JP4704006B2 - 表示装置及びその作製方法、並びに電子機器 - Google Patents
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Description
本発明は、電極間に発光材料を挟んだ素子（以下、発光素子という）を有する表示装置及びその作製方法に関する。特に、ＥＬ(エレクトロルミネッセンス：Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ)が得られる発光性材料（以下、ＥＬ材料という）を用いた表示装置に関する。
近年、エレクトロルミネセンス（以下「ＥＬ」ともいう。）を利用したＥＬ表示装置の開発が進められている。このＥＬ表示装置は、実用化されている液晶表示装置と同様に画素をマトリクス状に配列させて画像などを表示可能としたものである。画素は単純マトリクス方式と、トランジスタで駆動するアクティブマトリクス方式などが知られている。いずれにしても、各画素にはＥＬ材料で形成されるＥＬ素子を配設して自発光型とすることにより、視野角とコントラストを高くすることができるという利点が注目されている。
ＥＬ素子は、一対の電極間に有機化合物層を挟んで電圧を印加することにより、陰極から注入された電子および陽極から注入された正孔が有機化合物層中の発光中心で再結合して分子励起子を形成し、その分子励起子が基底状態に戻る際にエネルギーを放出して発光するといわれている。励起状態には一重項励起と三重項励起が知られ、発光はどちらの励起状態を経ても可能であると考えられている。
しかし、ＥＬ素子の主要部を構成するＥＬ材料（特に有機ＥＬ材料）は、水分に弱く劣化しやすいという性質を持っている。従って、ＥＬ表示装置を製造する際には封止技術が需要となっている。封止構造としては、ＥＬ素子が形成された表示領域を取り囲むようにシール材を形成し、このシール材を介して封止基板が配設された構造が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００３−２５５８４５号公報
しかしながら、封止構造により、ＥＬ素子で形成される表示領域を密封して、外部から侵入する水分を遮断しても、ＥＬ表示装置の劣化を完全に防ぐことが出来なかった。すなわち、画素内における点状の非発光領域（発光輝度が部分的に低下する領域も含む）の形成やその拡大による不良（以下「ダークスポット」ともいう。）、画素周辺からの非発光領域が経時的に拡大する不良（以下「シュリンク」ともいう。）を無くすことが出来なかった。
本発明は、このような問題点に鑑みなされたものであり、ＥＬ材料の劣化を抑止することのできる表示装置及びその作製方法を提供することを目的とする。
本発明において、平坦化のために設ける層間絶縁膜としては、耐熱性および絶縁性が高く、且つ、平坦化率の高いものが要求されている。よって耐熱性平坦化膜が好ましい。こうした層間絶縁膜の形成方法としては、ＣＶＤ法や蒸着法よりもスピンコート法で代表される塗布法を用いることが好ましい。
具体的には、層間絶縁膜、および絶縁層（隔壁）として、塗布法により得られる耐熱性平坦化膜を用いることが好ましい。層間絶縁膜、および絶縁層（隔壁）の材料としては、シリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）との結合で骨格構造が構成され、置換基に水素、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種を有する材料を用いた塗布膜を用いる。焼成した後の膜は、アルキル基を含む酸化珪素膜（ＳｉＯｘ）と呼べる。このアルキル基を含む酸化珪素（ＳｉＯｘ）膜は、アクリル樹脂よりも高い光透過性を有しており、３００℃以上の加熱処理にも耐えうるものである。
本発明において、塗布法による層間絶縁膜、および絶縁層（隔壁）の形成方法は、まず、純水での洗浄を行った後、濡れ性を向上させるためにシンナープリウェット処理を行い、シリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）との結合を有する低分子成分（前駆体）を溶媒に溶解させたワニスと呼ばれる液状原料を基板上にスピンコート法などにより塗布する。その後、ワニスを基板とともに加熱して溶媒の揮発（蒸発）と、低分子成分の架橋反応とを進行させることによって、薄膜を得ることができる。そして、塗布膜が形成された基板周辺端部の塗布膜を除去する。また、絶縁層（隔壁）を形成する場合には、所望の形状にするパターニングを行えばよい。また、膜厚は、スピン回転数、回転時間、ワニスの濃度および粘度によって制御する。
層間絶縁膜と絶縁層（隔壁）とで同じ材料を用いることによって、製造コストを削減することができる。また、塗布成膜装置やエッチング装置などの装置の共通化によるコストダウンが図れる。
通常、有機化合物を含む層を発光層とするＥＬ素子は、第１の電極（陽極または陰極）としてＩＴＯ（インジウム・チン・オキサイド）を用いられる。しかし、ＩＴＯの屈折率は、約２前後と高い。そこで、本発明では、第１の電極として、酸化珪素を含む酸化インジウムスズ（以下、「ＩＴＳＯ」という。）を用いる。ＩＴＳＯは、ベークを行ってもＩＴＯのように結晶化せず、アモルファス状態のままである。従って、ＩＴＳＯは、ＩＴＯよりも平坦性が高く、有機化合物を含む層が薄くとも第２の電極とのショートが生じにくく、表示素子の電極として適している。また、屈折率が約１．４６前後である酸化珪素を含ませることによって第１の電極となるＩＴＳＯの屈折率を変化させている。
さらに、ＩＴＳＯを電極に用い、塗布法により得られる耐熱性平坦化膜を層間絶縁膜に用いた表示装置は、表示装置の発熱が抑えられており、表示装置の信頼性が向上する。
本発明による表示素子は、発光層での発光が基板の外に透過する際に通過する積層において、光透過率の高い材料で構成することにより発光効率を向上させる。
本発明では、耐熱性平坦化膜、第１電極または絶縁層（隔壁）に一導電型の不純物元素である周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素をドーピング処理することで添加する。ドーピング処理はイオンドープ法、プラズマドープ法もしくはイオン注入法で行えば良い。周期律１３族もしくは１５族の元素として、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉの元素を用いることができ、典型的にはリン（Ｐ）、ボロン（Ｂ）を用いる。比較的原子半径の大きい周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素を添加することによって歪みを与え、表面（側壁を含む）を改質、または高密度化して水分や酸素の侵入を防止する。また、ドーピング処理自体のベーク効果により、水分を処理時に放出できる。第１の電極にも周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素を添加することによって、抵抗値などの物性を制御することができる。
また、添加した領域（高密度化した部分）に含まれる周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素のドーズ量は、耐熱性平坦化膜、第１電極及び絶縁層（隔壁）において等しく同程度であっても良い。詳しくは１×１０18〜５×１０21／ｃｍ3、代表的には２×１０19〜２×１０21／ｃｍ3の濃度範囲とすることが好ましい。なお、絶縁層の側端面、平坦化膜の側端部を傾斜させテーパー形状とすると、電界で加速された周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素（イオン種）をその部位に作用させることができ、側端面の改質を行うことができる。テーパー角は、３０度を越え７５度未満であると好ましい。
また、本発明において、コンタクトホール形成後、導電性を有する元素をコンタクトホールの周辺に添加する場合、コンタクトホール周辺部を高密度化するだけでなく、コンタクトホール下の半導体層にも導電性を有する元素を添加することができる。よって、半導体層に高濃度不純物領域を自己整合的に形成することができる。
周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素は耐熱性平坦化膜、第１の電極、絶縁層（隔壁）において、それぞれ添加しても良いし、適宜組み合わせて添加しても良い。また、全面に添加しても良いし、選択的に添加して、部分的に添加領域を形成しても良い。つまり耐熱性平坦化膜では、側端部のみに添加して、シール材で覆っても良いし、コンタクトホールを部分的に添加してもよく、勿論全面に添加して、高密度化領域としてもよい。
また、本発明では、有機材料を含む物質を耐熱性平坦化膜及び絶縁層（隔壁）に用いることができるが、このような物質に周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素を添加すると、物質は、光透過率が低下し、着色する。また反射率は低いままである。耐熱性平坦化膜に周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素をドーピングする場合、耐熱性平坦化膜はそのドーピング処理により、透過率、反射率が低下し着色する。この着色により、上面出射型の表示装置において、ＴＦＴの特性保護などの効果がある遮光膜として用いることができる。また、両面出射型、下方出射型の表示装置であっても、耐熱性平坦化膜の上にパッシベーション膜が形成されていると、周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素による着色はパッシベーション膜では生じないため、コンタクトホールの耐熱性平坦化膜が露出している箇所だけが着色し、高密度化される。よって、両面出射型、下方出射型の表示装置であっても、光の透過を妨げず、十分に光を取り出すことができる。コンタクトホール部分の高密度化された部分は、水分を遮断する効果があるため、コンタクトホール部分を通過して進入する水分等の汚染物質を防ぎ、表示素子が劣化するのを防止する効果をさらに高める。
また、本発明による周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素のドーピング処理によって、光透過率が低下し、絶縁層（隔壁）も黒く着色する。よって、絶縁層（隔壁）の透過率を制御し、黒色化させ表示装置のブラックマトリクスとして用いることができる。本発明により、絶縁層（隔壁）は、高密度化することによる汚染物質遮断物としての機能と、低透過率及び低反射率を有する光学特性的に良好なブラックマトリクスとしての機能を兼ね備えることができる。従って、低コストで歩留まりよく信頼性の高い表示装置を提供することができる。
本発明の表示装置の一は、第１の電極と、該第１の電極の周辺端部を覆う絶縁層と、第１の電極上に形成された有機化合物を含む層と、第２の電極とが表示領域に形成され、第１の電極と、絶縁層とには、一導電型の不純物元素が添加されていることを特徴とする。
本発明の表示装置の一は、第１の電極と、該第１の電極と平坦化膜を介して接続している薄膜トランジスタと、第１の電極の周辺端部を覆う絶縁層と第１の電極上に形成された有機化合物を含む層と、第２の電極とが表示領域に形成され、第１の電極と、絶縁層と、平坦化膜の側端部には、一導電型の不純物元素が添加されていることを特徴とする。
本発明の表示装置の一は、第１の電極と、該第１の電極と平坦化膜を介して接続している薄膜トランジスタと、第１の電極の周辺端部を覆う絶縁層と、第１の電極上に形成された有機化合物を含む層と、第２の電極とが表示領域に形成され、薄膜トランジスタのソース電極またはドレイン電極は、平坦化膜に設けられた開口部を介して半導体層に接続され、第１の電極と、絶縁層と、平坦化膜の側端部及び開口部には、一導電型の不純物元素が添加されていることを特徴とする。
上記構成において、耐熱性平坦化膜と絶縁層（隔壁）は、同じ材料からなっており、アルキル基を含む酸化珪素（ＳｉＯｘ）膜であってもよい。同材料を用いると低コストで作製できる利点がある。また、上記構成において、第１の電極は、酸化珪素（ＳｉＯｘ）を含むインジウム錫酸化物であってもよい。
また上記構成において、ソース電極及びドレイン電極が接する半導体層は、開口部（コンタクトホール）形成後、耐熱性平坦化膜に対する周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素をドーピングする際形成される高濃度不純物領域であってもよい。
上記構造において、周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素を添加された絶縁層（隔壁）は着色されており、ブラックマトリクス（遮光膜）として用いてもよい。
また、上記各構成において、表示素子は、赤色、緑色、青色、あるいは白色を発光することを特徴としている
本発明の表示装置の作製方法の一は、絶縁表面を有する基板上にソース領域、ドレイン領域、およびその間のチャネル形成領域を有する半導体層と、ゲート絶縁膜と、ゲート電極とを有する薄膜トランジスタを形成し、薄膜トランジスタにより（薄膜トランジスタの形状を）反映する凸凹形状の上に平坦化膜を形成し、ソース領域またはドレイン領域に達するソース電極及びドレイン電極を形成し、ドレイン電極に接して、第１の電極を形成し、第１の電極の周辺端部を覆う絶縁層を形成し、第１の電極及び絶縁層に一導電型の不純物元素を添加し、第１の電極上に有機化合物を含む層を形成し、有機化合物を含む層上に第２の電極を形成することを特徴とする。
本発明の表示装置の作製方法の一は、絶縁表面を有する第１の基板上にソース領域、ドレイン領域、およびその間のチャネル形成領域を有する半導体層と、ゲート絶縁膜と、ゲート電極とを有する薄膜トランジスタを形成し、薄膜トランジスタにより反映する凸凹形状の上に平坦化膜を形成し、平坦化膜を選択的に除去して、テーパー形状を有する周辺端部を形成し、ソース領域またはドレイン領域に達するソース電極及びドレイン電極を形成し、ドレイン電極に接して、第１の電極を形成し、第１の電極の周辺端部を覆う絶縁層を形成し、第１の電極及び絶縁層と、平坦化膜の周辺端部とに一導電型の不純物元素を添加し、第１の電極上に有機化合物を含む層を形成し、有機化合物を含む層上に第２の電極を形成し、平坦化膜の周辺端部の外周を囲むシール材で第２の基板を第１の基板に貼り合わせることを特徴とする。
本発明の表示装置の作製方法の一は、絶縁表面を有する第１の基板上にソース領域、ドレイン領域、およびその間のチャネル形成領域を有する半導体層と、ゲート絶縁膜と、ゲート電極とを有する薄膜トランジスタを形成し、薄膜トランジスタにより反映する凸凹形状の上に平坦化膜を形成し、平坦化膜を選択的に除去して、ソース領域またはドレイン領域に達する開口部とテーパー形状を有する周辺端部を形成し、平坦化膜の開口部と周辺端部、及びソース領域及びドレイン領域に一導電型の不純物元素を添加し、ソース領域及びドレイン領域に高濃度不純物領域を形成し、ソース領域またはドレイン領域に達するソース電極及びドレイン電極を形成し、ドレイン電極に接して、第１の電極を形成し、第１の電極の周辺端部を覆う絶縁層を形成し、第１の電極及び絶縁層とに一導電型の不純物元素を添加し、第１の電極上に有機化合物を含む層を形成し、有機化合物を含む層上に第２の電極を形成し、平坦化膜の周辺端部の外周を囲むシール材で第２の基板を第１の基板に貼り合わせることを特徴とする。
上記構成において、平坦化膜、第１の電極と絶縁層（隔壁）の周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素の添加領域中の周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素のドーズ量が等しくなるように、周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素を添加する。詳しくは平坦化膜、第１の電極、または絶縁層（隔壁）の周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素添加領域中の周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素の濃度が１×１０18〜５×１０21／ｃｍ3、代表的には２×１０19〜２×１０21／ｃｍ3の濃度範囲になるように、周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素を添加する。ドーピングは、１ｋＶ〜１５０ｋＶのエネルギー、好ましくは５０ｋＶ〜８０ｋＶのエネルギーで、ドーズ量１×１０14／ｃｍ2以上、好ましくは１×１０15〜１×１０16／ｃｍ2で行うとよい。なお、絶縁層の側端面、平坦化膜の周辺端部を傾斜させテーパー形状とすると、電界で加速された周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素（イオン種）をその部位に作用させることができ、側端面の改質を行うことができる。テーパー角は、３０度を越え７５度未満であると好ましい。
周期律１３族もしくは１５族の元素として、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉの元素を用いることができ、典型的にはリン（Ｐ）、ボロン（Ｂ）を用いる。比較的原子半径の大きい周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素を添加することによって歪みを与え、表面（側壁を含む）を改質、または高密度化して水分や酸素の侵入を防止する。また、第１の電極にも周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素を添加することによって、抵抗値などの物性を制御することができる。
上記構成において、平坦化膜または絶縁層（隔壁）は、塗布法により形成されるアルキル基を含む酸化珪素（ＳｉＯｘ）膜であることを特徴としている。また、上記各構成において、陽極は、酸化珪素（ＳｉＯｘ）を含むインジウム錫酸化物からなるターゲットを用いたスパッタ法で形成することを特徴としている。
また、上記各構成において、発光表示装置は、アクティブマトリクス型、或いはパッシブマトリクス型のどちらにも適用することができる。
なお、表示素子である発光素子（ＥＬ素子）は、電場を加えることで発生するルミネッセンス（Electro Luminescence）が得られる有機化合物を含む層（以下、ＥＬ層と記す）と、陽極と、陰極とを有する。有機化合物におけるルミネッセンスには、一重項励起状態から基底状態に戻る際の発光（蛍光）と三重項励起状態から基底状態に戻る際の発光（リン光）とがあるが、本発明により作製される発光表示装置は、どちらの発光を用いた場合にも適用可能である。
ＥＬ層を有する発光素子（ＥＬ素子）は一対の電極間にＥＬ層が挟まれた構造となっているが、ＥＬ層は通常、積層構造となっている。代表的には、「正孔輸送層／発光層／電子輸送層」という積層構造が挙げられる。この構造は非常に発光効率が高く、現在、研究開発が進められている発光表示装置は殆どこの構造を採用している。
また、他にも陽極上に正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、または正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層の順に積層する構造も良い。発光層に対して蛍光性色素等をドーピングしても良い。また、これらの層は、全て低分子系の材料を用いて形成しても良いし、全て高分子系の材料を用いて形成しても良い。また、無機材料を含む層を用いてもよい。なお、本明細書において、陰極として機能する電極と、陽極として機能する電極との間に設けられる全ての層を総称してＥＬ層という。したがって、上記正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層及び電子注入層は、全てＥＬ層に含まれる。
また、本発明の発光表示装置において、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、発光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。
さらに、ビデオ信号がデジタルの発光表示装置において、画素に入力されるビデオ信号が定電圧（ＣＶ）のものと、定電流（ＣＣ）のものとがある。ビデオ信号が定電圧のもの（ＣＶ）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、ビデオ信号が定電流のもの（ＣＣ）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。
本明細書において、光の取り出し効率とは、素子の発光に対して素子の透明性基板正面から大気中に放出される発光の割合である。
また、ＴＦＴ構造に関係なく本発明を適用することが可能であり、例えば、トップゲート型ＴＦＴ、ボトムゲート型（逆スタガ型）ＴＦＴ、または順スタガ型ＴＦＴに適用することが可能である。
また、ＴＦＴの活性層としては、非晶質半導体膜、結晶構造を含む半導体膜、非晶質構造を含む化合物半導体膜などを適宜用いることができる。さらにＴＦＴの活性層として、非晶質と結晶構造（単結晶、多結晶を含む）の中間的な構造を有し、自由エネルギー的に安定な第３の状態を有する半導体であって、短距離秩序を持ち格子歪みを有する結晶質な領域を含んでいるセミアモルファス半導体膜（微結晶半導体膜、マイクロクリスタル半導体膜とも呼ばれる）も用いることができる。セミアモルファス半導体膜は、少なくとも膜中の一部の領域には、０．５〜２０nmの結晶粒を含んでおり、ラマンスペクトルが５２０ｃｍ-1よりも低波数側にシフトしている。また、セミアモルファス半導体膜は、Ｘ線回折ではＳｉ結晶格子に由来するとされる（１１１）、（２２０）の回折ピークが観測される。また、セミアモルファス半導体膜は、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。セミアモルファス半導体膜の作製方法としては、珪化物気体をグロー放電分解（プラズマＣＶＤ）して形成する。珪化物気体としては、ＳｉＨ4、その他にもＳｉ2Ｈ6、ＳｉＨ2Ｃｌ2、ＳｉＨＣｌ3、ＳｉＣｌ4、ＳｉＦ4などを用いることが可。この珪化物気体をＨ2、又は、Ｈ2とＨｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｎｅから選ばれた一種または複数種の希ガス元素で希釈しても良い。希釈率は２〜１０００倍の範囲。圧力は概略０．１Ｐａ〜１３３Ｐａの範囲、電源周波数は１ＭＨｚ〜１２０ＭＨｚ、好ましくは１３ＭＨｚ〜６０ＭＨｚ。基板加熱温度は３００℃以下でよく、好ましくは１００〜２５０℃。膜中の不純物元素として、酸素、窒素、炭素などの大気成分の不純物は１×１０20/cm3以下とすることが望ましく、特に、酸素濃度は５×１０19/cm3以下、好ましくは１×１０19/cm3以下とする。なお、セミアモルファス半導体膜を活性層としたＴＦＴの電界効果移動度μは、一〜十cm2/Vsecである。
隔壁に用いる絶縁層に、周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素を添加することにより、絶縁層の表面及び側面が改質され高密度となり、外部から進入する水分や絶縁層中に含まれる水分が放出され、ＥＬに作用することを防止できる。よって、ダークスポットやシュリンクなど様々な劣化を防止することができ、表示装置の信頼性を向上させることができる。
周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素を添加することにより、第１の電極の抵抗率を制御することができる。よって、電極の電気特性を制御し、表示装置の発光効率や発光輝度などが向上するように作製することができる。
同時に、第１の電極の周辺端部を覆う絶縁層に周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素を添加することにより、光透過率を低下させ、遮光膜（ブラックマトリクス）として機能させることができる。よって、工程数が簡略化し、低コストで歩留まりよく表示装置を作製することができる。
［実施形態１］
本発明の実施形態について、以下に説明する。
本発明の実施形態について、以下に説明する。
絶縁表面を有する基板１００の上に下地膜１０１として、プラズマＣＶＤ法により酸化窒化珪素膜１０１ｂを１０〜２００ｎｍ（好ましくは５０〜１００ｎｍ）形成し、酸化窒化珪素膜１０１ａを５０〜２００ｎｍ（好ましくは１００〜１５０ｎｍ）積層する。基板１００としてはガラス基板、石英基板やシリコン基板、金属基板またはステンレス基板の表面に絶縁膜を形成したものを用いて良い。また、本実施形態の処理温度に耐えうる耐熱性が有するプラスチック基板を用いてもよいし、可撓性基板を用いても良い。また、下地膜として２層構造を用いてもよいし、下地（絶縁）膜の単層膜又は２層以上積層させた構造を用いてもよい。
次いで、下地膜上に半導体膜を形成する。半導体膜は２５〜２００ｎｍ（好ましくは３０〜１５０ｎｍ）の厚さで公知の手段（スパッタ法、ＬＰＣＶＤ法、またはプラズマＣＶＤ法等）により成膜すればよい。半導体膜の材料に限定はないが、好ましくはシリコン又はシリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）合金などで形成すると良い。
半導体膜は、アモルファス半導体（代表的には水素化アモルファスシリコン）、結晶性半導体（代表的にはポリシリコン）を素材として用いている。ポリシリコンには、８００℃以上のプロセス温度を経て形成される多結晶シリコンを主材料として用いた所謂高温ポリシリコンや、６００℃以下のプロセス温度で形成される多結晶シリコンを主材料として用いた所謂低温ポリシリコン、また結晶化を促進する元素などを添加し結晶化させた結晶シリコンなどを含んでいる。
また、他の物質として、セミアモルファス半導体又は半導体膜の一部に結晶相を含む半導体を用いることもできる。セミアモルファス半導体とは、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り、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る。典型的にはシリコンを主成分として含み、格子歪みを伴って、ラマンスペクトルが５２０ｃｍ-1よりも低波数側にシフトしている半導体膜である。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。ここでは、このような半導体をセミアモルファス半導体（以下「ＳＡＳ」と呼ぶ。）と呼ぶ。このＳＡＳは所謂微結晶（マイクロクリスタル）半導体（代表的には微結晶シリコン）とも呼ばれている。
このＳＡＳは珪化物気体をグロー放電分解することにより得ることができる。代表的な珪化物気体としては、ＳｉＨ4であり、その他にもＳｉ2Ｈ6、ＳｉＨ2Ｃｌ2、ＳｉＨＣｌ3、ＳｉＣｌ4、ＳｉＦ4などを用いることができる。この珪化物気体を水素、若しくは水素とヘリウム、アルゴン、クリプトン、ネオンから選ばれた一種又は複数種の希ガス元素で希釈して用いることでＳＡＳの形成を容易なものとすることができる。珪化物気体に対する水素の希釈率は、例えば流量比で５倍〜１０００倍とすることが好ましい。勿論、グロー放電分解によるＳＡＳの形成は、減圧下で行うことが好ましいが、大気圧における放電を利用しても形成することができる。代表的には、０．１Ｐａ〜１３３Ｐａの圧力範囲で行えば良い。グロー放電を形成するための電源周波数は１ＭＨｚ〜１２０ＭＨｚ、好ましくは１３ＭＨｚ〜６０ＭＨｚである。高周波電力は適宜設定すれば良い。基板加熱温度は３００℃以下が好ましく、１００〜２００℃の基板加熱温度でも形成可能である。ここで、主に成膜時に取り込まれる不純物元素として、酸素、窒素、炭素などの大気成分に由来する不純物は１×１０20ｃｍ-3以下とすることが望ましく、特に、酸素濃度は５×１０19ｃｍ-3以下、好ましくは１×１０19ｃｍ-3以下となるようにすることが好ましい。また、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。
半導体膜に、結晶性半導体膜を用いる場合、その結晶性半導体膜の作製方法は、公知の方法（レーザー結晶化法、熱結晶化法、またはニッケルなどの結晶化を助長する元素を用いた熱結晶化法等）を用いれば良い。結晶化を助長する元素を導入しない場合は、非晶質珪素膜にレーザ光を照射する前に、窒素雰囲気下５００℃で１時間加熱することによって非晶質珪素膜の含有水素濃度を１×１０20ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以下にまで放出させる。これは水素を多く含んだ非晶質珪素膜にレーザ光を照射すると膜が破壊されてしまうからである。
非晶質半導体膜への金属元素の導入の仕方としては、当該金属元素を非晶質半導体膜の表面又はその内部に存在させ得る手法であれば特に限定はなく、例えばスパッタ法、ＣＶＤ法、プラズマ処理法（プラズマＣＶＤ法も含む）、吸着法、金属塩の溶液を塗布する方法を使用することができる。このうち溶液を用いる方法は簡便であり、金属元素の濃度調整が容易であるという点で有用である。また、このとき非晶質半導体膜の表面の濡れ性を改善し、非晶質半導体膜の表面全体に水溶液を行き渡らせるため、酸素雰囲気中でのＵＶ光の照射、熱酸化法、ヒドロキシラジカルを含むオゾン水又は過酸化水素による処理等により、酸化膜を成膜することが望ましい。
また、非晶質半導体膜の結晶化は、熱処理とレーザ光照射による結晶化を組み合わせてもよく、熱処理やレーザ光照射を単独で、複数回行っても良い。熱処理とレーザ光照射の２段階で結晶化を行う場合、金属元素導入後に、５００〜５５０℃で４〜２０時間かけて熱処理を行い、非晶質半導体膜を結晶化する（以下、第１の結晶性半導体膜という。）。
次に第１の結晶性半導体膜（本実施形態においては第１の結晶性珪素膜）にレーザ光を照射し結晶化を助長し、第２の結晶性半導体膜を得る。レーザ結晶化法は、レーザ光を半導体膜に照射する。用いるレーザは、パルス発振または連続発振の固体レーザ、気体レーザ、もしくは金属レーザが望ましい。なお、固体レーザとしてはＹＡＧレーザ、ＹＶＯ4レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ3レーザ、ガラスレーザ、ルビーレーザ、アレキサンドライドレーザ、Ｔｉ：サファイアレーザ等があり、気体レーザとしてはエキシマレーザ、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザ、ＣＯ2レーザ等があり、金属レーザとしてはヘリウムカドミウムレーザ、銅蒸気レーザ、金蒸気レーザが挙げられる。レーザビームは非線形光学素子により高調波に変換されていてもよい。非線形光学素子に使われる結晶は、例えばLBOやBBOやKDP、KTPやKB5、CLBOと呼ばれるものを使うと変換効率の点で優れている。これらの非線形光学素子をレーザの共振器の中に入れることで、変換効率を大幅に上げることができる。高調波のレーザには、一般にNd、Yb、Crなどがドープされており、これが励起しレーザが発振する。ドーパントの種類は適宜実施者が選択すればよい。
このようにして得られた結晶性半導体膜に対して、ＴＦＴのしきい値電圧を制御するために微量な不純物元素（ボロンまたはリン）のドーピングを行う。
第１のフォトマスクを作製し、フォトリソグラフィ法を用いたパターニング処理により、半導体層１０２を形成する。
半導体層１０２を覆うゲート絶縁膜１０５を形成する。ゲート絶縁膜１０５はプラズマＣＶＤ法またはスパッタ法を用い、厚さを４０〜１５０ｎｍとして珪素を含む絶縁膜で形成する。勿論、ゲート絶縁膜は酸化窒化珪素膜に限定されるものでなく、他の絶縁膜を単層または積層構造として用いても良い。
次いで、ゲート絶縁膜１０５上にゲート電極として用いる膜厚２０〜１００nmの第１の導電膜と、膜厚１００〜４００nmの第２の導電膜とを積層して形成する。第１の導電膜及び第２の導電膜はＴａ、Ｗ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｃｕから選ばれた元素、又は元素を主成分とする合金材料もしくは化合物材料で形成すればよい。また、第１の導電膜及び第２の導電膜としてリン等の不純物元素をドーピングした多結晶シリコン膜に代表される半導体膜や、ＡｇＰｄＣｕ合金を用いてもよい。また、２層構造に限定されず、例えば、膜厚５０nmのタングステン膜、膜厚５００nmのアルミニウムとシリコンの合金（Ａｌ−Ｓｉ）膜、膜厚３０nmの窒化チタン膜を順次積層した３層構造としてもよい。また、３層構造とする場合、第１の導電膜のタングステンに代えて窒化タングステンを用いてもよいし、第２の導電膜のアルミニウムとシリコンの合金（Ａｌ−Ｓｉ）膜に代えてアルミニウムとチタンの合金膜（Ａｌ−Ｔｉ）を用いてもよいし、第３の導電膜の窒化チタン膜に代えてチタン膜を用いてもよい。また、単層構造であってもよい。
次に、フォトリソグラフィ法を用いてレジストからなる第２のフォトマスクを形成し、電極及び配線を形成するための第１のエッチング処理を行う。ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma：誘導結合型プラズマ）エッチング法を用い、エッチング条件（コイル型の電極に印加される電力量、基板側の電極に印加される電力量、基板側の電極温度等）を適宜調節することにより、第１の導電膜及び第２の導電膜を所望のテーパー形状にエッチングすることができる。なお、エッチング用ガスとしては、Ｃｌ2、ＢＣｌ3、ＳｉＣｌ4もしくはＣＣｌ4などを代表とする塩素系ガス、ＣＦ4、ＳＦ6もしくはＮＦ3などを代表とするフッ素系ガス又はＯ2を適宜用いることができる。
第１のエッチング処理により第１の導電層と第２の導電層から成る第１の形状の導電層（第１の導電層と第２の導電層）を形成する。
次いで、レジストからなるマスクを除去せずに第２のエッチング処理を行う。ここでは、Ｗ膜を選択的にエッチングする。この時、第２のエッチング処理により第２の導電層を形成する。一方、第１の導電層は、ほとんどエッチングされず、第２の形状の導電層を形成する。よって導電膜１０６、導電膜１０７が形成される。本実施形態では、導電層の形成をドライエッチングで行うがウェットエッチングでもよい。
次いで、レジストマスクを除去した後、第３のフォトマスクを用いてレジストマスクを新たに形成し、ここでは図示しないｎチャネル型ＴＦＴを形成するため、半導体にｎ型を付与する不純物元素（代表的にはリン（P）、またはＡｓ）を低濃度にドープするための第１のドーピング工程を行う。レジストマスクは、ｐチャネル型ＴＦＴとなる領域と、導電層の近傍とを覆う。この第１のドーピング工程によって絶縁膜を介してスルードープを行い、低濃度不純物領域を形成する。一つの発光素子は、複数のＴＦＴを用いて駆動させるが、ｐチャネル型ＴＦＴのみで駆動させる場合には、上記ドーピング工程は特に必要ない。
次いで、レジストマスクを除去した後、第４のフォトマスクを用いてレジストマスクを新たに形成し、半導体にｐ型を付与する不純物元素（代表的にはボロン（B））を高濃度にドープするための第２のドーピング工程を行う。この第２のドーピング工程によってゲート絶縁膜１０５を介してスルードープを行い、ｐ型の高濃度不純物領域１０３、１０４を形成する。
次いで、第５のフォトマスクを用いてレジストマスクを新たに形成し、ここでは図示しないｎチャネル型ＴＦＴを形成するため、半導体にｎ型を付与する不純物元素（代表的にはリン、またはＡｓ）を高濃度にドープするための第３のドーピング工程を行う。第３のドーピング工程におけるイオンドープ法の条件はドーズ量を１×１０13〜５×１０15/cm2とし、加速電圧を６０〜１００ｋｅＶとして行う。レジストマスクは、ｐチャネル型ＴＦＴとなる領域と、導電層の近傍とを覆う。この第３のドーピング工程によってゲート絶縁膜１０５を介してスルードープを行い、ｎ型の高濃度不純物領域を形成する。
以上までの工程で、それぞれの半導体層に不純物領域が形成される。
次いで、レジストからなるマスクを除去してパッシベーション膜として水素を含む絶縁膜１０８を形成する。この絶縁膜１０８としては、プラズマＣＶＤ法またはスパッタ法を用い、厚さを１００〜２００ｎｍとして珪素を含む絶縁膜で形成する。絶縁膜１０８は窒化珪素膜に限定されるものでなく、プラズマＣＶＤを用いた窒化酸化珪素（ＳｉＮＯ）膜でもよく、他の珪素を含む絶縁膜を単層または積層構造として用いても良い。
さらに、窒素雰囲気中で、３００〜５５０℃で１〜１２時間の熱処理を行い、半導体層を水素化する工程を行う。好ましくは、４００〜５００℃で行う。この工程は絶縁膜１０８に含まれる水素により半導体層のダングリングボンドを終端する工程である。
絶縁膜１０８は窒化珪素、酸化珪素、酸化窒化珪素（ＳｉＯＮ）、窒化酸化珪素（ＳｉＮＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化窒化アルミニウム（ＡｌＯＮ）、窒素含有量が酸素含有量よりも多い窒化酸化アルミニウム（ＡｌＮＯ）または酸化アルミニウム、ダイアモンドライクカーボン（ＤＬＣ）、窒素含有炭素膜（ＣＮ）を含む物質から選ばれた材料で形成する。また、シリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）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、もしくは置換基にフッ素、アルキル基、または芳香族炭化水素のうち少なくとも１種を有する材料を用いてもよい。
不純物元素を活性化するために加熱処理、強光の照射、又はレーザ光の照射を行ってもよい。活性化と同時にゲート絶縁膜へのプラズマダメージやゲート絶縁膜と半導体層との界面へのプラズマダメージを回復することができる。
次いで、層間絶縁膜となる耐熱性平坦化膜１０９を形成する。耐熱性平坦化膜１０９としては、塗布法によって得られるシリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）との結合で骨格構造が構成される絶縁膜を用いる。
ここで、耐熱性平坦化膜１０９の形成手順を詳細に説明する。
まず、被処理基板の純水洗浄を行う。メガソニック洗浄を行ってもよい。次いで１４０℃のデハイドロベークを１１０秒行った後、水冷プレートによって１２０秒クーリングして基板温度の一定化を行う。次いで、スピン式の塗布装置に搬送して基板をセットする。
スピン式の塗布装置は、ノズル及び塗布カップを有している。塗布材料液が基板に滴下される機構となっており、塗布カップ内に基板が水平に収納され、塗布カップごと全体が回転する機構となっている。また、塗布カップ内の雰囲気は圧力制御することができる機構となっている。
次いで、濡れ性を向上させるためにシンナー（芳香族炭化水素（トルエンなど）、アルコール類、酢酸エステル類などを配合した揮発性の混合溶剤）などの有機溶剤によるプリウェット塗布を行う。シンナーを70ｍｌ滴下しながら基板をスピン（回転数１００ｒｐｍ）させてシンナーを遠心力で万遍なく広げた後、高速度でスピン（回転数４５０ｒｐｍ）させてシンナーを振り切る。
次いで、シロキサン系ポリマーを溶媒（プロピレングリコールモノメチルエーテル）に溶解させた液状原料に用いた塗布材料液をノズルから滴下しながら徐々にスピン（回転数０ｒｐｍ→１０００ｒｐｍ）させて塗布材料液を遠心力で万遍なく広げる。シロキサンの構造により、例えば、シリカガラス、アルキルシロキサンポリマー、アルキルシルセスキオキサンポリマー、水素化シルセスキオキサンポリマー、水素化アルキルシルセスキオキサンポリマーなどに分類することができる。シロキサン系ポリマーの一例としては、東レ製塗布絶縁膜材料であるPSB−K１、PSB−K31や触媒化成製塗布絶縁膜材料であるZRS-５PHが挙げられる。次いで、約３０秒保持した後、再び徐々にスピン（回転数０ｒｐｍ→１４００ｒｐｍ）させて塗布膜をレべリングする。
次いで、排気して塗布カップ内を減圧にし、減圧乾燥を１分以内で行う。
次いで、スピン式の塗布装置に備えられたエッジリムーバーによって、エッジ除去処理を行う。エッジリムーバーは、基板の周辺に沿って平行移動する駆動手段を備えている。また、エッジリムーバーには、シンナー吐出ノズルが基板の一辺を挟むように併設されており、シンナーによって塗布膜の外周部を溶かし、液体およびガスを排出して基板端面周辺部の塗布膜を除去する。
その後、１１０℃のベークを１７０秒行ってプリベークを行う。
次いで、スピン式の塗布装置から基板を搬出して冷却した後、さらに２７０℃、１時間の焼成を行う。こうして膜厚０．８μｍの耐熱性平坦化膜１０９を形成する。得られた耐熱性平坦化膜１０９の平滑性をＡＦＭ（原子間力顕微鏡）測定したところ、１０μｍ×１０μｍの範囲においてＰ−Ｖ値（Peak to Valley、高さの最大値と最小値の差分）は約５ｎｍ程度、Ｒａ（表面平均粗さ）の値が０．３ｎｍ程度であった。
また、耐熱性平坦化膜１０９の焼成温度を変化させることによって透過率を変化させることができる。焼成温度条件（２７０℃、４１０℃）を振って膜厚０．８μｍの耐熱性平坦化膜（アルキル基を含むＳｉＯｘ膜）における透過率、屈折率を測定すると、２７０℃に比べて焼成温度を４１０℃とした場合、透過率が向上する。また、焼成温度を４１０℃とすると屈折率が低下する。
こうして耐熱性平坦化膜１０９を形成する。
また、液滴吐出法（インクジェット法）により耐熱性平坦化膜１０９を形成してもよい。液滴吐出法（インクジェット法）を用いた場合には材料液を節約することができる。
耐熱性平坦化膜１０９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絶縁膜の他に、耐熱性が高く、平坦化性がよいものであれば、無機材料（酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素、窒化酸化珪素など）、感光性または非感光性の有機材料（有機樹脂材料）（ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、レジスト、ベンゾシクロブテンなど）、低誘電率であるＬｏｗ ｋ材料などの一種、もしくは複数種からなる膜、またはこれらの膜の積層などを用いることができる。
次いで、パッシベーション膜として絶縁膜１１１を形成する（図１（Ａ）参照。）。この絶縁膜１１１としては、プラズマＣＶＤ法またはスパッタ法を用い、厚さを１００〜２００ｎｍとして珪素を含む絶縁膜で形成する。この絶縁膜１１１は、後の工程で配線（ドレイン電極、またはソース電極とも用いられる。）１１２をパターニングする際、層間絶縁膜である耐熱性平坦化膜１０９を保護するためのエッチングストッパー膜として設けるものである。
勿論、絶縁膜１１１は酸化窒化珪素膜に限定されるものでなく、他の珪素を含む絶縁膜を単層または積層構造として用いても良い。本実施形態では、スパッタ法によって形成した窒化珪素膜を用いたが、プラズマＣＶＤ法によって形成した窒化酸化珪素（ＳｉＮＯ）膜を用いてもよい。本実施形態では膜中のＡｒは、濃度５×１０18〜５×１０20ａｔｏｍｓ／ｃｍ3程度である。
絶縁膜１１１は窒化珪素、酸化珪素、酸化窒化珪素（ＳｉＯＮ）、窒化酸化珪素（ＳｉＮＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化窒化アルミニウム（ＡｌＯＮ）、窒素含有量が酸素含有量よりも多い窒化酸化アルミニウム（ＡｌＮＯ）または酸化アルミニウム、ダイアモンドライクカーボン（ＤＬＣ）、窒素含有炭素膜（ＣＮ）を含む物質から選ばれた材料で形成する。また、本実施形態のようにシリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）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、もしくは置換基にフッ素、アルキル基、または芳香族炭化水素のうち少なくとも１種を有する材料を用いてもよい。
次いで、レジストからなるマスクを用いて耐熱性平坦化膜１０９にコンタクトホール（開口部）を形成すると同時に周縁部の耐熱性平坦化膜を除去する。絶縁膜と選択比が取れる条件でエッチング（ウェットエッチングまたはドライエッチング）を行う。用いるエッチング用ガスに不活性気体を添加してもよい。不活性気体としては、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅから選ばれた一種または複数種を用いることができる。中でも比較的原子半径が大きく、且つ、安価なアルゴンを用いることが好ましい。本実施形態では、ＣＦ4、Ｏ2、Ｈｅ、Ａｒとを用いる。ドライエッチングを行う際のエッチング条件は、ＣＦ4の流量を３８０ｓｃｃｍ、Ｏ2の流量を２９０ｓｃｃｍ、Ｈｅの流量を５００ｓｃｃｍ、Ａｒの流量を５００ｓｃｃｍ、ＲＦパワーを３０００Ｗ、圧力を２５Ｐａとする。上記条件によりエッチング残渣を低減することができる。
なお、ゲート絶縁膜１０５上に残渣を残すことなくエッチングするためには、１０〜２０％程度の割合でエッチング時間を増加させ、オーバーエッチングすると良い。１回のエッチングでテーパー形状としてもよいし、複数のエッチングによってテーパー形状にしてもよい。さらにＣＦ4、Ｏ2、Ｈｅを用いて、ＣＦ4の流量を５５０ｓｃｃｍ、Ｏ2の流量を４５０ｓｃｃｍ、Ｈｅの流量を３５０ｓｃｃｍ、ＲＦパワーを３０００Ｗ、圧力を２５Ｐａとし、２回目のドライエッチングを行ってテーパー形状としてもよい。また耐熱性平坦化膜１０９の端部におけるテーパー角θは、３０度を越え７５度未満とすることが望ましい。
また、耐熱性平坦化膜１０９の端部に周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素のドーピング処理を行い、耐熱性平坦化膜のテーパー部に高密度化した部分を形成してもよい。ドーピング処理はイオンドープ法、プラズマドープ法もしくはイオン注入法で行えば良い。周期律１３族もしくは１５族の元素として、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉを用いることができ、典型的にはリン（Ｐ）、ボロン（Ｂ）を用いる。比較的原子半径の大きい周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素を添加することによって歪みを与え、表面（側壁を含む）を改質、または高密度化して水分や酸素の侵入を防止する。また、ドーピング処理自体のベーク効果により、水分を処理時に放出できる。高密度化した部分に含まれる周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素は、１×１０18〜５×１０21／ｃｍ3、代表的には２×１０19〜２×１０21／ｃｍ3の濃度範囲とする。なお、端部をテーパー形状とすると、耐熱性平坦化膜の側面にドーピングしやすくなる。
耐熱性平坦化膜１０９に周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素をドーピングする場合、耐熱性平坦化膜はそのドーピング処理により、透過率、反射率が低下し着色する。この着色により、上面出射型の表示装置において、ＴＦＴの特性保護などの効果がある遮光膜として用いることができる。また、両面出射型、下方出射型の表示装置であっても、本実施形態の様に耐熱性平坦化膜１０９の上にパッシベーション膜として絶縁膜１１１が形成されていると、周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素による着色はパッシベーション膜では生じない。そのため、コンタクトホールの耐熱性平坦化膜１０９が露出している箇所だけが着色し、高密度化される。よって、両面出射型、下方出射型の表示装置であっても、光の透過を妨げず、十分に光を取り出すことができる。コンタクトホール部分の高密度化された部分は、水分を遮断する効果があるため、コンタクトホール部分を通過して進入する水分等の汚染物質を防ぎ、表示素子を劣化するのを防止する効果をさらに高める。
ゲート絶縁膜１０５をエッチングし、ソース領域、ドレイン領域に達する開口部を形成する。開口部は、耐熱性平坦化膜１０９をエッチングした後、再度マスクを形成するか、エッチングされた耐熱性平坦化膜１０９をマスクとして、絶縁膜１０８及びゲート絶縁膜１０５をエッチングし、開口部を形成すればよい。エッチング用ガスにＣＨＦ3とＡｒを用いてゲート絶縁膜１０５のエッチング処理を行う。上記条件のエッチングにより、エッチング残渣を低減し、凹凸の少ない平坦性の高いコンタクトホールを形成することができる。なお、より半導体層上に残渣を残すことなくエッチングするためには、１０〜２０％程度の割合でエッチング時間を増加させると良い。以上の工程で、コンタクトホール１３０が形成される（図１（Ｂ）参照。）。
金属膜を形成し、金属膜をエッチングして各不純物領域とそれぞれ電気的に接続する配線１１２を形成する。配線１１２はソース電極、ドレイン電極としても機能する。金属膜は、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）もしくはシリコン（Ｓｉ）の元素からなる膜又はこれらの元素を用いた合金膜を用いればよい。なお本実施形態では、ＴｉＮ、Ａｌ、ＴｉＮをこの順にそれぞれ１００、３５０、１００ｎｍと積層したのち、所望の形状にパターニングして、配線を形成する（図１（Ｃ）参照。）。なお、ＴｉＮは、耐熱性平坦化膜との密着性が良好な材料の一つである。耐熱性平坦化膜に、アルキル基を含む酸化珪素（ＳｉＯｘ）を用い、配線としてＴｉを積層すると、その界面でＳｉ−Ｏ−Ｔｉという結合が生じ、Ｏ−Ｔｉという結合ａが生じる。一方、配線としてＴｉＮを積層すると、その界面でＳｉ−Ｎ−Ｔｉという結合が生じ、Ｓｉ−Ｎという結合ｂ、Ｎ−Ｔｉという結合ｃが生じる。結合ａであるＯ−Ｔｉ結合力は弱いため、密着性が悪い。しかし、Ｓｉ−Ｎの結合ｂ、及びＮ−Ｔｉの結合ｃの結合力は強いため、密着性がよく、ピーリングなどの膜はがれが生じにくい。加えて、ＴＦＴのソース領域またはドレイン領域とコンタクトを取るためにＴｉＮのＮ含有量は４４atomic％より少なくすることが好ましい。なおより望ましくはＴｉＮのＮ含有量は７atomic％より多く、４４atomic％より少なくするとよい。また、導電膜をＴｉＮとＡｌの２層構造にして工程を簡略化してもよい。
エッチングは、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma：誘導結合型プラズマ）エッチング法により、ＢＣｌ3とＣｌ2を用いて、エッチング条件は、コイル型の電極に印加される電力量４５０Ｗ、基板側の電極に印加される電力量１００Ｗ、圧力１．９Ｐａで行う。このとき、先に形成した絶縁膜１１１が、エッチングストッパーとなる。配線１１２と絶縁膜１１１は高い選択比を有するものを選択することによって、配線エッチング後も絶縁膜１１１表面に残渣が無く、平坦性のよい状態にすることができる。絶縁膜１１１の平坦性がよいと、絶縁膜１１１の上に画素電極として第１の電極を形成しても電極の断線やショート等を防ぐことができ、表示装置の信頼性が向上する。
以上のような工程により、ＴＦＴを備えたアクティブマトリクス基板が完成する。本実施形態では画素領域にはｐチャネル型TFTしか図示していないが、ｎチャネル型ＴＦＴを有していてもよく、またｎチャネル型ＴＦＴはチャネル形成領域が一つ形成されるシングルゲート構造でも、二つ形成されるダブルゲート構造もしくは三つ形成されるトリプルゲート構造であっても良い。また、駆動回路部のＴＦＴも、シングルゲート構造、ダブルゲート構造もしくはトリプルゲート構造であっても良い。
なお、本実施形態で示したＴＦＴの作製方法に限らず、トップゲート型（プレーナー型）、ボトムゲート型（逆スタガ型）、あるいはチャネル領域の上下にゲート絶縁膜を介して配置された２つのゲート電極を有する、デュアルゲート型やその他の構造においても適用できる。
次に、配線１１２と接するように、第１の電極（画素電極ともいう。）１１３を形成する。第１の電極は陽極、または陰極として機能し、Ｔｉ、ＴｉＮ、ＴｉＳｉXＮY、Ｎｉ、Ｗ、ＷＳｉX、ＷＮX、ＷＳｉXＮY、ＮｂＮ、Ｃｒ、Ｐｔ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｉｎ、またはＭｏから選ばれた元素、または前記元素を主成分とする合金材料もしくは化合物材料を主成分とする膜またはそれらの積層膜を総膜厚１００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲で用いればよい。
本実施形態では、表示素子として発光素子を用い、発光素子からの光を第１の電極側から取り出す構造のため、第１の電極が透光性を有する。第１の電極として、透明導電膜を形成し、所望の形状にエッチングすることで第１の電極１１３を形成する。第１の電極１１３として、ＩＴＯ、ＩＺＯ、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ことができる。第１の電極１１３として上記透明導電膜の他に、窒化チタン膜またはチタン膜を用いても良い。この場合、透明導電膜を成膜した後に、窒化チタン膜またはチタン膜を、光が透過する程度の膜厚（好ましくは、５ｎｍ〜３０ｎｍ程度）で成膜する。本実施形態では、第１の電極１１３としてＩＴSＯを用いている。ＩＴＳＯは、ベークを行ってもＩＴＯのように結晶化せず、アモルファス状態のままである。従って、ＩＴＳＯは、ＩＴＯよりも平坦性が高く、有機化合物を含む層が薄くとも陰極とのショートが生じにくい。第１の電極１１３は、その表面が平坦化されるように、ＣＭＰ法、ポリビニルアルコール系の多孔質体で拭浄し、研磨しても良い。またＣＭＰ法を用いた研磨後に、第１の電極１１３の表面に紫外線照射、酸素プラズマ処理などを行ってもよい。
次に、第１の電極１１３の端部、配線１１２を覆う絶縁物（絶縁層）１１４（バンク、隔壁、障壁、土手などと呼ばれる）を形成する。絶縁物１１４としては、塗布法により得られるＳＯＧ膜（例えば、アルキル基を含むＳｉＯｘ膜）を膜厚０．８μｍ〜１μｍの範囲で用いる。エッチングには、ドライエッチングとウェットエッチングのどちらかを用いることができるが、ここではＣＦ4とＯ2とＨｅの混合ガスを用いたドライエッチングにより絶縁物１１４を形成する（図１（Ｄ）参照。）。圧力は５Ｐａ、１５００Ｗで、ＣＦ4２５ｓｃｃｍ、Ｏ2２５ｓｃｃｍ、Ｈｅ５０ｓｃｃｍでドライエッチングを行う。このドライエッチングにおいて、アルキル基を含むＳｉＯｘ膜のエッチングレートは５００〜６００ｎｍ／ｍｉｎ、一方、ＩＴＳＯ膜のエッチングレートは１０ｎｍ／ｍｉｎ以下であり十分選択比が取れる。また、配線１１２は、アルキル基を含むＳｉＯｘ膜からなる絶縁物１１４に覆われるため、密着性のよいＴｉＮ膜が最表面となっている。絶縁物１１４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絶縁膜の他に、耐熱性が高く、平坦化性がよいものであれば、無機材料（酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素、窒化酸化珪素など）、感光性または非感光性の有機材料（有機樹脂材料）（ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、レジスト、ベンゾシクロブテンなど）、低誘電率であるＬｏｗ ｋ材料などの一種、もしくは複数種からなる膜、またはこれらの膜の積層などを用いることができる。
本発明では、耐熱性平坦化膜１０９の端部、第１の電極１１３及び絶縁物１１４に周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素のドーピング処理を行う。周期律１３族もしくは１５族の元素として、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉを用いることができ、典型的にはリン（Ｐ）、ボロン（Ｂ）を用いる。ドーピング処理はイオンドープ法、プラズマドープ法もしくはイオン注入法で行えば良い。本実施形態では、周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素であるＢを有するガス１２５をドーピングし、添加領域１１６、１１７、１１８を形成する（図２(E)参照。）。本発明によって耐熱性平坦化膜及び絶縁物の添加領域１１６、１１７、１１８は高密度化した部分となる。また、第１の電極の添加領域１１７においては、抵抗値などの物性を制御することもできる。比較的原子半径の大きい周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素を添加することによって歪みを与え、表面（側壁を含む）を改質、または高密度化して水分や酸素の侵入を防止する。また、ドーピング処理自体のベーク効果により、水分を処理時に放出できる。添加領域に含まれる周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素は、１×１０18〜５×１０21／ｃｍ3、代表的には２×１０19〜２×１０21／ｃｍ3の濃度範囲とする。なお、耐熱性平坦化膜の端部をテーパー形状とすると、耐熱性平坦化膜の側面にドーピングしやすくなる。ドーピングは、１ｋＶ〜１５０ｋＶのエネルギー、好ましくは５０ｋＶ〜８０ｋＶのエネルギーで、ドーズ量１×１０14／ｃｍ2以上、好ましくは１×１０15〜１×１０16／ｃｍ2で行うとよい。
本発明による周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素のドーピング処理によって、隔壁となる絶縁層（絶縁物）１１４の添加領域１１８は、黒く着色する。よって、この絶縁層（隔壁）をブラックマトリクスとしても用いることができる。よって、本発明により、絶縁層（隔壁）は、高密度化された汚染物質遮断物としての機能と、低透過率及び低反射率を有する光学特性的に良好なブラックマトリクスとしての機能を兼ね備えることができる。従って、低コストで歩留まりよく信頼性の高い表示装置を提供することができる。
信頼性を向上させるため、有機化合物を含む層である発光層１１９の形成前に真空加熱を行って脱気を行うことが好ましい。例えば、有機化合物材料の蒸着を行う前に、基板に含まれるガスを除去するために減圧雰囲気や不活性雰囲気で２００℃〜３００℃の加熱処理を行うことが望ましい。ここでは、層間絶縁膜と絶縁層（隔壁）とを高耐熱性を有するＳｉＯｘ膜で形成しているため、高い加熱処理を加えても問題ない。従って、加熱処理による信頼性向上のための工程を十分行うことができる。
第１の電極１１３（添加領域１１７）の上には発光層１１９が形成される。なお、図２では一画素しか図示していないが、本実施例ではＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色に対応した発光層を作り分けている。また、それぞれの発光は、全て一重項励起状態から基底状態に戻る際の発光（蛍光）であっても、全て三重項励起状態から基底状態に戻る際の発光（リン光）でもよいし、一色が蛍光（又はリン光）あとの２色がリン光（又は蛍光）というように組み合わせでも良い。Ｒのみをリン光を用いて、Ｇ、Ｂを蛍光を用いてもよい。具体的には、正孔注入層として２０ｎｍ厚の銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）膜を設け、その上に発光層として７０ｎｍ厚のトリス−８−キノリノラトアルミニウム錯体（Ａｌｑ3）膜を設けた積層構造としてもよい。Ａｌｑ3にキナクリドン、ペリレンもしくはＤＣＭ１といった蛍光色素を添加することで発光色を制御することができる。
但し、以上の例は発光層として用いることのできる有機発光材料の一例であって、これに限定する必要はまったくない。発光層、電荷輸送層または電荷注入層を自由に組み合わせて発光層（発光及びそのためのキャリアの移動を行わせるための層）を形成すれば良い。例えば、本実施形態では低分子系有機発光材料を発光層として用いる例を示したが、中分子系有機発光材料や高分子系有機発光材料を用いても良い。なお、本明細書中において、昇華性を有さず、かつ、分子数が２０以下または連鎖する分子の長さが１０μｍ以下の有機発光材料を中分子系有機発光材料とする。また、高分子系有機発光材料を用いる例として、正孔注入層として２０ｎｍのポリチオフェン（ＰＥＤＯＴ）膜をスピン塗布法により設け、その上に発光層として１００ｎｍ程度のパラフェニレンビニレン（ＰＰＶ）膜を設けた積層構造としても良い。なお、ＰＰＶのπ共役系高分子を用いると、赤色から青色まで発光波長を選択できる。また、電荷輸送層や電荷注入層として炭化珪素等の無機材料を用いることも可能である。これらの有機発光材料や無機材料は公知の材料を用いることができる。
次に、発光層１１９の上には導電膜からなる第２の電極１２０が設けられる。本実施形態では、第１の電極を陽極として、第２の電極を陰極として機能させるので、電極１２０としては、仕事関数の小さい材料（Ａｌ、Ａｇ、Ｌｉ、Ｃａ、またはこれらの合金ＭｇＡｇ、ＭｇＩｎ、ＡｌＬｉ、ＣａＦ2、またはＣａＮ）を用いればよい。本実施形態は、第２の電極１２０は陰極として機能し、陽極として機能する第１の電極１１３側から光を取り出す構造のため、第２の電極１２０はＡｌ、Ａｇ、Ｌｉ、Ｃａ、またはこれらの合金ＭｇＡｇ、ＭｇＩｎ、ＡｌＬｉからなる金属膜（膜厚５０ｎｍ〜２００ｎｍ）を用いることが好ましい。しかし、本発明は、この構成に限定されず、画素部のＴＦＴをｎチャネル型ＴＦＴとし、第１の電極１１３を陰極とし、第２の電極１２０を陽極とすることもできる。
第２の電極１２０を覆うようにしてパッシベーション膜１２１を設けることは有効である。パッシベーション膜としては、窒化珪素、酸化珪素、酸化窒化珪素（ＳｉＯＮ）、窒化酸化珪素（ＳｉＮＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化窒化アルミニウム（ＡｌＯＮ）、窒素含有量が酸素含有量よりも多い窒化酸化アルミニウム（ＡｌＮＯ）または酸化アルミニウム、ダイアモンドライクカーボン（ＤＬＣ）、窒素含有炭素膜（ＣＮ）を含む絶縁膜からなり、該絶縁膜を単層もしくは組み合わせた積層を用いることができる。また、シリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）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、もしくは置換基にフッ素、アルキル基、または芳香族炭化水素のうち少なくとも１種を有する材料を用いてもよい。
この際、カバレッジの良い膜をパッシベーション膜として用いることが好ましく、炭素膜、特にＤＬＣ膜を用いることは有効である。ＤＬＣ膜は室温から１００℃以下の温度範囲で成膜可能であるため、耐熱性の低い発光層１１９の上方にも容易に成膜することができる。ＤＬＣ膜は、プラズマＣＶＤ法（代表的には、ＲＦプラズマＣＶＤ法、マイクロ波ＣＶＤ法、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）ＣＶＤ法、熱フィラメントＣＶＤ法など）、燃焼炎法、スパッタ法、イオンビーム蒸着法、レーザー蒸着法などで形成することができる。成膜に用いる反応ガスは、水素ガスと、炭化水素系のガス（例えばＣＨ4、Ｃ2Ｈ2、Ｃ6Ｈ6など）とを用い、グロー放電によりイオン化し、負の自己バイアスがかかったカソードにイオンを加速衝突させて成膜する。また、ＣＮ膜は反応ガスとしてＣ2Ｈ4ガスとＮ2ガスとを用いて形成すればよい。ＤＬＣ膜は酸素に対するブロッキング効果が高く、発光層１１９の酸化を抑制することが可能である。そのため、この後に続く封止工程を行う間に発光層１１９が酸化するといった問題を防止できる。
次いで、封止基板１２３をシール材１２４で貼り合わせて発光素子を封止する。シール材が耐熱性平坦化膜１０９（添加領域１１６）の端部を覆うように貼りあわせる。断面からの水分の侵入がシール材によって遮断されるので、発光素子の劣化が防止でき、表示装置の信頼性が向上する。なお、シール材で囲まれた領域には充填材１２２を充填する（図２（Ｆ）参照。）。本実施形態では、第１の電極１１３側から光を取り出す構造なため、充填材１２２は透光性を有する必要はないが、充填材１２２を透過して光を取り出す構造の場合は、透光性を有する必要がある。代表的には可視光硬化、紫外線硬化または熱硬化のエポキシ樹脂を用いればよい。ここでは屈折率１．５０、粘度５００ｃｐｓ、ショアＤ硬度９０、テンシル強度３０００ｐｓｉ、Ｔｇ点１５０℃、体積抵抗１×１０15Ω・ｃｍ、耐電圧４５０Ｖ／milである高耐熱のＵＶエポキシ樹脂（エレクトロライト社製：２５００Ｃｌｅａｒ）を用いる。また、充填材１２２を一対の基板間に充填することによって、全体の透過率を向上させることができる。
こうして作製された表示装置は、耐熱性平坦化膜１０９、代表的にはシリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）との結合で骨格構造が構成されるＴＦＴの層間絶縁膜（後に発光素子の下地膜となる膜）、絶縁層（隔壁）１１４において、端部または開口部をテーパー形状とし、さらに、比較的原子半径の大きい周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素を添加することによって歪みを与え、表面（側壁を含む）を改質、または高密度化して水分や酸素の侵入を防止する構造として、表示装置の信頼性を向上させている。また、第１の電極１１３にも周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素を添加することによって、抵抗値などの物性を制御することもできる。
［実施形態２］
本実施形態を図３乃至５を用いて詳細に説明する。
本実施形態を図３乃至５を用いて詳細に説明する。
本実施形態では、耐熱性平坦化膜、第１の電極、絶縁層（隔壁）に対してそれぞれ形成後に周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素のドーピング処理を行う。
実施形態１で説明したように、基板３００上に下地膜３０１ａ、３０１ｂを形成し、不純物領域３０３及び３０４を有する半導体層３０２を形成する。半導体層３０２上にゲート絶縁膜３０５を介してゲート電極である導電層３０６及び３０７を形成し、パッシベーション膜として絶縁膜３０８を形成する。そして、層間膜として、耐熱性平坦化膜３０９を形成する（図３（Ａ）参照。）。ここまでの工程についての詳細（材料、形成条件等）は実施形態１を参照すればよい。本実施形態においては、耐熱性平坦化膜３０９にシリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）との結合で骨格構造が構成される絶縁膜を用いる。
本実施形態においては、レジストからなるマスクを用いて耐熱性平坦化膜３０９にコンタクトホール（開口部）３３０を形成すると同時に周縁部の耐熱性平坦化膜を除去した後に、周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素を有するガス３１５を耐熱性平坦化膜３０９にドーピングし、添加領域３１６を形成する（図３（Ｂ）参照。）。
ドーピング処理はイオンドープ法、プラズマドープ法もしくはイオン注入法で行えば良い。周期律１３族もしくは１５族の元素として、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉを用いることができ、典型的にはリン（Ｐ）、ボロン（Ｂ）を用いる。比較的原子半径の大きい周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素を添加することによって歪みを与え、表面（側壁を含む）を改質、または高密度化して水分や酸素の侵入を防止する。また、ドーピング処理自体のベーク効果により、水分を処理時に放出できる。高密度化した部分（添加領域３１６）に含まれる周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素は、１×１０18〜５×１０21／ｃｍ3、代表的には２×１０19〜２×１０21／ｃｍ3の濃度範囲とする。なお、端部をテーパー形状とすると、耐熱性平坦化膜の側面にドーピングしやすくなる。
また、コンタクトホール３３０形成後、導電性を有する元素をコンタクトホールの周辺に添加する場合、コンタクトホール周辺部を高密度化するだけでなく、コンタクトホール下の半導体層にも導電性を有する元素を、同工程で添加することができる。本実施形態においては、ｐチャネル型の不純物領域を有する半導体層に、周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素としてボロン（Ｂ）を添加するので、半導体層に高濃度不純物領域３３１を自己整合的に形成することができる。また同工程で耐熱性平坦化膜も高密度化と、高濃度不純物領域の形成が行えるので、工程数を増加することなく、表示装置の信頼性の向上と、所望の電気特性に制御することが可能となる。このように不純物濃度を制御して、所望な不純物領域を作製する工程は、本発明の他の実施形態１、３乃至５、実施例１乃至６に対しても適用することができる。
次に配線３１２を形成し、配線３１２と接するように第１の電極３１３を形成する（図３（Ｃ）参照。）。本実施形態では、ＴｉＮ、Ａｌ、ＴｉＮをこの順にそれぞれ１００、３５０、１００ｎｍと積層したのち、所望の形状にパターニングして、配線３１２を形成する。なお、ＴｉＮは、耐熱性平坦化膜との密着性が良好な材料の一つである。
本実施形態では、表示素子として発光素子を用い、発光素子からの光を第１の電極側から取り出す構造のため、第１の電極が透光性を有する。第１の電極として、透明導電膜を形成し、所望の形状にエッチングすることで第１の電極３１３を形成する。第１の電極３１３として、ＩＴＯ、ＩＺＯ、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ことができる。本実施形態では、第１の電極３１３としてＩＴSＯを用いている。ＩＴＳＯは、ベークを行ってもＩＴＯのように結晶化せず、アモルファス状態のままである。従って、ＩＴＳＯは、ＩＴＯよりも平坦性が高く、有機化合物を含む層が薄くとも陰極とのショートが生じにくい。第１の電極３１３は、その表面が平坦化されるように、ＣＭＰ法、ポリビニルアルコール系の多孔質体で拭浄し、研磨しても良い。またＣＭＰ法を用いた研磨後に、第１の電極３１３の表面に紫外線照射、酸素プラズマ処理などを行ってもよい。
本実施形態では、第１の電極３１３形成後、第１の電極３１３及び耐熱性平坦化膜３０９の一部に周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素を有するガス３２５のドーピング処理を行う。周期律１３族もしくは１５族の元素として、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉを用いることができ、典型的にはリン（Ｐ）、ボロン（Ｂ）を用いる。ドーピング処理はイオンドープ法、プラズマドープ法もしくはイオン注入法で行えば良い。本実施形態では、ｐチャネル型の周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素であるボロン（Ｂ）を有するガス３２５をドーピングし、添加領域３１７を形成する（図３(Ｄ)参照。）。本発明によって第１の電極の添加領域３１７においては、導電性を有する元素の添加によって抵抗値などの物性が変化する。よって、本発明により、電極の電気的物性（電気特性）を制御することができる。
次に、第１の電極３１３の端部、配線３１２を覆う絶縁層（絶縁物）３１４（バンク、隔壁、障壁、土手などと呼ばれる）を形成する。絶縁層３１４としては、塗布法により得られるＳＯＧ膜（例えば、アルキル基を含むＳｉＯｘ膜）を膜厚０．８μｍ〜１μｍの範囲で用いる。エッチングには、ドライエッチングとウェットエッチングのどちらかを用いることができるが、ここではＣＦ4とＯ2とＨｅの混合ガスを用いたドライエッチングにより絶縁層３１４を形成する。圧力は５Ｐａ、１５００Ｗで、ＣＦ4２５ｓｃｃｍ、Ｏ2２５ｓｃｃｍ、Ｈｅ５０ｓｃｃｍでドライエッチングを行う。このドライエッチングにおいて、アルキル基を含むＳｉＯｘ膜のエッチングレートは５００〜６００ｎｍ／ｍｉｎ、一方、ＩＴＳＯ膜のエッチングレートは１０ｎｍ／ｍｉｎ以下であり十分選択比が取れる。また、配線３１２は、アルキル基を含むＳｉＯｘ膜からなる絶縁物３１４に覆われるため、密着性のよいＴｉＮ膜が最表面となっている。絶縁物３１４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絶縁膜の他に、耐熱性が高く、平坦化性がよいものであれば、無機材料（酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素、窒化酸化珪素など）、感光性または非感光性の有機材料（有機樹脂材料）（ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、レジスト、ベンゾシクロブテンなど）、低誘電率であるＬｏｗ ｋ材料などの一種、もしくは複数種からなる膜、またはこれらの膜の積層などを用いることができる。
絶縁層３１４の形成後、絶縁層３１４に周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素のドーピング処理を行う。周期律１３族もしくは１５族の元素として、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉの元素を用いることができ、典型的にはリン（Ｐ）、ボロン（Ｂ）を用いる。ドーピング処理はイオンドープ法、プラズマドープ法もしくはイオン注入法で行えば良い。本実施形態では、周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素であるＢを有するガス３３５をドーピングし、添加領域３１８を形成する（図４(E)参照。）。本発明によって耐熱性平坦化膜及び絶縁物の添加領域３１８は高密度化した部分となる。比較的原子半径の大きい周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素を添加することによって歪みを与え、表面（側壁を含む）を改質、または高密度化して水分や酸素の侵入を防止する。また、添加領域に含まれる周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素は、１×１０18〜５×１０21／ｃｍ3、代表的には２×１０19〜２×１０21／ｃｍ3の濃度範囲とする。なお、耐熱性平坦化膜の端部をテーパー形状とすると、耐熱性平坦化膜の側面にドーピングしやすくなる。
本発明による周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素のドーピング処理によって、隔壁となる絶縁層３１４の添加領域３１８は、黒く着色する。よって、この隔壁をブラックマトリクスとしても用いることができる。よって、本発明により、隔壁は、高密度化された汚染物質遮断物としての機能と、低透過率及び低反射率を有する光学特性的に良好なブラックマトリクスとしての機能を兼ね備えることができる。従って、低コストで歩留まりよく信頼性の高い表示装置を提供することができる。
本実施形態では、隔壁となる絶縁層を形成し、パターニングを行った後、第１の電極及び隔壁に周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素をドーピングしている例を示した。しかし、隔壁となる絶縁膜を形成後に全面にわたって周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素をドーピングし、着色した後、パターニングを行っても良い。この場合、このドーピング工程では、第１の電極には周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素が添加されないので、添加濃度、添加領域の箇所などが自由に決定でき、設計の幅が広がる。
なお、信頼性を向上させるため、有機化合物を含む発光層３１９の形成前に真空加熱を行って脱気を行うことが好ましい。例えば、有機化合物材料の蒸着を行う前に、基板に含まれるガスを除去するために減圧雰囲気や不活性雰囲気で２００℃〜３００℃の加熱処理を行うことが望ましい。ここでは、層間絶縁膜と隔壁とを高耐熱性を有するＳｉＯｘ膜で形成しているため、高い加熱処理を加えても問題ない。従って、加熱処理による信頼性向上のための工程を十分行うことができる。
第１の電極３１３（添加領域３１７）の上には発光層３１９が形成される。具体的には、正孔注入層として２０ｎｍ厚の銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）膜を設け、その上に発光層として７０ｎｍ厚のトリス−８−キノリノラトアルミニウム錯体（Ａｌｑ3）膜を設けた積層構造としてもよい。Ａｌｑ3にキナクリドン、ペリレンもしくはＤＣＭ１といった蛍光色素を添加することで発光色を制御することができる。
但し、以上の例は発光層として用いることのできる有機発光材料の一例であって、これに限定する必要はまったくない。発光層、電荷輸送層または電荷注入層を自由に組み合わせて発光層（発光及びそのためのキャリアの移動を行わせるための層）を形成すれば良い。
次に、発光層３１９の上には導電膜からなる第２の電極３２０が設けられる。本実施形態では、第１の電極を陽極として、第２の電極を陰極として機能させるので、電極３２０としては、仕事関数の小さい材料（Ａｌ、Ａｇ、Ｌｉ、Ｃａ、またはこれらの合金ＭｇＡｇ、ＭｇＩｎ、ＡｌＬｉ、ＣａＦ2、またはＣａＮ）を用いればよい。本実施形態は、第２の電極３２０は陰極として機能し、陽極として機能する第１の電極３１３側から光を取り出す構造のため、第２の電極３２０はＡｌ、Ａｇ、Ｌｉ、Ｃａ、またはこれらの合金ＭｇＡｇ、ＭｇＩｎ、ＡｌＬｉからなる金属膜（膜厚５０ｎｍ〜２００ｎｍ）を用いることが好ましい。しかし、本発明は、この構成に限定されず、画素部のＴＦＴをｎチャネル型ＴＦＴとし、第１の電極３１３を陰極とし、第２の電極３２０を陽極とすることもできる。
第２の電極３２０を覆うようにしてパッシベーション膜３２１を設けることは有効である。パッシベーション膜としては、窒化珪素、酸化珪素、酸化窒化珪素（ＳｉＯＮ）、窒化酸化珪素（ＳｉＮＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化窒化アルミニウム（ＡｌＯＮ）、窒素含有量が酸素含有量よりも多い窒化酸化アルミニウム（ＡｌＮＯ）または酸化アルミニウム、ダイアモンドライクカーボン（ＤＬＣ）、窒素含有炭素膜（ＣＮ）を含む絶縁膜からなり、該絶縁膜を単層もしくは組み合わせた積層を用いることができる。また、シリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）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、もしくは置換基にフッ素、アルキル基、または芳香族炭化水素のうち少なくとも１種を有する材料を用いてもよい。
次いで、封止基板３２３をシール材３２４で貼り合わせて発光素子を封止する。シール材が耐熱性平坦化膜３０９（添加領域３１６）の端部を覆うように貼りあわせる。断面からの水分の侵入がシール材によって遮断されるので、発光素子の劣化が防止でき、表示装置の信頼性が向上する。なお、シール材で囲まれた領域には充填材３２２を充填する（図４（Ｆ）参照。）。本実施形態では、第１の電極３１３側から光を取り出す構造なため、充填材３２２は透光性を有する必要はないが、充填材３２２を透過して光を取り出す構造の場合は、透光性を有する必要がある。ここでは屈折率１．５０、粘度５００ｃｐｓ、ショアＤ硬度９０、テンシル強度３０００ｐｓｉ、Ｔｇ点１５０℃、体積抵抗１×１０15Ω・ｃｍ、耐電圧４５０Ｖ／milである高耐熱のＵＶエポキシ樹脂（エレクトロライト社製：２５００Ｃｌｅａｒ）を用いる。また、充填材３２２を一対の基板間に充填することによって、全体の透過率を向上させることができる。
こうして作製された表示装置は、耐熱性平坦化膜３０９、代表的にはシリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）との結合で骨格構造が構成されるＴＦＴの層間絶縁膜（後に発光素子の下地膜となる膜）、絶縁層（隔壁）３１４において、端部または開口部をテーパー形状とし、さらに、比較的原子半径の大きい周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素を添加することによって歪みを与え、表面（側壁を含む）を改質、または高密度化して水分や酸素の侵入を防止する構造として、表示装置の信頼性を向上させている。また、第１の電極３１３にも周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素を添加することによって、抵抗値などの物性を制御することもできる。
また、絶縁層（隔壁）３１４を形成後、周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素のドーピング処理を行わなかった場合を図５に示す。この場合は、隔壁である絶縁層３１４は添加領域３１８を有さない。しかし耐熱性平坦化膜３０９が高密度化された添加領域３１６を有しており、水分等に対する遮断効果がある。よって、信頼性の高い表示装置とすることができる。
［実施形態３］
本実施形態を図６及び図７を用いて詳細に説明する。
本実施形態を図６及び図７を用いて詳細に説明する。
本実施形態では、耐熱性平坦化膜の一部分、及び第１の電極に対して、第１の電極形成後に周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素のドーピング処理を行う。
実施形態１で説明したように、基板６００上に下地膜６０１ａ、６０１ｂを形成し、不純物領域６０３及び６０４を有する半導体層６０２を形成する。半導体層６０２上にゲート絶縁膜６０５を介してゲート電極である導電層６０６及び６０７を形成し、パッシベーション膜として絶縁膜６０８を形成する。そして、層間膜として、耐熱性平坦化膜６０９を形成する（図６（Ａ）参照。）。本実施形態においては、耐熱性平坦化膜６０９にシリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）との結合で骨格構造が構成される絶縁膜を用いる。
レジストからなるマスクを用いて耐熱性平坦化膜６０９にコンタクトホール（開口部）６３０を形成すると同時に基板周縁部の耐熱性平坦化膜を除去する（図６（Ｂ）参照。）。
次に配線６１２を形成し、配線６１２と接するように第１の電極６１３を形成する（図６（Ｃ）参照。）。本実施形態では、ＴｉＮ、Ａｌ、ＴｉＮをこの順にそれぞれ１００、３５０、１００ｎｍで積層したのち、所望の形状にパターニングして、配線６１２を形成する。なお、ＴｉＮは、耐熱性平坦化膜との密着性が良好な材料の一つである。
本実施形態では、表示素子として発光素子を用い、発光素子からの光を第１の電極側から取り出す構造のため、第１の電極が透光性を有する。第１の電極として、透明導電膜を形成し、所望の形状にエッチングすることで第１の電極６１３を形成する。第１の電極６１３として、ＩＴＯ、ＩＺＯ、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ことができる。本実施形態では、第１の電極３１３としてＩＴSＯを用いている。ＩＴＳＯは、ベークを行ってもＩＴＯのように結晶化せず、アモルファス状態のままである。従って、ＩＴＳＯは、ＩＴＯよりも平坦性が高く、有機化合物を含む層が薄くとも陰極とのショートが生じにくい。第１の電極６１３は、その表面が平坦化されるように、ＣＭＰ法、ポリビニルアルコール系の多孔質体で拭浄し、研磨しても良い。またＣＭＰ法を用いた研磨後に、第１の電極６１３の表面に紫外線照射、酸素プラズマ処理などを行ってもよい。ここまでの工程についての詳細（材料、形成条件等）は実施形態１を参照すればよい。
本実施形態では、第１の電極６１３形成後、第１の電極６１３及び耐熱性平坦化膜６０９の一部に周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素を有するガス６１５のドーピング処理を行う。周期律１３族もしくは１５族の元素として、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉの元素を用いることができ、典型的にはリン（Ｐ）、ボロン（Ｂ）を用いる。ドーピング処理はイオンドープ法、プラズマドープ法もしくはイオン注入法で行えば良い。本実施形態では、周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素であるＢガス６１５をドーピングし、添加領域６１６、６１７を形成する（図６(Ｄ)参照。）。また、耐熱性平坦化膜６０９も第１の電極で覆われていない部分は、周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素が添加され、高密化する。よって、水分や脱ガスなどを遮断し、表示素子の汚染を防ぐので表示装置の信頼性を向上させることができる。本発明によって第１の電極の添加領域６１７においては、抵抗値などの物性を制御することもできる。
次に、第１の電極６１３の端部、配線６１２を覆う絶縁層６１４（バンク、隔壁、障壁、土手などと呼ばれる）を形成する。絶縁層６１４としては、塗布法により得られるＳＯＧ膜（例えば、アルキル基を含むＳｉＯｘ膜）を膜厚０．８μｍ〜１μｍの範囲で用いる。エッチングには、ドライエッチングとウェットエッチングのどちらかを用いることができるが、ここではＣＦ4とＯ2とＨｅの混合ガスを用いたドライエッチングにより絶縁層６１４を形成する。圧力は５Ｐａ、１５００Ｗで、ＣＦ4２５ｓｃｃｍ、Ｏ2２５ｓｃｃｍ、Ｈｅ５０ｓｃｃｍでドライエッチングを行う。このドライエッチングにおいて、アルキル基を含むＳｉＯｘ膜のエッチングレートは５００〜６００ｎｍ／ｍｉｎ、一方、ＩＴＳＯ膜のエッチングレートは１０ｎｍ／ｍｉｎ以下であり十分選択比が取れる。また、配線６１２は、アルキル基を含むＳｉＯｘ膜からなる絶縁層６１４に覆われるため、密着性のよいＴｉＮ膜が最表面となっている。絶縁層６１４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絶縁膜の他に、耐熱性が高く、平坦化性がよいものであれば、無機材料（酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素、窒化酸化珪素など）、感光性または非感光性の有機樹材料（有機樹脂材料）（ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、レジスト、ベンゾシクロブテンなど）、低誘電率であるＬｏｗ ｋ材料などの一種、もしくは複数種からなる膜、またはこれらの膜の積層などを用いることができる。
本実施形態では行わない場合を示すが、絶縁層６１４の形成後、絶縁層６１４に周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素のドーピング処理を行ってもよい。周期律１３族もしくは１５族の元素として、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉの元素を用いることができ、典型的にはリン（Ｐ）、ボロン（Ｂ）を用いる。ドーピング処理はイオンドープ法、プラズマドープ法もしくはイオン注入法で行えば良い。なお、端部をテーパー形状とすると、ドーピングしやすくなる。
周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素のドーピング処理によって、隔壁となる絶縁物６１４の添加領域６１８は、黒く着色する。よって、この隔壁をブラックマトリクスとしても用いることができる。
あるいは、隔壁となる絶縁膜を形成後に全面にわたって周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素をドーピングし、着色した後、パターニングを行っても良い。この場合、このドーピング工程では、第１の電極には周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素が添加されないので、添加濃度、添加領域の箇所などが自由に決定でき、設計の幅が広がる。
なお、信頼性を向上させるため、有機化合物を含む発光層６１９の形成前に真空加熱を行って脱気を行うことが好ましい。例えば、有機化合物材料の蒸着を行う前に、基板に含まれるガスを除去するために減圧雰囲気や不活性雰囲気で２００℃〜３００℃の加熱処理を行うことが望ましい。ここでは、層間絶縁膜と隔壁とを高耐熱性を有するＳｉＯｘ膜で形成しているため、高い加熱処理を加えても問題ない。従って、加熱処理による信頼性向上のための工程を十分行うことができる。
第１の電極６１３（添加領域６１７）の上には発光層６１９が形成される。具体的には、正孔注入層として２０ｎｍ厚の銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）膜を設け、その上に発光層として７０ｎｍ厚のトリス−８−キノリノラトアルミニウム錯体（Ａｌｑ3）膜を設けた積層構造としてもよい。Ａｌｑ3にキナクリドン、ペリレンもしくはＤＣＭ１といった蛍光色素を添加することで発光色を制御することができる。
但し、以上の例は発光層として用いることのできる有機発光材料の一例であって、これに限定する必要はまったくない。発光層、電荷輸送層または電荷注入層を自由に組み合わせて発光層（発光及びそのためのキャリアの移動を行わせるための層）を形成すれば良い。
次に、発光層６１９の上には導電膜からなる第２の電極６２０が設けられる。本実施形態では、第１の電極を陽極として、第２の電極を陰極として機能させるので、電極６２０としては、仕事関数の小さい材料（Ａｌ、Ａｇ、Ｌｉ、Ｃａ、またはこれらの合金ＭｇＡｇ、ＭｇＩｎ、ＡｌＬｉ、ＣａＦ2、またはＣａＮ）を用いればよい。本実施形態は、第２の電極６２０は陰極として機能し、陽極として機能する第１の電極６１３側から光を取り出す構造のため、第２の電極６２０はＡｌ、Ａｇ、Ｌｉ、Ｃａ、またはこれらの合金ＭｇＡｇ、ＭｇＩｎ、ＡｌＬｉからなる金属膜（膜厚５０ｎｍ〜２００ｎｍ）を用いることが好ましい。しかし、本発明は、この構成に限定されず、画素部のＴＦＴをｎチャネル型ＴＦＴとし、第１の電極６１３を陰極とし、第２の電極６２０を陽極とすることもできる。
第２の電極６２０を覆うようにしてパッシベーション膜６２１を設けることは有効である。パッシベーション膜としては、窒化珪素、酸化珪素、酸化窒化珪素（ＳｉＯＮ）、窒化酸化珪素（ＳｉＮＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化窒化アルミニウム（ＡｌＯＮ）、窒素含有量が酸素含有量よりも多い窒化酸化アルミニウム（ＡｌＮＯ）または酸化アルミニウム、ダイアモンドライクカーボン（ＤＬＣ）、窒素含有炭素膜（ＣＮ）を含む絶縁膜からなり、該絶縁膜を単層もしくは組み合わせた積層を用いることができる。また、シリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）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、もしくは置換基にフッ素、アルキル基、または芳香族炭化水素のうち少なくとも１種を有する材料を用いてもよい。
次いで、封止基板６２３をシール材６２４で貼り合わせて発光素子を封止する（図７参照。）。シール材６２４が耐熱性平坦化膜６０９（添加領域６１６）の端部を覆うように貼りあわせる。断面からの水分の侵入がシール材６２４によって遮断されるので、発光素子の劣化が防止でき、表示装置の信頼性が向上する。なお、シール材６２４で囲まれた領域には充填材６２２を充填する。本実施形態では、第１の電極６１３側から光を取り出す構造なため、充填材６２２は透光性を有する必要はないが、充填材６２２を透過して光を取り出す構造の場合は、透光性を有する必要がある。ここでは屈折率１．５０、粘度５００ｃｐｓ、ショアＤ硬度９０、テンシル強度３０００ｐｓｉ、Ｔｇ点１５０℃、体積抵抗１×１０15Ω・ｃｍ、耐電圧４５０Ｖ／milである高耐熱のＵＶエポキシ樹脂（エレクトロライト社製：２５００Ｃｌｅａｒ）を用いる。また、充填材６２２を一対の基板間に充填することによって、全体の透過率を向上させることができる。
こうして作製された表示装置は、耐熱性平坦化膜６０９（代表的にはシリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）との結合で骨格構造が構成されるＴＦＴの層間絶縁膜であり、後に発光素子の下地膜となる膜）の端部または開口部をテーパー形状とし、さらに、比較的原子半径の大きい周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素を添加することによって歪みを与え、表面（側壁を含む）を改質、または高密度化して水分や酸素の侵入を防止する構造として、表示装置の信頼性を向上させている。また、第１の電極６１３にも周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素を添加することによって、抵抗値などの物性を制御することもできる。
［実施形態４］
本実施形態を図９及び図１０を用いて詳細に説明する。
本実施形態を図９及び図１０を用いて詳細に説明する。
本実施形態では、耐熱性平坦化膜、及び隔壁（絶縁層）に対して、耐熱性平坦化膜、隔壁形成後にそれぞれ周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素のドーピング処理を行う。
実施形態１で説明したように、基板９００上に下地膜９０１ａ、９０１ｂを形成し、不純物領域９０３及び９０４を有する半導体層９０２を形成する。半導体層９０２上にゲート絶縁膜９０５を介してゲート電極である導電層９０６及び９０７を形成し、パッシベーション膜として絶縁膜９０８を形成する。そして、層間膜として、耐熱性平坦化膜９０９を形成する（図９（Ａ）参照。）。本実施形態においては、耐熱性平坦化膜９０９にシリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）との結合で骨格構造が構成される絶縁膜を用いる。
本実施形態においては、レジストからなるマスクを用いて耐熱性平坦化膜９０９にコンタクトホール（開口部）９３０を形成すると同時に周縁部の耐熱性平坦化膜を除去した後に、周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素を有するガス９１５を耐熱性平坦化膜９０９にドーピングし、添加領域９１６を形成する（図９（Ｂ）参照。）。
ドーピング処理はイオンドープ法、プラズマドープ法もしくはイオン注入法で行えば良い。周期律１３族もしくは１５族の元素として、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉの元素を用いることができ、典型的にはリン（Ｐ）、ボロン（Ｂ）を用いる。比較的原子半径の大きい周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素を添加することによって歪みを与え、表面（側壁を含む）を改質、または高密度化して水分や酸素の侵入を防止する。また、高密度化した部分（添加領域９１６）に含まれる周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素は、１×１０18〜５×１０21／ｃｍ3、代表的には２×１０19〜２×１０21／ｃｍ3の濃度範囲とする。なお、端部をテーパー形状とすると、耐熱性平坦化膜の側面にドーピングしやすくなる。
次に配線９１２を形成し、配線９１２と接するように第１の電極９１３を形成する（図９（Ｃ）参照。）。本実施形態では、ＴｉＮ、Ａｌ、ＴｉＮをこの順にそれぞれ１００、３５０、１００ｎｍで積層したのち、所望の形状にパターニングして、配線９１２を形成する。なお、ＴｉＮは、耐熱性平坦化膜との密着性が良好な材料の一つである。
本実施形態では、表示素子として発光素子を用い、発光素子からの光を第１の電極側から取り出す構造のため、第１の電極が透光性を有する。第１の電極として、透明導電膜を形成し、所望の形状にエッチングすることで第１の電極９１３を形成する。第１の電極９１３として、ＩＴＯ、ＩＺＯ、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ことができる。本実施形態では、第１の電極９１３としてＩＴSＯを用いている。ＩＴＳＯは、ベークを行ってもＩＴＯのように結晶化せず、アモルファス状態のままである。従って、ＩＴＳＯは、ＩＴＯよりも平坦性が高く、有機化合物を含む層が薄くとも陰極とのショートが生じにくい。第１の電極９１３は、その表面が平坦化されるように、ＣＭＰ法、ポリビニルアルコール系の多孔質体で拭浄し、研磨しても良い。またＣＭＰ法を用いた研磨後に、第１の電極９１３の表面に紫外線照射、酸素プラズマ処理などを行ってもよい。ここまでの工程についての詳細（材料、形成条件等）は実施形態１及び実施形態２を参照すればよい。
次に、第１の電極９１３の端部、配線９１２を覆う絶縁層９１４（バンク、隔壁、障壁、土手などと呼ばれる）を形成する（図９（Ｄ）参照。）。絶縁層９１４としては、塗布法により得られるＳＯＧ膜（例えば、アルキル基を含むＳｉＯｘ膜）を膜厚０．８μｍ〜１μｍの範囲で用いる。エッチングには、ドライエッチングとウェットエッチングのどちらかを用いることができるが、ここではＣＦ4とＯ2とＨｅの混合ガスを用いたドライエッチングにより絶縁層９１４を形成する。圧力は５Ｐａ、１５００Ｗで、ＣＦ4２５ｓｃｃｍ、Ｏ2２５ｓｃｃｍ、Ｈｅ５０ｓｃｃｍでドライエッチングを行う。このドライエッチングにおいて、アルキル基を含むＳｉＯｘ膜のエッチングレートは５００〜６００ｎｍ／ｍｉｎ、一方、ＩＴＳＯ膜のエッチングレートは１０ｎｍ／ｍｉｎ以下であり十分選択比が取れる。また、配線９１２は、アルキル基を含むＳｉＯｘ膜からなる絶縁層９１４に覆われるため、密着性のよいＴｉＮ膜が最表面となっている。絶縁層９１４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絶縁膜の他に、耐熱性が高く、平坦化性がよいものであれば、無機材料（酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素、窒化酸化珪素など）、感光性または非感光性の有機樹材料（有機樹脂材料）（ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、レジスト、ベンゾシクロブテンなど）、低誘電率であるＬｏｗ ｋ材料などの一種、もしくは複数種からなる膜、またはこれらの膜の積層などを用いることができる。
絶縁層９１４の形成後、第１の電極９１３及び絶縁層９１４に周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素のドーピング処理を行う。周期律１３族もしくは１５族の元素として、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉの元素を用いることができ、典型的にはリン（Ｐ）、ボロン（Ｂ）を用いる。ドーピング処理はイオンドープ法、プラズマドープ法もしくはイオン注入法で行えば良い。本実施形態では、周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素であるＢを有するガス９３５をドーピングし、添加領域９１７及び９１８を形成する（図１０(E)参照。）。本発明によって耐熱性平坦化膜及び絶縁物の添加領域９１７、９１８は高密度化した部分となる。比較的原子半径の大きい周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素を添加することによって歪みを与え、表面（側壁を含む）を改質、または高密度化して水分や酸素の侵入を防止する。また、添加領域に含まれる周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素は、１×１０18〜５×１０21／ｃｍ3、代表的には２×１０19〜２×１０21／ｃｍ3の濃度範囲とする。なお、端部をテーパー形状とすると、側面にドーピングしやすくなる。また、第１の電極９１３にも周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素を添加することによって、抵抗値などの物性を制御することもできる。
本発明による周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素のドーピング処理によって、隔壁となる絶縁層９１４の添加領域９１８は、黒く着色する。よって、この隔壁をブラックマトリクスとしても用いることができる。よって、本発明により、隔壁は、高密度化された汚染物質遮断物としての機能と、低透過率及び低反射率を有する光学特性的に良好なブラックマトリクスとしての機能を兼ね備えることができる。従って、低コストで歩留まりよく信頼性の高い表示装置を提供することができる。
本実施形態では、隔壁となる絶縁層を形成し、パターニングを行った後、第１の電極及び隔壁に周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素をドーピングしている例を示した。しかし、隔壁となる絶縁層を形成後に全面にわたって周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素をドーピングし、着色した後、パターニングを行っても良い。この場合、このドーピング工程では、第１の電極には周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素が添加されないので、添加濃度、添加領域の箇所などが自由に決定でき、設計の幅が広がる。
なお、信頼性を向上させるため、有機化合物を含む発光層９１９の形成前に真空加熱を行って脱気を行うことが好ましい。例えば、有機化合物材料の蒸着を行う前に、基板に含まれるガスを除去するために減圧雰囲気や不活性雰囲気で２００℃〜３００℃の加熱処理を行うことが望ましい。ここでは、層間絶縁膜と隔壁とを高耐熱性を有するＳｉＯｘ膜で形成しているため、高い加熱処理を加えても問題ない。従って、加熱処理による信頼性向上のための工程を十分行うことができる。
第１の電極９１３（添加領域９１７）の上には発光層９１９が形成される。具体的には、正孔注入層として２０ｎｍ厚の銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）膜を設け、その上に発光層として７０ｎｍ厚のトリス−８−キノリノラトアルミニウム錯体（Ａｌｑ3）膜を設けた積層構造としてもよい。Ａｌｑ3にキナクリドン、ペリレンもしくはＤＣＭ１といった蛍光色素を添加することで発光色を制御することができる。
但し、以上の例は発光層として用いることのできる有機発光材料の一例であって、これに限定する必要はまったくない。発光層、電荷輸送層または電荷注入層を自由に組み合わせて発光層（発光及びそのためのキャリアの移動を行わせるための層）を形成すれば良い。
次に、発光層９１９の上には導電膜からなる第２の電極９２０が設けられる。本実施形態では、第１の電極を陽極として、第２の電極を陰極として機能させるので、電極９２０としては、仕事関数の小さい材料（Ａｌ、Ａｇ、Ｌｉ、Ｃａ、またはこれらの合金ＭｇＡｇ、ＭｇＩｎ、ＡｌＬｉ、ＣａＦ2、またはＣａＮ）を用いればよい。本実施形態は、第２の電極９２０は陰極として機能し、陽極として機能する第１の電極９１３側から光を取り出す構造のため、第２の電極９２０はＡｌ、Ａｇ、Ｌｉ、Ｃａ、またはこれらの合金ＭｇＡｇ、ＭｇＩｎ、ＡｌＬｉからなる金属膜（膜厚５０ｎｍ〜２００ｎｍ）を用いることが好ましい。しかし、本発明は、この構成に限定されず、画素部のＴＦＴをｎチャネル型ＴＦＴとし、第１の電極９１３を陰極とし、第２の電極９２０を陽極とすることもできる。
第２の電極９２０を覆うようにしてパッシベーション膜９２１を設けることは有効である。パッシベーション膜としては、窒化珪素、酸化珪素、酸化窒化珪素（ＳｉＯＮ）、窒化酸化珪素（ＳｉＮＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化窒化アルミニウム（ＡｌＯＮ）、窒素含有量が酸素含有量よりも多い窒化酸化アルミニウム（ＡｌＮＯ）または酸化アルミニウム、ダイアモンドライクカーボン（ＤＬＣ）、窒素含有炭素膜（ＣＮ）を含む絶縁膜からなり、該絶縁膜を単層もしくは組み合わせた積層を用いることができる。また、シリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）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、もしくは置換基にフッ素、アルキル基、または芳香族炭化水素のうち少なくとも１種を有する材料を用いてもよい。
次いで、封止基板９２３をシール材９２４で貼り合わせて発光素子を封止する。シール材が耐熱性平坦化膜９０９（添加領域９１６）の端部を覆うように貼りあわせる。断面からの水分の侵入がシール材によって遮断されるので、発光素子の劣化が防止でき、表示装置の信頼性が向上する。なお、シール材で囲まれた領域には充填材９２２を充填する（図１０（Ｆ）参照。）。本実施形態では、第１の電極９１３側から光を取り出す構造なため、充填材９２２は透光性を有する必要はないが、充填材９２２を透過して光を取り出す構造の場合は、透光性を有する必要がある。ここでは屈折率１．５０、粘度５００ｃｐｓ、ショアＤ硬度９０、テンシル強度３０００ｐｓｉ、Ｔｇ点１５０℃、体積抵抗１×１０15Ω・ｃｍ、耐電圧４５０Ｖ／milである高耐熱のＵＶエポキシ樹脂（エレクトロライト社製：２５００Ｃｌｅａｒ）を用いる。また、充填材９２２を一対の基板間に充填することによって、全体の透過率を向上させることができる。
こうして作製された表示装置は、耐熱性平坦化膜９０９（代表的にはシリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）との結合で骨格構造が構成されるＴＦＴの層間絶縁膜であり、後に発光素子の下地膜となる膜）、絶縁層（隔壁）９１４において、その端部または開口部をテーパー形状とし、さらに、比較的原子半径の大きい周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素を添加することによって歪みを与え、表面（側壁を含む）を改質、または高密度化して水分や酸素の侵入を防止する構造として、表示装置の信頼性を向上させている。また、第１の電極９１３にも周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素を添加することによって、抵抗値などの物性を制御することもできる。
［実施形態５］
［実施形態５］
本実施形態では、第１の電極と配線との接続構造が異なる本発明の表示装置の例を図１１及び図１２を用いて説明する。
実施形態１で説明したように、基板１１００上に下地膜１１０１ａ、１１０１ｂを形成し、不純物領域１１０３及び１１０４を有する半導体層１１０２を形成する。半導体層１１０２上にゲート絶縁膜１１０５を介してゲート電極である導電層１１０６及び１１０７を形成し、パッシベーション膜として絶縁膜１１０８を形成する。そして、層間絶縁膜として、耐熱性平坦化膜１１０９を形成する（図１１（Ａ）参照。）。ここまでの工程についての詳細（材料、形成条件等）は実施形態１を参照すればよい。本実施形態においては、耐熱性平坦化膜１１０９にシリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）との結合で骨格構造が構成される絶縁膜を用いる。
レジストからなるマスクを用いて耐熱性平坦化膜１１０９にコンタクトホール（開口部）１１３０を形成すると同時に基板周縁部の耐熱性平坦化膜を除去する（図１１（Ｂ）参照。）。また基板周縁部の耐熱性平坦化膜は図１１のようにテーパー形状にエッチングしてもよい。
次に、耐熱性平坦化膜１１０９上に選択的に第１の電極１１１３を形成する。本実施形態では、表示素子として発光素子を用い、発光素子からの光を第１の電極側から取り出す構造のため、第１の電極が透光性を有する。透明導電膜を形成し、所望の形状にエッチングすることで第１の電極１１１３を形成する。第１の電極１１１３として、ＩＴＯ、ＩＺＯ、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ことができる。本実施形態では、第１の電極１１１３としてＩＴSＯを用いている。ＩＴＳＯは、ベークを行ってもＩＴＯのように結晶化せず、アモルファス状態のままである。従って、ＩＴＳＯは、ＩＴＯよりも平坦性が高く、有機化合物を含む層が薄くとも陰極とのショートが生じにくい。第１の電極１１１３は、その表面が平坦化されるように、ＣＭＰ法、ポリビニルアルコール系の多孔質体で拭浄し、研磨しても良い。本実施形態の第１の電極は、平坦性を有する耐熱性平坦化膜１１０９上に形成されるので、平坦性よく形成でき、かつ研磨処理などの表面処理も簡易に、十分に行うことができる。
第１の電極１１１３の形成後、第１の電極１１１３及び耐熱性平坦化膜１１０９の端部に周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素のドーピング処理を行う。周期律１３族もしくは１５族の元素として、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉの元素を用いることができ、典型的にはリン（Ｐ）、ボロン（Ｂ）を用いる。ドーピング処理はイオンドープ法、プラズマドープ法もしくはイオン注入法で行えば良い。本実施形態では、周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素であるＢを有するガス１１１５をドーピングし、添加領域１１１６及び１１１７を形成する（図１１(Ｄ)参照。）。本発明によって耐熱性平坦化膜端部及びコンタクトホール周辺の添加領域１１１６は高密度化した部分となる。比較的原子半径の大きい周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素を添加することによって歪みを与え、表面（側壁を含む）を改質、または高密度化して水分などの汚染物質の侵入を防止する。また、添加領域に含まれる周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素は、１×１０18〜５×１０21／ｃｍ3、代表的には２×１０19〜２×１０21／ｃｍ3の濃度範囲とする。なお、耐熱性平坦化膜の端部をテーパー形状とすると、側面にドーピングしやすくなる。また、第１の電極１１１３に周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素を添加することによって、抵抗値などの電気物性を制御することができる。
次に配線１１１２を、第１の電極１１１３と接するように形成する（図１２（Ｅ）参照。）。本実施形態では、ＴｉＮ、Ａｌ、ＴｉＮをこの順にそれぞれ１００、３５０、１００ｎｍで積層したのち、所望の形状にパターニングして、配線１１１２を形成する。なお、ＴｉＮは、耐熱性平坦化膜との密着性が良好な材料の一つである。また、本実施形態においては、配線１１１２のエッチング時のストッパーとして、先に形成する第１の電極１１１３を用いることができるので、別途エッチングストッパー膜を形成する必要がなく、工程数を簡略化できる。
次に、第１の電極１１１３の端部、配線１１１２を覆う絶縁層１１１４（バンク、隔壁、障壁、土手などと呼ばれる）を形成する。絶縁層１１１４としては、塗布法により得られるＳＯＧ膜（例えば、アルキル基を含むＳｉＯｘ膜）を膜厚０．８μｍ〜１μｍの範囲で用いる。エッチングには、ドライエッチングとウェットエッチングのどちらかを用いることができるが、ここではＣＦ4とＯ2とＨｅの混合ガスを用いたドライエッチングにより絶縁層１１１４を形成する。圧力は５Ｐａ、１５００Ｗで、ＣＦ4２５ｓｃｃｍ、Ｏ2２５ｓｃｃｍ、Ｈｅ５０ｓｃｃｍでドライエッチングを行う。このドライエッチングにおいて、アルキル基を含むＳｉＯｘ膜のエッチングレートは５００〜６００ｎｍ／ｍｉｎ、一方、ＩＴＳＯ膜のエッチングレートは１０ｎｍ／ｍｉｎ以下であり十分選択比が取れる。また、配線１１１２は、アルキル基を含むＳｉＯｘ膜からなる絶縁層１１１４に覆われるため、密着性のよいＴｉＮ膜が最表面となっている。絶縁層１１１４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絶縁膜の他に、耐熱性が高く、平坦化性がよいものであれば、無機材料（酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素、窒化酸化珪素など）、感光性または非感光性の有機樹材料（有機樹脂材料）（ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、レジスト、ベンゾシクロブテンなど）、低誘電率であるＬｏｗ ｋ材料などの一種、もしくは複数種からなる膜、またはこれらの膜の積層などを用いることができる。
絶縁物１１１４の形成後、第１の電極１１１３及び絶縁層１１１４に周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素のドーピング処理を行ってもよい。周期律１３族もしくは１５族の元素として、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉの元素を用いることができ、典型的にはリン（Ｐ）、ボロン（Ｂ）を用いる。ドーピング処理はイオンドープ法、プラズマドープ法もしくはイオン注入法で行えば良い。ドーピング処理を行うと、絶縁層１１１４の添加領域は高密度化し、表面（側壁を含む）を改質して水分などの汚染物質の侵入を防止できる。
また、周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素のドーピング処理によって、隔壁となる絶縁層１１１４の添加領域は、黒く着色する。よって、この隔壁をブラックマトリクスとしても用いることができる。よって、本発明により、隔壁は、高密度化された汚染物質遮断物としての機能と、低透過率及び低反射率を有する光学特性的に良好なブラックマトリクスとしての機能を兼ね備えることができる。従って、低コストで歩留まりよく信頼性の高い表示装置を提供することができる。
隔壁となる絶縁層を形成し、パターニングを行った後、第１の電極及び隔壁に周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素をドーピングしてもよいし、隔壁となる絶縁層を形成後に全面にわたって周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素をドーピングし、着色した後、パターニングを行っても良い。この場合、このドーピング工程では、第１の電極には周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素が添加されないので、添加濃度、添加領域の箇所などが自由に決定でき、設計の幅が広がる。
なお、信頼性を向上させるため、発光層（有機化合物を含む層）１１１９の形成前に真空加熱を行って脱気を行うことが好ましい。例えば、有機化合物材料の蒸着を行う前に、基板に含まれるガスを除去するために減圧雰囲気や不活性雰囲気で２００℃〜３００℃の加熱処理を行うことが望ましい。ここでは、層間絶縁膜と隔壁とを高耐熱性を有するＳｉＯｘ膜で形成しているため、高い加熱処理を加えても問題ない。従って、加熱処理による信頼性向上のための工程を十分行うことができる。
第１の電極１１１３（添加領域１１１７）の上には発光層１１１９が形成される。具体的には、正孔注入層として２０ｎｍ厚の銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）膜を設け、その上に発光層として７０ｎｍ厚のトリス−８−キノリノラトアルミニウム錯体（Ａｌｑ3）膜を設けた積層構造としてもよい。Ａｌｑ3にキナクリドン、ペリレンもしくはＤＣＭ１といった蛍光色素を添加することで発光色を制御することができる。
但し、以上の例は発光層として用いることのできる有機発光材料の一例であって、これに限定する必要はまったくない。発光層、電荷輸送層または電荷注入層を自由に組み合わせて発光層（発光及びそのためのキャリアの移動を行わせるための層）を形成すれば良い。
次に、発光層１１１９の上には導電膜からなる第２の電極１１２０が設けられる。本実施形態では、第１の電極を陽極として、第２の電極を陰極として機能させるので、第２の電極１１２０としては、仕事関数の小さい材料（Ａｌ、Ａｇ、Ｌｉ、Ｃａ、またはこれらの合金ＭｇＡｇ、ＭｇＩｎ、ＡｌＬｉ、ＣａＦ2、またはＣａＮ）を用いればよい。本実施形態は、第２の電極１１２０は陰極として機能し、陽極として機能する第１の電極１１１３側から光を取り出す構造のため、第２の電極１１２０はＡｌ、Ａｇ、Ｌｉ、Ｃａ、またはこれらの合金ＭｇＡｇ、ＭｇＩｎ、ＡｌＬｉからなる金属膜（膜厚５０ｎｍ〜２００ｎｍ）を用いることが好ましい。しかし、本発明は、この構成に限定されず、画素部のＴＦＴをｎチャネル型ＴＦＴとし、第１の電極１１１３を陰極とし、第２の電極１１２０を陽極とすることもできる。
第２の電極１１２０を覆うようにしてパッシベーション膜１１２１を設けることは有効である。パッシベーション膜としては、窒化珪素、酸化珪素、酸化窒化珪素（ＳｉＯＮ）、窒化酸化珪素（ＳｉＮＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化窒化アルミニウム（ＡｌＯＮ）、窒素含有量が酸素含有量よりも多い窒化酸化アルミニウム（ＡｌＮＯ）または酸化アルミニウム、ダイアモンドライクカーボン（ＤＬＣ）、窒素含有炭素膜（ＣＮ）を含む絶縁膜からなり、該絶縁膜を単層もしくは組み合わせた積層を用いることができる。また、シリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）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、もしくは置換基にフッ素、アルキル基、または芳香族炭化水素のうち少なくとも１種を有する材料を用いてもよい。
次いで、封止基板１１２３をシール材１１２４で貼り合わせて発光素子を封止する。シール材が耐熱性平坦化膜１１０９（添加領域１１１６）の端部を覆うように貼りあわせる（図１２（Ｆ）参照。）。断面からの水分の侵入がシール材によって遮断されるので、発光素子の劣化が防止でき、表示装置の信頼性が向上する。なお、シール材で囲まれた領域には充填材１１２２を充填する。本実施形態では、第１の電極１１１３側から光を取り出す構造なため、充填材１１２２は透光性を有する必要はないが、充填材１１２２を透過して光を取り出す構造の場合は、透光性を有する必要がある。ここでは屈折率１．５０、粘度５００ｃｐｓ、ショアＤ硬度９０、テンシル強度３０００ｐｓｉ、Ｔｇ点１５０℃、体積抵抗１×１０15Ω・ｃｍ、耐電圧４５０Ｖ／milである高耐熱のＵＶエポキシ樹脂（エレクトロライト社製：２５００Ｃｌｅａｒ）を用いる。また、充填材１１２２を一対の基板間に充填することによって、全体の透過率を向上させることができる。
こうして作製された表示装置は、耐熱性平坦化膜１１０９（代表的にはシリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）との結合で骨格構造が構成されるＴＦＴの層間絶縁膜であり、後に発光素子の下地膜となる膜）において、その端部または開口部をテーパー形状とし、さらに、比較的原子半径の大きい周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素を添加することによって歪みを与え、表面（側壁を含む）を改質、または高密度化して水分や酸素の侵入を防止する構造として、表示装置の信頼性を向上させている。また、第１の電極１１１３に周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素を添加することによって、抵抗値などの電気物性を制御し、発光効率や輝度などを向上させることもできる。
本実施例では、発明を実施するための最良の形態で説明した表示装置の作製工程について、図１、図２、図８を用いて説明する。
ガラスからなる基板１００の上に下地膜１０１として、プラズマＣＶＤ法により酸化窒化珪素膜を５０ｎｍ、酸化窒化珪素膜を１００ｎｍ形成する。
次いで、下地膜上に半導体膜を形成する。本実施例では半導体膜として、プラズマＣＶＤ法により非晶質珪素膜を５４ｎｍ形成した。本実施例ではこの非晶質珪素膜にレーザ結晶化法を行い、結晶化半導体層を形成する。非晶質珪素膜にレーザ光を照射する前に、窒素雰囲気下５００℃で１時間加熱することによって非晶質珪素膜の含有水素濃度を１×１０20ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以下にまで放出させる。
レーザ結晶化法は、レーザ光を半導体膜に照射する。用いるレーザは、パルス発振または連続発振の固体レーザ、気体レーザ、もしくは金属レーザが望ましい。なお、固体レーザとしてはＹＡＧレーザ、ＹＶＯ4レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ3レーザ、ガラスレーザ、ルビーレーザ、アレキサンドライドレーザ、Ｔｉ：サファイアレーザ等があり、気体レーザとしてはエキシマレーザ、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザ、ＣＯ2レーザ等があり、金属レーザとしてはヘリウムカドミウムレーザ、が挙げられる。
このようにして得られた結晶性半導体膜に対して、ＴＦＴのしきい値電圧を制御するために微量な不純物元素（ボロンまたはリン）のドーピングを行う。
第１のフォトマスクを作製し、フォトリソグラフィ法を用いたパターニング処理により、半導体層１０２を形成する。
半導体層１０２を覆うゲート絶縁膜１０５を形成する。本実施例では、プラズマＣＶＤ法により１１５ｎｍの厚さで酸化窒化珪素膜を形成する。
次いで、ゲート絶縁膜１０５上にゲート電極として用いる膜厚２０〜１００nmの第１の導電膜と、膜厚１００〜４００nmの第２の導電膜とを積層して形成する。本実例では、ゲート絶縁膜１０５上に第１の導電膜として膜厚３０nmの窒化タンタル膜、第２の導電膜として膜厚３７０nmのタングステン膜を順次積層して形成する。
次に、フォトリソグラフィ法を用いてレジストからなる第２のフォトマスクを形成し、電極及び配線を形成するための第１のエッチング処理を行う。ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma：誘導結合型プラズマ）エッチング法を用い、エッチング条件（コイル型の電極に印加される電力量、基板側の電極に印加される電力量、基板側の電極温度等）を適宜調節することにより、第１の導電膜及び第２の導電膜を所望のテーパー形状にエッチングすることができる。なお、エッチング用ガスとしては、Ｃｌ2、ＢＣｌ3、ＳｉＣｌ4もしくはＣＣｌ4などを代表とする塩素系ガス、ＣＦ4、ＳＦ6もしくはＮＦ3などを代表とするフッ素系ガス又はＯ2を適宜用いることができる。
第１のエッチング処理により第１の導電層と第２の導電層から成る第１の形状の導電層（第１の導電層と第２の導電層）を形成する。
次いで、レジストからなるマスクを除去せずに第２のエッチング処理を行う。ここでは、Ｗ膜を選択的にエッチングする。この時、第２のエッチング処理により第２の導電層を形成する。一方、第１の導電層は、ほとんどエッチングされず、第２の形状の導電層を形成する。よって導電膜１０６、導電膜１０７が形成される。本実施例では、導電層の形成をドライエッチングで行う。
次いで、レジストマスクを除去した後、第３のフォトマスクを用いてレジストマスクを新たに形成し、ここでは図示しないｎチャネル型ＴＦＴを形成するため、半導体にｎ型を付与する不純物元素（代表的にはリン（P）、または砒素（Ａｓ））を低濃度にドープするための第１のドーピング工程を行う。レジストマスクは、ｐチャネル型ＴＦＴとなる領域と、導電層の近傍とを覆う。この第１のドーピング工程によって絶縁膜を介してスルードープを行い、低濃度不純物領域を形成する。一つの発光素子は、複数のＴＦＴを用いて駆動させるが、ｐチャネル型ＴＦＴのみで駆動させる場合には、上記ドーピング工程は特に必要ない。
次いで、レジストマスクを除去した後、第４のフォトマスクを用いてレジストマスクを新たに形成し、半導体にｐ型を付与する不純物元素（代表的にはボロン（B））を高濃度にドープするための第２のドーピング工程を行う。この第２のドーピング工程によってゲート絶縁膜１０５を介してスルードープを行い、ｐ型の高濃度不純物領域１０３、１０４を形成する。
次いで、第５のフォトマスクを用いてレジストマスクを新たに形成し、ここでは図示しないｎチャネル型ＴＦＴを形成するため、半導体にｎ型を付与する不純物元素（代表的にはリン、またはＡｓ）を高濃度にドープするための第３のドーピング工程を行う。第３のドーピング工程におけるイオンドープ法の条件はドーズ量を１×１０13〜５×１０15/cm2とし、加速電圧を６０〜１００ｋｅＶとして行う。レジストマスクは、ｐチャネル型ＴＦＴとなる領域と、導電層の近傍とを覆う。この第３のドーピング工程によってゲート絶縁膜１０５を介してスルードープを行い、ｎ型の高濃度不純物領域を形成する。
以上までの工程で、それぞれの半導体層に不純物領域が形成される。
次いで、レジストからなるマスクを除去してパッシベーション膜として水素を含む絶縁膜１０８を形成する。本実施例では、スパッタリング法によって形成した窒化珪素を形成する。膜中にＡｒを含んでもよく、本実施例では膜中のＡｒは、濃度５×１０18〜５×１０20ａｔｏｍｓ／ｃｍ3程度である。
さらに、半導体層の水素化を行う。本実施例では、窒素雰囲気中で４１０℃で１時間熱処理を行い、半導体層を水素化する。
次いで、層間絶縁膜となる耐熱性平坦化膜１０９を形成する。耐熱性平坦化膜１０９としては、塗布法によって得られるシリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）との結合で骨格構造が構成される絶縁膜を用いる。
ここで、耐熱性平坦化膜１０９の形成手順は発明を実施するための最良の形態における実施形態１で説明したのでここでは省略する。
こうして耐熱性平坦化膜１０９を形成する。
パッシベーション膜として絶縁膜１１１を形成する（図１（Ａ）参照。）。本実施例では、プラズマＣＶＤ法によって窒化酸化珪素（ＳｉＮＯ）膜を膜厚１００ｎｍで形成する。この絶縁膜１１１は、後の工程で配線（ドレイン電極、またはソース電極とも用いられる。）１１２をパターニングする際、層間絶縁膜である耐熱性平坦化膜１０９を保護するためのエッチングストッパー膜として用いることができる。
次いで、レジストからなるマスクを用いて耐熱性平坦化膜１０９にコンタクトホール（開口部）１３０を形成すると同時に基板周縁部の耐熱性平坦化膜を除去する。本実施例では、まず、ゲート絶縁膜１０５と選択比が取れる条件でエッチング（ウェットエッチングまたはドライエッチング）を行う。本実施例では、ＣＦ4、Ｏ2、Ｈｅ、Ａｒとを用いる。ドライエッチングを行う際のエッチング条件は、ＣＦ4の流量を３８０ｓｃｃｍ、Ｏ2の流量を２９０ｓｃｃｍ、Ｈｅの流量を５００ｓｃｃｍ、Ａｒの流量を５００ｓｃｃｍ、ＲＦパワーを３０００Ｗ、圧力を２５Ｐａとする。
なお、ゲート絶縁膜１０５上に残渣を残すことなくエッチングするためには、１０〜２０％程度の割合でエッチング時間を増加させ、オーバーエッチングすると良い。さらにＣＦ4、Ｏ2、Ｈｅを用いて、ＣＦ4の流量を５５０ｓｃｃｍ、Ｏ2の流量を４５０ｓｃｃｍ、Ｈｅの流量を３５０ｓｃｃｍ、ＲＦパワーを３０００Ｗ、圧力を２５Ｐａとし、２回目のドライエッチングを行ってテーパー形状とすることもできる。耐熱性平坦化膜の端部におけるテーパー角θは、３０度を越え７５度未満とすることが望ましい。
ゲート絶縁膜１０５をエッチングし、ソース領域、ドレイン領域に達する開口部を形成する。本実施例では、開口部は、耐熱性平坦化膜１０９をエッチングした後、エッチングされた耐熱性平坦化膜１０９をマスクとして、ゲート絶縁膜１０５をエッチングし、開口部を形成する。エッチング用ガスにＣＨＦ3とＡｒを用いてゲート絶縁膜１０５のエッチング処理を行う。なお、半導体層上に残渣を残すことなくエッチングするためには、１０〜２０％程度の割合でエッチング時間を増加させると良い。以上の工程で、コンタクトホール１３０が形成される（図１（Ｂ）参照。）。
金属膜を形成し、金属膜をエッチングして各不純物領域とそれぞれ電気的に接続する配線１１２を形成する（図１（Ｃ）参照。）。本実施例では、ＴｉＮ、Ａｌ、ＴｉＮをこの順にそれぞれ１００、３５０、１００ｎｍで積層したのち、所望の形状にパターニングして、配線を形成する。なお、ＴｉＮは、耐熱性平坦化膜との密着性が良好な材料の一つである。加えて、ＴＦＴのソース領域またはドレイン領域とコンタクトを取るためにＴｉＮのＮ含有量は４４％より少なくすることが好ましい。
エッチングは、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma：誘導結合型プラズマ）エッチング法により、ＢＣｌ3とＣｌ2を用いて、エッチング条件は、コイル型の電極に印加される電力量４５０Ｗ、基板側の電極に印加される電力量１００Ｗ、圧力１．９Ｐａで行う。
以上のような工程により、ＴＦＴを備えたアクティブマトリクス基板が完成する。
次に、配線１１２と接するように、第１の電極（画素電極ともいう。）１１３を形成する。
本実施例では、表示素子として発光素子を用い、発光素子からの光を第１の電極側から取り出す構造のため、第１の電極１１３が透光性を有する。本実施例では、第１の電極１１３としてＩＴSＯを用いる。ＩＴＳＯは、ＩＴＯに酸化珪素が２〜１０重量％含まれたターゲットを用いてスパッタリング法で形成する。第１の電極１１３は、その表面が平坦化されるように、ＣＭＰ法、ポリビニルアルコール系の多孔質体で拭浄し、研磨しても良い。
次に、第１の電極１１３の端部、配線１１２を覆う絶縁層１１４（バンク、隔壁、障壁、土手などと呼ばれる）を形成する（図１（Ｄ）参照。）。絶縁層１１４としては、塗布法により得られるＳＯＧ膜（例えば、アルキル基を含むＳｉＯｘ膜）を膜厚０．８μｍ〜１μｍの範囲で用いる。エッチングには、ＣＦ4とＯ2とＨｅの混合ガスを用いたドライエッチングにより絶縁層１１４を形成する。圧力は５Ｐａ、１５００Ｗで、ＣＦ4２５ｓｃｃｍ、Ｏ2２５ｓｃｃｍ、Ｈｅ５０ｓｃｃｍでドライエッチングを行う。また、配線１１２は、アルキル基を含むＳｉＯｘ膜からなる絶縁物１１４に覆われるため、密着性のよいＴｉＮ膜が最表面となっている。
本発明では、耐熱性平坦化膜１０９の端部、第１の電極１１３及び絶縁層１１４に周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素のドーピング処理を行う。周期律１３族もしくは１５族の元素として、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉの元素を用いることができ、典型的にはリン（Ｐ）、ボロン（Ｂ）を用いる。ドーピング処理はイオンドープ法、プラズマドープ法もしくはイオン注入法で行えば良い。本実施例では、周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素であるＰを含むガス１２５をドーピングし、添加領域１１６、１１７、１１８を形成する（図２(E)参照。）。ドーピングは、１ｋＶ〜１５０ｋＶのエネルギー、好ましくは５０ｋＶ〜８０ｋＶのエネルギーで、ドーズ量１×１０14／ｃｍ2以上、好ましくは１×１０15〜１×１０16／ｃｍ2で行う。本実施例では、ドーズ量１×１０16／ｃｍ2で行う。
耐熱性平坦化膜及び隔壁に用いるアルキル基を含む酸化珪素（ＳｉＯｘ）膜中の水の量を測定した。測定は昇温脱離ガス分光法（Thermal Desorption Spectroscopy：ＴＤＳ）を用いた。ＴＤＳとは、測定対象の試料を加熱して温度毎に試料から放出されるガス分子を測定する分光法である。試料は、アルキル基を含む酸化珪素（ＳｉＯｘ）膜を形成し、レジストによるパターニングを行い、剥離液によってレジストを剥離した試料に本実例を適用した膜と、比較例として適用しなかった膜を用いた。剥離液として、２−アミノエタノールＨＯＣ2Ｈ4ＮＨ2（３０ｗｔ％）、グライコールエーテルＲ−（ＯＣＨ2）2ＯＨ（７０ｗｔ％）を成分とする剥離液を用いた。本実例を適用した膜には、形成後、周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素としてＰとＢをそれぞれドーズ量１×１０16／ｃｍ2でドーピングした。
測定結果を図２７に示す。本実例を適用した試料のＰドープしたものを白三角のドットで、Ｂドープしたものを白四角のドットで、比較例として適用しなかった試料を白丸のドットで示している。水分量は電流値の増減となって表れ８０〜１００℃付近で検出される水分は、膜中に含まれていた、また膜表面に付着していた水分が蒸発したものであり、２５０℃付近で検出される水分は膜が熱分解されることによって膜中から発生したものと考えられる。図２７で示す通り、本実例を適用しなかった比較例が、８０〜１００℃付近、及び２５０℃付近に高い水分値を検出しているのに対し、本実例を適用した膜においては検出される水分量が激減している。
本実例による膜の高密度化の効果を確認する他の方法として、膜中の水分量を二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）によって測定した。試料として、アルキル基を含む酸化珪素（ＳｉＯｘ）膜を形成し、２７０℃で一時間焼成した後、６５℃の重水に一時間浸した。本実例を適用した膜と、適用しない比較例と２種類の試料を測定した。本実例を適用した膜には焼成後、Ｐをドーズ量１×１０16／ｃｍ2でドーピングした。
測定結果を図２８に示す。横軸は試料表面からの深さであり、紙面向かって左から試料である膜、基板となっており、深さ約６３０ｎｍ付近の点線が試料である膜と基板の境界である。なお基板はガラス基板を用いた。本実例を適用した試料を黒丸のドットで、比較例として適用しなかった試料を白丸のドットでそれぞれ示している。本実例を適用しない比較例の膜では、深さ７００ｎｍ付近の基板領域に重水素のピークが検出されている。比較例の膜は、重水を透過させ、界面まで重水素が達してしまっている。しかし、本実例を適用した試料においては界面で重水素が検出されない。本実例を適用した膜が重水を透過していないことが分かる。
以上の結果より、本実例を適用した膜はＰまたはＢのドーピング処理によって、膜が高密度化、緻密化され、膜質が向上した事が確認できた。本実例を適用した膜は、透水性が低く、水分などの進入を防止することができるため、本発明を用いると、表示素子の劣化を防ぎ、より信頼性の高い表示装置を提供することができる。
また、本発明による第１の電極の電気特性の変化を調べるために、第１の電極のシート抵抗値を測定した。試料は、ＩＴＳＯ膜を用い、本実例を適用した膜と、比較例として適用しなかった膜を用いた。本実例を適用した膜には、形成後、周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素としてＰを電圧５０ｋＶで、Ｂを電圧８０ｋＶでそれぞれでドーピングした。
測定結果を図２４に示す。本実例を適用した試料のＰドープしたものを白三角のドットで、Ｂドープしたものを白四角のドットで、比較例として適用しなかった試料を白丸のドットで示している。比較例として周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素をドーピングしなかった膜と比較して、本実例の周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素をドーピングした膜は、そのシート抵抗に変化が見られた。Ｐをドープした膜もＢをドープした膜も、そのドーピングにおけるドーズ量が増加するにしたがって、比較例に対するシート抵抗の変化量は、大きくなった。
以上の結果より、第１の電極に、導電性を有す元素をドーピングするとその電気特性が変化することが確認できた。よって、本発明を適用すると、電極の電気特性を制御し、表示装置の発光効率や発光輝度などが向上するように作製することができる。
本発明によって耐熱性平坦化膜及び絶縁層の添加領域１１６、１１８は高密度化した部分となる。また、第１の電極の添加領域１１７においては、抵抗値などの電気特性を制御することができる。比較的原子半径の大きい周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素を添加することによって歪みを与え、表面（側壁を含む）を改質、または高密度化して水分や酸素の侵入を防止する。また、ドーピング処理自体のベーク効果により、水分を処理時に放出できる。添加領域に含まれる周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素は、１×１０18〜５×１０21／ｃｍ3、代表的には２×１０19〜２×１０21／ｃｍ3の濃度範囲とする。なお、端部をテーパー形状とすると、側面にドーピングしやすくなる。
本実施例では、信頼性を向上させるため、有機化合物を含む発光層１１９の形成前に真空加熱を行って脱気を行う。有機化合物材料の蒸着を行う前に、基板に含まれるガスを除去するために減圧雰囲気や不活性雰囲気で２００℃〜３００℃の加熱処理を行う。本実施例では、層間絶縁膜と隔壁とを高耐熱性を有する酸化珪素（ＳｉＯｘ）膜で形成しているため、高い加熱処理を加えても問題ない。従って、加熱処理による信頼性向上のための工程を十分行うことができる。
第１の電極１１３（添加領域１１７）の上には発光層１１９が形成される。本実施例では、第１の電極１１３を陽極として機能させるので、その上に、正孔注入層として２０ｎｍ厚の銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）膜を設け、その上に発光層として７０ｎｍ厚のトリス−８−キノリノラトアルミニウム錯体（Ａｌｑ3）膜を設けた積層構造とする。Ａｌｑ3にキナクリドン、ペリレンもしくはＤＣＭ１といった蛍光色素を添加することで発光色を制御することができる。
次に、発光層１１９の上には導電膜からなる第２の電極１２０が設けられる。本実施例では、第１の電極を陽極として、第２の電極を陰極として機能させるので、第２の電極１２０としては、仕事関数の小さい材料（Ａｌ、Ａｇ、Ｌｉ、Ｃａ、またはこれらの合金ＭｇＡｇ、ＭｇＩｎ、ＡｌＬｉ、ＣａＦ2、またはＣａＮ）を用いればよい。本実施例は、第２の電極１２０は陰極として機能し、陽極として機能する第１の電極１１３側から光を取り出す構造のため、第２の電極１２０はＡｌ、Ａｇ、Ｌｉ、Ｃａ、またはこれらの合金ＭｇＡｇ、ＭｇＩｎ、ＡｌＬｉからなる金属膜（膜厚５０ｎｍ〜２００ｎｍ）を用いることが好ましい。
本実施例では、第２の電極１２０を覆うようにしてパッシベーション膜１２１を設ける。本実施例では、珪素からなる円盤状のターゲットを用い、成膜室雰囲気を窒素雰囲気または窒素とアルゴンを含む雰囲気とすることによって窒化珪素膜を形成する。
次いで、封止基板１２３をシール材１２４で貼り合わせて発光素子を封止する。シール材が耐熱性平坦化膜１０９（添加され高密度化した添加領域１１６である）の端部を覆うように貼りあわせる。断面からの水分の侵入がシール材によって遮断されるので、発光素子の劣化が防止でき、表示装置の信頼性が向上する。なお、シール材で囲まれた領域には充填材１２２を充填する（図２（Ｆ）参照。）。本実施例では、第１の電極１１３側から光を取り出す構造なため、充填材１２２は透光性を有する必要はないが、充填材１２２を透過して光を取り出す構造の場合は、透光性を有する必要がある。代表的には可視光硬化、紫外線硬化または熱硬化のエポキシ樹脂を用いればよい。ここでは屈折率１．５０、粘度５００ｃｐｓ、ショアＤ硬度９０、テンシル強度３０００ｐｓｉ、Ｔｇ点１５０℃、体積抵抗１×１０15Ω・ｃｍ、耐電圧４５０Ｖ／milである高耐熱のＵＶエポキシ樹脂（エレクトロライト社製：２５００Ｃｌｅａｒ）を用いる。また、充填材１２２を一対の基板間に充填することによって、全体の透過率を向上させることができる。
ここで、図８に、表示装置周縁部端部を非透水性の保護膜で覆った例を示す。周縁部以外の部分は、先述した本実施例の図２（Ｆ）と同一であるのでここでは詳細な説明は省略する。
図８において、８００はＴＦＴ、８１７は周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素の添加された第１の電極８１７、８１９は発光層、８２０は第２の電極、８２１はパッシベーション膜、８２２は充填剤、８２３は封止基板、８２４はシール材である。周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素をドーピングされ高密度化された耐熱性平坦化膜における添加領域８１６の外周を覆って非透水性の保護膜８３０を形成する。本実施例においては、非透水性の保護膜８３０は金属層を用いる。非透水性の保護膜８３０は、ソース電極またはドレイン電極と同時形成してもよいし、別途パターン形成してもよい。
ただし、金属層を用いる場合、端子電極に接続する引き回し配線の部分は、非透水性の保護膜８３０で覆わないものとする。そのときは、引き回し配線を用いて、端部を覆う様にするとよい。
非透水性の保護膜は導電性薄膜、絶縁性薄膜から選ばれた一種、または複数種からなる膜を用いてもよい。導電性薄膜としてはＡｌ、Ｔｉ、Ｍｏ、ＷもしくはＳｉの元素から選ばれた一種、または複数種からなる膜を用いてもよい。絶縁性薄膜としては窒化珪素、酸化珪素、窒化酸化珪素、窒化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、窒化酸化アルミニウム、酸化アルミニウム、ダイアモンドライクカーボン（ＤＬＣ）、窒素含有炭素膜（ＣＮ）から選ばれた一種、または複数種からなる膜を用いてもよい。
また、耐熱性平坦化膜において、段差のある端部の側面を非透水性の保護膜８３０で覆っているが、テーパー形状としているため、カバレッジが良好である。さらに耐熱性平坦化膜の表面には周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素が添加されており、高密度化した部分７１６が形成されているため、金属層との密着性も良好である。
本実施例は、周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素が添加され、且つ、テーパー形状とした端部の側面を非透水性の保護膜で覆うことによって、さらに水分などの侵入を防止することができる。
また、図８の実施例は最良の形態における実施形態１乃至５と自由に組み合わせることができる。
本実施例で作製される表示装置を図１７及び図２０を用いて、より詳細に説明する。
図２０に本発明の表示装置の概略上面図を示す。１５００は素子基板、１５０１はソース線駆動回路、１５０２、１５０３はゲート線駆動回路、１５０４は封止基板、１５０５はシール材、１５０６は画素部、１５０７は走査線、１５０８は信号線、１５０９はＦＰＣ、１５１０、１５１１、１５１２は配線、１５２０は保護回路である。また図２０において、線Ｂ―Ｂ‘による断面図を図１７に示す。１７００は素子基板、１７０１、１７０２、１７０３はＴＦＴ、１７０４は第１の電極、１７０５は発光層、１７０６は第２の電極、１７０７はパッシベーション膜、１７０８は充填材、１７０９はシール材、１７１０は耐熱性平坦化膜、１７１１は隔壁、１７１２は封止基板、１７２０は絶縁膜、１７３０は配線、１７４０、１７４１は端子電極、１７４２は異方性導電膜、１７４３はＦＰＣである。
前述の端子部に接続する引き回し配線の部分を示す断面図を図１８に示す。１８００は素子基板、１８０３はＴＦＴ、１８０４は第１の電極、１８０５は発光層、１８０６は第２の電極、１８０７はパッシベーション膜、１８０８は充填材、１８０９はシール材、１８１０は耐熱性平坦化膜、１８１１は隔壁、１８１２は封止基板、１８２０は絶縁膜、１８３０は引き回し配線、１８４０、１８４１は端子電極、１８４２は異方性導電膜、１８４３はＦＰＣである。本実施例の表示装置は、周縁部及び端子部において配線が、高密度化された端部をさらに覆うように形成されているので、外部からの水の進入を遮断し、表示素子の劣化を防ぐ効果があり、より信頼性が高い。
本実施例では、上記のような回路で形成するが、本発明はこれに限定されず、パッシブマトリクス回路でもアクティブマトリクス回路であってもよく、周辺駆動回路としてＩＣチップをＣＯＧ方式やＴＡＢ方式によって実装したものでも、一体形成したものでもよい。また、ゲート線駆動回路、ソース線駆動回路は複数であっても単数であっても良い。
保護回路１５２０の拡大図を図２０に示す。本実施例の保護回路は、配線を矩形にして、配線間で容量を形成し、静電気をブロックして静電破壊などの表示装置への不良を防止することができる。保護回路は、本実施例に限定されず、ＴＦＴや容量、ダイオードなどを適宜組み合わせて用いればよい。保護回路により、表示装置の信頼性はさらに向上する。
また、本実施例は、表示素子として発光素子を用いたが、表示素子として液晶を用いた液晶表示素子を用いても良い。液晶表示素子であっても、本発明により膜質が改良され高密度化された層間膜や隔壁（スペーサー）によって水等の汚染物質が遮断されるので、表示装置外部から進入する汚染物質はもちろん、層間膜や隔壁内部にある水分やガスが放出するのを防ぐことができる。よって、水分等から引き起こされる液晶表示素子の劣化、配線等の劣化などの表示装置の劣化を防ぐことができる。なお、添加によって着色された層間膜または隔壁は、発光表示装置同様、良好なブラックマトリクスとして用いることができる。また、画素電極に不活性元素、Ｏ、Ｎ、Ｃ、ＳｉまたはＧｅから選ばれた一種または複数種を添加することにより、電極の電気特性を制御し、発光効率や輝度を向上することができる。
こうして作製された表示装置は、耐熱性平坦化膜１０９（代表的にはシリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）との結合で骨格構造が構成されるＴＦＴの層間絶縁膜であり、後に発光素子の下地膜となる膜）、絶縁層（隔壁）１１４において、端部または開口部をテーパー形状とし、さらに、比較的原子半径の大きい周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素を添加することによって歪みを与え、表面（側壁を含む）を改質、または高密度化して水分や酸素の侵入を防止する構造として、表示装置の信頼性を向上させている。また、第１の電極にも周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素を添加することによって、抵抗値などの物性を制御することもできる。
本実施例では、実施例１で作製した表示装置において、上面出射型、両面出射型の例を、図１３及び図１６を用いて説明する。
図１３において、１３００は素子基板、１３０１、１３０２、１３０３はＴＦＴ、１３０４は第１の電極、１３０５は発光層、１３０６は第２の電極、１３０７は透明導電膜、１３０８は充填材、１３０９はシール材、１３１０は耐熱性平坦化膜、１３１１は隔壁、１３１２は封止基板、１３２０は絶縁膜、１３３０は配線、１３４０、１３４１は端子電極、１３４２は異方性導電膜、１３４３はＦＰＣである。
図１３の発光表示装置は、両面出射型であり、矢印の方向に上下両面出射する構造である。なお本実施例では、透明導電膜を成膜し、所望の形状にエッチングすることで第１の電極１３０４を形成する。第１の電極１３０４として、ＩＴＯ、ＩＺＯ、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ことができる。第１の電極１３０４として上記透明導電膜の他に、窒化チタン膜またはチタン膜を用いても良い。この場合、透明導電膜を成膜した後に、窒化チタン膜またはチタン膜を、光が透過する程度の膜厚（好ましくは、５ｎｍ〜３０ｎｍ程度）で成膜する。本実施形態では、第１の電極１３０４としてＩＴSＯを用いている。
次に、発光層１３０５の上には導電膜からなる第２の電極１３０６が設けられる。第２の電極１３０６としては、仕事関数の小さい材料（Ａｌ、Ａｇ、Ｌｉ、Ｃａ、またはこれらの合金ＭｇＡｇ、ＭｇＩｎ、ＡｌＬｉ、ＣａＦ2、またはＣａＮ）を用いればよい。本実施例では、発光が透過するように、第２の電極１３０６として膜厚を薄くした金属薄膜（ＭｇＡｇ：膜厚１０ｎｍ）と、透明導電膜１３０７として、膜厚１００ｎｍのＩＴＳＯとの積層を用いる。ＩＴＳＯ膜は、インジウム錫酸化物に１〜１０[％]の酸化珪素（ＳｉＯ2）を混合したターゲットを用い、Ａｒガス流量を１２０ｓｃｃｍ、Ｏ2ガス流量を５ｓｃｃｍ、圧力を０．２５Ｐａ、電力３．２ｋＷとしてスパッタ法により成膜する。そして、ＩＴＳＯ膜の成膜後、２００℃、１時間の加熱処理を行う。透明導電膜１３０７として（ＩＴＯ（酸化インジウム酸化スズ合金）、酸化インジウム酸化亜鉛合金、酸化亜鉛、酸化スズまたは酸化インジウムなど）などを用いることができる。
図１３に示した構造とした場合、発光素子から発した光は、第１の電極１３０４側、第２の電極１３０６、１３０７側両方から、透過して出射される。
図１３に示した表示装置は、耐熱性平坦化膜１３１０の端部、第１の電極１３０４である透明導電膜及び隔壁１３１１に周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素がドーピングされている。図１３に示した表示装置の隔壁１３１１を形成し、周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素をドーピング処理するまでは、実施形態１で説明した図２（Ｅ）の表示装置と同一であるので、参照することができる。
図１６の発光表示装置は、片面出射型であり、矢印の方向に上面出射する構造である。図１６において、１６００は素子基板、１６０１、１６０２、１６０３はＴＦＴ、１６１３は反射性を有する金属膜、１６０４は第１の電極、１６０５は発光層、１６０６は第２の電極、１６０７は透明導電膜、１６０８は充填材、１６０９はシール材、１６１０は耐熱性平坦化膜、１６１１は隔壁、１６１２は封止基板、１６２０は絶縁膜、１６３０は配線、１６４０、１６４１は端子電極、１６４２は異方性導電膜、１６４３はＦＰＣである。この場合、前述の図１３で示した両面出射型の発光表示装置において、第１の電極１３０４の下に、反射性を有する金属膜１６１３を形成する。反射性を有する金属膜１６１３の上に陽極として機能する透明導電膜１６０４を形成する。金属膜１６１３としては、反射性を有すればよいので、Ｔａ、Ｗ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｃｕなどを用いればよい。本実施例では、ＴｉＮ膜を用いる。
発光層１６０５の上には導電膜からなる第２の電極１６０６が設けられる。第２の電極１６０６としては、陰極として機能させるので仕事関数の小さい材料（Ａｌ、Ａｇ、Ｌｉ、Ｃａ、またはこれらの合金ＭｇＡｇ、ＭｇＩｎ、ＡｌＬｉ、ＣａＦ2、またはＣａＮ）を用いればよい。本実施例では、発光が透過するように、電極１６０６として膜厚を薄くした金属薄膜（ＭｇＡｇ：膜厚１０ｎｍ）と、透明導電膜１６０７として、膜厚１１０ｎｍのＩＴＳＯとの積層を用いる。透明導電膜１６０７として（ＩＴＯ（酸化インジウム酸化スズ合金）、酸化インジウム酸化亜鉛合金、酸化亜鉛、酸化スズまたは酸化インジウムなど）などを用いることができる。
図１６に示した表示装置は、耐熱性平坦化膜１６１０、第１の電極である透明導電膜１６０４及び隔壁１６１１に周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素がドーピングされている。図１６に示した表示装置の隔壁１６１１を形成し、周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素をドーピング処理するまでは、実施形態４で説明した図１０（Ｅ）の表示装置と同一であるので、参照することができる。
図１６に示した構造とした場合、発光素子から発した光は、反射性を有する金属膜１６１３で反射され、電極１６０６、透明導電膜１６０７等を透過して上方へ出射される。よって、耐熱性平坦化膜１６１０を通過させ、光を取り出すことがないので、周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素を耐熱性平坦化膜１６１０にも十分に添加することができる。ＴＦＴの電極を形成するコンタクトホール周辺にも周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素を添加し、高密度化して膜質を改善できるので、たとえ配線のカバレッジが悪く配線に断線が起きたとしても、水分を遮断する事ができる。よって、表示素子の水分による劣化を防ぎ、より信頼性の高い表示装置を提供することができる。
こうして作製された表示装置は、耐熱性平坦化膜（代表的にはシリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）との結合で骨格構造が構成されるＴＦＴの層間絶縁膜であり、後に発光素子の下地膜となる膜）、絶縁層（隔壁）において、端部または開口部をテーパー形状とし、さらに、比較的原子半径の大きい周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素を添加することによって歪みを与え、表面（側壁を含む）を改質、または高密度化して水分や酸素の侵入を防止する構造として、表示装置の信頼性を向上させている。また、第１の電極にも周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素を添加することによって、抵抗値などの物性を制御することもできる。
本実施例では、逆スタガ型ＴＦＴの一例を図１４に示す。ＴＦＴ以外の部分は、最良の形態における実施形態１及び実施例１で示した図１７と同一であるのでここでは詳細な説明は省略する。また、図１７においては耐熱性平坦化膜の上にパッシベーション膜を形成している。本実施例では形成しない例を示すが、勿論このパッシベーション膜を本実施例においても形成しても良い。
図１４に示すＴＦＴはチャネルストップ型である。１４００は素子基板、１４０１、１４０２は駆動回路部のＴＦＴであり、ゲート電極１４０３上に、ゲート絶縁膜１４０４、非晶質半導体膜からなる半導体層１４０５、ｎ＋層１４０７、金属層１４０８が積層形成されており、半導体層１４０５のチャネル形成領域となる部分上方にチャネルストッパー１４０６が形成されている。また、ソース電極またはドレイン電極１４１１が形成されている。１４０９は絶縁膜、１４１２は第１の電極、１４１３は発光層、１４１４は第２の電極、１４１６はパッシベーション膜、１４１７は充填材、１４１８はシール材、１４１０は耐熱性平坦化膜、１４１５は隔壁、１４１９は封止基板、１４３０は配線、１４４０、１４４１は端子電極、１４４２は異方性導電膜、１４４３はＦＰＣである。
また、図１５に示すＴＦＴはチャネルエッチ型である。７００は素子基板、、７０１、７０２は駆動回路部のＴＦＴであり、ゲート電極７０３上に、ゲート絶縁膜７０４、非晶質半導体膜からなる半導体層７０５、ｎ＋層７０６、金属層７０７が積層形成されており、半導体層７０５のチャネル形成領域となる部分は薄くエッチングされている。また、ソース電極またはドレイン電極７０９が形成されている。７０８は絶縁膜、７１２は第１の電極、７１３は発光層、７１４は第２の電極、７１６はパッシベーション膜、７１９は充填材、７１８はシール材、７１０は耐熱性平坦化膜、７１５は隔壁、７１７は封止基板、７３０は配線、７４０、７４１は端子電極、７４２は異方性導電膜、７４３はＦＰＣである。
また、非晶質半導体膜に代えて、非晶質と結晶構造（単結晶、多結晶を含む）の中間的な構造を有し、自由エネルギー的に安定な第３の状態を有する半導体であって、短距離秩序を持ち格子歪みを有する結晶質な領域を含んでいるセミアモルファス半導体膜（微結晶半導体膜、マイクロクリスタル半導体膜とも呼ばれる）も用いることができる。セミアモルファス半導体膜の作製方法としては、珪化物気体をグロー放電分解（プラズマＣＶＤ）して形成する。珪化物気体としては、ＳｉＨ4、その他にもＳｉ2Ｈ6、ＳｉＨ2Ｃｌ2、ＳｉＨＣｌ3、ＳｉＣｌ4、ＳｉＦ4などを用いることが可。この珪化物気体をＨ2、又は、Ｈ2とＨｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｎｅから選ばれた一種または複数種の希ガス元素で希釈しても良い。希釈率は２〜１０００倍の範囲。圧力は概略０．１Ｐａ〜１３３Ｐａの範囲、電源周波数は１ＭＨｚ〜１２０ＭＨｚ、好ましくは１３ＭＨｚ〜６０ＭＨｚ。基板加熱温度は３００℃以下でよく、好ましくは１００〜２５０℃。膜中の不純物元素として、酸素、窒素、炭素などの大気成分の不純物は１×１０20/cm3以下とすることが望ましく、特に、酸素濃度は５×１０19/cm3以下、好ましくは１×１０19/cm3以下とする。なお、セミアモルファス半導体膜を活性層としたＴＦＴの電界効果移動度μは、１〜１０cm2/Vsecである。
本実施例の図１４、図１５の逆スタガ型ＴＦＴは半導体膜に非結晶半導体膜を用いてる。よって、本実施例の画素部におけるＴＦＴはｎチャネル型ＴＦＴであり、第１の電極（画素電極）１４１２、７１２を陰極として機能させ、第２の電極１４１４、７１４を陽極として機能させる。本実施例では、第１の電極と第２の電極に透明導電層であるＩＴＳＯを用い、第１の電極（ＩＴＳＯ）上に、電子注入層（ベンゾオキサゾール誘導体（ＢｚＯＳ）にＬｉを添加したＢｚＯＳ−Ｌｉ）、電子輸送層（Ａｌｑ）、発光層（キナクリドン誘導体（ＤＭＱｄ）をドープしたＡｌｑ）、正孔輸送層（４，４'−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］−ビフェニル（α−ＮＰＤ））、正孔注入層（モリブデン酸化物（ＭｏＯｘ））、第２の電極（ＩＴＳＯ）を積層する。陽極、陰極、発光層を形成する電子注入層、電子輸送層、発光層、正孔輸送層、正孔注入層などの材料は、本実施例に限定されず、適宜選択し、組み合わせればよい。
本実施例の表示装置の画素部上面図を図２９（Ａ）に、回路図を図２９（B）に示す。２９０１、２９０２はTFT、２９０３は発光素子、２９０４は容量、２９０５はソース線、２９０６はゲート線、２９０７は電源線、２９０８は、２９０３を構成する第１の電極（画素電極）とソース電極層又はドレイン電極層とを接続する接続電極である。
こうして作製された表示装置は、耐熱性平坦化膜（代表的にはシリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）との結合で骨格構造が構成されるＴＦＴの層間絶縁膜であり、後に発光素子の下地膜となる膜）、絶縁層（隔壁）において、端部または開口部をテーパー形状とし、さらに、比較的原子半径の大きい周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素を添加することによって歪みを与え、表面（側壁を含む）を改質、または高密度化して水分や酸素の侵入を防止する構造として、表示装置の信頼性を向上させている。また、第１の電極にも周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素を添加することによって、抵抗値などの物性を制御することもできる。
本実施例では、本発明によるブラックマトリクスを用いる表示装置について詳細する。
発光素子を表示素子に用いた表示装置には、複数色を表示するため、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の画素を有している。これらの画素間にはブラックマトリクス（遮光膜ともいう）と呼ばれる黒色の薄膜が配置されている。このブラックマトリクスの目的は、ＴＦＴの光による劣化を防ぐ、マトリクス方式の隣り合う電極からの漏れ光を防ぐ、視覚的に鮮明度を向上させる、などである。
従来では、Ｃｒ薄膜をエッチングしたＣｒブラック、染料または顔色で着色した感光性樹脂層、及びエッチング可能なポリマーに黒色顔料を分散した膜などが用いられるのが一般的である。しかし、金属Ｃｒは有毒であり様々な面で使用の規制が始められており、また樹脂によるブラックマトリクスにおいても十分な光学的性能を満たすまでに至っておらず、問題点も多い。よって、反射率、透過率が低く（純粋な黒に近い）、かつ加工の容易な（エッチングが容易な）膜が求められている。
本発明の表示装置は、実施するための最良の形態における実施形態１乃至４、実施例１乃至３においてそれぞれ図を用いて説明したように、表示装置を構成する隔壁に周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素をドーピング処理によって添加する。比較的原子半径の大きい周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素を添加することによって歪みを与え、表面（側壁を含む）を改質、または高密度化して水分や酸素の侵入を防止する構造として、表示装置の信頼性を向上させている。
本発明により、周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素を隔壁に用いるアルキル基を含む酸化珪素（ＳｉＯｘ）膜、ポリイミド、アクリルなどの有機材料を有する膜にドーピングすると、その膜の透過率が変化する。よって、本発明により、膜の透過率を制御し、黒色化させ表示装置のブラックマトリクスとして用いることができる。
隔壁として用いるアルキル基を含む酸化珪素（ＳｉＯｘ）膜の透過率及び反射率を測定した。試料は、アルキル基を含む酸化珪素（ＳｉＯｘ）膜を形成し、レジストによるパターニングを行い、剥離液によってレジストを剥離した試料に本実例を適用した膜と、比較例として適用しなかった膜を用いた。剥離液として、２−アミノエタノールＨＯＣ2Ｈ4ＮＨ2（３０ｗｔ％）、グライコールエーテルＲ−（ＯＣＨ2）2ＯＨ（７０ｗｔ％）を成分とする剥離液を用いた。本実例を適用した膜には、形成後、周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素としてＰまたはＢをそれぞれドーズ量１×１０16／ｃｍ2でドーピングし、２種類の試料を作製した。
測定結果を図３０、図２３に示す。本実例を適用しなかった比較例の膜では、透過率は波長約４００〜８００ｎｍの可視領域にかけて透過率が９０％以上であるのに対し、本実例を適用し周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素であるＰまたはＢをドーピングした膜では透過率が低下している。
また、反射率は、全試料とも同可視領域において、２０％以下という低い反射率を示し、周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素をドーピングしても反射率は低いままである。
以上のことから、本発明におり有機材料は着色し、透過率が低下する。しかし反射率は、低いままであることが確認できた。よって、本発明を適用した有機膜は、良好なブラックマトリクスとして用いることができる。さらに、有機膜であるため、安全でかつ加工もし易い。従って、本発明を用いることによって、隔壁は、高密度化し、水分等を遮断する効果を備えるだけでなく、加工しやすく、光学特性としても良好なブラックマトリクスとしての機能も兼ね備えることができる。
実施するための最良の形態における実施形態１乃至４、実施例１乃至３においてそれぞれ図を用いて説明した表示装置では、隔壁となる絶縁物を形成し、パターニングを行った後、第１の電極及び隔壁に周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素をドーピングしている例を示した。しかし、隔壁となる絶縁膜を形成後に全面にわたって周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素をドーピングし、着色した後、パターニングを行っても良い。この場合、このドーピング工程では、第１の電極には周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素が添加されないので、添加濃度、添加領域の箇所などが自由に決定でき、設計の幅が広がる。
従って、本発明により、少ない工程数かつ、低コストで歩留まりよく信頼性の高い表示装置を提供することができる。
本実施例では、本発明の他の表示装置について図２０、図２５及び図２６を用いて説明する。
図２０は本発明の表示装置の上面図の一例である。端子部１５０９、１５１２、と画素部１５０６とは、配線１５１０や１５１１などによる引き回し配線によって接続されている。図２０における線Ａ―Ａ'による断面図の例を図２５に示す。３５００は素子基板、３５０３はＴＦＴ、３５０４は第１の電極、３５０５は発光層、３５０６は第２の電極、３５０７はパッシベーション膜、３５０８は充填材、３５０９はシール材、３５１０は耐熱性平坦化膜、３５１１は隔壁、３５１２は封止基板、３５２０は絶縁膜（パッシベーション膜）である。本発明による周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素によるドーピング処理によって高密度化した箇所は３５１６のように点線で示されている。耐熱性平坦化膜３５１０の、高密度化した端部３５１６は、引き回し配線３５３０ｃで覆われており一層水分遮断効果を高めている。引き回し配線は、３５３０ａ、３５３０ｂ、３５３０ｃと３本示したが、本発明はこれに限定されない。３５３０ａ、３５３０ｂ、３５３０ｃは絶縁層からなる３５３１を介して、形成されている。
図２６に本発明の表示装置の他の例を示す。３６００は素子基板、３６０３はＴＦＴ、３６０４は第１の電極、３６０５は発光層、３６０６は第２の電極、３６０７はパッシベーション膜、３６０８は充填材、３６０９はシール材、３６１０は耐熱性平坦化膜、３６１１は隔壁、３６１２は封止基板、３６２０は絶縁膜（パッシベーション膜）である。本発明による周期律１３族もしくは１５族から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素によるドーピング処理によって高密度化した箇所は３６１６のように点線で示されている。耐熱性平坦化膜３６１０の、高密度化した端部３６１６は、引き回し配線３６３０ｃで覆われており一層水分遮断効果を高めている。引き回し配線は、３６３０ａ、３６３０ｂ、３６３０ｃと３本示したが、本発明はこれに限定されない。図２６における表示装置いおいて、３本の引き回し配線は絶縁層を介しておらず、間にシール材３６０９を介している。
図２６における表示装置では、耐熱性平坦化膜３６１０の端部３６１６のテーパー角度を比較的小さくする必要がある。これは、テーパー角が大きいと、その上に配線となる導電膜を形成した後、エッチングにより配線パターンにパターニングする際、そのテーパー状の端部３６１６に、導電膜がエッチング残りとして残ってしまう危険があるからである。導電膜が耐熱性平坦化膜端部に残ってしまうと配線ショートなどの不良が発生してしまう。
ウエットエッチング等の等方性のエッチングによりエッチングを行うことが可能であれば、エッチングの際のマージンとある程度の膜厚があれば簡単にテーパー形状を得ることができる。
本実施例においては、異方性のドライエッチングにおいて、絶縁膜に所望のテーパー角の比較的小さなテーパー形状を形成する方法について説明する。
フォトリソグラフィによりマスクを形成する際に、テーパー形状を形成したい部分のフォトマスクの端部に、露光の際に使用する露光装置における解像度の限界より細い幅のスリットを形成する。露光装置の解像度より細い幅のスリット及びパターンを介して露光されたレジストなどのマスク材料はその部分において完全には露光されず現像液で露光部分を除去した後も膜厚の減少したマスクが残存する。
このように露光装置の露光解像度以下の幅のスリットもしくは孔をフォトマスクに形成することで、レジスト等の感光性のマスク材料における非露光部分と完全露光部分の間に上記のような不完全露光部分を設けることでエッチング用マスクの端面にテーパー形状を形成することができる。
このテーパー形状を有するエッチング用マスクを使用し、下層の目的物と当該マスク両方をエッチングするような条件でドライエッチングに代表される異方性のエッチングを行うと、目的物をエッチングすると同時にエッチング用マスクはその膜厚が薄い所から消失して行き、エッチング用マスクが消失したことで新たにエッチング雰囲気に曝された目的物が順次エッチングされることによりほぼエッチング用マスクの形状を反映した所望の形状の目的物を得ることができる。
これにより、その端面にテーパー形状を有するエッチング用マスクを用いることで端面に同様のテーパー形状を有する目的物、図２６における耐熱性平坦化膜３６１０の所望のテーパー角を有する端部３６１６を得ることが可能となる。
図２６におけるように、端部３６１６に配線エッチング残りがない構造であると、引き回し配線間に絶縁層を形成する必要が無くなる。工程的にも簡略化するだけでなく、水の通り道となりやすい絶縁層をシール材により完全に表示装置内側に封止してしまい、密閉空間を作り出せることができ、表示素子の劣化を防げるので、信頼性向上に大変効果的である。
本実施例では、本発明の他の表示装置について図２０、図１９を用いて説明する。
図２０は本発明の表示装置の上面図の一例である。図２０における線Ｂ―Ｂ'による断面図の例を図１９に示す。図１９は端子部に接続する引き回し配線の部分を示す断面図である。１９００は素子基板、１９０３はＴＦＴ、１９０４は第１の電極、１９０５は発光層、１９０６は第２の電極、１９０７はパッシベーション膜、１９０８は充填材、１９０９はシール材、１９１０は耐熱性平坦化膜、１９１１は隔壁、１９１２は封止基板、１９２０は絶縁膜、１９３０は引き回し配線、１９４０、１９４１は端子電極、１９４２は異方性導電膜、１９４３はＦＰＣである。本実施例の表示装置は、周縁部及び端子部において配線１９３０、１９３３が、高密度化された端部１９１６、１９２６をさらに覆うように形成されているので、外部からの水の進入を遮断し、表示素子の劣化を防ぐ効果があり、より信頼性が高い。
図１９において、耐熱性平坦化膜上に半導体層と接続する電極１９２７を形成するための、コンタクトホールを形成するとき、同時に周縁部の耐熱性平坦化膜を除去する。この際、コンタクトホールでは半導体層がエッチングストッパーとしての機能を果たすため、平坦性よくエッチングされるが、周縁部や端子部には、半導体層が存在しないため、エッチングストッパーがなく、下地膜やガラス基板までエッチングされてしまう。そのため、周縁部や端子部においては、下地膜又はガラス基板に激しい凹凸を有し、平坦性が悪くなってしまう。
この凹凸上に配線を形成すると、導電膜のカバレッジが悪く、配線の断線やショートなどの不良が生じる。また、この凹凸に起因する配線の反射ムラが起き、表示装置の周縁部、端子部に白濁化したような模様が発生してしまう。
よって、図１９の表示装置においては、周縁部や端子部においてもエッチングストッパー層として機能する１９３１、１９３２を形成する。エッチングストッパー層は、珪素（シリコン）など、半導体層として用いる材料や、ゲート電極に用いる導電層など、ゲート絶縁膜とエッチングの際の選択比が高い材料が好ましい。また、ＴＦＴを構成する材料を用いると、同工程で形成できるので、工程を簡略化することができる。
本実施例では、半導体層と同材料とし、珪素を用いエッチングストッパー層１９３１、１９３２を形成する。エッチングストッパー層１９３１、１９３２が端子部、周縁部に存在する耐熱性平坦化膜をはじめとする絶縁層をエッチングする際、エッチングストッパーとして機能し、平坦性よくエッチングすることができる。よって、その上に形成する配線１９３０、１９３３もカバレッジよく形成でき、電気特性の不良や反射ムラに起因する白濁化などの外観上の不良が解消し、より表示装置の信頼性が向上する。
また、このエッチングストッパー層１９３１、１９３２に導電膜、または半導体膜においては、半導体層と同様にリンやボロン等の不純物元素がドーピングされるので、途中工程まで比較的低抵抗な半導体層が表示装置を取り囲み、基板全体を同電位に保つことができる。よって、静電破壊やプラズマダメージなどを防ぐ効果もある。
よって、本発明により、信頼性の高い表示装置を歩留まりよく提供することができる。
本発明を適用して、様々な表示装置を作製することができる。即ち、それら表示装置を表示部に組み込んだ様々な電子機器に本発明を適用できる。
その様な電子機器としては、ビデオカメラ、デジタルカメラ、プロジェクター、ヘッドマウントディスプレイ（ゴーグル型ディスプレイ）、カーナビゲーション、カーステレオ、パーソナルコンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話または電子書籍等）、記録媒体を備えた画像再生装置（具体的にはDigital Versatile Disc（ＤＶＤ）等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうるディスプレイを備えた装置）などが挙げられる。それらの例を図２１に示す。
図２１（Ａ）は例えば２０〜８０インチの大型の表示部を有する表示装置であり、筐体２００１、支持台２００２、表示部２００３、スピーカー部２００４、ビデオ入力端子２００５等を含む。本発明は、表示部２００３の作製に適用される。このような大型の表示装置は、生産性やコストの面から、所謂第五世代（１０００×１２００ミリ）、第六世代（１４００×１６００ミリ）、第七世代（１５００×１８００ミリ）のようなメータ角の大型基板を用いて作製することが好適である。本発明を用いると、このような大型基板を用いても、工程数が少なくかつ低コストで信頼性の高いを表示装置とすることができる。
図２１（Ｂ）は、ノート型パーソナルコンピュータであり、本体２１０１、筐体２１０２、表示部２１０３、キーボード２１０４、外部接続ポート２１０５、ポインティングマウス２１０６等を含む。本発明は、表示部２１０３の作製に適用される。本発明を用いると、屋外へ持ち運ぶ事が多いノート型パーソナルコンピュータにおいて、過酷な状況で使用しても信頼性の高い高画質な画像を表示することができる。
図２１（Ｃ）は記録媒体を備えた画像再生装置（具体的にはＤＶＤ再生装置）であり、本体２２０１、筐体２２０２、表示部Ａ２２０３、表示部Ｂ２２０４、記録媒体（ＤＶＤ等）読み込み部２２０５、操作キー２２０６、スピーカー部２２０７等を含む。表示部Ａ２２０３は主として画像情報を表示し、表示部Ｂ２２０４は主として文字情報を表示するが、本発明は、これら表示部Ａ２２０３、表示部Ｂ２２０４の作製に適用される。本発明を用いると、信頼性の高い高画質な画像を表示することができる。
図２１（Ｄ）は携帯電話であり、本体２３０１、音声出力部２３０２、音声入力部２３０３、表示部２３０４、操作スイッチ２３０５、アンテナ２３０６等を含む。本発明により作製される表示装置を表示部２３０４に適用することで、屋外など高温、多湿な環境において使われることが多い携帯電話であっても、信頼性の高く高画質な表示をすることができる。
図２１（Ｅ）はビデオカメラであり、本体２４０１、表示部２４０２、筐体２４０３、外部接続ポート２４０４、リモコン受信部２４０５、受像部２４０６、バッテリー２４０７、音声入力部２４０８、操作キー２４０９等を含む。本発明は、表示部２４０２に適用することができる。本発明により作製される表示装置を表示部２４０２に適用することで、屋外など高温、多湿な環境において使われても、信頼性の高い高画質な表示をすることができる。
図２２では、表示部を自動車に搭載した例を示している。ここでは乗物の代表的な例として自動車を用いたが、特に限定されず、航空機、列車、電車などにも適用できる。特に自動車に搭載する表示装置としては、厳しい環境（高温多湿になりやすい車内）であっても高信頼性を有していることが重要視される。
図２２は、自動車の運転席周辺を示す図である。ダッシュボード２５０７には音響再生装置、具体的にはカーオーディオや、カーナビゲーションが設けられている。カーオーディオの本体２５０５は、表示部２５０４、操作ボタン２５０８を含む。表示部２５０４に本発明を実施することによって、高信頼性を備えたカーオーディオを完成させることができる。
また、カーナビゲーションの表示部２５０３、車内の空調状態を表示する表示部２５０６に本発明を実施することによっても高信頼性を備えたカーナビゲーション完成させることができる。
また、本実施例では車載用カーオーディオやカーナビゲーションを示すが、その他の乗物の表示器や、据え置き型のオーディオやナビゲーション装置に用いても良い。
以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広く、さまざまな分野の電子機器に適用することが可能である。
Claims (23)
- 薄膜トランジスタと、
前記薄膜トランジスタに電気的に接続された導電層と、
前記導電層の周辺端部と前記薄膜トランジスタとを覆って形成された絶縁層と、を有し、
前記絶縁層の表面には、第１３族元素もしくは第１５族元素から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素が含まれていることを特徴とする表示装置。 - 薄膜トランジスタと、
前記薄膜トランジスタに電気的に接続された導電層と、
前記導電層の周辺端部と前記薄膜トランジスタとを覆って形成された絶縁層と、を有し、
前記導電層と、前記絶縁層の表面とには、第１３族元素もしくは第１５族元素から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素が含まれていることを特徴とする表示装置。 - 薄膜トランジスタと、
前記薄膜トランジスタを覆って形成された絶縁層と、
前記絶縁層に形成された開口部を介して、前記薄膜トランジスタと電気的に接続された導電層と、を有し、
前記絶縁層の表面には、第１３族元素もしくは第１５族元素から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素が含まれていることを特徴とする表示装置。 - 薄膜トランジスタと、
前記薄膜トランジスタを覆って形成された第１の絶縁層と、
前記第１の絶縁層に形成された開口部を介して、前記薄膜トランジスタと電気的に接続された導電層と、
前記導電層の周辺端部と前記薄膜トランジスタと覆って形成された第２の絶縁層と、を有し、
前記導電層と、前記第１の絶縁層の前記開口部の側面と、前記第２の絶縁層の表面とには、第１３族元素もしくは第１５族元素から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素が含まれていることを特徴とする表示装置。 - 薄膜トランジスタと、
前記薄膜トランジスタを覆って形成された第１の絶縁層と、
前記第１の絶縁層に形成された開口部を介して、前記薄膜トランジスタと電気的に接続された第１の導電層と、
前記第１の導電層の周辺端部と前記薄膜トランジスタを覆って形成された第２の絶縁層と、
前記第１の導電層の上に形成された有機化合物を含む層と、
前記有機化合物を含む層の上に形成された第２の導電層と、を有し、
前記第１の導電層と、前記第１の絶縁層の前記開口部の側面と、前記第２の絶縁層の表面とには、第１３族元素もしくは第１５族元素から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素が含まれていることを特徴とする表示装置。 - 薄膜トランジスタと、
前記薄膜トランジスタを覆って形成された第１の絶縁層と、
前記第１の絶縁層に形成された開口部を介して前記薄膜トランジスタの半導体層と接続された電極と、
前記電極を介して前記薄膜トランジスタと電気的に接続された第１の導電層と、
前記第１の導電層の周辺端部と前記薄膜トランジスタを覆って形成された第２の絶縁層と、
前記第１の導電層の上に形成された有機化合物を含む層と、
前記有機化合物を含む層の上に形成された第２の導電層と、を有し、
前記第１の導電層と、前記第１の絶縁層の前記開口部の側面と、前記第２の絶縁層の表面とには、第１３族元素もしくは第１５族元素から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素が含まれていることを特徴とする表示装置。 - 請求項５または請求項６において、
前記第１の導電層は、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物であることを特徴とする表示装置。 - 請求項５乃至請求項７のいずれか一項において、
前記第１の絶縁層、前記第１の導電層、及び前記第２の絶縁層に含まれる前記第１３族元素もしくは第１５族元素から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素は、１×１０１８〜５×１０２１／ｃｍ３の濃度範囲であることを特徴とする表示装置。 - 請求項４乃至請求項８のいずれか一において、
前記第１の絶縁層は、平坦化膜であり、
前記第１の絶縁層の開口部の側面は、テーパー形状であることを特徴とする表示装置。 - 請求項４乃至請求項９のいずれか一において、
前記第１の絶縁層の外周の側面はテーパー形状であり、
前記第１の絶縁層の外周の側面には、前記第１３族元素もしくは第１５族元素から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素が添加されていることを特徴とする表示装置。 - 請求項４乃至請求項１０のいずれか一において、
前記第１の絶縁層、または前記第２の絶縁層は、アルキル基を含む酸化珪素であることを特徴とする表示装置。 - 請求項４乃至請求項１１のいずれか一において、
前記第１の絶縁層、または前記第２の絶縁層は、着色されていることを特徴とする表示装置。 - 請求項１２において、
着色されている前記第１の絶縁層、または前記第２の絶縁層を、ブラックマトリクスとすることを特徴とする表示装置。 - 請求項１乃至請求項１３のいずれか一において、
前記第１３族元素もしくは第１５族元素から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素は、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉから選ばれた元素であることを特徴とする表示装置。 - 請求項１乃至請求項１４のいずれか一において、
前記薄膜トランジスタの半導体層は、微結晶半導体層とｎ型半導体層とを有し、
前記薄膜トランジスタは、ゲート電極と、前記ゲート電極上に形成されたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上に形成された前記微結晶半導体層と、前記微結晶半導体層上に形成された前記ｎ型半導体層と、を有し、
前記微結晶半導体層は、第１の膜厚と前記第１の膜厚より厚い第２の膜厚とを有し、
前記第１の膜厚の微結晶半導体層はチャネル形成領域を有し、
前記ｎ型半導体層は、前記第２の膜厚の微結晶半導体層上に形成されていることを特徴とする表示装置。 - 請求項１乃至請求項１５のいずれか一に記載の表示装置を表示部に組み込んだ電子機器。
- 絶縁表面を有する第１の基板上に、半導体層と、ゲート絶縁膜と、ゲート電極とを有する薄膜トランジスタを形成し、
前記薄膜トランジスタを覆って平坦化膜を形成し、
前記平坦化膜を選択的に除去して、前記半導体層に達する開口部とテーパー形状を有する周辺端部とを形成し、
前記平坦化膜の前記開口部の側面と前記周辺端部、及び前記半導体層に第１３族元素もしくは第１５族元素から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素を添加して、前記半導体層に高濃度不純物領域を形成し、
前記平坦化膜の上に、前記開口部を介して前記半導体層の高濃度不純物領域と接続する電極を形成し、
前記電極に接して、第１の導電層を形成し、
前記第１の導電層の周辺端部と前記薄膜トランジスタとを覆う第２の絶縁層を形成し、
前記第２の絶縁層の表面と前記第１の導電層とに第１３族元素もしくは第１５族元素から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素を添加し、
前記第１の導電層の上に有機化合物を含む層を形成し、
前記有機化合物を含む層の上に第２の導電層を形成することを特徴とする表示装置の作製方法。 - 絶縁表面を有する第１の基板上に、半導体層と、ゲート絶縁膜と、ゲート電極とを有する薄膜トランジスタを形成し、
前記薄膜トランジスタを覆って平坦化膜を形成し、
前記平坦化膜を選択的に除去して、前記半導体層に達する開口部とテーパー形状を有する周辺端部とを形成し、
前記平坦化膜の前記開口部の側面と前記周辺端部、及び前記半導体層に第１３族元素もしくは第１５族元素から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素を添加して、前記半導体層に高濃度不純物領域を形成し、
前記平坦化膜の上に、前記開口部を介して前記半導体層の高濃度不純物領域と接続する電極を形成し、
前記電極に接して、第１の導電層を形成し、
前記第１の導電層の周辺端部と前記薄膜トランジスタとを覆う第２の絶縁層を形成し、
前記第１の導電層と前記第２の絶縁層とに第１３族元素もしくは第１５族元素から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素を添加し、
前記第１の導電層の上に有機化合物を含む層を形成し、
前記有機化合物を含む層の上に第２の導電層を形成し、
前記平坦化膜の周辺端部の外周を囲むシール材で第２の基板を前記第１の基板に貼り合せることを特徴とする表示装置の作製方法。 - 請求項１７または請求項１８において、
前記第１の導電膜、前記第１の導電層、及び前記絶縁層に添加する第１３族元素もしくは第１５族元素から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素の濃度は、１×１０１８〜５×１０２１／ｃｍ３の濃度範囲であることを特徴とする表示装置の作製方法。 - 請求項１７乃至請求項１９のいずれか一において、
前記第１３族元素もしくは第１５族元素から選ばれた元素のうち少なくとも一種の元素として、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉから選ばれた元素を添加することを特徴とする表示装置の作製方法。 - 請求項１７乃至請求項２０のいずれか一において、
前記第１の絶縁層、または前記第２の絶縁層は、塗布法を用いアルキル基を含む酸化珪素膜によって形成することを特徴とする表示装置の作製方法。 - 請求項１７乃至請求項２１のいずれか一において、
前記第１の導電層は、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物からなるターゲットを用いたスパッタ法で形成することを特徴とする表示装置の作製方法。 - 請求項１７乃至請求項２２のいずれか一において、
前記第１の絶縁層、または前記第２の絶縁層を着色し、ブラックマトリクスを形成することを特徴とする表示装置の作製方法。
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