TWI286044B

TWI286044B - Light-emitting device and method of manufacturing the same, and method of operating manufacturing apparatus

Info

Publication number: TWI286044B
Application number: TW095124684A
Authority: TW
Inventors: Shunpei Yamazaki; Masakazu Murakami; Naomi Kawakami; Hisashi Ohtani
Original assignee: Semiconductor Energy Lab
Priority date: 2002-02-22
Filing date: 2003-02-19
Publication date: 2007-08-21
Also published as: TW200704273A; US20120175620A1; CN1440221A; US20090001896A1; KR100931936B1; KR20030069896A; CN101409259B; US7378126B2; TW200303699A; US20030219530A1; CN100449771C; CN101409259A; US8138670B2; US8536784B2; TWI285515B

Description

1286044 “ (1) 九、發明說明【發明所屬之技術領域】本發明涉及半導體裝置，以及，更明確的，涉及具有在帶有絕緣表面的基底上形成的發光元件的發光裝置以及製造該發光裝置的方法。本發明還涉及具有包括安裝在有機發光面板上的控制器的1C等的有機發光模組。本說明書中，有機發光面板和有機發光模組都稱作發光裝置。【先前技術】近年來，對於具有發光元件作爲自發光元件的發光裝置的硏究已經加速，明確地，採用有機材料作爲E L材料的發光裝置吸引了人們的注意。這種發光裝置還稱作EL 顯示器或發光二極體。發光元件包括包含有機化合物的層（下文中稱作EL 層），其提供通過施加電場所産生的電致發光，陽極和陰 ® 極。有機化合物的發光包括從單重激發態恢復到正常態時産生的光發射（螢光輻射）和從三重激發態恢復到正常態時的光發射（磷光）。根據本發明形成膜的方法和用膜形成裝置製造的發光裝置可應用於採用這些光發射的兩種情形。發光裝置的特徵在於，因爲是自發光型，在可見度的角度上沒有限制，這不同於液晶顯不單兀。換言之，它作爲要用在露天使用的顯示器比液晶顯示器優越，且已經建議了各種方式的使用。 -5- (8) 1286044 和金屬材料形成的陰極通過蒸汽沈積形成，其中沈積材料通過電阻加熱被加熱。通過電阻加熱形成陰極之後測量TFT特性得到的結果示於圖1A和1B。圖1A示出像素部分中p溝道型TFT的電特性，圖1 B示出驅動器電路中p溝道型的電特性。圖 1A中，TFT通過EL層連接到陰極，而圖1B中，即使陰極疊加地佈置在TFT上面，陰極和TFT也不互相連接。 ® 圖2A示出TFT沒有疊加在陰極上的部分的驅動器電路中 P溝道TFT的電特性。圖2B示出形成EL層之前測量的像 .素部分中P溝道型TFT的電特性。如圖1 A和1 B所示，當通過電阻加熱形成陰極時，與圖2B相比在TFT的特性中幾乎沒有發現變化。陰極可以以包括多個層的疊層結構形成。例如，當陰極形成爲兩層結構時，要與EL層接觸的陰極的第一層通過電阻加熱形成，然後通過電子槍沈積形成第二層，從而 ^ 與陰極的第一層接觸。該情形中，通過電阻加熱形成的第一層作爲阻擋層，並防止TFT被破壞。通過電阻加熱形成的第一層的提供可以在通過電子槍沈積第二層的蒸汽沈積中防止電荷局部地集中並消除電破壞。涉及製造本說明書揭露的發光裝置的方法的本發明的另一個結構是製造包括具有陰極、與陰極接觸的有機化合物層、與有機化合物層接觸的陽極的發光二極體和與發光二極體連接的TFT的發光裝置的方法，其中有機化合物層和與有機化合物層接觸的陰極的下層通過蒸汽沈積形成， -12- (9) 1286044 其中沈積材料通過電阻加熱被加熱，陰極的上層通過沈積形成，其中金屬材料形成的沈積材料用電子槍加用上述製造方法得到的結構包括在本發明中，它括具有陰極、與陰極接觸的有機化合物層、和與有機物層接觸的陽極的發光二極體和與發光二極體接觸的的發光裝置，其中陰極是層疊的層，包括通過其中金料形成的沈積材料用電阻加熱被加熱的蒸汽沈積形成和通過其中金屬材料形成的沈積材料用電子槍加熱汽沈積形成的層。上述結構特徵在於金屬材料形成的沈積材料由包功函數的材料，典型地，屬於周期表中所示第一族或族的金屬元素的合金形成。本發明中’還可以應用的是在陰極上形成有機化層’然後在有機化合物層上形成陽極。該情形中，本提供包括具有陰極、與陰極接觸的有機化合物層、和 > 機化合物層接觸的陽極的發光二極體和與發光二極體的TFT的發光裝置’其中陽極是層疊的層，包括通過金屬材料形成的沈積材料用電阻加熱被加熱的蒸汽沈成的層’和通過其中金屬材料形成的沈積材料用電子熱的蒸汽沈積形成的層。在上述結構中’金屬材料形成的沈積材料是導電 ’包括選自局功函數的材料，典型地，選自pt、Cr、 Ni、Zn、Sn、和In的一種或多種元素。其中諸如氧或水的雜質可能混入到要沈積的el 蒸汽熱。是包化合 TFT 屬材的層的蒸含低第二合物發明與有連接其中積形槍加材料 W、材料 -13- (10) 1286044 或金屬材料中的可以想像的過程包括蒸汽沈積之前將EL 材料或金屬材料放進蒸汽沈積裝置的過程以及沈積過程。通常，保存EL材料的容器是呈褐色的玻璃瓶子，其由塑膠蓋（帽）封閉。可以想見的是保存EL材料的容器之密封性是不夠的。在相關的技術中，當通過蒸汽沈積形成膜時，取出包含在容器（玻璃瓶）中預定量的沈積材料並轉移到佈置在 ® 蒸汽沈積裝置（典型地熔化坩鍋或蒸汽沈積船形器皿）中與膜形成物體相對的位置的容器中，在該步驟中，雜質可能在該轉移步驟中混入。換言之，可能引起發光元件退化的氧、水或一些其他雜質可能在該步驟中混入。當從玻璃瓶轉移到容器中時，例如，操作者可以用手在蒸汽沈積裝置中配備有手套的預處理室中實施這種轉移操作。然而，當在預處理室中提供手套時，轉移操作不能在真空環境中實施，這樣，操作要在大氣壓下進行。即使 ^ 當操作可以在氮氣氛中進行時，也很難將預處理室中的水和氧減少到可允許的程度。使用機器人也是可能的，但是因爲沈積材料是粉末形式，很難製造能轉移這種粉末材料的機器人。因而，很難建立堅固（consistent )密閉（ closed )的系統，其中從在下電極上形成EL層的步驟到形成上電極的步驟是全自動的，而避免雜質混入。因此，本發明實現了一種製造系統，其中EL材料或金屬材料直接保存在要安裝於蒸汽沈積裝置中的容器中而不使用傳統的容器，典型地，呈棕色的玻璃瓶子，作爲保 -14- (11) 1286044 存EL材料的容器，且蒸汽沈積在其傳送之後進行實現防止雜質混入到高純度的沈積材料中去。當直 EL沈積材料時，還有可能不保存所得到的沈積材分’而將材料直接昇華和純化到要安裝於蒸汽沈積的容器中。根據本發明，可以提供沈積材料的進一。還可能將金屬材料直接保存在要安裝於蒸汽沈積的容器中’並通過電阻加熱進行蒸汽沈積。 > 直接將沈積材料保存在要安裝於蒸汽沈積裝置器中的操作最好是由使用蒸汽沈積裝置的發光裝置廠（manufacture)向沈積材料的製造商或銷售者預定，即使高純度的E L材料由材料製造商提供，只關技術中那樣轉移E L材料的操作存在於發光裝置 (manufacturer)中，就可能使雜質混入其中，這樣料的純化不能保持，或者EL材料的純化受到限制 ’根據本發明，通過發光裝置的製造商和考慮到: > E L材料中混入雜質的可能性的材料的製造商相互可以從材料製造商那得到的非常高純度的EL材料保持下來’且發光裝置的製造商可以進行蒸汽沈積低其純度。本說明書中揭露的本發明的結構是操作製造設法，包括這些步驟··在第二容器中密封含有機材料材料的第一容器、在具有真空泵浦單元的製造設備基底、引入第二容器、將第一容器從第二容器中拿置到位、用電阻加熱來加熱第一容器以允許在基底，從而接保存料的部裝置中步純化裝置中中的容的製造 D 要像相的製造 EL材。然而減少在協作，可以被而不降備的方或金屬中佈置出並佈上蒸汽 -15- (12) 1286044 沈積。上述結構特徵在於有機材料在第一容器的內壁上昇華並純化。上述結構還有特徵在於金屬材料是可以作爲發光二極體的陰極或陽極的導電材料。在相關技術中採用電阻加熱的蒸汽沈積裝置中，不利地是，膜形成速率（rate)有可能比起電子槍沈積來得不穩定。 ® 因此，爲了提高沈積材料的利用效率並提供均勻性和産量優越的蒸汽沈積裝置，根據本發明，在蒸汽沈積中，基底和沈積源之間的距離d減少到典型地20cm或更少，從而沈積材料的利用效率和産量顯著的提高。減少基底和沈積源之間的距離d可以減小膜形成室的尺寸。減小膜形成室的尺寸可以減少其容積，這樣形成真空所需的時間周期和存在於膜形成室中的雜質的總量可以減少，這可以實現防止諸如水和氧的雜質混入到高純度的EL材料中。 ® 上述操作製造設備的方法特徵在於基底和容器之間的距離不超過20cm，使得蒸汽沈積在基底之上進行。此外，本發明特徵在於提供在膜形成室中旋轉基底的機構和移動沈積源的機構，且在真空沈積中基底的旋轉和沈積源的移動同時進行，從而可以得到厚度的均勻性優越的膜形成。操作製造設備的方法特徵在於蒸汽沈積中基底旋轉且第一容器移動。本發明還提供製造發光裝置的方法，包括在容器中保 -16- (13) 1286044 存有機材料或金屬材料的沈積材料的第一步驟，在蒸汽沈積裝置中佈置基底並安裝容器以便與基底相對的第二步驟，通過電阻加熱來加熱安裝在蒸汽沈積裝置中的容器並以基底與容器之間的距離設定爲20cm或更少來進行蒸汽沈積到基底上的第三步驟。上述結構特徵在於在容器中保存有機材料或金屬材料的沈積材料的第一步驟由材料製造商實施。 &上述結構特徵在於蒸汽沈積中基底旋轉且容器移動。在上述結構中，有機材料在保存時可以直接昇華並純化到容器中。上述結構特徵在於形成帶有TFT的基底和連接到TFT 的第一電極，在於第三步驟包括通過電阻加熱形成與第一電極接觸的有機材料的有機化合物層和通過電阻加熱形成與有機化合物層接觸的金屬材料第二電極的步驟，從而製造具有第一電極、有機化合物層和第二電極的發光二極體在本發明的發光裝置中，驅動顯示器的方法不具體地限制，可以採用點序驅動系統、線序驅動系統或平面序驅動系統。典型地，採用線序驅動系統，且時分等級序列（ time division gradation sequence)驅動或脈衝表面區域調變（pulse-surface-area modulation)驅動系統可以按需要使用。要供給發光裝置的源線中的視頻信號可以是類比信號或數位信號的任何一個，驅動器電路可以對應視頻信號按需要設計。 •17- (15) 1286044 機絕緣材料的絕緣膜1 4。然後，如圖3 B所示，形成用於形成發光元件的有機化合物層（EL層）。首先，進行陽極1 3的清潔作爲預處理。陽極的表面通過在真空中照射紫外光或通過氧電漿處理來清潔。作爲氧化處理，紫外光必須只在包括氧的氣氛中加熱到1 〇〇 -1 20 °C時照射，其在陽極是諸如ITO的氧化物的情形中有 ® 效。作爲熱處理，必須只進行在不小於50°C的溫度下的加熱，這是基底可以在真空中耐得住的溫度，最好是在65 °C 和1 5 0 °C之間，該熱處理除去附著在基底上諸如氧和水的雜質、或形成於基底之上的膜中諸如氧和水的雜質。尤其是，因爲EL材料由於諸如氧和水的雜質受到退化，所以蒸汽沈積之前在真空中加熱是有效的。接下來，沈積源傳送到配備有沈積源的膜形成室中而避免暴露於空氣中，電洞傳送層、電洞注入層、或發光層 ^ 作爲有機化合物層疊的第一層適當地形成於陽極1 3上。這裏，沈積源通過電阻加熱被加熱以沈積形成電洞注入層 15、發光層（R) 16、發光層（G) 17、和發光層（B) 18 。發光層（R)發紅光、發光層（G)發綠光、發光層（B )發藍光。接下來，陰極19通過電阻加熱來加熱並沈積沈積源而形成。用電阻加熱形成陰極19允許發光元件的完成而不改變TFT的特性。在像素部分，當比較示出用電阻加熱形成陰極之後TFT特性的圖1A和示出形成EL層之前 -19 - (16) 1286044 TFT特性的圖2B時幾乎沒有看見什麽變化。通過測量三個任意的TFT得到的臨限値是-〇·44 ( V ) 、-0·51 ( V ) 和- 0.59(V) ，S 値是〇.214(V/dec) 、0.287 (V/dec) 和0·26 ( V/dec )，如圖1A所示，是極好的。形成陰極1 9的材料最好是小功函數金屬（典型地，屬於周期表中第一族或第二族的金屬元素）或包含這些金屬元素的合金。功函數變得越小，發光效率提高的越多， ® 這樣含是鹼金屬之一的Li (鋰）的合金材料最好是作爲要用於陰極的材料。陰極還作爲所有像素共同的線路，並通過連接線路在輸入端子具有端子電極。因而，如圖3B所示，可以有一些TFT在驅動器電路中重疊在陰極19上的情形。重疊在陰極1 9上的TFT特性的測量結果示於圖1 B 中〇當陰極用電子槍沈積而不是電阻加熱形成時，電特性不僅在像素部分中的TFT中變化，而且在驅動器電路中與 ® 陰極重疊的TFT中變化。陰極由電子槍沈積形成的情形中 TFT的電特性示於圖13A、13B、14A和14B。測量像素部分中任意三個TFT時得到的Vth分別是-7.69 ( V )、-7.07 (V )和-7.15 ( V ) ，S 値是 0.54 1 ( V/dec )、0.5 59 ( V/dec )和 0.566 ( V/dec )，如圖 13 A 所示。接下來，最好是用保護膜、密封片、或密封罐（tin ) 封裝來將發光元件完全從外界隔離，以便於防止可能促進由氧化引起的EL層退化的諸如水或氧的物質從外界進入。使用乾燥劑也是可用的。 -20- (19) 1286044 示沈積遮罩、參考編號55表示沈積遮罩物（沈積擋板） ’參考編號57表示沈積源支架，參考編號58表示沈積材料、以及參考編號5 9表示蒸發的沈積材料。在抽真空到5xl(T3Torr(0.665Pa)或更低，更理想的到 1(Γ4 一 l(T6Pa的膜形成室51中進行真空沈積。沈積時，沈積材料已經用電阻加熱蒸發，並在蒸汽沈積中擋板（沒有示出）打開時飛濺向基底53。蒸發材料59向上飛濺，並 ^ 通過形成於沈積遮罩54上的開口選擇地沈積在基底53之上。在上述蒸汽沈積裝置中，沈積源支架包括融化罐（ melting pot)、通過燃燒構件（burning member)佈置在融化罐之外的加熱器、配備在加熱器之外的絕熱層、容納這些元件的外部燃燒室（outer cylinder )、置於外部燃燒室周圍的冷卻管、和用來打開或關閉包括融化罐開口的外部燃燒室開口的擋板單元。本說明書中，融化罐是圓筒容 ^ 器，其具有由燒結BN、複合燒結的BN/AIN、石英、或石墨形成的相對大的開口，其耐高溫、高壓和減壓。最好是以這樣的方式適配蒸汽沈積裝置，使得膜形成速度可以用微電腦通過控制配備在沈積源支架52上的加熱器來調節。圖5A和5B所示的蒸汽沈積裝置中，基底53和沈積源支架57之間的距離d減少到典型地不超過20cm，更理想的在5 cm和1 5 cm之間，以明顯地提高沈積材料的利用效率和産量。 -23- (20) 1286044 此外，基底支架52配備有旋轉基底53的機構。沈積源支架57配備有能在X或γ方向移動膜形成室51而保持水平狀態的機構。圖5Α和5Β所示蒸汽沈積裝置特徵在於厚度均勻性優越的膜的形成可以通過蒸汽沈積中同時實施基底53的旋轉和沈積源支架5 7的移動來實現。在採用相關技術的電阻加熱的蒸汽沈積裝置中，與電子槍沈積相比，膜形成率（rate )容易不穩定。然而，圖 5A和5B所示的蒸汽沈積裝置在均勻性和産量上是優越的〇還可以應用的是在可移動的沈積源支架57上配備沈積擋板。置於單個沈積支架上的有機化合物需要不是僅一個，而可以是多個。由於基底5 3和沈積源支架5 7之間的距離d減少到典型地不超過2 0 c m、更理想的在5 c m和1 5 c m之間的値，沈積遮罩54也可以被加熱。因而，沈積遮罩54最好是由具有低熱膨脹係數的金屬材料形成，這樣阻止了熱形變（例如，具有高熔點的金屬，諸如鎢、鉅、鉻、鎳、和鉬，或包括這些元素的合金，或諸如不銹鋼、鉻鎳鐵合金（ Inconel)和海司特合金（Hastelloy)的材料）。爲了冷卻被加熱的沈積遮罩，沈積遮罩可以配備有允許冷卻介質（冷卻水、冷卻氣體）循環的機構。當選擇地形成沈積膜時使用沈積遮罩54，這樣當在整個表面上形成沈積膜時不是特別地必要。 -24- (21) 1286044 基底支架5 2配備有永久磁鐵以便於用磁力固定金屬 (meal )形成的沈積遮罩，且要插入其間的基底53也被牢固的支撐。儘管這裏示出一個實例，其中沈積遮罩與基底53緊密接觸，還有可能提供並固定基底支架和沈積遮罩支架於一定的距離。膜形成室與可抽真空處理室連接以在膜形成室中形成真空。可抽真空的處理室配備有磁懸浮渦輪分子泵、低溫泵或驅動泵（drive pump)。因此，達到傳送室中10 — 5-1 0 _ 6Pa的最終真空度，並可以控制雜質從泵和抽氣系統中反向飛濺。引入諸如氮氣和稀有氣體的惰性氣體以防止雜質引入到裝置中。要引入到裝置中的這類氣體在引入到裝置之前用氣體純化裝置高度純化。因而，需要提供氣體純化裝置以允許氣體在高度純化之後引入到膜形成裝置中。因此，諸如氧或水或其他包含在氣體中的雜質可以預先除去，這樣可以防止這類雜質被引入到裝置中。還可能通過在其中提供電漿産生單元、在沒有佈置於其中的基底時在膜形成室中産生電漿、並蒸發附著在膜形成室內壁、附加保護（attachment proof shield )、或沈積遮罩上所沈積的物質以抽空膜形成室來清潔膜形成室5 1。以這種方式，膜形成室的內部可以在維護服務的時間清潔而不暴露於大氣中。清潔過程中蒸發的有機化合物可以用抽氣系統（真空泵）收集並再利用。本實施例可以按需要與第一實施例組合。用圖5A和 5B所示的蒸汽沈積裝置，可以改善基底表面上膜的均勻 -25- 1286044 (22) 性’且可以用電阻加熱形成金屬層或有機化合物層的陰極或陽極。 (第三實施例）圖6A和6B是說明本發明製造系統的解釋性圖。圖6A和6B中，參考編號61a表示第一容器（融化罐 )'參考編號61b表示從大氣中隔離第一容器以保護第一 ’容器不被污染的第二容器。參考編號62表示高度純化粉末狀態的EL材料。參考編號63表示可抽真空的處理室，編號64表示加熱單元、編號65表示沈積物體、編號66 表不沈積的膜。參考編號68表示製造和純化作爲沈積材料的有機化合物材料的製造商（典型地，原材料零售商） ’參考編號69表示發光裝置製造商，其具有蒸汽沈積裝置’它是發光裝置製造商（典型地製造工廠）。本發明的製造系統的流程將在下面說明。 B 首先，發光裝置製造商69向材料製造商68開出訂單 60°材料製造商68根據訂單60製備第一容器和第二容器。材料製造在潔淨室中將超高純度的EL材料62純化或保存於第一谷器61a中，同時充分注意使得雜質（氧、水等 )不混入。接下來，材料製造商6 8最好是在潔淨室中以第一容器61b將第一容器61a密封使得沒有多餘的雜質附著在第一容器的內部或外部。當密封時，第二容器6ib的內部最好是抽真空或用惰性氣體塡充。第一容器6丨a和第二容器6 I b最好是在純化或保存超高純度的EL材料62之 -26- (23) 1286044 前被清潔。本發明中，當以後進行蒸汽沈積時第一容器6 1 a還是原樣放置在室中。儘管第二容器61b可以是具有用來阻止氧或水混入的阻擋層的特性的密封膜，最好是採用圓柱型或盒子形狀的固體容器，並具有擋光的效應，以便於能夠自動的取出。接下來，第一容器6 1 a在密封於第二容器6 1 b的狀態 • 下從材料製造商68那裏傳送67到發光裝置製造商69那裏。然後，第一容器6 1 a在密封於第二容器6 1 b的狀態下被引入到可抽真空的處理室63中。處理室63是具有加熱單元64和佈置於其中的基底支架（沒有示出）的蒸汽沈積室。處理室63抽真空且達到氧和水最少化的清潔狀態之後，第一容器61a從第二容器61b中取出並安裝在加熱單元64上而不釋放（release )真空態，從而製備沈積源 ® 。安裝沈積物體（該情形中是基底）65使其與第一容器 6 1 a相對。接下來，沈積材料通過電阻加熱用加熱單元64加熱以在所提供的沈積物體65的表面上形成沈積膜66以便於與沈積源相對。這樣得到的沈積膜66不含雜質，因而用該沈積膜66完成的發光二極體實現了高可靠性和高強度〇如上所述，第一容器61a只一次引入到可抽真空的處理室6 3中而不暴露於大氣中，並允許保持沈積材料6 2如 -27- (24) 1286044 材料製造商保存時那樣的純度時蒸汽沈積。通過由材料製造商將EL材料62直接保存到第一容器61a中，只提供給發光裝置製造商所需數量的材料，從而相對昂貴的EL材料可以有效地利用。儘管相關技術中用電阻加熱的沈積方法在材料的效率上較低’但是有如下所示提高利用效率的方法。第一蒸汽沈積在其中新的EL材料在蒸汽沈積裝置的維護服務中放 • 入融化罐的狀態下進行之後，還留著沒有被沈積的殘餘材料。因而，當進行下一次蒸汽沈積時，EL材料加入到殘餘材料中，這種補充重複到下一次維護服務，從而在從這裏起的蒸汽沈積中利用的效率可以得到改善。然而，在該方法中，殘餘的材料可能引起污染。此外，由於補充是由操作者執行的，氧或水可能混入到沈積材料中，由此沈積材料的純度可能降低。爲蒸汽沈積用了幾次的融化罐在維護服務的時候要被廢棄。爲了防止由於雜質引起的污染， ® 可能的是將新EL材料放進融化罐用於蒸汽沈積，並在每次蒸汽沈積之後廢棄融化罐，但結果是提高了製造成本。在相關技術中用於保存沈積材料的玻璃瓶可被去除，且將沈積材料從玻璃瓶中傳送到融化罐中的過程，其可以通過採用前面所說的製造系統防止雜質混入。此外，産量也增加了。本發明實現了其中産量增加的完全自動化製造系統和堅固密閉的系統，其可以防止雜質混入到由材料製造商6 8 純化的沈積材料62中。 -28- (25) 1286044 儘管EL材料在上面作爲實例舉出，被採用作爲陰極或陽極的金屬層可以通過本發明中的電阻加熱用蒸汽沈積來沈積。用電阻加熱形成陰極可以形成發光元件而不改變 TFT12的電性質（開電流、關電流、Vth、S値等）。帶有金屬材料的沈積膜還可以用與預先在第一容器中保存金屬材料、將第一容器原樣引入到蒸汽沈積裝置中、並用電阻加熱蒸發材料同樣的方式形成。 • 本實施例可以按需要與第一實施例或第二實施例組合。當使用第二實施例中所示的蒸汽沈積裝置時，作爲陰極或陽極的金屬層即使通過電阻加熱也可以均勻的形成。 (第四實施例）雖然第一實施例中示出一個實例，其中頂部閘極型 TFT (更具體地，平面型TFT)用作TFT 12、22，本實施例中使用TFT 72代替TFT 12、22。本實施例中所用的 TFT 72是底部閘極型TFT (更具體地，反轉交錯型TFT) ，其可以根據已知的製造過程製造。如圖7A所示，底部閘極型TFT 72根據已知的製造過程形成於具有絕緣表面的基底7 1上。這裏所示的實例中，金屬層（包含一個或多個選自Pt、Cr、W、Ni、Zn、Sn 、和In的元素）形成的陽極73在TFT形成之後形成於矩陣中。接下來，形成無機絕緣材料或有機絕緣材料的絕緣膜 74以便於覆蓋陽極73的末端。 -29- 1286044 (27) 細說明。 (實例1 ) 本實例中，將說明多室系統製造設備，其中圖8所示的製造直到上電極的過程完全自動化。圖 8 中，參考編號 100a— i〇〇k、100m — ΙΟΟρ、和 100r — lOOu表示門，編號101表示充電室、編號119表示 • 取出室、編號102、104a、108、114和118表示傳送室、編號105、107和111表示傳遞（pass)室、編號106R、 106B、106G、109、110、112、113 表示膜形成室、.編號 103表示預處理室、編號117表示密封基底裝載室、編號 115表示分配室、編號116表示密封室、編號120a和 12 0b表示盒子（cassette )室、編號121表示托盤安裝台 (tray mounting stage ) 〇下面是輸送預先配備有TFT 12和陽極13的基底到圖 ® 8所示的製造設備和形成圖3B所示的疊層結構的程序。首先，配備有TFT 12和陽極13的基底放置在盒子室 12 0a或在盒子室120b中。當基底是大基底（例如， 300mm X 3 60mm)時，它放置在盒子室120b中。另一方面，當是正常基底（例如，127mm X 127mm)時，傳送到托盤安裝台121上，且在托盤上（例如，300mm X 360mm )安裝幾個基底。接下來，基底從配備有基底傳送機構的傳送室]1 8中傳送到充電室1 〇 1中。 •31 - (28) 1286044 充電室1 0 1連接到可抽真空的處理室，這樣最好是在形成真空之後通過引入惰性氣體恢復大氣壓力。然後基底傳送到連接到充電室1 0 1的傳送室1 02中。傳送室真空化並保持在真空化的狀態，使得在傳送室中水或氧的存在最小化。傳送室1 02連接到可抽真空的處理室以在傳送室中形成真空。可抽真空的處理室配備有磁懸浮渦輪分子泵、低 Φ 溫泵或乾燥泵。因此，傳送室中達到1 0 - 5 — 1 0 _ 6Pa的最終真空度，並可以控制雜質從泵和抽氣系統中反向飛濺。引入諸如氮氣和稀有氣體的惰性氣體以防止雜質引入到裝置中。這種要引入到裝置中的氣體在進入到裝置中之前用氣體純化裝置高度純化。因而，需要提供氣體純化裝置以允許氣體在高度純化之後引入到膜形成室中。因此，包含在氣體中諸如氧或水的雜質或其他雜質可以預先除去，這樣可以防止這類雜質引入到裝置中。 ^ 最好是，在真空中進行除氣的退火以除去包含在基底中的水或其他氣體，這樣基底傳送到連接到傳送室1 02的預處理室103中以在這裏退火。如果有必要清潔陽極的表面，基底傳送到連接到傳送室1 02的預處理室1 03中以在這裏清潔。還可能在整個陽極之上形成高聚合物有機化合物層。膜形成室U 2用於形成高聚合物有機化合物層。本實例中，作爲電洞注入層15起作用的聚（亞乙基二氧基噻吩/聚 (苯乙綠填酸鈉）（poly ( ethylene dioxythiophen/poly ( -32- (29) 1286044 styrene sodiumsulfonate ) ) ( PEDOT/PSS )溶液形成於整個表面上。當用旋塗法、噴墨法、或濺射法在膜形成室 112中形成有機化合物層時，在大氣壓下放置基底，使膜形成表面向上。本實例中，傳遞室105配備有翻轉機構，這樣基底按需要翻轉。膜用溶液形成以後，最好是，基底傳送到預處理室1 03中，在真空中進行加熱處理以蒸發水分。儘管本實例中形成高聚合物電洞注入層1 5，可以通過 # 電阻加熱由蒸汽沈積形成低聚合物有機材料的電洞注入層。沒有必要必須形成電洞注入層1 5。然後.，基底l〇4c從傳送室102中傳送到傳遞室105 中而不將基底暴露於大氣中，基底104c傳送到傳送室104 中，然後用傳送機構104b傳送到膜形成室106R中，其中發紅光的EL層按需要形成於陽極13上。本情形中，EL 層16通過電阻加熱用蒸汽沈積形成。基底的膜形成表面在放置於膜形成室10 6R中之前在傳遞室105中轉向下。 # 膜形成室最好是在基底傳送到其中之前真空化。例如，蒸汽沈積在真空化到不超過 5x1 CT 3Torr(0.665Pa )，更理想的，1〇_4 一 l(T6pa的膜形成室 10 6R中進行。當發生蒸汽沈積時，有機化合物已經預先用電阻加熱蒸發，且當擋板（沒有示出）打開來沈積時飛濺向基底。蒸發的有機化合物向上飛濺，並通過形成於金屬遮罩（沒有示出）上的開口（沒有示出）沈積於基底上。當進行蒸汽沈積時，基底的溫度（T!)通過加熱基底保持在50 — 200°C，更理想的，65 — 1 5 0°C的範圍。 -33- (30) 1286044 本實例中’沈積材料已經由材料製造商保存於其中的融化罐放置在膜形成室106R、l〇6B、106G、110中。_ 化罐最好是放置而不暴露於大氣中，並最好是在由材料製造商傳送時以密封在第二容器中的狀態引入到膜形成室中。最好是，提供具有真空泵浦單元的室，與膜形成室 1 0 6R相連，從而融化罐在真空或惰性氣體氣氛中從第二容器中拿出並放置到膜形成室中。因此，可以防止融化罐 # 和保存在融化罐中的EL材料被污染。本情形中，爲了使膜全色，在膜形成室1 〇 6 R中形成膜之後依次在膜形成室106 G和.106B中實施膜形成，從而發紅、綠和藍光的有機化合物層16 - 18適當形成。當電洞注入層1 5和所需的EL層在陽極1 3上得到時，基底從傳送室l〇4a傳送到傳遞室107中而不暴露於大氣中，然後，基底又從傳遞室107中傳送到傳送室108中而不將基底暴露於大氣中。 ® 接下來，當基底用配備在傳送室108中的傳送機構傳送到膜形成室110中時，其中金屬層陰極19適當通過電阻加熱由蒸汽沈積形成。這裏膜形成室110是蒸汽沈積裝置，其使用Li和A1作爲沈積源以通過電阻加熱蒸汽沈積〇如圖3 A所示的疊層結構發光二極體根據迄今所說明的過程形成。接下來，基底從傳送室1 08中傳送到膜形成室1 1 3中而不暴露於大氣中，其中形成氮化矽膜或氮氧化矽膜形成 -34- (31) 1286044 的保護膜。該情形中，設備是膜形成室1 1 3中配備有矽靶 (target )、氧化矽靶、或氮化矽靶的噴鍍設備（spatter device )。例如，氮化矽膜可以通過用矽靶並將膜形成室中的氣氛變成氮化物氣氛或含氮化物和氬的氣氛形成。然後，所形成帶有發光二極體的基底從傳送室108傳送到傳遞室1 1 1中並從傳遞室1 1 1到傳送室1 1 4中而不暴露於大氣中。所形成帶有發光二極體的基底從傳送室114中傳送到密封室1 1 6中。最好是製備密封室1 1 6，帶有配備有密封材料的密封基底。密封基底從外面放置到密封基底裝載室1 1 7a中。爲了除去諸如水的雜質，最好是預先在真空中進行退火，例如，在密封基底裝載室117中進行退火。當在密封基底上形成密封材料時，傳送室108設置爲大氣壓，然後密封基底從密封基底裝載室傳送到分配室1 1 5中，其中形成用於黏結到所形成帶有發光二極體的基底的密封材料，且所形成的帶有密封材料的密封基底傳送到密封室n 6中。爲了對所形成帶有發光二極體的基底除氣，在真空或在惰性氣體氣氛中退火，然後，所形成帶有密封材料的密封基底和所形成帶有發光二極體的基底互相黏結。密封的密閉空間用氫或惰性氣體塡充。該實例中，密封材料形成於密封基底上。然而，不限於此，密封材料還可以形成於配備有發光二極體的基底上。接下來，UV光通過配備在密封室i 16中的UV光照 -35- (32) 1286044 射機構照射到一對黏結的基底上以固化密封材料。該情形中，紫外固化樹脂被用作密封材料，但不限於此，只要是黏結劑就行。然後，一對黏結的基底從密封室1 1 6傳送到傳送室 1 1 4中，並從傳送室1 1 4中到取出室1 1 9中以將其取出。通過使用圖8所示的製造設備，發光二極體完全的被保護不暴露於外界空氣中，直到被密封進密封的密閉空間 Φ 中，可以得到高可靠性的發光裝置。由於預先容納沈積材料的融化罐必須唯一被設置，沈積材料的放置可以是自動化的。傳遞室1 1 4在真空化狀態和大氣壓的氮氣氛之間重複轉換，而傳遞室102、104a、108最好是固定的保持在真空狀態。還有可能採用直列系統（in-line system)的膜形成裝置° 下面是將具有TFT和上面的陽極的基底預先傳送到圖 ^ 8所示的製造設備中，並形成圖7C所示的疊層結構的程序。與形成圖3 A所示疊層結構的情形一樣的方式，配備有TFT和陽極73的基底預先放置在盒子室12 0a和盒子室 120b 中〇接下來，基底從配備有基底傳送機構的傳送室1 1 8中傳送到充電室1 0 1中。然後基底傳送到連接到充電室1 0 1 的傳送室102中。最好是，用來除氣的退火在真空中進行以除去包含在 -36- (33) 1286044 基底中的水或其他氣體，這樣基底傳送到連接到傳送 102的預處理室103中以在此退火。如有必要清潔陽極表面，基底傳送到連接到傳送室1 02的預處理室1 03中在此清潔。還有可能在整個陽極之上形成高聚合物有機化合物。膜形成室Π 2用來形成高聚合物有機化合物層。例如作爲電洞注入層75起作用的聚亞乙基二氧基噻吩/聚苯 ® 烯璜酸鈉溶液（PEDOT/PSS )可以形成在整個表面上。用旋塗法、噴墨法或濺射法在膜形成室112中形成有機合物層時，在大氣壓下放置基底，使膜形成面朝上。傳室105配備有基底翻轉機構，這樣基底可以按需要翻轉膜用溶液形成之後，最好是，基底傳送到預處理室1 03 ，在真空中進行加熱處理以蒸發介質成分^ 然後，基底l〇4c從傳送室102傳送到傳遞室105 而不將基底暴露於大氣中之後，基底104c傳送到傳送 ^ 1〇4中，然後用傳送機構104b傳送到膜形成室106R中其中發紅光的EL層根據需要形成於陽極73上。本情形，EL層16通過電阻加熱用蒸汽沈積形成。本情形中，爲了使膜全色，在膜形成室106R中形膜之後，依次在膜形成室1 06G和1 06B中進行膜形成，而適當的形成發紅、綠和藍光的有機化合物層76 - 78。當在陽極73上得到電洞注入層75和所需的EL層一 78時，基底從傳送室1〇4a傳送到傳遞室107中而不基底暴露於大氣中，然後，基底又從傳遞室107傳送到室的以層乙當化遞〇中中室中成從 7 6 將傳 •37- (34) 1286044 送室108中而不將基底暴露於大氣中。接下來，基底用配備在傳輸室（transmitting) 108中的傳送機構傳送到膜形成室1 1 0中，由非常薄的無機膜（通過共沈積由諸如MgAg、Mgln、AlLi、CaN的合金或屬於周期表中第一或第二族的元素或鋁形成的膜）形成的陰極（下層）79a通過電阻加熱用蒸汽沈積形成。形成薄金屬層的陰極（下層）79a之後，基底傳送到膜形成室109 ® 中，透明氧化物導電塗層（ITO (氧化銦一氧化錫合金）、氧化銦一氧化鋅合金（In2〇3 - ZnO)、氧化鋅（ZnO) 等）.的陰極（上層）用噴鍍法形成，從而包括薄金屬層和透明導電層的疊層的陰極79a和79b分別適當的形成。儘管作爲發光二極體陰極起作用的層是薄金屬層，包括薄金屬層和透明導電塗層的疊層膜在本說明書中稱作陰極。圖7C所示疊層結構的發光二極體根據迄今所說明的過程形成。圖7C所示疊層結構的發光二極體在圖中箭頭 ^ 所示的方向發光，這是與圖3B所示發光二極體相反的方向。由於從現在起的過程與製造具有圖3A所示疊層結構的發光裝置的過程一樣，這裏將不再說明。如迄今所說明的，帶有圖8所示的製造設備時’圖 3B和圖7C所示的疊層結構可以不同。該實例可以按需要與第一到第四實施例中的任何一個組合。 -38- (35) 1286044 (實例2 ) 圖9是EL模組俯視圖的外部。圖中，在配備了數個 TFT的基底（還稱作TFT基底）405之上，形成用於顯示的像素部分400、用來驅動像素部分的像素的驅動器電路 401a和40 1b、用來連接形成於EL層上的電極和引線的連接部分、和FP C附連到上面以連接外部電路到此的終端部分402。並且，使用密封有機發光裝置且密封構件404的 • 基底406以獲得密封的狀態。圖3B的橫截面圖是所應用諸如保護膜或密封基底的密封步驟假定是圖9所示像素部分橫截面圖的一個實例，但是不特別地受到限制。絕緣膜形成於基底上，像素部分和驅動電路形成於絕緣膜的上側，像素部分由電流控制TFT和包括與電流控制 TFT的漏電連接的像素電極的一些像素形成。驅動電路由與η溝道TFT和p溝道TFT組合的CM0S電路形成。 ^ 這些TFT可以用下面的步驟形成。對於基礎絕緣膜的下層，由SiH4、NH3、和N20作爲原料氣體形成的氧氮化矽（silicon oxynitride)膜（組成比·· Si = 3 2°/〇、0 = 2 7%、N = 24%、H=1 7°/。）在具有 0.7mm 厚度的耐熱玻璃基底（第一基底）上以5〇nm(最好是10-20 0nm)的厚度和用電漿CVD在40〇°C的膜沈積溫度下形成。然後，在表面用臭氧水清潔之後，表面上的氧化物膜通過稀氫氟酸（1/100稀釋）除去。其次，對於基礎絕緣膜的上層’由Sih和Να作爲原料氣體形成的氧氮化氫矽 -39- (36) 1286044 (silicon hydride oxynitride)膜（組成比：Si = 32°/〇、 0 = 59% > N = 7% ' H = 2% )以 l〇〇nm 的厚度（最好是 50 — 200nm)和用電漿CVD在40(TC的膜沈積溫度下在上面形成以便由此形成疊層。另外，不暴露於大氣的條件下，用 SiH4作爲膜沈積氣體且在3 00 °C的膜沈積條件下用電漿 CVD形成具有非晶結構的半導體膜（本情形中，非晶矽膜 )以具有54nm(最好是25-80nm)的厚度。 > 本實施例中，基礎絕緣膜以兩層結構的形式示出，但是可以採用包含矽作爲其主要成分的絕緣膜的單層或其中其兩層或多層層疊的結構。另外，對半導體膜的材料沒有限制。然而，半導體膜最好是用已知的方式（濺射、 LPCVD、電獎 CVD 等）由矽或鍺矽（Si】.xGex(X = 0.000 1 -〇· 02))合金形成。另外，電漿CVD設備可以是單晶片型或批量型。此外，基礎絕緣膜和半導體膜可以在同樣的膜形成室中連續地形成而不暴露於大氣中。 > 接下來，具有非晶結構的半導體膜的表面被清潔之後，具有大約2nm厚度非常薄的氧化物膜由臭氧水在表面上形成。然後，爲了控制TFT的臨限値，進行微量雜質元素 (硼或磷）的摻雜。這裏，使用離子摻雜方法，其中硼烷 ‘ （B2H6 )受電漿激發而不發生質量分離，且硼在以下摻雜條件下被加入到非晶矽膜中：15kV的加速電壓；30sccm 的用氫稀釋到I %的乙硼烷的氣流速率；以及2x10 12/cm2 的劑量。然後，含1 Oppm重量鎳的醋酸鎳鹽溶液用旋轉器塗敷 •40- (37) 1286044 。代替塗敷，還可以用通過濺射將鎳元素噴射到整個表面上的方法。然後，進行熱處理以實施晶化，從而形成具有結晶結構的半導體膜。可以進行使用電爐或強光照射的加熱過程用於該熱處理。在使用電爐的加熱過程的情形中，可以在 5 00 — 65 0°C進行4- 24小時。這裏，進行用來除氫的加熱處理之後（5 00 °C 1小時），進行用於晶化的加熱過程（ • 5 5 0 〇C 4小時），從而得到具有結晶結構的矽膜。注意，儘管晶化通過使用電爐的加熱過程進行，晶化還可以通過燈退火設備實施。還要注意，儘管使用鎳作爲促進矽晶化的金屬元素的晶化技術在這裏被使用，也可以使用其他已知的晶化技術，例如，固相生長方法和雷射晶化方法。其次，具有結晶結構的矽膜表面上的氧化物膜用稀氫酸等除去之後，在大氣或氧氣氛中進行雷射（XeCl: 3 0 8nm的波長）照射以提高晶化速率並修復保留在晶粒中 ® 的缺陷。帶有400nm或更短波長的激分子雷射，或YAG 雷射器的二次諧波或三次諧波用於雷射。任意情形中，使用帶有大約1〇 - 1 000Hz重複頻率的脈衝雷射，脈衝雷射用光學系統會聚到 l〇〇— 500mJ/cm2，照射在90 - 95 %的重疊比下進行，由此可以掃描矽膜表面。這裏，第一雷射的照射在大氣中以30Hz的重複頻率和470mJ/cm2的能量密度進行。注意，由於照射在大氣或在氧氣氛中進行’氧化物膜通過第一雷射照射形成於表面上。儘管這裏示出使用脈衝雷射器的實例，還可以使用連續振盪雷射器。當進 -41 - (38) 1286044 行非晶半導體膜的晶化時，最好是用能夠連續振盪的固體雷射器提供基波的二次到四次諧波以得到大晶粒尺寸的晶體。典型地，最好是應用Nd:YV04雷射器（l〇64nm的基波）的二次諧波（5 3 2nm的厚度）或三次諧波（3 5 5 nm的厚度）。具體地’發自10W輸出的連續振盪型YV〇4雷射器的雷射光束用非線性光學元件轉換成諧波。還有，通過將YV 〇4的晶體和非線性光學元件應用到諧振器中的發射 ^ 諧波的方法。然後，更理想的，通過光學系統形成雷射光束以具有矩形形狀或橢圓形狀，由此照射要處理的物質。這時，需要大約 0·01 - 100MW/cm2 (最好是 0.1 -lOMW/cm2 )的能量密度。半導體膜相對於雷射光束以大約1 0 — 2000cm/s的速率移動以照射半導體膜。儘管這裏實施在使用鎳作爲促進晶化的金屬元素的熱處理之後進行照射雷射的技術，非晶矽膜的晶化還可以用連續振盪層（YV04雷射器的二次諧波）實施而不摻雜鎳 •。用該雷射照射形成的氧化物膜和用臭氧水處理1 2 0秒形成的氧化物膜一起組成具有1 - 5nm總厚度的阻擋層。雖然阻擋層在這裏用臭氧水形成，還可以用其他方法，諸如在氧氣氛中進行紫外光照射或氧化物電漿處理以氧化具有結晶結構的半導體膜表面。此外，作爲形成阻擋層的另一個方法，具有大約lnm - ΙΟηχη厚度的氧化物膜可以用電漿CVD法、濺射法、蒸發法等沈積。本說明書中，術語阻擋層指具有在吸取步驟中允許金屬元素通過的膜質量 -42- (39) 1286044 或膜厚度以及在除去作爲吸取位元起作用的層的步驟中作爲蝕刻阻擋物起作用的層。在阻擋層上，含氬元素的非晶矽膜用濺射形成到50 -400nm的厚度，本實施例中是I50nm，作爲吸取位。本實施例中通過濺射的膜形成條件包括設定膜形成壓力爲 0.3Pa、氣體（Ar)流速爲50sccm、膜形成功率爲3kW、及基底溫度爲1 50°C。在上述條件下形成的非晶矽膜包含籲 3xl02。- 6xl02°/cm3原子濃度的氬元素，並包含ΙχΙΟ】9 一 3xl019/cm3原子濃度的氧。之後，電爐在550 °C用於熱處理4小時，以吸取來減少具有結晶結構的半導體膜中鎳的濃度。可以用燈退火設備代替電爐。接下來，含氬元素的非晶矽膜，其是吸取位，用阻擋層作爲蝕刻阻擋物被選擇的除去，然後，阻擋層用稀氫氟酸被選擇的除去。注意，有一種趨勢是在吸取中鎳容易移動到高氧濃度的區域，這樣，理想的是氧化物膜組成的阻 β擋層在吸取之後被除去。然後，在所得到具有結晶結構的矽膜（也稱作多晶矽膜）表面上用臭氧水形成薄的氧化物膜之後，形成抗蝕劑構成的遮罩，並在此進行蝕刻過程以得到所需的形狀，從而形成彼此分開的島狀半導體層。在半導體層的形成之後 ’除去抗蝕劑構成的遮罩。然後，用含氫氟酸的腐蝕劑除去氧化物膜，同時，清潔矽膜的表面。之後，形成含矽作爲其主要成分的絕緣膜 ’其變成閘極絕緣膜。本實施例中，氧氮化矽膜（成分比 -43- (40) 1286044 :Si = 32%、0 = 59%、N = 7%、H = 2% )用電漿 CVD 1 1 5nm的厚度。其次’在鬧極絕緣膜上’ 20 — lOOnm厚度的第一膜和1 00 — 400nm厚度的第二導電膜疊層形成。本實中，50nm厚氮化鉅膜和370nm厚鎢膜依次層疊在閘緣膜上並根據下面說明的過程進行圖形化，然後形成閘極電極和每個線路。 I 作爲形成第一導電膜和第二導電膜的導電材料，選自包含Ta、W、Ti、Mo、A1、和Cu的元素或包含元素作爲其主要成分的化合物材料或合金材料。另外摻雜了諸如磷的雜質元素的多晶矽膜爲代表的半導體或AgPdCu合金可以用作第一導電膜和第二導電膜。 ’本發明不限於兩層結構。例如，可以採用三層結構中50nm厚鎢膜、500nm厚度鋁和矽（Al— Si)的合、和3 Onm厚氮化鈦膜依次層疊。此外，在三層結構 t 形中’氮化鎢可以用來代替第一導電膜的鎢，鋁和 Al-Ti )的合金膜可以用來代替第二導電膜的鋁和矽 Si)的合金膜，鈦膜可以用來代替第三導電膜的氮化。此外，還可以採用單層結構。 ICP (誘導耦合電漿）蝕刻方法可以最好是用於第一和第二導電膜的蝕刻過程（第一和第二蝕刻過程使用ICP蝕刻方法，適當地調節蝕刻條件（施加到線電極上的電能、施加到基底側上電極的電能、基底側極的溫度等），由此膜可以被蝕刻以具有所需的錐形形成導電施例極絕每個採用上述，以. 膜，另外，其金膜的情鈦（ (A1- 鈦膜上述 )° 圈型上電形狀 -44- (41) 1286044 。本實施例中，形成遮罩之後，700W的RF ( 13·56ΜΗζ) 功率在1 Pa的壓力下施加到線圈型電極上作爲第一蝕刻條件，CF4、Cl2、和02適當地用作蝕刻氣體。每種氣體流速設爲 2 5/25/1 0 ( seem )，150W 的 RF ( 13.56MHz)功率還施加到基底（樣品台）以基本上施加負的自偏壓。注意，基底側上電極面積是12.5cm X 12.5cm，線圈型電極（這裏用包括線圈的石英盤）具有25cm直徑。在第一蝕刻 ® 條件下，蝕刻W膜以將第一導電層的末端部分形成爲錐形形狀。之後，除去抗蝕劑遮罩，採用第二蝕刻條件。 CF4和Cl2用作蝕刻氣體，氣體的流速設爲3 0/30seem， 5 00 W的RF ( 1 3.5 6 MHz )功率在IPa的壓力下施加到線圈型電極上以産生電漿，由此實施蝕刻大約30秒。20W的 RF ( 13.5 6MHz )功率還施加到基底側（樣品台）以基本上施加負的自偏壓。在第二蝕刻條件下，其中CF4和Cl2 混合，W膜和TaN膜都以同樣的水平蝕刻。這裏，第一蝕 ^ 刻條件和第二蝕刻條件稱作第一蝕刻處理。不除去抗蝕劑遮罩進行第二鈾刻處理。這裏，CF4和 Cl2用作蝕刻氣體，氣體的流速設爲3 0/3 0 seem，5 00W的 RF ( 1 3.56MHz )功率在1 Pa的壓力下施加到線圈型電極上以産生電漿，由此實施蝕刻大約6〇秒。20W的RF ( 13.5 6MHz)功率還施加到基底側（樣品台）以基本上施加負的自偏壓。之後，不除去抗蝕劑遮罩進行第四蝕刻處理，CF4、Cl2、和〇2用作蝕刻氣體，氣體流速設爲 20/20/20sccm，500W 的 RF ( 13·56ΜΗζ)功率在 IPa 的壓 -45- (42) 1286044 力下施加到線圈型電極上以産生電漿，由此實施蝕刻大約 20秒。20W的RF ( 13·5 6ΜΗζ )功率還施加到基底側（樣品台）以基本上施加負的自偏壓。這裏，第三蝕刻條件和第四蝕刻條件稱作第二蝕刻處理。這個階段，形成閘極電極和由作爲下層的第一導電層和作爲上層的第二導電層組成的電極。除去抗蝕劑遮罩之後，進行第一摻雜處理以用閘極電 ^ 極作爲遮罩摻雜到整個表面上。第一摻雜處理採用離子摻雜或離子注入。在離子摻雜中，劑量設爲1.5xl014原子 /cm2，加速電壓設爲60-lOOkeV。典型地，.磷（P )或砷（ As )用作給出η型導電性的雜質元素。第一雜質區（ιΓ區 )以自對準的方式形成。接下來，形成新的遮罩。形成遮罩以覆蓋溝道形成區或用來形成像素部分的開關TFT的半導體層部分以減少開關TFT的關態電流。形成遮罩以保護溝道形成區或用來形 ^ 成驅動電路的P溝道TFT的半導體層或其周圍區域。此外，形成遮罩以覆蓋用來形成像素部分電流控制TFT 404的半導體層或其周圍部分。其次，用上述抗蝕劑遮罩通過選擇性的進行第二摻雜處理形成與閘極電極的部分重疊的雜質區（r區）。第二摻雜處理可以用離子摻雜方法或離子注入方法進行。本實施例中，在以下條件實施離子摻雜方法，3〇Sccm的用氫稀釋到5%的三氫化磷（PH3)的氣體流速，1·5χ1Ό14原子 /cm2的劑量和90keV的加速電壓。抗蝕劑遮罩和第二導電 -46 - (43) 1286044 膜作爲對η型摻雜雜質元素的遮罩起作用，並形成第二雜質區。1χ1〇]6-1χ1〇17原子/cm3密度範圍的η型摻雜雜質元素加入到雜質區。本實施例中，與第二雜質區同樣濃度範圍的區域稱作ιΓ區。不除去抗蝕劑構成的遮罩進行第三摻雜處理。第三摻雜處理可以用離子摻雜法或離子注入法進行。作爲η型摻雜雜質兀素’典型的可以用磷（ρ)或砷（As)。本實施 I 例中’離子摻雜法在以下條件下進行：40sccin的用氫稀釋到5%的三氫化磷（PH3 )的氣體流速，2x1 015原子/cm2 的劑量，80keV的加速電壓。本情形中，抗蝕劑遮罩，第一導電層，第二導電層起η型摻雜雜質元素的遮罩作用，並形成第三雜質區。lxl 02G-1 xlO21原子/cm3密度範圍的η 型摻雜雜質元素加入到第三雜質區。本實施例中，與第三雜質區同樣密度範圍的區域稱作η +區。除去抗蝕劑遮罩之後，形成由抗蝕劑構成的遮罩以進 I 行第四摻雜處理。通過第四摻雜處理，形成第四雜質區和第五雜質區，這是形成用來形成其中加入Ρ型摻雜雜質元素的Ρ溝道型TFT的半導體層的半導體層。 lxl 〇2 xlO21/cm3密度範圍的ρ型摻雜雜質元素加入到第四雜質區。注意，在第四雜質區中，磷（P)在前面的步驟中（11_區）已經加入，但是ρ型摻雜雜質元素以高出磷1.5-3倍的密度加入。這樣，第四雜質區具有ρ型導電性。本實施例中，與第四雜質區同樣密度範圍的區域稱作P +區。 - 47- (44) 1286044 形成第五雜質區以與第二導電層的錐形部分重疊，並用P型雜質元素以lxlO]8-lxl〇2()/cm3的密度範圍加入。本實施例中，與第五雜質區同樣密度範圍的區域稱作〆區。通過上述步驟，在相應的半導體層中形成具有η型或 Ρ型摻雜雜質元素的雜質區。導電層變成TFT的閘極電極〇其次，形成基本上覆蓋整個表面的絕緣膜（沒有示出 ® )。本實施例中，50nm厚氧化矽膜用電漿CVD形成。當然，絕緣膜不限於氧化矽膜，其他含矽的絕緣膜可以用在單層或疊層結構中。然後，進行啓動加入到相應半導體層中的雜質元素的步驟。該啓動步驟中，採用使用燈光源的快速熱退火（ RTA )法、從背表面照射發自 YAG雷射器或激分子雷射器的光的方法、使用爐子的熱處理或它們的組合。另外，儘管本實施例中示出其中絕緣膜在啓動之前形 ^ 成的實例，形成絕緣膜的步驟也可以在進行啓動之後進行〇其次，第一夾層絕緣膜由氮化矽膜形成，並實施熱處理（3 00 - 5 5 0 °C，1-12小時），從而進行氫化半導體層的步驟。該步驟是用包含在第一夾層絕緣膜中的氫終結半導體層懸掛鍵的步驟。無論氧化矽膜形成的絕緣膜（沒有示出）的存在與否，半導體層都能被氫化。作爲氫化的另一種方式，可以進行電漿氫化（用電漿激發的氫）。其次，在第一夾層絕緣膜上形成由有機絕緣材料形成 -48- (45) 1286044 的第二夾層絕緣膜。本實施例中，1.6 μηι厚度丙烯酸樹脂膜用塗覆法形成。另外，200nm厚度氮化矽膜用濺射法形成。本實施例中，示出在1·6μηι厚度丙烯酸樹脂膜上沈積氮化矽膜的實例。絕緣膜的材料或厚度不受限制。在電容形成於閘極電極和閘極電極上所形成的功率源電流線之間的情形中，有機絕緣膜和無機絕緣膜的厚度可以是0.5 μηι 一 2.0 μιη 〇 Φ 其次，形成像素電極，其接觸到包括ρ溝道TFT的電流控制TFT的汲極區以接觸並與以後要形成的連接電極重疊。本實施例中，像素電極作爲有機發光裝置的陽極起作用，且是透明導電膜以讓光從有機發光裝置穿過到像素電極。形成到達要做閘極電極或閘極線路的導電層的接觸孔和到達每個雜質區的接觸孔。本實施例中，依次實施多個蝕刻處理。本實施例中，第三夾層絕緣膜用第二夾層絕緣 ® 膜作爲鈾刻阻擋物蝕刻，在第二夾層絕緣膜用第一夾層絕緣膜作爲蝕刻阻擋物被蝕刻之後第一夾層絕緣膜被蝕刻。之後，電極用 Al、Ti、Mo、W等形成。具體的，形成源極線路、功率源供給線、提取電極（extraction e 1 e c t r 〇 d e )和連接電極。作爲電極和線路的材料，使用具有包括Ti膜（1 10nm厚）和矽的A1膜（3 5 0nm厚）和Ti 膜（50nm厚）的疊層。並實施圖形化。這樣，適當的形成源極電極、源極線路、連接電極、提取電極和功率源供給線。另外，用來與重疊在夾層絕緣膜上的閘極線路接觸 -49- (46) 1286044 的提取電極配備在閘極線路的邊緣部分。其中配備了用來與外部電路和外部功率源連接的多個電極的輸入一輸出終端部分形成於每個線路的另一邊緣部分。與先前形成的像素電極接觸並重疊的連接電極與電流控制TFT的汲極區接觸。如上所述，形成具有η溝道T F T、p溝道T F T、組合互補的η溝道TFT和ρ溝道TFT的CMOS電路的驅動電 • 路和在一個像素中配備有多個η溝道TFT或多個ρ溝道 TFT的像素部分。另外，像素電極作爲有機發光元件的陽極起作用。形成稱作圍堤（bank)的絕緣體以便與像素電極邊緣部分重疊，而有機化合物層和發光元件的陰極在像素電極上形成〇陰極還作爲在所有像素中共同連接的線路起作用。通過連接線路陰極電連接到FPC的終端上。像素部分和閘極 ® 驅動器電路中包含的所有裝置用陰極和保護膜覆蓋。覆蓋元件（要密封的基底）和基底可以用黏結劑接合在一起。可以在覆蓋元件中形成凹陷（depression )以容納乾燥劑 (實例3 ) 配合第三實施例說明的第二容器的實例在本實施例中示於圖1 0中。圖10是其中保存第一容器的第二容器的橫截面視圖 -50- (47) 1286044 圖10中’參考編號301表示第一容器，典型的，融化罐，其中保存EL材料3 02。融化罐301適於用融化罐蓋子3 03鬆弛地密閉。第二容器包括兩部分，上部分3〇4a 和下部分304b，其用〇環305密封地密閉。上部分304a 配備有彈簧306，使得上蓋307能夠移動。下部分304b也配備有彈簧308，使得下蓋309能夠移動。融化罐301插 ® 在上蓋307和下蓋309之間。形成下蓋309帶有凸起（沒有示出）來固定融化罐301，且使融化罐蓋子3 03被上蓋 3 07支撐。融化罐蓋子和上蓋可以整體形成。第二容器3 04a、3 04b塡充有惰性氣體（典型的，氮氣）。當第二容器置於可抽真空的處理室且在處理室中形成真空時，第二容器的上部分304a由於內壓和外壓的不同由彈簧的恢復力離開（come off)。因此，融化罐301用 # 彈簧的恢復力衝開。以這種方式，圖1 0所示第二容器是能夠通過從大氣壓中形成真空而相對容易的被打開的容器。因而，打開後的操作，例如，除去上部分3 04a或融化罐蓋子3 03的操作或取出第一容器的操作可以由機器人等實施。圖10所示的第二容器可以是抗震並因而適於傳送的容器。本實例可以按需要與第一到第四實施例、實例1和實例2中的任何一個組合。 -51 - (50) (50)

1286044 【圖式簡單說明】圖1A和1B是示出陰極通過電 TFT特性的圖；圖2A和2B是示出TFT特性的圖3A和3B是本發明（第一實圖4A — 4C是本發明（第一實方{ 圖5A和5B是示出製造設備（圖6是示出第三實施例的圖；圖7A — 7C是示出第四實施例序圖8是示出製造設備（實例1 ) 圖9是發光裝置（實例2)的併圖10是不出第三實例的圖；圖11A - 11F是示出電子設備養圖1 2 A - 1 2 C是示出電子設備I 圖13A和13B是示出當陰極通實例）之TFT特性的圖；以及圖14A和14B是示出TFT特性【主要元件符號說明】 1 2 :薄膜電晶體 1 〇 a :像素部分 10b :驅動器電路 1 1 :基底阻加熱形成的情形中之圖；施例）的橫截面視圖； !例）的橫截面視圖；第二實施例）的圖； J圖；的圖； ί視圖； Σ例的圖； f例的圖；過電子槍形成時（對比的圖（對比實例）。 - 54- (51) 1286044 13 :陽極 1 4 :絕緣膜 1 5 :電洞注入層 1 6 :發光層（R ) 1 7 :發光層（G ) 18 :發光層（B ) 1 9 :陰極 > 21 :基底 22 ： TFT： 2 3 :陽極 24 :絕緣膜 25 :電洞注入層 26 :發光層（R) 2 7 :發光層（G ) 28 :發光層（B ) b 29a :陰極（下層） 29b :陰極（下層） 5 1 :膜形成室 5 2 :基底支架 53 :基底 54 :沈積遮罩 5 7 :沈積源支架 5 8 :沈積材料 59 :蒸發材料 -55- (52) 1286044 60 :訂單 6 1 a :第一容器 61b :第二容器 6 2 : E L材料 63 :處理室 64 :加熱單元 65 :沈積物體

66 :沈積的膜 6 7 :傳送 68 :材料製造商 69:發光裝置製造商 71 :基底

72 : TFT 73 :陽極 74 :絕緣膜 75 :電洞注入層 76 :發光層（R) 77 :發光層（G) 78 :發光層（B ) 79a :陰極 79b :陰極 100a — 100k、100m — 100p、1 00r~ 1 00u ：門 1 0 1 :充電室 102、 104a、 108、 114、 118：傳送室 -56· (53) 1286044 1 0 3 :預處理室 105 、 107 、 111 :傳遞室 106R、 106B、 106G、 109、 110、 112、 113:膜形成室

1 1 5 :分配室 1 1 6 :密封室 1 1 7 :密封基底裝載室 1 1 9 :取出室 120a，·· 120b:盒子室 121 :表示托盤安裝台 301 :第一容器 302 ： EL材料 3 03 :融化罐蓋子 3 0 4 a :上部分 3 0 4 b :下部分 305 : Ο 環 3 0 6 :彈簧 3 0 7 :上蓋 3 0 8 :彈簧 3 09 :下蓋 4 0 0 :像素部分 401a，401b :驅動器電路 402 :終端部分 404 :密封構件 -57- (54) 1286044

405 :基底 4 0 6 :基底 2 0 0 1 :主體 2 0 0 2 :影像輸入部分 2 0 0 3 :顯示部分 2004 :鍵盤 21 01 :主體 2 1 0 2 :顯示部分 2103:聲音輸入部分 2 104 :操作開關 2 105：電池 2 1 0 6 :影像接收部分 2 2 0 1 :主體 2202 :相機部分 2203 :影像接收部分 2 2 0 4 :操作開關 2205 :顯示部分 2301 :主體 23 02 :顯示部分 2 3 0 3 :臂部分 2401 :主體 2 4 0 2 :顯示部分 2403 :揚聲器部分 2 4 0 4 :記錄媒體 (55) (55)

1286044 2405 :操作開關 250 1 :主體 2502:顯示部分 2 5 0 3 :取景器 2 5 0 4 :操作開關 290 1 :主體 2902:聲音輸出部分 2903 :聲音輸入部分 2904:顯示部分 2905 :操作開關 2 9 0 6:天線 2 9 0 7 :影像輸入部分 3001 :主體 3002，： 3003:顯示部分 3 0 0 4 :記錄媒體 3 0 0 5 :操作開關 3 0 0 6 :天線 3101 :主體 3 102 :支撐部分 3 103 :顯示部分 -59

Claims

1286044 ⑴ 拾、申請專利範圍第95124684號專利申請案中文申請專利範圍修正本民國96年1月26日修正 ^ 1. 26 年月Π 修(更)正本 1 · 一種操作製造設備的方法，包括：將第一容器密封在第二容器中，其中有機材料或金屬材料保存在第一容器中；在包含真空泵浦單元、室及加熱單元的製造裝置中設置基底；將第二容器引入到製造設備中；

將第一容器從該室中之該第二容器取出並將第一容器設置於該加熱單元中；以及通過電阻加熱來加熱第一容器以允許蒸汽沈積在基底上。 2.如申請專利範圍第〗項之操作製造設備的方法，其中有機材料在第一容器的內壁上被昇華並純化。

3·如申請專利範圍第1項之操作製造設備的方法，其中金屬材料是作爲發光元件的陽極或陰極的導電材料。 4_如申請專利範圍第1項之操作製造設備的方法，其中基底和容器之間的距離不超過20cm，從而蒸汽沈積在基底上實施。 5.如申請專利範圍第1項之操作製造設備的方法，其中在蒸汽沈積期間旋轉基底且移動第一容器。 6·—種製造發光裝置的方法，包括：將弟一谷器幣封在第一容器中’其中有機材料或金屬材料保存在第一容器中；在包含真空泵浦單元、室及加熱單元的蒸汽沈積裝置 1286044 (2) 中設置基底；安裝第二容器使其對著基底；將第一容器從該室中之該第二容器取出並將第一容器設置於該加熱單元中；以及通過電阻加熱來加熱安裝在蒸汽沈積裝置中的第一容器以在基底之上基底和第一容器之間的距離設爲20cm或更少時實施蒸汽沈積。

7·如申請專利範圍第6項之製造發光裝置的方法，其中在蒸汽沈積期間旋轉基底且移動容器。 8 ·如申請專利範圍第6項之製造發光裝置的方法，進一步包含：形成薄膜電晶體和要連接到薄膜電晶體上的第一電極於基底之上，且其中在加熱步驟中，與第一電極接觸的EL層和與EL 層接觸的金屬材料的第二電極通過電阻加熱以形成具有第一電極、第二電極、第一與第二電極之間的EL層的發光元件。 9·一種製造發光裝置的方法，包括：將第一容器密封在第二容器中，其中有機材料保存在第一容器中；將第三容器密封在第四容器中，其中金屬材料保存在第三容器中；在蒸汽沈積裝置中設置基底；個別地安裝第二與第四容器於第一室與第二室中； -2- 1286044 (3) 將第一容器從第一室中之第二容器取出並將第一容器設置於第一室中；將第三容器從第二室中之第四容器取出並將第三容器設置於第二室中；通過電阻加熱來加熱第一容器以形成發光層在基底上 ;以及通過電阻加熱來加熱第三容器以形成第二電極在發光層上。 1 〇.如申請專利範圍第9項之製造發光裝置的方法，其中在蒸汽沈積期間旋轉基底且移動第一容器。

-3- 1286044 第95124684號專利申請案中文圖式修正本民國96年1月26日修正日修(更)正本

【5A/CNJs】3d^ooooooooooo 086420864200000 322222111118642 747868-1 VG(V) 圖ΙΑ 斤形成之 1E-01

【SA/csig】UJu.ilooooooooooo 086 42086 4200000 322222111118^42

ο 圖1B 的電特性（由電疊加在TFT上）計算參數通娜式 i Ρ 1 L [umj ! 6.0 W [umj ! 410.0 相對電容率 _I__ 4.1 氣化物膜之摩度 f— ! 110 1 lon.2 計算結果 1.00Ε>16ί 1.00Ε-16 ΓΑ]丨 ιοοε-ιβ! l〇ff.2 j 9.35Ε-09Ι 8.79Ε-Ό9 fA] ! 9 00Ε-09: Shift. 1[V] i 1.036: 1.0βΒ ! I.OOBI Vth -2.21 i -2.0Β M丨丨 -2.201 S-valuc I 0.2Β4! 0.280 [V/dec] ! 0.2Β9! U FE(i»\»ji) ! 91.5； 81.7 [cm2/Vs] i 92 7! 1286044 IE-01 IE-02 IE-03 IE-04 IE-05 IE-06 IE-07 IE-08 IE-09 IE-10 IE-11 1E-12 IE-13

【SA/ze3】3d4 ooooooooooo 086420864200000 3 Λ/» 9C 9W 1— If 1— 1— 1— oo AD CVJ •is -10 -5 10 IS -20 VG(V) 20 圖2A 驅動器電路中之TFT的電特性（由電阻加熱所形成之陰極未叠加在TFT上）

1E-13

【SA/zg】UJdr/ ooooooooooo 086420864200000 ot 9W 9-te ot 1— 1— 1— 1— 1— oo Rw JH A/k 計算參數通道型式 P L【um] 1 60 W [um) : 82 0 相對電容率 ! 4 1 氧化物膜之厚度 fnm)' no 計算結果 I〇n.2 ：' 1006-16’ 100€·16 ΓΑ1卜 1OOE-16： loff 2 j 181E-C9. 204E-09 fA] 1 157E-09； Shift. 1[V]： 0.739 0 773 I 0 629' Vth •2.121 -1 98 rvl ； -2.37. S—value 0.282! 0 259 Γν/dec] 0.278： μ FE(mas) * 110 1! 104 1 [cm2/Vs] "0 4! m 2B 在形成EL層之前所測得之TFT像 Η 素部分的電特性計算參败通道賊 P L【um】 815 W【um】 j 7.0 相對鼋容率 4 1 氧化物膜之厚度『nm】j 110 計算結▲ l〇n.2 1.1 IE-05! 1.06E-05 Γα] 1 04E-05! 105E-05 l〇ff.2 1 | 5.35Ε·12ί 4.75E-12 ΓΑ1 1 400E-12： 4.40E-I2 Shifi.UV】I | omi 0·07β 1 0 009' 0.063 Vth -1 45| -1.5B [Vl i •1.53! -1.57 S-v^lu· | 0.249I 0252 fV/dec]' 0.2241 0.261 U FE(max) j 104.8! 101.2 [cm2/Vs]丨 99 7】 100.5 1286044 I "7^ Η

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:) 1 e • · s ^zz ----------is;;

vs <Όοι ω丽 1286044

1286044

圖5B 1286044

68 " ^-62 j、61a i ^藉由昇華之純化 61b\ r ^61a u^62 ' _ 〆儲存 60

67UJ 〇

1286044

圖10 1286044 2001

1286044

圖12A 3004

3101

圖12C 1286044 1^1 IE-01 IE-02 IE-03 IE-04 IE-05 IE-06 IE-07 IE-08 IE-09 IE-10 IE-11 IE-12 IE-13

【SA/z5】3Li.rr ooooooooooo 086420864200000 322222111118642 -15 •10 -5 15 -20 0 VG(V) o 2 圖13 A謅鬵由溫積所形成之

20

【SA/CSJ5】STy ooooooooooo 08642086420000 o OJ 7» 9U ot ot 1— n 1. «I 1. oo Co 4 "麗雖_______________ !—…V—· L (um) 6.0 W (um] I 410.0 相對重容率 I ! 氧化物联之厚度 hm】丨 MO 計算結果 Ion 2 100Ε-1β： 1 OOE-16 [A] io〇E-tei loff 2 1.22E-08! 1.20E-0B fA] 1 07E-OB! Shift J【V】 -1 712； -1 758 -1 7061 Vth -5.73' •5 81 [V] -5.41 · S-valu· 0.345· 0.347 fV/dec] 0.352； u FE(ma·) 87.0: 79 3 [cm2/Vs] 54 3:

【SA/z5】LUdT/ ooooooooooo 086420864200000 elw oc β/fc 1— 1 1— 1— 1— Do cu CVJ 1286044 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 VG(V) 圖14A薇|蠢雰»潺積所形成之計算參败通道型式 P L [umj 6.0 W[um] B2 0 相對電容率 4 1 氧化物膜之厚度 f— no 計算結杲 Ιοη.2 ; 1.00Ε-1β 1.00E-16 [A] 1 006-16 loff.2 . 1 696-09 1 83E-09 fA] 1.93E-09 Shift J(V] ί 0 09B 0035 0095 Vth ! ·2 4B -2.69 M -2 19 S-valuc 0244 0.235 fV/dec] 0.231 U FE(m«i) 69 8 BS.2 fcm2/Vs} 115 4 1E-011E-021E-03 0 8 6 4 3 2 2 2

圖14B VG(V) 在形成EL層之前所測得之TFT 的電特性計算參败 k逢i式 P L [um] 83.5 W【um] 70 相對電容率 4 1 氣化物腴之厚度一 1 110 St算結果 Ιοπ.2 ! 1.13Ε-05 1.14E-0S ΓΑ] 1 13Ε-05 114E-05 ]〇ff.2 1 1.91E-I2 234E-12 ΓΑ) ί 1 73Ε-12 1.63E-12 Shift. 1 [V]丨 -0.452 -0.417 '! -0.3BB -0 389 Vth ί -1.70 -1.6B [V] 1 -1.64 -1.62 S-v*kic 0.223 0.225 fV/dee) 0.229 0.229 i/FE(m») ; "15 1113 【Cffl2/Vs】： 110 3 m.o