JP2005101578A - 薄膜トランジスタ及び薄膜トランジスタの作製方法、並びに表示装置の作製方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明では、作製工程を簡略化し、より低いコストで歩留まりよく作製できる薄膜トランジスタ、とその作製方法、並びにその薄膜トランジスタを用いた表示装置の作製方法を提供することを課題とする。
【解決手段】 本発明において、パターニング工程に利用するパターンを、液滴吐出法により形成する。パターンは、有機樹脂を含む組成物を選択的に吐出することにより形成する。パターンを用いて、半導体素子を構成する導電体、絶縁体または半導体を、簡略な工程で所望な形状にパターニングすることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、液滴組成物を吐出して所定のパターンを形成するパターニング技術を利用した薄膜トランジスタ及びそれを用いた表示装置の作製方法に関する。

薄膜トランジスタ（以下、「ＴＦＴ」という。）及びそれを用いた電子回路は、半導体、絶縁体及び導電体などの各種薄膜を基板上に積層し、適宜フォトリソグラフィ技術により所定のパターンを形成して製造されている。フォトリソグラフィ技術とは、フォトマスクと呼ばれる透明な平板面上に光を通さない材料で形成した回路等のパターンを、光を利用して目的とする基板上に転写する技術であり、半導体集積回路等の製造工程において広く用いられている。

従来のフォトリソグラフィ技術を用いた製造工程では、フォトレジストと呼ばれる感光性の有機樹脂材料を用いて形成されるマスクパターンの取り扱いだけでも、露光、現像、焼成、剥離といった多段階の工程が必要になる。従って、フォトリソグラフィ工程の回数が増える程、製造コストは必然的に上がってしまうことになる。このような問題点を改善するために、フォトリソグラフィ工程を削減してＴＦＴを製造することが試みられている（例えば、特許文献１参照。）。

しかし、上記特許文献１に記載された技術は、ＴＦＴの製造工程で複数回行われるフォトリソグラフィ工程の一部を印刷法で置き替えただけのものであり、抜本的に工程数の削減に寄与できるものではない。また、フォトリソグラフィ技術においてマスクマスクパターンを転写するために用いる露光装置は、等倍投影露光若しくは縮小投影露光により、数ミクロンから１ミクロン以下のパターンを転写するものであり、原理的にみて、一辺が１メートルを越えるような大面積基板を一括で露光することは技術的に困難である。
特開平１１−２５１２５９号公報

本発明は、ＴＦＴ及びそれを用いる電子回路並びにＴＦＴによって形成される表示装置の製造工程においてフォトリソグラフィ工程の回数を削減し、或いはその工程自体を無くすことで製造工程を簡略化し、一辺が１メートルを越えるような大面積の基板にも、低いコストで歩留まり良く製造することができる技術を提供することを目的とする。

本発明のＴＦＴは、ゲート電極上にソース領域、ドレイン領域及びチャネル形成領域を含む半導体膜を有し、半導体膜のゲート電極とは反対側の面であり、かつチャネル形成領域が位置するところに有機物からなる保護層が形成されていることを特徴としている。

本発明のＴＦＴにおいて、半導体膜は、アモルファス半導体（代表的には水素化アモルファスシリコン）、結晶性半導体（代表的にはポリシリコン）を素材として用いている。ポリシリコンには、８００℃以上のプロセス温度を経て形成される多結晶シリコンを主材料として用いた所謂高温ポリシリコンや、６００℃以下のプロセス温度で形成される多結晶シリコンを主材料として用いた所謂低温ポリシリコン、また結晶化を促進する元素などを添加し結晶化させた結晶シリコンなどを含んでいる。

また、他の物質として、セミアモルファス半導体又は半導体膜の一部に結晶相を含む半導体を用いることもできる。セミアモルファス半導体とは、非晶質と結晶構造（単結晶、多結晶を含む）の中間的な構造の半導体であり、自由エネルギー的に安定な第３の状態を有する半導体であって、短距離秩序を持ち格子歪みを有する結晶質なものである。典型的にはシリコンを主成分として含み、格子歪みを伴って、ラマンスペクトルが５２０ｃｍ^-1よりも低波数側にシフトしている半導体膜である。また、未結合手（ダングリングボンド）の中和剤として水素またはハロゲンを少なくとも１原子％またはそれ以上含ませている。ここでは、このような半導体をセミアモルファス半導体（以下「ＳＡＳ」と呼ぶ。）と呼ぶ。このＳＡＳは所謂微結晶（マイクロクリスタル）半導体（代表的には微結晶シリコン）とも呼ばれている。

この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、若しくは水素とヘリウム、アルゴン、クリプトン、ネオンから選ばれた一種又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。珪化物気体に対する水素の希釈率は、例えば流量比で５倍〜１０００倍とすることが好ましい。勿論、グロー放電分解によるＳＡＳの形成は、減圧下で行うことが好ましいが、大気圧における放電を利用しても形成することができる。代表的には、０．１Ｐａ〜１３３Ｐａの圧力範囲で行えば良い。グロー放電を形成するための電源周波数は１ＭＨｚ〜１２０ＭＨｚ、好ましくは１３ＭＨｚ〜６０ＭＨｚである。高周波電力は適宜設定すれば良い。基板加熱温度は３００℃以下が好ましく、１００〜２００℃の基板加熱温度でも形成可能である。ここで、主に成膜時に取り込まれる不純物元素として、酸素、窒素、炭素などの大気成分に由来する不純物は１×１０²⁰ｃｍ^-3以下とすることが望ましく、特に、酸素濃度は５×１０¹⁹ｃｍ^-3以下、好ましくは１×１０¹⁹ｃｍ^-3以下となるようにすることが好ましい。また、ヘリウム、アルゴン、クリプトン、ネオンなどの希ガス元素を含ませて格子歪みをさらに助長させることで安定性が増し良好なＳＡＳが得られる。

また、上記した半導体膜は、シリコン又はシリコンを主成分とした半導体材料で形成したものであることが好ましい。シリコンを主成分とする半導体材料としてはシリコンに炭素又はゲルマニウムを０．１原子％以上の割合で含ませたものが適用できる。

本発明において、有機物からなる保護層は、代表的には、ポリイミド、アクリル、ベンゾシクロブテン、ポリアミド、ベンゾイミダゾール、シロキサンから選ばれた一種又は複数種の高分子物質を含むものであり、電気絶縁性の保護層を形成できる有機物であれば他の物質であっても良い。

本発明は、ＴＦＴ又は電子回路のパターンを有機物又は無機物、或いはその両者を含む組成物の液滴を基板上に選択的に吐出する方法（以下「液滴吐出法」という。）により形成することを特徴としている。上記液滴吐出法とは、調製された組成物を、電気信号に応じてノズルから噴出して微少な液滴を作り、所定の位置に付着させる方法であり、インクジェット法とも呼ばれる。この液滴吐出法により形成されるパターンは、液滴組成物に含ませる物質を選択することにより、電気絶縁性、導電性又は半導電性を有するパターンを形成することができる。

本発明は、液滴吐出法を用いることで、従来のフォトリソグラフィ工程を不要としている。この液滴吐出法は、所定のパターンを形成するために、それを構成する電気絶縁性、導電性、又は半導電性の物質を含んだ組成物を直接描画することができるので、所望の領域に選択的に形成することができる。この方法では、フォトマスクが不要となるため、大型基板にも応用が容易であり、原材料の利用効率が高い等の多くの利点を有している。すなわち、この液滴吐出法は、液滴組成物を必要なところに必要な量だけ塗布することが可能であり、上記のように所謂インクジェット法とも呼ばれている。

液滴吐出法で形成可能であり保護層に用いる有機物としては、ポリイミド、アクリル、ベンゾシクロブテン、ポリアミド、ベンゾイミダゾール、ポリビニルアルコール、若しくはシリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）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材料若しくは置換基にフッ素、アルキル基、または芳香族炭化水素のうち少なくとも１種を有する材料（代表的にはシロキサン系ポリマー）から選ばれた一種又は複数種の高分子物質を含む組成物である。この組成物を液滴吐出法により連続又は不連続的に吐出して保護層を形成する。

また、液滴吐出法で形成可能であり配線等の導電性パターンを形成するために用いる組成物としては、保護層に用いる有機物としては、銀、金、銅及びインジウム錫酸化物から選ばれた一種又はこれらの物質を含む合金若しくは化合物を含むものが挙げられる。この組成物を液滴吐出法により連続又は不連続的に吐出して導電性のパターンを形成することで、例えばＴＦＴなどの素子を複数個接続する配線として機能させることができる。

これらの液滴吐出法で形成される電気絶縁性、導電性又は半導電性のパターンの幅や膜厚は、液滴の吐出口であるノズルの大きさや、液滴の吐出量及びノズルと吐出物が形成される基板との移動速度の相対的な関係によって調整することができる。液滴の吐出量は、それを制御する振動子に加えるパルス周波数、波形、電圧などにより詳細に制御することが可能である。

本発明のＴＦＴの作製方法の一は、第１の導電体を形成し、第１の導電体上に第１の絶縁体と半導体を積層形成した後、第１のパターンを用いて半導体をパターニングし、そのパターニングされた半導体上に第２のパターンを形成し、第２のパターンをマスクとして半導体に不純物を導入し不純物領域を形成し、不純物領域に接するように第２の導電体を形成する工程を含み、第１及び第２のパターンは有機樹脂を含む組成物を選択的に吐出して形成し、第１及び第２の導電体は導電性材料を含む組成物を選択的に吐出して形成する。

本発明のＴＦＴの作製方法の一は、第１の導電体を形成し、第１の導電体上に第１のパターンを形成し、第１のパターンを用いて第１の導電体をパターニングし、パターニングされた第１の導電体上に、第１の絶縁体と半導体を積層形成し、半導体上に第２のパターンを形成し、第２のパターンを用いて半導体をパターニングし、パターニングされた半導体上に第３のパターンを形成し、第３のパターンをマスクとして半導体に不純物を導入し不純物領域を形成し、不純物領域上に接するように第２の導電体を形成する工程を含み、第１乃至第３のパターンは有機樹脂を含む組成物を選択的に吐出して形成し、第２の導電体は導電性材料を含む組成物を選択的に吐出して形成する。

本発明のＴＦＴの作製方法の一は、第１の導電体を形成し、第１の導電体上に第１のパターンを形成し、第１のパターンを用いて第１の導電体をパターニングし、パターニングされた第１の導電体上に第１の絶縁体と半導体を積層形成し、半導体上に第２のパターンを形成し、第２のパターンを用いて半導体をパターニングし、パターニングされた半導体上に第３のパターンを形成し、第３のパターンをマスクとして半導体に不純物を導入し不純物領域を形成し、不純物領域上に接するように第２の導電体を形成し、第２の導電体上に第４のパターンを形成し、第４のパターンを用いて第２の導電体をパターニングする工程を含み、第１乃至第４のパターンは、有機樹脂を含む組成物を選択的に吐出して形成する。

上記した本発明において、チャネル形成領域のゲート電極と反対側の面に形成された有機樹脂材料からなる保護層をドーピングにおけるマスクとして用い、半導体膜にソース及びドレイン領域の形成を可能としている。すなわち、一導電型を付与する価電子制御用の不純物元素のイオン化されたものを電界で加速して半導体膜に注入するイオンドープ法におけるマスクをした保護層が兼ねることができ、半導体膜にｐ型又はｎ型の不純物領域を形成することができる。

本発明の表示装置の作製方法の一は、第１の基板上に、第１の半導体素子を複数配置した画素領域を形成し、第１の基板と第２の基板との間に、液晶素子又は発光素子を挟持して貼り合わせ、第３の基板上に第２の半導体素子を複数配置した駆動回路と、該駆動回路に従属する入力端子及び出力端子とを含むドライバＩＣを複数個形成した後、複数個のドライバＩＣを各々に分割し、信号線駆動回路または走査線駆動回路としてドライバＩＣを第１の基板上に形成された画素領域の周辺に貼り合わせることを特徴とする表示装置の作製方法であって、第１の半導体素子を構成する半導体をパターニングするパターンを、有機樹脂を含む組成物を選択的に吐出して形成し、第１の半導体素子のチャネル保護層を、有機樹脂を含む組成物を選択的に吐出して形成する。

本発明では、チャネル保護層をマスクとして第１の半導体素子に不純物領域を形成することができる。不純物はｎ型を付与するリン（Ｐ）等の不純物を、イオンドープ法またはイオン注入法などのドーピング処理によって不純物領域を形成しても良い。

また、本発明は、ＴＦＴを接続する配線も液滴吐出法により形成することができる。配線は、導電体材料を含む組成物を選択的に吐出することにより形成する。詳しくは、導電体材料として銀、金、銅又はインジウム錫酸化物を含むことをから選ばれた一種、または複数種を含む組成物を選択的に吐出する。その配線の幅や厚さは、液滴の吐出口であるノズルの大きさや、液滴の吐出量及びノズルと吐出物が形成される基板との移動速度の相対的な関係によって調整することができる。

本発明は、ＴＦＴ及びそれを用いる電子回路並びにＴＦＴを表示手段の一部として用いる表示装置の製造に、液滴吐出法を用いることにより、従来のフォトリソグラフィ工程で必要であった露光、現像、焼成、剥離といった多段階の工程が不要となり、製造工程を簡略化することができる。すなわち、工程時間が短縮され、工程数が削減されるので、低コスト化を図ることができ、製造歩留まりを向上させることができる。

また、液滴吐出法は、液滴の吐出口であるノズルと基板との相対的な位置を変化させることで任意の場所に液滴を吐出でき、ノズル径、液滴の吐出量及びノズルと吐出物が形成される基板との移動速度の相対的な関係によって、形成するパターンの厚さや太さを調整できるので、一辺が１メートルを越えるような大面積の基板にも、低いコストで歩留まり良く製造することができる。

［実施の形態１］
図１は本発明の一実施態様を説明する図であり、逆スタガ型（ボトムゲート型）のＴＦＴである。１００は基板、１０３はゲート電極、１１０はゲート絶縁膜、１０４は半導体層のチャネル形成領域、１０５、１０６はソース、ドレイン領域、１０７はチャネル保護層、１０８、１０９はソース、ドレイン電極である。

次に、本発明の逆スタガ型ＴＦＴの作製工程を図３及び図４を用いて説明する。

絶縁表面を有する基板３００としては、ガラス、石英、プラスチック、アルミナなど絶縁物質で形成される基板、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を適用することができる。また、プラスチックやアルミナなどの基板表面には、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコンなど、基板側から不純物などが拡散することを防ぐことができる絶縁膜を形成しておくことが望ましい。

基板３００の上に、導電膜３０２を形成する。導電膜としては、Ｔａ、Ｗ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｃｕから選ばれた元素、又は前記元素を主成分とする合金材料もしくは化合物材料で形成すればよい。また単層構造に限定されず、２層構造、３層構造など複数構造でもよい（図３（Ａ）参照。）。

導電膜３０２のパターニングに際し液滴吐出法を用いる。液滴吐出法は、選択的に組成物を吐出してパターンを形成することができる。液滴吐出法を用いることで、所望の領域のみに描画されたマスクパターン３０３を用いて、導電膜３０２のパターニングを行うことができる。マスクパターン３０３は、液滴吐出法を用いて、アクリル、ベンゾシクロブテン、ポリアミド、ポリイミド、ベンゾイミダゾール又はポリビニルアルコールなどの有機物を含む組成物を導電膜３０２の上に、ノズル３０１より選択的に吐出させることで形成することができる（図３（Ｂ）参照。）。

また、感光剤を含む組成物でもよく、ポジ型レジストである、ノボラック樹脂と感光剤であるナフトキノンジアジド化合物、ネガ型レジストであるベース樹脂、ジフェニルシランジオール及び酸発生剤などを、公知の溶媒に溶解又は分散させたものを用いてもよい。その他、シリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）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材料、もしくは置換基にフッ素、アルキル基、または芳香族炭化水素のうち少なくとも１種を有する材料（代表的にはシロキサン系ポリマー）を用いてもよい。

液滴吐出法で形成されるマスクパターン３０３は、導電膜３０２をエッチング加工できるように焼成して硬化させておくことが好ましい。そして、マスクパターン３０３を利用して導電膜３０２をエッチング加工し、所定の電極及び配線パターンを形成する。すなわち、この工程でゲート電極３０４が形成される。そして、マスクパターン３０３は、パターニング後除去する（図３（Ｃ）参照。）。

なお、ゲート電極３０４は、液滴吐出法を用いて形成することもできる。基板３００の上に、導電性材料を含む組成物を選択的に吐出することで形成可能である。この場合、液滴吐出手段に用いるノズルの径は、０．１〜５０μｍ（好適には０．６〜２６μｍ）に設定し、該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０．０００１〜１０ｐｌ）に設定する。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、所望の箇所に滴下するために、出来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。

吐出口から吐出する組成物は、導電体を溶媒に溶解又は分散させたものを用いる。導電体はＡｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｗ、Ａｌ等の金属、Ｃｄ、Ｚｎの金属硫化物、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｂａなどの酸化物、ハロゲン化銀の微粒子等、又は分散性ナノ粒子を用いればよい。または、透明導電膜として用いられるインジウム錫酸化物（Indium Tin Oxide、以下「ＩＴＯ」という。）、有機インジウム、有機スズ、ＺｎＯ(Zinc Oxide)、ＴｉＮ(Titanium Nitride)等を用いることができる。なお、好適には、吐出口から吐出する組成物は、比抵抗値を考慮して、金、銀、銅のいずれかの材料を溶媒に溶解又は分散させたものを用いることが好ましい。より好ましくは、低抵抗な銀又は銅を用いるとよい。但し、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。

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、液滴吐出法に用いる組成物の粘度は３００ｃｐ以下が好適であり、これは、乾燥が起こることを防止し、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や、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、導電体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。但し、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。従って、被覆剤を用いることが好ましい。

次に、絶縁層３０５を形成する（図３（Ｄ）参照。）。絶縁層３０５はプラズマＣＶＤ法またはスパッタリング法などの薄膜形成法を用い、窒化シリコン、酸化シリコン、その他のシリコンを含む絶縁膜で形成することが好ましい。

絶縁層３０５上に、半導体層３０６を形成する（図３（Ｅ）参照。）。半導体層３０６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。いずれにしてもシリコン又はシリコンを主成分とする半導体膜を形成する。

半導体層３０６の上に、マスクパターン３０３と同様に、マスクパターン３０７を液滴吐出法により形成する（図３（Ｆ）参照。）。このマスクパターン３０７は、耐熱性高分子物質を用いて形成することが好ましく、芳香環、複素環を主鎖にもち、脂肪族部分が少なく高極性のヘテロ原子基を含む高分子を用いることが好ましい。そのような高分子物質の代表例としてはポリイミド又はポリベンゾイミダゾールなどが挙げられる。ポリイミドを用いる場合には、ポリイミドを含む組成物を、ノズル３０１から半導体層３０６上に吐出し、２００℃で３０分焼成して形成することができる。その後、このマスクパターン３０７を用いて、半導体層３０６をパターニングし、半導体層３０８を形成する（図４（Ｇ）参照。）。マスクパターン３０７もマスクパターン３０３と同様に、パターニング後除去する。

次に、半導体層３０８に接して保護層３０９をゲート電極３０４と重なる位置に形成する。この保護層３０９は液滴吐出法により半導体層３０８上に直接描画するようにして形成する。液滴組成物は、アクリル、ベンゾシクロブテン、ポリアミド、ポリイミド、ベンゾイミダゾール又はポリビニルアルコールなどの電気絶縁性の膜のうち、形成可能なものを選択する。好適には、ポリイミドから成る保護層を形成すると良い。この保護層３０９を利用して、半導体層３０８に不純物元素をドーピングするので、その厚さは１μｍ以上、好ましくは５μｍ以上の厚さとなるようにする（図４（Ｈ）参照。）。

ドーピング処理により、半導体層３０８には保護層３０９に覆われていない領域に、一導電型の不純物領域が形成される。不純物元素としては、ｐ型を付与する硼素（Ｂ）や、ｎ型を付与する砒素（Ａｓ）や燐（Ｐ）を用いれば良い。ドーピング処理はイオンドープ法、若しくはイオン注入法で行うことができる。このドーピング処理により、半導体層３０８にはチャネル形成領域３１０、一導電型不純物が添加されたソース領域である不純物領域３１１、ドレイン領域である不純物領域３１２を形成する（図４（Ｉ）参照。）。

また、保護層３０９は剥離せず、チャネル保護膜として用いることができる。これにより、ＴＦＴの信頼性を損なうことがなく、工程を簡略化することができる。その後、ソース領域である不純物領域３１１、ドレイン領域である不純物領域３１２上にソース電極３１３、ドレイン電極３１４を液滴吐出法により形成する（図４（Ｊ）参照。）。導電体としては、前述のゲート電極で示したものを用いると良く、一例としてはＡｇを含む組成物を選択的に吐出し、熱処理をして焼成して膜厚６００〜８００ｎｍの電極を形成する。

以上説明したように、マスクパターンを液滴吐出法により形成することにより、レジストの塗布、レジストの焼成、露光、現像、現像後の焼成等の工程を省略することができる。その結果、工程の簡略化によるコストの大幅な低減を図ることができる。

また、任意の場所にパターンを形成でき、形成するパターンの厚さや太さを調整できるので、一辺が１メートルを越えるような大面積の基板にも、低いコストで歩留まり良く製造することができる。

［実施の形態２］
図２は、本発明により得られる順スタガ型（トップゲート型）のＴＦＴを説明する図である。２００は基板、２０１は下地膜、２０２ａはソース電極、２０２ｂはドレイン電極、２０４は半導体層のチャネル形成領域、２０５、２０６はソース、ドレイン領域、２０７はゲート絶縁膜、２０８はゲート電極である。

以下、図５及び図６を用いて、その順スタガ型のＴＦＴの作製工程を説明する。

絶縁表面を有する基板５００の上に下地膜５０１を形成する。基板５００は、ガラス、石英、アルミナなど絶縁物質で形成される基板、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を適用することができる。また、液滴吐出法で形成したパターンの焼成温度、或いは半導体層のソース及びドレイン領域に添加した一導電型不純物の活性化処理における熱処理温度などこの工程における最高処理温度に耐えうる耐熱性を有する可撓性、非可撓性のプラスチック基板を用いることもできる。また、下地膜としては、酸化窒化シリコン膜や窒化酸化シリコン膜などを用いればよく、単層膜又は２層以上積層させた構造を用いてもよい。

下地膜５０１の上に、導電膜５０２を形成する。導電膜としては、Ｔａ、Ｗ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｃｕから選ばれた一種又は複数種を含む合金材料若しくは化合物材料で形成すればよい。また、導電膜５０２は単層構造に限定されず、２層構造、３層構造など複数層を積層させた構造としても良い（図５（Ａ）参照。）。

次に、この導電膜５０２をパターニングするために、マスクパターン５０３ａ、５０３ｂを液滴吐出法を用いて形成する。マスクパターン５０３ａ、５０３ｂは有機樹脂を含む組成物を、ノズル５２０より導電膜５０２に吐出し描画することにより直接的に形成する（図５（Ｂ）参照。）。

このマスクパターン５０３ａ、５０３ｂには、アクリル、ベンゾシクロブテン、ポリアミド、ポリイミドなどの有機樹脂を用いればよい。また、シリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）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材料、もしくは置換基にフッ素、アルキル基、または芳香族炭化水素のうち少なくとも１種を有する材料（代表的にはシロキサン系ポリマー）を用いてもよい。本実施の形態ではポリイミドを用いる。また感光剤を含む組成物でもよく、ポジ型レジストである、ノボラック樹脂と感光剤であるナフトキノンジアジド化合物、ネガ型レジストであるベース樹脂、ジフェニルシランジオール及び酸発生剤などを、公知の溶媒に溶解又は分散させたものを用いてもよい。

マスクパターン５０３ａ、５０３ｂを用いて、導電膜５０２をエッチングして、ソース電極５０４ａ、ドレイン電極５０４ｂを形成する（図５（Ｃ）参照。）。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もしくはＮＦ₃などを代表とするフッ素系ガス又はＯ₂を適宜用いることができる。マスクパターン５０３ａ、５０３ｂは、その後剥離して除去する。

なお、ソース電極５０４ａ、ドレイン電極５０４ｂは、液滴吐出法を用いて形成することもできる。この場合、下地膜５０１の上に、導電性材料を含む組成物を選択的に吐出することで形成することができる。

液滴吐出手段に用いるノズルの径は、０．１〜５０μｍ（好適には０．６〜２６μｍ）に設定し、該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０．０００１〜１０ｐｌ）に設定する。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、所望の箇所に滴下するために、出来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。吐出口から吐出する組成物は、実施の形態１と同様に、導電体を溶媒に溶解又は分散させたものを用いる。

ソース電極５０４ａ、ドレイン電極５０４ｂ上に、半導体層５０５を形成する（図５（Ｄ）参照。）。半導体層５０５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。いずれにしてもシリコン又はシリコンを主成分とする半導体膜、例えばシリコン・ゲルマニウム（ＳｉＧｅ）を用いて形成する。

半導体層５０５の上に、マスクパターン５０６を液滴吐出法により形成する。マスクパターン５０６は有機樹脂を含む組成物を、ノズル５２１より半導体層５０５に吐出し描画することにより直接的に形成する（図５（Ｅ）参照。）。マスクパターン５０６を用いて、半導体層５０５をパターニングし、半導体層５０７を形成する（図６（Ｆ）参照。）。

次に、絶縁層５１２を形成する（図６（Ｇ）参照。）。絶縁層５１２はプラズマＣＶＤ法またはスパッタリング法を用い、シリコンを含む絶縁膜で形成する。この絶縁層５１２は、半導体層５０７上に形成してＴＦＴのゲート絶縁膜として機能させるものである。

絶縁層５１２の上に、ゲート電極５１３を液滴吐出法により形成する。ゲート電極５１３は導電性材料を含む組成物を、ノズル５２２より絶縁層５１２に吐出し描画することにより直接的に形成する（図６（Ｈ）参照。）。導電性材料としては、前述のゲート電極で示したものを用いることができる。

次にゲート電極５１３をマスクとして、半導体層５０７に不純物元素をドーピングすることにより、一導電型の不純物領域を形成する（図６（Ｉ）参照。）。

ゲート電極５１３をマスクとして、ドーピングを行い、チャネル形成領域５０９、ｎ型不純物領域であるソース領域５１０、ドレイン領域５１１を形成し、本発明の順スタガ型ＴＦＴが完成する（図６（Ｊ）参照。）。ドーピング後熱処理によって活性化を行っても良い。

また図示しないが、ゲート電極と接続する配線、ソース電極、ドレイン電極に接続する他の配線を液滴吐出法を利用して作製することができる。すなわち、液滴吐出法によりマスクパターンを形成してエッチング加工をしても良いし、導電性の組成物を直接描画して配線を形成しても良い。液滴吐出法により配線を作製する時は、その配線の幅により、吐出口を付け変えて、吐出物の量を調節すればよい。例えばゲート線と、ゲート電極とでは、ゲート線は太いパターンで、ゲート電極ではより細いパターンでそれぞれ所望な形状に形成すればよい。

以上説明したように、マスクパターンを液滴吐出法により形成することにより、レジストの塗布、レジストの焼成、露光、現像、現像後の焼成等の工程を省略することができる。その結果、工程の簡略化によるコストの大幅な低減を図ることができる。

また、任意の場所にパターンを形成でき、形成するパターンの厚さや太さを調整できるので、一辺が１メートルを越えるような大面積の基板にも、低いコストで歩留まり良く製造することができる。

本実施例では、実施の形態１で説明した逆スタガ型ＴＦＴの作製工程について、図３及び図４を用いて説明する。

基板３００の上にＷ膜を導電膜３０２として１００ｎｍの厚さでスパッタリング法を用いて形成する（図３（Ａ）参照。）。

次に、導電膜３０２をパターニングするために、液滴吐出法によりマスクパターン３０３を形成する。このマスクパターン３０３はポリイミドを含む組成物を導電膜３０２の上に選択的に吐出することで形成する（図３（Ｂ）参照。）。導電膜３０２上に吐出されたポリイミドを含む組成物は、２００℃で３０分焼成することにより硬化させる。本実施例では６００ｎｍの膜厚でマスクパターンを形成する。

マスクパターン３０３を用いて、導電膜３０２をＣｌ₂、ＳＦ₆、Ｏ₂の混合ガスをエッチングガスとして用いてドライエッチングを行い、ゲート電極３０４を形成する（図３（Ｃ）参照。）。

次に、ＳｉＨ₄、ＮＨ₃、およびＮ₂Ｏを反応ガスとしてプラズマＣＶＤ法により１１０ｎｍの厚さで酸化窒化シリコン膜を絶縁層３０５として形成する（図３（Ｄ）参照。）。この酸化窒化シリコン膜は本実施例の逆スタガ型のＴＦＴにおいてゲート絶縁膜として機能させるものである。また、成膜条件として基板温度６０〜８５度、成膜ガスは、シラン（ＳｉＨ₄）、窒素（Ｎ₂）及びＡｒを、それぞれガス流量をシラン（ＳｉＨ₄）２ＳＣＣＭ、窒素（Ｎ₂）３００ＳＣＣＭ、Ａｒ５００ＳＣＣＭ用いて形成した窒化珪素を用いても良い。

絶縁層３０５上には、プラズマＣＶＤ法により水素化非晶質シリコン層を半導体層３０６として５０ｎｍの厚さで形成する（図３（Ｅ）参照。）。

半導体層３０６の上には、液滴吐出法によりポリイミドを含む組成物を吐出し、所定のパターンに描画した後、２００℃にて３０分の熱処理を行い焼成する。こうしてマスクパターン３０７を形成する（図３（Ｆ）参照。）。

半導体層３０６は、ＣＦ₄、Ｏ₂混合ガスによりドライエッチングして水素化非晶質シリコン層である半導体層３０８を形成する（図４（Ｇ）参照。）。その後、マスクパターン３０７は、２−アミノエタノールＨＯＣ₂Ｈ₄ＮＨ₂（３０ｗｔ％）、グライコールエーテルＲ−（ＯＣＨ₂）₂ＯＨ（７０ｗｔ％）を成分とする剥離液を用いて除去する。

次に、半導体層３０８上に、液滴吐出法によりポリイミドから成る保護層（チャネル保護膜）３０９を形成する。その後、この保護層３０９をマスクとして、半導体層３０８にリンをドーピングして不純物領域３１１、３１２を形成する（図４（Ｈ）〜（Ｉ）参照。）。この不純物領域３１１、３１２は、本実施例の逆スタガ型のＴＦＴにおいてソース及びドレイン領域を形成するものとなる。

このソース及びドレイン領域を形成する不純物領域３１１、３１２に対して、それに接続する電極３１３、３１４を形成する。この電極３１３、３１４はＡｇを含む組成物を選択的に吐出し、不純物領域３１１、３１２と電気的な接続ができるように、６００〜８００ｎｍの厚さで所定のパターンを形成し、その後２３０℃で１時間の熱処理をして焼成する。このようにして、逆スタガ型のＴＦＴが完成する。

図１２に、本実施例で作製したＴＦＴの断面ＳＥＭ像を示す。これは、収束イオンビーム加工観察装置（ＦＩＢ）により加工を行った。１２０はＷ膜からなるゲート電極、１２１はＳｉＯＮ膜からなるゲート絶縁膜、１２２が珪素膜からなるアモルファス半導体中の不純物領域、１２３がＡｌ−Ｓｉ合金からなる電極である。図１２（ａ）に示すＴＦＴの領域１を図１２（ｂ１）に、領域２を図１２（ｂ２）に、領域３を図１２（ｂ３）にそれぞれ示す。

また、本発明の逆スタガ型ＴＦＴの電気特性を図１３（Ａ）（Ｂ）に示す。図１３（Ａ）は、ゲート電圧（Ｖｇ）―ドレイン電流（Ｉｄ）特性で、ドレイン電圧（Ｖｄ）が５Ｖ、１０Ｖ、１５Ｖの時を示す。図１３（Ｂ）は、ドレイン電圧（Ｖｄ）―ドレイン電流（Ｉｄ）特性で、ゲート電圧（Ｖｇ）が５Ｖ、１０Ｖ、１５Ｖの時を示す。電界効果移動度（μ）は、０．３１３cm²/Vsecであり、しきい値電圧は、３．１０Ｖである。

本実施例では、実施の形態２で説明した順スタガ型ＴＦＴの作製工程について、図５及び図６を用いて説明する。

まず、ガラス基板である基板５００の上に下地膜５０１として酸化窒化シリコン膜を１００ｎｍ形成する。本実施例では、ＳｉＨ₄およびＮ₂Ｏを反応ガスとしてプラズマＣＶＤにより成膜する。

下地膜５０１の上に、Ｗ膜を導電膜５０２としてスパッタリング法で１００ｎｍの厚さに形成する（図５（Ａ）参照。）。

導電膜５０２のパターニングは、液滴吐出法によりマスクパターン５０３ａ、５０３ｂをポリビニルアルコールを含む組成物を吐出し直接描画して形成する（図５（Ｂ）参照。）。

このマスクパターン５０３ａ、５０３ｂを利用して、導電膜５０２をＣｌ₂、ＳＦ₆、Ｏ₂混合ガスを用いてドライエッチングを行う。マスクパターン５０３ａ、５０３ｂは、パターニング後、水洗によりにより除去可能である。こうして、ソース電極５０４ａ、ドレイン電極５０４ｂが形成される（図５（Ｃ）参照。）。

次に、ソース電極５０４ａ、ドレイン電極５０４ｂ上に、プラズマＣＶＤ法で水素化非晶質シリコン膜を半導体層５０５として５０ｎｍの厚さで形成する（図５（Ｄ）参照。）。

半導体層５０５の上に、マスクパターン５０６を液滴吐出法により形成する。このマスクパターン５０６はポリイミドを含む組成物を半導体層５０５上に直接吐出し、クリーンオーブンを用いて２００℃、３０分の熱処理により硬化させる（図５（Ｅ）参照。）。半導体層５０５は、ＣＦ₄、Ｏ₂混合ガスによりエッチングして、水素化非晶質シリコン層を半導体層５０７として形成する（図６（Ｆ）参照。）。

次に、プラズマＣＶＤ法により１１０ｎｍの厚さで窒化シリコン膜を絶縁層５１２としてを形成する（図６（Ｇ）参照。）。成膜条件は基板温度６０〜８５度、成膜ガスとしてシラン（ＳｉＨ₄）、窒素（Ｎ₂）、Ａｒをガス流量比ＳｉＨ₄：Ｎ₂：Ａｒ＝２：３００：５００としてプラズマＣＶＤ法で形成する。この窒化シリコン膜は本実施例の順スタガ型のＴＦＴにおいてゲート絶縁膜として機能させるものである。

絶縁層５１２の上に、Ａｇを含む組成物を液滴吐出法で選択的に吐出し、２３０℃で１時間熱処理をしてゲート電極５１３を液滴吐出法により形成する（図６（Ｈ）参照。）。

次にゲート電極５１３をマスクとして、半導体層５０７に、ｎ型の不純物元素であるフォスフィン（ＰＨ₃）をグロー放電分解して、イオン種を発生させ、そのイオン種を電界で加速して注入する（図６（Ｉ）。）。

この工程によって、半導体層５０７には、リンが添加されたｎ型の不純物領域が形成される。すなわち、半導体層５０７のゲート電極５１３と重畳する領域に、チャネル形成領域５０９形成され、ｎ型不純物領域であるソース領域５１０、ドレイン領域５１１が形成される（図６（Ｈ）参照。）。以上のようにして、順スタガ型ＴＦＴが完成する。

本実施例では、実施例１と同じ工程で作製可能な逆スタガ型ＴＦＴを具備した表示用パネルの一例を説明する。

図１４はその逆スタガ型ＴＦＴ７５１を用いて作製される液晶表示用パネルにおける画素の上面図を示している。逆スタガ型ＴＦＴ７５１はマルチゲート構造としている。水素化非晶質シリコン膜などの半導体層７５１３が形成されている。ゲート電極７５１１と半導体層７５１３とが重なる領域には、液滴吐出法で直接形成された保護層７５１４が設けられている。ソース電極７５１６はゲート電極７５１１と交差するように形成されている。画素電極７５２は透過型液晶表示用パネルである場合には、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ、Indium Tin Oxide）、ＺｎＯ(Zinc Oxide)、ＴｉＮ(Titanium Nitride)などの透明導電性材料で形成し、ドレイン電極７５１７を介して、又は半導体層７５１３と直接接するように形成されている。反射型液晶表示用パネルである場合には、画素電極７５２をアルミニウム又はアルミニウムを主成分とする導電性材料でドレイン電極７５１７と同時に形成することもできる。保持容量７５１９は、半導体層７５１３とゲート電極７５１１と同じ工程で形成される容量線７５１２によって形成されている。

図７はそれに対応する縦断面図であり、逆スタガ型ＴＦＴ７５１が形成された一方の基板７５０と、絶縁層７６０を介して対向電極７５６と着色層７５７が形成された対向基板７５８との間にスペーサ７５９を介して液晶７５４が封入された状態を示している。逆スタガ型ＴＦＴ７５１に接続する画素電極７５２の上には配向膜７５３が形成されている。

対向基板７５８の上に着色層７５７を形成し、絶縁層７６０を形成する。絶縁層７６０は保護層としても平坦化層としても機能する。対向電極７５６は透明導電性材料で形成し、その上側には配向膜７５５が形成されている。また、対向電極７５６や着色層７５７を液滴吐出法を用いて形成することも可能であり、それにより工程数を削減することができる。

本実施例は、液晶素子を用いた透過型液晶表示用パネルを作製したが、本発明はそれに限定されず、発光素子を用いた発光装置にも適用できる。なお本実施例では、実施例１で示す逆スタガ型ＴＦＴで液晶表示用パネルを構成する一例を示したが、実施例２で示す順スタガ型ＴＦＴを用いても同様に実施することができる。

本実施例では、実施例１と同じ工程で作製可能な逆スタガ型ＴＦＴを具備した表示用パネルの他の一例を説明する。

図１１はその逆スタガ型ＴＦＴ７５１を用いて作製されるエレクトロルミネセンス（ＥＬ）表示用パネルにおける画素の上面図を示している。このＥＬ表示用パネルの映像などを表示する画素部には、それを構成する各画素にＥＬ素子とその発光を制御する第１ＴＦＴ９００１、第２ＴＦＴ９００２が備えられている。これらのＴＦＴはいずれも実施例１で示す逆スタガ型ＴＦＴで形成することができる。第１ＴＦＴ９００１及び第２ＴＦＴ９００２の上にはパッシベーション膜９０１０が形成される。本実施例では、パッシベーション膜９０１０はスパッタリング法によって形成した窒化珪素を用いる。膜中のＡｒは、濃度５×１０¹⁸〜５×１０²⁰ａｔｏｍｓ／ｃｍ³程度である。

第１ＴＦＴ９００１は画素電極９００９に接続し、これを使って形成されるＥＬ素子の発光を制御するものである。第２ＴＦＴ９００２は、第１ＴＦＴ９００１の動作を制御するものであり、第２ＴＦＴ９００２のゲート電極を兼ねる走査線９００３と、信号線９００７との信号に応じて第１ＴＦＴ９００１のオンオフを制御することができる。第１ＴＦＴ９００１のゲート電極９００４は第２ＴＦＴ９００２と接続し、ゲート電極のオンオフに応じて、電源線９００８からの電力を画素電極９００９側に供給するものである。流れる電流量に応じて発光輝度が変化するＥＬ素子の動作に対応するために、第１ＴＦＴのチャネル幅はチャネル長に対して５〜１００倍、好ましくは１０〜５０倍の長さに設定されている。また、第２ＴＦＴ９００２はスイッチング動作に対してオフリーク電流を低減させるため、マルチゲート構造としている。

ＥＬ素子は、一重項励起状態から基底状態に戻る際の発光（蛍光）又は／及び三重項励起状態から基底状態に戻る際の発光（リン光）をする有機化合物を含む層（以下、「ＥＬ層」という。）が一対の電極（陽極と陰極に挟まれた構造を有している。ＥＬ層を形成する有機化合物は、低分子系有機発光物質、中分子系有機発光物質（昇華性を有さず、かつ、分子数が２０以下または連鎖する分子の長さが１０μｍ以下の有機発光物質）、高分子系有機発光物質を用いることができる。このＥＬ層は、単層で形成しても良いし、複数の機能の異なる層を積層させて形成しても良い。複数の層を積層させる場合には、正孔注入輸送層、発光層、電子注入輸送層、正孔又は電子ブロック層などを適宜組み合わせれば良い。なお、正孔注入輸送層とは、電極より正孔の注入が可能で、正孔の移動度が高い材料であり、この２つの機能を分離したものでも良い。また、電子注入輸送層についても同様な意味とする。

図９は、図１１に対応する縦断面図であり、第１ＴＦＴ９００１及び第２ＴＦＴ９００２などが形成された一方の基板９００と、封止基板９０６との間にＥＬ素子９０８が形成されているアクティブマトリクス型のＥＬ表示用パネルを示している。第１ＴＦＴ９００１に接続して画素電極９００９が設けられ、絶縁物９０１１がが形成される。その上にＥＬ層９０３、対向電極９０４からなるＥＬ素子９０８が形成されている。ＥＬ素子９０８の上にパッシベーション膜９０５が形成され、封止基板９０６とシール材によって封止される。パッシベーション膜９０５と封止基板９０６の間には、絶縁物９０１２が充填されている。

絶縁物９０１１、絶縁物９０１２としては窒化珪素、酸化珪素、窒化酸化珪素、窒化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、窒化酸化アルミニウム、酸化アルミニウム、ダイアモンドライクカーボン（ＤＬＣ）、窒素含有炭素膜（ＣＮ）から選ばれた一種、または複数種からなる膜を用いることができる。

他の絶縁性材料としては、ポリイミド、アクリル、ベンゾシクロブテン、ポリアミドから選ばれた一種、または複数種の材料を含む膜を用いればよい。また、シリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）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材料、もしくは置換基にフッ素、アルキル基、または芳香族炭化水素のうち少なくとも１種を有する材料（代表的にはシロキサン系ポリマー）を用いてもよい。封止基板９０６側から光を取り出す場合は、絶縁物９０１２は透光性を有する材料を用いる必要がある。

なお、図９及び図１１では一画素しか図示していないが、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色に対応したＥＬ素子を備えた画素を組み合わせて多色表示を可能としても良い。また、それぞれの発光は、全て一重項励起状態から基底状態に戻る際の発光（蛍光）であっても、全て三重項励起状態から基底状態に戻る際の発光（リン光）でもよいし、一色が蛍光（又はリン光）あとの２色がリン光（又は蛍光）というように組み合わせでも良い。Ｒのみをリン光を用いて、Ｇ、Ｂを蛍光を用いてもよい。例えば、正孔注入層として２０ｎｍ厚の銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）膜を設け、その上に発光層として７０ｎｍ厚のトリス−８−キノリノラトアルミニウム錯体（Ａｌｑ₃）膜を設けた積層構造とすることができる。Ａｌｑ₃にキナクリドン、ペリレンもしくはＤＣＭ１といった蛍光色素を添加することで発光色を制御することができる。

パッシベーション膜９０５としては、窒化シリコン、酸化シリコン、酸化窒シリコン、窒化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、または酸化アルミニウム、ダイアモンドライクカーボン、窒素含有炭素などその他の絶縁物質を用いて形成することができる。また、シリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）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材料、もしくは置換基にフッ素、アルキル基、または芳香族炭化水素のうち少なくとも１種を有する材料（代表的にはシロキサン系ポリマー）を用いてもよい。

本発明は、光が発光表示用パネル両面から出射する両面出射型の発光表示用パネルでも、片面出射型の発光表示用パネルにも適用することができる。対向電極側のみから光を出射する場合、画素電極は陽極に相当し反射性を有する金属膜であり、反射性を有する金属膜としては、陽極として機能させるために白金（Ｐｔ）や金（Ａｕ）といった仕事関数の高い金属膜を用いる。また、これらの金属は、高価であるため、アルミニウム膜やタングステン膜といった適当な金属膜上に積層し、少なくとも最表面に白金もしくは金が露出するような画素電極としても良い。また、対向電極は膜厚の薄い（好ましくは１０〜５０ｎｍ）金属膜であり、陰極として機能させるために金属膜仕事関数の小さい周期表の１族もしくは２族に属する元素を含む材料（例えば、Ａｌ、Ａｇ、Ｌｉ、Ｃａ、またはこれらの合金ＭｇＡｇ、ＭｇＩｎ、ＡｌＬｉ、ＣａＦ₂、またはＣａＮなど）を用いる。さらに、対向電極に積層して酸化物導電膜（代表的にはＩＴＯ膜）を設ける。この場合、発光素子から発した光は、画素電極で反射され、対向電極を透過して、封止基板９０６側から出射される。

画素電極側のみから光を出射する場合、陽極に相当する画素電極には透明導電膜を用いる。透明導電膜としては、酸化インジウムと酸化スズとの化合物、酸化インジウムと酸化亜鉛との化合物、酸化亜鉛、酸化スズまたは酸化インジウムを用いることができる。また、対向電極はＡｌ、Ａｇ、Ｌｉ、Ｃａ、またはこれらの合金ＭｇＡｇ、ＭｇＩｎ、ＡｌＬｉからなる金属膜（膜厚５０ｎｍ〜２００ｎｍ）を用いることが好ましい。この場合、発光素子から発した光は、画素電極を透過して基板９００側から出射される。

画素電極側、対向電極側両方から光が出射する両面出射型の場合、陽極に相当する画素電極には透明導電膜を用いる。透明導電膜としては、酸化インジウムと酸化スズとの化合物、酸化インジウムと酸化亜鉛との化合物、酸化亜鉛、酸化スズまたは酸化インジウムを用いることができる。また、対向電極は光が通過するように膜厚の薄い（好ましくは１０〜５０ｎｍ）金属膜であり、陰極として機能させるために金属膜仕事関数の小さい周期表の１族もしくは２族に属する元素を含む材料（例えば、Ａｌ、Ａｇ、Ｌｉ、Ｃａ、またはこれらの合金ＭｇＡｇ、ＭｇＩｎ、ＡｌＬｉ、ＣａＦ₂、またはＣａＮなど）を用いる。さらに、対向電極に積層して透明な酸化物導電膜（代表的にはＩＴＯ膜）を設ける。この場合、発光素子から出射した光は基板９００側、封止基板９０６側両方から出射される。

以上に示したＥＬ表示用パネルは、液滴吐出法を用いてＴＦＴを作製できるので、工程数が削減され、製造コストの大幅な低減を図ることができる。なお本実施例では、実施例１で示す逆スタガ型ＴＦＴで液晶表示用パネルを構成する一例を示したが、実施例２で示す順スタガ型ＴＦＴを用いても同様に実施することができる。

本実施例は、実施例３の液晶表示用パネル、又は実施例４のＥＬ表示用パネルをモジュール化した状態を図８を参照して説明する。

図８で示すモジュールは、画素部７０１の周辺に駆動回路が形成されたドライバＩＣをＣＯＧ(Chip On Glass)方式で実装している。勿論、ドライバＩＣは、ＴＡＢ(Tape Automated Bonding)方式で実装しても良い。

基板７００は対向基板７０３とシール材７０２によって固着されている。画素部７０１は、実施例３で示すように液晶を表示媒体として利用したものであっても良いし、実施例４で示すようにＥＬ素子を表示媒体として利用するものであっても良い。ドライバＩＣ７０５ａ、７０５ｂ及びドライバＩＣ７０７ａ、７０７ｂ、７０７ｃは、単結晶の半導体を用いて形成した集積回路の他に、多結晶の半導体を用いたＴＦＴで同様なものを形成しても良い。ドライバＩＣ７０５ａ、７０５ｂ及びドライバＩＣ７０７ａ、７０７ｂ、７０７ｃには、ＦＰＣ７０４ａ、７０４ｂ、７０４ｃまたはＦＰＣ７０６ａ、７０６ｂを介して信号や電源が供給される。

実施例５のモジュールを用いた電子機器の一例として、図１０に示すテレビ受像器を完成させることができる。

このテレビ受像器は、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、サブ画面をＥＬ表示用モジュールで形成し、サブ画面は点滅可能とする構成としても良い。

いずれにしても、本発明により、工程数が大幅に削減されるので、大画面で、かつ、低コストでテレビ受像器を製造可能となる。それにより、廉価なテレビ受像器を供給することのみでなく、上述のように新たな機能を追加して、テレビ受像器の利便性を向上させることができる。

本発明を適用した薄膜トランジスタの他の一例を図１５及び図１６を用いて説明する。

本実施の形態の薄膜トランジスタは、非晶質半導体層を用いたボトムゲート型の薄膜トランジスタである。図１５（A）に作製した薄膜トランジスタの光学顕微鏡写真による上面図、図１５（B）に図１５（A）の線E-Fにおける断面図を示す。基板６００上に導電膜を形成し、マスクパターンにを用いて、パターニングし、ゲート電極６０１を形成した。導電膜はスパッタ法によるタングステン膜を作製し、マスクパターンは液滴吐出法によりポリイミドを含む組成物を選択的に吐出することで作製した。

ゲート電極６０１上に、絶縁層６０２を形成した。絶縁層６０２はＣＶＤ法によって形成した酸化窒化珪素膜を用いた。絶縁層６０２上に半導体層及び一導電型の半導体層としてＮ型半導体層を形成し、パターニングにより半導体層６０３及びＮ型半導体層６０４ａ、Ｎ型半導体層６０４ｂを形成した。半導体層、Ｎ型半導体層とも、ゲート電極と同様にマスクパターンは液滴吐出法によりポリイミドを含む組成物を選択的に吐出することで作製した。

絶縁層６０２、半導体層６０３、Ｎ型半導体層６０４ａ、Ｎ型半導体層６０４ｂ上に、ソース電極又はドレイン電極６０５ａ、ソース電極又はドレイン電極６０５ｂを、銀を導電性材料として含んだ組成物を吐出して液滴吐出法により形成した。このようにして本発明を適用した薄膜トランジスタが作製された。

本実施の形態において作製された薄膜トランジスタは、Ｎ型半導体層６０４ａ及びＮ型半導体層６０４ｂ、ソース電極又はドレイン電極６０５ａ及びソース電極又はドレイン電極６０５ｂがゲート電極６０１とオーバーラップしている。

上記のように作製した薄膜トランジスタの電気特性を図１６（Ａ）（Ｂ）に示す。図１６（Ａ）は、ゲート電圧（Ｖｇ）―ドレイン電流（Ｉｄ）特性で、ドレイン電圧（Ｖｄ）が５Ｖ、１０Ｖ、１５Ｖの時を示す。図１６（Ｂ）は、ドレイン電圧（Ｖｄ）―ドレイン電流（Ｉｄ）特性で、ゲート電圧（Ｖｇ）が５Ｖ、１０Ｖ、１５Ｖの時を示す。オフ電流は１×１０^-10以下であり比較的良好なＴＦＴ特性が得られた。電界効果移動度（μ）は、０．２cm²/Vsecであり、しきい値電圧は、３．９７Ｖである。

本発明を用いると、マスクパターンを液滴吐出法により形成することにより、レジストの塗布、レジストの焼成、露光、現像、現像後の焼成等の工程を省略することができる。その結果、工程の簡略化によるコストの大幅な低減を図ることができる。

また、任意の場所に導電層などを所望のパターンに形成でき、形成する導電層の厚さや太さを調整できるので、一辺が１メートルを越えるような大面積の基板にも、低いコストで歩留まり良く製造することができる。

図１は、本発明の構成を示す図。 図２は、本発明の構成を示す図。 図３は、本発明の構成を示す図。 図４は、本発明の構成を示す図。 図５は、本発明の構成を示す図。 図６は、本発明の構成を示す図。 図７は、本発明の表示装置の断面図。 図８は、本発明の表示装置の上面図。 図９は、本発明の表示装置の断面図。 図１０は、本発明の表示装置の例を示す図。 図１１は、本発明の画素の上面図を示す図。 図１２は、本発明の構成を示す観察画像。 図１３は、本発明のＴＦＴの電気特性を示すグラフ。 図１４は、本発明の画素の上面図を示す図。 図１５は、本発明のＴＦＴの構成を示す上面図及び断面図。 図１６は、本発明のＴＦＴの電気特性を示すグラフ。

Claims (21)

1. ゲート電極上にソース領域、ドレイン領域及びチャネル領域を含む半導体を有し、
   前記ソース領域及び前記ドレイン領域は一導電型の不純物を有する不純物領域であり、
   前記チャネル部は、有機樹脂からなる保護層に覆われていることを特徴とする薄膜トランジスタ。
2. 請求項１において、前記半導体は、アモルファス半導体またはセミアモルファス半導体であることを特徴とする薄膜トランジスタ。
3. 請求項１または請求項２において、前記有機樹脂はポリイミド、アクリル、ベンゾシクロブテン、ポリアミドから選ばれた一種、または複数種を含むことを特徴とする薄膜トランジスタ。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項において、前記ソース領域及びドレイン領域は、ｎ型を付与する不純物を有する不純物領域であることを特徴とする薄膜トランジスタ。
5. 第１の導電体を形成し、
   前記第１の導電体上に第１の絶縁体と半導体を積層形成し、
   前記半導体上に第１のパターンを形成し、
   前記第１のパターンを用いて前記半導体をパターニングし、
   パターニングされた前記半導体上に第２のパターンを形成し、
   前記第２のパターンをマスクとして前記半導体に不純物を導入し不純物領域を形成し、
   前記不純物領域に接するように第２の導電体を形成する薄膜トランジスタの作製方法であって、
   前記第１及び前記第２のパターンは、有機樹脂を含む組成物を選択的に吐出して形成し、
   前記第１及び前記第２の導電体は、導電性材料を含む組成物を選択的に吐出して形成することを特徴とする薄膜トランジスタの作製方法。
6. 第１の導電体を形成し、
   前記第１の導電体上に第１のパターンを形成し、
   前記第１のパターンを用いて前記第１の導電体をパターニングし、
   パターニングされた前記第１の導電体上に、第１の絶縁体と半導体を積層形成し、
   前記半導体上に第２のパターンを形成し、
   前記第２のパターンを用いて前記半導体をパターニングし、
   パターニングされた前記半導体上に第３のパターンを形成し、
   前記第３のパターンをマスクとして前記半導体に不純物を導入し不純物領域を形成し、
   前記不純物領域上に接するように第２の導電体を形成する薄膜トランジスタの作製方法であって、
   前記第１乃至第３のパターンは、有機樹脂を含む組成物を選択的に吐出して形成し、
   前記第２の導電体は、導電性材料を含む組成物を選択的に吐出して形成することを特徴とする薄膜トランジスタの作製方法。
7. 第１の導電体を形成し、
   前記第１の導電体上に第１のパターンを形成し、
   前記第１のパターンを用いて前記第１の導電体をパターニングし、
   パターニングされた前記第１の導電体上に、第１の絶縁体と半導体を積層形成し、
   前記半導体上に第２のパターンを形成し、
   前記第２のパターンを用いて前記半導体をパターニングし、
   パターニングされた前記半導体上に第３のパターンを形成し、
   前記第３のパターンをマスクとして前記半導体に不純物を導入し不純物領域を形成し、
   前記不純物領域上に接するように第２の導電体を形成し、
   前記第２の導電体上に第４のパターンを形成し、
   前記第４のパターンを用いて前記第２の導電体をパターニングする薄膜トランジスタの作製方法であって、
   前記第１乃至第４のパターンは、有機樹脂を含む組成物を選択的に吐出して形成することを特徴とする薄膜トランジスタの作製方法。
8. 請求項５乃至７のいずれか一項において、前記半導体は、アモルファス半導体またはセミアモルファス半導体であることを特徴とする薄膜トランジスタの作製方法。
9. 請求項５または請求項６において、前記導電体材料として銀、金、銅又はインジウム錫酸化物を含むことをから選ばれた一種、または複数種を含む組成物を選択的に吐出することを特徴とする薄膜トランジスタの作製方法。
10. 請求項５乃至９のいずれか一項において、前記パターンはポリイミド、アクリル、ベンゾシクロブテン、ポリアミドから選ばれた一種、または複数種を含む組成物を選択的に吐出して形成することを特徴とする薄膜トランジスタの作製方法。
11. 請求項５乃至１０のいずれか一項において、ｎ型を付与する不純物を導入することを特徴とする薄膜トランジスタの作製方法。
12. 第１の基板上に、第１の半導体素子を複数配置した画素領域を形成し、
    前記第１の基板と第２の基板との間に、液晶素子又は発光素子を挟持して貼り合わせ、
    第３の基板上に第２の半導体素子を複数配置した駆動回路と、該駆動回路に従属する入力端子及び出力端子とを含むドライバＩＣを複数個形成した後、前記複数個のドライバＩＣを各々に分割し、
    信号線駆動回路または走査線駆動回路として前記ドライバＩＣを前記第１の基板上に形成された前記画素領域の周辺に貼り合わせることを特徴とする表示装置の作製方法であって、
    前記第１の半導体素子を構成する半導体をパターニングするパターンを、有機樹脂を含む組成物を選択的に吐出して形成し、
    前記第１の半導体素子のチャネル保護層を、有機樹脂を含む組成物を選択的に吐出して形成することを特徴とする表示装置の作製方法。
13. 請求項１２において、前記第１の半導体素子のチャネル部としてアモルファス半導体またはセミアモルファス半導体を形成することを特徴とする表示装置の作製方法。
14. 請求項１２または請求項１３において、前記チャネル保護層をマスクとして第１の半導体素子に不純物領域を形成する表示装置の作製方法。
15. 請求項１２乃至１４のいずれか一項において、前記第１の半導体素子を構成する導電体は、導電体材料を含む組成物を選択的に吐出して形成することを特徴とする表示装置の作製方法。
16. 請求項１２乃至１４のいずれか一項において、前記第１の半導体素子を構成する導電体をパターニングするパターンを、有機樹脂を含む組成物を選択的に吐出して形成することを特徴とする表示装置の作製方法。
17. 請求項１５において、前記導電体材料として銀、金、銅又はインジウム錫酸化物を含むことをから選ばれた一種、または複数種を含む組成物を選択的に吐出することを特徴とする表示装置の作製方法。
18. 請求項１２乃至１７のいずれか一項において、前記チャネル保護層はポリイミド、アクリル、ベンゾシクロブテン、ポリアミドから選ばれた一種、または複数種を含む組成物を選択的に吐出して形成することを特徴とする表示装置の作製方法。
19. 請求項１２乃至１８のいずれか一項において、前記パターンはポリイミド、アクリル、ベンゾシクロブテン、ポリアミドから選ばれた一種、または複数種を含む組成物を選択的に吐出して形成することを特徴とする表示装置の作製方法。
20. 請求項１４乃至１９のいずれか一項において、ｎ型を付与する不純物を導入し、不純物領域を形成することを特徴とする表示装置の作製方法。
21. 請求項１２乃至２０のいずれか一項において、前記第２の半導体のチャネル部は、多結晶半導体で形成することを特徴とする表示装置の作製方法。
    
    

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