JP2005116483A - 半導体装置およびその作製方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 本発明は、発光素子を覆って窒化珪素や窒化酸化珪素などの絶縁膜からなるパッシベーション膜18a、18bを積層し、その間にビニルポリマーを含む応力緩和膜(以下、応力緩和膜と呼ぶ)18pを設ける。パッシベーション膜に比べて応力が小さい応力緩和膜を、パッシベーション膜の間に挟むことで、全体の応力を緩和することができる。従って、クラックが入ることなく、総膜厚の厚いパッシベーション膜を得ることができる。
【選択図】 図1
Description
本発明は、EL素子の特性を劣化させる原因である侵入する水分を遮断し、信頼性の高い封止構造としたEL表示装置と、その作製方法を提供することを課題とする。
また、ビニルポリマーを含む膜に代えて、ジエンポリマーを含む膜、またはアセチレンポリマーを含む膜を用いることもできる。ジエンポリマーとしては、ブタジエン、或いはイソプレンなどを用いることができる。なお、アセチレンポリマーとしては、アセチレン、または置換アセチレンなどを用いることができるが、不透明な材料である。
パッシベーション膜に比べて応力が小さい応力緩和膜を、パッシベーション膜の間に挟むことで、全体の応力を緩和することができる。従って、クラックが入ることなく、総膜厚の厚いパッシベーション膜を得ることができる。なお、パッシベーション膜はスパッタ法またはPCVD法によって形成すればよく、膜応力を緩和させるために膜中にArを含ませてもよい。
本明細書で開示する発明の構成は、
絶縁表面を有する基板上に陽極と、有機化合物を含む層と、陰極とを有する発光素子を備えた発光装置であって、
発光素子は、無機絶縁膜と、ビニルポリマー、アセチレンポリマー、またはジエンポリマーを含む膜とが交互に積層された多層膜で覆われていることを特徴とする発光装置である。
絶縁表面を有する基板上に陽極と、有機化合物を含む層と、陰極とを有する発光素子を備えた発光装置であって、
発光素子は、ビニルポリマー、アセチレンポリマー、またはジエンポリマーを含む膜と、無機絶縁膜との積層で覆われていることを特徴とする発光装置である。
また、上記各構成において、前記発光装置は、アクティブマトリクス型、或いはパッシブマトリクス型のどちらにも適用することができる。
なお、発光素子(EL素子)は、電場を加えることで発生するルミネッセンス(Electro Luminescence)が得られる有機化合物を含む層(以下、EL層と記す)と、陽極と、陰極とを有する。有機化合物における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、本発明により作製される発光装置は、どちらの発光を用いた場合にも適用可能である。
EL層を有する発光素子(EL素子)は一対の電極間にEL層が挟まれた構造となっているが、EL層は通常、積層構造となっている。代表的には、「正孔輸送層/発光層/電子輸送層」という積層構造が挙げられる。この構造は非常に発光効率が高く、現在、研究開発が進められている発光装置は殆どこの構造を採用している。
さらに、ビデオ信号がデジタルの発光装置において、画素に入力されるビデオ信号が定電圧(CV)のものと、定電流(CC)のものとがある。ビデオ信号が定電圧のもの(CV)には、発光素子に印加される電圧が一定のもの(CVCV)と、発光素子に印加される電流が一定のもの(CVCC)とがある。また、ビデオ信号が定電流のもの(CC)には、発光素子に印加される電圧が一定のもの(CCCV)と、発光素子に印加される電流が一定のもの(CCCC)とがある。
絶縁表面を有する基板上に陽極と、有機化合物を含む層と、陰極とを有する発光素子を備えた発光装置の作製方法であって、
発光素子を覆う第1の無機絶縁膜をスパッタ法またはPCVD法により形成する第1の工程と、
前記第1の無機絶縁膜上にビニルポリマー、アセチレンポリマー、またはジエンポリマーを含む層をプラズマ重合法または物理蒸着法で形成する第2の工程と、
前記ビニルポリマー、アセチレンポリマー、またはジエンポリマーを含む層上に第2の無機絶縁膜をスパッタ法またはPCVD法により形成する第3の工程と、
を有することを特徴とする発光装置の作製方法である。
図1(A)は本発明の発光装置の断面を示す図である。図1(A)において、10は基板、11は下地絶縁膜、12は塗布法により得られる平坦な層間絶縁膜、13はPCVD法により得られる無機絶縁材料からなる層間絶縁膜である。発光素子からの光を基板10側から取り出す場合、基板10、下地絶縁膜11、層間絶縁膜12、13を通過するため、これらの材料は全て透光性の高い材料を用いることが望ましい。
また、発光素子は保護積層18a、18b、18pで覆われている。保護積層は、スパッタ法またはPCVD法によって得られる窒化珪素膜などの無機絶縁膜18a、18bと、CVD法(プラズマ重合法を含む)によって得られるビニルポリマーを含む層18pとの積層(合計膜厚30nm〜3μm)である。膜応力が比較的高い窒化珪素膜18a、18bの間に、応力を緩和するためのビニルポリマーを含む層18pを設けることによって、クラックの入りにくい保護積層を実現している。
また、ビニルポリマーを含む層に代えて、ジエンポリマーを含む層、またはアセチレンポリマーを含む層を用いることもできる。
また、ここでは3層構造の例を示したが、特に限定されず、第2の電極と無機絶縁膜との応力を緩和するために間にビニルポリマーを含む層を設けた2層構造としてもよいし、交互に積層させた4層以上の積層構造としてもよい。
以下に、ビニルポリマーを含む層としてポリスチレン膜を基板上に成膜する装置を図2に示す。
また、図2に示す成膜装置を備えた成膜室をマルチチャンバーの一室とした例を図3に示す。図3中、101、104、105、112は成膜室、100a〜100iはゲート、102、110は受渡室、103は搬送室、106は封止基板ストック室、107はシーリング室、108は封止基板ロード室、109は封止室、111は取出室(アンロード室)である。
成膜室101においてフェイスダウン方式で発光素子を構成する有機化合物を含む層を蒸着した後、真空を維持したまま成膜室112にて第2の電極の形成が行われる。
また、一つの成膜室で原料ガス、またはキャリアガスの切替を行うことによって、第1の窒化珪素膜と、ビニルポリマーを含む層と、第2の窒化珪素膜とを連続的に積層してもよい。この場合には、異なる層の積層成膜のために必要となる成膜装置より生じる製造装置のフットプリント面積増加を抑えることができる。
上記実施の形態では、プラズマCVD法(プラズマ重合法を含む)によりビニルポリマーを含む層を形成する例を示したが、ここでは塗布法によってスチレンポリマー膜を形成する例を示す。塗布法であるので上記実施の形態よりも平坦な膜が得られる。
なお、ポリスチレン膜の膜厚(膜厚0.8μm〜2μm)は、スピン回転数、回転時間、および粘度によって制御する。
次いで、発光素子を覆う第1の無機絶縁膜508aをスパッタ法またはPCVD法により形成する。
次いで、第1の無機絶縁膜508a上にビニルポリマーを含む層508pをプラズマCVD法(プラズマ重合法を含む)、物理蒸着法、または塗布法により形成する。なお、ビニルポリマーを含む層508pの成膜方法は、実施の形態1または実施の形態2に示しているのでここでは省略する。
次いで、ビニルポリマーを含む層508p上に第2の無機絶縁膜508bをスパッタ法またはPCVD法により形成する。
次いで、第1の無機絶縁膜508a上にビニルポリマーを含む層508pをプラズマCVD法(プラズマ重合法を含む)、物理蒸着法、または塗布法により形成する。なお、ビニルポリマーを含む層508pの成膜方法は、実施の形態1または実施の形態2に示しているのでここでは省略する。
次いで、ビニルポリマーを含む層508p上に第2の無機絶縁膜508bをスパッタ法またはPCVD法により形成する。
次いで、第1の無機絶縁膜508a上にビニルポリマーを含む層508pをプラズマCVD法(プラズマ重合法を含む)、物理蒸着法、または塗布法により形成する。なお、ビニルポリマーを含む層508pの成膜方法は、実施の形態1または実施の形態2に示しているのでここでは省略する。
次いで、ビニルポリマーを含む層508p上に第2の無機絶縁膜508bをスパッタ法またはPCVD法により形成する。
次いで、第1の無機絶縁膜608a上にビニルポリマーを含む層608pをプラズマCVD法(プラズマ重合法を含む)、物理蒸着法、または塗布法により形成する。なお、ビニルポリマーを含む層608pの成膜方法は、実施の形態1または実施の形態2に示しているのでここでは省略する。
次いで、ビニルポリマーを含む層608p上に第2の無機絶縁膜608bをスパッタ法またはPCVD法により形成する。
次いで、第1の無機絶縁膜608a上にビニルポリマーを含む層608pをプラズマCVD法(プラズマ重合法を含む)、物理蒸着法、または塗布法により形成する。なお、ビニルポリマーを含む層608pの成膜方法は、実施の形態1または実施の形態2に示しているのでここでは省略する。
次いで、ビニルポリマーを含む層608p上に第2の無機絶縁膜608bをスパッタ法またはPCVD法により形成する。
次いで、発光素子を覆う第1の無機絶縁膜608aをスパッタ法またはPCVD法により形成する。
次いで、第1の無機絶縁膜608a上にビニルポリマーを含む層608pをプラズマCVD法(プラズマ重合法を含む)、物理蒸着法、または塗布法により形成する。なお、ビニルポリマーを含む層608pの成膜方法は、実施の形態1または実施の形態2に示しているのでここでは省略する。
次いで、ビニルポリマーを含む層608p上に第2の無機絶縁膜608bをスパッタ法またはPCVD法により形成する。
図6(B)では、保護積層を5層構造とした例であり、第2の電極307を覆う無機絶縁膜308a、308b、308cの間に応力緩和膜となるビニルポリマーを含む第1層308pと、ビニルポリマーを含む第2層308qとをそれぞれ設けた例である。
また、ビニルポリマーを含む第1層308pとビニルポリマーを含む第2層308qとで材料や膜厚を異ならせてもよい。
図7(A)に示すTFTはチャネルストップ型である。ゲート電極719と端子電極31が同時に形成され、ゲート絶縁膜上に非晶質半導体膜からなる半導体層715、n+層718、金属層が積層形成されており、半導体層715のチャネル形成領域となる部分上方にチャネルストッパー713が形成されている。また、ソース電極またはドレイン電極が形成されている。
また、図7(A)に示すTFTはnチャネル型TFTであり、電極714が発光素子の陰極であり、電極717が陽極である。従って、上記実施例4乃至6のいずれか一の発光素子構成とする。
また、図7(B)に示すTFTはチャネルエッチ型である。ゲート電極719と端子電極31が同時に形成され、ゲート絶縁膜上に非晶質半導体膜からなる半導体層815、n+層818、金属層が積層形成されており、半導体層815のチャネル形成領域となる部分は薄くエッチングされている。また、ソース電極またはドレイン電極が形成されている。
また、図7(B)に示すTFTはnチャネル型TFTであり、電極814が発光素子の陰極であり、電極817が陽極である。従って、上記実施例4乃至6のいずれか一の発光素子構成とする。
図8(A)に、別途形成した駆動用ICチップ903を基板に貼り付け、基板901上に形成された画素部902と接続している素子基板の形態(斜視図)を示す。なお、駆動回路を別途形成する場合、必ずしも駆動回路が形成されたチップを、画素部が形成された基板上に貼り合わせる必要はなく、例えばFPC上に貼り合わせるようにしても良い。
また、非晶質半導体膜に代えて、非晶質と結晶構造(単結晶、多結晶を含む)の中間的な構造を有し、自由エネルギー的に安定な第3の状態を有する半導体であって、短距離秩序を持ち格子歪みを有する結晶質な領域を含んでいるセミアモルファス半導体膜(微結晶半導体膜、マイクロクリスタル半導体膜とも呼ばれる)も用いることができる。非晶質半導体膜を用いたTFTの2〜20倍の移動度を有しているので、セミアモルファス半導体膜を用いたTFTとすれば、画素部だけでなく、駆動回路も作製することができる。
また、結晶構造を有する半導体膜、代表的にはポリシリコン膜を用いたTFTとすれば、画素部も駆動回路も同一基板上に作製することができる。
図9(D)および図9(E)に示した携帯電話は、主に画像をフルカラー表示する高画質な表示部2703aと、表示部2703bとを備えている。表示部2703a、2703bに本発明の保護積層を用いることによって、封止基板を貼り合わせなくとも十分な信頼性を確保でき、軽量な表示部を備えた携帯電話を完成させることができる。
Claims (9)
- 絶縁表面を有する基板上に陽極と、有機化合物を含む層と、陰極とを有する発光素子を備えた発光装置であって、
発光素子は、無機絶縁膜と、ビニルポリマー、アセチレンポリマー、またはジエンポリマーを含む膜とが交互に積層された多層膜で覆われていることを特徴とする発光装置。 - 絶縁表面を有する基板上に陽極と、有機化合物を含む層と、陰極とを有する発光素子を備えた発光装置であって、
発光素子は、ビニルポリマー、アセチレンポリマー、またはジエンポリマーを含む膜と、無機絶縁膜との積層で覆われていることを特徴とする発光装置。 - 請求項1または請求項2において、前記無機絶縁膜は、窒化珪素膜、窒化酸化珪素膜、酸化珪素膜、DLC膜、CNx膜、またはアモルファスカーボン膜で示される層の単層またはこれらの積層であることを特徴とする発光装置。
- 請求項1乃至3のいずれか一において、前記ビニルポリマーは、エチレン、プロピレン、スチレン、置換スチレン、ビニルエーテル、ビニルチオエーテル、ビニルエステル、ハロゲン化ビニル、ハロゲン化ビニリデン、ビニルカルバゾール、アクリル酸誘導体、メタクリル酸誘導体、イソブチレン、アクリロニトリル、またはビニルシクロプロパンであることを特徴とする発光装置。
- 請求項1乃至4のいずれか一において、前記発光装置は、ビデオカメラ、デジタルカメラ、カーナビゲーション、パーソナルコンピュータ、または携帯情報端末であることを特徴とする発光装置。
- 絶縁表面を有する基板上に陽極と、有機化合物を含む層と、陰極とを有する発光素子を備えた発光装置の作製方法であって、
発光素子を覆う第1の無機絶縁膜をスパッタ法またはPCVD法により形成する第1の工程と、
前記第1の無機絶縁膜上にビニルポリマー、アセチレンポリマー、またはジエンポリマーを含む層をプラズマ重合法または物理蒸着法で形成する第2の工程と、
前記ビニルポリマー、アセチレンポリマー、またはジエンポリマーを含む層上に第2の無機絶縁膜をスパッタ法またはPCVD法により形成する第3の工程と、
を有することを特徴とする発光装置の作製方法。 - 請求項6において、前記第1の工程から前記第3の工程まで大気に触れることなく積層形成することを特徴とする発光装置の作製方法。
- 請求項6または請求項7において、前記第1の無機絶縁膜または第2の無機絶縁膜は、窒化珪素膜、窒化酸化珪素膜、酸化珪素膜、DLC膜、CNx膜、またはアモルファスカーボン膜で示される層の単層またはこれらの積層であることを特徴とする発光装置の作製方法。
- 請求項6乃至8のいずれか一において、前記ビニルポリマーは、エチレン、プロピレン、スチレン、置換スチレン、ビニルエーテル、ビニルチオエーテル、ビニルエステル、ハロゲン化ビニル、ハロゲン化ビニリデン、ビニルカルバゾール、アクリル酸誘導体、メタクリル酸誘導体、イソブチレン、アクリロニトリル、またはビニルシクロプロパンであることを特徴とする発光装置の作製方法。
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