(57)【要約】【課題】フォトレジストの回数を削減し、且つ微細な薄膜加工を容易に行う方法を提供することを課題とする。【解決手段】基板上に形成された第１の層及び光吸収性を有する第２の層上に選択的にレーザービーム照射を行い、光吸収層の一部を除去し、光吸収層をマスクとして第１の層の露出させた部分をエッチングにより除去する。次に少なくとも第１の層及び第２の層の除去された部分を覆うように第２の層上の一部にマスクとなる層を液滴吐出法により形成し、マスクとなる層をマスクとして第１の層及び第２の層をエッチングする。所定の場所に適した方法を選択して薄膜加工を行うことができるため、スループットが向上する。【選択図】図１
2008176095.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に第１の層を形成し、
前記第１の層上に光吸収性を有する第２の層を形成し、
前記第２の層に選択的にレーザビームを照射し、前記第２の層の一部を除去することにより、前記第１の層の一部を露出させ、
一部が除去された前記第２の層をマスクとして前記第１の層の一部をエッチングにより除去し、
少なくとも前記第１の層及び前記第２の層の除去された部分を覆うように前記第２の層上の一部にマスクとなる層を液滴吐出法により形成し、
前記マスクとなる層をマスクとして前記第１の層及び前記第２の層の一部をエッチングにより除去することを特徴とするパターン形成方法。
【請求項２】
基板上に第１の層を形成し、
前記第１の層上に光吸収性を有する第２の層を形成し、
前記第２の層に選択的にレーザビームを照射し、前記第２の層の一部を除去することにより、相対的に膜厚の厚い第１の領域と膜厚の薄い第２の領域とを有する前記第２の層を形成し、
前記第１の領域をマスクとして前記第２の領域及び前記第１の層の一部をエッチングにより除去し、
少なくとも前記第１の層及び前記第２の層の除去された部分を覆うように前記第２の層上の一部にマスクとなる層を液滴吐出法により形成し、
前記マスクとなる層をマスクとして前記第１の層及び前記第２の層の一部をエッチングにより除去することを特徴とするパターン形成方法。
【請求項３】
基板上に第１の層を形成し、
前記第１の層上に光吸収性を有する第２の層を形成し、
前記第２の層上に透光性を有する第３の層を形成し、
前記第２の層及び前記第３の層に選択的にレーザビームを照射し、前記第２の層及び前記第３の層の一部を除去することにより、第１の層の一部を露出させ、
一部が除去された前記光吸収層及び前記透光性を有する層をマスクとして前記第１の層の一部をエッチングにより除去し、
少なくとも前記第１の層、前記第２の層、及び前記第３の層の除去された部分を覆うように前記第３の層上の一部にマスクとなる層を液滴吐出法により形成し、
前記マスクとなる層をマスクとして前記第１の層、前記第２の層、及び前記第３の層の一部をエッチングにより除去することを特徴とするパターン形成方法。
【請求項４】
基板上に第１の層を形成し、
前記第１の層上に光吸収性を有する第２の層を形成し、
前記第２の層上の一部にマスクとなる層を液滴吐出法により形成し、
前記マスクとなる層をマスクとして前記第１の層及び前記第２の層の一部をエッチングにより除去し、
前記第２の層に選択的にレーザビームを照射し、前記第２の層の一部を除去することにより、第１の層の一部を露出させ、
一部が除去された前記第２の層をマスクとして前記第１の層の一部をエッチングにより除去することを特徴とするパターン形成方法。
【請求項５】
基板上に第１の層を形成し、
前記第１の層上に光吸収性を有する第２の層を形成し、
前記第２の層上の一部にマスクとなる層を液滴吐出法により形成し、
前記マスクとなる層をマスクとして前記第１の層及び前記第２の層の一部をエッチングにより除去し、
一部が除去された前記第２の層に選択的にレーザビームを照射し、前記第２の層の一部を除去することにより、相対的に膜厚の厚い第１の領域と膜厚の薄い第２の領域とを有する前記第２の層を形成し、
前記第１の領域をマスクとして前記第２の領域及び前記第１の層の一部をエッチングにより除去することを特徴とするパターン形成方法。
【請求項６】
基板上に第１の層を形成し、
前記第１の層上に光吸収性を有する第２の層を形成し、
前記光吸収層上に透光性を有する第３の層を形成し、
前記透光性を有する層上の一部にマスクとなる層を液滴吐出法により形成し、
前記マスクとなる層をマスクとして前記第１の層、前記第２の層、及び前記第３の層の一部をエッチングにより除去し、
一部が除去された前記第２の層及び前記第３の層に選択的にレーザビームを照射し、前記第２の層及び前記第３の層の一部を除去することにより、前記第１の層の一部を露出させ、
一部が除去された前記第２の層をマスクとして前記第１の層の一部をエッチングにより除去することを特徴とするパターン形成方法。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか一において、
前記レーザビームは、前記基板の前記第１の層が形成される面の反対側より照射されることを特徴とするパターン形成方法。
【請求項８】
請求項７において、
前記基板の材料は、前記レーザビームを透過する材料であることを特徴とするパターン形成方法。
【請求項９】
基板上に第１の導電層を形成し、
前記第１の導電層上に第１の光吸収層を形成し、
前記第１の光吸収層に選択的にレーザビームを照射し、第１の光吸収層の一部を除去することにより、前記第１の導電層の一部を露出させ、
一部が除去された前記第１の光吸収層をマスクとして前記第１の導電層の一部をエッチングにより除去することにより、側面が傾斜しているゲート電極を形成し、
前記第１の光吸収層を除去した後、前記ゲート電極上に、第１の絶縁層、第１の半導体層、導電性を有する第２の半導体層、及び第２の光吸収層を順次形成し、
少なくとも前記ゲート電極を覆うように前記第２の光吸収層の一部にマスクとなる層を液滴吐出法により形成し、
前記マスクとなる層をマスクとして前記第２の光吸収層、前記第２の半導体層、前記第１の半導体層、及び第１の絶縁層の一部をエッチングにより除去することにより島状素子領域を形成し、
前記島状素子領域における前記第２の光吸収層であって、前記ゲート電極と重なる領域にレーザビームを照射して、前記第２の半導体層が露出するように該第２の光吸収層に開口部を形成し、
前記開口部が形成された前記第２の光吸収層をマスクとして、前記第２の半導体層の一部をエッチングにより除去することにより、記第１の半導体層の一部を露出させることを特徴とする薄膜トランジスタの作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はパターン形成方法に関する。また薄膜トランジスタの作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
薄膜トランジスタ（以下ＴＦＴともいう）やＭＯＳトランジスタなどに代表される半導体素子によって構成されるアクティブマトリクス駆動方式の表示パネル、また半導体集積回路は、フォトマスクを使った光露光工程（以下、フォトリソグラフィー工程と示す。）によりレジストマスクを形成し、各種薄膜を選択的にエッチングすることにより製造されている。
【０００３】
一方、インクジェット法に代表される液滴吐出法は、フラットパネルディスプレイの分野などに応用され、活発に開発が進められている。液滴吐出法は、直接描画するためフォトマスクが不要、大型基板に適用しやすい、材料の利用効率が高いなどの多くの利点を有し、ＴＦＴのゲート配線やソース配線、またはカラーフィルタやプラズマディスプレイの電極の作製などに応用されている。
【特許文献１】特開２００４−２４１７７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
フォトリソグラフィー工程によるレジストマスク形成する方法は、レジストを塗布してからフォトマスクを介してレジストを露光し、レジストを現像することで所定のパターンを有するレジストマスクを形成する。このようにフォトリソグラフィー工程によるレジストマスク形成する方法は、複数のプロセスを有するためスループットが悪いといった問題がある。
【０００５】
また、液滴吐出法を用いてレジストマスクを形成する方法では、液滴吐出装置のヘッド部におけるノズル径が大きいため、例えばソース電極及びドレイン電極などを形成するのに必要な微細なパターンの薄膜加工を行う場合には非常に困難である。
【０００６】
本発明は、フォトリソグラフィーによるレジストマスクなどの薄膜加工の工程数を削減し、且つ微細なパターンを形成する場合でも薄膜加工を容易に行う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】
【０００７】
本発明の一は基板上に第１の層を形成し、第１の層上に光吸収性を有する第２の層を形成し、第２の層に選択的にレーザビームを照射し、第２の層の一部を除去することにより、第１の層の一部を露出させ、一部が除去された第２の層をマスクとして第１の層の一部をエッチングにより除去し、少なくとも第１の層及び第２の層の除去された部分を覆うように第２の層上の一部にマスクとなる層を液滴吐出法により形成し、マスクとなる層をマスクとして第１の層及び第２の層の一部をエッチングにより除去することを特徴とするパターン形成方法である。
【０００８】
本発明の一は、基板上に第１の層を形成し、第１の層上に光吸収性を有する第２の層を形成し、第２の層に選択的にレーザビームを照射し、第２の層の一部を除去することにより、相対的に膜厚の厚い第１の領域と膜厚の薄い第２の領域とを有する第２の層を形成し、第１の領域をマスクとして第２の領域及び第１の層の一部をエッチングにより除去し、少なくとも第１の層及び第２の層の除去された部分を覆うように第２の層上の一部にマスクとなる層を液滴吐出法により形成し、マスクとなる層をマスクとして第１の層及び第２の層の一部をエッチングにより除去することを特徴とするパターン形成方法である。
【０００９】
本発明の一は、基板上に第１の層を形成し、第１の層上に光吸収性を有する第２の層を形成し、光吸収層上に透光性を有する第３の層を形成し、第２の層及び第３の層に選択的にレーザビームを照射し、第２の層及び第３の層の一部を除去することにより、第１の層の一部を露出させ、一部が除去された第２の層及び第３の層をマスクとして第１の層の一部をエッチングにより除去し、少なくとも第１の層、第２の層、及び第３の層の除去された部分を覆うように第３の層上の一部にマスクとなる層を液滴吐出法により形成し、マスクとなる層をマスクとして第１の層、第２の層、及び第３の層の一部をエッチングにより除去することを特徴とするパターン形成方法である。
【００１０】
本発明の一は、基板上に第１の層を形成し、第１の層上に光吸収性を有する第２の層を形成し、第２の層上の一部にマスクとなる層を液滴吐出法により形成し、マスクとなる層をマスクとして第１の層及び第２の層の一部をエッチングにより除去し、  第２の層に選択的にレーザビームを照射し、第２の層の一部を除去することにより、第１の層の一部を露出させ、一部が除去された第２の層をマスクとして第１の層の一部をエッチングにより除去することを特徴とするパターン形成方法である。
【００１１】
本発明の一は、基板上に第１の層を形成し、第１の層上に光吸収性を有する第２の層を形成し、第２の層上の一部にマスクとなる層を液滴吐出法により形成し、マスクとなる層をマスクとして第１の層及び第２の層の一部をエッチングにより除去し、一部が除去された第１の層及び第２の層に選択的にレーザビームを照射し、第２の層の一部を除去することにより、相対的に膜厚の厚い第１の領域と膜厚の薄い第２の領域とを有する第２の層を形成し、第１の領域をマスクとして第２の領域及び第１の層の一部をエッチングにより除去することを特徴とするパターン形成方法である。
【００１２】
本発明の一は、基板上に第１の層を形成し、第１の層上に光吸収性を有する第２の層を形成し、光吸収層上に透光性を有する第３の層を形成し、透光性を有する層上の一部にマスクとなる層を液滴吐出法により形成し、マスクとなる層をマスクとして第１の層、第２の層、及び第３の層の一部をエッチングにより除去し、一部が除去された第２の層及び第３の層に選択的にレーザビームを照射し、第２の層及び第３の層の一部を除去することにより、第１の層の一部を露出させ、一部が除去された第２の層をマスクとして第１の層の一部をエッチングにより除去することを特徴とするパターン形成方法である。
【００１３】
本発明において、レーザビームは、基板の第１の層が形成される面の反対側の面より光吸収層に照射されてもよい。
【００１４】
本発明において、基板の材料は、レーザビームを透過する材料であってもよい。
【００１５】
本発明の一は、基板上に第１の導電層を形成し、第１の導電層上に第１の光吸収層を形成し、第１の光吸収層に選択的にレーザビームを照射し、第１の光吸収層の一部を除去することにより、第１の導電層の一部を露出させ、一部が除去された第１の光吸収層をマスクとして第１の導電層の一部をエッチングにより除去し、側面が傾斜しているゲート電極を形成し、第１の光吸収層を除去した後、ゲート電極上に、第１の絶縁層、第１の半導体層、導電性を有する第２の半導体層、及び第２の光吸収層を順次形成し、少なくとも一部がゲート電極を覆うように第２の光吸収層の一部にマスクとなる層を液滴吐出法により形成し、マスクとなる層をマスクとして第２の光吸収層、第２の半導体層、第１の半導体層、及び第１の絶縁層の一部をエッチングにより除去することにより島状素子領域を形成し、島状素子領域における第２の光吸収層であって、ゲート電極と重なる領域にレーザビームを照射して、第２の半導体層が露出するように該第２の光吸収層に開口部を形成し、開口部が形成された第２の光吸収層をマスクとして、第２の半導体層の一部をエッチングにより除去することにより、記第１の半導体層の一部を露出させることを特徴とする薄膜トランジスタの作製方法である。
【００１６】
本発明は、半導体層、配線層、電極層等の層をパターン形成するためのマスクの一部を、フォトリソグラフィー工程を用いることなく、レーザーアブレーション及び液滴吐出法を適宜選択し用いることにより加工することを特徴とする。本発明のように、レーザーアブレーションを利用して、パターンを形成するプロセスをレーザー・アブレーション・パターニング・プロセス（以下ＬＡＰＰ：Ｌａｓｅｒ  Ａｂｌａｔｉｏｎ  Ｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ  Ｐｒｏｃｅｓｓともいう）という。
【発明の効果】
【００１７】
液滴吐出法を用いた薄膜加工により、広面積の部分においてのエッチングを一度に行うことができ、ＬＡＰＰを用いた薄膜加工により、微細な部分においてのエッチングについても行うことができるため、薄膜加工においてパターンの大きさを制御することができる。また、このように薄膜加工の選択性の自由度が広がるため、より容易に複雑なパターンを形成することが可能となり、スループットを向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本実施の形態について、図面を用いて説明する。ただし、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、本発明はいかに示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、以下に説明する本発明の構成において、同じ物を指す符号は異なる図面間で共通して用いる。
【００１９】
（実施の形態１）
本実施の形態では、ＬＡＰＰを用いることにより加工された薄膜の一部を液滴吐出法を用いて加工する方法について、以下に示す。
【００２０】
基板上に選択的に任意の形状の層を形成する工程を示す断面図を図１及び図２に示す。
【００２１】
図１（Ａ）に示すように、基板１００の片側に第１の層１０２、第１の層１０２上に光吸収層１０３を形成する。
【００２２】
基板１００としては、ガラス基板、プラスチック基板、金属基板、セラミック基板等を用いることができる。
【００２３】
第１の層１０２は、電極、画素電極、配線、アンテナ、半導体層、絶縁層、プラズマディスプレイの隔壁、及び蛍光体など作製する部分に合わせて、導電材料、半導体材料、及び絶縁材料などを適宜用いることができる。またこれらのいずれかの材料を選択して積層させた構成であってもよい。
【００２４】
光吸収層１０３としては、光吸収層１０３を加工するために照射されるレーザビームを吸収できる材料を用いて形成する。レーザビームを吸収できる材料としては、光吸収層１０３を加工するために照射されるレーザビームのエネルギーよりもバンドギャップエネルギーの低い材料を用いることが好ましい。また、光吸収層１０３は、第１の層１０２の融点よりも沸点または昇華点の低い材料を用いることが好ましい。このような材料を用いることにより、第１の層１０２の溶融を防止しながら光吸収層にレーザビームを吸収させることにより、光吸収層の一部を除去することができる。
【００２５】
このような光吸収層１０３に用いることのできる材料としては、導電性材料、半導体材料、絶縁材料などを適宜用いることができる。例えばクロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、及びアルミニウム（Ａｌ）のいずれかの元素を含む合金材料、または上記元素を含む窒素化合物、酸素化合物、炭素化合物、ハロゲン化合物などを用いることができる。窒素化合物、酸素化合物、炭素化合物、ハロゲン化合物などの化合物としては、例えば窒化アルミニウム、窒化タングステン、窒化タンタルなどを用いることができる。またシリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）や、シリコンゲルマニウム、酸化モリブデン、酸化スズ、酸化ビスマス、酸化バナジウム、酸化ニッケル、酸化亜鉛、ヒ化ガリウム、窒化ガリウム、酸化インジウム、リン化インジウム、窒化インジウム、硫化カドミウム、テルル化カドミウム、チタン酸ストロンチウムなどの化合物を用いることができる。また、硫化亜鉛、窒化シリコン、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、酸化窒化シリコン（ＳｉＯＮ）、硫化水銀、塩化アルミニウムなどを用いることができる。また、非晶質半導体、非晶質状態と結晶状態とが混在したセミアモルファス半導体（ＳＡＳ、またはマイクロクリスタル半導体ともいう）、０．５ｎｍ〜２０ｎｍの結晶粒を観察することができる微結晶半導体、及び結晶性半導体膜のいずれかの状態を有する膜を用いることができる。さらには、リン、ヒ素、ボロン等のアクセプター型元素またはドナー型元素が含まれていても良い。また、光を吸収することが可能な粒子が分散された絶縁膜を用いることができる。また、ポリイミド、ポリアミド、ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）、またはアクリルなどの有機樹脂を用いることができる。また、シロキサン、またはポリシラザンなどを用いることができる。また、色素を有機樹脂、シロキサン、またはポリシラザン等に溶解または分散させた絶縁層を用いることができる。
【００２６】
また、光吸収層１０３に、水素や不活性気体（ヘリウム（Ｈｅ）、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、ネオン（Ｎｅ）、キセノン（Ｘｅ）等の希ガス）を添加することもできる。光吸収層１０３に水素や不活性気体を添加することで、後にレーザビームを照射する際、光吸収層１０３内での気体の放出や蒸発を起こしやすくすることができる。
【００２７】
次に図１（Ｂ）に示すように光吸収層１０３にレーザビーム１０４を選択的に照射する。
【００２８】
レーザビーム１０４としては、少なくとも光吸収層１０３に吸収されるエネルギーを有するものを選択する。または、光吸収層１０３及び第１の層１０２に吸収されるエネルギーを有するものを適宜選択する。この場合、光吸収層１０３がレーザビーム１０４を吸収する量は１００％ではなく、一部のレーザビームが光吸収層１０３を透過し、当該透過したレーザビームが第１の層１０２で吸収される。代表的には、紫外領域、可視領域、または赤外領域のレーザビームを適宜選択して照射する。
【００２９】
また、レーザビームを発振するレーザー発振器としては、Ａｒレーザー、Ｋｒレーザー、エキシマレーザー（ＫｒＦ、ＡｒＦ、ＫｒＦ、ＸｅＣｌ）などの気体レーザー、単結晶のＹＡＧ、ＹＶＯ４、フォルステライト（Ｍｇ２ＳｉＯ４）、ＹＡｌＯ３、ＧｄＶＯ４、または多結晶（セラミック）のＹＡＧ、Ｙ２Ｏ３、ＹＶＯ４、ＹＡｌＯ３、及びＧｄＶＯ４のいずれかに、ドーパントとしてＮｄ、Ｙｂ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、及びＴａのいずれか１種または複数種添加されているものを媒質とするレーザー、ＧａＮ、ＧａＡｓ、ＧａＡｌＡｓ、及びＩｎＧａＡｓＰ等の半導体レーザー発振器、ガラスレーザー、ルビーレーザー、アレキサンドライトレーザー、Ｔｉ：サファイアレーザー、銅蒸気レーザー及び金蒸気レーザーのうち一種または複数種から発振されるものを用いることができる。レーザー媒体が固体である固体レーザーを用いると、メンテナンスフリーの状態を長く保てるという利点や、出力が比較的に安定している利点を有している。
【００３０】
また、レーザビーム１０４としては、連続発振のレーザビームやパルス発振のレーザビームを適宜適用することができる。パルス発振のレーザビームにおいては、通常、数十Ｈｚ〜数ｋＨｚの周波数帯を用いるが、それよりも著しく高い１０ＭＨｚ以上の発振周波数、パルス幅をピコ秒台、或いはパルス幅がフェムト秒（１０−１５秒）台のパルス発振レーザーを用いてもよい。特に、パルス幅を１フェムト秒〜１０ピコ秒で発振されるパルスレーザーから射出されるレーザビームは、高強度のレーザビームが得られ、非線形光学効果（多光子吸収）が生じ、レーザビームのエネルギーよりも大きなバンドギャップエネルギーを有する光吸収層をレーザビームのエネルギーにより除去することができる。
【００３１】
また、レーザビーム１０４は、光吸収層１０３内における気体の放出や光吸収層の昇華または蒸発等に十分なエネルギー密度、代表的には、１００ｍＪ／ｃｍ２〜１００Ｊ／ｃｍ２のエネルギー密度の範囲内とすることが好ましい。この範囲内のエネルギー密度を持ったレーザビーム１０４が光吸収層１０３に吸収されると、光吸収層１０３は吸収したレーザビーム１０４のエネルギーによって局所的に急激に加熱され昇華または蒸発する。この昇華または蒸発に伴う体積膨張により、光吸収層１０３が物理的に解離され飛散する。
【００３２】
また、レーザビーム１０４の照射は大気圧下、または減圧下で行うことができる。減圧下で行うと、光吸収層１０３を除去する場合に生じる飛散物の回収が容易となる。このため、飛散物が基板上に残存することを抑制することが可能である。
【００３３】
さらには、基板１００を加熱しながらレーザビーム１０４を光吸収層１０３に照射してもよい。
【００３４】
この結果、図１（Ｃ）に示すように、光吸収層１０３の昇華または蒸発することにより、光吸収層１１３が形成される。
【００３５】
次に、図１（Ｄ）に示すように、光吸収層１１３をマスクとして、第１の層１０２をエッチングして第１の層１１２を形成する。
【００３６】
第１の層１０２のエッチング方法としては、ドライエッチング、ウェットエッチング等を適宜用いることができる。例えば、ウェットエッチングにより第１の層１０２をエッチングした場合、等方的にエッチングされるため、側面が傾斜した第１の層を形成することができ、この第１の層をトップゲート型薄膜トランジスタの半導体層や薄膜トランジスタや逆スタガ型薄膜トランジスタのゲート電極として用いることによりゲート絶縁膜の被覆率を高めることも可能である。このとき、第１の層１０２のエッチング速度は、光吸収層１１３より速いことが好ましい。
【００３７】
以上の工程により、所望の場所に所望の形状の第１の層１１２、光吸収層１１３の積層を形成することができる。
【００３８】
また、本実施の形態において、光吸収層に直接レーザビームを照射する場合について説明したが、これに限定されない。光吸収層の上に透光性を有する層を形成し、透光性を有する層を介して光吸収層にレーザビームを照射する場合について図３に示す。
【００３９】
まず図３（Ａ）に示すように、透光性を有する層１０６を介して光吸収層１０３にレーザビーム１０４を照射することにより、光吸収層１０３の一部を昇華または蒸発させ、図３（Ｂ）のような除去した光吸収層１１３及び透光性を有する層１１６を形成する。
【００４０】
次に図３（Ｃ）に示すように光吸収層１１３及び透光性を有する層１１６をマスクとして、第１の層１０２をエッチングし、図３（Ｄ）に示すように所定の形状に加工された第１の層１１２を形成することができる。
【００４１】
このように光吸収層１０３上に透光性を有する層１０６を形成することにより、光吸収層１０３のみを形成する場合よりも第１の層１０２を保護することが可能である。したがってレーザビームを照射する際に、第１の層１０２が溶融してしまうなどのダメージを軽減することができる。
【００４２】
また、本実施の形態において、光吸収層のレーザビームが照射された部分の全てが昇華または蒸発され、除去される場合について説明したが、これに限定されない。光吸収層のレーザビームが照射された部分の一部のみが昇華または蒸発され、除去される場合について図４に示す。
【００４３】
図４（Ａ）に示すように、光吸収層１０３にレーザビーム１０４を照射することにより、光吸収層１０３のレーザビーム１０４が照射された部分の一部のみが昇華または蒸発され、除去することにより、図４（Ｂ）のような相対的に膜厚の厚い第１の領域１０７と膜厚の薄い第２の領域１０８を有し、第１の層１０２を露出させず光吸収層のみが露出している状態の光吸収層１３３を形成する。
【００４４】
次に光吸収層１３３の第１の領域１０７をマスクとして光吸収層及び第１の層をエッチングし、図４（Ｃ）に示すように所定の形状に加工された第１の層１１２及び光吸収層１１３を形成することができる。
【００４５】
このようにレーザビームが照射された光吸収層の一部を残すことにより、レーザビームを照射する際に、第１の層１０２が溶融してしまうなどのダメージを軽減することができる。
【００４６】
また、本実施の形態において、レーザビームを基板１００の第１の層１０２を形成された方向から照射する場合について、説明したがこれに限定されない。基板１００の第１の層１０２を形成される面の反対側の面からレーザビームを照射し、光吸収層１０３の一部を除去することにより、光吸収層１１３及び第１の層１１２を形成してもよい。その場合、基板１００はレーザビーム１０４を透過する材料を用いることが好ましい。
【００４７】
基板１００の第１の層１０２を形成される面の反対側の面からレーザビームを照射できるため、光吸収層１０３上よりレーザビームを照射した場合よりも光吸収層１０３の除去しない部分へのダメージを軽減することができる。
【００４８】
次に図２（Ａ）に示すように、少なくとも第１の層１０２及び光吸収層１０３の除去された部分を覆うように、エッチングされた第１の層１１２及び光吸収層１１３の一部の上に第２の層１０５を液滴吐出法により形成する。
【００４９】
第２の層１０５としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ノボラック樹脂、アクリル樹脂、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て液滴吐出法で形成する。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、ポジ型レジストであるノボラック樹脂と感光剤であるナフトキノンジアジド化合物や、ネガ型レジストであるベース樹脂、ジフェニルシランジオール及び酸発生剤などを用いてもよい。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、または界面活性剤等を加えることにより適宜調整する。
【００５０】
次に、図２（Ｂ）に示すように第２の層１０５をマスクとして、第１の層１１２をエッチングする。第１の層１１２のエッチング方法としては、ドライエッチング、ウェットエッチング等を適宜用いることができる。次に第２の層１０５を除去し、図２（Ｃ）に示すように第１の層１２２を形成する。
【００５１】
以上の工程により、所望の場所に所望の形状の第１の層１２２及び光吸収層１２３を形成することができる。
【００５２】
液滴吐出法を用いた薄膜加工により、広面積の部分においてのエッチングを一度に行うことができ、ＬＡＰＰを用いた薄膜加工により微細な部分においてのエッチングについても行うことができる。またＬＡＰＰに用いるレーザビームのビーム径は適宜変更できるためパターンの大きさを制御することができる。これにより、薄膜加工方法における選択性の自由度が広がり、複雑なパターンにおいても容易に薄膜加工することが可能となり、スループットを向上させることができる。
【００５３】
（実施の形態２）
本実施の形態は、液滴吐出法を用いることにより加工された薄膜の一部をＬＡＰＰを用いて加工する方法について、以下に示す。
【００５４】
基板上に選択的に任意の形状の層を形成する工程を示す断面図を図５及び図６に示す。
【００５５】
図５（Ａ）に示すように、基板１００の片側に第１の層１０２、第１の層上に光吸収層１０３を形成する。
【００５６】
次に図５（Ｂ）に示すように液滴吐出法を用いて、光吸収層１０３上の一部に第２の層１０５を形成する。
【００５７】
次に図５（Ｃ）に示すように第２の層をマスクとして、第１の層１０２及び光吸収層１０３をエッチングし、第１の層１３２及び光吸収層１３３を形成する。エッチング方法としては、ドライエッチング、ウェットエッチング等を適宜用いることができる。
【００５８】
次に図６（Ａ）に示すに第１の層１３２及び光吸収層１３３の一部にレーザビーム１０４を照射し、図６（Ｂ）のように第１の層１３２及び光吸収層１３３の一部を昇華または蒸発させ、除去することにより、図６（Ｃ）に示すように、所定の形状に加工された第１の層１２２及び光吸収層１２３を形成する。
【００５９】
なお、本実施の形態で用いるレーザビームは、実施の形態１で用いることのできるレーザビームを適用することができる。また、基板１００、第１の層１０２、光吸収層１０３、及び第２の層１０５に用いることのできる材料については、実施の形態１で述べた材料を適用することができる。
【００６０】
以上のように、実施の形態１と同様に所定の位置に所定の形状の第１の層１２２及び光吸収層１２３を形成することができる。また、液滴吐出法を用いた薄膜加工工程と、ＬＡＰＰを用いた薄膜加工工程の順序を入れ替えて行った場合であっても、同様に第１の層１２２及び光吸収層１２３を形成できるため、例えば、実施の形態１の工程の順序で薄膜加工を行う場合において、その他の工程との間で不都合が生じた場合には工程の順序を適宜変更することができる。
【００６１】
また液滴吐出法を用いた薄膜加工により、広面積の部分においてのエッチングを一度に行うことができ、ＬＡＰＰを用いた薄膜加工により微細な部分においてのエッチングについても行うことができる。またＬＡＰＰに用いるレーザビームのビーム径は適宜変更できるためパターンの大きさを制御することができる。これにより、薄膜加工方法における選択性の自由度が広がり、複雑なパターンにおいても容易に薄膜加工することが可能となり、スループットを向上させることができる。
【００６２】
（実施の形態３）
本実施の形態は、ＬＡＰＰを用いたパターン形成方法と、液滴吐出法を用いたパターン形成方法を適宜選択して用いて作製する半導体素子の作製方法について説明する。
【００６３】
ここでは、半導体素子として、逆スタガ型薄膜トランジスタを用いて説明する。なお、逆スタガ型薄膜トランジスタに限らず、順スタガ型薄膜トランジスタ、コプレナー型薄膜トランジスタ、トップゲート型薄膜トランジスタ、ダイオード、ＭＯＳトランジスタ等の半導体素子を作製することでもできる。
【００６４】
図７（Ａ）に示すように、基板２００上に後のゲート電極を形成する第１の層２０２、光吸収層２０３を形成する。
【００６５】
ここでは、基板２００としてガラス基板を用いる。第１の層２０２としてスパッタリング法を用いて厚さ５０〜５００ｎｍ、好ましくは１００〜２００ｎｍのモリブデン層を形成し、光吸収層２０３として、スパッタリング法を用いて厚さ５０〜３００ｎｍ、好ましくは５０〜２５０ｎｍのクロム層を形成する。
【００６６】
次に、図７（Ｂ）に示すように光吸収層２０３にレーザビーム２０４を照射する。光吸収層２０３にレーザビーム２０４を照射することで、図７（Ｃ）に示すように、光吸収層２０３の一部を除去し、光吸収層２１３を形成する。
【００６７】
さらに、図７（Ｄ）に示すように、光吸収層２１３をマスクとして第１の層２１２をドライエッチングすることにより、図７（Ｅ）に示すように、側面が傾斜している第１の層２２２を形成する。この場合、光吸収層２１３の端部が後退するようにエッチングすることで、第１の層２２２の側面に傾斜を持たせることができる。
【００６８】
次に、図８（Ａ）に示すように、第１の層２２２上にゲート電極として機能する第１の層２２２上にゲート絶縁膜として機能する絶縁層２０５を形成し、その上に半導体層２０６を形成し、その上に導電性を有する半導体層２０７を形成し、その上に光吸収層２０８を形成する。
【００６９】
半導体層２０６としては、非晶質半導体、非晶質状態と結晶状態とが混在したセミアモルファス半導体（ＳＡＳ、またはマイクロクリスタル半導体ともいう）、０．５ｎｍ〜２０ｎｍの結晶粒を観察することができる微結晶半導体、及び結晶性半導体膜のいずれかの状態を有する膜を用いることができる。
【００７０】
導電性を有する半導体層２０７としては、リン、ヒ素、ボロン等のアクセプター型元素またはドナー型元素が含まれている半導体膜を用いることができる。
【００７１】
ここでは、ゲート絶縁膜として機能する絶縁層２０５として、プラズマＣＶＤ法を用いて１０〜５０ｎｍの窒化珪素層を形成し、半導体層２０６としてプラズマＣＶＤ法を用いて厚さ５０〜１５０ｎｍの非晶質珪素層を形成し、導電性を有する半導体層２０７としてプラズマＣＶＤ法を用いて厚さ５０〜１５０ｎｍのリンがドープされた非晶質珪素層を形成し、光吸収層２０８としてスパッタリング法を用いて厚さ５０〜３００ｎｍ、好ましくは５０〜２５０ｎｍのクロム層を形成する。
【００７２】
次に、図８（Ｂ）に示すように、光吸収層２０８の一部に第２の層２０９を液滴吐出法により形成する。
【００７３】
なお、第２の層２０９としては、上記実施の形態１で述べた第２の層１０５に用いることのできる材料を適用できる。
【００７４】
次に、図８（Ｃ）に示すように、第２の層２０９をマスクとして、半導体層２０６、導電性を有する半導体層２０７、及び光吸収層２０８をエッチングする。ここでは、ドライエッチングを用いて半導体層２０６、導電性を有する半導体層２０７、及び光吸収層２０８をエッチングする。次に第２の層２０９を除去し、図８（Ｄ）に示すように、半導体層２１６、導電性を有する半導体層２１７及び光吸収層２１８を有する島状素子領域を形成する。
【００７５】
次に、図９（Ａ）に示すように光吸収層２１８にレーザビーム２１４を照射して、光吸収層２１８の一部を除去し、光吸収層２２８を形成する。
【００７６】
次に、光吸収層２２８をマスクとして用いて半導体層２１６及び導電性を有する半導体層２１７をエッチングする。この結果、図９（Ｂ）に示すように、導電性を有する半導体層２１７を分断し、コンタクト層として機能する導電性を有する半導体層２２７を形成することができる。このとき、半導体層２１６も若干エッチングされる。チャネル部が若干エッチングされた半導体層を半導体層２２６と示す。なお、半導体層２２６はチャネル領域として機能する。
【００７７】
次に、図９（Ｃ）に示すように、ゲート絶縁膜として機能する絶縁層２０５、コンタクト層として機能する導電性を有する半導体層２２７、チャネル領域として機能する半導体層２２６、及び光吸収層２２８上に絶縁層２１０を形成する。
【００７８】
ここでは絶縁層２１０を、組成物を塗布し、焼成したポリイミドにより形成する。
【００７９】
次に図１０（Ａ）に示すように絶縁層２１０にレーザビーム２２４を照射する。この結果、図１０（Ｂ）に示すように、絶縁層２１０の一部を除去して開口部を形成する。開口部においては、半導体層２２６、導電性を有する半導体層２２７、及び光吸収層２２８のいずれか一つ以上が露出される。
【００８０】
次に、図１０（Ｃ）に示すように、開口部に配線２１１を形成する。配線２１１の形成方法としては、ゲート電極として機能する第１の層２２２と同様に形成することができる。また、配線２１１としては、アルミニウム、銅、シリコン、チタン、ネオジウム、スカンジウム、モリブデンなどの耐熱性向上の効果のある元素、またはヒロック防止の効果のある元素が添加されたアルミニウムを用いて形成することが好ましい。また、銀、銅などの導電性ナノペーストを用いてスクリーン印刷法、液滴吐出法等を用いて形成してもよい。なお、配線２１１の密着性向上と下地への拡散を防ぐバリアメタルとして機能するため、窒化金属層等を設けてもよい。
【００８１】
以上の工程により、薄膜トランジスタである半導体素子を作製することができる。
【００８２】
また、広い面においての薄膜加工は、液滴吐出法によりマスクを形成し、マスクを介してエッチングを行う方法を用い、微細なパターンを形成する場合の薄膜加工は、ＬＡＰＰを用いることができる。このように所望の場所に適した薄膜加工方法を選択して用いることにより、スループットを向上させることができる。
【００８３】
なお、本実施の形態において、逆スタガ型のトランジスタを作製する場合について、説明したが、これに限定されない。例えば順スタガ型のトランジスタを作製する場合には、基板上に下地膜、導電性を有する半導体層、半導体層、第１の層、光吸収層の順に積層し、光吸収層の一部にレーザビームを照射することにより光吸収層を除去し、エッチングにより第１の層を加工し、光吸収層の除去された部分を覆うように光吸収層上に液滴吐出法を用いて第２の層を形成し、第２の層をマスクとして光吸収層、半導体層、及び導電性を有する層をエッチングすることにより順スタガ型のトランジスタを作製することができる。
【００８４】
（実施の形態４）
本実施の形態では、実施の形態２と配線が間に絶縁膜を介さずに薄膜トランジスタに接続する構造である点が異なる半導体素子の作製方法について示す。
【００８５】
まず実施の形態３と同様に、半導体層２１６、導電性を有する半導体層２１７を形成する（図８（Ｄ））。なお、各工程で形成した膜の材料については、実施の形態２で示した材料を適用することができる。
【００８６】
次に図１１（Ａ）に示すように導電性を有する導電性を有する半導体層２１７の上に導電層２４２、光吸収層２４３を形成する。なお、導電層２４２の材料については、実施の形態２で示した配線２１１に用いることのできる材料を適用することができる。
【００８７】
次に図１１（Ｂ）に示すようにレーザー照射装置を用いて光吸収層２４３にレーザビーム２３４を照射することにより光吸収層２４３の一部を除去し、図１１（Ｃ）に示すような光吸収層２５３を形成する。
【００８８】
次に、光吸収層２５３をマスクとして用いて、導電層２４２をエッチングし、図１２（Ａ）に示すような導電層２５２を形成する。ここでは、ドライエッチングを用いて導電層２４２及び光吸収層２１８をエッチングする。次に図１２（Ｂ）に示すように光吸収層２４３を除去する。
【００８９】
次に、導電層２５２をマスクとして用いて導電性を有する半導体層２１７をエッチングする。この結果、図１２（Ｃ）に示すように導電性を有する半導体層２１７が分断され、コンタクト層として機能する導電性を有する半導体層２３７が形成される。このとき、半導体層２１６も若干エッチングされる。チャネル部が若干エッチングされた半導体層を半導体層２３６と示す。半導体層２３６は、チャネル領域として機能する。
【００９０】
以上の工程により、配線が間に絶縁膜を介さずに薄膜トランジスタに接続する構造の半導体素子を作製することができる。
【００９１】
また、広い面においての薄膜加工は、液滴吐出法によりマスクを形成し、マスクを介してエッチングを行う方法を用い、微細なパターンを形成する場合においての薄膜加工は、ＬＡＰＰを用いることができる。このように所望の場所に適した薄膜加工方法を選択して用いることにより、スループットを向上させることができる。
【００９２】
なお本実施の形態は、上記実施の形態１乃至３と適宜組み合わせることができる。
【００９３】
（実施の形態５）
本実施の形態では本発明に用いるレーザー照射装置について説明する。
【００９４】
本実施の形態で示すレーザー照射装置は、レーザビームを照射する面積及び位置をＣＡＤ装置で設計されたデータを用いて制御することができる。このようなレーザー照射装置を用いることにより、選択的にレーザビームを照射することができる。
【００９５】
レーザー照射装置の一例を示す斜視図を図１３に示す。射出されるレーザビームはレーザー発振器１００３（ＹＡＧレーザー装置、エキシマレーザー装置など）から出力され、ビーム形状を矩形状とするための第１の光学系１００４と、ビーム形状を整形するための第２の光学系１００５と、ビームのエネルギーを均一化するための第３の光学系１００６とを通過し、反射ミラー１００７で光路を鉛直方向に曲げられる。その後、光吸収層１０３に照射されるレーザビームの面積及び位置を選択的に調節する電気光学素子１００８にレーザビームを通過させてレーザビームを被照射面に照射する。
【００９６】
レーザー発振器１００３としては、Ａｒレーザー、Ｋｒレーザー、エキシマレーザー（ＡｒＦ、ＫｒＦ、ＸｅＣｌ）などの気体レーザー、単結晶のＹＡＧ、ＹＶＯ４、フォルステライト（Ｍｇ２ＳｉＯ４）、ＹＡｌＯ３、ＧｄＶＯ４、または多結晶（セラミック）のＹＡＧ、Ｙ２Ｏ３、ＹＶＯ４、ＹＡｌＯ３、ＧｄＶＯ４に、ドーパントとしてＮｄ、Ｙｂ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、及びＴａのいずれか１種または複数種添加されているものを媒質とするレーザー、ＧａＮ、ＧａＡｓ、ＧａＡｌＡｓ、ＩｎＧａＡｓＰ等の半導体レーザー発振器、ガラスレーザー、ルビーレーザー、アレキサンドライトレーザー、Ｔｉ：サファイアレーザー、銅蒸気レーザー、及び金蒸気レーザーのいずれか一種または複数種から発振されるものを用いることができる。レーザー媒体が固体である固体レーザーを用いると、メンテナンスフリーの状態を長く保てるという利点や、出力が比較的に安定している利点を有している。
【００９７】
制御装置１０１６は、代表的にはコンピュータがあり、半導体装置の設計データを格納する記憶部（ＲＡＭ、ＲＯＭ等）や、ＣＰＵ等を含むマイクロプロセッサを有する。制御装置１０１６から、電気光学素子に半導体装置を設計するためのＣＡＤデータに基づく電気信号を入力することで、電気光学素子により基板に照射するレーザビームの位置及び面積を制御する。また、被処理基板を固定したステージを移動させる場合、レーザー発振器の射出タイミングと、電気光学素子に入力する電気信号と、ステージの移動速度を同期させることで、レーザビームの照射位置及び面積を制御することができる。
【００９８】
なお本発明に用いられる光シャッターまたは光リフレクターとして機能する電気光学素子を用いてもよい。レーザー照射装置に半導体装置の設計ＣＡＤデータに基づく電気信号を入力することで可変マスクとして機能させることができる。電気光学素子としては、選択的に光透過する面積を調節できる素子、例えば、液晶材料、エレクトロクロミック材料を有する素子がある。光シャッターとなる電気光学素子に入力する電気信号を制御装置１０１６により変更することで、レーザビームの面積及び位置を変更することが可能である。即ち、薄膜の加工する面積及び位置を選択的に変更することができる。このため、レーザビームの形状を線状、矩形状、さらには任意の形状とすることができ、複雑な形状のレーザビームを照射することができる。
【００９９】
また選択的に光反射が調節できる素子、例えばデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤともいう。）のような電気光学素子を設けてもよい。ＤＭＤとは、空間光変調器の一種であり、静電界作用などによって固定軸周りに回転するマイクロミラーと呼ばれる複数の小型ミラーがＳｉ等の半導体基板にマトリクス状に配置されたデバイスである。また、他の電気光学素子としては、電気光学効果により透過光を変調する光学素子であるＰＬＺＴ素子を用いることができる。なお、ＰＬＺＴ素子とは、鉛、ランタン、ジルコン、チタンを含む酸化物セラミックスで、それぞれの元素記号の頭文字からＰＬＺＴと呼ばれているデバイスである。ＰＬＺＴ素子は、透明なセラミックスであり、光を透過するが、電圧をかけると光の偏光の向きを変えることができ、偏光子と組み合わせることによって光シャッターが構成される。ただし、電気光学素子は、レーザビームを通過させても耐えることの可能なデバイスを用いる。
【０１００】
電気光学素子は、ビームが通過できる領域が被処理基板と同じとすることができる。電気光学素子において、ビームが通過できる領域が被処理基板と同じ場合、被処理基板と電気光学素子の位置合わせをしてそれぞれの位置を固定したままレーザビームを走査する。なお、この場合、１回の薄膜の加工において、電気光学素子に入力する電気信号は１回とする。
【０１０１】
レーザー照射装置の小型化を図るために、電気光学素子を少なくとも矩形ビームが通過または反射できるような細長い矩形としてもよい。例えば、細長いＤＭＤを用いる場合、反射の角度を制御するマイクロミラーの個数を少なくすることができるため、変調速度を速くすることができる。また、細長い液晶を用いた電気光学素子を用いる場合にも、走査線や信号線が少なくなり駆動速度を速くすることができるので、同様の効果を得ることができる。また、電気光学素子を細長い矩形とした場合、１回の薄膜の加工において、電気光学素子に入力する電気信号を変更する回数は複数回とする。矩形ビームの走査に同期するように、電気光学素子に入力する電気信号を順次変更させることで、薄膜の加工が連続的に行われる。
【０１０２】
また、照射面に照射されるレーザビームのスポットの形状は、矩形状または線状とすることが好ましく、具体的には、短辺が１ｍｍ〜５ｍｍ、且つ長辺が１０ｍｍ〜５０ｍｍの矩形状とすればよい。収差の少ないレーザビームのスポットとしたい場合には、５ｍｍ×５ｍｍ〜５０ｍｍ×５０ｍｍの正方形としてもよい。また、大面積基板を用いる場合には、処理時間を短縮するため、レーザビームのスポットの長辺を２０ｃｍ〜１００ｃｍとすることが好ましい。さらには、１ショットあたりの面積を上記大きさとし、その中で複雑なスポット形状のレーザビームが照射されるように電気光学素子を制御してもよい。例えば、配線の形状と同様のスポット形状を有するレーザビームを照射することもできる。
【０１０３】
さらには、矩形状または線状のレーザビームを重ね合わせて複雑なスポット形状のレーザビームを用いてもよい。
【０１０４】
また、図１３に示すレーザー発振器及び光学系を複数設置して大面積の基板を短時間に処理してもよい。具体的には、基板ステージの上方に複数の電気光学素子を設置して、それぞれに対応するレーザー発振器からレーザビームをそれぞれ照射して基板１枚における処理面積を分担してもよい。
【０１０５】
また、レーザー発振器１００３と、基板１０００との間の光路上に複数の光学系を配置し、さらに微細な加工を行ってもよい。代表的には、基板より大きい電気光学素子及び縮小用の光学系を有するステッパー方式を用い縮小投影することで、レーザビームの面積及び位置を微細に加工することができる。また、ミラープロジェクジョン方式を用いた等倍投影をしてもよい。
【０１０６】
また、制御装置に電気的に接続する位置アライメント手段を設置することが好ましい。照射位置のアライメントは、ＣＣＤカメラ等の撮像素子を設置し、撮像素子から得られるデータを基にレーザー照射を行うことで高精度に行うことができる。また、本レーザー照射装置で所望の位置にレーザビームを照射して位置マーカーを形成することもできる。
【０１０７】
また、レーザビームの照射によって粉塵が生じた場合、粉塵が被処理基板表面に付着しないようにするためのブロー手段、または粉塵のバキューム手段をさらに本実施の形態のレーザー照射装置に設置することが好ましい。レーザビームの照射を行いながら、同時にブロー、または粉塵のバキュームを行うことで粉塵が基板表面に付着することを防止できる。
【０１０８】
なお、図１３は一例であり、レーザビームの光路に配置する各光学系や電気光学素子の位置関係は特に限定されない。例えば、レーザー発振器１００３を基板１０００の上方に配置し、レーザー発振器１００３から射出するレーザビームが基板面に垂直な方向となるように配置すれば、反射ミラーを用いずともよい。また、各光学系は、集光レンズ、ビームエキスパンダ、ホモジナイザ、または偏光子などを用いればよく、これらを組み合わせてもよい。また、各光学系としてスリットを組み合わせてもよい。
【０１０９】
被照射面上でレーザビームの照射領域を２次元的に、適宜、レーザビームまたは基板を走査させることによって、基板の広い面積に照射を行うことができる。ここでは、基板を保持している基板ステージ１００９をＸ軸またはＹ軸方向に移動させる移動手段（図示しない）で走査を行う。
【０１１０】
また、制御装置１０１６は、基板ステージ１００９をＸ軸またはＹ軸方向に移動させる移動手段も制御できるように連動させることが好ましい。さらに、制御装置１０１６は、レーザー発振器１００３も制御できるように連動させることが好ましい。さらに、制御装置１０１６は、位置マーカーを認識するための位置アライメント機構と連動させることが好ましい。
【０１１１】
本実施の形態のレーザー照射装置を用いて、ＬＡＰＰを用いた薄膜加工を行うことにより、レーザビームのビーム径を適宜設定できるため、パターンの大きさを制御することができる。またレーザビームのエネルギーについての制御が可能であるため、レーザビームを照射に蒸発、昇華することにより加工される部分の深さを自由に設定することができる。
【０１１２】
なお、本実施の形態のレーザー照射装置以外でもレーザビームを照射し、薄膜加工を行うことが可能である。本実施の形態とは別の構成のレーザビーム照射装置について、図１４に示す。
【０１１３】
射出されるレーザビームはレーザー発振器１１０２（ＹＡＧレーザー装置、エキシマレーザー装置など）から出力され、ビーム形状を矩形状とするための第１の光学系１１０４と、ビーム形状を整形するための第２の光学系１１０６とを通過し、反射ミラー１１０７で光路を鉛直方向に曲げられる。その後、フォトマスク１１０８を通過し、第３の光学系１１１０によりフォトマスクを通してパターン化されたレーザビームを縮小し、縮小されたレーザビームを基板ステージ１１０９上にある基板１１００に照射する。
【０１１４】
なお、レーザー照射装置を構成するレーザー発振器１１０２、第１の光学系１１０４、第２の光学系１１０６、反射ミラー１１０７、フォトマスク１１０８及び第３の光学系１１１０、基板ステージ１００９などについて、図１３で示したレーザー照射装置に用いた構成を適用することができる。
【０１１５】
フォトマスク１１０８としては、例えばレーザビームを透過する領域である透過領域と、レーザビームを遮光する領域である遮光領域とを有するマスクを用いることができる。その一つとしてバイナリーマスクを用いることができる。バイナリーマスクは、石英等の透光性を有する基板上に、クロムや酸化クロム等の光を吸収する遮光領域が選択的に形成されている。これにより透過領域のみレーザビームを透過することができる。
【０１１６】
遮光領域を構成する材料は、遮光性高く、レーザビームが照射された場合でも透光性を失わず、且つレーザビームの熱によりパターンが変形しにくいといった耐熱性の高い材料を用いることが好ましい。
【０１１７】
また、光吸収層に照射されるレーザビームのエネルギーが高い場合には、フォトマスクを構成する透光性を有する基板及び遮光領域の間に反射層を形成することが好ましい。反射層を設けることにより、遮光領域におけるレーザビームの吸収量を低減することができる。このため、レーザビームの熱によるエネルギーの熱転化及び当該熱による遮光領域のパターンが変形することを回避することができる。
【０１１８】
反射層としては、誘電体ミラーや反射性を有する層を用いることができる。誘電体ミラーとは、屈折率の異なる２種類の透明な絶縁層を交互に積層したものである。このとき２種類の透明な絶縁層の屈折率が大きいほど、また層数が多いほど反射効率は高くなる。なお、誘電体ミラーは照射されるレーザビームの波長により適宜積層する材料を選択する。例えば可視光を反射する誘電体ミラーの積層構造としては、二酸化チタン及び二酸化珪素の積層構造、硫化亜鉛及びフッ化マグネシウムの積層構造、アモルファスシリコン及び窒化珪素の積層構造などがある。
【０１１９】
また、反射性を有する層として、アルミニウム、金、銀、ニッケル等で形成される層を用いてもよい。さらには、誘電体ミラー及び反射性を有する層を積層させてもよい。
【０１２０】
また、レーザビームの形状、またはエネルギー強度などを制御するために用いられるマスクとしては、位相シフトマスクを用いることができる。位相シフトマスクを用いることにより、微細な形状、代表的には幅が小さい層、または幅及び長さが小さい層を形成することができる。
【０１２１】
ＬＡＰＰを用いた薄膜加工法において、図１４で示したレーザー照射装置を用いることにより、照射されたレーザビームは透過領域のみを透過して基板上に形成された薄膜に照射され、薄膜を所定のパターンに形成することができる。また、広面積の部分においても一度に選択的にレーザビームを照射できるため、広面積の部分において微細なパターンを形成することができる。
【０１２２】
また本実施の形態で示したレーザー照射装置は、光学系を介してビームの形状を矩形などに変形させて基板上に照射されるがこれに限定されない。レーザビームの形状を矩形に変形させることなく直接基板上に照射する場合に用いるレーザー照射装置ついて、図１５に示す。
【０１２３】
図１５に示すように、基板１２００が基板ステージ１２０９に装着されると、制御装置１２０２はカメラ１２０４によってレーザビームを照射する薄膜の位置を検出する。次いで、制御装置１２０２は、検出した位置データに基づいて、基板ステージ１２０９を移動させるための移動データを生成する。続いて、射出されたレーザビームはレーザー発振器１２０３（ＹＡＧレーザー装置、またはエキシマレーザー装置など）から出力され、レーザビームを減衰させるための光学系１２０５を通過し、ドライバ１２１１を介して音響光学偏向器１２０６に通過させ、音響光学偏向器１２０６より射出した回折光を、反射ミラー１２０７により光路を鉛直方向に曲げ、レンズで集光した後、基板ステージ１２０９上にある基板１２００に照射する。このとき、制御装置１２０２が生成した移動データに従い、基板ステージ１２０９をＸ方向及びＹ方向に移動制御する。この結果、所定の場所にレーザビームが照射される。なお、上記の記載によると、基板ステージ１２０９を移動させてレーザビームの照射を行う例を示しているが、反射ミラー１２０７を調整することによってレーザビームをＸ方向およびＹ方向に移動させてもよい。
【０１２４】
ＬＡＰＰを用いた薄膜加工法において、図１５に示したレーザー照射装置を用いることにより、最初に射出されたレーザビームのビーム径のまま基板上に形成された薄膜の所定の位置に選択的にレーザビームを照射することができるため、容易に微細なパターンを形成することができる。
【０１２５】
（実施の形態６）
本実施の形態では、本発明に用いる液滴吐出装置について説明する。
【０１２６】
液滴吐出装置の一態様を図１６に示す。液滴吐出手段２０３０の個々のヘッド２００５は制御手段２００７に接続され、それが制御装置２０１０で制御することにより予めプログラミングされたパターンを描画することができる。
【０１２７】
描画するタイミングは、例えば、基板２０００上に形成されたマーカー２００１を基準に行えば良い。或いは、基板２０００の縁を基準にして基準点を確定させても良い。これをＣＣＤなどの撮像手段２００４で検出し、画像処理手段２００９にてデジタル信号に変換したものを制御装置２０１０で認識して制御信号を発生させて制御手段２００７に送る。勿論、基板２０００上に形成されるべきパターンの情報は記憶媒体２００８に格納されたものであり、この情報を基にして制御手段２００７に制御信号を送り、液滴吐出手段２００３の個々のヘッド２００５を個別に制御することができる。また、吐出する材料は、材料供給源である材料供給室２０１３、２０１４より配管を通してヘッド２００５、ヘッド２０１２にそれぞれ供給される。
【０１２８】
また、被処理物が大きい場合には、ヘッド２００５をＸ軸またはＹ軸方向に走査して、吐出を行えばよい。この場合、液滴を吐出するヘッド２００５の幅より大きい大型基板に吐出する場合に非常に有効となる。さらに、装置の小型化も図れる。
【０１２９】
なお、ここでは、ヘッド２００５を複数有する液滴吐出装置を示したが、この形態に限られない。一つのヘッドをＸ軸またはＹ軸方向に走査して吐出してもよい。この場合、さらに装置の小型化及び軽量化が可能となる。
【０１３０】
また、複数のヘッド２００５にそれぞれ異なる材料を充填することによって、複数の材料を同時に吐出することも可能である。さらに複数のヘッド２００５のノズルの径をそれぞれ別個に設定しておくことによって、例えば様々な線幅の配線を同時に形成することも可能である。
【０１３１】
（実施の形態７）
本実施の形態では、本発明により作製した半導体素子を用いた表示パネルについて説明する。
【０１３２】
本実施の形態では、本発明を適用して作製した薄膜トランジスタを用いた液晶表示パネルの作製方法について説明する。
【０１３３】
図１７（Ａ）に示すように、基板３００上に実施の形態４の作製方法を用いて作製された薄膜トランジスタ３０１と、薄膜トランジスタ３０１を覆うように絶縁層３０２を形成する。ここでは塗布法により組成物を塗布し焼成したポリイミドにより形成される絶縁層３０２を形成する。なお、ここでは、薄膜トランジスタ３０１として実施の形態５で示す薄膜トランジスタを用いたが、実施の形態２で示した薄膜トランジスタや、コプレナー型の薄膜トランジスタ、トップゲート型の薄膜トランジスタを適宜用いることができる。
【０１３４】
次に、絶縁層３０２の一部をレーザビームの照射により開口部を設け、開口部を有する絶縁層３０２を形成する。この後、導電層２５２の表面に形成される酸化物を除去してもよい。
【０１３５】
次に、図１７（Ｂ）に示すように、開口部及び絶縁層３０２の表面に導電層２５２に接続する導電層３０３を形成する。なお、導電層３０３は画素電極として機能する。ここでは、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）を用いて導電層３０３を形成する。透光性を有する導電層３０３を形成することで後に透過型発光表示パネルを作製することができる。また、導電層３０３として、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、タングステン（Ｗ）、アルミニウム（Ａｌ）等の反射性を有する導電層を形成することで、後に反射型発光表示パネルを作製することができる。さらには、透光性を有する導電層及び反射性を有する導電層を一画素ごとに形成することで、半透過型表示パネルを作製することができる。
【０１３６】
なお、導電層２５２の表面において、導電層２５２及び導電層３０３が接するように開口部を形成することができる。
【０１３７】
また、図１７（Ｃ）に示すように、導電性を有する半導体層２２７の表面で導電性を有する半導体層２２７及び導電性を有する半導体層２２７が接するように開口部を形成することもできる。
【０１３８】
以上の工程により、アクティブマトリクス基板を形成することができる。
【０１３９】
次に図１７（Ｄ）に示すように印刷法やスピンコート法により、絶縁膜を成膜し、ラビングを行って第１の配向膜３０４を形成する。なお、第１の配向膜３０４は、斜方蒸着法により形成することもできる。次に、第２の配向膜３０６、第２の画素電極（対向電極）３０７、及び着色層３０８が設けられた対向基板３０９において、画素部の周辺の領域に液滴吐出法により閉ループ状のシール材（図示しない。）を形成する。シール材には、フィラーが混入されていてもよく、さらに、対向基板３０９にはカラーフィルタや遮蔽膜（ブラックマトリクス）などが形成されていても良い。
【０１４０】
次に、ディスペンサ式（滴下式）により、シール材で形成された閉ループ内側に、液晶材料を滴下したのち、真空中で、対向基板とアクティブマトリクス基板とを貼り合わせ、紫外線硬化を行って、液晶材料が充填された液晶層３０５を形成する。なお、液晶層３０５を形成する方法として、ディスペンサ式（滴下式）の代わりに、対向基板を貼り合わせてから毛細管現象を用いて液晶材料を注入するディップ式（汲み上げ式）を用いることができる。
【０１４１】
この後、走査線、信号線の接続端子部に、接続導電層を介して配線基板、代表的にはフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ：Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）を貼り付ける。以上の工程により、液晶表示パネルを形成することができる。
【０１４２】
なお、本実施の形態ではＴＮ型の液晶パネルについて示しているが、上記のプロセスは他の方式の液晶パネルに対しても同様に適用することができる。例えば、ガラス基板と平行に電界を印加して液晶を配向させる横電界方式の液晶パネルに本実施の形態を適用することができる。また、異なるスリットを有する画素電極と対向電極をＶ字型に配置し、それぞれのスリットが交互になるように配置することで、斜め方向に電界を発生させて液晶の配向を制御することが可能であるＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）方式の液晶パネルにも本実施の形態を適用することができる。
【０１４３】
このように本発明を用いて作製した薄膜トランジスタを用いて液晶表示装置を作製することができる。また複雑なフォトリソグラフィー工程を用いずとも、簡略化された工程で液晶表示パネルを作製することができるので、材料のロスが少なく、コストダウンも達成できる。よって高性能、高信頼性の液晶表示装置を歩留まりよく作製することができる。
【０１４４】
本実施例は、上記の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
【０１４５】
（実施の形態８）
本実施の形態では、本発明により作製した薄膜トランジスタを用いた半導体装置として発光表示パネルの作製方法について説明する。さらに、図１０においては、発光表示パネルの一画素を示して、以下説明する。
【０１４６】
まず実施の形態６と同様に、図１８（Ａ）に示すように、基板４００上に実施の形態４により示した薄膜トランジスタの作製方法を用いて薄膜トランジスタ４０１を形成し、薄膜トランジスタ４０１を覆うように、開口部を有する絶縁層４０２を形成し、導電層２５２に接続する第１の導電層４０３を形成する。なお、第１の導電層４０３は、画素電極として機能する。
【０１４７】
次に、絶縁層４０２及び第１の導電層４０３上に絶縁層を形成し、第１の導電層４０３上の絶縁層を除去することにより図１８（Ｂ）に示すような、第１の導電層４０３の端部を覆う絶縁層４０４を形成する。なお、絶縁層を除去する工程はＬＡＰＰを用いた薄膜加工方法を用いることができる。
【０１４８】
次に、図１８（Ｃ）に示すように第１の導電層４０３の露出した部分及び絶縁層４０４の一部に発光物質を有する層４０５を形成し、その上に画素電極として機能する第２の導電層４０６を形成する。以上の工程により第１の導電層４０３、発光物質を有する層４０５、及び第２の導電層４０６で構成される発光素子４０７を形成することができる。
【０１４９】
ここで、発光素子４０７を有機ＥＬ素子として機能させる場合の発光素子４０７の構造について説明する。
【０１５０】
発光物質を有する層４０５に発光性の有機化合物を用いた発光層を形成することで発光素子４０７は有機ＥＬ素子として機能する。
【０１５１】
発光性の有機化合物としては、例えば、９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＮＡ）、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）、４，４’−ビス（２，２−ジフェニルビニル）ビフェニル（略称：ＤＰＶＢｉ）、クマリン３０、クマリン６、クマリン５４５、クマリン５４５Ｔ、ペリレン、ルブレン、ペリフランテン、２，５，８，１１−テトラ（ｔｅｒｔ−ブチル）ペリレン（略称：ＴＢＰ）、９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡ）、５，１２−ジフェニルテトラセン、４−（ジシアノメチレン）−２−メチル−６−［ｐ−（ジメチルアミノ）スチリル］−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＭ１）、４−（ジシアノメチレン）−２−メチル−６−［２−（ジュロリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＭ２）、４−（ジシアノメチレン）−２，６−ビス［ｐ−（ジメチルアミノ）スチリル］−４Ｈ−ピラン（略称：ＢｉｓＤＣＭ）等が挙げられる。また、ビス［２−（４’，６’−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２］（ピコリナト）イリジウム（略称：ＦＩｒｐｉｃ）、ビス｛２−［３’，５’−ビス（トリフルオロメチル）フェニル］ピリジナト−Ｎ，Ｃ２｝（ピコリナト）イリジウム（略称：Ｉｒ（ＣＦ３ｐｐｙ）２（ｐｉｃ））、トリス（２−フェニルピリジナト−Ｎ，Ｃ２）イリジウム（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）３）、（アセチルアセトナト）ビス（２−フェニルピリジナト−Ｎ，Ｃ２）イリジウム（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）２（ａｃａｃ））、（アセチルアセトナト）ビス［２−（２’−チエニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ３］イリジウム（略称：Ｉｒ（ｔｈｐ）２（ａｃａｃ））、（アセチルアセトナト）ビス（２−フェニルキノリナト−Ｎ，Ｃ２）イリジウム（略称：Ｉｒ（ｐｑ）２（ａｃａｃ））、（アセチルアセトナト）ビス［２−（２’−ベンゾチエニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ３］イリジウム（略称：Ｉｒ（ｂｔｐ）２（ａｃａｃ））などの燐光を放出できる化合物用いることもできる。
【０１５２】
また、図１９（Ａ）に示すように、第１の導電層４０３上に正孔注入性を有する材料で形成される正孔注入層３４１、正孔輸送性を有する材料で形成される正孔輸送層３４２、発光性を有する有機化合物材料で形成される発光層３４３、電子輸送性を有する材料で形成される電子輸送層３４４、電子注入性を有する材料で形成される電子注入層３４５により形成された発光物質を有する層４０５、及び第２の導電層４０６で発光素子４０７を形成してもよい。
【０１５３】
正孔輸送性材料は、フタロシアニン（略称：Ｈ２Ｐｃ）、銅フタロシアニン（略称：ＣｕＰｃ）、バナジルフタロシアニン（略称：ＶＯＰｃ）の他、４，４’，４’’−トリス（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）トリフェニルアミン（略称：ＴＤＡＴＡ）、４，４’，４’’−トリス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］トリフェニルアミン（略称：ＭＴＤＡＴＡ）、１，３，５−トリス［Ｎ，Ｎ−ジ（ｍ−トリル）アミノ］ベンゼン（略称：ｍ−ＭＴＤＡＢ）、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン（略称：ＴＰＤ）、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢ）、４，４’−ビス｛Ｎ−［４−ジ（ｍ−トリル）アミノ］フェニル−Ｎ−フェニルアミノ｝ビフェニル（略称：ＤＮＴＰＤ）、４，４’−ビス［Ｎ−（４−ビフェニリル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＢＢＰＢ）、４，４’，４’’−トリ（Ｎ−カルバゾリル）トリフェニルアミン（略称：ＴＣＴＡ）などが挙げられるが、これらに限定されることはない。また、上述した化合物の中でも、ＴＤＡＴＡ、ＭＴＤＡＴＡ、ｍ−ＭＴＤＡＢ、ＴＰＤ、ＮＰＢ、ＤＮＴＰＤ、ＢＢＰＢ、ＴＣＴＡ、ＮＰＢなどに代表される芳香族アミン化合物は、正孔を発生しやすく、有機化合物として好適な化合物群である。ここに述べた物質は、主に１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する物質である。
【０１５４】
正孔注入性材料は、上記正孔輸送性材料の他、導電性高分子化合物に化学ドーピングを施した材料もあり、ポリスチレンスルホン酸（略称：ＰＳＳ）をドープしたポリエチレンジオキシチオフェン（略称：ＰＥＤＯＴ）やポリアニリン（略称：ＰＡｎｉ）などを用いることもできる。また、酸化モリブデン（ＭｏＯｘ）、酸化バナジウム（ＶＯｘ）、酸化ニッケル（ＮｉＯｘ）などの無機半導体の薄膜や、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）などの無機絶縁体の薄膜も有効である。
【０１５５】
ここで、電子輸送性材料は、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ３）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ３）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］−キノリナト）ベリリウム（略称：ＢｅＢｑ２）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−４−フェニルフェノラト−アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）等キノリン骨格またはベンゾキノリン骨格を有する金属錯体等からなる材料を用いることができる。また、この他、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾオキサゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＯＸ）２）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾチアゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＴＺ）２）などのオキサゾール系、チアゾール系配位子を有する金属錯体などの材料も用いることができる。さらに、金属錯体以外にも、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（略称：ＰＢＤ）、１，３−ビス［５−（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル］ベンゼン（略称：ＯＸＤ−７）、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−フェニル−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ）、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−（４−エチルフェニル）−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ｐ−ＥｔＴＡＺ）、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）等を用いることができる。ここに述べた物質は、主に１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の電子移動度を有する物質である。
【０１５６】
電子注入材料としては、上述した電子輸送性材料の他に、ＬｉＦ、ＣｓＦなどのアルカリ金属ハロゲン化物や、ＣａＦ２のようなアルカリ土類ハロゲン化物、Ｌｉ２Ｏなどのアルカリ金属酸化物のような絶縁体の超薄膜がよく用いられる。また、リチウムアセチルアセトネート（略称：Ｌｉ（ａｃａｃ）や８−キノリノラト−リチウム（略称：Ｌｉｑ）などのアルカリ金属錯体も有効である。さらに、上述した電子輸送性材料と、Ｍｇ、Ｌｉ、Ｃｓ等の仕事関数の小さい金属とを共蒸着等により混合した材料を使用することもできる。
【０１５７】
また、図１９（Ｂ）に示すように、第１の導電層４０３、有機化合物及び有機化合物に対して電子受容性を有する無機化合物で形成される正孔輸送層３４６、発光性の有機化合物で形成される発光層３４３、及び発光性の有機化合物に対して電子供与性を有する無機化合物で形成される電子輸送層３４７により形成された発光物質を有する層４０５、並びに第２の導電層４０６で発光素子４０７を形成してもよい。
【０１５８】
発光性の有機化合物、及び発光性の有機化合物に対して電子受容性を有する無機化合物で形成される正孔輸送層３４６は、有機化合物として、上記した正孔輸送性の有機化合物を適宜用いて形成する。また、無機化合物として、有機化合物から電子を受け取りやすいものでよく、種々の金属酸化物または金属窒化物が可能であるが、周期表第４族乃至第１２族のいずれかの遷移金属酸化物が電子受容性を示しやすく好適である。具体的には、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化バナジウム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化レニウム、酸化ルテニウム、酸化亜鉛などが挙げられる。また、上述した金属酸化物の中でも、周期表第４族乃至第８族のいずれかの遷移金属酸化物は電子受容性の高いものが多く、好ましい一群である。特に酸化バナジウム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化レニウムは真空蒸着が可能で扱いやすいため、好適である。
【０１５９】
発光性の有機化合物、及び発光性の有機化合物に対して電子供与性を有する無機化合物で形成される電子輸送層３４７は、有機化合物として上記した電子輸送性の有機化合物を適宜用いて形成する。また、無機化合物として、有機化合物から電子を与えやすいものであればよく、種々の金属酸化物または金属窒化物が可能であるが、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、希土類金属酸化物、アルカリ金属窒化物、アルカリ土類金属窒化物、希土類金属窒化物が電子供与性を示しやすく好適である。具体的には、酸化リチウム、酸化ストロンチウム、酸化バリウム、酸化エルビウム、窒化リチウム、窒化マグネシウム、窒化カルシウム、窒化イットリウム、窒化ランタンなどが挙げられる。特に酸化リチウム、酸化バリウム、窒化リチウム、窒化マグネシウム、窒化カルシウムは真空蒸着が可能で扱いやすいため、好適である。
【０１６０】
発光性の有機化合物及び無機化合物で形成される電子輸送層３４７または正孔輸送層３４６は、電子注入・輸送特性が優れているため、第１の導電層４０３、第２の導電層４０６共に、ほとんど仕事関数の制限を受けることなく、種々の材料を用いることができ、また駆動電圧を低減させることが可能である。
【０１６１】
次に、発光素子４０７を無機ＥＬ素子として機能させる場合の発光素子４０７の構造について説明する。
【０１６２】
発光物質を有する層４０５として、無機化合物を用いた発光層３４９を有することで、発光素子４０７は無機ＥＬ素子として機能する。無機ＥＬ素子は、その素子構成により、分散型無機ＥＬ素子と薄膜型無機ＥＬ素子とに分類される。前者は、発光材料の粒子をバインダ中に分散させた発光物質を含む層を有し、後者は、発光材料の薄膜からなる発光物質を含む層を有している点に違いはあるが、高電界で加速された電子を必要とする点では共通である。なお、得られる発光のメカニズムとしては、ドナー準位とアクセプター準位を利用するドナー−アクセプター再結合型発光と、金属イオンの内殻電子遷移を利用する局在型発光とがある。分散型無機ＥＬではドナー−アクセプター再結合型発光、薄膜型無機ＥＬ素子では局在型発光である場合が多い。以下に、無機ＥＬ素子の構造について示す。
【０１６３】
本実施の形態で用いることのできる発光材料は、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。発光材料の作製方法としては、固相法や液相法（共沈法）などの様々な方法を用いることができる。また、噴霧熱分解法、複分解法、プレカーサーの熱分解反応による方法、逆ミセル法やこれらの方法と高温焼成を組み合わせた方法、凍結乾燥法などの液相法なども用いることができる。
【０１６４】
固相法は、母体材料と、不純物元素または不純物元素を含む化合物を秤量し、乳鉢で混合、電気炉で加熱、焼成を行い反応させ、母体材料に不純物元素を含有させる方法である。焼成温度は、７００〜１５００℃が好ましい。温度が低すぎる場合は固相反応が進まず、温度が高すぎる場合は母体材料が分解してしまうからである。なお、粉末状態で焼成を行ってもよいが、ペレット状態で焼成を行うことが好ましい。固相法では、液相法など他の方法と比べて比較的高温での焼成を必要とするが、簡単な方法であるため、生産性がよく大量生産に適している。
【０１６５】
液相法（共沈法）は、母体材料または母体材料を含む化合物と、不純物元素または不純物元素を含む化合物を溶液中で反応させ、乾燥させた後、焼成を行う方法である。発光材料の粒子が均一に分布し、粒径が小さく、固相法よりも低い焼成温度で合成反応を進ませることができる。
【０１６６】
無機ＥＬ素子の発光材料に用いる母体材料としては、硫化物、酸化物、及び窒化物などを用いることができる。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）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、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。また、それ以外にもセレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）、テルル化亜鉛（ＺｎＴｅ）等の化合物も用いることができる。さらに、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元系の混晶を用いることができる。
【０１６７】
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。
【０１６８】
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。
【０１６９】
ドナー−アクセプター再結合型発光の発光材料を固相法を用いて合成する場合、母体材料と、第１の不純物元素または第１の不純物元素を含む化合物と、第２の不純物元素または第２の不純物元素を含む化合物をそれぞれ秤量し、乳鉢で混合した後、電気炉で加熱、焼成を行う。母体材料としては、上述した母体材料を用いることができ、第１の不純物元素または第１の不純物元素を含む化合物としては、例えば、フッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、硫化アルミニウム（Ａｌ２Ｓ３）等を用いることができる。また、第２の不純物元素または第２の不純物元素を含む化合物としては、例えば、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、硫化銅（Ｃｕ２Ｓ）、硫化銀（Ａｇ２Ｓ）等を用いることができる。
【０１７０】
また、固相反応を利用する場合の不純物元素として、第１の不純物元素と第２の不純物元素で構成される化合物を組み合わせて用いてもよい。この場合、不純物元素が拡散されやすく、固相反応が進みやすくなるため、均一な発光材料を得ることができる。さらに、余分な不純物元素が入らないため、純度の高い発光材料が得ることができる。第１の不純物元素と第２の不純物元素で構成される化合物としては、例えば、塩化銅（ＣｕＣｌ）、塩化銀（ＡｇＣｌ）等を用いることができる。
【０１７１】
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。
【０１７２】
図１９（Ｃ）は、発光物質を有する層４０５が第１の絶縁層３４８、発光層３４９、及び第２の絶縁層３５０で構成される無機ＥＬ素子の断面を示す。
【０１７３】
薄膜型無機ＥＬの場合、発光層３４９は、上記発光物質を有する層４０５であり、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）、原子エピタキシ法（ＡＬＥ）等を用いて形成することができる。
【０１７４】
第１の絶縁層３４８及び第２の絶縁層３５０は、特に限定されることはないが、絶縁耐性が高く、緻密な膜質であることが好ましく、さらには、誘電率が高いことが好ましい。例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）、窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）等やこれらのいずれかを選択して混合した混合膜を用いることができる。第１の絶縁層３４８及び第２の絶縁層３５０は、スパッタリング、蒸着、ＣＶＤ等により成膜することができる。膜厚は特に限定されることはないが、好ましくは１０〜１０００ｎｍの範囲である。なお、本実施の形態の発光素子は、必ずしもホットエレクトロンを必要とはしないため、薄膜にすることもでき、駆動電圧を低下できる長所を有する。好ましくは、５００ｎｍ以下の膜厚、より好ましくは１００ｎｍ以下の膜厚であることが好ましい。
【０１７５】
なお、図示しないが、発光層３４９と絶縁層３４８、３５０、または発光層３４９と第１の導電層４０３、第２の導電層４０６の間にバッファ層を設けても良い。このバッファ層はキャリアの注入を容易にし、かつ両層の混合を抑制する役割をもつ。バッファ層としては、特に限定されることはないが、例えば、発光層の母体材料であるＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＳ、ＳｒＳ、ＢａＳ等、またはＣｕＳ、Ｃｕ２Ｓ、またはハロゲン化アルカリであるＬｉＦ、ＣａＦ２、ＢａＦ２、ＭｇＦ２等を用いることができる。
【０１７６】
また、図１９（Ｄ）に示すように、発光物質を有する層４０５が発光層３４９及び第１の絶縁層３４８で構成されてもよい。この場合、図１１（Ｄ）においては、第１の絶縁層３４８は第２の導電層４０６及び発光層３４９の間に設けられている形態を示す。なお、第１の絶縁層３４８は第１の導電層４０３及び発光層３４９の間に設けられていてもよい。
【０１７７】
さらには、発光物質を有する層４０５が、発光層３４９のみで構成されてもよい。即ち、第１の導電層４０３、発光物質を有する層４０５、第２の導電層４０６で発光素子４０７を構成してもよい。
【０１７８】
分散型無機ＥＬの場合、粒子状の発光材料をバインダ中に分散させ膜状の発光物質を含む層を形成する。粒子状に加工する。発光材料の作製方法によって、十分に所望の大きさの粒子が得られない場合は、乳鉢等で粉砕などによって粒子状に加工すればよい。バインダとは、粒状の発光材料を分散した状態で固定し、発光物質を含む層としての形状に保持するための物質である。発光材料は、バインダによって発光物質を含む層中に均一に分散し固定される。
【０１７９】
分散型無機ＥＬの場合、発光物質を含む層の形成方法は、選択的に発光物質を含む層を形成できる液滴吐出法や、印刷法（スクリーン印刷やオフセット印刷など）、スピンコート法などの塗布法、ディッピング法、ディスペンサ法などを用いることもできる。膜厚は特に限定されることはないが、好ましくは、１０〜１０００ｎｍの範囲である。また、発光材料及びバインダを含む発光物質を含む層において、発光材料の割合は５０ｗｔ％以上８０ｗｔ％以下とするよい。
【０１８０】
図１９（Ｅ）における素子は、第１の導電層４０３、発光物質を有する層４０５、第２の導電層４０６を有し、発光物質を有する層４０５が、発光材料３５２がバインダ３５１に分散された発光層及び絶縁層３４８で構成される。なお、絶縁層３４８は、図１１（Ｅ）においては、第２の導電層４０６に接する構造となっているが、第１の導電層４０３に接する構造でもよい。また、素子は、第１の導電層４０３及び第２の導電層４０６それぞれに接する絶縁層を有してもよい。さらには、素子は、第１の導電層４０３及び第２の導電層４０６に接する絶縁層を設けていなくてもよい。
【０１８１】
本実施の形態に用いることのできるバインダとしては、有機材料や無機材料を用いることができる。また、有機材料及び無機材料の混合材料を用いてもよい。有機材料としては、シアノエチルセルロース系樹脂のように、比較的誘電率の高いポリマーや、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン系樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フッ化ビニリデンなどの樹脂を用いることができる。また、芳香族ポリアミド、ポリベンゾイミダゾール（ｐｏｌｙｂｅｎｚｉｍｉｄａｚｏｌｅ）などの耐熱性高分子、または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、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラールなどのビニル樹脂、フェノール樹脂、ノボラック樹脂、アクリル樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、オキサゾール樹脂（ポリベンゾオキサゾール）等の樹脂材料を用いてもよい。また光硬化型などを用いることができる。これらの樹脂に、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）やチタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）などの高誘電率の微粒子を適度に混合して誘電率を調整することもできる。
【０１８２】
また、バインダに用いる無機材料としては、酸化珪素（ＳｉＯｘ）、窒化珪素（ＳｉＮｘ）、酸素及び窒素を含む珪素、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸素及び窒素を含むアルミニウムまたは酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、ＢａＴｉＯ３、ＳｒＴｉＯ３、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）、ニオブ酸カリウム（ＫＮｂＯ３）、ニオブ酸鉛（ＰｂＮｂＯ３）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、タンタル酸バリウム（ＢａＴａ２Ｏ６）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）やその他の無機材料を含む物質より選択された材料で形成することができる。有機材料に、誘電率の高い無機材料を含有させる（添加等によって）ことによって、発光材料及びバインダよりなる発光物質を含む層の誘電率をより制御することができ、より誘電率を大きくすることができる。
【０１８３】
作製工程において、発光材料はバインダを含む溶液中に分散されるが本実施の形態に用いることのできるバインダを含む溶液の溶媒としては、バインダ材料が溶解し、発光層を形成する方法（各種ウエットプロセス）及び所望の膜厚に適した粘度の溶液を作製できるような溶媒を適宜選択すればよい。有機溶媒等を用いることができ、例えばバインダとしてシロキサン樹脂を用いる場合は、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡともいう）、３−メトシキ−３メチル−１−ブタノール（ＭＭＢともいう）などを用いることができる。
【０１８４】
無機ＥＬ素子として機能する発光素子は、発光物質を含む層を挟持する一対の電極間に電圧を印加することで発光が得られるが、直流駆動または交流駆動のいずれにおいても動作することができる。
【０１８５】
ここでは、赤色を表示する発光素子として、第１の画素電極として機能する第１の導電層４０３として膜厚１２５ｎｍの酸化珪素を含むＩＴＯ層を形成する。また、発光物質を有する層４０５として、ＤＮＴＰＤを５０ｎｍ、ＮＰＢを１０ｎｍ、ビス［２，３−ビス（４−フルオロフェニル）キノキサリナト］イリジウム（アセチルアセトナート）（略称：Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ））が添加されたＮＰＢを３０ｎｍ、Ａｌｑ３を３０ｎｍ、Ａｌｑ３を３０ｎｍ、及びＬｉＦを１ｎｍ積層して形成する。第２の画素電極として機能する第２の導電層４０６として、膜厚２００ｎｍのＡｌ層を形成する。
【０１８６】
また、緑色を表示する発光素子として、第１の画素電極として機能する第１の導電層４０３として膜厚１２５ｎｍの酸化珪素を含むＩＴＯ層を形成する。また、発光物質を有する層４０５として、ＤＮＴＰＤを５０ｎｍ、ＮＰＢを１０ｎｍ、クマリン５４５Ｔ（Ｃ５４５Ｔ）が添加されたＡｌｑ３を４０ｎｍ、Ａｌｑ３を３０ｎｍ、及びＬｉＦを１ｎｍ積層して形成する。第２の画素電極として機能する第２の導電層４０６として、膜厚２００ｎｍのＡｌ層を形成する。
【０１８７】
また、青色を表示する発光素子として、第１の画素電極として機能する第１の導電層４０３として膜厚１２５ｎｍの酸化珪素を含むＩＴＯ層を形成する。また、発光物質を有する層４０５として、ＤＮＴＰＤを５０ｎｍ、ＮＰＢを１０ｎｍ、２，５，８，１１−テトラ（ｔｅｒｔ−ブチル）ペリレン（略称：ＴＢＰ）が添加された、９−［４−（Ｎ−カルバゾリル）］フェニル−１０−フェニルアントラセン（略称：ＣｚＰＡ：）を３０ｎｍ、Ａｌｑ３を３０ｎｍ、及びＬｉＦを１ｎｍ積層して形成する。第２の画素電極として機能する第２の導電層４０６として、膜厚２００ｎｍのＡｌ層を形成する。
【０１８８】
次に、第２の導電層４０６上に保護膜を形成することが好ましい。
【０１８９】
この後、走査線、信号線の接続端子部に、接続導電層を介して配線基板、代表的にはＦＰＣを貼り付ける。以上の工程により、発光表示パネルを形成することができる。
【０１９０】
なお、静電破壊防止のための保護回路、代表的にはダイオードなどを、接続端子とソース配線（ゲート配線）の間または画素部に設けてもよい。
【０１９１】
ここで、図１９（Ａ）及び（Ｂ）示す発光素子を有する発光表示パネルにおいて、基板４００側に放射する場合、つまり下方放射を行う場合について、図２０（Ａ）を用いて説明する。この場合、薄膜トランジスタ４０１に電気的に接続するように、導電層２５２に接して、透光性を有する第１の導電層４０３、発光物質を有する層４０５、遮光性または反射性を有する第２の導電層４０６が順に積層される。光が透過する基板４００は少なくとも可視領域の光に対して透光性を有する必要がある。
【０１９２】
次に、基板４００と反対側に放射する場合、つまり上方放射を行う場合について、図２０（Ｂ）を用いて説明する。薄膜トランジスタ４０１は、前述した薄膜トランジスタの同様に形成することができる。薄膜トランジスタ４０１に電気的に接続する導電層２５２が遮光性または反射性を有する第１の導電層４０３と接し、電気的に接続する。遮光性または反射性を有する第１の導電層４０３、発光物質を有する層４０５、透光性を有する第２の導電層４０６が順に積層される。第１の導電層４０３は遮光性または反射性を有する金属層であり、発光素子から放射される光を矢印の上面に反射する。なお、第１の導電層４０３上に透光性を有する第２の導電層４０６を形成してもよい。発光素子から放出する光は透光性を有する第２の導電層４０６を透過して放出されるので、透光性を有する第２の導電層４０６は、少なくとも可視領域において透光性を有する材料で形成する。
【０１９３】
次に、光が基板４００側とその反対側の両側に放射する場合、つまり両方放射を行う場合について、図２０（Ｃ）を用いて説明する。薄膜トランジスタ４０１の半導体層に電気的に接続する導電層２５２が透光性を有する第１の導電層４０３が接し、電気的に接続している。透光性を有する第１の導電層４０３、発光物質を有する層４０５、透光性を有する第２の導電層４０６が順に積層される。このとき、透光性を有する第１の導電層４０３と透光性を有する第２の導電層４０６のどちらも少なくとも可視領域において透光性を有する材料、または光を透過できる厚さで形成すると、両方放射が実現する。この場合、光が透過する絶縁層や基板４００も少なくとも可視領域の光に対して透光性を有する必要がある。
【０１９４】
ここで、図１９（Ａ）及び（Ｂ）で示す発光素子を有する発光表示パネルの画素回路、及びその動作構成について、図２１を用いて説明する。発光表示パネルの動作構成は、ビデオ信号がデジタルの表示装置において、画素に入力されるビデオ信号が電圧で規定されるのものと、電流で規定されるものとがある。ビデオ信号が電圧によって規定されるものには、発光素子に印加される電圧が一定のもの（ＣＶＣＶ）と、発光素子に印加される電流が一定のもの（ＣＶＣＣ）とがある。また、ビデオ信号が電流によって規定されるものには、発光素子に印加される電圧が一定のもの（ＣＣＣＶ）と、発光素子に印加される電流が一定のもの（ＣＣＣＣ）とがある。本実施例では、ＣＶＣＶ動作をする画素を図２１（Ａ）及び（Ｂ）用いて説明する。また、ＣＶＣＣ動作をする画素を図２１（Ｃ）を用いて説明する。
【０１９５】
図２１（Ａ）及び（Ｂ）に示す画素は、列方向に信号線３７１０及び電源線３７１１、行方向に走査線３７１４が配置される。また、スイッチング用ＴＦＴ３７０１、駆動用ＴＦＴ３７０３、容量素子３７０２及び発光素子３７０５を有する。
【０１９６】
なお、スイッチング用ＴＦＴ３７０１及び駆動用ＴＦＴ３７０３は、オンしているときは線形領域で動作する。また駆動用ＴＦＴ３７０３は発光素子３７０５に電圧を印加するか否かを制御する役目を有する。両ＴＦＴは同じ導電型を有していると作製工程上好ましい。また駆動用ＴＦＴ３７０３には、エンハンスメント型だけでなく、ディプリーション型のＴＦＴを用いてもよい。また、駆動用ＴＦＴ３７０３のチャネル幅Ｗとチャネルと長Ｌの比（Ｗ／Ｌ）は、ＴＦＴの移動度にもよるが１〜１０００であることが好ましい。Ｗ／Ｌが大きいほど、ＴＦＴの電気特性が向上する。
【０１９７】
図２１（Ａ）、（Ｂ）に示す画素において、スイッチング用ＴＦＴ３７０１は、画素に対するビデオ信号の入力を制御するものであり、スイッチング用ＴＦＴ３７０１がオンとなると、画素内にビデオ信号が入力される。すると、容量素子３７０２にそのビデオ信号の電圧が保持される。
【０１９８】
図２１（Ａ）において、電源線３７１１がＶｓｓで発光素子３７０５の対向電極がＶｄｄの場合、発光素子の対向電極は陽極であり、駆動用ＴＦＴ３７０３に接続される電極は陰極である。この場合、駆動用ＴＦＴ３７０３の特性バラツキによる輝度ムラを抑制することが可能である。
【０１９９】
図２１（Ａ）において、電源線３７１１がＶｄｄで発光素子３７０５の対向電極がＶｓｓの場合、発光素子の対向電極は陰極であり、駆動用ＴＦＴ３７０３に接続される電極は陽極である。この場合、Ｖｄｄより電圧の高いビデオ信号を信号線３７１０に入力することにより、容量素子３７０２にそのビデオ信号の電圧が保持され、駆動用ＴＦＴ３７０３が線形領域で動作するので、ＴＦＴのバラツキによる輝度ムラを改善することが可能である。
【０２００】
図２１（Ｂ）に示す画素は、ＴＦＴ３７０６と走査線３７１５を追加している以外は、図１３（Ａ）に示す画素構成と同じである。
【０２０１】
ＴＦＴ３７０６は、新たに配置された走査線３７１５によりオンまたはオフが制御される。ＴＦＴ３７０６がオンとなると、容量素子３７０２に保持された電荷は放電し、駆動用ＴＦＴ３７０３がオフとなる。つまり、ＴＦＴ３７０６の配置により、強制的に発光素子３７０５に電流が流れない状態を作ることができる。そのためＴＦＴ３７０６を消去用のＴＦＴと呼ぶことができる。従って、図２１（Ｂ）の構成は、全ての画素に対する信号の書き込みを待つことなく、書き込み期間の開始と同時または直後に点灯期間を開始することができるため、発光のデューティ比を向上することが可能となる。
【０２０２】
上記動作構成を有する画素において、発光素子３７０５の電流値は、線形領域で動作する駆動用ＴＦＴ３７０３により決定することができる。上記構成により、ＴＦＴの特性のバラツキを抑制することが可能であり、ＴＦＴ特性のバラツキに起因した発光素子の輝度ムラを改善して、画質を向上させた表示装置を提供することができる。
【０２０３】
次に、ＣＶＣＣ動作をする画素を図２１（Ｃ）を用いて説明する。図２１（Ｃ）に示す画素は、図１３（Ａ）に示す画素構成に、電源線３７１２、電流制御用ＴＦＴ３７０４が設けられている。なお、図２１（Ｃ）に示す画素において、駆動用ＴＦＴ３７０３のゲート電極を、行方向に配置された電源線３７１２を、列方向に配置された電源線３７１２に接続してもよい。
【０２０４】
なお、スイッチング用ＴＦＴ３７０１は線形領域で動作し、駆動用ＴＦＴ３７０３は飽和領域で動作する。また駆動用ＴＦＴ３７０３は発光素子３７０５に流れる電流値を制御する役目を有し、電流制御用ＴＦＴ３７０４は飽和領域で動作し発光素子３７０５に対する電流の供給を制御する役目を有する。
【０２０５】
なお、図２１（Ａ）及び（Ｂ）に示される画素でも、ＣＶＣＣ動作をすることは可能である。また、図２１（Ｃ）に示される動作構成を有する画素は、図２１（Ａ）及び（Ｂ）と同様に、発光素子の電流の流れる方向によって、Ｖｄｄ及びＶｓｓを適宜変えることが可能である。
【０２０６】
上記構成を有する画素は、電流制御用ＴＦＴ３７０４が線形領域で動作するために、電流制御用ＴＦＴ３７０４のＶｇｓの僅かな変動は、発光素子３７０５の電流値に影響を及ぼさない。つまり、発光素子３７０５の電流値は、飽和領域で動作する駆動用ＴＦＴ３７０３により決定することができる。上記構成により、ＴＦＴの特性バラツキに起因した発光素子の輝度ムラを改善して、画質を向上させた表示装置を提供することができる。
【０２０７】
特に、非晶質半導体等を有する薄膜トランジスタを形成する場合、駆動用ＴＦＴの半導体膜の面積を大きくすると、ＴＦＴのバラツキの低減が可能であるため好ましい。また、図２１（Ａ）及び図２１（Ｂ）に示す画素は、ＴＦＴの数が少ないため開口率を増加させることが可能である。
【０２０８】
なお、容量素子３７０２を設けた構成を示したが、本発明はこれに限定されず、ビデオ信号を保持する容量がゲート容量などで、まかなうことが可能な場合には、容量素子３７０２を設けなくてもよい。
【０２０９】
また、薄膜トランジスタの半導体層が非晶質半導体膜で形成される場合は、しきい値がシフトしやすいため、しきい値を補正する回路を画素内または画素周辺に設けることが好ましい。
【０２１０】
このようなアクティブマトリクス型の発光装置は、画素密度が増えた場合、各画素にＴＦＴが設けられているため低電圧駆動でき、有利であると考えられている。一方、パッシブマトリクス型の発光装置を形成することもできる。パッシブマトリクス型の発光装置は、各画素にＴＦＴが設けられていないため、高開口率となる。
【０２１１】
また、本発明の表示装置において、画面表示の駆動方法は特に限定されず、例えば、点順次駆動方法や線順次駆動方法や面順次駆動方法などを用いればよい。代表的には、線順次駆動方法とし、時分割階調駆動方法や面積階調駆動方法を適宜用いればよい。また、表示装置のソース線に入力する映像信号は、アナログ信号であってもよいし、デジタル信号であってもよく、適宜、映像信号に合わせて駆動回路などを設計すればよい。
【０２１２】
以上のように、多様な画素回路を採用することができる。
【０２１３】
このように本発明を用いて作製した薄膜トランジスタを用いた発光表示装置を作製することができる。また複雑なフォトリソグラフィー工程を用いずとも、簡略化された工程で発光表示パネルを作製することができるので、材料のロスが少なく、コストダウンも達成できる。よって高性能、高信頼性の発光表示装置を歩留まりよく作製することができる。
【０２１４】
（実施の形態９）
本発明に示される半導体装置を有する電子機器としては、テレビジョン装置（単にテレビ、またはテレビジョン受信機ともよぶ）、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、携帯電話装置（単に携帯電話機、携帯電話ともよぶ）、ＰＤＡ等の携帯情報端末、携帯型ゲーム機、コンピュータ用のモニタ、コンピュータ、カーオーディオ等の音響再生装置、家庭用ゲーム機等の記録媒体を備えた画像再生装置等が挙げられる。その具体例について、図１４を参照して説明する。
【０２１５】
図２２（Ａ）に示す携帯情報端末は、本体９２０１、表示部９２０２等を有している。本発明の半導体装置を表示部９２０２に適用することにより、携帯情報端末の製造コストを低減できる。
【０２１６】
図２２（Ｂ）に示すデジタルビデオカメラは、表示部９７０１、表示部９７０２等を有している。本発明の半導体装置を表示部９７０１に適用することにより、デジタルビデオカメラの製造コストを低減できる。
【０２１７】
図２２（Ｃ）に示す携帯電話機は、本体９１０１、表示部９１０２等を有している。本発明の半導体装置を表示部９１０２に適用することにより、携帯情報端末機器の製造コストを低減できる。
【０２１８】
図２２（Ｄ）に示す携帯型のテレビジョン装置は、本体９３０１、表示部９３０２等を含んでいる。本発明の半導体装置を表示部９３０２に適用することにより。携帯情報端末機器の製造コストを低減できる。また、テレビジョン装置としては、携帯電話機などの携帯端末に搭載する小型のものから、持ち運びをすることができる中型のもの、また、大型のもの（例えば４０インチ以上）まで、幅広いものに、本発明に係る表示装置を適用することができる。
【０２１９】
図２２（Ｅ）に示す携帯型のコンピュータは、本体９４０１、表示部９４０２を有している。本発明の半導体装置を表示部９４０２に適用することにより、携帯型のコンピュータの製造コストを低減できる。
【０２２０】
図２２（Ｆ）に示すテレビジョン装置は、本体９６０１、表示部９６０２を有している。本発明の半導体装置を表示部９６０２に適用することにより、テレビジョン装置の製造コストを低減できる。
【０２２１】
ここで、テレビジョン装置の構成について、図２３を用いて説明する。
【０２２２】
図２３は、テレビジョン装置の主要な構成を示すブロック図である。チューナ９５１１は映像信号と音声信号を受信する。映像信号は、映像検波回路９５１２と、そこから出力される信号を赤、緑、青の各色に対応した色信号に変換する映像信号処理回路９５１３と、その映像信号をドライバＩＣの入力仕様に変換するためのコントロール回路９５１４により構成されている。コントロール回路９５１４は、表示パネル９５１５の走査線駆動回路９５１６と信号線駆動回路９５１７のそれぞれから信号が出力される。デジタル駆動する場合には、信号線側に信号分割回路９５１８を設け、入力デジタル信号をｍ個に分割して供給する構成としてもよい。
【０２２３】
チューナ９５１１で受信した信号のうち、音声信号は音声検波回路９５２１に送られ、その出力は音声信号処理回路９５２２を経てスピーカー９５２３に供給される。制御回路９５２４は受信局（受信周波数）や音量の制御情報を入力部９５２５から受け、チューナ９５１１や音声信号処理回路９５２２に信号を送出する。
【０２２４】
このテレビジョン装置に本発明の薄膜トランジスタを用いて表示パネル９５１５を構成することにより、テレビジョン装置の低消費電力を図ることが可能である。またテレビジョン装置の作製コストを低減できる。
【０２２５】
なお、本発明はテレビ受像機に限定されず、パーソナルコンピュータのモニタをはじめ、鉄道の駅や空港などにおける情報表示盤や、街頭における広告表示盤など特に大面積の表示媒体として様々な用途に適用することができる。
【０２２６】
このように、本発明の半導体装置を適用させることにより、電子機器の製造コストを低減できる。
【０２２７】
なお本実施の形態は、上記実施の形態１乃至６と適宜組み合わせることができる。
【実施例１】
【０２２８】
本実施例ではＬＡＰＰを用いた薄膜加工方法と、液滴吐出法を用いた薄膜方法を適宜選択して用いて作製する半導体素子の一つとして逆スタガ型ＴＦＴの作製方法について図２４及び図２５を用いて説明する。なお、本実施例で形成される膜の材料、形成方法、及び加工方法については、実施の形態１乃至実施の形態６で述べたものを適宜適用できる。
【０２２９】
本明細書に示した実施の形態を用いて、図２４（Ａ）に示すように基板５００上に第１の層５０２としてタングステン膜を１００ｎｍ形成し、第１の層５０２上に絶縁層５０３として窒化珪素膜を３００ｎｍ形成し、絶縁層５０３上に半導体層５０４として非晶質半導体膜を１５０ｎｍ形成し、半導体層５０４上に導電性を有する半導体層５０５としてリンを含む半導体膜を５０ｎｍ形成し、導電性を有する半導体層５０５上に、光吸収層５０６としてモリブデン膜を２００ｎｍ形成する。
【０２３０】
次にＨＯＹＡ製ＬＲ−２１００レーザーカッター装置を用いて光吸収層５０６の一部にレーザビーム５０８を照射し、光吸収層５０６のレーザビーム５０８が照射された部分は蒸発または昇華することにより除去され、図２４（Ｂ）に示すような光吸収層５１６を形成する。ここでは、レーザビーム５０８として、ＹＡＧの第３高調波を用い、レーザビーム５０８の照射条件をパルス幅５ナノ秒、エネルギー密度１０Ｊ／ｃｍ２とする。
【０２３１】
次に、図２４（Ｃ）に示すように、光吸収層５１６をマスクとしてドライエッチングにより導電性を有する半導体層５０５をエッチングして、導電性を有する半導体層５１５を形成する。
【０２３２】
次に、図２５（Ａ）に示すように、少なくとも光吸収層５０６及び導電性を有する半導体層５０５の除去された部分を覆うように、光吸収層５１６上の一部及び導電性を有する半導体層５１５上の一部にマスク層５０９であるノボラック樹脂を液滴吐出法により形成し、熱処理を行いマスク層５０９を硬化させる。
【０２３３】
次に、図２５（Ｂ）に示すように硬化させたマスク層５０９をマスクとして、光吸収層５１６をエッチングして、光吸収層５２６を形成する。
【０２３４】
次に光吸収層５２６をマスクとしてドライエッチングを用いて半導体層５０４及び導電性を有する半導体層５０５をエッチングする。次にマスク層５０９を除去し、図２５（Ｃ）に示すように、半導体層５１４、導電性を有する半導体層５２５を形成する。
【０２３５】
最後に図２５（Ｄ）に示すようにマスクを用いてドライエッチングにより絶縁層５０３をエッチングし、絶縁層５１３を形成する。
【０２３６】
以上の工程により逆スタガ型ＴＦＴを作製することができる。なお、本実施例において作製した逆スタガ型トランジスタのＩ−Ｖ特性について図２６に示す。
【０２３７】
図２６に示すように、ｘ軸に示したゲート電圧（Ｖ）に対してｙ軸に示したドレイン電流（Ａ）がＴＦＴ特性である特有の値を示すことから、本実施例において作製した逆スタガ型ＴＦＴは、ＴＦＴとして動作しているといえる。
【図面の簡単な説明】
【０２３８】
【図１】本発明のパターン形成方法を説明する断面図。
【図２】本発明のパターン形成方法を説明する断面図。
【図３】本発明のパターン形成方法を説明する断面図。
【図４】本発明のパターン形成方法を説明する断面図。
【図５】本発明のパターン形成方法を説明する断面図。
【図６】本発明のパターン形成方法を説明する断面図。
【図７】本発明のパターン形成方法を用いた半導体素子の作製方法を説明する断面図。
【図８】本発明のパターン形成方法を用いた半導体素子の作製方法を説明する断面図。
【図９】本発明のパターン形成方法を用いた半導体素子の作製方法を説明する断面図。
【図１０】本発明のパターン形成方法を用いた半導体素子の作製方法を説明する断面図。
【図１１】本発明のパターン形成方法を用いた半導体素子の作製方法を説明する断面図。
【図１２】本発明のパターン形成方法を用いた半導体素子の作製方法を説明する断面図。
【図１３】本発明に適用できるレーザー照射装置の一形態を示す図。
【図１４】本発明に適用できるレーザー照射装置の一形態を示す図。
【図１５】本発明に適用できるレーザー照射装置の一形態を示す図。
【図１６】本発明に適用できる液滴吐出装置の一形態を示す図。
【図１７】本発明を用いて作製した半導体装置を用いた表示装置の一形態を示す図。
【図１８】本発明を用いて作製した半導体装置を用いた表示装置を一形態を示す図。
【図１９】本発明を用いて作製した半導体装置を用いた表示装置を説明する図。
【図２０】本発明を用いて作製した半導体装置を用いた表示装置を説明する図。
【図２１】本発明を用いて作製した半導体装置を用いた表示装置を説明する図。
【図２２】本発明を用いて作製した半導体装置を用いた電子機器を示す図。
【図２３】本発明を用いて作製した半導体装置を用いた電子機器を説明する図。
【図２４】本発明のパターン形成方法を用いた半導体素子の作製方法の説明する図。
【図２５】本発明のパターン形成方法を用いた半導体素子の作製方法を説明する図。
【図２６】本実施例で作製した半導体装置のＩ−Ｖ特性を示す図。
【符号の説明】
【０２３９】
１００    基板
１０２    第１の層
１０３    光吸収層
１０４    レーザビーム
１０５    第２の層
１０６    透光性を有する層
１０７    第１の領域
１０８    第２の領域
１１２    第１の層
１１３    光吸収層
１１６    透光性を有する層
１２２    第１の層
１２３    光吸収層
１３２    第１の層
１３３    光吸収層
２００    基板
２０２    第１の層
２０３    光吸収層
２０４    レーザビーム
２０５    絶縁層
２０６    半導体層
２０７    導電性を有する半導体層
２０８    光吸収層
２０９    第２の層
２１０    絶縁層
２１１    配線
２１２    第１の層
２１３    光吸収層
２１４    レーザビーム
２１６    半導体層
２１７    導電性を有する半導体層
２１８    光吸収層
２２２    第１の層
２２４    レーザビーム
２２６    半導体層
２２７    導電性を有する半導体層
２２８    光吸収層
２３４    レーザビーム
２３６    半導体層
２３７    導電性を有する半導体層
２４２    導電層
２４３    光吸収層
２５２    導電層
２５３    光吸収層
３００    基板
３０１    薄膜トランジスタ
３０２    絶縁層
３０３    導電層
３０４    第１の配向膜
３０５    液晶層
３０６    第２の配向膜
３０７    画素電極（対向電極）
３０８    着色層
３０９    対向基板
３４１    正孔注入層
３４２    正孔輸送層
３４３    発光層
３４４    電子輸送層
３４５    電子注入層
３４６    正孔輸送層
３４７    電子輸送層
３４８    絶縁層
３４９    発光層
３５０    絶縁層
３５１    バインダ
３５２    発光材料
４００    基板
４０１    薄膜トランジスタ
４０２    絶縁層
４０３    第１の導電層
４０４    絶縁層
４０５    発光物質を有する層
４０６    第２の導電層
４０７    発光素子
５００    基板
５０２    第１の層
５０３    絶縁層
５０４    半導体層
５０５    導電性を有する半導体層
５０６    光吸収層
５０７    透光性を有する層
５０８    レーザビーム
５０９    マスク層
５１３    絶縁層
５１４    半導体層
５１５    導電性を有する半導体層
５１６    光吸収層
５２５    導電性を有する半導体層
５２６    光吸収層
１０００    基板
１００３    レーザー発振器
１００４    第１の光学系
１００５    第２の光学系
１００６    第３の光学系
１００７    反射ミラー
１００８    電気光学素子
１００９    基板ステージ
１０１６    制御装置
１１００    基板
１１０２    レーザー発振器
１１０４    第１の光学系
１１０６    第２の光学系
１１０７    反射ミラー
１１０８    フォトマスク
１１０９    基板ステージ
１１１０    第３の光学系
１２００    基板
１２０２    制御装置
１２０３    レーザー発振器
１２０４    カメラ
１２０５    光学系
１２０６    音響光学偏向器
１２０７    反射ミラー
１２０９    基板ステージ
１２１１    ドライバ
２０００    基板
２００１    マーカー
２００３    液滴吐出手段
２００４    撮像手段
２００５    ヘッド
２００７    制御手段
２００８    記憶媒体
２００９    画像処理手段
２０１０    制御装置
２０１２    ヘッド
２０１３    材料供給室
２０３０    液滴吐出手段
３７０１    スイッチング用ＴＦＴ
３７０２    容量素子
３７０３    駆動用ＴＦＴ
３７０４    電流制御用ＴＦＴ
３７０５    発光素子
３７０６    ＴＦＴ
３７１０    信号線
３７１１    電源線
３７１２    電源線
３７１４    走査線
３７１５    走査線
９１０１    本体
９１０２    表示部
９２０１    本体
９２０２    表示部
９３０１    本体
９３０２    表示部
９４０１    本体
９４０２    表示部
９５１１    チューナ
９５１２    映像検波回路
９５１３    映像信号処理回路
９５１４    コントロール回路
９５１５    表示パネル
９５１６    走査線駆動回路
９５１７    信号線駆動回路
９５１８    信号分割回路
９５２１    音声検波回路
９５２２    音声信号処理回路
９５２３    スピーカー
９５２４    制御回路
９５２５    入力部
９６０１    本体
９６０２    表示部
９７０１    表示部
９７０２    表示部
【図１】
2008176095.tif 000003
【図２】
2008176095.tif 000004
【図３】
2008176095.tif 000005
【図４】
2008176095.tif 000006
【図５】
2008176095.tif 000007
【図６】
2008176095.tif 000008
【図７】
2008176095.tif 000009
【図８】
2008176095.tif 000010
【図９】
2008176095.tif 000011
【図１０】
2008176095.tif 000012
【図１１】
2008176095.tif 000013
【図１２】
2008176095.tif 000014
【図１３】
2008176095.tif 000015
【図１４】
2008176095.tif 000016
【図１５】
2008176095.tif 000017
【図１６】
2008176095.tif 000018
【図１７】
2008176095.tif 000019
【図１８】
2008176095.tif 000020
【図１９】
2008176095.tif 000021
【図２０】
2008176095.tif 000022
【図２１】
2008176095.tif 000023
【図２２】
2008176095.tif 000024
【図２３】
2008176095.tif 000025
【図２４】
2008176095.tif 000026
【図２５】
2008176095.tif 000027
【図２６】
2008176095.tif 000028