CN1203463C - 场致发光装置和用于制造场致发光装置的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于减少EL显示装置的制造成本和配备有EL显示装置的电子装置的成本。其中使用一种有纹理的结构，即在阴极的表面上形成凸起部分。外部的杂散光在被阴极反射时通过凸起部分的作用被广泛地(不规则地)反射。因此可以避免观察者的面部和周围景象被在阴极的表面内反射的缺点。这可以不用一般采用的成本高的圆形偏振膜来实现，因此可以减少制造EL显示装置的成本。

Description

场致发光装置和用于制造场致发光装置的方法
本发明涉及电光装置，一般作为EL(场致发光)显示装置，并涉及具有作为显示器的电光装置的电子装置(电子设备)。
近些年来，电光装置，一般作为具有能够场致发光的有机材料的EL(场致发光)显示装置得到了快速发展。具有两类EL显示装置，即无源阵列型EL显示装置和有源阵列型EL显示装置。
不论是无源阵列型或是有源阵列型，EL显示装置具有电容器结构，其中具有被阴极和阳极夹在中间的EL层(在本说明中具有这种结构的元件被称为EL元件)，并且这种EL显示装置的操作原理是借助于电流的流动使EL层发光。金属电极一般被用作阴极，它是一个电子源，并且，一般使用透明的导电膜作为阳极，阳极是一种空穴源。之所以这样作是因为如果一对电极中的都不透明，则从发光层发出的光则不能被提取。
在这种情况下，由EL层发出的光直接地向阳极侧输出，指向阴极侧的光在被阴极反射之后，也向阳极侧输出。换句话说，观看者需要从阳极侧观看显示装置。
然而，具有相应于发光层的材料的波长的光可以从发光的一部分EL层看到，但是在不发光的一部分EL层中，通过阳极和EL层可以看到电极(发光层一侧)的背面侧的表面。这意味着，因此电极的背面作为一个反射镜，因而观察者的面部被反射。
为了克服这个问题，采用一种在EL显示装置上附加一种圆形偏振膜的方法，使得观察者的面部不被反射，但是这样作的问题在于，圆形偏振膜的成本极高，因而导致制造成本的增加。
本发明便是为了解决上述问题而作出的，因而本发明的目的在于提供一种避免反射的EL显示装置，并提供一种成本低的EL显示装置，其中EL显示装置的制造成本被减少。此外，本发明的目的在于降低具有利用EL显示装置的显示器的电子设备的成本。
本发明的特征在于，在阴极的反射表面(接触发光层侧的表面)上形成凸起部分，因而由阴极的反射表面反射的光被散射。即，本发明的特征在于，阴极的反射表面通过漫射地(无规则地)反射通过使用阴极的反射表面从阳极侧入射的可见光(外部光)被制成对观察者是不可见的表面。
在阴极的反射表面上形成的组织粗糙的部分可以通过凹形的凹陷而被形成，或者通过凸形的凸起而被形成、此外，也可以使用其中具有重复的不平整度的波浪形的表面。凸起部分可以使用例如光刻技术或全息照相术制成(例如在Sharp TechnologyReports，No.74，pp.16-9，Aug.1999中记载的用于形成粗糙的反射结构的技术)，并且也可以通过表面处理例如等离子体处理或刻蚀技术制成。此外，凸起部分也可以通过使用阴极(或基本电极)的膜淀积条件被自然地形成。
换句话说，凸起部分的结构可以是规则的或非规则的，但是其必须被这样形成，使得能够平均扩散的反射(不规则的反射)。在本说明中，其中按照上述形成有凸起部分的结构被称为纹理结构。
此外，通过在和阴极接触的其它薄膜中形成凸起，然后在其顶部形成阴极，可以在阴极的反射表面上形成凸起部分。具体地说，日本专利申请公开No.Hei 9-69642和日本专利申请公开No.Hei 10-144927可被引用作为在铝膜中形成凸起部分的方法。即，通过根据上述专利申请形成铝膜，并通过在所述铝膜的顶部叠置上阴极，便可以获得具有凸起部分的阴极。
在附图中：
图1表示EL显示装置的像素部分的截面结构；
图2表示放大的EL元件；
图3A和图3B表示EL显示装置的像素部分的顶面结构和电路结构；
图4A-4E表示用于制造有源阵列型EL显示装置的处理；
图5A-5D表示用于制造有源阵列型EL显示装置的处理；
图6A-6C表示用于制造有源阵列型EL显示装置的处理；
图7表示EL组件的外观；
图8表示EL显示装置的电路方块结构；
图9是EL显示装置的像素部分的放大图；
图10表示EL显示装置的试样电路的元件结构；
图11A、11B表示EL组件的外观；
图12A-12C表示用于制造接触结构的处理；
图13表示EL显示装置的像素部分的组成；
图14表示EL显示装置的像素部分的组成；
图15表示薄膜形成设备的外观；
图16表示简单阵列型的EL显示装置的外观；
图17A-17F表示电子设备的特定例子；
图18A-18E表示用于制造有源阵列型EL显示装置的处理；以及
图19A-19D表示用于制造有源阵列型EL显示装置的处理。
使用图1-图3B说明本发明的实施方式1.图1所示是本发明的EL显示装置的像素部分的截面图，而图2是图1的一部分的放大图。图3A是EL显示装置的顶视图，图3B是EL显示装置的电路图。实际上，被设置成阵列形状的多个像素构成像素部分(图像显示部分)。注意在图1和图3中使用相同的标号，因此每个图都可以被方便地参考。此外，在图3A的顶视图中示出了两个像素，但是两个像素具有相同的结构，因而只说明其中的一个。
在图1中，，标号11表示底板；标号12表示作为底涂层的绝缘膜(以后被称为底膜)。可以使用玻璃底板、玻璃陶瓷底板、石英底板、硅底板、陶瓷底板、金属底板或者塑料底板(包括塑料膜)作为底板11。
作为底膜12，可以使用含硅的绝缘膜。注意在本说明书中，“含硅的绝缘膜”指的是按照预定比例含有硅、氧和氮的绝缘膜，例如氧化硅膜、氮化硅膜或者是氮化氧化硅膜(用SiOxNy表示)。
其中，在一个像素中形成两个TFT。标号201表示作为开关元件的TFT(以后称为开关TFT)；标号202表示作为电流控制元件的TFT(以后称为电流控制TFT)，用于控制流过EL元件的电流值。两个TFT都是n沟道型的，但是也可以使用p沟道型的TFT。
开关TFT具有：含有源区13、漏区14、LDD区15a-15d、高浓度杂质区16和沟道形成区17a和17b的有源层；控制极绝缘膜18；控制极电极19a和19b；由氮化氧化硅膜构成的保护膜20；第一中间层绝缘膜21；源极引线22；和漏极引线23。注意漏区14通过漏极引线23和电流控制TFT 202的控制极电极35电气相连。
此外，控制极电极19a和19b是双控制极结构的，并且除去双控制极结构之外，还有所谓的多控制极结构，(一种包括具有相互串联的两个或多个沟道形成区的有源层的结构)，例如三控制极结构可被采用。多控制极结构对于减少关断电流极为有效，因而作为像素的开关元件的一种极为有效的结构。
有源层由含有晶体结构的半导体膜构成。即，可以使用一种晶体半导体膜，或者使用多晶半导体膜，或者使用微晶半导体膜。控制极绝缘膜18、保护膜20和第一中间层绝缘膜21可以由含硅的绝缘膜制成。此外，可以使用任何导电膜制造控制极电极19a，和19b、源极引线21或漏极引线22。
此外，在开关TFT 201中，LDD区15a-15d被提供有不和控制极电极17a和17b重叠的被设置在LDD区和控制极电极之间的控制极绝缘膜18。这种结构对于减少关断电流值是非常有效的。
更希望在沟道形成区和LDD区之间提供一个偏置区(由具有和沟道形成区相同成分的半导体层构成的区，对其不施加控制极电压)，以便减少关断电流。在具有两个或多个控制极电极的多控制极结构的情况下，在沟道形成区之间提供的高浓度杂质区对于减少关断电流值是有效的。
如上所述，通过使用多控制极结构的TFT作为像素的开关元件201，可以实现具有足够低的关断电流值的开关元件。因而，即使不提供日本专利申请公开No.Hei 10-189252的图2所示的电容器，电流控制TFT的控制极电压也可以保持足够的时间(在一个选择点和下一个选择点之间的时间间隔)。
这样，便可以除去一般作为使有效发光区变窄的一个因素的电容器，因而可以扩大有效发光区。这意味着可以提高EL显示装置的图像质量。
电流控制TFT 202包括源区31、漏区32、包括LDD区33和沟道形成区34的有源层、控制极绝缘膜18、控制极电极35、保护膜20、第一中间层绝缘膜21、源极引线36和漏极引线37。虽然控制极电极35是单控制极结构，但是也可以使用多控制极结构。
如图1所示，开关TFT的漏极和电流控制TFT的控制极相连。具体地说，电流控制TFT 202的控制极电极35通过漏极引线(可以叫作连接引线)23和开关TFT 201的漏极14电气相连。源极引线36和电流源引线211相连。
虽然电流控制TFT 202是用于控制被注入EL元件203的电流值的元件，但是从EL元件的劣化的观点看来，不希望供给大量的电流。因而，为了阻止过量的电流流过电流控制TFT 202，最好是把沟道长度(L)设计得较长。需要这样进行设计，使得每个像素的电流为0.5-2微安(最好是1-1.5微安)。
由上述可见，如图9所示，当开关TFT的沟道长度是L1(L1＝L1a+L1b)，沟道宽度是W1，电流控制TFT的沟道长度是L2，并且沟道宽度是W2时，最好是W1为0.1-5微米(一般为0.5-2微米)，W2是0.5-10微米(一般为2-5微米)。此外，最好L1为0.2-18微米(一般2-5微米)，并且L2为1-50微米(一般10-30微米)。不过，本发明不限于上述的数据。
此外，在开关TFT 201中形成的LDD区的长度(宽度)最好是0.5-3.5微米，一般为2.0-2.5微米。
此外，图1所示的EL显示装置的特征还在于，在电流控制TFT 202中，在漏区32和沟道形成区34之间提供有LDD区33，并且LDD区33包括一个和控制极电极35重叠的区域和一个不和控制极电极35重叠的区域，控制极绝缘膜18被设置在所述区域之间。
电流控制TFT 202供给电流从而使EL元件203发光，并控制提供的电流量，以便能够进行层次显示。因而，需要采取措施克服由于热载流子的注入而引起的劣化，使得即使被供给电流，也不会发生劣化。当显示黑色时，虽然电流控制TFT 202被关断，但是如果此时关断电流太高，则不可能进行纯黑的显示，因而使对比度或其类似物降低。因而，需要抑制关断电流值。
关于由于热载流子的注入而引起的劣化，已知采用LDD区域和控制极电极重叠的结构是非常有效的。不过，如果整个LDD区都和控制极电极重叠则关断电流增加。因而，本申请人提出了一种新的结构，提供一个不连续地和控制极电极重叠的LDD区，使得同时解决了热载流子注入和关断电流值的问题。
此时，最好是，和控制极电极重叠的LDD区域的长度是0.1-3微米(一般为0.3-1.5微米)。如果该长度太长，则寄生电容太大，如果该长度太短，则阻止热载流子注入的效果不佳。此外，最好是，不和控制极电极重叠的LDD区的长度是1.0-3.5微米(最好1.5-2.0微米)。如果该长度太长，则使得电流不足，如果该长度太短，则降低关断电流的效果不佳。
在上述结构中，在控制极电极和LDD区域相互重叠的区域形成寄生电容。因而，最好在源极区域31和沟道形成区域34之间不提供这种区域。在电流控制TFT中，因为载流子(此处是电子)的流动方向总是相同的，所以只要在漏极区域的一侧提供LDD区域便足够了。
此外，从控制电流量的观点看来，使电流控制TFT 202的有源层(特别是沟道形成区域)的膜的厚度较薄也是有效的(最好20-50nm，30-35nm更好)。减少电流值也使得重要的开关TFT 201具有所需的效果。
标号41表示第一钝化膜，其膜厚可以是200-500nm(最好在300-400nm之间)。可以使用含有硅的绝缘膜(最好是氮化氧化硅膜或氮化硅膜)作为第一钝化膜41的材料，其还具有保护被形成的TFT的作用。在最后在TFT上形成的EL层中通常含有移动的离子例如碱金属，并且第一钝化膜41作为保护膜，使得移动的离子不会进入TFT侧。
此外，通过使第一钝化膜41具有热辐射效应，对于阻止EL层和TFT的劣化是有效的。下面给出的材料可以作为具有热辐射效应的材料：含有由B(硼)，C(碳)，和N(氮)构成的组中选出的至少一种元素以及由Al(铝)，Si(硅)，和P(磷)构成的组中选出的至少一种元素的绝缘膜。
例如，可以使用以氮化铝(AlxNy)为代表的铝的氮化物，以碳化硅(SixCy)为代表的硅的碳化物，以氮化硅(SixNy)为代表的硅的氮化物，以氮化硼(BxNy)为代表的硼的氮化物，或者以磷化硼(BxPy)为代表的硼的磷化物。以氧化铝(AlxOy)为代表的铝的氧化物具有20Wm-1k的导热率，因而其被认为是较好的材料之一。这些材料不仅具有上述的效果，而且可以防止湿气渗入。注意在上述的材料中，x和y是任意的整数。
注意也可以使上述的化合物和另一个元素组合。例如，也可以使用通过在氧化铝中加入氮而获得的以AlNxOy表示的氮化氧化铝。除去热辐射效果之外，这种材料也具有防止湿气或碱金属渗入的效果。注意，在上述的氮化氧化铝中，x和y是任意整数。
此外，可以使用日本专利申请公开Sho 62-90206中披露的材料。即，也可以使用含有Si，Al，N，O，或M的绝缘膜(M是至少一种稀土元素，最好是从铈Ce，镱Yb，钐Sm，铒Er，钇Y，镧La，钆Gd，镝Dy，钕Nd中选择的至少一种元素)。这些材料除去热辐射效应之外，也具有防止湿气或碱金属渗入的效果。
此外，还可以使用至少含有钻石薄膜或者无定形碳膜的碳膜(特别是具有接近钻石的所谓钻石状的碳或其类似物的特性的膜)。这些材料具有非常高的导热率因而作为热辐射层是非常有效的。
注意因为第一钝化膜41的主要目的是要保护TFT不受碱金属或其类似物的浸入，所以所述的膜必须不妨碍所述效果。因而，虽然可以单独使用由具有上述的热辐射效果的材料制成的薄膜，所以把所述薄膜叠放在绝缘膜(一般为氮化硅膜(SixNy)或氮化氧化硅膜(SiOxNy))上是有效的。注意在氮化硅膜或氮化氧化硅膜中，x和y是任意整数。
第二中间层绝缘膜(也叫做拉平膜)被形成在第一钝化膜41上，并拉平由于TFT而形成的台阶。最好使用有机树脂膜作为第二中间层绝缘膜42，并且可以使用例如聚酰亚胺、聚酰胺、丙烯酸和BCB(苯环丁烯)。当然也可以使用无机膜，只要能够充分拉平即可。
此外，标号43表示由以铝为主要成分的材料(铝的比例在50-99.9％之间)制成的像素电极，并在其表面上形成凸起部分。标号44表示由含有碱金属或碱土金属的金属模制成的阴极。阴极44被这样形成，使得在这一点上跟踪像素电极43的凸起部分，因而在阴极44的表面内也形成有凸起部分45。
一种含有0.1-6.0重量％(最好为0.5-2.0重量％)的硅(Si)，镍(Ni)，或铜(Cu)的铝膜可被用作像素电极43。
作为阴极44，使用一种含有Mg，Li，或Ca的低逸出功的材料。最好是，使用由MgAg制成的电极(Mg∶Ag＝10∶1)。此外，可以使用MgAg/Al电极，Li/Al电极，和LiF/Al电极。
下面详细说明凸起部分45。在图1中由标号204表示的区域的放大的视图示于图2的放大的图中。如图2所示，取凸起部分45之间的间距为x，最好设置x＝0.05到1微米(0.3-0.8微米更好)。换句话说，通过设置凸起部分45的间距接近等于可见光的波长，可以使得有效地发生反射光的漫反射(不规则的反射)。
此外，当凸起部分45被制成图2所示的山形时，最好设置由平行于底板表面(在其上形成有薄膜的底板的表面)的直线和凸起部分45形成的角θ为30-70度(最好50-60度)。
此外，在具有凸起部分45的阴极44上形成EL层46。EL层46通过使用已知的材料和结构制成。即，EL层可以只由一层发光层构成，也可以使用包括空穴输送层和发光层的结构制成，或者使用包括空穴输送层、发光层和电子输送层的结构制成。
此外，EL层46的材料可以是低分子量材料或高分子量材料(聚合物)。不过，使用可以由容易的膜淀积方法例如旋转涂敷方法制成的高分子量材料效果较好。
图1的结构是使用单色光发射系统的情况的一个例子，其中形成相应于RGB中任何一个的一种EL元件。虽然图2只示出了一个像素，但是可以以阵列的形式在像素部分排列具有相同结构的多个像素。注意可以采用已知的材料作为相应于RGB中任何一个的EL层。
除去上述系统之外，通过使用以下几种系统可以制成彩色显示器：发射白光的EL元件和彩色滤光器组合的系统，发射蓝光的或蓝绿光的EL元件和荧光材料组合使用的系统，相应于RGB的EL元件被叠置的系统等。当然，通过利用一层发白光的EL层也可以制成黑白显示器。
在EL层46上形成有由透明的导电膜和第二钝化膜48构成的阳极47。可以使用氧化铟和氧化锡的化合物膜(被称为ITO膜)或者氧化铟和氧化锌的化合物膜作为透明的导电膜。氧化锡或氧化锌在相对于氧化铟的重量比为5-20％的条件下被混合。此外，也可以使用和第一钝化层41相同的材料作为第二钝化层48。
本实施例的EL显示装置包括具有图1所示的结构的像素，并且在像素中设置有具有和功能相应的不同结构的TFT。这样，可以形成具有足够低的关断电流值的开关TFT和能够有效地克服在同一像素中的热载流子注入的电流控制TFT，因而可以获得具有高可靠性和高的图像显示质量(具有高的操作性能)的EL显示装置。
实施方式2
在实施方式2中的一个阵列型的EL显示装置中使用本发明的例子如图16所示。在图16中，标号1601表示底板，标号1602a表示添加有硅的铝膜，1602b表示在铝膜1602a上相继形成的由锂的氟化物膜制成的阴极。由这些膜层叠对准而形成的电极1602呈条纹形。此处把电极1602称为第一电极。
在实施方式2中，铝膜1602a被如此设置，使得在其表面上由于在膜淀积时的步骤而形成有凸起部分，并且沿着在基本膜铝膜1602a中形成的凸起部分在锂的氟化物膜制成的阴极1602b的表面内形成有凸起部分1603。
在电极1602上利用低分子量的有机材料或高分子量的有机材料制成EL层1604。并在1604层上形成由透明的导电膜制成的多个阳极1605。阳极1605相对于第一电极1602被垂直地形成，并被对准而形成条纹图形。此处电极1605被称为第二电极。
这样，由第一电极1602和第二电极1605形成一个阵列，并且在第一电极(阴极)、EL层、和第二电极(阳极)交叉的部分形成EL元件。然后在第一电极1602和第二电极1605上施加一个预定电压，因而使EL层1604发光。
在不发光的部分中，阴极1602b的表面在这一点上是可见的，但是外部光被凸起部分1603漫反射，因此观察者的面部和场景不会被反射。换句话说，不需要使用椭圆膜之类，因而可以降低EL显示装置的制造成本。
实施例1
下面使用图4A-6C说明本发明的实施例。此处说明像素部分、在多个像素部分中形成的驱动电路部分的TFT的同时制造方法。注意，为了简明，示出了CMOS电路作为驱动电路的基本电路。
首先，如图4A所示，在玻璃底板300上形成厚度为300nm的底膜301。在实施例1中氧化硅的氮化物膜被层叠而形成底膜301。最好在接触玻璃底板300的膜中设置氮的浓度为10-25重量％。
此外，作为底膜301的一部分，提供由和图2所示的第一钝化膜41相同的材料制成的绝缘膜是有效的。电流控制TFT易于产生热量，因为其流过大的电流，因而在尽可能接近的位置提供具有热辐射效果的绝缘膜是有效的。
接着，利用已知的淀积方法在底膜301上形成厚度为50nm的无定形硅膜(图中未示出)。注意不必把其限制于无定形硅膜，也可以形成其它的膜，只要它是含有无定形结构的半导体膜即可(包括微晶半导体膜)。此外，含有无定形结构的合成半导体膜例如无定形硅锗膜也可以使用。此外，膜的厚度可以处于20-100nm之间。
然后，借助于已知的方法使无定形硅膜结晶，从而形成晶体硅膜(也叫做多晶硅膜或多硅膜)302。现有的结晶方法有使用电炉的热结晶、使用激光的激光退火结晶、使用红外灯的红外灯退火结晶。在实施例1中使用来自受激准分子激光器的光实现结晶，其中利用XeCl气体。
注意，在实施例1中使用被形成直线形的脉冲发射型受激准分子激光，但是也可以使用矩形的，并且也可以使用连续发射的氩激光和连续发射的受激准分子激光。
在本实施例中，虽然使用晶体硅膜作为TFT的有源层，但是也可以使用无定形硅膜。不过，为了通过借助于使电流控制TFT的面积尽可能小而增加像素的打开速度，使用容易流通电流的晶体硅膜是有利的。
注意由无定形硅膜形成其中需要减少关断电流的开关TFT的有源层，并且由晶体硅膜形成电流控制TFT的有源层是有效的。电流在无定形硅膜中流动是困难的，这是因为载流子的可动性是低的，因而关断电流不容易流动。换句话说，可以充分利用不易流通电流的无定形硅膜和容易流通电流的晶体硅膜的优点。
接着，如图4B所示，利用具有厚度为130nm的氧化硅膜在晶体硅膜302上形成保护膜303。所述膜厚可以在100-200nm的范围内选择(最好在130-170nm之间)。此外，也可以使用其它的膜，只要是含有硅的绝缘膜即可。保护膜303被这样形成，使得晶体硅膜在添加杂质期间不被直接地暴露在等离子体下，并且使得能够控制杂质的浓度。
然后，在保护膜303上形成光刻胶掩模304a，304b，并添加给予n型导电性的杂质元素(以后称为n型杂质元素)，注意一般使用周期表15族中的元素作为n型杂质元素，并且通常使用磷或砷。注意可以使用等离子体掺杂方法，其中磷(PH3)是受激的等离子体，不用物质分离(without separation of mass)，并且在实施例1中添加的磷的浓度为1×1018原子/cm3。当然也可以使用离子植入方法，其中进行物质分离。
如此调整剂量，使得由所述处理形成n型杂质元素以2×1016-5×1019原子/cm3(一般为5×1017-5×1018原子/cm3)被包含在n型杂质区305和306中。
接着，如图4C所示，除去保护膜303，并对添加的周期表中第15族的元素进行活化。可以使用已知的活化技术作为活化方法，在实施例1中利用照射受激准分子激光进行活化。当然，脉冲发射型受激准分子激光和连续发射型受激准分子激光都可以使用，并且不需要附加任何限制。其目的是使添加的杂质元素活化，并且最好在不会使晶体硅膜熔化的能量下进行活化。注意也可以在适当位置在具有保护膜303的情况下进行活化。
也可以和用激光进行杂质元素的同时利用热处理进行活化。当由热处理进行活化时，考虑到底板的热阻，最好在450-550℃的量级下进行。
n型杂质区305和306的边界部分，即其和在n型杂质区305、306的周边中存在的并且没有添加n型杂质的区域的边界部分(连接部分)通过这种处理被划出。这意味着，在以后完成TFT时，可以在LDD区域和沟道形成区域之间形成极好的连接。
接着除去不需要的晶体硅膜部分，如图4D所示，因而形成岛形半导体膜307-310(以后被称为有源层)。
接着，如图4E所示，形成盖住有源层307-310的控制极绝缘膜311。可以使用含有硅的厚度为10-200nm最好为50-150nm的绝缘膜作为控制极绝缘膜311。可以使用单层结构和多层结构。在实施例1中使用110nm厚的氧化的氮化硅膜。
接着形成厚度为200-400nm的导电膜，并被形成图形，从而形成控制极电极312-316。当需要时，可以形成单层导电膜作为控制极电极312-316，最好形成两层或三层的绝缘膜。所有已知的导电膜都可以用作控制极电极材料。
一般地，可以使用从Ta，Ti，Mo，W，Cr，和Si中选择的元素制成的膜、由上述元素的氮化物制成的膜(一般为氮化钽膜，氮化钨膜，或氮化钛膜)、上述元素组合的合金膜(一般为Mo-W合金，Mo-To合金)或者上述元素的硅化物膜(一般为硅化钨膜，硅化钛膜)。当然，这些膜可被单层或多层地使用。
在本实施例中，使用厚度为50nm的氮化钨(WN)的多层膜和厚度为350nm的钨(W)膜。这些膜可以通过溅射方法形成。当惰性气体Xe，Ne或其类似物作为溅射气体被加入时，可以阻止由于应力而引起的膜的剥离。
此时，如此形成控制极电极313和316，使得其分别和n型杂质区域305和306的一部分重叠，从而把控制极绝缘膜311夹在中间。这个重叠的部分以后成为和控制极电极重叠的LDD区域。
接着，利用控制极电极312-316作为掩模以自调整的方式加入n型杂质元素(在实施例1中使用磷)，如图5A所示。所加入的添加剂被这样调整，使得被这样形成的杂质区域317-323中磷的浓度是杂质区域305和306的磷的浓度的1/10到1/2(一般为1/4到1/3之间)。特别是，最好在1×1016到5×1018原子/cm3(一般为3×1017到3×1018原子/cm3)。
接着形成光刻胶掩模324a-324d，其形状使得盖住控制极电极等，如图5B所示，并添加n型杂质元素(在实施例1中是磷)，从而形成含有高浓度的磷的杂质区域325-331。此处也使用磷(PH3)进行离子掺杂，并被如此调节，使得在这些区域的磷的浓度为1×2020到1×1021原子/cm3
通过这种处理形成n沟道TFT的源极区域或漏极区域，并在开关TFT中，保留由图5A的处理形成的n型杂质区域320-322的部分。这些保留的区域相应于图1中的开关TFT的LDD区域15a-15d。
接着，如图5C所示，除去光刻胶掩模324a-324d，并形成新的光刻胶掩模332。然后加入p型杂质元素(实施例1中使用硼)，从而形成含有高浓度的硼的杂质区域333和334。此处通过使用乙硼烷进行离子掺杂而形成的杂质区域333和334中的硼的浓度为3×1020到3×1021原子/cm3(一般为3×1020到1×1021原子/cm3)。
注意已经被添加到杂质区域333和334的磷的浓度为1×1020到1×1021原子/cm3，但是此处加入的硼的浓度至少是磷的3倍。因此，已经形成的n型杂质区域完全转换为p型的，因而作为p型杂质区域。
接着，在除去光刻胶掩模332之后，形成绝缘膜(保护膜)335，用于保护控制极。形成绝缘膜335是为了阻止控制极电极由于在以后进行的热处理期间的氧化而引起电阻值的增加。可以形成厚度为50-300nm(一般为100-200nm)的含有硅的绝缘膜作为绝缘膜335。(见图5D)。
接着激活添加到有源层的各种浓度的n型和p型杂质元素。可以使用炉子退火、激光退火、灯退火或者这些处理的组合作为活化方法。在实施例1中，在电炉中在550℃的氮气中进行4小时的热处理(电炉退火)。
接着形成第一中间层绝缘膜336，如图6A所示。使用含有硅的单层绝缘膜作为第一中间层绝缘膜336，同时一种多层膜可以被组合用于其间。此外可以使用的膜的厚度为400nm-1.5μm。在实施例1中使用在200nm厚的氧化的氮化硅膜上的厚度为800nm的氧化硅膜的多层结构。
此外，在含有3-100％的氢气的300-450℃的环境中进行1-12小时的热处理，从而进行氢化处理。这是一种通过利用热激活的氢使半导体膜中的悬挂键进行氢气终止的处理。也可以进行等离子体氢化(使用由等离子体激活的氢气)作为另外一种氢化方法。
注意氢化步骤也可以在形成第一中间层绝缘膜336期间被插入。即可以在形成200nm厚的氧化的氮化硅膜之后进行上述的氢化处理，然后，可以形成剩余的800nm厚的氧化硅膜。
接着，在第一中间层绝缘膜336中形成连接孔，并形成源极引线337-340和漏极引线341-343。在本实施例中，该电极由3层结构的多层膜构成，其中利用溅射方法连续形成100nm厚的钛膜、300nm厚的含有钛的铝膜、和150nm厚的钛膜。当然，也可以使用其它的导电膜。
接着形成厚度为50-500nm(一般200-300nm)的第一钝化膜344。在实施例1中使用300nm厚的氧化的氮化硅膜作为第一钝化膜344。这也可以利用氮化硅膜代替。当然可以使用和图1的第一钝化膜41相同的材料。
注意在形成氧化的氮化硅膜之前使用含有氢的例如H2或NH3等气体进行等离子体处理是有效的。用这种处理激活的氢被供给第一中间层绝缘膜336，并通过进行热处理可以改善第一钝化膜344的膜的质量。与此同时，对第一中间层绝缘膜336加入的氢扩散到下侧，因而有源层可以被有效地氢化。
接着，如图6B所示，形成由有机树脂制咸的第二中间层绝缘膜346。作为有机树脂，可以使用聚酰亚胺、聚酰胺、丙烯酸和BCB(苯环丁烯)或其类似物。特别是，因为第二中间层绝缘膜345主要用于矫平，所以最好使用矫平性能良好的丙烯酸。在本例中，形成其厚度足以矫平由TFT形成的台阶部分的丙烯酸膜。合适的厚度为1-5微米(更好为2-4微米)。
接着，对第二中间层绝缘膜345和第一中间层绝缘膜344进行刻蚀，从而形成通过漏极引线343的接触孔，并形成像素电极346。在实施例1中，使用含有1重量％的硅的铝膜作为像素电极346。通过在50-200℃(最好70-150℃)的底板温度下进行溅射对所述铝膜进行淀积而形成在其表面上具有凸起部分的铝膜。注意也可以对溅射气体附加0.1-5％的湿气。
这样可以形成在其表面上具有凸起部分的像素电极346。在这种情况下，凸起部分的图形是不规则的，但是其目的是为了对光进行漫反射(不规则的反射)，因而不规则性尤其不是问题。
如果需要形成规则的凸起部分，则像素电极的表面被形成图形，然后再形成凸起部分，或者使用在第二中间层绝缘膜345的表表面上形成图形的方法，形成凸起部分，然后在凸起部分上形成像素电极。此外，当使用通过利用定向特性能够选择性地进行刻蚀的材料作为像素电极346的材料时，通过利用刻蚀剂进行表面处理，从而暴露特定定向的表面，可以容易地获得凸起部分。例如在硅表面上形成坑的技术一般被称为选择刻蚀技术。
接着形成厚度为120nm的MgAg电极。膜厚可以从80到200nm(一般为100-150nm)。此外，如实施方式1所述，也可以使用LiF/Al电极(一种氟化锂膜和铝膜的多层膜)。在这种情况下，最好使用逸出功小的材料。
此时，沿着在像素电极346的表面内形成的凸起部分形成阴极347，因此，阴极347在其表面上也具有凸起部分。观察者的面部在显示部分被反射的问题是由于在阴极表面上的反射所致，通过在阴极表面上形成凸起部分并产生漫反射(不规则的反射)，可以解决这类问题。
接着利用汽化形成EL层348。在实施例1中，利用空穴输送层和发射层的两层结构作为EL层(在附图中所示为一层)，但是有时也形成空穴注入层、电子注入层或电子输送层。这种类型的组合的许多例子已有报道，这些方法也可以使用。
此外，必须完全避免附着在EL层348和阴极347的界面上的湿气，尤其是氧气。这是因为EL层348容易被氧化而变劣。因而，通过利用汽化而不间断真空连续地形成阴极47和EL层348。特别是，首先形成厚度为50nm的3-(8-羟基喹啉脂)铝(被称为Alq)作为发射层，在发射层上形成厚度为70nm的TPD(三苯胺的衍生物)作为空穴输送层。这样形成两层结构的EL层。
注意在实施例1中示出了使用低分子量的有机材料形成EL层的例子，但是也可以使用高分子量的有机材料。此外，任何已知的结构(多层结构或单层结构)也可以用作EL层结构。
这样便获得图6B所示的结构。在这种状态下，EL层148被露出，因此重要的是把底板置于充有惰性气体的环境中，例如氮气或贵重的气体中。然后在不被暴露于大气的情况下把底板输送到溅射设备中，并且由透明的导电膜制成阳极349。膜厚可以被设置为100-200nm。
公知的材料例如ITO(氧化铟和氧化锡的化合物)或者氧化铟和氧化锌的化合物可被用作透明的导电膜。也可以在氧化铟和氧化锌化合物中添加钾。
此外，在实施例1中在阳极349上形成由含有硅的绝缘膜制成的第二钝化膜350。第二钝化膜350最好也在不间断真空的条件下被连续地形成。在实施例1中形成300nm厚的氮化硅膜作为第二钝化膜350。
用这种方式，便制成了图6C所示的结构的有源阵列型EL显示装置。在本实施例的有源阵列型EL显示装置中，具有最佳结构的TFT不仅被设置在像素部分，而且被设置在驱动电路部分，因而获得了非常高的可靠性，同时也改善了操作特性。
首先，使用具有这样的结构的TFT作为构成驱动电路的CMOS电路的n沟道TFT 205，所述结构能够减少热载流子注入，使得尽可能不降低其操作速度。注意此处的驱动电路包括移位寄存器、缓冲器、电平变换器、采样电路(采样和保持电路)及其类似电路。在利用数字驱动的情况下，还可以包括信号转换电路例如D/A转换器。
在本实施例的情况下，如图6C所示，n沟道205的有源层包括源极区域355，漏极区域356，LDD区域357和沟道形成区域358，并且LDD区域357和控制极电极313重叠，使得控制极绝缘膜311置于其间。
考虑不降低操作速度是只在漏极区域侧形成LDD区域的原因。在这种n沟道TFT 205中，不需要担心关断电流值太大，应当关注的是操作速度。因而，需要使LDD区域和控制极电极完全重叠，以便把电阻分量减到最小。即，最好是消除所谓的偏移。
此外，CMOS电路的p型TFT 206的有源层包括源极区域359，漏极区域360，和沟道形成区域361，特别是，不形成LDD区域。考虑到即使利用这种结构对于p沟道TFT由于热载流子的注入而引起的劣化不会成为大的问题，不过也可以通过形成和n沟道TFT 205类似的LDD区域来阻止热载流子的注入。
注意，在驱动电路当中，采样电路和其它的采样电路相比有些特殊，这在于在沟道形成区域中沿着两个方向流过大的电流。即，源极区域和漏极区域的作用被互换了。此外，需要控制关断电流值使其尽可能小，因此，最好在采样电路中使用在开关TFT和电流控制TFT中间等级功能的TFT。在实施例1中，使用n沟道型TFT 207和p沟道型TFT 208的组合，如图10所示。
在形成采样电路的n沟道TFT 207中，LDD区域801a和801b的一部分通过控制极绝缘膜802和控制极电极803重叠，如图10所示。其效果和所述的电流控制TFT 202的效果相同，并且对于采样电路的情况，其不同之点在于LDD区域801a，801b被制成把沟道形成区域804夹在中间的形状。
实际上，当完成图6C所示的状态时，最好利用封装构件例如具有高的气密性和低的透气性的保护膜(多层膜、紫外线处理的树脂膜等)或者密封材料进行封装(密封)，从而阻止暴露在外部空气中。此时，当密封部件的内部具有惰性气体时，或者在所述内部设置有湿气吸附剂时，EL层的可靠性(寿命)便被改善了。
在例如通过封装处理使气密性提高之后，一个用于连接从在底板上形成的元件或电路伸出的端子和外部信号端子的连接器(柔性印刷电路：FPC)被连接，从而制成了产品。在本说明中，被制成的具有可以交货的状态的EL显示装置被称为EL组件。
下面参照图7的透视图说明本实施例的有源阵列型EL显示装置的结构。本实施例的有源阵列型EL显示装置由像素部分602、控制极侧驱动电路603、和被形成在玻璃底板601上的源极侧驱动电路604构成。像素部分的开关TFT 605是n沟道TFT，并被设置在和控制极侧驱动电路603相连的控制极引线606和与源极侧驱动电路604相连的源极引线607的交点。开关TFT 605的漏极和电流控制TFT 608的控制极相连。
此外，电流控制TFT 608的源极侧和电源引线609相连。利用本实施例的结构，电源引线609和电流控制TFT 608相连，并且电流控制TFT 608的漏极和EL元件610相连。
如果电流控制TFT 608是n沟道TFT，则EL元件610的阴极和漏极电气相连。此外，对于使用p沟道TFT的电流控制TFT 608的情况，EL元件610的阳极和漏极电气相连。
用于向驱动电路输送信号的输入引线(连接引线)612和613以及和电流源引线609相连的输入引线614被提供在FPC 611中作为外部输入、输出端子。
图7所示的EL显示装置的电路结构的例子如图8所示。本实施例的EL显示装置包括源极侧驱动电路701，控制极侧驱动电路(A)707，控制极侧驱动电路(B)711和像素部分706。注意在本说明中，术语驱动电路包括源极侧驱动电路和控制极侧驱动电路。
源极侧驱动电路701具有移位寄存器702，电平变换器703，缓冲器704，和采样电路(采样和保持电路)705。控制极侧驱动电路(A)707具有移位寄存器708，电平变换器709，和缓冲器710。控制极侧驱动电路(B)711也具有相同的结构。
其中，移位寄存器702和708分别具有5-16V(一般为10V)的驱动电压，在图6C中由205表示的结构适用于在构成所述电路的CMOS电路中使用的n沟道TFT。
此外，对于每个电平变换器703和709以及缓冲器704和710，和移位寄存器类似，包括图6C的n沟道TFT 205的CMOS电路是合适的。注意使控制极引线具有多控制极结构例如双控制极结构或3控制极结构对于改善每个电路的可靠性是合适的。
此外，因为源极区域和漏极区域被换位，所以需要减少关断电流值，包括图10所示的n沟道TFT 207的CMOS电路用于采样电路705是合适的。
在像素部分706中，设置具有图1所示的结构的像素。
上述结构可以容易地通过按照图4-6所示的制造步骤制造TFT来实现。在本实施例中，虽然只示出了像素部分和驱动电路的结构，但是如果使用本实施例的制造步骤，可以在同一底板上形成除驱动电路之外的逻辑电路，例如信号驱动电路、D/A转换电路、运算放大器电路、γ校正电路或其类似电路，此外，据信可以形成存储器部分、微处理器或其类似电路。
下面参照图11A和图11B说明包括封装构件的本实施例的EL组件。注意在需要时，将引用图7和图8使用的标号。
像素部分1101、源极侧驱动电路1102、和控制极侧驱动电路1103被形成在底板(包括在TFT下方的底膜)1100上。来自各个驱动电路的通过输入输出引线612-614引向FPC 611的各个引线和外部设备相连。
此时，用这样的方式形成密封材料，使得至少包围像素部分，最好包围驱动器电路和像素部分。注意具有一个凹陷部分使得可以包围住元件部分的板形材料可以用作密封材料1104，并且也可以使用板形的紫外线硬化的树脂。当使用具有凹陷部分从而能够包围住元件部分的金属板作为密封材料1104时，则通过黏合剂1105把密封材料1104固定在底板1100上，从而在密封材料1104和底板1100之间形成一个气密的空间。在这一点上，EL元件处于被完全封闭在气密空间中的状态，因而完全和大气隔离。
一种板形材料例如无定形玻璃(例如硼硅酸盐玻璃或石英玻璃)、结晶玻璃和陶瓷玻璃可以用作密封材料1104，也可以使用有机树脂(例如丙烯酸树脂、苯乙烯树脂、聚碳酸酯树脂或环氧树脂)和硅酮树脂。不论使用哪一种树脂，当制造如实施例1所述的具有在反射侧输出光的底板的EL显示装置时，密封材料1104必须是透明的。
作为黏合剂1105的材料，可以使用环氧树脂黏合剂，丙烯酸树脂黏合剂或类似的黏合剂。此外，也可以使用热塑树脂或光塑树脂作为黏合剂。不过，需要使用能够最大限度地阻止氧和湿气透过的材料。
此外，在密封材料和底板1100之间的间隙1106最好填充惰性气体(例如氩、氦或氮)。此外，这并不限于气体，也可以使用透明的惰性液体。在间隙1106中填充干燥剂也是有效的。可以使用在日本专利申请公开9-148066中披露的干燥剂。一般可以使用钡的氧化物。
此外，在具有各个绝缘的EL元件的像素区域中形成多个像素，如图11B所示，并且所有这些像素以阳极1107作为公共电极。这里，可以只在像素部分形成阴极和EL层；在驱动器电路上不需要形成阴极和EL层。当然，在驱动器电路上形成它们是没有问题的，但是考虑到在EL层中包括碱金属，所以最好不在驱动器电路上形成它们。注意EL层相对于湿气的抵抗力较弱，并且不能形成图形，因此可以使其通过使用荫罩利用汽化被选择地形成。
还注意阳极1107和标号1108表示的区域中的输入输出引线1109相连。输入输出引线1109是用于向阳极1107提供固定电压(地电压，在实施例1中为0V)的电源引线，其通过导电膏材料1110和FPC电气相连。
下面参照图12A-12C说明用于实现区域108中的接触结构的制造方法。
首先，按照本实施例的步骤获得图6A所示的状态。此时，在底板的端部(在图11B中由1108表示的区域)，第一中间层绝缘膜336和控制极绝缘膜311被除去，并在其上形成输入输出引线1109。当然，同时形成图6A的源极引线和连接引线(图12A)。
接着，当刻蚀在图6B中的第二中间层绝缘膜345和第一钝化膜344时，除去由标号1201表示的区域，并形成敞开的部分1202。(图12B)。
在此状态下，在像素部分中进行形成EL元件的处理(用于形成像素电极、EL层和阴极的处理)。用这样的方式使用掩模材料，使得在图12A-12C所示的区域中不形成阴极347和EL层348。在形成EL层348之后，形成阳极349。这样，阳极349和输入输出引线1201电气相连。此外，借助于形成第二钝化膜350获得图12C所示的状态。
通过上述步骤，便实现了由图11B的1108表示的区域的接触结构，输入输出引线1109通过封装构件1104和底板1100之间的间隙和FPC 611电气相连(不过，间隙中填充有黏合剂1105)。注意，虽然此处的说明是根据输入引线1109作出的，但是其它的输出引线612-614也以同样方式通过封装构件1104下方的部分和FPC 611相连。
实施例2
在本实施例中，将参照图13说明和图3B所示的结构不同的一种像素结构的例子。
图3B中所示的两个像素相对于提供地电位的电源引线211对称地排列。换句话说，通过在两个像素之间共用电源引线212，如图13所示，可以减少所需的引线的数量。注意，例如被置于像素内的TFT结构的结构保持原样。
如果采用这种结构，则可以制成更小的像素部分，因而可以改善图像的质量。
注意，本实施例的结构可以按照实施例1的制造步骤被容易地实现，因而，关于TFT的结构等，可以参看实施例1或图2的说明。
实施例3
利用实施例1和实施例2说明了使用顶基极型TFT的情况，但是本发明不限于一种TFT的结构，其也可以利用底基极型TFT(一般称为反向锗列型TFT)来实施。此外，反向触发型TFT可以利用任何方法被制成。
反向锗列型TFT是一种较好的结构，其需要的处理步骤比顶基极型TFT需要的处理步骤较少，因此对于实现本发明的目的，即降低成本而言是极为有利的。
实施例4
在由实施方式1和实施例1说明的EL显示装置中，通过使像素中的开关TFT具有多控制极结构，降低了开关TFT的关断电流值，并且取消了存储电容器。这种设计有效地利用由存储电容器占据的表面积作为发光区域。
不过，即使不完全取消存储电容器，通过使其独占的表面积较小，也可以获得增加发光的表面积的效果。即，通过把开关TFT制成多控制极结构的，便足以减少关断电流值，并缩小存储电容器的独占的表面积。
在这种情况下，存储电容器1401也可以相对于开关TFT 201被形成，其和电流控制TFT 202的控制极并联，如图14所示。
注意，实施例4的结构可以和实施例1-3中任何一个的结构自由组合。即，在像素中提供存储电容器，并且对TFT的结构或者EL层的材料等没有限制。
实施例5
在实施例1中使用激光晶体化作为形成结晶硅膜302的方法，在实施例5中将说明使用其它晶体化方法的情况。
在实施例5中使用在日本专利申请公开7-130652中记载的技术在形成无定形硅膜之后进行晶体化。在上述专利申请中记载的技术是用于获得具有好的晶体性的晶体硅膜的一种技术，其中使用例如元素镍作为加速晶体化的催化剂。
此外，在完成晶体化处理之后，也可以进行除去在晶体化中使用的催化剂的处理。在这种情况下，可以利用在日本专利申请公开10-270363或8-330602中记载的技术使催化剂被除去。
此外，利用本发明的申请人在日本专利申请公开11-076976中记载的技术也可以制造TFT。
因而，实施例1中所示的制造方法是一个例子，因而只要可以实现实施例1的图1、图2或图6C所示的结构，也可以使用其它的制造方法。
注意，实施例5的结构可以和实施例1-4的任何一个的结构自由组合。
实施例6
当驱动本发明的EL显示装置时，可以进行使用模拟信号的模拟驱动，也可以进行使用数字信号的数字驱动。
当进行模拟驱动时，模拟信号被送到开关TFT的源极引线，并且含有灰度信息的模拟信号成为电流控制TFT的控制极电压。在EL元件中流动的电流此时便被电流控制TFT控制，并且通过控制由EL元件发出的光的强度进行灰度显示。
在另一方面，当进行数字驱动时，便进行和模拟灰度显示不同的被成为时间划分的驱动的灰度显示。即，通过调节发光的时间长度，便产生在视觉上改变的彩色灰度显示。
EL元件的响应速度和液晶元件的响应速度相比是非常快的，因而可以进行高速驱动。因此，可以说EL元件适用于时间划分的驱动，其中一帧被分为许多子帧，然后进行灰度显示。
因而本发明是关于元件结构的技术，因而可以使用任何驱动方法。
实施例7
实施例1中示出了使用有机的EL材料作为EL层的例子，但是本发明也可以使用无机的EL材料来实现。不过，这种无机的EL材料具有极高的驱动电压，因此，当进行模拟驱动时，必须使用具有能够承受高的驱动电压的耐压特性的TFT。
或者，如果在将来研制出具有低的驱动电压的无机的EL材料，则可以把这种材料应用于本发明。
此外，实施例7的结构可以和实施例1-6的任何一个的结构自由组合。
实施例8
在实施例8中说明了使用图15所示的薄的膜形成设备制造EL元件的例子。在图15中，标号901表示用于进行底板的插入或取出的输送机室，也叫做负载锁定室。在实施例8中，首先把底板设置在载流子902上，在所述底板上进行按照实施例1的步骤的处理，直到形成图6B所示的像素电极。注意，输送机室901还被分为底板插入室和底板取出室。
标号903表示含有用于输送底板的机构(以后称为输送机构)的公共室。多个处理室(由标号906-910表示)通过通道905a-905f和公共室903相连。
为了借助于通道905a-905f使各个处理室与公共室完全隔离，采用气密封。因此可以通过在每个处理室内安装真空泵在真空下进行处理。可以使用旋转的油泵、机械增压泵、涡轮分子泵或低温泵作为真空泵，但是最好使用能够有效地去除湿气的低温泵。
然后底板被输送机构904输送到公共室903，接着被输送到第一气相膜淀积处理室906。在其中通过汽化或溅射进行阴极形成。MgAg在实施例8中被用作阴极材料，其中镁和银按照10∶1的比例一起被汽化。
接着，底板被从第一气相膜淀积处理室906被输送到溶液施加处理室907。在其中通过旋转喷涂施加含有EL材料的溶液，从而形成含有高分子量(聚合物)EL材料的聚合物前体。在实施例8中使用溶解在氯仿中的聚乙烯咔唑作为含有EL材料的溶液。当然，也可以组合其它高分子量EL材料(一般的材料为例如聚苯1，2亚乙烯基或聚碳酸脂)或其它的有机溶剂(例如二氯甲或四氢呋喃)。
然后把底板从溶液施加处理室907输送到烘烤室908。在烘烤室908中通过烘烤(热处理)使EL材料聚合。在实施例8中在50-150℃的温度下(最好在110-120℃)通过利用加热器加热载物台对整个底板进行热处理。这样，使得过量的氯仿被蒸发，从而形成由聚乙烯咔唑制成的高分子量发光层。在实施例8中这个一层的发光层被用作EL层。
接着，把底板从烘烤室908输送到第二气相膜淀积处理室909。在其中在高分子量发光层(EL层)上形成由透明的导电膜制成的阳极。在实施例8中，使用10-15％的被混合在氧化铟中的氧化锌的混合物。
接着，把底板从第二气相膜淀积处理室909输送到第三气相膜淀积处理室910。在其中形成由绝缘膜制成的钝化膜，最好是含有硅的绝缘膜。形成钝化层是为了保护EL层避免湿气和氧气的侵入。
然后把底板从第三气相膜淀积处理室910输送到被置于输送器室901中的载流子902上。这样，使用图15所示的薄膜形成设备完成了一系列处理。
使用图15所示的薄膜形成最备的优点在于，可以从阴极形成到钝化层形成进行连续的处理，而不使底板暴露在大气中(特别是在湿气中)。换句话说，所有处理都在真空中或者在干燥的惰性气体中进行，因此，可以避免发光层的劣化。
此外，用于进行旋转喷涂的处理室也被安装在同一个薄膜形成设备中，因此可以使用高分子量材料制成EL元件。当通过汽化或溅射形成EL层时，气相膜淀积处理室当然可以代替溶液施加处理室和烘烤室被安装。
注意，当在实施例的制造方法中形成EL元件时，可以使用在实施例8中所示的薄膜形成设备。因此，也可以通过使用实施例1的制造方法，使用实施例8中的薄膜形成设备获得实施例2到7中所示的结构。
实施例9
通过实施本发明而制成的有源阵列型EL显示装置(EL组件)和液晶显示装置相比，在亮的位置具有良好的视觉性能，这是因为，EL显示装置是自发光型的。其可以作为直视的EL显示装置(表示包括EL组件的显示装置)，因此其用途是广泛的。
注意和液晶显示相比，EL显示的一个优点是其具有宽的视角。因此，在合适的广播系统例如大屏幕的TV广播系统中，本发明的EL显示可以用作具有对角线尺寸等于或大于30英寸的(一般等于或大于40英寸)的显示器(显示监视器)。
此外，本发明不仅可以用作EL显示器(例如个人计算机监视器中，TV广播接收监视器中，或者广告显示监视器中)，而且也可以用作各种电子装置的显示器。
下面可以给出这种电子装置的例子：视频摄像机；数字照相机；护目镜型显示器(头上安装的显示器)；游戏机；汽车导航系统；个人计算机；便携信息终端(例如移动计算机，便携电话或电子书)；以及装有记录介质的图像播放装置(尤其是装有显示器的装置，其可以回放并显示记录介质，例如压缩盘(CD)，激光盘(LD)或者数字视频盘(DVD))。这些电子装置的例子示于图17A-17F中。
图17A是一种个人计算机，其具有多个部件，例如主体2001，壳体2002，显示装置2003和键盘2004。本发明可以用于显示装置2003中。
图17B是一种视频摄像机，其具有例如主体2101，显示装置2102，声音输入部分2103，操作开关2104，电池2105，和图像接收部分2106。本发明可以用于显示装置2102中。
图17C是连接在人的头部的EL显示装置的一部分(右侧)其具有例如主体2201，信号电缆2202，头固定带2203，显示监视器2204，光学系统2205，和显示装置2206。本发明可以用于显示装置2206中。
图17D是装有记录介质的图像播放装置(特别是DVD播放装置)，其具有例如主体2301，记录介质(例如CD，LD，DVD)2302，操作开关2303，显示装置(a)2304和显示装置(b)2305。显示装置(a)主要显示图像信息，显示装置(b)主要显示字符信息，本发明可用于显示装置(a)和显示装置(b)中。注意本发明可以用于装有记录介质的图像播放装置中，例如CD播放装置和游戏机。
图17E是一种移动计算机，其具有例如主体2401，照相机部分2402，图像接收部分2403，操作开关2404和显示装置2405。
图17F是一种EL显示装置，其具有例如壳体2501，支撑台2502，和显示装置2503。本发明可以用于显示装置2503中。在用于大屏幕的情况下，EL显示装置是有利的，因为和液晶显示相比，其具有较宽的视角，在具有等于或大于10英寸(尤其是等于或大于30英寸)的对角线的显示器中使用是有利的。
此外，如果在将来从EL材料发出的光的亮度增加，通过投射被透镜扩大的含有输出图像信息的光，在前型或后型投影器中使用本发明是可能的。
因而，本发明的应用范围极为广泛，可以用于所有领域的电子装置。此外实施例1到8的结构可以自由组合，并被在获得实施例9的电子装置中使用。
实施例10
通过进行和实施例1的处理不同的处理制造有源阵列型EL显示装置的一个例子在实施例10中示出了。图18A-18E用于说明实施例10。
首先，按照实施例1的处理在玻璃底板1800上形成厚度为300nm的底膜1801。在实施例10中，在不间断真空的条件下进行连续处理而形成的多层氮化氧化硅膜被用作底膜1801。此时，接触玻璃底板1800的氮的浓度可被设置在10-25重量％。
此外，利用已知的膜淀积方法在底膜1801上形成厚度为50nm的无定形硅膜(图中没有示出)。在不间断真空的条件下，在形成底膜之后连续地形成无定形硅膜。注意，不必把所述的膜限制为硅膜，只要是含有温度下结构的半导体膜(包括微晶半导体膜)，其它的膜也可以使用。此外，也可以使用含有无定形结构的化合物半导体膜例如无定形硅锗膜。此外，膜厚可以设置为20-100nm。
在图中没有示出的无定形硅膜接着通过使用利用XeCl气体的受激准分子激光进行晶体化。激光晶体化处理也在形成无定形硅膜之后在不间断真空的条件下被连续地进行。这样，形成晶体化硅膜1802。
此外，在晶体化硅膜1802上形成具有厚度为5-100nm(一般为10-30nm)的第一控制极绝缘膜1803。在实施例10中使用氧化硅膜作为第一控制极绝缘膜1803。第一控制极绝缘膜1803也在形成晶体硅膜1802形成之后不间断真空连续地被形成。这样，便获得图18A所示的状态。
因而，底膜形成处理、无定形硅膜形成处理(晶体硅膜形成处理)和第一控制极绝缘膜形成处理的特征在于，所有这些处理都在不间断真空的条件下(不暴露于大气中)被连续地进行。这种类型的连续处理可以使用具有多个膜淀积室和激光晶体化室的多室方法来实现(也称为群集工具法)。
接着，晶体化硅膜1802通过光刻形成图形，并形成岛形的半导体膜1804-1807。(见图18B)。
接着如此形成第二控制极绝缘膜1808，使得盖住岛形的半导体膜1804-1807。在主要作为控制极绝缘膜的区域内，第一控制极绝缘膜1803和第二控制极绝缘膜1808具有多层的结构。不过，最好形成薄膜厚的为10-30nm的第一控制极绝缘膜1803，因此第二控制极绝缘膜1808的膜厚可以在10-120nm的范围内调节。
接着形成光刻胶掩模1809a，1809b，并进行添加n型半导体元素的处理。这个处理可以在和实施例1中图4B所示的处理的条件相同的条件下进行。这样，形成n型杂质区域1810和1811，其含有n型杂质元素的浓度为2×1016-5×1019原子/cm3(一般5×1017-5×1018原子/cm3)。(见图18D)。
接着除去光刻胶掩模1809a和1809b，并进行活化n型杂质元素的处理。对于这一处理可以参照实施例1的图4C所示的方法进行。(见图18E)。
接着按照实施例1的从图4E开始的步骤进行随后的处理。这样便制成如同实施例1说明的有源阵列型EL显示装置。
注意实施例10的结构可以和实施例2-4，6和7的任何构成相组合，并且在制造EL元件时可以使用实施例8的设备。此外，在实施例9中所示的电子设备可以使用由实施例10制造的EL显示装置。
实施例11
通过进行和实施例1的处理不同的处理制造有源阵列型EL显示装置的一个例子在实施例11中示出了。图19A-19E用于说明实施例11。
在实施例11中，在制造实施例1图4A所示的晶体硅膜302时使用日本专利申请公开7-130652中记载的技术。即，使用镍作为加快实施例11中的无定形硅膜的晶体化的催化剂元素。然后向前进行图4B的处理，并获得图5A所示的状态。
接着形成光刻胶掩模1901a，1901b，并且，在这一状态下，进行添加n型杂质元素(在实施例11中是磷)的处理。此时可以参考实施例1的图5B所示的添加条件。这样，便形成n型杂质区域1902-1909。(见图19A)
接着除去光刻胶掩模1901a，1901b，并形成保护膜1910。然后使用电炉退火进行激活被添加到n型杂质区域1902-1909的n型杂质元素的处理。激活在500-600℃的温度下进行，并且在晶体化晶体硅膜302时使用的镍此时通过磷的吸气作用进入n型杂质区域1902-1909中。因此在图19B的处理中结合使用镍的吸气处理和磷的活化处理。
接着形成光刻胶掩模1911，并进行添加p型杂质元素(在实施例1中为硼)的处理。关于添加条件，此时可以参考实施例1的图5C。这样，形成p型杂质区域1912和1913。(见图19C)。
接着形成由氮化氧化硅膜制成的中间层绝缘膜1914，在此状态下进行氢化处理。在氢化处理中通过在300-450℃的温度下进行热处理使得在中间层绝缘膜1914内的氢扩散而进入活化层中。此外，与此同时，被添加到p型杂质区域中的硼被活化。因此在图19D中氢化处理和硼活化处理结合进行。在氢化的同时，p型杂质区域被活化，因此可以控制在高的控制极电压的区域中p沟道TFT的关断电流值较高的现象。
注意，氢化处理和硼活化处理也可以单独进行。换句话说，在图19C的步骤之后，可以在500-600℃的温度下进行硼活化处理，并且接着在300-400℃的温度下进行氢化处理。最好在硼活化不足的情况下进行这样的处理，因为氢化处理的温度低。
在这样获得图19D的状态之后，可以按照实施例1的图6A向前进行随后的处理。注意，中间层绝缘膜1914可以是图6A所示的中间层绝缘膜336的一部分。这样可以制成如同实施例1说明的有源阵列型EL显示装置。
注意，实施例11的结构可以和实施例2-7与10中的任何构成自由组合，并且，在制造EL元件时可以使用实施例8的设备。此外，实施例9中所示的电子装置可以使用实施例11制造的EL显示装置。
通过实施本发明，由阴极表面从EL层发出的光的反射成为漫反射，因而可以解决在EL显示装置的图像显示部分内观察者的面部或周围环境被反射的问题。
此外，不需要使用成本高的膜例如圆形偏振膜，因此，可以减少EL显示装置和使用EL显示装置的电子装置的成本。

Claims (21)

1.一种EL显示装置，包括含有阴极、EL层和阳极的EL元件，EL层形成于所述阴极的反射表面上，阳极形成于所述EL层上，其中在比较接近EL层的一侧上的阴极反射表面具有包含突起部分的纹理结构，所述突起部分的节距是0.05-1μm。
2.如权利要求1所述的装置，其中阴极被形成在在其表面上具有纹理结构的电极上。
3.如权利要求1所述的装置，其中EL显示装置被包括在从下面的组中选择的装置中，所述的组包括：视频摄像机，数字摄像机，护目镜型显示器，游戏机，汽车导航系统，个人计算机，便携信息终端，移动计算机，便携电话，电子书和图像播放装置。
4.如权利要求1所述的装置，其中所述阴极具有带状，并且所述阳极具有带状。
5.如权利要求4所述的装置，其中阴极被形成在在其表面上具有纹理结构的电极上。
6.如权利要求4所述的装置，其中EL显示装置被包括在从下面的组中选择的装置中，所述的组包括：视频摄像机，数字摄像机，护目镜型显示器，游戏机，汽车导航系统，个人计算机，便携信息终端，移动计算机，便携电话，电子书和图像播放装置。
7.如权利要求1所述的装置，其中所述EL元件和一个薄膜电阻电气相连。
8.如权利要求7所述的装置，其中阴极被形成在在其表面上具有纹理结构的电极上。
9.如权利要求7所述的装置，其中EL显示装置被包括在从下面的组中选择的装置中，所述的组包括：视频摄像机，数字摄像机，护目镜型显示器，游戏机，汽车导航系统，个人计算机，便携信息终端，移动计算机，便携电话，电子书和图像播放装置。
10.一种用于制造EL显示装置的方法，包括：
用于在电极的表面上形成第一纹理结构的步骤；
用于在具有第一纹理结构的电极上形成阴极的步骤，以在所述阴极的反射表面上形成包含突起部分的第二纹理结构；
用于在阴极的反射表面上形成EL层的步骤；
用于在EL层上形成阳极的步骤；
其中所述第二纹理结构的所述突起部分之间的节距是0.05-1μm。
11.如权利要求10所述的方法，其中用于形成纹理结构的步骤利用光刻进行。
12.如权利要求10所述的方法，其中用于形成纹理结构的步骤通过全息摄影进行。
13.如权利要求10所述的方法，其中EL显示装置被包括在从下面的组中选择的装置中，所述的组包括：视频摄像机，数字摄像机，护目镜型显示器，游戏机，汽车导航系统，个人计算机，便携信息终端，移动计算机，便携电话，电子书和图像播放装置。
14.如权利要求10所述的方法，其中以带状形成所述阳极。
15.如权利要求14所述的方法，其中用于形成纹理结构的步骤利用光刻进行。
16.如权利要求14所述的方法，其中用于形成纹理结构的步骤通过全息摄影进行。
17.如权利要求14所述的方法，其中EL显示装置被包括在从下面的组中选择的装置中，所述的组包括：视频摄像机，数字摄像机，护目镜型显示器，游戏机，汽车导航系统，个人计算机，便携信息终端，移动计算机，便携电话，电子书和图像播放装置。
18.如权利要求10所述的方法，其中所述电极是与薄膜晶体管电气相连的像素电极。
19.如权利要求18所述的方法，其中用于形成纹理结构的步骤利用光刻进行。
20.如权利要求18所述的方法，其中用于形成纹理结构的步骤通过全息摄影进行。
21.如权利要求18所述的方法，其中EL显示装置被包括在从下面的组中选择的装置中，所述的组包括：视频摄像机，数字摄像机，护目镜型显示器，游戏机，汽车导航系统，个人计算机，便携信息终端，移动计算机，便携电话，电子书和图像播放装置。
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