JP2004070223A

JP2004070223A - 表示装置およびその作製方法

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Publication number: JP2004070223A
Application number: JP2002232846A
Authority: JP
Inventors: Shunpei Yamazaki; 山崎　舜平; Takashi Hamada; 浜田　崇
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2002-08-09
Filing date: 2002-08-09
Publication date: 2004-03-04

Abstract

【課題】薄膜トランジスタが作り込まれた基体上に、電子ビーム蒸着法で薄膜を形成する際に、薄膜トランジスタの特性異常を招くことなく所望の薄膜を形成するための技術を提供することを課題とする。
【解決手段】トランジスタと電気的に接続する電極上に、電子ビーム蒸着法により薄膜を形成するに当たり、薄膜を形成する蒸着材料に電子ビームを照射したときに、当該蒸着材料から放射される放射線が成膜表面に放射される時間を短くするために、成膜速度を制御することを特徴とするものである。実質的には、電子線の電流値を制御して成膜速度を高め、成膜表面に放射線が放射される時間を短くして、薄膜トランジスタの劣化を抑制するものである。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子（代表的にはトランジスタ）を各画素に設けた表示装置の作製方法に関し、特にエレクトロルミネセンス材料を用いた発光素子と半導体素子を組み合わせて画素を形成するアクティブマトリクス型の表示装置の作製方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、基体上にトランジスタ、具体的には薄膜トランジスタやＭＯＳトランジスタを集積化してなる液晶表示装置やエレクトロルミネセンス（Ｅｌｅｃｔｒｏ　Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）表示装置の開発が進んでいる。これらの表示装置は、いずれもガラス基体上に薄膜形成技術を用いてトランジスタを作り込み、そのトランジスタをマトリクス配列する各画素に配置し、画像表示を行う表示装置として機能させることを特徴としている。
【０００３】
上記のような画素構成はトランジスタのような半導体素子を用いていることから、アクティブマトリクス方式と呼ばれている。図２は、典型的なアクティブマトリクス方式のエレクトロルミネセンス表示装置の構造を示している。図２において、２０１は基体であり、その上に薄膜トランジスタ２０２が設けられ、薄膜トランジスタ２０２に発光素子の陽極として機能する第１電極２０３が接続されている。また、第１電極２０３上にはそれに対応する位置に開口部を有する絶縁膜２０４が設けられ、それらを覆うように発光体２０５及び発光素子の陰極として機能する第２電極２０６が設けられている。エレクトロルミネセンス表示装置は、発光体２０５においてキャリア（正孔および電子）が再結合することにより得られる発光を用いて画像表示を行うものである。
【０００４】
第１電極２０３及び第２電極２０６は、陽極及び陰極と表現され区別している。陽極を形成する電極材料は発光体２０５に対して正孔を注入しやすい材料を適用し、陰極を形成する電極材料は電子を注入しやすい材料を適用する。例えば、陰極を形成する電極材料としては、仕事関数が小さい（３ｅＶ以下）材料が好ましいとされている。代表的にはＡｌ：ＬｉやＭｇ：Ａｇ合金等が用いられている。
【０００５】
このとき、第１電極２０３及び絶縁膜２０４の形成までは通常のプロセスで作製することが可能であるが、発光体２０５として有機化合物を用いる場合、成膜方法としては蒸着法、塗布法、インクジェット法若しくは印刷法が用いられている。また、その上の第２電極２０６の形成には、発光体２０５の耐熱性が１００℃以下と低いため、蒸着法が用いられている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者らは、研究開発の過程において作製した図２の構造のエレクトロルミネセンス表示装置において、薄膜トランジスタ（ＴＦＴともいう）のしきい値電圧やサブスレッショルド特性に異常が見られることを発見した。そして、その原因を究明した結果、陰極となる金属膜を電子ビーム蒸着法で形成した際に、その前後でしきい値電圧（Ｖ_ｔｈ）の大幅なシフトが見られることを発見した。図３に示す結果は、陰極となる金属膜の形成前後における薄膜トランジスタのドレイン電圧−ゲート電圧特性（以下、Ｉ_ｄ−Ｖ_ｇ特性という。）である。図３から明らかなように、陰極形成前のしきい値電圧に比べて形成後のしきい値電圧は、マイナス側へ４Ｖ程度も移動していることが判明した。またさらに、スイッチング特性の急峻性を示すサブスレッショルド係数（Ｓ値）も大きくなっている（悪化している）ことが確認された。
【０００７】
これは陰極を形成した際に何らかの損傷が薄膜トランジスタに与えられ、その結果しきい値電圧及びＳ値が大きく変化したと考えられる。本発明は、これらの問題点に鑑みてなされたものであり、薄膜トランジスタが作り込まれた基体上に、その特性異常を招くことなく所望の薄膜を形成するための技術を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記薄膜トランジスタの特性異常の原因として考えられたのが、放射線損傷による影響であり、ゲート絶縁膜に電荷若しくは準位が生成されたことによる特性劣化である。放射線損傷によるトランジスタの動作不良は良く知られた現象であり、一般的には放射線（ガンマ線、中性子、エックス線等）の照射によって生じる酸化膜内正電荷の発生、Ｓｉ−ＳｉＯ_２界面の界面準位の発生、酸化膜内の中性電子トラップの発生の三つに分類されている。この放射線損傷によるトランジスタの動作不良については、例えば、「株式会社リアライズ社、平成３年７月３１日発行、谷口研二他編集、“シリコン熱酸化膜とその界面”第１６７〜１８２頁」に詳しく記載されている。
【０００９】
また、電子ビーム蒸着法においては、電子ビームの照射により溶融した金属から放射線（典型的には特性Ｘ線）が発生することが知られており、本発明者らは、電子ビーム蒸着の際に発生した放射線によって薄膜トランジスタのゲート絶縁膜等に正電荷の発生や界面準位が生成し、それに起因してしきい値電圧のマイナス側へのシフトという特性異常が発生するという結論に達した。
【００１０】
本発明はこれらの知見に基づいてなされたものであり、上述したような薄膜トランジスタの特性異常が低減された表示装置、およびその作製方法に関するものである。
【００１１】
なお、本発明におけるＴＦＴの特性は、しきい値電圧（Ｖ_ｔｈ）、エス値（Ｓ値）、および立ち上がり電圧（Ｖ_{ｓｈｉｆｔ}）等のパラメータで表すことができる。しきい値電圧（Ｖ_ｔｈ）は、図８（Ａ）で示すようにゲート電圧（Ｖ_ｇ）対（ドレイン電流（Ｉ_ｄ））^１／２の関係において、直線領域を外挿してＶｇ軸と交差する電圧値をその値として求めることができる。
【００１２】
また、しきい値電圧（Ｖ_ｔｈ）近傍、またはそれ以下における立ち上がり電圧（Ｖ_{ｓｈｉｆｔ}）からしきい値電圧（Ｖ_ｔｈ）に至るまでの領域（サブスレッショルド領域）でのドレイン電流（Ｉ_ｄ）とゲート電圧（Ｖ_ｇ）の関係はＴＦＴの応答性を示すものであり、サブスレッショルド特性と呼ばれている。このサブスレッショルド特性を表す係数としてサブスレッショルド係数（以下、Ｓ値と省略して記す）が用いられる。Ｓ値は図８（Ｂ）で示すようにサブスレッショルド特性を片対数グラフにプロットしたときにドレイン電流が一桁変化するのに要するゲート電圧であって、１×１０^−１２Ａ以上での傾きの最大値として定義される。そしてＳ値が小さければ小さいほど、ＴＦＴの応答速度は速くなり、Ｓ値が大きければ大きいほど、ＴＦＴの応答速度は遅くなる。
【００１３】
なお、立ち上がり電圧（Ｖ_{ｓｈｉｆｔ}）は、図８（Ｃ）に示すように、ドレイン電流（Ｉ_ｄ）対ゲート電圧（Ｖｇ）のサブスレッショルド特性において、傾きが最大になる点に引かれた接線がＩ_ｄ＝１×１０^−１２Ａの水平線と交差する電圧値として定義される。
【００１４】
本発明における発明の構成は、スイッチングＴＦＴ、駆動ＴＦＴ、第１電極、および発光体を間に挟んで形成された第２電極を有する表示装置において、前記スイッチングＴＦＴはｎチャネル型ＴＦＴであり、前記駆動ＴＦＴはｐチャネル型ＴＦＴであって、前記第２電極の成膜前後における前記ｎチャネル型ＴＦＴのしきい値電圧の変化は０〜−１Ｖの範囲内であり、前記ｐチャネル型ＴＦＴのしきい値電圧の変化は０〜−１．７Ｖの範囲内であり、前記ｎチャネル型ＴＦＴのＳ値の変化は０〜０．１Ｖ／ｄｅｃ．の範囲内であり、前記ｐチャネル型ＴＦＴのＳ値の変化は０〜０．１Ｖ／ｄｅｃ．の範囲内であることを特徴とする表示装置である。
【００１５】
また、本発明の他の構成は、スイッチングＴＦＴ、駆動ＴＦＴ、第１電極、発光体、および第２電極を有する表示装置において、前記スイッチングＴＦＴはｎチャネル型ＴＦＴであり、前記駆動ＴＦＴはｐチャネル型ＴＦＴであって、前記第１電極は前記スイッチングＴＦＴと電気的に接続されており、前記第１電極上に前記発光体を介して形成される前記第２電極の成膜前後における前記ｎチャネル型ＴＦＴのしきい値電圧の変化は０〜−１Ｖの範囲内であり、前記ｐチャネル型ＴＦＴのしきい値電圧の変化は０〜−１．７Ｖの範囲内であり、前記ｎチャネル型ＴＦＴのＳ値の変化は０〜０．１Ｖ／ｄｅｃ．の範囲内であり、前記ｐチャネル型ＴＦＴのＳ値の変化は０〜０．１Ｖ／ｄｅｃ．の範囲内であることを特徴とする表示装置である。
【００１６】
さらに本発明の別の構成は、スイッチングＴＦＴ、駆動ＴＦＴ、第１電極、発光体、および第２電極を有する表示装置において、前記スイッチングＴＦＴおよび、前記駆動ＴＦＴはｎチャネル型ＴＦＴであって、前記第１電極は前記スイッチングＴＦＴと電気的に接続されており、前記第１電極上に前記発光体を介して形成される前記第２電極の成膜前後における前記ｎチャネル型ＴＦＴのしきい値電圧の変化は０〜−１Ｖの範囲内であり、前記ｎチャネル型ＴＦＴのＳ値の変化は０〜０．１Ｖ／ｄｅｃ．の範囲内であることを特徴とする表示装置である。
【００１７】
さらに本発明の別の構成は、スイッチングＴＦＴ、駆動ＴＦＴ、第１電極、発光体、および第２電極を有する表示装置において、前記スイッチングＴＦＴおよび、前記駆動ＴＦＴはｐチャネル型ＴＦＴであって、前記第１電極は前記スイッチングＴＦＴと電気的に接続されており、前記第１電極上に前記発光体を介して形成される前記第２電極の成膜前後における前記ｐチャネル型ＴＦＴのしきい値電圧の変化は０〜−１．７Ｖの範囲内であり、前記ｐチャネル型ＴＦＴのＳ値の変化は０〜０．１Ｖ／ｄｅｃ．の範囲内であることを特徴とする表示装置である。
【００１８】
また、上記構成において、ｎチャネル型ＴＦＴを用いる場合には、前記ｎチャネル型ＴＦＴの立ち上がり電圧の変化は、０〜−１．５Ｖであり、ｐチャネル型ＴＦＴを用いる場合には、前記ｐチャネル型ＴＦＴの立ち上がり電圧の変化は、０〜−１．２Ｖであることを特徴とする表示装置である。
【００１９】
さらに、本発明において開示する上記表示装置の作製方法に関する構成は、スイッチングＴＦＴ、駆動ＴＦＴ、前記駆動ＴＦＴと電気的に接続された第１電極、および発光体を間に挟んで形成された第２電極を有する表示装置の作製において、前記第２電極を形成する電子ビーム蒸着法により得られる膜の成膜速度を１ｎｍ／ｓｅｃ．以上とし、前記膜の成膜時間を４００ｓｅｃ．以下とすることを特徴とする表示装置の作製方法である。
【００２０】
また、上記表示装置の作製方法に関する別の構成は、スイッチングＴＦＴ、駆動ＴＦＴ、前記駆動ＴＦＴと電気的に接続された第１電極、および発光体を間に挟んで形成された第２電極を有する表示装置の作製において、前記第２電極を電子ビーム蒸着法により形成する際に電子ビームの発生源から発生する電子線による電流値を制御して、前記膜の成膜時間を４００ｓｅｃ以下とすることを特徴とする表示装置の作製方法である。
【００２１】
なお、上記構成において前記電子線による電流値を８００ｍＡ以上とすることにより、前記膜の成膜速度を高めることを特徴とする表示装置の作製方法である。
【００２２】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態について、図１を用いて説明する。図１（Ａ）に示す画素構成において１０１はデータ信号線、１０２はゲート信号線、１０３は電源線、１０４はスイッチング用の薄膜トランジスタ（スイッチングＴＦＴという。以下、同じ）、１０５は電荷保持用のコンデンサ、１０６は発光素子に電流を供給するための駆動用薄膜トランジスタ（駆動ＴＦＴという。以下、同じ）、１０７は駆動ＴＦＴのドレインに電気的に接続する第１電極であり、第１電極１０７は発光素子の陽極として機能する。なお、ここで発光素子とは、一対の電極（陽極及び陰極）の間に発光体を設けた素子をいう。例えば、本実施の形態においては、発光素子としてエレクトロルミネセンス素子を設ける。
【００２３】
また、本実施の形態１においては、スイッチングＴＦＴをｎチャネル型ＴＦＴで形成し、駆動ＴＦＴをｐチャネル型ＴＦＴで形成することとする。なお、本発明において、スイッチングＴＦＴおよび駆動ＴＦＴをｎチャネル型ＴＦＴで形成したり、スイッチングＴＦＴおよび駆動ＴＦＴをｐチャネル型ＴＦＴで形成することも可能である。
【００２４】
このときのＡ−Ａ’における切断面に相当する図面を図１（Ｂ）に示す。図１（Ｂ）において、１１０は基体であり、ガラス基体、石英基体、プラスチック基体その他の透光性基体を用いることができる。基体１１０の上には公知の半導体プロセスを用いて駆動用ＴＦＴ１０６が形成される。また、駆動ＴＦＴ１０６に接続されるように形成された第１電極１０７の端部及び少なくとも駆動ＴＦＴ及びスイッチングＴＦＴを覆い隠すように、格子状にパターン化された隔壁層１０８が設けられる。
【００２５】
スイッチングＴＦＴ１０４や駆動ＴＦＴ１０６のチャネル部を形成する半導体層には多結晶シリコン又は非晶質シリコンが適用されて、ゲート構造等に特段の制約はない。シングルドレインや低濃度ドレイン等公知の技術を適用することができる。図示している薄膜トランジスタの構成はトップゲート構造（具体的にはプレーナ構造）であるが、他の形態としてボトムゲート構造（具体的には逆スタガ構造）とすることも可能である。その場合、半導体層とゲート電極等の配置が反対になるだけである。また当然のことながら、薄膜トランジスタに限らず、単結晶シリコンウエハーにシリコンウェルを用いて形成されたＭＯＳ構造のトランジスタを適用しても良い。
【００２６】
第１電極１０７及び隔壁層１０８の上には発光体１１１、陰極として機能する第２電極１１２及びパッシベーション膜１１３が設けられる。第１電極１０７、発光体１１１、第２電極１１２が重畳する部位が実質的に発光素子となる。
【００２７】
この発光体１１１の構成は公知の構成を用いることができる。第１電極１０７と第２電極１１２との間に配設する発光体には、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。基本的にエレクトロルミネセンス素子は、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。
【００２８】
発光体１１１は典型的には有機化合物を用いて形成されており、その分子数から区分された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と、電子注入輸送性又は正孔注入輸送性を有する無機化合物から形成される電子注入輸送層又は正孔注入輸送層とを組み合わせて形成しても良い。尚、中分子とは昇華性や溶解性を有しない有機化合物の凝集体（好ましくは、分子数１０以下）又は連鎖する分子の長さが５μｍ以下（好ましくは５０ｎｍ以下）の有機化合物のことをいう。
【００２９】
発光体１１１の主体となる発光材料は、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。
【００３０】
また、電子注入輸送層又は正孔注入輸送層を形成する上で用いられる具体的な無機化合物材料としては、ダイヤモンド状カーボン（ＤＬＣ）、Ｓｉ、Ｇｅ、ＣＮ、及びこれらの酸化物又は窒化物の他、これらに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。
【００３１】
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体１１１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。
【００３２】
パッシベーション膜１１３としては、窒化シリコン膜、窒化アルミニウム膜、ダイヤモンドライクカーボン膜その他の水分や酸素に高いブロッキング性を示す絶縁膜を用いることができる。
【００３３】
第２電極１１２としては、金属成分とアルカリ金属又はアルカリ土類金属、若しくはその両者を含む成分とからなる多成分の合金若しくは化合物を用いる。金属成分としては、Ａｌ、Ａｕ、Ｆｅ、Ｖ、Ｐｄ等が挙げられ、アルカリ金属又はアルカリ土類金属の具体例としては、Ｌｉ（リチウム）、Ｎａ（ナトリウム）、Ｋ（カリウム）、Ｒｂ（ルビジウム）、Ｃｓ（セシウム）、Ｍｇ（マグネシウム）、Ｃａ（カルシウム）、Ｓｒ（ストロンチウム）、Ｂａ（バリウム）等が挙げられる。その他、これら以外にもＹｂ（イッテルビウム）、Ｌｕ（ルテチウム）、Ｎｄ（ネオジウム）、Ｔｍ（ツリウム）等を適用しても良い。第２電極の組成は、上記金属成分にアルカリ金属又はアルカリ土類金属のうち仕事関数が３ｅＶ以下のものを０．０１〜１０重量％含ませた合金若しくは化合物とする。陰極として機能させる目的において、第２電極の厚さは適宜設定すれば良いが、概ね０．０１〜１μｍの範囲内として、電子ビーム蒸着法で形成すれば良い。
【００３４】
ここで、電子ビーム蒸着法により第２電極１１２を形成するに当たって上記金属成分を含む蒸着材料に高エネルギーの電子ビーム（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｂｅａｍ：ＥＢ）を照射すると、電子ビームは蒸着材料に衝突し、これを加熱する。加熱された蒸着材料は、成膜表面に蒸着される。しかし、電子ビームの照射時において、同時に放射線が成膜表面に照射されるため、成膜表面に放射線が照射される時間を短くするために、成膜速度を高め、所望の膜厚を成膜するまでの時間を短くする必要がある。なお、本発明において、成膜表面に放射線が照射される時間は、４００ｓｅｃ．以下とすることが好ましい。
【００３５】
なお、成膜速度を高めるためには電子ビームの発生源である電子銃から発生する電子線による電流値を制御することにより、成膜表面が放射線による影響を受けない程度に第２電極１１２を形成することができる。なお、成膜時における成膜速度は蒸着材料の種類によって異なり、例えばＡｌを主成分とする材料を用いて２００ｎｍの膜厚で成膜する場合には、その成膜速度を概略１ｎｍ／ｓｅｃ．以下とすればよい。
【００３６】
以上のように、本実施の形態に示す作製方法により、電子ビーム蒸着法を用いて金属膜を形成するに当たって、成膜時間を制御することにより放射線の照射による影響を極力抑えることができるので、放射線照射によるトランジスタのしきい値電圧異常やＳ値異常といった不良の発生を抑制することが可能となる。
【００３７】
（実施の形態２）
本実施の形態２では、電子ビーム蒸着法による第２電極形成前後における薄膜トランジスタ（ｎチャネル型ＴＦＴ、ｐチャネル型ＴＦＴ）の特性変化について、ドレイン電圧が１Ｖの時と８Ｖの時でそれぞれ測定した結果を図４に示す。なお、図４では、横軸に第２電極（陰極）の膜厚を示し、縦軸にＴＦＴの立ち上がり電圧の変化量（ΔＶ_{ｓｈｉｆｔ}）を示す。この結果から、第２電極の膜厚が厚くなるにつれて、すなわち、成膜時間が長くなるにつれて立ち上がり電圧の変化量（ΔＶ_{ｓｈｉｆｔ}）が大きくなる様子が確認される。
【００３８】
なお、第２の電極形成時における電子ビームの照射時間を短くすることにより、立ち上がり電圧の変化量（ΔＶ_{ｓｈｉｆｔ}）を制御することができる。なお、本発明においては、ｎチャネル型ＴＦＴの場合には、グラフ中の領域ａで示される部分、すなわち、立ち上がり電圧の変化量（ΔＶ_{ｓｈｉｆｔ}）が０〜−１．５Ｖの範囲となるようにし、ｐチャネル型ＴＦＴの場合には、グラフ中の領域ｂで示される部分、すなわち、立ち上がり電圧の変化量（ΔＶ_{ｓｈｉｆｔ}）が０〜−１．２Ｖの範囲となるようにして用いる。
【００３９】
また、本発明におけるしきい値電圧の変化量（ΔＶ_ｔｈ）と立ち上がり電圧の変化量（ΔＶ_{ｓｈｉｆｔ}）との関係を図５に示す。なお、この場合において、電子ビームの照射時間が４００ｓｅｃ．の時と、８００ｓｅｃ．の時に測定した結果をｎチャネル型ＴＦＴ、ｐチャネル型ＴＦＴのそれぞれの場合について示す。また、電子ビーム蒸着法における成膜条件は、加速電圧が−６．５ｋＶであり、成膜速度は１ｎｍ／ｓｅｃ．である。なお、成膜速度が１ｎｍ／ｓｅｃ．の場合において、電子ビームの発生源である電子銃から発生する電子線による電流値は、８００ｍＡである。なお、本発明において、成膜速度をより高めるために、この電流値を８００ｍＡ以上として実施することができる。
【００４０】
この結果からｎチャネル型ＴＦＴの場合において、立ち上がり電圧の変化量（ΔＶ_{ｓｈｉｆｔ}）を０〜−１．５Ｖの範囲とする場合には、電子ビームの照射時間が４００ｓｅｃ．であれば、しきい値電圧の変化量（ΔＶ_ｔｈ）を０〜−１．０Ｖの範囲内とすることができる。また、ｐチャネル型ＴＦＴの場合において、立ち上がり電圧の変化量（ΔＶ_{ｓｈｉｆｔ}）を０〜−１．２Ｖの範囲とする場合にも、電子ビームの照射時間が４００ｓｅｃ．であれば、しきい値電圧の変化量（ΔＶ_ｔｈ）も０〜−１．７Ｖの範囲内とすることができる。
【００４１】
さらに、本発明におけるしきい値電圧の変化量（ΔＶ_ｔｈ）と薄膜トランジスタのＳ値（サブスレッショルド係数）の変化量（ΔＳ）との関係を図６に示す。
【００４２】
なお、図６の場合においても電子ビームの照射時間が４００ｓｅｃ．の時と、８００ｓｅｃ．の時に測定した結果をｎチャネル型ＴＦＴ、ｐチャネル型ＴＦＴのそれぞれの場合について示す。
【００４３】
この結果からｎチャネル型ＴＦＴの場合において、しきい値電圧の変化量（ΔＶ_ｔｈ）を０〜−１．０Ｖの範囲とする場合には、電子ビームの照射時間が４００ｓｅｃ．以内であれば、Ｓ値の変化量（ΔＳ）を０〜０．１（Ｖ／ｄｅｃ．）の範囲内とすることができる。また、ｐチャネル型ＴＦＴの場合において、しきい値電圧の変化量（ΔＶ_ｔｈ）を０〜−１．７Ｖの範囲とする場合には、電子ビームの照射時間が４００ｓｅｃ．以内であれば、Ｓ値の変化量（ΔＳ）を０〜０．１（Ｖ／ｄｅｃ．）の範囲内とすることができる。
【００４４】
すなわち、上記に示した特性値が確保できる範囲において第２電極を電子ビーム蒸着法により形成した場合でも、ｎチャネル型、及びｐチャネル型ＴＦＴ共にスイッチング素子として充分に機能させることができる。
【００４５】
図１で示す構成において、電子ビーム蒸着法で形成される発光素子の第２電極１１２は、陰極又は陽極として機能すれば良く、そのシート抵抗が数百Ω／□以下のものであれば良い。金属材料としてＡｌ等を用いる場合、その厚さは０．１μｍ以下、好ましくは０．０１〜０．０５μｍとすれば良い。つまり、本発明において、第２電極の厚さを薄膜化して電子ビーム蒸着の時間を短くすることで薄膜トランジスタの劣化を抑制することが可能となる。すなわち、蒸着材料から放射される放射線に薄膜トランジスタが晒される時間を短縮して、その劣化をしないように制御することが可能となる。
【００４６】
勿論、０．１μｍ以下に薄膜化した第２電極上に低抵抗化を図る目的で、抵抗加熱蒸着法やスパッタリング法等放射線の影響の無い成膜法で補助的な電極を形成しても良い。
【００４７】
以上のように、本実施の形態に示す作製方法により、電子ビーム蒸着法を用いて金属膜を形成するにあたって、放射線の影響を抑えて成膜することにより、放射線照射によるトランジスタのしきい値電圧異常やＳ値異常といった不良の発生を抑制することが可能となる。
【００４８】
（実施の形態３）
実施の形態１と２に示した表示装置は、いずれもエレクトロルミネセンス表示装置を例示しているが、本発明は基体上にトランジスタを形成し、その後電子ビーム蒸着法で所定の薄膜を形成する製造工程全般に適用できる。例えば、電子ビーム蒸着法を用いる液晶表示装置、フィールドエミッション表示装置、その他の表示装置の製造工程に適用しても良い。
【００４９】
（実施の形態４）
本発明の表示装置を表示部に用いた電子機器として、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ゴーグル型ディスプレイ（ヘッドマウントディスプレイ）、ナビゲーションシステム、音響再生装置（カーオーディオ、オーディオコンポ等）、ノート型パーソナルコンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機又は電子書籍等）、記録媒体を備えた画像再生装置（具体的にはＤｉｇｉｔａｌ　Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ　Ｄｉｓｃ（ＤＶＤ）等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうるディスプレイを備えた装置）等が挙げられる。それらの電子機器の具体例を図７に示す。
【００５０】
図７（Ａ）はテレビであり、筐体２００１、支持台２００２、表示部２００３、スピーカー部２００４、ビデオ入力端子２００５等を含む。本発明は表示部２００３に適用することができる。なお、パソコン用、ＴＶ放送受信用、広告表示用等、全ての情報表示用のテレビが含まれる。
【００５１】
図７（Ｂ）はデジタルカメラであり、本体２１０１、表示部２１０２、受像部２１０３、操作キー２１０４、外部接続ポート２１０５、シャッター２１０６等を含む。本発明は、表示部２１０２に適用することができる。
【００５２】
図７（Ｃ）はノート型パーソナルコンピュータであり、本体２２０１、筐体２２０２、表示部２２０３、キーボード２２０４、外部接続ポート２２０５、ポインティングマウス２２０６等を含む。本発明は、表示部２２０３に適用することができる。
【００５３】
図７（Ｄ）はモバイルコンピュータであり、本体２３０１、表示部２３０２、スイッチ２３０３、操作キー２３０４、赤外線ポート２３０５等を含む。本発明は、表示部２３０２に適用することができる。
【００５４】
図７（Ｅ）は記録媒体を備えた携帯型の画像再生装置（具体的にはＤＶＤ再生装置）であり、本体２４０１、筐体２４０２、表示部Ａ２４０３、表示部Ｂ２４０４、記録媒体（ＤＶＤ等）読み込み部２４０５、操作キー２４０６、スピーカー部２４０７等を含む。表示部Ａ２４０３は主として画像情報を表示し、表示部Ｂ２４０４は主として文字情報を表示するが、本発明は表示部Ａ、Ｂ２４０３、２４０４に適用することができる。なお、記録媒体を備えた画像再生装置には家庭用ゲーム機器等も含まれる。
【００５５】
図７（Ｆ）はゴーグル型ディスプレイ（ヘッドマウントディスプレイ）であり、本体２５０１、表示部２５０２、アーム部２５０３を含む。本発明は、表示部２５０２に適用することができる。
【００５６】
図７（Ｇ）はビデオカメラであり、本体２６０１、表示部２６０２、筐体２６０３、外部接続ポート２６０４、リモコン受信部２６０５、受像部２６０６、バッテリー２６０７、音声入力部２６０８、操作キー２６０９、接眼部２６１０等を含む。本発明は、表示部２６０２に適用することができる。
【００５７】
図７（Ｈ）は携帯電話であり、本体２７０１、筐体２７０２、表示部２７０３、音声入力部２７０４、音声出力部２７０５、操作キー２７０６、外部接続ポート２７０７、アンテナ２７０８等を含む。本発明は、表示部２７０３に適用することができる。なお、表示部２７０３は黒色の背景に白色の文字を表示することで携帯電話の消費電流を抑えることができる。
【００５８】
以上の様に、本発明を実施して得た表示装置は、あらゆる電子機器の表示部として用いても良い。なお、本実施の形態の電子機器には、実施の形態１〜３に示したいずれの構成を有した表示装置を用いても良い。
【００５９】
【発明の効果】
本発明により、電子ビーム蒸着法により特に金属膜を形成するにあたって、被処理基体に形成されたトランジスタにガンマ線、中性子、エックス線その他の放射線が照射される不具合が解決され、放射線の照射によって生じる酸化膜内正電荷の発生、Ｓｉ−ＳｉＯ_２界面の界面準位の発生、酸化膜内の中性電子トラップの発生に伴うトランジスタの動作不良を防止することができる。そして、しきい値電圧の異常やＳ値の異常を防ぐことにより信頼性の高い表示装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】表示装置の画素構成を示す上面図及び断面図。
【図２】表示装置の画素構成を示す断面図。
【図３】電子ビーム蒸着前後におけるＴＦＴのＩ_Ｄ−Ｖ_Ｇ特性。
【図４】第２電極の膜厚とＴＦＴの立ち上がり電圧との関係を示すグラフ。
【図５】ＴＦＴのしきい値電圧と立ち上がり電圧との関係を示すグラフ。
【図６】ＴＦＴのしきい値電圧と立ち上がり電圧との関係を示すグラフ。
【図７】電子機器の一例を示す図。
【図８】しきい値電圧、Ｓ値、立ち上がり電圧の定義を説明する図。
【符号の説明】
１０１　データ信号線
１０２　ゲート信号線
１０３　電源線
１０４　スイッチング用ＴＦＴ
１０５　コンデンサ
１０６　駆動ＴＦＴ
１０７　第１電極
１０８　隔壁層
１１１　発光体
１１２　第２電極
１１３　パッシベーション膜

Claims

スイッチングＴＦＴ、駆動ＴＦＴ、第１電極、および発光体を間に挟んで形成された第２電極を有する表示装置において、
前記スイッチングＴＦＴはｎチャネル型ＴＦＴであり、前記駆動ＴＦＴはｐチャネル型ＴＦＴであって、
前記第２電極の成膜前後における前記ｎチャネル型ＴＦＴのしきい値電圧の変化は０〜−１Ｖの範囲内であり、
前記ｐチャネル型ＴＦＴのしきい値電圧の変化は０〜−１．７Ｖの範囲内であり、
前記ｎチャネル型ＴＦＴのＳ値の変化は０〜０．１Ｖ／ｄｅｃ．の範囲内であり、
前記ｐチャネル型ＴＦＴのＳ値の変化は０〜０．１Ｖ／ｄｅｃ．の範囲内であることを特徴とする表示装置。
スイッチングＴＦＴ、駆動ＴＦＴ、第１電極、発光体、および第２電極を有する表示装置において、
前記スイッチングＴＦＴはｎチャネル型ＴＦＴであり、前記駆動ＴＦＴはｐチャネル型ＴＦＴであって、
前記第１電極は前記スイッチングＴＦＴと電気的に接続されており、
前記第１電極上に前記発光体を介して形成される前記第２電極の成膜前後における前記ｎチャネル型ＴＦＴのしきい値電圧の変化は０〜−１Ｖの範囲内であり、
前記ｐチャネル型ＴＦＴのしきい値電圧の変化は０〜−１．７Ｖの範囲内であり、
前記ｎチャネル型ＴＦＴのＳ値の変化は０〜０．１Ｖ／ｄｅｃ．の範囲内であり、
前記ｐチャネル型ＴＦＴのＳ値の変化は０〜０．１Ｖ／ｄｅｃ．の範囲内であることを特徴とする表示装置。
スイッチングＴＦＴ、駆動ＴＦＴ、第１電極、発光体、および第２電極を有する表示装置において、
前記スイッチングＴＦＴおよび、前記駆動ＴＦＴはｎチャネル型ＴＦＴであって、
前記第１電極は前記スイッチングＴＦＴと電気的に接続されており、
前記第１電極上に前記発光体を介して形成される前記第２電極の成膜前後における前記ｎチャネル型ＴＦＴのしきい値電圧の変化は０〜−１Ｖの範囲内であり、
前記ｎチャネル型ＴＦＴのＳ値の変化は０〜０．１Ｖ／ｄｅｃ．の範囲内であることを特徴とする表示装置。
スイッチングＴＦＴ、駆動ＴＦＴ、第１電極、発光体、および第２電極を有する表示装置において、
前記スイッチングＴＦＴおよび、前記駆動ＴＦＴはｐチャネル型ＴＦＴであって、
前記第１電極は前記スイッチングＴＦＴと電気的に接続されており、
前記第１電極上に前記発光体を介して形成される前記第２電極の成膜前後における前記ｐチャネル型ＴＦＴのしきい値電圧の変化は０〜−１．７Ｖの範囲内であり、
前記ｐチャネル型ＴＦＴのＳ値の変化は０〜０．１Ｖ／ｄｅｃ．の範囲内であることを特徴とする表示装置。
請求項１乃至請求項３のいずれか一において、
前記ｎチャネル型ＴＦＴの立ち上がり電圧の変化は０〜−１．５Ｖであることを特徴とする表示装置。
請求項１、請求項２、または請求項４のいずれか一において、
前記ｐチャネル型ＴＦＴの立ち上がり電圧の変化は０〜−１．２Ｖであることを特徴とする表示装置。
スイッチングＴＦＴ、駆動ＴＦＴ、前記駆動ＴＦＴと電気的に接続された第１電極、および発光体を間に挟んで形成された第２電極を有する表示装置の作製において、
前記第２電極を形成する電子ビーム蒸着法により得られる膜の成膜速度を１ｎｍ／ｓｅｃ．以上とし、前記膜の成膜時間を４００ｓｅｃ．以下とすることを特徴とする表示装置の作製方法。
スイッチングＴＦＴ、駆動ＴＦＴ、前記駆動ＴＦＴと電気的に接続された第１電極、および発光体を間に挟んで形成された第２電極を有する表示装置の作製において、
前記第２電極を電子ビーム蒸着法により形成する際に電子ビームの発生源から発生する電子線による電流値を制御して、前記膜の成膜時間を４００ｓｅｃ．以下とすることを特徴とする表示装置の作製方法。
請求項８において、
前記電子線による電流値を８００ｍＡ以上とすることを特徴とする表示装置の作製方法。