JP4493905B2 - 発光装置及びその作製方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蛍光又は燐光により発光する発光素子を備えた発光装置に関する。特に本発明は、絶縁ゲート型トランジスタ又は薄膜トランジスタ等の能動素子とそれに接続する発光素子が備えられた発光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶を用いた表示装置は、その代表的な形態としてバックライト又はフロントライトが用いられ、その光により画像を表示する仕組である。液晶表示装置は様々な電子装置における画像表示手段として採用されているが、視野角が狭いといった構造上に欠点を有していた。それに対し、エレクトロルミネセンスが得られる発光体を表示手段として用いた表示装置は視野角が広く、視認性も優れることから次世代の表示装置として注目されている。
【０００３】
エレクトロルミネッセンスによる発光機構は、陰極から注入された電子と、陽極から注入された正孔が発光体で成る層（発光層）で再結合して励起子を形成し、その励起子が基底状態に戻る時に光を放出する現象として考えられている。エレクトロルミネッセンスには蛍光と燐光とがあり、それらは励起状態における一重項状態からの発光（蛍光）と、三重項状態からの発光（燐光）として理解されている。発光による輝度は数千〜数万cd/m2におよぶことから、原理的に表示装置等への応用が可能であると考えられている。
【０００４】
薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと記す）と発光素子を組み合わせの一例はとして、多結晶珪素を用いたＴＦＴの上層に二酸化珪素から成る絶縁膜を介して有機エレクトロルミネセンス層が形成された構成が開示されている（特許文献１参照）。陽極上にテーパー形状に加工された端部を有するパッシベーション層は、有機エレクトロルミネセンス層の下層側に位置している。陰極は仕事関数が４eVより低い材料が選択され、銀又はアルミニウムのような金属とマグネシウムを合金化したものが適用される。
【０００５】
【特許文献１】
特開平８−２４１０４７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
有機エレクトロルミネセンス層の作製法には真空蒸着法や印刷法、又はスピン塗布法などが知られている。しかし、有機エレクトロルミネセンス層は、半導体素子の製造技術と同様に写真蝕刻技術を用いて所定のパターンを形成することは困難であった。そのために、発光素子をマトリクス状に配列させて表示画面を構成するためには、上記公報にあるように、絶縁体材料で各画素を区分けして分離する特殊な構造が必要であった。
【０００７】
そもそも、発光素子を構成する有機化合物や、電極として用いられるアルカリ金属又はアルカリ土類金属は、水や酸素と反応して劣化してしまうことが問題として指摘されていた。
【０００８】
有機発光素子の劣化の要因としては、（１）有機化合物の化学的な変化、（２）駆動時の発熱による有機化合物の溶融、（３）マクロな欠陥に由来する絶縁破壊（４）電極又は電極と発光体を含む有機化合物層界面の劣化、（５）有機化合物の非晶質構造における不安定性に起因する劣化、（６）素子構造に起因する応力又は歪みによる不可逆的な破壊といったことを考えることができる。
【０００９】
上記（１）は励起状態を経た化学変化や、有機化合物に対し腐食性のあるガス又は蒸気による化学変化等が原因である。（２）と（３）は有機発光素子を駆動することにより劣化するものである。発熱は素子を流れる電流がジュール熱に変換されることにより必然的に発生する。有機化合物の融点又はガラス転移温度が低いと溶融するし、ピンホールや亀裂の存在によりその部分に電界が集中して絶縁破壊が起こる。（４）と（５）は室温で保存しても劣化が進行する。（４）はダークスポットとして知られ、陰極の酸化や水分との反応が原因である。（５）は有機発光素子に用いる有機化合物はいずれも非晶質材料であり、長期保存や経時変化、熱により結晶化し、非晶質構造を安定に保存できるものは殆どないと考えられている。また、（６）は構成部材の熱膨張係数の差により発生する歪みにより被膜の亀裂や破断といった不良が発生する。さらにその部分からダークスポット等の進行性不良が発生する。
【００１０】
ダークスポットは封止技術の向上によりかなり抑制されてきたが、実際の劣化は上記の要因が複合して発生するものであり、その防止策を困難なものとしている。典型的な封止技術は、基板上に形成された有機発光素子を封止材で密閉し、その空間に酸化バリウム等の乾燥剤を設ける方法が考案されている。しかしながら、このような種々の対策を講じたとしても、発光装置の劣化を実用可能な程度にまで低減することはできなかった。
【００１１】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、ＴＦＴと有機発光素子を組み合わせて構成される発光装置の信頼性を向上させることを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために本発明の構成は、ＴＦＴと発光素子が電気的に接続されている構成の画素を有する発光装置において、陽極層及び陰極層と、その間に発光体を含む層を積層して形成される発光素子の上部と下部及び側部とを無機絶縁層で囲み、且つ、陽極層と陰極層及び発光体を含む層の各層は、当該無機絶縁層と接している構成とする。無機絶縁層は窒化珪素膜、酸窒化珪素膜など珪素の窒化物又は酸窒化物、或いは窒化アルミニウム、酸窒化アルミニウムなどアルミニウムの窒化物又は酸窒化物で形成する。特に好ましくは、珪素をターゲットとして１３．５６乃至１２０MHzの高周波スパッタリングで形成する窒化珪素膜を適用する。
【００１３】
前記した高周波スパッタリングで作製される窒化珪素膜は、「▲１▼エッチング速度が９nm/min以下（好ましくは、０．５〜３．５nm/min以下）である窒化珪素膜を用いること、▲２▼水素濃度が１×１０21atoms/cm3以下（好ましくは、５×１０20atoms/cm3以下）であること、▲３▼水素濃度が１×１０21atoms/cm3以下（好ましくは、５×１０20atoms/cm3以下）で、かつ、酸素濃度が５×１０18〜５×１０21atoms/cm3（好ましくは、１×１０19〜１×１０21atoms/cm3）であること、▲４▼エッチング速度が９nm/min以下（好ましくは、０．５〜３．５nm/min以下）で、且つ、水素濃度が１×１０21atoms/cm3以下（好ましくは、５×１０20atoms/cm3以下）であること、▲５▼エッチング速度が９nm/min以下（好ましくは、０．５〜３．５nm/min以下）で、かつ、水素濃度が１×１０21atoms/cm3以下（好ましくは、５×１０20atoms/cm3以下）で、かつ、酸素濃度が５×１０18〜５×１０21atoms/cm3（好ましくは、１×１０19〜１×１０21atoms/cm3）であること」のいずれかを満たすことにより外因性の不純物を遮断するブロッキング性が高められ、発光素子の劣化を抑制する効果を有する。
【００１４】
発光素子をマトリクス状に配列させて表示画面を構成する構成において、各画素を区画する絶縁層の構成として最も好ましい形態は、ポジ型又はネガ型の感光性有機樹脂材料を用い、そのパターンの端部において０．２〜２μmの曲率半径、又はこの範囲において連続的に変化する曲率半径を有し、且つ、１０乃至７５度好ましくは３５乃至４５度の傾斜角を有する傾斜面を有している。本発明に係る発光装置の画素構造は、ＴＦＴに接続する画素の個別電極（陽極又は陰極側となる）の端部を覆って当該各画素を区画する絶縁層を形成し、発光体を含む層及び陽極層又は陰極層の一方を画素電極上から当該絶縁層上にかけて形成することで、特に画素電極端部の応力が緩和され、発光素子の劣化を抑制することができる。
【００１５】
本発明の発光装置は、以下に示す構成とすることができる。
【００１６】
半導体層とゲート絶縁膜及びゲート電極とを有する薄膜トランジスタと、陰極層及び陽極層の間に発光体を含む有機化合物層を有する発光素子を備え、ゲート電極の上層側に第２無機絶縁体層と、第２無機絶縁体層上に第１有機絶縁体層と、第１有機絶縁体層上に第３無機絶縁体層と、第３無機絶縁体層上に形成された陽極層と、陽極層の端部と重なり３５乃至４５度の傾斜角を有する第２有機絶縁体層と、第２有機絶縁体層の表面及び側面に形成され陽極層上で開口部を有する第４無機絶縁体層と、陽極層と第４無機絶縁体層に接して形成された発光体を含む有機化合物層と、発光体を含む有機化合物層に接して形成された陰極層とを有し、第３無機絶縁体層及び第４無機絶縁体層は、珪素の窒化物又はアルミニウムの窒化物で形成されているものである。
【００１７】
半導体層とゲート絶縁膜及びゲート電極とを有する薄膜トランジスタと、陽極層及び陰極層の間に発光体を含む有機化合物層を有する発光素子を備えた画素部と、半導体層とゲート絶縁膜及びゲート電極とを有する薄膜トランジスタで形成された駆動回路部とが備えられ、駆動回路部は画素部の周辺領域に形成された発光装置であって、半導体層の下層側に第１無機絶縁体層と、ゲート電極の上層側に第２無機絶縁体層と、第２無機絶縁体層上に第１有機絶縁体層と、第１有機絶縁体層上に第３無機絶縁体層と、第３無機絶縁体層上に形成された陽極層と、陽極層の端部と重なり３５乃至４５度の傾斜角を有する第２有機絶縁体層と、第２有機絶縁体層の表面及び側面に形成され陽極層上で開口部を有する第４無機絶縁体層と、陽極層と第４無機絶縁体層に接して形成された発光体を含む有機化合物層と、発光体を含む有機化合物層に接して形成された陰極層とを有し、第３無機絶縁体層及び第４無機絶縁体層は、珪素の窒化物又はアルミニウムの窒化物で形成され、第４無機絶縁層上にシールパターンが形成され、当該シールパターンは駆動回路部と一部又は全部が重なって形成されているものである。
【００１８】
陰極層上には第５無機絶縁体層とが形成された構成としても良く、珪素の窒化物又はアルミニウムの窒化物で形成する。
【００１９】
第３無機絶縁体層乃至第５無機絶縁体層は、上記したエッチング特性の他、水素濃度や酸素濃度が表記した範囲内であるものとする。窒化珪素膜中のＮ−Ｈ結合やＳｉ−Ｈ結合、またＳｉ−Ｏ結合の密度を低減することにより、熱的安定性を高め、且つ膜を緻密化することができる。
【００２０】
半導体層とゲート絶縁膜及びゲート電極とを有する薄膜トランジスタと、陽極層及び陰極層の間に発光体を含む有機化合物層を有する発光素子を備えた画素部と、半導体層とゲート絶縁膜及びゲート電極とを有する薄膜トランジスタで形成された駆動回路部とが備えられ、駆動回路部は画素部の周辺領域に形成された発光装置であって、画素部に有機絶縁体層で形成された隔壁層が駆動回路部上に延在し、隔壁層の上面及び側面部に珪素の窒化物又はアルミニウムの窒化物から成る無機絶縁体層が形成され、無機絶縁体層上にシールパターンが形成され、当該シールパターンは駆動回路部と一部又は全部が重なっていて、陰極層とその下層に形成された配線との接続部がシールパターンの内側に設けられているものである。
【００２１】
半導体層とゲート絶縁膜及びゲート電極とを有する第１薄膜トランジスタと、陽極層及び陰極層の間に発光体を含む有機化合物層を有する発光素子を備えた画素部と、半導体層とゲート絶縁膜及びゲート電極とを有する第２薄膜トランジスタで形成された駆動回路部とが備えられ、駆動回路部は画素部の周辺領域に形成された発光装置であって、画素部に有機絶縁体層で形成された隔壁層が駆動回路部上に延在し、隔壁層の上面及び側面部に珪素の窒化物又はアルミニウムの窒化物から成る無機絶縁体層が形成され、無機絶縁体層上にシールパターンが形成され、第１薄膜トランジスタはシールパターンの内側に形成され、第２薄膜トランジスタはシールパターンと一部又は全部が重なって形成され、陰極層とその下層に形成された配線との接続部がシールパターンの内側に設けられているものである。
【００２２】
無機絶縁体層は、高周波スパッタリング法で作成された窒化珪素であり、上記したエッチング特性の他、水素濃度や酸素濃度が表記した範囲であるものとする。
【００２３】
本発明の発光装置の作製方法は、以下に示す構成とすることができる。
【００２４】
半導体層とゲート絶縁膜及びゲート電極とを有する薄膜トランジスタと、陽極層及び陰極層の間に発光体を含む有機化合物層を有する発光素子を備えた画素部と、半導体層とゲート絶縁膜及びゲート電極とを有する薄膜トランジスタで形成された駆動回路部とが備えられ、駆動回路部は画素部の周辺領域に形成された発光装置の作製方法であって、基板上に第１無機絶縁体層を形成し、第１無機絶縁体層上に結晶性珪素で成る半導体層を形成し、半導体層上にゲート絶縁膜及びゲート電極を形成すると共に、当該半導体層に一導電型又はそれとは反対の導電型の不純物領域を形成し、ゲート電極上に第２無機絶縁体層を形成し、第２無機絶縁体層上に第１有機絶縁体層を形成し、第２有機絶縁体層上に第３無機絶縁体層を形成し、第３無機絶縁体層に接して陽極層を形成し、陽極層の端部と重なり３５乃至４５度の傾斜角を有する第２有機絶縁体層を形成し、第２有機絶縁体層の表面及び側面に形成され陽極層上で開口部を有する第４無機絶縁体層を形成し、陽極層に接して形成され、側端部が第４無機絶縁体層と重なる発光体を含む有機化合物層と、発光体を含む有機化合物層に接して形成された陰極層とを形成する各段階から成り、第３無機絶縁体層及び第４無機絶縁体層とは、高周波スパッタリング法により珪素の窒化物又はアルミニウムの窒化物を形成する工程を有している。
【００２５】
また、他の構成は、半導体層とゲート絶縁膜及びゲート電極とを有する薄膜トランジスタと、陽極層及び陰極層の間に発光体を含む有機化合物層を有する発光素子を備えた画素部と、半導体層とゲート絶縁膜及びゲート電極とを有する薄膜トランジスタで形成された駆動回路部とが備えられ、駆動回路部は画素部の周辺領域に形成された発光装置の作製方法であって、基板上に第１無機絶縁体層を形成し、第１無機絶縁体層上に結晶性珪素で成る半導体層を形成し、半導体層上にゲート絶縁膜及びゲート電極を形成すると共に、当該半導体層に一導電型又はそれとは反対の導電型の不純物領域を形成し、ゲート電極上に第２無機絶縁体層を形成し、第２無機絶縁体層上に第１有機絶縁体層を形成し、第２有機絶縁体層上に第３無機絶縁体層を形成し、第３無機絶縁体層に接して陽極層を形成し、配線層の端部と重なり３５乃至４５度の傾斜角を有する第２有機絶縁体層を形成し、第２有機絶縁体層の表面及び側面に形成され陽極層上で開口部を有する第４無機絶縁体層を形成し、陽極層に接して形成され、側端部が第４無機絶縁体層と重なる発光体を含む有機化合物層と、発光体を含む有機化合物層に接して形成された陰極層とを形成し、第４無機絶縁体層上であって、駆動回路部と一部又は全部が重なる位置にシールパターンを形成し、シールパターンに合わせて封止板を張り付ける各段階から成り、第３無機絶縁体層及び第４無機絶縁体層は、高周波スパッタリング法により珪素の窒化物又はアルミニウムの窒化物を形成する工程を有している。
【００２６】
上記発明の構成において、第３無機絶縁体層及び第４無機絶縁体層は、珪素をターゲットとし、窒素のみをスパッタガスとして用いた高周波スパッタリング法により窒化珪素を形成する。さらに、第１有機絶縁体層を形成した後に、減圧下にて加熱処理を行い、脱水処理をし、減圧状態を保持したまま、第３無機絶縁体層を形成する。又は、第２有機絶縁体層を形成した後に、減圧下にて加熱処理を行い、脱水処理をし、減圧状態を保持したまま、第４無機絶縁体層を形成する。
【００２７】
尚、発光装置とは、エレクトロルミネッセンスを利用して発光する装置全般を指し、それを目的として基板上にＴＦＴで回路を形成したＴＦＴ基板、ＴＦＴ基板にエレクトロルミネッセンス材料を用いて形成した発光素子を組み合わせたＥＬパネル、ＥＬパネルに外部回路を組み合わせたＥＬモジュールも含めていう。本発明の発光装置は携帯電話やパーソナルコンピュータ、テレビ受像器など様々な電子機器に組み込むことができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の態様を図面を用いて詳細に説明する。尚、以下の説明において同じ要素には同じ符号を用いて表記する。
【００２９】
図１はアクティブマトリクス駆動方式の発光装置の構成を説明する一例である。ＴＦＴは画素部３０２とその周辺部に形成される駆動回路部３０１に設けられている。ＴＦＴのチャネル形成領域を形成する半導体層は、非晶質珪素又は多結晶珪素などが選択可能であり、本発明はどれを採用しても構わない。
【００３０】
基板１０１はガラス基板又は有機樹脂基板が採用される。有機樹脂材料はガラス材料と比較して軽量であり、発光装置自体の軽量化に有効に作用する。発光装置を作製する上で適用できるものとしては、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、アラミド等の有機樹脂材料を用いることができる。ガラス基板は無アルカリガラスと呼ばれる、バリウムホウケイ酸ガラスやアルミノホウケイ酸ガラスを用いることが望ましい。ガラス基板の厚さは０．５〜１．１mmのものが採用されるが、軽量化を目的とすると厚さは薄くする必要がある。また、さらに軽量化を図るには密度が２．３７g/cm3と小さいガラスを採用することが望ましい。
【００３１】
図１では駆動回路部３０１にｎチャネル型ＴＦＴ３０３とｐチャネル型ＴＦＴ３０４が形成され、画素部３０２にはｎチャネル型の第１ＴＦＴ３０５とｐチャネル型の第４ＴＦＴ３０６、容量部３０７が形成されている。そして、第４ＴＦＴ３０６は発光素子３０９の陽極層１２６と接続する構成となっている。
【００３２】
これらのＴＦＴは、窒化珪素又は酸化窒化珪素から成る第１無機絶縁体層１０２上に半導体層１０３〜１０６、ゲート絶縁膜１０８、ゲート電極１１０〜１１３により構成されるものである。ゲート電極の上層には、水素を含有する窒化珪素又は酸化窒化珪素からなる第２無機絶縁体層１１４が形成され、第１無機絶縁体層１０２との組み合わせにより半導体層に水分や金属などの不純物が拡散して汚染されないようにする保護膜として機能している。
【００３３】
第２無機絶縁体層１１４上には、平坦化膜としてポリイミド、ポリアミド、ポリイミドアミド、アクリル、ＢＣＢから選択される第１有機絶縁体層１１５が０．５〜１μmの厚さで形成されている。第１有機絶縁体層１１５は、スピン塗布法で当該有機化合物を塗布した後焼成によって形成する。有機絶縁体材料は吸湿性があり、水分を吸蔵する性質を持っている。その水分が再放出されると、この上層部に形成される発光素子の有機化合物に酸素を供給して有機発光素子を劣化させる原因となる。水分の吸蔵及び再放出を防ぐため、第１有機絶縁体層１１５の上に第３無機絶縁体層１１６を５０〜２００nmの厚さで形成する。第３無機絶縁体層１１６は下地との密着性及びバリア性の観点から緻密な膜とする必要があり、好ましくはスパッタリング法で形成される窒化珪素、酸化窒化珪素、酸化窒化アルミニウム、窒化アルミニウム等から選択される無機絶縁材料で形成する。
【００３４】
有機発光素子３０９は、第３無機絶縁体層１１６上に形成される。基板１０１を通して発光する光を放射する構成の発光装置は、第３無機絶縁体層１１６上に陽極層１２６としてＩＴＯ（酸化インジウム・スズ）層を形成する。ＩＴＯには平坦化や低抵抗化を目的として酸化亜鉛又はガリウムが添加されていても良い。配線１１７〜１２５は陽極層１２６の前に形成し、第３無機絶縁体層１１６上で重ね合わせて電気的接続を形成している。
【００３５】
画素毎を分離する第２有機絶縁体層（隔壁層）１２８はポリイミド、ポリアミド、ポリイミドアミド、アクリル、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）から選択される材料により形成する。これらは熱硬化型又は光硬化型の材料が適用可能である。第２有機絶縁体層（隔壁層）１２８は当該有機絶縁体材料を０．５〜２μmの厚さで全面に形成した後、陽極層１２６に合わせて開口部を形成する。この場合、陽極層１２６の端部を覆うように形成し、その側壁の傾斜角を３５〜４５度とする。第２有機絶縁体層（隔壁層）１２８は画素部３０２のみでなく、駆動回路部３０１に渡って延在して形成され、配線１１７〜１２４を覆って形成することで層間絶縁膜としての機能も兼ね備えている。
【００３６】
有機絶縁体材料は吸湿性があり、水分を吸蔵する性質を持っている。その水分が再放出されると、発光素子３０９の有機化合物に水分を供給して有機発光素子を劣化させる原因となる。水分の吸蔵及び再放出を防ぐため、第２有機絶縁体層１２８の上に第４無機絶縁体層１２９を１０〜１００nmの厚さで形成する。第４無機絶縁体層１２９は窒化物で成る無機絶縁物材料をもって形成する。具体的には、窒化珪素、窒化アルミニウム、窒化酸化アルミニウムから選択される無機絶縁物材料により形成する。第４無機絶縁体層１２９は、第２有機絶縁体層１２８の上面及び側面を覆って形成され、陽極層１２６に重なる端部をテーパー形状となるように形成する。
【００３７】
有機発光素子３０９は陽極層１２６と、アルカリ金属又はアルカリ土類金属を含む陰極層１３１と、その間に形成される発光体を含む有機化合物層１３０で形成される。発光体を含む有機化合物層１３０は一層又は複数の層が積層されて形成されている。各層はその目的と機能により、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層等と区別して呼ばれている。これらは、低分子系有機化合物材料、中分子系有機化合物材料、又は高分子系有機化合物材料のいずれか、或いは、両者を適宣組み合わせて形成することが可能である。また、電子輸送性材料と正孔輸送性材料を適宜混合させた混合層、又はそれぞれの接合界面に混合領域を形成した混合接合を形成しても良い。
【００３８】
陰極層１３１は仕事関数の小さいアルカリ金属又はアルカリ土類金属により形成され、マグネシウム（Ｍｇ）、リチウム（Ｌｉ）若しくはカルシウム（Ｃａ）を含む材料を用いる。好ましくはＭｇＡｇ（ＭｇとＡｇをＭｇ：Ａｇ＝１０：１で混合した材料）でなる電極を用いれば良い。他にもＭｇＡｇＡｌ電極、ＬｉＡｌ電極、また、ＬｉＦＡｌ電極が挙げられる。又は、アルカリ金属又はアルカリ土類金属のフッ化物とアルミニウムなどの低抵抗金属とを組み合わせて形成しても良い。陰極層１３１は共通電極として複数の画素に渡って形成され、画素部３０２の外側、或いは画素部３０２と駆動回路部３０１との間で配線１２０に接続され、外部端子に導かれる。図１ではこの接続部３１０を点線で囲む領域で示している。
【００３９】
さらにその上層には、窒化珪素、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）、酸化窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、窒化アルミニウムなどから選択される材料で第５無機絶縁体層１３２を形成しても良い。特に、ＤＬＣ膜は酸素、ＣＯ、ＣＯ2、Ｈ2Ｏ等のガスバリア性が高いことが知られている。第５無機絶縁体層１３２は、陰極１３１を形成した後、大気解放しないで連続的に形成することが望ましい。第５無機絶縁体層１３２の下層には窒化珪素のバッファ層を設けて密着性を向上させても良い。
【００４０】
また、図示しないが陽極層１２６と発光体を含む有機化合物層１３０との界面に０．５〜５nmでトンネル電流が流れる程度の厚さの第６無機絶縁体層を形成しておいても良い。これは陽極表面の凹凸に起因する短絡の防止と、陰極に用いるアルカリ金属等が下層側に拡散するのを抑止する効果がある。
【００４１】
画素部３０２に形成された第２有機絶縁体層１２８は駆動回路部３０１上に延在し、第２有機絶縁体層１２８上に形成された第４無機絶縁体層１２９上にシールパターン１３３が形成される。当該シールパターン１３３は駆動回路部３０１及び当該駆動回路部３０１と入力端子とを接続する配線１１７と一部又は全部が重なって設けられ、発光装置の額縁領域（画素部の周辺領域）の面積を縮小させている。
【００４２】
このシールパターン１３３を介して封止板１３４を固着している。封止板１３４にはステンレス鋼やアルミニウムなどの金属を用いることができる。また、ガラス基板などを適用しても良い。シールパターン１３３と封止板１３４で囲まれた内側には、酸化バリウムなどの乾燥剤１３５を封入して水分による劣化を防いでいる。封止板の厚さは３０〜１２０μm程度の有機樹脂材料を使って可撓性を持たせても良い。その表面にはガスバリア層としてＤＬＣや窒化珪素など無機絶縁体から成る被膜を形成しておいても良い。シールパターンに用いられる材料の一例はエポキシ系接着剤であり、その側面部も無機絶縁体から成る被膜で覆うことによりその部分から浸透する水蒸気を防ぐことができる。
【００４３】
図１では第１ＴＦＴ３０５をマルチゲート構造とし、且つ、低濃度ドレイン（ＬＤＤ）を設けオフ電流を低減させている。ｐチャネル型の第４ＴＦＴ３０６にはゲート電極とオーバーラップする不純物領域を設けている。
【００４４】
これらのＴＦＴが設けられた画素部の一画素分の上面図は図２で示されている。尚、図２は各ＴＦＴの配置を明瞭に示すため、発光素子３０９、第２有機絶縁体層１２８及び第４無機絶縁体層１２９のパターンは省略されている。一画素には第１ＴＦＴ３０５、第２ＴＦＴ３１１、第３ＴＦＴ３１２、第４ＴＦＴ３０６、容量部３０７が設けられている。その等価回路図を図１７に示す。図２において、Ａ−Ａ'線に対応する断面構造を図１で示している。また、Ｂ−Ｂ'線における断面構造を図３で示し、Ｃ−Ｃ'線における断面構造を図４で示している。
【００４５】
また、第２有機絶縁体層１２８及び第４無機絶縁体層１２９の画素部における構成の一例は、図１５で示すように、その両者が陽極層１２６の周辺を覆う形態をとることができる。或いは、図１６で示すように第２有機絶縁体層１２８は陽極層１２６の２辺のみを覆い、第４無機絶縁体層１２９は陽極層１２６の周辺全てを覆うという構成をとることができる。勿論、ここで示す画素構成は一例であり、本発明を構成するための必須要件とはならない。
【００４６】
図１において、駆動回路部３０１の回路構成は、ゲート信号側駆動回路とデータ信号側駆動回路とで異なるがここでは省略する。ｎチャネル型ＴＦＴ３０３及びｐチャネル型ＴＦＴ３０４には配線１１８、１１９が接続され、これらのＴＦＴを用いて、シフトレジスタやラッチ回路、バッファ回路等を形成することが可能である。
【００４７】
入力端子部３０８はゲート電極と同一層で形成される配線又は第３無機絶縁体層１１６上に形成される配線で形成される。図１ではゲート電極と同一層で形成する一例を示し、導電層１０９と１２７で形成されている。導電層１２７は陽極層１２６と同時に形成されるものであり、酸化物導電性材料で形成される。実際には表面に露出する部分をこの酸化物導電性材料で覆うことにより、酸化反応による表面抵抗の増大を防いでいる。図７は入力端子部３０８の詳細を示す図である。図７（Ａ）はその上面図を示し、Ｄ−Ｄ'線及びＥ−Ｅ'線に対応する断面構造を図７（Ｂ）及び（Ｃ）に示し、いずれにしても導電層１０９と１２７で形成されている。
【００４８】
図１で示すように、半導体層１０５、１０６を挟み包むように第１無機絶縁体層１０２と第２無機絶縁体層１１４とが形成されている。一方、有機発光素子３０９は、第３無機絶縁体層１１６、第５無機絶縁体層１３２、第４無機絶縁体層１２９とに囲まれている。即ち、ＴＦＴの半導体層と発光素子は、それぞれ無機絶縁体層で被覆された構造となっている。無機絶縁体層は窒化珪素や酸化窒化珪素膜であり、水蒸気やイオン性の不純物に対してバリア性のある材料を用いている。
【００４９】
第１ＴＦＴ３０５や第４ＴＦＴ３０６に対しナトリウム等のアルカリ金属の汚染源として基板１０１や有機発光素子３０９が考えられるが、第１無機絶縁体層１０２と第２無機絶縁体層１１４で囲むことによりそれを防ぐことができる。一方、有機発光素子３０９は酸素や水分を最も嫌うため、それを防ぐために第３無機絶縁体層１１６、第４無機絶縁体層１２９、第５無機絶縁体層１３２が無機絶縁体材料で形成されその汚染を防いでいる。また、これらは有機発光素子３０９が有するアルカリ金属元素を外に出さないための機能も備えている。
【００５０】
図５は図１乃至図４を用いて説明した発光装置の構成要素を具備する基板の外観図を示している。基板１０１には画素部３０２、ゲート信号側駆動回路３０１ａ、３０１ｂ、データ信号側駆動回路３０１ｃ、陰極層の接続部３１０、入出力端子部３０８、配線又は配線群１１７が備えられている。シールパターン１３３はゲート信号側駆動回路３０１ａ、３０１ｂ、データ信号側駆動回路３０１ｃ及び当該駆動回路部と入力端子とを接続する配線又は配線群１１７と一部又は全部が重なるように設けられ、発光装置の額縁領域（画素部の周辺領域）の面積を縮小させている。陰極層の接続部３１０は、図５で示すように一カ所ではなく、駆動回路部と３０１ａ〜３０１ｃと干渉しない限りは画素部３０２の周辺領域の何処に設けても良い。
【００５１】
図６で示すように、このような構成の基板１０１はマザーガラス２０１上に複数個（１０１ａ〜１０１ｄ）作り込まれ、第４無機絶縁体層形成後、又は陰極層形成後、又は第５無機絶縁体層形成後、又は封止板形成後に切断線２０２に沿って分断される。分断はダイヤモンドカッターやレーザーカッターなどで行うが、この時分断を容易とするため、切断線２０２上では第３乃至第５無機絶縁体層及び第１及び第２有機絶縁体層は除去されていることが望ましい。
【００５２】
以上のように、ＴＦＴと発光素子を組み合わせて画素部を形成し、発光装置を完成させることができる。このような発光装置はＴＦＴを用いた駆動回路を画素部と同一基板上に形成することもできる。図１で示すように、ＴＦＴの主要構成要素である半導体膜、ゲート絶縁膜及びゲート電極を、その下層側及び上層側を窒化珪素又は酸化窒化珪素から成るブロッキング層と保護膜により囲むことにより、アルカリ金属や有機物の汚染を防ぐ構造を有している。一方有機発光素子はアルカリ金属を一部に含み、窒化珪素又は酸化窒化珪素又はＤＬＣ膜から成る保護膜と、窒化珪素又は炭素を主成分とする絶縁膜から成るガスバリア層とで囲まれ、外部から酸素や水分が浸入することを防ぐ構造を有している。
【００５３】
尚、本実施の形態において、無機絶縁層に用いることができる窒化珪素からなる膜（窒化珪素膜）は、高周波スパッタ法により形成される極めて緻密な膜質を有し、以下の表１に示すプロセス条件で形成される（代表的な例についても併記した。）。尚、表中の「ＲＦＳＰ−ＳｉＮ」とは、高周波スパッタ法により形成された窒化珪素膜を指す。また、「Ｔ／Ｓ」とは、ターゲットと基板との距離である。
【００５４】
【表１】
【００５５】
スパッタガスとして用いるＡｒは、基板を加熱するためのガスとして基板裏面側に吹き付けるように導入され、最終的にＮ2と混合されてスパッタに寄与する。また、表１に示す成膜条件は、代表的な条件であってここに示す数値に限定されるものではなく、成膜されたＳｉＮ膜の物性パラメータが後に表４において示す物性パラメータの範囲内に入る限り、実施者が適宜変更しても良い。
【００５６】
ここで上記高周波スパッタ法により窒化珪素膜を成膜するにあたって使用するスパッタ装置の概略図を図３０に示す。図３０において、３０はチャンバー壁、３１は磁場を形成するための可動式マグネット、３２は単結晶シリコンターゲット、３３は防護シャッター、３４は被処理基板、３６ａ及び３６ｂはヒーター、３７は基板チャック機構、３８は防着板、３９はバルブ（コンダクタンスバルブもしくはメインバルブ）である。また、チャンバー壁３０に設置されたガス導入管４０、４１は、それぞれＮ2（もしくはＮ2と希ガスの混合ガス）及び希ガスの導入管である。
【００５７】
また、比較例として従来のプラズマＣＶＤ法により形成される窒化珪素膜の成膜条件を表２に示す。尚、表中の「ＰＣＶＤ−ＳｉＮ」とは、プラズマＣＶＤ法により形成された窒化珪素膜を指す。
【００５８】
【表２】
【００５９】
次に、表１の成膜条件で成膜された窒化珪素膜と表２の成膜条件で成膜された窒化珪素膜の代表的な物性値（物性パラメータ）について、比較した結果を表３にまとめる。尚、「ＲＦＳＰ−ＳｉＮ（Ｎｏ．１）」と「ＲＦＳＰ−ＳｉＮ（Ｎｏ．２）」との違いは、成膜装置による違いであり、本発明のバリア膜として用いる窒化珪素膜としての機能を損なうものではない。また、内部応力は、圧縮応力か引っ張り応力かで数値の正負の符号が変わるが、ここでは絶対値のみを取り扱う。
【００６０】
【表３】
【００６１】
表３に示すように、これらＲＦＳＰ−ＳｉＮ（Ｎｏ．１）及びＲＦＳＰ−ＳｉＮ（Ｎｏ．２）に共通の特徴点は、ＰＣＶＤ−ＳｉＮ膜と比較して、エッチング速度（ＬＡＬ５００を用いて２０℃でエッチングした際のエッチング速度をいう。以下、同じ。）が遅く、水素濃度が低い点が挙げられる。尚、「ＬＡＬ５００」とは、橋本化成株式会社製「ＬＡＬ５００ ＳＡバッファードフッ酸」であり、ＮＨ4ＨＦ2（７．１３％）とＮＨ4Ｆ（１５．４％）の水溶液である。また、内部応力は、プラズマＣＶＤ法で成膜された窒化珪素膜よりも絶対値で比較して小さい値となっている。
【００６２】
ここで本発明者らが表１の成膜条件によって成膜した窒化珪素膜の諸物性のパラメータを表４にまとめる。
【００６３】
【表４】
【００６４】
また、当該窒化珪素膜をＳＩＭＳ（質量二次イオン分析）により調べた結果を図２４に、そのＦＴ−ＩＲの結果を図２５に、その透過率を図２６に示す。尚、図２６には表２の成膜条件で成膜した窒化珪素膜についても併せて表記する。透過率については、従来のＰＣＶＤ−ＳｉＮ膜と比べて遜色はない。
【００６５】
本発明の無機絶縁層として用いる窒化珪素膜においては、表４に示すパラメータを満たす窒化珪素膜が望ましい。即ち、無機絶縁層として、▲１▼エッチング速度が９nm/min以下（好ましくは、０．５〜３．５nm/min以下）である窒化珪素膜を用いること、▲２▼水素濃度が１×１０21atoms/cm3以下（好ましくは、５×１０20atoms/cm3以下）であること、▲３▼水素濃度が１×１０21atoms/cm3以下（好ましくは、５×１０20atoms/cm3以下）で、かつ、酸素濃度が５×１０18〜５×１０21atoms/cm3（好ましくは、１×１０19〜１×１０21atoms/cm3）であること、▲４▼エッチング速度が９nm/min以下（好ましくは、０．５〜３．５nm/min以下）で、かつ、水素濃度が１×１０21atoms/cm3以下（好ましくは、５×１０20atoms/cm3以下）であること、▲５▼エッチング速度が９nm/min以下（好ましくは、０．５〜３．５nm/min以下）で、かつ、水素濃度が１×１０21atoms/cm3以下（好ましくは、５×１０20atoms/cm3以下）で、かつ、酸素濃度が５×１０18〜５×１０21atoms/cm3（好ましくは、１×１０19〜１×１０21atoms/cm3）であること、のいずれかを満たすことが望ましい。
【００６６】
また、内部応力の絶対値は、２×１０10dyn/cm2以下、好ましくは５×１０9dyn/cm2以下、さらに好ましくは５×１０8dyn/cm2以下とすると良い。内部応力を小さくすれば、他の膜との界面における準位の発生を低減できる。さらに、内部応力による膜はがれを防止できる。
【００６７】
また、本実施の形態に示した表１の成膜条件による窒化珪素膜は、Ｎａ、Ｌｉその他の周期表の１族もしくは２族に属する元素に対するブロッキング効果が極めて強く、これらの可動イオン等の拡散を効果的に抑制することができる。例えば、本実施の形態に用いる陰極層としては、アルミニウムに０．２〜１．５wt%（好ましくは０．５〜１．０wt%）のリチウムを添加した金属膜が電荷注入性その他の点で好適であるが、この場合において、リチウムの拡散によってトランジスタの動作に害を及ぼすことが懸念される。しかしながら、本実施の形態では、無機絶縁層で完全に保護されることとなるため、リチウムのトランジスタ方向への拡散は気にする必要がない。
【００６８】
この事実を示すデータを図２７〜２９に示す。図２７は、表２の成膜条件で成膜した窒化珪素膜（ＰＣＶＤ−ＳｉＮ膜）を誘電体としたＭＯＳ構造のＢＴストレス試験前後におけるＣ−Ｖ特性の変化を示す図である。試料の構造は、図２９（Ａ）に示す通りであり、表面電極にＡｌ−Ｌｉ（リチウムを添加したアルミニウム）電極を用いることによりリチウム拡散による影響の有無を確かめることができる。図２７によれば、ＢＴストレス試験によりＣ−Ｖ特性が大きくシフトし、表面電極からのリチウムの拡散による影響が顕著に現れていることが確認できる。
【００６９】
次に、図２８（Ａ）、（Ｂ）は、表１の成膜条件で成膜した窒化珪素膜を誘電体としたＭＯＳ構造のＢＴストレス試験前後におけるＣ−Ｖ特性である。図２８（Ａ）、（Ｂ）の違いは、図２８（Ａ）が表面電極にＡｌ−Ｓｉ（シリコンを添加したアルミニウム膜）電極を用いるのに対し、図２８（Ｂ）が表面電極にＡｌ−Ｌｉ（リチウムを添加したアルミニウム膜）電極を用いる点である。尚、図２８（Ｂ）の結果は、図２９（Ｂ）に示すＭＯＳ構造の測定結果である。ここで熱酸化膜との積層構造としたのは、窒化珪素膜とシリコン基板との間の界面準位の影響を低減するためである。
【００７０】
図２８（Ａ）、（Ｂ）の両グラフを比較すると、両グラフともにＢＴストレス試験前後におけるＣ−Ｖ特性のシフトは殆ど差がなく、リチウム拡散の影響が現れていないこと、即ち、表１の成膜条件で成膜した窒化珪素膜が効果的にブロッキング膜として機能していることが確認できる。
【００７１】
このように、本発明に用いる無機絶縁層は、非常に緻密でＮａやＬｉといった可動元素に対するブロッキング効果が高いため、平坦化膜からの脱ガス成分の拡散を抑制すると共に、Ａｌ−Ｌｉ電極等からのＬｉ拡散を効果的に抑制することで信頼性の高い表示装置を実現することができる。緻密である理由として、本発明者らは、単結晶シリコンターゲットの表面で薄い窒化シリコン膜が形成され、その窒化シリコン膜が基板へ積層されて成膜されるため、膜中にシリコンクラスタが混入されにくくなった結果として緻密になるのではないかと推測している。
【００７２】
また、室温から２００℃程度の低温下のスパッタ法で成膜されるため、本発明のバリア膜として用いる場合のように、樹脂膜の上に成膜できる点においてプラズマＣＶＤ法よりも有利である。尚、上述した窒化珪素膜は、ゲート絶縁膜を積層膜で形成する場合において、その一部に用いることもできる。
【００７３】
【実施例】
[実施例１]
本実施例は図１に示す発光装置を作製する工程について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００７４】
図８（Ａ）において、基板１０１はガラス基板、石英基板、セラミック基板などを用いることができる。また、珪素基板、金属基板又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も良い。また、本実施例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。
【００７５】
基板１０１上に酸化珪素膜、窒化珪素膜又は酸化窒化珪素膜（ＳｉＯxＮy）等の絶縁膜から成る第１無機絶縁体層１０２を形成する。代表的な一例は２層構造を有し、ＳｉＨ4、ＮＨ3、及びＮ2Ｏを反応ガスとして成膜される第１酸化窒化珪素膜を５０nm、ＳｉＨ4、及びＮ2Ｏを反応ガスとして成膜される第２酸化窒化珪素膜を１００nmの厚さに積層形成する構造とする。
【００７６】
活性層とする半導体膜は、第１無機絶縁体層１０２上に形成した非晶質半導体膜を結晶化して得る。非晶質半導体膜は３０〜６０nmの厚さで形成し、加熱処理やレーザー光の照射により結晶化させる。非晶質半導体膜の材料に限定はないが、好ましくは珪素又はシリコンゲルマニウム（Ｓｉ1-xＧｅx；０＜ｘ＜１、代表的には、ｘ＝０．００１〜０．０５）合金などで形成すると良い。
【００７７】
代表的な一例は、プラズマＣＶＤ法によりＳｉＨ4ガスを用いて、非晶質珪素膜を５４nmの厚さに形成する。結晶化は、パルス発振型又は連続発振型のエキシマレーザーや、Ｃｒ、Ｎｄ、Ｅｒ、Ｈｏ、Ｃｅ、Ｃｏ、Ｔｉ又はＴｍをドーピングしたＹＡＧレーザー、ＹＶＯ4レーザー、ＹＬＦレーザーを用いることができる。ＹＡＧレーザー、ＹＶＯ4レーザー、ＹＬＦレーザーを用いる場合には、その第２高調波〜第４高調波を利用する。これらのレーザーを用いる場合には、レーザー発振器から放出されたレーザー光を光学系で線状に集光し半導体膜に照射する方法を用いると良い。結晶化の条件は、実施者が適宜選択すればよい。
【００７８】
結晶化法として、ニッケルなどの半導体の結晶化に対し触媒作用のある金属元素を添加して結晶化させても良い。例えば、ニッケルを含有する溶液を非晶質珪素膜上に保持させた後、脱水素化（５００℃、１時間）続けて熱結晶化（５５０℃、４時間）を行い、更に結晶性を向上させるためＹＡＧレーザー、ＹＶＯ4レーザー、ＹＬＦレーザーから選ばれた連続発振レーザー光の第２高調波を照射する。
【００７９】
その後、得られた結晶性半導体膜をフォトマスク（１）を用いて写真蝕刻法により所望の形状にエッチング処理し、島状に分離された半導体層１０３〜１０７を形成する。尚、図１２はこの段階における画素の上面図を示している。
【００８０】
また、非晶質半導体膜を結晶化した後、ＴＦＴのしきい値を制御するためにｐ型を付与する不純物元素を添加してもよい。半導体に対してｐ型を付与する不純物元素には、ボロン（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）など周期律第１３族元素が知られている。
【００８１】
次いで、図８（Ｂ）で示すように、島状に分離された半導体層１０３〜１０７を覆うゲート絶縁膜１０８を形成する。ゲート絶縁膜１０８はプラズマＣＶＤ法やスパッタ法で、酸化珪素又は酸化窒化珪素などの無機絶縁体材料を用いて形成し、その厚さを４０〜１５０nmとして珪素を含む絶縁膜で形成する。勿論、このゲート絶縁膜は、珪素を含む絶縁膜を単層或いは積層構造として用いることができる。
【００８２】
ゲート絶縁膜１０８上には、ゲート電極を形成する目的で、膜厚１０〜５０nmの窒化タンタル（ＴａＮ）から成る第１導電膜１０と、膜厚１００〜４００nmのタングステン（Ｗ）から成る第２導電膜１１とを積層形成する。ゲート電極を形成するための導電性材料としてはＴａ、Ｗ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｃｕから選ばれた元素、又は当該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る。また、リン等の不純物元素をドーピングした多結晶珪素膜に代表される半導体膜を用いてもよい。また、第１導電膜をタンタル（Ｔａ）膜で形成し、第２導電膜をＷ膜とする組み合わせ、第１導電膜を窒化タンタル（ＴａＮ）膜で形成し、第２導電膜をＡｌ膜とする組み合わせ、第１導電膜を窒化タンタル（ＴａＮ）膜で形成し、第２導電膜をＣｕ膜とする組み合わせとしてもよい。
【００８３】
次に、図８（Ｃ）に示すようにフォトマスク（２）を用い、写真蝕刻法によりゲート電極パターンが形成されるマスク１２を形成する。その後、ドライエッチング法により第１エッチング処理を行う。エッチングには例えばＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma：誘導結合型プラズマ）エッチング法が適用される。エッチング用ガスに限定はないが、ＷやＴａＮのエッチングにはＣＦ4とＣｌ2とＯ2とを用いると良い。第１エッチング処理では、基板側には所定のバイアス電圧を印加して、形成される電極パターン１３〜１７の側面に１５〜５０度の傾斜角を持たせる。第１エッチング処理によりこの絶縁膜表面の露出している領域は同時にエッチングが進み１０〜３０nm程度薄くなる領域が形成される。
【００８４】
この後、第２エッチング条件に変え、エッチング用ガスにＳＦ6とＣｌ2とＯ2とを用い、基板側に印加するバイアス電圧を所定の値として、Ｗ膜の異方性エッチングを行う。こうして、ゲート電極１１０〜１１３及び、入力端子部の配線１０９を形成する。その後、マスク１２は除去する。第２エッチング処理によりこの絶縁膜表面の露出している領域は同時にエッチングが進みさらに１０〜３０nm程度薄くなる領域が形成される。尚、図１３はこの段階における画素の上面図を示している。
【００８５】
ゲート電極が形成された後、図９（Ａ）で示すように第１ドーピング処理を行い、半導体層に第１ｎ型不純物領域１８〜２２を形成する。この第１ｎ型不純物領域はゲート電極がマスクとなり自己整合的に形成されるものである。ドーピング条件は適宜設定すれば良いが、水素希釈５％のＰＨ3を用い、５０kV、６×１０13/cm2のドーズ量で注入する。
【００８６】
次いで、図９（Ｂ）に示すように、フォトマスク（３）を用い、写真蝕刻法によりマスク２３を形成し第２ドーピング処理を行う。第２ドーピング処理は水素希釈５％のＰＨ3を用い、６５kV、３×１０15/cm2のドーズ量で行い、第２ｎ型不純物領域２４、２５と第３ｎ型不純物領域２６を形成する。半導体層１０３にはゲート電極がマスクとなり自己整合的に形成されるものであり、ゲート電極の外側に形成される第２ｎ型不純物領域２４と、ゲート電極と重なる位置に形成される第３ｎ型不純物領域２６が形成される。半導体層１０５にはマスク２３により形成される第２ｎ型不純物領域２５が形成される。
【００８７】
図９（Ｃ）では、フォトマスク（４）を用い、写真蝕刻法によりマスク２７を形成し第３ドーピング処理を行う。第３のドーピング処理は、水素希釈５％のＢ2Ｈ6を用い、８０kV、２×１０16/cm2のドーズ量で行い、半導体層１０４、１０６、１０７にｐ型不純物領域２８〜３０を形成する。
【００８８】
以上までの工程でそれぞれの半導体層にｎ型又はｐ型の導電型を有する不純物領域が形成される。図１０（Ａ）で示すように、半導体層１０３において第２ｎ型不純物領域２４はソース又はドレイン領域、第３ｎ型不純物領域２６はＬＤＤ領域として機能する。半導体層１０４においてｐ型不純物領域２８はソース又はドレイン領域として機能する。半導体層１０５において、第２ｎ型不純物領域２５はソース又はドレイン領域として機能し、第１ｎ型不純物領域２０はＬＤＤ領域として機能する。半導体層１０６において、ｐ型不純物領域２９はソース又はドレイン領域として機能する。
【００８９】
そして、ほぼ全面を覆う第２無機絶縁体層１１４を形成する。第２無機絶縁体層１１４は、プラズマＣＶＤ法又はスパッタ法を用い、厚さを１００〜２００nmとして珪素と水素を含む無機絶縁体材料で形成する。その好適な一例は、プラズマＣＶＤ法によりＳｉＨ4、Ｎ2Ｏ、ＮＨ3、Ｈ2を用いて形成する膜厚１００nmの酸化窒化珪素膜である。その後、窒素雰囲気中にて４１０℃で１時間の熱処理を行う。この熱処理は酸化窒化珪素膜を水素の供給源とする水素化処理を目的としている。
【００９０】
次いで、図１０（Ｂ）に示すように、第２無機絶縁体層１１４上に第１有機絶縁体層１１５を０．５〜１μmの厚さで形成する。有機絶縁体材料としては熱硬化型のアクリル材料を用い、スピン塗布後、２５０℃で焼成することにより平坦性のある被膜を形成することができる。さらにその上に、第３無機絶縁体層１１６を５０〜１００nmの厚さで形成する。
【００９１】
第３無機絶縁体層１１６を形成するに当たっては、第２有機絶縁体層１１４が形成された基板を減圧下において８０〜２００℃で加熱処理を行い脱水処理をする。第３無機絶縁体層１１６はを形成するのに適した材料の一例は、珪素をターゲットとして用い、スパッタリング法により作製される窒化珪素膜である。成膜条件は適宜選択すれば良いが、特に好ましくはスパッタガスには窒素（Ｎ2）又は窒素とアルゴンの混合ガスを用い、高周波電力を印加してスパッタリングを行う。基板温度は室温〜２００℃の範囲で行うことができる。
【００９２】
次いで、図１０（Ｃ）に示すように、フォトマスク（５）を用い、写真蝕刻によりマスクパターンを形成し、ドライエッチングによりコンタクトホール３０及び入力端子部の開口３１を形成する。ドライエッチングの条件は、ＣＦ4、Ｏ2、Ｈｅを用いて第３無機絶縁体層１１６と第１有機絶縁体層１１５とをエッチングし、その後、ＣＨＦ3を用いて第２無機絶縁体層とゲート絶縁膜をエッチングする。
【００９３】
その後、図１１（Ａ）で示すように、Ａｌ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗなどを用いて配線及び画素電極を形成する。配線の形成にはフォトマスク（６）を用いる。例えば、膜厚５０〜２５０nmのＴｉ膜と、膜厚３００〜５００nmの合金膜（ＡｌとＴｉとの合金膜）との積層膜を用いる。こうして、配線１１７〜１２５を形成する。そして、３０〜１２０nmのＩＴＯをスパッタリング法で形成し、フォトマスク（７）を用いて写真蝕刻により所定のパターンに形成する。これにより、発光素子の陽極層１２６が形成され、また、入力端子部において配線上にＩＴＯ膜１２７が形成される。尚、図１４はこの段階における画素の上面図を示している。
【００９４】
さらに図１１（Ｂ）で示すように、第２有機絶縁体層１２８を形成する。これは第１有機絶縁体層１１５と同様にアクリル材料を用いて形成する。そして、フォトマスク（８）を用いて陽極層１２６上、陰極層の接続部３１０、及び入力端子部に開口部を形成する。第２有機絶縁体層１２８は、陽極層１２６の端部を覆うように形成しその側壁の傾斜角を４０度とする。
【００９５】
有機絶縁体材料は吸湿性があり、水分を吸蔵する性質を持っている。水分の吸蔵及び再放出を防ぐため、第２有機絶縁体層１２８の上に第４無機絶縁体層１２９を１０〜１００nmの厚さで形成する。第４無機絶縁体層１２９は窒化物で成る無機絶縁体材料をもって形成する。第４無機絶縁体層１２９は、スパッタリング法により作製される窒化珪素膜を用いる。これは第３無機絶縁体層１１６と同様なものが適用される。第４無機絶縁体層１２９は、第２有機絶縁体層１２８の上面及び側面を覆って形成され、陽極層１２６に重なる端部をテーパー形状となるように形成する。入力端子部において、第２有機絶縁体層１２８に形成した開口の側面部に回り込ませてこの第４無機絶縁体層１２９を形成することにより、この部分からの水分のしみ込みを防止することができる。
【００９６】
その後、発光体を含む有機化合物層１３０を形成する。発光体を含む有機化合物層上には、スパッタリング法又は抵抗加熱蒸着法により陰極層１３１を形成する。陰極材料としてフッ化カルシウム又はフッ化セシウムを真空蒸着法により被着させ、陰極層１３１を形成する。
【００９７】
陰極１３１は仕事関数が３．５eV以下の材料であるフッ化リチウムと、アルミニウムの積層構造とする。スパッタリング法では、スパッタガスに希ガス（代表的にはアルゴン）を用いる。スパッタガスのイオンは電界で加速されてターゲットと衝突するものの他に、基板側に生じる弱いシース電界でも加速されて、陰極の下地にある発光体を含む有機化合物層１３０に注入される。その希ガス元素は、有機化合物層の格子間に位置することで、有機化合物中の分子又は原子が変位するのを防ぎ、有機化合物の安定性を向上する。また、陰極１３１上に形成する第５無機絶縁体層１３２は、窒化珪素膜やＤＬＣ膜で形成する。これも同様にスパッタリング法で形成する場合、希ガス（代表的にはアルゴン）のイオンが基板側にある弱いシース電界により加速され、陰極１３１を通過してその下層にある有機化合物層１３０に注入される。そして、有機化合物の安定性が向上する効果を得ることが可能となる。
【００９８】
最後に、シールパターンなどを形成し、封止板を固着することにより図１で示す発光装置を作製することができる。
【００９９】
[実施例２]
本実施例は、画素部の構成が実施例１と異なる態様を図３１と図３２に例示する。尚、本実施例では図１で示す第３無機絶縁体層１１６、配線１２３、陽極層１２６までは同じ工程で形成する。
【０１００】
図３１（Ａ）は陽極層１２６の端部を覆う第２有機絶縁体層１８０を感光性でネガ型のアクリル樹脂で形成する。これにより、第２有機絶縁体層１８０が配線１２６と接する端部は図で示すように曲率を有する傾斜面となり、その形状は少なくとも２つの曲率Ｒ１、Ｒ２で表すことができる。ここでＲ１は中心点が配線の上層側にあり、Ｒ２は下層側にあることになる。この形状は露光条件によっても若干変化するが、膜厚は１．５μmであり、Ｒ１、Ｒ２の値は０．２〜２μmとなる。いずれにしても連続的に曲率が変化する傾斜面が形成される。
【０１０１】
その後、図３１（Ｂ）で示すようにこのなだらかな曲率を有する傾斜面に沿って第４無機絶縁体層１２９、有機化合物層１３０、陰極層１３１、第５無機絶縁体層１３２を形成する。この第２有機絶縁体層１８０の断面形状は、応力を緩和する作用（特に図中点線で囲む、陽極層１２６、第４無機絶縁体層１２９、有機化合物層１３０が重なる領域）があり、これにより発光素子がこの端部から劣化するのを抑えること可能となる。即ち画素の周辺から劣化して非発光領域が拡大する進行性の劣化を抑制することができる。
【０１０２】
図３２（Ａ）は、感光性のネガ型アクリル樹脂に換えて、感光性のポジ型アクリル樹脂で第２有機絶縁体層１８１を形成した例であり、この場合端部における断面形状が異なっている。曲率半径Ｒ３は０．２〜２が得られ、その中心点は陽極層１２６の下層側に位置する。これを形成した後、図３２（Ｂ）に示すように曲率を有する傾斜面の沿って第４無機絶縁体層１２９、陰有機化合物層１３０、陰極層１３１、第５無機絶縁体層１３２を形成する。この場合も同様な効果を得ることができる。
【０１０３】
本実施例は実施例１及び２と組み合わせて実施することができる。
【０１０４】
[実施例３]
実施例１又は２において、発光素子３０９における有機化合物層の構成に特段の限定事項はなく、公知の構成を用いることができる。有機化合物層１３０は、発光層、正孔注入層、電子注入層、正孔輸送層、電子輸送層等が含まれ、これらの層が積層された形態又はこれらの層を形成する材料の一部又は全部が混合された形態をとることができる。具体的に、発光層、正孔注入層、電子注入層、正孔輸送層、電子輸送層等が含まれる。基本的にＥＬ素子は、陽極／発光層／陰極が順に積層された構造を有しており、この構造に加えて、陽極／正孔注入層／発光層／陰極や、陽極／正孔注入層／発光層／電子輸送層／陰極等の順に積層した構造を有していても良い。
【０１０５】
発光層は典型的には有機化合物を用いて形成するが、有機化合物又は無機化合物を含む電荷注入輸送物質及び発光材料で形成され、その分子数から低分子系有機化合物、中分子系有機化合物、高分子系有機化合物から選ばれた一種又は複数種の層を含み、電子注入輸送性又は正孔注入輸送性の無機化合物と組み合わせても良い。尚、中分子とは昇華性を有さず、分子数が２０以下、又は連鎖する分子の長さが１０μm以下の有機化合物を指していう。
【０１０６】
発光材料は、低分子系有機化合物としてトリス−８−キノリノラトアルミニウム錯体やビス（ベンゾキノリノラト）ベリリウム錯体等の金属錯体をはじめ、フェニルアントラセン誘導体、テトラアリールジアミン誘導体、ジスチリルベンゼン誘導体等が適用可能であり、これをホスト物質としてクマリン誘導体、ＤＣＭ、キナクリドン、ルブレン等が適用され、その他公知の材料を適用することが可能である。高分子系有機化合物としては、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、ポリフルオレン系等があり、ポリ（パラフェニレンビニレン）(poly(p-phenylene vinylene))：（ＰＰＶ）、ポリ（２，５−ジアルコキシ−１，４−フェニレンビニレン）(poly(2,5-dialkoxy-1,4-phenylene vinylene))：（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）(poly[2-(2'-ethylhexoxy)-5-methoxy-1,4-phenylene vinylene])：（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）(poly[2-(dialkoxyphenyl)-1,4-phenylene vinylene])：（ＲＯＰｈ−ＰＰＶ）、ポリパラフェニレン（poly[p-phenylene]）：（ＰＰＰ）、ポリ（２，５−ジアルコキシ−１，４−フェニレン）(poly(2,5-dialkoxy-1,4-phenylene))：（ＲＯ−ＰＰＰ）、ポリ（２，５−ジヘキソキシ−１，４−フェニレン）(poly(2,5-dihexoxy-1,4-phenylene))、ポリチオフェン（polythiophene）：（ＰＴ）、ポリ（３−アルキルチオフェン）(poly(3-alkylthiophene))：（ＰＡＴ）、ポリ（３−ヘキシルチオフェン）(poly(3-hexylthiophene))：（ＰＨＴ）、ポリ（３−シクロヘキシルチオフェン）(poly(3-cyclohexylthiophene))：（ＰＣＨＴ）、ポリ（３−シクロヘキシル−４−メチルチオフェン）(poly(3-cyclohexyl-4-methylthiophene))：（ＰＣＨＭＴ）、ポリ（３，４−ジシクロヘキシルチオフェン）(poly(3,4-dicyclohexylthiophene))：（ＰＤＣＨＴ）、ポリ［３−（４−オクチルフェニル）−チオフェン］(poly[3-(4octylphenyl)-thiophene])：（ＰＯＰＴ）、ポリ［３−（４−オクチルフェニル）−２，２ビチオフェン］(poly[3-(4-octylphenyl)-2,2-bithiophene])：（ＰＴＯＰＴ）、ポリフルオレン（polyfluorene）：（ＰＦ）、ポリ（９，９−ジアルキルフルオレン）(poly(9,9-dialkylfluorene)：（ＰＤＡＦ）、ポリ（９，９−ジオクチルフルオレン）(poly(9,9-dioctylfluorene)：（ＰＤＯＦ）等が挙げられる。
【０１０７】
無機化合物材料を電荷注入輸送層に適用しても良く、ダイヤモンド状カーボン（ＤＬＣ）、Ｓｉ、Ｇｅ、及びこれらの酸化物又は窒化物であり、Ｐ、Ｂ、Ｎ等が適宜ドーピングされていても良い。またアルカリ金属又はアルカリ土類金属の、酸化物、窒化物又はフッ化物や、当該金属と少なくともＺｎ、Ｓｎ、Ｖ、Ｒｕ、Ｓｍ、Ｉｎの化合物又は合金であっても良い。
【０１０８】
以上に掲げる材料は一例であり、これらを用いて正孔注入輸送層、正孔輸送層、電子注入輸送層、電子輸送層、発光層、電子ブロック層、正孔ブロック層等の機能性の各層を適宜積層することで発光素子を形成することができる。また、これらの各層を合わせた混合層又は混合接合を形成しても良い。エレクトロルミネッセンスには一重項励起状態から基底状態に戻る際の発光（蛍光）と三重項励起状態から基底状態に戻る際の発光（リン光）とがあるが、本発明に係るエレクトロルミネセンス素子はいずれか一方の発光を用いていても良いし、又は両方の発光を用いていても良い。
【０１０９】
本実施例は実施例１〜３と組み合わせて実施することができる。
【０１１０】
[実施例４]
実施例１において発光素子３０９の陽極層１２６と陰極層１３１を反転させた構成とすることもできる。この場合、積層順は陰極層１２６、有機化合物層１３０、陽極層１３１という順番になる。陽極層１２６としてはＩＴＯの他、仕事関数が４eV以上の窒化物金属（例えば、窒化チタン）を１０〜３０nmの厚さで形成して透光性を持たせることで代用することもできる。また、陰極層１３１の構成としては１０〜３０nmのアルミニウム層上に０．５〜５nmのフッ化リチウム層を形成しても良い。
【０１１１】
本実施例は実施例１〜４と組み合わせて実施することができる。
【０１１２】
[実施例５]
本実施例は、実施例１でＴＦＴに適用する半導体層の作製方法の一実施例を図１８を用いて説明する。本実施例は、絶縁表面上に形成された非晶質珪素膜に連続発振レーザー光を走査して結晶化させるものである。
【０１１３】
図１８（Ａ）において、ガラス基板４０１上に１００nmの酸化窒化珪素膜でなるバリア層４０２が形成されている。その上にプラズマＣＶＤ法で形成された非晶質珪素膜４０３が５４nmの厚さに形成されている。
【０１１４】
レーザー光はＮｄ:ＹＶＯ4レーザー発振装置から連続発振により放射される連続光であり、波長変換素子により得られる第２高調波（５３２nm）である。連続発振レーザー光は光学系により長楕円形状に集光され、基板４０１とレーザー光４０５の照射位置を相対的に移動させることにより非晶質珪素膜４０３を結晶化させ結晶性珪素膜４０４を形成する。光学系としてはＦ２０のシリンドリカルレンズが適用され、これによりΦ２．５mmのレーザー光を照射面において長軸２．５mm、短軸２０μmの長楕円形状とすることができる。
【０１１５】
勿論、レーザー発振装置としては他を適用することも可能であり、連続発振の固体レーザー発振装置としてはＹＡＧ、ＹＶＯ4、ＹＬＦ、ＹＡｌＯ3などの結晶にＣｒ、Ｎｄ、Ｅｒ、Ｈｏ、Ｃｅ、Ｃｏ、Ｔｉ又はＴｍをドープした結晶を使ったレーザー発振装置を適用することができる。
【０１１６】
Ｎｄ:ＹＶＯ4レーザー発振装置の第２高調波（５３２nm）を用いる場合、当該波長はガラス基板４０１及びバリア層４０２を透過するので、図１８（Ｂ）で示すようにガラス基板４０１側からレーザー光４０６を照射しても良い。
【０１１７】
こうして、レーザー光４０５が照射された領域から結晶化が進み、結晶性珪素膜４０４を形成することができる。レーザー光の走査は一方向のみの走査でなく、往復走査をしても良い。往復走査する場合には１回の走査毎にレーザーエネルギー密度を変えて、段階的に結晶成長をさせることも可能である。また、非晶質珪素膜を結晶化させる場合にしばしば必要となる水素出しの処理を兼ねることも可能であり、最初に低エネルギー密度で走査し、水素を放出した後、エネルギー密度を上げて２回目の走査で結晶化を完遂させても良い。このような作製方法によっても同様にレーザー光の走査方向に結晶粒が延在する結晶性半導体膜を得ることができる。その後、島状に分割した半導体層を形成し、実施例１に適用することができる。
【０１１８】
尚、本実施例で示す構成は一例であり、同様な効果が得られるものであれば他のレーザー発振装置や光学系との組み合わせを適用しても良い。
【０１１９】
[実施例６]
本実施例は、実施例１でＴＦＴに適用する半導体層の作製方法の一実施例を図１９を用いて説明する。本実施例は、絶縁表面上に形成された非晶質珪素膜を予め結晶化しておき、さらに連続発振レーザー光により結晶の大粒径化を図るものである。
【０１２０】
図１９（Ａ）に示すように、実施例１と同様にガラス基板５０１上にブロッキング層５０２、非晶質珪素膜５０３を形成する。その後、結晶化温度の低温化と結晶成長を促進させる金属元素としてＮｉを添加するため、酢酸ニッケル塩が５ppmの水溶液をスピン塗布して触媒元素含有層５０４を形成する。
【０１２１】
その後、図１９（Ｂ）で示すように５８０℃、４時間の加熱処理により非晶質珪素膜を結晶化させる。結晶化はＮｉの作用により非晶質珪素膜中にシリサイドを形成しながら拡散してそれと同時に結晶成長する。こうして形成された結晶性珪素膜５０６は棒状又は針状の結晶が集合して成り、その各々の結晶は巨視的にはある特定の方向性をもって成長しているため結晶方位が揃っている。また、（１１０）面の配向率が高いという特徴がある。
【０１２２】
その後、図１９（Ｃ）で示すように連続発振レーザー光５０８を走査して結晶性珪素膜５０６の結晶性を向上させる。レーザー光の照射により結晶性珪素膜は溶融し再結晶化する。この再結晶化に伴って、レーザー光の走査方向に結晶粒が延在するように結晶成長が成される。この場合、予め結晶面が揃った結晶性珪素膜が形成されているので、異なる面の結晶の析出や転位の発生を防ぐことができる。その後、島状に分割した半導体層を形成し、実施例１に適用することができる。
【０１２３】
[実施例７]
本実施例は、実施例１でＴＦＴに適用する半導体層の作製方法の一実施例を図２０を用いて説明する。
【０１２４】
図２０（Ａ）に示すように、実施例１と同様にガラス基板５１１上にブロッキング層５１２、非晶質珪素膜５１３を形成する。その上にマスク絶縁膜５１４として１００nmの酸化珪素膜をプラズマＣＶＤ法で形成し、開口部５１５を設ける。その後、触媒元素としてＮｉを添加するため、酢酸ニッケル塩が５ppmの水溶液をスピン塗布する。Ｎｉは開口部５１５で非晶質珪素膜と接する。
【０１２５】
その後、図２０（Ｂ）で示すように５８０℃、４時間の加熱処理により非晶質珪素膜を結晶化させる。結晶化は触媒元素の作用により、開口部５１５から基板表面と平行な方向に成長する。こうして形成された結晶性珪素膜５１７は棒状又は針状の結晶が集合して成り、その各々の結晶は巨視的にはある特定の方向性をもって成長しているため、結晶方位が揃っている。また、特定方位の配向率が高いという特徴がある。
【０１２６】
加熱処理が終了したらマスク絶縁膜５１４をエッチング除去することにより図２０（Ｃ）で示すような結晶性珪素膜５１７を得ることができる。その後、島状に分割した半導体層を形成し、実施例１に適用することができる。
【０１２７】
[実施例８]
実施例６又は７において、結晶性珪素膜５０７又は５１７を形成した後、膜中に１０19atoms/cm3以上の濃度で残存する触媒元素をゲッタリングにより除去する工程を加えても良い。
【０１２８】
図２１で示すように、結晶性珪素膜５０７上に、薄い酸化珪素膜で成るバリア層５０９を形成し、その上にゲッタリングサイト５１０としてアルゴン又はリンが１×１０20atoms/cm3〜１×１０21atoms/cm3添加された非晶質珪素膜をスパッタリング法で形成する。
【０１２９】
その後、ファーネスアニール炉による６００℃、１２時間の加熱処理、又はランプ光又は加熱された気体を加熱手段とするＲＴＡにより６５０〜８００℃、３０〜６０分の加熱処理により、触媒元素として添加されているＮｉをゲッタリングサイト５１０に偏析させることができる。この処理により結晶性珪素膜５０７の触媒元素濃度は１０17atoms/cm3以下とすることができる。
【０１３０】
同様な条件で行われるゲッタリング処理は実施例５で作製される結晶性珪素膜に対しても有効である。非晶質珪素膜にレーザー光を照射して形成される結晶性珪素膜中に含まれる微量の金属元素をこのゲッタリング処理で除去することができる。
【０１３１】
[実施例９]
実施例１に例示した、画素部と駆動回路部とがガラス基板上に一体形成されたＥＬパネルをモジュール化する一形態を図２３に示す。図２３（Ａ）は当該ＥＬパネルに電源回路等を含むＩＣが実装された状態にあるＥＬモジュールを示している。
【０１３２】
図２３（Ａ）において、ＥＬパネル８００には、発光素子が各画素に設けられた画素部６０３と、前記画素部８０３が有する画素を選択する走査線駆動回路８０４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８０５とが設けられている。またプリント基板８０６にはコントローラ８０１、電源回路８０２が設けられており、コントローラ８０１又は電源回路８０２から出力された各種信号及び電源電圧は、ＦＰＣ８０７を介してＥＬパネル８００の画素部８０３、走査線駆動回路８０４、信号線駆動回路８０５に供給される。
【０１３３】
プリント基板８０６への電源電圧及び各種信号は、複数の入力端子が配置されたインターフェース（I/F）部８０８を介して供給される。なお、本実施例ではＥＬパネル８００にプリント基板８０６がＦＰＣを用いて実装されているが、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８０１、電源回路８０２をＥＬパネル８００に直接実装させるようにしても良い。また、プリント基板８０６において、引きまわしの配線間に形成される容量や配線自体が有する抵抗等によって、電源電圧や信号にノイズが入り、信号の立ち上がりが鈍ったりすることがある。そこで、プリント基板８０６にコンデンサ、バッファ等の各種素子を設けて、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のを防ぐようにしても良い。
【０１３４】
図２３（Ｂ）に、プリント基板８０６の構成をブロック図で示す。インターフェース８０８に供給された各種信号と電源電圧は、コントローラ８０１と、電源電圧８０２に供給される。コントローラ８０１は、Ａ／Ｄコンバータ８０９と、位相ロックドループ（PLL：Phase Locked Loop）８１０と、制御信号生成部８１１と、ＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）８１２、８１３とを有している。なお本実施例ではＳＲＡＭを用いているが、ＳＲＡＭの代わりに、ＳＤＲＡＭや、高速でデータの書き込みや読み出しが可能であるならばＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）も用いることが可能である。
【０１３５】
インターフェース８０８を介して供給されたビデオ信号は、Ａ／Ｄコンバータ８０９においてパラレル−シリアル変換され、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色に対応するビデオ信号として制御信号生成部８１１に入力される。また、インターフェース８０８を介して供給された各種信号をもとに、Ａ／Ｄコンバータ８０９においてＨsync信号、Ｖsync信号、クロック信号ＣＬＫ、交流電圧（AC Cont）が生成され、制御信号生成部８１１に入力される。
【０１３６】
位相ロックドループ８１０では、インターフェース８０８を介して供給される各種信号の周波数と、制御信号生成部８１１の動作周波数の位相とを合わせる機能を有している。制御信号生成部８１１の動作周波数は、インターフェース８０８を介して供給された各種信号の周波数と必ずしも同じではないが、互いに同期するように制御信号生成部８１１の動作周波数を位相ロックドループ８１０において調整する。制御信号生成部８１１に入力されたビデオ信号は、一旦ＳＲＡＭ８１２、８１３に書き込まれ、保持される。制御信号生成部８１１では、ＳＲＡＭ８１２に保持されている全ビットのビデオ信号のうち、全画素に対応するビデオ信号を１ビット分づつ読み出し、ＥＬパネル８００の信号線駆動回路８０５に供給する。
【０１３７】
また制御信号生成部８１１では、各ビット毎の、発光素子が発光する期間に関する情報を、ＥＬパネル８００の走査線駆動回路８０４に供給する。電源回路８０２は所定の電源電圧をＥＬパネル８００の信号線駆動回路８０５、走査線駆動回路８０４及び画素部８０３に供給する。
【０１３８】
このようなＥＬモジュールを組み込んだ電子機器の一例を図２２に示す。
【０１３９】
図２２(Ａ)はこのＥＬモジュールをテレビ受像器に組み込んだ一例であり、筐体３００１、支持台３００２、表示部３００３等により構成されている。本発明により作製されるＴＦＴ基板は表示部３００３に適用され、本発明によりテレビ受像器を完成させることができる。
【０１４０】
図２２(Ｂ)はこのＥＬモジュールでビデオカメラを作製する一例であり、本体３０１１、表示部３０１２、音声入力部３０１３、操作スイッチ３０１４、バッテリー３０１５、受像部３０１６等により構成されている。本発明により作製されるＴＦＴ基板は表示部３０１２に適用され、本発明によりビデオカメラを完成させることができる。
【０１４１】
図２２(Ｃ)はこのＥＬモジュールをノート型のパーソナルコンピュータに組み込んだ一例であり、本体３０２１、筐体３０２２、表示部３０２３、キーボード３０２４等により構成されている。本発明により作製されるＴＦＴ基板は表示部３０２３に適用され、本発明によりパーソナルコンピュータを完成させることができる。
【０１４２】
図２２(Ｄ)はこのＥＬモジュールでＰＤＡ(Personal Digital Assistant)を作製する一例であり、本体３０３１、スタイラス３０３２、表示部３０３３、操作ボタン３０３４、外部インターフェース３０３５等により構成されている。本発明により作製されるＴＦＴ基板は表示部３０３３に適用され、本発明によりＰＤＡを完成させることができる。
【０１４３】
図２２(Ｅ)はこのＥＬモジュールで車載用のオーディオ装置の表示部に組み入れた一例であり、本体３０４１、表示部３０４２、操作スイッチ３０４３、３０４４等により構成されている。本発明により作製されるＴＦＴ基板は表示部３０４２に適用され、本発明によりオーディオ装置を完成させることができる。
【０１４４】
図２２(Ｆ)はこのＥＬモジュールを用いてデジタルカメラを作製する一例であり、本体３０５１、表示部(Ａ)３０５２、接眼部３０５３、操作スイッチ３０５４、表示部(Ｂ)３０５５、バッテリー３０５６等により構成されている。本発明により作製されるＴＦＴ基板は表示部(Ａ)３０５２および表示部(Ｂ)３０５５に適用され、本発明によりデジタルカメラを完成させることができる。
【０１４５】
図２２(Ｇ)は携帯電話にこのＥＬモジュールを組み込む一例であり、本体３０６１、音声出力部３０６２、音声入力部３０６３、表示部３０６４、操作スイッチ３０６５、アンテナ３０６６等により構成されている。本発明により作製されるＴＦＴ基板は表示部３０６４に適用され、本発明により携帯電話を完成させることができる。
【０１４６】
尚、ここで示す装置はごく一例であり、これらの用途に限定するものではなく様々な電子機器に本発明を適用することができる。
【０１４７】
【発明の効果】
また、本発明により、ＴＦＴの主要構成要素である半導体膜、ゲート絶縁膜及びゲート電極は、その下層側及び上層側を窒化珪素、酸化窒化珪素、酸化窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、窒化アルミニウムから選択される無機絶縁物材料で囲むことにより、アルカリ金属や有機物の汚染を防ぐ構造を有している。一方有機発光素子はアルカリ金属を一部に含み、窒化珪素、酸化窒化珪素、酸化窒化アルミニウム、窒化アルミニウム、ＤＬＣから選択される無機絶縁物材料によって囲むことにより外部から酸素や水分が浸入することを防ぐ構造を実現する。そして、発光装置の信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の発光装置の構造を説明する断面図。
【図２】 本発明の発光装置の画素部の構造を説明する上面図。
【図３】 本発明の発光装置の画素部の構造を説明する断面図。
【図４】 本発明の発光装置の画素部の構造を説明する断面図。
【図５】 本発明の発光装置の発光装置の構成要素を具備する基板の外観図。
【図６】 マザーガラス上に形成された発光装置を構成する基板と分断位置を説明する図。
【図７】 本発明の発光装置における入力端子部の構成を説明する図。
【図８】 本発明の発光装置の作製工程を説明する断面図。
【図９】 本発明の発光装置の作製工程を説明する断面図。
【図１０】 本発明の発光装置の作製工程を説明する断面図。
【図１１】 本発明の発光装置の作製工程を説明する断面図。
【図１２】 本発明の発光装置の作製工程を説明する上面図。
【図１３】 本発明の発光装置の作製工程を説明する上面図。
【図１４】 本発明の発光装置の作製工程を説明する上面図。
【図１５】 本発明の発光装置の画素部の構造を説明する上面図。
【図１６】 本発明の発光装置の画素部の構造を説明する上面図。
【図１７】 画素の等価回路図。
【図１８】 本発明の発光装置を構成するＴＦＴに適用する半導体層を作製する工程の一例を説明する図。
【図１９】 本発明の発光装置を構成するＴＦＴに適用する半導体層を作製する工程の一例を説明する図。
【図２０】 本発明の発光装置を構成するＴＦＴに適用する半導体層を作製する工程の一例を説明する図。
【図２１】 本発明の発光装置を構成するＴＦＴに適用する半導体層を作製する工程の一例を説明する図。
【図２２】 本発明の応用例を示す図。
【図２３】 ＥＬモジュールの一形態を示す図。
【図２４】 窒化珪素膜のＳＩＭＳ（質量二次イオン分析）測定データ。
【図２５】 窒化珪素膜のＦＴ−ＩＲ測定データ。
【図２６】 窒化珪素膜の透過率測定データ。
【図２７】 ＭＯＳ構造のＢＴストレス試験前後におけるＣ−Ｖ特性。
【図２８】 ＭＯＳ構造のＢＴストレス試験前後におけるＣ−Ｖ特性。
【図２９】 ＭＯＳ構造について説明する図。
【図３０】 スパッタ装置について説明する図。
【図３１】 本発明の発光装置の構造を説明する断面図。
【図３２】 本発明の発光装置の構造を説明する断面図。
【発明の属する技術分野】
本発明は、蛍光又は燐光により発光する発光素子を備えた発光装置に関する。特に本発明は、絶縁ゲート型トランジスタ又は薄膜トランジスタ等の能動素子とそれに接続する発光素子が備えられた発光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶を用いた表示装置は、その代表的な形態としてバックライト又はフロントライトが用いられ、その光により画像を表示する仕組である。液晶表示装置は様々な電子装置における画像表示手段として採用されているが、視野角が狭いといった構造上に欠点を有していた。それに対し、エレクトロルミネセンスが得られる発光体を表示手段として用いた表示装置は視野角が広く、視認性も優れることから次世代の表示装置として注目されている。
【０００３】
エレクトロルミネッセンスによる発光機構は、陰極から注入された電子と、陽極から注入された正孔が発光体で成る層（発光層）で再結合して励起子を形成し、その励起子が基底状態に戻る時に光を放出する現象として考えられている。エレクトロルミネッセンスには蛍光と燐光とがあり、それらは励起状態における一重項状態からの発光（蛍光）と、三重項状態からの発光（燐光）として理解されている。発光による輝度は数千〜数万cd/m2におよぶことから、原理的に表示装置等への応用が可能であると考えられている。
【０００４】
薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと記す）と発光素子を組み合わせの一例はとして、多結晶珪素を用いたＴＦＴの上層に二酸化珪素から成る絶縁膜を介して有機エレクトロルミネセンス層が形成された構成が開示されている（特許文献１参照）。陽極上にテーパー形状に加工された端部を有するパッシベーション層は、有機エレクトロルミネセンス層の下層側に位置している。陰極は仕事関数が４eVより低い材料が選択され、銀又はアルミニウムのような金属とマグネシウムを合金化したものが適用される。
【０００５】
【特許文献１】
特開平８−２４１０４７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
有機エレクトロルミネセンス層の作製法には真空蒸着法や印刷法、又はスピン塗布法などが知られている。しかし、有機エレクトロルミネセンス層は、半導体素子の製造技術と同様に写真蝕刻技術を用いて所定のパターンを形成することは困難であった。そのために、発光素子をマトリクス状に配列させて表示画面を構成するためには、上記公報にあるように、絶縁体材料で各画素を区分けして分離する特殊な構造が必要であった。
【０００７】
そもそも、発光素子を構成する有機化合物や、電極として用いられるアルカリ金属又はアルカリ土類金属は、水や酸素と反応して劣化してしまうことが問題として指摘されていた。
【０００８】
有機発光素子の劣化の要因としては、（１）有機化合物の化学的な変化、（２）駆動時の発熱による有機化合物の溶融、（３）マクロな欠陥に由来する絶縁破壊（４）電極又は電極と発光体を含む有機化合物層界面の劣化、（５）有機化合物の非晶質構造における不安定性に起因する劣化、（６）素子構造に起因する応力又は歪みによる不可逆的な破壊といったことを考えることができる。
【０００９】
上記（１）は励起状態を経た化学変化や、有機化合物に対し腐食性のあるガス又は蒸気による化学変化等が原因である。（２）と（３）は有機発光素子を駆動することにより劣化するものである。発熱は素子を流れる電流がジュール熱に変換されることにより必然的に発生する。有機化合物の融点又はガラス転移温度が低いと溶融するし、ピンホールや亀裂の存在によりその部分に電界が集中して絶縁破壊が起こる。（４）と（５）は室温で保存しても劣化が進行する。（４）はダークスポットとして知られ、陰極の酸化や水分との反応が原因である。（５）は有機発光素子に用いる有機化合物はいずれも非晶質材料であり、長期保存や経時変化、熱により結晶化し、非晶質構造を安定に保存できるものは殆どないと考えられている。また、（６）は構成部材の熱膨張係数の差により発生する歪みにより被膜の亀裂や破断といった不良が発生する。さらにその部分からダークスポット等の進行性不良が発生する。
【００１０】
ダークスポットは封止技術の向上によりかなり抑制されてきたが、実際の劣化は上記の要因が複合して発生するものであり、その防止策を困難なものとしている。典型的な封止技術は、基板上に形成された有機発光素子を封止材で密閉し、その空間に酸化バリウム等の乾燥剤を設ける方法が考案されている。しかしながら、このような種々の対策を講じたとしても、発光装置の劣化を実用可能な程度にまで低減することはできなかった。
【００１１】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、ＴＦＴと有機発光素子を組み合わせて構成される発光装置の信頼性を向上させることを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために本発明の構成は、ＴＦＴと発光素子が電気的に接続されている構成の画素を有する発光装置において、陽極層及び陰極層と、その間に発光体を含む層を積層して形成される発光素子の上部と下部及び側部とを無機絶縁層で囲み、且つ、陽極層と陰極層及び発光体を含む層の各層は、当該無機絶縁層と接している構成とする。無機絶縁層は窒化珪素膜、酸窒化珪素膜など珪素の窒化物又は酸窒化物、或いは窒化アルミニウム、酸窒化アルミニウムなどアルミニウムの窒化物又は酸窒化物で形成する。特に好ましくは、珪素をターゲットとして１３．５６乃至１２０MHzの高周波スパッタリングで形成する窒化珪素膜を適用する。
【００１３】
前記した高周波スパッタリングで作製される窒化珪素膜は、「▲１▼エッチング速度が９nm/min以下（好ましくは、０．５〜３．５nm/min以下）である窒化珪素膜を用いること、▲２▼水素濃度が１×１０21atoms/cm3以下（好ましくは、５×１０20atoms/cm3以下）であること、▲３▼水素濃度が１×１０21atoms/cm3以下（好ましくは、５×１０20atoms/cm3以下）で、かつ、酸素濃度が５×１０18〜５×１０21atoms/cm3（好ましくは、１×１０19〜１×１０21atoms/cm3）であること、▲４▼エッチング速度が９nm/min以下（好ましくは、０．５〜３．５nm/min以下）で、且つ、水素濃度が１×１０21atoms/cm3以下（好ましくは、５×１０20atoms/cm3以下）であること、▲５▼エッチング速度が９nm/min以下（好ましくは、０．５〜３．５nm/min以下）で、かつ、水素濃度が１×１０21atoms/cm3以下（好ましくは、５×１０20atoms/cm3以下）で、かつ、酸素濃度が５×１０18〜５×１０21atoms/cm3（好ましくは、１×１０19〜１×１０21atoms/cm3）であること」のいずれかを満たすことにより外因性の不純物を遮断するブロッキング性が高められ、発光素子の劣化を抑制する効果を有する。
【００１４】
発光素子をマトリクス状に配列させて表示画面を構成する構成において、各画素を区画する絶縁層の構成として最も好ましい形態は、ポジ型又はネガ型の感光性有機樹脂材料を用い、そのパターンの端部において０．２〜２μmの曲率半径、又はこの範囲において連続的に変化する曲率半径を有し、且つ、１０乃至７５度好ましくは３５乃至４５度の傾斜角を有する傾斜面を有している。本発明に係る発光装置の画素構造は、ＴＦＴに接続する画素の個別電極（陽極又は陰極側となる）の端部を覆って当該各画素を区画する絶縁層を形成し、発光体を含む層及び陽極層又は陰極層の一方を画素電極上から当該絶縁層上にかけて形成することで、特に画素電極端部の応力が緩和され、発光素子の劣化を抑制することができる。
【００１５】
本発明の発光装置は、以下に示す構成とすることができる。
【００１６】
半導体層とゲート絶縁膜及びゲート電極とを有する薄膜トランジスタと、陰極層及び陽極層の間に発光体を含む有機化合物層を有する発光素子を備え、ゲート電極の上層側に第２無機絶縁体層と、第２無機絶縁体層上に第１有機絶縁体層と、第１有機絶縁体層上に第３無機絶縁体層と、第３無機絶縁体層上に形成された陽極層と、陽極層の端部と重なり３５乃至４５度の傾斜角を有する第２有機絶縁体層と、第２有機絶縁体層の表面及び側面に形成され陽極層上で開口部を有する第４無機絶縁体層と、陽極層と第４無機絶縁体層に接して形成された発光体を含む有機化合物層と、発光体を含む有機化合物層に接して形成された陰極層とを有し、第３無機絶縁体層及び第４無機絶縁体層は、珪素の窒化物又はアルミニウムの窒化物で形成されているものである。
【００１７】
半導体層とゲート絶縁膜及びゲート電極とを有する薄膜トランジスタと、陽極層及び陰極層の間に発光体を含む有機化合物層を有する発光素子を備えた画素部と、半導体層とゲート絶縁膜及びゲート電極とを有する薄膜トランジスタで形成された駆動回路部とが備えられ、駆動回路部は画素部の周辺領域に形成された発光装置であって、半導体層の下層側に第１無機絶縁体層と、ゲート電極の上層側に第２無機絶縁体層と、第２無機絶縁体層上に第１有機絶縁体層と、第１有機絶縁体層上に第３無機絶縁体層と、第３無機絶縁体層上に形成された陽極層と、陽極層の端部と重なり３５乃至４５度の傾斜角を有する第２有機絶縁体層と、第２有機絶縁体層の表面及び側面に形成され陽極層上で開口部を有する第４無機絶縁体層と、陽極層と第４無機絶縁体層に接して形成された発光体を含む有機化合物層と、発光体を含む有機化合物層に接して形成された陰極層とを有し、第３無機絶縁体層及び第４無機絶縁体層は、珪素の窒化物又はアルミニウムの窒化物で形成され、第４無機絶縁層上にシールパターンが形成され、当該シールパターンは駆動回路部と一部又は全部が重なって形成されているものである。
【００１８】
陰極層上には第５無機絶縁体層とが形成された構成としても良く、珪素の窒化物又はアルミニウムの窒化物で形成する。
【００１９】
第３無機絶縁体層乃至第５無機絶縁体層は、上記したエッチング特性の他、水素濃度や酸素濃度が表記した範囲内であるものとする。窒化珪素膜中のＮ−Ｈ結合やＳｉ−Ｈ結合、またＳｉ−Ｏ結合の密度を低減することにより、熱的安定性を高め、且つ膜を緻密化することができる。
【００２０】
半導体層とゲート絶縁膜及びゲート電極とを有する薄膜トランジスタと、陽極層及び陰極層の間に発光体を含む有機化合物層を有する発光素子を備えた画素部と、半導体層とゲート絶縁膜及びゲート電極とを有する薄膜トランジスタで形成された駆動回路部とが備えられ、駆動回路部は画素部の周辺領域に形成された発光装置であって、画素部に有機絶縁体層で形成された隔壁層が駆動回路部上に延在し、隔壁層の上面及び側面部に珪素の窒化物又はアルミニウムの窒化物から成る無機絶縁体層が形成され、無機絶縁体層上にシールパターンが形成され、当該シールパターンは駆動回路部と一部又は全部が重なっていて、陰極層とその下層に形成された配線との接続部がシールパターンの内側に設けられているものである。
【００２１】
半導体層とゲート絶縁膜及びゲート電極とを有する第１薄膜トランジスタと、陽極層及び陰極層の間に発光体を含む有機化合物層を有する発光素子を備えた画素部と、半導体層とゲート絶縁膜及びゲート電極とを有する第２薄膜トランジスタで形成された駆動回路部とが備えられ、駆動回路部は画素部の周辺領域に形成された発光装置であって、画素部に有機絶縁体層で形成された隔壁層が駆動回路部上に延在し、隔壁層の上面及び側面部に珪素の窒化物又はアルミニウムの窒化物から成る無機絶縁体層が形成され、無機絶縁体層上にシールパターンが形成され、第１薄膜トランジスタはシールパターンの内側に形成され、第２薄膜トランジスタはシールパターンと一部又は全部が重なって形成され、陰極層とその下層に形成された配線との接続部がシールパターンの内側に設けられているものである。
【００２２】
無機絶縁体層は、高周波スパッタリング法で作成された窒化珪素であり、上記したエッチング特性の他、水素濃度や酸素濃度が表記した範囲であるものとする。
【００２３】
本発明の発光装置の作製方法は、以下に示す構成とすることができる。
【００２４】
半導体層とゲート絶縁膜及びゲート電極とを有する薄膜トランジスタと、陽極層及び陰極層の間に発光体を含む有機化合物層を有する発光素子を備えた画素部と、半導体層とゲート絶縁膜及びゲート電極とを有する薄膜トランジスタで形成された駆動回路部とが備えられ、駆動回路部は画素部の周辺領域に形成された発光装置の作製方法であって、基板上に第１無機絶縁体層を形成し、第１無機絶縁体層上に結晶性珪素で成る半導体層を形成し、半導体層上にゲート絶縁膜及びゲート電極を形成すると共に、当該半導体層に一導電型又はそれとは反対の導電型の不純物領域を形成し、ゲート電極上に第２無機絶縁体層を形成し、第２無機絶縁体層上に第１有機絶縁体層を形成し、第２有機絶縁体層上に第３無機絶縁体層を形成し、第３無機絶縁体層に接して陽極層を形成し、陽極層の端部と重なり３５乃至４５度の傾斜角を有する第２有機絶縁体層を形成し、第２有機絶縁体層の表面及び側面に形成され陽極層上で開口部を有する第４無機絶縁体層を形成し、陽極層に接して形成され、側端部が第４無機絶縁体層と重なる発光体を含む有機化合物層と、発光体を含む有機化合物層に接して形成された陰極層とを形成する各段階から成り、第３無機絶縁体層及び第４無機絶縁体層とは、高周波スパッタリング法により珪素の窒化物又はアルミニウムの窒化物を形成する工程を有している。
【００２５】
また、他の構成は、半導体層とゲート絶縁膜及びゲート電極とを有する薄膜トランジスタと、陽極層及び陰極層の間に発光体を含む有機化合物層を有する発光素子を備えた画素部と、半導体層とゲート絶縁膜及びゲート電極とを有する薄膜トランジスタで形成された駆動回路部とが備えられ、駆動回路部は画素部の周辺領域に形成された発光装置の作製方法であって、基板上に第１無機絶縁体層を形成し、第１無機絶縁体層上に結晶性珪素で成る半導体層を形成し、半導体層上にゲート絶縁膜及びゲート電極を形成すると共に、当該半導体層に一導電型又はそれとは反対の導電型の不純物領域を形成し、ゲート電極上に第２無機絶縁体層を形成し、第２無機絶縁体層上に第１有機絶縁体層を形成し、第２有機絶縁体層上に第３無機絶縁体層を形成し、第３無機絶縁体層に接して陽極層を形成し、配線層の端部と重なり３５乃至４５度の傾斜角を有する第２有機絶縁体層を形成し、第２有機絶縁体層の表面及び側面に形成され陽極層上で開口部を有する第４無機絶縁体層を形成し、陽極層に接して形成され、側端部が第４無機絶縁体層と重なる発光体を含む有機化合物層と、発光体を含む有機化合物層に接して形成された陰極層とを形成し、第４無機絶縁体層上であって、駆動回路部と一部又は全部が重なる位置にシールパターンを形成し、シールパターンに合わせて封止板を張り付ける各段階から成り、第３無機絶縁体層及び第４無機絶縁体層は、高周波スパッタリング法により珪素の窒化物又はアルミニウムの窒化物を形成する工程を有している。
【００２６】
上記発明の構成において、第３無機絶縁体層及び第４無機絶縁体層は、珪素をターゲットとし、窒素のみをスパッタガスとして用いた高周波スパッタリング法により窒化珪素を形成する。さらに、第１有機絶縁体層を形成した後に、減圧下にて加熱処理を行い、脱水処理をし、減圧状態を保持したまま、第３無機絶縁体層を形成する。又は、第２有機絶縁体層を形成した後に、減圧下にて加熱処理を行い、脱水処理をし、減圧状態を保持したまま、第４無機絶縁体層を形成する。
【００２７】
尚、発光装置とは、エレクトロルミネッセンスを利用して発光する装置全般を指し、それを目的として基板上にＴＦＴで回路を形成したＴＦＴ基板、ＴＦＴ基板にエレクトロルミネッセンス材料を用いて形成した発光素子を組み合わせたＥＬパネル、ＥＬパネルに外部回路を組み合わせたＥＬモジュールも含めていう。本発明の発光装置は携帯電話やパーソナルコンピュータ、テレビ受像器など様々な電子機器に組み込むことができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の態様を図面を用いて詳細に説明する。尚、以下の説明において同じ要素には同じ符号を用いて表記する。
【００２９】
図１はアクティブマトリクス駆動方式の発光装置の構成を説明する一例である。ＴＦＴは画素部３０２とその周辺部に形成される駆動回路部３０１に設けられている。ＴＦＴのチャネル形成領域を形成する半導体層は、非晶質珪素又は多結晶珪素などが選択可能であり、本発明はどれを採用しても構わない。
【００３０】
基板１０１はガラス基板又は有機樹脂基板が採用される。有機樹脂材料はガラス材料と比較して軽量であり、発光装置自体の軽量化に有効に作用する。発光装置を作製する上で適用できるものとしては、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、アラミド等の有機樹脂材料を用いることができる。ガラス基板は無アルカリガラスと呼ばれる、バリウムホウケイ酸ガラスやアルミノホウケイ酸ガラスを用いることが望ましい。ガラス基板の厚さは０．５〜１．１mmのものが採用されるが、軽量化を目的とすると厚さは薄くする必要がある。また、さらに軽量化を図るには密度が２．３７g/cm3と小さいガラスを採用することが望ましい。
【００３１】
図１では駆動回路部３０１にｎチャネル型ＴＦＴ３０３とｐチャネル型ＴＦＴ３０４が形成され、画素部３０２にはｎチャネル型の第１ＴＦＴ３０５とｐチャネル型の第４ＴＦＴ３０６、容量部３０７が形成されている。そして、第４ＴＦＴ３０６は発光素子３０９の陽極層１２６と接続する構成となっている。
【００３２】
これらのＴＦＴは、窒化珪素又は酸化窒化珪素から成る第１無機絶縁体層１０２上に半導体層１０３〜１０６、ゲート絶縁膜１０８、ゲート電極１１０〜１１３により構成されるものである。ゲート電極の上層には、水素を含有する窒化珪素又は酸化窒化珪素からなる第２無機絶縁体層１１４が形成され、第１無機絶縁体層１０２との組み合わせにより半導体層に水分や金属などの不純物が拡散して汚染されないようにする保護膜として機能している。
【００３３】
第２無機絶縁体層１１４上には、平坦化膜としてポリイミド、ポリアミド、ポリイミドアミド、アクリル、ＢＣＢから選択される第１有機絶縁体層１１５が０．５〜１μmの厚さで形成されている。第１有機絶縁体層１１５は、スピン塗布法で当該有機化合物を塗布した後焼成によって形成する。有機絶縁体材料は吸湿性があり、水分を吸蔵する性質を持っている。その水分が再放出されると、この上層部に形成される発光素子の有機化合物に酸素を供給して有機発光素子を劣化させる原因となる。水分の吸蔵及び再放出を防ぐため、第１有機絶縁体層１１５の上に第３無機絶縁体層１１６を５０〜２００nmの厚さで形成する。第３無機絶縁体層１１６は下地との密着性及びバリア性の観点から緻密な膜とする必要があり、好ましくはスパッタリング法で形成される窒化珪素、酸化窒化珪素、酸化窒化アルミニウム、窒化アルミニウム等から選択される無機絶縁材料で形成する。
【００３４】
有機発光素子３０９は、第３無機絶縁体層１１６上に形成される。基板１０１を通して発光する光を放射する構成の発光装置は、第３無機絶縁体層１１６上に陽極層１２６としてＩＴＯ（酸化インジウム・スズ）層を形成する。ＩＴＯには平坦化や低抵抗化を目的として酸化亜鉛又はガリウムが添加されていても良い。配線１１７〜１２５は陽極層１２６の前に形成し、第３無機絶縁体層１１６上で重ね合わせて電気的接続を形成している。
【００３５】
画素毎を分離する第２有機絶縁体層（隔壁層）１２８はポリイミド、ポリアミド、ポリイミドアミド、アクリル、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）から選択される材料により形成する。これらは熱硬化型又は光硬化型の材料が適用可能である。第２有機絶縁体層（隔壁層）１２８は当該有機絶縁体材料を０．５〜２μmの厚さで全面に形成した後、陽極層１２６に合わせて開口部を形成する。この場合、陽極層１２６の端部を覆うように形成し、その側壁の傾斜角を３５〜４５度とする。第２有機絶縁体層（隔壁層）１２８は画素部３０２のみでなく、駆動回路部３０１に渡って延在して形成され、配線１１７〜１２４を覆って形成することで層間絶縁膜としての機能も兼ね備えている。
【００３６】
有機絶縁体材料は吸湿性があり、水分を吸蔵する性質を持っている。その水分が再放出されると、発光素子３０９の有機化合物に水分を供給して有機発光素子を劣化させる原因となる。水分の吸蔵及び再放出を防ぐため、第２有機絶縁体層１２８の上に第４無機絶縁体層１２９を１０〜１００nmの厚さで形成する。第４無機絶縁体層１２９は窒化物で成る無機絶縁物材料をもって形成する。具体的には、窒化珪素、窒化アルミニウム、窒化酸化アルミニウムから選択される無機絶縁物材料により形成する。第４無機絶縁体層１２９は、第２有機絶縁体層１２８の上面及び側面を覆って形成され、陽極層１２６に重なる端部をテーパー形状となるように形成する。
【００３７】
有機発光素子３０９は陽極層１２６と、アルカリ金属又はアルカリ土類金属を含む陰極層１３１と、その間に形成される発光体を含む有機化合物層１３０で形成される。発光体を含む有機化合物層１３０は一層又は複数の層が積層されて形成されている。各層はその目的と機能により、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層等と区別して呼ばれている。これらは、低分子系有機化合物材料、中分子系有機化合物材料、又は高分子系有機化合物材料のいずれか、或いは、両者を適宣組み合わせて形成することが可能である。また、電子輸送性材料と正孔輸送性材料を適宜混合させた混合層、又はそれぞれの接合界面に混合領域を形成した混合接合を形成しても良い。
【００３８】
陰極層１３１は仕事関数の小さいアルカリ金属又はアルカリ土類金属により形成され、マグネシウム（Ｍｇ）、リチウム（Ｌｉ）若しくはカルシウム（Ｃａ）を含む材料を用いる。好ましくはＭｇＡｇ（ＭｇとＡｇをＭｇ：Ａｇ＝１０：１で混合した材料）でなる電極を用いれば良い。他にもＭｇＡｇＡｌ電極、ＬｉＡｌ電極、また、ＬｉＦＡｌ電極が挙げられる。又は、アルカリ金属又はアルカリ土類金属のフッ化物とアルミニウムなどの低抵抗金属とを組み合わせて形成しても良い。陰極層１３１は共通電極として複数の画素に渡って形成され、画素部３０２の外側、或いは画素部３０２と駆動回路部３０１との間で配線１２０に接続され、外部端子に導かれる。図１ではこの接続部３１０を点線で囲む領域で示している。
【００３９】
さらにその上層には、窒化珪素、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）、酸化窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、窒化アルミニウムなどから選択される材料で第５無機絶縁体層１３２を形成しても良い。特に、ＤＬＣ膜は酸素、ＣＯ、ＣＯ2、Ｈ2Ｏ等のガスバリア性が高いことが知られている。第５無機絶縁体層１３２は、陰極１３１を形成した後、大気解放しないで連続的に形成することが望ましい。第５無機絶縁体層１３２の下層には窒化珪素のバッファ層を設けて密着性を向上させても良い。
【００４０】
また、図示しないが陽極層１２６と発光体を含む有機化合物層１３０との界面に０．５〜５nmでトンネル電流が流れる程度の厚さの第６無機絶縁体層を形成しておいても良い。これは陽極表面の凹凸に起因する短絡の防止と、陰極に用いるアルカリ金属等が下層側に拡散するのを抑止する効果がある。
【００４１】
画素部３０２に形成された第２有機絶縁体層１２８は駆動回路部３０１上に延在し、第２有機絶縁体層１２８上に形成された第４無機絶縁体層１２９上にシールパターン１３３が形成される。当該シールパターン１３３は駆動回路部３０１及び当該駆動回路部３０１と入力端子とを接続する配線１１７と一部又は全部が重なって設けられ、発光装置の額縁領域（画素部の周辺領域）の面積を縮小させている。
【００４２】
このシールパターン１３３を介して封止板１３４を固着している。封止板１３４にはステンレス鋼やアルミニウムなどの金属を用いることができる。また、ガラス基板などを適用しても良い。シールパターン１３３と封止板１３４で囲まれた内側には、酸化バリウムなどの乾燥剤１３５を封入して水分による劣化を防いでいる。封止板の厚さは３０〜１２０μm程度の有機樹脂材料を使って可撓性を持たせても良い。その表面にはガスバリア層としてＤＬＣや窒化珪素など無機絶縁体から成る被膜を形成しておいても良い。シールパターンに用いられる材料の一例はエポキシ系接着剤であり、その側面部も無機絶縁体から成る被膜で覆うことによりその部分から浸透する水蒸気を防ぐことができる。
【００４３】
図１では第１ＴＦＴ３０５をマルチゲート構造とし、且つ、低濃度ドレイン（ＬＤＤ）を設けオフ電流を低減させている。ｐチャネル型の第４ＴＦＴ３０６にはゲート電極とオーバーラップする不純物領域を設けている。
【００４４】
これらのＴＦＴが設けられた画素部の一画素分の上面図は図２で示されている。尚、図２は各ＴＦＴの配置を明瞭に示すため、発光素子３０９、第２有機絶縁体層１２８及び第４無機絶縁体層１２９のパターンは省略されている。一画素には第１ＴＦＴ３０５、第２ＴＦＴ３１１、第３ＴＦＴ３１２、第４ＴＦＴ３０６、容量部３０７が設けられている。その等価回路図を図１７に示す。図２において、Ａ−Ａ'線に対応する断面構造を図１で示している。また、Ｂ−Ｂ'線における断面構造を図３で示し、Ｃ−Ｃ'線における断面構造を図４で示している。
【００４５】
また、第２有機絶縁体層１２８及び第４無機絶縁体層１２９の画素部における構成の一例は、図１５で示すように、その両者が陽極層１２６の周辺を覆う形態をとることができる。或いは、図１６で示すように第２有機絶縁体層１２８は陽極層１２６の２辺のみを覆い、第４無機絶縁体層１２９は陽極層１２６の周辺全てを覆うという構成をとることができる。勿論、ここで示す画素構成は一例であり、本発明を構成するための必須要件とはならない。
【００４６】
図１において、駆動回路部３０１の回路構成は、ゲート信号側駆動回路とデータ信号側駆動回路とで異なるがここでは省略する。ｎチャネル型ＴＦＴ３０３及びｐチャネル型ＴＦＴ３０４には配線１１８、１１９が接続され、これらのＴＦＴを用いて、シフトレジスタやラッチ回路、バッファ回路等を形成することが可能である。
【００４７】
入力端子部３０８はゲート電極と同一層で形成される配線又は第３無機絶縁体層１１６上に形成される配線で形成される。図１ではゲート電極と同一層で形成する一例を示し、導電層１０９と１２７で形成されている。導電層１２７は陽極層１２６と同時に形成されるものであり、酸化物導電性材料で形成される。実際には表面に露出する部分をこの酸化物導電性材料で覆うことにより、酸化反応による表面抵抗の増大を防いでいる。図７は入力端子部３０８の詳細を示す図である。図７（Ａ）はその上面図を示し、Ｄ−Ｄ'線及びＥ−Ｅ'線に対応する断面構造を図７（Ｂ）及び（Ｃ）に示し、いずれにしても導電層１０９と１２７で形成されている。
【００４８】
図１で示すように、半導体層１０５、１０６を挟み包むように第１無機絶縁体層１０２と第２無機絶縁体層１１４とが形成されている。一方、有機発光素子３０９は、第３無機絶縁体層１１６、第５無機絶縁体層１３２、第４無機絶縁体層１２９とに囲まれている。即ち、ＴＦＴの半導体層と発光素子は、それぞれ無機絶縁体層で被覆された構造となっている。無機絶縁体層は窒化珪素や酸化窒化珪素膜であり、水蒸気やイオン性の不純物に対してバリア性のある材料を用いている。
【００４９】
第１ＴＦＴ３０５や第４ＴＦＴ３０６に対しナトリウム等のアルカリ金属の汚染源として基板１０１や有機発光素子３０９が考えられるが、第１無機絶縁体層１０２と第２無機絶縁体層１１４で囲むことによりそれを防ぐことができる。一方、有機発光素子３０９は酸素や水分を最も嫌うため、それを防ぐために第３無機絶縁体層１１６、第４無機絶縁体層１２９、第５無機絶縁体層１３２が無機絶縁体材料で形成されその汚染を防いでいる。また、これらは有機発光素子３０９が有するアルカリ金属元素を外に出さないための機能も備えている。
【００５０】
図５は図１乃至図４を用いて説明した発光装置の構成要素を具備する基板の外観図を示している。基板１０１には画素部３０２、ゲート信号側駆動回路３０１ａ、３０１ｂ、データ信号側駆動回路３０１ｃ、陰極層の接続部３１０、入出力端子部３０８、配線又は配線群１１７が備えられている。シールパターン１３３はゲート信号側駆動回路３０１ａ、３０１ｂ、データ信号側駆動回路３０１ｃ及び当該駆動回路部と入力端子とを接続する配線又は配線群１１７と一部又は全部が重なるように設けられ、発光装置の額縁領域（画素部の周辺領域）の面積を縮小させている。陰極層の接続部３１０は、図５で示すように一カ所ではなく、駆動回路部と３０１ａ〜３０１ｃと干渉しない限りは画素部３０２の周辺領域の何処に設けても良い。
【００５１】
図６で示すように、このような構成の基板１０１はマザーガラス２０１上に複数個（１０１ａ〜１０１ｄ）作り込まれ、第４無機絶縁体層形成後、又は陰極層形成後、又は第５無機絶縁体層形成後、又は封止板形成後に切断線２０２に沿って分断される。分断はダイヤモンドカッターやレーザーカッターなどで行うが、この時分断を容易とするため、切断線２０２上では第３乃至第５無機絶縁体層及び第１及び第２有機絶縁体層は除去されていることが望ましい。
【００５２】
以上のように、ＴＦＴと発光素子を組み合わせて画素部を形成し、発光装置を完成させることができる。このような発光装置はＴＦＴを用いた駆動回路を画素部と同一基板上に形成することもできる。図１で示すように、ＴＦＴの主要構成要素である半導体膜、ゲート絶縁膜及びゲート電極を、その下層側及び上層側を窒化珪素又は酸化窒化珪素から成るブロッキング層と保護膜により囲むことにより、アルカリ金属や有機物の汚染を防ぐ構造を有している。一方有機発光素子はアルカリ金属を一部に含み、窒化珪素又は酸化窒化珪素又はＤＬＣ膜から成る保護膜と、窒化珪素又は炭素を主成分とする絶縁膜から成るガスバリア層とで囲まれ、外部から酸素や水分が浸入することを防ぐ構造を有している。
【００５３】
尚、本実施の形態において、無機絶縁層に用いることができる窒化珪素からなる膜（窒化珪素膜）は、高周波スパッタ法により形成される極めて緻密な膜質を有し、以下の表１に示すプロセス条件で形成される（代表的な例についても併記した。）。尚、表中の「ＲＦＳＰ−ＳｉＮ」とは、高周波スパッタ法により形成された窒化珪素膜を指す。また、「Ｔ／Ｓ」とは、ターゲットと基板との距離である。
【００５４】
【表１】
スパッタガスとして用いるＡｒは、基板を加熱するためのガスとして基板裏面側に吹き付けるように導入され、最終的にＮ2と混合されてスパッタに寄与する。また、表１に示す成膜条件は、代表的な条件であってここに示す数値に限定されるものではなく、成膜されたＳｉＮ膜の物性パラメータが後に表４において示す物性パラメータの範囲内に入る限り、実施者が適宜変更しても良い。
【００５６】
ここで上記高周波スパッタ法により窒化珪素膜を成膜するにあたって使用するスパッタ装置の概略図を図３０に示す。図３０において、３０はチャンバー壁、３１は磁場を形成するための可動式マグネット、３２は単結晶シリコンターゲット、３３は防護シャッター、３４は被処理基板、３６ａ及び３６ｂはヒーター、３７は基板チャック機構、３８は防着板、３９はバルブ（コンダクタンスバルブもしくはメインバルブ）である。また、チャンバー壁３０に設置されたガス導入管４０、４１は、それぞれＮ2（もしくはＮ2と希ガスの混合ガス）及び希ガスの導入管である。
【００５７】
また、比較例として従来のプラズマＣＶＤ法により形成される窒化珪素膜の成膜条件を表２に示す。尚、表中の「ＰＣＶＤ−ＳｉＮ」とは、プラズマＣＶＤ法により形成された窒化珪素膜を指す。
【００５８】
【表２】
次に、表１の成膜条件で成膜された窒化珪素膜と表２の成膜条件で成膜された窒化珪素膜の代表的な物性値（物性パラメータ）について、比較した結果を表３にまとめる。尚、「ＲＦＳＰ−ＳｉＮ（Ｎｏ．１）」と「ＲＦＳＰ−ＳｉＮ（Ｎｏ．２）」との違いは、成膜装置による違いであり、本発明のバリア膜として用いる窒化珪素膜としての機能を損なうものではない。また、内部応力は、圧縮応力か引っ張り応力かで数値の正負の符号が変わるが、ここでは絶対値のみを取り扱う。
【００６０】
【表３】
表３に示すように、これらＲＦＳＰ−ＳｉＮ（Ｎｏ．１）及びＲＦＳＰ−ＳｉＮ（Ｎｏ．２）に共通の特徴点は、ＰＣＶＤ−ＳｉＮ膜と比較して、エッチング速度（ＬＡＬ５００を用いて２０℃でエッチングした際のエッチング速度をいう。以下、同じ。）が遅く、水素濃度が低い点が挙げられる。尚、「ＬＡＬ５００」とは、橋本化成株式会社製「ＬＡＬ５００ ＳＡバッファードフッ酸」であり、ＮＨ4ＨＦ2（７．１３％）とＮＨ4Ｆ（１５．４％）の水溶液である。また、内部応力は、プラズマＣＶＤ法で成膜された窒化珪素膜よりも絶対値で比較して小さい値となっている。
【００６２】
ここで本発明者らが表１の成膜条件によって成膜した窒化珪素膜の諸物性のパラメータを表４にまとめる。
【００６３】
【表４】
また、当該窒化珪素膜をＳＩＭＳ（質量二次イオン分析）により調べた結果を図２４に、そのＦＴ−ＩＲの結果を図２５に、その透過率を図２６に示す。尚、図２６には表２の成膜条件で成膜した窒化珪素膜についても併せて表記する。透過率については、従来のＰＣＶＤ−ＳｉＮ膜と比べて遜色はない。
【００６５】
本発明の無機絶縁層として用いる窒化珪素膜においては、表４に示すパラメータを満たす窒化珪素膜が望ましい。即ち、無機絶縁層として、▲１▼エッチング速度が９nm/min以下（好ましくは、０．５〜３．５nm/min以下）である窒化珪素膜を用いること、▲２▼水素濃度が１×１０21atoms/cm3以下（好ましくは、５×１０20atoms/cm3以下）であること、▲３▼水素濃度が１×１０21atoms/cm3以下（好ましくは、５×１０20atoms/cm3以下）で、かつ、酸素濃度が５×１０18〜５×１０21atoms/cm3（好ましくは、１×１０19〜１×１０21atoms/cm3）であること、▲４▼エッチング速度が９nm/min以下（好ましくは、０．５〜３．５nm/min以下）で、かつ、水素濃度が１×１０21atoms/cm3以下（好ましくは、５×１０20atoms/cm3以下）であること、▲５▼エッチング速度が９nm/min以下（好ましくは、０．５〜３．５nm/min以下）で、かつ、水素濃度が１×１０21atoms/cm3以下（好ましくは、５×１０20atoms/cm3以下）で、かつ、酸素濃度が５×１０18〜５×１０21atoms/cm3（好ましくは、１×１０19〜１×１０21atoms/cm3）であること、のいずれかを満たすことが望ましい。
【００６６】
また、内部応力の絶対値は、２×１０10dyn/cm2以下、好ましくは５×１０9dyn/cm2以下、さらに好ましくは５×１０8dyn/cm2以下とすると良い。内部応力を小さくすれば、他の膜との界面における準位の発生を低減できる。さらに、内部応力による膜はがれを防止できる。
【００６７】
また、本実施の形態に示した表１の成膜条件による窒化珪素膜は、Ｎａ、Ｌｉその他の周期表の１族もしくは２族に属する元素に対するブロッキング効果が極めて強く、これらの可動イオン等の拡散を効果的に抑制することができる。例えば、本実施の形態に用いる陰極層としては、アルミニウムに０．２〜１．５wt%（好ましくは０．５〜１．０wt%）のリチウムを添加した金属膜が電荷注入性その他の点で好適であるが、この場合において、リチウムの拡散によってトランジスタの動作に害を及ぼすことが懸念される。しかしながら、本実施の形態では、無機絶縁層で完全に保護されることとなるため、リチウムのトランジスタ方向への拡散は気にする必要がない。
【００６８】
この事実を示すデータを図２７〜２９に示す。図２７は、表２の成膜条件で成膜した窒化珪素膜（ＰＣＶＤ−ＳｉＮ膜）を誘電体としたＭＯＳ構造のＢＴストレス試験前後におけるＣ−Ｖ特性の変化を示す図である。試料の構造は、図２９（Ａ）に示す通りであり、表面電極にＡｌ−Ｌｉ（リチウムを添加したアルミニウム）電極を用いることによりリチウム拡散による影響の有無を確かめることができる。図２７によれば、ＢＴストレス試験によりＣ−Ｖ特性が大きくシフトし、表面電極からのリチウムの拡散による影響が顕著に現れていることが確認できる。
【００６９】
次に、図２８（Ａ）、（Ｂ）は、表１の成膜条件で成膜した窒化珪素膜を誘電体としたＭＯＳ構造のＢＴストレス試験前後におけるＣ−Ｖ特性である。図２８（Ａ）、（Ｂ）の違いは、図２８（Ａ）が表面電極にＡｌ−Ｓｉ（シリコンを添加したアルミニウム膜）電極を用いるのに対し、図２８（Ｂ）が表面電極にＡｌ−Ｌｉ（リチウムを添加したアルミニウム膜）電極を用いる点である。尚、図２８（Ｂ）の結果は、図２９（Ｂ）に示すＭＯＳ構造の測定結果である。ここで熱酸化膜との積層構造としたのは、窒化珪素膜とシリコン基板との間の界面準位の影響を低減するためである。
【００７０】
図２８（Ａ）、（Ｂ）の両グラフを比較すると、両グラフともにＢＴストレス試験前後におけるＣ−Ｖ特性のシフトは殆ど差がなく、リチウム拡散の影響が現れていないこと、即ち、表１の成膜条件で成膜した窒化珪素膜が効果的にブロッキング膜として機能していることが確認できる。
【００７１】
このように、本発明に用いる無機絶縁層は、非常に緻密でＮａやＬｉといった可動元素に対するブロッキング効果が高いため、平坦化膜からの脱ガス成分の拡散を抑制すると共に、Ａｌ−Ｌｉ電極等からのＬｉ拡散を効果的に抑制することで信頼性の高い表示装置を実現することができる。緻密である理由として、本発明者らは、単結晶シリコンターゲットの表面で薄い窒化シリコン膜が形成され、その窒化シリコン膜が基板へ積層されて成膜されるため、膜中にシリコンクラスタが混入されにくくなった結果として緻密になるのではないかと推測している。
【００７２】
また、室温から２００℃程度の低温下のスパッタ法で成膜されるため、本発明のバリア膜として用いる場合のように、樹脂膜の上に成膜できる点においてプラズマＣＶＤ法よりも有利である。尚、上述した窒化珪素膜は、ゲート絶縁膜を積層膜で形成する場合において、その一部に用いることもできる。
【００７３】
【実施例】
[実施例１]
本実施例は図１に示す発光装置を作製する工程について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００７４】
図８（Ａ）において、基板１０１はガラス基板、石英基板、セラミック基板などを用いることができる。また、珪素基板、金属基板又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も良い。また、本実施例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。
【００７５】
基板１０１上に酸化珪素膜、窒化珪素膜又は酸化窒化珪素膜（ＳｉＯxＮy）等の絶縁膜から成る第１無機絶縁体層１０２を形成する。代表的な一例は２層構造を有し、ＳｉＨ4、ＮＨ3、及びＮ2Ｏを反応ガスとして成膜される第１酸化窒化珪素膜を５０nm、ＳｉＨ4、及びＮ2Ｏを反応ガスとして成膜される第２酸化窒化珪素膜を１００nmの厚さに積層形成する構造とする。
【００７６】
活性層とする半導体膜は、第１無機絶縁体層１０２上に形成した非晶質半導体膜を結晶化して得る。非晶質半導体膜は３０〜６０nmの厚さで形成し、加熱処理やレーザー光の照射により結晶化させる。非晶質半導体膜の材料に限定はないが、好ましくは珪素又はシリコンゲルマニウム（Ｓｉ1-xＧｅx；０＜ｘ＜１、代表的には、ｘ＝０．００１〜０．０５）合金などで形成すると良い。
【００７７】
代表的な一例は、プラズマＣＶＤ法によりＳｉＨ4ガスを用いて、非晶質珪素膜を５４nmの厚さに形成する。結晶化は、パルス発振型又は連続発振型のエキシマレーザーや、Ｃｒ、Ｎｄ、Ｅｒ、Ｈｏ、Ｃｅ、Ｃｏ、Ｔｉ又はＴｍをドーピングしたＹＡＧレーザー、ＹＶＯ4レーザー、ＹＬＦレーザーを用いることができる。ＹＡＧレーザー、ＹＶＯ4レーザー、ＹＬＦレーザーを用いる場合には、その第２高調波〜第４高調波を利用する。これらのレーザーを用いる場合には、レーザー発振器から放出されたレーザー光を光学系で線状に集光し半導体膜に照射する方法を用いると良い。結晶化の条件は、実施者が適宜選択すればよい。
【００７８】
結晶化法として、ニッケルなどの半導体の結晶化に対し触媒作用のある金属元素を添加して結晶化させても良い。例えば、ニッケルを含有する溶液を非晶質珪素膜上に保持させた後、脱水素化（５００℃、１時間）続けて熱結晶化（５５０℃、４時間）を行い、更に結晶性を向上させるためＹＡＧレーザー、ＹＶＯ4レーザー、ＹＬＦレーザーから選ばれた連続発振レーザー光の第２高調波を照射する。
【００７９】
その後、得られた結晶性半導体膜をフォトマスク（１）を用いて写真蝕刻法により所望の形状にエッチング処理し、島状に分離された半導体層１０３〜１０７を形成する。尚、図１２はこの段階における画素の上面図を示している。
【００８０】
また、非晶質半導体膜を結晶化した後、ＴＦＴのしきい値を制御するためにｐ型を付与する不純物元素を添加してもよい。半導体に対してｐ型を付与する不純物元素には、ボロン（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）など周期律第１３族元素が知られている。
【００８１】
次いで、図８（Ｂ）で示すように、島状に分離された半導体層１０３〜１０７を覆うゲート絶縁膜１０８を形成する。ゲート絶縁膜１０８はプラズマＣＶＤ法やスパッタ法で、酸化珪素又は酸化窒化珪素などの無機絶縁体材料を用いて形成し、その厚さを４０〜１５０nmとして珪素を含む絶縁膜で形成する。勿論、このゲート絶縁膜は、珪素を含む絶縁膜を単層或いは積層構造として用いることができる。
【００８２】
ゲート絶縁膜１０８上には、ゲート電極を形成する目的で、膜厚１０〜５０nmの窒化タンタル（ＴａＮ）から成る第１導電膜１０と、膜厚１００〜４００nmのタングステン（Ｗ）から成る第２導電膜１１とを積層形成する。ゲート電極を形成するための導電性材料としてはＴａ、Ｗ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｃｕから選ばれた元素、又は当該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る。また、リン等の不純物元素をドーピングした多結晶珪素膜に代表される半導体膜を用いてもよい。また、第１導電膜をタンタル（Ｔａ）膜で形成し、第２導電膜をＷ膜とする組み合わせ、第１導電膜を窒化タンタル（ＴａＮ）膜で形成し、第２導電膜をＡｌ膜とする組み合わせ、第１導電膜を窒化タンタル（ＴａＮ）膜で形成し、第２導電膜をＣｕ膜とする組み合わせとしてもよい。
【００８３】
次に、図８（Ｃ）に示すようにフォトマスク（２）を用い、写真蝕刻法によりゲート電極パターンが形成されるマスク１２を形成する。その後、ドライエッチング法により第１エッチング処理を行う。エッチングには例えばＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma：誘導結合型プラズマ）エッチング法が適用される。エッチング用ガスに限定はないが、ＷやＴａＮのエッチングにはＣＦ4とＣｌ2とＯ2とを用いると良い。第１エッチング処理では、基板側には所定のバイアス電圧を印加して、形成される電極パターン１３〜１７の側面に１５〜５０度の傾斜角を持たせる。第１エッチング処理によりこの絶縁膜表面の露出している領域は同時にエッチングが進み１０〜３０nm程度薄くなる領域が形成される。
【００８４】
この後、第２エッチング条件に変え、エッチング用ガスにＳＦ6とＣｌ2とＯ2とを用い、基板側に印加するバイアス電圧を所定の値として、Ｗ膜の異方性エッチングを行う。こうして、ゲート電極１１０〜１１３及び、入力端子部の配線１０９を形成する。その後、マスク１２は除去する。第２エッチング処理によりこの絶縁膜表面の露出している領域は同時にエッチングが進みさらに１０〜３０nm程度薄くなる領域が形成される。尚、図１３はこの段階における画素の上面図を示している。
【００８５】
ゲート電極が形成された後、図９（Ａ）で示すように第１ドーピング処理を行い、半導体層に第１ｎ型不純物領域１８〜２２を形成する。この第１ｎ型不純物領域はゲート電極がマスクとなり自己整合的に形成されるものである。ドーピング条件は適宜設定すれば良いが、水素希釈５％のＰＨ3を用い、５０kV、６×１０13/cm2のドーズ量で注入する。
【００８６】
次いで、図９（Ｂ）に示すように、フォトマスク（３）を用い、写真蝕刻法によりマスク２３を形成し第２ドーピング処理を行う。第２ドーピング処理は水素希釈５％のＰＨ3を用い、６５kV、３×１０15/cm2のドーズ量で行い、第２ｎ型不純物領域２４、２５と第３ｎ型不純物領域２６を形成する。半導体層１０３にはゲート電極がマスクとなり自己整合的に形成されるものであり、ゲート電極の外側に形成される第２ｎ型不純物領域２４と、ゲート電極と重なる位置に形成される第３ｎ型不純物領域２６が形成される。半導体層１０５にはマスク２３により形成される第２ｎ型不純物領域２５が形成される。
【００８７】
図９（Ｃ）では、フォトマスク（４）を用い、写真蝕刻法によりマスク２７を形成し第３ドーピング処理を行う。第３のドーピング処理は、水素希釈５％のＢ2Ｈ6を用い、８０kV、２×１０16/cm2のドーズ量で行い、半導体層１０４、１０６、１０７にｐ型不純物領域２８〜３０を形成する。
【００８８】
以上までの工程でそれぞれの半導体層にｎ型又はｐ型の導電型を有する不純物領域が形成される。図１０（Ａ）で示すように、半導体層１０３において第２ｎ型不純物領域２４はソース又はドレイン領域、第３ｎ型不純物領域２６はＬＤＤ領域として機能する。半導体層１０４においてｐ型不純物領域２８はソース又はドレイン領域として機能する。半導体層１０５において、第２ｎ型不純物領域２５はソース又はドレイン領域として機能し、第１ｎ型不純物領域２０はＬＤＤ領域として機能する。半導体層１０６において、ｐ型不純物領域２９はソース又はドレイン領域として機能する。
【００８９】
そして、ほぼ全面を覆う第２無機絶縁体層１１４を形成する。第２無機絶縁体層１１４は、プラズマＣＶＤ法又はスパッタ法を用い、厚さを１００〜２００nmとして珪素と水素を含む無機絶縁体材料で形成する。その好適な一例は、プラズマＣＶＤ法によりＳｉＨ4、Ｎ2Ｏ、ＮＨ3、Ｈ2を用いて形成する膜厚１００nmの酸化窒化珪素膜である。その後、窒素雰囲気中にて４１０℃で１時間の熱処理を行う。この熱処理は酸化窒化珪素膜を水素の供給源とする水素化処理を目的としている。
【００９０】
次いで、図１０（Ｂ）に示すように、第２無機絶縁体層１１４上に第１有機絶縁体層１１５を０．５〜１μmの厚さで形成する。有機絶縁体材料としては熱硬化型のアクリル材料を用い、スピン塗布後、２５０℃で焼成することにより平坦性のある被膜を形成することができる。さらにその上に、第３無機絶縁体層１１６を５０〜１００nmの厚さで形成する。
【００９１】
第３無機絶縁体層１１６を形成するに当たっては、第２有機絶縁体層１１４が形成された基板を減圧下において８０〜２００℃で加熱処理を行い脱水処理をする。第３無機絶縁体層１１６はを形成するのに適した材料の一例は、珪素をターゲットとして用い、スパッタリング法により作製される窒化珪素膜である。成膜条件は適宜選択すれば良いが、特に好ましくはスパッタガスには窒素（Ｎ2）又は窒素とアルゴンの混合ガスを用い、高周波電力を印加してスパッタリングを行う。基板温度は室温〜２００℃の範囲で行うことができる。
【００９２】
次いで、図１０（Ｃ）に示すように、フォトマスク（５）を用い、写真蝕刻によりマスクパターンを形成し、ドライエッチングによりコンタクトホール３０及び入力端子部の開口３１を形成する。ドライエッチングの条件は、ＣＦ4、Ｏ2、Ｈｅを用いて第３無機絶縁体層１１６と第１有機絶縁体層１１５とをエッチングし、その後、ＣＨＦ3を用いて第２無機絶縁体層とゲート絶縁膜をエッチングする。
【００９３】
その後、図１１（Ａ）で示すように、Ａｌ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗなどを用いて配線及び画素電極を形成する。配線の形成にはフォトマスク（６）を用いる。例えば、膜厚５０〜２５０nmのＴｉ膜と、膜厚３００〜５００nmの合金膜（ＡｌとＴｉとの合金膜）との積層膜を用いる。こうして、配線１１７〜１２５を形成する。そして、３０〜１２０nmのＩＴＯをスパッタリング法で形成し、フォトマスク（７）を用いて写真蝕刻により所定のパターンに形成する。これにより、発光素子の陽極層１２６が形成され、また、入力端子部において配線上にＩＴＯ膜１２７が形成される。尚、図１４はこの段階における画素の上面図を示している。
【００９４】
さらに図１１（Ｂ）で示すように、第２有機絶縁体層１２８を形成する。これは第１有機絶縁体層１１５と同様にアクリル材料を用いて形成する。そして、フォトマスク（８）を用いて陽極層１２６上、陰極層の接続部３１０、及び入力端子部に開口部を形成する。第２有機絶縁体層１２８は、陽極層１２６の端部を覆うように形成しその側壁の傾斜角を４０度とする。
【００９５】
有機絶縁体材料は吸湿性があり、水分を吸蔵する性質を持っている。水分の吸蔵及び再放出を防ぐため、第２有機絶縁体層１２８の上に第４無機絶縁体層１２９を１０〜１００nmの厚さで形成する。第４無機絶縁体層１２９は窒化物で成る無機絶縁体材料をもって形成する。第４無機絶縁体層１２９は、スパッタリング法により作製される窒化珪素膜を用いる。これは第３無機絶縁体層１１６と同様なものが適用される。第４無機絶縁体層１２９は、第２有機絶縁体層１２８の上面及び側面を覆って形成され、陽極層１２６に重なる端部をテーパー形状となるように形成する。入力端子部において、第２有機絶縁体層１２８に形成した開口の側面部に回り込ませてこの第４無機絶縁体層１２９を形成することにより、この部分からの水分のしみ込みを防止することができる。
【００９６】
その後、発光体を含む有機化合物層１３０を形成する。発光体を含む有機化合物層上には、スパッタリング法又は抵抗加熱蒸着法により陰極層１３１を形成する。陰極材料としてフッ化カルシウム又はフッ化セシウムを真空蒸着法により被着させ、陰極層１３１を形成する。
【００９７】
陰極１３１は仕事関数が３．５eV以下の材料であるフッ化リチウムと、アルミニウムの積層構造とする。スパッタリング法では、スパッタガスに希ガス（代表的にはアルゴン）を用いる。スパッタガスのイオンは電界で加速されてターゲットと衝突するものの他に、基板側に生じる弱いシース電界でも加速されて、陰極の下地にある発光体を含む有機化合物層１３０に注入される。その希ガス元素は、有機化合物層の格子間に位置することで、有機化合物中の分子又は原子が変位するのを防ぎ、有機化合物の安定性を向上する。また、陰極１３１上に形成する第５無機絶縁体層１３２は、窒化珪素膜やＤＬＣ膜で形成する。これも同様にスパッタリング法で形成する場合、希ガス（代表的にはアルゴン）のイオンが基板側にある弱いシース電界により加速され、陰極１３１を通過してその下層にある有機化合物層１３０に注入される。そして、有機化合物の安定性が向上する効果を得ることが可能となる。
【００９８】
最後に、シールパターンなどを形成し、封止板を固着することにより図１で示す発光装置を作製することができる。
【００９９】
[実施例２]
本実施例は、画素部の構成が実施例１と異なる態様を図３１と図３２に例示する。尚、本実施例では図１で示す第３無機絶縁体層１１６、配線１２３、陽極層１２６までは同じ工程で形成する。
【０１００】
図３１（Ａ）は陽極層１２６の端部を覆う第２有機絶縁体層１８０を感光性でネガ型のアクリル樹脂で形成する。これにより、第２有機絶縁体層１８０が配線１２６と接する端部は図で示すように曲率を有する傾斜面となり、その形状は少なくとも２つの曲率Ｒ１、Ｒ２で表すことができる。ここでＲ１は中心点が配線の上層側にあり、Ｒ２は下層側にあることになる。この形状は露光条件によっても若干変化するが、膜厚は１．５μmであり、Ｒ１、Ｒ２の値は０．２〜２μmとなる。いずれにしても連続的に曲率が変化する傾斜面が形成される。
【０１０１】
その後、図３１（Ｂ）で示すようにこのなだらかな曲率を有する傾斜面に沿って第４無機絶縁体層１２９、有機化合物層１３０、陰極層１３１、第５無機絶縁体層１３２を形成する。この第２有機絶縁体層１８０の断面形状は、応力を緩和する作用（特に図中点線で囲む、陽極層１２６、第４無機絶縁体層１２９、有機化合物層１３０が重なる領域）があり、これにより発光素子がこの端部から劣化するのを抑えること可能となる。即ち画素の周辺から劣化して非発光領域が拡大する進行性の劣化を抑制することができる。
【０１０２】
図３２（Ａ）は、感光性のネガ型アクリル樹脂に換えて、感光性のポジ型アクリル樹脂で第２有機絶縁体層１８１を形成した例であり、この場合端部における断面形状が異なっている。曲率半径Ｒ３は０．２〜２が得られ、その中心点は陽極層１２６の下層側に位置する。これを形成した後、図３２（Ｂ）に示すように曲率を有する傾斜面の沿って第４無機絶縁体層１２９、陰有機化合物層１３０、陰極層１３１、第５無機絶縁体層１３２を形成する。この場合も同様な効果を得ることができる。
【０１０３】
本実施例は実施例１及び２と組み合わせて実施することができる。
【０１０４】
[実施例３]
実施例１又は２において、発光素子３０９における有機化合物層の構成に特段の限定事項はなく、公知の構成を用いることができる。有機化合物層１３０は、発光層、正孔注入層、電子注入層、正孔輸送層、電子輸送層等が含まれ、これらの層が積層された形態又はこれらの層を形成する材料の一部又は全部が混合された形態をとることができる。具体的に、発光層、正孔注入層、電子注入層、正孔輸送層、電子輸送層等が含まれる。基本的にＥＬ素子は、陽極／発光層／陰極が順に積層された構造を有しており、この構造に加えて、陽極／正孔注入層／発光層／陰極や、陽極／正孔注入層／発光層／電子輸送層／陰極等の順に積層した構造を有していても良い。
【０１０５】
発光層は典型的には有機化合物を用いて形成するが、有機化合物又は無機化合物を含む電荷注入輸送物質及び発光材料で形成され、その分子数から低分子系有機化合物、中分子系有機化合物、高分子系有機化合物から選ばれた一種又は複数種の層を含み、電子注入輸送性又は正孔注入輸送性の無機化合物と組み合わせても良い。尚、中分子とは昇華性を有さず、分子数が２０以下、又は連鎖する分子の長さが１０μm以下の有機化合物を指していう。
【０１０６】
発光材料は、低分子系有機化合物としてトリス−８−キノリノラトアルミニウム錯体やビス（ベンゾキノリノラト）ベリリウム錯体等の金属錯体をはじめ、フェニルアントラセン誘導体、テトラアリールジアミン誘導体、ジスチリルベンゼン誘導体等が適用可能であり、これをホスト物質としてクマリン誘導体、ＤＣＭ、キナクリドン、ルブレン等が適用され、その他公知の材料を適用することが可能である。高分子系有機化合物としては、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、ポリフルオレン系等があり、ポリ（パラフェニレンビニレン）(poly(p-phenylene vinylene))：（ＰＰＶ）、ポリ（２，５−ジアルコキシ−１，４−フェニレンビニレン）(poly(2,5-dialkoxy-1,4-phenylene vinylene))：（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）(poly[2-(2'-ethylhexoxy)-5-methoxy-1,4-phenylene vinylene])：（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）(poly[2-(dialkoxyphenyl)-1,4-phenylene vinylene])：（ＲＯＰｈ−ＰＰＶ）、ポリパラフェニレン（poly[p-phenylene]）：（ＰＰＰ）、ポリ（２，５−ジアルコキシ−１，４−フェニレン）(poly(2,5-dialkoxy-1,4-phenylene))：（ＲＯ−ＰＰＰ）、ポリ（２，５−ジヘキソキシ−１，４−フェニレン）(poly(2,5-dihexoxy-1,4-phenylene))、ポリチオフェン（polythiophene）：（ＰＴ）、ポリ（３−アルキルチオフェン）(poly(3-alkylthiophene))：（ＰＡＴ）、ポリ（３−ヘキシルチオフェン）(poly(3-hexylthiophene))：（ＰＨＴ）、ポリ（３−シクロヘキシルチオフェン）(poly(3-cyclohexylthiophene))：（ＰＣＨＴ）、ポリ（３−シクロヘキシル−４−メチルチオフェン）(poly(3-cyclohexyl-4-methylthiophene))：（ＰＣＨＭＴ）、ポリ（３，４−ジシクロヘキシルチオフェン）(poly(3,4-dicyclohexylthiophene))：（ＰＤＣＨＴ）、ポリ［３−（４−オクチルフェニル）−チオフェン］(poly[3-(4octylphenyl)-thiophene])：（ＰＯＰＴ）、ポリ［３−（４−オクチルフェニル）−２，２ビチオフェン］(poly[3-(4-octylphenyl)-2,2-bithiophene])：（ＰＴＯＰＴ）、ポリフルオレン（polyfluorene）：（ＰＦ）、ポリ（９，９−ジアルキルフルオレン）(poly(9,9-dialkylfluorene)：（ＰＤＡＦ）、ポリ（９，９−ジオクチルフルオレン）(poly(9,9-dioctylfluorene)：（ＰＤＯＦ）等が挙げられる。
【０１０７】
無機化合物材料を電荷注入輸送層に適用しても良く、ダイヤモンド状カーボン（ＤＬＣ）、Ｓｉ、Ｇｅ、及びこれらの酸化物又は窒化物であり、Ｐ、Ｂ、Ｎ等が適宜ドーピングされていても良い。またアルカリ金属又はアルカリ土類金属の、酸化物、窒化物又はフッ化物や、当該金属と少なくともＺｎ、Ｓｎ、Ｖ、Ｒｕ、Ｓｍ、Ｉｎの化合物又は合金であっても良い。
【０１０８】
以上に掲げる材料は一例であり、これらを用いて正孔注入輸送層、正孔輸送層、電子注入輸送層、電子輸送層、発光層、電子ブロック層、正孔ブロック層等の機能性の各層を適宜積層することで発光素子を形成することができる。また、これらの各層を合わせた混合層又は混合接合を形成しても良い。エレクトロルミネッセンスには一重項励起状態から基底状態に戻る際の発光（蛍光）と三重項励起状態から基底状態に戻る際の発光（リン光）とがあるが、本発明に係るエレクトロルミネセンス素子はいずれか一方の発光を用いていても良いし、又は両方の発光を用いていても良い。
【０１０９】
本実施例は実施例１〜３と組み合わせて実施することができる。
【０１１０】
[実施例４]
実施例１において発光素子３０９の陽極層１２６と陰極層１３１を反転させた構成とすることもできる。この場合、積層順は陰極層１２６、有機化合物層１３０、陽極層１３１という順番になる。陽極層１２６としてはＩＴＯの他、仕事関数が４eV以上の窒化物金属（例えば、窒化チタン）を１０〜３０nmの厚さで形成して透光性を持たせることで代用することもできる。また、陰極層１３１の構成としては１０〜３０nmのアルミニウム層上に０．５〜５nmのフッ化リチウム層を形成しても良い。
【０１１１】
本実施例は実施例１〜４と組み合わせて実施することができる。
【０１１２】
[実施例５]
本実施例は、実施例１でＴＦＴに適用する半導体層の作製方法の一実施例を図１８を用いて説明する。本実施例は、絶縁表面上に形成された非晶質珪素膜に連続発振レーザー光を走査して結晶化させるものである。
【０１１３】
図１８（Ａ）において、ガラス基板４０１上に１００nmの酸化窒化珪素膜でなるバリア層４０２が形成されている。その上にプラズマＣＶＤ法で形成された非晶質珪素膜４０３が５４nmの厚さに形成されている。
【０１１４】
レーザー光はＮｄ:ＹＶＯ4レーザー発振装置から連続発振により放射される連続光であり、波長変換素子により得られる第２高調波（５３２nm）である。連続発振レーザー光は光学系により長楕円形状に集光され、基板４０１とレーザー光４０５の照射位置を相対的に移動させることにより非晶質珪素膜４０３を結晶化させ結晶性珪素膜４０４を形成する。光学系としてはＦ２０のシリンドリカルレンズが適用され、これによりΦ２．５mmのレーザー光を照射面において長軸２．５mm、短軸２０μmの長楕円形状とすることができる。
【０１１５】
勿論、レーザー発振装置としては他を適用することも可能であり、連続発振の固体レーザー発振装置としてはＹＡＧ、ＹＶＯ4、ＹＬＦ、ＹＡｌＯ3などの結晶にＣｒ、Ｎｄ、Ｅｒ、Ｈｏ、Ｃｅ、Ｃｏ、Ｔｉ又はＴｍをドープした結晶を使ったレーザー発振装置を適用することができる。
【０１１６】
Ｎｄ:ＹＶＯ4レーザー発振装置の第２高調波（５３２nm）を用いる場合、当該波長はガラス基板４０１及びバリア層４０２を透過するので、図１８（Ｂ）で示すようにガラス基板４０１側からレーザー光４０６を照射しても良い。
【０１１７】
こうして、レーザー光４０５が照射された領域から結晶化が進み、結晶性珪素膜４０４を形成することができる。レーザー光の走査は一方向のみの走査でなく、往復走査をしても良い。往復走査する場合には１回の走査毎にレーザーエネルギー密度を変えて、段階的に結晶成長をさせることも可能である。また、非晶質珪素膜を結晶化させる場合にしばしば必要となる水素出しの処理を兼ねることも可能であり、最初に低エネルギー密度で走査し、水素を放出した後、エネルギー密度を上げて２回目の走査で結晶化を完遂させても良い。このような作製方法によっても同様にレーザー光の走査方向に結晶粒が延在する結晶性半導体膜を得ることができる。その後、島状に分割した半導体層を形成し、実施例１に適用することができる。
【０１１８】
尚、本実施例で示す構成は一例であり、同様な効果が得られるものであれば他のレーザー発振装置や光学系との組み合わせを適用しても良い。
【０１１９】
[実施例６]
本実施例は、実施例１でＴＦＴに適用する半導体層の作製方法の一実施例を図１９を用いて説明する。本実施例は、絶縁表面上に形成された非晶質珪素膜を予め結晶化しておき、さらに連続発振レーザー光により結晶の大粒径化を図るものである。
【０１２０】
図１９（Ａ）に示すように、実施例１と同様にガラス基板５０１上にブロッキング層５０２、非晶質珪素膜５０３を形成する。その後、結晶化温度の低温化と結晶成長を促進させる金属元素としてＮｉを添加するため、酢酸ニッケル塩が５ppmの水溶液をスピン塗布して触媒元素含有層５０４を形成する。
【０１２１】
その後、図１９（Ｂ）で示すように５８０℃、４時間の加熱処理により非晶質珪素膜を結晶化させる。結晶化はＮｉの作用により非晶質珪素膜中にシリサイドを形成しながら拡散してそれと同時に結晶成長する。こうして形成された結晶性珪素膜５０６は棒状又は針状の結晶が集合して成り、その各々の結晶は巨視的にはある特定の方向性をもって成長しているため結晶方位が揃っている。また、（１１０）面の配向率が高いという特徴がある。
【０１２２】
その後、図１９（Ｃ）で示すように連続発振レーザー光５０８を走査して結晶性珪素膜５０６の結晶性を向上させる。レーザー光の照射により結晶性珪素膜は溶融し再結晶化する。この再結晶化に伴って、レーザー光の走査方向に結晶粒が延在するように結晶成長が成される。この場合、予め結晶面が揃った結晶性珪素膜が形成されているので、異なる面の結晶の析出や転位の発生を防ぐことができる。その後、島状に分割した半導体層を形成し、実施例１に適用することができる。
【０１２３】
[実施例７]
本実施例は、実施例１でＴＦＴに適用する半導体層の作製方法の一実施例を図２０を用いて説明する。
【０１２４】
図２０（Ａ）に示すように、実施例１と同様にガラス基板５１１上にブロッキング層５１２、非晶質珪素膜５１３を形成する。その上にマスク絶縁膜５１４として１００nmの酸化珪素膜をプラズマＣＶＤ法で形成し、開口部５１５を設ける。その後、触媒元素としてＮｉを添加するため、酢酸ニッケル塩が５ppmの水溶液をスピン塗布する。Ｎｉは開口部５１５で非晶質珪素膜と接する。
【０１２５】
その後、図２０（Ｂ）で示すように５８０℃、４時間の加熱処理により非晶質珪素膜を結晶化させる。結晶化は触媒元素の作用により、開口部５１５から基板表面と平行な方向に成長する。こうして形成された結晶性珪素膜５１７は棒状又は針状の結晶が集合して成り、その各々の結晶は巨視的にはある特定の方向性をもって成長しているため、結晶方位が揃っている。また、特定方位の配向率が高いという特徴がある。
【０１２６】
加熱処理が終了したらマスク絶縁膜５１４をエッチング除去することにより図２０（Ｃ）で示すような結晶性珪素膜５１７を得ることができる。その後、島状に分割した半導体層を形成し、実施例１に適用することができる。
【０１２７】
[実施例８]
実施例６又は７において、結晶性珪素膜５０７又は５１７を形成した後、膜中に１０19atoms/cm3以上の濃度で残存する触媒元素をゲッタリングにより除去する工程を加えても良い。
【０１２８】
図２１で示すように、結晶性珪素膜５０７上に、薄い酸化珪素膜で成るバリア層５０９を形成し、その上にゲッタリングサイト５１０としてアルゴン又はリンが１×１０20atoms/cm3〜１×１０21atoms/cm3添加された非晶質珪素膜をスパッタリング法で形成する。
【０１２９】
その後、ファーネスアニール炉による６００℃、１２時間の加熱処理、又はランプ光又は加熱された気体を加熱手段とするＲＴＡにより６５０〜８００℃、３０〜６０分の加熱処理により、触媒元素として添加されているＮｉをゲッタリングサイト５１０に偏析させることができる。この処理により結晶性珪素膜５０７の触媒元素濃度は１０17atoms/cm3以下とすることができる。
【０１３０】
同様な条件で行われるゲッタリング処理は実施例５で作製される結晶性珪素膜に対しても有効である。非晶質珪素膜にレーザー光を照射して形成される結晶性珪素膜中に含まれる微量の金属元素をこのゲッタリング処理で除去することができる。
【０１３１】
[実施例９]
実施例１に例示した、画素部と駆動回路部とがガラス基板上に一体形成されたＥＬパネルをモジュール化する一形態を図２３に示す。図２３（Ａ）は当該ＥＬパネルに電源回路等を含むＩＣが実装された状態にあるＥＬモジュールを示している。
【０１３２】
図２３（Ａ）において、ＥＬパネル８００には、発光素子が各画素に設けられた画素部６０３と、前記画素部８０３が有する画素を選択する走査線駆動回路８０４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８０５とが設けられている。またプリント基板８０６にはコントローラ８０１、電源回路８０２が設けられており、コントローラ８０１又は電源回路８０２から出力された各種信号及び電源電圧は、ＦＰＣ８０７を介してＥＬパネル８００の画素部８０３、走査線駆動回路８０４、信号線駆動回路８０５に供給される。
【０１３３】
プリント基板８０６への電源電圧及び各種信号は、複数の入力端子が配置されたインターフェース（I/F）部８０８を介して供給される。なお、本実施例ではＥＬパネル８００にプリント基板８０６がＦＰＣを用いて実装されているが、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８０１、電源回路８０２をＥＬパネル８００に直接実装させるようにしても良い。また、プリント基板８０６において、引きまわしの配線間に形成される容量や配線自体が有する抵抗等によって、電源電圧や信号にノイズが入り、信号の立ち上がりが鈍ったりすることがある。そこで、プリント基板８０６にコンデンサ、バッファ等の各種素子を設けて、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のを防ぐようにしても良い。
【０１３４】
図２３（Ｂ）に、プリント基板８０６の構成をブロック図で示す。インターフェース８０８に供給された各種信号と電源電圧は、コントローラ８０１と、電源電圧８０２に供給される。コントローラ８０１は、Ａ／Ｄコンバータ８０９と、位相ロックドループ（PLL：Phase Locked Loop）８１０と、制御信号生成部８１１と、ＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）８１２、８１３とを有している。なお本実施例ではＳＲＡＭを用いているが、ＳＲＡＭの代わりに、ＳＤＲＡＭや、高速でデータの書き込みや読み出しが可能であるならばＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）も用いることが可能である。
【０１３５】
インターフェース８０８を介して供給されたビデオ信号は、Ａ／Ｄコンバータ８０９においてパラレル−シリアル変換され、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色に対応するビデオ信号として制御信号生成部８１１に入力される。また、インターフェース８０８を介して供給された各種信号をもとに、Ａ／Ｄコンバータ８０９においてＨsync信号、Ｖsync信号、クロック信号ＣＬＫ、交流電圧（AC Cont）が生成され、制御信号生成部８１１に入力される。
【０１３６】
位相ロックドループ８１０では、インターフェース８０８を介して供給される各種信号の周波数と、制御信号生成部８１１の動作周波数の位相とを合わせる機能を有している。制御信号生成部８１１の動作周波数は、インターフェース８０８を介して供給された各種信号の周波数と必ずしも同じではないが、互いに同期するように制御信号生成部８１１の動作周波数を位相ロックドループ８１０において調整する。制御信号生成部８１１に入力されたビデオ信号は、一旦ＳＲＡＭ８１２、８１３に書き込まれ、保持される。制御信号生成部８１１では、ＳＲＡＭ８１２に保持されている全ビットのビデオ信号のうち、全画素に対応するビデオ信号を１ビット分づつ読み出し、ＥＬパネル８００の信号線駆動回路８０５に供給する。
【０１３７】
また制御信号生成部８１１では、各ビット毎の、発光素子が発光する期間に関する情報を、ＥＬパネル８００の走査線駆動回路８０４に供給する。電源回路８０２は所定の電源電圧をＥＬパネル８００の信号線駆動回路８０５、走査線駆動回路８０４及び画素部８０３に供給する。
【０１３８】
このようなＥＬモジュールを組み込んだ電子機器の一例を図２２に示す。
【０１３９】
図２２(Ａ)はこのＥＬモジュールをテレビ受像器に組み込んだ一例であり、筐体３００１、支持台３００２、表示部３００３等により構成されている。本発明により作製されるＴＦＴ基板は表示部３００３に適用され、本発明によりテレビ受像器を完成させることができる。
【０１４０】
図２２(Ｂ)はこのＥＬモジュールでビデオカメラを作製する一例であり、本体３０１１、表示部３０１２、音声入力部３０１３、操作スイッチ３０１４、バッテリー３０１５、受像部３０１６等により構成されている。本発明により作製されるＴＦＴ基板は表示部３０１２に適用され、本発明によりビデオカメラを完成させることができる。
【０１４１】
図２２(Ｃ)はこのＥＬモジュールをノート型のパーソナルコンピュータに組み込んだ一例であり、本体３０２１、筐体３０２２、表示部３０２３、キーボード３０２４等により構成されている。本発明により作製されるＴＦＴ基板は表示部３０２３に適用され、本発明によりパーソナルコンピュータを完成させることができる。
【０１４２】
図２２(Ｄ)はこのＥＬモジュールでＰＤＡ(Personal Digital Assistant)を作製する一例であり、本体３０３１、スタイラス３０３２、表示部３０３３、操作ボタン３０３４、外部インターフェース３０３５等により構成されている。本発明により作製されるＴＦＴ基板は表示部３０３３に適用され、本発明によりＰＤＡを完成させることができる。
【０１４３】
図２２(Ｅ)はこのＥＬモジュールで車載用のオーディオ装置の表示部に組み入れた一例であり、本体３０４１、表示部３０４２、操作スイッチ３０４３、３０４４等により構成されている。本発明により作製されるＴＦＴ基板は表示部３０４２に適用され、本発明によりオーディオ装置を完成させることができる。
【０１４４】
図２２(Ｆ)はこのＥＬモジュールを用いてデジタルカメラを作製する一例であり、本体３０５１、表示部(Ａ)３０５２、接眼部３０５３、操作スイッチ３０５４、表示部(Ｂ)３０５５、バッテリー３０５６等により構成されている。本発明により作製されるＴＦＴ基板は表示部(Ａ)３０５２および表示部(Ｂ)３０５５に適用され、本発明によりデジタルカメラを完成させることができる。
【０１４５】
図２２(Ｇ)は携帯電話にこのＥＬモジュールを組み込む一例であり、本体３０６１、音声出力部３０６２、音声入力部３０６３、表示部３０６４、操作スイッチ３０６５、アンテナ３０６６等により構成されている。本発明により作製されるＴＦＴ基板は表示部３０６４に適用され、本発明により携帯電話を完成させることができる。
【０１４６】
尚、ここで示す装置はごく一例であり、これらの用途に限定するものではなく様々な電子機器に本発明を適用することができる。
【０１４７】
【発明の効果】
また、本発明により、ＴＦＴの主要構成要素である半導体膜、ゲート絶縁膜及びゲート電極は、その下層側及び上層側を窒化珪素、酸化窒化珪素、酸化窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、窒化アルミニウムから選択される無機絶縁物材料で囲むことにより、アルカリ金属や有機物の汚染を防ぐ構造を有している。一方有機発光素子はアルカリ金属を一部に含み、窒化珪素、酸化窒化珪素、酸化窒化アルミニウム、窒化アルミニウム、ＤＬＣから選択される無機絶縁物材料によって囲むことにより外部から酸素や水分が浸入することを防ぐ構造を実現する。そして、発光装置の信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の発光装置の構造を説明する断面図。
【図２】 本発明の発光装置の画素部の構造を説明する上面図。
【図３】 本発明の発光装置の画素部の構造を説明する断面図。
【図４】 本発明の発光装置の画素部の構造を説明する断面図。
【図５】 本発明の発光装置の発光装置の構成要素を具備する基板の外観図。
【図６】 マザーガラス上に形成された発光装置を構成する基板と分断位置を説明する図。
【図７】 本発明の発光装置における入力端子部の構成を説明する図。
【図８】 本発明の発光装置の作製工程を説明する断面図。
【図９】 本発明の発光装置の作製工程を説明する断面図。
【図１０】 本発明の発光装置の作製工程を説明する断面図。
【図１１】 本発明の発光装置の作製工程を説明する断面図。
【図１２】 本発明の発光装置の作製工程を説明する上面図。
【図１３】 本発明の発光装置の作製工程を説明する上面図。
【図１４】 本発明の発光装置の作製工程を説明する上面図。
【図１５】 本発明の発光装置の画素部の構造を説明する上面図。
【図１６】 本発明の発光装置の画素部の構造を説明する上面図。
【図１７】 画素の等価回路図。
【図１８】 本発明の発光装置を構成するＴＦＴに適用する半導体層を作製する工程の一例を説明する図。
【図１９】 本発明の発光装置を構成するＴＦＴに適用する半導体層を作製する工程の一例を説明する図。
【図２０】 本発明の発光装置を構成するＴＦＴに適用する半導体層を作製する工程の一例を説明する図。
【図２１】 本発明の発光装置を構成するＴＦＴに適用する半導体層を作製する工程の一例を説明する図。
【図２２】 本発明の応用例を示す図。
【図２３】 ＥＬモジュールの一形態を示す図。
【図２４】 窒化珪素膜のＳＩＭＳ（質量二次イオン分析）測定データ。
【図２５】 窒化珪素膜のＦＴ−ＩＲ測定データ。
【図２６】 窒化珪素膜の透過率測定データ。
【図２７】 ＭＯＳ構造のＢＴストレス試験前後におけるＣ−Ｖ特性。
【図２８】 ＭＯＳ構造のＢＴストレス試験前後におけるＣ−Ｖ特性。
【図２９】 ＭＯＳ構造について説明する図。
【図３０】 スパッタ装置について説明する図。
【図３１】 本発明の発光装置の構造を説明する断面図。
【図３２】 本発明の発光装置の構造を説明する断面図。
Claims (4)
- 基板と、
前記基板上に設けられた第１無機絶縁体層と、
前記第１無機絶縁体層上に設けられた薄膜トランジスタと、
前記薄膜トランジスタ上に設けられた第２無機絶縁体層と、
前記第２無機絶縁体層上に設けられた第１有機絶縁体層と、
前記第１有機絶縁体層上に設けられた第３無機絶縁体層と、
前記第３無機絶縁体層上に設けられた第１電極層と、
前記第３無機絶縁体層上に設けられ、且つ前記第１電極層の端部を覆う第２有機絶縁体層と、
前記第２有機絶縁体層の上面及び側面を覆う第４無機絶縁体層と、
前記第１電極層上及び前記第４無機絶縁体層上に設けられた発光体を含む有機化合物層と、
前記有機化合物層上に設けられた第２電極層と、
前記第２電極層上に設けられた第５無機絶縁体層と、を有し、
前記発光体の発光は前記基板を通して視認できるものであり、
前記第１無機絶縁体層は、珪素の窒化物、珪素の酸窒化物、アルミニウムの窒化物、又はアルミニウムの酸窒化物のいずれかであり、
前記第２無機絶縁体層は、珪素の窒化物、珪素の酸窒化物、アルミニウムの窒化物、又はアルミニウムの酸窒化物のいずれかであり、
前記第３無機絶縁体層は、珪素の窒化物、珪素の酸窒化物、アルミニウムの窒化物、又はアルミニウムの酸窒化物のいずれかであり、
前記第４無機絶縁体層は、珪素の窒化物、珪素の酸窒化物、アルミニウムの窒化物、又はアルミニウムの酸窒化物のいずれかであり、
前記第５無機絶縁体層は、珪素の窒化物、珪素の酸窒化物、アルミニウムの窒化物、アルミニウムの酸窒化物、酸化アルミニウム、ＤＬＣのいずれかであり、
前記第１有機絶縁体層は、ポリイミド、ポリアミド、ポリイミドアミド、アクリル、またはＢＣＢのいずれかであり、
前記第２有機絶縁体層は、ポリイミド、ポリアミド、ポリイミドアミド、アクリル、またはＢＣＢのいずれかであり、
前記第１の電極は陽極であり、
前記第２の電極は陰極であり、
前記有機化合物層は前記第４無機絶縁体層に接し、
前記第４無機絶縁体層の端部は前記第１電極層に接することを特徴とする発光装置。 - 請求項１において、
前記第４無機絶縁層の端部は、テーパー形状を有することを特徴とする発光装置。 - 基板上に第１無機絶縁体層を形成し、
前記第１無機絶縁体層上に半導体層を形成し、
前記第１無機絶縁体層上及び前記半導体層上に絶縁膜を形成し、
前記絶縁膜上の前記半導体層と重なる位置にゲート電極を形成するとともに、前記絶縁膜上の前記半導体層と重ならない位置に入力端子部の配線を形成し、
前記ゲート電極上及び前記入力端子部の配線上に第２無機絶縁体層を形成し、
前記第２無機絶縁体層上に第１有機絶縁体層を形成し、
前記第１有機絶縁体層上に第３無機絶縁体層を形成し、
前記第３無機絶縁体層、前記第１有機絶縁体層、及び前記第２無機絶縁体層に、前記半導体層に達するコンタクトホールを形成するとともに、前記入力端子部の配線に達する開口を形成し、
前記第３無機絶縁体層上に、第１電極と、前記コンタクトホールを介して前記半導体層と前記第１電極とを電気的に接続する配線と、前記入力端子部の配線上の電極と、を形成し、
前記第３無機絶縁体層上に、前記配線を覆い、前記入力端子部の配線上の電極上及び前記第１電極上に開口を有する第２有機絶縁体層を形成し、
前記第２有機絶縁体層の上面及び側面を覆う第４無機絶縁体層を形成し、
前記第１電極層上及び前記第４無機絶縁体層上に発光体を含む有機化合物層を形成し、
前記有機化合物層上に第２電極層を形成し、
前記第２電極層上に第５無機絶縁体層を形成し、
前記発光体の発光は前記基板を通して視認できるものであり、
前記第１無機絶縁体層は、珪素の窒化物、珪素の酸窒化物、アルミニウムの窒化物、又はアルミニウムの酸窒化物のいずれかであり、
前記第２無機絶縁体層は、珪素の窒化物、珪素の酸窒化物、アルミニウムの窒化物、又はアルミニウムの酸窒化物のいずれかであり、
前記第３無機絶縁体層は、珪素の窒化物、珪素の酸窒化物、アルミニウムの窒化物、又はアルミニウムの酸窒化物のいずれかであり、
前記第４無機絶縁体層は、珪素の窒化物、珪素の酸窒化物、アルミニウムの窒化物、又はアルミニウムの酸窒化物のいずれかであり、
前記第５無機絶縁体層は、珪素の窒化物、珪素の酸窒化物、アルミニウムの窒化物、アルミニウムの酸窒化物、酸化アルミニウム、ＤＬＣのいずれかであり、
前記第１有機絶縁体層は、ポリイミド、ポリアミド、ポリイミドアミド、アクリル、またはＢＣＢのいずれかであり、
前記第２有機絶縁体層は、ポリイミド、ポリアミド、ポリイミドアミド、アクリル、またはＢＣＢのいずれかであり、
前記第１の電極は陽極であり、
前記第２の電極は陰極であり、
前記有機化合物層は前記第４無機絶縁体層に接し、
前記第４無機絶縁体層の端部は前記第１電極層に接することを特徴とする発光装置の作製方法。 - 請求項３において、
前記第４無機絶縁層の端部は、テーパー形状を有することを特徴とする発光装置の作製方法。
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