特許 7368438 表示装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-10-16

(45)【発行日】2023-10-24

(54)【発明の名称】表示装置

(51)【国際特許分類】

   G09F 9/30 20060101AFI20231017BHJP

   H05B 33/12 20060101ALI20231017BHJP

   H10K 50/10 20230101ALI20231017BHJP

   H05B 33/22 20060101ALI20231017BHJP

   H10K 59/10 20230101ALI20231017BHJP

【ＦＩ】

G09F9/30 320

G09F9/30 338

G09F9/30 365

H05B33/12 B

H05B33/14 A

H05B33/22 Z

H10K50/10

H10K59/10

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2021180550

(22)【出願日】2021-11-04

(62)【分割の表示】P 2020150976の分割

【原出願日】2005-09-27

(65)【公開番号】P2022020755

(43)【公開日】2022-02-01

【審査請求日】2021-12-03

(31)【優先権主張番号】P 2004284940

(32)【優先日】2004-09-29

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000153878

【氏名又は名称】株式会社半導体エネルギー研究所

(72)【発明者】

【氏名】山崎 舜平

【審査官】新井 重雄

(56)【参考文献】

【文献】特開２００３－０５９６７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－３２４６６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００２／０１８０３７１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００１－１９５００８（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００３／０２０１７０８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２００３／０１２７６５７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】韓国公開特許第２００３－００５７０１７（ＫＲ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０９Ｆ ９／３０

Ｈ１０Ｋ ５９／１０

Ｈ１０Ｋ ５０／１０

Ｈ０５Ｂ ３３／１２

Ｈ０５Ｂ ３３／２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ゲート配線層と、
第１の絶縁膜を介して前記ゲート配線層の下方に設けられ、且つ、前記ゲート配線層の一部と重なる領域を有する半導体膜と、
前記ゲート配線層と同じ材料を有する第１の導電層と、
前記ゲート配線層の上方及び前記第１の導電層の上方の第２の絶縁膜と、
前記第２の絶縁膜の上方に設けられ、且つ、前記半導体膜と電気的に接続されたソース配線層と、
前記第２の絶縁膜の上方に設けられ、且つ、前記ソース配線層と同じ材料を有する第２の導電層と、
前記ソース配線層の上方及び前記第２の導電層の上方の第３の絶縁膜と、
前記第３の絶縁膜の上方の有機材料を含む第４の絶縁膜と、
前記第３の絶縁膜上の表示素子の電極層と、を有し、
前記ゲート配線層及び前記第１の導電層の各々は、前記第１の絶縁膜の上面に接する領域を有し、
前記ソース配線層及び前記第２の導電層の各々は、前記第２の絶縁膜の上面に接する領域を有し、
前記第２の導電層は、前記第２の絶縁膜を介して前記第１の導電層と重なる領域を有し、
前記第３の絶縁膜は、第１のコンタクトホールを有し、
前記第４の絶縁膜は、第２のコンタクトホールを有し、
前記表示素子の電極層は、前記第２のコンタクトホール及び前記第１のコンタクトホールを介して、前記第２の導電層と電気的に接続され、
断面視において、前記第１のコンタクトホールの径は前記第２のコンタクトホールの径よりも大きく、且つ、前記第２のコンタクトホールは前記第１のコンタクトホールの内側に位置し、
前記第１のコンタクトホールにおいて、前記第４の絶縁膜は、前記第３の絶縁膜の側面に接する領域と、前記第２の導電層の上面と接する領域と、を有する、表示装置。

【請求項2】

ゲート配線層と、
第１の絶縁膜を介して前記ゲート配線層の下方に設けられ、且つ、前記ゲート配線層の一部と重なる領域を有する半導体膜と、
前記ゲート配線層と同じ材料を有する第１の導電層と、
前記ゲート配線層の上方及び前記第１の導電層の上方の第２の絶縁膜と、
前記第２の絶縁膜の上方に設けられ、且つ、前記半導体膜と電気的に接続されたソース配線層と、
前記第２の絶縁膜の上方に設けられ、且つ、前記ソース配線層と同じ材料を有する第２の導電層と、
前記ソース配線層の上方及び前記第２の導電層の上方の第３の絶縁膜と、
前記第３の絶縁膜の上方の有機材料を含む第４の絶縁膜と、
前記第３の絶縁膜上の表示素子の電極層と、を有し、
前記ゲート配線層及び前記第１の導電層の各々は、前記第１の絶縁膜の上面に接する領域を有し、
前記ソース配線層及び前記第２の導電層の各々は、前記第２の絶縁膜の上面に接する領域を有し、
前記第２の導電層は、前記第２の絶縁膜を介して前記第１の導電層と重なる領域を有し、
前記第３の絶縁膜は、第１のコンタクトホールを有し、
前記第４の絶縁膜は、第２のコンタクトホールを有し、
前記表示素子の電極層は、前記第２のコンタクトホール及び前記第１のコンタクトホールを介して、前記第２の導電層と電気的に接続され、
断面視において、前記第１のコンタクトホールの径は前記第２のコンタクトホールの径よりも大きく、且つ、前記第２のコンタクトホールは前記第１のコンタクトホールの内側に位置し、
前記第１のコンタクトホールにおいて、前記第４の絶縁膜は、前記第３の絶縁膜の側面に接する領域と、前記第２の導電層の上面と接する領域と、を有し、
断面視において、前記第２の導電層の上面は、前記第３の絶縁膜に接する領域と、前記第４の絶縁膜に接する領域と、前記表示素子の電極層に接する領域と、を有する、表示装置。

【請求項3】

請求項１又は２において、
前記第１乃至前記第３の絶縁膜の各々は、無機材料を有する、表示装置。

【請求項4】

請求項１乃至３のいずれか一において、
前記第４の絶縁膜は、前記第１のコンタクトホールによる段差を覆って前記第２の導電層の上面と接する領域を有する、表示装置。

【請求項5】

請求項１乃至４のいずれか一において、
前記第１のコンタクトホールにおける断面視において、前記第３の絶縁膜の側面は、テーパー形状を有する、表示装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、表示装置、及び表示装置の作製方法に関する。

【背景技術】

【0002】

エレクトロルミネセンス（以下、ＥＬとも記す）素子を備える表示装置において、フ
ルカラー表示を行うため、カラー発光するカラー発光素子を用いる。カラー発光素子を形
成するには、各色の発光材料を微細なパターンに電極上に形成することが重要な要素の一
つとなる。

【0003】

上記目的のため、蒸着法などを用いて材料を形成する際、マスクを用いて微細パター
ンに形成する方法が一般的に用いられている。

【0004】

しかし高繊細化に伴う画素領域の微細化、大面積化に伴う基板の大型化によって、蒸
着時に用いるマスクの精度とたわみなどによる不良が問題となっている。蒸着マスクの高
精度化、高信頼性化を目指す研究が報告されている（例えば、特許文献１参照。）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０００-１２９４１９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明では、工程、装置を複雑化することなく、高繊細性及び高信頼性を有する表示
装置を歩留まり良く製造することができる技術を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、画素領域における画素電極層上、及び画素電極層周辺を覆う隔壁として機
能する絶縁層上に、スペーサを有する。このスペーサによって、発光材料を画素電極層上
に形成する際、選択的に形成するためのマスクは支持され、マスクのよじれやたわみなど
によって画素電極層に接することを防止する。よって、画素電極層にはマスクによる傷な
どの損傷が生じず、画素電極層は形状不良とならないので、高繊細な表示を行う、高信頼
性な表示装置を作製することができる。

【0008】

本発明を用いることのできる表示装置には、エレクトロルミネセンスと呼ばれる発光
を発現する有機物、若しくは有機物と無機物の混合物を含む層を、電極間に介在させた発
光素子と薄膜トランジスタ（以下ＴＦＴとも記す）とが接続された発光表示装置がある。

【0009】

本発明の表示装置の一は、第１の電極層上に第１のスペーサを有し、第１の電極層の
端部を覆う絶縁層（絶縁物）を有し、絶縁層上に、第２のスペーサを有し、第１の電極層
及び第１のスペーサ上に電界発光層を有し、電界発光層上に第２の電極層を有する。

【0010】

本発明の表示装置の一は、第１の電極層上に第１のスペーサを有し、第１の電極層の
端部を覆う絶縁層（絶縁物）を有し、絶縁層上に、第２のスペーサを有し、第１の電極層
及び第１のスペーサ上に電界発光層を有し、電界発光層上に第２の電極層を有し、絶縁層
及び第１のスペーサは同材料からなる。

【0011】

本発明の表示装置の一は、第１の電極層上に第１のスペーサを有し、第１の電極層の
端部を覆う絶縁層（絶縁物）を有し、絶縁層上に、第２のスペーサを有し、第１の電極層
及び第１のスペーサ上に電界発光層を有し、電界発光層上に第２の電極層を有し、第１の
スペーサ及び第２のスペーサは同材料からなる。

【0012】

上記構成において、第１のスペーサと絶縁層とは図２５、図３０のように分離してい
てもよいし、図２６、図３０のように、連続的につながっていてもよい。同様に第１のス
ペーサと第２のスペーサとは分離していてもよいし、連続的につながっていてもよい。第
１のスペーサ、第２のスペーサは、画素電極層として機能する第１の電極層上に電界発光
層を形成する際、使用するマスクに対するスペーサとなるだけでなく、電界発光層を形成
し、封止基板により封止し表示装置として完成した後も、表示装置が外部からの圧力や衝
撃により、損傷、変形するのを防ぐスペーサとして機能する。

【0013】

本発明の表示装置の作製方法の一は、第１の電極層を形成し、第１の電極層の端部を
覆う絶縁層（絶縁物）、及び第１の電極層上に第１のスペーサを形成し、絶縁層上に第２
のスペーサを形成し、第１の電極層及び第１のスペーサ上に電界発光層を形成し、電界発
光層上に第２の電極層を形成する。

【0014】

本発明の表示装置の作製方法の一は、第１の電極層を形成し、第１の電極層の端部を
覆う絶縁層（絶縁物）、及び第１の電極層上に第１のスペーサを形成し、第２のスペーサ
に接してマスクを設け、選択的に第１の電極層及び第１のスペーサ上に電界発光層を形成
し、電界発光層上に第２の電極層を形成する。

【0015】

本発明の表示装置の作製方法の一は、第１の電極層を形成し、第１の電極層の端部を
覆う絶縁層（絶縁物）を形成し、第１の電極層上に第１のスペーサ、及び絶縁層上に第２
のスペーサを形成し、第１の電極層及び第１のスペーサ上に電界発光層を形成し、電界発
光層上に第２の電極層を形成する。

【0016】

本発明の表示装置の作製方法の一は、第１の電極層を形成し、第１の電極層の端部を
覆う絶絶縁層（絶縁物）縁物を形成し、第１の電極層及び絶縁層上に絶縁膜（絶縁層）を
形成し、絶縁膜を加工して第１の電極層上に第１のスペーサ、及び絶縁層上に第２のスペ
ーサを形成し、第１の電極層及び第１のスペーサ上に電界発光層を形成し、電界発光層上
に第２の電極層を形成する。

【0017】

本発明の表示装置の作製方法の一は、第１の電極層を形成し、第１の電極層の端部を
覆う絶縁層（絶縁物）を形成し、第１の電極層上に第１のスペーサ、及び絶縁層上に第２
のスペーサを形成し、第２のスペーサに接してマスクを設け、選択的に第１の電極層及び
第１のスペーサ上に電界発光層を形成し、電界発光層上に第２の電極層を形成する。

【発明の効果】

【0018】

本発明を用いると、信頼性の高い表示装置を簡略化した工程で作製することができる
。よって、高精細、高画質な表示装置を低いコストで歩留まり良く製造することができる
。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の表示装置を説明する図。

【図2】本発明の表示装置の作製方法を説明する図。

【図3】本発明の表示装置の作製方法を説明する図。

【図4】本発明の表示装置の作製方法を説明する図。

【図5】本発明の表示装置の作製方法を説明する図。

【図6】本発明の表示装置の作製方法を説明する図。

【図7】本発明の表示装置の作製方法を説明する図。

【図8】本発明の表示装置を説明する図。

【図9】本発明の表示装置を説明する図。

【図10】本発明の表示装置を説明する図。

【図11】本発明の表示装置を説明する図。

【図12】本発明の表示装置を説明する図。

【図13】本発明に適用できる発光素子の構成を説明する図。

【図14】図１５で説明するＥＬ表示装置の等価回路図。

【図15】本発明の表示装置を説明する上面図。

【図16】本発明の表示装置の上面図。

【図17】本発明の表示装置の上面図。

【図18】本発明の表示装置の上面図。

【図19】本発明に適用することのできる滴下注入法を説明する図。

【図20】本発明が適用される電子機器を示す図。

【図21】本発明が適用される電子機器を示す図。

【図22】本発明が適用される電子機器を示す図。

【図23】本発明が適用される電子機器を示す図。

【図24】本発明の表示装置を説明する図。

【図25】本発明の表示装置の上面図。

【図26】本発明の表示装置の上面図。

【図27】本発明の表示装置の上面図。

【図28】本発明の表示装置を説明する図。

【図29】本発明の表示装置の作製方法を説明する図。

【図30】本発明の表示装置の上面図。

【図31】本発明の表示装置を説明する図。

【図32】本発明の表示装置の作製方法を説明する図。

【図33】本発明の表示装置の上面図。

【図34】本発明の表示装置の上面図。

【図35】本発明の表示装置を説明する図。

【発明を実施するための形態】

【0020】

本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説
明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様
々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実
施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、以下に説明する本発明の
構成において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共
通して用い、その繰り返しの説明は省略する。

【0021】

（実施の形態１）
本実施の形態における薄膜トランジスタの作製方法を、図１乃至図６、図１６、図１
７を用いて詳細に説明する。

【0022】

図１６（Ａ）は本発明に係る表示パネルの構成を示す上面図であり、絶縁表面を有す
る基板２７００上に画素２７０２をマトリクス上に配列させた画素部２７０１、走査線側
入力端子２７０３、信号線側入力端子２７０４が形成されている。画素数は種々の規格に
従って設ければ良く、ＸＧＡであれば１０２４×７６８×３（ＲＧＢ）、ＵＸＧＡであれ
ば１６００×１２００×３（ＲＧＢ）、フルスペックハイビジョンに対応させるのであれ
ば１９２０×１０８０×３（ＲＧＢ）とすれば良い。

【0023】

画素２７０２は、走査線側入力端子２７０３から延在する走査線と、信号線側入力端
子２７０４から延在する信号線とが交差することで、マトリクス状に配設される。画素２
７０２のそれぞれには、スイッチング素子とそれに接続する画素電極層が備えられている
。スイッチング素子の代表的な一例はＴＦＴであり、ＴＦＴのゲート電極層側が走査線と
、ソース若しくはドレイン側が信号線と接続されることにより、個々の画素を外部から入
力する信号によって独立して制御可能としている。

【0024】

ＴＦＴは、その主要な構成要素として、半導体層、ゲート絶縁層及びゲート電極層が
挙げられ、半導体層に形成されるソース及びドレイン領域に接続する配線層がそれに付随
する。構造的には基板側から半導体層、ゲート絶縁層及びゲート電極層を配設したトップ
ゲート型と、基板側からゲート電極層、ゲート絶縁層及び半導体層を配設したボトムゲー
ト型などが代表的に知られているが、本発明においてはそれらの構造のどのようなものを
用いても良い。

【0025】

図１６（Ａ）は、走査線及び信号線へ入力する信号を、外付けの駆動回路により制御
する表示パネルの構成を示しているが、図１７（Ａ）に示すように、ＣＯＧ(Chip on Gla
ss)方式によりドライバＩＣ２７５１を基板２７００上に実装しても良い。また他の実装
形態として、図１７（Ｂ）に示すようなＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎ
ｄｉｎｇ）方式を用いてもよい。ドライバＩＣは単結晶半導体基板に形成されたものでも
良いし、ガラス基板上にＴＦＴで回路を形成したものであっても良い。図１７において、
ドライバＩＣ２７５１は、ＦＰＣ（Flexible printed circuit）２７５０と接続している
。

【0026】

また、画素に設けるＴＦＴを結晶性を有する半導体で形成する場合には、図１６（Ｂ
）に示すように走査線側駆動回路３７０２を基板３７００上に形成することもできる。図
１６（Ｂ）において、画素部３７０１は、信号線側入力端子３７０４と接続した図１６（
Ａ）と同様に外付けの駆動回路により制御する。画素に設けるＴＦＴを移動度の高い、多
結晶（微結晶）半導体、単結晶半導体などで形成する場合は、図１６（Ｃ）は、画素部４
７０１、走査線駆動回路４７０２と、信号線駆動回路４７０４を基板４７００上に一体形
成することもできる。

【0027】

絶縁表面を有する基板１００の上に下地膜として、スパッタリング法、ＰＶＤ法（Ph
ysical Vapor Deposition）、減圧ＣＶＤ法（ＬＰＣＶＤ法）、またはプラズマＣＶＤ法
等のＣＶＤ法（Chemical Vapor Deposition）などにより窒化酸化珪素膜（ＳｉＮＯ）を
用いて下地膜１０１ａを１０～２００ｎｍ（好ましくは５０～１００ｎｍ）形成し、酸化
窒化珪素膜（ＳｉＯＮ）を用いて下地膜１０１ｂを５０～２００ｎｍ（好ましくは１００
～１５０ｎｍ）積層する。本実施の形態では、プラズマＣＶＤ法を用いて下地膜１０１ａ
、下地膜１０１ｂを形成する。基板１００としてはガラス基板、石英基板やシリコン基板
、金属基板、またはステンレス基板の表面に絶縁膜を形成したものを用いて良い。また、
本実施の形態の処理温度に耐えうる耐熱性を有するプラスチック基板を用いてもよいし、
フィルムのような可撓性基板を用いても良い。プラスチック基板としてはＰＥＴ（ポリエ
チレンテレフタレート）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＥＳ（ポリエーテル
スルホン）からなる基板、可撓性基板としてはアクリル等の合成樹脂を用いることができ
る。

【0028】

下地膜としては、酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素、窒化酸化珪素などを用いること
ができ、単層でも２層、３層といった積層構造でもよい。なお本明細書中において酸化窒
化珪素とは酸素の組成比が窒素の組成比より大きい物質であり、窒素を含む酸化珪素とも
言える。同様に、窒化酸化珪素とは、窒素の組成比が酸素の組成比より大きい物質であり
、酸素を含む窒化珪素とも言える。本実施の形態では、基板上にＳｉＨ₄、ＮＨ₃、Ｎ₂Ｏ
、Ｎ₂及びＨ₂を反応ガスとして窒化酸化珪素膜を膜厚５０ｎｍ形成し、ＳｉＨ₄及びＮ₂Ｏ
を反応ガスとして酸化窒化珪素膜を膜厚１００ｎｍで形成する。また窒化酸化珪素膜の膜
厚を１４０ｎｍ、積層する酸化窒化珪素膜の膜厚を１００ｎｍとしてもよい。

【0029】

半導体層に接する下地膜の最上層に、膜厚０．３ｎｍ～５ｎｍの窒化珪素膜、あるい
は窒化珪素酸化膜を形成すると好ましい。本実施の形態では、半導体層に結晶化を促進す
る金属元素（本実施の形態ではニッケルを用いる）を添加し、その後ゲッタリング処理を
行って除去する。酸化珪素膜と珪素膜とは界面状態は良好であるが、界面において珪素膜
中の金属元素と酸化珪素中の酸素が反応し、酸化金属物（本実施の形態では酸化ニッケル
（ＮｉＯｘ））になりやすく、金属元素がゲッタリングされにくくなる場合がある。また
、窒化珪素膜は、窒化珪素膜の応力や、トラップの影響により、半導体層との界面状態に
悪影響を与える恐れがある。よって、半導体層に接する絶縁層の最上層に、膜厚０．３～
５ｎｍの窒化珪素膜、あるいは窒化酸化珪素膜を形成する。本実施の形態では、基板１０
０上に窒化酸化珪素膜、酸化窒化珪素膜を積層した後、酸化窒化珪素膜上に膜厚０．３ｎ
ｍ～５ｎｍの窒化酸化珪素膜を形成し、３層の積層構造とする。このような構造であると
、半導体層中の金属元素のゲッタリング効率も上がり、かつ半導体層への窒化珪素膜の悪
影響も軽減できる。また積層される絶縁層は、同チャンバー内で真空を破らずに同一温度
下で、反応ガスを切り変えながら連続的に形成するとよい。真空を破らずに連続的に形成
すると、積層する膜同士の界面が汚染されるのを防ぐことができる。

【0030】

次いで、下地膜上に半導体膜を形成する。半導体膜は２５～２００ｎｍ（好ましくは
３０～１５０ｎｍ）の厚さで公知の手段（スパッタ法、ＬＰＣＶＤ法、またはプラズマＣ
ＶＤ法等）により成膜すればよい。本実施の形態では、非晶質半導体膜を、レーザ結晶化
し、結晶性半導体膜とするものを用いるのが好ましい。

【0031】

半導体膜を形成する材料は、シランやゲルマンに代表される半導体材料ガスを用いて
気相成長法やスパッタリング法で作製される非晶質半導体（以下「アモルファス半導体：
ＡＳ」ともいう。）、該非晶質半導体を光エネルギーや熱エネルギーを利用して結晶化さ
せた多結晶半導体、或いはセミアモルファス（微結晶若しくはマイクロクリスタルとも呼
ばれる。以下「ＳＡＳ」ともいう。）半導体などを用いることができる。

【0032】

ＳＡＳは、非晶質と結晶構造（単結晶、多結晶を含む）の中間的な構造を有し、自由
エネルギー的に安定な第３の状態を有する半導体であって、短距離秩序を持ち格子歪みを
有する結晶質な領域を含んでいる。少なくとも膜中の一部の領域には、０．５～２０ｎｍ
の結晶領域を観測することが出来、珪素を主成分とする場合にはラマンスペクトルが５２
０ｃｍ^-1よりも低波数側にシフトしている。Ｘ線回折では珪素結晶格子に由来するとされ
る（１１１）、（２２０）の回折ピークが観測される。未結合手（ダングリングボンド）
を終端化させるため水素またはハロゲンを少なくとも１原子％またはそれ以上含ませてい
る。ＳＡＳは、珪化物気体をグロー放電分解（プラズマＣＶＤ）して形成する。珪化物気
体としては、ＳｉＨ₄、その他にもＳｉ₂Ｈ₆、ＳｉＨ₂Ｃｌ₂、ＳｉＨＣｌ₃、ＳｉＣｌ₄、
ＳｉＦ₄などを用いることが可能である。またＦ₂、ＧｅＦ₄を混合させても良い。この珪
化物気体をＨ₂、又は、Ｈ₂とＨｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｎｅから選ばれた一種または複数種の希
ガス元素で希釈しても良い。希釈率は２～１０００倍の範囲、圧力は概略０．１Ｐａ～１
３３Ｐａの範囲、電源周波数は１ＭＨｚ～１２０ＭＨｚ、好ましくは１３ＭＨｚ～６０Ｍ
Ｈｚである。基板加熱温度は３００℃以下が好ましく、１００～２００℃の基板加熱温度
でも形成可能である。ここで、主に成膜時に取り込まれる不純物元素として、酸素、窒素
、炭素などの大気成分に由来する不純物は１×１０²⁰ｃｍ^-3以下とすることが望ましく、
特に、酸素濃度は５×１０¹⁹ｃｍ^-3以下、好ましくは１×１０¹⁹ｃｍ^-3以下となるように
することが好ましい。また、ヘリウム、アルゴン、クリプトン、ネオンなどの希ガス元素
を含ませて格子歪みをさらに助長させることで安定性が増し良好なＳＡＳが得られる。ま
た半導体膜としてフッ素を含む珪化物気体より形成されるＳＡＳ層に水素を含む珪化物気
体より形成されるＳＡＳ層を積層してもよい。

【0033】

非晶質半導体としては、代表的には水素化アモルファスシリコン、結晶性半導体とし
ては代表的にはポリシリコンなどがあげられる。ポリシリコン（多結晶シリコン）には、
８００℃以上のプロセス温度を経て形成されるポリシリコンを主材料として用いた所謂高
温ポリシリコンや、６００℃以下のプロセス温度で形成されるポリシリコンを主材料とし
て用いた所謂低温ポリシリコン、また結晶化を促進する元素などを添加し結晶化させたポ
リシリコンなどを含んでいる。もちろん、前述したように、セミアモルファス半導体又は
半導体膜の一部に結晶相を含む半導体を用いることもできる。

【0034】

３０インチ、４０インチのような大型の基板を用いる場合は、アモルファスシリコンの
ような非晶質半導体を用いると、工程が複雑化せず生産性がよい。

【0035】

半導体膜に、結晶性半導体膜を用いる場合、その結晶性半導体膜の作製方法は、公知
の方法（レーザ結晶化法、熱結晶化法、またはニッケルなどの結晶化を助長する元素を用
いた熱結晶化法等）を用いれば良い。また、ＳＡＳである微結晶半導体をレーザ照射して
結晶化し、結晶性を高めることもできる。結晶化を助長する元素を導入しない場合は、非
晶質半導体膜にレーザ光を照射する前に、窒素雰囲気下５００℃で１時間加熱することに
よって非晶質半導体膜の含有水素濃度を１×１０²⁰ａｔｏｍｓ／ｃｍ³以下にまで放出さ
せる。これは水素を多く含んだ非晶質半導体膜にレーザ光を照射すると非晶質半導体膜が
破壊されてしまうからである。結晶化のための加熱処理は、加熱炉、レーザ照射、若しく
はランプから発する光の照射（ランプアニールともいう）などを用いることができる。加
熱方法としてＧＲＴＡ（Gas Rapid Thermal Anneal）法、ＬＲＴＡ（Lamp Rapid Th
ermal Anneal）法等のＲＴＡ法がある。

【0036】

非晶質半導体膜への金属元素の導入の仕方としては、当該金属元素を非晶質半導体膜
の表面又はその内部に存在させ得る手法であれば特に限定はなく、例えばスパッタ法、Ｃ
ＶＤ法、プラズマ処理法（プラズマＣＶＤ法も含む）、吸着法、金属塩の溶液を塗布する
方法を使用することができる。このうち溶液を用いる方法は簡便であり、金属元素の濃度
調整が容易であるという点で有用である。また、このとき非晶質半導体膜の表面のぬれ性
を改善し、非晶質半導体膜の表面全体に水溶液を行き渡らせるため、酸素雰囲気中でのＵ
Ｖ光の照射、熱酸化法、ヒドロキシラジカルを含むオゾン水又は過酸化水素による処理等
により、酸化膜を成膜することが望ましい。

【0037】

連続発振が可能な固体レーザを用い、基本波の第２高調波～第４高調波のレーザ光を
照射することで、大粒径の結晶を得ることができる。例えば、代表的には、Ｎｄ:ＹＶＯ₄
レーザ（基本波１０６４ｎｍ）の第２高調波（５３２ｎｍ）や第３高調波（３５５ｎｍ）
を用いるのが望ましい。具体的には、連続発振のＹＶＯ₄レーザから射出されたレーザ光
を非線形光学素子により高調波に変換し、出力数Ｗ以上のレーザ光を得る。そして、好ま
しくは光学系により照射面にて矩形状または楕円形状のレーザ光に成形して、半導体膜に
照射する。このときのエネルギー密度は０．００１～１００ＭＷ／ｃｍ²程度（好ましく
は０．１～１０ＭＷ／ｃｍ²）が必要である。そして、走査速度を０．５～２０００ｃｍ
／ｓｅｃ程度（好ましくは１０～２００ｃｍ／ｓｅｃ）とし、照射する。

【0038】

レーザのビーム形状は、線状とすると好ましい。その結果、スループットを向上させ
ることができる。またさらにレーザは、半導体膜に対して入射角θ（０＜θ＜９０度）を
持たせて照射させるとよい。レーザの干渉を防止することができるからである。

【0039】

このようなレーザと、半導体膜とを相対的に走査することにより、レーザ照射を行う
ことができる。またレーザ照射において、ビームを精度よく重ね合わせたり、レーザ照射
開始位置やレーザ照射終了位置を制御するため、マーカーを形成することもできる。マー
カーは非晶質半導体膜と同時に、基板上へ形成すればよい。

【0040】

なおレーザは、連続発振またはパルス発振の気体レーザ、固体レーザ、銅蒸気レーザ
または金蒸気レーザなどを用いることができる。気体レーザとして、エキシマレーザ、Ａ
ｒレーザ、Ｋｒレーザ、Ｈｅ－Ｃｄレーザなどがあり、固体レーザとして、ＹＡＧレーザ
、ＹＶＯ₄レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ₃レーザ、Ｙ₂Ｏ₃レーザ、ガラスレーザ、ルビ
ーレーザ、アレキサンドライトレーザ、Ｔｉ：サファイアレーザなどが挙げられる。

【0041】

また、パルス発振のレーザ光の発振周波数を０．５ＭＨｚ以上とし、通常用いられて
いる数十Ｈｚ～数百Ｈｚの周波数帯よりも著しく高い周波数帯を用いてレーザ結晶化を行
っても良い。パルス発振でレーザ光を半導体膜に照射してから半導体膜が完全に固化する
までの時間は数十ｎｓｅｃ～数百ｎｓｅｃと言われている。よって上記周波数帯を用いる
ことで、半導体膜がレーザ光によって溶融してから固化するまでに、次のパルスのレーザ
光を照射できる。したがって、半導体膜中において固液界面を連続的に移動させることが
できるので、走査方向に向かって連続的に成長した結晶粒を有する半導体膜が形成される
。具体的には、含まれる結晶粒の走査方向における幅が１０～３０μm、走査方向に対し
て垂直な方向における幅が１～５μm程度の結晶粒の集合を形成することができる。該走
査方向に沿って長く延びた単結晶の結晶粒を形成することで、少なくとも薄膜トランジス
タのチャネル方向には結晶粒界のほとんど存在しない半導体膜の形成が可能となる。

【0042】

また、希ガスや窒素などの不活性ガス雰囲気中でレーザ光を照射するようにしても良
い。これにより、レーザ光の照射により半導体表面の荒れを抑えることができ、界面準位
密度のばらつきによって生じるしきい値のばらつきを抑えることができる。

【0043】

非晶質半導体膜の結晶化は、熱処理とレーザ光照射による結晶化を組み合わせてもよ
く、熱処理やレーザ光照射を単独で、複数回行っても良い。

【0044】

本実施の形態では、下地膜１０１ｂ上に、非晶質半導体膜を形成し、非晶質半導体膜
を結晶化させることによって結晶性半導体膜を形成する。非晶質半導体膜としては、Ｓｉ
Ｈ₄、Ｈ₂の反応ガスにより形成する非晶質珪素を用いる。本実施の形態において、下地膜
１０１ａ、下地膜１０１ｂ、非晶質半導体膜は、同チャンバー内で真空を破らずに３３０
℃の同一温度下で、反応ガスを切り変えながら連続的に形成する。

【0045】

非晶質半導体膜上に形成された酸化膜を除去した後、酸素雰囲気中でのＵＶ光の照射
、熱酸化法、ヒドロキシラジカルを含むオゾン水又は過酸化水素による処理等により、酸
化膜を１～５ｎｍ形成する。本実施の形態では、結晶化を助長する元素としてNiを用いる
。Ｎｉ酢酸塩１０ｐｐｍを含有した水溶液をスピンコーティング法により塗布する。

【0046】

本実施の形態では、熱処理をＲＴＡ法により６５０℃で６分間行った後、半導体膜上
に形成される酸化膜を除去し、レーザ光を照射する。非晶質半導体膜は以上の結晶化処理
により結晶化し、結晶性半導体膜として形成される。

【0047】

金属元素を用いた結晶化を行った場合、金属元素を低減、又は除去するためにゲッタ
リング工程を施す。本実施の形態では、非晶質半導体膜をゲッタリングシンクとして金属
元素を捕獲する。まず、結晶性半導体膜上に酸素雰囲気中でのＵＶ光の照射、熱酸化法、
ヒドロキシラジカルを含むオゾン水又は過酸化水素による処理等により、酸化膜を形成す
る。酸化膜は加熱処理によって厚膜化することが望ましい。本実施の形態では、酸化膜形
成後に、ＲＴＡ法により６５０℃で６分間熱処理を行うことによって、酸化膜の厚膜化を
行う。次いでプラズマＣＶＤ法（本実施の形態における条件３５０Ｗ、３５Ｐａ）を用い
て、非晶質半導体膜を３０ｎｍの膜厚で形成する。

【0048】

その後、ＲＴＡ法により６５０℃で６分間熱処理を行い、金属元素を低減、又は除去す
る。熱処理は窒素雰囲気下で行ってもよい。そして、ゲッタリングシンクとなっていた非
晶質半導体膜、及び非晶質半導体膜上に形成された酸化膜をフッ酸等により除去し、金属
元素が低減、又は除去された結晶性半導体膜１０２を得ることができる（図２（Ａ）参照
。）。本実施の形態では、ゲッタリングシンクとなった非晶質半導体膜の除去をＴＭＡＨ
（Tetramethyl ammonium hydroxide）を用いて行う。

【0049】

このようにして得られた半導体膜に対して、薄膜トランジスタのしきい値電圧を制御
するために微量な不純物元素（ボロンまたはリン）のドーピングを行ってもよい。この不
純物元素のドーピングは、結晶化工程の前の非晶質半導体膜に行ってもよい。非晶質半導
体膜の状態で不純物元素をドーピングすると、その後の結晶化のための加熱処理によって
、不純物の活性化も行うことができる。また、ドーピングの際に生じる欠陥等も改善する
ことができる。

【0050】

次に結晶性半導体膜１０２をマスクを用いて所望の形状に加工する。本実施の形態で
は結晶性半導体膜１０２上に形成された酸化膜を除去した後、新たに酸化膜を形成する。
そして、フォトマスクを作製し、フォトリソグラフィ法を用いたエッチング加工処理によ
り、半導体層１０３、半導体層１０４、半導体層１０５、及び半導体層１０６を形成する
。

【0051】

エッチング加工は、プラズマエッチング（ドライエッチング）又はウエットエッチング
のどちらを採用しても良いが、大面積基板を処理するにはプラズマエッチングが適してい
る。エッチングガスとしては、ＣＦ₄、ＮＦ₃などのフッ素を含むガス、又はＣｌ₂、ＢＣ
ｌ₃、などの塩素を含むガスを用い、ＨｅやＡｒなどの不活性ガスを適宜加えても良い。
また、大気圧放電のエッチング加工を適用すれば、局所的な放電加工も可能であり、基板
の全面にマスク層を形成する必要はない。

【0052】

本発明において、配線層若しくは電極層を形成する導電層や、所定のパターンを形成
するためのマスク層などを、液滴吐出法のような選択的にパターンを形成できる方法によ
り形成してもよい。液滴吐出（噴出）法（その方式によっては、インクジェット法とも呼
ばれる。）は、特定の目的に調合された組成物の液滴を選択的に吐出（噴出）して所定の
パターン（導電層や絶縁層など）を形成することができる。この際、被形成領域にぬれ性
や密着性を制御する処理を行ってもよい。また、パターンが転写、または描写できる方法
、例えば印刷法（スクリーン印刷やオフセット印刷などパターンが形成される方法）など
も用いることができる。

【0053】

本実施の形態において、用いるマスクは、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹
脂、ノボラック樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂等の樹脂材料を用いる。また、ベンゾ
シクロブテン、パリレン、ポリイミドなどの有機材料、シロキサン系ポリマー等の重合に
よってできた化合物材料、水溶性ホモポリマーと水溶性共重合体を含む組成物材料等を用
いることもできる。或いは、感光剤を含む市販のレジスト材料を用いてもよく、例えば、
代表的なポジ型レジストである、ノボラック樹脂と感光剤であるナフトキノンジアジド化
合物、ネガ型レジストであるベース樹脂、ジフェニルシランジオール及び酸発生剤などを
用いてもよい。液滴吐出法を用いる場合、いずれの材料を用いるとしても、その表面張力
と粘度は、溶媒の濃度を調整したり、界面活性剤等を加えたりして適宜調整する。

【0054】

半導体層上の酸化膜を除去し、半導体層１０３、半導体層１０４、半導体層１０５、
及び半導体層１０６を覆うゲート絶縁層１０７を形成する。ゲート絶縁層１０７はプラズ
マＣＶＤ法またはスパッタ法などを用い、厚さを１０～１５０ｎｍとして珪素を含む絶縁
膜で形成する。ゲート絶縁層１０７としては、窒化珪素、酸化珪素、酸化窒化珪素、窒化
酸化珪素に代表される珪素の酸化物材料又は窒化物材料等の公知の材料で形成すればよく
、積層でも単層でもよい。本実施の形態では、ゲート絶縁層は窒化珪素膜、酸化珪素膜、
窒化珪素膜の３層の積層を用いる。またそれらや、酸化窒化珪素膜の単層、２層からなる
積層でも良い。好適には、緻密な膜質を有する窒化珪素膜を用いるとよい。さらに半導体
層とゲート絶縁層の間に、膜厚１～１００ｎｍ、好ましくは１～１０ｎｍ、さらに好まし
くは２～５ｎｍである膜厚の薄い酸化珪素膜を形成してもよい。薄い酸化珪素膜の形成方
法としては、ＧＲＴＡ法、ＬＲＴＡ法等を用いて半導体領域表面を酸化し、熱酸化膜を形
成することで、膜厚の薄い酸化珪素膜を形成することができる。なお、低い成膜温度でゲ
ートリーク電流に少ない緻密な絶縁膜を形成するには、アルゴンなどの希ガス元素を反応
ガスに含ませ、形成される絶縁膜中に混入させると良い。

【0055】

次いで、ゲート絶縁層１０７上にゲート電極層として用いる膜厚２０～１００nmの第
１の導電膜１０８と、膜厚１００～４００nmの第２の導電膜１０９とを積層して形成する
（図２（Ｂ）参照。）。第１の導電膜１０８及び第２の導電膜１０９は、スパッタリング
法、蒸着法、ＣＶＤ法等の公知の手法により形成することができる。第１の導電膜１０８
及び第２の導電膜１０９はタンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、モ
リブデン（Ｍｏ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、クロム（Ｃｒ）、ネオジウム（
Ｎｄ）から選ばれた元素、又は前記元素を主成分とする合金材料もしくは化合物材料で形
成すればよい。また、第１の導電膜１０８及び第２の導電膜１０９としてリン等の不純物
元素をドーピングした多結晶シリコン膜に代表される半導体膜や、ＡｇＰｄＣｕ合金を用
いてもよい。また、２層構造に限定されず、例えば、第１の導電膜として膜厚５０nmのタ
ングステン膜、第２の導電膜として膜厚５００nmのアルミニウムとシリコンの合金（Ａｌ
－Ｓｉ）膜、第３の導電膜として膜厚３０nmの窒化チタン膜を順次積層した３層構造とし
てもよい。また、３層構造とする場合、第１の導電膜のタングステンに代えて窒化タング
ステンを用いてもよいし、第２の導電膜のアルミニウムとシリコンの合金（Ａｌ－Ｓｉ）
膜に代えてアルミニウムとチタンの合金膜（Ａｌ－Ｔｉ）を用いてもよいし、第３の導電
膜の窒化チタン膜に代えてチタン膜を用いてもよい。また、単層構造であってもよい。本
実施の形態では、第１の導電膜１０８として窒化タンタル（ＴａＮ）を膜厚３０ｎｍ形成
し、第２の導電膜１０９としてタングステン（Ｗ）を膜厚３７０ｎｍ形成する。

【0056】

次に、フォトリソグラフィ法を用いてレジストからなるマスク１１０ａ、マスク１１
０ｂ、マスク１１０ｃ、マスク１１０ｄ、及びマスク１１０ｆを形成し、第１の導電膜１
０８及び第２の導電膜１０８を所望の形状に加工し、第１のゲート電極層１２１、第１の
ゲート電極層１２２、導電層１２３、第１のゲート電極層１２４、第１のゲート電極層１
２５、及び第１のゲート電極層１２６、並びに導電層１１１、導電層１１２、導電層１１
３、導電層１１４、導電層１１５、及び導電層１１６を形成する（図２（Ｃ）参照。）。
ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma：誘導結合型プラズマ）エッチング法を用い、エッ
チング条件（コイル型の電極層に印加される電力量、基板側の電極層に印加される電力量
、基板側の電極温度等）を適宜調節することにより、第１のゲート電極層１２１、第１の
ゲート電極層１２２、導電層１２３、第１のゲート電極層１２４、第１のゲート電極層１
２５、及び第１のゲート電極層１２６、並びに導電層１１１、導電層１１２、導電層１１
３、導電層１１４、導電層１１５、及び導電層１１６を所望のテーパー形状を有するよう
にエッチングすることができる。また、テーパー形状は、マスク１１０ａ、マスク１１０
ｂ、マスク１１０ｃ、マスク１１０ｄ、及びマスク１１０ｆの形状によっても角度等を制
御することができる。なお、エッチング用ガスとしては、Ｃｌ₂、ＢＣｌ₃、ＳｉＣｌ₄も
しくはＣＣｌ₄などを代表とする塩素系ガス、ＣＦ₄、ＣＦ₅、ＳＦ₆もしくはＮＦ₃などを
代表とするフッ素系ガス又はＯ₂を適宜用いることができる。本実施の形態では、ＣＦ₅、
Ｃｌ₂、Ｏ₂からなるエッチング用ガスを用いて第２の導電膜１０９のエッチングを行い、
連続してＣＦ₅、Ｃｌ₂からなるエッチング用ガスを用いて第１の導電膜１０８をエッチン
グする。

【0057】

次に、マスク１１０ａ、マスク１１０ｂ、マスク１１０ｃ、マスク１１０ｄ、及びマ
スク１１０ｆを用いて、導電層１１１、導電層１１２、導電層１１３、導電層１１４、導
電層１１５、及び導電層１１６を所望の形状に加工する。このとき、導電層を形成する第
２の導電膜１０９と、第１のゲート電極層を形成する第１の導電膜１０８との選択比の高
いエッチング条件で、導電層をエッチングする。このエッチングによって、導電層１１１
、導電層１１２、導電層１１３、導電層１１４、導電層１１５、及び導電層１１６をエッ
チングし、第２のゲート電極層１３１、第２のゲート電極層１３２、導電層１３３、第２
のゲート電極層１３４、第２のゲート電極層１３５、及び第２のゲート電極層１３６を形
成する。本実施の形態では、第３導電層もテーパー形状を有しているが、そのテーパー角
度は、第１のゲート電極層１２１、第１のゲート電極層１２２、導電層１２３、第１のゲ
ート電極層１２４、第１のゲート電極層１２５、及び第１のゲート電極層１２６の有する
テーパー角度より大きい。なおテーパー角度とは第１のゲート電極層、第２のゲート電極
層、導電層表面に対する側面の角度である。よって、テーパー角度を大きくし、９０度の
場合導電層は垂直な側面を有しており、テーパー形状を有さなくなる。本実施の形態では
、第２のゲート電極層を形成するためのエッチング用ガスとしてＣｌ₂、ＳＦ₆、Ｏ₂を用
いる。

【0058】

本実施の形態では第１のゲート電極層、導電層、及び第２のゲート電極層をテーパー
形状を有する様に形成するため、２層のゲート電極層両方がテーパー形状を有している。
しかし、本発明はそれに限定されず、ゲート電極層の一層のみがテーパー形状を有し、他
方は異方性エッチングによって垂直な側面を有していてもよい。本実施の形態のように、
テーパー角度も積層するゲート電極層間で異なっていても良いし、同一でもよい。テーパ
ー形状を有することによって、その上に積層する膜の被覆性が向上し、欠陥が軽減される
ので信頼性が向上する。

【0059】

以上の工程によって、周辺駆動回路領域２０４に第１のゲート電極層１２１及び第２
のゲート電極層１３１からなるゲート電極層１１７、第１のゲート電極層１２２及び第２
のゲート電極層１３２からなるゲート電極層１１８、画素領域２０６に第１のゲート電極
層１２４及び第２のゲート電極層１３４からなるゲート電極層１２７、第１のゲート電極
層１２５及び第２のゲート電極層１３５からなるゲート電極層１２８、第１のゲート電極
層１２６及び第２のゲート電極層１３６からなるゲート電極層１２９、接続領域２０５に
導電層１２３及び導電層１３３からなる導電層１３０を形成することができる（図２（Ｄ
）参照。）。本実施の形態では、ゲート電極層の形成をドライエッチングで行うがウェッ
トエッチングでもよい。

【0060】

ゲート電極層を形成する際のエッチング工程によって、ゲート絶縁層１０７は多少エ
ッチングされ、膜厚が減る（いわゆる膜減り）ことがある。

【0061】

ゲート電極層を形成する際、ゲート電極層の幅を細くすることによって、高速動作が
可能な薄膜トランジスタを形成することができる。ゲート電極層をチャネル方向の幅を細
く形成する２つの方法を以下に示す。

【0062】

第１の方法はゲート電極層のマスクを形成した後、マスクを幅方向にエッチング、ア
ッシング等により細くして、さらに幅の細いマスクを形成する。あらかじめ幅細い形状に
形成されたマスクを用いることによって、ゲート電極層も幅細い形状に形成することがで
きる。

【0063】

次に、第２の方法はマスクを形成し、そのマスクを用いてゲート電極層を形成する。
次に得られたゲート電極層を幅方向にさらにサイドエッチングして細らせる。よって最終
的に幅の細いゲート電極層を形成することができる。以上の工程を経ることによって、後
にチャネル長の短い薄膜トランジスタを形成することが可能であり、高速度動作が可能な
薄膜トランジスタを作製することが可能である。

【0064】

次に、ゲート電極層１１７、ゲート電極層１１８、ゲート電極層１２７、ゲート電極層
１２８、ゲート電極層１２９、導電層１３０をマスクとして、ｎ型を付与する不純物元素
１５１を添加し、第１のｎ型不純物領域１４０ａ、第１のｎ型不純物領域１４０ｂ、第１
のｎ型不純物領域１４１ａ、第１のｎ型不純物領域１４１ｂ、第１のｎ型不純物領域１４
２ａ、第１のｎ型不純物領域１４２ｂ、第１のｎ型不純物領域１４２ｃ、第１のｎ型不純
物領域１４３ａ、第１のｎ型不純物領域１４３ｂを形成する（図３（Ａ）参照。）。本実
施の形態では、不純物元素を含むドーピングガスとしてホスフィン（ＰＨ₃）（ドーピン
グガスはＰＨ₃を水素（Ｈ₂）で希釈しており、ガス中のＰＨ₃の比率は５％）を用い、ガ
ス流量８０ｓｃｃｍ、ビーム電流５４μＡ／ｃｍ、加速電圧５０ｋＶ、添加するドーズ量
７．０×１０¹³ｉｏｎｓ／ｃｍ²でドーピングを行う。ここでは、第１のｎ型不純物領域
１４０ａ、第１のｎ型不純物領域１４０ｂ、第１のｎ型不純物領域１４１ａ、第１のｎ型
不純物領域１４１ｂ、第１のｎ型不純物領域１４２ａ、第１のｎ型不純物領域１４２ｂ、
第１のｎ型不純物領域１４２ｃ、第１のｎ型不純物領域１４３ａ、第１のｎ型不純物領域
１４３ｂに、ｎ型を付与する不純物元素が１×１０¹⁷～５×１０¹⁸／cm³程度の濃度で含
まれるように添加する。本実施の形態では、ｎ型を付与する不純物元素としてリン（Ｐ）
を用いる。

【0065】

本実施の形態では、不純物領域がゲート絶縁層を介してゲート電極層と重なる領域をＬ
ｏｖ領域と示し、不純物領域がゲート絶縁層を介してゲート電極層と重ならない領域をＬ
ｏｆｆ領域と示す。図３では、不純物領域においてハッチングと白地で示されているが、
これは、白地部分に不純物元素が添加されていないということを示すのではなく、この領
域の不純物元素の濃度分布がマスクやドーピング条件を反映していることを直感的に理解
できるようにしたためである。なお、このことは本明細書の他の図面においても同様であ
る。

【0066】

次に半導体層１０３、半導体層１０５の一部、半導体層１０６を覆うマスク１５３ａ
、マスク１５３ｂ、マスク１５３ｃ、及びマスク１５３ｄを形成する。マスク１５３ａ、
マスク１５３ｂ、マスク１５３ｃ、マスク１５３ｄ、第２のゲート電極層１３２をマスク
としてｎ型を付与する不純物元素１５２を添加し、第２のｎ型不純物領域１４４ａ、第２
のｎ型不純物領域１４４ｂ、第３のｎ型不純物領域１４５ａ、第３のｎ型不純物領域１４
５ｂ、第２のｎ型不純物領域１４７ａ、第２のｎ型不純物領域１４７ｂ、第２のｎ型不純
物領域１４７ｃ、第３のｎ型不純物領域１４８ａ、第３のｎ型不純物領域１４８ｂ、第３
のｎ型不純物領域１４８ｃ、第３のｎ型不純物領域１４８ｄが形成される。本実施の形態
では、不純物元素を含むドーピングガスとしてＰＨ₃（ドーピングガスはＰＨ₃を水素（Ｈ
₂）で希釈しており、ガス中のＰＨ₃の比率は５％）を用い、ガス流量８０ｓｃｃｍ、ビー
ム電流５４０μＡ／ｃｍ、加速電圧７０ｋＶ、添加するドーズ量５．０×１０¹⁵ｉｏｎｓ
／ｃｍ²でドーピングを行う。ここでは、第２のｎ型不純物領域１４４ａ、第２のｎ型不
純物領域１４４ｂにｎ型を付与する不純物元素が５×１０¹⁹～５×１０²⁰／cm³程度の濃
度で含まれるように添加する。第３のｎ型不純物領域１４５ａ、第３のｎ型不純物領域１
４５ｂは、第３のｎ型不純物領域１４８ａ、第３のｎ型不純物領域１４８ｂ、第３のｎ型
不純物領域１４８ｃ、第３のｎ型不純物領域１４８ｄと同程度、もしくは少し高めの濃度
でｎ型を付与する不純物元素を含むように形成される。また、半導体層１０４にチャネル
形成領域１４６、半導体層１０５にチャネル形成領域１４９ａ及びチャネル形成領域１４
９ｂが形成される。

【0067】

第２のｎ型不純物領域１４４ａ、第２のｎ型不純物領域１４４ｂ、第２のｎ型不純物
領域１４７ａ、第２のｎ型不純物領域１４７ｂ、第２のｎ型不純物領域１４７ｃは高濃度
ｎ型不純物領域であり、ソース、ドレインとして機能する。一方、第３のｎ型不純物領域
１４５ａ、第３のｎ型不純物領域１４５ｂ、第３のｎ型不純物領域１４８ａ、第３のｎ型
不純物領域１４８ｂ、第３のｎ型不純物領域１４８ｃ、第３のｎ型不純物領域１４８ｄは
低濃度不純物領域であり、ＬＤＤ（ＬｉｇｈｔｌｙＤｏｐｅｄ Ｄｒａｉｎ）領域となる
。ｎ型不純物領域１４５ａ、ｎ型不純物領域１４５ｂは、ゲート絶縁層１０７を介して、
第１のゲート電極層１２２に覆われているのでＬｏｖ領域であり、ドレイン近傍の電界を
緩和し、ホットキャリアによるオン電流の劣化を抑制することが可能である。この結果、
高速動作が可能な薄膜トランジスタを形成することができる。一方、第３のｎ型不純物領
域１４８ａ、第３のｎ型不純物領域１４８ｂ、第３のｎ型不純物領域１４８ｃ、第３のｎ
型不純物領域１４８ｄはゲート電極層１２７、ゲート電極層１２８に覆われていないＬｏ
ｆｆ領域に形成されるため、ドレイン近傍の電界を緩和してホットキャリア注入による劣
化を防ぐとともに、オフ電流を低減する効果がある。この結果、信頼性の高く、低消費電
力の半導体装置を作製することが可能である。

【0068】

次に、マスク１５３ａ、マスク１５３ｂ、マスク１５３ｃ及びマスク１５３ｄを除去
し、半導体層１０３、半導体層１０５を覆うマスク１５５ａ、マスク１５５ｂを形成する
。マスク１５５ａ、マスク１５５ｂ、ゲート電極層１１７及びゲート電極層１２９をマス
クとしてｐ型を付与する不純物元素１５４を添加し、第１のｐ型不純物領域１６０ａ、第
１のｐ型不純物領域１６０ｂ、第１のｐ型不純物領域１６３ａ、第１のｐ型不純物領域１
６３ｂ、第２のｐ型不純物領域１６１ａ、第２のｐ型不純物領域１６１ｂ、第２のｐ型不
純物領域１６４ａ、第２のｐ型不純物領域１６４ｂが形成される。本実施の形態では、不
純物元素としてボロン（Ｂ）を用いるため、不純物元素を含むドーピングガスとしてジボ
ラン（Ｂ₂Ｈ₆）（ドーピングガスはＢ₂Ｈ₆を水素（Ｈ₂）で希釈しており、ガス中のＢ₂Ｈ
₆の比率は１５％）を用い、ガス流量７０ｓｃｃｍ、ビーム電流１８０μＡ／ｃｍ、加速
電圧８０ｋＶ、添加するドーズ量２．０×１０¹⁵ｉｏｎｓ／ｃｍ²でドーピングを行う。
ここでは、第１のｐ型不純物領域１６０ａ、第１のｐ型不純物領域１６０ｂ、第１のｐ型
不純物領域１６３ａ、第１のｐ型不純物領域１６３ｂ、第２のｐ型不純物領域１６１ａ、
第２のｐ型不純物領域１６１ｂ、第２のｐ型不純物領域１６４ａ、第２のｐ型不純物領域
１６４ｂにｐ型を付与する不純物元素が１×１０²⁰～５×１０²¹／cm³程度の濃度で含ま
れるように添加する。本実施の形態では、第２のｐ型不純物領域１６１ａ、第２のｐ型不
純物領域１６１ｂ、第２のｐ型不純物領域１６４ａ、第２のｐ型不純物領域１６４ｂは、
ゲート電極層１１７及びゲート電極層１２９の形状を反映し、自己整合的に第１のｐ型不
純物領域１６０ａ、第１のｐ型不純物領域１６０ｂ、第１のｐ型不純物領域１６３ａ、第
１のｐ型不純物領域１６３ｂより低濃度となるように形成する。また、半導体層１０３に
チャネル形成領域１６２、半導体層１０６にチャネル形成領域１６５が形成される。

【0069】

第２のｎ型不純物領域１４４ａ、第２のｎ型不純物領域１４４ｂ、第２のｎ型不純物
領域１４７ａ、第２のｎ型不純物領域１４７ｂ、第２のｎ型不純物領域１４７ｃは高濃度
ｎ型不純物領域であり、ソース、ドレインとして機能する。一方、第２のｐ型不純物領域
１６１ａ、第２のｐ型不純物領域１６１ｂ、第２のｐ型不純物領域１６４ａ、第２のｐ型
不純物領域１６４ｂは低濃度不純物領域であり、ＬＤＤ（ＬｉｇｈｔｌｙＤｏｐｅｄ Ｄ
ｒａｉｎ）領域となる。第２のｐ型不純物領域１６１ａ、第２のｐ型不純物領域１６１ｂ
、第２のｐ型不純物領域１６４ａ、第２のｐ型不純物領域１６４ｂは、ゲート絶縁層１０
７を介して、第１のゲート電極層１２１、第１のゲート電極層１２６に覆われているので
Ｌｏｖ領域であり、ドレイン近傍の電界を緩和し、ホットキャリアによるオン電流の劣化
を抑制することが可能である。

【0070】

マスク１５５ａ、マスク１５５ｂをＯ₂アッシングやレジスト剥離液により除去し、
酸化膜も除去する。その後、ゲート電極層の側面を覆うように、絶縁膜、いわゆるサイド
ウォールを形成してもよい。サイドウォールは、プラズマＣＶＤ法や減圧ＣＶＤ（ＬＰＣ
ＶＤ）法を用いて、珪素を有する絶縁膜により形成することができる。

【0071】

不純物元素を活性化するために加熱処理、強光の照射、又はレーザ光の照射を行って
もよい。活性化と同時にゲート絶縁層へのプラズマダメージやゲート絶縁層と半導体層と
の界面へのプラズマダメージを回復することができる。

【0072】

次いで、ゲート電極層、ゲート絶縁層を覆う層間絶縁層を形成する。本実施の形態で
は、絶縁膜１６７と絶縁膜１６８との積層構造とする（図４（Ａ）参照。）。絶縁膜１６
７として窒化酸化珪素膜を膜厚２００ｎｍ形成し、絶縁膜１６８として酸化窒化絶縁膜を
膜厚８００ｎｍ形成し、積層構造とする。また、ゲート電極層、ゲート絶縁層を覆って、
酸化窒化珪素膜を膜厚３０ｎｍ形成し、窒化酸化珪素膜を膜厚１４０ｎｍ形成し、酸化窒
化珪素膜を膜厚８００ｎｍ形成し、３層の積層構造としてもよい。本実施の形態では、絶
縁膜１６７及び絶縁膜１６８を下地膜と同様にプラズマＣＶＤ法を用いて連続的に形成す
る。絶縁膜１６７及び絶縁膜１６８は窒化珪素膜に限定されるものでなく、スパッタ法、
またはプラズマＣＶＤを用いた窒化酸化珪素膜、酸化窒化珪素膜、酸化珪素膜でもよく、
他の珪素を含む絶縁膜を単層または３層以上の積層構造として用いても良い。

【0073】

さらに、窒素雰囲気中で、３００～５５０℃で１～１２時間の熱処理を行い、半導体
層を水素化する工程を行う。好ましくは、４００～５００℃で行う。この工程は層間絶縁
層である絶縁膜１６７に含まれる水素により半導体層のダングリングボンドを終端する工
程である。本実施の形態では、４１０度（℃）で加熱処理を行う。

【0074】

絶縁膜１６７、絶縁膜１６８としては他に窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化窒化ア
ルミニウム（ＡｌＯＮ）、窒素含有量が酸素含有量よりも多い窒化酸化アルミニウム（Ａ
ｌＮＯ）または酸化アルミニウム、ダイアモンドライクカーボン（ＤＬＣ）、窒素含有炭
素膜（ＣＮ）、ポリシラザン、その他の無機絶縁性材料を含む物質から選ばれた材料で形
成することができる。また、シロキサン材料（無機シロキサン、有機シロキサン）を用い
てもよい。また、有機絶縁性材料を用いてもよく、有機材料としては、ポリイミド、アク
リル、ポリアミド、ポリイミドアミド、レジスト又はベンゾシクロブテンを用いることが
できる。平坦性のよい塗布法によってされる塗布膜を用いてもよい。

【0075】

次いで、レジストからなるマスクを用いて絶縁膜１６７、絶縁膜１６８、ゲート絶縁
層１０７に半導体層に達するコンタクトホール（開口部）を形成する。エッチングは、用
いる材料の選択比によって、一回で行っても複数回行っても良い。本実施の形態では、酸
化窒化珪素膜である絶縁膜１６８と、窒化酸化珪素膜である絶縁膜１６７及びゲート絶縁
層１０７と選択比が取れる条件で、第１のエッチングを行い、絶縁膜１６８を除去する。
次に第２のエッチングによって、絶縁膜１６７及びゲート絶縁層１０７を除去し、ソース
領域又はドレイン領域である第１のｐ型不純物領域１６０ａ、第１のｐ型不純物領域１６
０ｂ、第１のｐ型不純物領域１６３ａ、第１のｐ型不純物領域１６３ｂ、第２のｎ型不純
物領域１４４ａ、第２のｎ型不純物領域１４４ｂ、第２のｎ型不純物領域１４７ａ、第２
のｎ型不純物領域１４７ｂに達する開口部を形成する。本実施の形態では、第１のエッチ
ングをウェットエッチングによって行い、第２のエッチングをドライエッチングによって
行う。ウェットエッチングのエッチャントは、フッ素水素アンモニウム及びフッ化アンモ
ニウムを含む混合溶液のようなフッ酸系の溶液を用いるとよい。エッチング用ガスとして
は、Ｃｌ₂、ＢＣｌ₃、ＳｉＣｌ₄もしくはＣＣｌ₄などを代表とする塩素系ガス、ＣＦ₄、
ＳＦ₆もしくはＮＦ₃などを代表とするフッ素系ガス又はＯ₂を適宜用いることができる。
また用いるエッチング用ガスに不活性気体を添加してもよい。添加する不活性元素として
は、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅから選ばれた一種または複数種の元素を用いることが
できる。

【0076】

開口部を覆うように導電膜を形成し、導電膜をエッチングして各ソース領域又はドレ
イン領域の一部とそれぞれ電気的に接続するソース電極層又はドレイン電極層１６９ａ、
ソース電極層又はドレイン電極層１６９ｂ、ソース電極層又はドレイン電極層１７０ａ、
ソース電極層又はドレイン電極層１７０ｂ、ソース電極層又はドレイン電極層１７１ａ、
ソース電極層又はドレイン電極層１７１ｂ、ソース電極層又はドレイン電極層１７２ａ、
ソース電極層又はドレイン電極層１７２ｂ、配線層１５６を形成する。ソース電極層又は
ドレイン電極層は、ＰＶＤ法、ＣＶＤ法、蒸着法等により導電膜を成膜した後、所望の形
状にエッチングして形成することができる。また、液滴吐出法、印刷法、電界メッキ法等
により、所定の場所に選択的に導電層を形成することができる。更にはリフロー法、ダマ
シン法を用いても良い。ソース電極層又はドレイン電極層の材料は、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、
Ｎｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｗ、Ａｌ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｃｄ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｓｉ
、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｂａ等の金属又はその合金、若しくはその金属窒化物を用いて形成する。
また、これらの積層構造としても良い。本実施の形態では、チタン（Ｔｉ）を膜厚１００
ｎｍ形成し、アルミニウムとシリコンの合金（Ａｌ－Ｓｉ）を膜厚７００ｎｍ形成し、チ
タン（Ｔｉ）を膜厚２００ｎｍ形成し、所望な形状に加工する。

【0077】

以上の工程で周辺駆動回路領域２０４にＬｏｖ領域にｐ型不純物領域を有するｐチャ
ネル型薄膜トランジスタ１７３、Ｌｏｖ領域にｎチャネル型不純物領域を有するｎチャネ
ル型薄膜トランジスタ１７４を、接続領域に、導電層１７７を、画素領域２０６にＬｏｆ
ｆ領域にｎ型不純物領域を有するマルチチャネル型のｎチャネル型薄膜トランジスタ１７
５、Ｌｏｖ領域にｐ型不純物領域を有するｐチャネル型薄膜トランジスタ１７６を有する
アクティブマトリクス基板を作製することができる（図４（Ｂ）参照。）。

【0078】

そして、アクティブマトリクス基板は、自発光素子を有する発光装置、液晶素子を有
する液晶表示装置、その他の表示装置に用いることができる。またＣＰＵ（中央演算処理
装置）に代表される各種プロセッサやＩＤチップを搭載したカード等の半導体装置に用い
ることができる。

【0079】

本実施の形態に限定されず、薄膜トランジスタはチャネル形成領域が一つ形成される
シングルゲート構造でも、二つ形成されるダブルゲート構造もしくは三つ形成されるトリ
プルゲート構造であっても良い。また、周辺駆動回路領域の薄膜トランジスタも、シング
ルゲート構造、ダブルゲート構造もしくはトリプルゲート構造であっても良い。

【0080】

なお、本実施の形態で示した薄膜トランジスタの作製方法に限らず、トップゲート型
（プレーナー型）、ボトムゲート型（逆スタガ型）、あるいはチャネル領域の上下にゲー
ト絶縁膜を介して配置された２つのゲート電極層を有する、デュアルゲート型やその他の
構造においても適用できる。

【0081】

次に第２の層間絶縁層として絶縁膜１８０及び絶縁膜１８１を形成する（図５（Ａ）
参照。）。図５は、表示装置の作製工程を示しており、スクライブによる切り離しのため
の切り離し領域２０１、ＦＰＣの貼り付け部である外部端子接続領域２０２、周辺部の引
き回し配線領域である配線領域２０３、周辺駆動回路領域２０４、接続領域２０５、画素
領域２０６である。配線領域２０３には配線１７９ａ、配線１７９ｂが設けられ、外部端
子接続領域２０２には、外部端子と接続する端子電極層１７８が設けられている。

【0082】

絶縁膜１８０、絶縁膜１８１としては酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素、窒化酸化
珪素、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化窒化アルミニウム（ＡｌＯＮ）、窒素含有量が
酸素含有量よりも多い窒化酸化アルミニウム（ＡｌＮＯ）または酸化アルミニウム、ダイ
アモンドライクカーボン（ＤＬＣ）、窒素含有炭素膜（ＣＮ）、ＰＳＧ（リンガラス）、
ＢＰＳＧ（リンボロンガラス）、アルミナ膜、ポリシラザン、その他の無機絶縁性材料を
含む物質から選ばれた材料で形成することができる。また、シロキサン樹脂を用いてもよ
い。なお、シロキサン樹脂とは、Ｓｉ－Ｏ－Ｓｉ結合を含む樹脂に相当する。シロキサン
は、シリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）との結合で骨格構造が構成される。置換基として、少
なくとも水素を含む有機基（例えばアルキル基、芳香族炭化水素）が用いられる。置換基
として、フルオロ基を用いてもよい。または置換基として、少なくとも水素を含む有機基
と、フルオロ基とを用いてもよい。また、有機絶縁性材料を用いてもよく、有機材料とし
ては、感光性、非感光性どちらでも良く、ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミ
ドアミド、レジス、ベンゾシクロブテン、低誘電率有機絶縁性材料を用いることができる
。

【0083】

本実施の形態では、絶縁膜１８０としてＣＶＤ法を用いて酸化窒化珪素膜を膜厚２０
０ｎｍ形成する。平坦化のために設ける層間絶縁層としては、耐熱性および絶縁性が高く
、且つ、平坦化率の高いものが要求されるので、絶縁膜１８１の形成方法としては、スピ
ンコート法で代表される塗布法を用いると好ましい。

【0084】

本実施の形態では、絶縁膜１８１の材料としては、シロキサン樹脂材料を用いた塗布
膜を用いる。焼成した後の膜は、アルキル基を含む酸化珪素膜（ＳｉＯｘ））（ｘ、ｙ＝
１、２・・・）と呼べる。このアルキル基を含む酸化珪素膜は、３００℃以上の加熱処理
にも耐えうるものである。

【0085】

絶縁膜１８０、絶縁膜１８１は、ディップ、スプレー塗布、ドクターナイフ、ロール
コーター、カーテンコーター、ナイフコーター、ＣＶＤ法、蒸着法等を採用することがで
きる。液滴吐出法により絶縁膜１８０、絶縁膜１８１を形成してもよい。液滴吐出法を用
いた場合には材料液を節約することができる。また、液滴吐出法のようにパターンが転写
、または描写できる方法、例えば印刷法（スクリーン印刷やオフセット印刷などパターン
が形成される方法）なども用いることができる。

【0086】

次に、図５（Ｂ）に示すように、第２の層間絶縁層である絶縁膜１８０及び絶縁膜１
８１に開口部を形成する。絶縁膜１８０及び絶縁膜１８１は、接続領域２０５、配線領域
２０３、外部端子接続領域２０２、切り離し領域２０１等では広面積にエッチングする必
要がある。しかし、画素領域２０６においては開口面積が、接続領域２０５等の開口面積
と比較して非常に小さく、微細なものとなる。従って、画素領域の開口部形成用のフォト
リソグラフィ工程と、接続領域の開口部形成用のフォトリソグラフィ工程とを設けること
により、エッチング条件のマージンをより広げることができる。その結果、歩留まりを向
上させることができる。またエッチング条件のマージンが広がることにより、画素領域に
形成されるコンタクトホールを高精度に形成することができる。

【0087】

具体的には、接続領域２０５、配線領域２０３、外部端子接続領域２０２、切り離し
領域２０１、周辺駆動回路領域２０４の一部に設けられた絶縁膜１８０及び絶縁膜１８１
に広面積な開口部を形成する。そのため、画素領域２０６、接続領域２０５の一部、及び
周辺駆動回路領域２０４の一部の絶縁膜１８０及び絶縁膜１８１を覆うようにマスクを形
成する。エッチングは並行平板ＲＩＥ装置やＩＣＰエッチング装置を用いることができる
。なおエッチング時間は、配線層や第１の層間絶縁層がオーバーエッチングされる程度と
するとよい。このようにオーバーエッチングされる程度とすると、基板内の膜厚バラツキ
と、エッチングレートのバラツキを低減することができる。このようにして接続領域２０
５には開口部１８２が、外部端子接続領域２０２には開口部１８３がそれぞれ形成される
。

【0088】

その後図５（Ｂ）に示すように、画素領域２０６の絶縁膜１８０及び絶縁膜１８１に
微細な開口部、つまりコンタクトホールを形成する（図５（Ｃ）参照。）。このとき、画
素領域２０６、接続領域２０５の一部、及び周辺駆動回路領域２０４、画素領域２０６を
覆うようにマスクを形成する。マスクは、画素領域２０６の開口部形成用のマスクであり
、所定な箇所に微細な開口部が設けられている。このようなマスクとしては、例えばレジ
ストマスクを用いることができる。

【0089】

そして、並行平板ＲＩＥ装置を用いて、絶縁膜１８０及び絶縁膜１８１をエッチング
する。なおエッチング時間は、配線層や第１の層間絶縁層がオーバーエッチングされる程
度とするとよい。このようにオーバーエッチングされる程度とすると、基板内の膜厚バラ
ツキと、エッチングレートのバラツキを低減することができる。

【0090】

またエッチング装置にＩＣＰ装置を用いてもよい。以上の工程で、画素領域２０６に
ソース電極又はドレイン電極層１７２ａに達する開口部１８４を形成する。本発明におい
て、ソース電極又はドレイン電極層１７２ａは、薄膜トランジスタ１７６において薄膜が
多く積層しており総膜厚が大きい場所であるゲート電極層１２６を、絶縁膜１６７及び絶
縁膜１６８を介して覆うように形成されている。よって開口部１８４を膜厚深く開口する
必要がないため、開口工程が短縮でき、制御性も向上する。また、開口部に形成される電
極層も、角度の大きい開口部を広く被覆する必要がないため、被覆性良く形成することが
でき、信頼性も向上する。

【0091】

本実施の形態では、接続領域２０５、配線領域２０３、外部端子接続領域２０２、切
り離し領域２０１、周辺駆動回路領域２０４の一部を覆い、画素領域２０６に所定の開口
部が設けられたマスクで、絶縁膜１８０及び絶縁膜１８１をエッチングする場合を説明し
たが、本発明はこれに限定されない。例えば、接続領域２０５の開口部は広面積であるた
め、エッチングする量が多い。このような広面積な開口部は、複数回エッチングしてもよ
い。また、その他の開口部と比較して、深い開口部を形成する場合、同様に複数回エッチ
ングしてもよい。そのため、配線領域２０３、外部端子接続領域２０２、切り離し領域２
０１、周辺駆動回路領域２０４の一部の絶縁膜１８０及び絶縁膜１８１のみ覆い、接続領
域２０５及び画素領域２０６には所定の開口部が設けられたマスクを用いて、絶縁膜１８
０及び絶縁膜１８１をエッチングしてもよい。このようなマスクを用いて、エッチングす
る場合、接続領域２０５における、絶縁膜１８０及び絶縁膜１８１は、深さが増すように
エッチングされ、絶縁膜１６８が露出するまでエッチングする。

【0092】

また、本実施の形態では、絶縁膜１８０及び絶縁膜１８１への開口部の形成を図５（
Ｂ）、（Ｃ）で示すように複数回に分けて行うが、一回のエッチング工程によって形成し
ても良い。この場合、ＩＣＰ装置を用いて、ＩＣＰパワー７０００Ｗ、バイアスパワー１
０００Ｗ、圧力０．８パスカル（Ｐａ）、エッチングガスとしてＣＦ₄を２４０ｓｃｃｍ
、Ｏ₂を１６０ｓｃｃｍとしてエッチングする。バイアスパワーは１０００～４０００Ｗ
が好ましい。一回のエッチング工程で開口部が形成できるので工程が簡略化する利点があ
る。

【0093】

次に、ソース電極層又はドレイン電極層１７２ａと接するように、第１の電極層１８
５（画素電極層ともいう。）を形成する。第１の電極層は陽極、または陰極として機能し
、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｗ、Ｃｒ、Ｐｔ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｉｎ、またはＭｏから選ばれた元素、Ｔｉ
Ｎ、ＴｉＳｉ_XＮ_Y、ＷＳｉ_X、ＷＮ_X、ＷＳｉ_XＮ_Y、ＮｂＮ、または前記元素を主成分とす
る合金材料もしくは化合物材料を主成分とする膜またはそれらの積層膜を総膜厚１００ｎ
ｍ～８００ｎｍの範囲で用いればよい。

【0094】

本実施の形態では、表示素子として発光素子を用い、発光素子からの光を第１の電極
層１８５側から取り出す構造のため、第１の電極層１８５が透光性を有する。第１の電極
層１８５として、透明導電膜を形成し、所望の形状にエッチングすることで第１の電極層
１８５を形成する。本発明で用いる第１の電極層１８５として、酸化珪素を含む酸化イン
ジウムスズ（酸化珪素を含むインジウム錫酸化物ともいう、以下、「ＩＴＳＯ」という。
）、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化インジウムなどを用いてもよい。この他、酸化インジウム
に２～２０ａｔｏｍｉｃ％の酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合した酸化インジウム酸化亜鉛合金
などの透明導電膜を用いることができる。第１の電極層１８５として上記透明導電膜の他
に、窒化チタン膜またはチタン膜を用いても良い。この場合、透明導電膜を成膜した後に
、窒化チタン膜またはチタン膜を、光が透過する程度の膜厚（好ましくは、５ｎｍ～３０
ｎｍ程度）で成膜する。本実施の形態では、第１の電極層１８５として、酸化インジウム
スズと酸化珪素を用いたＩＴSＯを用いる。本実施の形態では、ＩＴＳＯ膜を、インジウ
ム錫酸化物に１～１０[％]の酸化珪素（ＳｉＯ₂）を混合したターゲットを用い、Ａｒガ
ス流量を１２０ｓｃｃｍ、Ｏ₂ガス流量を５ｓｃｃｍ、圧力を０．２５Ｐａ、電力３．２
ｋＷとしてスパッタ法により膜厚１８５ｎｍで成膜する。第１の電極層１８５は、その表
面が平坦化されるように、ＣＭＰ法、ポリビニルアルコール系の多孔質体で拭浄し、研磨
しても良い。またＣＭＰ法を用いた研磨後に、第１の電極層１８５の表面に紫外線照射、
酸素プラズマ処理などを行ってもよい。

【0095】

第１の電極層１８５を形成後、加熱処理を行ってもよい。この加熱処理により、第１
の電極層１８５中に含まれる水分は放出される。よって、第１の電極層１８５は脱ガスな
どを生じないため、第１の電極層上に水分によって劣化しやすい発光材料を形成しても、
発光材料は劣化せず、信頼性の高い表示装置を作製することができる。本実施の形態では
、第１の電極層１８５にＩＴＳＯを用いているので、ベークを行ってもＩＴＯ（酸化イン
ジウム酸化スズ合金）のように結晶化せず、アモルファス状態のままである。従って、Ｉ
ＴＳＯは、ＩＴＯよりも平坦性が高く、有機化合物を含む層が薄くとも陰極とのショート
が生じにくい。

【0096】

次に、第１の電極層１８５の端部、ソース電極層又はドレイン電極層を覆う絶縁物（
絶縁層）１８６（隔壁、障壁などと呼ばれる）を形成する（図６（Ｂ）参照。）。また同
工程で外部端子接続領域２０２に絶縁物（絶縁層）１８７ａ、絶縁物（絶縁層）１８７ｂ
を形成する。

【0097】

フルカラー表示を行うためには、第１の電極層上に電界発光層を形成する際、ＲＧＢの発
光を行う電界発光層をそれぞれ作り分けなければならない。よって、他色の電界発光層を
形成する時は、その画素電極層（第１の電極層）はマスクによって覆われている。マスク
は金属材料などからなる膜状の形態を用いることができる。このとき、マスクは隔壁とな
る絶縁物１８６上に設けられ、支持されるが、たわみやよじれなどによって、画素電極層
に接する可能性があり、画素電極層に傷を付けてしまう。画素電極層に傷などにより形状
不良が生じると、発光不良や、表示不良などを引き起こし、画質の低下を招く。よって信
頼性も性能も低下してしまう。

【0098】

本実施の形態においては画素電極層である第１の電極層１８５上に絶縁物１８６と同
等の膜厚でスペーサ１９９を形成する。このスペーサ１９９により電界発光層蒸着時に用
いるマスクは支持されるので、第１の電極層に接触しなくなる。よって、マスクによる第
１の電極層への形状不良は防止され、第１の電極層は発光不良、表示不良を引き起こすこ
となく、信頼性の高い高画質な表示装置とすることができる。

【0099】

本実施の形態ではスペーサ１９９は、隔壁である絶縁物１８６と同材料、同工程で形
成されるが、別工程で形成されても良い。スペーサの形状や大きさは限定されず、画素領
域の大きさや、開口率などを考慮して設定すればよい。本実施の形態では、図６（Ｂ）で
示すような柱状で上部が半球のように丸みを帯びた形状としており、高さは１μｍ～２μ
ｍ（好ましくは１μｍ以上１．５μｍ以下）である。

【0100】

スペーサの形状の例を図３１及び図２８を用いて説明する。図２８、図３１のように
隔壁である絶縁物（絶縁層）と、スペーサとが連続的につながって形成していてもよい。
図３１（Ａ１）、（Ｂ１）、図２８（Ａ１）、（Ｂ１）は画素領域の上面図であり、図３
１（Ａ２）、（Ｂ２）、図２８（Ａ２）、（Ｂ２）は図３１（Ａ１）、（Ｂ１）、図２８
（Ａ１）、（Ｂ１）における線Ｘ１－Ｙ１、Ｘ２－Ｙ２、Ｘ３－Ｙ３、X４－Y４の断面図
である。図３１（Ａ１）及び（Ａ２）において、基板６００、下地膜６０１ａ、下地膜６
０１ｂ、ゲート絶縁層６０２、絶縁膜６０３、絶縁膜６０４、絶縁膜６０５、絶縁膜６０
６上に画素電極層である第１の電極層６０７が形成されている。第１の電極層６０７の端
部を覆うようにして隔壁である絶縁物（絶縁層）６０８が形成され、絶縁物６０８と同材
料、同工程でスペーサ６０９が形成されている。

【0101】

図３１（Ａ１）及び（Ａ２）において、スペーサ６０９は、絶縁物６０８と接するよ
うに形成され、第１の電極層上を、第１の電極層６０７を対角線上に横切るように連続し
て形成されている。このように連続的にスペーサ６０９を形成すると、マスクは移動中も
いつもスペーサ６０９に支持されるので、第１の電極層６０７に接し、第１の電極層６０
７の形状不良を引き起こすことを防止することができる。

【0102】

図３１（Ｂ１）及び（Ｂ２）において、基板６１０、下地膜６１１ａ、下地膜６１１
ｂ、ゲート絶縁層６１２、絶縁膜６１３、絶縁膜６１４、絶縁膜６１５、絶縁膜６１６上
に画素電極層である第１の電極層６１７が形成されている。第１の電極層６１７の端部を
覆うようにして隔壁である絶縁物（絶縁層）６１８が形成され、絶縁物６１８と同材料、
同工程でスペーサ６１９が形成されている。

【0103】

図３１（Ｂ１）及び（Ｂ２）において、スペーサ６１９は、絶縁物６１８と接するよ
うに形成され、第１の電極層上を、第１の電極層６１７の短辺方向に横切るように連続し
て、２個所において形成されている。このように複数個所に連続的にスペーサ６１９を形
成すると、マスクは移動中もいつもスペーサ６１９に支持されるので、第１の電極層６１
７に接し、第１の電極層６１７の形状不良を引き起こすことを防止することができる。

【0104】

図２８（Ａ１）及び（Ａ２）において、基板６２０、下地膜６２１ａ、下地膜６２１
ｂ、ゲート絶縁層６２２、絶縁膜６２３、絶縁膜６２４、絶縁膜６２５、絶縁膜６２６上
に画素電極層である第１の電極層６２７が形成されている。第１の電極層６２７の端部を
覆うようにして隔壁である絶縁物（絶縁層）６２８が形成され、絶縁物６２８と同材料、
同工程でスペーサ６２９が形成されている。

【0105】

図２８（Ａ１）及び（Ａ２）において、スペーサ６２９は、絶縁物６２８と接するよ
うに形成され、第１の電極層上を、第１の電極層６２７の長辺方向及び短辺方向に横切る
ように連続して、格子状に形成されている。このようにスペーサ６２９を格子状に連続的
に形成すると、マスクは移動中もいつもスペーサ６２９に支持されるので、第１の電極層
６２７に接し、第１の電極層６２７の形状不良を引き起こすことを防止することができる
。

【0106】

図２８（Ｂ１）及び（Ｂ２）において、基板６３０、下地膜６３１ａ、下地膜６３１
ｂ、ゲート絶縁層６３２、絶縁膜６３３、絶縁膜６３４、絶縁膜６３５、絶縁膜６３６上
に画素電極層である第１の電極層６３７が形成されている。第１の電極層６３７の端部を
覆うようにして隔壁である絶縁物（絶縁層）６３８が形成され、絶縁物６３８と同材料、
同工程でスペーサ６３９が形成されている。

【0107】

図２８（Ｂ１）及び（Ｂ２）において、スペーサ６３９は、絶縁物６３８と接するよ
うに形成され、第１の電極層６３７上を絶縁物６３８との界面に対して斜めに数度横切る
ように形成されている。本実施の形態では、第１の電極層６３７と絶縁物との界面の短軸
と、スペーサ６３９との角度を４５度とする。このようにスペーサ６３９を連続的に形成
すると、マスクは移動中もいつもスペーサ６３９に支持されるので、第１の電極層６３７
に接し、第１の電極層６３７の形状不良を引き起こすことを防止することができる。

【0108】

図２８（A２）に示すように、スペーサ６２９は、テーパーを有する形状をしている
。このようにスペーサは、図３１（Ａ２）及び図２８（Ｂ２）のように概略直方体でもよ
く、円柱、角柱、円錐、角錐、テーパー形状を有しているものなど様々な形状のものを用
いることができる。

【0109】

図３１及び図２８において、スペーサは、隔壁となる絶縁物（絶縁層）と接して形成
されているが、接さず、離れて形成されていてもよい。

【0110】

スペーサは、酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素、酸化アルミニウム、窒化アルミニ
ウム、酸窒化アルミニウムその他の無機絶縁性材料、又はアクリル酸、メタクリル酸及び
これらの誘導体、又はポリイミド(polyimide)、芳香族ポリアミド、ポリベンゾイミダゾ
ール(polybenzoimidazole)などの耐熱性高分子、又はシロキサン樹脂などの絶縁性材料で
形成することができる。本実施の形態ではスペーサ１９９にアクリルを用いる。

【0111】

本実施の形態では、絶縁物１８６にアクリルを用いる。また絶縁物１８６に絶縁膜１
８１と同材料を用い、同工程で形成すると、製造コストを削減することができる。また、
塗布成膜装置やエッチング装置などの装置の共通化によるコストダウンが図れる。

【0112】

絶縁物１８６は、酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素、酸化アルミニウム、窒化アル
ミニウム、酸窒化アルミニウムその他の無機絶縁性材料、又はアクリル酸、メタクリル酸
及びこれらの誘導体、又はポリイミド(polyimide)、芳香族ポリアミド、ポリベンゾイミ
ダゾール(polybenzimidazole)などの耐熱性高分子、又はシロキサン樹脂などの絶縁性材
料で形成することができる。アクリル、ポリイミド等の感光性、非感光性の材料を用いて
形成してもよい。絶縁物１８６は曲率半径が連続的に変化する形状が好ましく、上に形成
される電界発光層１８８、第２の電極層１８９の被覆性が向上する。

【0113】

接続領域２０５において、絶縁物１８６は、開口部１８２の側面の絶縁膜１８０及び
絶縁膜１８１の端部を覆うように形成されている。エッチングによって段差を有するよう
に加工された絶縁膜１８０及び絶縁膜１８１の端部は、その急激な段差のため、その上に
積層する第２の電極層１８９の被覆性が悪い。よって本発明のように、開口部周辺の段差
を絶縁物１８６によって覆い、段差をなだらかにすることで、積層する第２の電極層１８
９の被覆性を向上させることができる。接続領域２０５において、第２の電極層と同工程
、同材料で形成される配線層は配線層１５６と電気的に接続する。本実施の形態では、第
２の電極層１８９は配線層１５６と直接接して電気的に接続されているが、他の配線を介
して電気的に接続されてもよい。

【0114】

本発明においては隔壁として機能する絶縁物１８６上にスペーサ１９８を形成する。
このスペーサも画素電極層上に形成したスペーサ１９９同様、スペーサ１９８により、電
界発光層蒸着時に用いるマスクは支持されるので、第１の電極層に接触しなくなる。絶縁
物１８６上に形成するスペーサ１９８は、薄膜トランジスタ上をさけるようにすると、静
電破壊等の不良が起こりにくく好ましい。なお、画素電極層上に形成するスペーサ１９９
を第１のスペーサ、絶縁物１８６上に形成するスペーサ１９８を第２のスペーサと呼ぶこ
ともできる。よって、マスクは、第１のスペーサ及び第２のスペーサに支持されるので、
マスクによる第１の電極層への形状不良は防止され、第１の電極層は発光不良、表示不良
を引き起こすことなく、信頼性の高い高画質な表示装置とすることができる。

【0115】

絶縁物１８６、スペーサ１９９、スペーサ１９８は、ディップ、スプレー塗布、ドク
ターナイフ、ロールコーター、カーテンコーター、ナイフコーター、ＣＶＤ法、蒸着法等
を採用することができる。液滴吐出法により絶縁物１８６、スペーサ１９９、スペーサ１
９８を形成してもよい。液滴吐出法を用いた場合には材料液を節約することができる。ま
た、液滴吐出法のようにパターンが転写、または描写できる方法、例えば印刷法（スクリ
ーン印刷やオフセット印刷などパターンが形成される方法）なども用いることができる。

【0116】

また、絶縁物１８６、スペーサ１９９、スペーサ１９８を形成した後、その平坦性を高
めるために表面を圧力によってプレスして平坦化してもよい。プレスの方法としては、ロ
ーラー状のものを表面に走査することによって、凹凸をならすように軽減したり、平坦な
板状な物で表面を垂直にプレスしてもよい。プレスする時に、加熱工程を行っても良い。
また溶剤等によって表面を軟化、または融解させエアナイフで表面の凹凸部を除去しても
良い。また、ＣＭＰ法を用いて研磨しても良い。

【0117】

スペーサ１９８は、スペーサ１９９と同材料、同工程で形成されてもよく、本実施の
形態のように、別工程で形成されても良い。スペーサの形状や大きさは限定されず、画素
領域の大きさや、マスク材料や膜厚などを考慮して設定すればよい。本実施の形態では、
図６（Ｂ）で示すような柱状で上部が半球のように丸みを帯びた形状としており、高さは
１μｍ～３μｍ（好ましくは１．５μｍ以上２μｍ以下）である。また、スペーサ１９８
、及びスペーサ１９９を異なる材料、異なる工程で形成する場合、それぞれ形状や膜厚が
ことなるスペーサを自由に形成することができる。本実施の形態では、スペーサ１９８と
スペーサ１９９の上面の基板１００からの高さは異なるが、絶縁物１８６を形成した後、
平坦性の高い塗布膜などを用いてスペーサ１９８及びスペーサ１９９を形成すれば、同程
度な高さに揃えて形成することもできる。このような場合は、マスクのスペーサによる支
持領域が増えるので、マスクはさらに安定して設置することができる。

【0118】

絶縁層１８６とスペーサ１９８とは積層して異なる形状に形成されるため、エッチン
グの際の選択比が高い材料を用いることが好ましい。例えば、絶縁層１８６に無機材料、
スペーサ１９８に有機材料を用いると選択比が高く良好な形状に加工することができる。

【0119】

また、さらに信頼性を向上させるため、電界発光層（有機化合物を含む層）１８８の
形成前に真空加熱を行って脱気を行うことが好ましい。例えば、有機化合物材料の蒸着を
行う前に、基板に含まれるガスを除去するために減圧雰囲気や不活性雰囲気で２００～４
００℃、好ましくは２５０～３５０℃の加熱処理を行うことが望ましい。またそのまま大
気に晒さずに電界発光層１８８を真空蒸着法や、減圧下の液滴吐出法で形成することが好
ましい。この熱処理で、第１の電極層となる導電膜や絶縁層（隔壁）に含有、付着してい
る水分を放出することができる。この加熱処理は、真空を破らず、真空のチャンパー内を
基板が輸送できるのであれば、先の加熱工程と兼ねることもでき、先の加熱工程を絶縁層
（隔壁）形成後に、一度行えばよい。ここでは、層間絶縁膜と絶縁物（隔壁）とを高耐熱
性を有する物質で形成すれば信頼性向上のための加熱処理工程を十分行うことができる。

【0120】

第１の電極層１８５の上には電界発光層１８８が形成される。なお、図１では一画素
しか図示していないが、本実施の形態ではＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色に対応し
た電界電極層を作り分けている。本実施の形態では電界発光層１８８として、赤色（Ｒ）
、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の発光を示す材料を、それぞれ蒸着マスクを用いた蒸着法等に
よって選択的に形成する様子を図３２及び図２９に示す。図３２及び図２９は赤色の発光
を示す材料を形成する工程を示している。本実施の形態では、各色を別の蒸着装置及び蒸
着マスクを用いてそれぞれ形成する方法を用いるが、３色の発光材料を同チャンバーで一
つのマスクを動かしながら形成することもできる。

【0121】

図２９（Ａ）は、蒸着工程の概略図であり、図２９（Ｂ）は蒸着源７６１側から見た
素子基板及び蒸着マスクの図である。図２９（Ａ）に示すように、蒸着装置のチャンバー
７６０内に、マスクの位置を制御し、素子基板７６４への脱着を行う磁性体７６５、素子
基板７６４、マスク７６３、シャッター７６２、蒸着源７６１が設けられている。磁性体
７６５は制御装置７７２によって矢印７７０方向に移動し、素子基板７６４とマスク７６
３とのアライメントを合わせるため、カメラ７７１ａ、カメラ７７１ｂで観察する。その
他、蒸着装置には、蒸着源を加熱するヒーターや、膜厚を制御するための水晶振動子、そ
れぞれの部分において温度や位置を制御する制御装置などが設けられている。素子基板７
６４は蒸着源７６１に向かって素子側が下向きになるように設置されており、蒸着源７６
１側に向かって、素子基板７６４に近接してマスク７６３、マスク７６３と蒸着源７６１
との間に蒸着の開始終了を制御するシャッター７６２が設けられている。マスク７６３は
金属材料からできており、磁性を有するので、マスク７６３の矢印７７０方向に示す上下
の位置制御は、磁性材料からなる磁性体７６５で行う。

【0122】

図２９（Ｂ）は、蒸着源７６１側からみマスク７６３及び素子基板７６４であり、マ
スク７６３は素子基板７６４の素子側に、磁性体７６５の磁力によって密着するように設
置されている。また、各画素の配列は、赤・緑・青に対応した画素をストライプ状に配列
したストライプ配列、１ライン毎に半ピッチずらしたデルタ配列、赤・緑・青に対応した
副画素を斜めに配列するモザイク配列のいずれの配列方法を採用してもよい。ストライプ
配列は、線、図形、文字の表示などに適しているため、モニターに適用することが好まし
い。また、モザイク配列は、ストライプ配列よりも自然な画像が得られるため、テレビジ
ョン装置等に適用することが好ましい。また、デルタ配列も自然な画像表示が得られるた
め、テレビジョン装置等に適用することが好ましい。

【0123】

本実施の形態では、画素の配列としてストライプ配列を用いており、図２９（Ｂ）で
示すようにマスク７６３は、開口部７６９ａ及び開口部７６９ｂのようなスリット状の開
口部を有するスリット型を用いる。スリット型は、各色において、一度にその色に発光す
る画素を全部形成することができるため、生産性が高い。スリット型の他に、各画素一つ
一つに対応して開口部を有し、スリット型のように連続的な開口部を有さないスロット状
の開口部を有するスロット型のマスクも用いることができる。スロット型は、ストライプ
配列の画素においては、一色につき複数回（２回以上）の蒸着が必要である場合があるが
、配列が直線的でないデルタ配列などには適しており、一つの開口部が小さいためマスク
の剛性も高い。

【0124】

素子基板７６４には、赤色表示する画素となる画素電極層７６６ａ、緑色表示する画
素となる画素電極層７６６ｂ、青色表示する画素となる画素電極層７６６ｃが設けられて
いる。図２９は、赤色発光材料を形成する場合であるため、赤色表示する画素電極層に開
口部７６９ａ、開口部７６９ｂが対応するようにマスク７６３は設置されている。

【0125】

本発明では、画素電極層上及び各画素電極層端部を覆い隔壁として機能する絶縁物（
絶縁層）上に、スペーサを形成する。よって、図２９（Ｂ）に示す画素電極層及び絶縁物
（絶縁層）上にもスペーサ７６７、及びスペーサ７６８が設けられている。マスク７６３
はこれらのスペーサ７６７及びスペーサ７６８によって支持されるので、たとえマスク７
６３の剛性が弱く、磁力や引力などの関係でよじれやたわみなどが生じたとしても、マス
ク７６３が画素電極層７６６ａ、画素電極層７６６ｂ、画素電極層７６６ｃに接触するの
を防ぐことができる。よって、画素電極層への損傷が生じないので、良好な発光、表示を
行うことができる。基板が大型化、高繊細化し、マスクの開口部の大型化、遮閉部の細線
化に伴い、マスク自体の剛性の弱化が進み、マスクの正確な位置制御が困難になっても、
このスペーサによってマスクは支持され、所望な位置に設置することができる。

【0126】

図３２を用いて、素子基板とマスクとの詳細な位置関係について説明する。図３２は
、蒸着時の素子基板とマスクを蒸着源を上にして見たときの断面図である。よって図２９
（Ａ）で示す素子基板とは逆さの状態になっている。図３２において、薄膜トランジスタ
６５１ａ、薄膜トランジスタ６５１ｂ、薄膜トランジスタ６５１ｃ、薄膜トランジスタ６
５１ｄは画素電極層である第１の電極層６５２ａ、第１の電極層６５２ｂ、第１の電極層
６５２ｃ、第１の電極層６５２ｄと接続している。第１の電極層の端部はそれぞれ、隔壁
として機能する絶縁物（絶縁層）６５３ａ、絶縁物（絶縁層）６５３ｂ、絶縁物（絶縁層
）６５３ｃ、絶縁物（絶縁層）６５３ｄに覆われており、第１の電極層上には、スペーサ
６５４ａ、スペーサ６５４ｂ、スペーサ６５４ｃ、スペーサ６５４ｄが形成されている。
同様に絶縁物（絶縁層）上にはスペーサ６５７ａ、スペーサ６５７ｂ、スペーサ６５７ｃ
、スペーサ６５７ｄが形成されている。図３２において、スペーサ６５４ａ、スペーサ６
５４ｂ、スペーサ６５４ｃ、スペーサ６５４ｄ、スペーサ６５７ａ、スペーサ６５７ｂ、
スペーサ６５７ｃ、スペーサ６５７ｄは絶縁物６５３ａ、絶縁物６５３ｂ、絶縁物６５３
ｃ、絶縁物６５３ｄを形成後、同材料、同工程で形成する例を示している。

【0127】

スペーサ６５４ａ～スペーサ６５４ｄとスペーサ６５７ａとスペーサ６５７ｂは、塗
布法により平坦性の高い層を形成した後、ドライエッチングによる加工により形成してい
るため、基板からの高さは等しく、かつ柱状でマスクに接する上面が平坦である。このよ
うな高さが揃っており、かつ支持面が平坦なスペーサによって、マスクを支持すると、マ
スクの支持面が大きくなるのでさらにマスクが安定する。絶縁物６５３ａから絶縁物６５
３ｄは、その上に形成される電界発光層や第２の電極層の被覆性を向上させるため、端部
を曲率を有するなだらかな形状が好ましい。絶縁物とスペーサを別工程で形成すると、異
なる材料、異なる工程により、自由な形状にそれぞれのスペーサを形成することができる
。よって、画素のレイアウトや蒸着マスクに合ったスペーサを設けることができる。もち
ろん、画素電極層上のスペーサと絶縁物（絶縁層）を同材料、同工程で形成すれば、工程
の短縮、材料の高効率化ができる利点もある。画素電極層上のスペーサと絶縁物を同材料
同工程で形成した後、絶縁物上のスペーサを形成する際に、再び画素電極層上にも別のス
ペーサを形成することもできる。

【0128】

第１の電極層６５２ａ及び第１の電極層６５２ｄは赤色表示する画素であり、マスク
６５６の開口部と対応するように設置されている。そして、第１の電極層６５２ａ及び第
１の電極層６５２ｄ上に赤色発光材料を電界発光層として形成される。一方、第１の電極
層６５２ｂは緑色表示する画素であり、第１の電極層６５２ｃは青色表示する画素である
ためマスク６５６の遮蔽部に対応するように設置されている。マスク６５６は、第１の電
極層上及び絶縁物上に形成されたスペーサによって安定して支持されているので、よじれ
やたわみなどによって、第１の電極層に接し、第１の電極層に形状不良を引き起こす問題
がない。よって、第１の電極層は発光不良、表示不良を引き起こすことなく、信頼性の高
い高画質な表示装置を作製することができる。

【0129】

画素電極層６５２ａ上に設けられたスペーサ６５４ａは、画素電極層６５２ａ上に電
界発光層が形成される際、マスクによって遮蔽されないため、スペーサ６５４ａの表面や
周囲にわたって電界発光層が形成される場合がある。一方、絶縁物６５３ａ、絶縁物６５
３ｂ、スペーサ６５７ａ、スペーサ６５７ｂはマスク６５６によってほぼ遮蔽されている
ので、電界発光層が形成されうる場所は、マスク６５６の開口に近い周辺部のみである。
本実施の形態のように、絶縁物６５３ａ上に設けられたスペーサ６５７ａ、画素電極層６
５２ａ上に設けられたスペーサ６５４ａのように複数のスペーサを設けると、電界発光層
蒸着時に、マスク６５６に接しているスペーサ６５７ａと、マスク６５６に接さないスペ
ーサ６５４ａとが存在する。

【0130】

また、マスク６５６一枚によって、各色の発光材料を選択的に形成する場合、マスク
６５６は、第１の電極層６５２ａ、第１の電極層６５２ｄに電界発光層を形成したのち、
矢印６５５の方向へ移動し、各第１の電極層上に電界発光層を形成することができる。

【0131】

次に、電界発光層１８８の上に導電膜からなる第２の電極層１８９が設けられる。第
２の電極層１８９としては、仕事関数の小さい材料（Ａｌ、Ａｇ、Ｌｉ、Ｃａ、またはこ
れらの合金や化合物、ＭｇＡｇ、ＭｇＩｎ、ＡｌＬｉ、ＣａＦ₂、または窒化カルシウム
）を用いればよい。こうして第１の電極層１８５、電界発光層１８８及び第２の電極層１
８９からなる発光素子１９０が形成される。

【0132】

図１に示した本実施の形態の表示装置において、発光素子１９０から発した光は、第
１の電極層１８５側から、図１中の矢印の方向に透過して射出される。

【0133】

第２の電極層１８９を覆うようにしてパッシベーション膜１９１を設けることは有効
である。パッシベーション膜１９１としては、窒化珪素、酸化珪素、酸化窒化珪素（Ｓｉ
ＯＮ）、窒化酸化珪素（ＳｉＮＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化窒化アルミニウ
ム（ＡｌＯＮ）、窒素含有量が酸素含有量よりも多い窒化酸化アルミニウム（ＡｌＮＯ）
または酸化アルミニウム、ダイアモンドライクカーボン（ＤＬＣ）、窒素含有炭素膜（Ｃ
Ｎ）を含む絶縁膜からなり、該絶縁膜を単層もしくは組み合わせた積層を用いることがで
きる。また、シロキサン樹脂材料を用いてもよい。

【0134】

この際、カバレッジの良い膜をパッシベーション膜として用いることが好ましく、炭
素膜、特にＤＬＣ膜を用いることは有効である。ＤＬＣ膜は室温から１００℃以下の温度
範囲で成膜可能であるため、耐熱性の低い電界発光層１１９の上方にも容易に成膜するこ
とができる。ＤＬＣ膜は、プラズマＣＶＤ法（代表的には、ＲＦプラズマＣＶＤ法、マイ
クロ波ＣＶＤ法、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）ＣＶＤ法、熱フィラメントＣＶＤ法
など）、燃焼炎法、スパッタ法、イオンビーム蒸着法、レーザ蒸着法などで形成すること
ができる。成膜に用いる反応ガスは、水素ガスと、炭化水素系のガス（例えばＣＨ₄、Ｃ₂
Ｈ₂、Ｃ₆Ｈ₆など）とを用い、グロー放電によりイオン化し、負の自己バイアスがかかっ
たカソードにイオンを加速衝突させて成膜する。また、ＣＮ膜は反応ガスとしてＣ₂Ｈ₄ガ
スとＮ₂ガスとを用いて形成すればよい。ＤＬＣ膜は酸素に対するブロッキング効果が高
く、電界発光層１８８の酸化を抑制することが可能である。そのため、この後に続く封止
工程を行う間に電界発光層１８８が酸化するといった問題を防止できる。

【0135】

本実施の形態で作製した表示装置の画素領域の上面図を図１８に示す。図１８におい
て、画素２７０２は、ＴＦＴ５０１、ＴＦＴ５０２、容量素子５０４、第１の電極層１８
５、ゲート配線層５０６、ソース及びドレイン配線層５０５、電源線５０７から構成され
ている。図１８の表示装置は、第１の電極層１８５まで形成した図面である。

【0136】

次に第１の電極層１８５の周辺端部を覆って隔壁として機能する絶縁物１８６、スペ
ーサ１９９、スペーサ１９８を形成した表示装置を図３０に示す。図３０において、第１
の電極層上にスペーサ１９９が、絶縁物１８６上にスペーサ１９８が複数設けられている
。絶縁物１８６上に形成するスペーサ１９８は、絶縁物１８６下に薄膜トランジスタが形
成されていない領域に形成すると、静電破壊等の不良が生じにくいため好ましい。また、
絶縁物上のスペーサ１９８の代わりに、スペーサ１９８に対応する場所に凹部を設けたマ
スクを用いても良い。スペーサは、単数でも複数でもよく、複数である場合、同一の形状
である必要もない。このスペーサによって、電界発光層を形成する工程で用いられるマス
クは支持されるので、よじれやたわみによって第１の電極層に接して損傷を与えることが
ない。

【0137】

このように発光素子１９０が形成された基板１００と、封止基板１９５とをシール材
１９２によって固着し、発光素子を封止する（図１参照。）。本発明の表示装置において
は、シール材１９２と絶縁物１８６とを接しないように離して形成する。このようにシー
ル材と、絶縁物１８６とを離して形成すると、絶縁物１８６に吸湿性の高い有機材料を用
いた絶縁材料を用いても、水分が侵入しにくく、発光素子の劣化が防止でき、表示装置の
信頼性が向上する。シール材１９２としては、代表的には可視光硬化性、紫外線硬化性ま
たは熱硬化性の樹脂を用いるのが好ましい。例えば、ビスフェノールＡ型液状樹脂、ビス
フェノールＡ型固形樹脂、含ブロムエポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型樹脂、ビスフェノ
ールＡＤ型樹脂、フェノール型樹脂、クレゾール型樹脂、ノボラック型樹脂、環状脂肪族
エポキシ樹脂、エピビス型エポキシ樹脂、グリシジルエステル樹脂、グリジシルアミン系
樹脂、複素環式エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂等のエポキシ樹脂を用いることができる
。なお、シール材で囲まれた領域には充填材１９３を充填してもよく、窒素雰囲気下で封
止することによって、窒素等を封入してもよい。本実施の形態は、下方射出型のため、充
填材１９３は透光性を有する必要はないが、充填材１９３を透過して光を取り出す構造の
場合は、透光性を有する必要がある。代表的には可視光硬化、紫外線硬化または熱硬化の
エポキシ樹脂を用いればよい。以上の工程において、本実施の形態における、発光素子を
用いた表示機能を有する表示装置が完成する。また充填材は、液状の状態で滴下し、表示
装置内に充填することもできる。

【0138】

ディスペンサ方式を採用した滴下注入法を図１９を用いて説明する。図１９の滴下注
入法は、制御装置４０、撮像手段４２、ヘッド４３、充填材３３、マーカー３５、マーカ
ー４５は、バリア層３４、シール材３２、ＴＦＴ基板３０、対向基板２０からなる。シー
ル材３２で閉ループを形成し、その中にヘッド４３より充填材３３を１回若しくは複数回
滴下する。充填材材料の粘性が高い場合は、連続的に吐出され、繋がったまま被形成領域
に付着する。一方、充填材材料の粘性が低い場合には、図１９のように間欠的に吐出され
充填材が滴下される。そのとき、シール材３２と充填材３３とが反応することを防ぐため
、バリア層３４を設けてもよい。続いて、真空中で基板を貼り合わせ、その後紫外線硬化
を行って、充填材が充填された状態とする。この充填剤として、乾燥剤などの吸湿性を含
む物質を用いると、さらなる吸水効果が得られ、素子の劣化を防ぐことができる。

【0139】

ＥＬ表示パネル内には素子の水分による劣化を防ぐため、乾燥剤を設置される。本実
施の形態では、乾燥剤は、画素領域を取り囲むように封止基板に形成された凹部に設置さ
れ、薄型化を妨げない構成とする。また、ゲート配線層に対応する領域にも乾燥剤を形成
し、吸水面積を広く取っているので、吸水効果が高い。また、直接発光しないゲート配線
層上に乾燥剤を形成しているので、光取り出し効率を低下させることもない。

【0140】

なお、本実施の形態では、ガラス基板で発光素子を封止した場合を示すが、封止の処
理とは、発光素子を水分から保護するための処理であり、カバー材で機械的に封入する方
法、熱硬化性樹脂又は紫外光硬化性樹脂で封入する方法、金属酸化物や窒化物等のバリア
能力が高い薄膜により封止する方法のいずれかを用いる。カバー材としては、ガラス、セ
ラミックス、プラスチックもしくは金属を用いることができるが、カバー材側に光を放射
させる場合は透光性でなければならない。また、カバー材と上記発光素子が形成された基
板とは熱硬化性樹脂又は紫外光硬化性樹脂等のシール材を用いて貼り合わせられ、熱処理
又は紫外光照射処理によって樹脂を硬化させて密閉空間を形成する。この密閉空間の中に
酸化バリウムに代表される吸湿材を設けることも有効である。この吸湿材は、シール材の
上に接して設けても良いし、発光素子よりの光を妨げないような、隔壁の上や周辺部に設
けても良い。さらに、カバー材と発光素子の形成された基板との空間を熱硬化性樹脂若し
くは紫外光硬化性樹脂で充填することも可能である。この場合、熱硬化性樹脂若しくは紫
外光硬化性樹脂の中に酸化バリウムに代表される吸湿材を添加しておくことは有効である
。

【0141】

本実施の形態では、外部端子接続領域２０２において、端子電極層１７８に異方性導
電層１９６によってＦＰＣ１９４を接続し、外部と電気的に接続する構造とする。また表
示装置の上面図である図１（A）で示すように、本実施の形態において作製される表示装
置は信号線駆動回路を有する周辺駆動回路領域２０４のほかに、走査線駆動回路を有する
周辺駆動回路領域２０７ａ、周辺駆動回路領域２０７ｂが設けられている。

【0142】

本実施の形態では、上記のような回路で形成するが、本発明はこれに限定されず、周
辺駆動回路としてＩＣチップを前述したＣＯＧ方式やＴＡＢ方式によって実装したもので
もよい。また、ゲート線駆動回路、ソース線駆動回路は複数であっても単数であっても良
い。

【0143】

また、本発明の表示装置において、画面表示の駆動方法は特に限定されず、例えば、
点順次駆動方法や線順次駆動方法や面順次駆動方法などを用いればよい。代表的には、線
順次駆動方法とし、時分割階調駆動方法や面積階調駆動方法を適宜用いればよい。また、
表示装置のソース線に入力する映像信号は、アナログ信号であってもよいし、デジタル信
号であってもよく、適宜、映像信号に合わせて駆動回路などを設計すればよい。

【0144】

さらに、ビデオ信号がデジタルの表示装置において、画素に入力されるビデオ信号が
定電圧（ＣＶ）のものと、定電流（ＣＣ）のものとがある。ビデオ信号が定電圧のもの（
ＣＶ）には、発光素子に印加される電圧が一定のもの（ＣＶＣＶ）と、発光素子に印加さ
れる電流が一定のもの（ＣＶＣＣ）とがある。また、ビデオ信号が定電流のもの（ＣＣ）
には、発光素子に印加される電圧が一定のもの（ＣＣＣＶ）と、発光素子に印加される電
流が一定のもの（ＣＣＣＣ）とがある。

【0145】

本発明を用いると、信頼性の高い表示装置を簡略化した工程で作製することができる
。よって、高精細、高画質な表示装置を低いコストで歩留まり良く製造することができる
。

【0146】

（実施の形態２）
本発明の実施の形態を、図７乃至図９を用いて説明する。本実施の形態は、実施の形
態１で作製した表示装置において、第２の層間絶縁層を形成しない例を示す。よって、同
一部分又は同様な機能を有する部分の繰り返しの説明は省略する。

【0147】

実施の形態１で示したように、基板１００上に薄膜トランジスタ１７３、薄膜トラン
ジスタ１７４、薄膜トランジスタ１７５、薄膜トランジスタ１７６、導電層１７７を形成
し、絶縁膜１６８、絶縁膜１６８を形成する。各薄膜トランジスタには半導体層のソース
領域又はドレイン領域に接続するソース電極層又はドレイン電極層が形成されている。画
素領域２０６に設けられた薄膜トランジスタ１７６におけるソース電極層又はドレイン電
極層１７２ｂに接して第１の電極層３９５を形成する（図７（Ａ）参照。）。

【0148】

第１の電極層３９５は画素電極として機能し、実施の形態１における第１の電極層１
８５と同様な材料と工程で形成すればよい。本実施の形態でも実施の形態１と同様に第１
の電極層中を光を通過させて取り出すために、透明導電膜であるＩＴＳＯを第１の電極層
３９５に用いて所望の形状に加工し形成する。

【0149】

第１の電極層３９５の端部及び薄膜トランジスタを覆うように絶縁物１８６及び画素
電極層上にスペーサ１９９を形成する。絶縁物１８６を形成後、絶縁物１８６上にスペー
サ１９８を形成する（図７（Ｂ）参照。）。絶縁物１８６、スペーサ１９９には本実施の
形態ではアクリルを用いる。本実施の形態では、スペーサ１９８を柱状にし、より上面の
平坦性が高い形状としている。そのスペーサ１９８及びスペーサ１９９によって、電界発
光層形成時のマスクを支持するので、マスクによって画素電極層の損傷が生じることはな
い。よって、高画質及び高信頼性の表示装置を作製することができる。また、本実施の形
態のように、スペーサ１９８によって、凸部が形成し、この凸部で封止基板１９５を支え
る構造とすると、素子基板と封止基板との間隔が均一になるように制御することができる
。間隔が均一であると、発光素子から放出された光が干渉するなどの表示不良を生じるこ
となく、良好で高画質な表示を行うことができる。

【0150】

第１の電極層上に電界発光層１８８を形成し、第２の電極層１８９を積層することに
よって発光素子１９０を形成する。第２の電極層１８９は接続領域２０５において配線層
１５６と電気的に接続し、外部端子接続領域２０２において端子電極層１７８は、異方性
導電層１９６を介してＦＰＣ１９４と接着される。第２の電極層１８９を覆うようにパッ
シベーション膜１９１を形成する。基板１００はシール材１９２によって封止基板１９５
と張り合わされ、表示装置内には充填材１９３が充填されている（図８参照。）。本発明
の表示装置においては、シール材１９２と絶縁物１８６とを接しないように離して形成す
る。このようにシール材と、絶縁物１８６とを離して形成すると、絶縁物１８６に吸湿性
の高い有機材料を用いた絶縁材料を用いても、水分が侵入しにくく、発光素子の劣化が防
止でき、表示装置の信頼性が向上する。

【0151】

また図９における表示装置は、第１の電極層３９５を、薄膜トランジスタ１７６と接
続するソース電極層又はドレイン電極層１７２ｂの形成前に、絶縁膜１６８上に選択的に
形成することもできる。この場合、本実施の形態とはソース電極層又はドレイン電極層１
７２ｂと、第１の電極層３９５の接続構造が、第１の電極層３９５の上にソース電極層又
はドレイン電極層１７２ｂが積層する構造となる。第１の電極層３９５をソース電極層又
はドレイン電極層１７２ｂより先に形成すると、平坦な形成領域に形成できるので、被覆
性がよく、ＣＭＰなどの研磨処理も十分に行えるので平坦性よく形成できる利点がある。

【0152】

本発明を用いると、信頼性の高い表示装置を簡略化した工程で作製することができる
。よって、高精細、高画質な表示装置を低いコストで歩留まり良く製造することができる
。

【0153】

（実施の形態３）
本発明の実施の形態を、図１０を用いて説明する。本実施の形態は、実施の形態１で
作製した表示装置において、薄膜トランジスタのゲート電極層の構造が異なる例を示す。
よって、同一部分又は同様な機能を有する部分の繰り返しの説明は省略する。

【0154】

図１０（Ａ）乃至（C）は、作製工程にある表示装置であり、実施の形態１で示した
図４（Ｂ）の表示装置と対応している。

【0155】

図１０（Ａ）において、周辺駆動回路領域２１４に薄膜トランジスタ２７３及び薄膜
トランジスタ２７４が、接続領域に導電層２７７が、画素領域２１６に薄膜トランジスタ
２７５及び薄膜トランジスタ２７６が設けられている。図１０（Ａ）における薄膜トラン
ジスタのゲート電極層は２層の導電膜の積層で構成され、上層のゲート電極層が下層のゲ
ート電極層より幅が細く加工されている。下層のゲート電極層はテーパー形状を有してい
るが、上層のゲート電極層はテーパー形状を有していない。このように、ゲート電極層は
テーパー形状を有していても良いし、側面の角度が垂直に近い形状、いわゆるテーパー形
状を有さない形状でもよい。

【0156】

図１０（Ｂ）において、周辺駆動回路領域２１４に薄膜トランジスタ３７３及び薄膜
トランジスタ３７４が、接続領域に導電層３７７が、画素領域２１６に薄膜トランジスタ
３７５及び薄膜トランジスタ３７６が設けられている。図１０（Ｂ）における薄膜トラン
ジスタのゲート電極層も２層の導電膜の積層で構成されているが、上層のゲート電極層と
下層のゲート電極層は連続的なテーパー形状を有している。

【0157】

図１０（Ｃ）において、周辺駆動回路領域２１４に薄膜トランジスタ４７３及び薄膜
トランジスタ４７４が、接続領域に導電層４７７が、画素領域２１６に薄膜トランジスタ
４７５及び薄膜トランジスタ４７６が設けられている。図１０（Ｃ）における薄膜トラン
ジスタのゲート電極層は、単層構造でありテーパー形状を有している。このようにゲート
電極層は単層構造でもよい。

【0158】

以上のように、ゲート電極層はその構成と形状によって様々な構造をとりうる。よっ
て作製される表示装置も様々な構造を示す。半導体層中の不純物領域は、ゲート電極層を
マスクとして自己整合的に形成される場合、ゲート電極層の構造によってその不純物領域
の構造や濃度分布が変化する。以上のことも考慮して設計を行うと所望の機能を有する薄
膜トランジスタを作製することができる。

【0159】

本実施の形態は、実施の形態１及び２とそれぞれと組み合わせて用いることが可能で
ある。

【0160】

（実施の形態４）
本発明を適用して発光素子を有する表示装置を形成することができるが、該発光素子
から発せられる光は、下面放射、上面放射、両面放射のいずれかを行う。本実施の形態で
は、両方射出型、上方射出型の例を、図１１及び図１２を用いて説明する。

【0161】

図１２に示す表示装置は、素子基板１３００、薄膜トランジスタ１３５５、薄膜トラ
ンジスタ１３６５、薄膜トランジスタ１３７５、第１の電極層１３１７、電界発光層１３
１９、第２の電極層１３２０、透明導電膜１３２１、充填材１３２２、シール材１３２５
、ゲート絶縁層１３１０、絶縁膜１３１１、絶縁膜１３１２、絶縁膜１３１３、絶縁膜１
３０９、絶縁物（絶縁層）１３１４、封止基板１３２３、配線層１３８０、端子電極層１
３８１、異方性導電層１３８２、ＦＰＣ１３８３、スペーサ１３３０、スペーサ１３９９
ａ、スペーサ１３９９ｂによって構成されている。図１２に示すように、絶縁物上のスペ
ーサ１３９９ａとスペーサ１３９９ｂは異なる形状のものが複数形成されていてもよい。
表示装置は、切り離し領域２２１、外部端子接続領域２２２、配線領域２２３、周辺駆動
回路領域２２４、画素領域２２６を有している。充填材１３２２は、図１９の滴下法のよ
うに、液状の組成物にして、滴下法によって形成することができる。滴下法によって充填
材が形成された素子基板１３００と封止基板１３２３を張り合わして発光表示装置を封止
する。

【0162】

図１２の表示装置は、両方射出型であり、矢印の方向に素子基板１３００側からも、
封止基板１３２３側からも光を射出する構造である。なお本実施の形態では、透明導電膜
を成膜し、所望の形状にエッチングすることで第１の電極層１３１７を形成する。第１の
電極層１３１７として透明導電膜を用いることができる。第１の電極層１３１７として上
記透明導電膜の他に、窒化チタン膜またはチタン膜を用いても良い。この場合、透明導電
膜を成膜した後に、窒化チタン膜またはチタン膜を、光が透過する程度の膜厚（好ましく
は、５ｎｍ～３０ｎｍ程度）で成膜する。本実施の形態では、第１の電極層１３１７とし
てＩＴSＯを用いている。

【0163】

次に、電界発光層１３１９の上には導電膜からなる第２の電極層１３２０が設けられ
る。第２の電極層１３２０としては、仕事関数の小さい材料（Ａｌ、Ａｇ、Ｌｉ、Ｃａ、
またはこれらの合金や化合物、ＭｇＡｇ、ＭｇＩｎ、ＡｌＬｉ、ＣａＦ₂、または窒化カ
ルシウム）を用いればよい。図６の表示装置では、発光が透過するように、第２の電極層
１３２０として膜厚を薄くした金属薄膜（ＭｇＡｇ：膜厚１０ｎｍ）と、透明導電膜１３
２１として、膜厚１００ｎｍのＩＴＳＯとの積層を用いる。透明導電膜１３２１として上
述の第１の電極層１３１７と同様なものを用いることができる。

【0164】

図１１の表示装置は、片方射出型であり、矢印の方向に上方射出する構造である。図
１１に示す表示装置は、素子基板１６００、薄膜トランジスタ１６５５、薄膜トランジス
タ１６６５、薄膜トランジスタ１６７５、反射性を有する金属層１６２４、第１の電極層
１６１７、電界発光層１６１９、第２の電極層１６２０、透明導電膜１６２１、充填材１
６２２、シール材１６２５、ゲート絶縁層１６１０、絶縁膜１６１１、絶縁膜１６１２、
絶縁膜１６１３、絶縁膜１６０９、絶縁物（絶縁層）１６１４、封止基板１６２３、配線
層１６８０、端子電極層１６８１、異方性導電層１６８２、ＦＰＣ１６８３、スペーサ１
６３０、スペーサ１６９９によって構成されている。図１１における表示装置において、
端子電極層１６８１に積層していた絶縁層はエッチングによって除去されている。このよ
うに端子電極層の周囲に透湿性を有する絶縁層を設けない構造であると信頼性がより向上
する。また、表示装置は、切り離し領域２３１、外部端子接続領域２３２、配線領域２３
３、周辺駆動回路領域２３４、画素領域２３６を有している。この場合、前述の図１２で
示した両方射出型の表示装置において、第１の電極層１３１７の下に、反射性を有する金
属層１６２４を形成する。反射性を有する金属層１６２４の上に陽極として機能する透明
導電膜である第１の電極層１６１７を形成する。金属層１６２４としては、反射性を有す
ればよいので、Ｔａ、Ｗ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｃｕなどを用いればよい。好ましくは、可
視光の領域で反射性が高い物質を用いることがよく、本実施の形態では、ＴｉＮ膜を用い
る。

【0165】

電界発光層１６１９の上には導電膜からなる第２の電極層１６２０が設けられる。第
２の電極層１６２０としては、陰極として機能させるので仕事関数の小さい材料（Ａｌ、
Ａｇ、Ｌｉ、Ｃａ、またはこれらの合金や化合物、ＭｇＡｇ、ＭｇＩｎ、ＡｌＬｉ、Ｃａ
Ｆ₂、または窒化カルシウム）を用いればよい。本実施の形態では、発光が透過するよう
に、第２の電極層１６２０として膜厚を薄くした金属薄膜（ＭｇＡｇ：膜厚１０ｎｍ）と
、透明導電膜１６２１として、膜厚１１０ｎｍのＩＴＳＯとの積層を用いる。

【0166】

本実施の形態において適用できる発光素子の形態を図１３に示す。発光素子は、電界
発光層８６０を第１の電極層８７０と第２の電極層８５０で挟んだ構成になっている。第
１の電極層及び第２の電極層は仕事関数を考慮して材料を選択する必要があり、そして第
１の電極層及び第２の電極層は、画素構成によりいずれも陽極、又は陰極となりうる。本
実施の形態では、駆動用ＴＦＴの極性がｐチャネル型である場合、第１の電極層を陽極、
第２の電極層を陰極とするとよい。また、駆動用ＴＦＴの極性がＮチャネル型であるため
、第１の電極層を陰極、第２の電極層を陽極とすると好ましい。

【0167】

図１３（Ａ）及び（Ｂ）は、第１の電極層８７０が陽極であり、第２の電極層８５０
が陰極である場合であり、電界発光層８６０は、第１の電極層８７０側から、ＨＩＬ（ホ
ール注入層）とＨＴＬ（ホール輸送層）との積層からなるバッファ層８０４、ＥＭＬ（発
光層）８０３、ＥＴＬ（電子輸送層）とＥＩＬ（電子注入層）との積層からなるバッファ
層８０２、第２の電極層８５０の順に積層するのが好ましい。図１３（Ａ）は第１の電極
層８７０から光を放射する構成であり、第１の電極層８７０は透光性を有する酸化物導電
性材料からなる電極層８０５で構成し、第２の電極層は電界発光層８６０側から、ＬｉＦ
やＭｇＡｇなどアルカリ金属又はアルカリ土類金属を含む電極層８０１とアルミニウムな
どの金属材料で形成する電極層８００より構成されている。図１３（Ｂ）は第２の電極層
８５０から光を放射する構成であり、第１の電極層は、アルミニウム、チタンなどの金属
、又は該金属と化学量論的組成比以下の濃度で窒素を含む金属材料で形成する電極層８０
７と、酸化珪素を１～１５原子％の濃度で含む酸化物導電性材料で形成する第２の電極層
８０６より構成されている。第２の電極層は、第２の電極層は電界発光層８６０側から、
ＬｉＦやＭｇＡｇなどアルカリ金属又はアルカリ土類金属を含む電極層８０１とアルミニ
ウムなどの金属材料で形成する電極層８００より構成されているがいずれの層も１００ｎ
ｍ以下の厚さとして光を透過可能な状態としておくことで、第２の電極層８５０から光を
放射することが可能となる。

【0168】

図１３（Ｃ）及び（Ｄ）は、第１の電極層８７０が陰極であり、第２の電極層８５０
が陽極である場合であり、電界発光層８６０は、陰極側からＥＩＬ（電子注入層）とＥＴ
Ｌ（電子輸送層）との積層からなるバッファ層８０２、ＥＭＬ（発光層）８０３、ＨＴＬ
（ホール輸送層）とＨＩＬ（ホール注入層）との積層からなるバッファ層８０４、陽極で
ある第２の電極層８５０の順に積層するのが好ましい。図１３（Ｃ）は第１の電極層８７
０から光を放射する構成であり、第１の電極層８７０は電界発光層８６０側から、ＬｉＦ
やＭｇＡｇなどアルカリ金属又はアルカリ土類金属を含む電極層８０１とアルミニウムな
どの金属材料で形成する電極層８００より構成されているがいずれの層も１００ｎｍ以下
の厚さとして光を透過可能な状態としておくことで、第１の電極層８７０から光を放射す
ることが可能となる。第２の電極層は、電界発光層８６０側から、酸化珪素を１～１５原
子％の濃度で含む酸化物導電性材料で形成する第２の電極層８０６、アルミニウム、チタ
ンなどの金属、又は該金属と化学量論的組成比以下の濃度で窒素を含む金属材料で形成す
る電極層８０７より構成されている。図１３（Ｄ）は第２の電極層８５０から光を放射す
る構成であり、第１の電極層８７０は電界発光層８６０側から、ＬｉＦやＭｇＡｇなどア
ルカリ金属又はアルカリ土類金属を含む電極層８０１とアルミニウムなどの金属材料で形
成する電極層８００より構成されており、膜厚は電界発光層８６０で発光した光を反射可
能な程度に厚く形成している。第２の電極層８５０は、透光性を有する酸化物導電性材料
からなる電極層８０５で構成されている。なお電界発光層は、積層構造以外に単層構造、
又は混合構造をとることができる。

【0169】

また、電界発光層として、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の発光を示す材料を
、それぞれ蒸着マスクを用いた蒸着法等によって選択的に形成する。赤色（Ｒ）、緑色（
Ｇ）、青色（Ｂ）の発光を示す材料はカラーフィルタ同様、液滴吐出法により形成するこ
ともでき（低分子または高分子材料など）、この場合マスクを用いずとも、ＲＧＢの塗り
分けを行うことができるため好ましい。

【0170】

また上面放射型の場合で、第２の電極層に透光性を有するＩＴＯやＩＴＳＯを用いる
場合、ベンゾオキサゾール誘導体（ＢｚＯｓ）にＬｉを添加したＢｚＯｓ－Ｌｉなどを用
いることができる。また例えばＥＭＬは、Ｒ、Ｇ、Ｂのそれぞれの発光色に対応したドー
パント（Ｒの場合ＤＣＭ等、Ｇの場合ＤＭＱＤ等）をドープしたＡｌｑ₃を用いればよい
。

【0171】

なお、電界発光層は上記材料に限定されない。例えば、ＣｕＰｃやＰＥＤＯＴの代わ
りに酸化モリブデン（ＭｏＯｘ：ｘ＝２～３）等の酸化物とα－ＮＰＤやルブレンを共蒸
着して形成し、ホール注入性を向上させることもできる。また電界発光層の材料は、有機
材料（低分子又は高分子を含む）、又は有機材料と無機材料の複合材料として用いること
ができる。以下発光素子を形成する材料について詳細に述べる。

【0172】

電荷注入輸送物質のうち、特に電子輸送性の高い物質としては、例えばトリス（８－
キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ₃）、トリス（５－メチル－８－キノリノラ
ト）アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ₃）、ビス（１０－ヒドロキシベンゾ［h］－キノリナ
ト）ベリリウム（略称：ＢｅＢｑ₂）、ビス（２－メチル－８－キノリノラト）－４－フ
ェニルフェノラト－アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）など、キノリン骨格またはベンゾキ
ノリン骨格を有する金属錯体等が挙げられる。また正孔輸送性の高い物質としては、例え
ば４，４'－ビス［Ｎ－（１－ナフチル）－Ｎ－フェニル－アミノ］－ビフェニル（略称
：α－ＮＰＤ）や４，４'－ビス［Ｎ－（３－メチルフェニル）－Ｎ－フェニル－アミノ
］－ビフェニル（略称：ＴＰＤ）や４，４'，４''－トリス（Ｎ，Ｎ－ジフェニル－アミ
ノ）－トリフェニルアミン（略称：ＴＤＡＴＡ）、４，４'，４''－トリス［Ｎ－（３－
メチルフェニル）－Ｎ－フェニル－アミノ］－トリフェニルアミン（略称：ＭＴＤＡＴＡ
）などの芳香族アミン系（即ち、ベンゼン環－窒素の結合を有する）の化合物が挙げられ
る。

【0173】

また、電荷注入輸送物質のうち、特に電子注入性の高い物質としては、フッ化リチウ
ム（ＬｉＦ）、フッ化セシウム（ＣｓＦ）、フッ化カルシウム（ＣａＦ₂）等のようなア
ルカリ金属又はアルカリ土類金属の化合物が挙げられる。また、この他、Ａｌｑ₃のよう
な電子輸送性の高い物質とマグネシウム（Ｍｇ）のようなアルカリ土類金属との混合物で
あってもよい。

【0174】

電荷注入輸送物質のうち、正孔注入性の高い物質としては、例えば、モリブデン酸化
物（ＭｏＯｘ）やバナジウム酸化物（ＶＯｘ）、ルテニウム酸化物（ＲｕＯｘ）、タング
ステン酸化物（ＷＯｘ）、マンガン酸化物（ＭｎＯｘ）等の金属酸化物が挙げられる。ま
た、この他、フタロシアニン（略称：Ｈ₂Ｐｃ）や銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）等のフ
タロシアニン系の化合物が挙げられる。

【0175】

発光層は、発光波長帯の異なる発光層を画素毎に形成して、カラー表示を行う構成と
しても良い。典型的には、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色に対応した発光層を形成
する。この場合にも、画素の光放射側にその発光波長帯の光を透過するフィルターを設け
た構成とすることで、色純度の向上や、画素部の鏡面化（映り込み）の防止を図ることが
できる。フィルターを設けることで、従来必要であるとされていた円偏光版などを省略す
ることが可能となり、発光層から放射される光の損失を無くすことができる。さらに、斜
方から画素部（表示画面）を見た場合に起こる色調の変化を低減することができる。

【0176】

発光材料には様々な材料がある。低分子有機発光材料では、４－ジシアノメチレン－
２－メチル－６－［２－(１,１,７,７－テトラメチル－９－ジュロリジル)エテニル］－
４Ｈ－ピラン（略称：ＤＣＪＴ）、４－ジシアノメチレン－２－ｔ－ブチル－６－［２－
(１,１,７,７－テトラメチルジュロリジン－９-イル)エテニル］－４Ｈ－ピラン（略称：
ＤＣＪＴＢ）、ペリフランテン、２,５－ジシアノ－１,４－ビス［２－(１０－メトキシ
－１,１,７,７－テトラメチルジュロリジン－９－イル)エテニル］ベンゼン、Ｎ,Ｎ’－
ジメチルキナクリドン（略称：ＤＭＱｄ）、クマリン６、クマリン５４５Ｔ、トリス(８
－キノリノラト)アルミニウム（略称：Ａｌｑ₃）、９,９’－ビアントリル、９,１０－ジ
フェニルアントラセン（略称：ＤＰＡ）や９,１０－ビス(２－ナフチル)アントラセン（
略称：ＤＮＡ）等を用いることができる。また、この他の物質でもよい。

【0177】

一方、高分子系有機発光材料は低分子系に比べて物理的強度が高く、素子の耐久性が
高い。また塗布により成膜することが可能であるので、素子の作製が比較的容易である。
高分子系有機発光材料を用いた発光素子の構造は、低分子系有機発光材料を用いたときと
基本的には同じであり、順に陰極、有機発光層、陽極となる。しかし、高分子系有機発光
材料を用いた発光層を形成する際には、低分子系有機発光材料を用いたときのような積層
構造を形成させることは難しく、多くの場合２層構造となる。具体的には、順に陰極、発
光層、正孔輸送層、陽極という構造である。

【0178】

発光色は、発光層を形成する材料で決まるため、これらを選択することで所望の発光
を示す発光素子を形成することができる。発光層の形成に用いることができる高分子系の
電界発光材料は、ポリパラフェニレンビニレン系、ポリパラフェニレン系、ポリチオフェ
ン系、ポリフルオレン系が挙げられる。

【0179】

ポリパラフェニレンビニレン系には、ポリ（パラフェニレンビニレン） [ＰＰＶ] の
誘導体、ポリ（２，５－ジアルコキシ－１，４－フェニレンビニレン） [ＲＯ－ＰＰＶ]
、ポリ（２－（２'－エチル－ヘキソキシ）－５－メトキシ－１，４－フェニレンビニレ
ン）[ＭＥＨ－ＰＰＶ]、ポリ（２－（ジアルコキシフェニル）－１,４－フェニレンビニ
レン）[ＲＯＰｈ－ＰＰＶ]等が挙げられる。ポリパラフェニレン系には、ポリパラフェニ
レン［ＰＰＰ］の誘導体、ポリ（２，５－ジアルコキシ－１，４－フェニレン）[ＲＯ－
ＰＰＰ]、ポリ（２，５－ジヘキソキシ－１，４－フェニレン）等が挙げられる。ポリチ
オフェン系には、ポリチオフェン［ＰＴ］の誘導体、ポリ（３－アルキルチオフェン）［
ＰＡＴ］、ポリ（３－ヘキシルチオフェン）［ＰＨＴ］、ポリ（３－シクロヘキシルチオ
フェン）［ＰＣＨＴ］、ポリ（３－シクロヘキシル－４－メチルチオフェン）［ＰＣＨＭ
Ｔ］、ポリ（３，４－ジシクロヘキシルチオフェン）［ＰＤＣＨＴ］、ポリ［３－（４－
オクチルフェニル）－チオフェン］［ＰＯＰＴ］、ポリ［３－（４－オクチルフェニル）
－２，２ビチオフェン］［ＰＴＯＰＴ］等が挙げられる。ポリフルオレン系には、ポリフ
ルオレン［ＰＦ］の誘導体、ポリ（９，９－ジアルキルフルオレン）［ＰＤＡＦ］、ポリ
（９，９－ジオクチルフルオレン）［ＰＤＯＦ］等が挙げられる。

【0180】

なお、正孔輸送性の高分子系有機発光材料を、陽極と発光性の高分子系有機発光材料
の間に挟んで形成すると、陽極からの正孔注入性を向上させることができる。一般にアク
セプター材料と共に水に溶解させたものをスピンコート法などで塗布する。また、有機溶
媒には不溶であるため、上述した発光性の有機発光材料との積層が可能である。正孔輸送
性の高分子系有機発光材料としては、ＰＥＤＯＴとアクセプター材料としてのショウノウ
スルホン酸（ＣＳＡ）の混合物、ポリアニリン［ＰＡＮＩ］とアクセプター材料としての
ポリスチレンスルホン酸［ＰＳＳ］の混合物等が挙げられる。

【0181】

また、発光層は単色又は白色の発光を呈する構成とすることができる。白色発光材料
を用いる場合には、画素の光放射側に特定の波長の光を透過するフィルター（着色層）を
設けた構成としてカラー表示を可能にすることができる。

【0182】

白色に発光する発光層を形成するには、例えば、Ａｌｑ₃、部分的に赤色発光色素で
あるナイルレッドをドープしたＡｌｑ₃、Ａｌｑ₃、ｐ－ＥｔＴＡＺ、ＴＰＤ（芳香族ジア
ミン）を蒸着法により順次積層することで白色を得ることができる。また、スピンコート
を用いた塗布法によりＥＬを形成する場合には、塗布した後、真空加熱で焼成することが
好ましい。例えば、正孔注入層として作用するポリ（エチレンジオキシチオフェン）／ポ
リ（スチレンスルホン酸）水溶液（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）を全面に塗布、焼成し、その後
、発光層として作用する発光中心色素（１，１，４，４－テトラフェニル－１，３－ブタ
ジエン（ＴＰＢ）、４－ジシアノメチレン－２－メチル－６－（ｐ－ジメチルアミノ－ス
チリル）－４Ｈ－ピラン（ＤＣＭ１）、ナイルレッド、クマリン６など）ドープしたポリ
ビニルカルバゾール（ＰＶＫ）溶液を全面に塗布、焼成すればよい。

【0183】

発光層は単層で形成することもでき、ホール輸送性のポリビニルカルバゾール（ＰＶ
Ｋ）に電子輸送性の１，３，４－オキサジアゾール誘導体（ＰＢＤ）を分散させてもよい
。また、３０wt%のＰＢＤを電子輸送剤として分散し、４種類の色素（ＴＰＢ、クマリン
６、ＤＣＭ１、ナイルレッド）を適当量分散することで白色発光が得られる。ここで示し
た白色発光が得られる発光素子の他にも、発光層の材料を適宜選択することによって、赤
色発光、緑色発光、または青色発光が得られる発光素子を作製することができる。

【0184】

さらに、発光層は、一重項励起発光材料の他、金属錯体などを含む三重項励起材料を
用いても良い。例えば、赤色の発光性の画素、緑色の発光性の画素及び青色の発光性の画
素のうち、輝度半減時間が比較的短い赤色の発光性の画素を三重項励起発光材料で形成し
、他を一重項励起発光材料で形成する。三重項励起発光材料は発光効率が良いので、同じ
輝度を得るのに消費電力が少なくて済むという特徴がある。すなわち、赤色画素に適用し
た場合、発光素子に流す電流量が少なくて済むので、信頼性を向上させることができる。
低消費電力化として、赤色の発光性の画素と緑色の発光性の画素とを三重項励起発光材料
で形成し、青色の発光性の画素を一重項励起発光材料で形成しても良い。人間の視感度が
高い緑色の発光素子も三重項励起発光材料で形成することで、より低消費電力化を図るこ
とができる。

【0185】

三重項励起発光材料の一例としては、金属錯体をドーパントとして用いたものがあり
、第三遷移系列元素である白金を中心金属とする金属錯体、イリジウムを中心金属とする
金属錯体などが知られている。三重項励起発光材料としては、これらの化合物に限られる
ことはなく、上記構造を有し、且つ中心金属に周期表の８～１０属に属する元素を有する
化合物を用いることも可能である。

【0186】

以上に掲げる発光層を形成する物質は一例であり、正孔注入輸送層、正孔輸送層、電
子注入輸送層、電子輸送層、発光層、電子ブロック層、正孔ブロック層などの機能性の各
層を適宜積層することで発光素子を形成することができる。また、これらの各層を合わせ
た混合層又は混合接合を形成しても良い。発光層の層構造は変化しうるものであり、特定
の電子注入領域や発光領域を備えていない代わりに、もっぱらこの目的用の電極層を備え
たり、発光性の材料を分散させて備えたりする変形は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲に
おいて許容されうるものである。

【0187】

上記のような材料で形成した発光素子は、順方向にバイアスすることで発光する。発
光素子を用いて形成する表示装置の画素は、単純マトリクス方式、若しくはアクティブマ
トリクス方式で駆動することができる。いずれにしても、個々の画素は、ある特定のタイ
ミングで順方向バイアスを印加して発光させることとなるが、ある一定期間は非発光状態
となっている。この非発光時間に逆方向のバイアスを印加することで発光素子の信頼性を
向上させることができる。発光素子では、一定駆動条件下で発光強度が低下する劣化や、
画素内で非発光領域が拡大して見かけ上輝度が低下する劣化モードがあるが、順方向及び
逆方向にバイアスを印加する交流的な駆動を行うことで、劣化の進行を遅くすることがで
き、発光装置の信頼性を向上させることができる。また、デジタル駆動、アナログ駆動ど
ちらでも適用可能である。

【0188】

よって、封止基板にカラーフィルタ（着色層）を形成してもよい。カラーフィルタ（
着色層）は、蒸着法や液滴吐出法によって形成することができ、カラーフィルタ（着色層
）を用いると、高精細な表示を行うこともできる。カラーフィルタ（着色層）により、各
ＲＧＢの発光スペクトルにおいてブロードなピークを鋭いピークとなるように補正できる
からである。

【0189】

以上、各ＲＧＢの発光を示す材料を形成する場合を説明したが、単色の発光を示す材
料を形成し、カラーフィルタや色変換層を組み合わせることによりフルカラー表示を行う
ことができる。カラーフィルタ（着色層）や色変換層は、例えば第２の基板（封止基板）
に形成し、基板へ張り合わせればよい。

【0190】

もちろん単色発光の表示を行ってもよい。例えば、単色発光を用いてエリアカラータ
イプの表示装置を形成してもよい。エリアカラータイプは、パッシブマトリクス型の表示
部が適しており、主に文字や記号を表示することができる。

【0191】

上記構成において、陰極としては、仕事関数が小さい材料を用いることが可能で、例
えば、Ｃａ、Ａｌ、ＣａＦ、ＭｇＡｇ、ＡｌＬｉ等が望ましい。電界発光層は、単層型、
積層型、また層の界面がない混合型のいずれでもよい。またシングレット材料、トリプレ
ット材料、又はそれらを組み合わせた材料や、有機化合物又は無機化合物を含む電荷注入
輸送物質及び発光材料で形成し、その分子数から低分子系有機化合物、中分子系有機化合
物（昇華性を有さず、且つ分子数が２０以下、又は連鎖する分子の長さが１０μm以下の
有機化合物を指していう）、高分子系有機化合物から選ばれた一種又は複数種の層を含み
、電子注入輸送性又は正孔注入輸送性の無機化合物と組み合わせてもよい。第１の電極層
は光を透過する透明導電膜を用いて形成し、例えばＩＴＯ、ＩＴＳＯの他、酸化インジウ
ムに２～２０ａｔｏｍｉｃ％の酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合した透明導電膜を用いる。なお
、第１の電極層を形成する前に、酸素雰囲気中でのプラズマ処理や真空雰囲気下での加熱
処理を行うとよい。隔壁（土手ともいう）は、珪素を含む材料、有機材料及び化合物材料
を用いて形成する。また、多孔質膜を用いても良い。但し、アクリル、ポリイミド等の感
光性、非感光性の材料を用いて形成すると、その側面は曲率半径が連続的に変化する形状
となり、上層の薄膜が段切れせずに形成されるため好ましい。本実施の形態は、上記の実
施の形態と自由に組み合わせることが可能である。

【0192】

本発明を用いると、信頼性の高い表示装置を簡略化した工程で作製することができる
。よって、高精細、高画質な表示装置を低いコストで歩留まり良く製造することができる
。

【0193】

本実施の形態は、実施の形態１乃至３とそれぞれと組み合わせて用いることが可能で
ある。

【0194】

（実施の形態５）
走査線側入力端子部と信号線側入力端子部とに保護ダイオードを設けた一態様につい
て図１５を参照して説明する。図１５において画素２７０２にはＴＦＴ５０１、ＴＦＴ５
０２、容量素子５０４、画素電極層５０３が設けられている。このＴＦＴは実施の形態１
と同様な構成を有している。画素電極層５０３上には、スペーサ５１０ａ及びスペーサ５
１０ｂが、画素電極層５０３の周辺部を覆う絶縁物（図示せず）上にスペーサ５１１ａ及
びスペーサ５１１ｂが設けられている。このスペーサは、画素電極層５０３上に電界発光
層を形成する際用いる蒸着マスクを支持するので、このスペーサによって、マスクが、画
素電極層５０３に接触し、損傷を与えることを防ぐことができる。

【0195】

信号線側入力端子部には、保護ダイオード５６１と保護ダイオード５６２が設けられ
ている。この保護ダイオードは、ＴＦＴ５０１若しくはＴＦＴ５０２と同様な工程で作製
され、ゲートとドレイン若しくはソースの一方とを接続することによりダイオードとして
動作させている。図１５で示す上面図の等価回路図を図１４に示している。

【0196】

保護ダイオード５６１は、ゲート電極層、半導体層、配線層から成っている。保護ダ
イオード５６２も同様な構造である。この保護ダイオードと接続する共通電位線５５４、
共通電位線５５５はゲート電極層と同じ層で形成している。従って、配線層と電気的に接
続するには、絶縁層にコンタクトホールを形成する必要がある。

【0197】

絶縁層へのコンタクトホールは、マスク層を形成し、エッチング加工すれば良い。こ
の場合、大気圧放電のエッチング加工を適用すれば、局所的な放電加工も可能であり、基
板の全面にマスク層を形成する必要はない。

【0198】

信号配線層はＴＦＴ５０１におけるソース及びドレイン配線層５０５と同じ層で形成
され、それに接続している信号配線層とソース又はドレイン側が接続する構造となってい
る。

【0199】

走査信号線側の入力端子部も同様な構成である。保護ダイオード５６３は、ゲート電
極層、半導体層、配線層から成っている。保護ダイオード５６４も同様な構造である。こ
の保護ダイオードと接続する共通電位線５５６、共通電位線５５７はソース及びドレイン
配線層と同じ層で形成している。入力段に設けられる保護ダイオードを同時に形成するこ
とができる。なお、保護ダイオードを挿入する位置は、本実施の形態のみに限定されず、
駆動回路と画素との間に設けることもできる。

【0200】

（実施の形態６）
本発明によって形成される表示装置によって、テレビジョン装置を完成させることが
できる。表示パネルには、図１６（Ａ）で示すような構成として画素部のみが形成されて
走査線側駆動回路と信号線側駆動回路とが、図１７（Ｂ）のようなＴＡＢ方式により実装
される場合と、図１７（Ａ）のようなＣＯＧ方式により実装される場合と、図１６（Ｂ）
に示すようにＳＡＳでＴＦＴを形成し、画素部と走査線側駆動回路を基板上に一体形成し
信号線側駆動回路を別途ドライバＩＣとして実装する場合、また図１６（Ｃ）のように画
素部と信号線側駆動回路と走査線側駆動回路を基板上に一体形成する場合などがあるが、
どのような形態としても良い。

【0201】

その他の外部回路の構成として、映像信号の入力側では、チューナで受信した信号の
うち、映像信号を増幅する映像信号増幅回路と、そこから出力される信号を赤、緑、青の
各色に対応した色信号に変換する映像信号処理回路と、その映像信号をドライバＩＣの入
力仕様に変換するためのコントロール回路などからなっている。コントロール回路は、走
査線側と信号線側にそれぞれ信号が出力する。デジタル駆動する場合には、信号線側に信
号分割回路を設け、入力デジタル信号をｍ個に分割して供給する構成としても良い。

【0202】

チューナで受信した信号のうち、音声信号は、音声信号増幅回路に送られ、その出力
は音声信号処理回路を経てスピーカに供給される。制御回路は受信局（受信周波数）や音
量の制御情報を入力部から受け、チューナや音声信号処理回路に信号を送出する。

【0203】

表示モジュールを、図２０（Ａ）、（Ｂ）に示すように、筐体に組みこんで、テレビ
ジョン装置を完成させることができる。ＦＰＣまで取り付けられた図１のような表示パネ
ルのことを一般的にはＥＬ表示モジュールともいう。よって図１のようなＥＬ表示モジュ
ールを用いると、ＥＬテレビジョン装置を完成することができる。表示モジュールにより
主画面２００３が形成され、その他付属設備としてスピーカー部２００９、操作スイッチ
などが備えられている。このように、本発明によりテレビジョン装置を完成させることが
できる。

【0204】

また、位相差板や偏光板を用いて、外部から入射する光の反射光を遮断するようにし
てもよい。また上面放射型の表示装置ならば、隔壁となる絶縁層を着色しブラックマトリ
クスとして用いてもよい。この隔壁は液滴吐出法などによっても形成することができ、顔
料系の黒色樹脂や、ポリイミドなどの樹脂材料に、カーボンブラック等を混合させてもよ
く、その積層でもよい。液滴吐出法によって、異なった材料を同領域に複数回吐出し、隔
壁を形成してもよい。位相差板、位相差板としてはλ／４板、λ／２板を用い、光を制御
できるように設計すればよい。構成としては、順にTFT素子基板、発光素子、封止基板（
封止材）、位相差板、位相差板（λ／４板、λ／２板）、偏光板となり、発光素子から放
射された光は、これらを通過し偏光板側より外部に放射される。この位相差板や偏光板は
光が放射される側に設置すればよく、両面放射される両面放射型の表示装置であれば両方
に設置することもできる。また、偏光板の外側に反射防止膜を有していても良い。これに
より、より高繊細で精密な画像を表示することができる。

【0205】

図２０（Ａ）に示すように、筐体２００１に表示素子を利用した表示用パネル２００
２が組みこまれ、受信機２００５により一般のテレビ放送の受信をはじめ、モデム２００
４を介して有線又は無線による通信ネットワークに接続することにより一方向（送信者か
ら受信者）又は双方向（送信者と受信者間、又は受信者間同士）の情報通信をすることも
できる。テレビジョン装置の操作は、筐体に組みこまれたスイッチ又は別体のリモコン操
作機２００６により行うことが可能であり、このリモコン装置にも出力する情報を表示す
る表示部２００７が設けられていても良い。

【0206】

また、テレビジョン装置にも、主画面２００３の他にサブ画面２００８を第２の表示
用パネルで形成し、チャネルや音量などを表示する構成が付加されていても良い。この構
成において、主画面２００３を視野角の優れたＥＬ表示用パネルで形成し、サブ画面を低
消費電力で表示可能な液晶表示用パネルで形成しても良い。また、低消費電力化を優先さ
せるためには、主画面２００３を液晶表示用パネルで形成し、サブ画面をＥＬ表示用パネ
ルで形成し、サブ画面は点滅可能とする構成としても良い。本発明を用いると、このよう
な大型基板を用いて、多くのＴＦＴや電子部品を用いても、信頼性の高い表示装置とする
ことができる。

【0207】

図２０（Ｂ）は例えば２０～８０インチの大型の表示部を有するテレビジョン装置で
あり、筐体２０１０、操作部であるキーボード部２０１２、表示部２０１１、スピーカー
部２０１３等を含む。本発明は、表示部２０１１の作製に適用される。図２０（Ｂ）の表
示部は、わん曲可能な物質を用いているので、表示部がわん曲したテレビジョン装置とな
っている。このように表示部の形状を自由に設計することができるので、所望な形状のテ
レビジョン装置を作製することができる。

【0208】

本発明により、簡略な工程で表示装置を形成できるため、コストダウンも達成できる
。よって本発明を用いたテレビジョン装置では、大画面の表示部を有しても低いコストで
形成できる。よって高性能、高信頼性のテレビジョン装置を歩留まりよく作製することが
できる。

【0209】

勿論、本発明はテレビジョン装置に限定されず、パーソナルコンピュータのモニタを
はじめ、鉄道の駅や空港などにおける情報表示盤や、街頭における広告表示盤など大面積
の表示媒体としても様々な用途に適用することができる。

【0210】

（実施の形態７）
本発明の実施の形態を、図２５、図２６、図３３及び図３４を用いて説明する。本実
施の形態は、本発明を用いた画素の配列及びスペーサを設ける位置の異なるアクティブマ
トリクス型表示装置の例を示す。よって、同一部分又は同様な機能を有する部分の繰り返
しの説明は省略する。

【0211】

図２５は、画素をストライプ状に配列したストライプ配列の画素領域の上面図である
。画素電極層である第１の電極層７８０上に、スペーサ７８２が形成され、第１の電極層
７８０端部を覆う隔壁として機能する絶縁物（絶縁層）７８３上にスペーサ７８１がそれ
ぞれ形成されている。スペーサ７８１は、ゲート線及びソース線の交差上に、絶縁物７８
３を介して形成されている。このスペーサ７８１及びスペーサ７８２によって、電界発光
層形成時にマスクは支持されるので、マスクによって第１の電極層に損傷が生じることは
ない。第１の電極層の形状不良による表示不良などが生じないので、高画質及び高信頼性
の表示装置を作製することができる。

【0212】

スペーサは、無機絶縁材料、又は有機絶縁材料を用いることができるが、本実施の形
態では、スペーサ７８１、スペーサ７８２としてポリイミドを用い、スペーサ７８１は高
さを１～１．５μｍ（本実施の形態では１．５μｍ）、上面図における直径１０μｍ～１
５μｍ（本実施の形態では１５μｍ）の上面から底面に行くに従って直径が大きくなるテ
ーパー形状を有する釣鐘状の形状とする。スペーサ７８１は、電源線とソース線との間に
位置し、画素電極層と近く密接して設けられているため、より電界発光層形成時のマスク
を確実に安定して支持することができる。よって、画素電極層を、マスクの接触から保護
することができる。

【0213】

図３３は、画素をストライプ状に配列したストライプ配列の画素領域の上面図である
。画素電極層である第１の電極層５８０上に、スペーサ５８２が形成され、第１の電極層
５８０端部を覆う隔壁として機能する絶縁物（絶縁層）５８３上にスペーサ５８１がそれ
ぞれ形成されている。このスペーサ５８１及びスペーサ５８２によって、電界発光層形成
時にマスクは支持されるので、マスクによって第１の電極層に損傷が生じることはない。

【0214】

スペーサは、無機絶縁材料、又は有機絶縁材料を用いることができるが、本実施の形
態では、スペーサ５８１、スペーサ５８２としてアクリルを用い、スペーサ５８１は高さ
を１～１．５μｍ（本実施の形態では１．５μｍ）、上面図における直径５μｍの上面か
ら底面に行くに従って直径が大きくなるテーパー形状を有する釣鐘状の形状とする。スペ
ーサ７８１は、電源線とソース線との間に位置し、画素電極層と近く密接して設けられて
いるため、より電界発光層形成時のマスクを確実に安定して支持することができる。よっ
て、画素電極層を、マスクの接触から保護することができる。第１の電極層の形状不良に
よる表示不良などが生じないので、高画質及び高信頼性の表示装置を作製することができ
る。

【0215】

画素電極層周囲を覆う絶縁物上のスペーサは、図２５ではゲート線に沿うように、ゲ
ート線及びソース線の交差部に対応して、図３３ではソース線に沿うようにそれぞれ設け
られる例を示したが、図３４で示すようにゲート線に沿って設けられるスペーサ５９１ａ
と、ソース線に沿って設けられるスペーサ５９１ｂとを、２種類のスペーサを有する表示
装置の例を説明する。

【0216】

図３４（Ａ）も図２５及び図３３と同様、画素をストライプ状に配列したストライプ
配列の画素領域の上面図である。画素電極層である第１の電極層５９０上に、スペーサ５
９２が形成され、第１の電極層５９０端部を覆う隔壁として機能する絶縁物（絶縁層）５
９３上にスペーサ５９１ａ、スペーサ５９１ｂがそれぞれ形成されている。スペーサ５９
１ａは、ゲート線に沿って、ゲート線及びソース線の交差上に、絶縁物５９３を介して形
成されている。また、スペーサ５９１ｂは、ソース線に沿って絶縁物５９３を介して形成
されている。

【0217】

図３４（Ａ）における線Ｃ－Ｄの断面図を図３４（Ｂ）に示す。基板５９５上にゲー
ト線５９７が形成され、ゲート絶縁層５９６が形成されている。隔壁として機能する絶縁
物５９３上には、スペーサ５９１ａ及びスペーサ５９１ｂが設けられている。本実施の形
態ではスペーサ５９１ａ、スペーサ５９１ｂ、絶縁物５９３の膜厚（高さ）は１．５μｍ
であり、絶縁物５９３とスペーサ５９１ａ、又はスペーサ５９１ｂとの合計の高さは３μ
ｍである。スペーサ５９１ａは、底面の直径１０μｍ～１５μｍ（本実施の形態では１５
μｍ）であり、スペーサ５９１ｂは、底面の直径５μｍである。形状はスペーサ５９１ａ
及びスペーサ５９１ｂともに上面から底面にかけて膜厚方向に直径が大きくなるようなテ
ーパー形状を有する。適度なテーパー形状を有するとスペーサが安定するので、蒸着マス
クも安定して支持することができる。また、スペーサ５９１ｂは、図３４（Ｂ）に示すよ
うに、形状が丸みを帯びており、曲率を有するなだらかな形状をしている。スペーサ５９
１ｂは電源線とソース線との間に位置し、画素電極層と近く密接して設けられているため
、より電界発光層形成時のマスクを確実に安定して支持することができる。

【0218】

このように、大きさや形状の異なるスペーサを２種類以上設けることで、より電界発
光層形成時のマスクを確実に安定して支持することができる。スペーサ５９２、スペーサ
５９１ａ及びスペーサ５９１ｂによって、電界発光層形成時にマスクは支持されるので、
マスクによって第１の電極層に損傷が生じることはない。第１の電極層の形状不良による
表示不良などが生じないので、高画質及び高信頼性の表示装置を作製することができる。

【0219】

図２６は、画素を１ライン毎に半ピッチずらしたデルタ配列の画素領域の上面図であ
る。画素電極層である第１の電極層７９０上に、スペーサ７９２が形成され、第１の電極
層７９０端部を覆う隔壁として機能する絶縁物（絶縁層）７９３上にスペーサ７９１がそ
れぞれ形成されている。図２５における第１の電極層７８０上のスペーサ７８２は、絶縁
物７８３と接しないで形成されるが、図２６における第１の電極層７９０上のスペーサ７
９２は、絶縁物と接するように形成される。このようにスペーサの形状は自由に設定する
ことができる。このスペーサ７９１及びスペーサ７９２によって、電界発光層形成時にマ
スクは支持されるので、マスクによって第１の電極層に損傷が生じることはない。第１の
電極層の形状不良による表示不良などが生じないので、高画質及び高信頼性の表示装置を
作製することができる。

【0220】

（実施の形態８）
本発明の実施の形態を、図２７を用いて説明する。本実施の形態は、本発明を用いた
パッシブ型表示装置の例を示す。よって、同一部分又は同様な機能を有する部分の繰り返
しの説明は省略する。

【0221】

図２７（Ａ）はパッシブ型表示装置の上面図であり、図２７（Ｂ）は、図２７（Ａ）
において線Ａ－Ｂの断面図である。基板７５０上に、第１の電極層７５１が形成され、第
１の電極層上に、スペーサ７５２と隔壁として機能する絶縁物（絶縁層）７５３が形成さ
れている。絶縁物７５３上には、スペーサ７５４が形成されており、第１の電極層７５１
上に電界発光層７５５、第２の電極層７５６を形成し、発光素子を形成する。これらのス
ペーサ７５２及びスペーサ７５４により、電界発光層７５５蒸着時のマスクを支持する。
よってマスクによって第１の電極層に損傷が生じることはない。第１の電極層の形状不良
による表示不良などが生じないので、高画質及び高信頼性のパッシブ型表示装置を歩留ま
りよく作製することができる。

【0222】

（実施の形態９）
本発明の実施の形態を、図２４及び図３５を用いて説明する。本実施の形態は、実施
の形態１で作製した表示装置において、薄膜トランジスタをチャネルエッチ型逆スタガ型
薄膜トランジスタを用い、第１の層間絶縁層及び第２の層間絶縁層を形成しない例を示す
。よって、同一部分又は同様な機能を有する部分の繰り返しの説明は省略する。

【0223】

図２４に示す表示装置は、基板７００上に、周辺駆動回路領域２５５に、逆スタガ型
薄膜トランジスタ７０１、逆スタガ型薄膜トランジスタ７０２、画素領域２５６に逆スタ
ガ型薄膜トランジスタ７０３、第１の電極層７０４、スペーサ７０５ａ、スペーサ７０５
ｂ、絶縁物（絶縁層）７０９、電界発光層７０７、スペーサ７０６、第２の電極層７０８
、充填材７１１、封止基板７１０、封止領域にシール材７１２、端子電極層７１３、異方
性導電層７１４、ＦＰＣ７１５、偏光板７１７、パッシベーション膜となる保護膜７１６
が設けられている。

【0224】

本実施の形態で作製される逆スタガ型薄膜トランジスタ７０１、逆スタガ型薄膜トラ
ンジスタ７０２、逆スタガ型薄膜トランジスタ７０３のゲート電極層、ソース電極層、及
びドレイン電極層は液滴吐出法によって形成されている。液滴吐出法は、液状の導電性材
料を有する組成物を吐出し、乾燥や焼成によって固化し、導電層や電極層を形成する方法
である。絶縁性材料を含む組成物を吐出し、乾燥や焼成によって固化すれば絶縁層も形成
することができる。選択的に導電層や絶縁層などの表示装置の構成物を形成することがで
きるので、工程が簡略化し、材料のロスが防げるので、低コストで生産性良く表示装置を
作製することができる。

【0225】

液滴吐出法に用いる液滴吐出手段とは、組成物の吐出口を有するノズルや、１つ又は
複数のノズルを具備したヘッド等の液滴を吐出する手段を有するものの総称とする。液滴
吐出手段が具備するノズルの径は、０．０２～１００μｍ（好適には３０μｍ以下）に設
定し、該ノズルから吐出される組成物の吐出量は０．００１ｐｌ～１００ｐｌ（好適には
０．１ｐｌ以上４０ｐｌ以下、より好ましくは１０ｐｌ以下）に設定する。吐出量は、ノ
ズルの径の大きさに比例して増加する。また、被処理物とノズルの吐出口との距離は、所
望の箇所に滴下するために、出来る限り近づけておくことが好ましく、好適には０．１～
３ｍｍ（好適には１ｍｍ以下）程度に設定する。

【0226】

吐出口から吐出する組成物は、導電性材料を溶媒に溶解又は分散させたものを用いる。
導電性材料、または導電性材料と混合できる材料とは、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｔ、
Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｗ、Ａｌ等の金属、Ｃｄ、Ｚｎの金属硫化物、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｇ
ｅ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ｂａなどの酸化物、ハロゲン化銀、などの材料の微粒子又は分散性ナノ
粒子に相当する。また、透明導電膜として用いられるインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、イ
ンジウム錫酸化物と酸化珪素からなるＩＴＳＯ、有機インジウム、有機スズ、酸化亜鉛、
窒化チタン等に相当する。また上記導電性材料は複数種混合して用いてもよい。但し、吐
出口から吐出する組成物は、比抵抗値を考慮して、金、銀、銅のいずれかの材料を溶媒に
溶解又は分散させたものを用いることが好適であり、より好適には、低抵抗な銀、銅を用
いるとよい。但し、銀、銅を用いる場合には、不純物対策のため、合わせてバリア膜を設
けるとよい。バリア膜としては、窒化珪素膜やニッケルボロン（ＮｉＢ）を用いることが
できる。

【0227】

また、導電性材料の周りに他の導電性材料がコーティングされ、複数の層になっている
粒子でも良い。例えば、銅の周りにニッケルボロン（ＮｉＢ）がコーティングされ、その
周囲に銀がコーティングされている３層構造の粒子などを用いても良い。溶媒は、酢酸ブ
チル、酢酸エチル等のエステル類、イソプロピルアルコール、エチルアルコール等のアル
コール類、メチルエチルケトン、アセトン等の有機溶剤、水等を用いる。組成物の粘度は
２０ｍＰａ・ｓ（ｃｐ）以下が好適であり、これは、乾燥が起こることを防止したり、吐
出口から組成物を円滑に吐出できるようにしたりするためである。また、組成物の表面張
力は、４０ｍＮ／ｍ以下が好適である。但し、用いる溶媒や、用途に合わせて、組成物の
粘度等は適宜調整するとよい。一例として、ＩＴＯや、有機インジウム、有機スズを溶媒
に溶解又は分散させた組成物の粘度は５～２０ｍＰａ・ｓ、銀を溶媒に溶解又は分散させ
た組成物の粘度は５～２０ｍＰａ・ｓ、金を溶媒に溶解又は分散させた組成物の粘度は５
～２０ｍＰａ・ｓに設定するとよい。

【0228】

また、導電層は、複数の導電性材料を積層しても良い。また、始めに導電性材料として
銀を用いて、液滴吐出法で導電層を形成した後、銅などでめっきを行ってもよい。めっき
は電気めっきや化学（無電界）めっき法で行えばよい。めっきは、めっきの材料を有する
溶液を満たした容器に基板表面を浸してもよいが、基板を斜め（または垂直）に立てて設
置し、めっきする材料を有する溶液を、基板表面に流すように塗布してもよい。基板を立
てて溶液を塗布するようにめっきを行うと、工程装置が小型化する利点がある。

【0229】

各ノズルの径や所望のパターン形状などに依存するが、ノズルの目詰まり防止や高精細
なパターンの作製のため、導電体の粒子の径はなるべく小さい方が好ましく、好適には粒
径０．１μｍ以下が好ましい。組成物は、電解法、アトマイズ法又は湿式還元法等の公知
の方法で形成されるものであり、その粒子サイズは、一般的に約０．０１～１０μｍであ
る。但し、ガス中蒸発法で形成すると、分散剤で保護されたナノ分子は約７ｎｍと微細で
あり、またこのナノ粒子は、被覆剤を用いて各粒子の表面を覆うと、溶剤中に凝集がなく
、室温で安定に分散し、液体とほぼ同じ挙動を示す。従って、被覆剤を用いることが好ま
しい。

【0230】

また、組成物を吐出する工程は、減圧下で行ってもよく、減圧下で行うと、導電層の
表面に酸化膜などが形成されないため好ましい。組成物を吐出後、乾燥と焼成の一方又は
両方の工程を行う。乾燥と焼成の工程は、両工程とも加熱処理の工程であるが、例えば、
乾燥は１００度で３分間、焼成は２００～３５０度で１５分間～６０分間で行うもので、
その目的、温度と時間が異なるものである。乾燥の工程、焼成の工程は、常圧下又は減圧
下で、レーザ光の照射や瞬間熱アニール、加熱炉などにより行う。なお、この加熱処理を
行うタイミング、加熱処理の回数は特に限定されない。乾燥と焼成の工程を良好に行うた
めには、基板を加熱しておいてもよく、そのときの温度は、基板等の材質に依存するが、
一般的には１００～８００度（好ましくは２００～３５０度）とする。本工程により、組
成物中の溶媒の揮発、又は化学的に分散剤を除去するとともに、周囲の樹脂が硬化収縮す
ることで、ナノ粒子間を接触させ、融合と融着を加速する。

【0231】

乾燥や焼成の工程で用いられるレーザ光の照射は、連続発振またはパルス発振の気体
レーザ又は固体レーザを用いれば良い。前者の気体レーザとしては、エキシマレーザ、Ｈ
ｅ－Ｃｄレーザ、Ａｒレーザ等が挙げられ、後者の固体レーザとしては、Ｃｒ、Ｎｄ等が
ドーピングされたＹＡＧ、ＹＶＯ₄、ＧｄＶＯ₄等の結晶を使ったレーザ等が挙げられる。
なお、レーザ光の吸収率の関係から、連続発振のレーザを用いることが好ましい。また、
パルス発振と連続発振を組み合わせたレーザ照射方法を用いてもよい。但し、基板７００
の耐熱性に依っては、レーザ光の照射による加熱処理は、基板７００を破壊しないように
、数マイクロ秒から数十秒の間で瞬間的に行うとよい。瞬間熱アニール（ＲＴＡ）は、不
活性ガスの雰囲気下で、紫外光乃至赤外光を照射する赤外ランプやハロゲンランプなどを
用いて、急激に温度を上昇させ、数分～数マイクロ秒の間で瞬間的に熱を加えて行う。こ
の処理は瞬間的に行うために、実質的に最表面の薄膜のみを加熱することができ、下層の
膜には影響を与えない。つまり、プラスチック基板等の耐熱性が弱い基板にも影響を与え
ない。

【0232】

また、導電層を形成した後、その平坦性を高めるために表面を圧力によってプレスして
平坦化してもよい。プレスの方法としては、ローラー状のものを表面に走査することによ
って、凹凸をならすように軽減したり、平坦な板状な物で表面を垂直にプレスしてもよい
。プレスする時に、加熱工程を行っても良い。また溶剤等によって表面を軟化、または融
解させエアナイフで表面の凹凸部を除去しても良い。また、ＣＭＰ法を用いて研磨しても
良い。この工程は、液滴吐出法によって凹凸が生じる場合に、その表面の平坦化する場合
適用することができる。

【0233】

本実施の形態では、半導体層として非晶質半導体を用いており、一導電性型を有する
半導体層は必要に応じて形成すればよい。本実施の形態では、半導体層と一導電型を有す
る半導体層として非晶質Ｎ型半導体層を積層する。またＮ型半導体層を形成し、Ｎチャネ
ル型ＴＦＴのＮＭＯＳ構造、Ｐ型半導体層を形成したＰチャネル型ＴＦＴのＰＭＯＳ構造
、Ｎチャネル型ＴＦＴとＰチャネル型ＴＦＴとのＣＭＯＳ構造を作製することができる。
本実施の形態では、逆スタガ型薄膜トランジスタ７０１と逆スタガ型薄膜トランジスタ７
０３をNチャネル型TFT、逆スタガ型薄膜トランジスタ７０２をPチャネル型TFTで形成して
おり、周辺駆動回路領域２５５において、逆スタガ型薄膜トランジスタ７０１と逆スタガ
型薄膜トランジスタ７０２はＣＭＯＳ構造となっている。

【0234】

また、導電性を付与するために、導電性を付与する元素をドーピングによって添加し
、不純物領域を半導体層に形成することで、Ｎチャネル型ＴＦＴ、Ｐチャネル型ＴＦＴを
形成することもできる。Ｎ型半導体層を形成するかわりに、ＰＨ₃ガスによるプラズマ処
理を行うことによって、半導体層に導電性を付与してもよい。

【0235】

また、半導体として、有機半導体材料を用い、印刷法、スプレー法、スピン塗布法、
液滴吐出法などで形成することができる。この場合、上記エッチング工程が必要ないため
、工程数を削減することが可能である。有機半導体としては、低分子材料、高分子材料な
どが用いられ、有機色素、導電性高分子材料などの材料も用いることができる。本発明に
用いる有機半導体材料としては、その骨格が共役二重結合から構成されるπ電子共役系の
高分子材料が望ましい。代表的には、ポリチオフェン、ポリフルオレン、ポリ（３－アル
キルチオフェン）、ポリチオフェン誘導体、ペンタセン等の可溶性の高分子材料を用いる
ことができる。

【0236】

スペーサ７０５ａ、スペーサ７０５ｂ及びスペーサ７０６によって、電界発光層形成
時のマスクを支持するので、マスクによって画素電極層の損傷が生じることはない。よっ
て、高画質及び高信頼性の表示装置を作製することができる。

【0237】

本発明に適用できる発光素子の構成は、上記実施の形態で述べたような構成を用いるこ
とができる。また、以下に述べる本実施の形態における発光素子の構成も上記実施の形態
それぞれ組み合わせて用いることができる。発光素子は、一対の電極間に挟まれた複数の
層を有し、そのうち少なくとも一層は発光物質を含む層（電界発光層とも記す）で構成さ
れている。

【0238】

好適な発光素子の一例は、発光物質を含む層と、他の層のうち少なくとも一層を、無機
物質と有機物質を含む混合層で構成される。この混合された層は、無機物質と有機物質の
選択により、正孔注入輸送性の層若しくは電子注入輸送性の層とすることができる。

【0239】

正孔注入輸送性の層の組み合わせの一例は以下の通りである。無機物質としては、モリ
ブデン酸化物（ＭｏＯｘ）、バナジウム酸化物（ＶＯｘ）、ルテニウム酸化物（ＲｕＯｘ
）、タングステン酸化物（ＷＯｘ）等があげられる。この他、インジウム錫酸化物（ＩＴ
Ｏ）や亜鉛酸化物（ＺｎＯ）、錫酸化物（ＳｎＯ）を用いることができる。但し、ここに
示したものに限らず、その他の物質を用いてもよい。有機物質としては、正孔輸送性の高
い化合物であり、例えば４，４’－ビス［Ｎ－（１－ナフチル）－Ｎ－フェニル－アミノ
］－ビフェニル（略称：α－ＮＰＤ）や４，４’－ビス［Ｎ－（３－メチルフェニル）－
Ｎ－フェニル－アミノ］－ビフェニル（略称：ＴＰＤ）や４，４’，４’’－トリス（Ｎ
，Ｎ－ジフェニル－アミノ）－トリフェニルアミン（略称：ＴＤＡＴＡ）、４，４’，４
’’－トリス［Ｎ－（３－メチルフェニル）－Ｎ－フェニル－アミノ］－トリフェニルア
ミン（略称：ＭＴＤＡＴＡ）などの芳香族アミン系（即ち、ベンゼン環－窒素の結合を有
する）の化合物が挙げられる。但し、ここに示したものに限らず、その他の物質を用いて
もよい。

【0240】

電子注入輸送性の層の組み合わせの一例は以下の通りである。無機物質としては、電子
供与性を示し、リチウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、バリウム、エルビウム
、イッテルビウムより選ばれるいずれか一又は二以上の金属である。有機物質としては、
電子輸送性の高い物質であり、トリス（８－キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ
₃）、トリス（５－メチル－８－キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ₃）、ビス
（１０－ヒドロキシベンゾ［h］－キノリナト）ベリリウム（略称：ＢｅＢｑ₂）、ビス（
２－メチル－８－キノリノラト）－４－フェニルフェノラト－アルミニウム（略称：ＢＡ
ｌｑ）など、キノリン骨格またはベンゾキノリン骨格を有する金属錯体等からなる層であ
る。また、この他ビス［２－（２－ヒドロキシフェニル）－ベンゾオキサゾラト］亜鉛（
略称：Ｚｎ（ＢＯＸ）₂）、ビス［２－（２－ヒドロキシフェニル）－ベンゾチアゾラト
］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＴＺ）₂）などのオキサゾール系、チアゾール系配位子を有する
金属錯体なども用いることができる。さらに、金属錯体以外にも、２－（４－ビフェニリ
ル）－５－（４－ｔｅｒｔ－ブチルフェニル）－１，３，４－オキサジアゾール（略称：
ＰＢＤ）や、１，３－ビス［５－（ｐ－ｔｅｒｔ－ブチルフェニル）－１，３，４－オキ
サジアゾール－２－イル］ベンゼン（略称：ＯＸＤ－７）、３－（４－ｔｅｒｔ－ブチル
フェニル）－４－フェニル－５－（４－ビフェニリル）－１，２，４－トリアゾール（略
称：ＴＡＺ）、３－（４－ｔｅｒｔ－ブチルフェニル）－４－（４－エチルフェニル）－
５－（４－ビフェニリル）－１，２，４－トリアゾール（略称：ｐ－ＥｔＴＡＺ）、バソ
フェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）なども用い
ることができる。但し、本実施の形態で記載したものに限らず、上記実施の形態で記載し
たもの、その他のものを用いてもよい。

【0241】

発光素子は、発光物質を含む層と、上記の混合された層とを適宜組み合わせて構成する
。例えば、発光物質を含む層の一方の側に、正孔注入輸送性の層又は電子注入輸送性の層
を配置させた構成とすることができる。また、発光物質を含む層を挟んで、一方の側に正
孔注入輸送性の層を配置し、他方の側に電子注入輸送性の層を配置させた構成とすること
ができる。

【0242】

一対の電極のうち、少なくとも一方若しくは両方の電極は、酸化インジウム、酸化スズ
、酸化亜鉛、若しくは前記酸化物の少なくとも複数種を混合した透明導電性物質で形成さ
れる。例えば、酸化インジウムと酸化スズの混合物（ＩＴＯとも記す）、酸化インジウム
と酸化インジウムと酸化亜鉛の混合物などである。さらにこれらの酸化物の結晶化を抑制
し、表面の平滑性を保持するために酸化珪素、酸化チタン、酸化モリブデンなどの酸化物
を適量含ませた透明導電性物質としても良い。また、一対の電極のうち、少なくとも一方
の電極は、アルミニウム、銀、チタン、タンタル、モリブデン、クロム、タングステンな
どを主成分とする金属物質で形成しても良い。

【0243】

図２４の表示装置は、封止基板７１０側から光を取り出す上面放射型表示装置となっ
ており、封止基板７１０は素子基板側に偏光板７１６、保護膜７１６を有している。偏光
板７１６は、封止基板７１０及び保護膜７１６に覆われており、汚染や損傷などから保護
されている。また、偏光板のほかに位相差板（λ／４板、λ／２板）や反射防止膜を設け
ても良い。位相差板や偏光板を用いると、外部から入射する光の反射光を遮断することが
でき、より高繊細で精密な画像を表示することができる。

【0244】

図３５に偏光板及び保護膜を有する両面放射型の表示装置を示す。図３５の表示装置
は、図２４の表示装置を両面放射型にしたものであり、図２４と同一部分又は同様な機能
を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略
する。図３５において、保護膜は、保護膜７２６として封止基板の素子基板と反対側に設
けられている。また、図３５の表示装置は図中矢印で示されるように、封止基板７１０側
からも、素子基板７００側からも放射されるため、素子基板７００の素子を有する側と反
対側にも、偏光板７２８と保護膜７２９が設けられている。保護膜７２６、保護膜７２９
は表示装置及び偏光板を汚染や損傷などから保護し、表示装置の信頼性を高める。また、
偏光板のほかに位相差板（λ／４板 、λ／２板）や反射防止膜を設けても良い。位相差
板や偏光板を用いると、外部から入射する光の反射光を遮断することができ、より高繊細
で精密な画像を表示することができる。

【0245】

保護膜７１６としては酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素、窒化酸化珪素、窒化アル
ミニウム（ＡｌＮ）、酸化窒化アルミニウム（ＡｌＯＮ）、窒素含有量が酸素含有量より
も多い窒化酸化アルミニウム（ＡｌＮＯ）または酸化アルミニウム、ダイアモンドライク
カーボン（ＤＬＣ）、窒素含有炭素膜（ＣＮ）その他の無機絶縁性材料を含む物質から選
ばれた材料で形成することができる。また、シロキサン樹脂を用いてもよい。また、有機
絶縁性材料を用いてもよく、有機材料としては、ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポ
リイミドアミド、レジスト又はベンゾシクロブテン、ポリシラザンを用いることができる
。平坦性のよい塗布法によってされる塗布膜を用いてもよい。また、ショートなどの電気
特性の不良が生じない設計ならば、導電性材料を用いてもよい。図２４及び図３５の表示
装置では、保護膜７１６。保護膜７２６及び保護膜７２９として窒化酸化アルミニウム（
ＡｌＮ_XＯ_Y）を用い、ＡｌＮ_XＯ_Y中の組成においてＯの占める割合が０．１～３０ａｔｏ
ｍｉｃ％である。ＡｌＮ_XＯ_Y膜は、熱を拡散する熱拡散効果を有するので、発光素子から
生じる熱を拡散することができ、発光素子及び表示装置の劣化を防ぎ、信頼性を向上する
ことができる。図２４のように、保護膜７１６が発光素子側に設けられると発光素子によ
り近いので、熱拡散の効果を大きく発揮することができる。

【0246】

本実施の形態では、充填材７１１として、液状の乾燥材を滴下により注入し、固化し
て用いている。よって吸湿性を含む物質なので吸水効果が得られ、素子の劣化を防ぐこと
ができる。また、本実施の形態のように、スペーサ１９８によって、凸部が形成し、この
凸部で封止基板１９５を支える構造とすると、素子基板と封止基板との間隔が均一になる
ように制御することができる。間隔が均一であると、充填材７１１も均一に充填され、発
光素子から放出された光が干渉するなどの表示不良を生じることなく、良好で高画質な表
示を行うことができる。
（実施の形態１０）

【0247】

本実施の形態を図２１を用いて説明する。本実施の形態は、実施の形態１乃至９で作
製する表示装置を有するパネルを用いたモジュールの例を示す。

【0248】

図２１（Ａ）に示す情報端末のモジュールは、プリント配線基板９４６に、コントロ
ーラ９０１、中央処理装置（ＣＰＵ）９０２、メモリ９１１、電源回路９０３、音声処理
回路９２９及び送受信回路９０４や、その他、抵抗、バッファ、容量素子等の素子が実装
されている。また、パネル９００がフレキシブル配線基板（ＦＰＣ）９０８を介してプリ
ント配線基板９４６に接続されている。

【0249】

パネル９００には、発光素子が各画素に設けられた画素部９０５と、前記画素部９０５
が有する画素を選択する第１の走査線駆動回路９０６ａ、第２の走査線駆動回路９０６ｂ
と、選択された画素にビデオ信号を供給する信号線駆動回路９０７とが設けられている。

【0250】

プリント配線基板９４６に備えられたインターフェース（I/F）部９０９を介して、各
種制御信号の入出力が行われる。また、アンテナとの間の信号の送受信を行なうためのア
ンテナ用ポート９１０が、プリント配線基板９４６に設けられている。

【0251】

なお、本実施の形態ではパネル９００にプリント配線基板９４６がＦＰＣ９０８を介し
て接続されているが、必ずしもこの構成に限定されない。ＣＯＧ(Chip on Glass)方式を
用い、コントローラ９０１、音声処理回路９２９、メモリ９１１、ＣＰＵ９０２または電
源回路９０３をパネル９００に直接実装させるようにしても良い。また、プリント配線基
板９４６には、容量素子、バッファ等の各種素子が設けられ、電源電圧や信号にノイズが
のったり、信号の立ち上がりが鈍ったりすることを防いでいる。

【0252】

図２１（Ｂ）は、図２１（Ａ）に示したモジュールのブロック図を示す。このモジュー
ル９９９は、メモリ９１１としてＶＲＡＭ９３２、ＤＲＡＭ９２５、フラッシュメモリ９
２６などが含まれている。ＶＲＡＭ９３２にはパネルに表示する画像のデータが、ＤＲＡ
Ｍ９２５には画像データまたは音声データが、フラッシュメモリには各種プログラムが記
憶されている。

【0253】

電源回路９０３では、パネル９００、コントローラ９０１、ＣＰＵ９０２、音声処理回
路９２９、メモリ９１１、送受信回路９３１に与える電源電圧が生成される。またパネル
の仕様によっては、電源回路９０３に電流源が備えられている場合もある。

【0254】

ＣＰＵ９０２は、制御信号生成回路９２０、デコーダ９２１、レジスタ９２２、演算回
路９２３、ＲＡＭ９２４、ＣＰＵ用のインターフェース９３５などを有している。インタ
ーフェース９３５を介してＣＰＵ９０２に入力された各種信号は、一旦レジスタ９２２に
保持された後、演算回路９２３、デコーダ９２１などに入力される。演算回路９２３では
、入力された信号に基づき演算を行ない、各種命令を送る場所を指定する。一方デコーダ
９２１に入力された信号はデコードされ、制御信号生成回路９２０に入力される。制御信
号生成回路９２０は入力された信号に基づき、各種命令を含む信号を生成し、演算回路９
２３において指定された場所、具体的にはメモリ９１１、送受信回路９３１、音声処理回
路９２９、コントローラ９０１などに送る。

【0255】

メモリ９１１、送受信回路９３１、音声処理回路９２９、コントローラ９０１は、それ
ぞれ受けた命令に従って動作する。以下その動作について簡単に説明する。

【0256】

入力手段９３４から入力された信号は、インターフェース９０９を介してプリント配線
基板９４６に実装されたＣＰＵ９０２に送られる。制御信号生成回路９２０は、ポインテ
ィングデバイスやキーボードなどの入力手段９３４から送られてきた信号に従い、ＶＲＡ
Ｍ９３２に格納してある画像データを所定のフォーマットに変換し、コントローラ９０１
に送付する。

【0257】

コントローラ９０１は、パネルの仕様に合わせてＣＰＵ９０２から送られてきた画像デ
ータを含む信号にデータ処理を施し、パネル９００に供給する。またコントローラ９０１
は、電源電圧９０３から入力された電源電圧やＣＰＵ９０２から入力された各種信号をも
とに、Ｈｓｙｎｃ信号、Ｖｓｙｎｃ信号、クロック信号ＣＬＫ、交流電圧（AC Cont）、
切り替え信号Ｌ／Ｒを生成し、パネル９００に供給する。

【0258】

送受信回路９０４では、アンテナ９３３において電波として送受信される信号が処理さ
れており、具体的にはアイソレータ、バンドパスフィルタ、VCO（Voltage Controlled Os
cillator）、LPF（Low Pass Filter）、カプラ、バランなどの高周波回路を含んでいる。
送受信回路９０４において送受信される信号のうち音声情報を含む信号が、ＣＰＵ９０２
からの命令に従って、音声処理回路９２９に送られる。

【0259】

ＣＰＵ９０２の命令に従って送られてきた音声情報を含む信号は、音声処理回路９２９
において音声信号に復調され、スピーカー９２８に送られる。またマイク９２７から送ら
れてきた音声信号は、音声処理回路９２９において変調され、ＣＰＵ９０２からの命令に
従って、送受信回路９０４に送られる。

【0260】

コントローラ９０１、ＣＰＵ９０２、電源回路９０３、音声処理回路９２９、メモリ９
１１を、本実施の形態のパッケージとして実装することができる。本実施の形態は、アイ
ソレータ、バンドパスフィルタ、VCO（Voltage Controlled Oscillator）、LPF（Low Pas
s Filter）、カプラ、バランなどの高周波回路以外であれば、どのような回路にも応用す
ることができる。

【0261】

表示パネル９００は、画素電極上、又は画素電極周囲を覆う絶縁物上にスペーサを具備
している。それにより、この表示パネル９００を備えるモジュールは、電界発光層を形成
時に用いるマスクが画素電極と接触しないように支持するため、画素電極の損傷が防げ、
高画質な表示と高い信頼性という効果を奏することができる。

【0262】

（実施の形態１１）
本実施の形態を図２１及び図２２を用いて説明する。図２２は、この実施の形態１０で
作製するモジュールを含む無線を用いた持ち運び可能な小型電話機（携帯電話）の一態様
を示している。表示パネル９００はハウジング１００１に脱着自在に組み込むことができ
る。ハウジング１００１は組み入れる電子機器に合わせて、形状や寸法を適宜変更するこ
とができる。

【0263】

表示パネル９００を固定したハウジング１００１はプリント配線基板９４６に嵌着され
モジュールとして組み立てられる。プリント配線基板９４６には、コントローラ、ＣＰＵ
、メモリ、電源回路、その他、抵抗、バッファ、容量素子等が実装されている。さらに、
マイクロフォン９９５及びスピーカー９９５を含む音声処理回路、送受信回路などの信号
処理回路９９３が備えられている。パネル９００はＦＰＣ９０８を介してプリント配線基
板９４６に接続される。

【0264】

このようなモジュール９９９、入力手段９９８、バッテリ９９７は筐体９９６に収納さ
れる。表示パネル９００の画素部は筐体９９６に形成された開口窓から視認できように配
置されている。

【0265】

表示パネル９００は、画素電極上、又は画素電極周囲を覆う絶縁物上にスペーサを具備
している。それにより、この表示パネル９００を備えるモジュールは、電界発光層を形成
時に用いるマスクが画素電極と接触しないように支持するため、画素電極の損傷が防げ、
高画質な表示と高い信頼性という効果を奏することができる。

【0266】

図２２で示す筐体９９６は、電話機の外観形状を一例として示している。しかしながら
、本実施の形態に係る電子機器は、その機能や用途に応じてさまざまな態様に変容し得る
。以下に示す実施の形態で、その態様の一例を説明する。

【0267】

（実施の形態１２）
本発明を適用して、様々な表示装置を作製することができる。即ち、それら表示装置を
表示部に組み込んだ様々な電子機器に本発明を適用できる。

【0268】

その様な電子機器としては、ビデオカメラ、デジタルカメラ等のカメラ、プロジェク
ター、ヘッドマウントディスプレイ（ゴーグル型ディスプレイ）、カーナビゲーション、
カーステレオ、パーソナルコンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末（モバイルコンピュ
ータ、携帯電話または電子書籍等）、記録媒体を備えた画像再生装置（具体的にはDigita
l Versatile Disc（ＤＶＤ）等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうるディスプレイ
を備えた装置）などが挙げられる。それらの例を図２３に示す。

【0269】

図２３（Ａ）は、コンピュータであり、本体２１０１、筐体２１０２、表示部２１０
３、キーボード２１０４、外部接続ポート２１０５、ポインティングマウス２１０６等を
含む。本発明を用いると、小型化し、画素が微細化しても、信頼性が高く、高画質な画像
を表示するコンピュータを完成させることができる。

【0270】

図２３（Ｂ）は記録媒体を備えた画像再生装置（具体的にはＤＶＤ再生装置）であり
、本体２２０１、筐体２２０２、表示部Ａ２２０３、表示部Ｂ２２０４、記録媒体（ＤＶ
Ｄ等）読み込み部２２０５、操作キー２２０６、スピーカー部２２０７等を含む。表示部
Ａ２２０３は主として画像情報を表示し、表示部Ｂ２２０４は主として文字情報を表示す
る。本発明を用いると、小型化し、画素が微細化しても、信頼性が高く、高画質な画像を
表示する画像再生装置を完成させることができる。

【0271】

図２３（Ｃ）は携帯電話であり、本体２３０１、音声出力部２３０２、音声入力部２
３０３、表示部２３０４、操作スイッチ２３０５、アンテナ２３０６等を含む。本発明を
用いると、小型化し、画素が微細化しても、信頼性が高く、高画質な画像を表示する携帯
電話を完成することができる。

【0272】

図２３（Ｄ）はビデオカメラであり、本体２４０１、表示部２４０２、筐体２４０３
、外部接続ポート２４０４、リモコン受信部２４０５、受像部２４０６、バッテリー２４
０７、音声入力部２４０８、接眼部２４０９、操作キー２４１０等を含む。本発明を用い
ると、小型化し、画素が微細化しても、信頼性が高く、高画質な画像を表示できるビデオ
カメラを完成することができる。本実施の形態は、上記の実施の形態と自由に組み合わせ
ることができる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】

【図30】

【図31】

【図32】

【図33】

【図34】

【図35】