CN101118849A - 半导体器件的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种半导体器件的制造方法，包括如下步骤：在第一衬底的一个表面上形成吸收光的层；在吸收光的层上提供第二衬底；与第一衬底的另一个表面相对地提供掩模；以及通过经由掩模对吸收光的层照射激光束，将吸收光的层的一部分转印到第二衬底。
Description
技术领域
本发明涉及通过使用激光束的转印方法的制造导电层、半导体层、绝缘层等的层的方法。此外，本发明还涉及包括使用该层形成的半导体元件的半导体器件的制造方法。
背景技术
通常，由以薄膜晶体管(下面称为“TFT”)及MOS晶体管为代表的半导体元件构成的所谓有源矩阵驱动方式的显示面板或者半导体集成电路在通过使用光掩模的曝光工序(下面，表示为光刻工序)形成抗蚀剂掩模之后对各种薄膜选择性地蚀刻来制造。
在光刻工序中，在将抗蚀剂涂敷到整个衬底上并进行预烘干之后，通过光掩模将紫外线等照射到抗蚀剂来曝光，然后显影来形成抗蚀剂掩模。接着，以该抗蚀剂掩模为掩模，对在应该成为半导体层及布线的部分以外的部分存在的薄膜(由半导体材料、绝缘体材料、或者导电体材料形成的薄膜)进行蚀刻而除去，从而形成半导体层及布线(专利文献1)。
[专利文献1]特开平05-144812号公报
但是，在采用现有的光刻工序的布线、半导体层、绝缘层等的形成工序中，浪费抗蚀剂材料的大部分，并且用于形成布线、半导体层、绝缘层等的工序数量多，因此降低生产率。
此外，在采用光刻工序来对半导体膜进行蚀刻，以形成具有所希望的形状的半导体层的情况下，在半导体膜表面上涂敷抗蚀剂。此时发生如下问题，即因为半导体膜表面直接暴露于抗蚀剂，所以半导体膜被抗蚀剂包含的氧、碳、重金属元素等的杂质污染。因为该污染，杂质元素混入到半导体膜中，从而半导体元件的特性降低。尤其，在TFT中成为晶体管特性的不均匀及晶体管特性降低的原因。
发明内容
鉴于上述情况，本发明提供工序数量少且能够缩减成本的半导体器件的制造方法。此外，提供即使不使用抗蚀剂也包括具有所希望的形状的半导体层的半导体元件的半导体器件的制造方法。另外，提供能够提高在修改形成在衬底上的布线的缺陷时的效率，以提高成品率及批量生产率的半导体器件的制造方法。而且，还提供能够提高生产率且批量生产率高的半导体器件的制造方法。
在本发明中，具有透光性的衬底的一个表面上形成光吸收层，并且从具有透光性的衬底的另一个表面一侧通过掩模对光吸收层照射激光束。通过该照射，光吸收层吸收激光束的能量。通过因该能量而发生的在光吸收层之内的气体释放及光吸收层的升华等，离解光吸收层的一部分，从具有透光性的衬底剥离光吸收层的一部分，并且将光吸收层的一部分选择性地转印到相对的衬底上，以在衬底上形成层。
注意，在本发明中，也可以与光吸收层接触地提供其他层，并且同样地从具有透光性的衬底一侧通过掩模对光吸收层照射激光束。在此情况下，通过该照射，光吸收层吸收激光束的能量。因该能量所引起的在光吸收层之内的气体释放及光吸收层的升华等而离解光吸收层的一部分及与光吸收层接触的层的一部分，从具有透光性的衬底剥离光吸收层的一部分及与光吸收层接触的层的一部分，来选择性地转印到相对的衬底上，以在衬底上形成层。
或者，在本发明中，与光吸收层接触地提供其他层，并同样地从具有透光性的衬底一侧通过掩模对光吸收层照射激光束，来离解与光吸收层接触的层的一部分，从光吸收层剥离与光吸收层接触的层的一部分，并且将与光吸收层接触的层的一部分选择性地转印到相对的衬底上，以在衬底上形成层。
光吸收层是吸收激光束的导电层、半导体层、或者绝缘层。此外，与光吸收层接触的层是导电层、半导体层、以及绝缘层中的任何一种以上。
作为掩模，使用二进制掩模(binary mask)、相移掩模等。此外，可以使用重叠二进制掩模及相移掩模的掩模。此外，可以使用具有微透镜且在所述微透镜周边具有遮光层的掩模。
可以将具有透光性的衬底及上述衬底提供在真空气氛下，并且在真空气氛下进行上述激光束的照射。此外，可以在对上述衬底进行加热的同时照射激光束。另外，在真空气氛下，可以在对上述衬底进行加热的同时照射激光束。
在本发明中，通过在具有透光性的衬底上形成光吸收层且对该光吸收层照射激光束，可以将对应于激光束的照射区域的光吸收层转印到相对的衬底上。因此，即使不采用已知的使用抗蚀剂的光刻工序也可以在预定的地方上形成具有所希望的形状的层。
此外，在本发明中，当在具有透光性的衬底上形成吸收光的第一层，形成与该第一层接触的第二层，且对该光吸收层照射激光束时，可以将对应于激光束的照射区域的第二层转印到相对的衬底上。因此，即使不采用已知的使用抗蚀剂的光刻工序也可以在预定的地方上形成具有所希望的形状的层。
此外，在本发明中，通过在具有透光性的衬底上形成吸收光的第一层，形成与该第一层接触的第二层，且对该光吸收层照射激光束，可以将对应于激光束的照射区域的吸收光的第一层及第二层转印到相对的衬底上。因此，即使不采用已知的使用抗蚀剂的光刻工序也可以在预定的地方上形成具有所希望的形状的层。
此外，因为可以通过对光吸收层照射射束点的面积大的激光束如线状激光束、矩形激光束、平面激光束等来在短时间内对多个区域照射激光束，所以能够以高批量生产率制造半导体器件。
此外，在光吸收层是半导体层的情况下，可以在防止因为抗蚀剂的涂敷而使杂质元素混入到半导体膜中的同时，在衬底上形成具有所希望的形状的半导体层，并且可以使用该半导体层来形成半导体元件。因此，可以以高批量生产率制造特性的不均匀少且高集成化了的半导体器件。
此外，即使不采用使用抗蚀剂的光刻工序也可以形成具有所希望的形状的层且可以使用该层来形成半导体元件。因此，工序数量少且可以缩减原料。结果，可以缩减成本。
再者，可以以低成本来制造包括通过上述制造工序形成了的半导体器件的液晶电视以及EL电视。
附图说明
图1A和1B是说明本发明的半导体器件的制造方法的截面图；
图2A和2B是说明本发明的半导体器件的制造方法的截面图；
图3A和3B是说明本发明的半导体器件的制造方法的截面图；
图4A至4C是说明本发明的半导体器件的制造方法的截面图；
图5A和5B是说明能够适用于本发明的掩模的截面图；
图6A至6D是说明本发明的半导体器件的制造方法以及能够适用的掩模的截面图；
图7A至7C是说明激光束的照射方法的俯视图；
图8A至8E是说明本发明的半导体器件的制造方法以及能够适用的掩模的截面图及俯视图；
图9A至9C是说明本发明的半导体器件的制造方法以及能够适用的掩模的截面图及俯视图；
图10A至10D是说明本发明的半导体器件的制造方法以及能够适用的掩模的截面图；
图11A和11B是说明本发明的半导体器件的制造方法以及能够适用的掩模的截面图；
图12A至12F是说明本发明的半导体器件的制造方法的截面图；
图13A至13D是说明本发明的半导体器件的制造方法的截面图；
图14A至14D是说明本发明的半导体器件的制造方法的截面图；
图15A至15D是说明本发明的半导体器件的制造方法的截面图；
图16是说明本发明的半导体器件的制造方法的俯视图；
图17是说明本发明的半导体器件的制造方法的截面图；
图18是说明本发明的半导体器件的制造方法的俯视图；
图19A至19D是说明本发明的半导体器件的制造方法的截面图；
图20A至20C是说明能够适用于本发明的发光元件的等效电路的图；
图21A至21E是说明能够适用于本发明的发光元件的截面结构的图；
图22A至22C是说明能够适用于本发明的发光元件的截面结构的图；
图23是说明本发明的半导体器件的制造方法的截面图；
图24A至24D是说明能够适用于本发明的电泳元件的截面结构的图；
图25是说明当在本发明的显示面板中使用TFT来形成扫描线侧驱动电路时的电路结构的图；
图26是说明当在本发明的显示面板中使用TFT来形成扫描线侧驱动电路时的电路结构的图(移位寄存器电路)；
图27是说明当在本发明的显示面板中使用TFT来形成扫描线侧驱动电路时的电路结构的图(缓冲电路)；
图28A至28C是说明本发明的半导体器件的俯视图；
图29是说明本发明的半导体器件的俯视图；
图30A至30F是说明使用本发明的半导体器件的电子设备的透视图；
图31是说明使用本发明的半导体器件的电子设备的图。
具体实施方式
下面，将参照附图说明本发明的实施方式。但是，本发明可以通过多种不同的方式来实施，本领域人员可以很容易地理解一个事实就是其方式和详细内容可以被变换为各种各样的形式，而不脱离本发明的宗旨及其范围。因此，本发明不应该被解释为仅限定在本实施方式所记载的内容中。
实施方式1
在本实施方式中，下面示出即使不采用光刻工序也在衬底上选择性地形成任意的形状的层的工序。图1A至图4C是示出在衬底上选择性地形成任意的形状的层的工序的截面图。
如图1A所示那样，在具有透光性的衬底102的一个表面上形成光吸收层103。此外，在具有透光性的衬底102的另一个表面一侧提供掩模101。此外，与光吸收层103相对地提供衬底100。注意，具有透光性的衬底102的一个表面和另一个表面是相对的面。
作为具有透光性的衬底102，可以使用透过后面要照射的激光束的衬底。因此，适当地选择不吸收后面要形成的激光束的波长的衬底，即可。作为具有透光性的衬底102的典型例子，可以举出石英衬底、玻璃衬底、树脂衬底等。
作为光吸收层，使用吸收后面要照射的激光束的材料来形成。作为吸收激光束的材料，使用具有比要照射的激光束的能量小的带隙能量的材料来形成。
作为光吸收层，可以使用选自钛(Ti)、铝(Al)、钽(Ta)、钨(W)、钼(Mo)、铜(Cu)、铬(Cr)、钕(Nd)、铁(Fe)、镍(Ni)、钴(Co)、钌(Ru)、铑(Rh)、钯(Pd)、锇(Os)、铱(Ir)、银(Ag)、金(Au)、铂(Pt)、镉(Cd)、锌(Zn)、硅(Si)、锗(Ge)、锆(Zr)、钡(Ba)中的元素。此外，可以使用以该元素为主要成分的合金材料、氮化合物、氧化合物、碳化合物、或者卤素化合物的单层来形成。此外，可以使用这些物质的叠层。另外，可以使用分散有能够吸收光的粒子的绝缘膜，典型地使用分散有微晶硅的氧化硅膜。此外，可以使用色素溶解或分散在绝缘物中的绝缘层。
作为光吸收层，通过使用如下材料，可以进一步容易进行光吸收层的转印：能够吸收后面要照射的激光束且通过因激光束的能量而发生的在光吸收层之内的气体释放和光吸收层的升华等来离解光吸收层的一部分或与光吸收层接触的层的一部分。
作为因激光束的能量而能够释放光吸收层之内的气体的光吸收层，可以举出由包含氢及稀有气体元素的至少一种的材料形成的层。典型地举出包含氢的半导体层、包含稀有气体或氢的导电层、包含稀有气体或氢的绝缘层等。在这种情况下，由于在光吸收层之内进行气体释放的同时，在光吸收层的一部分中发生离解，因此可以容易进行光吸收层的转印。
作为因激光束的能量而能够升华的光吸收层，优选使用100℃至2000℃左右的升华点低的材料。或者，可以使用熔点为1500℃至3500℃并热传导率0.1W/mk至100W/mk的材料。关于能够升华的光吸收层，作为100℃至2000℃左右的升华点低的材料的典型例，可以举出氮化铝、氧化锌、硫化锌、氮化硅、硫化汞、氯化铝等。作为熔点为1000℃至2000℃并热传导率5W/mk至100W/mk的材料，可以举出锗(Ge)、氧化硅、铬(Cr)、钛(Ti)等。
作为光吸收层103的形成方法，使用涂敷法、电镀法、PVD(物理气相淀积)法、或CVD(化学气相淀积)法。
作为掩模101，可以适当地使用能够选择性地透过激光束104的掩模、能够选择性地控制激光束的相位差的掩模、以及能够选择性地聚焦激光束104的掩模。
作为衬底100，可以适当地使用玻璃衬底、塑料衬底、金属衬底、陶瓷衬底等。
接着，从掩模101一侧通过掩模101及具有透光性的衬底102对光吸收层103照射激光束104。
作为激光束104，适当地选择具有吸收到光吸收层103中的能量的激光束。典型地，适当地选择紫外区域、可见区域、或红外区域的激光束来照射。
作为能够使这种激光束振荡的激光振荡器，可以使用如下激光振荡器：ArF、KrF、XeCl等的受激准分子激光振荡器；He、He-Cd、Ar、He-Ne、HF等的气体激光振荡器；将在单晶的YAG、YVO4、镁橄榄石(Mg2SiO4)、YAlO3、GdVO4、或者多晶(陶瓷)的YAG、Y2O3、YVO4、YAlO3、GdVO4中添加有Nd、Yb、Cr、Ti、Ho、Er、Tm、Ta之中的一种或多种作为掺杂物而获得的材料用作介质的固体激光振荡器；GaN、GaAs、GaAlAs、InGaAsP等的半导体激光振荡器。注意，在固体激光振荡器中优选适当地使用基波至第五高次谐波。
此外，激光束104可以适当地使用连续振荡的激光束或脉冲振荡的激光束。在脉冲振荡的激光束中，通常使用几十Hz至几百Hz的频率带，但是也可以使用具有比该频率带高得多的10MHz以上的振荡频率、脉冲宽度为微微秒范围内或毫微微秒(10-15秒)范围内的频率的脉冲振荡激光器。
作为激光束104的截面形状适当地使用圆形、椭圆形、矩形、或线形(严格地说是细长的长方形)，即可。此外，优选使用光学系统进行加工，以获得这种截面形状。
激光束104的能量或功率优选为进行光吸收层之内的气体释放及光吸收层的升华等的程度。
为了将层转印在衬底上的所希望的区域中，固定衬底、具有透光性的衬底、以及掩模并二维扫描激光束，即可。此外，也可以固定激光束的照射位置及掩模并二维移动具有透光性的衬底及衬底来将所希望的形状的层转印到衬底。
激光束104的照射可以在大气压下或减压下进行。在减压下进行激光束104的照射，容易进行光吸收层的转印。再者，也可以在对衬底100进行加热的同时，对光吸收层103照射激光束。在这种情况下，也可以容易进行光吸收层的转印。
结果，在光吸收层103中，吸收激光束104且因激光束104的能量而使光吸收层103的一部分离解，从而如图1B所示那样可以将层105a转印到衬底100上。此外，在具有透光性的衬底102上光吸收层的残留部105b残留。注意，也可以在将层105a转印到衬底100上之后，对层105a照射激光束。此外，也可以在将层105a转印到衬底100上之后，对层105a进行加热。可以通过上述工序来提高转印了的层和衬底的紧密性。另外，可以提高转印了的层的密度。再者，在转印了的层105a是半导体层的情况下，可以形成结晶半导体层或在非晶半导体层中能够观察0.5nm至20nm的晶粒的微晶半导体层。
注意，在此，使用激光束的转印包括如下情况：被照射激光束的光吸收层不在激光束的能量吸收区域中分离，而仅仅在吸收区域及非吸收区域的界面上离解来转印到衬底上；或者在激光束的能量吸收区域中分离来转印到衬底上。再者，还包括在被照射激光束的光吸收层中，吸收激光束的能量并熔融蒸发来转印到衬底上的情况。
通过上述工序，即使不使用光刻工序也可以在衬底上选择性地使用光吸收层的一部分来形成层。
接着，将参照图2A和2B来说明将光吸收层以及与光吸收层接触的层选择性地转印到衬底上的方法。
如图2A所示那样，在具有透光性的衬底102的一个表面上形成光吸收层111及与光吸收层111接触的层112。此外，在具有透光性的衬底102的另一个表面一侧提供掩模101。另外，与光吸收层111接触的层112相对地提供衬底100。
在此，作为光吸收层111，可以使用与图1A和1B所示的光吸收层103相同的材料来形成。
与光吸收层111接触的层112可以适当地形成导电层、半导体层、绝缘层。此外，与光吸收层111接触的层112也可以是层叠多个层的多层，而不局限于单层。
接着，从掩模101一侧通过掩模101及具有透光性的衬底102对光吸收层111照射激光束104。
结果，在光吸收层111中，吸收激光束104且因激光束104的能量而使光吸收层111的一部分离解。此时，该能量也传达到与光吸收层111接触的层112，从而可以如图2B所示那样将层113a转印到衬底100上。此外，在具有透光性的衬底102上光吸收层111及与光吸收层111接触的层112的残留部113b残留。
注意，在图2A和2B中，光吸收层111及与光吸收层接触的层112转印到衬底100上，但是不局限于此。
如图3A和3B所示那样，可以只将与光吸收层接触的层的一部分115a转印到衬底100上，并且在具有透光性的衬底102上光吸收层111残留。
注意，在图1A至3B中分开示出具有透光性的衬底和掩模，但是不局限于此。也可以在具有透光性的衬底上形成掩模。就是说，可以在具有透光性的衬底的一个表面上形成光吸收层，而在具有透光性的衬底的另一个表面上形成掩模。作为掩模的典型例子，可以举出遮光层、反射层、微透镜、相移掩模等。
通过上述工序，即使不使用光刻工序也可以在衬底上选择性地使用与光吸收层接触的层的一部分来形成层。结果，通过与光吸收层接触地提供，不吸收光的层也可以选择性地转印到衬底上。
在此，将参照图4A至4C来说明，在上述使用激光束的转印方法中，形成有光吸收层的具有透光性的衬底以及与光吸收层相对的衬底的位置关系。注意，图4A至4C是示出与光吸收层相对的衬底以及掩模的位置关系的截面图。此外，在此，使用图1A和1B所示的结构作为典型方式，但是可以适当地用于图2A和2B或图3A和3B所示的结构。
如图4A所示那样，可以采用将衬底100的表面和形成有光吸收层并具有透光性的衬底102配置为将光吸收层103提供在其间的所谓的接触方式。此时，衬底100及光吸收层103可以接触。在此情况下，当对光吸收层照射激光束时转印光吸收层的一部分的距离短，因此容易将光吸收层的一部分转印到衬底上。从而可以提高生产率。
此外，如图4B所示那样，可以采用所谓的接近(proximity)方式，其中夹着框等的保持构件116而配置衬底100及具有透光性的衬底102，在衬底100及具有透光性的衬底102之间保持有一定间隔。在此情况下也在其间提供光吸收层103而配置衬底100的表面和形成有光吸收层103并具有透光性的衬底102。在此情况下，可以提供衬底和具有透光性的衬底，而不损坏光吸收层103的表面。因此，提高成品率。
此外，如图4C所示那样，也可以在光吸收层103及衬底100之间提供间隔物117且采用夹着间隔物117的方式来配置衬底100及具有透光性的衬底102。注意，关于间隔物，在采用如图2A至图3B所示的工序的情况下，使用与光吸收层103接触的层和衬底100来夹间隔物117。作为间隔物117，可以适当地使用球状间隔物、支柱状间隔物。
此时的间隔物117优选具有如下高度H，即通过对光吸收层103照射激光束转印到衬底上的层118的厚度d的2.5倍至20倍。当间隔物的高度H比该范围高时，不容易保持被转印的层118的均匀性。
如图4C所示那样，通过在衬底100上提供多个间隔物117，在使用大面积衬底的情况下也可以将具有透光性的衬底102和衬底100的间隔保持为一定。
注意，在图4A至4C中，在其间提供具有透光性的衬底102地提供衬底100及掩模101。
再者，可以采用镜像投影(mirror projection)方式、分档器方式。在此情况下，在光源和光学系统如反射镜及透镜之间提供掩模，并且在光学系统如反射镜及透镜和衬底之间，与衬底相对地提供具有透光性的衬底，即可。通过采用镜像投影方式、分档器方式，可以高精度地转印层的形状及位置。
接着，下面将说明在图1A至图4C中能够使用的掩模。下面，对于在图1A至图4C中能够使用的掩模，使用图1A和1B所示的结构作为典型方式，但是可以适当地使用图2A和2B或图3A和3B所示的结构。
可以使用如图5A所示的二进制掩模121a作为在图1A至图4C中能够使用的掩模。在二进制掩模121a中，在石英等的具有透光性的衬底122上选择性地形成铬及氧化铬等的吸收光的遮光层123。在不形成遮光层123的区域中可以透过光。
此外，当对光吸收层照射的激光束的能量高时，如图5B所示的二进制掩模121b那样，优选在具有透光性的衬底122及遮光层123之间形成反射层124。通过提供反射层124，可以减少在遮光层中的激光束的吸收量。因此，可以防止因激光束104的光吸收而发生的能量的热转化以及因该热而发生的遮光层图案的变形。
作为反射层124，可以使用电介质反射镜及具有反射性的层。电介质反射镜是指交替层叠折射率不同的两种透明的绝缘层的反射镜。此时，两种透明的绝缘层的折射率越高且层的数量越多，反射效率越高。注意，电介质反射镜根据要照射的激光束的波长适当地选择要层叠的材料。例如，作为反射可见光的电介质反射镜的叠层结构，举出二氧化钛及二氧化硅的叠层结构、硫化锌及氟化镁的叠层结构、非晶硅及氮化硅的叠层结构等。
此外，作为具有反射性的层，可以使用由铝、金、银、镍等形成的层。再者，可以层叠电介质反射镜及具有反射性的层。
此外，作为在图1A至图4C中能够使用的掩模，可以使用相移掩模。通过使用相移掩模，可以形成具有微细的形状的层，典型的是宽度小的层或宽度及长度小的层。
首先，作为相移掩模，将说明利文森(Levenson)型相移掩模。图6A所示的相移掩模131是在衬底表面上规则地形成多个微细的凹凸的掩模。通过该凹凸，可以调制透过相移掩模的激光束的相位并部分地产生消灭干涉(extinction interference)来调制激光束的强度的周期。在此提供邻接的凹凸之间的相位差为180°的凹凸。结果，如图6B所示那样，相位132显示180°的差异。通过使这种光干涉，具有如图6C所示的激光束的强度分布133。
可以通过如图6A所示那样对光吸收层103照射如图6C所示的激光束，充分地确保在光吸收层中的吸收激光束的区域和不吸收激光束的区域的差异。
结果，如图6D所示那样，可以将微细的宽度的层134a转印到衬底100上。注意，在图6D中，光吸收层的残留部134b残留在具有透光性的衬底102上。
在此，将参照图7A至7C说明相移掩模的凹凸和激光束的射束点的位置。图7A至7C是相移掩模的俯视图。
如图7A所示那样，可以以使相移掩模的凸部131a及凹部131b的界面与射束点的宽度方向平行的方式配置射束点来扫描激光束。此外，此时的激光束的扫描方向与凸部131a及凹部131b的界面平行。注意，也可以固定激光束及相移掩模的位置并将具有透光性的衬底及衬底在与凸部131a及凹部131b的界面平行的方向上移动来将层转印到衬底上。
此外，如图7B所示那样可以以使相移掩模的凸部131a及凹部131b的界面与射束点的长度方向平行的方式配置射束点来扫描激光束。另外，此时的激光束的扫描方向与凸部131a及凹部131b的界面垂直。注意，也可以固定激光束及相移掩模的位置并将具有透光性的衬底及衬底在与凸部131a及凹部131b的界面垂直的方向上移动来将层转印到衬底上。
再者，如图7C所示那样，相移掩模的凹凸也可以为格子状。就是说，也可以使凸部136a在对角线上排列并填充其间地配置凹部136b。在这种情况下，如图6C所示的激光束的强度二维地形成。
接着，将参照图8A至8E来说明如下方式，即使用相移掩模及二进制掩模来将层选择性地转印到衬底上。
图8A是用来形成栅极布线及栅电极的掩模的一个方式的俯视图。在栅电极的形成区域中，提供有在形成栅极布线及栅电极的区域中具有开口部的遮光层143的二进制掩模121和相移掩模141重叠。图8B示出沿图8A的A-B的截面图。
如图8B所示那样，在形成栅电极的区域中，在相移掩模141中形成凹部及凸部。此外，在不形成栅极布线及栅电极的区域中，因为不照射激光束，所以在二进制掩模121中形成遮光层143。注意，作为二进制掩模121，可以适当地使用图5A和5B所示的二进制掩模121a、121b。此外，可以使用与图5B所示的遮光层123或反射层124相同的材料来形成遮光层143。
在经过相移掩模141的激光束中，如图8C所示那样相位144显示180°的差异。当使这种光干涉时，如图8D所示那样具有激光束的强度145。就是说，可以通过将如图8D所示那样的激光束照射到光吸收层103，在形成栅电极的区域中，充分地确保在光吸收层中的吸收激光束的区域和不吸收激光束的区域的差异。此外，在布线区域中可以照射激光束。
结果，可以同时形成宽度大的栅极布线及宽度小的栅电极146。就是说，可以通过重叠二进制掩模及相移掩模并照射激光束，在所希望的区域中选择性地形成具有预定的宽度的层。
虽然，在此重叠二进制掩模121及相移掩模141并对光吸收层照射激光束，但是可以在相移掩模141中提供遮光层143而代替上述工序。像这样，可以提高二进制掩模121及相移掩模141的对准精度，以能够提高成品率。
此外，作为相移掩模，可以使用凹部或凸部的俯视形状为圆形的相移掩模。
图9A是凹部或凸部的俯视形状为圆形的相移掩模的俯视图。在此示出在衬底上形成俯视形状为圆形的凹部152的例子。此外，在不需要照射激光束的区域中，提供有遮光层153。图9B及9C示出沿图9A的A-B的截面。
如图9B所示，通过相移掩模150及具有透光性的衬底102，对光吸收层103照射激光束104。激光束104的一部分被遮光层153遮光。此外，由于在凹部152及凸部上光的相位偏离180°，所以能够充分地确保光的强度差。注意，可以使用与图5B所示的遮光层123或反射层124相同的材料来形成遮光层153。
结果，如图9C所示那样，可以将俯视形状为圆形的层154a转印到衬底100上。注意，在图9C中，光吸收层103的残留部154b残留在具有透光性的衬底102上。
注意，虽然在图6A至图9C中示出在具有透光性的衬底的表面上形成凹凸来形成激光束的相位差的方式，但是可以采用使用遮光层及相移器材料来形成激光束的相位差的相移掩模而代替上述方式。
接着，作为相移掩模，将说明半色调式相移掩模。
如图10A所示那样，半色调式相移掩模160在石英等的具有透光性的衬底122上选择性地形成半透过性的相移器材料162而代替遮光层。关于此时的激光束的振幅分布163，如图10B所示那样，在经过相移器材料162的光和经过没有相移器材料162的区域的光的振幅分布相反。
结果，如图10C所示那样，在相移器材料162的界面上激光束的强度分布164陡峭地增加。
可以通过对光吸收层103照射具有如图10C所示那样的强度分布的激光束，充分地确保在光吸收层中吸收激光束的区域和不吸收激光束的区域的差异。
结果，可以如图10D所示那样将微细的宽度的层165a转印到衬底100上。注意，在图10D中，光吸收层的残留部165b残留在具有透光性的衬底102上。
此外，作为在图1A至图4C中能够使用的掩模，可以使用具有微透镜或微透镜阵列等的至少在顶部周边具有曲率且优选其整体是像凸透镜或凹透镜那样的半球状的微透镜的掩模。注意，当微透镜的照射激光束的一侧为凸或凹时，可以在光吸收层中聚焦激光束。在图11A和11B中，将使用具有微透镜阵列的掩模来说明。
在掩模171的表面上形成微透镜阵列。此外，在不需要照射激光束的区域中，提供有遮光层173。注意，可以使用与图5B所示的反射层124相同的材料来形成遮光层173。
如图11A所示那样，通过掩模171及具有透光性的衬底102，对光吸收层103照射激光束104。激光束104的一部分被遮光层173遮光。此外，在微透镜阵列的各个透镜中聚焦光。因此，对光吸收层103选择性地照射聚焦了的激光束104。
结果，如图11B所示那样，可以将微细的形状的层174a转印到衬底100上。注意，在图11B中，光吸收层103的残留部174b残留在具有透光性的衬底102上。
注意，也可以在具有透光性的衬底上选择性地喷射透明的组成物并焙烧它来形成微透镜，来代替微透镜阵列。可以使用如下材料来形成这种微透镜，即，聚酰亚胺、丙烯、醋酸乙烯树脂、聚乙烯缩醛、聚苯乙烯、AS树脂、甲基丙烯树脂、聚丙烯、聚碳酸酯、赛璐珞、醋酸纤维素塑料、聚乙烯、甲基戊烯树脂、氯乙烯树脂、聚酯树脂、尿素树脂。此外，可以使用以PSG(磷硅玻璃)、BPSG(硼磷硅玻璃)、硅酸盐类SOG(旋涂玻璃)、聚硅氮烷类SOG、烷氧基硅酸盐类SOG、聚甲基硅氧烷等为典型的具有Si-CH3键的SiO2来形成。
可以通过采用如本实施方式所示那样的使用激光束的转印方法，在衬底上选择性地形成导电层、半导体层、绝缘层。此外，可以使用于修补布线的缺陷的修补工序。尤其，通过使用相移掩模及包括微透镜的掩模作为掩模，能够修补在布线之间的宽度窄的区域中的布线缺陷。结果，可以提高半导体器件的成品率，并还提高批量生产率。
实施方式2
在本实施方式中，将参照图12A至12F来说明使用实施方式1的半导体元件的制造方法。
在此，将使用反交错型的薄膜晶体管188作为半导体元件来说明。注意，也可以制造正交错型薄膜晶体管、共面型薄膜晶体管、二极管、MOS晶体管等的半导体元件，而不局限于反交错型薄膜晶体管。
如图12A所示那样，在具有透光性的衬底102的一个表面上形成光吸收层181。在此，作为光吸收层181，在具有透光性的衬底102上通过溅射法来形成10nm至1000nm以上厚度的钨层。此外，与光吸收层181相对地提供衬底100。此外，在具有透光性的衬底的另一个表面一侧提供掩模101。注意，具有透光性的衬底102的一个表面和另一个表面是彼此相对的面。
接着，通过掩模101及具有透光性的衬底102照射激光束104。结果，如图12B所示，将被照射激光束的光吸收层转印到衬底100上。在此，被转印了的光吸收层示出为层182。层182用作栅电极。
注意，可以通过液滴喷出法来形成用作栅电极的层182。该液滴喷出法是通过从微细孔喷出调整了的组成物的液滴来形成预定的形状的层的方法。另外，也可以采用印刷法来形成。此外，也可以在通过CVD法、PVD法、涂敷法等在衬底上形成导电层之后，通过光刻工序来对导电层选择性地进行蚀刻，以形成层182。
接着，如图12C所示，在衬底100以及层182上形成栅极绝缘层180。在此，通过等离子体CVD法形成50nm至200nm的氮化硅层。
接着，具有透光性的衬底179上形成光吸收层183、绝缘层184、以及半导体层185。在此，形成10nm至50nm的氧化锌层作为光吸收层183，而通过等离子体CVD法分别形成10nm至50nm的氧氮化硅层作为绝缘层184、50nm至150nm厚度的非晶硅层作为半导体层185。
接着，互相相对地提供衬底100上的栅极绝缘层180和具有透光性的衬底179上的半导体层185，并且在将掩模101提供到具有透光性的衬底179上之后，通过掩模101及具有透光性的衬底179，对光吸收层183照射激光束104。
注意，此时也可以在减压下对光吸收层183照射激光束104。此外，还可以在对衬底100进行加热的同时对光吸收层183照射激光束104。
其结果，如图12D所示，将半导体层185a、绝缘层184a、以及光吸收层183a转印到衬底100的栅极绝缘层180上。然后，除去在半导体层185a上的光吸收层183a及绝缘层184a。注意，在此，绝缘层184a用作防止光吸收层183a混入到半导体层185a中的阻挡层。此外，还用作在对光吸收层183a进行蚀刻时的蚀刻停止层。因此，通过与光吸收层183接触地提供绝缘层184，在通过转印来制造半导体层185a时，能够防止杂质混入到半导体层中，而且还可以提高半导体层185a的膜厚度的均匀性。
此外，在除去绝缘层184a及光吸收层183a之后，也可以对半导体层185a照射激光束。另外，也可以对半导体层185a进行加热。其结果，可以形成结晶半导体层或微晶半导体层。
注意，也可以通过液滴喷出法来形成半导体层185a。该液滴喷出法是通过从微细孔喷出调整了的组成物的液滴来形成预定的形状的层的方法。此外，也可以采用印刷法来形成。另外，也可以在通过CVD法、PVD法、涂敷法等在衬底上形成半导体层之后，通过光刻工序对导电层选择性地进行蚀刻来形成半导体层185a。
接着，如图12E所示，在半导体层185a上形成接触层186。在此，通过与层182相同的形成方法形成掺杂有磷的非晶硅层作为接触层186。此外，也可以通过液滴喷出法来形成接触层186。该液滴喷出法是通过从微细孔喷出调整了的组成物的液滴来形成预定的形状的层的方法。此外，也可以采用印刷法来形成。另外，也可以在通过CVD法、PVD法、涂敷法等在衬底上形成之后，通过光刻工序选择性地进行蚀刻来形成接触层186。
接着，如图12F所示，在接触层186上形成布线187。布线187的形成方法可以与层182相同。此外，也可以通过液滴喷出法滴落导电膏并焙烧它来形成布线187。在此，通过与层182相同的方法形成铝层。此外，也可以通过液滴喷出法来形成布线187。该液滴喷出法是通过从微细孔喷出调整了的组成物的液滴来形成预定的形状的层的方法。此外，也可以采用印刷法来形成。另外，也可以在通过CVD法、PVD法、涂敷法等在衬底上形成导电层之后，通过光刻工序对该导电层选择性地进行蚀刻来形成布线187。
再者，也可以与层182相同地同时转印接触层186及布线187，而不像图12E及12F所示那样以不同的工序形成接触层186及布线187。
注意，通过从微细孔喷出调整了的组成物的液滴来形成预定的形状的层的方法称为液滴喷出法。
通过上述工序，可以通过使用激光束的转印方法来制造半导体元件。
实施方式3
在本实施方式中，将参照图13A至14D说明一种接触孔的形成方法，其目的在于以高可靠性及更简化了的工序低成本地制造。
在隔着绝缘层使导电层彼此电连接的情况下，在绝缘层中形成开口(所谓的接触孔)。在此情况下，通过激光束的照射选择性地形成开口，而不在绝缘层上形成掩模层。形成第一导电层，在该第一导电层上层叠形成绝缘层，并且对该第一导电层及绝缘层的叠层中的形成开口的区域从绝缘层一侧选择性地照射激光束。通过使用吸收激光束的导电材料来形成第一导电层，激光束虽然透过绝缘层但被吸收到第一导电层中。第一导电层因吸收了的激光束的能量而被加热并蒸发，并且破坏层叠在其上的绝缘层。因此，开口形成在第一导电层及绝缘层中，并而在绝缘层之下的导电层的一部分露出在开口的侧壁及底面(或者只在侧壁)。通过在开口中与露出了的第一导电层接触地形成第二导电层，第一导电层及第二导电层可以隔着绝缘层电连接。就是说，在本发明中，对导电层照射激光束且以激光烧蚀(ablation)使导电层的激光照射区域蒸发，来在形成于导电层上的绝缘层中形成开口。
将参照图13A至13D来具体地说明。在本实施方式中，如图13A所示那样，在衬底720上形成导电层721a、吸收激光束的导电层721b、绝缘层722。
导电层721a以及吸收激光束的导电层721b具有叠层结构。在本实施方式中，将较容易蒸发的低熔点金属(在本实施方式中采用铬)使用于吸收激光束的导电层721b，将其熔点高于吸收激光束的导电层721b的熔点的金属(在本实施方式中采用钨)使用于导电层721a。
如图13B所示，对吸收激光束的导电层721b从绝缘层722一侧选择性地照射激光束723。在被照射激光束的区域中，导电层721b的照射区域因激光束的能量而蒸发。结果，在吸收激光束的导电层721b的照射区域上的绝缘层722被除去，因此可以形成开口725。此外，吸收激光束的导电层721b分离为导电层728a、728b，而绝缘层722分离为绝缘层727a、727b(参照图13C)。在开口725中形成导电层726，并且导电层726可以与导电层721a、728a、728b电连接(参照图13D)。
再者，如图13C所示，当在形成开口725之后，当氧化物层形成在导电层721a的表面上时，优选除去该氧化物层。作为氧化物层的除去方法，可以适当地采用湿蚀刻、干蚀刻等。注意，在导电层721a是钨层的情况下，优选采用干蚀刻除去氧化物层。这是因为如果进行使用氢氟酸等的溶液的湿蚀刻，则导电层721a变脆的缘故。
激光束723的射束点的形状可以适当地采用点、面、线、矩形等的形状。也可以通过将上述形状的激光束照射到一点来形成开口725。此外，也可以通过一维或二维地扫描上述形状的激光束来选择性地形成开口725。作为激光束723，可以适当地使用从实施方式1所示的激光振荡器出射的激光束。
可以采用蒸镀法、溅射法、PVD(物理气相淀积)法、CVD(化学气相淀积)法如减压CVD法(LPCVD法)或等离子体CVD法等形成导电层721a、721b。此外，也可以采用能够将结构物转印或描绘为所希望的图案的方法，例如各种印刷法(形成为所希望的图案的方法，例如丝网(孔版)印刷、胶版(平版)印刷、凸版印刷、照相凹版(凹版)印刷等)、分配器法、选择性涂敷法等。可以使用铬、钼、镍、钛、钴、铜、或铝中的一种或多种来形成导电层721a、721b。
在图13A至13D中示出了一个例子，其中通过激光束723的照射使吸收激光束的导电层721b蒸发，在绝缘层722中形成开口725，并且层叠的导电层721a残留。图14A至14D示出形成达到形成在绝缘层之下的导电层的开口的其他例子。
图14A示出一个例子，其中层叠在绝缘层之下的导电层之中的上层的导电层为吸收激光束的导电层，并且使用激光束来仅仅对该吸收激光束的导电层的上方部进行激光烧蚀。在衬底730上提供导电层731、吸收激光束的导电层732、绝缘层733，而在形成在导电层732、绝缘层733的开口750中形成导电层734。在开口750中，吸收激光束的导电层732露出，而且与导电层734接触并彼此电连接。
形成在绝缘层之下的导电层可以层叠熔点不同的多种导电层，当然也可以采用单层。图14B和14C示出形成在绝缘层之下的吸收激光束的导电层是单层的例子。图14B是使用激光束仅仅对吸收激光束的导电层的上方部进行激光烧蚀的例子，而图14C是在吸收激光束的导电层中通过进行激光烧蚀进行除去直到衬底740露出来的例子。
在图14B中，在衬底735上提供有吸收激光束的导电层736、绝缘层738，而在形成于吸收激光束的导电层736、绝缘层738的开口751中提供有导电层739。在开口751中导电层736露出，而且与导电层739接触并彼此电连接。当如图14B所示那样在导电层的膜厚度方向上仅仅除去上方的一部分时，控制激光束的照射条件(能量、照射时间等)或将导电层736形成得厚，即可。
在图14C中，在衬底740上提供有吸收激光束的导电层741、绝缘层743，而在形成于吸收激光束的导电层741的一部分及绝缘层743的开口752中提供有导电层744。在开口752中吸收激光束的导电层741露出，而且与导电层744接触并电连接。可以不一定如图14B所示那样在开口底面上下部导电层和上部导电层彼此接触，还可以采用如下结构：与露出在开口的侧面的下部导电层接触地形成上部导电层来使它们电连接。
此外，用作接触孔的开口也可以具有如下形状，即其侧面相对于底面不垂直。如图14D那样，还可以采用开口的侧面具有锥形的形状。在图14D中，在衬底745上形成有导电层746、吸收激光束的导电层747、绝缘层748，而在绝缘层748及导电层747中形成有开口753。开口753是擂钵(mortar)状，并且开口753的侧面是相对于底面具有锥形的形状。
像这样，在提供在绝缘层的开口中，使绝缘层之下的下部导电层和绝缘层之上的上部导电层电连接。在本实施方式中，在第一导电层上形成吸收激光束的第二导电层，并且通过使用激光束使第二导电层蒸发，来在形成于第一导电层及第二导电层上的绝缘层中形成开口。可以根据激光束的照射条件(能量强度、照射时间等)以及绝缘层、导电层的材料性质(热传导率、熔点、沸点等)来控制形成在绝缘层及导电层中的开口的大小及形状。
实施例1
在本实施例中，将参照图15A至15D说明具有连接到薄膜晶体管的导电层的半导体器件的制造方法。在此，形成液晶显示面板作为半导体器件。另外，在图15A至15D中示出液晶显示面板的一个像素的截面图，将在下面进行说明。
如图15A所示，在衬底100上形成实施方式2所示的薄膜晶体管188以及覆盖薄膜晶体管188的绝缘层190。在此，通过涂敷法涂敷组成物并焙烧来形成由聚酰亚胺构成的绝缘层190。
接着，通过实施方式3所示的方法来除去绝缘层190的一部分并提供开口部，以形成具有开口部的绝缘层191。也可以在之后除去形成在布线187的表面上的氧化物。
然后，如图15B所示，在开口部以及绝缘层191的表面形成连接到布线187的导电层192。注意，导电层192用作像素电极。在此，通过实施方式1所示的方法使用氧化锌来形成导电层192。可以通过形成具有透光性的导电层192作为像素电极，在后面制造透过型液晶显示面板。另外，可以通过形成诸如Ag(银)、Au(金)、Cu(铜)、W(钨)、Al(铝)等具有反射性的导电层作为导电层192，在后面制造反射型液晶显示面板。而且，可以通过在每一个像素中形成上述具有透光性的导电层以及具有反射性的导电层，制造半透过型液晶显示面板。
注意，如图15B所示，开口部可以形成为在布线187的表面上布线187与导电层192接触。
另外，如图15C所示，开口部可以形成为在接触层186的表面上布线187和导电层192接触。
通过上述工序，可以形成有源矩阵衬底。
接着，通过印刷法或旋涂法形成绝缘膜，进行摩擦处理形成取向膜193。另外，也可以采用斜向蒸镀法来形成取向膜193。
接着，在提供有取向膜264、第二像素电极(相对电极)263、以及着色层262的相对衬底261中，在像素部的周围区域中通过液滴喷出法形成具有闭环形状的密封材料(未图示)。可以将填料混合到密封材料中，而且，也可以在相对衬底261上形成彩色滤光片和遮挡膜(黑矩阵)等。
接着，通过分配器方式(滴落方式)将液晶材料滴落在由密封材料形成的闭环的内侧。然后，在真空中贴合相对衬底和有源矩阵衬底，并进行紫外线固化来形成填充有液晶材料的液晶层265。此外，作为形成液晶层265的方法，也可以使用在贴合相对衬底之后通过使用毛细现象注入液晶材料的浸渍方式(抽吸方式)来代替分配器方式(滴落方式)。
然后，通过连接导电层将布线衬底，典型为FPC(柔性印刷电路)贴附到扫描线以及信号线的连接端子部。通过上述工序，可以形成液晶显示面板。
注意，本实施例虽然示出TN型液晶显示面板，但是上述工序也可以同样地应用于其他方式的液晶显示面板。例如，本实施例可以应用于与玻璃衬底平行地施加电场来使液晶取向的横电场方式的液晶显示面板。另外，本实施例可以应用于VA(垂直取向)方式的液晶显示面板。
图16和图17示出VA型液晶显示面板的像素结构。图16是平面图，并且图17示出对应于在图16中所示的切断线I-J的截面结构。在以下说明中将参照该两个图来进行说明。
在该像素结构中，在一个像素中具有多个像素电极，并且TFT连接到各个像素电极。通过不同的栅极信号驱动地构成各个TFT。换句话说，具有如下结构，即在设计有多域(multi-domain)的像素中独立控制施加给各个像素电极的信号。
像素电极1624在开口(接触孔)1623中通过布线1618与TFT1628连接。另外，像素电极1626在开口(接触孔)1627中通过布线1619与TFT 1629连接。TFT1628的栅极布线1602和TFT1629的栅电极1603形成为彼此分离，以便可以将不同的栅极信号供应到它们。另一方面，TFT1628和TFT1629共同使用用作数据线的布线1616。
可以与上述实施方式同样地形成像素电极1624和像素电极1626。
像素电极1624和像素电极1626的形状不同，并且由槽缝1625分离。包围以V字形扩展的像素电极1624的外侧地形成有像素电极1626。通过使用TFT1628及TFT1629使施加给像素电极1624和像素电极1626的电压的时序(timing)不同，来控制液晶的取向。在相对衬底1601上形成有遮光膜1632、着色层1636、相对电极层1640。另外，在着色层1636和相对电极层1640之间形成有平整化膜1637，从而防止液晶的取向无序。图18示出相对衬底一侧的结构。相对电极层1640是在不同的像素之间共同使用的电极，并且形成有槽缝1641通过将该槽缝1641和像素电极1624及像素电极1626一侧的槽缝1625交替咬合地配置，而可以有效地产生斜向电场并控制液晶的取向。据此，可以根据地点改变液晶的取向方向，从而扩张视场角。
本实施例可以与上述实施方式适当地自由地组合。
注意，可以在连接端子和源极布线(栅极布线)之间或在像素部中设置用于防止静电破坏的保护电路，其典型为二极管等。在这种情况下，通过采用与上述TFT相同的工序来制造保护电路并将像素部的栅极布线连接到二极管的漏极或源极布线，可以防止静电破坏。
根据本发明，可以以所希望的形状形成构成液晶显示面板的布线等的构成物。另外，可以减轻复杂的光刻工序而通过简化了的工序制造液晶显示面板，所以可以减少材料的损失且实现成本的降低。因此，可以高成品率地制造高功能且高可靠性的液晶显示面板。
实施例2
在本实施例中，对于制造发光显示面板作为半导体器件的方法进行说明。在图19A至19D中示出发光显示面板的一个像素，将在下面进行说明。
与实施例1相同，如图19A所示，在衬底100上形成实施方式2所示的薄膜晶体管188以及覆盖薄膜晶体管188且具有开口部的绝缘层191。
接着，如图19B所示，与实施例1相同地形成连接到布线187的第一导电层201。注意，第一导电层201用作像素电极。
接着，如图19C所示，形成覆盖用作像素电极的第一导电层201的端部的绝缘层202。这种绝缘层可以通过在绝缘层191以及第一导电层201上形成未图示的绝缘层，并且将实施方式3所示的方法适用于该绝缘层来选择性地除去在第一导电层201上的绝缘层而形成。
接着，如图19D所示，在第一导电层201的露出部以及绝缘层202的一部分之上形成包含发光材料的层203，并在其上形成用作像素电极的第二导电层204。根据上述工序，可以形成由第一导电层201、包含发光材料的层203和第二导电层204构成的发光元件205。
在此，将说明发光元件205的结构。
通过在含有发光材料的层203中形成使用有机化合物且具有发光功能的层(以下，称为发光层343)，发光元件205起到有机EL元件的功能。
作为发光性的有机化合物，例如可以举出9，10-二(2-萘基)蒽(缩写：DNA)；2-叔丁基-9，10-二(2-萘基)蒽(缩写：t-BuDNA)；4，4′-双(2，2-二苯基乙烯基)联苯(缩写：DPVBi)；香豆素30；香豆素6；香豆素545；香豆素545T；二萘嵌苯；红荧烯；吡啶醇；2，5，8，11-四(叔丁基)二萘嵌苯(缩写：TBP)；9，10-二苯基蒽(缩写：DPA)；5，12-二苯基并四苯；4-(二氰基亚甲基)-2-甲基-6-[p-(二甲胺)苯乙烯基1-4H-吡喃(缩写：DCM1)；4-(二氰基亚甲基)-2-甲基-6-[2-(久洛尼定-9-基)乙烯基1-4H-吡喃(缩写：DCM2)；4-(二氰基亚甲基)-2，6-双[p-(二甲胺)苯乙烯基1-4H-吡喃(缩写：BisDCM)等。另外，也可以使用下面能够发射磷光的化合物：双[2-(4′，6′-二氟苯基)吡啶-N，C2′](甲基吡啶)铱(缩写：FIrpic)；双{2-[3′，5′-双(三氟甲基)苯基]吡啶-N，C2′}(甲基吡啶)铱(缩写：Ir(CF3ppy)2(pic))；三(2-苯基吡啶-N，C2′)铱(缩写：Ir(ppy)3)；(乙酰丙酮)双(2-苯基吡啶-N，C2′)铱(缩写：Ir(ppy)2(acac))；(乙酰丙酮)双[2-(2′-噻吩基)吡啶-N，C3′)铱(缩写：Ir(thp)2(acac))；(乙酰丙酮)双(2-苯基喹啉-N，C2′)铱(缩写：Ir(pq)2(acac))；(乙酰丙酮)双[2-(2′-苯并噻吩)吡啶-N，C3)铱(缩写：Ir(btp)2(acac))等。
此外，如图21A所示，也可以通过在第一导电层201上形成含有发光材料的层203以及第二导电层204来形成发光元件205，所述含有发光材料的层203包括由空穴注入材料形成的空穴注入层341、由空穴传输材料形成的空穴传输层342、由发光性的有机化合物形成的发光层343、由电子传输材料形成的电子传输层344、以及由电子注入材料形成的电子注入层345。
作为空穴传输材料，可以举出酞菁(缩写：H2Pc)；酞菁铜(缩写：CuPc)；酞菁氧钒(缩写：VOPc)；4，4′，4″-三(N，N-二苯胺)三苯胺(缩写：TDATA)；4，4′，4″-三[N-(3-甲基苯基)-N-苯胺]三苯胺(缩写：MTDATA)；1，3，5-三[N，N-二(m-甲苯基)氨基]苯(缩写：m-MTDAB)；N，N′-二苯基-N，N′-双(3-甲基苯基)-1，1′-联苯-4，4′-二胺(缩写：TPD)；4，4′-双[N-(1-萘基)-N-苯胺]联苯(缩写：NPB)；4，4′-双{N-[4-二(m-甲苯基)氨基]苯基-N-苯胺}联苯(缩写：DNTPD)；4，4′-双[N-(4-联苯基)-N-苯胺]联苯(缩写：BBPB)；4，4′，4″-三(N-咔唑基)三苯胺(缩写：TCTA)等，但是不局限于这些材料。此外，在上述的化合物中，以TDATA、MTDATA、m-MTDAB、TPD、NPB、DNTPD、BBPB、TCTA、NPB等为典型的芳香胺化合物容易产生空穴，因此作为有机化合物是优选的化合物群。这里所述的物质是主要具有10-6cm2/Vs以上的空穴迁移率的物质。
除了上述空穴传输材料以外，空穴注入材料还包括化学掺杂了的导电高分子化合物材料，也可以使用掺杂了聚苯乙烯磺酸盐(缩写：PSS)的聚乙烯二氧噻吩(缩写：PEDOT)、聚苯胺(缩写：PAni)等。而且，无机半导体如氧化钼、氧化钒、氧化镍等的薄膜、或者无机绝缘体如氧化铝等的超薄膜也有效。
这里，作为电子传输材料，可以使用由具有喹啉骨架或苯并喹啉骨架的金属络合物等构成的材料，例如，三(8-羟基喹啉)铝(缩写：Alq3)、三(4-甲基-8-羟基喹啉)铝(缩写：Almq3)、双(10-羟基苯并[h]-喹啉)铍(缩写：BeBq2)、双(2-甲基-8-羟基喹啉)-4-苯基酚盐-铝(缩写：BAlq)等。此外，除此之外，还可以使用具有恶唑类配位体或噻唑类配位体的金属络合物等的材料，例如，双[2-(2-羟苯基)苯并恶唑]锌(缩写：Zn(BOX)2)、双[2-(2-羟苯基)苯并噻唑]锌(缩写：Zn(BTZ)2)等。另外，除了金属络合物之外，还可以使用2-(4-联苯基)-5-(4-叔丁基苯基)-1，3，4-恶二唑(缩写：PBD)、1，3-双[5-(p-叔丁基苯基)-1，3，4-恶二唑-2-基]苯(缩写：OXD-7)、3-(4-叔丁基苯基)-4-苯基-5-(4-联苯基)-1，2，4-三唑(缩写：TAZ)、3-(4-叔丁基苯基)-4-(4-乙基苯基)-5-(4-联苯基)-1，2，4-三唑(缩写：p-EtTAZ)、红菲绕啉(缩写：BPhen)、浴铜灵(缩写：BCP)等。这里所述的物质是主要具有10-6cm2/Vs以上的电子迁移率的物质。
作为电子注入材料，除了上述电子传输材料之外，经常使用绝缘体的超薄膜，例如碱金属卤化物如氟化锂、氟化铯等；碱土金属卤化物如氟化钙等；或者碱金属氧化物如氧化锂等。而且，碱金属络合物如乙酰丙酮锂(缩写：Li(acac))或8-羟基喹啉-锂(缩写：Liq)等也有效。另外，也可以使用通过共蒸镀等混合上述电子传输材料和具有低功函数的金属如Mg、Li、Cs等而成的材料。
此外，如图21B所示，也可以由第一导电层201、含有发光材料的层318、以及第二导电层204形成发光元件205，所述含有发光材料的层318使用由发光性的有机化合物及相对于发光性的有机化合物具有电子接受性的无机化合物形成的空穴传输层346、由发光性的有机化合物形成的发光层343、以及由相对于发光性的有机化合物具有电子给予性的无机化合物形成的电子传输层347来形成。
由发光性的有机化合物以及相对于发光性的有机化合物具有电子接受性的无机化合物形成的空穴传输层346，通过作为有机化合物适当地使用上述空穴传输性的有机化合物来形成。此外，无机化合物只要容易地接受来自有机化合物的电子，就可以是任何化合物，可以使用各种金属氧化物或金属氮化物，尤其是，在元素周期表中属于第4族至第12族的任何一种的过渡金属氧化物容易呈现电子接受性，因此这是优选的。具体而言，可以举出氧化钛、氧化锆、氧化钒、氧化钼、氧化钨、氧化铼、氧化钌、氧化锌等。此外，在上述金属氧化物中，在元素周期表中属于第4族至第8族的任何一种的过渡金属氧化物大多具有高电子接受性，因此这是优选的一群。尤其是，氧化钒、氧化钼、氧化钨、氧化铼可以利用真空蒸镀而形成并容易处理，因此这是优选的。
由发光性的有机化合物以及相对于发光性的有机化合物具有电子给予性的无机化合物形成的电子传输层347，通过作为有机化合物适当地使用上述电子传输性的有机化合物来形成。此外，无机化合物只要容易地对有机化合物供应电子，就可以是任何化合物，可以使用各种金属氧化物或金属氮化物，尤其是，碱金属氧化物、碱土金属氧化物、稀土金属氧化物、碱金属氮化物、碱土金属氮化物、以及稀土金属氮化物容易呈现电子给予性，因此这是优选的。具体而言，可以举出氧化锂、氧化锶、氧化钡、氧化铒、氮化锂、氮化镁、氮化钙、氮化钇、氮化镧等。尤其是，氧化锂、氧化钡、氮化锂、氮化镁、氮化钙可以利用真空蒸镀而形成并容易处理，因此这是优选的。
由发光性的有机化合物及无机化合物形成的电子传输层347或空穴传输层346在电子注入/传输特性方面优异，因此，可以将各种材料用作第一导电层201、第二导电层204而其功函数几乎不受限。此外，可以减少驱动电压。
此外，作为含有发光材料的层203，通过具有使用无机化合物并具有发光功能的层(在下文中称作发光层349)，发光元件205用作无机EL元件。无机EL元件根据其元件结构分类成分散无机EL元件和薄膜无机EL元件。这些不同之处在于前者包括将发光材料的微粒分散在粘合剂中的含有发光材料的层，后者包括由发光材料的薄膜形成的含有发光材料的层，而相同之处在于两者都需要由高电场加速的电子。注意，能够获得的发光机制包括利用施主能级和受主能级的施主-受主再结合发光；以及，利用金属离子的内壳层电子跃迁的局部发光。在许多情况下，分散无机EL元件使用施主-受主再结合发光，而薄膜无机EL元件使用局部发光。下面表示无机EL元件的结构。
在本实施例中可使用的发光材料由母体材料和成为发光中心的杂质元素构成。可以通过改变包含的杂质元素来获得各种颜色的发光。作为发光材料的制造方法，可以使用各种方法如固相法和液相法(共沉淀法)等。此外，也可以使用喷雾热分解法、复分解法、利用前体的热分解反应的方法、反胶束法、组合这些方法和高温焙烧的方法、冷冻干燥法等的液相法等。
固相法是如下方法：称母体材料和杂质元素或其化合物，在研钵中混合，并且通过在电炉中加热并焙烧而彼此反应，使得杂质元素包含在母体材料中。焙烧温度优选为700℃至1500℃。这是因为在太低的温度下固相反应不进行，而在太高的温度下母体材料分解的缘故。注意，也可以在粉末状态下执行焙烧，但是优选在小球状态下执行焙烧。该方法虽然需要比较高温度的焙烧，但是这是很简单的方法，因此，实现高生产率以适合于大量生产。
液相法(共沉淀法)是如下方法：使母体材料或其化合物与杂质元素或其化合物在溶液中彼此反应，干燥，然后焙烧。在该方法中，发光材料的微粒均匀分布，从而即使在粒径小且低焙烧温度下，也可以进行反应。
作为用于无机EL元件的发光材料的母体材料，可以使用硫化物、氧化物、氮化物。作为硫化物，例如可以使用硫化锌、硫化镉、硫化钙、硫化钇、硫化镓、硫化锶、硫化钡等。此外，作为氧化物，例如可以使用氧化锌、氧化钇等。此外，作为氮化物，例如可以使用氮化铝、氮化镓、氮化铟等。另外，也可以使用硒化锌、碲化锌等。也可以使用三元混晶如硫化钙镓、硫化锶镓、硫化钡镓等。
作为局部发光的发光中心，可以使用锰(Mn)、铜(Cu)、钐(Sm)、铽(Tb)、铒(Er)、铥(Tm)、铕(Eu)、铈(Ce)、镨(Pr)等。注意，也可以添加有卤素元素如氟(F)、氯(Cl)等作为电荷补偿。
另一方面，作为施主-受主再结合发光的发光中心，可以使用包含形成施主能级的第一杂质元素和形成受主能级的第二杂质元素的发光材料。作为第一杂质元素，例如可以使用氟(F)、氯(Cl)、铝(Al)等。作为第二杂质元素，例如可以使用铜(Cu)、银(Ag)等。
在通过固相法合成施主-受主再结合发光的发光材料的情况下，分别称母体材料、第一杂质元素或其化合物、以及第二杂质元素或其化合物，在研钵中混合，然后利用电炉进行加热并焙烧。作为母体材料可以使用上述母体材料，而作为第一杂质元素或其化合物，例如可以使用氟(F)、氯(Cl)、硫化铝等。此外，作为第二杂质元素或其化合物，例如可以使用铜(Cu)、银(Ag)、硫化铜、硫化银等。焙烧温度优选为700℃至1500℃。这是因为在太低的温度下固相反应不进行，而在太高的温度下母体材料分解的缘故。注意，也可以在粉末状态下执行焙烧，但是，优选在小球状态下执行焙烧。
此外，作为在利用固相反应的情况下的杂质元素，可以组合使用由第一杂质元素和第二杂质元素构成的化合物。在此情况下，杂质元素容易分散以促进固相反应，因此可以获得均匀的发光材料。而且，因为不包含多余的杂质元素，所以可以获得高纯度的发光材料。作为由第一杂质元素和第二杂质元素构成的化合物，例如可以使用氯化铜、氯化银等。
注意，这些杂质元素的浓度对母体材料在0.01atom％至10atom％的范围内即可，优选在0.05atom％至5atom％的范围内。
图21C示出了含有发光材料的层203由第一绝缘层348、发光层349、以及第二绝缘层350构成的无机EL元件的截面。
在薄膜无机EL元件中，发光层349是含有上述发光材料的层，可以通过使用真空蒸镀法如电阻加热蒸镀法、电子束蒸镀(EB蒸镀)法等、物理气相生长法(PVD)如溅射法等、化学气相生长法(CVD)法如有机金属CVD法、氢化物传输减压CVD法等、原子层外延法(ALE)等来形成。
第一绝缘层348和第二绝缘层350没有特别的限制，但是优选具有高绝缘性和致密膜质量，而且优选具有高介电常数。例如，可以使用氧化硅、氧化钇、氧化铝、氧化铪、氧化钽、钛酸钡、钛酸锶、钛酸铅、氮化硅、氧化锆等；混合这些的薄膜；或者两种以上的叠层。第一绝缘层348和第二绝缘层350可以通过溅射法、蒸镀、CVD法等形成。这些膜的厚度没有特别的限制，但是优选在10nm至1000nm的范围内。注意，本实施例的发光元件并不一定需要热电子，可以形成为薄膜状，并且具有能够降低驱动电压的优点。该薄膜的厚度优选为500nm以下，更优选为100nm以下。
注意，虽然未图示，也可以在发光层349与绝缘层348、350之间或者在发光层349与第一导电层201、第二导电层204之间提供缓冲层。该缓冲层具有使载流子的注入为容易并且抑制两层混合的作用。作为缓冲层没有特别的限制，但是例如可以使用作为发光层的母体材料的硫化锌、硫化硒、硫化镉、硫化锶、硫化钡、硫化铜、氟化锂、氟化钙、氟化钡、或氟化镁等。
此外，如图21D所示，含有发光材料的层203可以由发光层349及第一绝缘层348构成。在此情况下，图21D示出了将第一绝缘层348提供在第二导电层204和发光层349之间的方式。注意，也可以将第一绝缘层348提供在第一导电层201和发光层349之间。
再者，含有发光材料的层203也可以仅由发光层349构成。就是说，也可以使用第一导电层201、含有发光材料的层203、第二导电层204构成发光元件205。
当采用分散无机EL元件时，通过在粘合剂中分散微粒状态的发光材料来形成膜状的包含发光材料的层。在通过发光材料的制造方法不能充分地获得所希望的大小的微粒的情况下，可以在研钵等中进行碾碎等以加工为微粒状。粘合剂是指用来将粒子状的发光材料固定为分散状态，并且保持为包含发光材料的层的形状的物质。发光材料由粘合剂均匀地分散并固定在包含发光材料的层中。
当采用分散无机EL元件时，作为含有发光材料的层的形成方法，可以使用能够选择性地形成含有发光材料的层的液滴喷出法、印刷法(丝网印刷或胶版印刷等)、涂敷法如旋涂法等、浸渍法、分配器法等。其膜厚度没有特别的限制，但是优选在10nm至1000nm的范围内。此外，在包括发光材料和粘合剂的含有发光材料的层中，发光材料的比例优选为50wt％以上且80wt％以下。
图21E所示的元件具有第一导电层201、含有发光材料的层203、第二导电层204，并且所述含有发光材料的层203由发光材料352分散在粘合剂351中的发光层及绝缘层348构成。注意，绝缘层348虽然在图21E中采用与第二导电层204接触的结构，但是也可以采用与第一导电层201接触的结构。此外，该元件也可以具有分别与第一导电层201及第二导电层204接触的绝缘层。另外，该元件也可以不具有与第一导电层201及第二导电层204接触的绝缘层。
作为在本实施例中可使用的粘合剂，可以使用有机材料和无机材料。此外，也可以使用有机材料和无机材料的混合材料。作为有机材料，可以使用具有比较高的介电常数的聚合物如氰乙基纤维素树脂、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯树脂、硅酮树脂、环氧树脂、偏二氟乙烯等树脂。另外，也可以使用耐热高分子如芳香族聚酰胺或聚苯并咪唑(polybenzimidazole)等、或者硅氧烷树脂。注意，硅氧烷树脂相当于包含Si-O-Si键的树脂。硅氧烷的骨架结构由硅(Si)和氧(O)的键构成。作为取代基，使用至少包含氢的有机基(例如，烷基、芳基)。作为取代基，也可以使用氟基。或者，作为取代基，也可以使用至少包含氢的有机基和氟基。此外，也可以使用树脂材料，例如乙烯基树脂如聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛等、酚醛树脂、酚醛清漆树脂、丙烯酸树脂、三聚氰胺树脂、氨基甲酸乙酯树脂、恶唑树脂(聚苯并恶唑)等。而且，也可以使用光固化型等。也可以通过在这些树脂中适当地混合具有高介电常数的微粒如钛酸钡、钛酸锶等来调节介电常数。
此外，作为用于粘合剂的无机材料，可以通过使用选自含有氧化硅、氮化硅、包含氧及氮的硅、氮化铝、包含氧和氮的铝、氧化铝、氧化钛、钛酸钡、钛酸锶、钛酸铅、铌酸钾、铌酸铅、氧化钽、钽酸钡、钽酸锂、氧化钇、氧化锆、硫化锌、以及其他无机材料的物质中的材料来形成。通过(利用添加等的方法)使有机材料包含高介电常数的无机材料，可以进一步控制由发光材料和粘合剂构成的含有发光材料的层的介电常数，从而可以进一步增加介电常数。
在制造工序中，发光材料分散于包含粘合剂的溶液中，但作为本实施例可使用的包含粘合剂的溶液的溶剂，适当地选择粘合剂材料溶解于其中且可以制造具有适合于形成发光层的方法(各种湿式工艺)及所希望的膜厚度的粘度的溶液的溶剂即可。可以使用有机溶剂等，例如在使用硅氧烷树脂作为粘合剂的情况下，可以使用丙二醇单甲醚、丙二醇单甲醚醋酸酯(也称作PGMEA)、3-甲氧基-3-甲基-1-丁醇(也称作MMB)等。
在无机EL发光元件中，通过对夹持含有发光材料的层的一对电极之间施加电压来获得发光，但在直流驱动或交流驱动的状态下都可以工作。
在此，作为显示红色的发光元件，形成含有氧化硅的ITO层作为用作第一像素电极的第二导电层，其膜厚度为125nm。此外，作为发光层，层叠50nm的DNTPD、10nm的NPB、30nm的添加有双[2，3-双(4-氟苯基)喹喔啉]铱(乙酰丙酮)(缩写：Ir(Fdpq)2(acac))的NPB、30nm的Alq3、以及1nm的氟化锂来形成。作为用作第二像素电极的第三导电层，形成膜厚度为200nm的Al层。
另外，作为显示绿色的发光元件，形成含有氧化硅的ITO层作为用作第一像素电极的第二导电层，其膜厚度为125nm。作为发光层，层叠50nm的DNTPD、10nm的NPB、40nm的添加有香豆素545T(C545T)的Alq3、30nm的Alq3、以及1nm的氟化锂来形成。作为用作第二像素电极的第三导电层，形成膜厚度为200nm的Al层。
此外，作为显示蓝色的发光元件，形成含有氧化硅的ITO层作为用作第一像素电极的第二导电层，其膜厚度为125nm。作为发光层，层叠形成50nm的DNTPD、10nm的NPB、30nm的添加有2，5，8，11-三(叔丁基)二萘嵌苯(缩写：TBP)的9-[4-(N-咔唑基)]苯基-10-二苯基蒽(缩写：CzPA)、30nm的Alq3、以及1nm的氟化锂。作为用作第二像素电极的第三导电层，形成膜厚度为200nm的Al层。
接着，优选在第二导电层204上形成保护膜。
然后，隔着连接导电层将布线衬底，典型地FPC(柔性印刷电路)贴合到扫描线、信号线的连接端子部。根据上述工序，可以形成发光显示面板。
注意，可以在连接端子与源极布线(或栅极布线)之间，或者在像素部中提供用于防止产生静电破坏的保护电路，典型地为二极管等。
在此，将参照图22A来说明在具有图21A和21B所示的发光元件的发光显示面板中向衬底100一侧发射光的情况，亦即进行底部发射发光的情况。在此情况下，与薄膜晶体管188电连接并且与布线187接触地按顺序层叠具有透光性的导电层484、含有发光材料的层485、以及具有遮光性或反射性的导电层486。透过光的衬底100还必须至少具有对可见区域的光的透光性。
接着，将参照图22B来说明向与衬底100相反一侧发射光的情况，亦即进行顶部发射发光的情况。可以以与上述的薄膜晶体管相同的方式形成薄膜晶体管188。与薄膜晶体管188电连接的布线187与具有遮光性或反射性的导电层463接触并电连接。按顺序层叠具有遮光性或反射性的导电层463、含有发光材料的层464、以及具有透光性的导电层465。导电层463是具有遮光性或反射性的金属层，并如箭头所示那样向发光元件的上面反射从发光元件发射的光。注意，也可以在具有遮光性或反射性的导电层463上形成具有透光性的导电层。从发光元件射出的光穿过导电层465而发射。
接下来，将参照图22C来说明从衬底100一侧和其相反一侧的双面发射光的情况，亦即进行双向发射发光的情况。在电连接到薄膜晶体管188的半导体层的布线187上电连接有具有透光性的第一导电层472。按顺序层叠具有透光性的第一导电层472、含有发光材料的层473、以及具有透光性的第二导电层474。此时，当具有透光性的第一导电层472和具有透光性的第二导电层474都使用至少相对于可见区域的光具有透光性的材料形成，或者形成为具有能够透过光的厚度时，就实现双向发射。在此情况下，透过光的绝缘层和衬底100还必须至少具有对可见区域的光的透光性。
在此，将参照图20A至20C说明具有图21A和21B所示的发光元件的发光显示面板的像素电路及其工作结构。在视频信号为数字的显示器件中，发光显示面板的工作结构被分成输入到像素中的视频信号被电压规定的工作结构以及输入到像素中的视频信号被电流规定的工作结构。作为视频信号被电压规定的工作结构，有施加到发光元件的电压恒定的工作结构(CVCV)以及施加到发光元件的电流恒定的工作结构(CVCC)。此外，作为视频信号被电流规定的工作结构，有施加到发光元件的电压恒定的工作结构(CCCV)以及施加到发光元件的电流恒定的工作结构(CCCC)。在本实施例中，将参照图20A和20B来说明进行CVCV工作的像素。而且，将参照图20C来说明进行CVCC工作的像素。
在图20A和20B所示的像素中，沿列方向配置信号线3710和电源线3711，而沿行方向配置扫描线3714。此外，该像素具有开关TFT3701、驱动TFT3703、电容元件3702、以及发光元件3705。
开关TFT3701和驱动TFT3703当接通时工作于线性区域。此外，驱动TFT3703用来控制是否将电压施加到发光元件3705。从制造工序来看，开关TFT3701和驱动TFT3703优选具有相同的导电类型。作为驱动TFT3703，不仅可以采用增强型，而且可以采用耗尽型的TFT。
在图20A和20B所示的像素中，开关TFT3701用来控制视频信号到像素的输入。当开关TFT3701接通时，视频信号输入到像素中。于是，电容元件3702保持该视频信号的电压。
在图20A中的电源线3711的电位是Vss且发光元件3705的相对电极的电位是Vdd的情况下，发光元件的相对电极是阳极，而且连接到驱动TFT3703的发光元件的电极是阴极。在此情况下，可以抑制驱动TFT3703的特性不均匀性所造成的亮度不规则性。
在图20A中的电源线3711的电位是Vdd且发光元件3705的相对电极的电位是Vss的情况下，发光元件的相对电极是阴极，而且连接到驱动TFT3703的发光元件的电极是阳极。在此情况下，能够抑制驱动TFT3703的特性的不均匀所造成的亮度不规则性。
除了追加了TFT3706和扫描线3715之外，图20B所示的像素具有与图20A所示的像素相同的像素结构。
TFT3706的接通或关断由另外提供的扫描线3715控制。当TFT3706接通时，保持在电容元件3702中的电荷被放电，驱动TFT3703关断。亦即，根据TFT3706的配置，能够强制形成电流在发光元件3705中停止流动的状态。因此，TFT3706能够被称为擦除TFT。因此，图20B所示的结构在与写入期间开始的同时或紧随写入期间开始之后，能够开始点灯期间，而无须等待所有像素中的信号写入，从而能够提高发光的占空比。
在具有上述工作结构的像素中，发光元件3705的电流值可以取决于在线性区域中工作的驱动TFT3703。根据上述结构，能够抑制TFT特性的不均匀性。因此，可以通过改善发光元件由于TFT特性的不均匀性而造成的亮度不规则性，来提供提高图像质量的显示器件。
接下来，将参照图20C来说明进行CVCC工作的像素。通过在图20A所示的像素结构中提供电源线3712和电流控制TFT3704来形成图20C所示的像素。注意，在图20C所示的像素中，与驱动TFT3703的栅电极连接，但是也可以连接到在列方向上配置的电源线3712来代替在行方向上配置的电源线3712。
注意，开关TFT3701工作于线性区域，而驱动TFT3703工作于饱和区域。此外，驱动TFT3703用来控制流过发光元件3705的电流值，而电流控制TFT3704工作于饱和区域并且用来控制对于发光元件3705的电流的供给。
注意，图20A和20B所示的像素也能够进行CVCC工作。此外，具有图20C所示的工作结构的像素，能够与图20A和20B同样根据发光元件的电流流过的方向适当地改变Vdd和Vss。
在具有上述结构的像素中，由于电流控制TFT3704工作于线性区域，所以电流控制TFT3704的Vgs的稍许改变不影响到发光元件3705的电流值。亦即，发光元件3705的电流值可以取决于在饱和区域中工作的驱动TFT3703。根据上述结构，可以通过改善发光元件由于TFT特性的不均匀性而造成的亮度不规则性，来提供提高图像质量的显示器件。
特别地，在形成具有非晶半导体等的薄膜晶体管的情况下，如果增大驱动TFT的半导体膜面积，就能够降低TFT的不均匀性，所以这是优选的。此外，图20A和20B所示的像素由于TFT的数量少，所以能够提高开口率。
注意，在此示出了提供电容元件3702的结构，然而本发明不局限于此，栅极电容等能够对保持视频信号的电容补给电容时，可以不提供电容元件3702。
此外，在薄膜晶体管的半导体层由非晶半导体膜形成的情况下，由于阈值容易偏移，因此优选在像素内或像素外围形成用来修正阈值的电路。
在增加像素密度的情况下，这种有源矩阵型发光显示器件由于在各个像素中提供有TFT，而具有能够以低电压进行驱动的优点。另一方面，可以形成无源矩阵型发光显示器件。无源矩阵型发光显示器件由于在各个像素中不提供有TFT而具有高开口率。
另外，在本发明的显示器件中，画面显示的驱动方法不受特别的限制，例如，可以采用逐点驱动方法、逐行驱动方法、或逐面驱动方法等。典型地采用逐行驱动方法，并可以适当地采用时分灰度驱动方法或区域灰度驱动方法。此外，输入到显示器件的源极线的视频信号可以是模拟信号或数字信号。可以根据视频信号来适当地设计驱动电路等。
如上所述那样，能够采用各种像素电路。
实施例3
在本实施例中，将参照图23以及图24A至24D示出半导体器件的典型例子。电泳元件是指这样一种元件，其中将包含带正电和负电的黑色和白色颗粒的微胶囊配置在第一导电层和第二导电层之间，且在第一导电层和第二导电层之间产生电位差，来使黑色和白色颗粒移动在第一导电层和第二导电层之间以进行显示。
与实施例1同样，如图23所示，在衬底100上形成实施方式2所示的薄膜晶体管188以及覆盖薄膜晶体管188且具有开口部的绝缘层191
接着，与实施例1同样地形成连接到布线187的第一导电层1181。注意，第一导电层1181被用作像素电极。在此，通过实施方式1所示的方法使用铝形成第一导电层1181。
另外，在衬底1172上形成第二导电层1173。在此，通过实施方式1所示的方法使用氧化锌形成第二导电层1173。
接着，使用密封材料贴合衬底100和衬底1172。在此，将微胶囊1170分散在第一导电层1181和第二导电层1173之间，来在衬底100和衬底1172之间形成电泳元件。电泳元件由第一导电层1181、微胶囊1170和第二导电层1173构成。另外，微胶囊1170使用粘合剂固定在第一导电层1181和第二导电层1173之间。
接着，将参照图24A至24D示出微胶囊的结构。如图24A和24B所示，在微胶囊1170中，透明分散介质1176、带电黑色颗粒1175a和带电白色颗粒1175b封入在微细透明容器1174中。注意，也可以使用蓝色颗粒、红色颗粒、绿色颗粒、黄色颗粒、蓝绿色颗粒或者紫红色颗粒来代替黑色颗粒1175a。而且，如图24C和24D所示，可以使用将着色的分散介质1333和白色颗粒1332分散在微细透明容器1331中的微胶囊1330。注意，着色的分散介质1333被着色为黑色、蓝色、红色、绿色、黄色、蓝绿色和紫红色中的任一种颜色。此外，通过在一个像素中分别提供其中分散有蓝色颗粒的微胶囊、其中分散有红色颗粒的微胶囊、以及其中分散有绿色颗粒的微胶囊，可以执行彩色显示。此外，通过分别提供其中分散有黄色颗粒的微胶囊、其中分散有蓝绿色颗粒的微胶囊以及其中分散有紫红色颗粒的微胶囊，可以执行彩色显示。另外，通过在一个像素中分别提供具有蓝色分散介质的微胶囊、具有红色分散介质的微胶囊以及具有绿色分散介质的微胶囊，且每个微胶囊分散有白色颗粒或黑色颗粒，可以执行彩色显示。另外，通过在一个像素中分别提供具有黄色分散介质的微胶囊、具有蓝绿色分散介质的微胶囊以及具有紫红色分散介质的微胶囊，且每个微胶囊分散有白色颗粒或黑色颗粒，可以执行彩色显示。
接着，示出了使用电泳元件的显示方法。具体地，将参照图24A和24B示出具有两种颜色颗粒的微胶囊1170的显示方法。此处，将白色颗粒和黑色颗粒用作两种颜色颗粒，并示出了具有透明分散介质的微胶囊。注意，可以将其他颜色的颗粒用于替代两种颜色颗粒中的黑色颗粒。
在微胶囊1170中，设黑色颗粒1175a带正电而白色颗粒1175b带负电，并且对第一导电层1171和第二导电层1173施加电压。此处，当以从第二导电层到第一导电层的方向产生电场时，如图24A所示，黑色颗粒1175a迁移到第二导电层1173一侧，而白色颗粒1175b迁移到第一导电层1171一侧。其结果，当从第一导电层1171一侧观察微胶囊时，观察到白色，而当从第二导电层1173一侧观察微胶囊时，观察到黑色。
另一方面，以从第一导电层1171到第二导电层1173的方向施加电压时，如图24B所示，黑色颗粒1175a迁移到第一导电层1171一侧，而白色颗粒1175b迁移到第二导电层1173一侧。其结果，当从第一导电层1171一侧观察微胶囊时，观察到黑色，而当从第二导电层1173一侧观察微胶囊时，观察到白色。
接着，示出了具有白色颗粒和着色的分散介质的微胶囊1330的显示方法。此处，尽管示出了将分散介质着色成黑色的实例，但是同样可以使用着色成其他颜色的分散介质。
在微胶囊1330中，设白色颗粒1332带负电，并且对第一导电层1171和第二导电层1173施加电压。此处，当如箭头的方向所示那样以从第二导电层到第一导电层的方向产生电场时，如图24C所示，白色颗粒1332迁移到第一导电层1171一侧。其结果，当从第一导电层1171一侧观察微胶囊时，观察到白色，而当从第二导电层1173一侧观察微胶囊时，观察到黑色。
另一方面，以从第一导电层到第二导电层的方向施加电压时，如图24D所示，白色颗粒1332迁移到第二导电层1173一侧。其结果，当从第一导电层1171一侧观察微胶囊时，观察到黑色，而当从第二导电层1173一侧观察微胶囊时，观察到白色。
尽管在此使用电泳元件来进行说明，但是可以使用利用扭转球(twist ball)显示方式的显示器件来代替电泳元件。扭转球显示方式是指这样一种方法，其中一侧表面涂上黑色而另一侧表面涂上白色的球形颗粒配置在第一导电层和第二导电层之间，且在第一导电层和第二导电层之间产生电位差来控制球形颗粒的方向，以执行显示。
此外，作为开关元件，可以使用MIM(金属-绝缘体-金属)或二极管等，而代替薄膜晶体管。
具有电泳元件的显示器件和使用扭转球显示方式的显示器件当移去了场效应晶体管之后也长时间保持与施加电压时相同的状态。因此，即使切断电源也能够维持显示状态，从而可以实现低耗电量。
通过上述工序，可以制造包括电泳元件的半导体器件。
实施例4
将示出以下例子：在根据实施例1至3制造的显示面板(EL显示面板、液晶显示面板、电泳显示面板)中使用非晶半导体或SAS(半结晶半导体)形成半导体层，并且在衬底上形成扫描线一侧的驱动电路。
图25示出由使用SAS的n沟道型TFT构成的扫描线侧驱动电路的框图，其中可以获得1cm2/V·sec至15cm2/V·sec的场效应迁移率。
在图25中，附图标记8500所示的块相当于输出一段取样脉冲的脉冲输出电路，并且移位寄存器由n个脉冲输出电路构成。附图标记8501表示缓冲电路，以及像素8502连接到其末端。
图26示出脉冲输出电路8500的具体结构，其中电路由n沟道型TFT 8601至8613构成。此时，可以考虑使用SAS的n沟道型TFT的工作特性来确定TFT的尺寸。例如，当沟道长度设定为8μm时，沟道宽度可以设定为10μm至80μm的范围内。
另外，图27示出缓冲电路8501的具体结构。缓冲电路也同样地由n沟道型TFT8620至8635构成。此时，可以考虑使用SAS的n沟道型TFT的工作特性来确定TFT的尺寸。例如，当沟道长度设定为10μm时，沟道宽度可以设定为10μm至1800μm的范围内。
为了实现这种电路，需要通过布线使TFT互相连接。
根据上述结构，可以将驱动电路组合到显示面板中。
接下来，将参照图28A至28C说明将驱动电路安装到上述实施例所示的显示面板中的情况。
如图28A所示，将源极线驱动电路1402以及栅极线驱动电路1403a、1403b安装在像素部1401的外围。在图28A中，通过使用众所周知的各向异性导电粘合剂或各向异性导电薄膜的安装方法、COG方式、引线键合方法、或者使用焊接凸块的回流处理等在衬底1400上安装IC芯片1405作为源极线驱动电路1402以及栅极线驱动电路1403a、1403b等。此处，采用COG方式。而且，通过FPC(柔性印刷电路)1406将IC芯片与外部电路相连接。
注意，也可以将源极线驱动电路1402的一部分，例如模拟开关形成在衬底上，并且另外使用IC芯片来安装其它部分。
此外，如图28B所示，当使用SAS或结晶半导体形成TFT时，有时将像素部1401和栅极线驱动电路1403a、1403b等形成在衬底上，并且另外安装源极线驱动电路1402等作为IC芯片。在图28B中，通过COG方式在衬底1400上安装IC芯片1405作为源极线驱动电路1402。而且，通过FPC1406将IC芯片与外部电路相连接。
注意，可以将源极线驱动电路1402的一部分，例如模拟开关形成在衬底上，并且另外使用IC芯片来安装其他部分。
而且，如图28C所示，有时通过采用TAB方式而代替COG方式来安装源极线驱动电路1402等。而且，通过FPC1406将IC芯片与外部电路相连接。在图28C中，通过TAB方式安装源极线驱动电路，然而也可以通过TAB方式安装栅极线驱动电路。
当通过TAB方式安装IC芯片时，可以相对于衬底提供较大的像素部，因而可以实现窄边框化。
通过使用硅片形成IC芯片，然而，可提供其中电路形成在玻璃衬底上的IC(下文中称作驱动IC)来代替IC芯片。由于IC芯片从圆形的硅片中被取出，所以对母衬底的形状有限制。另一方面，驱动IC的母衬底是玻璃，对形状没有限制，所以可以提高生产率。因此，可以任意地设定驱动IC的形状和尺寸。例如，当形成长边具有15mm至80mm的长度的驱动IC时，与安装IC芯片的情况相比，可以减少必需量。其结果，可以减少连接端子的数量，从而提高制造上的成品率。
可以通过使用具有形成在衬底上的结晶半导体层的薄膜晶体管来形成驱动IC，结晶半导体层优选通过照射连续振荡激光束来形成。通过照射连续振荡激光束而获得的半导体层的结晶缺陷少，并具有大颗粒尺寸的晶粒。其结果，具有上述半导体层的薄膜晶体管的迁移率和响应速率变良好，能够执行高速驱动，因此适合于驱动IC。
接下来，将参照图29来说明具有上述实施例所示的显示面板的模块。图29表示组合了显示面板9801和电路衬底9802的模块，在电路衬底9802上形成例如控制电路9804、信号分割电路9805等。此外，显示面板9801通过连接布线9803连接到电路衬底9802。可以适当地使用如实施例1至3所示那样的液晶显示面板、发光显示面板和电泳显示面板等作为显示面板9801。
该显示面板9801具有发光元件设置在每个像素中的像素部9806、扫描线驱动电路9807和将视频信号供给到被选择的像素中的信号线驱动电路9808。像素部9806的结构与实施例1至3相同。另外，扫描线驱动电路9807以及信号线驱动电路9808通过使用各向异性导电粘合剂或各向异性导电薄膜的安装方法、COG方式、引线键合方法或者使用焊接凸块的回流处理等方法，在衬底上安装由IC芯片形成的扫描线驱动电路9807和信号线驱动电路9808。
根据本实施例，可以以高成品率形成具有显示面板的模块。
实施例5
作为具有上述实施方式或实施例所示的半导体器件的电子设备可以举出电视装置(简称为电视机或电视接收机)、数码相机、数码摄像机、便携式电话装置(简称为移动电话机、手机)、PDA等便携信息终端、便携游戏机、用于计算机的监视器、计算机、汽车音响等的放音设备、家用游戏机等具有记录媒体的图像再现装置等。在此，将参照图30A至30F说明这些具体实例。
图30A所示的便携信息终端包括主体9201，显示部9202等。通过将上述实施方式或实施例中所示的半导体器件适用于显示部9202，可以以低价格提供便携信息终端。
图30B所示的数码摄相机包括显示部9701，显示部9702等。通过将上述实施方式或实施例中所示的半导体器件适用于显示部9701，可以以低价格提供数码摄相机。
图30C所示的便携终端包括主体9101，显示部9102等。通过将上述实施方式或实施例中所示的半导体器件适用于显示部9102，可以以低价格提供便携终端。
图30D所示的便携电视装置包括主体9301，显示部9302等。通过将上述实施方式或实施例中所示的半导体器件适用于显示部9302，可以以低价格提供便携电视装置。这种电视装置可以广泛地适用于安装到便携终端如便携电话等的小型电视装置、可便携的中型电视装置、以及大型电视装置(例如40英寸以上)。
图30E所示的便携计算机包括主体9401，显示部9402等。通过将上述实施方式或实施例中所示的半导体器件适用于显示部9402，可以以低价格提供便携计算机。
图30F所示的电视装置包括主体9601，显示部9602等。通过将上述实施方式或实施例中所示的半导体器件适用于显示部9602，可以以低价格提供电视装置。
这里，将参照图31说明电视装置的结构。
图31是表示电视装置的主要结构的框图。调谐器9511接收影像信号和音频信号。影像信号由影像检波电路9512、将从该影像检波电路9512输出的信号转换成对应于红、绿、蓝的各个颜色的颜色信号的影像信号处理电路9513、以及将该影像信号转换成满足驱动IC的输入规范的控制电路9514处理。控制电路9514向显示面板9515的扫描线驱动电路9516和信号线驱动电路9517分别输出信号。当采用数字式驱动时，可以为以下结构，即，在信号线一侧设置信号分割电路9518，输入数字信号被分割为m个来供应。
调谐器9511所接收的信号中的音频信号传输到音频检波电路9521，并且将其输出通过音频信号处理电路9522供应到扬声器9523。控制电路9524从输入部9525接收关于接收站(接收频率)或音量的控制信息，并且将信号传输到调谐器9511和音频信号处理电路9522。
该电视装置通过包括显示面板9515而构成，因此可以谋求电视装置的低耗电量。
注意，本发明不局限于电视接收机，也可适用于各种目的，诸如个人电脑的监视器、或者特别大面积显示媒体，诸如火车站或机场等的信息显示板以及街道上的广告显示板等。
Claims (27)
1.一种半导体器件的制造方法，包括如下步骤：
在第一衬底的一个表面上形成吸收光的层；
在所述层上提供第二衬底；
与所述第一衬底的另一个表面相对地提供掩模；以及
通过经由所述掩模对所述层照射激光束，将所述层的一部分转印到所述第二衬底。
2.根据权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其中所述第一衬底是透光衬底。
3.根据权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其中所述层是导电层及绝缘层之一。
4.根据权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其中所述层至少包含氢及稀有气体之一。
5.根据权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其中所述掩模至少包括二进制掩模、相移掩模、及微透镜之一。
6.根据权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其中在转印所述层的一部分的所述步骤中，所述第一衬底以及所述第二衬底处于真空气氛下。
7.根据权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其中在转印所述层的一部分的所述步骤中，对所述第二衬底进行加热。
8.根据权利要求1所述的半导体器件的制造方法，还包括如下步骤：使用所述层的一部分在所述第二衬底上形成元件。
9.根据权利要求1所述的半导体器件的制造方法，还包括如下步骤：使用所述层的一部分在所述第二衬底上形成元件，其中所述元件是半导体元件及发光元件之一。
10.一种半导体器件的制造方法，包括如下步骤：
在第一衬底的一个表面上形成吸收光的第一层；
在所述第一层上形成第二层；
在所述第二层上提供第二衬底；
与所述第一衬底的另一个表面相对地提供掩模；以及
通过经由所述掩模对所述第一层照射激光束，将所述第二层的一部分转印到所述第二衬底。
11.根据权利要求10所述的半导体器件的制造方法，其中所述第一衬底是透光衬底。
12.根据权利要求10所述的半导体器件的制造方法，其中所述第一层是导电层及绝缘层之一。
13.根据权利要求10所述的半导体器件的制造方法，其中所述第一层至少包含氢及稀有气体之一。
14.根据权利要求10所述的半导体器件的制造方法，其中所述掩模至少包括二进制掩模、相移掩模、及微透镜之一。
15.根据权利要求10所述的半导体器件的制造方法，其中在转印所述第二层的一部分的所述步骤中，所述第一衬底以及所述第二衬底处于真空气氛下。
16.根据权利要求10所述的半导体器件的制造方法，其中在转印所述第二层的一部分的所述步骤中，对所述第二衬底进行加热。
17.根据权利要求10所述的半导体器件的制造方法，还包括如下步骤：使用所述第二层的一部分在所述第二衬底上形成元件。
18.根据权利要求10所述的半导体器件的制造方法，还包括如下步骤：使用所述第二层的一部分在所述第二衬底上形成元件，其中所述元件是半导体元件及发光元件之一。
19.一种半导体器件的制造方法，包括如下步骤：
在第一衬底的一个表面上形成吸收光的第一层；
在所述第一层上形成第二层；
在所述第二层上提供第二衬底；
与所述第一衬底的另一个表面相对地提供掩模；以及
通过经由所述掩模对所述第一层照射激光束，将所述第二层的一部分以及所述第一层的一部分转印到所述第二衬底。
20.根据权利要求19所述的半导体器件的制造方法，其中所述第一衬底是透光衬底。
21.根据权利要求19所述的半导体器件的制造方法，其中所述第一层是导电层及绝缘层之一。
22.根据权利要求19所述的半导体器件的制造方法，其中所述第一层至少包含氢及稀有气体之一。
23.根据权利要求19所述的半导体器件的制造方法，其中所述掩模至少包括二进制掩模、相移掩模、及微透镜之一。
24.根据权利要求19所述的半导体器件的制造方法，其中在转印所述第二层的一部分及所述第一层的一部分的所述步骤中，所述第一衬底以及所述第二衬底处于真空气氛下。
25.根据权利要求19所述的半导体器件的制造方法，其中在转印所述第二层的一部分及所述第一层的一部分的所述步骤中，对所述第二衬底进行加热。
26.根据权利要求19所述的半导体器件的制造方法，还包括如下步骤：使用所述第二层的一部分及所述第一层的一部分在所述第二衬底上形成元件。
27.根据权利要求19所述的半导体器件的制造方法，还包括如下步骤：使用所述第二层的一部分及所述第一层的一部分在所述第二衬底上形成元件，其中所述元件是半导体元件及发光元件之一。
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