表示装置及び表示装置の作製方法
【課題】視認性の優れた高画質な表示機能を有する信頼性の高い表示装置を提供することを目的とする。またそのような表示装置を工程、装置を複雑化することなく、高い信頼性を付与して作製することができる技術を提供することを目的とする。
【解決手段】発光素子と電気的に接続し、発光素子を駆動させる薄膜トランジスタとして、ｐチャネル型薄膜トランジスタを用いる場合、そのｐチャネル型薄膜トランジスタのカットオフ電流を駆動回路のｐチャネル型薄膜トランジスタより低くする。具体的には表示装置の構成する薄膜トランジスタの半導体層に対して選択的にチャネルドープを行う。
【解決手段】発光素子と電気的に接続し、発光素子を駆動させる薄膜トランジスタとして、ｐチャネル型薄膜トランジスタを用いる場合、そのｐチャネル型薄膜トランジスタのカットオフ電流を駆動回路のｐチャネル型薄膜トランジスタより低くする。具体的には表示装置の構成する薄膜トランジスタの半導体層に対して選択的にチャネルドープを行う。
【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】
近年、ガラス基板上に薄膜トランジスタ（以下、「ＴＦＴ」ともいう。）を集積化してなる液晶表示装置やエレクトロルミネセンス（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）表示装置の開発が進んでいる。これらの表示装置は、いずれもガラス基板上に薄膜形成技術を用いて薄膜トランジスタを作り込み、その薄膜トランジスタで構成された様々な回路上に表示素子として液晶素子や発光素子（エレクトロルミネセンス（以下、「ＥＬ」ともいう。）素子）を形成して表示装置として機能させる。
【０００３】
薄膜トランジスタは、ある特定の電圧（しきい値またはしきい値電圧と呼ばれる）がゲート電極に印加されるとオン状態となり、それ以下の電圧ではオフ状態となるスイッチング素子である。従って、しきい値電圧の精密な制御は回路の正確な動作を行う上で非常に重要である。
【０００４】
ところが汚染による可動イオンの影響、ＴＦＴのゲート周辺の仕事関数差や界面電荷における影響などの不特定な要因によってＴＦＴのしきい値電圧がマイナス側或いはプラス側へ移動（シフト）することがある。
【０００５】
その様な時の解決手段として提案された技術にチャネルドープ法がある。チャネルドープ法とはＴＦＴの少なくともチャネル形成領域に対して一導電性を付与する不純物元素（典型的にはＰ、Ａｓ、Ｂなど）を添加し、しきい値電圧を意図的にシフトさせて制御する技術である（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００３−２５７９９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、表示装置に作製される薄膜トランジスタには、ｎチャネル型薄膜トランジスタやｐチャネル型薄膜トランジスタといった導電型が異なるものがあり、用いられる用途によって要求される電気的特性や機能が様々に異なっている。よって、それぞれの必要とされる機能に応じた薄膜トランジスタの電気特性の制御をする必要がある。
【０００７】
本発明は、視認性の優れた高画質な表示機能を有する信頼性の高い表示装置を提供することを目的とする。またそのような表示装置を工程、装置を複雑化することなく、高い信頼性を付与して作製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】
【０００８】
本発明の表示装置において、画素、駆動回路にそれぞれｐチャネル型薄膜トランジスタ及びｎチャネル型薄膜トランジスタを有している。特に画素においては、発光素子と電気的に接続し、発光素子を駆動させる駆動用薄膜トランジスタとして、ｐチャネル型薄膜トランジスタを用いている。
【０００９】
本発明では、駆動回路に設けられるｐチャネル型薄膜トランジスタと画素の駆動用ｐチャネル型薄膜トランジスタとでゲート電圧ＶＧが０Ｖの時に流れるドレイン電流ＩＤの値であるカットオフ電流（Ｉｃｕｔ）を異ならせることを特徴とする。従って、高速で動作させる必要がある駆動回路に設けられるｐチャネル型薄膜トランジスタのしきい値をよりプラス側に、駆動用ｐチャネル薄膜トランジスタのしきい値をよりマイナス側にあるように制御する。駆動回路に設けられるｐチャネル型の薄膜トランジスタがＶｇｓ＝０でオンする場合、駆動用ｐチャネル型薄膜トランジスタはＶｇｓ＝０ではオンせず、より低い電圧（例えばＶｇｓ＝−３．５Ｖ）でオンするように設定する。
【００１０】
ｐチャネル型薄膜トランジスタにおいて、チャネル形成領域に含まれるｐ型を付与する不純物元素の濃度が高いと、薄膜トランジスタのしきい値がプラスにシフトする。従って、本発明では、画素に設けられる上記駆動用ｐチャネル型薄膜トランジスタのチャネル形成領域に含まれるｐ型を付与する不純物元素の濃度は、表示装置内に作製される他の薄膜トランジスタ（ｎチャネル型薄膜トランジスタ又はｐチャネル型トランジスタ）、例えば画素内に設けられるスイッチング機能を有する（ｎチャネル型又はｐチャネル型）薄膜トランジスタ及び容量素子、画素を駆動する駆動回路に設けられる（ｎチャネル型又はｐチャネル型）薄膜トランジスタなどのチャネル領域に含まれるｐ型を付与する不純物元素の濃度より低くする。
【００１１】
本発明においては、発光素子と電気的に接続し、発光素子を駆動させる薄膜トランジスタとして、ｐチャネル型薄膜トランジスタを用いる場合、そのｐチャネル型薄膜トランジスタのチャネル領域にはしきい値補正を目的とするｐ型を付与する不純物元素の濃度を低くすればよいので、積極的なｐ型を付与する不純物元素の導入を行わなければよい。つまり画素に含まれる薄膜トランジスタの半導体層に対して選択的にチャネルドープを行う。
【００１２】
勿論、駆動用ｐチャネル型薄膜トランジスタ以外の上記述べたような薄膜トランジスタであっても、そのチャネル形成領域のｐ型を付与する不純物元素の濃度を低くしてもよく、この場合積極的にｐ型を付与する元素を添加しなければよい。例えば、走査線駆動回路（ゲートドライバーともいう）や、画素部と周辺駆動回路部との間などに設けられる保護回路などに用いられる薄膜トランジスタなどのチャネル領域には選択的にｐ型を付与する不純物元素の添加を行わないとすればよい。
【００１３】
一方、信号線駆動回路（ソースドライバーともいう）に用いられる高速動作が必要とされる薄膜トランジスタ、あるいはアノード電圧の低い薄膜トランジスタのチャネル領域にはｐ型を付与する不純物元素を添加し、そのしきい値電圧をプラスの方向に制御する方が好ましい。
【００１４】
チャネルドープを行うと、薄膜トランジスタのしきい値がプラスにシフトするので、チャネルドープを行わないｐチャネル型薄膜トランジスタの方がしきい値がマイナスにある。従って、ゲート電圧ＶＧが０Ｖの時に流れるドレイン電流ＩＤの値であるカットオフ電流（Ｉｃｕｔ）が小さくなる。画素において発光素子を非発光状態とし、黒表示を行う場合に、駆動用ｐチャネル型薄膜トランジスタと接続する発光素子に電流が流れ微かな発光が生じてしまうことを防ぐことができる。また、カットオフ電流（Ｉｃｕｔ）が小さいほど、低消費電力が実現できる。
【００１５】
また、薄膜トランジスタは、使用環境が高温になるにつれてさらにしきい値がノーマリーオンの方向へシフトする。つまりｐチャネル型薄膜トランジスタではプラス方向へシフト（ｎチャネル型薄膜トランジスタではマイナス方向へシフト）する。そのためカットオフ電流（Ｉｃｕｔ）も大きくなり、しきい値の変化に伴う黒表示時に発光素子へ流れる電流も大きくなる。よって、黒表示時に生じてしまう発光素子の発光輝度も高くなり、画素の表示不良の問題はより顕著となってしまう。しかし、本発明のようにチャネルドープを行わずカットオフ電流が軽減された薄膜トランジスタを用いることによって、表示装置の使用環境が多少高温に悪化したとしても表示装置の性能は維持され、高画質な表示を提供できる。従って信頼性の高い表示装置とすることができ、屋内外、使用環境の選択性が広がるので利用価値が高くなる。
【００１６】
さらに、不純物元素を低濃度とするためにチャネルドープを行わないとした駆動用ｐチャネル型薄膜トランジスタは、ドーピングを行なわないことによりチャネル領域の半導体膜の結晶性が低下しないので、薄膜トランジスタのオン電流（Ｉｏｎ）は低下せず、薄膜トランジスタのオン特性には影響を及ぼさない。以上のことより、駆動回路のｐチャネル型薄膜トランジスタよりカットオフ電流を低減した発光素子の駆動用ｐチャネル型薄膜トランジスタを用いると、画素のコントラストが向上し視認性に優れた表示装置とすることができる。
【００１７】
本発明を用いると、視認性の優れた高画質な表示機能を有する信頼性の高い表示装置を提供することができる。またそのような表示装置を複雑な工程を必要とせずに高い信頼性を付与して作製することができる。
【００１８】
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（以下「ＥＬ」ともいう。）と呼ばれる発光を発現する有機物、無機物、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ＴＦＴとが接続された発光表示装置がある。
【００１９】
本発明の表示装置の一は、ｐチャネル型薄膜トランジスタ、ｎチャネル型薄膜トランジスタ、及び発光素子を含む画素を有し、ｐチャネル型薄膜トランジスタのソース及びドレインの一方が発光素子と電気的に接続され、ｐチャネル型薄膜トランジスタのチャネル領域に含まれるｐ型を付与する不純物元素の濃度は、ｎチャネル型薄膜トランジスタのチャネル領域に含まれるｐ型を付与する不純物元素の濃度より低い。
【００２０】
本発明の表示装置の一は、ｐチャネル型薄膜トランジスタ、ｎチャネル型薄膜トランジスタ、容量素子、及び発光素子を含む画素を有し、ｐチャネル型薄膜トランジスタのソース及びドレインの一方が発光素子と電気的に接続され、ｐチャネル型薄膜トランジスタのチャネル領域に含まれるｐ型を付与する不純物元素の濃度は、ｎチャネル型薄膜トランジスタのチャネル領域及び容量素子に含まれるｐ型を付与する不純物元素の濃度より低い。
【００２１】
本発明の表示装置の一は、第１のｐチャネル型薄膜トランジスタ及び発光素子を含む画素と、第２のｐチャネル型薄膜トランジスタを含む駆動回路とを有し、第１のｐチャネル型薄膜トランジスタのソース及びドレインの一方が発光素子と電気的に接続され、第１のｐチャネル型薄膜トランジスタのチャネル領域に含まれるｐ型を付与する不純物元素の濃度は、第２のｐチャネル型薄膜トランジスタのチャネル領域に含まれるｐ型を付与する不純物元素の濃度より低い。
【００２２】
上記構成において、発光素子と電気的に接続するｐチャネル型薄膜トランジスタ又は第１のｐチャネル型薄膜トランジスタのしきい値電圧は−１．１Ｖ以下が好ましく、カットオフ電流（Ｉｃｕｔ）は２×１０−１１Ａ以下が好ましい。カットオフ電流（Ｉｃｕｔ）とは、ドレイン電流ＩＤ−ゲート電圧ＶＧ特性において、ゲート電圧ＶＧが０Ｖの時のドレイン電流ＩＤの値で定義する。カットオフ電流（Ｉｃｕｔ）が小さいほど、低消費電力が実現できる。上記しきい値及びカットオフ電流であると、黒表示時の発光素子の輝度を０．１ｃｄ／ｍ２以下とすることができ、目視での微発光による表示不良の観察を防止することができる。また、本発明では、オン電流（Ｉｏｎ）を１×１０−６Ａ以上とすることができるため、発光素子の発光状態である全白表示の輝度も高く確保でき、黒表示とのコントラストを向上させることができる。
【００２３】
本発明の表示装置の作製方法の一は、絶縁表面上に半導体膜を形成し、半導体膜上に選択的にマスク層を形成し、マスク層を用いて半導体膜に選択的にｐ型を付与する不純物元素をドーピングし、選択的にｐ型を付与する不純物元素がドーピングされた半導体膜を加工して第１の半導体層及びｐ型を付与する不純物元素を含む第２の半導体層を形成し、第１の半導体層に含まれるｐ型を付与する不純物元素の濃度は、第２の半導体層に含まれるｐ型を付与する不純物元素の濃度より低く、第１の半導体層を用いてｐチャネル型薄膜トランジスタを形成し、第２の半導体層を用いてｎチャネル型薄膜トランジスタを形成し、ｐチャネル型薄膜トランジスタのソース及びドレインの一方に電気的に接続する発光素子を形成する。
【００２４】
本発明の表示装置の作製方法の一は、絶縁表面上に非晶質半導体膜を形成し、非晶質半導体膜を結晶化し結晶性半導体膜を形成し、結晶性半導体膜上に選択的にマスク層を形成し、マスク層を用いて結晶性半導体膜に選択的にｐ型を付与する不純物元素をドーピングし、選択的にｐ型を付与する不純物元素がドーピングされた結晶性半導体膜を加工して第１の半導体層及びｐ型を付与する不純物元素を含む第２の半導体層を形成し、第１の半導体層に含まれるｐ型を付与する不純物元素の濃度は、第２の半導体層に含まれるｐ型を付与する不純物元素の濃度より低く、第１の半導体層を用いてｐチャネル型薄膜トランジスタを形成し、第２の半導体層を用いてｎチャネル型薄膜トランジスタを形成し、ｐチャネル型薄膜トランジスタのソース及びドレインの一方に電気的に接続する発光素子を形成する。
【００２５】
本発明の表示装置の作製方法の一は、絶縁表面上に非晶質半導体膜を形成し、非晶質半導体膜上に選択的にマスク層を形成し、マスク層を用いて非晶質半導体膜に選択的にｐ型を付与する不純物元素をドーピングし、選択的にｐ型を付与する不純物元素がドーピングされた非晶質半導体膜を結晶化し結晶性半導体膜を形成し、結晶性半導体膜を加工し第１の半導体層及びｐ型を付与する不純物元素を含む第２の半導体層を形成し、第１の半導体層に含まれるｐ型を付与する不純物元素の濃度は、第２の半導体層に含まれるｐ型を付与する不純物元素の濃度より低く、第１の半導体層を用いてｐチャネル型薄膜トランジスタを形成し、第２の半導体層を用いてｎチャネル型薄膜トランジスタを形成し、ｐチャネル型薄膜トランジスタのソース及びドレインの一方に電気的に接続する発光素子を形成する。
【発明の効果】
【００２６】
本発明では、駆動回路に設けられるｐチャネル型薄膜トランジスタと画素の駆動用ｐチャネル型薄膜トランジスタとでゲート電圧ＶＧが０Ｖの時に流れるドレイン電流ＩＤの値であるカットオフ電流（Ｉｃｕｔ）を異ならせることを特徴とする。従って、高速で動作させる必要がある駆動回路に設けられるｐチャネル型薄膜トランジスタのしきい値をよりプラス側に、駆動用ｐチャネル薄膜トランジスタとのしきい値をよりマイナス側にあるように制御する。駆動回路に設けられるｐチャネル型の薄膜トランジスタがＶｇｓ＝０でオンする場合、駆動用ｐチャネル型薄膜トランジスタはＶｇｓ＝０ではオンせず、より低い電圧（例えばＶｇｓ＝−３．５Ｖ）でオンするように設定する。
【００２７】
従って、ゲート電圧ＶＧが０Ｖの時に流れるドレイン電流ＩＤの値であるカットオフ電流（Ｉｃｕｔ）が小さくなる。画素において発光素子を非発光状態とし、黒表示を行う場合に、駆動用ｐチャネル型薄膜トランジスタと接続する発光素子に電流が流れ微かな発光が生じてしまうことを防ぐことができる。また、カットオフ電流（Ｉｃｕｔ）が小さいほど、低消費電力が実現できる。
【００２８】
また、薄膜トランジスタは、使用環境が高温になるにつれてさらにしきい値がノーマリーオンの方向へシフトする。つまりｐチャネル型薄膜トランジスタではプラス方向へシフト（ｎチャネル型薄膜トランジスタではマイナス方向へシフト）する。そのためカットオフ電流（Ｉｃｕｔ）も大きくなり、しきい値の変化に伴う黒表示時に発光素子へ流れる電流も大きくなる。よって、黒表示時に生じてしまう発光素子の発光輝度も高くなり、画素の表示不良の問題はより顕著となってしまう。しかし、本発明のようにチャネルドープを行わずカットオフ電流が軽減された薄膜トランジスタを用いることによって、表示装置の使用環境が多少高温に悪化したとしても表示装置の性能は維持され、高画質な表示を提供できる。従って信頼性の高い表示装置とすることができ、屋内外、使用環境の選択性が広がるので利用価値が高くなる。
さらに、不純物元素を低濃度とするためにチャネルドープを行わないとした駆動用ｐチャネル型薄膜トランジスタは、ドーピングを行なわないことによりチャネル領域の半導体膜の結晶性が低下しないので、薄膜トランジスタのオン電流（Ｉｏｎ）は低下せず、薄膜トランジスタのオン特性には影響を及ぼさない。以上のことより、駆動回路のｐチャネル型薄膜トランジスタよりカットオフ電流を低減した発光素子の駆動用ｐチャネル型薄膜トランジスタを用いると、画素のコントラストが向上し視認性に優れた表示装置とすることができる。
【００２９】
本発明を用いると、視認性の優れた高画質な表示機能を有する信頼性の高い表示装置を提供することができる。またそのような表示装置を複雑な工程を必要とせずに高い信頼性を付与して作製することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
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。
【００３１】
（実施の形態１）
本実施の形態では、高コントラストで視認性の優れた高画質の表示機能を有し、かつ高信頼性を付与することを目的とした表示装置、及び表示装置の作製方法を、図１乃至図６、図１６、図１７を用いて詳細に説明する。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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領域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。
【００３５】
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 Ｇｌａｓｓ）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 Ｂｏｎｄｉｎｇ）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。
【００３６】
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。
【００３７】
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（Ｐｈｙｓｉｃａｌ 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。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もよい。また、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラールなどのビニル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ノボラック樹脂、アクリル樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂等の樹脂材料を用いてもよい。また、ベンゾシクロブテン、パリレン、フッ化アリーレンエーテル、ポリイミドなどの有機材料、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てもよい。また、液滴吐出法や、印刷法（スクリーン印刷やオフセット印刷などパターンが形成される方法）、スピンコート法などの塗布法、ディッピング法などを用いることもできる。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。本実施の形態で作製する表示装置は、基板１００を通過させて発光素子よりの光を取り出す構成であるので、基板１００は透光性を有する必要がある。
【００３８】
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。
【００３９】
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）の厚さで手段（スパッタ法、ＬＰＣＶＤ法、またはプラズマＣＶＤ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。
【００４０】
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。
【００４１】
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５２０ｃｍ−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に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、珪素を含む気体をグロー放電分解（プラズマＣＶＤ）して形成する。珪素を含む気体としては、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。この珪素を含む気体を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０．１Ｐａ〜１３３Ｐａの範囲、電源周波数は１ＭＨｚ〜１２０ＭＨｚ、好ましくは１３ＭＨｚ〜６０ＭＨｚ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系ガスより形成されるＳＡＳ層に水素系ガスより形成されるＳＡＳ層を積層してもよい。
【００４２】
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。
【００４３】
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、様々な方法（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 Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎｎｅａｌ）法等のＲＴＡ法がある。
【００４４】
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、ＣＶＤ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、酸化膜を成膜することが望ましい。
【００４５】
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。このときのパワー密度は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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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、Ａｒ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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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、ＳｉＨ４、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。
【００５３】
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。酢酸ニッケル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。
【００５４】
本実施の形態では、熱処理をＲＴＡ法により７５０℃で３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。
【００５５】
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。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５０ｎｍの膜厚で形成する。
【００５６】
その後、ＲＴＡ法により７４４℃で３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である半導体膜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。
【００５７】
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）のドーピングを選択的に行う。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。
【００５８】
半導体膜１０２を選択的に覆うマスク層１５７を形成する。マスク層１５７は後の工程により発光素子と電気的に接続する、発光素子の駆動用薄膜トランジスタであるｐチャネル型薄膜トランジスタのチャネル形成領域が作製される半導体膜１０２の領域を覆っている。マスク層１５７を用いて半導体膜１０２に選択的にｐ型を付与する不純物元素である不純物元素１５６を導入する。
【００５９】
不純物元素１５６の添加によって、半導体膜１０２中にｐ型不純物領域である第１の半導体膜１５８（第１の半導体領域ともいう）、第２の半導体膜１５９（第２の半導体領域ともいう）が形成される（図２（Ｂ）参照。）。
【００６０】
不純物元素１５６はイオン注入法、又はイオンドーピング法によって導入（添加）することができる。不純物元素１５６はｐ型を付与する不純物元素であり、ボロン（Ｂ）、ヒ素（Ａｓ）などを用いることができる。不純物元素１５６はドーピング法によって行う場合、ドーズ量は１×１０１３ａｔｏｍｓ／ｃｍ２程度とすればよい。第１の半導体膜中に含まれるｐ型を付与する不純物元素の濃度は１×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３程度、後に活性化すると１×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３程度となるようにすればよい。
【００６１】
マスク層１５７を除去し、次に第１の半導体膜１５８及び第２の半導体膜１５９をマスクを用いて所望の形状に加工する。本実施の形態では第１の半導体膜１５８及び第２の半導体膜１５９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。半導体層１０３、半導体層１０４、半導体層１０５はｐ型を付与する不純物元素を含む第１の半導体膜１５８を用いて形成されており、半導体層１０３、半導体層１０４、半導体層１０５もｐ型を付与する不純物元素を含んでいる。一方、半導体層１０６はｐ型を付与する不純物元素を添加されていない第２の半導体膜１５９を用いて形成されているので、半導体層１０６にもｐ型を付与する不純物元素は添加されていない。従って、半導体層１０６に含まれるｐ型を付与する不純物元素の濃度は、半導体層１０３、半導体層１０４、半導体層１０５に含まれるｐ型を付与する不純物元素の濃度より低い。
【００６２】
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、Ｃｌ２、ＢＣｌ３、などのフッ素系又は塩素系のガスを用い、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。
【００６３】
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。
【００６４】
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、フッ化アリーレンエーテル、透過性を有する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、ポジ型レジスト、ネガ型レジスト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、溶媒の濃度を調整する、界面活性剤等を加えるなどを行い適宜調整する。
【００６５】
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材料で形成すればよく、積層でも単層でもよい。また、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、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。本実施の形態では、ゲート絶縁層１０７として酸化窒化珪素膜を膜厚１１５ｎｍ形成する。
【００６６】
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（Ｃ）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。
【００６７】
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１１０ｂ、マスク１１０ｅ、マスク１１０ｄ、及びマスク１１０ｆを形成し、第１の導電膜１０８及び第２の導電膜１０９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、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、並びに導電層１１１、導電層１１２、導電層１１４、導電層１１５、及び導電層１１６を形成する（図２（Ｄ）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、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、並びに導電層１１１、導電層１１２、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１１０ｂ、マスク１１０ｄ、マスク１１０ｅ、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、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、ＣＦ４、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ＣＦ４、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。
【００６８】
次に、マスク１１０ａ、マスク１１０ｂ、マスク１１０ｄ、マスク１１０ｅ、及びマスク１１０ｆを用いて、導電層１１１、導電層１１２、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、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２のゲート電極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、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すようになる。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。
【００６９】
本実施の形態では第１のゲート電極層、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。
【００７０】
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を形成することができる（図３（Ａ）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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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らせ、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。
【００７４】
次に、第２の方法は通常のマスクを形成し、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。
【００７５】
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を形成する（図３（Ｂ）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。
【００７６】
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Ｌｏｖ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Ｌｏｆｆ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（または点々のハッチング）で示されているが、これは、白地（または点々のハッチング）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。
【００７７】
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１４５ｂ、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（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１４５ｂ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１４９ｂが形成される（図３（Ｃ）参照。）。
【００７８】
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Ｌｏｆｆ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。
【００７９】
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１０４、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Ｂ２Ｈ６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（図４（Ａ）参照。）。
【００８０】
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は高濃度ｐ型不純物領域であり、ソース領域、ドレイン領域として機能する。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 Ｄｒａｉｎ）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１０７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。
【００８１】
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（ＬＰＣＶＤ）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。
【００８２】
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。
【００８３】
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（Ｂ）参照。）。絶縁膜１６７として窒化酸化珪素膜を膜厚１００ｎｍ形成し、絶縁膜１６８として酸化窒化珪素膜を膜厚９００ｎｍ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と絶縁膜１６８は上記材料に限定されるものでなく、スパッタ法、またはプラズマＣＶＤを用いた窒化珪素膜、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。
【００８４】
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１時間加熱処理を行う。
【００８５】
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（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。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、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。
【００８６】
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。
【００８７】
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、Ｚｒ、Ｂａ等の金属、及びＳｉ、Ｇｅ、又はその合金、若しくはその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６０ｎｍ形成し、窒化チタン膜を膜厚４０ｎｍ形成し、アルミニウムを膜厚７００ｎｍ形成し、チタン（Ｔｉ）を膜厚２００ｎｍ形成して積層構造とし、所望な形状に加工する。
【００８８】
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、画素領域２０６にＬｏｆｆ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１７５、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（Ｃ）参照。）。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表示装置に用いることができる。
【００８９】
本実施の形態においては、表示装置に含まれる薄膜トランジスタの半導体層に対して選択的にチャネルドープを行うので、ｐチャネル型薄膜トランジスタ１７３、ｎチャネル型薄膜トランジスタ１７４、及びｎチャネル型薄膜トランジスタ１７５のチャネル形成領域にしきい値補正を目的とするｐ型を付与する不純物元素を選択的に添加し、ｐチャネル型薄膜トランジスタ１７６のチャネル領域にはｐ型を付与する不純物元素を添加しない。
【００９０】
本発明では、駆動回路に設けられるｐチャネル型薄膜トランジスタと画素の駆動用ｐチャネル型薄膜トランジスタとでゲート電圧ＶＧが０Ｖの時に流れるドレイン電流ＩＤの値であるカットオフ電流（Ｉｃｕｔ）を異ならせることを特徴とする。従って、高速で動作させる必要がある駆動回路に設けられるｐチャネル型薄膜トランジスタのしきい値をよりプラス側に、駆動用ｐチャネル薄膜トランジスタのしきい値をよりマイナス側にあるように制御する。駆動回路に設けられるｐチャネル型の薄膜トランジスタがＶｇｓ＝０でオンする場合、駆動用ｐチャネル型薄膜トランジスタはＶｇｓ＝０ではオンせず、より低い電圧（例えばＶｇｓ＝−３．５Ｖ）でオンするように設定する。
【００９１】
ｐチャネル型薄膜トランジスタにおいて、チャネル形成領域に含まれるｐ型を付与する不純物元素の濃度が高いと、薄膜トランジスタのしきい値がプラスにシフトする。従って、本実施の形態では、画素に設けられる上記駆動用ｐチャネル型薄膜トランジスタ１７６のチャネル形成領域に含まれるｐ型を付与する不純物元素の濃度は、表示装置内に作製される他の、ｐチャネル型薄膜トランジスタ１７３、ｎチャネル型薄膜トランジスタ１７４、及びｎチャネル型薄膜トランジスタ１７５などのチャネル領域に含まれるｐ型を付与する不純物元素の濃度より低い。
【００９２】
勿論、駆動用ｐチャネル型薄膜トランジスタ以外の上記述べたような薄膜トランジスタであっても、そのチャネル領域に選択的にｐ型を付与する元素を添加しなくてもよい。例えば、走査線駆動回路（ゲートドライバーともいう）や、画素部と周辺駆動回路部との間などに設けられる保護回路などに用いられる薄膜トランジスタなどのチャネル領域には選択的にｐ型を付与する不純物元素の添加を行わなくてもよい。
【００９３】
一方、信号線駆動回路（ソースドライバーともいう）に用いられる高速動作が必要とされる薄膜トランジスタ、あるいはアノード電圧の低い薄膜トランジスタのチャネル領域にはｐ型を付与する不純物元素を添加し、そのしきい値電圧を制御する方が好ましい。
【００９４】
チャネルドープを行うと、薄膜トランジスタのしきい値がプラスにシフトするので、チャネルドープを行わないｐチャネル型薄膜トランジスタの方がしきい値がマイナスにある。従って、ゲート電圧ＶＧが０Ｖの時に流れるドレイン電流ＩＤの値であるカットオフ電流（Ｉｃｕｔ）が小さくなる。画素において発光素子を非発光状態とし、黒表示を行う場合に、駆動用ｐチャネル型薄膜トランジスタと接続する発光素子に電流が流れ微かな発光が生じてしまうことを防ぐことができる。また、カットオフ電流（Ｉｃｕｔ）が小さいほど、低消費電力が実現できる。
【００９５】
また、薄膜トランジスタは、使用環境が高温になるにつれてさらにしきい値がノーマリーオンの方向へシフトする。つまりｐチャネル型薄膜トランジスタではプラス方向へシフト（ｎチャネル型薄膜トランジスタではマイナス方向へシフト）する。そのためカットオフ電流（Ｉｃｕｔ）も大きくなり、しきい値の変化に伴う黒表示時に発光素子へ流れる電流も大きくなる。よって、黒表示時に生じてしまう発光素子の発光輝度も高くなり、画素の表示不良の問題はより顕著となってしまう。しかし、本発明のようにチャネルドープを行わずカットオフ電流が軽減された薄膜トランジスタを用いることによって、表示装置の使用環境が多少高温に悪化したとしても表示装置の性能は維持され、高画質な表示を提供できる。従って信頼性の高い表示装置とすることができ、屋内外、使用環境の選択性が広がるので利用価値が高くなる。
【００９６】
さらに、不純物元素を低濃度とするためにチャネルドープを行わないとした駆動用ｐチャネル型薄膜トランジスタは、ドーピングを行なわないことによりチャネル領域の半導体膜の結晶性が低下しないので、薄膜トランジスタのオン電流（Ｉｏｎ）は低下せず、薄膜トランジスタのオン特性には影響を及ぼさない。以上のことより、駆動回路のｐチャネル型薄膜トランジスタよりカットオフ電流を低減した発光素子の駆動用ｐチャネル型薄膜トランジスタを用いると、画素のコントラストが向上し視認性に優れた表示装置とすることができる。
【００９７】
発光素子と電気的に接続するｐチャネル型薄膜トランジスタのしきい値電圧は−１．１Ｖ以下が好ましく、カットオフ電流（Ｉｃｕｔ）は２×１０−１１Ａ以下が好ましい。カットオフ電流（Ｉｃｕｔ）とは、ドレイン電流ＩＤ−ゲート電圧ＶＧ特性において、ゲート電圧ＶＧが０Ｖの時のドレイン電流ＩＤの値で定義する。カットオフ電流（Ｉｃｕｔ）が小さいほど、低消費電力が実現できる。上記しきい値及びカットオフ電流であると、黒表示時の発光素子の輝度を０．１ｃｄ／ｍ２以下とすることができ、目視での微発光による表示不良の観察を防止することができる。また、本発明では、オン電流（Ｉｏｎ）を１×１０−６Ａ以上とすることができるため、発光素子の発光状態である全白表示の輝度も高く確保でき、黒表示とのコントラストを向上させることができる。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
次に第２の層間絶縁層として絶縁膜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、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。
【０１０１】
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。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を用いることができる。
【０１０２】
本実施の形態では、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。
【０１０３】
本実施の形態では、絶縁膜１８１の材料としては、シロキサン樹脂を用いた塗布膜を用いる。焼成した後のシロキサン樹脂膜は、３００℃以上の加熱処理にも耐えうるものである。
【０１０４】
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。
【０１０５】
次に、図５（Ｂ）に示すように、層間絶縁層である絶縁膜１８１に開口を形成する。絶縁膜１８１は、接続領域２０５（図１（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１（Ａ）の上面図で示してある領域であり、ソース電極層又はドレイン電極層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５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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
その後、画素領域２０６の絶縁膜１８１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とにおける絶縁膜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、所定な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。
【０１０８】
そして、並行平板ＲＩＥ装置を用いて、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。
【０１０９】
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にソース電極層又はドレイン電極層１７２ｂに達する開口１８４を形成する（図５（Ｃ）参照。）。
【０１１０】
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、配線領域２０３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。
【０１１１】
また、本実施の形態では、絶縁膜１８１への開口の形成を複数回に分けて行う例をしめしたが、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１０００Ｗ、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が形成できるので工程が簡略化する利点がある。
【０１１２】
次に、ソース電極層又はドレイン電極層と接するように、第１の電極層３９６（画素電極層ともいう。）を形成する。第１の電極層３９６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、または窒化チタン、ＴｉＳｉＸＮＹ、ＷＳｉＸ、窒化タングステン、ＷＳｉＸＮＹ、ＮｂＮ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〜８００ｎｍの範囲で用いればよい。
【０１１３】
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３９６側から取り出す構造のため、第１の電極層３９６が透光性を有する。第１の電極層３９６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３９６を形成する。
【０１１４】
本発明においては、透光性電極層である第１の電極層３９６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、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、酸化ケイ素を添加したインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）なども用いることができる。
【０１１５】
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〜３０ｎｍ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３９６から光を放射することが可能となる。また、第１の電極層３９６に用いることのできる金属薄膜としては、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、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。
【０１１６】
第１の電極層３９６は、蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法、印刷法、ディスペンサ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３９６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３９６は、好ましくは総膜厚１００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲で用いればよい。
【０１１７】
第１の電極層３９６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３９６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。
【０１１８】
第１の電極層３９６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３９６中に含まれる水分は放出される。よって、第１の電極層３９６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。
【０１１９】
次に、第１の電極層３９６の端部、ソース電極層又はドレイン電極層を覆う絶縁層１８６（隔壁、障壁などと呼ばれる）を形成する。また絶縁層１８６に絶縁膜１８１と同材料を用い、同方法で形成すると、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。
【０１２０】
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、酸素含有量が窒素含有量よりも多い酸化窒化アルミニウム、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、ダイアモンドライクカーボン（ＤＬＣ）、窒素含有炭素、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。シロキサンを含む材料を用いてもよい。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、例えば光硬化型ポリベンゾオキサゾールなどを用いることができる。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、上に形成される電界発光層１８８、第２の電極層１８９の被覆性が向上する。
【０１２１】
図１（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ソース電極層又はドレイン電極層と同工程、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、ソース電極層又はドレイン電極層と同工程、同材料で形成される配線層を露出する開口部を形成するが、この開口部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。
【０１２２】
また、さらに信頼性を向上させるため、電界発光層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２００〜４００℃、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。
【０１２３】
第１の電極層３９６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発光層を作り分けている。電界発光層１８８は、第１の電極層３９６上に、有機化合物と無機化合物を混合することにより、それぞれ単独では得られない高いキャリア注入性、キャリア輸送性という機能が得られる層が設けられている。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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３９６、電界発光層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。
【０１２６】
図１４に本実施の形態における画素の回路図の一例を示す。図１４において、画素はトランジスタ６１１０、６１１１、容量素子６１１２、発光素子６１１３を有する。トランジスタ６１１０は図４（Ｃ）におけるマルチゲート型のｎチャネル型薄膜トランジスタ１７５に、トランジスタ６１１１はｐチャネル型薄膜トランジスタ１７６、発光素子６１１３は発光素子１９０にそれぞれ対応している。
【０１２７】
トランジスタ６１１０のゲートは配線６１１６と接続し、ソース及びドレインの一方は配線６１１４と接続し、ソース及びドレインの他方はトランジスタ６１１１のゲート、及び容量素子６１１２の一方の端子と接続している。容量素子６１１２の一方の端子はトランジスタ６１１０及び６１１１と接続し、他方の端子は配線６１１５と接続している。トランジスタ６１１１のソース及びドレインの一方は配線６１１５と接続し、他方は発光素子６１１３と接続している。配線６１１６は走査（ゲート）線、配線６１１４は信号（ソース）線、配線６１１５は電源線として機能する。トランジスタ６１１０はスイッチング機能を有するスイッチング用トランジスタであり、トランジスタ６１１１はカットオフ電流を低減した駆動用トランジスタである。
【０１２８】
駆動用ｐチャネル型薄膜トランジスタであるトランジスタ６１１１のドレイン（またはソース）は電源線である配線６１１５に接続されている。配線にはアノード電位が印加されている。スイッチング用薄膜トランジスタであるトランジスタ６１１０をオンし、消去信号として配線６１１５と同じアノード電位を入力すると、駆動用ｐチャネル型薄膜トランジスタであるトランジスタ６１１１のゲートはアノード電位となる。このときの駆動用ｐチャネル型薄膜トランジスタであるトランジスタ６１１１のゲート及びソース間の電圧（Ｖｇｓ）はＶｇｓ＝０である。駆動用ｐチャネル型薄膜トランジスタにおいてＶｇｓ＝０の時にオフとなるので、発光素子に電流が流れず黒表示を行うことができる。
【０１２９】
スイッチング用薄膜トランジスタであるトランジスタ６１１０をオフすると、トランジスタ６１１０の寄生容量等により駆動用ｐチャネル型薄膜トランジスタであるトランジスタ６１１１のゲート電位が降下するため、駆動用ｐチャネル型薄膜トランジスタであるトランジスタ６１１１のＶｇｓがマイナス側にシフトする。このＶｇｓのシフトにより駆動用ｐチャネル型薄膜トランジスタであるトランジスタ６１１１がオンし、電流が流れると発光素子が微発光して黒表示不良が観測されてしまう。これを防ぐためには、本発明を用いて、駆動用ｐチャネル型薄膜トランジスタであるトランジスタ６１１１のカットオフ電流を低減させるためＶｇｓ＝−３．５Ｖでオンするようにしきい値電圧（Ｖｔｈ）を予めマイナス側にしておく。なお、消去信号として電源線と同じアノード電位を用いているのは電源削減のためである。
【０１３０】
一方、信号線駆動回路（ソースドライバーともいう）に用いられる高速動作が必要とされる薄膜トランジスタ、あるいはアノード電圧の低い薄膜トランジスタのチャネル領域にはｐ型を付与する不純物元素を添加し、そのしきい値電圧をプラスにシフトするように制御する方が消費電力が下がり好ましい。従って本発明ではｐチャネル型トランジスタにおいて、チャネルドープの有無によりそれぞれ２種類どちらかのしきい値を有することができる。
【０１３１】
黒表示不良の視認を防ぐためには、黒表示のときの発光素子の輝度を０．１ｃｄ／ｍ２以下とすればよい。本発明を用いた駆動用ｐチャネル型薄膜トランジスタであるトランジスタ６１１１を用いると、トランジスタ６１１１のしきい値電圧Ｖｔｈを−１．１Ｖ以下、Ｖｇｓ＝０のときの電流値であるカットオフ電流Ｉｃｕｔを２×１０−１１以下とすることができ、黒表示時の発光素子の輝度を０．１ｃｄ／ｍ２に抑えることができる。従って、黒表示時に視認で観察できるような微発光により表示不良が生じることを防ぐことができ、視認性の優れた高画質な表示を行うことができる。
【０１３２】
本発明においては、発光素子１９０と電気的に接続し、発光素子１９０を駆動させる薄膜トランジスタとして、ｐチャネル型薄膜トランジスタ１７６を用いる場合、そのｐチャネル型薄膜トランジスタのチャネル領域にはしきい値補正を目的とするｐ型を付与する不純物元素の導入を行わない。
【０１３３】
チャネルドープを行うと、薄膜トランジスタのしきい値がプラスにシフトするので、チャネルドープを行わず不純物元素を低濃度としたｐチャネル型薄膜トランジスタの方がしきい値がマイナスにある。従って、ゲート電圧ＶＧが０Ｖの時に流れるドレイン電流ＩＤの値であるカットオフ電流（Ｉｃｕｔ）が小さくなる。画素において発光素子を非発光状態とし、黒表示を行う場合に、駆動用ｐチャネル型薄膜トランジスタと接続する発光素子に電流が流れ微かな発光が生じてしまうことを防ぐことができる。また、カットオフ電流（Ｉｃｕｔ）が小さいほど、低消費電力が実現できる。
【０１３４】
本実施の形態で適用することができる発光素子１９０の構成を、図１８を用いて詳細に説明する。なお図１８において第１の電極層８７０は、図１における第１の電極層３９６に対応し、電界発光層８６０は、電界発光層１８８に対応し、第２の電極層８５０は第２の電極層１８９に対応する。
【０１３５】
図１８は発光素子の素子構造であり、第１の電極層８７０と第２の電極層８５０との間に、有機化合物と無機化合物を混合してなる電界発光層８６０が挟持されている発光素子である。電界発光層８６０は、図示した通り、第１の層８０４、第２の層８０３、第３の層８０２から構成されており、特に第１の層８０４および第３の層８０２に大きな特徴を有する。
【０１３６】
まず、第１の層８０４は、第２の層８０３にホールを輸送する機能を担う層であり、少なくとも第１の有機化合物と、第１の有機化合物に対して電子受容性を示す第１の無機化合物とを含む構成である。重要なのは、単に第１の有機化合物と第１の無機化合物が混ざり合っているのではなく、第１の無機化合物が第１の有機化合物に対して電子受容性を示す点である。このような構成とすることで、本来内在的なキャリアをほとんど有さない第１の有機化合物に多くのホールキャリアが発生し、極めて優れたホール注入性、ホール輸送性を示す。
【０１３７】
したがって第１の層８０４は、無機化合物を混合することによって得られると考えられている効果（耐熱性の向上など）だけでなく、優れた導電性（第１の層８０４においては特に、ホール注入性および輸送性）をも得ることができる。このことは、互いに電子的な相互作用を及ぼさない有機化合物と無機化合物を単に混合した従来のホール輸送層では、得られない効果である。この効果により、従来よりも駆動電圧を低くすることができる。また、駆動電圧の上昇を招くことなく第１の層８０４を厚くすることができるため、ゴミ等に起因する素子の短絡も抑制することができる。
【０１３８】
ところで、上述したように、第１の有機化合物にはホールキャリアが発生するため、第１の有機化合物としてはホール輸送性の有機化合物が好ましい。ホール輸送性の有機化合物としては、例えば、フタロシアニン（略称：Ｈ２Ｐｃ）、銅フタロシアニン（略称：ＣｕＰｃ）、バナジルフタロシアニン（略称：ＶＯＰｃ）、４，４’，４’’−トリス（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）トリフェニルアミン（略称：ＴＤＡＴＡ）、４，４’，４’’−トリス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］トリフェニルアミン（略称：ＭＴＤＡＴＡ）、１，３，５−トリス［Ｎ，Ｎ−ジ（ｍ−トリル）アミノ］ベンゼン（略称：ｍ−ＭＴＤＡＢ）、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン（略称：ＴＰＤ）、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢ）、４，４’−ビス｛Ｎ−［４−ジ（ｍ−トリル）アミノ］フェニル−Ｎ−フェニルアミノ｝ビフェニル（略称：ＤＮＴＰＤ）、４，４’，４’’−トリス（Ｎ−カルバゾリル）トリフェニルアミン（略称：ＴＣＴＡ）などが挙げられるが、これらに限定されることはない。また、上述した化合物の中でも、ＴＤＡＴＡ、ＭＴＤＡＴＡ、ｍ−ＭＴＤＡＢ、ＴＰＤ、ＮＰＢ、ＤＮＴＰＤ、ＴＣＴＡなどに代表される芳香族アミン化合物は、ホールキャリアを発生しやすく、第１の有機化合物として好適な化合物群である。
【０１３９】
一方、第１の無機化合物は、第１の有機化合物から電子を受け取りやすいものであれば何であってもよく、種々の金属酸化物または金属窒化物が可能であるが、周期表第４族乃至第１２族のいずれかの遷移金属酸化物が電子受容性を示しやすく好適である。具体的には、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化バナジウム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化レニウム、酸化ルテニウム、酸化亜鉛などが挙げられる。また、上述した金属酸化物の中でも、周期表第４族乃至第８族のいずれかの遷移金属酸化物は電子受容性の高いものが多く、好ましい一群である。特に酸化バナジウム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化レニウムは真空蒸着が可能で扱いやすいため、好適である。
【０１４０】
なお、第１の層８０４は、上述した有機化合物と無機化合物の組み合わせを適用した層を、複数積層して形成していてもよい。また、他の有機化合物あるいは他の無機化合物をさらに含んでいてもよい。
【０１４１】
次に、第３の層８０２について説明する。第３の層８０２は、第２の層８０３に電子を輸送する機能を担う層であり、少なくとも第３の有機化合物と、第３の有機化合物に対して電子供与性を示す第３の無機化合物とを含む構成である。重要なのは、単に第３の有機化合物と第３の無機化合物が混ざり合っているのではなく、第３の無機化合物が第３の有機化合物に対して電子供与性を示す点である。このような構成とすることで、本来内在的なキャリアをほとんど有さない第３の有機化合物に多くの電子キャリアが発生し、極めて優れた電子注入性、電子輸送性を示す。
【０１４２】
したがって第３の層８０２は、無機化合物を混合することによって得られると考えられている効果（耐熱性の向上など）だけでなく、優れた導電性（第３の層８０２においては特に、電子注入性および輸送性）をも得ることができる。このことは、互いに電子的な相互作用を及ぼさない有機化合物と無機化合物を単に混合した従来の電子輸送層では、得られない効果である。この効果により、従来よりも駆動電圧を低くすることができる。また、駆動電圧の上昇を招くことなく第３の層８０２を厚くすることができるため、ゴミ等に起因する素子の短絡も抑制することができる。
【０１４３】
ところで、上述したように、第３の有機化合物には電子キャリアが発生するため、第３の有機化合物としては電子輸送性の有機化合物が好ましい。電子輸送性の有機化合物としては、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（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ３）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］−キノリナト）ベリリウム（略称：ＢｅＢｑ２）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（４−フェニルフェノラト）アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）、ビス［２−（２’−ヒドロキシフェニル）ベンズオキサゾラト］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）、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）、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−（４−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）、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）、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）、３−（４−ビフェニリル）−４−（４−エチルフェニル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ｐ−ＥｔＴＡＺ）などが挙げられるが、これらに限定されることはない。また、上述した化合物の中でも、Ａｌｑ３、Ａｌｍｑ３、ＢｅＢｑ２、ＢＡｌｑ、Ｚｎ（ＢＯＸ）２、Ｚｎ（ＢＴＺ）２などに代表される芳香環を含むキレート配位子を有するキレート金属錯体や、ＢＰｈｅｎ、ＢＣＰなどに代表されるフェナントロリン骨格を有する有機化合物や、ＰＢＤ、ＯＸＤ−７などに代表されるオキサジアゾール骨格を有する有機化合物は、電子キャリアを発生しやすく、第３の有機化合物として好適な化合物群である。
【０１４４】
一方、第３の無機化合物は、第３の有機化合物に電子を与えやすいものであれば何であってもよく、種々の金属酸化物または金属窒化物が可能であるが、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、希土類金属酸化物、アルカリ金属窒化物、アルカリ土類金属窒化物、希土類金属窒化物が電子供与性を示しやすく好適である。具体的には、酸化リチウム、酸化ストロンチウム、酸化バリウム、酸化エルビウム、窒化リチウム、窒化マグネシウム、窒化カルシウム、窒化イットリウム、窒化ランタンなどが挙げられる。特に酸化リチウム、酸化バリウム、窒化リチウム、窒化マグネシウム、窒化カルシウムは真空蒸着が可能で扱いやすいため、好適である。
【０１４５】
なお、第３の層８０２は、上述した有機化合物と無機化合物の組み合わせを適用した層を、複数積層して形成していてもよい。また、他の有機化合物あるいは他の無機化合物をさらに含んでいてもよい。
【０１４６】
次に、第２の層８０３について説明する。第２の層８０３は発光機能を担う層であり、発光性の第２の有機化合物を含む。また、第２の無機化合物を含む構成であってもよい。第２の層８０３は、種々の発光性の有機化合物、無機化合物を用いて形成することができる。ただし、第２の層８０３は、第１の層８０４や第３の層８０２に比べて電流が流れにくいと考えられるため、その膜厚は１０ｎｍ〜１００ｎｍ程度が好ましい。
【０１４７】
第２の有機化合物としては、発光性の有機化合物であれば特に限定されることはなく、例えば、９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＮＡ）、９，１０−ジ（２−ナフチル）−２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）、４，４’−ビス（２，２−ジフェニルビニル）ビフェニル（略称：ＤＰＶＢｉ）、クマリン３０、クマリン６、クマリン５４５、クマリン５４５Ｔ、ペリレン、ルブレン、ペリフランテン、２，５，８，１１−テトラ（ｔｅｒｔ−ブチル）ペリレン（略称：ＴＢＰ）、９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡ）、５，１２−ジフェニルテトラセン、４−（ジシアノメチレン）−２−メチル−［ｐ−（ジメチルアミノ）スチリル］−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＭ１）、４−（ジシアノメチレン）−２−メチル−６−［２−（ジュロリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＭ２）、４−（ジシアノメチレン）−２，６−ビス［ｐ−（ジメチルアミノ）スチリル］−４Ｈ−ピラン（略称：ＢｉｓＤＣＭ）等が挙げられる。また、ビス［２−（４’，６’−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（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，Ｃ２’｝イリジウム（ピコリナート）（略称：Ｉｒ（ＣＦ３ｐｐｙ）２（ｐｉｃ））、トリス（２−フェニルピリジナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）３）、ビス（２−フェニルピリジナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（アセチルアセトナート）（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）２（ａｃａｃ））、ビス［２−（２’−チエニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ３’］イリジウム（アセチルアセトナート）（略称：Ｉｒ（ｔｈｐ）２（ａｃａｃ））、ビス（２−フェニルキノリナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（アセチルアセトナート）（略称：Ｉｒ（ｐｑ）２（ａｃａｃ））、ビス［２−（２’−ベンゾチエニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ３’］イリジウム（アセチルアセトナート）（略称：Ｉｒ（ｂｔｐ）２（ａｃａｃ））などの燐光を放出できる化合物用いることもできる。
【０１４８】
第２の層８０３を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発光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。
【０１４９】
また、第２の層８０３においては、上述した発光を示す第２の有機化合物だけでなく、さらに他の有機化合物が添加されていてもよい。添加できる有機化合物としては、例えば、先に述べたＴＤＡＴＡ、ＭＴＤＡＴＡ、ｍ−ＭＴＤＡＢ、ＴＰＤ、ＮＰＢ、ＤＮＴＰＤ、ＴＣＴＡ、Ａｌｑ３、Ａｌｍｑ３、ＢｅＢｑ２、ＢＡｌｑ、Ｚｎ（ＢＯＸ）２、Ｚｎ（ＢＴＺ）２、ＢＰｈｅｎ、ＢＣＰ、ＰＢＤ、ＯＸＤ−７、ＴＰＢＩ、ＴＡＺ、ｐ−ＥｔＴＡＺ、ＤＮＡ、ｔ−ＢｕＤＮＡ、ＤＰＶＢｉなどの他、４，４’−ビス（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）などを用いることができるが、これらに限定されることはない。なお、このように第２の有機化合物以外に添加する有機化合物は、第２の有機化合物を効率良く発光させるため、第２の有機化合物の励起エネルギーよりも大きい励起エネルギーを有し、かつ第２の有機化合物よりも多く添加されていることが好ましい（それにより、第２の有機化合物の濃度消光を防ぐことができる）。あるいはまた、他の機能として、第２の有機化合物と共に発光を示してもよい（それにより、白色発光なども可能となる）。
【０１５０】
第２の層８０３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板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。
【０１５１】
第２の層８０３で用いることのできる材料は低分子系有機発光材料でも高分子系有機発光材料でもよい。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。
【０１５２】
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。
【０１５３】
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）［ＰＣＨＭＴ］、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。
【０１５４】
前記第２の無機化合物としては、第２の有機化合物の発光を消光しにくい無機化合物であれば何であってもよく、種々の金属酸化物や金属窒化物を用いることができる。特に、周期表第１３族または第１４族の金属酸化物は、第２の有機化合物の発光を消光しにくいため好ましく、具体的には酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化ケイ素、酸化ゲルマニウムが好適である。ただし、これらに限定されることはない。
【０１５５】
なお、第２の層８０３は、上述した有機化合物と無機化合物の組み合わせを適用した層を、複数積層して形成していてもよい。また、他の有機化合物あるいは他の無機化合物をさらに含んでいてもよい。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。
【０１５６】
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、発光表示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。
【０１５７】
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が鋭いピークになるように補正できるからである。
【０１５８】
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。
【０１５９】
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。
【０１６０】
第１の電極層８７０及び第２の電極層８５０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８７０及び第２の電極層８５０は、画素構成によりいずれも陽極、又は陰極となりうる。駆動用薄膜トランジスタの極性がｐチャネル型である場合、図１８（Ａ）のように第１の電極層８７０を陽極、第２の電極層８５０を陰極とするとよい。また、駆動用薄膜トランジスタの極性がｎチャネル型である場合、図１８（Ｂ）のように、第１の電極層８７０を陰極、第２の電極層８５０を陽極とすると好ましい。第１の電極層８７０および第２の電極層８５０に用いることのできる材料について述べる。第１の電極層８７０、第２の電極層８５０が陽極として機能する場合は仕事関数の大きい材料（具体的には４．５ｅＶ以上の材料）が好ましく、第１の電極層８７０、第２の電極層８５０が陰極として機能する場合は仕事関数の小さい材料（具体的には３．５ｅＶ以下の材料）が好ましい。しかしながら、第１の層８０４のホール注入、ホール輸送特性や、第３の層８０２の電子注入、電子輸送特性が優れているため、第１の電極層８７０、第２の電極層８５０共に、ほとんど仕事関数の制限を受けることなく、種々の材料を用いることができる。
【０１６１】
図１８（Ａ）、（Ｂ）における発光素子は、第１の電極層８７０より光を取り出す構造のため、第２の電極層８５０は、必ずしも光透光性を有する必要はない。第２の電極層８５０としては、Ｔｉ、窒化チタン、ＴｉＳｉＸＮＹ、Ｎｉ、Ｗ、ＷＳｉＸ、窒化タングステン、ＷＳｉＸＮＹ、ＮｂＮ、Ｃｒ、Ｐｔ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｔａ、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｍｇ、Ｃａ、ＬｉまたはＭｏから選ばれた元素、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１００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲で用いればよい。
【０１６２】
第２の電極層８５０は、蒸着法、スパッタ法、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。
【０１６３】
また、第２の電極層８５０に第１の電極層８７０で用いる材料のような透光性を有する導電性材料を用いると、第２の電極層８５０からも光を取り出す構造となり、発光素子から放射される光は、第１の電極層８７０と第２の電極層８５０との両方より放射される両面放射構造とすることができる。
【０１６４】
なお、第１の電極層８７０や第２の電極層８５０の種類を変えることで、本発明の発光素子は様々なバリエーションを有する。
【０１６５】
図１８（Ｂ）は、電界発光層８６０が、第１の電極層８７０側から第３の層８０２、第２の層８０３、第１の層８０４の順で構成されているケースである。
【０１６６】
以上で述べたように、本発明の発光素子は、第１の電極層８７０と第２の電極層８５０との間に挟持された層が、有機化合物と無機化合物が複合された層を含む電界発光層８６０から成っている。そして、有機化合物と無機化合物を混合することにより、それぞれ単独では得られない高いキャリア注入性、キャリア輸送性という機能が得られる層（すなわち、第１の層８０４および第３の層８０２）が設けられている有機及び無機複合型の発光素子である。また、上記第１の層８０４、第３の層８０２は、第１の電極層８７０側に設けられる場合、特に有機化合物と無機化合物が複合された層である必要があり、第２の電極層８５０側に設けられる場合、有機化合物、無機化合物のみであってもよい。
【０１６７】
なお、電界発光層８６０は有機化合物と無機化合物が混合された層であるが、その形成方法としては種々の手法を用いることができる。例えば、有機化合物と無機化合物の両方を抵抗加熱により蒸発させ、共蒸着する手法が挙げられる。その他、有機化合物を抵抗加熱により蒸発させる一方で、無機化合物をエレクトロンビーム（ＥＢ）により蒸発させ、共蒸着してもよい。また、有機化合物を抵抗加熱により蒸発させると同時に、無機化合物をスパッタリングし、両方を同時に堆積する手法も挙げられる。その他、湿式法により成膜してもよい。
【０１６８】
また、第１の電極層８７０および第２の電極層８５０に関しても同様に、抵抗加熱による蒸着法、ＥＢ蒸着法、スパッタリング、湿式法などを用いることができる。
【０１６９】
図１８（Ｃ）は、図１８（Ａ）において、第１の電極層８７０に反射性を有する電極層を用い、第２の電極層８５０に透光性を有する電極層を用いており、発光素子より放射された光は第１の電極層８７０で反射され、第２の電極層８５０を透過して放射される。同様に図１８（Ｄ）は、図１８（Ｂ）において、第１の電極層８７０に反射性を有する電極層を用い、第２の電極層８５０に透光性を有する電極層を用いており、発光素子より放射された光は第１の電極層８７０で反射され、第２の電極層８５０を透過して放射される。
【０１７０】
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３９６側から、図１中の矢印の方向に透過して射出される。
【０１７１】
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。また、シロキサン樹脂を用いてもよい。
【０１７２】
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、Ｃ２Ｈ２、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。
【０１７３】
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、グリシジルアミン系樹脂、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。
【０１７４】
ディスペンサ方式を採用した滴下注入法を、図１５を用いて説明する。図１５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、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１５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。
【０１７５】
ＥＬ表示パネル内には素子の水分による劣化を防ぐため、乾燥剤を設置する。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。
【０１７６】
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。
【０１７７】
図１０に、本実施の形態で作製する図１の表示装置において、ソース電極層又はドレイン電極層と第１の電極層が直接接して電気的な接続を行うのではなく、配線層を介して接続する例を示す。図１０の表示装置において、発光素子を駆動する薄膜トランジスタのソース電極層又はドレイン電極層と、第１の電極層３９５とは配線層１９９を介して電気的に接続している。また、図１０では、配線層１９９の上に第１の電極層３９５が一部積層するように接続しているが、先に第１の電極層３９５を形成し、その第１の電極層３９５上に接するように配線層１９９を形成する構成でもよい。
【０１７８】
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、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。
【０１７９】
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。
【０１８０】
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。
【０１８１】
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。
【０１８２】
本発明を用いると、視認性の優れた高画質な表示機能を有する信頼性の高い表示装置を提供することができる。またそのような表示装置を複雑な工程を必要とせずに高い信頼性を付与して作製することができる。
る。
【０１８３】
（実施の形態２）
本実施の形態では、高コントラストで視認性の優れた高画質の表示機能を有し、かつ高信頼性を付与することを目的とした表示装置、及び表示装置の作製方法を、図７乃至図９を用いて詳細に説明する。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。
【０１８４】
実施の形態１で示したように、基板１００上にｐチャネル型薄膜トランジスタ１７３、ｎチャネル型薄膜トランジスタ１７４、ｎチャネル型薄膜トランジスタ１７５、ｐチャネル型薄膜トランジスタ１７６を形成し、絶縁膜１６７、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ｐチャネル型薄膜トランジスタ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１８５を形成する（図７（Ａ）参照。）。
【０１８５】
第１の電極層１８５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３９６と同様な材料と工程で形成すればよい。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。また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に酸化珪素を添加してもよい。
【０１８６】
第１の電極層１８５の端部及び薄膜トランジスタを覆うように絶縁層１８６を形成する（図７（Ｂ）参照。）。絶縁層１８６には本実施の形態ではアクリルを用いる。第１の電極層１８５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。外部端子接続領域２０２においては端子電極層１７８に異方性導電層１９６を介してＦＰＣ１９４が接着される。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。
【０１８７】
また図９における表示装置は、第１の電極層３９７を、ｐチャネル型薄膜トランジスタ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ものである。この場合、本実施の形態はソース電極層又はドレイン電極層１７２ｂと、第１の電極層３９７の接続構造が、第１の電極層３９７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３９７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。
【０１８８】
本実施の形態においては、表示装置に含まれる薄膜トランジスタの半導体層に対して選択的にチャネルドープを行うので、ｐチャネル型薄膜トランジスタ１７３、ｎチャネル型薄膜トランジスタ１７４、及びｎチャネル型薄膜トランジスタ１７５のチャネル形成領域にしきい値補正を目的とするｐ型を付与する不純物元素を選択的に添加し、ｐチャネル型薄膜トランジスタ１７６のチャネル領域にはｐ型を付与する不純物元素を添加しない。
【０１８９】
従って、本実施の形態では、画素に設けられる上記駆動用ｐチャネル型薄膜トランジスタ１７６のチャネル形成領域に含まれるｐ型を付与する不純物元素の濃度は、表示装置内に作製される他の、ｐチャネル型薄膜トランジスタ１７３、ｎチャネル型薄膜トランジスタ１７４、及びｎチャネル型薄膜トランジスタ１７５などのチャネル領域に含まれるｐ型を付与する不純物元素の濃度より低い。
【０１９０】
チャネルドープを行うと、薄膜トランジスタのしきい値がプラスにシフトするので、チャネルドープを行わず不純物元素を低濃度としたｐチャネル型薄膜トランジスタの方がしきい値がマイナスにある。従って、ゲート電圧ＶＧが０Ｖの時に流れるドレイン電流ＩＤの値であるカットオフ電流（Ｉｃｕｔ）が小さくなる。画素において発光素子を非発光状態とし、黒表示を行う場合に、駆動用ｐチャネル型薄膜トランジスタと接続する発光素子に電流が流れ微かな発光が生じてしまうことを防ぐことができる。また、カットオフ電流（Ｉｃｕｔ）が小さいほど、低消費電力が実現できる。
【０１９１】
また、薄膜トランジスタは、使用環境が高温になるにつれてさらにしきい値がノーマリーオンの方向へシフトする。つまりｐチャネル型薄膜トランジスタではプラス方向へシフト（ｎチャネル型薄膜トランジスタではマイナス方向へシフト）する。そのためカットオフ電流（Ｉｃｕｔ）も大きくなり、しきい値の変化に伴う黒表示時に発光素子へ流れる電流も大きくなる。よって、黒表示時に生じてしまう発光素子の発光輝度も高くなり、画素の表示不良の問題はより顕著となってしまう。しかし、本発明のようにチャネルドープを行わずカットオフ電流が軽減された薄膜トランジスタを用いることによって、表示装置の使用環境が多少高温に悪化したとしても表示装置の性能は維持され、高画質な表示を提供できる。従って信頼性の高い表示装置とすることができ、屋内外、使用環境の選択性が広がるので利用価値が高くなる。
【０１９２】
さらに、不純物元素を低濃度とするためにチャネルドープを行わないとした駆動用ｐチャネル型薄膜トランジスタは、ドーピングを行なわないことによりチャネル領域の半導体膜の結晶性が低下しないので、薄膜トランジスタのオン電流（Ｉｏｎ）は低下せず、薄膜トランジスタのオン特性には影響を及ぼさない。以上のことより、駆動回路のｐチャネル型薄膜トランジスタよりカットオフ電流を低減した発光素子の駆動用ｐチャネル型薄膜トランジスタを用いると、画素のコントラストが向上し視認性に優れた表示装置とすることができる。
【０１９３】
本発明を用いると、視認性の優れた高画質な表示機能を有する信頼性の高い表示装置を提供することができる。またそのような表示装置を複雑な工程を必要とせずに高い信頼性を付与して作製することができる。
【０１９４】
（実施の形態３）
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、両面放射型、上面放射型の高コントラストで視認性の優れた高画質の表示機能を有し、かつ高信頼性を付与することを目的とした表示装置の例を、図１１及び図１２を用いて説明する。
【０１９５】
図１２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、薄膜トランジスタ１６８５、第１の電極層１６１７、発光層１６１９、第２の電極層１６２０、充填材１６２２、シール材１６３２、絶縁膜１６０１ａ、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１６２５、配線層１６３３、端子電極層１６８１、異方性導電層１６８２、ＦＰＣ１６８３によって構成されている。表示装置は、外部端子接続領域２３２、封止領域２３３、周辺駆動回路領域２３４、画素領域２３６を有している。充填材１６２２は、液状の組成物の状態で、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１６００と封止基板１６２５を張り合わして発光表示装置を封止する。
【０１９６】
図１２の表示装置は、両面放射型であり、矢印の方向に素子基板１６００側からも、封止基板１６２５側からも光を放射する構造である。よって、第１の電極層１６１７及び第２の電極層１６２０として透光性電極層を用いる。
【０１９７】
本実施の形態においては、透光性電極層である第１の電極層１６１７及び第２の電極層１６２０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、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、酸化ケイ素を添加したインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）なども用いることができる。
【０１９８】
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〜３０ｎｍ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１６１７及び第２の電極層１６２０から光を放射することが可能となる。また、第１の電極層１６１７及び第２の電極層１６２０に用いることのできる金属薄膜としては、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、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。
【０１９９】
以上のように、図１２の表示装置は、発光素子１６０５より放射される光が、第１の電極層１６１７及び第２の電極層１６２０両方を通過して、両面から光を放射する構成となる。
【０２００】
図１１の表示装置は、矢印の方向に上面射出する構造である。図１１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、薄膜トランジスタ１３８５、配線層１３２４、第１の電極層１３１７、発光層１３１９、第２の電極層１３２０、保護膜１３２１、充填材１３２２、シール材１３３２、絶縁膜１３０１ａ、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１３２５、配線層１３３３、端子電極層１３８１、異方性導電層１３８２、ＦＰＣ１３８３によって構成されている。
【０２０１】
図１２及び図１１における表示装置において、端子電極層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。図１１において表示装置は、外部端子接続領域２３２、封止領域２３３、周辺駆動回路領域２３４、画素領域２３６を有している。図１１の表示装置は、前述の図１２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１３２４を形成する。配線層１３２４の上に透明導電膜である第１の電極層１３１７を形成する。配線層１３２４としては、反射性を有すればよいので、チタン、タングステン、ニッケル、金、白金、銀、銅、タンタル、モリブデン、アルミニウム、マグネシウム、カルシウム、リチウム、およびそれらの合金からなる導電膜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、窒化チタン膜を用いる。また、第１の電極層１３１７にも導電膜を用いてもよく、その場合、反射性を有する配線層１３２４は設けなくてもよい。
【０２０２】
第１の電極層１３１７及び第２の電極層１３２０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、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、酸化ケイ素を添加したインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）なども用いることができる。
【０２０３】
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〜３０ｎｍ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２の電極層１３２０から光を放射することが可能となる。また、第２の電極層１３２０に用いることのできる金属薄膜としては、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、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。
【０２０４】
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。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。
【０２０５】
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が鋭いピークになるように補正できるからである。
【０２０６】
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、例えば封止基板に形成し、素子基板へ張り合わせればよい。
【０２０７】
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。
【０２０８】
本実施の形態においては、表示装置に含まれる薄膜トランジスタの半導体層に対して選択的にチャネルドープを行うので、ｐチャネル型薄膜トランジスタである薄膜トランジスタ１３８５、１６８５、ｎチャネル型薄膜トランジスタである薄膜トランジスタ１３７５、１６７５、及びｎチャネル型薄膜トランジスタである薄膜トランジスタ１３６５、１６６５のチャネル形成領域にしきい値補正を目的とするｐ型を付与する不純物元素を選択的に添加し、ｐチャネル型薄膜トランジスタである薄膜トランジスタ１３５５、１６５５のチャネル領域にはｐ型を付与する不純物元素を添加しない。
【０２０９】
従って、本実施の形態では、画素に設けられる上記駆動用ｐチャネル型薄膜トランジスタである薄膜トランジスタ１３５５、１６５５のチャネル形成領域に含まれるｐ型を付与する不純物元素の濃度は、表示装置内に作製される他の、ｐチャネル型薄膜トランジスタである薄膜トランジスタ１３８５、１６８５、ｎチャネル型薄膜トランジスタである薄膜トランジスタ１３７５、１６７５、及びｎチャネル型薄膜トランジスタである薄膜トランジスタ１３６５、１６６５などのチャネル領域に含まれるｐ型を付与する不純物元素の濃度より低い。
【０２１０】
勿論、駆動用ｐチャネル型薄膜トランジスタ以外の上記述べたような薄膜トランジスタであっても、そのチャネル領域に選択的にｐ型を付与する元素を添加しなくてもよい。例えば、走査線駆動回路（ゲートドライバーともいう）や、画素部と周辺駆動回路部との間などに設けられる保護回路などに用いられる薄膜トランジスタなどのチャネル領域には選択的にｐ型を付与する不純物元素の添加を行わなくてもよい。
【０２１１】
一方、信号線駆動回路（ソースドライバーともいう）に用いられる高速動作が必要とされる薄膜トランジスタ、あるいはアノード電圧の低い薄膜トランジスタのチャネル領域にはｐ型を付与する不純物元素を添加し、そのしきい値電圧を制御する方が好ましい。
【０２１２】
チャネルドープを行うと、薄膜トランジスタのしきい値がプラスにシフトするので、チャネルドープを行わず不純物元素を低濃度としたｐチャネル型薄膜トランジスタの方がしきい値がマイナスにある。従って、ゲート電圧ＶＧが０Ｖの時に流れるドレイン電流ＩＤの値であるカットオフ電流（Ｉｃｕｔ）が小さくなる。画素において発光素子を非発光状態とし、黒表示を行う場合に、駆動用ｐチャネル型薄膜トランジスタと接続する発光素子に電流が流れ微かな発光が生じてしまうことを防ぐことができる。また、カットオフ電流（Ｉｃｕｔ）が小さいほど、低消費電力が実現できる。
【０２１３】
また、薄膜トランジスタは、使用環境が高温になるにつれてさらにしきい値がノーマリーオンの方向へシフトする。つまりｐチャネル型薄膜トランジスタではプラス方向へシフト（ｎチャネル型薄膜トランジスタではマイナス方向へシフト）する。そのためカットオフ電流（Ｉｃｕｔ）も大きくなり、しきい値の変化に伴う黒表示時に発光素子へ流れる電流も大きくなる。よって、黒表示時に生じてしまう発光素子の発光輝度も高くなり、画素の表示不良の問題はより顕著となってしまう。しかし、本発明のようにチャネルドープを行わずカットオフ電流が軽減された薄膜トランジスタを用いることによって、表示装置の使用環境が多少高温に悪化したとしても表示装置の性能は維持され、高画質な表示を提供できる。従って信頼性の高い表示装置とすることができ、屋内外、使用環境の選択性が広がるので利用価値が高くなる。
【０２１４】
さらに、不純物元素を低濃度とするためにチャネルドープを行わないとした駆動用ｐチャネル型薄膜トランジスタは、ドーピングを行なわないことによりチャネル領域の半導体膜の結晶性が低下しないので、薄膜トランジスタのオン電流（Ｉｏｎ）は低下せず、薄膜トランジスタのオン特性には影響を及ぼさない。以上のことより、駆動回路のｐチャネル型薄膜トランジスタよりカットオフ電流を低減した発光素子の駆動用ｐチャネル型薄膜トランジスタを用いると、画素のコントラストが向上し視認性に優れた表示装置とすることができる。
【０２１５】
本発明を用いると、視認性の優れた高画質な表示機能を有する信頼性の高い表示装置を提供することができる。またそのような表示装置を複雑な工程を必要とせずに高い信頼性を付与して作製することができる。
【０２１６】
本実施の形態は、上記の実施の形態１又は２と自由に組み合わせることができる。
【０２１７】
（実施の形態４）
本実施の形態は、高コントラストで視認性の優れた高画質の表示機能を有し、かつ高信頼性を付与することを目的とした他の表示装置、及びその作製方法を、図１３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。
【０２１８】
図１３（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（Ｃ）の表示装置と対応している。
【０２１９】
図１３（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、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１３（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側面の角度が垂直に近い形状である。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ようなテーパー形状を有さない形状でもよい。
【０２２０】
図１３（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、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１３（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。
【０２２１】
図１３（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、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１３（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。
【０２２２】
図１３（Ｃ）における表示装置は、ゲート絶縁層がゲート絶縁層４７７とゲート絶縁層上に選択的に設けられたゲート絶縁層４７８とで構成されている。このように、ゲート絶縁層４７８は、ゲート電極層の下に選択的に設けられても良く、その端部はテーパー形状を有していてもよい。図１３（Ｃ）においては、ゲート絶縁層４７８の端部とその上に形成されるゲート電極層の端部は両方テーパー形状を有しており、連続的に形成されているが、段差を有するように不連続に形成されても良い。本実施の形態では、ゲート絶縁層４７７に酸化窒化珪素膜を用い、ゲート絶縁層４７８に窒化珪素膜を用いる。
【０２２３】
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。
【０２２４】
本実施の形態は、実施の形態１乃至３とそれぞれ組み合わせて用いることが可能である。
【０２２５】
（実施の形態５）
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。高コントラストで視認性の優れた高画質の表示機能を有し、かつ高信頼性を付与することを目的としたテレビジョン装置の例を説明する。
【０２２６】
図２３はテレビジョン装置（本実施の形態ではＥＬテレビジョン装置）の主要な構成を示すブロック図を示している。表示パネルには、図１６（Ａ）で示すような構成として画素部７０１のみが形成されて走査線側駆動回路７０３と信号線側駆動回路７０２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ＴＦＴを形成し、画素部７０１と走査線側駆動回路７０３を基板上に一体形成し信号線側駆動回路７０２を別途ドライバＩＣとして実装する場合、また図１６（Ｃ）に示すように画素部７０１と信号線側駆動回路７０２と走査線側駆動回路７０３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。
【０２２７】
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７０４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７０５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７０６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７０７などからなっている。コントロール回路７０７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７０８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。
【０２２８】
チューナ７０４で受信した信号のうち、音声信号は、音声信号増幅回路７０９に送られ、その出力は音声信号処理回路７１０を経てスピーカ７１３に供給される。制御回路７１１は受信局（受信周波数）や音量の制御情報を入力部７１２から受け、チューナ７０４や音声信号処理回路７１０に信号を送出する。
【０２２９】
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。
【０２３０】
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。位相差板としてはλ／４板とλ／２板とを用い、光を制御できるように設計すればよい。構成としては、ＴＦＴ素子基板側から順に、発光素子、封止基板（封止材）、位相差板（λ／４、λ／２）、偏光板という構成になり、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。
【０２３１】
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２００２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２００４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。
【０２３２】
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。もちろん、主画面及びサブ画面両方を、本発明を適用したＥＬ表示パネルで形成してもよい。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。
【０２３３】
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。
【０２３４】
本発明により、本発明を用いると、視認性の優れた高画質な表示機能を有する信頼性の高い表示装置を、複雑な工程を必要とせずに高い信頼性を付与して作製することができる。よって高性能、高信頼性のテレビジョン装置を生産性よく作製することができる。
【０２３５】
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。
【０２３６】
（実施の形態６）
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４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。本実施の形態では、高コントラストで視認性の優れた高画質の表示機能を有し、かつ高信頼性を付与することを目的とした表示装置を有するモジュールの例を説明する。
【０２３７】
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。
【０２３８】
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。
【０２３９】
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）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。
【０２４０】
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。
【０２４１】
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。このモジュールは、メモリ９１１としてＶＲＡＭ９３２、ＤＲＡＭ９２５、フラッシュメモリ９２６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、ＤＲＡＭ９２５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。
【０２４２】
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。
【０２４３】
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９２３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。
【０２４４】
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。
【０２４５】
入力手段９３０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９３０から送られてきた信号に従い、ＶＲＡＭ９３２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。
【０２４６】
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、電源回路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。
【０２４７】
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 Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）、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。
【０２４８】
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。
【０２４９】
コントローラ９０１、ＣＰＵ９０２、電源回路９０３、音声処理回路９２９、メモリ９１１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 Ｐａｓｓ 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。
【０２５０】
（実施の形態７）
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６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。パネル９００はハウジング１００１に脱着自在に組み込んでモジュール９９９と容易に組み合わせできるようにしている。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。
【０２５１】
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９９４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。
【０２５２】
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。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。
【０２５３】
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。
【０２５４】
（実施の形態８）
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。本実施の形態では、高コントラストで視認性の優れた高画質の表示機能を有し、かつ高信頼性を付与することを目的とした表示装置を有する電子機器の例を説明する。
【０２５５】
その様な本発明に係る電子機器として、テレビジョン装置（単にテレビ、又はテレビジョン受信機ともよぶ）、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ等のカメラ、携帯電話装置（単に携帯電話機、携帯電話ともよぶ）、ＰＤＡ等の携帯情報端末、携帯型ゲーム機、コンピュータ用のモニタ、コンピュータ、カーオーディオ等の音響再生装置、家庭用ゲーム機等の記録媒体を備えた画像再生装置（具体的にはＤｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ（ＤＶＤ）等が挙げられる。その具体例について、図１９を参照して説明する。
【０２５６】
図１９（Ａ）に示す携帯情報端末機器は、本体９２０１、表示部９２０２等を含んでいる。表示部９２０２は、本発明の表示装置を適用することができる。その結果、視認性が優れた高画質な画像を表示することができる高性能な携帯情報端末機器を提供することができる。
【０２５７】
図１９（Ｂ）に示すデジタルビデオカメラは、表示部９７０１、表示部９７０２等を含んでいる。表示部９７０１は本発明の表示装置を適用することができる。その結果、視認性が優れた高画質な画像を表示することができる高性能なデジタルビデオカメラを提供することができる。
【０２５８】
図１９（Ｃ）に示す携帯電話機は、本体９１０１、表示部９１０２等を含んでいる。表示部９１０２は、本発明の表示装置を適用することができる。その結果、視認性が優れた高画質な画像を表示することができる高性能な携帯電話機を提供することができる。
【０２５９】
図１９（Ｄ）に示す携帯型のテレビジョン装置は、本体９３０１、表示部９３０２等を含んでいる。表示部９３０２は、本発明の表示装置を適用することができる。その結果、視認性が優れた高画質な画像を表示することができる高性能な携帯型のテレビジョン装置を提供することができる。またテレビジョン装置としては、携帯電話機などの携帯端末に搭載する小型のものから、持ち運びをすることができる中型のもの、また、大型のもの（例えば４０インチ以上）まで、幅広いものに、本発明の表示装置を適用することができる。
【０２６０】
図１９（Ｅ）に示す携帯型のコンピュータは、本体９４０１、表示部９４０２等を含んでいる。表示部９４０２は、本発明の表示装置を適用することができる。その結果、視認性が優れた高画質な画像を表示することができる高性能な携帯型のコンピュータを提供することができる。
【０２６１】
このように、本発明の表示装置により、視認性が優れた高画質な画像を表示することができる高性能な電子機器を提供することができる。
【０２６２】
（実施の形態９）
本実施の形態では、高コントラストで視認性の優れた高画質の表示機能を有し、かつ高信頼性を付与することを目的とした発光素子を有する表示装置の他の例を説明する。本実施の形態では、本発明の表示装置における発光素子に適用することのできる他の構成を、図２４及び図２５を用いて説明する。
【０２６３】
エレクトロルミネセンスを利用する発光素子は、発光材料が有機化合物であるか、無機化合物であるかによって区別され、一般的に、前者は有機ＥＬ素子、後者は無機ＥＬ素子と呼ばれている。
【０２６４】
無機ＥＬ素子は、その素子構成により、分散型無機ＥＬ素子と薄膜型無機ＥＬ素子とに分類される。前者は、発光材料の粒子をバインダ中に分散させた電界発光層を有し、後者は、発光材料の薄膜からなる電界発光層を有している点に違いはあるが、高電界で加速された電子を必要とする点では共通である。なお、得られる発光のメカニズムとしては、ドナー準位とアクセプター準位を利用するドナー−アクセプター再結合型発光と、金属イオンの内殻電子遷移を利用する局在型発光とがある。一般的に、分散型無機ＥＬではドナー−アクセプター再結合型発光、薄膜型無機ＥＬ素子では局在型発光である場合が多い。
【０２６５】
本発明で用いることのできる発光材料は、母体材料と発光中心となる不純物元素とで構成される。含有させる不純物元素を変化させることで、様々な色の発光を得ることができる。発光材料の作製方法としては、固相法や液相法（共沈法）などの様々な方法を用いることができる。また、噴霧熱分解法、複分解法、プレカーサーの熱分解反応による方法、逆ミセル法やこれらの方法と高温焼成を組み合わせた方法、凍結乾燥法などの液相法なども用いることができる。
【０２６６】
固相法は、母体材料と、不純物元素又は不純物元素を含む化合物を秤量し、乳鉢で混合、電気炉で加熱、焼成を行い反応させ、母体材料に不純物元素を含有させる方法である。焼成温度は、７００〜１５００℃が好ましい。温度が低すぎる場合は固相反応が進まず、温度が高すぎる場合は母体材料が分解してしまうからである。なお、粉末状態で焼成を行ってもよいが、ペレット状態で焼成を行うことが好ましい。比較的高温での焼成を必要とするが、簡単な方法であるため、生産性がよく大量生産に適している。
【０２６７】
液相法（共沈法）は、母体材料又は母体材料を含む化合物と、不純物元素又は不純物元素を含む化合物を溶液中で反応させ、乾燥させた後、焼成を行う方法である。発光材料の粒子が均一に分布し、粒径が小さく低い焼成温度でも反応が進むことができる。
【０２６８】
発光材料に用いる母体材料としては、硫化物、酸化物、窒化物を用いることができる。硫化物としては、例えば、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、硫化カルシウム（ＣａＳ）、硫化イットリウム（Ｙ２Ｓ３）、硫化ガリウム（Ｇａ２Ｓ３）、硫化ストロンチウム（ＳｒＳ）、硫化バリウム（ＢａＳ）等を用いることができる。また、酸化物としては、例えば、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）等を用いることができる。また、窒化物としては、例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化インジウム（ＩｎＮ）等を用いることができる。さらに、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）、テルル化亜鉛（ＺｎＴｅ）等も用いることができ、硫化カルシウム−ガリウム（ＣａＧａ２Ｓ４）、硫化ストロンチウム−ガリウム（ＳｒＧａ２Ｓ４）、硫化バリウム−ガリウム（ＢａＧａ２Ｓ４）、等の３元系の混晶であってもよい。
【０２６９】
局在型発光の発光中心として、マンガン（Ｍｎ）、銅（Ｃｕ）、サマリウム（Ｓｍ）、テルビウム（Ｔｂ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、ユーロピウム（Ｅｕ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジウム（Ｐｒ）などを用いることができる。なお、フッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）などのハロゲン元素が添加されていてもよい。上記ハロゲン元素は電荷補償として機能することができる。
【０２７０】
一方、ドナー−アクセプター再結合型発光の発光中心として、ドナー準位を形成する第１の不純物元素及びアクセプター準位を形成する第２の不純物元素を含む発光材料を用いることができる。第１の不純物元素は、例えば、フッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、アルミニウム（Ａｌ）等を用いることができる。第２の不純物元素としては、例えば、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）等を用いることができる。
【０２７１】
ドナー−アクセプター再結合型発光の発光材料を固相法を用いて合成する場合、母体材料と、第１の不純物元素又は第１の不純物元素を含む化合物と、第２の不純物元素又は第２の不純物元素を含む化合物をそれぞれ秤量し、乳鉢で混合した後、電気炉で加熱、焼成を行う。母体材料としては、上述した母体材料を用いることができ、第１の不純物元素又は第１の不純物元素を含む化合物としては、例えば、フッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、硫化アルミニウム（Ａｌ２Ｓ３）等を用いることができ、第２の不純物元素又は第２の不純物元素を含む化合物としては、例えば、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、硫化銅（Ｃｕ２Ｓ）、硫化銀（Ａｇ２Ｓ）等を用いることができる。焼成温度は、７００〜１５００℃が好ましい。温度が低すぎる場合は固相反応が進まず、温度が高すぎる場合は母体材料が分解してしまうからである。なお、粉末状態で焼成を行ってもよいが、ペレット状態で焼成を行うことが好ましい。
【０２７２】
また、固相反応を利用する場合の不純物元素として、第１の不純物元素と第２の不純物元素で構成される化合物を組み合わせて用いてもよい。この場合、不純物元素が拡散されやすく、固相反応が進みやすくなるため、均一な発光材料を得ることができる。さらに、余分な不純物元素が入らないため、純度の高い発光材料が得ることができる。第１の不純物元素と第２の不純物元素で構成される化合物としては、例えば、塩化銅（ＣｕＣｌ）、塩化銀（ＡｇＣｌ）等を用いることができる。
【０２７３】
なお、これらの不純物元素の濃度は、母体材料に対して０．０１〜１０ａｔｏｍ％であればよく、好ましくは０．０５〜５ａｔｏｍ％の範囲である。
【０２７４】
薄膜型無機ＥＬの場合、電界発光層は、上記発光材料を含む層であり、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着（ＥＢ蒸着）法等の真空蒸着法、スパッタリング法等の物理気相成長法（ＰＶＤ）、有機金属ＣＶＤ法、ハイドライド輸送減圧ＣＶＤ法等の化学気相成長法（ＣＶＤ）、原子層エピタキシ法（ＡＬＥ）等を用いて形成することができる。
【０２７５】
図２４（Ａ）乃至（Ｃ）に発光素子として用いることのできる薄膜型無機ＥＬ素子の一例を示す。図２４（Ａ）乃至（Ｃ）において、発光素子は、第１の電極層５０、電界発光層５２、第２の電極層５３を含む。
【０２７６】
図２４（Ｂ）及び図２４（Ｃ）に示す発光素子は、図２４（Ａ）の発光素子において、電極層と電界発光層間に絶縁層を設ける構造である。図２４（Ｂ）に示す発光素子は、第１の電極層５０と電界発光層５２との間に絶縁層５４を有し、図２４（Ｃ）に示す発光素子は、第１の電極層５０と電界発光層５２との間に絶縁層５４ａ、第２の電極層５３と電界発光層５２との間に絶縁層５４ｂとを有している。このように絶縁層は電界発光層を挟持する一対の電極層のうち一方の間にのみ設けてもよいし、両方の間に設けてもよい。また絶縁層は単層でもよいし複数層からなる積層でもよい。
【０２７７】
また、図２４（Ｂ）では第１の電極層５０に接するように絶縁層５４が設けられているが、絶縁層と電界発光層の順番を逆にして、第２の電極層５３に接するように絶縁層５４を設けてもよい。
【０２７８】
分散型無機ＥＬの場合、粒子状の発光材料をバインダ中に分散させ膜状の電界発光層を形成する。発光材料の作製方法によって、十分に所望の大きさの粒子が得られない場合は、乳鉢等で粉砕などによって粒子状に加工すればよい。バインダとは、粒状の発光材料を分散した状態で固定し、電界発光層としての形状に保持するための物質である。発光材料は、バインダによって電界発光層中に均一に分散し固定される。
【０２７９】
分散型無機ＥＬの場合、電界発光層の形成方法は、選択的に電界発光層を形成できる液滴吐出法や、印刷法（スクリーン印刷やオフセット印刷など）、スピンコート法などの塗布法、ディッピング法、ディスペンサ法などを用いることもできる。膜厚は特に限定されることはないが、好ましくは、１０〜１０００ｎｍの範囲である。また、発光材料及びバインダを含む電界発光層において、発光材料の割合は５０ｗｔ％以上８０ｗｔ％以下とするよい。
【０２８０】
図２５（Ａ）乃至（Ｃ）に発光素子として用いることのできる分散型無機ＥＬ素子の一例を示す。図２５（Ａ）における発光素子は、第１の電極層６０、電界発光層６２、第２の電極層６３の積層構造を有し、電界発光層６２中にバインダによって保持された発光材料６１を含む。
【０２８１】
本実施の形態に用いることのできるバインダとしては、絶縁材料を用いることができ、有機材料や無機材料を用いることができ、有機材料及び無機材料の混合材料を用いてもよい。有機絶縁材料としては、シアノエチルセルロース系樹脂のように、比較的誘電率の高いポリマーや、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン系樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フッ化ビニリデンなどの樹脂を用いることができる。また、芳香族ポリアミド、ポリベンゾイミダゾール（ｐｏｌｙｂｅｎｚｉｍｉｄａｚｏｌｅ）などの耐熱性高分子、又はシロキサン樹脂を用いてもよい。なお、シロキサン樹脂とは、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む樹脂に相当する。シロキサンは、シリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）との結合で骨格構造が構成される。置換基として、少なくとも水素を含む有機基（例えばアルキル基、芳香族炭化水素）が用いられる。置換基として、フルオロ基を用いてもよい。または置換基として、少なくとも水素を含む有機基と、フルオロ基とを用いてもよい。また、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラールなどのビニル樹脂、フェノール樹脂、ノボラック樹脂、アクリル樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、オキサゾール樹脂（ポリベンゾオキサゾール）等の樹脂材料を用いてもよい。これらの樹脂に、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）やチタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）などの高誘電率の微粒子を適度に混合して誘電率を調整することもできる。
【０２８２】
バインダに含まれる無機絶縁材料としては、酸化珪素（ＳｉＯｘ）、窒化珪素（ＳｉＮｘ）、酸素及び窒素を含む珪素、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸素及び窒素を含むアルミニウムまたは酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、ＢａＴｉＯ３、ＳｒＴｉＯ３、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）、ニオブ酸カリウム（ＫＮｂＯ３）、ニオブ酸鉛（ＰｂＮｂＯ３）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、タンタル酸バリウム（ＢａＴａ２Ｏ６）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、ＺｎＳその他の無機絶縁性材料を含む物質から選ばれた材料で形成することができる。有機材料に、誘電率の高い無機材料を含ませる（添加等によって）ことによって、発光材料及びバインダよりなる電界発光層の誘電率をより制御することができ、より誘電率を大きくすることができる。
【０２８３】
作製工程において、発光材料はバインダを含む溶液中に分散されるが本実施の形態に用いることのできるバインダを含む溶液の溶媒としては、バインダ材料が溶解し、電界発光層を形成する方法（各種ウエットプロセス）及び所望の膜厚に適した粘度の溶液を作製できるような溶媒を適宜選択すればよい。有機溶媒等を用いることができ、例えばバインダとしてシロキサン樹脂を用いる場合は、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡともいう）、３−メトシキ−３メチル−１−ブタノール（ＭＭＢともいう）などを用いることができる。
【０２８４】
図２５（Ｂ）及び図２５（Ｃ）に示す発光素子は、図２５（Ａ）の発光素子において、電極層と電界発光層間に絶縁層を設ける構造である。図２５（Ｂ）に示す発光素子は、第１の電極層６０と電界発光層６２との間に絶縁層６４を有し、図２５（Ｃ）に示す発光素子は、第１の電極層６０と電界発光層６２との間に絶縁層６４ａ、第２の電極層６３と電界発光層６２との間に絶縁層６４ｂとを有している。このように絶縁層は電界発光層を挟持する一対の電極層のうち一方の間にのみ設けてもよいし、両方の間に設けてもよい。また絶縁層は単層でもよいし複数層からなる積層でもよい。
【０２８５】
また、図２５（Ｂ）では第１の電極層６０に接するように絶縁層６４が設けられているが、絶縁層と電界発光層の順番を逆にして、第２の電極層６３に接するように絶縁層６４を設けてもよい。
【０２８６】
図２４における絶縁層５４、図２５における絶縁層６４のような絶縁層は、特に限定されることはないが、絶縁破壊耐圧が高く、緻密な膜質であることが好ましく、さらには、誘電率が高いことが好ましい。例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）、窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）等やこれらの混合膜又は２種以上の積層膜を用いることができる。これらの絶縁膜は、スパッタリング、蒸着、ＣＶＤ等により成膜することができる。また、絶縁層はこれら絶縁材料の粒子をバインダ中に分散して成膜してもよい。バインダ材料は、電界発光層に含まれるバインダと同様な材料、方法を用いて形成すればよい。膜厚は特に限定されることはないが、好ましくは１０〜１０００ｎｍの範囲である。
【０２８７】
本実施の形態で示す発光素子は、電界発光層を挟持する一対の電極層間に電圧を印加することで発光が得られるが、直流駆動又は交流駆動のいずれにおいても動作することができる。
【０２８８】
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。
【０２８９】
本発明を用いると、視認性の優れた高画質な表示機能を有する信頼性の高い表示装置を提供することができる。またそのような表示装置を複雑な工程を必要とせずに高い信頼性を付与して作製することができる。
【実施例１】
【０２９０】
本実施例では、本発明において示すカットオフ電流を低減したｐチャネル型薄膜トランジスタを作製し、その特性を測定した結果を示す。
【０２９１】
比較例として、チャネル領域にｐ型を付与する不純物元素をドーピングしたｐチャネル型薄膜トランジスタ（以下、比較例と示す）を作製した。比較例のチャネル領域に含まれるｐ型不純物元素の濃度は１×１０１７／ｃｍ３である。一方本実施例としてチャネル領域にｐ型を付与する不純物元素をドーピングしないｐチャネル型薄膜トランジスタ（以下実施例１と示す）を作製した。比較例及び実施例１に対してドレイン電圧ＶＤ値が−１Ｖと−１６Ｖ時のドレイン電流ＩＤ値に対するゲート電圧ＶＧ値を測定した。
【０２９２】
比較例のＩＤ−ＶＧ特性を図２６に、実施例１のＩＤ−ＶＧ特性を図２７にそれぞれ示す。また測定は比較例及び実施例１それぞれ１５２点で行い、比較例と実施例１の累積度数で示すオン電流（ＶＤ＝−１Ｖ、ＶＧ＝−６Ｖ）の結果を図２８にカットオフ電流（ＶＤ＝−１６Ｖ、ＶＧ＝０Ｖ）の結果を図２９に示す。図２６及び図２７において、点線で示すＩＤ−ＶＧ特性がＶＤ＝−１６Ｖの測定条件であり、実線で示すＩＤ−ＶＧ特性がＶＤ＝−１Ｖの測定条件である。また、図２８及び図２９において、黒丸のドットは比較例（チャネルドープあり）であり、白い菱形のドットが実施例１（チャネルドープなし）である。
【０２９３】
図２６に示す比較例と図２７に示す実施例１とではオン電流の値には変化は見られなかったが、カットオフ電流（Ｉｃｕｔ）においては違いが見られた。図２６に示すように比較例ではゲート電圧ＶＧ＝０のドレイン電流ＩＤ値であるカットオフ電流値は１×１０−９Ａ以上であるが、図２７に示すように実施例１ではカットオフ電流値は１×１０−１２Ａ以下であった。一方オン電流は比較例及び実施例１でも約１×１０−４Ａ付近であった。
【０２９４】
従って、チャネル領域にｐ型を付与する不純物元素を添加した薄膜トランジスタである比較例に対し、チャネル形成領域にｐ型を付与する不純物元素を添加しなかった薄膜トランジスタである実施例１は、オン特性を表すオン電流においては同等でありながら、カットオフ電流においては低下していることが確認できた。図２８においてもオン電流は、比較例と実施例１ではほぼ全累積度数において同様な値であり、一方図２９においてもカットオフ電流は全累積度数において、比較例に対し実施例は低い値にシフトしていた。
【０２９５】
以上の結果より、チャネルドープを行わず不純物元素を低濃度としたｐチャネル型薄膜トランジスタは、チャネルドープを行ったｐチャネル型薄膜トランジスタよりそのしきい値がマイナスにあるため、ゲート電圧ＶＧが０Ｖの時に流れるドレイン電流ＩＤの値であるカットオフ電流（Ｉｃｕｔ）が小さくなることが確認できた。従って、画素において発光素子を非発光状態とし、黒表示を行う場合に、駆動用ｐチャネル型薄膜トランジスタと接続する発光素子に電流が流れ微かな発光が生じてしまうことを防ぐことができる。
【０２９６】
さらに、不純物元素を低濃度とするためにチャネルドープを行わないとした駆動用ｐチャネル型薄膜トランジスタは、ドーピングを行なわないことによりチャネル領域の半導体膜の結晶性が低下しないので、薄膜トランジスタのオン電流（Ｉｏｎ）は低下せず、薄膜トランジスタのオン特性には影響を及ぼさない。以上のことより、駆動回路のｐチャネル型薄膜トランジスタよりカットオフ電流を低減した発光素子の駆動用ｐチャネル型薄膜トランジスタを用いると、画素のコントラストが向上し視認性に優れた表示装置とすることができる。
【０２９７】
本発明を用いると、視認性の優れた高画質な表示機能を有する信頼性の高い表示装置を提供することができる。またそのような表示装置を複雑な工程を必要とせずに高い信頼性を付与して作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【０２９８】
【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】本発明の表示装置の作製方法を説明する図。
【図１４】本発明の表示装置の等価回路図。
【図１５】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】本発明に適用できる発光素子の構成を説明する図。
【図１９】本発明が適用される電子機器を示す図。
【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の主要な構成を示すブロック図。
【図２４】本発明に適用できる発光素子の構成を説明する図。
【図２５】本発明に適用できる発光素子の構成を説明する図。
【図２６】比較例の薄膜トランジスタ特性を示すグラフ。
【図２７】実施例１の薄膜トランジスタ特性を示すグラフ。
【図２８】比較例及び実施例１における薄膜トランジスタ特性を示すグラフ。
【図２９】比較例及び実施例１における薄膜トランジスタ特性を示すグラフ。
【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】
近年、ガラス基板上に薄膜トランジスタ（以下、「ＴＦＴ」ともいう。）を集積化してなる液晶表示装置やエレクトロルミネセンス（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）表示装置の開発が進んでいる。これらの表示装置は、いずれもガラス基板上に薄膜形成技術を用いて薄膜トランジスタを作り込み、その薄膜トランジスタで構成された様々な回路上に表示素子として液晶素子や発光素子（エレクトロルミネセンス（以下、「ＥＬ」ともいう。）素子）を形成して表示装置として機能させる。
【０００３】
薄膜トランジスタは、ある特定の電圧（しきい値またはしきい値電圧と呼ばれる）がゲート電極に印加されるとオン状態となり、それ以下の電圧ではオフ状態となるスイッチング素子である。従って、しきい値電圧の精密な制御は回路の正確な動作を行う上で非常に重要である。
【０００４】
ところが汚染による可動イオンの影響、ＴＦＴのゲート周辺の仕事関数差や界面電荷における影響などの不特定な要因によってＴＦＴのしきい値電圧がマイナス側或いはプラス側へ移動（シフト）することがある。
【０００５】
その様な時の解決手段として提案された技術にチャネルドープ法がある。チャネルドープ法とはＴＦＴの少なくともチャネル形成領域に対して一導電性を付与する不純物元素（典型的にはＰ、Ａｓ、Ｂなど）を添加し、しきい値電圧を意図的にシフトさせて制御する技術である（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００３−２５７９９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、表示装置に作製される薄膜トランジスタには、ｎチャネル型薄膜トランジスタやｐチャネル型薄膜トランジスタといった導電型が異なるものがあり、用いられる用途によって要求される電気的特性や機能が様々に異なっている。よって、それぞれの必要とされる機能に応じた薄膜トランジスタの電気特性の制御をする必要がある。
【０００７】
本発明は、視認性の優れた高画質な表示機能を有する信頼性の高い表示装置を提供することを目的とする。またそのような表示装置を工程、装置を複雑化することなく、高い信頼性を付与して作製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】
【０００８】
本発明の表示装置において、画素、駆動回路にそれぞれｐチャネル型薄膜トランジスタ及びｎチャネル型薄膜トランジスタを有している。特に画素においては、発光素子と電気的に接続し、発光素子を駆動させる駆動用薄膜トランジスタとして、ｐチャネル型薄膜トランジスタを用いている。
【０００９】
本発明では、駆動回路に設けられるｐチャネル型薄膜トランジスタと画素の駆動用ｐチャネル型薄膜トランジスタとでゲート電圧ＶＧが０Ｖの時に流れるドレイン電流ＩＤの値であるカットオフ電流（Ｉｃｕｔ）を異ならせることを特徴とする。従って、高速で動作させる必要がある駆動回路に設けられるｐチャネル型薄膜トランジスタのしきい値をよりプラス側に、駆動用ｐチャネル薄膜トランジスタのしきい値をよりマイナス側にあるように制御する。駆動回路に設けられるｐチャネル型の薄膜トランジスタがＶｇｓ＝０でオンする場合、駆動用ｐチャネル型薄膜トランジスタはＶｇｓ＝０ではオンせず、より低い電圧（例えばＶｇｓ＝−３．５Ｖ）でオンするように設定する。
【００１０】
ｐチャネル型薄膜トランジスタにおいて、チャネル形成領域に含まれるｐ型を付与する不純物元素の濃度が高いと、薄膜トランジスタのしきい値がプラスにシフトする。従って、本発明では、画素に設けられる上記駆動用ｐチャネル型薄膜トランジスタのチャネル形成領域に含まれるｐ型を付与する不純物元素の濃度は、表示装置内に作製される他の薄膜トランジスタ（ｎチャネル型薄膜トランジスタ又はｐチャネル型トランジスタ）、例えば画素内に設けられるスイッチング機能を有する（ｎチャネル型又はｐチャネル型）薄膜トランジスタ及び容量素子、画素を駆動する駆動回路に設けられる（ｎチャネル型又はｐチャネル型）薄膜トランジスタなどのチャネル領域に含まれるｐ型を付与する不純物元素の濃度より低くする。
【００１１】
本発明においては、発光素子と電気的に接続し、発光素子を駆動させる薄膜トランジスタとして、ｐチャネル型薄膜トランジスタを用いる場合、そのｐチャネル型薄膜トランジスタのチャネル領域にはしきい値補正を目的とするｐ型を付与する不純物元素の濃度を低くすればよいので、積極的なｐ型を付与する不純物元素の導入を行わなければよい。つまり画素に含まれる薄膜トランジスタの半導体層に対して選択的にチャネルドープを行う。
【００１２】
勿論、駆動用ｐチャネル型薄膜トランジスタ以外の上記述べたような薄膜トランジスタであっても、そのチャネル形成領域のｐ型を付与する不純物元素の濃度を低くしてもよく、この場合積極的にｐ型を付与する元素を添加しなければよい。例えば、走査線駆動回路（ゲートドライバーともいう）や、画素部と周辺駆動回路部との間などに設けられる保護回路などに用いられる薄膜トランジスタなどのチャネル領域には選択的にｐ型を付与する不純物元素の添加を行わないとすればよい。
【００１３】
一方、信号線駆動回路（ソースドライバーともいう）に用いられる高速動作が必要とされる薄膜トランジスタ、あるいはアノード電圧の低い薄膜トランジスタのチャネル領域にはｐ型を付与する不純物元素を添加し、そのしきい値電圧をプラスの方向に制御する方が好ましい。
【００１４】
チャネルドープを行うと、薄膜トランジスタのしきい値がプラスにシフトするので、チャネルドープを行わないｐチャネル型薄膜トランジスタの方がしきい値がマイナスにある。従って、ゲート電圧ＶＧが０Ｖの時に流れるドレイン電流ＩＤの値であるカットオフ電流（Ｉｃｕｔ）が小さくなる。画素において発光素子を非発光状態とし、黒表示を行う場合に、駆動用ｐチャネル型薄膜トランジスタと接続する発光素子に電流が流れ微かな発光が生じてしまうことを防ぐことができる。また、カットオフ電流（Ｉｃｕｔ）が小さいほど、低消費電力が実現できる。
【００１５】
また、薄膜トランジスタは、使用環境が高温になるにつれてさらにしきい値がノーマリーオンの方向へシフトする。つまりｐチャネル型薄膜トランジスタではプラス方向へシフト（ｎチャネル型薄膜トランジスタではマイナス方向へシフト）する。そのためカットオフ電流（Ｉｃｕｔ）も大きくなり、しきい値の変化に伴う黒表示時に発光素子へ流れる電流も大きくなる。よって、黒表示時に生じてしまう発光素子の発光輝度も高くなり、画素の表示不良の問題はより顕著となってしまう。しかし、本発明のようにチャネルドープを行わずカットオフ電流が軽減された薄膜トランジスタを用いることによって、表示装置の使用環境が多少高温に悪化したとしても表示装置の性能は維持され、高画質な表示を提供できる。従って信頼性の高い表示装置とすることができ、屋内外、使用環境の選択性が広がるので利用価値が高くなる。
【００１６】
さらに、不純物元素を低濃度とするためにチャネルドープを行わないとした駆動用ｐチャネル型薄膜トランジスタは、ドーピングを行なわないことによりチャネル領域の半導体膜の結晶性が低下しないので、薄膜トランジスタのオン電流（Ｉｏｎ）は低下せず、薄膜トランジスタのオン特性には影響を及ぼさない。以上のことより、駆動回路のｐチャネル型薄膜トランジスタよりカットオフ電流を低減した発光素子の駆動用ｐチャネル型薄膜トランジスタを用いると、画素のコントラストが向上し視認性に優れた表示装置とすることができる。
【００１７】
本発明を用いると、視認性の優れた高画質な表示機能を有する信頼性の高い表示装置を提供することができる。またそのような表示装置を複雑な工程を必要とせずに高い信頼性を付与して作製することができる。
【００１８】
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（以下「ＥＬ」ともいう。）と呼ばれる発光を発現する有機物、無機物、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ＴＦＴとが接続された発光表示装置がある。
【００１９】
本発明の表示装置の一は、ｐチャネル型薄膜トランジスタ、ｎチャネル型薄膜トランジスタ、及び発光素子を含む画素を有し、ｐチャネル型薄膜トランジスタのソース及びドレインの一方が発光素子と電気的に接続され、ｐチャネル型薄膜トランジスタのチャネル領域に含まれるｐ型を付与する不純物元素の濃度は、ｎチャネル型薄膜トランジスタのチャネル領域に含まれるｐ型を付与する不純物元素の濃度より低い。
【００２０】
本発明の表示装置の一は、ｐチャネル型薄膜トランジスタ、ｎチャネル型薄膜トランジスタ、容量素子、及び発光素子を含む画素を有し、ｐチャネル型薄膜トランジスタのソース及びドレインの一方が発光素子と電気的に接続され、ｐチャネル型薄膜トランジスタのチャネル領域に含まれるｐ型を付与する不純物元素の濃度は、ｎチャネル型薄膜トランジスタのチャネル領域及び容量素子に含まれるｐ型を付与する不純物元素の濃度より低い。
【００２１】
本発明の表示装置の一は、第１のｐチャネル型薄膜トランジスタ及び発光素子を含む画素と、第２のｐチャネル型薄膜トランジスタを含む駆動回路とを有し、第１のｐチャネル型薄膜トランジスタのソース及びドレインの一方が発光素子と電気的に接続され、第１のｐチャネル型薄膜トランジスタのチャネル領域に含まれるｐ型を付与する不純物元素の濃度は、第２のｐチャネル型薄膜トランジスタのチャネル領域に含まれるｐ型を付与する不純物元素の濃度より低い。
【００２２】
上記構成において、発光素子と電気的に接続するｐチャネル型薄膜トランジスタ又は第１のｐチャネル型薄膜トランジスタのしきい値電圧は−１．１Ｖ以下が好ましく、カットオフ電流（Ｉｃｕｔ）は２×１０−１１Ａ以下が好ましい。カットオフ電流（Ｉｃｕｔ）とは、ドレイン電流ＩＤ−ゲート電圧ＶＧ特性において、ゲート電圧ＶＧが０Ｖの時のドレイン電流ＩＤの値で定義する。カットオフ電流（Ｉｃｕｔ）が小さいほど、低消費電力が実現できる。上記しきい値及びカットオフ電流であると、黒表示時の発光素子の輝度を０．１ｃｄ／ｍ２以下とすることができ、目視での微発光による表示不良の観察を防止することができる。また、本発明では、オン電流（Ｉｏｎ）を１×１０−６Ａ以上とすることができるため、発光素子の発光状態である全白表示の輝度も高く確保でき、黒表示とのコントラストを向上させることができる。
【００２３】
本発明の表示装置の作製方法の一は、絶縁表面上に半導体膜を形成し、半導体膜上に選択的にマスク層を形成し、マスク層を用いて半導体膜に選択的にｐ型を付与する不純物元素をドーピングし、選択的にｐ型を付与する不純物元素がドーピングされた半導体膜を加工して第１の半導体層及びｐ型を付与する不純物元素を含む第２の半導体層を形成し、第１の半導体層に含まれるｐ型を付与する不純物元素の濃度は、第２の半導体層に含まれるｐ型を付与する不純物元素の濃度より低く、第１の半導体層を用いてｐチャネル型薄膜トランジスタを形成し、第２の半導体層を用いてｎチャネル型薄膜トランジスタを形成し、ｐチャネル型薄膜トランジスタのソース及びドレインの一方に電気的に接続する発光素子を形成する。
【００２４】
本発明の表示装置の作製方法の一は、絶縁表面上に非晶質半導体膜を形成し、非晶質半導体膜を結晶化し結晶性半導体膜を形成し、結晶性半導体膜上に選択的にマスク層を形成し、マスク層を用いて結晶性半導体膜に選択的にｐ型を付与する不純物元素をドーピングし、選択的にｐ型を付与する不純物元素がドーピングされた結晶性半導体膜を加工して第１の半導体層及びｐ型を付与する不純物元素を含む第２の半導体層を形成し、第１の半導体層に含まれるｐ型を付与する不純物元素の濃度は、第２の半導体層に含まれるｐ型を付与する不純物元素の濃度より低く、第１の半導体層を用いてｐチャネル型薄膜トランジスタを形成し、第２の半導体層を用いてｎチャネル型薄膜トランジスタを形成し、ｐチャネル型薄膜トランジスタのソース及びドレインの一方に電気的に接続する発光素子を形成する。
【００２５】
本発明の表示装置の作製方法の一は、絶縁表面上に非晶質半導体膜を形成し、非晶質半導体膜上に選択的にマスク層を形成し、マスク層を用いて非晶質半導体膜に選択的にｐ型を付与する不純物元素をドーピングし、選択的にｐ型を付与する不純物元素がドーピングされた非晶質半導体膜を結晶化し結晶性半導体膜を形成し、結晶性半導体膜を加工し第１の半導体層及びｐ型を付与する不純物元素を含む第２の半導体層を形成し、第１の半導体層に含まれるｐ型を付与する不純物元素の濃度は、第２の半導体層に含まれるｐ型を付与する不純物元素の濃度より低く、第１の半導体層を用いてｐチャネル型薄膜トランジスタを形成し、第２の半導体層を用いてｎチャネル型薄膜トランジスタを形成し、ｐチャネル型薄膜トランジスタのソース及びドレインの一方に電気的に接続する発光素子を形成する。
【発明の効果】
【００２６】
本発明では、駆動回路に設けられるｐチャネル型薄膜トランジスタと画素の駆動用ｐチャネル型薄膜トランジスタとでゲート電圧ＶＧが０Ｖの時に流れるドレイン電流ＩＤの値であるカットオフ電流（Ｉｃｕｔ）を異ならせることを特徴とする。従って、高速で動作させる必要がある駆動回路に設けられるｐチャネル型薄膜トランジスタのしきい値をよりプラス側に、駆動用ｐチャネル薄膜トランジスタとのしきい値をよりマイナス側にあるように制御する。駆動回路に設けられるｐチャネル型の薄膜トランジスタがＶｇｓ＝０でオンする場合、駆動用ｐチャネル型薄膜トランジスタはＶｇｓ＝０ではオンせず、より低い電圧（例えばＶｇｓ＝−３．５Ｖ）でオンするように設定する。
【００２７】
従って、ゲート電圧ＶＧが０Ｖの時に流れるドレイン電流ＩＤの値であるカットオフ電流（Ｉｃｕｔ）が小さくなる。画素において発光素子を非発光状態とし、黒表示を行う場合に、駆動用ｐチャネル型薄膜トランジスタと接続する発光素子に電流が流れ微かな発光が生じてしまうことを防ぐことができる。また、カットオフ電流（Ｉｃｕｔ）が小さいほど、低消費電力が実現できる。
【００２８】
また、薄膜トランジスタは、使用環境が高温になるにつれてさらにしきい値がノーマリーオンの方向へシフトする。つまりｐチャネル型薄膜トランジスタではプラス方向へシフト（ｎチャネル型薄膜トランジスタではマイナス方向へシフト）する。そのためカットオフ電流（Ｉｃｕｔ）も大きくなり、しきい値の変化に伴う黒表示時に発光素子へ流れる電流も大きくなる。よって、黒表示時に生じてしまう発光素子の発光輝度も高くなり、画素の表示不良の問題はより顕著となってしまう。しかし、本発明のようにチャネルドープを行わずカットオフ電流が軽減された薄膜トランジスタを用いることによって、表示装置の使用環境が多少高温に悪化したとしても表示装置の性能は維持され、高画質な表示を提供できる。従って信頼性の高い表示装置とすることができ、屋内外、使用環境の選択性が広がるので利用価値が高くなる。
さらに、不純物元素を低濃度とするためにチャネルドープを行わないとした駆動用ｐチャネル型薄膜トランジスタは、ドーピングを行なわないことによりチャネル領域の半導体膜の結晶性が低下しないので、薄膜トランジスタのオン電流（Ｉｏｎ）は低下せず、薄膜トランジスタのオン特性には影響を及ぼさない。以上のことより、駆動回路のｐチャネル型薄膜トランジスタよりカットオフ電流を低減した発光素子の駆動用ｐチャネル型薄膜トランジスタを用いると、画素のコントラストが向上し視認性に優れた表示装置とすることができる。
【００２９】
本発明を用いると、視認性の優れた高画質な表示機能を有する信頼性の高い表示装置を提供することができる。またそのような表示装置を複雑な工程を必要とせずに高い信頼性を付与して作製することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
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。
【００３１】
（実施の形態１）
本実施の形態では、高コントラストで視認性の優れた高画質の表示機能を有し、かつ高信頼性を付与することを目的とした表示装置、及び表示装置の作製方法を、図１乃至図６、図１６、図１７を用いて詳細に説明する。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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領域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。
【００３５】
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 Ｇｌａｓｓ）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 Ｂｏｎｄｉｎｇ）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。
【００３６】
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。
【００３７】
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（Ｐｈｙｓｉｃａｌ 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。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もよい。また、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラールなどのビニル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ノボラック樹脂、アクリル樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂等の樹脂材料を用いてもよい。また、ベンゾシクロブテン、パリレン、フッ化アリーレンエーテル、ポリイミドなどの有機材料、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てもよい。また、液滴吐出法や、印刷法（スクリーン印刷やオフセット印刷などパターンが形成される方法）、スピンコート法などの塗布法、ディッピング法などを用いることもできる。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。本実施の形態で作製する表示装置は、基板１００を通過させて発光素子よりの光を取り出す構成であるので、基板１００は透光性を有する必要がある。
【００３８】
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。
【００３９】
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）の厚さで手段（スパッタ法、ＬＰＣＶＤ法、またはプラズマＣＶＤ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。
【００４０】
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。
【００４１】
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５２０ｃｍ−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に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、珪素を含む気体をグロー放電分解（プラズマＣＶＤ）して形成する。珪素を含む気体としては、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。この珪素を含む気体を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０．１Ｐａ〜１３３Ｐａの範囲、電源周波数は１ＭＨｚ〜１２０ＭＨｚ、好ましくは１３ＭＨｚ〜６０ＭＨｚ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系ガスより形成されるＳＡＳ層に水素系ガスより形成されるＳＡＳ層を積層してもよい。
【００４２】
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。
【００４３】
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、様々な方法（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 Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎｎｅａｌ）法等のＲＴＡ法がある。
【００４４】
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、ＣＶＤ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、酸化膜を成膜することが望ましい。
【００４５】
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。このときのパワー密度は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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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、Ａｒ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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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、ＳｉＨ４、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。
【００５３】
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。酢酸ニッケル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。
【００５４】
本実施の形態では、熱処理をＲＴＡ法により７５０℃で３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。
【００５５】
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。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５０ｎｍの膜厚で形成する。
【００５６】
その後、ＲＴＡ法により７４４℃で３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である半導体膜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。
【００５７】
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）のドーピングを選択的に行う。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。
【００５８】
半導体膜１０２を選択的に覆うマスク層１５７を形成する。マスク層１５７は後の工程により発光素子と電気的に接続する、発光素子の駆動用薄膜トランジスタであるｐチャネル型薄膜トランジスタのチャネル形成領域が作製される半導体膜１０２の領域を覆っている。マスク層１５７を用いて半導体膜１０２に選択的にｐ型を付与する不純物元素である不純物元素１５６を導入する。
【００５９】
不純物元素１５６の添加によって、半導体膜１０２中にｐ型不純物領域である第１の半導体膜１５８（第１の半導体領域ともいう）、第２の半導体膜１５９（第２の半導体領域ともいう）が形成される（図２（Ｂ）参照。）。
【００６０】
不純物元素１５６はイオン注入法、又はイオンドーピング法によって導入（添加）することができる。不純物元素１５６はｐ型を付与する不純物元素であり、ボロン（Ｂ）、ヒ素（Ａｓ）などを用いることができる。不純物元素１５６はドーピング法によって行う場合、ドーズ量は１×１０１３ａｔｏｍｓ／ｃｍ２程度とすればよい。第１の半導体膜中に含まれるｐ型を付与する不純物元素の濃度は１×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３程度、後に活性化すると１×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３程度となるようにすればよい。
【００６１】
マスク層１５７を除去し、次に第１の半導体膜１５８及び第２の半導体膜１５９をマスクを用いて所望の形状に加工する。本実施の形態では第１の半導体膜１５８及び第２の半導体膜１５９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。半導体層１０３、半導体層１０４、半導体層１０５はｐ型を付与する不純物元素を含む第１の半導体膜１５８を用いて形成されており、半導体層１０３、半導体層１０４、半導体層１０５もｐ型を付与する不純物元素を含んでいる。一方、半導体層１０６はｐ型を付与する不純物元素を添加されていない第２の半導体膜１５９を用いて形成されているので、半導体層１０６にもｐ型を付与する不純物元素は添加されていない。従って、半導体層１０６に含まれるｐ型を付与する不純物元素の濃度は、半導体層１０３、半導体層１０４、半導体層１０５に含まれるｐ型を付与する不純物元素の濃度より低い。
【００６２】
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、Ｃｌ２、ＢＣｌ３、などのフッ素系又は塩素系のガスを用い、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。
【００６３】
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。
【００６４】
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、フッ化アリーレンエーテル、透過性を有する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、ポジ型レジスト、ネガ型レジスト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、溶媒の濃度を調整する、界面活性剤等を加えるなどを行い適宜調整する。
【００６５】
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材料で形成すればよく、積層でも単層でもよい。また、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、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。本実施の形態では、ゲート絶縁層１０７として酸化窒化珪素膜を膜厚１１５ｎｍ形成する。
【００６６】
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（Ｃ）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。
【００６７】
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１１０ｂ、マスク１１０ｅ、マスク１１０ｄ、及びマスク１１０ｆを形成し、第１の導電膜１０８及び第２の導電膜１０９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、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、並びに導電層１１１、導電層１１２、導電層１１４、導電層１１５、及び導電層１１６を形成する（図２（Ｄ）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、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、並びに導電層１１１、導電層１１２、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１１０ｂ、マスク１１０ｄ、マスク１１０ｅ、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、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、ＣＦ４、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ＣＦ４、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。
【００６８】
次に、マスク１１０ａ、マスク１１０ｂ、マスク１１０ｄ、マスク１１０ｅ、及びマスク１１０ｆを用いて、導電層１１１、導電層１１２、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、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２のゲート電極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、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すようになる。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。
【００６９】
本実施の形態では第１のゲート電極層、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。
【００７０】
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を形成することができる（図３（Ａ）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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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らせ、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。
【００７４】
次に、第２の方法は通常のマスクを形成し、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。
【００７５】
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を形成する（図３（Ｂ）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。
【００７６】
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Ｌｏｖ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Ｌｏｆｆ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（または点々のハッチング）で示されているが、これは、白地（または点々のハッチング）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。
【００７７】
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１４５ｂ、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（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１４５ｂ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１４９ｂが形成される（図３（Ｃ）参照。）。
【００７８】
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Ｌｏｆｆ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。
【００７９】
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１０４、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Ｂ２Ｈ６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（図４（Ａ）参照。）。
【００８０】
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は高濃度ｐ型不純物領域であり、ソース領域、ドレイン領域として機能する。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 Ｄｒａｉｎ）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１０７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。
【００８１】
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（ＬＰＣＶＤ）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。
【００８２】
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。
【００８３】
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（Ｂ）参照。）。絶縁膜１６７として窒化酸化珪素膜を膜厚１００ｎｍ形成し、絶縁膜１６８として酸化窒化珪素膜を膜厚９００ｎｍ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と絶縁膜１６８は上記材料に限定されるものでなく、スパッタ法、またはプラズマＣＶＤを用いた窒化珪素膜、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。
【００８４】
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１時間加熱処理を行う。
【００８５】
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（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。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、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。
【００８６】
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。
【００８７】
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、Ｚｒ、Ｂａ等の金属、及びＳｉ、Ｇｅ、又はその合金、若しくはその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６０ｎｍ形成し、窒化チタン膜を膜厚４０ｎｍ形成し、アルミニウムを膜厚７００ｎｍ形成し、チタン（Ｔｉ）を膜厚２００ｎｍ形成して積層構造とし、所望な形状に加工する。
【００８８】
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、画素領域２０６にＬｏｆｆ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１７５、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（Ｃ）参照。）。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表示装置に用いることができる。
【００８９】
本実施の形態においては、表示装置に含まれる薄膜トランジスタの半導体層に対して選択的にチャネルドープを行うので、ｐチャネル型薄膜トランジスタ１７３、ｎチャネル型薄膜トランジスタ１７４、及びｎチャネル型薄膜トランジスタ１７５のチャネル形成領域にしきい値補正を目的とするｐ型を付与する不純物元素を選択的に添加し、ｐチャネル型薄膜トランジスタ１７６のチャネル領域にはｐ型を付与する不純物元素を添加しない。
【００９０】
本発明では、駆動回路に設けられるｐチャネル型薄膜トランジスタと画素の駆動用ｐチャネル型薄膜トランジスタとでゲート電圧ＶＧが０Ｖの時に流れるドレイン電流ＩＤの値であるカットオフ電流（Ｉｃｕｔ）を異ならせることを特徴とする。従って、高速で動作させる必要がある駆動回路に設けられるｐチャネル型薄膜トランジスタのしきい値をよりプラス側に、駆動用ｐチャネル薄膜トランジスタのしきい値をよりマイナス側にあるように制御する。駆動回路に設けられるｐチャネル型の薄膜トランジスタがＶｇｓ＝０でオンする場合、駆動用ｐチャネル型薄膜トランジスタはＶｇｓ＝０ではオンせず、より低い電圧（例えばＶｇｓ＝−３．５Ｖ）でオンするように設定する。
【００９１】
ｐチャネル型薄膜トランジスタにおいて、チャネル形成領域に含まれるｐ型を付与する不純物元素の濃度が高いと、薄膜トランジスタのしきい値がプラスにシフトする。従って、本実施の形態では、画素に設けられる上記駆動用ｐチャネル型薄膜トランジスタ１７６のチャネル形成領域に含まれるｐ型を付与する不純物元素の濃度は、表示装置内に作製される他の、ｐチャネル型薄膜トランジスタ１７３、ｎチャネル型薄膜トランジスタ１７４、及びｎチャネル型薄膜トランジスタ１７５などのチャネル領域に含まれるｐ型を付与する不純物元素の濃度より低い。
【００９２】
勿論、駆動用ｐチャネル型薄膜トランジスタ以外の上記述べたような薄膜トランジスタであっても、そのチャネル領域に選択的にｐ型を付与する元素を添加しなくてもよい。例えば、走査線駆動回路（ゲートドライバーともいう）や、画素部と周辺駆動回路部との間などに設けられる保護回路などに用いられる薄膜トランジスタなどのチャネル領域には選択的にｐ型を付与する不純物元素の添加を行わなくてもよい。
【００９３】
一方、信号線駆動回路（ソースドライバーともいう）に用いられる高速動作が必要とされる薄膜トランジスタ、あるいはアノード電圧の低い薄膜トランジスタのチャネル領域にはｐ型を付与する不純物元素を添加し、そのしきい値電圧を制御する方が好ましい。
【００９４】
チャネルドープを行うと、薄膜トランジスタのしきい値がプラスにシフトするので、チャネルドープを行わないｐチャネル型薄膜トランジスタの方がしきい値がマイナスにある。従って、ゲート電圧ＶＧが０Ｖの時に流れるドレイン電流ＩＤの値であるカットオフ電流（Ｉｃｕｔ）が小さくなる。画素において発光素子を非発光状態とし、黒表示を行う場合に、駆動用ｐチャネル型薄膜トランジスタと接続する発光素子に電流が流れ微かな発光が生じてしまうことを防ぐことができる。また、カットオフ電流（Ｉｃｕｔ）が小さいほど、低消費電力が実現できる。
【００９５】
また、薄膜トランジスタは、使用環境が高温になるにつれてさらにしきい値がノーマリーオンの方向へシフトする。つまりｐチャネル型薄膜トランジスタではプラス方向へシフト（ｎチャネル型薄膜トランジスタではマイナス方向へシフト）する。そのためカットオフ電流（Ｉｃｕｔ）も大きくなり、しきい値の変化に伴う黒表示時に発光素子へ流れる電流も大きくなる。よって、黒表示時に生じてしまう発光素子の発光輝度も高くなり、画素の表示不良の問題はより顕著となってしまう。しかし、本発明のようにチャネルドープを行わずカットオフ電流が軽減された薄膜トランジスタを用いることによって、表示装置の使用環境が多少高温に悪化したとしても表示装置の性能は維持され、高画質な表示を提供できる。従って信頼性の高い表示装置とすることができ、屋内外、使用環境の選択性が広がるので利用価値が高くなる。
【００９６】
さらに、不純物元素を低濃度とするためにチャネルドープを行わないとした駆動用ｐチャネル型薄膜トランジスタは、ドーピングを行なわないことによりチャネル領域の半導体膜の結晶性が低下しないので、薄膜トランジスタのオン電流（Ｉｏｎ）は低下せず、薄膜トランジスタのオン特性には影響を及ぼさない。以上のことより、駆動回路のｐチャネル型薄膜トランジスタよりカットオフ電流を低減した発光素子の駆動用ｐチャネル型薄膜トランジスタを用いると、画素のコントラストが向上し視認性に優れた表示装置とすることができる。
【００９７】
発光素子と電気的に接続するｐチャネル型薄膜トランジスタのしきい値電圧は−１．１Ｖ以下が好ましく、カットオフ電流（Ｉｃｕｔ）は２×１０−１１Ａ以下が好ましい。カットオフ電流（Ｉｃｕｔ）とは、ドレイン電流ＩＤ−ゲート電圧ＶＧ特性において、ゲート電圧ＶＧが０Ｖの時のドレイン電流ＩＤの値で定義する。カットオフ電流（Ｉｃｕｔ）が小さいほど、低消費電力が実現できる。上記しきい値及びカットオフ電流であると、黒表示時の発光素子の輝度を０．１ｃｄ／ｍ２以下とすることができ、目視での微発光による表示不良の観察を防止することができる。また、本発明では、オン電流（Ｉｏｎ）を１×１０−６Ａ以上とすることができるため、発光素子の発光状態である全白表示の輝度も高く確保でき、黒表示とのコントラストを向上させることができる。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
次に第２の層間絶縁層として絶縁膜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、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。
【０１０１】
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。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を用いることができる。
【０１０２】
本実施の形態では、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。
【０１０３】
本実施の形態では、絶縁膜１８１の材料としては、シロキサン樹脂を用いた塗布膜を用いる。焼成した後のシロキサン樹脂膜は、３００℃以上の加熱処理にも耐えうるものである。
【０１０４】
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。
【０１０５】
次に、図５（Ｂ）に示すように、層間絶縁層である絶縁膜１８１に開口を形成する。絶縁膜１８１は、接続領域２０５（図１（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１（Ａ）の上面図で示してある領域であり、ソース電極層又はドレイン電極層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５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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
その後、画素領域２０６の絶縁膜１８１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とにおける絶縁膜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、所定な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。
【０１０８】
そして、並行平板ＲＩＥ装置を用いて、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。
【０１０９】
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にソース電極層又はドレイン電極層１７２ｂに達する開口１８４を形成する（図５（Ｃ）参照。）。
【０１１０】
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、配線領域２０３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。
【０１１１】
また、本実施の形態では、絶縁膜１８１への開口の形成を複数回に分けて行う例をしめしたが、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１０００Ｗ、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が形成できるので工程が簡略化する利点がある。
【０１１２】
次に、ソース電極層又はドレイン電極層と接するように、第１の電極層３９６（画素電極層ともいう。）を形成する。第１の電極層３９６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、または窒化チタン、ＴｉＳｉＸＮＹ、ＷＳｉＸ、窒化タングステン、ＷＳｉＸＮＹ、ＮｂＮ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〜８００ｎｍの範囲で用いればよい。
【０１１３】
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３９６側から取り出す構造のため、第１の電極層３９６が透光性を有する。第１の電極層３９６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３９６を形成する。
【０１１４】
本発明においては、透光性電極層である第１の電極層３９６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、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、酸化ケイ素を添加したインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）なども用いることができる。
【０１１５】
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〜３０ｎｍ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３９６から光を放射することが可能となる。また、第１の電極層３９６に用いることのできる金属薄膜としては、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、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。
【０１１６】
第１の電極層３９６は、蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法、印刷法、ディスペンサ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３９６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３９６は、好ましくは総膜厚１００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲で用いればよい。
【０１１７】
第１の電極層３９６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３９６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。
【０１１８】
第１の電極層３９６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３９６中に含まれる水分は放出される。よって、第１の電極層３９６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。
【０１１９】
次に、第１の電極層３９６の端部、ソース電極層又はドレイン電極層を覆う絶縁層１８６（隔壁、障壁などと呼ばれる）を形成する。また絶縁層１８６に絶縁膜１８１と同材料を用い、同方法で形成すると、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。
【０１２０】
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、酸素含有量が窒素含有量よりも多い酸化窒化アルミニウム、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、ダイアモンドライクカーボン（ＤＬＣ）、窒素含有炭素、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。シロキサンを含む材料を用いてもよい。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、例えば光硬化型ポリベンゾオキサゾールなどを用いることができる。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、上に形成される電界発光層１８８、第２の電極層１８９の被覆性が向上する。
【０１２１】
図１（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ソース電極層又はドレイン電極層と同工程、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、ソース電極層又はドレイン電極層と同工程、同材料で形成される配線層を露出する開口部を形成するが、この開口部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。
【０１２２】
また、さらに信頼性を向上させるため、電界発光層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２００〜４００℃、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。
【０１２３】
第１の電極層３９６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発光層を作り分けている。電界発光層１８８は、第１の電極層３９６上に、有機化合物と無機化合物を混合することにより、それぞれ単独では得られない高いキャリア注入性、キャリア輸送性という機能が得られる層が設けられている。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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３９６、電界発光層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。
【０１２６】
図１４に本実施の形態における画素の回路図の一例を示す。図１４において、画素はトランジスタ６１１０、６１１１、容量素子６１１２、発光素子６１１３を有する。トランジスタ６１１０は図４（Ｃ）におけるマルチゲート型のｎチャネル型薄膜トランジスタ１７５に、トランジスタ６１１１はｐチャネル型薄膜トランジスタ１７６、発光素子６１１３は発光素子１９０にそれぞれ対応している。
【０１２７】
トランジスタ６１１０のゲートは配線６１１６と接続し、ソース及びドレインの一方は配線６１１４と接続し、ソース及びドレインの他方はトランジスタ６１１１のゲート、及び容量素子６１１２の一方の端子と接続している。容量素子６１１２の一方の端子はトランジスタ６１１０及び６１１１と接続し、他方の端子は配線６１１５と接続している。トランジスタ６１１１のソース及びドレインの一方は配線６１１５と接続し、他方は発光素子６１１３と接続している。配線６１１６は走査（ゲート）線、配線６１１４は信号（ソース）線、配線６１１５は電源線として機能する。トランジスタ６１１０はスイッチング機能を有するスイッチング用トランジスタであり、トランジスタ６１１１はカットオフ電流を低減した駆動用トランジスタである。
【０１２８】
駆動用ｐチャネル型薄膜トランジスタであるトランジスタ６１１１のドレイン（またはソース）は電源線である配線６１１５に接続されている。配線にはアノード電位が印加されている。スイッチング用薄膜トランジスタであるトランジスタ６１１０をオンし、消去信号として配線６１１５と同じアノード電位を入力すると、駆動用ｐチャネル型薄膜トランジスタであるトランジスタ６１１１のゲートはアノード電位となる。このときの駆動用ｐチャネル型薄膜トランジスタであるトランジスタ６１１１のゲート及びソース間の電圧（Ｖｇｓ）はＶｇｓ＝０である。駆動用ｐチャネル型薄膜トランジスタにおいてＶｇｓ＝０の時にオフとなるので、発光素子に電流が流れず黒表示を行うことができる。
【０１２９】
スイッチング用薄膜トランジスタであるトランジスタ６１１０をオフすると、トランジスタ６１１０の寄生容量等により駆動用ｐチャネル型薄膜トランジスタであるトランジスタ６１１１のゲート電位が降下するため、駆動用ｐチャネル型薄膜トランジスタであるトランジスタ６１１１のＶｇｓがマイナス側にシフトする。このＶｇｓのシフトにより駆動用ｐチャネル型薄膜トランジスタであるトランジスタ６１１１がオンし、電流が流れると発光素子が微発光して黒表示不良が観測されてしまう。これを防ぐためには、本発明を用いて、駆動用ｐチャネル型薄膜トランジスタであるトランジスタ６１１１のカットオフ電流を低減させるためＶｇｓ＝−３．５Ｖでオンするようにしきい値電圧（Ｖｔｈ）を予めマイナス側にしておく。なお、消去信号として電源線と同じアノード電位を用いているのは電源削減のためである。
【０１３０】
一方、信号線駆動回路（ソースドライバーともいう）に用いられる高速動作が必要とされる薄膜トランジスタ、あるいはアノード電圧の低い薄膜トランジスタのチャネル領域にはｐ型を付与する不純物元素を添加し、そのしきい値電圧をプラスにシフトするように制御する方が消費電力が下がり好ましい。従って本発明ではｐチャネル型トランジスタにおいて、チャネルドープの有無によりそれぞれ２種類どちらかのしきい値を有することができる。
【０１３１】
黒表示不良の視認を防ぐためには、黒表示のときの発光素子の輝度を０．１ｃｄ／ｍ２以下とすればよい。本発明を用いた駆動用ｐチャネル型薄膜トランジスタであるトランジスタ６１１１を用いると、トランジスタ６１１１のしきい値電圧Ｖｔｈを−１．１Ｖ以下、Ｖｇｓ＝０のときの電流値であるカットオフ電流Ｉｃｕｔを２×１０−１１以下とすることができ、黒表示時の発光素子の輝度を０．１ｃｄ／ｍ２に抑えることができる。従って、黒表示時に視認で観察できるような微発光により表示不良が生じることを防ぐことができ、視認性の優れた高画質な表示を行うことができる。
【０１３２】
本発明においては、発光素子１９０と電気的に接続し、発光素子１９０を駆動させる薄膜トランジスタとして、ｐチャネル型薄膜トランジスタ１７６を用いる場合、そのｐチャネル型薄膜トランジスタのチャネル領域にはしきい値補正を目的とするｐ型を付与する不純物元素の導入を行わない。
【０１３３】
チャネルドープを行うと、薄膜トランジスタのしきい値がプラスにシフトするので、チャネルドープを行わず不純物元素を低濃度としたｐチャネル型薄膜トランジスタの方がしきい値がマイナスにある。従って、ゲート電圧ＶＧが０Ｖの時に流れるドレイン電流ＩＤの値であるカットオフ電流（Ｉｃｕｔ）が小さくなる。画素において発光素子を非発光状態とし、黒表示を行う場合に、駆動用ｐチャネル型薄膜トランジスタと接続する発光素子に電流が流れ微かな発光が生じてしまうことを防ぐことができる。また、カットオフ電流（Ｉｃｕｔ）が小さいほど、低消費電力が実現できる。
【０１３４】
本実施の形態で適用することができる発光素子１９０の構成を、図１８を用いて詳細に説明する。なお図１８において第１の電極層８７０は、図１における第１の電極層３９６に対応し、電界発光層８６０は、電界発光層１８８に対応し、第２の電極層８５０は第２の電極層１８９に対応する。
【０１３５】
図１８は発光素子の素子構造であり、第１の電極層８７０と第２の電極層８５０との間に、有機化合物と無機化合物を混合してなる電界発光層８６０が挟持されている発光素子である。電界発光層８６０は、図示した通り、第１の層８０４、第２の層８０３、第３の層８０２から構成されており、特に第１の層８０４および第３の層８０２に大きな特徴を有する。
【０１３６】
まず、第１の層８０４は、第２の層８０３にホールを輸送する機能を担う層であり、少なくとも第１の有機化合物と、第１の有機化合物に対して電子受容性を示す第１の無機化合物とを含む構成である。重要なのは、単に第１の有機化合物と第１の無機化合物が混ざり合っているのではなく、第１の無機化合物が第１の有機化合物に対して電子受容性を示す点である。このような構成とすることで、本来内在的なキャリアをほとんど有さない第１の有機化合物に多くのホールキャリアが発生し、極めて優れたホール注入性、ホール輸送性を示す。
【０１３７】
したがって第１の層８０４は、無機化合物を混合することによって得られると考えられている効果（耐熱性の向上など）だけでなく、優れた導電性（第１の層８０４においては特に、ホール注入性および輸送性）をも得ることができる。このことは、互いに電子的な相互作用を及ぼさない有機化合物と無機化合物を単に混合した従来のホール輸送層では、得られない効果である。この効果により、従来よりも駆動電圧を低くすることができる。また、駆動電圧の上昇を招くことなく第１の層８０４を厚くすることができるため、ゴミ等に起因する素子の短絡も抑制することができる。
【０１３８】
ところで、上述したように、第１の有機化合物にはホールキャリアが発生するため、第１の有機化合物としてはホール輸送性の有機化合物が好ましい。ホール輸送性の有機化合物としては、例えば、フタロシアニン（略称：Ｈ２Ｐｃ）、銅フタロシアニン（略称：ＣｕＰｃ）、バナジルフタロシアニン（略称：ＶＯＰｃ）、４，４’，４’’−トリス（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）トリフェニルアミン（略称：ＴＤＡＴＡ）、４，４’，４’’−トリス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ］トリフェニルアミン（略称：ＭＴＤＡＴＡ）、１，３，５−トリス［Ｎ，Ｎ−ジ（ｍ−トリル）アミノ］ベンゼン（略称：ｍ−ＭＴＤＡＢ）、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン（略称：ＴＰＤ）、４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称：ＮＰＢ）、４，４’−ビス｛Ｎ−［４−ジ（ｍ−トリル）アミノ］フェニル−Ｎ−フェニルアミノ｝ビフェニル（略称：ＤＮＴＰＤ）、４，４’，４’’−トリス（Ｎ−カルバゾリル）トリフェニルアミン（略称：ＴＣＴＡ）などが挙げられるが、これらに限定されることはない。また、上述した化合物の中でも、ＴＤＡＴＡ、ＭＴＤＡＴＡ、ｍ−ＭＴＤＡＢ、ＴＰＤ、ＮＰＢ、ＤＮＴＰＤ、ＴＣＴＡなどに代表される芳香族アミン化合物は、ホールキャリアを発生しやすく、第１の有機化合物として好適な化合物群である。
【０１３９】
一方、第１の無機化合物は、第１の有機化合物から電子を受け取りやすいものであれば何であってもよく、種々の金属酸化物または金属窒化物が可能であるが、周期表第４族乃至第１２族のいずれかの遷移金属酸化物が電子受容性を示しやすく好適である。具体的には、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化バナジウム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化レニウム、酸化ルテニウム、酸化亜鉛などが挙げられる。また、上述した金属酸化物の中でも、周期表第４族乃至第８族のいずれかの遷移金属酸化物は電子受容性の高いものが多く、好ましい一群である。特に酸化バナジウム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化レニウムは真空蒸着が可能で扱いやすいため、好適である。
【０１４０】
なお、第１の層８０４は、上述した有機化合物と無機化合物の組み合わせを適用した層を、複数積層して形成していてもよい。また、他の有機化合物あるいは他の無機化合物をさらに含んでいてもよい。
【０１４１】
次に、第３の層８０２について説明する。第３の層８０２は、第２の層８０３に電子を輸送する機能を担う層であり、少なくとも第３の有機化合物と、第３の有機化合物に対して電子供与性を示す第３の無機化合物とを含む構成である。重要なのは、単に第３の有機化合物と第３の無機化合物が混ざり合っているのではなく、第３の無機化合物が第３の有機化合物に対して電子供与性を示す点である。このような構成とすることで、本来内在的なキャリアをほとんど有さない第３の有機化合物に多くの電子キャリアが発生し、極めて優れた電子注入性、電子輸送性を示す。
【０１４２】
したがって第３の層８０２は、無機化合物を混合することによって得られると考えられている効果（耐熱性の向上など）だけでなく、優れた導電性（第３の層８０２においては特に、電子注入性および輸送性）をも得ることができる。このことは、互いに電子的な相互作用を及ぼさない有機化合物と無機化合物を単に混合した従来の電子輸送層では、得られない効果である。この効果により、従来よりも駆動電圧を低くすることができる。また、駆動電圧の上昇を招くことなく第３の層８０２を厚くすることができるため、ゴミ等に起因する素子の短絡も抑制することができる。
【０１４３】
ところで、上述したように、第３の有機化合物には電子キャリアが発生するため、第３の有機化合物としては電子輸送性の有機化合物が好ましい。電子輸送性の有機化合物としては、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（４−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ３）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］−キノリナト）ベリリウム（略称：ＢｅＢｑ２）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）（４−フェニルフェノラト）アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）、ビス［２−（２’−ヒドロキシフェニル）ベンズオキサゾラト］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）、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）、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−（４−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）、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）、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）、３−（４−ビフェニリル）−４−（４−エチルフェニル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ｐ−ＥｔＴＡＺ）などが挙げられるが、これらに限定されることはない。また、上述した化合物の中でも、Ａｌｑ３、Ａｌｍｑ３、ＢｅＢｑ２、ＢＡｌｑ、Ｚｎ（ＢＯＸ）２、Ｚｎ（ＢＴＺ）２などに代表される芳香環を含むキレート配位子を有するキレート金属錯体や、ＢＰｈｅｎ、ＢＣＰなどに代表されるフェナントロリン骨格を有する有機化合物や、ＰＢＤ、ＯＸＤ−７などに代表されるオキサジアゾール骨格を有する有機化合物は、電子キャリアを発生しやすく、第３の有機化合物として好適な化合物群である。
【０１４４】
一方、第３の無機化合物は、第３の有機化合物に電子を与えやすいものであれば何であってもよく、種々の金属酸化物または金属窒化物が可能であるが、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、希土類金属酸化物、アルカリ金属窒化物、アルカリ土類金属窒化物、希土類金属窒化物が電子供与性を示しやすく好適である。具体的には、酸化リチウム、酸化ストロンチウム、酸化バリウム、酸化エルビウム、窒化リチウム、窒化マグネシウム、窒化カルシウム、窒化イットリウム、窒化ランタンなどが挙げられる。特に酸化リチウム、酸化バリウム、窒化リチウム、窒化マグネシウム、窒化カルシウムは真空蒸着が可能で扱いやすいため、好適である。
【０１４５】
なお、第３の層８０２は、上述した有機化合物と無機化合物の組み合わせを適用した層を、複数積層して形成していてもよい。また、他の有機化合物あるいは他の無機化合物をさらに含んでいてもよい。
【０１４６】
次に、第２の層８０３について説明する。第２の層８０３は発光機能を担う層であり、発光性の第２の有機化合物を含む。また、第２の無機化合物を含む構成であってもよい。第２の層８０３は、種々の発光性の有機化合物、無機化合物を用いて形成することができる。ただし、第２の層８０３は、第１の層８０４や第３の層８０２に比べて電流が流れにくいと考えられるため、その膜厚は１０ｎｍ〜１００ｎｍ程度が好ましい。
【０１４７】
第２の有機化合物としては、発光性の有機化合物であれば特に限定されることはなく、例えば、９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＮＡ）、９，１０−ジ（２−ナフチル）−２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）、４，４’−ビス（２，２−ジフェニルビニル）ビフェニル（略称：ＤＰＶＢｉ）、クマリン３０、クマリン６、クマリン５４５、クマリン５４５Ｔ、ペリレン、ルブレン、ペリフランテン、２，５，８，１１−テトラ（ｔｅｒｔ−ブチル）ペリレン（略称：ＴＢＰ）、９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡ）、５，１２−ジフェニルテトラセン、４−（ジシアノメチレン）−２−メチル−［ｐ−（ジメチルアミノ）スチリル］−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＭ１）、４−（ジシアノメチレン）−２−メチル−６−［２−（ジュロリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＭ２）、４−（ジシアノメチレン）−２，６−ビス［ｐ−（ジメチルアミノ）スチリル］−４Ｈ−ピラン（略称：ＢｉｓＤＣＭ）等が挙げられる。また、ビス［２−（４’，６’−ジフルオロフェニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ２’］イリジウム（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，Ｃ２’｝イリジウム（ピコリナート）（略称：Ｉｒ（ＣＦ３ｐｐｙ）２（ｐｉｃ））、トリス（２−フェニルピリジナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）３）、ビス（２−フェニルピリジナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（アセチルアセトナート）（略称：Ｉｒ（ｐｐｙ）２（ａｃａｃ））、ビス［２−（２’−チエニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ３’］イリジウム（アセチルアセトナート）（略称：Ｉｒ（ｔｈｐ）２（ａｃａｃ））、ビス（２−フェニルキノリナト−Ｎ，Ｃ２’）イリジウム（アセチルアセトナート）（略称：Ｉｒ（ｐｑ）２（ａｃａｃ））、ビス［２−（２’−ベンゾチエニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ３’］イリジウム（アセチルアセトナート）（略称：Ｉｒ（ｂｔｐ）２（ａｃａｃ））などの燐光を放出できる化合物用いることもできる。
【０１４８】
第２の層８０３を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発光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。
【０１４９】
また、第２の層８０３においては、上述した発光を示す第２の有機化合物だけでなく、さらに他の有機化合物が添加されていてもよい。添加できる有機化合物としては、例えば、先に述べたＴＤＡＴＡ、ＭＴＤＡＴＡ、ｍ−ＭＴＤＡＢ、ＴＰＤ、ＮＰＢ、ＤＮＴＰＤ、ＴＣＴＡ、Ａｌｑ３、Ａｌｍｑ３、ＢｅＢｑ２、ＢＡｌｑ、Ｚｎ（ＢＯＸ）２、Ｚｎ（ＢＴＺ）２、ＢＰｈｅｎ、ＢＣＰ、ＰＢＤ、ＯＸＤ−７、ＴＰＢＩ、ＴＡＺ、ｐ−ＥｔＴＡＺ、ＤＮＡ、ｔ−ＢｕＤＮＡ、ＤＰＶＢｉなどの他、４，４’−ビス（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）などを用いることができるが、これらに限定されることはない。なお、このように第２の有機化合物以外に添加する有機化合物は、第２の有機化合物を効率良く発光させるため、第２の有機化合物の励起エネルギーよりも大きい励起エネルギーを有し、かつ第２の有機化合物よりも多く添加されていることが好ましい（それにより、第２の有機化合物の濃度消光を防ぐことができる）。あるいはまた、他の機能として、第２の有機化合物と共に発光を示してもよい（それにより、白色発光なども可能となる）。
【０１５０】
第２の層８０３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板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。
【０１５１】
第２の層８０３で用いることのできる材料は低分子系有機発光材料でも高分子系有機発光材料でもよい。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。
【０１５２】
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。
【０１５３】
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）［ＰＣＨＭＴ］、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。
【０１５４】
前記第２の無機化合物としては、第２の有機化合物の発光を消光しにくい無機化合物であれば何であってもよく、種々の金属酸化物や金属窒化物を用いることができる。特に、周期表第１３族または第１４族の金属酸化物は、第２の有機化合物の発光を消光しにくいため好ましく、具体的には酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化ケイ素、酸化ゲルマニウムが好適である。ただし、これらに限定されることはない。
【０１５５】
なお、第２の層８０３は、上述した有機化合物と無機化合物の組み合わせを適用した層を、複数積層して形成していてもよい。また、他の有機化合物あるいは他の無機化合物をさらに含んでいてもよい。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。
【０１５６】
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、発光表示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。
【０１５７】
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が鋭いピークになるように補正できるからである。
【０１５８】
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。
【０１５９】
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。
【０１６０】
第１の電極層８７０及び第２の電極層８５０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８７０及び第２の電極層８５０は、画素構成によりいずれも陽極、又は陰極となりうる。駆動用薄膜トランジスタの極性がｐチャネル型である場合、図１８（Ａ）のように第１の電極層８７０を陽極、第２の電極層８５０を陰極とするとよい。また、駆動用薄膜トランジスタの極性がｎチャネル型である場合、図１８（Ｂ）のように、第１の電極層８７０を陰極、第２の電極層８５０を陽極とすると好ましい。第１の電極層８７０および第２の電極層８５０に用いることのできる材料について述べる。第１の電極層８７０、第２の電極層８５０が陽極として機能する場合は仕事関数の大きい材料（具体的には４．５ｅＶ以上の材料）が好ましく、第１の電極層８７０、第２の電極層８５０が陰極として機能する場合は仕事関数の小さい材料（具体的には３．５ｅＶ以下の材料）が好ましい。しかしながら、第１の層８０４のホール注入、ホール輸送特性や、第３の層８０２の電子注入、電子輸送特性が優れているため、第１の電極層８７０、第２の電極層８５０共に、ほとんど仕事関数の制限を受けることなく、種々の材料を用いることができる。
【０１６１】
図１８（Ａ）、（Ｂ）における発光素子は、第１の電極層８７０より光を取り出す構造のため、第２の電極層８５０は、必ずしも光透光性を有する必要はない。第２の電極層８５０としては、Ｔｉ、窒化チタン、ＴｉＳｉＸＮＹ、Ｎｉ、Ｗ、ＷＳｉＸ、窒化タングステン、ＷＳｉＸＮＹ、ＮｂＮ、Ｃｒ、Ｐｔ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｔａ、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｍｇ、Ｃａ、ＬｉまたはＭｏから選ばれた元素、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１００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲で用いればよい。
【０１６２】
第２の電極層８５０は、蒸着法、スパッタ法、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。
【０１６３】
また、第２の電極層８５０に第１の電極層８７０で用いる材料のような透光性を有する導電性材料を用いると、第２の電極層８５０からも光を取り出す構造となり、発光素子から放射される光は、第１の電極層８７０と第２の電極層８５０との両方より放射される両面放射構造とすることができる。
【０１６４】
なお、第１の電極層８７０や第２の電極層８５０の種類を変えることで、本発明の発光素子は様々なバリエーションを有する。
【０１６５】
図１８（Ｂ）は、電界発光層８６０が、第１の電極層８７０側から第３の層８０２、第２の層８０３、第１の層８０４の順で構成されているケースである。
【０１６６】
以上で述べたように、本発明の発光素子は、第１の電極層８７０と第２の電極層８５０との間に挟持された層が、有機化合物と無機化合物が複合された層を含む電界発光層８６０から成っている。そして、有機化合物と無機化合物を混合することにより、それぞれ単独では得られない高いキャリア注入性、キャリア輸送性という機能が得られる層（すなわち、第１の層８０４および第３の層８０２）が設けられている有機及び無機複合型の発光素子である。また、上記第１の層８０４、第３の層８０２は、第１の電極層８７０側に設けられる場合、特に有機化合物と無機化合物が複合された層である必要があり、第２の電極層８５０側に設けられる場合、有機化合物、無機化合物のみであってもよい。
【０１６７】
なお、電界発光層８６０は有機化合物と無機化合物が混合された層であるが、その形成方法としては種々の手法を用いることができる。例えば、有機化合物と無機化合物の両方を抵抗加熱により蒸発させ、共蒸着する手法が挙げられる。その他、有機化合物を抵抗加熱により蒸発させる一方で、無機化合物をエレクトロンビーム（ＥＢ）により蒸発させ、共蒸着してもよい。また、有機化合物を抵抗加熱により蒸発させると同時に、無機化合物をスパッタリングし、両方を同時に堆積する手法も挙げられる。その他、湿式法により成膜してもよい。
【０１６８】
また、第１の電極層８７０および第２の電極層８５０に関しても同様に、抵抗加熱による蒸着法、ＥＢ蒸着法、スパッタリング、湿式法などを用いることができる。
【０１６９】
図１８（Ｃ）は、図１８（Ａ）において、第１の電極層８７０に反射性を有する電極層を用い、第２の電極層８５０に透光性を有する電極層を用いており、発光素子より放射された光は第１の電極層８７０で反射され、第２の電極層８５０を透過して放射される。同様に図１８（Ｄ）は、図１８（Ｂ）において、第１の電極層８７０に反射性を有する電極層を用い、第２の電極層８５０に透光性を有する電極層を用いており、発光素子より放射された光は第１の電極層８７０で反射され、第２の電極層８５０を透過して放射される。
【０１７０】
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３９６側から、図１中の矢印の方向に透過して射出される。
【０１７１】
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。また、シロキサン樹脂を用いてもよい。
【０１７２】
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、Ｃ２Ｈ２、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。
【０１７３】
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、グリシジルアミン系樹脂、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。
【０１７４】
ディスペンサ方式を採用した滴下注入法を、図１５を用いて説明する。図１５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、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１５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。
【０１７５】
ＥＬ表示パネル内には素子の水分による劣化を防ぐため、乾燥剤を設置する。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。
【０１７６】
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。
【０１７７】
図１０に、本実施の形態で作製する図１の表示装置において、ソース電極層又はドレイン電極層と第１の電極層が直接接して電気的な接続を行うのではなく、配線層を介して接続する例を示す。図１０の表示装置において、発光素子を駆動する薄膜トランジスタのソース電極層又はドレイン電極層と、第１の電極層３９５とは配線層１９９を介して電気的に接続している。また、図１０では、配線層１９９の上に第１の電極層３９５が一部積層するように接続しているが、先に第１の電極層３９５を形成し、その第１の電極層３９５上に接するように配線層１９９を形成する構成でもよい。
【０１７８】
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、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。
【０１７９】
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。
【０１８０】
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。
【０１８１】
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。
【０１８２】
本発明を用いると、視認性の優れた高画質な表示機能を有する信頼性の高い表示装置を提供することができる。またそのような表示装置を複雑な工程を必要とせずに高い信頼性を付与して作製することができる。
る。
【０１８３】
（実施の形態２）
本実施の形態では、高コントラストで視認性の優れた高画質の表示機能を有し、かつ高信頼性を付与することを目的とした表示装置、及び表示装置の作製方法を、図７乃至図９を用いて詳細に説明する。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。
【０１８４】
実施の形態１で示したように、基板１００上にｐチャネル型薄膜トランジスタ１７３、ｎチャネル型薄膜トランジスタ１７４、ｎチャネル型薄膜トランジスタ１７５、ｐチャネル型薄膜トランジスタ１７６を形成し、絶縁膜１６７、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ｐチャネル型薄膜トランジスタ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１８５を形成する（図７（Ａ）参照。）。
【０１８５】
第１の電極層１８５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３９６と同様な材料と工程で形成すればよい。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。また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に酸化珪素を添加してもよい。
【０１８６】
第１の電極層１８５の端部及び薄膜トランジスタを覆うように絶縁層１８６を形成する（図７（Ｂ）参照。）。絶縁層１８６には本実施の形態ではアクリルを用いる。第１の電極層１８５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。外部端子接続領域２０２においては端子電極層１７８に異方性導電層１９６を介してＦＰＣ１９４が接着される。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。
【０１８７】
また図９における表示装置は、第１の電極層３９７を、ｐチャネル型薄膜トランジスタ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ものである。この場合、本実施の形態はソース電極層又はドレイン電極層１７２ｂと、第１の電極層３９７の接続構造が、第１の電極層３９７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３９７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。
【０１８８】
本実施の形態においては、表示装置に含まれる薄膜トランジスタの半導体層に対して選択的にチャネルドープを行うので、ｐチャネル型薄膜トランジスタ１７３、ｎチャネル型薄膜トランジスタ１７４、及びｎチャネル型薄膜トランジスタ１７５のチャネル形成領域にしきい値補正を目的とするｐ型を付与する不純物元素を選択的に添加し、ｐチャネル型薄膜トランジスタ１７６のチャネル領域にはｐ型を付与する不純物元素を添加しない。
【０１８９】
従って、本実施の形態では、画素に設けられる上記駆動用ｐチャネル型薄膜トランジスタ１７６のチャネル形成領域に含まれるｐ型を付与する不純物元素の濃度は、表示装置内に作製される他の、ｐチャネル型薄膜トランジスタ１７３、ｎチャネル型薄膜トランジスタ１７４、及びｎチャネル型薄膜トランジスタ１７５などのチャネル領域に含まれるｐ型を付与する不純物元素の濃度より低い。
【０１９０】
チャネルドープを行うと、薄膜トランジスタのしきい値がプラスにシフトするので、チャネルドープを行わず不純物元素を低濃度としたｐチャネル型薄膜トランジスタの方がしきい値がマイナスにある。従って、ゲート電圧ＶＧが０Ｖの時に流れるドレイン電流ＩＤの値であるカットオフ電流（Ｉｃｕｔ）が小さくなる。画素において発光素子を非発光状態とし、黒表示を行う場合に、駆動用ｐチャネル型薄膜トランジスタと接続する発光素子に電流が流れ微かな発光が生じてしまうことを防ぐことができる。また、カットオフ電流（Ｉｃｕｔ）が小さいほど、低消費電力が実現できる。
【０１９１】
また、薄膜トランジスタは、使用環境が高温になるにつれてさらにしきい値がノーマリーオンの方向へシフトする。つまりｐチャネル型薄膜トランジスタではプラス方向へシフト（ｎチャネル型薄膜トランジスタではマイナス方向へシフト）する。そのためカットオフ電流（Ｉｃｕｔ）も大きくなり、しきい値の変化に伴う黒表示時に発光素子へ流れる電流も大きくなる。よって、黒表示時に生じてしまう発光素子の発光輝度も高くなり、画素の表示不良の問題はより顕著となってしまう。しかし、本発明のようにチャネルドープを行わずカットオフ電流が軽減された薄膜トランジスタを用いることによって、表示装置の使用環境が多少高温に悪化したとしても表示装置の性能は維持され、高画質な表示を提供できる。従って信頼性の高い表示装置とすることができ、屋内外、使用環境の選択性が広がるので利用価値が高くなる。
【０１９２】
さらに、不純物元素を低濃度とするためにチャネルドープを行わないとした駆動用ｐチャネル型薄膜トランジスタは、ドーピングを行なわないことによりチャネル領域の半導体膜の結晶性が低下しないので、薄膜トランジスタのオン電流（Ｉｏｎ）は低下せず、薄膜トランジスタのオン特性には影響を及ぼさない。以上のことより、駆動回路のｐチャネル型薄膜トランジスタよりカットオフ電流を低減した発光素子の駆動用ｐチャネル型薄膜トランジスタを用いると、画素のコントラストが向上し視認性に優れた表示装置とすることができる。
【０１９３】
本発明を用いると、視認性の優れた高画質な表示機能を有する信頼性の高い表示装置を提供することができる。またそのような表示装置を複雑な工程を必要とせずに高い信頼性を付与して作製することができる。
【０１９４】
（実施の形態３）
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、両面放射型、上面放射型の高コントラストで視認性の優れた高画質の表示機能を有し、かつ高信頼性を付与することを目的とした表示装置の例を、図１１及び図１２を用いて説明する。
【０１９５】
図１２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、薄膜トランジスタ１６８５、第１の電極層１６１７、発光層１６１９、第２の電極層１６２０、充填材１６２２、シール材１６３２、絶縁膜１６０１ａ、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１６２５、配線層１６３３、端子電極層１６８１、異方性導電層１６８２、ＦＰＣ１６８３によって構成されている。表示装置は、外部端子接続領域２３２、封止領域２３３、周辺駆動回路領域２３４、画素領域２３６を有している。充填材１６２２は、液状の組成物の状態で、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１６００と封止基板１６２５を張り合わして発光表示装置を封止する。
【０１９６】
図１２の表示装置は、両面放射型であり、矢印の方向に素子基板１６００側からも、封止基板１６２５側からも光を放射する構造である。よって、第１の電極層１６１７及び第２の電極層１６２０として透光性電極層を用いる。
【０１９７】
本実施の形態においては、透光性電極層である第１の電極層１６１７及び第２の電極層１６２０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、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、酸化ケイ素を添加したインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）なども用いることができる。
【０１９８】
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〜３０ｎｍ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１６１７及び第２の電極層１６２０から光を放射することが可能となる。また、第１の電極層１６１７及び第２の電極層１６２０に用いることのできる金属薄膜としては、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、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。
【０１９９】
以上のように、図１２の表示装置は、発光素子１６０５より放射される光が、第１の電極層１６１７及び第２の電極層１６２０両方を通過して、両面から光を放射する構成となる。
【０２００】
図１１の表示装置は、矢印の方向に上面射出する構造である。図１１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、薄膜トランジスタ１３８５、配線層１３２４、第１の電極層１３１７、発光層１３１９、第２の電極層１３２０、保護膜１３２１、充填材１３２２、シール材１３３２、絶縁膜１３０１ａ、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１３２５、配線層１３３３、端子電極層１３８１、異方性導電層１３８２、ＦＰＣ１３８３によって構成されている。
【０２０１】
図１２及び図１１における表示装置において、端子電極層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。図１１において表示装置は、外部端子接続領域２３２、封止領域２３３、周辺駆動回路領域２３４、画素領域２３６を有している。図１１の表示装置は、前述の図１２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１３２４を形成する。配線層１３２４の上に透明導電膜である第１の電極層１３１７を形成する。配線層１３２４としては、反射性を有すればよいので、チタン、タングステン、ニッケル、金、白金、銀、銅、タンタル、モリブデン、アルミニウム、マグネシウム、カルシウム、リチウム、およびそれらの合金からなる導電膜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、窒化チタン膜を用いる。また、第１の電極層１３１７にも導電膜を用いてもよく、その場合、反射性を有する配線層１３２４は設けなくてもよい。
【０２０２】
第１の電極層１３１７及び第２の電極層１３２０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、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、酸化ケイ素を添加したインジウム錫酸化物（ＩＴＳＯ）なども用いることができる。
【０２０３】
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〜３０ｎｍ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２の電極層１３２０から光を放射することが可能となる。また、第２の電極層１３２０に用いることのできる金属薄膜としては、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、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。
【０２０４】
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。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。
【０２０５】
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が鋭いピークになるように補正できるからである。
【０２０６】
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、例えば封止基板に形成し、素子基板へ張り合わせればよい。
【０２０７】
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。
【０２０８】
本実施の形態においては、表示装置に含まれる薄膜トランジスタの半導体層に対して選択的にチャネルドープを行うので、ｐチャネル型薄膜トランジスタである薄膜トランジスタ１３８５、１６８５、ｎチャネル型薄膜トランジスタである薄膜トランジスタ１３７５、１６７５、及びｎチャネル型薄膜トランジスタである薄膜トランジスタ１３６５、１６６５のチャネル形成領域にしきい値補正を目的とするｐ型を付与する不純物元素を選択的に添加し、ｐチャネル型薄膜トランジスタである薄膜トランジスタ１３５５、１６５５のチャネル領域にはｐ型を付与する不純物元素を添加しない。
【０２０９】
従って、本実施の形態では、画素に設けられる上記駆動用ｐチャネル型薄膜トランジスタである薄膜トランジスタ１３５５、１６５５のチャネル形成領域に含まれるｐ型を付与する不純物元素の濃度は、表示装置内に作製される他の、ｐチャネル型薄膜トランジスタである薄膜トランジスタ１３８５、１６８５、ｎチャネル型薄膜トランジスタである薄膜トランジスタ１３７５、１６７５、及びｎチャネル型薄膜トランジスタである薄膜トランジスタ１３６５、１６６５などのチャネル領域に含まれるｐ型を付与する不純物元素の濃度より低い。
【０２１０】
勿論、駆動用ｐチャネル型薄膜トランジスタ以外の上記述べたような薄膜トランジスタであっても、そのチャネル領域に選択的にｐ型を付与する元素を添加しなくてもよい。例えば、走査線駆動回路（ゲートドライバーともいう）や、画素部と周辺駆動回路部との間などに設けられる保護回路などに用いられる薄膜トランジスタなどのチャネル領域には選択的にｐ型を付与する不純物元素の添加を行わなくてもよい。
【０２１１】
一方、信号線駆動回路（ソースドライバーともいう）に用いられる高速動作が必要とされる薄膜トランジスタ、あるいはアノード電圧の低い薄膜トランジスタのチャネル領域にはｐ型を付与する不純物元素を添加し、そのしきい値電圧を制御する方が好ましい。
【０２１２】
チャネルドープを行うと、薄膜トランジスタのしきい値がプラスにシフトするので、チャネルドープを行わず不純物元素を低濃度としたｐチャネル型薄膜トランジスタの方がしきい値がマイナスにある。従って、ゲート電圧ＶＧが０Ｖの時に流れるドレイン電流ＩＤの値であるカットオフ電流（Ｉｃｕｔ）が小さくなる。画素において発光素子を非発光状態とし、黒表示を行う場合に、駆動用ｐチャネル型薄膜トランジスタと接続する発光素子に電流が流れ微かな発光が生じてしまうことを防ぐことができる。また、カットオフ電流（Ｉｃｕｔ）が小さいほど、低消費電力が実現できる。
【０２１３】
また、薄膜トランジスタは、使用環境が高温になるにつれてさらにしきい値がノーマリーオンの方向へシフトする。つまりｐチャネル型薄膜トランジスタではプラス方向へシフト（ｎチャネル型薄膜トランジスタではマイナス方向へシフト）する。そのためカットオフ電流（Ｉｃｕｔ）も大きくなり、しきい値の変化に伴う黒表示時に発光素子へ流れる電流も大きくなる。よって、黒表示時に生じてしまう発光素子の発光輝度も高くなり、画素の表示不良の問題はより顕著となってしまう。しかし、本発明のようにチャネルドープを行わずカットオフ電流が軽減された薄膜トランジスタを用いることによって、表示装置の使用環境が多少高温に悪化したとしても表示装置の性能は維持され、高画質な表示を提供できる。従って信頼性の高い表示装置とすることができ、屋内外、使用環境の選択性が広がるので利用価値が高くなる。
【０２１４】
さらに、不純物元素を低濃度とするためにチャネルドープを行わないとした駆動用ｐチャネル型薄膜トランジスタは、ドーピングを行なわないことによりチャネル領域の半導体膜の結晶性が低下しないので、薄膜トランジスタのオン電流（Ｉｏｎ）は低下せず、薄膜トランジスタのオン特性には影響を及ぼさない。以上のことより、駆動回路のｐチャネル型薄膜トランジスタよりカットオフ電流を低減した発光素子の駆動用ｐチャネル型薄膜トランジスタを用いると、画素のコントラストが向上し視認性に優れた表示装置とすることができる。
【０２１５】
本発明を用いると、視認性の優れた高画質な表示機能を有する信頼性の高い表示装置を提供することができる。またそのような表示装置を複雑な工程を必要とせずに高い信頼性を付与して作製することができる。
【０２１６】
本実施の形態は、上記の実施の形態１又は２と自由に組み合わせることができる。
【０２１７】
（実施の形態４）
本実施の形態は、高コントラストで視認性の優れた高画質の表示機能を有し、かつ高信頼性を付与することを目的とした他の表示装置、及びその作製方法を、図１３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。
【０２１８】
図１３（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（Ｃ）の表示装置と対応している。
【０２１９】
図１３（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、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１３（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側面の角度が垂直に近い形状である。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ようなテーパー形状を有さない形状でもよい。
【０２２０】
図１３（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、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１３（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。
【０２２１】
図１３（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、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１３（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。
【０２２２】
図１３（Ｃ）における表示装置は、ゲート絶縁層がゲート絶縁層４７７とゲート絶縁層上に選択的に設けられたゲート絶縁層４７８とで構成されている。このように、ゲート絶縁層４７８は、ゲート電極層の下に選択的に設けられても良く、その端部はテーパー形状を有していてもよい。図１３（Ｃ）においては、ゲート絶縁層４７８の端部とその上に形成されるゲート電極層の端部は両方テーパー形状を有しており、連続的に形成されているが、段差を有するように不連続に形成されても良い。本実施の形態では、ゲート絶縁層４７７に酸化窒化珪素膜を用い、ゲート絶縁層４７８に窒化珪素膜を用いる。
【０２２３】
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。
【０２２４】
本実施の形態は、実施の形態１乃至３とそれぞれ組み合わせて用いることが可能である。
【０２２５】
（実施の形態５）
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。高コントラストで視認性の優れた高画質の表示機能を有し、かつ高信頼性を付与することを目的としたテレビジョン装置の例を説明する。
【０２２６】
図２３はテレビジョン装置（本実施の形態ではＥＬテレビジョン装置）の主要な構成を示すブロック図を示している。表示パネルには、図１６（Ａ）で示すような構成として画素部７０１のみが形成されて走査線側駆動回路７０３と信号線側駆動回路７０２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ＴＦＴを形成し、画素部７０１と走査線側駆動回路７０３を基板上に一体形成し信号線側駆動回路７０２を別途ドライバＩＣとして実装する場合、また図１６（Ｃ）に示すように画素部７０１と信号線側駆動回路７０２と走査線側駆動回路７０３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。
【０２２７】
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７０４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７０５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７０６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７０７などからなっている。コントロール回路７０７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７０８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。
【０２２８】
チューナ７０４で受信した信号のうち、音声信号は、音声信号増幅回路７０９に送られ、その出力は音声信号処理回路７１０を経てスピーカ７１３に供給される。制御回路７１１は受信局（受信周波数）や音量の制御情報を入力部７１２から受け、チューナ７０４や音声信号処理回路７１０に信号を送出する。
【０２２９】
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。
【０２３０】
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。位相差板としてはλ／４板とλ／２板とを用い、光を制御できるように設計すればよい。構成としては、ＴＦＴ素子基板側から順に、発光素子、封止基板（封止材）、位相差板（λ／４、λ／２）、偏光板という構成になり、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。
【０２３１】
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２００２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２００４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。
【０２３２】
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。もちろん、主画面及びサブ画面両方を、本発明を適用したＥＬ表示パネルで形成してもよい。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。
【０２３３】
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。
【０２３４】
本発明により、本発明を用いると、視認性の優れた高画質な表示機能を有する信頼性の高い表示装置を、複雑な工程を必要とせずに高い信頼性を付与して作製することができる。よって高性能、高信頼性のテレビジョン装置を生産性よく作製することができる。
【０２３５】
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。
【０２３６】
（実施の形態６）
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４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。本実施の形態では、高コントラストで視認性の優れた高画質の表示機能を有し、かつ高信頼性を付与することを目的とした表示装置を有するモジュールの例を説明する。
【０２３７】
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。
【０２３８】
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。
【０２３９】
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）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。
【０２４０】
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。
【０２４１】
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。このモジュールは、メモリ９１１としてＶＲＡＭ９３２、ＤＲＡＭ９２５、フラッシュメモリ９２６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、ＤＲＡＭ９２５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。
【０２４２】
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。
【０２４３】
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９２３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。
【０２４４】
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。
【０２４５】
入力手段９３０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９３０から送られてきた信号に従い、ＶＲＡＭ９３２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。
【０２４６】
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、電源回路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。
【０２４７】
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 Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）、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。
【０２４８】
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。
【０２４９】
コントローラ９０１、ＣＰＵ９０２、電源回路９０３、音声処理回路９２９、メモリ９１１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 Ｐａｓｓ 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。
【０２５０】
（実施の形態７）
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６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。パネル９００はハウジング１００１に脱着自在に組み込んでモジュール９９９と容易に組み合わせできるようにしている。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。
【０２５１】
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９９４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。
【０２５２】
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。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。
【０２５３】
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。
【０２５４】
（実施の形態８）
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。本実施の形態では、高コントラストで視認性の優れた高画質の表示機能を有し、かつ高信頼性を付与することを目的とした表示装置を有する電子機器の例を説明する。
【０２５５】
その様な本発明に係る電子機器として、テレビジョン装置（単にテレビ、又はテレビジョン受信機ともよぶ）、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ等のカメラ、携帯電話装置（単に携帯電話機、携帯電話ともよぶ）、ＰＤＡ等の携帯情報端末、携帯型ゲーム機、コンピュータ用のモニタ、コンピュータ、カーオーディオ等の音響再生装置、家庭用ゲーム機等の記録媒体を備えた画像再生装置（具体的にはＤｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ（ＤＶＤ）等が挙げられる。その具体例について、図１９を参照して説明する。
【０２５６】
図１９（Ａ）に示す携帯情報端末機器は、本体９２０１、表示部９２０２等を含んでいる。表示部９２０２は、本発明の表示装置を適用することができる。その結果、視認性が優れた高画質な画像を表示することができる高性能な携帯情報端末機器を提供することができる。
【０２５７】
図１９（Ｂ）に示すデジタルビデオカメラは、表示部９７０１、表示部９７０２等を含んでいる。表示部９７０１は本発明の表示装置を適用することができる。その結果、視認性が優れた高画質な画像を表示することができる高性能なデジタルビデオカメラを提供することができる。
【０２５８】
図１９（Ｃ）に示す携帯電話機は、本体９１０１、表示部９１０２等を含んでいる。表示部９１０２は、本発明の表示装置を適用することができる。その結果、視認性が優れた高画質な画像を表示することができる高性能な携帯電話機を提供することができる。
【０２５９】
図１９（Ｄ）に示す携帯型のテレビジョン装置は、本体９３０１、表示部９３０２等を含んでいる。表示部９３０２は、本発明の表示装置を適用することができる。その結果、視認性が優れた高画質な画像を表示することができる高性能な携帯型のテレビジョン装置を提供することができる。またテレビジョン装置としては、携帯電話機などの携帯端末に搭載する小型のものから、持ち運びをすることができる中型のもの、また、大型のもの（例えば４０インチ以上）まで、幅広いものに、本発明の表示装置を適用することができる。
【０２６０】
図１９（Ｅ）に示す携帯型のコンピュータは、本体９４０１、表示部９４０２等を含んでいる。表示部９４０２は、本発明の表示装置を適用することができる。その結果、視認性が優れた高画質な画像を表示することができる高性能な携帯型のコンピュータを提供することができる。
【０２６１】
このように、本発明の表示装置により、視認性が優れた高画質な画像を表示することができる高性能な電子機器を提供することができる。
【０２６２】
（実施の形態９）
本実施の形態では、高コントラストで視認性の優れた高画質の表示機能を有し、かつ高信頼性を付与することを目的とした発光素子を有する表示装置の他の例を説明する。本実施の形態では、本発明の表示装置における発光素子に適用することのできる他の構成を、図２４及び図２５を用いて説明する。
【０２６３】
エレクトロルミネセンスを利用する発光素子は、発光材料が有機化合物であるか、無機化合物であるかによって区別され、一般的に、前者は有機ＥＬ素子、後者は無機ＥＬ素子と呼ばれている。
【０２６４】
無機ＥＬ素子は、その素子構成により、分散型無機ＥＬ素子と薄膜型無機ＥＬ素子とに分類される。前者は、発光材料の粒子をバインダ中に分散させた電界発光層を有し、後者は、発光材料の薄膜からなる電界発光層を有している点に違いはあるが、高電界で加速された電子を必要とする点では共通である。なお、得られる発光のメカニズムとしては、ドナー準位とアクセプター準位を利用するドナー−アクセプター再結合型発光と、金属イオンの内殻電子遷移を利用する局在型発光とがある。一般的に、分散型無機ＥＬではドナー−アクセプター再結合型発光、薄膜型無機ＥＬ素子では局在型発光である場合が多い。
【０２６５】
本発明で用いることのできる発光材料は、母体材料と発光中心となる不純物元素とで構成される。含有させる不純物元素を変化させることで、様々な色の発光を得ることができる。発光材料の作製方法としては、固相法や液相法（共沈法）などの様々な方法を用いることができる。また、噴霧熱分解法、複分解法、プレカーサーの熱分解反応による方法、逆ミセル法やこれらの方法と高温焼成を組み合わせた方法、凍結乾燥法などの液相法なども用いることができる。
【０２６６】
固相法は、母体材料と、不純物元素又は不純物元素を含む化合物を秤量し、乳鉢で混合、電気炉で加熱、焼成を行い反応させ、母体材料に不純物元素を含有させる方法である。焼成温度は、７００〜１５００℃が好ましい。温度が低すぎる場合は固相反応が進まず、温度が高すぎる場合は母体材料が分解してしまうからである。なお、粉末状態で焼成を行ってもよいが、ペレット状態で焼成を行うことが好ましい。比較的高温での焼成を必要とするが、簡単な方法であるため、生産性がよく大量生産に適している。
【０２６７】
液相法（共沈法）は、母体材料又は母体材料を含む化合物と、不純物元素又は不純物元素を含む化合物を溶液中で反応させ、乾燥させた後、焼成を行う方法である。発光材料の粒子が均一に分布し、粒径が小さく低い焼成温度でも反応が進むことができる。
【０２６８】
発光材料に用いる母体材料としては、硫化物、酸化物、窒化物を用いることができる。硫化物としては、例えば、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、硫化カルシウム（ＣａＳ）、硫化イットリウム（Ｙ２Ｓ３）、硫化ガリウム（Ｇａ２Ｓ３）、硫化ストロンチウム（ＳｒＳ）、硫化バリウム（ＢａＳ）等を用いることができる。また、酸化物としては、例えば、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）等を用いることができる。また、窒化物としては、例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化インジウム（ＩｎＮ）等を用いることができる。さらに、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）、テルル化亜鉛（ＺｎＴｅ）等も用いることができ、硫化カルシウム−ガリウム（ＣａＧａ２Ｓ４）、硫化ストロンチウム−ガリウム（ＳｒＧａ２Ｓ４）、硫化バリウム−ガリウム（ＢａＧａ２Ｓ４）、等の３元系の混晶であってもよい。
【０２６９】
局在型発光の発光中心として、マンガン（Ｍｎ）、銅（Ｃｕ）、サマリウム（Ｓｍ）、テルビウム（Ｔｂ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、ユーロピウム（Ｅｕ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジウム（Ｐｒ）などを用いることができる。なお、フッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）などのハロゲン元素が添加されていてもよい。上記ハロゲン元素は電荷補償として機能することができる。
【０２７０】
一方、ドナー−アクセプター再結合型発光の発光中心として、ドナー準位を形成する第１の不純物元素及びアクセプター準位を形成する第２の不純物元素を含む発光材料を用いることができる。第１の不純物元素は、例えば、フッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、アルミニウム（Ａｌ）等を用いることができる。第２の不純物元素としては、例えば、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）等を用いることができる。
【０２７１】
ドナー−アクセプター再結合型発光の発光材料を固相法を用いて合成する場合、母体材料と、第１の不純物元素又は第１の不純物元素を含む化合物と、第２の不純物元素又は第２の不純物元素を含む化合物をそれぞれ秤量し、乳鉢で混合した後、電気炉で加熱、焼成を行う。母体材料としては、上述した母体材料を用いることができ、第１の不純物元素又は第１の不純物元素を含む化合物としては、例えば、フッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、硫化アルミニウム（Ａｌ２Ｓ３）等を用いることができ、第２の不純物元素又は第２の不純物元素を含む化合物としては、例えば、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、硫化銅（Ｃｕ２Ｓ）、硫化銀（Ａｇ２Ｓ）等を用いることができる。焼成温度は、７００〜１５００℃が好ましい。温度が低すぎる場合は固相反応が進まず、温度が高すぎる場合は母体材料が分解してしまうからである。なお、粉末状態で焼成を行ってもよいが、ペレット状態で焼成を行うことが好ましい。
【０２７２】
また、固相反応を利用する場合の不純物元素として、第１の不純物元素と第２の不純物元素で構成される化合物を組み合わせて用いてもよい。この場合、不純物元素が拡散されやすく、固相反応が進みやすくなるため、均一な発光材料を得ることができる。さらに、余分な不純物元素が入らないため、純度の高い発光材料が得ることができる。第１の不純物元素と第２の不純物元素で構成される化合物としては、例えば、塩化銅（ＣｕＣｌ）、塩化銀（ＡｇＣｌ）等を用いることができる。
【０２７３】
なお、これらの不純物元素の濃度は、母体材料に対して０．０１〜１０ａｔｏｍ％であればよく、好ましくは０．０５〜５ａｔｏｍ％の範囲である。
【０２７４】
薄膜型無機ＥＬの場合、電界発光層は、上記発光材料を含む層であり、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着（ＥＢ蒸着）法等の真空蒸着法、スパッタリング法等の物理気相成長法（ＰＶＤ）、有機金属ＣＶＤ法、ハイドライド輸送減圧ＣＶＤ法等の化学気相成長法（ＣＶＤ）、原子層エピタキシ法（ＡＬＥ）等を用いて形成することができる。
【０２７５】
図２４（Ａ）乃至（Ｃ）に発光素子として用いることのできる薄膜型無機ＥＬ素子の一例を示す。図２４（Ａ）乃至（Ｃ）において、発光素子は、第１の電極層５０、電界発光層５２、第２の電極層５３を含む。
【０２７６】
図２４（Ｂ）及び図２４（Ｃ）に示す発光素子は、図２４（Ａ）の発光素子において、電極層と電界発光層間に絶縁層を設ける構造である。図２４（Ｂ）に示す発光素子は、第１の電極層５０と電界発光層５２との間に絶縁層５４を有し、図２４（Ｃ）に示す発光素子は、第１の電極層５０と電界発光層５２との間に絶縁層５４ａ、第２の電極層５３と電界発光層５２との間に絶縁層５４ｂとを有している。このように絶縁層は電界発光層を挟持する一対の電極層のうち一方の間にのみ設けてもよいし、両方の間に設けてもよい。また絶縁層は単層でもよいし複数層からなる積層でもよい。
【０２７７】
また、図２４（Ｂ）では第１の電極層５０に接するように絶縁層５４が設けられているが、絶縁層と電界発光層の順番を逆にして、第２の電極層５３に接するように絶縁層５４を設けてもよい。
【０２７８】
分散型無機ＥＬの場合、粒子状の発光材料をバインダ中に分散させ膜状の電界発光層を形成する。発光材料の作製方法によって、十分に所望の大きさの粒子が得られない場合は、乳鉢等で粉砕などによって粒子状に加工すればよい。バインダとは、粒状の発光材料を分散した状態で固定し、電界発光層としての形状に保持するための物質である。発光材料は、バインダによって電界発光層中に均一に分散し固定される。
【０２７９】
分散型無機ＥＬの場合、電界発光層の形成方法は、選択的に電界発光層を形成できる液滴吐出法や、印刷法（スクリーン印刷やオフセット印刷など）、スピンコート法などの塗布法、ディッピング法、ディスペンサ法などを用いることもできる。膜厚は特に限定されることはないが、好ましくは、１０〜１０００ｎｍの範囲である。また、発光材料及びバインダを含む電界発光層において、発光材料の割合は５０ｗｔ％以上８０ｗｔ％以下とするよい。
【０２８０】
図２５（Ａ）乃至（Ｃ）に発光素子として用いることのできる分散型無機ＥＬ素子の一例を示す。図２５（Ａ）における発光素子は、第１の電極層６０、電界発光層６２、第２の電極層６３の積層構造を有し、電界発光層６２中にバインダによって保持された発光材料６１を含む。
【０２８１】
本実施の形態に用いることのできるバインダとしては、絶縁材料を用いることができ、有機材料や無機材料を用いることができ、有機材料及び無機材料の混合材料を用いてもよい。有機絶縁材料としては、シアノエチルセルロース系樹脂のように、比較的誘電率の高いポリマーや、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン系樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フッ化ビニリデンなどの樹脂を用いることができる。また、芳香族ポリアミド、ポリベンゾイミダゾール（ｐｏｌｙｂｅｎｚｉｍｉｄａｚｏｌｅ）などの耐熱性高分子、又はシロキサン樹脂を用いてもよい。なお、シロキサン樹脂とは、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を含む樹脂に相当する。シロキサンは、シリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）との結合で骨格構造が構成される。置換基として、少なくとも水素を含む有機基（例えばアルキル基、芳香族炭化水素）が用いられる。置換基として、フルオロ基を用いてもよい。または置換基として、少なくとも水素を含む有機基と、フルオロ基とを用いてもよい。また、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラールなどのビニル樹脂、フェノール樹脂、ノボラック樹脂、アクリル樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、オキサゾール樹脂（ポリベンゾオキサゾール）等の樹脂材料を用いてもよい。これらの樹脂に、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）やチタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）などの高誘電率の微粒子を適度に混合して誘電率を調整することもできる。
【０２８２】
バインダに含まれる無機絶縁材料としては、酸化珪素（ＳｉＯｘ）、窒化珪素（ＳｉＮｘ）、酸素及び窒素を含む珪素、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸素及び窒素を含むアルミニウムまたは酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、ＢａＴｉＯ３、ＳｒＴｉＯ３、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）、ニオブ酸カリウム（ＫＮｂＯ３）、ニオブ酸鉛（ＰｂＮｂＯ３）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、タンタル酸バリウム（ＢａＴａ２Ｏ６）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、ＺｎＳその他の無機絶縁性材料を含む物質から選ばれた材料で形成することができる。有機材料に、誘電率の高い無機材料を含ませる（添加等によって）ことによって、発光材料及びバインダよりなる電界発光層の誘電率をより制御することができ、より誘電率を大きくすることができる。
【０２８３】
作製工程において、発光材料はバインダを含む溶液中に分散されるが本実施の形態に用いることのできるバインダを含む溶液の溶媒としては、バインダ材料が溶解し、電界発光層を形成する方法（各種ウエットプロセス）及び所望の膜厚に適した粘度の溶液を作製できるような溶媒を適宜選択すればよい。有機溶媒等を用いることができ、例えばバインダとしてシロキサン樹脂を用いる場合は、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡともいう）、３−メトシキ−３メチル−１−ブタノール（ＭＭＢともいう）などを用いることができる。
【０２８４】
図２５（Ｂ）及び図２５（Ｃ）に示す発光素子は、図２５（Ａ）の発光素子において、電極層と電界発光層間に絶縁層を設ける構造である。図２５（Ｂ）に示す発光素子は、第１の電極層６０と電界発光層６２との間に絶縁層６４を有し、図２５（Ｃ）に示す発光素子は、第１の電極層６０と電界発光層６２との間に絶縁層６４ａ、第２の電極層６３と電界発光層６２との間に絶縁層６４ｂとを有している。このように絶縁層は電界発光層を挟持する一対の電極層のうち一方の間にのみ設けてもよいし、両方の間に設けてもよい。また絶縁層は単層でもよいし複数層からなる積層でもよい。
【０２８５】
また、図２５（Ｂ）では第１の電極層６０に接するように絶縁層６４が設けられているが、絶縁層と電界発光層の順番を逆にして、第２の電極層６３に接するように絶縁層６４を設けてもよい。
【０２８６】
図２４における絶縁層５４、図２５における絶縁層６４のような絶縁層は、特に限定されることはないが、絶縁破壊耐圧が高く、緻密な膜質であることが好ましく、さらには、誘電率が高いことが好ましい。例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）、窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）等やこれらの混合膜又は２種以上の積層膜を用いることができる。これらの絶縁膜は、スパッタリング、蒸着、ＣＶＤ等により成膜することができる。また、絶縁層はこれら絶縁材料の粒子をバインダ中に分散して成膜してもよい。バインダ材料は、電界発光層に含まれるバインダと同様な材料、方法を用いて形成すればよい。膜厚は特に限定されることはないが、好ましくは１０〜１０００ｎｍの範囲である。
【０２８７】
本実施の形態で示す発光素子は、電界発光層を挟持する一対の電極層間に電圧を印加することで発光が得られるが、直流駆動又は交流駆動のいずれにおいても動作することができる。
【０２８８】
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。
【０２８９】
本発明を用いると、視認性の優れた高画質な表示機能を有する信頼性の高い表示装置を提供することができる。またそのような表示装置を複雑な工程を必要とせずに高い信頼性を付与して作製することができる。
【実施例１】
【０２９０】
本実施例では、本発明において示すカットオフ電流を低減したｐチャネル型薄膜トランジスタを作製し、その特性を測定した結果を示す。
【０２９１】
比較例として、チャネル領域にｐ型を付与する不純物元素をドーピングしたｐチャネル型薄膜トランジスタ（以下、比較例と示す）を作製した。比較例のチャネル領域に含まれるｐ型不純物元素の濃度は１×１０１７／ｃｍ３である。一方本実施例としてチャネル領域にｐ型を付与する不純物元素をドーピングしないｐチャネル型薄膜トランジスタ（以下実施例１と示す）を作製した。比較例及び実施例１に対してドレイン電圧ＶＤ値が−１Ｖと−１６Ｖ時のドレイン電流ＩＤ値に対するゲート電圧ＶＧ値を測定した。
【０２９２】
比較例のＩＤ−ＶＧ特性を図２６に、実施例１のＩＤ−ＶＧ特性を図２７にそれぞれ示す。また測定は比較例及び実施例１それぞれ１５２点で行い、比較例と実施例１の累積度数で示すオン電流（ＶＤ＝−１Ｖ、ＶＧ＝−６Ｖ）の結果を図２８にカットオフ電流（ＶＤ＝−１６Ｖ、ＶＧ＝０Ｖ）の結果を図２９に示す。図２６及び図２７において、点線で示すＩＤ−ＶＧ特性がＶＤ＝−１６Ｖの測定条件であり、実線で示すＩＤ−ＶＧ特性がＶＤ＝−１Ｖの測定条件である。また、図２８及び図２９において、黒丸のドットは比較例（チャネルドープあり）であり、白い菱形のドットが実施例１（チャネルドープなし）である。
【０２９３】
図２６に示す比較例と図２７に示す実施例１とではオン電流の値には変化は見られなかったが、カットオフ電流（Ｉｃｕｔ）においては違いが見られた。図２６に示すように比較例ではゲート電圧ＶＧ＝０のドレイン電流ＩＤ値であるカットオフ電流値は１×１０−９Ａ以上であるが、図２７に示すように実施例１ではカットオフ電流値は１×１０−１２Ａ以下であった。一方オン電流は比較例及び実施例１でも約１×１０−４Ａ付近であった。
【０２９４】
従って、チャネル領域にｐ型を付与する不純物元素を添加した薄膜トランジスタである比較例に対し、チャネル形成領域にｐ型を付与する不純物元素を添加しなかった薄膜トランジスタである実施例１は、オン特性を表すオン電流においては同等でありながら、カットオフ電流においては低下していることが確認できた。図２８においてもオン電流は、比較例と実施例１ではほぼ全累積度数において同様な値であり、一方図２９においてもカットオフ電流は全累積度数において、比較例に対し実施例は低い値にシフトしていた。
【０２９５】
以上の結果より、チャネルドープを行わず不純物元素を低濃度としたｐチャネル型薄膜トランジスタは、チャネルドープを行ったｐチャネル型薄膜トランジスタよりそのしきい値がマイナスにあるため、ゲート電圧ＶＧが０Ｖの時に流れるドレイン電流ＩＤの値であるカットオフ電流（Ｉｃｕｔ）が小さくなることが確認できた。従って、画素において発光素子を非発光状態とし、黒表示を行う場合に、駆動用ｐチャネル型薄膜トランジスタと接続する発光素子に電流が流れ微かな発光が生じてしまうことを防ぐことができる。
【０２９６】
さらに、不純物元素を低濃度とするためにチャネルドープを行わないとした駆動用ｐチャネル型薄膜トランジスタは、ドーピングを行なわないことによりチャネル領域の半導体膜の結晶性が低下しないので、薄膜トランジスタのオン電流（Ｉｏｎ）は低下せず、薄膜トランジスタのオン特性には影響を及ぼさない。以上のことより、駆動回路のｐチャネル型薄膜トランジスタよりカットオフ電流を低減した発光素子の駆動用ｐチャネル型薄膜トランジスタを用いると、画素のコントラストが向上し視認性に優れた表示装置とすることができる。
【０２９７】
本発明を用いると、視認性の優れた高画質な表示機能を有する信頼性の高い表示装置を提供することができる。またそのような表示装置を複雑な工程を必要とせずに高い信頼性を付与して作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【０２９８】
【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】本発明の表示装置の作製方法を説明する図。
【図１４】本発明の表示装置の等価回路図。
【図１５】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】本発明に適用できる発光素子の構成を説明する図。
【図１９】本発明が適用される電子機器を示す図。
【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の主要な構成を示すブロック図。
【図２４】本発明に適用できる発光素子の構成を説明する図。
【図２５】本発明に適用できる発光素子の構成を説明する図。
【図２６】比較例の薄膜トランジスタ特性を示すグラフ。
【図２７】実施例１の薄膜トランジスタ特性を示すグラフ。
【図２８】比較例及び実施例１における薄膜トランジスタ特性を示すグラフ。
【図２９】比較例及び実施例１における薄膜トランジスタ特性を示すグラフ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｐチャネル型薄膜トランジスタ、ｎチャネル型薄膜トランジスタ、及び発光素子を含む画素を有し、
前記ｐチャネル型薄膜トランジスタのソース及びドレインの一方が前記発光素子と電気的に接続され、
前記ｐチャネル型薄膜トランジスタのチャネル領域に含まれるｐ型を付与する不純物元素の濃度は、前記ｎチャネル型薄膜トランジスタのチャネル領域に含まれるｐ型を付与する不純物元素の濃度より低いことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
ｐチャネル型薄膜トランジスタ、ｎチャネル型薄膜トランジスタ、容量素子、及び発光素子を含む画素を有し、
前記ｐチャネル型薄膜トランジスタのソース及びドレインの一方が前記発光素子と電気的に接続され、
前記ｐチャネル型薄膜トランジスタのチャネル領域に含まれるｐ型を付与する不純物元素の濃度は、前記ｎチャネル型薄膜トランジスタのチャネル領域及び前記容量素子に含まれるｐ型を付与する不純物元素の濃度より低いことを特徴とする表示装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２において、前記ｐチャネル型薄膜トランジスタのしきい値電圧は−１．１Ｖ以下であることを特徴とする表示装置。
【請求項４】
第１のｐチャネル型薄膜トランジスタ及び発光素子を含む画素と、第２のｐチャネル型薄膜トランジスタを含む駆動回路とを有し、
前記第１のｐチャネル型薄膜トランジスタのソース及びドレインの一方が前記発光素子と電気的に接続され、
前記第１のｐチャネル型薄膜トランジスタのチャネル領域に含まれるｐ型を付与する不純物元素の濃度は、前記第２のｐチャネル型薄膜トランジスタのチャネル領域に含まれるｐ型を付与する不純物元素の濃度より低いことを特徴とする表示装置。
【請求項５】
請求項４において、前記第１のｐチャネル型薄膜トランジスタのカットオフ電流は２×１０−１１Ａ以下であることを特徴とする表示装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項において、前記ｐ型を付与する不純物元素はボロンであることを特徴とする表示装置。
【請求項７】
絶縁表面上に半導体膜を形成し、
前記半導体膜上に選択的にマスク層を形成し、
前記マスク層を用いて前記半導体膜に選択的にｐ型を付与する不純物元素をドーピングし、
前記選択的に前記ｐ型を付与する不純物元素がドーピングされた半導体膜を加工して第１の半導体層及び前記ｐ型を付与する不純物元素を含む第２の半導体層を形成し、
前記第１の半導体層に含まれる前記ｐ型を付与する不純物元素の濃度は、前記第２の半導体層に含まれる前記ｐ型を付与する不純物元素の濃度より低く、
前記第１の半導体層を用いてｐチャネル型薄膜トランジスタを形成し、
前記第２の半導体層を用いてｎチャネル型薄膜トランジスタを形成し、
前記ｐチャネル型薄膜トランジスタのソース及びドレインの一方に電気的に接続する発光素子を形成することを特徴とする表示装置の作製方法。
【請求項８】
絶縁表面上に非晶質半導体膜を形成し、
前記非晶質半導体膜を結晶化し結晶性半導体膜を形成し、
前記結晶性半導体膜上に選択的にマスク層を形成し、
前記マスク層を用いて前記結晶性半導体膜に選択的にｐ型を付与する不純物元素をドーピングし、
前記選択的に前記ｐ型を付与する不純物元素がドーピングされた結晶性半導体膜を加工して第１の半導体層及び前記ｐ型を付与する不純物元素を含む第２の半導体層を形成し、
前記第１の半導体層に含まれる前記ｐ型を付与する不純物元素の濃度は、前記第２の半導体層に含まれる前記ｐ型を付与する不純物元素の濃度より低く、
前記第１の半導体層を用いてｐチャネル型薄膜トランジスタを形成し、
前記第２の半導体層を用いてｎチャネル型薄膜トランジスタを形成し、
前記ｐチャネル型薄膜トランジスタのソース及びドレインの一方に電気的に接続する発光素子を形成することを特徴とする表示装置の作製方法。
【請求項９】
絶縁表面上に非晶質半導体膜を形成し、
前記非晶質半導体膜上に選択的にマスク層を形成し、
前記マスク層を用いて前記非晶質半導体膜に選択的にｐ型を付与する不純物元素をドーピングし、
前記選択的に前記ｐ型を付与する不純物元素がドーピングされた非晶質半導体膜を結晶化し結晶性半導体膜を形成し、
前記結晶性半導体膜を加工し第１の半導体層及び前記ｐ型を付与する不純物元素を含む第２の半導体層を形成し、
前記第１の半導体層に含まれる前記ｐ型を付与する不純物元素の濃度は、前記第２の半導体層に含まれる前記ｐ型を付与する不純物元素の濃度より低く、
前記第１の半導体層を用いてｐチャネル型薄膜トランジスタを形成し、
前記第２の半導体層を用いてｎチャネル型薄膜トランジスタを形成し、
前記ｐチャネル型薄膜トランジスタのソース及びドレインの一方に電気的に接続する発光素子を形成することを特徴とする表示装置の作製方法。
【請求項１０】
請求項８又は請求項９において、前記非晶質半導体膜にレーザ光を照射することによって結晶化し前記結晶性半導体膜を形成することを特徴とする表示装置の作製方法。
【請求項１１】
請求項８又は請求項９において、前記非晶質半導体膜に金属元素を添加し、加熱処理することによって結晶化し前記結晶性半導体膜を形成することを特徴とする表示装置の作製方法。
【請求項１】
ｐチャネル型薄膜トランジスタ、ｎチャネル型薄膜トランジスタ、及び発光素子を含む画素を有し、
前記ｐチャネル型薄膜トランジスタのソース及びドレインの一方が前記発光素子と電気的に接続され、
前記ｐチャネル型薄膜トランジスタのチャネル領域に含まれるｐ型を付与する不純物元素の濃度は、前記ｎチャネル型薄膜トランジスタのチャネル領域に含まれるｐ型を付与する不純物元素の濃度より低いことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
ｐチャネル型薄膜トランジスタ、ｎチャネル型薄膜トランジスタ、容量素子、及び発光素子を含む画素を有し、
前記ｐチャネル型薄膜トランジスタのソース及びドレインの一方が前記発光素子と電気的に接続され、
前記ｐチャネル型薄膜トランジスタのチャネル領域に含まれるｐ型を付与する不純物元素の濃度は、前記ｎチャネル型薄膜トランジスタのチャネル領域及び前記容量素子に含まれるｐ型を付与する不純物元素の濃度より低いことを特徴とする表示装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２において、前記ｐチャネル型薄膜トランジスタのしきい値電圧は−１．１Ｖ以下であることを特徴とする表示装置。
【請求項４】
第１のｐチャネル型薄膜トランジスタ及び発光素子を含む画素と、第２のｐチャネル型薄膜トランジスタを含む駆動回路とを有し、
前記第１のｐチャネル型薄膜トランジスタのソース及びドレインの一方が前記発光素子と電気的に接続され、
前記第１のｐチャネル型薄膜トランジスタのチャネル領域に含まれるｐ型を付与する不純物元素の濃度は、前記第２のｐチャネル型薄膜トランジスタのチャネル領域に含まれるｐ型を付与する不純物元素の濃度より低いことを特徴とする表示装置。
【請求項５】
請求項４において、前記第１のｐチャネル型薄膜トランジスタのカットオフ電流は２×１０−１１Ａ以下であることを特徴とする表示装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項において、前記ｐ型を付与する不純物元素はボロンであることを特徴とする表示装置。
【請求項７】
絶縁表面上に半導体膜を形成し、
前記半導体膜上に選択的にマスク層を形成し、
前記マスク層を用いて前記半導体膜に選択的にｐ型を付与する不純物元素をドーピングし、
前記選択的に前記ｐ型を付与する不純物元素がドーピングされた半導体膜を加工して第１の半導体層及び前記ｐ型を付与する不純物元素を含む第２の半導体層を形成し、
前記第１の半導体層に含まれる前記ｐ型を付与する不純物元素の濃度は、前記第２の半導体層に含まれる前記ｐ型を付与する不純物元素の濃度より低く、
前記第１の半導体層を用いてｐチャネル型薄膜トランジスタを形成し、
前記第２の半導体層を用いてｎチャネル型薄膜トランジスタを形成し、
前記ｐチャネル型薄膜トランジスタのソース及びドレインの一方に電気的に接続する発光素子を形成することを特徴とする表示装置の作製方法。
【請求項８】
絶縁表面上に非晶質半導体膜を形成し、
前記非晶質半導体膜を結晶化し結晶性半導体膜を形成し、
前記結晶性半導体膜上に選択的にマスク層を形成し、
前記マスク層を用いて前記結晶性半導体膜に選択的にｐ型を付与する不純物元素をドーピングし、
前記選択的に前記ｐ型を付与する不純物元素がドーピングされた結晶性半導体膜を加工して第１の半導体層及び前記ｐ型を付与する不純物元素を含む第２の半導体層を形成し、
前記第１の半導体層に含まれる前記ｐ型を付与する不純物元素の濃度は、前記第２の半導体層に含まれる前記ｐ型を付与する不純物元素の濃度より低く、
前記第１の半導体層を用いてｐチャネル型薄膜トランジスタを形成し、
前記第２の半導体層を用いてｎチャネル型薄膜トランジスタを形成し、
前記ｐチャネル型薄膜トランジスタのソース及びドレインの一方に電気的に接続する発光素子を形成することを特徴とする表示装置の作製方法。
【請求項９】
絶縁表面上に非晶質半導体膜を形成し、
前記非晶質半導体膜上に選択的にマスク層を形成し、
前記マスク層を用いて前記非晶質半導体膜に選択的にｐ型を付与する不純物元素をドーピングし、
前記選択的に前記ｐ型を付与する不純物元素がドーピングされた非晶質半導体膜を結晶化し結晶性半導体膜を形成し、
前記結晶性半導体膜を加工し第１の半導体層及び前記ｐ型を付与する不純物元素を含む第２の半導体層を形成し、
前記第１の半導体層に含まれる前記ｐ型を付与する不純物元素の濃度は、前記第２の半導体層に含まれる前記ｐ型を付与する不純物元素の濃度より低く、
前記第１の半導体層を用いてｐチャネル型薄膜トランジスタを形成し、
前記第２の半導体層を用いてｎチャネル型薄膜トランジスタを形成し、
前記ｐチャネル型薄膜トランジスタのソース及びドレインの一方に電気的に接続する発光素子を形成することを特徴とする表示装置の作製方法。
【請求項１０】
請求項８又は請求項９において、前記非晶質半導体膜にレーザ光を照射することによって結晶化し前記結晶性半導体膜を形成することを特徴とする表示装置の作製方法。
【請求項１１】
請求項８又は請求項９において、前記非晶質半導体膜に金属元素を添加し、加熱処理することによって結晶化し前記結晶性半導体膜を形成することを特徴とする表示装置の作製方法。
【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】
【公開番号】特開２００８−３４８２９（Ｐ２００８−３４８２９Ａ）
【公開日】平成２０年２月１４日（２００８．２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１６７９６４（Ｐ２００７−１６７９６４）
【出願日】平成１９年６月２６日（２００７．６．２６）
【出願人】（０００１５３８７８）株式会社半導体エネルギー研究所 (5,264)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年２月１４日（２００８．２．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年６月２６日（２００７．６．２６）
【出願人】（０００１５３８７８）株式会社半導体エネルギー研究所 (5,264)
【Ｆターム（参考）】
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