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JP5116251B2 - 半導体装置の作製方法 - Google Patents

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Description

本発明は、円形の電極を有する薄膜トランジスタ(TFT)(以下、円形薄膜トランジスタ(TFT)とよぶ)とそれを含む半導体装置、およびその作製方法に関する。なお、半導体装置とは、基板上に薄膜トランジスタが形成された薄膜トランジスタ基板、基板上に薄膜トランジスタ及び液晶が形成された液晶パネル用基板又は液晶モジュ−ル用基板、基板上に薄膜トランジスタ及び発光素子が形成されたEL(エレクトロルミネッセンス)パネル用基板又はELモジュ−ル用基板、基板上の薄膜トランジスタ及び液晶が封止材により封止された液晶パネル、基板上の薄膜トランジスタ及び発光素子が封止材により封止されたELパネル、これらパネルにFPC等が取り付けられたモジュ−ル、FPC等の先にドライバICが接続されたモジュ−ル、パネルにCOG方式等によりドライバICが実装されたモジュ−ルに相当する。
従来の薄膜トランジスタは、フォトマスクなどのマスクを用いて形成されるため、設計を変更する度にマスクを作り直す必要があった。また、薄膜トランジスタの作製における成膜方法としては、基板全面に膜を成膜することが主流となっており、例えば絶縁層を挟んで形成された電極と配線を接続する場合には、絶縁層を部分的に除去した後、配線を接続する必要があった。さらに、電極や配線などのパターニングにおいてもマスクを使用してレジストを露光し、膜のパターニングを行うため、工程数が多くなり、且つ廃液を出すなどの効率面及び環境面の両面において悪影響を及ぼすなどの問題が生じている。
なお、従来の薄膜トランジスタは、各電極が例えば直線的または垂直的に交わっており、加えて各電極が最終的に始点と終点が存在し、閉ル−プ構造をとらなかったことから、各電極の中心と端部での機械的、及び電気的な振る舞い等が均一ではなかった。更に、電極形状に無駄が多く、広範囲の薄膜トランジスタ面積が必要とされる。上記の問題は、特にマスクを使用しない方法(マスクレスプロセス)により作製された従来の形状を有する薄膜トランジスタにおいて、顕著である。
また、上記問題を解決するために従来のようにマスクを用いて円形の電極を有する円形薄膜トランジスタを作製しようとすると、各電極を完全な円形として形成するのに困難を要する。そもそも、円形をフォトマスクにより形成することは、レーザ描画等を用いてマスクを描画する点から、完全な曲線を実現することが困難で、より精度を求める場合、コストの上昇を招く。また、そのようなフォトマスクを用いてレジストを形成し、エッチングを行うとフォトマスクにより作製したレジストの角の部分でエッチングが進行しやすくなり(例えば、オーバーエッチング等)、円形形状に歪みが生じてしまう。このようないびつな形状を有した部分により、薄膜トランジスタのソ−ス・ドレイン電極が形成されると、均一なチャネル部が形成され難くなり、薄膜トランジスタ特性の劣化、及びばらつきの原因となってしまう。
一方、インクジェット法は、マスクを使用しない作製方法(マスクレスプロセス)であり、マスクを用いることなく薄膜をパターニングすることが可能であり、フラットパネルディスプレイの分野に応用され、活発に開発が進められている。インクジェット法は、直接描画するためにマスクが不要、大型基板に適用しやすい、材料の利用効率が高い等の多くの利点を有し、カラーフィルタやプラズマディスプレイの電極等の作製に応用されている(例えば、非特許文献1参照)。
しかし、このようなマスクレスプロセスにより、従来の形状を有する薄膜トランジスタを作製すると、その形状が液滴の着弾形状等の不確実な要素に依存してしまい、電極や活性層等の形状の制御が困難であり、チャネル長をはじめとする薄膜トランジスタ特性を左右する部分の設計値に対するばらつきを助長する大きな原因となっていた。
T.Shimoda,Ink−jet Technology for Fabrication Processes of Flat Panel Displays,SID 03 DIGEST,p.1178−p1181
そこで本発明では、上記課題を解決するために液滴吐出法などのマスクレスプロセスを用いて薄膜トランジスタ(例えば、円形薄膜トランジスタ)を作製することにより、工程の簡略化、作製時間の短縮、及び作製費用の低減を図ると共に、従来のマスクレスプロセスを用いた場合よりもその形状が制御された薄膜トランジスタの作製方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明では以下の手段を講じる。
本発明では、インクジェット法に代表される液滴吐出法等のマスクレスプロセスを用いて、基板上に薄膜を積層し、薄膜トランジスタを形成することを特徴とする。
本発明は、基板上の一部に第1の絶縁層を液滴吐出法により形成し、第1の絶縁層上に第1の撥液層を液滴吐出法により形成し、基板上の一部に前記第1の絶縁層に接して第1の導電層を液滴吐出法により形成し、第1の撥液層及び第1の導電層上の一部に第2の撥液層を液滴吐出法により形成し、第1の導電層及び基板上であり、第2の撥液層に接するように第2の絶縁層を液滴吐出法により形成し、第1の撥液層及び第2の撥液層を除去し、第1の絶縁層上の一部に第3の撥液層を形成し、第1の導電層及び第2の絶縁層上の一部であり、第1の絶縁層及び第3の撥液層と接して第2の導電層を形成し、第3の撥液層を除去し、第1の絶縁層、第2の導電層、及び第2の絶縁層上に第3の絶縁層を液滴吐出法により形成し、第3の絶縁層上に第1の半導体層を形成し、第1の半導体層上に一導電型が付与された第2の半導体層を形成し、第2の半導体層上の一部に第1のマスクを液滴吐出法により形成し、第1のマスクを用いて、第1の半導体層及び第2の半導体層をエッチングして第3の半導体層及び第4の半導体層を形成し、第1のマスクを除去し、第4の半導体層上の一部に第3の導電層を液滴吐出法により形成し、第3の導電層上と第4の半導体層上の一部に第4の撥液層を液滴吐出法により形成し、第3の半導体層及び第4の撥液層と接して第4の半導体層上、及び第3の絶縁層上の一部に第4の導電層を液滴吐出法により形成し、第4の導電層と接して第3の絶縁層上の一部に第5の導電層を液滴吐出法により形成し、第4の撥液層を除去し、第3の導電層及び第4の導電層をマスクとして第3の半導体層の一部及び第4の半導体層をエッチングし、第5の半導体層及び第6の半導体層を形成し、第3の導電層上に第5の撥液層を液滴吐出法により形成し、第3の絶縁層、第4の導電層、第5の導電層、及び第5の半導体層上であり、第5の撥液層に接して第4の絶縁層を液滴吐出法により形成し、第5の撥液層を除去し、第3の導電層及び第4の絶縁層に接して第6の導電層を液滴吐出法により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である。
本発明では、液滴吐出法等のマスクレスプロセスを用いて、基板上に同心円状の薄膜を積層し、円形の電極を有する円形薄膜トランジスタを形成する。また、液滴吐出法等のマスクレスプロセスを用いて、基板上に同心円状の薄膜を積層し、円形の半導体層を有する円形薄膜トランジスタを形成してもよい。また、液滴吐出法等のマスクレスプロセスを用いて、基板上に同心円状の薄膜を積層し、円形の絶縁体層を有する円形薄膜トランジスタを形成してもよい。なお、液体の材料を用いて中心部のあいた同心円状の薄膜を形成する際には、予め液体材料に対する撥液性を示す撥液層を形成し、その上に同心円状の薄膜を形成することにより、その形状を制御することを特徴とする。
本発明では、薄膜トランジスタのゲ−ト、ソ−ス、ドレイン電極を引き出す構造を改善することで、各電極やチャネルを輪のように繋がった形状とする。上記の輪のように繋がった形状でない場合としては、各電極及びチャネルが円ではなく、C(アルファベット)の文字のような形状を持つ薄膜トランジスタや、矩形の形状を有する薄膜トランジスタを指す。
また、本発明の円形薄膜トランジスタの作製において、薄膜トランジスタの一部を構成する絶縁膜を基板全体に形成するのではなく、必要な部分にのみ選択的に形成することにより、絶縁層を部分的に除去する工程を削除できる。
本発明は、円形の電極を有する円形薄膜トランジスタの作製方法、半導体装置の作製方法を特徴とする。即ち、本発明の薄膜トランジスタは、薄膜トランジスタのソ−ス電極とドレイン電極、及びそれに順ずるもの(例えば、実施の形態内にて説明されている、ソ−ス電極またはドレイン電極が接続されている、正または負の導電型が付与された半導体層)の間隔が薄膜トランジスタ全体において等しく、薄膜トランジスタのゲ−ト電極と、ソ−ス電極及びドレイン電極それぞれが輪のように繋がった形状を有し、薄膜トランジスタのチャネル部の長さが全方向に対してより等しく形成できることを特徴とする。
本発明は、上述したように、薄膜トランジスタのチャネル部の長さ(チャネル長)が全方向に対してより等しく形成できる。更に、その薄膜トランジスタのチャネル長が自由に制御可能であることを特徴とする(例えば、図1(B)中のbの幅を制御する)。また、薄膜トランジスタのチャネル部に隣接して存在する不純物半導体膜などの結晶質半導体膜とソ−ス電極及びドレイン電極を電気的に接続するための膜(例えば、正または負の導電型が付与された半導体膜)とゲ−ト電極間の、ゲ−ト絶縁膜を介した重なり領域の長さが自由に制御可能であることも特徴とする(例えば、図1(B)中のaの幅を制御する)。薄膜トランジスタのチャネル長の制御は、例えば撥液層や電極、マスク等を形成する際の液滴量を調整することで、実現可能である。
本発明の薄膜トランジスタは、基板上にゲ−ト電極、ゲ−ト絶縁膜、非結晶質半導体膜、微結晶質半導体膜、結晶質半導体膜、不純物半導体膜などの結晶質半導体膜とソ−ス電極及びドレイン電極を電気的に接続するための膜(例えば、正または負の導電型が付与された半導体膜)、ソ−ス電極、ドレイン電極、層間絶縁膜などが積層されている。また、本発明の薄膜トランジスタは、トップゲ−ト型またはボトムゲ−ト型のいずれの構造も採用できる。また、半導体層をエッチングする構造として、チャネルエッチ型(活性層の一部がエッチングされる)またはチャネルストップ型(保護膜等により活性層を保護することで、活性層がエッチングされない)のいずれの構造も採用できる。但し、本発明の各々の層を構成する物質は、有機物・無機物のいずれを用いることも可能である。
また、本発明の半導体デバイスの作製方法は、第1の領域、第2の領域、第3の領域を有する表面において、第1の領域上に第1の層を形成し、第1の層上に第1の撥液材料からなる第1の撥液層を形成し、第1の撥液層上に第2の撥液材料を滴下して、第1の層の側面及び前記第1の撥液層の側面に接するように第2の撥液層を形成し、第2の領域は第2の撥液層によって覆われ、第1の領域及び前記第2の領域に隣接する第3の領域上に第2の層を形成し、第2の層を形成した後、第2の撥液層を除去し、第1の層と第2の層との間の空間に、第3の層を形成することを特徴とする。
上記のような構成とすることにより、例えば、図2(A)〜図2(D)に示されるように、第1の層として第1の絶縁層302が基板表面に形成され、第2の層として第2の絶縁層306が形成され、第3の層として第2の導電層308が第1の絶縁層及び第2の絶縁層間の空間に形成され、第2の導電層308の厚さ(長さ)を調節することができる。
本発明において、同じ中心を持つ円の形状を有するソ−ス電極及びドレイン電極が形成されると、ソ−ス電極とドレイン電極の距離が等しく、マスクの精度に依存せず、電極の円周部がより滑らかに形成されるため、従来のマスクを用いたプロセスよりも均一なチャネル部が形成され、円形薄膜トランジスタの特性の劣化、及びばらつきなどの電気的特性の劣化を抑制すると共に、膜端部の応力等による膜の剥離等に代表される機械的特性も抑制することができる。(但し、同一な円の形状としては、楕円等も含むこととする。つまり、楕円等の電極及びチャネル形状を有するものでも良く、チャネル部が薄膜トランジスタ全体に等しく作製できる形状を指す)。
また、薄膜トランジスタの電極を円形(円形電極)とすることで、配線を引き出すことのできる方向が、電極の全方向となり、配線レイアウトの自由度が向上、及び配線引き回しによって生じる種々の問題点(例えば、インピ−ダンス(配線抵抗、配線容量、配線インダクタンス)や、配線を曲げる際に生じる反射(主に高周波時)等の電気的な問題点や、応力の分布が膜の端部に比較的集中するため、膜が剥離する等の機械的な問題点)の改善となる(但し、上記の円形電極とは、完全な円でなくても良い。つまり、楕円等の電極形状を有するものでも良い)。
また、各電極の形状を輪のように繋がった形状とすることにより、ソ−ス電極からドレイン電極の方向に上記チャネル部の長さが均等に形成されるチャネル長(L)を有するチャネル部(従来の液滴吐出法により作製した薄膜トランジスタの電極形状は、液滴の着弾形状により直線とは言えず、均一なチャネル長を実現することは困難)を形成することができる。また、従来よりも設計値との誤差が小さくなるようにチャネル幅(W)(従来の方法で作製された薄膜トランジスタは、その端部における影響を受けるため、設計値との誤差が生じやすい))を形成することができるため、更に応力や電気的な力(例えば、静電気やチャネル部の端部に電流が集中することによる劣化)が集中する端部の無い構造とすることで、薄膜の剥離を抑えることができる(但し、上記の輪のように繋がった形状には、楕円等も含むものとする。すなわち、楕円等の電極及びチャネル形状を有するものでも良く、チャネル部が薄膜トランジスタ全体に等しく作製できる形状を指す)。
液滴吐出法等のマスクレスプロセスにより作製された、同心円状に広がったチャネル形状や各電極形状により、マスクを用いて作製された薄膜トランジスタのチャネル長よりもより均一なチャネル長(L)であることや、同じ面積でもチャネル幅(W)を大きくとることができるため従来の薄膜トランジスタよりも面積的に効率がよく、また特性のばらつきも抑制できる。上記の特徴は、集積化を進める上で特に重要である。
本発明の円形薄膜トランジスタは、フォトマスクを用いた工程や剥離工程を減少、または皆無とすることが可能なため、工程の簡略化が可能となる。また、各工程で発生する各種廃液を減少させることができるため環境への負担の軽減が可能となり、さらに作製時間の短縮及び作製費用を低減させることができる。
本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、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し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、以下に説明する本発明の構成において、同じものを指す符号は異なる図面間で共通して用いる。また、以下で述べる基板とは、基板上にバッファ層などの下地処理を施してあるものも含めるものとする。
(実施の形態1)
本発明の円形薄膜トランジスタの構造およびその作製方法について、図1〜図4を用いて説明する。
図1(A)には、本発明の円形薄膜トランジスタの上面図を示し、図1(B)には、それに対応した断面図を示す。
図1(B)に示すように、基板101上に第1の絶縁層102、第1の導電層103が形成され、さらに第2の絶縁層104および第2の導電層105が形成される。なお、第1の導電層103は、ここではゲート配線として機能し、第2の導電層105はゲート電極として機能する。なお、第2の導電層105は、第3の絶縁層106により覆われている。
また、第3の絶縁層106上には活性層となる半導体層107、108が形成されており、円形薄膜トランジスタの中心部に位置する半導体層108上にはソース電極として機能する第3の導電層109が形成されており、円形薄膜トランジスタの中心部から離れて位置する半導体層108上には、ドレイン電極として機能する第4の導電層110が形成されている。なお、第4の導電層110と接して、ドレイン配線として機能する第5の導電層111が形成されている。
また、第3の絶縁層106、第4の導電層110、および第5の導電層111を覆って第4の絶縁層112が形成されている。さらに第3の導電層109と接して、ソース配線として機能する第6の導電層113が形成されている。
また、第1の撥液層を液滴吐出法により形成した後、第1の導電層103を液滴吐出法により形成し、基板上で、且つ第1の導電層103に接するよう、第2の導電層105を液滴吐出法により形成した後、第1の撥液層を除去した後、第1の絶縁層102を形成し、第2の撥液層を液滴吐出法で形成し、第2の絶縁層104を形成してもよい。
なお、上述した円形薄膜トランジスタの作製方法について以下で詳細に説明することとする。
図2(A)に示すように基板301上に第1の絶縁層302を液滴吐出法により形成し、第1の絶縁層302上に第1の撥液層303を液滴吐出法により形成する。また、基板301上に第1の導電層304を液滴吐出法により形成する。なお、基板301としては、バリウムホウケイ酸ガラス、アルミノホウケイ酸ガラス等からなるガラス基板、石英基板、シリコン基板、金属基板、ステンレス基板または作製工程の処理温度に耐えうる耐熱性を有するプラスチック基板を用いることができる。
なお、本発明において液滴吐出法において用いるノズルの径は、0.02〜100μm(好適には30μm以下)に設定し、該ノズルから吐出される組成物の吐出量は0.001pl〜100pl(好適には10pl以下)に設定するとよい。この吐出量は、ノズルの径の大きさに比例して増加する。但し、ノズルの径は、形成するパターンの形状やその大きさに従って適宜変更するとよい。また、被処理物とノズルの吐出口との距離は、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0.1〜3mm(好適には1mm以下)程度に設定する。ノズルと被処理物は、その相対的な距離を保ちながら、該ノズル又は該被処理物が移動して、所望のパターンを描画する。
また、液滴吐出法で絶縁層(本実施の形態1における第1の絶縁層〜第4の絶縁層を含む)を形成する際、吐出口から吐出する組成物は、絶縁性材料を溶媒に溶解又は分散させたものを用いる。絶縁性材料とは、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、ノボラック樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂等の樹脂材料を用いる。なおこれらの樹脂材料を用いる場合、その粘度は、溶媒を用いて溶解又は分散することで調整するとよい。
また、撥液層(本実施の形態1における第1の撥液層〜第5の撥液層を含む)の形成に用いる材料として、フッ素原子が含まれた樹脂、あるいは炭化水素のみで構成された樹脂が挙げられる。より詳しくは、分子内にフッ素原子を含有するモノマーを含む樹脂、或いは全て炭素原子と水素原子のみから構成されるモノマーを含む樹脂が挙げられる。また、アクリル、ベンゾシクロブテン、パリレン、フッ化アリレンエーテル、透過性を有するポリイミドなどの有機材料、シロキサン系ポリマー等の重合によってできた化合物材料、水溶性ホモポリマーと水溶性共重合体を含む組成物等が挙げられる。
有機材料を用いると、その平坦性が優れているため、後に導電層を成膜した際にも、段差部で膜厚が極端に薄くなったり、断線が起こったりすることがなく、好適である。但し、有機材料は、脱ガス発生の防止のため、下層と上層に、珪素を含む無機材料で薄膜を形成するとよい。具体的には、プラズマCVD法やスパッタリング法により、窒化酸化珪素膜や窒化珪素膜を形成するとよい。シロキサン系ポリマーは、珪素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材料、又は、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種を有する材料の代表例として挙げたものであり、上記条件の範疇にある様々な材料を用いることができる。このシロキサン系ポリマーは、平坦性に優れており、また透明性や耐熱性をも有し、シロキサンポリマーからなる絶縁体を形成後に300度〜600度程度以下の温度で加熱処理を行うことができるという利点を有する。この加熱処理により、例えば水素化と焼成の処理を同時に行うことができる。
また、感光剤を含む市販のレジスト材料を用いてもよく、例えば、代表的な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、溶媒に溶解又は分散させたものを用いてもよい。その粘度は、溶媒を用いて、上記の材料を溶解又は分散することで調節するとよい。
さらに、液滴吐出法で導電層(本実施の形態1における第1の導電層〜第6の導電層を含む)を形成する際、吐出口から吐出する組成物は、導電性材料を溶媒に溶解又は分散させたものを用いる。導電性材料とは、Ag(銀)、Au(金)、Cu(銅)、Ni(ニッケル)、Pt(白金)、Pb(鉛)、Ir(イリジウム)、Rh(ロジウム)、W(タングステン)、Al(アルミニウム)等の金属、Cd(カドミウム)、Zn(亜鉛)、Fe(鉄)、Ti(チタン)、Si(珪素)、Ge(ゲルマニウム)、Zr(ジルコニウム)、Ba(バリウム)、ハロゲン化銀の微粒子又は分散性ナノ粒子に相当する。また、透明導電膜として用いられるインジウム錫酸化物(ITO)、インジウム錫酸化物と酸化珪素からなるITSO、有機インジウム、有機スズ、酸化亜鉛、窒化チタン等に相当する。但し、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適であり、より好適には、低抵抗な銀、銅を用いるとよい。但し、銀、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に相当する。組成物の粘度は50cp以下が好適であり、これは、乾燥が起こることを防止したり、吐出口から組成物を円滑に吐出できるようにしたりするためである。また、組成物の表面張力は、40mN/m以下が好適である。なお、用いる溶媒や、用途に合わせて、組成物の粘度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、銀、金を溶媒に溶解又は分散させた組成物の粘度は5〜20mPa・Sに設定する。
また、被処理物の表面にプラズマ処理を施してもよい。これは、プラズマ処理を施すと、被処理物の表面が親液性になったり、疎液性になったりすることを活用するためである。例えば、純水に対しては親水性になり、アルコールを溶媒としたペーストに対しては疎液性になる。
組成物を吐出する工程は、減圧下で行うと、組成物を吐出して被処理物に着弾するまでの間に、該組成物の溶媒が揮発し、後の乾燥と焼成の工程を省略、又は短くすることができるため、好適である。また、組成物を吐出して絶縁層を形成した後は、乾燥と焼成の一方又は両方の工程を行う。乾燥と焼成の工程は、両工程とも加熱処理の工程であるが、例えば、乾燥は100度で3分間、焼成は200〜350度で15分間〜120分間で行うもので、その目的、温度と時間が異なるものである。乾燥の工程、焼成の工程は、常圧下又は減圧下で、レーザ光の照射や瞬間熱アニール、加熱炉などにより行う。なお、この加熱処理を行うタイミングは特に限定されない。乾燥と焼成の工程を良好に行うためには、基板を加熱しておいてもよく、そのときの温度は、基板等の材質に依存するが、一般的には100〜800度(好ましくは200〜350度)とする。本工程により、組成物中の溶媒の揮発、又は化学的に分散剤を除去するとともに、周囲の樹脂が硬化収縮することで、融合と融着を加速する。
レーザ光の照射は、連続発振またはパルス発振の気体レーザ又は固体レーザを用いれば良い。前者の気体レーザとしては、エキシマレーザ、アルゴンイオンレーザ等が挙げられ、後者の固体レーザとしては、Cr、Nd等が添加されたYAG、YVO等の結晶を使ったレーザ等が挙げられる。なお、レーザ光の吸収率の関係から、連続発振のレーザを用いることが好ましい。また、パルス発振と連続発振を組み合わせたハイブリッドのレーザ照射方法を用いてもよい。但し、基板101の耐熱性に依っては、レーザ光の照射による加熱処理は、該基板101が破壊しないように、数マイクロ秒から数十秒の間で瞬間に行うとよい。瞬間熱アニール(RTA)は、不活性ガスの雰囲気下で、紫外光乃至赤外光を照射する赤外ランプやハロゲンランプなどを用いて、急激に温度を上昇させ、数分〜数マイクロ秒の間で瞬間的に熱を加えて行う。この処理は瞬間的に行うために、実質的に最表面の薄膜のみを加熱することができ、下層の膜には影響を与えない。つまり、プラスチック基板等の耐熱性が弱い基板にも影響を与えない。
なお、液滴吐出法には、オンデマンド型とコンティニュアス型の2つの方式があるが、どちらの方式を用いてもよい。また液滴吐出法において用いるヘッドには大別して、圧電方式、加熱方式があるが、本発明では、どちらの方法を用いてもよい。圧電方式は圧電体の電圧印加により変形する性質を利用したものであり、加熱方式はノズル内に設けられたヒータにより組成物を沸騰させ、該組成物を吐出するものである。
次に第1の導電層304の一部を覆うように第2の撥液層305を液滴吐出法により形成する。さらに、基板301及び第1の導電層304の上に第2の絶縁層306を液滴吐出法により形成する(図2(B))。
次に第1の撥液層303及び第2の撥液層305を除去し、第1の絶縁層302上に第3の撥液層307を形成する(図2(C))。
次に第1の導電層304、第1の絶縁層302、及び第2の絶縁層306に接して第2の導電層308を形成する(図2(D))。なお、第2の導電層308は、ゲート電極として機能する。
次に図3(A)に示すように、第3の撥液層307を除去し、第2の導電層308、第1の絶縁層302及び第2の絶縁層306上に、第3の絶縁層309を液滴吐出法により形成する。なお、第3の絶縁層309は、ゲート絶縁膜として機能する。さらに、第3の絶縁層309上に第1の半導体層310及び正または負の導電型が付与された第2の半導体層311を積層形成する。
次に第2の半導体層311上の一部に、第1のマスク312を液滴吐出法により形成し、第1のマスク312を用いて、第1の半導体層310及び第2の半導体層311を同時にエッチングして、第3の半導体層313及び正または負の導電型が付与された第4の半導体層314を形成する。なお、第3の半導体層313は、活性層として機能する(図3(B))。
次に第1のマスク312を除去し、第4の半導体層314の上に、第3の導電層315を液滴吐出法により形成する。なお、第3の導電層315は、ソース電極またはドレイン電極として機能する(図3(C))。
次に、第4の半導体層314および第3の導電層315上に、第4の撥液層316を液滴吐出法により形成し、第4の半導体層314上の一部と第3の絶縁層309上の一部に、第4の導電層317を液滴吐出法により形成し、さらに第4の導電層317上の一部と第3の絶縁層309上の一部に、第5の導電層318を液滴吐出法により形成する。なお、第4の導電層317は、ソース電極またはドレイン電極として機能し、第5の導電層318は、ソース電極引き出し配線、またはドレイン電極引き出し配線として機能する(図3(D))。
次に、図4(A)に示すように第4の撥液層316を除去し、第3の導電層315及び第4の導電層317をマスクとして用い、第3の半導体層313の一部及び第4の半導体層314を同時にエッチングして、第5の半導体層319、及び第6の半導体層320を形成する。なお、第5の半導体層319は、活性層として機能し、第6の半導体層320は、活性層として機能する第5の半導体層319と、ソース電極またはドレイン電極として機能する第3の導電層315もしくは第4の導電層317との間を電気的に接続する機能を有する。
次に、第3の導電層上に、第5の撥液層322を液滴吐出法により形成し、第5の半導体層319、第4の導電層317、および第5の導電層318上に、第4の絶縁層323を液滴吐出法により形成する。なお、第4の絶縁層323は、層間絶縁膜として機能する(図4(B))。
次に、第5の撥液層322を除去し、第3の導電層315及び第4の絶縁層323上に、第6の導電層324を液滴吐出法により形成する。なお、第6の導電層324は、ソース電極引き出し配線またはドレイン電極引き出し配線としての機能を有する。
上述した作製工程において作製された第3の導電層315を形成せず、第6の導電層324を形成することにより第3の導電層315の機能を兼ねることもできる。その際は、例えば第4の半導体層上に、第4の半導体層を整形するためのマスクを液滴吐出法により形成し、上記マスクと前記第6の導電層をマスクとして、第4の半導体層をエッチングし、第5の半導体層と第6の半導体層を形成する。
その後、上記マスクを除去し、第3の導電層315の代用として第4の半導体層314上に電極以外を成膜しないようにするための撥液処理を施すことにより対応する。これは、第3の導電層315上に施していた撥液処理を、第4の半導体層314上に行うことにより、第3の導電層としての機能も兼ね備えた、上記第6の導電層324を形成することを意味する。
上記のプロセスにおいて、液滴吐出法で作製されている膜は、公知のスパッタリングや蒸着等の方法により薄膜を積層してもよい。その際は、マスクを液滴吐出法により形成することにより、目的の形状を有する薄膜トランジスタが作製可能となる。
しかし、薄膜を公知のスパッタリングや蒸着等の方法により作製し、常温で作製することが困難となる場合、基板には熱耐性を持つものを使用し、薄膜を積層する際にも熱対策をとる必要がある。
第1の絶縁層302上に第3の撥液層307を任意の大きさに形成し(図2(C))、次に第1の導電層304、第1の絶縁層302、及び第2の絶縁層306に接して第2の導電層308を任意の大きさに形成する(図2(D))。これにより、ゲート電極のチャネル方向の長さを制御することができる。
第4の半導体層314の上に、第3の導電層315を液滴吐出法により任意の大きさに形成する(図3(C))。次に、第4の半導体層314および第3の導電層315上に、第4の撥液層316を任意の大きさに液滴吐出法により形成し、第4の半導体層314上の一部と第3の絶縁層309上の一部に、第4の導電層317を液滴吐出法により形成し、さらに第4の導電層317上の一部と第3の絶縁層309上の一部に、第5の導電層318を液滴吐出法により形成する(図3(D))。
次に、図4(A)に示すように第4の撥液層316を除去し、第3の導電層315及び第4の導電層317をマスクとして用い、第3の半導体層313の一部及び第4の半導体層314を同時にエッチングして、第5の半導体層319、及び第6の半導体層320を形成する。これにより、薄膜トランジスタのチャネル長が自由に制御可能となる。
上述した方法のいずれか一方、または両方を行うことで、円形薄膜トランジスタのチャネル部に隣接して存在する不純物半導体膜などの結晶質半導体膜とソ−ス電極及びドレイン電極を電気的に接続するための膜(例えば、正または負の導電型が付与された半導体膜)とゲ−ト電極間の、ゲ−ト絶縁膜を介した重なり領域の長さ、及びチャネル長のいずれか一方、または両方を自由に制御可能となる。
(実施の形態2)
本発明の円形薄膜トランジスタの構造およびその作製方法について、図5〜図7を用いて説明する。なお、本実施の形態2において、撥液塗布法を用いる場合には実施の形態1に示す方法を用いることができる。また、絶縁層(本実施の形態2における第1の絶縁層〜第4の絶縁層を含む)、撥液層(本実施の形態2における第1の撥液層〜第5の撥液層を含む)、導電層(本実施の形態2における第1の導電層〜第5の導電層を含む)の形成に用いる材料として、実施の形態1に示した材料を用いることができる。
図5(A)には、本発明の円形薄膜トランジスタの上面図を示し、図5(B)には、それに対応した断面図を示す。
図5(B)に示すように、基板201上に第1の絶縁層202、第1の導電層203が形成され、さらに第2の絶縁層204および第2の導電層205が形成される。なお、第1の導電層203は、ここではゲート配線として機能し、第2の導電層205はゲート電極として機能する。なお、第2の導電層205は、第3の絶縁層206により覆われている。
また、第3の絶縁層206上には活性層となる半導体層207、208が形成されており、円形薄膜トランジスタの中心部から離れて位置する半導体層208上には、ドレイン電極として機能する第3の導電層209が形成されている。なお、第3の導電層209と接して、ドレイン配線として機能する第4の導電層210が形成されている。
また、第3の絶縁層206、第3の導電層209、および第4の導電層210を覆って第4の絶縁層211が形成されている。円形薄膜トランジスタの中心部に位置する半導体層208上にはソース電極およびソース配線として機能する第5の導電層212が形成されている。
なお、上述した円形薄膜トランジスタの作製方法について以下で詳細に説明することとする。
なお、本実施の形態2では、実施の形態1の工程において別々の工程で形成された、第3の導電層315と第6の導電層324を同一の工程で形成する方法について説明する。なお、実施の形態1と工程が同じところまでは、同一図面の同一の符号を引用し、説明を省略することとする。すなわち、本実施の形態2では、実施の形態1において、図3(B)で第3の半導体層313、第4の半導体層314を形成した以降の工程について図6、図7を用いて説明する。
図3(B)で形成されていた第1のマスク312を除去し、図6(A)に示すように第4の半導体層314上に第2のマスク340を液滴吐出法により形成し、第4の半導体層314および第2のマスク340上に第4の撥液層341を液滴吐出法により形成する。
次に、第4の半導体層314上の一部と第3の絶縁層309上の一部に、第3の導電層342を液滴吐出法により形成し、さらに第3の導電層342上の一部と第3の絶縁層309上の一部に、第4の導電層343を液滴吐出法により形成する。なお、第3の導電層342は、ソ−ス電極またはドレイン電極として機能し、第4の導電層343は、ソ−ス電極引き出し配線、またはドレイン電極引き出し配線として機能する(図6(B))。
次に、第4の撥液層341を除去し、第2のマスク340および第3の導電層342をマスクとして用い、第3の半導体層313の一部及び第4の半導体層314を同時にエッチングして、第5の半導体層344及び正または負の導電型が付与された第6の半導体層345を形成する。なお、第5の半導体層344は活性層として機能し、第6の半導体層345は、活性層として機能する第5の半導体層344と、以降の工程において形成されるソ−ス電極またはドレイン電極との間を電気的に接続する機能を有する(図6(C))。
次に、第2のマスク340上に、第5の撥液層346を液滴吐出法により形成し、第3の絶縁層309、第5の半導体層344、第6の半導体層345、第3の導電層342、および第4の導電層343上に、第4の絶縁層347を液滴吐出法により形成する。なお、第4の絶縁層347は、層間絶縁膜として機能する(図7(A))。
次に、第5の撥液層346と第2のマスク340を除去し、第6の半導体層345及び第4の絶縁層347上に、第5の導電層348を液滴吐出法により形成する。なお、第5の導電層348は、ソ−ス電極及びソ−ス電極引き出し配線、またはドレイン電極及びドレイン電極引き出し配線として機能する。
上記のプロセスにおいて、液滴吐出法で作製されている膜は、公知のスパッタリングや蒸着等の方法により薄膜を積層してもよい。その際は、マスクを液滴吐出法により形成することにより、目的の形状を有する薄膜トランジスタが作製可能となる。
しかし、薄膜を公知のスパッタリングや蒸着等の方法により作製し、常温で作製することが困難となる場合、基板には熱耐性を持つものを使用し、薄膜を積層する際にも熱対策をとる必要がある。
図6(A)に示すように第4の半導体層314上に第2のマスク340を液滴吐出法により任意の大きさに形成し、第4の半導体層314および第2のマスク340上に第4の撥液層341を液滴吐出法により任意の大きさに形成する。次に、第4の半導体層314上の一部と第3の絶縁層309上の一部に、第3の導電層342を液滴吐出法により形成し、さらに第3の導電層342上の一部と第3の絶縁層309上の一部に、第4の導電層343を液滴吐出法により形成する。なお、第3の導電層342は、ソ−ス電極またはドレイン電極として機能し、第4の導電層343は、ソ−ス電極引き出し配線、またはドレイン電極引き出し配線として機能する(図6(B))。
次に、第4の撥液層341を除去し、第2のマスク340および第3の導電層342をマスクとして用い、第3の半導体層313の一部及び第4の半導体層314を同時にエッチングして、第5の半導体層344及び正または負の導電型が付与された第6の半導体層345を形成する。これにより、薄膜トランジスタのチャネル長が自由に制御可能となる。
上述した方法のいずれか一方、または両方を行うことで、円形薄膜トランジスタのチャネル部に隣接して存在する不純物半導体膜などの結晶質半導体膜とソ−ス電極及びドレイン電極を電気的に接続するための膜(例えば、正または負の導電型が付与された半導体膜)とゲ−ト電極間のゲ−ト絶縁膜を介した重なり領域の長さ、及びチャネル長のいずれか一方、または両方を自由に制御可能となる。
(実施の形態3)
本発明の円形薄膜トランジスタの構造およびその作製方法について、図8〜図11を用いて説明する。なお、本実施の形態3において、撥液塗布法を用いる場合には実施の形態1に示す方法を用いることができる。また、絶縁層(本実施の形態3における第1の絶縁層〜第4の絶縁層を含む)、撥液層(本実施の形態3における第1の撥液層〜第6の撥液層を含む)、導電層(本実施の形態3における第1の導電層〜第6の導電層を含む)の形成に用いる材料として、実施の形態1に示した材料を用いることができる。
図8(A)には、本発明の円形薄膜トランジスタの上面図を示し、図8(B)には、それに対応した断面図を示す。
図8(B)に示すように、基板1401上に第1の絶縁層1402、第1の導電層1403が形成され、さらに第2の絶縁層1404および第2の導電層1405が形成される。なお、第1の導電層1403は、ここではゲート配線として機能し、第2の導電層1405はゲート電極として機能する。なお、第2の導電層1405は、第3の絶縁層1406により覆われている。
また、第3の絶縁層1406上には活性層となる半導体層1407、1408が形成されており、半導体層1408は、半導体層1407の一部に正または負の導電型を有する不純物を添加することにより形成されている。円形薄膜トランジスタの中心部に位置する半導体層1408上にはソース電極として機能する第3の導電層1409が形成されており、円形薄膜トランジスタの中心部から離れて位置する半導体層1408上には、ドレイン電極として機能する第4の導電層1410が形成されている。なお、第4の導電層1410と接して、ドレイン配線として機能する第5の導電層1411が形成されている。
また、第3の絶縁層1406、第4の導電層1410、および第5の導電層1411を覆って第4の絶縁層1412が形成されている。さらに第3の導電層1409と接して、ソース配線として機能する第6の導電層1413が形成されている。
なお、上述した円形薄膜トランジスタの作製方法について以下で詳細に説明することとする。
本実施の形態3では、実施の形態1または実施の形態2の場合とは半導体層の構成が異なる場合の作製方法について説明する。なお、実施の形態1と工程が同じところまでは、同一の図面の同一の符号を引用し、説明を省略することとする。すなわち、本実施の形態3では、実施の形態1において、図2(D)で第2の導電層308を形成した以降の工程について図9〜図11を用いて説明する。
図9(A)に示すように、第3の撥液層307を除去し、第2の導電層308と、第1の絶縁層302及び第2の絶縁層306上に、第3の絶縁層309を液滴吐出法により形成する。なお、第3の絶縁層309は、ゲ−ト絶縁膜として機能する。次に、第3の絶縁層309上に、第1の半導体層360を形成し、第1の半導体層360上に第1のマスク361を液滴吐出法により形成し、第1のマスク361を用いて、第1の半導体層360をエッチングし、第2の半導体層362を形成する。なお、第2の半導体層362は、活性層として機能する(図9(B))。
次に、第1のマスク361を除去し、第2の半導体層362上に第4の撥液層363を液滴吐出法により形成し、第2の半導体層362上に、第2のマスク364を液滴吐出法により形成する(図9(C)(D))。
次に、第4の撥液層363を除去し、第2のマスク364を用いて、第2の半導体層362上に低濃度または高濃度の正または負の導電型を有する不純物を添加することにより、第2の半導体層362の一部に第3の半導体層365を形成する。なお、第3の半導体層365は、正または負の導電型が付与されており、活性層と電極を電気的に接続する機能を有する。(図10(A))。
次に、第2のマスク364を除去し、第3の半導体層365上に第3の導電層366を液滴吐出法により形成する。なお、第3の導電層366はソ−ス電極またはドレイン電極として機能する(図10(B))。
次に、第2の半導体層362及び第3の導電層366上に第5の撥液層367を液滴吐出法により形成する(図10(C))。
次に、第3の半導体層365に接するよう、第4の導電層368を液滴吐出法により形成し、さらに、第4の導電層368に接するように第5の導電層369を液滴吐出法により形成する。なお、第4の導電層368は、ドレイン電極またはソ−ス電極として機能し、第5の導電層369は、ドレイン電極引き出し配線、またはソ−ス電極引き出し配線として機能する(図10(D))。
次に、第5の撥液層367を除去し、第3の導電層366上に第6の撥液層370を液滴吐出法により形成し、第3の絶縁層309、第2の半導体層362、第4の導電層368、および第5の導電層369上に第4の絶縁層371を液滴吐出法により形成する。なお、第4の絶縁層371は層間絶縁膜として機能する(図11(A))。
次に、第6の撥液層370を除去し、第3の導電層366に接するよう、第6の導電層372を液滴吐出法により形成する。なお、第6の導電層372は、ソ−ス電極及びソ−ス電極引き出し配線、またはドレイン電極及びドレイン電極引き出し配線として機能する。
上述した作製工程において作製された第3の導電層366を形成せず、第6の導電層372を形成することにより第3の導電層366の機能を兼ねることもできる。その際は、例えば第3の導電層366の代用として第3の半導体層365上に電極以外を成膜しないようにするための撥液処理を施すことにより対応する。これは、第3の導電層366上に施していた撥液処理を、第3の半導体層365上に行い、図10(D)、図11(A)に示す工程を行った後、第3の導電層366の代用として第3の半導体層365上に電極以外を成膜しないようにするための撥液処理を除去し、第3の導電層366としての機能も兼ね備えた、上記第6の導電層372を形成することを意味する。
また、本実施の形態3では、第2のマスク364を除去せず、第3の半導体層365上に第3の導電層366や第4の導電層368を液滴吐出法により形成することで、ソ−ス電極、またはドレイン電極として機能する、導電層を完成させることもできる。この場合において、第2のマスク364は絶縁材料等、以下のプロセスに影響を与えないものを用いることが必要である。なお、上記のように第2のマスク364を除去しない場合、作製時間の短縮及び作製費用の低減させることができると共に、膜の平坦化を行う上でも有効である。
上記のプロセスにおいて、液滴吐出法で作製されている膜は、公知のスパッタリングや蒸着等の方法により薄膜を積層してもよい。その際は、マスクを液滴吐出法により形成することにより、目的の形状を有する薄膜トランジスタが作製可能となる。
しかし、薄膜を公知のスパッタリングや蒸着等の方法により作製し、常温で作製することが困難となる場合、基板には熱耐性を持つものを使用し、薄膜を積層する際にも熱対策をとる必要がある。
第2の半導体層362上に第4の撥液層363を液滴吐出法により任意の大きさに形成し、第2の半導体層362上に、第2のマスク364を液滴吐出法により任意の大きさに形成する(図9(C)(D))。次に、第4の撥液層363を除去し、第2のマスク364を用いて、第2の半導体層362上に低濃度または高濃度の正または負の導電型を有する不純物を添加することにより、第2の半導体層362の一部に第3の半導体層365を形成する。これにより、薄膜トランジスタのチャネル長が自由に制御可能となる。
上述した方法のいずれか一方、または両方を行うことで、円形薄膜トランジスタのチャネル部に隣接して存在する不純物半導体膜などの結晶質半導体膜とソ−ス電極及びドレイン電極を電気的に接続するための膜(例えば、正または負の導電型が付与された半導体膜)とゲ−ト電極間のゲ−ト絶縁膜を介した重なり領域の長さ、及びチャネル長のいずれか一方、または両方を自由に制御可能となる。
(実施の形態4)
本発明の円形薄膜トランジスタの構造およびその作製方法について、図12〜図14を用いて説明する。なお、本実施の形態4において、撥液塗布法を用いる場合には実施の形態1に示す方法を用いることができる。また、絶縁層(本実施の形態4における第1の絶縁層〜第4の絶縁層を含む)、撥液層(本実施の形態4における第1の撥液層〜第6の撥液層を含む)、導電層(本実施の形態4における第1の導電層〜第6の導電層を含む)の形成に用いる材料として、実施の形態1に示した材料を用いることができる。
図12(A)には、本発明の円形薄膜トランジスタの上面図を示し、図12(B)には、それに対応した断面図を示す。
図12(B)に示すように、基板501上に第1の絶縁層502、第1の導電層503が形成され、さらに第2の絶縁層504および第2の導電層505が形成される。なお、第1の導電層503は、ここではゲート配線として機能し、第2の導電層505はゲート電極として機能する。なお、第2の導電層505は、第3の絶縁層506により覆われている。
また、第3の絶縁層506上には活性層となる半導体層507、508が形成されており、半導体層508は、半導体層507の一部に正または負の導電型を有する不純物を添加することにより形成されている。円形薄膜トランジスタの中心部から離れて位置する半導体層508上には、ドレイン電極として機能する第3の導電層509が形成されている。なお、第3の導電層509と接して、ドレイン配線として機能する第4の導電層510が形成されている。
また、第3の絶縁層506、第3の導電層509、および第4の導電層510を覆って第4の絶縁層511が形成されている。円形薄膜トランジスタの中心部に位置する半導体層508上にはソース電極およびソース配線として機能する第5の導電層512が形成されている。
なお、上述した円形薄膜トランジスタの作製方法について以下で詳細に説明することとする。
本実施の形態4では、実施の形態3の工程において別の工程で形成された、第3の導電層366と第6の導電層372を同一の工程で形成する方法について説明する。なお、実施の形態1および実施の形態3と工程が同じところまでは、同一の図面および同一の符号を引用し、説明を省略することとする。すなわち、本実施の形態4では、実施の形態3において、図10(A)で第3の半導体層365を形成した以降の工程について図13、図14を用いて説明する。
図13に示すように第2のマスク364を除去し、第3の半導体層365及び第3の絶縁層309上に第3の導電層381を、第3の導電層381及び第3の絶縁層309上に第4の導電層382を液滴吐出法により形成することにより、ソ−スまたはドレイン電極として機能する第3の導電層、及びソースまたはドレイン電極として機能する第4の導電層が完成する。
また、第2のマスクを除去せず、第3の半導体層上に第3の導電層を液滴吐出法により形成することで、ソ−ス電極、またはドレイン電極として機能する、導電層を完成させることもできる。この第2のマスクはそのまま絶縁層として扱うことが可能で、以下のプロセスになんら問題ないものを用いることが必要である。
次に、第5の撥液層を除去し、第3の半導体層上に第6の撥液層を液滴吐出法により形成し、第4の導電層の一部の上と、第3の絶縁層、第2の半導体層及び第3の導電層上に、第4の絶縁層を液滴吐出法により形成することにより、層間絶縁膜として機能する絶縁膜が完成する(図14(A))。
次に、第6の撥液層を除去し、第3の半導体層に接するように第6の導電層385を液滴吐出法により形成し、ソ−ス電極及びソ−ス電極引き出し配線、またはドレイン電極及びドレイン電極引き出し配線として機能する導電層が完成する(図14(B))。
なお、本実施の形態4では、第2のマスク364が除去される場合について説明したが、除去しない場合であっても実現することは可能である。除去しない場合には、第2のマスク364として絶縁体等の悪影響を及ぼさない物質を使用する必要がある。上記のように第2のマスク364を除去しない場合、作製時間の短縮及び作製費用の低減、更に膜の平坦化処理に有効である。
上記のプロセスにおいて、液滴吐出法で作製されている膜は、公知のスパッタリングや蒸着等の方法により薄膜を積層してもよい。その際は、マスクを液滴吐出法により形成することにより、目的の形状を有する薄膜トランジスタが作製可能となる。
しかし、薄膜を公知のスパッタリングや蒸着等の方法により作製し、常温で作製することが困難となる場合、基板には熱耐性を持つものを使用し、薄膜を積層する際にも熱対策をとる必要がある。
上述した方法のいずれか一方、または両方を行うことで、円形薄膜トランジスタのチャネル部に隣接して存在する不純物半導体膜などの結晶質半導体膜とソ−ス電極及びドレイン電極を電気的に接続するための膜(例えば、正または負の導電型が付与された半導体膜)とゲ−ト電極間のゲ−ト絶縁膜を介した重なり領域の長さ、及びチャネル長のいずれか一方、または両方を自由に制御可能となる。
(実施の形態5)
本発明の円形薄膜トランジスタの構造およびその作製方法について、図15〜図18を用いて説明する。なお、本実施の形態5において、撥液塗布法を用いる場合には実施の形態1に示す方法を用いることができる。また、絶縁層(本実施の形態5における第1の絶縁層〜第2の絶縁層を含む)、撥液層(本実施の形態5における第1の撥液層〜第6の撥液層を含む)、導電層(本実施の形態5における第1の導電層〜第6の導電層を含む)の形成に用いる材料として、実施の形態1に示した材料を用いることができる。
図15(A)には、本発明の円形薄膜トランジスタの上面図を示し、図15(B)には、それに対応した断面図を示す。
図15(B)に示すように、基板601上に活性層となる半導体層602、603が形成されており、円形薄膜トランジスタの中心部に位置する半導体層603上にはソース電極として機能する第1の導電層604が形成されており、円形薄膜トランジスタの中心部から離れて位置する半導体層603上には、ドレイン電極として機能する第2の導電層605が形成されている。なお、第2の導電層605と接して、ドレイン配線として機能する第3の導電層606が形成されている。
また、基板601、第2の導電層605、および第3の導電層606を覆って第1の絶縁層607が形成されている。第1の絶縁層607上には、ゲート電極として機能する第4の導電層608が形成され、第1の絶縁層607および第4の導電層608上に第2の絶縁層609が形成されている。そして、第2の絶縁層609上には第1の導電層604と接して、ソース配線として機能する第5の導電層610および第4の導電層608と接して、ゲート配線として機能する第6の導電層611が形成されている。
本発明の薄膜トランジスタの作製方法について、図16〜図18を用いて説明する。
基板401上に第1の半導体層402を積層し、第1の半導体層402上に、正乃至負の導電型が付与された第2の半導体層403を積層し、第2の半導体層403上に第1のマスク404を液滴吐出法により形成し、第1のマスク404を用いて、第1の半導体層402の一部及び第2の半導体層403をエッチングし、第3の半導体層405及び第4の半導体層406を形成する(図16(A)、(B))。
次に、第1のマスク404を除去し、第2の半導体層403上に、第1の導電層407を液滴吐出法により形成する。なお、第1の導電層407は、ソ−ス電極またはドレイン電極として機能する(図16(C))。
次に、第1の導電層407及び第4の半導体層406上の一部に第1の撥液層408を液滴吐出法により形成する。基板401上及び上記第1の撥液層408で覆われていない第4の半導体層406上に第2の導電層409を液滴吐出法により形成し、第2の導電層409に接するように基板401上に第3の導電層410を形成する。なお、第2の導電層409は、ソ−ス電極またはドレイン電極として機能し、第3の導電層410は、ソ−ス電極引き出し配線またはドレイン電極引き出し配線として機能する(図16(D))。
次に、第1の撥液層408を除去し、第1の導電層407及び第2の導電層409をマスクとして、第3の半導体層405の一部、及び正乃至負の導電型が付与された第4の半導体層406をエッチングし、第5の半導体層411及び第6の半導体層412を形成する。なお、第5の半導体層411は、活性層として機能し、第6の半導体層412は、活性層として機能する第5の半導体層411と、ソ−ス電極またはドレイン電極として機能する第1の導電層407もしくは第2の導電層409との間を電気的に接続する機能を有する(図17(A))。
次に、第1の導電層407上に第2の撥液層413を液滴吐出法により形成し、基板401、第2の導電層409、第3の導電層410、および第5の半導体層411上に、第1の絶縁層414を液滴吐出法により形成する。なお、第1の絶縁層414はゲ−ト絶縁膜として機能する(図17(B))。
次に、第2の撥液層413および第1の絶縁層414上に、第3の撥液層415を液滴吐出法により形成し、第1の絶縁層414上に、第4の導電層416を液滴吐出法により形成する。なお、第4の導電層416はゲ−ト電極として機能する(図17(C))。
次に、第2の撥液層413及び第3の撥液層415を除去し、第1の導電層407上に第4の撥液層417を、第4の導電層416上に第5の撥液層418を、それぞれ液滴吐出法により形成し、第1の絶縁層414上に、第2の絶縁層419を液滴吐出法により形成する。なお、第2の絶縁層419は層間絶縁膜として機能する(図17(D))。
次に、第4の撥液層417及び第5の撥液層418を除去し、第1の導電層407に接するよう、第2の絶縁層419上に第5の導電層420を、第4の導電層416に接するよう、第2の絶縁層419上に第6の導電層421を、それぞれ独立に液滴吐出法により形成する。なお、第5の導電層420はソ−スまたはドレイン電極引き出し線として機能し、第6の導電層421はゲ−ト電極引き出し配線として機能する(図18(A))。
また、図18(B)に示すように第4の撥液層及び第5の撥液層を除去し、第2の絶縁層上に第6の撥液層422を液滴吐出法により形成し、第1の導電層407に接するように第2の絶縁層419上に第5の導電層420を、第4の導電層416に接するよう、第2の絶縁層419上に第6の導電層421を同時に液滴吐出法により形成し、第6の撥液層422を除去することにより、ゲ−ト電極引き出し配線として機能する第6の導電層421、およびソ−スまたはドレイン電極引き出し線として機能する第5の導電層420を形成してもよい。
上記のプロセスにおいて、液滴吐出法で作製されている膜は、公知のスパッタリングや蒸着等の方法により薄膜を積層してもよい。その際は、マスクを液滴吐出法により形成することにより、目的の形状を有する薄膜トランジスタが作製可能となる。
しかし、薄膜を公知のスパッタリングや蒸着等の方法により作製し、常温で作製することが困難となる場合、基板には熱耐性を持つものを使用し、薄膜を積層する際にも熱対策をとる必要がある。
第2の半導体層403上に、第1の導電層407を液滴吐出法により任意の大きさに形成する。なお、第1の導電層407は、ソ−ス電極またはドレイン電極として機能する(図16(C))。次に、第1の導電層407及び第4の半導体層406上の一部に第1の撥液層408を液滴吐出法により任意の大きさに形成する。基板401上及び上記第1の撥液層408で覆われていない第4の半導体層406上に第2の導電層409を液滴吐出法により形成し、第2の導電層409に接するように基板401上に第3の導電層410を形成する。なお、第2の導電層409は、ソ−ス電極またはドレイン電極として機能し、第3の導電層410は、ソ−ス電極引き出し配線またはドレイン電極引き出し配線として機能する(図16(D))。
次に、第1の撥液層408を除去し、第1の導電層407及び第2の導電層409をマスクとして、第3の半導体層405の一部、及び正乃至負の導電型が付与された第4の半導体層406をエッチングし、第5の半導体層411及び第6の半導体層412を形成する。なお、第5の半導体層411は、活性層として機能し、第6の半導体層412は、活性層として機能する第5の半導体層411と、ソ−ス電極またはドレイン電極として機能する第1の導電層407もしくは第2の導電層409との間を電気的に接続する機能を有する(図17(A))。これにより、薄膜トランジスタのチャネル長が自由に制御可能となる。
第2の撥液層413および第1の絶縁層414上に、第3の撥液層415を液滴吐出法により任意の大きさに形成し、第1の絶縁層414上に、第4の導電層416を液滴吐出法により任意の大きさに形成する(図17(C))。これにより、ゲート電極のチャネル方向の長さを制御することができる。
上述した方法のいずれか一方、または両方を行うことで、円形薄膜トランジスタのチャネル部に隣接して存在する不純物半導体膜などの結晶質半導体膜とソ−ス電極及びドレイン電極を電気的に接続するための膜(例えば、正または負の導電型が付与された半導体膜)とゲ−ト電極間の、ゲ−ト絶縁膜を介した重なり領域の長さ、及びチャネル長のいずれか一方、または両方を自由に制御可能となる。
(実施の形態6)
本発明の円形薄膜トランジスタの構造およびその作製方法について、図19〜図21を用いて説明する。なお、本実施の形態6において、撥液塗布法を用いる場合には実施の形態1に示す方法を用いることができる。また、絶縁層(本実施の形態6における第1の絶縁層〜第2の絶縁層を含む)、撥液層(本実施の形態6における第1の撥液層〜第6の撥液層を含む)、導電層(本実施の形態6における第1の導電層〜第5の導電層を含む)の形成に用いる材料として、実施の形態1に示した材料を用いることができる。
図19(A)には、本発明の円形薄膜トランジスタの上面図を示し、図19(B)には、それに対応した断面図を示す。
図19(B)に示すように、基板701上に活性層となる半導体層702、703が形成されており、円形薄膜トランジスタの中心部から離れて位置する半導体層703上には、ドレイン電極として機能する第1の導電層704が形成されている。なお、第1の導電層704と接して、ドレイン配線として機能する第2の導電層705が形成されている。
また、基板701、第1の導電層704、および第2の導電層705を覆って第1の絶縁層706が形成されている。第1の絶縁層706上には、ゲート電極として機能する第3の導電層707が形成され、第1の絶縁層706および第3の導電層707上に第2の絶縁層708が形成されている。第2の絶縁層708上には円形薄膜トランジスタの中心部に位置する半導体層703と接して、ソース電極およびソース配線として機能する第4の導電層709および第3の導電層707と接して、ゲート配線として機能する第5の導電層710が形成されている。
なお、上述した円形薄膜トランジスタの作製方法について以下で詳細に説明することとする。
本実施の形態6では、実施の形態5の工程において別々の工程で形成された、第1の導電層407と第5の導電層420を同一の工程で形成する方法について説明する。なお、実施の形態5と工程が同じところまでは、同一図面の同一の符号を引用し、説明を省略することとする。すなわち、本実施の形態6では、実施の形態5において、図16(B)で第3の半導体層405、第4の半導体層406を形成した以降の工程について図20、図21を用いて説明する。
図16(B)で形成されていた第1のマスク404を除去し、図20(A)に示すように第4の半導体層406上に第2のマスク430を液滴吐出法により形成し、第4の半導体層406および第2のマスク430上に第1の撥液層431を液滴吐出法により形成する。
次に、第4の半導体層406および基板401上に、第1の導電層432を液滴吐出法により形成し、第1の導電層432に接し且つ基板401上に、第2の導電層433を液滴吐出法により形成する。なお、第1の導電層432は、ソ−ス電極またはドレイン電極として機能し、第2の導電層433は、ソ−ス電極引き出し配線、またはドレイン電極引き出し配線として機能する(図20(B))。
次に、第1の撥液層431を除去し、第2のマスク430および第1の導電層432をマスクとして用い、第3の半導体層405の一部、及び第4の半導体層406を同時にエッチングして、第5の半導体層434及び第6の半導体層435を形成する。なお、第5の半導体層434は活性層として機能し、第6の半導体層435は、活性層として機能する第5の半導体層434と、以降の工程において形成されるソ−ス電極またはドレイン電極との間を電気的に接続する機能を有する(図20(C))。
次に、第2のマスク430上に第2の撥液層436を液滴吐出法により形成し、基板401、第3の半導体層405上の一部、第1の導電層432、および第2の導電層433上に第1の絶縁層437を液滴吐出法により形成する。なお、第1の絶縁層437は、ゲ−ト絶縁膜として機能する(図20(D))。
ここで、第2のマスクを除去することもでき、その際には第6の半導体層上に第2の撥液層を液滴吐出法により形成することで、以下のプロセスにおいても代用できる。
次に、第1の絶縁層437上に、第3の撥液層438を液滴吐出法により形成し、第1の絶縁層437上に、第3の導電層439を液滴吐出法により形成する。なお、第3の導電層439はゲ−ト電極として機能する(図21(A))。
次に、第2の撥液層436および第3の撥液層438を除去し、第2のマスク430上に第4の撥液層445を、第3の導電層439上に第5の撥液層440を液滴吐出法により形成し、第1の絶縁層437上に、第2の絶縁層441を液滴吐出法により形成する。なお、第2の絶縁層441は層間絶縁膜として機能する(図21(B))。
次に、第2のマスク430、第4の撥液層445及び第5の撥液層440を除去し、第6の半導体層435に接するように第2の絶縁層441上に第4の導電層442を液滴吐出法により形成し、第3の導電層439に接するように第2の絶縁層441上に第5の導電層443を液滴吐出法により形成する。なお、第4の導電層442は、ソース電極およびソース電極引き出し配線、またはドレイン電極およびドレイン電極引き出し配線として機能し、第5の導電層443は、ゲート電極引き出し配線として機能する(図21(C))。
また、本実施の形態6では、図21(D)に示すように第2のマスク430、第4の撥液層445及び第5の撥液層440を除去し、第2の絶縁層441上の一部に第6の撥液層444を液滴吐出法により形成し、第6の半導体層435に接するように第2の絶縁層441上に第4の導電層442を、第3の導電層439に接するように第2の絶縁層441上に第5の導電層443を液滴吐出法により同時に形成することもできる。次に第6の撥液層444を除去することにより、ゲ−ト電極引き出し配線として機能する第5の導電層443、ソ−ス電極およびソ−ス電極引き出し配線、またはドレイン電極およびドレイン電極引き出し配線として機能する第4の導電層442が形成される。
上記のプロセスにおいて、液滴吐出法で作製されている膜は、公知のスパッタリングや蒸着等の方法により薄膜を積層してもよい。その際は、マスクを液滴吐出法により形成することにより、目的の形状を有する薄膜トランジスタが作製可能となる。
しかし、薄膜を公知のスパッタリングや蒸着等の方法により作製し、常温で作製することが困難となる場合、基板には熱耐性を持つものを使用し、薄膜を積層する際にも熱対策をとる必要がある。
図20(A)に示すように第4の半導体層406上に第2のマスク430を液滴吐出法により任意の大きさに形成し、第4の半導体層406および第2のマスク430上に第1の撥液層431を液滴吐出法により任意の大きさに形成する。第4の半導体層406および基板401上に、第1の導電層432を液滴吐出法により形成し、第1の導電層432に接し且つ基板401上に、第2の導電層433を液滴吐出法により形成する(図20(B))。第1の撥液層431を除去し、第2のマスク430および第1の導電層432をマスクとして用い、第3の半導体層405の一部、及び第4の半導体層406を同時にエッチングして、第5の半導体層434及び第6の半導体層435を形成する。これにより、薄膜トランジスタのチャネル長が自由に制御可能となる。
第1の絶縁層437上に、第3の撥液層438を液滴吐出法により任意の大きさに形成し、第1の絶縁層437上に、第3の導電層439を液滴吐出法により任意の大きさに形成する(図21(A))。これにより、ゲート電極のチャネル方向の長さを制御することができる。
上述した方法のいずれか一方、または両方を行うことで、円形薄膜トランジスタのチャネル部に隣接して存在する不純物半導体膜などの結晶質半導体膜とソ−ス電極及びドレイン電極を電気的に接続するための膜(例えば、正または負の導電型が付与された半導体膜)とゲ−ト電極間の、ゲ−ト絶縁膜を介した重なり領域の長さ、及びチャネル長のいずれか一方、または両方を自由に制御可能となる。
(実施の形態7)
本発明の円形薄膜トランジスタの構造およびその作製方法について、図22〜図26を用いて説明する。なお、本実施の形態7において、撥液塗布法を用いる場合には実施の形態1に示す方法を用いることができる。また、絶縁層(本実施の形態7における第1の絶縁層〜第2の絶縁層を含む)、撥液層(本実施の形態7における第1の撥液層〜第7の撥液層を含む)、導電層(本実施の形態7における第1の導電層〜第6の導電層を含む)の形成に用いる材料として、実施の形態1に示した材料を用いることができる。
図22(A)には、本発明の円形薄膜トランジスタの上面図を示し、図22(B)には、それに対応した断面図を示す。
図22(B)に示すように、基板801上に活性層となる半導体層802、803が形成されており、半導体層803は、半導体層802の一部に正または負の導電型を有する不純物を添加することにより形成されている。円形薄膜トランジスタの中心部に位置する半導体層803上にはソース電極として機能する第1の導電層804が形成されており、円形薄膜トランジスタの中心部から離れて位置する半導体層803上には、ドレイン電極として機能する第2の導電層805が形成されている。なお、第2の導電層805と接して、ドレイン配線として機能する第3の導電層806が形成されている。
また、基板801、第2の導電層805、および第3の導電層806を覆って第1の絶縁層807が形成されている。第1の絶縁層807上には、ゲート電極として機能する第4の導電層808が形成され、第1の絶縁層807および第4の導電層808上に第2の絶縁層809が形成されている。そして、第2の絶縁層809上には第1の導電層804と接して、ソース配線として機能する第5の導電層810および第4の導電層808と接して、ゲート配線として機能する第6の導電層811が形成されている。
なお、上述した円形薄膜トランジスタの作製方法について以下で詳細に説明することとする。
本実施の形態7では、実施の形態5または実施の形態6の場合とは半導体層の構成が異なる場合の作製方法について図23〜図26を用いて説明する。
図23(A)に示すように、基板401上に第1の半導体層450を積層し、第1の半導体層450上に第1のマスク451を液滴吐出法で形成し、第1のマスク451を用いて第1の半導体層450をエッチングし、第2の半導体層452を形成する(図23(B))。
次に、第1のマスク451を除去し、第1の撥液層453を液滴吐出法により形成し、第2の半導体層452上に、第2のマスク454を液滴吐出法により形成する(図23(C)(D))。
次に、第1の撥液層453を除去し、第2のマスク454を用いて、第2の半導体層452上に低濃度または高濃度の正または負の導電型を有する不純物を添加することにより、第2の半導体層452の一部に第3の半導体層455を形成する。なお、第3の半導体層455は、正または負の導電型が付与された活性層と電極を電気的に接続する機能を有する半導体層である(図24(A))。
次に、第2のマスク454を除去し、第3の半導体層455上に、第1の導電層456を液滴吐出法により形成する。なお、第1の導電層456はソ−ス電極、またはドレイン電極として機能する(図24(B))。
次に、第1の導電層456、第2の半導体層452、および第3の半導体層455上に第2の撥液層457を液滴吐出法により形成し、基板401及び第3の半導体層455に接するように第2の導電層458を液滴吐出法により形成し、基板401及び第2の導電層458に接するように第3の導電層459を液滴吐出法により形成する。なお、第2の導電層458はドレイン電極またはソ−ス電極として機能し、第3の導電層459は、ドレイン電極引き出し配線、またはソ−ス電極引き出し配線として機能する(図24(D))。
次に、第2の撥液層457を除去し、第1の導電層456上に第3の撥液層460を液滴吐出法により形成し、基板401、第2の半導体層452、第2の導電層458、及び第3の導電層459の上に、第1の絶縁層461を液滴吐出法により形成する。なお、第1の絶縁層461はゲ−ト絶縁膜として機能する(図25(A))。
次に、第1の絶縁層461上に第4の撥液層462を液滴吐出法により形成し、第1の絶縁層461上に、第4の導電層463を液滴吐出法により形成する。なお、第4の導電層463はゲ−ト電極として機能する(図25(B))。
次に、第3の撥液層460及び第4の撥液層462を除去し、第4の導電層463上に第5の撥液層464を液滴吐出法により形成し、第1の導電層456上に第6の撥液層465を液滴吐出法により形成し、第1の絶縁層461上に、第2の絶縁層466を液滴吐出法により形成する。なお、第2の絶縁層466は層間絶縁膜として機能する(図25(C))。
次に、第5の撥液層464及び第6の撥液層465を除去し、第1の導電層456に接するように第2の絶縁層466上に第5の導電層467を液滴吐出法により形成する。なお、第5の導電層467は、ソ−ス電極およびソース電極引き出し配線、またはドレイン電極およびドレイン電極引き出し配線として機能する。
次に、第4の導電層463に接するように前記第2の絶縁層466上に第6の導電層468を液滴吐出法により形成する。なお、第6の導電層468はゲ−ト引き出し配線として機能する。
また、本実施の形態7では、図26(A)に示すように第5の撥液層464及び第6の撥液層465を除去し、第2の絶縁層466上の一部に第7の撥液層469を液滴吐出法により形成し、第1の導電層に接するように第2の絶縁層466上に第5の導電層467を形成し、第4の導電層463に接するように第2の絶縁層466上に第6の導電層468を液滴吐出法により同時に形成することもできる。次に第7の撥液層469を除去する。なお、この場合においても、第5の導電層467はソ−ス電極引き出し配線またはドレイン電極引き出し配線として機能し、第6の導電層468はゲート電極およびゲ−ト電極引き出し配線として機能する。
なお、本実施の形態7においては、図23(D)において形成され、図24(B)で除去された第2のマスク454を除去せず、第3の半導体層455上に第1の導電層456を液滴吐出法により形成することもできる(図26(B))。なお、第1の導電層456は、ソ−ス電極、またはドレイン電極として機能する。すなわち、第2のマスク454はその後に形成される絶縁層と同様にして扱うことが可能である。ただし、第2のマスク454に用いる材料は、以下のプロセスに影響を与えない材料、たとえば絶縁材料を用いることが必要である。なお、上記のように第2のマスク454を除去しない場合、作製時間の短縮及び作製費用の低減、更に膜の平坦化処理に有効である。
上記のプロセスにおいて、液滴吐出法で作製されている膜は、公知のスパッタリングや蒸着等の方法により薄膜を積層してもよい。その際は、マスクを液滴吐出法により形成することにより、目的の形状を有する薄膜トランジスタが作製可能となる。
しかし、薄膜を公知のスパッタリングや蒸着等の方法により作製し、常温で作製することが困難となる場合、基板には熱耐性を持つものを使用し、薄膜を積層する際にも熱対策をとる必要がある。
第1の撥液層453を液滴吐出法により任意の大きさに形成し、第2の半導体層452上に、第2のマスク454を液滴吐出法により任意の大きさに形成する(図23(C)(D))。次に、第1の撥液層453を除去し、第2のマスク454を用いて、第2の半導体層452上に低濃度または高濃度の正または負の導電型を有する不純物を添加することにより、第2の半導体層452の一部に第3の半導体層455を形成する。(図24(A))。これにより、薄膜トランジスタのチャネル長が自由に制御可能となる。
第1の絶縁層461上に第4の撥液層462を液滴吐出法により任意の大きさに形成し、第1の絶縁層461上に、第4の導電層463を液滴吐出法により任意の大きさに形成する(図25(B))。これにより、ゲート電極のチャネル方向の長さを制御することができる。
上述した方法のいずれか一方、または両方を行うことで、円形薄膜トランジスタのチャネル部に隣接して存在する不純物半導体膜などの結晶質半導体膜とソ−ス電極及びドレイン電極を電気的に接続するための膜(例えば、正または負の導電型が付与された半導体膜)とゲ−ト電極間の、ゲ−ト絶縁膜を介した重なり領域の長さ、及びチャネル長のいずれか一方、または両方を自由に制御可能となる。
(実施の形態8)
本発明の円形薄膜トランジスタの構造およびその作製方法について、図27〜図29を用いて説明する。なお、本実施の形態8において、撥液塗布法を用いる場合には実施の形態1に示す方法を用いることができる。また、絶縁層(本実施の形態8における第1の絶縁層〜第2の絶縁層を含む)、撥液層(本実施の形態8における第1の撥液層〜第6の撥液層を含む)、導電層(本実施の形態8における第1の導電層〜第5の導電層を含む)の形成に用いる材料として、実施の形態1に示した材料を用いることができる。
図27(A)には、本発明の円形薄膜トランジスタの上面図を示し、図27(B)には、それに対応した断面図を示す。
図27(B)に示すように、基板901上に活性層となる半導体層902、903が形成されており、半導体層903は、半導体層902の一部に正または負の導電型を有する不純物を添加することにより形成されている。円形薄膜トランジスタの中心部から離れて位置する半導体層903上には、ドレイン電極として機能する第1の導電層904が形成されている。なお、第1の導電層904と接して、ドレイン配線として機能する第2の導電層905が形成されている。
また、基板901、第1の導電層904、および第2の導電層905を覆って第1の絶縁層906が形成されている。第1の絶縁層906上には、ゲート電極として機能する第3の導電層907が形成され、第1の絶縁層906および第3の導電層907上に第2の絶縁層908が形成されている。第2の絶縁層908上には、円形薄膜トランジスタの中心部に位置する半導体層903に接して、ソース電極およびソース配線として機能する第4の導電層909、および第3の導電層907と接して、ゲート配線として機能する第5の導電層910が形成されている。
なお、上述した円形薄膜トランジスタの作製方法について以下で詳細に説明することとする。
本実施の形態8では、実施の形態7の工程において別の工程で形成された、第1の導電層456と第5の導電層467を同一の工程で形成する方法について説明する。なお、実施の形態7と工程が同じところまでは、同一の図面および同一の符号を引用し、説明を省略することとする。すなわち、本実施の形態8では、実施の形態7において、図24(A)で第3の半導体層455を形成し、第2のマスク454を除去した後の工程について図27〜図29を用いて説明する。
図28(A)に示すように第2の半導体層452及び第3の半導体層455上に、第2の撥液層480を液滴吐出法により形成し、基板401及び第3の半導体層455に接するように第1の導電層481を液滴吐出法により形成し、基板401及び第1の導電層481に接するように第2の導電層482を液滴吐出法により形成する。なお、第2の導電層482は、ドレイン電極及びドレイン電極引き出し配線、またはソ−ス電極及びソ−ス電極引き出し配線として機能する(図28(A)(B))。
次に、第2の撥液層480を除去し、第3の半導体層455上に第3の撥液層483を液滴吐出法により形成し、基板401、第2の半導体層452、第1の導電層481及び第2の導電層482の一部の上に、第1の絶縁層484を液滴吐出法により形成することで、ゲ−ト絶縁膜として機能する絶縁層が完成する(図28(C))。
次に、第3の撥液層483および第1の絶縁層484上に第4の撥液層485を液滴吐出法により形成し、第1の絶縁層484上に、第3の導電層486を液滴吐出法により形成する。なお、第3の導電層486はゲ−ト電極として機能する(図28(D))。
次に、第3の撥液層483及び第4の撥液層485を除去し、第3の導電層486上に第5の撥液層487を液滴吐出法により形成し、第3の半導体層455上に第6の撥液層488を液滴吐出法により形成し、第1の絶縁層484上に、第2の絶縁層489を液滴吐出法により形成する。なお、第2の絶縁層489は層間絶縁膜として機能する(図29(A))。
次に、第5の撥液層487及び第6の撥液層488を除去し、第3の半導体層455に接するように第2の絶縁層489上に第4の導電層490を液滴吐出法により形成する。なお、第4の導電層490はソ−ス電極電極引き出し配線及びソ−ス電極引き出し配線として機能する。また、第3の導電層486に接するように第2の絶縁層489上に第5の導電層491を液滴吐出法により形成する。なお、第5の導電層491はゲ−ト引き出し配線として機能する(図29(B))。
また、本実施の形態8では、図29(C)に示すように第5の撥液層487及び第6の撥液層488を除去し、第2の絶縁層489上に第7の撥液層469を液滴吐出法により形成し、第3の半導体層455に接するように第2の絶縁層489上に第4の導電層490を形成し、第3の導電層486に接するように第2の絶縁層489上に第5の導電層491を液滴吐出法により同時に形成することもできる。次に、第7の撥液層469を除去する。なお、この場合においても、第4の導電層490は、ソ−ス電極引き出し配線またはドレイン電極引き出し線として機能し、第5の導電層491は、ゲ−ト電極引き出し配線として機能する。
なお、本実施の形態8においては、実施の形態7の図23(D)において形成され、図24(B)で除去された第2のマスク454を除去せず、第2の半導体層452及び第3の半導体層455上に第1の導電層456を液滴吐出法により形成することもできる(図29(D))。なお、第1の導電層456は、ソ−ス電極、またはドレイン電極として機能する。すなわち、第2のマスク454はその後に形成される絶縁層と同様にして扱うことが可能である。ただし、第2のマスク454に用いる材料は、以下のプロセスに影響を与えない材料、たとえば絶縁材料を用いることが必要である。なお、上記のように第2のマスク454を除去しない場合、作製時間の短縮及び作製費用の低減、更に膜の平坦化処理に有効である。
上記のプロセスにおいて、液滴吐出法で作製されている膜は、公知のスパッタリングや蒸着等の方法により薄膜を積層してもよい。その際は、マスクを液滴吐出法により形成することにより、目的の形状を有する薄膜トランジスタが作製可能となる。
しかし、薄膜を公知のスパッタリングや蒸着等の方法により作製し、常温で作製することが困難となる場合、基板には熱耐性を持つものを使用し、薄膜を積層する際にも熱対策をとる必要がある。
上述した方法のいずれか一方、または両方を行うことで、円形薄膜トランジスタのチャネル部に隣接して存在する不純物半導体膜などの結晶質半導体膜とソ−ス電極及びドレイン電極を電気的に接続するための膜(例えば、正または負の導電型が付与された半導体膜)とゲ−ト電極間の、ゲ−ト絶縁膜を介した重なり領域の長さ、及びチャネル長のいずれか一方、または両方を自由に制御可能となる。
(実施の形態9)
本実施の形態9では、本発明の円形薄膜トランジスタを液晶表示装置や発光装置などの表示装置の画素部に用いた場合について説明する。なお、画素部におけるトランジスタの配置について特に限定はないが、例えば図30の上面図に表すように配置することができる。なお、本実施の形態の場合には、実施の形態1で示した円形薄膜トランジスタを用いた場合について説明する。
図30において、円形薄膜トランジスタ3001のソース電極3002はソース配線3003を介してソース信号線3004に接続し、円形薄膜トランジスタ3001のゲート電極3005は、ゲート配線3006を介してゲート信号線3007に接続されている。また、ドレイン電極3008と一部が接するように画素電極3009が形成されている。
なお、ここでは、一画素に一つの円形薄膜トランジスタが形成される場合について示したが、本発明はこれに限られることはなく、一画素に二つ以上の円形薄膜トランジスタが設けられる構成とすることもできる。
実施の形態1の円形薄膜トランジスタの構造を示す図。 実施の形態1の円形薄膜トランジスタの作製方法を説明する図。 実施の形態1の円形薄膜トランジスタの作製方法を説明する図。 実施の形態1の円形薄膜トランジスタの作製方法を説明する図。 実施の形態2の円形薄膜トランジスタの構造を示す図。 実施の形態2の円形薄膜トランジスタの作製方法を説明する図。 実施の形態2の円形薄膜トランジスタの作製方法を説明する図。 実施の形態3の円形薄膜トランジスタの構造を示す図。 実施の形態3の円形薄膜トランジスタの作製方法を説明する図。 実施の形態3の円形薄膜トランジスタの作製方法を説明する図。 実施の形態3の円形薄膜トランジスタの作製方法を説明する図。 実施の形態4の円形薄膜トランジスタの構造を示す図。 実施の形態4の円形薄膜トランジスタの作製方法を説明する図。 実施の形態4の円形薄膜トランジスタの作製方法を説明する図。 実施の形態5の円形薄膜トランジスタの構造を示す図。 実施の形態5の円形薄膜トランジスタの作製方法を説明する図。 実施の形態5の円形薄膜トランジスタの作製方法を説明する図。 実施の形態5の円形薄膜トランジスタの作製方法を説明する図。 実施の形態6の円形薄膜トランジスタの構造を示す図。 実施の形態6の円形薄膜トランジスタの作製方法を説明する図。 実施の形態6の円形薄膜トランジスタの作製方法を説明する図。 実施の形態7の円形薄膜トランジスタの構造を示す図。 実施の形態7の円形薄膜トランジスタの作製方法を説明する図。 実施の形態7の円形薄膜トランジスタの作製方法を説明する図。 実施の形態7の円形薄膜トランジスタの作製方法を説明する図。 実施の形態7の円形薄膜トランジスタの作製方法を説明する図。 実施の形態8の円形薄膜トランジスタの構造を示す図。 実施の形態8の円形薄膜トランジスタの作製方法を説明する図。 実施の形態8の円形薄膜トランジスタの作製方法を説明する図。 本発明の円形薄膜トランジスタを画素部に用いた場合を示す図。
符号の説明
101 基板
102 第1の絶縁層
103 第1の導電層
104 第2の絶縁層
105 第2の導電層
106 第3の絶縁層
107 半導体層
108 半導体層
109 第3の導電層
110 第4の導電層
111 第5の導電層
112 第4の絶縁層
113 第6の導電層

Claims (8)

  1. 基板上に、液滴吐出法を用いて、円状の第1の絶縁層を形成し、
    前記第1の絶縁層上に、液滴吐出法を用いて、円状の第1の撥液層を形成し、
    前記第1の基板上に、液滴吐出法を用いて、前記第1の絶縁層を囲む同心円状の部分を有する第1の導電層を形成し、
    前記第1の導電層上に、液滴吐出法を用いて、前記第1の絶縁層を囲む同心円状の第2の撥液層を形成し、
    前記第1の導電層上及び前記基板上に、液滴吐出法を用いて、前記第2の撥液層を囲む形状の第2の絶縁層を形成し、
    前記第1の撥液層及び前記第2の撥液層を除去することによって、前記第1の絶縁層と前記第2の絶縁層との間に同心円状の第1の開口部を形成し、
    前記第1の絶縁層上に、液滴吐出法を用いて、円状の第3の撥液層を形成し、
    液滴吐出法を用いて、前記第1の開口部に充填され且つ前記第3の撥液層を囲む同心円状のゲート電極を形成し、
    前記第3の撥液層を除去し、
    前記第1の絶縁層上、前記第2の絶縁層上、及び前記第2の導電層上に、ゲート絶縁層を形成し、
    前記ゲート絶縁層上に、第1の半導体層を形成し、
    前記第1の半導体層上に、正または負の導電型が付与された第2の半導体層を形成し、
    前記第2の半導体層上に、液滴吐出法を用いて、円状の第1のマスクを形成し、
    前記第1のマスクを用いて、前記第2の半導体層をエッチングして円状の第4の半導体層を形成し、前記第1の半導体層をエッチングして円状の第3の半導体層を形成し、
    前記第1のマスクを除去し、
    前記第4の半導体層上に、液滴吐出法を用いて、円状の第3の導電層を形成し、
    液滴吐出法を用いて、前記第3の導電層上であって、前記第3の導電層を囲う円状の第4の撥液層を形成し、
    前記第4の半導体層上に、液滴吐出法を用いて、前記第4の撥液層を囲う同心円状の部分を有する第4の導電層を形成し、
    前記第4の撥液層を除去し、
    前記第3の導電層及び前記第4の導電層をマスクとして、前記第4の半導体層をエッチングして前記ゲート電極と重なる位置に同心円状の第2の開口部を有する第6の半導体層を形成し、前記第3の半導体層の一部をエッチングして第5の半導体層を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。
  2. 基板上に、液滴吐出法を用いて、円状の第1の絶縁層を形成し、
    前記第1の絶縁層上に、液滴吐出法を用いて、円状の第1の撥液層を形成し、
    前記第1の基板上に、液滴吐出法を用いて、前記第1の絶縁層を囲む同心円状の部分を有する第1の導電層を形成し、
    前記第1の導電層上に、液滴吐出法を用いて、前記第1の絶縁層を囲む同心円状の第2の撥液層を形成し、
    前記第1の導電層上及び前記基板上に、液滴吐出法を用いて、前記第2の撥液層を囲む形状の第2の絶縁層を形成し、
    前記第1の撥液層及び前記第2の撥液層を除去することによって、前記第1の絶縁層と前記第2の絶縁層との間に同心円状の第1の開口部を形成し、
    前記第1の絶縁層上に、液滴吐出法を用いて、円状の第3の撥液層を形成し、
    液滴吐出法を用いて、前記第1の開口部に充填され且つ前記第3の撥液層を囲む同心円状のゲート電極を形成し、
    前記第3の撥液層を除去し、
    前記第1の絶縁層上、前記第2の絶縁層上、及び前記第2の導電層上に、ゲート絶縁層を形成し、
    前記ゲート絶縁層上に、第1の半導体層を形成し、
    前記第1の半導体層上に、正または負の導電型が付与された第2の半導体層を形成し、
    前記第2の半導体層上に、液滴吐出法を用いて、円状の第1のマスクを形成し、
    前記第1のマスクを用いて、前記第2の半導体層をエッチングして円状の第4の半導体層を形成し、前記第1の半導体層をエッチングして円状の第3の半導体層を形成し、
    前記第1のマスクを除去し、
    前記第4の半導体層上に、液滴吐出法を用いて、円状の第2のマスクを形成し、
    液滴吐出法を用いて、前記第2のマスク上であって、前記第2のマスクを囲う円状の第4の撥液層を形成し、
    前記第4の半導体層上に、液滴吐出法を用いて、前記第4の撥液層を囲う同心円状の部分を有する第3の導電層を形成し、
    前記第4の撥液層を除去し、
    前記第2のマスク及び前記第3の導電層をマスクとして、前記第4の半導体層をエッチングして前記ゲート電極と重なる位置に同心円状の第2の開口部を有する第6の半導体層を形成し、前記第3の半導体層の一部をエッチングして第5の半導体層を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。
  3. 基板上に、液滴吐出法を用いて、円状の第1の絶縁層を形成し、
    前記第1の絶縁層上に、液滴吐出法を用いて、円状の第1の撥液層を形成し、
    前記第1の基板上に、液滴吐出法を用いて、前記第1の絶縁層を囲む同心円状の部分を有する第1の導電層を形成し、
    前記第1の導電層上に、液滴吐出法を用いて、前記第1の絶縁層を囲む同心円状の第2の撥液層を形成し、
    前記第1の導電層上及び前記基板上に、液滴吐出法を用いて、前記第2の撥液層を囲む形状の第2の絶縁層を形成し、
    前記第1の撥液層及び前記第2の撥液層を除去することによって、前記第1の絶縁層と前記第2の絶縁層との間に同心円状の第1の開口部を形成し、
    前記第1の絶縁層上に、液滴吐出法を用いて、円状の第3の撥液層を形成し、
    液滴吐出法を用いて、前記第1の開口部に充填され且つ前記第3の撥液層を囲む同心円状のゲート電極を形成し、
    前記第3の撥液層を除去し、
    前記第1の絶縁層上、前記第2の絶縁層上、及び前記第2の導電層上に、ゲート絶縁層を形成し、
    前記ゲート絶縁層上に、第1の半導体層を形成し、
    前記第1の半導体層上に、液滴吐出法を用いて、円状の第1のマスクを形成し、
    前記第1のマスクを用いて、前記第2の半導体層をエッチングして円状の第2の半導体層を形成し、
    前記第1のマスクを除去し、
    前記第2の半導体層上に、液滴吐出法を用いて、円状の第4の撥液層を形成し、
    前記第2の半導体層上に、液滴吐出法を用いて、前記第4の撥液層を囲い前記ゲート電極と重なる同心円状の第2のマスクを形成し、
    前記第4の撥液層を除去し、
    前記第2のマスクを用いて、前記第2の半導体層に正又は負の導電型を付与する不純物を添加することにより第3の半導体層を形成し、
    前記第2のマスクを除去し、
    前記第3の半導体層上に、液滴吐出法を用いて、円状の第3の導電層を形成し、
    液滴吐出法を用いて、前記第3の導電層上であって、前記第3の導電層を囲う円状の第5の撥液層を形成し、
    前記第2の半導体層上に、液滴吐出法を用いて、前記第5の撥液層を囲う同心円状の第4の導電層を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。
  4. 基板上に、液滴吐出法を用いて、円状の第1の絶縁層を形成し、
    前記第1の絶縁層上に、液滴吐出法を用いて、円状の第1の撥液層を形成し、
    前記第1の基板上に、液滴吐出法を用いて、前記第1の絶縁層を囲む同心円状の部分を有する第1の導電層を形成し、
    前記第1の導電層上に、液滴吐出法を用いて、前記第1の絶縁層を囲む同心円状の第2の撥液層を形成し、
    前記第1の導電層上及び前記基板上に、液滴吐出法を用いて、前記第2の撥液層を囲む形状の第2の絶縁層を形成し、
    前記第1の撥液層及び前記第2の撥液層を除去することによって、前記第1の絶縁層と前記第2の絶縁層との間に同心円状の第1の開口部を形成し、
    前記第1の絶縁層上に、液滴吐出法を用いて、円状の第3の撥液層を形成し、
    液滴吐出法を用いて、前記第1の開口部に充填され且つ前記第3の撥液層を囲む同心円状のゲート電極を形成し、
    前記第3の撥液層を除去し、
    前記第1の絶縁層上、前記第2の絶縁層上、及び前記第2の導電層上に、ゲート絶縁層を形成し、
    前記ゲート絶縁層上に、第1の半導体層を形成し、
    前記第1の半導体層上に、液滴吐出法を用いて、円状の第1のマスクを形成し、
    前記第1のマスクを用いて、前記第2の半導体層をエッチングして円状の第2の半導体層を形成し、
    前記第1のマスクを除去し、
    前記第2の半導体層上に、液滴吐出法を用いて、円状の第4の撥液層を形成し、
    前記第2の半導体層上に、液滴吐出法を用いて、前記第4の撥液層を囲い前記ゲート電極と重なる同心円状の第2のマスクを形成し、
    前記第4の撥液層を除去し、
    前記第2のマスクを用いて、前記第2の半導体層に正又は負の導電型を付与する不純物を添加することにより第3の半導体層を形成し、
    前記第2のマスクを除去し、
    前記第3の半導体層上に、液滴吐出法を用いて、円状の第5の撥液層を形成し、
    前記第2の半導体層上に、液滴吐出法を用いて、前記第5の撥液層を囲う同心円状の第3の導電層を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。
  5. 基板上に、第1の半導体層を形成し、
    前記第1の半導体層上に、正又は負の導電型を付与された第2の半導体層を形成し、
    前記第2の半導体層上に、液滴吐出法を用いて、円状の第1のマスクを形成し、
    前記第1のマスクを用いて、前記第2の半導体層をエッチングすることにより円状の第4の半導体層を形成し、前記第1の半導体層をエッチングすることにより円状の第3の半導体層を形成し、
    前記第4の半導体層上に、液滴吐出法を用いて、円状の第1の導電層を形成し、
    液滴吐出法を用いて、前記第1の導電層上であって、前記第1の導電層を囲う円状の第1の撥液層を形成し、
    前記第4の半導体層上に、液滴吐出法を用いて、前記第1の撥液層を囲う同心円状の第2の導電層を形成し、
    液滴吐出法を用いて、前記第2の導電層と接する第3の導電層を形成し、
    前記第1の撥液層を除去し、
    前記第1の導電層及び前記第2の導電層をマスクとして、前記第4の半導体層をエッチングして同心円状の開口部を有する第6の半導体層を形成し、前記第3の半導体層の一部をエッチングして第5の半導体層を形成し、
    前記第3の導電層上に、液滴吐出法を用いて、第2の撥液層を形成し、
    前記第1乃至第3の導電層上に、液滴吐出法を用いて、第2の撥液層を囲うゲート絶縁層を形成し、
    前記第2の撥液層上に、液滴吐出法を用いて、円状の第3の撥液層を形成し、
    前記ゲート絶縁層上であって前記開口部と重なる位置に、液滴吐出法を用いて、前記第3の撥液層を囲う同心円状のゲート電極を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。
  6. 基板上に、第1の半導体層を形成し、
    前記第1の半導体層上に、正又は負の導電型を付与された第2の半導体層を形成し、
    前記第2の半導体層上に、液滴吐出法を用いて、円状の第1のマスクを形成し、
    前記第1のマスクを用いて、前記第2の半導体層をエッチングすることにより円状の第4の半導体層を形成し、前記第1の半導体層をエッチングすることにより円状の第3の半導体層を形成し、
    前記第4の半導体層上に、液滴吐出法を用いて、円状の第1の導電層を形成し、
    液滴吐出法を用いて、前記第1の導電層上であって、前記第1の導電層を囲う円状の第1の撥液層を形成し、
    前記第4の半導体層上に、液滴吐出法を用いて、前記第1の撥液層を囲う同心円状の第2の導電層を形成し、
    液滴吐出法を用いて、前記第2の導電層と接する第3の導電層を形成し、
    前記第1の撥液層を除去し、
    前記第1の導電層及び前記第2の導電層をマスクとして、前記第4の半導体層をエッチングして同心円状の開口部を有する第6の半導体層を形成し、前記第3の半導体層の一部をエッチングして第5の半導体層を形成し、
    前記第3の導電層上に、液滴吐出法を用いて、第2のマスクを形成し、
    前記第1乃至第3の導電層上に、液滴吐出法を用いて、第2のマスクを囲うゲート絶縁層を形成し、
    前記第2の撥液層上に、液滴吐出法を用いて、円状の第2の撥液層を形成し、
    前記ゲート絶縁層上であって前記開口部と重なる位置に、液滴吐出法を用いて、前記第2の撥液層を囲う同心円状のゲート電極を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。
  7. 基板上に、第1の半導体層を形成し、
    前記第1の半導体層上に、液滴吐出法を用いて、円状の第1のマスクを形成し、
    前記第1のマスクを用いて、前記第1の半導体層をエッチングすることにより円状の第2の半導体層を形成し、
    前記第2の半導体層上に、液滴吐出法を用いて、円状の第1の撥液層を形成し、
    前記第2の半導体層上に、液滴吐出法を用いて、第1の撥液層を囲う同心円状の第2のマスクを形成し、
    前記第1の撥液層を除去し、
    前記第2のマスクを用いて、前記第2の半導体層に正又は負の導電型を付与する不純物を添加することにより第3の半導体層を形成し、
    前記第2のマスクを除去し、
    前記第3の半導体層上に、液滴吐出法を用いて、円状の第1の導電層を形成し、
    液滴吐出法を用いて、前記第1の導電層上であって、前記第1の導電層を囲う円状の第2の撥液層を形成し、
    前記第3の半導体層上に、液滴吐出法を用いて、前記第2の撥液層を囲う同心円状の第2の導電層を形成し、
    液滴吐出法を用いて、前記第2の導電層に接する第3の導電層を形成し、
    前記第2の撥液層を除去することによって、前記第1の導電層と前記第2の導電層の間に同心円状の開口部を形成し、
    前記第1の導電層上に、液滴吐出法を用いて、円状の第3の撥液層を形成し、
    前記第1乃至第3の導電層上に、液滴吐出法を用いて、前記第3の撥液層を囲うゲート絶縁層を形成し、
    前記第3の撥液層上に、液滴吐出法を用いて、円状の第4の撥液層を形成し、
    前記ゲート絶縁層上であって前記開口部と重なる位置に、液滴吐出法を用いて、前記第4の撥液層を囲う同心円状のゲート電極を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。
  8. 基板上に、第1の半導体層を形成し、
    前記第1の半導体層上に、液滴吐出法を用いて、円状の第1のマスクを形成し、
    前記第1のマスクを用いて、前記第1の半導体層をエッチングすることにより円状の第2の半導体層を形成し、
    前記第2の半導体層上に、液滴吐出法を用いて、円状の第1の撥液層を形成し、
    前記第2の半導体層上に、液滴吐出法を用いて、第1の撥液層を囲う同心円状の第2のマスクを形成し、
    前記第1の撥液層を除去し、
    前記第2のマスクを用いて、前記第2の半導体層に正又は負の導電型を付与する不純物を添加することにより第3の半導体層を形成し、
    前記第2のマスクを除去し、
    前記第3の半導体層上に、液滴吐出法を用いて、円状の第2の撥液層を形成し、
    前記第3の半導体層上に、液滴吐出法を用いて、前記第2の撥液層を囲う同心円状の第1の導電層を形成し、
    液滴吐出法を用いて、前記第1の導電層に接する第2の導電層を形成し、
    前記第2の撥液層を除去し、
    前記第2の半導体層上に、液滴吐出法を用いて、円状の第3の撥液層を形成することによって、前記第3の撥液層と前記第1の導電層の間に同心円状の開口部を形成し、
    前記第1及び第2の導電層上に、液滴吐出法を用いて、前記第3の撥液層を囲うゲート絶縁層を形成し、
    前記第3の撥液層を除去し、
    前記第3の撥液層を除去された位置に、液滴吐出法を用いて、円状の第4の撥液層を形成し、
    前記ゲート絶縁層上であって前記開口部と重なる位置に、液滴吐出法を用いて、前記第4の撥液層を囲う同心円状のゲート電極を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。
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