JP5314842B2 - 半導体装置の作製方法 - Google Patents
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Description
本発明は、半導体素子を有する半導体装置の作製方法に関する。
従来、薄膜トランジスタ（以下、「ＴＦＴ」ともいう。）やＭＯＳトランジスタに代表される半導体素子によって構成される所謂アクティブマトリクス駆動方式の表示パネル、又は半導体集積回路は、フォトマスクを使った光露光工程（以下、フォトリソグラフィー工程と示す。）によりレジストマスクを形成し、各種薄膜を選択的にエッチングすることにより製造されている。
フォトリソグラフィー工程は、レジストを基板全面に塗布しプリベークを行った後、フォトマスクを介して紫外線等をレジストに照射して露光し、現像してレジストマスクを形成する。この後、該レジストマスクをマスクとして、半導体層や配線となるべき部分以外に存在する薄膜（半導体材料、絶縁体材料、又は導電体材料で形成される薄膜）をエッチング除去して、半導体層や配線を形成している。
また、本出願人は、４００μｍ以下の波長を有するレーザビームを用いて、線状のビームを透光性導電膜に照射し、開溝を形成する薄膜加工方法を特許文献１及び特許文献２に記載している。
特開昭６３−８４７８９号公報
特開平２−３１７号公報
しかしながら、フォトリソグラフィー技術が用いられるフォトマスクは微細な形状を有し、かつ形状の精度を高く要求されるために非常に高価である。さらに、半導体装置を作製するには高価なフォトマスクを複数枚用意する必要があり、コストの面で産業上、非常に大きな負担となる。
また、半導体装置の設計が変更になる際には、当然、変更になる加工パターンに合わせて新たにフォトマスクを用意する必要性が生じる。前述したように、フォトマスクは微細な形状を高精度で形成された造形物であるため、作製には相当の時間を要することになる。つまり、設計変更や設計不備に伴うフォトマスクの交換には、金銭的な負担だけでなく時間的な遅延リスクを背負うことにもなる。
また、レーザ発振器から射出されるレーザビームを光学系により一箇所もしくは複数箇所に集光し、レーザビームを照射することで開口部を形成する場合、レーザ発振器がもつポインティングスタビリティー等のばらつきの影響により、レーザビームが集光される位置が変動する問題がある。
また、従来のフォトリソグラフィー工程を用いて半導体膜をエッチングして、所望の形状の半導体層を形成する場合、半導体膜表面にレジストを塗布する。このとき、半導体膜表面がレジストに直接さらされるため、レジストに含まれる酸素、炭素、重金属元素等の不純物により、半導体膜が汚染されるという問題がある。この汚染により、半導体膜中に不純物元素が混入してしまい、半導体素子の特性が低下する。特に、ＴＦＴにおいては、トランジスタ特性のバラツキ及び低下の原因となるという問題がある。
そこで、本発明は、フォトマスクやレジストを使用することなく、薄膜加工を簡単な工程で精度良く行う方法を提示する。また、低コストで半導体装置を作製する方法を提案する。
本発明は、基板上に第１の層を形成し、第１の層上に光吸収層を形成し、光吸収層に選択的にレーザビームを照射する。光吸収層がレーザビームのエネルギーを吸収することで、光吸収層内における気体の放出、光吸収層の昇華または蒸発等により、光吸収層の一部が物理的に解離する。即ち、光吸収層の一部にレーザビームを照射し、当該照射領域の一部を除去する。残存する光吸収層をマスクとして用いて、第１の層をエッチングすることにより、従来のフォトリソグラフィー技術を用いずとも、第１の層を所望の場所及び形状に加工することができる。
また、電気光学素子を有するレーザ照射装置を用いて光吸収層に選択的にレーザビームを照射する。電気光学素子は、ＣＡＤ（計算支援設計）装置で設計されたデータにより選択的にレーザビームを照射する位置及び面積を制御することが可能である。このため、フォトマスクを用いずとも光吸収層に選択的にレーザビームを照射することができる。
本発明の一は、基板上に第１の層を形成し、第１の層上に光吸収層を形成し、光吸収層に選択的にレーザビームを照射し、レーザビームが照射された光吸収層の一部を除去して光吸収層の一部を露出し、露出された光吸収層及び第１の層をエッチングして、第２の層を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法である。
本発明の一は、基板上に第１の層を形成し、第１の層上に光吸収層を形成し、光吸収層に選択的にレーザビームを照射し、レーザビームが照射された光吸収層の一部を除去して第１の層の一部を露出し、露出された第１の層をエッチングして、第２の層を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法である。
また、本発明の一は、基板上に第１の層を形成し、第１の層上に光吸収層を形成し、光吸収層に選択的にレーザビームを照射し、レーザビームが照射された光吸収層の一部を除去して第１の膜厚の光吸収層及び第１の膜厚より薄い第２の膜厚の光吸収層を形成し、第１の膜厚の光吸収層をマスクとして、光吸収層及び第１の層をエッチングして、第２の層を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法である。
なお、上記第２の層はエッチングされた光吸収層及び第１の層の積層であってもよい。また、第２の層を形成した後、第２の層の光吸収層を除去してもよい。
また、上記エッチングはウェットエッチングまたはドライエッチングである。
また、レーザビームは、電気光学素子を有するレーザ照射装置から照射される。電気光学素子は、制御装置によってレーザビームを照射する領域及び面積を制御されている。また、レーザビームは矩形状または線状である。
なお、本発明において、表示装置とは、表示素子を用いたデバイス、即ち画像表示デバイスを指す。また、表示パネルにコネクター、例えばフレキシブルプリント配線（ＦＰＣ：Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）もしくはＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）テープもしくはＴＣＰ（Ｔａｐｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｐａｃｋａｇｅ）が取り付けられたモジュール、ＴＡＢテープやＴＣＰの先にプリント配線板が設けられたモジュール、または表示素子にＣＯＧ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）方式によりＩＣ（集積回路）やＣＰＵが直接実装されたモジュールも全て表示装置に含むものとする。
光吸収層にレーザビームを照射することで、光吸収層を自由に加工することができる。また、当該加工された光吸収層を、薄膜を加工するマスクとして用いることができる。
また、選択的にレーザビームの照射領域を制御できる電気光学素子を有するレーザ照射装置を用い、光吸収層にＣＡＤ（計算支援設計）装置で設計されたデータにより選択的にレーザビームを照射することができる。
このため、気光学素子により照射領域が制御されたレーザビームの照射により形成されたマスクとして機能する光吸収層を用いて、薄膜をエッチングすることにより、所定の場所に所望の形状を有する層を形成することが可能である。
また、線状レーザビーム、矩形状レーザビーム、面状レーザビーム、さらには任意の形状のビーム等、ビームスポットの面積の大きなレーザビームを光吸収層に照射することで、短時間で複数の領域にレーザビームを照射することが可能であるため、半導体装置を量産性高く作製することが可能である。
したがって、従来のフォトリソグラフィー技術で必要であったレジストやフォトマスクを用いずとも、薄膜を任意の形状に加工することができる。このため、フォトマスクを使用しないため、フォトマスク交換に要していた時間的損失の低減を図ることが可能となり、品種少量生産が可能になる。また、レジストおよびレジストの現像液を使用しないため、大量の薬液や水を必要としない。さらには、レジスト塗布による半導体膜への不純物元素の混入を避けつつ、半導体膜を加工することができる。以上のことから、従来のフォトリソグラフィー技術を用いたプロセスと比較して、工程の大幅な簡略化及びコストの低減が可能である。
このように、本発明を用いることによって、半導体装置の作製における薄膜加工を簡単な工程で精度良く行うことが可能である。また、低コストで、スループットや歩留まり高く半導体装置を作製することができる。
以下、発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら説明する。但し、本発明は多くの異なる態様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、本発明は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。また、各図面において共通の部分は同じ符号を付して詳しい説明を省略する。
（実施の形態１）
本実施の形態では、フォトリソグラフィー工程を経ずとも、レーザビームを用いて薄膜を加工するレーザ・アブレーション・パターニング・プロセス（ＬＡＰＰ（Ｌａｓｅｒ Ａｂｌａｔｉｏｎ Ｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ Ｐｒｏｃｅｓｓ））について、以下の実施の形態及び実施例に示す。図１、及び３は、基板上に選択的に任意の形状の層を形成する工程を示す断面図であり、図２、及び４は、レーザ照射装置の電気光学素子、及び図１、３の上面図である。
本実施の形態では、フォトリソグラフィー工程を経ずとも、レーザビームを用いて薄膜を加工するレーザ・アブレーション・パターニング・プロセス（ＬＡＰＰ（Ｌａｓｅｒ Ａｂｌａｔｉｏｎ Ｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ Ｐｒｏｃｅｓｓ））について、以下の実施の形態及び実施例に示す。図１、及び３は、基板上に選択的に任意の形状の層を形成する工程を示す断面図であり、図２、及び４は、レーザ照射装置の電気光学素子、及び図１、３の上面図である。
図１（Ａ）に示すように、基板１００の片側に下地膜として機能する第１の層１０１、第１の層１０１上に第２の層１０２、第２の層１０２上に光吸収層１０３を形成する。
基板１００としては、ガラス基板、プラスチック基板、金属基板、セラミック基板等を適宜用いることができる。また、プリント配線基板やＦＰＣを用いることができる。基板１００がガラス基板やプラスチック基板の場合、３２０ｍｍ×４００ｍｍ、３７０ｍｍ×４７０ｍｍ、５５０ｍｍ×６５０ｍｍ、６００ｍｍ×７２０ｍｍ、６８０ｍｍ×８８０ｍｍ、１０００ｍｍ×１２００ｍｍ、１１００ｍｍ×１２５０ｍｍ、１１５０ｍｍ×１３００ｍｍのような大面積基板を用いることができる。
下地膜として機能する第１の層１０１は必ずしも必須ではないが、後に第２の層をエッチングする際に、基板１００がエッチングされるのを防止する機能を有すため、設けることが好ましい。第１の層１０１は、適する材料を適宜用いて形成すればよい。代表的には、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。
第２の層１０２は、電極、画素電極、配線、アンテナ、半導体層、絶縁層、プラズマディスプレイの隔壁、蛍光体等の作製する部位に合わせて、導電材料、半導体材料、絶縁材料を適宜用いて形成すればよい。なお、第２の層１０２は単層でも積層でもよい。
光吸収層１０３としては、後に照射されるレーザビームを吸収する材料を用いて形成する。レーザビームを吸収する材料としては、後に照射されるレーザビームのエネルギーよりも小さなバンドギャップエネルギーを有する材料を用いて形成する。また、光吸収層１０３は、第２の層１０１の融点よりも低い沸点または昇華点を有する材料を用いることが好ましい。このような材料を用いることにより、第２の層１０１の溶融を避けつつ、レーザビームを吸収し、レーザビームのエネルギーを用いて光吸収層の一部を除去させることができる。
本実施の形態では、光吸収層１０３及び第２の層１０２のエッチング速度の差が大きいことが好ましい。代表的には、第２の層１０２のエッチング速度が光吸収層１０３のエッチング速度より速いことが好ましい。または、光吸収層１０３の膜厚に対して第２の層１０２の膜厚が薄いことが好ましい。この結果、レーザビームを照射してマスクとして機能する光吸収層を形成した後、第２の層をエッチングすることができる。
光吸収層としては、導電材料、半導体材料、絶縁物材料を適宜用いることができる。導電材料としては、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、銅（Ｃｕ）、クロム（Ｃｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、カドミウム（Ｃｄ）、亜鉛（Ｚｎ）、珪素（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、バリウム（Ｂａ）から選ばれた元素を用いることができる。また、該元素を主成分とする合金材料、窒素化合物等の単層または積層で形成することができる。また、酸化タングステンを含むインジウム酸化物（ＩＷＯ）、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物（ＩＷＺＯ）、酸化チタンを含むインジウム酸化物（ＩＴｉＯ）、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物（ＩＴＴｉＯ）インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、酸化ケイ素を添加したインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）などの透光性を有する導電性材料も用いることができる。
絶縁物材料としては、上記元素の酸素化合物、炭素化合物、若しくはハロゲン化合物の単層で形成することができる。また、これらの積層を用いることができる。代表的には、酸化亜鉛、窒化アルミニウム、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、窒化珪素（ＳｉＮ）、酸化珪素（ＳｉＯ２）、硫化水銀（ＨｇＳ）、塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ３）等がある。また、光を吸収することが可能な粒子が分散された絶縁膜、代表的にはシリコン微結晶が分散された酸化珪素膜を用いることができる。また、ポリイミド、ポリアミド、ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）、アクリルなどの有機樹脂を用いることができる。また、シロキサン、ポリシラザン等を用いることができる。また、色素が有機樹脂、シロキサン、ポリシラザン等に溶解または分散された絶縁層を用いることができる。
半導体材料としては、シリコン、ゲルマニウム等を用いることができる。また、非晶質半導体、非晶質状態と結晶状態とが混在したセミアモルファス半導体（ＳＡＳとも表記する）、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半導体、及び結晶性半導体膜から選ばれたいずれかの状態を有する膜を用いることができる。さらには、リン、ヒ素、ボロン等のアクセプター型元素又はドナー型元素が含まれていても良い。
さらに、光吸収層１０３としては、後に照射されるレーザビームを吸収し、且つレーザビームのエネルギーにより光吸収層内における気体の放出または光吸収層の昇華または蒸発等により光吸収層の一部または光吸収層に接する層の一部を物理的に解離させることが可能な材料を用いて形成することが好ましい。このような材料を用いることにより、容易に光吸収層を除去することができる。
レーザビームのエネルギーにより光吸収層内における気体を放出することが可能な光吸収層としては、水素及び希ガス元素の少なくとも一方が含まれる材料で形成される層がある。代表的には、水素を含む半導体層、希ガスまたは水素を含む導電層、希ガスまたは水素を含む絶縁層等がある。この場合、光吸収層内における気体の放出とともに、光吸収層の一部において物理的に解離が生じるため、容易に光吸収層を除去することができる。
レーザビームのエネルギーにより昇華することが可能な光吸収層としては、１００〜２０００℃程度の昇華点が低い材料が好ましい。または、融点が１５００〜３５００℃であり、且つ熱伝導率が０．１〜１００Ｗ／ｍＫである材料を用いることができる。昇華することが可能な光吸収層としては、１００〜２０００℃程度の昇華点が低い材料があり、その代表例としては、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、窒化珪素（ＳｉＮ）、硫化水銀（ＨｇＳ）、塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ３）等がある。沸点が１０００〜２７００℃であり、且つ熱伝導率が０．１〜１００Ｗ／ｍＫである材料としては、ゲルマニウム（Ｇｅ）、酸化珪素（ＳｉＯ２）、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）等がある。
光吸収層１０３の形成方法としては、塗布法、電界メッキ法、ＰＶＤ法（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、又はＣＶＤ法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）を用いる。
次に、光吸収層１０３にレーザビーム１０５を照射する。
レーザビーム１０５としては、光吸収層１０３に吸収されるエネルギーを有するものを適宜選択する。代表的には、紫外領域、可視領域、又は赤外領域のレーザビームを適宜選択して照射する。
ここで、本発明に用いるレーザ照射装置について、以下に示す。本発明で用いるレーザ照射装置は、レーザビームを照射する面積及び位置をＣＡＤ装置で設計されたデータを用いて制御することができる。このようなレーザ照射装置を用いることにより、フォトマスクを用いずとも選択的にレーザビームを照射することができる。
このようなレーザ照射装置の代表例を図９を用いて説明する。図９は本発明の製造装置の一例を示す斜視図である。射出されるレーザビームはレーザ発振器１００３（ＹＡＧレーザ装置、エキシマレーザ装置など）から出力され、ビーム形状を矩形状とするための第１の光学系１００４と、整形するための第２の光学系１００５と、平行光線にするための第３の光学系１００６とを通過し、反射ミラー１００７で光路を鉛直方向に曲げられる。その後、光吸収層１０３に照射されるレーザビームの面積及び位置を選択的に調節する電気光学素子１００８にレーザビームを通過させて被照射面にレーザビームを照射する。
レーザ発振器１００３としては、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザ、エキシマレーザ（ＫｒＦ、ＡｒＦ、ＫｒＦ、ＸｅＣｌ）などの気体レーザ、単結晶のＹＡＧ、ＹＶＯ４、フォルステライト（Ｍｇ２ＳｉＯ４）、ＹＡｌＯ３、ＧｄＶＯ４、若しくは多結晶（セラミック）のＹＡＧ、Ｙ２Ｏ３、ＹＶＯ４、ＹＡｌＯ３、ＧｄＶＯ４に、ドーパントとしてＮｄ、Ｙｂ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｔａのうち１種または複数種添加されているものを媒質とするレーザ、ＧａＮ、ＧａＡｓ、ＧａＡｌＡｓ、ＩｎＧａＡｓＰ等の半導体レーザ発振器、ガラスレーザ、ルビーレーザ、アレキサンドライトレーザ、Ｔｉ：サファイアレーザ、銅蒸気レーザまたは金蒸気レーザのうち一種または複数種から発振されるものを用いることができる。レーザ媒体が固体である固体レーザを用いると、メンテナンスフリーの状態を長く保てるという利点や、出力が比較的に安定している利点を有している。
また、レーザビーム１０５は、連続発振のレーザビームやパルス発振のレーザビームを適宜適用することができる。パルス発振のレーザビームにおいては、通常、数十Ｈｚ〜数ｋＨｚの周波数帯を用いるが、それよりも著しく高い１０ＭＨｚ以上の発振周波数、パルス幅をピコ秒台の周波数、或いはフェムト秒（１０−１５秒）台の周波数を有するパルス発振レーザを用いてもよい。特に、パルス幅を１フェムト秒〜１０ピコ秒で発振されるパルスレーザから射出されるレーザビームは、高強度のレーザビームが得られ、非線形光学効果（多光子吸収）が生じ、レーザビームのエネルギーよりも大きなバンドギャップエネルギーを有する光吸収層をもレーザビームのエネルギーにより除去することができる。
制御装置１０１６は、代表的にはコンピュータがあり、半導体装置の設計データを格納する記憶部（ＲＡＭ、ＲＯＭ等）や、ＣＰＵ等を含むマイクロプロセッサを有する。制御装置１０１６から、電気光学素子に半導体装置を設計するためのＣＡＤデータに基づく電気信号を入力することで、電気光学素子により基板に照射するレーザビームの位置及面積を制御する。例えば、被処理基板を固定したステージを移動させる場合、レーザ発振器の射出タイミングと、電気光学素子に入力する電気信号と、ステージの移動速度を同期させる。
電気光学素子１００８は、半導体装置の設計ＣＡＤデータに基づく電気信号を入力することで、光シャッターまたは光リフレクターとして機能し、可変のマスクとして機能する。光シャッターとなる電気光学素子に入力する電気信号を制御装置１０１６により変更することで、レーザビームの面積及び位置を変更することが可能である。即ち、薄膜の加工する面積及び位置を選択的に変更することができる。このため、レーザビームの形状を線状、矩形状、さらには任意の形状とすることができ、複雑な形状のレーザビームをも照射することができる。
電気光学素子１００８としては、選択的に光透過する面積を調節できる素子、例えば、液晶材料、エレクトロクロミック材料を有する素子がある。また選択的に光反射が調節できる素子、例えばデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤとも呼ぶ。）がある。ＤＭＤとは空間光変調器の一種であり、静電界作用などによって固定軸周りに回転するマイクロミラーと呼ばれる多数の小型ミラーがＳｉ等の半導体基板にマトリクス状に配置されたデバイスである。また、他の電気光学素子としては、電気光学効果により透過光を変調する光学素子であるＰＬＺＴ素子を用いることができる。なお、ＰＬＺＴ素子とは、鉛、ランタン、ジルコン、チタンを含む酸化物セラミックスで、それぞれの元素記号の頭文字からＰＬＺＴと呼ばれているデバイスである。ＰＬＺＴ素子は、透明なセラミックで光を透過するが、電圧をかけると光の偏光の向きを変えることができ、偏光子と組み合わせることによって光シャッターが構成される。ただし、電気光学素子１００８は、レーザビームを通過させても耐えうるデバイスを用いる。
電気光学素子１００８は、ビームが通過できる領域が被処理基板と同じとすることができる。電気光学素子において、ビームが通過できる領域が被処理基板と同じ場合、被処理基板と電気光学素子の位置合わせをしてそれぞれの位置を固定したままレーザビームを走査する。なお、この場合、１回の薄膜の加工において、電気光学素子に入力する電気信号は１回とする。
また、製造装置の小型化を図るために、電気光学素子を少なくとも矩形ビームが通過または反射できるような細長い矩形としてもよい。例えば、細長いＤＭＤを用いる場合、反射の角度を制御するマイクロミラーの個数を少なくすることができるため、変調速度を速くすることができる。また、細長い液晶を用いた電気光学素子を用いる場合にも、走査線や信号線が少なくなり駆動速度を速くすることができるので、同様の効果を得ることができる。また、電気光学素子を細長い矩形とした場合、１回の薄膜の加工において、電気光学素子に入力する電気信号を変更する回数は複数回とする。矩形ビームの走査に同期するように、電気光学素子に入力する電気信号を順次変更させることで、薄膜の加工が連続的に行われる。
また、照射面に照射されるレーザビームのスポットの形状は、矩形状または線状とすることが好ましく、具体的には、短辺が１ｍｍ〜５ｍｍ、且つ長辺が１０ｍｍ〜５０ｍｍの矩形状とすればよい。収差の少ないレーザビームのスポットとしたい場合には、５ｍｍ×５ｍｍ〜５０ｍｍ×５０ｍｍの正方形としてもよい。また、大面積基板を用いる場合には、処理時間を短縮するため、レーザビームのスポットの長辺を２０ｃｍ〜１００ｃｍとすることが好ましい。また、図９に示すレーザ発振器及び光学系を複数設置して大面積の基板を短時間に処理してもよい。具体的には、基板ステージの上方に複数の電気光学素子を設置して、それぞれに対応するレーザ発振器からレーザビームをそれぞれ照射して基板１枚における処理面積を分担してもよい。さらには、１ショットあたりの面積を上記大きさとし、その中で複雑なスポット形状のレーザビームが照射されるように電気光学素子を制御してもよい。例えば、配線の形状と同様のスポット形状を有するレーザビームを照射することもできる。
さらには、矩形状または線状のレーザビームを重ね合わせて複雑なスポット形状のレーザビームを用いてもよい。
また、基板を保持するステージに代えて、ガスを吹きつけて基板１００を浮上させる方法で基板を移動させてもよい。大面積の基板サイズとしては、５９０ｍｍ×６７０ｍｍ、６００ｍｍ×７２０ｍｍ、６５０ｍｍ×８３０ｍｍが製造ラインで使用されており、将来的には６８０ｍｍ×８８０ｍｍ、７３０ｍｍ×９２０ｍｍ、またはこれら以上のサイズが使用されることになると推測される。一辺が１ｍを越えるガラス基板を用いる場合には、基板の自重による撓みを軽減できる搬送方法、例えばガスを吹きつけて基板を浮上させる方法で基板を移動させることが好ましい。
また、横に置かれた基板を保持するステージに代えて、立っている基板を保持するホルダーを用いても良い。基板を立てながらレーザビームを照射することにより、飛散物を基板から除去することができる。
また、レーザ発振器１００３と、基板１００との間の光路上に複数の光学系を配置し、さらに微細な加工を行ってもよい。代表的には、基板より大きい電気光学素子及び縮小用の光学系を有するステッパー方式を用い縮小投影することで、レーザビームの面積及び位置を微細に加工することができる。また、ミラープロジェクジョン方式を用いた等倍投影をしてもよい。
また、制御装置に電気的に接続する位置アライメント手段を設置することが好ましい。照射位置のアライメントは、ＣＣＤカメラ等の撮像素子を設置し、撮像素子から得られるデータを基にレーザ照射を行うことで高精度に行うことができる。また、本製造装置で所望の位置にレーザビームを照射して位置マーカを形成することもできる。
また、レーザビームの照射によって粉塵が生じる場合、粉塵が被処理基板表面に付着しないようにするためのブロー手段、または粉塵のバキューム手段をさらに製造装置に設置することが好ましい。レーザビームを照射しながら、同時にブロー、または粉塵のバキュームを行うことで粉塵が基板表面に付着することを防止できる。
なお、図９は一例であり、レーザビームの光路に配置する各光学系や電気光学素子の位置関係は特に限定されない。例えば、レーザ発振器１００３を基板１００の上方に配置し、レーザ発振器１００３から射出するレーザビームが基板面に垂直な方向となるように配置すれば、反射ミラーを用いずともよい。また、各光学系は、集光レンズ、ビームエキスパンダ、ホモジナイザ、または偏光子などを用いればよく、これらを組み合わせてもよい。また、各光学系としてスリットを組み合わせてもよい。
被照射面上でレーザビームの照射領域を２次元的に、適宜、レーザビームまたは基板を走査させることによって、基板の広い面積に照射を行うことができる。ここでは、基板を保持している基板ステージ１００９をＸＹ方向に移動させる移動手段（図示しない）で走査を行う。
また、制御装置１０１６は、基板ステージ１００９をＸＹ方向に移動させる移動手段も制御できるように連動させることが好ましい。さらに、制御装置１０１６は、レーザ発振器１００３も制御できるように連動させることが好ましい。さらに、制御装置１０１６は、位置マーカを認識するための位置アライメント機構と連動させることが好ましい。
図１（Ａ）で示すようなレーザビーム１０５を照射させるための電気光学素子１００８の一部の上面図を図２（Ａ）に示す。ここでは、電気光学素子１００８を光シャッターとして機能するものを用いる形態を示す。図２（Ａ）に示す電気光学素子１００８において、レーザビームの遮光領域１１６ａ及びレーザビームの透過領域１１６ｂを設ける。
上記電気光学素子１００８を用いて、光吸収層１０３に選択的にレーザビーム１０５を照射する。レーザビーム１０５は、光吸収層１０３内における気体の放出や光吸収層の昇華または蒸発等に十分なエネルギー密度、代表的には、１μＪ／ｃｍ２〜１００Ｊ／ｃｍ２のエネルギー密度範囲内とすることができる。十分に高いエネルギー密度を持ったレーザビーム１０５が光吸収層１０３に吸収される。このとき、光吸収層１０３は吸収したレーザビームのエネルギーによって局所的に急激に加熱され昇華または蒸発する。この昇華または蒸発に伴う体積膨張により光吸収層１０４が物理的に解離され飛散する。以上により、図１（Ｂ）に示すように、第２の層１０２上に、エッチングされた光吸収層１１３を形成することができる。
この結果、図１（Ｂ）に示すように、光吸収層１０３の昇華または蒸発によりレーザビームが照射された光吸収層の一部が除去される。なお、図１（Ｂ）の上面図を図２（Ｂ）に示す。
レーザビーム１０５の照射は大気圧下、または減圧下で行うことができる。減圧下で行うと、光吸収層１０３を除去する場合に生じる飛散物の回収が容易となる。このため、飛散物が基板上に残存することを抑制することが可能である。
さらには、基板１００を加熱しながらレーザビームを光吸収層１０３に照射してもよい。この場合も光吸収層１０３の除去が容易となる。
以上の工程により、フォトリソグラフィー工程を用いずとも、レーザビームを光吸収層に照射することで、基板上に選択的に光吸収層の一部を用いてマスクを形成することができる。
次に、図１（Ｃ）に示すように、エッチングされた光吸収層１１３をマスクとして、第２の層１０２をエッチングして第２の層１１２を形成する。第２の層１０２のエッチング方法としては、ドライエッチング、ウェットエッチング等を適宜用いることができる。なお、図１（Ｃ）の上面図を図２（Ｃ）に示す。
次に、図１（Ｄ）に示すように、光吸収層１１３をエッチングして、第２の層１１２を露出してもよい。なお、図１（Ｄ）の上面図を図２（Ｄ）に示す。
以上の工程により、所定の場所に所定の形状の第２の層１１２を形成することができる。
以上の工程により、フォトマスク及びレジストを用いずとも、基板上に選択的に任意の形状の層を形成することができる。また、低コストで半導体装置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とは異なる工程により、所望の形状を有する層の形成する工程を、図３及び４を用いて説明する。本実施の形態では、実施の形態１と比較して、レーザビームによる光吸収層の除去工程が異なる。
本実施の形態では、実施の形態１とは異なる工程により、所望の形状を有する層の形成する工程を、図３及び４を用いて説明する。本実施の形態では、実施の形態１と比較して、レーザビームによる光吸収層の除去工程が異なる。
図３（Ａ）に示すように、実施の形態１と同様に、基板１００上に第１の層１０１を形成し、第１の層１０１上に第２の層１０２を形成し、第２の層１０２上に光吸収層１０３を形成する。
次に、実施の形態１に示すレーザ照射装置を用いて、光吸収層１０３にレーザビーム１０５を照射する。また、図３（Ａ）で示すようなレーザビーム１０５を照射させるための電気光学素子１００８の一部の上面図を図４（Ａ）に示す。
この結果、図３（Ｂ）に示すように、レーザビームが照射された光吸収層の一部が除去される。ここでは、光吸収層１０３は、レーザビーム１０５が照射された領域において、一部残存する。即ち、光吸収層１３３の断面構造においては、レーザビームが照射された領域１３３ａの膜厚をｄ１とし、レーザビームが照射されない領域１３３ｂの膜厚をｄ２とするとｄ１＜ｄ２、且つｄ１＞０である。
このため、図３（Ｂ）の上面図を図４（Ｂ）に示すが、実施の形態１と異なり、第２の層１０２は露出せず、光吸収層１３３のみが露出している。
次に、図３（Ｃ）に示すように、実施の形態１と同様に、光吸収層１１３の膜厚の厚い領域１３３ｂをマスクとして、光吸収層１３３及び第２の層１０２をエッチングする。この結果、第２の層１１２及び光吸収層１１３の積層を形成することができる。なお、図３（Ｃ）の上面図を図４（Ｃ）に示す。なお、図３（Ｄ）の上面図を図４（Ｄ）に示す。
また、実施の形態１と同様に、図３（Ｄ）に示すように、光吸収層１１３をエッチングして、第２の層１１２を露出してもよい。なお、図３（Ｄ）の上面図を図４（Ｄ）に示す。
以上の工程により、フォトマスク及びレジストを用いずとも、基板上に選択的に任意の形状の層を形成することができる。また、低コストで半導体装置を作製することができる。
（実施の形態３）
本実施の形態では、上記実施の形態１または２において、適応可能なエッチング工程について図５を用いて説明する。なお、ここでは実施の形態１を用いて説明するが、適宜実施の形態２に適用することができる。
本実施の形態では、上記実施の形態１または２において、適応可能なエッチング工程について図５を用いて説明する。なお、ここでは実施の形態１を用いて説明するが、適宜実施の形態２に適用することができる。
図５（Ａ）に示すように、実施の形態１と同様に、基板１００上に第１の層１０１を形成し、第１の層１０１上に第２の層１０２を形成し、第２の層１０２上に光吸収層１０３を形成する。
次に、光吸収層１０３にレーザビーム１０５を照射する。
この結果、図５（Ｂ）に示すように、レーザビーム１０５が照射された光吸収層が除去され、マスクとして機能する光吸収層１１３を形成することができる。
次に、図５（Ｃ）に示すように、エッチングされた光吸収層１１３をマスクとして、第２の層１０２をエッチングする。ここでは、第２の層１０２のエッチング方法としては、ウェットエッチングを行う。また、光吸収層１１３と第２の層１０２のエッチング速度の差が大きく、代表的には第２の層１０２のエッチング速度が速いことが好ましい。第２の層１０２が選択的に等方的にエッチングされる。この結果、側面が傾斜した第２の層１４２及び当該第２の層１４２上に光吸収層１１３を形成することができる。
また、実施の形態１と同様に、図５（Ｄ）に示すように、光吸収層１１３をエッチングして、第２の層１４２単層を形成してもよい。
以上の工程により側面が傾斜した層を形成することができる。このような層をトップゲート型薄膜トランジスタの半導体層や薄膜トランジスタや逆スタガ型薄膜トランジスタのゲート電極として用いることにより、半導体層またはゲート電極上に形成されるゲート絶縁膜の被覆率を高めることができる。この結果、半導体層及びゲート電極のリーク電流を低減することが可能であり、信頼性の高い半導体装置を作製することができる。
（実施の形態４）
本実施の形態では、実施の形態１を用いた半導体素子の作製方法について、図６及び１１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または３を用いることもできる。
本実施の形態では、実施の形態１を用いた半導体素子の作製方法について、図６及び１１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または３を用いることもできる。
ここでは、半導体素子として、逆スタガ型薄膜トランジスタを用いて説明する。なお、逆スタガ型薄膜トランジスタに限らず、順スタガ型薄膜トランジスタ、コプレナー型薄膜トランジスタ、トップゲート型薄膜トランジスタ、ダイオード、ＭＯＳトランジスタ等の半導体素子を作製することでもできる。
図６（Ａ）に示すように、基板１００上に下地膜として機能する第１の層１０１、後のゲート電極を形成する第２の層１０２、光吸収層１０３を形成する。
ここでは、基板１００としてガラス基板を用いる。第１の層１０１としてプラズマＣＶＤ法を用いて厚さ５０〜２００ｎｍの酸化窒化珪素層を形成し、第２の層１０２としてスパッタリング法を用いて厚さ５０〜５００ｎｍ、好ましくは１００〜２００ｎｍのタングステン層を形成し、光吸収層１０３として、スパッタリング法を用いて厚さ５０〜３００ｎｍ、好ましくは５０〜２５０ｎｍのクロム層を形成する。
次に、実施の形態１で示すレーザ照射装置を用いて光吸収層１０３にレーザビーム１０５を照射する。ここでは、レーザビーム１０５として、ＹＡＧの第４高調波（波長２６６ｎｍ）を用い、レーザビームの照射条件を、出力２Ｗ、周波数１５ｋＨｚ、パルス幅１０ナノ秒、一パルスの最大エネルギー１３０μＪとする。
光吸収層１０３にレーザビーム１０５を照射することで、図６（Ｂ）に示すように、光吸収層１０３の一部を除去し、マスクとして機能する光吸収層１６２を形成する。
次に、図６（Ｃ）に示すように、マスクとして機能する光吸収層１６２及びを用いて第２の層１０２をエッチングして、第２の層１６１を形成する。ここでは、ドライエッチングにより第２の層１０２をエッチングする。
次に、図６（Ｄ）に示すように、光吸収層１６２をマスクとして機能させ、第２の層１６１をウェットエッチングして、側面が傾斜している第２の層１６４を形成する。ここでは、選択的に第２の層１０２をエッチングするエッチャントを用いてウェットエッチングすることが好ましい。この後、マスクとして機能する光吸収層１６２を除去する。
次に、図６（Ｅ）に示すように、ゲート電極として機能する第２の層１６４上にゲート絶縁膜として機能する絶縁層１６５を形成し、その上に半導体層１６６を形成し、その上に導電性を有する半導体層１６７を形成し、その上に光吸収層１６８を形成する。
半導体層１６６としては、非晶質半導体、非晶質状態と結晶状態とが混在したセミアモルファス半導体（ＳＡＳとも表記する）、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半導体、及び結晶性半導体膜から選ばれたいずれかの状態を有する膜を用いることができる。
導電性を有する半導体層１６７としては、リン、ヒ素、ボロン等のアクセプター型元素又はドナー型元素が含まれている半導体層である。
ここでは、ゲート絶縁膜として機能する絶縁層１６５として、プラズマＣＶＤ法を用いて１０〜５０ｎｍの酸化窒化珪素層を形成し、半導体層１６６としてプラズマＣＶＤ法を用いて厚さ５０〜１５０ｎｍの非晶質珪素層を形成し、導電性を有する半導体層１６７としてプラズマＣＶＤ法を用いて厚さ５０〜１５０ｎｍのリンがドープされた非晶質珪素層を形成し、光吸収層１６８としてスパッタリング法を用いて厚さ５０〜３００ｎｍ、好ましくは５０〜２５０ｎｍのクロム層を形成する。
次に、実施の形態１で示すレーザ照射装置を用いて光吸収層１６８にレーザビーム１７０を照射する。この結果、図６（Ｆ）に示すように、マスクとして機能する光吸収層１７１を形成する。
次に、光吸収層１７１をマスクとして用いて、導電性を有する半導体層１６７及び半導体層１６６をエッチングする。ここでは、ドライエッチングを用いて導電性を有する半導体層１６７及び半導体層１６６をエッチングする。この結果、図７（Ａ）に示すように、エッチングされた半導体層１７４及び導電性を有する半導体層１７５を形成することができる。なお、半導体層１７４及び導電性を有する半導体層１７５はフォトリソグラフィー工程を用いて形成してもよい。
次に、実施の形態１で示すレーザ照射装置を用いて光吸収層１７１にレーザビーム１７８を照射して、光吸収層１７１の一部を除去する。この結果、図７（Ｂ）で示すような、マスクとして機能する光吸収層１７９を形成する。
次に、光吸収層１７９をマスクとして用いて半導体層１７４及び導電性を有する半導体層１７５をエッチングする。この結果、図７（Ｃ）に示すように、導電性を有する半導体層１７５を分断しコンタクト層として機能する導電性を有する半導体層１８２を形成することができる。このとき、半導体層１７５も若干エッチングされる。チャネル部が若干エッチングされた半導体層を半導体層１８１と示す。なお、半導体層１８１はチャネル領域として機能する。なお、半導体層１８１及び導電性を有する半導体層１８２はフォトリソグラフィー工程を用いて形成してもよい。
次に、図７（Ｄ）に示すように、光吸収層１７９を除去した後、ゲート絶縁膜として機能する絶縁層１６５、コンタクト層として機能する導電性を有する半導体層１８２、チャネル領域として機能する半導体層１８１、及び光吸収層１７９上に絶縁層１８３を形成する。
ここでは、絶縁層１８３としては、組成物を塗布し焼成してポリイミドで形成する。
次に、実施の形態１で示すレーザ照射装置を用いて絶縁層１８３及び光吸収層１７９にレーザビーム１８４を照射する。この結果、図７（Ｅ）に示すように、絶縁層１８３及び光吸収層１７９の一部を除去して開口部を形成する。開口部においては、光吸収層１７９、導電性を有する半導体層１８２、または半導体層１８１のいずれか一つ以上が露出する。なお、絶縁層１８３に形成する開口部はフォトリソグラフィー工程を用いて形成してもよい。
次に、開口部に配線１８６を形成する。配線１８６の形成方法としては、ゲート電極として機能する第２の層１６４と同様に形成することができる。また、調整された組成物の液滴を微細な孔から吐出して所定の形状の層を形成する液滴吐出法を用いて形成してもよい。また、印刷法を用いて形成してもよい。また、ＣＶＤ法、ＰＶＤ法、塗布法等により基板上に導電層を形成した後、フォトリソグラフィー工程により選択的に導電層をエッチングして形成してもよい。ここでは、液滴吐出法を用いて銀を主成分とする配線を形成する。
以上の工程により、薄膜トランジスタを形成することができる。
（実施の形態５）
本実施の形態では、実施の形態４と比較して配線が層間絶縁膜を介さずに薄膜トランジスタに接する構造の薄膜トランジスタについて、図８を用いて示す。
本実施の形態では、実施の形態４と比較して配線が層間絶縁膜を介さずに薄膜トランジスタに接する構造の薄膜トランジスタについて、図８を用いて示す。
実施の形態４と同様の工程により、図８（Ａ）に示すように、基板１００上に第１の層１０１、ゲート電極として機能する第２の層１６４、ゲート絶縁膜として機能する絶縁層１６５、半導体層１７４、導電性を有する半導体層１７５、光吸収層１７６を形成する。
次に、半導体層１７４、導電性を有する半導体層１７５、及び光吸収層１７６上に、導電層１９１、光吸収層１９２を形成する。ここでは、導電層１９１として、スパッタリング法により厚さ５００〜１０００ｎｍのアルミニウム層を形成し、光吸収層１９２としては厚さ５〜５０ｎｍ、好ましくは１０〜４０ｎｍのクロム層を形成する。なお、光吸収層１９２は必ずしも設ける必要はなく、導電層１９１がレーザビームの照射により除去され難い場合にのみ設ければよい。光吸収層１９２を設けることにより、マスクとして機能する光吸収層１９５を容易に形成することができる。
次に、実施の形態１で示すレーザ照射装置を用いて光吸収層１９２にレーザビーム１９４を照射して、光吸収層１９２の一部を除去して、図８（Ｂ）に示すように、マスクとして機能する光吸収層１９５を形成する。
次に、光吸収層１９５をマスクとして用いて、導電層１９１及び光吸収層１７６をエッチングする。ここでは、ドライエッチングで導電層１９１及び光吸収層１７６をエッチングする。この結果、図８（Ｃ）に示すような、配線１９７及び光吸収層１９８を形成する。
次に、図８（Ｄ）に示すように、マスクとして機能する光吸収層１９８を除去する。なお、配線１９７はフォトリソグラフィー工程を用いて形成してもよい。
次に、配線１９７をマスクとして用いて導電性を有する半導体層１７５及び半導体層１７４をエッチングする。この結果、図８（Ｅ）に示すような、コンタクト層として機能する導電性を有する半導体層１９９、チャネル領域として機能する半導体層２００を形成する。
以上の工程により、薄膜トランジスタ１１８８を形成することができる。
本実施例では、半導体装置として液晶表示パネルを形成する。また、図１０においては、液晶表示パネルの一画素の断面図を示して、以下説明する。
図１０（Ａ）に示すように、基板１００上に実施の形態５で示す薄膜トランジスタ１１８８、及び薄膜トランジスタ１１８８覆う絶縁層１１９０を形成する。ここでは塗布法により組成物を塗布し焼成してポリイミドで形成される絶縁層１１９０を形成する。なお、ここでは、薄膜トランジスタ１１８８として実施の形態５で示す薄膜トランジスタを用いたが、実施の形態４で示す薄膜トランジスタや、コプレナー型の薄膜トランジスタ、トップゲート型の薄膜トランジスタを適宜用いることができる。
次に、絶縁層１１９０の一部にレーザビームを照射して開口部を設け、開口部を有する絶縁層１１９１を形成する。この後、配線１９７の表面に形成される酸化物を除去してもよい。
次に、図１０（Ｂ）に示すように、開口部及び絶縁層１１９０の表面に配線１９７に接続する導電層１１９２を形成する。なお、導電層１１９２は画素電極として機能する。ここでは、実施の形態１で示す手法によりＩＴＯを用いて導電層１１９２を形成する。透光性を有する導電層１１９２を形成することで後に透過型発光表示パネルを作製することができる。また、導電層１１９２として、Ａｇ（銀）、Ａｕ（金）、Ｃｕ（銅）、Ｗ（タングステン）、Ａｌ（アルミニウム）等の反射性を有する導電層を形成することで、後に反射型発光表示パネルを作製することができる。さらには、上記透光性を有する導電層及び反射性を有する導電層を一画素ごとに形成することで、半透過型表示パネルを作製することができる。
なお、図１０（Ｂ）に示すように、配線１９７の表面において配線１９７及び導電層１１９２が接するように開口部を形成することができる。
また、図１０（Ｃ）に示すように、導電性を有する半導体層１９９の表面で導電性を有する半導体層１９９及び導電性を有する半導体層１９９が接するように開口部を形成することができる。
以上の工程により、アクティブマトリクス基板を形成することができる。
次に、印刷法やスピンコート法により、絶縁膜を成膜し、ラビングを行って配向膜１１９３を形成する。なお、配向膜１１９３は、斜方蒸着法により形成することもできる。
次に、配向膜１２６４、第２の画素電極（対向電極）１２６３、及び着色層１２６２が設けられた対向基板１２６１において、画素部の周辺の領域に液滴吐出法により閉ループ状のシール材（図示しない。）を形成する。シール材には、フィラーが混入されていてもよく、さらに、対向基板１２６１にはカラーフィルタや遮蔽膜（ブラックマトリクス）などが形成されていても良い。
次に、ディスペンサ式（滴下式）により、シール材で形成された閉ループ内側に、液晶材料を滴下したのち、真空中で、対向基板とアクティブマトリクス基板とを貼り合わせ、紫外線硬化を行って、液晶材料が充填された液晶層１２６５を形成する。なお、液晶層１２６５を形成する方法として、ディスペンサ式（滴下式）の代わりに、対向基板を貼り合わせてから毛細管現象を用いて液晶材料を注入するディップ式（汲み上げ式）を用いることができる。
この後、走査線、信号線の接続端子部に、接続導電層を介して配線基板、代表的にはＦＰＣを貼り付ける。以上の工程により、液晶表示パネルを形成することができる。
なお、本実施の形態ではＴＮ型の液晶パネルについて示しているが、上記のプロセスは他の方式の液晶パネルに対しても同様に適用することができる。例えば、ガラス基板と平行に電界を印加して液晶を配向させる横電界方式の液晶パネルに本実施の形態を適用することができる。また、ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）方式の液晶パネルに本実施の形態を適用することができる。
図１１と図１２は、ＶＡ型液晶パネルの画素構造を示している。図１１は平面図であり、図中に示す切断線Ｉ−Ｊに対応する断面構造を図１２に表している。以下の説明ではこの両図を参照して説明する。
この画素構造は、一つの画素に複数の画素電極が有り、それぞれの画素電極にＴＦＴが接続されている。各ＴＦＴは、異なるゲート信号で駆動されるように構成されている。すなわち、マルチドメイン設計された画素において、個々の画素電極に印加する信号を、独立して制御する構成を有している。
画素電極層１６２４は開口（コンタクトホール）１６２３により、配線層１６１８でＴＦＴ１６２８と接続している。また、画素電極層１６２６は開口（コンタクトホール）１６２７により、配線層１６１９でＴＦＴ１６２９と接続している。ＴＦＴ１６２８のゲート配線層１６０２と、ＴＦＴ１６２９のゲート電極層１６０３には、異なるゲート信号を与えることができるように分離されている。一方、データ線として機能する配線層１６１６は、ＴＦＴ１６２８とＴＦＴ１６２９で共通に用いられている。
画素電極層１６２４と画素電極層１６２６は、上記実施の形態と同様に作製することができる。
画素電極層１６２４と画素電極層１６２６の形状は異なっており、スリット１６２５によって分離されている。Ｖ字型に広がる画素電極層１６２４の外側を囲むように画素電極層１６２６が形成されている。画素電極層１６２４と画素電極層１６２６に印加する電圧のタイミングを、ＴＦＴ１６２８及びＴＦＴ１６２９により異ならせることで、液晶の配向を制御している。対向基板１６０１には、遮光膜１６３２、着色層１６３６、対向電極層１６４０が形成されている。また、着色層１６３６と対向電極層１６４０の間には平坦化膜１６３７が形成され、液晶の配向乱れを防いでいる。図１３に対向基板側の構造を示す。対向電極層１６４０は異なる画素間で共通化されている電極であるが、スリット１６４１が形成されている。このスリット１６４１と、画素電極層１６２４及び画素電極層１６２６側のスリット１６２５とを交互に咬み合うように配置することで、斜め電界が効果的に発生させて液晶の配向を制御することができる。これにより、液晶が配向する方向を場所によって異ならせることができ、視野角を広げている。
本実施例は、上記の実施の形態と適宜自由に組み合わせることができる。
なお、静電破壊防止のための保護回路、代表的にはダイオードなどを、接続端子とソース配線（ゲート配線）の間または画素部に設けてもよい。この場合、上記したＴＦＴと同様の工程で作製し、画素部のゲート配線層とダイオードのドレイン又はソース配線層とを接続することにより、静電破壊を防止することができる。
本発明により、表示装置を構成する配線等の構成物を、所望の形状で形成できる。また複雑なフォトリソグラフィー工程を用いずとも、簡略化された工程で液晶表示装置を作製することができるので、材料のロスが少なく、コストダウンも達成できる。よって高性能、高信頼性の液晶表示装置を歩留まりよく作製することができる。
本実施例では、半導体装置として発光表示パネルを形成する。さらに、図１４においては、発光表示パネルの一画素を示して、以下説明する。
実施例１と同様に、図１４（Ａ）に示すように、基板１００上に実施の形態５で示す薄膜トランジスタ１１８８、及び薄膜トランジスタ１１８８を覆い、且つ開口部を有する絶縁層１１９１を形成する。
次に、図１４（Ｂ）に示すように、実施例１と同様に配線１９７に接続する第１の導電層２０１を形成する。なお、第１の導電層２０１は画素電極として機能する。
次に、図１４（Ｃ）に示すように、画素電極として機能する第１の導電層２０１の端部を覆う絶縁層２０２を形成する。このような絶縁層としては、絶縁層１１９１及び第１の導電層２０１上に図示しない絶縁層を形成し、第１の導電層２０１上の絶縁層を除去することで形成することができる。
次に、第１の導電層２０１の露出部及び絶縁層２０２の一部に発光物質を有する層１２０３を形成し、その上に画素電極として機能する第２の導電層２０４を形成する。以上の工程により第１の導電層２０１、発光物質を有する層１２０３、及び第２の導電層２０４で構成される発光素子１２０５を形成することができる。
ここで、発光素子１２０５の構造について説明する。
発光物質を含む層１２０３に、有機化合物を用いた発光機能を担う層（以下、発光層３４３と示す。）を形成することで、発光素子１２０５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，Ｃ２］（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，Ｃ２｝（ピコリナト）イリジウム（略称：Ｉｒ（ＣＦ３ｐｐｙ）２（ｐｉｃ））、トリス（２−フェニルピリジナト−Ｎ，Ｃ２）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，Ｃ２）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，Ｃ３］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，Ｃ２）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，Ｃ３］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１５（Ａ）に示すように、第１の導電層２０１上に正孔注入材料で形成される正孔注入層３４１、正孔輸送性材料で形成される正孔輸送層３４２、発光性の有機化合物で形成される発光層３４３、電子輸送性材料で形成される電子輸送層３４４、電子注入性材料で形成される電子注入層３４５により形成された発光材料を含む層３１８、及び第２の第２の導電層２０４で発光素子１２０５を形成してもよい。
正孔輸送性材料は、フタロシアニン（略称：Ｈ２Ｐｃ）、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、ＮＰＢ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１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する物質である。
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（ＭｏＯｘ）、酸化バナジウム（ＶＯｘ）、酸化ニッケル（ＮｉＯｘ）などの無機半導体の薄膜や、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）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、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ３）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ３）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］−キノリナト）ベリリウム（略称：ＢｅＢｑ２）、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１０−６ｃｍ２／Ｖｓ以上の電子移動度を有する物質である。
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、ＣａＦ２のようなアルカリ土類ハロゲン化物、Ｌｉ２Ｏ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１５（Ｂ）に示すように、第１の導電層２０１、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３４６、発光性の有機化合物で形成される発光層３４３、及び発光性の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３４７により形成された発光材料を含む層３１８、並びに第２の第２の導電層２０４で発光素子１２０５を形成してもよい。
発光性の有機化合物、及び発光性の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３４６は、有機化合物として、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、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。
発光性の有機化合物、及び発光性の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３４７は、有機化合物として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、有機化合物から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。
発光性の有機化合物及び無機化合物で形成される電子輸送層３４７又は正孔輸送層３４６は、電子注入・輸送特性が優れているため、第１の導電層２０１、第２の第２の導電層２０４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、発光物質を含む層１２０３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３４９という。）を有することで、発光素子１２０５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発光物質を含む層を有し、後者は、発光材料の薄膜からなる発光物質を含む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。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。
本実施の形態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、逆ミセル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。
無機ＥＬ素子の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（Ｙ２Ｓ３）、硫化ガリウム（Ｇａ２Ｓ３）、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（Ｙ２Ｏ３）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（ＣａＧａ２Ｓ４）、硫化ストロンチウム−ガリウム（ＳｒＧａ２Ｓ４）、硫化バリウム−ガリウム（ＢａＧａ２Ｓ４）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（Ａｌ２Ｓ３）等を用いることができる。また、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（Ｃｕ２Ｓ）、硫化銀（Ａｇ２Ｓ）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。
図１５（Ｃ）は、発光物質を含む層１２０３が第１の絶縁層、発光層３４９、及び第２の絶縁層３５０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３４９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３４８及び第２の絶縁層３５０は、特に限定されることはないが、絶縁耐性が高く、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（ＳｉＯ２）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）、窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）等やこれらの混合膜又は２種以上の積層を用いることができる。第１の絶縁層３４８及び第２の絶縁層３５０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３４９と絶縁層３４８、３５０、又は発光層３４９と第１の導電層２０１、３１９の間にバッファ層を設けても良い。このバッファ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等、又はＣｕＳ、Ｃｕ２Ｓ、又はハロゲン化アルカリであるＬｉＦ、ＣａＦ２、ＢａＦ２、ＭｇＦ２等を用いることができる。
また、図１５（Ｄ）に示すように、発光物質を含む層１２０３が発光層３４９及び第１の絶縁層３４８で構成されてもよい。この場合、図１５（Ｄ）においては、第１の絶縁層３４８は第２の第２の導電層２０４及び発光層３４９の間に設けられている形態を示す。なお、第１の絶縁層３４８は第１の導電層２０１及び発光層３４９の間に設けられていてもよい。
さらには、発光物質を含む層１２０３が、発光層３４９のみで構成されてもよい。即ち、第１の導電層２０１、発光物質を含む層１２０３、第２の第２の導電層２０４で発光素子１２０５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発光物質を含む層を形成する。粒子状に加工する。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、粒状の発光材料を分散した状態で固定し、発光物質を含む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、バインダによって発光物質を含む層中に均一に分散し固定される。
分散型無機ＥＬの場合、発光物質を含む層の形成方法は、選択的に発光物質を含む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発光物質を含む層において、発光材料の割合は５０ｗｔ％以上８０ｗｔ％以下とするよい。
図１５（Ｅ）における素子は、第１の導電層２０１、発光物質を含む層１２０３、第２の第２の導電層２０４を有し、発光物質を含む層１２０３が、発光材料３５２がバインダ３５１に分散された発光層及び絶縁層３４８で構成される。なお、絶縁層３４８は、図１５（Ｅ）においては、第２の第２の導電層２０４に接する構造となっているが、第１の導電層２０１に接する構造でもよい。また、素子は、第１の導電層２０１及び第２の第２の導電層２０４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２０１及び第２の第２の導電層２０４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の絶縁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。有機絶縁材料としては、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、芳香族炭化水素）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（ＢａＴｉＯ３）やチタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）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絶縁材料としては、酸化珪素（ＳｉＯｘ）、窒化珪素（ＳｉＮｘ）、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（Ａｌ２Ｏ３）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、ＢａＴｉＯ３、ＳｒＴｉＯ３、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）、ニオブ酸カリウム（ＫＮｂＯ３）、ニオブ酸鉛（ＰｂＮｂＯ３）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、タンタル酸バリウム（ＢａＴａ２Ｏ６）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、ＺｎＳその他の無機絶縁性材料を含む物質から選ばれた材料で形成することができる。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発光物質を含む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、発光物質を含む層を狭持する一対の電極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。
ここでは、赤色を表示する発光素子として、第１の画素電極として機能する第１の導電層２０１として膜厚１２５ｎｍの酸化珪素を含むＩＴＯ層を形成する。また、発光物質を含む層１２０３として、ＤＮＴＰＤを５０ｎｍ、ＮＰＢを１０ｎｍ、ビス［２，３−ビス（４−フルオロフェニル）キノキサリナト］イリジウム（アセチルアセトナト）（略称：Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）２（ａｃａｃ））が添加されたＮＰＢを３０ｎｍ、Ａｌｑ３を３０ｎｍ、Ａｌｑ３を３０ｎｍ、及びＬｉＦを１ｎｍ積層して形成する。第２の画素電極として機能する第２の導電層１２０４として、膜厚２００ｎｍのＡｌ層を形成する。
また、緑色を表示する発光素子として、第１の画素電極として機能する第１の導電層２０１として膜厚１２５ｎｍの酸化珪素を含むＩＴＯ層を形成する。また、発光物質を含む層１２０３として、ＤＮＴＰＤを５０ｎｍ、ＮＰＢを１０ｎｍ、クマリン５４５Ｔ（Ｃ５４５Ｔ）が添加されたＡｌｑ３を４０ｎｍ、Ａｌｑ３を３０ｎｍ、及びＬｉＦを１ｎｍ積層して形成する。第２の画素電極として機能する第２の導電層１２０４として、膜厚２００ｎｍのＡｌ層を形成する。
また、青色を表示する発光素子として、第１の画素電極として機能する第１の導電層２０１として膜厚１２５ｎｍの酸化珪素を含むＩＴＯ層を形成する。また、発光物質を含む層１２０３として、ＤＮＴＰＤを５０ｎｍ、ＮＰＢを１０ｎｍ、２，５，８，１１−テトラ（ｔｅｒｔ−ブチル）ペリレン（略称：ＴＢＰ）が添加された、９−［４−（Ｎ−カルバゾリル）］フェニル−１０−フェニルアントラセン（略称：ＣｚＰＡ：）を３０ｎｍ、Ａｌｑ３を３０ｎｍ、及びＬｉＦを１ｎｍ積層して形成する。第２の画素電極として機能する第２の導電層１２０４として、膜厚２００ｎｍのＡｌ層を形成する。
次に、第２の導電層２０４上に保護膜を形成することが好ましい。
この後、走査線、信号線の接続端子部に、接続導電層を介して配線基板、代表的にはＦＰＣを貼り付ける。以上の工程により、発光表示パネルを形成することができる。
なお、静電破壊防止のための保護回路、代表的にはダイオードなどを、接続端子とソース配線（ゲート配線）の間または画素部に設けてもよい。
ここで、図１５（Ａ）及び（Ｂ）で示す発光素子を有する発光表示パネルにおいて、基板１００側に放射する場合、つまり下方放射を行う場合について、図１６（Ａ）を用いて説明する。この場合、薄膜トランジスタ１１８８に電気的に接続するように、配線１９７に接して、透光性を有する導電層４８４、発光物質を含む層４８５、遮光性または反射性を有する導電層４８６が順に積層される。光が透過する基板１００は少なくとも可視領域の光に対して透光性を有する必要がある。
次に、基板１００と反対側に放射する場合、つまり上方放射を行う場合について、図１６（Ｂ）を用いて説明する。薄膜トランジスタ１１８８は、前述した薄膜トランジスタの同様に形成することができる。薄膜トランジスタ１１８８に電気的に接続する配線１９７が遮光性または反射性を有する導電層４６３と接し、電気的に接続する。遮光性または反射性を有する導電層４６３、発光物質を含む層４６４、透光性を有する導電層４６５が順に積層される。導電層４６３は遮光性または反射性を有する金属層であり、発光素子から放射される光を矢印の上面に反射する。なお、遮光性または反射性を有する導電層４６３上に透光性を有する導電層を形成してもよい。発光素子から放出する光は透光性を有する導電層４６５を透過して放出されるので、透光性を有する導電層４６５は、少なくとも可視領域において透光性を有する材料で形成する。
次に、光が基板１００側とその反対側の両側に放射する場合、つまり両方放射を行う場合について、図１６（Ｃ）を用いて説明する。薄膜トランジスタ１１８８の半導体層に電気的に接続する配線１９７に、第１の透光性を有する導電層４７２が電気的に接続している。第１の透光性を有する導電層４７２、発光物質を含む層４７３、第２の透光性を有する導電層４７４が順に積層される。このとき、第１の透光性を有する導電層４７２と第２の透光性を有する導電層４７４のどちらも少なくとも可視領域において透光性を有する材料、又は光を透過できる厚さで形成すると、両方放射が実現する。この場合、光が透過する絶縁層や基板１００も少なくとも可視領域の光に対して透光性を有する必要がある。
ここで、図１５（Ａ）及び（Ｂ）で示す発光素子を有する発光表示パネルの画素回路、及びその動作構成について、図１７を用いて説明する。発光表示パネルの動作構成は、ビデオ信号がデジタルの表示装置において、画素に入力されるビデオ信号が電圧で規定されるのものと、電流で規定されるものとがある。ビデオ信号が電圧によって規定されるものには、発光素子に印加される電圧が一定のもの（ＣＶＣＶ）と、発光素子に印加される電流が一定のもの（ＣＶＣＣ）とがある。また、ビデオ信号が電流によって規定されるものには、発光素子に印加される電圧が一定のもの（ＣＣＣＶ）と、発光素子に印加される電流が一定のもの（ＣＣＣＣ）とがある。本実施例では、ＣＶＣＶ動作をする画素を図１７（Ａ）及び（Ｂ）用いて説明する。また、ＣＶＣＣ動作をする画素を図１７（Ｃ）を用いて説明する。
図１７（Ａ）及び（Ｂ）に示す画素は、列方向に信号線３７１０及び電源線３７１１、行方向に走査線３７１４が配置される。また、スイッチング用ＴＦＴ３７０１、駆動用ＴＦＴ３７０３、容量素子３７０２及び発光素子３７０５を有する。
なお、スイッチング用ＴＦＴ３７０１及び駆動用ＴＦＴ３７０３は、オンしているときは線形領域で動作する。また駆動用ＴＦＴ３７０３は発光素子３７０５に電圧を印加するか否かを制御する役目を有する。両ＴＦＴは同じ導電型を有していると作製工程上好ましい。また駆動用ＴＦＴ３７０３には、エンハンスメント型だけでなく、ディプリーション型のＴＦＴを用いてもよい。また、駆動用ＴＦＴ３７０３のチャネル幅Ｗとチャネルと長Ｌの比（Ｗ／Ｌ）は、ＴＦＴの移動度にもよるが１〜１０００であることが好ましい。Ｗ／Ｌが大きいほど、ＴＦＴの電気特性が向上する。
図１７（Ａ）、（Ｂ）に示す画素において、スイッチング用ＴＦＴ３７０１は、画素に対するビデオ信号の入力を制御するものであり、スイッチング用ＴＦＴ３７０１がオンとなると、画素内にビデオ信号が入力される。すると、容量素子３７０２にそのビデオ信号の電圧が保持される。
図１７（Ａ）において、電源線３７１１がＶｓｓで発光素子３７０５の対向電極がＶｄｄの場合、発光素子の対向電極は陽極であり、駆動用ＴＦＴ３７０３に接続される電極は陰極である。この場合、駆動用ＴＦＴ３７０３の特性バラツキによる輝度ムラを抑制することが可能である。
図１７（Ａ）において、電源線３７１１がＶｄｄで発光素子３７０５の対向電極がＶｓｓの場合、発光素子の対向電極は陰極であり、駆動用ＴＦＴ３７０３に接続される電極は陽極である。この場合、Ｖｄｄより電圧の高いビデオ信号を信号線３７１０に入力することにより、容量素子３７０２にそのビデオ信号の電圧が保持され、駆動用ＴＦＴ３７０３が線形領域で動作するので、ＴＦＴのバラツキによる輝度ムラを改善することが可能である。
図１７（Ｂ）に示す画素は、ＴＦＴ３７０６と走査線３７１５を追加している以外は、図１７（Ａ）に示す画素構成と同じである。
ＴＦＴ３７０６は、新たに配置された走査線３７１５によりオン又はオフが制御される。ＴＦＴ３７０６がオンとなると、容量素子３７０２に保持された電荷は放電し、駆動用ＴＦＴ３７０３がオフとなる。つまり、ＴＦＴ３７０６の配置により、強制的に発光素子３７０５に電流が流れない状態を作ることができる。そのためＴＦＴ３７０６を消去用のＴＦＴと呼ぶことができる。従って、図１７（Ｂ）の構成は、全ての画素に対する信号の書き込みを待つことなく、書き込み期間の開始と同時又は直後に点灯期間を開始することができるため、発光のデューティ比を向上することが可能となる。
上記動作構成を有する画素において、発光素子３７０５の電流値は、線形領域で動作する駆動用ＴＦＴ３７０３により決定することができる。上記構成により、ＴＦＴの特性のバラツキを抑制することが可能であり、ＴＦＴ特性のバラツキに起因した発光素子の輝度ムラを改善して、画質を向上させた表示装置を提供することができる。
次に、ＣＶＣＣ動作をする画素を図１７（Ｃ）を用いて説明する。図１７（Ｃ）に示す画素は、図１７（Ａ）に示す画素構成に、電源線３７１２、電流制御用ＴＦＴ３７０４が設けられている。なお、図１７（Ｃ）に示す画素において、駆動用ＴＦＴ３７０３のゲート電極を、行方向に配置された電源線３７１２を、列方向に配置された電源線３７１２に接続してもよい。
なお、スイッチング用ＴＦＴ３７０１は線形領域で動作し、駆動用ＴＦＴ３７０３は飽和領域で動作する。また駆動用ＴＦＴ３７０３は発光素子３７０５に流れる電流値を制御する役目を有し、電流制御用ＴＦＴ３７０４は飽和領域で動作し発光素子３７０５に対する電流の供給を制御する役目を有する。
なお、図１７（Ａ）及び（Ｂ）に示される画素でも、ＣＶＣＣ動作をすることは可能である。また、図１７（Ｃ）に示される動作構成を有する画素は、図１７（Ａ）及び（Ｂ）と同様に、発光素子の電流の流れる方向によって、Ｖｄｄ及びＶｓｓを適宜変えることが可能である。
上記構成を有する画素は、電流制御用ＴＦＴ３７０４が線形領域で動作するために、電流制御用ＴＦＴ３７０４のＶｇｓの僅かな変動は、発光素子３７０５の電流値に影響を及ぼさない。つまり、発光素子３７０５の電流値は、飽和領域で動作する駆動用ＴＦＴ３７０３により決定することができる。上記構成により、ＴＦＴの特性バラツキに起因した発光素子の輝度ムラを改善して、画質を向上させた表示装置を提供することができる。
特に、非晶質半導体等を有する薄膜トランジスタを形成する場合、駆動用ＴＦＴの半導体膜の面積を大きくすると、ＴＦＴのバラツキの低減が可能であるため好ましい。また、図１７（Ａ）及び図１７（Ｂ）に示す画素は、ＴＦＴの数が少ないため開口率を増加させることが可能である。
なお、容量素子３７０２を設けた構成を示したが、本発明はこれに限定されず、ビデオ信号を保持する容量がゲート容量などで、まかなうことが可能な場合には、容量素子３７０２を設けなくてもよい。
また、薄膜トランジスタの半導体層が非晶質半導体膜で形成される場合は、しきい値がシフトしやすいため、しきい値を補正する回路を画素内又は画素周辺に設けることが好ましい。
このようなアクティブマトリクス型の発光装置は、画素密度が増えた場合、各画素にＴＦＴが設けられているため低電圧駆動でき、有利であると考えられている。一方、パッシブマトリクス型の発光装置を形成することもできる。パッシブマトリクス型の発光装置は、各画素にＴＦＴが設けられていないため、高開口率となる。
また、本発明の表示装置において、画面表示の駆動方法は特に限定されず、例えば、点順次駆動方法や線順次駆動方法や面順次駆動方法などを用いればよい。代表的には、線順次駆動方法とし、時分割階調駆動方法や面積階調駆動方法を適宜用いればよい。また、表示装置のソース線に入力する映像信号は、アナログ信号であってもよいし、デジタル信号であってもよく、適宜、映像信号に合わせて駆動回路などを設計すればよい。
以上のように、多様な画素回路を採用することができる。
本実施例により、発光表示パネルを構成する配線等の構成物を、所望の形状で形成できる。また複雑なフォトリソグラフィー工程を用いずとも、簡略化された工程で発光表示パネルを作製することができるので、材料のロスが少なく、コストダウンも達成できる。よって高性能、高信頼性の発光表示装置を歩留まりよく作製することができる。
本実施例では、電気泳動表示パネルの代表例を、図１８及び２４を用いて説明する。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。
実施例１と同様に、図１８に示すように、基板１００上に実施の形態５で示す薄膜トランジスタ１１８８、及び薄膜トランジスタ１１８８を覆い、且つ開口部を有する絶縁層１１９１を形成する。
次に、実施例１と同様に配線１９７に接続する第１の導電層１１７１を形成する。なお、第１の導電層１１７１は画素電極として機能する。ここでは、上記実施の形態で示す手法によりアルニウムを用いて第１の導電層１１７１を形成する。
また、基板１１７２上に第２の導電層１１７３を形成する。第２の導電層１１７３も平行に形成することが好ましい。ここでは、上記実施の形態で示す手法によりＩＴＯを用いて第２の導電層１１７３を形成する。
次に、基板１００及び基板１１７２をシール材で貼り合わせる。このとき、第１の導電層１１７１及び第２の導電層１１７３の間にマイクロカプセル１１７０を分散させて、基板１００及び基板１１７２の間に電気泳動素子を形成する。基板１００及び基板１１７２は、第１の導電層１１７１及び第２の導電層１１７３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１１７１、マイクロカプセル１１７０、第２の導電層１１７３で構成される。また、マイクロカプセル１１７０はバインダにより第１の導電層１１７１及び第２の導電層１１７３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１９を用いて示す。図１９（Ａ）、及び（Ｂ）に示すように、マイクロカプセル１１７０は微細な透明容器１１７４内に透明の分散媒１１７６及び帯電した黒色粒子１１７５ａ及び白色粒子１１７５ｂが分散される。なお、黒色粒子１１７５ａ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１９（Ｃ）及び（Ｄ）に示すように、微細な透明容器１３３１内に着色した分散媒１３３３及び白色粒子１３３２が分散されるマイクロカプセル１３３０を用いてもよい。なお、着色した分散媒１３３３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、緑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。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１９（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１１７０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１１７０において、黒色粒子１１７５ａがプラスに帯電されているものとし、白色粒子１１７５ｂがマイナスに帯電されているものとし、第１の導電層１１７１及び第２の導電層１１７３に電界を印加する。ここでは、矢印で示すように第２の導電層から第１の導電層の方向へ電界を印加すると、図１９（Ａ）に示すように、第２の導電層１１７３側に黒色粒子１１７５ａが泳動し、第１の導電層１１７１側に白色粒子１１７５ｂが泳動する。この結果、マイクロカプセルを第１の導電層１１７１側から見た場合には、白色に観察され、第２の導電層１１７３側から見た場合には黒色に観察される。
一方、矢印で示すように第１の導電層１１７１から第２の導電層１１７３の方向へ電界を印加すると、図１９（Ｂ）に示すように、第１の導電層１１７１側に黒色粒子１１７５ａが泳動し、第２の導電層１１７３側に白色粒子１１７５ｂが泳動する。この結果、マイクロカプセルを第１の導電層１１７１側から見た場合には、白色に観察され、第２の導電層１１７３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１３３０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１３３０において、白色粒子１３３２がマイナスに帯電されているものとし、第１の導電層１１７１及び第２の導電層１１７３に電界を印加する。ここでは、矢印で示すように第２の導電層から第１の導電層の方向へ電界が印加されると、図１９（Ｃ）に示すように、第１の導電層１１７１側に白色粒子１１７５ｂが泳動する。この結果、マイクロカプセルを第１の導電層１１７１側から見た場合には、白色に観察され、第２の導電層１１７３側から見た場合には黒色に観察される。
一方、矢印で示すように第１の導電層から第２の導電層の方向へ電界が印加されると、図１９（Ｄ）に示すように、第２の導電層１１７３側に白色粒子１１７５ｂが泳動する、この結果、マイクロカプセルを第１の導電層１１７１側から見た場合には、白色に観察され、第２の導電層１１７３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。
また、薄膜トランジスタの代わりに、スイッチング素子としてＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−Ｍｅｔａｌ）、ダイオード等を用いることもできる。
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。
本実施例により、電気泳動表示パネルを構成する配線等の構成物を、所望の形状で形成できる。また複雑なフォトリソグラフィー工程を用いずとも、簡略化された工程で電気泳動素子を有する半導体装置を作製することができるので、材料のロスが少なく、コストダウンも達成できる。よって高性能、高信頼性の電気泳動素子を有する半導体装置を歩留まりよく作製することができる。
実施例１乃至３によって作製される表示パネル（ＥＬ表示パネル、液晶表示パネル、電気泳動表示パネル）において、半導体層を非晶質半導体、又はセミアモルファスシリコン（ＳＡＳ）で形成し、走査線側の駆動回路を基板上に形成する例を示す。
図２０は、１〜１５ｃｍ２／Ｖ・ｓｅｃの電界効果移動度が得られるＳＡＳを使ったｎチャネル型のＴＦＴで構成する走査線側駆動回路のブロック図を示している。
図２０において８５００で示すブロックが１段分のサンプリングパルスを出力するパルス出力回路に相当し、シフトレジスタはｎ個のパルス出力回路により構成される。８５０１はバッファ回路であり、その先に画素８５０２が接続される。
図２１は、パルス出力回路８５００の具体的な構成を示したものであり、ｎチャネル型のＴＦＴ８６０１〜８６１２で回路が構成されている。このとき、ＳＡＳを使ったｎチャネル型のＴＦＴの動作特性を考慮して、ＴＦＴのサイズを決定すれば良い。例えば、チャネル長を８μｍとすると、チャネル幅は１０〜８０μｍの範囲で設定することができる。
また、バッファ回路８５０１の具体的な構成を図２２に示す。バッファ回路も同様にｎチャネル型のＴＦＴ８６２０〜８６３５で構成されている。このとき、ＳＡＳを使ったｎチャネル型のＴＦＴの動作特性を考慮して、ＴＦＴのサイズを決定すれば良い。例えば、チャネル長を１０μｍとすると、チャネル幅は１０〜１８００μｍの範囲で設定することとなる。
このような回路を実現するには、ＴＦＴ相互を配線によって接続する必要がある。
以上のようにして、表示パネルに駆動回路を組み入れることができる。
次に、上記実施例に示した表示パネルへの駆動回路の実装について、図２３を用いて説明する。
図２３（Ａ）に示すように、画素部１４０１の周辺にソース線駆動回路１４０２、及びゲート線駆動回路１４０３ａ、１４０３ｂを実装する。図２３（Ａ）では、ソース線駆動回路１４０２、及びゲート線駆動回路１４０３ａ、１４０３ｂ等として、公知の異方性導電接着剤、及び異方性導電フィルムを用いた実装方法、ＣＯＧ方式、ワイヤボンディング方法、並びに半田バンプを用いたリフロー処理等により、基板１４００上にＩＣチップ１４０５を実装する。ここでは、ＣＯＧ方式を用いる。そして、ＦＰＣ１４０６を介して、ＩＣチップと外部回路とを接続する。
なお、ソース線駆動回路１４０２の一部、例えばアナログスイッチを基板上に形成し、かつその他の部分を別途ＩＣチップで実装してもよい。
また、図２３（Ｂ）に示すように、ＳＡＳや結晶性半導体でＴＦＴを形成する場合、画素部１４０１とゲート線駆動回路１４０３ａ、１４０３ｂ等を基板上に形成し、ソース線駆動回路１４０２等を別途ＩＣチップとして実装する場合がある。図２３（Ｂ）において、ソース線駆動回路１４０２として、ＣＯＧ方式により、基板１４００上にＩＣチップ１４０５を実装する。そして、ＦＰＣ１４０６を介して、ＩＣチップと外部回路とを接続する。
なお、ソース線駆動回路１４０２の一部、例えばアナログスイッチを基板上に形成し、かつその他の部分を別途ＩＣチップで実装してもよい。
さらに、図２３（Ｃ）に示すように、ＣＯＧ方式に代えて、ＴＡＢ方式によりソース線駆動回路１４０２等を実装する場合がある。そして、ＦＰＣ１４０６を介して、ＩＣチップと外部回路とを接続する。図２３（Ｃ）において、ソース線駆動回路をＴＡＢ方式により実装しているが、ゲート線駆動回路をＴＡＢ方式により実装してもよい。
ＩＣチップをＴＡＢ方式により実装すると、基板に対して画素部を大きく設けることができ、狭額縁化を達成することができる。
ＩＣチップは、シリコンウェハを用いて形成するが、ＩＣチップの代わりにガラス基板上に回路を形成したＩＣ（以下、ドライバＩＣと表記する）を設けてもよい。ＩＣチップは、円形のシリコンウェハからＩＣチップを取り出すため、母体基板形状に制約がある。一方ドライバＩＣは、母体基板がガラスであり、形状に制約がないため、生産性を高めることができる。そのため、ドライバＩＣの形状寸法は自由に設定することができる。例えば、ドライバＩＣの長辺の長さを１５〜８０ｍｍとして形成すると、ＩＣチップを実装する場合と比較し、必要な数を減らすことができる。その結果、接続端子数を低減することができ、製造上の歩留まりを向上させることができる。
ドライバＩＣは、基板上に形成された結晶質半導体を用いて形成することができ、結晶質半導体は連続発振型のレーザビームを照射することで形成するとよい。連続発振型のレーザビームを照射して得られる半導体膜は、結晶欠陥が少なく、大粒径の結晶粒を有する。その結果、このような半導体膜を有するトランジスタは、移動度や応答速度が良好となり、高速駆動が可能となり、ドライバＩＣに好適である。
次に、上記実施例で示される表示パネルを有するモジュールについて、図２４を用いて説明する。図２４は表示パネル９８０１と、回路基板９８０２を組み合わせたモジュールを示している。回路基板９８０２には、例えば、コントロール回路９８０４や信号分割回路９８０５などが形成されている。また、表示パネル９８０１と回路基板９８０２とは、接続配線９８０３で接続されている。表示パネル９８０１に実施例１乃至３で示すような、液晶表示パネル、発光表示パネル、電気泳動表示パネル等を適宜用いることができる。
この表示パネル９８０１は、発光素子が各画素に設けられた画素部９８０６と、走査線駆動回路９８０７、選択された画素にビデオ信号を供給する信号線駆動回路９８０８を備えている。画素部９８０６の構成は、実施例１乃至３と同様である。また、走査線駆動回路９８０７や信号線駆動回路９８０８は、異方性導電接着剤、及び異方性導電フィルムを用いた実装方法、ＣＯＧ方式、ワイヤボンディング方法、並びに半田バンプを用いたリフロー処理等の手法により、基板上にＩＣチップで形成される走査線駆動回路９８０７、信号線駆動回路９８０８を実装する。
本実施例により、歩留まり高く表示パネルを有するモジュールを形成することが可能である。
上記実施の形態や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２５を参照して説明する。
図２５（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に、上記実施の形態に示すものを適用することにより、携帯情報端末を安価に提供することができる。
図２５（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に、上記実施の形態に示すものを適用することにより、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２５（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に、上記実施の形態に示すものを適用することにより、携帯端末を安価に提供することができる。
図２５（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に、上記実施の形態に示すものを適用することにより、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２５（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に、上記実施の形態に示すものを適用することにより、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２５（Ｆ）に示すテレビジョン装置は、本体９６０１、表示部９６０２等を含んでいる。表示部９６０２に、上記実施の形態に示すものを適用することにより、テレビジョン装置を安価に提供することができる。
ここで、テレビジョン装置の構成について、図２６を用いて説明する。
図２６は、テレビジョン装置の主要な構成を示すブロック図である。チューナ９５１１は映像信号と音声信号を受信する。映像信号は、映像検波回路９５１２と、そこから出力される信号を赤、緑、青の各色に対応した色信号に変換する映像信号処理回路９５１３と、その映像信号をドライバＩＣの入力仕様に変換するためのコントロール回路９５１４により処理される。コントロール回路９５１４は、表示パネル９５１５の走査線駆動回路９５１６と信号線駆動回路９５１７にそれぞれ信号が出力する。デジタル駆動する場合には、信号線側に信号分割回路９５１８を設け、入力デジタル信号をｍ個に分割して供給する構成としても良い。
チューナ９５１１で受信した信号のうち、音声信号は音声検波回路９５２１に送られ、その出力は音声信号処理回路９５２２を経てスピーカー９５２３に供給される。制御回路９５２４は受信局（受信周波数）や音量の制御情報を入力部９５２５から受け、チューナ９５１１や音声信号処理回路９５２２に信号を送出する。
このテレビジョン装置は、表示パネル９５１５を含んで構成されることにより、テレビジョン装置の低消費電力を図ることが可能である。またテレビジョン装置を作製することが可能である。
なお、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ーをはじめ、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特に大面積の表示媒体として様々な用途に適用することができる。
Claims (1)
- 基板上にゲート電極を形成する工程と、
前記ゲート電極上にゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記ゲート絶縁膜上に第１の半導体層を形成する工程と、
前記第１の半導体層上にドナー元素又はアクセプター元素が含まれた第２の半導体層を形成する工程と、
前記第２の半導体層上に水素を含む導電層からなる第１の光吸収層を形成する工程と、
第１のレーザビームを照射して前記第１の光吸収層から水素を放出することによって、前記第１の光吸収層の一部を除去して第２の光吸収層を形成する工程と、
前記第２の光吸収層をマスクとして前記第１の半導体層及び前記第２の半導体層に第１のエッチングを行うことによって、第３の半導体層と、前記第３の半導体層上の第４の半導体層と、を形成する工程と、
第２のレーザビームを照射して前記第２の光吸収層から水素を放出することによって、前記第２の光吸収層の一部を除去して第３の光吸収層及び第４の光吸収層を形成する工程と、
前記第３の光吸収層及び前記第４の光吸収層をマスクとして前記第４の半導体層に第２のエッチングを行うことによって、前記第３の半導体層上に第５の半導体層及び第６の半導体層を形成する工程と、を有し、
前記第１のレーザビーム及び前記第２のレーザビームは電気光学素子を通過したレーザビームであることを特徴とする半導体装置の作製方法。
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