JP2006100757A - 半導体装置、半導体装置の製造方法、電気光学装置及び電子デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】 表面が平坦かつ均一な膜厚のゲート絶縁膜等を形成することが可能な技術を提供する。
【解決手段】 各半導体膜２０２Ａ、２０２Ｂを囲繞するように隔壁２１０を形成する。その後、隔壁２１０によって囲繞された囲繞領域ＳＡ、ＳＢ内に液体材料を配置し、これを乾燥、焼成することによりゲート絶縁膜２２０を形成する。ここで、ゲート絶縁膜２２０の膜厚は、隔壁２１０の側壁から離れるにつれ漸次変化しているが、このゲート絶縁膜２２０の膜厚が漸次変化する部分の幅をＤとし、隔壁２１０から囲繞領域内にある半導体膜２０２の最も近い部分までの距離をＬとした場合、Ｌ≧Ｄの関係が成立するように、隔壁２１０の配置位置や上記液体材料の乾燥に関わるパラメータを制御する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体装置、半導体装置の製造方法、電気光学装置及び電子デバイスに関する。

半導体装置の製造過程において、その膜表面を平坦化することは、この上に形成される配線などの断線や短絡を防止する上で極めて重要である。特に、薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor；ＴＦＴ）では、ゲート絶縁膜の膜厚の均一性が電気的特性に大きな影響を与えるため、このゲート絶縁膜をいかにして平坦化するかが重要な課題となっている。

かかるＴＦＴのゲート絶縁膜について、従来は主にＣＶＤ法により形成されていた。しかしながら、ＣＶＤ法を利用した場合には、装置が高価であり製造コストが高くなる、装置が大きいため大きなクリーンルームが必要である、スループットが低い、ゲート耐圧が悪い、リーク電流が多いなど様々な問題がある。更に、ＣＶＤ法においては、自然発火性、毒性を有するガスを用いるため、安全性上の問題もある。

ここで、ゲート耐圧及びリーク電流に関する問題は、ゲート絶縁膜を形成するときの基板上の凹凸に起因している。例えばトップゲート型のＴＦＴでは、ゲート絶縁膜はパターニングされたシリコン膜（半導体膜）の上に形成されるため、基板上には少なくともこの半導体膜自体の膜厚に起因した段差が形成される。また、半導体膜をエッチングするとき、該半導体膜の下地膜である酸化シリコンや窒化シリコンも一部エッチングされるため、基板上にはこのエッチング量に応じた段差が更に形成される。

これら２つの段差が重畳されることにより、より大きな段差が形成されることになる。このような段差が形成された基板の上にＣＶＤ法でゲート絶縁膜を形成すると、半導体膜の上端部や側端部でゲート絶縁膜の薄い部分ができ、ゲート耐圧の低下やリーク電流の増加などの問題を惹起する。また、ＣＶＤ法ではパーティクルなどの異物が発生する確率が高いため、ゲート耐圧の低下やリーク電流の増加を招いたり、ゲート電極とソースまたはドレインとのショート欠陥を生ずることがあった。

このような背景に鑑み、スピンコート法等を用いてゲート絶縁膜を形成する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。かかる技術の如く、スピンコート法を用いてゲート絶縁膜を形成すれば該ゲート絶縁膜の厚さが段差部分において薄くなるといった問題は回避される。

国際公開第ＷＯ００／５９０４０号パンフレット

しかしながら、ＴＦＴのゲート絶縁膜として機能すべき部分の膜厚を比較すると、場所に応じて膜厚が異なるといった問題が生じる。具体的には、基板上に形成された半導体膜のパターンサイズ（すなわち、ＴＦＴサイズ）が大きいほど、スピンコート法によって形成されるゲート絶縁膜の膜厚は厚くなる傾向にある。基板にはパターン形状やサイズが異なるＴＦＴが複数形成されるのが一般的であるため、かかる基板にスピンコート法でゲート絶縁膜を形成した場合には、該ゲート絶縁膜の膜厚は不均一になってしまうといった問題が生じる。特に、ゲート絶縁膜の不均一性はＴＦＴ特性のばらつきとなり、素子の性能あるいは歩留まりといった点で問題となる。
また、スピンコート法は材料の使用効率がよくない方法であり、材料の無駄な使用や排液処理などの環境に関する問題も有している。

本発明は、以上説明した事情を鑑みてなされたものであり、基板上に形成されている段差やＴＦＴのサイズによらず、表面が平坦かつ均一な膜厚のゲート絶縁膜等を形成することが可能な技術であると同時に、材料の使用効率が高く環境に及ぼす影響が少ない技術を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る半導体装置の製造方法は、基板上にチャネル領域となる部分を含む半導体膜を形成する工程と、少なくとも前記半導体膜におけるチャネル領域を囲繞する隔壁を前記基板上に形成する工程と、前記隔壁によって囲繞された領域内にゲート絶縁膜を形成するための液体材料を配置する工程と、前記隔壁近傍において膜厚が漸次変化するゲート絶縁膜を前記液体材料から形成する工程とを含み、前記ゲート絶縁膜の膜厚が漸次変化する部分の幅をＤとし、前記隔壁から前記囲繞領域内にある前記チャネル領域の最も近い部分までの距離をＬとした場合、Ｌ≧Ｄの関係が成立することを特徴とする。

かかる構成によれば、少なくともチャネル領域を囲繞する隔壁を形成し、この隔壁によって囲繞された囲繞領域内に液体材料を配置し、これを乾燥、焼成することでゲート絶縁膜を形成する。このようにして形成したゲート絶縁膜の膜厚は、隔壁の側壁から離れるにつれ漸次変化しているが（図１（ｄ）参照）、このゲート絶縁膜の膜厚が漸次変化する部分の幅をＤとし、隔壁から囲繞領域内にある半導体膜の最も近い部分までの距離をＬとした場合、Ｌ≧Ｄの関係が成立するように、隔壁の配置位置や上記液体材料の乾燥に関わるパラメータを制御する（図４参照）。これにより、半導体膜のチャネル領域の直上に平坦性の高い均一な膜厚のゲート絶縁膜を形成することが可能となる。

上記構成は、トップゲート型の半導体装置の製造方法を想定しているが、例えばボトムゲート型の半導体装置の製造方法に適用しても良い。具体的には、基板上にゲート電極を形成する工程と、少なくとも前記ゲート電極におけるチャネル領域と対峙する部分を囲繞する隔壁を前記基板上に形成する工程と、前記隔壁によって囲繞された領域内にゲート絶縁膜を形成するための液体材料を配置する工程と、前記液体材料から、前記隔壁近傍において膜厚が漸次変化するゲート絶縁膜を形成する工程と、前記チャネル領域となる部分を含む半導体膜を前記ゲート絶縁膜上に形成する工程とを含み、前記ゲート絶縁膜の膜厚が漸次変化する部分の幅をＤとし、前記隔壁から前記囲繞領域内にある前記チャネル領域の最も近い部分までの距離をＬとした場合、Ｌ≧Ｄの関係が成立するような半導体装置の製造方法を適用しても良い。

ここで、前記隔壁近傍におけるゲート絶縁膜の膜厚は、前記隔壁から離れるにつれ漸次減少しており、前記液体材料を配置する工程では、液滴吐出法によって前記液体材料を配置する態様が望ましい。また、前記液体材料は、ペルヒドロポリシラザンを含有する液体材料である態様がより望ましい。

また、本発明に係る半導体装置の製造方法は、基板上にチャネル領域となる部分を含む半導体膜を形成する工程と、ゲート絶縁膜を形成するための液体材料を前記チャネル領域となる部分に配置する工程と、前記液体材料を乾燥することにより、膜厚が周縁部から中央部に向けて漸次減少するゲート絶縁膜を形成する工程とを含み、前記ゲート絶縁膜の膜厚が漸次減少する部分の幅をＤとし、前記ゲート絶縁膜の周縁部から前記チャネル領域の最も近い部分までの距離をＬとした場合、Ｌ≧Ｄの関係が成立することを特徴とする。

上記方法において、前記ゲート絶縁膜を形成する工程では、前記チャネル領域となる部分に配置された液体材料の周縁部の固形分濃度が中央部の固形分濃度よりも早く飽和濃度に達するように、当該液体材料の乾燥条件を定めるようにしても良い。また、前記液体材料を配置する工程に先立って行われる工程であり、前記基板上における前記液体材料を配置しない部分を疎液性とする処理を施す工程をさらに含む方法であっても良い。

また、本発明に係る半導体装置は、基板上に配置されたチャネル領域を有する半導体膜と、少なくとも前記半導体膜におけるチャネル領域を覆うゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上の前記チャネル領域と対峙する領域に配置されたゲート電極とを備え、前記ゲート絶縁膜の膜厚は、当該ゲート絶縁膜の周縁部において漸次変化しており、前記ゲート絶縁膜の膜厚が漸次変化している領域の幅をＤとし、前記周縁部から前記チャネル領域の最も近い位置までの距離をＬとした場合、Ｌ≧Ｄの関係が成立していることを特徴とする。

また、本発明に係る別の半導体装置は、基板上に配置されたゲート電極と、少なくとも前記ゲート電極におけるチャネル領域と対峙する部分を覆うゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上に配置された前記チャネル領域を有する半導体膜とを備え、前記ゲート絶縁膜の膜厚は、当該ゲート絶縁膜の周縁部において漸次変化しており、前記ゲート絶縁膜の膜厚が漸次変化している領域の幅をＤとし、前記周縁部から前記チャネル領域の最も近い位置までの距離をＬとした場合、Ｌ≧Ｄの関係が成立していることを特徴とする。

また、上記半導体装置を電気光学装置や電子デバイスに適用しても良い。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、上記半導体装置を駆動回路等に適用した装置をいう。また、電子デバイスとは、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て構成される。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、リア型またはフロント型のプロジェクター、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。

以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明する。

Ａ．第１実施形態
図１〜図５は、第１実施形態に係るトップゲート型のＴＦＴ（半導体装置）の製造プロセスを説明するための図である。

まず、図１（ａ）に示すように、ガラス基板などの基板１１に対して必要に応じてＴＥＯＳ（テトラエトキシラン）や酸素ガスなどを原料としてプラズマＣＶＤ法により厚さ約２００〜５００ｎｍのシリコン酸化膜からなる下地絶縁膜２０１を形成する。なお、下地絶縁膜としてシリコン酸化膜の他にシリコン窒化膜やシリコン酸化窒化膜を設けても良い。こうした絶縁膜を設けることにより、ガラス基板からの汚染を防止することが可能となる。

次に、基板１１の温度を約３５０℃に設定して、下地絶縁膜２０１の表面にプラズマＣＶＤ法などを用いて厚さ約３０〜７０ｎｍのアモルファスシリコン膜からなる半導体膜２００を形成する。半導体膜としては、アモルファスシリコン膜に限定されず、微結晶半導体膜などのアモルファス構造を含む半導体膜や多結晶半導体膜でも良い。また、アモルファスシリコンゲルマニウム膜などの非晶質構造を含む化合物半導体膜であっても良い。

続いて、この半導体膜２００に対してレーザアニール法や、急速加熱法（例えば、ランプアニール法やフラッシュアニール法）などの結晶化工程を行い、半導体膜２００をポリシリコン膜に結晶化する。レーザアニール法では、例えばエキシマレーザでビームの長寸が４００ｎｍのラインビームを用い、その出力強度は例えば４００ｍＪ／ｃｍ²とする。なお、ＹＡＧレーザの第２高調波或いは第３高調波を用いても良い。ラインビームについては、その短寸方向におけるレーザ強度のピーク値の９０％に相当する部分が各領域ごとに重なるようにラインビームを走査するのが良い。

次に、図１（ｂ）に示すように、フォトリソグラフィ法等を用いたパターニングにより、半導体膜（シリコン膜）２００として不要な部分を除去し、各ＴＦＴのサイズに応じた島状の半導体膜２０２Ａ、２０２Ｂを形成する。

この半導体膜の膜パターンの形状やサイズは、形成すべきＴＦＴのサイズに応じて決定されるため、同一基板上にサイズが異なる複数の膜パターン（図１（ｂ）では、半導体膜２０２Ａ、２０２Ｂ）が形成されることになる。表示装置が形成される基板を例に説明すると、画素回路を構成するＴＦＴと画素回路の周辺に形成される駆動回路を構成するＴＦＴとではトランジスタサイズが異なり、また、一般的に各回路を構成するＴＦＴのサイズも一種類ではなく、複数種類存在する。なお、各半導体膜２０２Ａ、２０２Ｂのパターニングの際には、該半導体膜の下層の下地絶縁膜２０１も多少エッチングされるため、半導体膜の形成によって生ずる段差は該半導体膜の膜厚よりも少し大きくなる。例えば、半導体膜の膜厚が５０ｎｍであれば、下地絶縁膜２０１は１０〜５０ｎｍ程度エッチングされるため、半導体膜の形成によって生ずる段差は６０〜１００ｎｍ程度になる。

上記の如くサイズが異なる複数の半導体膜２０２Ａ、２０２Ｂを形成すると、図１（ｃ）及び図２に示すように、各半導体膜２０２Ａ、２０２Ｂを囲繞するように隔壁２１０を形成する。図１（ｃ）及び図２に示す隔壁２１０は、仕切り部材として機能する隆起物であり、例えば樹脂材料（レジスト材等）を用いて形成される。この隔壁２１０はＣＶＤ法等を用いて形成することができるが、もちろん、他の方法（ディップコート法などの塗布法）を用いて形成しても良い。

次に、隔壁２１０によって囲繞された領域（以下、囲繞領域）内に、液滴吐出法（インクジェット法）によりゲート絶縁膜を形成するための液体材料を配置し、これを１００℃〜２００℃程度の温度で乾燥し、さらに３５０℃〜４００℃の温度で６０分程度焼成することで図１（ｄ）に示すようなゲート絶縁膜２２０を得る。ここで、液体材料としては、例えばペルヒドロポリシラザンを有機溶媒（例えば２０％キシレン溶液）で溶解したものを用いることができる。なお、以下の説明では、便宜上、半導体膜２０２Ａが存在する囲繞領域を囲繞領域ＳＡと呼び、半導体膜２０２Ｂが存在する囲繞領域を囲繞領域ＳＢと呼ぶ。

図３は、囲繞領域ＳＡ内に配置した液体材料からゲート絶縁膜が形成されるまでの過程を例示した図である。

まず、図３（ａ）に示すように、囲繞領域ＳＡ内に液体材料が配置されると、液体表面と隔壁２１０の側面（又は隔壁２１０の側面と上面の境界部）が接することになる。
その後、上記焼成により液体の乾燥が始まると、該液体は漸次体積を減少させ、これに伴い液体表面と隔壁２１０の接触位置も漸次下方に移動してゆく（図３（ｂ）参照）。なお、このときの接触部分ＴＰ１の液面の形状は、該液体と隔壁２１０の表面の接触角で決まる。

さらに液体の乾燥が進むと、固体の析出が開始される。固体の析出が開始されることで液体の体積は更に減少してゆくが、この液体の固体化は固体の析出が開始されたときの接触部分ＴＰ２を起点として進むため、液体表面はこの接触部分ＴＰ２よりも低くなる（図３（ｃ）参照）。そして最終的に液体の固体化が完了すると、図１（ｄ）に示すように、隔壁２１０の近傍において膜厚が厚いゲート絶縁膜２２０が形成されることになる。

図４は、図１（ｄ）に示す囲繞領域ＳＡ部分の拡大図である。
図４に示すように、ゲート絶縁膜２２０の膜厚は、隔壁２１０の近傍において漸次変化しており、具体的には、隔壁２１０の側壁から離れるにつれ、該膜厚は漸次減少している。本実施形態では、このゲート絶縁膜２２０の膜厚が漸次変化する部分の幅をＤとし、隔壁２１０から囲繞領域ＳＡ内にある半導体膜２０２Ａの最も近い部分までの距離をＬとした場合、Ｌ≧Ｄの関係が成立するように、隔壁２１０の配置位置や上記液体材料の乾燥に関わるパラメータを制御する。例えば、Ｄの値が０.数μｍ〜２・３μｍとなるような条件で液体材料を乾燥させる場合には、Ｌの値を５μｍ程度に設定する。このような制御が行われることにより、半導体膜２０２Ａの直上には平坦性の高いゲート絶縁膜２２０が形成されることになる。なお、膜厚が略均一な部分（平坦性の高い部分）のゲート絶縁膜２２０の膜厚Ｄは、例えば１０〜２００ｎｍに制御される。

このように液体材料を乾燥、焼成してゲート絶縁膜２２０を形成すると、図５（ａ）に示すようにウェットエッチング等を利用して隔壁２１０を基板１１から除去する。ここで、隔壁の耐熱性が高い場合には、十分高い温度で焼成を行うことができるが、隔壁の耐熱性が低い場合には、高い温度での焼成ができない。このような場合には、隔壁の耐熱性がある温度範囲で焼成した後、隔壁２１０を基板１１から除去してから高い温度での焼成をすれば良い。

その後、図５（ｂ）に示すように、ゲート絶縁膜２２０の上にゲート電極２２３を形成し、このゲート電極２２３をマスクとして不純物イオンを導入する。これにより、不純物の濃度が高いソース・ドレイン領域２２４、２２５が自己整合的に形成されるとともに、ゲート電極２２３によって覆われて不純物が導入されなかったチャネル領域２２６が形成される。

そして、ゲート電極２２３の表面側に層間絶縁膜２５０を形成し（図５（ｃ）参照）、フォトリソグラフィ法等によってパターニングして所定のソース電極位置、ドレイン電極位置にコンタクトホールを形成する。層間絶縁膜２５０としては、例えばシリコン酸化窒化膜やシリコン酸化膜等のシリコンを含む単層若しくは積層の絶縁膜を用いれば良い。
尚、層間絶縁膜を液体材料を用いて形成すれば、ゲート絶縁膜がその端部で盛り上がった形状になっている部分を平坦化することができる。

続いて、層間絶縁膜２５０の上にアルミニウム膜、クロム膜、タンタル膜などの導電膜（例えば、厚さ２００ｎｍ〜８００ｎｍ）を形成した後、形成すべきソース電極及びドレイン電極の位置にパターニング用マスク（図示略）等を形成してパターニングを行うことにより、ソース電極２６０、ドレイン電極２６５を同時に形成する（図５（ｃ）参照）。なお、以上説明したプロセスは、囲繞領域ＳＢ内においても同様に行われるが、重複説明を避けるため割愛する。このような工程が行われる結果、サイズの異なる複数のトップゲート型のＴＦＴが基板１１上に形成されることになる。

以上説明したように、本実施形態によれば、サイズの異なる半導体膜２０２Ａ、２０２Ｂが隔壁２１０によって囲繞された囲繞領域ＳＡ、ＳＢ内に液体材料を配置し、これを乾燥、焼成することによりゲート絶縁膜２２０を形成する。ここで、ゲート絶縁膜２２０の膜厚は、隔壁２１０の側壁から離れるにつれ漸次変化しているが、このゲート絶縁膜２２０の膜厚が漸次変化する部分の幅をＤとし、隔壁２１０から囲繞領域内にある半導体膜２０２の最も近い部分までの距離をＬとした場合、Ｌ≧Ｄの関係が成立するように、隔壁２１０の配置位置や上記液体材料の乾燥に関わるパラメータを制御する。これにより、サイズの異なる各半導体膜２０２Ａ、２０２Ｂの直上に平坦性の高い均一な膜厚のゲート絶縁膜２２０をそれぞれ形成することが可能となる。

また、上記の如くゲート絶縁膜２２０を塗布法で形成するため、段差があってもゲート絶縁膜２２０の表面を平坦に形成することができるため、ゲート耐圧の低下やリーク電流の増加といった問題を未然に抑制することが可能となる。

ここで、上記例では各半導体膜２０２を囲繞するように隔壁２１０を形成したが(図２参照)、これに限定する趣旨ではなく、少なくとも半導体膜２０２におけるチャネル領域２２６となる部分を囲繞するように隔壁２１０を形成すれば良い（図６参照）。かかる構成によれば、チャネル領域２２６の直上に平坦性の高い均一な膜厚のゲート絶縁膜２２０を形成することができるため、上記例と同様、ゲート耐圧の低下やリーク電流の増加といった問題を未然に抑制することが可能となる。

Ｂ．第２実施形態
上述した第１実施形態では、隔壁２１０を形成することによって膜厚が漸次変化するゲート絶縁膜２２０を形成したが（図４参照）、隔壁２１０を形成するのではなく、以下に示す液滴の「ピニング現象」を利用することにより、膜厚が漸次変化するゲート絶縁膜２２０を形成しても良い。

図７は、ピニング現象を説明するための図である。
一般に、溶質または分散質（以下併せて「溶質等」という。）を含む液滴ｌが基板上に配置された場合、該液滴ｌは周縁部（エッジ）Ｅにおいて乾燥の進行が速い。このため、乾燥の初期段階においては、液滴の周縁部Ｅにおいて液体が急速に蒸発し、固形分濃度が上昇する傾向にある。このとき、液滴ｌの周縁部Ｅにおける固形分濃度が飽和濃度に達すると、その周縁部Ｅにおいて固形分が局所的に析出する。すると、この析出した固形分によって液滴の縁がピン止めされたような状態となり、それ以降の乾燥に伴う液滴の収縮（外形の収縮）が抑制され、乾燥膜Ｍが形成される。このように、周縁部Ｅで析出した固形分によって乾燥に伴う液滴ｌの収縮が抑制される現象を「ピニング現象」と呼ぶ。本実施形態では、この「ピニング現象」を利用することで膜厚が漸次変化するゲート絶縁膜２２０を形成する。

図８は、第２実施形態に係るトップゲート型のＴＦＴの製造プロセスを説明するための図であり、前掲図３に対応する図である。なお、図８において図３と対応する部分には同一符号を付し、詳細な説明を省略する。

図８（ａ）に示すように、半導体膜２０２Ａ上にゲート絶縁膜を形成するための液体材料ｌが配置されると、周縁部Ｅにおける固形分濃度が中央部よりも先に飽和濃度に達し、該周縁部Ｅにおいてゲート絶縁膜を形成する材料（以下、ゲート絶縁膜形成材料）の析出が始まる（図８（ｂ）参照）。すると、析出したゲート絶縁膜形成材料によって液滴の周縁部Ｅがピン止めされたような状態となり、それ以降の乾燥に伴う液滴の収縮（外径の収縮）が抑制される「ピニング現象」がおこる。周縁部Ｅにおける乾燥速度は中央部の乾燥速度よりも速いため、液滴中央部から周縁部Ｅに向かう液体の流れが生じ、ゲート絶縁膜形成材料が周縁部Ｅに運ばれる。その後、乾燥して乾燥膜Ｍを得た後（図８（ｃ）参照）、これを焼成することにより、図９に示すようなゲート絶縁膜２２０を得る。

具体的には、ゲート絶縁膜２２０の膜厚が漸次減少する部分の幅をＤとし、ゲート絶縁膜２２０の周縁部Ｅから半導体膜２０２Ａの最も近い部分までの距離をＬとした場合、Ｌ≧Ｄが成立するようなゲート絶縁膜２２０を得る。かかるゲート絶縁膜２２０を得るために、本実施形態では、ゲート絶縁膜形成材料を含む液滴の周縁部Ｅにおける固形分濃度が中央部の固形分濃度よりも早く飽和濃度に達するように、当該液体材料の乾燥条件（例えば、基板の温度調整など）を定めている。なお、この後の工程については第１実施形態と同様に説明することができるため、これ以上の説明は割愛する。以上説明したように、本実施形態によれば、第１実施形態において説明した隔壁２１０を形成する必要がないため、第１実施形態に係る製造プロセスと比較して製造コスト等を抑えることが可能となる。なお、上記例では、半導体膜２０２Ａの全体を覆うようにゲート絶縁膜２２０を形成したが、本発明はこれに限る趣旨ではなく、少なくとも半導体膜２０２におけるチャネル領域２２６（図５参照）となる部分を覆うようにゲート絶縁膜２２０を形成すれば良い。

また、上記例では、ゲート絶縁膜形成材料を含む液滴を直接半導体膜２０２Ａの上に配置したが、該液滴を所望位置に精度良く配置するために、該液滴を配置しない部分を疎液性とする一方、該液滴を配置する部分を親液性とする処理を施しても良い。

具体的には、ゲート絶縁膜液性材料を含む液滴を配置する工程に先立ち、疎液性とする部分（すなわち該液滴を配置しない部分）に自己組織化膜（Self-Assembled Monolayer；以下、ＳＡＭ膜という)を形成する。ＳＡＭ膜とは、基板など下地層等構成原子と反応可能な結合性官能基とそれ以外の直鎖分子とからなり、該直鎖分子の相互作用により極めて高い配向性を有する化合物を、配向させて形成された膜である。ＳＡＭ膜はフォトレジスト材等の樹脂膜とは異なり、単分子を配向させて形成されているので、極めて膜厚を薄くすることができ、しかも、分子レベルで均一な膜となる。即ち、膜の表面に同じ分子が位置するため、膜の表面に均一でしかも優れた撥液性や親液性を付与することができ、微細なパターニングをする際に特に有用である。なお、ＳＡＭ膜を構成する化合物としては、ヘプタデカフルオロテトラヒドロデシルトリエトキシシラン、ヘプタデカフルオロテトラヒドロデシルトリクロロシラン、トリデカフルオロテトラヒドロオクチルトリクロロシラン、トリフルオロプロピルトリメトキシシラン等のフルオロアルキルシラン等が挙げられる。使用に際しては、一つの化合物を単独で用いるのも好ましいが、２種以上の化合物を組み合わせて使用しても、本発明の所期の目的を損なわなければ制限されない。本実施例では、ＳＡＭ膜をパターニングすることにより、疎液性とする部分についてはＳＡＭ膜を残す一方、親液性とする部分についてはＳＡＭ膜を除去する。

親液性領域及び撥液性領域の形成に関して詳細に説明すると、まず、基板前面に上記化合物からなるＳＡＭ膜を形成する。次いで、液体材料を配置しない部分を疎液性とすべく、ＳＡＭ膜をパターニングする。この結果、露出した部分は液体材料に対して濡れ性を持った親液性となり、ＳＡＭ膜が残存している部分は液体材料に対して濡れ性を持っていない撥液性となる。なお、ＳＡＭ膜のパターニング方法としては、紫外線照射法、電子ビーム照射法、Ｘ線照射法、Scanning Probe microscope（ＳＰＭ）法等が適用可能である。本発明においては、紫外線照射法が好ましく用いられる。例えば、紫外線照射法を採用した場合、親液性部分及び撥液性部分のパターンは各フォトマスクのパターンに合わせて形成できる。以上説明した構成によれば、ゲート絶縁膜形成材料を含む液滴を基板上の所望位置に精度良く配置することができる。

Ｃ．第３実施形態
上述した第１実施形態ではトップゲート型のＴＦＴを形成する場合について説明したが、ボトムゲート型のＴＦＴを形成する場合にも適用可能である。

図１０〜図１２は、第３実施形態に係るボトムゲート型のＴＦＴの製造プロセスを説明するための図である。なお、前掲図１〜図５に対応する部分には同一符号を付し、詳細な説明は省略する。

まず、図１０（ａ）に示すように、基板１１に下地絶縁膜２０１を形成した後、この下地絶縁膜２０１の上にゲート電極２２３を形成する（図１０（ｂ）参照）。ゲート電極の形成方法としては、例えばスパッタ法、無電解メッキ法などがあるが、いずれの方法を採用するかは適宜設定・変更可能である。
ゲート電極２２３を形成すると、図１０（ｃ）及び図１１に示すように、ゲート電極２２３を囲繞するように隔壁２１０を形成する。

次に、図１０（ｄ）に示すように、隔壁２１０によって囲繞された囲繞領域内に、液滴吐出法によりゲート絶縁膜を形成するための液体材料を配置し、これを乾燥、焼成することでゲート絶縁膜２２０を形成する。なお、ゲート絶縁膜２２０の形成方法等については、第１実施形態と同様に説明することができるため省略する。このように、液体材料を乾燥、焼成してゲート絶縁膜２２０を形成すると、ウェットエッチング等を利用して隔壁２１０を基板１１から除去する（図１２（ａ）参照）。なお、隔壁２１０の耐熱性が低い場合には、上述した第1実施形態と同様、焼成前に隔壁２１０を基板１１から除去し、その後に焼成すれば良い。

その後、液体材料を用いてゲート電極２２３と対峙する領域をチャネル領域２２６とする半導体膜６０５を形成すると共に、ソース領域２２４となる不純物がドープされたシリコン膜６０６、ドレイン領域２２５となる不純物がドープされたシリコン膜６０７を形成する（図１２（ｂ）参照）。ここで、半導体膜６０５はプラズマＣＶＤ法やスパッタ法を用いて形成することができる。なお、ソース・ドレイン領域となる不純物がドープされた各シリコン膜６０６、６０７の形成方法としては、例えばモノシランガスとフォスフィンガスなどのドーパントガスを用いたプラズマＣＶＤ法や、珪素化合物の塗布膜からシリコン膜を形成した後、ＳＯＧ−ＰＳＧ膜を塗布形成し、熱処理で溶媒を除去してレーザアニールを行う方法を採用することができる。そして、各シリコン膜６０６、６０７の上に液体材料等を用いて各電極（図示略）を形成することで、ボトムゲート型のＴＦＴが基板１１上に形成される。

以上説明したように、本実施形態によれば、ボトムゲート型のＴＦＴについて平坦性の高い均一な膜厚のゲート絶縁膜２２０を形成することができる。これにより、上述した第1実施形態と同様、ゲート耐圧の低下やリーク電流の増加といった問題を未然に抑制することが可能となる。なお、本実施形態では、説明の便宜上、ボトムゲート型のＴＦＴを１つ形成する場合について説明したが、ボトムゲート型のＴＦＴを複数形成する場合に適用できるのはもちろんである。

また、上記例ではゲート電極２２３を囲繞するように隔壁２１０を形成したが（図１１参照）、これに限定する趣旨ではなく、少なくともゲート電極２２３におけるチャネル領域２２６と対峙する部分を囲繞するように隔壁２１０を形成すれば良い(図１３参照)。かかる構成によれば、少なくともチャネル領域２２６の直下に平坦性の高い均一な膜厚のゲート絶縁膜２２０を形成することができるため、上記例と同様、ゲート耐圧の低下やリーク電流の増加といった問題を未然に抑制することが可能となる。なお、以上説明したボトムゲート型のＴＦＴに対し、上記第２実施形態に係る技術思想を適用しても良いのはもちろんである。

Ｄ．第４実施形態
上述した各実施形態では、インクジェット法によってゲート絶縁膜２２０を形成したが、液体材料を用いた他の方法（例えば、スピンレス法やディップコーティング法、スピンコート法）によって形成しても良い。或いは、液体材料を用いた成膜方法とＣＶＤ法やスパッタ法などの組み合わせでもよい。図１４は、スピンレス法を用いた絶縁膜の形成方法を説明するための図である。

ノズルヘッド５００は、ゲート絶縁膜形成用の液体材料を吐出するものであり、図示せぬ保持部材によって固着支持されている。このノズルヘッド５００の突出部５１０は、基板６１０の表面と隙間Ｇを保って互いに平行になるように配置されている。この突出部５１０には、基板６１０のＹ方向の長さ（幅）よりもわずかに小さな長さに設定された吐出口（図示略）が設けられ、図示せぬコントローラからの指示に従ってＸ方向に搬送される基板６１０の表面にゲート絶縁膜形成用の液体材料を吐出（塗布）し、これにより各ゲート絶縁膜を形成する。なお、図１４ではノズルヘッド５００の吐出口が下に向いている場合を例示したが、上記液体材料の物性や流動特性に応じて吐出口を上に向け、この状態で基板６１０の表面に液体材料を吐出するようにしても良い。

以上、スピンレス法を用いて絶縁膜を形成する方法について説明したが、ディップコーティング法や液滴吐出法によってゲート絶縁膜を形成しても良い。ディップコーティング法を含めて、液体材料を用いてゲート絶縁膜を形成する際には、前処理として基板全面を親液性とする処理を施すのが望ましい。このような処理として例えば酸素プラズマやＵＶ照射などの処理がある。かかる前処理を施した基板をゲート絶縁膜形成用の液体材料に浸漬し、これを引き上げて乾燥等することで基板上にゲート絶縁膜形成用の液体材料を塗布するようにしても良い。なお、各ゲート絶縁膜の形成に際しては同一種類の塗布法を用いても良いが、異なる種類の塗布法を適宜組み合わせて用いても良い。たとえば、ゲート絶縁膜形成用の液体材料を基板に複数回塗布する際には、少なくとも１回は液滴吐出法によって塗布したり、少なくとも最初の１回はスピンレスコート法によって塗布したり、少なくとも最初の１回はスピンコート法によって塗布するようにしても良い。

Ｅ．第５実施形態
図１５は、第５実施形態に係る電気光学装置の一種である有機ＥＬ表示装置１００の接続図を示す。

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電流を記憶する保持容量、上述したゲート絶縁膜２２０を有するＴＦＴ１１１〜１１４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１０１、１０２は、上述したゲート絶縁膜２２０を有する複数のＴＦＴ（図示略）を備えて構成されている。駆動回路１０１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１０２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。

Ｆ．第６実施形態
図１６は、第６実施形態に係る電子デバイスを例示した図である。
図１６（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）１００、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１００における画素回路及び駆動回路が配されている基板の製造に適用される。図１６（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）１００、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１００における画素回路及び駆動回路が配されている基板の製造に適用される。

図１６（ｃ）は、本発明の製造方法によって製造される半導体装置等が搭載された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２５０は、電気光学装置（表示パネル）１００、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１００における画素回路及び駆動回路が配されている基板の製造に適用される。

図１６（ｄ）は、本発明の製造方法によって製造される半導体装置等が搭載された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）１００、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１００における画素回路及び駆動回路が配されている基板の製造に適用される。図１６（ｅ）は、本発明の製造方法によって製造される半導体装置等が搭載されたリア型プロジェクターの例であり、当該プロジェクター３７０は、電気光学装置（光変調器）１００、光源３７２、合成光学系３７３、ミラー３７４、３７５を筐体３７１内に備えている。本発明は、例えば光変調器１００における画素回路及び駆動回路が配されている基板の製造に適用される。図１６（ｆ）は本発明の製造方法によって製造される半導体装置等が搭載されたフロント型プロジェクターの例であり、当該プロジェクター３８０は、電気光学装置（画像表示源）１００及び光学系３８１を筐体３８２内に備え、画像をスクリーン３８３に表示可能になっている。本発明は、例えば画像表示源１００における画素回路及び駆動回路が配されている基板の製造に適用される。

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。例えば、上述した各実施形態では、平坦化する膜としてゲート絶縁膜２２０を例示したが、あらゆる固体膜（例えば層間絶縁膜等）に適用可能である。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。

第１実施形態に係るトップゲート型のＴＦＴの製造プロセスを示す図である。 同実施形態に係る半導体膜と隔壁との位置関係を説明するための図である。 同実施形態に係るトップゲート型のＴＦＴの製造プロセスを示す図である。 同実施形態に係る囲繞領域ＳＡの部分拡大図である。 同実施形態に係るトップゲート型のＴＦＴの製造プロセスを示す図である。 同実施形態に係るチャネル領域を例示した図である。 第２実施形態に係るピニング現象を説明するための図である。 同実施形態に係るトップゲート型のＴＦＴの製造プロセスを示す図である。 同実施形態に係るゲート絶縁膜の周縁部の部分拡大図である。 第３実施形態に係るボトムゲート型のＴＦＴの製造プロセスを示す図である。 同実施形態に係る半導体膜と隔壁との位置関係を説明するための図である。 同実施形態に係るボトムゲート型のＴＦＴの製造プロセスを示す図である。 同実施形態に係るチャネル領域を例示した図である。 第４実施形態に係るスピンレスコート法を説明するための図である。 第５実施形態に係る電気光学装置の構成を例示した図である。 第６実施形態に係る各電子デバイスを例示した図である。

符号の説明

１１・・・基板、２０１・・・下地絶縁膜、２０２Ａ、２０２Ｂ・・・半導体膜、２１０・・・隔壁、２２０・・・ゲート絶縁膜、ＳＡ、ＳＢ・・・囲繞領域、２２３・・・ゲート電極、２２４・・・ソース領域、２２５・・・ドレイン領域、２２６・・・チャネル領域、２６０・・・ソース電極、２６５・・・ドレイン電極、２５０・・・層間絶縁膜、６０５・・・半導体膜、６０６、６０７・・・シリコン膜。

Claims (12)

1. 基板上にチャネル領域となる部分を含む半導体膜を形成する工程と、
   少なくとも前記半導体膜におけるチャネル領域を囲繞する隔壁を前記基板上に形成する工程と、
   前記隔壁によって囲繞された領域内にゲート絶縁膜を形成するための液体材料を配置する工程と、
   前記隔壁近傍において膜厚が漸次変化するゲート絶縁膜を前記液体材料から形成する工程とを含み、
   前記ゲート絶縁膜の膜厚が漸次変化する部分の幅をＤとし、前記隔壁から前記囲繞領域内にある前記チャネル領域の最も近い部分までの距離をＬとした場合、Ｌ≧Ｄの関係が成立することを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. 基板上にゲート電極を形成する工程と、
   少なくとも前記ゲート電極におけるチャネル領域と対峙する部分を囲繞する隔壁を前記基板上に形成する工程と、
   前記隔壁によって囲繞された領域内にゲート絶縁膜を形成するための液体材料を配置する工程と、
   前記隔壁近傍において膜厚が漸次変化するゲート絶縁膜を前記液体材料から形成する工程と、
   前記チャネル領域となる部分を含む半導体膜を前記ゲート絶縁膜上に形成する工程とを含み、
   前記ゲート絶縁膜の膜厚が漸次変化する部分の幅をＤとし、前記隔壁から前記囲繞領域内にある前記チャネル領域の最も近い部分までの距離をＬとした場合、Ｌ≧Ｄの関係が成立することを特徴とする半導体装置の製造方法。
3. 請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法において、前記隔壁近傍におけるゲート絶縁膜の膜厚は、前記隔壁から離れるにつれ漸次減少することを特徴とする半導体装置の製造方法。
4. 請求項１〜３のいずれか１の請求項に記載の半導体装置の製造方法において、前記液体材料を配置する工程では、液滴吐出法によって前記液体材料を配置することを特徴とする半導体装置の製造方法。
5. 請求項４に記載の半導体装置の製造方法において、前記液体材料は、ペルヒドロポリシラザンを含有する液体材料であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
6. 基板上にチャネル領域となる部分を含む半導体膜を形成する工程と、
   ゲート絶縁膜を形成するための液体材料を前記チャネル領域となる部分に配置する工程と、
   前記液体材料を乾燥することにより、膜厚が周縁部から中央部に向けて漸次減少するゲート絶縁膜を形成する工程とを含み、
   前記ゲート絶縁膜の膜厚が漸次減少する部分の幅をＤとし、前記ゲート絶縁膜の周縁部から前記チャネル領域の最も近い部分までの距離をＬとした場合、Ｌ≧Ｄの関係が成立することを特徴とする半導体装置の製造方法。
7. 請求項６に記載の半導体装置の製造方法において、前記ゲート絶縁膜を形成する工程では、前記チャネル領域となる部分に配置された液体材料の周縁部の固形分濃度が中央部の固形分濃度よりも早く飽和濃度に達するように、当該液体材料の乾燥条件を定めることを特徴とする半導体装置の製造方法。
8. 請求項６または７に記載の半導体装置の製造方法において、前記液体材料を配置する工程に先立って行われる工程であり、前記基板上における前記液体材料を配置しない部分を疎液性とする処理を施す工程をさらに含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
9. 基板上に配置されたチャネル領域を有する半導体膜と、
   前記半導体膜におけるチャネル領域を覆うゲート絶縁膜と、
   前記ゲート絶縁膜上の前記チャネル領域と対峙する領域に配置されたゲート電極とを備え、
   前記ゲート絶縁膜の膜厚は、当該ゲート絶縁膜の周縁部において漸次変化しており、
   前記ゲート絶縁膜の膜厚が漸次変化している領域の幅をＤとし、前記周縁部から前記チャネル領域の最も近い位置までの距離をＬとした場合、Ｌ≧Ｄの関係が成立していることを特徴とする半導体装置。
10. 基板上に配置されたゲート電極と、
    前記ゲート電極を覆うゲート絶縁膜と、
    前記ゲート絶縁膜上に配置されたチャネル領域を有する半導体膜とを備え、
    前記ゲート絶縁膜の膜厚は、当該ゲート絶縁膜の周縁部において漸次変化しており、
    前記ゲート絶縁膜の膜厚が漸次変化している領域の幅をＤとし、前記周縁部から前記チャネル領域の最も近い位置までの距離をＬとした場合、Ｌ≧Ｄの関係が成立していることを特徴とする半導体装置。
11. 請求項９または１０に記載の半導体装置を備えることを特徴とする電気光学装置。
12. 請求項９または１０に記載の半導体装置を備えることを特徴とする電子デバイス。