JP5008288B2 - 半導体装置の作製方法 - Google Patents

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本発明は、半導体装置及びその作製方法に関する。特に、薄膜トランジスタ（以下、本明細書においては、「ＴＦＴ」と略述する。）などの半導体素子（デバイス）上に層間絶縁膜を形成する方法に関する。
半導体プロセスにおいて、絶縁膜は様々な用途で利用されている。例えば、ガラス基板に含まれるナトリウムなどの不純物がＴＦＴの半導体層へ拡散することを防止するための下地膜、薄膜トランジスタのゲート絶縁膜、各配線間を絶縁、分離するための層間絶縁膜、表面保護のためのパッシべーション膜、メモリセルのキャパシタ絶縁膜などが挙げられる。
近年、半導体集積回路の高集積化、微細化を実現するために素子や配線の微細化、多層化が要求されている。各配線間を絶縁するためには層間絶縁膜を設けるが、層間絶縁膜上に更なる配線や電極などを形成する際には、層間絶縁膜の表面の平坦性が要求される。
平坦性を有する絶縁膜としては、ＳＯＧ膜が知られている。（例えば、特許文献１参照。）。
ＳＯＧ膜とは、シリコン化合物が溶媒により希釈された溶液、及びこの溶液を塗布した後、加熱処理を行う（焼成する）ことによって形成される絶縁膜のことを指す。ＳＯＧ膜は、シリコン化合物に有機成分を含む有機ＳＯＧ膜とシリコン化合物に有機成分を含まない無機ＳＯＧ膜の２種類に大別される。
ＳＯＧ膜の一例として、シロキサンポリマーを含む樹脂が挙げられる。シロキサンポリマーを含む樹脂を焼成して得られる絶縁膜は、シロキサンポリマーを含まない樹脂を焼成して得られる絶縁膜に比べて耐熱性が高いという特徴がある。
特開平１０−２４２２７７号公報
従来、シロキサンポリマーを含む樹脂を塗布した後、焼成する際の雰囲気は、大気雰囲気下で行っていた。この際、形成された絶縁膜にはクラックが発生してしまうという問題があった。特に、絶縁膜の膜厚が１μｍ以上になる領域において、クラックの発生が顕著であった。なお、大気雰囲気とは、室温（全球平均温度で約１５℃）で窒素を約７８．１ｖｏｌ％（体積比）、酸素を約２０．９ｖｏｌ％含む雰囲気のことをいう。
このクラックの発生を防止するためには、前記絶縁膜の膜厚を１μｍ以下に設定したり、樹脂の成分を調整する方法が考えられる。しかし、これらの方法を用いると、絶縁膜が薄いことにより絶縁不良が生じることや、樹脂成分の変更によって塗布ムラが生じるといった問題があった。
本発明は、上記問題点を鑑み、クラックの発生を抑制し、膜厚の厚い領域においても良好な絶縁性、平坦性を有する絶縁膜が設けられた半導体装置を提供することを課題とする。また、前記半導体装置を組み込んだ電子機器を提供することを課題とする。なお、本明細書において、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を指す。具体的には、液晶表示装置、ＥＬ表示装置に代表される表示装置が一例として挙げられる。
本発明は、以下の手段により前述の課題を解決することを特徴とするものである。すなわち、シロキサンポリマーを含む樹脂を塗布した後に焼成する際の熱処理雰囲気を、不活性ガスを主成分とし、酸素（Ｏ2）の濃度を５ｖｏｌ％以下、且つ水（Ｈ2Ｏ）の濃度を１ｖｏｌ％以下にすることにより、クラックの発生が抑制された絶縁膜を形成することができる。また、好ましくは、熱処理雰囲気中の酸素の濃度を１ｖｏｌ％以下（より好ましくは０．１ｖｏｌ％以下）、且つ水の濃度を０．１ｖｏｌ％以下にすると、より顕著な効果を得ることができる。
熱処理雰囲気中に含まれる酸素の濃度及び水の濃度が絶縁膜の形成に与える影響は、以下のように考えられる。
シロキサンポリマーを含む樹脂の熱処理によって得られる絶縁膜中には、アルキル基、アリール基、アルケニル基などの有機基が含まれており、熱処理雰囲気中の酸素や水と反応し、その一部がＣＯ2やＨ2Ｏなどのガスとなって脱離する。この結果、絶縁膜の体積が減少してクラックが発生しやすくなると考えられる。また、アルキル基、アリール基、アルケニル基などの有機基は応力を緩和する作用を有しているが、これらの有機基が熱処理雰囲気中の酸素や水と反応することによって応力緩和の効果が減少し、クラックが発生しやすくなると考えられる。
本明細書で開示する半導体装置の作製方法に関する発明の構成は、
シロキサンポリマーを含有する樹脂を塗布した後、
不活性ガスを主成分とし、酸素の濃度が５ｖｏｌ％以下且つ水の濃度が１ｖｏｌ％以下の雰囲気で前記樹脂を加熱処理して絶縁膜を形成することを特徴とする。
また、本明細書で開示する半導体装置の作製方法に関する別の発明の構成は、
絶縁基板上に下地膜を形成し、
前記下地膜上に、ソース領域、ドレイン領域、及び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、
前記ゲート絶縁膜及び前記ゲート電極上に第１の層間絶縁膜を形成し、
前記第１の層間絶縁膜に第１のコンタクトホールを形成し、
前記第１の層間絶縁膜上に前記第１のコンタクトホールを介して前記ソース領域または前記ドレイン領域に接続する配線を形成し、
前記第１の層間絶縁膜及び前記配線上にシロキサンポリマーを含有する樹脂を塗布した後、
不活性ガスを主成分とし、酸素の濃度が５ｖｏｌ％以下且つ水の濃度が１ｖｏｌ％以下の雰囲気で前記樹脂を加熱処理して第２の層間絶縁膜を形成し、
前記第２の層間絶縁膜に第２のコンタクトホールを形成し、
前記第２の層間絶縁膜上に前記第２のコンタクトホールを介して前記配線に接続する電極を形成することを特徴とする。
また、本明細書で開示する半導体装置の作製方法に関する別の発明の構成は、
絶縁基板上に下地膜を形成し、
前記下地膜上に非晶質半導体膜を形成し、
前記非晶質半導体膜を結晶化して結晶性半導体膜を形成し、
前記結晶性半導体膜をパターニングして半導体層を形成し、
前記半導体層上にゲート絶縁膜を形成し、
前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成し、
前記ゲート電極をマスクとして前記半導体層に不純物をドーピングして第１の不純物領域及び第２の不純物領域を形成し、
前記ゲート絶縁膜及び前記ゲート電極上に第１の層間絶縁膜を形成し、
前記第１の層間絶縁膜に第１のコンタクトホールを形成し、
前記第１の層間絶縁膜上に前記第１のコンタクトホールを介して前記第１の不純物領域に接続する配線を形成し、
前記第１の層間絶縁膜及び前記配線上にシロキサンポリマーを含有する樹脂を塗布した後、
不活性ガスを主成分とし、酸素の濃度が５ｖｏｌ％以下且つ水の濃度が１ｖｏｌ％以下の雰囲気で前記樹脂を加熱処理して第２の層間絶縁膜を形成し、
前記第２の層間絶縁膜に第２のコンタクトホールを形成し、
前記第２の層間絶縁膜上に前記第２のコンタクトホールを介して前記配線に接続する電極を形成することを特徴とする。
また、シロキサンポリマーを含む樹脂の熱処理によって得られた絶縁膜を形成した後の工程において、加熱処理を伴うことがある。本発明は、シロキサンポリマーを含む樹脂の熱処理によって得られた絶縁膜を形成した後に行う加熱処理において、不活性ガスを主成分とし、酸素の濃度が５ｖｏｌ％以下且つ水の濃度が１ｖｏｌ％以下である雰囲気で行うことにより、絶縁膜を形成した後においてもクラックの発生防止を維持することができる。
本明細書で開示する半導体装置の作製方法に関する別の発明の構成は、
絶縁基板上に下地膜を形成し、
前記下地膜上に、ソース領域、ドレイン領域、及び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、
前記ゲート絶縁膜及び前記ゲート電極上に第１の層間絶縁膜を形成し、
前記第１の層間絶縁膜に第１のコンタクトホールを形成し、
前記第１の層間絶縁膜上に前記第１のコンタクトホールを介して前記ソース領域または前記ドレイン領域に接続する配線を形成し、
前記第１の層間絶縁膜及び前記配線上にシロキサンポリマーを含有する樹脂を塗布した後、
不活性ガスを主成分とし、酸素の濃度が５ｖｏｌ％以下且つ水の濃度が１ｖｏｌ％以下の雰囲気で前記樹脂を加熱処理して第２の層間絶縁膜を形成し、
前記第２の層間絶縁膜に第２のコンタクトホールを形成し、
前記第２の層間絶縁膜上に前記第２のコンタクトホールを介して前記配線に接続する電極を形成した後、
不活性ガスを主成分とし、酸素の濃度が５ｖｏｌ％以下且つ水の濃度が１ｖｏｌ％以下の雰囲気で前記樹脂を加熱処理することを特徴とする。
また、本明細書で開示する半導体装置の作製方法に関する別の発明の構成は、
絶縁基板上に下地膜を形成し、
前記下地膜上に、ソース領域、ドレイン領域、及び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、
前記ゲート絶縁膜及び前記ゲート電極上に第１の層間絶縁膜を形成し、
前記第１の層間絶縁膜に第１のコンタクトホールを形成し、
前記第１の層間絶縁膜上に前記第１のコンタクトホールを介して前記ソース領域または前記ドレイン領域に接続する配線を形成し、
前記第１の層間絶縁膜及び前記配線上にシロキサンポリマーを含有する樹脂を塗布した後、
不活性ガスを主成分とし、酸素の濃度が５ｖｏｌ％以下且つ水の濃度が１ｖｏｌ％以下の雰囲気で前記樹脂を加熱処理して第２の層間絶縁膜を形成し、
前記第２の層間絶縁膜に第２のコンタクトホールを形成し、
前記第２の層間絶縁膜上に前記第２のコンタクトホールを介して前記配線に接続すする第１の電極を形成した後、
不活性ガスを主成分とし、酸素の濃度が５ｖｏｌ％以下且つ水の濃度が１ｖｏｌ％以下の雰囲気で前記樹脂を加熱処理し、
前記第１の電極の一部を覆うように絶縁膜を形成した後、
不活性ガスを主成分とし、酸素の濃度が５ｖｏｌ％以下且つ水の濃度が１ｖｏｌ％以下の雰囲気で前記樹脂を加熱処理し、
前記第１の電極において前記絶縁膜に覆われていない領域を覆って電界発光層を形成し、
前記電界発光層上に第２の電極を形成することを特徴とする。
また、上記発明の構成において、前記絶縁基板から前記配線または前記第１の層間絶縁膜の表面までの厚さの最も厚い部分と薄い部分の差は、３００ｎｍ以上であることを特徴とする。
また、上記発明の構成における第２の層間絶縁膜において、膜厚の最も厚い部分は、１．０μｍ以上であることを特徴とする。
また、本明細書で開示する半導体装置の作製方法に関する別の発明の構成は、
絶縁基板上に下地膜を形成し、
前記下地膜上に非晶質半導体膜を形成し、
前記非晶質半導体膜を結晶化して結晶性半導体膜を形成し、
前記結晶性半導体膜をパターニングして半導体層を形成し、
前記半導体層上にゲート絶縁膜を形成し、
前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成し、
前記ゲート電極をマスクとして前記半導体層に不純物をドーピングして第１の不純物領域及び第２の不純物領域を形成し、
前記ゲート絶縁膜及び前記ゲート電極上に無機絶縁性材料からなる膜を形成し、
前記無機絶縁性材料からなる膜上にシロキサンポリマーを含有する樹脂を塗布した後、
不活性ガスを主成分とし、酸素の濃度が５ｖｏｌ％以下且つ水の濃度が１ｖｏｌ％以下の雰囲気で前記樹脂を加熱処理して絶縁膜を形成し、
前記無機絶縁性材料からなる膜及び前記絶縁膜にコンタクトホールを形成し、
前記無機絶縁性材料からなる膜及び前記絶縁膜上に前記コンタクトホールを介して前記第１の不純物領域に接続する配線を形成することを特徴とする。
また、本明細書で開示する半導体装置の作製方法に関する別の発明の構成は、
絶縁基板上に下地膜を形成し、
前記下地膜上に非晶質半導体膜を形成し、
前記非晶質半導体膜を結晶化して結晶性半導体膜を形成し、
前記結晶性半導体膜をパターニングして半導体層を形成し、
前記半導体層上にゲート絶縁膜を形成し、
前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成し、
前記ゲート電極をマスクとして前記半導体層に不純物をドーピングして第１の不純物領域及び第２の不純物領域を形成し、
前記ゲート絶縁膜及び前記ゲート電極上に無機絶縁性材料からなる膜を形成し、
前記無機絶縁性材料からなる膜上にシロキサンポリマーを含有する樹脂を塗布した後、
不活性ガスを主成分とし、酸素の濃度が５ｖｏｌ％以下且つ水の濃度が１ｖｏｌ％以下の雰囲気で前記樹脂を加熱処理して絶縁膜を形成し、
前記無機絶縁性材料からなる膜及び前記絶縁膜にコンタクトホールを形成し、
前記無機絶縁性材料からなる膜及び前記絶縁膜上に前記コンタクトホールを介して前記第１の不純物領域に接続する配線を形成し、
前記配線上の一部に重なるように電極を形成することを特徴とする。
また、上記発明の構成において、前記シロキサンポリマーを含有する樹脂はメチル基及びフェニル基を含むことを特徴とする。
また、上記発明の構成において、前記不活性ガスは、窒素（Ｎ2）であることを特徴とする。
なお、本明細書において、「パターニング」とは、所望の形状にエッチングすることを指すものとする。
本発明により、膜厚の厚い領域においてもクラックの発生を抑制し、良好な絶縁性、平坦性を有する絶縁膜を形成することができる。また、好ましくは、熱処理雰囲気中の酸素の濃度を１ｖｏｌ％以下（より好ましくは０．１ｖｏｌ％以下）、且つ水の濃度を０．１ｖｏｌ％以下にすると、より顕著な効果を得ることができる。
また、本発明により、クラックの発生を抑制した絶縁膜を形成した後に加熱処理を行っても、前記絶縁膜に対するクラックの発生防止を維持することができる。この結果、前記絶縁膜を有する半導体装置を低コストかつ歩留まり良く作製することができる。
本発明を実施するための最良の形態を、図面を用いながら説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、以下に説明する本発明の構成において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。
（実施の形態１）
本実施の形態では、シロキサンポリマーを含有する樹脂を用いて絶縁膜を形成する工程を、図１及び図２を用いながら説明する。
まず、図１（Ａ）に示すように、絶縁基板１０１の上に下地膜１０２を形成する。絶縁基板１０１は、例えばバリウムホウケイ酸ガラスや、アルミノホウケイ酸ガラスなどのガラス基板、石英基板、セラミック基板等を用いることができる。また、プラスチック等の可撓性を有する合成樹脂からなる基板は、一般的に上記基板と比較して耐熱温度が低い傾向にあるが、作製工程における処理温度に耐え得るのであれば用いることが可能である。また、絶縁基板１０１の表面をＣＭＰ法などによって研磨し、平坦化しておいてもよい。
また、下地膜１０２の成膜方法は、プラズマＣＶＤ法や低圧ＣＶＤ法に代表されるＣＶＤ法、スパッタ法などの公知の方法を用いればよい。また、下地膜としては、酸化珪素膜、窒化珪素膜、酸化窒化珪素膜、窒化酸化珪素膜のいずれか一を用いる単層構造としてもよいし、これらを適宜積層する構造としてもよい。なお、本明細書中において、酸化窒化珪素とは酸素の組成比が窒素の組成比より大きい物質のことを指し、窒素を含む酸化珪素ということもできる。また、本明細書中において、窒化酸化珪素とは窒素の組成比が酸素の組成比より大きい物質のことを指し、酸素を含む窒化珪素ということもできる。本実施の形態では、下地膜として、窒化酸化珪素膜を５０ｎｍ、酸化窒化珪素膜を１００ｎｍ積層する構成とする。
次に、下地膜１０２の上に半導体膜１０３を形成する。半導体膜１０３としては、非晶質半導体膜を形成すればよいが、微結晶半導体膜や結晶性半導体膜を形成してもよい。また、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）を用いるとよい。本実施の形態では、非晶質珪素膜を５４ｎｍ形成する。なお、半導体膜を形成した後に、半導体膜に含まれる水素を除去する工程を行ってもよい。具体的には、５００℃で１時間加熱すればよい。
また、下地膜１０２と半導体膜１０３を形成する際に、下地膜１０２と半導体膜１０３との界面が大気に曝されないようにすると、界面の汚染を防ぐことが可能となり、作製されるＴＦＴの特性のバラツキを低減させることができる。本実施の形態では、下地膜１０２と半導体膜１０３を、プラズマＣＶＤ法を用いて大気に曝さずに連続して形成する。
次に、半導体膜１０３を公知の方法（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促進する元素を用いた熱結晶化方法など）により結晶性半導体膜１０４を形成する。ここで、結晶化の後に、ボロン（Ｂ）などのｐ型の導電型を付与する不純物を結晶性半導体膜１０４の全面にドーピングして、ＴＦＴのチャネル形成領域となる領域にチャネルドープし、ＴＦＴのしきい値電圧を制御するようにしてもよい。
次に、図１（Ｂ）に示すように、結晶性半導体膜１０４をパターニングした後、ゲート絶縁膜１０５を形成する。ゲート絶縁膜１０５は、酸化珪素膜、窒化珪素膜、酸化窒化珪素膜、窒化酸化珪素膜のいずれか一を用いる単層構造としてもよいし、これらを適宜積層する構造としてもよい。本実施の形態では、ゲート絶縁膜を１１０ｎｍ積層する構成とする。
次に、図１（Ｃ）に示すように、ゲート絶縁膜１０５の上にゲート電極１０６を形成する。ゲート電極１０６は、Ａｌ、Ｍｏ、またはＷなどを使用することができ、これらの金属の単層構造としてもよいし、積層構造としてもよい。また、ゲート電極１０６としてポリシリコン膜を用いてもよい。本実施の形態では、窒化タンタルを３０ｎｍ、タングステン（Ｗ）を３７０ｎｍ積層する構成とする。この際、窒化タンタルの幅が、Ｗに比べて０．５〜１．５μｍ幅が広くなるように形成するとより好ましい。
次に、ゲート電極１０６をマスクとして、ボロン（Ｂ）などのｐ型の導電型を付与する不純物を結晶性半導体膜１０４にドーピングする。本工程により、ＴＦＴのソース領域及びドレイン領域を自己整合的に形成することができる。なお、本実施の形態では、公知のドーピング方法により、ＴＦＴのチャネル形成領域とソース領域及びドレイン領域との間に低濃度不純物領域（ＬＤＤ領域）を形成しているが、低濃度不純物領域を設けない構成としてもよい。
また、ドーピングを行った後、不純物領域にドーピングされた不純物元素を活性化するために、加熱処理、強光の照射、又はレーザー光の照射を行ってもよい。これにより、不純物元素の活性化だけでなく、ゲート絶縁膜１０５へのプラズマダメージやゲート絶縁膜１０５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。
次に、図１（Ｄ）に示すように、ゲート絶縁膜１０５及びゲート電極１０６上に第１の層間絶縁膜１０７を形成する。本実施の形態では、窒化酸化珪素膜を１００ｎｍ、酸化窒化珪素膜を９００ｎｍ積層する構成とする。
第１の層間絶縁膜１０７を形成した後、窒素雰囲気中で、３００〜５５０℃（より好ましくは４００〜５００℃）で１〜１２時間の熱処理を行い、パターニングされた結晶性半導体膜１０４（半導体層）を水素化する工程を行うことが好ましい。本工程により、第１の層間絶縁膜１０７に含まれてい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ことができる。本実施の形態では、４１０℃で１時間加熱処理を行う。
次に、図２（Ａ）に示すように、ＴＦＴのソース領域及びドレイン領域に達するように、第１の層間絶縁膜１０７にコンタクトホールを形成する。コンタクトホールの形状は、テーパー状にするとよい。
次に、コンタクトホールを覆うように、配線１０８（電極）を形成する。配線１０８は、ソース電極またはドレイン電極として機能する。配線１０８としては、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｗ、Ａｌ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｃｄ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｂａ等の金属若しくはその合金、またはその金属窒化物を用いて形成する。また、これらの積層構造としてもよい。本実施の形態では、チタン（Ｔｉ）を１００ｎｍ形成し、アルミニウムとシリコンの合金（Ａｌ−Ｓｉ）を７００ｎｍ形成し、チタン（Ｔｉ）を２００ｎｍ形成し、所望な形状にパターニングする。
次に、図２（Ｂ）に示すように、第１の層間絶縁膜１０７及び配線１０８上に第２の層間絶縁膜１０９を形成する。第２の層間絶縁膜１０９としては、シロキサンポリマーを含む樹脂の焼成によって得られる絶縁膜を用いる。本実施の形態においては、第２の層間絶縁膜としてシロキサンポリマーを含む樹脂の焼成によって得られる絶縁膜の単層構造として説明するが、シロキサンポリマーを含む樹脂の焼成によって得られる絶縁膜を最上層に有する積層構造としてもよい。また、シロキサンポリマーは、フェニル基を含んでいるものが望ましい。
シロキサンポリマーを含む樹脂の焼成によって得られる絶縁膜の材料としては、シリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）との結合で骨格構造が構成され、置換基に少なくとも水素を含む有機基（例えばアルキル基、芳香族炭化水素）、または置換基にフルオロ基を有する材料を用いることができる。焼成した後の膜は、アルキル基を含む酸化珪素膜（ＳｉＯｘ膜）とも呼べる。このアルキル基を含む酸化珪素膜（ＳｉＯｘ膜）は、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。また、酸化珪素膜、窒化珪素膜、酸化窒化珪素膜、窒化酸化珪素膜なども適宜組み合わせることも可能である。本実施の形態では、シロキサンポリマーを含む樹脂の焼成によって得られる絶縁膜を１．３μｍ形成する。
ここで、シロキサンポリマーを含む樹脂を焼成して絶縁膜を形成する方法について説明する。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絶縁性材料を含む組成物を基板上に塗布装置から塗布する。本実施の形態では、シロキサンポリマーを２０〜４０％含み、３−メトキシ−３−メチル−１−ブタノールを溶媒とした樹脂を塗布する。その後、基板とともに組成物を加熱し、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、絶縁膜を得ることができる。そして、塗布膜が形成された基板端面周辺部の塗布膜を除去する。なお、膜厚は、スピン回転数、回転時間、塗布材料液である絶縁性材料を含む組成物の濃度及び粘度によって制御する。本実施の形態では、塗布条件を、４０ｍｌ吐出後に１７秒間の間１０００ｒｐｍの回転数とする。そして、前記樹脂を塗布した後に加熱処理を行い、絶縁膜を形成する。この加熱処理の際の雰囲気は、不活性ガスを主成分とし、酸素の濃度が５ｖｏｌ％以下且つ水の濃度が１ｖｏｌ％以下にする。そして、好ましくは、酸素の濃度が１ｖｏｌ％以下（より好ましくは０．１ｖｏｌ％以下）且つ水の濃度が０．１ｖｏｌ％以下にする。本発明のように熱処理雰囲気中における酸素及び水の濃度を制御することにより、熱処理雰囲気中における酸素及び水が絶縁膜中に含まれる有機基と反応することによって絶縁膜の体積が減少する、或いは有機基の有する応力緩和の効果が減少することを防止することができる。この結果、クラックの発生が抑制された良好な絶縁膜を形成することができる。また、加熱時間は３５０℃で１時間行う。また、焼成時のチャンバー内の圧力は、大気圧または減圧下で行えばよい。本実施の形態では、第２の層間絶縁膜１０９は、最も厚い部位で１．５μｍ以上、最も薄い部位で０．４μｍである。この膜厚の最も厚い部位は、配線１０８のコンタクト部や、配線１０８の周辺部であり、最も薄い部位は、配線１０８の上部である。
なお、第２の層間絶縁膜１０９において膜厚の最も厚い部分が１．０μｍ以上となる場合、その後の加熱処理などを行うことによってクラックが特に発生しやすくなるため、本実施の形態の例で説明したように、膜厚の最も厚い部分を１．０μｍ以上にする場合に本発明を適用することは極めて有用である。
次に、第２の層間絶縁膜１０９にコンタクトホールを形成した後、該コンタクトホールを介して配線１０８に電気的に接続するための第１の電極１１０を形成する。第１の電極１１０としては、酸化珪素を含む酸化インジウムスズ（酸化珪素を含むインジウム錫酸化物ともいう。以下、「ＩＴＳＯ」という。）、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化インジウムなどを用いることができる。また、酸化インジウムに２〜２０ｗｔ％の酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合した酸化インジウム酸化亜鉛合金などの透明導電膜を用いることもできる。また、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よい。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５〜３０ｎｍ程度）で成膜する。本実施の形態では、第１の電極１１０としてＩＴＳＯ膜を１１０ｎｍ形成する。
また、第１の電極１１０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、研磨してもよい。またＣＭＰ法を用いた研磨後に、第１の電極１１０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。
また、第１の電極１１０を形成後、加熱処理を行ってもよい。この加熱処理により、透明導電膜の透過率を大きくすることができるため、信頼性の高い表示装置を作製することができる。また、本実施の形態では、第１の電極１１０形成後の加熱処理の際の雰囲気を、不活性ガスを主成分とし、酸素の濃度が５ｖｏｌ％以下且つ水の濃度が１ｖｏｌ％以下にする。この結果、シロキサンポリマーを含有する樹脂を焼成して得られた第２の層間絶縁膜１０９が第１の電極１１０形成後の加熱処理によってクラックが発生することを抑制することができる。本実施の形態では、２５０℃で１時間、第１の電極１１０形成後の加熱処理を行う。
なお、本実施の形態では、ｐチャネル型のＴＦＴを作製する工程について説明した。しかし、ゲート電極をマスクとして結晶性半導体膜１０４にｎ型の導電型を付与する不純物をドーピングすることによりｎチャネル型のＴＦＴを作製する際にも本発明は適用することができる。また、同一基板上にｐチャネル型のＴＦＴとｎチャネル型のＴＦＴを作製する場合についても、本発明を適用することができる。
また、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よいし、二つ形成されるダブルゲート構造または三つ形成されるトリプルゲート構造であってもよい。また、周辺駆動回路領域の薄膜トランジスタも、シングルゲート構造、ダブルゲート構造またはトリプルゲート構造であってもよい。
また、本実施の形態で示した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本発明を適用することができる。
以上の工程によって、本発明によって作製されたシロキサンポリマーを含む樹脂を焼成して得られる絶縁膜を有するＴＦＴを作製することができる。
（実施の形態２）
本実施の形態では、実施の形態１で作製したＴＦＴを用いて、エレクトロルミネッセンス素子（以下、「ＥＬ素子」という。）を有する表示装置（ＥＬ表示装置）を作製する方法について説明する。
本実施の形態では、エレクトロルミネッセンス素子からの光を第１の電極１１０側から取り出す構造にするため、透光性を有する膜を用いて第１の電極１１０を形成する。本実施の形態では、実施の形態１と同様に、酸化珪素を含む酸化インジウムスズ（ＩＴＳＯ）を第１の電極１１０として用いる。
まず、図３に示すように、第１の電極１１０の端部及びＴＦＴを覆うように絶縁膜１１１（バンク、隔壁、障壁、土手などと呼ばれる。）を形成する。
絶縁膜１１１としては、酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸窒化アルミニウムその他の無機絶縁性材料、又はアクリル酸、メタクリル酸及びこれらの誘導体、又はポリイミド（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）、芳香族ポリアミド、ポリベンゾイミダゾール（ｐｏｌｙｂｅｎｚｉｍｉｄａｚｏｌｅ）などの耐熱性高分子、又はシロキサン系材料を出発材料として形成された珪素、酸素、水素からなる化合物のうちＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む無機シロキサン、珪素上の水素がメチル基やフェニル基のような有機基によって置換された有機シロキサン系の絶縁性材料を用いることができる。アクリル、ポリイミド等の感光性、非感光性の材料を用いて形成してもよい。本実施の形態では、感光性ポリイミドを用いて、平坦な領域で膜厚が１．５μｍとなるように絶縁膜１１１を形成する。
また、絶縁膜１１１は曲率半径が連続的に変化する形状が好ましく、絶縁膜１１１上に形成される電界発光層１１２（有機化合物を含む層）、第２の電極１１３の被覆性を向上させることができる。
また、信頼性をさらに向上させるため、電界発光層１１２を形成する前に加熱処理を行うとよい。当該加熱処理により、第１の電極１１０や絶縁膜１１１に含有、付着している水分を放出させることが好ましい。
従来は、この加熱処理の際に大気雰囲気中で行っていたが、本実施の形態では、加熱処理における雰囲気を、不活性ガスを主成分とし、酸素の濃度が５ｖｏｌ％以下且つ水の濃度が１ｖｏｌ％以下とする。本発明のように熱処理雰囲気中における酸素及び水の濃度を制御することにより、熱処理雰囲気中における酸素及び水が絶縁膜中に含まれる有機基と反応することによって絶縁膜の体積が減少する、或いは有機基の有する応力緩和の効果が減少することを防止することができる。この結果、シロキサンポリマーを含有する樹脂を焼成して得られた絶縁膜が加熱処理によってクラックが発生することを抑制することができる。本実施の形態では、３００℃で１時間加熱処理を行う。
次に、第１の電極１１０上に電界発光層１１２を形成する。なお、図３では１画素しか図示していないが、本実施の形態では赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色に対応した電界発光層１１２を作り分けている。本実施の形態では電界発光層１１２として、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の発光を示す材料を、蒸着マスクを用いた蒸着法によって、それぞれ選択的に形成する。赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の発光を示す材料は、蒸着マスクを用いた蒸着法によってそれぞれ選択的に形成する方法や、液滴吐出法により形成することができる。液滴吐出法の場合、マスクを用いずにＲＧＢの塗り分けを行うことができるという利点がある。本実施の形態では、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の発光を示す材料を蒸着法によってそれぞれ形成する。
なお、ＥＬの蒸着前に、不活性ガスを主成分とし、酸素の濃度が５ｖｏｌ％以下且つ水の濃度が１ｖｏｌ％以下とする雰囲気で加熱処理を行い、水分などを除去することが好ましい。本実施の形態では、３００℃で１時間加熱処理を行う。
次に、電界発光層１１２の上に導電膜からなる第２の電極１１３を形成する。第２の電極１１３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、あるいは窒化カルシウム）を用いればよい。こうして第１の電極１１０、電界発光層１１２及び第２の電極１１３からなる発光素子が形成される。
図３に示す表示装置において、発光素子から発した光は、絶縁基板１０１と第１の電極１１０の間に形成された膜を透過して第１の電極１１０側から矢印の方向に射出される。
また、第２の電極１１３を覆うようにしてパッシベーション膜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、窒化酸化珪素、窒化アルミニウム、酸素含有量が窒素含有量よりも多い酸化窒化アルミニウム（ＡｌＯｘＮｙ）（ｘ＞ｙ）、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（ＡｌＮｘＯｙ）（ｘ＞ｙ）、または酸化アルミニウム、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）、窒素含有炭素膜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有機基（例えばアルキル基、芳香族炭化水素）、または置換基にフルオロ基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、耐熱性の低い電界発光層１１２の上方にも容易に成膜することができる。また、ＤＬＣ膜は酸素に対するブロッキング効果が高く、電界発光層１１２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電界発光層１１２が酸化するといった問題を防止することができる。
次に、発光素子が形成された絶縁基板１０１と、封止基板とをシール材によって固着し、発光素子を封止する。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を充填してもよく、窒素雰囲気下で封止することによって、窒素等を封入してもよい。また充填材は、液状の状態で滴下し、表示装置内に充填することもできる。本実施の形態は、下面射出型のため、透光性を有する充填材を使用する必要はないが、充填材を透過して光を取り出す構造の場合は、透光性を有す材料を用いて充填材を形成する必要がある。充填材の一例としては、可視光硬化、紫外線硬化または熱硬化のエポキシ樹脂が挙げられる。以上の工程において、発光素子を有する表示装置が完成する。
また、素子の水分による劣化を防ぐためにＥＬ表示パネル内に乾燥剤を設置することが好ましい。本実施の形態では、画素領域を取り囲むように封止基板に形成された凹部に乾燥剤を設置し、薄型化を妨げない構成とする。また、ゲート配線層に対応する領域にも乾燥剤を設置することにより吸水面積を広く取ることができ、吸水効果が高い。また、発光素子の発光が直接影響しないゲート配線層上に乾燥剤を形成しているので、光取り出し効率を低下させることもない。
なお、本実施の形態では、ガラス基板で発光素子を封止した場合を説明するが、封止の処理とは、発光素子を水分から保護するための処理であり、カバー材で機械的に封入する方法、熱硬化性樹脂又は紫外光硬化性樹脂で封入する方法、金属酸化物や窒化物等のバリア能力が高い薄膜により封止する方法のいずれかを用いる。カバー材としては、ガラス、セラミックス、プラスチックもしくは金属を用いることができるが、カバー材側に光を放射させる場合は透光性でなければならない。また、カバー材と上記発光素子が形成された基板とは熱硬化性樹脂又は紫外光硬化性樹脂等のシール材を用いて貼り合わせられ、熱処理又は紫外光照射処理によって樹脂を硬化させて密閉空間を形成する。この密閉空間の中に酸化バリウムに代表される吸湿材を設けることも有効である。この吸湿材は、シール材の上に接して設けても良いし、発光素子よりの光を妨げないような、隔壁の上や周辺部に設けても良い。さらに、カバー材と発光素子の形成された基板との空間を熱硬化性樹脂若しくは紫外光硬化性樹脂で充填することも可能である。この場合、熱硬化性樹脂若しくは紫外光硬化性樹脂の中に酸化バリウムに代表される吸湿材を添加しておくことは有効である。
本発明を用いると、信頼性の高い表示装置を作製することができる。よって、高精細、高画質な表示装置を低いコストで歩留まり良く製造することができる。
（実施の形態３）
本発明の実施の形態を、図６及び図７を用いて説明する。本実施の形態は、実施の形態１で作製した表示装置において、第２の層間絶縁膜１０９を形成せずに本発明を用いる例を示す。よって、同一部分又は同様な機能を有する部分の繰り返しの説明は省略する。
本実施の形態では、ゲート電極１０６を形成する工程までは実施の形態１で説明したものと同じなので、その後の工程について説明する。
まず、図６に示すように、ゲート絶縁膜１０５及びゲート電極１０６上に第１の層間絶縁膜６０７を形成する。本実施の形態では、窒化酸化珪素膜と、シロキサンポリマーを含む樹脂を焼成して得られる絶縁膜との２層構造として第１の層間絶縁膜６０７を形成する。なお、窒化酸化珪素膜の代わりに酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸窒化アルミニウムや、その他の無機絶縁性材料からなる膜を用いてもよい。
シロキサンポリマーを含む樹脂を焼成して得られる絶縁膜は、前記樹脂を塗布した後に加熱処理を行うことによって形成する。この加熱処理の際の雰囲気は、不活性ガスを主成分とし、酸素の濃度が５ｖｏｌ％以下且つ水の濃度が１ｖｏｌ％以下にする。そして、好ましくは、酸素の濃度が１ｖｏｌ％以下（より好ましくは０．１ｖｏｌ％）且つ水の濃度が０．１ｖｏｌ％以下にする。本発明のように熱処理雰囲気中における酸素及び水の濃度を制御することにより、熱処理雰囲気中における酸素及び水が絶縁膜中に含まれる有機基と反応することによって絶縁膜の体積が減少する、或いは有機基の有する応力緩和の効果が減少することを防止することができる。この結果、クラックの発生が抑制された良好な絶縁膜を形成することができる。また、加熱処理を行うチャンバー内の圧力は、大気圧または減圧下で行えばよい。
次に、ＴＦＴのソース領域及びドレイン領域に達するように、第１の層間絶縁膜６０７にコンタクトホールを形成する。コンタクトホールの形状は、テーパー状にするとよい。
次に、コンタクトホールを覆うように、配線６０８（電極）を形成する。配線６０８は、ソース電極またはドレイン電極として機能する。
次に、ＴＦＴの半導体層のソース領域又はドレイン領域に接続する配線６０８を形成した後、配線６０８上の一部に重なるように第１の電極６１０を形成する。
第１の電極６１０は画素電極として機能し、実施の形態２における第１の電極１１０と同じ材料を用いればよい。本実施の形態においても実施の形態２と同様に第１の電極１１０を通過して光を取り出すために、透明導電膜であるＩＴＳＯを第１の電極６１０として形成する。
次に、第１の電極６１０の端部及びＴＦＴを覆うように絶縁膜６１１を形成する。絶縁膜６１１は、実施の形態２において説明した絶縁膜１１１と同じ材料を用いればよいが、本実施の形態では、絶縁膜６１１としてアクリルを用いる。
次に、第１の電極６１０上に電界発光層６１２を形成し、第２の電極６１３を積層することによって発光素子を形成する。第２の電極６１３を覆うようにパッシベーション膜を形成する。最後に絶縁基板１０１をシール材によって封止基板と貼り合わせる。なお、シール材で囲まれた領域には充填材を充填してもよい。
図７における表示装置は、配線７０８と第１の電極７１０の接続構造が、第１の電極７１０上の一部に配線７０８が重なる構造となっている。このような接続構造を得るためには、第１の層間絶縁膜７０７上に第１の電極７１０を形成した後に第１の層間絶縁膜７０７にコンタクトホールを形成し、第１の電極７１０上の一部に重なるように配線７０８を形成すればよい。当該構造にすると、シロキサンポリマーを含有する樹脂を焼成して得られる絶縁膜上に第１の電極７１０を形成することができるため、被覆性、成膜性がよい。さらに、第１の電極７１０に対してＣＭＰなどの研磨処理も十分に行うことができ、平坦性よく形成することができる利点がある。
本発明を用いると、信頼性の高い表示装置を作製することができる。よって、高精細、高画質な表示装置を低いコストで歩留まり良く製造することができる。
（実施の形態４）
本発明を適用して発光素子を有する表示装置を形成することができるが、該発光素子から発せられる光の放射方式としては、下面放射型、上面放射型、両面放射型の３つの方式がある。実施の形態２では、片面射出型である下面射出型の例を示したが、本実施の形態では、両面射出型と、片面射出型である上面射出型の例を、図４及び図５を用いて説明する。
図４に示す表示装置は、両面射出型であり、矢印の方向に発光素子が設けられた基板側からも、封止基板側からも光を射出する構造である。なお本実施の形態では、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４１０を形成する。第１の電極４１０として透明導電膜を用いることができる。また、透明導電膜の代わり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。本実施の形態では、第１の電極４１０としてＩＴＳＯを用いている。
次に、電界発光層４１２の上には導電膜からなる第２の電極４１３が設けられる。第２の電極４１３は、陰極として機能させるため、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、もしくは窒化カルシウム）を用いればよい。図４の表示装置では、光が透過するように、第２の電極４１３として膜厚を薄くした金属薄膜（ＭｇＡｇ：膜厚１０ｎｍ）と、透明導電性を有する材料であるＩＴＳＯ（膜厚１００ｎｍ）との積層膜を用いる。
図５に示す表示装置は、片面射出型であり、矢印の方向に上面射出する構造であり、図４で示した両面射出型の表示装置において、第１の電極４１０の下に反射膜を設けるような構造とする。すなわち、図５に示すとおり、反射性を有する金属膜５５１の上に、陽極として機能する透明導電膜である第１の電極５１０を設ける。反射性を有する金属膜としては、Ｔａ、Ｗ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｃｕなどを用いればよい。特に、可視光の領域で反射性が高い物質を用いることが好ましく、本実施の形態では窒化チタン膜を用いる。また、本発明の構成は、第２の層間絶縁膜１０９に適用されており、良好な絶縁性、平坦性を有する第２の層間絶縁膜１０９が形成されていることにより、発光素子による表示は、高繊細で表示ムラがない。
電界発光層５１２の上には導電膜からなる第２の電極５１３が設けられる。第２の電極５１３は、陰極として機能させるため、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、もしくは窒化カルシウム）を用いればよい。本実施の形態では、第２の電極５１３として、膜厚を薄くした金属薄膜（ＭｇＡｇ：膜厚１０ｎｍ）とＩＴＳＯ（膜厚１１０ｎｍ）の積層構造を用いて光が透過するようにする。
（実施の形態５）
本発明に適用できる発光素子の形態について説明する。発光素子は、電界発光層を第１の電極と第２の電極で挟んだ構成になっている。第１の電極及び第２の電極は仕事関数を考慮して材料を選択する必要があり、第１の電極及び第２の電極は、画素構成によって陽極、陰極のいずれにもなりうる。
ＴＦＴの極性がｐチャネル型である場合、第１の電極を陽極、第２の電極を陰極とすることが好ましい。また、ＴＦＴの極性がＮチャネル型である場合、第１の電極を陰極、第２の電極を陽極とすることが好ましい。
また、図１４（Ａ）に示すように、第１の電極８１０を陽極８０１、第２の電極８３０を陰極８０７とする場合、電界発光層８２０は、第１の電極（陽極）８０１側から、ＨＩＬ（ホール注入層）８０２、ＨＴＬ（ホール輸送層）８０３、ＥＭＬ（発光層）８０４、ＥＴＬ（電子輸送層）８０５、ＥＩＬ（電子注入層）８０６の順に積層するのが好ましい。
また、図１４（Ｂ）に示すように、第１の電極８１０を陰極８０７、第２の電極８３０を陽極８０１とする場合、電界発光層８２０は、第１の電極（陰極）８０７側から、ＥＩＬ（電子注入層）８０６、ＥＴＬ（電子輸送層）８０５、ＥＭＬ（発光層）８０４、ＨＴＬ（ホール輸送層）８０３、ＨＩＬ（ホール注入層）８０２の順に積層するのが好ましい。
発光層は、発光波長帯の異なる発光層を画素毎に形成して、カラー表示を行う構成としても良い。典型的には、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色に対応した発光層を形成する。この場合にも、画素の光放射側にその発光波長帯の光を透過するフィルターを設けた構成とすることで、色純度の向上や、画素部の鏡面化（映り込み）の防止を図ることができる。フィルターを設けることで、従来必要であるとされていた円偏光版などを省略することが可能となり、発光層から放射される光の損失を無くすことができる。さらに、斜方から画素部（表示画面）を見た場合に起こる色調の変化を低減することができる。
また、発光層として、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の発光を示す材料は、蒸着マスクを用いた蒸着法によって、それぞれ選択的に形成する。赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の発光を示す材料はカラーフィルタと同様に、液滴吐出法により形成することもでき（低分子または高分子材料など）、この場合マスクを用いずとも、ＲＧＢの塗り分けを行うことができるため好ましい。
また、発光層は、単色又は白色の発光を呈する構成とすることができる。白色発光材料を用いる場合には、画素の光放射側に特定の波長の光を透過するフィルター（着色層）を設けた構成としてカラー表示を可能にすることができる。
また、封止基板にカラーフィルタ（着色層）を形成してもよい。カラーフィルタは、蒸着法や液滴吐出法によって形成することができ、カラーフィルタを用いると、高精細な表示を行うこともできる。カラーフィルタにより、各ＲＧＢの発光スペクトルにおいてブロードなピークが鋭くなるように補正できるからである。
以上、各ＲＧＢの発光を示す材料を形成する場合を説明したが、単色の発光を示す材料を形成し、カラーフィルタや色変換層を組み合わせることによりフルカラー表示を行うことができる。カラーフィルタや色変換層は、例えば第２の基板（封止基板）に形成した後、発光素子が形成された基板と貼り合わせればよい。カラーフィルタは、蒸着法や液滴吐出法によって形成することができる。カラーフィルタを用いると、各ＲＧＢの発光スペクトルにおいてブロードなピークが鋭くなるように補正できるため、高精細な表示を行うことができる。
また、発光層は、一重項励起発光材料の他、金属錯体などを含む三重項励起材料を用いても良い。例えば、赤色の発光性の画素、緑色の発光性の画素及び青色の発光性の画素のうち、輝度半減時間が比較的短い赤色の発光性の画素を三重項励起発光材料で形成し、他を一重項励起発光材料で形成する。三重項励起発光材料は発光効率が良いので、同じ輝度を得るのに消費電力が少なくて済むという特徴がある。すなわち、赤色画素に適用した場合、発光素子に流す電流量が少なくて済むので、信頼性を向上させることができる。低消費電力化として、赤色の発光性の画素と緑色の発光性の画素とを三重項励起発光材料で形成し、青色の発光性の画素を一重項励起発光材料で形成しても良い。人間の視感度が高い緑色の発光素子も三重項励起発光材料で形成することで、より低消費電力化を図ることができる。
以上に掲げる発光層を形成する物質は一例であり、正孔注入輸送層、正孔輸送層、電子注入輸送層、電子輸送層、発光層、電子ブロック層、正孔ブロック層などの機能性の各層を適宜積層することで発光素子を形成することができる。また、これらの各層を合わせた混合層又は混合接合を形成しても良い。発光層の層構造は変化しうるものであり、特定の電子注入領域や発光領域を備えていない代わりに、もっぱらこの目的用の電極を備えたり、発光性の材料を分散させて備えたりする変形は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において許容されうるものである。
上記の発光素子は、順方向にバイアスすることで発光する。発光素子を用いて形成する表示装置の画素は、単純マトリクス方式、若しくはアクティブマトリクス方式で駆動することができる。いずれにしても、個々の画素は、ある特定のタイミングで順方向バイアスを印加して発光させることとなるが、ある一定期間は非発光状態となっている。この非発光時間に逆方向のバイアスを印加することで発光素子の信頼性を向上させることができる。発光素子では、一定駆動条件下で発光強度が低下する劣化や、画素内で非発光領域が拡大して見かけ上輝度が低下する劣化モードがあるが、順方向及び逆方向にバイアスを印加する交流的な駆動を行うことで、劣化の進行を遅くすることができ、発光装置の信頼性を向上させることができる。また、デジタル駆動、アナログ駆動どちらでも適用可能である。
また、上記構成において、陰極としては、仕事関数が小さい材料を用いることが可能であり、例えば、Ｃａ、Ａｌ、ＣａＦ、ＭｇＡｇ、ＡｌＬｉ等が望ましい。電界発光層は、単層型、積層型、また層の界面がない混合型のいずれでもよい。またシングレット材料、トリプレット材料、又はそれらを組み合わせた材料や、有機化合物又は無機化合物を含む電荷注入輸送物質及び発光材料で形成し、その分子数から低分子系有機化合物、中分子系有機化合物（オリゴマーや、デンドリマーを含む）、高分子系有機化合物から選ばれた一種又は複数種の層を含み、電子注入輸送性又は正孔注入輸送性の無機化合物と組み合わせてもよい。第１の電極は光を透過する透明導電膜を用いて形成し、例えばインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）の他、酸化インジウムに２〜２０ｗｔ％の酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合した透明導電膜を用いる。
本発明を用いると、信頼性の高い表示装置を作製することができる。よって、高精細、高画質な表示装置を低いコストで歩留まり良く製造することができる。
本実施の形態は、実施の形態１乃至４と適宜組み合わせて用いることが可能である。
（実施の形態６）
本実施の形態では、薄膜集積回路の作製方法に本発明を適用する構成について説明する。
まず、図８（Ａ）に示すように、基板２００上に剥離層２０１を形成する。基板２００としては、例えばバリウムホウケイ酸ガラスや、アルミノホウケイ酸ガラスなどのガラス基板、石英基板、セラミック基板等を用いることができる。また、ステンレスを含む金属基板または半導体基板の表面に絶縁膜を形成したものを用いてもよい。プラスチック等の可撓性を有する合成樹脂からなる基板は、一般的に上記基板と比較して耐熱温度が低い傾向にあるが、作製工程における処理温度に耐え得るのであれば用いることが可能である。また、基板の表面を、ＣＭＰ法などの研磨により平坦化しておいても良い。なお、本実施の形態では基板２００として石英基板を用いる。
また、剥離層２０１としては、金属を含んだ膜を用いることができる。具体的には、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニオブ（Ｎｂ）またはチタン（Ｔｉ）のいずれか一または複数を含んだ膜を用いることができる。また、金属膜の表面に当該金属膜の酸化物を形成してもよい。具体的には、Ｗ上にＷＯｘを含む膜、Ｍｏ上にＭｏＯｘを含む膜、Ｎｂ上にＮｂＯｘを含む膜、またはＴｉ上にＴｉＯｘを含む膜（ｘ＝２、３）等を形成することができる。また、剥離層の形成は、スパッタ法の他にＣＶＤ法を用いることもでき、剥離層の膜厚は、３０ｎｍ〜１μｍ、好ましくは３０ｎｍ〜５０ｎｍの膜厚とすればよい。本実施の形態では、剥離層２０１としてＷを含有した金属膜を用いる。
次に、図８（Ｂ）に示すように、剥離層２０１上の薄膜集積回路を形成する領域に選択的に絶縁膜を形成する。絶縁膜は、単層構造でもよいし、積層構造でもよく、本実施の形態では第１の絶縁膜２０２、第２の絶縁膜２０３からなる積層構造で形成する。例えば第１の絶縁膜として酸化珪素膜、第２の絶縁膜として酸化窒素化珪素膜を用いる。また、他にも第１の絶縁膜として酸化珪素、第２の絶縁膜として窒化酸化珪素膜、第３の絶縁膜として酸化窒化珪素膜からなる３層構造で形成してもよい。なお、後の工程で物理的な手段を用いて剥離を行う場合には、剥離層２０１と直接接触する第１の絶縁膜２０２として酸化珪素膜を用いるのが好ましい。
次に、図８（Ｃ）に示すように、絶縁膜２０３上に薄膜トランジスタを形成する。薄膜トランジスタは、所望の形状にパターニングされた半導体膜２１１、２１２、ゲート絶縁膜として機能する絶縁膜２１３（ゲート絶縁膜）、ゲート電極２１４、２１５が設けられている。
半導体膜２１１、２１２は、非晶質、非晶質状態と結晶状態とが混在したセミアモルファス、非晶質半導体中に０．５ｎｍ〜２０ｎｍの結晶粒を観察することができる微結晶でもよいし、結晶性を有していてもよい。
また、パターニングされた半導体膜が薄膜集積回路において占める面積の割合を１〜３０％とすることで、曲げ応力による薄膜トランジスタの破壊や剥がれを防止することができる。
また、ゲート絶縁膜２１３は、半導体膜２１１、２１２を覆うように形成されている。ゲート絶縁膜２１３には、例えば酸化珪素、窒化珪素または窒化酸化珪素等を用いて単層または複数の膜を積層させて形成することができる。また、成膜方法は、プラズマＣＶＤ法、スパッタ法などを用いることができる。ここでは、スパッタ法を用いて、膜厚を３０ｎｍ〜２００ｎｍとして珪素を含む絶縁膜で形成する。
ゲート電極２１４、２１５は、ゲート絶縁膜２１３上に第１の導電層とその上に第２の導電層を形成し、第１の導電層と第２の導電層をパターニングすることによって形成することができる。本実施の形態においては、第１の導電層として窒化タンタルを用い、第２の導電層としてタングステン（Ｗ）を用いて形成する。窒化タンタル膜、Ｗ膜は共にスパッタ法で形成すればよく、窒化タンタル膜はＴａのターゲットを用いて窒素雰囲気中で、Ｗ膜はＷのターゲットを用いて成膜すればよい。
なお、本実施の形態では第１の導電層を窒化タンタル、第２の導電層をＷとしたが、この構成に限定されるものではなく、第１の導電層と第２の導電層は共にＴａ、Ｗ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｎｄ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で形成してもよい。また、リン等の不純物元素をドーピングした多結晶珪素膜に代表される半導体膜を用いてもよい。また、ＡｇＰｄＣｕ合金を用いてもよい。さらに、その組み合わせを適宜選択してもよい。膜厚は第１の導電層が２０〜１００ｎｍ、第２の導電層が１００〜４００ｎｍの範囲で形成すれば良い。また、本実施の形態では、２層の積層構造としたが、単層構造でもよいし、３層以上の積層構造としてもよい。
次に、ゲート電極またはレジストを形成してパターニングしたものをマスクとして用い、半導体膜２１１、２１２にｎ型またはｐ型の導電性を付与する不純物を選択的に添加する。半導体膜２１１、２１２は、チャネル形成領域及び不純物領域（ソース領域及びドレイン領域からなる構成の他に、ＧＯＬＤ領域やＬＤＤ領域を有する構成も含む）を有し、添加される不純物元素の導電型によりｎチャネル型ＴＦＴ２０４、またはｐチャネル型ＴＦＴ２０５と区別することができる。
図８（Ｃ）では、ｎチャネル型ＴＦＴ２０４はゲート電極２１４の側壁にサイドウォールを有し、半導体膜２１１にｎ型の導電性を付与する不純物が選択的に添加されたソース領域、ドレイン領域、及びＬＤＤ領域が形成されている。また、ｐチャネル型ＴＦＴ２０５は半導体膜２１２にｐ型の導電性を付与する不純物が選択的に添加されたソース領域及びドレイン領域が形成されている。ここでは、ゲート電極２１４、２１５の側壁にサイドウォールを形成し、ｎチャネル型ＴＦＴ２０４に選択的にＬＤＤ領域を形成した構造を示したが、この構造に限定されず、ｐチャネル型ＴＦＴ２０５にもＬＤＤ領域を形成してもよいし、ｐチャネル型ＴＦＴ２０５にサイドウォールを設けなくてもよい。
また、ｎチャネル型ＴＦＴ２０４とｐチャネル型ＴＦＴ２０５を相補的に組み合わせたＣＭＯＳ構造で形成してもよい。なお、あらかじめゲート電極の下方に位置する半導体膜のチャネル領域に一導電型を付与する不純物をドーピングして、ＴＦＴのしきい値を制御してもよい。例えば、ｎチャネル型ＴＦＴ２０４であれば、ボロンなどのｐ型の導電型を付与する不純物を半導体膜２１１にドーピングすればよい。
次に、図８（Ｄ）に示すように、層間絶縁膜２０６を形成する。本実施の形態では、本発明を適用するために、層間絶縁膜２０６を形成するための材料として、シロキサンポリマーを含有する樹脂を溶媒に溶解させた絶縁性材料を含む組成物を用い、塗布装置を用いて当該組成物を塗布する。
次に、基板とともに組成物を加熱し、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、絶縁膜を形成する。絶縁膜の膜厚は、スピン回転数、回転時間、塗布材料液である絶縁性材料を含む組成物の濃度及び粘度によって制御する。そして、前記樹脂を塗布した後に加熱処理を行い、絶縁膜を形成する。この加熱処理の際の雰囲気は、不活性ガスを主成分とし、酸素の濃度が５ｖｏｌ％以下且つ水の濃度が１ｖｏｌ％以下にする。そして、好ましくは、酸素の濃度が１ｖｏｌ％以下（より好ましくは０．１ｖｏｌ％以下）且つ水の濃度が０．１ｖｏｌ％以下にする。本発明のように熱処理雰囲気中における酸素及び水の濃度を制御することにより、熱処理雰囲気中における酸素及び水が絶縁膜中に含まれる有機基と反応することによって絶縁膜の体積が減少する、或いは有機基の有する応力緩和の効果が減少することを防止することができる。この結果、クラックの発生が抑制された良好な絶縁膜を形成することができる。また、焼成時のチャンバー内の圧力は、大気圧または減圧下で行えばよい。
上記の材料を用いることで、膜厚を厚くしてもクラックが発生されることを抑制することができ、その結果、十分な絶縁性及び平坦性を有する層間絶縁膜を得ることができる。また、上記の材料は耐熱性が高いため、多層配線におけるリフロー処理にも耐えうる層間絶縁膜を得ることができる。さらに、吸湿性が低いため、脱水量の少ない層間絶縁膜を形成することができる。
また、層間絶縁膜２０６を形成する前に、第１のパッシベーション膜を形成してもよい。パッシベーション膜としてはシリコンを含む絶縁膜を１００〜２００ｎｍの厚さに形成する。成膜法としてはプラズマＣＶＤ法や、スパッタ法を用いればよい。他にもパッシベーション膜としてＳｉＨ4、Ｎ2Ｏ、Ｈ2から作製される酸化窒化水素化珪素膜を適用しても良い。もちろん、パッシベーション膜は、単層構造もしくは積層構造として形成することができる。
また、層間絶縁膜２０６を形成した後に、窒化酸化シリコン膜等からなる第２のパッシベーション膜を形成してもよい。膜厚は１０〜２００ｎｍ程度で形成すれば良く、第２のパッシベーション膜によって層間絶縁膜２０６へ水分が出入りすることを抑制することができる。第２のパッシベーション膜には、他にも窒化シリコン膜、窒化アルミニウム膜、酸化窒化アルミニウム膜、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）膜やカーボンナイトライド膜も同様に使用できる。
次いで、層間絶縁膜２０６をエッチングし、ソース及びドレイン領域に達するコンタクトホールを形成する。続いて、各ソース及びドレイン領域とそれぞれ電気的に接続する配線２０７ａ〜２０７ｃを形成する。配線２０７ａ〜２０７ｃとしては、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ｔａ、Ａｕ、Ｍｎから選ばれた一種の元素または該元素を複数含む合金からなる単層または積層構造を用いることができる。ここでは、Ａｌを含んだ金属膜で形成することが好ましい。本実施の形態では、Ｔｉ膜と、ＡｌとＴｉを含む合金膜との積層膜をパターニングして形成する。もちろん、２層構造に限らず、単層構造でも良いし、３層以上の積層構造にしても良い。また、配線材料としては、ＡｌとＴｉの積層膜に限られない。例えば窒化タンタル膜上にＡｌ膜やＣｕ膜を形成し、更にＴｉ膜を形成した積層膜をパターニングして配線を形成しても良い。
次に、配線２０７ａ〜２０７ｃを覆うように絶縁膜２０８を形成する。絶縁膜２０８としては、酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素、窒化酸化珪素等の酸素、又は窒素を有する絶縁膜を用いることができるが、代表的には窒化酸化珪素を用いるとよい。また、他にも樹脂膜を用いて形成してもよい。
次に、図９（Ａ）に示すように、絶縁膜２０８上に保護膜２０９を形成する。本実施の形態では、本発明を適用するために、保護膜２０９を形成するための材料として、シロキサンポリマーを含有する樹脂を溶媒に溶解させた絶縁性材料を含む組成物を用いて塗布する。
次に、基板とともに組成物を加熱し、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、絶縁膜を形成する。絶縁膜の膜厚は、スピン回転数、回転時間、塗布材料液である絶縁性材料を含む組成物の濃度及び粘度によって制御する。そして、前記樹脂を塗布した後に加熱処理を行い、絶縁膜を形成する。この加熱処理の際の雰囲気は、不活性ガスを主成分とし、酸素の濃度が５ｖｏｌ％以下且つ水の濃度が１ｖｏｌ％以下にする。そして、好ましくは、酸素の濃度が１ｖｏｌ％以下（より好ましくは０．１ｖｏｌ％以下）且つ水の濃度が０．１ｖｏｌ％以下にする。本発明のように熱処理雰囲気中における酸素及び水の濃度を制御することにより、熱処理雰囲気中における酸素及び水が絶縁膜中に含まれる有機基と反応することによって絶縁膜の体積が減少する、或いは有機基の有する応力緩和の効果が減少することを防止することができる。この結果、クラックの発生が抑制された良好な絶縁膜を形成することができる。また、焼成時のチャンバー内の圧力は、大気圧または減圧下で行えばよい。
保護膜２０９を設けることにより、基板２００からＴＦＴ層２４０を分離した際に応力によってＴＦＴ層２４０が反ることを防止することができる。なお、本実施の形態において、ＴＦＴ層２４０とは、開口部において側面が露呈されている第１の絶縁膜２０２、第２の絶縁膜２０３、絶縁膜２１３（ゲート絶縁膜）、層間絶縁膜２０６、絶縁膜２０８を含む領域を指すこととする。
次に、剥離膜２０１を完全に除去する。本実施の形態では、剥離層とエッチング剤を化学的に反応させて、剥離層の除去を行う。エッチング剤としてフッ化ハロゲンを含む気体又は液体を導入することにより剥離層を除去する。ここでは、減圧手段、加圧手段、温度制御手段を備えた装置を用い、エッチング剤としてＣｌＦ3（三フッ化塩素）を用いて、温度：室温または１５０℃、流量：５０ｓｃｃｍ、気圧：９Ｔｏｒｒの条件で剥離層を除去するが、この条件に限定されるものではない。またこの装置は、複数の基板２００を処理することができるようなベルジャーを有する。そして、ガス導入管よりＣｌＦ3 が導入され、排気管より不要なガスが排気される。さらに当該装置の側面には加熱手段、例えばヒーターを設けてもよい。
ここでは、図９（Ａ）に示すように、フッ化ハロゲンを含む気体又は液体を開口部へ導入する。このとき、加熱手段により処理温度を１００℃〜３００℃とすると反応速度を高めることができる。その結果、ＣｌＦ3ガスの使用量を少なくすることができ、処理時間を短縮することもできる。
このとき、ＴＦＴ層２４０の各層がエッチングされないようにエッチング剤、ガス流量、温度等を設定する。本実施の形態で用いるＣｌＦ3は、Ｗを選択的にエッチングする特性があるため、剥離層であるＷを選択的に除去する。そのため剥離層には、Ｗを含有した金属膜からなる層を用い、下地膜に酸素、又は窒素を有する絶縁膜を用いる。これらの反応速度の差、つまり選択比が高いため、ＴＦＴ層２４０を保護しつつ、剥離層を容易に除去することができる。本実施の形態では、ＴＦＴ層２４０の上下に設けられた絶縁膜、側面に露出する層間絶縁膜、ゲート絶縁膜、配線等の端部により、ＴＦＴ層２４０が、ＣｌＦ3によりエッチングされることはない。
なお、ＣｌＦ3は、塩素を２００℃以上でフッ素と反応させることにより、Ｃｌ2（ｇ）＋３Ｆ2（ｇ）→２ＣｌＦ3（ｇ）の過程を経て生成することができる。またＣｌＦ3は、反応空間の温度によっては液体の場合もあり（沸点１１．７５℃）、その際にはフッ化ハロゲンを含む液体としてウェットエッチングを採用することもできる。
その他のフッ化ハロゲンを含む気体として、ＣｌＦ3等に窒素を混合したガスを用いてもよい。
また、剥離層をエッチングし、下地膜をエッチングしないようなエッチャントであれば、フッ化ハロゲンやＣｌＦ3に限定されず、ＣＦ4、ＳＦ6、ＮＦ3、Ｆ2等のフッ素を含む気体をプラズマ化して用いることもできる。また、その他のエッチング剤として、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド（ＴＭＡＨ）のような強アルカリ溶液を用いることも可能である。
さらに、ＣｌＦ3等のフッ化ハロゲンを含む気体によって化学的に除去する場合、選択的にエッチングされる材料を剥離層として用い、エッチングされない材料を下地膜として用いるという条件に従うならば、剥離層及び下地膜の組合せは、上記材料に限定されるものではない。
次に、剥離層２０１を除去した後、基板２００を剥離する。剥離層２０１を完全に除去した場合は、図９（Ｂ）に示すように、物理的な手段を用いることなく基板２００とＴＦＴ層２４０を分離することができる。
一方、剥離層を完全に除去せず基板２００とＴＦＴ層２４０を分離する方法に関して、図１０、図１１を用いながら説明する。
図１０（Ａ）において、図９（Ａ）までと同様に形成した後、開口部にエッチング剤を導入し、剥離層２０１を完全に除去せずに一部の剥離層２２１を残す。剥離層２２１をどのくらい残すかは、剥離のエッチング剤の流量と反応時間を調整することによって制御する。
次に、図１０（Ｂ）に示すように、保護膜２０９上に補助基板２２２を設ける。補助基板２２２としては、石英基板や可撓性基板を用いる。可撓性基板を用いる場合には、一方の面に接着剤を有している可撓性フィルムを用いて保護膜２０９に接着することができる。この場合、保護膜２０９と補助基板２２２の接着に用いる接着剤としては、熱硬化樹脂、紫外線硬化樹脂、エポキシまたはアクリル樹脂系接着剤、樹脂添加剤等の接着剤またはテープ等を用いることができる。
次に、図１０（Ｃ）に示すように、補助基板２２１を用いて、物理的に基板２００からＴＦＴ層２４０を剥離する。以上の工程により、基板２００からＴＦＴ層２４０を剥離することができる。この方法を用いることによって、剥離層を完全に除去せず基板からＴＦＴ層２４０を剥離することができるため、剥離工程の処理時間が向上する。また、剥離後のＴＦＴ層２４０は、剥離前と同様に規則的に配列した状態で得られる。つまり、剥離層２０１を完全に除去せず剥離を行うため、補助基板２２１に接着しているＴＦＴ層２４０は剥離前と同様の配列をしている状態で得ることができる。そのため、その後の工程においても処理時間の向上が可能となる。
その後、基板２００から剥離したＴＦＴ層２４０は、補強用の保護膜２０９が設けられているためそのまま物品へ実装してもよいし、別途転写用基板に移し替えた状態で実装してもよい。別途転写用基板に移し替える場合について図１１を用いながら説明する。
図１１（Ａ）に示すように、剥離したＴＦＴ層２４０を転写用基板２２３に貼り付ける。転写用基板２２３としては、可撓性基板を用いるのが好ましい。可撓性基板には、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）に代表されるプラスチックや、アクリル等の可撓性を有する合成樹脂からなる基板を用いることができる。また、ＴＦＴ層２４０の強度に問題がある場合には、エポキシ樹脂等の有機樹脂を設けた転写用基板２２３を用いることが好ましい。
次に、補助基板２２２を剥離し、転写用基板２２３をダイシング、スクライビングまたはレーザカット法により選択的に切断して（図１１（Ｂ）参照）、各々の薄膜集積回路を分離する（図１１（Ｃ）参照）。本実施の形態では、ガラス基板に吸収されるＣＯ2レーザー用いて切断を行う。また、ＴＦＴ層２４０の側面等の周囲にエポキシ樹脂等の有機樹脂を設けて補強してもよい。その結果、ＴＦＴ層２４０は外部から保護され、より機械的強度が向上することができる。
また、剥離された基板２００は再利用することができる。その結果、基板を用いた薄膜集積回路の作製において、低コスト化を達成することができる。例えば、石英基板は平坦性に優れ、高耐熱性である等の利点を有しているが、原価が高いという問題があった。しかし、基板を再利用することによって、ガラス基板より原価の高い石英基板を用いた場合でも低コスト化を達成することができる。
（実施の形態７）
本実施の形態では、半導体素子が設けられた基板と透明な封止基板とを貼り合わせ、どちらか一方の基板または両方の基板に、基板間隔を一定に保つための柱状または壁状の構造物（スペーサー）を設ける際に、本発明を適用する例を説明する。
本発明の半導体装置の一形態に相当する液晶表示装置パネルの外観について、図１５を用いて説明する。図１５（Ａ）は、第１の基板１６００と、第２の基板１６０４との間を第１のシール材１６０５及び第２のシール材１６０６によって封止されたパネルの上面図である。また、図１５（Ｂ）は、図１５（Ａ）のＡ−Ａ’、及びＢ−Ｂ’それぞれにおける断面図に相当する。
図１５（Ａ）において、実線で示された１６０１は信号線（ゲート線）駆動回路であり、点線で示された１６０２は画素部、１６０３は走査線駆動回路である。画素部１６０２、及び走査線駆動回路１６０３は第１のシール材１６０５及び第２のシール材１６０６で封止されている領域内に設けられている。
第１の基板１６００と第２の基板１６０４との間には液晶材料１６１９が充填されている。また、第１のシール材１６０５及び第２のシール材１６０６には、密閉空間の間隔を保持するためのギャップ材が含有されている。
次に、断面構造について図１５（Ｂ）を用いて説明する。第１の基板１６００上には画素部１６０２及び走査線駆動回路１６０３が形成されているため、表示装置の容積を縮小することができる。また、画素部１６０２及び走査線駆動回路１６０３は、ＴＦＴを代表とする半導体素子を複数有している。例えば、走査線駆動回路１６０３は、ｎチャネル型ＴＦＴ１６１２とｐチャネル型ＴＦＴ１６１３とを組み合わせたＣＭＯＳ回路が形成されている。また、第２の基板１６０４の表面には、カラーフィルター１６２１が設けられている。
画素部１６０１には、複数の画素が形成されており、各画素には液晶素子１６１５が形成されている。液晶素子１６１５は、第１の電極１６１６、第２の電極１６１８及びその間に充填されている液晶材料１６１９が重なっている部分である。液晶素子１６１５が有する第１の電極１６１６は、配線１６１７を介して画素駆動用ＴＦＴ１６１１と電気的に接続されている。本実施の形態では、配線１６１７を形成した後、第１の電極１６１６を形成しているが、第１の電極１６１６を形成した後、配線１６１７を形成してもよい。液晶素子１６１５の第２の電極１６１８は、第２の基板１６０４側に形成される。また、各画素電極の表面には、配向膜１６３０、１６３１が形成されている。
なお、図示しないが、第１の基板１６００及び第２の基板１６０４の一方又は双方の表面には、接着剤によって偏光板が固定されている。なお、偏光板には位相差板を設けた円偏光板又は楕円偏光板を用いてもよい。
１６２２は柱状または壁状の構造物（スペーサー）であり、第１の電極１６１６と第２の電極１６１８との間の距離（セルギャップ）を制御するために設けられている。絶縁膜を所望の形状にエッチングして形成されている。信号線駆動回路１６０１または画素部１６０１に与えられる各種信号及び電位は、接続配線１６２３を介して、ＦＰＣ１６０９から供給されている。なお、接続配線１６２３とＦＰＣとは、異方性導電膜又は異方性導電樹脂１６２７で電気的に接続されている。なお、異方性導電膜又は異方性導電樹脂の代わりに半田等の導電性ペーストを用いてもよい。スペーサー１６２２を設ける際に本発明を適用する方法について説明する。
まず、柱状または壁状の構造物（スペーサー）１６２２を形成するための材料として、シロキサンポリマーを含有する樹脂を溶媒に溶解させた絶縁性材料を含む組成物を基板上に塗布装置を用いて塗布する。組成物を塗布する基板は、半導体素子が設けられた基板でもよいし、対向する封止基板に設けてもよい。また、両方の基板に設けてもよい。
次に、基板とともに組成物を加熱し、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、絶縁膜を形成する。絶縁膜の膜厚は、スピン回転数、回転時間、塗布材料液である絶縁性材料を含む組成物の濃度及び粘度によって制御する。そして、前記樹脂を塗布した後に加熱処理を行い、絶縁膜を形成する。この加熱処理の際の雰囲気は、不活性ガスを主成分とし、酸素の濃度が５ｖｏｌ％以下且つ水の濃度が１ｖｏｌ％以下にする。そして、好ましくは、酸素の濃度が１ｖｏｌ％以下（より好ましくは０．１ｖｏｌ％以下）且つ水の濃度が０．１ｖｏｌ％以下にする。本発明のように熱処理雰囲気中における酸素及び水の濃度を制御することにより、熱処理雰囲気中における酸素及び水が絶縁膜中に含まれる有機基と反応することによって絶縁膜の体積が減少する、或いは有機基の有する応力緩和の効果が減少することを防止することができる。この結果、クラックの発生が抑制された良好な絶縁膜を形成することができる。また、加熱時間は３５０℃で１時間行う。また、焼成時のチャンバー内の圧力は、大気圧または減圧下で行えばよい。
最後に、当該絶縁膜を所望の形状にパターニングすることにより、柱状または壁状の構造物（スペーサー）１６２２を形成する。
本実施の形態で示したように、シロキサンポリマーを含有する樹脂を溶媒に溶解させた絶縁性材料を含む組成物を基板上に塗布して加熱処理を行う際に、本願発明を適用することにより、クラックの発生が抑制された柱状または壁状の構造物（スペーサー）１６２２を得ることができる。
（実施の形態８）
本発明により作製した半導体装置を用いた電子機器として、ＴＶ、カメラ（ビデオカメラやデジタルカメラ等）、ゴーグル型ディスプレイ、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）、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、携帯電話機、携帯型のゲーム機または電子書籍等）、記録媒体を備えた画像再生装置（具体的にはＤＶＤ（ｄｉｇｉｔａｌ ｖｅｒｓａｔｉｌｅ ｄｉｓｃ）やブルーレイディスク（Ｂｌｕ―ｒａｙ Ｄｉｓｋ）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）、その他表示部を有する電化製品などが挙げられる。電子機器の具体例を図１２、図１３に示す。
図１２（Ａ）はテレビ受像機であり、筐体２００１、表示部２００２、スピーカー部２００３、ビデオ入力端子２００４等を含む。本発明により作製された半導体装置を表示部２００２などに用いることによって、テレビ受像機を作製することができる。
図１２（Ｂ）は２０インチ以上の大型の表示部を有するテレビ受像機であり、筐体２０１１、表示部２０１２、スピーカー部２０１３、操作部であるキーボード２０１４等を含む。本発明は、表示部２０１２の作製に適用される。表示部２０１２に湾曲可能な物質を用いているので、表示部が湾曲したテレビ受像機となっている。このように表示部の形状を自由に設計することができるので、所望な形状のテレビ受像機を作製することができる。
本発明により、平坦性に優れ、且つクラックの発生が抑制され信頼性にも優れた絶縁膜を形成することができる。この結果、高性能、高信頼性のテレビ受像機を歩留まりよく製造することができる。
勿論、本発明はテレビ受像機に限定されず、パーソナルコンピュータのモニタをはじめ、鉄道の駅や空港などにおける情報表示盤や、街頭における広告表示盤など大面積の表示媒体としても様々な用途に適用することができる。
図１３（Ａ）はデジタルカメラであり、本体２１０１、表示部２１０２、受像部２１０３、操作キー２１０４、外部接続ポート２１０５、シャッター２１０６等を含む。本発明により作製された半導体装置を表示部２１０２やその他回路などに用いることによって、デジタルカメラを作製することができる。本発明により、平坦性に優れ、且つクラックの発生が抑制され信頼性にも優れた絶縁膜を形成することができる。この結果、高性能、高信頼性のデジタルカメラを歩留まりよく製造することができる。
図１３（Ｂ）は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、ポインティングデバイス２２０６（トラックパッド）等を含む。本発明により作製された半導体装置を表示部２２０３やその他回路などに用いることによって、コンピュータを作製することができる。本発明により、平坦性に優れ、且つクラックの発生が抑制され信頼性にも優れた絶縁膜を形成することができる。この結果、高性能、高信頼性のコンピュータを歩留まりよく製造することができる。
図１３（Ｃ）はモバイルコンピュータであり、本体２３０１、表示部２３０２、スイッチ２３０３、操作キー２３０４、赤外線ポート２３０５等を含む。本発明により作製された半導体装置を表示部２３０２やその他回路などに用いることによって、モバイルコンピュータを作製することができる。本発明により、平坦性に優れ、且つクラックの発生が抑制され信頼性にも優れた絶縁膜を形成することができる。この結果、高性能、高信頼性のモバイルコンピュータを歩留まりよく製造することができる。
図１３（Ｄ）は記録媒体を備えた携帯型の画像再生装置（ＤＶＤ再生装置など）であり、本体２４０１、筐体２４０２、表示部Ａ２４０３、表示部Ｂ２４０４、記録媒体（ＤＶＤ等）読み込み部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。本発明により作製された半導体装置を表示部Ａ２４０３や表示部Ｂ２４０４またはその他の回路などに用いることによって、画像再生装置を作製することができる。なお、記録媒体を備えた画像再生装置にはゲーム機器なども含まれる。本発明により、平坦性に優れ、且つクラックの発生が抑制され信頼性にも優れた絶縁膜を形成することができる。この結果、高性能、高信頼性の画像再生装置を歩留まりよく製造することができる。
図１３（Ｅ）はゴーグル型ディスプレイであり、本体２５０１、表示部２５０２、アーム部２５０３を含む。本発明により作製された半導体装置を表示部２５０２やその他回路などに用いることによって、ゴーグル型ディスプレイを作製することができる。本発明により、平坦性に優れ、且つクラックの発生が抑制され信頼性にも優れた絶縁膜を形成することができる。この結果、高性能、高信頼性のゴーグル型ディスプレイを歩留まりよく製造することができる。
図１３（Ｆ）はビデオカメラであり、本体２６０１、表示部２６０２、筐体２６０３、外部接続ポート２６０４、リモコン受信部２６０５、受像部２６０６、バッテリー２６０７、音声入力部２６０８、操作キー２６０９、接眼部２６１０等を含む。本発明により作製された半導体装置を表示部２６０２やその他回路などに用いることによって、ビデオカメラを作製することができる。本発明により、平坦性に優れ、且つクラックの発生が抑制され信頼性にも優れた絶縁膜を形成することができる。この結果、高性能、高信頼性のビデオカメラを歩留まりよく製造することができる。
図１３（Ｇ）は携帯電話機であり、本体２７０１、筐体２７０２、表示部２７０３、音声入力部２７０４、音声出力部２７０５、操作キー２７０６、外部接続ポート２７０７、アンテナ２７０８等を含む。本発明により作製された半導体装置を表示部２７０３やその他回路などに用いることによって、携帯電話機を作製することができる。本発明により、平坦性に優れ、且つクラックの発生が抑制され信頼性にも優れた絶縁膜を形成することができる。この結果、高性能、高信頼性の携帯電話機を歩留まりよく製造することができる。
なお、上述した電子機器の他に、フロント型若しくはリア型のプロジェクターに用いることも可能である。
以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電子機器に用いることが可能である。
本発明の半導体装置の作製方法を示す図（実施の形態１）。 本発明の半導体装置の作製方法を示す図（実施の形態１）。 本発明の半導体装置の作製方法を示す図（実施の形態２）。 本発明の半導体装置の作製方法を示す図（実施の形態４）。 本発明の半導体装置の作製方法を示す図（実施の形態４）。 本発明の半導体装置の作製方法を示す図（実施の形態３）。 本発明の半導体装置の作製方法を示す図（実施の形態３）。 本発明の半導体装置の作製方法を示す図（実施の形態６）。 本発明の半導体装置の作製方法を示す図（実施の形態６）。 本発明の半導体装置の作製方法を示す図（実施の形態６）。 本発明の半導体装置の作製方法を示す図（実施の形態６）。 本発明により作製した半導体装置を用いた電子機器を表す図（実施の形態８）。 本発明により作製した半導体装置を用いた電子機器を表す図（実施の形態８）。 発光素子の構成を示す図（実施の形態５）。 本発明の半導体装置の作製方法を示す図（実施の形態７）。
符号の説明
１０１ 絶縁基板
１０２ 下地膜
１０３ 半導体膜
１０４ 結晶性半導体膜
１０５ ゲート絶縁膜
１０６ ゲート電極
１０７ 第１の層間絶縁膜
１０８ 配線
１０９ 第２の層間絶縁膜
１１０ 第１の電極
１１１ 絶縁膜
１１２ 電界発光層
１１３ 第２の電極

Claims (12)

  1. 絶縁基板上に、ソース領域、ドレイン領域、及び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、
    前記ゲート絶縁膜及び前記ゲート電極上に第１の層間絶縁膜を形成し、
    前記第１の層間絶縁膜に第１のコンタクトホールを形成し、
    前記第１の層間絶縁膜上に前記第１のコンタクトホールを介して前記ソース領域または前記ドレイン領域に電気的に接続する配線を形成し、
    前記第１の層間絶縁膜及び前記配線上に、置換基に少なくとも水素を含む有機基、またはフルオロ基を有するシロキサンポリマーを含有する樹脂を塗布した後、不活性ガスを主成分とし、酸素の濃度が５ｖｏｌ％以下且つ水の濃度が１ｖｏｌ％以下の雰囲気で前記樹脂を加熱処理して第２の層間絶縁膜を形成し、
    前記第２の層間絶縁膜に第２のコンタクトホールを形成し、
    前記第２の層間絶縁膜上に前記第２のコンタクトホールを介して前記配線に電気的に接続する電極を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。
  2. 絶縁基板上に、ソース領域、ドレイン領域、及び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、
    前記ゲート絶縁膜及び前記ゲート電極上に第１の層間絶縁膜を形成し、
    前記第１の層間絶縁膜に第１のコンタクトホールを形成し、
    前記第１の層間絶縁膜上に前記第１のコンタクトホールを介して前記ソース領域または前記ドレイン領域に電気的に接続する配線を形成し、
    前記第１の層間絶縁膜及び前記配線上に、置換基に少なくとも水素を含む有機基、またはフルオロ基を有するシロキサンポリマーを含有する樹脂を塗布した後、不活性ガスを主成分とし、酸素の濃度が５ｖｏｌ％以下且つ水の濃度が１ｖｏｌ％以下の雰囲気で前記樹脂を加熱処理して第２の層間絶縁膜を形成し、
    前記第２の層間絶縁膜に第２のコンタクトホールを形成し、
    前記第２の層間絶縁膜上に前記第２のコンタクトホールを介して前記配線に電気的に接続する電極を形成した後、不活性ガスを主成分とし、酸素の濃度が５ｖｏｌ％以下且つ水の濃度が１ｖｏｌ％以下の雰囲気で前記電極及び前記樹脂を加熱処理することを特徴とする半導体装置の作製方法。
  3. 絶縁基板上に、ソース領域、ドレイン領域、及び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、
    前記ゲート絶縁膜及び前記ゲート電極上に第１の層間絶縁膜を形成し、
    前記第１の層間絶縁膜に第１のコンタクトホールを形成し、
    前記第１の層間絶縁膜上に前記第１のコンタクトホールを介して前記ソース領域または前記ドレイン領域に電気的に接続する配線を形成し、
    前記第１の層間絶縁膜及び前記配線上に、置換基に少なくとも水素を含む有機基、またはフルオロ基を有するシロキサンポリマーを含有する樹脂を塗布した後、不活性ガスを主成分とし、酸素の濃度が５ｖｏｌ％以下且つ水の濃度が１ｖｏｌ％以下の雰囲気で前記樹脂を加熱処理して第２の層間絶縁膜を形成し、
    前記第２の層間絶縁膜に第２のコンタクトホールを形成し、
    前記第２の層間絶縁膜上に前記第２のコンタクトホールを介して前記配線に電気的に接続する第１の電極を形成した後、不活性ガスを主成分とし、酸素の濃度が５ｖｏｌ％以下且つ水の濃度が１ｖｏｌ％以下の雰囲気で前記樹脂を加熱処理し、
    前記第１の電極の一部を覆うように絶縁膜を形成した後、不活性ガスを主成分とし、酸素の濃度が５ｖｏｌ％以下且つ水の濃度が１ｖｏｌ％以下の雰囲気で前記第１の電極及び前記樹脂を加熱処理し、
    前記第１の電極において前記絶縁膜に覆われていない領域を覆って電界発光層を形成し、
    前記電界発光層上に第２の電極を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。
  4. 請求項１乃至３のいずれか一において、前記絶縁基板から前記配線または前記第１の層間絶縁膜の表面までの厚さの最も厚い部分と薄い部分の差は、３００ｎｍ以上であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
  5. 請求項１乃至４のいずれか一において、前記第２の層間絶縁膜における膜厚の最も厚い部分は１．０μｍ以上であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
  6. 絶縁基板上に、ソース領域、ドレイン領域、及び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、
    前記ゲート絶縁膜及び前記ゲート電極上に無機絶縁性材料からなる膜を形成し、
    前記無機絶縁性材料からなる膜上に、置換基に少なくとも水素を含む有機基、またはフルオロ基を有するシロキサンポリマーを含有する樹脂を塗布した後、不活性ガスを主成分とし、酸素の濃度が５ｖｏｌ％以下且つ水の濃度が１ｖｏｌ％以下の雰囲気で前記樹脂を加熱処理して絶縁膜を形成し、
    前記無機絶縁性材料からなる膜及び前記絶縁膜にコンタクトホールを形成し、
    前記無機絶縁性材料からなる膜及び前記絶縁膜上に前記コンタクトホールを介して前記ソース領域または前記ドレイン領域に電気的に接続する配線を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。
  7. 絶縁基板上に、ソース領域、ドレイン領域、及び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、
    前記ゲート絶縁膜及び前記ゲート電極上に無機絶縁性材料からなる膜を形成し、
    前記無機絶縁性材料からなる膜上に、置換基に少なくとも水素を含む有機基、またはフルオロ基を有するシロキサンポリマーを含有する樹脂を塗布した後、不活性ガスを主成分とし、酸素の濃度が５ｖｏｌ％以下且つ水の濃度が１ｖｏｌ％以下の雰囲気で前記樹脂を加熱処理して絶縁膜を形成し、
    前記無機絶縁性材料からなる膜及び前記絶縁膜にコンタクトホールを形成し、
    前記無機絶縁性材料からなる膜及び前記絶縁膜上に前記コンタクトホールを介して前記ソース領域または前記ドレイン領域に電気的に接続する配線を形成し、
    前記配線上の一部に重なるように電極を形成した後、不活性ガスを主成分とし、酸素の濃度が５ｖｏｌ％以下且つ水の濃度が１ｖｏｌ％以下の雰囲気で前記電極及び前記樹脂を加熱処理することを特徴とする半導体装置の作製方法。
  8. 請求項１、２、または７において、前記電極は透明導電膜からなることを特徴とする半導体装置の作製方法。
  9. 請求項３において、前記第１の電極は透明導電膜からなることを特徴とする半導体装置の作製方法。
  10. 請求項１乃至９のいずれか一において、前記シロキサンポリマーを含有する樹脂はメチル基及びフェニル基を含むことを特徴とする半導体装置の作製方法。
  11. 請求項１乃至１０のいずれか一において、前記不活性ガスは窒素であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
  12. 請求項１乃至１１のいずれか一において、
    封止基板上に、置換基に少なくとも水素を含む有機基、またはフルオロ基を有するシロキサンポリマーを含有する樹脂を塗布した後、不活性ガスを主成分とし、酸素の濃度が５ｖｏｌ％以下且つ水の濃度が１ｖｏｌ％以下の雰囲気で前記樹脂を加熱処理して絶縁膜を形成し、
    前記絶縁膜をパターニングすることにより、スペーサーを形成し、
    前記絶縁基板と前記封止基板とを、前記スペーサーを介して貼り合わせることを特徴とする半導体装置の作製方法。
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