(57)【要約】【課題】レジストを使用することなく、薄膜加工を簡単な工程で精度良く行う方法を提案する。また、低コストで半導体装置を作製する方法を提案する。【解決手段】基板上に第１の層を形成し、第１の層上に剥離層を形成し、剥離層側から剥離層に選択的にレーザビームを照射して一部の剥離層の付着力を低減させる。次に、付着力が低減された剥離層を除去し、残存した剥離層をマスクとして第１の層を選択的にエッチングする。また、基板上に剥離層を形成し、少なくとも剥離層に選択的に第１のレーザビームを照射して一部の剥離層の付着力を低減させる。次に、付着力が低減された剥離層を除去する。次に、残存した剥離層上に第１の層を形成し、残存した剥離層に第２のレーザビームを照射して残存した剥離層の付着力を低減させ、残存した剥離層及び当該剥離層に接する第１の層を除去する。【選択図】図１
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【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の層上に剥離層を形成し、
前記剥離層に選択的にレーザビームを照射して前記剥離層の付着力を低下させ、
前記レーザビームが照射された剥離層を除去して前記第１の層の一部を露出し、
前記露出された第１の層をエッチングして、第２の層を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項２】
請求項１において、前記レーザビームは少なくとも前記剥離層で吸収される波長を有し、前記レーザビームを前記剥離層の表面から前記剥離層に照射することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項３】
基板上に第１の層を形成し、前記第１の層上に剥離層を形成し、前記剥離層上に透光性を有する層を形成し、
前記剥離層に選択的にレーザビームを照射して前記剥離層の付着力を低下させ、
前記レーザビームが照射された剥離層及び前記剥離層に接する透光性を有する層を除去して前記第１の層の一部を露出し、
前記露出された第１の層をエッチングして、第２の層を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項４】
請求項３において、前記レーザビームは少なくとも前記剥離層で吸収される波長を有し、前記レーザビームを前記透光性を有する層から前記剥離層に照射することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項５】
請求項１または請求項３において、前記レーザビームは前記剥離層で吸収され、且つ前記基板及び前記第１の層を透過する波長を有し、前記レーザビームを前記基板から前記剥離層に照射することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項６】
基板上に第１の剥離層を形成し、
前記第１の剥離層に選択的に第１のレーザビームを照射して前記第１の剥離層の付着力を低下させ、
前記第１のレーザビームが照射された第１の剥離層を除去して前記第２の剥離層を形成し、
前記第２の剥離層、及び基板上に第１の層を形成し、
前記第２の剥離層に第２のレーザビームを照射して前記第２の剥離層の付着力を低下させ、
前記第２のレーザビームが照射された第２の剥離層、及び前記第２の剥離層に接する第１の層を除去して第２の層を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項７】
請求項６において、前記第１のレーザビームは少なくとも前記第１の剥離層で吸収される波長を有し、前記第１のレーザビームを前記剥離層の表面から前記第１の剥離層に照射することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項８】
請求項６において、前記第２のレーザビームは少なくとも前記第２の剥離層で吸収され、且つ前記第１の層を透過する波長を有し、前記第２のレーザビームを前記剥離層の表面から前記第２の剥離層に照射することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項９】
基板上に第１の剥離層を形成し、前記第１の剥離層上に第１の透光性を有する層を形成し、
前記第１の剥離層に選択的に第１のレーザビームを照射して前記第１の剥離層の付着力を低下させ、
前記第１のレーザビームが照射された第１の剥離層及び前記の剥離層に接する第１の透光性を有する層を除去して前記第２の剥離層及び第２の透光性を有する層を形成し、
前記第２の剥離層、第２の透光性を有する層、及び基板上に第１の層を形成し、
前記第２の剥離層に第２のレーザビームを照射して前記第２の剥離層の付着力を低下させ、
前記第２のレーザビームが照射された第２の剥離層、及び前記第２の剥離層に接する第２の透光性を有する層、並びに前記第２の透光性を有する層に接する第１の層を除去して第２の層を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１０】
請求項９において、前記第１のレーザビームは少なくとも前記第１の剥離層で吸収される波長を有し、前記第１のレーザビームを前記第１の透光性を有する層の表面から前記第１の剥離層に照射することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１１】
請求項９において、前記第２のレーザビームは少なくとも前記第２の剥離層で吸収され、且つ前記第１の層及び第２の透光性を有する層を透過する波長を有し、前記第２のレーザビームを前記第２の透光性を有する層の表面から前記第２の剥離層に照射することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１２】
請求項６または請求項９において、前記第１のレーザビームは、前記第１の剥離層で吸収され、且つ前記基板を透過する波長を有し、前記第１のレーザビームを前記基板から前記第１の剥離層に照射することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１３】
請求項６または請求項９において、前記第２のレーザビームは前記第２の剥離層で吸収される波長を有し、且つ前記基板を透過する波長を有し、前記第１の層は前記第２のレーザビームを遮光し、前記第２のレーザビームを前記基板から前記第２の剥離層に照射することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子を有する半導体装置の作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、薄膜トランジスタ（以下、「ＴＦＴ」ともいう。）やＭＯＳ薄膜トランジスタに代表される半導体素子によって構成される所謂アクティブマトリクス駆動方式の表示パネル、又は半導体集積回路は、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】
フォトリソグラフィー工程は、レジストを基板全面に塗布しプリベークを行った後、フォトマスクを介して紫外線等をレジストに照射してフォトマスクのパターンを露光し、現像し純水で洗浄してレジストマスクを形成する。この後、該レジストマスクをマスクとして、半導体層や配線となるべき部分以外に存在する薄膜（半導体材料、絶縁体材料、又は導電体材料で形成される薄膜）をエッチング除去して、半導体層や配線を形成している。
【０００４】
また、本出願人は、４００ｎｍ以下の波長を有するレーザビームを用いて、線状のビームを透光性導電膜に照射し、溝を形成する薄膜加工方法が特許文献１に記載されている。
【０００５】
また、レーザビームを用いて、線状のビームを透光性を有する膜に照射し、透光性を有する膜を瞬時に溶発（アブレーション）して除去して、パターニングを行う薄膜加工方法が特許文献２に記載されている。
【特許文献１】特開昭６３−８４７８９号公報
【特許文献２】特開平９−１５２６１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、フォトリソグラフィー技術で用いるレジストは有機溶媒を含むため、現像で用いた廃液やレジストマスクを剥離する溶液の処分にかかるコストが高い。また、レジストマスクを用いて薄膜をエッチングする際に、ドライエッチングを用いる場合、エッチングガスとしてＣＦ３ガスなどの有害物質を用いることが多く、エッチングガスの処分に多大な費用がかかる。
【０００７】
また、レーザビームを用いて薄膜を選択的にアブレーションして薄膜をパターニングする場合は、薄膜の積層構造に大きく左右される。このため、薄膜トランジスタを作製するプロセスのように、複雑な積層構造においては、レーザアブレーションの適用が困難である。
【０００８】
そこで、本発明は、レジストを使用することなく、薄膜加工を簡単な工程で精度良く行う方法を提案する。また、低コストで半導体装置を作製する方法を提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一は、基板上に第１の層を形成し、第１の層上に剥離層を形成し、剥離層側から剥離層に選択的にレーザビームを照射して一部の剥離層の付着力を低減させる。次に、付着力が低減された剥離層を除去し、残存した剥離層をマスクとして第１の層を選択的にエッチングすることを要旨とする。
【００１０】
また、本発明の一は、透光性を有する基板上に透光性を有する第１の層を形成し、第１の層上に剥離層を形成し、透光性を有する基板側から少なくとも剥離層に選択的にレーザビームを照射して一部の剥離層の付着力を低減させる。次に、付着力が低減された剥離層を除去し、残存した剥離層をマスクとして透光性を有する第１の層を選択的にエッチングすることを要旨とする。
【００１１】
また、本発明の一は、基板上に剥離層を形成し、少なくとも剥離層に選択的に第１のレーザビームを照射して一部の剥離層の付着力を低減させる。次に、付着力が低減された剥離層を除去する。次に、残存した剥離層上に第１の層を形成し、残存した剥離層に第２のレーザビームを照射して残存した剥離層の付着力を低減させ、残存した剥離層及び当該剥離層に接する第１の層を除去することを要旨とする。なお、第１の層が遮光性を有する場合、基板は透光性を有し、第２のレーザビームは基板側から照射する。また、第１の層及び基板が透光性を有する場合、第２のレーザビームは基板側からでも、第１の層側からでも照射できる。
【００１２】
剥離層は、レーザビームが照射されることにより、剥離層、または剥離層に接する層のいずれかで応力が変化し、剥離層及び剥離層に接する界面に歪が生じる場合がある。このため、剥離層と剥離層の下地膜（上記第１の層）の界面において剥離が生じる。よって、選択的にレーザビームを剥離層に照射した後、付着力の低下した剥離層を除去することで、選択的に剥離層をマスクとして形成することができる。
【００１３】
また、レーザビームが剥離層に接する層に照射されると、剥離層に接する層はレーザビームのエネルギーを吸収し加熱される。当該熱が剥離層に伝達し、剥離層の性質が変化する場合がある。この結果、下地膜に対する剥離層の付着力が低下する。よって、選択的にレーザビームを剥離層に接する層に照射した後、付着力の低下した剥離層を除去することで、選択的に剥離層をマスクとして形成することができる。
【００１４】
また、レーザビームが剥離層に照射されると、剥離層はレーザビームのエネルギーを吸収し加熱される場合がある。当該熱により剥離層の性質が変化する。この結果、下地膜に対する剥離層の付着力が低下する。よって、選択的にレーザビームを剥離層に照射することで、選択的に剥離層を除去することができる。また、残存する剥離層をマスクとして用いることができる。
【００１５】
また、上記剥離層上に透光性を有する層を形成してもよい。剥離層上に透光性を有する層を形成することにより、少なくとも剥離層にレーザビームを照射することができる。また、レーザビームが照射された剥離層、さらには剥離層に接する層は、レーザビームのエネルギーを吸収し、剥離層及び剥離層に接する層の界面における応力変化、剥離層の性質変化等により、剥離層の付着力が低下する。当該付着力の低下した剥離層を除去することで、剥離層及び透光性を有する層を選択的に加工することができる。また、透光性を有する層を形成することにより、剥離層及び剥離層に接する層においてエッチングの選択比がとりにくい材料、すなわちエッチング速度差が小さい材料を用いたとしても、加工された透光性を有する層、更には剥離層をマスクとして用いて、第１の層をエッチングすることができる。このため、透光性を有する層を剥離層上に設けることにより、剥離層及び剥離層に接する層の材料の選択の幅を広げることができる。
【００１６】
また、剥離層の深さ方向にレーザビームのエネルギーを伝達させるため、光吸収層の膜厚は薄いことが好ましい。但し、剥離層上に透光性を有する層を形成せず剥離層のみとし、レーザビームの照射により加工された剥離層をマスクとして用いる場合、剥離層の膜厚が薄いと剥離層に接する層をエッチングする際に、マスクである剥離層もエッチングされてしまい、剥離層に接する層を所望の形状に形成するのが困難である。この結果、歩留まりの低下及び半導体装置の不良の原因となる。しかしながら、剥離層上に透光性を有する層を形成することで、レーザビームの照射により加工された透光性を有する層、さらには剥離層をマスクとして用いることができる。透光性を有する層の膜厚は任意に設定することが可能であるため、剥離層に接する層を加工するためのマスクとして機能させることが可能である。このため、レーザビームの照射により加工された透光性を有する層をマスクとして用いることにより、歩留まりを高めることが可能である。
【００１７】
なお、レーザビームの照射方法としては、パターンが形成されるフォトマスクを用いてレーザビームを少なくとも剥離層に照射することができる。
【００１８】
また、電気光学素子を有するレーザ照射装置を用いて少なくとも剥離層に選択的にレーザビームを照射することができる。電気光学素子は、ＣＡＤ（計算支援設計）装置で設計されたデータにより選択的にレーザビームを照射する位置及び面積を制御することが可能である。このため、フォトマスクを用いずとも少なくとも剥離層に選択的にレーザビームを照射することができる。
【００１９】
なお、本発明において、表示装置とは、表示素子を用いたデバイス、即ち画像表示デバイスを指す。また、表示パネルにコネクター、例えばフレキシブルプリント配線（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、または表示素子にＣＯＧ（Ｃｈｉｐ  Ｏｎ  Ｇｌａｓｓ）方式によりＩＣ（集積回路）やＣＰＵが直接実装されたモジュールも全て表示装置に含むものとする。
【発明の効果】
【００２０】
レーザビームの照射により付着力が低下する剥離層を用いて選択的に剥離層の付着力を低下させ、当該付着力の低下した剥離層を除去し、残存した剥離層をマスクとして用いることができる。また、当該マスクを用いて薄膜をエッチングして所望の場所に所望の形状で加工することができる。
【００２１】
また、レーザアブレーションを用いず、剥離層の付着力の変化を用いて、選択的に剥離層を加工することができる。レーザアブレーションのようなアブレーション層の気化と急激な体積膨張による爆発的な過程を必要とせず、少ないエネルギー密度のレーザビームを、更には少ないショット数で剥離層に照射することで、薄膜を所望の形状に加工することができる。このため、薄膜や薄膜の下地となる層へのダメージを抑制することが可能である。この結果、積層構造の一部である薄膜をも選択的に加工することができる。また、スループットの向上及びコスト削減が可能である。
【００２２】
また、剥離層にレーザビームを選択的に照射してマスクを形成し、当該マスクを用いて薄膜を加工することができる。このため、マスクを形成する際レーザビームの大きさを制御することで、マスクを微細な形状に加工することも容易である。このため、加工される薄膜の形状の選択幅を広げることが可能であり、微細化も可能である。
【００２３】
また、剥離層上に引っ張り応力を有する透光性を有する層を形成すると、剥離層において、レーザビームが照射された領域と照射されない領域との界面において応力集中が高まり、当該界面においてクラックが発生しやすくなる。即ち、透光性を有する層の膜厚方向に亀裂が入る。このため、剥離層の付着力が低下するとともに、透光性を有する層１０４が脆くなる。このため、レーザビームが照射された剥離層及び透光性を有する層を、容易に除去することができる。また、残渣少なく剥離層及び剥離層上の透光性を有する層を除去することができる。また、より低いレーザビームのエネルギー及び少ないショット数で剥離層の付着力を低減することができる。
【００２４】
以上のことから、本発明により、従来のフォトリソグラフィー技術で必要であったレジストを用いずとも、薄膜を任意の形状に加工することができる。また、レジストおよびレジストの現像液を使用しないため、大量の薬液や水を必要としない。以上のことから、従来のフォトリソグラフィー技術を用いたプロセスと比較して、工程の大幅な簡略化及びコストの低減が可能である。
【００２５】
このように、本発明を用いることによって、半導体装置の作製における薄膜加工を簡単な工程で精度良く行うことが可能である。また、低コストで、スループットや歩留まり高く半導体装置を作製することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら説明する。但し、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は本実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。また、各図面において共通の部分は同じ符号を付して詳しい説明を省略する。
【００２７】
（実施の形態１）
本実施の形態では、フォトリソグラフィー工程を経ずとも、レーザビームを用いて薄膜を加工するプロセスについて、以下に示す。図１は、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である。
【００２８】
図１（Ａ）に示すように、基板１００の片側に下地膜として機能する層（以下、下地層１０１と示す。）、下地層１０１上に第１の層１０２、第１の層１０２上に剥離層１０３を形成する。
【００２９】
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適宜用いることができる。また、プリント配線基板やＦＰＣを用いることができる。基板１００がガラス基板やプラスチック基板の場合、３２０ｍｍ×４００ｍｍ、３７０ｍｍ×４７０ｍｍ、５５０ｍｍ×６５０ｍｍ、６００ｍｍ×７２０ｍｍ、６８０ｍｍ×８８０ｍｍ、１０００ｍｍ×１２００ｍｍ、１１００ｍｍ×１２５０ｍｍ、１１５０ｍｍ×１３００ｍｍのような大面積基板を用いることができる。ここでは、基板１００としてガラス基板を用いる。
【００３０】
下地膜として機能する下地層１０１は必ずしも必須ではないが、後に第１の層１０２をエッチングする際に、基板１００がエッチングされるのを防止する機能を有すため、設けることが好ましい。下地層１０１は、適する材料を適宜用いて形成すればよい。代表的には、酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素、窒化酸化珪素、窒化アルミニウム等がある。ここでは、下地層１０１として、厚さ５０〜２００ｎｍの酸化窒化珪素層をＣＶＤ法により形成する。
【００３１】
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、蛍光体等の作製する部位に合わせて、導電性材料、半導体材料、絶縁性材料を適宜用いて形成すればよい。なお、第１の層１０２は単層でも積層でもよい。
【００３２】
第１の層１０２が半導体材料で形成される場合、半導体材料としては、シリコン、ゲルマニウム等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とも表記する）、非晶質半導体中に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から選ばれた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又はドナー型元素が含まれていても良い。なお上記半導体材料に限定される物ではなく、半導体材料であれば適宜用いることができる。
【００３３】
第１の層１０２が導電材料で形成される場合、導電材料としては、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、銅（Ｃｕ）、クロム（Ｃｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、カドミウム（Ｃｄ）、亜鉛（Ｚｎ）、珪素（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、バリウム（Ｂａ）から選ばれた元素を用いることができる。また、該元素を主成分とする合金材料、窒素化合物等の単層または積層で形成することができる。また、酸化タングステンを含むインジウム酸化物（ＩＷＯ）、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物（ＩＷＺＯ）、酸化チタンを含むインジウム酸化物（ＩＴｉＯ）、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物（ＩＴＴｉＯ）インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、酸化ケイ素を添加したインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）などの透光性を有する導電性材料も用いることができる。なお上記導電性材料に限定される物ではなく、導電性材料であれば適宜用いることができる。
【００３４】
絶縁性材料としては、上記導電性材料元素の酸素化合物、窒素化合物、炭素化合物、若しくはハロゲン化合物の単層で形成することができる。また、これらの積層を用いることができる。代表的には、窒化アルミニウム、窒化珪素、酸化珪素、シリコンカーバイド、窒化炭素、塩化アルミニウム等がある。また、ポリイミド、ポリアミド、ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）、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、ポリシラザン等を用いることができる。なお上記絶縁性材料に限定される物ではなく、絶縁性材料であれば適宜用いることができる。
【００３５】
ここでは、第１の層１０２として、厚さ５０〜３００ｎｍのタングステン層をスパッタリング法により形成する。
【００３６】
剥離層１０３は、レーザビームを吸収して付着力が低下する材料を用いて形成する。剥離層１０３の代表例としては、金属酸化物があり、その代表例としては、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化バナジウム、酸化タンタル、酸化ニオブ、酸化タングステン、酸化モリブデン、酸化クロム、酸化テクネチウム、酸化レニウム、酸化鉄、酸化ルテニウム、酸化オスミウム、酸化コバルト、酸化ロジウム、酸化イリジウム、酸化ニッケル、酸化パラジウム等がある。なお、金属酸化物は、金属元素の価数により酸素の結合数が異なり、また吸収する光の波長も異なる。このため、のちに剥離層１０３に照射するレーザビームの波長は、剥離層にあわせて適宜選択する。
【００３７】
剥離層１０３の形成方法としては、塗布法、蒸着法、真空蒸着法、スパッタリング法、又はＣＶＤ法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）を用いることができる。また、膜厚の薄い導電層を成膜した後、加熱して酸化物層を剥離層１０３として形成することができる。また、第１の層１０２が金属の場合、第１の層の表面を酸化して剥離層を形成することができる。第１の層の表面の酸化方法としては、酸素雰囲気における加熱（電気炉またはランプを用いた加熱）、酸素プラズマ、一酸化二窒素プラズマ、オゾンプラズマ等のプラズマ処理、酸素を用いたアッシング、オゾン水、水等の酸化力を有する液体による酸化処理等がある。ここでは、剥離層１０３として、第１の層１０２のタングステン層の表面を一酸化二窒素プラズマ処理して、厚さ５〜５０ｎｍ、好ましくは１０〜３０ｎｍの酸化タングステン層を形成する。
【００３８】
次に、剥離層１０３及び第１の層１０２にレーザビーム１０５を照射する。ここでは、のちに第１の層１０２が除去される領域と重畳する剥離層１０３にレーザビームを照射する。
【００３９】
レーザビーム１０５としては、少なくとも剥離層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、剥離層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、剥離層１０３がレーザビームを吸収する量は１００％ではなく、一部のレーザビームが剥離層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、又は赤外領域のレーザビームを適宜選択して照射する。
【００４０】
ここで、本発明に用いることが可能なレーザ照射装置について、以下に示す。
【００４１】
図７で示すレーザ照射装置は、フォトマスクを用いて基板１００上の少なくとも剥離層にレーザビームを照射する装置の模式図である。
【００４２】
図７において、レーザ照射装置１７００は、レーザ発振器１７０２と、レーザビームを整形する第１の光学系１７０４と、レーザビームを均一化する第２の光学系１７０６と、フォトマスク１７０８と、第３の光学系１７１０と、ステージ１７１２とを具備している。マスクホルダ１７２０には、フォトマスク１７０８が配置される。ステージ１７１２には、基板１００が配置される。
【００４３】
レーザ発振器１７０２で発振して得られたレーザビームは、第１の光学系１７０４を通り整形される。整形されたレーザビームは、第２の光学系１７０６を通り、均一化される。そして、整形され、均一化されたレーザビームがフォトマスク１７０８を通過し、第３の光学系１７１０内で所望の倍率に縮小され、ステージ１７１２上に保持された基板１００上にパターンを結像する。
【００４４】
レーザ発振器１７０２としては、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザ、エキシマレーザ（ＡｒＦ、ＫｒＦ、ＸｅＣｌ）などの気体レーザ、単結晶のＹＡＧ、ＹＶＯ４、フォルステライト（Ｍｇ２ＳｉＯ４）、ＹＡｌＯ３、ＧｄＶＯ４、若しくは多結晶（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、Ｔａのうち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、ＧａＮ、ＧａＡｓ、ＧａＡｌＡｓ、ＩｎＧａＡｓＰ等の半導体レーザ発振器、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、銅蒸気レーザまたは金蒸気レーザ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。レーザ媒体が固体である固体レーザを用いると、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。
【００４５】
また、レーザビーム１０５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以上の発振周波数を有するパルス発振レーザを用いてもよい。
【００４６】
第１の光学系１７０４は、レーザ発振器１７０２から得られたレーザビームを所望の形状に整形するための光学系である。具体的には、レーザビームの断面形状を、円形、楕円形、矩形等の面状、または線状（厳密には、細長い長方形状）等に整形する。例えば、第１の光学系１７０４にエキスパンダ等を用いて、レーザビームのビーム径を調整すればよい。その他、レーザビームの偏光方向を揃えるポーラライザーや、レーザビームのエネルギーを調整するアテニュエーター、スペクトロメーター等を設けてもよい。
【００４７】
第２の光学系１７０６は、第１の光学系１７０４により整形されたレーザビームのエネルギー分布を均一化するための光学系である。具体的には、フォトマスク１７０８に照射されるレーザビームのエネルギー分布を均一化する。例えば、ホモジナイザ等を用いて、レーザビームのエネルギー分布を均一化すればよい。また、レーザビームが効率良くフォトマスク１７０８に照射されるように、ホモジナイザとフォトマスク１７０８との間にフィールドレンズ等を設けて集光させてもよい。
【００４８】
ミラー１７０７は、第２の光学系１７０６でエネルギー分布が均一化されたレーザビームの光路を制御するために設けている。ここでは、ミラー１７０７に照射されたレーザビームが鉛直方向に曲げられる。
【００４９】
フォトマスク１７０８としては、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層が選択的に形成されている。遮光層が形成されない領域において、光を透過することができる。
【００５０】
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とき、透光性を有する基板及び遮光層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、遮光層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、レーザビームの光吸収によるエネルギーの熱転化及び当該熱よる遮光層のパターンが変形することを回避することができる。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
また、フォトマスク１７０８として、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。
【００５４】
第３の光学系１７１０は、フォトマスク１７０８を通過してパターン化されたレーザビームを縮小するための光学系である。レーザビームはフォトマスク１７０８の透過領域のみ透過するため、フォトマスク１７０８を通過したレーザビームは、透過領域で形成されるパターンに対応したものとなる。第３の光学系１７１０は、フォトマスク１７０８によるレーザビームのパターン形状を維持したまま、縮小して基板１００に結像する光学系である。例えば、５分の１、１０分の１等に縮小される縮小レンズ、代表的にはプロジェクションレンズを用いればよい。
【００５５】
基板１００は、ステージ１７１２で保持され、ＸＹＺθ方向に移動することができる。
【００５６】
また、基板１００を保持するステージ１７１２に代えて、ガスを吹きつけて基板１００を浮上させる方法で基板を移動させてもよい。大面積の基板サイズとしては、５９０ｍｍ×６７０ｍｍ、６００ｍｍ×７２０ｍｍ、６５０ｍｍ×８３０ｍｍが製造ラインで使用されており、さらには６８０ｍｍ×８８０ｍｍ、７３０ｍｍ×９２０ｍｍ、またはこれら以上のサイズが使用されることになると推測される。一辺が１ｍを越えるガラス基板を用いる場合には、基板の自重による撓みを軽減できる搬送方法、例えばガスを吹きつけて基板を浮上させる方法で基板を移動させることが好ましい。
【００５７】
また、横に置かれた基板を保持するステージに代えて、立っている基板を保持する基板ホルダーを用いても良い。基板を立てながらレーザビームを照射することにより、飛散物を基板から除去することができる。
【００５８】
レーザ照射装置１７００には、フォトマスク１７０８にレーザビームが均一に照射されているかを監視、制御するための受光素子を設けてもよい。その他、基板にレーザビームの焦点を合わせるためのオートフォーカス機構として、受光素子を設けてもよい。受光素子の代表例としては、ＣＣＤカメラがある。
【００５９】
また、光学系を用いて、線状レーザビーム、矩形状レーザビーム、円形状レーザビーム等の面積の大きな面状レーザビームに加工することで、短時間で複数の領域にレーザビームを照射することが可能になる。したがって、大面積基板に、短時間で多くのパターンを形成することも可能となり、量産性を向上させることができる。
【００６０】
図８で示すレーザ照射装置は、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。このようなレーザ照射装置を用いることにより、フォトマスクを用いずとも選択的にレーザビームを照射することができる。
【００６１】
図８はレーザ照射装置１０００の一例を示す斜視図である。射出されるレーザビームはレーザ発振器１００３（ＹＡＧレーザ装置、エキシマレーザ装置など）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、剥離層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。
【００６２】
レーザ発振器１００３としては、図７に示すレーザ発振器１７０２を適宜用いることができる。また、第１の光学系１００４としては、スリット等を用いることができる。また、第２の光学系１００５、第３の光学系１００６、及びステージ１００９はそれぞれ、図７の第１の光学系１７０４、第２の光学系１７０６、及び基板ステージ１７１２を適宜用いることができる。
【００６３】
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レーザ照射装置に入力することで、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。
【００６４】
電気光学素子１００８は、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、光シャッターまたは光リフレクターとして機能し、可変のマスクとして機能する。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も照射することができる。
【００６５】
電気光学素子１００８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。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とも呼ぶ。）がある。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、透明なセラミックで光を透過するが、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１００８は、レーザビームを通過させても耐えうるデバイスを用いる。
【００６６】
電気光学素子１００８は、レーザビームが通過できる領域を被処理基板と同じ大きさとすることができる。電気光学素子において、レーザビームが通過できる領域が被処理基板と同じ大きさ場合、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。
【００６７】
レーザ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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
また、図８または図７に示すレーザ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。
【００７１】
また、レーザ発振器１００３と、基板１００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。
【００７２】
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を形成することもできる。
【００７３】
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レーザ照射装置１７００、１０００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。
【００７４】
なお、図８及び図７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、レーザ発振器１００３を基板１００の上方に配置し、レーザ発振器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。
【００７５】
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ＸＹＺθ方向に移動させる移動手段（図示しない）で走査を行う。
【００７６】
また、制御装置１０１６は、基板ステージ１００９をＸＹＺθ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。
【００７７】
レーザビーム１０５は、剥離層１０３の付着力を低下させるのに十分なエネルギー密度、代表的には、５０ｍＪ／ｃｍ２〜５００ｍＪ／ｃｍ２のエネルギー密度範囲内とすることができる。また、レーザビーム１０５としてエキシマレーザビーム（波長３０８ｎｍ）を用いる場合、剥離層１０３の付着力を低下させるのに十分なエネルギー密度としては、２００ｍＪ／ｃｍ２〜３００ｍＪ／ｃｍ２が好ましい。レーザビーム１０５が少なくとも剥離層１０３に照射されると、レーザビームが照射された剥離層の付着力が低下する。当該付着力が低下した剥離層を除去することで、図１（Ｂ）に示すように、第１の層１０２上に、剥離層１１３を形成することができる。
【００７８】
ここでは、レーザ照射装置として図７に示すような装置を用い、レーザ発振器１７０２としてＹＡＧを用いて、ＹＡＧの第２高調波（波長５３２ｎｍ）をレーザビーム１０５として用いる。
【００７９】
なお、レーザビーム１０５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、剥離層１０３にレーザビームを照射することで、剥離層１０３の一部の飛散物の回収が容易となる。
【００８０】
さらには、基板１００を加熱しながらレーザビームを剥離層１０３に照射してもよい。
【００８１】
こののち、レーザビームの照射により付着力が低下した剥離層を除去する。除去方法としては、剥離層が溶融可能な溶液による洗浄処理等の化学的除去がある。また、水洗除去、粘着部材に付着力が低下した剥離層を貼り付けることによる剥離除去、減圧による吸引除去等の物理的除去を用いることもできる。さらには、化学的除去及び物理的除去を組み合わせることもできる。ここでは、基板を水洗して付着力が低下した剥離層を除去する。
【００８２】
以上の工程により、フォトリソグラフィー工程を用いずとも、レーザビームを少なくとも剥離層に照射することで、基板上に選択的に剥離層の一部を用いてマスクを形成することができる。
【００８３】
次に、図１（Ｃ）に示すように、残存する剥離層１１３をマスクとして、第１の層１０２をエッチングして第２の層１１２を形成する。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。ここでは、フッ化炭素ガスをエッチングガスとして用いてタングステン層をエッチングする。代表的には、ＣＦ４及びＣｌ２の混合気体や、ＣＨＦ３及びＨｅの混合気体をエッチングガスとして用いることができる。
【００８４】
なお、第１の層１０２及び剥離層１１３において、エッチング速度差が大きい場合、代表的には、第１の層１０２の方がエッチング速度が速い場合、第１の層１０２及び剥離層１１３の膜厚は適宜設定すればよい。
【００８５】
一方、第１の層１０２及び剥離層１１３において、エッチング速度差が小さい場合、第１の層１０２の膜厚を剥離層１１３の膜厚より薄くすることが好ましい。この結果、第１の層１０２をエッチングする際、剥離層１１３が先にエッチングし終わることを回避することができる。
【００８６】
次に、図１（Ｄ）に示すように、マスクとして機能する剥離層１１３を除去する。剥離層１１３の除去方法としては、ドライエッチングまたはウェットエッチング等がある。また、マスクとして機能する剥離層１１３に再度レーザビームを照射した後、図１（Ｂ）で行ったような付着力の低下した剥離層の除去方法を適宜行っても良い。
【００８７】
なお、マスクとして機能する剥離層１１３の除去方法として、ドライエッチングまたはウェットエッチングを用いる場合は、下地層１０１及び剥離層１１３において、エッチング速度差が大きい場合、代表的には、下地層１０１の方がエッチング速度が遅い場合、下地層１０１及び剥離層の膜厚は適宜設定すればよい。
【００８８】
一方、下地層１０１及び剥離層において、エッチング速度が小さい場合、下地層１０１の膜厚を剥離層の膜厚より厚くすることが好ましい。この結果、剥離層１１３をエッチングする際、下地層１０１ともに基板１００までもエッチングすることを回避することができる。
【００８９】
以上の工程により、所定の場所に所定の形状の第２の層１１２を形成することができる。即ち、フォトリソグラフィー工程を用いずとも、基板上に選択的に任意の形状の層を形成することができる。
【００９０】
（実施の形態２）
本実施の形態では、実施の形態１とは異なる工程により、所望の形状を有する層の形成する工程を、図２を用いて説明する。本実施の形態では、実施の形態１と比較して、剥離層にレーザビームを照射する方向が異なる。
【００９１】
図２（Ａ）に示すように、実施の形態１と同様に、基板１００上に下地層１０１を形成し、下地層１０１上に第１の層１２１を形成し、第１の層１２１上に剥離層１０３を形成する。
【００９２】
本実施の形態では、基板１００、下地層１０１、及び第１の層１２１がのちに剥離層に照射するレーザビームを透過する材料を用いて形成することが好ましい。即ち、後に照射される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材料を用いて形成する。レーザビームの波長が可視光の場合、基板１００の代表例としては、ガラス基板、石英基板、可視光を透過するプラスチック基板等がある。しかしながら、当該基板に限定されるものではない。
【００９３】
レーザビームの波長が可視光の場合、下地層１０１の代表例としては、酸化珪素層、窒化珪素層、酸化窒化珪素層、可視光を透過する有機樹脂層等がある。しかしながら、当該材料で形成される層に限定されるものではない。
【００９４】
レーザビームの波長が可視光の場合、第１の層１２１の代表例としては、ＩＷＯ、ＩＷＺＯ、ＩＴｉＯ、ＩＴＴｉＯ、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＩＴＳＯなどの透光性を有する導電性材料、可視光を透過する有機樹脂等がある。しかしながら、当該材料で形成される層に限定されるものではない。
【００９５】
ここでは、基板１００としてガラス基板を用い、下地層１０１として酸化窒化珪素層をＣＶＤ法により形成し、第１の層１２１として厚さ５０〜２００ｎｍのＩＴＯをスパッタリング法により形成し、剥離層１０３として蒸着法により厚さ５〜５０ｎｍ、好ましくは１０〜３０ｎｍの酸化モリブデン層を形成する。
【００９６】
次に、実施の形態１に示すレーザ照射装置を用いて、基板１００側から剥離層１０３にレーザビーム１２２を照射する。具体的には、基板１００、下地層１０１、及び第１の層１２１を介して剥離層１０３にレーザビーム１２２を照射する。ここでは、のちに第１の層１２１の残存させない領域を介して、剥離層１０３にレーザビームを照射する。ここでは、レーザビーム１２２として、可視光であるＹＡＧの第２高調波を用いる。
【００９７】
この結果、図２（Ｂ）に示すように、レーザビームが照射された剥離層の一部の付着力が低下する。こののち、実施の形態１に示す除去方法により、付着力が低下した剥離層を除去する。
【００９８】
次に、図２（Ｃ）に示すように、実施の形態１と同様に、残存する剥離層１１３をマスクとして、第１の層１２１をエッチングする。ここでは、ウェットエッチング法によりシュウ酸を含む水溶液により第１の層１２１をエッチングする。この結果、第２の層１４１を形成することができる。
【００９９】
この後、図２（Ｄ）に示すように、剥離層１１３をエッチングして、第２の層１４１を露出してもよい。
【０１００】
以上の工程により、フォトリソグラフィー工程を用いずとも、基板上に選択的に任意の形状の層を形成することができる。
【０１０１】
（実施の形態３）
本実施の形態では、実施の形態１とは異なる工程により、所望の形状を有する層の形成する工程を、図３を用いて説明する。本実施の形態では、実施の形態１及び２と比較して、マスクとして機能する剥離層を形成する順序が異なる。
【０１０２】
図３（Ａ）に示すように、実施の形態１と同様に、基板１００上に下地層１０１を形成する。次に、下地層１０１上に剥離層１０３を形成する。
【０１０３】
本実施の形態では、基板１００及び下地層１０１は、のちに剥離層に照射するレーザビームを透過する材料を用いて形成することが好ましい。基板１００及び下地層１０１の代表例は、実施の形態２に示す基板１００及び下地層１０１の代表例を適宜用いることができる。
【０１０４】
次に、実施の形態１に示すレーザ照射装置を用いて、剥離層１０３側から剥離層１０３にレーザビーム１０５を照射し、剥離層１０３の一部の付着力を低下させる。ここでは、のちに形成される第１の層１３３の残存させたい領域に剥離層が残存しないように、レーザビームを照射する。即ち、のちに形成される第２の層１５１が形成される領域と重畳する剥離層１０３にレーザビームを照射する。こののち、付着力の低下した剥離層を、実施の形態１に示す除去方法を用いて除去する。なお、レーザビーム１０５として、基板１００及び下地層１０１を透過することが可能な波長の場合は、レーザビーム１０５を基板１００側から照射することもできる。
【０１０５】
この結果、図３（Ｂ）に示すように、レーザビーム１０５が照射されない領域に、マスクとして機能する剥離層１３１を形成することができる。
【０１０６】
次に、図３（Ｃ）に示すように、下地層１０１の露出部及びマスクとして機能する剥離層１３１の露出部に第１の層１３３を形成する。第１の層１３３としては、実施の形態１で示す第１の層１０２と同様の材料を用いて形成することができる。
【０１０７】
次に、基板１００側から剥離層１３１及び第１の層１３３にレーザビーム１２２を照射し、剥離層１３１の付着力を低下させる。こののち、付着力の低下した剥離層１３１を、実施の形態１に示す除去方法を用いて除去する。この際、剥離層１３１に接する第１の層１３３も除去される。この結果、図３（Ｄ）に示すように、第２の層１５１を形成することができる。なお、レーザビーム１２２が第１の層１３３を透過する波長である場合、レーザビーム１２２は第１の層の表面側から照射するができる。
【０１０８】
以上の工程により、フォトリソグラフィー工程を用いずとも、基板上に選択的に任意の形状の層を形成することができる。
【０１０９】
（実施の形態４）
本実施の形態では、上記実施の形態１乃至３と比較して、剥離層及び第１の層の膜厚及び材料の選択幅を広げることが可能なプロセスについて図４を用いて説明する。なお、ここでは実施の形態１を用いて説明する。
【０１１０】
図４（Ａ）に示すように、実施の形態１と同様に、基板１００上に下地層１０１を形成し、下地層１０１上に第１の層１０２を形成し、第１の層１０２上に剥離層１０３を形成する。次に、剥離層１０３上に透光性を有する層１０４を形成する。
【０１１１】
透光性を有する層１０４は、後に照射されるレーザビームを透過することが可能である材料を用いて形成する。なお、透光性を有する層１０４が、後に加工される第１の層１０２と比較してエッチング速度の遅い材料を適宜選択して形成することが好ましい。レーザビームを透過する材料としては、後に照射される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材料を用いて形成する。
【０１１２】
また、透光性を有する層１０４の膜厚は、膜厚が薄いほど好ましい。これは、レーザビームが剥離層及び第１の層に照射された場合、一部のレーザビームが透光性を有する層でも吸収される場合がある。しかしながら、透光性を有する層１０４が薄いとレーザビームのエネルギーを低減することが可能であるため、第１の層や、第１の層に接する層へのダメージを低減することができる。また、透光性を有する層１０４の膜厚を薄くすると、レーザビームが照射されたとき、透光性を有する層１０４が脆弱化しやすくなる。このため、レーザビームのエネルギーを低減することが可能である。
【０１１３】
また、透光性を有する層１０４は、引っ張り応力を有する層で形成することが好ましい。このような層を形成すると、剥離層において、レーザビームが照射された領域と照射されない領域との界面において応力集中が高まり、当該界面においてクラックが発生しやすくなる。即ち、透光性を有する層の膜厚方向に亀裂が入る。このため、剥離層の付着力が低下するとともに、透光性を有する層１０４が局所的に脆くなる。このため、レーザビームが照射された剥離層及び透光性を有する層を、容易に除去することができる。また、残渣少なく剥離層及び剥離層上の透光性を有する層を除去することができる。また、より低いレーザビームのエネルギー及び少ないショット数で剥離層の付着力を低減することができる。
【０１１４】
第１の層１０２が導電層または半導体層の場合、透光性を有する層１０４は絶縁層で形成することが好ましい。代表的には、窒化珪素、酸化珪素、酸化窒化珪素、窒化アルミニウム等を用いればよい。ここでは、引っ張り応力を有する厚さ１０〜４０ｎｍの酸素を含む窒化珪素層をＣＶＤ法により形成する。
【０１１５】
次に、透光性を有する層１０４を介して少なくとも剥離層１０３にレーザビーム１０５を照射する。ここでは、のちに第１の層１０２を選択的に除去する領域と重畳する剥離層１０３にレーザビームを照射する。この結果、剥離層１０３の一部の付着力が低下する。こののち、付着力の低下した剥離層及びその上に設けられる透光性を有する層を実施の形態１に示す除去方法により除去する。ここでは、フッ酸含有水溶液を用いて付着力の低下した剥離層及びその上に設けられる透光性を有する層を除去する。
【０１１６】
この結果、図４（Ｂ）に示すように、剥離層１０３及び透光性を有する層のそれぞれ一部が除去され、剥離層１１３及び透光性を有する層１１４の積層が残存する。
【０１１７】
以上の工程により、フォトリソグラフィー工程を用いずとも、レーザビームを剥離層に照射することで、基板上に選択的に透光性を有する層及びを剥離層の一部を用いてマスクを形成することができる。
【０１１８】
次に、図４（Ｃ）に示すように、残存する剥離層１１３及び透光性を有する層１１４をマスクとして、第１の層１０２をエッチングして第２の層１１２を形成する。なお、このとき、マスクとして機能する透光性を有する層１１４も若干エッチングされる。エッチングされた透光性を有する層を１１５と示す。
【０１１９】
次に、図４（Ｄ）に示すように、マスクとして機能する剥離層１１３及び透光性を有する層１１５を除去する。透光性を有する層１１５の除去方法としては、ドライエッチングまたはウェットエッチングを用いることができる。この場合は、下地層１０１及び透光性を有する層１１５において、エッチング速度差が大きい場合、代表的には、下地層１０１の方がエッチング速度が遅い場合、下地層１０１及び透光性を有する層１１５の膜厚は適宜設定すればよい。
【０１２０】
一方、下地層１０１及び透光性を有する層１１５において、エッチング速度が小さい場合、下地層１０１の膜厚を透光性を有する層１１５の膜厚より厚くすることが好ましい。この結果、透光性を有する層１１５をエッチングする際、下地層１０１ともに基板１００までもエッチングすることを回避することができる。なお、透光性を有する層１１５のエッチング時にエッチングされた下地層１０１を下地層１１６と示す。
【０１２１】
以上の工程により、所定の場所に所定の形状の第２の層１１２を形成することができる。
【０１２２】
以上の工程により、フォトリソグラフィー工程を用いずとも、基板上に選択的に任意の形状の層を形成することができる。また、剥離層上に引っ張り応力を有する透光性を有する層を形成することで、残渣少なく剥離層及び剥離層上の透光性を有する層を除去することができる。また、より低いレーザビームのエネルギー及び少ないショット数で剥離層の付着力を低減することができる。
【０１２３】
（実施の形態５）
本実施の形態では、上記実施の形態１乃至３と比較して、剥離層及び第１の層の膜厚及び材料の選択幅を広げることが可能なプロセスについて図５を用いて説明する。なお、ここでは実施の形態２を用いて説明する。
【０１２４】
図５（Ａ）に示すように、実施の形態１と同様に、基板１００上に下地層１０１を形成し、下地層１０１上に第１の層１２１を形成し、第１の層１２１上に剥離層１０３を形成する。次に、剥離層１０３上に透光性を有する層１０４を形成する。
【０１２５】
本実施の形態では、基板１００、下地層１０１、及び第１の層１２１がのちに剥離層に照射するレーザビームを透過する材料を用いて形成することが好ましい。基板１００、下地層１０１、及び第１の層１２１の代表例としては、実施の形態２に示す基板１００、下地層１０１、及び第１の層１２１を適宜用いることができる。
【０１２６】
次に、実施の形態１に示すレーザ照射装置を用いて、基板１００側から剥離層１０３にレーザビーム１２２を照射する。具体的には、基板１００、下地層１０１、及び第１の層１２１を介して剥離層１０３にレーザビーム１２２を照射する。ここでは、のちに選択的に除去する第１の層１２１を介して剥離層１０３にレーザビームを照射する。
【０１２７】
この結果、図５（Ｂ）に示すように、レーザビームが照射された剥離層の一部の付着力が低下する。こののち、実施の形態１に示す除去方法により、付着力が低下した剥離層及び当該剥離層に接する透光性を有する層を除去する。
【０１２８】
次に、図５（Ｃ）に示すように、実施の形態４と同様に、残存する剥離層１１３及び透光性を有する層１１４をマスクとして、第１の層１２１をエッチングする。この結果、第２の層１２３を形成することができる。
【０１２９】
この後、図５（Ｄ）に示すように、剥離層１１３及び透光性を有する層１１４をエッチングして、第２の層１２３を露出してもよい。なお、透光性を有する層１１５のエッチング時にエッチングされた下地層１０１を下地層１２４と示す。
【０１３０】
以上の工程により、フォトリソグラフィー工程を用いずとも、基板上に選択的に任意の形状の層を形成することができる。また、剥離層上に引っ張り応力を有する透光性を有する層を形成することで、残渣少なく剥離層及び剥離層上の透光性を有する層を除去することができる。また、より低いレーザビームのエネルギー及び少ないショット数で剥離層の付着力を低減することができる。
【０１３１】
（実施の形態６）
本実施の形態では、上記実施の形態１乃至３と比較して、剥離層及び第１の層の膜厚及び材料の選択幅を広げることが可能なプロセスについて図６を用いて説明する。なお、ここでは実施の形態３を用いて説明する。
【０１３２】
図６（Ａ）に示すように、実施の形態１と同様に、基板１００上に下地層１０１を形成し、下地層１０１上に剥離層１０３を形成する。次に、剥離層１０３上に透光性を有する層１０４を形成する。
【０１３３】
本実施の形態では、基板１００及び下地層１０１は、のちに剥離層に照射するレーザビームを透過する材料を用いて形成することが好ましい。基板１００及び下地層１０１の代表例は、実施の形態２に示す基板１００及び下地層１０１の代表例を適宜用いることができる。
【０１３４】
次に、実施の形態１に示すレーザ照射装置を用いて、剥離層１０３側から少なくとも剥離層１０３にレーザビーム１０５を照射し、剥離層１０３の一部の付着力を低下させる。ここでは、のちに形成される第１の層１３３において、残存させたい領域に剥離層が残存しないように、レーザビームを照射する。即ち、のちに形成される第２の層１３５が形成される領域と重畳する剥離層１０３にレーザビームを照射する。こののち、付着力の低下した剥離層、当該剥離層に接する透光性を有する層、及び当該透光性を有する層に接する第１の層１３３を、実施の形態１に示す除去方法を用いて除去する。
【０１３５】
この結果、図６（Ｂ）に示すように、レーザビーム１０５が照射されない領域に、マスクとして機能する剥離層１３１及び透光性を有する層１３２を形成することができる。
【０１３６】
次に、図６（Ｃ）に示すように、下地層１０１の露出部及びマスクとして機能する剥離層１３１及び透光性を有する層１３２の露出部に第１の層１３３を形成する。第１の層１３３としては、実施の形態１で示す第１の層１０２と同様の材料を用いて形成することができる。
【０１３７】
次に、基板１００側から少なくとも剥離層１３１にレーザビーム１３４を照射し、剥離層１３１の付着力を低下させる。こののち、付着力の低下した剥離層１３１を、実施の形態１に示す除去方法を用いて除去する。この際、剥離層１３１に接する第１の層１３３も除去される。この結果、第２の層１３５を形成することができる。
【０１３８】
以上の工程により、フォトリソグラフィー工程を用いずとも、基板上に選択的に任意の形状の層を形成することができる。また、剥離層上に引っ張り応力を有する透光性を有する層を形成することで、残渣少なく剥離層及び剥離層上の透光性を有する層を除去することができる。また、より低いレーザビームのエネルギー及び少ないショット数で剥離層の付着力を低減することができる。
【実施例１】
【０１３９】
本実施の形態は、上記実施の形態で説明した薄膜の加工方法を用いて形成した薄膜トランジスタ及び画素電極を有する液晶表示装置の作製工程一例について図面を参照して説明する。本実施例ではＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）型液晶について示す。ＶＡ型液晶とは、液晶パネルの液晶分子の配列を制御する方式の一種である。ＶＡ型液晶は、電圧が印加されていないときにパネル面に対して液晶分子が垂直方向を向く方式である。本実施例では、特に画素（ピクセル）をいくつかの領域（サブピクセル）に分け、それぞれ別の方向に分子を倒すよう工夫されている。これをマルチドメイン化あるいはマルチドメイン設計という。以下の説明では、マルチドメイン設計が考慮された液晶パネルの画素について、製造工程に従って説明する。また、画素電極の電圧を制御する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が、トップゲートものを用いることができる。
【０１４０】
図９、図１０、及び図１５は、ゲート電極、ゲート絶縁層及び半導体層を形成する段階を示している。なお、図１５は平面図であり、図中に示す切断線Ａ−Ｂに対応する断面構造を図１０（Ｂ）に表している。以下の説明ではこの両図を参照して説明する。
【０１４１】
基板６００上に導電層６０１を形成し、導電層６０１上に剥離層６０２を形成し、剥離層６０２上に透光性を有する層６０３を形成する。
【０１４２】
基板６００は、バリウムホウケイ酸ガラス、アルミノホウケイ酸ガラス若しくはアルミノシリケートガラスなど、フュージョン法やフロート法で作製される無アルカリガラス基板、セラミック基板の他、本作製工程の処理温度に耐えうる耐熱性を有するプラスチック基板等を用いることができる。また、ステンレス合金などの金属基板の表面に絶縁層を設けた基板を適用しても良い。ここでは、基板６００としてガラス基板を用いる。
【０１４３】
導電層６０１は、チタン、モリブデン、クロム、タンタル、タングステン、アルミニウムなどの金属で形成する。導電層６０１を用いて、薄膜トランジスタのゲート電極、ゲート配線、容量配線を形成するため、低抵抗な材料を用いて形成することが好ましい。導電層６０１を低抵抗化するにはアルミニウムを用いることが好ましいが、この場合にはアルミニウム層の上下を、チタン、モリブデン、タンタルなどの高融点金属で挟んだ構造にすることが好ましい。これは、アルミニウムの腐蝕を防ぎ、耐熱性を向上させるためである。ここでは、スパッタリング法によりモリブデンを用いて導電層６０１を形成する。
【０１４４】
剥離層６０２は、レーザビームの照射により付着力が低下する材料を用いて形成する。代表的には実施の形態１で示す剥離層１０３の材料や作製方法を適宜用いることができる。ここでは、導電層６０１の表面に一酸化二窒素のプラズマを曝して、厚さ１〜１０ｎｍの酸化モリブデンからなる剥離層６０２を形成する。
【０１４５】
透光性を有する層６０３は、実施の形態４で示す透光性を有する層１０４の材料や作製方法を適宜用いることができる。ここでは、透光性を有する層６０３として、プラズマＣＶＤ法により厚さ２０〜４０ｎｍの窒化酸化珪素層を形成する。なお、ここでは、透光性を有する層６０３として、引っ張り応力を有する窒化酸化珪素層を形成することで、のちに選択的に剥離層を除去するときに容易に透光性を有する層も除去できる。このため、歩留まりを向上させることができる。また、のちに照射するレーザビームのエネルギーの低下及びショット数の削減が可能で有り、スループットの向上及びコスト削減が可能である。
【０１４６】
次に、レーザビームを透光性を有する層６０３側から剥離層６０２及び導電層６０１に照射して、剥離層６０２の一部の付着力を低下させる。こののち、付着力の低下した剥離層及び当該剥離層上に設けられる透光性を有する層を除去する。この結果、図９に示すように、マスクとして機能する透光性を有する層６０３ａ、６０３ｂ、及び剥離層６０２ａ、６０２ｂを形成する。
【０１４７】
ここでは、レーザビーム６０７としてエキシマレーザビーム（波長３０８ｎｍ）を用いる。このときのレーザビーム６０７のエネルギー密度を２００〜４００ｍＪ／ｃｍ２、ショット数を１〜５ｓｈｏｔ、走査速度を１０〜２０ｍｍ／ｓｅｃとして、剥離層６０２に照射することで、剥離層の付着力を低下するとともに、透光性を有する層を脆弱化することができる。
【０１４８】
レーザビームを照射することで、選択的に剥離層の付着力を低下させることが可能である。また、付着力が低下した剥離層は容易に除去しやすい。このため、残存した剥離層をマスクとして用いることができる。即ち、フォトリソグラフィー工程を用いずとも、マスクを形成することができる。
【０１４９】
次に、透光性を有する層６０３ａ、６０３ｂ、及び剥離層６０２ａ、６０２ｂをマスクとして導電層６０１をエッチングする。ここでは、リン酸、酢酸、硝酸、純水を体積％で、８５：５：５：５の比率で混合した混合液を用いたウェットエッチングにより導電層６０１をエッチングする。この結果、図９（Ｃ）に示すように、導電層６０４、６０５を形成する。導電層６０４はゲート電極、ゲート配線として機能し、導電層６０５は容量配線として機能する。
【０１５０】
なお、導電層６０４は、半導体層と重なる位置で所謂ゲート電極として機能する。すなわち電界効果型薄膜トランジスタの一種である薄膜トランジスタにおいてゲート電圧を印加する電極として機能する。ここでは、説明の便宜上、ゲート配線６０４と呼んで以下の説明を行うが、機能的にはゲート電極としての構成要素を備えている。また、同じ導電層から、容量配線６０５を形成する。容量配線６０５は、画素に印加した電圧を保持するために設ける容量素子の一方の電極を形成するものである。
【０１５１】
次に、透光性を有する層６０３ａ、６０３ｂ、及び剥離層６０２ａ、６０２ｂを除去する。透光性を有する層６０３ａ、６０３ｂ、及び剥離層６０２ａ、６０２ｂの除去方法は、実施の形態４で示す透光性を有する層１０４及び剥離層１０３の除去方法を適宜用いることができる。ここでは、透光性を有する層６０３ａ、６０３ｂ、及び剥離層６０２ａ、６０２ｂにエキシマレーザビーム（波長３０８ｎｍ）を照射して剥離層の付着力を低下させた後、水洗して透光性を有する層６０３ａ、６０３ｂ、及び剥離層６０２ａ、６０２ｂを除去する。
【０１５２】
次に、図１０（Ａ）に示すように、基板６００、ゲート電極６０４、及び容量配線６０５上に絶縁層６１０を形成する。絶縁層６１０としては、スパッタリング法やプラズマＣＶＤ法を用いて、窒化珪素の単層若しくは窒化珪素及び酸化珪素の積層を形成することが好ましい。絶縁層６１０はゲート絶縁層として用いる。低い成膜温度でゲートリーク電流が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、希ガス元素を形成される絶縁膜中に混入させると良い。ここでは、ＣＶＤ法により、窒化珪素及び酸化珪素の積層を形成する。
【０１５３】
次に、半導体層６１１を形成する。半導体層６１１は、結晶性、非結晶性のいずれのものでもよい。また、セミアモルファス等でもよい。
【０１５４】
なお、セミアモルファスな半導体とは、次のようなものである。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ものである。また少なくとも膜中の一部の領域には、０．５〜２０ｎｍの結晶粒を含んでおり、所謂微結晶半導体（マイクロクリスタル半導体）とも言われている。半導体層６１１がセミアモルファスの場合、半導体層６１１は、珪化物を含む気体をグロー放電分解（プラズマＣＶＤ）して形成する。珪化物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。この珪化物を含む気体を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０．１Ｐａ〜１３３Ｐａの範囲、電源周波数は１ＭＨｚ〜１２０ＭＨｚ、好ましくは１３ＭＨｚ〜６０ＭＨｚ、基板加熱温度は３００℃以下でよく、好ましくは１００〜２５０℃である。膜中の不純物元素として、酸素、窒素、炭素などの大気成分の不純物は１×１０２０／ｃｍ３以下とすることが望ましく、特に、酸素濃度は５×１０１９／ｃｍ３以下、好ましくは１×１０１９／ｃｍ３以下とする。なお、セミアモルファスなものを有する半導体層を用いた薄膜トランジスタの移動度はおよそ１〜１０ｍ２／Ｖｓｅｃとなる。また、スパッタリング法で形成しても良い。
【０１５５】
また、半導体層が結晶性のものの具体例としては、単結晶または多結晶性の珪素、或いはシリコンゲルマニウム等から成るものがある。これらはレーザ結晶化によって形成されたものでもよいし、例えばニッケル等を用いた固相成長法による結晶化によって形成されたものでもよい。
【０１５６】
なお、薄膜トランジスタの半導体層が非晶質の物質、例えばアモルファスシリコンで形成される場合には、薄膜トランジスタおよびその他の薄膜トランジスタ（発光素子を駆動するための回路を構成する薄膜トランジスタ）は全てＮチャネル型薄膜トランジスタで回路を構成することが好ましい。それ以外については、Ｎチャネル型またはＰチャネル型のいずれか一の薄膜トランジスタで回路を構成してもよいし、両方の薄膜トランジスタで構成してもよい。
【０１５７】
ここでは、半導体層６１１は、水素化非晶質シリコン又は水素化微結晶シリコンで形成することが好ましい。水素化非晶質シリコン又は水素化微結晶シリコン膜は、半導体材料ガスとしてシラン若しくはジシランを用い、プラズマＣＶＤ法により、１００〜２５０ｎｍの厚さで形成する。半導体層６１１は、絶縁層６１０を介して、ゲート配線６０４と重なるように形成する。さらに、半導体層６１１上には、薄膜トランジスタのソース領域及びドレイン領域を形成するため、ｎ型半導体層６１２として、プラズマＣＶＤ法によりｎ型の水素化非晶質シリコン又は微結晶シリコン膜を２０〜５０ｎｍの厚さで形成する。
【０１５８】
ｎ型半導体層６１２上にマスク６１３を形成する。ここでは、液滴吐出法により選択的に組成物を吐出し、焼成して、マスク６１３を形成する。マスク６１３はポリイミドで形成される。
【０１５９】
次に、マスク６１３を用いて半導体層６１１及びｎ型半導体層６１２をエッチングする。ここでは、エッチングガスとしてフッ化炭素及び酸素の混合気体を用いる。以上の結果、図１０（Ｂ）に示すように、半導体層６１４及びｎ型半導体層６１５を形成する。
【０１６０】
また、半導体層６１４として、有機半導体を用いて形成することもできる。有機半導体としては、その骨格が共役二重結合から構成されるπ電子共役系の高分子材料が望ましい。代表的には、ポリチオフェン、ポリフルオレン、ポリ（３−アルキルチオフェン）、ポリチオフェン誘導体等の可溶性の高分子材料を用いることができる。
【０１６１】
図１６及び図１１は、配線を形成する段階を示している。なお、図１６は平面図であり、図中に示す切断線Ａ−Ｂに対応する断面構造を図１１（Ｃ）に表している。以下の説明ではこの両図を参照して説明する。
【０１６２】
次に、図１１（Ａ）に示すように、絶縁層６１０、半導体層６１４、ｎ型半導体層６１５上に導電層６２２を形成する。導電層６２２はアルミニウム、若しくは銅、シリコン、チタン、ネオジム、スカンジウム、モリブデンなどの耐熱性向上元素若しくはヒロック防止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、インクジェット法等を用いて形成しても良い。なお、導電層６２２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。
【０１６３】
導電層６２２上に剥離層６２３を形成し、剥離層６２３上に透光性を有する層６２４を形成する。剥離層６２３及び透光性を有する層６２４はそれぞれ、実施の形態４に示す剥離層１０３及び透光性を有する層１０４の材料及び形成方法を適宜用いることができる。ここでは、導電層６２２として、モリブデンターゲットを用いたスパッタリング法により３０〜２００ｎｍのモリブデン層を形成する。剥離層６２３としては、一酸化二窒素プラズマを導電層６２０表面に照射して導電層の表面を酸化して、厚さ１〜１０ｎｍの酸化モリブデン層を形成する。透光性を有する層６２４としては、ＣＶＤ法により厚さ２０〜４０ｎｍの窒化酸化珪素層を形成する。なお、ここで、透光性を有する層６２４として引っ張り応力を有する窒化酸化珪素層を形成することで、レーザビームの照射により付着力が低下した剥離層とともに、透光性を有する層６２４を容易に除去することができる。
【０１６４】
次に、レーザビーム６２５を剥離層６２３及び導電層６２２に照射して付着力を低下させた後、付着力の低下した剥離層を除去する。
【０１６５】
ここでは、レーザビームとして周波数３０Ｈｚのエキシマレーザビーム（波長３０８ｎｍ）を用いる。このときのレーザビームのエネルギー密度を２００〜４００ｍＪ／ｃｍ２、ショット数を１〜５ｓｈｏｔ、走査速度を１０〜２０ｍｍ／ｓｅｃとして、レーザビームを照射することで、剥離層の付着力を低下するとともに、透光性を有する層を脆弱化することができる。
【０１６６】
この結果、図１１（Ｂ）に示すように、マスクとして機能する剥離層６２３ａ、６２３ｂ、及び透光性を有する層６２４ａ、６２４ｂを形成する。レーザビーム６２５を照射することで、剥離層の付着力を低下させる。こののち、付着力が低下した剥離層及び当該剥離層上の透光性を有する層を除去する。ここでは、水洗によりこれらの層を除去する。この結果、マスクとして機能する剥離層６２３ａ、６２３ｂ、及び透光性を有する層６２４ａ、６２４ｂを形成することができる。
【０１６７】
次に、剥離層６２３ａ、６２３ｂ、及び透光性を有する層６２４ａ、６２４ｂをマスクとして導電層６２２をエッチングする。ここでは、リン酸、酢酸、硝酸、純水を体積％で、８５：５：５：５の比率で混合した混合液を用いて導電層６２２をエッチングする。次に、導電層６３１〜６３３を形成した後、これをエッチングマスクとして用いて、ｎ型半導体層６１５をフッ化炭素及び酸素の混合気体を用いてエッチングする。
【０１６８】
この結果、図１１（Ｃ）に示すように、導電層６３１〜６３３を形成する。なお、導電層６３１は画素部のマトリクスを形成するデータ線であり、導電層６３２はＴＦＴ６６８と画素電極６６４を繋ぐ配線である。
【０１６９】
導電層６３３は、絶縁層６１０を介して容量配線６０６と重なる領域を有している。この重畳領域は、この液晶パネルの画素における容量素子となる。
【０１７０】
導電層６３１及び導電層６３２は、半導体層６１４上で離間して形成されている。なお、このエッチングの際に半導体層６１４の一部もエッチングされ、チャネル形成領域として機能する半導体層６３９となる。
【０１７１】
図１２、図１３、及び図１７は、画素電極を形成する段階を示している。なお、図１７は平面図であり、図中に示す切断線Ａ−Ｂに対応する断面構造を図１３（Ｂ）に表している。以下の説明ではこの両図を参照して説明する。
【０１７２】
図１２（Ａ）に示すように、透光性を有する層６２４ａ〜６２４ｃ、絶縁層６１０、及び半導体層６３９上に絶縁層６４１を形成する。また、絶縁層６４１上に、表面の平坦化を目的として絶縁層６４２を形成することが好ましい。なお、ここでは、図１２（Ａ）に示すように、絶縁層６４１及び絶縁層６４２を積層しているが、絶縁層６４１または絶縁層６４２の単層でもよい。
【０１７３】
絶縁層６４１は窒素含有量が酸素含有量よりも多い窒化酸化珪素膜、酸素含有量が窒素含有量よりも多い酸化窒化珪素膜、窒化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、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、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、アルゴンを含む窒化珪素膜、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。
【０１７４】
絶縁層６４２は、塗布法によってされる平坦性のよい層を用いることが好ましい。絶縁層６４２の代表例としては、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、シロキサン樹脂を用いることができる。なお、各層を構成する物質については、特に限定はなく、ここに述べたもの以外のものを用いてもよい。また、これら以外の物質から成る層をさらに組み合わせてもよい。
【０１７５】
ここでは、絶縁層６４１として、プラズマＣＶＤ法により厚さ５０〜２００ｎｍの窒化シリコン、または窒化酸化シリコンで形成する。絶縁層６４１をこのような層で形成することで、半導体層６３９の汚染を防ぐ保護膜として形成する。また、導電層６３１、導電層６３２と画素電極を絶縁分離する層間絶縁膜としての機能を有する。また、絶縁層６４２は組成物を塗布し焼成して厚さ２００〜１０００ｎｍのポリイミドで形成する。導電層６３１、導電層６３２と画素電極６６４の間に平坦化膜としての絶縁層６４２を形成することで、のちに形成される画素電極６６４の面積を大きくすることができ、開口率を向上させることができる。
【０１７６】
絶縁層６４２上に剥離層６４３を形成する。剥離層６４３は、実施の形態１に示す剥離層１０３と同様に形成することができる。ここでは、タングステンターゲットを酸素プラズマでスパッタリングした反応性スパッタリング法により厚さ１〜１０ｎｍの酸化タングステン層を剥離層６４３として形成する。次に、剥離層６４３の一部にレーザビーム６４５を照射して剥離層の一部の付着力を低下させる。ここでは、レーザビームとしてエキシマレーザビーム（波長３０８ｎｍ）を照射する。こののち、付着力が低下した剥離層を除去する。ここでは、水洗により付着力が低下した剥離層を除去する。この結果、図１２（Ｂ）に示すように、剥離層の一部が残存する。このとき残存した剥離層を剥離層６４３ａとする。
【０１７７】
次に、図１３（Ａ）に示すように、剥離層６４３ａをマスクとして、絶縁層６４２をエッチングし、絶縁層６５１を形成する。ここでは、ドライエッチングにより絶縁層６４２をエッチングする。次に、絶縁層６５１をマスクとして、絶縁層６４１をエッチングし、絶縁層６５２を形成する。また、透光性を有する層６２４ｂをエッチングして、透光性を有する層６５３を形成する。ここでは、エッチャントとしてフッ化水素アンモニウム及びフッ化アンモニウムの混合溶液を用いて透光性を有する層６２４ｂをエッチングする。また、剥離層６２３ｂをエッチングして、剥離層６５４を形成する。ここでは、エッチャントとしてフッ酸水溶液を用いて剥離層６５４をウェットエッチングする。また、導電層６３２の一部を露出する。以上の工程により、開口部６６３を形成する。
【０１７８】
次に、剥離層６４３ａ及び開口部６６３に、導電層６５５を形成する。導電層６５５を透光性を有する導電性材料を用いて形成する。ここでは、導電層６５５として厚さ５０〜１５０ｎｍのＩＴＯをスパッタリング法により形成する。次に、剥離層６４３ａ及び導電層６５５に選択的にレーザビーム６５６を照射し、剥離層の一部の付着力を低減する。ここでは、レーザビーム６５６として、エキシマレーザ（波長３０８ｎｍ）を照射する。次に、付着力の低下した剥離層及びその上に形成される導電層６５５を除去する。ここでは、水洗により付着力の低下した剥離層及びその上に形成される導電層６５５を除去する。この結果、図１３（Ｂ）に示すように、画素電極６６４を形成する。このとき、一部剥離層６６１も残存する。
【０１７９】
画素電極６６４は剥離層６６１上に形成される。なお、剥離層６６１は、膜厚が薄く可視光に対して透光性を有するため、画素電極６６４と積層されていても良い。画素電極６６４は、絶縁層６５２、絶縁層６４２を貫通する開口部６６３で導電層６３２と接続する。この画素電極６６４は、５０〜１００ｎｍの厚さで形成することができる。
【０１８０】
また、導電層６５５を除去する際、画素電極６６４にはスリット６６５が設けられるように選択的に導電層６５５にレーザビームを照射する。本実施例では、レーザビームを選択的に照射して薄膜を加工することができるため、微細な構造の加工も容易である。このため、加工される薄膜の形状の選択幅を広げることが可能である。なお、スリット６６５は液晶の配向を制御するためのものである。
【０１８１】
このようにして、基板６００上にＴＦＴ６６８とそれに接続する画素電極６６４、及び容量素子６７０が形成される。図１７に示すＴＦＴ６６９とそれに接続する画素電極６６６、及び容量素子６７１も同様である。ＴＦＴ６６８とＴＦＴ６６９は共に配線６３１と接続している。この液晶パネルの画素（ピクセル）は、画素電極６６４と画素電極６６６により構成されている。画素電極６６４と画素電極６６６はサブピクセルである。
【０１８２】
この画素構造の等価回路を図１９に示す。ＴＦＴ６６８とＴＦＴ６６９は、共にゲート配線６０４、配線６３１と接続している。この場合、容量配線６０５と容量配線６０６の電位を異ならせることで、液晶素子６９２と液晶素子６９３の動作を異ならせることができる。すなわち、容量配線６０５と容量配線６０６の電位を個別に制御することにより液晶の配向を精密に制御して視野角を広げている。
【０１８３】
図１８に対向基板側の構造を示す。遮光層６７２上に対向電極６８０が形成されている。対向電極６８０は、酸化インジウム、酸化インジウム−酸化スズ、酸化亜鉛などの透明導電膜で形成する。対向電極６８０上には液晶の配向を制御する突起６８４が形成されている。また、遮光層６７２の位置に合わせてスペーサ６８２が形成されている。
【０１８４】
図１４は、ＴＦＴ６６８とそれに接続する画素電極６６４、及び容量素子６７０が形成された基板６００と、対向電極６８０等が形成された対向基板６９０を重ね合わせ、液晶を注入した状態を示している。対向基板６９０においてスペーサ６８２が形成される位置には、遮光層６７２、第１着色層６７４、第２着色層６７６、第３着色層６７８、対向電極６８０が形成されている。この構造により、液晶の配向を制御するための突起６８４とスペーサ６８２の高さを異ならせている。画素電極６６４上には配向膜６８５が形成され、同様に対向電極６８０上にも配向膜６８６が形成されている。この間に液晶層６９１が形成されている。
【０１８５】
図２０はこのような画素構造を有する液晶パネルの動作を説明する図である。スリット６６５を設けた画素電極６６４に電圧を印加すると、スリット６６５の近傍には電界の歪み（斜め電界）が発生する。このスリット６６５と、対向基板６９０側の突起６８４とを交互に咬み合うように配置することで、斜め電界が効果的に発生させて液晶の配向を制御することで、液晶が配向する方向を場所によって異ならせている。すなわち、マルチドメイン化して液晶パネルの視野角を広げている。
【０１８６】
本発明により、表示装置を構成する配線等の構成物を、所望の形状で形成できる。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装置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。また、剥離層にレーザビームを選択的に照射してマスクを形成し、当該マスクを用いて薄膜を加工することができる。このため、マスクを形成する際レーザビームの大きさを制御することで、マスクを微細な形状に加工することも容易である。このため、加工される薄膜の形状の選択幅を広げることが可能である。よって、高精細な液晶表示装置を歩留まりよく作製することができる。
【実施例２】
【０１８７】
本実施例では、上記実施の形態で説明した薄膜の加工方法を用いて形成した薄膜トランジスタ及び画素電極を有する液晶表示装置の作製工程一例について図面を参照して説明する。本実施の形態では液晶表示装置の他の形態として、ＴＮ型液晶について示す。
【０１８８】
図２１〜図２３は、ＴＮ型液晶パネルの画素構造を示している。図２１は半導体層、遮光層、ゲート配線、及び容量配線を形成する段階を示す断面図である。
【０１８９】
図２１（Ａ）に示すように、基板７００上に導電層７０２を形成し、導電層７０２上に剥離層７０３を形成し、剥離層７０３上に絶縁層７０４を形成し、絶縁層７０４上に半導体層７０５を形成する。
【０１９０】
基板７００としては、実施例１に示す基板６００を適宜用いることができる。導電層７０２は、のちに薄膜トランジスタの半導体層に光が照射されるのを妨げるための遮光層として機能するため、遮光性を有する材料、代表的には、厚さ５０〜５００ｎｍのモリブデン層、チタン層、タングステン層、クロム層、窒化チタン層等を用いて形成する。ここでは、導電層７０２として、スパッタリング法により、厚さ１００〜３００ｎｍのモリブデン層を形成する。
【０１９１】
絶縁層７０４は、基板７００からのちに形成される薄膜トランジスタの半導体層に不純物が侵入するのを防止するために設ける。絶縁層７０４の代表例としては、代表的には、酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素、窒化アルミニウム等がある。ここでは、下地層１０１として、厚さ５０〜２００ｎｍの酸化窒化珪素層をＣＶＤ法により形成する。
【０１９２】
半導体層７０５としては、実施例１に示す半導体層６１１の材料及び作製方法を適宜用いることができる。ここでは、プラズマＣＶＤ法により厚さ５０〜１００ｎｍの非晶質珪素層を形成した後、エキシマレーザビームを照射して結晶化して結晶性珪素層を形成する。
【０１９３】
次に、半導体層７０５側から剥離層７０３及び導電層７０２にレーザビーム７０６を照射する。ここでは、半導体層７０５及び絶縁層７０４では透過し、剥離層７０３及び導電層７０２で吸収される波長は可視光であるため、エキシマレーザビーム（波長３０８ｎｍ）をレーザビームとして用いる。このときのレーザビームのエネルギー密度を１５０〜３００ｍＪ／ｃｍ２、好ましくは２００〜２５０ｍＪ／ｃｍ２、とし、ショット数を１〜５ｓｈｏｔ、走査速度を５０〜２００ｍｍ／ｓｅｃとして、レーザビームを照射することで、剥離層の付着力を低下するとともに、透光性を有する層を脆弱化することができる。こののち、付着力が低下した剥離層、その上に形成される絶縁層、及び半導体層を除去する。
ここでは水洗して付着力が低下した剥離層を除去する。
【０１９４】
この結果、図２１（Ｂ）に示すように、剥離層７１１、絶縁層７１３、及び半導体層７１５の積層と、剥離層７１２、絶縁層７１４、及び半導体層７１６の積層とが残存する。次に、上記積層をマスクとして、導電層７０２をエッチングする。ここでは、エッチャントとして、リン酸、酢酸、硝酸、純水を体積％で、８５：５：５：５の比率で混合した酸水溶液を用いて、導電層７０２をウェットエッチングする。この結果、図２１（Ｃ）に示すように、分離された導電層７１７、７１８を形成する。
【０１９５】
こののち、のちに容量電極として機能する半導体層７１６に導電性を付与するため、半導体層７１６に液滴吐出法でマスクを形成した後、半導体層７１６にリンを添加する。
【０１９６】
次に、図２１（Ｄ）に示すように、基板７００、導電層７１７、７１８、剥離層７１１、７１２、絶縁層７１３、７１４、半導体層７１５、７１６の露出部を覆うように絶縁層７２１を形成し、絶縁層７２１上に導電層７２２を形成し、導電層７２２上に剥離層７２３を形成し、剥離層７２３上に透光性を有する層７２４を形成する。
【０１９７】
絶縁層７２１は、薄膜トランジスタのゲート絶縁層として機能する絶縁層である。このため、実施例１の絶縁層６１０と同様に形成することができる。ここでは、絶縁層７２１として、厚さ５０〜１５０ｎｍの窒素を含む酸化珪素層をプラズマＣＶＤ法用いて形成する。
【０１９８】
導電層７２２は、のちに薄膜トランジスタのゲート電極、ゲート配線、及び容量配線を構成する導電層である。このため、実施例１の導電層６０１と同様に形成することができる。ここでは、スパッタリング法により厚さ３００〜５００ｎｍのモリブデン層を用いて導電層７２２を形成する。
【０１９９】
剥離層７２３は、実施例１の剥離層６０２と同様に形成することができる。ここでは、剥離層７２３として、導電層７２２の表面を一酸化二窒素を用いたプラズマに曝して、厚さ１〜１０ｎｍの酸化モリブデン層を形成する。
【０２００】
透光性を有する層７２４は実施例１の透光性を有する層６０３と同様に形成することができる。ここでは、透光性を有する層７２４として、引っ張り応力を有する窒化酸化珪素層を形成する。また、透光性を有する層７２４の厚さを２０〜４０ｎｍとする。
【０２０１】
次に、レーザビーム７２５を照射する。ここでは、透光性を有する層７２４、導電層７２２、及び剥離層７２３にレーザビームを照射して剥離層の付着力を選択的に低下させる。この後、付着力が低下した剥離層及びその上に設けられる透光性を有する層を選択的に除去する。こののち、剥離層及びその上に設けられた透光性を有する層をマスクとして導電層７２２をエッチングする。この結果、図２１（Ｅ）に示すように、導電層７３１、７３２、剥離層７３３、７３４、透光性を有する層７３５、７３６が残存する。
【０２０２】
次に、剥離層７３３、７３４にレーザビームを照射して、剥離層の付着力を弱めた後、剥離層及びその上に形成される透光性を有する層を除去して、絶縁層７２１上に導電層７３１、７３２のみを残存させる。なお、導電層７３１は、ゲート電極、ゲート配線として機能し、導電層７３２は容量配線として機能する。ここでは、説明の便宜上、ゲート配線７３１と呼んで以下の説明を行うが、機能的にはゲート電極としての構成要素を備えている。また、ゲート配線７３１と同じ層を使って容量配線７３２を形成する。容量配線７３２は、画素に印加した電圧を保持するために設ける保持容量の一方の電極を形成するものである。
【０２０３】
こののち、半導体層７１５に、リン、ボロン等を添加してソース領域及びドレイン領域７３７、並びにチャネル形成領域７３８を形成する。
【０２０４】
図２２は、画素電極を形成する段階を示している。なお、図２２は図２３の切断線Ａ−Ｂに対応する断面構造を示している。以下の説明ではこの両図を参照して説明する。
【０２０５】
図２２（Ａ）に示すように、導電層７３１、導電層７３２、絶縁層７２１上に絶縁層７４１を形成する。絶縁層７４１は実施例１で用いたように、窒化シリコン、窒化酸化シリコンで形成される絶縁層、及び表面の平坦化を目的とする絶縁層を積層して形成することが好ましい。ここでは、実施例１と同様に、プラズマＣＶＤ法により厚さ５０〜２００ｎｍの窒化シリコン、または窒化酸化シリコンを形成し、その上に厚さ２００〜１０００ｎｍのポリイミド層を形成する。
【０２０６】
絶縁層７４１上に剥離層７４２を形成する。剥離層７４２は、実施例１に示す剥離層６０２と同様に形成することができる。次に、剥離層７４２の一部にレーザビーム７４３を照射して剥離層の一部の付着力を低下した後、付着力が低下した剥離層を除去する。図２２（Ｂ）に示すように、このとき残存した剥離層を剥離層７５５とする。
【０２０７】
次に、剥離層７５５をマスクとして、絶縁層７４１をエッチングし、絶縁層７５４を形成する。以上の工程により、開口部７５３を形成する。また、絶縁層７５４をマスクとして、絶縁層７２１をエッチングし、絶縁層７５６を形成するとともに、半導体層７１５の一部を露出する。以上の工程により、開口部７５１、７５２を形成する。
【０２０８】
ここでは、剥離層７５５及び絶縁層７４１のエッチングの選択比が高いエッチャントを使うため、剥離層７５５上に透光性を有する層を設けていない。しかしながら、剥離層７５５及び絶縁層７４１のエッチングの選択比が低い場合は、剥離層７５５上に透光性を有する層を形成してもよい。
【０２０９】
次に、図２２（Ｃ）に示すように、剥離層７５５及び開口部７５１〜７５３上に、導電層７６１〜７６３を形成する。ここでは、導電層７６１〜７６３として液滴吐出法により、銀粒子を含む組成物を開口部７５１〜７５３に吐出し加熱して、導電層７６１〜７６３を形成する。
【０２１０】
次に、導電層７６１〜７６３及び剥離層７５５上に導電層７６４を形成する。ここでは、導電層７６４として厚さ５０〜１５０ｎｍのＩＴＯをスパッタリング法により形成する。次に、導電層７６４に選択的にレーザビーム７６５を照射し、選択的に剥離層７５５の付着力を弱めて、付着力が低下した剥離層及びその上に形成される導電層７６４を選択的に除去する。ここでは、レーザビーム７６５として、エキシマレーザビームを用いる。この結果、図２２（Ｄ）に示すように、画素電極７７２を形成することができる。また、画素電極７７２と同時に、導電層７６１を覆う導電層７７１を形成することができる。なお、導電層７６１はソース配線として機能するため、導電層７６１上に導電層７７１が形成されることにより、ソース配線の抵抗値を低減することが可能である。
【０２１１】
また、実施例１と同様に、遮光層、着色層、または対向電極の少なくとも一つ以上が形成される対向基板と、当該基板７００とをシール材で貼りあわせる。また、基板７００、対向基板、及びシール材の間に液晶材料を充填する。以上により、液晶表示装置を作製することができる。
【０２１２】
本発明により、表示装置を構成する半導体層、配線等の構成物を、所望の形状で形成できる。本実施例においては、フォトリソグラフィーを用いずとも、分離された半導体層を形成するとともに、当該半導体層への外光の侵入を回避することが可能な遮光層をも形成することができる。即ち、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装置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。また、剥離層にレーザビームを選択的に照射してマスクを形成し、当該マスクを用いて薄膜を加工することができる。このため、マスクを形成する際レーザビームの大きさを制御することで、マスクを微細な形状に加工することも容易である。このため、加工される薄膜の形状の選択幅を広げることが可能である。よって、高精細な液晶表示装置を歩留まりよく作製することができる。
【実施例３】
【０２１３】
実施例１に適用可能な半導体層の形成方法について、図２９を用いて説明する。
【０２１４】
実施例１と同様の工程により、図２１（Ｃ）に示すような導電層６０４、６０５を形成する。次に、導電層６０４、６０５上にゲート絶縁膜として機能する絶縁層６１０を実施例１と同様に形成する。次に、絶縁層６１０上に剥離層６９５を形成する。剥離層６９５としては、実施の形態１に示す剥離層１０３を適宜用いることができる。ここでは、剥離層６９５として、モリブデンターゲットを酸素プラズマでスパッタリングした反応性スパッタリング法により、厚さ１〜１０ｎｍの酸化モリブデン層を形成する。
【０２１５】
次に、剥離層６９５に選択的にレーザビーム６９６を照射する。ここでは、のちに分離された半導体層が形成される領域以外の領域にレーザビーム６９６を照射する。
【０２１６】
ここでは、レーザビーム６９６として、エキシマレーザビーム（波長３０８ｎｍ）を照射する。
【０２１７】
この結果、レーザビームが照射された剥離層６９５の付着力が低下する。当該付着力が低下した剥離層を水洗して、図２９（Ｂ）に示すような、マスクとして機能する剥離層６９７を形成する。
【０２１８】
次に、マスクとして機能する剥離層６９７、及び絶縁層６１０の露出部上に、実施例１と同様に半導体層６１１及びｎ型半導体層６１２を形成する。
【０２１９】
次に、基板６００側からマスクとして機能する剥離層６９７にレーザビーム６９８を照射する。図２９（Ｂ）においては、レーザビーム６９８は剥離層６９７に選択的に照射する図を示しているが、これに限定されるものではない。例えば、半導体層６１１及びｎ型半導体層６１２が吸収せず、剥離層６９７で選択的に吸収する波長のレーザビーム６９８を基板６００から照射してもよい。この場合、剥離層６９７においてレーザビームが吸収される。この結果、剥離層６９７の付着力が低下する。こののち、粘着性を有する部材でｎ型半導体層６１２表面を押し付けることで、付着力が低下した剥離層６９７及びその上に設けられる半導体層並びにｎ型半導体層を除去する。
【０２２０】
この結果、図２９（Ｃ）に示すように、分離された半導体層６１４及びｎ型半導体層６１５を形成することができる。
【０２２１】
こののち、実施例１と同様の工程により薄膜トランジスタを形成することができる。
【実施例４】
【０２２２】
本実施例では、上記実施の形態で説明した薄膜の加工方法を用いて形成した薄膜トランジスタ及び画素電極を有する発光装置の一態様について図２４を用いて説明する。図２４（Ａ）は発光装置の画素部における一画素を示す上面図であり、図２４（Ｂ）は図２４（Ａ）をＡ−Ｂで切断した断面図である。
【０２２３】
発光装置の画素部には図２４（Ａ）で示すような画素が複数設けられている。各画素には、発光素子７８０と、発光素子７８０に接続し、電流の供給を制御する薄膜トランジスタ（以下、駆動用の薄膜トランジスタ７７５と示す。）が設けられている。また、駆動用の薄膜トランジスタ７７５のソース領域またはドレイン領域の一方には電源線７９３、７９４が接続され、ソース領域またはドレイン領域の他方には第１の電極７７２が接続される。また、駆動用の薄膜トランジスタ７７５のゲート電極は、スイッチング用の薄膜トランジスタ７９５のソース領域またはドレイン領域の一方と接続される。スイッチング用の薄膜トランジスタ７９５のソース領域またはドレイン領域の他方はソース配線７９１、７９２に接続される。また、スイッチング用の薄膜トランジスタ７９５のゲート配線７９０がソース配線７９１、７９２と交差している。なお、ソース配線７９１、７９２は積層構造であり、電源線７９３、７９４も同様に積層構造であり、ソース配線７９２及び電源線７９４は、第１の電極７７２と同じ層で形成される。
【０２２４】
図２４（Ｂ）において、駆動用の薄膜トランジスタ７７５は、発光素子７８０を駆動するために設けられている。駆動用の薄膜トランジスタ７７５は実施例２で示す工程により作製することができる。また、駆動用の薄膜トランジスタ７７５は、基板７００と半導体層との間に遮光層として機能する導電層７１７を有する。発光素子が基板７００側に発光する場合、基板７００側から駆動用の薄膜トランジスタ７７５の半導体層に外光が入り込んでしまい、半導体層でキャリアが発生し、薄膜トランジスタ７７５のオフ時に電流が流れてしまうという問題がある。しかしながら、薄膜トランジスタの半導体層及び基板７００の間に遮光層として機能する導電層７１７を設けることとで、このような外光による薄膜トランジスタの不良動作を防止することが可能である。
【０２２５】
発光素子７８０は、第１の電極７７２と第２の電極７８３との間にＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）層７８２を有する。また、発光素子７８０は、隔壁層７８１によって、隣接して設けられている別の発光素子と分離されている。
【０２２６】
なお、図２４（Ｂ）に示された薄膜トランジスタ７７５は、半導体層を中心として基板と逆側にゲート電極が設けられたトップゲート型のものである。但し、薄膜トランジスタ７７５の構造については、特に限定はなく、例えばボトムゲート型のものでもよい。またボトムゲートの場合には、チャネルを形成する半導体層の上に保護膜が形成されたもの（チャネル保護型）でもよいし、或いは実施例１に示すようなチャネルを形成する半導体層の一部が凹状になったもの（チャネルエッチ型）でもよい。
【０２２７】
隔壁層７８１は、エッジ部において、曲率半径が連続的に変化する形状であることが好ましい。また隔壁層７８１は、アクリルやシロキサン、ポリイミド、酸化珪素等を用いて形成される。なお隔壁層７８１は、無機絶縁層と有機絶縁層のいずれか一で形成されたものでもよいし、または両方を用いて形成されたものでもよい。
【０２２８】
なお、図２４（Ｂ）では、絶縁層７５４のみが薄膜トランジスタ７７５と発光素子７８０の間に設けられた構成であるが、絶縁層７５４の他、第２の絶縁層が設けられた構成のものであってもよい。第２の絶縁層は、絶縁層７５４と同様に、多層でもよいし、または単層でもよい。第２の絶縁層としては、絶縁層７５４と同様な材料を用いて形成することができる。また、第２の絶縁層は、無機絶縁層と有機絶縁層の両方を用いて形成されたものでもよいし、または無機絶縁層と有機絶縁層のいずれか一で形成されたものでもよい。
【０２２９】
発光素子７８０において、第１の電極７７２および第２の電極７８３がいずれも透光性を有する電極である場合、第１の電極７７２側と第２の電極７８３側の両方から発光を取り出すことができる。また、第２の電極７８３のみが透光性を有する電極である場合、第２の電極７８３側のみから発光を取り出すことができる。この場合、第１の電極７７２は反射率の高い材料で構成されているか、または反射率の高い材料から成る膜（反射膜）が第１の電極７７２の下方に設けられていることが好ましい。また、第１の電極７７２のみが透光性を有する電極である場合、第１の電極７７２側のみから発光を取り出すことができる。この場合、第２の電極７８３は反射率の高い材料で構成されているか、または反射膜が第２の電極７８３の上方に設けられていることが好ましい。
【０２３０】
また、発光素子７８０は、第１の電極７７２の電位よりも第２の電極７８３の電位が高くなるように電圧を印加したときに動作するようにＥＬ層７８２が積層されたものであってもよいし、或いは、第１の電極７７２の電位よりも第２の電極７８３の電位が低くなるように電圧を印加したときに動作するようにＥＬ層７８２が積層されたものであってもよい。前者の場合、薄膜トランジスタ７７５はＮチャネル型薄膜トランジスタであり、後者の場合、薄膜トランジスタ７７５はＰチャネル型薄膜トランジスタであることが好ましい。
【０２３１】
なお、導電層７７１及び第１の電極７７２は実施例２と同様に形成したため、導電層７７１及び第１の電極７７２と絶縁層７５４との間には、剥離層７７３、７７４が残存する。
【０２３２】
ここで、発光素子７８０の構造について、図２５を用いて説明する。
【０２３３】
ＥＬ層７８２に、有機化合物を用いた発光機能を担う層（以下、発光層３４３と示す。）を形成することで、発光素子７８０は有機ＥＬ素子として機能する。図２５（Ａ）に有機ＥＬ素子の構造を示す。
【０２３４】
第１の電極７７２としては、ＩＷＯ、ＩＷＺＯ、ＩＴｉＯ、ＩＴＴｉＯ、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＩＴＳＯ等が挙げられる。また、チタン（Ｔｉ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、または金属材料の窒化物（例えば、窒化チタン、窒化タングステン、窒化モリブデン）等を用いることも可能である。
【０２３５】
ＥＬ層７８２は、単層でもよいし、複数の層が積層された構成であってもよい。つまり、層の積層構造については特に限定されず、電子輸送性の高い物質または正孔輸送性の高い物質、電子注入性の高い物質、正孔注入性の高い物質、バイポーラ性（電子及び正孔の輸送性の高い物質）の物質等から成る層と、発光層とを適宜組み合わせて構成すればよい。例えば、正孔注入層、正孔輸送層、正孔阻止層（ホールブロッキング層）、発光層、電子輸送層、電子注入層等を適宜組み合わせて構成することができる。各層を構成する材料について以下に具体的に示す。なお、図１６では、一態様として、第１の層３４１、第２の層３４２、発光層３４３、第４の層３４４、第５の層３４５を積層したＥＬ層について説明する。
【０２３６】
第１の層３４１は、正孔注入性の高い物質を含む層である。正孔注入性の高い物質としては、モリブデン酸化物、バナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、タングステン酸化物、マンガン酸化物等を用いることができる。この他、フタロシアニン（略称：Ｈ２Ｐｃ）や銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）等のフタロシアニン系の化合物、或いはポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（スチレンスルホン酸）（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）等の高分子化合物等によっても正孔注入層を形成することができる。
【０２３７】
また、第１の層３４１として、正孔輸送性の高い物質にアクセプター性物質を含有させた複合材料を用いることができる。なお、正孔輸送性の高い物質にアクセプター性物質を含有させたものを用いることにより、電極の仕事関数に依らず電極を形成する材料を選ぶことができる。つまり、第１の電極７７２として仕事関数の大きい材料だけでなく、仕事関数の小さい材料を用いることができる。アクセプター性物質としては、７，７，８，８−テトラシアノ−２，３，５，６−テトラフルオロキノジメタン（略称：Ｆ４−ＴＣＮＱ）、クロラニル等を挙げることができる。また、遷移金属酸化物を挙げることができる。また元素周期表における第４族乃至第８族に属する金属の酸化物を挙げることができる。具体的には、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化マンガン、酸化レニウムは電子受容性が高いため好ましい。中でも特に、酸化モリブデンは大気中でも安定であり、吸湿性が低く、扱いやすいため好ましい。
【０２３８】
第２の層３４２は、正孔輸送性の高い物質を含む層である。正孔輸送性の高い物質としては、例えば、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）やＮ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジアミン（略称：ＴＰＤ）、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）、４，４’−ビス［Ｎ−（スピロ−９，９’−ビフルオレン−２−イル）−Ｎ―フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＢＳＰＢ）などの芳香族アミン化合物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以上の正孔移動度を有する物質である。但し、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。なお、正孔輸送性の高い物質を含む層は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層が二層以上積層したものとしてもよい。
【０２３９】
発光層３４３は、発光性の高い物質を含む層であり、種々の材料を用いることができる。例えば、発光性の高い物質と、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ）や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［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢ）等のキャリア輸送性が高く膜質がよい（つまり結晶化しにくい）物質とを自由に組み合わせて構成される。発光性の高い物質としては、具体的には、Ｎ，Ｎ’−ジメチルキナクリドン（略称：ＤＭＱｄ）、Ｎ，Ｎ’−ジフェニルキナクリドン（略称：ＤＰＱｄ）やクマリン６、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）ビニル］−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＭ２）、９，１０−ジフェニルアントラセン、５，１２−ジフェニルテトラセン（略称：ＤＰＴ）、ペリレン、ルブレンなどの一重項発光材料（蛍光材料）や、ビス［２−（２’−ベンゾ［４，５−α］チエニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ３’］イリジウム（アセチルアセトナート）（略称：Ｉｒ（ｂｔｐ）２（ａｃａｃ））などの三重項発光材料（燐光材料）などを用いることができる。但し、ＡｌｑやＤＮＡは発光性も高い物質であるため、これらの物質を単独で用いた構成とし、発光層３４３としても構わない。
【０２４０】
第４の層３４４は、電子輸送性の高い物質を含む層である。例えば、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）（略称：Ａｌｑ）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）（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（ＩＩＩ）（略称：ＢＡｌｑ）など、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層である。また、この他ビス［２−（２−ベンゾオキサゾリル）フェノラト］亜鉛（ＩＩ）（略称：ＺｎＰＢＯ）、ビス［２−（２−ベンゾチアゾリル）フェノラト］亜鉛（ＩＩ）（略称：ＺｎＢＴＺ）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）や、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−ビフェニリル）−４−フェニル−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ）、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）なども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。なお、正孔よりも電子の輸送性の高い物質であれば、上記以外の物質を電子輸送層として用いても構わない。また、電子輸送層は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層が二層以上積層したものとしてもよい。
【０２４１】
第５の層３４５は電子注入性の高い物質を含む層である。第５の層３４５としては、フッ化リチウム、フッ化セシウム、フッ化カルシウム等のようなアルカリ金属又はアルカリ土類金属又はそれらの化合物を用いることができる。また、電子輸送性を有する物質からなる層中にアルカリ金属又はアルカリ土類金属又はそれらの化合物を含有させたもの、例えばＡｌｑ中にマグネシウム（Ｍｇ）を含有させたもの等を用いることができる。なお、電子注入層として、電子輸送性を有する物質からなる層中にアルカリ金属又はアルカリ土類金属を含有させたものを用いることにより、第２の電極７８３からの電子注入が効率良く行われるためより好ましい。
【０２４２】
第２の電極７８３を形成する物質としては、仕事関数の小さい（具体的には３．８ｅＶ以下）金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることができる。具体例としては、元素周期表の第１族または第２族に属する元素、すなわちリチウム（Ｌｉ）やセシウム（Ｃｓ）等のアルカリ金属、およびマグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）等のアルカリ土類金属、およびこれらを含む合金（ＭｇＡｇ、ＡｌＬｉ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、イッテルビウム（Ｙｂ）等の希土類金属およびこれらを含む合金等が挙げられる。しかしながら、第２の電極７８３と第４の層３４４との間に、第５の層３４５を設けることにより、仕事関数の大小に関わらず、Ａｌ、Ａｇ、ＩＴＯ、ＩＴＳＯ、ＩＺＯ、ＩＷＺＯ等様々な導電性材料を第２の電極７８３として用いることができる。
【０２４３】
ＥＬ層７８２の形成方法としては、乾式法、湿式法を問わず、種々の方法を用いることができる。例えば、真空蒸着法、インクジェット法またはスピンコート法など用いても構わない。また各電極または各層ごとに異なる成膜方法を用いて形成しても構わない。
【０２４４】
以上のような構成を有する本発明の発光素子は、第１の電極７７２と第２の電極７８３との間に生じた電位差により電流が流れ、発光性の高い物質を含む発光層３４３において正孔と電子とが再結合し、発光するものである。つまり発光層３４３に発光領域が形成されるような構成となっている。
【０２４５】
発光は、第１の電極７７２または第２の電極７８３のいずれか一方または両方を通って外部に取り出される。なお、第１の電極７７２は透光性の高い複合材料を用いて形成されているため、第１の電極を通って外部に発光が取り出される構成とすることが好ましい。第１の電極７７２のみが透光性を有する電極である場合、発光は第１の電極７７２を通って基板側から取り出される。また、第１の電極７７２および第２の電極７８３がいずれも透光性を有する電極である場合、発光は第１の電極７７２および第２の電極７８３を通って、基板側および基板と逆側の両方から取り出される。
【０２４６】
なお第１の電極７７２と第２の電極７８３との間に設けられる層の構成は、上記のものには限定されない。発光領域と金属とが近接することによって生じる消光が防ぐように、第１の電極７７２および第２の電極７８３から離れた部位に正孔と電子とが再結合する発光領域を設けた構成であれば、上記以外のものでもよい。
【０２４７】
つまり、ＥＬ層７８２の積層構造については特に限定されず、電子輸送性の高い物質または正孔輸送性の高い物質、電子注入性の高い物質、正孔注入性の高い物質、バイポーラ性（電子及び正孔の輸送性の高い物質）の物質、正孔ブロック材料等から成る層を、発光層と自由に組み合わせて構成すればよい。
【０２４８】
また、ＥＬ層７８２として、無機化合物を用いた発光機能を担う層（以下、発光層３４９という。）を有することで、発光素子１２０５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。
【０２４９】
本実施例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。
【０２５０】
固相法は、母体材料と、不純物元素又はその化合物を秤量し、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。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。
【０２５１】
液相法（共沈法）は、母体材料又はその化合物と、不純物元素又はその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、粒径が小さく低い焼成温度でも反応が進むことができる。
【０２５２】
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、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、硫化カドミウム、硫化カルシウム、硫化イットリウム、硫化ガリウム、硫化ストロンチウム、硫化バリウム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、酸化イットリウム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、窒化ガリウム、窒化インジウム等を用いることができる。また、セレン化亜鉛、テルル化亜鉛等も用いることができる。また、硫化カルシウム−ガリウム、硫化ストロンチウム−ガリウム、硫化バリウム−ガリウム等の３元系の混晶であってもよい。
【０２５３】
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。
【０２５４】
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。
【０２５５】
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の不純物元素又はその化合物と、第２の不純物元素又はその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の不純物元素又はその化合物としては、例えば、フッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、硫化アルミニウム等を用いることができる。また、第２の不純物元素又はその化合物としては、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。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。
【０２５６】
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。
【０２５７】
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％の範囲であればよい。
【０２５８】
図２５（Ｂ）は、ＥＬ層７８２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。
【０２５９】
薄膜型無機ＥＬの場合、発光層３４９は、上記発光材料を含む層であり、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）、原子層エピタキシ法（ＡＬＥ）等を用いて形成することができる。
【０２６０】
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、絶縁耐圧が高く、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、酸化イットリウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化タンタル、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸鉛、窒化シリコン、酸化ジルコニウム等やこれらの混合膜又は２種以上の積層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。
【０２６１】
なお、図示しないが、発光層３４９と絶縁層３４８、３５０、又は発光層３４９と第１の電極７７２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、硫化亜鉛、硫化セレン、硫化テルル、硫化カドミウム、硫化ストロンチウム、硫化バリウム、硫化銅、フッ化リチウム、フッ化カルシウム、フッ化バリウム、フッ化マグネシウム等を用いることができる。
【０２６２】
また、図２５（Ｃ）に示すように、ＥＬ層７８２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２５（Ｃ）においては、第１の絶縁層３４８は第２の電極７８３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の電極７７２及び発光層３４９の間に設けられていてもよい。
【０２６３】
さらには、ＥＬ層７８２が、発光層３４９のみで構成されてもよい。即ち、第１の電極７７２、ＥＬ層７８２、第２の電極７８３で発光素子７８０を構成してもよい。
【０２６４】
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。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。
【０２６５】
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。
【０２６６】
図２５（Ｄ）における素子は、第１の電極７７２、ＥＬ層７８２、第２の電極７８３を有し、ＥＬ層７８２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２５（Ｄ）においては、第２の電極７８３に接する構造となっているが、第１の電極７７２に接する構造でもよい。また、素子は、第１の電極７７２及び第２の電極７８３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の電極７７２及び第２の電極７８３に接する絶縁層を有さなくてもよい。
【０２６７】
本実施例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の絶縁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。有機絶縁材料としては、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、又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、チタン酸バリウムやチタン酸ストロンチウム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。
【０２６８】
また、バインダに用いる無機材料としては、酸化珪素、窒化珪素、酸素及び窒素を含む珪素、窒化アルミニウム、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、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸鉛、ニオブ酸カリウム、ニオブ酸鉛、酸化タンタル、タンタル酸バリウム、タンタル酸リチウム、酸化イットリウム、酸化ジルコニウム、硫化亜鉛その他の無機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。有機材料に、誘電率の高い無機材料を含ませる（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。
【０２６９】
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例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。
【０２７０】
無機ＥＬ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、直流駆動又は交流駆動のいずれにおいても動作することができる。
【０２７１】
ここでは、発光素子として有機ＥＬ素子を形成する。また、赤色を表示する発光素子として、第１の電極７７２として膜厚１２５ｎｍの酸化珪素を含むＩＴＯ層を形成する。また、ＥＬ層７８２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の電極７８３として、膜厚２００ｎｍのＡｌ層を形成する。
【０２７２】
また、緑色を表示する発光素子として、第１の電極７７２として膜厚１２５ｎｍの酸化珪素を含むＩＴＯ層を形成する。また、ＥＬ層７８２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の電極７８３として、膜厚２００ｎｍのＡｌ層を形成する。
【０２７３】
また、青色を表示する発光素子として、第１の電極７７２として膜厚１２５ｎｍの酸化珪素を含むＩＴＯ層を形成する。また、ＥＬ層７８２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の電極７８３として、膜厚２００ｎｍのＡｌ層を形成する。
【０２７４】
次に、第２の電極７８３上に保護膜を形成することが好ましい。
【０２７５】
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、発光装置を形成することができる。
【０２７６】
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。
【０２７７】
本発明により、表示装置を構成する配線等の構成物を、所望の形状で形成できる。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装置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。また、剥離層にレーザビームを選択的に照射してマスクを形成し、当該マスクを用いて薄膜を加工することができる。このため、マスクを形成する際レーザビームの大きさを制御することで、マスクを微細な形状に加工することも容易である。このため、加工される薄膜の形状の選択幅を広げることが可能である。よって、高精細な発光装置を歩留まりよく作製することができる。
【実施例５】
【０２７８】
次に、上記実施例で示される表示パネルを有するモジュールについて、図２６を用いて説明する。図２６は表示パネル９８０１と、回路基板９８０２を組み合わせたモジュールを示している。回路基板９８０２には、例えば、コントロール回路９８０４や信号分割回路９８０５などが形成されている。また、表示パネル９８０１と回路基板９８０２とは、接続配線９８０３で接続されている。表示パネル９８０１に実施例１乃至４で示すような、液晶表示パネル、または発光表示パネルのほか、電気泳動素子を有する電気泳動表示パネル等を適宜用いることができる。
【０２７９】
この表示パネル９８０１は、発光素子が各画素に設けられた画素部９８０６と、走査線駆動回路９８０７、選択された画素にビデオ信号を供給する信号線駆動回路９８０８を備えている。画素部９８０６の構成は、実施例１乃至３と同様である。また、走査線駆動回路９８０７や信号線駆動回路９８０８は、異方性導電接着剤、または異方性導電フィルムを用いた実装方法、ＣＯＧ方式、ワイヤボンディング方法、または半田バンプを用いたリフロー処理等の手法により、基板上にＩＣチップで形成される走査線駆動回路９８０７、信号線駆動回路９８０８を実装する。
【０２８０】
本実施例により、表示パネルを有するモジュールの製造コストの削減が可能である。
【実施例６】
【０２８１】
上記実施例に示される半導体装置を有する電子機器として、テレビジョン装置（単にテレビ、又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などのカメラ、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ー、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２７を参照して説明する。
【０２８２】
図２７（Ａ）に示す携帯情報端末は、本体９２０１、表示部９２０２等を含んでいる。表示部９２０２に、上記実施例を適用することにより、携帯情報端末を安価に提供することができる。
【０２８３】
図２７（Ｂ）に示すデジタルビデオカメラは、表示部９７０１、表示部９７０２等を含んでいる。表示部９７０１に、上記実施例を適用することにより、デジタルビデオカメラを安価に提供することができる。
【０２８４】
図２７（Ｃ）に示す携帯端末は、本体９１０１、表示部９１０２等を含んでいる。表示部９１０２に、上記実施例を適用することにより、携帯端末を安価に提供することができる。
【０２８５】
図２７（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。表示部９３０２に、上記実施例を適用することにより、携帯型のテレビジョン装置を安価に提供することができる。このようなテレビジョン装置は携帯電話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、幅広く適用することができる。
【０２８６】
図２７（Ｅ）に示す携帯型のコンピュータは、本体９４０１、表示部９４０２等を含んでいる。表示部９４０２に、上記実施例を適用することにより、携帯型のコンピュータを安価に提供することができる。
【０２８７】
図２７（Ｆ）に示すテレビジョン装置は、本体９６０１、表示部９６０２等を含んでいる。表示部９６０２に、上記実施例を適用することにより、テレビジョン装置を安価に提供することができる。
【０２８８】
ここで、テレビジョン装置の構成について、図２８を用いて説明する。
【０２８９】
図２８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により処理される。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にそれぞれ信号が出力する。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良い。
【０２９０】
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。
【０２９１】
このテレビジョン装置は、表示パネル９５１５を含んで構成されることにより、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。
【０２９２】
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ーをはじめ、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。
【図面の簡単な説明】
【０２９３】
【図１】本発明の半導体装置の作製方法を説明する断面図である。
【図２】本発明の半導体装置の作製方法を説明する断面図である。
【図３】本発明の半導体装置の作製方法を説明する断面図である。
【図４】本発明の半導体装置の作製方法を説明する断面図である。
【図５】本発明の半導体装置の作製方法を説明する断面図である。
【図６】本発明の半導体装置の作製方法を説明する断面図である。
【図７】本発明に適用可能なレーザ照射装置を説明する斜視図である。
【図８】本発明に適用可能なレーザ照射装置を説明する斜視図である。
【図９】本発明の半導体装置の作製方法を説明する断面図である。
【図１０】本発明の半導体装置の作製方法を説明する断面図である。
【図１１】本発明の半導体装置の作製方法を説明する断面図である。
【図１２】本発明の半導体装置の作製方法を説明する断面図である。
【図１３】本発明の半導体装置の作製方法を説明する断面図である。
【図１４】本発明の半導体装置の作製方法を説明する断面図である。
【図１５】本発明の半導体装置の作製方法を説明する上面図である。
【図１６】本発明の半導体装置の作製方法を説明する上面図である。
【図１７】本発明の半導体装置の作製方法を説明する上面図である。
【図１８】本発明の半導体装置の作製方法を説明する上面図である。
【図１９】本発明の半導体装置に適用可能な等価回路を説明する断面図である。
【図２０】本発明の半導体装置を説明する断面図である。
【図２１】本発明の半導体装置の作製方法を説明する断面図である。
【図２２】本発明の半導体装置の作製方法を説明する断面図である。
【図２３】本発明の半導体装置の作製方法を説明する上面図である。
【図２４】本発明の半導体装置を説明する上面図及び断面図である。
【図２５】本発明に適応可能な発光素子の断面構造を説明する図である。
【図２６】本発明の半導体装置を説明する上面図である。
【図２７】本発明の半導体装置を用いた電子機器を説明する斜視図である。
【図２８】本発明の半導体装置を用いた電子機器を説明する図である。
【図２９】本発明の半導体装置の作製方法を説明する断面図である。
【図１】
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【図２】
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【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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