(57)【要約】【課題】少ない工程数で、コスト削減が可能な半導体装置の作製方法を提供する。また、レジストを用いずとも所望の形状の半導体層を有する半導体素子を有する半導体装置の作製方法を提供する。また、基板上に形成された配線の欠陥を修正する際の効率を上げ、歩留まり及び量産性を高めることが可能な半導体装の作製方法を提供する。【解決手段】透光性を有する基板の一方の面に光吸収層を形成し、透光性を有する基板の他方の面側からマスクを介してレーザビームを光吸収層に照射する。当該照射により、レーザビームのエネルギーが光吸収層に吸収される。当該エネルギーによる光吸収層内における気体の放出や光吸収層の昇華等により光吸収層の一部を解離させ、透光性を有する基板から光吸収層の一部を剥離させ、対向する基板上に選択的に光吸収層の一部を転写し、基板上に層を形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性を有する基板の一方の面に光吸収層を形成し、
前記光吸収層に対向するように基板を設け、前記透光性を有する基板の他方の面に対向するようにマスクを設け、
前記マスクを介して前記光吸収層にレーザビームを照射し、前記光吸収層の一部を前記基板に転写することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項２】
透光性を有する基板の一方の面に光吸収層を形成し、
前記透光性を有する基板の他方の面にマスクを形成し、
前記透光性を有する基板の他方の面側から前記光吸収層にレーザビームを照射し、前記光吸収層の一部を前記基板に転写することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項３】
請求項１または２において、前記光吸収層は、前記レーザビームを吸収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１乃至３のいずれか一項において、前記光吸収層は、導電層、半導体層、または絶縁層であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項５】
透光性を有する基板の一方の面に光を吸収する第１の層及び前記第１の層に接する第２の層を形成し、
前記第２の層に対向するように基板を設け、前記透光性を有する基板の他方の面に対向するようにマスクを設け、
前記マスクを介して前記光を吸収する第１の層にレーザビームを照射し、前記第２の層の一部を前記基板に転写することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項６】
透光性を有する基板の一方の面に光を吸収する第１の層及び前記第１の層に接する第２の層を形成し、
前記透光性を有する基板の他方の面にマスクを形成し、
前記第２の層に対向するように基板を設け、
前記透光性を有する基板の他方の面側から前記光を吸収する第１の層にレーザビームを照射し、前記第２の層の一部を前記基板に転写することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項７】
透光性を有する基板の一方の面に光を吸収する第１の層及び前記第１の層に接する第２の層を形成し、
前記第２の層に対向するように基板を設け、前記透光性を有する基板の他方の面に対向するようにマスクを設け、
前記マスクを介して前記光を吸収する第１の層にレーザビームを照射し、前記第１の層の一部及び第２の層の一部を前記基板に転写することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項８】
透光性を有する基板の一方の面に光を吸収する第１の層及び前記第１の層に接する第２の層を形成し、
前記透光性を有する基板の他方の面にマスクを形成し、
前記第２の層に対向するように基板を設け、
前記透光性を有する基板の他方の面側から前記光を吸収する第１の層にレーザビームを照射し、前記第１の層の一部及び第２の層の一部を前記基板に転写することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項９】
請求項５乃至８のいずれか一項において、前記光を吸収する第１の層は、前記レーザビームを吸収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５乃至９のいずれか一項において、前記光を吸収する第１の層は、導電層、半導体層、または絶縁層であ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５乃至１０のいずれか一項において、前記第２の層は、導電層、半導体層、及び絶縁層のいずれか一つ以上であ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１乃至１１のいずれか一項において、前記マスクはバイナリーマスクであ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１乃至１１のいずれか一項において、前記マスクは、位相シフトマスクであることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１４】
請求項１乃至１１のいずれか一項において、前記マスクはバイナリーマスク及び位相シフトマスクを重ねたものであることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１５】
請求項１乃至１１のいずれか一項において、前記マスクは、マイクロレンズを有する事を特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１６】
請求項１５において、前記マイクロレンズの周辺には遮光層を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１７】
請求項１乃至１６のいずれか一項において、前記透光性を有する基板及び前記基板を真空雰囲気に設置し、前記光吸収層に前記レーザビームを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１８】
請求項１乃至１７のいずれか一項において、前記基板を加熱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、レーザビームを用いた転写方法による導電層、半導体層、絶縁層等の層の作製方法に関する。また、当該層を用いて形成した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た後、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露光し、現像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（特許文献１）。
【特許文献１】特開平０５−１４４８１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のフォトリソグラフィー工程を用いた配線、半導体層、絶縁層等の形成工程において、レジストの材料の大部分が無駄になると共に、配線、半導体層、絶縁層等を形成するための工程数が多く、スループットが低下する。
【０００５】
また、フォトリソグラフィー工程を用いて半導体膜をエッチングして、所望の形状の半導体層を形成する場合、半導体膜表面にレジストを塗布する。このとき、半導体膜表面がレジストに直接さらされるため、レジストに含まれる酸素、炭素、重金属元素等の不純物により、半導体膜が汚染されるという問題がある。この汚染により、半導体膜中に不純物元素が混入してしまい、半導体素子の特性が低下する。特に、ＴＦＴにおいては、トランジスタ特性のバラツキ及び低下の原因となるという問題がある。
【０００６】
本発明は、このような状況に鑑みなされたものであり、少ない工程数で、コスト削減が可能な半導体装置の作製方法を提供する。また、レジストを用いずとも所望の形状の半導体層を有する半導体素子を有する半導体装置の作製方法を提供する。また、基板上に形成された配線の欠陥を修正する際の効率を上げ、歩留まり及び量産性を高めることが可能な半導体装置の作製方法を提供する。更には、スループットの向上が可能で、量産性の高い半導体装置の作製方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、透光性を有する基板の一方の面に光吸収層を形成し、透光性を有する基板の他方の面側からマスクを介してレーザビームを光吸収層に照射する。当該照射により、レーザビームのエネルギーが光吸収層に吸収される。当該エネルギーによる光吸収層内における気体の放出や光吸収層の昇華等により光吸収層の一部を解離させ、透光性を有する基板から光吸収層の一部を剥離させ、対向する基板上に選択的に光吸収層の一部を転写し、基板上に層を形成することを特徴とする。
【０００８】
なお、光吸収層に接するように別の層を設け、同様に、透光性を有する基板側からマスクを介してレーザビームを光吸収層に照射してもよい。この場合、当該照射により、レーザビームのエネルギーが光吸収層に吸収される。当該エネルギーによる光吸収層内における気体の放出や光吸収層の昇華等により光吸収層の一部及び光吸収層に接する層の一部を解離させ、透光性を有する基板から光吸収層の一部及び光吸収層に接する層の一部を剥離させて、対向する基板上に選択的に転写し、基板上に層を形成することを特徴とする。
【０００９】
または、光吸収層に接するように別の層を設け、同様に、透光性を有する基板側からマスクを介してレーザビームを光吸収層に照射し、光吸収層に接する層の一部を解離させ、光吸収層から光吸収層に接する層の一部を剥離させて、対向する基板上に選択的に光吸収層に接する層の一部を転写し、基板上に層を形成することを特徴とする。
【００１０】
光吸収層は、レーザビームを吸収する導電層、半導体層、または絶縁層である。また、光吸収層に接する層は、導電層、半導体層、または絶縁層のいずれか一つ以上である。
【００１１】
マスクとしては、バイナリーマスク、位相シフトマスク等を用いる。また、バイナリーマスク及び位相シフトマスクを重ねたものを用いることができる。また、マイクロレンズを有し、前記マイクロレンズの周辺には遮光層を有するマスクを用いることができる。
【００１２】
上記レーザビームの照射は、透光性を有する基板及び前記基板を真空雰囲気に設置し、真空雰囲気で行うことができる。また、上記基板を加熱しながらレーザビームを照射することができる。さらには、真空雰囲気で、上記基板を加熱しながらレーザビームを照射することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明では、透光性を有する基板上に光吸収層を形成し、当該光吸収層にレーザビームを照射すると、レーザビームの照射領域に対応する光吸収層を対向する基板に転写することが可能である。このため、公知のレジストを用いたフォトリソグラフィー工程を用いずとも、所定の場所に、所望の形状を有する層を形成することが可能である。
【００１４】
また、本発明では、透光性を有する基板上に光を吸収する第１の層を形成し、当該第１の層に接する第２の層を形成し、当該光吸収層にレーザビームを照射すると、レーザビームの照射領域に対応する第２の層を対向する基板に転写することが可能である。このため、公知のレジストを用いたフォトリソグラフィー工程を用いずとも、所定の場所に、所望の形状を有する層を形成することが可能である。
【００１５】
また、本発明では、透光性を有する基板上に光を吸収する第１の層を形成し、当該第１の層に接する第２の層を形成し、当該光吸収層にレーザビームを照射すると、レーザビームの照射領域に対応する光を吸収する第１の層及び第２の層を対向する基板に転写することが可能である。このため、公知のレジストを用いたフォトリソグラフィー工程を用いずとも、所定の場所に、所望の形状を有する層を形成することが可能である。
【００１６】
また、線状レーザビーム、矩形状レーザビーム、面状レーザビーム等のビームスポットの面積の大きなレーザビームを光吸収層に照射することで、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であるため、半導体装置を量産性高く作製することが可能である。
【００１７】
また、光吸収層が半導体層の場合、レジスト塗布による半導体膜への不純物元素の混入を避けつつ、所望の形状の半導体層を基板上に形成することが可能であり、当該半導体層を用いて半導体素子を形成することが可能である。このため、特性ばらつきが少なく、且つ高集積化された半導体装置を、量産性高く作製することが可能である。
【００１８】
また、レジストを用いたフォトリソグラフィー工程を経ずとも、所望の形状を有する層を形成することが可能であり、当該層を用いて半導体素子を形成することが可能である。このため、少ない工程数で、且つ原料の削減が可能である。この結果、コスト削減が可能である。
【００１９】
さらには、上記の作製工程により形成された半導体装置を有する液晶テレビジョン並びにＥＬテレビジョンを、低コストで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】
【００２０】
以下に本発明の実施の様態を、図面を用いて説明する。但し、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれば容易に理解される。従って、本実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
【００２１】
（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、基板上に選択的に任意の形状の層を形成する工程について、以下に示す。図１乃至４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。
【００２２】
図１（Ａ）に示すように、透光性を有する基板１０２の一方の面に光吸収層１０３を形成する。また、透光性を有する基板１０２の他方の面側にマスク１０１を設置する。また、光吸収層１０３に対向するように基板１００を設置する。なお、透光性を有する基板１０２の一方の面と他方の面は対向する面である。
【００２３】
透光性を有する基板１０２としては、後に照射するレーザビームを透光する基板を用いることができる。このため、後に形成するレーザビームの波長を吸収しない基板を適宜選択すればよい。透光性を有する基板１０２の代表例としては、石英基板、ガラス基板、樹脂基板等がある。
【００２４】
光吸収層としては、後に照射されるレーザビームを吸収する材料を用いて形成する。レーザビームを吸収する材料としては、照射するレーザビームのエネルギーよりも小さ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。
【００２５】
光吸収層としては、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、酸素化合物、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。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、代表的には微結晶シリコンが分散された酸化ケイ素膜を用いることができる。また、色素が絶縁物に溶解または分散された絶縁層を用いることができる。
【００２６】
光吸収層としては、後に照射されるレーザビームを吸収し、且つレーザビームのエネルギーにより光吸収層内における気体の放出や光吸収層の昇華等により光吸収層の一部または光吸収層に接する層の一部を解離させることが可能な材料を用いて形成することで、さらに光吸収層の転写を容易とすることができる。
【００２７】
レーザビームのエネルギーにより光吸収層内における気体を放出することが可能な光吸収層としては、水素及び希ガス元素の少なくとも一方が含まれる材料で形成される層がある。代表的には、水素を含む半導体層、希ガスまたは水素を含む導電層、希ガスまたは水素を含む絶縁層等がある。この場合、光吸収層内における気体の放出とともに、光吸収層の一部において解離が生じるため、容易に光吸収層を転写することができる。
【００２８】
レーザビームのエネルギーにより昇華することが可能な光吸収層としては、１００〜２０００℃程度の昇華点が低い材料が好ましい。または、融点が１５００〜３５００℃であり、且つ熱伝導率が０．１〜１００Ｗ／ｍＫである材料を用いることができる。昇華することが可能な光吸収層としては、１００〜２０００℃程度の昇華点が低い材料の代表例としては、窒化アルミニウム、酸化亜鉛、硫化亜鉛、窒化珪素、硫化水銀、塩化アルミニウム等がある。融点が１０００〜２０００℃であり、且つ熱伝導率が５〜１００Ｗ／ｍＫである材料としては、ゲルマニウム（Ｇｅ）、酸化珪素、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）等がある。
【００２９】
光吸収層１０３の形成方法としては、塗布法、電解メッキ法、ＰＶＤ法（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、又はＣＶＤ法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）を用いる。
【００３０】
マスク１０１としては、選択的にレーザビーム１０４を透過することが可能なマスク、選択的にレーザビームの位相差を制御することが可能なマスク、選択的にレーザビーム１０４を集光することが可能なマスクを適宜用いることができる。
【００３１】
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。
【００３２】
次に、マスク１０１側から、マスク１０１及び透光性を有する基板１０２を介して光吸収層１０３にレーザビーム１０４を照射する。
【００３３】
レーザビーム１０４としては、光吸収層１０３に吸収されるエネルギーを有するものを適宜選択する。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。
【００３４】
このようなレーザビームを発振することが可能なレーザ発振器としては、ＡｒＦ、ＫｒＦ、ＸｅＣｌ等のエキシマレーザ発振器、Ｈｅ、Ｈｅ−Ｃｄ、Ａｒ、Ｈｅ−Ｎｅ、ＨＦ等の気体レーザ発振器、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固体レーザ発振器、ＧａＮ、ＧａＡｓ、ＧａＡｌＡｓ、ＩｎＧａＡｓＰ等の半導体レーザ発振器を用いることができる。なお、固体レーザ発振器においては、基本波〜第５高調波を適宜適用するのが好ましい。
【００３５】
また、レーザビーム１０４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〜数百Ｈｚ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、パルス幅がピコ秒台、或いはフェムト秒（１０−１５秒）台の周波数を有するパルス発振レーザを用いてもよい。
【００３６】
レーザビーム１０４の断面形状は、円形、楕円形、矩形、または線状（厳密には細長い長方形状）を適宜用いればよい。また、このような断面形状となるように光学系で加工すると好ましい。
【００３７】
レーザビーム１０４のエネルギー又はパワーは、光吸収層内における気体の放出や光吸収層の昇華等をさせる程度が好ましい。
【００３８】
基板上の所望領域に層を転写するためには、基板、透光性を有する基板、及びマスクを固定して、レーザビームを２次元的に走査すればよい。また、レーザビームの照射位置及びマスクを固定して、透光性を有する基板及び基板を２次元的に移動して、基板に所望の形状の層を転写することもできる。
【００３９】
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、光吸収層の転写が容易となる。さらには、基板１００を加熱しながらレーザビームを光吸収層１０３に照射してもよい。この場合も光吸収層の転写が容易となる。
【００４０】
この結果、光吸収層１０３において、レーザビーム１０４が吸収され、レーザビーム１０４のエネルギーにより光吸収層１０３の一部が解離し、図１（Ｂ）に示すように、基板１００上に層１０５ａを転写することができる。また、透光性を有する基板１０２上には、光吸収層の残存部１０５ｂが残存する。なお、基板１００上に層１０５ａを転写した後、層１０５ａにレーザビームを照射してもよい。また、基板１００上に層１０５ａを転写した後、層１０５ａを加熱してもよい。このような工程により、転写した層と基板の密着性を高めることができる。また、転写した層の密度を高めることができる。更には、転写した層１０５ａが半導体層の場合、結晶性半導体層または非晶質半導体層中に０．５ｎｍ〜２０ｎｍの結晶粒を観察することができる微結晶半導体層を形成することができる。
【００４１】
なお、ここでは、レーザビームを用いた転写は、レーザビームが照射された光吸収層が、レーザビームのエネルギー吸収領域で分離せず、吸収領域及び非吸収領域の界面でのみ解離して基板に転写される場合や、レーザビームのエネルギー吸収領域で分離して基板に転写される場合を含む。さらには、レーザビームが照射された光吸収層において、レーザビームのエネルギーを吸収し溶融蒸発して基板に転写される場合も含む。
【００４２】
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、基板上に選択的に光吸収層の一部を用いて層を形成することができる。
【００４３】
次に、光吸収層及び光吸収層に接する層を選択的に、基板上に転写する方法について、図２を用いて説明する。
【００４４】
図２（Ａ）に示すように、透光性を有する基板１０２の一方の面に光吸収層１１１及び光吸収層１１１に接する層１１２を形成する。また、透光性を有する基板１０２の他方の面側にマスク１０１を設置する。また、光吸収層１１１に接する層１１２に対向するように基板１００を設置する。
【００４５】
ここでは、光吸収層１１１としては、図１に示す光吸収層１０３と同様の材料を用いて形成することができる。
【００４６】
光吸収層１１１に接する層１１２は、導電層、半導体層、絶縁層を適宜形成することができる。また、光吸収層１１１に接する層１１２は単層のみではなく、複数の層が積層された多層であってもよい。
【００４７】
次に、マスク１０１側から、マスク１０１及び透光性を有する基板１０２を介して光吸収層１１１にレーザビーム１０４を照射する。
【００４８】
この結果、光吸収層１１１において、レーザビーム１０４が吸収され、レーザビーム１０４のエネルギーにより光吸収層１１１の一部が解離する。このとき、光吸収層１１１に接する層１１２にも当該エネルギーが伝達し、図２（Ｂ）に示すように、基板１００上に層１１３ａを転写することができる。また、透光性を有する基板１０２上には、光吸収層１１１及び光吸収層１１１に接する層１１２の残存部１１３ｂが残存する。
【００４９】
なお、図２においては、光吸収層１１１及び光吸収層に接する層１１２が基板１００に転写されたがそれに限定されるものではない。
【００５０】
図３に示すように、光吸収層に接する層の一部１１５ａのみが基板１００上に転写され、透光性を有する基板１０２上には光吸収層１１１が残存してもよい。
【００５１】
なお、図１乃至３においては、透光性を有する基板とマスクとを別にして示したがこれに限定されるものではなく、透光性を有する基板にマスクを形成してもよい。即ち、透光性を有する基板の一方の面には、光吸収層を形成し、透光性を有する基板の他方の面にマスクを形成してもよい。マスクの代表例としては、遮光層、反射層、マイクロレンズ、位相シフトマスク等がある。
【００５２】
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、基板上に選択的に光吸収層に接する層の一部を用いて層を形成することができる。この結果、光を吸収しない層でも光吸収層に接するように設けることにより、選択的に基板上に転写することができる。
【００５３】
ここで、上記レーザビームを用いた転写方法において、光吸収層が形成された透光性を有する基板、及び光吸収層に対向する基板の位置関係について、図４を用いて説明する。なお、図４は、光吸収層に対向する基板、及びマスクの位置関係を示す断面図である。また、ここでは、図１に示す構造を代表形態として用いるが、図２または３に示す構造に適宜用いることができる。
【００５４】
図４（Ａ）に示すように、基板１００の表面と、光吸収層が形成される透光性を有する基板１０２は、光吸収層１０３を間にして配置される、いわゆるコンタクト方式を用いることができる。このときの、基板１００及び光吸収層１０３が接してもよい。この場合、光吸収層にレーザビームを照射したとき、光吸収層の一部を転写する距離が短いため、光吸収層の一部を基板上に容易に転写することができるため、スループットを向上させることができる。
【００５５】
また、図４（Ｂ）に示すように、基板１００及び透光性を有する基板１０２は、枠等の保持部材１１６を挟むように配置され、基板１００及び透光性を有する基板１０２の間に一定間隔を保つ、いわゆるプロキシミティ方式を用いることができる。この場合も、基板１００の表面と、光吸収層１０３が形成される透光性を有する基板１０２は、光吸収層１０３を間にして配置される。この場合、光吸収層１０３の表面にダメージを与えること無しに、基板と透光性を有する基板を設置することができるため、歩留まりが向上する。
【００５６】
また、図４（Ｃ）に示すように、光吸収層１０３及び基板１００の間にスペーサ１１７を設け、基板１００及び透光性を有する基板１０２は、スペーサ１１７を挟むように配置されてもよい。なお、スペーサは、図２及び図３に示すような工程の場合、光吸収層１０３に接する層と基板１００とでスペーサ１１７を挟む。スペーサ１１７としては、球状スペーサ、柱状スペーサを適宜用いることができる。
【００５７】
このときスペーサ１１７の高さＨは、光吸収層１０３にレーザビームを照射することにより基板上に転写される層１１８の厚さｄの２．５〜２０倍であることが好ましい。この範囲よりスペーサの高さＨが高いと、転写される層１１８の均一性を保つことが困難となる。
【００５８】
図４（Ｃ）に示すように、基板１００上に複数のスペーサ１１７を設けることにより、大面積基板を用いた場合でも、透光性を有する基板１０２と基板１００の間隔を一定に保つことができる。
【００５９】
なお、図４において、透光性を有する基板１０２を間にして基板１００及びマスク１０１が設置される。
【００６０】
さらには、ミラープロジェクション方式やステッパー方式を用いることができる。この場合、光源とミラーやレンズのような光学系との間にマスクを設け、ミラーやレンズのような光学系と基板の間において、基板に対向するように透光性を有する基板を設ければよい。ミラープロジェクション方式やステッパー方式を用いることにより、層の形状及び位置を精度高く転写することができる。
【００６１】
次に、図１乃至４で用いることが可能なマスクについて以下に示す。以下、図１乃至４で用いることが可能なマスクについて図１に示す構造を代表形態として用いるが、図２または３に示す構造を適宜用いることができる。
【００６２】
図１乃至４で用いることが可能なマスクとして、図５（Ａ）に示すようなバイナリーマスク１２１ａを用いることができる。バイナリーマスク１２１ａは、石英等の透光性を有する基板１２２上に、クロムや酸化クロム等の光を吸収する遮光層１２３が選択的に形成されている。遮光層１２３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。
【００６３】
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、図５（Ｂ）に示すバイナリーマスク１２１ｂのように、透光性を有する基板１２２及び遮光層１２３の間に反射層１２４を形成することが好ましい。反射層１２４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１０４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。
【００６４】
反射層１２４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。
【００６５】
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。
【００６６】
また、図１乃至４で用いることが可能なマスクとして、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、微細な形状をもつ層、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。
【００６７】
はじめに、位相シフトマスクとしてレベンソン型位相シフトマスクについて説明する。図６（Ａ）に示す位相シフトマスク１３１は、複数の細かい凹凸が規則的に基板表面に形成されたものである。当該凹凸により、位相シフトマスクを透過するレーザビームの位相を変調し、部分的に消滅干渉を生じさせて、レーザビームの強度の周期を変調することが可能である。ここでは、隣接する凹凸の間で位相差が１８０°となるような凹凸を設ける。この結果、図６（Ｂ）に示すように、位相１３２に１８０°の差がでる。これらの光を干渉させると、図６（Ｃ）に示すような、レーザビームの強度分布１３３を有する。
【００６８】
図６（Ｃ）に示すようなレーザビームを、図６（Ａ）に示すように光吸収層１０３に照射することで、光吸収層にレーザビームが吸収される領域と吸収されない領域の差を十分に確保することができる。
【００６９】
この結果、図６（Ｄ）に示すように、微細な幅の層１３４ａを基板１００に転写することができる。なお、図６（Ｄ）において、光吸収層の残存部１３４ｂが透光性を有する基板１０２上に残存する。
【００７０】
ここで、位相シフトマスクの凹凸とレーザビームのビームスポットの位置について図７を用いて説明する。図７は、位相シフトマスクの上面図である。
【００７１】
図７（Ａ）に示すように、位相シフトマスクの凸部１３１ａ及び凹部１３１ｂの界面とビームスポットの幅方向が平行となるように、ビームスポットを配置し、レーザビームを走査することができる。また、このときのレーザビームの走査方向は凸部１３１ａ及び凹部１３１ｂの界面と平行である。なお、レーザビーム及び位相シフトマスクの位置を固定し、透光性を有する基板及び基板を、凸部１３１ａ及び凹部１３１ｂの界面と平行な方向に移動して、基板に層を転写してもよい。
【００７２】
また、図７（Ｂ）に示すように、位相シフトマスクの凸部１３１ａ及び凹部１３１ｂの界面とビームスポットの長さ方向が平行となるように、ビームスポットを配置し、レーザビームを走査することができる。また、このときのレーザビームの走査方向は凸部１３１ａ及び凹部１３１ｂの界面と垂直である。なお、レーザビーム及び位相シフトマスクの位置を固定し、透光性を有する基板及び基板を、凸部１３１ａ及び凹部１３１ｂの界面と垂直な方向に移動して、基板に層を転写してもよい。
【００７３】
さらには、図７（Ｃ）に示すように、位相シフトマスクの凹凸を格子状としてもよい。即ち、凸部１３６ａが対角線上に並び、その間を埋めるように凹部１３６ｂが配置されていても良い。このような場合、図６（Ｃ）に示すようなレーザビームの強度が２次元的に形成される。
【００７４】
次に、位相シフトマスク及びバイナリーマスクを用い、選択的に基板上に層を転写する形態について、図８を用いて説明する。
【００７５】
図８（Ａ）は、ゲート配線及びゲート電極を形成するためのマスクの一形態の上面図である。ゲート配線及びゲート電極を形成する領域に開口部を有する遮光層１４３が設けられたバイナリーマスク１２１と、ゲート電極の形成領域に位相シフトマスク１４１とが重ねられる。図８（Ａ）のＡ−Ｂの断面図を図８（Ｂ）に示す。
【００７６】
図８（Ｂ）に示すように、ゲート電極を形成する領域においては位相シフトマスク１４１において凹部及び凸部が形成される。また、ゲート配線及びゲート電極を形成しない領域には、レーザビームは照射しないためバイナリーマスク１２１に遮光層１４３が形成される。なお、バイナリーマスク１２１としては、図５で示したバイナリーマスク１２１ａ、１２１ｂを適宜用いることができる。また、遮光層１４３は、図５（Ｂ）に示す遮光層１２３または反射層１２４と同様の材料で形成することができる。
【００７７】
位相シフトマスク１４１を通過するレーザビームは、図８（Ｃ）に示すように、位相１４４に１８０°の差がでる。これらの光を干渉させると、図８（Ｄ）に示すように、レーザビームの強度１４５を有する。即ち、図８（Ｄ）に示すようなレーザビームを光吸収層１０３に照射することで、ゲート電極が形成される領域において、光吸収層にレーザビームが吸収される領域と吸収されない領域の差を十分に確保することができる。また、配線領域においては、レーザビームを照射することができる。
【００７８】
この結果、幅の太いゲート配線及び、幅の狭いゲート電極１４６を同時に形成することができる。即ち、バイナリーマスク及び位相シフトマスクを重ねてレーザビームを照射することにより、所望の領域に所定の幅の層を選択的に形成することができる。
【００７９】
ここでは、バイナリーマスク１２１及び位相シフトマスク１４１を重ねて光吸収層にレーザビームを照射したが、これの代わりに、位相シフトマスク１４１に遮光層１４３を設けてもよい。このようにすると、バイナリーマスク１２１及び位相シフトマスク１４１のアライメント精度を高めることが可能であり、歩留まりを向上させることができる。
【００８０】
また、位相シフトマスクとして、凹部または凸部の上面形状が円形である位相シフトマスクを用いることができる。
【００８１】
図９（Ａ）は、凹部または凸部の上面形状が円形である位相シフトマスクの上面図である。ここでは、基板に上面形状が円形の凹部１５２を形成した例を示す。また、レーザビームを照射する必要のない領域においては、遮光層１５３を設けている。図９（Ａ）のＡ−Ｂの断面を図９（Ｂ）及び（Ｃ）に示す。
【００８２】
図９（Ｂ）に示すように、位相シフトマスク１５０及び透光性を有する基板１０２を介して光吸収層１０３にレーザビーム１０４を照射する。レーザビーム１０４の一部は遮光層１５３で遮光される。また、凹部１５２及び凸部において光の位相が１８０°ずれるため、光の強度差を十分確保することができる。なお、遮光層１５３は、図５（Ｂ）に示す遮光層１２３または反射層１２４と同様の材料で形成することができる。
【００８３】
この結果、図９（Ｃ）に示すように、上面形状が円形の層１５４ａを基板１００に転写することができる。なお、図９（Ｃ）において、光吸収層１０３の残存部１５４ｂが透光性を有する基板１０２上に残存する。
【００８４】
なお、図６乃至９においては、透光性を有する基板の表面に凹凸を形成してレーザビームの位相差を形成する形態を示したが、これの代わりに、遮光層及び位相シフタ材を用いてレーザビームの位相差を形成する位相シフトマスクを用いることができる。
【００８５】
次に、位相シフトマスクとしてハーフトーン型位相シフトマスクについて説明する。
【００８６】
ハーフトーン型位相シフトマスク１６０は、図１０（Ａ）に示すように、石英等の透光性を有する基板１２２上に、遮光層の代わりに半透過性の位相シフタ材１６２が選択的に形成されている。このときのレーザビームの振幅分布１６３は、図１０（Ｂ）に示すように、位相シフタ材１６２を通過した光と、位相シフタ材１６２がない領域を通過した光とで振幅分布が反転する。
【００８７】
この結果、図１０（Ｃ）で示すように、位相シフタ材１６２の界面では、レーザビームの強度分布１６４が急峻に増加する。
【００８８】
図１０（Ｃ）に示すような強度分布を有するレーザビームを光吸収層１０３に照射することで、光吸収層にレーザビームが吸収される領域と吸収されない領域の差を十分に確保することができる。
【００８９】
この結果、図１０（Ｄ）に示すように、微細な幅の層１６５ａを基板１００に転写することができる。なお、図１０（Ｄ）において、光吸収層の残存部１６５ｂが透光性を有する基板１０２上に残存する。
【００９０】
また、図１乃至４で用いることが可能なマスクとして、マイクロレンズまたはマイクロレンズアレイ等の少なくとも頂部周辺に曲率を有し、好ましく全体が凸レンズまたは凹レンズのように半球状であるマイクロレンズを有するマスクを用いることができる。なお、マイクロレンズはレーザビームが照射される側に凸または凹であると、レーザビームを光吸収層で集光することができる。図１１においては、マイクロレンズアレイを有するマスクを用いて説明する。
【００９１】
マスク１７１の表面には、マイクロレンズアレイが形成される。また、レーザビームを照射する必要のない領域においては、遮光層１７３を設けている。なお、遮光層１７３は、図５（Ｂ）に示す反射層１２４と同様の材料で形成することができる。
【００９２】
図１１（Ａ）に示すように、マスク１７１及び透光性を有する基板１０２を介して光吸収層１０３にレーザビーム１０４を照射する。レーザビーム１０４の一部は遮光層１７３で遮光される。また、マイクロレンズアレイの各レンズおいて光が集光される。このため、集光されたレーザビーム１０４が選択的に光吸収層１０３に照射される。
【００９３】
この結果、図１１（Ｂ）に示すように、微細な形状の層１７４ａを基板１００に転写することができる。なお、図１１（Ｃ）において、光吸収層１０３の残存部１７４ｂが透光性を有する基板１０２上に残存する。
【００９４】
なお、マイクロレンズアレイの代わりに、透光性を有する基板上に選択的に透明な組成物を吐出し焼成してマイクロレンズを形成してもよい。このようなマイクロレンズは、ポリイミド、アクリル、酢酸ビニル樹脂、ポリビニルアセタール、ポリスチレン、ＡＳ樹脂、メタクリル樹脂、ポリプロピレン、ポリカーボネート、セルロイド、酢酸繊維素プラスチック、ポリエチレン、メチルペンテン樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリエステル樹脂、ユリア樹脂で形成することができる。また、ＰＳＧ（リンガラス）、ＢＰＳＧ（リンボロンガラス）、シリケート系ＳＯＧ（Ｓｐｉｎ  ｏｎ  Ｇｌａｓｓ）、ポリシラザン系ＳＯＧや、アルコキシシリケート系ＳＯＧ、ポリメチルシロキサン等に代表されるＳｉ−ＣＨ３結合を有するＳｉＯ２で形成することができる。
【００９５】
本実施の形態で示すようなレーザビームを用いた転写方法により、基板上に導電層、半導体層、絶縁層を選択的に形成することができる。また、配線の欠陥を補修するリペア工程にも用いることができる。特にマスクとして位相シフトマスクやマイクロレンズを有するマスクを用いることで、配線間の幅が狭い領域における配線の欠陥の補修が可能である。この結果、半導体装置の歩留まりを向上させ、量産性を高めることが可能である。
【００９６】
（実施の形態２）
本実施の形態では、実施の形態１を用いた半導体素子の作製方法について、図１２を用いて説明する。
【００９７】
ここでは、半導体素子として、逆スタガ型の薄膜トランジスタ１８８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、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。
【００９８】
図１２（Ａ）に示すように、透光性を有する基板１０２の一方の面上に光吸収層１８１を形成する。ここでは、光吸収層１８１として、透光性を有する基板１０２上にスパッタリング法により厚さ１０〜１０００ｎｍ以上のタングステン層を形成する。また、光吸収層１８１に対向するように基板１００を設置する。また、透光性を有する基板の他方の面側にマスク１０１を設置する。なお、透光性を有する基板１０２の一方の面と他方の面は対向する面である。
【００９９】
次に、マスク１０１及び透光性を有する基板１０２を介してレーザビーム１０４を照射する。この結果、図１２（Ｂ）に示すように、レーザビームが照射された光吸収層を基板１００上に転写する。ここで、転写された光吸収層を層１８２と示す。層１８２はゲート電極として機能する。
【０１００】
なお、ゲート電極として機能する層１８２を、調整された組成物の液滴を微細な孔から吐出して所定の形状の層を形成する液滴吐出法を用いて形成してもよい。また、印刷法を用いて形成してもよい。また、ＣＶＤ法、ＰＶＤ法、塗布法等により基板上に導電層を形成した後、フォトリソグラフィー工程により選択的に導電層をエッチングして、層１８２を形成してもよい。
【０１０１】
次に、図１２（Ｃ）に示すように、基板１００及び層１８２上にゲート絶縁層１８０を形成する。ここでは、プラズマＣＶＤ法により、５０〜２００ｎｍの窒化珪素層を形成する。
【０１０２】
次に、透光性を有する基板１７９上に光吸収層１８３、絶縁層１８４、及び半導体層１８５を形成する。ここでは、光吸収層１８３として、１０〜５０ｎｍの酸化亜鉛層を形成し、絶縁層１８４として１０〜５０ｎｍの酸化窒化珪素層、半導体層１８５として厚さ５０〜１５０ｎｍの非晶質珪素層をそれぞれプラズマＣＶＤ法により形成する。
【０１０３】
次に、基板１００上のゲート絶縁層１８０及び透光性を有する基板１７９上の半導体層１８５が対向するように設置し、透光性を有する基板１７９上にマスク１０１を設置した後、マスク１０１及び透光性を有する基板１７９を介して光吸収層１８３にレーザビーム１０４を照射する。
【０１０４】
なお、このとき、減圧下においてレーザビーム１０４を光吸収層１８３に照射してもよい。また、基板１００を加熱しながら光吸収層１８３にレーザビーム１０４を照射してもよい。
【０１０５】
この結果、図１２（Ｄ）に示すように、基板１００のゲート絶縁層１８０上に半導体層１８５ａ、絶縁層１８４ａ、及び光吸収層１８３ａが転写される。この後、半導体層１８５ａ上の光吸収層１８３ａ及び絶縁層１８４ａを除去する。なお、ここでは、絶縁層１８４ａは光吸収層１８３ａが、半導体層１８５ａに混入するのを防ぐブロッキング層として機能する。また、光吸収層１８３ａをエッチングするときのエッチングストッパ層として機能する。このため、光吸収層１８３に接するように絶縁層１８４を設けることで、転写による半導体層１８５ａを作製する際に、不純物が半導体層に混入するのを防止することが可能であるとともに、半導体層１８５ａの膜厚の均一性を高めることができる。
【０１０６】
また、絶縁層１８４ａ及び光吸収層１８３ａを除去した後、半導体層１８５ａにレーザビームを照射してもよい。また、半導体層１８５ａを加熱してもよい。この結果、結晶性半導体層または微結晶半導体層を形成することができる。
【０１０７】
なお、半導体層１８５ａを、調整された組成物の液滴を微細な孔から吐出して所定の形状の層を形成する液滴吐出法を用いて形成してもよい。また、印刷法を用いて形成してもよい。また、ＣＶＤ法、ＰＶＤ法、塗布法等により基板上に半導体層を形成した後、フォトリソグラフィー工程により選択的に導電層をエッチングして、半導体層１８５ａを形成してもよい。
【０１０８】
次に、図１２（Ｅ）に示すように、半導体層１８５ａ上にコンタクト層１８６を形成する。ここでは、層１８２と同様の形成方法により、コンタクト層１８６として、リンがドープされた非晶質珪素層を形成する。また、コンタクト層１８６を、調整された組成物の液滴を微細な孔から吐出して所定の形状の層を形成する液滴吐出法を用いて形成してもよい。また、印刷法を用いて形成してもよい。また、ＣＶＤ法、ＰＶＤ法、塗布法等により基板上に形成した後、フォトリソグラフィー工程により選択的にエッチングして、コンタクト層１８６を形成してもよい。
【０１０９】
次に、図１２（Ｆ）に示すように、コンタクト層１８６上に配線１８７を形成する。配線１８７の形成方法としては、層１８２と同様に形成することができる。また、液滴吐出法により導電性ペーストを滴下し焼成して配線１８７を形成してもよい。ここでは、層１８２と同様の手法により、アルミニウム層を形成する。また、配線１８７を、調整された組成物の液滴を微細な孔から吐出して所定の形状の層を形成する液滴吐出法を用いて形成してもよい。また、印刷法を用いて形成してもよい。また、ＣＶＤ法、ＰＶＤ法、塗布法等により基板上に導電層を形成した後、フォトリソグラフィー工程により当該導電層を選択的にエッチングして、配線１８７を形成してもよい。
【０１１０】
さらには、図１２（Ｅ）及び（Ｆ）のようにコンタクト層１８６及び配線１８７を別の工程で形成せず、層１８２と同様に、コンタクト層１８６及び配線１８７を同時に転写してもよい。
【０１１１】
なお、調整された組成物の液滴を微細な孔から吐出して所定の形状の層を形成する方法を、液滴吐出法という。
【０１１２】
以上の工程によりレーザビームを用いた転写方法により半導体素子を作製することができる。
【０１１３】
（実施の形態３）
本実施の形態では、信頼性も高く、より簡略化した工程で低コストに作製することを目的としたコンタクトホールの形成方法について、図１３及び図１４を用いて説明する。
【０１１４】
絶縁層を介して導電層同士を電気的に接続する場合、絶縁層に開口（いわゆるコンタクトホール）を形成する。この場合、絶縁層上にマスク層を形成せず、レーザビームの照射によって選択的に開口を形成する。第１の導電層を形成し、該第１の導電層上に絶縁層を積層形成し、第１の導電層及び絶縁層の積層において開口を形成する領域に選択的に、絶縁層側からレーザビームを照射する。第１の導電層をレーザビームを吸収する導電材料で形成することにより、レーザビームは絶縁層を透過するが、第１の導電層に吸収される。第１の導電層は吸収したレーザビームのエネルギーによって加熱され蒸発し、上に積層していた絶縁層を破壊する。よって、第１の導電層及び絶縁層に開口が形成され、絶縁層下の導電層の一部が開口の側壁及び底面（または側壁のみ）に露出する。露出した第１の導電層と接するように開口に第２の導電層を形成することによって、第１の導電層及び第２の導電層は絶縁層を介して電気的に接続することができる。つまり、本発明においては、導電層上に形成された絶縁層への開口形成を、導電層にレーザビームを照射して、レーザアブレーションによって導電層のレーザ照射領域を蒸発させて、絶縁層に開口を形成する。
【０１１５】
図１３を用いて具体的に説明する。本実施の形態では、図１３（Ａ）に示すように、基板７２０上に、導電層７２１ａ、レーザビームを吸収する導電層７２１ｂ、絶縁層７２２を形成する。
【０１１６】
導電層７２１ａ、及びレーザビームを吸収する導電層７２１ｂは積層構造となっており、本実施の形態は、レーザビームを吸収する導電層７２１ｂに比較的蒸発し易い低融点金属（本実施の形態ではクロム）を用い、導電層７２１ａにはレーザビームを吸収する導電層７２１ｂよりも高融点金属（本実施の形態ではタングステン）を用いる。
【０１１７】
図１３（Ｂ）に示すように、絶縁層７２２側よりレーザビームを吸収する導電層７２１ｂにレーザビーム７２３を選択的に照射する。レーザビームが照射された領域では、レーザビームのエネルギーにより導電層７２１ｂの照射領域が蒸発する。この結果、レーザビームを吸収する導電層７２１ｂの照射領域上の絶縁層７２２は除去され、開口７２５を形成することができる。また、レーザビームを吸収する導電層７２１ｂは導電層７２８ａ、７２８ｂに分離され、絶縁層７２２は絶縁層７２７ａと７２７ｂとに分離される（図１３（Ｃ）参照。）。開口７２５に導電層７２６を形成し、導電層７２１ａ、導電層７２８ａ、７２８ｂと、導電層７２６とを電気的に接続することができる（図１３（Ｄ）参照。）。
【０１１８】
さらには、図１３（Ｃ）に示すように、開口７２５を形成した後、導電層７２１ａの表面に酸化物層が形成される場合、当該酸化物層を除去することが好ましい。酸化物層の除去方法としては、ウエットエッチング、ドライエッチング等を適宜用いることができる。なお、導電層７２１ａがタングステン層の場合、フッ酸等の溶液を用いたウエットエッチングを行うと、導電層７２１ａがもろくなるため、ドライエッチングで酸化物層を除去することが好ましい。
【０１１９】
レーザビーム７２３のビームスポット形状は、点、面、線、矩形等適宜選択することができる。上記形状のレーザビームを一点に照射して開口７２５を形成してもよい。また、上記形状のレーザビームを１次元的または２次元的に走査して、選択的に開口７２５を形成してもよい。レーザビーム７２３は、実施の形態１で示すレーザ発振器から射出されるレーザビームを適宜用いることができる。
【０１２０】
導電層７２１ａ、７２１ｂは蒸着法、スパッタリング法、ＰＶＤ法（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、減圧ＣＶＤ法（ＬＰＣＶＤ法）、またはプラズマＣＶＤ法等のＣＶＤ法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）などを用いて形成することができる。また、構成物が所望のパターンに転写、または描写できる方法、例えば各種印刷法（スクリーン（孔版）印刷、オフセット（平版）印刷、凸版印刷やグラビア（凹版）印刷など所望なパターンで形成される方法）、ディスペンサ法、選択的な塗布法なども用いることができる。導電層７２１ａ、７２１ｂとしてクロム、モリブデン、ニッケル、チタン、コバルト、銅、又はアルミニウムのうち一種又は複数を用いて形成することができる。
【０１２１】
図１３においては、レーザビーム７２３の照射によってレーザビームを吸収する導電層７２１ｂが蒸発し、絶縁層７２２に開口７２５を形成しており、積層される導電層７２１ａは残存する例を示した。絶縁層の下に形成された導電層に達する開口を形成する他の例を図１４（Ａ）乃至（Ｄ）に示す。
【０１２２】
図１４（Ａ）は、絶縁層の下に積層された導電層のうち上層の導電層をレーザビームを吸収する導電層とし、当該レーザビームを吸収する導電層の上方部のみがレーザビームによりレーザアブレーションされた例である。基板７３０上に導電層７３１、レーザビームを吸収する導電層７３２、絶縁層７３３が設けられ、導電層７３２、絶縁層７３３に形成された開口７５０に導電層７３４が設けられている。開口７５０においてレーザビームを吸収する導電層７３２が露出され、導電層７３４に接して電気的に接続している。
【０１２３】
絶縁層の下に形成される導電層は融点が異なる複数種の導電層を積層してもよいし、もちろん単層でもよい。絶縁層の下に形成されるレーザビームを吸収する導電層が単層の例を図１４（Ｂ）（Ｃ）に示す。図１４（Ｂ）は、レーザビームを吸収する導電層の上方部のみがレーザビームによりレーザアブレーションされた例であり、図１４（Ｃ）はレーザビームを吸収する導電層において基板７４０が露出するまでレーザアブレーションによって除去された例である。
【０１２４】
図１４（Ｂ）において、基板７３５上にレーザビームを吸収する導電層７３６、絶縁層７３８が設けられ、レーザビームを吸収する導電層７３６、絶縁層７３８に形成された開口７５１に導電層７３９が設けられている。開口７５１において導電層７３６が露出され、導電層７３９に接して電気的に接続している。図１４（Ｂ）のように導電層の膜厚方向において上方のみを部分的に除去する場合、レーザビームの照射条件（エネルギー、照射時間など）を制御するか、導電層７３６を厚く形成すればよい。
【０１２５】
図１４（Ｃ）において、基板７４０上にレーザビームを吸収する導電層７４１、絶縁層７４３が設けられ、レーザビームを吸収する導電層７４１の一部及び絶縁層７４３に形成された開口７５２に導電層７４４が設けられている。開口７５２においてレーザビームを吸収する導電層７４１が露出され、導電層７４４に接して電気的に接続している。図１４（Ｂ）のように、開口底面において下部導電層と上部導電層とが必ずしも接しなくてもよく、開口の側面に露出した下部導電層に接するように上部導電層を形成し、電気的に接続する構成でもよい。
【０１２６】
また、コンタクトホールとして機能する開口の形状も側面が底面に対して垂直でなくてもよく、図１４（Ｄ）のように開口の側面がテーパーを有する形状でもよい。図１４（Ｄ）において、基板７４５上に導電層７４６、レーザビームを吸収する導電層７４７、絶縁層７４８が形成され、絶縁層７４８及び導電層７４７に開口７５３が形成されている。開口７５３はすり鉢状であり、開口７５３側面は底面に対してテーパーを有する形状となっている。
【０１２７】
このように、絶縁層に設けられた開口において絶縁層下の下部導電層と絶縁層上の上部導電層とを電気的に接続させる。本実施の形態では、第１の導電層上にレーザビームを吸収する第２の導電層を形成し、レーザビームによって第２の導電層を蒸発させることによって第１の導電層及び第２の導電層上に形成された絶縁層に開口を形成する。レーザビームの照射条件（エネルギー強度、照射時間など）及び絶縁層、導電層の材料の性質（熱伝導率、融点、沸点など）によって絶縁層及び導電層に形成される開口の大きさや形状は制御することができる。
【実施例１】
【０１２８】
本実施例では、薄膜トランジスタに接続される導電層を有する半導体装置の作製方法について、図１５を用いて説明する。ここでは、半導体装置として液晶表示パネルを形成する。また、図１５においては、液晶表示パネルの一画素の断面図を示して、以下説明する。
【０１２９】
図１５（Ａ）に示すように、基板１００上に実施の形態２で示す薄膜トランジスタ１８８、及び薄膜トランジスタ１８８を覆う絶縁層１９０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てポリイミドで形成される絶縁層１９０を形成する。
【０１３０】
次に、実施の形態３で示す手法により絶縁層１９０の一部を除去して開口部を設け、開口部を有する絶縁層１９１を形成する。この後、配線１８７の表面に形成される酸化物を除去してもよい。
【０１３１】
次に、図１５（Ｂ）に示すように、開口部及び絶縁層１９１の表面に配線１８７に接続する導電層１９２を形成する。なお、導電層１９２は画素電極として機能する。ここでは、実施の形態１で示す手法により酸化亜鉛を用いて導電層１９２を形成する。画素電極として透光性を有する導電層１９２を形成することで後に透過型液晶表示パネルを作製することができる。また、導電層１９２として、Ａｇ（銀）、Ａｕ（金）、Ｃｕ（銅）、Ｗ（タングステン）、Ａｌ（アルミニウム）等の反射性を有する導電層を形成することで、後に反射型液晶表示パネルを作製することができる。さらには、上記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、半透過型液晶表示パネルを作製することができる。
【０１３２】
なお、図１５（Ｂ）に示すように、配線１８７の表面において配線１８７及び導電層１９２が接するように開口部を形成することができる。
【０１３３】
また、図１５（Ｃ）に示すように、コンタクト層１８６の表面で配線１８７及び導電層１９２が接するように開口部を形成することができる。
【０１３４】
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。
【０１３５】
次に、印刷法やスピンコート法により、絶縁膜を成膜し、ラビングを行って配向膜１９３を形成する。なお、配向膜１９３は、斜方蒸着法により形成することもできる。
【０１３６】
次に、配向膜２６４、第２の画素電極（対向電極）２６３、及び着色層２６２が設けられた対向基板２６１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２６１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。
【０１３７】
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２６５を形成する。なお、液晶層２６５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。
【０１３８】
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（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｐｒｉｎｔ  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。
【０１３９】
なお、本実施例ではＴＮ型の液晶表示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表示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表示パネルに本実施例を適用することができる。また、ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）方式の液晶表示パネルに本実施例を適用することができる。
【０１４０】
図１６と図１７は、ＶＡ型液晶表示パネルの画素構造を示している。図１６は平面図であり、図中に示す切断線Ｉ−Ｊに対応する断面構造を図１７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】
この画素構造は、一つの画素に複数の画素電極が有り、それぞれの画素電極にＴＦＴが接続されている。各ＴＦＴは、異なるゲート信号で駆動されるように構成されている。すなわち、マルチドメインが設計された画素において、個々の画素電極に印加する信号を、独立して制御する構成を有している。
【０１４２】
画素電極１６２４は開口（コンタクトホール）１６２３により、配線１６１８でＴＦＴ１６２８と接続している。また、画素電極１６２６は開口（コンタクトホール）１６２７により、配線１６１９でＴＦＴ１６２９と接続している。ＴＦＴ１６２８のゲート配線１６０２と、ＴＦＴ１６２９のゲート電極１６０３には、異なるゲート信号を与えることができるように分離されている。一方、データ線として機能する配線１６１６は、ＴＦＴ１６２８とＴＦＴ１６２９で共通に用いられている。
【０１４３】
画素電極１６２４と画素電極１６２６は、上記実施の形態と同様に作製することができる。
【０１４４】
画素電極１６２４と画素電極１６２６の形状は異なっており、スリット１６２５によって分離されている。Ｖ字型に広がる画素電極１６２４の外側を囲むように画素電極１６２６が形成されている。画素電極１６２４と画素電極１６２６に印加する電圧のタイミングを、ＴＦＴ１６２８及びＴＦＴ１６２９により異ならせることで、液晶の配向を制御している。対向基板１６０１には、遮光膜１６３２、着色層１６３６、対向電極層１６４０が形成されている。また、着色層１６３６と対向電極層１６４０の間には平坦化膜１６３７が形成され、液晶の配向乱れを防いでいる。図１８に対向基板側の構造を示す。対向電極層１６４０は異なる画素間で共通化されている電極であるが、スリット１６４１が形成されている。このスリット１６４１と、画素電極１６２４及び画素電極１６２６側のスリット１６２５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ができる。これにより、液晶が配向する方向を場所によって異ならせることができ、視野角を広げている。
【０１４５】
本実施例は、上記の実施の形態と適宜自由に組み合わせることができる。
【０１４６】
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。この場合、上記したＴＦＴと同様の工程で作製し、画素部のゲート配線とダイオードのドレイン又はソース配線とを接続することにより、静電破壊を防止することができる。
【０１４７】
本発明により、液晶表示パネル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軽減し、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パネルを歩留まりよく作製することができる。
【実施例２】
【０１４８】
本実施例では、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。図１９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。
【０１４９】
実施例１と同様に、図１９（Ａ）に示すように、基板１００上に実施の形態２で示す薄膜トランジスタ１８８、及び薄膜トランジスタ１８８を覆い、且つ開口部を有する絶縁層１９１を形成する。
【０１５０】
次に、図１９（Ｂ）に示すように、実施例１と同様に配線１８７に接続する第１の導電層２０１を形成する。なお、第１の導電層２０１は画素電極として機能する。
【０１５１】
次に、図１９（Ｃ）に示すように、画素電極として機能する第１の導電層２０１の端部を覆う絶縁層２０２を形成する。このような絶縁層としては、絶縁層１９１及び第１の導電層２０１上に図示しない絶縁層を形成し、当該絶縁層に実施の形態３で示す手法を用いて導電層２０１上の絶縁層を選択的に除去することで形成することができる。
【０１５２】
次に、図１９（Ｄ）に示すように、第１の導電層２０１の露出部及び絶縁層２０２の一部に発光材料を含む層２０３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２０４を形成する。以上の工程により第１の導電層２０１、発光材料を含む層２０３、及び第２の導電層２０４で構成される発光素子２０５を形成することができる。
【０１５３】
ここで、発光素子２０５の構造について説明する。
【０１５４】
発光材料を含む層２０３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２０５は有機ＥＬ素子として機能する。
【０１５５】
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。
【０１５６】
また、図２１（Ａ）に示すように、第１の導電層２０１上に正孔注入材料で形成される正孔注入層３４１、正孔輸送性材料で形成される正孔輸送層３４２、発光性の有機化合物で形成される発光層３４３、電子輸送性材料で形成される電子輸送層３４４、電子注入性材料で形成される電子注入層３４５により形成された発光材料を含む層２０３、及び第２の導電層２０４で発光素子２０５を形成してもよい。
【０１５７】
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。
【０１５８】
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、酸化バナジウム、酸化ニッケルなどの無機半導体の薄膜や、酸化アルミニウムなどの無機絶縁体の超薄膜も有効である。
【０１５９】
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。
【０１６０】
電子注入材料としては、上述した電子輸送性材料の他に、フッ化リチウム、フッ化セシウムなどのアルカリ金属ハロゲン化物や、フッ化カルシウムのようなアルカリ土類ハロゲン化物、酸化リチウム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。
【０１６１】
また、図２１（Ｂ）に示すように、第１の導電層２０１、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、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材料を含む層３１８、並びに第２の導電層２０４で発光素子２０５を形成してもよい。
【０１６２】
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あれば何であってもよく、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。
【０１６３】
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、有機化合物に電子を与えやすいものであれば何であってもよく、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。
【０１６４】
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又は正孔輸送層３４６は、電子注入・輸送特性が優れているため、第１の導電層２０１、第２の導電層２０４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る。また駆動電圧を低減することが可能である。
【０１６５】
また、発光材料を含む層２０３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２０５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材料を含む層を有し、後者は、発光材料の薄膜からなる発光材料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。
【０１６６】
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。
【０１６７】
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。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。
【０１６８】
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。
【０１６９】
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。さらに、セレン化亜鉛、テルル化亜鉛等も用いることができ、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。
【０１７０】
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。
【０１７１】
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。
【０１７２】
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、硫化銀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。
【０１７３】
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、塩化銀等を用いることができる。
【０１７４】
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。
【０１７５】
図２１（Ｃ）は、発光材料を含む層２０３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。
【０１７６】
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。
【０１７７】
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、絶縁性を有し、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、本実施例の発光素子は、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。
【０１７８】
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の導電層２０１、第２の導電層２０４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、またはフッ化マグネシウム等を用いることができる。
【０１７９】
また、図２１（Ｄ）に示すように、発光材料を含む層２０３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２１（Ｄ）においては、第１の絶縁層３４８は第２の導電層２０４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２０１及び発光層３４９の間に設けられていてもよい。
【０１８０】
さらには、発光材料を含む層２０３が、発光層３４９のみで構成されてもよい。即ち、第１の導電層２０１、発光材料を含む層２０３、第２の導電層２０４で発光素子２０５を構成してもよい。
【０１８１】
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材料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、発光材料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材料を含む層中に均一に分散し固定される。
【０１８２】
分散型無機ＥＬの場合、発光材料を含む層の形成方法は、選択的に発光材料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材料を含む層において、発光材料の割合は５０ｗｔ％以上８０ｗｔ％以下とするよい。
【０１８３】
図２１（Ｅ）における素子は、第１の導電層２０１、発光材料を含む層２０３、第２の導電層２０４を有し、発光材料を含む層２０３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２１（Ｅ）においては、第２の導電層２０４に接する構造となっているが、第１の導電層２０１に接する構造でもよい。また、素子は、第１の導電層２０１及び第２の導電層２０４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２０１及び第２の導電層２０４に接する絶縁層を有さなくてもよい。
【０１８４】
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、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、アリール基）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。
【０１８５】
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、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材料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。
【０１８６】
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−メトキシ−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。
【０１８７】
無機ＥＬ発光素子は、発光材料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。
【０１８８】
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２の導電層として膜厚１２５ｎｍの酸化珪素を含むＩＴＯ層を形成する。また、発光層として、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、及びフッ化リチウムを１ｎｍ積層して形成する。第２の画素電極として機能する第３の導電層として、膜厚２００ｎｍのＡｌ層を形成する。
【０１８９】
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２の導電層として膜厚１２５ｎｍの酸化珪素を含むＩＴＯ層を形成する。また、発光層として、ＤＮＴＰＤを５０ｎｍ、ＮＰＢを１０ｎｍ、クマリン５４５Ｔ（Ｃ５４５Ｔ）が添加されたＡｌｑ３を４０ｎｍ、Ａｌｑ３を３０ｎｍ、及びフッ化リチウムを１ｎｍ積層して形成する。第２の画素電極として機能する第３の導電層として、膜厚２００ｎｍのＡｌ層を形成する。
【０１９０】
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２の導電層として膜厚１２５ｎｍの酸化珪素を含むＩＴＯ層を形成する。また、発光層として、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、及びフッ化リチウムを１ｎｍ積層して形成する。第２の画素電極として機能する第３の導電層として、膜厚２００ｎｍのＡｌ層を形成する。
【０１９１】
次に、導電層２０４上に保護膜を形成することが好ましい。
【０１９２】
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（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｐｒｉｎｔ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）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。
【０１９３】
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。
【０１９４】
ここで、図２１（Ａ）及び（Ｂ）で示す発光素子を有する発光表示パネルにおいて、基板１００側に光を放射する場合、つまり下方放射発光を行う場合について、図２２（Ａ）を用いて説明する。この場合、薄膜トランジスタ１８８に電気的に接続するように、配線１８７に接して、透光性を有する導電層４８４、発光材料を含む層４８５、遮光性または反射性を有する導電層４８６が順に積層される。光が透過する基板１００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。
【０１９５】
次に、基板１００と反対側に光を放射する場合、つまり上方放射発光を行う場合について、図２２（Ｂ）を用いて説明する。薄膜トランジスタ１８８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１８８に電気的に接続する配線１８７が遮光性または反射性を有する導電層４６３と接し、電気的に接続する。遮光性または反射性を有する導電層４６３、発光材料を含む層４６４、透光性を有する導電層４６５が順に積層される。導電層４６３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ように発光素子の上面に反射する。なお、遮光性または反射性を有する導電層４６３上に透光性を有する導電層を形成してもよい。発光素子から放出する光は導電層４６５を透過して放出される。
【０１９６】
次に、基板１００側とその反対側の両側に光を放射する場合、つまり両方放射発光を行う場合について、図２２（Ｃ）を用いて説明する。薄膜トランジスタ１８８の半導体層に電気的に接続する配線１８７に、透光性を有する第１の導電層４７２が電気的に接続している。透光性を有する第１の導電層４７２、発光材料を含む層４７３、透光性を有する第２の導電層４７４が順に積層される。このとき、第１の透光性を有する導電層４７２と透光性を有する第２の導電層４７４のどちらも、少なくとも可視領域の光に対して透光性を有する材料、又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１００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。
【０１９７】
ここで、図２１（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２０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２０（Ａ）及び（Ｂ）用いて説明する。また、ＣＶＣＣ動作をする画素を図２０（Ｃ）を用いて説明する。
【０１９８】
図２０（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。
【０１９９】
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。スイッチング用ＴＦＴ３７０１及び駆動用ＴＦＴ３７０３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。
【０２００】
図２０（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。
【０２０１】
図２０（Ａ）において、電源線３７１１の電位がＶｓｓで発光素子３７０５の対向電極の電位がＶｄｄの場合、発光素子の対向電極は陽極であり、駆動用ＴＦＴ３７０３に接続される発光素子の電極は陰極である。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。
【０２０２】
図２０（Ａ）において、電源線３７１１の電位がＶｄｄで発光素子３７０５の対向電極の電位がＶｓｓの場合、発光素子の対向電極は陰極であり、駆動用ＴＦＴ３７０３に接続される発光素子の電極は陽極である。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。
【０２０３】
図２０（Ｂ）に示す画素は、ＴＦＴ３７０６と走査線３７１５を追加している以外は、図２０（Ａ）に示す画素構成と同じである。
【０２０４】
ＴＦＴ３７０６は、新たに配置された走査線３７１５によりオン又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２０（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又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。
【０２０５】
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。
【０２０６】
次に、ＣＶＣＣ動作をする画素を図２０（Ｃ）を用いて説明する。図２０（Ｃ）に示す画素は、図２０（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２０（Ｃ）に示す画素において、駆動用ＴＦＴ３７０３のゲート電極に接続されているが、行方向に配置された電源線３７１２のかわりに、列方向に配置された電源線３７１２に接続されてもよい。
【０２０７】
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。
【０２０８】
なお、図２０（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２０（Ｃ）に示される動作構成を有する画素は、図２０（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。
【０２０９】
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。
【０２１０】
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２０（Ａ）及び図２０（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。
【０２１１】
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、容量を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。
【０２１２】
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又は画素周辺に設けることが好ましい。
【０２１３】
このようなアクティブマトリクス型の発光表示装置は、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。一方、パッシブマトリクス型の発光表示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表示装置は、各画素にＴＦＴが設けられていないため、高開口率となる。
【０２１４】
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。
【０２１５】
以上のように、多様な画素回路を採用することができる。
【実施例３】
【０２１６】
本実施例では、半導体装置の代表例を、図２３及び２４を用いて説明する。電気泳動素子とは、マイクロカプセルの中にプラスとマイナスに帯電した黒と白の粒子を閉じ込めた物を第１の導電層及び第２の導電層の間に配置し、第１の導電層及び第２の導電層に電位差を生じさせて黒と白の粒子を第１の導電層と第２の導電層の間で移動させて表示を行う素子である。
【０２１７】
実施例１と同様に、図２３に示すように、基板１００上に実施の形態２で示す薄膜トランジスタ１８８、及び薄膜トランジスタ１８８を覆い、且つ開口部を有する絶縁層１９１を形成する。
【０２１８】
次に、実施例１と同様に配線１８７に接続する第１の導電層１１８１を形成する。なお、第１の導電層１１８１は画素電極として機能する。ここでは、実施の形態１で示す手法によりアルミニウムを用いて第１の導電層１１８１を形成する。
【０２１９】
また、基板１１７２上に第２の導電層１１７３を形成する。ここでは、実施の形態１で示す手法により酸化亜鉛を用いて第２の導電層１１７３を形成する。
【０２２０】
次に、基板１００及び基板１１７２をシール材で貼り合わせる。このとき、第１の導電層１１８１及び第２の導電層１１７３の間にマイクロカプセル１１７０を分散させて、基板１００及び基板１１７２の間に電気泳動素子を形成する。電気泳動素子は、第１の導電層１１８１、マイクロカプセル１１７０、第２の導電層１１７３で構成される。また、マイクロカプセル１１７０はバインダにより第１の導電層１１８１及び第２の導電層１１７３の間に固定される。
【０２２１】
次に、マイクロカプセルの構造について、図２４を用いて示す。図２４（Ａ）、及び（Ｂ）に示すように、マイクロカプセル１１７０は微細な透明容器１１７４内に透明の分散媒１１７６、帯電した黒色粒子１１７５ａ、及び白色粒子１１７５ｂが封入される。なお、黒色粒子１１７５ａの代わりに、青色粒子、赤色粒子、緑色粒子、黄色粒子、青緑粒子、赤紫粒子を用いても良い。さらには、図２４（Ｃ）及び（Ｄ）に示すように、微細な透明容器１３３１内に着色した分散媒１３３３及び白色粒子１３３２が分散されるマイクロカプセル１３３０を用いてもよい。なお、着色した分散媒１３３３は、黒色、青色、赤色、緑色、黄色、青緑色、赤紫色のいずれかに着色している。また、一画素に、青色粒子が分散されるマイクロカプセル、赤色粒子が分散されるマイクロカプセル、及び緑色粒子が分散されるマイクロカプセルをそれぞれ設けることで、カラー表示することができる。また、黄色粒子が分散されるマイクロカプセル、青緑粒子が分散されるマイクロカプセル、及び赤紫粒子が分散されるマイクロカプセルをそれぞれ設けることで、カラー表示することができる。また、一画素に青色の分散媒に白色粒子または黒色粒子が分散されたマイクロカプセル、赤色の分散媒に白色粒子または黒色粒子が分散されたマイクロカプセル、及び緑色の分散媒に白色粒子または黒色粒子が分散されたマイクロカプセルをそれぞれ設けることで、カラー表示することができる。また、一画素に黄色の分散媒に白色粒子または黒色粒子が分散されたマイクロカプセル、青緑色の分散媒に白色粒子または黒色粒子が分散されたマイクロカプセル、赤紫色の分散媒に白色粒子または黒色粒子が分散されたマイクロカプセルをそれぞれ設けることで、カラー表示することができる。
【０２２２】
次に、電気泳動素子を用いた表示方法を示す。具体的には、図２４（Ａ）及び（Ｂ）を用いて、二色の粒子を有するマイクロカプセル１１７０の表示方法について示す。ここでは、二色の粒子として白色粒子及び黒色粒子を用い、また透明な分散媒を有するマイクロカプセルについて示す。なお、二色の粒子の黒色粒子の代わりに他の色の粒子を用いてもよい。
【０２２３】
マイクロカプセル１１７０において、黒色粒子１１７５ａがプラスに帯電されているものとし、白色粒子１１７５ｂがマイナスに帯電されているものとし、第１の導電層１１７１及び第２の導電層１１７３に電圧を印加する。ここでは、第２の導電層から第１の導電層の方向へ電界を生じさせると、図２４（Ａ）に示すように、第２の導電層１１７３側に黒色粒子１１７５ａが泳動し、第１の導電層１１７１側に白色粒子１１７５ｂが泳動する。この結果、マイクロカプセルを第１の導電層１１７１側から見た場合には、白色に観察され、第２の導電層１１７３側から見た場合には黒色に観察される。
【０２２４】
一方、第１の導電層１１７１から第２の導電層１１７３の方向へ電圧が印加されると、図２４（Ｂ）に示すように、第１の導電層１１７１側に黒色粒子１１７５ａが泳動し、第２の導電層１１７３側に白色粒子１１７５ｂが泳動する。この結果、マイクロカプセルを第１の導電層１１７１側から見た場合には、黒色に観察され、第２の導電層１１７３側から見た場合には白色に観察される。
【０２２５】
次に、白色粒子を有し、且つ着色された分散媒を有するマイクロカプセル１３３０の表示方法について示す。ここでは、分散媒が黒色に着色された例を示すが、他の色に着色された分散媒を用いても同様である。
【０２２６】
マイクロカプセル１３３０において、白色粒子１３３２がマイナスに帯電されているものとし、第１の導電層１１７１及び第２の導電層１１７３に電圧を印加する。ここでは、第２の導電層から第１の導電層の方向へ電界を生じさせると、図２４（Ｃ）に示すように、第１の導電層１１７１側に白色粒子１３３２が泳動する。この結果、マイクロカプセルを第１の導電層１１７１側から見た場合には、白色に観察され、第２の導電層１１７３側から見た場合には黒色に観察される。
【０２２７】
一方、第１の導電層から第２の導電層の方向へ電圧が印加されると、図２４（Ｄ）に示すように、第２の導電層１１７３側に白色粒子１３３２が泳動する、この結果、マイクロカプセルを第１の導電層１１７１側から見た場合には、黒色に観察され、第２の導電層１１７３側から見た場合には白色に観察される。
【０２２８】
ここで、電気泳動素子を用いて説明したが、この代わりにツイストボール表示方式を用いた表示装置を用いてもよい。ツイストボール表示方式とは、白と黒に塗り分けられた球形粒子を第１の導電層及び第２の導電層の間に配置し、第１の導電層及び第２の導電層に電位差を生じさせての球形粒子の向きを制御することにより、表示を行う方法である。
【０２２９】
また、薄膜トランジスタの代わりに、スイッチング素子としてＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−Ｍｅｔａｌ）、ダイオード等を用いることもできる。
【０２３０】
電気泳動素子を有する表示装置やツイストボール表示方式の表示装置は、電界効果トランジスタを取り去った後も長期にわたって、電圧印加時と同様の状態を保持する。よって、電源を切っても表示状態を維持することが可能である。このため低消費電力が可能である。
【０２３１】
以上の工程により、電気泳動素子を含む半導体装置を作製することができる。
【実施例４】
【０２３２】
実施例１乃至３によって作製される表示パネル（ＥＬ表示パネル、液晶表示パネル、電気泳動表示パネル）において、半導体層を非晶質半導体、又はＳＡＳ（セミアモルファスシリコン）で形成し、走査線側の駆動回路を基板上に形成する例を示す。
【０２３３】
図２５は、１〜１５ｃｍ２／Ｖ・ｓｅｃの電界効果移動度が得られるＳＡＳを使ったｎチャネル型のＴＦＴで構成する走査線側駆動回路のブロック図を示している。
【０２３４】
図２５において８５００で示すブロックが１段分のサンプリングパルスを出力するパルス出力回路に相当し、シフトレジスタはｎ個のパルス出力回路により構成される。８５０１はバッファ回路であり、その先に画素８５０２が接続される。
【０２３５】
図２６は、パルス出力回路８５００の具体的な構成を示したものであり、ｎチャネル型のＴＦＴ８６０１〜８６１３で回路が構成されている。このとき、ＳＡＳを使ったｎチャネル型のＴＦＴの動作特性を考慮して、ＴＦＴのサイズを決定すれば良い。例えば、チャネル長を８μｍとすると、チャネル幅は１０〜８０μｍの範囲で設定することができる。
【０２３６】
また、バッファ回路８５０１の具体的な構成を図２７に示す。バッファ回路も同様にｎチャネル型のＴＦＴ８６２０〜８６３５で構成されている。このとき、ＳＡＳを使ったｎチャネル型のＴＦＴの動作特性を考慮して、ＴＦＴのサイズを決定すれば良い。例えば、チャネル長を１０μｍとすると、チャネル幅は１０〜１８００μｍの範囲で設定することとなる。
【０２３７】
このような回路を実現するには、ＴＦＴ相互を配線によって接続する必要がある。
【０２３８】
以上のようにして、表示パネルに駆動回路を組み入れることができる。
【０２３９】
次に、上記実施例に示した表示パネルへの駆動回路の実装について、図２８を用いて説明する。
【０２４０】
図２８（Ａ）に示すように、画素部１４０１の周辺にソース線駆動回路１４０２、及びゲート線駆動回路１４０３ａ、１４０３ｂを実装する。図２８（Ａ）では、ソース線駆動回路１４０２、及びゲート線駆動回路１４０３ａ、１４０３ｂ等として、公知の異方性導電接着剤、若しく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により、基板１４００上にＩＣチップ１４０５を実装する。ここでは、ＣＯＧ方式を用いる。そして、ＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）１４０６を介して、ＩＣチップと外部回路とを接続する。
【０２４１】
なお、ソース線駆動回路１４０２の一部、例えばアナログスイッチを基板上に形成し、かつその他の部分を別途ＩＣチップで実装してもよい。
【０２４２】
また、図２８（Ｂ）に示すように、ＳＡＳや結晶性半導体でＴＦＴを形成する場合、画素部１４０１とゲート線駆動回路１４０３ａ、１４０３ｂ等を基板上に形成し、ソース線駆動回路１４０２等を別途ＩＣチップとして実装する場合がある。図２８（Ｂ）において、ソース線駆動回路１４０２として、ＣＯＧ方式により、基板１４００上にＩＣチップ１４０５を実装する。そして、ＦＰＣ１４０６を介して、ＩＣチップと外部回路とを接続する。
【０２４３】
なお、ソース線駆動回路１４０２の一部、例えばアナログスイッチを基板上に形成し、かつその他の部分を別途ＩＣチップで実装してもよい。
【０２４４】
さらに、図２８（Ｃ）に示すように、ＣＯＧ方式に代えて、ＴＡＢ方式によりソース線駆動回路１４０２等を実装する場合がある。そして、ＦＰＣ１４０６を介して、ＩＣチップと外部回路とを接続する。図２８（Ｃ）において、ソース線駆動回路をＴＡＢ方式により実装しているが、ゲート線駆動回路をＴＡＢ方式により実装してもよい。
【０２４５】
ＩＣチップをＴＡＢ方式により実装すると、基板に対して画素部を大きく設けることができ、狭額縁化を達成することができる。
【０２４６】
ＩＣチップは、シリコンウェハを用いて形成するが、ＩＣチップの代わりにガラス基板上に回路を形成したＩＣ（以下、ドライバＩＣと表記する）を設けてもよい。ＩＣチップは、円形のシリコンウェハから取り出すため、母体基板形状に制約がある。一方ドライバＩＣは、母体基板がガラスであり、形状に制約がないため、生産性を高めることができる。そのため、ドライバＩＣの形状寸法は自由に設定することができる。例えば、ドライバＩＣの長辺の長さを１５〜８０ｍｍとして形成すると、ＩＣチップを実装する場合と比較し、必要な数を減らすことができる。その結果、接続端子数を低減することができ、製造上の歩留まりを向上させることができる。
【０２４７】
ドライバＩＣは、基板上に形成された結晶質半導体層を有する薄膜トランジスタを用いて形成することができ、結晶質半導体層は連続発振型のレーザビームを照射することで形成するとよい。連続発振型のレーザビームを照射して得られる半導体層は、結晶欠陥が少なく、大粒径の結晶粒を有する。その結果、このような半導体膜を有する薄膜トランジスタは、移動度や応答速度が良好となり、高速駆動が可能となり、ドライバＩＣに好適である。
【０２４８】
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２９を用いて説明する。図２９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３で示すような、液晶表示パネル、発光表示パネル、電気泳動表示パネル等を適宜用いることができる。
【０２４９】
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、若しく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。
【０２５０】
本実施例により、歩留まり高く表示パネルを有するモジュールを形成することが可能である。
【実施例５】
【０２５１】
上記実施の形態や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、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３０を参照して説明する。
【０２５２】
図３０（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、上記実施の形態や実施例に示すもの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。
【０２５３】
図３０（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、上記実施の形態や実施例に示すもの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。
【０２５４】
図３０（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、上記実施の形態や実施例に示すもの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。
【０２５５】
図３０（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、上記実施の形態や実施例に示すもの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。
【０２５６】
図３０（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、上記実施の形態や実施例に示すもの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。
【０２５７】
図３０（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、上記実施の形態や実施例に示すもの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。
【０２５８】
ここで、テレビジョン装置の構成について、図３１を用いて説明する。
【０２５９】
図３１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。
【０２６０】
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。
【０２６１】
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。
【０２６２】
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】
【０２６３】
【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】本発明に適用可能なマスク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及び適用可能なマスクを説明する断面図である。
【図７】レーザビームの照射方法を説明する上面図である。
【図８】本発明の半導体装置の作製方法及び適用可能なマスクを説明する断面図及び上面図である。
【図９】本発明の半導体装置の作製方法及び適用可能なマスクを説明する断面図及び上面図である。
【図１０】本発明の半導体装置の作製方法及び適用可能なマスク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及び適用可能なマスク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断面図である。
【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断面図である。
【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の作製方法を説明する断面図である。
【図２０】本発明に適応可能な発光素子の等価回路を説明する図である。
【図２１】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２２】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２３】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２４】本発明に適応可能な電気泳動素子の断面構造を説明する図である。
【図２５】本発明の表示パネルにおいて走査線側駆動回路をＴＦＴで形成する場合の回路構成を説明する図である。
【図２６】本発明の表示パネルにおいて走査線側駆動回路をＴＦＴで形成する場合の回路構成を説明する図（シフトレジスタ回路）である。
【図２７】本発明の表示パネルにおいて走査線側駆動回路をＴＦＴで形成する場合の回路構成を説明する図（バッファ回路）である。
【図２８】本発明の半導体装置を説明する上面図である。
【図２９】本発明の半導体装置を説明する上面図である。
【図３０】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３１】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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【図３０】
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【図３１】
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