发光器件的制作方法

专利名称：发光器件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种发光器件，该发光器件使用薄膜晶体管作为其驱 动电路和像素部分。
背景技术：
用廉价的玻璃衬底而形成的半导体器件随着分辨率的增加，用于 安装的像素部分周围的区域(框缘区域)在村底中所占比例增大，有 妨碍发光器件的精巧化的倾向。所以，可以认为将用单晶硅片形成的 IC (集成电路)安装到玻璃衬底的方式有其界限。包含驱动电路的集 成电路和像素部分浑然一体地形成在同一块玻璃衬底上的技术，也就 是所谓的面板上栽系统(system on panel)化受到关注。
使用多晶半导体膜的薄膜晶体管(多晶TFT)的迁移率比使用非晶 半导体膜的TFT的迁移率高2位数，具有能够将半导体器件的像素部 分和其周围的驱动电路浑然一体地形成在同一块衬底上的优势。但是， 跟使用非晶半导体膜的TFT相比，由于晶化半导体膜的工艺复杂，所 以相应地又有成品与原料之比减〗氐，成本增高的劣势。
例如，在多晶半导体膜的形成中通常使用的激光退火法的情形中， 为了提高结晶性，有必要确保所需能源的密度。因此，激光束的长轴 的长度就有了界限，这样就会使晶化工艺的处理能量减少，且使激光 束的边缘附近的结晶性产生不均匀，其结果是对衬底的尺寸有了限制。 另外，激光能源由于自身不均匀导致半导体膜的结晶性产生不均匀， 所以该激光退火法有很难均匀处理被处理物的缺点。
但是，用非晶半导体膜形成沟道形成区的TFT的电场效应迁移率 至多为0. 4至0. 8cm7V.sec左右。因此，虽可以给l象素部分作为开关 元件使用，但是不适合作为选择像素的扫描线驱动电路、或给该被选 择的像素提供视频信号的信号线驱动电路等要求高速运转的驱动电 路。半导体显示器件中特别是有源(主动)矩阵类型的发光器件的情
况，在像素中提供至少两个晶体管，即作为控制输入视频信号的开 关元件发挥作用的晶体管和用来控制向该发光元件馈送电流的晶体 管。所述用来控制向发光元件馈送电流的晶体管，优选的是，能够获 取比用于开关元件的晶体管更高的导通(ON)电流。所以，对于发光 器件来说，提高像素部分的TFT的迁移率是重要的课题。

发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种发光器件，该发光器件 在不使TFT的工艺复杂化的情况下可以实现面板上载系统，并且抑制 成本。
本发明使用在非晶半导体膜中结晶粒分散存在的半晶半导体膜来 制作薄膜晶体管(TFT)，并将该TFT用于像素部分或驱动电路从而制 作发光器件。使用半晶半导体膜的TFT的迁移率为2至10cmVV.sec， 是使用非晶半导体膜的TFT的迁移率的2至20倍，所以可以将驱动电 路的一部分或整个驱动电路和像素部分浑然一体地形成在同一块衬底 上。
而且半晶半导体膜(微晶半导体膜)和多晶半导体膜不同，可以 作为半晶半导体膜直接形成在衬底上。具体来说，可以用H2将SiH4的 流量比稀释到2至1000倍，优选稀释到10至100倍，并通过等离子 体CVD法形成膜。根据上述方法制作的半晶半导体膜包含微晶半导体 膜，该微晶半导体膜在非晶半导体膜中包含O. 5nm至20nm的晶粒。所 以，和使用多晶半导体膜的情况不同，不需要在形成半导体膜之后执 行对其进行晶化的工艺。并且，不会象使用激光束来晶化半导体膜那 样，发生因在激光束的长轴的长度上有限度，所以衬底的尺寸也受到 限制的情况。另外，可以减少制作TFT的工序，所以相应地可以提高 发光器件成品与原料之比，并降低成本。
另外，本发明只要至少用半晶半导体膜来形成沟道形成区就可以。 沟道形成区没有必要在其膜厚方向上全部是半晶半导体，只要其一部 分包含半晶半导体即可。
另外，本说明书中的发光元件的范畴包括由电流或电压控制其亮 度的元件，具体地说，包括用于OLED(有机发光二极管，Organic Light Emitting Diode )或FED (场致发射显示器，Field Emission Display)的MIM型的电子源元件(电子发射元件)等。
发光器件包括发光元件被密封状态下的面板以及在面板上安装有 包含控制器的IC等状态的模块。而且，本发明涉及在制作该发光器件 的过程中相当于发光元件完成之前的一种模式的元件衬底，该元件衬 底在多个的各个像素中提供将电流供给发光元件的手段。元件衬底具 体可以是任何状态，可以是只形成有发光元件的像素电极的状态，也 可以是在形成成为像素电极的导电膜的膜后，对其进行图案化以形成 像素电极之前的状态。
作为发光元件之一的0LED (有机发光二极管，Organic Light Emitting Diode)包括包含借助于施加电场而产生发光(电致发光， Electro luminescence )的场致发光材料的层(以下称为场致发光层)、 阳极层、以及阴极层。电致发光层被提供在阳极与阴极之间，且由单 层或多层组成。具体地说，场致发光层包括空穴注入层、空穴传输层、 发光层、电子注入层、电子传输层等。构成场致发光层的层可以包括 无机化合物。由场致发光层得到的发光包括从单重激发态返回基态时 的光发射(荧光)以及从三重激发态返回基态时的光发射(磷光)。


附图中
图l是表示本发明的发光器件的剖面图2A、 2B是表示本发明的发光器件中的像素的电路图和剖面图3是表示本发明的发光器件的剖面图4是表示本发明的发光器件中的元件衬底的一个模式的图5A、5B是表示本发明的发光器件中的元件衬底的一个模式的图6A、 6B是表示本发明的发光器件的结构的框图7A-7C是表示本发明的发光器件的制作工艺的图8A-8C是表示本发明的发光器件的制作工艺的图9A-9C是表示本发明的发光器件的制作工艺的图IOA、 IOB是表示本发明的发光器件的制作工艺的图11A 11F是表示本发明的发光器件中的像素的剖面图12A 12E是表示本发明的发光器件中的像素的电路图13A、 13B是表示本发明的发光器件中的半晶TFT的一个模式的
图；图14A、 14B是表示用于本发明的发光器件的移位寄存器的一个模
式；
图15A、 15B是表示本发明的发光器件的俯视图和剖面图； 图16A 16C是表示使用本发明的发光器件的电子器件的图。 太劳胡的；先搭阁阁具体实施例方式
下面，关于本发明的实施方式将参照附图给于说明。但是，本发 明可能通过多种不同的方式来实施，本领域人员可以很容易地理解一 个事实就是其方式和详细内容可以被变换为各种各样的形式，而不脱 离本发明的宗旨及其范围。因此，本发明不应该被解释为仅限定在本 实施方式所记栽的内容中。
接着，将说明使用于本发明的发光器件的TFT的结构。图1示出 了用于驱动电路的TFT和用于像素部分的TFT的剖面图。101相当于用 于驱动电路的TFT的剖面图，而102相当于用于像素部分的TFT的剖 面图，103相当于经所述TFT 102获取供应电流的发光元件的剖面图。 TFTIOI、 102是反错向类型(底栅型)。注意，虽然半晶TFT为n型时 比为p型时的迁移率更高，所以n型半晶TFT更适合用于驱动电路， 但是，本发明的TFT可以是n型也可以是p型。无论使用哪一个极性 的TFT，形成在同一个衬底上的TFT最好是相同极性，这样可以减少工 序。
驱动电路的TFT 101包括在衬底100上形成的栅电极110;覆盖栅 电极110的栅绝缘膜111;以及中间夹栅绝缘膜111和栅电极110重叠 的由半晶半导体膜构成的第一半导体膜112。而且，TFT101还包括作 为源区或漏区发挥作用的一对第二半导体膜113;以及提供在第一半导 体膜112和第二半导体膜113之间的第三半导体膜114。
图1中，栅绝缘膜111由2层绝缘膜形成，但是本发明并不局限 于该结构。栅绝缘膜111也可以由单层或3层或3层以上的绝缘膜构 成。
另外，第二半导体膜113由非晶半导体膜或半晶半导体膜形成， 该半导体膜中掺杂有赋予一个导电型的杂质。而且， 一对第二半导体 膜113中间夹第一半导体膜112的沟道形成区域互相面对。
另外，第三半导体膜114由非晶质半导体膜或半晶半导体膜形成，有和第二半导体膜113相同的导电型，且有比第二半导体膜113更低 的导电性的特性。因为第三半导体膜114作为LDD区域发挥作用，所 以可以緩和集中在作为漏区发挥作用的第二半导体膜113的边缘的电 场，从而可以防止热载流子效应。第三半导体膜114不一定必须提供， 但是若提供，则可以提高TFT的耐压性，并提高可靠性=另外，如果 TFT101是n型，那么，即使在形成第三半导体膜114时不特意掺杂赋 予n型的杂质，也可以获取n型导电型的半导体。所以，当TFT 101 是n型时，不一定必须给第三半导体膜114掺杂赋予n型的杂质，但 要给形成沟道的第一半导体膜掺杂赋予p型导电性的杂质，并控制该 导电型使其尽量接近极性I型。
另外，形成布线115并使其和一对第二半导体膜113连接。 驱动电路的TFT 102包括在衬底100上形成的栅电极120;覆盖栅 电极120的栅绝缘膜111;以及中间夹栅绝缘膜111和栅电极120重叠 的由半晶半导体膜构成的第一半导体膜122。而且，TFT102还包括作 为源区或漏区发挥作用的一对第二半导体膜123;以及提供在第一半导 体膜122和第二半导体膜123之间的第三半导体膜124。
另外，第二半导体膜123由非晶半导体膜或半晶半导体膜形成， 该半导体膜中掺杂有赋予一个导电型的杂质。而且， 一对第二半导体 膜123中间夹第一半导体膜122的沟道形成区域而互相面对。
另外，笫三半导体膜124由非晶质半导体膜或半晶半导体膜形成， 有和第二半导体膜123相同的导电型，且有比第二半导体膜123更低 的导电性的特性。因为第三半导体膜124作为LDD区域发挥作用，所 以可以緩和集中在作为漏区发挥作用的第二半导体膜123的边缘的电 场，从而可以防止热载流子效应。第三半导体膜124不一定必须提供， 但是若提供第三半导体膜，则可以提高TFT的耐压性，并提高可靠性。 另外，如果TFT 102是n型，那么，即使在形成第三半导体膜124时 不特意掺杂赋予n型的杂质，也可以获取n型导电型的半导体。所以， 当TFT 102是n型时，不一定必须给第三半导体膜124掺杂赋予n型 的杂质，但要给形成沟道的第一半导体膜掺杂赋予p型导电性的杂质， 并控制该导电型使其尽量接近极性I型。
另外，形成布线125并使其和一对第二半导体膜123连接。 形成由绝缘膜形成的第一钝化膜140、第二钝化膜141并使其覆盖TFT 101、 102以及布线115、 125。覆盖TFT 101、 102的4屯化膜不限 于2层结构，可以是单层也可以是3层或3层以上的结构。例如，可 以用氮化硅形成第一钝化膜140，用氧化硅形成第二钝化膜141。用氮 化硅或氮化氧化硅来形成钝化膜可以防止TFT 101、 102因受湿气或氧 的影响而引起退>化。
布线125的一方和发光元件103的像素电极130连接。在像素电 极130上形成与其连接的场致发光层131，并且形成与该场致发光层 131连接的对面电极132。另外，发光元件103包括阳极和阴极，其中 一个用作像素电极，另一个用作对面电极。
在本发明中，因为包含沟道形成区的第一半导体膜由半晶半导体 形成，所以，跟用非晶半导体膜的TFT相比可以获取高迁移率的TFT， 因此，驱动电路和像素部分可以形成在同一个衬底上。
接着，将说明本发明的发光器件包括的像素的结构。图2A表示像 素的电路图的一个模式，图2B表示和图2A对应的像素的剖面结构的 一个模式。
在图2A、2B中，201相当于控制给像素输入视频信号的开关用TFT， 202相当于控制向发光元件203馈送电流的驱动用TFT。具体地说，根 据经由开关用TFT201输入给像素的视频信号的电位，控制驱动用TFT 202的漏电流，从而将该漏电流供应给发光元件203。参考数字204相 当于当开关用TFT 201是截止(OFF)时保持驱动用TFT的栅和漏之间 的电压(下文中称为栅电压)的电容元件，但该电容元件不一定是必 须的。
具体来说，在开关用TFT 201中，栅电极和扫描线G连接，源区和 漏区的一方和信号线S连接，另一方和驱动用TFT 202的栅连接。而且 驱动用TFT 202的源区和漏区中的一方和电源线V连接，另一方和发光 元件203的像素电极205连接。电容元件204包括的两个电极中， 一个电 极和驱动用TFT202的栅电极连接，另一个电极和电源线V连接。
另外，在图2A、 2B中，开关用TFT 201是串接且栅电极被连接的 多个TFT公用第一半导体膜的多栅(multi gate)结构，多栅结构可 以减低开关用TFT 201的(截止)OFF电流。具体图2A、图2B所示的 开关用TFT 201是两个TFT直列连接的结构，但是也可以是3个TFT 直列连接，且栅电极被连接的多栅结构。另外，开关用TFT不一定必须是多栅结构，也可以是栅电极和沟道形成区域为单数的一般的单栅
结构的TFT。
接着说明不同于图1、图2所示模式的本发明的发光器件包括的 TFT。图3表示用于驱动电路的TFT的剖面图和用于像素部分的TFT的 剖面图。301相当于用于驱动电-略的TFT的剖面图，302相当于用于傳— 素部分的TFT和经由该TFT 302接受供应的电流的发光元件303的剖 面图。
驱动电路的TFT 301和4象素部分的TFT 302分别包括在4于底300 上形成的栅电极310、 320;覆盖栅电极310、 320的栅绝缘膜311;以 及中间夹栅绝缘膜311和栅电极310、 320重叠的由半晶半导体膜构成 的第一半导体膜312、 322。而且，形成由绝缘膜形成的沟道保护膜330、 331并使其覆盖第一半导体膜312、 322的沟道形成区域。沟道保护膜 330、 331是为在制作TFT 301、 302的工艺中防止第一半导体膜312、 322的沟道形成区被腐蚀而提供。而且，TFT 301、 302还分别包括作 为源区或漏区发挥作用的一对第二半导体膜313、 3U;以及提供在第 一半导体膜312、 322和第二半导体膜313、 323之间的第三半导体膜 314、 324。
图3中，栅绝缘膜311由2层绝缘膜形成，但是本发明并不局限 于该结构。栅绝缘膜311也可以由单层或3层或3层以上的绝缘膜构 成。
另外，第二半导体膜313、 323由非晶半导体膜或半晶半导体膜形
成，该半导体膜中掺杂有赋予一个导电型的杂质。而且， 一对第二半 导体膜313、 323中间夹第一半导体膜312的沟道形成区域而互相面对。 另外，第三半导体膜314、 324由非晶质半导体膜或半晶半导体膜 形成，有和第二半导体膜313、 323相同的导电型，且有比第二半导体 膜313、 323更低的导电性的特性。因为第三半导体膜314、 324作为 LDD区域发挥作用，所以可以緩和集中在作为漏区发挥作用的第二半导 体膜313、 323的边缘的电场，从而可以防止热栽流子效应。第三半导 体膜314、 324不一定必须提供，但是若提供，则可以提高TFT的耐压 性，并提高可靠性。另外，如果TFT301、 302是11型，那么，即使在 形成第三半导体膜314、 324时不特意掺杂赋予n型的杂质，也可以获 取n型导电型的半导体。所以，当TFT 301、 302是11型导电型时，不一定必须给第三半导体膜314、 3M掺杂赋予n型的杂质，但给形成沟 道的第一半导体膜中掺杂赋予P型导电性的杂质，并控制该导电型使 其尽量接近极性I型。
另外，形成布线315、 325并使其和一对第二半导体膜313、 323
连接=
形成由绝缘膜形成的笫一钝化膜340、第二钝化膜341并使其覆盖 TFT 301、 302以及布线315、 325。覆盖TFT 301、 302的钝化膜不限 于2层结构，可以是单层也可以是3层或3层以上的结构。例如，可 以用氮化硅膜形成第一钝化膜340,用氧化硅形成第二钝化膜341。通 过用氮化硅或氮化氧化硅形成钝化膜可以防止TFT 301、 302因受湿气
或氧的影响而引起退化。
而且，布线325的一方和发光元件303的像素电极370连接。在 像素电极370上形成与其连接的场致发光层371，并且形成与该场致发 光层371连接的对面电极332。另外，发光元件303包括阳极和阴极， 一个用作像素电极，另一个用作对面电极。
接着说明用于本发明的发光器件的元件衬底。
图4示出了一种元件衬底的模式，其中仅将信号线驱动电路6013 另外形成，且使该信号线驱动电路6013和形成在衬底6011上的像素 部分6012连接。像素部分6012和扫描线驱动电路6014由半晶TFT形 成。用能够获取比半晶TFT更高迁移率的晶体管形成信号线驱动电路， 可以使对驱动频率要求比扫描驱动电路更高的信号线驱动电路的运转 安定。另外，信号线驱动电路6013可以是使用单晶半导体的晶体管、 多晶半导体的TFT、或使用SOI的晶体管。经由FPC 6015给像素部分 6012、信号线驱动电路6013和扫描线驱动电路6014分别供给各自的 电源电位和各种信号。
另外，信号线驱动电路和扫描线驱动电路可以和像素部分一同形 成在同一个衬底上。
当另外形成驱动电路时，不一定必须将形成有驱动电路的衬底粘 合在形成有像素部分的衬底上，例如可以粘贴在FPC上。图5A示出了 另一种元件衬底的模式，其中仅将信号线驱动电路6023另外形成，且 使该信号线驱动电路6023和形成在衬底6021上的像素部分6022及扫 描线驱动电路6024连接。像素部分6022和扫描线驱动电路6024由半晶TFT形成。信号线驱动电路6023经由FPC 6025和像素部分6022连 接。经由FPC 6025给4象素部分6022、信号线驱动电路6023和扫描线 驱动电路6024分别供给电源电位和各种信号。
另外，仅将信号线驱动电路的一部分或扫描线驱动电路的一部分 用半晶TFT和像素部分一起形成在同一个衬底上，可以将信号线驱动 电路或扫描线驱动电路的剩下的那部分另外形成，并使该部分和像素 部分电连接。图5B示出了一种元件衬底的模式，其中将信号线驱动电 路具有的模拟开关6033a和像素部分6032、扫描线驱动电路6034形成 在同一个衬底6031上，另外在不同的衬底上形成信号线驱动电路具有 的移位寄存器6033b，并和上述衬底粘合。像素部分6032及扫描线驱 动电路6034由半晶TFT形成。信号线驱动电路具有的移动寄存器6033b 经由FPC 6035和像素部分6032连接。经由FPC 6035给像素部分6032、 信号线驱动电路和扫描线驱动电路6034分别供给电源电位和各种信
如图4、图5所示，本发明的发光器件可以用半晶TFT将驱动电路 的一部分或全部和像素部分一起形成在同一个衬底上。
此外，另外形成的衬底的连接方法没有特别的限制，可以使用众 所周知的COG (玻璃上载芯片，Chip On Glass)方法或线路结合法、 或TAB (巻带式自动接合，Tape Automated Bonding )方法等。至于连 接位置，只要能够电连接就不限于图5所示的位置。还有，也可以连 接另外形成的控制器、CPU、存储器等。
本发明使用的信号线驱动电路不限于只包括移位寄存器和模拟开 关的模式。除了移位寄存器和模拟开关，还可以包括緩存器、电平转 移器、源输出器等其他电路。另外，移位寄存器和模拟开关不是必须 要提供的，比如可以使用如解码器电路那样可以选择信号线的其他的 电路来代替移位存储器，或使用锁存器等来代替模拟开关。
图6A示出了本发明的发光器件的框图。图6A所示的发光器件包 括具备多个包含发光元件的像素的像素部分701、选择各个像素的扫 描线驱动电路702、控制给被选择的像素输入视频信号的信号线驱动电 路703。
图6A中的信号线驱动电路703包括移位寄存器704、模拟开关705。 输入时钟信号(CLK)、启始脉冲信号(SP)到移位寄存器704。时钟信号(CLK)、启始脉冲信号(SP)—被输入到移位寄存器704，就在移位 寄存器704中产生时序信号，然后该信号被输入到模拟开关705。
另外，给模拟开关705供给视频信号。模拟开关705根据输入进 来的时序信号进行取样(sampling)后供给下一阶段的信号线。
接着说明扫描线驱动电路702的结构。扫描线驱动电路702包括 移位寄存器706、緩存器707。另外，根据情况也可以配备电位移动器。 在扫描线驱动电路702中，通过给移位寄存器706输入时钟信号(CLK)、 启始脉冲信号(SP )从而生成选择信号。生成的选择信号在緩存器707 中被緩存放大，并供给到对应的扫描线。扫描线连接到一条线的像素 的晶体管的栅。由于必须使一条线的像素的晶体管一齐变为导通(ON), 所以緩存器707使用能够流过大电流的緩存器。
当全色的发光器件按顺序将对应R(红)、G(绿)、B(蓝)的视频 信号取样并供给到相应的信号线时，连接移位寄存器704和模拟开关 705的终端数量相当于连接模拟开关705和像素部分701的信号线的终 端数量的三分之一左右。因此，将模拟开关705和像素部分701形成 在同一个衬底上的情况跟将模拟开关705和像素部分701形成在不同 衬底上的情况相比，可以抑制用于连接另外形成的衬底的终端数量， 并可以抑制不良连接发生的可能性，从而提高成品与原料之比率。
图6B示出了和图6A不同的本发明的发光器件的框图。图6B所示 的信号线驱动电路713包括移位寄存器714、锁存器A 715、锁存器B 716。扫描线驱动电路712包括的成分和图6A相同。
输入时钟信号(CLK)、启始脉沖信号(SP)到移位寄存器714。时 钟信号(CLK)、启始脉冲信号(SP)—被输入到移位寄存器714,就在 移位寄存器714中产生时序信号，然后该信号被输入到第一段的锁存 器A 715。时序信号一被输入到锁存器A 715，则和该时序信号同步， 视频信号按顺序被写入到锁存器A 715，并被保存。另外，图6B虽然 假设给锁存器A 715按顺序写入视频信号，但是本发明不局限于该结 构。也可以将多级的锁存器A 715分成几个小组，按组并行输入视频 信号，也就是执行分割驱动。这种情况下的组的数目被称为分割数。 例如按四个等级将锁存器分开时，被称为4分割的分割驱动。
将锁存器A 715的向全级的锁存器写入视频信号到全部结束为止 的时间称为线期间。实际上，存在着在线期间里含有在上述线期间内加入水平回描期间的期间的情况。
一旦1条线期间结束，锁存信号(Latch Signal)被提供给第2 级锁存器B 716，与该锁存信号同步被锁存器A 715保持的视频信号被 一齐写入锁存器B 716并被保持。在向锁存器B 716送完视频信号的 锁存器A715，再次与来自移位寄存器714的时序信号同步，下一次的 视频信号的写入被顺序进行。在该第二回的1线期间中，被写入锁存 器B 716并被保持的视频信号被输入到信号线。
另外，图6A、图6B所示的结构只是本发明的发光器件的一个模式 而已，信号线驱动电路和扫描线驱动电路的结构并不局限于此。
接着将说明本发明的发光器件的具体制作方法。
除了玻璃和石英，塑料材料也可以作为衬底10的材料。另外，还 可以使用在不锈钢或铝等金属材料上形成绝缘膜的衬底。在该衬底10 上形成第一导电膜11以备形成栅电极和栅布线(扫描线)。第一导电 膜11使用铬、钼、钛、钽、钨、铝等金属材料或其合金材料。该第一 导电膜11可以用溅射法或真空蒸发淀积法来形成(图7A)。
将第一导电膜11蚀刻加工从而形成栅电极12、 13。因为要在栅电 极上形成笫一半导体膜或布线层，所以最好将其边缘部分加工成锥形 状。另外，当用以铝为主要成分的材料来形成第一导电膜11时，在蚀 刻加工后执行阳极氧化处理等从而使表面绝缘化。另外，虽然没有图 示出，还可以在该工艺中同步形成和栅电极连接的布线(图7B)。
通过将第一绝缘膜14和第二绝缘膜15形成在栅电极12、 13的上 层，可以使其作为栅绝缘膜发挥作用。在这种情况下，理想的是，形 成氧化硅膜作为第一绝缘膜14，形成氮化硅膜作为第二绝缘膜15。这 些绝缘膜可以用辉光放电分解法或溅射法来形成。尤其是，要在低成
膜温度下形成栅漏电少的细密的绝缘膜，则可以在反应气体中包含氩 等稀有气体元件并掺杂到形成的绝缘膜中。
然后，在这样的第一、笫二绝缘膜上形成第一半导体膜16。第一 半导体膜16用包含介于非晶和结晶结构(含有单晶和多晶结构)的中 间结构的半导体膜形成。该半导体是具有自由能源稳定的第三状态的 半导体，并包含近程有序的晶格歪斜的晶质区域。可以在非单晶半导 体中分散直径为0. 5-20nm的颗粒而存在。作为悬空键(dangl ing bond) 的中和剂至少含有1原子％或更多的氢或由素。在此为了方便将此半导体称为半晶半导体(SAS)。而且，在其中包含氦、氩、氪、氖等稀有气体元素还可以更加促进晶格歪斜，增加稳定性最终获得良好的SAS。关于该SAS半导体的叙述，公开在例如美国专利4， 409， 134号(图7C)。
用硅化物气体通过辉光放电分解法可以形成SAS。典型的硅化物气体为SiH4，其他还可以使用Si2H6、 SiH2Cl2、 SiHCl3、 SiCl4、 SiF4等。另外，还可以将该硅化物气体用氢、或氢和选自氦、氩、氪、氖中的一种或多种稀有气体元素来稀释，从而可以容易地获取该SAS。稀释硅化物气体的稀释率最好设定为10-1000倍。当然，根据辉光放电分解的膜的反应生成是在减压下进行的，但是压力大约设定为O. lPa-133Pa的范围左右，为形成辉光放电的电力设定为lMHz-120MHz，优选供应13MHz-60MHz的高频电力。衬底的加热温度优选为300度或更低，推荐100-200度的衬底加热温度。
另外，在硅化物气体中，混入CH4、 02116等碳化物气体；GeH4、 GeF4等锗化气体，并将能带幅宽调节为1.5至2.4eV，或O. 9至l.leV。
SAS在故意不掺杂以控制价电子为目的的杂质元素时，显示弱n型电导性，给提供TFT的沟道形成区域的第一半导体膜和该成膜的同时或在成膜后掺杂赋予p型的杂质元素从而能够控制阀值。作为赋予p型的杂质元素，典型的为硼，在B2H6 、 BF3等杂质气体以lppm至1000ppm的比例混入硅化物气体。硼的浓度例如可以为l x 10"atoms/cW至6 x 10"atoms/cm3。
接着，如图8A所示，形成第二半导体膜17。第二半导体膜17是在
故意不掺杂以控制价电子为目的的杂质元素时而形成的膜，和第一半导体膜16同样，优选用SAS来形成。该第二半导体膜17由于是在形成源及漏的具有一个导电型的第三半导体膜18和第一半导体膜16之间形成，所以有緩沖层的作用。因此，相对于有弱n型导电性的第一半导体膜16，当形成有相同导电型的一个导电型的第三半导体膜18时，不一定必须形成第二半导体膜17。在以控制阀值为目的，且当掺杂赋予p型的杂质元素时，第二半导体膜17具有阶段性地使杂质浓度变化的效果，是为了良好地形成接合的优选的模式。也就是说，形成的TFT中可以有形成在沟道形成区域和源或漏区之间的低浓度杂质区(LDD区域)的功能。当用有一个导电型的第三半导体膜18形成n沟道型的TFT时，可
以掺杂作为典型的杂质元素的磷，并给硅化物气体添加PH3等杂质气体。有一个导电型的第三半导体膜18可以由如SAS那样的半导体、非晶半导体或微晶半导体形成。
根据上述步骤，可以在不接触大气的情况下，连续形成了从第一绝缘膜14至有一个导电型的第三半导体膜18。换言之，在不受大气成分或大气中浮游的污染杂质元素的污染的情况下，可以形成各个层叠界面，所以可以减低TFT特性的不均匀。
然后，用光致抗蚀剂形成掩膜19，并对第一半导体膜16、第二半导体膜17、有一个导电型的第三半导体膜18执行蚀刻以形成如岛形状的分离状态(图8B)。
之后，形成第二导电膜20，并用该导电膜形成和源及漏连接的布线。第二导电膜20用铝、或以铝为主要成分的导电性材料来形成，但是和半导体膜连接的层也可以用钛、钽、钼或这些元素的氮化物形成
的叠层结构。例如可以是第一层为Ta、第二层为W;第一层为TaN、第二层为A1;第一层为TaN、第二层为Cu;第一层为Ti、第二层为Al、第三层为Ti的组合。另外，第一层和第二层中的任何一方可以使用AgPdCu合金。也可以是按W、 Al和Si的合金(Al-Si )、 TiN的顺序层叠而形成的3层结构。还可以用氮化鵠来代替鴒(W)，用Al和Ti的合金膜(A1-Ti )来代替Al和Si的合金(Al-Si )，用Ti来代替TiN。为了提高耐热性，可以给铝以0.5-5原子％掺杂钛、硅、钪、钕、铜等的元素(图8C)。
接着形成掩膜21。掩膜21是为了形成和源及漏连接的布线的图案的掩膜，同时也可以兼用作清除第二半导体膜17及有一个导电型的第三半导体膜18以形成源区及漏区及LDD区的蚀刻掩膜。铝或以铝为主要成分的导电膜的蚀刻可以使用BC13、 Cl2等氯化物气体来执行。通过该蚀刻加工来形成布线23-26。另外，虽然为形成沟道形成区的蚀刻使用SF6、 NF3、 CF4等氟化物气体来执行蚀刻，但在这种情况下不能获取和作为基底膜的第一半导体膜16的选择比，所以需要适当地调节处理时间。根据上述步骤，可以形成沟道腐蚀型的TFT的结构(图9A)。
然后，用氮化硅膜形成以保护沟道形成区为目的的第三绝缘膜27。该氮化硅膜虽然可以用溅射法或辉光放电分解法来形成，但是该膜要求是细密的膜以阻挡浮游在大气中的有机物或金属物、水蒸气等污染
杂质的侵入。用氮化硅膜作为第三绝缘膜27，可以使第一半导体膜16中的氧浓度在5xl09 atoms/cni3或更低，优选l x 10'atoms/cm3或更低的范围。为了达到该目，以硅为靶，用混合氮和氩等稀有气体的溅射气体，形成被高频溅射的氮化硅膜，从而使膜中含有稀有气体元素，其结果是促进了膜的细密化。另外，在辉光放电分解法中，将硅化物气体用氩等惰性气体(稀有气体)稀释100倍至500倍而形成的氮化硅膜即使在100度以下的低温也可以形成细密的膜，所以该氮化硅膜是理想的。而且，如果有必要，可以用氧化硅膜层叠形成第四绝缘膜28。第三绝缘膜27和第四绝缘膜28相当于钝化膜。
优选在第三绝缘膜27和/或第四绝缘膜28上形成平整化膜29。平整化膜29优选用以丙烯酸、聚酰亚胺、聚酰胺等有机树脂或硅氧烷基材料为出发材料而形成的包含Si-O结合和Si-CHx结合的绝缘膜来形成。由于上述材料有含水性，所以优选同时提供第六绝缘膜30作为用于防止水分侵入和放出的障碍膜。该第六绝缘膜30可以使用如上述那样的氮化硅膜(图9B )。
在第六绝缘膜30、平整化膜29、笫三绝缘膜27、和第四绝缘膜28中形成接触孔之后，形成像素电极31 (图9C)。
根据以上步骤形成的沟道腐蚀型TFT借助用SAS构成沟道形成区域，可以获得2-10cm7V.sec的电场效应迁移率。所以，该TFT可以作为像素的开关用元件，而且也可以作为形成扫描线(栅线)侧的驱动电路的元件来利用。
像这样，像素的开关元件和扫描线侧的驱动电路使用相同的TFT,并可以用合计5张掩膜，即用于栅电极形成的掩膜、用于半导体区域形成的掩膜、用于布线形成的掩膜、用于接触孔形成的掩膜、用于像素电极形成的掩膜，来形成元件衬底。
在图9C中，因像素的TFT为n型TFT，所以优选使用阴极作为像素电极31，与此相反，当像素的TFT为p型TFT时优选使用阳极作为像素电极。具体来说，可以使用众所周知的功函数小的材料，如Ca、 Al、 CaF、MgAg、AlLi等。
接着，如图10A所示，在第六绝缘膜30上形成由有机树脂膜、无机树脂膜或有机聚硅氧烷形成的隔离物33。隔离物33包括开口部分，并在该开口部分上暴露出像素电极31。然后，如图10B所示，形成场致发光层34，并使场致发光层34在隔离物33的开口部分与像素电极31连接。场致发光层34可以采用单层结构，也可以采用层叠多个层而构成的叠层结构。在采用叠层结构的情形中，在使用阴极的像素电极31上，按顺序形成电子注入层、电子传输层、发光层、空穴传输层、以及空穴注入层。
接着，形成使用阳极的对面电极35，并使其覆盖场致发光层34。作为对面电极35，除了IT0、 IZ0、 ITS0之外，可以^吏用在氧化铟中混合2-20%的氧化锌(ZnO)的透明导电膜。除上述透明导电膜外，对面电极35可以使用氮化钛膜或钛膜。在图10B中，使用ITO作为对面电极35。为了使对面电极35的表面平坦化，使用CMP法、或使用聚乙烯醇系的多孔体擦拭研磨也是可以的。另外，使用CMP法研磨后，也可以在对面电极35的表面上照射紫外线，执行氧等离子处理等。在隔离物33的开口部，重叠像素电极31和场致发光层34以及对面电极35从而形成发光元件36。
另外，实际上最好在完成了图10B之后，进一步，优选用气密性高漏气少的保护薄膜(层叠膜、紫外线硬化树脂膜等)或覆盖材料进行封装(密封)以使其不暴露于外部气体。
另外，图7A-图IOC虽然示出了有图1所示结构的TFT的制作方法，但是也可以同样制作有图3所示结构的TFT。当制作如图3所示结构的TFT时，在栅电极310、 320上重叠形成用SAS形成的第一半导体膜312、322之上的沟道保护膜330、 331的步骤和图7A-图10C不同。
另外，在图1和图3中，在第三绝缘膜(第一钝化膜)、第四绝缘膜(第二钝化膜)中形成接触孔之后，形成像素电极和隔离物。隔离物可以用以丙烯酸、聚酰亚胺、聚酰胺等有机树脂或硅氧烷基材料为出发材料而形成的包含Si-0结合和Si-CHx结合的绝缘膜来形成，特别是，优选用光敏性材料在像素电极上形成开口部分，并使该开口部分的侧壁形成为具有连续曲率的倾斜面。
实施例
实施例1
本发明中使用的半晶TFT可以是n型也可以是p型。但是，半晶TFT为n型时比为p型时的迁移率更高，所以n型半晶TFT更适合用于发光器
20件的像素。本实施例中，以驱动用TFT为n型时为例，说明像素的剖面结构。
图11B示出了一个像素的剖面图，该像素是在驱动用TFT 7001是n型且使从发光元件7002发射出来的光透过阳极7005侧的像素。图11A、IIB中，发光元件7002的阴极7003和驱动用TFT 001电连接在一起，且在阴极7003上按顺序层叠场致发光层70(M和阳极7005。阴极7003只要是功函数小且能够反射光的导电膜，就可以使用众所周知的材料。例如，优选使用Ca、 Al、 CaF、 MgAg、 AlLi等。场致发光层7004可以采用单层结构，也可以采用层叠多个层而构成的叠层结构。当采用多个层的叠层结构的情形中，在阴极7003上按顺序层叠电子注入层、电子传输层、发光层、空穴传输层、以及空穴注入层。注意，不需要提供上述叠层的全部。阳极7005由透过光的透明导电膜构成，并且，除ITO、IZO、 ITSO外，可以4吏用在氧化铟中混合2-20%的氧化锌(ZnO)的透明导电膜。
阴极7003、场致发光层7004和阳极7005重叠的部分相当于发光元件7002。图11B所示的像素的情形中，从发光元件7002发射出来的光，如图中的箭头所示，从阳极7005侧透射出来。
图11D示出了，在驱动用TFT 7011是n型且使从发光元件7012发射出来的光透过阳极7013侧的情形中的像素的剖面图。图11C、 IID中，在与驱动用TFT 7011电连接的透明导电膜7017上形成发光元件7012的阴极7013，在阴极7013上按顺序层叠场致发光层7014和阳极7015。此外，形成用于反射光或遮蔽光的遮蔽膜7016，并使遮蔽膜覆盖阳极7015。与图11A、 IIB的情况相同，阴极7013只要是功函数小的导电膜，就可以使用众所周知的材料。但是，该阴极的膜的厚度为能够透射光左右的厚度(优选为5nm-30nm左右)。例如，可以〗吏用厚度为20nm的Al作为阴极7013。另外，与图11A、 IIB类似，场致发光层7014可以采用单层结构，也可以采用层叠多个层而构成的叠层结构。虽然阳极7015不需要具有透光性，但与图11A、 IIB相同，可以用透明导电膜来形成阳极7015。遮蔽膜7016可以使用如反射光的金属等，但不局限于金属膜，比如，也可以使用加有黑颜料的树脂等。
阴极7013、场致发光层7014和阳极7015重叠的部分相当于发光元件7012。图11D所示的像素的情形中，从发光元件7012发射出来的光，如图中的箭头所示，从阴极7013侧透出。
接下来，用图11D、 IIE示出了，在驱动用TFT 7021是n型且使从发
中的像素的剖面图。在图11D、 IIE中，在与驱动用TFT 7021电连接的透明导电膜7027上形成发光元件7022的阴极7023的膜，在阴极7023上按顺序层叠场致发光层7024以及阳极7025。与图11A、 IIB的情况相同，阴极7023只要是功函数小的导电膜，就可以使用众所周知的材料。但是，该阴极的膜的厚度为能够透射光左右的厚度。例如，可以使用厚度为20nm的Al作为阴极7023。另外，与图11B相同，场致发光层7024可以采用单层结构，也可以采用层叠多个层而构成的叠层结构。与图11B相同，阳极7025可以由透过光的透明导电膜构成。
阴极7023、场致发光层7024和阳极7025重叠的部分相当于发光元件7022。图11F所示的像素的情形中，从发光元件7022发射出来的光，如图中的箭头所示，从阳极7025侧和阴极7013侧双方透出。
注意，虽然本实施例中示出了驱动用TFT和发光元件电连接在一起的例子，但也可以采用在驱动用TFT和发光元件之间连接电流控制用TFT的结构。
另外，在图11A-11F所示的所有的像素中，可以形成覆盖发光元件的保护膜。保护膜采用比其他绝缘膜更不容易透过湿气和氧气等成为促使发光元件退化原因的物质的膜。典型的优选采用例如，类金刚石的DLC膜，氮化碳膜，用RF溅射法形成的氮化硅膜等。另外，保护膜也可以采用一种层叠的膜，该叠层是层叠不容易透过湿气和氧气等物质的膜和比这个膜容易透过湿气和氧气等物质的膜而形成。
另外，在图11D和11F中，从阴极侧获取光的方法，除了将阴极的膜减薄的方法以外，还有采用通过掺杂Li使功函数变小的ITO的方法。
应该注意，本发明的发光器件不局限于图11A-11F所示的结构，根据本发明的技术思想的各种各样的变形是可能的。
实施例2
在本实施例中将说明本发明的发光器件包括的使用半晶TFT的像素的变迁。
图12A表示本实施例的像素的一种模式。图12A所示的像素包括发光元件901、作为控制输入视频信号到像素的开关元件而使用的开关用TFT 902、控制流向发光元件901的电流值的驱动用TFT 903、选择是否向发光元件901提供电流的电流控制用TFT 904。进而如本实施例那样，也可以在像素中提供用于保持视频信号电位的电容元件905。
开关用TFT 902、驱动用TFT 903及电流控制用TFT 904的类型可以是n型也可以是p型，但全部都具有相同的极性。并且，驱动用TFT903在饱和区域工作，电流控制用TFT 904在线形区域工作。
并且，驱动用TFT 903的沟道长度L长于沟道宽度W，电流控制用TFT 904的L和W—样长或者比W短一些。更理想的是，驱动用TFT 903的L和W之比大于5。根据上述结构，能够进一步抑制由驱动用TFT的特性差异产生的各个像素之间的发光元件901的亮度不均匀。另外，假设驱动用TFT的沟道长度为Ll，沟道宽度为Wl，电流控制用TFT的沟道长度为L2，沟道宽度为W2，则算式L1/W1:L2/W2=X: 1中的X优选为5至6000的范围内。例如，当X-6000时，优选Ll/Wl=500nm/3nm，L2/W2=3pm/100nm。
开关用TFT 902的栅极连接到扫描线G上。开关用TFT 902的源极和漏极中的一个连接到信号线S上，另一个连接到电流控制用TFT904的栅电极上。驱动用TFT 903的栅电极连接到第二电源线Vb上。而且，为了将从第一电源线Va提供的电流作为驱动用TFT 903及电流控制用TFT 904的漏极电流提供给发光元件901,驱动用TFT 903及电流控制用TFT 904与第一电源线Va、发光元件901连接。本实施例中，电流控制用TFT 904的源极被连接到第一电源线Va上，驱动用TFT 903的漏极被连接到发光元件901的像素电极上。
另外，驱动用TFT 903的源极也可以与第一电源线Va相连，电流控制用TFT 904的漏极也可以与发光元件901的像素电极相连。
发光元件901是由阳极、阴极、以及设在阳极和阴极之间的场致发光层构成。如图12A所示，当阴极和驱动用TFT 903连接时，阴极是像素电极，阳极是对面电极。为了向发光元件901提供正向偏置的电流，分别在发光元件901的对面电极和第一电源线Va中设有电位差。发光元件901的对面电极与补助电极W相连。
电容元件905所有的两个电极， 一个与第一电源线Va连接，另一个与电流控制用TFT904的栅电极连接。电容元件905是在开关用TFT902为非选择状态(截止状态)时，为了保持电容元件905的电极间的表示的是设有电容元件905的 结构，但图12A所示的像素并不局限于这种结构，即使未设电容元件 905也是可行的。
在图12A中，驱动用TFT 903及电流控制用TFT 904为n沟道型 TFT，驱动用TFT 903的漏极和发光元件901的阴极相连。与之相反， 如果驱动用TFT 903及电流控制用TFT 904为p沟道型TFT，那么驱动 用TFT 903的源极就和发光元件901的阳极相连。这种情况下，发光 元件901的阳极是像素电极，阴极是对面电极。
接着，用图12B示出了一种像素的电路图，该像素在图12A所示的 像素上提供强制性地截止电流控制用TFT 904的TFT (消除用TFT) 906。 另外，图12B中，已经在图12A中表示过的元件使用相同的符号。注意， 为了区别第一扫描线与第二扫描线，第一扫描线用Ga表示，第二扫描 线用Gb表示。消除用TFT 906的栅电极连接到第二扫描线Gb，源极和漏 极中， 一个连接到电流控制用TFT 904的栅电极上，另一个连接到第一 电源线Va。消除用TFT 906虽然可以是n型也可以是p型，但要具有相同 于提供在像素内的其它TFT的极性。
接着，用图12C示出了一种像素的电路图，该像素在图12A所示的 像素中将驱动用TFT 903的栅电极和第二扫描线Gb连接。另外，图12C 中，已经在图12A中表示过的元件使用相同的符号。如图12C所示，通 过转换供应给驱动用TFT 903的栅电极的电位，能够强制结束发光元件 901的发光而与视频信号的信息无关。
接着，用图12D示出了一种像素的电路图，该像素在图12C所示的 像素上提供用于强制性地截止电流控制用TFT 904的TFT (消除用TFT) 906。另外，图12D中，已经在图12A-12C中表示过的元件使用相同的符 号。消除用TFT 906的栅电极连接到第二扫描线Gb,源极和漏极中的一 个连接到电流控制用TFT 904的栅电极上，另一个连接到电源线V。消 除用TFT 906虽然可以是n型也可以是p型，但要具有相同于提供在像素 内的其它TFT的极性。
接着，用图12E示出了，不设电流控制用TFT的像素的结构。图12E 中，参考数字911相当于发光元件，912相当于开关用TFT, 913相当于 驱动用TFT， 915相当于电容元件，916相当于消除用TFT。开关用TFT912 的栅电极连接到第l扫描线Ga，源极和漏极中的一个连接到信号线S上，另一个连接到驱动用TFT 913的栅电极上。驱动用TFT 913的源极连接 到电源线V，漏极连接到发光元件911的像素电极上。发光元件911的对 面电极连接到补助电极W。消除用TFT 916的栅电极连接到第二扫描线 Gb，源极和漏极中的一个连接到驱动用TFT 913的栅电极上，另一个连 接到电源线V。
应该注意，本发明的发光器件具有的像素结构不局限于本实施例 中所示的结构。 实施例3
本实施例将说明本发明的发光器件具有的半晶TFT的一个模式。
图13A是本实施例的半晶TFT的俯视图，图13B是沿图13A中的 A-A'切割的剖面图。1301表示其一部分作为栅电极发挥功能的栅布 线，中间夹栅绝缘膜1302和由半晶半导体形成的第一半导体膜1303 重叠。另外，形成和第一半导体膜1303连接的作为LDD区域发挥作用 的第二半导体膜1304a、 1304b，并且形成和第二半导体膜1304a、 1304b 连接的有一个导电型的第三半导体膜1305a、 1305b。另外，1306、 1307 相当于和第三半导体膜1305a、 1305b连接的布线。
在图13A、 13B所示的半晶TFT中，通过保持一定的第三半导体膜 1305a和第三半导体膜1305b的间隔，可以保持一定的沟道长。另外， 通过布置第三半导体膜1305a包围第三半导体膜1305b的边缘，在沟 道形成区的漏区侧可以緩和电场集中。而且，可以提高相对沟道长的 沟道幅宽的比率，其结果是可以提高导通(ON)电流。
实施例4
本实施例将说明使用极性全部统一的半晶TFT的移位寄存器的模 式。图14A说明本实施例的移位寄存器的结构。图14A所示的移位寄 存器使用第一时钟信号CLK、第二时钟信号CLKb、启始脉冲信号SP来 工作。1401表示脉冲输出电路，其具体结构表示在图14B中。
脉冲输出电路1401包括TFT 801-806、电容元件807。 TFT 801的 栅连接到结点(node) 2,源连接到TFT 805的栅，电位Vdd供应到漏。 TFT 802的槺连接到TFT 806的栅，漏连接到TFT 805的栅，电位Vss 供应到源。TFT 803的栅连接到结点3，源连接到TFT 806的栅，电位 Vdd供应到漏。TFT 804的栅连接到结点2，漏连接到TFT 805的栅， 电位Vss供应到源。TFT 805的栅连接到电容元件807的一方的电极，漏连接到结点1，源连接到电容元件807的另一个电极和结点4。另外， TFT 806的栅连接到电容元件807的一方的电极，漏连接到结点4，电 位Vss供应到源。
接着说明图14B所示的脉冲输出电路1401的工作。注意，CLK、 CLKb、 SP为H的水平时是Vdd，为L水平时是Vss,并且为了使说明简 单化，假设Vss=0。
当SP变为H水平时，TFT801变为导通(ON)状态，所以TFT 805 的栅的电位上升。最终当TFT 805的栅电位变为Vdd-Vth (Vth是TFT 801-806的阀值)时，TFT 801变为截止(OFF),成为浮游状态。另一 方面，由于当SP变为H水平时，TFT 804变为导通(ON)状态，TFT 802、 806的栅的电位下降，最终变成Vss，这样，TFT 802、 806变为OFF状 态。TFT 803的栅，在此时变为L水平，是截止(OFF)状态。
然后，SP变为L水平，TFT 801、 804变为OFF状态，TFT 805的 栅电位保持在Vdd-Vth。在此，TFT 805的栅、源之间的电压如果在其 阀值Vth之上，则TFT 805变为导通(ON)状态。
接着，如供给到结点(node) 1的CLK从L水平变为H水平，则 TFT 805是导通(ON)状态，所以，结点4，也就是TFT 805的源的电 位开始上升。并且由于TFT 805的栅-源之间存在着根据电容元件807 的电容结合，伴随着结点4的电位的上升，成为浮游状态的TFT 805 的栅的电位再次上升。最终，TFT 805的栅的电位比Vdd+Vth还要高， 结点4的电位和Vdd相同。并且，上述工作在第二阶段以后的脉冲输 出电路1401中同样被执行，脉冲被依序输出。
实施例5
本实施例中，用图15A、 15B说明相当于本发明的发光器件的一个 模式的面板(panel)的外观。图15A是面板的俯视图，其中，将在第 一衬底上形成的半晶TFT和发光元件用密封材料密封在和第二村底之 间。图15B相当于沿图15A中的A-A，切割的剖面图。
提供包围形成在第一衬底4001上的像素部分4002、扫描线驱动电 路4004的密封材料4005。在〗象素部分4002、扫描线驱动电路4004之 上提供第二衬底4006。因此，像素部分4002和扫描线驱动电路4004 和填充物4007 —起被第一衬底4001、密封材料4005、第二衬底4006 密封。另外，在第一衬底4001上被密封材料4005包围的区域以外的
26区域安装在另外准备的衬底上用多晶半导体膜形成的信号线驱动电路
4003。注意，虽然在本实施例中说明了在第一衬底4001上粘贴包含使 用多晶半导体膜的TFT的信号线驱动电路的例子，但是用使用单晶半 导体的晶体管形成信号线驱动电路，然后再粘贴也可以。图15B示出 了包含在信号线驱动电路4003中的用多晶半导体膜形成的TFT 4009 的例子。
提供在第一衬底4001上的像素部分4002和扫描线驱动电路4004 包括多个TFT,图15B例示出包含在4象素部分4002的TFT 4010。注意， 本实施例中假设TFT 4010是驱动用TFT，但TFT 4010也可以是电流控 制用TFT或消除用TFT。 TFT 4010相当于使用半晶半导体的TFT。
另外，4011相当于发光元件，发光元件4011包括的像素电极和 TFT 4010介由布线4017电连接在一起。另外，本实施例中，发光元件 4011的对面电极和透明导电膜4012电连接在一起。应该注意，发光元 件4011的结构不局限于本实施例所示的结构。配合从发光元件4011 取出光的方向或TFT 4010的极性等，可以适当地改变发光元件4011 的结构。
虽然供应到另外形成的信号线驱动电路4003和扫描线驱动电路 4004或像素部分4002的各种信号和电位没有在图15B所示的剖面图中 图示出来，但是介由环绕布线4014和4015从连接终端4016供给。
本实施例中，连接终端4016用和发光元件4011具有的像素电极 相同的导电膜形成。另外，环绕布线4014用和布线4017相同的导电 膜形成。环绕布线4015和TFT 4010具有的栅电极用相同的导电膜形 成。
连接终端4016和FPC 4018具有的终端介由各向异性导电膜4019 电连接在一起。
另外，第一衬底4001和第二衬底4006可以使用玻璃衬底、金属 (典型为不锈钢)衬底、陶瓷衬底、塑料衬底。作为塑料衬底，可以 使用FRP (玻璃纤维增强塑料)板、PVF(聚氟乙烯)膜、迈拉(Mylar) 膜、聚酯膜、或丙烯酸膜。另外，还可以使用在PVF膜或迈拉膜之间 夹铝箔的结构的薄板。
注意，位于从发光元件4011取出光的方向上的衬底必须是透明的。 在这种情况下，使用玻璃板、塑料板、聚酯膜或丙烯酸膜等有透光性的材料。
至于填充物4007，除了惰性气体如氮气或氩气，还可以使用紫外线固化树脂或热固化树脂、PVC(聚氯乙稀)、丙烯酸、聚酰亚胺、环氧树脂、硅树脂、PVB (聚乙烯醇缩丁醛)、或EVA (乙烯基醋酸酯)。
在本实施例中，用氮气作为填充物。
虽然图15示出了另外形成信号线驱动电路4003，然后安装到第一
衬底4001的例子，但是本实施例并不限于该结构，也可以另外形成扫描线驱动电路后再来安装，也可以另外仅仅形成信号线驱动电路的一部分或扫描线驱动电路的一部分后再来安装。
本实施例可以和其他实施例描述的结构组合而实施。
实施例6
使用发光元件的发光器件是自发光型的，所以，与液晶显示器件相比，在明亮的地方呈现出所显示图像的更好的可辨认性，并具有更宽的视角。因此，发光器件可以用于各种电子器件中的显示部分。
使用本发明的发光器件的电子器件包括摄像机、数字照相机、护目镜型显示器(头戴显示器)、导航系统、声音重放设备(汽车音响设备、音响设备等)、笔记本型个人计算机、游戏机、便携式信息终端(移动计算机、手提电话、便携式游戏机、电子书等)、包括记录介质的图像再现装置等(更具体地说，可再现记录介质如数字通用盘(DVD)等的装置，并包括用于显示再现图像的显示器)。特别是便携式电子器件，由于往往要从倾斜的角度观赏屏面，所以宽视角被重视，因此优选使用发光器件。本发明因为在形成半导体膜后不必执行晶化工艺，相对来说面板的大尺寸化变得容易，所以对使用10-50英寸的大型面板的电子器件来说是相当有用的。以下将用图16A-16C来说明这些电子器件的具体例子。
图16A表示显示器件，其包括框架2001、支撑台2002、显示部分2003、扬声器部分2004、视频输入终端2005等。通过将本发明制造的发光器件用于显示部分2003，可以完成本发明的显示器件。发光器件是自发光型的，因此，不要求背光。这样，显示部分的厚度可以比液晶显示器件薄。发光元件显示器件包括用于显示信息的所有显示器件，如个人计算机、TV广播的接收机、广告显示器。
图16B表示笔记本型个人计算机，其包括主体2201、外壳2202、显示部分2203、键盘2204、外部连接口 2205、点击鼠标2206等。通 过将本发明制造的发光器件用于显示部分2203，可以完成本发明的个 人计算机。
图16C表示包括记录介质的便携型图像再现装置(具体为DVD再 现装置)，其包括主体2401、外壳2402、显示部分A 2403、另一显示 部分B 2404、记录介质(DVD等)读取部分2405、操作键2406、扬声 器部分2407等。显示部分A 2403主要用于显示图像信息，而显示部 分B 2404主要用于显示文本信息。注意包括记录介质的图像再现装置 还包括家用游戏机等。通过将本发明制造的发光器件用于显示部分A 2403和显示部分B 2404，可以完成本发明的图像再现装置。
发光器件的发光部分消耗能量，所以最好以发光部分尽量小的方 式来显示信息。因此，当发光器件用于主要显示字符信息的显示部分 时，如移动信息终端的显示部分，更具体而言，如手提电话或声音重 现设备，最好驱动所述发光器件，使得字符信息由发光部分形成，而 不发光部分对应于背景。
如上所述，本发明的适用范围极为广泛，可以使用在所有领域的 电子器件上。并且，本实施例的电子器件也可以使用实施例1~4所示 的任一结构的发光器件。
本发明可以省掉在形成膜后进行的半导体膜的晶化工艺，在不使 TFT的工艺变得复杂化的情况下实现发光器件的面板上栽系统化。
权利要求
1. 一种半导体显示器件，包括形成在衬底上的栅电极；形成在栅电极上的栅绝缘膜；形成在栅电极上包括半晶硅的第一半导体层，在该栅电极和该第一半导体层之间夹所述栅绝缘膜；形成在第一半导体层上的第二半导体层，其中所述第二半导体层用作缓冲层；形成在第一半导体层上具有n型导电型的一对第三半导体层，在该第一半导体层和该对第三半导体层之间夹所述第二半导体层；形成在该对第三半导体层之一上的第一导电层；以及形成在该对第三半导体层的另一个上的第二导电层。
2. —种半导体显示器件，包括 形成在衬底上的栅电极； 形成在栅电极上的栅绝缘膜；形成在栅电极上包括微晶硅的第一半导体层，在该栅电极和该第 一半导体层之间夹所述栅绝缘膜；形成在第一半导体层上的第二半导体层；形成在第一半导体层上具有n型导电型的一对第三半导体层，在该第一半导体层和该对第三半导体层之间夹所述第二半导体层； 形成在该对第三半导体层之一上的第一导电层；以及 形成在该对第三半导体层的另一个上的第二导电层。
3. 根据权利要求1或2的半导体显示器件，其中第一半导体层用 p型导电型的杂质掺杂。
4. 根据权利要求1或2的半导体显示器件，其中第二半导体层包 括杂质元素。
5. 根据权利要求4的半导体显示器件，其中该杂质元素对第二半 导体层赋予p型导电型。
6. 根据权利要求1或2的半导体显示器件，其中第二半导体层包 括半晶硅或非晶硅。
7. 根据权利要求1或2的半导体显示器件，其中该对第三半导体 层包括半晶硅或非晶硅。
8. 根据权利要求1或2的半导体显示器件，其中第一半导体层包 括直径为0. 5-20rnn的晶粒。
9. 一种半导体显示器件，包括 形成在村底上的栅电极； 形成在栅电极上的栅绝缘膜；形成在栅电极上包括半晶硅的第一半导体层，在该栅电极和该第 一半导体层之间夹所述栅绝缘膜；形成在第一半导体层上的第二半导体层，其中所述第二半导体层用作緩沖层；形成在第一半导体层上具有n型导电型的一对第三半导体层，在该第一半导体层和该对第三半导体层之间夹所述第二半导体层，其中 该第二半导体层具有比该对第三半导体层低的导电性；形成在该对第三半导体层之一上的第一导电层； 形成在该对第三半导体层的另一个上的第二导电层；以及 电连接到第一导电层和笫二导电层之一的像素电极。
10. —种半导体显示器件，包括衬底上的像素部分，该像素部分包括第一薄膜晶体管和电连接到 该第一薄膜晶体管的像素电极；以及形成在衬底上包括第二薄膜晶体管的驱动电路，其中该驱动电路 操作上连接到该像素部分；第一薄膜晶体管和第二薄膜晶体管的每一个包括形成在衬底上的栅电极；形成在栅电极上的栅绝缘膜；形成在栅电极上包括半晶硅的第一半导体层，在该栅电极和该第 一半导体层之间夹所述栅绝缘膜；形成在第一半导体层上的第二半导体层，其中所述第二半导体层 用作緩冲层；形成在第一半导体层上具有n型导电型的一对第三半导体层，在该第一半导体层和该对第三半导体层之间夹所述第二半导体层，其中 该第二半导体层具有比该对第三半导体层低的导电性；形成在该对第三半导体层之一上的第一导电层；以及 形成在该对第三半导体层的另一个上的第二导电层。
11. 一种半导体显示器件，包括 形成在衬底上的栅电极； 形成在栅电极上的栅绝缘膜；形成在栅电极上包括微晶硅的第一半导体层，在该栅电极和该第 一半导体层之间夹所述栅绝缘膜；形成在第一半导体层上的第二半导体层，其中所述第二半导体层用作緩冲层；形成在第一半导体层上具有n型导电型的一对第三半导体层，在该第一半导体层和该对第三半导体层之间夹所述第二半导体层，其中 该第二半导体层具有比该对第三半导体层低的导电性；形成在该对第三半导体层之一上的第一导电层； 形成在该对第三半导体层的另一个上的第二导电层；以及 电连接到第一导电层和第二导电层之一的像素电极。
12. —种半导体显示器件，包括衬底上的像素部分，该像素部分包括第一薄膜晶体管和电连接到 该第一薄膜晶体管的像素电极；以及形成在衬底上包括第二薄膜晶体管的驱动电路，其中该驱动电路 操作上连接到该像素部分；第一薄膜晶体管和第二薄膜晶体管的每一个包括形成在衬底上的栅电极；形成在栅电极上的栅绝缘膜；形成在栅电极上包括微晶硅的第一半导体层，在该栅电极和该第 一半导体层之间夹所述栅绝缘膜；形成在笫一半导体层上的第二半导体层，其中所述第二半导体层 用作緩冲层；形成在第一半导体层上具有n型导电型的一对第三半导体层，在该第一半导体层和该对第三半导体层之间夹所述第二半导体层，其中 该第二半导体层具有比该对第三半导体层低的导电性；形成在该对笫三半导体层之一上的第一导电层；以及 形成在该对第三半导体层的另一个上的第二导电层。
13. 根据权利要求9-12任何之一的半导体显示器件，其中第一半 导体层用p型导电型的杂质掺杂。
14. 根据权利要求9-12任何之一的半导体显示器件，其中第二半导体层包括杂质元素。
15. 根据权利要求14的半导体显示器件，其中该杂质元素对第二 半导体层赋予p型导电型。
16. 根据权利要求9-12任何之一的半导体显示器件，其中第二半导体层包括半晶硅或非晶硅。
17. 根据权利要求9-12任何之一的半导体显示器件，其中该对第 三半导体层包括半晶硅或非晶硅。
18. 根据权利要求9-12任何之一的半导体显示器件，其中第一半 导体层包括直径为0. 5-20mn的晶粒。
全文摘要
本发明涉及一种发光器件。本发明的目的是提供一种在不使TFT的工艺复杂化的情况下可以实现面板上载系统，并且抑制成本的发光器件。本发明的发光器件的特征是在像素部分中提供包括发光元件和控制施加给该发光元件的电流的TFT的像素，驱动电路包括的TFT和控制施加给该发光元件的电流的TFT包括栅电极和形成在该栅电极上的栅绝缘膜；中间夹所述栅绝缘膜和所述栅电极重叠的第一半导体膜；在该第一半导体膜上形成的一对第二半导体膜，其中，所述一对的第二半导体膜中掺杂有赋予一个导电型的杂质，且所述第一半导体膜由半晶半导体形成。
文档编号G02F1/136GK101483181SQ20091000968
公开日2009年7月15日 申请日期2004年7月14日 优先权日2003年7月14日
发明者山崎舜平 申请人:株式会社半导体能源研究所