JP4498715B2

JP4498715B2 - 半導体装置の作製方法

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Publication number: JP4498715B2
Application number: JP2003336026A
Authority: JP
Inventors: 舜平山崎; 康行荒井; 康子渡辺
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2003-09-26
Filing date: 2003-09-26
Publication date: 2010-07-07
Anticipated expiration: 2023-09-26
Also published as: JP2005103339A

Description

本発明は、液滴吐出法を用いた絶縁層の作製方法及び薄膜の作製方法に関する。

近年、液滴吐出法（インクジェット法）は、フラットパネルディスプレイの分野に応用され、研究開発が進められている。液滴吐出法は、直接描画するためにマスクが不要、大型基板に適用しやすい、材料の利用効率が高い等の多くの利点を有するため、ＥＬ層やカラーフィルタ、プラズマディスプレイの電極等の作製に応用されている。

液滴吐出法を用いるプロセスは、マスクが不要であることが利点であるが、下層と上層のコンタクトをとる際には、コンタクトホール形成や、ピラー形成の工程等が必要であり、そのためには、露光・現像などの一連のフォトリソグラフィ工程が必要であった。

上記の実情を鑑み、本発明は、開口部を設けた絶縁層の作製方法の提供を課題とし、また、前記絶縁層の作製に際し、作製工程を簡略化することが可能な絶縁層の作製方法の提供を課題とする。さらに、絶縁層と導電層を含む薄膜の作製方法の提供を課題とし、また、前記薄膜の作製に際し、作製工程を簡略化することが可能な薄膜の作製方法の提供を課題とする。

上述した従来技術の課題を解決するために、本発明においては以下の手段を講じる。

本発明は、組成物を複数回繰り返し吐出して絶縁層を作製する絶縁層の形成方法であり、特徴として、前記組成物が互いに接しない開口部を設けた絶縁層を作製する点が挙げられる。開口部は、組成物を吐出しない領域を意図的に形成することで設けられる。

本発明は、組成物を複数回吐出して絶縁層を作製する絶縁層の作製方法であり、特徴として、前記組成物を選択的に吐出して、前記組成物が互いに接しない開口部を設けた絶縁層を作製する点、さらに、前記絶縁層に不活性元素を添加する点が挙げられる。前記不活性元素とは、具体的には、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノンから選択された一種又は複数種であり、１×１０¹⁹乃至５×１０²¹ａｔｏｍｓ／ｃｍ³の濃度、好ましくは２×１０¹⁹乃至２×１０²¹ａｔｏｍｓ／ｃｍ³の濃度で含まれるように形成することを特徴とする。

本発明は、組成物を複数回吐出して絶縁層を作製する絶縁層の作製方法であり、特徴として、第１の組成物を選択的に吐出して、前記第１の組成物が互いに接しない開口部を設けた絶縁層を作製する点、前記開口部の側面に、第２の組成物を複数回吐出して、バリア層を作製する点が挙げられる。前記バリア層は、分子内にフッ素原子を含有するモノマーを含む樹脂、又は炭素と水素原子のみから構成されるモノマーを含む樹脂で作製することを特徴とする。

開口部の側面は、テーパー形状に作製することを特徴とし、具体的には、３０度以上７５度未満のテーパー形状に作製することを特徴とする。また、開口部を設けた絶縁層は、１００ｎｍ乃至２μｍの厚さで、有機材料又は珪素と酸素との結合で骨格構造が形成された材料で作製することを特徴とする。有機材料とは、アクリルやポリイミド等を指す。さらに、珪素と酸素との結合で骨格構造が形成された材料とは、代表的にはシロキサン系ポリマー等の重合によってできた化合物材料を指す。具体的には、珪素と酸素との結合で骨格構造が構成され置換基に少なくとも水素を含む材料、又は、置換基にフッ素、アルキル基、若しくは芳香族炭化水素のうち少なくとも１種を有する材料を指す。

本発明は、組成物を複数回吐出して薄膜を作製する薄膜の作製方法であり、特徴として、第１及び第２の組成物を選択的に吐出して、前記第１の組成物から構成される絶縁層と、前記第２の組成物から構成される導電層を設けた薄膜を作製する点が挙げられる。この方法では、液滴吐出手段と基板とが一定の間隔を保ちつつ、液滴吐出手段及び基板の一方が規則的に移動し、なおかつ、液滴吐出手段から第１の組成物と第２の組成物とを選択的に吐出することで、絶縁層と導電層を設けた薄膜を作製する。また、前記導電層は、銀、金、銅又はインジウム錫酸化物を含む材料で作製することを特徴とする。

開口部を設けた絶縁層の作製方法を提供する本発明は、コンタクトホールを形成することなく、上下の層を接続させることができる。従って、コンタクトホールの形成に際し必要な工程、例えば、レジスト塗布、露光、現像、ポストベーク、エッチング等の工程を省くことができるため、作製工程を簡略化して、歩留まりの向上を実現し、さらに製造費用の低減を実現する。

また、絶縁層と導電層を設けた薄膜の作製方法を提供する本発明は、作製工程を簡略化して、歩留まりの向上を実現し、さらに製造費用の低減を実現する。

本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、以下に説明する本発明の構成において、同じものを指す符号は異なる図面間で共通して用いる。
（実施の形態１）

本発明は、組成物を複数回繰り返し吐出して絶縁層を作製する絶縁層の作製方法であり、特徴として、前記組成物が互いに接しない開口部を設けた絶縁層を作製する点が挙げられる。開口部は、組成物を吐出しない領域を意図的に形成することで設けられるものであるが、その方法は大別して２つの方法がある。

１つは、液滴吐出手段が基板の全面を規則的に移動するものの、開口部形成領域においては、該液滴吐出手段から組成物を吐出しない方法である。もう１つは、液滴吐出手段が基板の全面を規則的に移動することなく、選択的に移動する方法である。この方法では、液滴吐出手段が開口部形成領域上を移動することがないため、必然的に該開口部形成領域には組成物が吐出されない。この方法は、ストライプ状の開口部を有する絶縁層のような、ある一定の規則をもつ規則的な絶縁層の形成に好適である。

まず、所定の領域上で組成物を吐出しないことで開口部を形成する方法について、図１（Ａ）（Ｂ）の斜視図、図１（Ｃ）（Ｄ）の上面図を用いて説明する。図１（Ａ）（Ｃ）は、基板１０上に開口部３１〜３３を設けた絶縁層３４が形成された様子を示したものであり、図１（Ｂ）（Ｄ）は、基板１０上の絶縁層３４の開口部３１〜３３を充填するように導電層３５〜３７が形成された様子を示したものである。

図１（Ａ）〜（Ｄ）における矢印は液滴吐出手段３８の移動経路を示したものである。液滴吐出手段３８は、基板３０上を規則的に移動しており、所定の領域上では、組成物を吐出しないことで、開口部３１〜３３を形成している（図１（Ａ）参照）。このように、所定の領域上で組成物を吐出しないことで、開口部を設ける本発明は、コンタクトホールの形成に必要なフォトリソグラフィ工程を省くことができるため、歩留まりの向上を実現することができる。また、液滴吐出手段３８は、基板３０上を規則的に移動しており、開口部３１〜３３上のみにおいて、組成物を吐出して、導電層３５〜３７を形成している（図１（Ｂ）参照）。この場合、開口部３１〜３３を土手として活用することで、液滴吐出法で絶縁層を作製する際の着弾精度を向上させることができる。

なお、予め下層の薄膜の表面処理をしておくと、より確実に開口部を設けた絶縁層を作製することができる。例えば、撥液性の材料を吐出する場合には、絶縁層形成領域の表面を親液性に処理するとよい。反対に、親液性の材料を吐出する場合には、開口部形成領域の表面を親液性に処理しておくとよい。そうすると、開口部形成箇所には、絶縁層が形成されない。
また、組成物を吐出する処理と、吐出した組成物を焼成して固化する処理を繰り返し行うことで、開口部形成領域には、絶縁層が形成されないようにしてもよい。焼成処理は、組成物を１滴吐出後に行ってもよいし、複数滴後に行ってもよく、それは、適宜決めるとよい。

次に、液滴吐出手段を選択的に移動して、開口部を形成する方法について、図２（Ａ）〜（Ｃ）と図３（Ａ）〜（Ｃ）の斜視図、図２（Ｄ）と図３（Ｄ）〜（Ｆ）の上面図を用いて説明する。また、ここでは所望の膜厚のため、複数回描画を行う、所謂重ね塗りを行って絶縁層を形成する方法について説明する。

重ね塗りの方法としては、最初に１層目の絶縁層１１〜１３を描画し（図２（Ａ）参照）、次に２層目の絶縁層１４〜１６を描画し（図２（Ｂ）参照）、最後に３層目の絶縁層１７〜１９を描画する（図２（Ｃ）参照）方法がある。上記工程を経て、３層が積層された絶縁層２０〜２２が形成される。別の方法としては、最初に３回繰り返し描画して、３層が積層された絶縁層２０を形成する（図３（Ａ）参照）。同様に、３層が積層された絶縁層２１を形成する（図３（Ｂ）参照）。上記と同様に、３層が積層された絶縁層２１を形成する（図３（Ｃ）参照）。上記工程を経て、３層が積層された絶縁層２０〜２２が形成される。このように、液滴吐出手段が基板２０上を選択的に移動して、開口部２３、２４が設けられた絶縁層２０〜２２を形成することができる。

本方法では、液滴吐出手段が基板１０の全面を規則的に移動せずに、該液滴吐出手段が選択的に移動することを特徴とする。つまり、開口部形成領域上には液滴吐出手段が移動しないため、基板１０の全面を規則的に移動する場合と比較すると、タクトタイムの向上が実現される。

なお、作製された絶縁層２０〜２２上に、新たに絶縁層、導電層又は半導体層を形成してもよい。その場合、開口部２３、２４を土手として活用することで、液滴吐出法で層を作製する際の着弾精度を向上させることができる。また、液滴吐出手段が選択的に移動することで、タクトタイムの向上が実現される。

上記の作製工程の説明において、基板１０は、ガラス基板、石英基板、金属基板、バルク半導体基板、ステンレス基板又は本作製工程の処理温度に耐えうるプラスチック基板を用いる。この際、基板１０上には、絶縁体からなる下地膜や、半導体層又は導電層が既に形成されていてもよい。

液滴吐出手段３８とは、組成物の吐出口を有するノズルや、１つ又は複数のノズルを具備したヘッド等の液滴を吐出する手段を有するものの総称とする。液滴吐出手段が具備するノズルの径は、０．０２〜１００μｍ（好適には３０μｍ以下）に設定し、該ノズルから吐出される組成物の吐出量は０．００１ｐｌ〜１００ｐｌ（好適には１０ｐｌ以下）に設定するとよい。この吐出量は、ノズルの径の大きさに比例して増加する。但し、ノズルの径は、形成する薄膜の形状やその大きさに従って適宜変更するとよい。また、被処理物とノズルの吐出口との距離は、所望の箇所に滴下するために、出来る限り近づけておくことが好ましく、好適には０．１〜３ｍｍ（好適には１ｍｍ以下）程度に設定する。また、上記の説明では、液滴吐出手段３８が移動する場合を示したが、描画する絶縁層の形状に応じて、基板１０を移動するとよい。

吐出口から吐出する組成物は、絶縁体を溶媒に溶解又は分散させたものを用いる。絶縁体とは、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、ノボラック樹脂、アクリル樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂等の樹脂材料を用いる。なおこれらの樹脂材料を用いる場合、その粘度は、溶媒を用いて溶解又は分散することで調整するとよい。また、撥液性の材料として、フッ素原子が含まれた樹脂、あるいは炭化水素のみで構成された樹脂が挙げられる。より詳しくは、分子内にフッ素原子を含有するモノマーを含む樹脂、或いは全て炭素と水素原子のみから構成されるモノマーを含む樹脂が挙げられる。または、アクリル、ベンゾシクロブテン、パリレン、フレア、透過性を有するポリイミドなどの有機材料、シロキサン系ポリマー等の重合によってできた化合物材料、水溶性ホモポリマーと水溶性共重合体を含む組成物等を用いる。有機材料を用いると、その平坦性が優れているため、後に導電体を成膜した際にも、段差部で膜厚が極端に薄くなったり、断線が起こったりすることがなく、好適である。但し、有機材料は、脱ガス発生の防止のため、下層と上層に、珪素を含む無機材料で薄膜を形成するとよい。具体的には、プラズマＣＶＤ法やスパッタリング法により、窒化酸化珪素膜や窒化珪素膜を形成するとよい。シロキサン系ポリマーは、珪素と酸素との結合で骨格構造が構成され置換基に少なくとも水素を含む材料、又は、置換基にフッ素、アルキル基、または芳香族炭化水素のうち少なくとも１種を有する材料の代表例として挙げたものであり、上記条件の範疇にある様々な材料を用いることができる。このシロキサン系ポリマーは、平坦性に優れており、また透明性や耐熱性をも有し、シロキサンポリマーからなる絶縁体を形成後に３００度〜６００度程度以下の温度で加熱処理を行うことができる。この加熱処理により、例えば水素化と焼成の処理を同時に行うことができる。

溶媒は、酢酸ブチル、酢酸エチル等のエステル類、イソプロピルアルコール、エチルアルコール等のアルコール類、メチルエチルケトン、アセトン等の有機溶剤等に相当する。組成物の粘度は５０ｃｐ以下が好適であり、これは、乾燥が起こることを防止したり、吐出口から組成物を円滑に吐出できるようにしたりするためである。また、組成物の表面張力は、４０ｍＮ／ｍ以下が好適である。なお、用いる溶媒や、用途に合わせて、組成物の粘度等は適宜調整するとよい。一例として、ＩＴＯや、有機インジウム、有機スズを溶媒に溶解又は分散させた組成物の粘度は５〜５０ｍＰａ・Ｓ、銀を溶媒に溶解又は分散させた組成物の粘度は５〜２０ｍＰａ・Ｓ、金を溶媒に溶解又は分散させた組成物の粘度は１０〜２０ｍＰａ・Ｓである。

組成物を吐出する工程は、減圧下で行うと、組成物を吐出して被処理物に着弾するまでの間に、該組成物の溶媒が揮発し、後の乾燥と焼成の工程を省略、又は短くすることができるため、好適である。また、組成物を吐出して絶縁層を形成した後は、乾燥と焼成の一方又は両方の工程を行う。乾燥と焼成の工程は、両工程とも加熱処理の工程であるが、例えば、乾燥は１００度で３分間、焼成は２００〜３５０度で１５分間〜３０分間で行うもので、その目的、温度と時間が異なるものである。乾燥の工程、焼成の工程は、常圧下又は減圧下で、レーザ光の照射や瞬間熱アニール、加熱炉などにより行う。なお、この加熱処理は、絶縁層１１〜１３の形成後に行ってもよいし、該絶縁層１１〜１３の上層に絶縁体を形成後に行ってもよく、そのタイミングは特に限定されない。乾燥と焼成の工程を良好に行うためには、基板を加熱しておいてもよく、そのときの温度は、基板等の材質に依存するが、一般的には１００〜８００度（好ましくは２００〜３５０度）とする。本工程により、組成物中の溶媒の揮発、又は化学的に分散剤を除去するとともに、周囲の樹脂が硬化収縮することで、融合と融着を加速する。

レーザ光の照射は、連続発振またはパルス発振の気体レーザ又は固体レーザを用いれば良い。前者の気体レーザとしては、エキシマレーザ、ＹＡＧレーザ等が挙げられ、後者の固体レーザとしては、Ｃｒ、Ｎｄ等がドーピングされたＹＡＧ、ＹＶＯ₄等の結晶を使ったレーザ等が挙げられる。なお、レーザ光の吸収率の関係から、連続発振のレーザを用いることが好ましい。また、パルス発振と連続発振を組み合わせた所謂ハイブリッドのレーザ照射方法を用いてもよい。但し、基板１００の耐熱性に依っては、レーザ光の照射による加熱処理は、該基板１００が破壊しないように、数マイクロ秒から数十秒の間で瞬間に行うとよい。瞬間熱アニール（ＲＴＡ）は、不活性ガスの雰囲気下で、紫外光乃至赤外光を照射する赤外ランプやハロゲンランプなどを用いて、急激に温度を上昇させ、数分〜数マイクロ秒の間で瞬間的に熱を加えて行う。この処理は瞬間的に行うために、実質的に最表面の薄膜のみを加熱することができ、下層の膜には影響を与えない。つまり、プラスチック基板等の耐熱性が弱い基板にも影響を与えない。
（実施の形態２）

本発明は、組成物を複数回吐出して絶縁層を作製する絶縁層の作製方法であり、特徴として、前記組成物を選択的に吐出して、前記組成物が互いに接しない開口部を設けた絶縁層を作製する点、さらに、前記絶縁層に不活性元素を添加する点が挙げられる。比較的原子半径の大きい不活性元素を添加すると、絶縁層に歪みを与えて、表面を改質又は高密度化して水分や酸素などの不純物元素の侵入を防止することができる。また、不純物元素を添加することで、後に液体を用いた工程（ウエット工程）を行った場合にも、絶縁層中に溶液成分が侵入したり、反応したりすることを防止する。さらに、絶縁層中から、水分や気体が放出されることを防止する。特に、経時変化により、水分や気体が放出されることを防止する。上記の効果により、信頼性を向上させることができる。

絶縁層に不活性元素を添加する方法について、図４（Ａ）（Ｂ）の断面図を用いて説明する。図４（Ａ）は、基板１０上に絶縁層５１、５２が形成された様子を示し、図４（Ｂ）は、基板１０上の絶縁層５１、５２に不活性元素を添加した結果、絶縁層５１、５２が高密度化した部分５３、５４を含む様子を示したものである。不活性元素の添加方法としては、イオンドーピング法、イオン注入法、プラズマ処理法等の公知の方法により行えばよく、また、添加する不活性元素としては、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノンから選択された１種又は複数種を用いる。好ましくは、比較的原子半径が大きく、且つ安価なアルゴンを用いるとよい。さらに、不活性元素を添加しても、絶縁体の透過率が低下しない材料を用いるとよい。

絶縁層５１、５２の側面は、テーパー形状を有していることが好ましく、これは、不活性元素の添加を確実に行うためである。具体的に、絶縁層５１、５２の側面におけるテーパー角は、３０度を超え７５度未満であることが好適である。但し、プラズマ処理や斜めドーピング処理により不活性元素を添加する場合には、テーパー形状にしなくても不活性元素を添加することができる。従って、不活性元素の添加方法に応じて、絶縁層５１、５２の側面をテーパー形状にするとよい。絶縁層５１、５２に含まれる不活性元素は、１×１０¹⁹乃至５×１０²¹ａｔｏｍｓ／ｃｍ³の濃度、好適には２×１０¹⁹乃至２×１０²¹ａｔｏｍｓ／ｃｍ³の濃度で含まれるように形成するとよい。その後、必要に応じて、絶縁層５１、５２の上層に導電層、半導体又は絶縁層を形成する。ここでは、導電層５８を形成した場合を示す（図４（Ｃ）参照）。

また本発明は、組成物を複数回吐出して絶縁層を作製する絶縁層の作製方法であり、特徴として、第１の組成物を選択的に吐出して、前記第１の組成物が互いに接しない開口部を設けた絶縁層を作製する点、前記開口部の側面に、第２の組成物を複数回吐出して、バリア層を作製する点が挙げられる。バリア層は、バリア性を有する材料からなり、該バリア層を作製することで、水分や酸素などの不純物元素の侵入を防止する。

そこで、バリア層を作製する方法について、図４（Ａ）（Ｄ）の断面図を用いて説明する。図４（Ａ）は、上述したように、基板１０上に絶縁層５１、５２が形成された様子を示し、図４（Ｄ）は、基板１０上の絶縁層５１、５２に接するように、バリア層５５〜５７を形成した様子を示したものである。

バリア層５５〜５７を形成する第２の組成物は、水分や酸素の侵入を防止する性質を有し、且つ、液滴吐出法で形成が可能な粘度が５０ｃｐ以下の組成物を用いればよい。これらの性質を有するものとしては、公知の導電性材料や、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、ノボラック樹脂、アクリル樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂等の樹脂材料が挙げられる。なおこれらの樹脂材料を用いる場合、その粘度は、溶媒を用いて溶解又は分散することで調整するとよい。また、撥液性の樹脂が好ましく、例えば、フッ素原子が含まれた樹脂、あるいは炭化水素のみで構成された樹脂が挙げられる。より詳しくは、分子内にフッ素原子を含有するモノマーを含む樹脂、或いは全て炭素と水素原子のみから構成されるモノマーを含む樹脂が挙げられる。なお、バリア層を導電性材料で形成する際には、配線とのショートが生じないように形成する必要がある。従って、配線とのショートが発生する可能性がある領域においては、バリア層は樹脂材料で形成することが好ましい。また、バリア層の形成に際し、側面の角度によっては、段切れを起こす可能性がある。従って、側面は、ならだかな傾斜面になるように形成することが必要であり、具体的には、３０度を超え７５度未満のテーパー形状に形成するとよい。さらに、この段切れを防止するために、１滴又は複数滴を吐出後に焼成して、組成物を固化する処理、つまり、吐出と焼成を繰り返し行うとよい。

上記のように、不活性元素が添加された絶縁層、又はバリア層が積層された絶縁層を層間の絶縁層又は開口部を含む層間の絶縁層として用いるとよい。その結果、水分や酸素等の侵入物に起因した素子の劣化を防止することができる。本実施の形態は、上記の実施の形態と自由に組み合わせることができる。
（実施の形態３）

本発明は、組成物を複数回吐出して薄膜を作製する薄膜の作製方法であり、特徴として、第１及び第２の組成物を選択的に吐出して、前記第１の組成物から構成される絶縁層と、前記第２の組成物から構成される導電層を設けた薄膜を作製する点が挙げられる。この方法では、液滴吐出手段と基板とが一定の間隔を保ちつつ、液滴吐出手段及び基板の一方が規則的に移動し、なおかつ、液滴吐出手段から第１の組成物と第２の組成物とを選択的に吐出することで、絶縁層と導電層を設けた薄膜を作製する。

組成物を選択的に吐出する方法としては、以下のような方法が挙げられ、いずれの方法を用いてもよい。まず、ノズルに第１の組成物と第２の組成物を選択的に充填することで行う方法、第１の組成物が充填されたノズルと第２の組成物が充填されたノズルを使い分けることで行う方法、さらに、複数のノズルが線状に配列されたヘッドを用いる場合において、偶数列のノズルには第１の組成物を充填し、奇数列のノズルには第２の組成物を充填して、偶数列のノズルと奇数列のノズルを使い分けることで行う方法もある。なお、ここでは、偶数列、奇数列の場合を例示したが、特に限定されず、どのノズルに第１の組成物と第２の組成物を充填するかは、適宜決めるとよい。

本発明の薄膜の作製方法について、図１５（Ａ）〜（Ｃ）の斜視図、図１５（Ｄ）〜（Ｆ）の上面図を用いて説明する。図１５（Ａ）（Ｄ）は、基板１０上に絶縁層５０１が形成された様子を示したものである。図１５（Ｂ）（Ｅ）は、組成物を変更して、基板１０上に導電層５０２が形成された様子を示したものである。図１５（Ｃ）（Ｆ）は、再度組成物を変更して、基板１０上に、絶縁層５０３と導電層５０４が形成された様子を示したものである。このように、組成物を選択的に吐出することで、絶縁層と導電層を設けた薄膜を作製することができる本発明は、工程を簡略化し、歩留まりの向上や作製費用の低減を実現する。

この場合、絶縁層を形成する材料と、導電層を形成する材料とは異なるため、各々の材料に合わせて下層の薄膜の表面処理を行うとよい。例えば、絶縁層を形成する材料が撥液性の場合には、絶縁層形成領域の表面を親液性に処理しておくとよい。反対に、導電層を形成する材料が親液性の場合には、導電層形成領域の表面を撥液性に処理しておくとよい。そうすると、より確実に、絶縁層と導電層を含む薄膜が形成される。また、組成物を吐出する処理と、吐出した組成物を焼成して固化する処理を繰り返し行うとよい。焼成処理は、組成物を１滴吐出後に行ってもよいし、複数滴後に行ってもよく、それは、適宜決めるとよい。

導電層を形成する組成物としては、導電体を溶媒に溶解又は分散させたものを用いる。導電体は、Ag、Au、Cu、Ni、Pt、Pd、Ir、Rh、W、Al等の金属、Cd、Znの金属硫化物、Fe、Ti、Si、Ge、Zr、Baなどの酸化物、ハロゲン化銀の微粒子、又は分散性ナノ粒子に相当する。または、透明導電膜として用いられるインジウム錫酸化物（ＩＴＯ、Indium Tin Oxide）、ＩＴＯと酸化珪素から構成されるＩＴＳＯ、有機インジウム、有機スズ、酸化亜鉛（ＺｎＯ、Zinc Oxide）、窒化チタン（ＴｉＮ、Titanium Nitride）等に相当する。但し、吐出口から吐出する組成物は、比抵抗値を考慮して、金、銀、銅のいずれかの材料を溶媒に溶解又は分散させたものを用いることが好適である。より好適には、低抵抗な銀、銅を用いるとよい。但し、銀、銅を用いる場合には、不純物対策のため、合わせてバリア膜を設けるとよい。

なお、本実施の形態では、２つの異なる組成物を用いて、一方の組成物で絶縁層、他方の組成物で導電層を形成する場合を例示したが、本発明はこれに限定されない。複数の組成物を用いて、それらを使い分けることで、薄膜を作製するとよい。本実施の形態は、上記の実施の形態と自由に組み合わせることができる。

絶縁層の作製に本発明を適用した半導体装置の作製方法について、図面を用いて説明する。

まず、非晶質半導体（アモルファスシリコン、ａ−Ｓｉ）を用いたトップゲート型（順スタガ型）の薄膜トランジスタの作製工程において、該薄膜トランジスタが含む不純物領域に接続する導電体と、該導電体に接続し、ソース・ドレイン配線として機能する導電体の間に配置された絶縁層の作製に本発明を適用した半導体装置の作製方法について、図５を用いて説明する。

基板１００上に、導電層１０１、１０２を液滴吐出法により形成し、続いて、導電層１０１、１０２を覆うようにＮ型非晶質半導体１０３、非晶質半導体１０４及び絶縁層１０５を積層形成する（図５（Ａ）参照）。次に、絶縁層１０５上に、導電層１０６を液滴吐出法により形成する。この際、絶縁層１０５には凹部が形成されており、該凹部を土手として活用することで、着弾精度を向上させることができ、所望の箇所に正確に導電層１０６を形成することができる。次に、レジストやポリイミド等の絶縁体からなるマスク１０７を形成し、該マスク１０７を用いてＮ型非晶質半導体１０３、非晶質半導体１０４及び絶縁層１０５を同時にパターニングして、Ｎ型非晶質半導体１０８、非晶質半導体１０９及び絶縁層１１０を形成する（図５（Ｂ）参照）。

次に、導電層１０１、１０２の一部が露出するように、絶縁性材料を含む組成物を吐出して、絶縁層１１１を形成する。この際、組成物が互いに接しないように、選択的に吐出することで、開口部１１２、１１３を有する絶縁層１１１を形成する。

続いて、絶縁層１１１に不活性元素を添加する（図５（Ｃ）参照）。不活性元素を添加する方法としては、イオンドーピング法、イオン注入法、プラズマ処理法等の方法が挙げられ、また、添加する不活性元素としては、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノンから選択された１種又は複数種を用いればよい。

次に、開口部１１２、１１３を充填するように、導電性材料を含む組成物を吐出して、導電層１１４、１１５を形成する（図５（Ｃ）参照）。次に、導電層１１５に接するように、導電性材料を含む組成物を吐出して、導電層１１６を形成する。導電層１１６は画素電極として機能する。

続いて、配向膜１２５を形成する（図５（Ｄ）参照）。そして、カラーフィルタ１２１、対向電極１２０及び配向膜１１９が形成された基板１２２を準備し、基板１００と１２２とを、シール材（図示せず）の加熱硬化により貼り合わせる。その後、液晶１１８を注入すると、液晶素子を用いた表示機能を具備した半導体装置が完成する。基板１００、１２２には、偏光板１２３、１２４が貼り付けられている。

続いて、多結晶半導体（ポリシリコン、ｐ−Ｓｉ）を用いたトップゲート型の薄膜トランジスタの作製工程において、該薄膜トランジスタが含む不純物領域に接する導電体と、ゲート電極との間に配置された絶縁層の作製に本発明を適用した半導体装置の作製方法について、図６を用いて説明する。

基板４００上に半導体を形成し、該半導体上に絶縁層４１０〜４１２を形成した後、該絶縁層４１０〜４１２上に導電層４１３〜４１５を液滴吐出法により形成する（図６（Ａ）参照）。なお必要に応じて基板４００上に下地膜となる絶縁膜を形成して、該基板４００からの不純物の侵入を防止するとよい。次に、導電層４１３〜４１５をマスクとして、半導体に不純物を添加して、不純物が添加された不純物領域４０４〜４０９と、チャネル形成領域４０１〜４０３を形成する。

続いて、複数の組成物を選択的に吐出して、導電層４２０〜４２３と絶縁層４２６を含む薄膜を形成する（図６（Ｂ）参照）。これは、導電層形成領域では、導電性材料を含む組成物を吐出し、絶縁層形成領域では、絶縁性材料を含む組成物を吐出することで、導電層と絶縁層を含む薄膜を形成する。また、導電層４２０〜４２３は、不純物領域４０４〜４０９の一部に電気的に接続するように形成する。さらに、図６（Ｂ）では、作製途中のところを図示しているが、引き続き、液滴吐出手段又は基板を移動させて、導電層４２４、４２５を形成する。

次に、導電層４２０〜４２５と電気的に接続するように、導電性材料を含む組成物を吐出して、導電層４３０〜４３４を形成する（図６（Ｃ）参照）。同様に、第２層目から第５層目まで積層して形成すると、図６（Ｄ）に図示するような多層配線を有する半導体装置が完成する。

多層配線を含む半導体装置は、ＣＰＵなどの半導体素子を多数組み込む必要がある機能回路に用いることが好適である。仮に、多層配線を形成しない場合、１層目に形成した素子（ここでは薄膜トランジスタ）のゲート電極、又はソース・ドレイン配線と同じレイヤーで配線を作製する必要が生じてしまう。そうすると、配線を引き回す必要が生じて、歩留まりが悪くなってしまう。また、この場合には、半導体素子のサイズを小さくする以外には、半導体装置の小型化が見込めない。
一方、本発明の薄膜の作製方法を用いれば、多層配線を作製することが可能であるため、高集積化を可能とし、大幅な小型化が実現される。また、配線を引き回す必要がないため、高速化が実現する。

続いて、非晶質半導体を用いたチャネル保護型の薄膜トランジスタを形成し、該薄膜トランジスタに接続する配線の作製に本発明を適用した半導体装置の作製方法について、図７を用いて説明する。

基板３００上に、導電層３１１を形成し、該導電層３１１を覆うように絶縁層３１２を形成する（図７（Ａ）参照）。続いて、全面に非晶質半導体を形成し、該非晶質半導体を覆うように、全面に絶縁層を形成する。次に、マスクを用いて前記絶縁層のみをパターニングして、エッチングストッパとなる絶縁層３１４を形成する。次に、絶縁層３１４を覆うように、全面にＮ型非晶質半導体を形成後、マスクを用いて前記非晶質半導体及び前記Ｎ型非晶質半導体を同時にパターニングして、非晶質半導体３１３と、Ｎ型非晶質半導体３１５、３１６を形成する。続いて、Ｎ型非晶質半導体３１５、３１６に接続する導電層３１７、３１８を形成する。

続いて、導電層３１７、３１８の一部が露出するように、絶縁体を含む組成物を吐出して、絶縁層３１９を形成する（図７（Ｂ）参照）。この際、組成物が互いに接しないように、選択的に吐出することで、開口部３２０を含む絶縁層３１９を形成する。

次に、開口部３２０を充填するように、導電性材料を含む組成物を吐出して、導電層３２１を形成する（図７（Ｃ）参照）。続いて、導電層３２１と接するように、導電性材料を含む組成物を吐出して、導電層３３０、３３１を形成する。導電層３３０、３３１は、透光性を有する導電性材料により形成し、具体的には、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ、Indium Tin Oxide）、ＩＴＯと酸化珪素から構成されるＩＴＳＯを用いて形成する。次に、導電層３３１と接するように、電界発光層３３２、導電層３３３を形成する。導電層３３１は陰極、導電層３３３は陽極として機能する。
続いて、全面を覆うように、遮蔽体３３４を形成する。上記工程を経て、発光素子から発せられる光が基板３００側に出射する、所謂下面出射を行う半導体装置が完成する。なお、この構成は、非晶質半導体をチャネル部とするトランジスタをＮ型トランジスタとした場合に相当する。

なお、半導体装置とは、画像表示デバイス、発光デバイス、照明装置などの光源を含む。また、画素部及び駆動回路を基板とカバー材との間に封入したパネル、前記パネルにＦＰＣが取り付けられたモジュール、該ＦＰＣの先にドライバＩＣが設けられたモジュール、パネルにＣＯＧ方式等によりドライバＩＣが実装されたモジュール、モニタに用いるディスプレイなどを範疇に含む。

さらに、上記のトランジスタにおいては、多結晶半導体又は非晶質半導体をチャネル部としたトランジスタを図示したが、本発明はこれに限定されず、非晶質半導体の中に結晶粒が分散するように存在しているセミアモルファス半導体（以下ＳＡＳと表記）を用いてもよい。ＳＡＳを用いたトランジスタは、その移動度が２〜１０ｃｍ²／Ｖ・ｓｅｃと、非晶質半導体を用いたトランジスタの２〜２０倍の電界効果移動度を有し、非晶質と結晶構造（単結晶、多結晶を含む）の中間的な構造の半導体である。この半導体は、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ものであり、その粒径を０．５〜２０ｎｍとして非単結晶半導体中に分散させて存在せしめることが可能である。また、未結合手（ダングリングボンド）の中和剤として水素またはハロゲンを少なくとも１原子％またはそれ以上含ませている。さらに、ヘリウム、アルゴン、クリプトン、ネオンなどの希ガス元素を含ませて格子歪みをさらに助長させることで安定性が増し良好なＳＡＳが得られる。このようなＳＡＳに関する記述は、例えば、特許３０６５５２８号公報で開示されている。本実施例は、上記の実施の形態と自由に組み合わせることが可能である。

本発明の絶縁層の作製方法が適用された半導体装置について、図面を用いて説明する。図８は半導体装置の上面図であり、基板２００上に、各々が発光素子を含む複数の画素がマトリクス状に配置された表示部２５１、走査線駆動回路２５２、２５３、信号線駆動回路２５４、シール材２５５、引き回し配線２５６、２５７、層間絶縁層２５８、接続端子２５９、バリア層２６０〜２６２が設けられた半導体装置の上面図である。引き回し配線２５６は、ここでは表示部２５１の外周に配置された電源線であり、ここではアノード線とする。引き回し配線２５７も電源線であり、ここではカソード線とする。

層間絶縁層２５８とは、基板２００上に形成された複数層の絶縁体のうち、有機材料又は珪素と酸素との結合で骨格構造が形成された材料からなる絶縁層であり、具体的には、薄膜トランジスタが含むゲート絶縁膜の上層に配置された、単層又は積層の絶縁体に相当する。多くの場合において、前記絶縁体には開口部が設けられ、該開口部に充填される導電体は、上層と下層を接続する配線として機能する。従って膜厚は比較的厚く形成され、具体的には５０ｎｍ〜５μｍ（好適には１００ｎｍ〜２μｍ）の厚さで形成される絶縁体に相当する。バリア層２６０とは、発光素子の劣化を促進する物質の侵入を防止する絶縁性材料又は導電性材料からなり、具体的には、エポキシ樹脂や導電体の水分や酸素の侵入を防止する材料を用いる。

上記構成を有する半導体装置は、シール材２５５と層間絶縁層２５８が設けられる箇所に特徴を有し、層間絶縁層２５８が表示部２５１内と、引き回し配線２５６、２５７と配線が交差する部分のみに設けられる点、シール材２５５が駆動回路２５２〜２５４上を除いて、層間絶縁層２５８の外周に設けられる点を特徴とする。そして、駆動回路２５２〜２５４上の露出した層間絶縁層２５８の端部は、液滴吐出法により形成したバリア層２６０〜２６２により被覆する点を最大の特徴とする。なお、引き回し配線２５６、２５７と配線が交差する部分とは、引き回し配線２５６と表示部２５１内に配置される信号線が交差する部分、引き回し配線２５６同士が交差する部分である。

上記特徴を有する本発明は、駆動回路上以外は層間絶縁層２５８の外周にシール材２５５が設けられ、且つ、駆動回路２５４上の層間絶縁層２５８の露出した部分は、液滴吐出法により形成したバリア層により被覆するために、発光素子に直接接する絶縁体に水分や酸素等が侵入することを防止し、該発光素子の劣化を防止することができる。従って、ダークスポットやシュリンクを引き起こさず、製品としての信頼性を向上させた半導体装置を提供することができる。さらに、駆動回路上にシール材２５５を設けるため、狭額縁化が実現された半導体装置を提供することができる。

なお図８では、基板２００上に表示部２５１と、駆動回路２５２〜２５４が一体形成された半導体装置を図示するが、半導体装置の用途等に依っては、走査線駆動回路２５２、２５３のみを一体形成して、信号線駆動回路２５４はドライバＩＣをＣＯＧ方式で実装する方法や、全ての駆動回路についてドライバＩＣで代用する方法を採用してもよい。つまり、信号線駆動回路２５４を形成しない場合には、シール材２５５は、表示部２５１上に配置され、そうするとさらなる狭額縁化が実現される。

図９（Ａ）は、図８のＡ−Ａ’における断面図であり、接続端子２５９、表示部２５１及び信号線駆動回路２５４の断面図である。図９（Ｂ）は、図８のＢ−Ｂ’における断面図であり、接続端子２５９と信号線駆動回路２５４の端部の断面図である。ここで、図９（Ａ）の断面構造について、図１０、１１を用いて、その作製工程に従って以下に説明する。

基板２００は、ガラス基板、石英基板、金属基板、ステンレス基板又は本作製工程の処理温度に耐えうるプラスチック基板を用いる（図１０（Ａ）参照）。必要に応じて、基板２００上に絶縁体からなる下地膜を形成する。
続いて、基板２００上に、液滴吐出法により、導電性材料を含む組成物を吐出して、導電層２０１を形成する。導電層２０１は、ゲート電極として機能する。

次に、公知の方法により、酸化珪素膜、窒化珪素膜等からなる絶縁層２０２を形成する。絶縁層２０２はゲート絶縁膜として機能する。続いて、公知の方法により、絶縁層２０１上に、半導体２０３を形成する。ここでは、非晶質半導体とする。次いで、公知の方法により、半導体２０３上に、Ｎ型半導体２０４を形成する。Ｎ型半導体２０４は、非晶質半導体に不純物元素を添加するドーピング法を用いて形成しもよいし、シランガスとフォスフィンガスを用いて形成してもよい。次に、レジストとなるマスク２０５を形成する。このマスク２０５は、液滴吐出法により形成すると、露光・現像等の工程が省略でき、さらに材料の利用効率も向上するため好ましい。

そして、マスク２０５を用いて、半導体２０３及びＮ型半導体２０４を同時にパターニングして、半導体２０６、Ｎ型半導体２０７を形成する（図１０（Ｂ）参照）。次に、液滴吐出法により、導電性材料を含む組成物を吐出して、導電層２０９、２１０を形成する。

続いて、導電層２０９、２１０をマスクとして、半導体２０６及びＮ型半導体２０７を同時にパターニングして、半導体２１１、Ｎ型半導体２１２、２１３を形成する（図１０（Ｃ）参照）。そうすると、導電層２０１、絶縁体２０２、半導体２０６及びＮ型半導体２０７を含むトランジスタ２３１が完成する。

本工程を経て完成したトランジスタ２３１は、非晶質半導体により構成されている。このａ-ＳｉＴＦＴを発光素子の駆動用トランジスタとして用いる場合、その電流能力の向上を目的として、チャネル幅Ｗ/チャネル長Ｌ＝１〜１００（好ましくは５〜２０）に設定することが好適である。具体的には、チャネル長を５〜１５μｍ、チャネル幅Ｗを２０〜１２００μｍ（好ましくは４０〜６００μｍ）に設定することが好適である。但し、チャネル幅Ｗとチャネル長を上記のように設定すると、画素内におけるトランジスタの占有面積が大きくなってしまう。従って、発光素子は基板と反対の方向に出射する上面出射を行うことが好ましい。

次いで、５０ｎｍ〜５μｍ（好適には１００ｎｍ〜２μｍ）の厚さで、層間絶縁層２１４、２１５を形成する。層間絶縁層２１４、２１５の材料は、酸化珪素膜等の珪素を含む材料、アクリルや透過性を有するポリイミドなどの有機材料、シロキサン系ポリマー等の重合によってできた化合物材料等を用いて、単層又は積層して形成する。シロキサン系ポリマーは、珪素と酸素との結合で骨格構造が構成され置換基に少なくとも水素を含む材料、又は、置換基にフッ素、アルキル基若しくは芳香族炭化水素のうち少なくとも１種を有する材料の代表例として挙げたものであり、上記条件の範疇にある様々な材料を用いることができる。有機材料と、珪素と酸素との結合で骨格構造が形成された材料は、平坦性が優れているため、後に導電体を成膜した際にも、段差部で膜厚が極端に薄くなったり、断線が起こったりすることがなく、好適である。また、珪素と酸素との結合で骨格構造が形成された材料は、また透明性や耐熱性をも有し、成膜後に３００度程度の加熱処理を行うことができる。この加熱処理により、水素化と焼成の処理を同時に行うことができる。

次に、導電層２１０に接するように、液滴吐出法により、導電性材料を含む組成物を吐出して、引き回し配線等の配線又はソース配線・ドレイン配線として機能する導電層２０８、２１６、２１７を形成する（図１１（Ａ）参照）。

この際、図示するように、層間絶縁層２１４の端部２３０は露出した状態にある。露出した状態のままであると、ここから水分や酸素が侵入し、これらの侵入物により発光素子が劣化する可能性がある。そこで、露出した端部２３０を、液滴吐出法により、組成物を吐出して、バリア層２１８を形成する（図１１（Ｂ）参照）。ここで用いる組成物は、水分や酸素の侵入を防止する性質を有し、且つ、液滴吐出法で形成が可能な粘度が５０ｃｐ以下の組成物を用いればよい。これらの性質を有するものとしては、例えば、公知の導電性材料や、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、ノボラック樹脂、アクリル樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂等の樹脂材料を用いる。なおこれらの樹脂材料を用いる場合、その粘度は、溶媒を用いて溶解又は分散することで調整するとよい。また、撥液性の樹脂が好ましく、例えば、フッ素原子が含まれた樹脂、あるいは炭化水素のみで構成された樹脂が挙げられる。より詳しくは、分子内にフッ素原子を含有するモノマーを含む樹脂、或いは全て炭素と水素原子のみから構成されるモノマーを含む樹脂が挙げられる。
なお、バリア層２１８を導電性材料で形成する際には、配線とのショートが生じないように形成する必要がある。従って、配線とのショートが発生する可能性がある領域においては、バリア層２１８は樹脂材料で形成することが好ましい。また、バリア層２１８の形成に際し、端部２３０の角度によっては、段切れを起こす可能性がある。従って、端部２３０は、ならだかな傾斜面になるように形成することが必要であり、具体的には、３０〜７０度のテーパー形状に形成するとよい。さらに、この段切れを防止するために、１滴又は複数滴を吐出後に焼成して、組成物を固化する処理を繰り返し行うとよい。

また、図１１（Ｃ）は、図８のＢ−Ｂ’における断面図である。図示するように、Ｂ−Ｂ’における領域では、層間絶縁層２２９は導電層２２７に被覆されている。従って、外部からの水分や酸素の侵入はある程度防止できる。しかし、より確実に外部からの不純物の侵入を防止するために、バリア層２２８を形成することが好ましい。

次に、配線２１７に接するように、液滴吐出法により、第１の電極（画素電極）として機能する導電層２２０を形成する（図９（Ａ）参照）。次に、公知の方法により、土手となる絶縁層２２１、２２２を形成し、前記導電層２２０に接するように電界発光層２２３を形成し、該電界発光層２２３に接するように導電層２２４を積層形成する。そうすると、導電層２２０、電界発光層２２３及び導電層２２４からなる発光素子が完成する。最後に、全面に保護膜として機能する絶縁層２２５を形成する。
上記工程を経て、発光素子から発せられる光が基板２２７側に出射する、所謂上面出射を行う半導体装置が完成する。

なお、土手として機能する絶縁層２２１、２２２は、アクリル、ポリイミド等の有機材料、酸化珪素、酸窒化珪素、シロキサン系等の無機材料のどちらでもよく、また、感光性、非感光性材料のどちらでもよい。好適には、後に形成する電界発光層２２３が段切れしないように、曲率半径が連続的に変化する形状に形成するとよい。発光素子から発せられる光は、基板側に光が出射する上面出射と、その反対に光が出射する下面出射、一対の電極を透明材料、又は光を透過できる厚さで形成することで基板側とその反対の両方に光が出射する両面出射とがあり、いずれを適用してもよい。また、電界発光層２２３は、単層型、積層型、また層の界面がない混合型のいずれでもよい。さらに、電界発光層２２３は、シングレット材料、トリプレット材料、又はそれらを組み合わせた材料のいずれを用いてもよい。また、低分子材料、高分子材料及び中分子材料を含む有機材料、電子注入性に優れる酸化モリブデン等に代表される無機材料、有機材料と無機材料の複合材料のいずれを用いてもよい。また、電界発光層２２３は蒸着法等の公知の方法により形成されるが、タクトタイムや作製費用の点から液滴吐出法で形成するとよい。そうすると、絶縁層や薄膜の作製に液滴吐出法を用いる本発明では、さらなるタクトタイムの削減、作製費用の削減が実現される。

次に、スクリーン印刷法又はディスペンサ法により、シール材２２６を形成し、該シール材２２６を用いて、基板２００と基板２２７を貼り合わせる。上記工程を経て、図９（Ａ）（Ｂ）に示すような、発光素子を有する半導体装置が完成する。

なお、バリア層２１８は、シール材を用いて行う封止前に形成しているが、本発明はこれに限定されず、封止後、バリア層２１８の形成を行ってもよい。その場合、バリア層２１８は、表示部２５１上に形成しなければ、対向基板２２７を被覆するように形成してもよい。

上記作製方法を有する本発明は、導電層２０１、２０８〜２１０、２１６、２１７、２２０の全ての導電層を液滴吐出法で形成することを特徴とする。上記特徴により、以下のような効果をもたらす。まず、全面に導電性材料からなる薄膜を形成し、その後パターニングを行うと、コンタクトホール（開口部）の側面や端部に導電性材料が残ってしまい、配線間のショートが生じることがあるが、液滴吐出法で形成する本発明では、そのようなショートの発生を防止することができる。

なお、図９に示した断面構造では、導電層２１６、２１７が形成されたレイヤーと同じレイヤーに画素電極として機能する導電層２２０が形成されている。しかしながら、発光素子から発せられる光が基板２００と反対側に出射する所謂上面出射の場合、開口率の向上のため、導電層２１６、２１７上に、絶縁層を１層追加して形成し、該絶縁層上に画素電極として機能する導電層を形成してもよい。上記構成を有する半導体装置は、画素電極として機能する導電層２２０の配置面積を拡大することができるため、その開口率を向上させることができる。

また、上記のような、発光素子を含む半導体装置には、アナログのビデオ信号、ディジタルのビデオ信号のどちらを用いてもよい。但し、ディジタルのビデオ信号を用いる場合、そのビデオ信号が電圧を用いているのか、電流を用いているのかで異なる。つまり、発光素子の発光時において、画素に入力されるビデオ信号は、定電圧のものと、定電流のものがある。ビデオ信号が定電圧のものには、発光素子に印加される電圧が一定のものと、発光素子に流れる電流が一定のものとがある。またビデオ信号が定電流のものには、発光素子に印加される電圧が一定のものと、発光素子に流れる電流が一定のものとがある。この発光素子に印加される電圧が一定のものは定電圧駆動であり、発光素子に流れる電流が一定のものは定電流駆動である。定電流駆動は、発光素子の抵抗変化によらず、一定の電流が流れる。本発明により完成された半導体装置には、電圧のビデオ信号、電流のビデオ信号のどちらを用いてもよく、また定電圧駆動、定電流駆動のどちらを用いてもよい。本実施例は、上記の実施の形態、実施例と自由に組み合わせることができる。

発光素子を駆動するトランジスタがＰ型トランジスタであるとき、発光素子から発せられる光は、下面出射、上面出射、両面出射のいずれかを行うが、ここでは、各場合における発光素子の積層構造について説明する。

まず、光が基板４５０側に出射する場合、つまり下面出射を行う場合について、図１６（Ａ）を用いて説明する。この場合、トランジスタ４５１に電気的に接続するように、ソース・ドレイン配線４５２、４５３、陽極４５４、電界発光層４５５、陰極４５６が順に積層される。陰極４５６は、仕事関数が小さく、なおかつ光を反射する導電膜であれば公知の材料を用いることが可能で、例えば、Ｃａ、Ａｌ、ＣａＦ、ＭｇＡｇ、ＡｌＬｉ等が望ましい。電界発光層４５５は、単層型、積層型、また層の界面がない混合型のいずれでもよい。また、電界発光層４５５は、シングレット材料、トリプレット材料、又はそれらを組み合わせた材料のいずれを用いてもよい。また、低分子材料、高分子材料及び中分子材料を含む有機材料、電子注入性に優れる酸化モリブデン等に代表される無機材料、有機材料と無機材料の複合材料のいずれを用いてもよい。積層型の場合には、通常、陽極４５４上にホール注入層、ホール輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層の順に積層する。

陽極４５４は光を透過する透明導電膜を用いて形成し、例えばＩＴＯ、ＩＴＳＯの他、酸化インジウムに２〜２０％の酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合した透明導電膜を用いる。また、隔壁４５７は、珪素を含む材料、有機材料及び化合物材料を用いて液滴吐出法により、形成する。但し、アクリル、ポリイミド等の感光性、非感光性の材料を用いて形成すると、その側面は曲率半径が連続的に変化する形状となり、電界発光層が段切れせずに形成されるため好適である。上記構成を有する発光素子から発せられる光は、白抜きの矢印で示すように、基板４５０側に出射する。

次に、光が基板４５０と反対側に出射する場合、所謂上面出射を行う場合について、図１６（Ｂ）を用いて説明する。トランジスタ４５１に電気的に接続するソース・ドレイン配線４６１、４６２、陽極４６３、電界発光層４６４、陰極４６５が順に積層される。上記構成により、陽極４６３において光が透過しても、該光は配線４６２において反射される。陰極４６５は、上記と場合と同様に、仕事関数が小さい導電膜であれば公知の材料を用いることができる。ただしその膜厚は、光を透過する程度とする。例えば２０ｎｍの膜厚を有するアルミニウムを用いることができる。電界発光層４６４は、上記と同様に、単層型、積層型、混合型のいずれでもよい。また、隔壁４６６も、どのような材料で形成してもよい。陽極４６３は光を透過する必要はないが、上記と同様に、透明導電体を用いて形成することができる。

最後に、光が基板４５０側とその反対側の両側に出射する場合、つまり両面出射を行う場合について、図１６（Ｃ）を用いて説明する。トランジスタ４５１に電気的に接続するソース・ドレイン配線４７０、４７１、陽極４７２、電界発光層４７３、陰極４７４が順に積層される。このとき、陽極４７２と陰極４７４のどちらも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、両面出射が実現する。本実施例は、上記の実施の形態、実施例と自由に組み合わせることが可能である。

本実施例は、本発明が適用された半導体装置の一形態であるパネルの外観について、図１２を用いて説明する。図１２（Ａ）は、第１の基板４００１上に形成された画素部４００２と走査線駆動回路４００６を、シール材４００５と第２の基板４００６によって封止したパネルの上面図であり、図１２（Ｂ）は、図１２（Ａ）のＡ−Ａ’における断面図、図１２（Ｃ）はＢ-Ｂ’における断面図である。

図１２（Ａ）（Ｂ）に示すように、第１の基板４００１上に設けられた画素部４００２と、走査線駆動回路４００４とを囲むようにして、シール材４００５が設けられる。画素部４００２と、走査線駆動回路４００４とは、第１の基板４００１とシール材４００５と第２の基板４００６とによって、液晶４００７と共に封止される。また第１の基板４００１上のシール材４００５によって囲まれている領域とは異なる領域に、別途用意された基板上に多結晶半導体で形成された信号線駆動回路４００３が実装される。

本実施例では、多結晶半導体を用いたトランジスタを有する信号線駆動回路４００３を、第１の基板４００１に貼り合わせる例について説明するが、単結晶半導体を用いたトランジスタで信号線駆動回路を形成し、貼り合わせてもよい。図１２（Ｂ）では、信号線駆動回路４００３に含まれる、多結晶半導体で形成されたトランジスタ４００９を例示する。また本実施例では、信号線駆動回路４００３を別途形成し、第１の基板４００１に実装している例を示すが、本実施例はこの構成に限定されない。走査線駆動回路を別途形成して実装しても良いし、信号線駆動回路の一部または走査線駆動回路の一部のみを別途形成して実装しても良い。

なお、本実施例では、基板４００１上に、画素部４００２と、走査線駆動回路４００４を一体形成した場合を示しており、これらを構成する素子は、セミアモルファス半導体（以下、ＳＡＳ）をチャネル部としたトランジスタを用いるとよい。ＳＡＳをチャネル部としたトランジスタは、移動度が、非晶質半導体（ａ−Ｓｉ）をチャネル部としたトランジスタよりも高く、走査線駆動回路４００４を構成することが十分な特性を有する。

第１の基板４００１上に設けられた画素部４００２と走査線駆動回路４００４は、複数のトランジスタを有し、図１２（Ａ）では、画素部４００２に含まれるトランジスタ４０１０を例示する。このトランジスタ４０１０は、非晶質半導体をチャネル部としたトランジスタである。そして、トランジスタ４０１０に電気的に接続された画素電極４０３０、第２の基板４００６上に形成された対向電極４０３１及び液晶４００７が重なっている部分が、液晶素子に相当する。球状のスペーサ４０３５は、画素電極４０３０と対向電極４０３１との間の距離（セルギャップ）を制御するために設けられている。

また、図１２（Ｃ）に示すように、別途形成された信号線駆動回路４００３と、走査線駆動回路４００４と画素部４００２に与えられる各種信号は、接続端子４０１５から供給される。接続端子４０１５は、ＦＰＣ４０１８が有する端子と、異方性導電体４０１６を介して電気的に接続されている。

なお図示していないが、上記パネルは配向膜、偏光板、カラーフィルタや遮蔽膜を有していてもよい。また、表示素子として、液晶素子を有する場合を図示したが、自発光素子などの他の表示素子を適用した半導体装置に本発明を適用してもよい。

本発明を適用して作製される電子機器の一例として、デジタルカメラ、カーオーディオなどの音響再生装置、ノート型パーソナルコンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末(携帯電話、携帯型ゲーム機等)、家庭用ゲーム機などの記録媒体を備えた画像再生装置などが挙げられる。それら電子機器の具体例を図１３、１４に示す。

図１３(Ａ)はテレビ受像機であり、筐体９５０１、表示部９５０２等を含む。図１３(Ｂ)はパソコン用のモニタであり、筐体９６０１、表示部９６０２等を含む。図１３(Ｃ)はノート型パーソナルコンピュータであり、筐体９８０１、表示部９８０２等を含む。
本発明は、上記電子機器の表示部の作製に適用される。上記電子機器の表示部は、携帯端末と比較すると、大型となるため、図５、７、９に図示したように、非晶質半導体や微結晶半導体をチャネル部とした薄膜トランジスタにより構成することが好ましい。

図１４(Ａ)は携帯端末のうちの携帯電話であり、筐体９１０１、表示部９１０２等を含む。図１４(Ｂ)は携帯端末のうちのＰＤＡであり、筐体９２０１、表示部９２０２等を含む。図１４(Ｃ)はビデオカメラであり、表示部９７０１、９７０２等を含む。
本発明は、上記電子機器の表示部の作製に適用される。上記電子機器は、携帯端末であるため、その画面が小さい。従って、表示部と同一の基板上に、多結晶半導体をチャネルとした薄膜トランジスタを用いた駆動回路やＣＰＵ等の機能回路、図６で示したような多層配線を搭載して、小型化を図ることが好ましい。さらに、上記電子機器は携帯端末であるため、薄型、軽量、小型の点で付加価値を図るために、発光素子を用いた表示部とするとよい。

本発明により、コンタクトホールを形成することなく、上下の層を接続させることができる。従って、コンタクトホールの形成に際し必要な工程、例えば、レジスト塗布、露光、現像、ポストベーク、エッチング等の工程を省くことができるため、歩留まりの向上を実現し、さらに製造費用の低減を実現するため、電子機器の単価を安価にすることができる。本実施例は、上記の実施の形態、実施例と自由に組み合わせることができる。

本発明の絶縁層の作製方法を説明する図（実施の形態１）。本発明の絶縁層の作製方法を説明する図（実施の形態１）。本発明の絶縁層の作製方法を説明する図（実施の形態１）。本発明の絶縁層の作製方法を説明する図（実施の形態２）。半導体装置の作製方法を説明する図（実施例１）。半導体装置の作製方法を説明する図（実施例１）。半導体装置（チャネル保護型の薄膜トランジスタを含む）の作製方法を説明する図（実施例１）。半導体装置の一形態であるパネルの上面図（実施例２）。半導体装置（チャネルエッチ型の薄膜トランジスタを含む）の作製方法を説明する図（実施例２）。半導体装置（チャネルエッチ型の薄膜トランジスタを含む）の作製方法を説明する図（実施例２）。半導体装置（チャネルエッチ型の薄膜トランジスタを含む）の作製方法を説明する図（実施例２）。本発明が適用された半導体装置の一形態であるパネルの上面図と断面図（実施例４）。本発明が適用される電子機器を示す図（実施例５）。本発明が適用される電子機器を示す図（実施例５）。本発明の薄膜の作製方法を説明する図（実施の形態３）。半導体装置の作製方法を説明する図（実施例４）。

符号の説明

１０・・・基板、１１〜２２・・・絶縁層、２３、２４・・・開口部、３１〜３３・・・開口部、３４・・・絶縁層、３５〜３７・・・導電層、３８・・・液滴吐出手段、５１、５２・・・絶縁層、５３、５４・・・不活性元素、５５〜５７・・・バリア層、１００・・・基板、１０１、１０２・・・導電層、１０３・・・Ｎ型非晶質半導体、１０４・・・非晶質半導体、１０５・・・絶縁層、１０６・・・導電層、１０７・・・マスク、１０８・・・Ｎ型非晶質半導体、１０９・・・非晶質半導体、１１０・・・絶縁層、１１１・・・絶縁層、１１２、１１３・・・開口部、１１４〜１１６・・・導電層、１１９・・・配向膜、１２０・・・対向電極、１２１・・・カラーフィルタ、１２２・・・基板、１２３、１２４・・・偏光板、１２５・・・配向膜、１２６・・・液晶、３００・・・基板、３１１・・・導電層、３１２・・・絶縁層、３１３・・・非晶質半導体、３１４・・・絶縁層、３１５、３１６・・・Ｎ型非晶質半導体、３１７、３１８・・・導電層、３１９・・・絶縁層、３２０・・・開口部、３２１、３２２・・・導電層、４００・・・基板、４０１・・・チャネル形成領域、４０２、４０３・・・不純物領域、４０４・・・絶縁層、４０５・・・導電層、４０６、４０７・・・開口部、４０８・・・絶縁層、４０９〜４１１・・・導電層、４１２・・・絶縁層、４１３・・・電界発光層、４１４・・・導電層

Claims

基板上に薄膜トランジスタを形成し、
前記薄膜トランジスタ上に、第１の組成物を吐出して、開口部が設けられた絶縁層を形成し、
前記絶縁層に、不活性元素を添加し、
第２の組成物を吐出して、前記不活性元素が添加された前記絶縁層の開口部を介して、前記薄膜トランジスタのソース又はドレインの一方に電気的に接続された導電層を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。
基板上に薄膜トランジスタを形成し、
前記薄膜トランジスタ上に、第１の組成物を吐出して、開口部が設けられた絶縁層を形成し、
前記絶縁層に、不活性元素を添加し、
第２の組成物を吐出して、前記不活性元素が添加された前記絶縁層の開口部を介して、前記薄膜トランジスタのソース又はドレインの一方に電気的に接続された導電層を形成し、
前記不活性元素は、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、及びキセノンから選択された一種又は複数種であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
基板上に薄膜トランジスタを形成し、
前記薄膜トランジスタ上に、第１の組成物を吐出して、開口部が設けられた絶縁層を形成し、
前記開口部の側面に、第２の組成物を吐出して、バリア層を形成し、
第３の組成物を吐出して、前記絶縁層の開口部を介して、前記薄膜トランジスタのソース又はドレインの一方に電気的に接続された導電層を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。
基板上に薄膜トランジスタを形成し、
前記薄膜トランジスタ上に、第１の組成物を吐出して、開口部が設けられた絶縁層を形成し、
前記開口部の側面に、第２の組成物を吐出して、バリア層を形成し、
第３の組成物を吐出して、前記絶縁層の開口部を介して、前記薄膜トランジスタのソース又はドレインの一方に電気的に接続された導電層を形成し、
前記第２の組成物として、分子内にフッ素原子を含有するモノマーを含む樹脂、又は炭素と水素原子のみから構成されるモノマーを含む樹脂を用いることを特徴とする半導体装置の作製方法。
請求項１または請求項２において、
前記不活性元素は、前記絶縁層に１×１０^１９乃至５×１０^２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３の濃度で含まれるように添加されることを特徴とする半導体装置の作製方法。
請求項１乃至請求項５のいずれか一項において、
前記絶縁層は、有機材料又は珪素と酸素との結合で骨格構造が形成された材料で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１乃至請求項６のいずれか一項において、
前記絶縁層は、１００ｎｍ乃至２μｍの厚さで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１乃至請求項７のいずれか一項において、
前記開口部の側面は、テーパー形状に形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。