JP2006100325A - 薄膜トランジスタの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 段差のある部位に電極又は配線等を形成する工程を含む薄膜トランジスタの製造方法において、該段差部位に簡便且つ確実に積層膜或いは連結膜を形成することが可能な方法を提供する。
【解決手段】 本発明の製造方法は、半導体層８４上であって当該半導体層８４の略中央部に位置する第１バンク部３１ｂと、半導体層８４の周縁であって、該半導体層８４を取り囲む形にて形成される薄膜部３２と該薄膜部３２を取り囲む形にて形成される厚膜部３３とを有する第２バンク部３１ａと、を含むバンクを形成する工程と、薄膜部３２と第１バンク部３１ｂとに取り囲まれた領域内に、導電材料を含む第１機能液６０を、半導体層８４を覆う形にて配置する工程と、該第１機能液を乾燥させて第１導電膜を得る工程とを含み、その後、薄膜部３２を除去して、該除去領域に第２導電膜を形成することを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、薄膜トランジスタの製造方法に関するものである。

液晶装置等の電気光学装置に使われるスイッチング素子である薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を製造する際、電極又は配線等を形成する工程においてフォトリソグラフィ法が用いられている。このフォトリソグラフィ法は、予めスパッタ法、メッキ、もしくはＣＶＤ法と言った既存成膜法により導電膜を形成した後、基板上にレジストと呼ばれる感光材を塗布し、光照射して現像した後、レジストパターンに応じて導電膜をエッチングすることで機能薄膜の電極又は配線パターンを形成するものである。この一連のフォトリソグラフィ法を利用した機能薄膜の形成、パターンニングは、成膜処理及びエッチング処理時に真空装置等の大掛かりな設備と複雑な工程を必要とし、また材料使用効率が数％程度とそのほとんどを廃棄せざるを得ず、製造コストが高いのみならず、生産性も低い。

これに対して、液体吐出ヘッドから液体材料を液滴状に吐出する液滴吐出法（いわゆるインクジェット法）を用いて、基板上に電極パターン又は配線パターン（薄膜パターン）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）。この方法では、金属微粒子等の導電性微粒子若しくはその前駆体を分散させた機能液である薄膜パターン用インクを基板に直接パターン塗布し、その後熱処理やレーザ照射を行って薄膜の導電膜パターンに変換する。この方法によれば、従来の複雑な成膜処理、フォトリソグラフィ、及びエッチング工程が不要となり、プロセスが大幅に簡単なものになるとともに、原材料の使用量も少なく且つ生産性の向上と言ったメリットがある。
特開２００３−３１７９４５号公報

特許文献１に開示された技術では、形成したい薄膜パターンに応じたバンクを形成し、該バンク間に機能液を吐出後、乾燥若しくは焼成することで薄膜パターンを得るものとしている。このような技術は、単一の薄膜パターンを形成することを目的とするもので、機能液を利用した２つの膜を積層した積層膜、或いは２つの膜を連結した連結膜を形成する技術については述べられていない。

ところで、上記特許文献１に開示されたようなバンクを用いて第１の機能膜を形成した後、該第１の機能膜の側面を含めて第２の機能膜を積層或いは連結しようとした場合、再度フォトリソグラフィによりバンクを形成し直す必要がある。このようなバンク再形成を行うと、フォトリソグラフィを施行する際の精度が問題となったり、工程増加によるコスト増大が問題となる場合がある。他方、機能液を用いて形成する電極若しくは配線の下地に形成しようとする膜厚以上の段差がある場合、機能液を利用した成膜法の特徴として成膜後の膜厚差が著しく大きくなり、膜の短絡等の問題が生じる場合もある。

本発明は、以上のような問題を解決することを課題としており、段差のある部位に機能液を利用した電極又は配線等を形成する工程を含む薄膜トランジスタの製造方法において、該段差部位に簡便且つ確実に積層膜或いは連結膜を形成することが可能な薄膜トランジスタの製造方法を提供することを目的としている。

上記の目的を達成するために、本発明の薄膜トランジスタの製造方法は、基板上にゲート電極を形成するゲート電極形成工程と、形成したゲート電極上にゲート絶縁膜を形成するゲート絶縁膜形成工程と、前記ゲート絶縁膜上に半導体層を形成する半導体層形成工程と、前記半導体層上であって当該半導体層の略中央部に位置する第１バンク部と、前記半導体層の周縁であって、該半導体層を取り囲む形にて形成される薄膜部と該薄膜部を取り囲む形にて形成される厚膜部とを有する第２バンク部と、を含むバンクを形成するバンク形成工程と、前記薄膜部と前記第１バンク部とに取り囲まれた領域内に、導電材料を含む第１機能液を、前記半導体層を覆う形にて配置する第１配置工程と、配置した第１機能液を乾燥させて第１導電膜を得る乾燥工程と、前記乾燥工程の後、前記薄膜部を選択的に除去する薄膜部除去工程と、前記薄膜部を除去した領域に対して、前記第１導電膜と連なる形にて、導電材料を含む第２機能液を配置する第２配置工程と、配置した第２機能液を乾燥させて第２導電膜を得る乾燥工程と、を含むことを特徴とする。

このような薄膜トランジスタの製造方法によると、第１導電膜と、該第１導電膜の少なくとも側面に連結されてなる第２導電膜とを、一度のバンク形成により簡便且つ確実に形成することができるようになる。
具体的には、薄膜部と第１バンク部とに囲まれた領域に第１導電膜が形成される一方、薄膜部が除去された領域に第２導電膜が形成され、第２導電膜は少なくとも第１導電膜の側面部と連なる形で形成される。
これにより第１導電膜の少なくとも側面に第２導電膜が連結された連結膜を得ることができ、しかもバンク形成を２回行うことなく、段差のあるバンクを予め形成する事で、その薄膜部除去により第２導電膜を形成するためのバンクを供するものとしている。
つまり、連結膜を得るために２回のバンク形成工程(フォトリソグラフィー)が必要ないため、コスト低減に寄与することが可能となり、更には２回目のバンクを形成する際の位置合わせ等が必要ないため、精度の高い導電膜パターンを簡便に得ることができるようになる。
なお、第１導電膜は半導体層を覆う形にて形成され、第１バンク部を介して一方がソース電極、他方がドレイン電極として機能するとともに、半導体層を保護するバリア膜としても機能することとなる。そして、該第１導電膜の少なくとも側面に接続されて形成される第２導電膜はソース電極とソース配線を接続する配線、及びドレイン電極とドレイン配線（例えば画素電極等）とを接続する配線として機能することとなる。

ところで、従来、半導体層におけるソース、ドレイン間の保護絶縁をとる目的として、窒化珪素等をプラズマＣＶＤ等により成膜後、フォトリソグラフィ技術によりパターンニングしていたが、本発明では第１導電膜を形成するための第１バンク部をソース電極とドレイン電極とを絶縁する部材として機能させているため、当該絶縁膜をプラズマＣＶＤ等で成膜後、フォトリソグラフィ技術を用い別途パターンニングする必要もなくなる。

なお、薄膜部と厚膜部とを有してなる段差構造の第２バンク部を形成するには、フォトリソグラフィ法にて形成することができ、具体的には段差を有しない膜厚の均一な感光性樹脂層を形成した後、該感光性樹脂層の一部を露光（ハーフ露光）することにより、薄膜部と厚膜部とからなる段差を形成することができる。また、薄膜部の除去工程は、例えばプラズマアッシング等により容易に行うことができる。

本発明の方法においては、特に第１機能液と第２機能液とが同一であることを除外するものではない。つまり、第１機能液と第２機能液とは同一の導電材料（機能材料）及び溶媒を含むものであっても良く、或いは同一の導電材料と異なる溶媒を含むものであっても良い。また、導電材料及び溶媒がそれぞれ第１機能液と第２機能液とで異なるものであっても良い。

本発明の方法において、第１配置工程及び／又は第２配置工程では、例えば液滴吐出装置を用いた液滴吐出法を採用することができる。この場合、バンクで囲まれた領域への機能液の定点配置が確実なものとなる。

また、前記第１配置工程及び／又は前記第２配置工程において、毛細管現象を利用したＣＡＰコート法により機能液を配置することもできる。この場合も、バンクで囲まれた領域への機能液の定点配置を確実に行うことができるようになる。

また、前記バンク形成工程の後に、形成したバンクの表面に撥液処理を行う撥液処理工程を含むものとすることができる。この場合、バンク上に機能液が留まることがなくなり、バンクで囲まれた領域に機能液を確実に配置することができるようになる。

以下、本発明の薄膜トランジスタの製造方法について、その実施形態を図面を参照して説明する。なお、各図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならせてある。

＜第１実施形態＞
薄膜トランジスタの製造方法の一実施形態について、図１及び図２を参照して説明する。以下に示す製造方法では、バンクを形成し、該バンクに囲まれた領域に液滴吐出装置を用いた液滴吐出法により電極パターン及び配線パターンを形成することが特徴となっている。以下、各工程毎に詳細に説明する。

（ゲート電極及びソース配線形成工程）
まず、ゲート電極及びソース配線を所定パターンで形成するために、図１（ａ）に示すように、ガラス基板Ｐ上に所定パターンの開口部３０ａ及び開口部３０ｂを有するバンク３０を形成する。バンク３０は、仕切部材として機能する部材であり、該バンクの形成はリソグラフィ法や印刷法等、任意の方法で行うことができる。例えば、リソグラフィ法を使用する場合は、スピンコート、スプレーコート、ロールコート、ダイコート、ディップコート等所定の方法で、基板Ｐ上に形成するバンクの高さに合わせてアクリル樹脂等の有機系感光性材料を塗布して感光性材料層を形成する。そして、形成したいバンク形状に合わせて感光性材料層に対して紫外線を照射することで、ゲート電極用の開口部３０ａ及びソース配線用の開口部３０ｂを備えたバンク３０を形成する。

次いで、開口部３０ａ内に、銀からなる第１電極層８１と、ニッケルからなる第２導電層８２とを形成し、これら第１電極層８１と第２電極層８２の積層体によりゲート電極８０ａが形成される。一方、開口部３０ｂ内にも、銀からなる第１電極層８６と、ニッケルからなる第２導電層８７とを形成し、これら第１電極層８６と第２電極層８７の積層体によりソース配線８０ｂが形成される。この際、第１電極層８１および８６は、銀以外の金属、例えば銅やアルミニィウム、及び前記金属を主成分とする合金であっても構わない。

（ゲート絶縁膜形成工程）
ゲート電極８０ａ上に窒化珪素からなるゲート絶縁膜８３を形成する。ここでは、プラズマＣＶＤ法により全面成膜した後、フォトリソグラフィ法によりパターン形成するものとしている。この工程において用いる原料ガスとしては、モノシランと一酸化二窒素との混合ガスや、ＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン、Ｓｉ（ＯＣ_２Ｈ_５）_４）と酸素、ジシランとアンモニア等が好適で、形成するゲート絶縁膜８３の膜厚は１５０ｎｍ〜４００ｎｍ程度である。

（半導体層形成工程）
次に、ゲート絶縁膜８３を形成した基板Ｐの全面に、アモルファスシリコン層８４をプラズマＣＶＤ法等により１５０ｎｍ〜２５０ｎｍの厚さに成膜する。この工程において用いる原料ガスとしては、ジシランやモノシランが好適である。続いて、図１（ｂ）に示すように、半導体層８４上には、Ｎ^＋Ｓｉからなる膜厚５０ｎｍ〜１００ｎｍ程度のオーミック層８５を成膜する。その後、前記アモルファスシリコン層およびＮ^＋Ｓｉ層を図１（ｂ）に示すように、フォトリソグラフィ法により所定形状にパターニングし、ソース電極形成予定領域及びドレイン電極形成予定領域にそれぞれ形成するものとしている。

（バンク形成工程）
半導体層８４、Ｎ^＋Ｓｉ層８５を形成した後、ソース電極及びドレイン電極を形成するためのバンクを形成する。バンクは、仕切部材として機能する部材であり、バンクの形成はリソグラフィ法や印刷法等、任意の方法で行うことができる。例えば、リソグラフィ法を使用する場合は、スピンコート、スプレーコート、ロールコート、ダイコート、ディップコート等所定の方法で、形成するバンクの高さに合わせてアクリル樹脂等の有機系感光性材料を塗布して感光性材料層を形成する。

そして、形成したいバンク形状に合わせて感光性材料層に対して紫外線を照射する。ここでは、２種類のバンク、つまり第１バンク部と第２バンク部を形成するものとしているが、まず第１バンク部３１ｂは、図１（ｃ）に示すように、半導体層８４およびＮ^＋Ｓｉ層上であって、該半導体層８４の略中央部に位置するように紫外線照射による感光を行う。詳しくは、第１バンク部３１ｂは、半導体層８４及びＮ^＋Ｓｉ上であってソース電極とドレイン電極とを区画する位置に形成するものとしている。

一方、第２バンク部３１ａは、図１（ｃ）に示すように、半導体層８４の周縁であって、該半導体層８４を取り囲む形にて形成するものとしており、半導体層８４側に位置する薄膜部３２と、該薄膜部３２を取り囲む厚膜部３３とを備えた段差構造を有するものである。このような段差構造を備えた第２バンク部３１ａを形成するためには、異なる照射パターン強度を持つ紫外線を照射し、いわゆるハーフ露光を行うものとしている。

具体的には、露光工程では（図示略）、フォトマスクにスリット等を持たせ所定パターンを有する紫外線Ｌ１（マスクを透過する紫外線の強度を減じてある）を感光性材料層の厚さ方向中間部付近まで照射するものとし、同時に紫外線Ｌ１の照射領域よりも内側であって、相対的に狭面積のパターンを有し、且つ紫外線Ｌ１よりも強度の強い紫外線Ｌ２を感光性材料層の底部（基板Ｐの表面）まで照射する。以上のような露光を感光性材料層に対して行うことで、図１（ｃ）に示すように、相対的に膜厚の小さい薄膜部３２と、相対的に膜厚の大きい厚膜部３３とを有し、形成したい電極パターン（配線パターン）に応じた開口パターンを有する第２バンク部３１ａが形成される。

なお、各バンク部３１ａ，３１ｂ間におけるバンク形成時のレジスト（有機物）残渣を除去するために、残渣処理を施すものとしている。残渣処理としては、紫外線を照射することにより残渣処理を行う紫外線（ＵＶ）照射処理や大気雰囲気中で酸素を処理ガスとするＯ_２プラズマ処理等を選択できるが、ここではＯ_２プラズマ処理を実施する。

具体的には、基板Ｐに対しプラズマ放電電極からプラズマ状態の酸素を照射することで行う。Ｏ_２プラズマ処理の条件としては、例えばプラズマパワーが５０Ｗ〜１０００Ｗ、酸素ガス流量が５０ｍｌ／ｍｉｎ〜１００ｍｌ／ｍｉｎ、プラズマ放電電極に対する基板Ｐの板搬送速度が０．５１０ｍｍ／ｓｅｃ〜１０ｍｍ／ｓｅｃ、基板温度が７０℃〜９０℃とされる。なお、基板Ｐがガラス基板の場合、その表面は電極形成材料に対して親液性を有しているが、本実施の形態のように残渣処理のためにＯ_２プラズマ処理や紫外線照射処理を施すことで、バンク内部の基板の親液性を高めることができる。

（撥液化処理工程）
続いて、各バンク部３１ａ，３１ｂに対し撥液化処理を行い、その表面に撥液性を付与する。撥液化処理としては、例えば大気雰囲気中でテトラフルオロメタンを処理ガスとするプラズマ処理法（ＣＦ_４プラズマ処理法）を採用することができる。ＣＦ_４プラズマ処理の条件は、例えばプラズマパワーが５０ｋＷ〜１０００ｋＷ、４フッ化メタンガス流量が５０ｍｌ／ｍｉｎ〜１００ｍｌ／ｍｉｎ、プラズマ放電電極に対する基体搬送速度が０．５ｍｍ／ｓｅｃ〜１０２０ｍｍ／ｓｅｃ、基体温度が７０℃〜９０℃とされる。なお、処理ガスとしては、テトラフルオロメタン（四フッ化炭素）に限らず、他のフルオロカーボン系のガスを用いることもできる。

このような撥液化処理を行うことにより、各バンク部３１ａ，３１ｂには、これを構成する樹脂中にフッ素基が導入され、高い撥液性が付与される。なお、上述したＯ_２プラズマ処理は、各バンク部３１ａ，３１ｂの形成前に行ってもよいが、アクリル樹脂やポリイミド樹脂等は、Ｏ_２プラズマによる前処理を行った方がよりフッ素化（撥液化）されやすいという性質があるため、各バンク部３１ａ，３１ｂを形成した後にＯ_２プラズマ処理することが好ましい。

なお、各バンク部３１ａ，３１ｂに対する撥液化処理により、先に行われた残渣処理により親液化した基板Ｐ表面に対し多少は影響があるものの、特に基板Ｐがガラス等からなる場合には、撥液化処理によるフッ素基の導入が起こりにくいため、基板Ｐはその親液性、すなわち濡れ性が実質上損なわれることはない。また、各バンク部３１ａ，３１ｂについては、撥液性を有する材料（例えばフッ素基を有する樹脂材料）によって形成することにより、その撥液処理を省略するようにしてもよい。

（第１材料配置工程）
次に、液滴吐出装置による液滴吐出法を用いて、電極形成材料を第１バンク部３１ｂと第２バンク部３１ａの薄膜部３２とに囲まれた領域に塗布する。なお、ここでは、導電性微粒子としてＮｉを用い、溶媒（分散媒）として水およびジエタノールアミンを用いたインク（分散液）を吐出する。

この第１材料配置工程では、液滴吐出装置の液滴吐出ヘッドから電極形成材料を含む液体材料を液滴６０（図１（ｄ））にして吐出し、その液滴６０を第１バンク部３１ｂと薄膜部３２とによって囲まれた領域に配置する。液滴吐出の条件としては、インク重量４ｎｇ／ｄｏｔ、インク速度（吐出速度）５〜７ｍ／ｓｅｃで行った。このとき、各バンク部３１ａ，３１ｂには撥液性が付与されているため、吐出された液滴の一部がバンク部上に載っても、バンク表面が撥液性となっていることによりバンク部から弾かれ、滴下された液状体（液滴）６０は、図１（ｄ）に示すように第１バンク部３１ｂと薄膜部３２に囲まれた領域に流れ落ちるようになる。

ここで、本工程では、液滴吐出法によって液滴吐出ヘッドのノズルから導電性微粒子を含む電極形成用インク（機能液）を液滴状に吐出し、薄膜トランジスタを構成する電極パターンを形成するものとしている。本実施形態で用いる液滴吐出装置としては、図５に示した構成のものを採用することができる。

図５は、本実施形態で用いた液滴吐出装置ＩＪの概略構成を示す斜視図である。
液滴吐出装置ＩＪは、液滴吐出ヘッド１０１と、Ｘ軸方向駆動軸１０４と、Ｙ軸方向ガイド軸１０５と、制御装置ＣＯＮＴと、ステージ１０７と、クリーニング機構１０８と、基台１０９と、ヒータ１１５とを備えている。
ステージ１０７は、この液滴吐出装置ＩＪによりインク（液体材料）を設けられる基板Ｐを支持するものであって、基板Ｐを基準位置に固定する不図示の固定機構を備えている。

液滴吐出ヘッド１０１は、複数の吐出ノズルを備えたマルチノズルタイプの液滴吐出ヘッドであり、長手方向とＹ軸方向とを一致させている。複数の吐出ノズルは、液滴吐出ヘッド１０１の下面にＹ軸方向に並んで一定間隔で設けられている。液滴吐出ヘッド１０１の吐出ノズルからは、ステージ１０７に支持されている基板Ｐに対して、上述した導電性微粒子を含むインクが吐出される。

Ｘ軸方向駆動軸１０４には、Ｘ軸方向駆動モータ１０２が接続されている。Ｘ軸方向駆動モータ１０２はステッピングモータ等であり、制御装置ＣＯＮＴからＸ軸方向の駆動信号が供給されると、Ｘ軸方向駆動軸１０４を回転させる。Ｘ軸方向駆動軸１０４が回転すると、液滴吐出ヘッド１０１はＸ軸方向に移動する。
Ｙ軸方向ガイド軸１０５は、基台１０９に対して動かないように固定されている。ステージ１０７は、Ｙ軸方向駆動モータ１０３を備えている。Ｙ軸方向駆動モータ１０３はステッピングモータ等であり、制御装置ＣＯＮＴからＹ軸方向の駆動信号が供給されると、ステージ１０７をＹ軸方向に移動する。

制御装置ＣＯＮＴは、液滴吐出ヘッド１０１に液滴の吐出制御用の電圧を供給する。また、Ｘ軸方向駆動モータ１０２に液滴吐出ヘッド１０１のＸ軸方向の移動を制御する駆動パルス信号を、Ｙ軸方向駆動モータ１０３にステージ１０７のＹ軸方向の移動を制御する駆動パルス信号を供給する。
クリーニング機構１０８は、液滴吐出ヘッド１０１をクリーニングするものである。クリーニング機構１０８には、図示しないＹ軸方向の駆動モータが備えられている。このＹ軸方向の駆動モータの駆動により、クリーニング機構は、Ｙ軸方向ガイド軸１０５に沿って移動する。クリーニング機構１０８の移動も制御装置ＣＯＮＴにより制御される。
ヒータ１１５は、ここではランプアニールにより基板Ｐを熱処理する手段であり、基板Ｐ上に塗布された液体材料に含まれる溶媒の蒸発及び乾燥を行う。このヒータ１１５の電源の投入及び遮断も制御装置ＣＯＮＴにより制御される。

液滴吐出装置ＩＪは、液滴吐出ヘッド１０１と基板Ｐを支持するステージ１０７とを相対的に走査しつつ基板Ｐに対して液滴を吐出する。ここで、以下の説明において、Ｘ軸方向を走査方向、Ｘ軸方向と直交するＹ軸方向を非走査方向とする。したがって、液滴吐出ヘッド１０１の吐出ノズルは、非走査方向であるＹ軸方向に一定間隔で並んで設けられている。なお、図５では、液滴吐出ヘッド１０１は、基板Ｐの進行方向に対し直角に配置されているが、液滴吐出ヘッド１０１の角度を調整し、基板Ｐの進行方向に対して交差させるようにしてもよい。このようにすれば、液滴吐出ヘッド１０１の角度を調整することで、ノズル間のピッチを調節することが出来る。また、基板Ｐとノズル面との距離を任意に調節することが出来るようにしてもよい。

図６は、ピエゾ方式による液体材料の吐出原理を説明するための図である。
図６において、液体材料（電極形成用インク又は機能液）を収容する液体室１２１に隣接してピエゾ素子１２２が設置されている。液体室１２１には、液体材料を収容する材料タンクを含む液体材料供給系１２３を介して液体材料が供給される。ピエゾ素子１２２は駆動回路１２４に接続されており、この駆動回路１２４を介してピエゾ素子１２２に電圧を印加し、ピエゾ素子１２２を変形させることにより、液体室１２１が変形し、ノズル１２５から液体材料が吐出される。この場合、印加電圧の値を変化させることにより、ピエゾ素子１２２の歪み量が制御される。また、印加電圧の周波数を変化させることにより、ピエゾ素子１２２の歪み速度が制御される。ピエゾ方式による液滴吐出は材料に熱を加えないため、材料の組成に影響を与えにくいという利点を有する。

本実施形態で用いる電極形成用インクは、導電性微粒子を分散媒に分散させた分散液、若しくはその前駆体からなるものである。導電性微粒子として、例えば金、銀、銅、パラジウム、ニオブ及びニッケルのうちのいずれかを含有する金属微粒子の他、これらの前駆体、合金、酸化物、並びに導電性ポリマーやインジウム錫酸化物等の微粒子などが用いられる。これらの導電性微粒子は、分散性を向上させるために表面に有機物などをコーティングして使うこともできる。導電性微粒子の粒径は１ｎｍ〜０．１μｍ程度であることが好ましい。０．１μｍより大きいと、後述する液体吐出ヘッド１０１のノズルに目詰まりが生じるおそれがあるだけでなく、得られる膜の緻密性が悪化する可能性がある。また、１ｎｍより小さいと、導電性微粒子に対するコーティング剤の体積比が大きくなり、得られる膜中の有機物の割合が過多となる。

分散媒としては、上記の導電性微粒子を分散できるもので、凝集を起こさないものであれば特に限定されない。例えば、水の他に、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールなどのアルコール類、ｎ−ヘプタン、ｎ−オクタン、デカン、ドデカン、テトラデカン、トルエン、キシレン、シメン、デュレン、インデン、ジペンテン、テトラヒドロナフタレン、デカヒドロナフタレン、シクロヘキシルベンゼンなどの炭化水素系化合物、またエチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールメチルエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、１，２−ジメトキシエタン、ビス（２−メトキシエチル）エーテル、ｐ−ジオキサンなどのエーテル系化合物、さらにプロピレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、シクロヘキサノンなどの極性化合物を例示できる。これらのうち、微粒子の分散性と分散液の安定性、また液滴吐出法（インクジェット法）への適用の容易さの点で、水、アルコール類、炭化水素系化合物、エーテル系化合物が好ましく、より好ましい分散媒としては、水、炭化水素系化合物を挙げることができる。

上記導電性微粒子の分散液の表面張力は０．０２Ｎ／ｍ〜０．０７Ｎ／ｍの範囲内であることが好ましい。インクジェット法にて液体を吐出する際、表面張力が０．０２Ｎ／ｍ未満であると、インク組成物のノズル面に対する濡れ性が増大するため飛行曲りが生じやすくなり、０．０７Ｎ／ｍを超えるとノズル先端でのメニスカスの形状が安定しないため吐出量や、吐出タイミングの制御が困難になる。表面張力を調整するため、上記分散液には、基板との接触角を大きく低下させない範囲で、フッ素系、シリコーン系、ノニオン系などの表面張力調節剤を微量添加するとよい。ノニオン系表面張力調節剤は、液体の基板への濡れ性を向上させ、膜のレベリング性を改良し、膜の微細な凹凸の発生などの防止に役立つものである。上記表面張力調節剤は、必要に応じて、アルコール、エーテル、エステル、ケトン等の有機化合物を含んでもよい。

上記分散液の粘度は１ｍＰａ・ｓ〜５０ｍＰａ・ｓであることが好ましい。インクジェット法を用いて液体材料を液滴として吐出する際、粘度が１ｍＰａ・ｓより小さい場合にはノズル周辺部がインクの流出により汚染されやすく、また粘度が５０ｍＰａ・ｓより大きい場合は、ノズル孔での目詰まり頻度が高くなり円滑な液滴の吐出が困難となるだけでなく、液滴の吐出量が減少する。

（中間乾燥工程）
電極形成用インクからなる液滴を吐出した後、分散媒の除去のため、必要に応じて乾燥処理をする。乾燥処理は、例えば基板Ｐを加熱する通常のホットプレート、電気炉などによる加熱処理によって行うことができる。本実施形態では、例えば１８０℃加熱を６０分間程度行う。この加熱はＮ_２雰囲気下など、必ずしも大気中で行う必要はない。

また、この乾燥処理は、ランプアニールによって行うこともできる。ランプアニールに使用する光の光源としては、特に限定されないが、赤外線ランプ、キセノンランプ、ＹＡＧレーザ、アルゴンレーザ、炭酸ガスレーザ、ＸｅＦ、ＸｅＣｌ、ＸｅＢｒ、ＫｒＦ、ＫｒＣｌ、ＡｒＦ、ＡｒＣｌなどのエキシマレーザなどを光源として使用することができる。これらの光源は一般には、出力１０Ｗ〜５０００Ｗの範囲のものが用いられるが、本実施形態では１００Ｗ〜１０００Ｗの範囲で十分である。この中間乾燥工程を行うことにより、図２（ａ）に示すように、所望の電極パターン６１ａ，６１ｂが形成される。なお、ここでは電極６１ａがソース電極として、電極６１ｂがドレイン電極として機能することとなる。

（薄膜部除去工程）
次に、基板Ｐ上に形成されたバンク部のうち薄膜部３２を選択除去する。具体的には、アッシングにより除去するものとしている。アッシング処理としては、プラズマアッシングやオゾンアッシング等を採用できる。プラズマアッシングは、プラズマ化した酸素ガス等のガスとバンクとを反応させ、バンクを気化させて剥離・除去するものである。バンクは炭素、酸素、水素から構成される固体の物質であり、これが酸素プラズマと化学反応することでＣＯ_２、Ｈ_２Ｏ、Ｏ_２となり、全て気体として剥離することができる。一方、オゾンアッシングの基本原理はプラズマアッシングと同じであり、Ｏ_３（オゾン）を分解して反応性ガスの活性酸素に変え、この活性酸素とバンクとを反応させる。活性酸素と反応したバンクは、ＣＯ_２、Ｈ_２Ｏ、Ｏ_２となり、全て気体として剥離される。

なお、薄膜部３２を選択的に剥離するために、Ｏ_２プラズマ処理の条件としては、例えばプラズマパワーが５００Ｗ〜１０００Ｗ、酸素ガス流量が５０ｍｌ／ｍｉｎ〜１００ｍｌ／ｍｉｎ、プラズマ放電電極に対する基板Ｐの板搬送速度を０．５１０ｍｍ／ｓｅｃ〜１０ｍｍ／ｓｅｃ、基板温度が７０℃〜９０℃とした。このようなアッシング剥離処理を施すことにより、図２（ｂ）に示すように薄膜部３２が選択的に除去されることとなる。

（第２材料配置工程）
次に、液滴吐出装置ＩＪによる液滴吐出法を用いて、配線パターン形成材料を上記薄膜部３２が選択除去された領域に塗布する。なお、ここでは、導電性微粒子として銀を用い、溶媒（分散媒）としてジエチレングリコールジエチルエーテルを用いたインク（分散液）を吐出する。

この第２材料配置工程では、液滴吐出ヘッドから配線パターン形成材料を含む液体材料を液滴にして吐出し、その液滴を基板Ｐ上の薄膜部３２が除去された領域に配置する。液滴吐出の条件としては、インク重量４ｎｇ／ｄｏｔ、インク速度（吐出速度）５ｍ／ｓｅｃ〜７ｍ／ｓｅｃで行った。このとき、バンク部３１ａ，３１ｂには撥液性が付与されているため、吐出された液滴の一部がバンク部３１ａ，３１ｂ上に載っても、バンク表面が撥液性となっていることによりバンク部３１ａ，３１ｂから弾かれ、滴下された液状体は、厚膜部３３と第１バンク部３１ｂとに囲まれた領域に流れ落ちるようになる。

（中間乾燥工程）
液滴を吐出した後、分散媒の除去のため、必要に応じて乾燥処理をする。乾燥処理は、例えば基板Ｐを加熱する通常のホットプレート、電気炉などによる加熱処理によって行うことができる。本実施形態では、例えば１８０℃加熱を６０分間程度行う。この加熱はＮ_２雰囲気下など、必ずしも大気中で行う必要はない。

また、この乾燥処理は、ランプアニールによって行うこともできる。ランプアニールに使用する光の光源としては、特に限定されないが、赤外線ランプ、キセノンランプ、ＹＡＧレーザ、アルゴンレーザ、炭酸ガスレーザ、ＸｅＦ、ＸｅＣｌ、ＸｅＢｒ、ＫｒＦ、ＫｒＣｌ、ＡｒＦ、ＡｒＣｌなどのエキシマレーザなどを光源として使用することができる。これらの光源は一般には、出力１０Ｗ〜５０００Ｗの範囲のものが用いられるが、本実施形態では１００Ｗ〜１０００Ｗの範囲で十分である。この中間乾燥工程を行うことにより、図２（ｃ）に示すように、所望の配線パターン６２，６３が形成される。なお、ここでは配線パターン６２がドレイン電極６１ｂと図示しない画素電極等とを接続するための配線、配線パターン６３がソース電極６１ａとソース配線８０ｂとを接続するための配線である。

（焼成工程）
吐出工程後の乾燥膜は、微粒子間の電気的接触をよくするために、分散媒を完全に除去する必要がある。また、導電性微粒子の表面に分散性を向上させるために有機物などのコーティング剤がコーティングされている場合には、このコーティング剤も除去する必要がある。そのため、吐出工程後の基板には熱処理及び／又は光処理が施される。

熱処理及び／又は光処理は通常大気中で行われるが、必要に応じて、窒素、アルゴン、ヘリウムなどの不活性ガス雰囲気中で行うこともできる。熱処理及び／又は光処理の処理温度は、分散媒の沸点（蒸気圧）、雰囲気ガスの種類や圧力、微粒子の分散性や酸化性等の熱的挙動、コーティング剤の有無や量、基材の耐熱温度などを考慮して適宜決定される。例えば、有機物からなるコーティング剤を除去するためには、約３００℃で焼成することが必要であるが、薄膜トランジスタの特性シフトを防止するため、前記熱処理は２５０℃以下で行う事が好ましい。また、プラスチックなどの基板を使用する場合には、室温〜１００℃で行うことが好ましい。以上の工程により、吐出工程後の乾燥膜は微粒子間の電気的接触が確保され、導電性膜に変換される。

以上のような工程により、図２（ｃ）に示すような薄膜トランジスタが形成されることとなる。本実施の形態では、電極６１ａ，６１ｂと、該電極６１ａ，６１ｂの少なくとも側面に連結されてなる配線６３，６２とを、一度のバンク形成により一括形成するものとしている。具体的には、薄膜部３２と第１バンク部３１ａとに囲まれた領域に電極６１ａ，６１ｂが形成される一方、薄膜部３２が除去された領域に配線６３，６２が形成され、各配線６３，６２は少なくとも電極６１ａ，６１ｂの側面部と連なる形で形成される。これによりバンク形成を２回行うことなく、段差のあるバンク３１ｂを予め形成しておいて、その薄膜部３２を除去することにより、配線６３，６２を形成するためのバンクを供するものとしている。

つまり、本実施形態の製造方法によると、２回のバンク形成工程が必要ないため、コスト低減に寄与することが可能となり、更には２回目のバンクを形成する際の位置合わせ等が必要ないため、位置精度の高い電極及び配線パターンを簡便に得ることができるようになる。また、本実施形態では、第１バンク部３１ａがソース電極６１ａとドレイン電極６１ｂとを分離する部材（絶縁材）として機能しており、当該絶縁材を別途形成する工程も省略されている。さらに、本実施形態の第１バンク部３１ａは、半導体層８４及びオーミック層８５を保護する保護膜としても機能している。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の薄膜トランジスタの製造方法について、その第２実施形態を図３及び図４を参照して説明する。以下に示す製造方法では、バンクを形成し、該バンクに囲まれた領域に液滴吐出装置を用いた液滴吐出法により電極パターン及び配線パターンを形成することが特徴となっている。以下、各工程毎に詳細に説明する。

（ゲート電極形成工程）
上述した第１実施形態と同様の方法で、図３（ａ）に示したような開口部３０ａを備えたバンク３０を形成し、該開口部３０ａ内にゲート電極８０ａを形成する。具体的には、開口部３０ａ内に銀からなる第１電極層８１と、ニッケルからなる第２導電層８２とを形成し、これら第１電極層８１と第２電極層８２の積層によりゲート電極８０ａを形成する。

（ゲート絶縁膜形成工程）
次に、ゲート電極８０ａを含むバンク（絶縁膜）３０上に窒化珪素からなるゲート絶縁膜８３を形成する。成膜方法は第１実施形態と同様、プラズマＣＶＤ法によるもので、ここでは基板Ｐ上の全面に成膜するものとしている。

（半導体層形成工程）
次に、ゲート絶縁膜８３を形成した基板Ｐの全面に、アモルファスシリコン層８４をプラズマＣＶＤ法等により１５０ｎｍ〜２５０ｎｍの厚さに成膜する。この工程において用いる原料ガスとしては、ジシランやモノシランが好適である。続いて、図３（ｂ）に示すように、半導体層８４上には、Ｎ^＋Ｓｉからなる膜厚５０ｎｍ〜１００ｎｍ程度のオーミック層８５を成膜する。その後、前記アモルファスシリコン層およびＮ^＋Ｓｉ層を図３（ｂ）に示すように、フォトリソグラフィ法により所定形状にパターニングし、ソース電極形成予定領域及びドレイン電極形成予定領域にそれぞれ形成するものとしている。

（バンク形成工程）
上述した第１実施形態と同様の方法で、図３（ｃ）に示したような開口パターンを備えた第１バンク部３１ｂ及び第２バンク部３１ａを形成する。特に第２バンク部３１ａについては、感光性材料層を形成した後、ハーフ露光を行うことで、薄膜部３２と厚膜部３３とを有する段差構造を備えたバンクとして形成する。但し、薄膜部３２はソース電極形成領域には形成しないものとしている。なお、ここでも、バンク形成時のレジスト（有機物）残渣を除去するために、基板Ｐに対して残渣処理を施してもよい。

（撥液化処理工程）
続いて、バンク３５に対し撥液化処理を行い、その表面に撥液性を付与するものとしてもよい。撥液化処理としては、第１実施形態と同様、例えば大気雰囲気中でテトラフルオロメタンを処理ガスとするプラズマ処理法（ＣＦ_４プラズマ処理法）を採用することができる。

（第１材料配置工程）
次に、液滴吐出装置による液滴吐出法を用いて、電極形成材料を第１バンク部３１ｂと第２バンク部３１ａとに囲まれた領域に塗布する。なお、ここでは、導電性微粒子としてニッケルを用い、溶媒（分散媒）として水およびジエタノールアミンを用いたインク（分散液）を吐出する。

この第１材料配置工程では、図５に示したような液滴吐出装置ＩＪの液滴吐出ヘッド１０１から電極形成材料を含む液体材料を液滴６１（図３（ｄ））にして吐出し、その液滴６１を第１バンク部３１ｂと第２バンク部３１ａとによって囲まれた領域に配置する。液滴吐出の条件としては、インク重量４ｎｇ／ｄｏｔ、インク速度（吐出速度）５〜７ｍ／ｓｅｃで行った。このとき、各バンク部３１ａ，３１ｂには撥液性が付与されているため、吐出された液滴の一部がバンク部上に載っても、バンク表面が撥液性となっていることによりバンク部から弾かれ、滴下された液状体（液滴）６１は、図１（ｄ）に示すように第１バンク部３１ｂと第２バンク部３１ａに囲まれた領域に流れ落ちるようになる。

（中間乾燥工程）
電極形成用インクからなる液滴を吐出した後、分散媒の除去のため、必要に応じて乾燥処理をする。乾燥処理は、例えば基板Ｐを加熱する通常のホットプレート、電気炉などによる加熱処理によって行うことができる。本実施形態では、例えば１８０℃加熱を６０分間程度行う。この加熱はＮ_２雰囲気下、減圧下など、必ずしも大気中で行う必要はない。

また、この乾燥処理は、ランプアニールによって行うこともできる。ランプアニールに使用する光の光源としては、特に限定されないが、赤外線ランプ、キセノンランプ、ＹＡＧレーザ、アルゴンレーザ、炭酸ガスレーザ、ＸｅＦ、ＸｅＣｌ、ＸｅＢｒ、ＫｒＦ、ＫｒＣｌ、ＡｒＦ、ＡｒＣｌなどのエキシマレーザなどを光源として使用することができる。これらの光源は一般には、出力１０Ｗ〜５０００Ｗの範囲のものが用いられるが、本実施形態では１００Ｗ〜１０００Ｗの範囲で十分である。この中間乾燥工程を行うことにより、図４（ａ）に示すように、所望の電極パターン６１ａ，６１ｂが形成される。なお、ここでは電極６１ａがソース電極として、電極６１ｂがドレイン電極として機能することとなる。

（第２材料配置工程）
次に、液滴吐出装置ＩＪによる液滴吐出法を用いて、配線パターン形成材料を上記電極６１ａ，６１ｂが形成された領域に塗布する。なお、ここでは、導電性微粒子として銀を用い、溶媒（分散媒）としてジエチレングリコールジエチルエーテルを用いたインク（分散液）６５を図４（ｂ）に示すように吐出する。

（中間乾燥工程）
液滴を吐出した後、分散媒の除去のため、必要に応じて乾燥処理をする。乾燥処理は、例えば基板Ｐを加熱する通常のホットプレート、電気炉などによる加熱処理によって行うことができる。本実施形態では、例えば１８０℃加熱を６０分間程度行う。この加熱はＮ_２雰囲気下など、必ずしも大気中で行う必要はない。この中間乾燥工程を行うことにより、図４（ｃ）に示すように、所望の配線パターン６６，６７が形成される。なお、ここでは配線パターン６７がドレイン電極６１ｂと図示しない画素電極等とを接続するための配線、配線パターン６６がソース電極６１ａと図示しないソース配線とを接続するための配線である。

（薄膜部除去工程）
続いて、第２バンク部３１ａのうち薄膜部３２を除去する。ここでは第１実施形態と同様にアッシングにより選択除去を行なっている。

（第３材料配置工程）
そして、上記薄膜部３２を除去した領域には、図４（ｄ）に示すように、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）からなる例えば画素電極等に用いる導電膜６８を形成するものとしている。なお画素電極形成用のインクは、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＦＴＯ等の透明導電微粒子の分散液、及び前記材料の前駆体もしくは有機化合物を分散したインクでも構わない。この場合も上述した液滴吐出装置ＩＪを用いて塗布することができる。

（焼成工程）
吐出工程後の乾燥膜は、微粒子間の電気的接触をよくするために、分散媒を完全に除去する必要がある。また、導電性微粒子の表面に分散性を向上させるために有機物などのコーティング剤がコーティングされている場合には、このコーティング剤も除去する必要がある。そのため、吐出工程後の基板には熱処理及び／又は光処理が施される。

熱処理及び／又は光処理は通常大気中で行われるが、必要に応じて、窒素、アルゴン、ヘリウムなどの不活性ガス雰囲気中で行うこともできる。熱処理及び／又は光処理の処理温度は、分散媒の沸点（蒸気圧）、雰囲気ガスの種類や圧力、微粒子の分散性や酸化性等の熱的挙動、コーティング剤の有無や量、基材の耐熱温度などを考慮して適宜決定される。例えば、有機物からなるコーティング剤を除去するためには、約３００℃で焼成することが必要であるが、薄膜トランジスタの特性シフトを防止するため、前記熱処理は２５０℃以下で行う事が好ましい。また、プラスチックなどの基板を使用する場合には、室温〜１００℃で行うことが好ましい。以上の工程により、吐出工程後の乾燥膜は微粒子間の電気的接触が確保され、導電性膜に変換される。

以上のような工程により、図４（ｄ）に示すような薄膜トランジスタが形成されることとなる。本実施の形態では、残存する第２バンク部の厚膜部３３が、ソース電極６１ａと導電膜６８とを絶縁する絶縁膜として機能し、同じく残存する第１バンク部３１ｂが、半導体層８４を保護する保護膜として機能している。

なお、上記第１実施形態及び第２実施形態では、液滴（機能液）を配置するために液滴吐出装置を用いた液滴吐出法を採用しているが、その他の方法として、例えば図７に示すようなＣａｐコート法を採用することもできる。Ｃａｐコート法は毛細管現象を利用した成膜法で、塗布液７０にスリット７１を差し込み、その状態で塗布液面を上昇させるとスリット７１の上端に液盛７２が生成される。この液盛７２に対して基板Ｐを接触させ、所定方向に基板Ｐを平行移動させることにより、塗布液７０を基板Ｐ面に塗布することができる。

また、本実施形態では、第１材料（電極）の焼成と第２材料（配線）の焼成とを同時に行うものとしているが、第１材料を焼成した後、第２材料を配置するものとしても良い。この場合、形成した第１材料の、第２材料配置工程における溶媒（分散媒）に対する安定性が向上することとなる。

さらに、各実施形態で示した薄膜トランジスタの製造方法は、薄膜トランジスタを具備した各種電気光学装置の製造方法に適用することができる。例えば、液晶装置、有機エレクトロルミネッセンス表示装置、プラズマ表示装置等の薄膜トランジスタを形成する際に採用するのが好適である。

第１実施形態の配線パターン形成工程を示す断面模式図。 図１に続く配線パターンの形成工程を示す断面模式図。 第２実施形態の配線パターン形成工程を示す断面模式図。 図３に続く配線パターンの形成工程を示す断面模式図。 液滴吐出装置の概略斜視図。 ピエゾ方式による液状体の吐出原理を説明するための模式図。 Ｃａｐコート法を説明するための断面模式図。

符号の説明

Ｐ…基板、８０ａ…ゲート電極、８３…ゲート絶縁膜、８４…半導体層、３１ｂ…第１バンク部、３２…薄膜部、３３…厚膜部、３１ａ…第２バンク部、６０…第１機能液、６１ａ…ソース電極（第１導電膜）、６１ｂ…ドレイン電極（第１導電膜）、６２，６３…配線（第２導電膜）、Ｐ…基板（ガラス基板）

Claims (8)

1. 基板上にゲート電極を形成するゲート電極形成工程と、
   形成したゲート電極上にゲート絶縁膜を形成するゲート絶縁膜形成工程と、
   前記ゲート絶縁膜上に半導体層を形成する半導体層形成工程と、
   前記半導体層上であって当該半導体層の略中央部に位置する第１バンク部と、前記半導体層の周縁であって、該半導体層を取り囲む形にて形成される薄膜部と該薄膜部を取り囲む形にて形成される厚膜部とを有する第２バンク部と、を含むバンクを形成するバンク形成工程と、
   前記薄膜部と前記第１バンク部とに取り囲まれた領域内に、導電材料を含む第１機能液を、前記半導体層を覆う形にて配置する第１配置工程と、
   配置した第１機能液を乾燥させて第１導電膜を得る乾燥工程と、
   前記乾燥工程の後、前記薄膜部を選択的に除去する薄膜部除去工程と、
   前記薄膜部を除去した領域に対して、前記第１導電膜と連なる形にて、導電材料を含む第２機能液を配置する第２配置工程と、
   配置した第２機能液を乾燥させて第２導電膜を得る乾燥工程と、を含むことを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
2. 前記第１導電膜がソース電極及び／又はドレイン電極を構成することを特徴とする請求項１に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
3. 前記バンク形成工程において、前記第１バンク部がソース電極とドレイン電極とを分離するように、前記半導体層の略中央部に当該バンクを形成することを特徴とする請求項１又は２に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
4. 前記バンク形成工程において、膜厚の均一な感光性樹脂層を形成した後、該感光性樹脂層の露光時、露光強度を基板面内で変化させる事により、前記薄膜部及び前記厚膜部を形成することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
5. 前記バンク形成工程の後に、形成したバンクの表面に撥液処理を行う撥液処理工程を含むことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
6. 前記第１配置工程及び／又は前記第２配置工程において、液滴吐出装置を用いた液滴吐出法により機能液を配置することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
7. 前記第１配置工程及び／又は前記第２配置工程において、毛細管現象を利用したＣＡＰコート法により機能液を配置することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
8. 前記薄膜部除去工程において、アッシングにより当該薄膜部を除去することを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の薄膜トランジスタの製造方法。

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