专利名称：半导体器件及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种使用发光元件的发光器件以及其制造方法，其中发光元件在一对电极之间具有含有机化合物的薄膜(以下称之为“有机化合物层”)，对该元件施加电场可以得到荧光或磷光。此外，本发明涉及一种形成有机化合物层等的蒸发淀积装置。
背景技术：
使用有机化合物作为发光体的，具有厚度薄、重量轻、响应快、低电压直流驱动等特点的发光元件被期待应用于下一代平板显示器中。尤其是，由于宽视角和优良的能见度，其内发光元件排列成矩阵形状的显示器件被认为比常规的液晶显示器件更有优势。
发光元件的发光机理一般如下。也就是，当电压施加到夹在一对电极之间的有机化合物层时，由阴极注入的电子和由阳极注入的空穴在有机化合物层的发光中心相互复合形成分子激发子。随后，当分子激发返回基态时，通过释放能量发生发光。作为激发态已知两种类型，受激单重态和受激三重态。可以在任何一种状态中发光。
将这种发光元件按矩阵方式排列而形成的发光器件可以利用无源矩阵驱动(简单矩阵型)和有源矩阵驱动(有源矩阵型)之类的驱动方法。但是，在增加像素密度的情况下，针对每个像素(或1个点)逐个设置开关的有源矩阵型可以以低电压驱动，因此被认为是优越的。
此外，现已研究了低分子量材料和高分子量(聚合物)材料用于作为有机化合物层(即，严格意义上的发光层)的有机化合物，该有机化合物层可以说是发光元件的中心。其中，更关注高分子量材料，这是由于与低分子量材料相比，高分子量材料具有高耐热性且易于处理。
而且，至今为止的有源矩阵型发光器件的结构是，该发光器件包括发光元件，其中形成电连接到衬底上的TFT的电极作为阳极，在阳极上形成有机化合物层，在有机化合物层上形成阴极，并且从透明电极的阳极朝向TFT取出在有机化合物层中产生的光。
因此，本申请人在专利文件1、专利文件2和专利文件3中提出一种包括发光元件的有源矩阵型发光器件，该发光元件具有这样结构(以下称为顶面发射型结构)，其中形成与在衬底上的TFT电连接的TFT一侧的电极作为阳极，在阳极上形成含有机化合物的层，在含有机化合物的层上形成透明电极的阴极。
专利文件1专利公开2004-6327号公报专利文件2专利公开2004-63461号公报专利文件3专利公开2004-31201号公报发明内容本发明提供一种在制造有源矩阵型发光器件时，能够在比常规更短的时间内实现以低成本和高成品率制造的结构和方法。另外，提供一种在制作发光器件时能够高效地淀积的蒸发淀积装置。
在本发明中，作为和在有源矩阵型发光器件的像素部分上排列的TFT的半导体层连接或电连接而形成的金属电极采用叠层结构，而且，对该金属电极进行部分地蚀刻。然后，该被蚀刻的金属电极用作发光元件的第一电极，并在其上形成缓冲层、含有机化合物的层和第二电极。
通过将连接到TFT的半导体层的金属电极加工为发光元件的第一电极，可以减少第一电极的膜淀积步骤的数量。
在本发明中，经部分地蚀刻而得到的第一电极只要和缓冲层连接的区域(亦即，发光区域)为两层或单层金属膜就可以，而且，到达TFT的半导体层的接触孔区域为三层或四层金属膜就可以。本发明的第一电极不局限于以三层或四层金属膜的区域围绕发光区域的结构。
应该注意，本发明的第一电极部分地具有不同的层叠数量，因此在层叠数量不同的边界线上形成有台阶。该台阶被绝缘体(也称为堤坝、隔离物、障碍物、势垒等)覆盖。另外，至少使绝缘体的上边缘部分为具有曲率半径的曲面，优选地，使上述曲率半径为0.2μm到3μm。通过使边缘部分具有曲率半径，很好地覆盖了台阶，而使在后面形成的含有机化合物的层等可以制造得非常薄。
而且，通过提供连接到金属电极上的缓冲层，可以扩大发光元件的第一电极和第二电极之间的间隔，并且可以抑制因金属电极的表面凹凸导致的发光元件的短路。
此外，缓冲层是有机化合物和能够对所述有机化合物给予并接受电子的无机化合物的复合层，具体地，是包含金属氧化物和有机化合物的复合层。
此外，借助于缓冲层不仅可以得到通过掺杂无机化合物而得到的效果(例如是耐热性的提高)，而且还可以获得卓越的导电性。
从而，缓冲层可以在不引起驱动电压的上升的同时增加缓冲层的厚度。因此，可以抑制在形成发光元件的过程中由灰尘等引起的元件短路，从而可以提高成品率。
另外，在包含三种发光元件(R、G、B)的全色发光器件中，每个发光颜色具有不同的发光效率。此时，为了实现发光器件的整个发光表面的亮度平衡，发光效率差的发光元件不得不流过过大电流，从而，存在着加速发光元件退化的问题。
本发明通过调整缓冲层的膜厚度，利用设在第一电极和每个发光层之间的层厚度分别控制该两层之间的间距，可以提高发光效率。通过调整缓冲层的膜厚度，可以显示将从每个发光元件发出的发光颜色清晰显示出来的高质量图像，从而，可以获得低功耗的发光器件。
上述由提供缓冲层而获得的效果是只通过掺杂两者之间没有电子相互作用的有机化合物和无机化合物，如常规的空穴传输层，而得不到的。
此外，上述缓冲层具有空穴注入(或空穴传输)特性和电子注入(或电子传输)特性的两种特性，因此，可以在含有机化合物的层和第二电极之间也提供缓冲层，亦即，按第一电极、第一缓冲层、含有机化合物的层、第二缓冲层、第二电极的顺序层叠一起。
在本说明书中公开的本发明的结构是一种发光器件，包括在具有绝缘表面的衬底上的与薄膜晶体管的半导体层连接的第一电极；覆盖所述第一电极的边缘部分的绝缘体；在所述第一电极上的缓冲层；在所述缓冲层上的含有机化合物的层；以及在该层上的第二电极，其中，所述第一电极包括第一区域、具有与该第一区域不同的层叠数量的第二区域、在所述第一区域和第二区域之间的边界线上的台阶部分，并且，所述台阶部分被所述绝缘体覆盖。
另外，本发明的其他结构是一种发光器件，包括在具有绝缘表面的衬底上的与薄膜晶体管的半导体层电连接的第一电极；覆盖所述第一电极的边缘部分的绝缘体；在所述第一电极上的缓冲层；在所述缓冲层上的含有机化合物的层；以及在该层上的第二电极，其中，所述第一电极包括第一区域、具有与该第一区域不同的层叠数量的第二区域、在所述第一区域和第二区域之间的边界线上的台阶部分，并且，所述台阶部分被所述绝缘体覆盖。
在上述结构中，所述发光器件包括形成有多个所述发光元件的像素部分以及具有多个薄膜晶体管的驱动电路，并且，所述驱动电路具有与所述第二区域相同叠层的布线。
此外，在上述每个结构中，提供有与所述第一电极的第一区域连接的缓冲层。另外，所述缓冲层是含有机化合物和无机化合物的复合材料，并且该无机化合物对于所述有机化合物具有电子受体性。所述缓冲层是含有机化合物和无机化合物的复合材料，并且该无机化合物是选自氧化钛、氧化锆、氧化铪、氧化钒、氧化铌、氧化钽、氧化铬、氧化钼、氧化钨、氧化锰和氧化铼中的一种或多种。所述缓冲层是包含具有空穴传输性的有机化合物和无机化合物的复合材料。
此外，在上述每个结构中，所述第一电极包括层叠两层金属膜的第一区域以及层叠四层金属膜的第二区域。或者，所述第一电极包括层叠两层金属膜的第一区域以及层叠三层金属膜的第二区域。或者，所述第一电极包括单层金属膜的第一区域以及层叠两层或更多层金属膜的第二区域。叠层数量越少越可以减少步骤数量，从而可以缩短半导体器件的整个制造时间。
此外，在上述每个结构中，所述第一电极包含以选自Ti、TiN、TiSiXNY、Al、Ag、Ni、W、WSiX、WNX、WSiXNY、Ta、TaNX、TaSiXNY、NbN、MoN、Cr、Pt、Zn、Sn、In和Mo中的一种元素或以所述元素作为其主要成分的合金材料或化合物材料作为主要成分的薄膜或这些膜的叠层膜。
例如，在作为第一电极采用包含Ti单层的第一区域和层叠两层金属膜(Ti层和Al层)的第二区域的结构时，可以减少膜淀积步骤的数量。在第一电极和漏区连接的情况下，由于和半导体(硅)的接触电阻很低，所以用Ti膜是优选的。另外，通过采用Al膜作为在第二区域中层叠的金属膜，可以将低电阻电极用作第一电极。
另外，在作为第一电极采用包含W单层的第一区域和层叠两层金属膜(W层和Al层)的第二区域的结构时，由于W膜和Al膜的蚀刻速率不同，所以可容易地进行蚀刻处理。
此外，在上述每个结构中，在所述发光器件中，一个发光元件的发光区域的面积小于所述第一区域的面积。
此外，在上述每个结构中，所述第二电极是具有透光性的导电膜。
此外，为了实现上述结构的本发明的结构是一种具有多个发光元件的发光器件的制造方法，其中该发光元件包括第一电极、在该第一电极上的含有机化合物的层以及在该含有机化合物的层上的第二电极，该发光器件的制造方法包括以下步骤形成薄膜晶体管的半导体层；形成覆盖所述薄膜晶体管的半导体层的绝缘膜；在所述绝缘膜上形成与所述薄膜晶体管的半导体层连接的由金属层的叠层构成的电极；通过去除电极的叠层的一部分，以形成第一区域、比所述第一区域层叠更多层的第二区域、以及在所述第一区域和第二区域之间的边界线上的台阶部分；形成覆盖所述第一电极的台阶部分和第二区域的绝缘体；与所述第一区域连接地形成缓冲层；在所述缓冲层上形成含有机化合物的层；以及在该含有机化合物的层上形成具有透光性的第二电极。
此外，本发明的结构不局限于排列三种(R、G、B)发光元件作为其像素部分的全色发光器件。例如，可以采用白色发光的发光元件，并将其与颜色滤光片组合而形成全色发光器件。另外，也可以使用单色发光的发光元件，并将其与颜色转换层组合而形成全色发光器件。另外，可以采用四种或更多种发光元件，例如排列四种(R、G、B、W)发光元件作为其像素部分以形成全色发光器件。
另外，本发明也提供一种移动衬底的同时移动蒸发源的新颖蒸发淀积装置。在图7A和7B中表示本发明的蒸发淀积装置的一个实例。
图7中所示的蒸发淀积装置在淀积室内提供有用于固定蒸发材料的升华方向的防淀积遮护板，并且在该防淀积遮护板上提供多个开口部分，经过该开口部分升华蒸发材料。在防淀积遮护板的下方设置有能够沿垂直于衬底的移动方向(也称为载运方向)移动的蒸发源。另外，通过将防淀积遮护板的宽度Wb形成为大于衬底的宽度Wa，以提高蒸发淀积膜的厚度均匀性。
本发明的蒸发淀积装置在淀积室内包括用于沿第一方向移动衬底的装置；固定在淀积室内壁上的能够调节加热温度的防淀积遮护板；在该防淀积遮护板下的蒸发源；以及，用于使该蒸发源沿垂直于所述第一方向的第二方向移动的移动装置，其中，所述防淀积遮护板是大于衬底宽度Wa的矩形形状，在衬底的下方提供有多个开口部分，从蒸发源蒸发的蒸发材料通过设在防淀积遮护板上的多个开口部分来淀积到衬底上。
另外，可以提供通过门连接到淀积室的安装室，以便将蒸发材料供给于蒸发源的坩埚。此外，在图7A中示出了将两个坩埚提供在蒸发源的例子，但不局限于这种结构，也可以排列三个或更多个坩埚，也可以提供一个坩埚。另外，可以分别使坩埚互相倾斜以便使设在蒸发源的多个坩埚的蒸发中心重叠，然后进行共同蒸发淀积。
此外，本发明的利用上述蒸发淀积装置制造发光器件的方法的结构是，一种具有多个发光元件的发光器件的制造方法，其中该发光元件在具有绝缘表面的衬底上包括第一电极、在该第一电极上的含有机化合物的层、以及在该含有机化合物的层上的第二电极，该发光器件的制造方法包括以下步骤在淀积室内移动衬底，并且，沿垂直于衬底的移动方向移动蒸发源，以在所述第一电极上形成含有机化合物的层。
图7A中所示的蒸发淀积装置可以作为多室型的制造设备之一而提供。在将图7A所示的蒸发淀积装置连接到串列型制造设备的情况下，使其室内部分与能够进行减压的载运室连接在一起。当在每个淀积室内使用一个防淀积遮护板和一个蒸发源时，为了得到所希望的膜厚度，优选使衬底多次经过防淀积遮护板的开口部分的上方。
此外，如图7B所示，也可以在一个淀积室内沿垂直于衬底的载输方向提供两个防淀积遮护板，并且分别提供蒸发源来连续地淀积相同的蒸发材料。通过采用这种蒸发淀积装置，可以提高淀积速度。另外，通过移动蒸发源，可以减少蒸发材料的厚度不均匀。注意，两个防淀积遮护板彼此平行地提供，并保持足够的距离。另外，图7B中所示的蒸发淀积装置，由于即使不在防淀积遮护板上方反复重复地移动衬底，也能够获得所希望的膜厚度，所以优选应用于通过沿一个方向移动衬底来实现串联连接多个小室的串列型制造设备。由于图7B所示的蒸发淀积装置可以搬运衬底，因此，在将图7B所示的蒸发淀积装置连接到串列式制造设备的情形中，使其室内部分连接到能够进行减压的两个处理室之间。
此外，也可以将不同的蒸发材料设置在两个蒸发源中，以连续地形成叠层。例如，将第一有机化合物和无机化合物分别设置在第一蒸发源的两个坩埚中，然后使衬底经过第一蒸发源的上方，以在衬底上淀积缓冲层。接着，通过在移动衬底后，将第二有机化合物设置在第二蒸发源的坩埚中，而且使衬底经过第二蒸发源的上方，可以在缓冲层上淀积发光层。
此外，本发明的利用上述蒸发淀积装置制造发光器件的方法的其它结构是，一种具有多个发光元件的发光器件的制造方法，其中该发光元件在具有绝缘表面的衬底上包括第一电极、在该第一电极上的含有机化合物的层、以及在该含有机化合物的层上的第二电极，该发光器件的制造方法包括以下步骤形成薄膜晶体管的半导体层；形成覆盖所述薄膜晶体管的半导体层的绝缘膜；在所述绝缘膜上形成与所述薄膜晶体管的半导体层连接的由金属层的叠层构成的电极；通过去除电极的叠层的一部分，以形成第一区域、比所述第一区域层叠更多层的第二区域、以及在所述第一区域和第二区域之间的边界线上的台阶部分；形成覆盖所述第一电极的台阶部分和第二区域的绝缘体；在淀积室内移动衬底的同时，沿垂直于衬底的移动方向移动第一蒸发源，以在所述第一区域上连接地形成缓冲层；在所述淀积室内移动衬底的同时，沿垂直于衬底的移动方向移动第二蒸发源，以在所述缓冲层上形成含有机化合物的层；以及在该含有机化合物的层上形成具有透光性的第二电极。
根据上述制造步骤，通过在一个淀积室内连续地形成缓冲层和含有机化合物层，可以缩短制造工艺。
注意，在本说明书中，术语发光器件包括图像显示器件、发光器件或光源(包括照明器件)。而且，在发光器件的定义中还包括下列模块将连接器如FPC(柔性印刷电路)、TAB(柔性带自动连接)带、或者TCP(带状载体封装)连接到发光器件上来形成的模块，在TAB带或TCP的末端提供印刷电路板的模块和通过COG(玻璃上载芯片)方式直接将IC(集成电路)装配到发光元件的模块。
EL元件包括在施加电场时能够获取发光(电致发光)的含有机化合物的层(下文中称为EL层)、以及阳极和阴极。从有机化合物获得的发光分为从单重激发态返回基态时的光发射(荧光)和从三重激发态返回基态的光发射(磷光)。在根据本发明的制造装置和制造方法而制造的发光器件可以采用两种类型的光发射。
含有EL层的发光元件(EL元件)的结构是一对电极中夹有EL层。通常，EL层是叠层结构。该叠层结构的典型实例是按空穴传输层、发光层和电子传输层的顺序叠层的结构。该结构有非常高的发光效率，被应用于当前正在开发的大多数发光器件中。
叠层结构的其他实例还有，在阳极上依此顺序层叠空穴注入层、空穴传输层、发光层、和电子传输层的结构，在阳极上依此顺序层叠空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层和电子注入层的结构。发光层可以被掺杂荧光色素等。这些层可以都由低分子量材料形成或者都由高分子量材料形成。在本说明书中，将位于阴极和阳极之间的所有的层统称为EL层。
此外，在根据本发明的发光器件中，屏幕显示的驱动方法不受特别的限制，例如，可以采用逐点驱动方法、逐行驱动方法、或逐面驱动方法等。典型地采用逐行驱动方法，并可以适当地采用时分灰度驱动方法或区域灰度驱动方法。输入到发光器件源线的视频信号可以是模拟信号或数字信号。可以根据视频信号来适当地设计驱动电路等。
根据本发明，在采用具有三种或更多种的多个发光元件的全色发光器件时，可以显示将从每个发光元件发出的发光颜色清晰显示出来的高质量图像，从而，可以实现低功耗的发光器件。
图1是示出有源矩阵型发光器件的截面(一个像素的一部分)的图(实施方式1)；图2A和2B分别是示出发光器件的像素结构的一个实例的俯视图以及截面图(实施方式1)；图3是示出有源矩阵型发光器件的截面(一个像素的一部分)的图(实施方式2)；图4A和4B分别是示出EL模块的俯视图以及截面图(实施方式2)；
图5A至5C是示出组合白色发光元件和颜色滤光片的方法的模式图(实施方式3)；图6是制造装置的俯视图(实施方式4)；图7A和7B是蒸发淀积装置的透视图(实施方式4)；图8是示出当施加6V时的相对亮度Iext的计算结果的图；图9是示出用于计算的元件结构的图；图10A至10D是示出电子器具的一个实例的图；图11是示出电子器具的一个实例的图。
具体实施例方式
下面将参考附图来详细描述本发明的实施方式。注意，本发明可以以多种不同形式被执行，并且只要是同一领域工作人员，就很容易了解一个事实，就是可以将本发明的形式和内容更改而不脱离本发明的宗旨和范围。所以，对本发明的解释并不局限于本实施方式中所记载的内容。而且，各个图表中的相同的部分将使用相同的符号标注，并省略相关的详细说明。
实施方式1图1表示有源矩阵型发光器件的截面图(一个像素的一部分)。
图1中，提供在具有绝缘表面的衬底10上的TFT(p沟道型TFT)是控制流入发射蓝色、红色或绿色光的第二EL层20b的电流的元件。13和14所指的是源区或漏区。衬底10可以使用玻璃衬底或塑料衬底，也可以使用在其表面上具有绝缘膜的半导体衬底或金属衬底。在衬底10上形成有基底绝缘膜11(此处氮化绝缘膜作为下层，氧化绝缘膜作为上层)。栅绝缘膜12提供在栅电极15和半导体层之间。16表示由无机材料如选自氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氮化铝或氮氧化铝的单层或叠层构成的层间绝缘膜。尽管图中没有示出，一个像素除了该TFT外还有另一或更多的TFT(n沟道型TFT或p沟道型TFT)。此处的TFT有一个沟道形成区域，然而，沟道形成区域的数目并不受具体限制，该TFT可以有一个以上的沟道。
此外，18a至18d指的是第一电极即发光元件的阳极(或阴极)。第一电极包括由两层区域构成的第一区域和由四层区域构成的第二区域，并在第一区域和第二区域之间的边界线上具有台阶。
在此，钛膜作为18a，氮化钛膜作为18b，以铝为主要成分的薄膜作为18c，氮化钛膜作为18d并这些膜按次序层叠，以将和缓冲层20a连接的氮化钛膜(18b所示的第一电极的一层)用作阳极。由于可获取和缓冲层20a之间良好的接触电阻，优选使用氮化钛。
另外，电源线17a至17d由同样的叠层结构(共计4层)形成。由于上述层叠结构(共计4层)包括主要包含铝的薄膜，所以可以获得低电阻布线，同时形成源极布线等。
例如，在使用60nm的Ti膜作为第一电极18a，100nm的TiN膜作为第一电极18b，350nm的Al-Ti膜作为第一电极18c，100nm的Ti膜作为第一电极18d时，形成抗蚀剂掩模来进行蚀刻。在下列条件下进行干式蚀刻采用ICP蚀刻设备，60sccm的BCl3和20sccm的Cl2被用作反应气体，借助于在1.9Pa的压力下将450W的RF(13.56MHz)功率施加到线圈电极，100W的RF(13.56MHz)功率施加到衬底侧(测试样品平台)。在蚀刻Al-Ti(第一电极18c)后，进行15秒的过蚀刻以露出TiN(第一电极18b)。
在由蚀刻形成具有台阶的第一电极后，形成覆盖该台阶的绝缘体19。绝缘体19排列在和相邻的像素边界上，并围绕覆盖第一电极的边缘。由于在后面的蒸发淀积步骤中用于确保蒸发淀积掩模和第一电极的间距，所以绝缘体19的厚度优选为厚。在本实施方式中，可以在绝缘体19的下方提供4层结构的布线，从而能够充分确保绝缘体19的最外面的表面和第一电极的间距。
此外，21表示由具有透光性的导电膜构成的第二电极，即有机发光元件的阴极(或阳极)。作为具有透光性的导电膜(也称为透光性导电膜)可以使用ITO(氧化铟氧化锡合金)、氧化铟氧化锌合金(In2O3-ZnO)、氧化锌(ZnO)、含有氧化硅的铟锡氧化物(ITSO)、和氧化锡(SnO2)等。另外，若对可见光具有透明性，则对第二电极21没有特别的限制，例如可以采用由薄金属层(典型的是MgAg、MgIn、AlLi等的合金或Ag、Al)和透光性导电膜的叠层作为第二电极。
本说明书中，对于可见光透明的意思是可见光的透射率为80％至100％。
在第一电极和第二电极之间提供有EL层，亦即含有机化合物的叠层(第一EL层(缓冲层)20a和第二EL层20b的叠层)。缓冲层20a是复合层，其中包含金属氧化物(氧化钼、氧化钨或氧化铼等)和有机化合物(具有空穴传输性的材料(如4，4’-双[N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]联苯(简称TPD)、4，4’-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(简称α-NPD)、或4，4’-双{N-[4-(N，N-二m-甲苯基氨基)苯基]-N-苯基氨基]联苯(简称DNTPD)等))。另外，第二EL层20b可以使用例如三(8-喹啉醇合)铝(简称Alq3)、三(4-甲基-8-喹啉醇合)铝(简称Almq3)或α-NPD等。此外，第二EL层20b还可以含有掺杂物，例如可以使用N，N-二甲基喹吖啶酮(简称DMQd)、香豆素6或红荧烯等。在第一电极和第二电极之间形成的含有机化合物的叠层可以由电阻加热法等的蒸发淀积法形成。
通过调节缓冲层20a的厚度，可以控制第一电极和第二EL层20b的间距来提高发光效率。通过调节缓冲层的厚度，可以显示将从每个发光元件发出的发光颜色清晰显示出来的高质量图像，从而，可以获得低功耗的发光器件。
另外，可以在第二电极21上提供辅助电极以便实现第二电极21的低电阻化。
尽管图中没有示出，优选将保护膜形成在第二电极21上以便提高发光器件的可靠性。该保护膜是通过溅射法(DC方法或RF方法)形成的以氮化硅或氮氧化硅为主要成分的绝缘膜，或以碳为主要成分的薄膜。
另外，此处给出的描述以顶栅型TFT作为实例。然而，本发明可应用于任何TFT结构，例如，底栅型(反交错型)TFT或顺交错型TFT。此外，TFT不仅可以是单栅极结构也可以是具有多个沟道形成区的多栅极结构，例如，双栅极型TFT结构。
此外，在本说明书中，半导体层被用作TFT的有源层，可以使用主要包含硅的半导体膜、主要包含有机材料的半导体膜、或主要包含金属氧化物的半导体膜。作为主要包含硅的半导体膜可以使用非晶半导体膜、含结晶结构的半导体膜、含非晶结构的化合物半导体膜等，具体来说，可以使用非晶硅、微晶硅、多晶硅等。作为主要包含有机材料的半导体膜可以使用以通过和其他元素组合在一起来包含定量碳或其同素异形体(除了金刚石)的材料作为主要成分的半导体膜。具体地，可举出并五苯、并四苯、噻吩低聚物衍生物、苯撑衍生物、酞菁化合物、聚乙炔衍生物、聚噻吩衍生物、花青染料等。另外，作为主要包含金属氧化物的半导体膜可以使用氧化锌(ZnO)或锌、镓和铟的氧化物(In-Ga-Zn-O)等。
此外，图2A表示发光器件的像素结构的一个实例。另外，图2B是沿图2A中点划线A-A’切割构成的截面图。以下将参照视图说明发光器件的制造步骤的实例。
首先，在具有绝缘表面的衬底30上形成基底绝缘膜31。
作为基底绝缘膜31的第一层，采用等离子体CVD法形成用SiH4、NH3和N2O作为反应气体来淀积的10-200nm(优选为50-100nm)的氧氮化硅膜。这里，形成50nm膜厚的氧氮化硅膜(成分比为Si＝32％，O＝27％，N＝24％，H＝17％)。随后，采用等离子体CVD法形成用SiH4和N2O作为反应气体来淀积的50-200nm(优选为100-150nm)的氧氮化硅膜作为基底绝缘膜31的第二层。这里，形成100nm膜厚的氧氮化硅膜(成分比为Si＝32％，O＝59％，N＝7％，H＝2％)。虽然在此采用两层结构作为基底绝缘膜31，但也可以采用单层或层叠三层或更多层绝缘膜的结构。
接着，在基底膜上形成半导体层。通过利用公知的方法(溅射法、LPCVD法、等离子体CVD法等)淀积具有非晶结构的半导体膜，此后将通过公知的晶化工艺(激光晶化方法、热晶化方法、利用催化剂例如镍等的热晶化方法等)而获取的晶体半导体膜图形化为所需的形状来形成构成TFT的有源层的半导体层。该半导体层形成具有25-80nm(优选为30-60nm)的厚度。晶体半导体膜并不限制所用的材料但优选由硅或硅-锗合金等形成。
而且，在利用激光晶化方法形成晶体半导体膜的情况下，能够采用脉冲振荡型或连续发射型的准分子激光、YAG激光和YVO4激光。在采用这些激光的情况下，优选采用一种方法，其中通过光学系统线性地收集从激光振荡器发射的激光束以便辐照到半导体膜上。虽然晶化条件由操作者适当地选择，当采用准分子激光时，可以采用30Hz的脉冲振荡频率和100-400mJ/cm2(典型地，200-300mJ/cm2)的激光能量密度。当采用YAG激光时，优选采用其的二次谐波的1-10kHz的脉冲振荡频率和300-600mJ/cm2(典型地，350-500mJ/cm2)的激光能量密度。可以将线性地收集的具有100-1000μm例如400μm宽度的激光束辐照在整个衬底上，此时的线性激光束的重叠率为80-98％。
此外，也可以不通过非线性光学元件而是将激光以基波形式，高强度地反复地将高频率的脉冲激光束照射到具有非晶结构的半导体膜上，进行激光退火而形成晶体半导体膜。注意，这里的“高强度”指的是每个单位时间、面积具有高峰值功率输出，例如，激光束的峰值功率输出为1GW/cm2-1TW/cm2的范围内。半导体膜不太吸收波长为1μm左右的基波，即吸收效率很低。但是，通过利用从脉宽设定为微微秒级或毫微微秒(10-15秒)级的脉冲激光器发出来的基波可以获得高强度的激光束，而且产生非线性光学效果(多光子吸收)，所以能够使半导体膜吸收激光束。由于不使用非线性光学元件，并且不转换为高次谐波，所以，可以将具有15W或更大功率，例如具有40W的激光振荡器应用于激光退火法。因此，由于可以扩大经一次扫描所形成的大晶粒区域的宽度，可以飞跃性地提高生产率。
接着，半导体层的表面用包含氢氟酸的蚀刻剂清洗以形成覆盖半导体层的栅绝缘膜33。用等离子体CVD法或溅射法形成厚度为40-150nm的包含硅的绝缘膜作为栅绝缘膜33，。在本实施方式中，用等离子CVD法形成115nm厚的氧氮化硅膜(成分比例Si＝32％，O＝59％，N＝7％，H＝2％)。当然，栅绝缘膜不限于氧氮化硅膜，而可以使用包含硅的其他的绝缘膜的单层或叠层膜。
接着，清洗栅绝缘膜33的表面，然后形成栅电极。
接下来，将给与半导体p型导电类型的杂质元素(例如，B)，此处是硼(B)，适当掺杂到半导体层，以形成源区和漏区32。在掺杂后，为了激活杂质元素进行加热处理、强光照射或激光照射。在激活的同时，可以修复栅绝缘膜的等离子损伤、以及栅绝缘膜和半导体层之间的界面的等离子损伤。特别有效的激活杂质元素的方法是在从室温到300□下通过用YAG激光器的二次谐波从表面或反面照射衬底。YAG激光器是优选的激活方法因为它需要很少的维护。
后续的步骤包括用有机或无机材料(包括涂敷氧化硅膜、PSG(掺磷玻璃)、BPSG(掺硼磷玻璃)等)形成层间绝缘膜35，进行氢化处理，形成到达源区或漏区的接触孔。然后，形成源极电极(布线34)和第一电极(漏极电极)36a到36d以完成TFT(p沟道型TFT)。
另外，尽管在本实施方式中使用p沟道型TFT进行说明，但是通过利用n型杂质元素(如P或As)代替p型杂质元素，可以形成n沟道型TFT。
另外，第一电极36a到36d以及布线34包含以选自Ti、TiN、TiSiXNY、Al、Ag、Ni、W、WSiX、WNX、WSiXNY、Ta、TaNX、TaSiXNY、NbN、MoN、Cr、Pt、Zn、Sn、In和Mo中的一种元素或以所述元素作为其主要成分的合金材料或化合物材料作为主要成分的薄膜或这些膜的叠层膜。第一电极的总厚度被设为100nm到800nm之间。
具体地，与漏区32接触的第一层36a优选由可与硅形成欧姆接触的材料形成，典型的是钛，并设定为10nm到100nm的厚度。第一电极的第二层36b优选使用在用作薄膜时显示较大功函数的材料(TiN、TaN、MoN、Pt、Cr、W、Ni、Zn、Sn)，并且该层的厚度被设为10nm到100nm。注意，第二层36b也作为防止第三层36c和第一层36a的合金化的阻挡层发挥作用。第四层36d优选使用能够防止第三层36c被氧化和侵蚀以及避免凸起的材料，典型的是金属氮化物(如TiN或WN)，并且该层的厚度被设为20nm到100nm。
然后，在形成抗蚀剂掩模后对第一电极进行蚀刻处理，以获取图2B所示的结构。另外，图2A表示第一区域和第二区域的边界线，亦即第三层36c的轮廓。
然后，在去除抗蚀剂掩模后，形成覆盖第一电极的台阶的绝缘体37。另外，在图2A中表示绝缘体37的轮廓。
接下来，通过蒸发淀积法形成含有机化合物的叠层38a、38b。接着，形成第二电极39。
这样获得的发光元件沿图2B的箭头方向发射光。
根据上述步骤直到形成第二电极(导电膜39)之后，在衬底30上形成的发光元件通过使用密封材料或薄膜状的粘合剂粘结密封衬底(透明衬底)而被密封。也可以提供由树脂膜形成的隔离物，以便保持密封衬底和发光元件之间的间隔。而且，密封剂环绕的空间充满氮气或其它惰性气体。作为密封剂优选使用环氧树脂。该密封剂优选采用尽可能少地透过湿气和氧气的材料。此外，可以将有吸收氧气和湿气作用的物质(如干燥剂)放置在该空间中。
通过将发光元件封装进上述的空间中，发光元件能够与外部完全隔开，从而可以防止加速有机化合物层退化的物质，如湿气和氧气，从外界进入发光元件。因此，可以获得高可靠性的发光器件。
实施方式2本实施方式中参照图3表示与实施方式1不同的结构的实例。在图3的结构中，第一电极不是和TFT的半导体层连接，而是通过电极与TFT的半导体层电连接。此外，第一电极包括金属膜单层构成的第一区域、三层构成的第二区域、以及在第一区域和第二区域之间的台阶。另外，为了提高开口率，只使接触孔的周边为三层结构的第一区域，并另外的区域为第二区域。
本实施方式中，表示在同一衬底上形成像素部分和驱动电路的实例。
首先，与实施方式1相同，在具有绝缘表面的衬底310上形成基底绝缘膜311、由结晶半导体膜构成的半导体层、和栅绝缘膜312。
然后，形成用作像素部分的TFT的栅电极的电极315和用作驱动电路的TFT的栅电极的电极338、337。接着，用抗蚀剂掩模将给与半导体p型导电类型的杂质元素(如B)，此处是硼，选择性地掺杂到半导体层，以形成p型高浓度杂质区域313、314、331和332。然后，为了形成LDD区域，在去除抗蚀剂掩模后形成新的抗蚀剂掩模，将给与半导体n型导电类型的杂质元素(如P、As)，此处是磷，选择性地掺杂到半导体层，以形成低浓度杂质区域。然后，在去除抗蚀剂掩模后形成新的抗蚀剂掩模，选择性地给半导体层掺杂磷以形成高浓度杂质区域333、334。注意，仅一次掺杂磷的低浓度杂质区域成为LDD区域335、336。
不用说，掺杂步骤并不限制于上述顺序。
在去除抗蚀剂掩模后，为了激活杂质元素进行加热处理、强光照射或激光照射。
然后，形成由有机或无机材料构成的第一层间绝缘膜316，并进行氢化处理。接着，在第一层间绝缘膜316和栅绝缘膜中形成到达高浓度杂质区的接触孔。然后，形成用作源极电极或漏极电极的电极317、318、341至344以完成多种TFT(p沟道型TFT和n沟道型TFT)。
在像素部分中形成有以电极315作为栅电极的p沟道型TFT，在驱动电路部分中形成有以电极338作为栅电极的n沟道型TFT和以电极337作为栅电极的p沟道型TFT。注意，驱动电路部分的n沟道型TFT具有沟道形成区域340，而且驱动电路部分的p沟道型TFT具有沟道形成区域339。
然后，形成由有机或无机材料构成的第二层间绝缘膜309。接着，在第二层间绝缘膜309中形成到达电极318、342、343的接触孔。
接下来，在第二层间绝缘膜309上层叠三层金属膜。该三层金属膜优选采用以选自Ti、TiN、TiSiXNY、Al、Ag、Ni、W、WSiX、WNX、WSiXNY、Ta、TaNX、TaSiXNY、NbN、MoN、Cr、Pt、Zn、Sn、In和Mo中的一种元素或以所述元素作为其主要成分的合金材料或化合物材料作为主要成分的薄膜或这些膜的叠层膜。该金属膜的总厚度被设为100nm到800nm之间。
在此使用按Ti膜、Al膜、Ti膜的顺序层叠的三层结构。
然后，形成抗蚀剂掩模后进行蚀刻，以形成连接电极345a至345c和第一电极。由于在形成连接电极的同时，用相同的叠层结构形成环绕布线，因而可以减少驱动电路部分的占据面积。
然后，在去除抗蚀剂掩模后形成新的抗蚀剂掩模来选择性地蚀刻第一电极，以形成只由第一层308a构成的第一区域；由第一层308a、第二层308b和第三层308c的共计三层构成的第二区域；和，在第一区域和第二区域的边界线上具有台阶的第一电极。
接下来，在去除抗蚀剂掩模后，形成覆盖第一电极的台阶的绝缘体319。
然后，通过蒸发淀积法形成含有机化合物的叠层320a、320b。320a是缓冲层，亦即，包含金属氧化物(氧化钼、氧化钨或氧化铼等)和有机化合物(具有空穴传输性的材料(如4，4’-双[N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]联苯(简称TPD)、4，4，-双[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]联苯(简称α-NPD)、或4，4’-双{N-[4-(N，N-二-m-甲苯基氨基)苯基]-N-苯基氨基]联苯(简称DNTPD)等))的复合层。另外，320b是包括发光层的单层或叠层。通过调节缓冲层320a的厚度，可以控制第一电极和发光层的间距，从而提高发光效率。
然后，形成第二电极321。作为第二电极321的材料，可以使用Ag和Al，或诸如MgAg、MgIn、AlLi之类的合金，或通过共同蒸发淀积铝和属于周期表第一族或第二族的元素而形成的具有透光性的薄膜。此处，采用光通过第二电极而发射的顶面发射型，因此，第二电极使用厚度为1nm-20nm的薄金属膜。第二电极321为能够通过发光的厚度即可。
进一步，也可以在第二电极321上层叠透明导电膜。
这样获得的发光元件(也称为EL元件)沿图3的箭头方向发射光。
根据上述步骤直到第二电极321形成之后，在衬底310上形成的发光元件通过使用密封材料或薄膜状的粘合剂粘结密封衬底(透明衬底)而被密封。另外，优选在包含惰性气体(稀有气体或氮)的气氛中粘贴密封衬底。
接下来，分割不需要的衬底。在从一块衬底得到多块面板的情况下，分割每块面板。在从一块衬底得到一块面板的情况下，通过贴合预先切割的相对衬底可省去上述分割步骤。在这个阶段，完成EL模块。
此处，将参照图4说明整个EL模块。图4A是EL模块的俯视图，图4B是截面图的一部分。
提供多个TFT的衬底(也称为TFT衬底)提供有用于显示的像素部分40；驱动像素部分的各像素的驱动电路41a和41b；将提供在EL层上的第二电极连接到环绕布线的连接部分43；为了连接到外部电路而粘合FPC的终端部分42。
此外，EL元件是由被用于密封EL元件的密封衬底48、薄膜状的粘合剂44和密封材料49密封的。此外，图4B是沿图4A中点划线A-A’切开的截面图。
像素被大量地有规律地提供在像素部分40中，虽然在此没有图示出，但沿X方向条形排列，如按R、G、B的顺序排列。另外，发光元件的布置方法不局限于此，可以利用三角形排列和嵌合型排列。
此外，如图4B所示，提供间隔保持材料50以便将一对衬底之间的间距保持为约2μm至30μm，并且通过密封材料49粘合密封衬底48，从而所有的发光元件被密封。注意，当通过薄膜状的粘合剂44能够充分地密封发光元件时，就不需要特别地提供密封材料49。此外，当通过薄膜状的粘合剂44能够充分地保持一对衬底的间隔时，就不需要特别地提供间隔保持材料50。
另外，可以通过喷砂方法等在与密封衬底48的像素部分不重叠的部分形成凹陷部分，并在该凹陷部分中放置干燥剂。
本实施方式中，由于能够和连接电极345a至345c的同时以相同的叠层结构形成环绕布线，因而可以减少驱动电路部分的占据面积以实现窄边框化。此外，也可以在形成连接电极345a至345c的同时以相同的叠层结构形成终端部分42的终端电极。
此外，本实施方式可以与实施方式1自由组合。
实施方式3此处，表示制造全色显示器件的几个方法。具体地，可以举出利用三个发光元件的方法、组合白色发光元件和颜色滤光片的方法、组合蓝色发光元件和颜色转换层的方法、以及组合白色发光元件、颜色转换层和颜色滤光片的方法等。
当利用三个发光元件以实现全色显示时，将由红色发光元件、蓝色发光元件和绿色发光元件规律性地排列而形成的一个像素提供在像素部分上。例如，可以使用对应于每个R、G、B发光颜色的开口位置不同的三种蒸发淀积掩模，通过蒸发淀积法进行RGB分色涂布。
通过分别调节在形成发光层之前所淀积的每个缓冲层的厚度，可以显示将从每个发光元件发出的发光颜色清晰显示出来的高质量图像，从而，可以获得低功耗的发光器件。
此外，作为发光元件(R、G、B)的排列方法，可以采用最简单的条形图案以及偏斜镶嵌对准、三角镶嵌对准、RGBG四像素对准或RGBW四像素对准等。
另外，也可以与颜色滤光片组合而提高颜色纯度。在此，可以使用和发光元件的发光颜色相同颜色的着色层重叠于发光元件之上，例如，与蓝色发光元件重叠的位置上形成蓝色着色层。
此外，将参照图5A描述一种组合白色发光元件和颜色滤光片的方法(此后，称为颜色滤光片方法)。
颜色滤光片方法是指形成具有显示白色发光的有机化合物膜的发光元件，使其发出的白色发光穿过颜色滤光片从而获得红、绿和蓝光的系统。
尽管有多种获得白色发光的方法，此处要描述的情况是使用由可通过涂敷形成的高分子材料构成的发光层。在此情况下，可以通过调配溶液的方法将色素掺到用作发光层的高分子材料中，该方法与实施掺杂多种色素的共同蒸发淀积的蒸发淀积方法相比极容易实现。
具体来说，在由具有大的功函数的金属(Pt、Cr、W、Ni、Zn、Sn、In)构成的阳极上涂覆用作空穴注入层的聚(亚乙基二氧基噻吩)/聚(对苯乙烯磺酸)水溶液(PEDOT/PSS)并焙烧。然后，在整个表面上涂覆用作发光层的掺杂有发光中心色素(1，1，4，4-四苯基-1，3-丁二烯(TPB)、4-二氰基亚甲基-2-甲醇基-6-(对二甲氨基-苯乙烯基)-4H-吡喃(DCM1)、尼罗红、香豆素6等)的聚乙烯基咔唑(PVK)溶液并焙烧。然后，形成由包括功函数小的金属(Li、Mg、Cs)的薄膜和在其上叠层的透明导电薄膜(ITO(氧化铟氧化锡合金)、氧化铟氧化锌合金(In2O3-ZnO)、氧化锌(ZnO)等)的叠层构成的阴极。注意，PEDOT/PSS用水作溶剂，它不溶于有机溶剂。因此，即使在其上涂敷PVK时，没有再次溶解的问题。此外，PEDOT/PSS和PVK的溶剂的种类各不相同，因此，优选不使用相同的淀积室。
此外，尽管上面表示出层叠有机化合物层的实例，但是也可以使用单层的有机化合物层。例如，可以将具有电子传输性的1，3，4-噁二唑衍生物(PBD)分散到具有空穴传输性的聚乙烯基咔唑(PVK)中。此外，通过分散30wt％的作为电子传输剂的PBD并以适当量分散四种色素(TPB、香豆素6、DCM1、尼罗红)可以获取白色发光。
此外，有机化合物膜形成在阳极和阴极之间，并且通过在有机化合物膜上重新结合从阳极注入的空穴和从阴极注入的电子，在有机化合物膜中产生白色发光。
另外，通过适当选择实现红色发光的有机化合物膜、实现绿色发光的有机化合物膜、实现蓝色发光的有机化合物膜，并将这些薄膜层叠混合颜色，也可以实现作为整体的白色发光。
根据上述步骤形成的有机化合物膜能够作为一个整体获得白色发光。
通过形成颜色滤光片，该颜色滤光片在沿着上述有机化合物膜发出白色光的方向分别配备有吸收除了红色光以外的其它光的色彩层(R)、吸收除了绿色光以外的其它光的色彩层(G)和吸收除了蓝色光以外的其它光的色彩层(B)，从发光元件发出的白色光能够分别被分离以获得红色光、绿色光和蓝色光。此外，在使用有源矩阵型的情况下，在衬底和颜色滤光片之间形成TFT。
此外，作为色彩层(R、G、B)的排列方法，可以采用最简单的条形图案以及偏斜镶嵌对准、三角镶嵌对准、RGBG四像素对准或RGBW四像素对准等。
构成颜色滤光片的色彩层是通过使用由分散有颜料的有机光敏材料构成的阻色材料(color resist)形成的。通过组合白色光和颜色滤光片可以有效地保证全色的色彩再现性能。
此外，在此情况下，即使获得的光的颜色不同，由于用显示白色光的有机化合物膜形成所有结构，所以不必分色涂敷来形成有机化合物膜。此外，用于防止镜面反射的圆偏振板并不特别需要。
下面，将参照图5B说明通过组合具有蓝色发光性的有机化合物膜的蓝色发光元件和荧光性的颜色转换层来实现CCM(color changingmediums)的方法。
在CCM方法中，利用蓝色发光元件发射的蓝色光激励荧光性颜色转换层，而且在每个颜色转换层中转换颜色。具体地，通过颜色转换层将蓝色转换为红色(从B转换成R)，通过颜色转换层将蓝色转换为绿色(从B转换成G)，通过颜色转换层将蓝色转换为更鲜明的蓝色(从B转换成B)(注意，从蓝色转换成蓝色可以不进行)，以获得红色、绿色和蓝色发光。也在采用CCM方法的情形中，在有源矩阵类型的情况下，在衬底和颜色转换层之间形成TFT。
注意，在此情况下，也不必通过分色涂敷来形成有机化合物膜。此外，用于防止镜面反射的圆偏振板并不特别需要。
此外，当利用CCM方法时，由于颜色转换层是荧光性的，有颜色转换层受外部光激励而导致对比度降低的问题，所以如图5C所示，优选通过比如安装颜色滤光片提高对比度。
另外，本实施方式可以与实施方式1或实施方式2组合。
实施方式4图6中所示的制造设备是将淀积含有机化合物的层的多室系统和进行密封处理的小室连接构成一个单元的实例。通过使其为一个单元，谋求防止杂质如湿气混入并提高生产率。
图6中所示的制造设备包括载运室102、104a、108、114、118、交接室101、105、107、111、第一淀积室106E、第二淀积室106B、第三淀积室106G、第四淀积室106R、第五淀积室106F、其它的淀积室109、110、112、113、132、烘焙室123、掩模贮存室124、衬底贮存室130a、130b、衬底投入室120和多阶段真空加热室103。其中在载运室104a中提供有用于载运衬底的载运系统，而且，在其它的载运室中也分别提供有载运系统。
另外，图6中所示的制造设备包括取出室119、交接室141、硬化处理室143、粘贴室144、密封材料形成室145、预处理室146和密封衬底装载室117。注意，在小室和处理室之间提供有门。
下文将示出载运预先提供有阳极(第一电板)和用于覆盖该阳极末端部分的绝缘体(隔离物)的衬底到图6所示的制造设备中，以形成发光器件的步骤。
衬底上预先提供有多个与阳极连接的薄膜晶体管(用于控制电流的TFT)和其他薄膜晶体管(开关用TFT等)。
首先，上述衬底(600mm×720mm)安装在衬底投入室120中。如320mm×400mm、370mm×470mm、550mm×650mm、600mm×720mm、680mm×880mm、1000mm×1200mm、1100mm×1250mm或1150mm×1300mm这样的大尺寸衬底也可以适用。
载运安装在衬底投入室120的衬底(提供有阳极和用于覆盖该阳极末端部分的绝缘体的衬底)到保持在大气压下的载运室118。此时，在载运室118中提供有用于将衬底载运或反转的载运系统(如载运自动装置)。
另外，在每个载运室108、114、102提供有载运系统和真空抽气装置。安装在载运室118的自动装置可以将衬底正面和反面反转，并可以将衬底反转而载运到交接室101。交接室101连接到真空抽气处理室，可以通过真空抽气实现真空状态，也可以在真空抽气之后通过引入惰性气体使交接室101处于大气压下。
另外，上述真空抽气室安装有磁悬浮型涡轮分子泵、低温泵或干燥泵。由此，可以使连接到每室的载运室的最终真空度为10-5至10-6Pa，而且，可以控制杂质从泵侧和抽气系统的反向扩散。
接下来，从载运室118载运衬底到交接室101，然后，从交接室101载运衬底到载运室102而不暴露于大气。
此外，优选在蒸发淀积含有机化合物的膜之前进行真空加热，以便消除皱缩。从载运室102载运衬底到多阶段真空加热室103，并在真空(等于或低于5×10-3乇(0.665Pa)的压力，优选从10-4到10-6Pa)中进行用于除气的退火，以便完全除去含在上述衬底中的湿气和其它气体。在多阶段真空加热室103中用平板加热器(典型的是护套加热器)对多个衬底均匀地加热。安装多个这样的平板加热器，用平板加热器将衬底夹在中间从两面对衬底加热，当然，也可以只从单面对衬底加热。特别是，如果有机树脂膜用作层间绝缘膜的材料或隔离物的材料，有机树脂材料趋于容易吸收湿气，此外，还有产生除气的危险。因此在形成含有有机化合物的层之前，进行真空加热很有效，具体是在100至250℃、优选为150℃至200℃的温度下在例如30分钟或更长时间的周期内加热之后，进行30分钟的自然冷却，以便除去吸收的湿气。
如果有必要，可以在淀积室112用喷墨法、旋涂法或喷雾法形成由聚合材料组成的空穴注入层。优选在用涂覆法形成空穴注入层之后和用蒸发淀积法淀积形成膜之前在烘焙室123中进行大气压加热或真空加热(在100℃至200℃)。
此外，如果通过旋涂法用PEDOT/PSS形成膜时，可以在整个表面上形成膜，因此优选选择地除去形成在衬底的边缘表面或周边部分、接线头部分、阴极和下部布线连接的区域的PEDOT/PSS膜。优选提供连接到载运室102的预处理室，并通过在预处理室中进行使用掩模的O2灰化等有选择地进行除去步骤。
在本实施方式中，从载运室102载运衬底到淀积室106F，然后，在第一电极上形成缓冲层。
以下将描述形成缓冲层的一个实例。首先，4，4’-双[N-(1-萘基)-N-苯基-氨基]-联苯(简称NPB)和氧化钼分别被装在不同的电阻加热式的蒸发源中，然后，淀积在具有第一电极的衬底上；该衬底设置在已经真空排气的蒸发淀积装置内。淀积时，NPB以0.4nm/s的成膜率被淀积，氧化钼以NPB的四分之一的量(重量比)被蒸发。在此，NPB和氧化钼的摩尔数比为1∶1。包含金属氧化物和有机化合物的第一复合层的厚度为50nm。
此外，在图7A中表示淀积室106F的蒸发淀积装置的一实例的斜视图。下文中简单地描述蒸发淀积装置的机构。
预先和蒸发淀积掩模702定位的衬底701沿衬底的载运方向706a(图7A中的箭头方向)被载运。衬底被衬底载运装置(载运自动装置或载运辊)载运而经过防淀积遮护板703a的上方。防淀积遮护板703a具有开口部分703b，从蒸发源704来的蒸发材料通过该开口部分703b升华。为了保持从开口部分703b的蒸发材料的升华方向706b，防淀积遮护板703a被加热以便不附着蒸发材料。另外，与防淀积遮护板连接而提供加热器。可以利用与加热器连接的计算机来控制防淀积遮护板的加热温度。
蒸发源704能够安装多个坩埚，并且可以沿箭头705的方向移动。此外，代替移动蒸发源，也可以改变蒸发源的方向以改变蒸发淀积的角度。作为蒸发淀积方法采用电阻加热法。另外，为了提高蒸发淀积膜的厚度均匀性，优选使蒸发源的移动范围设定为比衬底的宽度Wa更大。此外，通过将防淀积遮护板的宽度Wb设定为比衬底的宽度Wa更大，能够提高蒸发淀积膜的厚度均匀性。
注意，在固定蒸发源的情况下进行蒸发淀积时，因为蒸发材料对于衬底表面以同心圆状扩大，所以有一个担忧是以同心圆状扩大的中心部分的厚度变厚。本发明采用防淀积遮护板抑制以同心圆状扩大，而且通过移动蒸发源飞跃性地提高蒸发淀积膜的厚度均匀性。
注意，图7A所示的蒸发淀积装置中，使防淀积遮护板的开口部分的形状为细长椭圆，但开口部分703b的形状和数量没有特殊限制。通过使开口部分的形状为细长椭圆，防止蒸发材料堵住开口。
此外，可以提供通过门连接到淀积室的安装室，以便将蒸发材料供给于多个蒸发源的坩埚。在蒸发源中提供有加热坩埚的加热器。该安装室优选被提供在淀积室内的蒸发源的移动方向的延长线上。在安装室中补给蒸发材料后，使安装室成为和淀积室相同的真空度，利用设在安装室中的膜厚度计将蒸发材料加热到稳定的淀积速度。然后，打开门，从安装室沿一个方向将蒸发源移动到淀积室中，通过在保持该方向的情况下将蒸发源也在淀积室中移动，以对衬底进行淀积。通过以上述方式排列安装室，可以顺利地移动蒸发源。另外，可以在一个淀积室中提供多个蒸发源和防淀积遮护板。图7B表示出提供有多个蒸发源，且提供有安装室的蒸发淀积装置的俯视图。在蒸发源的移动方向705上提供安装室707，当补给蒸发材料时将蒸发源移动到安装室来进行补给。在蒸发源固定在淀积室的情况下，为了将蒸发材料供给于蒸发源需要使淀积室成为大气压状态，因此，当再一次执行淀积时使淀积室成为真空要花费较长时间。如果提供安装室707，可以在保持淀积室700的真空度的情况下，仅使安装室转换为大气压或真空状态，所以在较短时间就可以补给蒸发材料。
此外，可以平行于防淀积遮护板703a地提供第二防淀积遮护板709，并且提供沿垂直于衬底的载运方向移动的第二蒸发源708。通过将多个蒸发源安装在一个淀积室中，可以连续地淀积叠层。此处，在一个淀积室中提供两个蒸发源，但也可以在一个淀积室中提供更多个蒸发源。
接下来，从载运室102载运衬底到交接室105，然后，在不暴露于大气的情况下，从交接室105载运衬底到载运室104a。
然后，将衬底适当地载运到与载运室104a相连接的淀积室106R、106G、106B、106E，以适当地形成红色发光层、绿色发光层、蓝色发光层、以及用作电子传输层(或电子注入层)的由低分子材料构成的含有机化合物的层。
在淀积室106R、106G、106B、106E中的至少一室采用图7所示的蒸发淀积装置。
在淀积室106B中，通过使用蒸发淀积掩模，在要形成蓝色的发光元件的区域中，作为蓝色的发光层，将掺杂有CBP(4，4’-双(N-咔唑基)-联苯)的PPD(4，4’-双(N-(9-菲基)-N-苯基氨基)联苯)淀积为30nm。
此外，在淀积室106R中，通过使用蒸发淀积掩模，在要形成红色的发光元件的区域中，作为红色的发光层，将掺杂有DCM的Alq3淀积为40nm。
此外，在淀积室106G中，通过使用蒸发淀积掩模，在要形成绿色的发光元件的区域上，作为绿色的发光层，将掺杂有DMQd的Alq3淀积为40nm。
通过使用掩模适当地选择EL材料，可以形成作为整体的发射三种颜色(具体地，R、G、B)发光的发光元件。
在掩模贮存室124贮存蒸发淀积掩模，在实施蒸发淀积时适当地载运其到淀积室。在利用大尺寸衬底时，掩模的尺寸也变大，用于固定掩模的框的尺寸也随之增大，从而很难贮存大量掩模，所以在此提供了两个掩模贮存室124。也可以在掩模贮存室124清洁蒸发淀积掩模。另外，在蒸发淀积中，因掩模贮存室处于空闲状态，可以用来贮存膜形成后或处理后的衬底。
接下来，从载运室104a载运衬底到交接室107，然后，在不暴露于大气的情况下，从交接室107载运衬底到载运室108。
接下来，借助于安装在载运室108内部的载运系统，衬底被载运到淀积室110中以形成阴极。该阴极优选具有透明或半透明性，可以采用使用电阻加热的蒸发淀积法而形成的金属膜(由MgAg、MgIn、LiF等的合金形成的膜；或者属于周期表中I族或II族的元素和铝通过共同淀积方法形成的膜；或这些膜层叠而成的膜)的薄膜(1nm-20nm)，或者上述金属膜的薄膜(1nm-20nm)和透明导电膜层叠而成的叠层。在形成叠层时，载运衬底到淀积室109利用溅射法形成透明导电膜。
通过上述步骤，形成具有含有机化合物的层的层叠结构的发光元件。
另外，载运衬底到与载运室108相连接的淀积室113，以形成由氮化硅膜或氮氧化硅膜组成的保护膜用来密封。在此，淀积室113的内部提供由硅制成的靶、或者氧化硅制成的靶，或者氮化硅制成的靶。
另外，淀积室132是备用的淀积室。
将至少形成到阴极的衬底从载运室108经过交接室111引入到载运室114，然后，贮存在衬底贮存室130a、130b中，或载运到交接室141。优选的是，使载运室114、衬底贮存室130a、130b、交接室141成为减压状态。
然后，载运到交接室141的第一衬底通过安装在载运室147的载运系统148被载运到粘贴室144。
在用作密封衬底的第二衬底上预先提供柱状或壁状构成物，当从衬底安装室117将第二衬底导入后，首先，在减压的情况下进行加热来进行脱氢。然后，通过安装在载运室147的载运系统148将第二衬底载运到具备UV照射设备的预处理室146，对第二衬底照射紫外线来进行表面处理。接着，将第二衬底载运到密封材料形成室145以形成密封材料。密封材料形成室145提供有散布器或喷墨机。另外，在密封材料形成室145中可以提供用于使密封材料初步硬化的烘烤或UV照射设备。在密封材料形成室145中使密封材料初步硬化后，滴注填充材料到由密封材料围绕的区域中。
然后，通过载运系统148载运第二衬底到粘贴室144。
在粘贴室144中，在对处理室减压后，将第一衬底和第二衬底粘贴在一起。通过上下移动上平台或下平台，以粘贴一对衬底。在减压的情况下粘合两片衬底时，提供在第二衬底上的柱状或壁状构成物精确地保持衬底之间的间隔，并且，起到扩散对衬底施加的压力以防止衬底破损的重要作用。
另外，也可以采用如下机构，即，不在密封材料形成室145中滴注填充材料，而是在粘贴室144中滴注填充材料到由密封材料围绕的区域中。
此外，也可以不是对整个处理室减压，而在通过上下移动上平台或下平台以密闭平台间的空间后，用真空抽气机经设在下平台上的孔抽空，以减少平台之间的空间的压力。通过这样的方式，由于与整个处理室相比，要减压的空间很小，所以可以在短时间实现减压。
另外，也可以在上平台和下平台中的任何一方上提供具有透光性的窗口，以在保持上平台和下平台的间距的粘贴状态下通过照射光硬化密封材料。
然后，用载运系统148将暂时粘贴在一起的成对衬底载运到硬化处理室143。在硬化处理室143中，通过进行光照射或加热处理使密封材料完全硬化。
然后，用载运系统148将成对衬底载运到取出室119。在取出室119中，将减压状态还原到大气压状态后，取出粘贴在一起的成对衬底。通过这种方式，完成均匀地保持衬底间隔的密封工艺。
另外，本实施方式可以与实施方式1、实施方式2或实施方式3自由组合。
实施方式5在此，将说明关于缓冲层和阳极的接触电阻的实验结果和光提取效率的计算结果。
用TiN膜作为阳极，并按顺序形成缓冲层(混合α-NPD和钼氧化物的层)、发光层和阴极，接着，向具有2mm×2mm的发光面积的发光元件施加6V的电压，在此情况下测量电流值的测量结果是0.313mA。由此，TiN膜和缓冲层之间的接触电阻是良好的。另外，该元件的亮度是501cd/m2。
此外，用Ti膜作为阳极，并按顺序形成缓冲层(混合α-NPD和钼氧化物的层)、发光层和阴极，以上述方式测量电流值的测量结果是0.249mA。由此，Ti膜和缓冲层之间的接触电阻也是良好的。另外，该元件的亮度是577cd/m2。
此外，为了比较，用Al膜(包含微量的Ti)作为阳极，以上述方式测量电流值的测量结果是0.015mA。由此，Al膜和缓冲层之间的接触电阻与Ti膜或TiN膜相比是不太良好的。另外，该元件的亮度是51cd/m2。
另外，当使用如很薄的Ag等的半透明性电极作为阴极时，由于产生强力干涉，所以能够各种各样地改变光提取效率。
图8表示在以TiN为阳极并且施加6V时的相对亮度的计算结果。该结果是，通过使每个发光颜色的缓冲层的厚度最优化可以使这些层的相对亮度相同。注意，在该计算中采用图9的元件结构。
另外，本实施方式可以与实施方式1、实施方式2或实施方式3自由组合。
实施方式6作为本发明的半导体器件以及电子器具可举出如摄像机、数码照相机等的照相机、护目镜式显示器(头盔式显示器)、导航系统、音频播放装置(例如，汽丰放音设备或放音组件)、个人计算机、游戏机、便携式信息终端(例如，移动计算机、手提式电话、便携式游戏机和电子图书)以及配备记录介质的放像设备(具体地，具有可再现记录介质中数据的显示装置的装置，例如显示数据图像的数字通用盘(DVD))的例子。这些电子器具的具体例子示于图10和图11。
图10A显示了一种数码照相机，其包括主体2101、显示部分2102、成像部分、操作键2104、快门2106等。注意，图10A是从显示部分2102侧所看到的视图，因此不显示成像部分。根据本发明，可以以降低制造成本的工艺获得数码照相机。
图10B显示了一种笔记本个人计算机，其包括主体2201、机壳2202、显示部分2203、键盘2204、外部接口2205、鼠标2206等。根据本发明，可以以降低制造成本的工艺获得笔记本个人计算机。
图10C显示了一种配备有记录媒质的便携式放像设备(具体地说是DVD播放器)。此设备包含主体2401、机壳2402、显示部分A 2403、显示部分B 2404、记录媒质(例如DVD)读出单元2405、操作键2406、扬声器单元2407等。显示部分A 2403主要显示图像信息，而显示部分B2404主要显示文本信息。注意，术语配备有记录媒质的放像设备包括电子游戏器具(典型地，家用游戏机)。根据本发明，可以以降低制造成本的工艺获得放像设备。
图10D显示了一种显示装置，其包括机壳1901、支撑台1902、显示部分1903、扬声器单元1904、图像输入部分1905等。该显示装置是通过将采用其它实施方式所示的制造方法形成的薄膜晶体管用于其显示部分1903和驱动电路中而制造的。注意，该显示装置包括液晶显示装置和发光装置等，具体地，用于显示信息的所有显示装置，包括用于个人计算机、用于电视广播接收和用于显示广告的显示装置。根据本发明，可以以降低制造成本的工艺获得显示装置，特别是具有22英寸至50英寸大屏幕的大显示装置。
在图11所示的一种手机中，包括操作开关904和扩音器905等的主体(A)901与包括显示盘(A)908、显示盘(B)909、扬声器906等的主体(B)902在铰链910处能够开关地连接。显示盘(A)908和显示盘(B)909和电路衬底907一起被收容在主体(B)902的机壳903中。显示盘(A)908和显示盘(B)909的像素部分布置得可以从形成在机壳903的窗口被视觉确认。
显示盘(A)908与显示盘(B)909可以按照其手机900的功能适当地设定像素数量等规格。例如，可以将显示盘(A)908作为主屏、将显示盘(B)909作为副屏而组合。
显示盘(A)908具有在实施例1至5中的任何一个所示的能够交流驱动的结构。根据本发明，可以以降低制造成本的工艺获得手机。
根据本实施方式的手机可以对应于其功能或用途而被改变成各种各样的样式。例如，可以将摄像元件组合在铰链910部分而制造带照相机功能的手机。此外，即使通过将操作开关904、显示盘(A)908以及显示盘(B)909安装在一个机壳中而使它们成一体的结构时，也可以获得上述效果。另外，当在具有多个显示部分的信息显示终端适用本实施方式的结构时，也可以获得相同的效果。
如上所述，通过实施本发明，即，使用实施方式1至5的任何一种制造方法或结构能够完成各种电子器具。
根据本发明，在制造有源矩阵型发光器件时，能够在比常规更短的时间内以低成本和高成品率制造发光器件。
权利要求
1.一种发光器件，包括具有绝缘表面的衬底；在所述衬底上的薄膜晶体管的半导体层；与所述半导体层直接连接的第一电极；覆盖所述第一电极的边缘部分的绝缘体；在所述第一电极上的缓冲层；在所述缓冲层上的含有机化合物的层；以及在所述含有机化合物的层上的第二电极，其中，所述第一电极包括第一区域、具有与该第一区域不同的层叠数量的第二区域，并且，在所述第一区域和第二区域之间形成有台阶部分，并且，所述台阶部分被所述绝缘体覆盖。
2.根据权利要求1的发光器件，其中所述缓冲层是与所述第一电极的第一区域接触而提供的。
3.根据权利要求1的发光器件，其中所述第一电极包括含有两层金属膜的第一区域以及含有四层金属膜的第二区域。
4.根据权利要求1的发光器件，其中所述第一电极包括含有两层金属膜的第一区域以及含有三层金属膜的第二区域。
5.根据权利要求1的发光器件，其中所述第一电极包括单层金属膜的第一区域以及含有两层或更多层金属膜的第二区域。
6.根据权利要求1的发光器件，其中所述第一电极包含以选自Ti、TiN、TiSiXNY、Al、Ag、Ni、W、WSiX、WNX、WSiXNY、Ta、TaNX、TaSiXNY、NbN、MoN、Cr、Pt、Zn、Sn、In和Mo中的一种元素或以所述元素作为其主要成分的合金材料或化合物材料作为主要成分的薄膜或这些膜的叠层膜。
7.根据权利要求1的发光器件，其中在一个发光元件中的发光区域的面积小于所述第一区域的面积。
8.根据权利要求1的发光器件，其中所述缓冲层含有有机化合物和无机化合物的复合材料，并且，该无机化合物对于所述有机化合物具有电子受体性。
9.根据权利要求1的发光器件，其中所述缓冲层含有有机化合物和无机化合物的复合材料，并且该无机化合物是选自氧化钛、氧化锆、氧化铪、氧化钒、氧化铌、氧化钽、氧化铬、氧化钼、氧化钨、氧化锰和氧化铼中的一种或多种。
10.根据权利要求1的发光器件，其中所述缓冲层含有具有空穴传输性的有机化合物和无机化合物的复合材料。
11.根据权利要求1的发光器件，其中所述第二电极是具有透光性的导电膜。
12.根据权利要求1的发光器件，其中所述发光器件是摄影机、数码照相机、汽车导航系统、个人计算机、电子游戏器件、或便携式信息终端。
13.一种发光器件，包括具有绝缘表面的衬底；在所述衬底上的薄膜晶体管的半导体层；与所述半导体层电连接的第一电极；覆盖所述第一电极的边缘部分的绝缘体；在所述第一电极上的缓冲层；在所述缓冲层上的含有机化合物的层；以及在所述含有机化合物的层上的第二电极，其中，所述第一电极包括第一区域、具有与该第一区域不同的层叠数量的第二区域，并且，在所述第一区域和第二区域之间形成有台阶部分，并且，所述台阶部分被所述绝缘体覆盖。
14.根据权利要求13的发光器件，其中所述发光器件包括形成有多个发光元件的像素部分以及具有多个薄膜晶体管的驱动电路，并且，所述驱动电路具有与所述第二区域相同叠层的布线。
15.根据权利要求13的发光器件，其中所述缓冲层是与所述第一电极的第一区域接触而提供的。
16.根据权利要求13的发光器件，其中所述第一电极包括含有两层金属膜的第一区域以及含有四层金属膜的第二区域。
17.根据权利要求13的发光器件，其中所述第一电极包括含有两层金属膜的第一区域以及含有三层金属膜的第二区域。
18.根据权利要求13的发光器件，其中所述第一电极包括单层金属膜的第一区域以及含有两层或更多层金属膜的第二区域。
19.根据权利要求13的发光器件，其中所述第一电极包含以选自Ti、TiN、TiSiXNY、Al、Ag、Ni、W、WSiX、WNX、WSiXNY、Ta、TaNX、TaSiXNY、NbN、MoN、Cr、Pt、Zn、Sn、In和Mo中的一种元素或以所述元素作为其主要成分的合金材料或化合物材料作为主要成分的薄膜或这些膜的叠层膜。
20.根据权利要求13的发光器件，其中在一个发光元件中的发光区域的面积小于所述第一区域的面积。
21.根据权利要求13的发光器件，其中所述缓冲层含有有机化合物和无机化合物的复合材料，并且，该无机化合物对于所述有机化合物具有电子受体性。
22.根据权利要求13的发光器件，其中所述缓冲层含有有机化合物和无机化合物的复合材料，并且该无机化合物是选自氧化钛、氧化锆、氧化铪、氧化钒、氧化铌、氧化钽、氧化铬、氧化钼、氧化钨、氧化锰和氧化铼中的一种或多种。
23.根据权利要求13的发光器件，其中所述缓冲层含有具有空穴传输性的有机化合物和无机化合物的复合材料。
24.根据权利要求13的发光器件，其中所述第二电极是具有透光性的导电膜。
25.根据权利要求13的发光器件，其中所述发光器件是摄影机、数码照相机、汽车导航系统、个人计算机、电子游戏器件、或便携式信息终端。
26.一种具有多个发光元件的发光器件的制造方法，包括以下步骤形成薄膜晶体管的半导体层；形成覆盖所述薄膜晶体管的半导体层的绝缘膜；在所述绝缘膜上形成与所述薄膜晶体管的半导体层接触的由金属层的叠层构成的电极；通过去除电极的叠层的一部分，以形成第一电极，其包括第一区域、比所述第一区域层叠更多层的第二区域、以及在所述第一区域和第二区域之间的台阶部分；形成覆盖所述第一电极的台阶部分和第二区域的绝缘体；与所述第一区域接触地形成缓冲层；在所述缓冲层上形成含有机化合物的层；以及在该含有机化合物的层上形成具有透光性的第二电极。
27.根据权利要求26的发光器件的制造方法，其中所述缓冲层含有有机化合物和无机化合物的复合材料，并且该无机化合物对于所述有机化合物具有电子受体性。
28.根据权利要求26的发光器件的制造方法，其中所述缓冲层含有有机化合物和无机化合物的复合材料，并且该无机化合物是选自氧化钛、氧化锆、氧化铪、氧化钒、氧化铌、氧化钽、氧化铬、氧化钼、氧化钨、氧化锰和氧化铼中的一种或多种。
29.根据权利要求26的发光器件的制造方法，其中所述缓冲层含有具有空穴传输性的有机化合物和无机化合物的复合材料。
30.一种具有多个发光元件的发光器件的制造方法，包括以下步骤形成薄膜晶体管的半导体层；形成覆盖所述薄膜晶体管的半导体层的绝缘膜；在所述绝缘膜上形成与所述薄膜晶体管的半导体层接触的由金属层的叠层构成的电极；通过去除电极的叠层的一部分，以形成第一电极，其包括第一区域、比所述第一区域层叠更多层的第二区域、以及在所述第一区域和第二区域之间的台阶部分；形成覆盖所述第一电极的台阶部分和第二区域的绝缘体；在淀积室内移动衬底，同时，沿垂直于衬底的移动方向移动第一蒸发源，以与所述第一区域接触地形成缓冲层；在所述淀积室内移动衬底的同时，沿垂直于衬底的移动方向移动第二蒸发源，以在所述缓冲层上形成含有机化合物的层；以及在该含有机化合物的层上形成具有透光性的第二电极。
31.一种具有多个发光元件的发光器件的制造方法，包括以下步骤在具有绝缘表面的衬底上形成第一电极；在淀积室内移动所述衬底，同时，沿垂直于衬底的移动方向移动蒸发源，以在所述第一电板上形成含有机化合物的层；以及在所述含有机化合物的层上形成第二电极。
32.一种蒸发淀积装置，包括在淀积室中用于沿第一方向移动衬底的装置；固定在所述淀积室内壁上的能够调节加热温度的防淀积遮护板；在该防淀积遮护板下的蒸发源；以及用于沿垂直于所述第一方向的第二方向移动所述蒸发源的装置，其中，所述防淀积遮护板具有大于衬底宽度的矩形形状，并且，在防淀积遮护板的表面上提供有多个开口部分，并且，从所述蒸发源蒸发的蒸发材料经过设在所述防淀积遮护板上的多个开口部分来淀积到所述衬底上。
33.根据权利要求32的蒸发淀积装置，其中所述蒸发淀积装置连接到串列型制造设备的两个处理室之间。
34.根据权利要求32的蒸发淀积装置，其中所述蒸发淀积装置连接到多室型制造设备的载运室。
全文摘要
本发明提供一种在制造有源矩阵型发光器件时，能够在比常规更短的时间内实现以低成本和高成品率制造的结构和方法。在本发明中，作为和在有源矩阵型发光器件的像素部分上排列的TFT的半导体层连接或电连接而形成的金属电极采用叠层结构，而且对该金属电极进行部分地蚀刻。然后，该部分地被蚀刻了的金属电极用作发光元件的第一电极，并在其上形成缓冲层、含有机化合物的层和第二电极。
文档编号H01L51/50GK1822384SQ20061000905
公开日2006年8月23日 申请日期2006年2月17日 优先权日2005年2月18日
发明者坂仓真之, 野田刚司, 桑原秀明, 山崎舜平 申请人:株式会社半导体能源研究所