチング用ＴＦＴ
２１３駆動用ＴＦＴ
２１４駆動回路部
２１５画素部
２１６画素電極
２１７配線
２１８隔壁
２１９有機化合物を含む層
２２０対向電極
２２１パッシベーション膜
２２２絶縁物
２２３封止基板
２２４発光素子
２２５ドレイン配線
２２６ゲート電極層
２２７容量部
２２８配線
２３０ゲート電極層
２３１ゲート電極層
２３２ゲート電極層
２３３容量配線
２３４配線
２３５端子電極
２３６ｎ型不純物元素
２３７低濃度不純物領域
２３９端子部
２４０撥液性材料
２４１マスク
２５０対向基板
２５１液晶層
２５２シール材
２５３スペーサ
２５４配向膜
２５５透明導電膜
２５６ＦＰＣ
２５７異方性導電膜
９０１ＥＬ表示パネル
９０２信号線側駆動回路
９０３走査線側駆動回路
９０４チューナ
９０５映像信号増幅回路
９０７コントロール回路
９０８信号分割回路
９０９音声信号増幅回路
９１０音声信号処理回路
９１１制御回路
９１２入力部
９１３スピーカ
３２０ステージ
３２１基板
３２２アライメントマーカー
３２３撮像手段
３２４ＣＰＵ
３２５コントローラ
３２６ノズル
３２７液晶分子
３２８シール材
３２９バリア層
３３０対向基板
４２１液晶表示パネル
４２２信号線側駆動回路
４２３走査線側駆動回路
４２４チューナ
４２５映像信号増幅回路
４２６映像信号処理回路
４２７コントロール回路
４２８信号分割回路
４２９音声信号増幅回路
４３０音声信号処理回路
４３１制御回路
４３２入力部
４３３スピーカ
２００１筐体
２００２表示用モジュール
２００３主画面
２００４モデム
２００５受信機
２００６リモコン装置
２００７表示部
２００８サブ画面
３１０１本体
３１０２表示部
３１０４記憶媒体
３１０５操作スイッチ
３１０６アンテナ
３００１表示用パネル
３００２操作用パネル
３００３接続部
３００４表示部
３００５音声出力部
３００６操作キー
３００７電源スイッチ
３００８音声入力部

Claims

半導体層を形成し、
前記半導体層上に液滴吐出法にて第１のレジストマスクを形成し、
前記第１のレジストマスクを用いて、前記半導体層をエッチングして島状の半導体層にし、
前記第１のレジストマスクを除去し、
前記島状の半導体層上にゲート絶縁膜を形成し、
前記ゲート絶縁膜上に液滴吐出法にて第１のゲート電極層を形成し、
前記第１のゲート電極層上に接して、液滴吐出法にて、前記第１のゲート電極層よりも幅の狭い第２のゲート電極層を形成し、
前記島状の半導体層中に不純物をドーピングして、前記島状の半導体層中にソース領域、２つのＬＤＤ領域、ドレイン領域及びチャネル形成領域を形成し、
前記第１のゲート電極層、前記第２のゲート電極層及び前記ゲート絶縁膜を覆って窒化珪素膜又は酸化珪素膜を形成し、
前記窒化珪素膜又は前記酸化珪素膜上に層間絶縁膜を形成し、
前記層間絶縁膜上に第２のレジストマスクを形成し、
前記第２のレジストマスクを用いて、前記層間絶縁膜をエッチングして、前記ソース領域及び前記ドレイン領域とのコンタクトホールを形成し、
前記第２のレジストマスクを除去し、
前記コンタクトホールに液滴吐出法にてソース電極及びドレイン電極を形成し、
前記２つのＬＤＤ領域のうち、一方は前記チャネル形成領域と前記ソース領域との間に接して形成され、他方は前記チャネル形成領域と前記ドレイン領域との間に接して形成され、
前記２つのＬＤＤ領域は、前記第２のゲート電極と重なっておらず、前記第１のゲート電極層と重なっていることを特徴とする半導体装置の作製方法。
半導体層を形成し、
前記半導体層上に液滴吐出法にて第１のレジストマスクを形成し、
前記第１のレジストマスクを用いて、前記半導体層をエッチングして島状の半導体層にし、
前記第１のレジストマスクを除去し、
前記島状の半導体層上にゲート絶縁膜を形成し、
前記ゲート絶縁膜上に液滴吐出法にてゲート電極層を形成し、
前記ゲート電極層上の中央部に、液滴吐出法にて第２のレジストマスクを形成し、
前記第２のレジストマスクを用いて、前記ゲート電極の側部をエッチングして、テーパー状の側面を有するゲート電極層を形成し、
前記島状の半導体層に不純物を導入することにより、前記島状の半導体層中にソース領域、２つのＬＤＤ領域、ドレイン領域及びチャネル形成領域を形成し、
前記第２のレジストマスクを除去し、
前記ゲート電極層及び前記ゲート絶縁膜を覆って窒化珪素膜又は酸化珪素膜を形成し、
前記窒化珪素膜又は前記酸化珪素膜上に層間絶縁膜を形成し、
前記層間絶縁膜上に第３のレジストマスクを形成し、
前記第３のレジストマスクを用いて、前記層間絶縁膜をエッチングして、前記ソース領域及び前記ドレイン領域とのコンタクトホールを形成し、
前記第３のレジストマスクを除去し、
前記コンタクトホールに液滴吐出法にてソース電極及びドレイン電極を形成し、
前記２つのＬＤＤ領域のうち、一方は前記チャネル形成領域と前記ソース領域との間に接して形成され、他方は前記チャネル形成領域と前記ドレイン領域との間に接して形成され、
前記２つのＬＤＤ領域は、前記ゲート電極と、前記テーパー状の領域のみにおいて重なっていることを特徴とする半導体装置の作製方法。
半導体層を形成し、
前記半導体層上に液滴吐出法にて第１のレジストマスクを形成し、
前記第１のレジストマスクを用いて、前記半導体層をエッチングして島状の半導体層にし、
前記第１のレジストマスクを除去し、
前記島状の半導体層上にゲート絶縁膜を形成し、
前記ゲート絶縁膜上に液滴吐出法にてゲート電極層を形成し、
前記ゲート電極層上の中央部に液滴吐出法にて耐熱性を有する絶縁物を形成し、
前記ゲート電極層を酸素及び窒素を含む雰囲気中で加熱することにより、前記絶縁物が形成されていない部分のゲート電極層の膜厚を薄くし、異なる膜厚を有するゲート電極層とし、
前記島状の半導体層中に不純物をドーピングして、前記島状の半導体層中にソース領域、２つのＬＤＤ領域、ドレイン領域及びチャネル形成領域を形成し、
前記絶縁物を除去し、
前記ゲート電極層及び前記ゲート絶縁膜を覆って窒化珪素膜又は酸化珪素膜を形成し、
前記窒化珪素膜又は前記酸化珪素膜上に層間絶縁膜を形成し、
前記層間絶縁膜上に第２のレジストマスクを形成し、
前記第２のレジストマスクを用いて、前記層間絶縁膜をエッチングして、前記ソース領域及び前記ドレイン領域とのコンタクトホールを形成し、
前記第２のレジストマスクを除去し、
前記コンタクトホールに液滴吐出法にてソース電極及びドレイン電極を形成し、
前記２つのＬＤＤ領域のうち、一方は前記チャネル形成領域と前記ソース領域との間に接して形成され、他方は前記チャネル形成領域と前記ドレイン領域との間に接して形成され、
前記２つのＬＤＤ領域は、前記ゲート電極層と、前記膜厚の薄い部分のみにおいて重なっていることを特徴とする半導体装置の作製方法。
半導体層を形成し、
前記半導体層上に液滴吐出法にて第１のレジストマスクを形成し、
前記第１のレジストマスクを用いて、前記半導体層をエッチングして島状の半導体層にし、
前記第１のレジストマスクを除去し、
前記島状の半導体層上にゲート絶縁膜を形成し、
前記ゲート絶縁膜上に液滴吐出法にてゲート電極層を形成し、
前記ゲート電極層をマスクとして、前記島状の半導体層に不純物を導入することにより、一対の不純物領域を形成し、
前記ゲート電極層を酸素及び窒素を含む雰囲気中で加熱することにより、前記ゲート電極層の膜厚及び幅を減少させ、
前記膜厚及び幅が減少したゲート電極層をマスクとして、前記島状の半導体層に低濃度の不純物を導入することにより、前記島状の半導体層中にソース領域、２つのＬＤＤ領域、ドレイン領域及びチャネル形成領域を形成し、
前記ゲート電極層及び前記ゲート絶縁膜を覆って窒化珪素膜又は酸化珪素膜を形成し、
前記窒化珪素膜又は前記酸化珪素膜上に層間絶縁膜を形成し、
前記層間絶縁膜上に第２のレジストマスクを形成し、
前記第２のレジストマスクを用いて、前記層間絶縁膜をエッチングして、前記ソース領域及び前記ドレイン領域とのコンタクトホールを形成し、
前記第２のレジストマスクを除去し、
前記コンタクトホールに液滴吐出法にてソース電極及びドレイン電極を形成し、
前記２つのＬＤＤ領域のうち、一方は前記チャネル形成領域と前記ソース領域との間に接して形成され、他方は前記チャネル形成領域と前記ドレイン領域との間に接して形成され、
前記２つのＬＤＤ領域は、前記ゲート電極層と重なっていないことを特徴とする半導体装置の作製方法。