JP4823543B2

JP4823543B2 - 半導体装置の作製方法

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Publication number: JP4823543B2
Application number: JP2005083175A
Authority: JP
Inventors: 千穂小久保; 舜平山崎; 圭恵高野; 裕明入江
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2004-03-26
Filing date: 2005-03-23
Publication date: 2011-11-24
Anticipated expiration: 2025-03-23
Also published as: JP2005311334A

Description

本発明は薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴという）で構成された回路を有する半導体装置およびその作製方法に関する。例えば、液晶表示パネルに代表される電気光学装置や有機発光素子を有する発光表示装置を部品として搭載した電子機器に関する。

なお、本明細書中において半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能しうる装置全般を指し、電気光学装置、半導体回路および電子機器は全て半導体装置である。

近年、絶縁表面を有する基板上に形成された半導体薄膜（厚さ数〜数百ｎｍ程度）を用いて薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を構成する技術が注目されている。薄膜トランジスタはＩＣや電気光学装置のような電子デバイスに広く応用され、特に画像表示装置のスイッチング素子として開発が急がれている。

ＴＦＴに用いる結晶質半導体膜の材料は、主としてシリコンが用いられている。結晶構造を有するシリコン膜（以下、結晶質シリコン膜という）は、プラズマＣＶＤ法や減圧ＣＶＤ法により、ガラスまたは石英などの基板上に堆積した非晶質シリコン膜を、加熱処理、或いはレーザ光の照射（以下、本明細書中においてレーザ処理という）により結晶化したものが利用されてきた。

レーザ処理は、照射面において比較的大きなスポット形状、例えば数ｃｍ角の四角いスポット形状や、長さ１０ｃｍ以上の線状のスポット形状とすることで生産性を向上させることができる。特に、前後左右の走査が必要なスポット形状のレーザ光を用いた場合と比較して、線状のスポット形状とすると、線状のレーザ光の長尺方向に直角な方向だけの走査で被照射面全体にレーザ照射を行うことができ、量産性が高い。

しかしながら、レーザ光の照射による結晶化方法は、基板と半導体膜とに急峻な温度勾配が生じ、レーザ照射後に得られる半導体膜の膜質を低下させてしまう場合がある。

そこで、本出願人は、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４を提案している。

なお、特許文献３では、半導体膜に対してレーザ光による結晶化を行った後に、加熱処理を行うことで、レーザ光の照射により形成された歪みを緩和する技術が記載されている。
特開２００２−３０５１４８特開２００２−３２９６６８特開２００２−２６１００７特開２００２−２６１００８

半導体膜にレーザ光が照射されると半導体膜が瞬間的に溶融されて、局所的に膨張し、この膨張によって生じる内部応力を緩和するため、半導体膜に歪みが局所的に生じる。従って、歪みがある部分と、歪みのない部分とで半導体膜の膜質にバラツキが生じ、歪みの程度の違いなどによってもバラツキが生じてしまう。

また、半導体膜は結晶化することにより緻密化している。この緻密化現象は、膜厚が減少することからも確認できる。半導体膜は結晶化することで収縮しており、歪みが生じる一因となっている。

ＴＦＴにおいて、活性層となる半導体膜に歪みが存在すると、この歪みに起因するポテンシャル障壁やトラップ準位が形成されるため、活性層とゲート絶縁膜との界面準位を高くしてしまう。また、活性層となる半導体膜に歪みがあると電界が均一にかからず、ＴＦＴの動作不良の原因となる。

また、半導体膜表面の歪みは、スパッタ法やＣＶＤ法により堆積されるゲート絶縁膜の平坦性を損なうものであり、絶縁不良などを引き起こし、ＴＦＴの信頼性を低下させる原因の一つとなっている。電界効果移動度を決定する要素の一つとして表面散乱効果が知られており、ＴＦＴの活性層とゲート絶縁膜との界面における平坦性が電界効果移動度に大きな影響を与え、界面が平坦であるほど散乱の影響を受けず、高い電界効果移動度が得られる。

本発明は、レーザ光の照射によって半導体膜（ＴＦＴの活性層となる）に生じる歪みを低減する方法を提供する。

本発明は、レーザ光を照射した後、半導体膜の歪みを低減するための熱処理（半導体膜が瞬間的に４００〜１０００℃程度にまで加熱される熱処理）を行う。さらにオゾン含有水溶液（代表的にはオゾン水）で酸化膜（ケミカルオキサイドと呼ばれる）を形成して膜厚合計１〜１０ｎｍの酸化膜を形成する。また、オゾン含有水溶液に代えて、硫酸、塩酸、硝酸などと過酸化水素水を混合させた水溶液で処理しても同様にケミカルオキサイドを形成することができる。その後、形成した酸化膜を除去して、歪みを低減した半導体膜が得られる。

また、酸化膜を除去する前に、半導体膜の歪みを低減するための熱処理を再度行い、その後、形成された酸化膜を除去してもよい。

或いは、レーザ光を照射した後、オゾン含有水溶液で酸化膜を形成して膜厚１〜１０ｎｍの酸化膜を形成する。その後、半導体膜の歪みを低減するための熱処理（半導体膜が瞬間的に４００〜１０００℃程度にまで加熱される熱処理）を行う。その後、形成された酸化膜を除去して、歪みを低減した半導体膜を得る工程としてもよい。酸化膜を形成した後、熱処理を行うと、金属などの不純物が膜中に含まれていた場合、酸化膜中または界面に移動させることができ、その酸化膜を除去することで膜中の不純物を低減した半導体膜を得ることもできる。

或いは、レーザ光を照射した後、半導体膜のパターニング工程、半導体膜の歪みを低減するための熱処理工程、オゾン含有水溶液で酸化膜を形成して合計１〜１０ｎｍの酸化膜を形成する工程、酸化膜を除去する工程を順次行ってもよい。なお、工程数削減のため酸化膜を除去せず、その上にゲート絶縁膜を形成してもよい。

或いは、レーザ光を照射した後、半導体膜のパターニング工程、オゾン含有水溶液で１〜１０ｎｍの酸化膜を形成する工程、半導体膜の歪みを低減するための熱処理工程、酸化膜を除去する工程を順次行ってもよい。なお、工程数削減のため酸化膜を除去せず、その上にゲート絶縁膜を形成してもよい。

また、本出願人は、非晶質構造を有する半導体膜に対して半導体膜の結晶化を助長する金属元素（ニッケルなど）を添加し、結晶構造を有する半導体膜を作製する技術（特開平７−１８３５４０号公報）を開示している。この技術は、結晶化に必要とする加熱温度を低下させる効果ばかりでなく、結晶方位の配向性を単一方向に高めることが可能である。このような結晶構造を有する半導体膜でＴＦＴを形成すると、電界効果移動度の向上のみでなく、サブスレッショルド係数（Ｓ値）が小さくなり、飛躍的に電気的特性を向上させることが可能となっている。

結晶化を助長する金属元素を用いることによって、結晶化における核発生が制御可能となるため、核発生がランダムである他の結晶化方法に比べて得られる膜質は均一であり、理想的には、完全に金属元素を除去または許容範囲までに低減することが望ましい。しかし、結晶化を助長する金属元素を添加する故に、結晶構造を有する半導体膜の膜中或いは膜表面には、当該金属元素が残存し、得られる素子の特性をばらつかせるなどの問題がある。その一例は、ＴＦＴにおいてオフ電流が増加し、個々の素子間でばらつくなどの問題がある。即ち、結晶化を助長する金属元素は、一旦、結晶構造を有する半導体膜が形成されてしまえば、かえって不要な存在となってしまう。

そこで、金属元素を除去するためのゲッタリングを行う。もし、基板内でゲッタリングが十分にされず、ゲッタリングにバラツキが生じると、各々のＴＦＴ特性に若干の差、即ちバラツキが生じてしまう。透過型の液晶表示装置の場合、画素部に配置されるＴＦＴに電気特性のバラツキがあれば、各ＴＦＴがオン状態となる電圧のバラツキが生じ、そのため透過光量のバラツキも生じ、これが表示むらとなって観察者の目に映ることになる。

また、有機化合物を含む層を発光層とする発光装置（EL素子を備えた発光装置）にとって、ＴＦＴはアクティブマトリクス駆動方式を実現する上で、必須の素子となっている。従って、ＥＬ素子を用いた発光装置は、少なくとも、スイッチング素子として機能するＴＦＴと、ＥＬ素子に電流を供給するＴＦＴとが、各画素に設けられることになる。画素の回路構成、及び駆動方法によらず、ＥＬ素子と電気的に接続され、且つ、ＥＬ素子に電流を供給するＴＦＴのオン電流（Ｉ_on）で画素の輝度が決定されるため、例えば、全面白表示とした場合、オン電流が一定でなければ輝度にバラツキが生じてしまうという問題がある。

本発明は、半導体膜の結晶化を助長する金属元素を用いて結晶構造を有する半導体膜を得た後、該膜中に残存する当該金属元素を効果的に除去する技術も提供する。

本発明は、希ガス元素を含む第２の半導体膜（ゲッタリングサイト）を形成する工程の前に、半導体膜の歪みを低減するための熱処理（半導体膜が瞬間的に４００〜１０００℃程度にまで加熱される熱処理）を行う工程、または、オゾン含有水溶液を用いてエッチングストッパーとして機能してもよい酸化膜（バリア層）を形成する工程を行うことを特徴とする。これらの工程を行うことで、より効果的に金属元素をゲッタリングでき、半導体膜中の金属元素濃度を低減し、バラツキを抑えることができる。

本明細書で開示する発明の構成は、
絶縁表面上に金属元素を用いて結晶構造を有する第１の半導体膜を形成する工程と、レーザ光を照射する工程と、半導体膜の歪みを低減するための熱処理（半導体膜が瞬間的に４００〜１０００℃程度にまで加熱される熱処理）を行う工程と、オゾン含有水溶液を用いてエッチングストッパーとして機能してもよい酸化膜（バリア層）を形成する工程と、希ガス元素を含む第２の半導体膜（ゲッタリングサイト）を形成する工程と、加熱処理によりゲッタリングサイトに金属元素をゲッタリングさせる工程と、前記第２の半導体膜を除去する工程と、酸化膜を除去する工程とを有している。

結晶化させたり、結晶性を向上させるため半導体膜にレーザ光の照射を行った場合、半導体膜は表面から瞬時に溶融し、その後、基板への熱伝導のため溶融した半導体膜は基板側から冷却し凝固する。この凝固過程において再結晶化し、大粒径の結晶構造を有する半導体膜となるが、いったん溶融させるため、体積膨張が生じて半導体表面にリッジと呼ばれる凹凸が形成され、特にトップゲート型ＴＦＴの場合にはリッジのある表面がゲート絶縁膜との界面となるため、素子特性が大きく左右されていた。また、レーザ光による照射を行った場合、雰囲気中の酸素により半導体膜の表面に薄い表面酸化膜が形成される。この薄い表面酸化膜の膜厚や均一性は不明であるため、除去することが好ましいが、撥水面での乾燥になるため、ウォーターマークが発生しやすく、除去した後はオゾン含有水溶液で再度、酸化膜を形成することが好ましい。

ただし、レーザ光による照射でできる表面酸化膜は、オゾン含有水溶液でできる酸化膜より硬いため、エッチングストッパーとなる酸化膜（バリア層）としては優れている。従って、工程数を削減することもできるため、レーザ光による表面酸化膜は特に除去しなくともよい。

金属元素（ニッケルなど）を添加した後、レーザ光を照射すると、金属元素は、リッジの所に多く集まる傾向が見られる。ニッケルが多いリッジの所には、ＮｉＳｉ_Xが形成され、溶融において最後に固化する。ＮｉＳｉ_Xは、希フッ酸やアルカリエッチャントに溶けやすい。従って、ニッケルが多い所が点在し、且つ、エッチングストッパーとなる酸化膜（バリア層）が不十分である場合、第２の半導体膜を除去するエッチングでＮｉＳｉ_Xが除去されて第１の半導体膜に微少な穴（ピンホールとも呼ばれる）が形成される恐れがある。

また、ニッケルが多いリッジの所は、ＮｉＯ_Xも形成されやすく、ＮｉＯ_Xは、柔らかく、且つ、酸溶性であり、エッチングストッパーとなる酸化膜（バリア層）の膜厚が不十分である場合、後に行われる工程（第２の半導体膜を除去するエッチングや、ゲート絶縁膜の成膜前処理など）の際に除去されて、第１の半導体膜に微少な穴（ピンホール）が形成される恐れがある。

活性層となる半導体層に微少な穴（ピンホール）が形成されるとゲート絶縁膜のリーク（ゲート絶縁膜のカバレッジ不良）が生じて点欠陥などの表示不良を引き起こしてしまう。

本発明は、第１の半導体膜にレーザ光を照射した後、瞬間的に４００〜１０００℃程度にまで加熱される熱処理を行うことによって歪みやリッジを低減した後、オゾン含有水溶液で均一な膜厚の酸化膜（バリア層）を形成し、この酸化膜（バリア層）が第２の半導体膜を除去するエッチングの際、半導体層をブロックする役目を果たしている。なお、瞬間的に４００〜１０００℃程度にまで加熱される熱処理を行う際、歪みをとることによってニッケルを後のゲッタリング工程でゲッタリングしやすいようにする。

また、ゲート絶縁膜の成膜前処理を行う前に再度、オゾン含有水溶液で均一な膜厚の酸化膜（バリア層）を形成して、半導体膜をブロックすることが好ましい。

なお、上記第２の半導体膜の形成方法としては、スパッタ法やプラズマCVD法などがあるが、プラズマＣＶＤ法はガスによる成膜室（チャンバーとも呼ぶ）内のクリーニングが行えるため、スパッタ法に比べてメンテナンスが少なくて済み、量産には適していると言える。また、酸化膜（バリア層）の膜厚は、１〜１０ｎｍと薄く、酸化膜（バリア層）上に第２の半導体膜をプラズマＣＶＤ法で成膜する場合、成膜時に発生するプラズマなどでダメージを受けて部分的に酸化膜（バリア層）が破壊される恐れがあった。酸化膜（バリア層）が部分的に破壊された場合、後に行われるエッチングで第２の半導体膜を除去する際にエッチングストッパーとして十分機能せず、第１の半導体膜の膜厚バラツキや第１の半導体膜に穴が形成されるといった不良が発生する。

そこで、酸化膜（バリア層）の形成前後に加熱（瞬間的に４００〜１０００℃程度にまで加熱）を行って硬い（緻密な）酸化膜とし、プラズマなどから半導体膜をブロックする。そして、半導体膜はブロックしつつ、成膜時のプラズマで酸化膜（バリア層）のみにダメージを意図的に与え、酸化膜（バリア層）に歪みやダングリングボンドを形成することによって、歪みを緩和する方向に動く金属元素を効率よく通過させてゲッタリングサイトに移動および捕獲させることができる。なお、酸化膜にも金属元素を移動および捕獲させることができる。成膜時のプラズマで酸化膜（バリア層）のみにダメージを意図的に与える場合には、プラズマＣＶＤ法でＲＦパワー密度を大きくすることが好ましい。例えば、ＲＦパワー３００Ｗ（０．０５２Ｗ／ｃｍ²）、或いはＲＦパワー４００Ｗ（０．０６９Ｗ／ｃｍ²）、或いは４００Ｗ以上とすればよい。

或いは、プラズマＣＶＤ法で成膜室に導入する希ガスとモノシランの流量比（ＳｉＨ₄：希ガス）、ＲＦパワー密度、圧力、基板温度などを適宜制御して第２の半導体膜を形成することによって、酸化膜（バリア層）に与えるダメージを低減することもでき、第１の半導体膜の膜厚のバラツキ発生や第１の半導体膜に穴が形成されるという不良の発生を防ぐことができる。例えば、ＲＦパワー１００Ｗ（０．０１７Ｗ／ｃｍ²）、或いは１００Ｗ以下とすればよい。

より詳細な発明の構成は、図２の工程図に示すように、絶縁表面上に非晶質構造を有する第１の半導体膜を形成する第１工程と、前記非晶質構造を有する第１の半導体膜に金属元素を添加する第２工程と、前記第１の半導体膜を結晶化させて結晶構造を有する第１の半導体膜を形成する第３工程と、前記第１の半導体膜にレーザ光を照射する第４工程と、第１の加熱処理を行い、前記第１の半導体膜の歪みを低減する第５工程と、オゾンを含む溶液で前記第１の半導体膜の表面を酸化してバリア層を形成する第６工程と、前記バリア層上に希ガス元素を含む第２の半導体膜を形成する第７工程と、第２の加熱処理を行い、前記第２の半導体膜に前記金属元素をゲッタリングして結晶構造を有する第１の半導体膜中の前記金属元素を除去または低減する第８工程と、前記第２の半導体膜を除去する第９工程と、前記バリア層を除去する第１０工程と、を有することを特徴とする半導体装置の作製方法である。

また、オゾンを含む溶液で酸化膜を形成する工程の後に第１の加熱処理を行う工程としてもよく、他の発明の構成は、図６の工程図に示すように、絶縁表面上に非晶質構造を有する第１の半導体膜を形成する第１工程と、前記非晶質構造を有する第１の半導体膜に金属元素を添加する第２工程と、前記第１の半導体膜を結晶化させて結晶構造を有する第１の半導体膜を形成する第３工程と、前記第１の半導体膜にレーザ光を照射する第４工程と、オゾンを含む溶液で前記第１の半導体膜の表面を酸化してバリア層を形成する第５工程と、第１の加熱処理を行い、前記第１の半導体膜の歪みを低減する第６工程と、前記バリア層上に希ガス元素を含む第２の半導体膜を形成する第７工程と、第２の加熱処理を行い、前記第２の半導体膜に前記金属元素をゲッタリングして結晶構造を有する第１の半導体膜中の前記金属元素を除去または低減する第８工程と、前記第２の半導体膜を除去する第９工程と、前記バリア層を除去する第１０工程と、を有することを特徴とする半導体装置の作製方法である。

また、オゾンを含む溶液で酸化膜を形成する工程を挟んで半導体膜の歪みを低減する加熱処理を２回行う工程としてもよく、他の発明の構成は、図３の工程図に示すように、絶縁表面上に非晶質構造を有する第１の半導体膜を形成する第１工程と、前記非晶質構造を有する第１の半導体膜に金属元素を添加する第２工程と、前記第１の半導体膜を結晶化させて結晶構造を有する第１の半導体膜を形成する第３工程と、前記第１の半導体膜にレーザ光を照射する第４工程と、第１の加熱処理を行い、前記第１の半導体膜の歪みを低減する第５工程と、オゾンを含む溶液で前記第１の半導体膜の表面を酸化してバリア層を形成する第６工程と、第２の加熱処理を行い、前記第１の半導体膜の歪みをさらに低減する第７工程と、前記バリア層上に希ガス元素を含む第２の半導体膜を形成する第８工程と、第３の加熱処理を行い、前記第２の半導体膜に前記金属元素をゲッタリングして結晶構造を有する第１の半導体膜中の前記金属元素を除去または低減する第９工程と、前記第２の半導体膜を除去する第１０工程と、前記バリア層を除去する第１１工程と、を有することを特徴とする半導体装置の作製方法である。

また、上記各構成において、前記レーザ光を照射する工程の前に表面洗浄処理を行い、前記第１の半導体膜の表面に形成されている自然酸化膜を除去してもよい。

また、上記各構成において、前記レーザ光を照射する工程後、前記レーザ光を照射することで形成される表面酸化膜を除去してもよい。

また、上記各構成において、前記バリア層は、膜厚１ｎｍ〜１０ｎｍの酸化シリコン膜、または酸化窒化シリコン膜であることを特徴としている。なお、バリア層とは、ゲッタリングサイト形成前に半導体膜の表面に形成されている酸化膜全てを指しており、ゲッタリングサイト形成前に酸化膜の除去工程がなければ、自然酸化膜、レーザ光による表面酸化膜、およびオゾン水による酸化膜（ケミカルオキサイド）を全て混在、または積層で含む場合もある。

また、上記各構成において、結晶化を助長する前記金属元素はＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｕから選ばれた一種または複数種であることを特徴としている。

また、上記各構成において、前記希ガス元素は、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅから選ばれた一種または複数種であることを特徴としている。中でも安価なガスであるアルゴン（Ａｒ）が量産上、好ましい。

本発明により、レーザ光の照射によって半導体膜（ＴＦＴの活性層となる）に生じる歪みを低減することができる。

また、金属元素を添加して結晶化させる場合においては、ゲッタリングの熱処理前にレーザ光照射による半導体膜の歪みを低減する熱処理を行うことによって、金属元素がゲッタリングサイトに移動しやすい状態とすることができる。

また、本発明で得られる酸化膜により、レーザ光の照射後に行われる工程（第２の半導体膜を除去するエッチングや、ゲート絶縁膜の成膜前処理など）の際に、酸を含むエッチャントなどから第１の半導体膜を保護して微少な穴（ピンホールとも呼ばれる）が形成されることを防止することができる。従って、本発明により点欠陥などの不良画素を低減し、歩留まり向上が図れる。

本発明の実施形態について、以下に説明する。

（実施の形態１）
以下に本発明を用いた代表的なＴＦＴの作製手順を簡略に図１を用いて示す。ここでは半導体層を所望の形状にパターニングした後、オゾン含有水溶液による酸化処理を行い、歪みを低減する熱処理を行なう例を示す。

図１（Ａ）中、１０は、絶縁表面を有する基板、１１はブロッキング層となる下地絶縁膜、１４はレーザ光が照射された結晶構造を有する半導体膜である。

図１（Ａ）において、基板１０はガラス基板、石英基板、セラミック基板などを用いることができる。また、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も良い。また、本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を用いてもよい。

まず、図１（Ａ）に示すように基板１０上に酸化シリコン膜、窒化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜（ＳｉＯ_xＮ_y）等の絶縁膜から成る下地絶縁膜１１を形成する。代表的な一例は下地絶縁膜１１として２層構造から成り、ＳｉＨ₄、ＮＨ₃、及びＮ₂Ｏを反応ガスとして成膜される窒化酸化珪素膜を５０〜１００ｎｍ、ＳｉＨ₄、及びＮ₂Ｏを反応ガスとして成膜される酸化窒化珪素膜を１００〜１５０ｎｍの厚さに積層形成する構造が採用される。また、下地絶縁膜１１の一層として膜厚１０ｎｍ以下の窒化シリコン膜（ＳｉＮ膜）、或いは酸化窒化珪素膜（ＳｉＮ_xＯ_y膜（Ｘ＞Ｙ））を用いることが好ましい。ゲッタリングの際、ニッケルは酸素濃度の高い領域に移動しやすい傾向があるため、半導体膜と接する下地絶縁膜を窒化シリコン膜とすることは極めて有効である。また、窒化酸化珪素膜、酸化窒化珪素膜、窒化シリコン膜とを順次積層した３層構造を用いてもよい。

次いで、下地絶縁膜上に非晶質構造を有する半導体膜を形成する。半導体膜は、シリコンを主成分とする半導体材料を用いる。代表的には、非晶質シリコン膜又は非晶質シリコンゲルマニウム膜などを公知の手段（スパッタ法、ＬＰＣＶＤ法、またはプラズマＣＶＤ法等）により成膜した後、公知の結晶化処理（レーザ結晶化法、熱結晶化法、またはニッケルなどの触媒を用いた熱結晶化法等）を行って結晶構造を有する半導体膜を得る。

また、成膜条件を適宜調整して、成膜を行うだけで結晶構造を有する半導体膜（多結晶シリコン膜、微結晶半導体膜（マイクロクリスタル半導体膜、セミアモルファス半導体膜とも呼ぶ）など）を得てもよい。例えば、成膜室に珪化物気体（モノシラン、ジシラン、トリシランなど）とフッ素（或いはフッ化ハロゲンガス）を原料ガスとして導入し、プラズマを発生させて結晶構造を含む半導体膜を被処理基板に直接成膜する。

図１（Ａ）は半導体膜１４にレーザ照射を行った工程断面図である。レーザ結晶化法により結晶構造を有する半導体膜を得る場合には、結晶化工程を指している。また、図１（Ａ）は、レーザ結晶化法以外の方法で得られた結晶構造を有する半導体膜の結晶化率を高めるためのレーザ光を照射する工程断面図を指している。また、結晶化率を高めるためのレーザ光を照射する場合、レーザ光を照射する前に結晶化工程で形成される表面の自然酸化膜を除去しておくことが好ましい。

いずれにおいてもレーザ光が照射されると、半導体膜１４に歪みやリッジが形成され、表面には薄い表面酸化膜が形成される。この薄い表面酸化膜の膜厚や均一性は不明であるため、除去することが好ましいが、撥水面での乾燥になるため、ウォーターマークが発生しやすく、除去した後はオゾン含有水溶液で酸化膜を形成してウォーターマークの発生防止をすることが好ましい。また、工程数削減のため、レーザ光の照射により形成される表面酸化膜は、除去しなくともよい。

なお、レーザ光に用いるレーザ発振器としては、紫外光、可視光、又は赤外光を発振することが可能なレーザ発振器を用いることができる。レーザ発振器としては、ＫｒＦ、ＡｒＦ、ＫｒＦ、ＸｅＣｌ、Ｘｅ等のエキシマレーザ発振器、Ｈｅ、Ｈｅ−Ｃｄ、Ａｒ、Ｈｅ−Ｎｅ、ＨＦ等の気体レーザ発振器、ＹＡＧ、ＧｄＶＯ₄、ＹＶＯ₄、ＹＬＦ、ＹＡｌＯ₃などの結晶にＣｒ、Ｎｄ、Ｅｒ、Ｈｏ、Ｃｅ、Ｃｏ、Ｔｉ又はＴｍをドープした結晶を使った固体レーザ発振器、ＧａＮ、ＧａＡｓ、ＧａＡｌＡｓ、ＩｎＧａＡｓＰ等の半導体レーザ発振器を用いることができる。なお、固体レーザ発振器においては、基本波の第１高調波〜第５高調波を適用するのが好ましい。

代表的には、レーザ光として波長４００nm以下のエキシマレーザ光や、ＹＡＧレーザの第２高調波、第３高調波を用いる。例えば、繰り返し周波数１０Hz〜１００ＭHz程度のパルスレーザ光を用いる。

次いで、フォトリソ技術を用いてパターニングを行い、半導体層１７ａを得る。（図１（Ｂ））パターニングにおけるレジストマスク形成を行う前には半導体層を保護するためにオゾン含有水溶液、または酸素雰囲気でのＵＶ照射によってオゾンを発生させて酸化膜を形成している。ここでの酸化膜はレジストのぬれ性を向上させる効果もある。

なお、必要があれば、パターニングを行う前に、ＴＦＴのしきい値を制御するために微量な不純物元素（ボロンまたはリン）のドーピングを上記酸化膜を介して行う。上記酸化膜を介してドーピングを行った場合には、酸化膜を除去し、再度オゾン含有水溶液によって酸化膜を形成する。

次いで、パターニング時に発生する不要物（レジスト残りやレジスト剥離液など）を除去する洗浄を行った後、パターニング後の半導体層を保護するため、半導体層１７ｂの表面に、オゾン含有水溶液（代表的にはオゾン水）で酸化膜（ケミカルオキサイドと呼ばれる）１５を形成する。（図１（Ｃ））

次いで、半導体膜の歪みを低減するための熱処理（半導体膜が瞬間的に４００〜１０００℃程度にまで加熱される熱処理）を窒素雰囲気にて行い、平坦な半導体層１７ｃを得る。（図１（Ｄ））瞬間的に加熱する熱処理としては、強光を照射する熱処理、または加熱されたガス中に基板を投入し、数分放置した後に基板を取りだす熱処理によって加熱を行えばよい。また、この熱処理の条件によっては、歪みを低減すると同時に結晶粒内に残される欠陥を補修する、即ち結晶性の改善を行うことができる。

なお、強光の照射により瞬間的な熱処理を行う場合は、赤外光、可視光、または紫外光のいずれか一またはそれらの組み合わせを用いることが可能であるが、代表的には、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、キセノンアークランプ、カーボンアークランプ、高圧ナトリウムランプ、または高圧水銀ランプから射出された光を用いる。ランプ光源は、必要な時間点灯させて加熱してもよいし、１〜６０秒、好ましくは３０〜６０秒点灯させ、それを１回〜１０回繰り返し、半導体膜が瞬間的に４００〜１０００℃程度にまで加熱すればよい。

次いで、半導体層１７ｄの表面を覆って、ゲート絶縁膜１８となる珪素を主成分とする絶縁膜を形成する。（図１（Ｅ））ここでは工程数削減のため、酸化膜を除去せずにゲート絶縁膜１８を形成する。なお、ゲート絶縁膜１８を形成する前に酸化膜をフッ酸を含むエッチャントにより除去してもよい。また、半導体層１７ｄの酸化膜を完全に除去する必要は特になく、薄く酸化膜を残していてもよい。オーバーエッチングして半導体層１７ｄを露呈させてしまうと、表面が不純物で汚染される恐れがある。

次いで、ゲート絶縁膜１８の表面を洗浄した後、ゲート電極１９を形成する。次いで、半導体にｎ型を付与する不純物元素（Ｐ、Ａｓ等）、ここではリンを適宜添加して、ソース領域２０及びドレイン領域２１を形成する。添加した後、不純物元素を活性化するために加熱処理、強光の照射、またはレーザ光の照射を行う。また、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。特に、室温〜３００℃の雰囲気中において、表面または裏面からＹＡＧレーザの第２高調波を照射して不純物元素を活性化させることは非常に有効である。ＹＡＧレーザはメンテナンスが少ないため好ましい活性化手段である。

以降の工程は、層間絶縁膜２３を形成し、水素化を行って、ソース領域、ドレイン領域に達するコンタクトホールを形成し、導電膜を成膜してパターニングを行ってソース電極２４、ドレイン電極２５を形成してＴＦＴ（ｎチャネル型ＴＦＴ）を完成させる。（図１（Ｆ））ソース電極２４、ドレイン電極２５は、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｕ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若しくは化合物材料の単層、またはこれらの積層で形成する。例えば、Ｔｉ膜と、純Ａｌ膜と、Ｔｉ膜との３層構造、或いはＴｉ膜と、ＮｉとＣを含むＡｌ合金膜と、Ｔｉ膜との３層構造を用いる。さらに後の工程で層間絶縁膜等を形成することを考慮して、電極断面形状をテーパー形状とすることが好ましい。

こうして得られたＴＦＴのチャネル形成領域２２は、比較的に平坦であり、歪みも低減することができる。

また、本発明は図１（Ｆ）のＴＦＴ構造に限定されず、必要があればチャネル形成領域とドレイン領域（またはソース領域）との間にＬＤＤ領域を有する低濃度ドレイン（ＬＤＤ：Lightly Doped Drain）構造としてもよい。この構造はチャネル形成領域と、高濃度に不純物元素を添加して形成するソース領域またはドレイン領域との間に低濃度に不純物元素を添加した領域を設けたものであり、この領域をＬＤＤ領域と呼んでいる。さらにゲート絶縁膜を介してＬＤＤ領域をゲート電極と重ねて配置させた、いわゆるＧＯＬＤ（Gate-drain Overlapped LDD）構造としてもよい。

また、ここではｎチャネル型ＴＦＴを用いて説明したが、ｎ型不純物元素に代えてｐ型不純物元素を用いることによってｐチャネル型ＴＦＴを形成することができることは言うまでもない。

また、ここではトップゲート型ＴＦＴを例として説明したが、ＴＦＴ構造に関係なく本発明を適用することが可能であり、例えばボトムゲート型（逆スタガ型）ＴＦＴや順スタガ型ＴＦＴに適用することが可能である。

（実施の形態２）
また、ここでは金属元素を添加した結晶化方法を用いた後、歪みを低減する熱処理を行ない、オゾン含有水溶液による酸化処理を行う例を図２に示す。

図２（Ａ）中、１１０は、絶縁表面を有する基板、１１１はブロッキング層となる下地絶縁膜、１１２は非晶質構造を有する半導体膜である。

まず、図２（Ａ）に示すように基板１１０上に酸化シリコン膜、窒化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜（ＳｉＯ_xＮ_y）等の絶縁膜から成る下地絶縁膜１１１を形成する。

次いで、下地絶縁膜上に非晶質構造を有する第１の半導体膜１１２を形成する。第１の半導体膜１１２は、シリコンを主成分とする半導体材料を用いる。代表的には、非晶質シリコン膜又は非晶質シリコンゲルマニウム膜などが適用され、プラズマＣＶＤ法や減圧ＣＶＤ法、或いはスパッタ法で１０〜１００nmの厚さに形成する。後の結晶化で良質な結晶構造を有する半導体膜を得るためには、非晶質構造を有する第１の半導体膜１１２の膜中に含まれる酸素、窒素などの不純物濃度を５×１０¹⁸/cm³（二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）にて測定した原子濃度）以下に低減させておくと良い。これらの不純物は後の結晶化を妨害する要因となり、また、結晶化後においても捕獲中心や再結合中心の密度を増加させる要因となる。そのために、高純度の材料ガスを用いることはもとより、反応室内の鏡面処理（電界研磨処理）やオイルフリーの真空排気系を備えた超高真空対応のＣＶＤ装置を用いることが望ましい。

次いで、非晶質構造を有する第１の半導体膜１１２を結晶化させる技術としてここでは特開平8-78329号公報記載の技術を用いて結晶化させる。同公報記載の技術は、非晶質シリコン膜（アモルファスシリコン膜とも呼ばれる）に対して結晶化を助長する金属元素を選択的に添加し、加熱処理を行うことで添加領域を起点として広がる結晶構造を有する半導体膜を形成するものである。まず、非晶質構造を有する第１の半導体膜１１２の表面に、結晶化を促進する触媒作用のある金属元素（ここでは、ニッケル）を重量換算で１〜１００ppm含む酢酸ニッケル塩溶液をスピナーで塗布してニッケル含有層１１３を形成する。（図２（Ｂ））塗布によるニッケル含有層１１３の形成方法以外の他の手段として、スパッタ法、蒸着法、またはプラズマ処理により極薄い膜を形成する手段を用いてもよい。また、ここでは、全面に塗布する例を示したが、マスクを形成して選択的にニッケル含有層を形成してもよい。

次いで、加熱処理を行い、結晶化を行う。この結晶化は、半導体の結晶化を助長する金属元素が接した半導体膜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する。こうして、図２（Ｃ）に示す結晶構造を有する第１の半導体膜１１４ａが形成される。なお、結晶化後での第１の半導体膜１１４ａに含まれる酸素濃度は、５×１０¹⁸／ｃｍ³以下とすることが望ましい。ここでは、脱水素化のための熱処理（４５０℃、１時間）の後、結晶化のための熱処理（５５０℃〜６５０℃で４〜２４時間）を行う。また、強光の照射により結晶化を行う場合は、赤外光、可視光、または紫外光のいずれか一またはそれらの組み合わせを用いることが可能である。なお、必要であれば、強光を照射する前に非晶質構造を有する第１の半導体膜１１２に含有する水素を放出させる熱処理を行ってもよい。また、熱処理と強光の照射とを同時に行って結晶化を行ってもよい。生産性を考慮すると、結晶化は強光の照射により結晶化を行うことが望ましい。

このようにして得られる第１の半導体膜１１４ａには、金属元素（ここではニッケル）が残存している。それは膜中において一様に分布していないにしろ、平均的な濃度とすれば、１×１０¹⁹/cm³を越える濃度で残存している。勿論、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、以降に示すゲッタリング方法で当該元素を除去する。

ここで、レーザ光の照射を行う前に結晶化工程で形成される自然酸化膜を除去する。この自然酸化膜にはニッケルが高濃度に含まれているため、除去することが好ましい。

次いで、結晶化率（膜の全体積における結晶成分の割合）を高め、結晶粒内に残される欠陥を補修するために、結晶構造を有する第１の半導体膜１１４ａに対してレーザ光を照射して第１の半導体膜１１４ｂを形成する。（図２（Ｄ））レーザ光を照射した場合、半導体膜１１４ｂに歪みやリッジが形成され、表面に薄い表面酸化膜（図示しない）が形成される。このレーザ光としてはパルス発振であるレーザ光源から出射される波長４００nm以下のエキシマレーザ光や、ＹＡＧレーザの第２高調波、第３高調波を用いればよい。また、レーザ光としては連続発振が可能な固体レーザを用い、基本波の第２高調波〜第４高調波を用いてもよい。代表的には、Ｎｄ:ＹＶＯ₄レーザ（基本波１０６４nm）の第２高調波（５３２nm）や第３高調波（３５５ｎｍ）を適用すればよい。

次いで、第１の半導体膜１１４ｂの歪みを低減するための熱処理（半導体膜が瞬間的に４００〜１０００℃程度にまで加熱される熱処理）を窒素雰囲気にて行い、平坦な半導体膜１１４ｃを得る。（図２（Ｅ））瞬間的に加熱する熱処理としては、強光を照射する熱処理、または加熱されたガス中に基板を投入し、数分放置した後に基板を取りだす熱処理によって加熱を行えばよい。また、この熱処理の条件によっては、歪みを低減すると同時に結晶粒内に残される欠陥を補修する、即ち結晶性の改善を行うことができる。また、この熱処理により、歪みを低減してニッケルが後のゲッタリング工程でゲッタリングされやすくなる。なお、この熱処理における温度が結晶化での温度よりも低い場合、シリコン膜が固相状態のまま、膜中にニッケルが移動することになる。

次いで、半導体膜１１４ｄの表面に、オゾン含有水溶液（代表的にはオゾン水）でエッチングストッパーとなる酸化膜（バリア層とも呼ばれる）１１５を１〜１０ｎｍの膜厚で形成する。（図２（Ｆ））この酸化膜１１５は、歪みが低減された半導体膜を酸化したものであるので、その酸化膜も良好な特性（平坦性、膜厚均一性など）を有している。

次いで、この酸化膜１１５上に希ガス元素を含む第２の半導体膜１１６ａを形成する。（図２（Ｇ））

また、上記酸化膜（バリア層）上に形成する希ガス元素を含む第２の半導体膜１１６ａは、プラズマＣＶＤ法、またはスパッタ法にて形成し、膜厚１０ｎｍ〜３００ｎｍのゲッタリングサイトを形成する。なお、第２の半導体膜１１６ａの膜厚が薄いほうが成膜時間、および後でのエッチング時間がともに短縮できるため、望ましい。希ガス元素としてはヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）から選ばれた一種または複数種を用いる。中でも安価なガスであるアルゴン（Ａｒ）が好ましい。

ここではプラズマＣＶＤ法を用い、原料ガスとしてモノシランとアルゴンを用い、比率（モノシラン：アルゴン）を０．１：９９．９〜１：９、好ましくは、１：９９〜５：９５に制御して第２の半導体膜１１６ａを成膜する。また、成膜時のＲＦパワー密度は、０．００１７Ｗ／ｃｍ²〜０．４８Ｗ／ｃｍ²とすることが望ましい。ＲＦパワー密度は、高ければ高いほどゲッタリング効果が得られる膜質となり、加えて成膜速度が向上するため好ましい。また、成膜時の圧力は、１．３３３Ｐａ（０．０１Ｔｏｒｒ）〜１３３．３２２Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）とすることが望ましい。圧力は、高ければ高いほど成膜速度が向上するため好ましい。また、成膜温度は３００℃〜５００℃とすることが望ましい。こうして、膜中にアルゴンを１×１０¹⁸／ｃｍ³〜１×１０²²／ｃｍ³、好ましくは、１×１０²⁰/cm³〜１×１０²¹/cm³の濃度で含み、ゲッタリング効果が得られる第２の半導体膜をプラズマＣＶＤ法で成膜することができる。上記第２の半導体膜の成膜条件を上記範囲内で調節することで、成膜の際、酸化膜（バリア層）に与えるダメージを低減することができ、第１の半導体膜の膜厚のバラツキ発生や第１の半導体膜に穴が形成されるという不良の発生を防ぐことができる。

膜中に不活性気体である希ガス元素イオンを含有させる意味は二つある。一つはダングリングボンドを形成し半導体膜に歪みを与えることであり、他の一つは半導体膜の格子間に歪みを与えることである。半導体膜の格子間に歪みを与えるにはアルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）などシリコンより原子半径の大きな元素を用いた時に顕著に得られる。また、膜中に希ガス元素を含有させることにより、格子歪だけでなく、不対結合手も形成させてゲッタリング作用に寄与する。

次いで、加熱処理を行い、第１の半導体膜中における金属元素（ニッケル）の濃度を低減、あるいは除去するゲッタリングを行う。（図２（Ｈ））ゲッタリングを行う加熱処理としては、強光を照射する処理、炉を用いた熱処理、または加熱されたガスに基板を投入し、数分放置した後取りだすことによって加熱を行えばよい。このゲッタリングにより、図２（Ｈ）中の矢印の方向（即ち、基板側から第２の半導体膜表面に向かう方向）に金属元素が移動し、酸化膜１１５で覆われた第１の半導体膜１１４ｅに含まれる金属元素の除去、または金属元素の濃度の低減が行われる。金属元素がゲッタリングの際に移動する距離は、第１の半導体膜の厚さ程度の距離であればよく、比較的短時間でゲッタリングを完遂することができる。ここでは、ニッケルが第１の半導体膜１１４ｅに偏析しないよう全て第２の半導体膜１１６ｂに移動させ、第１の半導体膜１１４ｅに含まれるニッケルがほとんど存在しない、即ち膜中のニッケル濃度が１×１０¹⁸／ｃｍ³以下、望ましくは１×１０¹⁷／ｃｍ³以下になるように十分ゲッタリングする。なお、第２の半導体膜だけでなく酸化膜１１５もゲッタリングサイトとして機能する。

次いで、酸化膜１１５をエッチングストッパーとして、１１６ｂで示した第２の半導体膜のみを選択的に除去する。第２の半導体膜のみを選択的にエッチングする方法としては、ＣｌＦ₃によるプラズマを用いないドライエッチング、或いはヒドラジンや、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド（化学式（ＣＨ₃）₄ＮＯＨ）（略称ＴＭＡＨ）を含む水溶液などアルカリ溶液によるウエットエッチングで行うことができる。なお、ここでのエッチングで第１の半導体膜にピンホールが形成されるのを防止するため、オーバーエッチング時間を少なめにする。また、第２の半導体膜を除去した後、酸化膜（バリア層）の表面をＴＸＲＦ（全反射蛍光Ｘ線分光）でニッケル濃度を測定したところ、ニッケルが高濃度で検出されるため、後の工程で酸化膜（バリア層）は除去することが望ましい。

次いで、フッ酸を含むエッチャントにより酸化膜１１５を除去する。

次いで、第１の半導体膜１１４ｅを公知のパターニング技術を用いて所望の形状の半導体層１１７を形成する。（図２（Ｉ））なお、酸化膜（バリア層）を除去した後、レジストからなるマスクを形成する前に、オゾン水で表面に薄い酸化膜を形成することが望ましい。

所望の形状の半導体層１１７を形成する工程が終了したら、半導体層の表面をフッ酸を含むエッチャントで洗浄し、ゲート絶縁膜となる珪素を主成分とする絶縁膜を形成する。この表面洗浄とゲート絶縁膜の形成は、大気にふれさせずに連続的に行うことが望ましい。なお、工程数を削減するために、この表面洗浄工程を削除して、ゲート絶縁膜と導電膜（ゲート電極材料）とを連続的に成膜してもよい。

以降の工程は、実施の形態１と同一であるので、ここでは詳細な説明は省略する。

（実施の形態３）
ここでは、熱処理を複数回行う例を図３に示す。図３（Ａ）〜図３（Ｆ）までの工程は図２（Ａ）〜図２（Ｆ）の工程と同一であるため、ここでの詳細な説明は省略することとする。

実施の形態２に従って図３（Ａ）〜図３（Ｆ）の工程まで行った後、再度、第１の半導体膜の歪みを低減するための熱処理を窒素雰囲気にて行い、さらに平坦な第１の半導体膜２１４ａを得る。（図３（Ｇ））また、酸化膜（バリア層）も熱処理により緻密となる。

次いで、酸化膜（バリア層）上に希ガス元素を含む第２の半導体膜２１６ａを形成する。（図３（Ｈ））希ガス元素を含む第２の半導体膜２１６ａは、プラズマＣＶＤ法、またはスパッタ法にて形成し、膜厚１０ｎｍ〜３００ｎｍのゲッタリングサイトを形成する。

次いで、加熱処理を行い、第１の半導体膜中における金属元素（ニッケル）の濃度を低減、あるいは除去するゲッタリングを行う。（図３（Ｉ））ゲッタリングを行う加熱処理としては、強光を照射する処理、炉を用いた熱処理、または加熱されたガスに基板を投入し、数分放置した後取りだすことによって加熱を行えばよい。このゲッタリングにより、図３（Ｉ）中の矢印の方向（即ち、基板側から第２の半導体膜表面に向かう方向）に金属元素が移動し、酸化膜（バリア層）で覆われた第１の半導体膜２１４ｂに含まれる金属元素の除去、または金属元素の濃度の低減が行われる。

次いで、酸化膜（バリア層）をエッチングストッパーとして、２１６ｂで示した第２の半導体膜のみを選択的に除去する。次いで、酸化膜（バリア層）を除去する。

次いで、第１の半導体膜２１４ｂを公知のパターニング技術を用いて所望の形状の半導体層２１７を形成する。（図３（Ｊ））なお、酸化膜（バリア層）を除去した後、レジストからなるマスクを形成する前に、オゾン水で表面に薄い酸化膜を形成することが望ましい。

所望の形状の半導体層２１７を形成する工程が終了したら、半導体層の表面をフッ酸を含むエッチャントで洗浄し、ゲート絶縁膜となる珪素を主成分とする絶縁膜を形成する。この表面洗浄とゲート絶縁膜の形成は、大気にふれさせずに連続的に行うことが望ましい。

（実施の形態４）
ここでは、半導体層をパターニングした後にゲッタリングを行う例を図４に示す。図４（Ａ）〜図４（Ｄ）までの工程は図２（Ａ）〜図２（Ｄ）の工程と同一であるため、ここでの詳細な説明は省略することとする。

実施の形態２に従って図４（Ａ）〜図４（Ｄ）の工程まで行った後、第１の半導体膜１１４ｂを公知のパターニング技術を用いて所望の形状の半導体層３１７ａを形成する。（図４（Ｅ））なお、レジストからなるマスクを形成する前に、オゾン水で表面に薄い酸化膜を形成することが望ましい。

次いで、半導体膜の歪みを低減するための熱処理（半導体膜が瞬間的に４００〜１０００℃程度にまで加熱される熱処理）を窒素雰囲気にて行い、平坦な半導体層３１７ｂを得る。（図４（Ｆ））また、この熱処理の条件によっては、歪みを低減すると同時に結晶粒内に残される欠陥を補修する、即ち結晶性の改善を行うことができる。

次いで、半導体層３１７ｂの表面に、オゾン含有水溶液でエッチングストッパーとなる酸化膜（バリア層と呼ばれる）３１５を１〜１０ｎｍの膜厚で形成する。（図４（Ｇ））酸化膜３１５は、歪みが低減された半導体層３１７ｂを酸化したものであるので、その酸化膜も良好な特性（平坦性、膜厚均一性など）を有している。また、酸化膜を形成することでさらに半導体層３１７ｂの界面を安定に保つことができる。

次いで、この酸化膜３１５上に希ガス元素を含む第２の半導体膜３１６ａを形成する。（図４（Ｈ））

次いで、加熱処理を行い、第１の半導体層中における金属元素（ニッケル）の濃度を低減、あるいは除去するゲッタリングを行う。（図４（Ｉ））ゲッタリングを行う加熱処理としては、強光を照射する処理、炉を用いた熱処理、または加熱されたガスに基板を投入し、数分放置した後取りだすことによって加熱を行えばよい。このゲッタリングにより、図４（Ｉ）中の矢印の方向（即ち、基板側から第２の半導体膜表面に向かう方向）に金属元素が移動し、酸化膜３１５で覆われた第１の半導体層３１７ｄに含まれる金属元素の除去、または金属元素の濃度の低減が行われる。

次いで、バリア層３１５をエッチングストッパーとして、３１６ｂで示した第２の半導体膜のみを選択的に除去する。次いで、酸化膜３１５を除去する。

次いで、ゲート絶縁膜となる珪素を主成分とする絶縁膜を形成する。

（実施の形態５）
ここでは、半導体層をパターニングした後に熱処理を複数回行い、その後、ゲッタリングを行う例を図５に示す。図５（Ａ）〜図５（Ｄ）までの工程は図２（Ａ）〜図２（Ｄ）の工程と同一であるため、ここでの詳細な説明は省略することとする。

実施の形態２に従って図５（Ａ）〜図５（Ｄ）の工程まで行った後、第１の半導体膜１１４ｂを公知のパターニング技術を用いて所望の形状の半導体層４１７ａを形成する。（図５（Ｅ））なお、レジストからなるマスクを形成する前に、オゾン水で表面に薄い酸化膜を形成することが望ましい。

次いで、半導体膜の歪みを低減するための熱処理（半導体膜が瞬間的に４００〜１０００℃程度にまで加熱される熱処理）を窒素雰囲気にて行い、平坦な半導体層４１７ｂを得る。（図５（Ｆ））

次いで、半導体層４１７ｃの表面に、オゾン含有水溶液でエッチングストッパーとなる酸化膜（バリア層と呼ばれる）４１５を１〜１０ｎｍの膜厚で形成する。（図５（Ｇ））

次いで、再度、半導体膜の歪みを低減するための熱処理を窒素雰囲気にて行い、さらに平坦な半導体層４１７ｄを得る。（図５（Ｈ））また、酸化膜も熱処理により緻密となる。

次いで、この酸化膜４１５上に希ガス元素を含む第２の半導体膜４１６ａを形成する。（図５（Ｉ））

次いで、加熱処理を行い、第１の半導体層中における金属元素（ニッケル）の濃度を低減、あるいは除去するゲッタリングを行う。（図５（Ｊ））ゲッタリングを行う加熱処理としては、強光を照射する処理、炉を用いた熱処理、または加熱されたガスに基板を投入し、数分放置した後取りだすことによって加熱を行えばよい。このゲッタリングにより、図５（Ｊ）中の矢印の方向（即ち、基板側から第２の半導体膜表面に向かう方向）に金属元素が移動し、酸化膜４１５で覆われた第１の半導体層４１７ｅに含まれる金属元素の除去、または金属元素の濃度の低減が行われる。

次いで、酸化膜４１５をエッチングストッパーとして、４１６ｂで示した第２の半導体膜のみを選択的に除去する。次いで、酸化膜４１５を除去する。

（実施の形態６）
ここでは、実施の形態２とは工程順序が一部異なる例、具体的には酸化処理した後に歪みを低減するための熱処理を行う例を図６に示す。図６（Ａ）〜図６（Ｄ）までの工程は図２（Ａ）〜図２（Ｄ）の工程と同一であるため、ここでの詳細な説明は省略することとする。

実施の形態２に従って図６（Ａ）〜図６（Ｄ）の工程まで行った後、半導体膜５１４ａの表面に、オゾン含有水溶液でエッチングストッパーとなる酸化膜（バリア層と呼ばれる）５１５を１〜１０ｎｍの膜厚で形成する。（図６（Ｅ））

また、オゾン含有水溶液で酸化膜５１５を形成する前に、レーザ光の照射により形成された表面酸化膜を除去してもよい。

次いで、半導体膜の歪みを低減するための熱処理（半導体膜が瞬間的に４００〜１０００℃程度にまで加熱される熱処理）を窒素雰囲気にて行い、半導体膜５１４ｂを得る。（図６（Ｆ））

次いで、この酸化膜５１５上に希ガス元素を含む第２の半導体膜５１６ａを形成する。（図６（Ｇ））

次いで、加熱処理を行い、第１の半導体膜中における金属元素（ニッケル）の濃度を低減、あるいは除去するゲッタリングを行う。（図６（Ｈ））ゲッタリングを行う加熱処理としては、強光を照射する処理、炉を用いた熱処理、または加熱されたガスに基板を投入し、数分放置した後取りだすことによって加熱を行えばよい。このゲッタリングにより、図６（Ｈ）中の矢印の方向（即ち、基板側から第２の半導体膜表面に向かう方向）に金属元素が移動し、酸化膜５１５で覆われた第１の半導体膜５１４ｃに含まれる金属元素の除去、または金属元素の濃度の低減が行われる。

次いで、酸化膜５１５をエッチングストッパーとして、５１６ｂで示した第２の半導体膜のみを選択的に除去する。次いで、酸化膜５１５を除去する。

次いで、第１の半導体膜５１４ｃを公知のパターニング技術を用いて所望の形状の半導体層５１７を形成する。（図６（Ｉ））なお、酸化膜を除去した後、レジストからなるマスクを形成する前に、オゾン水で表面に薄い酸化膜を形成することが望ましい。

所望の形状の半導体層を形成する工程が終了したら、半導体層の表面をフッ酸を含むエッチャントで洗浄し、ゲート絶縁膜となる珪素を主成分とする絶縁膜を形成する。この表面洗浄とゲート絶縁膜の形成は、大気にふれさせずに連続的に行うことが望ましい。

（実施の形態７）
ここでは、実施の形態４とは工程順序が一部異なる例、具体的には酸化処理した後に歪みを低減するための熱処理を行う例を図７に示す。図７（Ａ）〜図７（Ｄ）までの工程は実施の形態２に示した図２（Ａ）〜図２（Ｄ）の工程と同一であるため、ここでの詳細な説明は省略することとする。

実施の形態２に従って図７（Ａ）〜図７（Ｄ）の工程まで行った後、第１の半導体膜１１４ｂを公知のパターニング技術を用いて所望の形状の半導体層６１７ａを形成する。（図７（Ｅ））なお、レジストからなるマスクを形成する前に、オゾン水で表面に薄い酸化膜を形成することが望ましい。

次いで、半導体層６１７ｂの表面に、オゾン含有水溶液でエッチングストッパーとなる酸化膜（バリア層と呼ばれる）６１５を１〜１０ｎｍの膜厚で形成する。（図７（Ｆ））

次いで、半導体膜の歪みを低減するための熱処理（半導体膜が瞬間的に４００〜１０００℃程度にまで加熱される熱処理）を窒素雰囲気にて行い、半導体層６１７ｃを得る。（図７（Ｇ））

次いで、この酸化膜６１５上に希ガス元素を含む第２の半導体膜６１６ａを形成する。（図７（Ｈ））

次いで、加熱処理を行い、第１の半導体層中における金属元素（ニッケル）の濃度を低減、あるいは除去するゲッタリングを行う。（図７（Ｉ））ゲッタリングを行う加熱処理としては、強光を照射する処理、炉を用いた熱処理、または加熱されたガスに基板を投入し、数分放置した後取りだすことによって加熱を行えばよい。このゲッタリングにより、図７（Ｉ）中の矢印の方向（即ち、基板側から第２の半導体膜表面に向かう方向）に金属元素が移動し、酸化膜６１５で覆われた第１の半導体層６１７ｄに含まれる金属元素の除去、または金属元素の濃度の低減が行われる。

次いで、酸化膜６１５をエッチングストッパーとして、６１６ｂで示した第２の半導体膜のみを選択的に除去する。次いで、酸化膜６１５を除去する。

以上の構成でなる本発明について、以下に示す実施例でもってさらに詳細な説明を行うこととする。

本実施例では、有機ＥＬディスプレイ、又は有機発光ダイオードとも呼ばれているＥＬ素子を有する発光装置（図８）の作製方法について説明する。

なお、有機化合物を含む層を発光層とするＥＬ素子は、有機化合物を含む層（以下、ＥＬ層と記す）が陽極と、陰極との間に挟まれた構造を有し、陽極と陰極とに電界を加えることにより、ＥＬ層でルミネッセンス（Electro Luminescence）が生じる。またＥＬ素子からの発光は、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。

まず、基板８１０上に下地絶縁膜８１１を形成する。基板８１０側を表示面として発光を取り出す場合、基板８１０としては、光透過性を有するガラス基板や石英基板を用いればよい。また、処理温度に耐えうる耐熱性を有する光透過性のプラスチック基板を用いてもよい。また、基板８１０側とは逆の面を表示面として発光を取り出す場合、前述の基板の他にシリコン基板、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も良い。ここでは基板８１０としてガラス基板を用いる。なお、ガラス基板の屈折率は１．５５前後である。

下地絶縁膜８１１としては、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜などの絶縁膜から成る下地膜を形成する。ここでは下地膜として２層構造を用いた例を示すが、前記絶縁膜の単層膜または２層以上積層させた構造を用いても良い。なお、特に下地絶縁膜を形成しなくてもよい。

次いで、下地絶縁膜上に半導体層を形成する。半導体層は、非晶質構造を有する半導体膜を公知の手段（スパッタ法、ＬＰＣＶＤ法、またはプラズマＣＶＤ法等）により成膜した後、公知の結晶化処理（レーザ結晶化法、熱結晶化法、またはニッケルなどの触媒を用いた熱結晶化法等）を行って得られた結晶質半導体膜を得る。結晶質半導体膜の材料に限定はないが、好ましくはシリコンまたはシリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）合金などで形成すると良い。本実施例では、シリコンの結晶化を助長する金属元素としてニッケルを用い、脱水素化のための熱処理（５００℃、１時間）の後、結晶化のための熱処理（５５０℃、４時間）を炉で行って結晶構造を有するシリコン膜を得る。炉に代えてランプアニール装置を用いてもよい。

次いで、結晶質半導体膜にレーザ光を照射する。結晶化後にレーザ光照射する場合には、自然酸化膜を除去した後に照射する。なお、レーザ光に用いるレーザ発振器としては、紫外光、可視光、又は赤外光を発振することが可能なレーザ発振器を用いることができる。代表的には、レーザ光として波長４００nm以下のエキシマレーザ光や、ＹＡＧレーザの第２高調波、第３高調波を用いる。例えば、繰り返し周波数１０Hz〜１００ＭHz程度のパルスレーザ光を用いる。

また、非晶質構造を有する半導体膜の結晶化処理または結晶化後のレーザ光照射に連続発振のレーザを用いてもよく、非晶質半導体膜の結晶化に際し、大粒径に結晶を得るためには、連続発振が可能な固体レーザを用い、基本波の第２高調波〜第４高調波を適用するのが好ましい。代表的には、Ｎｄ:ＹＶＯ₄レーザ（基本波１０６４nm）の第２高調波（５３２nm）や第３高調波（３５５ｎｍ）を適用すればよい。

本実施例おいては、結晶化処理または結晶化後に少なくとも１回のレーザ光照射を半導体膜に行う。レーザ光が照射されると、半導体膜に歪みやリッジが形成され、表面には薄い表面酸化膜が形成される。

次いで、半導体膜の歪みを低減するための熱処理（半導体膜が瞬間的に４００〜１０００℃程度にまで加熱される熱処理）を窒素雰囲気にて行う。本実施例では、６３０℃〜６５０℃に加熱された炉に入れて６分の熱処理を行う。炉に代えてランプアニール装置を用いてもよい。

次いで、オゾン水で表面を１２０秒処理して合計１〜５ｎｍの酸化膜からなるバリア層を形成する。

次いで、ニッケルを低減するためのゲッタリング処理を行う。酸化膜（バリア層）上にＰＣＶＤ法にてゲッタリングサイトとなるアルゴン元素を含む非晶質シリコン膜を１０ｎｍ〜４００ｎｍ、本実施例では、ＲＦパワー３００Ｗ、即ちＲＦパワー密度を０．０５２Ｗ／ｃｍ²とし、膜厚３０ｎｍで形成する。なお、本実施例では、ニッケルを用いて結晶化方法を行った例を示したため、ゲッタリング処理を行うが、ニッケルを用いない他の結晶化方法で結晶化を行う場合には、特にゲッタリング処理が不要である。

次いで、６５０℃に加熱された炉に入れて６分の熱処理を行い、結晶構造を有する半導体膜中のニッケル濃度を低減する。炉に代えてランプアニール装置を用いてもよい。

次いで、酸化膜をエッチングストッパーとして、ゲッタリングサイトであるアルゴン元素を含む非晶質シリコン膜を選択的に除去した後、酸化膜を希フッ酸で選択的に除去する。なお、ゲッタリングの際、ニッケルは酸素濃度の高い領域に移動しやすい傾向があるため、酸化膜からなるバリア層をゲッタリング後に除去することが望ましい。

次いで、オゾン水で表面に約２ｎｍの極薄い酸化膜を形成する。次いで、ＴＦＴのしきい値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。本実施例では、ジボラン（Ｂ₂Ｈ₆）を質量分離しないでプラズマ励起したイオンドープ法を用い、ドーピング条件を加速電圧１５ｋＶ、ジボランを水素で１％に希釈したガス流量３０ｓｃｃｍ、ドーズ量２×１０¹²／ｃｍ²で非晶質シリコン膜にボロンを添加する。

次いで、表面の極薄い酸化膜を除去した後、再度、オゾン水で薄い酸化膜を形成した後、第１のフォトマスクを用いてレジストからなるマスクを形成し、所望の形状にエッチング処理して島状に分離された半導体層を形成する。なお、この段階で半導体層の厚さは２５〜８０ｎｍ（好ましくは３０〜７０ｎｍ）の厚さとなるように設定する。

次いで、フッ酸を含むエッチャントで酸化膜を除去すると同時に半導体膜の表面を洗浄した後、ゲート絶縁膜８１２となる珪素を主成分とする絶縁膜を形成する。ここでは、プラズマＣＶＤ法により１１５ｎｍの厚さで酸化窒化シリコン膜（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝５９％、Ｎ＝７％、Ｈ＝２％）で形成する。

次いで、ゲート絶縁膜８１２上に膜厚２０〜１００ｎｍの第１の導電膜と、膜厚１００〜４００ｎｍの第２の導電膜とを積層形成する。本実施例では、ゲート絶縁膜上に膜厚５０ｎｍの窒化タンタル膜、膜厚３７０ｎｍのタングステン膜を順次積層する。第１の導電膜及び第２の導電膜を形成する導電性材料としてはＴａ、Ｗ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｃｕから選ばれた元素、または前記元素の少なくとも一つを主成分とする合金材料もしくは化合物材料で形成する。

次いで、第２のフォトマスクを用いてレジストマスクを形成し、ドライエッチング法またはウェットエッチング法を用いてエッチングを行う。このエッチング工程によって、導電膜をエッチングして、導電層８１４ａ、８１４ｂ、８１５ａ、８１５ｂを得る。本実施例では、ＩＣＰ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って所望のテーパー形状に膜を１回または複数回エッチングする。なお、エッチング用ガスとしては、Ｃｌ₂、ＢＣｌ₃、ＳｉＣｌ₄、ＣＣｌ₄などを代表とする塩素系ガスまたはＣＦ₄、ＳＦ₆、ＮＦ₃などを代表とするフッ素系ガス、またはＯ₂を適宜用いることができる。導電層８１４ａのテーパー部の角度は１５〜４５°とし、導電層８１４ｂのテーパー部の角度は６０〜８９°とする。

なお、導電層８１４ａ、８１４ｂはＴＦＴのゲート電極となり、導電層８１５ａ、８１５ｂは端子電極となる。

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、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ゲート絶縁膜８１２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）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８１２を介してスルードープを行い、ｐ型の高濃度不純物領域８１７、８１８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６０〜１００ｋＶ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８１２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。

この後、レジストマスクを除去し、水素を含む絶縁膜８１３を成膜した後、半導体層に添加された不純物元素の活性化および水素化を行う。水素を含む絶縁膜８１３は、ＰＣＶＤ法により得られる窒化酸化珪素膜（ＳｉＮＯ膜）を用いる。加えて、結晶化を助長する金属元素、代表的にはニッケルを用いて半導体膜を結晶化させている場合、活性化と同時にチャネル形成領域におけるニッケルの低減を行うゲッタリングをも行うことができる。なお、水素を含む絶縁膜８１３は、層間絶縁膜の１層目であり、酸化珪素を含んでいる。

次いで、層間絶縁膜の２層目となる高耐熱性平坦化膜８１６を形成する。高耐熱性平坦化膜８１６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。本実施例では、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、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を備えたスピン式の塗布装置を用い、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（分子式：ＣＨ₃ＯＣＨ₂ＣＨ（ＯＨ）ＣＨ₃））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。次いで、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。次いで、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の高耐熱性平坦化膜８１６を形成する。

なお、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、高耐熱性平坦化膜８１６の脱水のため２５０℃〜４１０℃、１時間の加熱を行う。なお、この加熱処理で半導体層に添加された不純物元素の活性化および水素化を兼ねてもよい。また、高耐熱性平坦化膜８１６上に３層目の層間絶縁膜として、ＰＣＶＤ法により得られる窒化酸化珪素膜（ＳｉＮＯ膜：膜厚１００ｎｍ〜２００ｎｍ）を形成してもよい。３層目の層間絶縁膜を形成した場合、後に形成される配線８２２または第１の電極をマスクとして選択的に除去することが好ましい。

次いで、第６のマスクを用いて層間絶縁膜８１６にコンタクトホールを形成すると同時に周縁部の層間絶縁膜８１６を除去する。ここでは、絶縁膜８１３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限定はないが、ここではＣＦ₄、Ｏ₂、Ｈｅ、Ａｒとを用いることが適している。

次いで、第６のマスクをそのままマスクとしてエッチングを行い、露呈しているゲート絶縁膜８１２、及び絶縁膜８１３を選択的に除去する。エッチング用ガスにＣＨＦ₃とＡｒを用いてゲート絶縁膜８１２、及び絶縁膜８１３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。

次いで、第６のマスクを除去し、導電膜（Ｔｉ、Ａｌ、Ｔｉの順に形成された積層、或いはＭｏ、Ａｌ、Ｍｏの順に形成された積層）を形成した後、第７のマスクを用いてエッチングを行い、配線８２２を形成する。

次いで、第８のマスクを用いて第１の電極８２３Ｒ、８２３Ｇ、即ち、有機発光素子の陽極（或いは陰極）を形成する。第１の電極８２３Ｒ、８２３Ｇの材料としては、Ｔｉ、ＴｉＮ、ＴｉＳｉ_XＮ_Y、Ｎｉ、Ｗ、ＷＳｉ_X、ＷＮ_X、ＷＳｉ_XＮ_Y、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。

なお、基板８１０側を表示面として発光を取り出す場合には、第１の電極の材料として、ＩＴＳＯ（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される酸化珪素を含む酸化インジウムスズ）を用いる。ＩＴＳＯは、熱処理しても結晶化しないので平坦性がよく、ポリビニールアルコール等を原料とする多孔質体でこする洗浄（ベルクリン洗浄とも呼ぶ）や研磨を行って凸部をなくす処理が特に必要ないため第１の電極の材料として望ましい。ＩＴＳＯの他、酸化珪素を含み酸化インジウムに２〜２０％の酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合した透光性酸化物導電膜などの透明導電膜を用いても良い。また、Ｇａを含むＺｎＯ（ＧＺＯとも呼ばれる）の透明導電膜を用いても良い。

次いで、第９のマスクを用いて第１の電極８２３Ｒ、８２３Ｇの端部を覆う絶縁物８２９（バンク、隔壁、障壁、土手などと呼ばれる）を形成する。絶縁物８２９としては、塗布法により得られる有機樹脂膜、或いは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。

次いで、有機化合物を含む層８２４Ｈ、８２４Ｒ、８２４Ｇ、８２４Ｅを、蒸着法または塗布法を用いて形成する。なお、信頼性を向上させるため、有機化合物を含む層８２４Ｈ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℃〜４００℃の加熱処理を行うことが望ましい。本実施例では、層間絶縁膜を高耐熱性を有するＳｉＯｘ膜で形成しているため、高い加熱処理に耐えうる。

また、スピンコートを用いた塗布法により有機化合物を含む層を形成する場合、塗布した後、真空加熱で焼成することが好ましい。例えば、正孔注入層８２４Ｈとして作用するポリ（エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（スチレンスルホン酸）水溶液（PEDOT／PSS）を全面に塗布、焼成する。

また、正孔注入層は蒸着法によって形成してもよく、例えば、酸化モリブデン（ＭｏＯｘ：ｘ＝２〜３）等の酸化物とα−ＮＰＤやルブレンを共蒸着して形成し、ホール注入性を向上させることもできる。

次いで、有機化合物を含む層８２４Ｒ、８２４Ｇ、８２４Ｅの形成に蒸着法を用い、真空度が５×１０^-3Ｔｏｒｒ（０．６６５Ｐａ）以下、好ましくは１０^-4〜１０^-6Ｔｏｒｒまで真空排気された成膜室で蒸着を行う。蒸着の際、予め、抵抗加熱により有機化合物は気化されており、蒸着時にシャッターが開くことにより基板の方向へ飛散する。気化された有機化合物は、上方に飛散し、メタルマスクに設けられた開口部を通って基板に蒸着される。

フルカラー化するために、発光色（Ｒ、Ｇ、Ｂ）ごとにマスクのアライメントを行う。なお、白色の発光を示す電界発光層を形成し、カラーフィルター、又はカラーフィルター及び色変換層などを別途設けることによってフルカラー表示を行うこともできる。

例えば、発光層８２４ＲとしてＤＣＭが添加されたＡｌｑ₃を４０［ｎｍ］成膜する。また、発光層８２４ＧとしてＤＭＱＤが添加されたＡｌｑ₃を４０［ｎｍ］成膜する。また、ここでは図示していないが青色の発光層としてＣＢＰ（４，４'−ビス（Ｎ−カルバゾリル）−ビフェニル）が添加されたＰＰＤ（４，４'−ビス（Ｎ−（９−フェナントリル）−Ｎ−フェニルアミノ）ビフェニル）を３０ｎｍ、ブロッキング層としてＳＡｌｑ（ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（トリフェニルシラノラト）アルミニウム）を１０［ｎｍ］成膜する。

次いで、電子輸送層８２４ＥとしてＡｌｑ₃を４０［ｎｍ］成膜する。

次いで、第２の電極８２５、即ち、有機発光素子の陰極（或いは陽極）を形成する。第２の電極８２５の材料としては、ＭｇＡｇ、ＭｇＩｎ、ＡｌＬｉ、ＣａＦ₂、ＣａＮなどの合金、または周期表の１族もしくは２族に属する元素とアルミニウムとを共蒸着法により形成した膜を用いればよい。第２の電極８２５に透光性を持たせる場合には、透明導電膜を形成すればよい。

また、第２の電極８２５を形成する前に陰極バッファ層としてＣａＦ₂、ＭｇＦ₂、またはＢａＦ₂からなる透光性を有する層（膜厚１ｎｍ〜５ｎｍ）を形成してもよい。

また、第２の電極８２５を保護する保護層（窒化珪素または炭素を主成分とする薄膜）を形成してもよい。

次いで、封止基板８３３をシール材８２８で貼り合わせて発光素子を封止する。シール材８２８が高耐熱性平坦化膜８１６の端部（テーパー部）を覆うように貼りあわせる。なお、シール材８２８で囲まれた領域には透明な充填材８２７を充填する。充填材８２７としては、透光性を有している材料であれば特に限定されず、代表的には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。また、充填材８２７に乾燥剤を含ませてもよい。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８２７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。

また、液滴吐出法により不活性気体雰囲気または減圧下で封止基板８３３上にシール材８２８をパターン形成した後、シールパターン内にインクジェット装置またはディスペンサ装置で充填材８２７を滴下し、気泡が入らないように減圧下で一対の基板を貼りあわせてもよい。貼りあわせると同時に紫外線照射や熱処理を行って、減圧下でシール材８２８を硬化させてもよい。なお、紫外線照射に加えて、熱処理を行ってもよい。

また、シール材８２８で囲まれた領域を乾燥した不活性気体で充填してもよい。気体で充填する場合、封止基板８３３の一部を削って凹部を形成し、その凹部に乾燥剤を配置することが好ましい。

最後にＦＰＣ８３２を異方性導電膜８３１により公知の方法で端子電極８１５ａ、８１５ｂと貼りつける。端子電極８１５ａ、８１５ｂは、ゲート配線と同時に形成される。（図８（Ａ））なお、第１の電極８２３Ｒ、８２３Ｇを形成する際、端子電極８１５ａ、８１５ｂ上に透明導電膜を形成してもよい。

また、上面図を図８（Ｂ）に示す。図８（Ｂ）に示すように、高耐熱性平坦化膜の端部８３４がシール材８２８で覆われている。なお、図８（Ｂ）中の鎖線Ａ−Ｂで切断した断面図が図８（Ａ）に相当する。

こうして作製されたアクティブマトリクス型発光装置は、ＴＦＴの層間絶縁膜として高耐熱性平坦化膜８１６、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材料とし、さらに第１の電極にも酸化珪素を含ませている。アクティブマトリクス型発光装置の構成材料を比較的安定である酸化珪素を含む材料として、発光装置の信頼性を向上させている。

第１の電極を透明材料、第２の電極を金属材料とすれば、基板８１０を通過させて光を取り出す構造、即ちボトムエミッション型となる。また、第１の電極を金属材料、第２の電極を透明材料とすれば、封止基板８３３を通過させて光を取り出す構造、即ちトップエミッション型となる。また、第１の電極および第２の電極を透明材料とすれば、基板８１０と封止基板８３３の両方を通過させて光を取り出す構造とすることができる。本発明は、適宜、いずれか一の構造とすればよい。

また、本発明の発光装置において、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信号の電圧が一定のもの（ＣＣＣＶ）と、発光素子に印加される信号の電流が一定のもの（ＣＣＣＣ）とがある。

また、本発明の発光装置において、静電破壊防止のための保護回路（保護ダイオードなど）を設けてもよい。

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や、ボトムゲート型（逆スタガ型）ＴＦＴや、順スタガ型ＴＦＴを用いることが可能である。また、シングルゲート構造のＴＦＴに限定されず、複数のチャネル形成領域を有するマルチゲート型ＴＦＴ、例えばダブルゲート型ＴＦＴとしてもよい。

またコントラストを高めるため、偏光板又は円偏光板を設けてもよい。例えば、表示面の一面又は両面に偏光板、若しくは円偏光板を設けることができる。

なお、本実施例は、実施の形態２の工程手順により半導体層を形成した例を示したが、特に限定されず、実施の形態１乃至７のいずれか一に示した方法を用いてもよい。

本実施例では、ボトムエミッション型の発光装置の例を図９（Ｃ）を用いて説明する。

まず、透光性基板（ガラス基板：屈折率１．５５前後）上に発光素子と接続するＴＦＴを作製する。ボトムエミッション型であるので、層間絶縁膜やゲート絶縁膜や下地絶縁膜には、透光性の高い材料を用いる。ここでは、第１の層間絶縁膜として、ＰＣＶＤ法によるＳｉＮＯ膜を用いている。また、第２の層間絶縁膜として塗布法によるＳｉＯｘ膜を用いる。

次いで、ＴＦＴと電気的に接続する第１の電極１３２３を形成する。第１の電極１３２３として、ＳｉＯｘを含む透明導電膜であるＩＴＳＯ（膜厚１００ｎｍ）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。

次いで、第１の電極１３２３の周縁端部を覆う隔壁１３２９を形成する。隔壁１３２９としては、無機材料（酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコンなど）、感光性または非感光性の有機材料（ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、レジストまたはベンゾシクロブテン）、或い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）、またはこれらの積層などを用いることができる。

本実施例ではウェットエッチングにより隔壁１３２９をパターニングして隔壁の上端部のみに曲率半径を有する曲面を持たせている。例えば、隔壁１３２９としてポジ型の感光性アクリルを用い、隔壁の上端部のみに曲率半径を有する曲面を持たせることが好ましい。また、隔壁として、感光用の光の照射によってエッチャントに不溶解性となるネガ型、或いは光の照射によってエッチャントに溶解性となるポジ型のいずれも使用することができる。

次いで、有機化合物を含む層１３２４を蒸着法または塗布法を用いて形成する。本実施例では緑色発光の発光素子を形成する。蒸着法により、ＣｕＰｃ（２０ｎｍ）、ＮＰＤ（４０ｎｍ）を積層し、さらに共蒸着によりＤＭＱｄをドープしたＡｌｑ₃（３７．５ｎｍ）、Ａｌｑ₃（３７．５ｎｍ）、ＣａＦ₂（１ｎｍ）を順次積層する。

次いで、第２の電極１３２５としてＭｇＡｇ、ＭｇＩｎ、ＡｌＬｉ、ＣａＦ₂、ＣａＮなどの合金、または周期表の１族もしくは２族に属する元素とアルミニウムとを共蒸着法により形成した膜を積層すればよい。本実施例では、Ａｌを２００ｎｍの膜厚で蒸着する。また、必要があれば保護膜を積層してもよい。

次いで、封止基板１３３３とシール材（図示しない）によって貼りあわせる。なお、封止基板と第２の電極との間の空間１３２７には、不活性気体または透明樹脂からなる充填材を充填する。

以上の工程でボトムエミッション型発光装置が完成する。本実施例では、調整可能な範囲で、各層（層間絶縁膜、下地絶縁膜、ゲート絶縁膜、および第１の電極）の屈折率や膜厚を決定し、層の界面における光反射を抑制して光の取り出し効率を向上させている。

また、本実施例は実施の形態１乃至７のいずれか一、または実施例１と自由に組み合わせることができる。

本実施例では、トップエミッション型の発光装置の例を図９（Ａ）を用いて説明する。

まず、絶縁表面を有する基板上に発光素子と接続するＴＦＴを作製する。トップエミッション型であるので、層間絶縁膜やゲート絶縁膜や下地絶縁膜には、必ずしも透光性がある材料とする必要はない。本実施例では安定性の高い材料膜として、第１の層間絶縁膜にＰＣＶＤ法によるＳｉＮＯ膜を用いている。また、安定性の高い材料膜として第２の層間絶縁膜には、塗布法によるＳｉＯｘ膜を用いる。

さらに第３の層間絶縁膜１２１１を設ける。第３の層間絶縁膜１２１１も塗布法によるＳｉＯｘ膜を用いる。

次いで、第３の層間絶縁膜１２１１を選択的にエッチングしてＴＦＴの電極に達するコンタクトホールを形成した後、反射性を有する金属膜（Ａｌ−Ｓｉ膜（膜厚３０ｎｍ））と、仕事関数の大きい材料膜（ＴｉＮ膜（膜厚１０ｎｍ））と、透明導電膜（ＩＴＳＯ膜（膜厚１０ｎｍ〜１００ｎｍ））とを連続して成膜する。次いでパターニングを行ってＴＦＴと電気的に接続する反射電極１２１２と第１の電極１２１３を形成する。

次いで、第１の電極１２１３の端部を覆う隔壁１２１９を形成する。隔壁１２１９としては、無機材料（酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコンなど）、感光性または非感光性の有機材料（ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、レジストまたはベンゾシクロブテン）、或い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）、またはこれらの積層などを用いることができる。

次いで、有機化合物を含む層１２１４を蒸着法または塗布法を用いて形成する。

次いで、トップエミッション型発光装置とするため、第２の電極１２１５として透明導電膜を用いる。

次いで、蒸着法またはスパッタ法により透明保護層１２１６を形成する。透明保護層１２１６は、第２の電極１２１５を保護する。

次いで、封止基板１２０３をシール材で貼り合わせて発光素子を封止する。なお、シール材で囲まれた領域には透明な充填材１２１７を充填する。充填材１２１７としては、透光性を有している材料であれば特に限定されず、代表的には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。また、充填材１２１７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。

以上の工程でトップエミッション型発光装置が完成する。本実施例では、各層（層間絶縁膜、下地絶縁膜、ゲート絶縁膜、および第１の電極）にＳｉＯｘを含ませ、信頼性を向上させている。

本実施例では実施例３とは異なるトップエミッション型の発光装置の例を図９（Ｂ）を用いて説明する。

まず、絶縁表面を有する基板上に発光素子と接続するＴＦＴを作製する。トップエミッション型であるので、層間絶縁膜やゲート絶縁膜や下地絶縁膜には、必ずしも透光性がある材料とする必要はない。本実施例では安定性の高い材料膜として、第１の層間絶縁膜にＰＣＶＤ法によるＳｉＮＯ膜を用いている。また、安定性の高い材料膜として第２の層間絶縁膜には、塗布法によるＳｉＯｘ膜を用いる。層間絶縁膜およびゲート絶縁膜を選択的にエッチングしてＴＦＴの活性層に達するコンタクトホールを形成する。そして、導電膜（ＴｉＮ膜、Ａｌ−Ｓｉ膜、ＴｉＮ膜の順に積層された積層膜）を形成した後、マスクを用いてエッチング（ＢＣｌ₃とＣｌ₂との混合ガスでのドライエッチング）を行い、ＴＦＴのソース電極およびドレイン電極を形成する。

次いで、ＴＦＴのドレイン電極（またはソース電極）と電気的に接続する第１の電極１２２３を形成する。第１の電極１２２３としては、仕事関数の大きい材料、例えばＴｉＮ、ＴｉＳｉ_XＮ_Y、Ｎｉ、Ｗ、ＷＳｉ_X、ＷＮ_X、ＷＳｉ_XＮ_Y、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。

次いで、第１の電極１２２３の周縁端部を覆う隔壁１２２９を形成する。隔壁１２２９としては、塗布法により得られる有機樹脂膜、またはＳＯＧ膜（例えば、アルキル基を含むＳｉＯｘ膜）を用いる。隔壁１２２９は、ドライエッチングによって所望の形状とする。

次いで、有機化合物を含む層１２２４を蒸着法または塗布法を用いて形成する。

次いで、トップエミッション型発光装置とするため、第２の電極１２２５として透明導電膜（例えば、ＩＴＯ膜）を用いる。

次いで、蒸着法またはスパッタ法により透明保護層１２２６を形成する。透明保護層１２２６は、第２の電極１２２５を保護する。

次いで、封止基板１２３３をシール材で貼り合わせて発光素子を封止する。なお、シール材で囲まれた領域には透明な充填材１２２７を充填する。充填材１２２７としては、透光性を有している材料であれば特に限定されず、代表的には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。また、充填材１２２７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。

以上の工程でトップエミッション型発光装置が完成する。

本実施例では両方の基板から光を取り出すことのできる発光装置の例を図９（Ｄ）に示す。

まず、透光性基板（ガラス基板：屈折率１．５５前後）上に発光素子と接続するＴＦＴを作製する。発光装置において、透光性基板は発光を通過させて表示するので、層間絶縁膜やゲート絶縁膜や下地絶縁膜には、透光性の高い材料を用いる。ここでは、第１の層間絶縁膜として、ＰＣＶＤ法によるＳｉＮＯ膜を用いている。また、第２の層間絶縁膜として塗布法によるＳｉＯｘ膜を用いる。

次いで、ＴＦＴと電気的に接続する第１の電極１４２３を形成する。第１の電極１４２３として、ＳｉＯｘを含む透明導電膜であるＩＴＳＯ（膜厚１００ｎｍ）を用いる。

次いで、第１の電極１４２３の周縁端部を覆う隔壁１４２９を形成する。隔壁１４２９としては、無機材料（酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコンなど）、感光性または非感光性の有機材料（ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、レジストまたはベンゾシクロブテン）、或い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）、またはこれらの積層などを用いることができる。

本実施例ではウェットエッチングにより隔壁１４２９をパターニングして隔壁の上端部のみに曲率半径を有する曲面を持たせている。

次いで、有機化合物を含む層１４２４を蒸着法または塗布法を用いて形成する。

次いで、封止基板側にも発光を取り出すため、第２の電極１４２５として透明導電膜を用いる。

次いで、蒸着法またはスパッタ法により透明保護層１４２６を形成する。透明保護層１４２６は、第２の電極１４２５を保護する。

次いで、封止基板１４３３をシール材で貼り合わせて発光素子を封止する。封止基板１４３３も透光性基板（ガラス基板：屈折率１．５５前後）とする。なお、シール材で囲まれた領域には透明な充填材１４２７を充填する。充填材１４２７としては、透光性を有している材料であれば特に限定されず、代表的には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。また、充填材１４２７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。

図９（Ｄ）に示すような両面発光する発光装置において、発光パネルを挟んで光の偏光方向が直交するように２枚の偏光板を配置すれば、一方の面から見た場合に、発光装置の向こう側の背景が透けて見えて表示と重なり、表示を認識しにくくなることを防ぐことができる。

実施の形態では、画素部と端子部のみを図示したが、本実施例では、画素部と駆動回路と端子部とを同一基板上に形成する例を図１０に示す。

基板１６１０上に下地絶縁膜を形成した後、各半導体層を形成する。次いで、半導体層を覆うゲート絶縁膜を形成した後、各ゲート電極、端子電極を形成する。次いで、ｎチャネル型ＴＦＴ１６３６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）をドープし、ｐチャネル型ＴＦＴ１６３７を形成するため、半導体にｐ型を付与する不純物元素（代表的にはボロン）をドープしてソース領域およびドレイン領域、必要であればＬＤＤ領域を適宜形成する。

次いで、層間絶縁膜となる高耐熱性平坦化膜１６１６を形成する。高耐熱性平坦化膜１６１６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。

次いで、マスクを用いてＳｉＮＯ膜および高耐熱性平坦化膜にコンタクトホールを形成すると同時に周縁部の高耐熱性平坦化膜を除去する。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。

次いで、高耐熱性平坦化膜１６１６をマスクとしてエッチングを行い、露呈している水素を含むＳｉＮＯ膜またはゲート絶縁膜を選択的に除去する。

次いで、導電膜を形成した後、マスクを用いてエッチングを行い、ドレイン配線やソース配線を形成する。

次いで、透明導電膜からなる第１の電極１６２３、即ち、有機発光素子の陽極（或いは陰極）を形成する。同時に端子電極の上にも透明導電膜を形成する。

以降の工程は、実施の形態１と同様に絶縁物１６２９、有機化合物を含む層１６２４、導電膜からなる第２の電極１６２５、透明保護層１６２６を形成し、封止基板１６３３をシール材１６２８で貼り合わせて発光素子を封止する。なお、シール材１６２８で囲まれた領域には透明な充填材１６２７を充填する。最後にＦＰＣ１６３２を異方性導電膜１６３１により公知の方法で端子電極と貼りつける。端子電極は、透明導電膜を用いることが好ましく、ゲート配線と同時に形成された端子電極上に形成する。

以上の工程によって、画素部と駆動回路と端子部とを同一基板上に形成する。本実施例に示すように同一基板上にｎチャネル型ＴＦＴとｐチャネル型ＴＦＴとを作製することができるため、駆動回路や保護回路を作り込むことができ、画素部が形成された基板に実装される駆動用のＩＣチップを少なくすることができる。

また、本発明の発光装置は、同一基板上にｎチャネル型ＴＦＴとｐチャネル型ＴＦＴを作製することに限定されず、画素部および駆動回路は、ｎチャネル型ＴＦＴのみで構成してもよいし、ｐチャネル型ＴＦＴのみで構成して工程を短縮してもよい。

本実施例では、図１１を用いてアクティブマトリクス型の液晶表示装置の作製例を示す。

まず、実施の形態１乃至７のいずれか一に従って、基板１１００上に半導体層を活性層とするＴＦＴ１１０５などを作製して画素部を形成する。画素部は、マトリクス状に配置された画素電極１１０１と、該画素電極と接続されているスイッチング素子、ここではトップゲート型ＴＦＴ１１０５と、保持容量とで構成する。また、保持容量は、画素電極に接続した電極と、半導体層とで挟まれた絶縁膜を誘電体としている。本発明により、透過光量のバラツキによる表示むらを低減することができる。また、本発明により、平坦な半導体層が得られるため、均一な膜厚の絶縁膜が得られ、保持容量のバラツキが低減されている。

なお、本実施例ではオフ電流低減のため、チャネル形成領域を複数有するダブルゲート型のＴＦＴとした例を示している。

また、画素部を形成したら、配向膜の形成、ラビング処理、球状スペーサ散布、或いは柱状スペーサ形成、またはカラーフィルタの形成などを行う。

次いで、液滴吐出法により不活性気体雰囲気または減圧下で対向基板上にシール材１１０７をパターン形成する。ここでは、ディスペンサ装置またはインクジェット装置でシール材１１０７を所定の位置（画素部を囲む閉パターン）に形成する。半透明なシール材１１０７としてはフィラー（直径６μｍ〜２４μｍ）を含み、且つ、粘度４０〜４００Ｐａ・ｓのものを用いる。なお、後に接する液晶に溶解しないシール材料を選択することが好ましい。シール材としては、アクリル系光硬化樹脂やアクリル系熱硬化樹脂を用いればよい。また、簡単なシールパターンであるのでシール材１１０７は、印刷法で形成することもできる。次いで、シール材１１０７を仮硬化させておく。

次いで、シール材１１０７に囲まれた領域に液晶をインクジェット装置またはディスペンサ装置により滴下する。（図１１）液晶としては、インクジェット装置またはディスペンサ装置によって吐出可能な粘度を有する公知の液晶材料を用いればよい。また、液晶材料は温度を調節することによって粘度を設定することができるため、液滴吐出法に適している。液滴吐出法により無駄なく必要な量だけの液晶をシール材１１０７に囲まれた領域に保持することができる。

液晶を滴下した後、気泡が入らないように減圧下で一対の基板を貼りあわせる。ここでは、貼りあわせると同時に紫外線照射や熱処理を行って、減圧下でシール材１１０７を硬化させる。なお、紫外線照射に加えて、熱処理を行ってもよい。

次いで、適宜、パネルサイズの基板分断を行った後、ＦＰＣやＩＣや光学フィルムなどを適宜貼り付け、液晶モジュールを作製する。

次いで、得られた液晶モジュールにバックライトバルブ１１０４およびミラーを設け、カバー１１０６で覆えば、図１１にその断面図の一部を示したようなアクティブマトリクス型液晶表示装置（透過型）が完成する。また、バックライトを表示領域の外側に配置して、導光板を用いてもよい。なお、カバーと液晶モジュールは接着剤や有機樹脂を用いて固定する。また、透過型であるので偏光板１１０３は、アクティブマトリクス基板と対向基板の両方に貼り付ける。また、他の光学フィルム（反射防止フィルムや偏光性フィルムなど）や、保護フィルム（図示しない）を設けてもよい。

なお、図１１中、１１００は基板、１１０１は画素電極、１１０２は柱状スペーサ、１１０７はシール材、１１２０は着色層、遮光層が各画素に対応して配置されたカラーフィルタ（ＣＦ）、１１２５は平坦化膜、１１２１は対向電極、１１２２、１１２３は配向膜、１１２４は液晶層、１１１９は保護膜である。

また、本発明の液晶表示装置は、同一基板上にｎチャネル型ＴＦＴとｐチャネル型ＴＦＴを作製することに限定されず、画素部および駆動回路は、ｎチャネル型ＴＦＴのみで構成してもよいし、ｐチャネル型ＴＦＴのみで構成して工程を短縮してもよい。

また、本実施例は実施の形態１乃至７のいずれか一と自由に組み合わせることができる。

本実施例ではＥＬ表示パネルの画素の構成について、図１２に示す等価回路図を参照して説明する。

図１２（Ａ）に示す画素は、列方向に信号線１４１０及び電源線１４１１〜１４１３、行方向に走査線１４１４が配置される。また、スイッチング用ＴＦＴ１４０１、駆動用ＴＦＴ１４０３、電流制御用ＴＦＴ１４０４、容量素子１４０２及び発光素子１４０５を有する。

図１２（Ｃ）に示す画素は、ＴＦＴ１４０３のゲート電極が、行方向に配置された電源線１４１３に接続される点が異なっており、それ以外は図１２（Ａ）に示す画素と同じ構成である。つまり、図１２（Ａ）と図１２（Ｃ）に示す両画素は、同じ等価回路図を示す。しかしながら、行方向に電源線１４１２が配置される場合（図１２（Ａ））と、列方向に電源線１４１２が配置される場合（図１２（Ｃ））では、各電源線は異なるレイヤーの導電体層で形成される。ここでは、駆動用ＴＦＴ１４０３のゲート電極が接続される配線に注目し、これらを作製するレイヤーが異なることを表すために、図１２（Ａ）、図１２（Ｃ）として分けて記載する。

図１２（Ａ）、図１２（Ｃ）に示す画素の特徴として、画素内にＴＦＴ１４０３、１４０４が直列に接続されており、ＴＦＴ１４０３のチャネル長Ｌ₃、チャネル幅Ｗ₃、ＴＦＴ１４０４のチャネル長Ｌ₄、チャネル幅Ｗ₄は、Ｌ₃／Ｗ₃：Ｌ₄／Ｗ₄＝５〜６０００：１を満たすように設定される点が挙げられる。６０００：１を満たす場合の一例としては、Ｌ₃が５００μｍ、Ｗ₃が３μｍ、Ｌ₄が３μｍ、Ｗ₄が１００μｍの場合がある。

なお、ＴＦＴ１４０３は、飽和領域で動作し発光素子１４０５に流れる電流値を制御する役目を有し、ＴＦＴ１４０４は線形領域で動作し発光素子１４０５に対する電流の供給を制御する役目を有する。両ＴＦＴは同じ導電型を有していると作製工程上好ましい。またＴＦＴ１４０３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。上記構成を有する本発明は、ＴＦＴ１４０４が線形領域で動作するために、ＴＦＴ１４０４のＶ_GSの僅かな変動は発光素子１４０５の電流値に影響を及ぼさない。つまり、発光素子１４０６の電流値は、飽和領域で動作するＴＦＴ１４０３により決定される。上記構成を有する本発明は、ＴＦＴの特性バラツキに起因した発光素子の輝度ムラを改善して画質を向上させた表示装置を提供することができる。

図１２（Ａ）〜図１２（Ｄ）に示す画素において、ＴＦＴ１４０１は、画素に対するビデオ信号の入力を制御するものであり、ＴＦＴ１４０１がオンして、画素内にビデオ信号が入力されると、容量素子１４０２にそのビデオ信号が保持される。なお、図１２（Ａ）、図１２（Ｃ）には、容量素子１４０２を設けた構成を示したが、本発明はこれに限定されず、ビデオ信号を保持する容量がゲート容量などでまかなうことが可能な場合には、明示的に容量素子１４０２を設けなくてもよい。

発光素子１４０５は、２つの電極間に電界発光層が挟まれた構造を有し、順バイアス方向の電圧が印加されるように、画素電極と対向電極の間（陽極と陰極の間）に電位差が設けられる。電界発光層は有機材料や無機材料等の広汎に渡る材料により構成され、この電界発光層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）とが含まれる。

図１２（Ｂ）に示す画素は、ＴＦＴ１４０６と走査線１４１５を追加している以外は、図１２（Ａ）に示す画素構成と同じである。同様に、図１２（Ｄ）に示す画素は、ＴＦＴ１４０６と走査線１４１５を追加している以外は、図１２（Ｃ）に示す画素構成と同じである。

ＴＦＴ１４０６は、新たに配置された走査線１４１５によりオン又はオフが制御される。ＴＦＴ１４０６がオンになると、容量素子１４０２に保持された電荷は放電し、ＴＦＴ１４０４がオフする。つまり、ＴＦＴ１４０６の配置により、強制的に発光素子１４０５に電流が流れない状態を作ることができる。従って、図１２（Ｂ）、図１２（Ｄ）の構成は、全ての画素に対する信号の書き込みを待つことなく、書き込み期間の開始と同時又は直後に点灯期間を開始することができるため、デューティ比を向上することが可能となる。

図１２（Ｅ）に示す画素は、列方向に信号線１４５０、電源線１４５１、１４５２、行方向に走査線１４５３が配置される。また、スイッチング用ＴＦＴ１４４１、駆動用ＴＦＴ１４４３、容量素子１４４２及び発光素子１４４４を有する。図１２（Ｆ）に示す画素は、ＴＦＴ１４４５と走査線１４５４を追加している以外は、図１２（Ｅ）に示す画素構成と同じである。なお、図１２（Ｆ）の構成も、ＴＦＴ１４４５の配置により、デューティ比を向上することが可能となる。

本発明の表示装置、及び電子機器として、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ゴーグル型ディスプレイ（ヘッドマウントディスプレイ）、ナビゲーションシステム、音響再生装置（カーオーディオ、オーディオコンポ等）、ノート型パーソナルコンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機又は電子書籍等）、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。それら電子機器の具体例を図１３に示す。

図１３（Ａ）は２２インチ〜５０インチの大画面を有する大型の表示装置であり、筐体２００１、支持台２００２、表示部２００３、ビデオ入力端子２００５等を含む。なお、表示装置は、パソコン用、ＴＶ放送受信用などの全ての情報表示用表示装置が含まれる。本発明により、２２インチ〜５０インチの大画面であっても歩留まりよく、表示むらが低減された大型表示装置を完成させることができる。

図１３（Ｂ）はノート型パーソナルコンピュータであり、本体２２０１、筐体２２０２、表示部２２０３、キーボード２２０４、外部接続ポート２２０５、ポインティングマウス２２０６等を含む。本発明により、歩留まりよく、表示むらの低減されたノート型パーソナルコンピュータを完成させることができる。

図１３（Ｃ）は記録媒体を備えた携帯型の画像再生装置（具体的にはＤＶＤ再生装置）であり、本体２４０１、筐体２４０２、表示部Ａ２４０３、表示部Ｂ２４０４、記録媒体（ＤＶＤ等）読込部２４０５、操作キー２４０６、スピーカー部２４０７等を含む。表示部Ａ２４０３は主として画像情報を表示し、表示部Ｂ２４０４は主として文字情報を表示する。なお、記録媒体を備えた画像再生装置には家庭用ゲーム機器なども含まれる。本発明により、歩留まりよく、表示むらの低減された画像再生装置を完成させることができる。

また、図１３（Ｄ）は携帯情報端末の斜視図であり、図１３（Ｅ）は折りたたんで携帯電話として使用する状態を示す斜視図である。図１３（Ｄ）において、使用者はキーボードのように右手指で操作キー２７０６ａを操作し、左手指で操作キー２７０６ｂを操作する。本発明により、歩留まりよく、表示むらの低減された携帯情報端末を完成させることができる。

図１３（Ｅ）に示すように、折りたたんだ場合には、片手で本体２７０１、および筐体２７０２を持ち、音声入力部２７０４、音声出力部２７０５、操作キー２７０６ｃ、アンテナ２７０８等を使用する。

なお、図１３（Ｄ）および図１３（Ｅ）に示した携帯情報端末は、主に画像および文字を横表示する高画質な表示部２７０３ａと、縦表示する表示部２７０３ｂとを備えている。

以上の様に、本発明を実施、即ち実施の形態１乃至７、実施例１乃至８のいずれか一の作製方法または構成を用いて、様々な電子機器を完成させることができる。

本発明により点欠陥などの不良画素を低減し、歩留まり向上が図れる。

また、本発明により、有機化合物を含む層を発光層とする発光装置（EL素子を備えた発光装置）の場合、ＴＦＴのオン電流のバラツキが抑えられ、輝度のバラツキなどの表示不良を低減できる。また、透過型の液晶表示装置の場合、透過光量のバラツキによる表示不良を低減することができる。

本発明の作製工程を示す図。（実施の形態１）本発明の作製工程を示す図。（実施の形態２）本発明の作製工程を示す図。（実施の形態３）本発明の作製工程を示す図。（実施の形態４）本発明の作製工程を示す図。（実施の形態５）本発明の作製工程を示す図。（実施の形態６）本発明の作製工程を示す図。（実施の形態７）アクティブマトリクス型ＥＬ表示装置の構成を示す図。（実施例１）画素構造のバリエーションを示す断面図。ＥＬ表示装置の断面図。アクティブマトリクス型液晶表示装置の断面構造図。本発明のＥＬ表示パネルに適用できる画素の構成を説明する回路図。電子機器の一例を示す図。

符号の説明

１０：基板
１１：下地絶縁膜
１５：酸化膜
１７ａ〜１７ｄ：半導体層

Claims

半導体の結晶化を助長する金属元素を用いて結晶化された半導体層にレーザ光を照射する第１工程を行い、
前記レーザ光が照射された前記半導体層に第１の加熱処理を行うことによって、前記レーザ光を照射することによって生じた前記半導体層の歪みを低減する第２工程を行い、
前記歪みを低減した前記半導体層上にオゾン含有水溶液を用いてバリア層を形成する第３工程を行い、
前記バリア層上に希ガス元素を含む半導体からなるゲッタリングサイトを形成する第４工程を行い、
前記歪みを低減した前記半導体層中に含まれる前記金属元素を前記ゲッタリングサイト中にゲッタリングさせる第５工程を行うことを特徴とする半導体装置の作製方法。
請求項１において、
前記第３工程の後であって前記第４工程の前に、前記歪みを低減した前記半導体層に第２の加熱処理を行うことによって、前記歪みを低減した前記半導体層の歪みを更に低減する工程を行うことを特徴とする半導体装置の作製方法。
請求項１又は請求項２において、
前記第５工程の後に、前記ゲッタリングサイト及び前記バリア層を除去する第６工程を行い、
前記ゲッタリングが行われた前記半導体層表面にオゾン含有水溶液を用いて第１の酸化膜を形成する第７工程を行い、
前記ゲッタリングが行われた前記半導体層をレジストマスクを用いてパターニングする第８工程を行うことを特徴とする半導体装置の作製方法。
請求項３において、
前記第７工程の後であって前記第８工程の前に、前記ゲッタリングが行われた前記半導体層に前記第１の酸化膜を介して不純物元素をドーピングし、前記第１の酸化膜を除去し、前記ゲッタリングが行われた前記半導体層にオゾン含有水溶液を用いて第２の酸化膜を形成する工程を行うことを特徴とする半導体装置の作製方法。