KR20080021521A - 반도체 장치의 제조방법 - Google Patents

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가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
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Abstract

본 발명은 TFT 및 그것을 사용하는 전자회로 및 TFT에 의해서 형성되는 반도체 장치의 제조 공정에서, 공정을 간략화하고, 생산 능력을 향상시키는 기술을 제공한다.
광 흡수층을 형성하고, 상기 광흡수층 상에 광 투과층을 형성하고, 균일한 에너지를 갖는 선형 레이저빔을 마스크에 조사하여 복수의 레이저빔으로 분할하고, 상기 복수의 레이저빔을 상기 광흡수층 상의 상기 광 투과층에 조사하여 상기 광흡수층 및 상기 광 투과층에 복수의 개구를 형성한다.
Figure P1020070086179
균일한 에너지, 선형 레이저빔, 분할, 집광, 개구

Description

반도체 장치의 제조방법{Method for manufacturing semiconductor device}
본 발명은 레이저 빔 조사장치(레이저 발진기와, 이 레이저 발진기로부터 출력되는 레이저광을 피조사체까지 유도하기 위한 광학계를 포함하는 장치) 및 레이저광 조사방법에 관한 것이다. 또한, 상기 레이저광 조사방법의 공정을 포함하여 제조된 반도체 장치의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은 인쇄법을 사용한 표시장치의 제조방법에 관한 것이다.
최근, 액정 텔레비전이나 플라즈마 텔레비전의 대형화나 가격저하가 진행하고, CRT(브라운관 텔레비전)와 비교하여 액정 텔레비전이나 플라즈마 텔레비전이 텔레비전 시장을 차지하는 비율이 높아지고 있다. 액정 텔레비전이나 플라즈마 텔레비전의 가격 저하가 진행한 배경에는 유리기판 상에 박막 트랜지스터(이하, TFT라고 기재함)를 제조하는 기술의 진보를 들 수 있다. 특히 대형기판에서의 생산 능력이 비약적으로 향상하고, 기판 1장으로부터 얻어지는 제품분의 양(취득수)이 증가함으로써, 원가가 저하하고, 또한 생산량이 향상된 것이 상품의 가격 저하와 연결된다.
박막 트랜지스터(이하, 「TFT」라고도 기재함.) 및 그것을 사용한 전자회로 는 반도체, 절연막 및 도전막 등의 각종 박막을 기판 상에 적층하고, 적절하게 포토리소그래피 기술에 의해 소정의 패턴을 형성하여 제조되어 있다. 포토리소그래피 기술이란, 투명한 평판면 상에 광을 통과시키지 않는 재료를 사용하여 회로 등의 패턴을 형성함으로써 패턴이 형성된 포토마스크와 광을 이용하여, 목적으로 하는 기판 상의 막에 패턴을 전사하는 기술이며, 반도체 집적회로 등의 제조 공정에서 널리 사용되고 있다. 그리고, 포토리소그래피 기술을 사용하여 기판 상에 전사된 패턴을 마스크로 하여, 절연막, 반도체막, 금속막 등을 에칭 제거함으로써 소망의 위치에 콘택트홀을 형성할 수 있다.
예를 들면, 포토리소그래피 기술을 사용하여 소망의 형상의 콘택트홀을 얻는 경우, 우선 레지스트제 등의 감광제를 기판 상의 박막 상에 도포한다. 다음에, 상기 감광제를 도포한 기판에 대하여, 미리 소망의 패턴이 형성된 포토마스크의 위로부터, 감광제가 감광되는 파장의 광을 조사한다. 그렇게 하면, 포토마스크에 형성된 패턴이 감광제에 전사(패터닝 처리)된다. 패턴이 형성된 기판은 현상액을 도포함으로써 패터닝되어 있지 않은 부분의 감광제가 제거되고, 반대로 패터닝된 부분의 감광제는 그대로 남는다(현상처리). 그 후, 상기 기판은 드라이 에칭법 또는 웨트 에칭법에 의해 레지스트가 남아 있지 않은 부분의 박막이 제거되고(에칭처리), 마지막에 남아 있는 감광제를 박리액을 사용하여 박리함(박리처리)으로써, 소망의 형상의 콘택트홀을 형성할 수 있다.
종래의 포토리소그래피 기술을 사용한 제조 공정에서는 적어도, 노광, 현상, 소성, 박리와 같은 다단계의 공정이 필요하게 된다. 따라서, 포토리소그래피 공정 의 회수가 늘어날수록, 제조 비용은 필연적으로 올라가게 된다. 이러한 문제점을 개선하기 위해서, 포토리소그래피 공정을 삭감하여 TFT를 제조하는 것이 시도되고 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조). 특허문헌 1에서는 포토리소그래피 공정에 의해서 형성된 레지스트 마스크를, 1회 사용한 후, 체적 팽창을 시켜서 다른 형상의 레지스트 마스크로서 다시 사용하고 있다.
[특허문헌 1] 일본 공개특허공보 2000-133636호
그렇지만, 상기 포토리소그래피 공정은 감광제 도포, 패터닝, 현상처리, 에칭처리, 및 박리처리 등 적어도 5개의 처리공정을 할 필요가 있기 때문에, 공정 종료까지 시간이 걸려, 생산량이 저하되어 버린다. 또한, 감광제나 현상액, 또한 박리액 등, 여러 가지 약품을 사용하기 때문에, 공정 중에 유해한 폐액이 생겨, 약품의 원가 뿐만 아니라, 폐액의 처분비가 제조 비용에 더 보태지게 된다. 게다가, 상기 약품에 의한 환경 오염도 생각된다.
본 발명은 TFT 및 그것을 사용하는 전자회로 및 TFT에 의해서 형성되는 표시장치의 제조 공정에서, 공정을 간략화하고, 생산 능력을 향상시키는 기술을 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명의 레이저 조사장치는 레이저 발진기로부터 사출한 레이저광을 피조사체 표면에서 선형 빔에 형성하는 광학계를 갖고, 상기 광학계로부터 사출한 선형 빔은 마스크를 개재하여 복수로 분할되어 피조사체에 조사되는 것을 특징으로 한다. 또, 피조사체는 기판 상에 광 흡수층 및 광 투과층이 차례로 적층되어 있고, 상기 복수로 분할된 레이저광이 광 투과층 상에 조사됨으로써, 광 투과층 및 광 흡수층에 동시에 복수의 개구가 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 레이저 조사장치는 레이저 빔을 사출하는 레이저 발진기와, 상기 레이저 빔을 피조사체의 표면에서 선형 빔에 형성하는 광학계와, 상기 광학계와 상 기 피조사체의 사이에 형성된 마스크를 갖고, 상기 선형 빔은 상기 마스크를 개재하여 복수의 레이저 빔으로 분할되고, 상기 복수의 레이저 빔은 상기 피조사체에 조사되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 레이저 조사장치는 레이저 빔을 사출하는 레이저 발진기와, 상기 레이저 빔을 피조사체의 표면에서 선형 빔에 형성하는 광학계와, 마스크와, 복수의 렌즈로 구성된 마이크로 렌즈 어레이를 갖고, 상기 마스크 및 상기 마이크로 렌즈 어레이는 상기 광학계와 상기 피조사체의 사이에 형성되어 있고, 상기 선형 빔은 상기 마스크를 개재하여 복수의 레이저 빔으로 분할되고, 상기 복수의 레이저 빔은 상기 마이크로 렌즈 어레이를 구성하는 복수의 렌즈를 통하여 축소되어 피조사체에 조사되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 레이저 조사장치에 있어서, 상기 마스크와 상기 피조사체는 상기 마이크로 렌즈 어레이에 의해서 공액(共役)의 관계가 되도록 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 레이저 조사장치에 있어서, 상기 마스크는 복수의 홀이 형성된 마스크, 바이너리 마스크, 또는 위상 시프트 마스크인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 레이저 조사장치에 있어서, 상기 피조사체는 광 흡수층과 광 투과층의 적층체인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 반도체 장치의 제조방법은 광 흡수층을 형성하고, 상기 광흡수층 상에 광 투과층을 형성하고, 균일한 에너지를 갖는 선형 레이저빔을 마스크에 조사하여 복수의 레이저빔으로 분할하고, 상기 복수의 레이저빔을 상기 광흡수층 상의 상기 광 투과층에 조사하여 상기 광흡수층 및 상기 광 투과층에 복수의 개구를 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 반도체 장치의 제조방법은 광 흡수층을 형성하고, 상기 광흡수층 상에 광 투과층을 형성하고, 균일한 에너지를 갖는 선형 레이저빔을 마스크에 조사하여 복수의 레이저빔으로 분할하고, 상기 복수의 레이저빔을 복수의 렌즈로 이루어지는 마이크로 렌즈 어레이를 통하여 집광하고, 상기 집광된 레이저빔을 상기 광흡수층 상의 상기 광 투과층에 조사하여 상기 광흡수층 및 상기 광 투과층에 복수의 개구를 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 반도체 장치의 제조방법은 제 1 도전층을 형성하고, 상기 제 1 도전층 상에 절연층을 형성하고, 균일한 에너지를 갖는 선형 레이저빔을 마스크에 조사하여 복수의 레이저빔으로 분할하고, 상기 복수의 레이저빔을 상기 제 1 도전층 상의 상기 절연층에 조사하여 상기 제 1 도전층 및 상기 절연층에 복수의 개구를 형성하고, 상기 복수의 개구 내 및 상기 절연층 상에 제 2 도전막을 형성하고, 상기 복수의 개구에 있어서, 상기 제 2 도전층은 상기 제 1 도전층과 전기적으로 접속되고, 상기 제 1 도전층은 광 흡수층이며, 상기 절연막은 광 투과층인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 반도체 장치의 제조방법은 제 1 도전층을 형성하고, 상기 제 1 도전층 상에 절연층을 형성하고, 균일한 에너지를 갖는 선형 레이저빔을 마스크에 조사하여 복수의 레이저빔으로 분할하고, 상기 복수의 레이저빔을 복수의 렌즈로 이루어지는 마이크로 렌즈 어레이를 통하여 집광하고, 상기 집광된 레이저빔을 상기 제 1 도전층 상의 상기 절연층에 조사하여 상기 제 1 도전층 및 상기 절연층에 복수의 개구를 형성하고, 상기 복수의 개구 내 및 상기 절연층 상에 제 2 도전막을 형성하고, 상기 복수의 개구에 있어서, 상기 제 2 도전층은 상기 제 1 도전층과 전기적으로 접속되고, 상기 제 1 도전층은 광 흡수층이고, 상기 절연막은 광 투과층인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 반도체 장치의 제조방법에 있어서, 상기 마스크는 복수의 홀이 형성된 마스크, 바이너리 마스크, 또는 위상 시프트 마스크인 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 있어서 광 흡수층으로서, 티탄(Ti), 알루미늄(Al), 탄탈(Ta), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 동(Cu), 크롬(Cr), 네오듐(Nd), 철(Fe), 니켈(Ni), 코발트(Co), 루테늄(Ru), 로듐(Rh), 팔라듐(Pd), 오스뮴(Os), 이리듐(Ir), 은(Ag),금(Au), 백금(Pt), 카드뮴(Cd), 아연(Zn), 규소(Si), 게르마늄(Ge), 지르코늄(Zr), 바륨(Ba)으로부터 선택된 원소로 이루어지는 재료를 사용할 수 있다. 또한, 상기 원소를 주성분으로 하는 합금재료, 질소화합물, 산소화합물, 탄소화합물, 또는 할로겐화합물의 단층으로 형성할 수 있다. 또한, 이들의 적층을 사용할 수 있다. 또한, 광을 흡수하는 것이 가능한 입자가 분산된 절연막, 대표적으로는 실리콘미결정이 분산된 산화규소막을 사용할 수 있다. 또한, 색소가 절연물에 용해 또는 분산된 절연층을 사용할 수 있다. 또한, 광 투과층은 레이저광을 투과하는 재료이면 좋고, 예를 들면 투광성의 유기수지 등을 사용하여 형성할 수 있다.
본 발명은 표시장치에도 사용할 수 있고, 본 발명을 사용하는 표시장치에는 일렉트로루미네선스(이하「EL」이라고도 함)라고 불리는 발광을 발현하는 유기물, 무기물, 또는 유기물과 무기물의 혼합물을 포함하는 층을, 전극 간에 개재시킨 발광 소자와 TFT가 접속된 발광표시장치나, 액정표시장치 등이 있다.
본 발명에 있어서, 선형 빔의 긴변 방향을 따라서 복수의 개구부가 배열된 마스크의 복수의 개구부에 동시에 선형 빔을 조사한다. 그것에 의해, 선형 빔이 복수의 레이저 빔으로 분할되고, 상기 레이저 빔이 조사되는 층간 절연층에 복수의 콘택트홀을 동시에 형성할 수 있다. 또한, 상기 마스크의 개구부에 맞추어서 마이크로 렌즈 어레이를 배치시킴으로써, 피조사체 표면에 축소된 레이저 빔을 조사하는 것이 가능해지고, 콘택트홀의 미세화를 도모할 수 있다. 본 발명을 사용함으로써, 층간 절연층에 복수의 콘택트홀을 단일 공정에서 용이하게 형성할 수 있다.
본 발명을 사용함으로써, 콘택트홀 형성에 있어서 공정 수가 많아 복잡한 포토리소그래피 공정을 사용할 필요가 없기 때문에, 공정을 간략화할 수 있고, 생산 능력을 향상시킬 수 있다. 따라서, 재료 손실이 적고, 비용 절감을 달성할 수 있다. 본 발명에 의해, 고성능, 고신뢰성의 반도체 장치를 수율 좋게 제조할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 관해서, 도면을 사용하여 상세하게 설명한다. 단, 본 발명은 이하의 설명에 한정되지 않고, 본 발명의 취지 및 그 범위로부터 일탈하지 않고 그 형태 및 상세를 여러 가지로 변경할 수 있는 것은 당업자라면 용이하게 이해된다. 따라서, 본 발명은 이하에 나타내는 실시 형태의 기재 내용에 한정하여 해석되는 것은 아니다. 또, 이하에 설명하는 본 발명의 구성에 있어서, 동일 부분 또는 동일 기능을 갖는 부분에는 동일 부호를 다른 도면 간에서 공통적으로 사용하고, 그 반복 설명은 생략한다. 또, 이하에 나타내는 실시 형태의 내용은 자유롭게 조합하여 사용할 수 있다.
(실시 형태 1)
본 실시 형태에 있어서, 레이저 어블레이션(ablation)에 의해서 광 투과층에 개구부(소위 콘택트홀이 됨)를 형성하기 위한 레이저 빔 조사장치 및 반도체 장치의 제조방법을 제안한다. 또, 레이저 어블레이션이란, 박막이나 물질의 가공방법으로, 레이저 빔을 사용하여 박막이나 물질에 홀을 뚫거나 절삭한다. 레이저 빔을 박막이나 물질에 대하여 조사하고, 상기 레이저 빔이 박막 또는 물질에 흡수되어 열로 변환되면, 상기 열에 의해 박막의 일부 또는 물질의 일부가 제거되어 홀이 뚫리거나 또는 절삭된다.
본 실시 형태에서는 소망의 장소에 콘택트홀 직경과 동일하거나 내지는 동일 정도의 직경의 홀을 복수 형성한 마스크에 선형으로 정형한 레이저 빔(선형 빔)을 조사함으로써, 상기 마스크를 통과한 레이저 빔만이 마스크의 하부에 놓여진 콘택트 개구 공정전의 기판에 조사된다. 본 실시 형태에서는 복수의 홀이 형성된 마스크를 개재하여 선형 빔을 조사함으로써, 복수의 콘택트홀을 동시에 개구하는 것을 특징으로 한다.
또, 본 명세서에서는 피조사면에서의 형상이 선형인 레이저 빔을 선형 빔이라고 부른다. 여기에서 말하는 「선형」이란 엄밀한 의미로 「선」을 의미하는 것 은 아니고, 애스펙트비(aspect ratio)가 큰 직사각형(예를 들면, 애스펙트비가 10 이상(바람직하게는 100 이상))을 의미한다. 또, 선형 빔으로 하는 것은 레이저 어블레이션의 효율을 높이기 위해서이고, 그 형상이 직사각형상이나 타원형상이어도 좋다.
우선, 레이저광(레이저 빔이라고도 함)을 처리영역에 조사하는 레이저 빔 조사장치의 일례에 관해서 도 1을 사용하여 설명한다. 도 1에 도시하는 레이저 빔 조사장치는 레이저 발진기(1101), 광학장치(1107), 반사 미러(1108), 더블렛 렌즈(1109a, 1109b), 마스크(1110)를 갖고 있다. 또, 반드시 반사 미러(1108) 또는 더블렛 렌즈(1109a, 1109b)를 형성할 필요는 없고, 레이저 발진기(1101)로부터 사출된 레이저 빔이 마스크(1110)면에서 선형 빔으로 정형되는 광학계가 레이저 발진기(1101)와 마스크(1110)의 사이에 형성되어 있으면 좋다.
여기에서, 도 2를 사용하여 도 1에 도시하는 레이저 빔 조사장치의 광학장치(1107)의 일례에 관해서 설명한다. 도 2b는 도 1에 도시하는 레이저 빔 조사장치의 상면의 모식도이다. 본 실시 형태에 있어서, 광학장치(1107)는 호모저나이저(homogenizer)가 장착되어 있고, 레이저 발진기(1101)측으로부터 차례로, 구면(球面) 렌즈(1102a, 1102b), 실린드리컬 렌즈 어레이(1103a, 1103b), 실린드리컬 렌즈(1104), 실린드리컬 렌즈 어레이(1105a, 1105b), 실린드리컬 렌즈(1106)를 갖고 있다. 여기에서, 실린드리컬 렌즈 어레이란, 같은 곡률을 갖는 실린드리컬 렌즈를 복수개 나열한 것이며, 입사된 레이저 빔을 구성하는 실린드리컬 렌즈의 수와 동수개로 분할하는 역할을 갖는다. 또, 본 실시 형태에서, 선형 빔의 단변 방향, 장변 방향이란 각각 마스크(1110)면에 형성되는 선형 빔의 빔 스폿의 폭이 짧은 방향, 폭이 긴 방향과 같은 것으로 한다. 또한, 레이저 발진기(1101)로부터 사출한 레이저 빔은 화살표 방향으로 진행하는 것으로 한다.
도 2b에 있어서, 레이저 발진기(1101)로부터 사출된 레이저 빔은 구면(球面) 렌즈(1102a 및 1102b)에 의해 확대된다. 또, 구면 렌즈(1102a, 1102b)는 레이저 발진기(1101)로부터 나오는 빔 스폿이 충분히 큰 경우에는 필요 없다. 계속해서, 실린드리컬 렌즈 어레이(1103a 및 1103b)에 의해, 스폿이 선형인 장변(장축) 방향으로 분할된다. 그 후, 실린드리컬 렌즈 어레이(1103b)의 후방에 놓인 실린드리컬 렌즈(1104)에 의해서, 레이저 빔은 마스크(1110)에 있어서 1개로 합성된 선형 빔이 된다. 또한, 이것에 의해, 마스크(1110)면에서 선형 빔의 빔 스폿의 장변 방향의 에너지 분포의 균일화(장축 균일화(long-axis homogenization))가 이루어지고, 장변 방향의 길이가 결정된다.
다음에, 도 2a를 사용하여 본 실시 형태의 광학계의 측면의 모식도를 설명한다. 레이저 발진기(1101)로부터 사출된 레이저 빔은 구면 렌즈(1102a 및 1102b)에 의해 확대된다. 이 구성은 레이저 발진기(1101)로부터 나가는 빔 스폿이 충분히 큰 경우에는 필요 없다. 계속해서, 실린드리컬 렌즈 어레이(1105a 및 1105b)에 의해, 스폿이 선형의 단변(단축) 방향으로 분할된다. 그 후, 실린드리컬 렌즈 어레이(1105b)의 후방에 놓여진 실린드리컬 렌즈(1106)에서 레이저 빔은 1개로 합성되고, 또한 더블렛 렌즈(1109a 및 1109b)에서 집광된다. 이것에 의해, 선형 빔의 빔 스폿의 단변 방향의 에너지 분포의 균일화(단축 균일화(short-axis homogenization))가 이루어지고, 에너지 분포가 균일화된 선형 빔이 피조사체(1111)에 조사된다.
또, 일반적으로 레이저 빔의 에너지 분포를 균일화시키는 것을 호모저나이즈(homogenize)한다고 하고, 호모저나이즈하는 광학계를 호모저나이저(homogenizer)라고 한다. 또, 광학장치(1107)의 구성은 도 2에 도시하는 것에 한정되지 않는다.
또, 도 1에 도시하는 레이저 빔 조사장치에 있어서, 레이저 발진기(1101)로부터 사출된 레이저 빔은 광학장치(1107)를 통과한다. 계속해서 반사 미러(1108)에서 피조사체(1111)에 대하여 수직으로 레이저 빔이 조사되도록 반사된다. 상기 반사 미러(1108)에서 반사된 레이저 빔은 더블렛 렌즈(1109a 및 1109b)에서 선형 빔의 단변 방향이 집광된다. 집광된 선형 빔은 소망의 장소에 콘택트 홀과 동일하거나 내지 동일 정도의 직경의 홀이 형성된 마스크(1110)에 도달하고, 상기 마스크(1110)를 통과한 레이저 빔만이 피조사체(1111)에 조사되고, 조사된 레이저 빔에 의해 콘택트 개구가 이루어진다. 또, 마스크(1110)의 재료는 레이저 빔을 투과 또는 흡수하지 않는 재료라면 특히 한정되지 않는다.
또한, 이동기구(1112) 및 마스크(1110)가 도 1 중의 화살표 방향으로 일정 속도로 이동함으로써, 피조사체(1111) 전체를 레이저 조사할 수 있다. 본 실시 형태에서는 선형 빔을 마스크(1110)에 형성된 복수 개소의 홀에 동시에 조사할 수 있기 때문에, 상기 선형 빔을 마스크를 개재하여 복수의 레이저 빔으로 분할할 수 있다. 따라서, 피조사체(1111) 상의 복수 개소에 한번에 레이저 빔을 조사할 수 있 다. 본 실시 형태에 있어서 이동기구(1112)는 XY 스테이지이고, X축 또는 Y축 방향으로 이동하는 기구를 갖는다. 또, 회전하는 기구를 갖고 있어도 좋다. 또, 본 실시 형태에 있어서, 피조사체란 기판 상에 광 흡수층과 광 투과층을 적층하여 형성한 것이다.
또, 마스크(1110)의 크기는 레이저 조사가 1회(편도)의 스캔으로 충분한 기판 사이즈라면, 피조사체(1111)와 같은 사이즈이어도 좋다. 또한, 예를 들면 레이저 조사가 2회(왕복)의 스캔으로 또한 왕복 스캔으로 형성하는 콘택트 개구의 위치가 동일한 경우는 마스크(1110)를 반복하여 사용할 수 있기 때문에, 1스캔분의 크기이어도 좋다.
다음에, 도 3을 사용하여 도 1에 도시하는 레이저 빔 조사장치를 사용한 개구방법을 구체적으로 설명한다. 본 실시 형태에서는 도 3에 도시하는 바와 같이, 기판(720) 상에, 광 흡수층으로서 도전층(721a)과 도전층(721b)의 적층막이 형성되고, 광 투과층으로서 절연층(722)이 형성되어 있다.
도전층(721a), 및 도전층(721b)은 적층 구조로 되어 있고, 본 실시 형태는 도전층(721b)에 비교적 증발하기 쉬운 저융점 금속(본 실시 형태에서는 크롬)을 사용하고, 도전층(721a)에는 도전층(721b)보다도 증발하기 어려운 고융점 금속(본 실시 형태에서는 텅스텐)을 사용한다. 또, 본 실시 형태에서는 절연층 하의 도전층은 융점이 다른 도전층을 적층하고 있지만, 물론 단층이어도 좋다. 또, 절연층(722)으로서는 레이저광을 투과하는 재료로 형성된 층이면 특히 한정되지 않는다. 예를 들면 투광성의 유기수지 등을 사용하여 형성할 수 있다.
또한, 절연층 하에 형성되는 층은 반드시 도전층일 필요는 없고, 레이저 어블레이션이 가능한 정도로 레이저광을 흡수하는 재료로 형성된 층(광 흡수층이라고도 함)이면 특히 한정되지 않는다. 예를 들면 광 흡수층으로서, 티탄(Ti), 알루미늄(Al), 탄탈(Ta), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 동(Cu), 크롬(Cr), 네오듐(Nd), 철(Fe), 니켈(Ni), 코발트(Co), 루테늄(Ru), 로듐(Rh), 팔라듐(Pd), 오스뮴(Os), 이리듐(Ir), 은(Ag), 금(Au), 백금(Pt), 카드뮴(Cd), 아연(Zn), 규소(Si), 게르마늄(Ge), 지르코늄(Zr), 바륨(Ba)으로부터 선택된 원소로 이루어지는 재료를 사용할 수 있다. 또한, 상기 원소를 주성분으로 하는 합금재료, 질소화합물, 산소화합물, 탄소화합물, 또는 할로겐화합물의 단층으로 형성할 수 있다. 또한, 이들의 적층을 사용할 수 있다. 또한, 광을 흡수하는 것이 가능한 입자가 분산된 절연막, 대표적으로는 실리콘 미결정이 분산된 산화규소막을 사용할 수 있다. 또한, 색소가 절연물에 용해 또는 분산된 절연층을 사용할 수 있다. 광 흡수층으로서, 이들의 재료로 형성된 층을 단층 또는 적층하여 사용할 수 있다.
또, 광 흡수층의 형성 방법으로서는 도포법, 전계도금법, PVD법(Physical Vapor Deposition), 또는 CVD법(Chemical Vapor Deposition)을 사용할 수 있다.
계속해서, 도 3b에 도시하는 바와 같이, 절연층(722)측으로부터 레이저광(723)을 선택적으로 도전층(721a), 및 도전층(721b; 복수의 조사영역(724))에 조사한다. 또, 레이저광(723)은 도 1에 도시하는 레이저 빔 조사장치로부터 사출되어 있다. 여기에서, 레이저광(723)은 절연층(722)을 투과하지만 도전층(721b)에 흡수된다. 조사된 레이저광의 에너지에 의해 도전층(721b)의 조사영역은 가열되어 증발하고, 절연층(722)을 파괴한다. 따라서, 도전층(721b)의 조사영역 상의 절연층(722)은 제거되고, 도전층(721a, 721b)의 일부가 노출된 복수의 개구(725)를 형성할 수 있다(도 3c 참조). 도전층(721b)은 도전층(728a)과 같이 패터닝되고, 절연층(722)은 절연층(727a)과 같이 패터닝된다(도 3c 참조). 계속해서, 도전층(721a), 도전층(721b)이 노출된 개구(725)에 도전층(726)을 형성함으로써, 도전층(721a), 도전층(721b)과 도전층(726)을 전기적으로 접속할 수 있다(도 3d 참조).
본 실시 형태의 레이저 빔 조사장치를 사용함으로써, 복잡한 포토리소그래피 공정을 사용하지 않고 복수의 콘택트홀을 동시에 개구하는 것이 가능해진다. 또한, 본 실시 형태에서는 에너지 분포가 균일화된 선형 빔을 사용하고 있기 때문에, 가우시안(Gaussian) 분포의 레이저 빔을 사용하는 경우와 비교하여, 콘택트홀 개구 시의 레이저 어블레이션을 용이하게 하는 것이 가능하다.
레이저 발진기(1101)로서는 자외광, 가시광, 또는 적외광을 발진하는 것이 가능한 레이저 발진기를 사용할 수 있다. 레이저 발진기로서는 KrF, ArF, XeCl, Xe 등의 엑시머레이저 발진기, He, He-Cd, Ar, He-Ne, HF 등의 기체 레이저 발진기, YAG, GdVO4, YVO4, YLF, YAlO3 등의 결정에 Cr, Nd, Er, Ho, Ce, Co, Ti 또는 Tm을 도프한 결정을 사용한 고체 레이저 발진기, GaN, GaAs, GaAlAs, InGaAsP 등의 반도체 레이저 발진기를 사용할 수 있다. 또, 고체 레이저 발진기에 있어서는 기본파의 제 1 고조파 내지 제 5 고조파를 적용하는 것이 바람직하다. 레이저 발진기로부터 사출되는 레이저광의 형상이나 레이저광의 진로를 조정하기 위해서, 셔 터, 미러 또는 하프 미러 등의 반사체, 실린드리컬 렌즈나 볼록 렌즈 등에 의해서 구성되는 광학계가 설치되어 있어도 좋다.
또한, 도 1에 도시한 장치는 기판의 표면측으로부터 레이저광을 조사하는 예를 도시하였지만, 광학계나 이동기구(1112)를 적절하게 변경하고, 기판의 이면측으로부터 레이저광을 조사하는 구성으로 하여도 좋다.
또, 여기에서는 기판을 이동하여 선택적으로 레이저 빔을 조사하고 있지만, 이것에 한정되지 않고, 레이저 빔을 XY 축 방향으로 주사하여 레이저 빔을 조사할 수 있다.
도전층(721a, 721b)은 증착법, 스퍼터링법, PVD법(Physical Vapor Deposition), 감압 CVD법(LPCVD법), 또는 플라즈마 CVD법 등의 CVD법(Chemical Vapor Deposition) 등을 사용하여 형성할 수 있다. 또한, 구성물이 소망의 패턴으로 전사, 또는 묘사할 수 있는 방법, 예를 들면 각종 인쇄법(스크린(공판) 인쇄, 오프셋(평판) 인쇄, 볼록판 인쇄나 그라비아(오목판) 인쇄 등 소망의 패턴으로 형성되는 방법), 디스펜서법, 선택적인 도포법 등도 사용할 수 있다. 도전층(721a, 721b)으로서 크롬, 몰리브덴, 니켈, 티탄, 코발트, 동, 또는 알루미늄 중 일종 또는 복수를 사용하여 형성할 수 있다.
도 3에 있어서는 레이저광(723)의 조사에 의해서 도전층(721b)이 증발하고, 절연층(722)에 개구(725)를 형성하고 있고, 적층되는 도전층(721a)은 잔존하는 예를 도시하였다. 절연층 하에 형성된 도전층에 도달하는 개구를 형성하는 다른 예를 도 4a 내지 도 4d에 도시한다. 또, 도 4에서는 개구부를 1개 형성하는 예를 도 시하지만, 물론 도 3에 도시하는 경우와 마찬가지로 복수의 개구부를 동시에 형성할 수 있다.
도 4a는 절연층 하의 적층된 도전층중 상층의 도전층의 상방부만이 레이저광에 의해 레이저 어블레이션된 예이다. 기판(730) 상에 도전층(731), 도전층(732), 절연층(733)이 형성되고, 도전층(732), 절연층(733)에 형성된 개구(750)에 도전층(734)이 형성되어 있다. 개구(750)에 있어서 도전층(732)이 노출되고, 도전층(734)에 접하여 전기적으로 접속하고 있다.
절연층 하의 도전층은 융점이 다른 복수종의 도전층을 적층하여도 좋고, 물론 단층이어도 좋다. 절연층 하의 도전층이 단층인 예를 도 4b, 도 4c에 도시한다. 도 4b는 절연층 하의 도전층의 상방부만이 레이저광에 의해 레이저 어블레이션된 예이고, 도 4c는 절연층 하의 도전층에 있어서 기판(740)이 노출될 때까지 레이저 어블레이션에 의해서 제거된 예이다.
도 4b에 있어서, 기판(735) 상에 도전층(736), 절연층(738)이 형성되고, 도전층(736), 절연층(738)에 형성된 개구(751)에 도전층(739)이 형성되어 있다. 개구(751)에 있어서 도전층(736)이 노출되고, 도전층(739)에 접하여 전기적으로 접속하고 있다. 도 4b와 같이 도전층의 막 두께 방향에서 상방만을 부분적으로 제거하는 경우, 레이저광의 조사조건(에너지, 조사시간 등)을 제어하거나, 도전층(736)을 두껍게 형성하면 좋다.
도 4c에 있어서, 기판(740) 상에 도전층(741a, 741b,) 절연층(743)이 형성되고, 개구(752) 및 절연층(743) 상에 도전층(744)이 형성되어 있다. 개구(752)에 있어서 도전층(741a, 741b)이 노출되고, 도전층(744)에 접하여 전기적으로 접속하고 있다. 개구 저면에 있어서 하부 도전층과 상부 도전층이 반드시 접하지 않아도 좋고, 개구의 측면에 노출된 하부 도전층에 접하도록 상부 도전층을 형성하고, 전기적으로 접속하는 구성이어도 좋다.
또한, 콘택트홀로서 기능하는 개구의 형상도 측면이 저면에 대하여 수직이 아니어도 좋고, 도 4d와 같이 개구의 측변이 테이퍼를 갖는 형상이어도 좋다. 도 4d에 있어서, 기판(745) 상에 도전층(746), 도전층(747), 절연층(748)이 형성되고, 절연층(748) 및 도전층(747)에 개구(753)가 형성되어 있다. 개구(753)는 유발형(mortar shape)이고, 개구(753) 측면은 저면에 대하여 테이퍼를 갖는 형상으로 되어 있다.
이와 같이, 절연층에 형성된 개구에 있어서 절연층 하의 하부 도전층과 절연층 상의 상부 도전층을 전기적으로 접속시킨다. 본 실시 형태에서는 제 1 도전층 상에 증발하기 쉬운 금속으로 이루어지는 제 2 도전층을 형성하고, 레이저광에 의해서 제 2 도전층을 증발시킴으로써 제 1 도전층 및 제 2 도전층 상에 형성된 절연층에 개구를 형성한다. 레이저광의 조사 조건(에너지 강도, 조사시간 등) 및 절연층, 도전층의 재료의 성질(열전도율, 융점, 비점 등)에 의해서 절연층 및 도전층에 형성되는 개구의 크기나 형상은 제어할 수 있다. 레이저광의 크기 및 형성되는 개구의 크기의 예를 도 5에 도시한다. 또, 도 5에서는 개구부를 1개 형성하는 예를 도시하지만, 물론 도 3에 도시하는 경우와 마찬가지로 복수의 개구부를 동시에 형성할 수 있다.
기판(300) 상에, 제 1 도전층(301a(301a1, 301a2, 301a3)), 제 2 도전층(301b)이 적층하여 형성되고, 제 1 도전층(301a(301a1, 301a2, 301a3)) 및 제 2 도전층(301b)을 덮도록 절연층(302)이 형성되어 있다. 도 5에 있어서, 제 1 도전층(301a(301a1, 301a2, 301a3))은 복수의 박막을 포함하는 적층 구조를 나타내고, 예를 들면, 제 1 도전층(301a1)에 티탄, 제 1 도전층(301a2)에 알루미늄, 제 1 도전층(301a3)에 티탄, 제 2 도전층(301b)에 크롬을 사용할 수 있다. 또한 제 1 도전층(301a3)에는 텅스텐이나 몰리브덴 등도 사용할 수 있다. 물론 제 2 도전층(301b)도 적층 구조로 할 수 있고, 동과 크롬의 적층 등을 사용할 수 있다.
절연층(302) 및 제 2 도전층(301b)에 레이저 직경 L1의 레이저광(303)을 조사하고, 절연층(302) 및 제 2 도전층(301b)에서 선택적으로 조사영역(304)이 된다. 레이저광(303)의 에너지가 크면, 도 5c와 같이, 제 2 도전층(301b)에 주어지는 에너지도 커지고, 제 2 도전층(301b)에서 조사영역 및 그 주변까지 열이 전도된다. 따라서 제 2 도전층(301b)에는 레이저광(303)의 직경 L1보다 큰 직경 L2를 갖는 개구가 형성되고, 제 2 도전층(301b) 상에 형성된 절연층(302)에도 개구가 형성된다. 이상과 같이, 제 2 도전층(301b)은 제 2 도전층(308a, 308b)으로 분단되고, 절연층(302)은 절연층(307a, 307b)으로 분단되고, 개구(305)가 형성된다. 제 1 도전층(301a3)이 노출된 개구(305)에 도전막(306)을 형성하고, 제 1 도전층(301a(301a1, 301a2, 301a3)) 및 제 2 도전층(308a, 308b)과 전기적으로 접속한다(도 5d 참조).
레이저광의 직경에 의해서 결정하는 조사영역에 대한 개구의 크기는 레이저 광의 에너지의 크기에 의존하고, 레이저광의 에너지가 제 2 도전층을 증발시키기에 충분한 정도 크면 에너지는 조사영역 주변까지 전달하고, 제 2 도전층을 증발하기 때문에, 제 2 도전층에 레이저광의 조사영역보다 큰 개구를 형성한다. 반대로 레이저광의 에너지가 작으면, 제 2 도전층에는 조사영역과 거의 같은 크기의 개구가 형성된다. 또한, 제 2 도전층에 열전도율이 높고 증발하기 쉬운 금속재료를 사용하면, 레이저광의 에너지가 전달하기 쉽기 때문에 조사영역에 대하여 큰 개구를 형성할 수 있다. 또, 레이저광의 에너지가 임계치를 초과하였을 때는 개구의 크기는 에너지의 크기가 아닌 마스크 홀의 직경에 의존한다.
이와 같이, 레이저광의 에너지를 제어함으로써, 레이저광이 조사되는 제 2 도전층에 있어서 증발하는 범위를 어느 정도 제어할 수 있기 때문에, 제 2 도전층 및 절연층에 형성되는 개구의 크기도 적절하게 제어할 수 있다.
또한, 레이저광의 조사에 의해 개구를 형성한 후, 액체로 개구 부근에 잔존하는 도전성 재료나 절연성 재료를 세정하고, 잔존물을 제거하여도 좋다. 이 경우, 세정에 물 등의 무반응 물질을 사용하여도 좋고, 절연층과 반응하는(용해하는)에천트 등의 약액을 사용하여도 좋다. 에천트를 사용하면 개구가 오버에칭되고, 먼지 등이 제거되어 표면이 보다 평탄화된다. 또한 개구를 확대할 수도 있다.
본 실시 형태에 있어서, 선형 빔의 긴변 방향을 따라서 복수의 개구부가 배열된 마스크의 복수의 개구부에 동시에 선형 빔을 조사한다. 그것에 의해서, 선형 빔이 복수의 레이저 빔으로 분할되고, 상기 레이저 빔이 조사되는 층간 절연층에 복수의 콘택트홀을 동시에 형성할 수 있다. 본 실시 형태의 레이저 조사장치 및 조사방법을 사용함으로써, 층간 절연층에 복수의 콘택트홀을 단일의 공정에서 용이하게 형성할 수 있다.
본 실시 형태에 의해, 콘택트홀 형성에 있어서 공정수가 많아 복잡한 포토리소 공정을 사용할 필요가 없기 때문에, 공정을 간략화할 수 있고, 생산 능력을 향상시킬 수 있다. 따라서, 재료의 손실이 적고, 비용 절감을 달성할 수 있다.
(실시 형태 2)
본 실시 형태에서는 선형 빔을 사용한 레이저 어블레이션에 의해서 복수의 콘택트홀을 동시에 개구하기 위한 실시 형태 1과는 다른 구성의 레이저 빔 조사장치에 관해서 설명한다. 본 실시 형태에서는 마스크와 마이크로 렌즈 어레이를 조합함으로써, 보다 작은 콘택트홀을 용이하게 개구할 수 있는 레이저 빔 조사장치에 관해서 설명한다.
본 실시 형태의 레이저 빔 조사장치의 일례에 관해서 도 6을 사용하여 설명한다. 본 실시 형태의 레이저 빔 조사장치는 도 6에 도시하는 바와 같이, 레이저 발진기(1101)측으로부터 차례로, 광학장치(1107), 반사 미러(1108), 더블렛 렌즈(1109a, 1109b), 마스크(1110), 마이크로 렌즈 어레이(1113)를 갖고 있다. 또, 마이크로 렌즈 어레이(1113)는 다수의 렌즈를 배열한 것이며, 각 렌즈를 통과한 레이저 빔을 축소하여 피조사체(1111)에 투영하는 기능을 갖는다. 또한, 레이저 발진기(1101), 광학장치(1107), 반사 미러(1108), 더블렛 렌즈(1109a, 1109b), 및 마스크(1110)는 실시 형태 1과 동일한 것을 사용할 수 있다. 또, 반드시 반사 미러(1108) 또는 더블렛 렌즈(1109a, 1109b)를 형성할 필요는 없고, 레이저 발진 기(1101)로부터 사출된 레이저 빔이 마스크(1110)면에서 선형 빔으로 정형되는 광학계가 레이저 발진기(1101)와 마스크(1110)의 사이에 형성되어 있으면 좋다.
본 실시 형태에 있어서, 실시 형태 1과 마찬가지로 마스크(1110)면에서 선형 빔의 에너지 분포가 균일화되도록 레이저 발진기(1101), 호모저나이저가 장착된 광학장치(1107), 반사 미러(1108), 더블렛 렌즈(1109a, 1109b), 및 마스크(1110)를 배치하면 좋다. 그리고, 마이크로 렌즈 어레이(1113)에 의해서 마스크(1110)와 피조사체(1111)가 공액의 관계가 되도록 마이크로 렌즈 어레이(1113)를 배치한다. 마스크(1110)와 피조사체(1111)가 공액의 관계가 되도록 배치함으로써, 마스크(1110)면에서의 에너지 분포를 유지하면서 피조사체(1111) 표면에 레이저 빔을 조사할 수 있다. 요컨대, 본 실시 형태에 있어서 마스크(1110)면에서 레이저 빔의 에너지 분포가 균일하게 되기 때문에, 마스크(1110)와 피조사체(1111)가 공액의 관계가 되도록 배치함으로써, 피조사면(1111)에 에너지 분포가 균일화된 레이저 빔을 조사할 수 있다. 또한, 마스크(1110)를 통과함으로써 복수로 분할된 레이저 빔의 각각이, 마이크로 렌즈 어레이(1113)를 구성하는 복수의 렌즈 중의 1개에 입사되도록 한다.
이렇게 배치함으로써, 마스크(1110)면에서의 에너지 분포를 유지하면서 마이크로 렌즈 어레이(1113)를 통하여 피조사체(1111) 표면에 레이저 빔을 축소 투영할 수 있다. 요컨대, 피조사체(1111) 표면에서 에너지 분포가 균일화되고, 또 축소된 레이저 빔을 조사하는 것이 가능하다.
또, 본 실시 형태에 있어서, 피조사체란 기판 상에 광 흡수층과 광 투과층을 차례로 적층하여 형성한 것이다. 본 실시 형태의 레이저 빔 조사장치를 사용하여 피조사체 표면에 레이저 빔을 조사함으로써, 복잡한 포토리소그래피 공정을 사용하지 않고 피조사체 상에 복수의 콘택트홀을 동시에 개구하는 것이 가능해진다. 또한, 본 실시 형태에서는 에너지 분포가 균일화된 선형 빔을 사용하고 있기 때문에, 가우시안 분포의 레이저 빔을 사용하는 경우와 비교하여, 콘택트 홀 개구 시의 레이저 어블레이션을 용이하게 하는 것이 가능하다.
(실시 형태 3)
본 실시 형태에 있어서, 레이저 어블레이션에 의해서 광 투과층에 복수의 개구부(콘택트홀)를 동시에 형성하기 위한, 실시 형태 1 또는 실시 형태 2와는 다른 구성의 레이저 빔 조사장치 및 반도체 장치의 제조방법을 제안한다.
우선, 레이저광(레이저 빔이라고도 함)을 처리영역에 조사하는 레이저 빔 조사장치의 일례에 관해서 도 7을 사용하여 설명한다. 도 7에 도시하는 레이저 빔 조사장치는 레이저 발진기(1101), 광학장치(1107), 반사 미러(1108), 더블렛 렌즈(1109a, 1109b), 마스크(1110), 초퍼 핀(1116)을 갖고 있다. 또, 반드시 반사 미러(1108) 또는 더블렛 렌즈(1109a, 1109b)를 형성할 필요는 없고, 레이저 발진기(1101)로부터 사출된 레이저 빔이 마스크(1110)면에서 선형 빔으로 정형되는 광학계가 레이저 발진기(1101)와 마스크(1110)의 사이에 형성되어 있으면 좋다. 또, 본 실시 형태에 있어서, 실시 형태 1 또는 실시 형태 2와 마찬가지로 마스크(1110)면에서 선형 빔의 에너지 분포가 균일화되도록 레이저 발진기(1101), 호모저나이저가 장착된 광학장치(1107), 반사 미러(1108), 더블렛 렌즈(1109a, 1109b), 및 마스 크(1110)를 배치하면 좋다.
도 7에 도시하는 레이저 빔 조사장치에 있어서, 레이저 발진기(1101)로부터 사출된 레이저 빔은 광학장치(1107)를 통과한다. 이어서, 반사 미러(1108)에서 피조사체(1111)에 대하여 수직으로 레이저 빔이 조사되도록 반사된다. 상기 반사 미러(1108)에서 반사된 레이저 빔은 더블렛 렌즈(1109a 및 1109b)에서 선형 빔의 단변 방향이 집광된다. 집광된 선형 빔은 소망의 장소에 콘택트 홀과 동일하거나 내지 동일 정도의 직경의 홀을 형성한 마스크(1110)에 도달하고, 상기 마스크(1110)를 통과한 레이저 빔만이 초퍼 핀(1116)에 도달한다. 초퍼 핀(1116)은 일부를 호(弧)형으로 잘라낸 원형의 판이고, 구동벨트(1114)를 통하여 모터(1115)의 회전동력이 전달되어 회전한다. 또, 초퍼 핀(1116)과 같은 판을 회전시켜, 연속적인 광을 투과·차광을 반복하여 점멸과 같은 깜박이는 광으로 바꾸는 것을 일반적으로 초퍼라고 한다.
본 실시 형태에 있어서, 초퍼 핀(1116)에 전파된 레이저 빔은 초퍼 핀(1116)의 호형으로 절단된 부분을 통과하였을 때만 피조사체(1111)에 조사되고, 조사된 레이저 빔에 의해 피조사체(1111) 상에 복수의 콘택트홀을 동시에 개구할 수 있다. 반대로, 절단되지 않은 부분에 조사되었을 때에는 핀 부분에 흡수되고, 피조사체(1111)에 조사되지 않는다.
일반적으로, 선형 빔을 연속적으로 마스크 상에 조사하는 경우에 있어서, 마스크의 위치를 고정하여 피조사체만을 이동시키면 피조사체 상에는 마스크에 개구된 홀과 같은 정도의 크기의 홀이 아니라, 피조사체의 이동 방향에 따른 선형의 개 구부가 형성되어 버린다. 따라서, 선형 빔을 마스크 상에 연속적으로 조사하는 경우는 마스크와 피조사체를 함께 움직일 필요가 있다.
그렇지만, 본 실시 형태와 같이 초퍼 핀을 사용함으로써, 연속적인 광을 깜박이는 광으로 할 수 있기 때문에, 마스크 상에 연속적으로 선형 빔을 조사하는 경우에 있어서도, 마스크를 고정하여 피조사체(1111)만을 이동시킴으로써, 마스크의 홀의 직경과 동일하거나 내지 동일 정도의 크기의 콘택트홀을 피조사체 상의 복수 개소에 동시에 형성할 수 있다. 따라서, 마스크 사이즈를 소형화할 수 있다. 또, 마스크(1110) 및 초퍼 핀(1116)의 재료는 레이저 빔을 투과하지 않는 재료이면 특히 한정되지 않는다.
계속해서, 이동기구(1112)가 도 7 중의 화살표의 방향으로 일정 속도로 이동함으로써, 피조사체(1111) 전체를 레이저 조사할 수 있다. 본 실시 형태에 있어서 이동기구(1112)는 XY 스테이지이고, X축 또는 Y축 방향으로 이동하는 기구를 갖는다. 또, 회전하는 기구를 갖고 있어도 좋다. 또, 본 실시 형태에 있어서, 피조사체란 기판 상에 광 흡수층과 광 투과층을 차례로 적층하여 형성한 것이다.
본 실시 형태에서는 선형 빔을 마스터(1110)에 형성된 복수 개소의 홀에 동시에 조사할 수 있기 때문에, 상기 선형 빔을 마스크를 개재하여 복수의 레이저 빔으로 분할할 수 있다. 따라서, 피조사체(1111) 상의 복수 개소에 한번에 레이저 빔을 조사할 수 있다. 따라서, 본 실시 형태의 레이저 빔 조사장치를 사용하여 피조사체(1111) 표면에 레이저 빔을 조사함으로써, 복잡한 포토리소그래피 공정을 사용하지 않고 피조사체(1111) 상에 복수의 콘택트홀을 동시에 개구하는 것이 가능해 진다. 또한, 초퍼를 채용함으로써, 레이저 빔을 조사하는 시간을 컨트롤할 수 있기 때문에, 예를 들면 1열로 나열된 콘택트홀을 기판 전체면에 연속하여 개구하는 경우에는 상기 1열분의 홀이 개방된 마스크를 준비하면 좋고, 마스크 사이즈의 소형화로 연결된다.
(실시 형태 4)
선형 빔을 사용한 레이저 어블레이션에 의해서 복수의 콘택트홀을 동시에 개구할 때에, 상기 선형 빔을 복수로 분할하기 위해서 사용하는 것이 가능한 마스크로서 실시 형태 1 내지 3에서 나타낸 것 이외에도 여러 가지 구성을 사용할 수 있다. 본 실시 형태에서는 상기 선형 빔을 복수로 분할하기 위해서 사용하는 것이 가능한 마스크의 예에 관해서 도면을 사용하여 설명한다. 또, 본 실시 형태에서 나타낸 마스크는 실시 형태 1 내지 3에서 나타낸 마스크 대신에 적절하게 사용하는 것이 가능하다.
본 실시 형태의 마스크로서, 도 8a에 도시하는 바와 같은 마스크(121a)를 사용할 수 있다. 바이너리 마스크(121a)는 석영 등의 투광성을 갖는 기판(122) 상에, 크롬이나 산화크롬 등의 광을 흡수하는 차광층(123)이 선택적으로 형성되어 있다. 차광층(123)이 형성되지 않은 영역에서 광을 투과할 수 있다.
또한, 차광층에 조사되는 레이저 빔의 에너지가 높을 때, 도 8b에 도시하는 바와 같이, 투광성을 갖는 기판(122) 및 차광층(123) 사이에 반사층(124)을 형성하는 것이 바람직하다. 반사층(124)을 형성함으로써, 차광층에 있어서의 레이저 빔의 흡수량을 저감할 수 있다. 이 때문에, 레이저 빔(104)의 광 흡수에 의한 에너 지의 열 전화(轉化) 및 상기 열에 의한 차광층의 패턴이 변형하는 것을 회피할 수 있다.
또, 반사층(124)으로서는 유전체 미러나 반사성을 갖는 층을 사용할 수 있다. 유전체 미러란 굴절율이 다른 2종류의 투명한 절연층을 교대로 적층한 것이다. 이 때 2종류의 투명한 절연층의 굴절율이 클수록, 또한 층수가 많을수록 반사효율은 높아진다. 또, 유전체 미러는 조사되는 레이저 빔의 파장에 의해 적절하게 적층하는 재료를 선택한다. 예를 들면 가시광을 반사하는 유전체 미러의 적층 구조로서는 2산화티탄 및 2산화규소의 적층 구조, 황화아연 및 플루오르화마그네슘의 적층 구조, 어몰퍼스실리콘(amorphous silicon) 및 질화규소의 적층 구조 등이 있다.
또한, 반사성을 갖는 층으로서, 알루미늄, 금, 은 니켈 등으로 형성되는 층을 사용하여도 좋다. 또한, 유전체 미러 및 반사성을 갖는 층을 적층시켜도 좋다.
바이너리 마스크를 사용함으로써, 상기 선형 빔을 복수의 레이저 빔으로 분할할 수 있다. 따라서, 피조사체 상의 복수 개소에 한번에 레이저 빔을 조사할 수 있다.
또한, 본 실시 형태의 마스크로서, 위상 시프트 마스크를 사용할 수 있다. 위상 시프트 마스크를 사용함으로써, 미세한 형상, 대표적으로는 폭이 작은 층, 또는 폭 및 길이가 작은 층을 형성할 수 있다.
위상 시프트 마스크로서 예를 들면, 레벤슨(levenson)형 시프트 마스크를 사용할 수 있다. 레벤슨형 시프트 마스크는 도 9a에 도시하는 위상 시프트 마스 크(131)와 같이 다수의 미세한 요철이 주기적으로 기판 표면에 형성된 것이다. 상기 요철에 의해, 위상 시프트 마스크를 투과하는 레이저 빔의 위상을 변조하고, 부분적으로 소멸 간섭을 발생시켜서, 레이저 빔의 강도를 주기적으로 변조하는 것이 가능하다. 여기에서는 인접하는 요철의 사이에서 위상차가 180°가 되는 요철을 형성한다. 이 결과, 도 9b에 도시하는 바와 같이, 위상(132)에 180°의 차가 생긴다. 위상 시프트 마스크(131)를 통과한 레이저 빔은 간섭되고, 도 9c에 도시하는 바와 같은 강도 분포(133)를 갖는 레이저 빔이 형성된다.
도 9c에 도시하는 바와 같은 레이저 빔을, 도 9a에 도시하는 바와 같이 절연층(722), 광 흡수층(721)에 조사함으로써, 광 흡수층에 레이저 빔이 흡수되는 영역과 흡수되지 않은 영역의 차를 충분히 확보할 수 있다. 이 결과, 도 9d에 도시하는 바와 같이, 기판(720) 상에 형성된 광 흡수층(721), 절연층(722)에 동시에 복수의 개구를 형성하는 것이 가능하다.
또, 도 9에 있어서는 투광성을 갖는 기판의 표면에 요철을 형성하여 레이저 빔의 위상차를 형성하는 형태를 도시하였지만, 이것 대신에, 차광층 및 위상 시프터재를 사용하여 레이저 빔의 위상차를 형성하는 위상 시프트 마스크를 사용할 수 있다. 또한, 바이너리 마스크와 위상 시프트 마스크를 조합하여 사용하는 것도 가능하다.
다음에, 위상 시프트 마스크로서 하프톤(halftone)형 시프트 마스터에 관해서 설명한다.
하프톤형 위상 시프트 마스크(160)는 도 10a에 도시하는 바와 같이, 석영 등 의 투광성을 갖는 기판(122) 상에, 차광층 대신에 반투과성의 위상 시프터재(162)가 선택적으로 형성되어 있다. 이 때의 레이저 빔의 진폭 분포(163)는 도 10b에 도시하는 바와 같이, 위상 시프터재(162)를 통과한 광의 위상은 위상 시프터재(162)가 없는 영역을 통과한 빛에 대하여 반전한다. 이 결과, 도 10c에 도시하는 바와 같이, 위상 시프터재(162)의 계면에서는 레이저 빔의 강도 분포(164)가 급준하게 증가한다.
도 10c에 도시하는 바와 같은 강도 분포를 갖는 레이저 빔을 광 흡수층(103)에 조사함으로써, 광 흡수층에 레이저 빔이 흡수되는 영역과 흡수되지 않은 영역의 차를 충분하게 확보할 수 있다. 이 결과, 도 10d에 도시하는 바와 같이, 기판(720) 상에 형성된 광 흡수층(721), 절연층(722)에 미세한 폭의 개구를 형성할 수 있다.
또한, 본 실시 형태의 마스크로서, 적어도 정상부 주변에 곡률을 갖고, 바람직하게 전체가 볼록 렌즈와 같이 반구형인 마이크로 렌즈 또는 마이크로 렌즈 어레이 등을 갖는 마스크를 사용할 수 있다. 도 11에 있어서는 마이크로 렌즈 어레이를 갖는 마스크에 관해서 설명한다.
마스크(171)의 표면에는 마이크로 렌즈 어레이가 형성된다. 또한, 레이저 빔을 조사할 필요가 없는 영역에서는 차광층(173)을 형성하고 있다. 또, 차광층(173)은 도 8b에 도시하는 반사층(124)과 동일한 재료로 형성할 수 있다.
도 11a에 도시하는 바와 같이, 마스크(171) 및 투광성을 갖는 절연층(722)을 개재하여 광 흡수층(721)에 레이저 빔(104)을 조사한다. 레이저 빔(104)의 일부는 차광층(173)에서 차광된다. 또한, 마이크로 렌즈 어레이의 각 렌즈에 있어서 광이 집광된다. 이 때문에, 집광된 레이저 빔(104)이 선택적으로 광 흡수층(721)에 조사된다.
이 결과, 도 11b에 도시하는 바와 같이, 기판(720) 상에 형성된 광 흡수층(721), 절연층(722)에 미세한 개구를 형성할 수 있다.
또, 마이크로 렌즈 어레이 대신에, 투명한 기판 상에 선택적으로 투명한 조성물을 토출하여 소성하여 마이크로 렌즈를 형성하여도 좋다. 이러한 마이크로 렌즈는 폴리이미드, 아크릴, 아세트산비닐수지, 폴리비닐아세탈, 폴리스티렌, AS수지, 메타크릴수지, 폴리프로필렌, 폴리카보네이트, 셀룰로이드, 아세트산섬유소 플라스틱, 폴리에틸렌, 메틸펜텐수지, 염화비닐수지, 폴리에스테르수지, 요소수지로 형성할 수 있다. 또한, PSG(인실리케이트유리), BPSG(인붕소실리케이트유리), 실리케이트계 SOG(Spin On Glass), 폴리실라잔계 SOG나, 알콕시실리케이트계 SOG, 폴리메틸실록산 등으로 대표되는 Si-CH3 결합을 갖는 SiO2로 형성할 수 있다.
본 실시 형태에서 나타내는 마스크를 사용하여 선형 빔을 분할함으로써, 기판 상에 형성된 광 흡수층에 동시에 복수의 미세한 개구를 선택적으로 형성할 수 있다. 이 결과, 반도체 장치의 미세화가 가능해진다.
(실시 형태 5)
본 실시 형태에서는 실시 형태 1 내지 4에 나타낸 레이저 빔 조사장치 및 조사방법을 사용하여 표시장치를 제조하는 방법을 설명한다.
도 12a는 본 실시 형태의 표시패널의 구성을 도시하는 상면도이고, 절연표면을 갖는 기판(2700) 상에 화소(2702)를 매트릭스 형으로 배열시킨 화소부(2701), 주사선측 입력단자(2703), 신호선측 입력단자(2704)가 형성되어 있다. 화소수는 여러가지의 규격에 따라서 형성하면 좋고, XGA로서 RGB를 사용한 풀 컬러표시이면 1024×768×3(RGB), UXGA로서 RGB를 사용한 풀 컬러표시이면 1600×1200×3(RGB), 풀스펙하이비전에 대응시키고, RGB를 사용한 풀 컬러표시이면 1920×1080×3(RGB)로 하면 좋다.
화소(2702)는 주사선측 입력단자(2703)로부터 연장되는 주사선과, 신호선측 입력단자(2704)로부터 연장되는 신호선이 교차함으로써, 매트릭스형으로 배치된다. 화소(2702)의 각각은 스위칭 소자와 그것에 접속하는 화소 전극이 구비되어 있다. 스위칭 소자의 대표적인 일례는 TFT이고, TFT의 게이트 전극측이 주사선과, 소스 또는 드레인측이 신호선과 접속됨으로써, 개개의 화소를 외부로부터 입력하는 신호에 의해서 독립하여 제어 가능하게 하고 있다.
도 12a는 주사선 및 신호선으로 입력하는 신호를, 외부부착의 구동회로에 의해 제어하는 표시패널의 구성을 도시하고 있지만, 도 12a에 도시하는 바와 같이, COG(Chip on Glass) 방식에 의해 드라이버 IC(2751)를 기판(2700) 상에 실장하여도 좋다. 또한 다른 실장형태로서, 도 12b에 도시하는 것과 같은 TAB(Tape Automated Bonding) 방식을 사용하여도 좋다. 드라이버 IC는 단결정 반도체기판에 형성된 것이어도 좋고, 유리기판 상에 TFT로 회로를 형성한 것이어도 좋다. 도 12에 있어서, 드라이버 IC(2751)는 FPC(2750)와 접속하고 있다. 또한, 화소에 형성하는 TFT 를, 결정성이 높은 다결정(미결정) 반도체로 형성하는 경우에는 주사선측의 구동회로를 기판 상에 형성할 수도 있다. 화소에 형성하는 TFT를 이동도가 높은, 다결정(미결정) 반도체, 단결정 반도체 등으로 형성하는 경우는 주사선의 구동회로와 신호선 구동회로를 기판 상에 일체로 형성할 수도 있다.
다음에, 도 13 내지 도 20을 사용하여 역스태거형의 박막 트랜지스터를 갖는 표시장치의 제조방법에 관해서 설명한다. 또, 도 13 내지 도 19a는 표시장치 화소부의 상면도이고, 도 13 내지 도 19b는 도 13 내지 도 19a의 A와 C를 연결하는 파선에 있어서의 단면도이고, 도 19c는 B와 D를 연결하는 파선에 있어서의 단면도이다. 또한, 도 20a, 도 20b는 표시장치의 단면도이다.
기판(100)은 바륨붕규산산유리, 알루미노붕규산유리 등으로 이루어지는 유리기판, 석영기판, 금속기판, 또는 본 제조공정의 처리온도에 견딜 수 있는 내열성을 갖는 플라스틱기판을 사용한다. 또한, 기판(100)의 표면이 평탄화되도록 CMP법 등에 의해서, 연마하여도 좋다. 또, 기판(100) 상에, 절연층을 형성하여도 좋다. 절연층은 CVD법, 플라즈마 CVD법, 스퍼터링법, 스핀 코팅법 등의 여러가지 방법에 의해, 규소를 포함하는 산화물 재료, 질화물 재료를 사용하고, 단층 또는 적층하여 형성된다. 이 절연층은 형성하지 않아도 좋지만, 기판(100)으로부터의 오염 물질 등을 차단하는 효과가 있다.
기판(100) 상에, 도전막을 형성한다. 도전막은 스퍼터링법, PVD법(Physical Vapor Deposition), 감압 CVD법(LPCVD법), 또는 플라즈마 CVD법 등의 CVD법(Chemical Vapor Deposition) 등을 사용하여 형성할 수 있다. 도전막은 Ag, Au, Ni, Pt, Pd, Ir, Rh, Ta, W, Ti, Mo, Al, Cu로부터 선택된 원소, 또는 상기 원소를 주성분으로 하는 합금재료 또는 화합물 재료로 형성하면 좋다. 또한, 인 등의 불순물 원소를 도핑한 다결정 실리콘막으로 대표되는 반도체막이나, AgPdCu 합금을 사용하여도 좋다. 또한, 단층 구조이거나 복수층의 구조이어도 좋고, 예를 들면, 질화텅스텐막과 몰리브덴막의 2층 구조로 하여도 좋고, 막 두께 50nm의 텅스텐막, 막 두께 500nm의 알루미늄과 실리콘의 합금막, 막 두께 30nm의 질화티탄막을 차례로 적층한 3층 구조로 하여도 좋다. 또한, 3층 구조로 하는 경우, 제 1 도전막의 텅스텐 대신에 질화텅스텐을 사용하여도 좋고, 제 2 도전막의 알루미늄과 실리콘의 합금막 대신에 알루미늄과 티탄의 합금막을 사용하여도 좋고, 제 3 도전막의 질화티탄막 대신에 티탄막을 사용하여도 좋다.
본 실시 형태에서는 게이트 전극층은 조성물을 선택적으로 토출하여 형성한다. 이와 같이 선택적으로 게이트 전극층을 형성하면 가공 공정이 간략화되는 효과가 있다.
본 실시 형태에서는 도전층의 형성 영역의 크기 및 형상에 따라서, 액적 토출 장치의 토출구로부터 조성물의 토출 방법이 다른 것을 특징으로 한다. 비교적 광범위하게 걸쳐 형성되는 게이트 배선에 상당하는 게이트 전극층(104(104a, 104b))은 도 13에 도시하는 바와 같이, 액적 토출 장치(136a, 136b)로부터의 조성물의 토출이 정지하지 않고, 연속적으로 토출시켜 형성한다. 한편, 비교적 좁은 범위에 형성되는 게이트 전극층(105(105a, 105b))은 도 13에 도시하는 바와 같이, 액적 토출 장치(137a, 137b)로부터의 조성물을 적하하여 형성한다. 이와 같이 형 성하는 패턴에 의해서, 액상의 조성물의 토출 방법을 다르게 하여도 좋다.
게이트 전극층(104(104a, 104b)) 및 게이트 전극층(105(105a, 105b))은 Ag, Au, Ni, Pt, Pd, Ir, Rh, Ta, W, Ti, Mo, Al, Cu로부터 선택된 원소, 또는 상기 원소를 주성분으로 하는 합금재료 또는 화합물 재료로 형성하면 좋다. 또한, 상기 원소의 혼합물을 사용하여도 좋다. 단층 구조뿐만 아니라, 2층 이상의 적층 구조로 하여도 좋다.
또, 게이트 전극층(104(104a, 104b)) 및 게이트 전극층(105(105a, 105b))의 형상으로 가공이 필요한 경우, 마스크층을 형성하고, 드라이 에칭 또는 웨트 에칭에 의해 에칭 가공하면 좋다. ICP(Inductively Coupled Plasma: 유도 결합형 플라즈마) 에칭법을 사용하여, 에칭 조건(코일형의 전극에 인가되는 전력량, 기판측의 전극에 인가되는 전력량, 기판측의 전극 온도 등)을 적절하게 조절함으로써, 전극층을 테이퍼형상으로 에칭할 수 있다. 또, 에칭용 가스로서는 Cl2, BCl3, SiCl4 또는 CCl4 등을 대표로 하는 염소계가스, CF4, SF6 또는 NF3 등을 대표로 하는 불소계 가스 또는 O2를 적절하게 사용할 수 있다.
마스크층은 에폭시수지, 페놀수지, 노볼락수지, 아크릴수지, 멜라민수지, 우레탄수지 등의 수지재료를 사용할 수 있다. 또한, 벤조사이클로부텐, 파릴렌, 플루오르화아릴렌에테르, 투과성을 갖는 폴리이미드 등의 유기재료, 실록산계중합체 등의 중합에 의해서 생긴 화합물 재료, 수용성 호모중합체와 수용성 공중합체를 포함하는 조성물 재료 등을 사용하여 액적 토출법으로 형성한다. 또는 감광제를 포 함하는 시판의 레지스트 재료를 사용하여도 좋고, 예를 들면, 포지티브형 레지스트 또는 네거티브형 레지스트를 사용하여도 좋다. 어느 재료를 사용한다고 해도, 그 표면 장력과 점도는 용매의 농도 조정, 또는 계면활성제 등을 더하는 등으로 적절하게 조정한다.
다음에, 게이트 전극층(104a, 104b, 105a, 105b)의 위에 게이트 절연층(106)을 형성한다(도 14). 게이트 절연층(106)으로서는 규소의 산화물 재료 또는 질화물 재료 등의 재료로 형성하면 좋고, 적층이거나 단층이어도 좋다. 본 실시 형태에서는 질화규소막, 산화규소막의 2층의 적층을 사용한다. 또한 이들이나, 산화질화규소막의 단층, 3층 이상으로 이루어지는 적층이어도 좋다. 적합하게는 치밀한 막질을 갖는 질화규소막을 사용하면 좋다. 또한, 액적 토출법으로 형성되는 도전층에 은이나 동 등을 사용하는 경우, 그 위에 배리어막으로서 질화규소막이나 NiB 막을 형성하면, 불순물의 확산을 방지하고, 표면을 평탄화하는 효과가 있다. 또, 낮은 성막 온도로 게이트 누설 전류가 적은 치밀한 절연막을 형성하기 위해서는 아르곤 등의 희가스원소를 반응가스에 포함하여, 형성되는 절연막 중에 혼입시키면 좋다.
다음에 반도체층을 형성한다. 일 도전성 형(型)을 갖는 반도체층은 필요에 따라서 형성하면 좋다. 또한 n 형을 갖는 반도체층을 형성하고, n 채널형 TFT의NMOS 구조, p 형을 갖는 반도체층을 형성한 p 채널형 TFT의 PMOS 구조, n 채널형 TFT과 p 채널형 TFT의 CMOS 구조를 제조할 수 있다. 또한, 도전성을 부여하기 위해서, 도전성을 부여하는 원소를 도핑에 의해서 첨가하고, 불순물 영역을 반도체층 에 형성함으로써, n 채널형 TFT, p 채널형 TFT를 형성할 수도 있다. n 형을 갖는 반도체층을 형성하는 대신에, PH3 가스에 의한 플라즈마 처리를 함으로써, 반도체층에 도전성을 부여하여도 좋다.
반도체층을 형성하는 재료는 실란이나 게르만(germane)으로 대표되는 반도체 재료가스를 사용하여 기상성장법이나 스퍼터링법으로 제조되는 어몰퍼스 반도체(이하「AS」이라고도 함.), 상기 비정질 반도체를 빛에너지나 열에너지를 이용하여 결정화시킨 다결정 반도체, 또는 세미어몰퍼스(미결정(微結晶) 또는 마이크로 크리스탈이라고도 불린다. 이하「SAS」라고도 함.) 반도체 등을 사용할 수 있다. 반도체층은 각종 수단(스퍼터법, LPCVD법, 또는 플라즈마 CVD법 등)에 의해 성막할 수 있다.
SAS는 비정질과 결정구조(단결정, 다결정을 포함함)의 중간적인 구조를 갖고, 자유에너지적으로 안정된 제 3 상태를 갖는 반도체로서, 단거리질서를 갖고 격자 일그러짐을 갖는 결정질의 영역을 포함하고 있다. 적어도 막 중의 일부의 영역에는 0.5 내지 20nm의 결정영역을 관측할 수 있고, 규소를 주성분으로 하는 경우에는 라만스펙트럼이 520cm-1보다도 저파수측으로 시프트하고 있다. X 선 회절에서는 규소 결정 격자에 유래되는 (111), (220)의 회절피크가 관측된다. 미결합수(댕글링 본드)를 종단화하기 위해서 수소 또는 할로겐을 적어도 1원자% 또는 그 이상 포함시키고 있다. SAS는 규소를 포함하는 기체를 글로 방전분해(glow discharge decomposition; 플라즈마 CVD)하여 형성한다. 규소를 포함하는 기체로서는 SiH4, 그 외에도 Si2H6, SiH2Cl2, SiHCl3, SiCl4, SiF4 등을 사용하는 것이 가능하다. 또한 F2, GeF4를 혼합시켜도 좋다. 이 규소를 포함하는 기체를 H2, 또는 H2와 He, Ar, Kr, Ne로부터 선택된 일종 또는 복수종의 희가스원소로 희석하여도 좋다. 희석율은 2 내지 1000배의 범위, 압력은 대략 0.1Pa 내지 133Pa의 범위, 전원주파수는 1MHz 내지 120MHz, 바람직하게는 13MHz 내지 60MHz이다. 기판 가열 온도는 300℃ 이하가 바람직하고, 100 내지 200℃의 기판 가열 온도에서도 형성 가능하다. 여기에서, 주로 성막 시에 받아들이는 불순물 원소로서, 산소, 질소, 탄소 등의 대기성분에 유래하는 불순물은 1×1O20cm-3 이하로 하는 것이 바람직하고, 특히, 산소 농도는 5×1O19cm-3 이하, 바람직하게는 1×1O19cm-3 이하가 되도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 헬륨, 아르곤, 크립톤, 네온 등의 희가스원소를 포함하여 격자 일그러짐을 더욱 조장시킴으로써 안정성이 늘어 양호한 SAS가 얻어진다. 또한 반도체층으로서 불소계가스로 형성되는 SAS 층에 수소계가스로 형성되는 SAS 층을 적층하여도 좋다.
어몰퍼스 반도체로서는 대표적으로는 수소화어몰퍼스실리콘, 결정성 반도체로서는 대표적으로는 폴리실리콘 등을 들 수 있다. 폴리실리콘(다결정 실리콘)에는 800℃ 이상의 프로세스 온도를 거쳐서 형성되는 폴리실리콘을 주재료로서 사용한 소위 고온 폴리실리콘이나, 600℃ 이하의 프로세스 온도에서 형성되는 폴리실리콘을 주재료로서 사용한 소위 저온 폴리실리콘, 또한 결정화를 촉진하는 원소 등을 첨가하여 결정화시킨 폴리실리콘 등을 포함하고 있다. 물론, 상술한 바와 같이, 세미어몰퍼스 반도체 또는 반도체층의 일부에 결정상(結晶相)을 포함하는 반도체를 사용할 수도 있다.
반도체층에, 결정성 반도체층을 사용하는 경우, 그 결정성 반도체층의 제조방법은 각종 방법(레이저결정화법, 열결정화법, 또는 니켈 등의 결정화를 조장하는 원소를 사용한 열결정화법 등)을 사용하면 좋다. 또한, SAS인 미결정 반도체를 레이저 조사하여 결정화하고, 결정성을 높일 수도 있다. 결정화를 조장하는 원소를 도입하지 않는 경우는 비정질 규소막에 레이저광을 조사하기 전에, 질소분위기하 500℃에서 1시간 가열함으로써 비정질 규소막의 함유 수소 농도를 1×1020atoms/㎤ 이하로까지 방출시킨다. 이것은 수소를 많이 포함한 비정질 규소막에 레이저광을 조사하면 비정질 규소막이 파괴되어 버리기 때문이다.
비정질 반도체층으로의 금속원소의 도입의 방법으로서는 상기 금속원소를 비정질 반도체층의 표면 또는 그 내부에 존재시킬 수 있는 수법이라면 특히 한정은 없고, 예를 들면 스퍼터법, CVD법, 플라즈마 처리법(플라즈마 CVD법도 포함함), 흡착법, 금속염의 용액을 도포하는 방법을 사용할 수 있다. 이 중 용액을 사용하는 방법은 간편하고, 금속원소의 농도 조정이 용이하다는 점에서 유용하다. 또한, 이 때 비정질 반도체층의 표면의 젖음성을 개선하고, 비정질 반도체층의 표면 전체에 수용액을 널리 퍼지게 하게 하기 위해서, 산소분위기 중에서의 UV 광의 조사, 열산화법, 하이드록시 라디칼(radical)을 포함하는 오존물 또는 과산화 수소에 의한 처 리 등에 의해, 산화막을 성막하는 것이 바람직하다.
비정질 반도체층의 결정화는 열처리와 레이저 광 조사에 의한 결정화를 조합하여도 좋고, 열처리나 레이저 광 조사를 단독이나, 복수회 행하여도 좋다.
또한, 결정성 반도체층을, 직접 기판에 플라즈마법에 의해 형성하여도 좋다. 또한, 선형 플라즈마법을 사용하고, 결정성 반도체층을 선택적으로 기판에 형성하여도 좋다.
반도체로서, 유기 반도체 재료를 사용하여, 인쇄법, 디스펜서법, 스프레이법, 스핀도포법, 액적 토출법 등으로 형성할 수 있다. 이 경우, 상기 에칭 공정이 필요하기 때문에, 공정수를 삭감하는 것이 가능하다. 유기반도체로서는 저분자재료, 고분자재료 등이 사용되고, 유기색소, 도전성 고분자재료 등의 재료도 사용할 수 있다. 본 발명에 사용하는 유기 반도체 재료로서는 그 골격이 공액 2중결합으로 구성되는 π전자공액계의 고분자재료가 바람직하다. 대표적으로는 폴리티오펜, 폴리플루오렌, 폴리(3-알킬티오펜), 폴리티오펜 유도체, 펜타센 등을 사용할 수 있다.
그 외에도 본 발명에 사용할 수 있는 유기 반도체 재료로서는 가용성의 전구체를 성막한 후에 처리함으로써 반도체층을 형성할 수 있는 재료가 있다. 또, 이러한 유기 반도체 재료로서는 폴리티에닐렌비닐렌, 폴리(2,5-티에닐렌비닐렌), 폴리아세틸렌, 폴리아세틸렌유도체, 폴리아릴렌비닐렌 등이 있다.
전구체를 유기반도체로 변환할 때는 가열처리뿐만 아니라 염화수소가스 등의 반응촉매를 첨가하는 것이 이루어진다. 또한, 이들의 가용성 유기 반도체 재료를 용해시키는 대표적인 용매로서는 톨루엔, 크실렌, 클로로벤젠, 디클로로벤젠, 아니솔, 클로로포름, 디클로로메탄, γ부틸락톤, 부틸셀로솔브, 사이클로헥산, NMP(N-메틸-2-피롤리돈), 사이클로헥사논, 2-부타논, 디옥산, 디메틸포름아미드(DMF) 또는 THF(테트라하이드로푸란) 등을 적용할 수 있다.
게이트 절연층(106) 상에, 반도체막(107) 및 일 도전형을 갖는 반도체막(108)을 형성한다(도 14). 본 실시 형태에서는 반도체막(107) 및 일 도전형을 갖는 반도체막(108)으로서 비정질 반도체층을 형성한다. 본 실시 형태에서는 일 도전형을 갖는 반도체막으로서, n 형을 부여하는 불순물 원소인 인(P)을 포함하는 n 형을 갖는 반도체막을 형성한다. 일 도전형을 갖는 반도체막은 소스 영역 및 드레인 영역으로서 기능한다. 일 도전형을 갖는 반도체막은 필요에 따라서 형성하면 좋고, n 형을 부여하는 불순물 원소(P, As)를 갖는 n 형을 갖는 반도체막이나 p 형을 부여하는 불순물 원소(B)를 갖는 p 형을 갖는 반도체막을 형성할 수 있다.
게이트 전극층(104, 105)과 마찬가지로, 반도체막(107) 및 일 도전형을 갖는 반도체막(108)을 마스크층을 사용하고, 소망의 형상으로 가공한다. 반도체막(107) 및 일 도전형을 갖는 반도체막(108) 상에 액적 토출 장치(110a, 110b)에 의해서 마스크층 형성 재료를 포함하는 조성물을 토출하고, 선택적으로 마스크층(109a, 109b)을 형성한다(도 14a 내지 도 14c).
마스크층(109a, 109b)을 사용하여 반도체막(107) 및 일 도전형을 갖는 반도체막(108)을 가공하고, 반도체층(111a, 111b), 일 도전형을 갖는 반도체층(112a, 112b)을 형성한다(도 15).
다음에, 실시 형태 1 내지 실시 형태 3에서 나타낸 레이저 빔 조사장치를 사용하여, 게이트 절연층(106)의 일부에 개구(114)를 형성하고, 그 하층측에 배치되어 있는 게이트 전극층(105a)의 일부를 노출시킨다(도 15b). 본 실시 형태에서는 게이트 절연층(106)측으로부터 레이저광을 선택적으로 게이트 전극층(105a)에 조사하고, 조사된 에너지에 의해 게이트 전극층(105a)의 조사영역의 일부는 증발한다. 게이트 전극층(105a)의 조사영역 상의 게이트 절연층(106)은 제거되고, 개구(114)를 형성할 수 있다. 다음에, 게이트 전극층(105a)이 노출된 개구(114)에 소스 전극층 또는 드레인 전극층(121)을 형성하고, 게이트 전극층(105a)과 소스 전극층 또는 드레인 전극층(121)은 전기적으로 접속할 수 있다. 소스 전극층 또는 드레인 전극층의 일부는 용량 소자를 형성한다(도 15).
본 실시 형태에서는 소스 전극층 또는 드레인 전극층은 조성물을 선택적으로 토출하여 형성한다. 이와 같이 선택적으로 소스 전극층 또는 드레인 전극층을 형성하면 가공 공정이 간략화되는 효과가 있다.
본 실시 형태에서는 소스 전극층 또는 드레인 전극층의 형성 영역의 크기 및 형상에 따라서, 액적 토출 장치의 토출구로부터 조성물의 토출 방법이 다르도록 한다. 비교적 광범위하게 걸쳐 형성되는 소스 배선 또는 드레인 배선에 상당하는 소스 전극층 또는 드레인 전극층(120, 122)은 도 15에 도시하는 바와 같이, 액적 토출 장치(116a, 116b)로부터의 조성물의 토출이 정지하지 않고, 연속적으로 토출시켜 형성한다. 한편, 비교적 좁은 범위에 형성되는 소스 전극층 또는 드레인 전극층(121, 123)은 도 15에 도시하는 바와 같이, 액적 토출 장치(117a, 117b)로부터의 조성물을 간헐적으로 적하하여 형성한다. 이와 같이 형성하는 패턴에 따라서, 액상의 조성물의 토출 방법을 다르게 하여도 좋다.
소스 전극층 또는 드레인 전극층(120), 소스 전극층 또는 드레인 전극층(121), 소스 전극층 또는 드레인 전극층(122), 소스 전극층 또는 드레인 전극층(123)을 형성하는 도전성 재료로서는 Ag(은), Au(금), Cu(동), W(텅스텐), Al(알루미늄) 등의 금속의 입자를 주성분으로 한 조성물을 사용할 수 있다. 또한, 투광성을 갖는 인듐주석산화물(ITO), 산화규소를 포함하는 인듐주석산화물(ITSO), 유기인듐, 유기주석, 산화아연, 질화티탄 등을 사용하여도 좋다.
또한, 액적 토출법을 조합함으로써, 스핀 코팅법 등에 의한 전체면 도포 형성과 비교하여, 재료의 손실이 방지되고, 비용 절감이 가능하게 된다. 본 발명에 의해, 배선 등이, 소형화, 박막화에 의해 밀집, 복잡하게 배치되는 설계이어도, 밀착성 좋게 안정하게 형성할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서, 소망의 형상으로의 가공을 하기 위한 소스 전극층 또는 드레인 전극층을 액적 토출법에 의해서 형성할 때, 전처리로서, 피형성 영역 및 그 근방을 젖음성이 다른 영역을 형성하는 처리를 하여도 좋다. 본 발명에 있어서, 액적 토출법에 의해 액적을 토출하여 도전층, 절연층, 마스크층 등의 구성물을 형성할 때, 구성물의 피형성 영역에, 그 형성 재료에 대한 저젖음성 영역, 고젖음성 영역을 형성하고, 형성물의 형상을 제어할 수 있다. 이 처리를 피형성 영역에 함으로써, 피형성 영역에서는 젖음성에 차가 생겨, 젖음성이 높은 피형성 영역만 액적이 남아, 제어성 좋게 소망의 패턴으로 형성물을 형성할 수 있다. 이 공정 은 액상재료를 사용하는 경우, 모든 형성물(절연층, 도전층, 마스크층, 배선층 등)의 전처리로서 적용할 수 있다.
소스 전극층 또는 드레인 전극층(120)은 소스 배선층으로서도 기능하고, 소스 전극층 또는 드레인 전극층(122)은 전원선으로서도 기능한다. 소스 전극층 또는 드레인 전극층(120, 121, 122, 123)을 형성한 후, 반도체층(111a, 111b), 일 도전형을 갖는 반도체층(112a, 112b)을 소망의 형상으로 가공한다(도 16). 본 실시 형태에서는 소스 전극층 또는 드레인 전극층(120, 121, 122, 123)을 마스크로 하여, 반도체층(111a, 111b), 일 도전형을 갖는 반도체층(112a, 112b)을 에칭에 의해 가공하고, 반도체층(118a, 118b), 일 도전형을 갖는 반도체층(119a, 119b, 119c, 119d)을 형성한다.
이상의 공정에서 역스태거형 박막 트랜지스터인 트랜지스터(124a, 124b)를 제조한다(도 16a 내지 도 16c).
계속해서, 게이트 절연층(106), 트랜지스터(124a, 124b) 상에 절연층(126)을 형성한다(도 17). 절연층(126)으로서는 무기재료(산화규소, 질화규소, 산화질화규소, 질화산화규소 등), 감광성 또는 비감광성의 유기재료(유기수지재료; 폴리이미드, 아크릴, 폴리아미드, 폴리이미드아미드, 레지스트, 벤조사이클로부텐 등), 저유전율재료 등의 일종, 또는 복수종으로 이루어지는 막, 또는 이들의 막의 적층 등을 사용할 수 있다. 또한, 실록산재료를 사용하여도 좋다.
절연층(126)에 개구(125)를 형성한다(도 17). 본 실시 형태에서는 실시 형태 1 내지 3에서 나타낸 레이저 빔 조사장치를 사용하여 개구(125)를 형성한다. 본 실시 형태에서는 절연층(126)측으로부터 레이저광을 선택적으로 소스 전극층 또는 드레인 전극층(123)에 조사하고, 조사된 에너지에 의해 소스 전극층 또는 드레인 전극층(123)의 조사영역의 일부는 증발한다. 소스 전극층 또는 드레인 전극층(123)의 조사영역 상의 절연층(126)은 제거되어, 개구(125)를 형성할 수 있다. 소스 전극층 또는 드레인 전극층(123)이 노출된 개구(125)에 제 1 전극층을 형성하고, 소스 전극층 또는 드레인 전극층(123)과 제 1 전극층을 전기적으로 접속할 수 있다.
절연층(126)에 선택적으로, 도전성 재료를 포함하는 조성물을 토출하고, 제 1 전극층을 형성한다. 제 1 전극층은 기판(100)측으로부터 광을 방사하는 경우에는 인듐주석산화물(ITO), 산화규소를 포함하는 인듐주석산화물(ITSO), 산화아연(ZnO)을 포함하는 인듐아연산화물(IZO(indium zinc oxide, 산화아연(ZnO), ZnO에 갈륨(Ga)을 도프한 것, 산화주석(SnO2) 등을 포함하는 조성물에 의해 소정의 패턴을 형성하고, 소성에 의해서 형성하여도 좋다.
본 실시 형태에서는 제 1 전극층은 조성물을 선택적으로 토출하여 형성한다. 이와 같이 선택적으로 제 1 전극층을 형성하면 가공 공정이 간략화되는 효과가 있다.
본 실시 형태의 제 1 전극층 형성 방법으로서는 제 1 전극층을 형성할 때, 적어도 2공정 이상으로 나누어 형성한다. 본 실시 형태에서는 제 1 전극층은 제 1 도전층 및 제 2 도전층에 의해서 형성된다. 제 1 전극층을 형성할 때, 형성하고자 하는 패턴의 외측(패턴의 윤곽, 단부에 상당함)에 액상의 제 1의 도전성 재료를 포함하는 조성물을 부착시켜, 프레임형의 제 1 도전층을 형성한다. 도 17a 내지 도 17c에 도시하는 바와 같이 절연층(126)상에 액적 토출 장치(128a, 128b)에 의해 프레임형의 제 1 도전층(127(127a, 127b))을 형성한다.
제 1 도전층은 프레임와 같이 닫혀진 영역으로 하는 것이 바람직하다. 다음에 프레임형의 제 1 도전층의 내측의 공간을 충전하도록, 액상의 제 2 도전성 재료를 포함하는 조성물을 부착시켜 제 2 전극층을 형성한다. 도 18a 내지 도 18c에 도시하는 바와 같이 절연층(126) 상의 제 1 도전층(127)의 범위 내에 액적 토출 장치(130)에 의해 제 2 도전층(129)을 형성한다. 제 1 도전층(127) 및 제 2 도전층(129)은 접하여 형성되고, 제 2 도전층(129)의 주위를 둘러싸도록 제 1 도전층(127)이 형성되기 때문에, 제 1 도전층(127) 및 제 2 도전층(129)은 연속한 제 1 전극층(134)으로서 사용할 수 있다(도 19a 내지 도 19c).
액상의 조성물을 사용하여 도전층 등을 형성하는 경우, 조성물의 점도나 고화할 때의 건조조건(온도나 압력 등), 피형성 영역과의 젖음성 등에 의해서, 형성되는 도전층의 형상은 크게 영향을 받는다. 따라서, 낮은 점도이거나, 피형성 영역과의 젖음성이 높으면, 액상의 조성물은 피형성 영역으로 넓게 젖어버리는, 한편, 높은 점도이거나, 피형성 영역과의 젖음성이 낮으면, 반대로 도전층 내부나 표면에 공간(핀홀이라고도 함) 및 요철을 가져 평탄성이 나빠져 버린다는 문제가 생길 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 도전층의 형성 영역의 윤곽을 결정하는 제 1 도전층 을 비교적 점도가 높고, 피형성 영역에 대하여 젖음성이 낮은 조성물을 부착시켜 형성하면, 소망의 패턴의 윤곽이 되는 측단부가 제어성 좋게 형성할 수 있다. 제 1 도전층의 범위 내에는 점도가 낮고, 피형성 영역에 대하여 젖음성이 높은 액상의 조성물을 부착시켜 형성하면, 내부나 표면에 기포 등에 기인하는 공간이나 요철 등이 경감되고, 평탄성이 높은 균일한 도전층을 형성할 수 있다. 따라서, 도전층을 도전층 외측과 내측을 분리하여 만드는 것에 의해서, 제어성 좋게 소망의 패턴을 갖는 평탄성 및 결함의 경감된 도전층을 형성할 수 있다.
제 1 전극층(134)은 그 표면이 평탄화되도록, CMP법, 폴리비닐알콜계의 다공질체로 식정(拭淨)하고, 연마하여도 좋다. 또한 CMP법을 사용한 연마 후에, 제 1 전극층(134)의 표면에 자외선 조사, 산소 플라즈마 처리 등을 하여도 좋다.
이상의 공정에 의해, 기판(100) 상에 보텀게이트형의 TFT와 제 1 전극층(134)이 접속된 표시패널용의 TFT 기판이 완성된다. 또한 본 실시 형태의 TFT는 역스태거형이다.
다음에, 절연층(131; 격벽이라고도 불림)을 선택적으로 형성한다(도 20). 절연층(131)은 제 1 전극층(134) 상에 개구부를 갖도록 형성한다. 본 실시 형태에서는 절연층(131)을 전면에 형성하고, 레지스트 등의 마스크에 의해서, 에칭하여 가공한다. 절연층(131)을, 직접 선택적으로 형성할 수 있는 액적 토출법, 인쇄법, 디스펜서법 등을 사용하여 형성하는 경우는 에칭에 의한 가공은 반드시 필요하지는 않다.
절연층(131)은 산화규소, 질화규소, 산화질화규소, 산화알루미늄, 질화알루 미늄, 산질화알루미늄 그 밖의 무기절연성 재료, 또는 아크릴산, 메타크릴산 및 이들의 유도체, 또는 폴리이미드(polyimide), 방향족 폴리아미드, 폴리벤조이미다졸(polybenzimidazole) 등의 내열성 고분자, 또는 실록산계 재료를 출발재료로서 형성된 규소, 산소, 수소로 이루어지는 화합물중 Si-O-Si 결합을 포함하는 무기실록산, 규소에 결합하는 수소가 메틸이나 페닐과 같은 유기기에 의해서 치환된 유기실록산계의 절연재료로 형성할 수 있다. 아크릴, 폴리이미드 등의 감광성, 비감광성의 재료를 사용하여 형성하여도 좋다. 절연층(131)은 곡률 반경이 연속적으로 변화하는 형상이 바람직하고, 위에 형성되는 전계 발광층(132), 제 2 전극층(133)의 피복성이 향상된다.
또한, 액적 토출법에 의해, 절연층(131)을 조성물을 토출하여 형성한 후, 그 평탄성을 높이기 위해서 표면을 압력에 의해서 프레스하여 평탄화하여도 좋다. 프레스 방법으로서는 롤러형인 것을 표면에 주사함으로써, 요철을 경감하고, 평탄한 판형인 것으로 표면을 수직으로 프레스하여도 좋다. 또한 용제등에 의해서 표면을 연화, 또는 융해시켜 에어나이프로 표면의 요철부를 제거하여도 좋다. 또한, CMP법을 사용하여 연마하여도 좋다. 이 공정은 액적 토출법에 의해서 요철이 생기는 경우에, 그 표면의 평탄화하는 경우 적용할 수 있다. 이 공정에 의해 평탄성이 향상되면, 표시패널의 표시 불균일함 등을 방지할 수 있어, 고세밀의 화상을 표시할 수 있다.
그리고, 표시패널용의 TFT 기판인 기판(100)의 위에, 발광 소자를 형성한다(도 20a, 도 20b).
또, 발광 소자를 구성하는 전계 발광층(132)을 형성하기 전에, 대기압 속에서 200℃의 열처리를 하여 제 1 전극층(134), 절연층(131) 중 또는 그 표면에 흡착하고 있는 수분을 제거한다. 또한, 감압하에서 200 내지 400℃, 바람직하게는 250 내지 350℃로 열처리를 하고, 그대로 대기에 노출시키지 않고 전계 발광층(132)을 진공 증착법이나, 감압하의 액적 토출법으로 형성하는 것이 바람직하다.
전계 발광층(132)으로서, 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 발광을 나타내는 재료를, 각각 증착마스크를 사용한 증착법 등에 의해서 선택적으로 형성한다. 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 발광을 나타내는 재료는 컬러필터와 마찬가지로 액적 토출법에 의해 형성할 수도 있고(저분자 또는 고분자재료 등), 이 경우 마스크를 사용하지 않더라도, RGB의 분리 도포를 할 수 있기 때문에 바람직하다. 전계 발광층(132) 상에 제 2 전극층(133)을 적층 형성하고, 발광 소자를 사용한 표시기능을 갖는 표시장치가 완성된다.
도시하지 않지만, 제 2 전극층(133)을 덮도록 하여 패시베이션막을 형성하는 것은 유효하다. 표시장치를 구성할 때에 형성되는 패시베이션(보호)막은 단층 구조이거나 다층 구조이어도 좋다. 패시베이션막으로서는 질화규소(SiN), 산화규소(SiO2), 산화질화규소(SiON), 질화산화규소(SiNO), 질화알루미늄(AlN), 산화질화알루미늄(AlON), 질소함유량이 산소함유량보다도 많은 질화산화알루미늄(AlNO) 또는 산화알루미늄, 다이아몬드라이크카본(DLC), 질소 함유 탄소막(CNX)을 포함하는 절연막으로 이루어지고, 상기 절연막을 단층 또는 조합한 적층을 사용할 수 있다. 예를 들면 질소 함유 탄소막(CNX), 질화규소(SiN)와 같은 적층, 또한 유기재료를 사용 할 수도 있고, 스티렌 중합체 등 고분자의 적층이어도 좋다. 또한, 실록산 재료를 사용하여도 좋다.
이 때, 커버리지가 좋은 막을 패시베이션막으로서 사용하는 것이 바람직하고, 탄소막, 특히 DLC막을 사용하는 것은 유효하다. DLC막은 실온으로부터 100℃ 이하의 온도 범위에서 성막 가능하기 때문에, 내열성이 낮은 전계 발광층의 상방에도 용이하게 성막할 수 있다. DLC막은 플라즈마 CVD법(대표적으로는 RF 플라즈마 CVD법, 마이크로파 CVD법, 전자사이클로톤공명(ECR) CVD법, 열필라멘트 CVD법 등),연소염법, 스퍼터법, 이온빔증착법, 레이저증착법 등으로 형성할 수 있다. 성막에 사용하는 반응가스는 수소가스와, 탄화수소계의 가스(예를 들면 CH4, C2H2, C6H6 등)을 사용하여, 글로 방전에 의해 이온화하고, 부(負)의 자기 바이어스가 걸린 캐소드에 이온을 가속 충돌시켜 성막한다. 또한, CN막은 반응가스로서 C2H4가스와 N2가스를 사용하여 형성하면 좋다. DLC막은 산소에 대한 블로킹 효과가 높고, 전계 발광층의 산화를 억제하는 것이 가능하다. 그 때문에, 이 후에 계속되는 밀봉 공정을 하는 동안에 전계 발광층이 산화된다는 문제를 방지할 수 있다.
밀봉재를 형성하여, 밀봉기판을 사용하여 밀봉한다. 그 후, 게이트 전극층(104)과 전기적으로 접속하여 형성되는 게이트 배선층에, 플렉시블 배선기판을 접속하고, 외부와의 전기적인 접속을 하여도 좋다. 이것은 소스 배선층이기도 한 소스 전극층 또는 드레인 전극층(120)과 전기적으로 접속하여 형성되는 소스 배선 층도 동일하다.
소자를 갖는 기판(100)과 밀봉기판의 사이에는 충전제를 봉입하여 밀봉한다. 충전제의 봉입에는 적하법을 사용할 수도 있다. 충전제 대신에, 질소 등의 불활성 가스를 충전하여도 좋다. 또한, 건조제를 표시장치 내에 설치함으로써, 발광 소자의 수분에 의한 열화를 방지할 수 있다. 건조제의 설치장소는 밀봉기판측이거나, 소자를 갖는 기판(100)측이어도 좋고, 밀봉재가 형성되는 영역에 기판에 오목부를 형성하여 설치하여도 좋다. 또한, 밀봉기판의 구동회로 영역이나 배선영역 등 표시에 기여하지 않는 영역에 대응하는 장소에 설치하면, 건조제가 불투명한 물질이어도 개구율을 저하시키는 경우가 없다. 충전제에 흡습성의 재료를 포함하도록 형성하고, 건조제의 기능을 갖게 하여도 좋다. 이상에 의해, 발광 소자를 사용한 표시기능을 갖는 표시장치가 완성된다.
본 실시 형태에서는 스위칭 TFT는 싱글 게이트 구조를 나타내었지만, 더블 게이트 구조 등의 멀티게이트 구조이어도 좋다. 또한 반도체를 SAS나 결정성 반도체를 사용하여 제조한 경우, 일 도전형을 부여하는 불순물의 첨가에 의해서 불순물 영역을 형성할 수도 있다. 이 경우, 반도체층은 농도가 다른 불순물 영역을 갖고 있어도 좋다. 예를 들면, 반도체층의 채널 영역 근방, 게이트 전극층과 오버랩하는 영역은 저농도 불순물 영역으로 하고, 그 외측의 영역을 고농도 불순물 영역으로 하여도 좋다.
본 발명에 의해, 콘택트홀 형성에 있어서 공정 수가 많아 복잡한 포토리소 공정을 사용할 필요가 없기 때문에, 공정을 간략화할 수 있고, 생산 능력을 향상시 킬 수 있다. 재료의 손실이 적고, 비용 절감을 달성할 수 있다. 따라서 고성능, 고신뢰성의 표시장치를 수율 좋게 제조할 수 있다.
본 실시 형태에 의하면, 개구부가 형성된 마스크를 사용하여 선형 빔을 조사함으로써, 표시패널의 제조 공정에서 콘택트홀의 형성을 효율 좋게 할 수 있다. 예를 들면, 풀스펙하이비전 패널에 있어서는 약 622만개의 콘택트홀을 형성할 필요가 있지만, 본 실시 형태에 의하면, 선형 빔에 의해 복수의 콘택트홀을 동시에 형성할 수 있기 때문에, 생산성을 손상하지 않는다. 또한, 콘택트홀 형성에 있어서 공정수가 많아 복잡한 포토리소 공정을 사용할 필요가 없기 때문에, 공정을 간략화할 수 있다. 더욱이, 대량의 약액을 사용할 필요가 없기 때문에, 폐액 처리가 불필요하여 환경에 대한 영향을 저감할 수 있다.
(실시 형태 6)
본 실시 형태에서는 표시소자에 발광 소자를 사용하는 발광표시장치에 관해서 설명한다. 본 실시 형태에 있어서의 표시장치의 제조방법을, 도 21을 사용하여 상세하게 설명한다.
절연표면을 갖는 기판(150)의 위에 하지막으로서, 스퍼터링법, PVD법(Physical Vapor Deposition), 감압 CVD법(LPCVD법), 또는 플라즈마 CVD법 등의 CVD법(Chemical Vapor Deposition) 등에 의해 질화산화규소막을 사용하여 하지막(151a)을 10 내지 200nm(바람직하게는 50 내지 150nm) 형성하고, 산화질화규소막을 사용하여 하지막(151b)을 50 내지 200nm(바람직하게는 100 내지 150nm) 적층한다. 또는 아크릴산, 메타크릴산 및 이들의 유도체, 또는 폴리이미드(polyimide), 방향족 폴리아미드, 폴리벤조이미다졸(polybenzimidazole) 등의 내열성 고분자, 또는 실록산수지를 사용하여도 좋다. 또한, 폴리비닐알콜, 폴리비닐부티랄 등의 비닐수지, 에폭시수지, 페놀수지, 노볼락수지, 아크릴수지, 멜라민수지, 우레탄수지 등의 수지재료를 사용하여도 좋다. 또한, 벤조사이클로부텐, 파릴렌, 플루오르화아릴렌에테르, 폴리이미드 등의 유기재료, 수용성 호모중합체와 수용성 공중합체를 포함하는 조성물 재료 등을 사용하여도 좋다. 또한, 옥사졸 수지를 사용할 수도 있고, 예를 들면 광경화형 폴리벤족사졸 등을 사용할 수 있다.
또한, 액적 토출법이나, 인쇄법(스크린 인쇄나 오프셋 인쇄 등 패턴이 형성되는 방법), 스핀 코팅법 등의 도포법, 침지법, 디스펜서법 등을 사용할 수도 있다. 본 실시 형태에서는 플라즈마 CVD법을 사용하여 하지막(151a), 하지막(151b)을 형성한다. 기판(150)으로서는 유리기판, 석영기판이나 실리콘기판, 금속기판, 또는 스테인리스기판의 표면에 절연막을 형성한 것을 사용하여도 좋다. 또한, 본 실시 형태의 처리온도에 견딜 수 있는 내열성을 갖는 플라스틱기판을 사용하여도 좋고, 필름과 같은 가요성 기판을 사용하여도 좋다. 플라스틱기판으로서는 PET(폴리에틸렌텔레프탈레이트), PEN(폴리에틸렌나프탈레이트), PES(폴리에테르설폰)로 이루어지는 기판, 가요성 기판으로서는 아크릴 등의 합성 수지를 사용할 수 있다. 본 실시 형태에서 제조하는 표시장치는 기판(150)을 통과시켜 발광 소자로부터의 광을 추출하는 구성이기 때문에, 기판(150)은 투광성을 가질 필요가 있다.
하지막으로서는 산화규소, 질화규소, 산화질화규소, 질화산화규소 등을 사용할 수 있고, 단층이거나 2층, 3층과 같은 적층 구조이어도 좋다.
이어서, 하지막 상에 반도체막을 형성한다. 반도체막은 25 내지 200nm(바람직하게는 30 내지 150nm)의 두께로 각종 수단(스퍼터법, LPCVD법, 또는 플라즈마 CVD법 등)에 의해 성막하면 좋다. 본 실시 형태에서는 비정질 반도체막을, 레이저결정화하고, 결정성 반도체막으로 하는 것을 사용하는 것이 바람직하다.
이렇게 하여 얻어진 반도체막에 대하여, 박막 트랜지스터의 임계치 전압을 제어하기 위해서 미량의 불순물 원소(붕소 또는 인)의 도핑을 하여도 좋다. 이 불순물 원소의 도핑은 결정화 공정 전의 비정질 반도체막에 행하여도 좋다. 비정질 반도체막의 상태로 불순물 원소를 도핑하면, 그 후의 결정화를 위한 가열처리에 의해서, 불순물의 활성화도 할 수 있다. 또한, 도핑 시에 생기는 결함 등도 개선할 수 있다.
다음에 결정성 반도체막을, 소망의 형상으로 에칭 가공하고, 반도체층을 형성한다.
에칭 가공은 플라즈마 에칭(드라이 에칭) 또는 웨트 에칭의 어느 것을 채용하여도 좋지만, 대면적기판을 처리하기 위해서는 플라즈마 에칭이 적합하다. 에칭가스로서는 CF4, NF3 등의 불소계, 또는 Cl2, BCl3 등의 염소계의 가스를 사용하여, He나 Ar 등의 불활성 가스를 적절하게 더하여도 좋다. 또한, 대기압 방전의 에칭 가공을 적용하면, 국소적인 방전 가공도 가능하고, 기판의 전체면에 마스크층을 형성할 필요는 없다.
본 발명에 있어서, 배선층 또는 전극층을 형성하는 도전층이나, 소정의 패턴 을 형성하기 위한 마스크층 등을, 액적 토출법과 같은 선택적으로 패턴을 형성할 수 있는 방법에 의해 형성하여도 좋다. 액적 토출(분출)법(그 방식에 따라서는 잉크젯법이라고도 불림.)은 특정한 목적으로 조합된 조성물의 액적을 선택적으로 토출(분출)하여 소정의 패턴(도전층이나 절연층 등)을 형성할 수 있다. 이 때, 피형성 영역에 젖음성이나 밀착성을 제어하는 처리를 하여도 좋다. 또한, 패턴이 전사, 또는 묘사할 수 있는 방법, 예를 들면 인쇄법(스크린 인쇄나 오프셋 인쇄 등 패턴이 형성되는 방법), 디스펜서법 등도 사용할 수 있다. 본 실시 형태에 있어서, 게이트 전극층, 반도체층, 소스 전극층, 드레인 전극층 등은 실시 형태 1과 같이 액적 토출법 등에 의해서 복수의 공정에서 선택적으로 정확하게 형성된 도전층, 반도체층을 사용할 수 있다. 따라서 공정을 간략화하고, 재료의 손실도 방지할 수 있기 때문에, 저비용화를 달성할 수 있다.
본 실시 형태에 있어서, 사용하는 마스크는 에폭시수지, 아크릴수지, 페닐수지, 노볼락수지, 멜라민수지, 우레탄수지 등의 수지재료를 사용한다. 또한, 벤조사이클로부텐, 파릴렌, 플루오르화아릴렌에테르, 투광성을 갖는 폴리이미드 등의 유기재료, 실록산계 중합체 등의 중합에 의해서 생긴 화합물 재료, 수용성 호모중합체와 수용성 공중합체를 포함하는 조성물 재료 등을 사용할 수도 있다. 또는 감광제를 포함하는 시판의 레지스트 재료를 사용하여도 좋고, 예를 들면, 포지티브형 레지스트 또는 네거티브형 레지스트를 사용하여도 좋다. 액적 토출법을 사용하는 경우, 어느 재료를 사용한다고 해도, 그 표면 장력과 점도는 용매의 농도 조정, 또는 계면활성제 등을 더하는 등으로 적절하게 조정한다.
반도체층을 덮는 게이트 절연층을 형성한다. 게이트 절연층은 플라즈마 CVD법 또는 스퍼터법 등을 사용하고, 두께를 10 내지 150nm으로서 규소를 포함하는 절연막으로 형성한다. 게이트 절연층으로서는 질화규소, 산화규소, 산화질화규소, 질화산화규소로 대표되는 규소의 산화물 재료 또는 질화물 재료 등의 재료로 형성하면 좋고, 적층이거나 단층이어도 좋다. 또한, 절연층은 질화규소막, 산화규소막, 질화규소막의 3층의 적층, 산화질화규소막의 단층, 2층으로 이루어지는 적층이어도 좋다.
이어서, 게이트 절연층 상에 게이트 전극층을 형성한다. 게이트 전극층은 스퍼터링법, 증착법, CVD법 등의 수법에 의해 형성할 수 있다. 게이트 전극층은 탄탈(Ta), 텅스텐(W), 티탄(Ti), 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 동(Cu), 크롬(Cr), 네오듐(Nd)으로부터 선택된 원소, 또는 상기 원소를 주성분으로 하는 합금재료 또는 화합물 재료로 형성하면 좋다. 또한, 게이트 전극층으로서 인 등의 불순물 원소를 도핑한 다결정 실리콘막으로 대표되는 반도체막이나, AgPdCu 합금을 사용하여도 좋다. 또한, 게이트 전극층은 단층이거나 적층이어도 좋다.
본 실시 형태에서는 게이트 전극층을 테이퍼형상을 갖도록 형성하지만, 본 발명은 그것에 한정되지 않고, 게이트 전극층을 적층 구조로 하고, 1층만이 테이퍼형상을 갖고, 다른쪽은 이방성 에칭에 의해서 수직인 측면을 갖고 있어도 좋다. 본 실시 형태와 같이, 테이퍼 각도도 적층하는 게이트 전극층간에서 달라도 좋고, 동일하여도 좋다. 테이퍼형상을 가짐으로써, 그 위에 적층하는 막의 피복성이 향상되고, 결함이 경감되기 때문에 신뢰성이 향상된다.
게이트 전극층을 형성할 때의 에칭 공정에 의해서, 게이트 절연층은 다소 에칭되고, 막 두께가 줄어드는(소위 막 감소) 경우가 있다.
반도체층에 불순물 원소를 첨가하여, 불순물 영역을 형성한다. 불순물 영역은 그 농도를 제어함으로써 고농도 불순물 영역 및 저농도 불순물 영역으로 할 수 있다. 저농도 불순물 영역을 갖는 박막 트랜지스터를, LDD(Light doped drain) 구조라고 부른다. 또한 저농도 불순물 영역은 게이트 전극과 겹치도록 형성할 수 있고, 이러한 박막 트랜지스터를, GOLD(Gate Overlaped LDD) 구조라고 부른다. 또한 박막 트랜지스터의 극성은 불순물 영역에 인(P) 등을 사용함으로써 n 형으로 한다. p 형으로 하는 경우는 붕소(B) 등을 첨가하면 좋다.
본 실시 형태에서는 불순물 영역이 게이트 절연층을 개재하여 게이트 전극층과 겹치는 영역을 Lov 영역으로 나타내고, 불순물 영역이 게이트 절연층을 개재하여 게이트 전극층과 겹치지 않는 영역을 Loff 영역으로 나타낸다. 도 21에서는 불순물 영역에서 빗금과 흰 바탕으로 나타내고 있지만, 이것은 흰 바탕부분에 불순물 원소가 첨가되어 있지 않다는 것을 나타내는 것은 아니며, 이 영역의 불순물 원소의 농도 분포가 마스크나 도핑 조건을 반영하고 있는 것을 직감적으로 이해할 수 있도록 하였기 때문이다. 또, 이것은 본 명세서의 다른 도면에 있어서도 같다.
불순물 원소를 활성화하기 위해서 가열처리, 강광의 조사, 또는 레이저광의 조사를 하여도 좋다. 활성화와 동시에 게이트 절연층으로의 플라즈마 대미지나 게이트 절연층과 반도체층의 계면으로의 플라즈마 대미지를 회복할 수 있다.
이어서, 게이트 전극층, 게이트 절연층을 덮는 제 1 층간 절연층을 형성한 다. 본 실시 형태에서는 절연막(167)과 절연막(168)의 적층 구조로 한다. 절연막(167) 및 절연막(168)은 스퍼터법, 또는 플라즈마 CVD를 사용한 질화규소막, 질화산화규소막, 산화질화규소막, 산화규소막 등을 사용할 수 있고, 다른 규소를 포함하는 절연막을 단층 또는 3층 이상의 적층 구조로서 사용하여도 좋다.
또한, 질소분위기 중에서, 300 내지 550℃에서 1 내지 12시간의 열처리를 하고, 반도체층을 수소화하는 공정을 한다. 바람직하게는 400 내지 500℃에서 행한다. 이 공정은 층간 절연층인 절연막(167)에 포함되는 수소에 의해 반도체층의 댕글링 본드를 종단하는 공정이다. 본 실시 형태에서는 41O도(℃)에서 가열처리를 한다.
절연막(167), 절연막(168)으로서는 그 외에 질화알루미늄(AlN), 산화질화알루미늄(AlON), 질소함유량이 산소함유량보다도 많은 질화산화알루미늄(AlNO) 또는 산화알루미늄, 다이아몬드라이크카본(DLC), 질소 함유 탄소(CN), 폴리실라잔, 그 밖의 무기절연성 재료를 포함하는 물질로부터 선택된 재료로 형성할 수 있다. 또한, 실록산을 포함하는 재료를 사용하여도 좋다. 또한, 유기절연성 재료를 사용하여도 좋고, 유기재료로서는 폴리이미드, 아크릴, 폴리아미드, 폴리이미드아미드, 레지스트 또는 벤조사이클로부텐을 사용할 수 있다. 또한, 옥사졸수지를 사용할 수도 있고, 예를 들면 광경화형 폴리벤족사졸 등을 사용할 수 있다.
이어서, 레지스트로 이루어지는 마스크를 사용하여 절연막(167), 절연막(168), 게이트 절연층에 반도체층에 도달하는 콘택트홀(개구)을 형성한다. 개구를 덮도록 도전막을 형성하고, 도전막을 에칭하여 각 소스 영역 또는 드레인 영역 의 일부와 각각 전기적으로 접속하는 소스 전극층 또는 드레인 전극층을 형성한다. 소스 전극층 또는 드레인 전극층은 PVD법, CVD법, 증착법 등에 의해 도전막을 성막한 후, 소망의 형상으로 에칭하여 형성할 수 있다. 또한, 액적 토출법, 인쇄법, 디스펜서법, 전계도금법 등에 의해, 소정의 장소에 선택적으로 도전층을 형성할 수 있다. 또는 리플로법, 다마신법(damascene method)을 사용하여도 좋다. 소스 전극층 또는 드레인 전극층의 재료는 Ag, Au, Cu, Ni, Pt, Pd, Ir, Rh, W, Al, Ta, Mo, Cd, Zn, Fe, Ti, Si, Ge, Zr, Ba 등의 금속 또는 그 합금, 또는 그 금속질화물을 사용하여 형성한다. 또한, 이들의 적층 구조로 하여도 좋다.
본 실시 형태에 있어서, 표시장치를 구성하는 게이트 전극층, 반도체층, 소스 전극층, 드레인 전극층, 배선층, 또는 제 1 전극층 등을 액상의 형성 재료를 포함하는 조성물을 복수의 공정에서 토출하여 형성하여도 좋다. 예를 들면, 우선 도전층의 패턴의 윤곽을 따라서 제 1 토출 공정에 의해 프레임형의 제 1 도전층을 형성하고, 제 1 도전층 범위 내를 충전하도록 제 2 토출 공정에 의해 제 2 도전층을 형성한다. 그 경우, 도전층(절연층)의 형성 영역의 윤곽을 결정하는 제 1 도전층(절연층)을 비교적 점도가 높고, 피형성 영역에 대하여 젖음성이 낮은 조성물을 부착시켜 형성하면, 소망의 패턴의 윤곽이 되는 측단부를 제어성 좋게 형성할 수 있다. 제 1 도전층(절연층)의 범위 내에는 점도가 낮고, 피형성 영역에 대하여 젖음성이 높은 액상의 조성물을 부착시켜 형성하면, 내부나 표면에 기포 등에 기인하는 공간이나 요철 등이 경감되고, 평탄성이 높은 균일한 도전층(절연층)을 형성할 수 있다. 따라서, 도전층(절연층)을 도전층(절연층) 외측과 내측을 분리하여 만드는 것에 의해, 제어성 좋게 소망의 패턴을 갖는 평탄성 및 결함이 경감된 도전층(절연층)을 형성할 수 있다.
이상의 공정에서 주변 구동 회로영역(204)에 Lov 영역에 p 형 불순물 영역을 갖는 p 채널형 박막 트랜지스터인 박막 트랜지스터(285), Lov 영역에 n 채널형 불순물 영역을 갖는 n 채널형 박막 트랜지스터인 박막 트랜지스터(275)를, 화소 영역(206)에 Loff 영역에 n 형 불순물 영역을 갖는 멀티채널형의 n 채널형 박막 트랜지스터인 박막 트랜지스터(265), Lov 영역에 p 형 불순물 영역을 갖는 p 채널형 박막 트랜지스터인 박막 트랜지스터(255)를 갖는 액티브 매트릭스 기판을 제조할 수 있다.
본 실시 형태에 한정되지 않고, 박막 트랜지스터는 채널 형성 영역이 1개 형성되는 싱글 게이트 구조이거나, 2개 형성되는 더블 게이트 구조 또는 3개 형성되는 트리플 게이트 구조이어도 좋다. 또한, 주변 구동 회로 영역의 박막 트랜지스터도, 싱글 게이트 구조, 더블 게이트 구조 또는 트리플 게이트 구조이어도 좋다.
다음에 제 2 층간 절연층으로서 절연막(181)을 형성한다. 도 21에 있어서, 스크라이브에 의한 분리를 위한 분리 영역(201), FPC의 접착부인 외부단자 접속영역(202), 주변부의 리드(lead) 배선영역인 배선영역(203), 주변 구동 회로영역(204), 화소 영역(206)이다. 배선영역(203)에는 배선(179a), 배선(179b)이 형성되고, 외부단자 접속영역(202)에는 외부단자와 접속하는 단자전극층(178)이 형성되어 있다.
절연막(181)으로서는 산화규소, 질화규소, 산화질화규소, 질화산화규소, 질 화알루미늄(AlN), 질소를 포함하는 산화알루미늄(산화질화알루미늄이라고도 함; AlON), 산소를 포함하는 질화산화알루미늄(질화산화알루미늄이라고도 함; AlNO), 산화알루미늄, 다이아몬드라이크카본(DLC), 질소 함유 탄소막(CN), PSG(인실리케이트유리), BPSG(인붕소실리케이트유리), 알루미나막, 그 밖의 무기절연성 재료를 포함하는 물질로부터 선택된 재료로 형성할 수 있다. 또한, 실록산수지를 사용하여도 좋다. 또한, 유기절연성 재료를 사용하여도 좋고, 유기재료로서는 감광성, 비감광성 어느 것이나 좋고, 폴리이미드, 아크릴, 폴리아미드, 폴리이미드아미드, 레지스트 또는 벤조사이클로부텐, 폴리실라잔, 저유전율(Low-k) 재료를 사용할 수 있다. 또한, 옥사졸 수지를 사용할 수도 있고, 예를 들면 광경화형 폴리벤족사졸 등을 사용할 수 있다. 평탄화를 위해 형성하는 층간 절연층으로서는 내열성 및 절연성이 높고, 또한, 평탄화율이 높은 것이 요구되기 때문에, 절연막(181)의 형성 방법으로서는 스핀 코팅법으로 대표되는 도포법을 사용하면 바람직하다.
절연막(181)은 그 외 디핑법, 스프레이 도포, 닥터 나이프(doctor knife), 롤피복기, 커턴피복기(curtain coater), 나이프피복기, CVD법, 증착법 등을 채용할 수 있다. 액적 토출법에 의해 절연막(181)을 형성하여도 좋다. 액적 토출법을 사용한 경우에는 재료액을 절약할 수 있다. 또한, 액적 토출법과 같이 패턴을 전사, 또는 묘사할 수 있는 방법, 예를 들면 인쇄법(스크린 인쇄나 오프셋 인쇄 등 패턴이 형성되는 방법), 디스펜서법 등도 사용할 수 있다.
화소 영역(206)의 절연막(181)에 미세한 개구, 요컨대 콘택트홀을 형성한다. 소스 전극층 또는 드레인 전극층은 절연막(181)에 형성된 개구로 제 1 전극층(185) 과 전기적으로 접속하고 있다. 절연막(181)에 형성되는 개구를 실시 형태 1 내지 실시 형태 4에서 나타낸 레이저 빔 조사장치를 사용하여 레이저광을 조사함으로써 형성할 수 있다. 본 실시 형태에서는 소스 전극층 또는 드레인 전극층에 비교적 증발하기 쉬운 저융점 금속(본 실시 형태로서는 크롬)을 사용한다. 절연막(181)측으로부터 레이저광을 선택적으로 소스 전극층 또는 드레인 전극층에 조사하고, 조사된 에너지에 의해 소스 전극층 또는 드레인 전극층의 조사영역의 일부는 증발한다. 소스 전극층 또는 드레인 전극층의 조사영역 상의 절연막(181)은 제거되고, 개구를 형성할 수 있다. 소스 전극층 또는 드레인 전극층이 노출된 개구에 제 1 전극층(185)을 형성하고, 소스 전극층 또는 드레인 전극층과 제 1 전극층(185)은 전기적으로 접속할 수 있다.
제 1 전극층(185)은 양극, 또는 음극으로서 기능하고, Ti, Ni, W, Cr, Pt, Zn, Sn, In, 또는 Mo로부터 선택된 원소, 또는 TiN, TiSiXNY, WSiX, WNX, WSiXNY, NbN 등의 상기 원소를 주성분으로 하는 합금재료 또는 화합물 재료를 주성분으로 하는 막 또는 이들의 적층막을 총 막 두께 100nm 내지 800nm의 범위로 사용하면 좋다.
본 실시 형태에서는 표시소자로서 발광 소자를 사용하고, 발광 소자로부터의 광을 제 1 전극층(185)측으로부터 추출하는 구조이기 때문에, 제 1 전극층(185)이 투광성을 갖는다. 제 1 전극층(185)으로서, 투명 도전막을 형성하고, 소망의 형상에 에칭함으로써 제 1 전극층(185)을 형성한다.
본 발명에 있어서는 투광성 전극층인 제 1 전극층(185)에, 구체적으로는 투 광성을 갖는 도전성 재료로 이루어지는 투명 도전막을 사용하면 좋고, 산화텅스텐을 포함하는 인듐산화물, 산화텅스텐을 포함하는 인듐아연산화물, 산화티탄을 포함하는 인듐산화물, 산화티탄을 포함하는 인듐주석산화물 등을 사용할 수 있다. 물론, 인듐주석산화물(ITO), 인듐아연산화물(IZO), 산화규소를 첨가한 인듐주석산화물(ITSO) 등도 사용할 수 있다.
또한, 투광성을 갖지 않은 금속막과 같은 재료이어도 막 두께를 얇게(바람직하게는 5nm 내지 30nm 정도의 두께) 하여 광을 투과 가능한 상태로 해 둠으로써, 제 1 전극층(185)으로부터 광을 방사하는 것이 가능해진다. 또한, 제 1 전극층(185)에 사용할 수 있는 금속박막으로서는 티탄, 텅스텐, 니켈, 금, 백금, 은 알루미늄, 마그네슘, 칼슘, 리튬, 및 이들의 합금으로 이루어지는 도전막 등을 사용할 수 있다.
제 1 전극층(185)은 증착법, 스퍼터법, CVD법, 인쇄법, 디스펜서법 또는 액적 토출법 등을 사용하여 형성할 수 있다. 본 실시 형태에서는 제 1 전극층(185)으로서, 산화텅스텐을 포함하는 인듐아연산화물을 사용하여 스퍼터링법에 의해서 제조한다. 제 1 전극층(185)은 바람직하게는 총막 두께 100nm 내지 800nm의 범위에서 사용하면 좋다.
제 1 전극층(185)은 그 표면이 평탄화되도록, CMP법, 폴리비닐알콜계의 다공질체로 식정(拭淨)하고, 연마하여도 좋다. 또한 CMP법을 사용한 연마 후에, 제 1 전극층(185)의 표면에 자외선 조사, 산소 플라즈마 처리 등을 하여도 좋다.
제 1 전극층(185)을 형성 후, 가열처리를 하여도 좋다. 이 가열처리에 의 해, 제 1 전극층(185)중에 포함되는 수분은 방출된다. 따라서, 제 1 전극층(185)은 탈가스 등을 생기지 않기 때문에, 제 1 전극층 상에 수분에 의해서 열화하기 쉬운 발광재료를 형성하여도, 발광재료는 열화하지 않고, 신뢰성이 높은 표시장치를 제조할 수 있다.
다음에, 제 1 전극층(185)의 단부, 소스 전극층 또는 드레인 전극층을 덮는 절연층(186; 격벽, 장벽 등으로 불림)을 형성한다.
절연층(186)으로서는 산화규소, 질화규소, 산화질화규소, 질화산화규소 등을 사용할 수 있고, 단층이거나 2층, 3층과 같은 적층 구조이어도 좋다. 또한, 절연층(186)의 다른 재료로서, 질화알루미늄, 산소함유량이 질소함유량보다도 많은 산화질화알루미늄, 질소함유량이 산소함유량보다도 많은 질화산화알루미늄 또는 산화알루미늄, 다이아몬드라이크카본(DLC), 질소 함유 탄소, 폴리실라잔, 그 밖의 무기절연성 재료를 포함하는 물질로부터 선택된 재료로 형성할 수 있다. 실록산을 포함하는 재료를 사용하여도 좋다. 또한, 유기절연성 재료를 사용하여도 좋고, 유기재료로서는 감광성, 비감광성 어느 것이나 좋고, 폴리이미드, 아크릴, 폴리아미드, 폴리이미드아미드, 레지스트 또는 벤조사이클로부텐, 폴리실라잔을 사용할 수 있다. 또한, 옥사졸 수지를 사용할 수도 있고, 예를 들면 광경화형 폴리벤족사졸 등을 사용할 수 있다.
절연층(186)은 스퍼터링법, PVD법(Physical Vapor Deposition), 감압 CVD법(LPCVD법), 또는 플라즈마 CVD법 등의 CVD법(Chemical Vapor Deposition), 또한, 선택적으로 패턴을 형성할 수 있는 액적 토출법이나, 패턴이 전사 또는 묘사할 수 있는 인쇄법(스크린 인쇄나 오프셋 인쇄 등 패턴이 형성되는 방법), 디스펜서법, 기타 스핀 코팅법 등의 도포법, 침지법 등을 사용할 수도 있다.
소망의 형상으로 가공하는 에칭 가공은 플라즈마 에칭(드라이 에칭) 또는 웨트 에칭의 어느 것을 채용하여도 좋다. 대면적기판을 처리하기 위해서는 플라즈마 에칭이 적합하다. 에칭가스로서는 CF4, NF3 등의 불소계의 가스, 또는 Cl2, BCl3 등의 염소계의 가스를 사용하고, He나 Ar 등의 불활성 가스를 적절하게 더하여도 좋다. 또한, 대기압 방전의 에칭 가공을 적용하면, 국소적인 방전 가공도 가능하고, 기판의 전체면에 마스크층을 형성할 필요는 없다.
도 21a에 도시하는 접속영역(205)에 있어서, 제 2 전극층과 동일 공정, 동일 재료로 형성되는 배선층은 게이트 전극층과 동일 공정, 동일 재료로 형성되는 배선층과 전기적으로 접속한다.
제 1 전극층(185)의 위에는 발광층(188)이 형성된다. 또, 도 21에서는 1화소밖에 도시하지 않았만, 본 실시 형태에서는 R(빨강), G(초록), B(파랑)의 각 색에 대응한 전계전극층을 분리하여 만들고 있다.
다음에, 발광층(188)의 위에 도전막으로 이루어지는 제 2 전극층(189)이 형성된다. 제 2 전극층(189)으로서는 Al, Ag, Li, Ca, 또는 이들의 합금이나 화합물 MgAg, MgIn, AlLi, CaF2, 또는 질화칼슘을 사용하면 좋다. 이렇게 하여 제 1 전극층(185), 발광층(188) 및 제 2 전극층(189)으로 이루어지는 발광 소자(190)가 형성된다(도 21b).
도 21에 도시한 본 실시 형태의 표시장치에 있어서, 발광 소자(190)로부터 발한 광은 제 1 전극층(185)측으로부터, 도 21b중의 화살표의 방향으로 투과하여 사출된다.
본 실시 형태에서는 제 2 전극층(189)상에 패시베이션막(보호막)으로서 절연층을 형성하여도 좋다. 이와 같이 제 2 전극층(189)을 덮도록 하여 패시베이션막을 형성하는 것은 유효하다. 패시베이션막으로서는 질화규소, 산화규소, 산화질화규소, 질화산화규소, 질화알루미늄, 산화질화알루미늄, 질소함유량이 산소함유량보다도 많은 질화산화알루미늄 또는 산화알루미늄, 다이아몬드라이크카본(DLC), 질소 함유 탄소막을 포함하는 절연막으로 이루어지고, 상기 절연막을 단층 또는 조합한 적층을 사용할 수 있다. 또는 실록산수지를 사용하여도 좋다.
이 때, 커버리지가 좋은 막을 패시베이션막으로서 사용하는 것이 바람직하고, 탄소막, 특히 DLC막을 사용하는 것은 유효하다. DLC막은 실온으로부터 100℃ 이하의 온도 범위에서 성막 가능하기 때문에, 내열성이 낮은 발광층(188)의 상방에도 용이하게 성막할 수 있다. DLC막은 플라즈마 CVD법(대표적으로는 RF 플라즈마 CVD법, 마이크로파 CVD법, 전자 사이클로톤 공명(ECR) CVD법, 열필라멘트 CVD법 등), 연소염법(combustion flame method), 스퍼터법, 이온빔증착법, 레이저 증착법 등으로 형성할 수 있다. 성막에 사용하는 반응가스는 수소가스와, 탄화수소계의 가스(예를 들면 CH4, C2H2, C6H6 등)을 사용하고, 글로 방전에 의해 이온화하고, 부(負)의 자기 바이어스가 가해진 캐소드에 이온을 가속 충돌시켜 성막한다. 또한, CN막은 반응가스로서 C2H4가스와 N2가스를 사용하여 형성하면 좋다. DLC막은 산소에 대한 블로킹 효과가 높고, 발광층(188)의 산화를 억제하는 것이 가능하다. 그 때문에, 이 후에 계속되는 밀봉 공정을 하는 동안에 발광층(188)이 산화되는 문제를 방지할 수 있다.
이와 같이 발광 소자(190)가 형성된 기판(150)과, 밀봉기판(195)을 밀봉재(192)에 의해서 고착하고, 발광 소자를 밀봉한다(도 21). 밀봉재(192)로서는 대표적으로는 가시광경화성, 자외선경화성 또는 열경화성의 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 비스페놀 A형 액상수지, 비스페놀 A형 고형수지, 브롬함유 에폭시수지, 비스페놀 F형 수지, 비스페놀 AD형 수지, 페놀형 수지, 크레졸형 수지, 노볼락형 수지, 환상지방족 에폭시수지, 에피비스(Epi-Bis)형 에폭시수지, 글리시딜에스테르수지, 글리시딜아민계 수지, 헤테로사이클릭식 에폭시수지, 변성에폭시수지 등의 에폭시수지를 사용할 수 있다. 또, 밀봉재로 둘러싸인 영역에는 충전재(193)를 충전하여도 좋고, 질소분위기하에서 밀봉함으로써, 질소 등을 봉입하여도 좋다. 본 실시 형태는 하면(下面) 사출형이기 때문에, 충전재(193)는 투광성을 가질 필요는 없지만, 충전재(193)를 투과하여 광을 추출하는 구조의 경우는 투광성을 가질 필요가 있다. 대표적으로는 가시광경화, 자외선경화 또는 열경화의 에폭시수지를 사용하면 좋다. 이상의 공정에서, 본 실시 형태에 있어서의, 발광 소자를 사용한 표시기능을 갖는 표시장치가 완성된다. 또한 충전재는 액상의 상태로 적하하여, 표시장치 내에 충전할 수도 있다. 충전제로서, 건조제 등의 흡습성 을 포함하는 물질을 사용하면, 한층 더 흡수 효과가 얻어져, 소자의 열화를 막을 수 있다.
EL 표시패널 내에는 소자의 수분에 의한 열화를 막기 위해서, 건조제가 설치된다. 본 실시 형태에서는 건조제는 화소 영역을 둘러싸도록 밀봉기판에 형성된 오목부에 설치되고, 박형화를 방해하지 않는 구성으로 한다. 또한, 게이트 배선층에 대응하는 영역에도 건조제를 형성하고, 흡수 면적을 넓게 취하면, 흡수 효과가 높다. 또한, 직접 발광하지 않는 게이트 배선층 상에 건조제를 형성하면, 광 추출 효율을 저하시키지도 않는다.
또, 본 실시 형태에서는 유리기판으로 발광 소자를 밀봉한 경우를 나타내지만, 밀봉 처리란, 발광 소자를 수분으로부터 보호하기 위한 처리이고, 커버재로 기계적으로 봉입하는 방법, 열경화성 수지 또는 자외광경화성 수지로 봉입하는 방법, 금속산화물이나 질화물 등의 배리어 능력이 높은 박막에 의해 밀봉하는 방법의 어느 하나를 사용한다. 커버재로서는 유리, 세라믹스, 플라스틱 또는 금속을 사용할 수 있지만, 커버재측에 광을 방사시키는 경우는 투광성이어야만 한다. 또한, 커버재와 상기 발광 소자가 형성된 기판은 열경화성 수지 또는 자외광경화성 수지 등의 밀봉재를 사용하여 접합되고, 열처리 또는 자외광 조사처리에 의해서 수지를 경화시켜 밀폐공간을 형성한다. 이 밀폐공간 속에 산화바륨으로 대표되는 흡습재를 형성하는 것도 유효하다. 이 흡습재는 밀봉재의 위에 접하여 형성하여도 좋고, 발광 소자로부터의 광을 방해하지 않는 격벽의 위나 주변부에 형성하여도 좋다. 더욱이, 커버재와 발광 소자가 형성된 기판과의 공간을 열경화성 수지 또는 자외광 경 화성 수지로 충전하는 것도 가능하다. 이 경우, 열경화성 수지 또는 자외광 경화성 수지 중에 산화바륨으로 대표되는 흡습재를 첨가해두는 것은 유효하다.
또한, 소스 전극층 또는 드레인 전극층과 제 1 전극층이 직접 접하여 전기적인 접속을 하지 않고, 배선층을 통하여 접속하여도 좋다.
또한, EL 표시모듈은 위상차판이나 편광판을 사용하여, 외부로부터 입사하는 광의 반사광을 차단하도록 하여도 좋다. 또한 상방 방사형의 표시장치이면, 격벽이 되는 절연층을 착색하여 블랙매트릭스로서 사용하여도 좋다. 이 격벽은 액적 토출법 등에 의해서도 형성할 수 있고, 안료계의 흑색수지나, 폴리이미드 등의 수지재료에, 카본 블랙 등을 혼합시켜도 좋고, 그 적층이어도 좋다. 액적 토출법에 의해서, 다른 재료를 동일 영역에 복수회 토출하여, 격벽을 형성하여도 좋다. 위상차판, 위상차판으로서는 λ/4판과 λ/2판을 사용하여, 광을 제어할 수 있도록 설계하면 좋다. 구성으로서는 TFT 소자기판측으로부터 차례로, 발광 소자, 밀봉기판(밀봉재), 위상차판, 위상차판(λ/4판, λ/2판), 편광판과 같은 구성이 되고, 발광 소자로부터 방사된 광은 이들을 통과하여 편광판측으로부터 외부로 방사된다. 이 위상차판이나 편광판은 광이 방사되는 측에 설치하면 좋고, 양쪽 방사되는 양쪽 방사형의 표시장치이면 양쪽에 설치할 수도 있다. 또한, 편광판의 외측에 반사방지막을 갖고 있어도 좋다. 이것에 의해, 더욱 고세밀(high-definition)이고 정밀한 화상을 표시할 수 있다.
본 실시 형태에서는 외부단자 접속영역(202)에 있어서, 단자전극층(178)에 이방성 도전층(196)에 의해서 FPC(194)를 접속하고, 외부와 전기적으로 접속하는 구조로 한다. 또한 표시장치의 상면도인 도 21a에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서 제조되는 표시장치는 신호선 구동회로를 갖는 주변 구동 회로영역(204), 주변 구동 회로영역(209)의 이외에, 주사선 구동회로를 갖는 주변 구동 회로 영역(207), 주변 구동 회로영역(208)이 형성되어 있다.
본 실시 형태에서는 상기와 같은 회로로 형성하지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 주변구동회로로서 IC 칩을 상술한 COG 방식이나 TAB 방식에 의해서 실장한 것이어도 좋다. 또한, 게이트선 구동회로, 소스선 구동회로는 복수이거나 단수이어도 좋다.
또한, 본 발명의 표시장치에 있어서, 화면표시의 구동방법은 특히 한정되지 않고, 예를 들면, 점순차 구동방법이나 선순차 구동방법이나 면순차 구동방법 등을 사용하면 좋다. 대표적으로는 선순차 구동방법으로 하고, 시분할계조 구동방법이나 면적계조 구동방법을 적절하게 사용하면 좋다. 또한, 표시장치의 소스선에 입력하는 영상신호는 아날로그신호이어도 좋고, 디지털신호이어도 좋고, 적절하게, 영상신호에 맞추어서 구동회로 등을 설계하면 좋다.
또한, TFT가 형성되어 있는 기판에 접하여 또는 근접시켜, 열을 기기의 외부로 전하기 위해서 사용되는 파이프형의 고효율의 열전도 디바이스인 히트 파이프와 방열판을 형성하여, 방열 효과를 높이는 구성으로 하여도 좋다.
본 발명에 의해, 표시장치를 구성하는 배선 등의 구성물을, 소망의 형상으로 형성할 수 있다. 또한 복잡한 포토리소그래피 공정을 경감하고, 간략화된 공정에서 표시장치를 제조할 수 있기 때문에, 재료의 손실이 적고, 비용 절감도 달성할 수 있다. 따라서 고성능, 고신뢰성의 표시장치를 수율 좋게 제조할 수 있다.
(실시 형태 7)
본 발명을 적용하여 박막 트랜지스터를 형성하고, 상기 박막 트랜지스터를 사용하여 표시장치를 형성할 수 있지만, 발광 소자를 사용하고, 또한, 상기 발광 소자를 구동하는 트랜지스터로서 n 채널형 트랜지스터를 사용한 경우, 상기 발광 소자로부터 발생하는 광은 하방 방사, 상방 방사, 양쪽 방사의 어느 하나를 행한다. 여기에서는 각각의 경우에 따른 발광 소자의 적층 구조에 관해서, 도 22를 사용하여 설명한다.
또한, 본 실시 형태에서는 본 발명을 적용한 채널 보호형의 박막 트랜지스터(461, 471, 481)를 사용한다. 박막 트랜지스터(481)는 투광성을 갖는 기판(480) 상에 형성되고, 게이트 전극층(493), 게이트 절연막(497), 반도체층(494), n 형을 갖는 반도체층(495a), n 형을 갖는 반도체층(495b), 소스 전극층 또는 드레인 전극층(487a), 소스 전극층 또는 드레인 전극층(487b), 채널 보호층(496)에 의해 형성된다.
본 실시 형태에 있어서, 표시장치를 구성하는 게이트 전극층, 반도체층, 소스 전극층, 드레인 전극층, 배선층, 또는 제 1 전극층 등을 실시 형태 1에서 나타낸 것처럼, 액상의 형성 재료를 포함하는 조성물을 복수의 공정에서 토출하여, 형성하여도 좋다. 실시 형태 1에서 나타낸 것처럼, 우선 도전층의 패턴의 윤곽을 따라서 제 1 토출 공정에 의해 프레임형의 제 1 도전층을 형성하고, 제 1 도전층 범위 내를 충전하도록 제 2 토출 공정에 의해 제 2 도전층을 형성한다.
따라서, 도전층(절연층)의 형성 영역의 윤곽을 결정하는 제 1 도전층(절연층)을 비교적 점도가 높고, 피형성 영역에 대하여 젖음성이 낮은 조성물을 부착시켜 형성하면, 소망의 패턴의 윤곽이 되는 측단부를 제어성 좋게 형성할 수 있다. 제 1 도전층(절연층)의 프레임 내에는 점도가 낮고, 피형성 영역에 대하여 젖음성이 높은 액상의 조성물을 부착시켜 형성하면, 내부나 표면에 기포 등에 기인하는 공간이나 요철 등이 경감되어, 평탄성이 높은 균일한 도전층(절연층)을 형성할 수 있다. 따라서, 도전층(절연층)을 도전층(절연층) 외측과 내측을 분리하여 만드는 것에 의해, 제어성 좋게 소망의 패턴을 갖는 평탄성 및 결함의 경감된 도전층(절연층)을 형성할 수 있다. 따라서 공정은 간략화되어, 재료의 손실도 방지할 수 있기 때문에, 저비용화를 달성할 수 있다.
본 실시 형태에서는 반도체층으로서 비정질 반도체층을 사용한다. 그러나 본 실시 형태에 한정되지 않고, 반도체층으로서 결정성 반도체층을 사용하고, 일 도전형의 반도체층으로서 n 형을 갖는 반도체층을 사용할 수도 있다. n 형을 갖는 반도체층을 형성하는 대신에, PH3 가스에 의한 플라즈마 처리를 함으로써, 반도체층에 도전성을 부여하여도 좋다. 폴리실리콘과 같은 결정성 반도체층을 사용하는 경우, 일 도전형의 반도체층을 형성하지 않고, 결정성 반도체층에 불순물을 도입(첨가)하여 일 도전형을 갖는 불순물 영역을 형성하여도 좋다. 또한, 펜타센 등의 유기반도체를 사용할 수도 있고, 유기반도체를 액적 토출법 등에 의해서 선택적으로 형성하면, 가공 공정을 간략화할 수 있다.
반도체층으로서 결정성 반도체층을 사용하는 경우를 설명한다. 우선, 비정질 반도체층을 결정화하여, 결정성 반도체층을 형성한다. 결정화 공정에서, 비정질 반도체층에 결정화를 촉진하는 원소(촉매원소, 금속원소라고도 나타냄)를 첨가하고, 열처리(550℃ 내지 750℃에서 3분 내지 24시간)에 의해 결정화를 한다. 결정화를 조장하는 원소로서는 이 규소의 결정화를 조장하는 금속원소로서는 철(Fe),니켈(Ni), 코발트(Co), 루테늄(Ru), 로듐(Rh), 팔라듐(Pd), 오스뮴(Os), 이리듐(Ir), 백금(Pt), 동(Cu) 및 금(Au)으로부터 선택된 일종 또는 복수 종류를 사용할 수 있다.
결정화를 촉진하는 원소를 결정성 반도체층으로부터 제거, 또는 경감하기 위해서, 결정성 반도체층에 접하여, 불순물 원소를 포함하는 반도체층을 형성하고, 게터링 싱크로서 기능시킨다. 불순물 원소로서는 n 형을 부여하는 불순물 원소, p 형을 부여하는 불순물 원소나 희가스원소 등을 사용할 수 있고, 예를 들면 인(P), 질소(N), 비소(As), 안티몬(Sb), 비스무트(Bi), 붕소(B), 헬륨(He), 네온(Ne), 아르곤(Ar), Kr(크립톤), Xe(크세논)로부터 선택된 일종 또는 복수종을 사용할 수 있다. 결정화를 촉진하는 원소를 포함하는 결정성 반도체층에, n 형을 갖는 반도체층을 형성하고, 열처리(550℃ 내지 750℃에서 3분 내지 24시간)를 한다. 결정성 반도체층 중에 포함되는 결정화를 촉진하는 원소는 n 형을 갖는 반도체층 중으로 이동하고, 결정성 반도체층 중의 결정화를 촉진하는 원소는 제거, 또는 경감되어, 반도체층이 형성된다. 한편 n 형을 갖는 반도체층은 결정성을 촉진하는 원소인 금속원소를 포함하는, n 형을 갖는 반도체층이 되고, 그 후 소망의 형상으로 가공되 어 n 형을 갖는 반도체층이 된다. 이와 같이 n 형을 갖는 반도체층은 반도체층의 게터링 싱크로서도 기능하고, 그대로 소스 영역 및 드레인 영역으로서도 기능한다.
반도체층의 결정화 공정과 케터링 공정을 복수의 가열처리에 의해 행하여도 좋고, 결정화 공정과 케터링 공정을 한번의 가열처리에 의해 행할 수도 있다. 이 경우는 비정질 반도체층을 형성하고, 결정화를 촉진하는 원소를 첨가하고, 게터링 싱크가 되는 반도체층을 형성한 후, 가열처리를 하면 좋다.
본 실시 형태에서는 게이트 절연층을 복수층의 적층으로 형성하고, 게이트 절연막(497)으로서 게이트 전극층(493)측으로부터 질화산화규소막, 산화질화규소막을 형성하고, 2층의 적층 구조로 한다. 적층되는 절연층은 동일 챔버 내에서 진공을 깨지 않고 동일 온도하에서, 반응가스를 바꾸면서 연속적으로 형성하면 좋다. 진공을 깨지 않고 연속적으로 형성하면, 적층하는 막끼리의 계면이 오염되는 것을 막을 수 있다.
채널 보호층(496)은 액적 토출법을 사용하여 폴리이미드 또는 폴리비닐알콜 등을 적하하여도 좋다. 그 결과, 노광 공정을 생략할 수 있다. 채널 보호층으로서는 무기재료(산화규소, 질화규소, 산화질화규소, 질화산화규소 등), 감광성 또는 비감광성의 유기재료(유기수지재료; 폴리이미드, 아크릴, 폴리아미드, 폴리이미드아미드, 레지스트, 벤조사이클로부텐 등), 저유전율재료 등의 일종, 또는 복수종으로 이루어지는 막, 또는 이들의 막의 적층 등을 사용할 수 있다. 또한, 실록산재료를 사용하여도 좋다. 제조법으로서는 플라즈마 CVD법이나 열 CVD법 등의 기상성장법이나 스퍼터링법을 사용할 수 있다. 또한, 액적 토출법이나, 디스펜서법, 인 쇄법(스크린 인쇄나 오프셋 인쇄 등 패턴이 형성되는 방법)을 사용할 수도 있다. 도포법으로 얻어지는 SOG막 등도 사용할 수 있다.
우선, 기판(480)측으로 방사하는 경우, 요컨대 하방 방사를 하는 경우에 관해서, 도 22a를 사용하여 설명한다. 이 경우, 박막 트랜지스터(481)에 전기적으로 접속하도록, 소스 전극층 또는 드레인 전극층(487b)에 접하고, 제 1 전극층(484),전계 발광층(485), 제 2 전극층(486)이 차례로 적층된다. 광이 투과하는 기판(480)은 적어도 가시영역의 광에 대하여 투광성을 가질 필요가 있다.
다음에, 기판(460)과 반대측으로 방사하는 경우, 요컨대 상방 방사를 하는 경우에 관해서, 도 22b를 사용하여 설명한다. 박막 트랜지스터(461)는 상술한 박막 트랜지스터와 동일하게 형성할 수 있다. 박막 트랜지스터(461)에 전기적으로 접속하는 소스 전극층 또는 드레인 전극층(462)이 제 1 전극층(463)과 접하고, 전기적으로 접속한다. 제 1 전극층(463), 전계 발광층(464), 제 2 전극층(465)이 차례로 적층된다. 소스 전극층 또는 드레인 전극층(462)은 반사성을 갖는 금속층이고, 발광 소자로부터 방사되는 광을 화살표의 상면에 반사한다. 소스 전극층 또는 드레인 전극층(462)은 제 1 전극층(463)과 적층하는 구조로 되어 있기 때문에, 제 1 전극층(463)에 투광성의 재료를 사용하여, 광이 투과하여도, 상기 광은 소스 전극층 또는 드레인 전극층(462)에 있어서 반사되고, 기판(460)과 반대측으로 방사한다. 물론 제 1 전극층(463)을, 반사성을 갖는 금속막을 사용하여 형성하여도 좋다. 발광 소자로부터 방출하는 광은 제 2 전극층(465)을 투과하여 방출되기 때문에, 제 2 전극층(465)은 적어도 가시영역에서 투광성을 갖는 재료로 형성한다.
마지막으로, 광이 기판(470)측과 그 반대측의 양측으로 방사하는 경우, 요컨대 양쪽 방사를 하는 경우에 관해서, 도 22c를 사용하여 설명한다. 박막 트랜지스터(471)도 채널 보호형의 박막 트랜지스터이다. 박막 트랜지스터(471)의 반도체층에 전기적으로 접속하는 소스 전극층 또는 드레인 전극층(477)에 제 1 전극층(472)이 전기적으로 접속하고 있다. 제 1 전극층(472), 전계 발광층(473), 제 2 전극층(474)이 차례로 적층된다. 이 때, 제 1 전극층(472)과 제 2 전극층(474)의 어느것도 적어도 가시영역에서 투광성을 갖는 재료, 또는 광을 투과할 수 있는 두께로 형성하면, 양쪽 방사가 실현한다. 이 경우, 광이 투과하는 절연층이나 기판(470)도 적어도 가시영역의 광에 대하여 투광성을 가질 필요가 있다.
본 발명에 의해, 콘택트홀 형성에 있어서 공정수가 많아 복잡한 포토리소 공정을 사용할 필요가 없기 때문에, 공정을 간략화할 수 있고, 생산 능력을 향상시킬 수 있다. 재료의 손실이 적고, 비용 절감을 달성할 수 있다. 따라서 고성능, 고신뢰성의 표시장치를 수율 좋게 제조할 수 있다.
(실시 형태 8)
본 실시 형태에서는 상기 실시 형태에서 나타낸 표시장치의 표시소자로서 적용할 수 있는 발광 소자의 구성을, 도 23을 사용하여 설명한다.
도 23은 발광 소자의 소자구조이고, 제 1 전극층(870)과 제 2 전극층(850)의 사이에, 유기 화합물과 무기 화합물을 혼합하여 이루어지는 전계 발광층(860)이 협지되어 있는 발광 소자이다. 전계 발광층(860)은 도시한 바와 같이, 제 1 층(804),제 2 층(803), 제 3 층(802)으로 구성되어 있고, 특히 제 1 층(804) 및 제 3 층(802)에 커다란 특징을 갖는다.
우선, 제 1 층(804)은 제 2 층(803)에 홀을 수송하는 기능을 맡는 층이고, 적어도 제 1 유기 화합물과, 제 1 유기 화합물에 대하여 전자수용성을 나타내는 제 1 무기 화합물을 포함하는 구성이다. 중요한 것은 단지 제 1 유기 화합물과 제 1 무기 화합물이 서로 혼합되어 있는 것은 아니고, 제 1 무기 화합물이 제 1 유기 화합물에 대하여 전자수용성을 나타내는 점이다. 이러한 구성으로 함으로써, 원래 내재적인 캐리어를 거의 갖지 않는 제 1 유기 화합물에 많은 홀 캐리어가 발생하고, 극히 우수한 홀 주입성 및 홀 수송성을 나타낸다.
따라서 제 1 층(804)은 유기 화합물과 무기 화합물을 혼합함으로써 얻어진다고 생각되고 있는 효과(내열성의 향상 등) 뿐만 아니라, 우수한 도전성(제 1 층(804)에 있어서는 특히, 홀 주입성 및 수송성)도 얻을 수 있다. 이 사실은 서로 전자적인 상호 작용을 미치지 않는 유기 화합물과 무기 화합물을 단지 혼합한 종래의 홀 수송층에서는 얻을 수 없는 효과이다. 이 효과에 의해, 종래보다도 구동 전압을 낮게 할 수 있다. 또한, 구동 전압의 상승을 초래하지 않고 제 1 층(804)을 두껍게 할 수 있기 때문에, 먼지 등에 기인하는 소자의 단락도 억제할 수 있다.
그런데, 상술한 바와 같이, 제 1 유기 화합물에는 홀 캐리어가 발생하기 때문에, 제 1 유기 화합물로서는 홀 수송성의 유기 화합물이 바람직하다. 홀 수송성의 유기 화합물로서는 예를 들면, 프탈로시아닌(약칭:H2Pc), 동프탈로시아닌(약칭:CuPc), 바나딜프탈로시아닌(약칭:VOPc), 4,4',4''-트리스(N,N-디페닐아미노)트 리페닐아민(약칭:TDATA), 4,4',4''-트리스[N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노]트리페닐아민(약칭:MTDATA), 1,3,5-트리스[N,N-디(m-톨릴)아미노]벤젠(약칭:m-MTDAB), N,N'-디페닐-N,N'-비스(3-메틸페닐)-1,1'-비페닐-4,4'-디아민(약칭:TPD), 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]비페닐(약칭:NPB), 4,4'-비스{N-[4-디(m-톨릴)아미노]페닐-N-페닐아미노}비페닐(약칭:DNTPD), 4,4',4''-트리스(N-카바졸릴)트리페닐아민(약칭:TCTA) 등을 들 수 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다. 또한, 상술한 화합물 중에서도, TDATA, MTDATA, m-MTDAB, TPD, NPB, DNTPD, TCTA 등으로 대표되는 방향족 아민 화합물은 홀 캐리어가 발생하기 쉬워, 제 1 유기 화합물로서 적합한 화합물군이다.
한편, 제 1 무기 화합물은 제 1 유기 화합물로부터 전자를 받아들이기 쉬운 것이면 어느 것이어도 좋고, 여러 가지의 금속산화물 또는 금속질화물이 가능하지만, 주기표 제 4 족 내지 제 12 족 중 어느 하나의 천이금속산화물이 전자수용성을 나타내기 쉬워 적합하다. 구체적으로는 산화티탄, 산화지르코늄, 산화바나듐, 산화몰리브덴, 산화텅스텐, 산화레늄, 산화루테늄, 산화아연 등을 들 수 있다. 또한, 상술한 금속산화물 중에서도, 주기표 제 4 족 내지 제 8 족 중 어느 하나의 천이금속산화물은 전자수용성이 높은 것이 많아, 바람직한 1군이다. 특히 산화바나듐, 산화몰리브덴, 산화텅스텐, 산화루테늄은 진공 증착이 가능하여 다루기 쉽기 때문에 적합하다.
또, 제 1 층(804)은 상술한 유기 화합물과 무기 화합물의 조합을 적용한 층을, 복수 적층하여 형성하고 있어도 좋다. 또한, 다른 유기 화합물 또는 다른 무 기 화합물을 더 포함하고 있어도 좋다.
다음에, 제 3 층(802)에 관해서 설명한다. 제 3 층(802)은 제 2 층(803)에 전자를 수송하는 기능을 맡는 층이고, 적어도 제 3 유기 화합물과, 제 3 유기 화합물에 대하여 전자 공여성을 나타내는 제 3 무기 화합물을 포함하는 구성이다. 중요한 것은 단지 제 3 유기 화합물과 제 3 무기 화합물이 서로 혼합되어 있는 것은 아니고, 제 3 무기 화합물이 제 3 유기 화합물에 대하여 전자 공여성을 나타내는 점이다. 이러한 구성으로 함으로써, 원래 내재적인 캐리어를 거의 갖지 않는 제 3 유기 화합물에 많은 전자 캐리어가 발생하여, 극히 우수한 전자 주입성 및 전자 수송성을 나타낸다.
따라서 제 3 층(802)은 유기 화합물과 무기 화합물을 혼합함으로써 얻어진다고 생각되고 있는 효과(내열성의 향상 등) 뿐만 아니라, 우수한 도전성(제 3 층(802)에 있어서는 특히, 전자 주입성 및 수송성)도 얻을 수 있다. 이 사실은 서로 전자적인 상호 작용을 미치지 않는 유기 화합물과 무기 화합물을 단지 혼합한 종래의 전자 수송층에서는 얻을 수 없는 효과이다. 이 효과에 의해, 종래보다도 구동 전압을 낮게 할 수 있다. 또한, 구동 전압의 상승을 초래하지 않고 제 3 층(802)을 두껍게 할 수 있기 때문에, 먼지 등에 기인하는 소자의 단락도 억제할 수 있다.
그런데, 상술한 바와 같이, 제 3 유기 화합물에는 전자 캐리어가 발생하기 때문에, 제 3 유기 화합물로서는 전자 수송성의 유기 화합물이 바람직하다. 전자 수송성의 유기 화합물로서는 예를 들면, 트리스(8-퀴놀리놀레이토)알루미늄(약 칭:Alq3), 트리스(4-메틸-8-퀴놀리놀레이토)알루미늄(약칭:Almq3), 비스(10-하이드록시벤조[h]-퀴놀리네이토)베릴륨(약칭:BeBq2), 비스(2-메틸-8-퀴놀리놀레이토)(4-페닐페놀레이토)알루미늄(약칭:BAlq), 비스[2-(2'-하이드록시페닐)벤족사졸레이토]아연(약칭:Zn(BOX)2), 비스[2-(2'-하이드록시페닐)벤조티아졸레이토]아연(약칭:Zn(BTZ)2), 바소페난트롤린(약칭:BPhen), 바소쿠프로인(약칭:BCP), 2-(4-비페니릴)-5-(4-tert-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸(약칭:PBD), 1,3-비스[5-(4-tert-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸-2-일]벤젠(약칭:OXD-7), 2,2',2''-(1,3,5-벤젠트리일)-트리스(1-페닐-1H-벤조이미다졸)(약칭:TPBI), 3-(4-비페니릴)-4-페닐-5-(4-tert-부틸페닐)-1,2,4-트리아졸(약칭:TAZ), 3-(4-비페니릴)-4-(4-에틸페닐)-5-(4-tert-부틸페닐)-1,2,4-트리아졸(약칭:p-EtTAZ) 등을 들 수 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다. 또한, 상술한 화합물 중에서도, Alq3, Almq3, BeBq2, BAlq, Zn(BOX)2, Zn(BTZ)2 등으로 대표되는 방향환을 포함하는 킬레이트 배위자를 갖는 킬레이트 금속착체나, BPhen, BCP 등으로 대표되는 페난트롤린 골격을 갖는 유기 화합물이나, PBD, OXD-7 등으로 대표되는 옥사디아졸 골격을 갖는 유기 화합물은 전자 캐리어가 발생하기 쉬워, 제 3 유기 화합물로서 적합한 화합물군이다.
한편, 제 3 무기 화합물은 제 3 유기 화합물에 전자를 주기 쉬운 것이면 어떤 것이어도 좋고, 여러 가지의 금속산화물 또는 금속질화물이 가능하지만, 알칼리금속산화물, 알칼리토류금속산화물, 희토류금속산화물, 알칼리금속질화물, 알칼리 토류금속질화물, 희토류금속질화물이 전자 공여성을 나타내기 쉬워 적합하다. 구체적으로는 산화리튬, 산화스트론튬, 산화바륨, 산화에르븀, 질화리튬, 질화마그네슘, 질화칼슘, 질화이트륨, 질화란탄 등을 들 수 있다. 특히 산화리튬, 산화바륨, 질화리튬, 질화마그네슘, 질화칼슘은 진공 증착이 가능하여 다루기 쉽기 때문에 적합하다.
또, 제 3 층(802)은 상술한 유기 화합물과 무기 화합물의 조합을 적용한 층을, 복수 적층하여 형성하고 있어도 좋다. 또한, 다른 유기 화합물 또는 다른 무기 화합물을 더 포함하고 있어도 좋다.
다음에, 제 2 층(803)에 관해서 설명한다. 제 2 층(803)은 발광 기능을 맡는 층이고, 발광성의 제 2 유기 화합물을 포함한다. 또한, 제 2 무기 화합물을 포함하는 구성이어도 좋다. 제 2 층(803)은 여러 가지 발광성의 유기 화합물, 무기 화합물을 사용하여 형성할 수 있다. 단, 제 2 층(803)은 제 1 층(804)이나 제 3 층(802)과 비교하여 전류가 흐르기 어렵다고 생각되기 때문에, 그 막 두께는 10nm 내지 1OOnm 정도가 바람직하다.
제 2 유기 화합물로서는 발광성의 유기 화합물이면 특히 한정되지 않고, 예를 들면, 9,10-디(2-나프틸)안트라센(약칭:DNA), 9,10-디(2-나프틸)-2-tert-부틸안트라센(약칭:t-BuDNA), 4,4'-비스(2,2-디페닐비닐)비페닐(약칭:DPVBi), 쿠마린 30,쿠마린 6, 쿠마린 545, 쿠마린 545T, 페릴렌, 루브렌, 페리플란텐, 2,5,8,11-테트라(tert-부틸)페릴렌(약칭:TBP), 9,10-디페닐안트라센(약칭:DPA), 5,12-디페닐테트라센, 4-(디시아노메틸렌)-2-메틸-[p-(디메틸아미노)스티릴]-4H-피란(약칭:DCM1), 4-(디시아노메틸렌)-2-메틸-6-[2-(쥬롤리딘-9-일)에테닐]-4H-피란(약칭:DCM2), 4-(디시아노메틸렌)-2,6-비스[p-(디메틸아미노)스티릴]-4H-피란(약칭: BisDCM) 등을 들 수 있다. 또한, 비스[2-(4',6'-디플루오로페닐)피리디네이토-N,C2']이리듐(피콜리네이트)(약칭:FIrpic), 비스{2-[3',5'-비스(트리플루오로메틸)페닐]피리디네이토-N,C2'}이리듐(피콜리네이트)(약칭:Ir(CF3ppy)2(pic)), 트리스(2-페닐피리디네이토-N,C2')이리듐(약칭:Ir(ppy)3), 비스(2-페닐피리디네이토-N,C2')이리듐(아세틸아세토네이트)(약칭:Ir(ppy)2(acac)), 비스[2-(2'-티에닐)피리디네이토-N,C3 '] 이리듐(아세틸아세토네이트)(약칭:Ir(thp)2(acac)), 비스(2-페닐퀴놀리네이토-N,C2') 이리듐(아세틸아세토네이트)(약칭:Ir(pq)2(acac)), 비스[2-(2'-벤조티에닐)피리디네이토-N,C3']이리듐(아세틸아세토네이트)(약칭:Ir(btp)2(acac)) 등의 인광을 방출할 수 있는 화합물을 사용할 수도 있다.
제 2 층(803)을 1중항 여기발광재료 외에, 금속착체 등을 포함하는 3중항 여기 발광재료를 사용하여도 좋다. 예를 들면, 적색의 발광성의 화소, 녹색의 발광성의 화소 및 청색의 발광성의 화소 중, 휘도 반감시간이 비교적 짧은 적색의 발광성의 화소를 3중항 여기 발광재료로 형성하고, 그 외를 1중항 여기 발광재료로 형성한다. 3중항 여기 발광재료는 발광 효율이 좋기 때문에, 같은 휘도를 얻는 데 소비전력이 적어도 된다는 특징이 있다. 즉, 적색화소에 적용한 경우, 발광 소자에 흘리는 전류량이 적어도 되기 때문에, 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 저소비 전력화로서, 적색의 발광성의 화소와 녹색의 발광성의 화소를 3중항 여기 발광재료로 형성하고, 청색의 발광성의 화소를 1중항 여기 발광재료로 형성하여도 좋다. 사람의 시감도가 높은 녹색의 발광 소자도 3중항 여기 발광재료로 형성함으로써, 보다 저소비 전력화를 도모할 수 있다.
또한, 제 2 층(803)에 있어서는 상술한 발광을 나타내는 제 2 유기 화합물뿐만 아니라, 또 다른 유기 화합물이 첨가되어 있어도 좋다. 첨가할 수 있는 유기 화합물로서는 예를 들면, 앞서 언급한 TDATA, MTDATA, m-MTDAB, TPD, NPB, DNTPD, TCTA, Alq3, Almq3, BeBq2, BAlq, Zn(BOX)2, Zn(BTZ)2, BPhen, BCP, PBD, OXD-7, TPBI, TAZ, p-EtTAZ, DNA, t-BuDNA, DPVBi 등의 외, 4,4'-비스(N-카바졸릴)비페닐(약칭:CBP), 1,3,5-트리스[4-(N-카바졸릴)페닐]벤젠(약칭:TCPB) 등을 사용할 수 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다. 또, 이와 같이 제 2 유기 화합물 이외에 첨가하는 유기 화합물은 제 2 유기 화합물을 효율 좋게 발광시키기 때문에, 제 2 유기 화합물의 여기 에너지보다도 큰 여기 에너지를 갖고, 또 제 2 유기 화합물보다도 많이 첨가되어 있는 것이 바람직하다(그것에 의해서, 제 2 유기 화합물의 농도 소광을 막을 수 있다). 혹은 또, 다른 기능으로서, 제 2 유기 화합물과 함께 발광을 나타내어도 좋다(그것에 의해서, 백색 발광 등도 가능해진다).
제 2 층(803)은 발광파장대가 다른 발광층을 화소마다 형성하고, 컬러표시를 하는 구성으로 하여도 좋다. 전형적으로는 R(빨강), G(초록), B(파랑)의 각 색에 대응한 발광층을 형성한다. 이 경우에도, 화소의 광방사측에 그 발광파장대의 광을 투과하는 필터를 설치한 구성으로 함으로써, 색 순도의 향상이나, 화소부의 경면화(반사)의 방지를 도모할 수 있다. 필터를 설치함으로써, 종래 필요하다고 되어 있던 원편광판 등을 생략하는 것이 가능해져, 발광층으로부터 방사되는 광의 손실을 없앨 수 있다. 또한, 사방(斜方)으로부터 화소부(표시화면)을 본 경우에 일어나는 색조의 변화를 저감시킬 수 있다.
제 2 층(803)에서 사용할 수 있는 재료는 저분자계 유기 발광재료이거나 고분자계 유기 발광재료이어도 좋다. 고분자계 유기 발광재료는 저분자계와 비교하고 물리적 강도가 높고, 소자의 내구성이 높다. 또한 도포에 의해 성막하는 것이 가능하기 때문에, 소자의 제조이 비교적 용이하다.
발광색은 발광층을 형성하는 재료로 결정되기 때문에, 이들을 선택함으로써 소망의 발광을 나타내는 발광 소자를 형성할 수 있다. 발광층의 형성에 사용할 수 있는 고분자계의 전계 발광재료는 폴리파라페닐렌비닐렌계, 폴리파라페닐렌계, 폴리티오펜계, 폴리플루오렌계를 들 수 있다.
폴리파라페닐렌비닐렌계로는 폴리(파라페닐렌비닐렌)[PPV]의 유도체, 폴리(2,5-디알콕시-1,4-페닐렌비닐렌)[RO-PPV], 폴리(2-(2'-에틸-헥소시)-5-메톡시-1,4-페닐렌비닐렌)[MEH-PPV],폴리(2-(디알콕시페닐)-1,4-페닐렌비닐렌)[ROPh-PPV] 등을 들 수 있다. 폴리파라페닐렌계로는 폴리파라페닐렌[PPP]의 유도체, 폴리(2,5-디알콕시-1,4-페닐렌)[RO-PPP], 폴리(2,5-디헥소시-1,4-페닐렌) 등을 들 수 있다. 폴리티오펜계로는 폴리티오펜[PT]의 유도체, 폴리(3-알킬티오펜)[PAT], 폴리(3-헥실티오펜)[PHT], 폴리(3-사이클로헥실티오펜)[PCHT], 폴리(3-사이클로헥실-4-메틸티오펜)[PCHMT], 폴리(3,4-디사이클로헥실티오펜)[PDCHT], 폴리[3-(4-옥틸페닐)-티오펜][POPT], 폴리[3-(4-옥틸페닐)-2,2-비티오펜][PTOPT] 등을 들 수 있다. 폴리플루오렌계로는 폴리플루오렌[PF]의 유도체, 폴리(9,9-디알킬플루오렌)[PDAF], 폴리(9,9-디옥틸플루오렌)[PDOF] 등을 들 수 있다.
상기 제 2 무기 화합물로서는 제 2 유기 화합물의 발광을 소광하기 어려운 무기 화합물이면 어떤 것이어도 좋고, 여러 가지 금속산화물이나 금속질화물을 사용할 수 있다. 특히, 주기표 제 13 족 또는 제 14 족의 금속산화물은 제 2 유기 화합물의 발광을 소광하기 어렵기 때문에 바람직하고, 구체적으로는 산화알루미늄, 산화갈륨, 산화규소, 산화게르마늄이 적합하다. 단, 이들에 한정되는 것은 아니다.
또, 제 2 층(803)은 상술한 유기 화합물과 무기 화합물의 조합을 적용한 층을, 복수 적층하여 형성하고 있어도 좋다. 또한, 다른 유기 화합물 또는 다른 무기 화합물을 더 포함하고 있어도 좋다. 발광층의 층 구조는 변화할 수 있는 것이며, 특정한 전자주입영역이나 발광 영역을 구비하고 있지 않는 대신에, 오로지 이 목적용의 전극층을 구비하거나, 발광성의 재료를 분산시켜 구비하는 변형은 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에 있어서 허용될 수 있는 것이다.
상기와 같은 재료로 형성한 발광 소자는 순방향으로 바이어스함으로써 발광한다. 발광 소자를 사용하여 형성하는 표시장치의 화소는 단순 매트릭스 방식, 또 는 액티브 매트릭스 방식으로 구동할 수 있다. 어느 것으로 하여도, 개개의 화소는 어떤 특정한 타이밍으로 순방향 바이어스를 인가하여 발광시키게 되지만, 어떤 일정 기간은 비발광 상태로 되어 있다. 이 비발광 시간에 역방향의 바이어스를 인가함으로써 발광 소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 발광 소자에서는 일정 구동조건하에서 발광 강도가 저하되는 열화나, 화소 내에서 비발광 영역이 확대하여 외관상 휘도가 저하되는 열화모드가 있지만, 순방향 및 역방향으로 바이어스를 인가하는 교류적인 구동을 함으로써, 열화의 진행을 느리게 할 수 있고, 발광표시장치의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또한, 디지털 구동, 아날로그 구동 어느 쪽이나 적용 가능하다.
따라서, 밀봉기판에 컬러필터(착색층)를 형성하여도 좋다. 컬러필터(착색층)는 증착법이나 액적 토출법에 의해서 형성할 수 있고, 컬러필터(착색층)를 사용하면, 고세밀의 표시를 할 수도 있다. 컬러필터(착색층)에 의해, 각 RGB의 발광 스펙트럼에 있어서 넓은(broad) 피크가 날카로운 피크가 되도록 보정할 수 있기 때문이다.
단색의 발광을 나타내는 재료를 형성하고, 컬러필터나 색 변환층을 조합함으로써 풀 컬러표시를 할 수 있다. 컬러필터(착색층)나 색 변환층은 예를 들면 밀봉기판에 형성하고, 소자기판에 접착하면 좋다.
물론 단색발광의 표시를 하여도 좋다. 예를 들면, 단색발광을 사용하여 에어리어 컬러타입의 표시장치를 형성하여도 좋다. 에어리어 컬러타입은 패시브 매트릭스형의 표시부가 적합하고, 주로 문자나 기호를 표시할 수 있다.
제 1 전극층(870) 및 제 2 전극층(850)은 일함수를 고려하여 재료를 선택할 필요가 있고, 그리고 제 1 전극층(870) 및 제 2 전극층(850)은 화소 구성에 의해 모두 양극, 또는 음극이 될 수 있다. 구동용 박막 트랜지스터의 극성이 p 채널형인 경우, 도 22a와 같이 제 1 전극층(870)을 양극, 제 2 전극층(850)을 음극으로 하면 좋다. 또한, 구동용 박막 트랜지스터의 극성이 n 채널형인 경우, 도 22b와 같이, 제 1 전극층(870)을 음극, 제 2 전극층(850)을 양극으로 하면 바람직하다. 제 1 전극층(870) 및 제 2 전극층(850)에 사용할 수 있는 재료에 관해서 설명한다. 제 1 전극층(870), 제 2 전극층(850)이 양극으로서 기능하는 경우는 일함수가 큰 재료(구체적으로는 4.5eV 이상의 재료)가 바람직하고, 제 1 전극층, 제 2 전극층(850)이 음극으로서 기능하는 경우는 일함수가 작은 재료(구체적으로는 3.5eV 이하의 재료)가 바람직하다. 그렇지만, 제 1 층(804)의 홀 주입, 홀 수송 특성이나, 제 3 층(802)의 전자 주입성, 전자 수송 특성이 우수하기 때문에, 제 1 전극층(870),제 2 전극층(850) 모두, 거의 일함수의 제한을 받지 않고, 여러 가지 재료를 사용할 수 있다.
도 23a, 도 23b에 있어서의 발광 소자는 제 1 전극층(870)으로부터 광을 추출하는 구조이기 때문에, 제 2 전극층(850)은 반드시 광투광성을 가질 필요는 없다. 제 2 전극층(850)으로서는 Ti, Ni, W, Cr, Pt, Zn, Sn, In, Ta, Al, Cu, Au, Ag, Mg, Ca, Li 또는 Mo로부터 선택된 원소, 또는 TiN, TiSiXNY, WSiX, WNX, WSiXNY, NbN 등의 상기 원소를 주성분으로 하는 합금재료 또는 화합물 재료를 주성분으로 하는 막 또는 이들의 적층막을 총 막 두께 100nm 내지 800nm의 범위에서 사용하면 좋다.
제 2 전극층(850)은 증착법, 스퍼터법, CVD법, 인쇄법, 디스펜서법 또는 액적 토출법 등을 사용하여 형성할 수 있다.
또한, 제 2 전극층(850)에 제 1 전극층(870)에서 사용하는 재료와 같은 투광성을 갖는 도전성 재료를 사용하면, 제 2 전극층(850)으로부터도 광을 추출하는 구조가 되고, 발광 소자로부터 방사되는 광은 제 1 전극층(870)과 제 2 전극층(850)의 양쪽으로부터 방사되는 양면 방사구조로 할 수 있다.
또, 제 1 전극층(870)이나 제 2 전극층(850)의 종류를 바꿈으로써, 본 발명의 발광 소자는 여러 가지의 배리에이션(variation)을 갖는다.
도 23b는 전계 발광층(860)이, 제 1 전극층(870)측으로부터 제 3 층(802), 제 2 층(803), 제 1 층(804)의 순으로 구성되어 있는 케이스이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 발광 소자는 제 1 전극층(870)과 제 2 전극층(850)의 사이에 협지된 층이, 유기 화합물과 무기 화합물이 복합된 층을 포함하는 전계 발광층(860)으로 이루어져 있다. 그리고, 유기 화합물과 무기 화합물을 혼합함으로써, 각각 단독으로는 얻을 수 없는 높은 캐리어 주입성, 캐리어 수송성과 같은 기능이 얻어지는 층(즉, 제 1 층(804) 및 제 3 층(802))이 형성되어 있는 유기 및 무기복합형의 발광 소자이다. 또한, 상기 제 1 층(804), 제 3 층(802)은 제 1 전극층(870)측에 형성되는 경우, 특히 유기 화합물과 무기 화합물이 복합된 층일 필요가 있고, 제 2 전극층(850)측에 형성되는 경우, 유기 화합물, 무기 화합물뿐이어도 좋다.
또, 전계 발광층(860)은 유기 화합물과 무기 화합물이 혼합된 층이지만, 그 형성 방법으로서는 여러 가지 수법을 사용할 수 있다. 예를 들면, 유기 화합물과 무기 화합물의 양쪽을 저항 가열에 의해 증발시켜, 공증착하는 수법을 들 수 있다. 그 외, 유기 화합물을 저항가열에 의해 증발시키는 한편으로, 무기 화합물을 일렉트론빔(EB)에 의해 증발시켜, 공증착하여도 좋다. 또한, 유기 화합물을 저항 가열에 의해 증발시키는 동시에, 무기 화합물을 스퍼터링하고, 양쪽을 동시에 퇴적하는 수법도 들 수 있다. 그 외, 습식법에 의해 성막하여도 좋다.
또한, 제 1 전극층(870) 및 제 2 전극층(850)에 관해서도 마찬가지로, 저항가열에 의한 증착법, EB 증착법, 스퍼터링, 습식법 등을 사용할 수 있다.
도 23c는 도 23a에 있어서, 제 1 전극층(870)에 반사성을 갖는 전극층을 사용하고, 제 2 전극층(850)에 투광성을 갖는 전극층을 사용하고 있고, 발광 소자로부터 방사된 광은 제 1 전극층(870)에서 반사되고, 제 2 전극층(850)을 투과하여 방사된다. 마찬가지로 도 23d는 도 23b에 있어서, 제 1 전극층(870)에 반사성을 갖는 전극층을 사용하고, 제 2 전극층(850)에 투광성을 갖는 전극층을 사용하고 있고, 발광 소자로부터 방사된 광은 제 1 전극층(870)에서 반사되고, 제 2 전극층(850)을 투과하여 방사된다.
본 발명에 의해, 콘택트홀 형성에 있어서 공정수가 많아 복잡한 포토리소 공정을 사용할 필요가 없기 때문에, 공정을 간략화할 수 있고, 생산 능력을 향상시킬 수 있다. 재료의 손실이 적고, 비용 절감을 달성할 수 있다. 따라서 고성능, 고 신뢰성의 표시장치를 수율 좋게 제조할 수 있다.
(실시 형태 9)
본 실시 형태에서는 상기 실시 형태에서 나타낸 표시장치의 표시소자로서 적용할 수 있는 발광 소자의 구성을 도 24 및 도 25를 사용하여 설명한다.
일렉트로루미네선스를 이용하는 발광 소자는 발광재료가 유기 화합물인지, 무기 화합물인지에 따라서 구별되고, 일반적으로, 전자는 유기 EL소자, 후자는 무기 EL 소자라고 불리고 있다.
무기 EL 소자는 그 소자구성에 의해, 분산형 무기 EL 소자와 박막형 무기 EL 소자로 분류된다. 전자는 발광재료의 입자를 바인더 중에 분산시킨 전계 발광층을 갖고, 후자는 발광재료의 박막으로 이루어지는 전계 발광층을 갖고 있는 점에 차이는 있지만, 고전계에서 가속된 전자를 필요로 하는 점에서는 공통이다. 또, 얻어지는 발광의 메카니즘으로서는 도너 준위와 억셉터 준위를 이용하는 도너-억셉터재결합형 발광과, 금속이온의 내각 전자천이(inner-shell electron transition)를 이용하는 국재형 발광이 있다. 일반적으로, 분산형 무기 EL에서는 도너-억셉터 재결합형 발광, 박막형 무기 EL 소자에서는 국재형 발광인 경우가 많다.
본 발명에서 사용할 수 있는 발광재료는 모체재료와 발광 중심이 되는 불순물 원소로 구성된다. 함유시키는 불순물 원소를 변화시킴으로써, 여러 가지의 색의 발광을 얻을 수 있다. 발광재료의 제조방법으로서는 고상법이나 액상법(공침법) 등의 여러 가지 방법을 사용할 수 있다. 또한, 분무열분해법, 복분해법, 전구체의 열분해반응에 의한 방법, 역미셀법(reversed micelle method)이나 이들의 방 법과 고온 소성을 조합한 방법, 동결건조법 등의 액상법 등도 사용할 수 있다.
고상법은 모체재료와, 불순물 원소 또는 불순물 원소를 포함하는 화합물을 칭량하여, 유발로 혼합, 전기로에서 가열, 소성을 하여 반응시켜, 모체재료에 불순물 원소를 함유시키는 방법이다. 소성 온도는 700 내지 1500℃가 바람직하다. 온도가 지나치게 낮은 경우는 고상 반응이 진행하지 않고, 온도가 지나치게 높은 경우는 모체재료가 분해되어 버리기 때문이다. 또, 분말상태에서 소성을 하여도 좋지만, 펠릿 상태에서 소성을 하는 것이 바람직하다. 비교적 고온에서의 소성을 필요로 하지만, 간단한 방법이기 때문에, 생산성이 좋아 대량생산에 적합하다.
액상법(공침법)은 모체재료 또는 모체재료를 포함하는 화합물과, 불순물 원소 또는 불순물 원소를 포함하는 화합물을 용액 중에서 반응시켜, 건조시킨 후, 소성을 하는 방법이다. 발광재료의 입자가 균일하게 분포하여, 입자직경이 작고 낮은 소성 온도라도 반응을 진행할 수 있다.
발광재료에 사용하는 모체재료로서는 황화물, 산화물, 질화물을 사용할 수 있다. 황화물로서는 예를 들면, 황화아연(ZnS), 황화카드뮴(CdS), 황화칼슘(CaS), 황화이트륨(Y2S3), 황화갈륨(Ga2S3), 황화스트론튬(SrS), 황화바륨(BaS) 등을 사용할 수 있다. 또한, 산화물로서는 예를 들면, 산화아연(ZnO), 산화이트륨(Y2O3) 등을 사용할 수 있다. 또한, 질화물로서는 예를 들면, 질화알루미늄(AlN), 질화갈륨(GaN), 질화인듐(InN) 등을 사용할 수 있다. 또한, 셀렌화아연(ZnSe), 텔루르화아연(ZnTe) 등도 사용할 수 있고, 황화칼슘-갈륨(CaGa2S4), 황화스트론튬갈 륨(SrGa2S4), 황화바륨-갈륨(BaGa2S4), 등의 3원계의 혼정(混晶)이어도 좋다.
국재형 발광의 발광 중심으로서, 망간(Mn), 동(Cu), 사마륨(Sm), 테르븀(Tb), 에르븀(Er), 툴륨(Tm), 유로퓸(Eu), 세륨(Ce), 프라세오듐(Pr) 등을 사용할 수 있다. 또, 불소(F), 염소(Cl) 등의 할로겐원소가 첨가되어 있어도 좋다. 할로겐원소는 전하 보상으로서 기능할 수도 있다.
한편, 도너-억셉터 재결합형 발광의 발광 중심으로서, 도너 준위를 형성하는 제 1 불순물 원소 및 억셉터 준위를 형성하는 제 2 불순물 원소를 포함하는 발광 재료를 사용할 수 있다. 제 1 불순물 원소는 예를 들면, 불소(F), 염소(Cl), 알루미늄(Al) 등을 사용할 수 있다. 제 2 불순물 원소로서는 예를 들면, 동(Cu), 은(Ag) 등을 사용할 수 있다.
도너-억셉터 재결합형 발광의 발광 재료를 고상법을 사용하여 합성하는 경우, 모체 재료와, 제 1 불순물 원소 또는 제 1 불순물 원소를 포함하는 화합물과, 제 2 불순물 원소 또는 제 2 불순물 원소를 포함하는 화합물을 각각 칭량하여, 유발로 혼합한 후, 전기로에서 가열, 소성을 한다. 모체 재료로서는 상술한 모체 재료를 사용할 수 있고, 제 1 불순물 원소 또는 제 1 불순물 원소를 포함하는 화합물로서는 예를 들면, 불소(F), 염소(Cl), 황화알루미늄(Al2S3) 등을 사용할 수 있고, 제 2 불순물 원소 또는 제 2 불순물 원소를 포함하는 화합물로서는 예를 들면, 동(Cu), 은(Ag), 황화동(Cu2S), 황화은(Ag2S) 등을 사용할 수 있다. 소성 온도는 700 내지 1500℃가 바람직하다. 온도가 지나치게 낮은 경우는 고상 반응이 진행되 지 않고, 온도가 지나치게 높은 경우는 모체 재료가 분해되어 버리기 때문이다. 또, 분말 상태로 소성을 하여도 좋지만, 펠릿 상태로 소성을 하는 것이 바람직하다.
또한, 고상 반응을 이용하는 경우의 불순물 원소로서, 제 1 불순물 원소와 제 2 불순물 원소로 구성되는 화합물을 조합하여 사용하여도 좋다. 이 경우, 불순물 원소가 확산되기 쉽고, 고상 반응이 진행하기 쉬워지기 때문에, 균일한 발광재료를 얻을 수 있다. 또한, 여분의 불순물 원소가 들어가지 않기 때문에, 순도가 높은 발광재료를 얻을 수 있다. 제 1 불순물 원소와 제 2 불순물 원소로 구성되는 화합물로서는 예를 들면, 염화동(CuCl), 염화은(AgCl) 등을 사용할 수 있다.
또, 이들의 불순물 원소의 농도는 모체재료에 대하여 0.01 내지 1Oatom% 이면 좋고, 바람직하게는 0.05 내지 5atom%의 범위이다.
박막형 무기 EL의 경우, 전계 발광층은 상기 발광재료를 포함하는 층이고, 저항 가열 증착법, 전자빔 증착(EB 증착)법 등의 진공 증착법, 스퍼터링법 등의 물리기상성장법(PVD), 유기금속 CVD법, 하이드라이드 수송감압 CVD법 등의 화학기상성장법(CVD), 원자층 에피택시법(ALE) 등을 사용하여 형성할 수 있다.
도 24a 내지 도 24c에 발광 소자로서 사용할 수 있는 박막형 무기 EL 소자의 일례를 도시한다. 도 24a 내지 도 24c에 있어서, 발광 소자는 제 1 전극층(50), 전계 발광층(52), 제 2 전극층(53)을 포함한다.
도 24b 및 도 24c에 도시하는 발광 소자는 도 24a의 발광 소자에 있어서, 전극층과 전계 발광층 간에 절연층을 형성하는 구조이다. 도 24b에 도시하는 발광 소자는 제 1 전극층(50)과 전계 발광층(52)의 사이에 절연층(54)을 갖고, 도 24c에 도시하는 발광 소자는 제 1 전극층(50)과 전계 발광층(52)의 사이에 절연층(54a), 제 2 전극층(53)과 전계 발광층(52)의 사이에 절연층(54b)을 갖고 있다. 이와 같이 절연층은 전계 발광층을 협지하는 한 쌍의 전극층 중 한쪽의 사이에만 형성하여도 좋고, 양쪽의 사이에 형성하여도 좋다. 또한 절연층은 단층이어도 좋고 복수층으로 이루어지는 적층이어도 좋다.
또한, 도 24b에서는 제 1 전극층(50)에 접하도록 절연층(54)이 형성되어 있지만, 절연층과 전계 발광층의 순서를 반대로 하여, 제 2 전극층(53)에 접하도록 절연층(54)을 형성하여도 좋다.
분산형 무기 EL 소자의 경우, 입자상의 발광재료를 바인더 중에 분산시켜 막형의 전계 발광층을 형성한다. 발광재료의 제조방법에 의해서, 충분히 소망의 크기의 입자를 얻을 수 없는 경우는 유발 등에서 분쇄 등에 의해서 입자상으로 가공하면 좋다. 바인더는 입상의 발광재료를 분산한 상태로 고정하고, 전계 발광층으로서의 형상으로 유지하기 위한 물질이다. 발광재료는 바인더에 의해서 전계 발광층 중에 균일하게 분산하여 고정된다.
분산형 무기 EL 소자의 경우, 전계 발광층의 형성 방법은 선택적으로 전계 발광층을 형성할 수 있는 액적 토출법이나, 인쇄법(스크린 인쇄나 오프셋 인쇄 등), 스핀 코팅법 등의 도포법, 침지법, 디스펜서법 등을 사용할 수도 있다. 막 두께는 특히 한정되지 않지만, 바람직하게는 1O 내지 1OOOnm의 범위이다. 또한, 발광재료 및 바인더를 포함하는 전계 발광층에 있어서, 발광재료의 비율은 50중량% 이상 80 중량% 이하로 하면 좋다.
도 25a 내지 도 25c에 발광 소자로서 사용할 수 있는 분산형 무기 EL 소자의 일례를 도시한다. 도 25a에 있어서의 발광 소자는 제 1 전극층(60), 전계 발광층(62),제 2 전극층(63)의 적층 구조를 갖고, 전계 발광층(62) 중에 바인더에 의해서 보유된 발광재료(61)를 포함한다.
본 실시 형태에 사용할 수 있는 바인더로서는 유기재료나 무기재료를 사용할 수 있고, 유기재료 및 무기재료의 혼합재료를 사용하여도 좋다. 유기재료로서는 시아노에틸셀루로스계 수지와 같이, 비교적 유전율이 높은 중합체나, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌계 수지, 실리콘수지, 에폭시수지, 플루오르화비닐리덴 등의 수지를 사용할 수 있다. 또한, 방향족폴리아미드, 폴리벤조이미다졸(polybenzimidazole) 등의 내열성 고분자, 또는 실록산수지를 사용하여도 좋다. 또, 실록산수지란, Si-0-Si 결합을 포함하는 수지에 상당한다. 실록산은 실리콘(Si)과 산소(0)의 결합으로 골격 구조가 구성된다. 치환기로서, 적어도 수소를 포함하는 유기기(예를 들면 알킬기, 방향족 탄화수소)가 사용된다. 치환기로서, 플루오로기를 사용하여도 좋다. 또는 치환기로서, 적어도 수소를 포함하는 유기기와, 플루오로기를 사용하여도 좋다. 또한, 폴리비닐알콜, 폴리비닐부티랄 등의 비닐수지, 페놀수지, 노볼락수지, 아크릴수지, 멜라민수지, 우레탄수지, 옥사졸 수지(폴리벤족사졸) 등의 수지재료를 사용하여도 좋다. 이들의 수지에, 티탄산바륨(BaTiO3)이나 티탄산스트론튬(SrTiO3) 등의 고유전율의 미립자를 적절하게 혼합하 여 유전율을 조정할 수도 있다.
바인더에 포함되는 무기재료로서는 산화규소(SiOX), 질화규소(SiNX), 산소 및 질소를 포함하는 규소, 질화알루미늄(AlN), 산소 및 질소를 포함하는 알루미늄 또는 산화알루미늄(Al2O3), 산화티탄(TiO2), BaTiO3, SrTiO3, 티탄산납(PbTiO3), 니오브산칼륨(KNbO3), 니오브산납(PbNbO3), 산화탄탈(Ta2O5), 탄탈산바륨(BaTa2O6), 탄탈산리튬(LiTaO3), 산화이트륨(Y2O3), 산화지르코늄(ZrO2), 그 밖의 무기재료를 포함하는 물질로부터 선택된 재료로 형성할 수 있다. 유기재료에, 유전율이 높은 무기재료를 포함시킴(첨가 등에 의해서)으로써, 발광재료 및 바인더로 이루어지는 전계 발광층의 유전율을 더욱 제어할 수 있고, 더욱 유전율을 크게 할 수 있다. 바인더에 무기재료와 유기재료의 혼합층을 사용하여, 높은 유전율로 하면, 발광재료에 의해 큰 전하를 유기할 수 있다.
제조공정에서, 발광재료는 바인더를 포함하는 용액 중에 분산되지만 본 실시 형태에 사용할 수 있는 바인더를 포함하는 용액의 용매로서는 바인더 재료가 용해하여, 전계 발광층을 형성하는 방법(여러 가지 웨트 프로세스) 및 소망의 막 두께 에 적합한 점도의 용액을 제조할 수 있는 용매를 적절하게 선택하면 좋다. 유기용매 등을 사용할 수 있고, 예를 들면 바인더로서 실록산수지를 사용하는 경우는 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(PGMEA라고도 함), 3-메톡시-3-메틸-1-부탄올(MMB라고도 함) 등을 사용할 수 있다.
도 25b 및 도 25c에 도시하는 발광 소자는 도 25a의 발광 소자에 있어서, 전 극층과 전계 발광층 간에 절연층을 형성하는 구조이다. 도 25b에 도시하는 발광 소자는 제 1 전극층(60)과 전계 발광층(62)의 사이에 절연층(64)을 갖고, 도 25c에 도시하는 발광 소자는 제 1 전극층(60)과 전계 발광층(62)의 사이에 절연층(64a), 제 2 전극층(63)과 전계 발광층(62)의 사이에 절연층(64b)를 갖고 있다. 이와 같이 절연층은 전계 발광층을 협지하는 한 쌍의 전극층중 한쪽 사이에만 형성하여도 좋고, 양쪽의 사이에 형성하여도 좋다. 또한 절연층은 단층이어도 좋고 복수층으로 이루어지는 적층이어도 좋다.
또한, 도 25b에서는 제 1 전극층(60)에 접하도록 절연층(64)이 형성되어 있지만, 절연층과 전계 발광층의 순서를 반대로 하여, 제 2 전극층(63)에 접하도록 절연층(64)을 형성하여도 좋다.
도 24에 있어서의 절연층(54), 도 25에 있어서의 절연층(64)과 같은 절연층은 특히 한정되지 않지만, 절연 내성이 높고, 치밀한 막질인 것이 바람직하고, 더욱이, 유전율이 높은 것이 바람직하다. 예를 들면, 산화실리콘(SiO2), 산화이트륨(Y2O3), 산화티탄(TiO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화하프늄(HfO2), 산화탄탈(Ta2O5), 티탄산바륨(BaTiO3), 티탄산스트론튬(SrTiO3), 티탄산납(PbTiO3), 질화실리콘(Si3N4), 산화지르코늄(ZrO2) 등이나 이들의 혼합막 또는 2종 이상의 적층막을 사용할 수 있다. 이들의 절연막은 스퍼터링, 증착, CVD 등에 의해 성막할 수 있다. 또한, 절연층은 이들 절연재료의 입자를 바인더 중에 분산하여 성막하여도 좋다. 바인더재료는 전계 발광층에 포함되는 바인더와 같은 재료, 방법을 사용하여 형성하면 좋다. 막 두께는 특히 한정되는 것은 없지만, 바람직하게는 1O 내지 1OOOnm의 범위이다.
본 실시 형태에서 나타내는 발광 소자는 전계 발광층을 협지하는 한 쌍의 전극층간에 전압을 인가함으로써 발광이 얻어지지만, 직류 구동 또는 교류 구동의 어느 것에서나 동작할 수 있다.
본 발명에 의해, 콘택트홀 형성에 있어서 공정수가 많아 복잡한 포토리소 공정을 사용할 필요가 없기 때문에, 공정을 간략화할 수 있고, 생산 능력을 향상시킬 수 있다. 재료의 손실이 적고, 비용 절감을 달성할 수 있다. 따라서 고성능, 고신뢰성의 표시장치를 수율 좋게 제조할 수 있다.
(실시 형태 10)
본 실시 형태에서는 표시소자에 액정표시소자를 사용하는 액정표시장치에 관해서 설명한다.
도 26a는 액정표시장치의 상면도이고, 도 26b는 도 26a의 G와 H를 연결하는 파선에 있어서의 단면도이다. 도 26a의 상면도에서는 반사방지막은 생략하고 있다.
도 26a에 도시하는 바와 같이, 화소 영역(606), 주사선 구동영역인 구동회로 영역(608a), 구동회로 영역(608b)이, 밀봉재(692)에 의해서, 기판(600)과 대향기판(695)의 사이에 밀봉되고, 기판(600) 상에 IC 드라이버에 의해서 형성된 신호선 구동영역인 구동회로 영역(607)이 형성되고 있다. 화소 영역(606)에는 트랜지스터(622) 및 용량 소자(623)가 형성되고, 구동회로 영역(608b)에는 트랜지스터(620) 및 트랜지스터(621)를 갖는 구동회로가 형성되어 있다. 기판(600)에는 상기 실시 형태와 동일한 절연기판을 적용할 수 있다. 또한 일반적으로 합성 수지로 이루어지는 기판은 다른 기판과 비교하여 내열온도가 낮은 것이 우려되지만, 내열성이 높은 기판을 사용한 제조 공정 후, 전치함으로써도 채용하는 것이 가능해진다.
본 실시 형태에 있어서, 표시장치를 구성하는 게이트 전극층, 반도체층, 소스 전극층, 드레인 전극층, 배선층, 또는 제 1 전극층 등은 액상의 형성 재료를 포함하는 조성물을 복수의 공정에서 토출함으로써 형성하여도 좋다. 예를 들면, 우선 도전층의 패턴의 윤곽에 따라서 제 1 토출 공정에 의해 프레임형의 제 1 도전층을 형성하고, 제 1 도전층 범위 내를 충전하도록 제 2 토출 공정에 의해 제 2 도전층을 형성한다. 그 경우, 도전층(절연층)의 형성 영역의 윤곽을 결정하는 제 1 도전층(절연층)을 비교적 점도가 높고, 피형성 영역에 대하여 젖음성이 낮은 조성물을 부착시켜 형성하면, 소망의 패턴의 윤곽이 되는 측단부를 제어성 좋게 형성할 수 있다. 제 1 도전층(절연층)의 범위 내에는 점도가 낮고, 피형성 영역에 대하여 젖음성이 높은 액상의 조성물을 부착시켜 형성하면, 내부나 표면에 기포 등에 기인하는 공간이나 요철 등이 경감되고, 평탄성이 높은 균일한 도전층(절연층)을 형성할 수 있다. 따라서, 도전층(절연층)을 도전층(절연층) 외측과 내측을 분리하여 만드는 것에 의해서, 제어성 좋게 소망의 패턴을 갖는 평탄성 및 결함이 경감된 도전층(절연층)을 형성할 수 있다. 따라서 공정은 간략화되고, 재료의 손실도 방지할 수 있기 때문에, 저비용화를 달성할 수 있다.
또한, 표시장치를 구성하는 게이트 전극층, 반도체층, 소스 전극층, 드레인 전극층, 배선층, 또는 제 1 전극층등은 스퍼터법 또는 CVD법에 의해 도전막을 형성하고, 상기 도전막을 선택적으로 에칭함으로써 형성하여도 좋다.
화소 영역(606)에는 하지막(604a), 하지막(604b)를 개재하여 스위칭 소자가 되는 트랜지스터(622)가 형성되어 있다. 본 실시 형태에서는 트랜지스터(622)에 멀티게이트형 박막 트랜지스터(TFT)를 사용하여, 소스 영역 및 드레인 영역으로서 기능하는 불순물 영역을 갖는 반도체층, 게이트 절연층, 2층의 적층 구조인 게이트 전극층, 소스 전극층 및 드레인 전극층을 갖고, 소스 전극층 또는 드레인 전극층은 반도체층의 불순물 영역과 화소 전극층(630)에 접하여 전기적으로 접속하고 있다.
소스 전극층 및 드레인 전극층은 적층 구조가 되어 있고, 소스 전극층 또는 드레인 전극층(644a, 644b)은 절연층(615)에 형성된 개구로 화소 전극층(630)과 전기적으로 접속하고 있다. 절연층(615)에 형성되는 개구를 실시 형태 1 내지 실시 형태 3에 나타내는 바와 같이 레이저광을 조사함으로써 형성할 수 있다. 본 실시 형태는 소스 전극층 또는 드레인 전극층(644b)에 비교적 증발하기 쉬운 저융점 금속(본 실시 형태로서는 크롬)을 사용하고, 소스 전극층 또는 드레인 전극층(644a)에는 소스 전극층 또는 드레인 전극층(644b)보다도 증발하기 어려운 고융점 금속(본 실시 형태에서는 텅스텐)을 사용한다. 절연층(615)측으로부터 레이저광을 선택적으로 소스 전극층 또는 드레인 전극층(644a, 644b)에 조사하고, 조사된 에너지에 의해 소스 전극층 또는 드레인 전극층(644b)의 조사영역은 증발한다. 소스 전극층 또는 드레인 전극층(644b)의 조사영역 상의 절연층(615)은 제거되고, 개구를 형성할 수 있다. 소스 전극층 또는 드레인 전극층(644a, 644b)이 노출된 개구에 화소 전극층(630)을 형성하고, 소스 전극층 또는 드레인 전극층(644a, 644b)과 화소 전극층(630)은 전기적으로 접속할 수 있다.
박막 트랜지스터는 많은 방법으로 제조할 수 있다. 예를 들면, 활성층으로서, 결정성 반도체막을 적용한다. 결정성 반도체막 상에는 게이트 절연막을 개재하여 게이트 전극이 형성된다. 상기 게이트 전극을 사용하여 상기 활성층으로 불순물 원소를 첨가할 수 있다. 이와 같이 게이트 전극을 사용한 불순물 원소의 첨가에 의해, 불순물 원소첨가를 위한 마스크를 형성할 필요는 없다. 게이트 전극은 단층 구조, 또는 적층 구조를 가질 수 있다. 불순물 영역은 그 농도를 제어함으로써 고농도 불순물 영역 및 저농도 불순물 영역으로 할 수 있다. 이와 같이 저농도 불순물 영역을 갖는 박막 트랜지스터를, LDD(Light doped drain) 구조라고 부른다. 또한 저농도 불순물 영역은 게이트 전극과 겹치도록 형성할 수 있고, 이러한 박막 트랜지스터를, GOLD(Gate Overlaped LDD) 구조라고 부른다. 또한 박막 트랜지스터의 극성은 불순물 영역에 인(P) 등을 사용함으로써 n 형으로 한다. p 형으로 하는 경우는 붕소 (B) 등을 첨가하면 좋다. 그 후, 게이트 전극 등을 덮는 절연막(611) 및 절연막(612)을 형성한다. 절연막(611; 및 절연막(612))에 혼입된 수소 원소에 의해, 결정성 반도체막의 댕글링 본드를 종단할 수 있다.
더욱 평탄성을 높이기 위해서, 층간 절연층으로서 절연층(615)을 형성하여도 좋다. 절연층(615)에는 유기재료, 또는 무기재료, 또는 이들의 적층 구조를 사용할 수 있다. 예를 들면 산화규소, 질화규소, 산화질화규소, 질화산화규소, 질화알루미늄, 산화질화알루미늄, 질소함유량이 산소함유량보다도 많은 질화산화알루미늄 또는 산화알루미늄, 다이아몬드라이크카본(DLC), 폴리실라잔, 질소 함유 탄소(CN), PSG(인실리케이트유리), BPSG(인붕소실리케이트유리), 알루미나, 그 밖의 무기절연성 재료를 포함하는 물질로부터 선택된 재료로 형성할 수 있다. 또한, 유기절연성 재료를 사용하여도 좋고, 유기재료로서는 감광성, 비감광성 어느 것이나 좋고, 폴리이미드, 아크릴, 폴리아미드, 폴리이미드아미드, 레지스트 또는 벤조사이클로부텐, 실록산수지 등을 사용할 수 있다. 또, 실록산수지란, Si-0-Si 결합을 포함하는 수지에 상당한다. 실록산은 실리콘(Si)과 산소(0)의 결합으로 골격 구조가 구성된다. 치환기로서, 적어도 수소를 포함하는 유기기(예를 들면 알킬기, 방향족 탄화수소)가 사용된다. 치환기로서, 플루오로기를 사용하여도 좋다. 또는 치환기로서, 적어도 수소를 포함하는 유기기와, 플루오로기를 사용하여도 좋다.
또한 결정성 반도체막을 사용함으로써, 화소 영역과 구동회로 영역을 동일 기판 상에 일체로 형성할 수 있다. 그 경우, 화소부의 트랜지스터와, 구동회로 영역(608b)의 트랜지스터는 동시에 형성된다. 구동회로 영역(608b)에 사용하는 트랜지스터는 CMOS 회로를 구성한다. CMOS 회로를 구성하는 박막 트랜지스터는 GOLD 구조이지만, 트랜지스터(622)와 같은 LDD 구조를 사용할 수도 있다.
본 실시 형태에 한정되지 않고, 화소 영역의 박막 트랜지스터는 채널 형성 영역이 1개 형성되는 싱글 게이트 구조라도, 2개 형성되는 더블 게이트 구조 또는 3개 형성되는 트리플 게이트 구조이어도 좋다. 또한, 주변 구동 회로 영역의 박막 트랜지스터도, 싱글 게이트 구조, 더블 게이트 구조 또는 트리플 게이트 구조이어도 좋다.
또, 본 실시 형태에서 나타낸 박막 트랜지스터의 제조방법에 한정되지 않고, 톱게이트형(예를 들면 순스태거형), 보텀게이트형(예를 들면, 역스태거형), 또는 채널 영역의 상하에 게이트 절연막을 개재하여 배치된 2개의 게이트 전극층을 갖는 듀얼 게이트형이나 그 밖의 구조에 있어서도 적용할 수 있다.
다음에, 화소 전극층(630)을 덮도록, 인쇄법이나 액적 토출법에 의해, 배향막이라고 불리는 절연층(631)을 형성한다. 또, 절연층(631)은 스크린 인쇄법이나 오프셋 인쇄법을 사용하면, 선택적으로 형성할 수 있다. 그 후, 러빙처리를 한다. 이 러빙처리는 액정의 모드, 예를 들면 VA 모드일 때에는 처리를 행하지 않을 때가 있다. 배향막으로서 기능하는 절연층(633)도 절연층(631)과 동일하다. 계속해서, 밀봉재(692)를 액적 토출법에 의해 화소를 형성한 주변의 영역에 형성한다.
그 후, 배향막으로서 기능하는 절연층(633), 대향전극으로서 기능하는 도전층(634), 컬러필터로서 기능하는 착색층(635), 편광자(641; 편광판이라고도 함), 및 편광자(642)가 형성된 대향기판(695)과, TFT 기판인 기판(600)을 스페이서(637)를 개재하여 접합하고, 그 공극에 액정층(632)을 형성한다. 본 실시 형태의 액정표시장치는 투과형이기 때문에, 기판(600)의 소자를 갖는 면과 반대측에도 편광자(편광판; 643)를 형성한다. 편광자는 접착층에 의해서 기판에 형성할 수 있다. 밀봉재에는 충전제가 혼입되어 있어도 좋고, 또한 대향기판(695)에는 차폐막(블랙매트릭스) 등이 형성되어 있어도 좋다. 또, 컬러필터 등은 액정표시장치를 풀 컬러표시로 하는 경우, 적색(R), 녹색(G), 청색(B)을 나타내는 재료로 형성하면 좋고, 모노컬러 표시로 하는 경우, 착색층을 없애거나, 또는 적어도 하나의 색을 나 타내는 재료로 형성하면 좋다.
또, 백 라이트에 RGB의 발광다이오드(LED) 등을 배치하고, 시분할에 의해 컬러표시하는 계시가법 혼색법(필드 시퀀셜법)을 채용할 때에는 컬러필터를 설치하지 않는 경우가 있다. 블랙매트릭스는 트랜지스터나 CM0S 회로의 배선에 의한 외광의 반사를 저감하기 위해서, 트랜지스터나 CM0S 회로와 겹치도록 형성하면 좋다. 또, 블랙매트릭스는 용량 소자에 겹치도록 형성하여도 좋다. 용량 소자를 구성하는 금속막에 의한 반사를 방지할 수 있기 때문이다.
액정층을 형성하는 방법으로서, 디스펜서식(적하식)이나, 소자를 갖는 기판(600)과 대향기판(695)을 접합하고 나서 모세관 현상을 사용하여 액정을 주입하는 주입법을 사용할 수 있다. 적하법은 주입법을 적용하기 어려운 대형기판을 취급할 때에 적용하면 좋다.
스페이서는 수㎛의 입자를 살포하여 형성하는 방법이어도 좋지만, 본 실시 형태에서는 기판 전체면에 수지막을 형성한 후 이것을 에칭 가공하여 형성하는 방법을 채용하였다. 이와 같은 스페이서의 재료를, 스피너로 도포한 후, 노광과 현상처리에 의해서 소정의 패턴으로 형성한다. 더욱이 클린 오븐 등에서 150 내지 200℃로 가열하여 경화시킨다. 이렇게 하여 제조되는 스페이서는 노광과 현상처리의 조건에 따라서 형상을 다르게 할 수 있지만, 바람직하게는 스페이서의 형상은 주상(柱狀)으로 정상부가 평탄한 형상이 되도록 하면, 대향측의 기판을 합쳤을 때에 액정표시장치로서의 기계적인 강도를 확보할 수 있다. 형상은 원추형, 각추형 등을 사용할 수 있고, 특별한 한정은 없다.
계속해서, 화소 영역과 전기적으로 접속되어 있는 단자전극층(678a, 678b)에, 이방성 도전체층(696)을 개재하여, 접속용의 배선기판인 FPC(694)를 형성한다. FPC(694)는 외부로부터의 신호나 전위를 전달하는 역할을 한다. 상기 공정을 거쳐서, 표시기능을 갖는 액정표시장치를 제조할 수 있다.
또 트랜지스터가 갖는 배선, 게이트 전극층, 화소 전극층(630), 대향전극층인 도전층(634)은 인듐주석산화물(ITO), 산화인듐에 산화아연(ZnO)을 혼합한 IZO(indium zinc oxide), 산화인듐에 산화규소(SiO2)를 혼합한 도전재료, 유기인듐, 유기주석, 산화텅스텐을 포함하는 인듐산화물, 산화텅스텐을 포함하는 인듐아연산화물, 산화티탄을 포함하는 인듐산화물, 산화티탄을 포함하는 인듐주석산화물, 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 바나듐(V), 니오브(Nb), 탄탈(Ta), 크롬(Cr), 코발트(Co), 니켈(Ni), 티탄(Ti), 백금(Pt), 알루미늄(Al),동(Cu), 은(Ag) 등의 금속 또는 그 합금, 또는 그 금속 질화물로부터 선택할 수 있다.
편광판과, 액정층의 사이에 위상차판을 갖는 상태로 적층하여도 좋다.
또, 본 실시 형태에서는 TN형의 액정패널에 관해서 나타내고 있지만, 상기 프로세스는 다른 방식의 액정패널에 대해서도 마찬가지로 적용할 수 있다. 예를 들면, 유리기판과 평행하게 전계를 인가하여 액정을 배향시키는 횡전계 방식의 액정패널에 본 실시 형태를 적용할 수 있다. 또한, VA(Vertical Alignment) 방식의 액정패널에 본 실시 형태를 적용할 수 있다.
도 27과 도 28은 VA형 액정패널의 화소 구조를 도시하고 있다. 도 27은 평면도이고, 도면 중에 도시하는 절단선 I-J에 대응하는 단면 구조를 도 28에 도시하고 있다. 이하의 설명에서는 이 양 도면을 참조하여 설명한다.
이 화소 구조는 하나의 화소에 복수의 화소 전극이 있고, 각각의 화소 전극에 TFT가 접속되어 있다. 각 TFT는 다른 게이트 신호로 구동되도록 구성되어 있다. 즉, 멀티 도메인 설계된 화소에 있어서, 개개의 화소 전극에 인가하는 신호를, 독립하여 제어하는 구성을 갖고 있다.
화소 전극층(1624)은 개구(콘택트홀; 1623)에 의해, 배선층(1618)에서 TFT(1628)와 접속하고 있다. 또한, 화소 전극층(1626)은 개구(콘택트홀; 1627)에 의해, 배선층(1619)에서 TFT(1629)와 접속하고 있다. TFT(1628)의 게이트 배선층(1602)과, TFT(1629)의 게이트 전극층(1603)에는 다른 게이트 신호를 줄 수 있도록 분리되어 있다. 한편, 데이터선으로서 기능하는 배선층(1616)은 TFT(1628)와 TFT(1629)에서 공통으로 사용되고 있다.
화소 전극층(1624)과 화소 전극층(1626)은 제 1 액적 토출 공정에 의해 화소 전극층의 패턴의 윤곽을 따라서 도전성 재료를 포함하는 제 1 조성물을 토출하고, 프레임형의 제 1 도전층을 형성한다. 프레임형의 제 1 도전층 내부를 충전하도록 도전성 재료를 포함하는 제 2 조성물을 토출하고, 제 2 도전층을 형성한다. 제 1 도전층 및 제 2 도전층은 연속적인 화소 전극층으로서 사용할 수 있고, 화소 전극층(1624, 1626)을 형성할 수 있다. 이와 같이 본 발명을 사용하면, 공정이 간략화되고, 재료의 손실이 막을 수 있기 때문에, 저비용으로 생산성 좋게 표시장치를 제 조할 수 있다.
화소 전극층(1624)과 화소 전극층(1626)의 형상은 다르며, 슬릿(1625)에 의해서 분리되어 있다. V자형으로 넓어지는 화소 전극층(1624)의 외측을 둘러싸도록 화소 전극층(1626)이 형성되어 있다. 화소 전극층(1624)과 화소 전극층(1626)에 인가하는 전압의 타이밍을, TFT(1628) 및 TFT(1629)에 의해 다르게 함으로써, 액정의 배향을 제어하고 있다. 대향기판(1601)에는 차광막(1632), 착색층(1636), 대향전극층(1640)이 형성되어 있다. 또한, 착색층(1636)과 대향전극층(1640)의 사이에는 평탄화막(1637)이 형성되고, 액정의 배향 흐트러짐을 막고 있다. 도 29에 대향기판측의 구조를 도시한다. 대향전극층(1640)은 다른 화소간에서 공통화되어 있는 전극이지만, 슬릿(1641)이 형성되어 있다. 이 슬릿(1641)과, 화소 전극층(1624) 및 화소 전극층(1626)측의 슬릿(1625)을 교대로 맞물리도록 배치함으로써, 경사 전계가 효과적으로 발생시켜 액정의 배향을 제어할 수 있다. 이로써, 액정이 배향하는 방향을 장소에 따라서 다르게 할 수 있고, 시야각을 확대하고 있다.
이와 같이, 화소 전극층으로서 유기 화합물과 무기 화합물을 복합화시킨 복합재료를 사용하여 액정패널을 제조할 수 있다. 이러한 화소 전극을 사용함으로써, 인듐을 주성분으로 하는 투명 도전막을 사용할 필요가 없고, 원재료면에서의 바틀넥(bottle neck)을 해소할 수 있다.
본 발명에 의해, 콘택트홀 형성에 있어서 공정 수가 많아 복잡한 포토리소 공정을 사용할 필요가 없기 때문에, 공정을 간략화할 수 있고, 생산 능력을 향상시킬 수 있다. 재료의 손실이 적고, 비용 절감을 달성할 수 있다. 따라서 고성능, 고신뢰성의 표시장치를 수율 좋게 제조할 수 있다.
(실시 형태 11)
본 발명에 의해서 형성되는 표시장치에 의해서, 텔레비전 장치(단 텔레비전, 또는 텔레비전수신기라고도 부름)를 완성시킬 수 있다. 도 30은 텔레비전 장치의 주요한 구성을 도시하는 블록도를 도시하고 있다.
도 30에 있어서, 화소부(901)만이 형성되어 주사선측 구동회로(903)와 신호선측 구동회로(902)가, TAB 방식에 의해 실장되는 경우와, COG 방식에 의해 실장되는 경우와, 화소부(901)와 주사선측 구동회로(903)를 기판 상에 형성하여 신호선측구동회로(902)를 별도 드라이버 IC로서 실장하는 경우, 또는 화소부(901)와 신호선측구동회로(902)와 주사선측 구동회로(903)를 기판 상에 일체로 형성하는 경우 등이 있지만, 어떠한 형태로 하여도 좋다.
도 30에 있어서, 그 밖의 외부회로의 구성으로서, 영상신호의 입력측에서는 튜너(904)에서 수신한 신호중, 영상신호를 증폭하는 영상신호 증폭회로(905)와, 거기로부터 출력되는 신호를 빨강, 초록, 파랑의 각 색에 대응한 색 신호로 변환하는 영상신호 처리회로(906)와, 그 영상신호를 드라이버 IC의 입력사양으로 변환하기 위한 컨트롤 회로(907) 등으로 이루어져 있다. 컨트롤 회로(907)는 주사선측과 신호선측에 각각 신호가 출력한다. 디지털 구동하는 경우에는 신호선측에 신호분할회로(908)를 형성하고, 입력 디지털 신호를 m개로 분할하여 공급하는 구성으로 하여도 좋다.
튜너(904)에서 수신한 신호중, 음성신호는 음성신호 증폭회로(909)에 보내지 고, 그 출력은 음성신호 처리회로(910)를 지나서 스피커(913)에 공급된다. 제어회로(911)는 수신국(수신 주파수)이나 음량의 제어정보를 입력부(912)로부터 받아, 튜너(904)나 음성신호 처리회로(910)에 신호를 송출한다.
이들의 표시모듈을, 도 31a, 도 31b에 도시하는 바와 같이, 케이스에 내장하여, 텔레비전 장치를 완성시킬 수 있다. 표시모듈로서 액정 표시 모듈을 사용하면 액정 텔레비전 장치, EL 모듈을 사용하면 EL 텔레비전 장치, 또한 플라즈마 텔레비전, 전자페이퍼 등도 제조할 수 있다. 도 31a에 있어서, 표시모듈에 의해 주화면(2003)이 형성되고, 그 외 부속설비로서 스피커부(2009), 조작 스위치 등이 구비되어 있다. 이와 같이, 본 발명에 의해 텔레비전 장치를 완성시킬 수 있다.
케이스(2001)에 표시용 패널(2002)이 내장되고, 수신기(2005)에 의해 일반의 텔레비전 방송의 수신을 비롯하여, 모뎀(2004)을 통하여 유선 또는 무선에 의한 통신 네트워크에 접속함으로써 일 방향(송신자로부터 수신자) 또는 쌍방향(송신자와 수신자간, 또는 수신자간끼리)의 정보 통신을 할 수도 있다. 텔레비전 장치의 조작은 케이스에 내장된 스위치 또는 별체의 리모콘 장치(2006)에 의해 행하는 것이 가능하고, 이 리모콘 장치에도 출력하는 정보를 표시하는 표시부(2007)가 형성되어 있다.
또한, 텔레비전 장치에도, 주화면(2003) 외에 서브화면(2008)을 제 2 표시용패널로 형성하고, 채널이나 음량 등을 표시하는 구성이 부가되어 있어도 좋다. 이 구성에 있어서, 주화면(2003) 및 서브화면(2008)을 본 발명의 액정표시용 패널로 형성할 수 있고, 주화면(2003)을 시야각이 우수한 EL 표시용 패널로 형성하고, 서 브화면을 저소비전력으로 표시 가능한 액정표시용 패널로 형성하여도 좋다. 또한, 저소비 전력화를 우선시키기 위해서는 주화면(2003)을 액정표시용 패널로 형성하고, 서브화면을 EL 표시용 패널로 형성하고, 서브화면은 점멸 가능하게 하는 구성으로 하여도 좋다. 본 발명을 사용하면, 이러한 대형기판을 사용하여, 많은 TFT나 전자부품을 사용하더라도, 신뢰성이 높은 표시장치로 할 수 있다.
도 31b는 예를 들면 20 내지 80인치의 대형의 표시부를 갖는 텔레비전 장치로서, 케이스(2010), 표시부(2011), 조작부인 리모콘 장치(2012), 스피커부(2013) 등을 포함한다. 본 발명은 표시부(2011)의 제조에 적용된다. 도 31b의 텔레비전 장치는 벽걸이형으로 되어 있어, 설치하는 스페이스를 넓게 필요로 하지 않는다.
물론, 본 발명은 텔레비전 장치에 한정되지 않고, 퍼스널 컴퓨터의 모니터를 비롯하여, 철도 역이나 공항 등에 있어서의 정보 표시반이나, 가두에서의 광고 표시반 등 특히 대면적의 표시매체로서 여러 가지의 용도에 적용할 수 있다.
(실시 형태 12)
본 발명에 따른 전자기기로서, 텔레비전 장치(간단히 텔레비전, 또는 텔레비전수신기라도 부름), 디지털카메라, 디지털비디오카메라, 휴대전화장치(간단히 휴대전화기, 휴대전화라고도 부름), PDA 등의 휴대정보단말, 휴대형 게임기, 컴퓨터용의 모니터, 컴퓨터, 카오디오 등의 음향재생장치, 가정용 게임기 등의 기록매체를 구비한 화상재생장치 등을 들 수 있다. 그 구체예에 관해서, 도 32를 참조하여 설명한다.
도 32a에 도시하는 휴대정보 단말 기기는 본체(9201), 표시부(9202) 등을 포 함하고 있다. 표시부(9202)는 본 발명의 표시장치를 적용할 수 있다. 그 결과, 간략화된 공정에서 저비용으로 제조할 수 있기 때문에, 고신뢰성의 휴대정보 단말 기기를 저가격으로 제공할 수 있다.
도 32b에 도시하는 디지털비디오카메라는 표시부(9701), 표시부(9702) 등을 포함하고 있다. 표시부(9701)는 본 발명의 표시장치를 적용할 수 있다. 그 결과, 간략화된 공정에서 저비용으로 제조할 수 있기 때문에, 고신뢰성의 디지털비디오카메라를 저가격으로 제공할 수 있다.
도 32c에 도시하는 휴대전화기는 본체(9101), 표시부(9102) 등을 포함하고 있다. 표시부(9102)는 본 발명의 표시장치를 적용할 수 있다. 그 결과, 간략화된 공정에서 저비용으로 제조할 수 있기 때문에, 고신뢰성의 휴대전화기를 저가격으로 제공할 수 있다.
도 32d에 도시하는 휴대형의 텔레비전 장치는 본체(9301), 표시부(9302) 등을 포함하고 있다. 표시부(9302)는 본 발명의 표시장치를 적용할 수 있다. 그 결과, 간략화된 공정에서 저비용으로 제조할 수 있기 때문에, 고신뢰성의 텔레비전 장치를 저가격으로 제공할 수 있다. 또한 텔레비전 장치로서는 휴대전화기 등의 휴대단말에 탑재하는 소형인 것에서부터, 운반할 수 있는 중형인 것, 또한, 대형인 것(예를 들면 40인치 이상)까지, 폭 넓은 것에, 본 발명의 표시장치를 적용할 수 있다.
도 32e에 도시하는 휴대형의 컴퓨터는 본체(9401), 표시부(9402) 등을 포함하고 있다. 표시부(9402)는 본 발명의 표시장치를 적용할 수 있다. 그 결과, 간 략화된 공정에서 저비용으로 제조할 수 있기 때문에, 고신뢰성의 컴퓨터를 저가격으로 제공할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 표시장치에 의해, 시인성이 우수한 고화질의 화상을 표시할 수 있는 고성능인 전자기기를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명을 설명하는 개념도.
도 2는 본 발명을 설명하는 개념도.
도 3은 본 발명을 설명하는 개념도.
도 4는 본 발명을 설명하는 개념도.
도 5는 본 발명을 설명하는 개념도.
도 6은 본 발명을 설명하는 개념도.
도 7은 본 발명을 설명하는 개념도.
도 8은 본 발명을 설명하는 개념도.
도 9는 본 발명을 설명하는 개념도.
도 10은 본 발명을 설명하는 개념도.
도 11은 본 발명을 설명하는 개념도.
도 12는 본 발명의 표시패널의 구성을 도시하는 도면.
도 13은 본 발명의 표시장치의 제조방법을 설명하는 도면.
도 14는 본 발명의 표시장치의 제조방법을 설명하는 도면.
도 15는 본 발명의 표시장치의 제조방법을 설명하는 도면.
도 16은 본 발명의 표시장치의 제조방법을 설명하는 도면.
도 17은 본 발명의 표시장치의 제조방법을 설명하는 도면.
도 18은 본 발명의 표시장치의 제조방법을 설명하는 도면.
도 19는 본 발명의 표시장치의 제조방법을 설명하는 도면.
도 20은 본 발명의 표시장치를 설명하는 도면.
도 21은 본 발명의 표시장치를 설명하는 도면.
도 22는 본 발명의 표시장치를 설명하는 도면.
도 23은 본 발명에 적용할 수 있는 발광 소자의 구성을 설명하는 도면.
도 24는 본 발명에 적용할 수 있는 발광 소자의 구성을 설명하는 도면.
도 25는 본 발명에 적용할 수 있는 발광 소자의 구성을 설명하는 도면.
도 26은 본 발명의 표시장치를 설명하는 도면.
도 27은 본 발명의 표시장치를 설명하는 도면.
도 28은 본 발명의 표시장치를 설명하는 도면.
도 29는 본 발명의 표시장치를 설명하는 도면.
도 30은 본 발명이 적용되는 전자기기의 주요한 구성을 도시하는 블록도.
도 31은 본 발명이 적용되는 전자기기를 도시하는 도면.
도 32는 본 발명이 적용되는 전자기기를 도시하는 도면.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1101: 레이저 발진기 1107: 광학장치
1108: 반사 미러 1110: 마스크
1111: 피조사체 1112: 이동기구
1109a: 더블렛 렌즈 1109b: 더블렛 렌즈

Claims (8)

  1. 반도체 장치를 제조하는 방법으로서:
    광흡수층을 형성하는 단계;
    상기 광흡수층 상에 광 투과층을 형성하는 단계;
    균일한 에너지(homogenized energy)를 갖는 선형 레이저 빔을 마스크에 조사하여 상기 선형 레이저 빔을 복수의 레이저 빔으로 분할하는 단계; 및
    상기 복수의 레이저 빔을 상기 광흡수층 상의 광 투과층에 조사하여 상기 광 투과층 및 광흡수층에 복수의 개구들을 형성하는 단계를 포함하는, 반도체 장치 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 마스크는 복수의 홀을 갖는 마스크, 바이너리 마스크, 또는 위상 시프트 마스크인, 반도체 장치 제조방법.
  3. 반도체 장치를 제조하는 방법으로서:
    광흡수층을 형성하는 단계;
    상기 광흡수층 상에 광 투과층을 형성하는 단계;
    균일한 에너지를 갖는 선형 레이저 빔을 마스크에 조사하여 상기 선형 레이저 빔을 복수의 레이저 빔으로 분할하는 단계;
    복수의 렌즈들을 포함하는 마이크로 렌즈 어레이를 통해 상기 복수의 레이저 빔을 집광하는 단계; 및
    상기 집광된 레이저 빔을 상기 광흡수층 상의 광 투과층에 조사하여 상기 광 투과층 및 광흡수층에 복수의 개구들을 형성하는 단계를 포함하는, 반도체 장치 제조방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 마스크는 복수의 홀을 갖는 마스크, 바이너리 마스크, 또는 위상 시프트 마스크인, 반도체 장치 제조방법.
  5. 반도체 장치를 제조하는 방법으로서:
    제 1 도전층을 형성하는 단계;
    상기 제 1 도전층 상에 절연층을 형성하는 단계;
    균일한 에너지를 갖는 선형 레이저 빔을 마스크에 조사하여 상기 선형 레이저 빔을 복수의 레이저 빔으로 분할하는 단계;
    상기 복수의 레이저 빔을 상기 제 1 도전층 상의 절연층에 조사하여 상기 절연층 및 상기 제 1 도전층에 복수의 개구를 형성하는 단계; 및
    상기 복수의 개구들 및 상기 절연층 상에 제 2 도전층을 형성하는 단계로서, 상기 제 2 도전층은 상기 복수의 개구들에서 상기 제 1 도전층에 전기적으로 접속되는, 상기 제 2 도전층 형성 단계를 포함하고,
    상기 제 1 도전층은 광흡수층이고, 상기 절연층은 광 투과층인, 반도체 장치 제조방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 마스크는 복수의 홀을 갖는 마스크, 바이너리 마스크, 위상 시프트 마스크인, 반도체 장치 제조방법.
  7. 반도체 장치를 제조하는 방법으로서:
    제 1 도전층을 형성하는 단계;
    상기 제 1 도전층 상에 절연층을 형성하는 단계;
    균일한 에너지를 갖는 선형 레이저 빔을 마스크에 조사하여 상기 선형 레이저 빔을 복수의 레이저 빔으로 분할하는 단계;
    복수의 렌즈들을 포함하는 마이크로 렌즈 어레이를 통해 상기 복수의 레이저 빔을 집광하는 단계;
    상기 집광된 레이저 빔을 상기 제 1 도전층 상의 상기 절연층에 조사하여 상기 절연층 및 상기 제 1 도전층에 복수의 개구들을 형성하는 단계; 및
    상기 복수의 개구들 및 상기 절연층 상에 제 2 도전층을 형성하는 단계로서, 상기 제 2 도전층은 상기 복수의 개구들에서 상기 제 1 도전층에 전기적으로 접속되는, 상기 제 2 도전층 형성 단계를 포함하고,
    상기 제 1 도전층은 광흡수층이고, 상기 제 2 도전층은 광 투과층인, 반도체 장치 제조방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 마스크는 복수의 홀을 갖는 마스크, 바이너리 마스크, 또는 위상 시프트 마스크인, 반도체 장치 제조방법.
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