(57)【要約】【課題】薄膜トランジスタと無機ＥＬ素子を有する新規な発光装置を提供することを課題とする。また、その作製方法を提供することを課題とする。【解決手段】第１の電極を形成した基板を１００℃から１２００℃、好ましくは２００℃から８００℃の範囲の温度で加熱しながら、第１の電極上に少なくとも無機蛍光材料からなる層を有する発光層を形成する工程と、発光層を形成した後、第２の電極と薄膜トランジスタとを形成する工程を有する発光装置の作製方法を提供する。【選択図】図１
2008010406.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に第１の電極と、前記第１の電極上に設けられた発光層と、前記発光層の端部を覆う絶縁層と、前記発光層上に設けられた第２の電極と、前記絶縁層上に設けられた薄膜トランジスタとを有することを特徴とする発光装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記発光層は、無機蛍光材料を含むことを特徴とする発光装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の発光装置を有する電子機器。
【請求項４】
基板上に第１の電極を形成し、
前記第１の電極を形成した前記基板を１００℃から１２００℃の範囲の温度で熱しながら、前記第１の電極上に発光層を形成し、
前記発光層上に、絶縁層を形成し、
前記絶縁層を前記発光層が露出するように除去し、
前記発光層上に第２の電極を形成し、
前記絶縁層上に薄膜トランジスタを形成することを特徴とする発光装置の作製方法。
【請求項５】
基板上に第１の電極を形成し、
前記第１の電極を形成した前記基板を１００℃乃至８００℃の範囲の温度で熱しながら、前記第１の電極上に発光層を形成し、
前記発光層上に絶縁層を形成し、
前記絶縁層を前記発光層が露出するように除去し、
前記発光層上に第２の電極を形成し、
前記絶縁層上に薄膜トランジスタを形成することを特徴とする発光装置の作製方法。
【請求項６】
基板上に第１の電極を形成し、
前記第１の電極上に発光層を形成し、
前記発光層を形成した後、３００℃乃至１５００℃の範囲の温度で加熱処理し、
前記発光層上に絶縁層を形成し、
前記絶縁層を前記発光層が露出するように除去し、
前記発光層上に第２の電極を形成し、
前記絶縁層上に薄膜トランジスタを形成することを特徴とする発光装置の作製方法。
【請求項７】
基板上に第１の電極を形成し、
前記第１の電極上に発光層を形成し、
前記発光層を形成した後、４５０℃乃至１２００℃の範囲の温度で加熱処理し、
前記発光層上に絶縁層を形成し、
前記絶縁層を前記発光層が露出するように除去し、
前記発光層上に第２の電極を形成し、
前記絶縁層上に薄膜トランジスタを形成することを特徴とする発光装置の作製方法。
【請求項８】
請求項４乃至請求項７のいずれか一において、
前記発光層は、無機蛍光材料を含むことを特徴とする発光装置の作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エレクトロルミネッセンスを利用した発光素子を有する発光装置及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、テレビ、携帯電話、デジタルカメラ等における表示装置は、平面的で薄型の表示装置が求められており、この要求を満たすための表示装置として、自発光型である発光素子を利用した表示装置が注目されている。自発光型の発光素子の一つとして、エレクトロルミネッセンス（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）を利用する発光素子があり、この発光素子は、発光材料を一対の電極で挟み、電圧を印加することにより、発光材料からの発光を得ることができるものである。
【０００３】
このような自発光型の発光素子は、液晶ディスプレイに比べ画素の視認性が高く、バックライトが不要である等の利点があり、フラットパネルディスプレイ素子として好適であると考えられている。また、このような発光素子は、薄型軽量に作製できることも大きな利点である。また、非常に応答速度が速いことも特徴の一つである。
【０００４】
さらに、このような自発光型の発光素子は膜状に形成することが可能であるため、大面積の素子を形成することにより、面発光を容易に得ることができる。このことは、白熱電球やＬＥＤに代表される点光源、あるいは蛍光灯に代表される線光源では得難い特色であるため、照明等に応用できる面光源としての利用価値も高い。
【０００５】
エレクトロルミネッセンスを利用する発光素子は、発光材料が有機化合物であるか、無機化合物であるかによって区別され、一般的に、前者は有機ＥＬ素子、後者は無機ＥＬ素子と呼ばれている。
【０００６】
無機蛍光材料は結晶状態の違いによって発光効率が大きく変化する。無機ＥＬの発光層に用いられる材料も例外ではなく、結晶性が低い状態の膜に比べ結晶性が高い膜の方が高い効率で発光が得られることが知られている。
【０００７】
また、発光効率は結晶型にも依存しており、硫化亜鉛の場合は六方晶の膜に比べて立方晶の膜の方が高い効率で発光が得られることが知られている（特許文献１参照）。
【０００８】
所望の結晶状態の膜を得る方法として基板を加熱しながら成膜を進める方法がある。硫化亜鉛の場合は基板温度を少なくとも１００℃以上に加熱しながら成膜を行うと、高い発光効率を示す立方晶の膜を形成することができる。
【０００９】
また、無機蛍光材料結晶中の欠陥は発光効率の低下を招くが、発光層の成膜後に４００℃の高温の加熱処理を施すことで発光層に存在する結晶欠陥を修復すると共に結晶の成長を促すことができる。
【００１０】
また、発光素子をディスプレイに応用する場合、パッシブマトリックス型のディスプレイに比べてアクティブマトリックス型のディスプレイは、個々の画素の点灯時間がディスプレイ全体の画素数に影響され難いため、画素数が多い大画面ディスプレイや高精細ディスプレイであっても高い輝度で表示することができる。
【００１１】
アモルファスシリコンＴＦＴやポリシリコンＴＦＴを利用したアクティブマトリックス型ディスプレイの例として、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイを挙げることができる。液晶や有機ＥＬの場合、それらの表示材料は高温のプロセスや湿式のエッチングプロセスに対する耐性がない。そのため、あらかじめＴＦＴを形成した基板上に表示素子を作製するプロセスが一般的である。
【特許文献１】特開２００５−３３６２７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
アモルファスシリコンＴＦＴやポリシリコンＴＦＴを利用したアクティブマトリックス型無機ＥＬディスプレイを従来と同様な順番、すなわちＴＦＴを形成した後の基板に発光素子として無機ＥＬ素子を作製した場合、以下のような問題が生じる。
【００１３】
アモルファスシリコンＴＦＴやポリシリコンＴＦＴ基板上に無機蛍光材料からなる発光層を形成した後、発光効率を高めるために５００℃以上の高温で基板全体を加熱処理すると、アモルファスシリコンやポリシリコンからの水素脱離による欠陥増加がＴＦＴ特性を損なってしまう。
【００１４】
また、アルミニウムなど融点が低い配線材料や、平坦化膜等に有機材料を用いることができなくなる等、使用できる材料が制約されてしまう。
【００１５】
上記問題に鑑み、本発明は、薄膜トランジスタと無機ＥＬ素子を有する発光装置を提供することを課題とする。また、その作製方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
無機ＥＬ材料は、液晶材料や有機ＥＬ材料とは異なりＴＦＴ作製プロセスの最高温度である約７５０℃の温度に十分耐えることができる。それゆえ、ＴＦＴを作製する工程に先んじて基板上に第一の電極と、少なくとも無機蛍光材料からなる層を有す発光層を形成した後にＴＦＴを作製する方法により、発光層の発光効率を高めるための５００℃以上の熱処理にＴＦＴを曝すことなく、ＴＦＴを有する無機ＥＬ発光素子を作製することができることを本発明者らは見いだした。
【００１７】
よって、本発明の一は、基板上に、無機ＥＬ素子と、薄膜トランジスタを有し、無機ＥＬ素子は、薄膜トランジスタより基板側に設けられていることを特徴とする発光装置である。
【００１８】
上記構成において、無機ＥＬ素子は、第１の電極（第１の電極層とも記す）と第２の電極（第２の電極層とも記す）と少なくとも無機蛍光材料からなる層を含む発光層とを有し、第１の電極と第２の電極を取り出すコンタクトホールを有する平坦化膜を、発光層と第１の電極と第２の電極の上に有することが好ましい。
【００１９】
なお、本明細書中における発光装置とは、画像表示デバイス、発光デバイス、もしくは光源（照明装置含む）を含む。また、発光素子が形成されたパネルにコネクター、例えばＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  ｐｒｉｎｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ）もしくはＴＡＢ（Ｔａｐｅ  Ａｕｔｏｍａｔｅｄ  Ｂｏｎｄｉｎｇ）テープもしくはＴＣＰ（Ｔａｐｅ  Ｃａｒｒｉｅｒ  Ｐａｃｋａｇｅ）が取り付けられたモジュール、ＴＡＢテープやＴＣＰの先にプリント配線板が設けられたモジュール、または発光素子にＣＯＧ（Ｃｈｉｐ  Ｏｎ  Ｇｌａｓｓ）方式によりＩＣ（集積回路）が直接実装されたモジュールも全て発光装置に含むものとする。
【００２０】
また、本発明の発光素子を表示部に用いた電子機器も本発明の範疇に含めるものとする。したがって、本発明の電子機器は、表示部を有し、表示部は、上述した発光装置を有することを特徴とする。
【００２１】
また、本発明の一は、第１の電極を形成した基板を室温から１２００℃、好ましくは１００℃から８００℃の範囲の温度で加熱しながら、第１の電極上に少なくとも無機蛍光材料からなる層を有する発光層を形成する工程と、発光層を形成した後、第２の電極と薄膜トランジスタとを形成する工程を有する発光装置の作製方法である。
【００２２】
また、本発明の一は、第１の電極上に少なくとも無機蛍光材料からなる層を有する発光層を形成する工程と、発光層を形成した後、３００℃から１５００℃、好ましくは４５０℃から１２００℃の範囲の温度で加熱処理する工程と、加熱処理の後、第２の電極と薄膜トランジスタとを形成する工程を有する発光装置の作製方法である。
【００２３】
上記構成において、加熱処理は、発光層を形成する工程の直後であることが好ましい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の発光装置は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）と無機ＥＬ素子とを有しているため、アクティブマトリクス型の発光装置に応用することができる。
【００２５】
また、薄膜トランジスタに用いられているアモルファスシリコンやポリシリコンなどからの水素脱離による欠陥増加が生じないため、ＴＦＴの特性が損なわれることなくアクティブマトリックス方式の無機ＥＬディスプレイを作製できる。また、アクティブマトリックス方式の無機ＥＬディスプレイを有する電子機器を作製することができる。
【００２６】
また、アルミニウムなど融点の低い材料や、耐熱性が低い有機材料であっても、無機ＥＬディスプレイのＴＦＴに使用することができる。つまり、使用できる材料の選択肢が広がる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
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、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。
【００２８】
（実施の形態１）
ＴＦＴおよび無機ＥＬ素子を有する発光装置およびその作製方法を、図１乃至図６を用いて詳細に説明する。図１は本発明の発光装置の一様態を示した図面である。図１（Ａ）は本発明の発光装置の上面図、図１（Ｂ）は断面図である。なお、図１（Ａ）のＡ−Ｂは、ＦＰＣ１９４及び薄膜トランジスタの配線が電気的に接続される領域（以下、外部端子接続領域２０２ａと示す。）を示す。また、図１（Ａ）のＣ−Ｄは、ＦＰＣ１９４及び発光素子の第１の電極層が電気的に接続される領域（以下、外部端子接続領域２０２ｂと示す。）を示す。なお、図１（Ｂ）において１９６は異方性導電性フィルムを示す。
【００２９】
なお薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）は、その主要な構成要素として、半導体層、ゲート絶縁層及びゲート電極層が挙げられ、半導体層に形成されるソース領域及びドレイン領域に接続する配線層がそれに付随する。構造的には基板側から半導体層、ゲート絶縁層及びゲート電極層を配設したトップゲート型と、基板側からゲート電極層、ゲート絶縁層及び半導体層を配設したボトムゲート型などが代表的に知られているが、本発明においてはそれらの構造のどのようなものを用いても良い。
【００３０】
基板１００としてはガラス基板、石英基板やシリコン基板、金属基板、またはステンレス基板の表面に絶縁膜を形成したものを用いて良い。基板を通して発光素子が発する光を取り出す場合はガラス基板や石英基板など光透過性を有する基板が望ましい。ガラス基板は８００℃より高温になると変形してしまうため、少なくとも無機蛍光材料からなる層を有す発光層を加熱処理する温度がそれ以上の場合は石英基板やサファイヤ基板を用いる方が好ましい。
【００３１】
また、発光素子が発する光を基板側に取り出さず、後の工程で形成するＴＦＴ素子側に光を取り出す場合は不透明な基板を用いることができ、具体的にはアルミナ、窒化珪素、炭化珪素等のセラミックス基板を挙げることができる。
【００３２】
また、剥離層を設けた基板上にＴＦＴ素子を有する発光素子を形成した後、該発光素子を基板から剥離して使用する場合は基板の光透過性については特に制約はなく、具体的にはガラス、石英、アルミナ、窒化珪素、炭化珪素、セラミックス基板等を挙げることができる。
【００３３】
絶縁表面を有する基板１００の上に下地膜として、スパッタリング法、ＰＶＤ法（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、減圧ＣＶＤ法（ＬＰＣＶＤ法）、またはプラズマＣＶＤ法等のＣＶＤ法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）などにより窒化酸化珪素膜（ＳｉＮＯ）を用いて下地膜１０１ａを１０〜２００ｎｍ（好ましくは５０〜１００ｎｍ）形成し、酸化窒化珪素膜（ＳｉＯＮ）を用いて下地膜１０１ｂを５０〜２００ｎｍ（好ましくは１００〜１５０ｎｍ）積層する。
【００３４】
本実施の形態では、プラズマＣＶＤ法を用いて下地膜１０１ａ、下地膜１０１ｂを形成する。
【００３５】
下地膜としては、酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素、窒化酸化珪素などを用いることができ、単層でも２層、３層といった積層構造でもよい。なお本明細書中において酸化窒化珪素とは酸素の組成比が窒素の組成比より大きい物質であり、窒素を含む酸化珪素とも言える。同様に、窒化酸化珪素とは、窒素の組成比が酸素の組成比より大きい物質であり、酸素を含む窒化珪素とも言える。本実施の形態では、基板上にＳｉＨ４、ＮＨ３、Ｎ２Ｏ、Ｎ２及びＨ２を反応ガスとして窒化酸化珪素膜を膜厚５０ｎｍ形成し、ＳｉＨ４及びＮ２Ｏを反応ガスとして酸化窒化珪素膜を膜厚１００ｎｍで形成する。また窒化酸化珪素膜の膜厚を１４０ｎｍ、積層する酸化窒化珪素膜の膜厚を１００ｎｍとしてもよい。
【００３６】
次いで、第１の電極層５００２を形成する。第１の電極層５００２としては、発光素子が発する光を基板側に取り出す場合は透光性を有する導電性材料からなる透明導電膜を用いればよく、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）やインジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物（以下ＩＷＺＯともいう）、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物などを用いることができる。
【００３７】
第１の電極層５００２は、蒸着法、スパッタ法などを用いて形成することができる。スパッタ法を用いる場合、ガスとして水分（水蒸気（Ｈ２Ｏ））、又はＨ２を含むガスを用いるとよい。本実施の形態では、第１の電極層５００２として、酸化珪素の添加された酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物のターゲットを用いて、水分（Ｈ２Ｏ）、又はＨ２を含むガスを用いてスパッタリング法によって、酸化珪素及び酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物膜を作製する。
【００３８】
本実施の形態では、酸化珪素は酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物に、１０ｗｔ％添加する。第１の電極層５００２は、好ましくは総膜厚１００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲で用いればよく、本実施の形態では膜厚１８５ｎｍとする。
【００３９】
本実施の形態では、第１の電極層５００２は、アルゴン（Ａｒ）を５０ｓｃｃｍ、酸素（Ｏ２）を１．０ｓｃｃｍ、Ｈ２Ｏガスを０．２ｓｃｃｍの流量のガスを用いて形成される。本発明で用いる水分（水蒸気（Ｈ２Ｏ））を含むガスは、作製法、保管法などによって若干の水分を含むものというのではなく、主成分の一つとして積極的に水分が含まれているガスである。Ｈ２Ｏガスは０．５ｓｃｃｍ以下が好ましい。本実施の形態で形成する酸化珪素及び酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物膜は加工性が良好であり、弱酸によるウエットエッチングで、残渣なくエッチング加工することができる。このような膜を表示装置の画素電極に用いると発光素子の光の取り出し効率も良好で、電極のエッチング不良などに起因する不良も抑えられた信頼性の高い表示装置を作製することができる。
【００４０】
また、光をＴＦＴ素子側にのみ取り出す場合は、第１の電極層５００２を耐熱性に優れた金属膜からなる複層もしくは単層の反射電極とすることができる。
【００４１】
また、膜厚２０〜１００ｎｍの第１の導電膜と、膜厚１００〜４００ｎｍの第２の導電膜とを積層して第１の電極層を形成してもよい。
【００４２】
導電膜はタンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、銅（Ｃｕ）、クロム（Ｃｒ）、ネオジウム（Ｎｄ）から選ばれた元素、又は前記元素を主成分とする合金材料もしくは化合物材料で形成すればよい。
【００４３】
また、リン等の不純物元素をドーピングした多結晶シリコン膜に代表される半導体膜や、ＡｇＰｄＣｕ合金を用いてもよい。
【００４４】
また、単層構造に限定されず、２層構造、３層構造としてもよい。
【００４５】
次に、フォトリソグラフィー法を用いてレジストからなるマスクを形成し、第１の電極層５００２を所望の形状に加工を形成してもよい（図６（Ａ）参照。）。
【００４６】
第１の電極層５００２は、ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ：誘導結合型プラズマ）エッチング法を用い、エッチング条件（コイル型の電極層に印加される電力量、基板側の電極層に印加される電力量、基板側の電極温度等）を適宜調節することにより、所望のテーパー形状を有するようにエッチングすることができる。なお、エッチング用ガスとしては、Ｃｌ２、ＢＣｌ３、ＳｉＣｌ４もしくはＣＣｌ４などを代表とする塩素系ガス、ＣＦ４、ＳＦ６もしくはＮＦ３などを代表とするフッ素系ガス又はＯ２を適宜用いることができる。
【００４７】
次いで、発光層５００４を形成する。発光層５００４は無機蛍光材料からなる層を有し、無機蛍光体材料は既知のものを用いることができる。
【００４８】
無機蛍光材料は、母体材料と発光中心となる不純物元素とで構成される。含有させる不純物元素を変化させることで、様々な色の発光を得ることができる。
【００４９】
発光材料に用いる母体材料としては、硫化物、酸化物、窒化物を用いることができる。硫化物としては、例えば、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、硫化カルシウム（ＣａＳ）、硫化イットリウム（Ｙ２Ｓ３）、硫化ガリウム（Ｇａ２Ｓ３）、硫化ストロンチウム（ＳｒＳ）、硫化バリウム（ＢａＳ）等を用いることができる。また、酸化物としては、例えば、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）等を用いることができる。また、窒化物としては、例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化インジウム（ＩｎＮ）等を用いることができる。さらに、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）、テルル化亜鉛（ＺｎＴｅ）等も用いることができ、硫化カルシウム−ガリウム（ＣａＧａ２Ｓ４）、硫化ストロンチウム−ガリウム（ＳｒＧａ２Ｓ４）、硫化バリウム−ガリウム（ＢａＧａ２Ｓ４）等の３元系の混晶であってもよい。
【００５０】
局在型発光の発光中心として、マンガン（Ｍｎ）、銅（Ｃｕ）、サマリウム（Ｓｍ）、テルビウム（Ｔｂ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、ユーロピウム（Ｅｕ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジウム（Ｐｒ）などを用いることができる。なお、電荷補償として、フッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）などのハロゲン元素が添加されていてもよい。
【００５１】
一方、ドナー−アクセプター再結合型発光の発光中心として、ドナー準位を形成する第１の不純物元素及びアクセプター準位を形成する第２の不純物元素を含む発光材料を用いることができる。第１の不純物元素は、例えば、フッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、アルミニウム（Ａｌ）等を用いることができる。第２の不純物元素としては、例えば、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）等を用いることができる。
【００５２】
なお、これらの不純物元素の濃度は、母体材料に対して０．０１〜１０ａｔｏｍ％であればよく、好ましくは０．０５〜５ａｔｏｍ％の範囲である。
【００５３】
また、発光層５００４は無機蛍光材料からなる層の単層である必要はなく、例えばキャリア輸送層として機能する層との積層構造であってもよい。具体的には、ｐ型半導体や、ｎ型半導体等と積層してもよい。
【００５４】
少なくとも無機蛍光材料からなる層を有す発光層５００４の作製方法としては、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着（ＥＢ蒸着）法等の真空蒸着法、スパッタリング法等の物理気相成長法（ＰＶＤ）、有機金属ＣＶＤ法、ハイドライド輸送減圧ＣＶＤ法等の化学気相成長法（ＣＶＤ）、原子層エピタキシ法（ＡＬＥ）等を用いて形成することができる。
【００５５】
少なくとも無機蛍光材料からなる層を有す発光層５００４の厚みは１ｎｍ以上１０００ｎｍ以下、好ましくは１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下である。
【００５６】
発光効率に優れた所望の結晶状態の無機蛍光材料の膜を得るために、成膜中に基板が１００℃から１２００℃、好ましくは１００℃から８００℃になるように加熱しながら成膜を行う。例えば硫化亜鉛をスパッタリング法で成膜する場合は、基板を５００℃にしながら成膜するのが良い。
【００５７】
また、発光層５００４を所望の形状に微細加工する方法としては、発光層上にフォトレジストでパターンを形成し、エッチングにより発光層の不要部分を除去する従来のフォトリソグラフィー法や、フォトレジストで反転パターンを形成し、反転パターン上に発光層を形成し、フォトレジストを除去しながらフォトレジスト上の発光層の不要部分を除去するリフトオフ法を用いることができる。
【００５８】
このようにして第１の電極層５００２上に無機蛍光材料からなる層を有する発光層５００４を積層したのち、３００℃から１５００℃、好ましくは４５０℃から１２００℃の高温の加熱処理を施し、発光層に存在する結晶欠陥を修復すると共に結晶成長を促して、発光効率を改善する。
【００５９】
結晶化のための加熱処理は、加熱炉、レーザ照射、若しくはランプから発する光の照射（ランプアニールともいう）などを用いることができる。加熱方法としてＧＲＴＡ（Ｇａｓ  Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌ）法、ＬＲＴＡ（Ｌａｍｐ  Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌ）法等のＲＴＡ法がある。
【００６０】
次いで、発光層５００４上に隔壁として機能する絶縁層５００３を形成する。隔壁として機能する絶縁層５００３としては酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素、窒化酸化珪素、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化窒化アルミニウム（ＡｌＯＮ）、窒素含有量が酸素含有量よりも多い窒化酸化アルミニウム（ＡｌＮＯ）または酸化アルミニウム、ダイアモンドライクカーボン（ＤＬＣ）、窒素含有炭素（ＣＮ）、ＰＳＧ（リンガラス）、ＢＰＳＧ（リンボロンガラス）、アルミナ、その他の無機絶縁性材料を含む物質から選ばれた材料で形成することができる。
【００６１】
隔壁として機能する絶縁層５００３は、ディップ、スプレー塗布、ドクターナイフ、ロールコーター、カーテンコーター、ナイフコーター、ＣＶＤ法、蒸着法等を採用することができる。液滴吐出法により隔壁として機能する絶縁層５００３を形成してもよい。液滴吐出法を用いた場合には材料液を節約することができる。また、液滴吐出法のようにパターンが転写、または描写できる方法、例えば印刷法（スクリーン印刷やオフセット印刷などパターンが形成される方法）なども用いることができる。
【００６２】
次に、図１（Ｂ）に示すように、隔壁として機能する絶縁層５００３に開口部を形成する。隔壁として機能する絶縁層５００３は、画素部においてエッチングする。また、図６（Ａ）に示すように、第１の電極層５００２が接続端子と接続される外部端子接続領域２０２ｂ等では広面積にエッチングする必要がある。
【００６３】
エッチングは平行平板ＲＩＥ装置やＩＣＰエッチング装置を用いることができる。なおエッチング時間は、配線層や第１の電極がオーバーエッチングされる程度とするとよい。このように、配線層や第１の電極がオーバーエッチングされる程度とすると、基板内の膜厚バラツキと、エッチングレートのバラツキを低減することができる。このようにして外部端子接続領域２０２ｂには開口部がそれぞれ形成される。
【００６４】
本実施の形態では、外部端子接続領域２０２ｂ、画素領域２０６に所定の開口部が設けられたマスクで、隔壁として機能する絶縁層５００３をエッチングする場合を説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、接続領域の開口部は広面積であるため、エッチングする量が多い。このような広面積な開口部は、複数回エッチングしてもよい。また、その他の開口部と比較して、深い開口部を形成する場合、同様に複数回エッチングしてもよい。
【００６５】
次いで、発光層５００４の上に第２の電極層５００５を形成する。第２の電極層５００５はのちに形成されるＴＦＴのソース電極層又はドレイン電極層と接することになる。
【００６６】
発光層５００４上に第２の電極層５００５（画素電極層ともいう）として用いる導電膜はタンタル（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）、銅（Ｃｕ）、クロム（Ｃｒ）、ネオジウム（Ｎｄ）から選ばれた元素、又は前記元素を主成分とする合金材料もしくは化合物材料で形成すればよい。また、リン等の不純物元素をドーピングした多結晶シリコン膜に代表される半導体膜や、ＡｇＰｄＣｕ合金を用いてもよい。
【００６７】
また、単層構造に限定されず、２層構造、３層構造であってもよい。
【００６８】
本実施の形態では、導電膜としてタングステン（Ｗ）を膜厚３７０ｎｍ形成する。次に、フォトリソグラフィー法を用いてレジストからなるマスクを形成し第２の電極層５００５を形成する（図２（Ａ））。
【００６９】
ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ：誘導結合型プラズマ）エッチング法を用い、エッチング条件（コイル型の電極層に印加される電力量、基板側の電極層に印加される電力量、基板側の電極温度等）を適宜調節することにより、所望のテーパー形状を有するようにエッチングすることができる。なお、エッチング用ガスとしては、Ｃｌ２、ＢＣｌ３、ＳｉＣｌ４もしくはＣＣｌ４などを代表とする塩素系ガス、ＣＦ４、ＳＦ６もしくはＮＦ３などを代表とするフッ素系ガス又はＯ２を適宜用いることができる。
【００７０】
次に第１の層間絶縁層５００６を形成する。
【００７１】
第１の層間絶縁層５００６としては酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素、窒化酸化珪素、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化窒化アルミニウム（ＡｌＯＮ）、窒素含有量が酸素含有量よりも多い窒化酸化アルミニウム（ＡｌＮＯ）または酸化アルミニウム、ダイアモンドライクカーボン（ＤＬＣ）、窒素含有炭素（ＣＮ）、ＰＳＧ（リンガラス）、ＢＰＳＧ（リンボロンガラス）、アルミナ、その他の無機絶縁性材料を含む物質から選ばれた材料で形成することができる。
【００７２】
第１の層間絶縁層５００６は、ディップ、スプレー塗布、ドクターナイフ、ロールコーター、カーテンコーター、ナイフコーター、ＣＶＤ法、蒸着法等を採用することができる。液滴吐出法により第１の層間絶縁層５００６を形成してもよい。液滴吐出法を用いた場合には材料液を節約することができる。また、液滴吐出法のようにパターンが転写、または描写できる方法、例えば印刷法（スクリーン印刷やオフセット印刷などパターンが形成される方法）なども用いることができる。
【００７３】
次に、図１（Ｂ）及び図６（Ａ）に示すように、第１の層間絶縁層５００６に開口部を形成する。第１の層間絶縁層５００６は、接続領域（図示せず）、配線領域２０３、外部端子接続領域２０２ｂ等では広面積にエッチングする必要がある。しかし、画素領域２０６においては開口面積が、接続領域等の開口面積と比較して非常に小さく、微細なものとなる。従って、画素領域の開口部形成用のフォトリソグラフィー工程と、接続領域の開口部形成用のフォトリソグラフィー工程とを設けることにより、エッチング条件のマージンをより広げることができる。その結果、歩留まりを向上させることができる。またエッチング条件のマージンが広がることにより、画素領域に形成されるコンタクトホールを高精度に形成することができる。
【００７４】
具体的には、接続領域、配線領域２０３、外部端子接続領域２０２ｂ、周辺駆動回路領域２０４の一部に設けられた第１の層間絶縁層５００６に広面積な開口部を形成する。そのため、画素領域２０６、接続領域の一部、及び周辺駆動回路領域２０４の一部の第１の層間絶縁層５００６を覆うようにマスクを形成する。エッチングは平行平板ＲＩＥ装置やＩＣＰエッチング装置を用いることができる。なおエッチング時間は、第２の電極や隔壁として機能する絶縁層がオーバーエッチングされる程度とするとよい。このようにオーバーエッチングされる程度とすると、基板内の膜厚バラツキと、エッチングレートのバラツキを低減することができる。このようにして外部端子接続領域２０２ｂには開口部がそれぞれ形成される。
【００７５】
次いで、第１の層間絶縁層５００６上に半導体膜を形成する（図２（Ｂ））。半導体膜は２５〜２００ｎｍ（好ましくは３０〜１５０ｎｍ）の厚さで公知の手段（スパッタ法、ＬＰＣＶＤ法、またはプラズマＣＶＤ法等）により成膜すればよい。本実施の形態では、非晶質半導体膜を、レーザ結晶化し、結晶性半導体膜とするものを用いるのが好ましい。
【００７６】
半導体膜を形成する材料は、シランやゲルマンに代表される半導体材料ガスを用いて気相成長法やスパッタリング法で作製される非晶質半導体（以下「アモルファス半導体：ＡＳ」ともいう。）、該非晶質半導体を光エネルギーや熱エネルギーを利用して結晶化させた多結晶半導体、或いはセミアモルファス（微結晶若しくはマイクロクリスタルとも呼ばれる。以下「ＳＡＳ」ともいう。）半導体などを用いることができる。
【００７７】
ＳＡＳは、非晶質と結晶構造（単結晶、多結晶を含む）の中間的な構造を有し、自由エネルギー的に安定な第３の状態を有する半導体であって、短距離秩序を持ち格子歪みを有する結晶質な領域を含んでいる。少なくとも膜中の一部の領域には、０．５〜２０ｎｍの結晶領域を観測することが出来、珪素を主成分とする場合にはラマンスペクトルが５２０ｃｍ−１よりも低波数側にシフトしている。Ｘ線回折では珪素結晶格子に由来するとされる（１１１）、（２２０）の回折ピークが観測される。
【００７８】
未結合手（ダングリングボンド）を終端化させるために水素またはハロゲンを少なくとも１原子％またはそれ以上含ませている。
【００７９】
ＳＡＳは、珪素を含む気体をグロー放電分解（プラズマＣＶＤ）して形成する。珪素を含む気体としては、ＳｉＨ４、その他にもＳｉ２Ｈ６、ＳｉＨ２Ｃｌ２、ＳｉＨＣｌ３、ＳｉＣｌ４、ＳｉＦ４などを用いることが可能である。またＦ２、ＧｅＦ４を混合させても良い。この珪素を含む気体をＨ２、又は、Ｈ２とＨｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｎｅから選ばれた一種または複数種の希ガス元素で希釈しても良い。希釈率は２〜１０００倍の範囲、圧力は概略０．１Ｐａ〜１３３Ｐａの範囲、電源周波数は１ＭＨｚ〜１２０ＭＨｚ、好ましくは１３ＭＨｚ〜６０ＭＨｚである。基板加熱温度は３００℃以下が好ましく、１００〜２００℃の基板加熱温度でも形成可能である。
【００８０】
ここで、主に成膜時に取り込まれる不純物元素として、酸素、窒素、炭素などの大気成分に由来する不純物は１×１０２０ｃｍ−３以下とすることが望ましく、特に、酸素濃度は５×１０１９ｃｍ−３以下、好ましくは１×１０１９ｃｍ−３以下となるようにすることが好ましい。また、ヘリウム、アルゴン、クリプトン、ネオンなどの希ガス元素を含ませて格子歪みをさらに助長させることで安定性が増し良好なＳＡＳが得られる。また半導体膜としてフッ素系ガスより形成されるＳＡＳ層に水素系ガスより形成されるＳＡＳ層を積層してもよい。
【００８１】
非晶質半導体としては、代表的には水素化アモルファスシリコン、結晶性半導体としては代表的にはポリシリコンなどがあげられる。ポリシリコン（多結晶シリコン）には、８００℃以上のプロセス温度を経て形成されるポリシリコンを主材料として用いた所謂高温ポリシリコンや、６００℃以下のプロセス温度で形成されるポリシリコンを主材料として用いた所謂低温ポリシリコン、また結晶化を促進する元素などを添加し結晶化させたポリシリコンなどを含んでいる。もちろん、前述したように、セミアモルファス半導体又は半導体膜の一部に結晶相を含む半導体を用いることもできる。
【００８２】
半導体膜に、結晶性半導体膜を用いる場合、その結晶性半導体膜の作製方法は、様々な方法（レーザ結晶化法、熱結晶化法、またはニッケルなどの結晶化を助長する元素を用いた熱結晶化法等）を用いれば良い。また、ＳＡＳである微結晶半導体をレーザ照射して結晶化し、結晶性を高めることもできる。結晶化を助長する元素を導入しない場合は、非晶質半導体膜にレーザ光を照射する前に、窒素雰囲気下５００℃で１時間加熱することによって非晶質半導体膜の含有水素濃度を１×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下にまで放出させる。これは水素を多く含んだ非晶質半導体膜にレーザ光を照射すると非晶質半導体膜が破壊されてしまうからである。
【００８３】
非晶質半導体膜への金属元素の導入の仕方としては、当該金属元素を非晶質半導体膜の表面又はその内部に存在させ得る手法であれば特に限定はなく、例えばスパッタ法、ＣＶＤ法、プラズマ処理法（プラズマＣＶＤ法も含む）、吸着法、金属塩の溶液を塗布する方法を使用することができる。このうち溶液を用いる方法は簡便であり、金属元素の濃度調整が容易であるという点で有用である。また、このとき非晶質半導体膜の表面のぬれ性を改善し、非晶質半導体膜の表面全体に水溶液を行き渡らせるため、酸素雰囲気中でのＵＶ光の照射、熱酸化法、ヒドロキシラジカルを含むオゾン水又は過酸化水素による処理等により、酸化膜を成膜することが望ましい。
【００８４】
連続発振が可能な固体レーザを用い、基本波の第２高調波〜第４高調波のレーザ光を照射することで、大粒径の結晶を得ることができる。例えば、代表的には、Ｎｄ：ＹＶＯ４レーザ（基本波１０６４ｎｍ）の第２高調波（５３２ｎｍ）や第３高調波（３５５ｎｍ）を用いるのが望ましい。具体的には、連続発振のＹＶＯ４レーザから射出されたレーザ光を非線形光学素子により高調波に変換し、出力数Ｗ以上のレーザ光を得る。そして、好ましくは光学系により照射面にて矩形状または楕円形状のレーザ光に成形して、半導体膜に照射する。このときのエネルギー密度は０．００１〜１００ＭＷ／ｃｍ２程度（好ましくは０．１〜１０ＭＷ／ｃｍ２）が必要である。そして、走査速度を０．５〜２０００ｃｍ／ｓｅｃ程度（好ましくは１０〜２００ｃｍ／ｓｅｃ）とし、照射する。
【００８５】
レーザのビーム形状は、線状とすると好ましい。その結果、スループットを向上させることができる。またさらにレーザは、半導体膜に対して入射角θ（０＜θ＜９０度）を持たせて照射させるとよい。レーザの干渉を防止することができるからである。
【００８６】
このようなレーザと、半導体膜とを相対的に走査することにより、レーザ照射を行うことができる。またレーザ照射において、ビームを精度よく重ね合わせるか、レーザ照射開始位置やレーザ照射終了位置を制御するために、マーカーを形成することもできる。マーカーは非晶質半導体膜と同時に、基板上へ形成すればよい。
【００８７】
なおレーザは、連続発振またはパルス発振の気体レーザ、固体レーザ、銅蒸気レーザまたは金蒸気レーザなどを用いることができる。気体レーザとして、エキシマレーザ、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザ、Ｈｅ−Ｃｄレーザなどがあり、固体レーザとして、ＹＡＧレーザ、ＹＶＯ４レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ３レーザ、Ｙ２Ｏ３レーザ、ガラスレーザ、ルビーレーザ、アレキサンドライトレーザ、Ｔｉ：サファイアレーザなどが挙げられる。
【００８８】
また、パルス発振のレーザ光の発振周波数を０．５ＭＨｚ以上とし、通常用いられている数十Ｈｚ〜数百Ｈｚの周波数帯よりも著しく高い周波数帯を用いてレーザ結晶化を行っても良い。パルス発振でレーザ光を半導体膜に照射してから半導体膜が完全に固化するまでの時間は数十ｎｓｅｃ〜数百ｎｓｅｃと言われている。よって上記周波数帯を用いることで、半導体膜がレーザ光によって溶融してから固化するまでに、次のパルスのレーザ光を照射できる。したがって、半導体膜中において固液界面を連続的に移動させることができるので、走査方向に向かって連続的に成長した結晶粒を有する半導体膜が形成される。具体的には、含まれる結晶粒の走査方向における幅が１０〜３０μｍ、走査方向に対して垂直な方向における幅が１〜５μｍ程度の結晶粒の集合を形成することができる。該走査方向に沿って長く延びた単結晶の結晶粒を形成することで、少なくとも薄膜トランジスタのチャネル方向には結晶粒界のほとんど存在しない半導体膜の形成が可能となる。
【００８９】
また、希ガスや窒素などの不活性ガス雰囲気中でレーザ光を照射するようにしても良い。これにより、レーザ光の照射により半導体表面の荒れを抑えることができ、界面準位密度のばらつきによって生じるしきい値のばらつきを抑えることができる。
【００９０】
非晶質半導体膜の結晶化は、熱処理とレーザ光照射による結晶化を組み合わせてもよく、熱処理やレーザ光照射を単独で、複数回行っても良い。
【００９１】
本実施の形態では、第１の層間絶縁層５００６上に、非晶質半導体膜を形成し、非晶質半導体膜を結晶化させることによって結晶性半導体膜を形成する。非晶質半導体膜としては、ＳｉＨ４、Ｈ２の反応ガスにより形成する非晶質珪素を用いる。
【００９２】
本実施の形態において、第１の層間絶縁層５００６と非晶質半導体膜は、同チャンバー内で真空を破らずに３３０℃の同一温度下で、反応ガスを切り変えながら連続的に形成する。
【００９３】
非晶質半導体膜上に形成された酸化膜を除去した後、酸素雰囲気中でのＵＶ光の照射、熱酸化法、ヒドロキシラジカルを含むオゾン水又は過酸化水素による処理等により、酸化膜を１〜５ｎｍ形成する。
【００９４】
本実施の形態では、結晶化を助長する元素としてＮｉを用いる。酢酸ニッケル１０ｐｐｍを含有した水溶液をスピンコーティング法により塗布する。
【００９５】
本実施の形態では、熱処理をＲＴＡ法により７５０℃で３分間行った後、半導体膜上に形成される酸化膜を除去し、レーザ光を照射する。非晶質半導体膜は以上の結晶化処理により結晶化し、結晶性半導体膜として形成される。
【００９６】
金属元素を用いた結晶化を行った場合、金属元素を低減、又は除去するためにゲッタリング工程を施す。本実施の形態では、非晶質半導体膜をゲッタリングシンクとして金属元素を捕獲する。
【００９７】
まず、結晶性半導体膜上に酸素雰囲気中でのＵＶ光の照射、熱酸化法、ヒドロキシラジカルを含むオゾン水又は過酸化水素による処理等により、酸化膜を形成する。酸化膜は加熱処理によって厚膜化することが望ましい。次いでプラズマＣＶＤ法（本実施の形態における条件３５０Ｗ、３５Ｐａ）を用いて、非晶質半導体膜を５０ｎｍの膜厚で形成する。
【００９８】
その後、ＲＴＡ法により７４４℃で３分間熱処理を行い、金属元素を低減、又は除去する。熱処理は窒素雰囲気下で行ってもよい。そして、ゲッタリングシンクとなっていた非晶質半導体膜、及び非晶質半導体膜上に形成された酸化膜をフッ酸等により除去し、金属元素が低減、又は除去された結晶性半導体膜１０２を得ることができる（図２（Ａ）参照。）。本実施の形態では、ゲッタリングシンクとなった非晶質半導体膜の除去をＴＭＡＨ（Ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌ  ａｍｍｏｎｉｕｍ  ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ）を用いて行う。
【００９９】
このようにして得られた半導体膜に対して、薄膜トランジスタのしきい値電圧を制御するために微量な不純物元素（ボロンまたはリン）のドーピングを行ってもよい。この不純物元素のドーピングは、結晶化工程の前の非晶質半導体膜に行ってもよい。非晶質半導体膜の状態で不純物元素をドーピングすると、その後の結晶化のための加熱処理によって、不純物の活性化も行うことができる。また、ドーピングの際に生じる欠陥等も改善することができる。
【０１００】
次にマスクを用いて結晶性半導体膜１０２を所望の形状に加工する。本実施の形態では結晶性半導体膜１０２上に形成された酸化膜を除去した後、新たに酸化膜を形成する。そして、酸化膜を介して結晶性半導体膜上にマスクとしてフォトレジストを形成し、フォトリソグラフィー法を用いた加工処理により、半導体層１０３、半導体層１０４、半導体層１０５、及び半導体層１０６を形成する。
【０１０１】
エッチング加工は、プラズマエッチング（ドライエッチング）又はウエットエッチングのどちらを採用しても良いが、大面積基板を処理するにはプラズマエッチングが適している。エッチングガスとしては、ＣＦ４、ＮＦ３、Ｃｌ２、ＢＣｌ３、などのフッ素系又は塩素系のガスを用い、ＨｅやＡｒなどの不活性ガスを適宜加えても良い。また、大気圧放電のエッチング加工を適用すれば、局所的な放電加工も可能であり、基板の全面にマスク層を形成する必要はない。
【０１０２】
本発明において、配線層若しくは電極層を形成する導電層や、所定のパターンを形成するためのマスク層などを、液滴吐出法のような選択的にパターンを形成できる方法により形成してもよい。液滴吐出（噴出）法（その方式によっては、インクジェット法とも呼ばれる。）は、特定の目的に調合された組成物の液滴を選択的に吐出（噴出）して所定のパターン（導電層や絶縁層など）を形成することができる。この際、被形成領域にぬれ性や密着性を制御する処理を行ってもよい。また、パターンが転写、または描写できる方法、例えば印刷法（スクリーン印刷やオフセット印刷などパターンが形成される方法）なども用いることができる。
【０１０３】
本実施の形態において、用いるマスクは、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。また、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材料等を用いることもできる。或いは、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、ポジ型レジスト、あるいは、ネガ型レジストを用いてもよい。液滴吐出法を用いる場合、いずれの材料を用いるとしても、その表面張力と粘度は、溶媒の濃度を調整するか、界面活性剤等を加えることによって適宜調整する。
【０１０４】
半導体層上の酸化膜を除去し、半導体層１０３、半導体層１０４、半導体層１０５、及び半導体層１０６を覆うゲート絶縁層５０１０を形成する。ゲート絶縁層５０１０はプラズマＣＶＤ法またはスパッタ法などを用い、厚さを１０〜１５０ｎｍとして珪素を含む絶縁膜で形成する。
【０１０５】
ゲート絶縁層５０１０としては、窒化珪素、酸化珪素、酸化窒化珪素、窒化酸化珪素に代表される珪素の酸化物材料又は窒化物材料等の材料で形成すればよく、積層でも単層でもよい。また、絶縁層は窒化珪素膜、酸化珪素膜、窒化珪素膜の３層の積層、酸化窒化珪素膜の単層、２層からなる積層でも良い。好適には、緻密な膜質を有する窒化珪素膜を用いるとよい。さらに半導体層とゲート絶縁層の間に、膜厚１〜１００ｎｍ、好ましくは１〜１０ｎｍ、さらに好ましくは２〜５ｎｍである膜厚の薄い酸化珪素膜を形成してもよい。薄い酸化珪素膜の形成方法としては、ＧＲＴＡ法、ＬＲＴＡ法等を用いて半導体領域表面を酸化し、熱酸化膜を形成することで、膜厚の薄い酸化珪素膜を形成することができる。なお、低い成膜温度でゲートリーク電流の少ない緻密な絶縁膜を形成するには、アルゴンなどの希ガス元素を反応ガスに含ませ、形成される絶縁膜中に混入させると良い。本実施の形態では、ゲート絶縁層５０１０として酸化窒化珪素膜を膜厚１１５ｎｍ形成する。
【０１０６】
次いで、ゲート絶縁層５０１０上にゲート電極層として用いる膜厚２０〜１００ｎｍの第１の導電膜１０８と、膜厚１００〜４００ｎｍの第２の導電膜１０９とを積層して形成する（図２（Ｂ）参照。）。第１の導電膜１０８及び第２の導電膜１０９は、スパッタリング法、蒸着法、ＣＶＤ法等の手法により形成することができる。第１の導電膜１０８及び第２の導電膜１０９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）、銅（Ｃｕ）、クロム（Ｃｒ）、ネオジウム（Ｎｄ）から選ばれた元素、又は前記元素を主成分とする合金材料もしくは化合物材料で形成すればよい。また、第１の導電膜１０８及び第２の導電膜１０９としてリン等の不純物元素をドーピングした多結晶シリコン膜に代表される半導体膜や、ＡｇＰｄＣｕ合金を用いてもよい。また、２層構造に限定されず、例えば、第１の導電膜として膜厚５０ｎｍのタングステン膜、第２の導電膜として膜厚５００ｎｍのアルミニウムとシリコンの合金（Ａｌ−Ｓｉ）膜、第３の導電膜として膜厚３０ｎｍの窒化チタン膜を順次積層した３層構造としてもよい。また、３層構造とする場合、第１の導電膜のタングステンに代えて窒化タングステンを用いてもよいし、第２の導電膜のアルミニウムとシリコンの合金（Ａｌ−Ｓｉ）膜に代えてアルミニウムとチタンの合金膜（Ａｌ−Ｔｉ）を用いてもよいし、第３の導電膜の窒化チタン膜に代えてチタン膜を用いてもよい。また、単層構造であってもよい。本実施の形態では、第１の導電膜１０８として窒化タンタルを膜厚３０ｎｍ形成し、第２の導電膜１０９としてタングステン（Ｗ）を膜厚３７０ｎｍ形成する。
【０１０７】
次に、フォトリソグラフィー法を用いてレジストからなるマスク１１０ａ、マスク１１０ｂ、マスク１１０ｃ、マスク１１０ｄ、及びマスク１１０ｅを形成し、第１の導電膜１０８及び第２の導電膜１０９を所望の形状に加工し、第１のゲート電極層１２１、第１のゲート電極層１２２、第１のゲート電極層１２４、第１のゲート電極層１２５、及び第１のゲート電極層１２６、並びに導電層１１１、導電層１１２、導電層１１４、導電層１１５、及び導電層１１６を形成する（図２（Ｃ））。
【０１０８】
ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ：誘導結合型プラズマ）エッチング法を用い、エッチング条件（コイル型の電極層に印加される電力量、基板側の電極層に印加される電力量、基板側の電極温度等）を適宜調節することにより、第１のゲート電極層１２１、第１のゲート電極層１２２、第１のゲート電極層１２４、第１のゲート電極層１２５、及び第１のゲート電極層１２６、並びに導電層１１１、導電層１１２、導電層１１４、導電層１１５、及び導電層１１６を所望のテーパー形状を有するようにエッチングすることができる。また、テーパー形状は、マスク１１０ａ、マスク１１０ｂ、マスク１１０ｃ、マスク１１０ｄ、及びマスク１１０ｅの形状によっても角度等を制御することができる。なお、エッチング用ガスとしては、Ｃｌ２、ＢＣｌ３、ＳｉＣｌ４もしくはＣＣｌ４などを代表とする塩素系ガス、ＣＦ４、ＳＦ６もしくはＮＦ３などを代表とするフッ素系ガス又はＯ２を適宜用いることができる。本実施の形態では、ＣＦ４、Ｃｌ２、Ｏ２からなるエッチング用ガスを用いて第２の導電膜１０９のエッチングを行い、連続してＣＦ４、Ｃｌ２からなるエッチング用ガスを用いて第１の導電膜１０８をエッチングする。
【０１０９】
次に、マスク１１０ａ、マスク１１０ｂ、マスク１１０ｃ、マスク１１０ｄ、及びマスク１１０ｅを用いて、導電層１１１、導電層１１２、導電層１１４、導電層１１５、及び導電層１１６を所望の形状に加工する。このとき、第１のゲート電極層を形成する第１の導電膜１０８に対する、導電層を形成する第２の導電膜１０９の選択比の高いエッチング条件で、導電層をエッチングする。このエッチングによって、導電層１１１、導電層１１２、導電層１１４、導電層１１５、及び導電層１１６をエッチングし、第２のゲート電極層１３１、第２のゲート電極層１３２、第２のゲート電極層１３４、第２のゲート電極層１３５、及び第２のゲート電極層１３６を形成する。本実施の形態では、第２のゲート電極層もテーパー形状を有しているが、そのテーパー角度は、第１のゲート電極層１２１、第１のゲート電極層１２２、第１のゲート電極層１２４、第１のゲート電極層１２５、及び第１のゲート電極層１２６の有するテーパー角度より大きい。なおテーパー角度とは第１のゲート電極層、第２のゲート電極層、導電層表面に対する側面の角度である。よって、テーパー角度を大きくし、９０度の場合導電層は垂直な側面を有すようになる。本実施の形態では、第２のゲート電極層を形成するためのエッチング用ガスとしてＣｌ２、ＳＦ６、Ｏ２を用いる。
【０１１０】
本実施の形態では、テーパー形状を有する様に第１のゲート電極層、導電層、及び第２のゲート電極層を形成するため、２層のゲート電極層両方がテーパー形状を有している。しかし、本発明はそれに限定されず、ゲート電極層の一層のみがテーパー形状を有し、他方は異方性エッチングによって垂直な側面を有していてもよい。本実施の形態のように、テーパー角度も積層するゲート電極層間で異なっていても良いし、同一でもよい。テーパー形状を有することによって、その上に積層する膜の被覆性が向上し、欠陥が軽減されるので信頼性が向上する。
【０１１１】
以上の工程によって、周辺駆動回路領域２０４に第１のゲート電極層１２１及び第２のゲート電極層１３１からなるゲート電極層１１７、第１のゲート電極層１２２及び第２のゲート電極層１３２からなるゲート電極層１１８、画素領域２０６に第１のゲート電極層１２４及び第２のゲート電極層１３４からなるゲート電極層１２７、第１のゲート電極層１２５及び第２のゲート電極層１３５からなるゲート電極層１２８、第１のゲート電極層１２６及び第２のゲート電極層１３６からなるゲート電極層１２９を形成することができる（図２（Ｄ））。本実施の形態では、ゲート電極層の形成をドライエッチングで行うがウエットエッチングでもよい。
【０１１２】
ゲート電極層を形成する際のエッチング工程によって、ゲート絶縁層５０１０は多少エッチングされ、膜厚が減る（いわゆる膜減り）ことがある。
【０１１３】
ゲート電極層を形成する際、ゲート電極層の幅を細くすることによって、高速動作が可能な薄膜トランジスタを形成することができる。ゲート電極層をチャネル方向の幅を細く形成する２つの方法を以下に示す。
【０１１４】
第１の方法はゲート電極層のマスクを形成した後、マスクを幅方向にエッチング、アッシング等により細らせ、さらに幅の細いマスクを形成する。あらかじめ幅細い形状に形成されたマスクを用いることによって、ゲート電極層も幅細い形状に形成することができる。
【０１１５】
次に、第２の方法は通常のマスクを形成し、そのマスクを用いてゲート電極層を形成する。次に得られたゲート電極層を幅方向にさらにサイドエッチングして細らせる。よって最終的に幅の細いゲート電極層を形成することができる。以上の工程を経ることによって、後にチャネル長の短い薄膜トランジスタを形成することが可能であり、高速度動作が可能な薄膜トランジスタを作製することが可能である。
【０１１６】
次に、ゲート電極層１１７、ゲート電極層１１８、ゲート電極層１２７、ゲート電極層１２８、ゲート電極層１２９をマスクとして、ｎ型を付与する不純物元素１５１を添加し、第１のｎ型不純物領域１４０ａ、第１のｎ型不純物領域１４０ｂ、第１のｎ型不純物領域１４１ａ、第１のｎ型不純物領域１４１ｂ、第１のｎ型不純物領域１４２ａ、第１のｎ型不純物領域１４２ｂ、第１のｎ型不純物領域１４２ｃ、第１のｎ型不純物領域１４３ａ、第１のｎ型不純物領域１４３ｂを形成する（図３（Ａ）参照。）。本実施の形態では、不純物元素を含むドーピングガスとしてホスフィン（ＰＨ３）（ドーピングガスはＰＨ３を水素（Ｈ２）で希釈しており、ガス中のＰＨ３の比率は５％）を用い、ガス流量８０ｓｃｃｍ、ビーム電流５４μＡ／ｃｍ、加速電圧５０ｋＶ、添加するドーズ量７．０×１０１３ｉｏｎｓ／ｃｍ２でドーピングを行う。ここでは、第１のｎ型不純物領域１４０ａ、第１のｎ型不純物領域１４０ｂ、第１のｎ型不純物領域１４１ａ、第１のｎ型不純物領域１４１ｂ、第１のｎ型不純物領域１４２ａ、第１のｎ型不純物領域１４２ｂ、第１のｎ型不純物領域１４２ｃ、第１のｎ型不純物領域１４３ａ、第１のｎ型不純物領域１４３ｂに、ｎ型を付与する不純物元素が１×１０１７〜５×１０１８／ｃｍ３程度の濃度で含まれるように添加する。本実施の形態では、ｎ型を付与する不純物元素としてリン（Ｐ）を用いる。
【０１１７】
本実施の形態では、不純物領域がゲート絶縁層を介してゲート電極層と重なる領域をＬｏｖ領域と示し、不純物領域がゲート絶縁層を介してゲート電極層と重ならない領域をＬｏｆｆ領域と示す。図３では、不純物領域においてハッチングと白地で示されているが、これは、白地部分に不純物元素が添加されていないということを示すのではなく、この領域の不純物元素の濃度分布がマスクやドーピング条件を反映していることを直感的に理解できるようにしたためである。なお、このことは本明細書の他の図面においても同様である。
【０１１８】
次に半導体層１０３、半導体層１０５の一部、半導体層１０６を覆うマスク１５３ａ、マスク１５３ｂ、マスク１５３ｃ、及びマスク１５３ｄを形成する。マスク１５３ａ、マスク１５３ｂ、マスク１５３ｃ、マスク１５３ｄ、第２のゲート電極層１３２をマスクとしてｎ型を付与する不純物元素１５２を添加し、第２のｎ型不純物領域１４４ａ、第２のｎ型不純物領域１４４ｂ、第３のｎ型不純物領域１４５ａ、第３のｎ型不純物領域１４５ｂ、第２のｎ型不純物領域１４７ａ、第２のｎ型不純物領域１４７ｂ、第２のｎ型不純物領域１４７ｃ、第３のｎ型不純物領域１４８ａ、第３のｎ型不純物領域１４８ｂ、第３のｎ型不純物領域１４８ｃ、第３のｎ型不純物領域１４８ｄが形成される。本実施の形態では、不純物元素を含むドーピングガスとしてＰＨ３（ドーピングガスはＰＨ３を水素（Ｈ２）で希釈しており、ガス中のＰＨ３の比率は５％）を用い、ガス流量８０ｓｃｃｍ、ビーム電流５４０μＡ／ｃｍ、加速電圧７０ｋＶ、添加するドーズ量５．０×１０１５ｉｏｎｓ／ｃｍ２でドーピングを行う。ここでは、第２のｎ型不純物領域１４４ａ、第２のｎ型不純物領域１４４ｂにｎ型を付与する不純物元素が５×１０１９〜５×１０２０／ｃｍ３程度の濃度で含まれるように添加する。第３のｎ型不純物領域１４５ａ、第３のｎ型不純物領域１４５ｂは、第３のｎ型不純物領域１４８ａ、第３のｎ型不純物領域１４８ｂ、第３のｎ型不純物領域１４８ｃ、第３のｎ型不純物領域１４８ｄと同程度、もしくは少し高めの濃度でｎ型を付与する不純物元素を含むように形成される。また、半導体層１０４にチャネル形成領域１４６、半導体層１０５にチャネル形成領域１４９ａ及びチャネル形成領域１４９ｂが形成される（図３（Ｂ）参照）。
【０１１９】
第２のｎ型不純物領域１４４ａ、第２のｎ型不純物領域１４４ｂ、第２のｎ型不純物領域１４７ａ、第２のｎ型不純物領域１４７ｂ、第２のｎ型不純物領域１４７ｃは高濃度ｎ型不純物領域であり、ソース、ドレインとして機能する。一方、第３のｎ型不純物領域１４５ａ、第３のｎ型不純物領域１４５ｂ、第３のｎ型不純物領域１４８ａ、第３のｎ型不純物領域１４８ｂ、第３のｎ型不純物領域１４８ｃ、第３のｎ型不純物領域１４８ｄは低濃度不純物領域であり、ＬＤＤ（Ｌｉｇｈｔｌｙ  Ｄｏｐｅｄ  Ｄｒａｉｎ）領域となる。ｎ型不純物領域１４５ａ、ｎ型不純物領域１４５ｂは、ゲート絶縁層５０１０を介して、第１のゲート電極層１２２に覆われているのでＬｏｖ領域であり、ドレイン近傍の電界を緩和し、ホットキャリアによるオン電流の劣化を抑制することが可能である。この結果、高速動作が可能な薄膜トランジスタを形成することができる。一方、第３のｎ型不純物領域１４８ａ、第３のｎ型不純物領域１４８ｂ、第３のｎ型不純物領域１４８ｃ、第３のｎ型不純物領域１４８ｄはゲート電極層１２７、ゲート電極層１２８に覆われていないＬｏｆｆ領域に形成されるため、オフ電流を低減する効果がある。この結果、信頼性の高く、低消費電力の半導体装置を作製することが可能である。
【０１２０】
次に、マスク１５３ａ、マスク１５３ｂ、マスク１５３ｃ及びマスク１５３ｄを除去し、半導体層１０３、半導体層１０５を覆うマスク１５５ａ、マスク１５５ｂを形成する。マスク１５５ａ、マスク１５５ｂ、ゲート電極層１１７及びゲート電極層１２９をマスクとしてｐ型を付与する不純物元素１５４を添加し、第１のｐ型不純物領域１６０ａ、第１のｐ型不純物領域１６０ｂ、第１のｐ型不純物領域１６３ａ、第１のｐ型不純物領域１６３ｂ、第２のｐ型不純物領域１６１ａ、第２のｐ型不純物領域１６１ｂ、第２のｐ型不純物領域１６４ａ、第２のｐ型不純物領域１６４ｂが形成される。本実施の形態では、不純物元素としてボロン（Ｂ）を用いるため、不純物元素を含むドーピングガスとしてジボラン（Ｂ２Ｈ６）（ドーピングガスはＢ２Ｈ６を水素（Ｈ２）で希釈しており、ガス中のＢ２Ｈ６の比率は１５％）を用い、ガス流量７０ｓｃｃｍ、ビーム電流１８０μＡ／ｃｍ、加速電圧８０ｋＶ、添加するドーズ量２．０×１０１５ｉｏｎｓ／ｃｍ２でドーピングを行う。ここでは、第１のｐ型不純物領域１６０ａ、第１のｐ型不純物領域１６０ｂ、第１のｐ型不純物領域１６３ａ、第１のｐ型不純物領域１６３ｂ、第２のｐ型不純物領域１６１ａ、第２のｐ型不純物領域１６１ｂ、第２のｐ型不純物領域１６４ａ、第２のｐ型不純物領域１６４ｂにｐ型を付与する不純物元素が１×１０２０〜５×１０２１／ｃｍ３程度の濃度で含まれるように添加する。本実施の形態では、第２のｐ型不純物領域１６１ａ、第２のｐ型不純物領域１６１ｂ、第２のｐ型不純物領域１６４ａ、第２のｐ型不純物領域１６４ｂは、ゲート電極層１１７及びゲート電極層１２９の形状を反映し、自己整合的に第１のｐ型不純物領域１６０ａ、第１のｐ型不純物領域１６０ｂ、第１のｐ型不純物領域１６３ａ、第１のｐ型不純物領域１６３ｂより低濃度となるように形成する。また、半導体層１０３にチャネル形成領域１６２、半導体層１０６にチャネル形成領域１６５が形成される（図３（Ｃ）参照）。
【０１２１】
第２のｎ型不純物領域１４４ａ、第２のｎ型不純物領域１４４ｂ、第２のｎ型不純物領域１４７ａ、第２のｎ型不純物領域１４７ｂ、第２のｎ型不純物領域１４７ｃは高濃度ｎ型不純物領域であり、ソース、ドレインとして機能する。一方、第２のｐ型不純物領域１６１ａ、第２のｐ型不純物領域１６１ｂ、第２のｐ型不純物領域１６４ａ、第２のｐ型不純物領域１６４ｂは低濃度不純物領域であり、ＬＤＤ（Ｌｉｇｈｔｌｙ  Ｄｏｐｅｄ  Ｄｒａｉｎ）領域となる。第２のｐ型不純物領域１６１ａ、第２のｐ型不純物領域１６１ｂ、第２のｐ型不純物領域１６４ａ、第２のｐ型不純物領域１６４ｂは、ゲート絶縁層５０１０を介して、第１のゲート電極層１２１、第１のゲート電極層１２６に覆われているのでＬｏｖ領域であり、ドレイン近傍の電界を緩和し、ホットキャリアによるオン電流の劣化を抑制することが可能である。
【０１２２】
マスク１５５ａ、マスク１５５ｂをＯ２アッシングやレジスト剥離液により除去する。その後、ゲート電極層の側面を覆うように、絶縁膜、いわゆるサイドウォールを形成してもよい。サイドウォールは、プラズマＣＶＤ法や減圧ＣＶＤ（ＬＰＣＶＤ）法を用いて、珪素を有する絶縁膜により形成することができる。
【０１２３】
不純物元素を活性化するために加熱処理、強光の照射、又はレーザ光の照射を行ってもよい。活性化と同時にゲート絶縁層へのプラズマダメージやゲート絶縁層と半導体層との界面へのプラズマダメージを回復することができる。
【０１２４】
次いで、ゲート電極層とゲート絶縁層とを覆う層間絶縁層を形成する。本実施の形態では、絶縁膜１６７と絶縁膜１６８との積層構造とする（図４（Ａ）参照。）。絶縁膜１６７として窒化酸化珪素膜を膜厚１００ｎｍ形成し、絶縁膜１６８として酸化窒化絶縁膜を膜厚９００ｎｍ形成し、積層構造とする。また、ゲート電極層、ゲート絶縁層を覆って、酸化窒化珪素膜を膜厚３０ｎｍ形成し、窒化酸化珪素膜を膜厚１４０ｎｍ形成し、酸化窒化珪素膜を膜厚８００ｎｍ形成し、３層の積層構造としてもよい。本実施の形態では、絶縁膜１６７及び絶縁膜１６８を下地膜と同様にプラズマＣＶＤ法を用いて連続的に形成する。絶縁膜１６７と絶縁膜１６８は上記材料に限定されるものでなく、スパッタ法、またはプラズマＣＶＤを用いた窒化珪素膜、窒化酸化珪素膜、酸化窒化珪素膜、酸化珪素膜でもよく、他の珪素を含む絶縁膜を単層または３層以上の積層構造として用いても良い。
【０１２５】
さらに、窒素雰囲気中で、３００〜５５０℃で１〜１２時間の熱処理を行い、半導体層を水素化する工程を行う。好ましくは、４００〜５００℃で行う。この工程は層間絶縁層である絶縁膜１６７に含まれる水素により半導体層のダングリングボンドを終端する工程である。本実施の形態では、４１０℃で１時間加熱処理を行う。
【０１２６】
絶縁膜１６７、絶縁膜１６８としては他に窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化窒化アルミニウム（ＡｌＯＮ）、窒素含有量が酸素含有量よりも多い窒化酸化アルミニウム（ＡｌＮＯ）または酸化アルミニウム、ダイアモンドライクカーボン（ＤＬＣ）、窒素含有炭素（ＣＮ）その他の無機絶縁性材料を含む物質から選ばれた材料で形成することができる。
【０１２７】
また、シロキサン樹脂を用いてもよい。なお、シロキサン樹脂とは、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む樹脂に相当する。シロキサンは、シリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）との結合で骨格構造が構成される。置換基として、少なくとも水素を含む有機基（例えばアルキル基、芳香族炭化水素）が用いられる。置換基として、フルオロ基を用いてもよい。または置換基として、少なくとも水素を含む有機基と、フルオロ基とを用いてもよい。また、有機絶縁性材料を用いてもよく、有機材料としては、ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、レジスト又はベンゾシクロブテン、ポリシラザンを用いることができる。平坦性のよい塗布法によって形成される塗布膜を用いてもよい。
【０１２８】
次いで、レジストからなるマスクを用いて絶縁膜１６７、絶縁膜１６８、ゲート絶縁層５０１０に半導体層に達するコンタクトホール（開口部）と、絶縁膜１６７、絶縁膜１６８、ゲート絶縁層５０１０、第１の層間絶縁層５００６に第２の電極層５００５に達するコンタクトホール（開口部）を形成する。エッチングは、用いる材料の選択比によって、一回で行っても複数回行っても良い。本実施の形態では、酸化窒化珪素膜である絶縁膜１６８と、窒化酸化珪素膜である絶縁膜１６７、ゲート絶縁層５０１０及び第１の層間絶縁層５００６と選択比が取れる条件で、第１のエッチングを行い、絶縁膜１６８を除去する。
【０１２９】
次に第２のエッチングによって、絶縁膜１６７及びゲート絶縁層５０１０を除去し、ソース領域又はドレイン領域である第１のｐ型不純物領域１６０ａ、第１のｐ型不純物領域１６０ｂ、第１のｐ型不純物領域１６３ａ、第１のｐ型不純物領域１６３ｂ、第２のｎ型不純物領域１４４ａ、第２のｎ型不純物領域１４４ｂ、第２のｎ型不純物領域１４７ａ、第２のｎ型不純物領域１４７ｂに達する開口部を形成する。
【０１３０】
また、第２のエッチングによって、絶縁膜１６７及び第１の層間絶縁層５００６を除去し、第２の電極に達する開口部を形成する。
【０１３１】
本実施の形態では、第１のエッチングをウエットエッチングによって行い、第２のエッチングをドライエッチングによって行う。ウエットエッチングのエッチャントは、フッ素水素アンモニウム及びフッ化アンモニウムを含む混合溶液のようなフッ酸系の溶液を用いるとよい。エッチング用ガスとしては、Ｃｌ２、ＢＣｌ３、ＳｉＣｌ４もしくはＣＣｌ４などを代表とする塩素系ガス、ＣＦ４、ＳＦ６もしくはＮＦ３などを代表とするフッ素系ガス又はＯ２を適宜用いることができる。また用いるエッチング用ガスに不活性気体を添加してもよい。添加する不活性元素としては、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅから選ばれた一種または複数種の元素を用いることができる。
【０１３２】
開口部を覆うように導電膜を形成し、導電膜をエッチングして各ソース領域又はドレイン領域の一部とそれぞれ電気的に接続するソース電極層又はドレイン電極層１６９ａ、ソース電極層又はドレイン電極層１６９ｂ、ソース電極層又はドレイン電極層１７０ａ、ソース電極層又はドレイン電極層１７０ｂ、ソース電極層又はドレイン電極層１７１ａ、ソース電極層又はドレイン電極層１７１ｂ、ソース電極層又はドレイン電極層１７２ａ、ソース電極層又はドレイン電極層１７２ｂを形成する。また、ソース電極層又はドレイン電極層１７２ｂは第２の電極とも電気的に接続する。
【０１３３】
ソース電極層又はドレイン電極層は、ＰＶＤ法、ＣＶＤ法、蒸着法等により導電膜を成膜した後、所望の形状にエッチングして形成することができる。また、液滴吐出法、印刷法、電界メッキ法等により、所定の場所に選択的に導電層を形成することができる。更にはリフロー法、ダマシン法を用いても良い。ソース電極層又はドレイン電極層の材料は、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｗ、Ａｌ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｃｄ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｂａ等の金属、及びＳｉ、Ｇｅ、又はその合金、若しくはその窒化物を用いて形成する。また、これらの積層構造としても良い。本実施の形態では、チタン（Ｔｉ）を膜厚６０ｎｍ形成し、窒化チタン膜を膜厚４０ｎｍ形成し、アルミニウムを膜厚７００ｎｍ形成し、チタン（Ｔｉ）を膜厚２００ｎｍ形成して積層構造とし、所望な形状に加工する。
【０１３４】
以上の工程で周辺駆動回路領域２０４にＬｏｖ領域にｐ型不純物領域を有するｐチャネル型薄膜トランジスタ１７３、Ｌｏｖ領域にｎチャネル型不純物領域を有するｎチャネル型薄膜トランジスタ１７４を、画素領域２０６にＬｏｆｆ領域にｎ型不純物領域を有するマルチチャネル型のｎチャネル型薄膜トランジスタ１７５、Ｌｏｖ領域にｐ型不純物領域を有するｐチャネル型薄膜トランジスタ１７６を有するアクティブマトリクス基板を作製することができる（図４（Ｂ））。
【０１３５】
本実施の形態に限定されず、薄膜トランジスタはチャネル形成領域が一つ形成されるシングルゲート構造でも、二つ形成されるダブルゲート構造もしくは三つ形成されるトリプルゲート構造であっても良い。
【０１３６】
なお、本実施の形態で示した薄膜トランジスタの作製方法に限らず、トップゲート型（プレーナー型）、ボトムゲート型（逆スタガ型）、あるいはチャネル領域の上下にゲート絶縁膜を介して配置された２つのゲート電極層を有する、デュアルゲート型やその他の構造においても適用できる。
【０１３７】
次いで、画素領域２０６と周辺駆動回路領域２０４を覆う保護膜５０１９を形成する。本実施の形態では保護膜５０１９は単層構造であっても積層構造であってもよい。例えば、膜厚１００ｎｍの窒化酸化珪素膜と膜厚９００ｎｍの酸化窒化絶縁膜の積層構造でもよい。また、３層の積層構造としてもよい。
【０１３８】
本実施の形態では、保護膜５０１９を下地膜と同様にプラズマＣＶＤ法を用いて連続的に形成する。保護膜５０１９は上記材料に限定されるものでなく、スパッタ法、またはプラズマＣＶＤを用いた窒化珪素膜、窒化酸化珪素膜、酸化窒化珪素膜、酸化珪素膜でもよく、他の珪素を含む絶縁膜を単層または３層以上の積層構造として用いても良い。
【０１３９】
保護膜５０１９としては他に窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化窒化アルミニウム（ＡｌＯＮ）、窒素含有量が酸素含有量よりも多い窒化酸化アルミニウム（ＡｌＮＯ）または酸化アルミニウム、ダイアモンドライクカーボン（ＤＬＣ）、窒素含有炭素膜（ＣＮ）その他の無機絶縁性材料を含む物質から選ばれた材料で形成することができる。
【０１４０】
また、シロキサン樹脂を用いてもよい。なお、シロキサン樹脂とは、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む樹脂に相当する。シロキサンは、シリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）との結合で骨格構造が構成される。置換基として、少なくとも水素を含む有機基（例えばアルキル基、芳香族炭化水素）が用いられる。置換基として、フルオロ基を用いてもよい。または置換基として、少なくとも水素を含む有機基と、フルオロ基とを用いてもよい。また、有機絶縁性材料を用いてもよく、有機材料としては、ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、レジスト又はベンゾシクロブテン、ポリシラザンを用いることができる。平坦性のよい塗布法によってされる塗布膜を用いてもよい。
【０１４１】
次いで、外部端子接続領域２０２ａに所定の開口部が設けられたレジストからなるマスクで、保護膜５０１９をエッチングする（図５）。
【０１４２】
その後、シール材１９２により封止基板１９５と貼り合わせる。空間１９３には、充填材が充填されている。充填材としては、不活性気体（窒素やアルゴン等）を用いてもよいし、シール材で充填してもよい。
【０１４３】
なお、シール材にはエポキシ系樹脂を用いるのが好ましい。また、これらの材料はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。また、封止基板６０４に用いる材料としてガラス基板や石英基板の他、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒｇｌａｓｓ−Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ）、ＰＶＦ（ポリビニルフロライド）、マイラー（登録商標）、ポリエステルまたはアクリル等からなるプラスチック基板を用いることができる。
【０１４４】
以上の工程により、本発明のＴＦＴおよび無機ＥＬ素子を有する発光装置を製造することができる。
【０１４５】
なお、発光素子の厚み方向において、第１の電極もしくは第２の電極と重なるようにＴＦＴを配置することもできる（図６（Ｂ）参照）。このように配置することにより、素子の面積を小さくすることができる。
【０１４６】
本発明の発光装置は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）と無機ＥＬ素子とを有しているためアクティブマトリクス型の発光装置に応用することができる。
【０１４７】
また、薄膜トランジスタに用いられているアモルファスシリコンやポリシリコンなどからの水素脱離による欠陥増加が生じないため、ＴＦＴの特性が損なわれることなくアクティブマトリックス方式の無機ＥＬディスプレイを作製できる。
【０１４８】
また、アルミニウムなど融点の低い材料や、耐熱性が低い有機材料であっても、無機ＥＬディスプレイのＴＦＴに使用することができる。つまり、使用できる材料の選択肢が広がる。
【０１４９】
なお、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることが可能である。
【０１５０】
（実施の形態２）
本実施の形態では、実施の形態１に示す発光装置をその一部に含む電子機器について説明する。本実施の形態で示す電子機器は、実施の形態１で示した発光装置を有する。よって、良好な特性のＴＦＴを有するアクティブマトリックス型の無機ＥＬディスプレイを有する電子機器を提供することが可能である。また、画素数が多い大画面ディスプレイや高精細ディスプレイであっても、パッシブマトリックス型のディスプレイに比べて高い輝度で表示することができるアクティブマトリックス型の表示部を有する電子機器を提供することができる。
【０１５１】
本発明を適用して作製された電子機器として、ビデオカメラやデジタルカメラなどのカメラ、ゴーグル型ディスプレイ、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）、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表示装置を備えた装置）などが挙げられる。これらの電子機器の具体例を図７に示す。
【０１５２】
図７（Ａ）は本実施の形態に係るテレビ装置であり、筐体９１０１、支持台９１０２、表示部９１０３、スピーカー部９１０４、ビデオ入力端子９１０５等を含む。このテレビ装置において、表示部９１０３は、実施の形態１で説明したものと同様の発光装置を有している。よって良好な特性のＴＦＴを有するアクティブマトリックス型の無機ＥＬディスプレイを有するテレビ装置を提供することが可能である。また、画素数が多い大画面ディスプレイや高精細ディスプレイであっても、パッシブマトリックス型のディスプレイに比べて高い輝度で表示することができるアクティブマトリックス型のディスプレイを有するテレビ装置を提供することが可能である。
【０１５３】
図７（Ｂ）は本実施の形態に係るコンピュータであり、本体９２０１、筐体９２０２、表示部９２０３、キーボード９２０４、外部接続ポート９２０５、ポインティングデバイス９２０６等を含む。このコンピュータにおいて、表示部９２０３は、実施の形態１で説明したものと同様の発光装置を有している。よって良好な特性のＴＦＴを有するアクティブマトリックス型の無機ＥＬディスプレイを有するコンピュータを提供することが可能である。また、画素数が多い大画面ディスプレイや高精細ディスプレイであっても、パッシブマトリックス型のディスプレイに比べて高い輝度で表示することができるアクティブマトリックス型のディスプレイを有するコンピュータを提供することが可能である。
【０１５４】
図７（Ｃ）は本実施の形態に係る携帯電話であり、本体９４０１、筐体９４０２、表示部９４０３、音声入力部９４０４、音声出力部９４０５、操作キー９４０６、外部接続ポート９４０７、アンテナ９４０８等を含む。この携帯電話において、表示部９４０３は、実施の形態１で説明したものと同様の発光装置を有している。よって良好な特性のＴＦＴを有するアクティブマトリックス型の無機ＥＬディスプレイを有する携帯電話を提供することが可能である。また、画素数が多い大画面ディスプレイや高精細ディスプレイであっても、パッシブマトリックス型のディスプレイに比べて高い輝度で表示することができるアクティブマトリックス型のディスプレイを有する携帯電話を提供することが可能である。
【０１５５】
図７（Ｄ）は本実施の形態に係るカメラであり、本体９５０１、表示部９５０２、筐体９５０３、外部接続ポート９５０４、リモコン受信部９５０５、受像部９５０６、バッテリー９５０７、音声入力部９５０８、操作キー９５０９、接眼部９５１０等を含む。このカメラにおいて、表示部９５０２は、実施の形態１で説明したものと同様の発光装置を有している。よって良好な特性のＴＦＴを有するアクティブマトリックス型の無機ＥＬディスプレイを有するカメラを提供することが可能である。また、画素数が多い大画面ディスプレイや高精細ディスプレイであっても、パッシブマトリックス型のディスプレイに比べて高い輝度で表示することができるアクティブマトリックス型のディスプレイを有するカメラを提供することが可能である。
【０１５６】
図８は本実施の形態に係る音響再生装置、具体例としてカーオーディオであり、本体７０１、表示部７０２、操作スイッチ７０３、７０４を含む。表示部７０２は、実施の形態１で説明したものと同様の発光装置を有している。よって良好な特性のＴＦＴを有するアクティブマトリックス型の無機ＥＬディスプレイを有するカーオーディオを提供することが可能である。また、画素数が多い大画面ディスプレイや高精細ディスプレイであっても、パッシブマトリックス型のディスプレイに比べて高い輝度で表示することができるアクティブマトリックス型のディスプレイを有するカーオーディオを提供することが可能である。また、本実施例では車載用オーディオを示すが、携帯型や家庭用のオーディオ装置に用いても良い。
【０１５７】
図９は、その一例としてデジタルプレーヤーを示している。図９に示すデジタルプレーヤーは、本体７１０、表示部７１１、メモリ部７１２、操作部７１３、イヤホン７１４等を含んでいる。なお、イヤホン７１４の代わりにヘッドホンや無線式イヤホンを用いることができる。表示部７１１として、実施の形態１で説明したものと同様の発光装置を有している。よって良好な特性のＴＦＴを有するアクティブマトリックス型の無機ＥＬディスプレイを有するデジタルプレーヤーを提供することが可能である。また、画素数が多い大画面ディスプレイや高精細ディスプレイであっても、パッシブマトリックス型のディスプレイに比べて高い輝度で表示することができるアクティブマトリックス型のディスプレイを有するデジタルプレーヤーを提供することが可能である。メモリ部７１２は、ハードディスクや不揮発性メモリを用いている。例えば、記録容量が２０〜２００ギガバイト（ＧＢ）のＮＡＮＤ型不揮発性メモリを用い、操作部７１３を操作することにより、映像や音声（音楽）を記録、再生することができる。なお、表示部７０４及び表示部７１１は黒色の背景に白色の文字を表示することで消費電力を抑えられる。これは携帯型のオーディオ装置において特に有効である。
【０１５８】
以上の様に、本発明を適用して作製した発光装置の適用範囲は極めて広く、この発光装置をあらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。本発明を適用することにより、良好な特性のＴＦＴを有するアクティブマトリックス型の無機ＥＬディスプレイを有する電子機器を作製することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０１５９】
【図１】本発明の発光装置を説明する図。
【図２】本発明の発光装置を説明する図。
【図３】本発明の発光装置を説明する図。
【図４】本発明の発光装置を説明する図。
【図５】本発明の発光装置を説明する図。
【図６】本発明の発光装置を説明する図。
【図７】本発明の電子機器を説明する図。
【図８】本発明の電子機器を説明する図。
【図９】本発明の電子機器を説明する図。
【符号の説明】
【０１６０】
１００    基板
１０１ａ    下地膜
１０１ｂ    下地膜
１０２    結晶性半導体膜
１０３    半導体層
１０４    半導体層
１０５    半導体層
１０６    半導体層
１０８    導電膜
１０９    導電膜
１１０ａ    マスク
１１０ｂ    マスク
１１０ｃ    マスク
１１０ｄ    マスク
１１０ｅ    マスク
１１１    導電層
１１２    導電層
１１４    導電層
１１５    導電層
１１６    導電層
１１７    ゲート電極層
１１８    ゲート電極層
１２１    ゲート電極層
１２２    ゲート電極層
１２４    ゲート電極層
１２５    ゲート電極層
１２６    ゲート電極層
１２７    ゲート電極層
１２８    ゲート電極層
１２９    ゲート電極層
１３１    ゲート電極層
１３２    ゲート電極層
１３４    ゲート電極層
１３５    ゲート電極層
１３６    ゲート電極層
１４０ａ    ｎ型不純物領域
１４０ｂ    ｎ型不純物領域
１４１ａ    ｎ型不純物領域
１４１ｂ    ｎ型不純物領域
１４２ａ    ｎ型不純物領域
１４２ｂ    ｎ型不純物領域
１４２ｃ    ｎ型不純物領域
１４３ａ    ｎ型不純物領域
１４３ｂ    ｎ型不純物領域
１４４ａ    ｎ型不純物領域
１４４ｂ    ｎ型不純物領域
１４５ａ    ｎ型不純物領域
１４５ｂ    ｎ型不純物領域
１４６    チャネル形成領域
１４７ａ    ｎ型不純物領域
１４７ｂ    ｎ型不純物領域
１４７ｃ    ｎ型不純物領域
１４８ａ    ｎ型不純物領域
１４８ｂ    ｎ型不純物領域
１４８ｃ    ｎ型不純物領域
１４８ｄ    ｎ型不純物領域
１４９ａ    チャネル形成領域
１４９ｂ    チャネル形成領域
１５１    不純物元素
１５２    不純物元素
１５３ａ    マスク
１５３ｂ    マスク
１５３ｃ    マスク
１５３ｄ    マスク
１５４    不純物元素
１５５ａ    マスク
１５５ｂ    マスク
１６０ａ    ｐ型不純物領域
１６０ｂ    ｐ型不純物領域
１６１ａ    ｐ型不純物領域
１６１ｂ    ｐ型不純物領域
１６２    チャネル形成領域
１６５    チャネル形成領域
１６３ａ    ｐ型不純物領域
１６３ｂ    ｐ型不純物領域
１６４ａ    ｐ型不純物領域
１６４ｂ    ｐ型不純物領域
１６７    絶縁膜
１６８    絶縁膜
１６９ａ    ドレイン電極層
１６９ｂ    ドレイン電極層
１７０ａ    ドレイン電極層
１７０ｂ    ドレイン電極層
１７１ａ    ドレイン電極層
１７１ｂ    ドレイン電極層
１７２ａ    ドレイン電極層
１７２ｂ    ドレイン電極層
１７３    ｐチャネル型薄膜トランジスタ
１７４    ｎチャネル型薄膜トランジスタ
１７５    ｎチャネル型薄膜トランジスタ
１７６    ｐチャネル型薄膜トランジスタ
１８０    ビーム電流
１８１    絶縁層
１９２    シール材
１９３    空間
１９４    ＦＰＣ
１９５    封止基板
１９６    異方性導電性フィルム
２０２ａ    外部端子接続領域
２０２ｂ    外部端子接続領域
２０３    配線領域
２０４    周辺駆動回路領域
２０６    画素領域
５００    窒素雰囲気下
５４０    ビーム電流
６０４    封止基板
７０１    本体
７０２    表示部
７０３    操作スイッチ
７０４    表示部
７１０    本体
７１１    表示部
７１２    メモリ部
７１３    操作部
７１４    イヤホン
５００２    電極層
５００３    絶縁層
５００４    発光層
５００５    電極層
５００６    層間絶縁層
５０１０    ゲート絶縁層
５０１９    保護膜
９１０１    筐体
９１０２    支持台
９１０３    表示部
９１０４    スピーカー部
９１０５    ビデオ入力端子
９２０１    本体
９２０２    筐体
９２０３    表示部
９２０４    キーボード
９２０５    外部接続ポート
９２０６    ポインティングデバイス
９４０１    本体
９４０２    筐体
９４０３    表示部
９４０４    音声入力部
９４０５    音声出力部
９４０６    操作キー
９４０７    外部接続ポート
９４０８    アンテナ
９５０１    本体
９５０２    表示部
９５０３    筐体
９５０４    外部接続ポート
９５０５    リモコン受信部
９５０６    受像部
９５０７    バッテリー
９５０８    音声入力部
９５０９    操作キー
９５１０    接眼部
【図１】
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【図２】
2008010406.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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