JP5222479B2 - 半導体装置の作製方法 - Google Patents

Description

本発明は可撓性を有する半導体装置の作製方法に関する。

半導体装置は低コストで作製することが要求されており、近年、制御回路や記憶回路等に薄膜トランジスタ、メモリ、太陽電池等の素子の開発が盛んに行われている（例えば特許文献１）。

このような薄膜トランジスタ、メモリ、太陽電池等の素子を有する半導体装置を利用したアプリケーションは様々なものが期待されており、小型、軽量化を追及し、可撓性を有するプラスチックフィルムを用いることが試みられている。

プラスチックフィルムの耐熱性は低いため、プロセスの最高温度を低くせざるを得ない。このため、半導体素子の作製方法が制限される。この結果、プラスチックフィルムを用いた半導体装置は、メタルマスクを用いた蒸着法やスパッタリング法を用いて作製される。

また、ガラス基板上にポリイミド層を形成し、ポリイミド層上に微細な素子を有する層を形成した後、ガラス基板からポリイミド層へレーザビームを照射して、ガラス基板からポリイミド層及び微細な素子を有する層を剥離して、可撓性を有する表示装置を作製する技術が提案されている（非特許文献１参照。）。
特開２００４−４７７９１号公報 フレンチほか（Ｉａｎ Ｆｒｅｎｃｈ，Ｄａｖｉｄ ＭｃＣｕｌｌｏｃｈ，Ｉｖａｒ Ｂｏｅｒｅｆｉｊｉｎ，Ｎｉｃｏ Ｋｏｏｙｍａｎ）、エスアイディー ０５ ダイジェスト（ＳＩＤ ０５ Ｄｉｇｅｓｔ）、米国、２００５年、ｐ．１６３４−１６３７

しかしながら、メタルマスクを用いた蒸着法やスパッタリング法を用いて半導体装置を作製する場合、メタルマスクのアライメントの位置合わせ工程が必要である。このため、アライメントの位置あわせの不具合から製品の歩留まりが低下するという問題がある。

また、メタルマスクを用いた蒸着法やスパッタリング法を用いて半導体装置を作製する場合、アライメントのずれを考慮して素子設計を行う。このため、微細な構造の薄膜トランジスタ、メモリ、太陽電池等を作製することが困難であり、半導体装置の小型化、軽量化、高性能化が困難である。

また、非特許文献１に示す剥離方法では、ガラス基板からポリイミド層を剥離するためにレーザビームを照射するが、レーザビームのエネルギーは不安定であり変動するため、部分的にガラス基板からポリイミド層が剥離されない現象がある。この結果歩留まりが低下するという問題がある。また、歩留まりを向上させるために強いエネルギーのレーザビームをガラス基板を介してポリイミド層に照射すると、ガラス及び素子を有する層の素子に損傷を与えてしまうという問題がある。

本発明は、積層体に損傷を与えず、歩留まり高い半導体装置の作製方法を提供することを課題とする。また、全体の厚さが薄く、軽量、且つ、フレキシブルな半導体装置を歩留まり高く作製する方法を提供することを課題とする。

本発明は、透光性を有する基板上に、光触媒層及び光触媒層に接する炭素を含む無機化合物層または炭素単体層を形成し、光触媒層及び光触媒層に接する炭素を含む無機化合物層または炭素単体層を介して透光性を有する基板上に素子形成層を形成し、透光性を有する基板を介して光触媒層に光を照射した後、透光性を有する基板から素子形成層を分離することを特徴とする半導体装置の作製方法である。さらには、光触媒層及び炭素を含む無機化合物層または炭素単体層の界面において分離することで、透光性を有する基板から素子形成層を分離することを特徴とする。

炭素を含む無機化合物層または炭素単体層は、光触媒層を介して透光性を有する基板上に形成されていてもよい。

また、光触媒層は、炭素を含む無機化合物層または炭素単体層を介して透光性を有する基板上に形成されていてもよい。

また、透光性を有する基板から素子形成層を分離した後、炭素を含む無機化合物層または炭素単体層表面に可撓性を有する基板を貼り付けてもよい。

炭素を含む無機化合物は、ダイヤモンドライクカーボン、または窒化炭素であることが好ましい。また、炭素単体は、グラファイトであることが好ましい。

また、光の波長は、光触媒層を活性化させる波長であることを特徴とする。

また、素子形成層は、薄膜トランジスタ、ダイオード、抵抗、発光素子、液晶素子、または電気泳動素子を有することを特徴とする。

また、半導体装置は、発光装置、液晶表示装置、電気泳動表示装置、無線チップ、太陽電池、またはセンサとして機能することを特徴とする。

本発明は、透光性を有する基板上に光触媒層及び炭素を含む層（炭素を含む無機化合物層または炭素単体層）を形成し、この上に半導体プロセスを用いて微細な構造の素子を有する素子形成層を形成した後、透光性を有する基板から光触媒に光を照射する。この結果、エネルギーの高い光を照射せずとも、光触媒層及び炭素を含む層の界面において、光触媒反応を生じさせて、光触媒層及び炭素を含む層を分離することが可能である。このため、従来の半導体プロセスを用いて形成した微細な構造の素子を有し、且つ可撓性を有する半導体装置を容易に作製することができる。また、従来の半導体プロセスを用いて微細な構造の素子を有する素子形成層を有し、且つ可撓性を有する半導体装置を歩留まり高く作製することができる。

また、透光性を有する基板上に光触媒層、遮光性を有する炭素を含む層（炭素を含む無機化合物層または炭素単体層）、及び素子形成層を順に形成した後、透光性を有する基板から光触媒層に光を照射して、光触媒層及び遮光性を有する炭素を含む層を分離する。このとき、光触媒層に照射する光が素子形成層に入射することを回避できるため、光により素子の特性が変化することを防止することが可能であり、信頼性が高く、且つ可撓性を有する半導体装置を作製することができる。また、従来の半導体プロセスを用いて微細な構造の素子を有する素子形成層を且つ可撓性を有する半導体装置を歩留まり高く作製することができる。

また、光をきっかけとして光触媒層及び炭素を含む層の間の結合力を弱めることができる。このため、光触媒層及び炭素を含む層の分離のきっかけを制御することが可能であり、意図しない分離を防止することが可能である。このため、従来の半導体プロセスを用いて微細な構造の素子を有する素子形成層を且つ可撓性を有する半導体装置を歩留まり高く作製することができる。

以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。但し、本発明は多くの異なる形態で実施することが可能であり、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、実施の形態を説明するための全図において、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付し、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、透光性を有する基板から歩留まり高く素子形成層を剥離し、可撓性を有する半導体装置を作製する方法について図１を用いて説明する。

図１（Ａ）に示すように、透光性を有する基板１０１上に光触媒層１０２を形成し、光触媒層１０２上に炭素を含む無機化合物層または炭素単体層（以下、炭素を含む層と示す。）１０３を形成する。次に、炭素を含む層１０３上に素子形成層１０４を形成する。

透光性を有する基板１０１としては、ガラス基板、石英基板、本工程の処理温度に耐えうる耐熱性があるプラスチック基板等を用いる。上記に挙げた透光性を有する基板１０１には、大きさや形状に制約がないため、例えば、透光性を有する基板１０１として、１辺が１メートル以上であって、矩形状のものを用いれば、生産性を格段に向上させることができる。この利点は、円形のシリコン基板を用いる場合と比較すると、大きな優位点である。ここでは、透光性を有する基板１０１としてガラス基板を用いる。なお、透光性を有する基板１０１として、プラスチック基板を用いる場合、プラスチック基板表面に透光性を有する絶縁層を形成することが好ましい。絶縁層としては、酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素、窒化アルミニウム等がある。プラスチック基板表面に透光性を有する絶縁層を形成することで、後に光触媒層を形成し、光触媒層に光を照射したときに、光触媒層が活性化し、プラスチック基板及び光触媒層の界面が分離されるのを回避することが可能である。

次に、透光性を有する基板１０１表面に光触媒層１０２を形成する。光触媒層１０２としては、酸化チタン（ＴｉＯｘ）、酸化スズ（ＳｎＯ_２）、酸化タングステン（ＷＯ_３）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化ビスマス（Ｂｉ_２Ｏ_３）、チタン酸塩（ＭＴｉＯ_３）、タンタル酸塩（ＭＴａＯ_３）、ニオブ酸塩（Ｍ_４Ｎｂ_６Ｏ_１７）（いずれもＭは金属元素）、ＣｄＳ、ＺｎＳなどをあげることができる。また、酸化チタンの結晶構造としては、アナターゼ型、ルチル型、またはこれらの混合物を用いることができる。これらを、スパッタリング法、プラズマＣＶＤ法、蒸着法、ゾルゲル法、逆相ミセル法、電気泳動法、スプレー法等により形成する。

また、光触媒層１０２として、金属や窒素をドーピングした酸化チタンを用いることができる。金属としては、白金（Ｐｔ）、銅（Ｃｕ）、クロム（Ｃｒ）、銀（Ａｇ）、バナジウム（Ｖ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｎｉ）、亜鉛（Ｚｎ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、金（Ａｕ）等がある。金属や窒素をドーピングした酸化チタンを用いて光触媒層１０２を形成することにより、紫外線ではなく、可視光、代表的は太陽光を用いて光触媒層１０２を活性化することが可能である。ここでは、酸化チタンを用いて光触媒層１０２を形成する。

光触媒層１０２の膜厚は０．５ｎｍ以上１５０ｎｍ以下、さらには１ｎｍ以上３０ｎｍ以下とすることが好ましい。光触媒層１０２の膜厚が上記膜厚より薄いと、光が照射されても光触媒層１０２が活性化しない。このため、後に光触媒層１０２上に形成する炭素を含む層１０３を形成し、光触媒層１０２に光を照射したとしても、光触媒層１０２及び炭素を含む層１０３の界面において、光触媒層１０２及び炭素を含む層１０３を分離することが困難である。一方、光触媒層１０２の膜厚が上記膜厚より厚いと、光触媒層１０２に光が照射され活性種が発生したとしても、光触媒層１０２及び炭素を含む層１０３の界面に活性種が移動する前に失活してしまい、光触媒層１０２及び炭素を含む層１０３を分離することが困難である。

次に、光触媒層１０２上に炭素を含む層１０３を形成する。炭素を含む層１０３としては、炭素を含む無機化合物層または炭素単体層で形成する。炭素を含む層１０３は、５０以上１００ａｔｏｍｉｃ％以下の炭素、または７０以上１００ａｔｏｍｉｃ％の炭素、８０以上１００ａｔｏｍｉｃ％の炭素を含む。炭素を含む無機化合物層としては、ダイヤモンドライクカーボン、窒化炭素等を用いて形成する。炭素を含む無機化合物層には炭素に対して水素が５０ａｔｏｍｉｃ％、または３０ａｔｏｍｉｃ％、または２０ａｔｏｍｉｃ％含まれていても良い。炭素単体層としては、グラファイト、多結晶ダイヤモンド、カーボンブラック、水素を含まない非晶質カーボンを用いて形成する。炭素を含む層１０３の形成方法としては、プラズマＣＶＤ法、ＥＣＲ法、イオンビームスパッタリング法、マグネトロンスパッタリング法、アーク蒸着法、不完全燃焼法、熱分解法、抵抗加熱法、熱フィラメントＣＶＤ法、熱プラズマＣＶＤ法等がある。

炭素を含む層１０３の膜厚は、１ｎｍ以上５０ｎｍ以下、または５ｎｍ以上３０ｎｍ以下とすることが好ましい。

次に、炭素を含む層１０３上に素子形成層１０４を形成する。素子形成層１０４としては、薄膜トランジスタ、フローティングゲート電極を有する薄膜トランジスタ、記憶素子、容量素子、抵抗素子、ダイオード等がある。また、素子形成層１０４には、ＥＬ素子、液晶素子、電子放出素子、電気泳動素子、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）等、を有してもよい。

素子形成層１０４の表面に、可撓性を有する基板を設けてもよい。可撓性を有する基板としては、代表的には、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＥＳ（ポリエーテルスルホン）、ポリプロピレン、ポリプロピレンサルファイド、ポリカーボネート、ポリエーテルイミド、ポリフェニレンサルファイド、ポリフェニレンオキサイド、ポリサルフォン、ポリフタールアミド等からなる基板を用いることができる。これらの基板を用いる場合、接着材を用いて素子形成層１０４上に可撓性基板を設ける。また、繊維質な材料からなる紙、基材フィルム（ポリエステル、ポリアミド、無機蒸着フィルム等）と接着性有機樹脂フィルム（アクリル系有機樹脂、エポキシ系有機樹脂等）との積層フィルムなどを用いることもできる。これらの積層フィルムを用いる場合、素子形成層１０４表面に積層フィルムを熱圧着することにより、接着性有機樹脂フィルムが可塑化し接着材として機能する。

次に、図１（Ｂ）に示すように、透光性を有する基板１０１に光１０５を照射する。光１０５としては、光触媒層１０２を活性化させることが可能な波長の光を照射すればよい。また、光触媒層１０２を活性化させることが可能な波長のレーザ光を照射してもよい。代表的には、光触媒層１０２が酸化チタンで形成される場合は、光１０５として紫外線を用いればよい。また、光触媒層がＣｄＳの場合は、光１０５として可視光を用いればよい。透光性を有する基板１０１を介して光触媒層１０２に光１０５を照射することにより、光触媒層１０２が活性化される。この結果、光触媒層１０２と炭素を含む層１０３とが分離する。代表的に、酸化チタンを用いて図１（Ｃ）に示すように、光触媒層１０２を形成すると、光１０５の照射により酸化チタンの酸化力が高まり、光触媒層１０２及び炭素を含む層１０３の界面における炭素を含む層１０３の炭素―炭素結合または炭素―水素結合を分離する。この結果、炭素を含む層１０３の表面が粗になるとともに、炭素を含む層１０３の一部が二酸化炭素または水となり脱ガス化が生じる。この結果、光触媒層１０２と炭素を含む層１０３とが分離する。

以上の工程により、図１（Ｄ）に示すように、素子形成層１０４及び炭素を含む層１０３を含む半導体装置を作製することができる。なお、炭素を含む層１０３をグラファイト又はカーボンブラックを用いて形成する場合、炭素を含む層１０３を除去した後、可撓性を有する基板１０６を設けることが好ましい。この工程により、半導体装置の素子に炭素が侵入するのを防止することができる。なお、炭素を含む層１０３をダイヤモンドライクカーボン、多結晶ダイヤモンド、窒化炭素等を用いて形成する場合、炭素を含む層１０３を除去しなくともよい。ダイヤモンドライクカーボンは、耐薬品性、耐食性に優れているため、半導体装置の素子に外部の不純物が侵入するのを防止することができる。また、ダイヤモンドライクカーボンは硬度が高く、耐磨耗性に優れているため、半導体装置の強度を高めることが可能である。

なお、図１（Ｃ）に示す剥離工程の後、炭素を含む層１０３の表面に可撓性を有する基板１０６を設けて、図１（Ｅ）に示すような半導体装置を作製してもよい。

可撓性を有する基板１０６を用いることで、後に形成される半導体装置の機械的強度を高めることが可能である。また、外部からの汚染物質が半導体装置に混入することを回避することが可能である。

可撓性を有する基板１０６としては、素子形成層１０４の表面に設けることが可能な可撓性を有する基板と同様のものを適宜選択して用いることができる。

以上の工程により、光触媒層及び炭素を含む層の界面において、光触媒反応を生じさせて、光触媒層及び炭素を含む層を分離することが可能である。このため、従来の半導体プロセスを用いて形成した微細な構造の素子を有し、且つ可撓性を有する半導体装置を容易に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と比較して、光触媒層１０２及び炭素を含む層１０３の作製工程の異なる形態について図２を用いて説明する。

図２（Ａ）に示すように、透光性を有する基板１０１上に炭素を含む層１０３を形成し、炭素を含む層１０３上に光触媒層１０２を形成し、光触媒層１０２上に素子形成層１０４を形成する。

本実施の形態では、透光性を有する基板１０１及び炭素を含む層１０３を介して光触媒層１０２に光を照射するため、炭素を含む層１０３は後に照射される光を透過することが可能な材料で形成する。代表的には、ダイヤモンドライクカーボン、多結晶ダイヤモンド等がある。

次に、図２（Ｂ）に示すように、透光性を有する基板１０１及び炭素を含む層１０３を介して、光触媒層１０２に光１０５を照射する。この結果、光触媒層１０２が活性化される。この結果、図２（Ｃ）に示すように、光触媒層１０２と炭素を含む層１０３とが分離する。

以上の工程により、図２（Ｄ）に示すように、素子形成層１０４及び光触媒層１０２を含む半導体装置を作製することができる。なお、図２（Ｃ）に示す剥離工程の後、光触媒層１０２の表面に可撓性を有する基板１０６を設けて、図２（Ｅ）に示すような半導体装置を作製してもよい。

以上の工程により、光触媒層及び炭素を含む層の界面において、光触媒反応を生じさせて、光触媒層及び炭素を含む層を分離することが可能である。このため、従来の半導体プロセスを用いて形成した微細な構造の素子を有し、且つ可撓性を有する半導体装置を容易に作製することができる。

（実施の形態３）
本実施の形態では、実施の形態１及び２において、素子形成層１０４の構成の代表例を、図５を用いて説明する。なお、本実施の形態では、実施の形態１を用いて説明するが、実施の形態２を適用することもできる。本実施の形態では、素子形成層１０４に、第１の導電層、機能層１２３、及び第２の導電層で構成される素子１２６を有する形態について示す。

実施の形態１と同様に、図５（Ａ）に示すように、透光性を有する基板１０１上に光触媒層１０２を形成し、光触媒層１０２上に炭素を含む層１０３を形成する。次に、炭素を含む層１０３上に素子形成層を形成する。

次に、炭素を含む層１０３上に絶縁層１２０を形成する。絶縁層１２０は、炭素を含む層１０３、光触媒層１０２、または透光性を有する基板１０１からの不純物や気体が素子形成層内に侵入するのを防止するために設ける。絶縁層１２０は、窒化珪素、酸化珪素、窒化アルミニウム等の単層又は積層構造で形成する。

絶縁層１２０上に第１の導電層１２１を形成する。次に、第１の導電層１２１の端部を覆うように絶縁層１２２を形成してもよい。次に、第１の導電層１２１上に機能層１２３を形成し、機能層１２３上に第２の導電層１２４を形成する。次に、第２の導電層１２４上に絶縁層１２５を形成してもよい。また、絶縁層１２５上に接着材１２７を介して可撓性を有する基板１２８を設けてもよい。ここでは、第１の導電層１２１、機能層１２３、及び第２の導電層１２４により、素子１２６を形成することができる。

素子１２６としては、機能層１２３に発光材料を有するＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）素子、電圧の印加や光の照射により結晶状態や導電性や形状等が変化する材料で機能層１２３が形成されるメモリ素子、光の照射により電気特性が変化する半導体材料で機能層１２３がダイオードや光電変換素子、機能層１２３に誘電体層を有するキャパシタ等がある。

第１の導電層１２１及び第２の導電層１２４は、スパッタリング法、プラズマＣＶＤ法、塗布法、印刷法、電解メッキ法、無電解メッキ法等を用い、導電性の高い金属、合金、化合物等からなる単層または積層構造を用いて形成することができる。代表的には、仕事関数の大きい（具体的には４．０ｅＶ以上）金属、合金、導電性化合物、およびこれらの混合物や、仕事関数の小さい（具体的には３．８ｅＶ以下）金属、合金、導電性化合物、およびこれらの混合物などを用いることが可能である。

仕事関数の大きい（具体的には４．０ｅＶ以上）金属、合金、導電性化合物の代表例としては、インジウム錫酸化物（以下、ＩＴＯと示す）、または珪素を含有したインジウム錫酸化物、２〜２０ａｔｏｍｉｃ％の酸化亜鉛（ＺｎＯ）を含む酸化インジウム等が挙げられる。また、チタン（Ｔｉ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、または金属材料の窒化物（例えば、窒化チタン（ＴｉＮ）、窒化タングステン（ＷＮ）、窒化モリブデン（ＭｏＮ））等を用いることも可能である。

仕事関数の小さい（具体的には３．８ｅＶ以下）金属、合金、導電性化合物の代表例としては、元素周期表の１族または２族に属する金属、即ちリチウム（Ｌｉ）やセシウム（Ｃｓ）等のアルカリ金属、およびマグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）等のアルカリ土類金属、アルミニウム（Ａｌ）およびこれらのいずれかを含む合金（ＭｇＡｇ、ＡｌＬｉ）、ユーロピウム（Ｅｒ）、イッテルビウム（Ｙｂ）等の希土類金属およびこれらを含む合金等が挙げられる。

なお、素子１２６がＥＬ素子、メモリ素子、ダイオード、または光電変換素子である場合、第１の導電層１２１または第２の導電層１２４は、ＩＴＯ、または珪素を含有したインジウム錫酸化物、２〜２０ａｔｏｍｉｃ％の酸化亜鉛を含む酸化インジウム、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウム−酸化スズ等の透光性を有する材料で形成される。また、第１の導電層１２１または第２の導電層１２４を可視光の透過率の低い材料（代表的には、上記に示すアルカリ金属、アルカリ土類金属、アルミニウム、及びこれらいずれかを含む合金）で形成するとしても、１ｎｍ〜５０ｎｍ、好ましくは５ｎｍ〜２０ｎｍ程度の厚さで成膜することで、透光性を持たせることができる。

機能層１２３は、素子１２６の構成にあわせて適宜選択する。

絶縁層１２２としては、第１の導電層１２１の段差により生じる機能層１２３の段切れや各素子間における横方向への電界の影響を防止するために設ける。なお、絶縁層１２２の断面において、絶縁層１２２の側面は、第１の導電層１２１の表面に対して１０度以上６０度未満、好ましくは２５度以上４５度以下の傾斜角度を有することが好ましい。さらには、絶縁層１２２の上端部が湾曲していることが好ましい。

絶縁層１２２は、酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素、窒化アルミニウム等の無機絶縁物を用い、ＣＶＤ法、スパッタリング法等の薄膜形成方法を用いて形成すことができる。また、ポリイミド、ポリアミド、ベンゾシクロブテン、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シロキサンポリマー等の高分子材料や有機樹脂等を用い、塗布法、印刷法、インクジェット法等により形成することができる。さらには、絶縁層１２２を、上記無機絶縁物、高分子材料、または有機樹脂のいずれかを用いて、単層または積層で形成することができる。

絶縁層１２５としては、保護膜として機能するものであり、酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）、窒化アルミニウム等を用い、ＣＶＤ法、スパッタリング法等の薄膜形成方法を用いて形成すことができる。

接着材１２７としては、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等を用いることができる。

可撓性を有する基板１２８としては、実施の形態１で示した素子形成層１０４の表面に設けることが可能な可撓性を有する基板と同様のものを適宜選択して用いることができる。

次に、図５（Ｂ）に示すように、透光性を有する基板１０１を介して、光触媒層１０２に光１０５を照射する。この結果、光触媒層１０２が活性化される。この結果、図５（Ｃ）に示すように、光触媒層１０２と炭素を含む層１０３とが分離する。

以上の工程により、図５（Ｃ）に示すように、素子１２６及び炭素を含む層１０３を含む半導体装置１２９を作製することができる。なお、図５（Ｃ）に示す剥離工程の後、炭素を含む層１０３の表面に可撓性を有する基板１３０を設けて、図５（Ｄ）に示すような半導体装置１３１を作製してもよい。

また、図６（Ａ）に示すように、素子１２６にスイッチング素子が接続されていてもよい。スイッチング素子としては、薄膜トランジスタ、ＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−Ｍｅｔａｌ）、ダイオード等がある。ここでは、スイッチング素子として薄膜トランジスタ１４１を用いる形態を示す。

即ち、図６（Ａ）に示すように、透光性を有する基板１０１上に光触媒層１０２を形成し、光触媒層１０２上に炭素を含む層１０３を形成する。次に、炭素を含む層１０３上に絶縁層１２０を形成し、絶縁層１２０上にスイッチング素子として機能する薄膜トランジスタ１４１を形成する。次に、薄膜トランジスタ１４１の配線１４０５に接続する第１の導電層１４２を絶縁層１４０を介して形成する。なお、薄膜トランジスタ１４１の配線と第１の導電層１４２は絶縁層１４０を介して接続されているが、この構造に限定されず、薄膜トランジスタ１４１の配線によって第１の導電層１４２を形成してもよい。

ここで、薄膜トランジスタの構造について、図３を参照して説明する。図３（Ａ）は、スタガ型の薄膜トランジスタを適用する一例を示している。基板１０１上に光触媒層１０２及び炭素を含む層１０３が設けられ、炭素を含む層１０３上に薄膜トランジスタ１４１が設けられている。薄膜トランジスタ１４１は、ゲート電極１４０２、ゲート絶縁膜として機能する絶縁層１４０３、ゲート電極及びゲート絶縁膜として機能する絶縁層１４０３と重畳する半導体層１４０４、半導体層１４０４に接続する配線１４０５が形成されている。なお、半導体層１４０４の一部は、ゲート絶縁膜として機能する絶縁層１４０３と配線１４０５に挟持される。

ゲート電極１４０２は、第１の導電層１２１と同様の材料及び手法により、形成することができる。また、液滴吐出法を用い、乾燥・焼成してゲート電極１４０２を形成することができる。また、炭素を含む層１０３上に、微粒子を含むペーストを印刷法により印刷し、乾燥・焼成してゲート電極１４０２を形成することができる。微粒子の代表例としては、金、銅、金と銀の合金、金と銅の合金、銀と銅の合金、金と銀と銅の合金のいずれかを主成分とする微粒子でもよい。また、ＩＴＯなどの導電性酸化物を主成分とする微粒子でもよい。

ゲート絶縁膜として機能する絶縁層１４０３は、絶縁層１２０と同様の材料及び手法により形成することができる。また、ポリイミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、アクリル樹脂、ポリスチレンポリプロピレン、ポリカーボネートを用いることができる。

薄膜トランジスタの半導体層１４０４の材料としては、半導体材料を用いることが可能であり、シリコン、及びゲルマニウムの一つ以上を含む非晶質半導体層をスパッタリング法、ＣＶＤ法等の薄膜形成方法を用いて形成することができる。また、炭素を含む層１０３を耐熱性の高い材料を用いることにより、上記非晶質半導体層にレーザ光を照射して、結晶化した結晶性半導体層を用いることができる。さらには、半導体層１４０４を有機半導体を用いて形成することができる。

有機半導体としては多環芳香族化合物、共役二重結合系化合物、フタロシアニン、電荷移動型錯体等が挙げられる。例えばアントラセン、テトラセン、ペンタセン、６Ｔ（ヘキサチオフェン）、ＴＣＮＱ（テトラシアノキノジメタン）、ＰＴＣＤＡ（ペリレンカルボン酸無水化物）、ＮＴＣＤＡ（ナフタレンカルボン酸無水化物）などを用いることができる。また、有機半導体トランジスタの半導体層１４０４の材料としては、有機高分子化合物等のπ共役系高分子、カーボンナノチューブ、ポリビニルピリジン、フタロシアニン金属錯体等が挙げられる。特に骨格が共役二重結合から構成されるπ共役系高分子である、ポリアセチレン、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチエニレン、ポリチオフェン誘導体、ポリ（３アルキルチオフェン）、ポリパラフェニレン誘導体又はポリパラフェニレンビニレン誘導体を用いると好ましい。

また、有機半導体トランジスタの半導体層１４０４の形成方法としては、基板に膜厚の均一な膜が形成できる方法を用いればよい。厚さは１ｎｍ以上１０００ｎｍ以下、好ましくは１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下が望ましい。具体的な方法としては、蒸着法、電子ビーム蒸着法、塗布法等を用いることができる。

また、図３（Ｂ）に示すように、ゲート電極１４０２、ゲート絶縁膜として機能する絶縁層１４０３、配線１４０５、ゲート電極及びゲート絶縁層として機能する絶縁層に重畳する半導体層１４０４が形成されていてもよい。また、配線１４０５の一部は、ゲート絶縁層として機能する絶縁層及び半導体層１４０４に挟持される。

図３（Ｃ）はトップゲート型の薄膜トランジスタの一例を示している。基板１０１上に光触媒層１０２及び炭素を含む層１０３が設けられ、炭素を含む層１０３上に薄膜トランジスタ１４１が設けられている。薄膜トランジスタ１４１は、炭素を含む層１０３上に半導体層１３０２、無機絶縁物で形成されるゲート絶縁層１１１３が設けられている。ゲート絶縁層１１１３の上には、半導体層１３０２に対応してゲート電極１３０４が形成され、その上層に保護層として機能する絶縁層（図示しない）、層間絶縁層として機能する無機絶縁物層１１１４が設けられている。また、半導体層のソース領域及びドレイン領域１３１０それぞれに接続する配線１４０５が形成される。さらにその上層に、保護層として機能する絶縁層を形成しても良い。

半導体層１３０２は、結晶構造を有する半導体で形成される層であり、非単結晶半導体若しくは単結晶半導体を用いることができる。特に、加熱処理により結晶化させた結晶性半導体、加熱処理とレーザ光の照射を組み合わせて結晶化させた結晶性半導体を適用することが好ましい。加熱処理においては、シリコン半導体の結晶化を助長する作用のあるニッケルなどの金属元素を用いた結晶化法を適用することができる。

加熱処理に加えてレーザ光を照射して結晶化する場合には、連続発振レーザ光の照射若しくは繰り返し周波数が１０ＭＨｚ以上であって、パルス幅が１ナノ秒以下、好ましくは１乃至１００ピコ秒である高繰返周波数超短パルス光を照射することによって、結晶性半導体が溶融した溶融帯を、当該レーザ光の照射方向に連続的に移動させながら結晶化を行うことができる。このような結晶化法により、大粒径であって、結晶粒界が一方向に延びる結晶性半導体を得ることができる。キャリアのドリフト方向を、この結晶粒界が延びる方向に合わせることで、トランジスタにおける電界効果移動度を高めることができる。例えば、４００ｃｍ^２／Ｖ・ｓｅｃ以上を実現することができる。

上記結晶化工程を、ガラス基板の耐熱温度（約６００℃）以下の結晶化プロセスを用いる場合、大面積ガラス基板を用いることが可能である。このため、基板あたり大量の半導体装置を作製することが可能であり、低コスト化が可能である。

また、ガラス基板の耐熱温度以上の加熱により、結晶化工程を行い、半導体層１３０２を形成してもよい。代表的には、絶縁表面を有する基板２３０に石英基板を用い、非晶質若しくは微結晶質の半導体を７００度以上で加熱して半導体層１３０２を形成する。この結果、結晶性の高い半導体を形成することが可能である。このため、応答速度や移動度などの特性が良好で、高速な動作が可能な薄膜トランジスタを提供することができる。

ゲート電極１３０４は金属又は一導電型の不純物を添加した多結晶半導体で形成することができる。金属を用いる場合は、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、アルミニウム（Ａｌ）などを用いることができる。また、金属を窒化させた金属窒化物を用いることができる。或いは、当該金属窒化物からなる第１層と当該金属から成る第２層とを積層させた構造としても良い。積層構造とする場合には、第１層の端部が第２層の端部より外側に突き出した形状としても良い。このとき第１層を金属窒化物とすることで、バリアメタルとすることができる。すなわち、第２層の金属が、ゲート絶縁層１１１３やその下層の半導体層１３０２に拡散することを防ぐことができる。

半導体層１３０２、ゲート絶縁層１１１３、ゲート電極１３０４などを組み合わせて構成される薄膜トランジスタは、シングルドレイン構造、ＬＤＤ（低濃度ドレイン）構造、ゲートオーバーラップドレイン構造など各種構造を適用することができる。ここでは、シングルドレイン構造の薄膜トランジスタを示す。さらには、等価的には同電位のゲート電圧が印加されるトランジスタが直列に接続された形となるマルチゲート構造、半導体層の上下をゲート電極で挟むデュアルゲート構造を適用することができる。

本実施の形態においては、無機絶縁物層１１１４を、酸化シリコン及び酸化窒化シリコンなどの無機絶縁物で形成する。

無機絶縁物層１１１４の上に形成される配線１４０５は、ゲート電極１３０４と同じ層で形成される配線と交差して設けることが可能であり、多層配線構造を形成している。無機絶縁物層１１１４と同様に機能を有する絶縁層を複数積層して、その層上に配線を形成することで多層配線構造を形成することができる。配線１４０５はチタン（Ｔｉ）とアルミニウム（Ａｌ）の積層構造、モリブデン（Ｍｏ）とアルミニウム（Ａｌ）との積層構造など、アルミニウム（Ａｌ）のような低抵抗材料と、チタン（Ｔｉ）やモリブデン（Ｍｏ）などの高融点金属材料を用いたバリアメタルとの組み合わせで形成することが好ましい。

次に、図６（Ａ）の第１の導電層１４２の端部を覆う絶縁層１４３を形成する。次に、第１の導電層１４２及び絶縁層１４３に機能層１４４を形成し、機能層１４４上に第２の導電層１４５を形成する。第１の導電層１４２、絶縁層１４３、第２の導電層１４５はそれぞれ、図５の第１の導電層１２１、絶縁層１２２、第２の導電層１２４と同様に形成することができる。次に、第２の導電層１４５上に絶縁層を形成してもよい。また、第２の導電層１４５及び絶縁層１４３上に接着材１４６を介して可撓性を有する基板１４７を設けてもよい。ここでは、第１の導電層１４２、機能層１２３、及び第２の導電層１４５により、素子１２６を形成することができる。

次に、図６（Ｂ）に示すように、透光性を有する基板１０１を介して、光触媒層１０２に光１０５を照射する。この結果、光触媒層１０２が活性化される。この結果、図６（Ｃ）に示すように、光触媒層１０２と炭素を含む層１０３とが分離する。

以上の工程により、図６（Ｃ）に示すように、素子形成層及び炭素を含む層１０３を含む半導体装置１４８を作製することができる。なお、図６（Ｃ）に示す剥離工程の後、炭素を含む層１０３の表面に可撓性を有する基板１３０を設けて、図６（Ｄ）に示すような半導体装置１４９を作製してもよい。

ここで、本実施の形態で適用可能な素子１２６の構造について、以下に示す。

素子１２６がメモリ素子の場合、機能層１２３は電圧の印加や光の照射により、結晶状態や導電性、形状等が変化する材料を用いる。ここで、メモリ素子の構造について、図１３を用いて以下に示す。

図１３（Ａ）に示すように、機能層１２３が有機化合物を含む層３００で形成される。なお、有機化合物を含む層３００は、単層で設けてもよいし、異なる有機化合物で形成された層複数を積層させて設けてもよい。

有機化合物を含む層３００の厚さは、第１の導電層１２１及び第２の導電層１２４への電圧印加により記憶素子の電気抵抗が変化する厚さが好ましい。有機化合物を含む層の代表的な膜厚は、５ｎｍから１００ｎｍ、好ましくは１０ｎｍから６０ｎｍである。

有機化合物を含む層３００は、正孔輸送性を有する有機化合物又は電子輸送性を有する有機化合物を用いて形成することができる。

正孔輸送性の有機化合物としては、例えば、フタロシアニン（略称：Ｈ_２Ｐｃ）、銅フタロシアニン（略称：ＣｕＰｃ）、バナジルフタロシアニン（略称：ＶＯＰｃ）の他、４，４’，４’’−トリス（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）トリフェニルアミン（略称：ＴＤＡＴＡ）、４，４’，４’’−トリス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］トリフェニルアミン（略称：ＭＴＤＡＴＡ）、１，３，５−トリス［Ｎ，Ｎ−ジ（ｍ−トリル）アミノ］ベンゼン（略称：ｍ−ＭＴＤＡＢ）、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン（略称：ＴＰＤ）、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢ）、４，４’−ビス｛Ｎ−［４−ジ（ｍ−トリル）アミノ］フェニル−Ｎ−フェニルアミノ｝ビフェニル（略称：ＤＮＴＰＤ）、４，４’−ビス［Ｎ−（４−ビフェニリル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＢＢＰＢ）、４，４’，４’’−トリ（Ｎ−カルバゾリル）トリフェニルアミン（略称：ＴＣＴＡ）などが挙げられるが、これらに限定されることはない。また、上述した化合物の中でも、ＴＤＡＴＡ、ＭＴＤＡＴＡ、ｍ−ＭＴＤＡＢ、ＴＰＤ、ＮＰＢ、ＤＮＴＰＤ、ＢＢＰＢ、ＴＣＴＡなどに代表される芳香族アミン化合物は、正孔を発生しやすく、有機化合物として好適な化合物群である。ここに述べた物質は、主に１０^−６ｃｍ^２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する物質である。

電子輸送性を有する有機化合物としては、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ_３）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ_３）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］−キノリナト）ベリリウム（略称：ＢｅＢｑ_２）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−４−フェニルフェノラト−アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）等キノリン骨格またはベンゾキノリン骨格を有する金属錯体等からなる材料を用いることができる。また、この他、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾオキサゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＯＸ）_２）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾチアゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＴＺ）_２）などのオキサゾール系、チアゾール系配位子を有する金属錯体などの材料も用いることができる。さらに、金属錯体以外にも、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（略称：ＰＢＤ）、１，３−ビス［５−（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル］ベンゼン（略称：ＯＸＤ−７）、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−フェニル−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ）、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−（４−エチルフェニル）−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ｐ−ＥｔＴＡＺ）、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）等を用いることができる。ここに述べた物質は、主に１０^−６ｃｍ^２／Ｖｓ以上の電子移動度を有する物質である。

また、図１３（Ｂ）に示すように、有機化合物を含む層３００と、第１の導電層１２１及び有機化合物を含む層３００の間に形成される絶縁層３０１によって、機能層１２３を形成してもよい。

絶縁層３０１は、トンネル効果により第１の導電層または第２の導電層から有機化合物を含む層へ、正孔又は電子の電荷を注入する層である。絶縁層３０１は、所定の電圧において、トンネル効果により有機化合物を含む層３００へ電荷を注入することが可能な厚さで形成する。絶縁層３０１の代表的な厚さは、１ｎｍ以上４ｎｍ以下、好ましくは１ｎｍ以上２ｎｍ以下の絶縁層である。絶縁層３０１の膜厚は、１ｎｍ以上４ｎｍ以下と極めて薄いため、絶縁層３０１においてトンネル効果が生じ、有機化合物を含む層３００への電荷注入性が高まる。このため、絶縁層３０１は、厚さが４ｎｍより厚くなると、絶縁層３０１におけるトンネル効果が生じず、有機化合物を含む層３００への電荷注入が困難となり、記憶素子の書き込み時の印加電圧が上昇する。また、絶縁層３０１の膜厚は、１ｎｍ以上４ｎｍ以下と極めて薄いため、スループットが向上する。

絶縁層３０１は、熱的及び化学的に安定な無機化合物または有機化合物で形成する。

絶縁層３０１を形成する無機化合物の代表例としては、Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ、Ｒｂ_２Ｏ、ＢｅＯ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、Ｓｃ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２、ＨｆＯ_２、ＲｆＯ_２、ＴａＯ_２、ＴｃＯ_２、ＭｎＯ_２、Ｆｅ_２Ｏ_３、ＣｏＯ、ＰｄＯ、Ａｇ_２Ｏ、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｇａ_２Ｏ_３、Ｂｉ_２Ｏ_３等に代表される絶縁性を有する酸化物が挙げられる。

また、絶縁層３０１を形成する無機化合物の代表例としては、ＬｉＦ、ＮａＦ、ＫＦ、ＲｂＦ、ＣｓＦ、ＢｅＦ_２、ＭｇＦ_２、ＣａＦ_２、ＳｒＦ_２、ＢａＦ_２、ＡｌＦ_３、ＮＦ_３、ＳＦ_６、ＡｇＦ 、ＭｎＦ_３等に代表される絶縁性を有するフッ化物、ＬｉＣｌ、ＮａＣｌ、ＫＣｌ、ＢｅＣｌ_２、ＣａＣｌ_２、ＢａＣｌ_２、ＡｌＣｌ_３、ＳｉＣｌ_４、ＧｅＣｌ_４、ＳｎＣｌ_４、ＡｇＣｌ、ＺｎＣｌ_２、ＴｉＣｌ_４、ＴｉＣｌ_３、ＺｒＣｌ_４、ＦｅＣｌ_３、ＰｄＣｌ_２、ＳｂＣｌ_３、ＳｂＣｌ_２、ＳｒＣｌ_２、ＴｌＣｌ_３、ＣｕＣｌ、ＣｕＣｌ_２、ＭｎＣｌ_２、ＲｕＣｌ_２等に代表される絶縁性を有する塩化物、ＫＢｒ、ＣｓＢｒ、ＡｇＢｒ、ＢａＢｒ_２、ＳｉＢｒ_４、ＬｉＢｒ等に代表される絶縁性を有する臭化物、ＮａＩ、ＫＩ、ＢａＩ_２、ＴｌＩ_３、ＡｇＩ、ＴｉＩ_４、ＣａＩ_２、ＳｉＩ_４、ＣｓＩ等に代表される絶縁性を有するヨウ化物が挙げられる。

また、絶縁層３０１を形成する無機化合物の代表例としては、Ｌｉ_２ＣＯ_３、Ｋ_２ＣＯ_３、Ｎａ_２ＣＯ_３、ＭｇＣＯ_３、ＣａＣＯ_３、ＳｒＣＯ_３、ＢａＣＯ_３、ＭｎＣＯ_３、ＦｅＣＯ_３、ＣｏＣＯ_３ 、ＮｉＣＯ_３、ＣｕＣＯ_３、Ａｇ_２ＣＯ_３、ＺｎＣＯ_３等に代表される絶縁性を有する炭酸塩、Ｌｉ_２ＳＯ_４、Ｋ_２ＳＯ_４、Ｎａ_２ＳＯ_４、ＭｇＳＯ_４、ＣａＳＯ_４、ＳｒＳＯ_４、ＢａＳＯ_４、Ｔｉ_２（ＳＯ_４）_３、Ｚｒ（ＳＯ_４）_２、ＭｎＳＯ_４、ＦｅＳＯ_４、Ｆｅ_２（ＳＯ_４）_３、ＣｏＳＯ_４、Ｃｏ_２（ＳＯ_４）_３、ＮｉＳＯ_４、ＣｕＳＯ_４、Ａｇ_２ＳＯ_４、ＺｎＳＯ_４、Ａｌ_２（ＳＯ_４）_３、Ｉｎ_２（ＳＯ_４）_３、ＳｎＳＯ_４、Ｓｎ（ＳＯ_４）_２、Ｓｂ_２（ＳＯ_４）_３、Ｂｉ_２（ＳＯ_４）_３等に代表される絶縁性を有する硫酸塩、ＬｉＮＯ_３、ＫＮＯ_３、ＮａＮＯ_３、Ｍｇ（ＮＯ_３）_２、Ｃａ（ＮＯ_３）_２、Ｓｒ（ＮＯ_３）_２、Ｂａ（ＮＯ_３）_２、Ｔｉ（ＮＯ_３）_４、Ｓｒ（ＮＯ_３）_２、Ｂａ（ＮＯ_３）_２、Ｔｉ（ＮＯ_３）_４、Ｚｒ（ＮＯ_３）_４、Ｍｎ（ＮＯ_３）_２、Ｆｅ（ＮＯ_３）_２、Ｆｅ（ＮＯ_３）_３、Ｃｏ（ＮＯ_３）_２、Ｎｉ（ＮＯ_３）_２、Ｃｕ（ＮＯ_３）_２、ＡｇＮＯ_３、Ｚｎ（ＮＯ_３）_２、Ａｌ（ＮＯ_３）_３、Ｉｎ（ＮＯ_３）_３、Ｓｎ（ＮＯ_３）_２等に代表される絶縁性を有する硝酸塩、ＡｌＮ、ＳｉＮ等に代表される絶縁性を有する窒化物が挙げられる。なお、これらの無機化合物の組成は、厳密な整数比である必要はなく、ずれていても良い。

なお、絶縁層３０１を無機化合物で形成する場合、絶縁層の膜厚は、１ｎｍ以上２ｎｍ以下が好ましい。絶縁層の膜厚が３ｎｍ以上になると、書き込み時の印加電圧が上昇する。

絶縁層３０１を形成する有機化合物の代表例としては、ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ベンゾシクロブテン、ポリエステル、ノボラック樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、珪素樹脂、フラン樹脂、ジアリルフタレート樹脂等に代表される有機化合物が挙げられる。

絶縁層３０１の形成方法としては、蒸着法、電子ビーム蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法等を用いることができる。スピンコート法、ゾル−ゲル法、印刷法または液滴吐出法等を用いることができる。

また、図１３（Ｃ）に示すように、機能層１２３を、絶縁層３０１の代わりに、凹凸を有する連続的な絶縁層３０２を用いてもよい。但し、この場合、絶縁層の凸部における厚さは１ｎｍ以上４ｎｍ以下、凹部における厚さは、１ｎｍ以上２ｎｍ未満であることが好ましい。

また、図１３（Ｄ）に示すように、絶縁層３０１、３０２の代わりに、第１の導電層１２１上に分散された非連続な絶縁層３０３であってもよい。非連続な絶縁層３０３は、島状、縞状、網目状等の形状を有してもよい。

さらには、絶縁層３０１〜３０３の代わりに、絶縁性粒子を設けてもよい。このときの絶縁性粒子は、粒径は１ｎｍ以上４ｎｍ以下であることが好ましい。

さらには、有機化合物を含む層３００及び第２の導電層１２４の間に、上記絶縁層３０１〜３０３または絶縁性粒子を設けてもよい。

第１の導電層及び有機化合物を含む層の間、または有機化合物を含む層及び第２の導電層の間に、厚さが４ｎｍ以下、好ましくは２ｎｍ以下の絶縁層を設けることにより、当該絶縁層にトンネル電流が流れるため、記憶素子の書き込み時の印加電圧及び電流値のばらつきを低減することが可能である。また、第１の導電層及び有機化合物を含む層の間、または有機化合物を含む層及び第２の導電層の間に、厚さが４ｎｍ以下、好ましくは２ｎｍ以下の絶縁層を設けることにより、トンネル効果による電荷注入性が上昇し、有機化合物を含む層の膜厚を厚くすることが可能であり、初期状態でのショートを防止することが可能である。この結果、記憶装置及び半導体装置の信頼性を向上させることが可能である。

また、上記構成とは異なる構成として、機能層１２３として、有機化合物を含む層３００と、第１の導電層１２１及び有機化合物を含む層３００の間もしくは第２の導電層１２４と有機化合物を含む層３００の間に形成される整流作用を有する素子３０６によって、形成してもよい（図１３（Ｅ））。整流作用を有する素子３０６とは、代表的には、ショットキーダイオード、ＰＮ接合を有するダイオード、ＰＩＮ接合を有するダイオード、あるいはゲート電極とドレイン電極を接続したトランジスタである。もちろん、他の構成のダイオードでも構わない。ここでは、第１の導電層１２１と有機化合物を含む層３００の間に、半導体層３０４、３０５を含むＰＮ接合ダイオードを設けた場合を示す。半導体層３０４、３０５のうち、一方は一方はＮ型半導体であり、他方はＰ型半導体である。このように整流作用を有する素子を設けることにより、メモリ素子の選択性を向上させることができる。

素子１２６がＥＬ素子の場合、機能層１２３には発光材料を用いる。ここで、ＥＬ素子の構造について、図１４を用いて以下に示す。

また、機能層１２３に、有機化合物を用いた発光機能を担う層（以下、発光層３１３と示す。）を形成することで、素子１２６は有機ＥＬ素子として機能する。

発光性の有機化合物としては、例えば、９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＮＡ）、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）、４，４’−ビス（２，２−ジフェニルビニル）ビフェニル（略称：ＤＰＶＢｉ）、クマリン３０、クマリン６、クマリン５４５、クマリン５４５Ｔ、ペリレン、ルブレン、ペリフランテン、２，５，８，１１−テトラ（ｔｅｒｔ−ブチル）ペリレン（略称：ＴＢＰ）、９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡ）、５，１２−ジフェニルテトラセン、４−（ジシアノメチレン）−２−メチル−６−［ｐ−（ジメチルアミノ）スチリル］−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＭ１）、４−（ジシアノメチレン）−２−メチル−６−［２−（ジュロリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＭ２）、４−（ジシアノメチレン）−２，６−ビス［ｐ−（ジメチルアミノ）スチリル］−４Ｈ−ピラン（略称：ＢｉｓＤＣＭ）等が挙げられる。また、ビス［２−（４’，６’−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ^２］（ピコリナト）イリジウム（略称：ＦＩｒｐｉｃ）、ビス｛２−［３’，５’−ビス（トリフルオロメチル）フェニル］ピリジナト−Ｎ，Ｃ^２｝（ピコリナト）イリジウム（略称：Ｉｒ（ＣＦ_３ｐｐｙ）_２（ｐｉｃ））、トリス（２−フェニルピリジナト−Ｎ，Ｃ^２）イリジウム（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）_３）、（アセチルアセトナト）ビス（２−フェニルピリジナト−Ｎ，Ｃ^２）イリジウム（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）_２（ａｃａｃ））、（アセチルアセトナト）ビス［２−（２’−チエニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ^３］イリジウム（略称：Ｉｒ（ｔｈｐ）_２（ａｃａｃ））、（アセチルアセトナト）ビス（２−フェニルキノリナト−Ｎ，Ｃ^２）イリジウム（略称：Ｉｒ（ｐｑ）_２（ａｃａｃ））、（アセチルアセトナト）ビス［２−（２’−ベンゾチエニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ^３］イリジウム（略称：Ｉｒ（ｂｔｐ）_２（ａｃａｃ））などの燐光を放出できる化合物用いることもできる。

また、図１４（Ａ）に示すように、第１の導電層１２１上に正孔注入材料で形成される正孔注入層３１１、正孔輸送性材料で形成される正孔輸送層３１２、発光性の有機化合物で形成される発光層３１３、電子輸送性材料で形成される電子輸送層３１４、電子注入性材料で形成される電子注入層３１５、及び第２の導電層１２４で発光素子として機能する素子１２６を形成してもよい。

正孔輸送性材料は、図１３（Ａ）の有機化合物を含む層３００で列挙した正孔輸送性材料を適宜用いることが出来る。

正孔注入性材料は、上記正孔輸送性材料の他、導電性高分子化合物に化学ドーピングを施した材料もあり、ポリスチレンスルホン酸（略称：ＰＳＳ）をドープしたポリエチレンジオキシチオフェン（略称：ＰＥＤＯＴ）やポリアニリン（略称：ＰＡｎｉ）などを用いることもできる。また、酸化モリブデン（ＭｏＯ_ｘ）、酸化バナジウム（ＶＯ_ｘ）、酸化ニッケル（ＮｉＯ_ｘ）などの無機半導体の薄膜や、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）などの無機絶縁体の超薄膜も有効である。

ここで、電子輸送性材料は、図１３（Ａ）の有機化合物を含む層３００で列挙した電子輸送性材料を適宜用いることが出来る。

電子注入材料としては、上述した電子輸送性材料の他に、ＬｉＦ、ＣｓＦなどのアルカリ金属ハロゲン化物や、ＣａＦ_２のようなアルカリ土類ハロゲン化物、Ｌｉ_２Ｏなどのアルカリ金属酸化物のような絶縁体の超薄膜がよく用いられる。また、リチウムアセチルアセトネート（略称：Ｌｉ（ａｃａｃ）や８−キノリノラト−リチウム（略称：Ｌｉｑ）などのアルカリ金属錯体も有効である。さらに、上述した電子輸送性材料と、Ｍｇ、Ｌｉ、Ｃｓ等の仕事関数の小さい金属とを共蒸着等により混合した材料を使用することもできる。

また、図１４（Ｂ）に示すように、第１の導電層１２１、有機化合物及び有機化合物に対して電子受容性を有する無機化合物で形成される正孔輸送層３１６、発光層３１３、有機化合物及び有機化合物に対して電子供与性を有する無機化合物で形成される電子輸送層３１７、並びに第２の導電層１２４で発光素子として機能する素子１２６を形成してもよい。

有機化合物及び有機化合物に対して電子受容性を有する無機化合物で形成される正孔輸送層３１６は、有機化合物としては上記した正孔輸送性の有機化合物を適宜用いて形成する。また、無機化合物としては、有機化合物から電子を受け取りやすいものであれば何であってもよく、種々の金属酸化物または金属窒化物が可能であるが、周期表第４族乃至第１２族のいずれかの遷移金属酸化物が電子受容性を示しやすく好適である。具体的には、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化バナジウム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化レニウム、酸化ルテニウム、酸化亜鉛などが挙げられる。また、上述した金属酸化物の中でも、周期表第４族乃至第８族のいずれかの遷移金属酸化物は電子受容性の高いものが多く、好ましい一群である。特に酸化バナジウム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化レニウムは真空蒸着が可能で扱いやすいため、好適である。

有機化合物及び有機化合物に対して電子供与性を有する無機化合物で形成される電子輸送層３１７は、有機化合物としては上記した電子輸送性の有機化合物を適宜用いて形成する。また、無機化合物としては、有機化合物に電子を与えやすいものであれば何であってもよく、種々の金属酸化物または金属窒化物が可能であるが、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、希土類金属酸化物、アルカリ金属窒化物、アルカリ土類金属窒化物、希土類金属窒化物が電子供与性を示しやすく好適である。具体的には、酸化リチウム、酸化ストロンチウム、酸化バリウム、酸化エルビウム、窒化リチウム、窒化マグネシウム、窒化カルシウム、窒化イットリウム、窒化ランタンなどが挙げられる。特に酸化リチウム、酸化バリウム、窒化リチウム、窒化マグネシウム、窒化カルシウムは真空蒸着が可能で扱いやすいため、好適である。

有機化合物及び無機化合物で形成される電子輸送層３１７又は正孔輸送層３１６は、電子注入・輸送特性が優れているため、第１の導電層１２１、第２の導電層１２４共に、ほとんど仕事関数の制限を受けることなく、種々の材料を用いることができる。また駆動電圧を低減することが可能である。

また、機能層１２３として、無機化合物を用いた発光機能を担う層（以下、発光層３１９という。）を有することで、素子１２６は無機ＥＬ素子として機能する。無機ＥＬ素子は、その素子構成により、分散型無機ＥＬ素子と薄膜型無機ＥＬ素子とに分類される。前者は、発光材料の粒子をバインダ中に分散させた電界発光層を有し、後者は、発光材料の薄膜からなる電界発光層を有している点に違いはあるが、高電界で加速された電子を必要とする点では共通である。なお、得られる発光のメカニズムとしては、ドナー準位とアクセプター準位を利用するドナー−アクセプター再結合型発光と、金属イオンの内殻電子遷移を利用する局在型発光とがある。一般的に、分散型無機ＥＬではドナー−アクセプター再結合型発光、薄膜型無機ＥＬ素子では局在型発光である場合が多い。以下に、無機ＥＬ素子の構造について示す。

本発明で用いることのできる発光材料は、母体材料と発光中心となる不純物元素とで構成される。含有させる不純物元素を変化させることで、様々な色の発光を得ることができる。発光材料の作製方法としては、固相法や液相法（共沈法）などの様々な方法を用いることができる。また、噴霧熱分解法、複分解法、プレカーサーの熱分解反応による方法やこれらの方法と高温焼成を組み合わせた方法、凍結乾燥法などの液相法なども用いることができる。

固相法は、母体材料と、不純物元素又は不純物元素を含む化合物を秤量し、乳鉢で混合、電気炉で加熱、焼成を行い反応させ、母体材料に不純物元素を含有させる方法である。焼成温度は、７００〜１５００℃が好ましい。温度が低すぎる場合は固相反応が進まず、温度が高すぎる場合は母体材料が分解してしまうからである。なお、粉末状態で焼成を行ってもよいが、ペレット状態で焼成を行うことが好ましい。比較的高温での焼成を必要とするが、簡単な方法であるため、生産性がよく大量生産に適している。

液相法（共沈法）は、母体材料又は母体材料を含む化合物と、不純物元素又は不純物元素を含む化合物を溶液中で反応させ、乾燥させた後、焼成を行う方法である。発光材料の粒子が均一に分布し、粒径が小さく低い焼成温度でも反応が進むことができる。

発光材料に用いる母体材料としては、硫化物、酸化物、窒化物を用いることができる。硫化物としては、例えば、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、硫化カルシウム（ＣａＳ）、硫化イットリウム（Ｙ_２Ｓ_３）、硫化ガリウム（Ｇａ_２Ｓ_３）、硫化ストロンチウム（ＳｒＳ）、硫化バリウム（ＢａＳ）等を用いることができる。また、酸化物としては、例えば、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化イットリウム（Ｙ_２Ｏ_３）等を用いることができる。また、窒化物としては、例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化インジウム（ＩｎＮ）等を用いることができる。さらに、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）、テルル化亜鉛（ＺｎＴｅ）等も用いることができ、硫化カルシウム−ガリウム（ＣａＧａ_２Ｓ_４）、硫化ストロンチウム−ガリウム（ＳｒＧａ_２Ｓ_４）、硫化バリウム−ガリウム（ＢａＧａ_２Ｓ_４）等の３元系の混晶であってもよい。

局在型発光の発光中心として、マンガン（Ｍｎ）、銅（Ｃｕ）、サマリウム（Ｓｍ）、テルビウム（Ｔｂ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、ユーロピウム（Ｅｕ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジウム（Ｐｒ）などを用いることができる。なお、電荷補償として、フッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）などのハロゲン元素が添加されていてもよい。

一方、ドナー−アクセプター再結合型発光の発光中心として、ドナー準位を形成する第１の不純物元素及びアクセプター準位を形成する第２の不純物元素を含む発光材料を用いることができる。第１の不純物元素は、例えば、フッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、アルミニウム（Ａｌ）等を用いることができる。第２の不純物元素としては、例えば、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）等を用いることができる。

ドナー−アクセプター再結合型発光の発光材料を固相法を用いて合成する場合、母体材料と、第１の不純物元素又は第１の不純物元素を含む化合物と、第２の不純物元素又は第２の不純物元素を含む化合物をそれぞれ秤量し、乳鉢で混合した後、電気炉で加熱、焼成を行う。母体材料としては、上述した母体材料を用いることができ、第１の不純物元素又は第１の不純物元素を含む化合物としては、例えば、フッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、硫化アルミニウム（Ａｌ_２Ｓ_３）等を用いることができ、第２の不純物元素又は第２の不純物元素を含む化合物としては、例えば、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、硫化銅（Ｃｕ_２Ｓ）、硫化銀（Ａｇ_２Ｓ）等を用いることができる。焼成温度は、７００〜１５００℃が好ましい。温度が低すぎる場合は固相反応が進まず、温度が高すぎる場合は母体材料が分解してしまうからである。なお、粉末状態で焼成を行ってもよいが、ペレット状態で焼成を行うことが好ましい。

また、固相反応を利用する場合の不純物元素として、第１の不純物元素と第２の不純物元素で構成される化合物を組み合わせて用いてもよい。この場合、不純物元素が拡散されやすく、固相反応が進みやすくなるため、均一な発光材料を得ることができる。さらに、余分な不純物元素が入らないため、純度の高い発光材料が得ることができる。第１の不純物元素と第２の不純物元素で構成される化合物としては、例えば、塩化銅（ＣｕＣｌ）、塩化銀（ＡｇＣｌ）等を用いることができる。

なお、これらの不純物元素の濃度は、母体材料に対して０．０１〜１０ａｔｏｍ％であればよく、好ましくは０．０５〜５ａｔｏｍ％の範囲である。

また、ドナー−アクセプター再結合型発光の発光中心を有する発光材料に、第３の不純物元素を含む発光材料を用いてもよい。この場合、第３の不純物元素の濃度は、母体材料に対して０．０５〜５ａｔｏｍ％であることが好ましい。このような構成の発光材料では、低電圧での発光が可能となる。よって、低駆動電圧で発光可能な発光素子を得ることができ、消費電力が低減された発光素子を得ることができる。また、さらに上述した局在型発光の発光中心となる不純物元素が含まれていてもよい。

このような発光材料として、例えば、母体材料としてＺｎＳ、第１の不純物元素としてＣｌ、第２の不純物元素としてＣｕ、第３の不純物元素してＧａ及びＡｓを含み、さらに局在型発光の発光中心としてＭｎを含む発光材料を用いることも可能である。このような発光材料を形成するには、以下に示す方法を用いることができる。発光材料（ＺｎＳ：Ｃｕ，Ｃｌ）にＭｎを加え、真空中で２〜４時間程度焼成する。焼成温度は７００〜１５００℃であることが好ましい。この焼成したものを粉砕して粒径５〜２０μｍにし、粒径１〜３μｍのＧａＡｓを加え撹拌する。この混合物を硫黄ガスを含む窒素気流中で約５００〜８００℃で２〜４時間焼成することにより、発光材料を得ることができる。この発光材料を用いて、蒸着法などにより薄膜を形成することにより、発光素子の発光層として用いることができる。

図１４（Ｃ）は、機能層１２３が第１の絶縁層３１８、発光層３１９、及び第２の絶縁層３２０で構成される無機ＥＬ素子の断面を示す。

薄膜型無機ＥＬの場合、発光層３１９は、上記発光材料を含む層であり、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着（ＥＢ蒸着）法等の真空蒸着法、スパッタリング法等の物理気相成長法（ＰＶＤ）、有機金属ＣＶＤ法、ハイドライド輸送減圧ＣＶＤ法等の化学気相成長法（ＣＶＤ）、原子層エピタキシ法（ＡＬＥ）等を用いて形成することができる。

第１の絶縁層３１８及び第２の絶縁層３２０は、特に限定されることはないが、絶縁耐圧が高く、緻密な膜質であることが好ましく、さらには、誘電率が高いことが好ましい。例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）、酸化イットリウム（Ｙ_２Ｏ_３）、酸化チタン（ＴｉＯ_２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ_３）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ_２）、酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ_３）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ_３）、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ_３）、窒化シリコン（Ｓｉ_３Ｎ_４）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）等やこれらの混合膜又は２種以上の積層膜を用いることができる。第１の絶縁層３１８及び第２の絶縁層３２０は、スパッタリング、蒸着、ＣＶＤ等により成膜することができる。膜厚は特に限定されることはないが、好ましくは１０〜１０００ｎｍの範囲である。なお、本実施の形態の発光素子は、必ずしもホットエレクトロンを必要とはしないため、薄膜にすることもでき、駆動電圧を低下できる長所を有する。好ましくは、５００ｎｍ以下の膜厚、より好ましくは１００ｎｍ以下の膜厚であることが好ましい。

なお、図示しないが、発光層と絶縁層、又は発光層と電極の間にバッファー層を設けても良い。このバッファー層はキャリアの注入を容易にし、かつ両層の混合を抑制する役割をもつ。バッファー層としては、特に限定されることはないが、例えば、発光層の母体材料であるＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＳ、ＳｒＳ、ＢａＳ、ＣｕＳ、Ｃｕ_２Ｓ、ＬｉＦ、ＣａＦ_２、ＢａＦ_２、ＭｇＦ_２等を用いることができる。

また、図１４（Ｄ）に示すように、機能層１２３が発光層３１９及び第１の絶縁層３１８で構成されてもよい。この場合、図１４（Ｄ）においては、第１の絶縁層３１８は第２の導電層１２４及び発光層３１９の間に設けられている形態を示す。なお、第１の絶縁層３１８は第１の導電層１２１及び発光層３１９の間に設けられていてもよい。

さらには、機能層１２３が、発光層３１９のみで構成されてもよい。即ち、第１の導電層１２１、機能層１２３、第２の導電層１２４で素子１２６を構成してもよい。

分散型無機ＥＬの場合、粒子状の発光材料をバインダ中に分散させ膜状の電界発光層を形成する。発光材料の作製方法によって、十分に所望の大きさの粒子が得られない場合は、乳鉢等で粉砕などによって粒子状に加工すればよい。バインダとは、粒子状の発光材料を分散した状態で固定し、電界発光層としての形状に保持するための物質である。発光材料は、バインダによって電界発光層中に均一に分散し固定される。

分散型無機ＥＬの場合、電界発光層の形成方法は、選択的に電界発光層を形成できる液滴吐出法や、印刷法（スクリーン印刷やオフセット印刷など）、スピンコート法などの塗布法、ディッピング法、ディスペンサ法などを用いることもできる。膜厚は特に限定されることはないが、好ましくは、１０〜１０００ｎｍの範囲である。また、発光材料及びバインダを含む電界発光層において、発光材料の割合は５０ｗｔ％以上８０ｗｔ％以下とするよい。

図１４（Ｅ）における素子は、第１の導電層１２１、機能層１２３、第２の導電層１２４を有し、機能層１２３が、発光材料３２６がバインダ３２５に分散された発光層及び絶縁層３１８で構成される。なお、絶縁層３１８は、図１４（Ｅ）においては、第２の導電層１２４に接する構造となっているが、第１の導電層１２１に接する構造でもよい。また、素子は、第１の導電層１２１及び第２の導電層１２４それぞれに接する絶縁層を有してもよい。さらには、素子は、第１の導電層１２１及び第２の導電層１２４に接する絶縁層を有さなくてもよい。

本実施の形態に用いることのできるバインダとしては、有機材料や無機材料を用いることができる。また、有機材料及び無機材料の混合材料を用いてもよい。有機材料としては、シアノエチルセルロース系樹脂のように、比較的誘電率の高いポリマーや、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン系樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フッ化ビニリデンなどの有機樹脂を用いることができる。また、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、又はシロキサン樹脂を用いてもよい。なお、シロキサン樹脂とは、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む樹脂に相当する。シロキサンは、シリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）との結合で骨格構造が構成される。置換基として、少なくとも水素を含む有機基（例えばアルキル基、アリール基）が用いられる。置換基として、フルオロ基を用いてもよい。または置換基として、少なくとも水素を含む有機基と、フルオロ基とを用いてもよい。また、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラールなどのビニル樹脂、フェノール樹脂、ノボラック樹脂、アクリル樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、オキサゾール樹脂（ポリベンゾオキサゾール）等の樹脂材料を用いてもよい。また、を用いることもでき、例えば光硬化型などを用いることができる。これらの樹脂に、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ_３）やチタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ_３）などの高誘電率の微粒子を適度に混合して誘電率を調整することもできる。

また、バインダに用いる無機材料としては、酸化珪素（ＳｉＯ_ｘ）、窒化珪素（ＳｉＮ_ｘ）、酸素及び窒素を含む珪素、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸素及び窒素を含むアルミニウムまたは酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、酸化チタン（ＴｉＯ_２）、ＢａＴｉＯ_３、ＳｒＴｉＯ_３、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ_３）、ニオブ酸カリウム（ＫＮｂＯ_３）、ニオブ酸鉛（ＰｂＮｂＯ_３）、酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）、タンタル酸バリウム（ＢａＴａ_２Ｏ_６）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ_３）、酸化イットリウム（Ｙ_２Ｏ_３）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）、ＺｎＳその他の無機材料を含む物質から選ばれた材料を用いることができる。有機材料に、誘電率の高い無機材料を含ませる（添加等によって）ことによって、発光材料及びバインダよりなる電界発光層の誘電率をより制御することができ、より誘電率を大きくすることができる。

作製工程において、発光材料はバインダを含む溶液中に分散されるが本実施の形態に用いることのできるバインダを含む溶液の溶媒としては、バインダ材料が溶解し、発光層を形成する方法（各種ウエットプロセス）及び所望の膜厚に適した粘度の溶液を作製できるような溶媒を適宜選択すればよい。有機溶媒等を用いることができ、例えばバインダとしてシロキサン樹脂を用いる場合は、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡともいう）、３−メトシキ−３メチル−１−ブタノール（ＭＭＢともいう）などを用いることができる。

無機ＥＬ発光素子は、発光層を挟持する一対の電極層間に電圧を印加することで発光が得られるが、直流駆動又は交流駆動のいずれにおいても動作することができる。

素子１２６がダイオードや光電変換素子の場合、機能層１２３には光の照射により電気特性が変化する材料を用いる。光の照射により電気特性が変化する材料としては、無機半導体材料や、有機化合物等で形成することができる。

無機半導体としては、アモルファスシリコン、アモルファスシリコンゲルマニウム、微結晶シリコン、または微結晶シリコンゲルマニウム等をＣＶＤ法、スパッタリング法等により形成することができる。また、有機化合物としては、有機半導体材料を用いることが好ましく、代表的には、骨格が共役二重結合から構成されるπ電子共役系の高分子材料が望ましい。代表的には、ポリチオフェン、ポリ（３−アルキルチオフェン）、ポリチオフェン誘導体等の可溶性の高分子材料を用いることができる。また、可溶性の前駆体を成膜した後で処理することにより半導体層を形成することができる。なお、このような前駆体を経由する有機半導体材料としては、ポリチエニレンビニレン、ポリ（２，５−チエニレンビニレン）、ポリアセチレン、ポリアセチレン誘導体、ポリアリレンビニレンなどがある。前駆体を有機半導体に変換する際には、加熱処理だけではなく塩化水素ガスなどの反応触媒を添加することがなされる。また、これらの可溶性有機半導体材料を溶解させる代表的な溶媒としては、トルエン、キシレン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、アニソール、クロロホルム、ジクロロメタン、γブチルラクトン、ブチルセルソルブ、シクロヘキサン、ＮＭＰ（Ｎ−メチル−２−ピロリドン）、シクロヘキサノン、２−ブタノン、ジオキサン、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）または、ＴＨＦ（テトラヒドロフラン）等がある。さらには、機能層１２３を有機化合物で形成される電荷発生層及び電荷受容層の接合層とすることができる。

ここでは、機能層１２３を電荷発生層及び電荷受容層の接合層で形成する形態について図１５を用いて説明する。

図１５（Ａ）に示すように、光電変換素子およびダイオードは、第１の導電層１２１と、電荷発生層３２１と、電荷受容層３２２と、第２の導電層１２４とを順次設けてなる積層構造である。

第１の導電層１２１又は第２の導電層１２４は、透光性を有する導電層で形成する。また、電荷発生層３２１及び電荷受容層３２２は、それぞれ図１３（Ａ）の有機化合物を含む層３００で上記した正孔輸送性を有する有機化合物及び電子輸送性を有する有機化合物を適宜選択して形成すればよい。また、電子輸送性の有機化合物として、ペリレン誘導体、ナフタレン誘導体、キノン類、メチルビオロゲン、フラーレン、或いはルテニウムや白金、チタン等を含む有機金属化合物等を用いても良い。ここでは、電荷発生層３２１として正孔輸送性を有する化合物を用いて形成し、電荷受容層３２２として、電子輸送性を有する化合物を用いて形成する。

また、図１５（Ｂ）に示すように、電荷受容層３２２の代わりに、電子輸送性を有する有機化合物及び有機化合物に対して電子供与性を有する無機化合物で形成される電子輸送層３２３を用いて形成してもよい。電子輸送層３２３は、図１４（Ｂ）で示す電子輸送性の有機化合物及び有機化合物に対して電子供与性を有する無機化合物で形成される電子輸送層３１７に示す化合物を適宜選択して形成することができる。

また、図１５（Ｃ）に示すように、電荷発生層３２１の代わりに、電子輸送性を有する有機化合物及び有機化合物に対して電子受容性を有する無機化合物で形成される電子発生層３２４を用いて形成してもよい。電子発生層３２４は、図１４（Ｂ）で示す電子輸送性の有機化合物及び有機化合物に対して電子受容性を有する無機化合物で形成される正孔輸送層３１６に示す化合物を適宜選択して形成することができる。

さらには、図１５（Ｄ）に示すように、正孔輸送性を有する有機化合物及び有機化合物に対して電子受容性を有する無機化合物で形成される電子発生層３２４、及び電子輸送性を有する有機化合物及び有機化合物に対して電子供与性を有する無機化合物で形成される電子輸送層３２３を形成してもよい。

接合された電荷発生層及び電荷受容層により有機化合物を含む層を形成することにより、電荷発生層で生じた電子及び正孔を、光電流となる電子キャリア及び正孔キャリアとすることが可能である。この結果、光エネルギーから電気エネルギーへの変換することが可能な太陽電池及び光電変換装置を作製することが可能である。

また、電荷発生層又は電荷受容層に有機化合物と無機化合物を用いて形成すると、電子及び正孔の生成効率を向上させることが可能である。この結果、エネルギー変換効率の高い光電変換素子および太陽電池を実現することができる。

（実施の形態４）
本実施の形態では、実施の形態１及び２において、素子形成層１０４の構成の代表例を、図７及び８を用いて説明する。図７においては、パッシブマトリクス型液晶表示装置を作製する工程を示し、図８においては、アクティブマトリクス型液晶表示装置を作製する工程を示す。なお、本実施の形態では、実施の形態１を用いて説明するが、実施の形態２を適用することもできる。本実施の形態では、素子形成層１０４が、第１の導電層、液晶層、及び第２の導電層で構成される液晶素子を有する形態について示す。

実施の形態１と同様に、図７（Ａ）に示すように、透光性を有する基板１０１上に光触媒層１０２を形成し、光触媒層１０２上に炭素を含む層１０３を形成する。次に、炭素を含む層１０３上に絶縁層１２０を形成する。絶縁層１２０上に第１の導電層１５１を形成する。第１の導電層１５１は、平行に形成することが好ましい。次に、第１の導電層１５１上に配向膜として機能する絶縁層１５２を形成する。

また、上記と同様の工程により、可撓性を有する基板１５３上に第２の導電層１５４を形成し、第２の導電層上に配向膜として機能する絶縁層１５５を形成する。第２の導電層１５４も第１の導電層１５１と同様に、平行に形成することが好ましい。

配向膜として機能する絶縁層１５２、１５５は、ポリイミドやポリビニルアルコール等の高分子化合物層を印刷法、ロールコート法等で形成した後、ラビングすることにより形成することができる。また、ＳｉＯを基板に対して斜めから蒸着して形成することができる。また、光反応型の高分子化合物に偏光したＵＶ光を照射し光反応型の高分子化合物を重合させて形成することができる。

第１の導電層１５１及び第２の導電層１５４は、実施の形態３に示す第１の導電層１２１及び第２の導電層１２４の材料及び作製方法を適宜用いることができる。なお、液晶表示装置が透光型液晶表示装置の場合は、第１の導電層１５１及び第２の導電層１５４を透光性を有する導電層で形成する。また、液晶表示装置が反射型液晶表示装置の場合は、第１の導電層１５１または第２の導電層１５４の一方を透光性を有する導電層で形成し、第１の導電層１５１または第２の導電層１５４の他方を、反射性を有する導電層で形成する。

また、透光性を有する基板１０１及び可撓性を有する基板１５３の間隔を保つために、絶縁層１５２、１５５の間にスペーサを設けてもよい。また、絶縁層１２０上または可撓性を有する基板１５３上にスペーサを形成した後、絶縁層１５２または絶縁層１５５を形成してもよい。スペーサとしては、有機樹脂を塗布し、該有機樹脂を所望の形状、代表的には柱状又は円柱状にエッチングして形成する。また、スペーサとしてビーズスペーサを用いてもよい。

なお、第２の導電層１５４及び可撓性を有する基板１５３の間に着色層を設けてもよい。着色層は、カラー表示を行う場合に必要であり、ＲＧＢ方式の場合は、赤、緑、青の各色に対応した着色層が各画素に対応して設けられている。

次に、透光性を有する基板１０１及び可撓性を有する基板１５３をシール材１５７で貼り合わせる。また、透光性を有する基板１０１及び可撓性を有する基板１５３の間に液晶層１５６を形成する。透光性を有する基板１０１及び可撓性を有する基板１５３は、第１の導電層１５１及び第２の導電層１５４が交差するように、シール材を用いて貼りあわせる。また、液晶層１５６は、毛細管現象を利用した真空注入法により、透光性を有する基板１０１、可撓性を有する基板１５３、及びシール材１５７で囲まれた領域に液晶材料を注入することにより形成することができる。また、透光性を有する基板１０１または可撓性を有する基板１５３の一方にシール材１５７を形成し、シール材に囲まれる領域に液晶材料を滴下した後、透光性を有する基板と可撓性を有する基板をシール材を減圧下で圧着することで液晶層１５６を形成することができる。

シール材１５７としては、熱硬化型のエポキシ樹脂、ＵＶ硬化型のアクリル樹脂、熱可塑方のナイロン、ポリエステル等を、ディスペンサ法、印刷法、熱圧着法等を用いて形成することができる。なお、シール材１５７には、フィラーが散布されることにより、透光性を有する基板１０１及び可撓性を有する基板１５３の間隔を保つことができる。

可撓性を有する基板１５３としては、実施の形態１で示した素子形成層１０４の表面に設けることが可能な可撓性を有する基板と同様のものを適宜選択して用いることができる。

次に、図７（Ｂ）に示すように、透光性を有する基板１０１を介して、光触媒層１０２に光１０５を照射する。この結果、光触媒層１０２が活性化される。この結果、図７（Ｃ）に示すように、光触媒層１０２と炭素を含む層１０３とが分離する。

以上の工程により、図７（Ｃ）に示すように、液晶素子１５０及び炭素を含む層１０３を含み、液晶表示装置として機能する半導体装置１５８を作製することができる。なお、図７（Ｃ）に示す剥離工程の後、炭素を含む層１０３の表面に可撓性を有する基板１３０を設けて、図７（Ｄ）に示すような半導体装置１５９を作製してもよい。

また、図８（Ａ）に示すように、素子形成層において、液晶素子１６２にスイッチング素子を接続してもよい。スイッチング素子としては、薄膜トランジスタ、ＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−Ｍｅｔａｌ）、ダイオード等がある。ここでは、スイッチング素子として薄膜トランジスタ１４１を用いる形態を示す。

即ち、図８（Ａ）に示すように、透光性を有する基板１０１上に光触媒層１０２を形成し、光触媒層１０２上に炭素を含む層１０３を形成する。次に、炭素を含む層１０３上に絶縁層１２０を形成し、絶縁層１２０上にスイッチング素子として機能する薄膜トランジスタ１４１を形成する。次に、薄膜トランジスタ１４１の配線に接続する第１の導電層１６１を絶縁層１６０を介して形成する。なお、薄膜トランジスタ１４１の配線１４０５と第１の導電層１６１は絶縁層１６０を介して接続されているが、この構造に限定されず、薄膜トランジスタ１４１の配線によって第１の導電層１６１を形成してもよい。なお、第１の導電層１６１は、画素ごとに形成する。

また、可撓性を有する基板１５３上に第２の導電層１５４及び配向膜として機能する絶縁層１５５を形成する。第２の導電層１５４は、各画素の共通電極となるように、画素部全面に形成してもよい。

次に、透光性を有する基板１０１及び可撓性を有する基板１５３をシール材１５７で貼り合わせる。また、透光性を有する基板１０１及び可撓性を有する基板１５３の間に液晶層１５６を形成する。

次に、図８（Ｂ）に示すように、透光性を有する基板１０１を介して、光触媒層１０２に光１０５を照射する。この結果、光触媒層１０２が活性化される。この結果、図８（Ｃ）に示すように、光触媒層１０２と炭素を含む層１０３とが分離する。

以上の工程により、図８（Ｃ）に示すように、液晶素子１６２及び炭素を含む層１０３を含む半導体装置１６３を作製することができる。なお、図８（Ｃ）に示す剥離工程の後、炭素を含む層１０３の表面に可撓性を有する基板１３０を設けて、図８（Ｄ）に示すような半導体装置１６４を作製してもよい。

以上の工程により、可撓性を有する半導体装置を作製することが可能である。

（実施の形態５）
本実施の形態では、実施の形態１及び２において、素子形成層１０４の構成の代表例を、図９及び１０を用いて説明する。図９においては、電気泳動素子を有するパッシブマトリクス型電気泳動表示装置を作製する工程を示し、図１０においては、電気泳動素子を有するアクティブマトリクス型電気泳動表示装置を作製する工程を示す。なお、本実施の形態では、実施の形態１を用いて説明するが、実施の形態２を適用することもできる。電気泳動素子とは、マイクロカプセルの中にプラスとマイナスに帯電した黒と白の粒子を閉じ込めた物を第１の導電層及び第２の導電層の間に配置し、第１の導電層及び第２の導電層に電位差を生じさせて黒と白の粒子を電極間で移動させて表示を行う素子である。

実施の形態１と同様に、図９（Ａ）に示すように、透光性を有する基板１０１上に光触媒層１０２を形成し、光触媒層１０２上に炭素を含む層１０３を形成する。次に、炭素を含む層１０３上に絶縁層１２０を形成する。次に、絶縁層１２０上に第１の導電層１７１を形成する。第１の導電層１７１は、平行に形成することが好ましい。

また、上記と同様の工程により、可撓性を有する基板１７２上に第２の導電層１７３を形成する。第２の導電層１７３も平行に形成することが好ましい。

第１の導電層１７１及び第２の導電層１７３は、実施の形態３に示す第１の導電層１２１及び第２の導電層１２４の材料及び作製方法を適宜用いることができる。

次に、透光性を有する基板１０１及び可撓性を有する基板１７２をシール材で貼り合わせる。また、透光性を有する基板１０１及び可撓性を有する基板１７２の間に電気泳動素子を形成する。透光性を有する基板１０１及び可撓性を有する基板１７２は、第１の導電層１７１及び第２の導電層１７３が交差するように、シール材を用いて貼りあわせる。また、電気泳動素子は、第１の導電層１７１、マイクロカプセル１７０、第２の導電層１７３で構成される。また、マイクロカプセル１７０はバインダにより第１の導電層１７１及び第２の導電層１７３の間に固定される。

次に、マイクロカプセルの構造について、図１７を用いて示す。図１７（Ａ）、及び（Ｂ）に示すように、マイクロカプセル１７０は微細な透明容器１７４内に透明の分散媒１７６及び帯電した黒色粒子１７５ａ及び白色粒子１７５ｂが分散される。なお、黒色粒子１７５ａの代わりに、青色粒子、赤色粒子、緑色粒子、黄色粒子、青緑粒子、赤紫粒子を用いても良い。さらには、図１７（Ｃ）及び（Ｄ）に示すように、微細な透明容器３３１内に着色した分散媒３３３及び白色粒子３３２が分散されるマイクロカプセル３３０を用いてもよい。なお、着色した分散媒３３３は、黒色、青色、赤色、緑色、黄色、青緑色、赤紫色のいずれかに着色している。また、一画素に青色粒子、赤色粒子、緑色粒子が分散されるマイクロカプセルをそれぞれ設けることで、カラー表示することができる。また、黄色粒子、青緑粒子、赤紫粒子が分散されるマイクロカプセルをそれぞれ設けることで、カラー表示することができる。また、一画素に青色、赤色、または緑色の分散媒に白色粒子または黒色粒子が分散されるマイクロカプセルを配列して設けることで、カラー表示することができる。また、一画素に黄色、青緑色、赤紫色の分散媒を有するマイクロカプセルを配列して設けることで、カラー表示することができる。

次に、電気泳動素子を用いた表示方法を示す。具体的には、図１７（Ａ）及び（Ｂ）を用いて、二色の粒子を有するマイクロカプセル１７０の表示方法について示す。ここでは、二色の粒子として白色粒子及び黒色粒子を用い、また透明な分散媒を有するマイクロカプセルについて示す。なお、二色の粒子の黒色粒子の代わりに他の色の粒子を用いてもよい。

マイクロカプセル１７０において、黒色粒子１７５ａがプラスに帯電されているものとし、白色粒子１７５ｂがマイナスに帯電されているものとし、第１の導電層１７１及び第２の導電層１７３に電圧を印加する。ここでは、第２の導電層から第１の導電層の方向へ電界を生じさせると、図１７（Ａ）に示すように、第２の導電層１７３側に黒色粒子１７５ａが泳動し、第１の導電層１７１側に白色粒子１７５ｂが泳動する。この結果、マイクロカプセルを第１の導電層１７１側から見た場合には、白色に観察され、第２の導電層１７３側から見た場合には黒色に観察される。

一方、第１の導電層１７１から第２の導電層１７３の方向へ電圧が印加させると、図１７（Ｂ）に示すように、第１の導電層１７１側に黒色粒子１７５ａが泳動し、第２の導電層１７３側に白色粒子１７５ｂが泳動する。この結果、マイクロカプセルを第１の導電層１７１側から見た場合には、白色に観察され、第２の導電層１７３側から見た場合には黒色に観察される。

次に、白色粒子を有し、且つ着色された分散媒を有するマイクロカプセル３３０の表示方法について示す。ここでは、分散媒が黒色に着色された例を示すが、他の色に着色された分散媒を用いても同様である。

マイクロカプセル３３０において、白色粒子３３２がマイナスに帯電されているものとし、第１の導電層１７１及び第２の導電層１７３に電界を印加する。ここでは、第２の導電層から第１の導電層の方向へ電界を生じさせると、図１７（Ｃ）に示すように、第１の導電層１７１側に白色粒子１７５ｂが泳動する。この結果、マイクロカプセルを第１の導電層１７１側から見た場合には、白色に観察され、第２の導電層１７３側から見た場合には黒色に観察される。

一方、第１の導電層から第２の導電層の方向へ電界を生じさせると、図１７（Ｄ）に示すように、第２の導電層１７３側に白色粒子１７５ｂが泳動する。この結果、マイクロカプセルを第１の導電層１７１側から見た場合には、白色に観察され、第２の導電層１７３側から見た場合には黒色に観察される。

ここで、電気泳動素子を用いて説明したが、この代わりにツイストボール表示方式を用いた表示装置を用いてもよい。ツイストボール表示方式とは、白と黒に塗り分けられた球形粒子を第１の導電層及び第２の導電層の間に配置し、第１の導電層及び第２の導電層に電位差を生じさせての球形粒子の向きを制御することにより、表示を行う方法である。

可撓性を有する基板１７２としては、実施の形態１で示した素子形成層１０４の表面に設けることが可能な可撓性を有する基板と同様のものを適宜選択して用いることができる。

次に、図９（Ｂ）に示すように、透光性を有する基板１０１を介して、光触媒層１０２に光１０５を照射する。この結果、光触媒層１０２が活性化される。この結果、図９（Ｃ）に示すように、光触媒層１０２と炭素を含む層１０３とが分離する。

以上の工程により、図９（Ｃ）に示すように、電気泳動素子及び炭素を含む層１０３を含む半導体装置１７７を作製することができる。なお、図９（Ｃ）に示す剥離工程の後、炭素を含む層１０３の表面に可撓性を有する基板１３０を設けて、図９（Ｄ）に示すような半導体装置１７８を作製してもよい。

また、図１０（Ａ）に示すように、電気泳動素子にスイッチング素子を接続してもよい。スイッチング素子としては、薄膜トランジスタ、ＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−Ｍｅｔａｌ）、ダイオード等がある。ここでは、スイッチング素子として薄膜トランジスタ１４１を用いる形態を示す。

即ち、図８（Ａ）に示すように、透光性を有する基板１０１上に光触媒層１０２を形成し、光触媒層１０２上に炭素を含む層１０３を形成する。次に、炭素を含む層１０３上に絶縁層１２０を形成し、絶縁層１２０上にスイッチング素子として機能する薄膜トランジスタ１４１を形成する。次に、薄膜トランジスタ１４１の配線に接続する第１の導電層１８１を絶縁層１８０を介して形成する。なお、薄膜トランジスタ１４１の配線と第１の導電層１８１は絶縁層１８０を介して接続されているが、この構造に限定されず、薄膜トランジスタ１４１の配線によって第１の導電層１８１を形成してもよい。なお、第１の導電層１８１は、画素ごとに形成する。

また、可撓性を有する基板１７２上に第２の導電層１７３を形成する。第２の導電層１７３は、各画素の共通電極となるように、画素部全面に形成してもよい。

次に、透光性を有する基板１０１及び可撓性を有する基板１７２をシール材で貼り合わせる。また、透光性を有する基板１０１及び可撓性を有する基板１７２の間に電気泳動素子を形成する。

次に、図１０（Ｂ）に示すように、透光性を有する基板１０１を介して、光触媒層１０２に光１０５を照射する。この結果、光触媒層１０２が活性化される。この結果、図１０（Ｃ）に示すように、光触媒層１０２と炭素を含む層１０３とが分離する。

電気泳動素子を有する表示装置やツイストボール表示方式の表示装置は、電界効果トランジスタを取り去った後も長期にわたって、電界印加時と同様の状態を保持する。よって、電源を切っても表示状態を維持することが可能である。このため低消費電力が可能で有る。

以上の工程により、電気泳動素子及び炭素を含む層１０３を含む半導体装置１８２を作製することができる。なお、図１０（Ｃ）に示す剥離工程の後、炭素を含む層１０３の表面に可撓性を有する基板１３０を設けて、図１０（Ｄ）に示すような半導体装置１８３を作製してもよい。

（実施の形態６）
本実施の形態では、実施の形態１及び２において、素子形成層１０４の構成の代表例を、図１１を用いて説明する。図１１においては、薄膜トランジスタを有する半導体装置を作製する工程を示す。なお、本実施の形態では、実施の形態１を用いて説明するが、実施の形態２を適用することもできる。

実施の形態１と同様に、図１１（Ａ）に示すように、透光性を有する基板１０１上に光触媒層１０２を形成し、光触媒層１０２上に炭素を含む層１０３を形成する。次に、炭素を含む層１０３上に絶縁層１２０を形成し、絶縁層１２０上に薄膜トランジスタ１４１を形成する。ここで１９１は層間絶縁膜、１９２は可撓性を有する基板、１９３は接着剤をそれぞれ示す。

次に、図１１（Ｂ）に示すように、透光性を有する基板１０１を介して、光触媒層１０２に光１０５を照射する。この結果、光触媒層１０２が活性化される。この結果、図１１（Ｃ）に示すように、光触媒層１０２と炭素を含む層１０３とが分離する。

以上の工程により、薄膜トランジスタ１４１及び炭素を含む層１０３を含む半導体装置１９４を作製することができる。なお、図１１（Ｃ）に示す剥離工程の後、炭素を含む層１０３の表面に可撓性を有する基板１３０を設けて、図１１（Ｄ）に示すような半導体装置１９５を作製してもよい。

（実施の形態７）
本実施の形態では、実施の形態１及び２において、素子形成層１０４の構成の代表例を、図１２を用いて説明する。図１２においては、太陽電池として機能する半導体装置を作製する工程を示す。なお、本実施の形態では、実施の形態１を用いて説明するが、実施の形態２を適用することもできる。

実施の形態１と同様に、図１２（Ａ）に示すように、透光性を有する基板１０１上に光触媒層１０２を形成し、光触媒層１０２上に炭素を含む層１０３を形成する。次に、炭素を含む層１０３上に絶縁層１２０を形成する。

次に、絶縁層１２０上に第一の導電層２０２ａ〜２０２ｃを形成する。次に、第１の導電層２０２ａ〜２０２ｃの一部を露出させるように光電変換層２０３ａ〜２０３ｃを形成する。次に、光電変換層２０３ａ〜２０３ｃ上であり、且つ第１の導電層２０２ａ〜２０２ｃの露出部の一部に第２の導電層２０４ａ〜２０４ｃを形成する。ここでは、第１の導電層２０２ａ、光電変換層２０３ａ、及び第２の導電層２０４ａにより光電変換素子２０１ａを構成する。また、第１の導電層２０２ｂ、光電変換層２０３ｂ、及び第２の導電層２０４ｂにより光電変換素子２０１ｂを構成する。また、第１の導電層２０２ｃ、光電変換層２０３ｃ、及び第２の導電層２０４ｃにより光電変換素子２０１ｃを構成する。なお、光電変換素子２０１ａ〜２０１ｃが直列接続となるように、光電変換素子２０１ａの第２の導電層２０４ａは、第２の光電変換素子２０１ｂの第１の導電層２０２ｂと接するように形成する。また、光電変換素子２０１ｂの第２の導電層２０４ｂは、第３の光電変換素子２０１ｃの第１の導電層２０２ｃと接するように形成する。光電変換素子２０１ｃの第２の導電層２０４ｃは、第４の光電変換素子の第１の導電層と接するように形成する。

第１の導電層２０２ａ〜２０２ｃ、光電変換層２０３ａ〜２０３ｃ、第２の導電層２０４ａ〜２０４ｃはそれぞれ、実施の形態３で示す光電変換素子またはダイオードの第１の導電層、機能層、及び第２の導電層を適宜用いることができる。

第２の導電層２０４ａ〜２０４ｃ上に接着材２０６を用いて可撓性を有する基板２０５を貼り付けても良い。接着材２０６は、実施の形態２に示す接着材１２７を適宜用いることができる。また、可撓性を有する基板２０５としては、実施の形態１で示した素子形成層１０４の表面に設けることが可能な可撓性を有する基板と同様のものを適宜選択して用いることができる。

次に、図１２（Ｂ）に示すように、透光性を有する基板１０１を介して、光触媒層１０２に光１０５を照射する。この結果、光触媒層１０２が活性化される。この結果、図１２（Ｃ）に示すように、光触媒層１０２と炭素を含む層１０３とが分離する。

以上の工程により、太陽電池として機能する半導体装置２０７を作製することができる。なお、図１２（Ｃ）に示す剥離工程の後、炭素を含む層１０３の表面に可撓性を有する基板１３０を設けて、図１３（Ｅ）に示すような半導体装置２０８を作製してもよい。

本実施例では、本発明を用いて作製した液晶表示パネルについて図１８を用いて説明する。液晶表示パネルは、第１の可撓性を有する基板６００、第２の可撓性を有する基板６６４、及び液晶層６７４がシール材６５０で封止されている。シール材６５０には基板間隔を保持する保持材、代表的にはフィラーを含有していることが好ましい。また、第１の可撓性を有する基板６００は炭素を含む層１０３に接着材（図示せず。）を用いて接着されている。

シール材６５０、第１の可撓性を有する基板６００、第２の可撓性を有する基板６６４の内側において、駆動回路部６６２、画素部６６３を有する。また、シール材６５０の外側に端子部６６１を有する。

第２の可撓性を有する基板６６４には、カラーフィルタやブラックマトリックスとして機能する着色層６６５、第２の画素電極６６６、配向膜として機能する絶縁層６６７が形成されている。また、第１の可撓性を有する基板６００、第２の可撓性を有する基板６６４の一方又は両方に偏光板が設けられている。

端子部６６１においては、各ＴＦＴのゲート配線、ソース配線に接続される接続端子（図１８（Ａ）においては、ゲート配線に接続される接続端子６５４を示す。）が形成されている。また、接続端子は、異方性導電膜６５６を介して入力端子となるＦＰＣ（フレキシブルプリント配線）６５５に接続されており、異方性導電膜６５６を介してビデオ信号やクロック信号を受け取る。

駆動回路部６６２においては、ソースドライバやゲートドライバ等の画素を駆動する回路が形成される。ここでは、ｎチャネル型のＴＦＴ６５１、ｐチャネル型のＴＦＴ６５２が配置されている。なお、ｎチャネル型のＴＦＴ６５１及びｐチャネル型のＴＦＴ６５２によりＣＭＯＳ回路が形成されている。

画素部６６３には、複数の画素が形成されており、各画素には液晶素子６６８が形成されている。液晶素子６６８は、第１の画素電極６７２、第２の画素電極６６６及びその間に充填されている液晶層６７４が重なっている部分である。液晶素子６６８が有する第１の画素電極６７２は、ＴＦＴ６０２と電気的に接続されている。液晶素子６６８の第２の画素電極６６６は、第２の可撓性を有する基板６６４側に形成される。また、第１の画素電極６７２と液晶層６７４の間に、配向膜として機能する絶縁層６７３が形成され、第２の画素電極６６６と液晶層６７４の間に配向膜として機能する絶縁層６６７が形成される。

第１の可撓性を有する基板６００及び第２の可撓性を有する基板６６４の間隔は、表示ムラを低減するため、一定の間隔で保たれることが好ましい。よって、間隔保持材であるスペーサ６７５が第１の可撓性を有する基板６００及び第２の可撓性を有する基板６６４の間に形成されている。なお、ここでは、ＴＦＴ６５１、６５２を覆う絶縁層上に形成され、スペーサ６７５及び第１の画素電極上に配向膜が形成されている。また、スペーサ６７５の形状は、柱状であり、稜の部分において曲率を有する。即ち、柱状スペーサの頭頂部における端部の曲率半径Ｒを２μｍ以下、好ましくは１μｍ以下とするが望ましい。このような形状を有することで均等な圧力がかかり、一点に過剰な圧力がかかることを防止することができる。なお、スペーサの下端とは、柱状スペーサにおける第１の可撓性を有する基板側の端部を指す。また、上端とは、柱状スペーサの頭頂部を指す。また、柱状スペーサの高さ方向における中央部の幅をＬ１とし、柱状スペーサの第２の可撓性を有する基板側の端部の幅をＬ２としたとき、０．８≦Ｌ２／Ｌ１≦３を満たす。また、柱状スペーサの側面中央における接平面と第１の可撓性を有する基板面との角度、または柱状スペーサの側面中央における接平面と第２の可撓性を有する基板面との角度が、６５°〜１１５°の範囲であることが好ましい。また、スペーサの高さは０．５μｍ〜１０μｍ、または１．２μｍ〜５μｍであることが好ましい。

また、第１の可撓性を有する基板６００及び第２の可撓性を有する基板６６４それぞれには、偏光板６７６、６７７が設けられている。また、偏光板６７６、６７７に位相差板が設けられていてもよい。

また、液晶表示パネルは、バックライト６７８を有する。バックライトは、発光部材により形成することが可能であり、代表的には冷陰極管、ＬＥＤ、ＥＬ発光装置等を用いることができる。本実施例のバックライトは可撓性を有することが好ましい。更には、バックライトに反射板、及び光学フィルムを設けてもよい。

本実施例では、上記実施例で用いることが可能なバックライトについて、以下に示す。

図１８（Ｂ）に示すバックライト６７８として、上記実施の形態で示した有機ＥＬ素子、無機ＥＬ素子の一方または両方を有するＥＬ発光装置を用いることができる。また、本発明を用いずとも、第３の可撓性を有する基板６８１に第１の導電層、発光層、及び第２の導電層で構成される発光素子を有する層６８２を形成し、さらに第３の可撓性を有する基板６８１及び発光素子を有する層６８２を第４の可撓性を有する基板６８３で封止したＥＬ発光装置を用いることができる。なお、第１の導電層、発光層、及び第２の導電層をＩＪ法、蒸着法、スパッタリング法、印刷法等の作製方法を適宜用いて発光素子を形成することができる。

なお、バックライト６７８に用いることが可能なＥＬ発光装置の第４の可撓性を有する基板６８３として、図１８（Ａ）に示す偏光板６７６を用いても良い。この場合、第３の可撓性を有する基板６８１上に発光素子を有する層を形成し、第３の可撓性を有する基板６８１及び発光素子を有する層６８２を偏光板６７６で封止する。この後、偏光板６７６と第１の可撓性を有する基板６００とを透光性を有する接着材で貼り合わせることができる。この結果、バックライトを構成する可撓性を有する基板の枚数を削減することが可能である。

また、第３の可撓性を有する基板６８１上に発光素子を有する層６８２形成した後、第１の可撓性を有する基板６００に設けられた偏光板６７６に発光素子を有する層６８２及び第３の可撓性を有する基板６８１を接着材で貼りあわせることができる。この結果、バックライトを構成する可撓性を有する基板の枚数を削減することが可能である。

また、偏光板６７６の一方の面に発光素子を有する層６８２を形成した後、発光素子を有する層６８２及び偏光板６７６の一方の面に接着材を用いて第３の可撓性を有する基板６８１を貼りつけた後、偏光板６７６の他方の面と第１の可撓性を有する基板６００とを接着材を用いて貼り付けても良い。また、偏光板６７６の一方の面に発光素子を有する層６８２を形成した後、偏光板６７６の他方の面と第１の可撓性を有する基板６００とを接着材を用いて貼りつけた後、偏光板６７６の一方の面に接着材を用いて第３の可撓性を有する基板６８１を貼り付けても良い。この結果、バックライトを構成する可撓性を有する基板の枚数を削減することが可能である。

さらには、第１の可撓性を有する基板６００の代わりに偏光板６７６を用いても良い。即ち、第３の可撓性を有する基板６８１及び発光素子を有する層６８２を封止する偏光板６７６が、図１８（Ａ）に示す炭素を含む層１０３に接着剤を用いて貼り合わせられていても良い。この結果、液晶表示パネルを構成する可撓性を有する基板の枚数を削減することが可能である。

本実施例の発光素子を有する層６８２に形成される発光素子として、画素部を覆うような大面積の発光素子を用いて形成することができる。このような発光素子としては、白色に発光する素子を用いることが好ましい。

また、発光素子を有する層６８２に形成される発光素子として、ライン状の発光素子を形成してもよい。発光素子として白色に発光する素子を用いることができる。また、青色の発光素子、赤色の発光素子、及び緑色の発光素子が各画素に設けられるように発光素子を配列することが好ましい。この場合、図１８（Ａ）に示す着色層６６５を設けなくとも良い。なお、着色層６６５を設けると色純度が高まり、鮮やかな表示が可能な液晶表示パネルとなる。

また、発光素子を有する層６８２に形成される発光素子として、各画素ごとに白色に発光する素子を用いることができる。また、各画素ごとに青色の発光素子、赤色の発光素子、及び緑色の発光素子のサブ画素を設けてもよい。この結果、高精細な表示が可能な液晶表示パネルとなる。

なお、上記バックライトの構造は、本発明以外の液晶表示パネルにも用いることができる。

本実施例では、上記実施例で用いることが可能なバックライトとして、可撓性を有する基板にＬＥＤを配置したバックライトについて、以下に示す。

図１９（Ａ）はバックライトの上面図であり、図１９（Ｂ）は図１９（Ａ）の線Ｈ−Ｇの断面図である。図１９において、可撓性を有する基板６０００上に反射性を有する共通電極層６００１が設けられ、絶縁層６００６上に陽極として機能する配線層６００２ａ及び配線層６００２ｂが形成されている。配線層６００２ａ及び配線層６００２ｂ上にはそれぞれ発光ダイオード６００３ａ、発光ダイオード６００３ｂが設けられている。発光ダイオード６００３ａの接続端子６０１２ａは異方性導電フィルム中の導電性粒子６００８によって配線層６００２ａと電気的に接続する。また、発光ダイオード６００３ａの接続端子６０１３ａは絶縁層６００６に形成された開口（コンタクトホール）６００４ｂにおいて、共通電極層６００１と異方性導電フィルム中の導電性粒子６００８によって電気的に接続している。同様に、発光ダイオード６００３ｂの接続端子６０１２ｂも異方性導電フィルム中の導電性粒子６００８によって配線層６００２ａと電気的に接続し、発光ダイオード６００３ｂの接続端子６０１３ｂは絶縁層６００６に形成された開口（コンタクトホール）６００４ａで共通電極層６００１と電気的に接続している。

なお、異方性導電フィルムは有機樹脂６０１２中に導電性粒子６００８が分散されており、一方方向の圧着により有機樹脂中の導電性粒子６００８が接続される。また、ここでは異方性導電フィルムを可撓性を有する基板全面に設けているが、発光ダイオード及び配線層の接続部分のみ選択的に設けてもよい。更には異方性導電フィルムの代わりに、異方性導電樹脂を用いてもよい。

共通電極層６００１は、入射する光を反射する反射電極としての機能を兼ねている。このため、発光ダイオード６００３ａ、６００３ｂが発光した光を効率よく液晶表示装置へ照射することができる。

図２０（Ａ）はバックライトの上面図であり、図２０（Ｂ）は図２０（Ａ）の線Ｉ−Ｊの断面図である。図２０のバックライトは発光ダイオードと共通電極層や配線層との接続をバンプや導電性の金属ペースト（例えば銀（Ａｇ）ペースト）で接続する例である。図２０（Ａ）では紙面上下にわたって配線層６００２ａ、配線層６００２ｂ、配線層６００２ｃが形成されている。配線層６００２ａに接続する発光ダイオード（発光ダイオード６００３ａなど）を赤色発光ダイオード（Ｒ）、配線層６００２ｂに接続する発光ダイオード（発光ダイオード６００３ｂなど）を緑色発光ダイオード（Ｇ）、配線層６００２ｃに接続する発光ダイオード（発光ダイオード６００３ｃなど）を青色発光ダイオード（Ｂ）というように、配線層ごとに同色の発光ダイオードを並べると配線層に印加する電圧の制御が行いやすい。発光ダイオード６００３ａは導電性ペースト６０１８によって共通電極層６００１及び配線層６００２ａと電気的に接続し、発光ダイオード６００３ｂは導電性ペースト６０１８によって共通電極層６００１及び配線層６００２ａと電気的に接続する。

図２１（Ａ）はバックライトの上面図であり、図２１（Ｂ）及び（Ｃ）は図２１（Ａ）の線Ｋ−Ｌの断面図である。図２１（Ａ）乃至（Ｃ）のバックライトは反射電極層と共通電極層とを分けた構造である。

図２１（Ｂ）において、可撓性を有する基板６０００上に反射電極層６０２１を形成し、反射電極層６０２１上に絶縁層６００６を形成し、絶縁層６００６上に配線層６０２２ａ、６０２２ｂ、及び共通電極層６０２３ａ、６０２３ｂを形成する。また、配線層６０２２ａ及び共通電極層６０２３ａ上に発光ダイオード６００３ａを設ける。また、配線層６０２２ｂ及び共通電極層６０２３ｂ上に発光ダイオード６００３ｂを設ける。発光ダイオード６００３ａの接続端子６０１４ａは、配線層６０２２ａと導電性ペースト６０１８ａを介して電気的に接続し、発光ダイオード６００３ａの接続端子６０１５ａは、共通電極層６０２３ａと導電性ペースト６０１８ｂを介して電気的に接続する。発光ダイオード６００３ｂの接続端子６０１４ｂは、配線層６０２２ｂと導電性ペースト６０１８ｃを介して電気的に接続し、発光ダイオード６００３ｂの接続端子６０１５ｂは、共通電極層６０２３ｂと導電性ペースト６０１８ｄを介して電気的に接続する。

入射する光を反射する反射電極層６０２１が可撓性を有する基板上に形成されるため、発光ダイオード６００３ａ、６００３ｂが発光した光を効率よく液晶表示装置へ照射することができる。

図２１（Ｃ）は反射電極層６０２１上に光散乱粒子６０１１を含む絶縁層６０１０を設ける構造である。光散乱粒子６０１１は入射する光及び反射電極層６０２１によって反射される光を散乱する効果を有する。本実施例において、反射電極層は鏡面状態として鏡面反射を行ってもよい。また、表面に凹凸を有し白色化させた反射電極層とし、拡散反射を行ってもよい。

可撓性を有する基板上に複数の発光ダイオードを設ける例を図２２（Ａ）及び（Ｂ）を用いて説明する。可撓性を有するバックライト備えた製品によっては曲げる頻度が多い方向がある。図２２（Ａ）におけるバックライトは上面より見ると横長の長方形をしており、長辺側を矢印６１０５ａ及び矢印６１０５ｂ方向に曲げる頻度が高いとする。可撓性を有する基板６１００上に設けられた複数の発光ダイオードの上面形状が長方形である場合、発光ダイオード６１０１ａ及び６１０１ｂの短辺が、可撓性を有する基板６０００の曲げる頻度の高い辺と平行となるように発光ダイオード６１０１ａ及び６１０１ｂを配置する。

図２２（Ｂ）に示すバックライトは、縦長の可撓性を有する基板６２００を用いて、矢印６２０５ａ及び矢印６２０５ｂの方向に曲げる頻度が高いとする。この場合、可撓性を有する基板６２００上に設けられた複数の発光ダイオードは、上面より見ると長方形である。発光ダイオード６２０１ａ及び６２０１ｂの短辺が、可撓性を有する基板６２００の曲げる頻度の高い辺と平行となるように発光ダイオード６２０１ａ及び６２０１ｂを配置する。このように具備する表示装置の使用目的及び形状によって曲げる頻度に高低がある場合、あらかじめ曲げやすいように曲げる辺と発光ダイオードの短辺とが平行となるように配置するとより曲げやすく、破損もしにくいため信頼性を高めることができる。

図２３（Ａ）及び（Ｂ）に可撓性を有する基板６４００上に間隔ｂで隣接して設けられる発光ダイオード６４０１ａ及び発光ダイオード６４０１ｂを示す。発光ダイオード６４０１ａ及び発光ダイオード６４０１ｂは膜厚ａである。この発光ダイオード６４０１ａ及び発光ダイオード６４０１ｂを有する可撓性を有する基板６４００を矢印６４０５ａ及び矢印６４０５ｂの方向に曲げた図が図２３（Ｂ）である。図２３のように、隣接する発光ダイオードの間隔ｂが膜厚ａの２倍より大きい、ｂ＞２ａを満たすようにすると、発光ダイオード６４０１ａ及び発光ダイオード６４０１ｂが接触することなく可撓性を有する基板６４００を容易に曲げることができる。

図２４（Ａ）及び（Ｂ）は発光ダイオードを樹脂層で覆った構造とした例である。図２４（Ａ）に示すように可撓性を有する基板６１５０上に、樹脂層６１５２ａに覆われた発光ダイオード６１５１ａと、樹脂層６１５２ｂに覆われた発光ダイオード６１５１ｂとが形成されている。また、樹脂層６１５２ａ及び樹脂層６１５２ｂの間隔が、間隔ｂとなるように設置されている。樹脂層６１５２ａ及び樹脂層６１５２ｂの最大膜厚は膜厚ａである。この発光ダイオード６１５１ａ及び樹脂層６１５２ａと発光ダイオード６１５１ｂ及び樹脂層６１５２ｂを有する可撓性を有する基板６１５０を矢印６１５４ａ及び矢印６１５４ｂの方向に曲げた図を図２４（Ｂ）に示す。図２４のように、隣接する樹脂層及び樹脂層に覆われた発光ダイオードの樹脂層の間隔ｂが発光ダイオードを覆う樹脂層の最大膜厚ａの２倍より大きい、ｂ＞２ａを満たすようにすると、樹脂層６１５２ａに覆われた発光ダイオード６１５１ａ及び樹脂層６１５２ｂに覆われた発光ダイオード６１５１ｂが接触することなく可撓性を有する基板６１５０を容易に曲げることができる。

図２５に示すサイドライト型の可撓性を有するバックライトは、可撓性を有する導光板６３００、可撓性を有する基板６３０１上に設けられた発光ダイオード６３０２、発光ダイオード６３０２より射出する光を反射する反射シート６３０３ａ、６３０３ｂを有する。反射シート６３０３ａ、６３０３ｂは、光を効率よく導光板に導くようにするために配置されるものである。従来の反射板に代表される筒状に曲げて配置されている反射板は、曲げることが容易でない。しかし、本実施の形態で示す図２５の反射シート６３０３ａ及び反射シート６３０３ｂのような筒状に固定されていない形状であると容易に曲げることができる。

上記構成の可撓性を有するバックライトを本発明の転置工程を用いて作製した可撓性を有する表示装置に用いると、可撓性を有する電子機器を作製することができる。

なお、上記バックライトの構造は、本発明以外の液晶表示パネルにも用いることができる。

次に、ＥＬ表示パネルについて、図２６を用いて説明する。

図２６は、ＥＬ表示パネルの断面図を示す。ＥＬ表示パネルは、第１の可撓性を有する基板６００に形成される絶縁層６０８と第２の可撓性を有する基板６４０とがシール材６５０で封止されている。シール材６５０としては、フィラーを含む粘性の高いエポキシ系樹脂を用いるのが好ましい。シール材はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。また、第１の可撓性を有する基板６００は炭素を含む層１０３に設けられている。

シール材６５０、第１の可撓性を有する基板６００、第２の可撓性を有する基板６４０の内側において、駆動回路部６４４、画素部６４５を有する。また、シール材６５０の外側に端子部６４３を有する。

端子部６４３においては、各ＴＦＴのゲート配線、ソース配線に接続される接続端子（図２６においては、ソース配線に接続される接続端子６５４を示す。）が形成されている。また、接続端子は、異方性導電膜６５６を介して入力端子となるＦＰＣ（フレキシブルプリント配線）６５５に接続されており、異方性導電膜６５６を介してビデオ信号やクロック信号を受け取る。

駆動回路部６４４においては、ソースドライバやゲートドライバ等の画素を駆動する回路が形成される。ここでは、画素部のスイッチング用のＴＦＴ６０２と同様に形成されるｎチャネル型のＴＦＴ６５１、画素部の駆動用のＴＦＴ６０３と同様に形成されるｐチャネル型のＴＦＴ６５２が配置されている。なお、ｎチャネル型のＴＦＴ６５１及びｐチャネル型のＴＦＴ６５２によりＣＭＯＳ回路が形成されている。ここで、６０７は層間絶縁層、６１５は第１電極、６２２は発光層、６２３は第２電極をそれぞれ示す。

画素部６４５においてスイッチング用のＴＦＴ６０２、駆動用のＴＦＴ６０３、発光素子６２４で構成させる画素がマトリクス状に配置されている。発光素子６２４は、上記実施の形態で示す有機ＥＬ素子または無機ＥＬ素子を適宜用いることができる。

ここで本実施例において、有機ＥＬ素子を有する発光表示装置において、フルカラー表示する場合の画素における等価回路図を図１６に示す。図１６において、破線で囲まれるＴＦＴ６３８が図２６のスイッチング用のＴＦＴ６０２に対応しており、破線で囲まれるＴＦＴ６３９が駆動用のＴＦＴ６０３に対応している。

赤色を表示する画素は、駆動用のＴＦＴ６３９のドレイン領域に赤色を発光するＯＬＥＤ７０３Ｒが接続され、ソース領域にはアノード側電源線（Ｒ）７０６Ｒが設けられている。また、ＯＬＥＤ７０３Ｒには、カソード側電源線７００が設けられている。また、スイッチング用のＴＦＴ６３８はゲート配線７０５に接続され、駆動用のＴＦＴ６３９のゲート電極は、スイッチング用のＴＦＴ６３８のドレイン領域に接続される。なお、スイッチング用のＴＦＴ６３８のドレイン領域は、アノード側電源線（Ｒ）７０６Ｒに接続された容量素子７０７と接続している。

また、緑色を表示する画素は、駆動用のＴＦＴのドレイン領域に緑色を発光するＯＬＥＤ７０３Ｇが接続され、ソース領域にはアノード側電源線（Ｇ）７０６Ｇが設けられている。また、スイッチング用のＴＦＴ６３８はゲート配線７０５に接続され、駆動用のＴＦＴ６３９のゲート電極は、スイッチング用のＴＦＴ６３８のドレイン領域に接続される。なお、スイッチング用のＴＦＴ６３８のドレイン領域は、アノード側電源線（Ｇ）７０６Ｇに接続された容量素子７０７と接続している。

また、青色を表示する画素は、駆動用のＴＦＴのドレイン領域に青色を発光するＯＬＥＤ７０３Ｂが接続され、ソース領域にはアノード側電源線（Ｂ）７０６Ｂが設けられている。また、スイッチング用のＴＦＴ６３８はゲート配線７０５に接続され、駆動用のＴＦＴ６３９のゲート電極は、スイッチング用のＴＦＴ６３８のドレイン領域に接続される。なお、スイッチング用のＴＦＴ６３８のドレイン領域は、アノード側電源線（Ｂ）７０６Ｂに接続された容量素子７０７と接続している。

それぞれ色の異なる画素にはＥＬ材料に応じて異なる電圧をそれぞれ印加する。

なお、ここでは、ソース配線７０４とアノード側電源線７０６Ｒ、７０６Ｇ、７０６Ｂとを平行に形成しているが、これに限られず、ゲート配線７０５とアノード側電源線７０６Ｒ、７０６Ｇ、７０６Ｂとを平行に形成してもよい。更には、駆動用のＴＦＴ６３９をマルチゲート電極構造としてもよい。

また、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信号の電圧が一定のもの（ＣＶＣＶ）と、発光素子に印加される信号の電流が一定のもの（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、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。

画素部の発光素子６２４及び絶縁層６２１上に、保護層６５３が形成される。保護層は、発光素子６２４や絶縁層６２１に水分や酸素等が侵入することを防ぐためのものである。保護層６５３は、プラズマＣＶＤ法又はスパッタリング法などの薄膜形成法を用い、窒化珪素、酸化珪素、窒化酸化珪素、酸化窒化珪素、酸化窒化アルミニウム、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（ＣＮ）、その他の絶縁性材料を用いて形成することが好ましい。

本実施例においては、同一基板上にソースドライバ、ゲートドライバ、及び画素部のＴＦＴが形成されている。このため、発光表示パネルを薄くすることができる。

なお、第２の可撓性を有する基板６４０と、保護層６５３との間の領域６４２に、不活性ガス、例えば窒素ガスを充填した空間を有してもよい。発光素子や絶縁層に水分や酸素が侵入することを低減することができる。

また、第２の可撓性を有する基板６４０に着色層を設けることができる。この場合、各画素に白色発光が可能な発光素子を設け、ＲＧＢを示す着色層を別途設けることでフルカラー表示することができる。また、各画素に青色発光が可能な発光素子を設け、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することができる。このようなＥＬ表示モジュールは、各ＲＢＧの色純度が高く、高精細な表示が可能となる。さらには、各画素において、赤色、緑色、青色の発光を示す発光素子を形成し、且つ着色層を用いることもできる。

また、発光素子６２４が発光する光が第１の可撓性を有する基板６００側へ射出される場合、第１の可撓性を有する基板６００の表面に、偏光板及び位相差板を設けても良い。また、発光素子６２４が発光する光が第２の可撓性を有する基板６４０側へ射出される場合、第２の可撓性を有する基板６４０の表面に、偏光板及び位相差板を設けても良い。さらには、発光素子６２４が発光する光が第１の可撓性を有する基板６００及び第２の可撓性を有する基板６４０側へ射出される場合、第１の可撓性を有する基板６００及び第２の可撓性を有する基板６４０の表面に、偏光板及び位相差板を設けても良い。

更には、発光表示パネルに電源回路、コントローラ等の外部回路を接続して、発光表示モジュールを形成することが可能である。

次に、上記に示す液晶表示パネルやＥＬ表示パネルにＦＰＣや、駆動用の駆動ＩＣを実装する例について説明する。ここでは、ＴＦＴで形成されるチップ状の駆動用回路を駆動ＩＣという。

また、図２７（ａ）に示した構造は、比較的大きなサイズ（例えば対角４．３インチ）の発光装置で好適な例を示したが、図２７（ｂ）は、狭額縁化させた小型サイズ（例えば対角１．５インチ）で好適なＣＯＧ方式を採用した例である。

図２７（ｂ）において、基板１０１０上に駆動ＩＣ１０１１が実装され、駆動ＩＣの先に配置された端子部１０１８にＦＰＣ１０１９を実装している。実装される駆動ＩＣ１０１１は、生産性を向上させる観点から、一辺が３００ｍｍから１０００ｍｍ以上の矩形状の基板上に複数個作り込むとよい。つまり、基板上に駆動回路部と入出力端子を一つのユニットとする回路パターンを複数個形成し、最後に分割して駆動ＩＣを個別に取り出せばよい。駆動ＩＣの長辺の長さは、画素部の一辺の長さや画素ピッチを考慮して、長辺が１５〜８０ｍｍ、短辺が１〜６ｍｍの矩形状に形成してもよいし、画素領域の一辺、又は画素部の一辺と各駆動回路の一辺とを足した長さに形成してもよい。

駆動ＩＣのＩＣチップに対する外形寸法の優位性は長辺の長さにあり、長辺が１５〜８０ｍｍで形成された駆動ＩＣを用いると、ＩＣチップを用いる場合と比較して実装するチップ数を削減することが可能であり、製造上の歩留まりを向上させることができる。また、ガラス基板上に駆動ＩＣを形成すると、母体として用いる基板の形状に限定されないので生産性を損なうことが少ない。これは、円形のシリコンウエハからＩＣチップを取り出す場合と比較すると、大きな優位点である。

また、ＴＡＢ方式を採用してもよく、その場合は、複数のテープを貼り付けて、該テープに駆動ＩＣを実装すればよい。ＣＯＧ方式の場合と同様に、単数のテープに単数の駆動ＩＣを実装してもよく、この場合には、機械的強度の問題から、駆動ＩＣを固定するための金属片等を一緒に貼り付けるとよい。

また、画素部１１０２と駆動ＩＣ１０１１の間に設けられた接続領域１０１７は、発光素子の第２の導電層を下層の配線とコンタクトさせるために設けている。なお、発光素子の第１の導電層は画素部に設けられたＴＦＴと電気的に接続している。

また、封止基板１０１４は、画素部１０１２を囲むシール材１０１５、およびシール材に囲まれた充填材料によって基板１０１０に固定されている。

なお、駆動ＩＣの代わりに、Ｓｉチップで形成されるＩＣチップを用いてもよい。

また、画素部のＴＦＴの活性層として非晶質半導体膜を用いる場合には、駆動回路を同一基板上に形成することは困難であるため、大きなサイズであっても図２７（ｂ）の構成となる。

ここで、無線で情報を送受信することが可能なＲＦＩＤタグに代表される半導体装置の構成について、図４を参照して説明する。図４（Ａ）に示すように、本実施例の半導体装置２０は、非接触でデータを交信する機能を有し、電源回路１１、クロック発生回路１２、データ復調／変調回路１３、他の回路を制御する制御回路１４、インターフェース回路１５、記憶回路１６、バス１７、アンテナ１８を有する。

また、図４（Ｂ）に示すように、本実施例の半導体装置２０は、非接触でデータを交信する機能を有し、電源回路１１、クロック発生回路１２、データ復調／変調回路１３、他の回路を制御する制御回路１４、インターフェース回路１５、記憶回路１６、バス１７、アンテナ１８の他、中央処理ユニット２１を有しても良い。

また、図４（Ｃ）に示すように、本実施例の半導体装置２０は、非接触でデータを交信する機能を有し、電源回路１１、クロック発生回路１２、データ復調／変調回路１３、他の回路を制御する制御回路１４、インターフェース回路１５、記憶回路１６、バス１７、アンテナ１８、中央処理ユニット２１の他、検出素子２３、検出制御回路２４からなる検出部２２を有しても良い。

本実施例の半導体装置は、電源回路１１、クロック発生回路１２、データ復調／変調回路１３、他の回路を制御する制御回路１４、インターフェース回路１５、記憶回路１６、バス１７、アンテナ１８、中央処理ユニット２１の他、検出素子２３、検出制御回路２４からなる検出部２２等を構成することで、小型で多機能を有する半導体装置を形成することが可能である。

電源回路１１は、アンテナ１８から入力された交流信号を基に、半導体装置２０の内部の各回路に供給する各種電源を生成する回路である。また、電源回路１１に上記実施の形態に示す太陽電池から選択される１つ又は複数を有してもよい。クロック発生回路１２は、アンテナ１８から入力された交流信号を基に、半導体装置２０の内部の各回路に供給する各種クロック信号を生成する回路である。データ復調／変調回路１３は、リーダライタ１９と交信するデータを復調／変調する機能を有する。制御回路１４は、記憶回路１６を制御する機能を有する。クロック発生回路１２、データ復調／変調回路１３、及び制御回路１４に、上記実施の形態で示す薄膜トランジスタを用いることができる。アンテナ１８は、電磁界波或いは電波の送受信を行う機能を有する。リーダライタ１９は、半導体装置との交信、制御及びそのデータに関する処理を制御する。なお、半導体装置は上記構成に制約されず、例えば、電源電圧のリミッタ回路や暗号処理専用ハードウエアといった他の要素を追加した構成であってもよい。

記憶回路１６は、上記実施の形態に示す記憶素子を用いることができる。機能層に有機化合物を含む層を有する記憶素子は、小型化、薄膜化および大容量化を同時に実現することができるため、記憶回路１６を有機化合物を含む層を有する記憶素子で設けることにより、半導体装置の小型化、軽量化を達成することができる。

検出部２２は、温度、圧力、流量、光、磁気、音波、加速度、湿度、気体に含まれる成分、液体に含まれる成分、その他の特性を物理的又は化学的手段により検出することができる。また、検出部２２は、物理量または化学量を検出する検出素子２３と当該検出素子２３で検出された物理量または化学量を電気信号等の適切な信号に変換する検出制御回路２４とを有している。検出素子２３としては、抵抗素子、容量結合素子、誘導結合素子、光起電力素子、光電変換素子、熱起電力素子、トランジスタ、サーミスタ、ダイオード等で形成することができ、上記実施の形態に示す光電変換素子、ダイオード、トランジスタから選択される１つ又は複数を有する。なお、検出部２２は複数設けてもよく、この場合、複数の物理量または化学量を同時に検出することが可能である。

また、ここでいう物理量とは、温度、圧力、流量、光、磁気、音波、加速度、湿度等を指し、化学量とは、ガス等の気体成分やイオン等の液体に含まれる成分等の化学物質等を指す。化学量としては、他にも、血液、汗、尿等に含まれる特定の生体物質（例えば、血液中に含まれる血糖値等）等の有機化合物も含まれる。特に、化学量を検出しようとする場合には、必然的にある特定の物質を選択的に検出することになるため、あらかじめ検出素子２３に検出したい物質と選択的に反応する物質を設けておく。例えば、生体物質の検出を行う場合には、検出素子２３に検出させたい生体物質と選択的に反応する酵素、抗体分子または微生物細胞等を高分子等に固定化して設けておくことが好ましい。

本実施例によりＲＦＩＤタグとして機能する半導体装置を形成することができる。ＲＦＩＤタグの用途は広範にわたるが、例えば、紙幣、硬貨、有価証券類、無記名債券類、証書類（運転免許証や住民票等、図２８（Ａ）参照）、包装用容器類（包装紙やボトル等、図２８（Ｃ）参照）、記録媒体（ＤＶＤソフトやビデオテープ等、図２８（Ｂ）参照）、乗物類（自転車等、図２８（Ｄ）参照）、身の回り品（鞄や眼鏡等）、食品類、植物類、動物類、人体、衣類、生活用品類、電子機器等の商品や荷物の荷札（図２８（Ｅ）、図２８（Ｆ）参照）等の物品に設けて使用することができる。電子機器とは、液晶表示装置、ＥＬ表示装置、テレビジョン装置（単にテレビ、テレビ受像機、テレビジョン受像機とも呼ぶ）及び携帯電話等を指す。

本実施例の半導体装置２０は、プリント基板への実装、表面への貼着、埋め込み等により、物品に固定される。例えば、本なら紙に埋め込んだり、有機樹脂からなるパッケージなら当該有機樹脂に埋め込んだりして、各物品に固定される。本発明の半導体装置２０は、小型、薄型、軽量を実現するため、物品に固定した後も、その物品自体のデザイン性を損なうことがない。また、紙幣、硬貨、有価証券類、無記名債券類、証書類等に本発明の半導体装置２０を設けることにより、認証機能を設けることができ、この認証機能を活用すれば、偽造を防止することができる。また、包装用容器類、記録媒体、身の回り品、食品類、衣類、生活用品類、電子機器等に本発明の半導体装置を設けることにより、検品システム等のシステムの効率化を図ることができる。

次に、本発明の半導体装置を実装した電子機器の一態様について図２９を参照して説明する。ここで例示する電子機器は携帯電話機であり、筐体２７００、２７０６、パネル２７０１、ハウジング２７０２、プリント配線基板２７０３、操作ボタン２７０４、バッテリ２７０５を有する（図２９参照）。パネル２７０１はハウジング２７０２に脱着自在に組み込まれ、ハウジング２７０２はプリント配線基板２７０３に嵌着される。ハウジング２７０２はパネル２７０１が組み込まれる電子機器に合わせて、形状や寸法が適宜変更される。プリント配線基板２７０３には、パッケージングされた複数の半導体装置が実装されており、このうちの１つの半導体装置２７１０として、上記実施の形態及び実施例で示す半導体装置を用いることができる。プリント配線基板２７０３に実装される複数の半導体装置は、コントローラ、中央処理ユニット（ＣＰＵ、Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、メモリ、電源回路、音声処理回路、送受信回路等のいずれかの機能を有する。

パネル２７０１は、接続フィルム２７０８を介して、プリント配線基板２７０３と接続される。上記のパネル２７０１、ハウジング２７０２、プリント配線基板２７０３は、操作ボタン２７０４やバッテリ２７０５と共に、筐体２７００、２７０６の内部に収納される。パネル２７０１が含む画素領域２７０９は、筐体２７００に設けられた開口窓から視認できるように配置されている。パネル２７０１に実施例５及び６で示すような半導体装置を用いることができる。

上記の通り、本発明の半導体装置は、小型、薄型、軽量であることを特徴としており、上記特徴により、電子機器の筐体２７００、２７０６内部の限られた空間を有効に利用することができる。

なお、筐体２７００、２７０６は、携帯電話機の外観形状を一例として示したものであり、本実施例に係る電子機器は、その機能や用途に応じて様々な態様に変容しうる。

上記実施の形態や実施例に示される半導体装置を有する電子機器として、テレビジョン装置（単にテレビ、又はテレビジョン受信機ともよぶ）、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、携帯電話装置（単に携帯電話機、携帯電話ともよぶ）、ＰＤＡ等の携帯情報端末、携帯型ゲーム機、コンピュータ用のモニター、コンピュータ、カーオーディオ等の音響再生装置、家庭用ゲーム機等の記録媒体を備えた画像再生装置等が挙げられる。その具体例について、図３０を参照して説明する。

図３０（Ａ）に示す携帯情報端末は、本体９２０１、表示部９２０２等を含んでいる。表示部９２０２は、上記実施の形態、及び上記実施例で示す液晶表示装置や発光表示装置を用いることにより、薄型で軽量で携帯に便利な携帯情報端末を安価に提供することができる。

図３０（Ｂ）に示すデジタルビデオカメラは、表示部９７０１、表示部９７０２等を含んでいる。表示部９７０１は、上記実施の形態、及び上記実施例で示す液晶表示装置や発光表示装置を用いることにより、薄型で軽量で携帯に便利なデジタルビデオカメラを安価に提供することができる。

図３０（Ｃ）に示す携帯端末は、本体９１０１、表示部９１０２等を含んでいる。表示部９１０２は、上記実施の形態、及び上記実施例で示す液晶表示装置や発光表示装置を用いることにより、薄型で軽量で携帯に便利な携帯端末を安価に提供することができる。

図３０（Ｄ）に示す携帯型のテレビジョン装置は、本体９３０１、表示部９３０２等を含んでいる。表示部９３０２は、上記実施の形態、及び上記実施例で示す液晶表示装置や発光表示装置を用いることにより、薄型で軽量の携帯型のテレビジョン装置を安価に提供することができる。このようなテレビジョン装置は携帯電話などの携帯端末に搭載する小型のものから、持ち運びをすることができる中型のもの、また、大型のもの（例えば４０インチ以上）まで、幅広く適用することができる。

図３０（Ｅ）に示す携帯型のコンピュータは、本体９４０１、表示部９４０２等を含んでいる。表示部９４０２は、上記実施の形態、及び上記実施例で示す液晶表示装置や発光表示装置を用いることにより、薄型で軽量で携帯に便利な携帯型のコンピュータを安価に提供することができる。

図３０（Ｆ）に示すテレビジョン装置は、本体９５０１、表示部９５０２等を含んでいる。表示部９５０２は、上記実施の形態、及び上記実施例で示す液晶表示装置や発光表示装置を用いることにより、薄型で軽量のテレビジョン装置を安価に提供することができる。このため、壁掛けテレビジョン装置や電光掲示板として用いることができる。

本発明の半導体装置の作製工程を説明する断面図である。 本発明の半導体装置の作製工程を説明する断面図である。 本発明に適用可能な薄膜トランジスタの構造を説明する断面図である。 本発明の半導体装置の構造を説明する図である。 本発明の半導体装置の作製工程を説明する断面図である。 本発明の半導体装置の作製工程を説明する断面図である。 本発明の半導体装置の作製工程を説明する断面図である。 本発明の半導体装置の作製工程を説明する断面図である。 本発明の半導体装置の作製工程を説明する断面図である。 本発明の半導体装置の作製工程を説明する断面図である。 本発明の半導体装置の作製工程を説明する断面図である。 本発明の半導体装置の作製工程を説明する断面図である。 本発明に適用可能な記憶素子の構造を説明する断面図である。 本発明に適用可能な発光素子の構造を説明する断面図である。 本発明に適用可能な光電変換素子またはダイオードの構造を説明する断面図である。 本発明の半導体装置に適応可能な等価回路を説明する図である。 本発明に適用可能な電気泳動素子の構造を説明する断面図である。 本発明の半導体装置の構造を説明する断面図である。 本発明に適用可能なバックライトの構造を説明する断面図である。 本発明に適用可能なバックライトの構造を説明する断面図である。 本発明に適用可能なバックライトの構造を説明する断面図である。 本発明に適用可能なバックライトの構造を説明する断面図である。 本発明に適用可能なバックライトの構造を説明する断面図である。 本発明に適用可能なバックライトの構造を説明する断面図である。 本発明に適用可能なバックライトの構造を説明する断面図である。 本発明の半導体装置の構造を説明する断面図である。 本発明の半導体装置の構造を説明する上面図である。 本発明の半導体装置の構造を説明する上面図である。 本発明の半導体装置を有する電気機器を説明する斜視図である。 本発明の半導体装置を有する電気機器を説明する斜視図である。

Claims (9)

1. 透光性を有する基板上に光触媒層を形成し、
   前記光触媒層上に炭素を含む層を形成し、
   前記炭素を含む層上に素子形成層を形成し、
   前記透光性を有する基板側から前記光触媒層に光を照射することにより、前記光触媒層と前記炭素を含む層の界面において、前記透光性を有する基板から前記素子形成層を分離し、
   前記炭素を含む層は、炭素を含む無機化合物層または炭素の単体を含む層であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
2. 透光性を有する基板上に炭素を含む層を形成し、
   前記炭素を含む層上に光触媒層を形成し、
   前記光触媒層上に素子形成層を形成し、
   前記透光性を有する基板側から前記光触媒層に光を照射することにより、前記炭素を含む層と前記光触媒層の界面において、前記透光性を有する基板から前記素子形成層を分離し、
   前記炭素を含む層は、炭素を含む無機化合物層または炭素の単体を含む層であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
3. 請求項１において、
   前記透光性を有する基板から前記素子形成層を分離した後、前記炭素を含む層の表面に可撓性を有する基板を貼り付けることを特徴とする半導体装置の作製方法。
4. 請求項２において、
   前記透光性を有する基板から前記素子形成層を分離した後、前記光触媒層の表面に可撓性を有する基板を貼り付け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のいずれか一項において、
   前記光触媒層は、酸化チタン、酸化スズ、酸化タングステン、酸化亜鉛、酸化ビスマス、チタン酸塩、またはニオブ酸塩であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
6. 請求項１乃至５のいずれか一項において、
   前記炭素を含む無機化合物は、ダイヤモンドライクカーボン、または窒化炭素であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
7. 請求項１乃至５のいずれか一項において、
   前記炭素の単体は、グラファイトであることを特徴とする半導体装置の作製方法。
8. 請求項１乃至７のいずれか一項において、
   前記光触媒層に照射する前記光の波長は、前記光触媒層を活性化させる波長であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
9. 請求項１乃至８のいずれか一項において、
   前記素子形成層は、薄膜トランジスタ、ダイオード、抵抗、発光素子、液晶素子、または電気泳動素子を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。

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