JP5238641B2

JP5238641B2 - 半導体装置の作製方法

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Publication number: JP5238641B2
Application number: JP2009189868A
Authority: JP
Inventors: 舜平山崎; 徹高山; 哲司山口
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2003-05-16
Filing date: 2009-08-19
Publication date: 2013-07-17
Anticipated expiration: 2024-05-17
Also published as: US7192859B2; US20070178687A1; US7575993B2; US20050026410A1; JP2009290227A

Description

本発明は配線、導電層を作製する技術に関し、特に絶縁表面上に液滴吐出法を用いて配
線や導電層、半導体装置及び表示装置を作製する技術に関する。

絶縁表面上の薄膜を用いて形成された薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）は集積回路等に広く
応用されている。そのうち、ＴＦＴを使用した表示パネルは、特に大型の表示装置に用途
が大きく拡大していることから、更に、画面サイズの高精細化、高開口率化、高信頼性、
大型化の要求が高まっている。

また、それらの要求に対する研究も進んできており、これからはそれら要求に応えるの
はもちろん、コスト的にも秀でた製品を作製することがより競争力をつけるためには必須
の条件となりつつある。

このような薄膜トランジスタにおける配線の作製方法としては、基板の全面に導電層の
被膜を形成し、その後マスクを用いてエッチング処理を行う方法がある（特許文献１参照
）。

また、高機能化に対する要求も高まっており、パネルと同一基板上に駆動回路やＣＰＵ
等を同時に形成する試みもなされている。

特開２００２-３５９２４６号公報

上記の特許文献１のように配線を形成する場合、ＩＣＰエッチング装置を例に挙げると
、バイアス電力密度、ＩＣＰ電力密度、圧力、エッチングガスの総流量、酸素添加率およ
び下部電極の温度などのエッチング条件によってレジストと導電層との選択比が変化し、
基板内で導電層の幅や長さがばらつく場合がある。

また、エッチング処理を行う場合、フォトレジスト等を用いたマスクを作製する工程が
必要となるため、工程が長くなってしまう。さらに、一旦全面に導電層を形成後、所望の
形状になるようにエッチング処理を行うため、無駄となる材料が発生する。特に、パター
ニングの際に使用するレジスト材料はその価格が非常に高価であることもあり、最終的な
製品のコストに大きな影響を及ぼす一因となっている。

その上、エッチングされる部分、もしくは使用しない部分に用いられる材料は除去され
、廃液となる。近年は、環境に関する意識も高まってきているため、適切な処理を行い、
適切に廃棄することが必須となるが、それには大きな設備投資と費用がかかってしまう。
これも、商品の低価格化を目指すためには大きな障害となる。もちろん、それら材料はた
だ捨てられるのみであるため、資源の無駄ともなっている。

このような問題は、メータ角の大型基板上に配線を形成する場合に、より深刻な問題と
なる。

これに対し、最近液滴吐出法を用いて、基板上に直接パターニングを施す方法が検討さ
れ始めている。これに関しては、例えば金属の超微粒子を溶液に分散させた特殊なインク
を用いて、直接基板上に配線あるいは電極パターンを形成する方法等が考えられている。
また、従来のフォトリソグラフィ法のようにマスクを用いてパターニングを行う代わりに
、直接液滴吐出法でレジストを吐出しパターンを形成する方法も提案されている。

しかしながら、液滴吐出法を用いて配線を形成すると、コンタクトホールに完全に充填
ができなかったり、段差が発生してしまったりすることが考えられる。コンタクトホール
が完全に充填できていないとその部分のコンタクトがとれず断線した状態になってしまう
恐れがある。また、コンタクトがとれていたとしても、高抵抗化したり、中に取り込まれ
ている気体（空気など）が後の工程において加熱をした際に膨張して不都合を引き起こし
てしまったりする恐れががある。段差に関しては、大きな段差が発生したまま層を積み重
ねてゆき、凹部同士、凸部同士が重なると段差も大きくなり、最終的には断線などの不良
を起こす原因となる。これらのことは信頼性の面で大きな問題である。

さらに、導電性組成物を含む液滴が基板に着弾してから薄膜パターンになるまでの現象
は非常に複雑であり、乾燥課程がその特性に大きく関係する。すなわち、着弾した液滴が
乾燥した後、どのような形状を取るかにより特性が変化し、それは液滴の乾燥課程に依存
するのである。この乾燥課程を制御するのは非常に困難であり、安定した製品を提供する
ための一つの大きな課題となる。

このような問題を鑑み、本発明では信頼性とコストパフォーマンスに秀でた半導体装置
を提供するための配線形成法を提供することを目的とする。さらに、本発明の配線形成法
を用いた半導体装置の作製方法、表示装置の作製方法を提供することを目的とする。

そこで本発明は、液滴吐出法により配線を形成する配線の作製方法において、配線を作製
した後リフローする。

これにより、平坦化、リペア及び配線形状を整えることができ、信頼性とコストパフォ
ーマンスに秀でた半導体装置を提供するための配線形成法、半導体装置の作製方法、表示
装置の作製方法を提供することが可能となる。

本発明は、液滴吐出法を用いた配線の形成方法において、下層部とのコンタクトを形成す
る開口部が設けられた絶縁膜上に、液滴吐出法により導電性組成物よりなる液滴を滴下す
ることで少なくとも前記開口部を含む位置に配線を作製し、前記配線が作製された基板に
加熱処理を行うことで、前記開口部上の前記配線の表面位置とそれ以外の部分の前記配線
の表面位置における高さを概略一致させることを特徴とする。

また、本発明は、液滴吐出法を用いた配線の形成方法において、下層部とのコンタクトを
形成する開口部が設けられた絶縁膜上に、液滴吐出法により導電性組成物よりなる液滴を
滴下することで少なくとも前記開口部を含む位置に配線を作製し、前記配線が作製された
基板に加熱処理を行うことで前記開口部を充填することを特徴とする。

また、本発明は、液滴吐出法を用いた配線の形成方法において、下層部とのコンタクトを
形成する開口部が設けられた絶縁膜上に、液滴吐出法により導電性組成物よりなる液滴を
滴下することで少なくとも前記開口部を含む位置に配線を作製し、前記配線が作製された
基板に加熱処理を行うことで、前記開口部上の前記配線の表面位置とそれ以外の部分の前
記配線の表面位置における高さを概略一致させ、かつ前記開口部を充填することを特徴と
する。

また、本発明は、上記構成において、前記加熱処理の後、前記配線上にマスクを形成し、
前記マスクを用いて前記配線のエッチングを行うことを特徴とする。

また、本発明は、上記構成において、前記配線が形成される前に前記基板上に隔壁を形成
し、前記液滴吐出法により形成される配線は前記隔壁に囲まれた内部に形成されることを
特徴とする。

また、本発明は、上記構成において、前記マスクは液滴吐出法により形成されることを特
徴とする。

また、本発明は、上記構成において、前記隔壁は液滴吐出法により作製されることを特徴
とする。

また、本発明は、上記構成において、前記配線を作製する工程は減圧下で行われることを
特徴とする。

また、本発明は、上記構成において、前記加熱処理はランプを用いて行うことを特徴とす
る。

また、本発明は、上記構成において、前記加熱処理はレーザを照射することにより行うこ
とを特徴とする。

また、本発明は、上記構成において、前記導電性組成物は、ナノメタル粒子を含む材料を
溶媒に分散させたものであることを特徴とする。

また、本発明は、上記されたの配線の作成方法を用いたことを特徴とする表示装置の作成
方法である。

本発明を利用することによって配線の凹凸やコンタクト不良を大幅に低減することが可
能となり、製品の信頼性、安定性が大幅に向上する。

また、液滴吐出法により配線を形成しているため、材料を必要部分にのみ塗布することが
可能となり、材料費の削減につながる。さらに配線のエッチングによる廃液もなくなるた
め、廃棄物処理に要する負担も軽くなり製品の低価格化に貢献することができる。

実施の形態１を表す図。実施の形態２を表す図。実施の形態３を表す図。実施の形態４を表す図。実施例１を表す図。実施例１を表す図。実施例２を表す図。実施例２を表す図。実施例４を表す図。実施例５を表す図。液滴吐出法による多層配線形成の例を表す図。液滴吐出法によるコンタクトホール形成の例を表す図。本発明に用いられる装置を表す図。コンピュータ制御に関するブロック図。電子機器の一例を表す図。電子機器の一例を表す図。多層配線形成の例を表す図。実施の形態４を表す図。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。但し、本発明は多
くの異なる態様で実施することが可能であり、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱する
ことなくその形態及び詳細を様々に変更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。

（実施の形態１）
図１（Ａ）に本発明の実施の一形態を示す。基板１０１上に形成された下地絶縁膜１０
２上の導電層１０３に層間絶縁膜１０４を介して導通をとる例を示す。

層間絶縁膜１０４に形成された下層部とのコンタクトを形成する開口部であるコンタク
トホール１１１上にインクジェットのノズル１０５より導電性組成物をが分散した液滴１
０６を滴下し、配線１０７を形成する。その際、層間絶縁膜１０４に下層の導電層１０３
の形状を反映して形成された凸部を反映した配線上の凸部１１２、コンタクトホールの形
状を反映して形成された凹部１１３により、段差１１４が形成されてしまう。

この段差１１４は何らかの平坦化の処理を行わないとそのまま上層に反映されていって
しまう。表示装置の画素部で大きな段差が発生してしまうと表示ムラや欠陥の原因となる
ことがある。また、ＣＰＵなど高密度に集積する必要がある場合に有効である多層配線を
形成する場合にも、段差が存在すると積層するうちに段差が深くなり、断線などによる不
良が発生しやすくなる。

そこで、液滴吐出法により形成された配線１１５に、配線に使用されている導電性組成
物の軟化点以上の温度をかけてリフローする。配線に使用された導電性組成物は有機溶媒
などの溶媒に分散している状態であるが、熱をかけることで溶媒は蒸発し分散されていた
導電性組成物は凝集する。さらに熱を加えてゆくと導電性組成物の融点に近づくため、再
度、流動性が増してくる。流動性が増し、配線の形状が変わり始める温度を軟化点と呼ぶ
ことにする。

軟化点以上の熱が加えられたことによって導電性組成物は、流動性を増し、表面張力や位
置エネルギーなどの推進力によって凹部１１３に配線材料が移動する。これにより配線１
１５は配線１０９のように段差１１４が小さくなり平坦化する。

図１１にはリフローを行った場合と行わなかった場合の積層された配線の模式図を示す
。おのおのの層間絶縁膜の厚さ、コンタクトホールの場所、コンタクト径は同一となって
いる。図１１（Ａ）のように多層配線化した場合、積層する毎に凹凸が大きくなっていっ
ていることがわかる。一方、図１１（Ｂ）のようにリフローを行うことによって明らかに
凹凸が少なくなり平坦化されている。

このように配線が平坦化されると、前述の問題は起こりにくくなり、結果として信頼性
の向上につながる。また、液滴吐出法により配線を形成しているため、材料を必要部分に
のみ塗布することが可能となり、材料費の削減につながる。さらに配線のエッチングによ
る廃液もなくなるため、廃棄物処理に要する負担も軽くなり製品の低価格化に貢献するこ
とができる。

図１（Ｂ）は減圧下での液滴吐出法による配線形成の様子を表したものである。減圧下
での液滴吐出法による塗布は、分散媒の揮発が早いため、迅速に作製工程が進められるな
どメリットが大きいが、液滴の粘度が高くなり１１０の様に配線表面が平坦にならない場
合も考えられる。この場合でも、リフローを行うことで段差の改善とともに表面の平坦性
も得られるため、減圧下での恩恵を享受した上大きな信頼性も得ることができる。

（実施の形態２）
本発明の他の実施の形態について図２を用いて説明する。

基板上２０１上の下地絶縁膜２０２上に形成したＴＦＴ（半導体層２０３、ゲート絶縁
膜２０６、ゲート電極２０５）に層間絶縁膜２０７に開けた下層部とのコンタクトを形成
する開口部であるコンタクトホールを介して液滴吐出法により必要とする部分配線を形成
した。

ノズル２０８から導電性組成物が分散された液滴２０９を滴下し配線２１０を形成する
。配線２１０は実施の形態１で説明した様にコンタクトホールの形状を反映して凹部２１
２が形成されてしまう。また、アスペクト比の大きいコンタクトホールなどでは液滴が完
全に充填されず、コンタクト不良２１１を起こす可能性もある。コンタクト不良は特に減
圧下において液滴吐出法により配線を形成した場合に予想される。

ここで、配線２１０を構成する導電性組成物が軟化し、流動性を増す温度（軟化点）以
上の熱を加えることによってリフローさせると、凹部２１２の段差は緩和され、コンタク
トホールは充填され、それぞれ２１４、２１３の様にリペアされる。

このように、液滴吐出法により形成された配線の不良をリフローすることにより回復さ
せることが可能となり、コスト的にも工程的にも、信頼性的にも秀でた製品を作製するこ
とが可能となる。

（実施の形態３）
本実施の形態では他の実施の形態について図３を用いて説明する。ＴＦＴに接続するよ
うに開けられたコンタクトホールに液滴吐出法を用いてノズル３０１から導電性組成物が
分散された液滴を滴下し、配線３０２を形成する。

配線３０２は今まで述べてきたように、コンタクトホールの形状を反映した凹凸部、及
びコンタクト不良３０６ができてしまっている可能性がある。

そこで、配線を形成した導電性組成物の軟化点以上の温度で加熱を行い、リフローする
ことによってそれらの不都合を解消することができる。（図３（Ｂ））

ところが、駆動回路や集積回路など、微細なパターンが必要である部分においては、図
３（Ｂ）３０４に示したように、リフローによって広がってしまった配線がショートを起
こしてしまう可能性がある。また、非常に微細なパターンが要求される様な部分では液滴
吐出法により滴下した時点でショートを起こす可能性も考えられる。

そこで、これら駆動回路や集積回路など、微細なパターンを要求されるような部分には
選択的にマスク３０５を使用し（図３（Ｃ））、エッチングを行うことにより（図３（Ｄ
））、高度な集積を要する回路であっても信頼性高く作製することが可能となる。また、
液滴吐出法のみで配線を作成する方法に比べるとエッチング工程が増えてしまうが、マス
クを液滴吐出法により作製すれば、マスク材料の削減ができ、コスト的に有利である。

また、さらに微細なパターンが要求される場合には液滴吐出法によりレジストなどの感
光性の材料でマスクを作製し、マスクの露光、現像工程を経てエッチングを行うとよい。
この場合であっても従来の全面にレジストを塗布し、露光、現像を行う場合と比較し、大
幅なレジスト使用量の削減になる。

もちろん、レジストによるマスクは全面に塗布しても、本発明の適用は可能である。

（実施の形態４）
本発明の他の実施の形態について図４を参照して説明する。図４（Ａ）は図４（Ｂ）を
Ａ−Ａ‘で切断した場合の斜視図である。なお、この図面の膜圧などの比率はわかりやす
さのために変更してあるため、実際の比率と異なる場合がある。また、記載を省略してい
る部分もある。

本実施の形態では、ＴＦＴを作製して層間絶縁膜などを作製し、コンタクトホールを開
けた後、配線のパターンに沿って隔壁４０１を形成する。隔壁４０１は液滴吐出法を用い
て材料を滴下して作製するとよいが、それに限ることでは無い。また、材料としては、リ
フローの熱に耐えることができ隔壁の役割を果たす絶縁物よい。また、この隔壁４０１は
リフロー後、選択的に除去が可能な材料であり、除去することが前提であれば絶縁物で無
くともよい。これら材料は使用者が適宜選択することが可能である。この隔壁作製の工程
はコンタクトホールを開ける前に形成してもよい。

続いて、液滴吐出法により導電性組成物の分散した液滴を、隔壁の内側に滴下し、４０
２に代表されるような配線を形成する。配線は前述してきたとおり、コンタクトホールの
形状を反映し凹部４０３が形成される。また、場所によっては４０４の様にコンタクトホ
ールが完全に充填されず、コンタクト不良を起こす場合もある。

液滴吐出法により液滴を配線のパターンに沿って形成したら、配線を構成している導電
性組成物の軟化点以上の温度に加熱処理を行ってリフローする。

結果、凹部の凹凸は緩和され、配線表面は平坦化し、コンタクトホールが充填されるこ
とでコンタクト不良はリペアされこれら起因の不都合が解消される。これによって飛躍的
に信頼性が向上することとなる。また、隔壁が設けられていることでリフローされた配線
が不都合な部分に広がり、ショートしてしまうことも防止でき精密なパターンを形成する
際にも信頼性を損なうことが無い。もちろん、これらの工程は液滴吐出法を使用している
ため材料の無駄が少なくコスト的にも非常に優秀な方法である。また、必要な部分のみの
加工であるため大面積基板であっても迅速に処理を行うことが可能である。

本実施の形態には表示装置の画素部を例にとって説明したが、もちろんそれに限らず駆
動回路部においても、ＣＰＵを代表とする集積回路にも適用することが可能である。

また、本実施の形態は図１８に示したように隔壁の代わりに溝１４０１を設けることに
よっても実現が可能である。

本発明の実施の一例として、アクティブマトリクス型液晶表示装置の作成方法を図５，
６により詳細に説明する。本実施例では従来使用していたフォトリソグラフィ法によるパ
ターニングを用いていないが、適宜前述した実施の形態３〜４と組み合わせることによっ
て、より信頼性の向上した液晶表示装置を提供することができるようになる。また、必要
に応じて従来のプロセスを使用することは使用者の判断にゆだねるところである。

ここでは、本発明を用いて、アクティブマトリクス液晶表示装置のうち、Ｎチャネル型
ＴＦＴ（スイッチ用）と容量を同一基板上に形成する作製工程について説明する。

基板６０１には、ガラス基板、プラスチック基板に代表される可撓性基板など、本工程
の処理温度に耐えうる基板を用いる（図５（Ａ））。具体的には、透光性を有する基板６
０１を用いてアクティブマトリクス基板を作製する。基板サイズとしては、６００ｍｍ×
７２０ｍｍ、６８０ｍｍ×８８０ｍｍ、１０００ｍｍ×１２００ｍｍ、１１００ｍｍ×１
２５０ｍｍ、１１５０ｍｍ×１３００ｍｍ、１５００ｍｍ×１８００ｍｍ、１８００ｍｍ
×２０００ｍｍ、２０００ｍｍ×２１００ｍｍ、２２００ｍｍ×２６００ｍｍ、または２
６００ｍｍ×３１００ｍｍのような大面積基板を用い、製造コストを削減することが好ま
しい。用いることのできる基板として、コーニング社の＃７０５９ガラスや＃１７３７ガ
ラスなどに代表されるバリウムホウケイ酸ガラスやアルミノホウケイ酸ガラスなどのガラ
ス基板を用いることができる。更に他の基板として、石英基板、プラスチック基板などの
透光性基板を用いることもできる。

本実施例ではガラス基板６０１を用いた。続いて基板６０１上に、絶縁膜から成る下地
膜６０２を形成する。下地膜６０２は単層又は積層構造のいずれでもよく、本実施例では
、２層構造として、スパッタリング法を用い、１層目として窒化酸化珪素膜を５０ｎｍ、
２層目として酸化窒化珪素膜を５０ｎｍの厚さに形成し、その後ＣＭＰ法などの方法によ
り表面を平坦化した（図５（Ａ））。

次いで、下地膜６０２上に半導体層６０３を形成する。半導体層６０３は、まず公知の
方法（スパッタリング法、ＬＰＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法等）により２５〜８０nmの厚
さで半導体膜を成膜する。次いで前記半導体膜を公知の結晶化法（レーザー結晶化法、Ｒ
ＴＡ又はファーネスアニール炉を用いる熱結晶化法、結晶化を助長する金属元素を用いる
熱結晶化法等）を用いて結晶化させる。なお前記半導体膜としては、非晶質半導体膜、微
結晶半導体膜、結晶質半導体膜又は非晶質珪素ゲルマニウム膜などの非晶質構造を有する
化合物半導体膜などを用いても良い。

本実施例では、プラズマＣＶＤ法を用いて、膜厚５０nmの非晶質珪素膜を成膜した。そ
の後、ニッケルを含む溶液を非晶質珪素膜上に保持させ、この非晶質珪素膜に脱水素化（
５００℃、１時間）を行った後、熱結晶化（５５０℃、４時間）を行って結晶質珪素膜を
形成した。その後、本発明による液滴吐出法によって、インクジェットノズル６０４より
吐出したレジスト６０５によりマスクパターンを形成した。さらに、該マスクパターンを
使用してドライエッチング法により半導体層６０３を形成した（図５（Ｂ））。

なお、レーザー結晶化法で結晶質半導体膜を作製する場合のレーザーは、連続発振また
はパルス発振の気体レーザー又は固体レーザーを用いれば良い。前者の気体レーザーとし
ては、エキシマレーザー、ＹＡＧレーザー等が挙げられ、後者の固体レーザーとしては、
Ｃｒ、Ｎｄ等がドーピングされたＹＡＧ、ＹＶＯ₄等の結晶を使ったレーザー等が挙げら
れる。なお非晶質半導体膜の結晶化に際し、大粒径に結晶を得るためには、連続発振が可
能な固体レーザーを用い、基本波の第２〜第４高調波を適用するのが好ましい。上記レー
ザーを用いる場合には、レーザー発振器から放射されたレーザービームを光学系で線状に
集光して、半導体膜に照射すると良い。

但し、本実施例では、結晶化を助長する金属元素を用いて非晶質珪素膜の結晶化を行っ
たため、前記金属元素が結晶質珪素膜中に残留している。そのため、前記結晶質珪素膜上
に５０〜１００nmの非晶質珪素膜を形成し、加熱処理（ＲＴＡ法、ファーネスアニール炉
を用いた熱アニール等）を行って、該非晶質珪素膜中に前記金属元素を拡散させ、前記非
晶質珪素膜は加熱処理後にエッチングを行って除去する。その結果、前記結晶質珪素膜中
の金属元素の含有量を低減または除去することができる。また半導体層６０３を形成後、
ＴＦＴのしきい値を制御するために微量な不純物元素（ボロン）のドーピング（チャネル
ドーピング）を行ってもよい。

次いで、半導体層６０３を覆うゲート絶縁膜６０６を形成する。ゲート絶縁膜６０６は
プラズマＣＶＤ法やスパッタ法を用いて、膜厚を４０〜１５０nmとして珪素を含む絶縁膜
で形成する。本実施例では、ゲート絶縁膜６０６としてプラズマＣＶＤ法により酸化窒化
珪素膜を１１５nmの厚さに形成した。

さらに、同様に液滴吐出法により、減圧又は真空中で第１の導電層（ゲート配線、ゲー
ト電極、キャパシタ電極）６０８を形成する（図５（Ｃ））。

インクジェットには多数の液滴噴射ノズルを有している。また、ノズル径の異なるインク
ヘッドを複数用意し、用途に応じて、ノズル径の異なるインクヘッドを使い分けてもよい
。なお、通常のインクヘッドのノズル径は５０〜１００μｍであり、このノズル径にも依
存するが、スループットを考慮して、一度の走査で形成できるようにするために、一行又
は一列と同じ長さになるように、複数のノズルを並列に配置してもよい。また、任意の個
数のノズルを配置して、複数回走査しても構わないし、また同じ箇所を複数回走査するこ
とで重ね塗りをしてもよい。さらに、インクヘッドを走査することが好ましいが、基板を
移動させても構わない。なお基板とインクヘッドとの距離は、所望の箇所に滴下するため
に、できるだけ近づけておくことが好ましく、具体的には、０．１〜２ミリ程度が好まし
い。

インクヘッドから１回に吐出する組成物の量は１０〜７０ｐｌ、粘度は１００ｃｐ以下
、粒径０．１μｍ以下が好ましい。これは、乾燥が起こることを防ぎ、また粘度が高すぎ
ると、吐出口から組成物を円滑に吐出できなくなったりするためである。用いる溶媒や、
用途に合わせて組成物の粘度、表面張力、乾燥速度などは適宜調節する。またインクヘッ
ドから吐出される組成物は、基板上で連続して滴下して線状又はストライプ状に形成する
ことが好ましい。しかし、例えば１ドット毎などの所定の箇所毎に滴下してもよい。

インクヘッドから吐出する組成物は、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、チタン
（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、クロ
ム（Ｃｒ）、ニオブ（Ｎｄ）から選択された元素、または前記元素を主成分とする合金材
料若しくは化合物材料、ＡｇＰｄＣｕ合金などのＡｇ合金、もしくはＡｌ合金から適宜選
択された導電性の材料を溶媒に溶解又は分散させたものを用いる。溶媒には、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などを用いる。溶媒の濃度は、導電性
材料の種類などに適宜決定するとよい。

また、インクヘッドから吐出する組成物として、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ
）を粒径１０ｎｍ以下で分散させた超微粒子（ナノメタル粒子）を用いてもよい。このよ
うに、粒径の微細な粒子を溶媒に分散又は溶解した組成物を用いると、ノズルの目詰まり
という問題を解決することができる。なお、液滴吐出法を用いる本発明では、組成物の構
成材料の粒径は、ノズルの粒径よりも小さいことが必要となる。また、ポリエチレンジオ
キシチオフェン／ポリスチレンスルホン酸（PEDT/PSS）水溶液などの導電性ポリマー（導
電性高分子）を用いてもよい。

また、銀または銅といった低抵抗金属を配線材料として用いると、配線抵抗の低抵抗化
を図ることができるため、大型の基板を用いる場合に好ましい。しかも、これらの金属材
料は通常のドライエッチング法によって加工することが難しいため、液滴吐出法で直接パ
ターニングを行うことは、極めて効果的である。但し、例えば銅などの場合には、トラン
ジスタの電気的特性に悪影響を及ぼさないようにするために、拡散を防ぐバリア性の導電
膜を設けることが好ましい。バリア性の導電膜により、トランジスタが有する半導体に銅
が拡散することなく、配線を形成することができる。このバリア性の導電膜としては、窒
化タンタル（ＴａＮ）、窒化チタン（ＴｉＮ）又は窒化タングステン（ＷＮ）から選ばれ
た一種又は複数種の積層膜を用いることができる。また、銅は酸化しやすいため、酸化防
止剤などを併用することが好ましい。

その後、第１の導電層が形成された基板に常圧または減圧、あるいは真空中で、１５０
〜３００度の範囲で加熱処理を施すことで、その溶媒を揮発させて、その組成物密度を向
上させて、抵抗値が低くなるようにする。但し、インクジェットノズル６０４から吐出す
る組成物における溶媒は、基板に滴下後に揮発するものが適している。本実施例の様に真
空下で吐出が行われている場合は、通常の大気圧下の場合に比べて、蒸発速度が早いのが
特徴であるが、特にトルエンなどの揮発性の高い溶媒を用いると、組成物を基板に滴下後
、瞬時に揮発する。そのような場合には、加熱処理の工程は削除しても構わない。しかし
、組成物の溶媒は特に限定されず、滴下後に揮発する溶媒を用いた場合であっても、加熱
処理を施すことで、その組成物密度を向上させて、所望の抵抗値になるようにしてもよい
。またこの加熱処理は、液滴吐出法により薄膜を形成した毎に行ってもよいし、任意の工
程毎に行ってもよいし、全ての工程が終了した後に一括して行ってもよい。また、リフロ
ーを行う場合には省略しもかまわない。

加熱処理は、加熱源にハロゲンなどのランプを用いて、直接基板を高速加熱するランプ
アニール装置や、レーザー光を照射するレーザー照射装置を用いる。両者とも加熱源を走
査することで、所望の箇所のみに加熱処理を施すことができる。その他の方法として、所
定の温度に設定されたファーネスアニールを用いてもよい。但し、ランプを用いる場合に
は、加熱処理を行う薄膜の組成を破壊せず、加熱のみを可能とする波長の光であり、例え
ば、４００ｎｍよりも波長の長い光、即ち赤外光以上の波長の光が好ましい。取り扱いの
面からは、遠赤外線（代表的な波長は４〜２５μｍ）を用いることが好ましい。またレー
ザー光を用いる場合、レーザー発振装置から発振されるレーザー光の基板におけるビーム
スポットの形状は、列又は行の長さと同じ長さになるように線状に成形することが好まし
い。そうすると、一度の走査でレーザー照射を終了させることができる。本実施例では、
加熱処理として、通常のファーネスアニールを用いた。

続いて、ゲート電極６０８をマスクとして、半導体層６０３に、Ｎ型又はＰ型を付与す
る不純物元素を添加するドーピング処理を行う。本実施例では、半導体層６０３にＮ型を
付与する不純物元素を添加し、半導体層６０３にＰ型を付与する不純物元素を添加して、
不純物領域を形成した。同時に、不純物元素が全く添加されない領域又は微量の不純物元
素が添加された領域（チャネル形成領域と総称）を形成した。

この後、一旦全面を覆う第１の層間絶縁膜６０９を形成する。該第１の層間絶縁膜６０
９はプラズマＣＶＤ法やスパッタ法を用いて、膜厚を４０〜１５０nmとして珪素を含む絶
縁膜で形成する。本実施例では、第１の層間絶縁膜６０９としてプラズマＣＶＤ法により
窒化珪素膜を１００nmの厚さに形成した。さらに、同様にして全面を覆う第２の層間絶縁
膜６１０を形成する。第２の層間絶縁膜６１０としては、ＣＶＤ法によって形成された酸
化珪素膜、ＳＯＧ（Spin On Glass）法又はスピンコート法によって塗布された酸化珪素
膜、アクリル等の有機絶縁膜又は非感光性の有機絶縁膜が０．７〜５μｍの厚さで形成す
る。本実施例では、塗布法で膜厚１.６μmのアクリル膜５０を形成した。なお第２の層間
絶縁膜６１０は、基板６０１上に形成されたＴＦＴによる凹凸を緩和し、平坦化する意味
合いが強いので、平坦性に優れた膜が好ましい。さらに、第３の層間絶縁膜６１１となる
窒化珪素膜を０．１μｍの厚さで形成する。

しかる後に、コンタクトホール６１３を形成するためのレジストパターン６１２を、上
述の場合と同様に液滴吐出法によって形成する。ついで、該レジストパターンをマスクと
して異方性ドライエッチング法によってコンタクトホール６１３を形成した（図５（Ｄ）
）。

このコンタクトホールの形成は、上記の様にレジストを塗布することによって形成して
もよいが、他の方法として図１２の様にインクジェット装置のノズル５０５からエッチン
グ液５０６を滴下することによって層間絶縁膜５０３をエッチングし、コンタクトホール
を形成してもよい。コンタクトホールが形成されたら下層の配線または導電層５０４への
ダメージを最小限に抑えるためにインクジェットのノズルを換えて洗浄液５０８を滴下す
るなどし、洗浄するとよい。

この後、レジストパターン６１２を除去した後、液滴吐出法により、第２の導電層（ソー
ス配線、ドレイン配線）６１５を前記コンタクトホール６１３の底部まで延在するように
形成する。本実施例において、吐出する組成物はとしては、銀とアルミニウムの合金の微
粒子を分散剤を用いて有機溶媒中に分散させた液を用いた。銀とアルミニウムの比率は銀
に対しアルミニウムが４０〜８０atom％程度のものを使用するとよい。他にアルミニウム
単体、アルミニウムとゲルマニウムの合金、銀とゲルマニウムの合金や銀と錫の合金等の
材料を使用することが可能である。材料については使用者が適宜選択することが可能であ
る。このときの断面図を図６（Ａ）に示す。

この場合、コンタクトホールの底部には、Ａｌで形成されたゲート電極パターンあるいは
Ｓｉパターン上のソース／ドレイン領域が露出している。コンタクトホール内には、十分
の液滴を与える必要が有るため、この部分に対してより多くの液滴の吐出を行うことが必
要である。あるいは、重ね塗りにより、この部分の塗布量を増すことも、コンタクト抵抗
不良を抑制する点で重要となる。なお、第２の導電層を形成する場合には、吐出する組成
物の粘度を最適な値に設定することが必要である。

引き続いて、加熱処理を行う。加熱処理はＲＴＡ、ＧＲＴＡ法、レーザ照射、ランプ加熱
などにより行うとよい。本実施例ではＡｇとＡｌの合金で配線を作製しているため５００
〜６００℃で瞬間的に加熱を行うことによってリフローする。（図６（Ｂ））これにより
、コンタクトホールの形状を反映した凹凸や乾燥課程によって発生した配線形状の差異が
緩和される。また、コンタクトホールへの組成物の充填が不十分であったとしてもリペア
が可能である。ここまでの工程により、絶縁表面を有する基板６０１上にトランジスタを
形成することができた。

続いて、全面に第２の導電層６１５と電気的に接続されるように、透明導電体からなる画
素電極６１６を形成する（図６（Ｂ））。画素電極６１６には、一例として、酸化インジ
ウムと酸化スズの化合物（ＩＴＯ）、酸化インジウムと酸化亜鉛の化合物、酸化亜鉛、酸
化スズ、酸化インジウム、窒化チタンなどが挙げられる。本実施例では画素電極６１６と
して、液滴吐出法で、０．１μｍの厚さでＩＴＯ膜を形成した（図６（Ｃ））。

以上、画素部においてはソース配線と、画素部のＴＦＴ及び保持容量と、端子部で構成さ
れたアクティブマトリクス基板を作製することができる。そして、必要があれば、アクテ
ィブマトリクス基板または対向基板を所望の形状に分断する。
この後、共通電極６１７、カラーフィルタ６１８、ブラックマトリックス６１９などが形
成された対向基板６２０と貼り合わせる。そして所定の方法で液晶６２１を注入し、液晶
表示装置を完成する。（図６（Ｄ））。

以上の工程によって得られた液晶モジュールに、バックライト、導光板を設け、カバー
で覆えば、アクティブマトリクス型液晶表示装置（透過型）が完成する。なお、カバーと
液晶モジュールは接着剤や有機樹脂を用いて固定する。また、透過型であるので偏光板は
、アクティブマトリクス基板と対向基板の両方に貼り付ける。

また、本実施の形態は透過型の例を示したが、特に限定されず、反射型や半透過型の液晶
表示装置も作製することができる。反射型の液晶表示装置を得る場合は、画素電極として
光反射率の高い金属膜、代表的にはアルミニウムまたは銀を主成分とする材料膜、または
それらの積層膜等を用いればよい。

また、必要に応じて駆動回路部など高度な集積が必要な部分において、実施の形態３や
実施の形態４と組み合わせて配線を作製するとより信頼性が向上する。もちろん部分的に
だけではなく全面に適用してもよい。

以上、本発明の第１の実施例について、アクティブマトリックス型の液晶表示装置につい
て説明したが、本実施実施例に限定されることなく、本発明の趣旨に基づき適用が可能と
なる。例えばアクティブマトリクス型有機ＥＬ表示装置の場合についても同様に適用する
ことが可能である。また、本実施例で取り上げた材料、形成方法に関しても、本発明の趣
旨に則り適宜選択して用いることが可能である。

本発明の第二の実施例について、図７、８を用いて詳細に説明する。本発明においても
、従来使用していたフォトリソグラフィ法によるパターニングを用いていないが、適宜前
述した実施の形態３〜４と組み合わせることによって、より信頼性の向上した液晶表示装
置を提供することができるようになる。また、必要に応じて従来のプロセスを使用するこ
とは使用者の判断にゆだねるところである。

基板８０１には、ガラス基板、プラスチック基板に代表される可撓性基板など、本工程
の処理温度に耐えうる基板を用いる（図８（Ａ））。本実施例ではガラス基板８０１を用
いた。続いて基板８０１上に、絶縁膜から成る下地膜８０２を形成する。下地膜８０２は
単層又は積層構造のいずれでもよく、本実施例では、２層構造として、スパッタリング法
を用い、１層目として窒化酸化珪素膜を５０ｎｍ、２層目として酸化窒化珪素膜を５０ｎ
ｍの厚さに形成し、その後ＣＭＰ法などの方法により表面を平坦化した（図７（Ａ））。

次いで、下地膜８０２上に半導体層８０３を形成する。半導体層８０３は、まず公知の
方法（スパッタリング法、ＬＰＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法等）により２５〜８０nmの厚
さで半導体膜を成膜する。次いで前記半導体膜を公知の結晶化法（レーザー結晶化法、Ｒ
ＴＡ又はファーネスアニール炉を用いる熱結晶化法、結晶化を助長する金属元素を用いる
熱結晶化法等）を用いて結晶化させる。なお前記半導体膜としては、非晶質半導体膜、微
結晶半導体膜、結晶質半導体膜又は非晶質珪素ゲルマニウム膜などの非晶質構造を有する
化合物半導体膜などを用いても良い。

本実施例では第一の実施例と同様にして、プラズマＣＶＤ法を用いて、膜厚５０nmの非
晶質珪素膜を成膜した。その後、ニッケルを含む溶液を非晶質珪素膜上に保持させ、この
非晶質珪素膜に脱水素化（５００℃、１時間）を行った後、熱結晶化（５５０℃、４時間
）を行って結晶質珪素膜を形成した。その後、減圧又は真空中でインクジェットヘッド８
０７より吐出したレジストのパターニングを行い、該レジストパターンをマスクレジスト
のパターニングを行い、該レジストパターンをマスクとしてドライエッチング法によって
半導体層８０４〜８０６を形成した（図７（Ｂ））

続いて、ゲート絶縁膜８０９を形成する。ゲート絶縁膜８０９はプラズマＣＶＤ法により
酸化窒化珪素膜を１１５nmの厚さに形成した（図７（Ｂ））。

ついで、第一の実施例と同様にして、減圧又は真空中で第１の導電層（ゲート配線、ゲ
ート電極）８１０〜８１３をタングステン膜で形成する。（図７（Ｂ））

その後、第１の導電層が形成された基板に常圧または減圧、あるいは真空中で、１５０
〜３００度の範囲で加熱処理を施すことで、その溶媒を揮発させ良好な導電特性を得る。
但し、インクヘッド８０７から吐出する組成物における溶媒は、基板に滴下後に揮発する
ものが適している。特にトルエンなどの揮発性の高い溶媒を用いると、組成物を基板に滴
下後、揮発する。そのような場合には、加熱処理の工程は削除しても構わない。しかし、
組成物の溶媒は特に限定されず、滴下後に揮発する溶媒を用いた場合であっても、加熱処
理を施すことで、その組成物の粘度を低下させて、所望の粘度になるようにしてもよい。
またこの加熱処理は、液滴吐出法により薄膜を形成した毎に行ってもよいし、任意の工程
毎に行ってもよいし、全ての工程が終了した後に一括して行ってもよい。また、リフロー
を行う場合省略してもかまわない。

さらに、ゲート電極８１１〜８１３をマスクとして、半導体層８０４〜８０６に、Ｎ型
又はＰ型を付与する不純物元素を添加するドーピング処理を行う。本実施例では、半導体
層８０４にＮ型を付与する不純物元素を添加し、半導体層８０５、８０６にＰ型を付与す
る不純物元素を添加して、不純物領域を形成した。同時に、不純物元素が全く添加されな
い領域又は微量の不純物元素が添加された領域（チャネル形成領域と総称）を形成した。

この後、一旦全面を覆う第１の層間絶縁膜８１４を形成する。該第１の層間絶縁膜８１
４はプラズマＣＶＤ法やスパッタ法を用いて、膜厚を４０〜１５０nmとして珪素を含む絶
縁膜で形成する。本実施例では、第１の層間絶縁膜８１４としてプラズマＣＶＤ法により
窒化珪素膜を１００nmの厚さに形成した。さらに、同様にして全面を覆う第２の層間絶縁
膜８１５を形成する。第２の層間絶縁膜８１５としては、塗布法で膜厚１.６μmのアクリ
ル膜を形成した。さらに、第３の層間絶縁膜８１６となる窒化珪素膜を０．１μｍの厚さ
で形成する。

しかる後に、コンタクトホールを形成するためのレジストパターンを、上述の場合と同
様に液滴吐出法によって形成する。ついで、該レジストパターンをマスクとして異方性ド
ライエッチング法によってコンタクトホールを形成した。（図７（Ｃ））

この後、第２の導電層（ソース配線、ドレイン配線）８１７〜８２２を前記コンタクトホ
ールの底部まで延在するように形成する。本実施例においては、第２の導電層は銀と錫の
微粒子を界面活性剤を用いて有機溶媒中に分散させた液を吐出して配線パターンを形成し
た。銀とアルミニウムの比率は銀に対しアルミニウムが４０〜８０atom％程度のものを使
用するとよい。他にアルミニウム単体、アルミニウムとゲルマニウムの合金、銀とゲルマ
ニウムの合金や銀と錫の合金等の材料を使用することが可能である。材料については使用
者が適宜選択することが可能である。

このようにして形成された配線パターンにはコンタクトホールなどを反映して凹凸が形
成されていたり、有機溶媒の乾燥状況によって形状に差異が生じてしまっていたり、完全
にコンタクトホールが充填されていなかったりなどの不都合が発生している可能性がある
。

この不都合を解消するために、引き続いて加熱処理を行う。加熱処理はＲＴＡ、ＧＲＴＡ
法、レーザ照射、ランプ加熱などにより行うとよい。本実施例ではＡｇとＡｌの合金で配
線を作製しているため５００〜６００℃で瞬間的に加熱を行うことによってリフローする
。これにより、コンタクトホールの形状を反映した凹凸や乾燥課程によって発生した配線
形状の差異が緩和される。また、コンタクトホールへの組成物の充填が不十分であったと
してもリペアが可能である。ここまでの工程により、絶縁表面を有する基板８０１上にト
ランジスタを形成することができた。このときの断面図を図７（Ｄ）に示す。

続いて、全面に第２の導電層８２０、８２２と電気的に接続されるように、透明導電体か
らなる画素電極９０１、９０２を形成する。画素電極９０１、９０２には、一例として、
酸化インジウムと酸化スズの化合物（ＩＴＯ）、酸化インジウムと酸化亜鉛の化合物、酸
化亜鉛、酸化スズ、酸化インジウム、窒化チタンなどが挙げられる。本実施例では画素電
極９０１、９０２として、液滴吐出法を使用して、０．１μｍの厚さでＩＴＯ膜を形成し
た（図８（Ａ））。

この後、有機ＥＬによる発光素子の形成工程に入ることになる。画素電極９０１、９０
２の端面を覆うように絶縁膜９０３を形成する。絶縁膜９０３を形成する材料は特に限定
されず、無機又は有機の材料で形成することができる。この後、発光層となる有機ＥＬを
含む領域を形成することになるが、画素電極９０１、９０２と接するように発光層９０４
、９０５を減圧又は真空中で順次形成する（図８（Ｂ、Ｃ））。発光層９０４、９０５の
材料は特に限定されるものではないが、カラー表示を行う場合には、赤、緑、青の各色の
材料を用いる。ついで、第２の画素電極（陰極）９０６を減圧又は真空中で蒸着法により
形成する（図８（Ｄ））。

第２の画素電極（陰極）９０６は、仕事関数の小さい金属（リチウム（Ｌｉ）、マグネ
シウム（Ｍｇ）、セシウム（Ｃｓ））を含む薄膜、Ｌｉ、Ｍｇ等を含む薄膜上に積層した
透明導電膜との積層膜で形成する。膜厚は陰極として作用するように適宜設定すればよい
が、０．０１〜１μｍ程度の厚さで形成する。本実施例では、第２の画素電極９０６とし
てアルミニウムとリチウムの合金膜（Ａｌ-Ｌｉ）を０．１μｍの厚さで形成した。なお
第２の画素電極９０６は、全面に成膜する。

陰極として良く用いられる金属膜は、周期律表の１族若しくは２族に属する元素を含む
金属膜であるが、これらの金属膜は酸化しやすいので表面を保護しておくことが望ましい
。また、必要な膜厚も薄いため、抵抗率の低い導電膜を補助的に設けて陰極の抵抗を下げ
、加えて陰極の保護を図るとよい。抵抗率の低い導電膜としてはアルミニウム、銅又は銀
を主成分とする金属膜が用いられる。

発光層９０４、９０５と第２の画素電極９０６の形成は、インクヘッド８０７から吐出
される組成物の変更、又は組成物が充填されたインクヘッド８０７の変更により実現する
。この場合、大気開放されることなく行うことができるため、水分などに弱い発光素子の
高信頼性につながる。

これまでの工程において形成された、第１の画素電極９０１、９０２、発光層９０４、
９０５及び第２の画素電極９０６の積層体が発光素子に相当する。第１の画素電極９０１
、９０２は陽極、第２の画素電極９０６は陰極に相当する。発光素子の励起状態には一重
項励起と三重項励起があるが、発光はどちらの励起状態を経てもよい。

本実施例では、発光素子から発せられる光を基板８０１側（底面）側から取り出す、所
謂下面出射を行う場合を示した。しかし、基板８０１の表面から光を取り出す、所謂上面
出射を行うようにしてもよい。その場合、第１の画素電極９０１、９０２を陰極、第２の
画素電極９０６を陽極に相当するように形成し、さらに第２の画素電は透明材料で形成す
るとよい。また、駆動用ＴＦＴはＮチャネル型ＴＦＴで形成することが好ましい。なお、
駆動用ＴＦＴの導電型は適宜変更しても構わないが、容量素子は該駆動用ＴＦＴのゲート
・ソース間電圧を保持するように配置する。なお本実施例では、発光素子を用いた表示装
置の場合を例示したが、液晶素子を用いた液晶表示装置やその他の表示装置に本発明を適
用してもよい。

上記構成を有する本発明は、基板の大型化に対応可能で、スループットや材料の利用効
率を向上させた上で高い信頼性を備えた配線、導電層及び表示装置の作製方法を提供する
ことができる。

本発明における他の実施例を図１７を用いて説明する。図１７はＣＰＵ等の高度な集積
を必要とする場合に有効である多層配線を形成した例である。

本実施例では最上層第７層目の配線１７００のみ液滴吐出法を使用して形成しており、
１層目から６層目までの配線は従来の感光性のレジストをマスクに使用したフォトリソグ
ラフィ工程を経て形成している。このように精密性を要求される配線の形成には従来通り
スパッタリングによる膜を形成し、フォトリソ工程を経てエッチングにより配線パターン
を形成し、上層の比較的太い配線パターンのみ液滴吐出法を用いて形成してもよい。本実
施の形態では一例として最上層のみ液滴吐出法を使用して形成した例を示す。

図１７は集積された回路のごく一部の断面の模式図を示したものであり、本発明の趣旨を
逸脱しない限り、この構造に限られるものではなく、もちろん積層数もこれに限ったこと
ではないことを明記しておく。

下地絶縁膜１７０２が形成された基板１７０１の上に半導体層１７０３を形成し、ゲー
ト絶縁膜１７０４を介して一層目の配線としてゲート電極１７０５を形成する。続いて酸
化シリコン、アクリル、ポリイミドなどの材料を使用して層間絶縁膜１７０６を形成し、
感光性のレジスとを露光、現像することにより作製したマスクを用いてエッチングを行い
コンタクトホールを形成する。

続いて半導体層の不純物領域に接続する様にして第２層目の配線を形成する。配線の材
料としてはアルミニウムやチタン、アルミニウムとチタンの合金そしてそれらの積層膜な
どがよく用いられるが、本実施例ではアルミニウムとゲルマニウムの合金を配線として使
用する。アルミニウムとゲルマニウムの合金を使用することでリフローを行って平坦化す
ることが可能となる。

第２層目の配線を形成したら、配線の軟化点以上の熱を瞬間的に加えることによりリフ
ローする。具体的な温度については配線に使用したアルミニウムとチタンの合金における
それぞれの比率で変わってくるがだいたい２５０〜４００℃程度である。リフローするこ
とによって平坦性が良好となり、コンタクト不良も回復するため信頼性の面で大きな改善
が期待できる。

次に、再度層間絶縁膜を形成し、第３層目の配線を第２の配線と同様に形成する。ここ
でもアルミニウムとゲルマニウムの合金を使用し、リフローを行うとよい。

その後も順次同様に積層を重ね、最上層の配線１７００に液滴吐出法を適用した。使用
する吐出する組成物はとしては、銀とアルミニウムの合金の微粒子を分散剤を用いて有機
溶媒中に分散させた液を用いた。形成した配線は５００℃から６００℃の熱をレーザやラ
ンプを用いることによって瞬間的に加熱し、リフローする。この際、瞬間的に加熱される
ことで熱的非平衡な状態でリフローされるため、下層の配線には熱はほとんど伝わらない
。配線１７００はリフローされ、配線１７０７のように平坦性を増す。

このように、順次積層しリフローを重ねることによって、多層構造の集積回路を形成し
たとしても平坦性と信頼性に優れたものを作製することが可能となる。

また、本発明のように最上層の配線まで平坦性が良好なものを作製すれば、その転写技
術への応用が期待できる。最近研究されているプラスチック基板などへの素子の形成法の
一つとして転写技術がある。

その技術は、一度通常と同様にガラス基板などに素子を形成し、形成した素子を支持体
に貼り付けて元のガラス基板から剥離する技術がある。この際、素子の表面に大きな凹凸
があったとすると、支持体との密着性が悪くなり、剥離が正常に行われないなどの不都合
が発生する恐れがある。本発明を使用することで、素子表面の平坦性が増し、そのような
不都合の発生を抑制する効果を期待することができる。

本実施例ではチャネルエッチ型のボトムゲート型ＴＦＴに本発明を適用した例について
図９を用いて説明する。

基板１６００上にＴａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ａｌなどでゲート電極１６１０を形成する。その
後、窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、または酸化タンタル膜などでゲート絶縁膜１６０
１を形成し、その上にゲート電極１６１０と一部が重なるように非晶質構造を有する半導
体膜１６０２を形成する。非晶質構造を有する半導体膜１６０２の代表的な材料は非晶質
シリコンであり、プラズマＣＶＤ法で１００〜２５０nmの厚さに形成する。続いてｎ型ま
たはｐ型不純物が添加されたは、非晶質構造を有する半導体膜１６０２と重ねて設ける。
この２層を島状に加工してから次いで、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｔａなどで膜を形成する。この膜は
パターニングされソース・ドレイン電極１６０５，１６０６となる。このソース・ドレイ
ン電極１６０５，１６０６をマスクとしてｎ型またはｐ型不純物が添加された半導体層を
エッチング処理して１６０３，１６０４の２つの領域に分割する。このエッチング処理は
、非晶質構造を有する半導体層１６０２との選択加工ができないので、その一部もエッチ
ングして除去される。その後、絶縁膜を成膜しソース・ドレイン電極１６０５，１６０６
に接続するようにコンタクトホールを形成する。（図９（Ａ））

コンタクトホールを介してソース・ドレイン電極１６０６に接続するように配線１６０
８を液滴吐出法を用いて形成する。吐出する液滴の組成物としては、銀とアルミニウムの
合金の微粒子を分散剤を用いて有機溶媒中に分散させた液を用いるとよい。（図９（Ｂ）
）

形成した配線は５００℃から６００℃の熱をレーザやランプを用いることによって瞬間的
に加熱し、リフローする。（図９（Ｃ））この際、瞬間的に加熱されることで熱的非平衡
な状態でリフローされるため、下層の配線には熱はほとんど伝わらない。配線１６０８は
配線の凹凸やコンタクト不良が発生していてもリフローすることでそれら起因の不都合を
低減することができる。結果として信頼性高い製品を材料の無駄を省き低コストで提供す
ることが可能となる。

液滴吐出法により形成された導電層や絶縁膜の表面の凹凸や盛り上がりを平坦化するに
は図１０のような方法も考えられる。基板１０００上に下地絶縁膜１００１、半導体層１
００２、ゲート絶縁膜１００３まで形成されたところに液滴吐出法を用いてノズル１００
４から導電性組成物を含む液滴１００５を滴下し導電層１００６を形成する。

形成した導電層を加熱してからテフロン（登録商標）等により被服された基板１００７
やローラー１００８などでプレスしたり（図１０（Ａ）（Ｂ））することにより表面の微
細な凹凸が平坦化される。この際、プレス処理ではなく、バフ研磨や電解研磨、複合電解
研磨などを用いてもよい。

図１３は液滴吐出法により配線等を形成するための装置の一例である。装置全体は、基
板１１０１をメカニカルチャック等の手法で固定しＹ方向に正確に移動させるための手段
１１０６、インクヘッド１１０２に組成物を供給する手段１１０７、処理室を真空にする
真空排気手段１１０３などから構成される。

まず、前記真空排気手段１１０３は、チャンバー内を排気し高真空下に保つことができる
。さらに、チャンバー内において、インクヘッド１１０２は基板１１０１上に所望のパタ
ーン形成するための材料を含んだ微小な液適を吐出する手段で、多数のノズルを有し、位
置の微調整ができるようになっている。一方、基板１１０１はＹ軸方向に移動可能であり
、基板上で連続した配線のパターンが形成されるように、インクヘッド１１０２から吐出
する周期と基板１１０１の移動距離及びインクヘッド１１０２の位置の微調整を同時に調
節することによって、種々のパターンを基板上に形成することができる。

その他、付随する要素として、処理する基板を保持する基板保持手段１１０５から搬出入
させる搬送手段、清浄な空気を送り出し作業領域の埃を低減するクリーンユニットなどを
備えても良い。

真空排気手段１１０３においては、排気ポンプとして、ターボ分子ポンプ、メカニカル
ブースターポンプ、油回転ポンプ、若しくはクライオポンプを用いることが可能であるが
、それらを適宜組み合わせて使用することが望ましい。

本発明では、配線、導電膜、あるいはレジスト材料のパターン形成は、インクジェット
用処理室１１０８で行う。インクヘッド１１０２から１回に吐出する組成物の量は１０〜
７０ｐｌ、粘度は１００ｃｐ以下、粒径０．１μｍ以下が好ましい。これは、乾燥が起こ
ることを防ぎ、また粘度が高すぎると、吐出口から組成物を円滑に吐出できなくなったり
するためである。用いる溶媒や、用途に合わせて組成物の粘度、表面張力、乾燥速度など
は適宜調節する。またインクヘッドから吐出される組成物は、基板上で連続して滴下して
線状又はストライプ状に形成することが好ましい。しかし、例えば１ドット毎などの所定
の箇所毎に滴下してもよい。インクジェット用処理室１１０８には基板保持手段１１０５
やインクヘッド１１０２等が設けられている。

本実施の形態における装置に関しては、図１３には記載していないが、さらに基板１１
０１や基板上のパターンへの位置合わせのためのセンサや、インクジェット用処理室１１
０８へのガス導入手段、インクジェット用処理室１１０８内部の排気手段、基板を加熱処
理する手段、基板へ光照射する手段、加えて温度、圧力等、種々の物性値を測定する手段
等を、必要に応じて設置しても良い。またこれら手段も、インクジェット用処理室１１０
８外部に設置した制御手段１１０９によって一括制御することが可能である。さらに制御
手段１１０９をＬＡＮケーブル、無線LAN、光ファイバ等で生産管理システム等に接続す
れば、工程を外部から一律管理することが可能となり、生産性を向上させることに繋がる
。

以上、本発明は上記の実施形態の手段を様々に応用して自由に組み合わせて用いること
が可能である。また、吐出に用いる材料としては、溶媒に溶かすことあるいは加温によっ
て液化することができ、液滴として吐出が可能である材料であればよく、例えば、配線と
なる導電性材料、レジスト材料、配向膜となる樹脂材料、発光素子に用いる発光材料、ウ
エットエッチングに用いるエッチング溶液などと、用途に応じて使用が可能である。

一方、本発明で用いられる基板としては、所望のサイズのガラス基板の他、プラスチッ
ク基板に代表される樹脂基板、或いはシリコンに代表される半導体ウエハ等の被処理物に
適用することができる。さらに、表面が平坦な基板あるいは凹凸パターンが形成された基
板のいずれであっても構わない。また、基板表面の親水性基板、疎水性に関しては、上述
の如くその適用範囲において適宜選択しても良いし、そうでなくとも良い。

なお、制御手段１１０９をパソコンなどに接続することで、入力された回路配線を即座
に作製することができる。このときのシステムについて、図１４を用いて簡単に説明する
。

基幹となる構成要素としては、ＣＰＵ３１００、揮発性メモリ３１０１、不揮発性メモ
リ３１０２及びキーボードや操作ボタンなどの入力手段３１０３、液滴吐出手段３１０４
を有する液滴吐出装置が挙げられる。その動作について簡単に説明すると、入力手段３１
０３により、回路配線のデータが入力されたら、このデータはＣＰＵ３１００を介して揮
発性メモリ３１０１又は不揮発性メモリ３１０２に記憶される。そして、このデータを基
に、液滴吐出手段３１０４が選択的に液滴組成物を吐出することで、配線を形成すること
ができる。

上記構成により、露光を目的としたマスクが不要となり、露光、現像などの工程を大幅
に削減することができる。その結果、スループットが高くなり、大幅に生産性を向上させ
ることができる。また本構成は、配線の断線箇所や、配線と電極間の電気的接続の不良箇
所などをリペアする目的で使用してもよい。この場合、例えばパソコンなどにリペア箇所
を入力し、該箇所にノズルから液滴組成物を吐出させることが好適である。また、メータ
角の大型基板に対しても簡単に配線を形成することができ、さらに所望の箇所に必要な量
の材料のみを塗布すればよいため、無駄な材料が僅かとなることから材料の利用効率の向
上、作製費用の削減を実現する。

本発明が適用される電子機器として、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ゴーグル型ディ
スプレイ（ヘッドマウントディスプレイ）、ナビゲーションシステム、音響再生装置（カ
ーオーディオ、オーディオコンポ等）、ノート型パーソナルコンピュータ、ゲーム機器、
携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機または電子書籍等）、
記録媒体を備えた画像再生装置（具体的にはDigital Versatile Disc（ＤＶＤ）等の記録
媒体を再生し、その画像を表示しうるディスプレイを備えた装置）などが挙げられる。そ
れらの電子機器の具体例を図１５、１６に示す。

図１５（Ａ）は表示装置であり、筐体２００１、支持台２００２、表示部２００３、ス
ピーカー部２００４等を含む。本発明は、表示部２００３の作製に適用される。特に、本
発明は２０〜８０インチの大画面の表示装置に好適である。

図１５（Ｂ）はデジタルスチルカメラであり、本体２１０１、表示部２１０２、受像部２
１０３、操作キー２１０４、外部接続ポート２１０５、シャッター２１０６等を含む。本
発明は、表示部２１０２に適用することができる。

図１５（Ｃ）はノート型パーソナルコンピュータであり、本体２２０１、筐体２２０２
、表示部２２０３、キーボード２２０４、外部接続ポート２２０５、ポインティングマウ
ス２２０６等を含む。本発明は、表示部２２０３に適用することができる。

図１５（Ｄ）はモバイルコンピュータであり、本体２３０１、表示部２３０２、スイッ
チ２３０３、操作キー２３０４、赤外線ポート２３０５等を含む。本発明は、表示部２３
０２に適用することができる。

図１５（Ｅ）は携帯型のゲーム機であり筐体２８０１、表示部２８０２、スピーカ部２
８０３、操作キー２８０４、記録媒体挿入部２８０５等を含む。本発明は表示部２８０２
に適用することができる。

図１６（Ｅ）は記録媒体を備えた携帯型の画像再生装置（具体的にはＤＶＤ再生装置）
であり、本体２４０１、筐体２４０２、表示部Ａ２４０３、表示部Ｂ２４０４、記録媒体
（ＤＶＤ等）読込部２４０５、操作キー２４０６、スピーカー部２４０７等を含む。表示
部Ａ２４０３は主として画像情報を表示し、表示部Ｂ２４０４は主として文字情報を表示
するが、本発明は表示部Ａ、Ｂ２４０３、２４０４に適用することができる。なお、記録
媒体を備えた画像再生装置には家庭用ゲーム機器なども含まれる。

図１６（Ｆ）はゴーグル型ディスプレイ（ヘッドマウントディスプレイ）であり、本体
２５０１、表示部２５０２、アーム部２５０３を含む。本発明は、表示部２５０２に適用
することができる。

図１６（Ｇ）はビデオカメラであり、本体２６０１、表示部２６０２、筐体２６０３、
外部接続ポート２６０４、リモコン受信部２６０５、受像部２６０６、バッテリー２６０
７、音声入力部２６０８、操作キー２６０９等を含む。本発明は、表示部２６０２に適用
することができる。

図１６（Ｈ）は携帯電話であり、本体２７０１、筐体２７０２、表示部２７０３、音声
入力部２７０４、音声出力部２７０５、操作キー２７０６、外部接続ポート２７０７、ア
ンテナ２７０８等を含む。本発明は、表示部２７０３及びＣＰＵ２７０９に適用すること
ができる。ＣＰＵ２７０９はパネルに同時形成され、多層配線化されている。本発明は特
にこのＣＰＵ２７０９に好適に適用される。

以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電子機器に用いることが
可能である。さらに不良も少なくなるため低価格化の実現にも貢献する。また、製品の信
頼性も向上するためメーカーとしての信頼度も高めることができる。

Claims

絶縁膜に溝とコンタクトホールとを形成し、
前記溝及び前記コンタクトホールに液滴を滴下して配線を形成し、
加熱処理を行って、前記配線をリフローして、前記配線の表面を平坦化する半導体装置の作製方法であって、
前記平坦化された配線は、前記絶縁膜と表面位置が揃い、
前記コンタクトホールでは、前記配線は下層部と電気的に接続されることを特徴とする半導体装置の作製方法。