JP5628949B2 - 半導体装置の作製方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体装置及びその作製方法に関する。

近年シートディスプレイ、シートコンピューター等を実現するために、プラスチック基
板や紙といったフレキシブル基板に形成できる薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ
Ｔｒａｎｓｉｓｏｒ（ＴＦＴ））の開発が活発に行われている。

薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）及びそれを用いた電子回路は、半導体膜、絶縁膜及び導電
膜などの各種薄膜を基板上に積層し、適宜フォトリソグラフィ技術により所定のパターン
を形成して製造されている。

フォトリソグラフィ技術とは、フォトマスクと呼ばれる透明な平板面上に光を通さない
材料で形成した回路等のパターンを、光を利用して目的とする基板上に転写する技術であ
り、半導体集積回路等の製造工程において広く用いられている。

従来のフォトリソグラフィ技術を用いた製造工程では、フォトレジストと呼ばれる感光
性の有機樹脂材料を用いて形成されるレジストマスクの取り扱いだけでも、露光、現像、
焼成、剥離といった多段階の工程が必要になる。従って、フォトリソグラフィ工程の回数
が増える程、製造コストは必然的に上がってしまうことになる。このような問題点を改善
するために、フォトリソグラフィ工程を削減してＴＦＴを製造することが試みられている
（例えば、特許文献１参照）。

特開２０００−１３３６３６号公報

フレキシブル基板に形成できるＴＦＴとして、室温で成膜することができる酸化亜鉛（
ＺｎＯ）半導体を活性層とするＴＦＴ（以下「ＺｎＯ−ＴＦＴ」ともいう）が注目されて
きている。

酸化亜鉛（ＺｎＯ）は室温で成膜できることに加えてそのＴＦＴ特性、例えば移動度は
アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）を活性層とするＴＦＴ（以下「ａ−Ｓｉ ＴＦＴ」と
もいう）よりも数十倍高い。

しかしながら酸化亜鉛は酸、アルカリに弱く、フッ酸や剥離液等に容易に溶解する性質
がある。そのため酸化亜鉛のエッチングは非常に困難であった。

また、酸化亜鉛は電荷を蓄積し易い性質があるため、ドライエッチング装置等を用いて
エッチングを行うと、プラズマによる電気的なダメージが生じ、ＴＦＴ特性が劣化する問
題がある。

そこで本発明は、薬液やプラズマダメージによって、ＴＦＴを形成する酸化物半導体が
劣化しない半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。

そこで本発明では、レーザアブレーションパターニング（Ｌａｓｅｒ Ａｂｌａｔｉｏ
ｎ Ｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ（ＬＡＰ））及びレーザアドヘッションアブレーションパター
ニング（Ｌａｓｅｒ Ａｂｌａｔｉｏｎ Ａｄｈｅｓｉｏｎ Ｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ（Ｌ
ＡＡＰ））により、酸化亜鉛（ＺｎＯ）を用いることによって、レジスト塗布・剥離工程
なしに、活性層、電極、配線等の形成を行うことを特徴とする。これにより、作製工程が
減少して、製造コストの小さい半導体装置を得ることが可能となる。

そこで本発明は、レーザビームを利用して酸化物半導体膜、例えば酸化亜鉛膜を加工す
ることを特徴とする。また、酸化亜鉛等の酸化物半導体はレーザビームの照射によって昇
華しやすく、この特性を利用して電極や配線のパターン形成を行う加工技術を加えること
もできる。いずれにしても本発明は、レーザビームを酸化物半導体膜に照射して、薄膜の
パターンを形成する工程を、半導体装置の製造工程の少なくとも一部に含ませることを特
徴としている。それにより、従来必要であったレジストの塗布、露光、現像、剥離といっ
た煩雑な工程を省略することができる。

なお本明細書では、レーザアブレーションを用いて膜の一部を除去して膜を成形するこ
とを、レーザアブレーションパターニング（Ｌａｓｅｒ Ａｂｌａｔｉｏｎ Ｐａｔｔｅ
ｒｎｉｎｇ、以下「ＬＡＰ」ともいう）と呼ぶ。

また、第１の基板上に、レーザアブレーションにより除去されてしまう膜（第１の膜）
及び第１の膜上に第２の膜を形成し、第２の基板上に前記第２の膜を転写することを、レ
ーザアドヘッションアブレーションパターニング（Ｌａｓｅｒ Ａｄｈｅｓｉｏｎ Ａｂ
ｌａｔｉｏｎ Ｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ、以下「ＬＡＡＰ」ともいう）と呼ぶ。

酸化亜鉛は昇華性の高い物質であり、１７２０℃で昇華する。そのため酸化亜鉛膜に、
酸化亜鉛を昇華させるのに十分なエネルギーを有するレーザ光、例えばＫｒＦエキシマレ
ーザを照射すると、酸化亜鉛膜は昇華してしまい、レーザの照射された領域が除去される
。

このような、レーザアブレーションパターニング（Ｌａｓｅｒ Ａｂｌａｔｉｏｎ Ｐ
ａｔｔｅｒｎｉｎｇ（ＬＡＰ））を応用すれば、レーザ光を照射して不必要な酸化亜鉛膜
を昇華させることができ、レジスト塗布・剥離工程なしに、酸化亜鉛膜の成形を行うこと
ができる。

また、レジスト塗布と剥離の工程がないためプロセスも短縮できる。更にこのプロセス
ではプラズマダメージは生じないため、ＴＦＴ特性を劣化させることもない。

さらに基板上の酸化亜鉛膜上に成膜したい材料を形成し、レーザ光を照射することによ
って、酸化亜鉛膜を昇華させて除去し、成膜したい材料を別の基板に成膜する、レーザア
ドヘッションアブレーションパターニング）Ｌａｓｅｒ Ａｄｈｅｓｉｏｎ Ａｂｌａｔ
ｉｏｎ Ｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ（ＬＡＡＰ））を用いることで、レジスト塗布・剥離工程
なしに所望の膜を形成することができる。

また本発明は、基板上に、第１の半導体膜を成膜し、前記第１の半導体膜に、レーザビ
ームを遮蔽する遮蔽物を有するフォトマスクを通して、前記第１の半導体膜にレーザビー
ムを照射し、前記フォトマスク中の遮蔽物が形成されない領域を通して、前記レーザビー
ムが照射された前記第１の半導体膜中の第１の領域は昇華し、前記フォトマスク中の遮蔽
物が形成された領域をマスクとして、前記レーザビームが照射されなかった前記第１の半
導体膜中の第２の領域は昇華せずに残存することにより、島状半導体膜が形成され、前記
島状半導体膜上に、ソース電極またはドレイン電極の一方である第１の電極と、ソース電
極またはドレイン電極の他方である第２の電極が形成され、前記島状半導体膜、前記第１
の電極及び前記第２の電極上に、ゲート絶縁膜が形成され、前記ゲート絶縁膜上にゲート
電極が形成されることを特徴とする半導体装置の作製方法に関するものである。

本発明において、前記ソース電極またはドレイン電極は、透光性を有する基板上に、レ
ーザビームを遮蔽する遮蔽物が形成されたものをフォトマスクとし、透光性を有する基板
上に、第２の半導体膜を第１の層として形成し、及び金属膜を第２の層として形成された
ものをソース基板として、前記フォトマスクを介して前記レーザビームを前記ソース基板
に照射させることにより、前記第２の半導体膜を昇華させることにより、前記金属膜をソ
ース電極またはドレイン電極として前記島状半導体膜上に形成する。

また本発明は、基板上に、ゲート電極、ゲート絶縁膜を形成し、前記ゲート絶縁膜上に
、第１の半導体膜を形成し、レーザビームを遮蔽する遮蔽物を有するフォトマスクを通し
て、前記第１の半導体膜にレーザビームを照射し、前記遮蔽物が形成されなかった領域を
通って、前記レーザビームが照射された前記第１の半導体膜の一部の領域が昇華されて溝
を形成し、前記溝によって前記第１の半導体膜が、活性層となる島状半導体膜と活性層と
して機能しない領域に分断され、前記島状半導体膜及び前記活性層として機能しない領域
上に、絶縁膜を形成し、前記絶縁膜上に、前記島状半導体膜と電気的に接続されるソース
電極またはドレイン電極を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法に関するもの
である。

本発明において、前記ゲート電極は、透光性を有する基板上に、レーザビームを遮蔽す
る遮蔽物が形成されたものをフォトマスクとし、透光性を有する基板上に、第２の半導体
膜を第１の層として形成し、及び金属膜を第２の層として形成されたものをソース基板と
して、前記フォトマスクを介して前記レーザビームを前記ソース基板に照射させることに
より、前記第２の半導体膜を昇華させることにより、前記金属膜を前記ゲート電極として
前記基板上に形成する。

本発明において、前記第１の半導体膜は、亜鉛化合物半導体膜あるいは酸化物半導体膜
のいずれか１つである。

本発明において、前記第２の半導体膜は、亜鉛化合物半導体膜あるいは酸化物半導体膜
のいずれか１つである。

本発明において、前記亜鉛化合物半導体膜は、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化亜鉛を含む混
晶半導体、硫化亜鉛（ＺｎＳ）のいずれか１つを含む。

尚、本明細書において、半導体装置とは、半導体層を有する装置を言い、半導体層を有
する素子を含む装置全体も半導体装置と呼ぶ。

酸化亜鉛は、可視光を吸収しないので、ａ−Ｓｉ ＴＦＴのように、外光によってＴＦ
Ｔ特性が変化することはなく、ブラックマトリックス（Ｂｌａｃｋ Ｍａｔｒｉｘ（ＢＭ
））のような遮光物は必要ない。

従って酸化亜鉛を用いると、移動度が高く、ＢＭを形成する必要のないＴＦＴを形成す
ることができる。

また本発明により、ＴＦＴ及びそれを用いる電子回路並びにＴＦＴによって形成される
半導体装置の製造工程において、フォトリソグラフィ工程の回数を削減し、製造工程を簡
略化し、低いコストで歩留まり良く製造すること可能となる。

本発明の半導体装置の作製方法を示す断面図。 本発明の半導体装置の作製方法を示す断面図。 本発明の半導体装置の作製方法を示す断面図。 本発明の半導体装置の作製方法を示す断面図。 本発明の液晶表示装置の回路図。 本発明の半導体装置の作製方法を示す断面図。 本発明の半導体装置の作製方法を示す断面図。 本発明の半導体装置の断面図。 本発明の半導体装置の作製方法を示す断面図。 本発明の発光素子の回路図。 本発明の半導体装置を用いた電子機器を説明する図。 本発明の半導体装置を用いた電子機器を説明する図。 本発明の半導体装置の作製方法を示す断面図。 本発明の半導体装置の作製方法を示す断面図。 本発明の半導体装置の作製方法を示す断面図。 本発明の半導体装置の作製方法を示す断面図。 本発明の半導体装置の作製方法を示す断面図。 本発明の半導体装置の作製方法を示す断面図。 本発明の半導体装置の作製方法を示す上面図及び断面図。 本発明の半導体装置の作製方法を示す断面図。

以下、本発明の実施の態様について、図面を参照して説明する。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
、本実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、以下に示す図面に
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］
本実施の形態を、図１（Ａ）〜図１（Ｂ）、図２（Ａ）〜図２（Ｄ）、図３（Ａ）〜図
３（Ｃ）、図４（Ａ）〜図４（Ｅ）、図１３（Ａ）〜図１３（Ｂ）、図１４を用いて説明
する。

ＬＡＰ（Ｌａｓｅｒ Ａｂｌａｔｉｏｎ Ｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ）またはＬＡＡＰ（Ｌ
ａｓｅｒ Ａｂｌａｔｉｏｎ Ａｄｈｅｓｉｏｎ Ｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ）用のフォトマ
スクとして、透光性を有する基板を用いる。透光性を有する基板としては、後に照射する
レーザビームに対して透光性を有する基板を用いることができる。このため、後に形成す
るレーザビームの波長を吸収しない基板を適宜選択すればよい。ここでは、透光性を有す
る基板の代表例としては、石英基板、ガラス基板、樹脂基板等がある。

透光性を有する基板上、レーザビームを遮蔽する遮蔽物が形成されており、レーザビー
ムが照射される領域と照射されない領域の形状を決定する。

またレーザビームとしては、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。昇華させたい半導体に応じて、レーザビームの波長、振
幅、エネルギー密度、パワー密度等を変えればよい。

このようなレーザビームを発振することが可能なレーザ発振器としては、ＫｒＦ、Ａｒ
Ｆ、ＸｅＣｌ、Ｘｅ等のエキシマレーザ発振器、Ｈｅ、Ｈｅ−Ｃｄ、Ａｒ、Ｈｅ−Ｎｅ、
ＨＦ等の気体レーザ発振器、単結晶のＹＡＧ、ＹＶＯ_４、フォルステライト（Ｍｇ_２Ｓｉ
Ｏ_４）、ＹＡｌＯ_３、ＧｄＶＯ_４、若しくは多結晶（セラミック）のＹＡＧ、Ｙ_２Ｏ_３、
ＹＶＯ_４、ＹＡｌＯ_３、ＧｄＶＯ_４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固体レーザ
発振器、ＧａＮ、ＧａＡｓ、ＧａＡｌＡｓ、ＩｎＧａＡｓＰ等の半導体レーザ発振器を用
いることができる。なお、固体レーザ発振器においては、基本波〜第５高調波を適宜適用
するのが好ましい。

また、レーザビームは、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〜数百Ｈｚ
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。

レーザビームの断面形状は、円形、楕円形、矩形、または線状（厳密には細長い長方形
状）を適宜用いればよい。また、このような断面形状となるように光学系で加工すると好
ましい。

レーザビームのエネルギー又はパワーは、目的とする半導体膜を昇華させるのに十分な
程度が好ましい。

例えば、ＫｒＦエキシマレーザを露光源とする場合、紫外を透過する石英基板を使う。

さらに紫外光を遮蔽する材料は、紫外光を吸収し、かつ紫外光で溶けたり昇華しない材
料を選択する必要がある。

このような材料として、例えばＡｌＧａＮ系半導体やＳｉＣ半導体、ＭｏＳｉ_２などの
シリサイドが考えられる。または、紫外光の反射率が高いアルミニウム（Ａｌ）（反射率
＞９０％）やＡｌ合金を用いてもよい。さらに、屈折率を変えた積層膜による反射膜と組
み合わせてもよい。

このように、基板上にレーザビームを遮蔽する材料を所定の形状に形成することにより
、フォトマスクを作製することができる。このフォトマスクによって、半導体膜あるいは
配線材料膜の成膜及び成形を同時に行うことが可能となる。

本実施の形態では、ＴＦＴの活性層に用いる半導体膜として、主に酸化亜鉛（ＺｎＯ）
を例に挙げて説明するが、酸化亜鉛の他に、酸化亜鉛を含む混晶半導体、硫化亜鉛（Ｚｎ
Ｓ）などの亜鉛化合物半導体膜、あるいは、酸化物半導体膜を用いることができる。

まず半導体膜として酸化亜鉛膜、レーザとしてＫｒＦエキシマレーザを用いて、島状半
導体膜を形成する工程を以下に示す。

図１（Ａ）に示すように、ＫｒＦエキシマレーザを、フォトマスク１０５を通して基板
１０１上に成膜した酸化亜鉛膜１０２に照射する。フォトマスク１０５は、石英基板１０
３上に紫外線遮蔽材料１０４を設けた構成となっている。すなわちフォトマスク１０５は
、紫外線遮蔽材料１０４を設けた領域にはレーザが通過せず、紫外線遮蔽材料１０４を設
けない領域にはレーザが通過するように形成されている。

すると図１（Ｂ）のようにレーザが照射された領域の酸化亜鉛膜は昇華され、レーザが
照射されない領域の酸化亜鉛膜が残り、島状酸化亜鉛膜１０６が形成される。なお、基板
１０１と酸化亜鉛膜１０２との間に下地膜が形成されていてもよい。

この工程により、レジストマスクを形成してエッチングをすることなく、島状酸化亜鉛
膜１０６を得ることができる。

次に配線材料を用いて、配線（あるいは電極）を形成する工程を以下に示す。配線材料
となる金属膜としては、タングステン、アルミニウム、チタン、タンタル等の単層膜およ
びそれらの組み合わせによる多層膜を使うことができる。

配線の形成において、ＬＡＡＰを使うことにより成膜と成形を同時に行うことができる
。配線材料となる金属膜をレーザアブレーションさせることは難しいが、レーザアブレー
ションしやすい材料、例えば酸化亜鉛を介することで、成膜及び成形することができる。

図２（Ａ）に示すように、紫外光を透過する石英基板１１１上に酸化亜鉛（ＺｎＯ）膜
１１２を成膜し、さらにその上に金属膜１１３を成膜する。これが金属膜１１３のソース
基板となる。

次いで、図２（Ｂ）に示すように、金属膜１１３が成膜された面を成膜したい基板１１
４に向け、石英基板１１１の酸化亜鉛（ＺｎＯ）膜１１２及び金属膜１１３が形成されて
いない面から、フォトマスク１１７を介してレーザを照射する。フォトマスク１１７は、
石英基板１１５上に紫外線遮蔽材料１１６が設けられているが、酸化亜鉛膜１１２の昇華
させたい領域には紫外線遮蔽材料１１６は設けられていない。

これにより、図２（Ｃ）に示されるように、基板１１１上の酸化亜鉛膜１１２の、レー
ザが照射された領域が昇華すると同時に、酸化亜鉛膜１１２の昇華した領域上に存在して
いた金属膜１１３の一部が、基板１１４上に成膜される。このようにして、基板１１４上
に、島状配線領域１１８及び島状酸化亜鉛膜１１９を得ることができる。

さらに島状配線領域１１８上の島状酸化亜鉛膜１１９は、酸化亜鉛のフッ酸のエッチン
グレートは非常に速い（１／１００ＨＦ液で１０００ｎｍ／ｍｉｎ）ため、フッ酸で容易
に除去することができる（図２（Ｄ）参照）。

以上の工程を用いて、薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ
（ＴＦＴ））を作製する工程を、図３（Ａ）〜図３（Ｃ）、図４（Ａ）〜図４（Ｅ）、図
１３（Ａ）〜図１３（Ｂ）、図１４を用いて以下に説明する。

まず基板３０１上に、スパッタ法等を用いて、酸化亜鉛（ＺｎＯ）膜３０２を５０〜２
００ｎｍ成膜する。なお基板３０１と酸化亜鉛膜３０２との間に、下地膜を形成してもよ
い。

次いで島状酸化亜鉛膜の形成を行う。図１（Ａ）と同様に、フォトマスク３１３を通し
てＫｒＦエキシマレーザを照射する（図３（Ａ）参照）。これにより活性層となる島状酸
化亜鉛膜３０３となる領域以外を除去し、島状酸化亜鉛膜３０３を形成する（図３（Ｂ）
参照）。

なお図３（Ａ）では主に酸化亜鉛（ＺｎＯ）を例に挙げて説明するが、酸化亜鉛の他に
、酸化亜鉛を含む混晶半導体、硫化亜鉛（ＺｎＳ）などの亜鉛化合物半導体膜や酸化物半
導体膜を用いることができる。

フォトマスク３１３は、石英基板３１１上に遮蔽物３１２を形成したものを用いる。遮
蔽物３１２としては、このような材料として、例えばＡｌＧａＮ系半導体やＳｉＣ半導体
、ＭｏＳｉ_２などのシリサイドが考えられる。ここではＳｉＣを用いればよい。

またフォトマスク３１３の基板として石英基板を用いるが、透光性を有する基板であれ
ば、石英基板以外にガラス基板、樹脂基板等がある。

また島状酸化亜鉛膜はＬＡＡＰを用いて形成することもできる。図１３（Ａ）に示すよ
うに、酸化亜鉛膜３０２を５０〜２００ｎｍ成膜した石英基板３３１をソース基板として
、フォトマスク３１３を用いて、石英基板３３１側からＫｒＦエキシマレーザを照射すれ
ばよい。フォトマスク３１３は、透光性を有する基板３１１と、遮蔽物３１２を有してい
る。基板３１１上の遮蔽物３１２は、レーザ光が通過するように島状酸化亜鉛膜３０３が
形成される領域に対応する領域は形成されていない。

次いで基板３０１及び島状酸化亜鉛膜３０３上に、島状酸化亜鉛膜３０３に電気的に接
続するソース電極及びドレイン電極等を形成する。

ＬＡＡＰを用いてソース電極及びドレイン電極等を形成すると、成膜と成形を同時に行
うことができる。ＬＡＡＰのソース基板は、石英基板３５５上に酸化亜鉛膜３５６をスパ
ッタ等を用いて５０〜１００ｎｍ成膜し、その上にスパッタ等を用いて、金属膜、例えば
アルミニウム（Ａｌ）とチタン（Ｔｉ）の積層膜（以下「Ａｌ−Ｔｉ膜」ともいう）３５
７を１００〜２００ｎｍ成膜する。

次いでフォトマスク３１７を通して、ソース基板の裏面からＫｒＦエキシマレーザを照
射する。フォトマスク３１７は、透光性を有する基板３１５と、遮蔽物３１６を有してい
る。基板３１５上の遮蔽物３１６は、レーザ光が通過するようにソース電極及びドレイン
電極が形成される領域に対応する領域は形成されていない。これによりレーザ光が通過し
た領域の酸化亜鉛膜３５６が昇華され、積層膜３５７により、ソース電極またはドレイン
電極の一方である電極３０４ａ、ソース電極またはドレイン電極の他方である電極３０４
ｂ、さらに容量素子を形成する場合は、電極３０５を形成することができる（図４（Ａ）
参照）。また図示していないが、ソース電極及びドレイン電極上の酸化亜鉛膜は絶縁物と
して残すことができる。

またＬＡＡＰを用いず、スパッタ等を用いてソース電極及びドレイン電極等となるアル
ミニウム（Ａｌ）とチタン（Ｔｉ）の積層膜（Ａｌ−Ｔｉ膜）を１００〜２００ｎｍ成膜
してもよい。

さらに、ソース電極及びドレイン電極、後述するゲート配線、電極、配線、反射型表示
装置の場合の画素電極は、タングステン、アルミニウム、チタン、タンタル等の単層膜お
よびそれらの組み合わせによる多層膜を使うことができる。または銀、金等のメタルナノ
ペーストをインクジェット等の装置を用いて成膜することもできる。

次いで、ＴＦＴのゲート絶縁膜３０６をスパッタ、ＣＶＤ等を用いて１００〜３００ｎ
ｍ成膜する（図４（Ｂ）参照）。本実施の形態では、ゲート絶縁膜３０６として窒化珪素
（ＳｉＮ）膜を用いる。

またゲート絶縁膜、あるいはＴＦＴを覆って形成される層間絶縁膜として、酸化珪素膜
、窒素を含む酸化珪素膜、窒化珪素膜、酸化アルミニウム膜などの単層膜およびそれらの
組み合わせによる多層膜を使うことができる。

ゲート絶縁膜３０６上にゲート配線３０７を形成する。ゲート配線３０７を形成する方
法として、金属膜、例えばモリブデン（Ｍｏ）をスパッタ等を用いて１００〜３００ｎｍ
の厚さで成膜し、ウエットエッチングあるいはドライエッチングを用いてエッチングする
方法がある。これにより薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ
（ＴＦＴ））３０９が形成される。

あるいはＬＡＡＰを用いて成膜と成形を同時に行い、ゲート配線３０７を形成すること
もできる。図１４に示すように、ＬＡＡＰのソース基板は、石英基板３９１上に、レーザ
照射により昇華される材料、例えば酸化亜鉛膜３９２をスパッタ等を用いて５０〜１００
ｎｍ成膜し、その上にスパッタ等を用いて、金属膜３９３、例えばモリブデン（Ｍｏ）を
１００〜３００ｎｍ成膜する。そして遮蔽物３８２を有するフォトマスク３８３を通して
、ソース基板の裏面からレーザービーム、例えばＫｒＦエキシマレーザを照射する。フォ
トマスク３８３は、透光性を有する基板３８１と、遮蔽物３８２を有している。基板３８
１上の遮蔽物３８２は、レーザ光が通過するようにゲート配線３０７が形成される領域に
対応する領域は形成されていない。これによりレーザ光が通過した領域の酸化亜鉛膜３９
２が昇華され、金属膜がゲート配線３０７として形成される。

これによりゲート配線３０７を形成することができる。モリブデン膜上の酸化亜鉛膜は
フッ酸で容易に除去することができる。または絶縁物として残すこともできる。

以下、ＴＦＴ３０９に続いて、容量素子３２１及び画素電極３０８を形成する場合につ
いて説明する。

次いで、ＴＦＴ３０９のゲート絶縁膜３０６の一部を除去して、ソース電極またはドレ
イン電極の他方である電極３０４ｂを露出させて開口部を形成する（図４（Ｄ）参照）。
マスクを露光装置またはインクジェット装置等を用いて形成し、ウエットエッチングある
いはドライエッチングを用いて、ゲート絶縁膜３０６をエッチングすればよい。またこれ
によりＴＦＴ３０９が分離される。

あるいは、電極３０４ｂを露出させて開口部を形成するのに、ＬＡＰを用いることもで
きる。ゲート絶縁膜３０６に、開口部を形成するためのフォトマスクを通して赤外のＹＡ
Ｇレーザを照射する。これによりゲート絶縁膜３０６をアブレーションさせて除去するこ
とができる。この際にレーザの出力を調整すればゲート絶縁膜３０６下の電極３０４ａ、
電極３０４ｂ、電極３０５はアブレーションせず残存させることができる。

次に画素電極３０８を形成する。画素電極３０８は、透過型表示装置を作製する場合で
あれば、透光性を有する導電膜を用いて形成し、反射型表示装置を作製する場合であれば
反射性を有する導電膜を用いて形成すればよい。例えば、スパッタ等を用いてインジウム
錫酸化物（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ（ＩＴＯ））を１００〜２００ｎｍ成膜し
、ウエットエッチングあるいはドライエッチングを用いてエッチングすることにより、画
素電極３０８を形成すればよい。

さらに電極３０５、ゲート絶縁膜３０６、画素電極３０８により、容量素子３２１が形
成される。

なお画素電極３０８としては、透光性を有する導電膜として、インジウム錫酸化物（Ｉ
ＴＯ）、珪素を含むインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯともいう）、有機インジウム、有機ス
ズ、酸化亜鉛、窒化チタンの単層膜あるいはこれらの積層膜を用いることが可能である。

また反射性を有する導電膜として、タングステン（Ｗ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタ
ン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）等の単層膜および
それらの組み合わせによる多層膜を使うことができる。または銀、金等のメタルナノペー
ストをインクジェット等の装置を用いて成膜することもできる。

画素電極３０８を形成する方法として、あるいはＬＡＡＰを用いることもできる。図１
３（Ｂ）に示すように、石英基板３７１上に、酸化亜鉛膜３７２及びＩＴＯ膜３７３を１
００〜２００ｎｍ成膜したものをソース基板として、フォトマスク３６３を用いて、石英
基板３７１側からＫｒＦエキシマレーザを照射すればよい。フォトマスク３６３は、透光
性を有する基板３６１と、遮蔽物３６２を有している。基板３６１上の遮蔽物３６２は、
レーザ光が通過するように画素電極３０８が形成される領域に対応する領域は形成されて
いない。これによりレーザ光が通過した領域の酸化亜鉛膜３７２が昇華され、ＩＴＯ膜が
画素電極３０８として形成される。

本実施の形態では、トップゲート構造の例を示したが逆スタガなどのボトムゲート構造
にも同様に適用することができる。

［実施の形態２］
本実施の形態では、本発明を用いてボトムゲート型ＴＦＴを作製した例について、図１
５（Ａ）〜図１５（Ｃ）、図１６（Ａ）〜図１６（Ｂ）、図１７（Ａ）〜図１７（Ｃ）、
図１８（Ａ）〜図１８（Ｂ）を用いて説明する。

図１５（Ａ）に示すように、フォトマスク４７３として、透光性を有する基板４７１上
に遮光層４７２を形成する。ここでは、遮光層４７２として、透光性を有する基板４７１
上にスパッタリング法により厚さ１０〜１０００ｎｍ以上のタングステン層を形成する。

また、ソース基板として、透光性を有する基板４７４、酸化亜鉛（ＺｎＯ）膜４７５、
金属膜４７６を形成し、ソース基板をフォトマスク４７３と基板４０１との間に設置する
。金属膜４７６としては、実施の形態１のゲート配線３０７と同様の材料を用いればよい
。

次に、フォトマスク４７３及びソース基板を介してレーザビームを照射する。この結果
、図１５（Ｂ）に示すように、ゲート電極４０２及び電極４１２を形成する。

なお、ゲート電極４０２及び電極４１２を、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工程により選択的に導電層をエッチングして、ゲート電極４
０２及び電極４１２を形成してもよい。

次に、図１５（Ｃ）に示すように、基板４０１、ゲート電極４０２、電極４１２上にゲ
ート絶縁膜４０３を形成する。ここでは、プラズマＣＶＤ法により、５０〜２００ｎｍの
窒化珪素膜を形成する。

次いでＴＦＴの活性層となる島状半導体膜を形成するが、図１６（Ａ）及び図１６（Ｂ
）に示す、以下の２つの方法のいずれかを用いて形成すればよい。

図１６（Ａ）では、ゲート絶縁膜４０３上に、酸化亜鉛膜４３１を成膜し、フォトマス
ク４４３を通してレーザビームを照射する。フォトマスク４４３は、透光性を有する基板
４４１と、遮光層４４２を有している。遮光層４４２は、島状半導体膜４０４に対応する
領域にのみ形成されている。

フォトマスク４４３を通してレーザビームを照射することにより、遮光層４４２により
レーザビームが遮光された領域は、酸化亜鉛膜が昇華せず、島状半導体膜４０４が形成さ
れる（図１７（Ａ）参照）。一方遮光層４４２が形成されない領域を通ったレーザビーム
により、酸化亜鉛膜は昇華される。

図１６（Ｂ）では、透光性を有する基板４４８上に酸化亜鉛膜４４９を形成したものを
ソース基板とする。ここでは、酸化亜鉛膜４４９は、１０〜５０ｎｍの厚さで成膜される
。

フォトマスク４４７として、透光性を有する基板４４５上に、遮光層４４６を形成した
ものを用いる。遮光層４４６は、島状半導体膜４０４に対応する領域には形成されず、レ
ーザビームが通るように形成される。

次に、基板４０１上のゲート絶縁膜４０３とフォトマスク４４７との間に、ソース基板
を設置し、フォトマスク４４７を通してソース基板にレーザビームを照射する。

これにより、酸化亜鉛膜４４９が昇華し、ゲート絶縁膜４０３に酸化亜鉛膜が転写され
、島状半導体膜４０４が形成される（図１７（Ａ）参照）。

なお、島状半導体膜４０４を、図１６（Ａ）及び図１６（Ｂ）の方法で形成せず、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半導体層を形成した後、フォトリソグラフィー工程により選択的
に半導体層をエッチングして、島状半導体膜４０４を形成してもよい。

次に、島状半導体膜４０４上に、ソース領域またはドレイン領域の一方である領域４０
５ａ、及びソース領域またはドレイン領域の他方である領域４０５ｂを形成する。

フォトマスク４５３として、透光性を有する基板４５１上に遮光層４５２を形成する。
遮光層４５２は、領域４０５ａ及び４０５ｂに対応する領域には設けられず、レーザビー
ムを透過させるように配置されている。

またソース基板として、透光性を有する基板４５４上に、酸化亜鉛膜４５５及び導電性
を有する半導体膜４５６、例えばリンがドープされた非晶質珪素膜を形成する（図１７（
Ｂ）参照）。

レーザビームを照射することにより、フォトマスク４５３を通ったレーザビームにより
、酸化亜鉛膜４５５が昇華され、導電性を有する半導体膜４５６が島状半導体膜４０４及
びゲート絶縁膜４０３上に転写され、領域４０５ａ及び４０５ｂが形成される（図１７（
Ｃ）参照）。

領域４０５ａ及び４０５ｂを、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形成した後、フォトリソグ
ラフィ工程により選択的にエッチングして、領域４０５ａ及び４０５ｂを形成してもよい
。

次に画素電極４０６を形成する。画素電極４０６は、画素電極３０８と同様の材料で形
成すればよい。

フォトマスク４６３として、透光性を有する基板４６１上に遮光層４６２を形成する。
遮光層４６２は、画素電極４０６に対応する領域には設けられず、レーザビームを透過さ
せるように配置されている。

またソース基板として、透光性を有する基板４６４上に、酸化亜鉛膜４６５及び導電膜
４６６を形成する（図１８（Ａ）参照）。

導電膜４６６として、透光性を有する導電膜あるいは反射性を有する導電膜を用いれば
よい。透光性を有する導電膜として、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、珪素を含むインジ
ウム錫酸化物（ＩＴＳＯともいう）、有機インジウム、有機スズ、酸化亜鉛、窒化チタン
の単層膜あるいはこれらの積層膜を用いることが可能である。

また反射性を有する導電膜として、タングステン（Ｗ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタ
ン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）等の単層膜および
それらの組み合わせによる多層膜を用いることが可能である。

次に、基板４０１とフォトマスク４６３との間に、ソース基板を設置し、フォトマスク
４６３を通してソース基板にレーザビームを照射する。

これにより、酸化亜鉛膜４６５が昇華し、ゲート絶縁膜４０３、領域４０５ａ、領域４
０５ｂ上に導電膜４６６が転写され、画素電極４０６が形成される。以上により、ＴＦＴ
４１１と、容量素子４２１が形成される（図１８（Ｂ）参照）。

あるいは、画素電極４０６を、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
トリソグラフィ工程により当該導電層を選択的にエッチングして、画素電極４０６を形成
してもよい。

なお、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方法
を、液滴吐出法という。

以上の工程によりレーザビームを用いた転写方法により半導体素子としてボトムゲート
型ＴＦＴ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、トップゲートＺｎＯ−ＴＦＴを使った液晶表示装置の例を、図５、
図６（Ａ）〜図６（Ｃ）を用いて説明する。なお実施の形態１と同じものは同じ符号で表
している。

図５に示す液晶表示装置は、薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓ
ｔｏｒ（ＴＦＴ））２０１、ゲート線（ゲート配線）２０２、データ線（データ配線）２
０３、液晶素子２０４、容量素子２０５を有している。

まず基板２１１及び下地膜２１２上に、実施の形態１で述べた作製工程に基づいて、薄
膜トランジスタ２０１を形成する。

薄膜トランジスタ２０１は、実施の形態１の薄膜トランジスタ３０９に対応している。
薄膜トランジスタ２０１の、島状半導体膜２１３、ソース電極またはドレイン電極の一方
である電極２０６、ソース電極またはドレイン電極の他方である電極２１４、ゲート絶縁
膜２１５、ゲート電極２０７は、それぞれ実施の形態１の島状酸化亜鉛膜３０３、電極３
０４ａ、電極３０４ｂ、ゲート絶縁膜３０６、ゲート配線３０７に対応している。

なお島状半導体膜２１３として、酸化亜鉛膜だけでなく、酸化亜鉛を含む混晶半導体、
硫化亜鉛（ＺｎＳ）などの亜鉛化合物半導体膜や酸化物半導体膜を用いることができる。

また電極２０６は配線として形成し、データ線２０３としてもよい。あるいは電極２０
６とデータ線２０３は、別の材料及び別の工程で形成し、電気的に接続させてもよい。

またゲート電極２０７は配線として形成し、ゲート線２０２としてもよい。あるいはゲ
ート電極２０７とゲート線２０２は、別の材料及び別の工程で形成し、電気的に接続させ
てもよい。

そしてＴＦＴ２０１を覆う絶縁膜２１６を形成する（図６（Ａ）参照）。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膜２１６を形成する。

次に、絶縁膜２１６の一部を除去し開口部を設ける。さらに開口部及び絶縁膜２１６の表
面に、画素電極２１７を形成する。

画素電極２１７として、透光性を有する材料を用いることにより、透過型表示装置を作
製することができる。また反射性を有する材料を用いることにより、反射型表示装置を作
製することができる。

画素電極２１７は、実施の形態１の画素電極３０８に対応しており、詳細な作製方法に
ついては、実施の形態１を援用する。

さらには、画素電極２１７として、上記透光性を有する材料及び反射性を有する材料を
一画素ごとに形成することで、半透過型表示装置を作製することができる。

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２１
８を形成する。なお、配向膜２１８は、斜方蒸着法により形成することもできる。

次に、配向膜２２４、第２の画素電極（対向電極）２２３、及び着色層２２２が設けら
れた対向基板２２１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２２１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２２１と基板２１１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２２５を形成する。なお、液晶層２２５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、ゲート線２０２及びデータ線２０３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（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔ Ｃｉｒｃｕｉｔ）を貼り付け
る。以上の工程により、液晶表示装置を形成することができる。

なお、本実施の形態ではＴＮ型の液晶表示装置について示しているが、上記のプロセス
は他の方式の液晶表示装置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（ＩＰＳ方式）の液晶表示装置に本
実施の形態を適用することができる。また、ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎ
ｔ）方式の液晶表示装置に本実施の形態を適用することができる。

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、接続端子とデー
タ線やゲート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工程を軽減し、簡略化された工程で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
の表示装置を歩留まりよく作製することができる。

［実施の形態４］
本実施の形態では、本発明を用いて作製した発光表示パネルについて、図７（Ａ）〜図
７（Ｃ）、図８（Ａ）〜図８（Ｅ）、図９（Ａ）〜図９（Ｃ）、図１０（Ａ）〜図１０（
Ｃ）を用いて以下説明する。

実施の形態３の記載に基づいて、画素電極２１７を形成する工程までを行う（図７（Ａ
）参照）。なお実施の形態１〜実施の形態２と同じものは同じ符号で表している。

次に、画素電極２１７の端部を覆う絶縁膜２３１を形成する。このような絶縁膜２３１
としては、絶縁膜２１６及び画素電極２１７上に図示しない絶縁膜を形成し、画素電極２
１７上の絶縁膜を除去することで形成することができる。

次に、画素電極２１７の露出部及び絶縁膜２３１の一部に発光物質を有する層２３２を
形成し、その上に第２の画素電極２３３を形成する。以上の工程により画素電極２１７、
発光物質を有する層２３２、及び画素電極２３３を有する発光素子２３４を形成すること
ができる。

ここで、発光素子２３４の構造について説明する。

発光物質を有する層２３２に、有機化合物を用いた発光機能を担う層（以下、発光層３
４３と示す）を形成することで、発光素子２３４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）、５，１
２−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（ｐｉ
ｃ））、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を用いることもできる。

また、図８（Ａ）に示すように、第１の画素電極２１７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物質を含む層２３２、及び第２
の画素電極２３３で発光素子２３４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：Ｈ_２Ｐｃ）、銅フタロシアニン（略称：Ｃ
ｕＰｃ）、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、Ｔ
ＰＤ、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。

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、酸化バナジウム、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（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、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。

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金属ハロゲン化物、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：Ｌｉ
ｑ）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８（Ｂ）に示すように、第１の画素電極２１７、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物質を含む層２３２、並びに
第２の画素電極２３３で発光素子２３４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。

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３４
６は、電子注入・輸送特性が優れているため、第１の画素電極２１７、第２の画素電極２
３３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、発光物質を有する層２３２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２３４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有する層を有
し、後者は、発光材料の薄膜からなる発光物質を有する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（Ｙ_２Ｓ_３）、硫化ガリウム（Ｇａ_２
Ｓ_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_２
Ｓ_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（Ｃｕ_２
Ｓ）、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。

図８（Ｃ）は、発光物質を有する層２３２が第１の絶縁層３４８、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）、原子層エピタキシ法（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｅｐｉｔａｘｙ（ＡＬＥ）
法）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
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（Ｔｉ
Ｏ_２）、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_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（ＳｒＴ
ｉＯ_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、５
００ｎｍ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と画素
電極２１７、２３３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、Ｃｕ_２Ｓ、又はハロゲン化アルカリであるＬｉＦ、Ｃ
ａＦ_２、ＢａＦ_２、ＭｇＦ_２等を用いることができる。

また、図８（Ｄ）に示すように、発光物質を有する層２３２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８（Ｄ）においては、第１の絶縁層３４
８は第２の画素電極２３３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の画素電極２１７及び発光層３４９の間に設けられていてもよい
。

さらには、発光物質を有する層２３２が、発光層３４９のみで構成されてもよい。即ち
、第１の画素電極２１７、発光物質を有する層２３２、第２の画素電極２３３で発光素子
２３４を構成してもよい。

分散型無機ＥＬ素子の場合、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
を有する層を形成する。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、粒状
の発光材料を分散した状態で固定し、発光物質を有する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有する層中に均一に分散し固定さ
れる。

分散型無機ＥＬ素子の場合、発光物質を有する層の形成方法は、選択的に発光物質を有
する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有する層において、発光材料の割合は５０
ｗｔ％以上８０ｗｔ％以下とするよい。

図８（Ｅ）における素子は、第１の画素電極２１７、発光物質を有する層２３２、第２
の画素電極２３３を有し、発光物質を有する層２３２が、発光材料３５２がバインダ３５
１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８（Ｅ
）においては、第２の画素電極２３３に接する構造となっているが、第１の画素電極２１
７に接する構造でもよい。また、素子は、第１の画素電極２１７及び第２の画素電極２３
３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の画素電極２１７及
び第２の画素電極２３３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。また光硬化型樹脂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（ＳｉＯｘ）、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（ＢａＴ
ａ_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有する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、発光物質を有する層を挟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
。

例えば、赤色を表示する発光素子を形成するには、以下に示す方法で形成すればよい。
第１の画素電極２１７として、膜厚１２５ｎｍの酸化珪素を含むＩＴＯ層を形成する。ま
た、発光物質を有する層２３２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
ナート）（略称：Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）_２（ａｃａｃ））が添加されたＮＰＢを３０ｎｍ、Ａ
ｌｑ_３を３０ｎｍ、Ａｌｑ_３を３０ｎｍ、及びＬｉＦを１ｎｍ積層して形成する。第２の
画素電極２３３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を形成する場合は、まず第１の画素電極２１７として膜
厚１２５ｎｍの酸化珪素を含むＩＴＯ層を形成する。また、発光物質を有する層２３２と
して、ＤＮＴＰＤを５０ｎｍ、ＮＰＢを１０ｎｍ、クマリン５４５Ｔ（Ｃ５４５Ｔ）が添
加されたＡｌｑ_３を４０ｎｍ、Ａｌｑ_３を３０ｎｍ、及びＬｉＦを１ｎｍ積層して形成す
る。第２の画素電極２３３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２１７として膜厚１２５ｎｍの
酸化珪素を含むＩＴＯ層を形成する。また、発光物質を有する層２３２として、ＤＮＴＰ
Ｄ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、Ａｌｑ_３を３０ｎｍ、及びＬｉ
Ｆを１ｎｍ積層して形成する。第２の画素電極２３３として、膜厚２００ｎｍのＡｌ層を
形成する。

また、第２の画素電極２３３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Ｆ
ＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）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７（Ｃ）及び図８（Ａ）〜図８（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２１１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９（
Ａ）を用いて説明する。

図９（Ａ）に示す構成では、薄膜トランジスタ２０１に電気的に接続するように、ソー
ス電極またはドレイン電極の他方である電極２１４に接して、透光性を有する導電層によ
り形成される第１の画素電極２１７、発光物質を有する層２３２、遮光性または反射性を
有する導電層により形成される第２の画素電極２３３が順に積層される。光が透過する基
板２１１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２１１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９
（Ｂ）を用いて説明する。薄膜トランジスタ２０１は、前述した薄膜トランジスタと同様
に形成することができる。

図９（Ｂ）に示す構成では、薄膜トランジスタ２０１に電気的に接続するソース電極ま
たはドレイン電極の他方である電極２１４が、遮光性または反射性を有する導電層で形成
される第１の画素電極２１７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
電層で形成される第１の画素電極２１７、発光物質を有する層２３２、透光性を有する導
電層で形成される第２の画素電極２３３が順に積層される。

遮光性または反射性を有する導電層で形成される第１の画素電極２１７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で示されるように上面
に反射する。なお、遮光性または反射性を有する導電層で形成される第１の画素電極２１
７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で形成される第２の画素電極２３３を
透過して放出されるので、透光性を有する導電層は、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２１１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９（Ｃ）を用いて説明する。薄膜トランジスタ２０１に電気的に接続する
ソース電極またはドレイン電極の他方である電極２１４に、第１の透光性を有する導電層
で形成される第１の画素電極２１７が電気的に接続している。第１の透光性を有する導電
層で形成される第１の画素電極２１７、発光物質を有する層２３２、第２の透光性を有す
る導電層で形成される第２の画素電極２３３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と第２の透光性を有する導電層のどちらも少な
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２１１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、上述した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１０（Ａ）〜図１０（Ｃ）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（ＣＶ
ＣＶ）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（ＣＣ
ＣＶ）と、発光素子に印加される電流が一定のもの（ＣＣＣＣ）とがある。本実施の形態
では、ＣＶＣＶ動作をする画素を図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）用いて説明する。また、
ＣＶＣＣ動作をする画素を図１０（Ｃ）を用いて説明する。

図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）に示す画素は、列方向に信号線３７１０及び電源線３７
１１、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１０（Ａ）及び図１０（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１０（Ａ）において、電源線３７１１がＶｓｓで発光素子３７０５の対向電極がＶｄ
ｄ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１０（Ａ）において、電源線３７１１がＶｄｄで発光素子３７０５の対向電極がＶｓ
ｓ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の特性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１０（Ｂ）に示す画素は、ＴＦＴ３７０６と走査線３７１５を追加している以外は、
図１０（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１０（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１０（Ｃ）を用いて説明する。図１０（Ｃ）に示す
画素は、図１０（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１０（Ｃ）に示す画素において、駆動用ＴＦＴ３７０３のゲー
ト電極を、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１０（Ａ）及び図１０（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１０（Ｃ）に示される動作構成を有する画素は、図１０（Ａ）及び図
１０（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ＴＦＴ３７
０３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の特性バラツキの低減が可能であるため好ましい。ま
た、図１０（Ａ）及び図１０（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３７
０２を設けなくてもよい。

また、薄膜トランジスタのしきい値のシフトを抑制するため、しきい値を補正する回路
を画素内又は画素周辺に設けてもよい。

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Ｔ
ＦＴ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、本発明の発光表示パネルは多様な画素回路を採用することができる。

［実施の形態５］
本実施の形態では、実施の形態２とは別の方法でボトムゲート型ＴＦＴ及び画素電極を
形成する方法について、図１９（Ａ）〜図１９（Ｂ）、図２０（Ａ）〜図２０（Ｃ）を用
いて説明する。

まず実施の形態２の記載に基づいて、図１５（Ｃ）に示すゲート絶縁膜形成工程までを
行う。なお、図２０（Ａ）において、基板５０１、ゲート電極５０２、ゲート絶縁膜５０
３は、それぞれ図１５（Ｃ）の基板４０１、ゲート電極４０２、ゲート絶縁膜４０３に対
応している。さらにゲート絶縁膜５０３上に、半導体膜５３１を形成する（図２０（Ａ）
参照）。

ただし、半導体膜５３１は、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化亜鉛を含む混晶半導体、硫化亜
鉛（ＺｎＳ）を含む亜鉛化合物半導体膜、酸化物半導体膜のいずれか１つであり、本実施
の形態では酸化亜鉛を用いる。

次いでフォトマスク５３７を通してレーザビームを照射する（図２０（Ｂ）参照）。フ
ォトマスク５３７は、透光性を有する基板５３５と遮光層５３６を有している。遮光層５
３６は、溝５２１と対応する領域には形成されておらず、レーザビームが透過するように
設けられている。

レーザビームを照射することにより、遮光層５３６が設けられていない領域を通してレ
ーザビームが半導体膜５３１に照射され、半導体膜５３１の一部が昇華され、溝５２１が
形成される。溝５２１により、半導体膜５３１が、活性層となる島状半導体膜５０４と活
性層として機能しない領域５０９に分断される。

次いで島状半導体膜５０４及び領域５０９上に絶縁膜５０５を形成する。絶縁膜５０５
として、窒化珪素膜、酸化珪素膜、窒素を含む酸化珪素膜、酸素を含む窒化珪素膜を、ス
パッタ法やＣＶＤ法用いて形成すればよい。

絶縁膜５０５中に島状半導体膜５０４に達するコンタクトホールを形成し、コンタクト
ホールを介して島状半導体膜５０４に電気的に接続される、ソース電極またはドレイン電
極の一方である電極５０６及びソース電極またはドレイン電極の他方である電極５０７を
形成する。

次いで、絶縁膜５０５上に、電極５０７に電気的に接続される画素電極５０８を形成す
る。画素電極５０８は、図１８（Ａ）及び図１８（Ｂ）に示す画素電極４０６と同様の材
料、同様の方法で形成すればよい。

本実施の形態により形成されたＴＦＴ５１１及び画素電極５０８の上面図を図１９（Ａ
）、断面図を図１９（Ｂ）に示す。なお、図１９（Ａ）では見やすくするために一部の素
子を省略している。また図１９（Ａ）では４つのＴＦＴしか示されていないが、この数に
限定されないのはいうまでもない。

［実施の形態６］
上記実施の形態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１１（Ａ）〜図１１（Ｆ）及び図１２を参照して説明する。

図１１（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１１（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１１（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１１（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１１（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１１（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１２を用いて説明する。

図１２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９
５１６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９５２３に供給される。制御回路９
５２４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９
５１１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。

本発明により、ＴＦＴ並びにＴＦＴによって形成される半導体装置の製造工程において
、フォトリソグラフィ工程の回数を削減し、製造工程を簡略化し、低いコストで歩留まり
良く製造すること可能となる。

１０１ 基板
１０２ 酸化亜鉛膜
１０３ 石英基板
１０４ 紫外線遮蔽材料
１０５ フォトマスク
１０６ 島状酸化亜鉛膜
１１１ 基板
１１２ 酸化亜鉛膜
１１３ 金属膜
１１４ 基板
１１５ 石英基板
１１６ 紫外線遮蔽材料
１１７ フォトマスク
１１８ 島状配線領域
１１９ 島状酸化亜鉛膜
２０１ ＴＦＴ
２０２ ゲート線
２０３ データ線
２０４ 液晶素子
２０５ 容量素子
２０６ 電極
２０７ ゲート電極
２１１ 基板
２１２ 下地膜
２１３ 島状半導体膜
２１４ 電極
２１５ ゲート絶縁膜
２１６ 絶縁膜
２１７ 画素電極
２１８ 配向膜
２２１ 対向基板
２２２ 着色層
２２３ 画素電極
２２４ 配向膜
２２５ 液晶層
２３１ 絶縁膜
２３２ 発光物質を有する層
２３３ 画素電極
２３４ 発光素子
３０１ 基板
３０２ 酸化亜鉛膜
３０３ 島状酸化亜鉛膜
３０４ａ 電極
３０４ｂ 電極
３０５ 電極
３０６ ゲート絶縁膜
３０７ ゲート配線
３０８ 画素電極
３０９ ＴＦＴ
３１１ 基板
３１２ 遮蔽物
３１３ フォトマスク
３１５ 基板
３１６ 遮蔽物
３１７ フォトマスク
３２１ 容量素子
３３１ 基板
３４１ 正孔注入層
３４２ 正孔輸送層
３４３ 発光層
３４４ 電子輸送層
３４５ 電子注入層
３４６ 正孔輸送層
３４７ 電子輸送層
３４８ 絶縁層
３４９ 発光層
３５０ 絶縁層
３５１ バインダ
３５２ 発光材料
３５５ 基板
３５６ 酸化亜鉛膜
３５７ 積層膜
３６１ 基板
３６２ 遮蔽物
３６３ フォトマスク
３７１ 基板
３７２ 酸化亜鉛膜
３７３ ＩＴＯ膜
３８１ 基板
３８２ 遮蔽物
３８３ フォトマスク
３９１ 石英基板
３９２ 酸化亜鉛膜
３９３ 金属膜
４０１ 基板
４０２ ゲート電極
４０３ ゲート絶縁膜
４０４ 島状半導体膜
４０５ａ 領域
４０５ｂ 領域
４０６ 画素電極
４１１ ＴＦＴ
４１２ 電極
４２１ 容量素子
４３１ 酸化亜鉛膜
４４１ 基板
４４２ 遮光層
４４３ フォトマスク
４４５ 基板
４４６ 遮光層
４４７ フォトマスク
４４８ 基板
４４９ 酸化亜鉛膜
４５１ 基板
４５２ 遮光層
４５３ フォトマスク
４５４ 基板
４５５ 酸化亜鉛膜
４５６ 半導体膜
４６１ 基板
４６２ 遮光層
４６３ フォトマスク
４６４ 基板
４６５ 酸化亜鉛膜
４６６ 導電膜
４７１ 基板
４７２ 遮光層
４７３ フォトマスク
４７４ 基板
４７５ 酸化亜鉛膜
４７６ 金属膜
５０１ 基板
５０２ ゲート電極
５０３ ゲート絶縁膜
５０４ 島状半導体膜
５０５ 絶縁膜
５０６ 電極
５０７ 電極
５０８ 画素電極
５０９ 領域
５１１ ＴＦＴ
５２１ 溝
５３１ 半導体膜
５３５ 基板
５３６ 遮光層
５３７ フォトマスク
３７０１ スイッチング用ＴＦＴ
３７０２ 容量素子
３７０３ 駆動用ＴＦＴ
３７０４ 電流制御用ＴＦＴ
３７０５ 発光素子
３７０６ ＴＦＴ
３７１０ 信号線
３７１１ 電源線
３７１２ 電源線
３７１４ 走査線
３７１５ 走査線
９１０１ 本体
９１０２ 表示部
９２０１ 本体
９２０２ 表示部
９３０１ 本体
９３０２ 表示部
９４０１ 本体
９４０２ 表示部
９５１１ チューナ
９５１２ 映像検波回路
９５１３ 映像信号処理回路
９５１４ コントロール回路
９５１５ 表示パネル
９５１６ 走査線駆動回路
９５１７ 信号線駆動回路
９５１８ 信号分割回路
９５２１ 音声検波回路
９５２２ 音声信号処理回路
９５２３ スピーカ
９５２４ 制御回路
９５２５ 入力部
９６０１ 本体
９６０２ 表示部
９７０１ 表示部
９７０２ 表示部

Claims (1)

1. 第１の基板上に第１の酸化物半導体膜を成膜し、
   遮蔽物を有する第１のフォトマスクを通して、前記第１の酸化物半導体膜にレーザビームを照射して、前記第１の基板上に島状の酸化物半導体膜を残存させ、
   前記島状の酸化物半導体膜上にゲート絶縁膜を形成し、
   第２の酸化物半導体膜と、前記第２の酸化物半導体膜上の金属膜とを有する第２の基板の前記金属膜が設けられた面を前記ゲート絶縁膜に向け、前記第２の基板の前記酸化物半導体膜と前記金属膜とが設けられていない面から、遮蔽物を有する第２のフォトマスクを介してレーザビームを照射して、前記ゲート絶縁膜上に前記金属膜から転写された電極を形成し、
   前記島状の酸化物半導体膜の残存は、前記第１の酸化物半導体膜をレーザアブレーションさせて行い、
   前記金属膜の転写は、前記第２の酸化物半導体膜をレーザアブレーションさせて行い、
   前記第２の基板は、紫外光を透過することを特徴とする半導体装置の作製方法。

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