專利名稱:發(fā)光器件及其制造方法
技術領域:
本發(fā)明涉及到包括由薄膜晶體管(以下稱為TFT)構成的電路的發(fā)光器件以及這種發(fā)光器件的制造方法。確切地說,本發(fā)明涉及到一種電子器件,其上搭載作為組成部分的包括有機發(fā)光元件的發(fā)光顯示器件。
背景技術:
近幾年,對于具有以EL元件作為自發(fā)光型發(fā)光元件的發(fā)光器件的研究非?;钴S。該發(fā)光器件又被稱為有機EL顯示器或有機發(fā)光二極管。由于這些發(fā)光器件有適用于動感畫面顯示的諸如快速響應速度,低電壓、低功耗驅動等特征,它們作為用于新一代手提電話和便攜式信息終端(PDA)的下一代顯示器備受關注。
注意,以含有有機化合物的層作為發(fā)光層的EL元件的結構是含有有機化合物的層(以下稱為EL層)夾在陽極和陰極之間,借助給陽極和陰極施加電場,從EL層場致發(fā)光(Electro Luminescence)。EL層的發(fā)光包括從單重激發(fā)態(tài)返回到基態(tài)時產生的熒光以及從三重激發(fā)態(tài)返回到基態(tài)時產生的磷光。
但是,常規(guī)的以含有有機化合物的層為發(fā)光層的發(fā)光元件不能獲取充分的亮度。
在EL層產生的光從作為顯示面的陽極側或陰極側取出。這時,在穿過各種材料層或襯底期間,在不同材料層的界面一部分光被反射。結果導致了一個問題是向元件外透射的光被減少至原發(fā)光的百分之幾十,亮度被抑制地很低。
針對于此,本發(fā)明的申請人在專利文件1和專利文件2中提出了一種提高光的取出效率的元件結構的方案。
另外,常規(guī)的以含有有機化合物的層為發(fā)光層的發(fā)光元件由于發(fā)光效率低,通過增加電流量以獲取所希望的亮度,這樣,功耗就變高。而功耗變高又會給元件壽命帶來很大影響,典型的是亮度的減半壽命變短,在元件的穩(wěn)定性上有需要改善的問題。
專利文件1
日本專利公開2002-352950專利文件2日本專利公開2002-229482發(fā)明內容據(jù)此,本發(fā)明的目的是提供一種發(fā)光效率高、亮度高、功耗低、并且穩(wěn)定性高的發(fā)光器件以及這種發(fā)光器件的制造方法。
在本發(fā)明中,在用涂敷法制作的耐熱性平整膜等的絕緣膜上連接形成透明導電膜作為陽極。該透明導電膜作為耐熱性平整膜的保護膜而被使用。例如,當形成和TFT連接的連接電極時,該透明導電膜被用作蝕刻阻止物。另外,當形成和TFT連接的連接電極時,耐熱性平整膜被透明導電膜保護。此外,在執(zhí)行透明導電膜的圖案化時,雖然沒有被掩膜覆蓋的區(qū)域的耐熱性平整膜多少被蝕刻而產生凹凸形狀,但是在形成分割墻(partition wall)的工藝中用涂敷法形成平整性膜以覆蓋該凹凸形狀。
另外,當執(zhí)行分割墻的圖案化時,沒有被掩膜覆蓋的透明導電膜的表面上多少被蝕刻。即使只有透明導電膜的表面被蝕刻,因為耐熱性平整膜和透明導電膜連接形成,所以透明導電膜的表面被保持充分的平坦性。
另外,分割墻和耐熱性平整膜使用相同的材料,這樣可以提高密接性,同時,可以減少制造成本。此外,密接分割墻和耐熱性平整膜而不在其間夾具有不同折射率的膜,以構成不在界面產生光反射的結構。
另外,在本發(fā)明中,在形成和TFT連接的連接電極之前形成陽極,所以不會產生因連接電極構成的臺階差而引起的覆蓋度不完善等問題。
為了實現(xiàn)穩(wěn)定性高的發(fā)光器件,至少層間絕緣膜(包含平整膜)、陽極、以及覆蓋該陽極邊緣的分割墻包含在化學性上和物理性上穩(wěn)定的氧化硅,或者是以氧化硅為主要成分的材料。
具體來說,層間絕緣膜以及分割墻優(yōu)選使用通過涂敷法獲取的耐熱性平整膜。層間絕緣膜以及分割墻的材料使用由硅(Si)和氧(O)結合的骨骼結構構成,并以氫、氟、烷基、芳香族碳化氫中的至少一種材料作為取代基的涂敷膜。烘烤后的膜可以稱作為含有烷基的SiOx膜。該含有烷基的SiOx膜比丙烯酸樹脂有更高的透光性,并且能承受300℃以上的加熱處理。
在本發(fā)明中,根據(jù)涂敷法的層間絕緣膜和分割墻的形成方法為首先,在用純凈水清潔后,執(zhí)行稀釋預濕處理以提高濕潤性。將具有硅(Si)和氧(O)結合的低分子成分(前體)溶解于被稱為清漆的溶劑,并將該液體原料用旋涂法涂敷在襯底上。之后,將清漆和襯底一起加熱從而揮發(fā)(蒸發(fā))溶劑,并通過執(zhí)行低分子成分的交聯(lián)反應,可以獲取薄膜。然后,清除形成有涂敷膜的襯底邊緣周圍的涂敷膜。另外,當形成分割墻時,可以將其形成為所希望的圖案。另外,根據(jù)旋涂的旋轉次數(shù)、旋轉時間、清漆的濃度和粘度來控制涂敷膜的厚度。
由于層間絕緣膜和分割墻使用相同的材料,并通用涂敷淀積裝置或蝕刻裝置等裝置,所以可以實現(xiàn)成本的降低。
通常,以含有有機化合物的層為發(fā)光層的EL元件使用ITO(氧化銦錫)作為陽極。但是,ITO的折射率很高,大約為2。因此,本發(fā)明使用包含氧化硅(SiOX)的氧化銦錫(以下簡稱為ITSO)、包含氮化硅(SiNX)的氧化銦錫、或包含氧化氮化硅(SiOXNY)的氧化銦錫作為陽極。ITSO即使執(zhí)行烘烤也不會如ITO那樣被晶化,而是保持非晶狀態(tài)。所以,ITSO比ITO的平整性更高,即使含有有機化合物的層很薄,也很難和陰極產生短路,適合用作發(fā)光元件的陽極。另外,通過包含折射率為1.46左右的氧化硅,可以改變作為陽極的ITSO的折射率。
而且,使用ITSO的發(fā)光元件比使用ITO的發(fā)光元件的效率(亮度/電流)高大約1.5倍。
公開在本說明書中的本發(fā)明的結構是一種在具有絕緣表面的襯底上包含薄膜晶體管和發(fā)光元件的發(fā)光器件的制作方法,包括以下步驟在有絕緣表面的第一襯底上形成具有半導體層、柵絕緣膜、柵電極的薄膜晶體管,其中所述半導體層包括源區(qū)、漏區(qū)、以及源區(qū)和漏區(qū)之間的溝道形成區(qū);在所述薄膜晶體管上形成耐熱性平整膜以及透明導電膜;選擇性地去除所述耐熱性平整膜和透明導電膜,從而形成位于所述源區(qū)或所述漏區(qū)上方的開口部分和具有錐形形狀的周邊部分,其中,所述開口部分具有錐形形狀的側面;選擇性地去除所述柵絕緣膜從而形成到達所述源區(qū)或漏區(qū)的接觸孔;在所述透明導電膜上形成導電膜;使用所述透明導電膜作為蝕刻阻止物而蝕刻所述導電膜,然后形成到達所述源區(qū)或漏區(qū)的電極;對和所述電極連接的透明導電膜執(zhí)行圖案化從而形成陽極;
形成覆蓋所述陽極邊緣的分割墻;在所述陽極上形成含有有機化合物的層;在所述含有有機化合物的層上形成陰極;以及用包圍所述發(fā)光元件外周的密封材料將第二襯底鍵合到所述第一襯底上以密封所述發(fā)光元件。
根據(jù)本發(fā)明的其它結構是一種顯示器件的制作方法,包括以下步驟在襯底上形成具有半導體層、柵絕緣膜、柵電極的薄膜晶體管,其中所述半導體層包括源區(qū)、漏區(qū)、以及源區(qū)和漏區(qū)之間的溝道形成區(qū);在所述薄膜晶體管上形成絕緣膜;在所述絕緣膜上形成透明導電膜;選擇性地去除所述絕緣膜和透明導電膜,從而形成位于所述源區(qū)或所述漏區(qū)上方的開口部分;選擇性地去除所述柵絕緣膜從而形成到達所述源區(qū)或漏區(qū)的接觸孔;在所述透明導電膜上形成導電膜;使用所述透明導電膜作為蝕刻阻止物而蝕刻所述導電膜,從而形成到達所述源區(qū)或漏區(qū)的電極;以及對和所述電極連接的透明導電膜執(zhí)行圖案化從而形成像素電極。
根據(jù)上述結構,其中,所述耐熱性平整膜使用根據(jù)涂敷法而形成的包含烷基的SiOx膜。另外,根據(jù)上述結構,所述分割墻使用根據(jù)涂敷法而形成的包含烷基的SiOx膜。另外,根據(jù)上述結構,其中,使用包含SiOx的氧化銦錫構成的靶的濺射法來形成所述陽極。
另外,根據(jù)上述制作方法而獲得的結構也是本發(fā)明之一。具體發(fā)明的結構是一種包括多個發(fā)光元件的發(fā)光器件,所述發(fā)光元件包括陰極;含有有機化合物的層;以及陽極,其中,發(fā)光元件和TFT連接在一起;在耐熱性平整膜上連接形成和所述TFT連接的陽極;在由所述透明導電膜構成的陽極的邊緣部分上連接形成TFT的源電極或漏電極;以及形成覆蓋陽極和源電極或漏電極的連接部分的分割墻。
根據(jù)上述結構,其中,所述耐熱性平整膜和所述分割墻由相同材料的包含烷基的SiOx膜構成。
另外,在上述結構中,所述發(fā)光器件適用于有源矩陣類型和無源矩陣類型雙方。
注意,EL元件包括借助于施加電場而場致發(fā)光(Electro Luminescence)的含有有機化合物的層(以下稱為EL層)、陽極、以及陰極。有機化合物產生的發(fā)光包括從單重激發(fā)態(tài)返回到基態(tài)時產生的熒光和從三重激發(fā)態(tài)返回到基態(tài)時產生的磷光。根據(jù)本發(fā)明制作的發(fā)光器件適用于這兩種發(fā)光。
具有EL層的發(fā)光元件(EL元件)是EL層被夾在成對的電極之間的結構,且EL層通常具有疊層結構。由空穴輸運層、發(fā)光層、以及電子輸運層組成的疊層結構可以作為典型的例子。此結構具有極高的發(fā)光效率,目前正在研究開發(fā)的發(fā)光器件大都采用這種結構。
而且,也可以采用空穴注入層、空穴輸運層、發(fā)光層、以及電子輸運層依次層疊在陽極上的結構。還可以采用空穴注入層、空穴輸運層、發(fā)光層、電子輸運層、以及電子注入層依次層疊在陽極上的結構。還可以將熒光顏料等摻入到發(fā)光層中。而且,可以利用低分子量材料來形成所有這些層,也可以利用聚合物材料來形成所有這些層。而且,也可以采用包含無機材料的層。注意,在本說明書中,形成在陰極與陽極之間的所有的層都被通稱為EL層。因此,空穴注入層、空穴輸運層、發(fā)光層、電子輸運層、以及電子注入層都被包括在EL層分類中。
而且,對在本發(fā)明的發(fā)光器件中驅動屏幕顯示的方法沒有特別的限制。例如,可以采用逐點驅動方法、逐行驅動方法、逐面驅動方法等。典型采用逐行驅動方法,也可以適當?shù)夭捎脮r分灰度驅動方法或表面積灰度驅動方法。而且,輸入到發(fā)光器件源線的圖像信號可以是模擬信號和數(shù)字信號??梢愿鶕?jù)所用的圖像信號來適當?shù)卦O計驅動電路等。
而且,在視頻信號為數(shù)字式的發(fā)光器件中,輸入到像素的視頻信號包括恒壓(CV)視頻信號和恒流(CC)視頻信號。視頻信號為恒壓(CV)視頻信號時,其包括施加到發(fā)光元件的電壓為一定的信號(CVCV)和施加到發(fā)光元件的電流為一定的信號(CVCC)。另外,視頻信號為恒流(CC)視頻信號時,其包括施加到發(fā)光元件的電壓為一定的信號(CCCV)和施加到發(fā)光元件的電流為一定的信號(CCCC)。
另外,本發(fā)明的發(fā)光器件也可以提供用于防止靜電破壞的保護電路(保護二極管等)。
在本說明書中,光的取出效率表示透過元件的透明性襯底正面釋放到大氣的發(fā)光相對于元件的發(fā)光的比例。
另外,可以在與TFT結構無關的情況下,應用本發(fā)明。例如,可以應用本發(fā)明于頂柵型TFT、底柵型(反交錯型)TFT、或交錯型TFT。
另外,和發(fā)光元件電連接的TFT可以是p溝道型TFT也可以是n溝道型TFT。在發(fā)光元件連接到p溝道型TFT的情形中,可以在連接p溝道型TFT和陽極,并在陽極上按順序層疊空穴注入層/空穴輸運層/發(fā)光層/電子輸運層后,形成陰極。另一方面,在發(fā)光元件連接到n溝道型TFT的情形中,可以在連接n溝道型TFT和陰極,并在陰極上按順序層疊電子輸運層/發(fā)光層/空穴輸運層/空穴注入層后,形成陽極。
另外,作為TFT的激活層,可以適當使用非晶質半導體膜、包含結晶結構的半導體膜、包含非晶質結構的化合物半導體膜等。而且作為TFT的激活層,可以使用半晶半導體膜(又稱為微晶半導體膜、微晶體半導體膜),該半晶半導體膜具有介于非晶和結晶結構(含有單晶和多晶結構)的中間結構,且自由能源穩(wěn)定的第三狀態(tài)的半導體,并且包含近程有序的晶格歪斜的晶質區(qū)域。半晶半導體膜至少在膜中的一部分區(qū)域中包含0.5nm-20nm的結晶顆粒,拉曼光譜移動到比520cm-1更低的頻帶。另外,半晶半導體膜在X線衍射可以觀察到由來于Si晶格的(111)、(220)的衍射峰。此外,半晶半導體膜的懸空鍵(danglingbond)的中和劑至少含有1原子%或更多的氫或鹵素。輝光放電分解硅化物氣體可以形成半晶半導體膜。典型的硅化物氣體為SiH4,其他還可以使用Si2H6、SiH2Cl2、SiHCl3、SiCl4、SiF4等。另外,還可以將該硅化物氣體用H2、或H2和選自He、Ar、Kr、Ne中的一種或多種稀有氣體元素來稀釋。稀釋硅化物氣體的稀釋率在2-1000倍的范圍內。壓力大約設定為0.1Pa-133Pa的范圍,功率頻率為1MHz-120MHz,優(yōu)選13MHz-60MHz。襯底的加熱溫度優(yōu)選為300℃或更低,推薦100-250℃的襯底加熱溫度。作為膜中的雜質元素,理想的是氧、氮、碳等大氣成分的雜質在1×1020cm-1或更低的范圍。尤其是氧濃度在5×1019/cm3或更低的范圍,優(yōu)選在1×1019/cm3或更低的范圍。注意,以半晶半導體膜為激活層的TFT的場效應遷移率μ為1cm2/Vsec至10cm2/Vsec。
本發(fā)明的發(fā)光元件可以提高發(fā)光效率、降低功耗、并延長亮度的減半壽命。而且,本發(fā)明的發(fā)光元件還可以提高元件的穩(wěn)定性和發(fā)光器件的可靠性。
在附圖中
圖1A-1E是表示本發(fā)明的工藝過程中的剖面圖;圖2A和2B分別是表示本發(fā)明的發(fā)光器件的剖面圖和俯視圖;圖3A和3B分別是表示像素部分的俯視圖和剖面圖;圖4A和4B表示根據(jù)實施例1和2的發(fā)光器件的剖面圖;圖5A-5C表示涂敷裝置和邊緣去除器的圖;圖6A和6B表示根據(jù)實施例3的發(fā)光器件的剖面圖;圖7是表示透射率的曲線圖;圖8是表示折射率的曲線圖;圖9A和9B表示根據(jù)實施例4的發(fā)光器件的剖面圖;圖10A和10B分別是表示根據(jù)實施例4的像素的俯視圖以及其等效電路圖;圖11表示根據(jù)實施例5的發(fā)光器件的剖面圖;圖12A-12F表示根據(jù)實施例6的電子器件的例圖;本發(fā)明的選擇圖為圖1具體實施方案模式下面解釋本發(fā)明的實施方案模式。
實施方案模式在圖1A中,首先,在襯底10上形成基底絕緣膜11。當以襯底10側作為顯示面取出發(fā)光時,襯底10采用有透光性的玻璃襯底或石英襯底。另外,也可以使用能夠承受處理溫度的有耐熱性的透光性塑料襯底。如果是以和襯底10側相反的面作為顯示面來取出發(fā)光時,除了所述襯底以外,還可以使用其表面形成有絕緣膜的硅襯底、金屬襯底或不銹鋼襯底。在此具體使用玻璃襯底作為襯底10。注意,玻璃襯底的折射率在1.55前后。
形成氧化硅膜、氮化硅膜或氧化氮化硅膜等絕緣膜作為基底絕緣膜11。在此雖然示出了基底膜是2層結構的例子,但是基底膜也可以采用所述絕緣膜的單層膜或2層以上的疊層的結構。注意,也可以不形成基底絕緣膜。
然后,在所述基底絕緣膜上形成半導體層。用熟知的方法(濺射法、LPCVD法、或等離子體CVD法等)形成非晶結構的半導體膜作為半導體層,之后,借助第一光遮膜對執(zhí)行眾所周知的晶化處理(激光晶化法、熱結晶法、或使用鎳等催化劑的熱結晶法等)而獲得的晶質半導體膜執(zhí)行圖案化從而形成所希望的形狀。以25nm-80nm(最好為30nm-70nm)的厚度形成該半導體層。雖然不限制晶質半導體膜的材料,但優(yōu)選材料是硅或硅鍺(SiGe)合金等。
另外,可以采用連續(xù)振蕩激光器來執(zhí)行具有非晶結構的半導體膜的晶化處理。當進行非晶半導體膜的晶化時,為了得到大晶粒尺寸的晶體,最好用能夠連續(xù)振蕩的固體激光器,并應用基波的二次諧波到四次諧波。典型地說,最好采用Nd:YVO4激光器(基波為1064nm)的二次諧波(厚度為532nm)或三次諧波(厚度為355nm)。當采用連續(xù)振蕩的激光時,從10W輸出的連續(xù)振蕩型YVO4激光器發(fā)射的激光束,被非線性光學元件轉換成諧波。而且,可以提供將YVO4晶體和非線性光學元件放進諧振腔而發(fā)射諧波的方法。優(yōu)選用光學系統(tǒng)將激光束形成為矩形形狀或橢圓形形狀來輻照待要處理的物質。此時,要求約為0.01-100MW/cm2(優(yōu)選為0.1-10MW/cm2)的能量密度。半導體膜以大約10-2000cm/s的速率相對于激光束移動,以便輻照半導體膜。
接著,在除去抗蝕掩膜后,形成覆蓋半導體層的絕緣膜12。用等離子體CVD法或濺射法形成厚1nm-200nm的絕緣膜12。優(yōu)選用包含硅的絕緣膜的單層或疊層形成薄至10nm-50nm的絕緣膜12后,執(zhí)行使用根據(jù)微波的等離子體的表面氮化處理。
當對膜的厚度薄的絕緣膜使用等離子體CVD法時,有必要將淀積速度延遲以更好地控制薄膜的厚度。例如,如在以下條件形成膜,即RF功率為100W、10kHz;壓力為0.3乇;N2O氣體流量為400sccm;SiH4氣體流量為1sccm,可以以6nm/分的淀積速度形成氧化硅膜。另外,使用微波源(2.45GHz)以及反應氣體的氮氣來執(zhí)行使用根據(jù)微波的等離子體的氮化處理。
注意,離絕緣膜12的表面越遠,則氮的濃度就越少。據(jù)此,不僅可以將氧化硅膜的表面高濃度地氮化,而且可以減少氧化硅膜和激活層的界面的氮,從而防止器件特性的退化。注意,具有被氮化處理的表面的絕緣膜12將成為TFT的柵絕緣膜。
然后,在絕緣膜12上形成厚100nm-600nm的導電膜。在此,使用濺射法,形成由TaN膜和W膜的疊層構成的導電膜。注意,雖然這里使用了TaN膜和W膜的疊層,但是導電膜并不局限于此,選自Ta、W、Ti、Mo、Al和Cu的元素或包含上述元素作為其主要組分的合金材料或化合物材料的單層或疊層都可以被用作導電膜的材料。而且,以摻有諸如磷的雜質元素的多晶硅膜為典型的半導體膜也可以作為導電膜。
然后,用第二光遮膜形成抗蝕膜掩膜,并用干式或濕式蝕刻法執(zhí)行蝕刻。根據(jù)該蝕刻工藝,蝕刻導電膜,從而獲取導電層14a、14b、15a、15b。注意,導電層14a、14b將成為TFT的柵電極,而導電層15a、15b將成為終端電極(terminal electrode)。
然后,除去抗蝕掩膜后,用第三光遮膜形成新的抗蝕劑掩膜,在此,為了形成沒有圖示出的n溝道型TFT,執(zhí)行以低濃度摻雜賦予半導體n型的雜質(典型為磷(P)或砷(As))的第一摻雜工藝??刮g劑掩膜覆蓋p溝道型TFT的區(qū)域和導電層附近。根據(jù)該第一摻雜工藝,在中間夾絕緣膜的情況下執(zhí)行穿透摻雜(through-dope),從而形成低濃度雜質區(qū)。一個發(fā)光元件使用多個TFT來驅動,但是僅僅用p溝道型TFT來驅動時,就不需要上述摻雜工藝。另外,當在同一襯底上形成像素部分和驅動電路時,使用由n溝道型TFT和p溝道型TFT構成的CMOS電路來形成該驅動電路。
接著,在除去抗蝕掩膜后,用第四光遮膜形成新的抗蝕劑掩膜,執(zhí)行以高濃度摻雜賦予半導體p型的雜質(典型為硼)的第二摻雜工藝。根據(jù)該第二摻雜工藝,在中間夾絕緣膜12的情況下執(zhí)行穿透摻雜工藝,從而形成p型高濃度雜質區(qū)17、18。
之后,在除去抗蝕劑掩膜后,用第五光遮膜形成新的抗蝕劑掩膜,在此,為了形成沒有圖示出的n溝道型TFT,執(zhí)行以高濃度摻雜賦予半導體n型的雜質(典型為磷或砷)的第三摻雜工藝。執(zhí)行第三摻雜工藝中的離子摻雜法的條件是劑量,1×1013/cm2-5×1015/cm2;加速電壓,60-100keV。抗蝕劑掩膜覆蓋p溝道型TFT的區(qū)域和導電層附近。根據(jù)該第三摻雜工藝,在中間夾絕緣膜12的情況下執(zhí)行穿透摻雜,從而形成n型高濃度雜質區(qū)。
接著,在除去抗蝕掩膜后,形成包含氫的絕緣膜13。執(zhí)行摻雜到半導體層的雜質元素的激活化和氫化。包含氫的絕緣膜13采用根據(jù)PCVD法而形成的氮化氧化硅膜(SiNO膜)。當使用作為典型的鎳作為促進晶化的金屬元素來晶化半導體膜時,可以在執(zhí)行激活化的同時,執(zhí)行以減少溝道形成區(qū)中的鎳為目的的吸雜處理。注意,包含氫的絕緣膜13是層間絕緣膜的第一層,并包含氧化硅。
然后,形成作為層間絕緣膜的第二層的耐熱性平整膜16。作為耐熱性平整膜16,使用根據(jù)涂敷法而獲取的由硅(Si)和氧(O)結合的骨骼結構構成的絕緣膜。所以,層間絕緣膜的第二層也包含氧化硅。
在此,用圖5詳細說明耐熱性平整膜16的形成步驟。
首先,用純凈水清洗待處理的襯底。也可以執(zhí)行兆聲波(megasonic)清洗。在執(zhí)行140℃、110秒的脫氫烘烤(dehydrobaking)后,用水冷板進行120秒的冷卻以使襯底溫度保持一定。然后,將襯底搬運到圖5A所示的旋涂式的涂敷裝置并安裝好襯底。
圖5A表示旋涂式涂敷裝置的剖面模式。在圖5A中,1001表示噴嘴,1002表示襯底,1003表示涂敷杯,1004表示涂敷材料液。該涂敷裝置的結構是從噴嘴1001滴出涂敷材料液,在涂敷杯1003中以水平面收容襯底1002,旋轉涂敷杯整體。另外,涂敷杯1003中的氣氛是可以進行壓力控制的結構。
然后,采用稀釋劑(混合了芳香族炭化氫(甲苯等)、酒精、醋酸酯等的揮發(fā)性混合溶劑)等有機溶劑進行預濕涂敷,以提高濕潤性。一邊滴注70ml的稀釋劑一邊旋轉襯底(旋轉數(shù)為100rpm),稀釋劑因遠心力被全方向地擴散后,高速旋轉(旋轉數(shù)為450rpm)以甩開稀釋劑。
接著,從噴嘴滴注將硅氧烷聚合物溶解到溶劑(propyleneglycolmonomethyl ether,分子式為CH3OCH2CH(OH)CH3)的液狀原料的涂敷材料液,循序漸進地旋轉涂敷(旋轉數(shù)0rpm→1000rpm),涂敷材料液因遠心力而被全方向地擴散。根據(jù)硅氧烷的結構,可以分類為例如,石英玻璃、烷基硅氧烷聚合物、烷基倍半硅氧烷聚合物、氫化倍半硅氧烷聚合物、氫化烷基倍半硅氧烷聚合物等。作為硅氧烷聚合物的一個例子,可以舉出日本Toray公司制造的涂敷絕緣膜材料的PSB-K1、PSB-K31或觸媒化成工業(yè)株式會社(Catalysts & Chemicals Industries.Co.,LTD)生產的涂敷絕緣膜材料的ZRS-5PH。然后,保持30秒后,重新循序漸進地旋轉涂敷(旋轉數(shù)0rpm→1400rpm),以平整涂敷膜。
接著,排氣并減低涂敷杯1003中的氣壓,在1分鐘內執(zhí)行減壓干燥。
然后,用配備在圖5A所示的旋涂式涂敷裝置中的邊緣去除器(edgeremover)執(zhí)行邊緣去除處理。在圖5B中示出了具備沿著襯底1002的周邊平行移動的驅動裝置的邊緣去除器1006。邊緣去除器1006中同時設置如圖5C所示的夾住襯底一邊的稀釋劑噴吐噴嘴1007,用稀釋劑溶化涂敷膜1008的外周邊部分,將液體以及氣體以圖中箭頭方向排出,以除去襯底邊緣周圍部分的涂敷膜。
然后,執(zhí)行110℃、170秒的預烘烤。
接著,從旋涂式的涂敷裝置搬出襯底,并冷卻后,進一步執(zhí)行270℃、1小時的烘烤。這樣就形成了厚0.8μm的耐熱性平整膜16。用AFM(原子力顯微鏡)測量獲取的耐熱性平整膜16的平整性的結果是在10μm×10μm的范圍中P-V值(峰谷值,高度的最大值和最小值的差值)大約為5nm左右,Ra(表面平均粗糙程度)的值為0.3nm左右。
另外,可以通過改變耐熱性平整膜16的烘烤溫度來改變透射率。圖7示出了在兩個烘烤溫度條件(270℃、410℃)下的厚0.8μm的耐熱性平整膜(包含烷基的SiOx膜)的透射率,圖8表示其折射率。跟270℃的溫度相比,410℃的溫度更能夠提高透射率。另外,烘烤溫度如果是410℃,則折射率降低。
另外,也可以用噴墨法來形成耐熱性平整膜16。使用噴墨法可以節(jié)約材料液。
然后,在整個表面上形成膜厚110nm的透明導電膜20作為第一電極(圖1A)。作為第一電極的透明導電膜20的材料使用ITSO(使用包含2-10重量%的氧化硅的ITO的靶的濺射法而形成的包含氧化硅的氧化銦錫)。除了ITSO,也可以使用在包含氧化硅的氧化銦中混合2-20%的氧化鋅(ZnO)的透光性氧化物導電膜等透明導電膜。另外,還可以使用包含氧化硅的ATO(氧化銻錫)的透明導電膜。另外,在整個平整性膜上形成透明導電膜20,并且執(zhí)行化學機械研磨的CMP(Chemical MechanicalPolishing)處理,能夠進一步提高平整效果。
接著,使用第六掩膜35,在ITSO構成的透明導電膜20和耐熱性平整膜16中形成接觸孔,同時,除去周邊部分的耐熱性平整膜16(圖1B)。在此,在和絕緣膜13能夠取得選擇比的條件下執(zhí)行蝕刻(濕式蝕刻或干式蝕刻)。用于蝕刻的氣體雖然沒有限制,但在此適合使用CF4、O2、He、Ar。干式蝕刻在CF4的流量為380sccm、O2的流量為290sccm、He的流量為500sccm、Ar的流量為500sccm、RF(射頻)功率為3000W、壓力為25Pa的條件下被執(zhí)行。為了在不殘留殘渣于絕緣膜13上的情況下執(zhí)行蝕刻,可以以10%-20%左右的比例增加蝕刻時間。可以執(zhí)行一次蝕刻來實現(xiàn)錐形,也可以執(zhí)行多次蝕刻來形成錐形形狀。在此進一步使用CF4、O2、He,在CF4的流量為550sccm、O2的流量為450sccm、He的流量為350sccm、RF(射頻)功率為3000W、壓力為25Pa的條件下執(zhí)行第二次干式蝕刻從而形成錐形形狀。耐熱性平整膜的邊緣的錐形角度θ優(yōu)選大于30度小于75度。
接著,在仍將第六掩膜35作為掩膜的情況下進行蝕刻,從而除去暴露出來的絕緣膜12、13。使用CHF3和Ar作為用于蝕刻的氣體,以執(zhí)行絕緣膜12、13的蝕刻。為了在不殘留殘渣于半導體層上的情況下執(zhí)行蝕刻,可以以10%-20%左右的比例增加蝕刻時間。
然后,在清除第六掩膜,形成導電膜(TiN/Al-Si/TiN)后,使用第七掩膜執(zhí)行蝕刻(使用BCl3和Cl2混合氣體的干式蝕刻),以形成布線21、22。至此完成了TFT(圖1C)。在該蝕刻處理的條件下的TiN膜的蝕刻速度為160nm/分鐘,Al-Si膜的蝕刻速度為260nm/分鐘,另一方面,透明導電膜(ITSO膜)的蝕刻速度為20nm/分鐘,因此,導電膜可以充分地發(fā)揮作為蝕刻阻止物的功能。注意,為了取得和TFT的源區(qū)或漏區(qū)的接觸,TiN中的N的含量優(yōu)選少于44%。而且,TiN是和耐熱性平整膜16有良好密接性的材料之一。
并且,優(yōu)選的是,通過該蝕刻處理減低ITSO膜的表面的In(銦)和Sn(錫)的濃度,以便提高ITSO膜表面的SiOX的比例。
接著,使用第八掩膜36,對透明導電膜20(膜厚110nm左右)執(zhí)行蝕刻處理以形成第一電極23。通過該蝕刻處理,選擇性地除去和第八掩膜36以及布線21不重疊的區(qū)域的透明導電膜。與此同時,和第八掩膜36以及布線21不重疊的區(qū)域的耐熱性平整膜16的表面也被蝕刻大約100-200nm。該被蝕刻的地方,在后面的工序中,被用和耐熱性平整膜相同材料構成的分割墻填埋。
接著,在除去掩膜后,用第九掩膜37形成覆蓋第一電極23邊緣以及TFT的絕緣體(稱為堤壩、側壁、障礙墻、勢壘等)29(圖1E)。
絕緣體29使用通過涂敷法獲取的膜厚在0.8μm-1μm范圍的SOG膜(例如包含烷基的SiOx膜)。蝕刻可以使用干式蝕刻或濕式蝕刻,但在此采用使用CHF3和O2和He的混合氣體的干式蝕刻來形成絕緣體29。在該干式蝕刻中,包含烷基的SiOx膜的蝕刻速度為500-600nm/分鐘,另一方面,ITSO膜的蝕刻速度為10nm/分鐘以下,則可以獲取足夠的選擇比。
然后,除去掩膜。圖3A示出了到該步驟為止的像素部分的俯視圖,沿圖3A中的鏈接線C-D切割的剖面圖相當于圖3B。分割墻的邊緣部分的被虛線101圍住的區(qū)域是發(fā)光領域。圖中,在被鏈接線C-D切割的區(qū)域中,不存在透明導電膜的耐熱性平整膜16被蝕刻而形成凹陷形狀,但該凹陷部分被在后面步驟中形成的分割墻29填埋。
然后,用蒸發(fā)淀積法或涂敷法形成含有有機化合物的層24。注意,為了提高可靠性,優(yōu)選在形成含有有機化合物的層24之前真空加熱以執(zhí)行脫氣。例如,在蒸發(fā)淀積有機化合物材料之前,優(yōu)選執(zhí)行在加壓氣氛或惰性氣氛下的200℃-300℃的加熱處理從而除掉包含在襯底中的氣體。在此,因為層間絕緣膜和分割墻用有高耐熱性的SiOx膜形成,所以,即使執(zhí)行高溫加熱處理,也沒有問題。
另外,當采用使用旋涂的涂敷法來形成含有有機化合物的層時,優(yōu)選在涂敷后執(zhí)行真空加熱的焙燒。例如,在整個表面上涂敷作為空穴注入層起作用的聚(乙烯二氧噻吩)/聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT/PSS)的水溶液,并焙燒。另外,空穴注入層也可以用蒸發(fā)淀積法來形成。例如,用蒸發(fā)淀積法形成作為空穴注入層發(fā)揮作用的MoOX膜。MoOX膜即使在改變其膜的厚度的情況下,電壓-亮度特性也幾乎沒有變化,所以容易執(zhí)行光學設計。
在使用蒸發(fā)淀積方法來形成含有有機化合物的層24的情形中,在已經(jīng)被抽空到壓力等于或小于5×10-3乇(0.665Pa),最好為10-6-10-4乇的淀積工作室中執(zhí)行蒸發(fā)淀積以形成含有有機化合物的層24。當進行蒸發(fā)淀積時,用電阻加熱方法預先使有機化合物氣化,并在蒸發(fā)淀積時打開閘門而使有機化合物向著襯底方向彌散。被氣化了的有機化合物向上彌散,并在穿過提供在金屬掩模中的窗口部分之后,被淀積在襯底上。以發(fā)光色(R、G、B)為單位執(zhí)行掩膜的定位從而實現(xiàn)全色化。
然后,形成第二電極25,也就是有機發(fā)光元件的陰極或陽極。第二電極25的材料可以采用由MgAg、MgIn、AlLi、CaF2、CaN之類的合金膜,或歸屬周期表1族或2族的元素和鋁用共同蒸發(fā)淀積法而形成的膜。若要使第二電極25具有透光性,則可以使用1nm-10nm的鋁膜或含有微量Li的鋁膜,并在該膜上形成透明導電膜。
另外,可以在形成第二電極25之前,將具有透光性的由CaF2、MgF2、或BaF2組成的層(膜厚度為1-5nm)形成為陰極緩沖層。
此外,可以形成保護第二電極25的保護層26。例如,使用由硅制成的圓盤狀的靶,在由氮氣氛或包括氮和氬的氣氛構成的淀積室的氣氛中,形成由氮化硅膜構成的保護膜。另外,也可以形成氮化氧化硅膜當作保護膜。此外,也可以形成以碳為主要成分的薄膜(DLC(類金剛石碳)膜,CN膜,或非晶質碳膜)作為保護膜?;蛘?,另外提供使用CVD法的淀積室。類金剛石碳膜(也被稱為DLC膜)可以用等離子體CVD法(典型地,RF等離子體CVD法,微波CVD法,電子回旋共振(ECR)CVD法),熱燈絲CVD法等),燃燒炎法,濺射法,離子束蒸發(fā)淀積法,激光蒸發(fā)淀積法等形成。作為用于膜形成的反應氣體,使用氫氣和碳氫型氣體(例如,CH4,C2H2,C6H6等)。反應氣體然后通過輝光放電被離子化。所得到的離子被加速以碰撞負子偏壓的陰極以便形成DLC膜。CN膜可以用C2H4,N2作為反應氣體而形成。所得到的DLC膜和CN膜是對可見光透明或半透明的絕緣膜。貫穿本說明書中,句子“對可見光透明”意思是可見光的透射率是80-100%,句子“對可見光半透明”意思是可見光的透射率是50-80%。注意,該保護膜,如果沒有必要,也可以不提供。
然后,用密封材料28鍵合密封襯底33,從而密封發(fā)光元件。粘接密封材料28并使密封材料覆蓋耐熱性平整膜16的邊緣(錐形部分)。在密封材料28圍成的空間中填充透明的填充材料27。填充材料27只要是有透光性的材料,就沒有特別的限制,典型采用紫外線固化的環(huán)氧樹脂和熱固化的環(huán)氧樹脂。此處采用抗熱性高的紫外線環(huán)氧樹脂(Electrolite公司制造的,產品名為2500 Clear),其折射率等于1.50,粘度等于500cps,肖氏D硬度等于90,抗張強度等于3000psi,Tg點為150℃,體電阻率等于1×1015Ωcm,而耐壓為450V/mil。而且,借助于在一對襯底之間填充填充材料27,能夠提高整體的透射率。
最后,用各向異性導電膜31通過熟知的方法將FPC 32粘貼到終端電極15a、15b上。終端電極15a、15b和柵布線同時形成。(圖2A)圖2B表示一個俯視圖。如圖2B所示,耐熱性平整膜的邊緣34被密封材料28覆蓋。注意,沿圖2B中的鏈接線A-B切割的剖面圖相當于圖2A。
根據(jù)上述步驟制作的有源矩陣型發(fā)光器件以耐熱性平整膜16當作TFT的層間絕緣膜,其典型的材料是由硅(Si)和氧(O)結合的骨骼結構的材料,分割墻的材料也使用相同的材料。而且,第一電極中包含氧化硅。有源矩陣型發(fā)光器件的構成材料使用相對穩(wěn)定的包含氧化硅的材料,從而提高發(fā)光器件的可靠性。
另外,由于用同一出發(fā)材料根據(jù)涂敷法制作耐熱性平整膜16和分割墻29,所以兩者之間有良好的密接性,而且在這兩層的連接區(qū)域也不會形成界面。
使用透明材料作為第一電極,并使用金屬材料作為第二電極,就成為透過襯底10獲取光的結構,也就是底面發(fā)射型結構。另一方面,使用金屬材料作為第一電極,并使用透明材料作為第二電極,就成為透過密封襯底33獲取光的結構,也就是頂面發(fā)射型結構。此外,使用透明材料作為第一電極和第二電極,可以形成透過襯底10和密封襯底33雙方獲取光的結構。本發(fā)明適用于上述任何一種結構。
當透過襯底10獲取光時,由于從發(fā)光層發(fā)射出來的光穿過的層,即第一電極、第一層的層間絕緣膜13、第二層的層間絕緣膜16、柵絕緣膜12、基底絕緣膜11都含有氧化硅(折射率為1.46左右),各個層的折射率的差別變小,這樣就提高了光的取出效率。換言之,可以抑制折射率不同的材料層之間的漫射光。
具有上述結構的本發(fā)明的更為詳細的解釋將由下面所示的各個實施例給出。
實施例1在本實施例中,將用圖4A說明底面發(fā)射型發(fā)光器件的例子。
首先,在透光性襯底(玻璃襯底折射率為1.55左右)上制作和發(fā)光元件連接的TFT。因為是底面發(fā)射型,所以層間絕緣膜和柵絕緣膜以及基底絕緣膜使用透光性高的材料。在此,第一層間絕緣膜使用根據(jù)PCVD法制作的SiNO膜。第二層間絕緣膜使用根據(jù)涂敷法制作的SiOx膜。
接著,在整個表面上形成透明導電膜。該透明導電膜將在后面的工序中成為第一電極323。透明導電膜由包含SiOx的透明導電膜的ITSO(厚100nm)構成。ITSO是使用在氧化銦錫中混合了1-10%的氧化硅(SiO2)的靶,并執(zhí)行在Ar氣體流量為120sccm;O2氣體流量為5sccm;壓力為0.25Pa;功率3.2kW的條件下的濺射法而形成的膜。在形成ITSO的膜后,執(zhí)行200℃、1小時的加熱處理。
接著,執(zhí)行使用掩膜的蝕刻以選擇性地除去透明導電膜和層間絕緣膜,從而形成到達TFT的激活層的接觸孔。
然后,形成含有鋁的金屬疊層膜,并執(zhí)行圖案化以形成和激活層連接的源電極或漏電極。在該圖案化的工藝中,透明導電膜作為蝕刻阻止物以保護第二層間絕緣膜。
接著,對透明導電膜執(zhí)行圖案化以形成和TFT電連接的第一電極323。通過在圖案化時的蝕刻處理除去第二層間絕緣膜的一部分。
接著,對根據(jù)涂敷法制作的SiOx膜執(zhí)行圖案化以形成分割墻329。分割墻329的材料與第二層間絕緣膜的材料相同。注意,在形成第一電極323時被除去的第二層間絕緣膜的一部分的區(qū)域被分割墻材料填埋。
接著,用蒸發(fā)淀積方法或涂敷方法,形成含有有機化合物的層324。在本實施例中形成發(fā)射綠色光的發(fā)光元件。用蒸發(fā)淀積法,層疊MoOX(20nm)、α-NPD(40nm),并用共同蒸發(fā)淀積法按順序層疊摻雜了DMQd的Alq3(37.5nm)、Alq3(37.5nm)、摻雜了Li的BzOs(苯并惡唑衍化物)(20nm)。
然后,第二電極325可以采用由MgAg、MgIn、AlLi、CaF2、CaN之類的合金膜,或歸屬周期表1族或2族的元素和鋁通過共同蒸發(fā)淀積法而形成的膜。在本實施例中,蒸發(fā)淀積200nm厚的鋁膜作為第二電極。另外,如果有必要,還可以層疊形成保護膜。
然后,用密封材料(沒有圖示出)鍵合密封襯底333。密封襯底和第二電極之間的空間327中填充惰性氣體或透明樹脂構成的填充材料。
根據(jù)以上步驟完成了底面發(fā)射型發(fā)光器件。本實施例在可以調整的范圍內決定每個層(層間絕緣膜、基底絕緣膜、柵絕緣膜、以及第一電極)的折射率和膜的厚度,從而抑制在層的界面中的光的反射,進而提高獲取光的效率。
實施例2在本實施例中,將用圖4B說明能夠從雙方的襯底獲取發(fā)光的發(fā)光器件的例子。
首先,在透光性襯底(玻璃襯底折射率為1.55左右)上制作和發(fā)光元件連接的TFT。因為本實施例的發(fā)光器件的顯示是透過透光型的襯底,所以層間絕緣膜和柵絕緣膜以及基底絕緣膜使用透光性高的材料。在此,第一以及第三層間絕緣膜使用根據(jù)PCVD法制作的SiNO膜。第二層間絕緣膜使用根據(jù)涂敷法制作的SiOx膜。
接著,在整個表面上形成透明導電膜。該透明導電膜將在后面的工藝中成為第一電極423。透明導電膜由包含SiOx的透明導電膜的ITSO(厚100nm)構成。
接著,執(zhí)行使用掩膜的蝕刻以選擇性地除去透明導電膜和層間絕緣膜,從而形成到達TFT的激活層的接觸孔。
然后,形成含有鋁的金屬疊層膜,并執(zhí)行圖案化以形成和激活層連接的源電極或漏電極。在該圖案化的工藝中,透明導電膜成為蝕刻阻止物以保護第二層間絕緣膜。
接著,對透明導電膜執(zhí)行圖案化以形成和TFT電連接的第一電極423。通過圖案化時的蝕刻處理除去第二層間絕緣膜的一部分。
接著,對根據(jù)涂敷法制作的SiOx膜執(zhí)行圖案化以形成分割墻429。分割墻429的材料與第二層間絕緣膜的材料相同。注意,在形成第一電極423時被除去的第二層間絕緣膜的一部分的區(qū)域被分割墻材料填埋。
接著,用蒸發(fā)淀積方法或涂敷方法,形成含有有機化合物的層424。
然后,作為第二電極425可以采用由MgAg、MgIn、AlLi、CaF2、CaN之類的合金膜,或歸屬周期表1族或2族的元素和鋁用共同蒸發(fā)淀積法而形成的膜(1nm-10nm),或透明導電膜。在本實施例中,蒸發(fā)淀積110nm厚的ITSO膜作為第二電極425。另外,如果有必要,還可以層疊形成保護膜426。
然后,用密封材料(沒有圖示出)鍵合透明的密封襯底433。密封襯底和第二電極之間的空間427中填充惰性氣體或透明樹脂構成的填充材料。
根據(jù)上述步驟,完成不僅能夠從元件襯底側發(fā)射光,而且也能夠從密封襯底433那一側發(fā)射光的發(fā)光器件。
實施例3在本實施例中,將用圖6A和6B說明頂面發(fā)射型發(fā)光器件的例子。
首先,在有絕緣表面的襯底200上制作和發(fā)光元件連接的n溝道型TFT。因為是頂面發(fā)射型,所以層間絕緣膜和柵絕緣膜202以及基底絕緣膜201不一定必須使用透光性高的材料。在本實施例中,作為穩(wěn)定性高的材料的膜,第一層間絕緣膜210使用根據(jù)PCVD法制作的SiNO膜。第二層間絕緣膜使用根據(jù)涂敷法制作的SiOx膜。對層間絕緣膜和柵絕緣膜202進行選擇性的蝕刻以形成到達TFT的激活層的接觸孔。并且在形成導電膜(TiN/Al-Si/TiN)之后,執(zhí)行使用掩膜的蝕刻(使用BCl3和Cl2混合氣體的干式蝕刻),從而形成TFT的源電極和漏電極。
接著,用涂敷法形成由SiOX膜構成的第三層間絕緣膜211。然后,選擇性地蝕刻第三層間絕緣膜211,從而形成到達TFT的源電極以及漏電極的接觸孔。
接著,層疊形成具有反射性的金屬膜(Al、或Al和TiN的疊層等)和透明導電膜。之后,對金屬膜和透明導電膜執(zhí)行圖案化以形成與TFT的漏電極(或源電極)電連接的反射電極212和第一電極213。與n溝道型TFT連接的第一電極213作為發(fā)光元件的陰極發(fā)揮作用。在執(zhí)行圖案化處理時,第三層間絕緣膜211的一部分被除去,形成凹陷部分。
然后,形成覆蓋第一電極213的周圍邊緣部分的分割墻219。通過涂敷法獲取的SOG膜(例如包含烷基的SiOx)可以用作分割墻219的材料。用干式蝕刻將分割墻219形成為所希望的形狀。另外,在形成第一電極213時被除去的第二層間絕緣膜的一部分的區(qū)域被分割墻材料填埋。
接著,用蒸發(fā)淀積方法或涂敷方法形成含有有機化合物的層214。圖6B示出了一個含有有機化合物的層214的疊層結構的例子。
在本實施例中形成發(fā)射綠色光的發(fā)光元件。使用蒸發(fā)淀積法依次層疊根據(jù)共同蒸發(fā)淀積法形成的摻雜了Li的BzOs(苯并惡唑衍化物)(20nm);Alq3(40nm);根據(jù)共同蒸發(fā)淀積法形成的摻雜了DMQd的Alq3(40nm);α-NPD(40nm);MoOX(20nm)從而形成含有有機化合物的層214。通過按以上順序層疊形成膜,在執(zhí)行后面工藝的濺射法時,可以保護含有有機化合物的層214不受到損傷。另外,MoOX膜即使在改變膜的厚度的情況下,電壓-亮度特性也幾乎沒有變化,所以容易執(zhí)行光學設計。
當實現(xiàn)全色化時,使用蒸發(fā)淀積掩膜適當?shù)剡x擇形成紅色、藍色以及綠色的發(fā)光層(EML)。
接著,形成由透明導電膜構成的第二電極215,即陽極。本實施例中,用濺射法形成厚度110nm的ITSO膜作為第二電極215。另外,如有必要還可以層疊形成保護膜216。保護膜216使用氮化硅膜、氧化硅膜、或氧化氮化硅膜的單層或這些膜的疊層。
然后,用密封材料(沒有圖示出)鍵合密封襯底203。密封襯底和第二電極之間的空間217中填充惰性氣體或透明樹脂構成的填充材料。
根據(jù)以上步驟完成頂面發(fā)射型發(fā)光器件。
實施例4本實施例將用圖9表示反交錯型TFT的一個例子。除了TFT,其他部分和實施方案模式所示的圖2A相同,所以在此將省略相關的詳細說明。
圖9A表示的TFT是溝道截止類型。在襯底710上形成基底絕緣膜711。柵電極719和端子電極715同時形成,由非晶半導體膜構成的半導體層714a、n+層718、金屬層717層疊形成在柵絕緣膜712上,溝道截止體714b形成在半導體層714a的溝道形成區(qū)的上方。另外,形成源電極或漏電極721、722。而且,在絕緣膜713之上形成耐熱性平整膜716。并且,第一電極723形成在耐熱性平整膜716之上。而且形成覆蓋第一電極723的邊緣部分的分割墻729。在第一電極723上形成含有有機化合物的層724。第二電極725形成在含有有機化合物的層724之上。保護膜726形成在第二電極725之上。用密封材料728將密封襯底733粘貼在發(fā)光元件上從而密封該發(fā)光元件。在被密封材料728包圍的區(qū)域中填充透明的填充物727。用各向異性導電膜731通過熟知的方法將FPC732粘貼到終端電極715上。
另外,在對布線721、722執(zhí)行圖案化時形成的耐熱性平整膜716的凹陷部分被由和耐熱性平整膜相同的材料形成的分割墻729填埋。
另外,圖9A所示的TFT是n溝道型TFT,并且,第一電極723是發(fā)光元件的陰極,第二電極725是發(fā)光元件的陽極。
圖9B表示的TFT是溝道蝕刻類型。在襯底810上形成基底絕緣膜811。柵電極819和端子電極815同時形成,由非晶半導體膜構成的半導體層814、n+層818、金屬層817層疊形成在柵絕緣膜812上,半導體層814的溝道形成區(qū)部分被蝕刻得很薄。另外,形成源電極或漏電極821、822。而且,耐熱性平整膜816形成在絕緣膜813之上。并且,第一電極823形成在耐熱性平整膜816之上。并且形成覆蓋第一電極823的邊緣部分的分割墻829。在第一電極823上形成含有有機化合物的層824。第二電極825形成在含有有機化合物的層824之上。保護膜826形成在第二電極825之上。用密封材料828將密封襯底833粘貼在發(fā)光元件上從而密封該發(fā)光元件。在被密封材料828包圍的區(qū)域中填充透明的填充物827。用各向異性導電膜831通過熟知的方法將FPC 832粘貼到終端電極815上。
另外,在對布線821、822執(zhí)行圖案化時形成的耐熱性平整膜816的凹陷部分被由和耐熱性平整膜相同的材料形成的分割墻829填埋。另外,圖9B所示的TFT是n溝道型TFT,并且,第一電極823是發(fā)光元件的陰極,第二電極825是發(fā)光元件的陽極。
在此,用圖10A示出了以溝道蝕刻類型的TFT當作驅動用TFT的像素部分的一部分的俯視圖。而且,圖10B表示圖10A的等效電路圖。
在圖10A中,開關用TFT 1601為n溝道型TFT,是具有兩個溝道形成區(qū)的多柵結構。1602是驅動用TFT,驅動用TFT 1602通過電極1608連接到陰極1603。注意,陰極1603和電極1608連接并重疊而形成。此外,1604表示電容器,1605表示源布線,1606表示柵布線,1607表示電源供應線。
因以非晶半導體膜作為激活層的TFT具有較低的場遷移率,所以在襯底上粘貼IC芯片等以形成驅動電路。
此外,可以用半晶半導體膜(微晶半導體膜)來代替非晶半導體膜。該半晶半導體膜是具有介于非晶和結晶結構(含有單晶和多晶結構)的中間結構、且自由能源穩(wěn)定的第三狀態(tài)的半導體,并包含近程有序的晶格歪斜的晶質區(qū)域。使用半晶半導體膜的TFT的遷移率是使用非晶半導體膜的TFT的遷移率的2至20倍,所以使用半晶半導體膜的TFT不僅可以形成像素部分,而且可以形成驅動電路。
實施例5本實施例用圖11表示發(fā)光器件的一個例子,該發(fā)光器件使用在半導體膜的上和下具有兩個溝道(雙溝道)的TFT作為驅動用TFT。除了TFT,其他部分和實施方案模式所示的圖2A相同,所以在此將省略相關的詳細說明。
首先,在襯底上形成第一柵電極501,之后形成覆蓋第一柵電極501的平整性絕緣膜502。然后,在平整性絕緣膜502上按順序形成半導體層、柵絕緣膜、第二柵電極503和層間絕緣膜。
在層間絕緣膜上形成透明導電膜之后,形成到達半導體層的接觸孔。接著,在形成源電極或漏電極之后,對透明導電膜執(zhí)行圖案化以形成第一電極523。在此,層間絕緣膜的一部分被蝕刻而形成凹陷部分。
接著,形成覆蓋第一電極523的邊緣部分、源電極、漏電極的分割墻529。注意,由于分割墻529使用和層間絕緣膜相同的材料,所以凹陷部分被填埋。接著,在第一電極523上用蒸發(fā)淀積法或涂敷法形成含有有機化合物的層524,之后形成第二電極525。
然后,用密封材料(沒有圖示出)鍵合密封襯底533。密封襯底和第二電極之間的空間527中填充惰性氣體或透明樹脂構成的填充材料。
根據(jù)以上步驟完成使用在半導體膜的上和下具有兩個溝道(雙溝道)的TFT作為驅動用TFT的發(fā)光器件。
分別對提供在半導體膜下側的為形成溝道部分而形成的第一柵電極501;以及提供在半導體膜的上側的為形成溝道部分而形成的第二柵電極503施加電壓。第一柵電極501被施加通用電壓(Vcom)或任意電壓(VY)。
根據(jù)上述結構,與采用具有一個柵電極的結構相比,能夠抑制閾值的不均勻,并減低關閉(OFF)電流。
實施例6本實施例用圖12A-12F說明具備顯示部分的電子器件的例子。實施本發(fā)明可以完成包括發(fā)光器件的電子器件。
根據(jù)本發(fā)明,可以實現(xiàn)發(fā)光器件的長壽命化,也就是可以提高電子器件的可靠性。
上述電子器件的例子包括攝像機、數(shù)碼相機、風鏡式顯示器(頭戴式顯示器)、導航系統(tǒng)、聲頻播放機(汽車音響、音響部件等)、筆記本式計算機、游戲機、便攜式信息終端(移動計算機、手提電話、便攜式游戲機、電子圖書等)、以及包括記錄媒質的放像設備(具體地說是能夠處理諸如數(shù)字通用碟盤(DVD)之類的記錄媒質中的數(shù)據(jù)并具有能夠顯示數(shù)據(jù)圖像的顯示器的裝置)。
圖12A是表示一種筆記本式計算機的斜透視圖,而圖12B則表示在折疊狀態(tài)下的該筆記本式計算機的斜透視圖。該筆記本式計算機包含主體2201、機殼2202、顯示部分2203a、2203b、鍵盤2204、外部接口2205、鼠標2206等。通過在顯示部分2203a、2203b應用本發(fā)明,可以完成一種具備發(fā)光效率(獲取光的效率)被提高了的高亮度、低功耗和高穩(wěn)定性的顯示部分的筆記本式計算機。
圖12C表示一種電視機,該電視機包括主體2001、底座2002、顯示部分2003、視頻輸入端口2005等。術語電視包括用來顯示信息的所有電視,例如個人計算機的電視、用來接收TV廣播的電視、以及用于廣告的電視。通過在顯示部分2003應用本發(fā)明,可以完成一種其顯示部分的發(fā)光效率(獲取光的效率)被提高了的高亮度、低功耗、且穩(wěn)定性高的電視機。
圖12D示出了一種便攜型游戲機,它包含主體2501、顯示部分2505和2503、以及操作開關2504等。通過在顯示部分2505和2503應用本發(fā)明,可以完成一種其顯示部分發(fā)光效率(獲取光的效率)被提高了的高亮度、低功耗、且穩(wěn)定性高的便攜型游戲機。
圖12E表示一種手提電話的斜透視圖,而圖12F則表示在折疊狀態(tài)下的該手提電話的斜透視圖。該手提電話包含主體2701、機殼2702、顯示部分2703a、2703b、聲音輸入單元2704、聲音輸出單元2705、操作鍵2706、外部接口2707、天線2708等。
圖12E和圖12F表示的手提電話包括主要用來顯示全色圖像的高清晰度的顯示部分2703a和主要用來顯示文字或符號的利用單色顯示或區(qū)域彩色(area color)方式的顯示部分2703b。通過在顯示部分2703a、2703b應用本發(fā)明,可以完成一種其顯示部分的發(fā)光效率(獲取光的效率)被提高了的高亮度、低功耗、且穩(wěn)定性高的手提電話。
如上所述,通過實施本發(fā)明而獲取的發(fā)光器件可以用于所有領域的電子器件的顯示部分。注意,本實施例的電子器件可以使用根據(jù)實施方案模式、實施例1至實施例5中任一的結構而制作的發(fā)光器件。
層間絕緣膜和分割墻使用相同的材料,可以減少制造成本。另外,通用涂敷淀積裝置或蝕刻裝置等裝置,可以實現(xiàn)成本的降低。
注意,雖然在本實施例中示出了EL顯示器件作為例子,但是,本發(fā)明也可以適用于液晶顯示器件等的其它顯示器件。
權利要求
1.一種發(fā)光器件的制作方法,包括以下步驟在襯底上形成具有半導體層、柵絕緣膜、柵電極的薄膜晶體管,其中所述半導體層包括源區(qū)、漏區(qū)、以及源區(qū)和漏區(qū)之間的溝道形成區(qū);在所述薄膜晶體管上形成耐熱性平整膜;在所述耐熱性平整膜上形成透明導電膜;選擇性地去除所述耐熱性平整膜和透明導電膜,從而形成位于所述源區(qū)或所述漏區(qū)上方的開口部分和具有錐形形狀的周邊部分,其中,所述開口部分具有錐形形狀的側面;選擇性地去除所述柵絕緣膜從而形成到達所述源區(qū)或漏區(qū)的接觸孔;在所述透明導電膜上形成導電膜;使用所述透明導電膜作為蝕刻阻止物而蝕刻所述導電膜,從而形成到達所述源區(qū)或漏區(qū)的電極;對和所述電極連接的透明導電膜執(zhí)行圖案化從而形成陽極;形成覆蓋所述陽極邊緣的分割墻;在所述陽極上形成含有有機化合物的層;以及在所述含有有機化合物的層上形成陰極。
2.根據(jù)權利要求1的發(fā)光器件的制作方法,其中,所述耐熱性平整膜是根據(jù)涂敷法形成的包含烷基的SiOx膜。
3.根據(jù)權利要求1的發(fā)光器件的制作方法,其中,所述分割墻是根據(jù)涂敷法形成的包含烷基的SiOx膜。
4.根據(jù)權利要求1的發(fā)光器件的制作方法,其中,所述陽極是通過使用包含SiOx的氧化銦錫構成的靶的濺射法而形成的。
5.一種發(fā)光器件的制作方法,包括以下步驟在襯底上形成具有半導體層、柵絕緣膜、柵電極的薄膜晶體管,其中所述半導體層包括源區(qū)、漏區(qū)、以及源區(qū)和漏區(qū)之間的溝道形成區(qū);在所述薄膜晶體管上形成絕緣膜;在所述絕緣膜上形成透明導電膜;選擇性地去除所述絕緣膜和透明導電膜,從而形成位于所述源區(qū)或所述漏區(qū)上方的開口部分;選擇性地去除所述柵絕緣膜從而形成到達所述源區(qū)或漏區(qū)的接觸孔;在所述透明導電膜上形成導電膜;使用所述透明導電膜作為蝕刻阻止物而蝕刻所述導電膜,從而形成到達所述源區(qū)或漏區(qū)的電極;對和所述電極連接的透明導電膜執(zhí)行圖案化從而形成陽極;形成覆蓋所述陽極邊緣的分割墻;在所述陽極上形成含有有機化合物的層;以及在所述含有有機化合物的層上形成陰極。
6.根據(jù)權利要求5的發(fā)光器件的制作方法,其中,所述絕緣膜是根據(jù)涂敷法形成的包含烷基的SiOx膜。
7.根據(jù)權利要求5的發(fā)光器件的制作方法,其中,所述分割墻是根據(jù)涂敷法形成的包含烷基的SiOx膜。
8.根據(jù)權利要求5的發(fā)光器件的制作方法,其中,所述陽極是通過使用包含SiOx的氧化銦錫構成的靶的濺射法而形成的。
9.根據(jù)權利要求5的發(fā)光器件的制作方法,其中,所述開口部分具有錐形形狀的側面。
10.根據(jù)權利要求5的發(fā)光器件的制作方法,其中,所述絕緣膜是耐熱性平整膜。
11.一種顯示器件的制作方法,包括以下步驟在襯底上形成具有半導體層、柵絕緣膜、柵電極的薄膜晶體管,其中所述半導體層包括源區(qū)、漏區(qū)、以及源區(qū)和漏區(qū)之間的溝道形成區(qū);在所述薄膜晶體管上形成絕緣膜;在所述絕緣膜上形成透明導電膜;選擇性地去除所述絕緣膜和透明導電膜,從而形成位于所述源區(qū)或所述漏區(qū)上方的開口部分;選擇性地去除所述柵絕緣膜從而形成到達所述源區(qū)或漏區(qū)的接觸孔;在所述透明導電膜上形成導電膜;使用所述透明導電膜作為蝕刻阻止物而蝕刻所述導電膜,從而形成到達所述源區(qū)或漏區(qū)的電極;以及對和所述電極連接的透明導電膜執(zhí)行圖案化從而形成像素電極。
12.根據(jù)權利要求11的顯示器件的制作方法,其中,所述絕緣膜是根據(jù)涂敷法形成的包含烷基的SiOx膜。
13.根據(jù)權利要求11的顯示器件的制作方法,其中,所述開口部分具有錐形形狀的側面。
14.根據(jù)權利要求11的顯示器件的制作方法,其中,所述絕緣膜是耐熱性平整膜。
15.一種發(fā)光器件,包括薄膜晶體管;所述薄膜晶體管上的耐熱性平整膜;所述耐熱性平整膜上的透明導電膜;以及與所述薄膜晶體管連接的發(fā)光元件,其中,所述薄膜晶體管的源電極形成在所述透明導電膜的第一邊緣,且所述薄膜晶體管的漏電極形成在所述透明導電膜的第二邊緣,并且,形成覆蓋所述透明導電膜的第一邊緣和所述源電極的連接部分,且覆蓋所述透明導電膜的第二邊緣和所述漏電極的連接部分的分割墻。
16.根據(jù)權利要求15的發(fā)光器件,其中,所述耐熱性平整膜和所述分割墻由包含烷基的SiOx膜形成。
17.根據(jù)權利要求15的發(fā)光器件,其中,所述發(fā)光器件應用于攝像機、數(shù)碼相機、汽車導航儀、個人計算機、或個人數(shù)字助理。
18.一種發(fā)光器件,包括薄膜晶體管;所述薄膜晶體管上的絕緣膜;所述絕緣膜上的透明導電膜;以及與所述薄膜晶體管連接的發(fā)光元件,其中,所述薄膜晶體管的源電極形成在所述透明導電膜的第一邊緣,且所述薄膜晶體管的漏電極形成在所述透明導電膜的第二邊緣,并且,形成覆蓋所述透明導電膜的第一邊緣和所述源電極的連接部分,且覆蓋所述透明導電膜的第二邊緣和所述漏電極的連接部分的分割墻。
19.根據(jù)權利要求18的發(fā)光器件,其中,所述絕緣膜是耐熱性平整膜。
20.根據(jù)權利要求18的發(fā)光器件,其中,所述絕緣膜和所述分割墻由包含烷基的SiOx膜形成。
21.根據(jù)權利要求18的發(fā)光器件,其中,所述發(fā)光器件適用于攝像機、數(shù)碼相機、汽車導航儀、個人計算機、或個人數(shù)字助理。
22.一種顯示器件,包括薄膜晶體管;所述薄膜晶體管上的絕緣膜;以及所述絕緣膜上的透明導電膜,其中,所述薄膜晶體管的源電極形成在所述透明導電膜的第一邊緣,且所述薄膜晶體管的漏電極形成在所述透明導電膜的第二邊緣。
23.根據(jù)權利要求22的顯示器件,其中,所述絕緣膜用涂敷法由包含烷基的SiOx膜形成。
24.根據(jù)權利要求22的顯示器件,其中,所述絕緣膜是耐熱性平整膜。
25.根據(jù)權利要求22的顯示器件,其中,所述顯示器件適用于攝像機、數(shù)碼相機、汽車導航儀、個人計算機、或個人數(shù)字助理。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提供一種發(fā)光效率(取出光的效率)高、亮度高、功耗低、并且穩(wěn)定性高的發(fā)光器件以及這種發(fā)光器件的制造方法。在本發(fā)明中,分割墻和耐熱性平整膜使用相同的材料,這樣可以提高密接性,同時,可以減少制造成本。在耐熱性平整膜上連接形成陽極或陰極。此外,密接分割墻和耐熱性平整膜而不在其間夾具有不同折射率的膜,以形成不在界面產生光反射的結構。
文檔編號H01L27/15GK1599056SQ20041007876
公開日2005年3月23日 申請日期2004年9月18日 優(yōu)先權日2003年9月19日
發(fā)明者山崎舜平, 坂倉真之, 永井雅晴, 松田豐, 齋藤惠子, 池田壽雄 申請人:株式會社半導體能源研究所