JP4711595B2 - Ｅｌディスプレイ及び電子機器 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光装置およびその作成方法に関し、特に発光素子の電極と発光素子駆動用ＴＦＴに電気的信号を伝達するための電極とが一体化した電極を用いた上面発光型の発光装置およびその作成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自発光、広視野角、高速応答性、低電圧駆動、低消費電力などの特徴を有する発光素子であるエレクトロルミネセンス（Electro Luminescence；以後、ＥＬと略記。）素子を用いたＥＬディスプレイの開発が注目されている。
【０００３】
ＥＬディスプレイは、ＥＬ素子の駆動方法によってパッシブマトリックス型とアクティブマトリクス型とに分類される。さらに、発光した光を取り出す方法によって、上面発光型と下面発光型とに分類される。ここで、発光した光を、ＥＬ素子が形成されたガラス基板側から採光するものを下面発光型、ＥＬ素子が形成された基板とは反対側から採光するものを上面発光型という。
【０００４】
アクティブマトリクス型ＥＬディスプレイでは、ＥＬ素子の駆動に薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor；以後ＴＦＴと略記。）が用いられており、通常、基板上にＴＦＴから成る駆動回路等を形成した後、さらにその上方にＥＬ素子を形成する。従って、下面発光型のアクティブマトリクス型ＥＬディスプレイにおいては、ＴＦＴや配線が形成された領域を発光した光が透過することができないため、ＴＦＴや配線の形成により開口率が制限され、結果として採光できる光量が制限されてしまう。一方、上面発光型のアクティブマトリクス型ＥＬディスプレイにおいては、ＴＦＴや配線の形成による開口率の制約を受けずに発光した光を採光でき、さらにＴＦＴや配線の形成による開口率への影響を考慮する必要がないため駆動回路等の設計における自由度が上がる。
【０００５】
以上の観点から、上面発光型のアクティブマトリクス型ＥＬディスプレイの開発が進められている。
【０００６】
上面発光型のアクティブマトリクス型ＥＬディスプレイにおいて用いられるＥＬ素子の構造としては、基板側（即ちＴＦＴを形成した側）に陽極を形成し、その上に発光層、陰極等が順に積層された構造と、基板側に陰極を形成し、その上に発光層、陽極等が順に積層された構造とが考えられる。
【０００７】
ＥＬ素子では、陽極材料に仕事関数が導電製材料を用いることが好ましい。このため、陽極材料としてはＩＴＯ（Indium Tin Oxide；仕事関数 約４．８ｅＶ）がよく用いられている。しかしながら、基板側（即ちＴＦＴを形成した側）に陽極を形成し、その上に発光層、陰極等が順に積層された構造を有するＥＬ素子では、陽極にＩＴＯのような透明導電性材料を用いると、発光した光が陽極を透過してＴＦＴを形成した側に漏れてしまう。このような光の漏れを防止し、さらに採光側に発光した光を反射させて採光効率を上げるためにＩＴＯで形成した膜（ＩＴＯ膜）の下部に反射膜を形成した構造をもつ陽極を形成することが提案されている。
【０００８】
ＩＴＯ膜と不透明導電材料からなる膜が積層された陽極を有するＥＬ素子を用いた上面発光型ＥＬディスプレイとしては、ＥＬ素子駆動用ＴＦＴのソース（或いは、ドレイン）に電気的信号を伝達するための電極（以後、ソース電極という）の上に形成した平坦化絶縁膜の上に当該陽極を形成し、コンタクトホールを介して当該電極と当該陽極とが接続されているものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００９】
【特許文献１】
特開２０００−７７１９１号公報（第２−４頁、第１図）
【００１０】
しかしながら、上記のような上面発光型ＥＬディスプレイでは、ソース電極と陽極とを異なる層で形成しているため、層間絶縁膜やコンタクトホールを形成するための工程が多くなる。従って、工程を短縮できるような構造を有する上面発光型ＥＬディスプレイの開発が求められる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
以上のような問題を鑑み、本発明では、層間絶縁膜の形成やコンタクトホールの形成に係る工程を削減できるように、発光素子の電極とソース電極が一体となっている上面発光型の発光装置およびその作製方法を提供することを課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の発光装置は、発光素子の電極とソース電極が一体となっており、前記電極は、第１の導電性膜と第２の導電性膜と第３の導電性膜とからなり、第１の導電性膜の上には、第１の導電性膜と接するように、第２の導電性膜と第３の導電性膜がそれぞれ形成されていることを特徴としている。
【００１３】
第１の導電性膜と第２の導電性膜が積層する部分はソース電極として機能する。ここで、第１の導電性膜は、第２の導電性膜とＴＦＴのソース（或いは、ドレイン）が直接接触するのを防止する膜として機能する。また第２の導電性膜はＴＦＴに電気的信号を伝達するための膜として機能する。このため、第２の導電性膜は、配線としても機能できるよう、低抵抗な材料で形成されていることが好ましい。
【００１４】
配線材料として用いられる厚膜のアルミニウムは低抵抗であるが、ヒロックにより生じる凹凸が大きく、発光素子の電極を形成する材料としては不向きである。
【００１５】
しかしながら、以上のような構造とすることにより、例えば、低抵抗ではあるが、ヒロックなどを生じることが懸念される厚膜のアルミニウムなどの材料を第２の導電性膜の材料として用いることが可能となる。
【００１６】
また、第１の導電性膜と第３の導電性膜が積層し、発光素子の電極として機能する部分において、第１の導電性膜には、発光素子の下方部の層間絶縁膜がエッチングされ、層間絶縁膜の表面に凹凸が形成されるのを防止する効果がある。
【００１７】
第３の導電性膜は、発光素子の陰極或いは陽極として機能する。
【００１８】
ここで、第３の導電性膜が透明性導電膜で形成されている場合において、第１の導電性膜は、反射膜として用いることも可能である。
【００１９】
なお、第３の導電性膜が非透明導電膜である場合は、これを反射膜として用いればよい。
【００２０】
また他の発明の発光装置は、第１の導電性膜と第３の導電性膜に挟まれた第４の導電性膜を有することを特徴としている。
【００２１】
第４の導電性膜は反射膜として用いる。このような構造とすることにより、第３の導電性膜が非透明性導電膜で形成されている場合において、反射率のよい薄膜のアルミニウムなどを反射膜として用いることが可能となる。なお、薄膜のアルミニウムであれば、アルミニウムのヒロックにより形成される凹凸は、発光層がこれを被覆できる程度のものとなる。
【００２２】
他の発明の発光装置は、第１の導電性膜と第２の導電性膜が積層している第１の積層部と、第３の導電性膜と第４の導電性膜が積層している第２の積層部とを有し、第３の導電性膜と第４の導電性膜のいずれか一方の導電性膜が、第２の導電性膜と接していることを特徴としている。
【００２３】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
本発明の発光装置について図１および図４を用いて説明する。
【００２４】
図４は、本発明の発光装置の画素部の上面図である。図５において、半導体膜５０１ａは発光素子駆動用トランジスタ（ＴＦＴ）の半導体膜であり、半導体膜５０１ａのソース（或いはドレイン）５０６と電極５０４が接続されている。電極５０４は、絶縁膜５０５が設けられておらず、発光素子の陽極として機能する部分５０４ａと、ＴＦＴのソース（或いはドレイン）５０６と接続している部分５０４ｂとからなる。
【００２５】
図１は図４に示した画素部における断面図（Ａ−Ａ’）である。図１において、基板１１１上に発光素子駆動用の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１１０が設けられており、ＴＦＴ１１０のソース（或いはドレイン）１０２ａと、発光素子１１４とは、発光素子の電極とソース電極が一体となった電極１０６により接続されている。
【００２６】
電極１０６は導電性膜１０６ａ、導電性膜１０６ｂ、導電性膜１０６ｃからなり、導電性膜１０６ａの上には、導電性膜１０６ａと接するように導電性膜１０６ｂと導電性膜１０６ｃとがそれぞれ形成されている。
【００２７】
電極１０６の上には、開口部を有する絶縁膜１０７が、電極１０６の端部を覆うように形成されている。絶縁膜１０７の開口部において、導電性膜１０６ａと導電性膜１０６ｃの積層部が露出している。この絶縁膜１０７の開口部から露出した部分が発光素子の電極１０８として機能する。
【００２８】
また、電極１０６のうち、少なくとも導電性膜１０６ａ、１０６ｂが積層している部分はＴＦＴ１１０のソース電極として機能する。なお、ＴＦＴ１１０のソース電極（或いは、配線としても機能する）として機能する部分と同様に、少なくとも導電性膜１０６ａ、１０６ｂが積層された構造を有する配線１０９が形成されている。
【００２９】
従って、導電性膜１０６ｂは、低抵抗となるようにアルミニウム、若しくはアルミニウム中に数％のシリコン（Ｓｉ）やチタン（Ｔｉ）等を含有した合金等、比抵抗の小さい材料を２００〜４００ｎｍの厚膜で成膜し、形成されている。
【００３０】
このようなアルミニウム、若しくはアルミニウムを主成分とした合金等はシリコン（Ｓｉ）との接触による不良を引き起こしやすい。このため、導電性膜１０６ａは、導電性膜１０６ｂとＴＦＴのソース（或いは、ドレイン）１０２ａが直接接触するのを防止する膜として機能する。
【００３１】
さらに、アルミニウム、若しくはアルミニウムを主成分とした合金からなる導電性膜はヒロックを引き起こしやすい。ヒロックにより形成される凹凸は、導電性膜の厚さにより程度が異なり、膜厚が厚い程大きく、膜厚が薄い程小さい。
【００３２】
このため、発光素子の電極部に、厚膜のアルミニウム、若しくはアルミニウムを主成分とした合金からなる導電性膜を用いると、ヒロックにより形成される凹凸を、発光層が被覆しきれず、発光素子の陰極と陽極がショートといった不良の発生が懸念される。
【００３３】
従って、本発明の発光装置においては、発光素子の電極１０８は導電性膜１０６ａと導電性膜１０６ｃを積層した構造となっている。
【００３４】
なお、導電性膜１０６ａには、発光素子の下方部の層間絶縁膜１０５がエッチングされ、層間絶縁膜１０５の表面に凹凸が形成されるのを防止する効果がある。
【００３５】
導電性膜１０６ｃは、発光素子の陰極或いは陽極として機能することが可能である。本実施の形態において、導電性膜１０６ｃは、ＩＴＯ（Indium TiN Oxide)などの仕事関数（約４．８ｅＶ）が高い材料で形成されおり、発光素子の陽極として機能する。
【００３６】
但し、ＩＴＯは透明性導電膜であり、光を透過する。従って、導電性膜１０６ａを反射膜として用い、発光素子で発光された光を採光側へ反射させる。
【００３７】
従って、本実施の形態において、導電性膜１０６ａはシリコン、アルミニウム、若しくはアルミニウムを主成分とする合金、ＩＴＯのいずれとも反応性が低く、また可視光領域における反射率が比較的よいタンタル、或いは窒化タンタル（ＴａＮ）のような材料から形成される。
【００３８】
また、導電性膜１０６ｃと接触するように発光層１１２、発光層１１２の上に発光素子の電極１１３が設けられている。本実施の形態では発光素子の電極１１３は発光素子の陰極として機能する。
【００３９】
なお、本実施の形態においては、導電性膜１０６ｃとして、透明性導電膜を用いているが、この他、アルミニウム合金（Ａｌ−Ｌｉ）を膜厚約１０〜４０ｎｍの薄膜として用いてもよい。このような薄膜のアルミニウム合金では、ヒロックにより形成される凹凸が小さく、発光層１１２がこれらの凹凸を被覆できる。さらに、このようなアルミニウム合金は、反射率が高いため、反射膜としても用いることが可能である。
【００４０】
以上のような、発光素子の電極とソース電極とが一体となった電極１０６を有する。このため、発光素子の電極とソース電極を別の層で形成している従来技術の上面発光型の発光装置よりも、層間絶縁膜の形成、コンタクトホールの形成に係る工程が削減できる。また、層間絶縁膜がエッチングされたり、アルミニウムがヒロックを生じたりすることにより形成される凹凸も考慮し、これらの凹凸に起因した発光素子の不良を抑制できる構造となっている。
【００４１】
（実施の形態２）
本実施の形態では、図１に示した構造を有する上面発光型の発光装置の作製方法について、図５、６の工程断面図を用いて説明する。
【００４２】
なお、本実施の形態においてＴＦＴの構造は特に限定する必要がなく、公知の方法を用いて作製すればよいため。
【００４３】
基板８０１上に公知の作製方法を用いて発光素子駆動用のＴＦＴ８０２を作製し、さらにその上に無機膜あるいは有機膜からなる層間絶縁膜８０５を形成し、パターニングおよびエッチングによりＴＦＴのソース（或いはドレイン）８０３ａと、後に形成する電極８０８とを電気的に接続するためのコンタクトホールを形成する。
【００４４】
つぎに層間絶縁膜８０５の上にタンタル（Ｔａ）を約１００ｎｍの膜厚で成膜して導電性膜８０６ａ（第１の導電性膜）を形成する、さらに導電性膜８０６ａの上にアルミニウム（Ａｌ）を約３５０ｎｍの膜厚で成膜して導電性膜８０６ｂ（第２の導電性膜）を形成する。導電性膜８０６ａとしては、半導体膜との反応性が低く（バリア膜としての機能）、遮光性を有し、可視光領域における反射率が比較的よく、ヒロック等を生じないものであれば、他の材料を用いても構わない。また導電性膜８０６ｂについても、アルミニウムに数％のシリコン（Ｓｉ）、チタン（Ｔｉ）等を含有させた合金等のように、配線として用いても問題のない程度（引き回す配線の長さなどによって変わる）に低抵抗なものであれば、アルミニウムに限らず、他の材料でもよい。また膜厚に関しても以上の特性を満たせるのであれば、上記の値に限らない。
【００４５】
つぎにパターニングおよびエッチングにより導電性膜８０６ｂのみを所望の形状に加工する。この時、導電性膜８０６ａはエッチングされずに残る。
【００４６】
つぎに導電性膜８０６ａおよび導電性膜８０６ｂの上にＩＴＯを約２０ｎｍの膜厚で成膜して導電性膜８０６ｃ（第３の導電性膜）を形成する。導電性膜８０６ｃとしては、発光素子の陽極として機能できるように仕事関数の高い（約４．８ｅＶ以上）のものであれば、ＩＴＯに限らず他の材料を用いても構わない。また陽極としての機能を満たせるのであれば、膜厚も上記の値に限らない。
【００４７】
つぎにパターニング後、導電性膜８０６ｃおよび導電性膜８０６ａをエッチングより所望の形状に加工する。導電性膜８０６ｃと導電性膜８０６ａの加工は同一のレジストマスクを用いて行えばよい。導電性膜８０６ａと導電性膜８０６ａは必ずしも、同一のレジストマスクを用いて加工する必要はないが、同一マスクを用いることで工程が短縮できる。
【００４８】
以上のようにして、導電性膜８０６ａと導電性膜８０６ｃのみが積層された部分を有する電極８０６が形成される。また、電極８０６と同一の工程で導電性膜８０６ａ、８０６ｂ、８０６ｃが積層された形状をもつ配線８０９も形成される。
【００４９】
つぎに導電性膜８０６ｃの上に、膜厚約１．４μｍのレジストからなる所望の形状の絶縁膜８０７を形成する。この時、絶縁膜８０７から導電性膜８０６ａと導電性膜８０６ｃのみが積層された部分の一部（発光素子の陽極となる部分）が露出するようにする。この露出した部分が発光素子の陽極８１１として機能する。絶縁膜８０７には、レジスト以外に酸化珪素膜等の無機膜、あるいはアクリル等の有機膜のいずれを用いても構わない。また膜厚も上記の値に限らず、必要な絶縁性等が得られる厚さに適宜調整すればよい。
【００５０】
つぎに導電性膜８０６ｃの上に発光層８１２を形成し、さらに発光層８１２の上に陰極８１３を形成する。発光層８１２は、低分子系、高分子系の公知の有機化合物を用いて形成される。また陰極８１３は、発光層８１２において発光した光が透過できるように、可視光に対する透過率が４０％以上である導電性膜で形成される。但し、陰極８１３の材料としては、電子の注入効率を向上させるために、仕事関数が低い材料が好ましい。従って、アルカリ金属やアルカリ土類金属を含有した合金を用いて形成すればよい。或いは発光層８１２と陰極８１３の間に電子の注入効率を向上させるためのアルカリ金属やアルカリ土類金属、又はそれらの化合物からなる薄膜を形成した後、ＩＴＯのような透明性導電膜を形成して陰極８１３に用いてもよい。
【００５１】
このようにして、陽極８１１と、発光層８１２と、陰極８１３からなる順積みの発光素子８１４が形成される。
【００５２】
以上のようにして、本発明の発光装置を作製する。このように、本発明の発光装置は、発光素子の電極とソース電極が一体となっているため、従来のような、発光素子の電極とソース電極とを別の層で形成する発光装置よりも、層間絶縁膜の形成、コンタクトホールの形成に係る工程が削減できる点で有利である。
【００５３】
（実施の形態３）
本実施の形態では、図２に示した構造を有する上面発光型の発光装置について説明する。
【００５４】
図２において、基板２１１上に発光素子駆動用の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）２１０が設けられており、ＴＦＴ２１０のソース（或いはドレイン）２０２ａと、発光素子２１４とは、発光素子の電極とソース電極が一体となった電極２０６により接続されている。
【００５５】
電極２０６は導電性膜２０６ａ、導電性膜２０６ｂ、導電性膜２０６ｃ、導電性膜２０６ｄとからなり、導電性膜２０６ａの上には、導電性膜２０６ａと接するように導電性膜２０６ｂと導電性膜２０６ｄとがそれぞれ形成されている。
【００５６】
電極２０６の上には、開口部を有する絶縁膜２０７が、電極２０６の端部を覆うように形成されている。絶縁膜２０７の開口部において、導電性膜２０６ａと導電性膜２０６ｄ、導電性膜２０６ｃの積層部が露出している。この絶縁膜２０７の開口部から露出した部分が発光素子の電極２０８として機能する。
【００５７】
また、電極２０６のうち、少なくとも導電性膜２０６ａ、２０６ｂが積層している部分はＴＦＴ２１０のソース電極として機能する。なお、ＴＦＴ２１０のソース電極（或いは、配線としても機能する）として機能する部分と同様に、少なくとも導電性膜２０６ａ、２０６ｂが積層された構造を有する配線２０９が形成されている。
【００５８】
本実施の形態における発光装置の構造は、導電性膜２０６ｄを有する点で、実施の形態１で示した発光装置と異なっている。
【００５９】
実施の形態１における発光装置では、導電性膜２０６ｃが透明導電性膜されており、導電性膜２０６ｄを反射膜として用いている。本実施の形態においては、導電性膜２０６ｄを反射膜として用いる。
【００６０】
導電性膜２０６ｄは、膜厚約１０〜４０ｎｍの薄膜のアルミニウムで形成されている。アルミニウムは反射率が高いため、反射膜に適する。また薄膜のアルミニウムであれば、ヒロックにより形成される凹凸が小さく、発光層２１２はこれらの凹凸を問題なく被覆できる。
【００６１】
上記のような構造は、導電性膜２０６ａよりも反射率の良い材料で反射膜を形成し、採光効率を高める必要があり、さらに導電性膜２０６ｃとしてＩＴＯのような透明導電性膜を用いる場合に有効である。
【００６２】
以上のような、発光素子の電極とソース電極とが一体となった電極２０６を有する。このため、発光素子の電極とソース電極を別の層で形成している従来技術の上面発光型の発光装置よりも、層間絶縁膜の形成、コンタクトホールの形成に係る工程が削減できる。また、層間絶縁膜がエッチングされたり、アルミニウムがヒロックを生じたりすることにより形成される凹凸も考慮し、これらの凹凸に起因した発光素子の不良を抑制できる構造となっている。
【００６３】
（実施の形態４）
本実施の形態では、図３に示した構造を有する上面発光型の発光装置について説明する。
図３において、基板３１１上に発光素子駆動用の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）３１０が設けられており、ＴＦＴ３１０のソース（或いはドレイン）３０２ａと、発光素子３１４とは、発光素子の電極とソース電極が一体となった電極３０６により接続されている。
【００６４】
電極３０６は導電性膜３０６ａ、導電性膜３０６ｂ、導電性膜３０６ｃ、導電性膜３０６ｄとからなり、導電性膜３０６ａと導電性膜３０６ｂとが積層している部分と、導電性膜３０６ｃと導電性膜３０６ｄとが積層している部分を有し、導電性膜３０６ｄは導電性膜３０６ｂと接している。
【００６５】
電極３０６の上には、開口部を有する絶縁膜３０７が、電極３０６の端部を覆うように形成されている。絶縁膜３０７の開口部において、導電性膜３０６ｄと導電性膜３０６ｃの積層部が露出している。この絶縁膜３０７の開口部から露出した部分が発光素子の電極３０８として機能する。
【００６６】
本実施の形態における発光装置の構造は、発光素子の電極として機能する部分が、導電性膜３０６ｄと導電性膜３０６ｃのみが積層した構造を有する点で、実施の形態２で示した発光装置と異なっている。
【００６７】
発光素子の下方部において、導電性膜３０６ａをエッチングして除去する際、層間絶縁膜の表面に形成される凹凸が、発光素子に不良を引き起こすような程度のものでない場合は、このような構造でもよい。
【００６８】
以上のような、発光素子の電極とソース電極とが一体となった電極３０６を有する。このため、発光素子の電極とソース電極を別の層で形成している従来技術の上面発光型の発光装置よりも、層間絶縁膜の形成、コンタクトホールの形成に係る工程が削減できる。また、層間絶縁膜がエッチングされたり、アルミニウムがヒロックを生じたりすることにより形成される凹凸も考慮し、これらの凹凸に起因した発光素子の不良を抑制できる構造となっている。
【００６９】
【実施例】
［実施例１］
本実施例では、本発明の発光装置の作製方法を用いて、上面発光型の発光装置を作製する方法について図７〜１１を用いて説明する。本発明の発光装置においては、発光素子の電極とソース電極とが一体となった電極を有する。従って、発光素子の電極とソース電極を別の層で形成している従来技術の上面発光型の発光装置よりも、層間絶縁膜の形成、コンタクトホールの形成に係る工程が削減した方法で作製できる。また、層間絶縁膜がエッチングされたり、アルミニウムがヒロックを生じたりすることにより形成される凹凸も考慮し、これらの凹凸に起因した発光素子の不良を抑制できる構造となっている。
【００７０】
基板１５００上に膜厚５０〜１００ｎｍの下地絶縁膜１５０１ａおよび膜厚５０〜１００ｎｍの膜厚の下地絶縁膜１５０１ｂを積層成膜して形成する。下地絶縁膜１５０１（１５０１ａ、１５０１ｂ）は、基板１５００から半導体層への不純物拡散を防ぐために形成される。本実施例では、低アルカリガラスを用い、下地絶縁膜１５０１ａには膜厚１００ｎｍの窒化珪素膜を下地絶縁膜１５０１ｂには膜厚１００ｎｍの酸化珪素膜をそれぞれプラズマＣＶＤ法により成膜した。また本実施例では、下地絶縁膜を二層の積層成膜しているが、不純物拡散の防止効果を得られるなら、一層あるいは三層以上の積層としてもよい。なお、ＴＦＴ作製工程では、ガラスや石英等の透光性を有するものを用いるが、本実施例においては、上面発光型の発光装置を作製するため、各工程における処理温度に耐えうるものであれば、透光性を有するものに限らず他の基板を用いてもよい。
【００７１】
次に、下地絶縁膜１５０１の上に半導体膜１５０２ａ〜１５０２ｄを形成する。半導体膜１５０２ａ〜１５０２ｄは、公知の成膜方法（ＣＶＤ法やスパッタ法等）を用いて非晶質半導体膜を成膜後、公知の結晶化方法（固相成長法、レーザー結晶化法、ニッケルを触媒金属元素として用いた固相成長法等）により得られた結晶質珪素膜を所望の形状に加工して形成する。
【００７２】
本実施例では、非晶質半導体膜として膜厚５５ｎｍの非晶質珪素膜をプラズマＣＶＤ法により形成した。なお、非晶質珪素膜以外に、非晶質シリコンゲルマニウム（ＳｉxＧｅ1-X（Ｘ＝０．０００１〜０．０２））等の非晶質半導体膜を用いてもよい。或いは、非晶質半導体膜を結晶化して結晶質半導体膜を得るのではなく、結晶質半導体膜を成膜してもよい。膜厚に関しても上記の膜厚に限らず適宜変更して構わない。
【００７３】
また、非晶質珪素膜の結晶化は、ニッケルを触媒金属元素とした固相成長法（５５０℃、４時間の熱処理）を用いて行った。さらに結晶性を向上させるためにエキシマレーザーによる処理を行い、結晶質珪素膜を得た。
【００７４】
次に、オゾン水を用いて結晶質珪素膜表面に１〜２ｎｍの膜厚の薄い酸化膜を形成し、さらにその上に非晶質珪素膜をスパッタ法により１００ｎｍの膜厚で形成した。そして、５５０℃、４時間のファーネスによる熱処理を行い、結晶質珪素膜中に含有されている触媒金属元素を、非晶質珪素膜中へと移動させた（ゲッタリング処理）。ゲッタリング処理後、不要になった非晶質珪素膜（ゲッタリング後は触媒金属元素の効果により結晶質珪素膜となる場合がある）をＴＭＡＨ溶液を用いて除去し、さらにフッ酸溶液を用いて除去した。
【００７５】
次に、結晶質珪素膜をフォトリソグラフィーによるパターニングおよびエッチングにより所望の形状に加工し、半導体膜１５０２ａ〜１５０２ｄを形成した。
【００７６】
なお、半導体膜１５０２ａ〜１５０２ｄを形成する前、もしくは形成した後、ＴＦＴの閾値を制御するための不純物添加（チャネルドープ）を行ってもよい。添加する不純物としては、ボロン又は燐などを用いればよい。
【００７７】
レーザー結晶化法で結晶質半導体膜を形成する場合、レーザー媒質としてエキシマ（ＸｅＣｌ）やＹＡＧ、ＹＶＯ4を用いたパルス発振型または連続発振型のレーザーを用いることができる。エキシマレーザーを用いる場合はパルス発振周波数を約３００Ｈｚとし、レーザーエネルギー密度を１００〜４００ｍＪ／ｃｍ2とすればよい。また、ＹＡＧレーザーを用いる場合は第２高波長を用いてパルス発振周波数を３０〜３００Ｈｚとし、レーザーエネルギー密度を３００〜６００ｍＪ／ｃｍ2とすればよい。発振したレーザー光を幅１００〜１０００μｍの線状に集光した線状レーザー光を、重ね合わせ率（オーバーラップ率）５０〜９０％として基板全面に渡って照射する方法を用いてもよい。
【００７８】
次に、半導体膜１５０２ａ〜１５０２ｄを覆うようにゲート絶縁膜１５０３を形成する。本実施例では、プラズマＣＶＤ法を用いて１１０ｎｍの膜厚の酸化珪素膜を成膜して形成した。なお、酸化珪素膜に限らず他の絶縁性を有する膜を用いて形成してもよい。膜厚も上記の値に限らず誘電率などを考慮し適宜変更して構わない。
【００７９】
次に、ゲート絶縁膜１５０３の上に導電性膜１５０４と導電性膜１５０５を積層して形成する。本実施例では、スパッタ法により３０ｎｍの膜厚で窒化タンタル（ＴａＮ）を成膜して導電性膜１５０４を形成し、同じくスパッタ法により３７０ｎｍの膜厚でタングステン（Ｗ）を成膜して導電性膜１５０５を形成した。なお導電性膜１５０４、１５０５に用いる材料としては、窒化タンタルやタングステンに限定されず、Ｔａ、Ｗ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｎｄから選ばれた元素、または前記元素を組み合わせた合金膜もしくは化合物材料、若しくは燐などの不純物元素を添加した多結晶珪素膜に代表される半導体膜を用いてもよい。導電性膜１５０４としてはゲート絶縁膜との密着性がよい材料、また導電性膜１５０５については、９〜２０μΩ・ｃｍ程度の抵抗値が得られる低抵抗な材料を選択すればよい。
【００８０】
次に、導電性膜１５０４、１５０５をパターニングおよびエッチングにより所望の形状に加工する。まず、側壁に傾斜のついたレジストマスク１５１０〜１５１３を形成する。次に、レジストマスク１５１０〜１５１３をマスクとして導電性膜１５０５をエッチングし、続いて導電性膜１５０４をエッチングして加工する。レジストマスク１５１０〜１５１３の側壁の傾斜角度（テーパー角度）に依存して、導電性膜１５０５は側壁に約２６°のテーパー角度をもった導電性膜１５０６ｂ、１５０７ｂ、１５０８ｂ、１５０９ｂに加工される。また、導電性膜１５０４も側壁に１５〜４５°のテーパー角度をもった導電性膜１５０６ａ、１５０７ａ、１５０８ａ、１５０９ａに加工される。
【００８１】
次に、レジストマスク１５１８〜１５２１をマスクとして導電性膜１５０６ｂ、１５０７ｂ、１５０８ｂ、１５０９ｂを選択的にエッチングする。これにより、導電性膜１５０６ｂ、１５０７ｂ、１５０８ｂ、１５０９ｂは、側壁がほぼ垂直である導電性膜１５１４ｂ、１５１５ｂ、１５１６ｂ、１５１７ｂに加工される。この場合、エッチングには垂直方向を主体とした異方性エッチングを用いなければならない。またレジストマスク１５１８〜１５２１としては、前述の導電性膜１５０４、１５０５のエッチングに用いたレジストマスク１５１０〜１５１３をそのまま用いればよい。導電性膜１５０６ａ、１５０７ａ、１５０８ａ、１５０９ａは加工されずに、そのまま導電性膜１５１４ａ、１５１５ａ、１５１６ａ、１５１７ａとして残る。
【００８２】
以上のようにして導電性膜１５１４ａ、１５１４ｂからなるゲート電極１５１４、導電性膜１５１５ａ、１５１５ｂからなるゲート電極１５１５、導電性膜１５１６ａ、１５１６ｂからなるゲート電極１５１６、導電性膜１５１７ａ、１５１７ｂからなるゲート電極１５１７が形成される。
【００８３】
次に、ゲート電極１５１４〜１５１７をマスクとして低濃度のｎ型不純物の不純物添加を行う。本実施例では、低濃度の不純物として１×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ3の濃度の燐を半導体膜１５０２ａ〜１５０２ｄに添加し、低濃度不純物領域１５２２ａ〜１５２２ｄを形成した。ここで行った低濃度不純物添加は、ＴＦＴのオフリーク電流を抑制するためのＬＤＤ（Light Doped Drain）領域を形成するためのものであり、添加した不純物濃度によってオフリーク電流は変わる。従って、規定以下のオフリーク電流となるように、不純物の添加量は適宜変更すればよい。本実施例では、ｎ型不純物として燐を用いているが、これに限らず他のものでもよい。
【００８４】
次に、レジストマスク１５２５〜１５２７および導電性膜１５１４ｂをマスクとして高濃度のｎ型不純物の不純物添加を行う。なお、レジストマスク１５２５は半導体膜１５０２ｂおよびゲート電極１５１５を覆うように、レジストマスク１５２６は半導体膜１５０２ｃの一部（ＴＦＴのＬＤＤ領域となる部分）およびゲート電極１５１６を覆うように、レジストマスク１５２７は半導体膜１５０２ｄおよびゲート電極１５０７を覆うように形成されている。本実施例では、半導体膜１５０２ａのうち上に導電性膜１５１４ａが形成されていない部分、および半導体膜１５０２ｃのうち上にレジストマスク１５２６が形成されていない部分に１×１０20ａｔｏｍｓ／ｃｍ3の高濃度の燐を添加した。同時に、半導体膜１５０２ａのうち、上に導電性膜１５１４ａが形成されている部分には１×１０18ａｔｏｍｓ／ｃｍ3の低濃度の燐が添加されるようにした。これにより、高濃度の燐を含むソース（或いは、ドレイン）１５２３ａ、低濃度の燐を含む低濃度不純物領域１５２４ｂが形成される。これは、導電性膜１５１４ａが形成されている部分と、形成されていない部分とで添加される不純物に対する阻止能が異なることを利用している。本実施例では、ｎ型不純物として燐を用いているが、これに限らず他のものでもよい。
【００８５】
次に、レジストマスク１５３０、１５３１および導電性膜１５１５ｂ、１５１７ｂをマスクとして高濃度のｐ型不純物の不純物添加を行う。レジストマスク１５３０は半導体膜１５０２ａおよびゲート電極１５１４を覆うように、レジストマスク１５３１は半導体膜１５０２ｃおよびゲート電極１５１６を覆うように形成されている。本実施例では、半導体膜１５０２ｂ、１５０２ｄのうち上に導電性膜１５１５ａ、１５１７ａが形成されていない部分に１×１０20ａｔｏｍｓ／ｃｍ3の高濃度のボロンを添加されるようにし、ソース（或いは、ドレイン）１５２８ａ、１５２８ｂを形成した。同時に、半導体膜半導体膜１５０２ｂ、１５０２ｄのうち上に導電性膜１５１５ａ、１５１７ａが形成されている部分には１×１０19ａｔｏｍｓ／ｃｍ3の低濃度のボロンが添加されるようにし、低濃度不純物領域１５２９ａ、１５２９ｂを形成した。本実施例では、ｐ型不純物としてボロンを用いているが、これに限らず他のものでもよい。
【００８６】
以上のようにして、ＴＦＴ１５５０〜１５５３を作製する。ＴＦＴ１５５０、１５５１は駆動用回路用ＴＦＴであり、ＴＦＴ１５５２、ＴＦＴ１５５３は発光素子駆動用ＴＦＴである。
【００８７】
次に、添加した不純物を活性化するための熱処理を行う。本実施例では、酸素濃度が０．１ｐｐｍ以下の窒素雰囲気で５５０℃、４時間のファーネスによる熱処理を行った。なお、酸素濃度が０．１ｐｐｍ以下の窒素雰囲気中で熱処理を行うのは、ゲート電極１５１４〜１５１７が酸化されるのを防止するためである。なお、ＴＦＴ１５５０〜１５５３の上に酸化珪素膜などの絶縁性を有する膜を形成し、ゲート電極１５１４〜１５１７の酸化を防止する方法を用いるのであれば、酸素濃度は０．１ｐｐｍ以上１ｐｐｍ以下でもよい。またファーネス以外にレーザーによる活性化、またはＲＴＡ(Rapid Thermal Anneal）法など他の方法を用いてもよい。
【００８８】
次に、ＴＦＴ１５５０〜１５５３を覆うように層間絶縁膜１５３２を形成する。本実施例では、プラズマＣＶＤ法を用いて１００ｎｍの膜厚の窒化酸化珪素膜（ＳｉＮＯ）を成膜して形成した。なお、窒化酸化珪素膜に限らず他の絶縁性を有する膜を用いて形成してもよい。膜厚も上記の値に限らず誘電率などを考慮し適宜変更して構わない。
【００８９】
次に、半導体層のダングリングボンドを終端化するための水素化を行う。本実施例では、１００％の水素雰囲気中で、４１０℃、１時間の熱処理を施し水素化を行った。熱処理による水素化以外に、プラズマを用いた水素化を行ってもよい。
【００９０】
次に、層間絶縁膜１５３２の上に層間絶縁膜１５３３を形成する。本実施例では、プラズマＣＶＤ法を用いて１．２μｍの膜厚の酸化珪素膜を成膜した後、さらにＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）により研磨して表面を平坦化して層間絶縁膜１５３３を形成した。なお、酸化珪素膜に限らず他の絶縁性を有する膜を用いて形成してもよい。膜厚も上記の値に限らず誘電率や平坦化による膜減り量などを考慮し適宜変更して構わない。
【００９１】
次に、層間絶縁膜１５３３の上に、さらに層間絶縁膜１５３４を形成する。本実施例では、プラズマＣＶＤ法を用いて６００ｎｍの膜厚の酸化珪素膜を成膜し、層間絶縁膜１５３４を形成した。なお、酸化珪素膜に限らず他の絶縁性を有する膜を用いて形成してもよい。膜厚も上記の値に限らず誘電率などを考慮し適宜変更して構わない。
【００９２】
次に、ソース（或いは、ドレイン）１５２３ａ、１５２３ｂ、１５２８ａ、１５２８ｂに達するコンタクトホールをパターニングおよびエッチングにより形成する。本実施例では、パターニング後、層間絶縁膜１５３３、１５３４をフッ酸含有溶液を用いた湿式方法によりエッチングし、続けて乾式方法により層間絶縁膜１５３２をエッチングしてコンタクトホールを形成した。
【００９３】
次に、ＴＦＴ１５５０〜１５５３に電気的信号を伝達するための配線、ソース（或いは、ドレイン）電極および発光素子の陽極を形成する。
【００９４】
コンタクトホールを形成後、層間絶縁膜１５３４の上に第１の導電性膜１５３５ａおよび第２の導電性膜１５３５ｂを形成する。本実施例では、スパッタ法を用いてタンタル（Ｔａ）を１００ｎｍの膜厚で成膜して第１の導電性膜１５３５ａを形成した。また、数％のシリコンを含有したアルミニウム合金を２５０ｎｍの膜厚で成膜して第２の導電性膜１５３５ｂを形成した。
【００９５】
次に、フォトリソグラフィー法を用いたパターニングにより形成したレジストマスクをマスクとして第２の導電性膜１５３５ｂを選択的にエッチングして加工し、第２の導電性膜１５３６ｂ、１５３７ｂ、１５３８ｂ、１５３９ｂ、１５４０ｂ、１５４１ｂを形成する。本実施例では、液温を４５℃に保った硝酸（ＨＮＯ３）を２．０％、酢酸（ＣＨ３ＣＯＯＨ）を９．８％、リン酸（Ｈ３ＰＯ４）を７２．３％含有した溶液を用いて第２の導電性膜１５３５ｂを選択的にエッチングした。これにより、発光素子の陽極となる部分から第２の導電性膜が取り除かれる。なお上記のような湿式方法によるエッチング以外に乾式方法によるエッチングを用いてもよい。また、湿式方法によるエッチングにおいて用いる溶液も上記に示したもの以外のものを用いてもよい。
【００９６】
次に、第１の導電性膜１５３５ｂおよび第２の導電性膜１５３６ｂ、１５３７ｂ、１５３８ｂ、１５３９ｂ、１５４０ｂ、１５４１ｂを被覆するように、第３の導電性膜を形成する。本実施例では、スパッタ法を用いて非晶質のＩＴＯ（Indium Tin Oxide）を２０ｎｍの膜厚で成膜し、第３の導電性膜を形成した。
【００９７】
次に、フォトリソグラフィー法を用いたパターニングにより形成したレジストマスクをマスクとして第３の導電性膜１５３５ｃを選択的にエッチングして加工し、第３の導電性膜１５３６ｃ、１５３７ｃ、１５３８ｃ、１５３９ｃ、１５４０ｃ、１５４１ｃを形成する。本実施例では、シュウ酸（（ＣＯＯＨ）2）を５．０％以下の濃度で含有した水溶液を４５℃の液温で用いて第３の導電性膜１５３５ｃを選択的にエッチングした。なお上記のような湿式方法によるエッチング以外に乾式方法によるエッチングを用いてもよい。また、湿式方法によるエッチングにおいて用いる溶液も上記に示したもの以外のものを用いてもよい。
【００９８】
次に、第３の導電性膜１５３５ｃのエッチングに用いたレジストマスクをそのまま用い、第１の導電性膜１５３５ａを選択的にエッチングして第１の導電性膜１５３６ａ、１５３７ａ、１５３８ａ、１５３９ａ、１５４０ａ、１５４１ａを形成する。本実施例では、ドライエッチングにより、第１の導電性膜１５３５ａを選択的にエッチングした。
【００９９】
なお、第１の導電性膜１５３５ａとしては、タンタル以外にチタン（Ｔｉ）等のように、低温下（約２５０℃以下）では、ソース（或いは、ドレイン）１５２３ａ、１５２３ｂ、１５２８ａ、１５２８ｂのシリコンとの接触による不良を引き起こさないバリア膜としての機能を有する材料のものを用いればよい。また、反射膜としても機能できるように可視光における反射率ができるだけ高いものが好ましい。さらに、第２の導電性膜１５３５ｂについても、配線として機能できるように抵抗値の低い材料であればシリコン以外にチタン等を含有したアルミニウム合金等、他の材料を用いても構わない。第３の導電性膜１５３５ｃについても、発光素子の陽極として機能できるように仕事関数が高い（４．８ｅＶ以上が好ましい）材料であればＩＴＯ以外の材料を用いてもよい。
【０１００】
次に、ＩＴＯを結晶化させるためのベークを行う。本実施例では、２５０℃、２時間のベークを行い第３の導電性膜１５３６ｃ、１５３７ｃ、１５３８ｃ、１５３９ｃ、１５４０ｃ、１５４１ｃの材料である非晶質のＩＴＯを結晶化させた。このベークのとき、第２の導電性膜の材料であるアルミニウム合金がヒロックを生じる。しかしながら、前述のように、本実施例では第３の導電性膜１５３６ｃ、１５３７ｃ、１５３８ｃ、１５３９ｃ、１５４０ｃ、１５４１ｃのうち、発光素子の陽極となる部分から第２の導電性膜を取り除いている。このため、アルミニウム合金がヒロックを生じても、発光素子の陽極となる部分には何ら影響がない。なお、本実施例において、発光素子の陽極となる部分以外の部分においてアルミニウム合金がヒロックを生じても、後の工程において作製する絶縁膜１５４２によって、凹凸は十分に被覆される。
【０１０１】
以上のようにして、ＴＦＴ１５５３のソース（或いは、ドレイン）１５２８ｂに電気的信号を伝達するためのソース電極と発光素子の電極とが一体となった電極１５３６が形成される。また、同時にＴＦＴ１５５０〜１５５２のソース（或いは、ドレイン）１５２３ａ、１５２３ｂ、１５２８ａに電気的信号を伝達するためのソース電極１５３８〜１５４１（但し、ソース電極１５３８〜１５４１は配線としても機能する。）、及び配線１５３７が形成される。
【０１０２】
次に、電極１５３６の一部（発光素子の陽極となる部分）が露出するように開口部を設けた絶縁膜１５４２を形成する。本実施例では、レジストをフォトリソグラフィー法を用いて加工し、１．４μｍの膜厚の絶縁膜１５４２を形成した。なお、レジスト以外にアクリル（感光性、非感光性のいずれも含む）やポリイミド（感光性、非感光性のいずれも含む）等の有機樹脂材料や、酸化珪素膜などの無機材料を用いて形成してもよい。なお、本実施例では、絶縁膜１５４２のエッジ部は角張っておらず丸みを帯びた形状をしている。また、絶縁膜１５４２の開口部において露出した電極１５３６は、発光素子の陽極１５４３として機能する。
【０１０３】
次に、陽極１５４３の上に有機化合物層を蒸着法により形成する。ここでは、本実施例において赤、緑、青の３種類の発光を示す有機化合物により形成される有機化合物層のうちの一種類が形成される様子を示すが、３種類の有機化合物層を形成する有機化合物の組み合わせについて、図１３により説明する。
【０１０４】
なお、図１３（Ａ）に示す発光素子は、陽極１７０１、有機化合物層１７０２、及び陰極１７０３からなり、有機化合物層１７０２は、正孔輸送層１７０４、発光層１７０５電子輸送層１７０６の積層構造を有している。なお、赤色発光を示す発光素子を構成する材料及び膜厚について図１３（Ｂ）に示し、緑色発光を示す発光素子を構成する材料及び膜厚について図１３（Ｃ）に示し、青色発光を示す発光素子を構成する材料及び膜厚について図１３（Ｄ）にそれぞれ示す。
【０１０５】
はじめに、赤色発光を示す有機化合物層を形成する。具体的には、正孔輸送層１７０４は、正孔輸送性の有機化合物である、４，４'−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］−ビフェニル（以下、α−ＮＰＤと示す）を４０ｎｍの膜厚に成膜し、発光層１７０５は、発光性の有機化合物である、２，３，７，８，１２，１３，１７，１８−オクタエチル−２１Ｈ、２３Ｈ−ポルフィリン−白金（以下、ＰｔＯＥＰと示す）をホストとなる有機化合物（以下、ホスト材料という）である４，４’−ジカルバゾール−ビフェニル（以下、ＣＢＰと示す）と共に共蒸着させて３０ｎｍの膜厚に成膜し、ブロッキング層１７０６は、ブロッキング性の有機化合物である、バソキュプロイン（以下、ＢＣＰと示す）を１０ｎｍの膜厚に成膜し、電子輸送層１７０７は、電子輸送性の有機化合物である、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（以下、Ａｌｑ3と示す）を４０ｎｍの膜厚に成膜することにより赤色発光の有機化合物層を形成する。
【０１０６】
なお、ここでは赤色発光の有機化合物層として、５種類の機能の異なる有機化合物を用いて形成する場合について説明したが、本発明は、これに限られることはなく、赤色発光を示す有機化合物として公知の材料を用いることができる。
【０１０７】
次に、緑色発光を示す有機化合物層を形成する。具体的には、正孔輸送層１７０４は、正孔輸送性の有機化合物である、α−ＮＰＤを４０ｎｍの膜厚で成膜し、発光層１００５は、正孔輸送性のホスト材料としてＣＢＰを用い、発光性の有機化合物であるトリス（２−フェニルピリジン）イリジウム（Ｉｒ（ｐｐｙ）3）と共に共蒸着することにより３０ｎｍの膜厚で成膜し、ブロッキング層１７０６は、ブロッキング性の有機化合物であるＢＣＰを１０ｎｍの膜厚で成膜し、電子輸送層１７０７は、電子輸送性の有機化合物である、Ａｌｑ3を４０ｎｍの膜厚で成膜することにより緑色発光の有機化合物を形成することができる。
【０１０８】
なお、ここでは緑色発光の有機化合物層として、４種類の機能の異なる有機化合物を用いて形成する場合について説明したが、本発明はこれに限られることはなく、緑色発光を示す有機化合物として公知の材料を用いることができる。
【０１０９】
次に、青色発光を示す有機化合物層を形成する。具体的には、発光層１７０５は、発光性および正孔輸送性の有機化合物である、α−ＮＰＤを４０ｎｍの膜厚で成膜し、ブロッキング層１７０６は、ブロッキング性の有機化合物である、ＢＣＰを１０ｎｍの膜厚に成膜し、電子輸送層１７０７は、電子輸送性の有機化合物である、Ａｌｑ3を４０ｎｍの膜厚で成膜することにより青色発光の有機化合物層を形成することができる。
【０１１０】
なお、ここでは青色発光の有機化合物層として、３種類の機能の異なる有機化合物を用いて形成する場合について説明したが、本発明はこれに限られることはなく、青色発光を示す有機化合物として公知の材料を用いることができる。
【０１１１】
以上に示した有機化合物を陽極上に形成することにより画素部において、赤色発光、緑色発光及び青色発光を示す有機化合物層を形成することができる。
【０１１２】
次に、有機化合物層１５４４及び絶縁層１５４２を覆って、陰極１５４５を形成する。本実施例において陰極１５４５は、可視光に対する透過率の高いＩＴＯにより形成されている。なお、ＩＴＯは仕事関数が高い材料であり、陰極にはあまり適さない。このため、本実施例では、陰極１５４５を形成する前に、有機化合物層１５４４及び絶縁層１５４２を被覆するようにフッ化リチウムを２ｎｍの膜厚で形成し、電子の注入効率を向上するようにしている。
【０１１３】
なお、ＩＴＯ以外にも、アルカリ金属やアルカリ土類金属に属する材料を単体で用いたり、その他の材料と積層したり、その他の材料とで形成される合金（例えばＡｌ：Ｍｇ合金やＡｌ：Ｍｇ合金やＭｇ：Ｉｎ合金等）を薄膜で用いてもよい。また、仕事関数が低く、かつ可視光に対する透過率の高い導電性膜であれば、上記に述べたもの以外のものを用いて陰極１５４５を形成してもよい。
【０１１４】
次に、発光素子を保護するための保護膜１５４６を形成する。本実施例では、スパッタ法により窒化珪素膜を形成し、保護膜１５４６を形成した。なお、窒化珪素膜以外にも、ＤＬＣ（Diamond like Carbon）など、他の材料を用いて保護膜１５４６を形成してもよい。
【０１１５】
以上のようにして、本発明の発光装置の作製方法を用いた上面発光型の発光装置を作製する。
【０１１６】
［実施例２］
本実施例では、本発明を適用して作製した上面発光型のアクティブマトリクス型ＥＬディスプレイについて図１２を用いて説明する。このような上面発光型のアクティブマトリクス型ＥＬディスプレイは、反射膜を設けているため、採光効率が良い。また発光素子の電極とソース電極、配線を同時に形成しているため、生産に係るコストが低減される。さらに、製造工程において、層間絶縁膜がエッチングされたり、アルミニウムがヒロックを生じたりすることにより形成される凹凸も考慮し、これらの凹凸に起因した発光素子の不良を抑制できる構造となっているため、歩留まりが向上する。
【０１１７】
図１２（Ａ）は、発光装置を示す上面図、図１２（Ｂ）は図１２（Ａ）をＡ−Ａ’で切断した断面図である。点線で示された２００１はソース信号線駆動回路、２００２は画素部、２００３はゲート信号線駆動回路である。また、２００４は封止基板、２００５はシール剤であり、２００４は封止基板とシール剤２００５で囲まれた内側は、空間になっている。
【０１１８】
２００８（２００８ａ、２００８ｂ）はソース信号線駆動回路２００１及びゲート信号線駆動回路２００３に入力される信号を伝送するための配線であり、外部入力端子となるＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）２００９からビデオ信号やクロック信号を受け取る。なお、ここではＦＰＣしか図示されていないが、このＦＰＣにはプリント配線基盤（ＰＷＢ）が取り付けられていても良い。本明細書における発光装置には、発光装置本体だけでなく、それにＦＰＣもしくはＰＷＢが取り付けられた状態をも含むものとする。
【０１１９】
断面構造について図１２（Ｂ）を用いて説明する。基板２０１０上には駆動回路及び画素部が形成されているが、ここでは、駆動回路としてソース信号線駆動回路２００１と画素部２００２が示されている。なお、ソース信号線駆動回路２００１はｎチャネル型ＴＦＴとｐチャネル型ＴＦＴとを組み合わせたＣＭＯＳ回路が形成される。また、駆動回路を形成するＴＦＴは、公知のＣＭＯＳ回路、ＰＭＯＳ回路もしくはＮＭＯＳ回路で形成しても良い。また、本実施例では、基板上に駆動回路を形成したドライバー一体型を示すが、必ずしもその必要はなく、基板上ではなく外部に形成することもできる。また、画素部２００２は発光素子駆動用ＴＦＴ２０２０に電気的信号を伝達するためのソース電極と発光素子２０３０の陽極が一体となった電極を含む複数の画素により形成される。
【０１２０】
陰極および陽極は接続配線を経由してＦＰＣに電気的に接続されている。なお、図１２（Ｂ）においては、陽極とＦＰＣ２００９が接続配線２００８を経由して電気的に接続されている。
【０１２１】
発光素子２０３０を封止するためにシール剤２００５により封止基板２００４を貼り合わせる。なお、封止基板２００４と発光素子２０３０との間隔を確保するために樹脂膜からなるスペーサを設けても良い。そして、シール剤２００５の内側の空間２００７には窒素等の不活性気体が充填されている。なお、シール剤２００５としてはエポキシ系樹脂を用いるのが好ましい。また、シール剤２００５はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。さらに、空間２００７の内部に酸素や水を吸収する効果をもつ物質を含有させてもよい。
【０１２２】
また、本実施例では封止基板２００４を構成する材料としてガラス基板や石英基板の他、ＦＲＰ（Fiberglass-Reinforced Plastics）、ＰＶＦ（ポリビニルフロライド）、マイラー、ポリエステルまたはアクリル等からなるプラスチック基板を用いることができる。また、シール剤２００５を用いて封止基板２００４を接着した後、さらに側面（露呈面）を覆うようにシール剤で封止することも可能である。
【０１２３】
以上のようにして発光素子を空間２００７に封入することにより、発光素子を外部から完全に遮断することができ、外部から水分や酸素といった有機化合物層の劣化を促す物質が侵入することを防ぐことができる。従って、信頼性の高い発光装置を得ることができる。
【０１２４】
なお、ｎチャネル型ＴＦＴ、ｐチャネル型ＴＦＴ，発光素子駆動用ＴＦＴについては、特に限定はなく、シングルドレイン構造、ＬＤＤ構造、シングルゲート構造、ダブルゲート構造等いずれの構造も適用可能である。
【０１２５】
［実施例３］
本実施例では、本発明を適用することにより、作製されたアクティブマトリクス型ＥＬディスプレイを搭載した電子機器について図１４を用いて説明する。本発明を適用して作製したアクティブマトリクス型ディスプレイは採光効率がよい。このためディスプレイの表示に係る消費電力を低減できる。その結果、携帯電話や携帯情報端末（ＰＤＡ）等のモバイル機器などにおいては、電池使用環境下における使用可能時間の増加が図れる。また、テレビやモニターにおいては、採光効率がよくなることでより鮮明な画像を表示することが可能となる。また生産に係るコストが低減されているため低価格化も図れる。
【０１２６】
図１４（Ａ）は、本発明を適用して作製した携帯情報端末（ＰＤＡ）であり、本体３０３１には表示部（本発明を適用したアクティブマトリクス型ＥＬディスプレイ）３０３３と、外部インターフェイス３０３５と、操作ボタン３０３４等が設けられている。また操作用の付属品としてスタイラス３０３２がある。また図１４（Ｂ）は、本発明を適用して作製した携帯電話である。本体３０６１には表示部（本発明を適用したアクティブマトリクス型発光装置）３０６４と、音声出力部３０６２、３０６３、操作スイッチ３０６５、アンテナ３０６６等が設けられている。これらのようなモバイル機器に本発明を適用することにより、表示に係る消費電力の低減、それに伴う使用可能時間の増加が図れる。
【０１２７】
図１４（Ｃ）は、本発明を適用して作製したモニターであり、表示部（本発明を適用したアクティブマトリクス型ＥＬディスプレイ）３００３、携帯情報端末の図であり、本体３０３１にはシステムオンパネル（表示部）３０３３と、筐体３００１、支持台３００２等が設けられている。このように本発明を適用することにより、採光効率が増加し、その結果より鮮明な画像が得られる。
【０１２８】
【発明の効果】
本発明を適用することにより、反射膜を有し採光効率を高めた上面発光型の発光装置が得られる。また本発明の発光装置は、従来技術の上面発光型の発光装置と比較して、層間絶縁膜および発光素子の電極とソース電極、配線を同時に形成できるため生産に係るコストが低減される。さらに、層間絶縁膜がエッチングされたり、アルミニウムがヒロックを生じたりすることにより形成される凹凸も考慮し、これらの凹凸に起因した発光素子の不良を抑制できる構造となっているため、歩留まりが向上する。従って、本発明を適用した電子機器においては、低消費電力化、画質の向上、低価格化が図れる。
【０１２９】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の発光装置の断面図。
【図２】本発明の発光装置の断面図。
【図３】本発明の発光装置の断面図。
【図４】本発明の発光装置を説明する上面図。
【図５】本発明の発光装置の作製方法を説明する工程断面図。
【図６】本発明の発光装置の作製方法を説明する工程断面図。
【図７】本発明の発光装置の作製方法を説明する工程断面図。
【図８】本発明の発光装置の作製方法を説明する工程断面図。
【図９】本発明の発光装置の作製方法を説明する工程断面図。
【図１０】本発明の発光装置の作製方法を説明する工程断面図。
【図１１】本発明の発光装置の作製方法を説明する工程断面図。
【図１２】本発明を適用して作製したアクティブマトリクス型ＥＬディスプレイを説明する図。
【図１３】本発明の発光装置における発光素子の構造を説明する図。
【図１４】本発明を適用した電子機器について説明する図。
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光装置およびその作成方法に関し、特に発光素子の電極と発光素子駆動用ＴＦＴに電気的信号を伝達するための電極とが一体化した電極を用いた上面発光型の発光装置およびその作成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自発光、広視野角、高速応答性、低電圧駆動、低消費電力などの特徴を有する発光素子であるエレクトロルミネセンス（Electro Luminescence；以後、ＥＬと略記。）素子を用いたＥＬディスプレイの開発が注目されている。
【０００３】
ＥＬディスプレイは、ＥＬ素子の駆動方法によってパッシブマトリックス型とアクティブマトリクス型とに分類される。さらに、発光した光を取り出す方法によって、上面発光型と下面発光型とに分類される。ここで、発光した光を、ＥＬ素子が形成されたガラス基板側から採光するものを下面発光型、ＥＬ素子が形成された基板とは反対側から採光するものを上面発光型という。
【０００４】
アクティブマトリクス型ＥＬディスプレイでは、ＥＬ素子の駆動に薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor；以後ＴＦＴと略記。）が用いられており、通常、基板上にＴＦＴから成る駆動回路等を形成した後、さらにその上方にＥＬ素子を形成する。従って、下面発光型のアクティブマトリクス型ＥＬディスプレイにおいては、ＴＦＴや配線が形成された領域を発光した光が透過することができないため、ＴＦＴや配線の形成により開口率が制限され、結果として採光できる光量が制限されてしまう。一方、上面発光型のアクティブマトリクス型ＥＬディスプレイにおいては、ＴＦＴや配線の形成による開口率の制約を受けずに発光した光を採光でき、さらにＴＦＴや配線の形成による開口率への影響を考慮する必要がないため駆動回路等の設計における自由度が上がる。
【０００５】
以上の観点から、上面発光型のアクティブマトリクス型ＥＬディスプレイの開発が進められている。
【０００６】
上面発光型のアクティブマトリクス型ＥＬディスプレイにおいて用いられるＥＬ素子の構造としては、基板側（即ちＴＦＴを形成した側）に陽極を形成し、その上に発光層、陰極等が順に積層された構造と、基板側に陰極を形成し、その上に発光層、陽極等が順に積層された構造とが考えられる。
【０００７】
ＥＬ素子では、陽極材料に仕事関数が導電製材料を用いることが好ましい。このため、陽極材料としてはＩＴＯ（Indium Tin Oxide；仕事関数 約４．８ｅＶ）がよく用いられている。しかしながら、基板側（即ちＴＦＴを形成した側）に陽極を形成し、その上に発光層、陰極等が順に積層された構造を有するＥＬ素子では、陽極にＩＴＯのような透明導電性材料を用いると、発光した光が陽極を透過してＴＦＴを形成した側に漏れてしまう。このような光の漏れを防止し、さらに採光側に発光した光を反射させて採光効率を上げるためにＩＴＯで形成した膜（ＩＴＯ膜）の下部に反射膜を形成した構造をもつ陽極を形成することが提案されている。
【０００８】
ＩＴＯ膜と不透明導電材料からなる膜が積層された陽極を有するＥＬ素子を用いた上面発光型ＥＬディスプレイとしては、ＥＬ素子駆動用ＴＦＴのソース（或いは、ドレイン）に電気的信号を伝達するための電極（以後、ソース電極という）の上に形成した平坦化絶縁膜の上に当該陽極を形成し、コンタクトホールを介して当該電極と当該陽極とが接続されているものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００９】
【特許文献１】
特開２０００−７７１９１号公報（第２−４頁、第１図）
【００１０】
しかしながら、上記のような上面発光型ＥＬディスプレイでは、ソース電極と陽極とを異なる層で形成しているため、層間絶縁膜やコンタクトホールを形成するための工程が多くなる。従って、工程を短縮できるような構造を有する上面発光型ＥＬディスプレイの開発が求められる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
以上のような問題を鑑み、本発明では、層間絶縁膜の形成やコンタクトホールの形成に係る工程を削減できるように、発光素子の電極とソース電極が一体となっている上面発光型の発光装置およびその作製方法を提供することを課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の発光装置は、発光素子の電極とソース電極が一体となっており、前記電極は、第１の導電性膜と第２の導電性膜と第３の導電性膜とからなり、第１の導電性膜の上には、第１の導電性膜と接するように、第２の導電性膜と第３の導電性膜がそれぞれ形成されていることを特徴としている。
【００１３】
第１の導電性膜と第２の導電性膜が積層する部分はソース電極として機能する。ここで、第１の導電性膜は、第２の導電性膜とＴＦＴのソース（或いは、ドレイン）が直接接触するのを防止する膜として機能する。また第２の導電性膜はＴＦＴに電気的信号を伝達するための膜として機能する。このため、第２の導電性膜は、配線としても機能できるよう、低抵抗な材料で形成されていることが好ましい。
【００１４】
配線材料として用いられる厚膜のアルミニウムは低抵抗であるが、ヒロックにより生じる凹凸が大きく、発光素子の電極を形成する材料としては不向きである。
【００１５】
しかしながら、以上のような構造とすることにより、例えば、低抵抗ではあるが、ヒロックなどを生じることが懸念される厚膜のアルミニウムなどの材料を第２の導電性膜の材料として用いることが可能となる。
【００１６】
また、第１の導電性膜と第３の導電性膜が積層し、発光素子の電極として機能する部分において、第１の導電性膜には、発光素子の下方部の層間絶縁膜がエッチングされ、層間絶縁膜の表面に凹凸が形成されるのを防止する効果がある。
【００１７】
第３の導電性膜は、発光素子の陰極或いは陽極として機能する。
【００１８】
ここで、第３の導電性膜が透明性導電膜で形成されている場合において、第１の導電性膜は、反射膜として用いることも可能である。
【００１９】
なお、第３の導電性膜が非透明導電膜である場合は、これを反射膜として用いればよい。
【００２０】
また他の発明の発光装置は、第１の導電性膜と第３の導電性膜に挟まれた第４の導電性膜を有することを特徴としている。
【００２１】
第４の導電性膜は反射膜として用いる。このような構造とすることにより、第３の導電性膜が非透明性導電膜で形成されている場合において、反射率のよい薄膜のアルミニウムなどを反射膜として用いることが可能となる。なお、薄膜のアルミニウムであれば、アルミニウムのヒロックにより形成される凹凸は、発光層がこれを被覆できる程度のものとなる。
【００２２】
他の発明の発光装置は、第１の導電性膜と第２の導電性膜が積層している第１の積層部と、第３の導電性膜と第４の導電性膜が積層している第２の積層部とを有し、第３の導電性膜と第４の導電性膜のいずれか一方の導電性膜が、第２の導電性膜と接していることを特徴としている。
【００２３】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
本発明の発光装置について図１および図４を用いて説明する。
【００２４】
図４は、本発明の発光装置の画素部の上面図である。図５において、半導体膜５０１ａは発光素子駆動用トランジスタ（ＴＦＴ）の半導体膜であり、半導体膜５０１ａのソース（或いはドレイン）５０６と電極５０４が接続されている。電極５０４は、絶縁膜５０５が設けられておらず、発光素子の陽極として機能する部分５０４ａと、ＴＦＴのソース（或いはドレイン）５０６と接続している部分５０４ｂとからなる。
【００２５】
図１は図４に示した画素部における断面図（Ａ−Ａ’）である。図１において、基板１１１上に発光素子駆動用の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１１０が設けられており、ＴＦＴ１１０のソース（或いはドレイン）１０２ａと、発光素子１１４とは、発光素子の電極とソース電極が一体となった電極１０６により接続されている。
【００２６】
電極１０６は導電性膜１０６ａ、導電性膜１０６ｂ、導電性膜１０６ｃからなり、導電性膜１０６ａの上には、導電性膜１０６ａと接するように導電性膜１０６ｂと導電性膜１０６ｃとがそれぞれ形成されている。
【００２７】
電極１０６の上には、開口部を有する絶縁膜１０７が、電極１０６の端部を覆うように形成されている。絶縁膜１０７の開口部において、導電性膜１０６ａと導電性膜１０６ｃの積層部が露出している。この絶縁膜１０７の開口部から露出した部分が発光素子の電極１０８として機能する。
【００２８】
また、電極１０６のうち、少なくとも導電性膜１０６ａ、１０６ｂが積層している部分はＴＦＴ１１０のソース電極として機能する。なお、ＴＦＴ１１０のソース電極（或いは、配線としても機能する）として機能する部分と同様に、少なくとも導電性膜１０６ａ、１０６ｂが積層された構造を有する配線１０９が形成されている。
【００２９】
従って、導電性膜１０６ｂは、低抵抗となるようにアルミニウム、若しくはアルミニウム中に数％のシリコン（Ｓｉ）やチタン（Ｔｉ）等を含有した合金等、比抵抗の小さい材料を２００〜４００ｎｍの厚膜で成膜し、形成されている。
【００３０】
このようなアルミニウム、若しくはアルミニウムを主成分とした合金等はシリコン（Ｓｉ）との接触による不良を引き起こしやすい。このため、導電性膜１０６ａは、導電性膜１０６ｂとＴＦＴのソース（或いは、ドレイン）１０２ａが直接接触するのを防止する膜として機能する。
【００３１】
さらに、アルミニウム、若しくはアルミニウムを主成分とした合金からなる導電性膜はヒロックを引き起こしやすい。ヒロックにより形成される凹凸は、導電性膜の厚さにより程度が異なり、膜厚が厚い程大きく、膜厚が薄い程小さい。
【００３２】
このため、発光素子の電極部に、厚膜のアルミニウム、若しくはアルミニウムを主成分とした合金からなる導電性膜を用いると、ヒロックにより形成される凹凸を、発光層が被覆しきれず、発光素子の陰極と陽極がショートといった不良の発生が懸念される。
【００３３】
従って、本発明の発光装置においては、発光素子の電極１０８は導電性膜１０６ａと導電性膜１０６ｃを積層した構造となっている。
【００３４】
なお、導電性膜１０６ａには、発光素子の下方部の層間絶縁膜１０５がエッチングされ、層間絶縁膜１０５の表面に凹凸が形成されるのを防止する効果がある。
【００３５】
導電性膜１０６ｃは、発光素子の陰極或いは陽極として機能することが可能である。本実施の形態において、導電性膜１０６ｃは、ＩＴＯ（Indium TiN Oxide)などの仕事関数（約４．８ｅＶ）が高い材料で形成されおり、発光素子の陽極として機能する。
【００３６】
但し、ＩＴＯは透明性導電膜であり、光を透過する。従って、導電性膜１０６ａを反射膜として用い、発光素子で発光された光を採光側へ反射させる。
【００３７】
従って、本実施の形態において、導電性膜１０６ａはシリコン、アルミニウム、若しくはアルミニウムを主成分とする合金、ＩＴＯのいずれとも反応性が低く、また可視光領域における反射率が比較的よいタンタル、或いは窒化タンタル（ＴａＮ）のような材料から形成される。
【００３８】
また、導電性膜１０６ｃと接触するように発光層１１２、発光層１１２の上に発光素子の電極１１３が設けられている。本実施の形態では発光素子の電極１１３は発光素子の陰極として機能する。
【００３９】
なお、本実施の形態においては、導電性膜１０６ｃとして、透明性導電膜を用いているが、この他、アルミニウム合金（Ａｌ−Ｌｉ）を膜厚約１０〜４０ｎｍの薄膜として用いてもよい。このような薄膜のアルミニウム合金では、ヒロックにより形成される凹凸が小さく、発光層１１２がこれらの凹凸を被覆できる。さらに、このようなアルミニウム合金は、反射率が高いため、反射膜としても用いることが可能である。
【００４０】
以上のような、発光素子の電極とソース電極とが一体となった電極１０６を有する。このため、発光素子の電極とソース電極を別の層で形成している従来技術の上面発光型の発光装置よりも、層間絶縁膜の形成、コンタクトホールの形成に係る工程が削減できる。また、層間絶縁膜がエッチングされたり、アルミニウムがヒロックを生じたりすることにより形成される凹凸も考慮し、これらの凹凸に起因した発光素子の不良を抑制できる構造となっている。
【００４１】
（実施の形態２）
本実施の形態では、図１に示した構造を有する上面発光型の発光装置の作製方法について、図５、６の工程断面図を用いて説明する。
【００４２】
なお、本実施の形態においてＴＦＴの構造は特に限定する必要がなく、公知の方法を用いて作製すればよいため。
【００４３】
基板８０１上に公知の作製方法を用いて発光素子駆動用のＴＦＴ８０２を作製し、さらにその上に無機膜あるいは有機膜からなる層間絶縁膜８０５を形成し、パターニングおよびエッチングによりＴＦＴのソース（或いはドレイン）８０３ａと、後に形成する電極８０８とを電気的に接続するためのコンタクトホールを形成する。
【００４４】
つぎに層間絶縁膜８０５の上にタンタル（Ｔａ）を約１００ｎｍの膜厚で成膜して導電性膜８０６ａ（第１の導電性膜）を形成する、さらに導電性膜８０６ａの上にアルミニウム（Ａｌ）を約３５０ｎｍの膜厚で成膜して導電性膜８０６ｂ（第２の導電性膜）を形成する。導電性膜８０６ａとしては、半導体膜との反応性が低く（バリア膜としての機能）、遮光性を有し、可視光領域における反射率が比較的よく、ヒロック等を生じないものであれば、他の材料を用いても構わない。また導電性膜８０６ｂについても、アルミニウムに数％のシリコン（Ｓｉ）、チタン（Ｔｉ）等を含有させた合金等のように、配線として用いても問題のない程度（引き回す配線の長さなどによって変わる）に低抵抗なものであれば、アルミニウムに限らず、他の材料でもよい。また膜厚に関しても以上の特性を満たせるのであれば、上記の値に限らない。
【００４５】
つぎにパターニングおよびエッチングにより導電性膜８０６ｂのみを所望の形状に加工する。この時、導電性膜８０６ａはエッチングされずに残る。
【００４６】
つぎに導電性膜８０６ａおよび導電性膜８０６ｂの上にＩＴＯを約２０ｎｍの膜厚で成膜して導電性膜８０６ｃ（第３の導電性膜）を形成する。導電性膜８０６ｃとしては、発光素子の陽極として機能できるように仕事関数の高い（約４．８ｅＶ以上）のものであれば、ＩＴＯに限らず他の材料を用いても構わない。また陽極としての機能を満たせるのであれば、膜厚も上記の値に限らない。
【００４７】
つぎにパターニング後、導電性膜８０６ｃおよび導電性膜８０６ａをエッチングより所望の形状に加工する。導電性膜８０６ｃと導電性膜８０６ａの加工は同一のレジストマスクを用いて行えばよい。導電性膜８０６ａと導電性膜８０６ａは必ずしも、同一のレジストマスクを用いて加工する必要はないが、同一マスクを用いることで工程が短縮できる。
【００４８】
以上のようにして、導電性膜８０６ａと導電性膜８０６ｃのみが積層された部分を有する電極８０６が形成される。また、電極８０６と同一の工程で導電性膜８０６ａ、８０６ｂ、８０６ｃが積層された形状をもつ配線８０９も形成される。
【００４９】
つぎに導電性膜８０６ｃの上に、膜厚約１．４μｍのレジストからなる所望の形状の絶縁膜８０７を形成する。この時、絶縁膜８０７から導電性膜８０６ａと導電性膜８０６ｃのみが積層された部分の一部（発光素子の陽極となる部分）が露出するようにする。この露出した部分が発光素子の陽極８１１として機能する。絶縁膜８０７には、レジスト以外に酸化珪素膜等の無機膜、あるいはアクリル等の有機膜のいずれを用いても構わない。また膜厚も上記の値に限らず、必要な絶縁性等が得られる厚さに適宜調整すればよい。
【００５０】
つぎに導電性膜８０６ｃの上に発光層８１２を形成し、さらに発光層８１２の上に陰極８１３を形成する。発光層８１２は、低分子系、高分子系の公知の有機化合物を用いて形成される。また陰極８１３は、発光層８１２において発光した光が透過できるように、可視光に対する透過率が４０％以上である導電性膜で形成される。但し、陰極８１３の材料としては、電子の注入効率を向上させるために、仕事関数が低い材料が好ましい。従って、アルカリ金属やアルカリ土類金属を含有した合金を用いて形成すればよい。或いは発光層８１２と陰極８１３の間に電子の注入効率を向上させるためのアルカリ金属やアルカリ土類金属、又はそれらの化合物からなる薄膜を形成した後、ＩＴＯのような透明性導電膜を形成して陰極８１３に用いてもよい。
【００５１】
このようにして、陽極８１１と、発光層８１２と、陰極８１３からなる順積みの発光素子８１４が形成される。
【００５２】
以上のようにして、本発明の発光装置を作製する。このように、本発明の発光装置は、発光素子の電極とソース電極が一体となっているため、従来のような、発光素子の電極とソース電極とを別の層で形成する発光装置よりも、層間絶縁膜の形成、コンタクトホールの形成に係る工程が削減できる点で有利である。
【００５３】
（実施の形態３）
本実施の形態では、図２に示した構造を有する上面発光型の発光装置について説明する。
【００５４】
図２において、基板２１１上に発光素子駆動用の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）２１０が設けられており、ＴＦＴ２１０のソース（或いはドレイン）２０２ａと、発光素子２１４とは、発光素子の電極とソース電極が一体となった電極２０６により接続されている。
【００５５】
電極２０６は導電性膜２０６ａ、導電性膜２０６ｂ、導電性膜２０６ｃ、導電性膜２０６ｄとからなり、導電性膜２０６ａの上には、導電性膜２０６ａと接するように導電性膜２０６ｂと導電性膜２０６ｄとがそれぞれ形成されている。
【００５６】
電極２０６の上には、開口部を有する絶縁膜２０７が、電極２０６の端部を覆うように形成されている。絶縁膜２０７の開口部において、導電性膜２０６ａと導電性膜２０６ｄ、導電性膜２０６ｃの積層部が露出している。この絶縁膜２０７の開口部から露出した部分が発光素子の電極２０８として機能する。
【００５７】
また、電極２０６のうち、少なくとも導電性膜２０６ａ、２０６ｂが積層している部分はＴＦＴ２１０のソース電極として機能する。なお、ＴＦＴ２１０のソース電極（或いは、配線としても機能する）として機能する部分と同様に、少なくとも導電性膜２０６ａ、２０６ｂが積層された構造を有する配線２０９が形成されている。
【００５８】
本実施の形態における発光装置の構造は、導電性膜２０６ｄを有する点で、実施の形態１で示した発光装置と異なっている。
【００５９】
実施の形態１における発光装置では、導電性膜２０６ｃが透明導電性膜されており、導電性膜２０６ｄを反射膜として用いている。本実施の形態においては、導電性膜２０６ｄを反射膜として用いる。
【００６０】
導電性膜２０６ｄは、膜厚約１０〜４０ｎｍの薄膜のアルミニウムで形成されている。アルミニウムは反射率が高いため、反射膜に適する。また薄膜のアルミニウムであれば、ヒロックにより形成される凹凸が小さく、発光層２１２はこれらの凹凸を問題なく被覆できる。
【００６１】
上記のような構造は、導電性膜２０６ａよりも反射率の良い材料で反射膜を形成し、採光効率を高める必要があり、さらに導電性膜２０６ｃとしてＩＴＯのような透明導電性膜を用いる場合に有効である。
【００６２】
以上のような、発光素子の電極とソース電極とが一体となった電極２０６を有する。このため、発光素子の電極とソース電極を別の層で形成している従来技術の上面発光型の発光装置よりも、層間絶縁膜の形成、コンタクトホールの形成に係る工程が削減できる。また、層間絶縁膜がエッチングされたり、アルミニウムがヒロックを生じたりすることにより形成される凹凸も考慮し、これらの凹凸に起因した発光素子の不良を抑制できる構造となっている。
【００６３】
（実施の形態４）
本実施の形態では、図３に示した構造を有する上面発光型の発光装置について説明する。
図３において、基板３１１上に発光素子駆動用の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）３１０が設けられており、ＴＦＴ３１０のソース（或いはドレイン）３０２ａと、発光素子３１４とは、発光素子の電極とソース電極が一体となった電極３０６により接続されている。
【００６４】
電極３０６は導電性膜３０６ａ、導電性膜３０６ｂ、導電性膜３０６ｃ、導電性膜３０６ｄとからなり、導電性膜３０６ａと導電性膜３０６ｂとが積層している部分と、導電性膜３０６ｃと導電性膜３０６ｄとが積層している部分を有し、導電性膜３０６ｄは導電性膜３０６ｂと接している。
【００６５】
電極３０６の上には、開口部を有する絶縁膜３０７が、電極３０６の端部を覆うように形成されている。絶縁膜３０７の開口部において、導電性膜３０６ｄと導電性膜３０６ｃの積層部が露出している。この絶縁膜３０７の開口部から露出した部分が発光素子の電極３０８として機能する。
【００６６】
本実施の形態における発光装置の構造は、発光素子の電極として機能する部分が、導電性膜３０６ｄと導電性膜３０６ｃのみが積層した構造を有する点で、実施の形態２で示した発光装置と異なっている。
【００６７】
発光素子の下方部において、導電性膜３０６ａをエッチングして除去する際、層間絶縁膜の表面に形成される凹凸が、発光素子に不良を引き起こすような程度のものでない場合は、このような構造でもよい。
【００６８】
以上のような、発光素子の電極とソース電極とが一体となった電極３０６を有する。このため、発光素子の電極とソース電極を別の層で形成している従来技術の上面発光型の発光装置よりも、層間絶縁膜の形成、コンタクトホールの形成に係る工程が削減できる。また、層間絶縁膜がエッチングされたり、アルミニウムがヒロックを生じたりすることにより形成される凹凸も考慮し、これらの凹凸に起因した発光素子の不良を抑制できる構造となっている。
【００６９】
【実施例】
［実施例１］
本実施例では、本発明の発光装置の作製方法を用いて、上面発光型の発光装置を作製する方法について図７〜１１を用いて説明する。本発明の発光装置においては、発光素子の電極とソース電極とが一体となった電極を有する。従って、発光素子の電極とソース電極を別の層で形成している従来技術の上面発光型の発光装置よりも、層間絶縁膜の形成、コンタクトホールの形成に係る工程が削減した方法で作製できる。また、層間絶縁膜がエッチングされたり、アルミニウムがヒロックを生じたりすることにより形成される凹凸も考慮し、これらの凹凸に起因した発光素子の不良を抑制できる構造となっている。
【００７０】
基板１５００上に膜厚５０〜１００ｎｍの下地絶縁膜１５０１ａおよび膜厚５０〜１００ｎｍの膜厚の下地絶縁膜１５０１ｂを積層成膜して形成する。下地絶縁膜１５０１（１５０１ａ、１５０１ｂ）は、基板１５００から半導体層への不純物拡散を防ぐために形成される。本実施例では、低アルカリガラスを用い、下地絶縁膜１５０１ａには膜厚１００ｎｍの窒化珪素膜を下地絶縁膜１５０１ｂには膜厚１００ｎｍの酸化珪素膜をそれぞれプラズマＣＶＤ法により成膜した。また本実施例では、下地絶縁膜を二層の積層成膜しているが、不純物拡散の防止効果を得られるなら、一層あるいは三層以上の積層としてもよい。なお、ＴＦＴ作製工程では、ガラスや石英等の透光性を有するものを用いるが、本実施例においては、上面発光型の発光装置を作製するため、各工程における処理温度に耐えうるものであれば、透光性を有するものに限らず他の基板を用いてもよい。
【００７１】
次に、下地絶縁膜１５０１の上に半導体膜１５０２ａ〜１５０２ｄを形成する。半導体膜１５０２ａ〜１５０２ｄは、公知の成膜方法（ＣＶＤ法やスパッタ法等）を用いて非晶質半導体膜を成膜後、公知の結晶化方法（固相成長法、レーザー結晶化法、ニッケルを触媒金属元素として用いた固相成長法等）により得られた結晶質珪素膜を所望の形状に加工して形成する。
【００７２】
本実施例では、非晶質半導体膜として膜厚５５ｎｍの非晶質珪素膜をプラズマＣＶＤ法により形成した。なお、非晶質珪素膜以外に、非晶質シリコンゲルマニウム（ＳｉxＧｅ1-X（Ｘ＝０．０００１〜０．０２））等の非晶質半導体膜を用いてもよい。或いは、非晶質半導体膜を結晶化して結晶質半導体膜を得るのではなく、結晶質半導体膜を成膜してもよい。膜厚に関しても上記の膜厚に限らず適宜変更して構わない。
【００７３】
また、非晶質珪素膜の結晶化は、ニッケルを触媒金属元素とした固相成長法（５５０℃、４時間の熱処理）を用いて行った。さらに結晶性を向上させるためにエキシマレーザーによる処理を行い、結晶質珪素膜を得た。
【００７４】
次に、オゾン水を用いて結晶質珪素膜表面に１〜２ｎｍの膜厚の薄い酸化膜を形成し、さらにその上に非晶質珪素膜をスパッタ法により１００ｎｍの膜厚で形成した。そして、５５０℃、４時間のファーネスによる熱処理を行い、結晶質珪素膜中に含有されている触媒金属元素を、非晶質珪素膜中へと移動させた（ゲッタリング処理）。ゲッタリング処理後、不要になった非晶質珪素膜（ゲッタリング後は触媒金属元素の効果により結晶質珪素膜となる場合がある）をＴＭＡＨ溶液を用いて除去し、さらにフッ酸溶液を用いて除去した。
【００７５】
次に、結晶質珪素膜をフォトリソグラフィーによるパターニングおよびエッチングにより所望の形状に加工し、半導体膜１５０２ａ〜１５０２ｄを形成した。
【００７６】
なお、半導体膜１５０２ａ〜１５０２ｄを形成する前、もしくは形成した後、ＴＦＴの閾値を制御するための不純物添加（チャネルドープ）を行ってもよい。添加する不純物としては、ボロン又は燐などを用いればよい。
【００７７】
レーザー結晶化法で結晶質半導体膜を形成する場合、レーザー媒質としてエキシマ（ＸｅＣｌ）やＹＡＧ、ＹＶＯ4を用いたパルス発振型または連続発振型のレーザーを用いることができる。エキシマレーザーを用いる場合はパルス発振周波数を約３００Ｈｚとし、レーザーエネルギー密度を１００〜４００ｍＪ／ｃｍ2とすればよい。また、ＹＡＧレーザーを用いる場合は第２高波長を用いてパルス発振周波数を３０〜３００Ｈｚとし、レーザーエネルギー密度を３００〜６００ｍＪ／ｃｍ2とすればよい。発振したレーザー光を幅１００〜１０００μｍの線状に集光した線状レーザー光を、重ね合わせ率（オーバーラップ率）５０〜９０％として基板全面に渡って照射する方法を用いてもよい。
【００７８】
次に、半導体膜１５０２ａ〜１５０２ｄを覆うようにゲート絶縁膜１５０３を形成する。本実施例では、プラズマＣＶＤ法を用いて１１０ｎｍの膜厚の酸化珪素膜を成膜して形成した。なお、酸化珪素膜に限らず他の絶縁性を有する膜を用いて形成してもよい。膜厚も上記の値に限らず誘電率などを考慮し適宜変更して構わない。
【００７９】
次に、ゲート絶縁膜１５０３の上に導電性膜１５０４と導電性膜１５０５を積層して形成する。本実施例では、スパッタ法により３０ｎｍの膜厚で窒化タンタル（ＴａＮ）を成膜して導電性膜１５０４を形成し、同じくスパッタ法により３７０ｎｍの膜厚でタングステン（Ｗ）を成膜して導電性膜１５０５を形成した。なお導電性膜１５０４、１５０５に用いる材料としては、窒化タンタルやタングステンに限定されず、Ｔａ、Ｗ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｎｄから選ばれた元素、または前記元素を組み合わせた合金膜もしくは化合物材料、若しくは燐などの不純物元素を添加した多結晶珪素膜に代表される半導体膜を用いてもよい。導電性膜１５０４としてはゲート絶縁膜との密着性がよい材料、また導電性膜１５０５については、９〜２０μΩ・ｃｍ程度の抵抗値が得られる低抵抗な材料を選択すればよい。
【００８０】
次に、導電性膜１５０４、１５０５をパターニングおよびエッチングにより所望の形状に加工する。まず、側壁に傾斜のついたレジストマスク１５１０〜１５１３を形成する。次に、レジストマスク１５１０〜１５１３をマスクとして導電性膜１５０５をエッチングし、続いて導電性膜１５０４をエッチングして加工する。レジストマスク１５１０〜１５１３の側壁の傾斜角度（テーパー角度）に依存して、導電性膜１５０５は側壁に約２６°のテーパー角度をもった導電性膜１５０６ｂ、１５０７ｂ、１５０８ｂ、１５０９ｂに加工される。また、導電性膜１５０４も側壁に１５〜４５°のテーパー角度をもった導電性膜１５０６ａ、１５０７ａ、１５０８ａ、１５０９ａに加工される。
【００８１】
次に、レジストマスク１５１８〜１５２１をマスクとして導電性膜１５０６ｂ、１５０７ｂ、１５０８ｂ、１５０９ｂを選択的にエッチングする。これにより、導電性膜１５０６ｂ、１５０７ｂ、１５０８ｂ、１５０９ｂは、側壁がほぼ垂直である導電性膜１５１４ｂ、１５１５ｂ、１５１６ｂ、１５１７ｂに加工される。この場合、エッチングには垂直方向を主体とした異方性エッチングを用いなければならない。またレジストマスク１５１８〜１５２１としては、前述の導電性膜１５０４、１５０５のエッチングに用いたレジストマスク１５１０〜１５１３をそのまま用いればよい。導電性膜１５０６ａ、１５０７ａ、１５０８ａ、１５０９ａは加工されずに、そのまま導電性膜１５１４ａ、１５１５ａ、１５１６ａ、１５１７ａとして残る。
【００８２】
以上のようにして導電性膜１５１４ａ、１５１４ｂからなるゲート電極１５１４、導電性膜１５１５ａ、１５１５ｂからなるゲート電極１５１５、導電性膜１５１６ａ、１５１６ｂからなるゲート電極１５１６、導電性膜１５１７ａ、１５１７ｂからなるゲート電極１５１７が形成される。
【００８３】
次に、ゲート電極１５１４〜１５１７をマスクとして低濃度のｎ型不純物の不純物添加を行う。本実施例では、低濃度の不純物として１×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ3の濃度の燐を半導体膜１５０２ａ〜１５０２ｄに添加し、低濃度不純物領域１５２２ａ〜１５２２ｄを形成した。ここで行った低濃度不純物添加は、ＴＦＴのオフリーク電流を抑制するためのＬＤＤ（Light Doped Drain）領域を形成するためのものであり、添加した不純物濃度によってオフリーク電流は変わる。従って、規定以下のオフリーク電流となるように、不純物の添加量は適宜変更すればよい。本実施例では、ｎ型不純物として燐を用いているが、これに限らず他のものでもよい。
【００８４】
次に、レジストマスク１５２５〜１５２７および導電性膜１５１４ｂをマスクとして高濃度のｎ型不純物の不純物添加を行う。なお、レジストマスク１５２５は半導体膜１５０２ｂおよびゲート電極１５１５を覆うように、レジストマスク１５２６は半導体膜１５０２ｃの一部（ＴＦＴのＬＤＤ領域となる部分）およびゲート電極１５１６を覆うように、レジストマスク１５２７は半導体膜１５０２ｄおよびゲート電極１５０７を覆うように形成されている。本実施例では、半導体膜１５０２ａのうち上に導電性膜１５１４ａが形成されていない部分、および半導体膜１５０２ｃのうち上にレジストマスク１５２６が形成されていない部分に１×１０20ａｔｏｍｓ／ｃｍ3の高濃度の燐を添加した。同時に、半導体膜１５０２ａのうち、上に導電性膜１５１４ａが形成されている部分には１×１０18ａｔｏｍｓ／ｃｍ3の低濃度の燐が添加されるようにした。これにより、高濃度の燐を含むソース（或いは、ドレイン）１５２３ａ、低濃度の燐を含む低濃度不純物領域１５２４ｂが形成される。これは、導電性膜１５１４ａが形成されている部分と、形成されていない部分とで添加される不純物に対する阻止能が異なることを利用している。本実施例では、ｎ型不純物として燐を用いているが、これに限らず他のものでもよい。
【００８５】
次に、レジストマスク１５３０、１５３１および導電性膜１５１５ｂ、１５１７ｂをマスクとして高濃度のｐ型不純物の不純物添加を行う。レジストマスク１５３０は半導体膜１５０２ａおよびゲート電極１５１４を覆うように、レジストマスク１５３１は半導体膜１５０２ｃおよびゲート電極１５１６を覆うように形成されている。本実施例では、半導体膜１５０２ｂ、１５０２ｄのうち上に導電性膜１５１５ａ、１５１７ａが形成されていない部分に１×１０20ａｔｏｍｓ／ｃｍ3の高濃度のボロンを添加されるようにし、ソース（或いは、ドレイン）１５２８ａ、１５２８ｂを形成した。同時に、半導体膜半導体膜１５０２ｂ、１５０２ｄのうち上に導電性膜１５１５ａ、１５１７ａが形成されている部分には１×１０19ａｔｏｍｓ／ｃｍ3の低濃度のボロンが添加されるようにし、低濃度不純物領域１５２９ａ、１５２９ｂを形成した。本実施例では、ｐ型不純物としてボロンを用いているが、これに限らず他のものでもよい。
【００８６】
以上のようにして、ＴＦＴ１５５０〜１５５３を作製する。ＴＦＴ１５５０、１５５１は駆動用回路用ＴＦＴであり、ＴＦＴ１５５２、ＴＦＴ１５５３は発光素子駆動用ＴＦＴである。
【００８７】
次に、添加した不純物を活性化するための熱処理を行う。本実施例では、酸素濃度が０．１ｐｐｍ以下の窒素雰囲気で５５０℃、４時間のファーネスによる熱処理を行った。なお、酸素濃度が０．１ｐｐｍ以下の窒素雰囲気中で熱処理を行うのは、ゲート電極１５１４〜１５１７が酸化されるのを防止するためである。なお、ＴＦＴ１５５０〜１５５３の上に酸化珪素膜などの絶縁性を有する膜を形成し、ゲート電極１５１４〜１５１７の酸化を防止する方法を用いるのであれば、酸素濃度は０．１ｐｐｍ以上１ｐｐｍ以下でもよい。またファーネス以外にレーザーによる活性化、またはＲＴＡ(Rapid Thermal Anneal）法など他の方法を用いてもよい。
【００８８】
次に、ＴＦＴ１５５０〜１５５３を覆うように層間絶縁膜１５３２を形成する。本実施例では、プラズマＣＶＤ法を用いて１００ｎｍの膜厚の窒化酸化珪素膜（ＳｉＮＯ）を成膜して形成した。なお、窒化酸化珪素膜に限らず他の絶縁性を有する膜を用いて形成してもよい。膜厚も上記の値に限らず誘電率などを考慮し適宜変更して構わない。
【００８９】
次に、半導体層のダングリングボンドを終端化するための水素化を行う。本実施例では、１００％の水素雰囲気中で、４１０℃、１時間の熱処理を施し水素化を行った。熱処理による水素化以外に、プラズマを用いた水素化を行ってもよい。
【００９０】
次に、層間絶縁膜１５３２の上に層間絶縁膜１５３３を形成する。本実施例では、プラズマＣＶＤ法を用いて１．２μｍの膜厚の酸化珪素膜を成膜した後、さらにＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）により研磨して表面を平坦化して層間絶縁膜１５３３を形成した。なお、酸化珪素膜に限らず他の絶縁性を有する膜を用いて形成してもよい。膜厚も上記の値に限らず誘電率や平坦化による膜減り量などを考慮し適宜変更して構わない。
【００９１】
次に、層間絶縁膜１５３３の上に、さらに層間絶縁膜１５３４を形成する。本実施例では、プラズマＣＶＤ法を用いて６００ｎｍの膜厚の酸化珪素膜を成膜し、層間絶縁膜１５３４を形成した。なお、酸化珪素膜に限らず他の絶縁性を有する膜を用いて形成してもよい。膜厚も上記の値に限らず誘電率などを考慮し適宜変更して構わない。
【００９２】
次に、ソース（或いは、ドレイン）１５２３ａ、１５２３ｂ、１５２８ａ、１５２８ｂに達するコンタクトホールをパターニングおよびエッチングにより形成する。本実施例では、パターニング後、層間絶縁膜１５３３、１５３４をフッ酸含有溶液を用いた湿式方法によりエッチングし、続けて乾式方法により層間絶縁膜１５３２をエッチングしてコンタクトホールを形成した。
【００９３】
次に、ＴＦＴ１５５０〜１５５３に電気的信号を伝達するための配線、ソース（或いは、ドレイン）電極および発光素子の陽極を形成する。
【００９４】
コンタクトホールを形成後、層間絶縁膜１５３４の上に第１の導電性膜１５３５ａおよび第２の導電性膜１５３５ｂを形成する。本実施例では、スパッタ法を用いてタンタル（Ｔａ）を１００ｎｍの膜厚で成膜して第１の導電性膜１５３５ａを形成した。また、数％のシリコンを含有したアルミニウム合金を２５０ｎｍの膜厚で成膜して第２の導電性膜１５３５ｂを形成した。
【００９５】
次に、フォトリソグラフィー法を用いたパターニングにより形成したレジストマスクをマスクとして第２の導電性膜１５３５ｂを選択的にエッチングして加工し、第２の導電性膜１５３６ｂ、１５３７ｂ、１５３８ｂ、１５３９ｂ、１５４０ｂ、１５４１ｂを形成する。本実施例では、液温を４５℃に保った硝酸（ＨＮＯ３）を２．０％、酢酸（ＣＨ３ＣＯＯＨ）を９．８％、リン酸（Ｈ３ＰＯ４）を７２．３％含有した溶液を用いて第２の導電性膜１５３５ｂを選択的にエッチングした。これにより、発光素子の陽極となる部分から第２の導電性膜が取り除かれる。なお上記のような湿式方法によるエッチング以外に乾式方法によるエッチングを用いてもよい。また、湿式方法によるエッチングにおいて用いる溶液も上記に示したもの以外のものを用いてもよい。
【００９６】
次に、第１の導電性膜１５３５ｂおよび第２の導電性膜１５３６ｂ、１５３７ｂ、１５３８ｂ、１５３９ｂ、１５４０ｂ、１５４１ｂを被覆するように、第３の導電性膜を形成する。本実施例では、スパッタ法を用いて非晶質のＩＴＯ（Indium Tin Oxide）を２０ｎｍの膜厚で成膜し、第３の導電性膜を形成した。
【００９７】
次に、フォトリソグラフィー法を用いたパターニングにより形成したレジストマスクをマスクとして第３の導電性膜１５３５ｃを選択的にエッチングして加工し、第３の導電性膜１５３６ｃ、１５３７ｃ、１５３８ｃ、１５３９ｃ、１５４０ｃ、１５４１ｃを形成する。本実施例では、シュウ酸（（ＣＯＯＨ）2）を５．０％以下の濃度で含有した水溶液を４５℃の液温で用いて第３の導電性膜１５３５ｃを選択的にエッチングした。なお上記のような湿式方法によるエッチング以外に乾式方法によるエッチングを用いてもよい。また、湿式方法によるエッチングにおいて用いる溶液も上記に示したもの以外のものを用いてもよい。
【００９８】
次に、第３の導電性膜１５３５ｃのエッチングに用いたレジストマスクをそのまま用い、第１の導電性膜１５３５ａを選択的にエッチングして第１の導電性膜１５３６ａ、１５３７ａ、１５３８ａ、１５３９ａ、１５４０ａ、１５４１ａを形成する。本実施例では、ドライエッチングにより、第１の導電性膜１５３５ａを選択的にエッチングした。
【００９９】
なお、第１の導電性膜１５３５ａとしては、タンタル以外にチタン（Ｔｉ）等のように、低温下（約２５０℃以下）では、ソース（或いは、ドレイン）１５２３ａ、１５２３ｂ、１５２８ａ、１５２８ｂのシリコンとの接触による不良を引き起こさないバリア膜としての機能を有する材料のものを用いればよい。また、反射膜としても機能できるように可視光における反射率ができるだけ高いものが好ましい。さらに、第２の導電性膜１５３５ｂについても、配線として機能できるように抵抗値の低い材料であればシリコン以外にチタン等を含有したアルミニウム合金等、他の材料を用いても構わない。第３の導電性膜１５３５ｃについても、発光素子の陽極として機能できるように仕事関数が高い（４．８ｅＶ以上が好ましい）材料であればＩＴＯ以外の材料を用いてもよい。
【０１００】
次に、ＩＴＯを結晶化させるためのベークを行う。本実施例では、２５０℃、２時間のベークを行い第３の導電性膜１５３６ｃ、１５３７ｃ、１５３８ｃ、１５３９ｃ、１５４０ｃ、１５４１ｃの材料である非晶質のＩＴＯを結晶化させた。このベークのとき、第２の導電性膜の材料であるアルミニウム合金がヒロックを生じる。しかしながら、前述のように、本実施例では第３の導電性膜１５３６ｃ、１５３７ｃ、１５３８ｃ、１５３９ｃ、１５４０ｃ、１５４１ｃのうち、発光素子の陽極となる部分から第２の導電性膜を取り除いている。このため、アルミニウム合金がヒロックを生じても、発光素子の陽極となる部分には何ら影響がない。なお、本実施例において、発光素子の陽極となる部分以外の部分においてアルミニウム合金がヒロックを生じても、後の工程において作製する絶縁膜１５４２によって、凹凸は十分に被覆される。
【０１０１】
以上のようにして、ＴＦＴ１５５３のソース（或いは、ドレイン）１５２８ｂに電気的信号を伝達するためのソース電極と発光素子の電極とが一体となった電極１５３６が形成される。また、同時にＴＦＴ１５５０〜１５５２のソース（或いは、ドレイン）１５２３ａ、１５２３ｂ、１５２８ａに電気的信号を伝達するためのソース電極１５３８〜１５４１（但し、ソース電極１５３８〜１５４１は配線としても機能する。）、及び配線１５３７が形成される。
【０１０２】
次に、電極１５３６の一部（発光素子の陽極となる部分）が露出するように開口部を設けた絶縁膜１５４２を形成する。本実施例では、レジストをフォトリソグラフィー法を用いて加工し、１．４μｍの膜厚の絶縁膜１５４２を形成した。なお、レジスト以外にアクリル（感光性、非感光性のいずれも含む）やポリイミド（感光性、非感光性のいずれも含む）等の有機樹脂材料や、酸化珪素膜などの無機材料を用いて形成してもよい。なお、本実施例では、絶縁膜１５４２のエッジ部は角張っておらず丸みを帯びた形状をしている。また、絶縁膜１５４２の開口部において露出した電極１５３６は、発光素子の陽極１５４３として機能する。
【０１０３】
次に、陽極１５４３の上に有機化合物層を蒸着法により形成する。ここでは、本実施例において赤、緑、青の３種類の発光を示す有機化合物により形成される有機化合物層のうちの一種類が形成される様子を示すが、３種類の有機化合物層を形成する有機化合物の組み合わせについて、図１３により説明する。
【０１０４】
なお、図１３（Ａ）に示す発光素子は、陽極１７０１、有機化合物層１７０２、及び陰極１７０３からなり、有機化合物層１７０２は、正孔輸送層１７０４、発光層１７０５電子輸送層１７０６の積層構造を有している。なお、赤色発光を示す発光素子を構成する材料及び膜厚について図１３（Ｂ）に示し、緑色発光を示す発光素子を構成する材料及び膜厚について図１３（Ｃ）に示し、青色発光を示す発光素子を構成する材料及び膜厚について図１３（Ｄ）にそれぞれ示す。
【０１０５】
はじめに、赤色発光を示す有機化合物層を形成する。具体的には、正孔輸送層１７０４は、正孔輸送性の有機化合物である、４，４'−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］−ビフェニル（以下、α−ＮＰＤと示す）を４０ｎｍの膜厚に成膜し、発光層１７０５は、発光性の有機化合物である、２，３，７，８，１２，１３，１７，１８−オクタエチル−２１Ｈ、２３Ｈ−ポルフィリン−白金（以下、ＰｔＯＥＰと示す）をホストとなる有機化合物（以下、ホスト材料という）である４，４’−ジカルバゾール−ビフェニル（以下、ＣＢＰと示す）と共に共蒸着させて３０ｎｍの膜厚に成膜し、ブロッキング層１７０６は、ブロッキング性の有機化合物である、バソキュプロイン（以下、ＢＣＰと示す）を１０ｎｍの膜厚に成膜し、電子輸送層１７０７は、電子輸送性の有機化合物である、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（以下、Ａｌｑ3と示す）を４０ｎｍの膜厚に成膜することにより赤色発光の有機化合物層を形成する。
【０１０６】
なお、ここでは赤色発光の有機化合物層として、５種類の機能の異なる有機化合物を用いて形成する場合について説明したが、本発明は、これに限られることはなく、赤色発光を示す有機化合物として公知の材料を用いることができる。
【０１０７】
次に、緑色発光を示す有機化合物層を形成する。具体的には、正孔輸送層１７０４は、正孔輸送性の有機化合物である、α−ＮＰＤを４０ｎｍの膜厚で成膜し、発光層１００５は、正孔輸送性のホスト材料としてＣＢＰを用い、発光性の有機化合物であるトリス（２−フェニルピリジン）イリジウム（Ｉｒ（ｐｐｙ）3）と共に共蒸着することにより３０ｎｍの膜厚で成膜し、ブロッキング層１７０６は、ブロッキング性の有機化合物であるＢＣＰを１０ｎｍの膜厚で成膜し、電子輸送層１７０７は、電子輸送性の有機化合物である、Ａｌｑ3を４０ｎｍの膜厚で成膜することにより緑色発光の有機化合物を形成することができる。
【０１０８】
なお、ここでは緑色発光の有機化合物層として、４種類の機能の異なる有機化合物を用いて形成する場合について説明したが、本発明はこれに限られることはなく、緑色発光を示す有機化合物として公知の材料を用いることができる。
【０１０９】
次に、青色発光を示す有機化合物層を形成する。具体的には、発光層１７０５は、発光性および正孔輸送性の有機化合物である、α−ＮＰＤを４０ｎｍの膜厚で成膜し、ブロッキング層１７０６は、ブロッキング性の有機化合物である、ＢＣＰを１０ｎｍの膜厚に成膜し、電子輸送層１７０７は、電子輸送性の有機化合物である、Ａｌｑ3を４０ｎｍの膜厚で成膜することにより青色発光の有機化合物層を形成することができる。
【０１１０】
なお、ここでは青色発光の有機化合物層として、３種類の機能の異なる有機化合物を用いて形成する場合について説明したが、本発明はこれに限られることはなく、青色発光を示す有機化合物として公知の材料を用いることができる。
【０１１１】
以上に示した有機化合物を陽極上に形成することにより画素部において、赤色発光、緑色発光及び青色発光を示す有機化合物層を形成することができる。
【０１１２】
次に、有機化合物層１５４４及び絶縁層１５４２を覆って、陰極１５４５を形成する。本実施例において陰極１５４５は、可視光に対する透過率の高いＩＴＯにより形成されている。なお、ＩＴＯは仕事関数が高い材料であり、陰極にはあまり適さない。このため、本実施例では、陰極１５４５を形成する前に、有機化合物層１５４４及び絶縁層１５４２を被覆するようにフッ化リチウムを２ｎｍの膜厚で形成し、電子の注入効率を向上するようにしている。
【０１１３】
なお、ＩＴＯ以外にも、アルカリ金属やアルカリ土類金属に属する材料を単体で用いたり、その他の材料と積層したり、その他の材料とで形成される合金（例えばＡｌ：Ｍｇ合金やＡｌ：Ｍｇ合金やＭｇ：Ｉｎ合金等）を薄膜で用いてもよい。また、仕事関数が低く、かつ可視光に対する透過率の高い導電性膜であれば、上記に述べたもの以外のものを用いて陰極１５４５を形成してもよい。
【０１１４】
次に、発光素子を保護するための保護膜１５４６を形成する。本実施例では、スパッタ法により窒化珪素膜を形成し、保護膜１５４６を形成した。なお、窒化珪素膜以外にも、ＤＬＣ（Diamond like Carbon）など、他の材料を用いて保護膜１５４６を形成してもよい。
【０１１５】
以上のようにして、本発明の発光装置の作製方法を用いた上面発光型の発光装置を作製する。
【０１１６】
［実施例２］
本実施例では、本発明を適用して作製した上面発光型のアクティブマトリクス型ＥＬディスプレイについて図１２を用いて説明する。このような上面発光型のアクティブマトリクス型ＥＬディスプレイは、反射膜を設けているため、採光効率が良い。また発光素子の電極とソース電極、配線を同時に形成しているため、生産に係るコストが低減される。さらに、製造工程において、層間絶縁膜がエッチングされたり、アルミニウムがヒロックを生じたりすることにより形成される凹凸も考慮し、これらの凹凸に起因した発光素子の不良を抑制できる構造となっているため、歩留まりが向上する。
【０１１７】
図１２（Ａ）は、発光装置を示す上面図、図１２（Ｂ）は図１２（Ａ）をＡ−Ａ’で切断した断面図である。点線で示された２００１はソース信号線駆動回路、２００２は画素部、２００３はゲート信号線駆動回路である。また、２００４は封止基板、２００５はシール剤であり、２００４は封止基板とシール剤２００５で囲まれた内側は、空間になっている。
【０１１８】
２００８（２００８ａ、２００８ｂ）はソース信号線駆動回路２００１及びゲート信号線駆動回路２００３に入力される信号を伝送するための配線であり、外部入力端子となるＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）２００９からビデオ信号やクロック信号を受け取る。なお、ここではＦＰＣしか図示されていないが、このＦＰＣにはプリント配線基盤（ＰＷＢ）が取り付けられていても良い。本明細書における発光装置には、発光装置本体だけでなく、それにＦＰＣもしくはＰＷＢが取り付けられた状態をも含むものとする。
【０１１９】
断面構造について図１２（Ｂ）を用いて説明する。基板２０１０上には駆動回路及び画素部が形成されているが、ここでは、駆動回路としてソース信号線駆動回路２００１と画素部２００２が示されている。なお、ソース信号線駆動回路２００１はｎチャネル型ＴＦＴとｐチャネル型ＴＦＴとを組み合わせたＣＭＯＳ回路が形成される。また、駆動回路を形成するＴＦＴは、公知のＣＭＯＳ回路、ＰＭＯＳ回路もしくはＮＭＯＳ回路で形成しても良い。また、本実施例では、基板上に駆動回路を形成したドライバー一体型を示すが、必ずしもその必要はなく、基板上ではなく外部に形成することもできる。また、画素部２００２は発光素子駆動用ＴＦＴ２０２０に電気的信号を伝達するためのソース電極と発光素子２０３０の陽極が一体となった電極を含む複数の画素により形成される。
【０１２０】
陰極および陽極は接続配線を経由してＦＰＣに電気的に接続されている。なお、図１２（Ｂ）においては、陽極とＦＰＣ２００９が接続配線２００８を経由して電気的に接続されている。
【０１２１】
発光素子２０３０を封止するためにシール剤２００５により封止基板２００４を貼り合わせる。なお、封止基板２００４と発光素子２０３０との間隔を確保するために樹脂膜からなるスペーサを設けても良い。そして、シール剤２００５の内側の空間２００７には窒素等の不活性気体が充填されている。なお、シール剤２００５としてはエポキシ系樹脂を用いるのが好ましい。また、シール剤２００５はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。さらに、空間２００７の内部に酸素や水を吸収する効果をもつ物質を含有させてもよい。
【０１２２】
また、本実施例では封止基板２００４を構成する材料としてガラス基板や石英基板の他、ＦＲＰ（Fiberglass-Reinforced Plastics）、ＰＶＦ（ポリビニルフロライド）、マイラー、ポリエステルまたはアクリル等からなるプラスチック基板を用いることができる。また、シール剤２００５を用いて封止基板２００４を接着した後、さらに側面（露呈面）を覆うようにシール剤で封止することも可能である。
【０１２３】
以上のようにして発光素子を空間２００７に封入することにより、発光素子を外部から完全に遮断することができ、外部から水分や酸素といった有機化合物層の劣化を促す物質が侵入することを防ぐことができる。従って、信頼性の高い発光装置を得ることができる。
【０１２４】
なお、ｎチャネル型ＴＦＴ、ｐチャネル型ＴＦＴ，発光素子駆動用ＴＦＴについては、特に限定はなく、シングルドレイン構造、ＬＤＤ構造、シングルゲート構造、ダブルゲート構造等いずれの構造も適用可能である。
【０１２５】
［実施例３］
本実施例では、本発明を適用することにより、作製されたアクティブマトリクス型ＥＬディスプレイを搭載した電子機器について図１４を用いて説明する。本発明を適用して作製したアクティブマトリクス型ディスプレイは採光効率がよい。このためディスプレイの表示に係る消費電力を低減できる。その結果、携帯電話や携帯情報端末（ＰＤＡ）等のモバイル機器などにおいては、電池使用環境下における使用可能時間の増加が図れる。また、テレビやモニターにおいては、採光効率がよくなることでより鮮明な画像を表示することが可能となる。また生産に係るコストが低減されているため低価格化も図れる。
【０１２６】
図１４（Ａ）は、本発明を適用して作製した携帯情報端末（ＰＤＡ）であり、本体３０３１には表示部（本発明を適用したアクティブマトリクス型ＥＬディスプレイ）３０３３と、外部インターフェイス３０３５と、操作ボタン３０３４等が設けられている。また操作用の付属品としてスタイラス３０３２がある。また図１４（Ｂ）は、本発明を適用して作製した携帯電話である。本体３０６１には表示部（本発明を適用したアクティブマトリクス型発光装置）３０６４と、音声出力部３０６２、３０６３、操作スイッチ３０６５、アンテナ３０６６等が設けられている。これらのようなモバイル機器に本発明を適用することにより、表示に係る消費電力の低減、それに伴う使用可能時間の増加が図れる。
【０１２７】
図１４（Ｃ）は、本発明を適用して作製したモニターであり、表示部（本発明を適用したアクティブマトリクス型ＥＬディスプレイ）３００３、携帯情報端末の図であり、本体３０３１にはシステムオンパネル（表示部）３０３３と、筐体３００１、支持台３００２等が設けられている。このように本発明を適用することにより、採光効率が増加し、その結果より鮮明な画像が得られる。
【０１２８】
【発明の効果】
本発明を適用することにより、反射膜を有し採光効率を高めた上面発光型の発光装置が得られる。また本発明の発光装置は、従来技術の上面発光型の発光装置と比較して、層間絶縁膜および発光素子の電極とソース電極、配線を同時に形成できるため生産に係るコストが低減される。さらに、層間絶縁膜がエッチングされたり、アルミニウムがヒロックを生じたりすることにより形成される凹凸も考慮し、これらの凹凸に起因した発光素子の不良を抑制できる構造となっているため、歩留まりが向上する。従って、本発明を適用した電子機器においては、低消費電力化、画質の向上、低価格化が図れる。
【０１２９】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の発光装置の断面図。
【図２】本発明の発光装置の断面図。
【図３】本発明の発光装置の断面図。
【図４】本発明の発光装置を説明する上面図。
【図５】本発明の発光装置の作製方法を説明する工程断面図。
【図６】本発明の発光装置の作製方法を説明する工程断面図。
【図７】本発明の発光装置の作製方法を説明する工程断面図。
【図８】本発明の発光装置の作製方法を説明する工程断面図。
【図９】本発明の発光装置の作製方法を説明する工程断面図。
【図１０】本発明の発光装置の作製方法を説明する工程断面図。
【図１１】本発明の発光装置の作製方法を説明する工程断面図。
【図１２】本発明を適用して作製したアクティブマトリクス型ＥＬディスプレイを説明する図。
【図１３】本発明の発光装置における発光素子の構造を説明する図。
【図１４】本発明を適用した電子機器について説明する図。
Claims (3)
- トランジスタと、
前記トランジスタを覆う層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜の上に設けられた発光素子と、
を有し、
前記トランジスタのソース及びドレインを含む半導体層と前記発光素子の発光層とは、
前記発光層と重畳する第１の導電性膜及び第３の導電性膜と、
前記層間絶縁膜に設けられ前記半導体層へ至るコンタクトホールにおいて前記第１の導電性膜と前記第３の導電性膜との間に設けられた第２の導電性膜と、
によって接続され、
前記第１の導電性膜と前記第３の導電性膜とは、前記発光層との重畳部において接しており、
前記第１の導電性膜の少なくとも一部は前記層間絶縁膜と接しており、
前記第１の導電性膜の少なくとも一部は、前記トランジスタの前記半導体層と接しており、
前記発光層の上に可視光に対する透過率が４０％以上である導電性膜が設けられており、
前記第１の導電性膜は、バリア膜からなり、前記バリア膜は、チタン、タンタルまたは窒化タンタルで形成されており、
前記第２の導電性膜は、２００〜４００ｎｍの厚さとしたアルミニウムを含む材料で形成されており、
前記第３の導電性膜は、陽極として機能する透明導電性膜、または１０〜４０ｎｍの厚さとしたアルミニウムを含む材料からなる導電膜で形成されていることを特徴とするＥＬディスプレイ。 - トランジスタと、
前記トランジスタを覆う層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜の上に設けられた発光素子と、
を有し、
前記トランジスタのソース及びドレインを含む半導体層と、前記発光素子の発光層とは、
前記発光層と重畳し、第１の導電性膜、前記第１の導電性膜の上に設けられた反射性の第４の導電性膜、及び前記第４の導電性膜の上に設けられた第３の導電性膜と、
前記層間絶縁膜に設けられ前記半導体層へ至るコンタクトホールにおいて前記第１の導電性膜と前記第４の導電性膜との間に設けられた第２の導電性膜と、
によって接続され、
前記第４の導電性膜は前記第１の導電性膜及び前記第３の導電性膜と、前記発光層との重畳部において接しており、
前記第１の導電性膜の少なくとも一部は、前記層間絶縁膜と接しており、
前記第１の導電性膜の少なくとも一部は、前記トランジスタの前記半導体層と接しており、
前記発光層の上に可視光に対する透過率が４０％以上である導電性膜が設けられており、
前記第１の導電性膜は、バリア膜でなり、前記バリア膜は、チタン、タンタルまたは窒化タンタルで形成されており、
前記第２の導電性膜は、２００〜４００ｎｍの厚さとしたアルミニウムを含む材料で形成されており、
前記第３の導電性膜は、陽極として機能する透明導電性膜で形成されており、
前記第４の導電性膜は、１０〜４０ｎｍの厚さとしたアルミニウムを含む材料で形成されていることを特徴とするＥＬディスプレイ。 - 請求項１または２に記載のＥＬディスプレイを表示部に有することを特徴とする電子機器。
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