JP3967748B2 - エレクトロルミネッセンスディスプレイ装置 - Google Patents

Description

本発明は、有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）ディスプレイ装置を使用するエレクトロルミネッセンス装置に係り、有機ＥＬディスプレイの信頼性を向上するものに関する。

近年において、有機ＥＬ素子を用いた、ディスプレイ装置が開発されている。有機ＥＬ素子を多数使用した有機ＥＬディスプレイをアクティブマトリックス回路により駆動する場合、各ＥＬのピクセル（画素）には、このピクセルに対して供給する電流を制御するための薄膜トランジスタが一組ずつ接続される。

従来のアクティブマトリックス型の有機ＥＬディスプレイ装置の回路図の一例を図４に示す。この有機ＥＬディスプレイ装置は、Ｘ方向信号線３０１−１、３０１−２・・・、Ｙ方向信号線３０２−１、３０２−２・・・、電源（Ｖｄｄ）線３０３−１、３０３−２・・・、スイッチ用薄膜トランジスタ３０４−１、３０４−２・・・、電流制御用薄膜トランジスタ３０５−１、３０５−２・・・、有機ＥＬ素子３０６−１、３０６−２・・・、コンデンサ３０７−１、３０７−２・・・、Ｘ方向周辺駆動回路３０８、Ｙ方向周辺駆動回路３０９等により構成される。

Ｘ方向信号線３０１、Ｙ方向信号線３０２により画素が特定され、その画素においてスイッチ用薄膜トランジスタ３０４がオンにされる。これにより電流制御用薄膜トランジスタ３０５がオンにされ、電源線３０３より供給される電流により有機ＥＬ素子３０６に電流が流れ、これが発光される。

例えばＸ方向信号線３０１−１に画像データに応じた信号が出力され、Ｙ方向信号線３０２−１にＹ方向走査信号が出力されると、これにより特定された画素のスイッチ用薄膜トランジスタ３０４−１がオンになり、画像データに応じた信号により電流制御用薄膜トランジスタ３０５−１が導通されて有機ＥＬ素子３０６−１にこの画像データに応じた電流が流れ、発光される。

図３に従来の有機ＥＬディスプレイ装置の画素部の構成の部分的断面図を示す。この図３では、電流制御用薄膜トランジスタと、有機ＥＬ素子を示す。

図３において、ガラス等の基板２０１上に、活性シリコン層２０２、ゲート絶縁膜２０３、ゲート電極２０４が形成される。そして活性シリコン層２０２には、ソース領域２０５、チャネル形成領域２０６、ドレイン領域２０７が設けられ、薄膜トランジスタが構成される。

さらに層間絶縁膜２０８に設けられたコンタクトホールに、バリアメタル２１０、２１１を介して、ソース領域２０５、ドレイン領域２０７にそれぞれアルミニウム製のソース電極２１３−１、ドレイン電極２１４−１が設けられている。

またガラス等の基板２０１に設けられたＩＴＯ（酸化インジューム・スズ）の透明電極２０９上に、有機ＥＬ層２１５、上部電極２１６が設けられてＥＬ素子部を構成している。このＩＴＯの透明電極２０９には密着用金属２１２を介して、その一端が前記ドレイン電極２１４−１となるアルミニウム配線２１４が接続されている。

そして有機ＥＬ素子の上部電極２１６の上面以外の部分に、薄膜トランジスタ部分を覆うように、保護膜２１７が設けられ、有機ＥＬ素子の上部電極２１６の上面には、アルミニウム等により共通電極２１８が設けられている。

図３に示すように、一般に薄膜トランジスタでは、シリコン活性層のソース領域２０５、ドレイン領域２０７と、これらにそれぞれ接続されるアルミニウム製のソース電極２１３−１、ドレイン電極２１４−１との間には、バリアメタル２１０と２１１が介在されている。これらのバリアメタル２１０、２１１は、活性シリコン層２０２におけるシリコン原子がアルミニウム製のソース電極２１３−１、ドレイン電極２１４−１側への拡散、消失することを防止するために設けられている。なおこのバリアメタル２１０、２１１は、従来では主にクロムが使用されていた。

一方、有機ＥＬ素子部において、ＩＴＯよりなる透明電極２０９とアルミニウム配線２１４を直接接触させると、電食や密着性低下等の不良が発生し易い。

このような不良の発生を防ぎ、アルミニウム配線２１４と透明電極２０９との良好な密着性を保つため、透明電極２０９とアルミニウム配線２１４との間に密着用金属２１２を挟むことが必要であった。そして従来ではこの密着用金属２１２として、前記薄膜トランジスタのバリアメタル２１０、２１１と同じく、主にクロムが使用されていた。なお図３において２１３はアルミニウム配線である。

このような有機ＥＬディスプレイ装置において、薄膜トランジスタのバリアメタル２１０、２１１として用いられたクロムが、ＥＬ素子を構成する上部電極２１６や透明電極２０９の方に溶出し、即ち電食によりこれらと薄膜トランジスタとの間に、溶出したクロムによる導線が形成され、短絡状態となってしまうことがあった。

さらに動作を続けると、薄膜トランジスタのバリアメタル２１０、２１１を構成していたクロムが全て溶出してしまい、ソース領域２０５やドレイン領域２０７と、アルミニウム電極２１３−１、２１４−１との間が抜けて空隙が生じ、断線状態に至ることがあった。

その結果、薄膜トランジスタとしての機能を果たすことができなくなり、有機ＥＬディスプレイ装置としての信頼性を大幅に低下させることになる。

本発明者等はこの原因を検討した結果、下記の理由に基づくものと解明することができた。

まず有機ＥＬ層２１５を構成する有機ＥＬ材料は、吸湿性が強く、大気中の水分を吸収し易い性質を有するので、有機ＥＬ層２１５から水分が発生する。また有機ＥＬ層２１５を発光させて、ピクセルを表示するために、有機ＥＬ層２１５に接続された電流制御用薄膜トランジスタ及びそれを動作させるスイッチ用薄膜トランジスタには、比較的大きな直流電流（バイアス電流）が連続的に流れる。

このように、有機ＥＬ層２１５中から発生する水分と、バイアス電流により、薄膜トランジスタのバリアメタル２１０、２１１を構成するクロムがイオン化して有機ＥＬ素子側に移動し、短絡や断線の原因となることが解明された。

この現象は、電流制御用薄膜トランジスタのみではなく、スイッチ用薄膜トランジスタにおいてもみられることがあった。

従って、本発明の目的は、有機ＥＬディスプレイにおいて、このような薄膜トランジスタの動作における短絡や断線という不良の発生を防止し、有機ＥＬディスプレイの信頼性を高めることである。

このような本発明の目的は、下記（１）〜（５）の如く構成することにより達成することができる。

（１）ＥＬ素子、該ＥＬ素子にソース又はドレインが接続された電流制御用薄膜トランジスタ、及び前記電流制御用薄膜トランジスタのスイッチングを行うスイッチ用薄膜トランジスタを有する画素部が同一基板上に形成され、
前記ＥＬ素子は、透明電極、前記透明電極上のＥＬ層、及び前記ＥＬ層上の上部電極を有し、
前記電流制御用薄膜トランジスタ、及び前記スイッチ用薄膜トランジスタは前記基板上に同時に形成されたものであり、それぞれ、活性層に電気的に接続されるアルミニウム配線と、前記アルミニウム配線と前記活性層の間に窒素を３０ａｔｍ％以下（ただし、０ａｔｍ％の場合を除く）含む窒化チタン膜が設けられ、
前記ＥＬ素子の透明電極には前記電流制御用薄膜トランジスタのアルミニウム配線が電気的に接続され、当該アルミニウム配線と前記透明電極との間には、前記透明電極が前記アルミニウム配線に接しないように窒素を３０ａｔｍ％以下（ただし、０ａｔｍ％の場合を除く）含む窒化チタン膜が設けられていることを特徴とするエレクトロルミネッセンスディスプレイ装置。

（２）ＥＬ素子、該ＥＬ素子にソース又はドレインが接続された電流制御用薄膜トランジスタ、及び前記電流制御用薄膜トランジスタのスイッチングを行うスイッチ用薄膜トランジスタを有する画素部が同一基板上に形成され、
前記ＥＬ素子は、透明電極、前記透明電極上のＥＬ層、及び前記ＥＬ層上の上部電極を有し、
前記電流制御用薄膜トランジスタ、及び前記スイッチ用薄膜トランジスタは前記基板上に同時に形成されたものであり、それぞれ、活性層に電気的に接続されるアルミニウム配線と、前記アルミニウム配線と前記活性層の間に窒素を３０ａｔｍ％以下（ただし、０ａｔｍ％の場合を除く）含む窒化チタン膜が設けられ、
前記ＥＬ素子の透明電極は、前記電流制御用薄膜トランジスタのアルミニウム配線が電気的に接続され、当該アルミニウム配線と前記透明電極との間には、前記透明電極が前記アルミニウム配線に接しないように前記透明電極の上面及び側面に接して窒素を３０ａｔｍ％以下（ただし、０ａｔｍ％の場合を除く）含む窒化チタン膜が設けられ、前記窒化チタン膜上に前記アルミニウム配線が設けられていることを特徴とするエレクトロルミネッセンスディスプレイ装置。

（３）ＥＬ素子、該ＥＬ素子にソース又はドレインが接続された電流制御用薄膜トランジスタ、及び前記電流制御用薄膜トランジスタのスイッチングを行うスイッチ用薄膜トランジスタを有する画素部が同一基板上に形成され、
前記ＥＬ素子は、ＺｎＯを含む透明電極、前記透明電極上のＥＬ層、及び前記ＥＬ層上の上部電極を有し、
前記電流制御用薄膜トランジスタ、及び前記スイッチ用薄膜トランジスタは前記基板上に同時に形成されたものであり、それぞれ、活性層に電気的に接続されるアルミニウム配線と、前記アルミニウム配線と前記活性層の間に窒素を３０ａｔｍ％以下（ただし、０ａｔｍ％の場合を除く）含む窒化チタン膜が設けられ、
前記ＥＬ素子の透明電極は、前記電流制御用薄膜トランジスタのアルミニウム配線が電気的に接続され、当該アルミニウム配線と前記透明電極との間には、前記透明電極が前記アルミニウム配線に接しないように前記透明電極の上面及び側面に接して窒素を３０ａｔｍ％以下（ただし、０ａｔｍ％の場合を除く）含む窒化チタン膜が設けられ、前記窒化チタン膜上に前記アルミニウム配線が設けられていることを特徴とするエレクトロルミネッセンスディスプレイ装置。

（４）請求項１乃至請求項３のいずれか一において、
前記窒化チタン膜は、窒素を５〜１５ａｔｍ％含むことを特徴とするエレクトロルミネッセンスディスプレイ装置。

（５）請求項１乃至請求項４のいずれか一において、
前記ＥＬ素子は、有機ＥＬ素子であることを特徴とするエレクトロルミネッセンスディスプレイ装置。

このように、有機ＥＬ素子に接続された薄膜トランジスタにおいて、薄膜トランジスタのソース又はドレインである活性シリコン層と、有機ＥＬ素子に接続されたアルミニウム配線との接触部において、バリアメタルとしてチタンまたは窒素の含有量が５０ａｔｍ％以下含有される窒化チタンを用いることにより、発明者は有機ＥＬ素子と共に使用されていても、バリアメタルの流出がないということを発見した。そしてこれによりバリアメタルの溶出による短絡や断線を防ぎ、有機ＥＬディスプレイ装置の信頼性を向上させることができた。

また有機ＥＬ素子を構成するＩＴＯの透明電極と、このＩＴＯの透明電極に接続されるアルミニウム配線との間に設けられる密着金属として、チタン又は窒素の含有量が５０ａｔｍ％以下の窒化チタンの層を設けることにより、ＩＴＯの透明電極とアルミニウム配線との密着性を向上することができ、この点からも有機ＥＬディスプレイ装置の信頼性を向上することができた。

本発明によれば薄膜トランジスタの活性層と、これと接続するアルミニウム配線との間に、加工し易くかつ水分の存在によるも溶出しないチタンよりなるバリアメタルを設けたので、有機ＥＬ素子とともに使用してもバリアメタルの溶出による短絡や断線の発生を防止するとともに、バリアメタルを加工し易く構成することができる。

本発明によれば、薄膜トランジスタの活性層と、これと接するアルミニウム配線との間に窒素を５０ａｔｍ％以下含有する、密着性が高く水分の存在によるも溶出されない安定な窒化チタンよりなるバリアメタルを設けたので、有機ＥＬ素子とともに使用してもバリアメタルの溶出による短絡や断線の発生を防止する薄膜トランジスタを提供することができる。

本発明によれば、有機ＥＬ素子に接続された電流制御用薄膜トランジスタのシリコン活性層と、これと接続するアルミニウム配線との間にチタンよりなるバリアメタルを設けたので、もっとも有機ＥＬ素子に近い電流制御用の薄膜トランジスタをバリアメタルの溶出による短絡や断線の発生を防止した構成のエレクトロルミネッセンスディスプレイ装置を提供することができる。

本発明によれば、有機ＥＬ素子に接続された電流制御用薄膜トランジスタのシリコン活性層と、これと接続するアルミニウム配線との間に窒素を５０ａｔｍ％以下含有する安定な窒化チタンよりなるバリアメタルを設けたので、もっとも有機ＥＬ素子に近い電流制御用の薄膜トランジスタをバリアメタルの溶出による短絡や断線の発生を防止した構成のエレクトロルミネッセンスディスプレイ装置を提供することができる。

本発明によれば、有機ＥＬ素子に接続された電流制御用薄膜トランジスタのみならず、この電流制御用薄膜トランジスタのスイッチングを行うスイッチ用薄膜トランジスタに対してもそれぞれチタンよりなるバリアメタルを設けたので、電流制御用薄膜トランジスタだけではなくスイッチ用薄膜トランジスタにおいてもバリアメタルの溶出による短絡や断線の発生を防止した安定性の一層高いエレクトロルミネッセンスディスプレイ装置を提供することができる。

本発明によれば、有機ＥＬ素子に接続された電流制御用薄膜トランジスタのみならず、この電流制御用薄膜トランジスタのスイッチングを行うスイッチ用薄膜トランジスタに対してもそれぞれ窒素を５０ａｔｍ％以下含有する安定な窒化チタンよりなるバリアメタルを設けたので、電流制御用薄膜トランジスタだけでなくスイッチ用薄膜トランジスタにおいてもバリアメタルの溶出による短絡や断線の発生を防止した、安定性の一層高いエレクトロルミネッセンスディスプレイ装置を提供することができる。

本発明によれば、有機ＥＬ素子を構成する透明電極と、前記透明電極に接続されたアルミニウム配線との間に、チタンよりなるバリアメタルを設けたので密着性のよい接続を得ることができ、信頼性の高いエレクトロルミネッセンスディスプレイ装置を提供することができる。

本発明によれば、有機ＥＬ素子を構成する透明電極と、前記透明電極に接続されたアルミニウム配線との間に、窒素を５０ａｔｍ％以下含有する、密着性のよい安定な窒化チタンを設けたので、密着性のよい安定した接続を得ることができ、信頼性の高いエレクトロルミネッセンスディスプレイ装置を提供することができる。

本発明によれば、電流制御用薄膜トランジスタは、その活性層とこれに接続されるアルミニウム配線との間にチタンよりなるバリアメタルが設けられ、また、有機ＥＬ素子を構成する透明電極と、前記透明電極に接続されるアルミニウム配線との間にチタンよりなる密着金属が設けられるので、バリアメタルと密着用金属を同時に形成することができ、製造コストを低下するとともに安定に動作するエレクトロルミネッセンスディスプレイ装置を提供することができる。

本発明によれば、電流制御用薄膜トランジスタは、その活性層とこれに接続されるアルミニウム配線との間に窒素を５０ａｔｍ％以下含有する窒化チタンよりなるバリアメタルが設けられ、また有機ＥＬ素子を構成する透明電極と、前記透明電極に接続されるアルミニウム配線との間に窒素を５０ａｔｍ％以下含有する窒化チタンよりなる密着金属が設けられているので、電流制御用薄膜トランジスタのバリアメタルと密着金属を同時に形成することができ、製造コストを低下するとともに、密着性の良好なバリアメタルや密着用金属を構成することができるので、信頼性の高い安定に動作するエレクトロルミネッセンスディスプレイ装置を提供することができる。

本発明によれば、電流制御用薄膜トランジスタと、スイッチ用薄膜トランジスタのそれぞれにおいて活性層とこれに接続されるアルミニウム配線との間にそれぞれチタンよりなるバリアメタルが設けられ、また有機ＥＬ素子を構成する透明電極と、前記透明電極に接続されるアルミニウム配線との間にチタンよりなる密着用金属が設けられているので、電流制御用薄膜トランジスタのバリアメタルと、スイッチ用薄膜トランジスタのバリアメタルと、密着用金属を同時に形成することができ、製造コストを更に低下するとともに安定に動作するエレクトロルミネッセンスディスプレイ装置を提供することができる。

本発明によれば、電流制御用薄膜トランジスタと、スイッチ用薄膜トランジスタのそれぞれにおいて活性層とこれに接続されるアルミニウム配線との間にそれぞれ窒素を５０ａｔｍ％以下含有する窒化チタンよりなるバリアメタルが設けられ、また有機ＥＬ素子を構成する透明電極と、前記透明電極に接続されるアルミニウム配線との間に窒素を５０ａｔｍ％以下含有する窒化チタンよりなる密着用金属が設けられているので、電流制御用薄膜トランジスタのバリアメタルと、スイッチ用薄膜トランジスタのバリアメタルと、密着用金属を同時に形成することができ、製造コストを低下するとともに密着性のすぐれたバリアメタルや密着用金属を形成することができ、信頼性の高い安定に動作するエレクトロルミネッセンスディスプレイ装置を提供することができる。

本発明によれば、電流制御用薄膜トランジスタの活性層と、この活性層に接続されるアルミニウム配線との間に形成されたバリアメタルと、有機ＥＬ素子を構成する透明電極と、この透明電極に接続されるアルミニウム配線との間に形成された密着用金属とを、チタンにより同時に形成することにより、エレクトロルミネッセンスディスプレイ装置の製造コストを低下するとともに安定に動作するアクティブマトリックス型のエレクトロルミネッセンスディスプレイ装置を提供することができる。

本発明によれば、電流制御用薄膜トランジスタの活性層と、この活性層に接続されるアルミニウム配線との間に形成されたバリアメタルと、有機ＥＬ素子を構成する透明電極と、この透明電極に接続されるアルミニウム配線との間に形成された密着用金属とを、窒素を５０ａｔｍ％以下含有する窒化チタンにより同時に形成することにより、エレクトロルミネッセンスディスプレイ装置の製造コストを低下するとともに、密着性の良好なバリアメタルや密着用金属を有し、信頼性の高い安定に動作するアクティブマトリックス型のエレクトロルミネッセンスディスプレイ装置の製造方法を提供することができる。

本発明の第１の実施の形態を図１に基づき説明する。第１の実施の形態ではバリアメタルとして窒化チタンを用いた薄膜トランジスタを有する有機ＥＬディスプレイ装置を構成した例を示し、図３における電流制御用薄膜トランジスタ３０５と、有機ＥＬ素子３０６に対する部分を示す。

図１（Ａ）に示す如く、先ず基板１０１上に通常の固相成長法により多結晶シリコン薄膜を形成し、この多結晶シリコン薄膜を島状に加工して、シリコン活性層１０２を得る。この基板１０１としては、例えば石英基板を使用することができる。

次に、このシリコン活性層１０２の上にＳｉＯ₂ よりなるゲート絶縁膜１０３、アルミニウムよりなるゲート電極１０４を形成する。その後シリコン活性層１０２に不純物をドープして、ソース領域１０５、チャネル形成領域１０６及びドレイン領域１０７が形成される。そしてこれらの上全面に、ＳｉＯ₂ よりなる層間絶縁膜１０８が形成される。

次に、図１（Ｂ）に示す如く、層間絶縁膜１０８にエッチング処理を施し、ソース領域１０５、ドレイン領域１０７及びＥＬ素子形成領域に開孔を設ける。そしてＩＴＯ（酸化インジューム・スズ）膜がスパッタ法により形成され、加工されてＥＬ素子形成領域に透明電極１０９が形成される。この場合、層間絶縁膜１０８のＥＬ素子形成領域には開孔を設けず、層間絶縁膜１０８上に透明電極１０９を設けてもよい。

次に窒化チタン膜を形成する。この場合、窒素を１０ａｔｍ％含有する窒化チタン膜を、膜厚１００Å〜１０００Å、例えば５００Åの厚さで、基板全面に形成した。

その後これをエッチング処理して、ソース領域１０５とドレイン領域１０７と、透明電極１０９の上部であってアルミニウム配線が接続される部分に、いずれも窒化チタン膜よりなるバリアメタル１１０、１１１及び密着用金属１１２が同時に形成される。

勿論スイッチ用薄膜トランジスタや、周辺駆動回路を構成する薄膜トランジスタの窒化チタンよりなるバリアメタルを、この工程において同時に形成してもよい。このようにして、窒化チタンよりなるバリアメタル及び密着用金属を同時に形成することができる。

それから、図１（Ｃ）に示す如く、全面にアルミニウム膜が６０００Å形成され、これがエッチング処理されて、ソース電極１１３−１が形成されるアルミニウム配線１１３と、ドレイン電極１１４−１と密着用金属１１２とを接続するアルミニウム配線１１４が設けられる。

そして、図１（Ｄ）に示す如く、有機ＥＬ層１１５とＥＬ素子の上部電極１１６が有機ＥＬ素子形成領域に設けられた。これらは、それぞれメタルマスクが設けられた状態で、真空蒸着法を行うことにより形成された。この上部電極１１６は、例えば銀を含むマグネシウム膜により構成される。

次に、有機ＥＬ素子の上部電極１１６上に開孔が設けられてＳｉＯ₂ 膜の保護膜１１７が形成され、更に共通電極１１８が、マトリックス部全面にアルミニウムを設けることで形成され、有機ＥＬディスプレイ装置が完成された。

本発明の第２の実施の形態について説明する。本発明の第２の実施の形態ではバリアメタル１１０、１１１や密着用金属１１２等にチタンを使用したものである。その製造工程図は図１と全く同じであるので、図１に従って簡単に説明する。

図１（Ａ）に示す如く、基板１０１上に多結晶シリコン薄膜を形成し、これを島状に加工して、シリコン活性層１０２を得る。このシリコン活性層１０２の上にＳｉＯ₂ よりなるゲート絶縁膜１０３、アルミニウムよりなるゲート電極１０４を形成し、不純物をドープしてソース領域１０５、チャネル形成領域１０６及びドレイン領域１０７を形成し、これらにＳｉＯ₂ よりなる層間絶縁膜１０８を形成する。

次に、図１（Ｂ）に示す如く、層間絶縁膜１０８をエッチングして、ソース領域１０５、ドレイン領域１０７、ＥＬ素子形成領域に開孔を設ける。そしてＩＴＯ膜がスパッタ法により形成され、加工されてＥＬ素子形成領域に透明電極１０９を形成する。この場合、ＥＬ素子形成領域には開孔を設けず、層間絶縁膜１０８上に透明電極１０９を設けてもよい。

それからチタン膜を、１００Å〜１０００Å、例えば５００Åの厚さで基板全面に形成し、これをエッチング処理して、ソース領域１０５と、ドレイン領域１０７と、透明電極１０９との上部のアルミニウム配線が接続される部分に、チタン膜よりなるバリアメタル１１０′、１１１′及び密着用金属１１２′を同時に形成する。勿論スイッチ用薄膜トランジスタや周辺駆動回路を構成する薄膜トランジスタのチタンよりなるバリアメタル及び密着用金属を同時に形成できる。

それから図１（Ｃ）に示す如く、全面にアルミニウム膜が６０００Å形成され、これがエッチング処理されて、ソース電極１１３−１が形成されるアルミニウム配線１１３と、ドレイン電極１１４−１と密着用金属１１２とを接続するアルミニウム配線１１４が設けられる。

そして、図１（Ｄ）に示す如く、有機ＥＬ層１１５とＥＬ素子の上部電極１１６が設けられる。これらは、それぞれメタルマスクが設けられた状態で、真空蒸着法で形成された。この上部電極１１６は、例えば銀を含むマグネシウム膜により構成される。

次に上部電極１１６上に開孔が設けられてＳｉＯ₂ 膜の保護膜１１７が形成され、アルミニウムの共通電極１１８が形成され、有機ＥＬディスプレイ装置が完成される。

本発明の第３の実施の形態について説明する。本発明の第３の実施の形態ではバリアメタル１１０、１１１や密着用金属１１２等にチタンを使用したものである。その製造工程図は図１と全く同じであるので、図１に従って簡単に説明する。

図１（Ａ）に示す如く、基板１０１上に多結晶シリコン薄膜を形成し、これを島状に加工して、シリコン活性層１０２を得る。このシリコン活性層１０２の上にＳｉＯ₂ よりなるゲート絶縁膜１０３、アルミニウムよりなるゲート電極１０４を形成し、不純物をドープしてソース領域１０５、チャネル形成領域１０６及びドレイン領域１０７を形成し、これらにＳｉＯ₂ よりなる層間絶縁膜１０８を形成する。

次に、図１（Ｂ）に示す如く、層間絶縁膜１０８をエッチングして、ソース領域１０５、ドレイン領域１０７、ＥＬ素子形成領域に開孔を設ける。そしてＩＴＯ膜がスパッタ法により形成され、加工されてＥＬ素子形成領域に透明電極１０９を形成する。この場合、ＥＬ素子形成領域には開孔を設けず、層間絶縁膜１０８上に透明電極１０９を設けてもよい。

それから窒素を４５ａｔｍ含有する窒化チタン膜を、１００Å〜１０００Å、例えば５００Åの厚さで基板全面に形成し、これをエッチング処理して、ソース領域１０５と、ドレイン領域１０７と、透明電極１０９との上部のアルミニウム配線が接続される部分に、窒素を４５ａｔｍ含有する窒化チタン膜よりなるバリアメタル１１０′、１１１′及び密着用金属１１２′を同時に形成する。勿論スイッチ用薄膜トランジスタや周辺駆動回路を構成する薄膜トランジスタのチタンよりなるバリアメタル及び密着用金属を同時に形成できる。

それから図１（Ｃ）に示す如く、全面にアルミニウム膜が６０００Å形成され、これがエッチング処理されて、ソース電極１１３−１が形成されるアルミニウム配線１１３と、ドレイン電極１１４−１と密着用金属１１２とを接続するアルミニウム配線１１４が設けられる。

そして、図１（Ｄ）に示す如く、有機ＥＬ層１１５とＥＬ素子の上部電極１１６が設けられる。これらは、それぞれメタルマスクが設けられた状態で、真空蒸着法で形成された。この上部電極１１６は、例えば銀を含むマグネシウム膜により構成される。

次に上部電極１１６上に開孔が設けられてＳｉＯ₂ 膜の保護膜１１７が形成され、アルミニウムの共通電極１１８が形成され、有機ＥＬディスプレイ装置が完成される。

ここで図２により窒化チタンＴｉＮの窒素含有量とその比抵抗の関係を説明する。図２においてＮは窒素含有量（Ｎ₂ 量）特性曲線を示し、Ｒは比抵抗特性曲線を示し、Ｔは成膜速度特性曲線を示す。なお横軸は成膜時Ｎ₂ 分圧であり、窒素ガスとＡｒガスの混合比を示し、０．２はＮ₂ ガス２０％Ａｒガス８０％；また０．６はＮ₂ ガス６０％Ａｒガス４０％のときを示す。

この図２は、成膜時Ｎ₂ 分圧が０．１のとき窒化チタンの窒素含有量はＮ曲線により約３７．５ａｔｍ％、比抵抗はＲ曲線により約２２５マイクロオーム・センチメータ、成膜速度は約９２Å／分であることを示している。

本発明者等は、窒素含有量を３０ａｔｍ％より増加したところ、図２に示す如く、約３７．５ａｔｍ％を超えたとき窒化チタンの比抵抗が低下する領域のあることを発見し、これにより窒素含有量が３０ａｔｍ％を超えた領域でもバリアメタルや密着用金属として使用可能であることを見出した。

当然のことながらバリアメタルや密着用金属としては、比抵抗は低い程よい。またチタンに窒素を含有すればする程化学的に安定するため、逆に加工性（エッチング性）は低下することになる。

本発明によればチタン又は窒素を５０ａｔｍ％以下含有する窒化チタンを薄膜トランジスタのバリアメタルとして使用することにより、バリアメタルとしての機能、即ちシリコンのアルミニウム配線への拡散を防ぐ機能を有するとともに、有機ＥＬ素子が使用されてもバリアメタルの流出を抑制することができる。

即ち、従来のようにバリアメタルとしてクロムを使用した有機ＥＬディスプレイ装置では、１０分〜２０分位でクロムの流出が生じ、不良となったものが、チタン又は窒素を５０ａｔｍ％以下含有する窒化チタンを使用することにより数日以上の長時間使用しても薄膜トランジスタのバリアメタルや有機ＥＬ素子側の密着用金属として安定な状態を保持することができる。

また有機ＥＬ素子を構成する透明電極と、この透明電極に接続されるアルミニウム配線との間に設けられる密着用金属として、チタン又は窒素を５０ａｔｍ％以下含有する窒化チタンの層を形成することにより、透明電極とアルミニウム配線との密着性を向上させることができる。

従って、従来バリアメタルとして、またＩＴＯ透明電極とアルミニウム配線との密着性向上のための密着用金属として、いずれもクロムが用いられたが、本発明ではこれらをともにチタン又は窒化チタンに置き換えることができるため、製造工程自体は、材料の変更以外は従来と同様とすることができる。

また窒化チタンにおける窒素の含有量は、窒素が多くなると密着性が高くなるものの導電率が低下し、また加工性も低下するため、３０ａｔｍ％以下の含有量が好ましい。特に窒素の含有量が５〜１５ａｔｍ％程度が導電率と加工性と安定性とがともに良好に得られるので極めて好ましい。

なお本発明においては、窒素を３０ａｔｍ％以下含有する窒化チタンをバリアメタルあるいは密着用金属として使用することにより、比抵抗が小さく加工性がよく、しかも耐電食性の安定性の良好なものを提供することができる。また安価なウエットエッチング加工することが可能となるバリアメタルあるいは密着用金属として使用することができる。

前記各実施の形態では、基板として石英基板を用いた例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ガラス基板、セラミック基板等を使用することができる。

前記各実施の形態では透明電極としてＩＴＯを使用した例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ＺｎＯ、ＳｎＯ等を使用することができる。

前記各実施の形態では窒化チタン又はチタンよりなるバリアメタルは、画素部分の電流制御用薄膜トランジスタに設けられた例について示したが、本発明はこれに限定されることなく、これら窒化チタン又はチタンよりなるバリアメタルを、スイッチング用薄膜トランジスタや、Ｘ方向、Ｙ方向の周辺駆動回路を構成する薄膜トランジスタに設けてもよい。

特に、同一基板上において、画素部分と、周辺駆動回路を同時に形成する場合、画素部分を構成する電流制御用薄膜トランジスタとスイッチ用薄膜トランジスタと、各周辺駆動回路を構成する薄膜トランジスタとにおいて、全てチタン又は窒化チタンよりなるバリアメタルを設けることで、また更には透明電極とアルミニウム配線との間にチタン又は窒化チタンの密着用金属を設けることにより、従来に比較して特に製造工程を増加することなく、信頼性の高い有機ＥＬディスプレイ装置を得ることができる。

本発明の実施の形態説明図である。 本発明で使用される窒化チタン特性説明図である。 従来例説明図である。 有機ＥＬディスプレイ装置の回路構成図である。

符号の説明

１０１ 基板
１０２ シリコン活性層
１０３ ゲート絶縁膜
１０４ ゲート電極
１０５ ソース領域
１０６ チャネル形成領域
１０７ ドレイン領域
１０８ 層間絶縁膜
１０９ 透明電極
１１０、１１０′ バリアメタル
１１１、１１１′ バリアメタル
１１２、１１２′ 密着用金属
１１３ ソース電極
１１４ ドレイン電極
１１５ 有機ＥＬ層
１１６ 上部電極
１１７ 保護膜
１１８ 共通電極

Claims (5)

1. ＥＬ素子、該ＥＬ素子にソース又はドレインが接続された電流制御用薄膜トランジスタ、及び前記電流制御用薄膜トランジスタのスイッチングを行うスイッチ用薄膜トランジスタを有する画素部が同一基板上に形成され、
   前記ＥＬ素子は、透明電極、前記透明電極上のＥＬ層、及び前記ＥＬ層上の上部電極を有し、
   前記電流制御用薄膜トランジスタ、及び前記スイッチ用薄膜トランジスタは前記基板上に同時に形成されたものであり、それぞれ、活性層に電気的に接続されるアルミニウム配線と、前記アルミニウム配線と前記活性層の間に窒素を３０ａｔｍ％以下（ただし、０ａｔｍ％の場合を除く）含む窒化チタン膜が設けられ、
   前記ＥＬ素子の透明電極には前記電流制御用薄膜トランジスタのアルミニウム配線が電気的に接続され、当該アルミニウム配線と前記透明電極との間には、前記透明電極が前記アルミニウム配線に接しないように窒素を３０ａｔｍ％以下（ただし、０ａｔｍ％の場合を除く）含む窒化チタン膜が設けられていることを特徴とするエレクトロルミネッセンスディスプレイ装置。
2. ＥＬ素子、該ＥＬ素子にソース又はドレインが接続された電流制御用薄膜トランジスタ、及び前記電流制御用薄膜トランジスタのスイッチングを行うスイッチ用薄膜トランジスタを有する画素部が同一基板上に形成され、
   前記ＥＬ素子は、透明電極、前記透明電極上のＥＬ層、及び前記ＥＬ層上の上部電極を有し、
   前記電流制御用薄膜トランジスタ、及び前記スイッチ用薄膜トランジスタは前記基板上に同時に形成されたものであり、それぞれ、活性層に電気的に接続されるアルミニウム配線と、前記アルミニウム配線と前記活性層の間に窒素を３０ａｔｍ％以下（ただし、０ａｔｍ％の場合を除く）含む窒化チタン膜が設けられ、
   前記ＥＬ素子の透明電極は、前記電流制御用薄膜トランジスタのアルミニウム配線が電気的に接続され、当該アルミニウム配線と前記透明電極との間には、前記透明電極が前記アルミニウム配線に接しないように前記透明電極の上面及び側面に接して窒素を３０ａｔｍ％以下（ただし、０ａｔｍ％の場合を除く）含む窒化チタン膜が設けられ、前記窒化チタン膜上に前記アルミニウム配線が設けられていることを特徴とするエレクトロルミネッセンスディスプレイ装置。
3. ＥＬ素子、該ＥＬ素子にソース又はドレインが接続された電流制御用薄膜トランジスタ、及び前記電流制御用薄膜トランジスタのスイッチングを行うスイッチ用薄膜トランジスタを有する画素部が同一基板上に形成され、
   前記ＥＬ素子は、ＺｎＯを含む透明電極、前記透明電極上のＥＬ層、及び前記ＥＬ層上の上部電極を有し、
   前記電流制御用薄膜トランジスタ、及び前記スイッチ用薄膜トランジスタは前記基板上に同時に形成されたものであり、それぞれ、活性層に電気的に接続されるアルミニウム配線と、前記アルミニウム配線と前記活性層の間に窒素を３０ａｔｍ％以下（ただし、０ａｔｍ％の場合を除く）含む窒化チタン膜が設けられ、
   前記ＥＬ素子の透明電極は、前記電流制御用薄膜トランジスタのアルミニウム配線が電気的に接続され、当該アルミニウム配線と前記透明電極との間には、前記透明電極が前記アルミニウム配線に接しないように前記透明電極の上面及び側面に接して窒素を３０ａｔｍ％以下（ただし、０ａｔｍ％の場合を除く）含む窒化チタン膜が設けられ、前記窒化チタン膜上に前記アルミニウム配線が設けられていることを特徴とするエレクトロルミネッセンスディスプレイ装置。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか一において、
   前記窒化チタン膜は、窒素を５〜１５ａｔｍ％含むことを特徴とするエレクトロルミネッセンスディスプレイ装置。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか一において、
   前記ＥＬ素子は、有機ＥＬ素子であることを特徴とするエレクトロルミネッセンスディスプレイ装置。

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