表示装置、及び表示装置の作製方法
【課題】信頼性の高い表示装置、及びそのような表示装置を低いコストで歩留まり良く製造することができる技術を提供することを目的とする。
【解決手段】反射性の第1の電極層上に電界発光層を有し、電界発光層上に透光性の第2の電極層を有し、電界発光層は第1の電極層に接して有機化合物と無機化合物とを含む層を有し、第1の電極層は、モリブデン、チタン、及び炭素のうち少なくとも一種、又は複数種を有するアルミニウム合金を含む膜からなる表示装置とする。
【解決手段】反射性の第1の電極層上に電界発光層を有し、電界発光層上に透光性の第2の電極層を有し、電界発光層は第1の電極層に接して有機化合物と無機化合物とを含む層を有し、第1の電極層は、モリブデン、チタン、及び炭素のうち少なくとも一種、又は複数種を有するアルミニウム合金を含む膜からなる表示装置とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、表示装置、及び表示装置の作製方法に関する。
【背景技術】
【0002】
エレクトロルミネセンス(以下「EL」ともいう。)素子、或いは液晶素子を有する表示装置の大画面化、高精細化に伴い、配線材料として、比抵抗が低く、配線加工が容易である純アルミニウムが注目されている。
【0003】
しかし純アルミニウムは、耐熱性に問題があり、表示装置の作製工程における加熱処理によって、純アルミニウム膜表面にヒロックと呼ばれるコブ状の突起が発生する。ヒロックは、配線間のショートなどを引き起こし、不良の原因となっている。
【0004】
よって、低抵抗で耐熱性があり、ヒロックを抑えることのできる配線材料が望まれており、他の元素を添加したアルミニウム合金薄膜が開発されている(例えば、特許文献1参照。)。
【特許文献1】特開2003−89864号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明では、低抵抗で耐熱性があり、ヒロックを抑えることのできる配線材料を用いることによって、工程、装置を複雑化することなく、高い信頼性や優れた電気特性を有する表示装置を歩留まり良く製造することができる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明においては、反射電極層である第1の電極層にモリブデン、チタン、及び炭素のうち少なくとも一種、又は複数種を有するアルミニウム合金を含む。モリブデン、チタン、及び炭素のうち少なくとも一種、又は複数種を有するアルミニウム合金を含む膜は、加熱処理を行っても結晶化しにくく、膜表面の平坦性が良好である。さらに可視光領域付近における光に対する反射性も高く、効率のよい光の反射を行うことができる。モリブデン、チタン、及び炭素のうち少なくとも一種、又は複数種を有するアルミニウム合金を含む膜は、有毒性もなく、人体や環境に対して安全であるという優れた利点もある。
【0007】
本発明を用いることのできる表示装置には、エレクトロルミネセンス(以下「EL」ともいう。)と呼ばれる発光を発現する有機物、若しくは有機物と無機物の混合物を含む層を、電極間に介在させた発光素子とTFTとが接続された発光表示装置がある。
【0008】
本発明の表示装置の一は、反射性の第1の電極層上に電界発光層を有し、電界発光層上に透光性の第2の電極層を有し、電界発光層は第1の電極層に接して有機化合物と無機化合物とを含む層を有し、第1の電極層は、モリブデン、チタン、及び炭素のうち少なくとも一種、又は複数種を有するアルミニウム合金を含む。
【0009】
本発明の表示装置の一は、反射性の第1の電極層上に透光性の導電膜を有し、導電膜上に電界発光層を有し、電界発光層上に透光性の第2の電極層を有し、電界発光層は導電膜に接して有機化合物と無機化合物とを含む層を有し、第1の電極層は、モリブデン、チタン、及び炭素のうち少なくとも一種、又は複数種を有するアルミニウム合金を含む。
【0010】
本発明の表示装置の一は、半導体層、ゲート絶縁層、ゲート電極層、ソース電極層及びドレイン電極層を有する薄膜トランジスタを有し、薄膜トランジスタ上に絶縁層を有し、絶縁層上に層間膜を有し、層間膜上に反射性の第1の電極層を有し、第1の電極層上に電界発光層を有し、電界発光層上に透光性の第2の電極層を有し、電界発光層は第1の電極層に接して有機化合物と無機化合物とを含む層を有し、層間膜は第1の電極層の下にのみ有し、第1の電極層は、モリブデン、チタン、及び炭素のうち少なくとも一種、又は複数種を有するアルミニウム合金を含む。
【0011】
本発明の表示装置の一は、半導体層、ゲート絶縁層、ゲート電極層、ソース電極層及びドレイン電極層を有する薄膜トランジスタを有し、薄膜トランジスタ上に絶縁層を有し、絶縁層上に層間膜を有し、層間膜上に反射性の第1の電極層を有し、第1の電極層上に透光性の導電膜を有し、導電膜上に電界発光層を有し、電界発光層上に透光性の第2の電極層を有し、電界発光層は導電膜に接して有機化合物と無機化合物とを含む層を有し、層間膜は第1の電極層の下にのみ有し、第1の電極層は、モリブデン、チタン、及び炭素のうち少なくとも一種、又は複数種を有するアルミニウム合金を含む。
【0012】
本発明の表示装置の作製方法の一は、モリブデン、チタン、及び炭素のうち少なくとも一種、又は複数種を有するアルミニウム合金を含む反射性の第1の電極層を形成し、第1の電極層上に電界発光層を形成し、電界発光層上に透光性の第2の電極層を形成し、電界発光層は有機化合物と無機化合物とを含む層を第1の電極層に接して形成する。
【0013】
本発明の表示装置の作製方法の一は、モリブデン、チタン、及び炭素のうち少なくとも一種、又は複数種を有するアルミニウム合金を含む反射性の第1の電極層を形成し、第1の電極層上に透光性の導電膜を形成し、導電膜上に電界発光層を形成し、電界発光層上に透光性の第2の電極層を形成し、電界発光層は有機化合物と無機化合物とを含む層を導電膜に接して形成する。
【0014】
本発明の表示装置の作製方法の一は、半導体層、ゲート絶縁層、ゲート電極層、ソース電極層及びドレイン電極層を有する薄膜トランジスタを形成し、薄膜トランジスタ上に絶縁層を形成し、絶縁層上に層間膜を形成し、絶縁層及び層間膜にソース電極層又はドレイン電極層に達する開口部を形成し、開口部及び層間膜上に、ソース電極層又はドレイン電極層に接して、モリブデン、チタン、及び炭素のうち少なくとも一種、又は複数種を有するアルミニウム合金を含む導電膜を形成し、導電膜及び層間膜を加工し、反射性の第1の電極層を形成し、第1の電極層上に電界発光層を形成し、電界発光層上に透光性の第2の電極層を形成し、電界発光層は有機化合物と無機化合物とを含む層を第1の電極層に接して形成する。
【0015】
本発明の表示装置の作製方法の一は、半導体層、ゲート絶縁層、ゲート電極層、ソース電極層及びドレイン電極層を有する薄膜トランジスタを形成し、薄膜トランジスタ上に絶縁層を形成し、絶縁層上に層間膜を形成し、絶縁層及び層間膜にソース電極層又はドレイン電極層に達する開口部を形成し、開口部及び層間膜上に、ソース電極層又はドレイン電極層に接して、モリブデン、チタン、及び炭素のうち少なくとも一種、又は複数種を有するアルミニウム合金を含む第1の導電膜を形成し、第1の導電膜上に第2の導電膜を形成し、第1の導電膜、第2の導電膜及び層間膜を加工し、反射性の第1の電極層を形成し、第1の電極層上に電界発光層を形成し、電界発光層上に透光性の第2の電極層を形成し、電界発光層は有機化合物と無機化合物とを含む層を第1の電極層に接して形成する。
【発明の効果】
【0016】
本発明を用いると、信頼性の高い表示装置を作製することができる。よって、高精細、高画質な表示装置を歩留まり良く製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0017】
本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、以下に説明する本発明の構成において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。
【0018】
(実施の形態1)
本実施の形態における表示装置を図1を用いて説明する。
【0019】
図1に示すように本実施の形態で示す表示装置は、封止基板を通過して光を取り出す、上面放射型の表示装置である。図1(A)及び図1(B)の表示装置は、発光素子の電極構造が異なる例である。
【0020】
図1(A)の表示装置は、基板600上に、下地膜601a、下地膜601b、薄膜トランジスタ605、ゲート絶縁層602、絶縁層603、絶縁層606、絶縁層607、層間膜608、隔壁として機能する絶縁層609、第1の電極層610、電界発光層611、第2の電極層612、保護膜613を有して構成されている。薄膜トランジスタ605は、ソース領域及びドレイン領域として機能する不純物領域を有する半導体層、ゲート絶縁層602、2層の積層構造であるゲート電極層、ソース電極層及びドレイン電極層からなっており、ソース電極層又はドレイン電極層は、半導体層の不純物領域と第1の電極層610に接して電気的に接続している。
【0021】
本実施の形態の表示装置は、第1の電極層610に反射性を有する反射電極層とし、発光素子614より放射される光を反射する。よって、光は、第2の電極層612側から矢印の方向に放射される。このように、発光素子の画素電極層に用いられる反射電極層としては、高い反射性と表面の良好な平坦性が必要となる。
【0022】
本発明においては、反射電極層である第1の電極層610に、モリブデン、チタン、及び炭素のうち少なくとも一種、又は複数種を有するアルミニウム合金を含む膜を用いる。本実施の形態では、第1の電極層610に、モリブデンを有するアルミニウム合金を含む膜(以下、Al(Mo)膜とも記す)を用いる。モリブデン、チタン、及び炭素のうち少なくとも一種、又は複数種を有するアルミニウム合金を含む膜は、加熱処理を行っても結晶化しにくく、膜表面の平坦性が良好である。さらに可視光領域付近における光に対する反射性も高く、効率のよい光の反射を行うことができる。モリブデン、チタン、及び炭素のうち少なくとも一種、又は複数種を有するアルミニウム合金を含む膜は、有毒性もなく、人体や環境に対して安全であるという優れた利点もある。
【0023】
また、第1の電極層610の一部を覆う隔壁として機能する絶縁層609を形成する際に用いられる現像液などの薬液に対して、ニッケルを含むアルミニウム合金は耐性が低いが、本発明のモリブデン、チタン、及び炭素のうち少なくとも一種、又は複数種を有するアルミニウム合金を含む膜は耐性が高い。特にチタンを有するアルミニウム合金を含む膜(以下、Al(Ti)膜とも記す)、モリブデンを20atoms%以上含むアルミニウム合金を含む膜においては薬液に対して耐性が高いので、作製工程において表面の膜減りや荒れなどの不良が生じにくい。よって良好な表面状態を保てるので、積層される電界発光層611も安定して形成することができ、表示装置として信頼性も高くなる。なお、勿論、前記現像液は防蝕性の高い現像液を用いた方が効果的である。また、モリブデン、チタン、及び炭素のうち少なくとも一種、又は複数種を有するアルミニウム合金を含む膜中の、モリブデン、またはチタンの含有量を大きくすると、発光素子より放射された光の偏光を抑える効果もある。
【0024】
モリブデン、チタン、及び炭素のうち少なくとも一種、又は複数種を有するアルミニウム合金を含む膜において、膜中のモリブデン、またはチタンの含有量が7.0atoms%より多い方が好ましい。また、モリブデン、チタン、及び炭素のうち少なくとも一種、又は複数種を有するアルミニウム合金を含む膜において、膜中のモリブデン、またはチタンの含有量が20atoms%以下であると、可視光領域の光に対して反射率が高いという利点がある。炭素を有するアルミニウム合金を含む膜(以下、Al(C)膜とも記す)においては、膜中の炭素の含有量は0.1atoms%以上10atoms%以下、好ましくは1atoms%未満がよい。モリブデン及び炭素を有するアルミニウム合金を含む膜、チタン及び炭素を有するアルミニウム合金を含む膜においては、含まれる炭素の量は微量であっても効果があり、膜中の炭素の含有量は0.3atoms%以下、さらに0.1atoms%以下であってもよい。
【0025】
チタンを有するアルミニウム合金を含む膜は、チタン−アルミニウム合金を含む膜、炭素を有するアルミニウム合金を含む膜は、アルミニウム合金炭素膜、アルミニウム−炭素合金膜ともいう。
【0026】
本実施の形態において、基板600はガラス基板、下地膜601aは窒化酸化珪素膜、下地膜601bは酸化窒化珪素膜、ゲート絶縁層602は酸化窒化珪素膜、絶縁層603は窒化酸化珪素膜、絶縁層606は酸化珪素膜、絶縁層607はアルキル基を含む酸化珪素膜、層間膜608は窒化酸化珪素膜、隔壁として機能する絶縁層609はポリイミド、保護膜613は窒化酸化珪素膜で構成されている。層間膜608は第1の電極層610と絶縁層607の密着性を向上させるために形成している。
【0027】
本実施の形態で適用することができる発光素子614の構成を図18を用いて詳細に説明する。なお図18において第1の電極層870は、図1における第1の電極層610に対応し、電界発光層860は、電界発光層611に対応し、第2の電極層850は第2の電極層612に対応する。
【0028】
図18は本発明の発光素子の素子構造であり、第1の電極層870と第2の電極層850との間に、有機化合物と無機化合物を混合してなる電界発光層860が狭持されている発光素子である。電界発光層860は、図示した通り、第1の層804、第2の層803、第3の層802から構成されており、特に第1の層804および第3の層802に大きな特徴を有する。
【0029】
まず、第1の層804は、第2の層803にホールを輸送する機能を担う層であり、少なくとも第1の有機化合物と、第1の有機化合物に対して電子受容性を示す第1の無機化合物とを含む構成である。重要なのは、単に第1の有機化合物と第1の無機化合物が混ざり合っているのではなく、第1の無機化合物が第1の有機化合物に対して電子受容性を示す点である。このような構成とすることで、本来内在的なキャリアをほとんど有さない第1の有機化合物に多くのホールキャリアが発生し、極めて優れたホール注入性、ホール輸送性を示す。
【0030】
したがって第1の層804は、無機化合物を混合することによって得られると考えられている効果(耐熱性の向上など)だけでなく、優れた導電性(第1の層804においては特に、ホール注入性および輸送性)をも得ることができる。このことは、互いに電子的な相互作用を及ぼさない有機化合物と無機化合物を単に混合した従来のホール輸送層では、得られない効果である。この効果により、従来よりも駆動電圧を低くすることができる。また、駆動電圧の上昇を招くことなく第1の層804を厚くすることができるため、ゴミ等に起因する素子の短絡も抑制することができる。
【0031】
ところで、上述したように、第1の有機化合物にはホールキャリアが発生するため、第1の有機化合物としてはホール輸送性の有機化合物が好ましい。ホール輸送性の有機化合物としては、例えば、フタロシアニン(略称:H2Pc)、銅フタロシアニン(略称:CuPc)、バナジルフタロシアニン(略称:VOPc)、4,4’,4’’−トリス(N,N−ジフェニルアミノ)トリフェニルアミン(略称:TDATA)、4,4’,4’’−トリス[N−(3−メチルフェニル)−N−フェニルアミノ]トリフェニルアミン(略称:MTDATA)、1,3,5−トリス[N,N−ジ(m−トリル)アミノ]ベンゼン(略称:m−MTDAB)、N,N’−ジフェニル−N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−1,1’−ビフェニル−4,4’−ジアミン(略称:TPD)、4,4’−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:NPB)、4,4’−ビス{N−[4−ジ(m−トリル)アミノ]フェニル−N−フェニルアミノ}ビフェニル(略称:DNTPD)、4,4’,4’’−トリス(N−カルバゾリル)トリフェニルアミン(略称:TCTA)などが挙げられるが、これらに限定されることはない。また、上述した化合物の中でも、TDATA、MTDATA、m−MTDAB、TPD、NPB、DNTPD、TCTAなどに代表される芳香族アミン化合物は、ホールキャリアを発生しやすく、第1の有機化合物として好適な化合物群である。
【0032】
一方、第1の無機化合物は、第1の有機化合物から電子を受け取りやすいものであれば何であってもよく、種々の金属酸化物または金属窒化物が可能であるが、周期表第4族乃至第12族のいずれかの遷移金属酸化物が電子受容性を示しやすく好適である。具体的には、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化バナジウム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化レニウム、酸化ルテニウム、酸化亜鉛などが挙げられる。また、上述した金属酸化物の中でも、周期表第4族乃至第8族のいずれかの遷移金属酸化物は電子受容性の高いものが多く、好ましい一群である。特に酸化バナジウム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化レニウムは真空蒸着が可能で扱いやすいため、好適である。
【0033】
なお、第1の層804は、上述した有機化合物と無機化合物の組み合わせを適用した層を、複数積層して形成していてもよい。また、他の有機化合物あるいは他の無機化合物をさらに含んでいてもよい。
【0034】
次に、第3の層802について説明する。第3の層802は、第2の層803に電子を輸送する機能を担う層であり、少なくとも第3の有機化合物と、第3の有機化合物に対して電子供与性を示す第3の無機化合物とを含む構成である。重要なのは、単に第3の有機化合物と第3の無機化合物が混ざり合っているのではなく、第3の無機化合物が第3の有機化合物に対して電子供与性を示す点である。このような構成とすることで、本来内在的なキャリアをほとんど有さない第3の有機化合物に多くの電子キャリアが発生し、極めて優れた電子注入性、電子輸送性を示す。
【0035】
したがって第3の層802は、無機化合物を混合することによって得られると考えられている効果(耐熱性の向上など)だけでなく、優れた導電性(第3の層802においては特に、電子注入性および輸送性)をも得ることができる。このことは、互いに電子的な相互作用を及ぼさない有機化合物と無機化合物を単に混合した従来の電子輸送層では、得られない効果である。この効果により、従来よりも駆動電圧を低くすることができる。また、駆動電圧の上昇を招くことなく第3の層802を厚くすることができるため、ゴミ等に起因する素子の短絡も抑制することができる。
【0036】
ところで、上述したように、第3の有機化合物には電子キャリアが発生するため、第3の有機化合物としては電子輸送性の有機化合物が好ましい。電子輸送性の有機化合物としては、例えば、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Alq3)、トリス(4−メチル−8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Almq3)、ビス(10−ヒドロキシベンゾ[h]−キノリナト)ベリリウム(略称:BeBq2)、ビス(2−メチル−8−キノリノラト)(4−フェニルフェノラト)アルミニウム(略称:BAlq)、ビス[2−(2’−ヒドロキシフェニル)ベンズオキサゾラト]亜鉛(略称:Zn(BOX)2)、ビス[2−(2’−ヒドロキシフェニル)ベンゾチアゾラト]亜鉛(略称:Zn(BTZ)2)、バソフェナントロリン(略称:BPhen)、バソキュプロイン(略称:BCP)、2−(4−ビフェニリル)−5−(4−tert−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール(略称:PBD)、1,3−ビス[5−(4−tert−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール−2−イル]ベンゼン(略称:OXD−7)、2,2’,2’’−(1,3,5−ベンゼントリイル)−トリス(1−フェニル−1H−ベンズイミダゾール)(略称:TPBI)、3−(4−ビフェニリル)−4−フェニル−5−(4−tert−ブチルフェニル)−1,2,4−トリアゾール(略称:TAZ)、3−(4−ビフェニリル)−4−(4−エチルフェニル)−5−(4−tert−ブチルフェニル)−1,2,4−トリアゾール(略称:p−EtTAZ)などが挙げられるが、これらに限定されることはない。また、上述した化合物の中でも、Alq3、Almq3、BeBq2、BAlq、Zn(BOX)2、Zn(BTZ)2などに代表される芳香環を含むキレート配位子を有するキレート金属錯体や、BPhen、BCPなどに代表されるフェナントロリン骨格を有する有機化合物や、PBD、OXD−7などに代表されるオキサジアゾール骨格を有する有機化合物は、電子キャリアを発生しやすく、第3の有機化合物として好適な化合物群である。
【0037】
一方、第3の無機化合物は、第3の有機化合物に電子を与えやすいものであれば何であってもよく、種々の金属酸化物または金属窒化物が可能であるが、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、希土類金属酸化物、アルカリ金属窒化物、アルカリ土類金属窒化物、希土類金属窒化物が電子供与性を示しやすく好適である。具体的には、酸化リチウム、酸化ストロンチウム、酸化バリウム、酸化エルビウム、窒化リチウム、窒化マグネシウム、窒化カルシウム、窒化イットリウム、窒化ランタンなどが挙げられる。特に酸化リチウム、酸化バリウム、窒化リチウム、窒化マグネシウム、窒化カルシウムは真空蒸着が可能で扱いやすいため、好適である。
【0038】
なお、第3の層802は、上述した有機化合物と無機化合物の組み合わせを適用した層を、複数積層して形成していてもよい。また、他の有機化合物あるいは他の無機化合物をさらに含んでいてもよい。
【0039】
次に、第2の層803について説明する。第2の層803は発光機能を担う層であり、発光性の第2の有機化合物を含む。また、第2の無機化合物を含む構成であってもよい。第2の層803は、種々の発光性の有機化合物、無機化合物を用いて形成することができる。ただし、第2の層803は、第1の層804や第3の層802に比べて電流が流れにくいと考えられるため、その膜厚は10nm〜100nm程度が好ましい。
【0040】
第2の有機化合物としては、発光性の有機化合物であれば特に限定されることはなく、例えば、9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン(略称:DNA)、9,10−ジ(2−ナフチル)−2−tert−ブチルアントラセン(略称:t−BuDNA)、4,4’−ビス(2,2−ジフェニルビニル)ビフェニル(略称:DPVBi)、クマリン30、クマリン6、クマリン545、クマリン545T、ペリレン、ルブレン、ペリフランテン、2,5,8,11−テトラ(tert−ブチル)ペリレン(略称:TBP)、9,10−ジフェニルアントラセン(略称:DPA)、5,12−ジフェニルテトラセン、4−(ジシアノメチレン)−2−メチル−[p−(ジメチルアミノ)スチリル]−4H−ピラン(略称:DCM1)、4−(ジシアノメチレン)−2−メチル−6−[2−(ジュロリジン−9−イル)エテニル]−4H−ピラン(略称:DCM2)、4−(ジシアノメチレン)−2,6−ビス[p−(ジメチルアミノ)スチリル]−4H−ピラン(略称:BisDCM)等が挙げられる。また、ビス[2−(4’,6’−ジフルオロフェニル)ピリジナト−N,C2’]イリジウム(ピコリナート)(略称:FIrpic)、ビス{2−[3’,5’−ビス(トリフルオロメチル)フェニル]ピリジナト−N,C2’}イリジウム(ピコリナート)(略称:Ir(CF3ppy)2(pic))、トリス(2−フェニルピリジナト−N,C2’)イリジウム(略称:Ir(ppy)3)、ビス(2−フェニルピリジナト−N,C2’)イリジウム(アセチルアセトナート)(略称:Ir(ppy)2(acac))、ビス[2−(2’−チエニル)ピリジナト−N,C3’]イリジウム(アセチルアセトナート)(略称:Ir(thp)2(acac))、ビス(2−フェニルキノリナト−N,C2’)イリジウム(アセチルアセトナート)(略称:Ir(pq)2(acac))、ビス[2−(2’−ベンゾチエニル)ピリジナト−N,C3’]イリジウム(アセチルアセトナート)(略称:Ir(btp)2(acac))などの燐光を放出できる化合物用いることもできる。
【0041】
第2の層803を一重項励起発光材料の他、金属錯体などを含む三重項励起材料を用いても良い。例えば、赤色の発光性の画素、緑色の発光性の画素及び青色の発光性の画素のうち、輝度半減時間が比較的短い赤色の発光性の画素を三重項励起発光材料で形成し、他を一重項励起発光材料で形成する。三重項励起発光材料は発光効率が良いので、同じ輝度を得るのに消費電力が少なくて済むという特徴がある。すなわち、赤色画素に適用した場合、発光素子に流す電流量が少なくて済むので、信頼性を向上させることができる。低消費電力化として、赤色の発光性の画素と緑色の発光性の画素とを三重項励起発光材料で形成し、青色の発光性の画素を一重項励起発光材料で形成しても良い。人間の視感度が高い緑色の発光素子も三重項励起発光材料で形成することで、より低消費電力化を図ることができる。
【0042】
また、第2の層803においては、上述した発光を示す第2の有機化合物だけでなく、さらに他の有機化合物が添加されていてもよい。添加できる有機化合物としては、例えば、先に述べたTDATA、MTDATA、m−MTDAB、TPD、NPB、DNTPD、TCTA、Alq3、Almq3、BeBq2、BAlq、Zn(BOX)2、Zn(BTZ)2、BPhen、BCP、PBD、OXD−7、TPBI、TAZ、p−EtTAZ、DNA、t−BuDNA、DPVBiなどの他、4,4’−ビス(N−カルバゾリル)ビフェニル(略称:CBP)、1,3,5−トリス[4−(N−カルバゾリル)フェニル]ベンゼン(略称:TCPB)などを用いることができるが、これらに限定されることはない。なお、このように第2の有機化合物以外に添加する有機化合物は、第2の有機化合物を効率良く発光させるため、第2の有機化合物の励起エネルギーよりも大きい励起エネルギーを有し、かつ第2の有機化合物よりも多く添加されていることが好ましい(それにより、第2の有機化合物の濃度消光を防ぐことができる)。あるいはまた、他の機能として、第2の有機化合物と共に発光を示してもよい(それにより、白色発光なども可能となる)。
【0043】
第2の層803は、発光波長帯の異なる発光層を画素毎に形成して、カラー表示を行う構成としても良い。典型的には、R(赤)、G(緑)、B(青)の各色に対応した発光層を形成する。この場合にも、画素の光放射側にその発光波長帯の光を透過するフィルターを設けた構成とすることで、色純度の向上や、画素部の鏡面化(映り込み)の防止を図ることができる。フィルターを設けることで、従来必要であるとされていた円偏光版などを省略することが可能となり、発光層から放射される光の損失を無くすことができる。さらに、斜方から画素部(表示画面)を見た場合に起こる色調の変化を低減することができる。
【0044】
第2の層803で用いることのできる材料は低分子系有機発光材料でも高分子系有機発光材料でもよい。高分子系有機発光材料は低分子系に比べて物理的強度が高く、素子の耐久性が高い。また塗布により成膜することが可能であるので、素子の作製が比較的容易である。
【0045】
発光色は、発光層を形成する材料で決まるため、これらを選択することで所望の発光を示す発光素子を形成することができる。発光層の形成に用いることができる高分子系の電界発光材料は、ポリパラフェニレンビニレン系、ポリパラフェニレン系、ポリチオフェン系、ポリフルオレン系が挙げられる。
【0046】
ポリパラフェニレンビニレン系には、ポリ(パラフェニレンビニレン) [PPV] の誘導体、ポリ(2,5−ジアルコキシ−1,4−フェニレンビニレン) [RO−PPV]、ポリ(2−(2’−エチル−ヘキソキシ)−5−メトキシ−1,4−フェニレンビニレン)[MEH−PPV]、ポリ(2−(ジアルコキシフェニル)−1,4−フェニレンビニレン)[ROPh−PPV]等が挙げられる。ポリパラフェニレン系には、ポリパラフェニレン[PPP]の誘導体、ポリ(2,5−ジアルコキシ−1,4−フェニレン)[RO−PPP]、ポリ(2,5−ジヘキソキシ−1,4−フェニレン)等が挙げられる。ポリチオフェン系には、ポリチオフェン[PT]の誘導体、ポリ(3−アルキルチオフェン)[PAT]、ポリ(3−ヘキシルチオフェン)[PHT]、ポリ(3−シクロヘキシルチオフェン)[PCHT]、ポリ(3−シクロヘキシル−4−メチルチオフェン)[PCHMT]、ポリ(3,4−ジシクロヘキシルチオフェン)[PDCHT]、ポリ[3−(4−オクチルフェニル)−チオフェン][POPT]、ポリ[3−(4−オクチルフェニル)−2,2ビチオフェン][PTOPT]等が挙げられる。ポリフルオレン系には、ポリフルオレン[PF]の誘導体、ポリ(9,9−ジアルキルフルオレン)[PDAF]、ポリ(9,9−ジオクチルフルオレン)[PDOF]等が挙げられる。
【0047】
前記第2の無機化合物としては、第2の有機化合物の発光を消光しにくい無機化合物であれば何であってもよく、種々の金属酸化物や金属窒化物を用いることができる。特に、周期表第13族または第14族の金属酸化物は、第2の有機化合物の発光を消光しにくいため好ましく、具体的には酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化ケイ素、酸化ゲルマニウムが好適である。ただし、これらに限定されることはない。
【0048】
なお、第2の層803は、上述した有機化合物と無機化合物の組み合わせを適用した層を、複数積層して形成していてもよい。また、他の有機化合物あるいは他の無機化合物をさらに含んでいてもよい。
発光層の層構造は変化しうるものであり、特定の電子注入領域や発光領域を備えていない代わりに、もっぱらこの目的用の電極層を備えたり、発光性の材料を分散させて備えたりする変形は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において許容されうるものである。
【0049】
上記のような材料で形成した発光素子は、順方向にバイアスすることで発光する。発光素子を用いて形成する表示装置の画素は、単純マトリクス方式、若しくはアクティブマトリクス方式で駆動することができる。いずれにしても、個々の画素は、ある特定のタイミングで順方向バイアスを印加して発光させることとなるが、ある一定期間は非発光状態となっている。この非発光時間に逆方向のバイアスを印加することで発光素子の信頼性を向上させることができる。発光素子では、一定駆動条件下で発光強度が低下する劣化や、画素内で非発光領域が拡大して見かけ上輝度が低下する劣化モードがあるが、順方向及び逆方向にバイアスを印加する交流的な駆動を行うことで、劣化の進行を遅くすることができ、発光装置の信頼性を向上させることができる。また、デジタル駆動、アナログ駆動どちらでも適用可能である。
【0050】
よって、封止基板にカラーフィルタ(着色層)を形成してもよい。カラーフィルタ(着色層)は、蒸着法や液滴吐出法によって形成することができ、カラーフィルタ(着色層)を用いると、高精細な表示を行うこともできる。カラーフィルタ(着色層)により、各RGBの発光スペクトルにおいてブロードなピークを鋭くなるように補正できるからである。
【0051】
単色の発光を示す材料を形成し、カラーフィルターや色変換層を組み合わせることによりフルカラー表示を行うことができる。カラーフィルタ(着色層)や色変換層は、例えば第2の基板(封止基板)に形成し、基板へ張り合わせればよい。
【0052】
もちろん単色発光の表示を行ってもよい。例えば、単色発光を用いてエリアカラータイプの表示装置を形成してもよい。エリアカラータイプは、パッシブマトリクス型の表示部が適しており、主に文字や記号を表示することができる。
【0053】
第1の電極層870及び第2の電極層850は仕事関数を考慮して材料を選択する必要があり、そして第1の電極層870及び第2の電極層850は、画素構成によりいずれも陽極、又は陰極となりうる。駆動用薄膜トランジスタの極性がpチャネル型である場合、図18(A)のように第1の電極層870を陽極、第2の電極層850を陰極とするとよい。また、駆動用薄膜トランジスタの極性がnチャネル型である場合、図18(B)のように、第1の電極層870を陰極、第2の電極層850を陽極とすると好ましい。第1の電極層870および第2の電極層850に用いることのできる材料について述べる。第1の電極層870、第2の電極層850が陽極として機能する場合は仕事関数の大きい材料(具体的には4.5eV以上の材料)が好ましく、第1の電極層、第2の電極層850が陰極として機能する場合は仕事関数の小さい材料(具体的には3.5eV以下の材料)が好ましい。しかしながら、第1の層804のホール注入特性、ホール輸送特性や、第3の層802の電子注入特性、電子輸送特性が優れているため、第1の電極層870、第2の電極層850共に、ほとんど仕事関数の制限を受けることなく、種々の材料を用いることができる。
【0054】
第2の電極層850は、光透過性であればよい。その場合、具体的には透明導電膜を用いればよく、インジウム錫酸化物(ITO)、インジウム亜鉛酸化物(IZO)、酸化ケイ素を添加したインジウム錫酸化物(ITSO)などを用いることができる。また、金属膜であっても膜厚を薄く(好ましくは、5nm〜30nm程度の厚さ)して光を透過可能な状態としておくことで、第2の電極層850から光を放射することが可能となる。また、第2の電極層850に用いることのできる金属薄膜としては、チタン、タングステン、ニッケル、金、白金、銀、アルミニウム、マグネシウム、カルシウム、リチウム、およびそれらの合金からなる導電膜などを用いることができる。さらに、第1の電極層870および第2の電極層850は、モリブデン、チタン、及び炭素のうち少なくとも一種、又は複数種を有するアルミニウム合金を含む膜などの金属薄膜と上述した透明導電膜とを積層してもよい。第2の電極層850に上記透明導電膜であるITOやITSOを用いる場合、ベンゾオキサゾール誘導体(BzOs)にLiを添加したBzOs−Li膜上に形成するとよい。
【0055】
なお、第1の電極層870や第2の電極層850の種類を変えることで、本発明の発光素子は様々なバリエーションを有する。
【0056】
図18(B)は、電界発光層860が、第1の電極層870側から第3の層802、第2の層、第1の層804の順で構成されているケースである。
【0057】
以上で述べたように、本発明の発光素子は、第1の電極層870と第2の電極層850との間に狭持された層が、有機化合物と無機化合物が複合された層を含む電界発光層860から成っている。そして、有機化合物と無機化合物を混合することにより、それぞれ単独では得られない高いキャリア注入性、キャリア輸送性という機能が得られる層(すなわち、第1の層804および第3の層802)が設けられている新規な有機無機複合型の発光素子である。また、上記第1の層804、第3の層802は、反射電極である第1の電極層870側に設けられる場合、特に有機化合物と無機化合物が複合された層である必要があり、第2の電極層850側に設けられる場合、有機化合物、無機化合物のみであってもよい。
【0058】
なお、電界発光層860は有機化合物と無機化合物が混合された層であるが、その形成方法としては公知の種々の手法を用いることができる。例えば、有機化合物と無機化合物の両方を抵抗加熱により蒸発させ、共蒸着する手法が挙げられる。その他、有機化合物を抵抗加熱により蒸発させる一方で、無機化合物をエレクトロンビーム(EB)により蒸発させ、共蒸着してもよい。また、有機化合物を抵抗加熱により蒸発させると同時に、無機化合物をスパッタリングし、両方を同時に堆積する手法も挙げられる。その他、湿式法により成膜してもよい。
【0059】
また、第1の電極層870および第2の電極層850に関しても同様に、抵抗加熱による蒸着法、EB蒸着法、スパッタリング、湿式法などを用いることができる。
【0060】
図1(B)の表示装置は、基板620上に、下地膜621a、下地膜621b、薄膜トランジスタ625、ゲート絶縁層622、絶縁層623、絶縁層626、絶縁層627、層間膜628、層間膜636、隔壁として機能する絶縁層629、第1の電極層630、透明導電膜635、電界発光層631、第2の電極層632、保護膜633を有して構成されている。薄膜トランジスタ625は、ソース領域及びドレイン領域として機能する不純物領域を有する半導体層、ゲート絶縁層622、2層の積層構造であるゲート電極層、ソース電極層及びドレイン電極層からなっており、ソース電極層又はドレイン電極層は、半導体層の不純物領域と第1の電極層630に接して電気的に接続している。
【0061】
図1(B)の表示装置における発光素子634は、第1の電極層630、透明導電膜635、電界発光層631、第2の電極層632で構成されている。第1の電極層630と透明導電膜635が積層構造となっており、第1の電極層630としては、モリブデン、チタン、及び炭素のうち少なくとも一種、又は複数種を有するアルミニウム合金を含む膜を用い、透明導電膜635としてITSO膜を用いる。図1(B)のように透明導電膜635を積層すると、第1の電極層630を保護することができるため、歩留まりが向上する効果がある。また図1(B)の第2の電極層632には、透光性を有するように薄膜化された銀薄膜を用いている。
【0062】
図1(B)の他の構成物は、図1(A)同様の材料で同様に作製すればよい。また、図1(B)の表示装置において、層間膜628は窒化酸化珪素膜であり、層間膜636は窒化チタン膜である。この層間膜628と層間膜636とを、絶縁層627及び第1の電極層630の間に形成することによって、絶縁層627と第1の電極層630との密着性を向上させることができる。また、窒化チタン膜は静電対策としての役割も担うことができる。層間膜628として用いる窒化酸化珪素膜と窒化チタン膜の間に、絶縁層627で用いるアルキル基を含む酸化珪素膜を絶縁層627よりも薄い膜厚で形成してもよい。
【0063】
以上のように、本発明を用いると、信頼性の高い表示装置を作製することができる。よって、高精細、高画質な表示装置を歩留まり良く製造することができる。
【0064】
(実施の形態2)
本実施の形態における表示装置の作製方法を、図2乃至図7、図16、図17を用いて詳細に説明する。
【0065】
図16(A)は本発明に係る表示パネルの構成を示す上面図であり、絶縁表面を有する基板2700上に画素2702をマトリクス状に配列させた画素部2701、走査線側入力端子2703、信号線側入力端子2704が形成されている。画素数は種々の規格に従って設ければ良く、XGAであれば1024×768×3(RGB)、UXGAであれば1600×1200×3(RGB)、フルスペックハイビジョンに対応させるのであれば1920×1080×3(RGB)とすれば良い。
【0066】
画素2702は、走査線側入力端子2703から延在する走査線と、信号線側入力端子2704から延在する信号線とが交差することで、マトリクス状に配設される。画素2702のそれぞれには、スイッチング素子とそれに接続する画素電極層が備えられている。スイッチング素子の代表的な一例はTFTであり、TFTのゲート電極層側が走査線と、ソース若しくはドレイン側が信号線と接続されることにより、個々の画素を外部から入力する信号によって独立して制御可能としている。
【0067】
TFTは、その主要な構成要素として、半導体層、ゲート絶縁層及びゲート電極層が挙げられ、半導体層に形成されるソース及びドレイン領域に接続する配線層がそれに付随する。構造的には基板側から半導体層、ゲート絶縁層及びゲート電極層を配設したトップゲート型と、基板側からゲート電極層、ゲート絶縁層及び半導体層を配設したボトムゲート型などが代表的に知られているが、本発明においてはそれらの構造のどのようなものを用いても良い。
【0068】
図16(A)は、走査線及び信号線へ入力する信号を、外付けの駆動回路により制御する表示パネルの構成を示しているが、図17(A)に示すように、COG(Chip on Glass)方式によりドライバIC2751を基板2700上に実装しても良い。また他の実装形態として、図17(B)に示すようなTAB(Tape Automated Bonding)方式を用いてもよい。ドライバICは単結晶半導体基板に形成されたものでも良いし、ガラス基板上にTFTで回路を形成したものであっても良い。図17において、ドライバIC2751は、FPC(Flexible printed circuit)2750と接続している。
【0069】
また、画素に設けるTFTを結晶性を有する半導体で形成する場合には、図16(B)に示すように走査線側駆動回路3702を基板3700上に形成し一体化することもできる。図16(B)において、画素部3701は、信号線側入力端子3704と接続した図16(A)と同様に外付けの駆動回路により制御する。画素に設けるTFTを移動度の高い、多結晶(微結晶)半導体、単結晶半導体などで形成する場合は、図16(C)は、画素部4701、走査線駆動回路4702と、信号線駆動回路4704を基板4700上に一体形成することもできる。
【0070】
絶縁表面を有する基板100の上に下地膜として、スパッタリング法、PVD法(Physical Vapor Deposition)、減圧CVD法(LPCVD法)、またはプラズマCVD法等のCVD法(Chemical Vapor Deposition)などにより窒化酸化珪素膜(SiNO)を用いて下地膜101aを10〜200nm(好ましくは50〜100nm)形成し、酸化窒化珪素膜(SiON)を用いて下地膜101bを50〜200nm(好ましくは100〜150nm)積層する。本実施の形態では、プラズマCVD法を用いて下地膜101a、下地膜101bを形成する。基板100としてはガラス基板、石英基板やシリコン基板、金属基板、またはステンレス基板の表面に絶縁膜を形成したものを用いて良い。また、本実施の形態の処理温度に耐えうる耐熱性を有するプラスチック基板を用いてもよいし、フィルムのような可撓性基板を用いても良い。プラスチック基板としてはPET(ポリエチレンテレフタレート)、PEN(ポリエチレンナフタレート)、PES(ポリエーテルスルホン)からなる基板、可撓性基板としてはアクリル等の合成樹脂を用いることができる。
【0071】
下地膜としては、酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素、窒化酸化珪素などを用いることができ、単層でも2層、3層といった積層構造でもよい。なお本明細書中において酸化窒化珪素とは酸素の含有量が窒素の含有量より大きい物質であり、窒素を含む酸化珪素とも言える。同様に、窒化酸化珪素とは、窒素の含有量が酸素の含有量より大きい物質であり、酸素を含む窒化珪素とも言える。本実施の形態では、基板上にSiH4、NH3、N2O、N2及びH2を反応ガスとして窒化酸化珪素膜を膜厚50nm形成し、SiH4及びN2Oを反応ガスとして酸化窒化珪素膜を膜厚100nmで形成する。また窒化酸化珪素膜の膜厚を140nm、積層する酸化窒化珪素膜の膜厚を100nmとしてもよい。
【0072】
次いで、下地膜上に半導体膜を形成する。半導体膜は25〜200nm(好ましくは30〜150nm)の厚さで公知の手段(スパッタ法、LPCVD法、またはプラズマCVD法等)により成膜すればよい。本実施の形態では、非晶質半導体膜を、レーザ結晶化し、結晶性半導体膜とするものを用いるのが好ましい。
【0073】
半導体膜を形成する材料は、シランやゲルマンに代表される半導体材料ガスを用いて気相成長法やスパッタリング法で作製される非晶質半導体(以下「アモルファス半導体:AS」ともいう。)、該非晶質半導体を光エネルギーや熱エネルギーを利用して結晶化させた多結晶半導体、或いはセミアモルファス(微結晶若しくはマイクロクリスタルとも呼ばれる。以下「SAS」ともいう。)半導体などを用いることができる。
【0074】
SASは、非晶質と結晶構造(単結晶、多結晶を含む)の中間的な構造を有し、自由エネルギー的に安定な第3の状態を有する半導体であって、短距離秩序を持ち格子歪みを有する結晶質な領域を含んでいる。少なくとも膜中の一部の領域には、0.5〜20nmの結晶領域を観測することが出来、珪素を主成分とする場合にはラマンスペクトルが520cm−1よりも低波数側にシフトしている。X線回折では珪素結晶格子に由来するとされる(111)、(220)の回折ピークが観測される。未結合手(ダングリングボンド)を終端化するための水素またはハロゲンを少なくとも1原子%またはそれ以上含ませている。SASは、珪化物気体をグロー放電分解(プラズマCVD)して形成する。珪化物気体としては、SiH4、その他にもSi2H6、SiH2Cl2、SiHCl3、SiCl4、SiF4などを用いることが可能である。またF2、GeF4を混合させても良い。この珪化物気体をH2、又は、H2とHe、Ar、Kr、Neから選ばれた一種または複数種の希ガス元素で希釈しても良い。希釈率は2〜1000倍の範囲、圧力は概略0.1Pa〜133Paの範囲、電源周波数は1MHz〜120MHz、好ましくは13MHz〜60MHzである。基板加熱温度は300℃以下が好ましく、100〜200℃の基板加熱温度でも形成可能である。ここで、主に成膜時に取り込まれる不純物元素として、酸素、窒素、炭素などの大気成分に由来する不純物は1×1020cm−3以下とすることが望ましく、特に、酸素濃度は5×1019cm−3以下、好ましくは1×1019cm−3以下となるようにすることが好ましい。また、ヘリウム、アルゴン、クリプトン、ネオンなどの希ガス元素を含ませて格子歪みをさらに助長させることで安定性が増し良好なSASが得られる。また半導体膜としてフッ素系ガスより形成されるSAS層に水素系ガスより形成されるSAS層を積層してもよい。
【0075】
非晶質半導体としては、代表的には水素化アモルファスシリコン、結晶性半導体としては代表的にはポリシリコンなどがあげられる。ポリシリコン(多結晶シリコン)には、800℃以上のプロセス温度を経て形成されるポリシリコンを主材料として用いた所謂高温ポリシリコンや、600℃以下のプロセス温度で形成されるポリシリコンを主材料として用いた所謂低温ポリシリコン、また結晶化を促進する元素などを添加し結晶化させたポリシリコンなどを含んでいる。もちろん、前述したように、セミアモルファス半導体又は半導体膜の一部に結晶相を含む半導体を用いることもできる。
【0076】
半導体膜に、結晶性半導体膜を用いる場合、その結晶性半導体膜の作製方法は、公知の方法(レーザ結晶化法、熱結晶化法、またはニッケルなどの結晶化を助長する元素を用いた熱結晶化法等)を用いれば良い。また、SASである微結晶半導体をレーザ照射して結晶化し、結晶性を高めることもできる。結晶化を助長する元素を導入しない場合は、非晶質半導体膜にレーザ光を照射する前に、窒素雰囲気下500℃で1時間加熱することによって非晶質半導体膜の含有水素濃度を1×1020atoms/cm3以下にまで放出させる。これは水素を多く含んだ非晶質半導体膜にレーザ光を照射すると非晶質半導体膜が破壊されてしまうからである。結晶化のための加熱処理は、加熱炉、レーザ照射、若しくはランプから発する光の照射(ランプアニールともいう)などを用いることができる。加熱方法として加熱したガスを用いるGRTA(Gas Rapid Thermal Anneal)法、ランプを用いるLRTA(Lamp Rapid Thermal Anneal)法等のRTA法がある。
【0077】
非晶質半導体膜への金属元素の導入の仕方としては、当該金属元素を非晶質半導体膜の表面又はその内部に存在させ得る手法であれば特に限定はなく、例えばスパッタ法、CVD法、プラズマ処理法(プラズマCVD法も含む)、吸着法、金属塩の溶液を塗布する方法を使用することができる。このうち溶液を用いる方法は簡便であり、金属元素の濃度調整が容易であるという点で有用である。また、このとき非晶質半導体膜の表面のぬれ性を改善し、非晶質半導体膜の表面全体に水溶液を行き渡らせるため、酸素雰囲気中でのUV光の照射、熱酸化法、ヒドロキシラジカルを含むオゾン水又は過酸化水素による処理等により、酸化膜を成膜することが望ましい。
【0078】
連続発振が可能な固体レーザを用い、基本波の第2高調波〜第4高調波のレーザ光を照射することで、大粒径の結晶を得ることができる。例えば、代表的には、Nd:YVO4レーザ(基本波1064nm)の第2高調波(532nm)や第3高調波(355nm)を用いるのが望ましい。具体的には、連続発振のYVO4レーザから射出されたレーザ光を非線形光学素子により高調波に変換し、出力数W以上のレーザ光を得る。そして、好ましくは光学系により照射面にて矩形状または楕円形状のレーザ光に成形して、半導体膜に照射する。このときのエネルギー密度は0.001〜100MW/cm2程度(好ましくは0.1〜10MW/cm2)が必要である。そして、走査速度を0.5〜2000cm/sec程度(好ましくは10〜200cm/sec)とし、照射する。
【0079】
レーザのビーム形状は、線状とすると好ましい。その結果、スループットを向上させることができる。またさらにレーザは、半導体膜に対して入射角θ(0<θ<90度)を持たせて照射させるとよい。レーザの干渉を防止することができるからである。
【0080】
このようなレーザと、半導体膜とを相対的に走査することにより、レーザ照射を行うことができる。またレーザ照射において、ビームを精度よく重ね合わせたり、レーザ照射開始位置やレーザ照射終了位置を制御するため、マーカーを形成することもできる。マーカーは非晶質半導体膜と同時に、基板上へ形成すればよい。
【0081】
なおレーザは、連続発振またはパルス発振の気体レーザ、固体レーザ、銅蒸気レーザまたは金蒸気レーザなどを用いることができる。気体レーザとして、エキシマレーザ、Arレーザ、Krレーザ、He−Cdレーザなどがあり、固体レーザとして、YAGレーザ、YVO4レーザ、YLFレーザ、YAlO3レーザ、Y2O3レーザ、ガラスレーザ、ルビーレーザ、アレキサンドライトレーザ、Ti:サファイアレーザなどが挙げられる。
【0082】
また、パルス発振のレーザ光の発振周波数を0.5MHz以上とし、通常用いられている数十Hz〜数百Hzの周波数帯よりも著しく高い周波数帯を用いてレーザ結晶化を行っても良い。パルス発振でレーザ光を半導体膜に照射してから半導体膜が完全に固化するまでの時間は数十nsec〜数百nsecと言われている。よって上記周波数帯を用いることで、半導体膜がレーザ光によって溶融してから固化するまでに、次のパルスのレーザ光を照射できる。したがって、半導体膜中において固液界面を連続的に移動させることができるので、走査方向に向かって連続的に成長した結晶粒を有する半導体膜が形成される。具体的には、含まれる結晶粒の走査方向における幅が10〜30μm、走査方向に対して垂直な方向における幅が1〜5μm程度の結晶粒の集合を形成することができる。該走査方向に沿って長く延びた単結晶の結晶粒を形成することで、少なくとも薄膜トランジスタのチャネル方向には結晶粒界のほとんど存在しない半導体膜の形成が可能となる。
【0083】
また、希ガスや窒素などの不活性ガス雰囲気中でレーザ光を照射するようにしても良い。これにより、レーザ光の照射により半導体表面の荒れを抑えることができ、界面準位密度のばらつきによって生じるしきい値のばらつきを抑えることができる。
【0084】
非晶質半導体膜の結晶化は、熱処理とレーザ光照射による結晶化を組み合わせてもよく、熱処理やレーザ光照射を単独で、複数回行っても良い。
【0085】
本実施の形態では、下地膜101b上に、非晶質半導体膜を形成し、非晶質半導体膜を結晶化させることによって結晶性半導体膜を形成する。非晶質半導体膜としては、SiH4、H2の反応ガスにより形成する非晶質珪素を用いる。本実施の形態において、下地膜101a、下地膜101b、非晶質半導体膜は、同チャンバー内で真空を破らずに330℃の同一温度下で、反応ガスを切り変えながら連続的に形成する。
【0086】
非晶質半導体膜上に形成された酸化膜を除去した後、酸素雰囲気中でのUV光の照射、熱酸化法、ヒドロキシラジカルを含むオゾン水又は過酸化水素による処理等により、酸化膜を1〜5nm形成する。本実施の形態では、結晶化を助長する元素としてNiを用いる。Ni酢酸塩10ppmを含有した水溶液をスピンコーティング法により塗布する。
【0087】
本実施の形態では、熱処理をRTA法により750℃で3分間行った後、半導体膜上に形成される酸化膜を除去し、レーザ光を照射する。非晶質半導体膜は以上の結晶化処理により結晶化し、結晶性半導体膜として形成される。
【0088】
金属元素を用いた結晶化を行った場合、金属元素を低減、又は除去するためにゲッタリング工程を施す。本実施の形態では、非晶質半導体膜をゲッタリングシンクとして金属元素を捕獲する。まず、結晶性半導体膜上に酸素雰囲気中でのUV光の照射、熱酸化法、ヒドロキシラジカルを含むオゾン水又は過酸化水素による処理等により、酸化膜を形成する。酸化膜は加熱処理によって厚膜化することが望ましい。次いでプラズマCVD法(本実施の形態における条件350W、35Pa)を用いて、非晶質半導体膜を50nmの膜厚で形成する。
【0089】
その後、RTA法により744℃で3分間熱処理を行い、金属元素を低減、又は除去する。熱処理は窒素雰囲気下で行ってもよい。そして、ゲッタリングシンクとなっていた非晶質半導体膜、及び非晶質半導体膜上に形成された酸化膜をフッ酸等により除去し、金属元素が低減、又は除去された結晶性半導体膜102を得ることができる(図2(A)参照。)。本実施の形態では、ゲッタリングシンクとなった非晶質半導体膜の除去をTMAH(Tetramethyl ammonium hydroxide)を用いて行う。
【0090】
このようにして得られた半導体膜に対して、薄膜トランジスタのしきい値電圧を制御するために微量な不純物元素(ボロンまたはリン)のドーピングを行ってもよい。この不純物元素のドーピングは、結晶化工程の前の非晶質半導体膜に行ってもよい。非晶質半導体膜の状態で不純物元素をドーピングすると、その後の結晶化のための加熱処理によって、不純物の活性化も行うことができる。また、ドーピングの際に生じる欠陥等も改善することができる。
【0091】
次に結晶性半導体膜102をマスクを用いて所望の形状に加工する。本実施の形態では結晶性半導体膜102上に形成された酸化膜を除去した後、新たに酸化膜を形成する。そして、フォトマスクを作製し、フォトリソグラフィ法を用いた加工処理により、半導体層103、半導体層104、半導体層105、及び半導体層106を形成する。
【0092】
エッチング加工は、プラズマエッチング(ドライエッチング)又はウエットエッチングのどちらを採用しても良いが、大面積基板を処理するにはプラズマエッチングが適している。エッチングガスとしては、CF4、NF3、Cl2、BCl3、などのフッ素系又は塩素系のガスを用い、HeやArなどの不活性ガスを適宜加えても良い。また、大気圧放電のエッチング加工を適用すれば、局所的な放電加工も可能であり、基板の全面にマスク層を形成する必要はない。
【0093】
本発明において、配線層若しくは電極層を形成する導電層や、所定のパターンを形成するためのマスク層などを、液滴吐出法のような選択的にパターンを形成できる方法により形成してもよい。液滴吐出(噴出)法(その方式によっては、インクジェット法とも呼ばれる。)は、特定の目的に調合された組成物の液滴を選択的に吐出(噴出)して所定のパターン(導電層や絶縁層など)を形成することができる。この際、被形成領域にぬれ性や密着性を制御する処理を行ってもよい。また、パターンが転写、または描写できる方法、例えば印刷法(スクリーン印刷やオフセット印刷などパターンが形成される方法)なども用いることができる。
【0094】
本実施の形態において、用いるマスクは、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、ノボラック樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂等の樹脂材料を用いる。また、ベンゾシクロブテン、パリレン、フレア、透過性を有するポリイミドなどの有機材料、シロキサン系ポリマー等の重合によってできた化合物材料、水溶性ホモポリマーと水溶性共重合体を含む組成物材料等を用いることもできる。或いは、感光剤を含む市販のレジスト材料を用いてもよく、例えば、代表的なポジ型レジストである、ノボラック樹脂と感光剤であるナフトキノンジアジド化合物、ネガ型レジストであるベース樹脂、ジフェニルシランジオール及び酸発生剤などを用いてもよい。液滴吐出法を用いる場合、いずれの材料を用いるとしても、その表面張力と粘度は、溶媒の濃度を調整したり、界面活性剤等を加えたりして適宜調整する。
【0095】
半導体層上の酸化膜を除去し、半導体層103、半導体層104、半導体層105、及び半導体層106を覆うゲート絶縁層107を形成する。ゲート絶縁層107はプラズマCVD法またはスパッタ法などを用い、厚さを10〜150nmとして珪素を含む絶縁膜で形成する。ゲート絶縁層107としては、窒化珪素、酸化珪素、酸化窒化珪素、窒化酸化珪素に代表される珪素の酸化物材料又は窒化物材料等の公知の材料で形成すればよく、積層でも単層でもよい。また、絶縁層は窒化珪素膜、酸化珪素膜、窒化珪素膜の3層の積層、酸化窒化珪素膜の単層、2層からなる積層でも良い。好適には、緻密な膜質を有する窒化珪素膜を用いるとよい。さらに半導体層とゲート絶縁層の間に、膜厚1〜100nm、好ましくは1〜10nm、さらに好ましくは2〜5nmである膜厚の薄い酸化珪素膜を形成してもよい。薄い酸化珪素膜の形成方法としては、GRTA法、LRTA法等を用いて半導体領域表面を酸化し、熱酸化膜を形成することで、膜厚の薄い酸化珪素膜を形成することができる。なお、低い成膜温度でゲートリーク電流が少ない緻密な絶縁膜を形成するには、アルゴンなどの希ガス元素を反応ガスに含ませ、形成される絶縁膜中に混入させると良い。本実施の形態では、ゲート絶縁層107として酸化窒化珪素膜を膜厚115nm形成する。
【0096】
次いで、ゲート絶縁層107上にゲート電極層として用いる膜厚20〜100nmの第1の導電膜108と、膜厚100〜400nmの第2の導電膜109とを積層して形成する(図2(B)参照。)。第1の導電膜108及び第2の導電膜109は、スパッタリング法、蒸着法、CVD法等の公知の手法により形成することができる。第1の導電膜108及び第2の導電膜109はタンタル(Ta)、タングステン(W)、チタン(Ti)、モリブデン(Mo)、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、クロム(Cr)、ネオジウム(Nd)から選ばれた元素、又は前記元素を主成分とする合金材料もしくは化合物材料で形成すればよい。また、第1の導電膜108及び第2の導電膜109としてリン等の不純物元素をドーピングした多結晶シリコン膜に代表される半導体膜や、AgPdCu合金を用いてもよい。また、2層構造に限定されず、例えば、第1の導電膜として膜厚50nmのタングステン膜、第2の導電膜として膜厚500nmのアルミニウムとシリコンの合金(Al−Si)膜、第3の導電膜として膜厚30nmの窒化チタン膜を順次積層した3層構造としてもよい。また、3層構造とする場合、第1の導電膜のタングステンに代えて窒化タングステンを用いてもよいし、第2の導電膜のアルミニウムとシリコンの合金(Al−Si)膜に代えてアルミニウムとチタンの合金膜(Al−Ti)を用いてもよいし、第3の導電膜の窒化チタン膜に代えてチタン膜を用いてもよい。また、単層構造であってもよい。本実施の形態では、第1の導電膜108として窒化タンタル(TaN)を膜厚30nm形成し、第2の導電膜109としてタングステン(W)を膜厚370nm形成する。
【0097】
次に、フォトリソグラフィ法を用いてレジストからなるマスク110a、マスク110b、マスク110c、マスク110d、及びマスク110fを形成し、第1の導電膜108及び第2の導電膜109を所望の形状に加工し、第1のゲート電極層121、第1のゲート電極層122、第1のゲート電極層124、第1のゲート電極層125、及び第1のゲート電極層126、並びに導電層111、導電層112、導電層114、導電層115、及び導電層116を形成する(図2(C)参照。)。ICP(Inductively Coupled Plasma:誘導結合型プラズマ)エッチング法を用い、エッチング条件(コイル型の電極層に印加される電力量、基板側の電極層に印加される電力量、基板側の電極温度等)を適宜調節することにより、第1のゲート電極層121、第1のゲート電極層122、第1のゲート電極層124、第1のゲート電極層125、及び第1のゲート電極層126、並びに導電層111、導電層112、導電層114、導電層115、及び導電層116を所望のテーパー形状を有するようにエッチングすることができる。また、テーパー形状は、マスク110a、マスク110b、マスク110d、及びマスク110fの形状によっても角度等を制御することができる。なお、エッチング用ガスとしては、Cl2、BCl3、SiCl4もしくはCCl4などを代表とする塩素系ガス、CF4、C2F8、SF6もしくはNF3などを代表とするフッ素系ガス又はO2を適宜用いることができる。本実施の形態では、CF4、Cl2、O2からなるエッチング用ガスを用いて第2の導電膜109のエッチングを行い、連続してCF4、Cl2からなるエッチング用ガスを用いて第1の導電膜108をエッチングする。
【0098】
次に、マスク110a、マスク110b、マスク110d、及びマスク110fを用いて、導電層111、導電層112、導電層114、導電層115、及び導電層116を所望の形状に加工する。このとき、導電層を形成する第2の導電膜109と、第1のゲート電極層を形成する第1の導電膜108との選択比の高いエッチング条件で、導電層をエッチングする。このエッチングによって、導電層111、導電層112、導電層114、導電層115、及び導電層116をエッチングし、第2のゲート電極層131、第2のゲート電極層132、第2のゲート電極層134、第2のゲート電極層135、及び第2のゲート電極層136を形成する。本実施の形態では、第3導電層もテーパー形状を有しているが、そのテーパー角度は、第1のゲート電極層121、第1のゲート電極層122、第1のゲート電極層124、第1のゲート電極層125、及び第1のゲート電極層126の有するテーパー角度より大きい。なおテーパー角度とは第1のゲート電極層、第2のゲート電極層、導電層表面に対する側面の角度である。よって、テーパー角度を大きくし、90度の場合導電層は垂直な側面を有しており、テーパー形状を有さなくなる。本実施の形態では、第2のゲート電極層を形成するためのエッチング用ガスとしてCl2、SF6、O2を用いる。
【0099】
本実施の形態では第1のゲート電極層、導電層、及び第2のゲート電極層をテーパー形状を有する様に形成するため、2層のゲート電極層両方がテーパー形状を有している。しかし、本発明はそれに限定されず、ゲート電極層の一層のみがテーパー形状を有し、他方は異方性エッチングによって垂直な側面を有していてもよい。本実施の形態のように、テーパー角度も積層するゲート電極層間で異なっていても良いし、同一でもよい。テーパー形状を有することによって、その上に積層する膜の被覆性が向上し、欠陥が軽減されるので信頼性が向上する。
【0100】
以上の工程によって、周辺駆動回路領域204に第1のゲート電極層121及び第2のゲート電極層131からなるゲート電極層117、第1のゲート電極層122及び第2のゲート電極層132からなるゲート電極層118、画素領域206に第1のゲート電極層124及び第2のゲート電極層134からなるゲート電極層127、第1のゲート電極層125及び第2のゲート電極層135からなるゲート電極層128、第1のゲート電極層126及び第2のゲート電極層136からなるゲート電極層129を形成することができる(図2(D)参照。)。本実施の形態では、ゲート電極層の形成をドライエッチングで行うがウェットエッチングでもよい。
【0101】
ゲート電極層を形成する際のエッチング工程によって、ゲート絶縁層107は多少エッチングされ、膜厚が減る(いわゆる膜減り)ことがある。
【0102】
ゲート電極層を形成する際、ゲート電極層の幅を細くすることによって、高速動作が可能な薄膜トランジスタを形成することができる。ゲート電極層をチャネル方向の幅を細く形成する2つの方法を以下に示す。
【0103】
第1の方法はゲート電極層のマスクを形成した後、マスクを幅方向にエッチング、アッシング等によりスリミングして、さらに幅の細いマスクを形成する。あらかじめ幅細い形状に形成されたマスクを用いることによって、ゲート電極層も幅細い形状に形成することができる。
【0104】
次に、第2の方法は通常のマスクを形成し、そのマスクを用いてゲート電極層を形成する。次に得られたゲート電極層を幅方向にさらにサイドエッチングして細らせる。よって最終的に幅の細いゲート電極層を形成することができる。以上の工程を経ることによって、後にチャネル長の短い薄膜トランジスタを形成することが可能であり、高速度動作が可能な薄膜トランジスタを作製することが可能である。
【0105】
次に、ゲート電極層117、ゲート電極層118、ゲート電極層127、ゲート電極層128、ゲート電極層129をマスクとして、n型を付与する不純物元素151を添加し、第1のn型不純物領域140a、第1のn型不純物領域140b、第1のn型不純物領域141a、第1のn型不純物領域141b、第1のn型不純物領域142a、第1のn型不純物領域142b、第1のn型不純物領域142c、第1のn型不純物領域143a、第1のn型不純物領域143bを形成する(図3(A)参照。)。本実施の形態では、不純物元素を含むドーピングガスとしてホスフィン(PH3)(ドーピングガスはPH3を水素(H2)で希釈しており、ガス中のPH3の比率は5%)を用い、ガス流量80sccm、ビーム電流54μA/cm、加速電圧50kV、添加するドーズ量7.0×1013ions/cm2でドーピングを行う。ここでは、第1のn型不純物領域140a、第1のn型不純物領域140b、第1のn型不純物領域141a、第1のn型不純物領域141b、第1のn型不純物領域142a、第1のn型不純物領域142b、第1のn型不純物領域142c、第1のn型不純物領域143a、第1のn型不純物領域143bに、n型を付与する不純物元素が1×1017〜5×1018/cm3程度の濃度で含まれるように添加する。本実施の形態では、n型を付与する不純物元素としてリン(P)を用いる。
【0106】
本実施の形態では、不純物領域がゲート絶縁層を介してゲート電極層と重なる領域をLov領域と示し、不純物領域がゲート絶縁層を介してゲート電極層と重ならない領域をLoff領域と示す。図3では、不純物領域においてハッチングと白地で示されているが、これは、白地部分に不純物元素が添加されていないということを示すのではなく、この領域の不純物元素の濃度分布がマスクやドーピング条件を反映していることを直感的に理解できるようにしたためである。なお、このことは本明細書の他の図面においても同様である。
【0107】
次に半導体層103、半導体層105の一部、半導体層106を覆うマスク153a、マスク153b、マスク153c、及びマスク153dを形成する。マスク153a、マスク153b、マスク153c、マスク153d、第2のゲート電極層132をマスクとしてn型を付与する不純物元素152を添加し、第2のn型不純物領域144a、第2のn型不純物領域144b、第3のn型不純物領域145a、第3のn型不純物領域145b、第2のn型不純物領域147a、第2のn型不純物領域147b、第2のn型不純物領域147c、第3のn型不純物領域148a、第3のn型不純物領域148b、第3のn型不純物領域148c、第3のn型不純物領域148dが形成される。本実施の形態では、不純物元素を含むドーピングガスとしてPH3(ドーピングガスはPH3を水素(H2)で希釈しており、ガス中のPH3の比率は5%)を用い、ガス流量80sccm、ビーム電流540μA/cm、加速電圧70kV、添加するドーズ量5.0×1015ions/cm2でドーピングを行う。ここでは、第2のn型不純物領域144a、第2のn型不純物領域144bにn型を付与する不純物元素が5×1019〜5×1020/cm3程度の濃度で含まれるように添加する。第3のn型不純物領域145a、第3のn型不純物領域145bは、第3のn型不純物領域148a、第3のn型不純物領域148b、第3のn型不純物領域148c、第3のn型不純物領域148dと同程度、もしくは少し高めの濃度でn型を付与する不純物元素を含むように形成される。また、半導体層104にチャネル形成領域146、半導体層105にチャネル形成領域149a及びチャネル形成領域149bが形成される(図3(B)参照。)。
【0108】
第2のn型不純物領域144a、第2のn型不純物領域144b、第2のn型不純物領域147a、第2のn型不純物領域147b、第2のn型不純物領域147cは高濃度n型不純物領域であり、ソース、ドレインとして機能する。一方、第3のn型不純物領域145a、第3のn型不純物領域145b、第3のn型不純物領域148a、第3のn型不純物領域148b、第3のn型不純物領域148c、第3のn型不純物領域148dは低濃度不純物領域であり、LDD(LightlyDoped Drain)領域となる。n型不純物領域145a、n型不純物領域145bは、ゲート絶縁層107を介して、第1のゲート電極層122に覆われているのでLov領域であり、ドレイン近傍の電界を緩和し、ホットキャリアによるオン電流の劣化を抑制することが可能である。この結果、高速動作が可能な薄膜トランジスタを形成することができる。一方、第3のn型不純物領域148a、第3のn型不純物領域148b、第3のn型不純物領域148c、第3のn型不純物領域148dはゲート電極層127、ゲート電極層128に覆われていないLoff領域に形成されるため、ドレイン近傍の電界を緩和してホットキャリア注入による劣化を防ぐとともに、オフ電流を低減する効果がある。この結果、信頼性の高く、低消費電力の半導体装置を作製することが可能である。
【0109】
次に、マスク153a、マスク153b、マスク153c及びマスク153dを除去し、半導体層103、半導体層105を覆うマスク155a、マスク155bを形成する。マスク155a、マスク155b、ゲート電極層117及びゲート電極層129をマスクとしてp型を付与する不純物元素154を添加し、第1のp型不純物領域160a、第1のp型不純物領域160b、第1のp型不純物領域163a、第1のp型不純物領域163b、第2のp型不純物領域161a、第2のp型不純物領域161b、第2のp型不純物領域164a、第2のp型不純物領域164bが形成される。本実施の形態では、不純物元素としてボロン(B)を用いるため、不純物元素を含むドーピングガスとしてジボラン(B2H6)(ドーピングガスはB2H6を水素(H2)で希釈しており、ガス中のB2H6の比率は15%)を用い、ガス流量70sccm、ビーム電流180μA/cm、加速電圧80kV、添加するドーズ量2.0×1015ions/cm2でドーピングを行う。ここでは、第1のp型不純物領域160a、第1のp型不純物領域160b、第1のp型不純物領域163a、第1のp型不純物領域163b、第2のp型不純物領域161a、第2のp型不純物領域161b、第2のp型不純物領域164a、第2のp型不純物領域164bにp型を付与する不純物元素が1×1020〜5×1021/cm3程度の濃度で含まれるように添加する。本実施の形態では、第2のp型不純物領域161a、第2のp型不純物領域161b、第2のp型不純物領域164a、第2のp型不純物領域164bは、ゲート電極層117及びゲート電極層129の形状を反映し、自己整合的に第1のp型不純物領域160a、第1のp型不純物領域160b、第1のp型不純物領域163a、第1のp型不純物領域163bより低濃度となるように形成する。また、半導体層103にチャネル形成領域162、半導体層106にチャネル形成領域165が形成される(図3(C)参照。)。
【0110】
第2のn型不純物領域144a、第2のn型不純物領域144b、第2のn型不純物領域147a、第2のn型不純物領域147b、第2のn型不純物領域147cは高濃度n型不純物領域であり、ソース、ドレインとして機能する。一方、第2のp型不純物領域161a、第2のp型不純物領域161b、第2のp型不純物領域164a、第2のp型不純物領域164bは低濃度不純物領域であり、LDD(LightlyDoped Drain)領域となる。第2のp型不純物領域161a、第2のp型不純物領域161b、第2のp型不純物領域164a、第2のp型不純物領域164bは、ゲート絶縁層107を介して、第1のゲート電極層121、第1のゲート電極層126に覆われているのでLov領域であり、ドレイン近傍の電界を緩和し、ホットキャリアによるオン電流の劣化を抑制することが可能である。
【0111】
マスク155a、マスク155bをO2アッシングやレジスト剥離液により除去し、酸化膜も除去する。その後、ゲート電極層の側面を覆うように、絶縁膜、いわゆるサイドウォールを形成してもよい。サイドウォールは、プラズマCVD法や減圧CVD(LPCVD)法を用いて、珪素を有する絶縁膜により形成することができる。
【0112】
不純物元素を活性化するために加熱処理、強光の照射、又はレーザ光の照射を行ってもよい。活性化と同時にゲート絶縁層へのプラズマダメージやゲート絶縁層と半導体層との界面へのプラズマダメージを回復することができる。
【0113】
次いで、ゲート電極層、ゲート絶縁層を覆う層間絶縁層を形成する。本実施の形態では、絶縁膜167と絶縁膜168との積層構造とする(図4(A)参照。)。絶縁膜167として窒化酸化珪素膜を膜厚100nm形成し、絶縁膜168として酸化窒化絶縁膜を膜厚900nm形成し、積層構造とする。また、ゲート電極層、ゲート絶縁層を覆って、酸化窒化珪素膜を膜厚30nm形成し、窒化酸化珪素膜を膜厚140nm形成し、酸化窒化珪素膜を膜厚800nm形成し、3層の積層構造としてもよい。本実施の形態では、絶縁膜167及び絶縁膜168を下地膜と同様にプラズマCVD法を用いて連続的に形成する。絶縁膜167と絶縁膜168は上記材料に限定されるものでなく、スパッタ法、またはプラズマCVDを用いた窒化珪素膜、窒化酸化珪素膜、酸化窒化珪素膜、酸化珪素膜でもよく、他の珪素を含む絶縁膜を単層または3層以上の積層構造として用いても良い。
【0114】
さらに、窒素雰囲気中で、300〜550℃で1〜12時間の熱処理を行い、半導体層を水素化する工程を行う。好ましくは、400〜500℃で行う。この工程は層間絶縁層である絶縁膜167に含まれる水素により半導体層のダングリングボンドを終端する工程である。本実施の形態では、410度(℃)で1時間加熱処理を行う。
【0115】
絶縁膜167、絶縁膜168としては他に窒化アルミニウム(AlN)、酸化窒化アルミニウム(AlON)、窒素含有量が酸素含有量よりも多い窒化酸化アルミニウム(AlNO)または酸化アルミニウム、ダイアモンドライクカーボン(DLC)、窒素含有炭素膜(CN)その他の無機絶縁性材料を含む物質から選ばれた材料で形成することができる。また、シロキサン材料を用いてもよい。なお、シロキサン材料とは、Si−O−Si結合を含む樹脂に相当する。シロキサンは、シリコン(Si)と酸素(O)との結合で骨格構造が構成される。置換基として、少なくとも水素を含む有機基(例えばアルキル基、芳香族炭化水素)が用いられる。置換基として、フルオロ基を用いてもよい。または置換基として、少なくとも水素を含む有機基と、フルオロ基とを用いてもよい。また、有機絶縁性材料を用いてもよく、有機材料としては、ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、レジスト又はベンゾシクロブテン、ポリシラザンを用いることができる。平坦性のよい塗布法によってされる塗布膜を用いてもよい。
【0116】
次いで、レジストからなるマスクを用いて絶縁膜167、絶縁膜168、ゲート絶縁層107に半導体層に達するコンタクトホール(開口部)を形成する。エッチングは、用いる材料の選択比によって、一回で行っても複数回行っても良い。本実施の形態では、酸化窒化珪素膜である絶縁膜168と、窒化酸化珪素膜である絶縁膜167及びゲート絶縁層107と選択比が取れる条件で、第1のエッチングを行い、絶縁膜168を除去する。次に第2のエッチングによって、絶縁膜167及びゲート絶縁層107を除去し、ソース領域又はドレイン領域である第1のp型不純物領域160a、第1のp型不純物領域160b、第1のp型不純物領域163a、第1のp型不純物領域163b、第2のn型不純物領域144a、第2のn型不純物領域144b、第2のn型不純物領域147a、第2のn型不純物領域147bに達する開口部を形成する。本実施の形態では、第1のエッチングをウェットエッチングによって行い、第2のエッチングをドライエッチングによって行う。ウェットエッチングのエッチャントは、フッ素水素アンモニウム及びフッ化アンモニウムを含む混合溶液のようなフッ酸系の溶液を用いるとよい。エッチング用ガスとしては、Cl2、BCl3、SiCl4もしくはCCl4などを代表とする塩素系ガス、CF4、SF6もしくはNF3などを代表とするフッ素系ガス又はO2を適宜用いることができる。また用いるエッチング用ガスに不活性気体を添加してもよい。添加する不活性元素としては、He、Ne、Ar、Kr、Xeから選ばれた一種または複数種の元素を用いることができる。
【0117】
開口部を覆うように導電膜を形成し、導電膜をエッチングして各ソース領域又はドレイン領域の一部とそれぞれ電気的に接続するソース電極層又はドレイン電極層169a、ソース電極層又はドレイン電極層169b、ソース電極層又はドレイン電極層170a、ソース電極層又はドレイン電極層170b、ソース電極層又はドレイン電極層171a、ソース電極層又はドレイン電極層171b、ソース電極層又はドレイン電極層172a、ソース電極層又はドレイン電極層172bを形成する。ソース電極層又はドレイン電極層は、PVD法、CVD法、蒸着法等により導電膜を成膜した後、所望の形状にエッチングして形成することができる。また、液滴吐出法、印刷法、電界メッキ法等により、所定の場所に選択的に導電層を形成することができる。更にはリフロー法、ダマシン法を用いても良い。ソース電極層又はドレイン電極層の材料は、Ag、Au、Cu、Ni、Pt、Pd、Ir、Rh、W、Al、Ta、Mo、Cd、Zn、Fe、Ti、Si、Ge、Zr、Ba等の金属又はその合金、若しくはその金属窒化物を用いて形成する。また、これらの積層構造としても良い。本実施の形態では、チタン(Ti)を膜厚60nm形成し、窒化チタン膜を膜厚40nm形成し、アルミニウムを膜厚700nm形成し、チタン(Ti)を膜厚200nm形成して積層構造とし、所望な形状に加工する。
【0118】
以上の工程で周辺駆動回路領域204にLov領域にp型不純物領域を有するpチャネル型薄膜トランジスタ173、Lov領域にnチャネル型不純物領域を有するnチャネル型薄膜トランジスタ174を、画素領域206にLoff領域にn型不純物領域を有するマルチチャネル型のnチャネル型薄膜トランジスタ175、Lov領域にp型不純物領域を有するpチャネル型薄膜トランジスタ176を有するアクティブマトリクス基板を作製することができる(図4(B)参照。)。
【0119】
そして、アクティブマトリクス基板は、自発光素子を有する発光装置、液晶素子を有する液晶表示装置、その他の表示装置に用いることができる。またCPU(中央演算処理装置)に代表される各種プロセッサやIDチップを搭載したカード等の半導体装置に用いることができる。
【0120】
本実施の形態に限定されず、薄膜トランジスタはチャネル形成領域が一つ形成されるシングルゲート構造でも、二つ形成されるダブルゲート構造もしくは三つ形成されるトリプルゲート構造であっても良い。また、周辺駆動回路領域の薄膜トランジスタも、シングルゲート構造、ダブルゲート構造もしくはトリプルゲート構造であっても良い。
【0121】
なお、本実施の形態で示した薄膜トランジスタの作製方法に限らず、トップゲート型(プレーナー型)、ボトムゲート型(逆スタガ型)、あるいはチャネル領域の上下にゲート絶縁膜を介して配置された2つのゲート電極層を有する、デュアルゲート型やその他の構造においても適用できる。
【0122】
次に第2の層間絶縁層として絶縁層181を形成し、絶縁層181と第1の電極層396との間に層間膜180を形成する(図5(A)参照。)。図5は、表示装置の作製工程を示しており、スクライブによる切り離しのための切り離し領域201、FPCの貼り付け部である外部端子接続領域202、周辺部の引き回し配線領域である配線領域203、周辺駆動回路領域204、画素領域206である。配線領域203には配線179a、配線179bが設けられ、外部端子接続領域202には、外部端子と接続する端子電極層178が設けられている。
【0123】
層間膜180、絶縁層181としては酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素、窒化酸化珪素、窒化アルミニウム(AlN)、酸化窒化アルミニウム(AlON)、窒素含有量が酸素含有量よりも多い窒化酸化アルミニウム(AlNO)または酸化アルミニウム、ダイアモンドライクカーボン(DLC)、窒素含有炭素膜(CN)、PSG(リンガラス)、BPSG(リンボロンガラス)、アルミナ膜、その他の無機絶縁性材料を含む物質から選ばれた材料で形成することができる。また、シロキサン材料(無機シロキサン、有機シロキサン)を用いてもよい。また、有機絶縁性材料を用いてもよく、有機材料としては、感光性、非感光性どちらでも良く、ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、レジスト又はベンゾシクロブテン、ポリシラザン、低誘電率であるLow k材料を用いることができる。
【0124】
本実施の形態では、平坦化のために設ける層間絶縁層としては、耐熱性および絶縁性が高く、且つ、平坦化率の高いものが要求されるので、絶縁層181の形成方法としては、スピンコート法で代表される塗布法を用いると好ましい。本実施の形態では、層間膜180は、絶縁層181と第1の電極層396との密着性を向上させる機能を有し、絶縁層181上に、窒化酸化珪素膜、窒化チタン膜と積層して形成する。CVD法を用いて窒化酸化珪素膜を膜厚50nm形成し、その上にスパッタ法を用いて窒化チタン膜を膜厚10nm形成する。この層間膜180によって、絶縁層181と第1の電極層396との密着性が向上するため、作製される表示装置の信頼性、歩留まりも向上する。
【0125】
本実施の形態では、絶縁層181の材料としては、シロキサン材料を用いた塗布膜を用いる。焼成した後の膜は、アルキル基を含む酸化珪素膜(SiOx))(x=1、2・・・)と呼べる。このアルキル基を含む酸化珪素膜は、300℃以上の加熱処理にも耐えうるものである。
【0126】
層間膜180、絶縁層181は、ディップ、スプレー塗布、ドクターナイフ、ロールコーター、カーテンコーター、ナイフコーター、CVD法、蒸着法等を採用することができる。液滴吐出法により層間膜180、絶縁層181を形成してもよい。液滴吐出法を用いた場合には材料液を節約することができる。また、液滴吐出法のようにパターンが転写、または描写できる方法、例えば印刷法(スクリーン印刷やオフセット印刷などパターンが形成される方法)なども用いることができる。
【0127】
次に、図5(B)に示すように、第2の層間絶縁層である絶縁層181及び層間膜180に開口部を形成する。層間膜180及び絶縁層181は、接続領域(図示せず)、配線領域203、外部端子接続領域202、切り離し領域201等では広面積にエッチングする必要がある。しかし、画素領域206においては開口面積が、接続領域等の開口面積と比較して非常に小さく、微細なものとなる。従って、画素領域の開口部形成用のフォトリソグラフィー工程と、接続領域の開口部形成用のフォトリソグラフィー工程とを設けることにより、エッチング条件のマージンをより広げることができる。その結果、歩留まりを向上させることができる。またエッチング条件のマージンが広がることにより、画素領域に形成されるコンタクトホールを高精度に形成することができる。
【0128】
具体的には、接続領域、配線領域203、外部端子接続領域202、切り離し領域201、周辺駆動回路領域204の一部に設けられた層間膜180及び絶縁層181に広面積な開口部を形成する。そのため、画素領域206、接続領域の一部、及び周辺駆動回路領域204の一部の層間膜180及び絶縁層181を覆うようにマスクを形成する。エッチングは並行平板RIE装置やICPエッチング装置を用いることができる。なおエッチング時間は、配線層や第1の層間絶縁層がオーバーエッチングされる程度とするとよい。このようにオーバーエッチングされる程度とすると、基板内の膜厚バラツキと、エッチングレートのバラツキを低減することができる。このようにして外部端子接続領域202には開口部183がそれぞれ形成される。
【0129】
その後、画素領域206の層間膜180及び絶縁層181に微細な開口部、つまりコンタクトホールを形成する(図5(C)参照。)。このとき、画素領域206、及び周辺駆動回路領域204、画素領域206を覆うようにマスクを形成する。マスクは、画素領域206の開口部形成用のマスクであり、所定な箇所に微細な開口部が設けられている。このようなマスクとしては、例えばレジストマスクを用いることができる。
【0130】
そして、並行平板RIE装置を用いて、層間膜180及び絶縁層181をエッチングする。なおエッチング時間は、配線層や第1の層間絶縁層がオーバーエッチングされる程度とするとよい。このようにオーバーエッチングされる程度とすると、基板内の膜厚バラツキと、エッチングレートのバラツキを低減することができる。
【0131】
またエッチング装置にICP装置を用いてもよい。以上の工程で、画素領域206にソース電極層又はドレイン電極層172aに達する開口部184を形成する。また、第1の電極層と接続するソース電極層又はドレイン電極層を、多くの薄膜が積層しており総膜厚が大きい領域に形成することもできる。本実施の形態の薄膜トランジスタにおいては、ソース電極層又はドレイン電極層を、ゲート電極層上に形成するとよい。この場合、開口部184を膜厚深く開口する必要がないため、開口工程が短縮でき、制御性も向上する。また、開口部に形成される電極層も、角度の大きい開口部を広く被覆する必要がないため、被覆性良く形成することができ、信頼性も向上する。
【0132】
本実施の形態では、配線領域203、外部端子接続領域202、切り離し領域201、周辺駆動回路領域204の一部を覆い、画素領域206に所定の開口部が設けられたマスクで、層間膜180及び絶縁層181をエッチングする場合を説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、接続領域の開口部は広面積であるため、エッチングする量が多い。このような広面積な開口部は、複数回エッチングしてもよい。また、その他の開口部と比較して、深い開口部を形成する場合、同様に複数回エッチングしてもよい。そのため、配線領域203、外部端子接続領域202、切り離し領域201、周辺駆動回路領域204の一部の層間膜180及び絶縁層181のみ覆い、画素領域206には所定の開口部が設けられたマスクを用いて、層間膜180及び絶縁層181をエッチングしてもよい。
【0133】
また、本実施の形態では、層間膜180及び絶縁層181への開口部の形成を図5(B)、(C)で示すように複数回に分けて行うが、一回のエッチング工程によって形成しても良い。この場合、ICP装置を用いて、ICPパワー7000W、バイアスパワー1000W、圧力0.8パスカル(Pa)、エッチングガスとしてCF4を240sccm、O2を160sccmとしてエッチングする。バイアスパワーは1000〜4000Wが好ましい。一回のエッチング工程で開口部が形成できるので工程が簡略化する利点がある。
【0134】
次に、ソース電極層又はドレイン電極層172aと接するように、第1の電極層396(画素電極層ともいう。)を形成する。
【0135】
本実施の形態では、表示素子として発光素子を用い、発光素子からの光を第2の電極層189側から取り出す構造のため、第1の電極層185が反射性を有する。第1の電極層396として、Al(アルミニウム)、Mo(モリブデン)、Ti(チタン)、及びC(炭素)のうち少なくとも一種、又は複数種を含む材料で形成し、所望の形状にエッチングすることで第1の電極層396を形成する。本実施の形態では、層間膜180に窒化酸化珪素膜と窒化チタン膜との積層を用いており、窒化チタン膜は導電性を有しているので、第1の電極層396を所望の形状に加工する際に層間膜180も加工する。
【0136】
本発明においては、反射電極層である第1の電極層396に、モリブデン、チタン、及び炭素のうち少なくとも一種、又は複数種を有するアルミニウム合金を含む膜を用いる。本実施の形態では、第1の電極層396に、Al(Mo)膜を用いる。第1の電極層396の膜厚は、20nm〜200nm、好ましくは35nm〜100nmとすればよい。本実施の形態では、スパッタ法を用いて、膜厚35nmで形成する。モリブデン、チタン、及び炭素のうち少なくとも一種、又は複数種を有するアルミニウム合金を含む膜は、加熱処理を行っても結晶化しにくく、膜表面の平坦性が良好である。さらに可視光領域付近における光に対する反射性も高く、効率のよい光の反射を行うことができる。モリブデン、チタン、及び炭素のうち少なくとも一種、又は複数種を有するアルミニウム合金を含む膜は、有毒性もなく、人体や環境に対して安全であるという優れた利点もある(図6(A)参照。)。
【0137】
モリブデン、チタン、及び炭素のうち少なくとも一種、又は複数種を有するアルミニウム合金を含む膜において、膜中のモリブデン、またはチタンの含有量が7.0atoms%より多い方が好ましい。また、モリブデン、チタン、及び炭素のうち少なくとも一種、又は複数種を有するアルミニウム合金を含む膜において、膜中のモリブデン、またはチタンの含有量が20atoms%以下であると、可視光領域の光に対して反射率が高いという利点がある。Al(C)膜においては、膜中の炭素の含有量は0.1atoms%以上10atoms%以下、好ましくは1atoms%未満がよい。モリブデン及び炭素を有するアルミニウム合金を含む膜、チタン及び炭素を有するアルミニウム合金を含む膜においては、含まれる炭素の量は微量であっても効果があり、膜中の炭素の含有量は0.3atoms%以下、さらに0.1atoms%以下であってもよい。
【0138】
第1の電極層396上に、ITO膜、ITSO膜などの透明導電膜を形成しても良い。ITSO膜は、インジウム錫酸化物に1〜10[%]の酸化珪素(SiO2)を混合したターゲットを用い、Arガス流量を120sccm、O2ガス流量を5sccm、圧力を0.25Pa、電力3.2kWとしてスパッタ法により膜厚185nmで成膜すればよい。第1の電極層396は、その表面が平坦化されるように、CMP法、ポリビニルアルコール系の多孔質体で拭浄し、研磨しても良い。またCMP法を用いた研磨後に、第1の電極層396の表面に紫外線照射、酸素プラズマ処理などを行ってもよい。
【0139】
第1の電極層396を形成後、加熱処理を行ってもよい。この加熱処理により、第1の電極層396中に含まれる水分は放出される。よって、第1の電極層396は脱ガスなどを生じないため、第1の電極層上に水分によって劣化しやすい発光材料を形成しても、発光材料は劣化せず、信頼性の高い表示装置を作製することができる。本実施の形態では、第1の電極層396にモリブデン、チタン、及び炭素のうち少なくとも一種、又は複数種を有するアルミニウム合金を含む膜を用いているので、ベークを行っても結晶化しにくく、アモルファス状態のままである。従って、平坦性が高く、有機化合物を含む層が薄くとも第2の電極層とのショートが生じにくい。
【0140】
本実施の形態では、絶縁層186、絶縁層187a、絶縁層187bに感光性のポリイミドを用いる。また絶縁層186、絶縁層187a、絶縁層187bに絶縁層181と同材料を用い、同工程で形成すると、製造コストを削減することができる。また、塗布成膜装置やエッチング装置などの装置の共通化によるコストダウンが図れる。
【0141】
第1の電極層396の一部を覆う隔壁として機能する絶縁層186を形成する際に用いられる現像液などの薬液に対して、ニッケルを含むアルミニウム合金は耐性が低いが、本発明のモリブデン、チタン、及び炭素のうち少なくとも一種、又は複数種を有するアルミニウム合金を含む膜は耐性が高いので、作製工程において表面の膜減りや荒れなどの不良が生じにくい。よって良好な表面状態を保てるので、積層される電界発光層188も安定して形成することができ、表示装置として信頼性も高くなる。
【0142】
絶縁層186は、酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化窒化アルミニウムその他の無機絶縁性材料、又はアクリル酸、メタクリル酸及びこれらの誘導体、又はポリイミド(polyimide)、芳香族ポリアミド、ポリベンゾイミダゾール(polybenzimidazole)などの耐熱性高分子、又はシロキサン樹脂材料で形成することができる。アクリル、ポリイミド等の感光性、非感光性の材料を用いて形成してもよい。絶縁層186は曲率半径が連続的に変化する形状が好ましく、上に形成される電界発光層188、第2の電極層189の被覆性が向上する。
【0143】
段差を有するように加工された層間膜180及び絶縁層181の端部は、その急激な段差のため、その上に積層する第2の電極層189の被覆性が悪い。よって、開口部周辺の段差を絶縁層186によって覆い、段差をなだらかにすることで、積層する第2の電極層189の被覆性を向上させることができる。接続領域において、第2の電極層と同工程、同材料で形成される配線層はゲート電極層と同工程、同材料で形成される配線層と電気的に接続する。
【0144】
また、さらに信頼性を向上させるため、電界発光層188の形成前に真空加熱を行って脱気を行うことが好ましい。例えば、有機化合物材料の蒸着を行う前に、基板に含まれるガスを除去するために減圧雰囲気や不活性雰囲気で200〜400℃、好ましくは250〜350℃の加熱処理を行うことが望ましい。またそのまま大気に晒さずに電界発光層188を真空蒸着法や、減圧下の液滴吐出法で形成することが好ましい。この熱処理で、第1の電極層となる導電膜や絶縁層(隔壁)に含有、付着している水分を放出することができる。この加熱処理は、真空を破らず、真空のチャンパー内を基板が輸送できるのであれば、先の加熱工程と兼ねることもでき、先の加熱工程を絶縁層(隔壁)形成後に、一度行えばよい。ここでは、層間絶縁膜と絶縁層(隔壁)とを高耐熱性を有する物質で形成すれば信頼性向上のための加熱処理工程を十分行うことができる。
【0145】
第1の電極層396の上には電界発光層188が形成される。なお、図1では一画素しか図示していないが、本実施の形態ではR(赤)、G(緑)、B(青)の各色に対応した電界電極層を作り分けている。電界発光層188は、実施の形態1で示したように作製すればよく、第1の電極層396上に、有機化合物と無機化合物を混合することにより、それぞれ単独では得られない高いキャリア注入性、キャリア輸送性という機能が得られる層が設けられている。
【0146】
赤色(R)、緑色(G)、青色(B)の発光を示す材料(低分子または高分子材料など)は、液滴吐出法により形成することもできる。
【0147】
次に、電界発光層188の上に導電膜からなる第2の電極層189が設けられる。第2の電極層189としては、仕事関数の小さい材料(Al、Ag、Li、Ca、またはこれらの合金MgAg、MgIn、AlLi、化合物CaF2、または窒化カルシウム)を用いればよい。こうして第1の電極層185、電界発光層188及び第2の電極層189からなる発光素子190が形成される。
【0148】
図7に示した本実施の形態の表示装置において、発光素子190から発した光は、第2の電極層189側から、図7中の矢印の方向に透過して出射される。
【0149】
第2の電極層189を覆うようにしてパッシベーション膜を設けることは有効である。パッシベーション膜としては、窒化珪素、酸化珪素、酸化窒化珪素(SiON)、窒化酸化珪素(SiNO)、窒化アルミニウム(AlN)、酸化窒化アルミニウム(AlON)、窒素含有量が酸素含有量よりも多い窒化酸化アルミニウム(AlNO)または酸化アルミニウム、ダイアモンドライクカーボン(DLC)、窒素含有炭素膜(CN)を含む絶縁膜からなり、該絶縁膜を単層もしくは組み合わせた積層を用いることができる。また、シロキサン材料を用いてもよい。
【0150】
この際、カバレッジの良い膜をパッシベーション膜として用いることが好ましく、炭素膜、特にDLC膜を用いることは有効である。DLC膜は室温から100℃以下の温度範囲で成膜可能であるため、耐熱性の低い電界発光層188の上方にも容易に成膜することができる。DLC膜は、プラズマCVD法(代表的には、RFプラズマCVD法、マイクロ波CVD法、電子サイクロトロン共鳴(ECR)CVD法、熱フィラメントCVD法など)、燃焼炎法、スパッタ法、イオンビーム蒸着法、レーザ蒸着法などで形成することができる。成膜に用いる反応ガスは、水素ガスと、炭化水素系のガス(例えばCH4、C2H2、C6H6など)とを用い、グロー放電によりイオン化し、負の自己バイアスがかかったカソードにイオンを加速衝突させて成膜する。また、CN膜は反応ガスとしてC2H4ガスとN2ガスとを用いて形成すればよい。DLC膜は酸素に対するブロッキング効果が高く、電界発光層188の酸化を抑制することが可能である。そのため、この後に続く封止工程を行う間に電界発光層188が酸化するといった問題を防止できる。
【0151】
本実施の形態で作製した表示装置の画素領域の上面図を図11に示す。図11において、画素は、薄膜トランジスタ51、薄膜トランジスタ52、発光素子190、ゲート配線層53、ソース及びドレイン配線層54、電源線55から構成されている。
【0152】
このように発光素子190が形成された基板100と、封止基板195とをシール材192によって固着し、発光素子を封止する(図7参照。)。本発明の表示装置においては、シール材192と絶縁層186とを接しないように離して形成する。このようにシール材と、絶縁層186とを離して形成すると、絶縁層186に吸湿性の高い有機材料を用いた絶縁材料を用いても、水分が侵入しにくく、発光素子の劣化が防止でき、表示装置の信頼性が向上する。シール材192としては、代表的には可視光硬化性、紫外線硬化性または熱硬化性の樹脂を用いるのが好ましい。例えば、ビスフェノールA型液状樹脂、ビスフェノールA型固形樹脂、含ブロムエポキシ樹脂、ビスフェノールF型樹脂、ビスフェノールAD型樹脂、フェノール型樹脂、クレゾール型樹脂、ノボラック型樹脂、環状脂肪族エポキシ樹脂、エピビス型エポキシ樹脂、グリシジルエステル樹脂、グリシジルアミン系樹脂、複素環式エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂等のエポキシ樹脂を用いることができる。なお、シール材で囲まれた領域には充填材193を充填してもよく、窒素雰囲気下で封止することによって、窒素等を封入してもよい。本実施の形態は、下面出射型のため、充填材193は透光性を有する必要はないが、充填材193を透過して光を取り出す構造の場合は、透光性を有する必要がある。代表的には可視光硬化、紫外線硬化または熱硬化のエポキシ樹脂を用いればよい。以上の工程において、本実施の形態における、発光素子を用いた表示機能を有する表示装置が完成する。また充填材は、液状の状態で滴下し、表示装置内に充填することもできる。
【0153】
ディスペンサ方式を採用した滴下注入法を図26を用いて説明する。図26の滴下注入法は、制御装置40、撮像手段42、ヘッド43、充填材33、マーカー35、マーカー45は、バリア層34、シール材32、TFT基板30、対向基板20からなる。シール材32で閉ループを形成し、その中にヘッド43より充填材33を1回若しくは複数回滴下する。充填材材料の粘性が高い場合は、連続的に吐出され、繋がったまま被形成領域に付着する。一方、充填材材料の粘性が低い場合には、図26のように間欠的に吐出され充填材が滴下される。そのとき、シール材32と充填材33とが反応することを防ぐため、バリア層34を設けてもよい。続いて、真空中で基板を貼り合わせ、その後紫外線硬化を行って、充填材が充填された状態とする。この充填剤として、乾燥剤などの吸湿性を含む物質を用いると、さらなる吸水効果が得られ、素子の劣化を防ぐことができる。
【0154】
EL表示パネル内には素子の水分による劣化を防ぐため、乾燥剤を設置する。本実施の形態では、乾燥剤は、画素領域を取り囲むように封止基板に形成された凹部に設置され、薄型化を妨げない構成とする。また、ゲート配線層に対応する領域にも乾燥剤を形成し、吸水面積を広く取っているので、吸水効果が高い。また、直接発光しないゲート配線層上に乾燥剤を形成しているので、光取り出し効率を低下させることもない。
【0155】
なお、本実施の形態では、ガラス基板で発光素子を封止した場合を示すが、封止の処理とは、発光素子を水分から保護するための処理であり、カバー材で機械的に封入する方法、熱硬化性樹脂又は紫外光硬化性樹脂で封入する方法、金属酸化物や窒化物等のバリア能力が高い薄膜により封止する方法のいずれかを用いる。カバー材としては、ガラス、セラミックス、プラスチックもしくは金属を用いることができるが、カバー材側に光を放射させる場合は透光性でなければならない。また、カバー材と上記発光素子が形成された基板とは熱硬化性樹脂又は紫外光硬化性樹脂等のシール材を用いて貼り合わせられ、熱処理又は紫外光照射処理によって樹脂を硬化させて密閉空間を形成する。この密閉空間の中に酸化バリウムに代表される吸湿材を設けることも有効である。この吸湿材は、シール材の上に接して設けても良いし、発光素子よりの光を妨げないような、隔壁の上や周辺部に設けても良い。さらに、カバー材と発光素子の形成された基板との空間を熱硬化性樹脂若しくは紫外光硬化性樹脂で充填することも可能である。この場合、熱硬化性樹脂若しくは紫外光硬化性樹脂の中に酸化バリウムに代表される吸湿材を添加しておくことは有効である。
【0156】
図12に、本実施の形態で作製する図1の表示装置において、ソース電極層又はドレイン電極層と第1の電極層が直接接して電気的な接続を行うのではなく、配線層を介して接続する例を示す。図12の表示装置において、発光素子を駆動する薄膜トランジスタのソース電極層又はドレイン電極層と、第1の電極層395とは配線層199を介して電気的に接続している。また、図12では、配線層199の上に第1の電極層395が一部積層するように接続しているが、先に第1の電極層395を形成し、その第1の電極層395上に接するように配線層199を形成する構成でもよい。
【0157】
本実施の形態では、外部端子接続領域202において、端子電極層178に異方性導電層196によってFPC194を接続し、外部と電気的に接続する構造とする。また表示装置の上面図である図7(A)で示すように、本実施の形態において作製される表示装置は信号線駆動回路を有する周辺駆動回路領域204、周辺駆動回路領域209のほかに、走査線駆動回路を有する周辺駆動回路領域207、周辺駆動回路領域208が設けられている。
【0158】
本実施の形態では、上記のような回路で形成するが、本発明はこれに限定されず、周辺駆動回路としてICチップを前述したCOG方式やTAB方式によって実装したものでもよい。また、ゲート線駆動回路、ソース線駆動回路は複数であっても単数であっても良い。
【0159】
また、本発明の表示装置において、画面表示の駆動方法は特に限定されず、例えば、点順次駆動方法や線順次駆動方法や面順次駆動方法などを用いればよい。代表的には、線順次駆動方法とし、時分割階調駆動方法や面積階調駆動方法を適宜用いればよい。また、表示装置のソース線に入力する映像信号は、アナログ信号であってもよいし、デジタル信号であってもよく、適宜、映像信号に合わせて駆動回路などを設計すればよい。
【0160】
さらに、ビデオ信号がデジタルの表示装置において、画素に入力されるビデオ信号が定電圧(CV)のものと、定電流(CC)のものとがある。ビデオ信号が定電圧のもの(CV)には、発光素子に印加される電圧が一定のもの(CVCV)と、発光素子に印加される電流が一定のもの(CVCC)とがある。また、ビデオ信号が定電流のもの(CC)には、発光素子に印加される電圧が一定のもの(CCCV)と、発光素子に印加される電流が一定のもの(CCCC)とがある。
【0161】
本発明を用いると、信頼性の高い表示装置を作製することができる。よって、高精細、高画質な表示装置を歩留まり良く製造することができる。
【0162】
(実施の形態3)
本発明の実施の形態を、図8乃至図10を用いて説明する。本実施の形態は、実施の形態1で作製した表示装置において、第2の層間絶縁層を形成しない例を示す。よって、同一部分又は同様な機能を有する部分の繰り返しの説明は省略する。
【0163】
実施の形態1で示したように、基板100上にpチャネル型薄膜トランジスタ173、nチャネル型薄膜トランジスタ174、nチャネル型薄膜トランジスタ175、pチャネル型薄膜トランジスタ176を形成し、絶縁膜168を形成する。各薄膜トランジスタには半導体層のソース領域又はドレイン領域に接続するソース電極層又はドレイン電極層が形成されている。画素領域206に設けられたpチャネル型薄膜トランジスタ176におけるソース電極層又はドレイン電極層172bに接して第1の電極層395を形成する(図8(A)参照。)。
【0164】
第1の電極層395は画素電極として機能し、実施の形態2における第1の電極層396と同様な材料と工程で形成すればよい。本実施の形態でも実施の形態1と同様に第2の電極層中を光を通過させて取り出すために、反射電極としてAl(Mo)膜をs第1の電極層395に用いて所望の形状に加工し形成する。
【0165】
第1の電極層395の端部及び薄膜トランジスタを覆うように絶縁層186を形成する(図8(B)参照。)。絶縁層186には本実施の形態ではアクリルを用いる。第1の電極層上に電界発光層188を形成し、第2の電極層189を積層することによって発光素子190を形成する。外部端子接続領域202においては端子電極層178を異方性導電層196を介してFPC194が接着される。基板100はシール材192によって封止基板195と張り合わされ、表示装置内には充填材193が充填されている(図9参照。)。本発明の表示装置においては、シール材192と絶縁層186とを接しないように離して形成する。このようにシール材と、絶縁層186とを離して形成すると、絶縁層186に吸湿性の高い有機材料を用いた絶縁材料を用いても、水分が侵入しにくく、発光素子の劣化が防止でき、表示装置の信頼性が向上する。
【0166】
また図10における表示装置は、第1の電極層395を、pチャネル型薄膜トランジスタ176と接続するソース電極層又はドレイン電極層172bの形成前に、絶縁膜168上に選択的に形成するものである。この場合、本実施の形態とはソース電極層又はドレイン電極層172bと、第1の電極層395の接続構造が、第1の電極層395の上にソース電極層又はドレイン電極層172bが積層する構造となる。第1の電極層395をソース電極層又はドレイン電極層172bより先に形成すると、平坦な形成領域に形成できるので、被覆性がよく、CMPなどの研磨処理も十分に行えるので平坦性よく形成できる利点がある。
【0167】
本発明を用いると、信頼性の高い表示装置を作製することができる。よって、高精細、高画質な表示装置を歩留まり良く製造することができる。
【0168】
(実施の形態4)
本発明の実施の形態を、図13を用いて説明する。本実施の形態は、実施の形態1で作製した表示装置において、薄膜トランジスタのゲート電極層の構造が異なる例を示す。よって、同一部分又は同様な機能を有する部分の繰り返しの説明は省略する。
【0169】
図13(A)乃至(C)は、作製工程にある表示装置であり、実施の形態1で示した図4(B)の表示装置と対応している。
【0170】
図13(A)において、周辺駆動回路領域214に薄膜トランジスタ273及び薄膜トランジスタ274が、画素領域216に薄膜トランジスタ275及び薄膜トランジスタ276が設けられている。図13(A)における薄膜トランジスタのゲート電極層は2層の導電膜の積層で構成され、上層のゲート電極層が下層のゲート電極層より幅が細く加工されている。下層のゲート電極層はテーパー形状を有しているが、上層のゲート電極層はテーパー形状を有していない。このように、ゲート電極層はテーパー形状を有していても良いし、側面の角度が垂直に近いテーパー形状を有さない形状でもよい。
【0171】
図13(B)において、周辺駆動回路領域214に薄膜トランジスタ373及び薄膜トランジスタ374が、画素領域216に薄膜トランジスタ375及び薄膜トランジスタ376が設けられている。図13(B)における薄膜トランジスタのゲート電極層も2層の導電膜の積層で構成されているが、上層のゲート電極層と下層のゲート電極層は連続的なテーパー形状を有している。
【0172】
図13(C)において、周辺駆動回路領域214に薄膜トランジスタ473及び薄膜トランジスタ474が、画素領域216に薄膜トランジスタ475及び薄膜トランジスタ476が設けられている。図13(C)における薄膜トランジスタのゲート電極層は、単層構造でありテーパー形状を有している。このようにゲート電極層は単層構造でもよい。
【0173】
図13(C)における表示装置は、ゲート絶縁層がゲート絶縁層477とゲート絶縁層上に選択的に設けられたゲート絶縁層478とで構成されている。このように、ゲート絶縁層478は、ゲート電極層の下に選択的に設けられても良く、その端部はテーパー形状を有していてもよい。図13(C)においては、ゲート絶縁層478の端部とその上に形成されるゲート電極層の端部は両方テーパー形状を有しており、連続的に形成されているが、段差を有するように不連続に形成されても良い。本実施の形態では、ゲート絶縁層477を酸化窒化珪素膜を用い、ゲート絶縁層478に窒化珪素膜を用いる。
【0174】
以上のように、ゲート電極層はその構成と形状によって様々な構造をとりうる。よって作製される表示装置も様々な構造を示す。半導体層中の不純物領域は、ゲート電極層をマスクとして自己整合的に形成される場合、ゲート電極層の構造によってその不純物領域の構造や濃度分布が変化する。以上のことも考慮して設計を行うと所望の機能を有する薄膜トランジスタを作製することができる。
【0175】
本実施の形態は、実施の形態1乃至3とそれぞれと組み合わせて用いることが可能である。
【0176】
(実施の形態5)
走査線側入力端子部と信号線側入力端子部とに保護ダイオードを設けた一態様について図15を参照して説明する。図15において画素2702にはTFT501、TFT502、容量素子504、発光素子503が設けられている。このTFTは実施の形態1と同様な構成を有している。
【0177】
信号線側入力端子部には、保護ダイオード561と保護ダイオード562が設けられている。この保護ダイオードは、TFT501若しくはTFT502と同様な工程で作製され、ゲートとドレイン若しくはソースの一方とを接続することによりダイオードとして動作させている。図15で示す上面図の等価回路図を図14に示している。
【0178】
保護ダイオード561は、ゲート電極層、半導体層、配線層から成っている。保護ダイオード562も同様な構造である。この保護ダイオードと接続する共通電位線554、共通電位線555はゲート電極層と同じ層で形成している。従って、配線層と電気的に接続するには、絶縁層にコンタクトホールを形成する必要がある。
【0179】
絶縁層へのコンタクトホールは、マスク層を形成し、エッチング加工すれば良い。この場合、大気圧放電のエッチング加工を適用すれば、局所的な放電加工も可能であり、基板の全面にマスク層を形成する必要はない。
【0180】
信号配線層はTFT501におけるソース及びドレイン配線層505と同じ層で形成され、それに接続している信号配線層とソース又はドレイン側が接続する構造となっている。
【0181】
走査信号線側の入力端子部も同様な構成である。保護ダイオード563は、ゲート電極層、半導体層、配線層から成っている。保護ダイオード564も同様な構造である。この保護ダイオードと接続する共通電位線556、共通電位線557はソース電極層及びドレイン電極層と同じ層で形成している。入力段に設けられる保護ダイオードを同時に形成することができる。なお、保護ダイオードを挿入する位置は、本実施の形態のみに限定されず、駆動回路と画素との間に設けることもできる。
【0182】
(実施の形態6)
本発明によって形成される表示装置によって、テレビジョン装置を完成させることができる。図27はテレビジョン装置(本実施の形態ではELテレビジョン装置)の主要な構成を示すブロック図を示している。表示パネルには、図16(A)で示すような構成として画素部701のみが形成されて走査線側駆動回路703と信号線側駆動回路702とが、図17(B)のようなTAB方式により実装される場合と、図17(A)のようなCOG方式により実装される場合と、図16(B)に示すようにTFTを形成し、画素部701と走査線側駆動回路703を基板上に一体形成し信号線側駆動回路702を別途ドライバICとして実装する場合、また図16(C)のように画素部701と信号線側駆動回路702と走査線側駆動回路703を基板上に一体形成する場合などがあるが、どのような形態としても良い。
【0183】
その他の外部回路の構成として、映像信号の入力側では、チューナ704で受信した信号のうち、映像信号を増幅する映像信号増幅回路705と、そこから出力される信号を赤、緑、青の各色に対応した色信号に変換する映像信号処理回路706と、その映像信号をドライバICの入力仕様に変換するためのコントロール回路707などからなっている。コントロール回路707は、走査線側と信号線側にそれぞれ信号が出力する。デジタル駆動する場合には、信号線側に信号分割回路708を設け、入力デジタル信号をm個に分割して供給する構成としても良い。
【0184】
チューナ704で受信した信号のうち、音声信号は、音声信号増幅回路709に送られ、その出力は音声信号処理回路710を経てスピーカ713に供給される。制御回路711は受信局(受信周波数)や音量の制御情報を入力部712から受け、チューナ704や音声信号処理回路710に信号を送出する。
【0185】
表示モジュールを、図20(A)、(B)に示すように、筐体に組みこんで、テレビジョン装置を完成させることができる。FPCまで取り付けられた図1のような表示パネルのことを一般的にはEL表示モジュールともいう。よって図1のようなEL表示モジュールを用いると、ELテレビジョン装置を完成することができる。表示モジュールにより主画面2003が形成され、その他付属設備としてスピーカー部2009、操作スイッチなどが備えられている。このように、本発明によりテレビジョン装置を完成させることができる。
【0186】
また、位相差板や偏光板を用いて、外部から入射する光の反射光を遮断するようにしてもよい。また上面放射型の表示装置ならば、隔壁となる絶縁層を着色しブラックマトリクスとして用いてもよい。この隔壁は液滴吐出法などによっても形成することができ、顔料系の黒色樹脂や、ポリイミドなどの樹脂材料に、カーボンブラック等を混合させてもよく、その積層でもよい。液滴吐出法によって、異なった材料を同領域に複数回吐出し、隔壁を形成してもよい。位相差板、位相差板としてはλ/4板とλ/2板とを用い、光を制御できるように設計すればよい。構成としては、TFT素子基板側から純に、発光素子、封止基板(封止材)、位相差板、位相差板(λ/4板、λ/2板)、偏光板という構成になり、発光素子から放射された光は、これらを通過し偏光板側より外部に放射される。この位相差板や偏光板は光が放射される側に設置すればよく、両面放射される両面放射型の表示装置であれば両方に設置することもできる。また、偏光板の外側に反射防止膜を有していても良い。これにより、より高繊細で精密な画像を表示することができる。
【0187】
図20(A)に示すように、筐体2001に表示素子を利用した表示用パネル2002が組みこまれ、受信機2005により一般のテレビ放送の受信をはじめ、モデム2004を介して有線又は無線による通信ネットワークに接続することにより一方向(送信者から受信者)又は双方向(送信者と受信者間、又は受信者間同士)の情報通信をすることもできる。テレビジョン装置の操作は、筐体に組みこまれたスイッチ又は別体のリモコン操作機2006により行うことが可能であり、このリモコン装置にも出力する情報を表示する表示部2007が設けられていても良い。
【0188】
また、テレビジョン装置にも、主画面2003の他にサブ画面2008を第2の表示用パネルで形成し、チャネルや音量などを表示する構成が付加されていても良い。この構成において、主画面2003を視野角の優れたEL表示用パネルで形成し、サブ画面を低消費電力で表示可能な液晶表示用パネルで形成しても良い。また、低消費電力化を優先させるためには、主画面2003を液晶表示用パネルで形成し、サブ画面をEL表示用パネルで形成し、サブ画面は点滅可能とする構成としても良い。もちろん、主画面及びサブ画面両方を、本発明を適用したEL表示パネルで形成してもよい。本発明を用いると、このような大型基板を用いて、多くのTFTや電子部品を用いても、信頼性の高い表示装置とすることができる。
【0189】
図20(B)は例えば20〜80インチの大型の表示部を有するテレビジョン装置であり、筐体2010、操作部であるキーボード部2012、表示部2011、スピーカー部2013等を含む。本発明は、表示部2011の作製に適用される。図20(B)の表示部は、わん曲可能な物質を用いているので、表示部がわん曲したテレビジョン装置となっている。このように表示部の形状を自由に設計することができるので、所望な形状のテレビジョン装置を作製することができる。
【0190】
本発明により、簡略な工程で表示装置を形成できるため、コストダウンも達成できる。よって本発明を用いたテレビジョン装置では、大画面の表示部を有しても低いコストで形成できる。よって高性能、高信頼性のテレビジョン装置を歩留まりよく作製することができる。
【0191】
勿論、本発明はテレビジョン装置に限定されず、パーソナルコンピュータのモニタをはじめ、鉄道の駅や空港などにおける情報表示盤や、街頭における広告表示盤など大面積の表示媒体としても様々な用途に適用することができる。
【0192】
(実施の形態7)
【0193】
本実施の形態を図21を用いて説明する。本実施の形態は、実施の形態1乃至6で作製する表示装置を有するパネルを用いたモジュールの例を示す。
【0194】
図21(A)に示す情報端末のモジュールは、プリント配線基板946に、コントローラ901、中央処理装置(CPU)902、メモリ911、電源回路903、音声処理回路929及び送受信回路904や、その他、抵抗、バッファ、容量素子等の素子が実装されている。また、パネル900がフレキシブル配線基板(FPC)908を介してプリント配線基板946に接続されている。
【0195】
パネル900には、発光素子が各画素に設けられた画素部905と、前記画素部905が有する画素を選択する第1の走査線駆動回路906a、第2の走査線駆動回路906bと、選択された画素にビデオ信号を供給する信号線駆動回路907とが設けられている。
【0196】
プリント配線基板946に備えられたインターフェース(I/F)909を介して、各種制御信号の入出力が行われる。また、アンテナとの間の信号の送受信を行なうためのアンテナ用ポート910が、プリント配線基板946に設けられている。
【0197】
なお、本実施の形態ではパネル900にプリント配線基板946がFPC908を介して接続されているが、必ずしもこの構成に限定されない。COG(Chip on Glass)方式を用い、コントローラ901、音声処理回路929、メモリ911、CPU902または電源回路903をパネル900に直接実装させるようにしても良い。また、プリント配線基板946には、容量素子、バッファ等の各種素子が設けられ、電源電圧や信号にノイズがのったり、信号の立ち上がりが鈍ったりすることを防いでいる。
【0198】
図21(B)は、図21(A)に示したモジュールのブロック図を示す。このモジュール999は、メモリ911としてVRAM932、DRAM925、フラッシュメモリ926などが含まれている。VRAM932にはパネルに表示する画像のデータが、DRAM925には画像データまたは音声データが、フラッシュメモリには各種プログラムが記憶されている。
【0199】
電源回路903では、パネル900、コントローラ901、CPU902、音声処理回路929、メモリ911、送受信回路931に与える電源電圧が生成される。またパネルの仕様によっては、電源回路903に電流源が備えられている場合もある。
【0200】
CPU902は、制御信号生成回路920、デコーダ921、レジスタ922、演算回路923、RAM924、CPU用のインターフェース935などを有している。インターフェース935を介してCPU902に入力された各種信号は、一旦レジスタ922に保持された後、演算回路923、デコーダ921などに入力される。演算回路923では、入力された信号に基づき演算を行ない、各種命令を送る場所を指定する。一方デコーダ921に入力された信号はデコードされ、制御信号生成回路920に入力される。制御信号生成回路920は入力された信号に基づき、各種命令を含む信号を生成し、演算回路923において指定された場所、具体的にはメモリ911、送受信回路931、音声処理回路929、コントローラ901などに送る。
【0201】
メモリ911、送受信回路931、音声処理回路929、コントローラ901は、それぞれ受けた命令に従って動作する。以下その動作について簡単に説明する。
【0202】
入力手段930から入力された信号は、インターフェース909を介してプリント配線基板946に実装されたCPU902に送られる。制御信号生成回路920は、ポインティングデバイスやキーボードなどの入力手段930から送られてきた信号に従い、VRAM932に格納してある画像データを所定のフォーマットに変換し、コントローラ901に送付する。
【0203】
コントローラ901は、パネルの仕様に合わせてCPU902から送られてきた画像データを含む信号にデータ処理を施し、パネル900に供給する。またコントローラ901は、電源回路903から入力された電源電圧やCPU902から入力された各種信号をもとに、Hsync信号、Vsync信号、クロック信号CLK、交流電圧(AC Cont)、切り替え信号L/Rを生成し、パネル900に供給する。
【0204】
送受信回路904では、アンテナ933において電波として送受信される信号が処理されており、具体的にはアイソレータ、バンドパスフィルタ、VCO(Voltage Controlled Oscillator)、LPF(Low Pass Filter)、カプラ、バランなどの高周波回路を含んでいる。送受信回路904において送受信される信号のうち音声情報を含む信号が、CPU902からの命令に従って、音声処理回路929に送られる。
【0205】
CPU902の命令に従って送られてきた音声情報を含む信号は、音声処理回路929において音声信号に復調され、スピーカー928に送られる。またマイク927から送られてきた音声信号は、音声処理回路929において変調され、CPU902からの命令に従って、送受信回路904に送られる。
【0206】
コントローラ901、CPU902、電源回路903、音声処理回路929、メモリ911を、本実施の形態のパッケージとして実装することができる。本実施の形態は、アイソレータ、バンドパスフィルタ、VCO(Voltage Controlled Oscillator)、LPF(Low Pass Filter)、カプラ、バランなどの高周波回路以外であれば、どのような回路にも応用することができる。
【0207】
(実施の形態8)
本実施の形態を図21及び図22を用いて説明する。図22は、この実施の形態10で作製するモジュールを含む無線を用いた持ち運び可能な小型電話機(携帯電話)の一態様を示している。パネル900はハウジング1001に脱着自在に組み込んでモジュール999と容易に一体化できるようにしている。ハウジング1001は組み入れる電子機器に合わせて、形状や寸法を適宜変更することができる。
【0208】
パネル900を固定したハウジング1001はプリント配線基板946に嵌着されモジュールとして組み立てられる。プリント配線基板946には、コントローラ、CPU、メモリ、電源回路、その他、抵抗、バッファ、容量素子等が実装されている。さらに、マイクロフォン994及びスピーカー995を含む音声処理回路、送受信回路などの信号処理回路993が備えられている。パネル900はFPC908を介してプリント配線基板946に接続される。
【0209】
このようなモジュール999、入力手段998、バッテリ997は筐体996に収納される。パネル900の画素部は筐体996に形成された開口窓から視認できように配置されている。
【0210】
図22で示す筐体996は、電話機の外観形状を一例として示している。しかしながら、本実施の形態に係る電子機器は、その機能や用途に応じてさまざまな態様に変容し得る。以下に示す実施の形態で、その態様の一例を説明する。
【0211】
(実施の形態9)
本発明を適用して、様々な表示装置を作製することができる。即ち、それら表示装置を表示部に組み込んだ様々な電子機器に本発明を適用できる。
【0212】
その様な電子機器としては、ビデオカメラ、デジタルカメラ等のカメラ、プロジェクター、ヘッドマウントディスプレイ(ゴーグル型ディスプレイ)、カーナビゲーション、カーステレオ、パーソナルコンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末(モバイルコンピュータ、携帯電話または電子書籍等)、記録媒体を備えた画像再生装置(具体的にはDigital Versatile Disc(DVD)等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうるディスプレイを備えた装置)などが挙げられる。それらの例を図19に示す。
【0213】
図19(A)は、コンピュータであり、本体2101、筐体2102、表示部2103、キーボード2104、外部接続ポート2105、ポインティングマウス2106等を含む。本発明を用いると、小型化し、画素が微細化しても、信頼性が高く、高画質な画像を表示するコンピュータを完成させることができる。
【0214】
図19(B)は記録媒体を備えた画像再生装置(具体的にはDVD再生装置)であり、本体2201、筐体2202、表示部A2203、表示部B2204、記録媒体(DVD等)読み込み部2205、操作キー2206、スピーカー部2207等を含む。表示部A2203は主として画像情報を表示し、表示部B2204は主として文字情報を表示する。本発明を用いると、小型化し、画素が微細化しても、信頼性が高く、高画質な画像を表示する画像再生装置を完成させることができる。
【0215】
図19(C)は携帯電話であり、本体2301、音声出力部2302、音声入力部2303、表示部2304、操作スイッチ2305、アンテナ2306等を含む。本発明を用いると、小型化し、画素が微細化しても、信頼性が高く、高画質な画像を表示する携帯電話を完成することができる。
【0216】
図19(D)はビデオカメラであり、本体2401、表示部2402、筐体2403、外部接続ポート2404、リモコン受信部2405、受像部2406、バッテリー2407、音声入力部2408、接眼部2409、操作キー2410等を含む。本発明を用いると、小型化し、画素が微細化しても、信頼性が高く、高画質な画像を表示できるビデオカメラを完成することができる。本実施の形態は、上記の実施の形態と自由に組み合わせることができる。
【実施例1】
【0217】
本実施例では、本発明で電極層として用いるモリブデン、チタン、及び炭素のうち少なくとも一種、又は複数種を有するアルミニウム合金を含む膜の特性を測定した結果を示す。
【0218】
モリブデンを有するアルミニウム合金を含む膜(Al(Mo))、チタンを有するアルミニウム合金を含む膜(Al(Ti))、炭素を有するアルミニウム合金を含む膜(Al(C))は、アルミニウムのターゲット上に、チップ状のモリブデン、チタン、または炭素をのせてスパッタ法により成膜した。なお成膜条件は、電力1.5〜2kW、圧力は0.4Pa、アルゴンガス流量50sccmであった。試料は、Al(Mo)膜中のモリブデンの含有量、Al(Ti)膜中のチタンの含有量、Al(C)膜中の炭素の含有量をそれぞれ変化させて、各試料の特性を調べた。
【0219】
まず、モリブデン、チタン、及び炭素のうち少なくとも一種、又は複数種を有するアルミニウム合金を含む膜の反射率を測定した。試料は、Al(Mo)膜中のモリブデンの含有量を、18.3atoms%、22.2atoms%、30.0atoms%、45.3atoms%、56.6atoms%とした膜を5種類、同様にAl(Ti)膜中のチタンの含有量を、8.7atoms%、10.3atoms%、14.9atoms%、30.6atoms%、38.9atoms%とした膜を5種類、Al(C)膜中の炭素の含有量を、1atoms%未満を2種類、1.7atoms%、3.5atoms%とした膜を4種類と、純アルミニウム膜(図23の凡例にはpure−Alと記す)である。なお、試料は成膜後、300度で1時間加熱した。これは、実際の工程を想定し、反射電極を形成した後、加熱工程を行う場合があるからである。図23(A)にAl(Mo)の試料の各波長に対する反射率、図23(B)にAl(Ti)の試料の各波長に対する反射率、図23(C)にAl(C)の試料の各波長に対する反射率を示す。
【0220】
図23(A)において図中のドットは、純アルミニウム膜は丸形、Al(Mo)膜中のモリブデンの含有量が18.3atoms%の測定値は三角形、Al(Mo)膜中のモリブデンの含有量が22.2atoms%の測定値は四角形、Al(Mo)膜中のモリブデンの含有量が30.0atoms%の測定値は菱形、Al(Mo)膜中のモリブデンの含有量が45.3atoms%の測定値はばつの印、Al(Mo)膜中のモリブデンの含有量が56.6atoms%の測定値は十字の印となっている。同様に、図23(B)において図中のドットは、純アルミニウム膜は丸形、Al(Ti)膜中のチタンの含有量が8.7atoms%の測定値は三角形、Al(Ti)膜中のチタンの含有量が10.3atoms%の測定値は四角形、Al(Ti)膜中のチタンの含有量が14.9atoms%の測定値は菱形、Al(Ti)膜中のチタンの含有量が30.6atoms%の測定値はばつの印、Al(Ti)膜中のチタンの含有量が38.9atoms%の測定値は十字の印となっている。図23(C)において図中のドットは、純アルミニウム膜は丸形、Al(C)膜中の炭素の含有量が1atoms%未満の測定値は三角形と四角形、Al(C)膜中の炭素の含有量が1.7atoms%の測定値は菱形、Al(C)膜中の炭素の含有量が3.5atoms%の測定値はばつの印となっており、同じAl(C)膜中の炭素の含有量が1atoms%未満であっても三角形のドットの膜の方が、四角形のドットの膜の方よりも、Al(C)膜中の含まれる炭素量が小さい。また、反射率を測定した試料の膜厚は200nmであった。
【0221】
図23(A)、(B)、(C)に示すように純アルミニウム膜においては、450nm付近より小さな波長では、反射率が低下しているが、モリブデン、チタン、及び炭素のうち少なくとも一種、又は複数種を有するアルミニウム合金を含む膜の多くにおいては、300nm〜800nmの可視光領域付近の波長で反射率はほぼ一定であり反射率の低下は見られなかった。よって、モリブデン、チタン、及び炭素のうち少なくとも一種、又は複数種を有するアルミニウム合金を含む膜では、反射率の波長依存がないので、可視光領域において一定の反射率を保てるため、反射電極として効率よく発光素子から放射される光を反射することができる。また、光を吸収しにくいので、熱も溜めにくく、熱による発光素子の劣化も防ぐことができるので、表示装置の信頼性が向上する。よって、屋外などの強い光の下で使用しても、性能が低下することなく十分に活用できる。また、モリブデン、チタン、炭素の膜中における含有量を大きくしていくと、反射率は低下していった。反射電極としての光の反射効率を考慮すると、Al(Mo)膜では、モリブデンの含有量が22.2atoms%以下が好ましく、Al(Ti)膜では、チタンの含有量が14.9atoms%以下が好ましく、Al(C)膜では、1.7atoms%以下が好ましい。
【0222】
次に、前述の各試料の膜表面の凹凸の最大高低差(Peak−Valley値(P―V値):山谷値)を測定した。測定は原子間力顕微鏡(AFM:Atomic Force Microscope)を用い、測定範囲は2μm×2μmで行った。図24(A)にAl(Mo)膜のモリブデン含有量に対するP−V値の変化、図24(B)にAl(Ti)膜のチタン含有量に対するP−V値の変化を示す。なお、図24(B)において丸印のドットは、チタン及び炭素を有するアルミニウム合金を含む膜であり、チタン及び炭素を有するアルミニウム合金を含む膜中のチタンの含有量は2.7atoms%、炭素の含有量は1atoms%以下となっている。また、図24(A)、(B)はAl(Mo)膜、Al(Ti)膜の表面を測定した結果であるが、Al(Mo)膜、Al(Ti)膜それぞれの上に酸化珪素を含む酸化インジウムスズ(ITSO)膜を積層し、それぞれの上層のITSO膜表面におけるP−V値を測定した結果を図25(A)(B)に示す。なおP−V値を測定した各試料の膜厚は、35nmであった。
【0223】
図24(A)に示す各試料のP−V値の測定値は、純アルミニウム膜は17.51nm、Al(Mo)膜中のモリブデンの含有量が18.3atoms%の測定値は4.421nm、Al(Mo)膜中のモリブデンの含有量が22.2atoms%の測定値は3.711nm、Al(Mo)膜中のモリブデンの含有量が30.0atoms%の測定値は1.738nm、Al(Mo)膜中のモリブデンの含有量が45.3atoms%の測定値は0.9358nm、Al(Mo)膜中のモリブデンの含有量が56.6atoms%の測定値は0.8159nmとなった。図24(B)に示す各試料のP−V値の測定値は、純アルミニウム膜は17.51nm、Al(Ti)膜中のチタンの含有量が8.7atoms%の測定値は8.239nm、Al(Ti)膜中のチタンの含有量が10.3atoms%の測定値は5.887nm、Al(Ti)膜中のチタンの含有量が14.9atoms%の測定値は5.75nm、Al(Ti)膜中のチタンの含有量が30.6atoms%の測定値は1.981nm、Al(Ti)膜中のチタンの含有量が38.9atoms%の測定値は2.493nm、チタン及び炭素を有するアルミニウム合金を含む膜の測定値は1.46nmとなった。
【0224】
図25(A)に示す各試料の上層のITSO膜表面のP−V値の測定値は、Al(Mo)膜中のモリブデンの含有量が18.3atoms%の測定値は1.143nm、Al(Mo)膜中のモリブデンの含有量が22.2atoms%の測定値は2.32nm、Al(Mo)膜中のモリブデンの含有量が30.0atoms%の測定値は2.144nm、Al(Mo)膜中のモリブデンの含有量が45.3atoms%の測定値は2.109nm、Al(Mo)膜中のモリブデンの含有量が56.6atoms%の測定値は1.603nmとなった。図25(B)に示す各試料の上層のITSO膜表面のP−V値の測定値は、Al(Ti)膜中のチタンの含有量が8.7atoms%の測定値は8.137nm、Al(Ti)膜中のチタンの含有量が10.3atoms%の測定値は6.407nm、Al(Ti)膜中のチタンの含有量が14.9atoms%の測定値は6.005nm、Al(Ti)膜中のチタンの含有量が30.6atoms%の測定値は5.178nm、Al(Ti)膜中のチタンの含有量が38.9atoms%の測定値は2.635nmとなった。
【0225】
純アルミニウム膜の表面のP−V値は、Al(Mo)膜、A(Ti)膜、チタン及び炭素を有するアルミニウム合金を含む膜の表面のP−V値より倍以上大きく、純アルミニウム膜の表面は平坦性が悪い。一方、Al(Mo)膜、A(Ti)膜、チタン及び炭素を有するアルミニウム合金を含む膜は、P−V値が低いことから、膜表面の平坦性がよいことがわかる。また、モリブデン、チタン、及び炭素のうち少なくとも一種、又は複数種を有するアルミニウム合金を含む膜中に含まれるモリブデン、またはチタンは含有量が大きくなるにつれ、P−V値がさらに低くなる傾向があった。また、チタン及び炭素を有するアルミニウム合金を含む膜のP−V値はTiの含有量が2.7atoms%であるのにP−V値が1.46nmと小さく、炭素を添加すると表面の平坦性が向上する効果があることが確認できた。
【0226】
また、純アルミニウム膜とAl(C)膜(膜中の炭素の含有量1atoms%未満)を成膜し、300度で焼成した膜の表面状態を調べるために、X線回折計(XRD:X−ray diffractometer)により結晶性の測定を行った。(111)の回折ピークのピーク強度が、純アルミニウム膜では4341CPSであったのに対し、Al(C)膜では684CPSと約7分の1であった。このことから、純アルミニウム膜では結晶化が進み結晶性が高くなっているが、Al(C)膜においては結晶化が抑えられ、結晶性が低いことがわかる。よって、結晶性が低いため、Al(C)膜の表面の平坦性はよいと考えられる。
【0227】
以上の測定結果より、アルミニウムにモリブデン、チタン、炭素を少なくとも一種、又は複数種添加することで、高い反射率を有しながら膜表面の平坦性を向上できることが確認できた。このような膜を表示装置の反射電極に用いると発光素子の光の取り出し効率も良好で、電極表面の荒れに起因する不良も抑えられた信頼性の高い表示装置を作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【0228】
【図1】本発明の表示装置を説明する図。
【図2】本発明の表示装置の作製方法を説明する図。
【図3】本発明の表示装置の作製方法を説明する図。
【図4】本発明の表示装置の作製方法を説明する図。
【図5】本発明の表示装置の作製方法を説明する図。
【図6】本発明の表示装置の作製方法を説明する図。
【図7】本発明の表示装置を説明する図。
【図8】本発明の表示装置の作製方法を説明する図。
【図9】本発明の表示装置を説明する図。
【図10】本発明の表示装置を説明する図。
【図11】本発明の表示装置を説明する上面図。
【図12】本発明の表示装置を説明する図。
【図13】本発明の表示装置を説明する図。
【図14】図15で説明する表示装置の等価回路図。
【図15】本発明の表示装置を説明する上面図。
【図16】本発明の表示装置の上面図。
【図17】本発明の表示装置の上面図。
【図18】本発明に適用できる発光素子の構成を説明する図。
【図19】本発明が適用される電子機器を示す図。
【図20】本発明が適用される電子機器を示す図。
【図21】本発明が適用される電子機器を示す図。
【図22】本発明が適用される電子機器を示す図。
【図23】実施例1における試料の実験データを示す図。
【図24】実施例1における試料の実験データを示す図。
【図25】実施例1における試料の実験データを示す図。
【図26】本発明に適用することのできる滴下注入法を説明する図。
【図27】本発明が適用される電子機器の主要な構成を示すブロック図。
【技術分野】
【0001】
本発明は、表示装置、及び表示装置の作製方法に関する。
【背景技術】
【0002】
エレクトロルミネセンス(以下「EL」ともいう。)素子、或いは液晶素子を有する表示装置の大画面化、高精細化に伴い、配線材料として、比抵抗が低く、配線加工が容易である純アルミニウムが注目されている。
【0003】
しかし純アルミニウムは、耐熱性に問題があり、表示装置の作製工程における加熱処理によって、純アルミニウム膜表面にヒロックと呼ばれるコブ状の突起が発生する。ヒロックは、配線間のショートなどを引き起こし、不良の原因となっている。
【0004】
よって、低抵抗で耐熱性があり、ヒロックを抑えることのできる配線材料が望まれており、他の元素を添加したアルミニウム合金薄膜が開発されている(例えば、特許文献1参照。)。
【特許文献1】特開2003−89864号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明では、低抵抗で耐熱性があり、ヒロックを抑えることのできる配線材料を用いることによって、工程、装置を複雑化することなく、高い信頼性や優れた電気特性を有する表示装置を歩留まり良く製造することができる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明においては、反射電極層である第1の電極層にモリブデン、チタン、及び炭素のうち少なくとも一種、又は複数種を有するアルミニウム合金を含む。モリブデン、チタン、及び炭素のうち少なくとも一種、又は複数種を有するアルミニウム合金を含む膜は、加熱処理を行っても結晶化しにくく、膜表面の平坦性が良好である。さらに可視光領域付近における光に対する反射性も高く、効率のよい光の反射を行うことができる。モリブデン、チタン、及び炭素のうち少なくとも一種、又は複数種を有するアルミニウム合金を含む膜は、有毒性もなく、人体や環境に対して安全であるという優れた利点もある。
【0007】
本発明を用いることのできる表示装置には、エレクトロルミネセンス(以下「EL」ともいう。)と呼ばれる発光を発現する有機物、若しくは有機物と無機物の混合物を含む層を、電極間に介在させた発光素子とTFTとが接続された発光表示装置がある。
【0008】
本発明の表示装置の一は、反射性の第1の電極層上に電界発光層を有し、電界発光層上に透光性の第2の電極層を有し、電界発光層は第1の電極層に接して有機化合物と無機化合物とを含む層を有し、第1の電極層は、モリブデン、チタン、及び炭素のうち少なくとも一種、又は複数種を有するアルミニウム合金を含む。
【0009】
本発明の表示装置の一は、反射性の第1の電極層上に透光性の導電膜を有し、導電膜上に電界発光層を有し、電界発光層上に透光性の第2の電極層を有し、電界発光層は導電膜に接して有機化合物と無機化合物とを含む層を有し、第1の電極層は、モリブデン、チタン、及び炭素のうち少なくとも一種、又は複数種を有するアルミニウム合金を含む。
【0010】
本発明の表示装置の一は、半導体層、ゲート絶縁層、ゲート電極層、ソース電極層及びドレイン電極層を有する薄膜トランジスタを有し、薄膜トランジスタ上に絶縁層を有し、絶縁層上に層間膜を有し、層間膜上に反射性の第1の電極層を有し、第1の電極層上に電界発光層を有し、電界発光層上に透光性の第2の電極層を有し、電界発光層は第1の電極層に接して有機化合物と無機化合物とを含む層を有し、層間膜は第1の電極層の下にのみ有し、第1の電極層は、モリブデン、チタン、及び炭素のうち少なくとも一種、又は複数種を有するアルミニウム合金を含む。
【0011】
本発明の表示装置の一は、半導体層、ゲート絶縁層、ゲート電極層、ソース電極層及びドレイン電極層を有する薄膜トランジスタを有し、薄膜トランジスタ上に絶縁層を有し、絶縁層上に層間膜を有し、層間膜上に反射性の第1の電極層を有し、第1の電極層上に透光性の導電膜を有し、導電膜上に電界発光層を有し、電界発光層上に透光性の第2の電極層を有し、電界発光層は導電膜に接して有機化合物と無機化合物とを含む層を有し、層間膜は第1の電極層の下にのみ有し、第1の電極層は、モリブデン、チタン、及び炭素のうち少なくとも一種、又は複数種を有するアルミニウム合金を含む。
【0012】
本発明の表示装置の作製方法の一は、モリブデン、チタン、及び炭素のうち少なくとも一種、又は複数種を有するアルミニウム合金を含む反射性の第1の電極層を形成し、第1の電極層上に電界発光層を形成し、電界発光層上に透光性の第2の電極層を形成し、電界発光層は有機化合物と無機化合物とを含む層を第1の電極層に接して形成する。
【0013】
本発明の表示装置の作製方法の一は、モリブデン、チタン、及び炭素のうち少なくとも一種、又は複数種を有するアルミニウム合金を含む反射性の第1の電極層を形成し、第1の電極層上に透光性の導電膜を形成し、導電膜上に電界発光層を形成し、電界発光層上に透光性の第2の電極層を形成し、電界発光層は有機化合物と無機化合物とを含む層を導電膜に接して形成する。
【0014】
本発明の表示装置の作製方法の一は、半導体層、ゲート絶縁層、ゲート電極層、ソース電極層及びドレイン電極層を有する薄膜トランジスタを形成し、薄膜トランジスタ上に絶縁層を形成し、絶縁層上に層間膜を形成し、絶縁層及び層間膜にソース電極層又はドレイン電極層に達する開口部を形成し、開口部及び層間膜上に、ソース電極層又はドレイン電極層に接して、モリブデン、チタン、及び炭素のうち少なくとも一種、又は複数種を有するアルミニウム合金を含む導電膜を形成し、導電膜及び層間膜を加工し、反射性の第1の電極層を形成し、第1の電極層上に電界発光層を形成し、電界発光層上に透光性の第2の電極層を形成し、電界発光層は有機化合物と無機化合物とを含む層を第1の電極層に接して形成する。
【0015】
本発明の表示装置の作製方法の一は、半導体層、ゲート絶縁層、ゲート電極層、ソース電極層及びドレイン電極層を有する薄膜トランジスタを形成し、薄膜トランジスタ上に絶縁層を形成し、絶縁層上に層間膜を形成し、絶縁層及び層間膜にソース電極層又はドレイン電極層に達する開口部を形成し、開口部及び層間膜上に、ソース電極層又はドレイン電極層に接して、モリブデン、チタン、及び炭素のうち少なくとも一種、又は複数種を有するアルミニウム合金を含む第1の導電膜を形成し、第1の導電膜上に第2の導電膜を形成し、第1の導電膜、第2の導電膜及び層間膜を加工し、反射性の第1の電極層を形成し、第1の電極層上に電界発光層を形成し、電界発光層上に透光性の第2の電極層を形成し、電界発光層は有機化合物と無機化合物とを含む層を第1の電極層に接して形成する。
【発明の効果】
【0016】
本発明を用いると、信頼性の高い表示装置を作製することができる。よって、高精細、高画質な表示装置を歩留まり良く製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0017】
本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、以下に説明する本発明の構成において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。
【0018】
(実施の形態1)
本実施の形態における表示装置を図1を用いて説明する。
【0019】
図1に示すように本実施の形態で示す表示装置は、封止基板を通過して光を取り出す、上面放射型の表示装置である。図1(A)及び図1(B)の表示装置は、発光素子の電極構造が異なる例である。
【0020】
図1(A)の表示装置は、基板600上に、下地膜601a、下地膜601b、薄膜トランジスタ605、ゲート絶縁層602、絶縁層603、絶縁層606、絶縁層607、層間膜608、隔壁として機能する絶縁層609、第1の電極層610、電界発光層611、第2の電極層612、保護膜613を有して構成されている。薄膜トランジスタ605は、ソース領域及びドレイン領域として機能する不純物領域を有する半導体層、ゲート絶縁層602、2層の積層構造であるゲート電極層、ソース電極層及びドレイン電極層からなっており、ソース電極層又はドレイン電極層は、半導体層の不純物領域と第1の電極層610に接して電気的に接続している。
【0021】
本実施の形態の表示装置は、第1の電極層610に反射性を有する反射電極層とし、発光素子614より放射される光を反射する。よって、光は、第2の電極層612側から矢印の方向に放射される。このように、発光素子の画素電極層に用いられる反射電極層としては、高い反射性と表面の良好な平坦性が必要となる。
【0022】
本発明においては、反射電極層である第1の電極層610に、モリブデン、チタン、及び炭素のうち少なくとも一種、又は複数種を有するアルミニウム合金を含む膜を用いる。本実施の形態では、第1の電極層610に、モリブデンを有するアルミニウム合金を含む膜(以下、Al(Mo)膜とも記す)を用いる。モリブデン、チタン、及び炭素のうち少なくとも一種、又は複数種を有するアルミニウム合金を含む膜は、加熱処理を行っても結晶化しにくく、膜表面の平坦性が良好である。さらに可視光領域付近における光に対する反射性も高く、効率のよい光の反射を行うことができる。モリブデン、チタン、及び炭素のうち少なくとも一種、又は複数種を有するアルミニウム合金を含む膜は、有毒性もなく、人体や環境に対して安全であるという優れた利点もある。
【0023】
また、第1の電極層610の一部を覆う隔壁として機能する絶縁層609を形成する際に用いられる現像液などの薬液に対して、ニッケルを含むアルミニウム合金は耐性が低いが、本発明のモリブデン、チタン、及び炭素のうち少なくとも一種、又は複数種を有するアルミニウム合金を含む膜は耐性が高い。特にチタンを有するアルミニウム合金を含む膜(以下、Al(Ti)膜とも記す)、モリブデンを20atoms%以上含むアルミニウム合金を含む膜においては薬液に対して耐性が高いので、作製工程において表面の膜減りや荒れなどの不良が生じにくい。よって良好な表面状態を保てるので、積層される電界発光層611も安定して形成することができ、表示装置として信頼性も高くなる。なお、勿論、前記現像液は防蝕性の高い現像液を用いた方が効果的である。また、モリブデン、チタン、及び炭素のうち少なくとも一種、又は複数種を有するアルミニウム合金を含む膜中の、モリブデン、またはチタンの含有量を大きくすると、発光素子より放射された光の偏光を抑える効果もある。
【0024】
モリブデン、チタン、及び炭素のうち少なくとも一種、又は複数種を有するアルミニウム合金を含む膜において、膜中のモリブデン、またはチタンの含有量が7.0atoms%より多い方が好ましい。また、モリブデン、チタン、及び炭素のうち少なくとも一種、又は複数種を有するアルミニウム合金を含む膜において、膜中のモリブデン、またはチタンの含有量が20atoms%以下であると、可視光領域の光に対して反射率が高いという利点がある。炭素を有するアルミニウム合金を含む膜(以下、Al(C)膜とも記す)においては、膜中の炭素の含有量は0.1atoms%以上10atoms%以下、好ましくは1atoms%未満がよい。モリブデン及び炭素を有するアルミニウム合金を含む膜、チタン及び炭素を有するアルミニウム合金を含む膜においては、含まれる炭素の量は微量であっても効果があり、膜中の炭素の含有量は0.3atoms%以下、さらに0.1atoms%以下であってもよい。
【0025】
チタンを有するアルミニウム合金を含む膜は、チタン−アルミニウム合金を含む膜、炭素を有するアルミニウム合金を含む膜は、アルミニウム合金炭素膜、アルミニウム−炭素合金膜ともいう。
【0026】
本実施の形態において、基板600はガラス基板、下地膜601aは窒化酸化珪素膜、下地膜601bは酸化窒化珪素膜、ゲート絶縁層602は酸化窒化珪素膜、絶縁層603は窒化酸化珪素膜、絶縁層606は酸化珪素膜、絶縁層607はアルキル基を含む酸化珪素膜、層間膜608は窒化酸化珪素膜、隔壁として機能する絶縁層609はポリイミド、保護膜613は窒化酸化珪素膜で構成されている。層間膜608は第1の電極層610と絶縁層607の密着性を向上させるために形成している。
【0027】
本実施の形態で適用することができる発光素子614の構成を図18を用いて詳細に説明する。なお図18において第1の電極層870は、図1における第1の電極層610に対応し、電界発光層860は、電界発光層611に対応し、第2の電極層850は第2の電極層612に対応する。
【0028】
図18は本発明の発光素子の素子構造であり、第1の電極層870と第2の電極層850との間に、有機化合物と無機化合物を混合してなる電界発光層860が狭持されている発光素子である。電界発光層860は、図示した通り、第1の層804、第2の層803、第3の層802から構成されており、特に第1の層804および第3の層802に大きな特徴を有する。
【0029】
まず、第1の層804は、第2の層803にホールを輸送する機能を担う層であり、少なくとも第1の有機化合物と、第1の有機化合物に対して電子受容性を示す第1の無機化合物とを含む構成である。重要なのは、単に第1の有機化合物と第1の無機化合物が混ざり合っているのではなく、第1の無機化合物が第1の有機化合物に対して電子受容性を示す点である。このような構成とすることで、本来内在的なキャリアをほとんど有さない第1の有機化合物に多くのホールキャリアが発生し、極めて優れたホール注入性、ホール輸送性を示す。
【0030】
したがって第1の層804は、無機化合物を混合することによって得られると考えられている効果(耐熱性の向上など)だけでなく、優れた導電性(第1の層804においては特に、ホール注入性および輸送性)をも得ることができる。このことは、互いに電子的な相互作用を及ぼさない有機化合物と無機化合物を単に混合した従来のホール輸送層では、得られない効果である。この効果により、従来よりも駆動電圧を低くすることができる。また、駆動電圧の上昇を招くことなく第1の層804を厚くすることができるため、ゴミ等に起因する素子の短絡も抑制することができる。
【0031】
ところで、上述したように、第1の有機化合物にはホールキャリアが発生するため、第1の有機化合物としてはホール輸送性の有機化合物が好ましい。ホール輸送性の有機化合物としては、例えば、フタロシアニン(略称:H2Pc)、銅フタロシアニン(略称:CuPc)、バナジルフタロシアニン(略称:VOPc)、4,4’,4’’−トリス(N,N−ジフェニルアミノ)トリフェニルアミン(略称:TDATA)、4,4’,4’’−トリス[N−(3−メチルフェニル)−N−フェニルアミノ]トリフェニルアミン(略称:MTDATA)、1,3,5−トリス[N,N−ジ(m−トリル)アミノ]ベンゼン(略称:m−MTDAB)、N,N’−ジフェニル−N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−1,1’−ビフェニル−4,4’−ジアミン(略称:TPD)、4,4’−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:NPB)、4,4’−ビス{N−[4−ジ(m−トリル)アミノ]フェニル−N−フェニルアミノ}ビフェニル(略称:DNTPD)、4,4’,4’’−トリス(N−カルバゾリル)トリフェニルアミン(略称:TCTA)などが挙げられるが、これらに限定されることはない。また、上述した化合物の中でも、TDATA、MTDATA、m−MTDAB、TPD、NPB、DNTPD、TCTAなどに代表される芳香族アミン化合物は、ホールキャリアを発生しやすく、第1の有機化合物として好適な化合物群である。
【0032】
一方、第1の無機化合物は、第1の有機化合物から電子を受け取りやすいものであれば何であってもよく、種々の金属酸化物または金属窒化物が可能であるが、周期表第4族乃至第12族のいずれかの遷移金属酸化物が電子受容性を示しやすく好適である。具体的には、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化バナジウム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化レニウム、酸化ルテニウム、酸化亜鉛などが挙げられる。また、上述した金属酸化物の中でも、周期表第4族乃至第8族のいずれかの遷移金属酸化物は電子受容性の高いものが多く、好ましい一群である。特に酸化バナジウム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化レニウムは真空蒸着が可能で扱いやすいため、好適である。
【0033】
なお、第1の層804は、上述した有機化合物と無機化合物の組み合わせを適用した層を、複数積層して形成していてもよい。また、他の有機化合物あるいは他の無機化合物をさらに含んでいてもよい。
【0034】
次に、第3の層802について説明する。第3の層802は、第2の層803に電子を輸送する機能を担う層であり、少なくとも第3の有機化合物と、第3の有機化合物に対して電子供与性を示す第3の無機化合物とを含む構成である。重要なのは、単に第3の有機化合物と第3の無機化合物が混ざり合っているのではなく、第3の無機化合物が第3の有機化合物に対して電子供与性を示す点である。このような構成とすることで、本来内在的なキャリアをほとんど有さない第3の有機化合物に多くの電子キャリアが発生し、極めて優れた電子注入性、電子輸送性を示す。
【0035】
したがって第3の層802は、無機化合物を混合することによって得られると考えられている効果(耐熱性の向上など)だけでなく、優れた導電性(第3の層802においては特に、電子注入性および輸送性)をも得ることができる。このことは、互いに電子的な相互作用を及ぼさない有機化合物と無機化合物を単に混合した従来の電子輸送層では、得られない効果である。この効果により、従来よりも駆動電圧を低くすることができる。また、駆動電圧の上昇を招くことなく第3の層802を厚くすることができるため、ゴミ等に起因する素子の短絡も抑制することができる。
【0036】
ところで、上述したように、第3の有機化合物には電子キャリアが発生するため、第3の有機化合物としては電子輸送性の有機化合物が好ましい。電子輸送性の有機化合物としては、例えば、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Alq3)、トリス(4−メチル−8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Almq3)、ビス(10−ヒドロキシベンゾ[h]−キノリナト)ベリリウム(略称:BeBq2)、ビス(2−メチル−8−キノリノラト)(4−フェニルフェノラト)アルミニウム(略称:BAlq)、ビス[2−(2’−ヒドロキシフェニル)ベンズオキサゾラト]亜鉛(略称:Zn(BOX)2)、ビス[2−(2’−ヒドロキシフェニル)ベンゾチアゾラト]亜鉛(略称:Zn(BTZ)2)、バソフェナントロリン(略称:BPhen)、バソキュプロイン(略称:BCP)、2−(4−ビフェニリル)−5−(4−tert−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール(略称:PBD)、1,3−ビス[5−(4−tert−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール−2−イル]ベンゼン(略称:OXD−7)、2,2’,2’’−(1,3,5−ベンゼントリイル)−トリス(1−フェニル−1H−ベンズイミダゾール)(略称:TPBI)、3−(4−ビフェニリル)−4−フェニル−5−(4−tert−ブチルフェニル)−1,2,4−トリアゾール(略称:TAZ)、3−(4−ビフェニリル)−4−(4−エチルフェニル)−5−(4−tert−ブチルフェニル)−1,2,4−トリアゾール(略称:p−EtTAZ)などが挙げられるが、これらに限定されることはない。また、上述した化合物の中でも、Alq3、Almq3、BeBq2、BAlq、Zn(BOX)2、Zn(BTZ)2などに代表される芳香環を含むキレート配位子を有するキレート金属錯体や、BPhen、BCPなどに代表されるフェナントロリン骨格を有する有機化合物や、PBD、OXD−7などに代表されるオキサジアゾール骨格を有する有機化合物は、電子キャリアを発生しやすく、第3の有機化合物として好適な化合物群である。
【0037】
一方、第3の無機化合物は、第3の有機化合物に電子を与えやすいものであれば何であってもよく、種々の金属酸化物または金属窒化物が可能であるが、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、希土類金属酸化物、アルカリ金属窒化物、アルカリ土類金属窒化物、希土類金属窒化物が電子供与性を示しやすく好適である。具体的には、酸化リチウム、酸化ストロンチウム、酸化バリウム、酸化エルビウム、窒化リチウム、窒化マグネシウム、窒化カルシウム、窒化イットリウム、窒化ランタンなどが挙げられる。特に酸化リチウム、酸化バリウム、窒化リチウム、窒化マグネシウム、窒化カルシウムは真空蒸着が可能で扱いやすいため、好適である。
【0038】
なお、第3の層802は、上述した有機化合物と無機化合物の組み合わせを適用した層を、複数積層して形成していてもよい。また、他の有機化合物あるいは他の無機化合物をさらに含んでいてもよい。
【0039】
次に、第2の層803について説明する。第2の層803は発光機能を担う層であり、発光性の第2の有機化合物を含む。また、第2の無機化合物を含む構成であってもよい。第2の層803は、種々の発光性の有機化合物、無機化合物を用いて形成することができる。ただし、第2の層803は、第1の層804や第3の層802に比べて電流が流れにくいと考えられるため、その膜厚は10nm〜100nm程度が好ましい。
【0040】
第2の有機化合物としては、発光性の有機化合物であれば特に限定されることはなく、例えば、9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン(略称:DNA)、9,10−ジ(2−ナフチル)−2−tert−ブチルアントラセン(略称:t−BuDNA)、4,4’−ビス(2,2−ジフェニルビニル)ビフェニル(略称:DPVBi)、クマリン30、クマリン6、クマリン545、クマリン545T、ペリレン、ルブレン、ペリフランテン、2,5,8,11−テトラ(tert−ブチル)ペリレン(略称:TBP)、9,10−ジフェニルアントラセン(略称:DPA)、5,12−ジフェニルテトラセン、4−(ジシアノメチレン)−2−メチル−[p−(ジメチルアミノ)スチリル]−4H−ピラン(略称:DCM1)、4−(ジシアノメチレン)−2−メチル−6−[2−(ジュロリジン−9−イル)エテニル]−4H−ピラン(略称:DCM2)、4−(ジシアノメチレン)−2,6−ビス[p−(ジメチルアミノ)スチリル]−4H−ピラン(略称:BisDCM)等が挙げられる。また、ビス[2−(4’,6’−ジフルオロフェニル)ピリジナト−N,C2’]イリジウム(ピコリナート)(略称:FIrpic)、ビス{2−[3’,5’−ビス(トリフルオロメチル)フェニル]ピリジナト−N,C2’}イリジウム(ピコリナート)(略称:Ir(CF3ppy)2(pic))、トリス(2−フェニルピリジナト−N,C2’)イリジウム(略称:Ir(ppy)3)、ビス(2−フェニルピリジナト−N,C2’)イリジウム(アセチルアセトナート)(略称:Ir(ppy)2(acac))、ビス[2−(2’−チエニル)ピリジナト−N,C3’]イリジウム(アセチルアセトナート)(略称:Ir(thp)2(acac))、ビス(2−フェニルキノリナト−N,C2’)イリジウム(アセチルアセトナート)(略称:Ir(pq)2(acac))、ビス[2−(2’−ベンゾチエニル)ピリジナト−N,C3’]イリジウム(アセチルアセトナート)(略称:Ir(btp)2(acac))などの燐光を放出できる化合物用いることもできる。
【0041】
第2の層803を一重項励起発光材料の他、金属錯体などを含む三重項励起材料を用いても良い。例えば、赤色の発光性の画素、緑色の発光性の画素及び青色の発光性の画素のうち、輝度半減時間が比較的短い赤色の発光性の画素を三重項励起発光材料で形成し、他を一重項励起発光材料で形成する。三重項励起発光材料は発光効率が良いので、同じ輝度を得るのに消費電力が少なくて済むという特徴がある。すなわち、赤色画素に適用した場合、発光素子に流す電流量が少なくて済むので、信頼性を向上させることができる。低消費電力化として、赤色の発光性の画素と緑色の発光性の画素とを三重項励起発光材料で形成し、青色の発光性の画素を一重項励起発光材料で形成しても良い。人間の視感度が高い緑色の発光素子も三重項励起発光材料で形成することで、より低消費電力化を図ることができる。
【0042】
また、第2の層803においては、上述した発光を示す第2の有機化合物だけでなく、さらに他の有機化合物が添加されていてもよい。添加できる有機化合物としては、例えば、先に述べたTDATA、MTDATA、m−MTDAB、TPD、NPB、DNTPD、TCTA、Alq3、Almq3、BeBq2、BAlq、Zn(BOX)2、Zn(BTZ)2、BPhen、BCP、PBD、OXD−7、TPBI、TAZ、p−EtTAZ、DNA、t−BuDNA、DPVBiなどの他、4,4’−ビス(N−カルバゾリル)ビフェニル(略称:CBP)、1,3,5−トリス[4−(N−カルバゾリル)フェニル]ベンゼン(略称:TCPB)などを用いることができるが、これらに限定されることはない。なお、このように第2の有機化合物以外に添加する有機化合物は、第2の有機化合物を効率良く発光させるため、第2の有機化合物の励起エネルギーよりも大きい励起エネルギーを有し、かつ第2の有機化合物よりも多く添加されていることが好ましい(それにより、第2の有機化合物の濃度消光を防ぐことができる)。あるいはまた、他の機能として、第2の有機化合物と共に発光を示してもよい(それにより、白色発光なども可能となる)。
【0043】
第2の層803は、発光波長帯の異なる発光層を画素毎に形成して、カラー表示を行う構成としても良い。典型的には、R(赤)、G(緑)、B(青)の各色に対応した発光層を形成する。この場合にも、画素の光放射側にその発光波長帯の光を透過するフィルターを設けた構成とすることで、色純度の向上や、画素部の鏡面化(映り込み)の防止を図ることができる。フィルターを設けることで、従来必要であるとされていた円偏光版などを省略することが可能となり、発光層から放射される光の損失を無くすことができる。さらに、斜方から画素部(表示画面)を見た場合に起こる色調の変化を低減することができる。
【0044】
第2の層803で用いることのできる材料は低分子系有機発光材料でも高分子系有機発光材料でもよい。高分子系有機発光材料は低分子系に比べて物理的強度が高く、素子の耐久性が高い。また塗布により成膜することが可能であるので、素子の作製が比較的容易である。
【0045】
発光色は、発光層を形成する材料で決まるため、これらを選択することで所望の発光を示す発光素子を形成することができる。発光層の形成に用いることができる高分子系の電界発光材料は、ポリパラフェニレンビニレン系、ポリパラフェニレン系、ポリチオフェン系、ポリフルオレン系が挙げられる。
【0046】
ポリパラフェニレンビニレン系には、ポリ(パラフェニレンビニレン) [PPV] の誘導体、ポリ(2,5−ジアルコキシ−1,4−フェニレンビニレン) [RO−PPV]、ポリ(2−(2’−エチル−ヘキソキシ)−5−メトキシ−1,4−フェニレンビニレン)[MEH−PPV]、ポリ(2−(ジアルコキシフェニル)−1,4−フェニレンビニレン)[ROPh−PPV]等が挙げられる。ポリパラフェニレン系には、ポリパラフェニレン[PPP]の誘導体、ポリ(2,5−ジアルコキシ−1,4−フェニレン)[RO−PPP]、ポリ(2,5−ジヘキソキシ−1,4−フェニレン)等が挙げられる。ポリチオフェン系には、ポリチオフェン[PT]の誘導体、ポリ(3−アルキルチオフェン)[PAT]、ポリ(3−ヘキシルチオフェン)[PHT]、ポリ(3−シクロヘキシルチオフェン)[PCHT]、ポリ(3−シクロヘキシル−4−メチルチオフェン)[PCHMT]、ポリ(3,4−ジシクロヘキシルチオフェン)[PDCHT]、ポリ[3−(4−オクチルフェニル)−チオフェン][POPT]、ポリ[3−(4−オクチルフェニル)−2,2ビチオフェン][PTOPT]等が挙げられる。ポリフルオレン系には、ポリフルオレン[PF]の誘導体、ポリ(9,9−ジアルキルフルオレン)[PDAF]、ポリ(9,9−ジオクチルフルオレン)[PDOF]等が挙げられる。
【0047】
前記第2の無機化合物としては、第2の有機化合物の発光を消光しにくい無機化合物であれば何であってもよく、種々の金属酸化物や金属窒化物を用いることができる。特に、周期表第13族または第14族の金属酸化物は、第2の有機化合物の発光を消光しにくいため好ましく、具体的には酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化ケイ素、酸化ゲルマニウムが好適である。ただし、これらに限定されることはない。
【0048】
なお、第2の層803は、上述した有機化合物と無機化合物の組み合わせを適用した層を、複数積層して形成していてもよい。また、他の有機化合物あるいは他の無機化合物をさらに含んでいてもよい。
発光層の層構造は変化しうるものであり、特定の電子注入領域や発光領域を備えていない代わりに、もっぱらこの目的用の電極層を備えたり、発光性の材料を分散させて備えたりする変形は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において許容されうるものである。
【0049】
上記のような材料で形成した発光素子は、順方向にバイアスすることで発光する。発光素子を用いて形成する表示装置の画素は、単純マトリクス方式、若しくはアクティブマトリクス方式で駆動することができる。いずれにしても、個々の画素は、ある特定のタイミングで順方向バイアスを印加して発光させることとなるが、ある一定期間は非発光状態となっている。この非発光時間に逆方向のバイアスを印加することで発光素子の信頼性を向上させることができる。発光素子では、一定駆動条件下で発光強度が低下する劣化や、画素内で非発光領域が拡大して見かけ上輝度が低下する劣化モードがあるが、順方向及び逆方向にバイアスを印加する交流的な駆動を行うことで、劣化の進行を遅くすることができ、発光装置の信頼性を向上させることができる。また、デジタル駆動、アナログ駆動どちらでも適用可能である。
【0050】
よって、封止基板にカラーフィルタ(着色層)を形成してもよい。カラーフィルタ(着色層)は、蒸着法や液滴吐出法によって形成することができ、カラーフィルタ(着色層)を用いると、高精細な表示を行うこともできる。カラーフィルタ(着色層)により、各RGBの発光スペクトルにおいてブロードなピークを鋭くなるように補正できるからである。
【0051】
単色の発光を示す材料を形成し、カラーフィルターや色変換層を組み合わせることによりフルカラー表示を行うことができる。カラーフィルタ(着色層)や色変換層は、例えば第2の基板(封止基板)に形成し、基板へ張り合わせればよい。
【0052】
もちろん単色発光の表示を行ってもよい。例えば、単色発光を用いてエリアカラータイプの表示装置を形成してもよい。エリアカラータイプは、パッシブマトリクス型の表示部が適しており、主に文字や記号を表示することができる。
【0053】
第1の電極層870及び第2の電極層850は仕事関数を考慮して材料を選択する必要があり、そして第1の電極層870及び第2の電極層850は、画素構成によりいずれも陽極、又は陰極となりうる。駆動用薄膜トランジスタの極性がpチャネル型である場合、図18(A)のように第1の電極層870を陽極、第2の電極層850を陰極とするとよい。また、駆動用薄膜トランジスタの極性がnチャネル型である場合、図18(B)のように、第1の電極層870を陰極、第2の電極層850を陽極とすると好ましい。第1の電極層870および第2の電極層850に用いることのできる材料について述べる。第1の電極層870、第2の電極層850が陽極として機能する場合は仕事関数の大きい材料(具体的には4.5eV以上の材料)が好ましく、第1の電極層、第2の電極層850が陰極として機能する場合は仕事関数の小さい材料(具体的には3.5eV以下の材料)が好ましい。しかしながら、第1の層804のホール注入特性、ホール輸送特性や、第3の層802の電子注入特性、電子輸送特性が優れているため、第1の電極層870、第2の電極層850共に、ほとんど仕事関数の制限を受けることなく、種々の材料を用いることができる。
【0054】
第2の電極層850は、光透過性であればよい。その場合、具体的には透明導電膜を用いればよく、インジウム錫酸化物(ITO)、インジウム亜鉛酸化物(IZO)、酸化ケイ素を添加したインジウム錫酸化物(ITSO)などを用いることができる。また、金属膜であっても膜厚を薄く(好ましくは、5nm〜30nm程度の厚さ)して光を透過可能な状態としておくことで、第2の電極層850から光を放射することが可能となる。また、第2の電極層850に用いることのできる金属薄膜としては、チタン、タングステン、ニッケル、金、白金、銀、アルミニウム、マグネシウム、カルシウム、リチウム、およびそれらの合金からなる導電膜などを用いることができる。さらに、第1の電極層870および第2の電極層850は、モリブデン、チタン、及び炭素のうち少なくとも一種、又は複数種を有するアルミニウム合金を含む膜などの金属薄膜と上述した透明導電膜とを積層してもよい。第2の電極層850に上記透明導電膜であるITOやITSOを用いる場合、ベンゾオキサゾール誘導体(BzOs)にLiを添加したBzOs−Li膜上に形成するとよい。
【0055】
なお、第1の電極層870や第2の電極層850の種類を変えることで、本発明の発光素子は様々なバリエーションを有する。
【0056】
図18(B)は、電界発光層860が、第1の電極層870側から第3の層802、第2の層、第1の層804の順で構成されているケースである。
【0057】
以上で述べたように、本発明の発光素子は、第1の電極層870と第2の電極層850との間に狭持された層が、有機化合物と無機化合物が複合された層を含む電界発光層860から成っている。そして、有機化合物と無機化合物を混合することにより、それぞれ単独では得られない高いキャリア注入性、キャリア輸送性という機能が得られる層(すなわち、第1の層804および第3の層802)が設けられている新規な有機無機複合型の発光素子である。また、上記第1の層804、第3の層802は、反射電極である第1の電極層870側に設けられる場合、特に有機化合物と無機化合物が複合された層である必要があり、第2の電極層850側に設けられる場合、有機化合物、無機化合物のみであってもよい。
【0058】
なお、電界発光層860は有機化合物と無機化合物が混合された層であるが、その形成方法としては公知の種々の手法を用いることができる。例えば、有機化合物と無機化合物の両方を抵抗加熱により蒸発させ、共蒸着する手法が挙げられる。その他、有機化合物を抵抗加熱により蒸発させる一方で、無機化合物をエレクトロンビーム(EB)により蒸発させ、共蒸着してもよい。また、有機化合物を抵抗加熱により蒸発させると同時に、無機化合物をスパッタリングし、両方を同時に堆積する手法も挙げられる。その他、湿式法により成膜してもよい。
【0059】
また、第1の電極層870および第2の電極層850に関しても同様に、抵抗加熱による蒸着法、EB蒸着法、スパッタリング、湿式法などを用いることができる。
【0060】
図1(B)の表示装置は、基板620上に、下地膜621a、下地膜621b、薄膜トランジスタ625、ゲート絶縁層622、絶縁層623、絶縁層626、絶縁層627、層間膜628、層間膜636、隔壁として機能する絶縁層629、第1の電極層630、透明導電膜635、電界発光層631、第2の電極層632、保護膜633を有して構成されている。薄膜トランジスタ625は、ソース領域及びドレイン領域として機能する不純物領域を有する半導体層、ゲート絶縁層622、2層の積層構造であるゲート電極層、ソース電極層及びドレイン電極層からなっており、ソース電極層又はドレイン電極層は、半導体層の不純物領域と第1の電極層630に接して電気的に接続している。
【0061】
図1(B)の表示装置における発光素子634は、第1の電極層630、透明導電膜635、電界発光層631、第2の電極層632で構成されている。第1の電極層630と透明導電膜635が積層構造となっており、第1の電極層630としては、モリブデン、チタン、及び炭素のうち少なくとも一種、又は複数種を有するアルミニウム合金を含む膜を用い、透明導電膜635としてITSO膜を用いる。図1(B)のように透明導電膜635を積層すると、第1の電極層630を保護することができるため、歩留まりが向上する効果がある。また図1(B)の第2の電極層632には、透光性を有するように薄膜化された銀薄膜を用いている。
【0062】
図1(B)の他の構成物は、図1(A)同様の材料で同様に作製すればよい。また、図1(B)の表示装置において、層間膜628は窒化酸化珪素膜であり、層間膜636は窒化チタン膜である。この層間膜628と層間膜636とを、絶縁層627及び第1の電極層630の間に形成することによって、絶縁層627と第1の電極層630との密着性を向上させることができる。また、窒化チタン膜は静電対策としての役割も担うことができる。層間膜628として用いる窒化酸化珪素膜と窒化チタン膜の間に、絶縁層627で用いるアルキル基を含む酸化珪素膜を絶縁層627よりも薄い膜厚で形成してもよい。
【0063】
以上のように、本発明を用いると、信頼性の高い表示装置を作製することができる。よって、高精細、高画質な表示装置を歩留まり良く製造することができる。
【0064】
(実施の形態2)
本実施の形態における表示装置の作製方法を、図2乃至図7、図16、図17を用いて詳細に説明する。
【0065】
図16(A)は本発明に係る表示パネルの構成を示す上面図であり、絶縁表面を有する基板2700上に画素2702をマトリクス状に配列させた画素部2701、走査線側入力端子2703、信号線側入力端子2704が形成されている。画素数は種々の規格に従って設ければ良く、XGAであれば1024×768×3(RGB)、UXGAであれば1600×1200×3(RGB)、フルスペックハイビジョンに対応させるのであれば1920×1080×3(RGB)とすれば良い。
【0066】
画素2702は、走査線側入力端子2703から延在する走査線と、信号線側入力端子2704から延在する信号線とが交差することで、マトリクス状に配設される。画素2702のそれぞれには、スイッチング素子とそれに接続する画素電極層が備えられている。スイッチング素子の代表的な一例はTFTであり、TFTのゲート電極層側が走査線と、ソース若しくはドレイン側が信号線と接続されることにより、個々の画素を外部から入力する信号によって独立して制御可能としている。
【0067】
TFTは、その主要な構成要素として、半導体層、ゲート絶縁層及びゲート電極層が挙げられ、半導体層に形成されるソース及びドレイン領域に接続する配線層がそれに付随する。構造的には基板側から半導体層、ゲート絶縁層及びゲート電極層を配設したトップゲート型と、基板側からゲート電極層、ゲート絶縁層及び半導体層を配設したボトムゲート型などが代表的に知られているが、本発明においてはそれらの構造のどのようなものを用いても良い。
【0068】
図16(A)は、走査線及び信号線へ入力する信号を、外付けの駆動回路により制御する表示パネルの構成を示しているが、図17(A)に示すように、COG(Chip on Glass)方式によりドライバIC2751を基板2700上に実装しても良い。また他の実装形態として、図17(B)に示すようなTAB(Tape Automated Bonding)方式を用いてもよい。ドライバICは単結晶半導体基板に形成されたものでも良いし、ガラス基板上にTFTで回路を形成したものであっても良い。図17において、ドライバIC2751は、FPC(Flexible printed circuit)2750と接続している。
【0069】
また、画素に設けるTFTを結晶性を有する半導体で形成する場合には、図16(B)に示すように走査線側駆動回路3702を基板3700上に形成し一体化することもできる。図16(B)において、画素部3701は、信号線側入力端子3704と接続した図16(A)と同様に外付けの駆動回路により制御する。画素に設けるTFTを移動度の高い、多結晶(微結晶)半導体、単結晶半導体などで形成する場合は、図16(C)は、画素部4701、走査線駆動回路4702と、信号線駆動回路4704を基板4700上に一体形成することもできる。
【0070】
絶縁表面を有する基板100の上に下地膜として、スパッタリング法、PVD法(Physical Vapor Deposition)、減圧CVD法(LPCVD法)、またはプラズマCVD法等のCVD法(Chemical Vapor Deposition)などにより窒化酸化珪素膜(SiNO)を用いて下地膜101aを10〜200nm(好ましくは50〜100nm)形成し、酸化窒化珪素膜(SiON)を用いて下地膜101bを50〜200nm(好ましくは100〜150nm)積層する。本実施の形態では、プラズマCVD法を用いて下地膜101a、下地膜101bを形成する。基板100としてはガラス基板、石英基板やシリコン基板、金属基板、またはステンレス基板の表面に絶縁膜を形成したものを用いて良い。また、本実施の形態の処理温度に耐えうる耐熱性を有するプラスチック基板を用いてもよいし、フィルムのような可撓性基板を用いても良い。プラスチック基板としてはPET(ポリエチレンテレフタレート)、PEN(ポリエチレンナフタレート)、PES(ポリエーテルスルホン)からなる基板、可撓性基板としてはアクリル等の合成樹脂を用いることができる。
【0071】
下地膜としては、酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素、窒化酸化珪素などを用いることができ、単層でも2層、3層といった積層構造でもよい。なお本明細書中において酸化窒化珪素とは酸素の含有量が窒素の含有量より大きい物質であり、窒素を含む酸化珪素とも言える。同様に、窒化酸化珪素とは、窒素の含有量が酸素の含有量より大きい物質であり、酸素を含む窒化珪素とも言える。本実施の形態では、基板上にSiH4、NH3、N2O、N2及びH2を反応ガスとして窒化酸化珪素膜を膜厚50nm形成し、SiH4及びN2Oを反応ガスとして酸化窒化珪素膜を膜厚100nmで形成する。また窒化酸化珪素膜の膜厚を140nm、積層する酸化窒化珪素膜の膜厚を100nmとしてもよい。
【0072】
次いで、下地膜上に半導体膜を形成する。半導体膜は25〜200nm(好ましくは30〜150nm)の厚さで公知の手段(スパッタ法、LPCVD法、またはプラズマCVD法等)により成膜すればよい。本実施の形態では、非晶質半導体膜を、レーザ結晶化し、結晶性半導体膜とするものを用いるのが好ましい。
【0073】
半導体膜を形成する材料は、シランやゲルマンに代表される半導体材料ガスを用いて気相成長法やスパッタリング法で作製される非晶質半導体(以下「アモルファス半導体:AS」ともいう。)、該非晶質半導体を光エネルギーや熱エネルギーを利用して結晶化させた多結晶半導体、或いはセミアモルファス(微結晶若しくはマイクロクリスタルとも呼ばれる。以下「SAS」ともいう。)半導体などを用いることができる。
【0074】
SASは、非晶質と結晶構造(単結晶、多結晶を含む)の中間的な構造を有し、自由エネルギー的に安定な第3の状態を有する半導体であって、短距離秩序を持ち格子歪みを有する結晶質な領域を含んでいる。少なくとも膜中の一部の領域には、0.5〜20nmの結晶領域を観測することが出来、珪素を主成分とする場合にはラマンスペクトルが520cm−1よりも低波数側にシフトしている。X線回折では珪素結晶格子に由来するとされる(111)、(220)の回折ピークが観測される。未結合手(ダングリングボンド)を終端化するための水素またはハロゲンを少なくとも1原子%またはそれ以上含ませている。SASは、珪化物気体をグロー放電分解(プラズマCVD)して形成する。珪化物気体としては、SiH4、その他にもSi2H6、SiH2Cl2、SiHCl3、SiCl4、SiF4などを用いることが可能である。またF2、GeF4を混合させても良い。この珪化物気体をH2、又は、H2とHe、Ar、Kr、Neから選ばれた一種または複数種の希ガス元素で希釈しても良い。希釈率は2〜1000倍の範囲、圧力は概略0.1Pa〜133Paの範囲、電源周波数は1MHz〜120MHz、好ましくは13MHz〜60MHzである。基板加熱温度は300℃以下が好ましく、100〜200℃の基板加熱温度でも形成可能である。ここで、主に成膜時に取り込まれる不純物元素として、酸素、窒素、炭素などの大気成分に由来する不純物は1×1020cm−3以下とすることが望ましく、特に、酸素濃度は5×1019cm−3以下、好ましくは1×1019cm−3以下となるようにすることが好ましい。また、ヘリウム、アルゴン、クリプトン、ネオンなどの希ガス元素を含ませて格子歪みをさらに助長させることで安定性が増し良好なSASが得られる。また半導体膜としてフッ素系ガスより形成されるSAS層に水素系ガスより形成されるSAS層を積層してもよい。
【0075】
非晶質半導体としては、代表的には水素化アモルファスシリコン、結晶性半導体としては代表的にはポリシリコンなどがあげられる。ポリシリコン(多結晶シリコン)には、800℃以上のプロセス温度を経て形成されるポリシリコンを主材料として用いた所謂高温ポリシリコンや、600℃以下のプロセス温度で形成されるポリシリコンを主材料として用いた所謂低温ポリシリコン、また結晶化を促進する元素などを添加し結晶化させたポリシリコンなどを含んでいる。もちろん、前述したように、セミアモルファス半導体又は半導体膜の一部に結晶相を含む半導体を用いることもできる。
【0076】
半導体膜に、結晶性半導体膜を用いる場合、その結晶性半導体膜の作製方法は、公知の方法(レーザ結晶化法、熱結晶化法、またはニッケルなどの結晶化を助長する元素を用いた熱結晶化法等)を用いれば良い。また、SASである微結晶半導体をレーザ照射して結晶化し、結晶性を高めることもできる。結晶化を助長する元素を導入しない場合は、非晶質半導体膜にレーザ光を照射する前に、窒素雰囲気下500℃で1時間加熱することによって非晶質半導体膜の含有水素濃度を1×1020atoms/cm3以下にまで放出させる。これは水素を多く含んだ非晶質半導体膜にレーザ光を照射すると非晶質半導体膜が破壊されてしまうからである。結晶化のための加熱処理は、加熱炉、レーザ照射、若しくはランプから発する光の照射(ランプアニールともいう)などを用いることができる。加熱方法として加熱したガスを用いるGRTA(Gas Rapid Thermal Anneal)法、ランプを用いるLRTA(Lamp Rapid Thermal Anneal)法等のRTA法がある。
【0077】
非晶質半導体膜への金属元素の導入の仕方としては、当該金属元素を非晶質半導体膜の表面又はその内部に存在させ得る手法であれば特に限定はなく、例えばスパッタ法、CVD法、プラズマ処理法(プラズマCVD法も含む)、吸着法、金属塩の溶液を塗布する方法を使用することができる。このうち溶液を用いる方法は簡便であり、金属元素の濃度調整が容易であるという点で有用である。また、このとき非晶質半導体膜の表面のぬれ性を改善し、非晶質半導体膜の表面全体に水溶液を行き渡らせるため、酸素雰囲気中でのUV光の照射、熱酸化法、ヒドロキシラジカルを含むオゾン水又は過酸化水素による処理等により、酸化膜を成膜することが望ましい。
【0078】
連続発振が可能な固体レーザを用い、基本波の第2高調波〜第4高調波のレーザ光を照射することで、大粒径の結晶を得ることができる。例えば、代表的には、Nd:YVO4レーザ(基本波1064nm)の第2高調波(532nm)や第3高調波(355nm)を用いるのが望ましい。具体的には、連続発振のYVO4レーザから射出されたレーザ光を非線形光学素子により高調波に変換し、出力数W以上のレーザ光を得る。そして、好ましくは光学系により照射面にて矩形状または楕円形状のレーザ光に成形して、半導体膜に照射する。このときのエネルギー密度は0.001〜100MW/cm2程度(好ましくは0.1〜10MW/cm2)が必要である。そして、走査速度を0.5〜2000cm/sec程度(好ましくは10〜200cm/sec)とし、照射する。
【0079】
レーザのビーム形状は、線状とすると好ましい。その結果、スループットを向上させることができる。またさらにレーザは、半導体膜に対して入射角θ(0<θ<90度)を持たせて照射させるとよい。レーザの干渉を防止することができるからである。
【0080】
このようなレーザと、半導体膜とを相対的に走査することにより、レーザ照射を行うことができる。またレーザ照射において、ビームを精度よく重ね合わせたり、レーザ照射開始位置やレーザ照射終了位置を制御するため、マーカーを形成することもできる。マーカーは非晶質半導体膜と同時に、基板上へ形成すればよい。
【0081】
なおレーザは、連続発振またはパルス発振の気体レーザ、固体レーザ、銅蒸気レーザまたは金蒸気レーザなどを用いることができる。気体レーザとして、エキシマレーザ、Arレーザ、Krレーザ、He−Cdレーザなどがあり、固体レーザとして、YAGレーザ、YVO4レーザ、YLFレーザ、YAlO3レーザ、Y2O3レーザ、ガラスレーザ、ルビーレーザ、アレキサンドライトレーザ、Ti:サファイアレーザなどが挙げられる。
【0082】
また、パルス発振のレーザ光の発振周波数を0.5MHz以上とし、通常用いられている数十Hz〜数百Hzの周波数帯よりも著しく高い周波数帯を用いてレーザ結晶化を行っても良い。パルス発振でレーザ光を半導体膜に照射してから半導体膜が完全に固化するまでの時間は数十nsec〜数百nsecと言われている。よって上記周波数帯を用いることで、半導体膜がレーザ光によって溶融してから固化するまでに、次のパルスのレーザ光を照射できる。したがって、半導体膜中において固液界面を連続的に移動させることができるので、走査方向に向かって連続的に成長した結晶粒を有する半導体膜が形成される。具体的には、含まれる結晶粒の走査方向における幅が10〜30μm、走査方向に対して垂直な方向における幅が1〜5μm程度の結晶粒の集合を形成することができる。該走査方向に沿って長く延びた単結晶の結晶粒を形成することで、少なくとも薄膜トランジスタのチャネル方向には結晶粒界のほとんど存在しない半導体膜の形成が可能となる。
【0083】
また、希ガスや窒素などの不活性ガス雰囲気中でレーザ光を照射するようにしても良い。これにより、レーザ光の照射により半導体表面の荒れを抑えることができ、界面準位密度のばらつきによって生じるしきい値のばらつきを抑えることができる。
【0084】
非晶質半導体膜の結晶化は、熱処理とレーザ光照射による結晶化を組み合わせてもよく、熱処理やレーザ光照射を単独で、複数回行っても良い。
【0085】
本実施の形態では、下地膜101b上に、非晶質半導体膜を形成し、非晶質半導体膜を結晶化させることによって結晶性半導体膜を形成する。非晶質半導体膜としては、SiH4、H2の反応ガスにより形成する非晶質珪素を用いる。本実施の形態において、下地膜101a、下地膜101b、非晶質半導体膜は、同チャンバー内で真空を破らずに330℃の同一温度下で、反応ガスを切り変えながら連続的に形成する。
【0086】
非晶質半導体膜上に形成された酸化膜を除去した後、酸素雰囲気中でのUV光の照射、熱酸化法、ヒドロキシラジカルを含むオゾン水又は過酸化水素による処理等により、酸化膜を1〜5nm形成する。本実施の形態では、結晶化を助長する元素としてNiを用いる。Ni酢酸塩10ppmを含有した水溶液をスピンコーティング法により塗布する。
【0087】
本実施の形態では、熱処理をRTA法により750℃で3分間行った後、半導体膜上に形成される酸化膜を除去し、レーザ光を照射する。非晶質半導体膜は以上の結晶化処理により結晶化し、結晶性半導体膜として形成される。
【0088】
金属元素を用いた結晶化を行った場合、金属元素を低減、又は除去するためにゲッタリング工程を施す。本実施の形態では、非晶質半導体膜をゲッタリングシンクとして金属元素を捕獲する。まず、結晶性半導体膜上に酸素雰囲気中でのUV光の照射、熱酸化法、ヒドロキシラジカルを含むオゾン水又は過酸化水素による処理等により、酸化膜を形成する。酸化膜は加熱処理によって厚膜化することが望ましい。次いでプラズマCVD法(本実施の形態における条件350W、35Pa)を用いて、非晶質半導体膜を50nmの膜厚で形成する。
【0089】
その後、RTA法により744℃で3分間熱処理を行い、金属元素を低減、又は除去する。熱処理は窒素雰囲気下で行ってもよい。そして、ゲッタリングシンクとなっていた非晶質半導体膜、及び非晶質半導体膜上に形成された酸化膜をフッ酸等により除去し、金属元素が低減、又は除去された結晶性半導体膜102を得ることができる(図2(A)参照。)。本実施の形態では、ゲッタリングシンクとなった非晶質半導体膜の除去をTMAH(Tetramethyl ammonium hydroxide)を用いて行う。
【0090】
このようにして得られた半導体膜に対して、薄膜トランジスタのしきい値電圧を制御するために微量な不純物元素(ボロンまたはリン)のドーピングを行ってもよい。この不純物元素のドーピングは、結晶化工程の前の非晶質半導体膜に行ってもよい。非晶質半導体膜の状態で不純物元素をドーピングすると、その後の結晶化のための加熱処理によって、不純物の活性化も行うことができる。また、ドーピングの際に生じる欠陥等も改善することができる。
【0091】
次に結晶性半導体膜102をマスクを用いて所望の形状に加工する。本実施の形態では結晶性半導体膜102上に形成された酸化膜を除去した後、新たに酸化膜を形成する。そして、フォトマスクを作製し、フォトリソグラフィ法を用いた加工処理により、半導体層103、半導体層104、半導体層105、及び半導体層106を形成する。
【0092】
エッチング加工は、プラズマエッチング(ドライエッチング)又はウエットエッチングのどちらを採用しても良いが、大面積基板を処理するにはプラズマエッチングが適している。エッチングガスとしては、CF4、NF3、Cl2、BCl3、などのフッ素系又は塩素系のガスを用い、HeやArなどの不活性ガスを適宜加えても良い。また、大気圧放電のエッチング加工を適用すれば、局所的な放電加工も可能であり、基板の全面にマスク層を形成する必要はない。
【0093】
本発明において、配線層若しくは電極層を形成する導電層や、所定のパターンを形成するためのマスク層などを、液滴吐出法のような選択的にパターンを形成できる方法により形成してもよい。液滴吐出(噴出)法(その方式によっては、インクジェット法とも呼ばれる。)は、特定の目的に調合された組成物の液滴を選択的に吐出(噴出)して所定のパターン(導電層や絶縁層など)を形成することができる。この際、被形成領域にぬれ性や密着性を制御する処理を行ってもよい。また、パターンが転写、または描写できる方法、例えば印刷法(スクリーン印刷やオフセット印刷などパターンが形成される方法)なども用いることができる。
【0094】
本実施の形態において、用いるマスクは、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、ノボラック樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂等の樹脂材料を用いる。また、ベンゾシクロブテン、パリレン、フレア、透過性を有するポリイミドなどの有機材料、シロキサン系ポリマー等の重合によってできた化合物材料、水溶性ホモポリマーと水溶性共重合体を含む組成物材料等を用いることもできる。或いは、感光剤を含む市販のレジスト材料を用いてもよく、例えば、代表的なポジ型レジストである、ノボラック樹脂と感光剤であるナフトキノンジアジド化合物、ネガ型レジストであるベース樹脂、ジフェニルシランジオール及び酸発生剤などを用いてもよい。液滴吐出法を用いる場合、いずれの材料を用いるとしても、その表面張力と粘度は、溶媒の濃度を調整したり、界面活性剤等を加えたりして適宜調整する。
【0095】
半導体層上の酸化膜を除去し、半導体層103、半導体層104、半導体層105、及び半導体層106を覆うゲート絶縁層107を形成する。ゲート絶縁層107はプラズマCVD法またはスパッタ法などを用い、厚さを10〜150nmとして珪素を含む絶縁膜で形成する。ゲート絶縁層107としては、窒化珪素、酸化珪素、酸化窒化珪素、窒化酸化珪素に代表される珪素の酸化物材料又は窒化物材料等の公知の材料で形成すればよく、積層でも単層でもよい。また、絶縁層は窒化珪素膜、酸化珪素膜、窒化珪素膜の3層の積層、酸化窒化珪素膜の単層、2層からなる積層でも良い。好適には、緻密な膜質を有する窒化珪素膜を用いるとよい。さらに半導体層とゲート絶縁層の間に、膜厚1〜100nm、好ましくは1〜10nm、さらに好ましくは2〜5nmである膜厚の薄い酸化珪素膜を形成してもよい。薄い酸化珪素膜の形成方法としては、GRTA法、LRTA法等を用いて半導体領域表面を酸化し、熱酸化膜を形成することで、膜厚の薄い酸化珪素膜を形成することができる。なお、低い成膜温度でゲートリーク電流が少ない緻密な絶縁膜を形成するには、アルゴンなどの希ガス元素を反応ガスに含ませ、形成される絶縁膜中に混入させると良い。本実施の形態では、ゲート絶縁層107として酸化窒化珪素膜を膜厚115nm形成する。
【0096】
次いで、ゲート絶縁層107上にゲート電極層として用いる膜厚20〜100nmの第1の導電膜108と、膜厚100〜400nmの第2の導電膜109とを積層して形成する(図2(B)参照。)。第1の導電膜108及び第2の導電膜109は、スパッタリング法、蒸着法、CVD法等の公知の手法により形成することができる。第1の導電膜108及び第2の導電膜109はタンタル(Ta)、タングステン(W)、チタン(Ti)、モリブデン(Mo)、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、クロム(Cr)、ネオジウム(Nd)から選ばれた元素、又は前記元素を主成分とする合金材料もしくは化合物材料で形成すればよい。また、第1の導電膜108及び第2の導電膜109としてリン等の不純物元素をドーピングした多結晶シリコン膜に代表される半導体膜や、AgPdCu合金を用いてもよい。また、2層構造に限定されず、例えば、第1の導電膜として膜厚50nmのタングステン膜、第2の導電膜として膜厚500nmのアルミニウムとシリコンの合金(Al−Si)膜、第3の導電膜として膜厚30nmの窒化チタン膜を順次積層した3層構造としてもよい。また、3層構造とする場合、第1の導電膜のタングステンに代えて窒化タングステンを用いてもよいし、第2の導電膜のアルミニウムとシリコンの合金(Al−Si)膜に代えてアルミニウムとチタンの合金膜(Al−Ti)を用いてもよいし、第3の導電膜の窒化チタン膜に代えてチタン膜を用いてもよい。また、単層構造であってもよい。本実施の形態では、第1の導電膜108として窒化タンタル(TaN)を膜厚30nm形成し、第2の導電膜109としてタングステン(W)を膜厚370nm形成する。
【0097】
次に、フォトリソグラフィ法を用いてレジストからなるマスク110a、マスク110b、マスク110c、マスク110d、及びマスク110fを形成し、第1の導電膜108及び第2の導電膜109を所望の形状に加工し、第1のゲート電極層121、第1のゲート電極層122、第1のゲート電極層124、第1のゲート電極層125、及び第1のゲート電極層126、並びに導電層111、導電層112、導電層114、導電層115、及び導電層116を形成する(図2(C)参照。)。ICP(Inductively Coupled Plasma:誘導結合型プラズマ)エッチング法を用い、エッチング条件(コイル型の電極層に印加される電力量、基板側の電極層に印加される電力量、基板側の電極温度等)を適宜調節することにより、第1のゲート電極層121、第1のゲート電極層122、第1のゲート電極層124、第1のゲート電極層125、及び第1のゲート電極層126、並びに導電層111、導電層112、導電層114、導電層115、及び導電層116を所望のテーパー形状を有するようにエッチングすることができる。また、テーパー形状は、マスク110a、マスク110b、マスク110d、及びマスク110fの形状によっても角度等を制御することができる。なお、エッチング用ガスとしては、Cl2、BCl3、SiCl4もしくはCCl4などを代表とする塩素系ガス、CF4、C2F8、SF6もしくはNF3などを代表とするフッ素系ガス又はO2を適宜用いることができる。本実施の形態では、CF4、Cl2、O2からなるエッチング用ガスを用いて第2の導電膜109のエッチングを行い、連続してCF4、Cl2からなるエッチング用ガスを用いて第1の導電膜108をエッチングする。
【0098】
次に、マスク110a、マスク110b、マスク110d、及びマスク110fを用いて、導電層111、導電層112、導電層114、導電層115、及び導電層116を所望の形状に加工する。このとき、導電層を形成する第2の導電膜109と、第1のゲート電極層を形成する第1の導電膜108との選択比の高いエッチング条件で、導電層をエッチングする。このエッチングによって、導電層111、導電層112、導電層114、導電層115、及び導電層116をエッチングし、第2のゲート電極層131、第2のゲート電極層132、第2のゲート電極層134、第2のゲート電極層135、及び第2のゲート電極層136を形成する。本実施の形態では、第3導電層もテーパー形状を有しているが、そのテーパー角度は、第1のゲート電極層121、第1のゲート電極層122、第1のゲート電極層124、第1のゲート電極層125、及び第1のゲート電極層126の有するテーパー角度より大きい。なおテーパー角度とは第1のゲート電極層、第2のゲート電極層、導電層表面に対する側面の角度である。よって、テーパー角度を大きくし、90度の場合導電層は垂直な側面を有しており、テーパー形状を有さなくなる。本実施の形態では、第2のゲート電極層を形成するためのエッチング用ガスとしてCl2、SF6、O2を用いる。
【0099】
本実施の形態では第1のゲート電極層、導電層、及び第2のゲート電極層をテーパー形状を有する様に形成するため、2層のゲート電極層両方がテーパー形状を有している。しかし、本発明はそれに限定されず、ゲート電極層の一層のみがテーパー形状を有し、他方は異方性エッチングによって垂直な側面を有していてもよい。本実施の形態のように、テーパー角度も積層するゲート電極層間で異なっていても良いし、同一でもよい。テーパー形状を有することによって、その上に積層する膜の被覆性が向上し、欠陥が軽減されるので信頼性が向上する。
【0100】
以上の工程によって、周辺駆動回路領域204に第1のゲート電極層121及び第2のゲート電極層131からなるゲート電極層117、第1のゲート電極層122及び第2のゲート電極層132からなるゲート電極層118、画素領域206に第1のゲート電極層124及び第2のゲート電極層134からなるゲート電極層127、第1のゲート電極層125及び第2のゲート電極層135からなるゲート電極層128、第1のゲート電極層126及び第2のゲート電極層136からなるゲート電極層129を形成することができる(図2(D)参照。)。本実施の形態では、ゲート電極層の形成をドライエッチングで行うがウェットエッチングでもよい。
【0101】
ゲート電極層を形成する際のエッチング工程によって、ゲート絶縁層107は多少エッチングされ、膜厚が減る(いわゆる膜減り)ことがある。
【0102】
ゲート電極層を形成する際、ゲート電極層の幅を細くすることによって、高速動作が可能な薄膜トランジスタを形成することができる。ゲート電極層をチャネル方向の幅を細く形成する2つの方法を以下に示す。
【0103】
第1の方法はゲート電極層のマスクを形成した後、マスクを幅方向にエッチング、アッシング等によりスリミングして、さらに幅の細いマスクを形成する。あらかじめ幅細い形状に形成されたマスクを用いることによって、ゲート電極層も幅細い形状に形成することができる。
【0104】
次に、第2の方法は通常のマスクを形成し、そのマスクを用いてゲート電極層を形成する。次に得られたゲート電極層を幅方向にさらにサイドエッチングして細らせる。よって最終的に幅の細いゲート電極層を形成することができる。以上の工程を経ることによって、後にチャネル長の短い薄膜トランジスタを形成することが可能であり、高速度動作が可能な薄膜トランジスタを作製することが可能である。
【0105】
次に、ゲート電極層117、ゲート電極層118、ゲート電極層127、ゲート電極層128、ゲート電極層129をマスクとして、n型を付与する不純物元素151を添加し、第1のn型不純物領域140a、第1のn型不純物領域140b、第1のn型不純物領域141a、第1のn型不純物領域141b、第1のn型不純物領域142a、第1のn型不純物領域142b、第1のn型不純物領域142c、第1のn型不純物領域143a、第1のn型不純物領域143bを形成する(図3(A)参照。)。本実施の形態では、不純物元素を含むドーピングガスとしてホスフィン(PH3)(ドーピングガスはPH3を水素(H2)で希釈しており、ガス中のPH3の比率は5%)を用い、ガス流量80sccm、ビーム電流54μA/cm、加速電圧50kV、添加するドーズ量7.0×1013ions/cm2でドーピングを行う。ここでは、第1のn型不純物領域140a、第1のn型不純物領域140b、第1のn型不純物領域141a、第1のn型不純物領域141b、第1のn型不純物領域142a、第1のn型不純物領域142b、第1のn型不純物領域142c、第1のn型不純物領域143a、第1のn型不純物領域143bに、n型を付与する不純物元素が1×1017〜5×1018/cm3程度の濃度で含まれるように添加する。本実施の形態では、n型を付与する不純物元素としてリン(P)を用いる。
【0106】
本実施の形態では、不純物領域がゲート絶縁層を介してゲート電極層と重なる領域をLov領域と示し、不純物領域がゲート絶縁層を介してゲート電極層と重ならない領域をLoff領域と示す。図3では、不純物領域においてハッチングと白地で示されているが、これは、白地部分に不純物元素が添加されていないということを示すのではなく、この領域の不純物元素の濃度分布がマスクやドーピング条件を反映していることを直感的に理解できるようにしたためである。なお、このことは本明細書の他の図面においても同様である。
【0107】
次に半導体層103、半導体層105の一部、半導体層106を覆うマスク153a、マスク153b、マスク153c、及びマスク153dを形成する。マスク153a、マスク153b、マスク153c、マスク153d、第2のゲート電極層132をマスクとしてn型を付与する不純物元素152を添加し、第2のn型不純物領域144a、第2のn型不純物領域144b、第3のn型不純物領域145a、第3のn型不純物領域145b、第2のn型不純物領域147a、第2のn型不純物領域147b、第2のn型不純物領域147c、第3のn型不純物領域148a、第3のn型不純物領域148b、第3のn型不純物領域148c、第3のn型不純物領域148dが形成される。本実施の形態では、不純物元素を含むドーピングガスとしてPH3(ドーピングガスはPH3を水素(H2)で希釈しており、ガス中のPH3の比率は5%)を用い、ガス流量80sccm、ビーム電流540μA/cm、加速電圧70kV、添加するドーズ量5.0×1015ions/cm2でドーピングを行う。ここでは、第2のn型不純物領域144a、第2のn型不純物領域144bにn型を付与する不純物元素が5×1019〜5×1020/cm3程度の濃度で含まれるように添加する。第3のn型不純物領域145a、第3のn型不純物領域145bは、第3のn型不純物領域148a、第3のn型不純物領域148b、第3のn型不純物領域148c、第3のn型不純物領域148dと同程度、もしくは少し高めの濃度でn型を付与する不純物元素を含むように形成される。また、半導体層104にチャネル形成領域146、半導体層105にチャネル形成領域149a及びチャネル形成領域149bが形成される(図3(B)参照。)。
【0108】
第2のn型不純物領域144a、第2のn型不純物領域144b、第2のn型不純物領域147a、第2のn型不純物領域147b、第2のn型不純物領域147cは高濃度n型不純物領域であり、ソース、ドレインとして機能する。一方、第3のn型不純物領域145a、第3のn型不純物領域145b、第3のn型不純物領域148a、第3のn型不純物領域148b、第3のn型不純物領域148c、第3のn型不純物領域148dは低濃度不純物領域であり、LDD(LightlyDoped Drain)領域となる。n型不純物領域145a、n型不純物領域145bは、ゲート絶縁層107を介して、第1のゲート電極層122に覆われているのでLov領域であり、ドレイン近傍の電界を緩和し、ホットキャリアによるオン電流の劣化を抑制することが可能である。この結果、高速動作が可能な薄膜トランジスタを形成することができる。一方、第3のn型不純物領域148a、第3のn型不純物領域148b、第3のn型不純物領域148c、第3のn型不純物領域148dはゲート電極層127、ゲート電極層128に覆われていないLoff領域に形成されるため、ドレイン近傍の電界を緩和してホットキャリア注入による劣化を防ぐとともに、オフ電流を低減する効果がある。この結果、信頼性の高く、低消費電力の半導体装置を作製することが可能である。
【0109】
次に、マスク153a、マスク153b、マスク153c及びマスク153dを除去し、半導体層103、半導体層105を覆うマスク155a、マスク155bを形成する。マスク155a、マスク155b、ゲート電極層117及びゲート電極層129をマスクとしてp型を付与する不純物元素154を添加し、第1のp型不純物領域160a、第1のp型不純物領域160b、第1のp型不純物領域163a、第1のp型不純物領域163b、第2のp型不純物領域161a、第2のp型不純物領域161b、第2のp型不純物領域164a、第2のp型不純物領域164bが形成される。本実施の形態では、不純物元素としてボロン(B)を用いるため、不純物元素を含むドーピングガスとしてジボラン(B2H6)(ドーピングガスはB2H6を水素(H2)で希釈しており、ガス中のB2H6の比率は15%)を用い、ガス流量70sccm、ビーム電流180μA/cm、加速電圧80kV、添加するドーズ量2.0×1015ions/cm2でドーピングを行う。ここでは、第1のp型不純物領域160a、第1のp型不純物領域160b、第1のp型不純物領域163a、第1のp型不純物領域163b、第2のp型不純物領域161a、第2のp型不純物領域161b、第2のp型不純物領域164a、第2のp型不純物領域164bにp型を付与する不純物元素が1×1020〜5×1021/cm3程度の濃度で含まれるように添加する。本実施の形態では、第2のp型不純物領域161a、第2のp型不純物領域161b、第2のp型不純物領域164a、第2のp型不純物領域164bは、ゲート電極層117及びゲート電極層129の形状を反映し、自己整合的に第1のp型不純物領域160a、第1のp型不純物領域160b、第1のp型不純物領域163a、第1のp型不純物領域163bより低濃度となるように形成する。また、半導体層103にチャネル形成領域162、半導体層106にチャネル形成領域165が形成される(図3(C)参照。)。
【0110】
第2のn型不純物領域144a、第2のn型不純物領域144b、第2のn型不純物領域147a、第2のn型不純物領域147b、第2のn型不純物領域147cは高濃度n型不純物領域であり、ソース、ドレインとして機能する。一方、第2のp型不純物領域161a、第2のp型不純物領域161b、第2のp型不純物領域164a、第2のp型不純物領域164bは低濃度不純物領域であり、LDD(LightlyDoped Drain)領域となる。第2のp型不純物領域161a、第2のp型不純物領域161b、第2のp型不純物領域164a、第2のp型不純物領域164bは、ゲート絶縁層107を介して、第1のゲート電極層121、第1のゲート電極層126に覆われているのでLov領域であり、ドレイン近傍の電界を緩和し、ホットキャリアによるオン電流の劣化を抑制することが可能である。
【0111】
マスク155a、マスク155bをO2アッシングやレジスト剥離液により除去し、酸化膜も除去する。その後、ゲート電極層の側面を覆うように、絶縁膜、いわゆるサイドウォールを形成してもよい。サイドウォールは、プラズマCVD法や減圧CVD(LPCVD)法を用いて、珪素を有する絶縁膜により形成することができる。
【0112】
不純物元素を活性化するために加熱処理、強光の照射、又はレーザ光の照射を行ってもよい。活性化と同時にゲート絶縁層へのプラズマダメージやゲート絶縁層と半導体層との界面へのプラズマダメージを回復することができる。
【0113】
次いで、ゲート電極層、ゲート絶縁層を覆う層間絶縁層を形成する。本実施の形態では、絶縁膜167と絶縁膜168との積層構造とする(図4(A)参照。)。絶縁膜167として窒化酸化珪素膜を膜厚100nm形成し、絶縁膜168として酸化窒化絶縁膜を膜厚900nm形成し、積層構造とする。また、ゲート電極層、ゲート絶縁層を覆って、酸化窒化珪素膜を膜厚30nm形成し、窒化酸化珪素膜を膜厚140nm形成し、酸化窒化珪素膜を膜厚800nm形成し、3層の積層構造としてもよい。本実施の形態では、絶縁膜167及び絶縁膜168を下地膜と同様にプラズマCVD法を用いて連続的に形成する。絶縁膜167と絶縁膜168は上記材料に限定されるものでなく、スパッタ法、またはプラズマCVDを用いた窒化珪素膜、窒化酸化珪素膜、酸化窒化珪素膜、酸化珪素膜でもよく、他の珪素を含む絶縁膜を単層または3層以上の積層構造として用いても良い。
【0114】
さらに、窒素雰囲気中で、300〜550℃で1〜12時間の熱処理を行い、半導体層を水素化する工程を行う。好ましくは、400〜500℃で行う。この工程は層間絶縁層である絶縁膜167に含まれる水素により半導体層のダングリングボンドを終端する工程である。本実施の形態では、410度(℃)で1時間加熱処理を行う。
【0115】
絶縁膜167、絶縁膜168としては他に窒化アルミニウム(AlN)、酸化窒化アルミニウム(AlON)、窒素含有量が酸素含有量よりも多い窒化酸化アルミニウム(AlNO)または酸化アルミニウム、ダイアモンドライクカーボン(DLC)、窒素含有炭素膜(CN)その他の無機絶縁性材料を含む物質から選ばれた材料で形成することができる。また、シロキサン材料を用いてもよい。なお、シロキサン材料とは、Si−O−Si結合を含む樹脂に相当する。シロキサンは、シリコン(Si)と酸素(O)との結合で骨格構造が構成される。置換基として、少なくとも水素を含む有機基(例えばアルキル基、芳香族炭化水素)が用いられる。置換基として、フルオロ基を用いてもよい。または置換基として、少なくとも水素を含む有機基と、フルオロ基とを用いてもよい。また、有機絶縁性材料を用いてもよく、有機材料としては、ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、レジスト又はベンゾシクロブテン、ポリシラザンを用いることができる。平坦性のよい塗布法によってされる塗布膜を用いてもよい。
【0116】
次いで、レジストからなるマスクを用いて絶縁膜167、絶縁膜168、ゲート絶縁層107に半導体層に達するコンタクトホール(開口部)を形成する。エッチングは、用いる材料の選択比によって、一回で行っても複数回行っても良い。本実施の形態では、酸化窒化珪素膜である絶縁膜168と、窒化酸化珪素膜である絶縁膜167及びゲート絶縁層107と選択比が取れる条件で、第1のエッチングを行い、絶縁膜168を除去する。次に第2のエッチングによって、絶縁膜167及びゲート絶縁層107を除去し、ソース領域又はドレイン領域である第1のp型不純物領域160a、第1のp型不純物領域160b、第1のp型不純物領域163a、第1のp型不純物領域163b、第2のn型不純物領域144a、第2のn型不純物領域144b、第2のn型不純物領域147a、第2のn型不純物領域147bに達する開口部を形成する。本実施の形態では、第1のエッチングをウェットエッチングによって行い、第2のエッチングをドライエッチングによって行う。ウェットエッチングのエッチャントは、フッ素水素アンモニウム及びフッ化アンモニウムを含む混合溶液のようなフッ酸系の溶液を用いるとよい。エッチング用ガスとしては、Cl2、BCl3、SiCl4もしくはCCl4などを代表とする塩素系ガス、CF4、SF6もしくはNF3などを代表とするフッ素系ガス又はO2を適宜用いることができる。また用いるエッチング用ガスに不活性気体を添加してもよい。添加する不活性元素としては、He、Ne、Ar、Kr、Xeから選ばれた一種または複数種の元素を用いることができる。
【0117】
開口部を覆うように導電膜を形成し、導電膜をエッチングして各ソース領域又はドレイン領域の一部とそれぞれ電気的に接続するソース電極層又はドレイン電極層169a、ソース電極層又はドレイン電極層169b、ソース電極層又はドレイン電極層170a、ソース電極層又はドレイン電極層170b、ソース電極層又はドレイン電極層171a、ソース電極層又はドレイン電極層171b、ソース電極層又はドレイン電極層172a、ソース電極層又はドレイン電極層172bを形成する。ソース電極層又はドレイン電極層は、PVD法、CVD法、蒸着法等により導電膜を成膜した後、所望の形状にエッチングして形成することができる。また、液滴吐出法、印刷法、電界メッキ法等により、所定の場所に選択的に導電層を形成することができる。更にはリフロー法、ダマシン法を用いても良い。ソース電極層又はドレイン電極層の材料は、Ag、Au、Cu、Ni、Pt、Pd、Ir、Rh、W、Al、Ta、Mo、Cd、Zn、Fe、Ti、Si、Ge、Zr、Ba等の金属又はその合金、若しくはその金属窒化物を用いて形成する。また、これらの積層構造としても良い。本実施の形態では、チタン(Ti)を膜厚60nm形成し、窒化チタン膜を膜厚40nm形成し、アルミニウムを膜厚700nm形成し、チタン(Ti)を膜厚200nm形成して積層構造とし、所望な形状に加工する。
【0118】
以上の工程で周辺駆動回路領域204にLov領域にp型不純物領域を有するpチャネル型薄膜トランジスタ173、Lov領域にnチャネル型不純物領域を有するnチャネル型薄膜トランジスタ174を、画素領域206にLoff領域にn型不純物領域を有するマルチチャネル型のnチャネル型薄膜トランジスタ175、Lov領域にp型不純物領域を有するpチャネル型薄膜トランジスタ176を有するアクティブマトリクス基板を作製することができる(図4(B)参照。)。
【0119】
そして、アクティブマトリクス基板は、自発光素子を有する発光装置、液晶素子を有する液晶表示装置、その他の表示装置に用いることができる。またCPU(中央演算処理装置)に代表される各種プロセッサやIDチップを搭載したカード等の半導体装置に用いることができる。
【0120】
本実施の形態に限定されず、薄膜トランジスタはチャネル形成領域が一つ形成されるシングルゲート構造でも、二つ形成されるダブルゲート構造もしくは三つ形成されるトリプルゲート構造であっても良い。また、周辺駆動回路領域の薄膜トランジスタも、シングルゲート構造、ダブルゲート構造もしくはトリプルゲート構造であっても良い。
【0121】
なお、本実施の形態で示した薄膜トランジスタの作製方法に限らず、トップゲート型(プレーナー型)、ボトムゲート型(逆スタガ型)、あるいはチャネル領域の上下にゲート絶縁膜を介して配置された2つのゲート電極層を有する、デュアルゲート型やその他の構造においても適用できる。
【0122】
次に第2の層間絶縁層として絶縁層181を形成し、絶縁層181と第1の電極層396との間に層間膜180を形成する(図5(A)参照。)。図5は、表示装置の作製工程を示しており、スクライブによる切り離しのための切り離し領域201、FPCの貼り付け部である外部端子接続領域202、周辺部の引き回し配線領域である配線領域203、周辺駆動回路領域204、画素領域206である。配線領域203には配線179a、配線179bが設けられ、外部端子接続領域202には、外部端子と接続する端子電極層178が設けられている。
【0123】
層間膜180、絶縁層181としては酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素、窒化酸化珪素、窒化アルミニウム(AlN)、酸化窒化アルミニウム(AlON)、窒素含有量が酸素含有量よりも多い窒化酸化アルミニウム(AlNO)または酸化アルミニウム、ダイアモンドライクカーボン(DLC)、窒素含有炭素膜(CN)、PSG(リンガラス)、BPSG(リンボロンガラス)、アルミナ膜、その他の無機絶縁性材料を含む物質から選ばれた材料で形成することができる。また、シロキサン材料(無機シロキサン、有機シロキサン)を用いてもよい。また、有機絶縁性材料を用いてもよく、有機材料としては、感光性、非感光性どちらでも良く、ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、レジスト又はベンゾシクロブテン、ポリシラザン、低誘電率であるLow k材料を用いることができる。
【0124】
本実施の形態では、平坦化のために設ける層間絶縁層としては、耐熱性および絶縁性が高く、且つ、平坦化率の高いものが要求されるので、絶縁層181の形成方法としては、スピンコート法で代表される塗布法を用いると好ましい。本実施の形態では、層間膜180は、絶縁層181と第1の電極層396との密着性を向上させる機能を有し、絶縁層181上に、窒化酸化珪素膜、窒化チタン膜と積層して形成する。CVD法を用いて窒化酸化珪素膜を膜厚50nm形成し、その上にスパッタ法を用いて窒化チタン膜を膜厚10nm形成する。この層間膜180によって、絶縁層181と第1の電極層396との密着性が向上するため、作製される表示装置の信頼性、歩留まりも向上する。
【0125】
本実施の形態では、絶縁層181の材料としては、シロキサン材料を用いた塗布膜を用いる。焼成した後の膜は、アルキル基を含む酸化珪素膜(SiOx))(x=1、2・・・)と呼べる。このアルキル基を含む酸化珪素膜は、300℃以上の加熱処理にも耐えうるものである。
【0126】
層間膜180、絶縁層181は、ディップ、スプレー塗布、ドクターナイフ、ロールコーター、カーテンコーター、ナイフコーター、CVD法、蒸着法等を採用することができる。液滴吐出法により層間膜180、絶縁層181を形成してもよい。液滴吐出法を用いた場合には材料液を節約することができる。また、液滴吐出法のようにパターンが転写、または描写できる方法、例えば印刷法(スクリーン印刷やオフセット印刷などパターンが形成される方法)なども用いることができる。
【0127】
次に、図5(B)に示すように、第2の層間絶縁層である絶縁層181及び層間膜180に開口部を形成する。層間膜180及び絶縁層181は、接続領域(図示せず)、配線領域203、外部端子接続領域202、切り離し領域201等では広面積にエッチングする必要がある。しかし、画素領域206においては開口面積が、接続領域等の開口面積と比較して非常に小さく、微細なものとなる。従って、画素領域の開口部形成用のフォトリソグラフィー工程と、接続領域の開口部形成用のフォトリソグラフィー工程とを設けることにより、エッチング条件のマージンをより広げることができる。その結果、歩留まりを向上させることができる。またエッチング条件のマージンが広がることにより、画素領域に形成されるコンタクトホールを高精度に形成することができる。
【0128】
具体的には、接続領域、配線領域203、外部端子接続領域202、切り離し領域201、周辺駆動回路領域204の一部に設けられた層間膜180及び絶縁層181に広面積な開口部を形成する。そのため、画素領域206、接続領域の一部、及び周辺駆動回路領域204の一部の層間膜180及び絶縁層181を覆うようにマスクを形成する。エッチングは並行平板RIE装置やICPエッチング装置を用いることができる。なおエッチング時間は、配線層や第1の層間絶縁層がオーバーエッチングされる程度とするとよい。このようにオーバーエッチングされる程度とすると、基板内の膜厚バラツキと、エッチングレートのバラツキを低減することができる。このようにして外部端子接続領域202には開口部183がそれぞれ形成される。
【0129】
その後、画素領域206の層間膜180及び絶縁層181に微細な開口部、つまりコンタクトホールを形成する(図5(C)参照。)。このとき、画素領域206、及び周辺駆動回路領域204、画素領域206を覆うようにマスクを形成する。マスクは、画素領域206の開口部形成用のマスクであり、所定な箇所に微細な開口部が設けられている。このようなマスクとしては、例えばレジストマスクを用いることができる。
【0130】
そして、並行平板RIE装置を用いて、層間膜180及び絶縁層181をエッチングする。なおエッチング時間は、配線層や第1の層間絶縁層がオーバーエッチングされる程度とするとよい。このようにオーバーエッチングされる程度とすると、基板内の膜厚バラツキと、エッチングレートのバラツキを低減することができる。
【0131】
またエッチング装置にICP装置を用いてもよい。以上の工程で、画素領域206にソース電極層又はドレイン電極層172aに達する開口部184を形成する。また、第1の電極層と接続するソース電極層又はドレイン電極層を、多くの薄膜が積層しており総膜厚が大きい領域に形成することもできる。本実施の形態の薄膜トランジスタにおいては、ソース電極層又はドレイン電極層を、ゲート電極層上に形成するとよい。この場合、開口部184を膜厚深く開口する必要がないため、開口工程が短縮でき、制御性も向上する。また、開口部に形成される電極層も、角度の大きい開口部を広く被覆する必要がないため、被覆性良く形成することができ、信頼性も向上する。
【0132】
本実施の形態では、配線領域203、外部端子接続領域202、切り離し領域201、周辺駆動回路領域204の一部を覆い、画素領域206に所定の開口部が設けられたマスクで、層間膜180及び絶縁層181をエッチングする場合を説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、接続領域の開口部は広面積であるため、エッチングする量が多い。このような広面積な開口部は、複数回エッチングしてもよい。また、その他の開口部と比較して、深い開口部を形成する場合、同様に複数回エッチングしてもよい。そのため、配線領域203、外部端子接続領域202、切り離し領域201、周辺駆動回路領域204の一部の層間膜180及び絶縁層181のみ覆い、画素領域206には所定の開口部が設けられたマスクを用いて、層間膜180及び絶縁層181をエッチングしてもよい。
【0133】
また、本実施の形態では、層間膜180及び絶縁層181への開口部の形成を図5(B)、(C)で示すように複数回に分けて行うが、一回のエッチング工程によって形成しても良い。この場合、ICP装置を用いて、ICPパワー7000W、バイアスパワー1000W、圧力0.8パスカル(Pa)、エッチングガスとしてCF4を240sccm、O2を160sccmとしてエッチングする。バイアスパワーは1000〜4000Wが好ましい。一回のエッチング工程で開口部が形成できるので工程が簡略化する利点がある。
【0134】
次に、ソース電極層又はドレイン電極層172aと接するように、第1の電極層396(画素電極層ともいう。)を形成する。
【0135】
本実施の形態では、表示素子として発光素子を用い、発光素子からの光を第2の電極層189側から取り出す構造のため、第1の電極層185が反射性を有する。第1の電極層396として、Al(アルミニウム)、Mo(モリブデン)、Ti(チタン)、及びC(炭素)のうち少なくとも一種、又は複数種を含む材料で形成し、所望の形状にエッチングすることで第1の電極層396を形成する。本実施の形態では、層間膜180に窒化酸化珪素膜と窒化チタン膜との積層を用いており、窒化チタン膜は導電性を有しているので、第1の電極層396を所望の形状に加工する際に層間膜180も加工する。
【0136】
本発明においては、反射電極層である第1の電極層396に、モリブデン、チタン、及び炭素のうち少なくとも一種、又は複数種を有するアルミニウム合金を含む膜を用いる。本実施の形態では、第1の電極層396に、Al(Mo)膜を用いる。第1の電極層396の膜厚は、20nm〜200nm、好ましくは35nm〜100nmとすればよい。本実施の形態では、スパッタ法を用いて、膜厚35nmで形成する。モリブデン、チタン、及び炭素のうち少なくとも一種、又は複数種を有するアルミニウム合金を含む膜は、加熱処理を行っても結晶化しにくく、膜表面の平坦性が良好である。さらに可視光領域付近における光に対する反射性も高く、効率のよい光の反射を行うことができる。モリブデン、チタン、及び炭素のうち少なくとも一種、又は複数種を有するアルミニウム合金を含む膜は、有毒性もなく、人体や環境に対して安全であるという優れた利点もある(図6(A)参照。)。
【0137】
モリブデン、チタン、及び炭素のうち少なくとも一種、又は複数種を有するアルミニウム合金を含む膜において、膜中のモリブデン、またはチタンの含有量が7.0atoms%より多い方が好ましい。また、モリブデン、チタン、及び炭素のうち少なくとも一種、又は複数種を有するアルミニウム合金を含む膜において、膜中のモリブデン、またはチタンの含有量が20atoms%以下であると、可視光領域の光に対して反射率が高いという利点がある。Al(C)膜においては、膜中の炭素の含有量は0.1atoms%以上10atoms%以下、好ましくは1atoms%未満がよい。モリブデン及び炭素を有するアルミニウム合金を含む膜、チタン及び炭素を有するアルミニウム合金を含む膜においては、含まれる炭素の量は微量であっても効果があり、膜中の炭素の含有量は0.3atoms%以下、さらに0.1atoms%以下であってもよい。
【0138】
第1の電極層396上に、ITO膜、ITSO膜などの透明導電膜を形成しても良い。ITSO膜は、インジウム錫酸化物に1〜10[%]の酸化珪素(SiO2)を混合したターゲットを用い、Arガス流量を120sccm、O2ガス流量を5sccm、圧力を0.25Pa、電力3.2kWとしてスパッタ法により膜厚185nmで成膜すればよい。第1の電極層396は、その表面が平坦化されるように、CMP法、ポリビニルアルコール系の多孔質体で拭浄し、研磨しても良い。またCMP法を用いた研磨後に、第1の電極層396の表面に紫外線照射、酸素プラズマ処理などを行ってもよい。
【0139】
第1の電極層396を形成後、加熱処理を行ってもよい。この加熱処理により、第1の電極層396中に含まれる水分は放出される。よって、第1の電極層396は脱ガスなどを生じないため、第1の電極層上に水分によって劣化しやすい発光材料を形成しても、発光材料は劣化せず、信頼性の高い表示装置を作製することができる。本実施の形態では、第1の電極層396にモリブデン、チタン、及び炭素のうち少なくとも一種、又は複数種を有するアルミニウム合金を含む膜を用いているので、ベークを行っても結晶化しにくく、アモルファス状態のままである。従って、平坦性が高く、有機化合物を含む層が薄くとも第2の電極層とのショートが生じにくい。
【0140】
本実施の形態では、絶縁層186、絶縁層187a、絶縁層187bに感光性のポリイミドを用いる。また絶縁層186、絶縁層187a、絶縁層187bに絶縁層181と同材料を用い、同工程で形成すると、製造コストを削減することができる。また、塗布成膜装置やエッチング装置などの装置の共通化によるコストダウンが図れる。
【0141】
第1の電極層396の一部を覆う隔壁として機能する絶縁層186を形成する際に用いられる現像液などの薬液に対して、ニッケルを含むアルミニウム合金は耐性が低いが、本発明のモリブデン、チタン、及び炭素のうち少なくとも一種、又は複数種を有するアルミニウム合金を含む膜は耐性が高いので、作製工程において表面の膜減りや荒れなどの不良が生じにくい。よって良好な表面状態を保てるので、積層される電界発光層188も安定して形成することができ、表示装置として信頼性も高くなる。
【0142】
絶縁層186は、酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化窒化アルミニウムその他の無機絶縁性材料、又はアクリル酸、メタクリル酸及びこれらの誘導体、又はポリイミド(polyimide)、芳香族ポリアミド、ポリベンゾイミダゾール(polybenzimidazole)などの耐熱性高分子、又はシロキサン樹脂材料で形成することができる。アクリル、ポリイミド等の感光性、非感光性の材料を用いて形成してもよい。絶縁層186は曲率半径が連続的に変化する形状が好ましく、上に形成される電界発光層188、第2の電極層189の被覆性が向上する。
【0143】
段差を有するように加工された層間膜180及び絶縁層181の端部は、その急激な段差のため、その上に積層する第2の電極層189の被覆性が悪い。よって、開口部周辺の段差を絶縁層186によって覆い、段差をなだらかにすることで、積層する第2の電極層189の被覆性を向上させることができる。接続領域において、第2の電極層と同工程、同材料で形成される配線層はゲート電極層と同工程、同材料で形成される配線層と電気的に接続する。
【0144】
また、さらに信頼性を向上させるため、電界発光層188の形成前に真空加熱を行って脱気を行うことが好ましい。例えば、有機化合物材料の蒸着を行う前に、基板に含まれるガスを除去するために減圧雰囲気や不活性雰囲気で200〜400℃、好ましくは250〜350℃の加熱処理を行うことが望ましい。またそのまま大気に晒さずに電界発光層188を真空蒸着法や、減圧下の液滴吐出法で形成することが好ましい。この熱処理で、第1の電極層となる導電膜や絶縁層(隔壁)に含有、付着している水分を放出することができる。この加熱処理は、真空を破らず、真空のチャンパー内を基板が輸送できるのであれば、先の加熱工程と兼ねることもでき、先の加熱工程を絶縁層(隔壁)形成後に、一度行えばよい。ここでは、層間絶縁膜と絶縁層(隔壁)とを高耐熱性を有する物質で形成すれば信頼性向上のための加熱処理工程を十分行うことができる。
【0145】
第1の電極層396の上には電界発光層188が形成される。なお、図1では一画素しか図示していないが、本実施の形態ではR(赤)、G(緑)、B(青)の各色に対応した電界電極層を作り分けている。電界発光層188は、実施の形態1で示したように作製すればよく、第1の電極層396上に、有機化合物と無機化合物を混合することにより、それぞれ単独では得られない高いキャリア注入性、キャリア輸送性という機能が得られる層が設けられている。
【0146】
赤色(R)、緑色(G)、青色(B)の発光を示す材料(低分子または高分子材料など)は、液滴吐出法により形成することもできる。
【0147】
次に、電界発光層188の上に導電膜からなる第2の電極層189が設けられる。第2の電極層189としては、仕事関数の小さい材料(Al、Ag、Li、Ca、またはこれらの合金MgAg、MgIn、AlLi、化合物CaF2、または窒化カルシウム)を用いればよい。こうして第1の電極層185、電界発光層188及び第2の電極層189からなる発光素子190が形成される。
【0148】
図7に示した本実施の形態の表示装置において、発光素子190から発した光は、第2の電極層189側から、図7中の矢印の方向に透過して出射される。
【0149】
第2の電極層189を覆うようにしてパッシベーション膜を設けることは有効である。パッシベーション膜としては、窒化珪素、酸化珪素、酸化窒化珪素(SiON)、窒化酸化珪素(SiNO)、窒化アルミニウム(AlN)、酸化窒化アルミニウム(AlON)、窒素含有量が酸素含有量よりも多い窒化酸化アルミニウム(AlNO)または酸化アルミニウム、ダイアモンドライクカーボン(DLC)、窒素含有炭素膜(CN)を含む絶縁膜からなり、該絶縁膜を単層もしくは組み合わせた積層を用いることができる。また、シロキサン材料を用いてもよい。
【0150】
この際、カバレッジの良い膜をパッシベーション膜として用いることが好ましく、炭素膜、特にDLC膜を用いることは有効である。DLC膜は室温から100℃以下の温度範囲で成膜可能であるため、耐熱性の低い電界発光層188の上方にも容易に成膜することができる。DLC膜は、プラズマCVD法(代表的には、RFプラズマCVD法、マイクロ波CVD法、電子サイクロトロン共鳴(ECR)CVD法、熱フィラメントCVD法など)、燃焼炎法、スパッタ法、イオンビーム蒸着法、レーザ蒸着法などで形成することができる。成膜に用いる反応ガスは、水素ガスと、炭化水素系のガス(例えばCH4、C2H2、C6H6など)とを用い、グロー放電によりイオン化し、負の自己バイアスがかかったカソードにイオンを加速衝突させて成膜する。また、CN膜は反応ガスとしてC2H4ガスとN2ガスとを用いて形成すればよい。DLC膜は酸素に対するブロッキング効果が高く、電界発光層188の酸化を抑制することが可能である。そのため、この後に続く封止工程を行う間に電界発光層188が酸化するといった問題を防止できる。
【0151】
本実施の形態で作製した表示装置の画素領域の上面図を図11に示す。図11において、画素は、薄膜トランジスタ51、薄膜トランジスタ52、発光素子190、ゲート配線層53、ソース及びドレイン配線層54、電源線55から構成されている。
【0152】
このように発光素子190が形成された基板100と、封止基板195とをシール材192によって固着し、発光素子を封止する(図7参照。)。本発明の表示装置においては、シール材192と絶縁層186とを接しないように離して形成する。このようにシール材と、絶縁層186とを離して形成すると、絶縁層186に吸湿性の高い有機材料を用いた絶縁材料を用いても、水分が侵入しにくく、発光素子の劣化が防止でき、表示装置の信頼性が向上する。シール材192としては、代表的には可視光硬化性、紫外線硬化性または熱硬化性の樹脂を用いるのが好ましい。例えば、ビスフェノールA型液状樹脂、ビスフェノールA型固形樹脂、含ブロムエポキシ樹脂、ビスフェノールF型樹脂、ビスフェノールAD型樹脂、フェノール型樹脂、クレゾール型樹脂、ノボラック型樹脂、環状脂肪族エポキシ樹脂、エピビス型エポキシ樹脂、グリシジルエステル樹脂、グリシジルアミン系樹脂、複素環式エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂等のエポキシ樹脂を用いることができる。なお、シール材で囲まれた領域には充填材193を充填してもよく、窒素雰囲気下で封止することによって、窒素等を封入してもよい。本実施の形態は、下面出射型のため、充填材193は透光性を有する必要はないが、充填材193を透過して光を取り出す構造の場合は、透光性を有する必要がある。代表的には可視光硬化、紫外線硬化または熱硬化のエポキシ樹脂を用いればよい。以上の工程において、本実施の形態における、発光素子を用いた表示機能を有する表示装置が完成する。また充填材は、液状の状態で滴下し、表示装置内に充填することもできる。
【0153】
ディスペンサ方式を採用した滴下注入法を図26を用いて説明する。図26の滴下注入法は、制御装置40、撮像手段42、ヘッド43、充填材33、マーカー35、マーカー45は、バリア層34、シール材32、TFT基板30、対向基板20からなる。シール材32で閉ループを形成し、その中にヘッド43より充填材33を1回若しくは複数回滴下する。充填材材料の粘性が高い場合は、連続的に吐出され、繋がったまま被形成領域に付着する。一方、充填材材料の粘性が低い場合には、図26のように間欠的に吐出され充填材が滴下される。そのとき、シール材32と充填材33とが反応することを防ぐため、バリア層34を設けてもよい。続いて、真空中で基板を貼り合わせ、その後紫外線硬化を行って、充填材が充填された状態とする。この充填剤として、乾燥剤などの吸湿性を含む物質を用いると、さらなる吸水効果が得られ、素子の劣化を防ぐことができる。
【0154】
EL表示パネル内には素子の水分による劣化を防ぐため、乾燥剤を設置する。本実施の形態では、乾燥剤は、画素領域を取り囲むように封止基板に形成された凹部に設置され、薄型化を妨げない構成とする。また、ゲート配線層に対応する領域にも乾燥剤を形成し、吸水面積を広く取っているので、吸水効果が高い。また、直接発光しないゲート配線層上に乾燥剤を形成しているので、光取り出し効率を低下させることもない。
【0155】
なお、本実施の形態では、ガラス基板で発光素子を封止した場合を示すが、封止の処理とは、発光素子を水分から保護するための処理であり、カバー材で機械的に封入する方法、熱硬化性樹脂又は紫外光硬化性樹脂で封入する方法、金属酸化物や窒化物等のバリア能力が高い薄膜により封止する方法のいずれかを用いる。カバー材としては、ガラス、セラミックス、プラスチックもしくは金属を用いることができるが、カバー材側に光を放射させる場合は透光性でなければならない。また、カバー材と上記発光素子が形成された基板とは熱硬化性樹脂又は紫外光硬化性樹脂等のシール材を用いて貼り合わせられ、熱処理又は紫外光照射処理によって樹脂を硬化させて密閉空間を形成する。この密閉空間の中に酸化バリウムに代表される吸湿材を設けることも有効である。この吸湿材は、シール材の上に接して設けても良いし、発光素子よりの光を妨げないような、隔壁の上や周辺部に設けても良い。さらに、カバー材と発光素子の形成された基板との空間を熱硬化性樹脂若しくは紫外光硬化性樹脂で充填することも可能である。この場合、熱硬化性樹脂若しくは紫外光硬化性樹脂の中に酸化バリウムに代表される吸湿材を添加しておくことは有効である。
【0156】
図12に、本実施の形態で作製する図1の表示装置において、ソース電極層又はドレイン電極層と第1の電極層が直接接して電気的な接続を行うのではなく、配線層を介して接続する例を示す。図12の表示装置において、発光素子を駆動する薄膜トランジスタのソース電極層又はドレイン電極層と、第1の電極層395とは配線層199を介して電気的に接続している。また、図12では、配線層199の上に第1の電極層395が一部積層するように接続しているが、先に第1の電極層395を形成し、その第1の電極層395上に接するように配線層199を形成する構成でもよい。
【0157】
本実施の形態では、外部端子接続領域202において、端子電極層178に異方性導電層196によってFPC194を接続し、外部と電気的に接続する構造とする。また表示装置の上面図である図7(A)で示すように、本実施の形態において作製される表示装置は信号線駆動回路を有する周辺駆動回路領域204、周辺駆動回路領域209のほかに、走査線駆動回路を有する周辺駆動回路領域207、周辺駆動回路領域208が設けられている。
【0158】
本実施の形態では、上記のような回路で形成するが、本発明はこれに限定されず、周辺駆動回路としてICチップを前述したCOG方式やTAB方式によって実装したものでもよい。また、ゲート線駆動回路、ソース線駆動回路は複数であっても単数であっても良い。
【0159】
また、本発明の表示装置において、画面表示の駆動方法は特に限定されず、例えば、点順次駆動方法や線順次駆動方法や面順次駆動方法などを用いればよい。代表的には、線順次駆動方法とし、時分割階調駆動方法や面積階調駆動方法を適宜用いればよい。また、表示装置のソース線に入力する映像信号は、アナログ信号であってもよいし、デジタル信号であってもよく、適宜、映像信号に合わせて駆動回路などを設計すればよい。
【0160】
さらに、ビデオ信号がデジタルの表示装置において、画素に入力されるビデオ信号が定電圧(CV)のものと、定電流(CC)のものとがある。ビデオ信号が定電圧のもの(CV)には、発光素子に印加される電圧が一定のもの(CVCV)と、発光素子に印加される電流が一定のもの(CVCC)とがある。また、ビデオ信号が定電流のもの(CC)には、発光素子に印加される電圧が一定のもの(CCCV)と、発光素子に印加される電流が一定のもの(CCCC)とがある。
【0161】
本発明を用いると、信頼性の高い表示装置を作製することができる。よって、高精細、高画質な表示装置を歩留まり良く製造することができる。
【0162】
(実施の形態3)
本発明の実施の形態を、図8乃至図10を用いて説明する。本実施の形態は、実施の形態1で作製した表示装置において、第2の層間絶縁層を形成しない例を示す。よって、同一部分又は同様な機能を有する部分の繰り返しの説明は省略する。
【0163】
実施の形態1で示したように、基板100上にpチャネル型薄膜トランジスタ173、nチャネル型薄膜トランジスタ174、nチャネル型薄膜トランジスタ175、pチャネル型薄膜トランジスタ176を形成し、絶縁膜168を形成する。各薄膜トランジスタには半導体層のソース領域又はドレイン領域に接続するソース電極層又はドレイン電極層が形成されている。画素領域206に設けられたpチャネル型薄膜トランジスタ176におけるソース電極層又はドレイン電極層172bに接して第1の電極層395を形成する(図8(A)参照。)。
【0164】
第1の電極層395は画素電極として機能し、実施の形態2における第1の電極層396と同様な材料と工程で形成すればよい。本実施の形態でも実施の形態1と同様に第2の電極層中を光を通過させて取り出すために、反射電極としてAl(Mo)膜をs第1の電極層395に用いて所望の形状に加工し形成する。
【0165】
第1の電極層395の端部及び薄膜トランジスタを覆うように絶縁層186を形成する(図8(B)参照。)。絶縁層186には本実施の形態ではアクリルを用いる。第1の電極層上に電界発光層188を形成し、第2の電極層189を積層することによって発光素子190を形成する。外部端子接続領域202においては端子電極層178を異方性導電層196を介してFPC194が接着される。基板100はシール材192によって封止基板195と張り合わされ、表示装置内には充填材193が充填されている(図9参照。)。本発明の表示装置においては、シール材192と絶縁層186とを接しないように離して形成する。このようにシール材と、絶縁層186とを離して形成すると、絶縁層186に吸湿性の高い有機材料を用いた絶縁材料を用いても、水分が侵入しにくく、発光素子の劣化が防止でき、表示装置の信頼性が向上する。
【0166】
また図10における表示装置は、第1の電極層395を、pチャネル型薄膜トランジスタ176と接続するソース電極層又はドレイン電極層172bの形成前に、絶縁膜168上に選択的に形成するものである。この場合、本実施の形態とはソース電極層又はドレイン電極層172bと、第1の電極層395の接続構造が、第1の電極層395の上にソース電極層又はドレイン電極層172bが積層する構造となる。第1の電極層395をソース電極層又はドレイン電極層172bより先に形成すると、平坦な形成領域に形成できるので、被覆性がよく、CMPなどの研磨処理も十分に行えるので平坦性よく形成できる利点がある。
【0167】
本発明を用いると、信頼性の高い表示装置を作製することができる。よって、高精細、高画質な表示装置を歩留まり良く製造することができる。
【0168】
(実施の形態4)
本発明の実施の形態を、図13を用いて説明する。本実施の形態は、実施の形態1で作製した表示装置において、薄膜トランジスタのゲート電極層の構造が異なる例を示す。よって、同一部分又は同様な機能を有する部分の繰り返しの説明は省略する。
【0169】
図13(A)乃至(C)は、作製工程にある表示装置であり、実施の形態1で示した図4(B)の表示装置と対応している。
【0170】
図13(A)において、周辺駆動回路領域214に薄膜トランジスタ273及び薄膜トランジスタ274が、画素領域216に薄膜トランジスタ275及び薄膜トランジスタ276が設けられている。図13(A)における薄膜トランジスタのゲート電極層は2層の導電膜の積層で構成され、上層のゲート電極層が下層のゲート電極層より幅が細く加工されている。下層のゲート電極層はテーパー形状を有しているが、上層のゲート電極層はテーパー形状を有していない。このように、ゲート電極層はテーパー形状を有していても良いし、側面の角度が垂直に近いテーパー形状を有さない形状でもよい。
【0171】
図13(B)において、周辺駆動回路領域214に薄膜トランジスタ373及び薄膜トランジスタ374が、画素領域216に薄膜トランジスタ375及び薄膜トランジスタ376が設けられている。図13(B)における薄膜トランジスタのゲート電極層も2層の導電膜の積層で構成されているが、上層のゲート電極層と下層のゲート電極層は連続的なテーパー形状を有している。
【0172】
図13(C)において、周辺駆動回路領域214に薄膜トランジスタ473及び薄膜トランジスタ474が、画素領域216に薄膜トランジスタ475及び薄膜トランジスタ476が設けられている。図13(C)における薄膜トランジスタのゲート電極層は、単層構造でありテーパー形状を有している。このようにゲート電極層は単層構造でもよい。
【0173】
図13(C)における表示装置は、ゲート絶縁層がゲート絶縁層477とゲート絶縁層上に選択的に設けられたゲート絶縁層478とで構成されている。このように、ゲート絶縁層478は、ゲート電極層の下に選択的に設けられても良く、その端部はテーパー形状を有していてもよい。図13(C)においては、ゲート絶縁層478の端部とその上に形成されるゲート電極層の端部は両方テーパー形状を有しており、連続的に形成されているが、段差を有するように不連続に形成されても良い。本実施の形態では、ゲート絶縁層477を酸化窒化珪素膜を用い、ゲート絶縁層478に窒化珪素膜を用いる。
【0174】
以上のように、ゲート電極層はその構成と形状によって様々な構造をとりうる。よって作製される表示装置も様々な構造を示す。半導体層中の不純物領域は、ゲート電極層をマスクとして自己整合的に形成される場合、ゲート電極層の構造によってその不純物領域の構造や濃度分布が変化する。以上のことも考慮して設計を行うと所望の機能を有する薄膜トランジスタを作製することができる。
【0175】
本実施の形態は、実施の形態1乃至3とそれぞれと組み合わせて用いることが可能である。
【0176】
(実施の形態5)
走査線側入力端子部と信号線側入力端子部とに保護ダイオードを設けた一態様について図15を参照して説明する。図15において画素2702にはTFT501、TFT502、容量素子504、発光素子503が設けられている。このTFTは実施の形態1と同様な構成を有している。
【0177】
信号線側入力端子部には、保護ダイオード561と保護ダイオード562が設けられている。この保護ダイオードは、TFT501若しくはTFT502と同様な工程で作製され、ゲートとドレイン若しくはソースの一方とを接続することによりダイオードとして動作させている。図15で示す上面図の等価回路図を図14に示している。
【0178】
保護ダイオード561は、ゲート電極層、半導体層、配線層から成っている。保護ダイオード562も同様な構造である。この保護ダイオードと接続する共通電位線554、共通電位線555はゲート電極層と同じ層で形成している。従って、配線層と電気的に接続するには、絶縁層にコンタクトホールを形成する必要がある。
【0179】
絶縁層へのコンタクトホールは、マスク層を形成し、エッチング加工すれば良い。この場合、大気圧放電のエッチング加工を適用すれば、局所的な放電加工も可能であり、基板の全面にマスク層を形成する必要はない。
【0180】
信号配線層はTFT501におけるソース及びドレイン配線層505と同じ層で形成され、それに接続している信号配線層とソース又はドレイン側が接続する構造となっている。
【0181】
走査信号線側の入力端子部も同様な構成である。保護ダイオード563は、ゲート電極層、半導体層、配線層から成っている。保護ダイオード564も同様な構造である。この保護ダイオードと接続する共通電位線556、共通電位線557はソース電極層及びドレイン電極層と同じ層で形成している。入力段に設けられる保護ダイオードを同時に形成することができる。なお、保護ダイオードを挿入する位置は、本実施の形態のみに限定されず、駆動回路と画素との間に設けることもできる。
【0182】
(実施の形態6)
本発明によって形成される表示装置によって、テレビジョン装置を完成させることができる。図27はテレビジョン装置(本実施の形態ではELテレビジョン装置)の主要な構成を示すブロック図を示している。表示パネルには、図16(A)で示すような構成として画素部701のみが形成されて走査線側駆動回路703と信号線側駆動回路702とが、図17(B)のようなTAB方式により実装される場合と、図17(A)のようなCOG方式により実装される場合と、図16(B)に示すようにTFTを形成し、画素部701と走査線側駆動回路703を基板上に一体形成し信号線側駆動回路702を別途ドライバICとして実装する場合、また図16(C)のように画素部701と信号線側駆動回路702と走査線側駆動回路703を基板上に一体形成する場合などがあるが、どのような形態としても良い。
【0183】
その他の外部回路の構成として、映像信号の入力側では、チューナ704で受信した信号のうち、映像信号を増幅する映像信号増幅回路705と、そこから出力される信号を赤、緑、青の各色に対応した色信号に変換する映像信号処理回路706と、その映像信号をドライバICの入力仕様に変換するためのコントロール回路707などからなっている。コントロール回路707は、走査線側と信号線側にそれぞれ信号が出力する。デジタル駆動する場合には、信号線側に信号分割回路708を設け、入力デジタル信号をm個に分割して供給する構成としても良い。
【0184】
チューナ704で受信した信号のうち、音声信号は、音声信号増幅回路709に送られ、その出力は音声信号処理回路710を経てスピーカ713に供給される。制御回路711は受信局(受信周波数)や音量の制御情報を入力部712から受け、チューナ704や音声信号処理回路710に信号を送出する。
【0185】
表示モジュールを、図20(A)、(B)に示すように、筐体に組みこんで、テレビジョン装置を完成させることができる。FPCまで取り付けられた図1のような表示パネルのことを一般的にはEL表示モジュールともいう。よって図1のようなEL表示モジュールを用いると、ELテレビジョン装置を完成することができる。表示モジュールにより主画面2003が形成され、その他付属設備としてスピーカー部2009、操作スイッチなどが備えられている。このように、本発明によりテレビジョン装置を完成させることができる。
【0186】
また、位相差板や偏光板を用いて、外部から入射する光の反射光を遮断するようにしてもよい。また上面放射型の表示装置ならば、隔壁となる絶縁層を着色しブラックマトリクスとして用いてもよい。この隔壁は液滴吐出法などによっても形成することができ、顔料系の黒色樹脂や、ポリイミドなどの樹脂材料に、カーボンブラック等を混合させてもよく、その積層でもよい。液滴吐出法によって、異なった材料を同領域に複数回吐出し、隔壁を形成してもよい。位相差板、位相差板としてはλ/4板とλ/2板とを用い、光を制御できるように設計すればよい。構成としては、TFT素子基板側から純に、発光素子、封止基板(封止材)、位相差板、位相差板(λ/4板、λ/2板)、偏光板という構成になり、発光素子から放射された光は、これらを通過し偏光板側より外部に放射される。この位相差板や偏光板は光が放射される側に設置すればよく、両面放射される両面放射型の表示装置であれば両方に設置することもできる。また、偏光板の外側に反射防止膜を有していても良い。これにより、より高繊細で精密な画像を表示することができる。
【0187】
図20(A)に示すように、筐体2001に表示素子を利用した表示用パネル2002が組みこまれ、受信機2005により一般のテレビ放送の受信をはじめ、モデム2004を介して有線又は無線による通信ネットワークに接続することにより一方向(送信者から受信者)又は双方向(送信者と受信者間、又は受信者間同士)の情報通信をすることもできる。テレビジョン装置の操作は、筐体に組みこまれたスイッチ又は別体のリモコン操作機2006により行うことが可能であり、このリモコン装置にも出力する情報を表示する表示部2007が設けられていても良い。
【0188】
また、テレビジョン装置にも、主画面2003の他にサブ画面2008を第2の表示用パネルで形成し、チャネルや音量などを表示する構成が付加されていても良い。この構成において、主画面2003を視野角の優れたEL表示用パネルで形成し、サブ画面を低消費電力で表示可能な液晶表示用パネルで形成しても良い。また、低消費電力化を優先させるためには、主画面2003を液晶表示用パネルで形成し、サブ画面をEL表示用パネルで形成し、サブ画面は点滅可能とする構成としても良い。もちろん、主画面及びサブ画面両方を、本発明を適用したEL表示パネルで形成してもよい。本発明を用いると、このような大型基板を用いて、多くのTFTや電子部品を用いても、信頼性の高い表示装置とすることができる。
【0189】
図20(B)は例えば20〜80インチの大型の表示部を有するテレビジョン装置であり、筐体2010、操作部であるキーボード部2012、表示部2011、スピーカー部2013等を含む。本発明は、表示部2011の作製に適用される。図20(B)の表示部は、わん曲可能な物質を用いているので、表示部がわん曲したテレビジョン装置となっている。このように表示部の形状を自由に設計することができるので、所望な形状のテレビジョン装置を作製することができる。
【0190】
本発明により、簡略な工程で表示装置を形成できるため、コストダウンも達成できる。よって本発明を用いたテレビジョン装置では、大画面の表示部を有しても低いコストで形成できる。よって高性能、高信頼性のテレビジョン装置を歩留まりよく作製することができる。
【0191】
勿論、本発明はテレビジョン装置に限定されず、パーソナルコンピュータのモニタをはじめ、鉄道の駅や空港などにおける情報表示盤や、街頭における広告表示盤など大面積の表示媒体としても様々な用途に適用することができる。
【0192】
(実施の形態7)
【0193】
本実施の形態を図21を用いて説明する。本実施の形態は、実施の形態1乃至6で作製する表示装置を有するパネルを用いたモジュールの例を示す。
【0194】
図21(A)に示す情報端末のモジュールは、プリント配線基板946に、コントローラ901、中央処理装置(CPU)902、メモリ911、電源回路903、音声処理回路929及び送受信回路904や、その他、抵抗、バッファ、容量素子等の素子が実装されている。また、パネル900がフレキシブル配線基板(FPC)908を介してプリント配線基板946に接続されている。
【0195】
パネル900には、発光素子が各画素に設けられた画素部905と、前記画素部905が有する画素を選択する第1の走査線駆動回路906a、第2の走査線駆動回路906bと、選択された画素にビデオ信号を供給する信号線駆動回路907とが設けられている。
【0196】
プリント配線基板946に備えられたインターフェース(I/F)909を介して、各種制御信号の入出力が行われる。また、アンテナとの間の信号の送受信を行なうためのアンテナ用ポート910が、プリント配線基板946に設けられている。
【0197】
なお、本実施の形態ではパネル900にプリント配線基板946がFPC908を介して接続されているが、必ずしもこの構成に限定されない。COG(Chip on Glass)方式を用い、コントローラ901、音声処理回路929、メモリ911、CPU902または電源回路903をパネル900に直接実装させるようにしても良い。また、プリント配線基板946には、容量素子、バッファ等の各種素子が設けられ、電源電圧や信号にノイズがのったり、信号の立ち上がりが鈍ったりすることを防いでいる。
【0198】
図21(B)は、図21(A)に示したモジュールのブロック図を示す。このモジュール999は、メモリ911としてVRAM932、DRAM925、フラッシュメモリ926などが含まれている。VRAM932にはパネルに表示する画像のデータが、DRAM925には画像データまたは音声データが、フラッシュメモリには各種プログラムが記憶されている。
【0199】
電源回路903では、パネル900、コントローラ901、CPU902、音声処理回路929、メモリ911、送受信回路931に与える電源電圧が生成される。またパネルの仕様によっては、電源回路903に電流源が備えられている場合もある。
【0200】
CPU902は、制御信号生成回路920、デコーダ921、レジスタ922、演算回路923、RAM924、CPU用のインターフェース935などを有している。インターフェース935を介してCPU902に入力された各種信号は、一旦レジスタ922に保持された後、演算回路923、デコーダ921などに入力される。演算回路923では、入力された信号に基づき演算を行ない、各種命令を送る場所を指定する。一方デコーダ921に入力された信号はデコードされ、制御信号生成回路920に入力される。制御信号生成回路920は入力された信号に基づき、各種命令を含む信号を生成し、演算回路923において指定された場所、具体的にはメモリ911、送受信回路931、音声処理回路929、コントローラ901などに送る。
【0201】
メモリ911、送受信回路931、音声処理回路929、コントローラ901は、それぞれ受けた命令に従って動作する。以下その動作について簡単に説明する。
【0202】
入力手段930から入力された信号は、インターフェース909を介してプリント配線基板946に実装されたCPU902に送られる。制御信号生成回路920は、ポインティングデバイスやキーボードなどの入力手段930から送られてきた信号に従い、VRAM932に格納してある画像データを所定のフォーマットに変換し、コントローラ901に送付する。
【0203】
コントローラ901は、パネルの仕様に合わせてCPU902から送られてきた画像データを含む信号にデータ処理を施し、パネル900に供給する。またコントローラ901は、電源回路903から入力された電源電圧やCPU902から入力された各種信号をもとに、Hsync信号、Vsync信号、クロック信号CLK、交流電圧(AC Cont)、切り替え信号L/Rを生成し、パネル900に供給する。
【0204】
送受信回路904では、アンテナ933において電波として送受信される信号が処理されており、具体的にはアイソレータ、バンドパスフィルタ、VCO(Voltage Controlled Oscillator)、LPF(Low Pass Filter)、カプラ、バランなどの高周波回路を含んでいる。送受信回路904において送受信される信号のうち音声情報を含む信号が、CPU902からの命令に従って、音声処理回路929に送られる。
【0205】
CPU902の命令に従って送られてきた音声情報を含む信号は、音声処理回路929において音声信号に復調され、スピーカー928に送られる。またマイク927から送られてきた音声信号は、音声処理回路929において変調され、CPU902からの命令に従って、送受信回路904に送られる。
【0206】
コントローラ901、CPU902、電源回路903、音声処理回路929、メモリ911を、本実施の形態のパッケージとして実装することができる。本実施の形態は、アイソレータ、バンドパスフィルタ、VCO(Voltage Controlled Oscillator)、LPF(Low Pass Filter)、カプラ、バランなどの高周波回路以外であれば、どのような回路にも応用することができる。
【0207】
(実施の形態8)
本実施の形態を図21及び図22を用いて説明する。図22は、この実施の形態10で作製するモジュールを含む無線を用いた持ち運び可能な小型電話機(携帯電話)の一態様を示している。パネル900はハウジング1001に脱着自在に組み込んでモジュール999と容易に一体化できるようにしている。ハウジング1001は組み入れる電子機器に合わせて、形状や寸法を適宜変更することができる。
【0208】
パネル900を固定したハウジング1001はプリント配線基板946に嵌着されモジュールとして組み立てられる。プリント配線基板946には、コントローラ、CPU、メモリ、電源回路、その他、抵抗、バッファ、容量素子等が実装されている。さらに、マイクロフォン994及びスピーカー995を含む音声処理回路、送受信回路などの信号処理回路993が備えられている。パネル900はFPC908を介してプリント配線基板946に接続される。
【0209】
このようなモジュール999、入力手段998、バッテリ997は筐体996に収納される。パネル900の画素部は筐体996に形成された開口窓から視認できように配置されている。
【0210】
図22で示す筐体996は、電話機の外観形状を一例として示している。しかしながら、本実施の形態に係る電子機器は、その機能や用途に応じてさまざまな態様に変容し得る。以下に示す実施の形態で、その態様の一例を説明する。
【0211】
(実施の形態9)
本発明を適用して、様々な表示装置を作製することができる。即ち、それら表示装置を表示部に組み込んだ様々な電子機器に本発明を適用できる。
【0212】
その様な電子機器としては、ビデオカメラ、デジタルカメラ等のカメラ、プロジェクター、ヘッドマウントディスプレイ(ゴーグル型ディスプレイ)、カーナビゲーション、カーステレオ、パーソナルコンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末(モバイルコンピュータ、携帯電話または電子書籍等)、記録媒体を備えた画像再生装置(具体的にはDigital Versatile Disc(DVD)等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうるディスプレイを備えた装置)などが挙げられる。それらの例を図19に示す。
【0213】
図19(A)は、コンピュータであり、本体2101、筐体2102、表示部2103、キーボード2104、外部接続ポート2105、ポインティングマウス2106等を含む。本発明を用いると、小型化し、画素が微細化しても、信頼性が高く、高画質な画像を表示するコンピュータを完成させることができる。
【0214】
図19(B)は記録媒体を備えた画像再生装置(具体的にはDVD再生装置)であり、本体2201、筐体2202、表示部A2203、表示部B2204、記録媒体(DVD等)読み込み部2205、操作キー2206、スピーカー部2207等を含む。表示部A2203は主として画像情報を表示し、表示部B2204は主として文字情報を表示する。本発明を用いると、小型化し、画素が微細化しても、信頼性が高く、高画質な画像を表示する画像再生装置を完成させることができる。
【0215】
図19(C)は携帯電話であり、本体2301、音声出力部2302、音声入力部2303、表示部2304、操作スイッチ2305、アンテナ2306等を含む。本発明を用いると、小型化し、画素が微細化しても、信頼性が高く、高画質な画像を表示する携帯電話を完成することができる。
【0216】
図19(D)はビデオカメラであり、本体2401、表示部2402、筐体2403、外部接続ポート2404、リモコン受信部2405、受像部2406、バッテリー2407、音声入力部2408、接眼部2409、操作キー2410等を含む。本発明を用いると、小型化し、画素が微細化しても、信頼性が高く、高画質な画像を表示できるビデオカメラを完成することができる。本実施の形態は、上記の実施の形態と自由に組み合わせることができる。
【実施例1】
【0217】
本実施例では、本発明で電極層として用いるモリブデン、チタン、及び炭素のうち少なくとも一種、又は複数種を有するアルミニウム合金を含む膜の特性を測定した結果を示す。
【0218】
モリブデンを有するアルミニウム合金を含む膜(Al(Mo))、チタンを有するアルミニウム合金を含む膜(Al(Ti))、炭素を有するアルミニウム合金を含む膜(Al(C))は、アルミニウムのターゲット上に、チップ状のモリブデン、チタン、または炭素をのせてスパッタ法により成膜した。なお成膜条件は、電力1.5〜2kW、圧力は0.4Pa、アルゴンガス流量50sccmであった。試料は、Al(Mo)膜中のモリブデンの含有量、Al(Ti)膜中のチタンの含有量、Al(C)膜中の炭素の含有量をそれぞれ変化させて、各試料の特性を調べた。
【0219】
まず、モリブデン、チタン、及び炭素のうち少なくとも一種、又は複数種を有するアルミニウム合金を含む膜の反射率を測定した。試料は、Al(Mo)膜中のモリブデンの含有量を、18.3atoms%、22.2atoms%、30.0atoms%、45.3atoms%、56.6atoms%とした膜を5種類、同様にAl(Ti)膜中のチタンの含有量を、8.7atoms%、10.3atoms%、14.9atoms%、30.6atoms%、38.9atoms%とした膜を5種類、Al(C)膜中の炭素の含有量を、1atoms%未満を2種類、1.7atoms%、3.5atoms%とした膜を4種類と、純アルミニウム膜(図23の凡例にはpure−Alと記す)である。なお、試料は成膜後、300度で1時間加熱した。これは、実際の工程を想定し、反射電極を形成した後、加熱工程を行う場合があるからである。図23(A)にAl(Mo)の試料の各波長に対する反射率、図23(B)にAl(Ti)の試料の各波長に対する反射率、図23(C)にAl(C)の試料の各波長に対する反射率を示す。
【0220】
図23(A)において図中のドットは、純アルミニウム膜は丸形、Al(Mo)膜中のモリブデンの含有量が18.3atoms%の測定値は三角形、Al(Mo)膜中のモリブデンの含有量が22.2atoms%の測定値は四角形、Al(Mo)膜中のモリブデンの含有量が30.0atoms%の測定値は菱形、Al(Mo)膜中のモリブデンの含有量が45.3atoms%の測定値はばつの印、Al(Mo)膜中のモリブデンの含有量が56.6atoms%の測定値は十字の印となっている。同様に、図23(B)において図中のドットは、純アルミニウム膜は丸形、Al(Ti)膜中のチタンの含有量が8.7atoms%の測定値は三角形、Al(Ti)膜中のチタンの含有量が10.3atoms%の測定値は四角形、Al(Ti)膜中のチタンの含有量が14.9atoms%の測定値は菱形、Al(Ti)膜中のチタンの含有量が30.6atoms%の測定値はばつの印、Al(Ti)膜中のチタンの含有量が38.9atoms%の測定値は十字の印となっている。図23(C)において図中のドットは、純アルミニウム膜は丸形、Al(C)膜中の炭素の含有量が1atoms%未満の測定値は三角形と四角形、Al(C)膜中の炭素の含有量が1.7atoms%の測定値は菱形、Al(C)膜中の炭素の含有量が3.5atoms%の測定値はばつの印となっており、同じAl(C)膜中の炭素の含有量が1atoms%未満であっても三角形のドットの膜の方が、四角形のドットの膜の方よりも、Al(C)膜中の含まれる炭素量が小さい。また、反射率を測定した試料の膜厚は200nmであった。
【0221】
図23(A)、(B)、(C)に示すように純アルミニウム膜においては、450nm付近より小さな波長では、反射率が低下しているが、モリブデン、チタン、及び炭素のうち少なくとも一種、又は複数種を有するアルミニウム合金を含む膜の多くにおいては、300nm〜800nmの可視光領域付近の波長で反射率はほぼ一定であり反射率の低下は見られなかった。よって、モリブデン、チタン、及び炭素のうち少なくとも一種、又は複数種を有するアルミニウム合金を含む膜では、反射率の波長依存がないので、可視光領域において一定の反射率を保てるため、反射電極として効率よく発光素子から放射される光を反射することができる。また、光を吸収しにくいので、熱も溜めにくく、熱による発光素子の劣化も防ぐことができるので、表示装置の信頼性が向上する。よって、屋外などの強い光の下で使用しても、性能が低下することなく十分に活用できる。また、モリブデン、チタン、炭素の膜中における含有量を大きくしていくと、反射率は低下していった。反射電極としての光の反射効率を考慮すると、Al(Mo)膜では、モリブデンの含有量が22.2atoms%以下が好ましく、Al(Ti)膜では、チタンの含有量が14.9atoms%以下が好ましく、Al(C)膜では、1.7atoms%以下が好ましい。
【0222】
次に、前述の各試料の膜表面の凹凸の最大高低差(Peak−Valley値(P―V値):山谷値)を測定した。測定は原子間力顕微鏡(AFM:Atomic Force Microscope)を用い、測定範囲は2μm×2μmで行った。図24(A)にAl(Mo)膜のモリブデン含有量に対するP−V値の変化、図24(B)にAl(Ti)膜のチタン含有量に対するP−V値の変化を示す。なお、図24(B)において丸印のドットは、チタン及び炭素を有するアルミニウム合金を含む膜であり、チタン及び炭素を有するアルミニウム合金を含む膜中のチタンの含有量は2.7atoms%、炭素の含有量は1atoms%以下となっている。また、図24(A)、(B)はAl(Mo)膜、Al(Ti)膜の表面を測定した結果であるが、Al(Mo)膜、Al(Ti)膜それぞれの上に酸化珪素を含む酸化インジウムスズ(ITSO)膜を積層し、それぞれの上層のITSO膜表面におけるP−V値を測定した結果を図25(A)(B)に示す。なおP−V値を測定した各試料の膜厚は、35nmであった。
【0223】
図24(A)に示す各試料のP−V値の測定値は、純アルミニウム膜は17.51nm、Al(Mo)膜中のモリブデンの含有量が18.3atoms%の測定値は4.421nm、Al(Mo)膜中のモリブデンの含有量が22.2atoms%の測定値は3.711nm、Al(Mo)膜中のモリブデンの含有量が30.0atoms%の測定値は1.738nm、Al(Mo)膜中のモリブデンの含有量が45.3atoms%の測定値は0.9358nm、Al(Mo)膜中のモリブデンの含有量が56.6atoms%の測定値は0.8159nmとなった。図24(B)に示す各試料のP−V値の測定値は、純アルミニウム膜は17.51nm、Al(Ti)膜中のチタンの含有量が8.7atoms%の測定値は8.239nm、Al(Ti)膜中のチタンの含有量が10.3atoms%の測定値は5.887nm、Al(Ti)膜中のチタンの含有量が14.9atoms%の測定値は5.75nm、Al(Ti)膜中のチタンの含有量が30.6atoms%の測定値は1.981nm、Al(Ti)膜中のチタンの含有量が38.9atoms%の測定値は2.493nm、チタン及び炭素を有するアルミニウム合金を含む膜の測定値は1.46nmとなった。
【0224】
図25(A)に示す各試料の上層のITSO膜表面のP−V値の測定値は、Al(Mo)膜中のモリブデンの含有量が18.3atoms%の測定値は1.143nm、Al(Mo)膜中のモリブデンの含有量が22.2atoms%の測定値は2.32nm、Al(Mo)膜中のモリブデンの含有量が30.0atoms%の測定値は2.144nm、Al(Mo)膜中のモリブデンの含有量が45.3atoms%の測定値は2.109nm、Al(Mo)膜中のモリブデンの含有量が56.6atoms%の測定値は1.603nmとなった。図25(B)に示す各試料の上層のITSO膜表面のP−V値の測定値は、Al(Ti)膜中のチタンの含有量が8.7atoms%の測定値は8.137nm、Al(Ti)膜中のチタンの含有量が10.3atoms%の測定値は6.407nm、Al(Ti)膜中のチタンの含有量が14.9atoms%の測定値は6.005nm、Al(Ti)膜中のチタンの含有量が30.6atoms%の測定値は5.178nm、Al(Ti)膜中のチタンの含有量が38.9atoms%の測定値は2.635nmとなった。
【0225】
純アルミニウム膜の表面のP−V値は、Al(Mo)膜、A(Ti)膜、チタン及び炭素を有するアルミニウム合金を含む膜の表面のP−V値より倍以上大きく、純アルミニウム膜の表面は平坦性が悪い。一方、Al(Mo)膜、A(Ti)膜、チタン及び炭素を有するアルミニウム合金を含む膜は、P−V値が低いことから、膜表面の平坦性がよいことがわかる。また、モリブデン、チタン、及び炭素のうち少なくとも一種、又は複数種を有するアルミニウム合金を含む膜中に含まれるモリブデン、またはチタンは含有量が大きくなるにつれ、P−V値がさらに低くなる傾向があった。また、チタン及び炭素を有するアルミニウム合金を含む膜のP−V値はTiの含有量が2.7atoms%であるのにP−V値が1.46nmと小さく、炭素を添加すると表面の平坦性が向上する効果があることが確認できた。
【0226】
また、純アルミニウム膜とAl(C)膜(膜中の炭素の含有量1atoms%未満)を成膜し、300度で焼成した膜の表面状態を調べるために、X線回折計(XRD:X−ray diffractometer)により結晶性の測定を行った。(111)の回折ピークのピーク強度が、純アルミニウム膜では4341CPSであったのに対し、Al(C)膜では684CPSと約7分の1であった。このことから、純アルミニウム膜では結晶化が進み結晶性が高くなっているが、Al(C)膜においては結晶化が抑えられ、結晶性が低いことがわかる。よって、結晶性が低いため、Al(C)膜の表面の平坦性はよいと考えられる。
【0227】
以上の測定結果より、アルミニウムにモリブデン、チタン、炭素を少なくとも一種、又は複数種添加することで、高い反射率を有しながら膜表面の平坦性を向上できることが確認できた。このような膜を表示装置の反射電極に用いると発光素子の光の取り出し効率も良好で、電極表面の荒れに起因する不良も抑えられた信頼性の高い表示装置を作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【0228】
【図1】本発明の表示装置を説明する図。
【図2】本発明の表示装置の作製方法を説明する図。
【図3】本発明の表示装置の作製方法を説明する図。
【図4】本発明の表示装置の作製方法を説明する図。
【図5】本発明の表示装置の作製方法を説明する図。
【図6】本発明の表示装置の作製方法を説明する図。
【図7】本発明の表示装置を説明する図。
【図8】本発明の表示装置の作製方法を説明する図。
【図9】本発明の表示装置を説明する図。
【図10】本発明の表示装置を説明する図。
【図11】本発明の表示装置を説明する上面図。
【図12】本発明の表示装置を説明する図。
【図13】本発明の表示装置を説明する図。
【図14】図15で説明する表示装置の等価回路図。
【図15】本発明の表示装置を説明する上面図。
【図16】本発明の表示装置の上面図。
【図17】本発明の表示装置の上面図。
【図18】本発明に適用できる発光素子の構成を説明する図。
【図19】本発明が適用される電子機器を示す図。
【図20】本発明が適用される電子機器を示す図。
【図21】本発明が適用される電子機器を示す図。
【図22】本発明が適用される電子機器を示す図。
【図23】実施例1における試料の実験データを示す図。
【図24】実施例1における試料の実験データを示す図。
【図25】実施例1における試料の実験データを示す図。
【図26】本発明に適用することのできる滴下注入法を説明する図。
【図27】本発明が適用される電子機器の主要な構成を示すブロック図。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
反射性の第1の電極層上に電界発光層を有し、
前記電界発光層上に透光性の第2の電極層を有し、
前記電界発光層は前記第1の電極層に接して有機化合物と無機化合物とを含む層を有し、
前記第1の電極層は、モリブデン、チタン、及び炭素のうち少なくとも一種、又は複数種を有するアルミニウム合金を含むことを特徴とする表示装置。
【請求項2】
反射性の第1の電極層上に透光性の導電膜を有し、
前記導電膜上に電界発光層を有し、
前記電界発光層上に透光性の第2の電極層を有し、
前記電界発光層は前記導電膜に接して有機化合物と無機化合物とを含む層を有し、
前記第1の電極層は、モリブデン、チタン、及び炭素のうち少なくとも一種、又は複数種を有するアルミニウム合金を含むことを特徴とする表示装置。
【請求項3】
半導体層、ゲート絶縁層、ゲート電極層、ソース電極層及びドレイン電極層を有する薄膜トランジスタを有し、
前記薄膜トランジスタ上に絶縁層を有し、
前記絶縁層上に層間膜を有し、
前記層間膜上に反射性の第1の電極層を有し、
前記第1の電極層上に電界発光層を有し、
前記電界発光層上に透光性の第2の電極層を有し、
前記電界発光層は前記第1の電極層に接して有機化合物と無機化合物とを含む層を有し、
前記層間膜は前記第1の電極層の下にのみ有し、
前記第1の電極層は、モリブデン、チタン、及び炭素のうち少なくとも一種、又は複数種を有するアルミニウム合金を含むことを特徴とする表示装置。
【請求項4】
半導体層、ゲート絶縁層、ゲート電極層、ソース電極層及びドレイン電極層を有する薄膜トランジスタを有し、
前記薄膜トランジスタ上に絶縁層を有し、
前記絶縁層上に層間膜を有し、
前記層間膜上に反射性の第1の電極層を有し、
前記第1の電極層上に透光性の導電膜を有し、
前記導電膜上に電界発光層を有し、
前記電界発光層上に透光性の第2の電極層を有し、
前記電界発光層は前記導電膜に接して有機化合物と無機化合物とを含む層を有し、
前記層間膜は前記第1の電極層の下にのみ有し、
前記第1の電極層は、モリブデン、チタン、及び炭素のうち少なくとも一種、又は複数種を有するアルミニウム合金を含むことを特徴とする表示装置。
【請求項5】
請求項1乃至4のいずれか一項において、前記第1の電極層中のモリブデン、またはチタンの含有量は7.0atoms%より多いことを特徴とする表示装置。
【請求項6】
請求項5において、前記第1の電極層中のモリブデン、またはチタンの含有量は20atoms%より少ないことを特徴とする表示装置。
【請求項7】
モリブデン、チタン、及び炭素のうち少なくとも一種、又は複数種を有するアルミニウム合金を含む反射性の第1の電極層を形成し、
前記第1の電極層上に電界発光層を形成し、
前記電界発光層上に透光性の第2の電極層を形成し、
前記電界発光層は有機化合物と無機化合物とを含む層を前記第1の電極層に接して形成することを特徴とする表示装置の作製方法。
【請求項8】
モリブデン、チタン、及び炭素のうち少なくとも一種、又は複数種を有するアルミニウム合金を含む反射性の第1の電極層を形成し、
前記第1の電極層上に透光性の導電膜を形成し、
前記導電膜上に電界発光層を形成し、
前記電界発光層上に透光性の第2の電極層を形成し、
前記電界発光層は有機化合物と無機化合物とを含む層を前記導電膜に接して形成することを特徴とする表示装置の作製方法。
【請求項9】
半導体層、ゲート絶縁層、ゲート電極層、ソース電極層及びドレイン電極層を有する薄膜トランジスタを形成し、
前記薄膜トランジスタ上に絶縁層を形成し、
前記絶縁層上に層間膜を形成し、
前記絶縁層及び層間膜に前記ソース電極層又は前記ドレイン電極層に達する開口部を形成し、
前記開口部及び前記層間膜上に、前記ソース電極層又は前記ドレイン電極層に接して、モリブデン、チタン、及び炭素のうち少なくとも一種、又は複数種を有するアルミニウム合金を含む導電膜を形成し、
前記導電膜及び前記層間膜を加工し、反射性の第1の電極層を形成し、
前記第1の電極層上に電界発光層を形成し、
前記電界発光層上に透光性の第2の電極層を形成し、
前記電界発光層は有機化合物と無機化合物とを含む層を前記第1の電極層に接して形成することを特徴とする表示装置の作製方法。
【請求項10】
半導体層、ゲート絶縁層、ゲート電極層、ソース電極層及びドレイン電極層を有する薄膜トランジスタを形成し、
前記薄膜トランジスタ上に絶縁層を形成し、
前記絶縁層上に層間膜を形成し、
前記絶縁層及び層間膜に前記ソース電極層又は前記ドレイン電極層に達する開口部を形成し、
前記開口部及び前記層間膜上に、前記ソース電極層又は前記ドレイン電極層に接して、モリブデン、チタン、及び炭素のうち少なくとも一種、又は複数種を有するアルミニウム合金を含む第1の導電膜を形成し、
前記第1の導電膜上に第2の導電膜を形成し、
前記第1の導電膜、前記第2の導電膜及び前記層間膜を加工し、反射性の第1の電極層を形成し、
前記第1の電極層上に電界発光層を形成し、
前記電界発光層上に透光性の第2の電極層を形成し、
前記電界発光層は有機化合物と無機化合物とを含む層を前記第1の電極層に接して形成することを特徴とする表示装置の作製方法。
【請求項11】
請求項7乃至10のいずれか一項において、前記第1の電極層中のモリブデン、またはチタンの含有量を7.0atoms%より多く形成することを特徴とする表示装置の作製方法。
【請求項12】
請求項11において、前記第1の電極層中のモリブデン、またはチタンの含有量を20atoms%より少なく形成することを特徴とする表示装置の作製方法。
【請求項1】
反射性の第1の電極層上に電界発光層を有し、
前記電界発光層上に透光性の第2の電極層を有し、
前記電界発光層は前記第1の電極層に接して有機化合物と無機化合物とを含む層を有し、
前記第1の電極層は、モリブデン、チタン、及び炭素のうち少なくとも一種、又は複数種を有するアルミニウム合金を含むことを特徴とする表示装置。
【請求項2】
反射性の第1の電極層上に透光性の導電膜を有し、
前記導電膜上に電界発光層を有し、
前記電界発光層上に透光性の第2の電極層を有し、
前記電界発光層は前記導電膜に接して有機化合物と無機化合物とを含む層を有し、
前記第1の電極層は、モリブデン、チタン、及び炭素のうち少なくとも一種、又は複数種を有するアルミニウム合金を含むことを特徴とする表示装置。
【請求項3】
半導体層、ゲート絶縁層、ゲート電極層、ソース電極層及びドレイン電極層を有する薄膜トランジスタを有し、
前記薄膜トランジスタ上に絶縁層を有し、
前記絶縁層上に層間膜を有し、
前記層間膜上に反射性の第1の電極層を有し、
前記第1の電極層上に電界発光層を有し、
前記電界発光層上に透光性の第2の電極層を有し、
前記電界発光層は前記第1の電極層に接して有機化合物と無機化合物とを含む層を有し、
前記層間膜は前記第1の電極層の下にのみ有し、
前記第1の電極層は、モリブデン、チタン、及び炭素のうち少なくとも一種、又は複数種を有するアルミニウム合金を含むことを特徴とする表示装置。
【請求項4】
半導体層、ゲート絶縁層、ゲート電極層、ソース電極層及びドレイン電極層を有する薄膜トランジスタを有し、
前記薄膜トランジスタ上に絶縁層を有し、
前記絶縁層上に層間膜を有し、
前記層間膜上に反射性の第1の電極層を有し、
前記第1の電極層上に透光性の導電膜を有し、
前記導電膜上に電界発光層を有し、
前記電界発光層上に透光性の第2の電極層を有し、
前記電界発光層は前記導電膜に接して有機化合物と無機化合物とを含む層を有し、
前記層間膜は前記第1の電極層の下にのみ有し、
前記第1の電極層は、モリブデン、チタン、及び炭素のうち少なくとも一種、又は複数種を有するアルミニウム合金を含むことを特徴とする表示装置。
【請求項5】
請求項1乃至4のいずれか一項において、前記第1の電極層中のモリブデン、またはチタンの含有量は7.0atoms%より多いことを特徴とする表示装置。
【請求項6】
請求項5において、前記第1の電極層中のモリブデン、またはチタンの含有量は20atoms%より少ないことを特徴とする表示装置。
【請求項7】
モリブデン、チタン、及び炭素のうち少なくとも一種、又は複数種を有するアルミニウム合金を含む反射性の第1の電極層を形成し、
前記第1の電極層上に電界発光層を形成し、
前記電界発光層上に透光性の第2の電極層を形成し、
前記電界発光層は有機化合物と無機化合物とを含む層を前記第1の電極層に接して形成することを特徴とする表示装置の作製方法。
【請求項8】
モリブデン、チタン、及び炭素のうち少なくとも一種、又は複数種を有するアルミニウム合金を含む反射性の第1の電極層を形成し、
前記第1の電極層上に透光性の導電膜を形成し、
前記導電膜上に電界発光層を形成し、
前記電界発光層上に透光性の第2の電極層を形成し、
前記電界発光層は有機化合物と無機化合物とを含む層を前記導電膜に接して形成することを特徴とする表示装置の作製方法。
【請求項9】
半導体層、ゲート絶縁層、ゲート電極層、ソース電極層及びドレイン電極層を有する薄膜トランジスタを形成し、
前記薄膜トランジスタ上に絶縁層を形成し、
前記絶縁層上に層間膜を形成し、
前記絶縁層及び層間膜に前記ソース電極層又は前記ドレイン電極層に達する開口部を形成し、
前記開口部及び前記層間膜上に、前記ソース電極層又は前記ドレイン電極層に接して、モリブデン、チタン、及び炭素のうち少なくとも一種、又は複数種を有するアルミニウム合金を含む導電膜を形成し、
前記導電膜及び前記層間膜を加工し、反射性の第1の電極層を形成し、
前記第1の電極層上に電界発光層を形成し、
前記電界発光層上に透光性の第2の電極層を形成し、
前記電界発光層は有機化合物と無機化合物とを含む層を前記第1の電極層に接して形成することを特徴とする表示装置の作製方法。
【請求項10】
半導体層、ゲート絶縁層、ゲート電極層、ソース電極層及びドレイン電極層を有する薄膜トランジスタを形成し、
前記薄膜トランジスタ上に絶縁層を形成し、
前記絶縁層上に層間膜を形成し、
前記絶縁層及び層間膜に前記ソース電極層又は前記ドレイン電極層に達する開口部を形成し、
前記開口部及び前記層間膜上に、前記ソース電極層又は前記ドレイン電極層に接して、モリブデン、チタン、及び炭素のうち少なくとも一種、又は複数種を有するアルミニウム合金を含む第1の導電膜を形成し、
前記第1の導電膜上に第2の導電膜を形成し、
前記第1の導電膜、前記第2の導電膜及び前記層間膜を加工し、反射性の第1の電極層を形成し、
前記第1の電極層上に電界発光層を形成し、
前記電界発光層上に透光性の第2の電極層を形成し、
前記電界発光層は有機化合物と無機化合物とを含む層を前記第1の電極層に接して形成することを特徴とする表示装置の作製方法。
【請求項11】
請求項7乃至10のいずれか一項において、前記第1の電極層中のモリブデン、またはチタンの含有量を7.0atoms%より多く形成することを特徴とする表示装置の作製方法。
【請求項12】
請求項11において、前記第1の電極層中のモリブデン、またはチタンの含有量を20atoms%より少なく形成することを特徴とする表示装置の作製方法。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【公開番号】特開2006−156369(P2006−156369A)
【公開日】平成18年6月15日(2006.6.15)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2005−320229(P2005−320229)
【出願日】平成17年11月3日(2005.11.3)
【出願人】(000153878)株式会社半導体エネルギー研究所 (5,264)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成18年6月15日(2006.6.15)
【国際特許分類】
【出願日】平成17年11月3日(2005.11.3)
【出願人】(000153878)株式会社半導体エネルギー研究所 (5,264)
【Fターム(参考)】
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