説明

パターニング方法、およびTFTの製造方法

【課題】複数の層にそれぞれ異なるパターンを与えること。
【解決手段】パターニング方法が、第1の層と第2の層とを有した多層構造のうちの前記第1の層に、浅い部分と深い部分とを有した凹パターンが与えられるように、少なくとも2つの異なる高さの部分を有したエンボスツールを用いて前記第1の層にエンボス処理を施す工程(a)と、前記深い部分の底部で、前記第2の層の下地表面が露出するように、前記第1の層を介して前記第2の層をエッチングする工程(b)と、前記浅い部分の底部で前記第2の層の表面が露出するように、前記第1の層をエッチングする工程(c)と、を包含している。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、パターニング方法、およびTFTの製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
微細なパターンを形成する技術としてナノインプリント技術が知られている(非特許文献1)。
【0003】
【非特許文献1】松井信二、「ナノインプリント技術」、表面化学、第25巻、第10号、2004年、p628−634
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ナノインプリント、またはマイクロエンボス法は、エンボスツールをエンボス対象層に押し付ける工程を含んでいる。ただし、エンボス対象層の下に先に形成されたパターンがある場合には、先のパターンに対してエンボスツールを高い精度で位置決めすることが求められる。さらに、積層された複数の層のそれぞれにそれぞれ異なるパターンを与える場合には、異なるパターンの数だけそれぞれのエンボスツールを位置決めすることになり、このため、パターン形成に必要となる時間が長くなることがあるし、また、それぞれの位置決めに誤差が存在する場合には位置決め誤差が累積することがある。
【0005】
本発明は上記課題を鑑みてなされ、その目的の一つは、比較的に簡単な構成で複数の層にそれぞれ異なるパターンを与えることである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
[適用例1]パターニング方法が、第1の層と第2の層とを有した多層構造のうちの前記第1の層に、浅い部分と深い部分とを有した凹パターンが与えられるように、少なくとも2つの異なる高さの部分を有したエンボスツールを用いて前記第1の層にエンボス処理を施す工程(a)と、前記深い部分の底部で、前記第2の層の下地表面が露出するように、前記第1の層を介して前記第2の層をエッチングする工程(b)と、前記浅い部分の底部で前記第2の層の表面が露出するように、前記第1の層をエッチングする工程(c)と、を包含している。
【0007】
上記構成によれば、1つのエンボスツールを用いたエンボス処理によって、多層構造における第1の層と第2の層とが、それぞれの形状にパターニングされる。この際に用いられるエンボスツールは1つでよいので、多層構造に対するエンボスツールの位置決めは1回でよい。
【0008】
[適用例2]前記工程(b)は、前記深い部分の底部で前記第2の層の一部が露出するように前記第1の層をエッチングすることと、前記深い部分の底部が前記下地表面に達するように前記第2の層の露出した前記一部をエッチングすることと、を含んでいる。そして、前記工程(c)は、前記浅い部分の底部が前記第2の層の前記表面に達するように前記第1の層をエッチングすることを含んでいる。
【0009】
[適用例3]前記多層構造が前記第1の層と前記第2の層との間に位置した第3の層を有している。
【0010】
[適用例4]TFTの製造方法が、第1の層と導電層とを有した多層構造のうちの前記第1の層に、2つの浅い部分と前記2つの浅い部分の間に位置した深い部分とを有した凹部が与えられるように、少なくとも2つの異なる高さの部分を有したエンボスツールを用いて、前記第1の層にエンボス処理を施す工程(a)と、前記深い部分によって前記導電層がソース電極とドレイン電極とに分離されるように、前記第1の層を介して前記導電層をエッチングする工程(b)と、前記2つの浅い部分の底部で前記ソース電極と前記ドレイン電極とが露出するように、前記第1の層をエッチングする工程(d)と、露出した前記ソース電極と前記ドレイン電極とに電気的に接続した半導体層が得られるように、少なくとも前記深い部分内に半導体層を形成する工程(e)と、前記工程(e)の後で前記凹部の内面を覆う誘電体層を形成する工程(f)と、前記誘電体層上にゲート電極を形成する工程(g)と、を包含している。
【0011】
[適用例5]前記工程(d)によって前記第1の層からバンク構造が得られ、前記バンク構造の厚さは前記誘電体層の厚さよりも厚い。
【0012】
[適用例6]前記工程(a)において、前記工程(b)によってフィンガータイプの前記ソース電極と、フィンガータイプの前記ドレイン電極とが得られるように構成されたエンボスツールが用いられる。
【0013】
上記構成によれば、TFTの形成の際に1つのエンボスツールを1回位置決めするだけでよいので、TFTを低いコストで形成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0014】
以下では、「エンボス処理」は、例えば、マイクロエンボス処理、ナノインプリント処理、等を包含する用語である。さらに、「エンボス処理」は、例えば、ホットエンボス処理、室温エンボス処理、光エンボス処理、等を包含する用語である。さらに、「インクジェット法」は、インクジェットプリント(インクジェット印刷)を包含する用語である。そして、「インクジェットプロセス」とは、インクジェット法に基づいたプロセスを意味している。
【0015】
図1(a)のエンボスツール50Aは、基部と、基部上に形成された多段構造と、を有している。多段構造は、基部を基準にして3つの高さL1,L2,L3のいずれかの高さを有した複数の部分を有している。ここで、具体的には本実施形態の基部は基準平面を有していて、高さL1,L2,L3は基準平面の法線方向に測られている。また、多段構造は「3レベル構造」とも表記される。この多段構造は、後述する凹パターン3aの反転パターンを規定している。
【0016】
このようなエンボスツール50Aを用いたエンボス処理を、ポリマー層3に施す。そうすると、図1(b)に示すように、ポリマー層3の表面に凹パターン3aが与えられる。この凹パターン3aは、「3レベル構造」を反映していて、深さD1,D2,D3のいずれかの深さを有した複数の部分を有している。なお、ポリマー層3は「エンボス対象層」の一例である。
【0017】
図1(c)のエンボスツール50Bは、他の多段構造を有している。ここでの多段構造は、基部を基準にして2つの高さL1,L2のいずれかの高さを有した複数の部分を有している。また、この多段構造は「2レベル構造」とも表記される。この多段構造は、別の凹パターン3aの反転パターンを規定している。
【0018】
このようなエンボスツール50Bを用いたエンボス処理をポリマー層3に施す。そうすると、図1(d)に示すように、ポリマー層3の表面に凹パターン3aが与えられる。この凹パターン3aは、「2レベル構造」を反映していて、深さD1,D2のいずれかの深さを有した複数の部分を有している。
【0019】
見方を変えると図1(d)の場合、凹パターン3aは、凹部31と凹部32とを有しているとも言える。凹部31は深さD1,D2のいずれかの深さを有した3つの部分からなり、凹部32は深さD1の部分からなる。より具体的には、凹部31は、2つの浅い部分と、これら2つの浅い部分の間に位置した深い部分と、からなる。一方、凹部32は浅い部分だけからなる。
【0020】
以下で説明する2つの実施形態のエンボス処理においては、例としてエンボスツール50Bが用いられる。
【0021】
(実施形態1)
図2(a)〜(j)を参照しながら、本実施形態のパターン形成方法を利用したTFT(薄膜トランジスタ)の製造方法を説明する。
【0022】
まず、基板1と、基板1上の導電層2と、を備えた基体10を準備する。そして、この導電層2上にポリマー層3を堆積する(図2(a))。本実施形態では、互いに積層された導電層2とポリマー層3とが「多層構造」の一例である。この表記にしたがうと、ポリマー層3は多層構造の表面層である。そして、基板1の表面は、導電層2にとっての下地表面であるとともに、多層構造にとっての下地表面でもある。
【0023】
次に、ポリマー層3にエンボス処理を施す。具体的には、所定の温度と圧力で、エンボスツール50Bの多段構造をポリマー層3に押し付ける。その後、基体10を室温にまで冷却した後で、エンボスツール50Bを取り除く。そうすると、ポリマー層3に凹パターン3aが与えられる(図2(b))。この凹パターン3aは、上述の凹部31と,凹部32を有している。なお、凹部31と凹部32との間では、ポリマー層3はエンボスされていない。
【0024】
次に、凹部31の深い部分の底部で導電層2の表面が露出するように、エンボス処理後のポリマー層3にプラズマエッチング処理を施す(図2(c))。その後、導電層2からソース電極2sとドレイン電極2dとが得られるように、ポリマー層3をマスクとして用いて、導電層2に対してウエットエッチングを行う(図2(d))。このウエットエッチングによって、深い部分の底部で露出していた導電層2の部分がほぼ取り除かれる。また、導電層2のうちの残った部分の一部がソース電極2sと、ドレイン電極2dと、になる。なお、このウエットエッチングによって、ソース電極2sとドレイン電極2dとに加えて、ソース電極2sに繋がったソース配線(不図示)と、ドレイン電極2dに繋がったドレイン配線2d’と、も得られる。また、導電層2が取り除かれた部分に、後にTFTのチャネル領域が形成されることになる。
【0025】
次に、ポリマー層3に対してプラズマエッチング処理を施す(図2(e))。このプラズマエッチング処理によって、凹部31における浅い部分と凹部32における浅い部分とでポリマー層3が取り除かれる。具体的には本実施形態では、このプラズマエッチング処理によって、凹部31において、ソース電極2sとドレイン電極2dとが、ポリマー層3から部分的に露出する。また、このプラズマエッチング処理によって、凹部32の底部でドレイン配線2d’が部分的に露出し、このため凹部32はポリマー層3を貫くビアホール7になる。
【0026】
本実施形態では、このプラズマエッチング処理後のポリマー層3が「バンク構造」とも表記される。本実施形態のバンク構造は、複数のバンクを有しているが、他の形態ではバンク構造が1つのバンクからなってもよい。いずれにせよ、バンク構造は、後のプロセスによって基体10上に付与される液状体を、1)バンク構造が縁取る領域内に閉じ込める機能、2)バンク構造が縁取る溝に沿って流す機能、の少なくとも一つを担う。なお、バンク構造のバンクは、ポリマー層3のうち凹部が与えられなかった部分に相当する。
【0027】
次に、凹部31内に、半導体層4をインクジェットプリントする(図2(f))。具体的には本実施形態では、ソース電極2s上と、ドレイン電極2d上と、これらソース電極2sとドレイン電極2dとを隔てるギャップ内とに、半導体層4を形成する。この結果、ソース電極2sとドレイン電極2dとに電気的に接続された半導体層4が得られる。
【0028】
その後、基体10上にスピンコート法で誘電体層5を形成する(図2(g))。得られる誘電体層5は少なくとも半導体層4を覆う。本実施形態では、誘電体層5は、ビアホール7(凹部32)も覆う。
【0029】
次に、ゲート電極6を形成する(図2(h))。具体的には本実施形態では、ゲート電極6と半導体層4とが凹部31内で重なるように、誘電体層5上にゲート電極6をインクジェットプリントする。ここまでの工程によって、ソース電極2sと、ドレイン電極2dと、ソース電極2sとドレイン電極2dとに電気的に接続された半導体層4と、ゲート電極6と、ゲート電極6と半導体層4との間に位置した誘電体層5と、を備えたTFTが得られる。
【0030】
次に、ビアホール7内に形成された誘電体層5を取り除くように、基体10にプラズマエッチング処理を施す(図2(i))。このプラズマエッチング処理を施しても、ゲート電極6がエッチングマスクとして機能するので、ゲート電極6と半導体層4との間で誘電体層5は残る。
【0031】
そして、ポリマー層3を貫いてドレイン配線2d’に達するインターコネクションが得られるように、ビアホール7内に導電体8を形成する(図2(j))。なお、本実施形態では、導電体8がドレイン配線2d’に接続されているが、導電体8がソース配線(不図示)に接続されるようにTFTが構成されてもよい。
【0032】
さて、再び図2(h)を参照すると、図2(h)のゲート電極6をインクジェットプリントする前に、ソフトコンタクトプリント法によって誘電体層5上に自己組織化分子層(SAM)を形成してもよい。具体的には本実施形態では次の通りである。
【0033】
図2(g)に示すように、誘電体層5の表面は下地のバンク構造の形状を反映しているので、誘電体層5の表面は凹状部を規定している。凹状部は、凹部31に対応していて、ゲート電極6が形成される部位である。そこで、平らな表面を有したスタンプの当該表面に自己組織化分子層を形成し、そのうえで当該表面の自己組織化分子層を誘電体層5上に転写する。そうすると、凹状部を縁取る部分に選択的に自己組織化分子層が転写されて、この結果、凹状部を縁取る部分が選択的に撥液化される。
【0034】
このような選択的な撥液化を行えば、ゲート電極6をインクジェットプリントする場合に、ゲート電極6を形成するための液状体が、チャネル領域に重なった部分に閉じ込められる。そしてこのため、得られるゲート電極6と、ソース電極2s・ドレイン電極2dとの重なりがより精度よく制御できる。なお、自己組織化分子層は好適には単分子層であるが、形成条件によっては2分子層以上である場合もある。
【0035】
また、上記実施形態によれば、図2(i)のプラズマエッチング処理の際に、ゲート電極6自体がマスクとして機能する。ただし、エッチングマスクとして機能する他の材料が配置されてもよい。他の材料を配置してエッチングマスクとする場合には、図2(i)のプラズマエッチング処理は、ゲート電極6の形成に先立って行われてもよい。
【0036】
(実施形態2)
本実施形態は、導電層2としてITO層が形成され、ポリマー層3としてポリスチレン(PS)層が形成される。さらに、ITO層とPS層との間に、バッファ層としてのポリメチルグルタイミド(PMGI)層が形成される。ただし、これらの点を除くと、本実施形態と実施形態1とは基本的に同じである。
【0037】
図3(a)〜(e)を参照しながら、本実施形態のパターン形成方法を利用したTFTの製造方法を説明する。
【0038】
まず、図3(a)に示すように、ガラス基板11と、ガラス基板11上に形成された150nmの厚さのITO層12と、を備えた基体を準備する。
【0039】
そして、ITO層12上に、約1μmの厚さのPMGI層13をスピンコートする。スピンコート後、約200℃の温度で約10分間、基体10をベークする。このベーク後、PMGI層13上に、約1.3μmの厚さのPS層14をスピンコートする。PS層14のスピンコート後、約100℃で約10分間、基体10をベークする。本実施形態では、積層されたITO層12とPMGI層13とPS層14とが、「多層構造」の一例をなしている。この表記にしたがうと、PS層14は多層構造の表面層である。また、ガラス基板11の表面は、ITO層12にとっての下地表面であるとともに、多層構造にとっての下地表面でもある。さらに、本実施形態では、PS層14が「エンボス対象層」である。
【0040】
一方で、シリコン製のエンボスツール50Bを準備する。エンボスツール50Bは、図1(c)において説明した多段構造を有している。なお、エンボスツール50Bの形成方法は後述する。
【0041】
さて、約130℃の温度で、エンボスツール50Bの多段構造をPS層14に押し付ける。その後、PS層14の温度が室温に下がったら、エンボスツール50BをPS層14から取り除く(図3(a))。そうすると、PS層14に、上述の凹部31と凹部32とを有した凹パターン3aが与えられる。
【0042】
次に、凹部31の深い部分の底部でITO層12の表面が露出するように、エンボス処理後のPS層14を介して、PMGI層13にO2とCF4との混合プラズマを用いたプラズマ処理を施す(図3(b))。この際、PMGI層13がエッチングされる速度は、PS層14がエッチングされる速度より速いので、PS層14は、PMGI層13のエッチングに対する良好なエッチングマスクとして機能する。
【0043】
その後、ITO層12から、ソース配線(不図示)と、ソース電極12sと、ドレイン電極12dと、ドレイン電極12dに繋がったドレイン配線12d’と、を得るように、公知のITOエッチャントを用いて、ITO層12のうちの露出した部分をエッチングする(図3(c))。このとき、PMGI層13とPS層14とは、ITO層12のエッチングに対するエッチングマスクとして機能する。
【0044】
ITO層12のエッチングの後で、多層構造にO2とCF4との混合ガスを用いたプラズマエッチング処理を施す(図3(d))。このプラズマエッチング処理によって、凹部31の浅い部分でPMGI層13とPS層14とが取り除かれる。この結果、凹部31の2つの浅い部分の底部で、ソース電極12sと、ドレイン電極12dとが、部分的に露出する。また、このプラズマエッチング処理によって、凹部32の浅い部分でPMGI層13とPS層14とが取り除かれて、凹部32内でドレイン配線12d’が部分的に露出する。
【0045】
本実施形態では、このプラズマエッチング処理後のPMGI層13が「バンク構造」である。実施形態1と同様に、本実施形態のバンク構造は複数のバンクを含む。ただし、本実施形態のバンク構造のバンクは、PS層14のうち凹部が与えられなかった部分に残ったPMGI層13の一部である。ここで、PMGI層13から得られたバンク構造を「PMGIバンク構造」とも表記する。PMGIバンク構造は、例えばPS層から得られるPSバンク構造よりも、後のプロセスに対して熱的にも化学的にも耐性が強いという利点を有する。
【0046】
その後、残っているPS層14をトルエン中で取り除く(図3(e))。そうすると、バンク構造の上面が露出する。
【0047】
その後、図示はしていないが、PMGIバンク構造の表面を撥液化し、かつ、ソース電極12sの表面と、ドレイン電極12dの表面と、ソース電極12sとドレイン電極12dとの間で露出したガラス基板11の表面と、を親液化するように、これら表面にCF4プラズマ処理を約1分間施す。この結果、凹部31の側面(バンク構造の側面)と、凹部31を縁取るバンク構造の上面と、が撥液化され、かつ凹部31の深い部分の底部は親液化される。
【0048】
以降の工程は、実施形態1の図2(f)〜(j)の工程と基本的に同じなので、以降の工程を図2(f)〜(j)を参照しながら説明する。
【0049】
まず、実施形態1の図2(f)と同様に、凹部31内に、半導体層4を形成する。具体的には本実施形態では、半導体材料としてポリチオフェン(例えば、ポリ(3−ヘキシルチオフェン)(P3HT))を含有した液状体を、バンク構造によって縁取られた溝(凹部31)内にマイクロ流体プロセスによって付与する。この半導体材料を含有した液状体は、溶媒として例えばメジチレンを含有している。なお、マイクロ流体プロセスの好適な一例は、インクジェットプロセスである。
【0050】
ここで、上述のCF4プラズマ処理されたバンク構造の表面でのメジチレンの接触角は約45°である。また、CF4プラズマ処理されたソース電極12s・ドレイン電極12dの表面でのメジチレンの接触角と、同じくCF4プラズマ処理されたガラス基板11の表面でのメジチレンの接触角とは、どちらも約2°である。この撥液性−親液性の差は、バンク構造の上面を液状体で汚すことなく、バンク構造で縁取られた溝内部を溶液が流れるように、液状体を閉じ込められる。この結果は、図4に示す通りである。
【0051】
その後、付与された液状体を約100℃で約30分間、焼成する。そうすると、液状体に含有されていた半導体材料から半導体層4が得られる。
【0052】
次に、実施形態1の図2(g)と同様に、半導体層4上に誘電体層5を形成する。具体的には本実施形態では、500nm以上1000nm以下の範囲の厚さの誘電体層5を基体10上にスピンコートする。ここで、誘電体層5の材料として、ポリ(4−ビニルフェノール)(PVP)、ポリ(4−メチル−1−ペンテン)(PMP)、ポリ(メチル メタクリレート)(PMMA)などが利用できる。
【0053】
次に、実施形態1の図2(h)と同様に、誘電体層5上にゲート電極6を形成する。具体的には本実施形態では、ポリ(スチレンスルホン酸)(PSS)がドープされたポリ(3,4−エチレン−ジオキシチオフェン)(PEDOT)の水ベースのコロイド懸濁液を、液状体として誘電体層5上にマイクロ流体プロセスで付与する。その後、基体10を約60℃で約30分間乾燥すると、PEDOT:PSSからゲート電極6が形成される。そして、ここまでの工程によって、ソース電極12sと、ドレイン電極12dと、ソース電極12sとドレイン電極12dとに電気的に接続された半導体層4と、ゲート電極6と、ゲート電極6と半導体層4との間に位置した誘電体層5と、を備えたTFTが得られる。
【0054】
乾燥後、実施形態1の図2(i)と同様に、基体10にO2プラズマ処理を施して誘電体層5を選択的にエッチングする。このプラズマ処理によって、誘電体層5を貫いてドレイン配線2d’に達するビアホール7が得られる。なお、PEDOT:PSSからなるゲート電極6はエッチングマスクとして機能するので、このプラズマ処理が施されても、ゲート電極6と半導体層4との間の誘電体層5は残る。
【0055】
次に、実施形態1の図2(j)と同様に、ビアホール7内に導電体8を形成する。具体的には本実施形態では、ビアホール7内にPEDOT:PSSからなる導電体8をインクジェットプリントする。そうすると、ドレイン配線2d’との接続部(すなわちインターコネクション)が得られる。
【0056】
(エンボスツールの形成方法)
図5を参照しながら、エンボスツール50A,50Bの形成方法を説明する。以下では、説明を平易にする目的で、エンボスツール50Bのうち、凹部31を形成する部分に着目して説明を進める。
【0057】
まず、シリコン基板51の所定部分上に、フォトリソ処理で、レジスト構造61を形成する(図5(a))。次に、レジスト構造61をマスクとして用いながら、SF6(またはCF6)とO2との混合ガスを用いたプラズマ処理を施して、シリコン基板51をエッチングする(図5(b))。その後、残っているレジスト構造61をレジスト除去剤を用いてシリコン基板51から取り除く。この段階で、シリコン基板51の表面のうち、レジスト構造61に覆われていた部分が凸部となる。この凸部が、後に高さL2の部分になる。
【0058】
次に、スピンコートとスピンコートに引続くベークとによって、シリコン基板51の表面の全体にレジスト層62rを形成する(図5(c))。
【0059】
次に、上述の凸部の幅より大きい幅の範囲をフォトマスクを覆いながら、フォトリソ処理を施す(図5(d),(e))。この際、フォトマスクで覆われる範囲の中央部に凸部が位置するように、シリコン基板51に対してフォトマスクを位置決めする。このフォトリソ処理によって、凸部上と、凸部を挟む2つの部分上とに、レジスト層62rが残り、それ以外のシリコン基板51の表面上では、レジスト層62rが取り除かれる。以下では、残されたレジスト層62rを「レジスト構造62」と表記する。
【0060】
次に、レジスト構造62をマスクとして用いながら、SF6(またはCF6)とO2との混合ガスを用いたプラズマ処理を施して、シリコン基板51をエッチングする(図5(f))。この段階で、シリコン基板51の表面のうちレジスト構造62に覆われていた部分が、2レベル構造となる。その後、レジスト構造62をレジスト除去剤を用いてシリコン基板51から取り除いて、2レベル構造を露出させる(図5(g))。
【0061】
(変形例)
(1)バンクの厚さおよびバンクの材料:
実施形態1および2のバンク構造の厚さTb(図6)は、50nm以上、3μm以下の範囲のいずれかにある。しかしながら、より厚い厚さのバンク構造を形成してもよい。
【0062】
ところで、図6に示すように、バンク構造は、ゲート電極6をソース電極12sから分離するとともに、ゲート電極6をドレイン電極12dから分離する。ゲート電極6とソース電極12sとは、範囲G1に亘って重なり合う。一方、ゲート電極6とドレイン電極12dとは、範囲G2に亘って重なり合う。ここで、本実施形態のように、厚さTbのバンク構造が存在する場合には、範囲G1のうちバンク構造のバンクが存在する範囲GS1だけ、ゲート電極6とソース電極12sとの間の距離が長くなる。同様に、範囲G2のうちバンク構造のバンクが存在する範囲GS2だけ、ゲート電極6とドレイン電極12dとの間の距離が長くなる。
【0063】
そこで、バンク構造の厚さTbが約3μmであり、誘電体層5の厚さTdが約100nmであり、かつ、バンク構造のバンクを構成するPMGI層13の誘電率と誘電体層5の誘電率とがほぼ同じ場合には、ゲート電極6とソース電極12sとの間の容量C1と、ゲート電極6とドレイン電極12dとの間の容量C2とはいずれも、バンク構造がない場合と比較して1/30に減少される。この場合さらに、PMGI層13の誘電率が誘電体層5の誘電率の1/3の場合には、容量C1と容量C2とは、バンク構造がない場合と比較して1/100まで減少され得る。
【0064】
なお、バンク構造の製造の容易さを考慮すると、厚さTbは10μm以下であることが好ましい。
【0065】
(2)ソース電極およびドレイン電極の設計:
図7を参照しながら述べるように、フィンガータイプのソース電極12sと、フィンガータイプのドレイン電極12dと、が得られるように、エンボスツール50Bの多段構造の形状が構成されていてもよい。具体的には、以下の通りである。
【0066】
バンク構造に含まれた2つのバンク間の距離Sbは、半導体層4の堆積のために最適化されることが好ましい。そうすれば、製造プロセスの信頼性を向上させ得る。この点で、図7に示す形状を有したソース電極12sおよびドレイン電極12dは好ましい。
【0067】
図7(a)は、本変形例のソース電極12sの上面と、ドレイン電極12dの上面と、を示している。このソース電極12sは、ベース電極部12sbと、ベース電極部12sbから突出しているとともに互いに平行な複数のフィンガー部12sfと、からなる。同様に、ドレイン電極12dは、ベース電極部12dbと、ベース電極部12dbから突出しているとともに互いに平行な複数のフィンガー部12dfと、からなる。
【0068】
ベース電極部12sbと、ベース電極部12dbとは、どちらも例えばY軸方向に沿って延びており、このため互いに平行である。ベース電極部12sbと、ベース電極部12dbとの間に位置したギャップの幅は、ほぼSbである。一方、複数のフィンガー部12sfのそれぞれは、ドレイン電極12dのベース電極部12dbに向かって、Y軸方向に垂直なX軸方向に沿って延びている。同様に、複数のフィンガー部12dfのそれぞれは、ソース電極12sのベース電極部12sbに向かって、Y軸方向に垂直なX軸方向に沿って延びている。
【0069】
複数のフィンガー部12sfの長さは、いずれも(Sb/2)より大きく、かつSb未満である。同様に、複数のフィンガー部12dfの長さは、いずれも(Sb/2)より大きく、かつSb未満である。ここで、複数のフィンガー部12sfと、複数のフィンガー部12dfとは、Y軸方向に沿って交互に位置するように、互いに半ピッチずれて配置されている。任意の2つの隣り合うフィンガー部12sfとフィンガー部12dfとの間のギャップの幅はLである。本変形例ではこのLがTFTのチャネル長に対応する。また、複数のフィンガー部12sfのそれぞれの幅と、複数のフィンガー部12dfのそれぞれの幅とは、いずれもδである。
【0070】
図7(b)には、このような形状を有したソース電極12sとドレイン電極12dとにそれぞれ重ねて、2つのバンク(エッチング処理後のPMGI層13の2つの部分)が図示されている。
【0071】
フィンガー部12sfの幅(δ)とフィンガー部12dfの幅(δ)とはどちらも、エンボス処理を用いれば、サブμmからナノメータのオーダーになる。
【0072】
チャネル長(L)が、2つのバンクの間に位置したギャップの幅(Sb)よりも十分に小さい場合には、このようなフィンガータイプのソース・ドレインが有用である。この場合、凹部31(図2)が深い部分だけからなるように、エンボス対象層がエンボス処理されれば、バンクからベース電極部12sbが露出する部分の幅Δは、本実施形態によれば、ほぼ0にできる。同様に、バンクからベース電極部12dbが露出する部分の幅Δも、本実施形態によれば、ほぼ0にできる。
【0073】
ゲート電極6とソース電極12s・ドレイン電極12dとは、フィンガー部12sfとフィンガー部12dfとでしか重ならない。しかも、フィンガー部12sfの幅(δ)と、フィンガー部12dfの幅(δ)とは、上述の実施形態のパターン形成方法によればナノメータのオーダーにできる。これらのことから、フィンガータイプのソース・ドレイン構造を形成すれば、ゲート電極6とソース電極12sとの間の重なり領域を小さくできるし、ゲート電極6とドレイン電極12dとの間の重なり領域を小さくできる。
【0074】
(3)導電ライン:
大規模回路については、導電層の導電率が、大きい電流を流すほどには十分でない場合がある。そこで、導電ラインプリンティングのチャネルが導入されてよい。そして、導電ラインは、図2(f)または(j)の工程で、プリントされ得る。導電ラインの印刷のためのバンク構造は、ビアホール7を製造する際のそれと同じでよい。
【0075】
(4)チャネルアシストインクジェットプリントの適用:
高解像度の構造を印刷するチャネルアシストインクジェットプリント(CAIP)(またはプール・ドローイング)が知られている。具体的には、濡れ性のよい側面と底面とを有した溝が、液滴のサイズよりもはるかに小さい寸法の微小なチャネルに液滴が導かれて流れることをアシストし得る。CAIPを実現するには、溝が適切な濡れ性と深さとを有することが望ましい。上記実施形態と、CAIPと、の組み合わせによって、パターン化された半導体層、および数μmの寸法に形成されたゲート電極が実現する。
【0076】
(5)上記実施形態では、表面処理としてプラズマ処理が用いられたが、他の実施形態では、プラズマ処理に代えて、コロナ放電処理、UVオゾン処理、SAM形成などのウエットケミカル処理の少なくとも一つが利用されてもよい。また、エッチング処理としてドライエッチングであるプラズマ処理が利用されたが、ウエットエッチングが利用されてもよい。
【0077】
(6)他の実施形態では、液状体は、溶解可能な有機材料または無機材料を含有してもよい。さらに液状体は、水、有機、無機溶液ベースのコロイド懸濁液でもよい。
【0078】
(7)他の実施形態では、液状体は、絶縁体材料を含有していてもよいし、半導体材料を含有していてもよいし、導電材料を含有していてもよい。
【0079】
(8)他の実施形態では、ソース電極、ドレイン電極、ソース配線、ドレイン配線の材料は、Ag(銀)、Cu(銅)、Au(金)、Ni(ニッケル)、Pt(白金)、Co(コバルト)のいずれか一つであってもよいし、ITOまたはFTOなどの導電性セラミックスであってもよい。
【0080】
(9)他の実施形態では、バンクの材料は、有機物(高分子量ポリマーおよび低分子量ポリマー、低分子量の分子)でもよいし、セラミックスなどの無機物でもよい。
【0081】
(10)他の実施形態では、導電層、バッファ層、エンボス対象層を堆積する技術として、上記実施形態で説明した技術に代えて、ドクターブレード法、印刷法(スクリーンプリント、オフセットプリント、フレキソプリント、パッドプリント、インクジェットプリントなど)、ディップおよびスプレイコーティング、スピンコーティング、フィジカルベーパーデポジション(PVD)、ケミカルベーパーディポジション(CVD)のいずれか一つが利用できる。
【0082】
(11)他の実施形態では、ガラス基板11に代えて、木製の基板、硬い有機物からなる基板、などの硬い基板でもよいし、ポリエチレンナフテート(Polyethylene Naphthalate:PEN)、ポリエチレンテレフタレート(Polyethylene Teraphthalate:PET)などのプラスチック材料からなるフレキシブル基板のいずれか一つが用いられてもよい。
【0083】
(12)他の実施形態では、上記実施形態の多段構造を有したエンボスツールを用いたエンボス処理が「3Dインプリンティング/エンボッシング」と称されることもある。「3Dインプリンティング/エンボッシング」によれば、「セルフアライメントリソグラフィー」が可能である。「セルフアライメントリソグラフィー」によれば、エンボス対象層に形成された凹パターンの位置に基づいて、複数の層のそれぞれのパターンが、互いに位置合わせされる。具体的には以下の通りである。
【0084】
上記実施形態では、上述のように凹パターン3aは、異なる深さの複数の部分を有している。そこで、異なる深さの複数の部分が多層構造における複数の層にそれぞれ転写されるように、多層構造をエッチングする。そうすると、複数の層に形成された複数のパターンのうちの互いの位置関係は、凹パターン3aにおける異なる深さの複数の部分のうちの互いの位置関係に基づいている。したがって、「3Dインプリンティング/エンボッシング」によれば、複数の層における複数のパターンが互いに位置合わせされる。
【0085】
(13)上記実施形態では、エンボスツール50Aは基部の基準平面から3つの高さを有し、一方、エンボスツール50Bは基部の基準平面から2つの高さを有している。しかしながら、他の実施形態では、エンボスツールが、基部の基準平面から4つ以上10以下の異なる高さを有していてもよい。
【0086】
(14)上記実施形態では、ゲート電極6の下地表面、つまり誘電体層5の表面は、凹部31を反映した凹状部を規定している。しかしながら、誘電体層5の厚さによっては、誘電体層5の表面がほぼ平坦であることもある。下地平面が平坦であっても、ゲート電極6をインクジェットプリントできる。なお、ほぼ平坦な下地表面上へ行うインクジェットプリントを、フリーフォーマットインクジェットプリントとも称する。
【0087】
また平坦な下地平面上にゲート電極6をインクジェットプリントする場合には、ゲート電極6をインクジェットプリントする前に、半導体層4に重なる範囲に液状体を閉じ込める撥液パターンを誘電体層5上に形成してもよい。そうすれば、ゲート電極6の境界の制御がより容易になる。
【図面の簡単な説明】
【0088】
【図1】(a)および(b)は、ある形態によるエンボスツールと当該エンボスツールによって得られる凹パターンと、を示していて、(c)および(d)は、他の形態によるエンボスツールと当該エンボスツールによって得られる凹パターンと、を示している。
【図2】(a)〜(j)は、実施形態1のパターン形成方法がTFTの製造方法に適用された場合の工程を示す図。
【図3】(a)〜(e)は、実施形態2のパターン形成方法がTFTの製造方法に適用された場合の工程を示す。
【図4】実施形態2の凹部内に形成された半導体層を示す上面図。
【図5】(a)〜(g)は、エンボスツールを形成する方法の工程を示す図。
【図6】実施形態1,2および変形例で得られるTFTの断面を示す模式図。
【図7】実施形態1,2の変形例によるソース電極およびドレイン電極の平面を示す模式図。
【符号の説明】
【0089】
1…基板、2…導電層、2d…ドレイン電極、2d’…ドレイン配線、2s…ソース電極、3…ポリマー層、3a…凹パターン、4…半導体層、5…誘電体層、6…ゲート電極、7…ビアホール、8…導電体、10…基体、11…ガラス基板、12…ITO層、12d’…ドレイン配線、12d…ドレイン電極、12db…ベース電極部、12df…フィンガー部、12s…ソース電極、12sb…ベース電極部、12sf…フィンガー部、13…PMGI層、14…PS層、31,32…凹部、50A…エンボスツール、50B…エンボスツール、51…シリコン基板、61,62…レジスト構造、62r…レジスト層。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
第1の層と第2の層とを有した多層構造のうちの前記第1の層に、浅い部分と深い部分とを有した凹パターンが与えられるように、少なくとも2つの異なる高さの部分を有したエンボスツールを用いて前記第1の層にエンボス処理を施す工程(a)と、
前記深い部分の底部で、前記第2の層の下地表面が露出するように、前記第1の層を介して前記第2の層をエッチングする工程(b)と、
前記浅い部分の底部で前記第2の層の表面が露出するように、前記第1の層をエッチングする工程(c)と、
を包含したパターニング方法。
【請求項2】
請求項1記載のパターニング方法であって、
前記工程(b)は、前記深い部分の底部で前記第2の層の一部が露出するように前記第1の層をエッチングすることと、前記深い部分の底部が前記下地表面に達するように前記第2の層の露出した前記一部をエッチングすることと、を含み、
前記工程(c)は、前記浅い部分の底部が前記第2の層の前記表面に達するように前記第1の層をエッチングすることを含んでいる、
パターニング方法。
【請求項3】
請求項1記載のパターニング方法であって、
前記多層構造が前記第1の層と前記第2の層との間に位置した第3の層を有している、
パターニング方法。
【請求項4】
第1の層と導電層とを有した多層構造のうちの前記第1の層に、2つの浅い部分と前記2つの浅い部分の間に位置した深い部分とを有した凹部が与えられるように、少なくとも2つの異なる高さの部分を有したエンボスツールを用いて、前記第1の層にエンボス処理を施す工程(a)と、
前記深い部分によって前記導電層がソース電極とドレイン電極とに分離されるように、前記第1の層を介して前記導電層をエッチングする工程(b)と、
前記2つの浅い部分の底部で前記ソース電極と前記ドレイン電極とが露出するように、前記第1の層をエッチングする工程(d)と、
露出した前記ソース電極と前記ドレイン電極とに電気的に接続した半導体層が得られるように、少なくとも前記深い部分内に半導体層を形成する工程(e)と、
前記工程(e)の後で前記凹部の内面を覆う誘電体層を形成する工程(f)と、
前記誘電体層上にゲート電極を形成する工程(g)と、
を包含したTFTの製造方法。
【請求項5】
請求項4記載のTFTの製造方法であって、
前記工程(d)によって前記第1の層からバンク構造が得られ、
前記バンク構造の厚さは前記誘電体層の厚さよりも厚い、
TFTの製造方法。
【請求項6】
請求項4記載のTFTの製造方法であって、
前記工程(a)において、前記工程(b)によってフィンガータイプの前記ソース電極と、フィンガータイプの前記ドレイン電極とが得られるように構成されたエンボスツールが用いられる、
TFTの製造方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図4】
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【公開番号】特開2008−288239(P2008−288239A)
【公開日】平成20年11月27日(2008.11.27)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−128859(P2007−128859)
【出願日】平成19年5月15日(2007.5.15)
【出願人】(000002369)セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Fターム(参考)】