半導体装置及び半導体装置の作製方法

【課題】オフ電流が低減できる半導体装置及び半導体装置を提供する。
【解決手段】絶縁表面上に形成され、ソース領域、ドレイン領域、及びチャネル形成領域を含む単結晶半導体層と、単結晶半導体層を覆うゲート絶縁膜と、ゲート絶縁膜を介して、チャネル形成領域に重畳するゲート電極と、ソース領域に接続されるソース電極と、ドレイン領域に接続されるドレイン電極と、を有し、ソース領域及びドレイン領域のうち、少なくともドレイン領域は、チャネル形成領域に隣接する第１の不純物領域と、第１の不純物領域に隣接する第２の不純物領域と、を含み、第１の不純物領域の深さ方向の不純物濃度分布の極大は、第２の不純物領域の深さ方向の不純物濃度分布の極大よりも絶縁表面側にあり、ドレイン電極は、ドレイン領域に含まれる第２の不純物領域の一部と接続する半導体装置を提供する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置及び半導体装置の作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置、表示装置等に用いられるトランジスタは、その半導体装置、表示装置等の目的や機能によって、要求される特性が異なる。この要求を満たすように、トランジスタの特性を制御することは重要であり、使用目的にあった特性を満たすようにトランジスタを作製するための技術も研究されている。
【０００３】
オフ電流を低減するためのトランジスタの構造として、低濃度ドレイン（ＬＤＤ：ＬｉｇｈｔｌｙＤｏｐｅｄＤｒａｉｎ）構造を設ける技術が知られている。ＬＤＤ構造は、チャネル形成領域と、ソース領域またはドレイン領域と、の間に低濃度に不純物元素を添加した領域を設けたものであり、この領域をＬＤＤ領域と呼んでいる。
【０００４】
ＬＤＤ構造を形成する方法は、例えば、ゲート電極となる積層された導電層を、テーパーを有する形状等に加工し、その形状を用いて不純物元素を添加する方法などで、半導体層中に自己整合的に形成する技術が報告されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２０３８６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、ＬＤＤ構造はオフ電流の低減に顕著な効果がある反面、トランジスタのオン電流の低下が問題となっている。
【０００７】
上記問題を鑑み、開示する発明の一態様では、オフ電流が低減された半導体装置を提供することを目的の一とする。または、簡単な工程で、オフ電流が低減された半導体装置の作製方法を提供することを目的の一とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様は、ソース領域またはドレイン領域の少なくともドレイン領域に不純物濃度のピーク位置が異なる半導体領域を同時に形成する。より詳細には以下の通りである。
【０００９】
本発明の一態様は、絶縁表面上に形成され、ソース領域、ドレイン領域、及びチャネル形成領域を含む単結晶半導体層と、単結晶半導体層を覆うゲート絶縁膜と、ゲート絶縁膜を介して、チャネル形成領域に重畳して設けられたゲート電極と、ソース領域に接続されるソース電極と、ドレイン領域に接続されるドレイン電極と、を有し、ソース領域及びドレイン領域のうち、少なくともドレイン領域は、チャネル形成領域に隣接する第１の不純物領域と、第１の不純物領域に隣接する第２の不純物領域と、を含み、第１の不純物領域の深さ方向の不純物濃度分布の極大は、第２の不純物領域の深さ方向の不純物濃度分布の極大よりも絶縁表面側にあり、ドレイン電極は、ドレイン領域に含まれる第２の不純物領域の一部と接続する半導体装置である。
【００１０】
上述したゲート電極は、ゲート絶縁膜に接して設けられた第１の導電層と、第１の導電層上に積層された第２の導電層と、を有することができる。
【００１１】
上述した第１の導電層の膜厚は２０ｎｍ以上１００ｎｍ以下、第２の導電層の膜厚は１００ｎｍ以上４００ｎｍ以下とすることができる。
【００１２】
上述した第１の不純物領域に重なるゲート絶縁膜の膜厚は、第２の不純物領域に重なるゲート絶縁膜の膜厚より薄くすることができる。
【００１３】
また、本発明の一態様は、単結晶半導体層上にゲート絶縁膜を形成し、ゲート絶縁膜上に第１の導電膜を形成し、第１の導電膜上に第２の導電膜を形成し、複数の強度で光が透過する露光マスク、または光強度低減機能を有する露光マスクを用いて、第２の導電膜上の第１の領域に第１のマスク層を形成し、第１の領域と離れた第２の導電膜上の第２の領域に第２のマスク層を形成し、第１のマスク層及び第２のマスク層を用いてエッチングし、ゲート絶縁膜上の第１の領域に第１の導電層及び第１の導電層と接する第２の導電層を、ゲート絶縁膜上の第２の領域に第３の導電層を形成し、第１の導電層、第２の導電層、及び第３の導電層をマスクとして、単結晶半導体層に一導電型を付与する不純物元素を添加し、第３の導電層をエッチングする半導体装置の作製方法である。
【００１４】
上述した単結晶半導体層は、半導体基板に加速されたイオンを照射して該半導体基板に脆化領域を形成し、絶縁層を介して半導体基板と基板を貼り合わせ、熱処理により、脆化領域において半導体基板を分離して作製することができる。
【００１５】
上述した第１のマスク層は、第１の部位及び第２の部位を有し、第１の部位の膜厚は、第２の部位の膜厚より薄く形成することができる。
【００１６】
第１のマスク層の第２の部位の膜厚に対する、第１のマスク層の第１の部位の膜厚の比率は、５０％以下に形成することができる。
【００１７】
上述した第２のマスク層の膜厚は、第１のマスク層の第１の部位の膜厚と同等に形成することができる。
【００１８】
上述した第１の導電層の膜厚、及び第３の導電層の膜厚は２０ｎｍ以上１００ｎｍ以下、第２の導電層の膜厚は１００ｎｍ以上４００ｎｍ以下に形成することができる。
【００１９】
本明細書等において単結晶とは、ある結晶軸に注目した場合、その結晶軸の方向が試料のどの部分においても同様の方向を向いているものをいう。つまり、結晶欠陥やダングリグボンドなどを含んでいても、上記のように結晶軸の方向が揃っているものは単結晶として扱う。
【００２０】
また、本明細書等において半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能しうる装置全般を指す。例えば、表示装置や、集積回路は半導体装置に含まれる。また、本明細書等において表示装置とは、発光表示装置や液晶表示装置、電気泳動素子を用いた表示装置を含む。発光表示装置は発光素子を含み、液晶表示装置は液晶素子を含む。発光素子は、電流または電圧によって輝度が制御される素子をその範疇に含んでおり、具体的には無機ＥＬ（ＥｌｅｃｔｒｏＬｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）、有機ＥＬ等がある。
【００２１】
なお、本明細書等において「上」という用語は、構成要素の位置関係が「直上」であることを限定するものではない。例えば、「ゲート絶縁膜上のゲート電極」という表現であれば、ゲート絶縁膜とゲート電極との間に他の構成要素を含むものを除外しない。下についても同様である。
【００２２】
また、本明細書等において「電極」や「配線」という用語は、これらの構成要素を機能的に限定するものではない。例えば、「電極」は「配線」の一部として用いられることがあり、その逆もまた同様である。さらに、「電極」や「配線」という用語は、複数の「電極」や「配線」が一体となって形成されている場合なども含む。
【００２３】
なお、本明細書等において、「電気的に接続」には、「何らかの電気的作用を有するもの」を介して接続されている場合が含まれる。ここで、「何らかの電気的作用を有するもの」は、接続対象間での電気信号の授受を可能とするものであれば、特に制限を受けない。
【００２４】
例えば、「何らかの電気的作用を有するもの」には、電極や配線をはじめ、トランジスタなどのスイッチング素子、抵抗素子、インダクタ、キャパシタ、その他の各種機能を有する素子などが含まれる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明を用いることで、ソース領域またはドレイン領域の少なくともドレイン領域に不純物濃度のピーク位置が異なる半導体領域を同時に形成することができる。そのため、マスクの削減、製造工程の簡略化が可能となり、生産性の向上を図ることができる。また、ソース領域またはドレイン領域の少なくともドレイン領域に不純物濃度のピーク位置が異なる半導体領域を有することで、オフ電流が低減されたトランジスタを作製することができる。よって、該トランジスタを用いて信頼性の高い半導体装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の半導体装置の断面図、上面図および不純物濃度分布。
【図２】本発明の半導体装置の作製方法の断面図。
【図３】本発明の半導体装置の作製方法の断面図。
【図４】本発明の半導体装置に用いられる半導体基板の作製方法の断面図。
【図５】本発明の表示装置の上面図。
【図６】本発明の表示装置の上面図。
【図７】本発明の表示装置の作製方法の断面図。
【図８】本発明の表示装置の作製方法の断面図。
【図９】本発明の表示装置の作製方法の断面図。
【図１０】本発明の表示装置の作製方法の断面図。
【図１１】本発明の表示装置の作製方法の断面図。
【図１２】本発明の表示装置の上面図及び表示装置の断面図。
【図１３】本発明の表示装置の断面図。
【図１４】本発明が適用される電子機器を示す図。
【図１５】加速電圧とオフ電流、及び加速電圧とオン電流の計算結果を示す図。
【図１６】本発明の表示装置に用いる発光素子の一例を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。但し、発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定されず、本明細書等において開示する発明の趣旨から逸脱することなく形態および詳細を様々に変更し得ることは当業者にとって自明である。また、異なる実施の形態に係る構成は、適宜組み合わせて実施することが可能である。なお、以下に説明する発明の構成において、同一部分または同様な機能を有する部分には同一の符号を用い、その繰り返しの説明は省略する。
【００２８】
（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の一態様に係る半導体装置の構成、及びその作製方法について、図１乃至図４を参照して説明する。
【００２９】
＜構成＞
図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に半導体装置の構成の一例であるトランジスタを示す。図１（Ｂ）はトランジスタの上面図である。図１（Ｂ）のＡ−Ｂ線に対応する断面図を図１（Ａ）に示す。
【００３０】
図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示すトランジスタは、支持基板３００上に形成された絶縁膜３０１と、絶縁膜３０１上に形成され、第２の不純物領域３１０ａ、チャネル形成領域３０９、第１の不純物領域３０８ｂ、及び、第２の不純物領域３１０ｂからなる半導体層３０２と、これらを覆うように形成されたゲート絶縁膜３０３ａと、ゲート絶縁膜３０３ａを介してチャネル形成領域３０９と重畳するように形成された第１の導電層３０４ｃと、ゲート絶縁膜３０３ａ及び第１の導電層３０４ｃを介してチャネル形成領域３０９と重畳するように形成された第２の導電層３０５ｃと、ゲート絶縁膜３０３ａ、第１の導電層３０４ｃ、及び第２の導電層３０５ｃを覆うように形成された層間絶縁膜３１１と、第２の不純物領域３１０ａと電気的に接続されたソース電極３１２ａと、第２の不純物領域３１０ｂと電気的に接続されたドレイン電極３１２ｂと、を有する。
【００３１】
第１の導電層３０４ｃ及び第１の導電層３０４ｃに積層された第２の導電層３０５ｃは、ゲート電極として機能する。
【００３２】
第１の不純物領域３０８ｂと重なる領域のゲート絶縁膜３０３ａの膜厚は、第２の不純物領域３１０ａ、第２の不純物領域３１０ｂ、及びチャネル形成領域３０９と重なる領域のゲート絶縁膜３０３ａの膜厚より薄い。
【００３３】
第２の不純物領域３１０ａはソース領域であり、第１の不純物領域３０８ｂ及び第２の不純物領域３１０ｂはドレイン領域である。
【００３４】
第１の不純物領域３０８ｂはチャネル形成領域３０９に隣接しており、第２の不純物領域３１０ｂは第１の不純物領域３０８ｂに隣接している。
【００３５】
第１の不純物領域３０８ｂのチャネル長方向の長さは、１０ｎｍ以上３μｍ以下、好ましくは、５００ｎｍ以上１．５μｍ以下とすることができる。
【００３６】
図１（Ｃ）に、第１の不純物領域３０８ｂの深さ方向に含まれる不純物濃度分布を、曲線４１で模式的に示す。また、図１（Ｄ）に、第２の不純物領域３１０ａ及び第２の不純物領域３１０ｂの深さ方向に含まれる不純物濃度分布を、曲線４２で模式的に示す。図１（Ｃ）及び図１（Ｄ）に示すように、第１の不純物領域３０８ｂの深さ方向の不純物濃度分布の極大は、第２の不純物領域３１０ａ及び第２の不純物領域３１０ｂの深さ方向の不純物濃度分布の極大より絶縁膜３０１側に位置している。よって、ドレイン領域においては、深さ方向の不純物濃度分布の極大が深い第１の不純物領域３０８ｂが、チャネル形成領域３０９に接し、深さ方向の不純物濃度分布の極大が浅い第２の不純物領域３１０ｂが、ドレイン電極３１２ｂに接している。
【００３７】
第１の不純物領域３０８ｂの深さ方向の不純物濃度分布の極大が、ゲート電極端と離れて位置することによって、トランジスタのオフ電流を低減することができる。また、ドレイン近傍の電界を緩和し、ホットキャリア注入による劣化を防ぐ効果もある。
【００３８】
また、深さ方向の不純物濃度分布の極大が浅い第２の不純物領域３１０ｂが、ドレイン電極３１２ｂに接することで、コンタクト抵抗を増加させることなくドレイン領域とドレイン電極３１２ｂとの良好な電気的接続を行うことができる。
【００３９】
第１の不純物領域３０８ｂの深さ方向の不純物濃度分布の極大は、第２の不純物領域３１０ａ及び第２の不純物領域３１０ｂの不純物濃度分布の極大より、絶縁膜３０１側近くに位置していれば、絶縁膜３０１に位置してもよい。また、第２の不純物領域３１０ａ及び第２の不純物領域３１０ｂの深さ方向の不純物濃度分布の極大は、ゲート絶縁膜３０３ａに位置してもよい。
【００４０】
なお、ソース領域においても、第２の不純物領域３１０ａとチャネル形成領域３０９との間に、第２の不純物領域３１０ａの深さ方向の不純物濃度分布の極大より、深さ方向の不純物濃度分布の極大が絶縁膜３０１側に近い（ゲート電極端より離れて位置する）第１の不純物領域を設けてもよい。
【００４１】
第１の不純物領域及び第２の不純物領域は、第１の導電型（ここではｐ型）を付与する不純物元素が添加されている。図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示すトランジスタは、ｐ型トランジスタとして説明するが、第１の不純物領域及び第２の不純物領域に第２の導電型（ここではｎ型）を付与する不純物元素が添加された、ｎ型トランジスタとしても良い。
【００４２】
＜作製工程＞
次に、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示すトランジスタの作製工程について、図２乃至図４を用いて説明する。
【００４３】
まず、支持基板３００の上に絶縁膜３０１を介して半導体層３０２を有する基板４００を形成する（図２（Ａ）参照）。
【００４４】
以下に、基板４００の作製方法の例を、図４を用いて説明する。なお、基板４００の作製方法は、図４を用いて説明する作製方法には限定されず、他の作製方法を用いてもよい。
【００４５】
まず、支持基板３００（ベース基板ともいう）を用意する（図４（Ａ）参照）。
【００４６】
支持基板３００は、ガラス基板、セラミック基板、石英基板、サファイア基板などの絶縁性基板を用いる。なお、支持基板３００としてプラスチック基板等の絶縁性基板、シリコンなどの半導体基板、金属やステンレスなどの導電性基板等を適宜用いてもよい。
【００４７】
ガラス基板としては、歪み点が５８０℃以上７３０℃以下であるものを用いるとよい。また、ガラス基板は無アルカリガラス基板であることが好ましい。無アルカリガラス基板には、例えば、アルミノシリケートガラス、アルミノホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラスなどのガラス材料が用いられている。安価なガラス基板、プラスチック基板を用いることで、コストを低減することができる。
【００４８】
また、支持基板３００は、例えば、シリコン、ゲルマニウム、シリコンゲルマニウム、炭化シリコンなどの第１４族元素でなる単結晶半導体基板を用いることができる。また、ガリウムヒ素やインジウムリン等の化合物半導体基板を用いることもできる。
【００４９】
また、支持基板３００として半導体基板を用いる場合、支持基板３００のサイズに制限はないが、例えば、直径が８インチ（２００ｍｍ）、１２インチ（３００ｍｍ）、１８インチ（４５０ｍｍ）といったサイズの半導体基板を用いることができる。また、円形の半導体基板を、矩形に加工して用いても良い。
【００５０】
また、支持基板３００は、単結晶半導体基板やガラス基板の他に、セラミック基板、石英基板やサファイア基板などの絶縁体でなる基板、金属やステンレスなどの導電体でなる基板などを用いることもできる。本実施の形態では、支持基板３００としてガラス基板を用いる場合について説明する。
【００５１】
また、支持基板３００の表面に、絶縁層を形成してもよい。該絶縁層を設けることにより、支持基板３００に不純物（アルカリ金属やアルカリ土類金属など）が含まれている場合には、後に支持基板３００上に転載される半導体層へ当該不純物が拡散することを防止できる。絶縁層としては、スパッタリング法またはＣＶＤ法により形成された酸化シリコン層、窒化シリコン層、酸化窒化シリコン層、窒化酸化シリコン層などがある。
【００５２】
なお、酸化窒化シリコンとは、窒素よりも酸素の含有量が多いものであり、窒化酸化シリコンとは、酸素よりも窒素の含有量が多いものである。ここで、含有量の比較は、ラザフォード後方散乱法及び水素前方散乱法の測定結果に基づいて行うこととする。
【００５３】
次に、半導体基板１１０を用意する（図４（Ｂ−１）参照）。
【００５４】
半導体基板１１０は、例えば、シリコン、ゲルマニウム、シリコンゲルマニウムなどの第１４族元素でなる単結晶半導体基板を用いることができる。また、ガリウムヒ素やインジウムリン等の化合物半導体基板を用いることもできる。なお、本実施の形態では、半導体基板１１０については、単結晶シリコン基板を用いて説明する。
【００５５】
次に、半導体基板１１０の少なくとも一面に絶縁膜３０１を形成する（図４（Ｂ−２）参照）。
【００５６】
絶縁膜３０１は、後に説明する貼り合わせにおいて、接合層として機能する。
【００５７】
絶縁膜３０１は、例えば、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化シリコン、窒化酸化シリコン等の材料を用いることができる。これらの膜は、熱酸化法、ＣＶＤ法又はスパッタリング法等の薄膜成膜方法を用いて形成することができる。また、ＣＶＤ法を用いて絶縁膜３０１を形成する場合には、テトラエチルオルソシリケート（略称；ＴＥＯＳ：化学式Ｓｉ（ＯＣ_２Ｈ_５）_４）等の有機シランを用いて作製される酸化シリコン層を絶縁膜３０１に用いることが生産性の点から好ましい。
【００５８】
本実施の形態では、半導体基板１１０に熱酸化処理を行うことにより絶縁膜３０１（ここでは、酸化シリコン層）を形成する。熱酸化処理は、酸化性雰囲気中にハロゲンを添加して行うことが好ましい。例えば、塩素（Ｃｌ）が添加された酸化性雰囲気中で半導体基板１１０に熱酸化処理を行うことによりＨＣｌ酸化された絶縁膜３０１を形成する。従って、絶縁膜３０１は、塩素原子を含有した層となる。
【００５９】
絶縁膜３０１中に含有された塩素原子は、絶縁膜３０１に歪みを形成する。その結果、絶縁膜３０１の水に対する吸収割合が向上し、水の拡散速度が増大する。つまり、絶縁膜３０１表面に水が存在する場合に、当該表面に存在する水を絶縁膜３０１中に素早く吸収させ、拡散させることができるため、水の存在による貼り合わせ不良を低減することができる。
【００６０】
また、絶縁膜３０１に塩素原子を含有させることによって、外因性の不純物である重金属（例えば、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍｏ等）を捕集して半導体基板１１０が汚染されることを防止できる。また、後に説明する支持基板３００との貼り合わせの後に、支持基板３００からのナトリウム（Ｎａ）等の不純物を固定して、半導体基板１１０が汚染されることを防止できる。
【００６１】
なお、絶縁膜３０１に含有させるハロゲン原子は塩素原子に限られない。絶縁膜３０１にはフッ素原子を含有させてもよい。例えば、半導体基板１１０表面をフッ素酸化する方法を用いることが可能である。フッ素酸化としては、ＨＦ溶液に浸漬させた後に酸化性雰囲気中で熱酸化処理を行う方法や、ＮＦ_３を酸化性雰囲気に添加して熱酸化処理を行う方法などがある。
【００６２】
なお、本実施の形態においては絶縁膜３０１を単層構造とするが、積層構造としても良い。また、貼り合わせに際して特に問題がない場合など、絶縁膜３０１を設ける必要がない場合には、絶縁膜３０１を設けない構成としても良い。
【００６３】
次に、半導体基板１１０にイオンを照射することにより、脆化領域１１２を形成する（図４（Ｂ−３）参照）。より具体的には、例えば、電界で加速されたイオンからなるイオンビームを照射して、半導体基板１１０の表面から所定の深さの領域に脆化領域１１２を形成する。脆化領域１１２が形成される深さは、イオンビームの加速エネルギーやイオンビームの入射角によって制御される。つまり、脆化領域１１２は、イオンの平均侵入深さと同程度の深さの領域に形成されることになる。ここで、脆化領域１１２が形成される深さは、半導体基板１１０の全面において均一であることが望ましい。なお、イオンの照射前には、半導体基板１１０の表面を洗浄しておくことが望ましい。
【００６４】
また、上述の脆化領域１１２が形成される深さにより、後に形成する半導体層３０２の厚さが決定される。脆化領域１１２が形成される深さは、半導体基板１１０の表面から５０ｎｍ以上１μｍ以下であり、好ましくは５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下である。
【００６５】
イオンを半導体基板１１０に照射する際には、イオン注入装置またはイオンドーピング装置を用いることができる。イオン注入装置は、ソースガスを励起してイオン種を生成し、生成されたイオン種を質量分離して、所定の質量を有するイオン種を被処理物に照射する。イオンドーピング装置は、プロセスガスを励起してイオン種を生成し、生成されたイオン種を質量分離せずに被処理物に照射する。なお、質量分離装置を備えているイオンドーピング装置では、イオン注入装置と同様に、質量分離を伴うイオンの照射を行うこともできる。
【００６６】
イオンドーピング装置を用いる場合の脆化領域１１２の形成工程は、例えば、以下の条件で行うことができる。
・加速電圧１０ｋＶ以上１００ｋＶ以下（好ましくは３０ｋＶ以上８０ｋＶ以下）
・ドーズ量１×１０^１６／ｃｍ^２以上４×１０^１６／ｃｍ^２以下
・ビーム電流密度２μＡ／ｃｍ^２以上（好ましくは５μＡ／ｃｍ^２以上、より好ましくは１０μＡ／ｃｍ^２以上）
【００６７】
また、イオンドーピング装置を用いる場合、ソースガスとして水素を含むガスを用いることができる。該ガスを用いることによりイオン種としてＨ^＋、Ｈ_２^＋、Ｈ_３^＋を生成することができる。水素ガスをソースガスとして用いる場合には、Ｈ_３^＋を多く照射することが好ましい。具体的には、イオンビームに、Ｈ^＋、Ｈ_２^＋、Ｈ_３^＋の総量に対してＨ_３^＋イオンが７０％以上含まれるようにすることが好ましい。また、Ｈ_３^＋イオンの割合を８０％以上とすることがより好ましい。このようにＨ_３^＋の割合を高めておくことで、脆化領域１１２に１×１０^２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以上の濃度で水素を含ませることが可能である。これにより、脆化領域１１２における分離が容易になる。また、Ｈ_３^＋イオンを多く照射することで、Ｈ^＋、Ｈ_２^＋を照射する場合より短時間で脆化領域１１２を形成することができる。また、Ｈ_３^＋を用いることで、イオンの平均侵入深さを浅くすることができるため、脆化領域１１２を浅い領域に形成することが可能になる。
【００６８】
イオン注入装置を用いる場合には、質量分離により、Ｈ_３^＋イオンが照射されるようにすることが好ましい。もちろん、Ｈ^＋やＨ_２^＋を照射してもよい。ただし、イオン注入装置を用いる場合には、イオン種を選択して照射するため、イオンドーピング装置を用いる場合と比較して、イオン照射の効率が低下する場合がある。
【００６９】
イオン照射工程のソースガスには水素を含むガスの他に、ヘリウムやアルゴンなどの希ガス、フッ素ガスや塩素ガスに代表されるハロゲンガス、フッ素化合物ガス（例えば、ＢＦ_３）などのハロゲン化合物ガスから選ばれた一種または複数種類のガスを用いることができる。ソースガスにヘリウムを用いる場合は、質量分離を行わないことで、Ｈｅ^＋イオンの割合が高いイオンビームを作り出すことができる。このようなイオンビームを用いることで、脆化領域１１２を効率よく形成することができる。
【００７０】
また、イオンの照射を複数回に分けて行うことで、脆化領域１１２を形成することもできる。この場合、異なるソースガスを用いてイオン照射を行っても良いし、同じソースガスを用いてもよい。例えば、ソースガスとして希ガスを用いてイオン照射を行った後、水素を含むガスをソースガスとして用いてイオン照射を行うことができる。また、はじめにハロゲンガスまたはハロゲン化合物ガスを用いてイオン照射を行い、次に、水素を含むガスを用いてイオン照射を行うこともできる。
【００７１】
上記脆化領域１１２及び絶縁膜３０１を有する半導体基板１１０を作製する他の方法としては、半導体基板１１０の一表面を陽極酸化して多孔質領域を形成し、当該多孔質領域上に半導体層をエピタキシャル成長させた後、当該半導体層上に酸化絶縁層を形成する方法等もある。
【００７２】
次に、支持基板３００と半導体基板１１０を貼り合わせる（図４（Ｃ）参照）。具体的には、絶縁膜３０１を介して支持基板３００と半導体基板１１０を貼り合わせる。
【００７３】
支持基板３００と半導体基板１１０とを貼り合わせた後に加圧処理を施すことで、支持基板３００と絶縁膜３０１の接合が生じ、当該部分を始点として自発的な接合が全面におよぶ。なお、貼り合わせのメカニズムとしては、ファン・デル・ワールス力が関与するメカニズムや、水素結合が関与するメカニズムなどが考えられている。
【００７４】
支持基板３００と半導体基板１１０とを貼り合わせる前に、半導体基板１１０上に形成された絶縁膜３０１および支持基板３００の少なくとも一方に表面処理を行うことにより、親水基の増加、平坦性の向上などが実現され、半導体基板１１０と支持基板３００との接合強度を高めることができる。その結果、貼り合わせ不良を低減することができる。
【００７５】
表面処理としては、ウェットエッチング処理、ドライエッチング処理、またはウェットエッチング処理およびドライエッチング処理の組み合わせが挙げられる。また、異なるウェットエッチング処理を組み合わせる、または異なるドライエッチング処理を組み合わせて行うことができる。
【００７６】
ウェットエッチング処理としては、オゾン水を用いたオゾン処理（オゾン水洗浄）、メガソニック洗浄、または２流体洗浄（純水や水素添加水等の機能水を窒素等のキャリアガスとともに吹き付ける方法）などが挙げられる。ドライエッチング処理としては、紫外線処理、オゾン処理、プラズマ処理、バイアス印加プラズマ処理、またはラジカル処理などが挙げられる。被処理体（半導体基板、半導体基板上に形成された絶縁層、基板または基板上に形成された絶縁層）に対し、上記のような表面処理を行うことで、被処理体表面の親水性および清浄性を高める効果を奏する。その結果、基板同士の接合強度を向上させることができる。
【００７７】
ウェットエッチング処理は、被処理体表面に付着するマクロなゴミなどの除去に効果的である。ドライエッチング処理は、被処理体表面に付着する有機物などミクロなゴミの除去または分解に効果的である。ここで、被処理体に対し、紫外線処理などのドライエッチング処理を行った後、洗浄などのウェットエッチング処理を行うことで、被処理体表面を清浄化および親水化し、さらに被処理体表面のウォーターマークの発生を抑制できるため、好ましい。
【００７８】
または一重項酸素などの活性状態にある酸素を用いた表面処理を行うことが好ましい。オゾンまたは一重項酸素などの活性状態にある酸素により、被処理体表面に付着する有機物を効果的に除去または分解することができる。また、オゾンまたは一重項酸素などの活性状態にある酸素に、紫外線のうち２００ｎｍ未満の波長を含む光による処理を組み合わせることで、被処理体表面に付着する有機物をさらに効果的に除去することができる。以下、具体的に説明する。
【００７９】
例えば、酸素を含む雰囲気下で紫外線を照射することにより、被処理体の表面処理を行う。酸素を含む雰囲気下において、紫外線のうち２００ｎｍ未満の波長を含む光と２００ｎｍ以上の波長を含む光を照射することにより、オゾンを生成させるとともに一重項酸素を生成させることができる。また、紫外線のうち１８０ｎｍ未満の波長を含む光を照射することにより、オゾンを生成させるとともに一重項酸素を生成させることもできる。
【００８０】
酸素を含む雰囲気下で、紫外線のうち２００ｎｍ未満の波長を含む光および２００ｎｍ以上の波長を含む光を照射することにより起きる反応例を示す。
Ｏ_２＋ｈν（λ_１ｎｍ）→Ｏ（^３Ｐ）＋Ｏ（^３Ｐ）（１）
Ｏ（^３Ｐ）＋Ｏ_２→Ｏ_３（２）
Ｏ_３＋ｈν（λ_２ｎｍ）→Ｏ（^１Ｄ）＋Ｏ_２（３）
【００８１】
上記反応式（１）において、酸素（Ｏ_２）を含む雰囲気下で紫外線のうち２００ｎｍ未満の波長（λ_１ｎｍ）を含む光（ｈν）を照射することにより基底状態の酸素原子（Ｏ（^３Ｐ））が生成する。次に、反応式（２）において、基底状態の酸素原子（Ｏ（^３Ｐ））と酸素（Ｏ_２）とが反応してオゾン（Ｏ_３）が生成する。そして、反応式（３）において、生成されたオゾン（Ｏ_３）を含む雰囲気下で紫外線のうち２００ｎｍ以上の波長（λ_２ｎｍ）を含む光が照射されることにより、励起状態の一重項酸素Ｏ（^１Ｄ）が生成される。酸素を含む雰囲気下において、紫外線のうち２００ｎｍ未満の波長を含む光を照射することによりオゾンを生成させるとともに、２００ｎｍ以上の波長を含む光を照射することによりオゾンを分解して一重項酸素を生成する。上記のような表面処理は、例えば、酸素を含む雰囲気下での低圧水銀ランプの照射（λ_１＝１８５ｎｍ、λ_２＝２５４ｎｍ）により行うことができる。
【００８２】
また、酸素を含む雰囲気下で、紫外線のうち１８０ｎｍ未満の波長を含む光を照射して起きる反応例を示す。
Ｏ_２＋ｈν（λ_３ｎｍ）→Ｏ（^１Ｄ）＋Ｏ（^３Ｐ）（４）
Ｏ（^３Ｐ）＋Ｏ_２→Ｏ_３（５）
Ｏ_３＋ｈν（λ_３ｎｍ）→Ｏ（^１Ｄ）＋Ｏ_２（６）
【００８３】
上記反応式（４）において、酸素（Ｏ_２）を含む雰囲気下で紫外線のうち１８０ｎｍ未満の波長（λ_３ｎｍ）を含む光を照射することにより、励起状態の一重項酸素Ｏ（^１Ｄ）と基底状態の酸素原子（Ｏ（^３Ｐ））が生成する。次に、反応式（５）において、基底状態の酸素原子（Ｏ（^３Ｐ））と酸素（Ｏ_２）とが反応してオゾン（Ｏ_３）が生成する。反応式（６）において、生成されたオゾン（Ｏ_３）を含む雰囲気下で紫外線のうち１８０ｎｍ未満の波長（λ_３ｎｍ）を含む光が照射されることにより、励起状態の一重項酸素と酸素が生成される。酸素を含む雰囲気下において、紫外線のうち１８０ｎｍ未満の波長を含む光を照射することによりオゾンを生成させるとともにオゾンまたは酸素を分解して一重項酸素を生成する。上記のような表面処理は、例えば、酸素を含む雰囲気下でのＸｅエキシマＵＶランプの照射により行うことができる。
【００８４】
紫外線のうち２００ｎｍ未満の波長を含む光により被処理体表面に付着する有機物などの化学結合を切断し、オゾンまたは一重項酸素により被処理体表面に付着する有機物や化学結合を切断した有機物などを酸化分解して除去することができる。上記のような表面処理を行うことで、被処理体表面の親水性および清浄性をより高めることができ、接合を良好に行うことができる。
【００８５】
また、支持基板３００と半導体基板１１０とを貼り合わせる前に、支持基板３００及び絶縁膜３０１を加熱し、支持基板３００及び絶縁膜３０１の表面の水分を除去することで貼り合わせ不良を低減することもできる。これは、支持基板３００及び絶縁膜３０１の界面において、残留する水分と共に気体やパーティクルが混入することを低減できるためである。支持基板３００及び絶縁膜３０１の加熱は、水が蒸発する温度、例えば、５５℃以上１００℃以下で行えばよい。
【００８６】
支持基板３００と半導体基板１１０とを貼り合わせた後は、貼り合わせられた支持基板３００および半導体基板１１０に対して熱処理を施して、貼り合わせを強固なものとすると良い。この際の加熱温度は、脆化領域１１２における分離が進行しない温度とする必要がある。例えば、４００℃未満、好ましくは３００℃以下とする。熱処理時間については特に限定されず、処理時間と貼り合わせ強度との関係から適切な条件を設定すればよい。例えば、２００℃、２時間の熱処理を施すことができる。なお、貼り合わせに係る領域にマイクロ波などを照射して、該領域のみを局所的に加熱することも可能である。貼り合わせ強度に問題がない場合には、上記熱処理は省略すれば良い。
【００８７】
次に、半導体基板１１０を、脆化領域１１２において、半導体層１１６と半導体基板１１７とに分離する（図４（Ｄ）参照）。半導体基板１１０の分離は、熱処理により行うと良い。該熱処理の温度は、支持基板３００の耐熱温度を目安にすることができる。例えば、支持基板３００としてガラス基板を用いる場合には、熱処理の温度は５００℃以上７５０℃以下とすることが好ましい。ただし、ガラス基板の耐熱性が許すのであればこの限りではない。本実施の形態においては、６００℃、２時間の熱処理を施すこととする。
【００８８】
上述のような熱処理を行うことにより、脆化領域１１２の微小な孔の内部の圧力が上昇する。圧力の上昇により、脆化領域１１２に形成された微小な空孔の体積変化が生じ、脆化領域１１２に亀裂が生ずる。その結果、脆化領域１１２に沿って半導体基板１１０が分離する。これにより、支持基板３００上には半導体基板１１０から分離された半導体層３０２が残存することになる。また、この熱処理で、貼り合わせに係る界面が加熱されるため、当該界面に共有結合が形成され、貼り合わせを一層強固なものとすることができる。
【００８９】
なお、脆化領域１１２を半導体基板１１０の陽極酸化により形成した場合、ウォータジェット法を用いて脆化領域１１２を切断してもよい。
【００９０】
分離後の半導体基板１１７は、再生工程によって再生半導体基板となり、再度用いることができる。分離後の半導体基板１１７の表面には、脆化領域１１２などに起因する欠陥が存在しているため、平坦性を向上させる処理を行うことが望ましい。
【００９１】
半導体基板１１０の分離後、支持基板３００及び絶縁膜３０１の密着性を高めるために、半導体層１１６の端部にレーザ光を照射してもよい。
【００９２】
次に、半導体層１１６に平坦化処理を行い、半導体層３０２を形成する（図４（Ｅ）参照）。
【００９３】
半導体層１１６の平坦化処理は、例えば、レーザ光を照射する方法がある。半導体層１１６にレーザ光を照射することで、半導体層１１６が溶融し、その後の冷却、固化によって、欠陥が低減され、表面の平坦性が向上した半導体層３０２が得られるのである。
【００９４】
レーザ光は、半導体層１１６に吸収される波長のレーザ光を用いることができる。
【００９５】
また、レーザ光は、半導体層１１６が部分溶融または完全溶融するエネルギーで照射する。なお、レーザ光による半導体層１１６の溶融は、部分溶融とすることが好ましい。部分溶融とは、この場合、半導体層１１６の上部は溶融して液相となるが、下部は溶融せずに固相のままであることをいう。半導体層を部分溶融させることにより、溶融されていない固相部分から結晶成長が進行する。これにより、表面の平坦性が高く、且つ欠陥の少ない半導体層３０２を形成することができる。また、半導体層１１６の部分溶融により、支持基板３００の温度上昇を低減することができる。このため、支持基板３００として、ガラス基板のような耐熱性の低い基板を用いることが可能である。なお、レーザ光の照射により形成された多結晶半導体領域を選択的に除去してもよい。
【００９６】
また、エッチング処理やＣＭＰ（ＣｈｅｍｉｃａｌＭｅｃｈａｎｉｃａｌＰｏｌｉｓｈｉｎｇ）等の研磨処理等により、半導体層１１６の膜厚を薄くする薄膜化工程を行うことで、半導体層３０２を得ることができる。
【００９７】
エッチング処理には、例えば、ドライエッチング処理またはウェットエッチング処理の一方、または双方を組み合わせたエッチング処理を適用することができる。
半導体層１１６がシリコンからなる場合、ＳＦ_６とＯ_２をプロセスガスに用いたドライエッチング処理で、半導体層１１６を薄くすることができる。
【００９８】
また、エッチング処理に代えてＣＭＰ等の研磨処理を行ってもよく、またはエッチング処理とＣＭＰ処理を組み合わせて行ってもよい。半導体層１１６の膜厚は、例えば１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下とすることができる。
【００９９】
以上のように、支持基板３００の上に絶縁膜３０１を介して半導体層３０２を有する基板４００を形成することができる。
【０１００】
次に、支持基板３００を覆うように、半導体層３０２上にゲート絶縁膜３０３、第１の導電膜３０４、第２の導電膜３０５、及びレジスト膜３０６を形成する（図２（Ｂ）参照）。本実施の形態ではゲート絶縁膜３０３上に設けられるゲート電極を積層構造とするため、第１の導電膜３０４と第２の導電膜３０５とを積層する。
【０１０１】
ゲート絶縁膜３０３は、プラズマＣＶＤ法を用いて、酸化シリコン層を単層で形成することとする。ゲート絶縁膜３０３は、酸化シリコン以外にも、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化シリコン、酸化ハフニウム、酸化アルミニウム、酸化タンタルなどを含む層を、単層構造または積層構造で形成することができる。
【０１０２】
プラズマＣＶＤ法以外の作製方法としては、スパッタリング法や、高密度プラズマ処理による酸化または窒化による方法が挙げられる。高密度プラズマ処理は、例えば、ヘリウム、アルゴン、クリプトン、キセノンなどの希ガスと、酸素、酸化窒素、アンモニア、窒素、水素などガスの混合ガスを用いて行う。この場合、プラズマの励起をマイクロ波の導入により行うことで、低電子温度で高密度のプラズマを生成することができる。このような高密度のプラズマで生成された酸素ラジカル（ＯＨラジカルを含む場合もある）や窒素ラジカル（ＮＨラジカルを含む場合もある）によって、半導体層の表面を酸化または窒化することにより、１ｎｍ以上２０ｎｍ以下、望ましくは２ｎｍ以上１０ｎｍ以下の絶縁層を半導体層に接するように形成する。
【０１０３】
上述した高密度プラズマ処理による半導体層の酸化または窒化は固相反応であるため、ゲート絶縁膜３０３と半導体層３０２との界面準位密度をきわめて低くすることができる。また、高密度プラズマ処理により半導体層３０２を直接酸化または窒化することで、形成されるゲート絶縁膜３０３の厚さのばらつきを抑えることができる。なお、高密度プラズマ処理により形成されたゲート絶縁膜３０３は、特性のばらつきを抑制することができる。
【０１０４】
また、半導体層３０２の表面を熱酸化させることで、ゲート絶縁膜３０３を形成しても良い。熱酸化を用いる場合には、ある程度の耐熱性を有する基板を用いることが必要である。
【０１０５】
なお、水素を含むゲート絶縁膜３０３を形成し、その後、３５０℃以上４５０℃以下の温度による加熱処理を行うことで、ゲート絶縁膜３０３中に含まれる水素を半導体層３０２中に拡散させるようにしても良い。この場合、ゲート絶縁膜３０３として、プラズマＣＶＤ法を用いた窒化シリコンまたは窒化酸化シリコンを用いることができる。なお、プロセス温度は３５０℃以下とすると良い。このように、半導体層３０２に水素を供給することで、半導体層３０２中、および、ゲート絶縁膜３０３と半導体層３０２の界面における欠陥を効果的に低減することができる。
【０１０６】
ゲート電極とする、第１の導電膜３０４及び第２の導電膜３０５は、積層して形成する。第１の導電膜３０４は、例えば、モリブデン膜、チタン膜、窒化チタン膜等を用い、第２の導電膜３０５は、例えば、アルミニウム膜、タングステン膜などを用いればよい。本実施の形態では、第１の導電膜３０４に窒化チタン膜を用い、第２の導電膜３０５にタングステン膜を用いた２層構造の導電膜を形成することとする。
【０１０７】
次に、マスク層７７０ａ及びマスク層７７０ｂを、光強度低減機能を有する露光マスク７５０を用いて形成する（図２（Ｃ）及び図２（Ｄ）参照）。
【０１０８】
光強度低減機能を有する露光マスクは、半透膜からなる光強度低減機能を有する補助パターンを設置した露光マスクである。
【０１０９】
また、光強度低減機能を有する露光マスクは、半透膜が有する光強度低減機能により、通過する光強度は１０％以上７０％以下にすることができる。本実施の形態では、露光領域が除去されるポジ型のレジストを用いる場合を示す。
【０１１０】
レジスト膜３０６上部には、光学系を介して露光マスク７５０が設置されている。
【０１１１】
露光マスク７５０は、透光性の基板７５３にＭｏＳｉＮからなる半透膜７５１ａ、半透膜７５１ｂを設け、半透膜７５１ａと積層するようにＣｒなどの金属膜からなる遮光部７５２ａを設けている。半透膜７５１ａ、半透膜７５１ｂは他にＭｏＳｉ、ＭｏＳｉＯ、ＭｏＳｉＯＮ、ＣｒＳｉなどを用いて形成することができる。
【０１１２】
露光マスク７５０を用いてレジスト膜３０６の露光を行うと、レジスト膜３０６に、露光領域７６２、非露光領域７６１ａ、及び非露光領域７６１ｂが形成される。露光領域７６２は、露光時の光の遮光部の回り込みや、光が半透膜を通過することによって形成される。
【０１１３】
そして、現像を行うと、露光領域７６２が除去されて、図２（Ｄ）に示すレジストパターンであるマスク層７７０ａ及びマスク層７７０ｂが得られる。
【０１１４】
マスク層７７０ａ及びマスク層７７０ｂを形成する他の方法として、複数の強度で光が透過する露光マスクを用いる方法もある。
【０１１５】
複数の強度で光が透過する露光マスクは、複数のスリットを有する回折格子パターンを遮光部と遮光部との間に設けた露光マスクである。回折格子パターンとは、スリット、ドット等の開口パターンが少なくとも１つ以上設けられたパターンである。複数開口を有する場合、その開口は秩序を有し規則的（周期的）に配置されていてもよいし、無秩序（非周期的）に配置されていてもよい。露光装置の解像度以下の微細な幅の非開口部（ライン）と開口（スペース）とを有する回折格子パターンを用いることによって、実質的な露光量を変調することが可能であり、露光されたレジスト膜の現像後の膜厚を調整することができる。解像度とは、露光装置によって形成できる最小線幅であり、投影露光装置においては、解像度Ｒは、Ｒ＝Ｋλ／ＮＡによって表される。Ｋは定数、λは露光に用いる光の波長、ＮＡは投影レンズの開口数である。よって、図２（Ｃ）に示す方法でレジスト膜を加工すると、工程を増やさずに選択的に微細な加工ができ、多様なレジストパターン（マスク層）が得られる。
【０１１６】
また、露光マスク７５０の光強度低減機能を有する回折格子は、解像度をａ、露光装置の縮小率をｂとすると、開口がａ／ｂ×０．８以下、非開口部がａ／ｂ×０．５以下が好ましい。具体的には、ａ＝１．５μｍ、ｂ＝１の場合、開口／非開口部＝０．５μｍ／０．５μｍ、０．７５μｍ／０．７５μｍ、１μｍ／０．５μｍ、０．７５μｍ／０．５μｍとする。
【０１１７】
上述の露光工程により、マスク層７７０ａの領域８００の膜厚及びマスク層７７０ｂの膜厚は、マスク層７７０ａの領域８０１の膜厚より薄く形成される。これは、後に説明するアッシング等の処理で、マスク層７７０ａの一部及びマスク層７７０ｂを除去するためである。例えば、領域８０１の膜厚に対する、領域８００及びマスク層７７０ｂの膜厚の比率が、５％以上９０％以下、好ましくは、７％以上５０％以下、より好ましくは１０％以上３５％未満とするように形成すればよい。
【０１１８】
また、マスク層７７０ａの領域８００を除去し、マスク層７７０ａの領域８０１の一部を残すためには、マスク層７７０ａの領域８００とマスク層７７０ａの領域８０１との間の角度θをほぼ垂直に形成することが好ましい。マスク層７７０ａの領域８００とマスク層７７０ａの領域８０１との間の角度θをほぼ垂直に形成することで、後に形成する第２の導電層３０５ｃのチャネル長方向の長さとほぼ同等であるマスク層７８０ａを形成することができる。
【０１１９】
本実施の形態では、マスク層７７０ａの領域８００の膜厚及びマスク層７７０ｂの膜厚を４００ｎｍ程度に形成し、マスク層７７０ａの領域８０１の膜厚を１．４μｍ程度に形成することとする。ただし、露光条件によって、露光マスク７５０を用いて得られたマスク層７７０ａ及びマスク層７７０ｂの表面は、同領域（領域８００または領域８０１）内においても、微細な凹凸を有していることがある。そのため、当該膜厚は平均膜厚として換算するものとする。以下に示す膜厚も、平均膜厚として換算するものとする。
【０１２０】
次に、マスク層７７０ａ及びマスク層７７０ｂを用いて、第１の導電膜３０４及び第２の導電膜３０５をエッチングし、第１の導電層３０４ａ、第２の導電層３０５ａ、第１の導電層３０４ｂ、及び第２の導電層３０５ｂを形成する（図２（Ｅ）参照）。
【０１２１】
第１の導電膜３０４及び第２の導電膜３０５から、第１の導電層３０４ａ、第２の導電層３０５ａ、第１の導電層３０４ｂ、及び第２の導電層３０５ｂを形成するエッチング処理としては、例えば、ドライエッチングを適用することができるが、開示する発明の一態様はこれに限定されない。本実施の形態では、エッチング処理としてドライエッチングを用いる。エッチング処理を行うことで、マスク層７７０ａ及びマスク層７７０ｂは膜減りが生じることがある。例えば、ドライエッチングを行った場合、マスク層７７０ａ及びマスク層７７０ｂの膜厚は１００ｎｍ以上２００ｎｍ以下程度の膜減りが生じる。
【０１２２】
次に、マスク層７７０ａ及びマスク層７７０ｂにアッシング等の処理を行うことで、マスク層７７０ａの一部及びマスク層７７０ｂを除去し、マスク層７８０ａを形成する（図３（Ａ）参照）。
【０１２３】
ここで行うアッシング等の処理は、マスク層７７０ｂを除去するために行う。これは、後の工程で第１の導電層３０４ｂを表面に露出させるため、第２の導電層３０５ｂを除去する必要があり、第２の導電層３０５ｂを除去するためには、マスク層７７０ｂを除去する必要があるからである。
【０１２４】
マスク層７７０ａ及びマスク層７７０ｂは、アッシング等の処理を行うことで、後退（縮小）する。マスク層７７０ａの領域８００及びマスク層７７０ｂの膜厚は、マスク層７７０ａの領域８０１の膜厚より薄く形成されているため、マスク層７７０ａの領域８０１よりマスク層７７０ａの領域８００及びマスク層７７０ｂの方が先に除去される。ただし、マスク層７７０ａの領域８０１もアッシング等の処理が行われているため、後退（縮小）し、マスク層７８０ａとなる。マスク層７７０ａの一部及びマスク層７７０ｂが除去されることで、第２の導電層３０５ａの表面の一部（図３（Ａ）中の領域８０２）及び第２の導電層３０５ａの表面は露出する。
【０１２５】
アッシング等の処理条件は、マスク層７７０ａの一部（マスク層７８０ａ）が残り、且つマスク層７７０ｂが除去される条件を適宜選択すればよい。本実施の形態ではアッシング処理として酸素プラズマによるアッシング処理を用いることとする。酸素プラズマによるアッシング処理を行った場合、例えば、マスク層７７０ａの領域８０１の膜厚は、６００ｎｍ程度後退（縮小）し、マスク層７７０ａの領域８０１のチャネル長方向の長さは８００ｎｍ程度後退（縮小）する。
【０１２６】
次に、マスク層７８０ａを用いて選択的にエッチング処理を行うことで、第２の導電層３０５ａから第２の導電層３０５ｃを形成する。一方、第２の導電層３０５ｂはエッチング処理により除去され、第１の導電層３０４ｂの表面が露出する。また、選択的にエッチング処理を行うことで、第１の導電層３０４ａ及び第１の導電層３０４ｂと重畳する領域以外のゲート絶縁膜３０３の一部はエッチングされ膜厚が薄くなり（膜減りともいう）、ゲート絶縁膜３０３ａとなる。なお、第１の導電層３０４ａの側端部は、第２の導電層３０５ｃの側端部より延在する形状となる（図３（Ｂ）参照）。
【０１２７】
次に、マスク層７８０ａ、第１の導電層３０４ａ、第２の導電層３０５ｃ、及び第１の導電層３０４ｂが設けられた半導体層３０２に一導電型を付与する不純物元素として、ｐ型を付与する不純物元素３０７を導入し、第１の不純物領域３０８ｂ、第２の不純物領域３１０ａ、及び第２の不純物領域３１０ｂを形成する（図３（Ｃ）参照）。また、不純物元素３０７が添加されない半導体層３０２の領域は、チャネル形成領域３０９となる。ここでは、一導電型を付与する不純物元素として、ホウ素を用いる。ホウ素の他に、例えば、アルミニウムなどを用いることができる。
【０１２８】
不純物元素３０７の添加の条件は、要求される特性などに応じて適宜変更することができる。
【０１２９】
本実施の形態では、ｐ型を付与する不純物元素を用いてｐ型のトランジスタを形成するが、ｎ型を付与する不純物元素を用いてｎ型のトランジスタを形成してもよい。ｎ型を付与する不純物元素として、例えば、リンやヒ素などを用いることもできる。
【０１３０】
半導体層３０２に一導電型を付与する不純物元素３０７を導入する方法として、イオンドーピング法やイオン注入法などを用いることができる。
【０１３１】
不純物元素３０７を添加することで形成される第１の不純物領域３０８ｂの深さ方向の不純物濃度分布の極大は、第２の不純物領域３１０ａ及び第２の不純物領域３１０ｂの深さ方向の不純物濃度分布の極大より絶縁膜３０１側に位置している。これは、半導体層３０２に不純物元素３０７を添加する際に、第１の導電層３０４ｂがマスクの機能を果たし、不純物元素３０７の導入を妨げるためである。
【０１３２】
また、チャネル形成領域は、第１の導電層３０４ａ及び第２の導電層３０５ａがマスクの機能を果たすため、不純物元素３０７は導入されない。
【０１３３】
本実施の形態では、第１の導電層３０４ａ、第２の導電層３０５ｃ、及び第１の導電層３０４ｂをマスクとして利用することで、１回の不純物元素３０７の添加で自己整合的に、第１の不純物領域３０８ｂ、第２の不純物領域３１０ａ、第２の不純物領域３１０ｂ、及びチャネル形成領域３０９を形成する。１回の不純物元素３０７の添加で、不純物濃度分布の極大が異なる領域を形成することができる。このため、マスクを削減することができ、製造工程の簡略化が可能となる。
【０１３４】
次に、第２の導電層３０５ｃ上に形成されたマスク層７８０ａを除去する。
【０１３５】
本実施の形態では、マスク層７８０ａの除去は、不純物元素３０７を添加した後に行っているが、不純物元素３０７を添加する前に行ってもよい。
【０１３６】
次に、第２の導電層３０５ｃをマスクとして、第１の導電層３０４ａ及び第１の導電層３０４ｂを選択的にエッチングして、第１の導電層３０４ｃを形成する（図３（Ｄ）参照）。
【０１３７】
なお、第１の導電層３０４ａ及び第１の導電層３０４ｂを選択的にエッチングする前は、第１の導電層３０４ｂ側の第１の導電層３０４ａの側端部は、第１の導電層３０４ｂ側の第２の導電層３０５ｃの側端部より外側に延在している。そのため、第１の導電層３０４ａ及び第１の導電層３０４ｂを選択的にエッチングする際に、第２の導電層３０５ｃの側端部より外側に延在している第１の導電層３０４ａの領域も除去され、第１の導電層３０４ｃが形成される。
【０１３８】
よって、図３（Ｄ）に示すように、チャネル形成領域３０９上にゲート電極が重ならない領域（オフセット領域）が形成される可能性がある。しかし、オフセット領域のチャネル長方向の長さは非常に微細なため、添加された不純物元素３０７の回り込みによって、オフセット領域とならないと考えられる。
【０１３９】
第１の導電層３０４ａ及び第２の導電層３０５ａは、ゲート電極として機能する。
【０１４０】
次に、ゲート絶縁膜３０３ａ、第１の導電層３０４ｃ、及び第２の導電層３０５ｃを覆うように層間絶縁膜３１１を形成し、第２の不純物領域３１０ａの一部及び第２の不純物領域３１０ｂの一部が露出するように、層間絶縁膜３１１にコンタクトホールを形成する。
【０１４１】
層間絶縁膜３１１には、例えば、酸化シリコン、ＢＰＳＧ（ＢｏｒｏｎＰｈｏｓｐｈｏｒｕｓＳｉｌｉｃｏｎＧｌａｓｓ）等の無機材料でなる絶縁層や、ポリイミド、アクリル等の有機樹脂等の層を用いることができる。また、層間絶縁膜３１１は単層構造または積層構造で形成することができる。
【０１４２】
次に、コンタクトホールを介して、第２の不純物領域３１０ａ及び第２の不純物領域３１０ｂに接する導電層を形成し、導電層を選択的にエッチングすることで、ソース電極３１２ａ及びドレイン電極３１２ｂを形成する（図３（Ｅ）参照）。
【０１４３】
導電層は、例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金等の低抵抗金属層をバリアメタル層で挟んだ３層構造の導電層で形成することができる。バリアメタル層としては、モリブデン、クロム、チタン等を用いることができる。
【０１４４】
以上より、第１の不純物領域３０８ｂ、第２の不純物領域３１０ａ、及び第２の不純物領域３１０ｂを有するトランジスタを作製することができる。
【０１４５】
なお、半導体層３０２は、例えば、シリコン、ゲルマニウム、シリコンゲルマニウムなどの第１４族元素でなる単結晶半導体層を用いることができる。半導体層３０２に該単結晶半導体層を用いた場合には、ドナー元素、アクセプター元素などの抵抗値を制御するための不純物元素が添加されていても良い。また、ガリウムヒ素やインジウムリン等の化合物半導体層を用いることもできる。また、単結晶半導体層の他に、多結晶半導体層、非晶質半導体層なども用いることができる。なお、本実施の形態では、半導体層３０２として単結晶シリコン層を用いる。
【０１４６】
本実施の形態では、第１の不純物領域と、第２の不純物領域と、を１回の添加で同時に形成することができるため、マスクを削減することができ、製造工程の簡略化が可能となる。これにより、生産性の向上を図ることができる。
【０１４７】
本実施の形態では、ドレイン領域において、深さ方向の不純物濃度分布の極大が深い第１の不純物領域３０８ｂが、チャネル形成領域３０９に接し、深さ方向の不純物濃度分布の極大が浅い第２の不純物領域３１０ｂが、ドレイン電極３１２ｂに接している。
【０１４８】
第１の不純物領域３０８ｂの深さ方向の不純物濃度分布の極大が、ゲート電極端と離れて位置することによって、トランジスタのオフ電流を低減することができる。また、ドレイン近傍の電界を緩和し、ホットキャリア注入による劣化を防ぐ効果もある。
【０１４９】
また、深さ方向の不純物濃度分布の極大が浅い第２の不純物領域３１０ｂが、ドレイン電極３１２ｂに接することで、コンタクト抵抗を増加させることなくドレイン領域とドレイン電極３１２ｂとの良好な電気的接続を行うことができる。
【０１５０】
上述したように、オフ電流が低減されたトランジスタを作製することができる。よって、該トランジスタを用いて信頼性の高い半導体装置を提供することができる。
【０１５１】
なお、本実施の形態は、他の実施の形態に記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可能である。
【０１５２】
（実施の形態２）
本実施の形態における表示装置の作製方法を、図５乃至図１２を用いて詳細に説明する。
【０１５３】
図５（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。
【０１５４】
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２７０２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の導電層側が走査線と、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。
【０１５５】
図５（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６（Ａ）に示すように、ＣＯＧ（ＣｈｉｐｏｎＧｌａｓｓ）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６（Ｂ）に示すようなＴＡＢ（ＴａｐｅＡｕｔｏｍａｔｅｄＢｏｎｄｉｎｇ）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６（Ａ）及び図６（Ｂ）において、ドライバＩＣ２７５１は、ＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅｐｒｉｎｔｅｄｃｉｒｃｕｉｔ）２７５０と接続している。
【０１５６】
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５（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５（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５（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５（Ｃ）に示すように、画素部４７０１、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。
【０１５７】
次に、図５（Ｂ）及び図５（Ｃ）に示した表示装置に用いるトランジスタの作製方法を図７乃至図１２を用いて説明する。
【０１５８】
まず、支持基板３００の上に絶縁膜３０１を介して半導体層１０３、半導体層１０４、半導体層１０５、及び半導体層１０６を有する基板４００を形成する（図７（Ａ）参照）。基板４００の作製方法は実施の形態１と同様に作製することができるため、詳細な説明は省略する。
【０１５９】
次に、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を形成し、ゲート絶縁層１０７上に第１の導電膜１０８及び第２の導電膜１０９を積層して形成する（図７（Ｂ）参照）。
【０１６０】
ゲート絶縁層１０７、第１の導電膜１０８、及び第２の導電膜１０９は、それぞれ実施の形態１のゲート絶縁膜３０３、第１の導電膜３０４、及び第２の導電膜３０５と同様に形成することができるため、詳細な説明は省略する。
【０１６１】
ゲート絶縁層１０７、第１の導電膜１０８及び第２の導電膜１０９上に、所望な形状に加工するためのレジストからなるマスク層１５７ａ、マスク層１５８ａ、マスク層１５７ｂ、マスク層１５８ｂ、マスク層１５７ｃ、マスク層１５８ｄ、マスク層１５７ｅ、及びマスク層１５８ｅを形成する（図７（Ｃ）参照）。マスク層１５７ａ、マスク層１５８ａ、マスク層１５７ｂ、マスク層１５８ｂ、マスク層１５７ｃ、マスク層１５８ｄ、マスク層１５７ｅ、及びマスク層１５８ｅは実施の形態１で示したマスク層７７０ａ及びマスク層７７０ｂと同様に、光強度低減機能を有する露光マスク、または複数の強度で光が透過する露光マスクを用いて形成することができる。このような露光マスクであると多様な露光の制御がより正確に行えるので、レジストをより精密な形状に加工することができる。よって、そのようなマスク層を用いると同一な工程で、所望とする性能に合わせた異なった形状で導電膜や絶縁膜の加工をすることができる。よって、異なる特性を有するトランジスタや、サイズや形状の異なる配線などを、工程を増加することなく作製することができる。
【０１６２】
次に、マスク層１５７ａ、マスク層１５８ａ、マスク層１５７ｂ、マスク層１５８ｂ、マスク層１５７ｃ、マスク層１５８ｄ、マスク層１５７ｅ及びマスク層１５８ｅを用いて、第１の導電膜１０８及び第２の導電膜１０９を所望な形状にエッチングし、第１の導電層１２１、第１の導電層１２２、第１の導電層１２４、第１の導電層１２５、第１の導電層１２６、第１の導電層１４１、第１の導電層１４２、第１の導電層１４５、及び第１の導電層１４６、並びに第２の導電層１３１、第２の導電層１３２、第２の導電層１３４、第２の導電層１３５、及び第２の導電層１３６を形成する（図７（Ｄ）参照）。
【０１６３】
第１の導電膜１０８及び第２の導電膜１０９のエッチング工程により、マスク層１５７ａ、マスク層１５７ｂ、マスク層１５７ｃ、及びマスク層１５７ｅは、それぞれエッチングされてマスク層１１０ａ、マスク層１１０ｂ、マスク層１１０ｃ、マスク層１１０ｄ、及びマスク層１１０ｅとなる。一方、マスク層１５８ａ、マスク層１５８ｂ、マスク層１５８ｄ、及びマスク層１５８ｅはエッチングされて、第１の導電層１４１、第１の導電層１４２、第１の導電層１４５、及び第１の導電層１４６が露出する。
【０１６４】
その後、エッチング工程後のマスク層１１０ａ、マスク層１１０ｂ、マスク層１１０ｃ、マスク層１１０ｄ、及びマスク層１１０ｅは除去する。
【０１６５】
マスク層１５７ａ、マスク層１５８ａ、マスク層１５７ｂ、マスク層１５８ｂ、マスク層１５７ｃ、マスク層１５８ｄ、マスク層１５７ｅ、及びマスク層１５８ｅを用いて、第１の導電膜１０８及び第２の導電膜１０９を所望な形状にエッチングする方法は、実施の形態１と同様に行うことができるので、詳細な説明は省略する。
【０１６６】
第１の導電層及び第２の導電層は垂直な側面を有している。しかし、本発明はそれに限定されず、テーパー形状を有していてもよい。
【０１６７】
導電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。
【０１６８】
次に、第１の導電層１２１、第２の導電層１３１、及び半導体層１０３を覆うマスク層１５３ａと、第１の導電層１２６、第２の導電層１３６、及び半導体層１０６を覆うマスク層１５３ｂと、を形成し、半導体層１０４及び半導体層１０５に一導電型を付与する不純物元素１５２を導入し、不純物領域を形成する（図８（Ａ）参照）。図８（Ａ）の工程では、ｎ型のトランジスタを形成するため、一導電型を付与する不純物元素１５２として、ｎ型を付与する不純物元素（本実施の形態ではリン（Ｐ））を用いる。
【０１６９】
一導電型を付与する不純物元素１５２を導入する方法として、イオンドーピング法やイオン注入法などを用いることができる。
【０１７０】
不純物元素１５２の添加の条件は、要求される特性などに応じて適宜変更することができる。
【０１７１】
第１の導電層１２２と第１の導電層１４２と第２の導電層１３２とが設けられた半導体層１０４、及び第１の導電層１２４と第１の導電層１２５と第１の導電層１４５と第２の導電層１３４と第２の導電層１３５とが設けられた半導体層１０５にｎ型を付与する不純物元素１５２を添加し、第１の不純物領域１４５ｂ、第１の不純物領域１４８ｂ、第１の不純物領域１４８ｄ、第２の不純物領域１４４ａ、第２の不純物領域１４４ｂ、第２の不純物領域１４７ａ、第２の不純物領域１４７ｂ、及び第２の不純物領域１４７ｃを形成する。また、不純物元素１５２が添加されない半導体層１０４の領域及び半導体層１０５の領域は、チャネル形成領域１５０、チャネル形成領域１４９ａ、及びチャネル形成領域１４９ｂとなる。なお、半導体層１０３の領域及び半導体層１０６の領域は、不純物元素１５２が添加されても、マスク層１５３ａ及びマスク層１５３ｂによってマスクされているため、不純物領域は形成されない。
【０１７２】
不純物元素１５２を添加することで形成された、第１の不純物領域１４５ｂ、第１の不純物領域１４８ｂ、及び第１の不純物領域１４８ｄの深さ方向の不純物濃度分布の極大は、第２の不純物領域１４４ａ、第２の不純物領域１４４ｂ、第２の不純物領域１４７ａ、第２の不純物領域１４７ｂ、及び第２の不純物領域１４７ｃの深さ方向の不純物濃度分布の極大より絶縁膜３０１側にある。これは、半導体層１０４及び半導体層１０５に不純物元素１５２を添加する際に、第１の導電層１２１、第１の導電層１２２、第１の導電層１２４、第１の導電層１２５、第１の導電層１２６、第１の導電層１４１、第１の導電層１４２、第１の導電層１４５、及び第１の導電層１４６がマスクの機能を果たし、不純物元素１５２の導入を妨げるためである。
【０１７３】
本実施の形態では、ｎ型を付与する不純物元素１５２を１回添加することで自己整合的に、ｎ型を付与する第１の不純物領域及びｎ型を付与する第２の不純物領域を形成することができる。このため、露光マスクを削減することができ、製造工程の簡略化が可能となる。
【０１７４】
次に、マスク層１５３ａ、マスク層１５３ｂを除去し、第１の導電層１２２、第２の導電層１３２、第１の導電層１４２、及び半導体層１０４を覆うマスク層１５５ａと、第１の導電層１２４、第２の導電層１３４、第１の導電層１２５、第２の導電層１３５、第１の導電層１４５、及び半導体層１０５を覆うマスク層１５５ｂと、を形成し、半導体層１０３及び半導体層１０６に一導電型を付与する不純物元素１５４を添加（導入）し、不純物領域を形成する。（図８（Ｂ）参照）。図８（Ｂ）の工程では、ｐ型のトランジスタを形成するため、一導電型を付与する不純物元素１５４として、ｐ型を付与する不純物元素（本実施の形態ではボロン（Ｂ））を用いる。
【０１７５】
一導電型を付与する不純物元素１５４を導入する方法は、実施の形態１を参照することができるため、詳細な説明は省略する。
【０１７６】
第１の導電層１２１と第１の導電層１４１と第２の導電層１３１とが設けられた半導体層１０３、及び第１の導電層１２６と第１の導電層１４６と第２の導電層１３６とが設けられた半導体層１０６にｐ型を付与する不純物元素１５４を添加し、第１の不純物領域１６１ｂ、第１の不純物領域１６４ｂ、第２の不純物領域１６０ａ、第２の不純物領域１６０ｂ、第２の不純物領域１６３ａ、及び第２の不純物領域１６３ｂを形成する。また、不純物元素１５４が添加されない半導体層１０３の領域及び半導体層１０６の領域は、チャネル形成領域１６２及びチャネル形成領域１６５となる。なお、半導体層１０４の領域及び半導体層１０５の領域は、不純物元素１５４が添加されても、マスク層１５５ａ及びマスク層１５５ｂによってマスクされているため、不純物領域は形成されない。
【０１７７】
不純物元素１５４を添加することで形成された、第１の不純物領域１６１ｂ、及び第１の不純物領域１６４ｂの深さ方向の不純物濃度分布の極大は、第２の不純物領域１６０ａ、第２の不純物領域１６０ｂ、第２の不純物領域１６３ａ、及び第２の不純物領域１６３ｂの深さ方向の不純物濃度分布の極大より絶縁膜３０１側にある。これは、半導体層１０３及び半導体層１０６に不純物元素１５４を添加する際に、第１の導電層１２１、第１の導電層１２６、第１の導電層１４１、及び第１の導電層１４６がマスクの機能を果たし、不純物元素１５４の導入を妨げるためである。
【０１７８】
本実施の形態では、ｐ型を付与する不純物元素１５４を１回添加することで自己整合的に、ｐ型を付与する第１の不純物領域及びｐ型を付与する第２の不純物領域を形成することができる。このため、露光マスクを削減することができ、製造工程の簡略化が可能となる。
【０１７９】
ｐ型を付与する不純物元素１５４の添加後は、マスク層１５５ａ及びマスク層１５５ｂを除去する。
【０１８０】
次に、第２の導電層１３１、第２の導電層１３２、第２の導電層１３４、第２の導電層１３５、及び第２の導電層１３６をマスクとして、第１の導電層１４１、第１の導電層１４２、第１の導電層１４４、第１の導電層１４５、及び第１の導電層１４６を除去し、第１の導電層１２１、第１の導電層１２２、第１の導電層１２４、第１の導電層１２５、及び第１の導電層１２６から第１の導電層１２１ｃ、第１の導電層１２２ｃ、第１の導電層１２４ｃ、第１の導電層１２５ｃ、第１の導電層１２６ｃを形成する（図９（Ａ）参照）。
【０１８１】
第１の導電層１４１、第１の導電層１４２、第１の導電層１４５、及び第１の導電層１４６を除去する方法は、実施の形態１を参照することができるため、詳細な説明は省略する。
【０１８２】
第１の導電層１４１、第１の導電層１４２、第１の導電層の１４４、第１の導電層１４５、及び第１の導電層１４６を除去する前は、第１の導電層１２１、第１の導電層１２２、第１の導電層の１２４、第１の導電層１２５、及び第１の導電層１２６は、第２の導電層１３１、第２の導電層１３２、第２の導電層１３４、第２の導電層１３５、及び第２の導電層１３６の側端部より外側に延在している。そのため、第１の導電層１４１、第１の導電層１４２、第１の導電層１４５、及び第１の導電層１４６を除去する際に、第２の導電層１３１、第２の導電層１３２、第２の導電層１３４、第２の導電層１３５、及び第２の導電層１３６の側端部より外側に延在している第１の導電層１２１、第１の導電層１２２、第１の導電層の１２４、第１の導電層１２５、及び第１の導電層１２６の領域も除去され、第１の導電層１２１ｃ、第１の導電層１２２ｃ、第１の導電層の１２４ｃ、第１の導電層１２５ｃ、及び第１の導電層１２６ｃが形成される。
【０１８３】
なお、第１の導電層１２１ｃと第２の導電層１３１、第１の導電層１２２ｃと第２の導電層１３２、第１の導電層１２４ｃと第２の導電層１３４、第１の導電層１２５ｃと第２の導電層１３５、第１の導電層１２６ｃと第２の導電層１３６は、それぞれゲート電極として機能する。
【０１８４】
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。
【０１８５】
次いで、ゲート電極、ゲート絶縁層を覆う第１の層間絶縁膜を形成する。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９（Ｂ）参照）。絶縁膜１６７として窒化酸化珪素膜を膜厚２００ｎｍ形成し、絶縁膜１６８として酸化窒化珪素膜を膜厚８００ｎｍ形成し、積層構造とする。また、第１の層間絶縁膜として、ゲート電極、ゲート絶縁層を覆って、酸化窒化珪素膜を膜厚５０ｎｍ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形成する、３層の積層構造としてもよい。
【０１８６】
絶縁膜１６７及び絶縁膜１６８は、例えば、スパッタリング法、またはプラズマＣＶＤ法を用いた窒化珪素膜、窒化酸化珪素膜、酸化窒化珪素膜、酸化珪素膜などの絶縁膜で形成することができる。また、他の元素を含む珪素膜を単層または３層以上の積層構造として用いても良い。本実施の形態では、絶縁膜１６７及び絶縁膜１６８は、プラズマＣＶＤ法を用いて連続的に形成する。
【０１８７】
さらに、窒素雰囲気中で、３００℃以上５５０℃以下で１時間以上１２時間以下の熱処理を行い、半導体層を水素化する工程を行う。好ましくは、４００℃以上５００℃以下で行う。この工程は層間絶縁膜である絶縁膜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℃で加熱処理を行う。
【０１８８】
絶縁膜１６７、絶縁膜１６８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（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（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を用いることができる。また、オキサゾール樹脂を用いることもでき、例えば感光性ポリベンゾオキサゾールなどを用いることができる。感光性ポリベンゾオキサゾールは、誘電率が低く（常温１ＭＨｚで誘電率２．９）、耐熱性が高く（示差熱天秤（ＴＧＡ）昇温５℃／ｍｉｎで熱分解温度５５０℃）、吸水率が低い（常温２４時間で０．３％）材料である。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。
【０１８９】
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、及びゲート絶縁層１０７に、半導体層に達するコンタクトホール（開口）を形成する。エッチングは、用いる材料の選択比によって、１回で行っても複数回行っても良い。絶縁膜１６７、絶縁膜１６８、及びゲート絶縁層１０７を除去し、ｎ型の不純物領域である第２の不純物領域１４４ａ、第２の不純物領域１４４ｂ、第２の不純物領域１４７ａ、及び第２の不純物領域１４７ｃ、並びにｐ型の不純物領域である第２の不純物領域１６０ａ、第２の不純物領域１６０ｂ、第２の不純物領域１６３ａ、及び第２の不純物領域１６３ｂに達する開口を形成する。
【０１９０】
開口を形成するエッチング方法は、ウェットエッチングでもドライエッチングでもよく、両方を組み合わせて行ってもよい。エッチング用ガスとしては、Ｃｌ_２、ＢＣｌ_３、ＳｉＣｌ_４もしくはＣＣｌ_４などを代表とする塩素系ガス、ＣＦ_４、ＳＦ_６もしくはＮＦ_３などを代表とするフッ素系ガス、又はＯ_２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。
【０１９１】
次に、開口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１６９ａ、ドレイン電極１６９ｂ、ソース電極１７０ａ、ドレイン電極１７０ｂ、ソース電極１７１ａ、ドレイン電極１７１ｂ、ソース電極１７２ａ、ドレイン電極１７２ｂを形成する。
【０１９２】
ソース電極又はドレイン電極は、例えば、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、電解メッキ法等により、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、ダマシン法などを用いても良い。ソース電極又はドレイン電極の材料は、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｗ、Ａｌ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｃｄ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｂａなど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ことができる。また、これらの材料を用いた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１００ｎｍ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。
【０１９３】
以上の工程で、周辺駆動回路領域２０４にトランジスタ１７３、トランジスタ１７４を設け、画素領域２０６にトランジスタ１７５、トランジスタ１７６を設けたアクティブマトリクス基板を作製することができる。（図９（Ｃ）参照）。
【０１９４】
また、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。
【０１９５】
本実施の形態に限定されず、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。
【０１９６】
次に、第２の層間絶縁膜として絶縁膜１８１及び絶縁膜１８２を形成する（図１０（Ａ）参照）。図１０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、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。なお、配線１７９ａ、配線１７９ｂ、及び端子電極層１７８は、ソース電極及びドレイン電極と同じ工程で作製される。
【０１９７】
絶縁膜１８１及び絶縁膜１８２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）、窒素を含む酸化アルミニウム（酸化窒化アルミニウムともいう）（ＡｌＯＮ）、酸素を含む窒化アルミニウム（窒化酸化アルミニウムともいう）（ＡｌＮＯ）、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、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、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、レジスト又はベンゾシクロブテン、ポリシラザン、低誘電率（Ｌｏｗ−ｋ）材料を用いることができる。また、オキサゾール樹脂を用いることもでき、例えば、感光性ポリベンゾオキサゾールなどを用いることができる。感光性ポリベンゾオキサゾールは、誘電率が低く（常温１ＭＨｚで誘電率２．９）、耐熱性が高く（示差熱天秤（ＴＧＡ）昇温５℃／ｍｉｎで熱分解温度５５０℃）、吸水率が低い（常温２４時間で０．３％）材料である。
【０１９８】
平坦化のために設ける層間絶縁膜としては、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。本実施の形態では、絶縁膜１８１として、シロキサン樹脂材料を用いた塗布膜を形成し、絶縁膜１８２としてＣＶＤ法を用いて窒化酸化珪素膜を形成する。
【０１９９】
絶縁膜１８１、絶縁膜１８２は、その他ディップ法、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１８１、絶縁膜１８２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。
【０２００】
次に、図１０（Ｂ）に示すように、層間絶縁膜である絶縁膜１８１及び絶縁膜１８２に開口を形成する。絶縁膜１８１及び絶縁膜１８２は、接続領域２０５（図１２（Ａ）参照）、周辺駆動回路領域２０４、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。なお、接続領域２０５とは図１２（Ａ）の上面図で示してある領域であり、ソース電極又はドレイン電極と同工程で作製される配線層と、後に発光素子の上部電極層となる第２の電極層とが電気的に接続する領域である。接続領域２０５は図１０においては省略し図示していない。よって、接続領域２０５においても、絶縁膜１８１及び絶縁膜１８２に開口を設ける必要がある。しかし、画素領域２０６においては開口面積が、周辺駆動回路領域２０４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、画素領域の開口形成用のフォトリソグラフィ工程と、接続領域の開口形成用のフォトリソグラフィ工程とを設けると、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。
【０２０１】
具体的には、接続領域２０５、周辺駆動回路領域２０４、配線領域２０３、外部端子接続領域２０２、切り離し領域２０１に設けられた絶縁膜１８１及び絶縁膜１８２に広面積な開口を形成する。そのため、画素領域２０６と、接続領域２０５、周辺駆動回路領域２０４、配線領域２０３、及び外部端子接続領域２０２とにおける非開口領域の絶縁膜１８１及び絶縁膜１８２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、配線層や絶縁膜１６８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２０５、周辺駆動回路領域２０４、配線領域２０３、外部端子接続領域２０２、切り離し領域２０１にそれぞれ開口が形成される。外部端子接続領域２０２には開口１８３が形成され、端子電極層１７８が露出する。
【０２０２】
その後、画素領域２０６の絶縁膜１８１及び絶縁膜１８２に微細な開口、つまりコンタクトホールを形成する。このとき、画素領域２０６の非開口領域、接続領域２０５、周辺駆動回路領域２０４、配線領域２０３、及び外部端子接続領域２０２における絶縁膜１８１及び絶縁膜１８２を覆うようにマスクを形成する。マスクは、画素領域２０６の開口形成用のマスクであり、所定の箇所に微細な開口が設けられている。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。
【０２０３】
そして、並行平板ＲＩＥ装置を用いて、絶縁膜１８１及び絶縁膜１８２をエッチングする。なおエッチング時間は、配線層や絶縁膜１６８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。
【０２０４】
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にドレイン電極１７２ｂに達する開口１８４を形成する（図１０（Ｂ）参照）。
【０２０５】
開口を形成するためのエッチングは、同個所において複数回行ってもよい。例えば、接続領域２０５の開口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は、複数回エッチングしてもよい。また、その他の開口と比較して、深い開口を形成する場合、同様に複数回エッチングしてもよい。
【０２０６】
また、本実施の形態では、絶縁膜１８１及び絶縁膜１８２への開口の形成を複数回に分けて行う例を示したが、１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１０００Ｗ、圧力０．８パスカル（Ｐａ）、エッチングガスとしてＣＦ_４を２４０ｓｃｃｍ、Ｏ_２を１６０ｓｃｃｍとしてエッチングする。バイアスパワーは１０００Ｗ以上４０００Ｗ以下が好ましい。１回のエッチング工程で開口が形成できるので工程が簡略化する利点がある。
【０２０７】
１回の工程で、絶縁膜１８１及び絶縁膜１８２に対する全ての開口の形成を行う場合、上記実施の形態で示したように、光強度低減機能を有する露光マスク、または複数の強度で光が透過する露光マスクにより形成されたマスク層を用いるとよい。このような露光マスクであると、膜厚の異なる領域を有するマスク層を形成することができる。よって、開口１８４のように開口の深さが浅い領域ではマスク層の膜厚を厚くし、開口１８３のように開口の深さが深い領域ではマスク層の膜厚を薄く設定することができる。このような所望のエッチング深さによって膜厚に勾配を有するマスク層を用いれば、１回のエッチング工程で異なる深さのエッチングが可能となる。よって、浅い開口において、露出した配線層などが長時間エッチング処理に曝されることもないので、多量のオーバーエッチングによる配線層へのダメージを防ぐことができる。
【０２０８】
次に、ドレイン電極１７２ｂと接するように、第１の電極層１８５（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、またはチタンナイトライド、チタンシリコンナイトライド、タングステンシリサイド、タングステンナイトライド、タングステンシリコンナイトライド、ニオブナイトライドなどの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１００ｎｍ以上８００ｎｍ以下の範囲で用いればよい。
【０２０９】
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（図１１（Ａ）参照）。本実施の形態では絶縁膜１８２はその上に透明導電膜を所望な形状にエッチングすることによって第１の電極層１８５がエッチングされる際に、エッチングストッパーとしても機能する。
【０２１０】
本発明においては、透光性電極層である第１の電極層１８５に、具体的には透光性を有する導電性材料からなる透明導電膜を用いればよく、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物などを用いることができる。勿論、酸化インジウム、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、酸化ケイ素を添加したインジウム錫酸化物、酸化亜鉛、ガリウムを添加した酸化亜鉛、グラフェンなども用いることができる。
【０２１１】
また、透光性を有さない金属膜のような材料であっても膜厚を薄く（好ましくは、５ｎｍ以上３０ｎｍ以下の厚さ）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１８５から光を放射することが可能となる。また、第１の電極層１８５に用いることのできる金属材料としては、チタン、タングステン、ニッケル、金、白金、銀、アルミニウム、マグネシウム、カルシウム、リチウム、クロム、モリブデン、鉄、コバルト、銅、パラジウム、およびそれらの合金からなる導電膜などを用いることができる。または、それら金属材料の窒化物（例えば、窒化チタン）等を用いてもよい。
【０２１２】
第１の電極層１８５は、蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法、印刷法または液滴吐出法などを用いて形成することができる。本実施の形態では、第１の電極層１８５として、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物を用いてスパッタリング法によって作製する。第１の電極層１８５は、好ましくは総膜厚１００ｎｍ以上８００ｎｍ以下の範囲で用いればよく、本実施の形態では膜厚１２５ｎｍとする。
【０２１３】
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。
【０２１４】
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。
【０２１５】
次に、第１の電極層１８５の端部、ソース電極又はドレイン電極を覆う絶縁層１８６（隔壁、障壁などと呼ばれる）を形成する（図１１（Ｂ）参照）。また同工程で外部端子接続領域２０２に絶縁層１８７ａ、絶縁層１８７ｂを形成する。
【０２１６】
第１の電極層１８５に対する絶縁層１８６の選択比が高ければ、第１の電極層１８５の一部を覆う隔壁として機能する絶縁層１８６を形成するために所望な形状にエッチングを行う際、第１の電極層１８５はエッチングストッパーとして機能する。
【０２１７】
絶縁層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、酸化窒化アルミニウム等、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を用いて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。また、オキサゾール樹脂を用いることもでき、例えば、感光性ポリベンゾオキサゾールなどを用いることができる。感光性ポリベンゾオキサゾールは、誘電率が低く（常温１ＭＨｚで誘電率２．９）、耐熱性が高く（示差熱天秤（ＴＧＡ）昇温５℃／ｍｉｎで熱分解温度５５０℃）、吸水率が低い（常温２４時間で０．３％）材料である。絶縁層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ＥＬ（ＥｌｅｃｔｒｏＬｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）層１８８、第２の電極層１８９の被覆性が向上する。
【０２１８】
図１２（Ａ）に示す接続領域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ゲート電極と同工程、同材料で形成される配線層と電気的に接続する。この接続のため、ゲート電極と同工程、同材料で形成される配線層を露出する開口が形成されているが、この開口周辺の段差を絶縁層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１８９の被覆性を向上させることができる。
【０２１９】
また、さらに信頼性を向上させるため、ＥＬ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℃以上４００℃以下、好ましくは２５０℃以上３５０℃以下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ＥＬ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、真空のチャンバ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、層間絶縁膜と絶縁層（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。
【０２２０】
第１の電極層１８５の上にはＥＬ層１８８が形成される。なお、図１２（Ｂ）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。
【０２２１】
赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の発光を示す材料（低分子または高分子材料など）は、液滴吐出法により形成することもできる。
【０２２２】
次に、ＥＬ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。本実施の形態では、第２の電極層１８９は、光の取り出し方向と反対側に設けられるため、反射性を有する材料を用いて形成される。反射性を有する材料としては、アルミニウム、金、白金、銀、ニッケル、タングステン、クロム、モリブデン、鉄、コバルト、銅、又はパラジウム等の金属材料を用いることができる。そのほか、アルミニウムとチタンの合金、アルミニウムとニッケルの合金、アルミニウムとネオジムの合金などのアルミニウムを含む合金（アルミニウム合金）や銀と銅の合金などの銀を含む合金を用いることもできる。銀と銅の合金は、耐熱性が高いため好ましい。こうして第１の電極層１８５、ＥＬ層１８８及び第２の電極層１８９からなる発光素子１９０が形成される（図１２（Ｂ）参照）。
【０２２３】
図１２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１２（Ｂ）中の矢印の方向に透過して射出される。
【０２２４】
本実施の形態では、第２の電極層１８９上にパッシベーション膜（保護膜）として絶縁層を設けてもよい。このように第２の電極層１８９を覆うようにしてパッシベーション膜を設けることは有効である。パッシベーション膜としては、窒化珪素、酸化珪素、酸化窒化珪素（ＳｉＯＮ）、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（ＣＮ）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。又はシロキサン樹脂を用いてもよい。
【０２２５】
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ＥＬ層１８８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、スパッタリング法、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、ＣＨ_４、Ｃ_２Ｈ_２、Ｃ_６Ｈ_６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Ｃ_２Ｈ_４ガスとＮ_２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、ＥＬ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ＥＬ層１８８が酸化するといった問題を防止できる。
【０２２６】
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１２参照）。本発明の表示装置においては、シール材１９２と絶縁層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１９２と、絶縁層１８６とを離して形成すると、絶縁層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１９２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、下面射出型のため、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。
【０２２７】
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１２（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、周辺駆動回路領域２０９のほかに、走査線駆動回路を有する周辺駆動回路領域２０７、周辺駆動回路領域２０８が設けられている。
【０２２８】
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。
【０２２９】
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。
【０２３０】
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。
【０２３１】
本実施の形態では、第１の不純物領域と、第２の不純物領域と、を１回のドープで同時に形成することができるため、露光マスクを削減することができ、製造工程の簡略化が可能となる。これにより、生産性の向上を図ることができる。
【０２３２】
本実施の形態では、ドレイン領域において、深さ方向の不純物濃度分布の極大が深い第１の不純物領域が、チャネル形成領域に接し、深さ方向の不純物濃度分布の極大が浅い第２の不純物領域が、ドレイン電極に接している。
【０２３３】
第１の不純物領域の深さ方向の不純物濃度分布の極大が、ゲート電極端と離れて位置することによって、トランジスタのオフ電流を低減することができる。また、ドレイン近傍の電界を緩和し、ホットキャリア注入による劣化を防ぐ効果もある。
【０２３４】
また、深さ方向の不純物濃度分布の極大が浅い第２の不純物領域が、ドレイン電極に接することで、コンタクト抵抗を増加させることなくドレイン領域とドレイン電極との良好な電気的接続を行うことができる。
【０２３５】
上述したように、オフ電流が低減されたトランジスタを作製することができる。よって、該トランジスタを用いて信頼性の高い半導体装置を提供することができる。また、半導体装置において、低消費電力化ができる。
【０２３６】
なお、本実施の形態は、他の実施の形態に記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可能である。
【０２３７】
（実施の形態３）
本実施の形態では、実施の形態２で説明した発光素子１９０の素子構造の一例について説明する。
【０２３８】
図１６（Ａ）に示す発光素子は、第１の電極層１８５と、第１の電極層１８５上にＥＬ層１８８と、ＥＬ層１８８上に、第２の電極層１８９を有する。
【０２３９】
ＥＬ層１８８は、少なくとも発光性の有機化合物を含む発光層が含まれていれば良い。そのほか、電子輸送性の高い物質を含む層、正孔輸送性の高い物質を含む層、電子注入性の高い物質を含む層、正孔注入性の高い物質を含む層、バイポーラ性の物質（電子輸送性及び正孔輸送性が高い物質）を含む層等を適宜組み合わせた積層構造を構成することができる。本実施の形態において、ＥＬ層１８８は、第１の電極層１８５側から、正孔注入層７０１、正孔輸送層７０２、発光層７０３、電子輸送層７０４、及び電子注入層７０５の順で積層されている。
【０２４０】
図１６（Ａ）に示す発光素子の作製方法について説明する。
【０２４１】
まず、第１の電極層１８５を形成する。第１の電極層１８５は、実施の形態２に示したように形成することができるため、詳細な説明は省略する。
【０２４２】
次に、第１の電極層１８５上に、ＥＬ層１８８を形成する。本実施の形態において、ＥＬ層１８８は、正孔注入層７０１、正孔輸送層７０２、発光層７０３、電子輸送層７０４、電子注入層７０５を有する。
【０２４３】
正孔注入層７０１は、正孔注入性の高い物質を含む層である。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、チタン酸化物、バナジウム酸化物、レニウム酸化物、ルテニウム酸化物、クロム酸化物、ジルコニウム酸化物、ハフニウム酸化物、タンタル酸化物、銀酸化物、タングステン酸化物、マンガン酸化物等の金属酸化物を用いることができる。また、フタロシアニン（略称：Ｈ_２Ｐｃ）、銅（ＩＩ）フタロシアニン（略称：ＣｕＰｃ）等のフタロシアニン系の化合物を用いることができる。
【０２４４】
また、低分子の有機化合物である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）、４，４’−ビス［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＤＰＡＢ）、４，４’−ビス（Ｎ−｛４−［Ｎ’−（３−メチルフェニル）−Ｎ’−フェニルアミノ］フェニル｝−Ｎ−フェニルアミノ）ビフェニル（略称：ＤＮＴＰＤ）、１，３，５−トリス［Ｎ−（４−ジフェニルアミノフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］ベンゼン（略称：ＤＰＡ３Ｂ）、３−［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ１）、３，６−ビス［Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＡ２）、３−［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−（９−フェニルカルバゾール−３−イル）アミノ］−９−フェニルカルバゾール（略称：ＰＣｚＰＣＮ１）等の芳香族アミン化合物等を用いることができる。
【０２４５】
さらに、高分子化合物（オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等）を用いることもできる。例えば、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）（略称：ＰＶＫ）、ポリ（４−ビニルトリフェニルアミン）（略称：ＰＶＴＰＡ）、ポリ［Ｎ−（４−｛Ｎ’−［４−（４−ジフェニルアミノ）フェニル］フェニル−Ｎ’−フェニルアミノ｝フェニル）メタクリルアミド］（略称：ＰＴＰＤＭＡ）、ポリ［Ｎ，Ｎ’−ビス（４−ブチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ビス（フェニル）ベンジジン］（略称：Ｐｏｌｙ−ＴＰＤ）などの高分子化合物が挙げられる。また、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（スチレンスルホン酸）（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）、ポリアニリン／ポリ（スチレンスルホン酸）（ＰＡｎｉ／ＰＳＳ）等の酸を添加した高分子化合物を用いることができる。
【０２４６】
特に、正孔注入層７０１として、正孔輸送性の高い有機化合物にアクセプター性物質を含有させた複合材料を用いることが好ましい。正孔輸送性の高い物質にアクセプター性物質を含有させた複合材料を用いることにより、第１の電極層１８５からの正孔注入性を良好にし、発光素子の駆動電圧を低減することができる。これらの複合材料は、正孔輸送性の高い物質とアクセプター物質とを共蒸着することにより形成することができる。該複合材料を用いて正孔注入層７０１を形成することにより、第１の電極層１８５からＥＬ層１８８への正孔注入が容易となる。
【０２４７】
複合材料に用いる有機化合物としては、芳香族アミン化合物、カルバゾール誘導体、芳香族炭化水素、高分子化合物（オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等）など、種々の化合物を用いることができる。なお、複合材料に用いる有機化合物としては、正孔輸送性の高い有機化合物であることが好ましい。具体的には、１０^−６ｃｍ^２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する物質であることが好ましい。但し、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。以下では、複合材料に用いることのできる有機化合物を具体的に列挙する。
【０２４８】
複合材料に用いることのできる有機化合物としては、例えば、ＴＤＡＴＡ、ＭＴＤＡＴＡ、ＤＰＡＢ、ＤＮＴＰＤ、ＤＰＡ３Ｂ、ＰＣｚＰＣＡ１、ＰＣｚＰＣＡ２、ＰＣｚＰＣＮ１、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢ又はα−ＮＰＤ）、Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジアミン（略称：ＴＰＤ）、４−フェニル−４’−（９−フェニルフルオレン−９−イル）トリフェニルアミン（略称：ＢＰＡＦＬＰ）等の芳香族アミン化合物や、４，４’−ジ（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル（略称：ＣＢＰ）、１，３，５−トリス［４−（Ｎ−カルバゾリル）フェニル］ベンゼン（略称：ＴＣＰＢ）、９−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣｚＰＡ）、９−フェニル−３−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＰＣｚＰＡ）、１，４−ビス［４−（Ｎ−カルバゾリル）フェニル］−２，３，５，６−テトラフェニルベンゼン等のカルバゾール誘導体を用いることができる。
【０２４９】
また、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（１−ナフチル）アントラセン、９，１０−ビス（３，５−ジフェニルフェニル）アントラセン（略称：ＤＰＰＡ）、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ビス（４−フェニルフェニル）アントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＢＡ）、９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＮＡ）、９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡｎｔｈ）、２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン（略称：ｔ−ＢｕＡｎｔｈ）、９，１０−ビス（４−メチル−１−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＭＮＡ）、９，１０−ビス［２−（１−ナフチル）フェニル］−２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン、９，１０−ビス［２−（１−ナフチル）フェニル］アントラセン、２，３，６，７−テトラメチル−９，１０−ジ（１−ナフチル）アントラセン等の芳香族炭化水素化合物を用いることができる。
【０２５０】
さらに、２，３，６，７−テトラメチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン、９，９’−ビアントリル、１０，１０’−ジフェニル−９，９’−ビアントリル、１０，１０’−ビス（２−フェニルフェニル）−９，９’−ビアントリル、１０，１０’−ビス［（２，３，４，５，６−ペンタフェニル）フェニル］−９，９’−ビアントリル、アントラセン、テトラセン、ルブレン、ペリレン、２，５，８，１１−テトラ（ｔｅｒｔ−ブチル）ペリレン、ペンタセン、コロネン、４，４’−ビス（２，２−ジフェニルビニル）ビフェニル（略称：ＤＰＶＢｉ）、９，１０−ビス［４−（２，２−ジフェニルビニル）フェニル］アントラセン（略称：ＤＰＶＰＡ）等の芳香族炭化水素化合物を用いることができる。
【０２５１】
また、電子受容体としては、７，７，８，８−テトラシアノ−２，３，５，６−テトラフルオロキノジメタン（略称：Ｆ_４−ＴＣＮＱ）、クロラニル等の有機化合物や、遷移金属酸化物を挙げることができる。また、元素周期表における第４族乃至第８族に属する金属の酸化物を挙げることができる。具体的には、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化マンガン、酸化レニウムは電子受容性が高いため好ましい。中でも特に、酸化モリブデンは大気中でも安定であり、吸湿性が低く、扱いやすいため好ましい。
【０２５２】
なお、上述したＰＶＫ、ＰＶＴＰＡ、ＰＴＰＤＭＡ、Ｐｏｌｙ−ＴＰＤ等の高分子化合物と、上述した電子受容体を用いて複合材料を形成し、正孔注入層７０１に用いてもよい。
【０２５３】
正孔輸送層７０２は、正孔輸送性の高い物質を含む層である。正孔輸送性の高い物質としては、例えば、ＮＰＢ、ＴＰＤ、ＢＰＡＦＬＰ、４，４’−ビス［Ｎ−（９，９−ジメチルフルオレン−２−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＤＦＬＤＰＢｉ）、４，４’−ビス［Ｎ−（スピロ−９，９’−ビフルオレン−２−イル）−Ｎ―フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＢＳＰＢ）等の芳香族アミン化合物を用いることができる。ここに述べた物質は、主に１０^−６ｃｍ^２／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する物質である。但し、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。なお、正孔輸送性の高い物質を含む層は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層が二層以上積層したものとしてもよい。
【０２５４】
また、正孔輸送層７０２には、ＣＢＰ、ＣｚＰＡ、ＰＣｚＰＡのようなカルバゾール誘導体や、ｔ−ＢｕＤＮＡ、ＤＮＡ、ＤＰＡｎｔｈのようなアントラセン誘導体を用いても良い。
【０２５５】
また、正孔輸送層７０２には、ＰＶＫ、ＰＶＴＰＡ、ＰＴＰＤＭＡ、Ｐｏｌｙ−ＴＰＤなどの高分子化合物を用いることもできる。
【０２５６】
発光層７０３は、発光性の有機化合物を含む層である。発光性の有機化合物としては、例えば、蛍光を発光する蛍光性化合物や燐光を発光する燐光性化合物を用いることができる。
【０２５７】
発光層７０３に用いることができる蛍光性化合物としては、例えば、青色系の発光材料として、Ｎ，Ｎ’−ビス［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］−Ｎ，Ｎ’−ジフェニルスチルベン−４，４’−ジアミン（略称：ＹＧＡ２Ｓ）、４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）−４’−（１０−フェニル−９−アントリル）トリフェニルアミン（略称：ＹＧＡＰＡ）、４−（１０−フェニル−９−アントリル）−４’−（９−フェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）トリフェニルアミン（略称：ＰＣＢＡＰＡ）などが挙げられる。また、緑色系の発光材料として、Ｎ−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）−Ｎ，９−ジフェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＰＡ）、Ｎ−［９，１０−ビス（１，１’−ビフェニル−２−イル）−２−アントリル］−Ｎ，９−ジフェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＢＰｈＡ）、Ｎ−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）−Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−トリフェニル−１，４−フェニレンジアミン（略称：２ＤＰＡＰＡ）、Ｎ−［９，１０−ビス（１，１’−ビフェニル−２−イル）−２−アントリル］−Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−トリフェニル−１，４−フェニレンジアミン（略称：２ＤＰＡＢＰｈＡ）、Ｎ−［９，１０−ビス（１，１’−ビフェニル−２−イル）］−Ｎ−［４−（９Ｈ−カルバゾール−９−イル）フェニル］−Ｎ−フェニルアントラセン−２−アミン（略称：２ＹＧＡＢＰｈＡ）、Ｎ，Ｎ，９−トリフェニルアントラセン−９−アミン（略称：ＤＰｈＡＰｈＡ）などが挙げられる。また、黄色系の発光材料として、ルブレン、５，１２−ビス（１，１’−ビフェニル−４−イル）−６，１１−ジフェニルテトラセン（略称：ＢＰＴ）などが挙げられる。また、赤色系の発光材料として、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラキス（４−メチルフェニル）テトラセン−５，１１−ジアミン（略称：ｐ−ｍＰｈＴＤ）、７，１４−ジフェニル−Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラキス（４−メチルフェニル）アセナフト［１，２−ａ］フルオランテン−３，１０−ジアミン（略称：ｐ−ｍＰｈＡＦＤ）などが挙げられる。
【０２５８】
また、発光層７０３に用いることができる燐光性化合物としては、例えば、青色系の発光材料として、ビス［２−（４’，６’−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ^２’］イリジウム（ＩＩＩ）テトラキス（１−ピラゾリル）ボラート（略称：ＦＩｒ６）、ビス［２−（４’，６’−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ^２’］イリジウム（ＩＩＩ）ピコリナート（略称：ＦＩｒｐｉｃ）、ビス｛２−［３’，５’−ビス（トリフルオロメチル）フェニル］ピリジナト−Ｎ，Ｃ^２’｝イリジウム（ＩＩＩ）ピコリナート（略称：Ｉｒ（ＣＦ_３ｐｐｙ）_２（ｐｉｃ））、ビス［２−（４’，６’−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ^２’］イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：ＦＩｒ（ａｃａｃ））などが挙げられる。また、緑色系の発光材料として、トリス（２−フェニルピリジナト−Ｎ，Ｃ^２’）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）_３）、ビス（２−フェニルピリジナト−Ｎ，Ｃ^２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）_２（ａｃａｃ））、ビス（１，２−ジフェニル−１Ｈ−ベンゾイミダゾラト）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐｂｉ）_２（ａｃａｃ））、ビス（ベンゾ［ｈ］キノリナト）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｂｚｑ）_２（ａｃａｃ））、トリス（ベンゾ［ｈ］キノリナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｂｚｑ）_３）などが挙げられる。また、黄色系の発光材料として、ビス（２，４−ジフェニル−１，３−オキサゾラト−Ｎ，Ｃ^２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｄｐｏ）_２（ａｃａｃ））、ビス［２−（４’−パーフルオロフェニルフェニル）ピリジナト］イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐ−ＰＦ−ｐｈ）_２（ａｃａｃ））、ビス（２−フェニルベンゾチアゾラト−Ｎ，Ｃ^２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｂｔ）_２（ａｃａｃ））、（アセチルアセトナト）ビス［２，３−ビス（４−フルオロフェニル）−５−メチルピラジナト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（Ｆｄｐｐｒ−Ｍｅ）_２（ａｃａｃ））、（アセチルアセトナト）ビス｛２−（４−メトキシフェニル）−３，５−ジメチルピラジナト｝イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｄｍｍｏｐｐｒ）_２（ａｃａｃ））などが挙げられる。また、橙色系の発光材料として、トリス（２−フェニルキノリナト−Ｎ，Ｃ^２’）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｐｑ）_３）、ビス（２−フェニルキノリナト−Ｎ，Ｃ^２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐｑ）_２（ａｃａｃ））、（アセチルアセトナト）ビス（３，５−ジメチル−２−フェニルピラジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｍｐｐｒ−Ｍｅ）_２（ａｃａｃ））、（アセチルアセトナト）ビス（５−イソプロピル−３−メチル−２−フェニルピラジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｍｐｐｒ−ｉＰｒ）_２（ａｃａｃ））などが挙げられる。また、赤色系の発光材料として、ビス［２−（２’−ベンゾ［４，５−α］チエニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ^３’］イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｂｔｐ）_２（ａｃａｃ））、ビス（１−フェニルイソキノリナト−Ｎ，Ｃ^２’）イリジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトナート（略称：Ｉｒ（ｐｉｑ）_２（ａｃａｃ））、（アセチルアセトナト）ビス［２，３−ビス（４−フルオロフェニル）キノキサリナト］イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（Ｆｄｐｑ）_２（ａｃａｃ））、（アセチルアセトナト）ビス（２，３，５−トリフェニルピラジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｔｐｐｒ）_２（ａｃａｃ））、（ジピバロイルメタナト）ビス（２，３，５−トリフェニルピラジナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称：Ｉｒ（ｔｐｐｒ）_２（ｄｐｍ））、２，３，７，８，１２，１３，１７，１８−オクタエチル−２１Ｈ，２３Ｈ−ポルフィリン白金（ＩＩ）（略称：ＰｔＯＥＰ）等の有機金属錯体が挙げられる。また、トリス（アセチルアセトナト）（モノフェナントロリン）テルビウム（ＩＩＩ）（略称：Ｔｂ（ａｃａｃ）_３（Ｐｈｅｎ））、トリス（１，３−ジフェニル−１，３−プロパンジオナト）（モノフェナントロリン）ユーロピウム（ＩＩＩ）（略称：Ｅｕ（ＤＢＭ）_３（Ｐｈｅｎ））、トリス［１−（２−テノイル）−３，３，３−トリフルオロアセトナト］（モノフェナントロリン）ユーロピウム（ＩＩＩ）（略称：Ｅｕ（ＴＴＡ）_３（Ｐｈｅｎ））等の希土類金属錯体は、希土類金属イオンからの発光（異なる多重度間の電子遷移）であるため、燐光性化合物として用いることができる。
【０２５９】
なお、発光層７０３としては、上述した発光性の有機化合物（ゲスト材料）を他の物質（ホスト材料）に分散させた構成としてもよい。ホスト材料としては、各種のものを用いることができ、発光性の物質よりも最低空軌道準位（ＬＵＭＯ準位）が高く、最高被占有軌道準位（ＨＯＭＯ準位）が低い物質を用いることが好ましい。
【０２６０】
ホスト材料としては、具体的には、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）（略称：Ａｌｑ）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）（略称：Ａｌｍｑ_３）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナト）ベリリウム（ＩＩ）（略称：ＢｅＢｑ_２）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（４−フェニルフェノラト）アルミニウム（ＩＩＩ）（略称：ＢＡｌｑ）、ビス（８−キノリノラト）亜鉛（ＩＩ）（略称：Ｚｎｑ）、ビス［２−（２−ベンゾオキサゾリル）フェノラト］亜鉛（ＩＩ）（略称：ＺｎＰＢＯ）、ビス［２−（２−ベンゾチアゾリル）フェノラト］亜鉛（ＩＩ）（略称：ＺｎＢＴＺ）などの金属錯体、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（略称：ＰＢＤ）、１，３−ビス［５−（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル］ベンゼン（略称：ＯＸＤ−７）、３−（４−ビフェニリル）−４−フェニル−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ）、２，２’，２’’−（１，３，５−ベンゼントリイル）トリス（１−フェニル−１Ｈ−ベンゾイミダゾール）（略称：ＴＰＢＩ）、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）などの複素環化合物や、９−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＣｚＰＡ）、３，６−ジフェニル−９−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール（略称：ＤＰＣｚＰＡ）、９，１０−ビス（３，５−ジフェニルフェニル）アントラセン（略称：ＤＰＰＡ）、９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＮＡ）、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）、９，９’−ビアントリル（略称：ＢＡＮＴ）、９，９’−（スチルベン−３，３’−ジイル）ジフェナントレン（略称：ＤＰＮＳ）、９，９’−（スチルベン−４，４’−ジイル）ジフェナントレン（略称：ＤＰＮＳ２）、３，３’，３’’−（ベンゼン−１，３，５−トリイル）トリピレン（略称：ＴＰＢ３）、９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡｎｔｈ）、６，１２−ジメトキシ−５，１１−ジフェニルクリセンなどの縮合芳香族化合物、Ｎ，Ｎ−ジフェニル−９−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：ＣｚＡ１ＰＡ）、４−（１０−フェニル−９−アントリル）トリフェニルアミン（略称：ＤＰｈＰＡ）、Ｎ，９−ジフェニル−Ｎ−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：ＰＣＡＰＡ）、Ｎ，９−ジフェニル−Ｎ−｛４−［４−（１０−フェニル−９−アントリル）フェニル］フェニル｝−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：ＰＣＡＰＢＡ）、Ｎ−（９，１０−ジフェニル−２−アントリル）−Ｎ，９−ジフェニル−９Ｈ−カルバゾール−３−アミン（略称：２ＰＣＡＰＡ）、ＮＰＢ（またはα−ＮＰＤ）、ＴＰＤ、ＤＦＬＤＰＢｉ、ＢＳＰＢなどの芳香族アミン化合物などを用いることができる。
【０２６１】
また、ホスト材料は複数種用いることができる。例えば、結晶化を抑制するためにルブレン等の結晶化を抑制する物質をさらに添加してもよい。また、ゲスト材料へのエネルギー移動をより効率良く行うためにＮＰＢ、あるいはＡｌｑ等をさらに添加してもよい。
【０２６２】
ゲスト材料をホスト材料に分散させた構成とすることにより、発光層７０３の結晶化を抑制することができる。また、ゲスト材料の濃度が高いことによる濃度消光を抑制することができる。
【０２６３】
また、発光層７０３として高分子化合物を用いることができる。具体的には、青色系の発光材料として、ポリ（９，９−ジオクチルフルオレン−２，７−ジイル）（略称：ＰＦＯ）、ポリ［（９，９−ジオクチルフルオレン−２，７−ジイル）−ｃｏ−（２，５−ジメトキシベンゼン−１，４−ジイル）］（略称：ＰＦ−ＤＭＯＰ）、ポリ｛（９，９−ジオクチルフルオレン−２，７−ジイル）−ｃｏ−［Ｎ，Ｎ’−ジ−（ｐ−ブチルフェニル）−１，４−ジアミノベンゼン］｝（略称：ＴＡＢ−ＰＦＨ）などが挙げられる。また、緑色系の発光材料として、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）（略称：ＰＰＶ）、ポリ［（９，９−ジヘキシルフルオレン−２，７−ジイル）−ａｌｔ−ｃｏ−（ベンゾ［２，１，３］チアジアゾール−４，７−ジイル）］（略称：ＰＦＢＴ）、ポリ［（９，９−ジオクチル−２，７−ジビニレンフルオレニレン）−ａｌｔ−ｃｏ−（２−メトキシ−５−（２−エチルヘキシロキシ）−１，４−フェニレン）］などが挙げられる。また、橙色〜赤色系の発光材料として、ポリ［２−メトキシ−５−（２’−エチルヘキソキシ）−１，４−フェニレンビニレン］（略称：ＭＥＨ−ＰＰＶ）、ポリ（３−ブチルチオフェン−２，５−ジイル）（略称：Ｒ４−ＰＡＴ）、ポリ｛［９，９−ジヘキシル−２，７−ビス（１−シアノビニレン）フルオレニレン］−ａｌｔ−ｃｏ−［２，５−ビス（Ｎ，Ｎ’−ジフェニルアミノ）−１，４−フェニレン］｝、ポリ｛［２−メトキシ−５−（２−エチルヘキシロキシ）−１，４−ビス（１−シアノビニレンフェニレン）］−ａｌｔ−ｃｏ−［２，５−ビス（Ｎ，Ｎ’−ジフェニルアミノ）−１，４−フェニレン］｝（略称：ＣＮ−ＰＰＶ−ＤＰＤ）などが挙げられる。
【０２６４】
なお、発光層を２層以上の積層構造としても良い。発光層を２層以上の積層構造とし、各々の発光層に用いる発光物質の種類を変えることにより様々な発光色を得ることができる。また、発光物質として発光色の異なる複数の発光物質を用いることにより、ブロードなスペクトルの発光や白色発光を得ることもできる。特に、高輝度が必要とされる照明用途には、発光層を積層させた構造が好適である。
【０２６５】
電子輸送層７０４は、電子輸送性の高い物質を含む層である。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：Ａｌｑ）、トリス（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ_３）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナト）ベリリウム（略称：ＢｅＢｑ_２）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（４−フェニルフェノラト）アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）など、キノリン骨格又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、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−ビフェニリル）−４−フェニル−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ）、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。ここに述べた物質は、主に１０^−６ｃｍ^２／Ｖｓ以上の電子移動度を有する物質である。また、電子輸送層は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層が２層以上積層したものとしてもよい。
【０２６６】
電子注入層７０５は、電子注入性の高い物質を含む層である。電子注入層７０５には、リチウム、セシウム、カルシウム、フッ化リチウム、フッ化セシウム、フッ化カルシウム、リチウム酸化物等のようなアルカリ金属、アルカリ土類金属、又はそれらの化合物を用いることができる。また、フッ化エルビウムのような希土類金属化合物を用いることができる。また、上述した電子輸送層７０４を構成する物質を用いることもできる。
【０２６７】
なお、上述した正孔注入層７０１、正孔輸送層７０２、発光層７０３、電子輸送層７０４、電子注入層７０５は、それぞれ、蒸着法（真空蒸着法を含む）、インクジェット法、塗布法等の方法で形成することができる。
【０２６８】
ＥＬ層は、図１６（Ｂ）に示すように、第１の電極層１８５と第２の電極層１８９との間に複数積層されていても良い。この場合、積層された第１のＥＬ層７２０と第２のＥＬ層７２１との間には、電荷発生層７２３を設けることが好ましい。電荷発生層７２３は上述の複合材料で形成することができる。また、電荷発生層７２３は複合材料からなる層と他の材料からなる層との積層構造でもよい。この場合、他の材料からなる層としては、電子供与性物質と電子輸送性の高い物質とを含む層や、透明導電膜からなる層などを用いることができる。このような構成を有する発光素子は、エネルギーの移動や消光などの問題が起こり難く、材料の選択の幅が広がることで高い発光効率と長い寿命とを併せ持つ発光素子とすることが容易である。また、一方のＥＬ層で燐光発光、他方で蛍光発光を得ることも容易である。この構造は上述のＥＬ層の構造と組み合わせて用いることができる。
【０２６９】
図１６（Ｂ）に示すように積層されるＥＬ層の間に電荷発生層７２３を配置すると、電流密度を低く保ったまま、高輝度でありながら長寿命な素子とできる。また、電極材料の抵抗による電圧降下を小さくできるので、大面積での均一発光が可能となる。
【０２７０】
また、ＥＬ層が２層積層された構成を有する積層型素子の場合において、第１ＥＬ層から得られる発光の発光色と第２ＥＬ層から得られる発光の発光色を補色の関係にすることによって、白色発光を外部に取り出すことができる。なお、第１ＥＬ層および第２ＥＬ層のそれぞれが補色の関係にある複数の発光層を有する構成としても、白色発光が得られる。補色の関係としては、青色と黄色、あるいは青緑色と赤色などが挙げられる。青色、黄色、青緑色、赤色に発光する物質としては、例えば、先に列挙した発光物質の中から適宜選択すればよい。
【０２７１】
以下に、複数のＥＬ層が積層する構成を有する発光素子の一例を示す。まず第１ＥＬ層および第２ＥＬ層のそれぞれが補色の関係にある複数の発光層を有し、白色発光が得られる構成の一例を示す。
【０２７２】
例えば、第１ＥＬ層は、青色〜青緑色の波長領域にピークを有する発光スペクトルを示す第１発光層と、黄色〜橙色の波長領域にピークを有する発光スペクトルを示す第２発光層とを有し、第２ＥＬ層は、青緑色〜緑色の波長領域にピークを有する発光スペクトルを示す第３発光層と、橙色〜赤色の波長領域にピークを有する発光スペクトルを示す第４発光層とを有するものとする。
【０２７３】
この場合、第１ＥＬ層からの発光は、第１発光層および第２発光層の両方からの発光を合わせたものであるので、青色〜青緑色の波長領域および黄色〜橙色の波長領域の両方にピークを有する発光スペクトルを示す。すなわち、第１ＥＬ層は２波長型の白色または白色に近い色の発光を呈する。
【０２７４】
また、第２ＥＬ層からの発光は、第３発光層および第４発光層の両方からの発光を合わせたものであるので、青緑色〜緑色の波長領域および橙色〜赤色の波長領域の両方にピークを有する発光スペクトルを示す。すなわち、第２ＥＬ層は、第１ＥＬ層とは異なる２波長型の白色または白色に近い色の発光を呈する。
【０２７５】
したがって、第１ＥＬ層からの発光および第２ＥＬ層からの発光を重ね合わせることにより、青色〜青緑色の波長領域、青緑色〜緑色の波長領域、黄色〜橙色の波長領域、橙色〜赤色の波長領域をカバーする白色発光を得ることができる。
【０２７６】
また、黄色〜橙色の波長領域（５６０ｎｍ以上５８０ｎｍ未満）は、視感度の高い波長領域であるため、発光スペクトルのピークが黄色〜橙色の波長領域にある発光層を有するＥＬ層を発光層に適用することは有用である。例えば、発光スペクトルのピークが青色の波長領域にある発光層を有する第１ＥＬ層と、発光スペクトルのピークが黄色の波長領域にある発光層を有する第２ＥＬ層と、発光スペクトルのピークが赤色の波長領域にある発光層を有する第３ＥＬ層と、を積層させた構成を適用することができる。
【０２７７】
また、黄色〜橙色を呈するＥＬ層を２層以上積層する構成としてもよい。黄色〜橙色を呈するＥＬ層を２層以上積層することによって発光素子の電力効率をより向上させることができる。
【０２７８】
例えば、ＥＬ層を３層積層させた発光素子を構成する場合において、発光スペクトルのピークが青色の波長領域（４００ｎｍ以上４８０ｎｍ未満）にある発光層を有する第１ＥＬ層に、発光スペクトルのピークが黄色〜橙色の波長領域にある発光層をそれぞれ有する第２、第３ＥＬ層を積層する構成を適用することができる。なお、第２ＥＬ層及び第３ＥＬ層からの発光スペクトルのピークの波長は、互いに同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【０２７９】
発光スペクトルのピークが黄色〜橙色の波長領域にあるＥＬ層を用いることにより、視感度の高い波長領域を利用することができ、電力効率を高めることができる。これによって、発光素子全体の電力効率を高めることができる。このような構成は、例えば緑色の発光色を呈するＥＬ層と赤色の発光色を呈するＥＬ層とを積層して黄色〜橙色の発光を呈する発光素子を得る場合と比較して視感度の観点で有利であり、電力効率を高められる。また、黄色〜橙色の波長領域にある視感度の高い波長領域を利用したＥＬ層が１層のみの場合と比較して、視感度の低い青色の波長領域の発光強度が相対的に小さくなるため、発光色は電球色（あるいは温白色）に近づき、かつ電力効率が向上する。
【０２８０】
つまり、上記において、黄色〜橙色の波長領域にピークを有し、かつ、ピークの波長が５６０ｎｍ以上５８０ｎｍ未満にある光と、青色の波長領域にピークを有する光と、を合成した光の色（つまり、発光素子から発光される光の色）とすることで、温白色や電球色のような自然な光の色を実現することができる。特に電球色を実現が容易である。
【０２８１】
黄色〜橙色の波長領域にピークを有する発光性の物質として、例えばピラジン誘導体を配位子とする有機金属錯体を用いることができる。また、発光性の物質（ゲスト材料）を他の物質（ホスト材料）に分散させることにより、発光層を構成することもできる。上記黄色〜橙色の波長領域にピークを有する発光性の物質として、燐光性化合物を用いることができる。燐光性化合物を用いることにより、蛍光性化合物を用いた場合と比べて電力効率を３〜４倍高めることができる。上述したピラジン誘導体を配位子とする有機金属錯体は燐光性化合物であり、発光効率が高い上に、黄色〜橙色の波長領域の発光を得やすく、好適である。
【０２８２】
また、青色の波長領域にピークを有する発光性の物質として、例えばピレンジアミン誘導体を用いることができる。上記青色の波長領域にピークを有する発光性の物質として、蛍光性化合物を用いることができる。蛍光性化合物を用いることにより、燐光性化合物を用いた場合と比べて長寿命の発光素子を得ることができる。上述したピレンジアミン誘導体は蛍光性化合物であり、極めて高い量子収率が得られる上に、長寿命であるため、好適である。
【０２８３】
ＥＬ層は、図１６（Ｃ）に示すように、第１の電極層１８５と第２の電極層１８９との間に、正孔注入層７０１、正孔輸送層７０２、発光層７０３、電子輸送層７０４、電子注入バッファー層７０６、電子リレー層７０７、及び第２の電極層１８９と接する複合材料層７０８を有していても良い。
【０２８４】
第２の電極層１８９と接する複合材料層７０８を設けることで、特にスパッタリング法を用いて第２の電極層１８９を形成する際に、ＥＬ層１８８が受けるダメージを低減することができるため、好ましい。複合材料層７０８は、前述の、正孔輸送性の高い有機化合物にアクセプター性物質を含有させた複合材料を用いることができる。
【０２８５】
さらに、電子注入バッファー層７０６を設けることで、複合材料層７０８と電子輸送層７０４との間の注入障壁を緩和することができるため、複合材料層７０８で生じた電子を電子輸送層７０４に容易に注入することができる。
【０２８６】
電子注入バッファー層７０６には、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、およびこれらの化合物（アルカリ金属化合物（酸化リチウム等の酸化物、ハロゲン化物、炭酸リチウムや炭酸セシウム等の炭酸塩を含む）、アルカリ土類金属化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む）、または希土類金属の化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む））等の電子注入性の高い物質を用いることが可能である。
【０２８７】
また、電子注入バッファー層７０６が、電子輸送性の高い物質とドナー性物質を含んで形成される場合には、電子輸送性の高い物質に対して質量比で、０．００１以上０．１以下の比率でドナー性物質を添加することが好ましい。なお、ドナー性物質としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、およびこれらの化合物（アルカリ金属化合物（酸化リチウム等の酸化物、ハロゲン化物、炭酸リチウムや炭酸セシウム等の炭酸塩を含む）、アルカリ土類金属化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む）、または希土類金属の化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む））の他、テトラチアナフタセン（略称：ＴＴＮ）、ニッケロセン、デカメチルニッケロセン等の有機化合物を用いることもできる。なお、電子輸送性の高い物質としては、先に説明した電子輸送層７０４の材料と同様の材料を用いて形成することができる。
【０２８８】
さらに、電子注入バッファー層７０６と複合材料層７０８との間に、電子リレー層７０７を形成することが好ましい。電子リレー層７０７は、必ずしも設ける必要は無いが、電子輸送性の高い電子リレー層７０７を設けることで、電子注入バッファー層７０６へ電子を速やかに送ることが可能となる。
【０２８９】
複合材料層７０８と電子注入バッファー層７０６との間に電子リレー層７０７が挟まれた構造は、複合材料層７０８に含まれるアクセプター性物質と、電子注入バッファー層７０６に含まれるドナー性物質とが相互作用を受けにくく、互いの機能を阻害しにくい構造である。したがって、駆動電圧の上昇を防ぐことができる。
【０２９０】
電子リレー層７０７は、電子輸送性の高い物質を含み、該電子輸送性の高い物質のＬＵＭＯ準位は、複合材料層７０８に含まれるアクセプター性物質のＬＵＭＯ準位と、電子輸送層７０４に含まれる電子輸送性の高い物質のＬＵＭＯ準位との間となるように形成する。また、電子リレー層７０７がドナー性物質を含む場合には、当該ドナー性物質のドナー準位も複合材料層７０８におけるアクセプター性物質のＬＵＭＯ準位と、電子輸送層７０４に含まれる電子輸送性の高い物質のＬＵＭＯ準位との間となるようにする。具体的なエネルギー準位の数値としては、電子リレー層７０７に含まれる電子輸送性の高い物質のＬＵＭＯ準位は−５．０ｅＶ以上、好ましくは−５．０ｅＶ以上−３．０ｅＶ以下とするとよい。
【０２９１】
電子リレー層７０７に含まれる電子輸送性の高い物質としてはフタロシアニン系の材料又は金属−酸素結合と芳香族配位子を有する金属錯体を用いることが好ましい。
【０２９２】
電子リレー層７０７に含まれるフタロシアニン系材料としては、具体的にはＣｕＰｃ、ＳｎＰｃ（Ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅｔｉｎ（ＩＩ）ｃｏｍｐｌｅｘ）、ＺｎＰｃ（Ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅｚｉｎｃｃｏｍｐｌｅｘ）、ＣｏＰｃ（Ｃｏｂａｌｔ（ＩＩ）ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ， β−ｆｏｒｍ）、ＦｅＰｃ（ＰｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅＩｒｏｎ）及びＰｈＯ−ＶＯＰｃ（Ｖａｎａｄｙｌ２，９，１６，２３−ｔｅｔｒａｐｈｅｎｏｘｙ−２９Ｈ，３１Ｈ−ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ）のいずれかを用いることが好ましい。
【０２９３】
電子リレー層７０７に含まれる金属−酸素結合と芳香族配位子を有する金属錯体としては、金属−酸素の二重結合を有する金属錯体を用いることが好ましい。金属−酸素の二重結合はアクセプター性（電子を受容しやすい性質）を有するため、電子の移動（授受）がより容易になる。また、金属−酸素の二重結合を有する金属錯体は安定であると考えられる。したがって、金属−酸素の二重結合を有する金属錯体を用いることにより発光素子を低電圧でより安定に駆動することが可能になる。
【０２９４】
金属−酸素結合と芳香族配位子を有する金属錯体としてはフタロシアニン系材料が好ましい。具体的には、ＶＯＰｃ（Ｖａｎａｄｙｌｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ）、ＳｎＯＰｃ（Ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅｔｉｎ（ＩＶ）ｏｘｉｄｅｃｏｍｐｌｅｘ）及びＴｉＯＰｃ（Ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅｔｉｔａｎｉｕｍｏｘｉｄｅｃｏｍｐｌｅｘ）のいずれかは、分子構造的に金属−酸素の二重結合が他の分子に対して作用しやすく、アクセプター性が高いため好ましい。
【０２９５】
なお、上述したフタロシアニン系材料としては、フェノキシ基を有するものが好ましい。具体的にはＰｈＯ−ＶＯＰｃのような、フェノキシ基を有するフタロシアニン誘導体が好ましい。フェノキシ基を有するフタロシアニン誘導体は、溶媒に可溶である。そのため、発光素子を形成する上で扱いやすいという利点を有する。また、溶媒に可溶であるため、成膜に用いる装置のメンテナンスが容易になるという利点を有する。
【０２９６】
電子リレー層７０７はさらにドナー性物質を含んでいても良い。ドナー性物質としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属及びこれらの化合物（アルカリ金属化合物（酸化リチウムなどの酸化物、ハロゲン化物、炭酸リチウムや炭酸セシウムなどの炭酸塩を含む）、アルカリ土類金属化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む）、又は希土類金属の化合物（酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩を含む））の他、テトラチアナフタセン（略称：ＴＴＮ）、ニッケロセン、デカメチルニッケロセンなどの有機化合物を用いることができる。電子リレー層７０７にこれらドナー性物質を含ませることによって、電子の移動が容易となり、発光素子をより低電圧で駆動することが可能になる。
【０２９７】
電子リレー層７０７にドナー性物質を含ませる場合、電子輸送性の高い物質としては上記した材料の他、複合材料層７０８に含まれるアクセプター性物質のアクセプター準位より高いＬＵＭＯ準位を有する物質を用いることができる。具体的なエネルギー準位としては、−５．０ｅＶ以上、好ましくは−５．０ｅＶ以上−３．０ｅＶ以下の範囲にＬＵＭＯ準位を有する物質を用いることが好ましい。このような物質としては例えば、ペリレン誘導体や、含窒素縮合芳香族化合物などが挙げられる。なお、含窒素縮合芳香族化合物は、安定であるため、電子リレー層７０７を形成する為に用いる材料として、好ましい材料である。
【０２９８】
ペリレン誘導体の具体例としては、３，４，９，１０−ペリレンテトラカルボン酸二無水物（略称：ＰＴＣＤＡ）、３，４，９，１０−ペリレンテトラカルボキシリックビスベンゾイミダゾール（略称：ＰＴＣＢＩ）、Ｎ，Ｎ’−ジオクチル−３，４，９，１０−ペリレンテトラカルボン酸ジイミド（略称：ＰＴＣＤＩ−Ｃ８Ｈ）、Ｎ，Ｎ’−ジヘキシル−３，４，９，１０−ペリレンテトラカルボン酸ジイミド（略称：ＨｅｘＰＴＣ）等が挙げられる。
【０２９９】
また、含窒素縮合芳香族化合物の具体例としては、ピラジノ［２，３−ｆ］［１，１０］フェナントロリン−２，３−ジカルボニトリル（略称：ＰＰＤＮ）、２，３，６，７，１０，１１−ヘキサシアノ−１，４，５，８，９，１２−ヘキサアザトリフェニレン（略称：ＨＡＴ（ＣＮ）_６）、２，３−ジフェニルピリド［２，３−ｂ］ピラジン（略称：２ＰＹＰＲ）、２，３−ビス（４−フルオロフェニル）ピリド［２，３−ｂ］ピラジン（略称：Ｆ２ＰＹＰＲ）等が挙げられる。
【０３００】
その他にも、７，７，８，８，−テトラシアノキノジメタン（略称：ＴＣＮＱ）、１，４，５，８，−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物（略称：ＮＴＣＤＡ）、パーフルオロペンタセン、銅ヘキサデカフルオロフタロシアニン（略称：Ｆ_１６ＣｕＰｃ）、Ｎ，Ｎ’ビス（２，２，３，３，４，４，５，５，６，６，７，７，８，８，８−ペンタデカフルオロオクチル）−１，４，５，８−ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド（略称：ＮＴＣＤＩ−Ｃ８Ｆ）、３’，４’−ジブチル−５，５’’−ビス（ジシアノメチレン）−５，５’’−ジヒドロ−２，２’：５’，２’’−テルチオフェン）（略称：ＤＣＭＴ）、メタノフラーレン（例えば、［６，６］−フェニルＣ_６１酪酸メチルエステル等を用いることができる。
【０３０１】
なお、電子リレー層７０７にドナー性物質を含ませる場合、電子輸送性の高い物質とドナー性物質との共蒸着などの方法によって電子リレー層７０７を形成すれば良い。
【０３０２】
正孔注入層７０１、正孔輸送層７０２、発光層７０３、及び電子輸送層７０４は前述の材料を用いてそれぞれ形成すれば良い。
【０３０３】
そして、ＥＬ層１８８上に、第２の電極層１８９を形成する。第２の電極層１８９は、実施の形態２に示したように形成することができるため、詳細な説明は省略する。
【０３０４】
以上で、第１の電極層１８５と第２の電極層１８９との間にＥＬ層を有する発光素子を作製することができる。
【０３０５】
なお、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることが可能である。
【０３０６】
（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作製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、両面射出型、上面射出型の例を、図１３（Ａ）及び図１３（Ｂ）を用いて説明する。なお、本実施の形態の発光素子は実施の形態２及び実施の形態３の発光素子１９０を適用することができる。
【０３０７】
図１３（Ｂ）に示す表示装置は、素子基板１３００、トランジスタ１３５５、トランジスタ１３６５、トランジスタ１３７５、トランジスタ１３８５、配線層１３２４ａ、配線層１３２４ｂ、第１の電極層１３１７、ＥＬ層１３１９、第２の電極層１３２０、充填材１３２２、シール材１３２５、絶縁膜１３０１ｂ、ゲート絶縁層１３１０、絶縁膜１３１１、絶縁膜１３１２、絶縁層１３１４、封止基板１３２３、配線層１３４５ａ、配線層１３４５ｂ、端子電極層１３８１ａ、端子電極層１３８１ｂ、異方性導電層１３８２、ＦＰＣ１３８３によって構成されている。表示装置は、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、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を張り合わして表示装置を封止する。
【０３０８】
トランジスタ１３５５、トランジスタ１３６５、トランジスタ１３７５、トランジスタ１３８５に接続する配線層（ソース電極又はドレイン電極として機能する）は２層構造となっている。配線層１３２４ａと配線層１３２４ｂも積層しているが、配線層１３２４ｂは配線層１３２４ａの端部より延在しており、配線層１３２４ｂと第１の電極層１３１７は接して形成されている。また、配線領域２２３において、ゲート絶縁層１３１０、絶縁膜１３１１、絶縁膜１３１２端部は、テーパー形状にエッチングされており、その端部を配線層１３４５ａと配線層１３４５ｂとが被覆するように形成されている。
【０３０９】
図１３（Ｂ）の表示装置は、両面放射型であり、矢印の方向に素子基板１３００側からも、封止基板１３２３側からも光を放射する構造である。よって、第１の電極層１３１７及び第２の電極層１３２０として透光性を有する導電性材料を用いればよい。また、透光性を有さない金属膜のような材料であっても膜厚を薄く（好ましくは、５ｎｍ以上３０ｎｍ以下程度の厚さ）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１３１７及び第２の電極層１３２０から光を放射することが可能となる。
【０３１０】
透光性を有する導電性材料としては、実施の形態２で示した第１の電極層１８５と同様の材料を適用することができるため、詳細な説明は省略する。
【０３１１】
ＥＬ層１３１９としては、実施の形態３で示したＥＬ層と同様の材料を適用することができるため、詳細な説明は省略する。
【０３１２】
以上のように、図１３（Ｂ）の表示装置は、発光素子１３０５より放射される光が、第１の電極層１３１７及び第２の電極層１３２０両方を通過して、両面から光を放射する構成となる。
【０３１３】
図１３（Ｂ）の表示装置においては、トランジスタ１３５５のドレイン電極である配線層１３２４ａと、画素電極層である発光素子の第１の電極層１３１７とが直接積層して電気的接続を行うのではなく、配線層１３２４ａの下に形成された配線層１３２４ｂを介して配線層１３２４ａと第１の電極層１３１７とが電気的接続を行う。このような構造であると、配線層１３２４ａと、第１の電極層１３１７とが直接接触では電気的接続を行いにくい材料同士、また接すると電触などの劣化が起こる材料同士であっても、間に配線層１３２４ｂを介するので用いることができる。よって、配線層１３２４ａ、第１の電極層１３１７に用いることができる材料の選択性が広がる。配線層１３２４ａと第１の電極層１３１７との積層によって生じる問題を考慮しなくてよいので、配線層１３２４ａ又はドレイン電極、第１の電極層１３１７のそれぞれに要求される特性を備えた材料を自由に選択することができる。従って、より高機能、高信頼性の表示装置を歩留まり良く製造することができる。また上記ドレイン電極と第１の電極層との接続構造は、図１３（Ａ）の表示装置も同様である。
【０３１４】
図１３（Ａ）の表示装置は、発光素子１６０５より放射される光が、矢印の方向に上面射出する構造である。図１３（Ａ）に示す表示装置は、素子基板１６００、トランジスタ１６５５、トランジスタ１６６５、トランジスタ１６７５、トランジスタ１６８５、配線層１６２４ａ、配線層１６２４ｂ、第１の電極層１６１７、ＥＬ層１６１９、第２の電極層１６２０、保護膜１６２１、充填材１６２２、シール材１６２５、絶縁膜１６０１ｂ、ゲート絶縁層１６１０、絶縁膜１６１１、絶縁膜１６１２、絶縁層１６１４、封止基板１６２３、配線層１６３３ａ、配線層１６３３ｂ、端子電極層１６８１ａ、端子電極層１６８１ｂ、異方性導電層１６８２、ＦＰＣ１６８３によって構成されている。
【０３１５】
図１３（Ａ）における表示装置において、端子電極層１６８１ｂ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。図１３（Ａ）及び図１３（Ｂ）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、外部端子接続領域２３２、配線領域２３３、周辺駆動回路領域２３４、画素領域２３６を有している。また、配線領域２３３において、ゲート絶縁層１６１０、絶縁膜１６１１、絶縁膜１６１２端部は、テーパー形状にエッチングされており、その端部を配線層１６３３ａと配線層１６３３ｂとが被覆するように形成されている。
【０３１６】
図１３（Ａ）の表示装置の場合、前述の図１３（Ｂ）で示した両面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である配線層１６２４ｂを形成する。配線層１６２４ｂの上に透明導電膜である第１の電極層１６１７を形成する。
【０３１７】
第１の電極層１６１７及び第２の電極層１６２０としては、実施の形態２で示した第１の電極層１８５と同様の材料を適用することができるため、詳細な説明は省略する。
【０３１８】
配線層１６２４ｂとしては、反射性を有する材料を用いればよく、実施の形態２で示した第２の電極層１８９と同様の材料を適用することができるため、詳細な説明は省略する。
【０３１９】
ＥＬ層１６１９としては、実施の形態３で示したＥＬ層と同様の材料を適用することができるため、詳細な説明は省略する。
【０３２０】
なお、図１３（Ａ）に示すように上面放射型の表示装置とするためには、第１の電極層１６１７に反射性を有する金属材料を用いてもよく、その場合、反射性を有する金属層である配線層１６２４ｂは必ずしも設けなくてもよい。
【０３２１】
また、第１の電極層１６１７に反射性を有する金属材料を用いる場合、発光素子１６０５は、有機化合物に金属酸化物を含有させた複合材料を用いる構成とすることが好ましい。
【０３２２】
反射性を有する第１の電極層と、その上に設けられる複合材料を含む膜との間に透光性を有する導電性の金属酸化物を含む膜を形成する。反射性を有する第１の電極層に接するように、透光性を有する導電性の金属酸化物を含む膜を積層するので、発光素子の光取り出し効率を低下させずにすむ。また、反射性を有する第１の電極層に接して透光性を有する導電性の金属酸化物を含む膜を積層することで、第１の電極層の酸化を抑制し、第１の電極層からＥＬ層への正孔注入性を良好に保つことができる。
【０３２３】
例えば、第１の電極層１６１７として反射性を有するアルミニウム、若しくはチタン等の金属材料、又はそれら金属材料を含む合金材料を用いることができる。
【０３２４】
透光性を有する導電性の金属酸化物を含む膜として、チタン、モリブデン、タングステン、又はそれらの金属酸化物（酸化チタン、酸化モリブデン、酸化タングステン）を含む膜を用いることができる。透光性を有する導電性の金属酸化物を含む膜の膜厚は、３ｎｍ以上１０ｎｍ以下が好ましく、代表的には５ｎｍ以上７ｎｍ以下とすればよい。また、透光性を有する導電性の金属酸化物を含む膜は、上記材料を含む膜の単層でも積層でもよく、例えば、チタン膜、酸化チタン膜、酸化タングステン膜、又はチタン膜と酸化チタン膜との積層などを用いることができる。上述の材料は、地殻における存在量が多く安価であるため、発光素子の作製コストを低減することができ、好ましい。中でも、アルミニウムおよびチタンは、地殻における存在量がとても多いため、さらに好ましい。
【０３２５】
また、透光性を有する導電性の金属酸化物を含む膜として、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物などを用いることができる。勿論、酸化インジウム、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、酸化ケイ素を添加したインジウム錫酸化物、酸化亜鉛、ガリウムを添加した酸化亜鉛、グラフェンなども用いることができる。
【０３２６】
有機化合物に金属酸化物を含有させた複合材料を含む膜においては、金属酸化物として、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化マンガン、酸化レニウムは電子受容性が高いため好ましい。中でも特に、酸化モリブデンは大気中でも安定であり、吸湿性が低く、扱いやすいため好ましい。有機化合物に金属酸化物を含有させた複合材料を含む膜の膜厚は、３０ｎｍ以上２００ｎｍ以下が好ましく、５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下がより好ましい。
【０３２７】
また、第１の電極層１６１７に反射性を有する金属材料を用いる場合は、第１の電極層１６１７を、アルミニウム合金（アルミニウムとチタンの合金、アルミニウムとニッケルの合金、アルミニウムとネオジムの合金などのアルミニウムを含む合金等）膜と、チタンや酸化チタン等を材料とする金属膜又は金属酸化物膜と、の積層構造とし、有機化合物に金属酸化物を含有させた複合材料を用いた、発光素子１６０５とすることが好ましい。これは、アルミニウム合金膜上に、金属または金属酸化物を含む膜を形成することにより、アルミニウム合金の酸化を抑制し、第１の電極層からＥＬ層への正孔注入性を良好に保つことができるため、発光素子の駆動電圧を低減することができるからである。また、第１の電極層からＥＬ層１８８への正孔注入を容易とすることができる。
【０３２８】
以上より、オフ電流が低減されたトランジスタを作製することができ、該トランジスタを用いて信頼性の高い半導体装置を提供することができる。
【０３２９】
なお、本実施の形態は、他の実施の形態に記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可能である。
【０３３０】
（実施の形態５）
本明細書に開示する半導体装置は、さまざまな電子機器（遊技機も含む）に適用することができる。電子機器としては、例えば、テレビジョン装置（テレビ、またはテレビジョン受信機ともいう）、コンピュータ用などのモニタ、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機（携帯電話、携帯電話装置ともいう）、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、パチンコ機などの大型ゲーム機などが挙げられる。
【０３３１】
本実施の形態では、上記実施の形態のいずれか一で得られる電気的特性が良好で、信頼性の高いトランジスタを搭載した電子機器の例について図１４を用いて説明する。
【０３３２】
図１４（Ａ）は、ノート型のパーソナルコンピュータであり、本体６００１、筐体６００２、表示部６００３、キーボード６００４などによって構成されている。なお、ノート型のパーソナルコンピュータは、上記実施の形態で示すトランジスタを含んでいる。そのため、良好な品質を有し、信頼性の高いノート型のパーソナルコンピュータが実現される。
【０３３３】
図１４（Ｂ）は、携帯情報端末（ＰＤＡ）であり、本体６０２１には表示部６０２３と、外部インターフェイス６０２５と、操作ボタン６０２４等が設けられている。また操作用の付属品としてスタイラス６０２２がある。なお、携帯情報端末（ＰＤＡ）は、上記実施の形態で示すトランジスタを含んでいる。そのため、良好な品質を有し、信頼性の高い携帯情報端末（ＰＤＡ）が実現される。
【０３３４】
図１４（Ｃ）は、電子ペーパーを一部品として実装して作製した電子書籍である。図１４（Ｃ）は、電子書籍の一例を示している。例えば、電子書籍５７００は、筐体５７０１及び筐体５７０３の２つの筐体で構成されている。筐体５７０１及び筐体５７０３は、軸部５７１１により一体とされており、該軸部５７１１を軸として開閉動作を行うことができる。このような構成により、紙の書籍のような動作を行うことが可能となる。
【０３３５】
筐体５７０１には表示部５７０５が組み込まれ、筐体５７０３には表示部５７０７が組み込まれている。表示部５７０５及び表示部５７０７は、続き画面を表示する構成としてもよいし、異なる画面を表示する構成としてもよい。異なる画面を表示する構成とすることで、例えば右側の表示部（図１４（Ｃ）では表示部５７０５）に文章を表示し、左側の表示部（図１４（Ｃ）では表示部５７０７）に画像を表示することができる。
【０３３６】
また、図１４（Ｃ）では、筐体５７０１に操作部などを備えた例を示している。例えば、筐体５７０１において、電源５７２１、操作キー５７２３、スピーカー５７２５などを備えている。操作キー５７２３により、頁を送ることができる。なお、筐体の表示部と同一面にキーボードやポインティングデバイスなどを備える構成としてもよい。また、筐体の裏面や側面に、外部接続用端子（イヤホン端子、ＵＳＢ端子、またはＡＣアダプタ及びＵＳＢケーブルなどの各種ケーブルと接続可能な端子など）、記録媒体挿入部などを備える構成としてもよい。さらに、電子書籍５７００は、電子辞書としての機能を持たせた構成としてもよい。
【０３３７】
また、電子書籍５７００は、無線で情報を送受信できる構成としてもよい。無線により、電子書籍サーバから、所望の書籍データなどを購入し、ダウンロードする構成とすることも可能である。
【０３３８】
図１４（Ｄ）は、携帯電話であり、筐体５８００及び筐体５８０１の二つの筐体で構成されている。筐体５８０１には、表示パネル５８０２、スピーカー５８０３、マイクロフォン５８０４、ポインティングデバイス５８０６、カメラ用レンズ５８０７、外部接続端子５８０８などを備えている。また、筐体５８０１には、携帯電話の充電を行う太陽電池セル５８１０、外部メモリスロット５８１１などを備えている。また、アンテナは筐体５８０１内部に内蔵されている。なお、携帯電話は、上記実施の形態で示すトランジスタを少なくとも一部品として含んでいる。
【０３３９】
また、表示パネル５８０２はタッチパネルを備えており、図１４（Ｄ）には映像表示されている複数の操作キー５８０５を点線で示している。なお、太陽電池セル５８１０で出力される電圧を各回路に必要な電圧に昇圧するための昇圧回路も実装している。
【０３４０】
表示パネル５８０２は、使用形態に応じて表示の方向が適宜変化する。また、表示パネル５８０２と同一面上にカメラ用レンズ５８０７を備えているため、テレビ電話が可能である。スピーカー５８０３及びマイクロフォン５８０４は音声通話に限らず、テレビ電話、録音、再生などが可能である。さらに、筐体５８００と筐体５８０１は、スライドし、図１４（Ｄ）のように展開している状態から重なり合った状態とすることができ、携帯に適した小型化が可能である。
【０３４１】
外部接続端子５８０８はＡＣアダプタ及びＵＳＢケーブルなどの各種ケーブルと接続可能であり、充電及びパーソナルコンピュータなどとのデータ通信が可能である。また、外部メモリスロット５８１１に記録媒体を挿入し、より大量のデータ保存及び移動に対応できる。記録媒体として、実施の形態１に示す半導体装置を用いることができる。実施の形態１によれば、オフ電流を十分に低減することができるトランジスタを用いることで、極めて長期にわたり記憶内容を保持することが可能な半導体装置が得られる。
【０３４２】
また、上記機能に加えて、赤外線通信機能、テレビ受信機能などを備えたものであってもよい。
【０３４３】
図１４（Ｅ）は、デジタルカメラであり、本体６０５１、表示部（Ａ）６０５７、接眼部６０５３、操作スイッチ６０５４、表示部（Ｂ）６０５５、バッテリー６０５６などによって構成されている。なお、デジタルカメラは、上記実施の形態で示すトランジスタを含んでいる。そのため、良好な品質を有し、信頼性の高いデジタルカメラが実現される。
【０３４４】
なお、本実施の形態は、他の実施の形態に記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可能である。
【実施例】
【０３４５】
本実施例では、実施の形態１の図３（Ｃ）に示す不純物元素の添加工程において、実施の形態１で示した、第２の不純物領域３１０ｂを形成する場合と、第２の不純物領域３１０ｂを形成しない場合と、で作製したｐ型を付与するトランジスタの電気特性評価について、ｓｙｎｏｐｓｙｓ社製のｓｅｎｔａｕｒｕｓｄｅｖｉｃｅを用いて計算した結果を、図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）を参照して説明する。なお、図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）に示す丸印は、第２の不純物領域３１０ｂを形成したトランジスタの計算結果であり、バツ印は、第２の不純物領域３１０ｂを形成しないトランジスタの計算結果である。
【０３４６】
第２の不純物領域３１０ｂを形成したトランジスタと、第２の不純物領域３１０ｂを形成しないトランジスタは、両者とも、ゲート絶縁膜３０３は酸化シリコンの膜厚２０ｎｍ、半導体層３０２は単結晶シリコンの膜厚５０ｎｍとし、チャネル長は３．６μｍ、チャネル幅は１０μｍとして計算した。ただし、図３（Ｃ）に示す第２の導電層３０５ｃは省略した。また、図３（Ｃ）に示す第１の導電層３０４ａ及び第１の導電層３０４ｂを膜厚３０ｎｍの窒化タンタル膜として計算する代わりに、同等の阻止能を有するように膜厚換算された同形状の膜厚５０ｎｍの酸化シリコン膜を用いて計算した。
【０３４７】
また、電気特性評価の計算条件として、ソース電極及びドレイン電極間の印加電圧を３Ｖ、ゲート電極の印加電圧を−３Ｖから３Ｖの範囲とした。
【０３４８】
図１５（Ａ）に、不純物元素を添加する際の加速電圧とオン電流との相関関係を示す。図１５（Ａ）に示すように、不純物元素の添加の加速電圧を高加速条件にするほど、オン電流は低減する傾向にあることがわかる。また、第２の不純物領域３１０ｂを形成したトランジスタの計算結果の方が、第２の不純物領域３１０ｂを形成しないトランジスタの計算結果より、オン電流が高いことが分かる。
【０３４９】
次に、オフ電流の計算結果を図１５（Ｂ）に示す。ここでは、不純物元素の添加の加速電圧の代表例として、５０ｋＶを示す。図１５（Ｂ）に示すように、オフ電流は、第２の不純物領域３１０ｂを形成しないトランジスタの計算結果に比べて、第２の不純物領域３１０ｂを形成するトランジスタの計算結果の方が、低いことが分かる。
【０３５０】
以上より、第２の不純物領域３１０ｂを形成するトランジスタは、第２の不純物領域３１０ｂを形成しないトランジスタよりも、オフ電流が低いことが示された。
【０３５１】
本実施例では、ｐ型を付与するトランジスタを用いた場合を示したが、ｎ型を付与するトランジスタを用いた場合でも、同様の結果が示されることは当業者には容易に理解できる。
【０３５２】
実施の形態１に示すように、第２の不純物領域３１０ｂを形成することで、第２の不純物領域３１０ｂを形成しない作製方法とするよりも、オン電流が高いトランジスタを提供することが可能であることが示される。
【符号の説明】
【０３５３】
４１曲線
４２曲線
１００基板
１０３半導体層
１０４半導体層
１０５半導体層
１０６半導体層
１０７ゲート絶縁層
１０８第１の導電膜
１０９第２の導電膜
１１０半導体基板
１１０ａマスク層
１１０ｂマスク層
１１０ｃマスク層
１１０ｄマスク層
１１０ｅマスク層
１１２脆化領域
１１６半導体層
１１７半導体基板
１２１第１の導電層
１２１ｃ第１の導電層
１２２第１の導電層
１２２ｃ第１の導電層
１２４第１の導電層
１２４ｃ第１の導電層
１２５第１の導電層
１２５ｃ第１の導電層
１２６第１の導電層
１２６ｃ第１の導電層
１３１第２の導電層
１３２第２の導電層
１３４第２の導電層
１３５第２の導電層
１３６第２の導電層
１４１第１の導電層
１４２第１の導電層
１４４第１の導電層
１４４ａ第２の不純物領域
１４４ｂ第２の不純物領域
１４５第１の導電層
１４５ｂ第１の不純物領域
１４６第１の導電層
１４７ａ第２の不純物領域
１４７ｂ第２の不純物領域
１４７ｃ第２の不純物領域
１４８ｂ第１の不純物領域
１４８ｄ第１の不純物領域
１４９ａチャネル形成領域
１４９ｂチャネル形成領域
１５０チャネル形成領域
１５２不純物元素
１５３ａマスク層
１５３ｂマスク層
１５４不純物元素
１５５ａマスク層
１５５ｂマスク層
１５７ａマスク層
１５７ｂマスク層
１５７ｃマスク層
１５７ｅマスク層
１５８ａマスク層
１５８ｂマスク層
１５８ｄマスク層
１５８ｅマスク層
１６０ａ第２の不純物領域
１６０ｂ第２の不純物領域
１６１ｂ第１の不純物領域
１６２チャネル形成領域
１６３ａ第２の不純物領域
１６３ｂ第２の不純物領域
１６４ｂ第１の不純物領域
１６５チャネル形成領域
１６７絶縁膜
１６８絶縁膜
１６９ａソース電極
１６９ｂドレイン電極
１７０ａソース電極
１７０ｂドレイン電極
１７１ａソース電極
１７１ｂドレイン電極
１７２ａソース電極
１７２ｂドレイン電極
１７３トランジスタ
１７４トランジスタ
１７５トランジスタ
１７６トランジスタ
１７８端子電極層
１７９ａ配線
１７９ｂ配線
１８１絶縁膜
１８２絶縁膜
１８３開口
１８４開口
１８５第１の電極層
１８６絶縁層
１８７ａ絶縁層
１８７ｂ絶縁層
１８８ＥＬ層
１８９第２の電極層
１９０発光素子
１９２シール材
１９３充填材
１９４ＦＰＣ
１９５封止基板
１９６異方性導電層
２０１切り離し領域
２０２外部端子接続領域
２０３配線領域
２０４周辺駆動回路領域
２０５接続領域
２０６画素領域
２０７周辺駆動回路領域
２０８周辺駆動回路領域
２０９周辺駆動回路領域
２２２外部端子接続領域
２２３配線領域
２２４周辺駆動回路領域
２２６画素領域
２３２外部端子接続領域
２３３配線領域
２３４周辺駆動回路領域
２３６画素領域
３００支持基板
３０１絶縁膜
３０２半導体層
３０３ゲート絶縁膜
３０３ａゲート絶縁膜
３０４第１の導電膜
３０４ａ第１の導電層
３０４ｂ第１の導電層
３０４ｃ第１の導電層
３０５第２の導電膜
３０５ａ第２の導電層
３０５ｂ第２の導電層
３０５ｃ第２の導電層
３０６レジスト膜
３０７不純物元素
３０８ｂ第１の不純物領域
３０９チャネル形成領域
３１０ａ第２の不純物領域
３１０ｂ第２の不純物領域
３１１層間絶縁膜
３１２ａソース電極
３１２ｂドレイン電極
４００基板
７０１正孔注入層
７０２正孔輸送層
７０３発光層
７０４電子輸送層
７０５電子注入層
７０６電子注入バッファー層
７０７電子リレー層
７０８複合材料層
７２０第１のＥＬ層
７２１第２のＥＬ層
７２３電荷発生層
７５０露光マスク
７５１ａ半透膜
７５１ｂ半透膜
７５２ａ遮光部
７５３基板
７６１ａ非露光領域
７６１ｂ非露光領域
７６２露光領域
７７０ａマスク層
７７０ｂマスク層
７８０ａマスク層
８００領域
８０１領域
８０２領域
１３００素子基板
１３０１ｂ絶縁膜
１３０５発光素子
１３１０ゲート絶縁層
１３１１絶縁膜
１３１２絶縁膜
１３１４絶縁層
１３１７第１の電極層
１３１９ＥＬ層
１３２０第２の電極層
１３２２充填材
１３２３封止基板
１３２４ａ配線層
１３２４ｂ配線層
１３２５シール材
１３４５ａ配線層
１３４５ｂ配線層
１３５５トランジスタ
１３６５トランジスタ
１３７５トランジスタ
１３８１ａ端子電極層
１３８１ｂ端子電極層
１３８２異方性導電層
１３８３ＦＰＣ
１３８５トランジスタ
１６００素子基板
１６０１ｂ絶縁膜
１６０５発光素子
１６１０ゲート絶縁層
１６１１絶縁膜
１６１２絶縁膜
１６１４絶縁層
１６１７第１の電極層
１６１９ＥＬ層
１６２０第２の電極層
１６２１保護膜
１６２２充填材
１６２３封止基板
１６２４ａ配線層
１６２４ｂ配線層
１６２５シール材
１６３３ａ配線層
１６３３ｂ配線層
１６５５トランジスタ
１６６５トランジスタ
１６７５トランジスタ
１６８１ａ端子電極層
１６８１ｂ端子電極層
１６８２異方性導電層
１６８３ＦＰＣ
１６８５トランジスタ
２７００基板
２７０１画素部
２７０２画素
２７０３走査線側入力端子
２７０４信号線側入力端子
２７５０ＦＰＣ
２７５１ドライバＩＣ
３７００基板
３７０１画素部
３７０２走査線側駆動回路
３７０４信号線側入力端子
４７００基板
４７０１画素部
４７０２走査線駆動回路
４７０４信号線駆動回路
５７００電子書籍
５７０１筐体
５７０３筐体
５７０５表示部
５７０７表示部
５７１１軸部
５７２１電源
５７２３操作キー
５７２５スピーカー
５８００筐体
５８０１筐体
５８０２表示パネル
５８０３スピーカー
５８０４マイクロフォン
５８０５操作キー
５８０６ポインティングデバイス
５８０７カメラ用レンズ
５８０８外部接続端子
５８１０太陽電池セル
５８１１外部メモリスロット
６００１本体
６００２筐体
６００３表示部
６００４キーボード
６０２１本体
６０２２スタイラス
６０２３表示部
６０２４操作ボタン
６０２５外部インターフェイス
６０５１本体
６０５３接眼部
６０５４操作スイッチ
６０５５表示部（Ｂ）
６０５６バッテリー
６０５７表示部（Ａ）

【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁表面上に形成され、ソース領域、ドレイン領域、及びチャネル形成領域を含む単結晶半導体層と、
前記単結晶半導体層を覆うゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜を介して、前記チャネル形成領域に重畳して設けられたゲート電極と、
前記ソース領域に接続されるソース電極と、
前記ドレイン領域に接続されるドレイン電極と、を有し、
前記ソース領域及び前記ドレイン領域のうち、少なくとも前記ドレイン領域は、前記チャネル形成領域に隣接する第１の不純物領域と、前記第１の不純物領域に隣接する第２の不純物領域と、を含み、
前記第１の不純物領域の深さ方向の不純物濃度分布の極大は、前記第２の不純物領域の深さ方向の不純物濃度分布の極大よりも前記絶縁表面側にあり、
前記ドレイン電極は、前記ドレイン領域に含まれる前記第２の不純物領域の一部と接続する半導体装置。
【請求項２】
前記ゲート電極は、前記ゲート絶縁膜に接して設けられた第１の導電層と、前記第１の導電層上に積層された第２の導電層と、を有する請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第１の導電層の膜厚は２０ｎｍ以上１００ｎｍ以下、前記第２の導電層の膜厚は１００ｎｍ以上４００ｎｍ以下である請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記第１の不純物領域に重なる前記ゲート絶縁膜の膜厚は、前記第２の不純物領域に重なる前記ゲート絶縁膜の膜厚より薄い請求項１乃至請求項３のいずれか一に記載の半導体装置。
【請求項５】
単結晶半導体層上にゲート絶縁膜を形成し、
前記ゲート絶縁膜上に第１の導電膜を形成し、
前記第１の導電膜上に第２の導電膜を形成し、
複数の強度で光が透過する露光マスクを用いて、前記第２の導電膜上の第１の領域に第１のマスク層を形成し、前記第１の領域と離れた前記第２の導電膜上の第２の領域に第２のマスク層を形成し、
前記第１のマスク層及び前記第２のマスク層を用いてエッチングし、前記ゲート絶縁膜上の前記第１の領域に第１の導電層及び前記第１の導電層と接する第２の導電層を、前記ゲート絶縁膜上の前記第２の領域に第３の導電層を形成し、
前記第１の導電層、前記第２の導電層、及び前記第３の導電層をマスクとして、前記単結晶半導体層に一導電型を付与する不純物元素を添加し、
前記第３の導電層をエッチングする半導体装置の作製方法。
【請求項６】
前記単結晶半導体層は、半導体基板に加速されたイオンを照射して該半導体基板に脆化領域を形成し、絶縁層を介して前記半導体基板と基板を貼り合わせ、熱処理により、前記脆化領域において前記半導体基板を分離して作製する請求項５に記載の半導体装置の作製方法。
【請求項７】
前記第１のマスク層は、第１の部位、及び第２の部位を有し、
前記第１の部位の膜厚は、前記第２の部位の膜厚より薄く形成する請求項５または請求項６に記載の半導体装置の作製方法。
【請求項８】
前記第２の部位の膜厚に対する、前記第１の部位の膜厚の比率は、５０％以下に形成する請求項７に記載の半導体装置の作製方法。
【請求項９】
前記第１のマスク層の第１の部位の膜厚と、前記第２のマスク層の膜厚と、は同等に形成することができる請求項７または請求項８に記載の半導体装置の作製方法。
【請求項１０】
前記第１の導電層の膜厚、及び前記第３の導電層の膜厚を２０ｎｍ以上１００ｎｍ以下、前記第２の導電層の膜厚を１００ｎｍ以上４００ｎｍ以下に形成する請求項５乃至請求項９のいずれか一に記載の半導体装置の作製方法。

【図１】