專(zhuān)利名稱(chēng)：發(fā)光器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有在絕緣表面的襯底上包括膜晶體管(下面稱(chēng)為T(mén)FT)的電路和由發(fā)光層在一對(duì)電極之間形成的發(fā)光元件的發(fā)光器件。
背景技術(shù)：
自從在透明襯底上形成TFT以來(lái)，因?yàn)橛蒚FT可以獲得高地遷移率，所以已經(jīng)進(jìn)行了不斷改進(jìn)的在有源矩陣型圖像顯示器上的應(yīng)用和開(kāi)發(fā)，該TFT利用結(jié)晶半導(dǎo)體膜(典型地，結(jié)晶硅膜)，通過(guò)在相同的襯底上集成功能性電路就可以實(shí)現(xiàn)高清晰度的圖像顯示器。近年來(lái)，已經(jīng)注意到一種技術(shù)，其中利用在具有絕緣表面的襯底上形成的半導(dǎo)體膜(具有厚度為大約幾至幾百nm)制造TFT。TFT已經(jīng)廣泛應(yīng)用在電子器件例如IC和光電器件，具體地，已經(jīng)加快了作為圖像顯示器單元的開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)發(fā)。
希望利用這種圖像顯示器單元進(jìn)行各種應(yīng)用，具體地，已經(jīng)注意到在便攜設(shè)備上的應(yīng)用。在其它設(shè)備中，當(dāng)在傳統(tǒng)的液晶顯示器中采用時(shí)發(fā)光元件不需要背光。因此，發(fā)光元件具有巨大的優(yōu)點(diǎn)，其中它可以制造得非常薄和非常輕。
發(fā)光元件是一種自發(fā)光型，其中發(fā)光層自身在電場(chǎng)作用下發(fā)光。所說(shuō)發(fā)光機(jī)構(gòu)由電極之間插入發(fā)光層以在其上提供電壓構(gòu)成，由此從負(fù)電極注入的電子和從正電極注入的空穴在發(fā)光層的發(fā)射中心結(jié)合形成受激分子，當(dāng)受激分子返回常態(tài)時(shí)釋放能量引起光發(fā)射。
對(duì)于具有發(fā)光元件的有源矩陣型發(fā)光器件，在襯底上形成TFT并在TFT上形成層間絕緣膜。此外，可以通過(guò)采用包含硅例如氧化硅和氮化硅的無(wú)機(jī)材料或者采用例如有機(jī)樹(shù)脂材料例如聚酰亞胺、聚酰胺和丙烯酸樹(shù)脂的有機(jī)材料形成這種層間絕緣膜。
發(fā)光器件是指一種器件，該器件包括正電極、負(fù)電極和由在電極之間插入并包括通過(guò)熒光或磷光獲得光發(fā)射的材料的層構(gòu)成的發(fā)光層。此外，此處所指并使用有機(jī)化合物作為光發(fā)射材料的發(fā)光元件也稱(chēng)為OLED(有機(jī)發(fā)光器件)。
在用層間絕緣膜平整襯底表面的情況下，適合利用旋轉(zhuǎn)涂敷方法形成層間絕緣膜。在實(shí)施濺射中，采用具有上述硅作為主要成分的溶劑作為無(wú)機(jī)材料。通過(guò)采用具有硅作為主要成分的溶劑形成的層間絕緣膜擁有使氧或水不易侵入的特性，當(dāng)在非常高的溫度下進(jìn)行烘焙時(shí)該特性展示了其自身的特性。此外，當(dāng)膜增加厚度時(shí)，膜具有產(chǎn)生裂縫的缺點(diǎn)。
同時(shí)，當(dāng)使氧滲入其中和使水滲入或吸收水時(shí)通過(guò)有機(jī)材料形成的層間絕緣膜具有一種優(yōu)越的特性，它可以形成1μm以上的厚度并且可以在不受襯底上的不規(guī)則的影響下平面化它的表面。同樣，形成時(shí)的烘焙溫度為大約300℃，所以膜還可以形成包括有機(jī)樹(shù)脂的襯底表面。
然而，適合層間絕緣膜的有機(jī)材料具有使水蒸氣滲入其中和易吸收濕氣的特性。另一方面，發(fā)光層，無(wú)論它是低分子或高分子，具有極易受氧和濕氣的影響以至立即退化的缺點(diǎn)。此外，采用堿金屬或堿土金屬用于發(fā)光元件的正電極或負(fù)電極，這些容易受到氧的氧化。那就是，濕氣成為發(fā)光元件退化和失效例如黑點(diǎn)等的原因。
通過(guò)等離子體CVD技術(shù)形成氧化硅、氮化硅等需要將襯底加熱到300℃或更高，因此并不適合在無(wú)熱阻的有機(jī)樹(shù)脂膜上形成這種氧化硅、氮化硅等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決了上述問(wèn)題，并直接防止了由于在層間絕緣膜中含有的濕氣和氧引起的發(fā)光元件的退化。
為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種發(fā)光器件，其中在絕緣表面上形成的TFT上形成包括有機(jī)材料的層間絕緣膜，一對(duì)電極之間的層間絕緣膜上設(shè)置由發(fā)光層形成的發(fā)光元件，在層間絕緣膜和發(fā)光元件之間形成具有硅和氮作為主要成分的無(wú)機(jī)絕緣膜。
需要將氮氧化硅膜和氮化硅膜應(yīng)用為無(wú)機(jī)絕緣膜，硅含量比為高于25.0atomic％并小于35.0atomic％、氮含量比為高于35.0atomic％并小于65.0atomic％。氧化硅膜不能充分地阻止?jié)駳猓虼诵枰ㄟ^(guò)氮氧化硅膜和氮化硅膜的應(yīng)用使絕緣膜致密。
需要將氮氧化硅膜和氮化硅膜應(yīng)用為無(wú)機(jī)絕緣膜，硅含量比為高于25.0atomic％并小于40.0atomic％、氮含量比為高于35.0atomic％并小于60.0atomic％。
同樣，可以將具有SP3鍵合并含有氫的碳膜應(yīng)用為另一種絕緣膜材料。類(lèi)金剛石碳(DLC)典型地具有防止氧、水蒸氣等的氣體阻擋特性并可以形成良好地粘結(jié)到包括有機(jī)材料的層間絕緣膜的絕緣膜。
此外，本發(fā)明提供一種制造發(fā)光器件的方法，該方法包括步驟在膜晶體管上形成層間絕緣膜，采用濺射方法在層間絕緣膜上形成無(wú)機(jī)絕緣膜，該層間絕緣膜包括有機(jī)材料，該無(wú)機(jī)絕緣膜包含硅含量為大于25.0atomic％并小于35.0atomic％、氮含量為大于35.0atomic％并小于65.0atomic％；形成發(fā)光元件，該發(fā)光元件具有在無(wú)機(jī)絕緣膜上的一對(duì)電極之間的發(fā)光層。
本發(fā)明提供一種制造發(fā)光器件的方法，該方法包括步驟在膜晶體管上形成層間絕緣膜，采用濺射方法在層間絕緣膜上形成無(wú)機(jī)絕緣膜，該層間絕緣膜包括有機(jī)材料，該無(wú)機(jī)絕緣膜包含硅含量為大于25.0atomic％并小于40.0atomic％、氮含量為大于35.0atomic％并小于60.0atomic％；在無(wú)機(jī)絕緣膜上形成發(fā)光元件，該發(fā)光元件具有一對(duì)電極之間的發(fā)光層。
作為無(wú)機(jī)絕緣膜，可以利用濺射方法形成具有SP3鍵合并含有氫的碳膜。
在組成本發(fā)明中，可以應(yīng)用包括有機(jī)材料、熱固型或光固化型例如丙烯酸、聚酰胺、聚酰亞胺、聚酰亞胺酰胺和芳族聚酰胺等的有機(jī)樹(shù)脂材料的層間絕緣膜。
形成無(wú)機(jī)絕緣膜的方法包括氣湘淀積方法例如濺射方法、反應(yīng)濺射方法、離子束濺射方法、ECR(電子諧振回旋加速器)濺射方法、離子氣湘淀積方法等。因?yàn)檫@些淀積方法在所有情況中，將原子或分子物理地粘結(jié)到襯底，這些原子或分子幾乎不與在其層下并包括有機(jī)材料的層間絕緣膜反應(yīng)，并不必害怕層的化學(xué)退化。同樣，淀積方法的一種特性，在于即使在室溫至300℃、優(yōu)選在150-250℃的范圍內(nèi)也可以形成致密的膜。淀積方法提供了防止氧和濕氣滲透的特性。
在利用濺射淀積的情況下，就能形成無(wú)機(jī)絕緣膜，該無(wú)機(jī)絕緣膜有利于襯底溫度在150℃-250℃下的光傳輸并包含硅和氮作為它的主要成分。這種無(wú)機(jī)絕緣膜的提供可以使正電極、負(fù)電極和發(fā)光材料屏蔽來(lái)自由有機(jī)材料制造的層間絕緣膜的氧和濕氣并能防止退化。
此外，通過(guò)采用具有硅作為主要成分的靶和氬氣、氮?dú)?、氧氣、氧化硅、氫氣作為在濺射淀積中的濺射氣體形成包含硅和氮作為主要成分的無(wú)機(jī)絕緣膜。包含硅和氮作為它的主要成分之一的膜的氮和氧的成分比隨根據(jù)淀積期間氣體流速的變化而變化。在本發(fā)明的說(shuō)明書(shū)中，膜描述為氮化硅膜，其中在成分比中除了硅主要成分的主要部分是氮。同樣，其中包含除了硅、氧和氮作為主要成分的膜描述為氮氧化硅膜。
因?yàn)樵谏鲜龉に囍幸r底不必加熱超過(guò)300℃，所以該工藝可以應(yīng)用到在有機(jī)樹(shù)脂襯底上形成TFT的情況。


圖1顯示氮化硅膜和氮氧化硅膜的透射率的圖，利用濺射方法淀積制造膜；
圖2A-2C是說(shuō)明本發(fā)明的在發(fā)光元件中采用半導(dǎo)體器件的制造的方法；
圖3A-3C是說(shuō)明本發(fā)明的在發(fā)光元件中采用半導(dǎo)體器件的制造的方法；
圖4A-4D是說(shuō)明本發(fā)明的在發(fā)光元件中采用半導(dǎo)體器件的制造的方法；
圖5A-5D是說(shuō)明本發(fā)明的在發(fā)光元件中采用半導(dǎo)體器件的制造的方法；
圖6A-6B是說(shuō)明采用本發(fā)明的EL顯示器件；
圖7是說(shuō)明象素部分的結(jié)構(gòu)圖8A是說(shuō)明象素部分的結(jié)構(gòu)圖，圖8B是電路圖9是說(shuō)明象素部分的結(jié)構(gòu)圖10A-10E是說(shuō)明本發(fā)明的在發(fā)光元件中采用半導(dǎo)體器件的制造的方法；
圖11A-11B是說(shuō)明測(cè)量條件，在該條件下測(cè)量利用濺射方法淀積的氮化硅膜的阻擋濕氣的效果；
圖12是說(shuō)明利用濺射方法淀積的氮化硅膜的阻擋濕氣的效果圖13A-13B是說(shuō)明利用濺射方法淀積的氮化硅膜的阻擋Li的效果圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明通過(guò)一種工藝完成發(fā)光器件，其中在絕緣襯底的表面上形成TFT，在TFT上形成包括有機(jī)材料的層間絕緣膜。采用濺射方法形成無(wú)機(jī)絕緣膜例如氮化硅膜和氮氧化硅膜或鄰接該絕緣膜的碳膜。實(shí)施方式1顯示一個(gè)例子，即采用氮化硅膜或氮氧化硅膜作為無(wú)機(jī)絕緣膜。
利用涂敷方法形成包括有機(jī)材料的層間絕緣膜。應(yīng)用于包括有機(jī)材料的層間絕緣膜的是熱固型或光固型的有機(jī)樹(shù)脂材料例如丙烯酸、聚酰胺、聚酰亞胺、聚酰胺酰胺和芳族聚酰胺等。此外，適合的具有小于3.8的低介電常數(shù)的低介電膜是添加了氟的二氧化硅膜、有機(jī)SOG(玻璃上旋轉(zhuǎn))、HSQ(無(wú)機(jī)氫化硅氧烷)、HOSP(有機(jī)硅氧烷聚合物)、多孔SOG等。
為了通過(guò)濺射方法形成無(wú)機(jī)絕緣膜，采用硅或氮化硅或氮氧化硅作為包括硅的靶。將在下面說(shuō)明檢查形成氮化硅膜和氮氧化硅膜方法的結(jié)果。
利用濺射方法，在玻璃襯底上淀積厚度為100nm的氮化硅膜和氮氧化硅膜，并相對(duì)于透射率進(jìn)行測(cè)量。圖1中的數(shù)字(1)和(2)表示透光特性的測(cè)量結(jié)果。圖1還顯示厚度為100nm并由等離子體CVD技術(shù)形成的的氮氧化硅膜的透光特性(3)和玻璃的透光特性(4)。圖1顯示氮氧化硅膜具有可見(jiàn)光范圍之上的良好的透光性。為了提高透光性，在淀積期間將氧添加到膜中是有效的。
然而，使膜中氧的含量和透光性彼此相關(guān)是困難的。表1顯示用等離子體CVD技術(shù)和濺射方法淀積的氮氧化硅膜和氮化硅膜的成分的比較結(jié)果。
(*)小于檢測(cè)下限(O4atomic％，N5atomic％)
通過(guò)采用硅靶、淀積氣體和流速為N2∶H2∶N2O＝31∶5∶4sccm形成表1中的氮氧化硅膜。還有，淀積氣體N2O的壓力為0.4Pa，RF電源的淀積功率為3kW并具有半徑為12英寸的環(huán)行靶。當(dāng)?shù)矸e氣體的流速為4sccm時(shí)，通過(guò)具有用流動(dòng)氧氣替代N2O或改變各個(gè)淀積氣體的流速比可以改變獲得的膜的特性。
另一方面，通過(guò)采用硅靶、淀積氣體和流速為N2∶Ar＝20∶20Sccm形成表1中的氮化硅膜。以及，淀積氣體壓力為0.4Pa，RF電源的淀積功率為0.8kW并具有半徑為6英寸的環(huán)行靶。
在表1中，即使當(dāng)膜的成分比不同時(shí)，能夠獲得相同的透射率。同時(shí)，因?yàn)樵谧钃跹鹾蜐駳獾奶匦苑矫娴枘?yōu)于氧化硅膜，在某些情況下，在包括硅和氮作為它的主要成分的膜中需要高成分比的氮。
可以確信在包含硅和氮作為它的主要成分的膜中的氧含量控制透射率特性和阻擋氧和濕氣的特性。因此，采用濺射方法在有機(jī)樹(shù)脂膜上淀積膜，該膜包含硅和氮作為它的主要成分，并且確定該膜中的成分比符合元件的結(jié)構(gòu)。然而，從表1中已經(jīng)確定硅的成分為25.0atomic％至35.0atomic％并且氮的成分為35.0atomic％至65.0atomic％是合適的。
進(jìn)行淀積厚度為大約100nm的氮氧化硅膜。采用硅作為靶，淀積氣體和流速為N2∶H2∶N2O＝31∶5∶4sccm。還有，淀積氣體壓力為0.4Pa，RF電源的淀積功率為3kW并且具有半徑為12英寸的環(huán)行靶。
通過(guò)在層間絕緣膜上形成主要包括硅和氮和具有良好光透射率(例如，氮氧化硅、氮化硅)的膜，它就使正電極、負(fù)電極和發(fā)光材料能屏蔽來(lái)自包括有機(jī)材料的層間絕緣膜的氧和濕氣并防止退化。
實(shí)施方式2顯示采用氮化硅膜作為無(wú)機(jī)絕緣膜，通過(guò)與實(shí)施方式1不同的條件形成該氮化硅膜。
根據(jù)與實(shí)施方式1相同工藝，在絕緣襯底的表面上形成TFT，在該TFT上形成包括有機(jī)材料的層間絕緣膜，然后在其上形成氮化硅膜。
通過(guò)濺射方法形成氮化硅。采用硅作為靶，淀積氣體和流速為N2∶Ar＝20∶0sccm。這表明，為了保持襯底的恒定溫度，加熱后的Ar在襯底20的表面上以20sccm流動(dòng)。還有，淀積氣體壓力為0.8Pa，RF電源的淀積功率為3kW并且具有半徑為12英寸的環(huán)行靶。
表2顯示氮化硅膜的成分比。根據(jù)表2，優(yōu)選硅的含量為25.0atomic％至40.0atomic％并且氮的含量為35.0atomic％至60.0atomic％。
(*)接近檢測(cè)下限
下面將給出氮化硅膜的效果的解釋。
采用圖11A和11B中所示的密封樣品測(cè)量氮化硅膜的氣體阻擋特性。在測(cè)量中，利用制造的樣品A(圖11A)，其中利用密封劑密封密封箱和聚碳酸脂膜(下面稱(chēng)為PC)，和樣品B(圖11B)，其中利用密封劑密封密封箱和具有其上淀積的氮化硅膜的PC膜。此外，樣品A和樣品B內(nèi)部設(shè)立CaO干燥劑。當(dāng)在大氣壓力和室溫的條件下保存時(shí)，測(cè)量樣品的重量的變化。該結(jié)果顯示在圖12中。
發(fā)現(xiàn)當(dāng)采用具有其上淀積有氮化硅膜的PC的樣品B(圖11B)的重量經(jīng)受小的改變時(shí)，僅采用PC的樣品A(圖11A)的重量隨著時(shí)間而增加，這揭示了氮化硅膜阻擋穿透PC的水汽的散布或由PC吸收的濕氣?；谶@種知識(shí)，通過(guò)在層間絕緣膜上形成本發(fā)明的氮化硅膜，該層間絕緣膜包括有機(jī)材料并在TFT之上形成，可以抑制穿透有機(jī)材料的水汽或由有機(jī)樹(shù)脂吸收的濕氣擴(kuò)散進(jìn)入通過(guò)氮化硅膜形成的發(fā)光層。在氮氧化硅膜中也發(fā)現(xiàn)相同的效果，其中硅的含量為25.0atomic％至35.0atomic％并且氮的含量為35.0atomic％至65.0atomic％。
此外，氮化硅膜能有效地阻擋移動(dòng)離子例如Li等。圖13A和13B顯示TFT的MOS-CV特性的測(cè)量結(jié)果。圖13A顯示元件的MOS-CV特性，其中在乙酸鋰溶液中浸入元件，以具有在氮化硅膜表面上形成的包括Li的膜之后淀積Al膜，利用熱氧化方法在硅上通過(guò)形成氧化硅膜并利用濺射方法在其上形成氮化硅膜而形成該元件。
同時(shí)，圖13B顯示出元件的MOS-CV特性，其中利用熱氧化方法在硅上形成氧化硅膜之后，通過(guò)將其浸入乙酸鋰溶液中在氧化硅膜上形成包括Li的膜，然后淀積Al膜。
在MOS-CV特性的測(cè)量中，進(jìn)行+BT測(cè)試，其中在TFT上同時(shí)提供1.7MV的電壓并加熱到150℃保持大約1小時(shí)，并進(jìn)行-BT測(cè)試，其中在TFT上同時(shí)提供-1.7MV的電壓并加熱到150℃。從圖13B看出由于在-BT測(cè)試的初始階段該特性由電壓電容曲線(xiàn)轉(zhuǎn)向正電壓、并在+BT測(cè)試的初始階段該特性由電壓電容曲線(xiàn)轉(zhuǎn)向負(fù)電壓的實(shí)際情況，在BT測(cè)試中氧化硅膜中的Li在硅表面和Al之間移動(dòng)。同時(shí)，從圖13A看出即由于+BT測(cè)試時(shí)電壓電容曲線(xiàn)基本上不從初始階段的電壓電容曲線(xiàn)產(chǎn)生改變，在硅表面和Al之間Li并不移動(dòng)，并且氮化硅膜阻止了氧化硅膜中的Li的移動(dòng)。由于此原因，本發(fā)明中的具有在TFT上的有機(jī)材料上形成的氮化硅膜的EL元件可以抑制Li等移動(dòng)離子的擴(kuò)散和朝TFT移動(dòng)，該氮化硅用于EL元件的負(fù)電極材料，并可以抑制由于TFT的閾值電壓的變化引起的TFT特性的不穩(wěn)定性。在氮氧化硅膜中發(fā)現(xiàn)相同的效果，其中硅的含量為大于25.0atomic％并小于35.0atomic％并且氮的含量為大于35.0atomic％并小于65.0atomic％。
實(shí)施方式3顯示一個(gè)例子，即在絕緣襯底的表面上形成的TFT之上形成層間絕緣膜、然后通過(guò)濺射方法與層間絕緣膜接觸形成碳膜。
典型地將DLC膜應(yīng)用于碳膜。DLC膜具有SP3鍵合作為就短距離順序而言作為碳之間的鍵，而但就宏觀(guān)方面而言為非晶結(jié)構(gòu)。DLC膜具有這種成分，即碳的含量為95-70atomic％和氫的含量為5-30atomic％，并因此具有非常堅(jiān)固而良好的絕緣。這種DLC膜特征在于低的對(duì)于水汽和氧的氣體透射率，并因此提高了阻擋氧和水汽的特性。在此情況下，形成具有5-500nm厚度的DLC膜。同樣，現(xiàn)已公知該膜在利用微硬度計(jì)測(cè)量下具有15-25Gpa的硬度。
此外，即使不用加熱襯底，也可以形成具有良好粘結(jié)性的DLC膜，在襯底中形成有包括有機(jī)材料的層間絕緣膜和TFT。利用濺射方法，利用一定程度的離子轟擊可以形成致密而堅(jiān)固的膜。
根據(jù)在實(shí)施方式1-3中描述的方法，在此方法中通過(guò)形成層間絕緣膜或在包括有機(jī)材料的層間絕緣膜上形成碳膜，就能夠防止氧和濕氣從層間絕緣膜的側(cè)面進(jìn)入發(fā)光元件、防止發(fā)光元件的退化。同樣，就能夠防止移動(dòng)離子往TFT擴(kuò)散并能夠抑制TFT的閾值電壓的變化。綜上所述，就能夠抑制黑點(diǎn)的產(chǎn)生和發(fā)光器件中的亮度的退化并提高在發(fā)光器件中采用的TFT的可靠性。
在下面的實(shí)施例中，例子說(shuō)明在TFT工藝中采用的層疊結(jié)構(gòu)，其中丙烯酸用于包括有機(jī)材料的層間絕緣膜，氮氧化硅膜和氮化硅膜用于無(wú)機(jī)絕緣膜。
實(shí)施例
將利用下面的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的解釋。這里，一個(gè)例子，其中形成用于發(fā)光器件的TFT襯底。
在圖2中，玻璃襯底或石英襯底用作襯底401。采用玻璃襯底的情況下，在襯底表面上形成包括絕緣膜的襯底膜402以至防止雜質(zhì)從襯底擴(kuò)散。
隨后，利用公知的方法例如等離子體CVD技術(shù)和濺射方法形成具有25-80nm(優(yōu)選，30-60nm)厚度和非晶結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體層403，實(shí)施結(jié)晶化步驟由非晶半導(dǎo)體層制造結(jié)晶的半導(dǎo)體層。
可以應(yīng)用激光退火方法和熱退火方法(從固態(tài)生長(zhǎng)晶體的方法)或快速熱退火方法(RTA方法)作為晶化方法。采用激光退火方法的情況下，當(dāng)半導(dǎo)體層具有很厚的膜時(shí)，由于在激光輻照時(shí)熱電容增加因此增大了襯底的損壞。因此優(yōu)選薄的膜。
同樣，催化劑可以用作晶化半導(dǎo)體層的方法。鎳(Ni)作為催化劑元素的例子是有效的。
此時(shí)，借助襯底的旋轉(zhuǎn)用旋轉(zhuǎn)器涂敷水溶液的旋涂方法形成包含催化劑元素的層。然后采用爐式退火爐在550-600℃、氮?dú)夥障聦?shí)施1-8小時(shí)的熱退火。在上述步驟中，就可以獲得包括結(jié)晶硅膜的結(jié)晶半導(dǎo)體層。
同樣，用于去除催化劑元素的方法包括利用由磷(P)產(chǎn)生的吸氣作用的方法。此時(shí)，將P添加摻雜到一個(gè)區(qū)域中，其中Ni將被分離出來(lái)。為了順利地實(shí)施有P的吸氣，優(yōu)選P為1.5×1020atomic/cm3或更多的P。除磷(P)之外，還可以利用由氬(Ar)產(chǎn)生的吸氣作用的方法。例如，將1×1020atomic/cm3或更多的氬(Ar)添加到一個(gè)區(qū)域，其中催化劑元素將被分離出來(lái)。添加氬(Ar)的方法包括除了通過(guò)摻雜加速滲透之外的一種方法，其中采用氬(Ar)作為濺射氣體利用硅的濺射淀積形成該區(qū)域。添加有氬(Ar)的該區(qū)域可以包含磷(P)。在該區(qū)域形成之后，其中Ni將被分離出來(lái)，可以采用熱退火用于該區(qū)域的催化劑元素的吸氣，其中Ni將被分離。
然后，采用光刻技術(shù)在結(jié)晶半導(dǎo)體層上形成抗蝕圖形，采用干法腐蝕以島形方式分割結(jié)晶半導(dǎo)體層以至形成島形半導(dǎo)體層404，如圖2B中所示。為了控制在島形半導(dǎo)體層404上的TFT的閾值電壓(Vth)，可以將濃度為大約1×1016-5×1017atomic/cm3的p-型雜質(zhì)元素添加到島形半導(dǎo)體層的整個(gè)表面。
利用等離子體CVD技術(shù)或?yàn)R射方法，采用含有硅的絕緣膜形成厚度為40-150nm的柵絕緣膜405。當(dāng)在本實(shí)施例中采用等離子體CVD技術(shù)和濺射方法時(shí)，在淀積之前通過(guò)在H2環(huán)境中處理半導(dǎo)體層的表面可以獲得良好的特性。
然后，形成在柵絕緣膜上的用于形成柵電極的氮化鈦膜406和鎢膜407，如圖2C中所示。在本實(shí)施例中，形成具有30nm厚度的氮化鈦，并形成具有300-400nm厚度的鎢。利用濺射方法形成氮化鈦膜，其中使用Ta靶用Ar和N2進(jìn)行濺射。在形成鎢膜時(shí)，利用濺射方法用鎢靶形成鎢膜。
隨后，采用抗蝕劑形成掩膜501，該掩膜經(jīng)受用于形成柵電極的第一腐蝕步驟。將參照?qǐng)D3A-3C說(shuō)明該步驟。當(dāng)對(duì)腐蝕方法沒(méi)有限制時(shí)，優(yōu)選采用ICP(感應(yīng)鍵合等離子體)腐蝕方法，其中通過(guò)將CF4和Cl2相互混合成腐蝕氣體、并將500W的RF(13.56MHZ)功率提供到線(xiàn)圈型電極、在0.5-2Pa優(yōu)選為1Pa下產(chǎn)生等離子體。將100W的RF(13.56MHZ)功率提供到襯底面(樣品級(jí))以施加相當(dāng)大的負(fù)自偏置電壓。在此情況下，CF4和Cl2相互混合，鎢膜502和氮化鈦膜503將遭受相同程度的腐蝕。
在上述腐蝕條件下，抗蝕劑制造成適合的掩膜結(jié)構(gòu)，因此氮化鈦膜503和鎢膜502的端部由于提供到襯底側(cè)面的偏壓影響成為15-45°角。為了實(shí)施在柵絕緣膜上沒(méi)有殘留物的腐蝕，優(yōu)選以大約10-20％的速率增加腐蝕時(shí)間。(圖3A)
然后進(jìn)行第二腐蝕步驟。按上述相同的方式，采用ICP腐蝕方法，其中通過(guò)將CF4、Cl2和O2相互混合成腐蝕氣體并將500W的RF(13.56MHZ)功率提供到線(xiàn)圈型電極在1Pa下產(chǎn)生等離子體。將50W的RF(13.56MHZ)功率提供到襯底側(cè)面(樣品級(jí))以至提供與第一腐蝕步驟中的相比施加了一個(gè)低的自偏壓電壓。在這些條件下，對(duì)鎢膜進(jìn)行各向異性腐蝕并同時(shí)進(jìn)一步對(duì)沒(méi)有氮化鈦膜504覆蓋的區(qū)域505腐蝕大約20-50nm以至提供一個(gè)薄的區(qū)域。此后，對(duì)構(gòu)成第一導(dǎo)電層的氮化鈦膜進(jìn)行比上述腐蝕中低的速度腐蝕，然后形成導(dǎo)電層，如圖3C所示。
在本實(shí)施例中，當(dāng)列舉氮化鈦和鎢作為柵電極的材料時(shí)，可以采用其它導(dǎo)電材料獲得圖3B中所示的結(jié)構(gòu)。例如，可以采用不同腐蝕速度的選自Ta、Mo、wN、結(jié)晶硅、Ti、Nb或4A-6A族的兩種金屬或合金。
然后采用第一雜質(zhì)摻雜方法摻雜P，如圖3C所示?？梢杂秒x子摻雜方法或離子注入方法進(jìn)行摻雜。在本實(shí)施例中，柵絕緣膜具有90nm的厚度，并且在離子摻雜方法中的條件包括80kV的加速電壓和劑量為1.5×1015atomic/cm3。因此以自對(duì)準(zhǔn)方式形成第一雜質(zhì)區(qū)506和第二雜質(zhì)區(qū)507。將大約2.0×1018atomic/cm3的P添加到第一雜質(zhì)區(qū)506。將大約1.7×1020atomic/cm3的P添加到第二雜質(zhì)區(qū)507。(圖4B)
因此形成的第一雜質(zhì)區(qū)506是能夠提高可靠性的LDD區(qū)。因?yàn)楦鶕?jù)柵絕緣膜的厚度和在源-漏方向的第一雜質(zhì)區(qū)的長(zhǎng)度將減弱驅(qū)動(dòng)TFT的電場(chǎng)，以及具有降低在半導(dǎo)體層中的載流子的電子溫度的最佳值，所以應(yīng)該檢測(cè)濃度以符合該TFT。
隨后，形成抗蝕劑掩膜覆蓋形成n-溝道型TFT的島型半導(dǎo)體層的整個(gè)表面，如圖4C中所示。當(dāng)形成500nm厚度的抗蝕劑時(shí)，靠近元件在添加雜質(zhì)之上數(shù)量比添加到第一雜質(zhì)區(qū)的數(shù)量要小。在本實(shí)施例中，形成具有1000nm厚度的抗蝕劑。
然后，在島型半導(dǎo)體層上形成高濃度的p-型雜質(zhì)區(qū)，該雜質(zhì)區(qū)限定源區(qū)和漏區(qū)，形成p-溝道TFT。這里，作為柵電極掩膜添加提供p-型的雜質(zhì)元素以自對(duì)準(zhǔn)方式形成高濃度的p-型雜質(zhì)區(qū)。通過(guò)離子摻雜方法利用乙硼烷(B2H6)形成以上形成的雜質(zhì)區(qū)。此外，制造具有硼濃度為3×1020-3×1021atomic/cm3的不與柵絕緣膜重疊的高濃度的p-型雜質(zhì)區(qū)。同樣，因?yàn)橥ㄟ^(guò)柵絕緣膜和第一柵電極將雜質(zhì)元素添加到與第一柵電極重疊的雜質(zhì)區(qū)，形成雜質(zhì)區(qū)，基本上作為具有濃度為1.5×1019atomic/cm3或更高的低濃度p-型雜質(zhì)區(qū)。
在前述的工藝中，將P添加到高濃度的p-型雜質(zhì)區(qū)和低濃度p-型雜質(zhì)區(qū)以致高濃度的p-型雜質(zhì)區(qū)包含濃度為1×1020-1×1021atomic/cm3的P并且低濃度p-型雜質(zhì)區(qū)包含濃度為1×1016-1×1019atomic/cm3的P，而沒(méi)有任何問(wèn)題，因?yàn)楸竟に囍袚诫s的硼(B)的濃度形成為P濃度的1.5-3倍以具有作為p-溝道TFT的源區(qū)和漏區(qū)功能的區(qū)。
圖5示出TFT的剖面圖，其中形成LDD區(qū)601。在圖5A-5D中，出于簡(jiǎn)化的原因示出相同結(jié)構(gòu)的n-溝道TFT和p-溝道TFT。此后，采用濺射方法或等離子體CVD技術(shù)在柵絕緣膜上形成柵電極和第一層間絕緣膜602，如圖5B中所示。可以由氧化硅膜、氮氧化硅膜、氮化硅膜或包括它們組合的疊層膜形成第一層間絕緣膜602。這里，采用等離子體CVD形成厚度為500nm的氮氧化硅膜。
此后，實(shí)施步驟，其中激活以合適濃度添加和賦予的n-型或p-型導(dǎo)電類(lèi)型的雜質(zhì)元素。本實(shí)施例中當(dāng)在550℃下進(jìn)行4小時(shí)熱處理時(shí)，在此情況下即襯底沒(méi)有熱阻，激光退火方法或RTA方法是適合的。
隨著激活步驟，在300-450℃下、在包含氫的環(huán)境中進(jìn)行1-12小時(shí)熱處理以3-100％的速度氫化島型半導(dǎo)體層。作為用于氫化的其它方法，可以實(shí)施等離子氫化(使用通過(guò)等離子激活的氫)。
當(dāng)結(jié)束激活和氫化的步驟時(shí)，形成具有平均厚度為1.0-2.0μm的包括有機(jī)材料的第二層間絕緣膜603，如圖5C中所示?？梢圆捎镁埘啺贰⒈┧?、聚酰胺、聚酰胺酰胺、BCB(苯并環(huán)丁烯)作為有機(jī)材料。
在本方式中可以通過(guò)從有機(jī)材料形成的第二層間絕緣膜603順利地平面化表面。同樣，因?yàn)橛袡C(jī)材料603是常規(guī)的低介電常數(shù)，所以它能夠降低寄生電容。因?yàn)橛袡C(jī)材料是吸濕的并因此不適合作保護(hù)膜，在本實(shí)施例中，優(yōu)選與作為第一層間絕緣膜602形成的氧化硅膜、氮氧化硅膜、氮化硅膜等組合的材料。
此后，淀積氧化硅膜、氮化硅膜或氮氧化硅膜利用濺射方法淀積形成第三層間絕緣膜604。在本實(shí)施例中，在第三層間絕緣膜上形成厚度為大約100nm的氮化硅膜。采用硅靶和淀積氣體及流速為N2∶H2∶N2O＝31∶5∶4sccm。同樣，淀積氣體壓力為0.4Pa、RF電源為3kW的淀積功率和利用半徑為12英寸的環(huán)行靶。
當(dāng)?shù)矸e氣體和它的流速為N2O＝4時(shí)，在此情況下優(yōu)選通過(guò)增加N2O流速使膜中氧的成分比增大提高透射率，即相對(duì)于由濕氣或氧引起的退化淀積條件的范圍非常寬。同樣，在該實(shí)施例中當(dāng)由氮氧化硅膜形成第三層間絕緣膜時(shí)，在此情況下優(yōu)選采用氮化硅膜替代氮氧化硅膜，此處采用易受由濕氣或氧引起的退化影響較大的材料作為發(fā)光材料。此時(shí)淀積條件為采用硅靶、淀積氣體和它的流速為N2和20sccm。同樣，淀積氣體壓力為0.8Pa、RF電源為3kW的淀積功率和利用半徑為12英寸的環(huán)行靶。
此后，形成通向在各個(gè)島型半導(dǎo)體層中形成的源區(qū)或漏區(qū)的接觸孔。利用干法腐蝕形成接觸孔。在此情況下，用包括CF4、O2的腐蝕氣體對(duì)第三層間絕緣膜604進(jìn)行腐蝕，然后采用CF4、O2、He的混合氣體作為腐蝕氣體，對(duì)包括有機(jī)材料的第二層間絕緣膜603首先進(jìn)行腐蝕。隨后，用包括CF4、O2的腐蝕氣體對(duì)第一層間絕緣膜602進(jìn)行腐蝕，然后對(duì)柵絕緣膜進(jìn)行腐蝕。
然后，采用濺射方法或真空淀積方法形成導(dǎo)電金屬膜，形成抗蝕劑圖形，利用腐蝕形成源布線(xiàn)和漏布線(xiàn)605。在本實(shí)施例中，通過(guò)形成Ti膜、在其上形成氮化鈦膜、形成Al、并進(jìn)一步形成鈦膜或鎢膜提供具有總厚度500nm的4層結(jié)構(gòu)。
此后在整個(gè)表面上形成透明的導(dǎo)電膜606，利用構(gòu)圖處理或腐蝕處理形成象素電極。在包括有機(jī)材料的第二層間絕緣膜上形成象素電極提供部分重疊象素TFT的漏布線(xiàn)以至產(chǎn)生電連接。
可以利用濺射方法、真空淀積方法等形成氧化銦(In2O3)、氧化銦氧化錫合金(In2O3-SnO2；ITO)等作為透明的導(dǎo)電膜606的材料。用鹽酸基溶液實(shí)施該材料的腐蝕處理。當(dāng)形成ITO時(shí)，當(dāng)通過(guò)具有流動(dòng)的氫氣或水作為濺射氣體在室溫下將不會(huì)使襯底結(jié)晶時(shí)，可以用鹽酸基溶液實(shí)施腐蝕處理。在此情況下，在隨后步驟中通過(guò)在160-300℃下實(shí)施1小時(shí)或更長(zhǎng)的襯底熱處理晶化ITO就可以提高透射率。
在上述步驟中完成用于形成發(fā)光器件的TFT襯底。
下面將參照?qǐng)D10A-10E解釋本實(shí)施例中的制造在塑料襯底上的TFT的步驟。
首先，制備包括有機(jī)材料的塑料襯底201。在本實(shí)施例中，采用包括聚酰亞胺的襯底201。包括聚酰亞胺的襯底在大約399℃是抗熱的、不透明但呈棕色。然后在襯底201上形成襯底絕緣膜202。襯底絕緣膜并不特別限制為淀積方法提供的絕緣膜，只要是在溫度范圍內(nèi)采用不使塑料襯底變形的方法，優(yōu)選溫度范圍不超過(guò)300℃，此處采用濺射方法。用濺射方法，在大氣壓下實(shí)現(xiàn)淀積，其中濺射氣體不包含氫，所以膜中氫含量為5atomic％或更小。
然后形成并利用激光照射非晶半導(dǎo)體膜制造結(jié)晶半導(dǎo)體膜。非晶半導(dǎo)體膜并不特別限制為淀積方法，只要在溫度范圍內(nèi)其中不使塑料襯底變形的工藝溫度，優(yōu)選溫度范圍不超過(guò)300℃，此處采用濺射方法。隨后，以所需的結(jié)構(gòu)構(gòu)圖結(jié)晶半導(dǎo)體膜形成半導(dǎo)體層203。
然后形成柵絕緣膜覆蓋半導(dǎo)體層203。利用濺射方法(圖10A)淀積柵絕緣膜。此時(shí)，通過(guò)利用氬、氧、氫和N2O作為濺射氣體濺射硅靶實(shí)施淀積。
然后形成柵電極205(圖10B)。柵電極205可以由選自Ta、W、Ti、Mo、Al、Cu、Cr和Nd中的元素或包含它的主要成分元素的合金材料、或化合物材料形成。同樣，可以采用典型為多晶硅膜的半導(dǎo)體膜，其中摻雜如磷等的雜質(zhì)元素。同樣，可以采用AgPdCu合金。
然后以自對(duì)準(zhǔn)方式用柵電極作為掩膜對(duì)柵絕緣膜進(jìn)行腐蝕形成柵絕緣膜206，在部分暴露半導(dǎo)體層之后，賦予n-型導(dǎo)電類(lèi)型的摻雜元素，此處摻雜磷形成雜質(zhì)區(qū)207(圖10C)。此時(shí)，在p-型TFT上形成抗蝕劑并在添加賦予p-型導(dǎo)電類(lèi)型的雜質(zhì)元素之后將其剝除。
隨后，以自對(duì)準(zhǔn)方式用柵電極作為掩膜對(duì)柵絕緣膜進(jìn)行腐蝕形成柵絕緣膜，在部分暴露半導(dǎo)體層之后，賦予p-型導(dǎo)電類(lèi)型的摻雜元素，此處摻雜硼形成雜質(zhì)區(qū)208(圖10D)。此時(shí)，在n-型TFT上形成抗蝕劑并在添加賦予p-型導(dǎo)電類(lèi)型的雜質(zhì)元素之后將其剝除。
在本實(shí)施例中當(dāng)對(duì)柵絕緣膜進(jìn)行腐蝕之后實(shí)施摻雜時(shí)，在形成柵電極之后可以通過(guò)柵絕緣膜實(shí)施摻雜。在此情況下，雜質(zhì)元素穿過(guò)柵絕緣膜并以自對(duì)準(zhǔn)方式用柵電極作為掩膜被摻雜。
然后與實(shí)施例1中相同的方式形成包括丙烯酸的層間絕緣膜210a和包含硅作為它的主要成分的層間絕緣膜210b。此時(shí)，襯底溫度不超過(guò)300℃，因此襯底不變形。
隨后，形成通向源區(qū)和漏區(qū)的接觸孔，然后形成電連接到源區(qū)的源布線(xiàn)211和電連接到漏區(qū)的象素電極212。
隨后，為了提高TFT的特性進(jìn)行氫化處理。對(duì)于所述氫化，在氫氣氛中進(jìn)行熱處理(300℃，1小時(shí))或在低溫下進(jìn)行等離子體氫化。
在上述制造步驟中，在包括有機(jī)材料的塑料襯底不變形的溫度范圍內(nèi)完成在發(fā)光器件中采用的塑料襯底上形成的上柵型(top-gate type)TFT，其中，優(yōu)選加工溫度等于或低于300℃(圖10E)。
本實(shí)施例中將解釋使用實(shí)施例1的半導(dǎo)體器件制造EL(電致發(fā)光)顯示器件的實(shí)例。注意，圖6A是采用本發(fā)明的EL顯示器件的頂視圖，圖6B是它的剖面圖。
圖6A中，參考數(shù)字4001表示襯底，4002表示象素部分，4003表示源側(cè)驅(qū)動(dòng)電路，4004表示柵側(cè)驅(qū)動(dòng)電路。驅(qū)動(dòng)電路經(jīng)過(guò)布線(xiàn)4005通過(guò)FPC(柔性印刷電路)4006連接到外圍設(shè)備。
此時(shí)，提供第一密封材料4101、覆蓋材料4102、填充材料4103和第二密封材料4104以致包圍象素部分4002、源側(cè)驅(qū)動(dòng)電路4003和柵側(cè)驅(qū)動(dòng)電路4004。
圖6B中示出沿A-A`線(xiàn)切割的圖6A的剖面圖。在襯底4001上，形成包括在源側(cè)驅(qū)動(dòng)電路4003(在此示出的n-溝道TFT和p-溝道TFT)的驅(qū)動(dòng)器TFT4201和包括在象素部分4002(在此示出的用于控制流向發(fā)光元件的電流的TFT)的電流控制TFT4202。
在本實(shí)施例中，采用由公知方法制造的p-溝道TFT和n-溝道TFT用于驅(qū)動(dòng)TFT4201，采用由公知方法制造的p-溝道TFT用于電流控制TFT4202。此外，提供象素部分4002，使存儲(chǔ)電容(圖中未示出)連接電流控制TFT4202的柵電極。
在驅(qū)動(dòng)器TFT4201和象素TFT4202上形成為本發(fā)明特征的，由樹(shù)脂材料制造的層間絕緣膜(平面化膜)4301a和由硅和氮作為主要成分組成的層間絕緣膜4301b，并在其上形成電連接到象素TFT4202的漏區(qū)的象素電極(陽(yáng)極)4302。象素電極4302由具有高功函數(shù)的透明導(dǎo)電膜形成。作為透明導(dǎo)電膜，可以使用氧化銦和氧化錫化合物或氧化銦和氧化鋅化合物。同樣可以采用鎵摻雜透明導(dǎo)電膜。
然后，在象素電吸4302上形成絕緣膜4303，并在象素電極4302上形成開(kāi)口部分。在象素電極4302上的開(kāi)口部分處形成EL(電致發(fā)光)層4304。采用公知的EL材料用作發(fā)光層4304?？梢圆捎玫头肿有?基于單體)和高分子型(基于聚合物)兩種材料作為EL材料?？梢圆捎糜袡C(jī)材料和無(wú)機(jī)材料的組合材料作為發(fā)光層。
可以采用公知的蒸發(fā)或噴涂技術(shù)形成發(fā)光層4304。發(fā)光層可以具有通過(guò)空穴注入層、空穴傳輸層、發(fā)光層、電子傳輸層和電子注入層自由組合的疊層結(jié)構(gòu)或單層結(jié)構(gòu)。
在發(fā)光層4304上，形成由導(dǎo)電膜制造的陰極4305，該導(dǎo)電膜具有元素周期表中的族1或族2的元素(典型地，包括鋁、銅或銀作為主要成分的導(dǎo)電膜，或它們和其它導(dǎo)電膜的疊層膜)。優(yōu)選盡可能去除在陰極4305和發(fā)光層4304之間界面處的任何濕氣或氧。因此需要采用在真空下連續(xù)淀積陰極4305和發(fā)光層4304的方法、在氮?dú)夥栈蛟诙栊詺怏w氣氛下淀積發(fā)光層4304的方法，由此在不暴露在氧和濕氣下形成陰極4305。在本實(shí)施例中通過(guò)采用多室方法(串工具方法)膜淀積設(shè)備就能夠形成上述膜的淀積。
然后，將陰極4305電連接到由參考數(shù)字4306表示的區(qū)中的布線(xiàn)4005。用于將預(yù)定電壓施加到陰極4305的布線(xiàn)4005通過(guò)各向異性導(dǎo)電材料4307電連接到FPC4006。
如上所述，由象素電極(陽(yáng)極)4302、發(fā)光層4303和陰極4305形成發(fā)光元件。用第一覆蓋材料4101和覆蓋材料4102密封發(fā)光元件，該覆蓋材料4102通過(guò)第一密封材料4101與襯底4001重疊，發(fā)光元件由填充材料4103密封。
可以采用材料例如玻璃板、金屬板(典型地，不銹鋼板)、陶瓷板和塑料材料(包括塑料膜)作為覆蓋材料4102?？梢圆捎米鳛樗芰喜牧系腇RP(玻璃纖維增強(qiáng)塑料)板、PVF(聚氟乙烯)膜、Mylar(聚酯)膜、聚酯膜和丙烯酸纖維膜。優(yōu)選采用薄片結(jié)構(gòu)，其中鋁箔夾在PVF膜或Mylar膜之間。
注意，當(dāng)從發(fā)光元件發(fā)射的光的發(fā)射方向指向覆蓋材料側(cè)面時(shí)，覆蓋材料必須是透明的。在此情況下，可以采用透明材料例如玻璃板、塑料板、聚酯膜或丙烯酸纖維膜。
此外，采用紫外固化樹(shù)脂或熱固樹(shù)脂形成填充膜?？梢圆捎肞VC(聚氯乙烯)、丙烯酸、聚酰亞胺、環(huán)氧樹(shù)脂、硅樹(shù)脂、PVB(聚乙烯醇縮丁醛)和EVA(乙烯-乙酯乙烯)作為填充材料。如果在填充材料4103的內(nèi)側(cè)上或在能夠吸收氧的材料的內(nèi)側(cè)上形成干燥劑(優(yōu)選地，氧化鋇)，因此就能夠抑制發(fā)光元件的退化。
此外，在填充材料4103中可以包含側(cè)壁。此時(shí)，通過(guò)利用氧化鋇形成側(cè)壁，因此側(cè)壁本身具有吸濕特性。此外，在提供側(cè)壁的情況下，在陰極4305上設(shè)置樹(shù)脂膜作為緩解側(cè)壁的壓力的緩沖層是有效的。
此外，布線(xiàn)4005通過(guò)各向異性導(dǎo)電膜4307電連接到FPC4006。布線(xiàn)4005將象素部分4002、源側(cè)驅(qū)動(dòng)電路4003和柵側(cè)驅(qū)動(dòng)電路4004的信號(hào)傳輸?shù)紽PC4006并通過(guò)FPC4006電連接到外圍設(shè)備。
同樣，在本實(shí)施例中，提供第二密封材料4104覆蓋第一密封材料4101的暴露部分和FPC4006的部分以至獲得該結(jié)構(gòu)，其中從外側(cè)完全密閉該發(fā)光元件。在此方法中，EL顯示器件有圖6B中所示的剖面結(jié)構(gòu)。
圖7中示出顯示部分的更加詳細(xì)的剖面結(jié)構(gòu)，這里，上表面結(jié)構(gòu)示出在圖8A中并且圖8B中示出電路圖。圖7、8A和8B采用相同的參考符號(hào)。因此，圖7和8可以相互參考。
在圖7中，通過(guò)采用圖4中所示的n-溝道TFT形成在襯底4401上設(shè)置的開(kāi)關(guān)TFT4402。因此，結(jié)構(gòu)的解釋可以參照n-溝道TFT的說(shuō)明。此外，參考數(shù)字4403表示的布線(xiàn)是電連接到開(kāi)關(guān)TFT4402的柵電極4404a和4404b的柵極布線(xiàn)。
注意，盡管在本實(shí)施例中采用其中形成兩個(gè)溝道形成區(qū)的雙柵結(jié)構(gòu)，同樣可以采用其中形成一個(gè)溝道形成區(qū)的單一柵結(jié)構(gòu)和其中形成三個(gè)溝道形成區(qū)的三個(gè)柵結(jié)構(gòu)。
此外，開(kāi)關(guān)TFT4402的漏布線(xiàn)4405電連接到電流控制TFT4406的柵電極4407。注意通過(guò)采用圖4中所示的p-溝道TFT301形成電流控制TFT4406。因此結(jié)構(gòu)的解釋可以參照p-溝道TFT301的說(shuō)明。同樣應(yīng)注意，盡管在本實(shí)施例中采用單一柵結(jié)構(gòu)，同樣可以采用雙柵結(jié)構(gòu)和三個(gè)柵結(jié)構(gòu)。
在開(kāi)關(guān)TFT4402上和在電流控制TFT4406上形成第一鈍化膜4408，并在第一鈍化膜4408上形成由樹(shù)脂制造的平面化膜4409a。由于TFT通過(guò)采用平面化膜4409，因此平面化步驟就非常重要。隨后形成的發(fā)光層非常薄，因此步驟的原因會(huì)引起不規(guī)則的光發(fā)射。因此優(yōu)選在形成象素電極之前實(shí)施平面化。以至能夠形成具有盡可能平的表面的發(fā)光層。由硅和氮作為主要成分組成層間絕緣膜4409b，該層間絕緣膜4409b是本發(fā)明的特征，形成在由樹(shù)脂材料制造的平面化膜4409a之上。
因此，參考數(shù)字4410表示由透明導(dǎo)電膜制造的象素電極(發(fā)光元件陽(yáng)極)，并且象素電極電連接到電流控制TFT4406的漏布線(xiàn)?？梢圆捎醚趸熀脱趸a的化合物、氧化銦和氧化鋅的化合物、氧化鋅、氧化錫和氧化銦作為透明導(dǎo)電膜。此外，同樣可以采用添加鎵的上述膜作為透明導(dǎo)電膜。
在象素電極4410上形成發(fā)光層4411。注意，盡管圖7中僅示出一個(gè)象素，在本實(shí)施例中發(fā)光層分割并相應(yīng)于R(紅)、G(綠)和B(藍(lán))顏色。此外，在本實(shí)施例中通過(guò)蒸發(fā)方法可以形成低分子量的有機(jī)EL材料。特別地，可以形成疊層結(jié)構(gòu)，其中形成20nm厚的銅酞菁(CuPc)膜作為空穴注入層、在CuPc膜上可以形成70nm厚的三-8-鋁喹啉醇化絡(luò)合物(Alq3)膜作為發(fā)光層。可以通過(guò)將熒光色素例如喹吖啶酮、紫蘇烯(perillin)和DCM1添加到Alq3控制發(fā)射光的顏色。
注意，上述實(shí)例是能夠用作發(fā)光層的EL材料的一個(gè)例子，發(fā)光層并不限制于這些材料。同樣可以采用發(fā)光層、電荷傳輸層和電荷注入層自由組合(用于發(fā)光和用于進(jìn)行光發(fā)射的載流子的傳輸?shù)膶?的發(fā)光層。例如，在本實(shí)施例中顯示一個(gè)采用低分子量的有機(jī)EL材料作為發(fā)光層的例子，但也可以使用高分子量的有機(jī)EL材料，可以采用無(wú)機(jī)材料例如碳化硅作為電荷傳輸層和電荷注入層?？梢圆捎霉牟牧嫌米鬟@些有機(jī)EL材料和無(wú)機(jī)材料。
隨后在發(fā)光層4411上形成由導(dǎo)電膜制造的陰極4412。采用鋁和鋰的合金膜作為本實(shí)施例中的導(dǎo)電膜。當(dāng)然，還可以采用公知的MgAg膜(鎂和銀的合金膜)。還可以采用由元素周期表的族1或族2中一個(gè)的元素制作的導(dǎo)電膜、或添加有上述一種元素的導(dǎo)電膜作為陰極材料。
在形成陰極4412的點(diǎn)上完成發(fā)光元件4413。注意，發(fā)光元件4413此處是指由象素電極(陽(yáng)極)4410制造的電容、發(fā)光層4411和陰極4412。
利用圖8A解釋在本實(shí)施例中的象素的上表面結(jié)構(gòu)。開(kāi)關(guān)TFT4402的源區(qū)連接到源布線(xiàn)4415，開(kāi)關(guān)TFT4402的漏區(qū)連接到漏布線(xiàn)4405。此外，漏布線(xiàn)4405電連接到電流控制TFT4406的柵電極4407。電流控制TFT4406的源區(qū)電連接到電源線(xiàn)4416，電流控制TFT4406的漏區(qū)電連接到漏布線(xiàn)4417。因此，漏布線(xiàn)4417電連接到由虛線(xiàn)所示的象素電極(陽(yáng)極)4418。
由參考數(shù)字4419表示的區(qū)域處形成存儲(chǔ)電容。在電連接到電源線(xiàn)4416的半導(dǎo)體膜4420、在作為柵絕緣膜的同一層上形成的絕緣膜(圖中未示出)和柵電極4407之間形成存儲(chǔ)電容4419。因此，還能夠利用由柵電極4407、與第一層間絕緣膜相同的層(圖中未示出)和電源線(xiàn)4416形成的電容作為存儲(chǔ)電容器。
在本實(shí)施例中解釋不同于實(shí)施例3的具有象素結(jié)構(gòu)的EL顯示器。采用圖9進(jìn)行解釋。注意，可以參照實(shí)施例3對(duì)圖8中所示的參考數(shù)字表示的相同部分解釋。
在圖9中，采用圖4中所示的n-溝道TFT302的相同結(jié)構(gòu)的TFT作為電流控制TFT4501。當(dāng)然電流控制TFT4501的柵電極4502電連接到開(kāi)關(guān)TFT4402的漏布線(xiàn)4405。此外，電流控制TFT4501的漏布線(xiàn)4503電連接到象素電極4504。
在本實(shí)施例中，象素電極4504，包括導(dǎo)電膜，作為發(fā)光元件的陰極。特別地，采用鋁和鋰的合金膜。然而，還可以采用由元素周期表的族1或族2中的一個(gè)元素做成的導(dǎo)電膜、和添加有上述一種元素的導(dǎo)電膜。
在象素電極4504上形成發(fā)光層4505。注意，盡管圖9僅示出了一個(gè)象素，在本實(shí)施例中通過(guò)蒸發(fā)方法或一種應(yīng)用方法(優(yōu)選旋轉(zhuǎn)涂敷)形成相應(yīng)于G顏色(綠色)的發(fā)光層。特別地，采用疊層結(jié)構(gòu)，其中形成20nm厚的氟化鋰(LiF)膜作為電子注入層，并在LiF膜上形成70nm厚的PPV(聚對(duì)苯亞乙烯)膜作為發(fā)光層。
其次，在發(fā)光層4505上由透明導(dǎo)電膜形成陽(yáng)極4506。在本實(shí)施例中采用包括氧化銦和氧化錫的化合物、或氧化銦和氧化鋅的化合物的導(dǎo)電膜作為透明導(dǎo)電膜。
在陽(yáng)極4506形成處完成發(fā)光元件4507。注意，在此所指的發(fā)光元件4507代表由象素電極(陰極)4504形成的電容、發(fā)光層4505和陽(yáng)極4506。
對(duì)于提供到發(fā)光元件的高電壓等于或高于10V的情況，由于在電流控制TFT4501中的熱載流子效應(yīng)出現(xiàn)退化。在此情況下采用本發(fā)明的n-溝道TFT結(jié)構(gòu)作為電流控制TFT4501是有效的。
此外，本實(shí)施例的電流控制TFT4501在柵電極4502和LDD區(qū)4509之間形成一個(gè)稱(chēng)作柵電容的寄生電容。通過(guò)控制柵電容，就能夠制造具有與圖8A和8B中所示的存儲(chǔ)電容4418相同的功能。具體地，通過(guò)數(shù)字驅(qū)動(dòng)方法操作EL顯示器的情況的存儲(chǔ)電容的電容值可以比利用模擬驅(qū)動(dòng)方法操作的較小，因此存儲(chǔ)電容可以由柵電容替代。
注意，其中提供到發(fā)光元件的電壓為10V或更小，優(yōu)選小于或等于5V，幾乎不產(chǎn)生由于上述熱載流子效應(yīng)的退化，因此同樣可以在圖9中采用的具有其中沒(méi)有LDD區(qū)4509的結(jié)構(gòu)的n-溝道TFT。
在包括有機(jī)材料的層間絕緣膜上形成無(wú)機(jī)絕緣膜或碳膜因而能夠防止從層間絕緣膜側(cè)面的氧和濕氣進(jìn)入發(fā)光元件的側(cè)面和防止發(fā)光元件的退化。同樣，還能夠防止來(lái)自發(fā)光元件的移動(dòng)離子擴(kuò)散到TFT，因此能夠抑制TFT的閾值電壓的變化。這些就能夠抑制發(fā)光元件中黑點(diǎn)的產(chǎn)生和熒光的退化并提高TFT的可靠性。在有機(jī)樹(shù)脂襯底上就能夠形成沒(méi)有黑點(diǎn)和無(wú)退化的發(fā)光元件。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光器件，包括
在絕緣表面之上形成的膜晶體管；
在膜晶體管之上形成的包括有機(jī)材料的層間絕緣膜；
在層間絕緣膜之上形成的并具有在一對(duì)電極之間的發(fā)光層的發(fā)光元件；
在層間絕緣膜和發(fā)光元件之間形成的無(wú)機(jī)絕緣膜，該無(wú)機(jī)絕緣膜包括作為主要成分的硅和氮，
其特征在于，無(wú)機(jī)絕緣膜包含含量為至少25.0atomic％并且最多35.0atomic％的硅和含量為至少35.0atomic％并且最多65.0atomic％的氮。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其特征在于，該發(fā)光器件包括EL顯示器件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其特征在于，在電子設(shè)備中采用該發(fā)光器件，該電子設(shè)備選自個(gè)人計(jì)算機(jī)、攝象機(jī)、移動(dòng)型信息終端、數(shù)字照相機(jī)、數(shù)字圖像碟片播放器和投影儀組成的組。
4.一種發(fā)光器件，包括
在絕緣表面之上形成的膜晶體管；
在膜晶體管之上形成的包括有機(jī)材料的層間絕緣膜；
在層間絕緣膜之上形成的并具有在一對(duì)電極之間的發(fā)光層的發(fā)光元件；
在層間絕緣膜和發(fā)光元件之間形成的無(wú)機(jī)絕緣膜，該無(wú)機(jī)絕緣膜包括作為主要成分的硅和氮，
其特征在于，層間絕緣膜和發(fā)光元件之間形成具有SP3鍵合并包含氫的碳膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的器件，其特征在于，碳膜包括類(lèi)金剛石碳。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的器件，其特征在于，發(fā)光器件包括EL顯示器件。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的器件，其特征在于，在電子設(shè)備中采用該發(fā)光器件，該電子設(shè)備選自個(gè)人計(jì)算機(jī)、攝象機(jī)、移動(dòng)型信息終端、數(shù)字照相機(jī)、數(shù)字圖像碟片播放器和投影儀組成的組。
8.一種制造發(fā)光器件的方法，包括
形成層間絕緣膜，該層間絕緣膜在膜晶體管之上，包括有機(jī)材料；
通過(guò)濺射方法在該層間絕緣膜上形成無(wú)機(jī)絕緣膜，該無(wú)機(jī)絕緣膜包括含量為至少25.0atomic％并且最多35.0atomic％的硅和含量為至少35.0atomic％并且最多65.0atomic％的氮，以及
在無(wú)機(jī)絕緣膜上形成發(fā)光元件，該發(fā)光元件具有一對(duì)電極之間的發(fā)光層。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，利用涂敷方法形成包括有機(jī)材料的該層間絕緣膜。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，該發(fā)光器件包括EL顯示器件。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，在電子設(shè)備中采用該發(fā)光器件，該電子設(shè)備選自個(gè)人計(jì)算機(jī)、攝象機(jī)、移動(dòng)型信息終端、數(shù)字照相機(jī)、數(shù)字圖像碟片播放器和投影儀組成的組。
12.一種制造發(fā)光器件的方法，包括
在膜晶體管之上形成包括有機(jī)材料的層間絕緣膜；
利用濺射方法在該層間絕緣膜上形成碳膜，該碳膜具有SP3鍵合并包含氫；
在碳膜上形成發(fā)光元件，其中一對(duì)電極之間形成發(fā)光層。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，利用涂敷方法形成包括有機(jī)材料的該層間絕緣膜。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，該碳膜包括類(lèi)金剛石碳。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，該發(fā)光器件包括EL顯示器件。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，在電子設(shè)備中采用該發(fā)光器件，該電子設(shè)備選自個(gè)人計(jì)算機(jī)、攝象機(jī)、移動(dòng)型信息終端、數(shù)字照相機(jī)、數(shù)字圖像碟片播放器和投影儀組成的組。
全文摘要
傳輸水汽并容易吸收濕氣是適合于層間絕緣膜的有機(jī)材料的特性，材料具有一個(gè)缺點(diǎn)即無(wú)論它是低分子還是高分子非常容易受到氧和濕氣影響而退化。此外，采用堿金屬或堿土金屬用于發(fā)光元件的正電極或負(fù)電極，這些容易受到氧的氧化。因此濕氣是造成發(fā)光元件的退化和造成黑點(diǎn)等缺陷的原因。提供一種發(fā)光器件，包括層間絕緣膜、發(fā)光元件和無(wú)機(jī)絕緣膜或碳膜，該層間絕緣膜包括高分子化合物并在絕緣表面上形成的TFT上形成，在層間絕緣膜上設(shè)置該發(fā)光元件，其中在一對(duì)電極之間形成包括有機(jī)化合物的發(fā)光層，該無(wú)機(jī)絕緣膜包含硅和氮作為它的主要成分，碳膜有SP3鍵合并包含氫并在該層間絕緣膜和該發(fā)光元件之間形成。
文檔編號(hào)H01L27/32GK1400850SQ02127550
公開(kāi)日2003年3月5日 申請(qǐng)日期2002年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月18日
發(fā)明者高山徹, 山形裕和, 高良昭彥, 山崎舜平 申請(qǐng)人:株式會(huì)社半導(dǎo)體能源研究所