專利名稱：場致發(fā)光器件及其制造方法
本申請系母案(申請?zhí)枮?1104748.8)的分案。
本發(fā)明總的涉及場致發(fā)光器件(也叫EL器件)。實際上涉及這樣一種場致發(fā)光器件，其中，EL元件由形成在絕緣體上的陽極，陰極，和夾在陽極與陰極之間的具有EL(電熒光)的發(fā)光有機材料(以下叫做有機EL材料)構(gòu)成。本發(fā)明還涉及有作為顯示部分(顯示器或顯示監(jiān)視器)的場致發(fā)光器件的電器設(shè)備的制造方法。注意，本說明書中，將說明作為上述場致發(fā)光器件的EL顯示器。
近年來，在用EL元件(EL顯示器)作為利用發(fā)光有機材料的EL現(xiàn)象的自發(fā)光元件的顯示器的開發(fā)方面已有了進步。該EL顯示器是一種場致發(fā)光器件。因而，它不需要像液晶顯示器所需的那種背面光。此外，EL顯示器的視角寬。結(jié)果，EL顯示器作為電器設(shè)備的顯示部分看來是大有希望的。
EL顯示器分為兩類無源型(簡單矩陣型)和有源型(有源矩陣型)；這兩種類型的顯示器均得到了積極的開發(fā)。特別地，有源矩陣EL顯示器件最近已被關(guān)注。關(guān)于被認(rèn)為是EL元件的核心部分的EL層的有機EL材料，已研究出了低分子量有機EL材料和高分子(聚合物)有機EL材料。低分子量有機EL材料用真空淀積或相似的方法形成，而高分子有機EL材料要用旋涂法形成。
就低分子量有機EL材料和高分子(聚合物)有機材料而言，當(dāng)形成EL材料的表面不平時，會出現(xiàn)形成的EL材料的厚度不均勻的問題。
而且，在EL層的厚度不均勻的情況下，在臺階部分局部地不會形成EL層，當(dāng)EL元件是由陰極、EL層和陽極構(gòu)成時，則會使陰極和陽極短路。
陰極和陽極短路時，電流集中流過陰極和陽極之間，幾乎沒有電流流過EL層，使EL層不發(fā)光。
考慮到上述的問題，本發(fā)明的一個目的是，改進EL元件的結(jié)構(gòu)，提供EL顯示器的制造方法。而且，本發(fā)明的另一個目的是，提供有這種EL顯示器作為顯示部分的電器設(shè)備。
為了達到上述目的，按本發(fā)明，采用這樣的結(jié)構(gòu)，當(dāng)用形成EL層的有機EL材料形成EL層時，在要形成有機EL層的表面上埋入絕緣體，使表面上不均勻的部分平整，以此防止在EL元件的陰極和陽極間發(fā)生短路。

圖1A至1C示出了按本發(fā)明的EL顯示器的象素部分的剖視結(jié)構(gòu)。
圖1A示出用子控制電流的TFT，它電連接到象素電極40。在襯底11上形成底膜12之后，形成用于控制電流的TFT，使TFT具有包含源區(qū)31，漏區(qū)32，溝道形成區(qū)34，的有源層；柵絕緣膜18，柵電極35，第一層間絕緣膜20，源布線36和漏布線37。注意，盡管柵電極35在圖中是單柵結(jié)構(gòu)，但它也可以是多柵結(jié)構(gòu)。
之后，形成厚度為10nm至1μm，最好是200nm至500nm的第一鈍化膜38。用含硅的絕緣膜作為材料。(具體說是氧氮化硅膜，最好是氮化硅膜)。
在第一鈍化膜38上形成第二層間絕緣膜39(也可叫做平整膜)，以覆蓋各個TFT，平整由TFT形成的臺階。有機樹脂膜，如聚酰亞胺樹脂膜、聚酰胺樹脂膜、丙烯酸(類)樹脂膜或含高分子硅氧烷化合物的樹脂膜用作第二層間絕緣膜39是最好的。當(dāng)然，無機膜如果能進行足夠的平整化處理也可以用。
用第二層間絕緣膜39和用TFT形成的臺階來進行平整是很重要的。由于以后要形成的EL層極薄，臺階的存在會引起發(fā)光中斷。因此，最好在形成象素電極之前進行平整化處理，以使其上要形成EL層的表面盡可能平整。
而且，參考數(shù)字40指示用透明導(dǎo)電膜形成的象素電極(相當(dāng)于EL元件的陽極)，并使它經(jīng)第二層間絕緣膜39和第一鈍化膜38中形成的接觸孔(開口)與用于控制電流的TFT的漏布線37相連接。
按本發(fā)明，用氧化銦和氧化鎢的化合物形成的導(dǎo)電膜作象素電極?；衔镏幸部蓳饺肷倭康逆?。而且，也能用氧化銦和氧化鋅的化合物，或者用氧化鋅和氧化鎵的化合物。
注意，象素電極形成后在這里叫做電極孔的接觸孔中形成凹入的部分46。象素電極形成后，形成EL材料，以形成EL層。這種情況下，如圖1B所示。電極孔46中的EL層的厚度變得比薄膜層47中的EL層的厚度更薄。盡管膜厚的減薄程度與電極孔的錐度角有關(guān)，但在膜形成表面中，不垂直于形成方向的膜的部分導(dǎo)致很難形成膜，而往往導(dǎo)致膜厚更薄。
但是，如果這里形成的EL層變得更薄，此外，還形成了不連接的部分，EL元件中的陰極和陽極短路，電流集中流過該短路部分。這就防止了電流流過EL層，使EL層不發(fā)光。
因此，為了防止EL元件中的陰極和陽極之間短路，則在象素電極上形成有機樹脂膜，以完全填充電極孔46。對形成的有機樹脂膜構(gòu)圖，形成保護部分41b。換言之，形成保護部分41b以填充電極孔。注意，在象素電極之間的間隙中同樣形成有機樹脂膜類似保護部分(沒畫)以填充間隙。
用旋涂法形成有機樹脂膜。用抗蝕層掩模對有機樹脂膜曝光后，進行腐蝕，形成保護部分41b，如圖1C所示。
注意，保護部分41b的橫截面中從象素電極升高的部分(圖1C中所畫的Da部分)的厚度是0.1至1μm，較好的是0.1至0.5μm，0.1至0.3μm更好。
而且，保護部分41b的材料最好是有機樹脂，如聚酰亞胺樹脂，聚酰胺樹脂，丙烯酸類樹脂，或含硅氧烷的高分子化合物的樹脂。而且，所用的這些有機樹脂的粘度最好是10-3Pa·s至10-1Pa·s。
保護部分41b形成后，如圖1C所示，形成EL層42，而且，形成陰極43。注意，形成EL層42的EL材料可以是低分子量有機EL材料，也可以是高分子有機EL材料。
如上所述，經(jīng)過形成如圖1C所示的結(jié)構(gòu)，能克服在電極孔46中臺階部分的EL層42被斷開時引起在象素電極40與陰極43之間出現(xiàn)的短路問題。
圖1A至1C是象素部分的剖視圖；圖2是象素部分的剖視圖；圖3A和3B分別是象素部分的頂部表面圖和結(jié)構(gòu)圖；圖4A至4C是象素部分的剖視圖；圖5A至5C是象素部分的剖視圖；圖6A至6E是EL顯示器的制造工藝過程流程圖；圖7A至7D是EL顯示器的制造工藝過程流程圖；圖8A至8C是EL顯示器的制造工藝過程流程圖9是樣品電路的元件結(jié)構(gòu)圖；圖10是EL顯示器的外觀圖；圖11是EL顯示器的電路方塊結(jié)構(gòu)圖；圖12A和12B是有源矩陣型EL顯示器的剖視圖；圖13A至13D是象素部分的剖視圖；圖14是無源型EL顯示器的剖視圖；圖15A至15F是電器設(shè)備的具體實例圖；和圖16A和16B是電器設(shè)備的具體實例圖。
用圖2和圖3A和3B說明本發(fā)明的實施模式。圖2是按本發(fā)明的EL顯示器的象素部分的剖視圖。圖3A是象素部分的頂視圖。圖3B是象素部分的電路結(jié)構(gòu)圖。實際上，象素部分(圖像顯示部分)是由設(shè)置成矩陣形的多個象素構(gòu)成的。注意，圖2是沿圖3A中A-A′線的剖視圖。圖2、圖3A和圖3B中用相同的參考符號，因此，兩個圖可以適當(dāng)?shù)貐⒖?。而且，圖3A的頂視圖中示出了兩個象素，但它們的結(jié)構(gòu)相同。
圖2中數(shù)字11指示襯底，數(shù)字12指示要變成底層(以下叫底膜)的絕緣膜。用玻璃、玻璃陶瓷、石英、硅、陶瓷、金屬或塑料制成的襯底作襯底11。
而且，盡管底膜12在含移動離子的襯底，或用導(dǎo)電襯底的情況下有特殊的作用，但用石英襯底時不需要形成底膜12?？尚纬珊璧慕^緣膜作為底膜12。注意，本說明書中，術(shù)語“含硅的絕緣膜”的具體內(nèi)容是指那些例如按預(yù)定的比例含硅、氧和氮的氧化硅膜、氮化硅膜，或氮氧化硅膜(用SiOxNy表示)的絕緣膜。
而且，底膜12的熱輻射作用可使TFT產(chǎn)生的熱有效地散去，以防止TFT或EL元件損壞。有熱輻射作用的所有已知材料均可使用。
這種情況下，在象素中形成兩個TFT。201所指的開關(guān)TFT用n-溝道TFT構(gòu)成，202所指的電流控制TFT用P-溝道TFT構(gòu)成。
注意，本發(fā)明并沒有限制開關(guān)TFT是n-溝道TFT，和電流控制TFT是P-溝道TFT，也可以用P-溝道TFT形成開關(guān)TFT，用n-溝道TFT形成電流控制TFT。也可以兩個都用n-溝道TFT或兩個都用P-溝道TFT形成。
用含有源區(qū)13，漏區(qū)14，LDD區(qū)15a至15d，高濃度雜質(zhì)區(qū)16和溝道形成區(qū)17a和17b的有源層；柵絕緣膜18；柵電極19a和19b，第一層間絕緣膜20，源布線21和漏布線22來構(gòu)成開關(guān)TFT 201。
而且，圖3A和3B中是雙柵結(jié)構(gòu)，其中，柵電極19a和19b是用不同材料(其電阻值比柵電極19a和19b的電阻值小的材料)構(gòu)成的柵布線211進行電連接。當(dāng)然，除了雙柵結(jié)構(gòu)之外，也可以用單柵結(jié)構(gòu)和多柵結(jié)構(gòu)(結(jié)構(gòu)包含有兩個或更多的串聯(lián)連接的溝道形成區(qū))。多柵結(jié)構(gòu)對減小截止電流數(shù)值極其有效。因而，根據(jù)本發(fā)明，用有多柵結(jié)構(gòu)的開關(guān)元件201能制成截止電流小的開關(guān)元件。
而且，有源層用含結(jié)晶結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體膜制成。通常，可用單晶半導(dǎo)體膜、多晶半導(dǎo)體膜或微晶半導(dǎo)體膜形成有源層。而且，可用含硅的絕緣膜制成柵絕緣膜18。此外，所有的導(dǎo)電膜均可用作柵電極、源布線和漏布線。
此外，開關(guān)TFT 201中的LDD區(qū)15a至15d可用開關(guān)柵絕緣膜18形成，以不覆蓋柵電極19a和19b。這種結(jié)構(gòu)對減小截止電流數(shù)值極其有效。
注意，為了減小截止電流數(shù)值，在溝道形成區(qū)與LDD區(qū)之間還要額外地形成漂移區(qū)(該區(qū)有與溝道形成區(qū)的組分相同的半導(dǎo)體層，該區(qū)不加?xùn)烹妷?。更進一步，當(dāng)用有兩個或更多的柵電極的多柵結(jié)構(gòu)時，為了有效地減小截止電流，還要在溝道形成區(qū)之間形成高濃度雜質(zhì)區(qū)。
以下，用含有源區(qū)31、漏區(qū)32和溝道形成區(qū)34的有源區(qū)；柵絕緣膜18；柵電極35；第一層間絕緣膜20；源布線36；和漏布線37等形成電流控制TFT 202。注意，柵電極35具有單柵結(jié)構(gòu)，但是，也可以用多柵結(jié)構(gòu)。
如圖2所示，開關(guān)TFT 201的漏與電流控制TFT 202的柵電連接。具體說，電流控制TFT 202的柵電極35經(jīng)漏布線22(也叫連接布線)電連接到開關(guān)TFT 201的漏區(qū)14。而且，源布線36連接到電源線212。
電流控制TFT 202是控制注入EL元件203中的電流總量的元件。但是，如果考慮EL元件損壞的問題，最好不要允許太大的電流流過它。因此，應(yīng)把溝道長度(L)設(shè)計成不會使過量的電流流進電流控制TFT。每個象素的電流數(shù)量為0.5至2μA，在1至1.5μA之間更好。
而且，開關(guān)TFT 201中形成的LDD區(qū)的長度(寬度)可設(shè)定在0.5至3.5μm的范圍內(nèi)，通常在2.0至3.5μm之間。
而且，如圖3所示，50所指的區(qū)域中，經(jīng)過柵絕緣膜，變成控制電流的TFT 202的柵電極35的布線36覆蓋與有源層同時形成的半導(dǎo)體膜51。此時，在區(qū)域50中，形成電容器，作為儲存加到控制電流用的TFT 202的柵電極35上的電壓的儲能電容器50。此外，由變成柵電極的布線36，第一層間絕緣膜(沒畫)和電源線212構(gòu)成的電容器也形成儲能電容器50。注意，用于控制電流的TFT的漏極被連接到電源線212，并給漏始終加恒定電壓。
而且，從提高允許流過的電流總量的觀點看，使用于控制電流的TFT 202的有源層(具體說是溝道形成層)的膜厚度變厚是有效的。(50至100nm最好，60nm至80nm之間更好)。相反，以使開關(guān)TFT201的截止電流更小的觀點出發(fā)，使有源層(具體說，是溝道形成區(qū))的膜厚度變薄也是有效的，(20至50nm最好，在25至40nm之間更好)。
以下，38是指第一鈍化層，它的膜厚設(shè)為10nm至1μm(20至500nm之間最好)?？捎煤璧慕^緣膜(特別是最好用氮氧化硅膜或氮化硅膜)作鈍化膜材料。
在第一鈍化膜38上形成第二層間絕緣膜(也叫平整膜)，以覆蓋每個TFT，并進行TFT臺階的平整化處理。可用有機樹脂膜作第二層間絕緣膜39，可用諸如丙烯酸類樹脂，含聚酰亞胺，聚酰胺和硅氧烷的高分子化合物的樹脂的樹脂材料。也可用無機膜，當(dāng)然，它必須有足夠的平整度。
用第二層間絕緣膜39使TFT的臺階平整是極重要的。形成的EL層極薄，因此，有臺階存在的情況下會引起發(fā)光故障。因此，在形成象素電極之前最好進行平整處理，以形成盡可能平的EL層。
而且，數(shù)字40所指的象素電極(相當(dāng)于EL元件的陽極)用透明導(dǎo)電膜制成。在第二層間絕緣膜39和第一鈍化膜38中開了接觸孔以后，形成象素電極40，以連接到開口部分中形成的電流控制TFT 202的漏布線37。
用氧化銦和氧化錫的化合物制成的導(dǎo)電薄膜作為本實施方法中的象素電極。而且，也可加少量的鎵。此外，也可用氧化銦和氧化鋅的化合物。
之后，用旋涂法在象素電極上形成有機樹脂的有機樹脂膜，以填充象素電極上的電極孔46。注意，該情況下，用丙烯酸樹脂作有機樹脂膜。
而且，盡管在象素電極上形成了有機樹脂的有機樹脂膜，但也能用可以是絕緣膜的絕緣體。注意，含硅的無機材料，如氧化硅、氮氧化硅，或氮化硅，也能用作絕緣體。
整個表面上形成丙烯酸類樹脂膜之后，用防腐蝕掩模進行曝光，和腐蝕，形成保護部分41a和41b，如圖2所示。
保護部分41b是象素電極的填充了丙烯酸類樹脂的電極通孔部分。保護部分41a設(shè)在象素電極之間的間隙中。象素電極之間的間隙是沒有形成象素電極的部分，在該象素部分，例如，是象素電極之間的部分中形成有多個象素電極。當(dāng)為了形成保護部分而進行腐蝕時，如果在象素電極間形成第二層間絕緣膜用的材料是用于形成保護部分的材料，就有可能第二層間絕緣膜也同時被腐蝕。
注意，保護部分41a和41b的橫截面中對象素電極升高的部分的厚度是0.1至1μm，0.1至0.5μm更好，0.1至0.3μm最好。
盡管用丙烯酸類樹脂作形成保護部分41a和41b的有機樹脂的情況已被敘述，但是，形成保護部分41a和41b所用的材料也可以是聚酰亞胺樹脂、聚酰胺樹脂、或含硅氧烷的高分子化合物的樹脂，例如，CYCLOTENE。而且，用的這種有機樹脂的粘度是10-3Pa·s至10-1Pa·s。
如上所述，通過設(shè)置保護部分41b和用有機樹脂填充的電極孔，就能解決EL層42斷開時象素電極40(陽極)與陰極43之間出現(xiàn)的短路問題。
現(xiàn)在參見圖4說明保護部分41b的制造方法。
圖4A示出在象素電極40上形成有機樹脂膜后，用構(gòu)圖形成的保護部分41b。Da指有機樹脂膜的厚度。當(dāng)厚度薄時，作為圖4A的保護部分41b中的上部中的氣孔擴大。
氣孔的擴大程度與電極孔的錐形斜角和有機樹脂膜的厚度有關(guān)。如果有機樹脂膜的厚度太薄。電極孔就不能被完全填充，有機樹脂膜就起不到保護部分的作用。
另一方面，如果有機樹脂膜的厚度厚，就會再產(chǎn)生臺階。
解決該問題的方法是，如圖4B所示，形成Db厚的有機樹脂膜之后，用構(gòu)圖形成保護部分41b。進而，腐蝕整個表面使其厚度達到Da。這就有可能形成有平整的上部和適當(dāng)?shù)暮穸鹊谋Ｗo部分41b，如圖4C所示。
但是，如果用圖4B所示的方法，當(dāng)構(gòu)圖之后還腐蝕保護部分41b時，象素電極會暴露到表面易受蝕刻。圖5示出了考慮這一點時用的制造方法。
首先，如圖5A所示，在象素電極4D上形成Db厚的有機樹脂膜。之后，腐蝕整個表面，使厚度變成Da。而且，構(gòu)圖以形成保護部分41b。
保護部分41b可以在形成有機樹脂之后經(jīng)構(gòu)圖來形成，如圖4A所示?；蛘撸跇?gòu)圖之后再腐蝕整個表面來形成，如圖4B所示。而且，如圖5A所示，它可以在腐蝕了整個表面之后再構(gòu)圖來形成。
如圖5所示，保護部分41b的外部直徑Rb與電極孔46的內(nèi)部直徑Ra之間的關(guān)系是Rb＞Ra。注意，參見圖4或圖5說明了的保護部分41b有圖5C所示的結(jié)構(gòu)。更具體的說，圖5C中的實線41a代表保護部分41b的外徑，而虛線41b代表電極孔46的內(nèi)徑。
之后，形成EL層42。這里，說明經(jīng)旋轉(zhuǎn)涂覆使溶解在溶劑中的高分子有機EL材料形成EL層的方法。注意，盡管作為例子敘述的方法中，是用高分子有機EL材料作形成EL層的有機EL材料，但是，低分子量的有機EL材料也可以使用。
聚對苯乙烯(PPV)，聚乙烯咔唑(PVK)和聚芴可以作為典型的高分子有機材料。
注意，有各種類型的PPV有機EL材料，如已經(jīng)報道了的以下化學(xué)式表示的PPV。(見H.Shenk，H.Becker，O.Gelsen，E.Kluge，W.Dreuder，和H.Spreitzer，“Polgmer for Light Emitting Diodes”，Euro Display，Proceedings，1999，PP 33-7)。
而且，在日本專利No.Hei 10-92576中公開的有化學(xué)式的聚苯基乙烯基(Polyphenylvinyl)亦可應(yīng)用，其化學(xué)式如下。 [化學(xué)式4] 此外，以下化學(xué)式包括在內(nèi)的材料作為PVK有機EL材料。
溶于溶劑中的材料作為聚合物時，可涂覆聚合物有機EL材料。而且，材料作為單體溶在溶劑中并涂覆后，材料還能聚合。當(dāng)它以單體狀態(tài)涂覆時，首先形成聚合物前體。它在真空中加熱，進行聚合化，以形成聚合物。
就具體的EL層而言，氰基對苯乙烯可用在發(fā)紅光的EL層中；聚苯乙烯可用在發(fā)綠光的EL層中；聚苯乙烯或聚烷基苯可用在發(fā)藍光的EL層中。膜厚可設(shè)為30至150nm(最好在40和100nm之間)。
注意，上述的一些材料只是用作本發(fā)明中的EL層的有機EL層的一個實例的典范，但并不限于這些材料。
而且，甲苯、二甲苯，氯苯、二氯苯、苯甲醚，三氯甲烷、二氯甲烷，a-butylractone，丁基溶纖劑，環(huán)己烷，NMP(N-甲基-2-吡咯烷酮)，環(huán)己酮、二噁烷和THF(四氫熒烷)是典型的溶劑范例。
此外，形成EL層42時，隨著氫或氧的存在，EL層42容易降解，因而，最好在惰性氣體中進行膜形成，例如，在有少量的氫和氧的氮或氬氣作為處理環(huán)境的氣氛中進行膜形成。此外，涂覆過程中用的溶劑環(huán)境也可用作處理氣氛，因為能使EL材料溶解的溶劑的蒸發(fā)速度可以控制。注意，為了在該氣氛中進行發(fā)光層的膜形成，最好把圖1所示的薄膜形成設(shè)備放在充有惰性氣體的清潔小室中。
形成EL層的方法，除了用旋涂法外，也可以用噴墨法或類似的方法。
而且，用低分子量有機EL材料形成EL層時，也可以用蒸發(fā)淀積法或類似的方法。注意，可用已知的材料作低分子量有機EL材料。
在上述形成EL層42之后，用覆蓋導(dǎo)電膜保護電極，44制成陰極43，之后，形成第二鈍化膜45。本實施模式中，用MgAg制成的導(dǎo)電膜作陰極43。鋁制成的導(dǎo)電膜用作保護電極44。而且用10nm至1μm，(最好是200至500nm)厚的氮化硅膜作為第二鈍化膜45。
注意，如上所述狀態(tài)，EL層加的熱量小，因此，可以在盡可能低的溫度下，最好在室溫范圍到120℃的溫度下進行陰極43和第二鈍化膜45的膜形成。因此，可用等離子CVD，真空蒸發(fā)，溶液涂覆(旋涂)等方法作為膜淀積法。
由此制成了有源矩陣襯底，并形成對著有源矩陣襯底的相對襯底(未畫出)。本實施模式中，玻璃襯底用作相對襯底。注意，用塑料或陶瓷制成的襯底也能用作相對襯底。
而且，用密封膜(沒畫出)把有源矩陣襯底和相對襯底粘接在一起，結(jié)果，形成了密閉的間隙(沒畫出)。本實施模式中，用氬氣填充密閉間隙。當(dāng)然，也可以在密閉間隙中充入干燥劑，如氧化鋇，充入抗氧化劑。
而且，在有源矩陣襯底的側(cè)邊上的相對襯底的表面上形成有低功函數(shù)的易于氧化或能吸水的金屬膜，使它具有吸氧和吸水的功能。注意，如果是在用例如光敏丙烯酸樹脂的有機樹脂使相對襯底上形成不均勻?qū)又?，形成這種金屬膜，則能很有效的使表面積變得更大。
實施例(實施例1)現(xiàn)在，參見圖6至8，說明根據(jù)本發(fā)明的實施例中同時形成象素部分中的TFT和設(shè)在其周邊上的驅(qū)動電路部分中的TFT的方法。注意，為了簡化說明，關(guān)于驅(qū)動器電路只以CMOS電路作為基本電路來進行說明。
首先，如圖6A所示，在玻璃襯底300上形成300nm厚的底膜301。本實施例中，用100nm厚的氮氧化硅膜和疊置其上的200nm厚的氮氧化硅膜作為底膜301。這種情況下，與玻璃襯底300接觸的膜的氮濃度最好是10至25％。當(dāng)然，元件也可以直接形成在不設(shè)這種底膜的石英襯底上。
之后，用現(xiàn)有的膜形成方法在底膜301上形成50nm厚的非晶硅膜(沒畫出)。注意，這里形成的膜不限于非晶硅膜。也可以是含非晶結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體膜(包括微晶半導(dǎo)體膜)。而且，膜也可以是含非晶結(jié)構(gòu)的化合物半導(dǎo)體膜，例如，非晶硅鍺膜。膜厚最好是20至100nm。
之后，用已知技術(shù)使非晶硅膜結(jié)晶以形成結(jié)晶硅膜302，也叫多晶硅膜或聚硅膜。已知的結(jié)晶技術(shù)包括用電爐的熱結(jié)晶，用激光的激光退火結(jié)晶和用紅外光的燈退火結(jié)晶。本實施例中，用采用Xecl氣的準(zhǔn)分子激光進行結(jié)晶。
注意，盡管本實施例中使用線性處理的脈沖振蕩型準(zhǔn)分子激光，但激光也可以是矩形的。而且，也可以用連續(xù)振蕩型氬氣激光或連續(xù)振蕩型準(zhǔn)分子激光。
盡量本實施例中用結(jié)晶硅膜作TFT的有源層，但也能用非晶硅膜。而且，也可以用非晶硅膜作要求更小的截止電流的開關(guān)TFT的有源層，用結(jié)晶硅膜作電流控制TFT的有源層。由于非晶硅膜的載流子遷移率小，它導(dǎo)通的電流較小，因此，能流過的截止電流也較小，因此，能利用非晶硅膜導(dǎo)通較小電流的優(yōu)點和結(jié)晶硅膜導(dǎo)通更大的電流的優(yōu)點。
如圖6B所示，在結(jié)晶硅膜302上形成130nm厚的氧化硅膜的保護膜303。保護膜303的厚度可在100nm至200nm的范圍內(nèi)選擇，最好是130nm至170nm。保護膜303可以是含硅的任何絕緣膜。設(shè)置保護膜303，因此當(dāng)摻雜時，結(jié)晶膜不會直接暴露到等離子體中，并可以精確控制濃度。
之后，在保護膜303上形成抗蝕掩模304a和304b，賦予n-型的雜質(zhì)元素(以下稱為n型雜質(zhì)元素)經(jīng)保護膜303摻雜。N-型雜質(zhì)元素的代表性元素屬于元素周期表中的第5族元素，可用的典型元素是磷或砷。注意，本實施例中，不用物質(zhì)分裂而用等離子體(離子)激勵的氫化磷(PH3)按1×1018原子/cm3濃度進行磷等離子摻雜。當(dāng)然，也可用物質(zhì)分裂的離子注入法。
控制摻雜劑量，使該處理中形成的n型雜質(zhì)區(qū)305中含的n型雜質(zhì)元素的濃度為2×1016至5×1019原子/cm3，典型的濃度范圍是5×107至5×1018原子/cm3。
之后，如圖6c所示，除去保護膜303和抗蝕掩模304a和304b，并激活所加的5族元素?？捎靡阎募夹g(shù)進行激活。本實施例中，用準(zhǔn)分子激光輻照進行激活。當(dāng)然，準(zhǔn)分子激光可以是脈沖振蕩型，也可是連續(xù)振蕩型，激活方法不限于準(zhǔn)分子激光。但是，由于目的是激活摻入的雜質(zhì)元素，因此，能量輻照的程度最好是使結(jié)晶硅膜不熔化止。注意，可以不去掉保護膜303而進行激光輻照。
注意，用激光激活雜質(zhì)元素可與用熱處理激活同時進行。用熱處理激活的情況下，要考慮襯底的耐熱性，最好在450℃至550℃進行熱處理。
該處理使n-型雜質(zhì)區(qū)305的末端部分，即n-型雜質(zhì)區(qū)305與包圍它的沒摻n-型雜質(zhì)元素的區(qū)域之間的界面部分(結(jié)部分)變得清晰了。這就是說，在以后制成TFT時，LDD區(qū)和溝道形成區(qū)能形成令人滿意的結(jié)部分。
之后，如圖6D所示，去掉結(jié)晶硅膜的不需要的部分，以形成島狀半導(dǎo)體膜，(以后稱為有源層)306至309。
之后，如圖6E所示，形成覆蓋有源層306至309的柵絕緣膜310。用厚10nm至200nm的，最好用厚50nm至150nm的含硅的絕緣膜作柵絕緣膜310。膜310可以是單層結(jié)構(gòu)，也可以是多層疊層結(jié)構(gòu)。本實施例中，用110nm厚的氮氧化硅膜。
之后，形成厚200nm至400nm的導(dǎo)電膜，并對它構(gòu)圖，以形成柵電極311至315。柵電極311至315的末端部分可以是錐形的。注意，本實施例中，柵電極用的材料與電連接到柵電極的布線(以后稱為柵布線)用的材料不同。它具體地說，柵布線用的材料的電阻值小于柵電極用的材料的電阻值。這是因為用于柵電極的材料要能精確地處理，而電阻值低的材料用于柵布線不能精確處理。當(dāng)然，也可用相同材料形成柵電極和柵布線。
盡管可用單層導(dǎo)電膜形成柵電極，但可按要求用兩層或多層的疊層膜形成柵電極。可用任何已知的導(dǎo)電膜作為柵電極材料。但是，如上所述，最好用能精確處理的材料。更具體的說，材料最好能構(gòu)成線寬在2μm或更小的圖形。
可用選自以下元素形成的膜，這些元素是鉭(Ta)、鈦(Ti)、鉬(Mo)、鎢(W)、鉻(Cr)和硅(Si)，也能用上述元素的氮化物形成的膜，典型的膜是氮化鉭膜，氮化鎢膜，或氮化鈦膜；上述元素的合金形成的膜，典型的合金形成膜是Mo-W合金膜或Mo-Ta合金膜；或者，用上述元素的硅化物形成的膜。典型的硅化物膜是硅化鎢膜或硅化鈦膜。當(dāng)然，這些膜可以用單層膜、還可以用疊層膜。
本實施例中，用50nm厚的氮化鉭(TaN)膜和350nm厚的鉭(Ta)膜的疊層膜?？捎脼R射法形成該膜。加入惰性氣體如Xe或Ne氣作濺射氣體，能防止膜由于應(yīng)力作用而剝離。
而且，在這種情況下，形成柵電極312以覆蓋n-型雜質(zhì)區(qū)305的一部分，而在它們之間夾有柵絕緣膜310。該覆蓋部分變成覆蓋柵電極的LDD區(qū)。注意，盡管柵電極313和314是按分段隔開的；但它們實際上是相互電連接的。
之后，如圖7A所示，用柵電極311至315作掩模按自對準(zhǔn)方式摻入n-型雜質(zhì)元素(本實施例中用磷)。按n型雜質(zhì)區(qū)305中的1/2到1/10(典型的是1/3至1/4)的方式控制形成的雜質(zhì)區(qū)316至323中摻入的磷的濃度。更具體的說，濃度是1×1016至5×1018原子/cm3(通常是3×1017至3×1018原子/cm3)。
之后，如圖7B所示，形成覆蓋柵電極的抗蝕掩模324a至324d，并摻雜n-型雜質(zhì)元素(本實施例中是磷元素)，形成含高濃度磷的雜質(zhì)區(qū)325至329。這種情況下，也用氫化磷進行離子摻雜。該區(qū)域中的磷濃度控制在1×1020至1×1021原子/cm3(典型濃度是2×1020至5×1021原子/cm3)。
該處理形成n-溝道型TFT的源區(qū)和漏區(qū)。但是，就開關(guān)TFT而言，圖7A的處理中形成的n-型雜質(zhì)區(qū)319至321中的一部分。留下的部分分別相當(dāng)于圖2中的開關(guān)TFT201的LDD區(qū)15a至15d。
之后，如圖7C所示，去掉抗蝕掩模324a至324d，重新形成新的抗蝕掩模332。之后，摻雜P-型雜質(zhì)元素(本實施例中是硼B(yǎng))，形成含高濃度硼的雜質(zhì)區(qū)333至336。這種情況下，用乙硼烷(B2H6)離子摻雜摻入硼，硼濃度是3×1020至3×1021原子/cm3(典型的硼濃度是5×1020至1×1021原子/cm3)。
注意，雜質(zhì)區(qū)333至336中已摻入了濃度為1×1020至1×1021原子/cm3的磷，該處理中摻入的硼的濃度至少是磷濃度的3倍。因此先前形成的n-型雜質(zhì)區(qū)完全反轉(zhuǎn)成P-型，有P-型雜質(zhì)區(qū)的功能。
之后，去掉抗蝕掩模332，激活按它們的各自濃度摻雜的n-型和P-型雜質(zhì)元素。可用電爐退火，激光退火或燈光退光進行激活。本實施例中，電爐中在氮氣氣氛中在550℃的溫度經(jīng)4小時熱退火。
這種情況下，盡可能多地除去氣氛中的氧氣是很重要的。這是因為，如果任何氧完全存在都會使柵電極的露出表面氧化，導(dǎo)致電阻值增大，而且以后不能形成歐姆接觸。而且，要求在上述的激活處理中的處理氣氛中的氧濃度在1ppm以下，最好在0.1ppm以下。
激活處理完成之后，形成300nm厚的柵布線337，如圖7D所示。柵布線337的材料是以鋁(Al)或銅(Cu)為主要成分的金屬(含50至100％的Al或Cu的金屬)。關(guān)于設(shè)置的方式，如圖3所示，形成了柵布線211與開關(guān)TFT的柵電極19a和19b(圖6E中的313和314)的電連接。
采用這種結(jié)構(gòu)可使柵布線的布線電阻極小，因此，能形成大面積的圖像顯示區(qū)(象素部分)。更具體地說，按本例的象素結(jié)構(gòu)能極有效地制成熒屏的對角線尺寸為10英寸以上的EL顯示器，而且，還能制成熒屏對角線尺寸為30英寸或更大的EL顯示器。
之后，如圖8A所示，形成第一層間絕緣膜338?？捎煤璧膯螌咏^緣膜作第一層間絕緣膜338，或者，可用含硅的兩種或多種的絕緣膜疊層的組合膜作第一層間絕緣膜338。膜厚可以是400nm對1.5μm。本實施例中，可用厚800nm的氧化硅膜疊在200nm厚的氮氧化硅膜上的組合結(jié)構(gòu)。
而且，在300℃至450℃在含3至100％的氫的氣氛中進行1至12小時的氫處理。該處理是用熱激勵的氫給半導(dǎo)體膜中的懸空鍵加氫而終止的處理，也可用等離子體加氫(用等離子體氫)。
注意，可在第一層間絕緣膜338形成過程中進行加氫。更具體的說，可在形成200nm厚的氮氧化硅膜之后，在形成800nm厚的氧化硅膜之前進行上述的加氫。
之后，在第一層間絕緣膜338和柵絕緣膜310中形成接觸孔，并形成源布線339至342和漏布線343至345。注意，本實施例中，電極是用濺射100nm厚的Ti膜300nm厚的含Ti的Al膜和150nm厚的Ti膜連續(xù)形成的3層結(jié)構(gòu)的疊層膜。當(dāng)然，也可用其它的導(dǎo)電膜。
隨后，形成厚50至500nm(典型的厚200nm至300nm)的第一鈍化膜346。本實施例中，厚300nm的氮氧化硅膜用作第一鈍化膜346。也可用氮化硅膜代替氮氧化硅膜。
注意，在氮氧化硅膜形成之前，用含氫的氣體如H2或NH3等離子處理是有效的。把經(jīng)該預(yù)處理而激勵的氫供給第一層間絕緣膜338，并進行熱處理，能提高第一鈍化膜346的質(zhì)量。同時，摻入第一層間絕緣膜338的氫擴散到下層邊。因此，有源層能有效加氫。
之后，如圖8B所示，形成有機樹脂的第二層間絕緣膜347。聚酰亞胺樹脂，聚酰胺樹脂、丙烯酸類樹脂，或含硅氧烷的高分子化合物的樹脂可用作有機樹脂。實際上，由于第二層間絕緣膜347更需要進行平整處理，平整性優(yōu)異的丙烯酸類樹脂更合適。本實施例中，形成了其厚度能使TFT形成的臺階完全平整的丙烯酸類樹脂膜。丙烯酸類樹脂膜的厚度應(yīng)在1至5μm(2至4μm更好)。
之后，在第二層間絕緣膜347和第一鈍化膜346中形成了接觸孔，并形成電連接到漏布線345的象素電極348。本實施例中，形成110nm厚的氧化銦錫(ITO)膜，并對它構(gòu)圖，形成象素電極。也可用混有2至20％的氧化鋅(ZnO)的氧化銦透明導(dǎo)電膜。該象素電極變成EL元件的陽極。
之后，如圖8C所示，形成了有機樹脂保護部分349a和349b。保護部分349a和349b也可用厚1μm至2μm的丙烯酸類樹脂膜或聚酰亞胺膜經(jīng)構(gòu)圖而形成。如圖3所示，保護部分349a和349b分別形成在象素電極之間的間隙中和電極孔中。
之后，形成EL層350。更具體地說，把要變成EL層350的有機EL材料溶解在溶劑中例如三氯甲烷、二氯甲烷、二甲苯、甲苯、四氫呋喃，或N-甲基吡咯烷酮，并用旋涂法加溶液。之后，用熱處理使溶劑揮發(fā)。按該方法，形成有機EL材料膜(EL)層。
本實施例中，形成80nm厚的EL材料之后，用加熱板在80℃至150℃進行1至5分鐘的熱處理，使溶劑揮發(fā)。
注意，可用已知的材料作EL材料?？紤]到驅(qū)動電壓，這種已知材料最好是有機材料。注意，由于在本例中EL層350是單層結(jié)構(gòu)，按需要它也可以是有電子注入層、電子傳輸層、空穴傳輸層、空穴注入層、電子阻擋層、或空穴元件層的多層疊層結(jié)構(gòu)。而且，在本實施例中，用MgAg電極作所述EL元件的陰極351時，也可用其它已知的材料。
EL層350形成之后，用真空蒸發(fā)形成陰極(MgAg電極)351。注意，EL層350的厚度是80至200nm(通常是100至120nm)。陰極351的厚度是180至300nm(通常是200至250nm)。
而且，在陰極351上設(shè)保護電極352。用含Al為主要成分的導(dǎo)電膜作保護電極352?？捎醚谀ふ婵照舭l(fā)法形成保護電極352。
最后，形成300nm厚的氮化硅膜第二鈍化膜353。盡管實際上用保護電極352保護EL層不吸濕，但是通過再形成第二鈍化膜353可提高EL元件的可靠性。
本實施例中，如圖8c所示，n溝道型TFT 205的有源層包含源區(qū)355，漏區(qū)356，LDD區(qū)357，和溝道形成區(qū)358。LDD區(qū)357覆蓋柵電極312，它們之間夾有柵絕緣膜310。
為了不降低運行速度，只在漏區(qū)一側(cè)上形成LDD區(qū)。而且，就n-溝道型TFT205而言，它不必考慮截止電流，而且，運行速度更重要。因此，要求LDD區(qū)357被柵電極完全覆蓋，使電阻分量盡可能小。換句話說，最好沒有所謂的偏移。
按該方式制成了有圖8c所示結(jié)構(gòu)的有源矩陣襯底。
而且，不僅在象素部分中而且在驅(qū)動電路部分中設(shè)置極適當(dāng)?shù)貥?gòu)成的TFT，按本發(fā)明的有源矩陣襯底是極可靠的。而且，能提高它的工作特性。
首先，用能降低熱載流子注入而又使運行速度盡可能不減小的結(jié)構(gòu)的TFT作構(gòu)成驅(qū)動電路部分的CMOS電路的n溝道型TFT205。注意這里的驅(qū)動電路中包括移相寄存器，緩沖器，電平移相器。和取樣電路(取樣-和-保持電路)。進行數(shù)字式驅(qū)動時，可引入信號變換電路，如D/A變換器。
注意，驅(qū)動器電路中，取樣電路與其它電路稍有不同，大量的電流雙向流過溝道形成區(qū)。換句話說，源區(qū)的功能和漏區(qū)的功能可以顛倒。而且，必須盡可能大的抑制截止電流。就此而言，要求設(shè)置有開關(guān)TFT的功能與電流控制TFT的功能之間的功能的TFT。
而且，要求設(shè)置有圖9所示結(jié)構(gòu)的TFT作為形成取樣電路的n-溝道型TFT。如圖9所示，LDD區(qū)901a和901b的一部分經(jīng)柵絕緣膜902覆蓋柵電極903。為了防止電流流過時引起的熱載流子注入而損壞測試。取樣電路與其它電路不同點在于這樣的LDD區(qū)有兩個側(cè)邊提供，以夾住通道形成區(qū)904。
注意，實際上，完成了圖8c的處理之后，器件應(yīng)封裝在包封材料中，例如，密閉玻璃、石英或塑料中，使器件不要暴露在外部空氣中。這種情況下，包封材料里應(yīng)放置如氧化鋇的吸濕劑或抗氧化劑。
包封處理而提高了密封性之后，加上連接件(軟印刷電路FPC)。把從襯底上形成的元件或電路引出的引出端連接到外部信號引出端，制成成品器件。這種狀態(tài)的器件，即，可以裝運的器件，這里稱作EL顯示器，或EL模塊。
這里，參見圖10的透視圖說明按本發(fā)明的有源矩陣EL顯示器的襯底。按本實施例的有源矩陣EL顯示器包括形成在玻璃襯底601上的象素部分602，柵邊驅(qū)動器電路603，和源邊驅(qū)動器電路604。象素部分中的開關(guān)TFT605是n-溝道型TFT，它位于連接到柵邊驅(qū)動器電路603的柵布線606與連接到源邊驅(qū)動器電路604的源布線607的相交處。開關(guān)TFT605的漏連接到電流控制TFT608的柵。
而且，電流控制TFT608的源邊連接到電源線609。本實施例的結(jié)構(gòu)中，電源線609是地電位(地電動勢)。而且，電流控制TFT608的漏連接到EL元件610。給EL元件610的陽極加上給定的電壓3V至12V(最好是3V至5V)。
而且，變成外部輸入/輸出端的FPC611設(shè)有用于把信號傳輸?shù)津?qū)動器電路部分的連接布線612和613和連接到電源線609的連接布線614。
圖11示出了圖10所示的EL顯示器的電路結(jié)構(gòu)的實例。按本實施例的EL顯示器有源邊驅(qū)動器電路801，柵邊驅(qū)動器電路(A)807，柵邊驅(qū)動器電路(B)811，和象素部分806。注意，這里用的驅(qū)動器電路部分是通用名字，它包括源邊驅(qū)動器電路和柵邊驅(qū)動器電路。
源邊驅(qū)動器電路801設(shè)有移相寄存器802，電平移相器803，緩沖器804和取樣電路(取樣和保持電路)805。而且，柵邊驅(qū)動器電路(A)807設(shè)有移相寄存器808，電平移相器809，和緩沖器810。同樣構(gòu)成柵邊驅(qū)動器電路(B)811。
這種情況下，移相寄存器802和808的驅(qū)動電壓是5V至16V(典型電壓是10V)。圖8C所示的結(jié)構(gòu)適合于構(gòu)成電路的CMOS電路中用的n-溝道型TFT205。
包括圖8C所示的n-溝道型TFT205的CMOS電路同樣適合于移相寄存器802，電平移相器803和809，和緩沖器804和810。注意，使柵布線有多柵結(jié)構(gòu)，如雙柵結(jié)構(gòu)或三柵結(jié)構(gòu)，能有效提高各個電路的可靠性。
此外，關(guān)于取樣電路805，由于源區(qū)和漏區(qū)可以顛倒，此外，需要減小截止電流，因此，包括圖9所示的n溝道型TFT208的CMOS電路是合適的。
在象素部分806中設(shè)有圖2所示構(gòu)成的象素。
注意，按圖6至8所示的制造工藝制造TFT，容易制成上述結(jié)構(gòu)。本例中盡管只畫出象素部分和驅(qū)動器電路部分的結(jié)構(gòu)，按本實施例的制造工藝，除驅(qū)動器電路之外的邏輯電路，如信號分配電路，D/A轉(zhuǎn)換電路，操作取樣電路，和r校正電路都能形成在同一襯底上。也希望能形成存儲器單元，微處理器等。
而且，參見圖12A和12B，說明包括包封材料的按本發(fā)明的EL模塊。圖10和11中用的參考數(shù)字這里也需要使用。
圖12A是設(shè)有密封結(jié)構(gòu)的圖10所示狀態(tài)的頂視圖。虛線602、603和604分別指示象素部分，柵邊驅(qū)動器電路、和源邊驅(qū)動器電路。圖10所示狀態(tài)的按本發(fā)明的密封結(jié)構(gòu)是設(shè)有填充劑(沒畫)包封材料1101，密封材料(沒畫)，和框架材料1102的結(jié)構(gòu)。
這里，圖12B是沿圖12A中A-A′線的截面圖；注意，圖12A和12B中相同的部分用相同的參考數(shù)字指示。
如圖12B所示，在襯底601上形成象素部分602和柵邊驅(qū)動器電路603。多個象素構(gòu)成的象素部分602包括電流控制TFT202和與它電連接的象素電路348。用n-溝道型TFT205和P-溝道型TFT206互補組成的CMOS電路構(gòu)成柵邊驅(qū)動器電路603。
象素電極348有EL元件的陽極功能。并在象素電極348的兩端形成保護膜349a。保護膜349a上形成EL層350和陰極351。要在其上形成保護電極352和第二鈍化膜353。如上述實施模式中所述。EL元件的結(jié)構(gòu)可以顛倒，象素電極也可以是陰極。
本實施例中，保護電極352也有所有象素公用的經(jīng)連接布線612電連接到FPC611的布線的功能。而且，用第二鈍化膜353覆蓋象素部分602和柵邊驅(qū)動器電路603中包括的全部元件。盡管可以省去第二鈍化膜353，但為了使各個元件與外部隔開，最好還是設(shè)第二鈍化膜353。
之后，加入覆蓋EL元件的填充劑1103，填充劑1103起到粘接包封材料1101的粘接劑的作用。PVC(聚氯乙烯)，環(huán)氧樹脂，硅樹脂，PVB(聚乙烯醇縮丁醛)，或EVA(乙烯乙酸乙烯酯)可用作填充劑1103。填充劑1103中最好加吸濕劑(沒畫)，因為能保護吸濕效果。這種情況下，吸濕劑可以加到填充劑中，也可以封入填充劑中。
本實施例中，玻璃、塑料或陶瓷可用作包封材料1101。注意，填充劑1103中預(yù)先加入諸如氧化鋇的吸濕劑是有效的。
之后，用填充劑1103粘接包封材料1101之后，用框架材料1102覆蓋填充劑1103的側(cè)表面(露出表面)。用密封材料(有粘接劑功能)1104粘接框架材料1102。這種情況下，盡量使用光固化樹脂作密封材料1104，如果EL層的耐熱性允許，也可用熱固性樹脂。注意，密封材料1104應(yīng)是透濕和透氧盡可能小的材料。而且，密封材料1104中可加入吸濕劑。
用上述方法把EL元件密封進填充劑1103中，使EL元件與外部完全隔絕，因此，能完全防止像濕氣和氧這些物質(zhì)引起的氧化而加速EL層的損壞。而且，能制成有高可靠性的EL顯示器。
(實施例2)實施例1中所述的制造方法、是在象素電極的整個表面上涂覆有機樹脂后，用曝光機構(gòu)圖，并在有機樹脂填充的電極孔和象素電極之間的間隙處形成部分保護部分，之后，形成EL層。但是，由于有曝光處理，因此造成生產(chǎn)率不足。本實施例所述的制造方法中，是在象素電極整個表面上涂覆有機樹脂后，不進行構(gòu)圖，而用深腐蝕進行平整處理之后，腐蝕除有機樹脂填充的電極孔和象素電極之間的間隙以外的部分。
這里，圖13示出了按本實施例的EL顯示器的象素部分的剖視結(jié)構(gòu)。
圖13A示出象素電極1040和電連接到象素電極1040的電流控制TFT。襯底1011上形成底膜1012后，形成電流控制TFT，它有包括源區(qū)1031，漏區(qū)1032，和溝道形成區(qū)1034的有源層；柵絕緣膜1018；柵電極1035；第一層間絕緣膜1020；源布線1036和漏布線1037。注意，盡管圖中柵電極1035是單柵結(jié)構(gòu)，但它也可以是多柵結(jié)構(gòu)。
之后，形成10nm至1μm，最好是200nm至500nm，厚的第一鈍化膜1038。用含硅的絕緣膜，(具體說，是用氮氧化硅膜或氮化硅膜)作為材料。
第一鈍化膜1038上形成覆蓋各個TFT的第二層間絕緣膜(它也叫平整膜)，使TFT形成的臺階平整。有機樹脂膜，如聚酰亞胺，聚酰胺，聚丙烯酸類樹脂、或含硅氧烷的高分子化合物的樹脂適合于作第二層間絕緣膜1039。當(dāng)然，能進行充分平整的無機膜也可以用。
用第二層間絕緣膜1039平整TFT形成的臺階是很重要的。因為以后要形成的EL層極薄，臺階的存在會使發(fā)光中斷。因而，應(yīng)在象素電極形成之前進行平整處理，以便使其上要形成EL層的表面盡可能地平整。
而且，第二層間絕緣膜1039和第一鈍化膜1038中形成接觸孔(開口)后，在所形成的開口處連接到電流控制TFT的漏布線1037，形成透明導(dǎo)電膜構(gòu)成的象素電極1040(相當(dāng)于EL元件的陽極)。
本實施例中，氧化銦和氧化錫的化合物形成的導(dǎo)電膜用作象素電極?；衔镏幸部蓳饺肷倭康逆?。而且，氧化銦和氧化鋅的化合物也能用。
之后，象素電極上形成有機樹脂的有機樹脂膜1041。盡管聚酰胺樹脂、聚酰亞胺樹脂、丙烯酸類樹脂、含硅氧烷的高分子化合物的樹脂都能用作有機樹脂。這里，用丙烯酸類樹脂，如，丙烯酸酯樹脂、丙烯酸鹽樹脂、甲基丙烯酸酯樹脂、甲基丙烯酸樹脂。
注意，含硅氧烷的高分子化合物的樹脂包括CYCLOTENE。
而且，盡管這種情況下，在象素電極上形成有機樹脂的有機樹脂膜，但也可用能成為絕緣膜的絕緣體。
含硅的絕緣膜，如氧化硅和氧氮化硅或氮化硅可用作絕緣體。
有機樹脂膜1041的厚度(Dc)是0.1至2μm，0.2μm至0.6μm更好。
有機樹脂膜1041形成后，腐蝕有機樹脂膜1041的整個表面，直到Dc＝0為止。此時完成腐蝕。按該方法，留下丙烯酸樹脂填充的電極孔，以形成保護部分1041b。
注意，就腐蝕方法而言，干腐蝕是適用的。首先把能腐蝕有機樹脂的腐蝕氣引入真空室，之后，電極上加高頻電壓，以產(chǎn)生腐蝕氣體的等離子體。
腐蝕氣的等離子體中漫射地存在帶電粒子，如正離子，負(fù)離子，電子和中性激活物質(zhì)。被腐蝕材料吸收腐蝕物時，表面上引起化學(xué)反應(yīng)。產(chǎn)生腐蝕產(chǎn)物。去掉腐蝕產(chǎn)物，進行腐蝕。
而且，丙烯酸類樹脂用作保護膜材料時，最好用以氧為主要成分的腐蝕氣。
注意，本實施例中，用氮、氦和四氟化碳制成的腐蝕氣用作以氧為主要成分的腐蝕氣。其它材料，含氟化碳的氣體，如六氟化碳也能用。
注意，這些腐蝕氣中，氧占整個腐蝕氣的60％以上。
如本例所示，象素電極上用旋涂法形成有機樹脂后，按圖13B中的箭頭所示的方向腐蝕整個表面，在電極孔1046中形成保護部分1041b。注意，如圖13B所示，這里形成的保護部分1041b的露出表面與象素電極1040的露出表面齊平。
注意，要預(yù)先檢測腐蝕速率，腐蝕時間設(shè)定成多象素電極1040(除保護部分1040b之外)上的有機樹脂膜去掉時，腐蝕恰好結(jié)束。按該方法，象素電極1040的上表面與保護部分1041b的上表面齊平。
用這些有機樹脂時，有機樹脂的粘度是10-3Pa·s至10-1Pa·s。
保護部分1041b形成之后，如圖13c所示，用旋涂法將溶于溶劑中的EL材料形成EL層1042。
EL層1042形成后，再形成陰極1043和保護電極1044。
如上所述，通過形成圖13c所示結(jié)構(gòu)，可解決EL由于層1042在電極孔中的臺階部分?jǐn)嚅_時造成的象素電極1040與陰極1043之間的短路問題。
圖13D是頂視圖，在該情況下，象素電極1040上的保護部分1041b的形狀與本例中所述的電極孔1046的形狀相同。
而且，本實施例的結(jié)構(gòu)可與實施例1的結(jié)構(gòu)自由組合。
(實施例3)實施例2中已說明了用腐蝕法，即深腐蝕法，形成保護膜的方法。但是，由于深腐蝕對某些類型的保護膜不合適，而且，深腐蝕法的腐蝕范圍只限于幾微米到幾十微米，因此，還要求用化學(xué)機械拋光(CMP)形成保護部分?，F(xiàn)在參見圖13說明這種方法。
本實施例中，如實施例2的圖13A所示，當(dāng)形成厚度Dc＞0的有機樹脂1041后，有機樹脂膜1041逆對著拋光盤被施壓，該盤在恒定壓力之下在對著有機樹脂膜1041的面板上延伸，磨料(砂漿)流過襯底與旋轉(zhuǎn)面板之間，對有機樹脂膜1041拋光，直到Dc＝0為止。用叫做CMP的方法形成保護部分1041b。
CMP中用的砂漿是把叫做磨料的拋光顆粒分散在水溶液中并調(diào)節(jié)PH值以后而制成的。砂漿最好隨拋光膜而改變。
本實施例中，用丙烯酸類樹脂作被拋光的膜，可用含二氧化硅(SiO2)，二氧化鈰(CeO2)或含四氯化硅的砂漿。但是，其它砂漿，如含氧化鋁(Al2O3)或含沸石的砂漿也能用。
而且，由于漿料中的液體與磨料(二氧化硅顆粒)之間的電位(Z電位，或者叫O電位)影響處理精度，因此用最佳的PH值來檢測Z電位。
用CMP進行拋光時，很難確定拋光結(jié)束，如果拋光得太狠，可使象素電極拋得太多，隨著CMP停止，膜形成的處理速度太慢，或者，通過試驗預(yù)先了解所用方法的處理時間與處理速度之間的關(guān)系，預(yù)定的處理時間一到就結(jié)束CMP，以防止拋得太多。
如上所述，用CMP形成保護部分1041b。而與被拋光膜的厚度和類型無關(guān)。
注意，本實施例的結(jié)構(gòu)能與例1和例2的結(jié)構(gòu)自由組合。
(實施例4)在本實施例中，參見圖14說明在無源型(簡單矩陣型)EL顯示器中使用本發(fā)明的情況。
圖14中，用塑料制成襯底1301，用透明導(dǎo)電膜形成陽極1306。注意，襯底1301也能用玻璃，石英或類似物制成。
本實施例中，用真空淀積形成的氧化銦和氧化鋅的化合物作透明導(dǎo)電膜。注意，盡管圖14中沒畫出，可按垂直于圖的平面方向設(shè)置多個條形陽極。
而且，形成按本發(fā)明的保護部分1303，以填充條形設(shè)置的陽極1302之間的間隙。按垂直于圖的平面的方向沿陽極1302形成保護部分1303。注意，可按實施例1至3中所述的方法，用相同的材料，形成本實施例的保護部分1303。
之后，形成高分子有機EL材料的EL層1304?？捎门c實施例1所述的材料相同的有機EL材料。由于EL層沿保護部分1303形成的槽形成，EL層也可以沿垂直于圖的平面的方向設(shè)置成條形。
此后，盡管圖14中沒畫出，把多個陰極和保護電極設(shè)置成條形，它們的長度方向平行于圖的平面，與各個陽極1302垂直。注意，本實施例中，陰極1305用真空淀積MgAg構(gòu)成，保護電極1306用真空淀積鋁合金膜形成。而且，盡管圖中沒畫出，從保護電極1306伸出的布線伸到后來要加的FPC部分，把預(yù)定的電壓加到保護電極1306。
而且，盡管圖中沒畫出，保護電極1306形成后，還要加作為鈍化膜的氮化硅膜。
按此方法，在襯底1301上形成EL元件。注意，本實施例中，由于下電極是透明的陽極，從EL層1304a至1304c發(fā)射的光輻射到下表面(襯底1301)。但是，EL元件的結(jié)構(gòu)可以顛倒，下電極可以是擋光的陰極。這種情況下，由EL層發(fā)射的光輻射到上表面(與襯底1301相對的邊)。
之后，陶瓷襯底制備成包封材料1307。盡管本實施例的結(jié)構(gòu)中，用擋光的陶瓷襯底，如果像上述的，EL元件的結(jié)構(gòu)顛倒，當(dāng)然，包封材料透光是更好。在這種情況下，可用塑料、玻璃等材料制成的襯底。
這種制備好包封材料1307之后，用加有吸濕劑氧化鋇(沒畫)的填充劑1308粘接包封材料1307。此后，用在紫外線下能固化的樹脂制成的密封材料1309連接框架材料1310。本實施例中，用不銹鋼作框架材料1310。最后經(jīng)各向異性導(dǎo)電膜1311連接FPC1312，制成無源型EL顯示器。
注意，本實施例的結(jié)構(gòu)能與實施例1至3中的任何一個結(jié)構(gòu)自由組合。
(實施例5)按本發(fā)明制造有源矩陣EL顯示器時，用硅襯底(硅晶片)作襯底是有效的。用硅襯底作襯底時，可用IC和LSI中用的制造MOSFET的已知方法制造象素部分中的開關(guān)元件和電流控制元件，和驅(qū)動電路部分中的驅(qū)動元件。
MOSFET能構(gòu)成干擾極小的電路，如已知的IC或LSI中看到的電路。特別是，在構(gòu)成以電流值代表灰度標(biāo)度的模擬驅(qū)動有源矩陣EL顯示器對MOSFET是有效的。
注意，由于硅襯底擋光，必須把器件構(gòu)成為使EL層發(fā)出的光輻射到與襯底相反的一邊。按本實施例的EL顯示器的結(jié)構(gòu)與圖12所示結(jié)構(gòu)相同。但有不同之處是，用MOSFET代替形成象素部分602和驅(qū)動電路部分603的TFT。
注意，本實施例的結(jié)構(gòu)可與實施例1至4中的任何結(jié)構(gòu)自由組合。
(實施例6)用本發(fā)明構(gòu)成的EL顯示器是自發(fā)光類型的顯示器，與液晶顯示器相比，它在透明區(qū)有極好的可見度，還有廣的視角。因此，它能用作各種電子設(shè)備的顯示器。例如，按本發(fā)明的場致發(fā)光器件可用作對角線尺寸在30英寸以上(通常是40英寸以上)的用于欣賞TV廣播的EL顯示器的顯示部分(裝在外殼中的EL顯示器)，或用于類似的大屏幕顯示器。
注意，用于顯示信息的全部顯示器，如，個人計算機顯示器，用于接收TV廣播的顯示器，用于顯示廣告的顯示器，均包括在EL顯示器中。而且，按本發(fā)明的場致發(fā)光器件還能用到各種其他的電子設(shè)備的顯示部分中。
以下給出了按本發(fā)明的這類電子設(shè)備電視攝像機；數(shù)碼照像機；護目型顯示器(熱安裝顯示器)；導(dǎo)航系統(tǒng)、聲音重放裝置(如汽車語音系統(tǒng)或語音部件系統(tǒng))；筆記本型個人電腦；游戲設(shè)備；便攜式信息終端(如，移動式計算機，蜂窩式電話，便攜式游戲機，或電子圖書)；和裝有記錄介質(zhì)的放像機(具體說是配備回放記錄介質(zhì)顯示的裝置，如數(shù)字式視盤(DVD)和圖像顯示器)，特別是對于常常要從斜角看的便攜式信息終端而言，廣的視角很重要，因此，用EL顯示器最合適。這些電子裝置的具體實例示于圖15A至15F和16A和16B。
圖15A是EL顯示器，它包括框架2001，支承架2002和顯示部分2003等。本發(fā)明能用在顯示部分2003中。EL顯示器是自發(fā)光型顯示器，因此，不需要背面光，顯示部分可以做得比液晶顯示器薄。
圖15B是電視攝像機，包括主機2101，顯示部分2102，聲音輸入部分2103，操作開關(guān)2104，電池2105，圖像接收部分2106等。本發(fā)明的EL顯示器可用在顯示部分2102中。
圖15C是熱安裝的EL顯示部分(右邊)，包括主機2201，信號電纜2202，熱固定帶2203，顯示部分2204，光學(xué)系統(tǒng)2205，EL顯示器2206等。本發(fā)明可用在EL顯示部分2206中。
圖15D是裝有記錄介質(zhì)的圖像回放機(具體說是DVD放像機)，包括主機2301，記錄介質(zhì)2302(如DVD)，操作開關(guān)2303，顯示部分(a)2304和顯示部分(b)2305等。顯示部分(a)2304主要用于顯示圖像信息，顯示部分(b)主要用于顯示字符信息，本發(fā)明的EL顯示器用在顯示部分(a)和(b)中。注意，裝有記錄介質(zhì)的圖像回放機包括家用游戲機之類的裝置。
圖15E是便攜式(移動式)計算機，包括主機2401，攝像機部分2402，圖像接收部分2403，操作開關(guān)2404，和顯示部分2405。本發(fā)明的EL顯示器能用在顯示部分2405中。
圖15F是個人計算機，包括主機2501，框架2502，顯示部分2503和鍵盤2504。本發(fā)明的EL顯示器用到顯示部分2503中。
注意，在未來如果EL材料發(fā)射的光亮度進一步增大，就有可能用前式或背式投影儀來擴大，并用透鏡或類似裝置放映包括輸出圖像信號的光。
而且，上述電子裝置常常顯示由電子通信網(wǎng)如因特網(wǎng)和CATV(有線電視)發(fā)布的信息。實際上，電子設(shè)備有越來越多的機會顯示動態(tài)的圖像信息。由于EL材料的響應(yīng)速度極高，因此，EL顯示器適合于顯示動態(tài)的圖像。但是，如果象素之間的外形模糊不清，那么，整個動態(tài)圖像也變得模糊。因為本發(fā)明的EL顯示器的象素之間的外形清晰。因此，它用作電子裝置的顯示部分是很有效的。
此外，由于EL顯示器在發(fā)光區(qū)耗電，因此，用EL顯示器顯示信息時可使發(fā)光區(qū)做得盡可能小。因此，當(dāng)顯示部分中用EL顯示器主要顯示字符信息時，如用在便攜式信息終端中，特別是用在蜂窩電話中時，或用在放音器中時，最好用發(fā)光部分驅(qū)動，以形成字符信息，而不發(fā)光的部分用作背景。
圖16A是蜂窩電話，包括主機2601，聲音輸出部分2602，聲音輸入部分2603，顯示部分2604，操作開關(guān)2605，和天線2606。本發(fā)明的EL顯示器能用在顯示部分2604中。注意，通過在黑色背景上顯示白色字符，顯示部分2604能遏止蜂窩式電話的功耗。
圖16B是放音機，具體說是汽車語言系統(tǒng)，包括主機2701，顯示部分2702，操作開關(guān)2703和2704。本發(fā)明的EL顯示器能用在顯示部分2702中。本實施例中示出了汽車語音系統(tǒng)，但本發(fā)明的EL顯示器也能用到便攜式或家用放音機中。注意，在黑色背景中顯示白色字符能使顯示部分2704節(jié)省功耗。在便攜式聲音回放裝置中這一點是特別有效的。
因此，本發(fā)明適用的范圍極寬，本發(fā)明可以用在所有領(lǐng)域中的電子設(shè)備中。因此，用例1至5中構(gòu)成的任一EL顯示器也能制成本實施例中的電器設(shè)備。
(實施例7)應(yīng)用本發(fā)明制成的EL元件中，有可能用三元組激勵的磷光現(xiàn)象發(fā)光的EL材料，有能用磷光現(xiàn)象發(fā)光的EL材料的發(fā)光器件，能顯著提高外部發(fā)光量的效率。這就有可能減小EL元件的功耗，延長EL元件的壽命和減輕它的重量。
下文報道了用三元組激勵提高外部發(fā)光量的效率。
由T.Tsutsui，C.Adachi，and S.Saito in PhotoChemical Processesin Organized Molecular Systems，ed.K.Honda(Elsevier Sci.Pub.，Tokyo.1991)，p.437報道的EL材料(香豆素顏料)的結(jié)構(gòu)式如下 由M.A.Baldo，D.F.O′ Brien，Y.You，A.Shoustikov，S.Sibley，M.E.Thompson，and S.R.Forrestin Nature 395(1998)，p.151報道的EL材料(Pt絡(luò)合物)的結(jié)構(gòu)式如下 由M.A.Baldo，S.Lamansky，P.E.Burrows，M.E.Thompson，andS.R.Forrest in Appl.Phys.Lett.，75(1999)，p.4，由T.Tsutsui，M.J.Yang，M.Yahiro，K.Nakamura，T.Watanabe，T.Tsuji，Y.Fukuda，T.Wakimoto，and S.Mayaguchi in Jpn.Appl.Phys.，38(12B)(1999)L1502。報道的EL材料(Ir絡(luò)合物)的結(jié)構(gòu)式如下
如果能用上述的三元組激勵的磷光現(xiàn)象，原則上，外部發(fā)光量效率達到用單元組激勵的熒光的3至4倍是可能實現(xiàn)的。
注意，本實施例的結(jié)構(gòu)能與實施例1至6中的任何一個結(jié)構(gòu)自由組合。
按本發(fā)明，在形成有機EL材料膜時引起的電極孔的膜構(gòu)造的缺陷能被改善。而且，按本發(fā)明，因為電極孔能有各種方法和各種形狀的保護部分填充，因此，可以按條件和目的進行膜形成，能防止由于陰極和陽極之間的短路造成EL層的發(fā)光故障。
盡管已結(jié)合本發(fā)明的優(yōu)選實施例說明了本發(fā)明，但發(fā)明不限于這些實施例。例如，本發(fā)明也可用于有不同類型的開關(guān)元件的EL器件中或用于驅(qū)動EL元件的電路中。
權(quán)利要求
1.一種場致發(fā)光顯示器，其特征是，包括多個晶體管；在所述多個晶體管上的第一絕緣層；在所述第一絕緣層上的多個第一電極，并且所述多個第一電極分別與所述多個晶體管連接；在所述多個第一電極的兩個之間間隙內(nèi)的第二絕緣層；在所述多個第一電極上的發(fā)光層；以及在所述發(fā)光層上的第二電極。
2.一種場致發(fā)光顯示器，其特征是，包括第一晶體管和第二晶體管；在所述第一晶體管和所述第二晶體管上的第一絕緣層；在所述第一絕緣層上的第一電極，并且所述第一電極通過在所述第一絕緣層形成的第一接觸孔與所述第一晶體管連接；在所述第一絕緣層上的第二電極，并且所述第二電極通過在所述第一絕緣層形成的第二接觸孔與所述第二晶體管連接；在所述第一電極和所述第二電極之間的間隙內(nèi)形成的第二絕緣層；在所述第一電極和所述第二電極上形成的發(fā)光層；在所述發(fā)光層上的第三電極。
3.一種場致發(fā)光顯示器，其特征是，包括多個電流控制元件；在所述電流控制元件上的第一絕緣層；在所述第一絕緣層上的多個第一電極，并且所述多個第一電極分別與電流控制元件連接；在多個第一電極的兩個電極之間的間隙內(nèi)的第二絕緣層；在所述第一電極上的發(fā)光層；以及在所述發(fā)光層上的第二電極。
4.一種場致發(fā)光顯示器，其特征是，包括第一電流控制元件和第二電流控制元件；在所述第一電路控制元件和所述第二電流控制元件上的第一絕緣層；在所述第一絕緣層上的第一電極，并且所述第一電極通過在所述第一絕緣層形成的第一接觸孔與所述第一電流控制元件連接；在所述第一絕緣層上的第二電極，并且所述第二電極通過在所述第一絕緣層形成的第二接觸孔與所述第二電流控制元件連接；在所述第一電極和所述第二電極之間的間隙內(nèi)的第二絕緣層；在所述第一電極和所述第二電極上形成的發(fā)光層；在所述發(fā)光層上的第三電極。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2的場致發(fā)光顯示器，其特征是，晶體管的至少之一是薄膜晶體管。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的場致發(fā)光顯示器，其特征是，晶體管中的至少一個形成在硅襯底中。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的場致發(fā)光顯示器，其特征是，電流控制元件中的至少一個形成于硅襯底上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項所述的場致發(fā)光顯示器，其特征是，所述第一電極是象素電極。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項所述的場致發(fā)光顯示器，其特征是，所述第一電極是陽極而所述第二電極是陰極。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項所述的場致發(fā)光顯示器，其特征是，第一電極是陰極，而第二電極是陽極。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項所述的場致發(fā)光顯示器，其特征是，發(fā)光層包含至少一個有機材料。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項所述的場致發(fā)光顯示器，其特征是，所述第二絕緣層的表面基本上與所述第一電極的表面齊平。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項所述的場致發(fā)光顯示器，其特征是，場致發(fā)光顯示器是無源顯示器。
14.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項所述的場致發(fā)光顯示器，其特征是，所述第二絕緣層包含有機樹脂。
15.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項所述的場致發(fā)光顯示器，其特征是，所述有機樹脂包含至少一種從由丙烯酸樹脂、聚酰亞胺樹脂和聚酰胺樹脂組成的組中選擇的材料。
16.根據(jù)權(quán)利要求14的場致發(fā)光顯示器，其特征是，有機樹脂包含高分子硅氧烷化合物。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的場致發(fā)光顯示器，其特征是，有機樹脂的粘度是10-3Pa·s至10-1Pa·s。
18.一種電子設(shè)備，其特征是，具有權(quán)利要求1至4任一項的場致發(fā)光顯示器。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的電子設(shè)備，其特征是，電子設(shè)備從由視頻攝像機、安裝在EL顯示器的頭、放影機、便攜式計算機、個人計算機、蜂窩電話和放音機組成中選擇。
全文摘要
消除因電極孔46中有機EL材料的有缺陷的膜結(jié)構(gòu)造成的EL元件的發(fā)光故障。象素電極上的電極孔46中埋入絕緣體后形成有機EL材料和形成保護部分41b，能防止電極孔46中的膜結(jié)構(gòu)缺陷。能防止因EL元件的陰極與陽極之間短路而造成的電流集中，并能防止EL層的發(fā)光故障。
文檔編號H05B33/00GK1722922SQ20051008481
公開日2006年1月18日 申請日期2001年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2000年2月22日
發(fā)明者小沼利光, 丸山純矢 申請人:株式會社半導(dǎo)體能源研究所