JP4683898B2 - 半導体装置の作製方法 - Google Patents

Description

本発明は、液滴吐出法を用いた半導体装置の作製方法に関する。

インクジェット法に代表される液滴吐出法は、フラットパネルディスプレイの分野に応用され、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し、ＥＬ（electro luminescence）層や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（例えば、非特許文献１参照。）。

また、半導体薄膜を用いて形成された半導体装置は、集積回路や表示装置等に応用され、開発が進められている。そこで、高性能でかつ信頼性の高い半導体装置を基板上に安定して歩留まりよく製造できると共に、製造工程の簡略化ができる半導体装置の製造方法を提供するものがある（例えば、特許文献１参照）。上記の製造方法によれば、結晶成長を助長するニッケルを含む液滴をａ−Ｓｉ膜に付着させることで形成された結晶質半導体層をチャネル部とした半導体装置を提供する。

さらに、レーザ光を半導体被膜に選択的に照射して、アクティブマトリクス回路を形成する部分にはアモルファス半導体ＴＦＴ、それ以外の部分には結晶性半導体ＴＦＴを形成するものがある（例えば、特許文献２参照。）。上記の作製方法によれば、同一基板上に結晶質半導体と非晶質半導体を形成することができる。
T.Shimoda、Ink-jet Technology for Fabrication Processes of Flat Panel Displays、SID 03 DIGEST、p1178-1181 特開２００２−２３１６３０号公報 特開平８−１２５１９２号公報

また、表示機能を有する半導体装置は、その価格が低下する傾向にあり、採算を維持できる製造ラインとして、第５世代以降のガラス基板のライン検討が進み、具体的には、第四世代（６８０×８８０、７３０×９２０）、第五世代（１０００×１２００）にまで変遷が進行している。

特許文献１では、シリコン膜の素子分離の具体的な方法については記載がないが、一般的には、フォトリソグラフィ工程を用いて素子分離が行われる。フォトリソグラフィ工程では、スピン塗布の工程において、レジストの材料、スピンの回転速度、回転の仕方に工夫が試みられているが、レジスト材料の９０％程度は無駄になっており、材料の利用効率が悪い。また、スピン塗布を行うと、基板周辺の端部にまでレジストが塗布される。そうすると基板のハンドリング時に端部のレジストが削れて基板に付着し、パターン欠陥となってしまう。そのため、有機溶剤などにより端部のレジストを除去する端面洗浄の工程が必要となる。つまり、スピン塗布によりレジストの被膜を形成する場合、材料の利用効率が悪く、さらに、必要に応じて端面洗浄の工程が増えてしまう。

上記の実情を鑑み、本発明は、材料の利用効率を向上させて、作製工程を簡略化した半導体装置の作製方法の提供を課題とする。また、作製時間の短縮及び作製費用の低減を実現した半導体装置の作製方法の提供を課題とする。さらに、本発明は、基板の大型化に対応した半導体装置の作製方法の提供を課題とする。

特許文献２では、フォトリソグラフィ工程によるレジストマスク又はメタルマスクを用いて選択的にレーザ光を照射する。しかしながら、このような、レジストマスクやメタルマスクが膨張してアライメントがずれたり、さらに損傷したり、破壊したりすることがあった。

上記の実情を鑑み、本発明は、マスクを用いることなく、同一基板上に非晶質半導体層と結晶質半導体層を形成することができる半導体装置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、非晶質半導体層上に結晶化を促進する金属元素を含む組成物を選択的に吐出するステップと、加熱処理を行って結晶質半導体層を形成するステップとを有し、具体的には、組成物の吐出方法により、以下の２つに大別される。

１つは、第１の非晶質半導体層上に結晶化を促進する金属元素を含む組成物を選択的に吐出するステップ、加熱処理を行って前記組成物に接する前記第１の非晶質半導体層を結晶化して、結晶質半導体層を形成するステップを有する方法である。この方法は、組成物を島状（アイランド形状）に形成することを特徴し、上記特徴により、組成物をマスクとして用いることができるため、作製工程を簡略化し、作製時間の短縮及び作製費用の低減を実現する。
もう１つは、第１の非晶質半導体層上に結晶化を促進する金属元素を含む第１の組成物を選択的に吐出するステップ、加熱処理を行って前記第１の組成物に接する領域及びその周辺領域の前記非晶質半導体層を結晶化して、結晶質半導体層を形成するステップを有する方法である。この方法は、第１の組成物を点状に形成することを特徴とする。続いて、結晶質半導体層上に第２の組成物を選択的に吐出するステップを行う。この方法では、第２の組成物を島状（アイランド形状）に形成することを特徴とし、上記特徴により、第２の組成物をマスクとして用いることができるため、作製工程を簡略化し、作製時間の短縮及び作製費用の低減を実現する。

上記の２つのどちらかの工程を経て、結晶質半導体層が形成されたら、下記の２つのゲッタリング工程のうち、どちらかの工程を行って、該結晶質半導体層中の金属元素を除去する。
１つは、第１の非晶質半導体層に不純物元素を添加するステップ、前記不純物元素が添加された前記非晶質半導体層に前記金属元素を偏析させるステップ、前記組成物をマスクとして、前記金属元素が偏析した前記非晶質半導体層をエッチングするステップを有するゲッタリング工程である。
もう１つは、前記組成物をマスクとして、前記結晶質半導体層をエッチングするステップ、前記組成物を除去後、前記結晶質半導体層上にバリア体及び第２の非晶質半導体層を積層形成するステップ、前記第２の非晶質半導体層に前記金属元素を偏析させるステップ、前記バリア体及び前記金属元素が偏析した前記第２の非晶質半導体層を除去するステップを有するゲッタリング工程である。

本発明は、第１の領域及び第２の領域に第１の非晶質半導体層を形成するステップと、第１の領域における前記第１の非晶質半導体層上に結晶化を促進する金属元素を含む第１の組成物を選択的に吐出するステップと、加熱処理を行って前記第１の組成物に接する前記第１の非晶質半導体層を結晶化して、結晶質半導体層を形成するステップとを有し、具体的には、組成物の吐出方法により、以下の２つに大別される。

１つは、第１の組成物を島状に形成することを特徴とする方法であり、上記特徴により、組成物をマスクとして用いることができるため、作製工程を簡略化し、作製時間の短縮及び作製費用の低減を実現する。もう１つは、第１の組成物を点状に形成することを特徴とする方法である。

上記の２つのどちらか方法を用いて、結晶質半導体層が形成されたら、ゲッタリング工程の前に、以下の工程を行う。
第１の組成物を島状に形成するステップを経た場合は、第２の領域における前記第１の非晶質半導体層上に、第２の組成物を選択的に吐出するステップを行う。また、第１の組成物を点状に形成するステップを経た場合は、前記第１の領域における前記結晶質半導体層上と前記第２の領域における前記第１の非晶質半導体層上に、第２の組成物を選択的に吐出するステップを行う。

そして、上記のステップが終了したら、下記のゲッタリング工程のうち、どちらかの工程を行って、結晶質半導体層中の金属元素を除去する。
１つは、第１の非晶質半導体層に不純物元素を添加するステップ、前記不純物元素が添加された前記第１の非晶質半導体層に前記金属元素を偏析させるステップ、前記第１の組成物及び前記第２の組成物をマスクとして、前記第１の領域における前記金属元素が偏析した前記第１の非晶質半導体層をエッチングし、なおかつ前記第２の領域における前記第１の非晶質半導体層をエッチングして、第２の非晶質半導体層を形成するステップを有するゲッタリング工程である。
もう１つは、前記第１の組成物及び前記第２の組成物をマスクとして、前記第１の領域における前記第１の結晶質半導体層をエッチングして第２の結晶質半導体層を形成し、なおかつ前記第２の領域における前記第１の非晶質半導体層をエッチングして第２の非晶質半導体層を形成するステップ、前記第１の組成物及び前記第２の組成物を除去後、前記第２の結晶質半導体層及び前記第２の非晶質半導体層上にバリア体及び前記第３の非晶質半導体層を積層形成するステップ、前記第３の非晶質半導体層に前記金属元素を偏析させるステップ、前記バリア体及び前記金属元素が偏析した前記第３の非晶質半導体層を除去するステップを有するゲッタリング工程である。

上記の工程を経て、前記第１の領域に前記結晶質半導体層をチャネル部としたトランジスタを形成し、前記第２の領域に前記第２の非晶質半導体層をチャネル部としたトランジスタを形成することができる。従って、第１の領域を駆動回路部とし、前記第２の領域を画素部とすることができる。

また、上記の記載において、前記金属元素はニッケルであることを特徴とする。これは、ニッケルシリサイドが非晶質半導体層を結晶化させる鋳型となるからである。さらに、前記加熱処理は、４００℃乃至８００℃の範囲内の温度で行うことを特徴とする。また、必要に応じて、前記結晶質半導体層にレーザ光を照射することを特徴とする。本特徴により、結晶粒径を大きくし、粒内欠陥を減らした結晶質半導体層を得ることができる。また、前記不純物元素はアルゴン又はリンであることを特徴とする。また、前記バリア体は、珪素の酸化物又は窒化物であることを特徴とする。

また、半導体装置とは、基板上に形成された半導体層、該半導体層を用いた薄膜トランジスタが形成されたＴＦＴ基板、基板上に薄膜トランジスタ及び液晶が形成された液晶パネル用基板又は液晶モジュール用基板、基板上に薄膜トランジスタ及び発光素子が形成されたＥＬ（エレクトロルミネッセンス）パネル用基板又はＥＬモジュール用基板、基板上の薄膜トランジスタ及び液晶が封止材により封止された液晶パネル、基板上の薄膜トランジスタ及び発光素子が封止材により封止されたＥＬパネル、これらパネルにＦＰＣ等が取り付けられたモジュール、ＦＰＣ等の先にドライバＩＣが接続されたモジュール、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等に相当する。

上記構成を有する本発明は、材料の利用効率を向上させて、作製工程を簡略化した半導体装置の作製方法の提供を可能とし、また、作製時間の短縮及び作製費用の低減を実現した半導体装置の作製方法の提供を可能とする。さらに、基板の大型化に対応した半導体装置の作製方法の提供を可能とする。

また本発明は、マスクを用いることなく、同一基板上に非晶質半導体層と結晶質半導体層を形成することができる半導体装置の作製方法の提供を可能とする。

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）

本発明の実施の形態について、図１、２を用いて説明する。基板１０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等からなるガラス基板、石英基板、シリコン基板、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耐熱性を有するプラスチック基板等を用いる（図１（Ａ）参照）。基板１０上には、必要に応じて、該基板１０からの不純物の侵入を防止するために、下地膜を形成する。続いて、基板１０上に、プラズマＣＶＤ法、スパッタリング法等の公知の方法を用いて、非晶質半導体層１１を形成する。次に、非晶質半導体層１１上に、結晶化を促進する金属元素を含む組成物１２を選択的に吐出する。本発明では、組成物１２を島状（アイランド形状）に吐出することを特徴とする（図１（Ａ）の上面図である図１（Ｃ）参照）。上記特徴により、後に行う非晶質半導体層１１のパターニングは、新たにマスクを形成する必要がない。従って、作製工程を簡略化し、作製時間の短縮及び作製費用の低減を実現する。

液滴吐出法において用いるノズルの径は、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。液滴吐出法には、オンデマンド型とコンティニュアス型の２つの方式があるが、どちらの方式を用いてもよい。さらに液滴吐出法において用いるノズルには、圧電体の電圧印加により変形する性質を利用した圧電方式、ノズル内に設けられたヒータにより組成物を沸騰させ該組成物を吐出する加熱方式があるが、どちらの方式を用いてもよい。なお、いずれの方法を用いるとしても、液滴吐出手段のノズルは、必要に応じて加熱しておくことが好ましく、具体的には、８０℃以下の温度まで加熱しておくとよい。
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。ノズルと被処理物は、その相対的な距離を保ちながら、ノズル及び被処理物の一方が移動して、所望のパターンを描画する。また、組成物を吐出する前に、被処理物の表面にプラズマ処理を施してもよい。これは、プラズマ処理を施すと、被処理物の表面が親水性になったり、疎液性になったりすることを活用するためである。例えば、純水に対しては親水性になり、アルコールを溶媒したペーストに対しては疎液性になる。

液滴吐出法で組成物を吐出する際には、金属元素を溶媒に分解又は分散させたものを用いる。結晶化を促進する金属元素としては、Ｎｉ（ニッケル）、Ｃｏ（コバルト）、Ｆｅ（鉄）、Ｐｄ（パラジウム）、Ｒｈ（ロジウム）、Ｒｕ（ルテニウム）、Ｐｔ（白金）、Ｉｒ（イリジウム）、Ｏｓ（オスミウム）、Ｃｕ（銅）、Ａｕ（金）、Ｉｎ（インジウム）、Ｓｎ（スズ）、Ｓｂ（アンチモン）が挙げられ、これらの元素から選択された１種又は複数種の元素を用いることができる。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を用いる。好適には、金属元素を重量換算で１〜１００ｐｐｍ含む酢酸ニッケル塩溶液を吐出するとよい。組成物の表面張力は、１０〜４０ｍＮ／ｍ、粘度は５０ｃｐ以下、より好ましくは５〜１５ｃｐ以下に設定する。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。表面張力と粘度は、溶媒の濃度を調整したり、界面活性剤等を加えたりして適宜調整する。

組成物を吐出する工程は、減圧下で行うことが好適であり、これは、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である。そして、組成物の吐出後は、常圧下又は減圧下で、レーザ光の照射や瞬間熱アニール、加熱炉等により、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〜１２０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、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し、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。雰囲気は、酸素雰囲気、窒素雰囲気又は空気で行う。但し、金属元素を分解又は分散している溶媒が除去されやすい酸素雰囲気下で行うことが好適である。

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、基板の耐熱性に依っては、レーザ光の照射による加熱処理は、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、数マイクロ秒から数分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。

乾燥と焼成の一方又は両方の工程が終了したら、非晶質半導体層１１上に組成物１２を保持させた状態で、レーザ光の照射や瞬間熱アニール、加熱炉等により、熱結晶化を目的とした加熱処理を行って、組成物１２に接する非晶質半導体層１１を結晶化して、結晶質半導体層１４を形成する（図１（Ｂ）参照）。この加熱処理は、熱結晶化を行うものであり、基板１０がガラス基板であって、加熱炉を用いる場合は４００℃〜６００℃で２〜６時間行う。また、ＲＴＡ法を用いる場合は７５０℃で３〜１０分間の加熱処理を行う。なお、熱結晶化を行う加熱処理の工程は、組成物１２を焼成する工程や脱水素化の工程を兼ねていてもよく、その場合には、段階的に温度を上げたり時間を長くしたりして、適宜条件を調整する。

この加熱処理により、金属元素の添加領域を起点として広がる結晶構造を有する結晶質半導体層１４が形成される。より詳しくは、金属元素が接する非晶質半導体層１１の部分でシリサイドが形成され、それを核として結晶化が進行して、結晶質半導体層１４が形成される。従って、結晶質半導体層１４は、組成物１２と重なる領域とその周辺領域に形成される（図１（Ｂ）の上面図である図１（Ｄ）参照）。同時に、結晶化が進行しなかった領域には、非晶質半導体層１５が残存している。

上記工程を経て得られる結晶質半導体層１４には、金属元素が残存している。このような状態でもＴＦＴをはじめ各種半導体素子を形成することが可能であるが、オフ電流を上昇させる原因となり、特性が安定しない。従って、下記の２つのゲッタリング工程のうち、どちらかの工程を行って、当該金属元素を除去する。なお、ゲッタリングとは、被ゲッタリング領域にある金属元素が熱エネルギーにより放出され、拡散によりゲッタリングサイトに移動することを指す。

まず、第１のゲッタリング工程について説明する。上述したように、基板１０上には、結晶質半導体層１４と非晶質半導体層１５が形成されている。最初に、公知のドーピング法等により、組成物に接しない非晶質半導体層１５にアルゴン（Ａｒ）やリン（Ｐ）等の不純物元素を添加する（図２（Ａ）参照）。この工程は、組成物１２を除去しない状態で行うと、結晶質半導体層１４に不純物元素が添加されないため好適である。この工程を経て、不純物元素が添加された非晶質半導体層１５はゲッタサイトとなる。その後、加熱処理を行って、前記不純物元素が添加された非晶質半導体層１５に、結晶質半導体層１４中の金属元素を偏析させ、結晶質半導体層１４中の金属元素を除去又は低減させる。このように、金属元素を偏析させる加熱処理は、４００℃〜８００℃、好適には５００℃〜７５０℃の条件下で行う。つまり、この工程を経て、図２（Ａ）中の矢印の方向に金属元素が移動する。次に、組成物１２をマスクとして、金属元素が偏析した非晶質半導体層がエッチングする（図２（Ｂ）参照）。続いて、結晶質半導体層１６上の組成物１２を除去する。より詳しくは、酸素を用いたアッシング又はフッ溶液等の剥離液を用いた方法の一方又は両方の方法を用いて除去する。次に、必要に応じて、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て、レーザ光の照射を行う（図２（Ｃ）参照）。この工程を経て、結晶粒径を大きくし、粒内欠陥を減らした結晶質半導体層１７を得ることができる。

次に、第２のゲッタリング工程について説明する。まず、組成物１２をマスクとして、結晶質半導体層１４をエッチングして、結晶質半導体層２１を形成する（図２（Ｄ）参照）。続いて、組成物１２を除去後、必要に応じて、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て、レーザ光の照射を行う（図２（Ｅ）参照）。この工程を経て、結晶粒径を大きくし、粒内欠陥を減らした結晶質半導体層２２が形成される。

次に、結晶質半導体層２２上にバリア体２３と非晶質半導体層２４を積層形成する（図２（Ｆ）参照）。より詳しくは、表面改質やプラズマＣＶＤ法などの公知の方法により珪素の酸化物又は窒化物から成るバリア体２３を形成し、続いて、プラズマＣＶＤ法やスパッタリング法等の公知の方法によりバリア体２３上に非晶質半導体層２４を形成する。バリア体２３は、ゲッタリング工程において金属元素が通過可能な膜質又は膜厚を有し、且つ、ゲッタリングサイトとなる膜の除去工程において、エッチングストッパとして機能する。非晶質半導体層２４は、シリコン（Ｓｉ）よりも原子半径の大きなアルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）等の希ガスを含む雰囲気中で形成するようにして、膜中に希ガスを含有させるとよい。次に、加熱処理を行って、非晶質半導体層２４に、結晶質半導体層２２中の金属元素を偏析させ、該結晶質半導体層２２中の金属元素を除去又は低減させる。この処理により、図２（Ｆ）中の矢印の方向に金属元素が移動する。この処理では、ゲッタリングの際に金属元素の移動する距離が短く、比較的短時間でゲッタリングを完遂することができる。

次に、バリア体２３と金属元素が偏析した非晶質半導体層２４を除去する（図２（Ｇ）参照）。より詳しくは、バリア体２３をエッチングストッパとして、非晶質半導体層２４を選択的に除去した後、バリア体２３を除去する。上記工程を経て、結晶質半導体層２５が完成する。
（実施の形態２）

本発明の実施の形態について、図３、４を用いて説明する。基板３０は、ガラス基板、石英基板等を用いる（図３（Ａ）参照）。基板３０上には、必要に応じて、下地膜を形成する。続いて、基板３０上に、プラズマＣＶＤ法、スパッタリング法等の公知の方法を用いて、非晶質半導体層３１を形成する。次に、非晶質半導体層３１上に、結晶化を促進する金属元素を含む第１の組成物３２を選択的に吐出する。本発明では、第１の組成物３２を点状（ドット形状）に吐出することを特徴とする（図３（Ａ）の上面図である図３（Ｃ）参照）。

組成物を吐出する工程は、減圧下で行うことが好適であり、これは、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である。そして、組成物の吐出後は、常圧下又は減圧下で、レーザ光の照射や瞬間熱アニール、加熱炉等により、乾燥と焼成の一方又は両方の工程を行う。

非晶質半導体層３１上に第１の組成物３２を保持させた状態で、レーザ光の照射や瞬間熱アニール、加熱炉等により、熱結晶化を目的とした加熱処理を行って、該第１の組成物３２に接する領域及びその周辺領域の非晶質半導体層３１を結晶化して、結晶質半導体層３４を形成する（図３（Ｂ）参照）。この加熱処理は、熱結晶化を行うものであり、加熱炉を用いる場合は４００℃〜６００℃で２〜６時間行う。また、ＲＴＡ法を用いる場合は７５０℃で３〜１０分間の加熱処理を行う。なお、熱結晶化を行う加熱処理の工程は、第１の組成物３２を焼成する工程や脱水素化の工程を兼ねていてよい。

加熱処理により、金属元素の添加領域を起点として広がる結晶構造を有する結晶質半導体層３４が形成される。より詳しくは、金属元素が接する非晶質半導体層３１の部分でシリサイドが形成され、それを核として結晶化が進行して、結晶質半導体層３４が形成される。従って、結晶質半導体層３４は、第１の組成物３２と重なる領域とその周辺領域に形成される（図３（Ｂ）の上面図である図３（Ｄ）参照）。同時に、結晶化が進行しなかった領域には、非晶質半導体層３５が残存している。

上記工程を経て得られる結晶質半導体層３４には、金属元素が残存している。従って、下記の２つのゲッタリング工程のうち、どちらかの工程を行って、当該金属元素を除去する。但し、どちらの工程を行うにしても、まず、結晶質半導体層３４上に第２の組成物３８を選択的に吐出する（図４（Ａ）参照）。本発明では、第２の組成物３８を島状に吐出することを特徴とし、上記特徴により、後に行う結晶質半導体層のパターニングは、新たにマスクを形成する必要がない。従って、作製工程を簡略化し、作製時間の短縮及び作製費用の低減を実現する。

第２の組成物３８としては、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、ノボラック樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂等の樹脂材料を用いる。また、ベンゾシクロブテン、パリレン、フレア、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が用いる。さらに、感光剤を含む市販のレジスト材料を用いてもよく、例えば、代表的なポジ型レジストである、ノボラック樹脂と感光剤であるナフトキノンジアジド化合物、ネガ型レジストであるベース樹脂、ジフェニルシランジオール及び酸発生剤などを用いてもよい。いずれの材料を用いるとしても、その表面張力と粘度は、溶媒の濃度を調整したり、界面活性剤等を加えたりして適宜調整する。このようにして、第２の組成物３８を形成したら、下記の２つのゲッタリング工程のうち、どちらかの工程を行う。

まず、第１のゲッタリング工程について説明する。上述したように、基板３０上には、結晶質半導体層３４と非晶質半導体層３５が形成されている。最初に、ドーピング法等により、非晶質半導体層３５にアルゴン等の不純物元素を添加する（図４（Ｂ）参照）。この工程を経て、不純物元素が添加された非晶質半導体層３５はゲッタサイトとなる。その後、加熱処理を行って、不純物元素が添加された非晶質半導体層３５に、結晶質半導体層３４中の金属元素を偏析させ、結晶質半導体層３４中の金属元素を除去又は低減させる。つまり、この工程を経て、図４（Ｂ）中の矢印の方向に金属元素が移動する。次に、第２の組成物３８をマスクとして、金属元素が偏析した前記非晶質半導体層３５をエッチングして、結晶質半導体層３６を形成する（図４（Ｃ）参照）。続いて、結晶質半導体層３６上の第１の組成物３２及び第２の組成物３８を除去する。次に、必要に応じて、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て、レーザ光の照射を行う（図４（Ｄ）参照）。この工程を経て、結晶粒径を大きくし、粒内欠陥を減らした結晶質半導体層３７が形成される。

次に、第２のゲッタリング工程について説明する。まず、第２の組成物３８をマスクとして、結晶質半導体層３４をエッチングして、結晶質半導体層４１を形成する（図４（Ｅ）参照）。続いて、第１の組成物３２及び第２の組成物３８を除去後、必要に応じて、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て、レーザ光の照射を行う（図４（Ｆ）参照）。この工程を経て、結晶粒径を大きくし、粒内欠陥を減らした結晶質半導体層４２を得ることができる。次に、結晶質半導体層４２上にバリア体４３と非晶質半導体層４４を積層形成する（図４（Ｇ）参照）。次に、加熱処理を行って、非晶質半導体層４４に、結晶質半導体層４２中の金属元素を偏析させ、結晶質半導体層４２中の金属元素を除去又は低減させる。この処理により、図４（Ｇ）中の矢印の方向に金属元素が移動する。この処理では、ゲッタリングの際に金属元素の移動する距離が短く、比較的短時間でゲッタリングを完遂することができる。

次に、バリア体４３と金属元素が偏析した非晶質半導体層４４を除去する（図４（Ｈ）参照）。より詳しくは、バリア体４３をエッチングストッパとして、非晶質半導体層４４を選択的に除去した後、バリア体４３を除去する。上記工程を経て、結晶質半導体層４５が完成する。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）

本発明の実施の形態について、図５〜図７を用いて説明する。図５（Ａ）は、パネルの上面図を示し、基板５０上に、信号線駆動回路５１ａ及び走査線駆動回路５１ｂ（以下総称して駆動回路５１と表記）、画素部５２が設けられる。ここでは、駆動回路５１が設けられる領域を第１の領域、画素部５２が設けられる領域を第２の領域とする。そして本発明は、駆動回路５１が設けられる第１の領域のみに、結晶化を促進する金属元素を含む第１の組成物６２を選択的に吐出することを特徴とする。

図５（Ｂ）は、駆動回路５１が設けられる第１の領域と、画素部５２が設けられる第２の領域の断面図を示す。基板５０は、ガラス基板、石英基板等を用いればよく、該基板５０上には、必要に応じて、下地膜を形成する。基板５０上には、プラズマＣＶＤ法等の公知の方法を用いて、第１の領域及び第２の領域に第１の非晶質半導体層６５を形成する。次に、第１の領域における第１の非晶質半導体層６５上に、結晶化を促進する金属元素を含む第１の組成物６２を選択的に吐出する。本発明では、第１の組成物６２を島状に吐出することを特徴とする。上記特徴により、後に行うパターニング工程のために、新たにマスクを形成する必要がない。従って、作製工程を簡略化し、作製時間の短縮及び作製費用の低減を実現する。

次に、必要に応じて、第１の組成物６２の乾燥及び焼成の一方又は両方の処理を行った後、第１の非晶質半導体層６５上に第１の組成物６２を保持させた状態で、加熱処理を行って、第１の組成物６２に接する領域及びその周辺領域の第１の非晶質半導体層６５を結晶化して、第１の結晶質半導体層６４を形成する（図５（Ｂ）参照）。このとき、結晶化が進行しなかった領域には、第１の非晶質半導体層６５が残存している。つまり、第１の領域には第１の結晶質半導体層６４が形成され、なおかつ一部の領域に第１の非晶質半導体層６５が残存し、第２の領域には第１の非晶質半導体層６５がそのまま残った状態となる。

上記工程を経て得られる第１の結晶質半導体層６４には、金属元素が残存している。従って、下記の２つのゲッタリング工程のうち、どちらかの工程を行って、当該金属元素を除去する。但し、どちらの工程を行うにしても、まず、画素部５２が設けられる第２の領域における前記第１の非晶質半導体層６５上に、第２の組成物６３を選択的に吐出する（図５（Ｃ）（Ｄ）参照）。第２の組成物６３は、樹脂材料、有機材料又は化合物材料等を用いて、島状に形成することを特徴とする。このようにして、第２の組成物６３を形成したら、下記の２つのゲッタリング工程のうち、どちらかの工程を行う。

まず、第１のゲッタリング工程について説明する。上述したように、基板５０上には、第１の結晶質半導体層６４と非晶質半導体層６５が形成されている。最初に、ドーピング法等により、第１の非晶質半導体層６５にアルゴン等の不純物元素を添加する（図６（Ａ）参照）。この工程を経て、不純物元素が添加された第１の非晶質半導体層６５はゲッタサイトとなる。その後、加熱処理を行って、不純物元素が添加された第１の非晶質半導体層６５に、第１の結晶質半導体層６４中の金属元素を偏析させ、第１の結晶質半導体層６４中の金属元素を除去又は低減させる。つまり、この工程を経て、図６（Ａ）中の矢印の方向に金属元素が移動する。次に、第１の組成物６２と第２の組成物６３をマスクとして、第１の領域における金属元素が偏析した第１の非晶質半導体層６５をエッチングして第２の結晶質半導体層６６を形成し、なおかつ第２の領域における前記第１の非晶質半導体層６５をエッチングして第２の非晶質半導体層６７を形成する（図６（Ｂ）参照）。続いて、第１の組成物６２及び第２の組成物６３を除去する。次に、必要に応じて、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て、レーザ光の照射を行う（図６（Ｃ）参照）。この工程では、駆動回路５１を構成する第１の領域のみに照射されるように、選択的に行う。この工程を経て、結晶粒径を大きくし、粒内欠陥を減らした結晶質半導体層６８が形成される。

次に、第２のゲッタリング工程について説明する。まず、第１の組成物６２と第２の組成物６３をマスクとして、第１の領域における第１の結晶質半導体層６４をエッチングして、第２の結晶質半導体層７１を形成し、なおかつ第２の領域における第１の非晶質半導体層６５をエッチングして、第２の非晶質半導体層７２を形成する（図７（Ａ）参照）。続いて、第１の組成物６２と第２の組成物６３を除去後、必要に応じて、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て、レーザ光の照射を行う（図７（Ｂ）参照）。この工程では、第１の領域のみに照射されるように、選択的に行う。この工程を経て、結晶粒径を大きくし、粒内欠陥を減らした第３の結晶質半導体層７３が形成される。

次に、第３の結晶質半導体層７３と第２の非晶質半導体層７２上にバリア体７４と第３の非晶質半導体層７５を積層形成する（図７（Ｃ）参照）。続いて、加熱処理を行って、第３の非晶質半導体層７５に、結晶質半導体層７３中の金属元素を偏析させ、結晶質半導体層７３中の金属元素を除去又は低減させる。この処理により、図７（Ｃ）中の矢印の方向に金属元素が移動する。この処理では、ゲッタリングの際に金属元素の移動する距離が短く、比較的短時間でゲッタリングを完遂することができる。

次に、バリア体７４と金属元素が偏析した第３の非晶質半導体層７５を除去する（図７（Ｄ）参照）。より詳しくは、バリア体７４をエッチングストッパとして、非晶質半導体層７５を選択的に除去した後、バリア体７４を除去する。上記工程を経て、第４の結晶質半導体層７６が完成し、基板５０上に、駆動回路５１が設けられる第１の領域に第４の結晶質半導体層７６、画素部５２が設けられる第２の領域に第２の非晶質半導体層７２を形成される。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４）

本発明の実施の形態について、図８を用いて説明する。図８（Ａ）は、パネルの上面図を示し、基板５０上に、駆動回路５１、画素部５２が設けられる。ここでは、駆動回路５１が設けられる領域を第１の領域、画素部５２が設けられる領域を第２の領域とする。そして本発明は、第１の領域のみに、結晶化を促進する金属元素を含む第１の組成物８２を選択的に吐出することを特徴とする。

図８（Ｂ）は、駆動回路５１が設けられる第１の領域と、画素部５２が設けられる第２の領域の断面図を示す。基板５０は、ガラス基板、石英基板等を用いればよく、該基板５０上には、必要に応じて、下地膜を形成する。基板５０上には、プラズマＣＶＤ法等の公知の方法を用いて、第１の領域及び第２の領域に第１の非晶質半導体層８５を形成する。次に、第１の領域における第１の非晶質半導体層８５上に、結晶化を促進する金属元素を含む第１の組成物８２を選択的に吐出する。本発明では、第１の組成物８２を点状に吐出することを特徴とする。

次に、必要に応じて、第１の組成物８２の乾燥及び焼成の一方又は両方の処理を行った後、第１の非晶質半導体層８５上に第１の組成物８２を保持させた状態で、加熱処理を行って、第１の組成物８２に接する領域及びその周辺領域の第１の非晶質半導体層８５を結晶化して、第１の結晶質半導体層８４を形成する（図８（Ｂ）参照）。このとき、結晶化が進行しなかった領域には、第１の非晶質半導体層８５が残存している。つまり、第１の領域は、第１の結晶質半導体層８４が形成され、なおかつ一部の領域に第１の非晶質半導体層８５が残存し、第２の領域には第１の非晶質半導体層８５がそのまま残った状態となる。

上記工程を経て得られる第１の結晶質半導体層８４には、金属元素が残存している。従って、下記の２つのゲッタリング工程のうち、どちらかの工程を行って、当該金属元素を除去する。但し、どちらの工程を行うにしても、まず、駆動回路５１が設けられる第１の領域における第１の結晶質半導体層６４上と、画素部５２が設けられる第２の領域における前記第１の非晶質半導体層６５上に、第２の組成物８６、８７を選択的に吐出する（図８（Ｃ）（Ｄ）参照）。第２の組成物８６、８７は、樹脂材料、有機材料又は化合物材料等を用いて、島状に形成することを特徴とする。このようにして、第２の組成物８６、８７を形成したら、下記の２つのゲッタリング工程のうち、どちらかの工程を行う。このゲッタリング工程は、上記の実施の形態３において、図６、７を用いて説明した通りであるので、ここでは、その説明を省略する。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。

本発明の実施例について、図９、１０を用いて説明する。図９、１０は、駆動回路が設けられる第１の領域２５１と、画素部が設けられる第２の領域２５２の断面図を示す。基板２００は、ガラス基板、石英基板等を用いればよく、該基板２００上には、必要に応じて、下地膜を形成する（図９（Ａ）参照）。次に、基板２００上に、導電性材料を含む組成物を選択的に吐出して、ゲート電極として機能する導電体層２０１を形成する。続いて、導電体層２０１を覆うように、プラズマＣＶＤ法等の公知の方法を用いて、ゲート絶縁膜として機能する絶縁体層２０２を形成する。その後、プラズマＣＶＤ法等の公知の方法を用いて、第１の領域２５１及び第２の領域２５２に非晶質半導体層２０３を形成する。次に、第１の領域２５１における非晶質半導体層２０３上に、結晶化を促進する金属元素を含む組成物２０４、２０５を選択的に吐出する。本発明では、組成物２０４、２０５を島状に吐出することを特徴とする。上記特徴により、後に行うパターニング工程のために、新たにマスクを形成する必要がない。従って、作製工程を簡略化し、作製時間の短縮及び作製費用の低減を実現する。

次に、必要に応じて、組成物２０４、２０５の乾燥及び焼成の一方又は両方の処理を行った後、非晶質半導体層２０３上に組成物２０４、２０５を保持させた状態で、加熱処理を行って、組成物２０４、２０５に接する領域及びその周辺領域の非晶質半導体層２０３を結晶化して、結晶質半導体層２０６、２０７を形成する。このとき、結晶化が進行しなかった領域には、非晶質半導体層２０３が残存している。つまり、第１の領域２５１には非晶質半導体層２０３と結晶質半導体層２０６、２０７が形成され、第２の領域２５２には非晶質半導体層２０３がそのまま残った状態となる。

上記工程を経て得られる結晶質半導体層２０６、２０７には、金属元素が残存している。従って、ゲッタリング工程を行って、当該金属元素を除去する。但し、どちらの工程を行うにしても、まず、第２の領域２５２における非晶質半導体層２０３上に、組成物２０８を選択的に吐出する（図９（Ｂ）参照）。組成物２０８は、樹脂材料、有機材料又は化合物材料等を用いて、島状に形成することを特徴とする。上記特徴により、後に行うパターニング工程のために、新たにマスクを形成する必要がない。従って、作製工程を簡略化し、作製時間の短縮及び作製費用の低減を実現する。

組成物２０８を形成したら、ゲッタリング工程を行う。このゲッタリング工程については、上記の実施の形態３、４において、図６、７を用いて説明した通りであるので、ここでは、その説明を省略する。また、ゲッタリング工程において、必要に応じてレーザ光の照射を行うと、結晶粒径を大きくし、粒内欠陥を減らすことができる。

なお、ここでは、図６（Ａ）（Ｂ）に示すゲッタリング工程を行い、レーザ光の照射の工程を省略したものとする。そうすると、図６（Ｃ）に示すように、結晶質半導体層２０９、２１０、非晶質半導体層２１１のいずれかと重なるように、組成物２０４、２０５、２０８が残存した状態となる。

ゲッタリング工程が終了したら、組成物２０４、２０５、２０８をマスクとして、非晶質半導体層２０３、結晶質半導体層２０６、２０７をエッチングして、結晶質半導体層２０９、２１０、非晶質半導体層２１１を形成する（図９（Ｃ）参照）。

その後、組成物２０８のみを除去し、組成物２０４、２０５、非晶質半導体層２１１を覆うように、一導電型が付与された非晶質半導体層２１２を形成する（図９（Ｄ）参照）。この非晶質半導体層２１２は、シランガスとフォスフィンガスを用いて形成したり、ＣＶＤ法により半導体層を形成後に、ドーピング法により不純物元素を添加して形成したりする。なお、組成物２０４、２０５、２０８は一度に除去せず、一方を選択的に除去する必要がある。従って、一方は剥離液にのみ除去され、他方は剥離液には除去されない性質を有するように、組成物２０４、２０５、２０８を構成する溶媒を適宜調整するとよい。例えば、組成物２０４、２０５は剥離液にのみ除去され、組成物２０８は剥離液には除去されないように、構成する組成物を適宜調整するとよい。次に、第２の領域２５２における非晶質半導体層２１２上に、組成物を選択的に吐出して絶縁体層２１３を形成する。

なお、ゲッタリング工程として、図７（Ａ）〜（Ｃ）に示すゲッタリング工程を適用する場合、又は、どのようなゲッタリング工程を行うにしても半導体層にレーザ光の照射を行う場合は、一導電型が付与された非晶質半導体層２１２を形成する前に、組成物２０４、２０５、２０８が除去された状態となる。しかし、一導電型が付与された非晶質半導体層２１２を形成する前に、結晶質半導体層２０９、２１０上には、組成物を設ける必要がある。これは、非晶質半導体層２１２のエッチング工程の際、非晶質半導体層２１２だけをエッチングしようとしても、非晶質半導体層２１２と結晶質半導体層２０９、２１０とが共にエッチングされる可能性が高いからである。
そのため、ゲッタリング工程として、図７（Ａ）〜（Ｃ）に示すゲッタリング工程を行う場合と、ゲッタリング工程において半導体層にレーザ光の照射を行う場合には、結晶質半導体層２０９、２１０上に、新たに組成物を形成し、その後、一導電型が付与された非晶質半導体層２１２を形成する。

絶縁体層２１３をマスクとして、非晶質半導体層２１２をエッチングして、一導電型が付与された非晶質半導体層２１４を形成する（図９（Ｅ）参照）。この際、結晶質半導体層２０９、２１０の端部は一部削れる可能性がある。次に、組成物２０４、２０５、絶縁体層２１３を除去後、非晶質半導体層２１４上に導電性材料を含む組成物を吐出して、導電体層２１５、２１６を形成する。

導電体層２１５、２１６をマスクとして、一導電型が付与された非晶質半導体層２１４をエッチングして、非晶質半導体層２１７、２１８を形成する（図１０（Ａ）参照）。この際、非晶質半導体層２１１も少しエッチングされて、新たに非晶質半導体層２１９が形成される。次に、プラズマＣＶＤ法等の公知の方法により、ゲート絶縁膜として機能する絶縁体層２２０を形成する。続いて、導電性材料を含む組成物を選択的に吐出して、ゲート電極として機能する導電体層２２１、２２２を形成する。その後、これらの導電体層２２１、２２２と、必要に応じて新たにマスクを形成して、ドーピング法等の公知の不純物元素添加方法を用いて、不純物元素が添加された不純物領域２２３、２２４とチャネル形成領域２２５、２２６を形成する。上記工程を経て、第１の領域２５１に結晶質半導体層をチャネル部としたＴＦＴ２３３、２３４が形成され、第２の領域２５２に非晶質半導体層をチャネル部としたＴＦＴ２３５が形成される。

ＴＦＴ２３３〜２３５を覆うように、プラズマＣＶＤ法やスピンコート法等の公知の方法を用いて、絶縁体層２２７、２２８を積層形成する（図１０（Ｂ）参照）。次に、不純物領域２２３、２２４と導電体層２１６が露出するように、絶縁体層２２７、２２８に開口部（コンタクトホール）を形成する。続いて、絶縁体層２２７、２２８に形成された開口部を充填するように、導電体層２２９〜２３２を形成する。

導電体層２３２に電気的に接続されるように、導電体層２４０、２４１を形成する（図１０（Ｃ）参照）。次に、導電体層２４１が露出するように、土手となる絶縁体層２４２を形成する。続いて、導電体層２４１と電気的に接続するように、電界発光層２４３、導電体層２４４、遮蔽体２４５を積層形成する。導電体層２４１、電界発光層２４３及び導電体層２４４の積層体が発光素子に相当する。この発光素子は、陰極／電界発光層／陽極の順に形成する、逆積み素子である。

上記構成では、発光素子を駆動するＴＦＴ２３５がＮ型ＴＦＴであり、導電体層２４１が陰極、導電体層２４４が陽極に相当する。発光素子から発せられる光は、遮蔽体２４５で反射し、基板２００側に出射する下面出射を行う表示装置が完成する。また、陰極に相当する導電体層２４１は、仕事関数が小さい材料を用いることが好ましく、例えば、Ｃａ、Ａｌ、ＣａＦ、ＭｇＡｇ、ＡｌＬｉ等を用いる。電界発光層２４３は、単層型、積層型、また層の界面がない混合型のいずれの型でもよく、またシングレット材料、トリプレット材料、又はそれらを組み合わせた材料や、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。陽極に相当する導電体層２４４は光を透過する透明導電体層で形成するか、又は光を透過する厚さで形成することが好ましく、例えばＩＴＯ、ＩＴＳＯの他、酸化インジウムに酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合した透明導電体層を用いる。なお、陽極／電界発光層／陰極の順に形成する、所謂順積み素子を形成する場合には、陽極の形成前に、酸素雰囲気中でのプラズマ処理や真空雰囲気下での加熱処理を行うことが好ましく、これは、駆動電圧が低くなったり、寿命が向上したりする効果が得られるためである。土手となる絶縁体層は、珪素を含む材料、アクリル等の有機材料、シロキサンポリマー等の化合物材料を用いて形成する。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、上層の薄膜が段切れせずに形成されるため好ましい。

上記構成において、導電体層２０１、導電体層２１５、２１６、２２１、２２２、２２９〜２３２、２４０、２４１、２４４は、液滴吐出法により、導電性材料を溶媒に溶解又は分散させた組成物を選択的に吐出して形成することが好適である。導電性材料とは、Ａｇ（銀）、Ａｕ（金）、Ｃｕ（銅））、Ｗ（タングステン）、Ａｌ（アルミニウム）等の金属、Ｃｄ（カドミウム）、Ｚｎ（亜鉛）、Ｆｅ（鉄）、Ｔｉ（チタン）、Ｓｉ（珪素）、Ｇｅ（ゲルマニウム）、Ｚｒ（ジルコニウム）、Ｂａ（バリウム）などに相当する。また、透光性を有するインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、インジウム錫酸化物と酸化珪素からなるＩＴＳＯ、有機インジウム、有機スズ、酸化亜鉛、窒化チタン等に相当する。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り、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。溶媒は、酢酸ブチル等のエステル類、イソプロピルアルコール等のアルコール類、アセトン等の有機溶剤等に相当する。表面張力と粘度は、溶媒の濃度を調整したり、界面活性剤等を加えたりして適宜調整する。上記のいずれかの導電体層を液滴吐出法で形成することで、作製工程を簡略化し、作製時間の短縮及び作製費用の低減を実現する。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できる。

本発明の半導体装置の一形態であるパネルについて、図１１を用いて説明する。図１１（Ａ）はパネルの上面図、図１１（Ｂ）は図１１（Ａ）のＡ−Ａ’における断面図、図１１（Ｃ）はＡ’−Ａ’’における断面図である。基板３００１上には、駆動回路３０１１、３０１３及び画素部３０１２が設けられ、これらの回路を囲むようにして、シール材３００３が設けられ、該シール材３００３を用いて、基板３００２により封止される（図１１（Ａ）参照）。基板３００１上の各回路には接続端子（ＦＰＣともよぶ）３００４から各種信号や電位が供給される。

図１１（Ｂ）には、駆動回路３０１１が含むＣＭＯＳ回路３１０１を例示する。ＣＭＯＳ回路３１０１は、本発明に従って形成された結晶質半導体層をチャネル部としたＴＦＴにより構成される。図１１（Ｃ）には、画素部３０１２が含むＴＦＴ３１０２〜３１０４を例示する。ＴＦＴ３１０２〜３１０４は、本発明に従って形成された非晶質半導体層をチャネル部としたＴＦＴにより構成される。また、各ＴＦＴ３１０２〜３１０４に電気的に接続された発光素子３１０５〜３１０７が設けられ、各発光素子３１０５〜３１０７から発せられる光は、カラーフィルタ３１０８〜３１１０を介して外部に出射される。各カラーフィルタ３１０８〜３１１０の間には、ブラックマトリクス３１１１が設けられる。上記構成では、第１の基板３００１と第２の基板３００２間の密閉空間を樹脂３１１２により充填することで、水分等の発光素子３１０５〜３１０７の劣化を促進する物質の侵入を防止し、寿命を向上させたパネルの提供を実現する。

ＴＦＴ３１０２〜３１０４はＮ型ＴＦＴであり、該ＴＦＴに直接接続された導電体層が陰極に相当し、該導電体層と電界発光層を介して接続された導電体層が陽極に相当する。従って、発光素子３１０５〜３１０７は、陰極／電界発光層／陽極の順に積層形成された逆積み素子に相当し、これらの素子から発せられる光は、基板３００２側に出射する。従って、図示するパネルは、上面出射を行うパネルである。

上記構成とは異なる構成のパネルについて、図１１（Ａ）のＡ’−Ａ’’における断面図である図１２（Ａ）（Ｂ）を用いて説明する。図１２（Ａ）には、画素部３０１２が含むＴＦＴ３２０２〜３２０４を例示する。ＴＦＴ３２０２〜３２０４は、本発明に従って形成された非晶質半導体層をチャネル部としたＴＦＴにより構成される。また、各ＴＦＴ３２０２〜３２０４に電気的に接続された発光素子３２０５〜３２０７が設けられ、各発光素子３２０５〜３２０７から発せられる光は、カラーフィルタ３２０８〜３２１０を介して外部に出射される。上記構成を有するパネルでは、まず、基板３００１上にＴＦＴ３２０２〜３２０４を形成し、次に層間膜３２５０を形成し、続いて、カラーフィルタ３２０８〜３２１０に相当する薄膜を形成する。その後、バリア膜として機能する絶縁膜３２５１と平坦化を目的とした絶縁膜３２５２を積層形成する。ＴＦＴ３２０２〜３２０４はＮ型ＴＦＴであり、発光素子３２０５〜３２０７から発せられる光は、遮蔽体３２５３により反射して基板３００１側に出射する。従って、図示するパネルは、下面出射を行うパネルである。

図１２（Ｂ）は、画素部３０１２が含むＴＦＴ３３０２〜３３０４を例示する。ＴＦＴ３３０２〜３３０４は、本発明に従って形成された非晶質半導体層をチャネル部としたＴＦＴにより構成される。また、各ＴＦＴ３３０２〜３３０４に電気的に接続された発光素子３３０５〜３３０７が設けられ、各発光素子３３０５〜３３０７から発せられる光は、カラーフィルタ３３０８〜３３１０を介して外部に出射される。上記構成を有するパネルでは、まず、基板３００１上にカラーフィルタ３３０８〜３３１０に相当する薄膜を形成し、該薄膜上に平坦化を目的とした絶縁膜３３５０を形成する。次に、絶縁膜３３５０上にＴＦＴ等の素子を形成する。

上記構成において、発光素子から発せられる光は、ＲＧＢの各色を呈してもよいし、それ以外の色を呈していてもよい。また、カラーフィルタは、色変換層として用いてもよく、その場合には、発光素子から発せられる光は１色でも構わない。発光素子から発せられる光をＲＧＢの各色とし、さらに、ＲＧＢに対応したカラーフィルタを用いることで、高画質で階調再現性及び色再現性を向上したパネルを得ることが出来る。

なお上記パネルでは、発光素子を基板、又は基板及び樹脂により封止した場合を示すが、封止の処理は、発光素子を水分から保護するための処理であり、カバー材で機械的に封入する方法、熱硬化性樹脂又は紫外光硬化性樹脂で封入する方法、金属酸化物や窒化物等のバリア能力が高い薄膜により封止する方法のいずれかを用いる。カバー材としては、ガラス、セラミックス、プラスチックもしくは金属を用いることができるが、カバー材側に光を放射させる場合は透光性でなければならない。また、カバー材と上記発光素子が形成された基板とは熱硬化性樹脂又は紫外光硬化性樹脂等のシール材を用いて貼り合わせられ、熱処理又は紫外光照射処理によって樹脂を硬化させて密閉空間を形成する。この密閉空間の中に酸化バリウムに代表される吸湿材を設けることも有効である。さらに、カバー材と発光素子の形成された基板との空間を熱硬化性樹脂若しくは紫外光硬化性樹脂で充填することも可能である。この場合、熱硬化性樹脂若しくは紫外光硬化性樹脂の中に酸化バリウムに代表される吸湿材を添加しておくことは有効である。

上記構成とは異なるパネルについて、図１１（Ａ）のＡ−Ａ’−Ａ’’における断面図である図１３を用いて説明する。図１３は、駆動回路３０１１が含む非晶質半導体層をチャネルとしたＣＭＯＳ回路３４０１を例示する。ＣＭＯＳ回路３４０１は、本発明に従って形成された結晶質半導体層をチャネル部としたＴＦＴにより構成される。また、画素部３０１２が含む結晶質半導体層をチャネル部としたＴＦＴ３４０２を例示する。ＴＦＴ３４０２は、本発明に従って形成された結晶質半導体層をチャネル部としたＴＦＴにより構成される。また、ＴＦＴ３４０２に電気的に接続され、画素電極として機能する導電体層３４０３、配向膜３４０４が設けられる。さらに、配向膜３４０６、対向電極として機能する導電体層３４０７、カラーフィルタ３４０８が形成された基板３００２を準備し、基板３００１と基板３００２をシール材３００３により貼り合わせた後、液晶３４０５を注入する。そうすると、表示機能を有するパネルが完成する。なお、液晶３４０５は、真空注入という方法以外に、ディスペンサ式（滴下式）を用いてもよい。

本発明が適用される表示装置の画素回路について、図１７を用いて説明する。図１７（Ａ）は、画素６１０１の等価回路図を示したものであり、該画素６１０１は、信号線６１１４、電源線６１１５、６１１７、走査線６１１６の各配線で囲まれた領域に、画素６１０１に対するビデオ信号の入力を制御するＴＦＴ６１１０、発光素子６１１３の両電極間に流れる電流値を制御するＴＦＴ６１１１、該ＴＦＴ６１１１のゲート・ソース間電圧を保持する容量素子６１１２を有する。なお、図１７（Ａ）では、容量素子６１１２を図示したが、ＴＦＴ６１１１のゲート容量や他の寄生容量で賄うことが可能な場合には、設けなくてもよい。

図１７（Ｂ）は、図１７（Ａ）に示した画素６１０１に、ＴＦＴ６１１８と走査線６１１９を新たに設けた構成の画素回路である。ＴＦＴ６１１８の配置により、強制的に発光素子６１１３に電流が流れない状態を作ることができるため、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。従って、デューティ比が向上して、動画の表示は特に良好に行うことができる。

図１７（Ｃ）は、図１７（Ｂ）に示した画素６１０１のＴＦＴ６１１１を削除して、新たに、ＴＦＴ６１２５、６１２６と、配線６１２７を設けた画素回路である。本構成では、ＴＦＴ６１２５のゲート電極を一定の電位に保持した配線６１２７に接続することにより、このゲート電極の電位を固定にし、なおかつ飽和領域で動作させる。また、ＴＦＴ６１２５と直列に接続させ、線形領域で動作するＴＦＴ６１２６のゲート電極には、ＴＦＴ６１１０を介して、画素の点灯又は非点灯の情報を伝えるビデオ信号を入力する。線形領域で動作するＴＦＴ６１２６のソース・ドレイン間電圧の値は小さいため、ＴＦＴ６１２６のゲート・ソース間電圧の僅かな変動は、発光素子６１１３に流れる電流値には影響を及ぼさない。従って、発光素子６１１３に流れる電流値は、飽和領域で動作するＴＦＴ６１２５により決定される。上記構成を有する本発明は、ＴＦＴ６１２５の特性バラツキに起因した発光素子６１１３の輝度ムラを改善して画質を高めることができる。なお、ＴＦＴ６１２５のチャネル長Ｌ₁、チャネル幅Ｗ₁、ＴＦＴ６１２６のチャネル長Ｌ₂、チャネル幅Ｗ₂は、Ｌ₁／Ｗ₁：Ｌ₂／Ｗ₂＝５〜６０００：１を満たすように設定するとよい。また、両ＴＦＴは同じ導電型を有していると作製工程上好ましい。さらに、ＴＦＴ６１２５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。

なお、本発明が適用された表示装置には、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。本発明の表示装置及びその駆動方法には、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。

本発明の表示装置に具備される保護回路の一例について説明する。保護回路は、ＴＦＴ、ダイオード、抵抗素子及び容量素子等から選択された１つ又は複数の素子によって構成されるものであり、以下にはいくつかの保護回路の構成とその動作について説明する。まず、外部回路と内部回路の間に配置される保護回路であって、１つの入力端子に対応した保護回路の等価回路図の構成について、図１６を用いて説明する。図１６（Ａ）に示す保護回路は、Ｐ型ＴＦＴ７２２０、７２３０、容量素子７２１０、７２４０、抵抗素子７２５０を有する。抵抗素子７２５０は２端子の抵抗であり、一端には入力電圧Ｖｉｎ（以下、Ｖｉｎと表記）が、他端には低電位電圧ＶＳＳ（以下、ＶＳＳと表記）が与えられる。抵抗素子７２５０は、入力端子にＶｉｎが与えられなくなったときに、配線の電位をＶＳＳにおとすために設けられており、その抵抗値は配線の配線抵抗よりも十分に大きく設定する。

Ｖｉｎが高電位電圧ＶＤＤ（以下、ＶＤＤと称する）よりも高い場合、そのゲート・ソース間電圧の関係から、ＴＦＴ７２２０はオン、ＴＦＴ７２３０はオフとなる。そうすると、ＶＤＤがＴＦＴ７２２０を介して、配線に与えられる。従って、雑音等により、ＶｉｎがＶＤＤよりも高くなっても、配線に与えられる電圧は、ＶＤＤよりも高くなることはない。一方、ＶｉｎがＶＳＳよりも低い場合、そのゲート・ソース間電圧の関係から、ＴＦＴ７２２０はオフ、ＴＦＴ７２３０はオンとなる。そうすると、ＶＳＳが配線に与えられる。従って、雑音等により、ＶｉｎがＶＳＳよりも低くなっても、配線に与えられる電圧は、ＶＤＤよりも高くなることはない。さらに、容量素子７２１０、７２４０により、入力端子からの電圧にパルス状の雑音を鈍らせることができ、雑音による電圧の急峻な変化をある程度小さくすることができる。

上記構成の保護回路の配置により、配線の電圧は、ＶＳＳからＶＤＤ間の範囲に保たれ、この範囲外の異常に高いまたは低い電圧の印加から保護される。さらに、信号が入力される入力端子に保護回路を設けることで、信号が入力されていないときに、信号が与えられる全ての配線の電圧を、一定（ここではＶＳＳ）の高さに保つことができる。つまり信号が入力されていないときは、配線同士をショートした状態にすることができるショートリングとしての機能も有する。そのため、配線間での電圧差に起因する静電破壊を防ぐことができる。また、信号を入力しているときは、抵抗素子７２５０の抵抗値が十分に大きいので、配線に与えられる信号がＶＳＳに引っ張られることがない。

図１６（Ｂ）に示す保護回路は、Ｐ型ＴＦＴ７２２０、７２３０を、整流性を有するダイオード７２６０、７２７０で代用した等価回路図である。図１６（Ｃ）に示す保護回路は、Ｐ型ＴＦＴ７２２０、７２３０を、ＴＦＴ７３５０、７３６０、７３７０、７３８０で代用した等価回路図である。また、上記とは別の構成の保護回路として、図１６（Ｄ）に示す保護回路は、抵抗素子７２８０、７２９０と、トランジスタ７３００を有する。図１６（Ｅ）に示す保護回路は、抵抗素子７２８０、７２９０、Ｐ型ＴＦＴ７３１０及びＮ型ＴＦＴ７３２０を有する。図１６（Ｄ）（Ｅ）の両構成とも、端子７３３０には配線などが接続され、この配線などの電位が急激に変化した場合に、Ｎ型ＴＦＴ７３００、又はＰ型ＴＦＴ７３１０及びＮ型ＴＦＴ７３２０がオンすることで、電流を端子７３３０から７３４０の方向に流す。そうすると、端子７３３０に接続された電位の急激な変動を緩和し、素子の損傷又は破壊を防止することができる。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、携帯端末、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１４、１５に示す。

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)は携帯型テレビ受像機であり、筐体９３０１、表示部９３０２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。図１４（Ｄ）はＰＤＡであり、筐体９２０１、表示部９２０２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、その画面が比較的小型である。従って、本発明に従って、表示部と同一の基板上に、多結晶半導体層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等の機能回路を搭載して、小型化を図ることが好ましい。本発明によると、作製工程を簡略化できるため、低価格化が実現される。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。

図１５(Ａ)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。図１５(Ｂ)はテレビ受像機であり、筐体９５０１、表示部９５０２等を含む。図１５(Ｃ)はモニタであり、筐体９６０１、表示部９６０２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。上記の電子機器の表示部は、携帯端末と比較すると大型であり、採算を維持できるラインとして、所謂第５世代以降の大型のガラス基板を用いることになる。従って、材料の利用効率が高く、また作製工程を簡略化することが可能な本発明を適用することで、低価格化が実現される。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。

本発明の半導体装置の作製方法を説明する図（実施の形態１）。 本発明の半導体装置の作製方法を説明する図（実施の形態１）。 本発明の半導体装置の作製方法を説明する図（実施の形態２）。 本発明の半導体装置の作製方法を説明する図（実施の形態２）。 本発明の半導体装置の作製方法を説明する図（実施の形態３）。 本発明の半導体装置の作製方法を説明する図（実施の形態３）。 本発明の半導体装置の作製方法を説明する図（実施の形態３）。 本発明の半導体装置の作製方法を説明する図（実施の形態４）。 本発明の半導体装置の作製方法を説明する図（実施例１）。 本発明の半導体装置の作製方法を説明する図（実施例１）。 パネルの上面図とＥＬパネル断面図（実施例２）。 ＥＬパネルの断面図（実施例２）。 液晶パネルの断面図（実施例２）。 本発明が適用された電子機器を示す図（実施例５）。 本発明が適用された電子機器を示す図（実施例５）。 表示装置に搭載される保護回路を示す図（実施例４）。 表示装置の画素回路を示す図（実施例３）。

符号の説明

１０ 基板
１１ 非晶質半導体層
１２ 組成物
１４ 結晶質半導体層
１５ 非晶質半導体層
１６、１７、２１、２２ 結晶質半導体層
２３ バリア体
２４ 非晶質半導体層
２５ 結晶質半導体層
３０ 基板
３１ 非晶質半導体層
３２ 組成物
３４ 結晶質半導体層
３５ 非晶質半導体層
３６、３７ 結晶質半導体層
３８ 組成物
４１、４２ 結晶質半導体層
４３ バリア体
４４ 非晶質半導体層
４５ 結晶質半導体層
５０ 基板
５１ 駆動回路
５１ａ 信号線駆動回路
５１ｂ 走査線駆動回路
５２ 画素部
６２、６３ 組成物
６４ 結晶質半導体層
６５ 非晶質半導体層
６６ 結晶質半導体層
６７ 非晶質半導体層
６８、７１ 結晶質半導体層
７２ 非晶質半導体層
７３ 結晶質半導体層
７４ バリア体
７５ 非晶質半導体層
７６ 結晶質半導体層
８２ 組成物
８４ 結晶質半導体層
８５ 非晶質半導体層
８６、８７ 組成物

Claims (13)

1. 非晶質半導体層上に、結晶化を促進する金属元素を含む組成物を選択的に吐出し、前記組成物の乾燥と焼成の一方又は両方を行い、
   加熱処理を行って、前記乾燥と前記焼成の一方又は両方が行われた前記組成物に接する前記非晶質半導体層を結晶化して、結晶質半導体層を形成し、
   前記非晶質半導体層に不純物元素を添加し、
   前記不純物元素が添加された前記非晶質半導体層に前記金属元素を偏析させ、
   前記乾燥と前記焼成の一方又は両方が行われた前記組成物をマスクとして、前記金属元素が偏析した前記非晶質半導体層をエッチングすることを特徴とする半導体装置の作製方法。
2. 第１の非晶質半導体層上に、結晶化を促進する金属元素を含む組成物を選択的に吐出し、前記組成物の乾燥と焼成の一方又は両方を行い、
   加熱処理を行って、前記乾燥と前記焼成の一方又は両方が行われた前記組成物に接する前記第１の非晶質半導体層を結晶化して、第１の結晶質半導体層を形成し、
   前記乾燥と前記焼成の一方又は両方が行われた前記組成物をマスクとして、前記第１の結晶質半導体層をエッチングして第２の結晶質半導体層を形成し、
   前記乾燥と前記焼成の一方又は両方が行われた前記組成物を除去後、前記第２の結晶質半導体層上にバリア体及び第２の非晶質半導体層を積層形成し、
   前記第２の非晶質半導体層に前記金属元素を偏析させ、
   前記バリア体及び前記金属元素が偏析した前記第２の非晶質半導体層を除去することを特徴とする半導体装置の作製方法。
3. 第１の領域及び第２の領域に第１の非晶質半導体層を形成し、
   前記第１の領域における前記第１の非晶質半導体層上に、結晶化を促進する金属元素を含む第１の組成物を選択的に吐出し、前記第１の組成物の乾燥と焼成の一方又は両方を行い、
   加熱処理を行って、前記乾燥と前記焼成の一方又は両方が行われた前記第１の組成物に接する前記第１の非晶質半導体層を結晶化して、結晶質半導体層を形成し、
   前記第２の領域における前記第１の非晶質半導体層上に、第２の組成物を選択的に吐出し、前記第２の組成物の乾燥と焼成の一方又は両方を行い、
   前記第１の非晶質半導体層に不純物元素を添加し、
   前記不純物元素が添加された前記第１の非晶質半導体層に前記金属元素を偏析させ、
   前記乾燥と前記焼成の一方又は両方が行われた前記第１の組成物及び前記第２の組成物をマスクとして、前記第１の領域における前記金属元素が偏析した前記第１の非晶質半導体層をエッチングし、かつ前記第２の領域における前記第１の非晶質半導体層をエッチングして第２の非晶質半導体層を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。
4. 第１の領域及び第２の領域に第１の非晶質半導体層を形成し、
   前記第１の領域における前記第１の非晶質半導体層上に、結晶化を促進する金属元素を含む第１の組成物を選択的に吐出し、前記第１の組成物の乾燥と焼成の一方又は両方を行い、
   加熱処理を行って、前記乾燥と前記焼成の一方又は両方が行われた前記第１の組成物に接する前記第１の非晶質半導体層を結晶化して、第１の結晶質半導体層を形成し、
   前記第２の領域における前記第１の非晶質半導体層上に、第２の組成物を選択的に吐出し、前記第２の組成物の乾燥と焼成の一方又は両方を行い、
   前記乾燥と前記焼成の一方又は両方が行われた前記第１の組成物及び前記第２の組成物をマスクとして、前記第１の領域における前記第１の結晶質半導体層をエッチングして第２の結晶質半導体層を形成し、かつ前記第２の領域における前記第１の非晶質半導体層をエッチングして第２の非晶質半導体層を形成し、
   前記第１の組成物及び前記第２の組成物を除去後、前記第２の結晶質半導体層及び前記第２の非晶質半導体層上にバリア体及び第３の非晶質半導体層を積層形成し、
   前記第３の非晶質半導体層に前記金属元素を偏析させ、
   前記バリア体及び前記金属元素が偏析した前記第３の非晶質半導体層を除去することを特徴とする半導体装置の作製方法。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか一項において、前記金属元素はニッケルであることを特徴とする半導体装置の作製方法。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれか一項において、前記加熱処理は、４００℃乃至８００℃の範囲内の温度で行うことを特徴とする半導体装置の作製方法。
7. 請求項１又は請求項３において、前記結晶質半導体層にレーザ光を照射することを特徴とする半導体装置の作製方法。
8. 請求項２又は請求項４において、前記第２の結晶質半導体層にレーザ光を照射することを特徴とする半導体装置の作製方法。
9. 請求項１又は請求項３において、前記不純物元素はアルゴン又はリンであることを特徴とする半導体装置の作製方法。
10. 請求項２又は請求項４において、前記バリア体は、珪素の酸化物又は窒化物であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
11. 請求項３において、前記第１の領域に前記結晶質半導体層をチャネル部としたトランジスタを形成し、前記第２の領域に前記第２の非晶質半導体層をチャネル部としたトランジスタを形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。
12. 請求項４において、前記第１の領域に前記第２の結晶質半導体層をチャネル部としたトランジスタを形成し、前記第２の領域に前記第２の非晶質半導体層をチャネル部としたトランジスタを形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。
13. 請求項３又は請求項４において、前記第１の領域を駆動回路部とし、前記第２の領域を画素部とすることを特徴とする半導体装置の作製方法。

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