(57)【要約】（課題）  発光装置において、発光素子の下部の膜表面は平坦性を有することが好ましい。従って、膜を成膜後に膜表面を平坦化するなどの処理が施される。本発明では、このような平坦化を容易にできるような発光装置の構造を提案する。（解決方法）  第１の膜の上に形成された配線と同じ層で第２の膜を作製する。これにより配線形成時に第１の膜のうち、発光素子の下部にある部分がエッチングされ、第１の膜表面に凹凸が形成されてしまうことを阻止できる。また第２の膜を設けることにより第３の膜の表面高さが上がり局所的な平坦化ができるようになる。
2004053816.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の膜の上に形成された配線と、
前記第１の膜の上に前記配線と同じ層で形成された第２の膜と、
前記第１の膜の上方に形成された第３の膜と、
前記第３の膜の上に形成された発光素子の電極と
を有し、
前記発光素子の電極は、前記第２の膜と、少なくとも一部が重なるように形成されており、
前記発光素子の電極の端部を覆う第４の膜の開口部が、前記発光素子の電極と第２の膜の重畳部に設けられていること
を特徴とする発光装置。
【請求項２】
請求項１に記載の発光装置において、前記発光素子の電極には反射膜が含まれていることを特徴とする発光装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の発光装置おいて、前記配線と前記第２の膜が一体となっていることを特徴とする発光装置。
【請求項４】
請求項１に記載の発光装置において、前記第２の膜の膜厚が前記配線の膜厚と同じ、若しくはそれ以上であることを特徴とする発光装置。
【請求項５】
半導体膜とゲート絶縁膜とゲート電極とを含むトランジスタと、
前記トランジスタの上に形成された第１の膜と、
前記第１の膜の上に形成された配線と、
前記第１の膜の上に前記配線と同じ層で形成された第２の膜と、
前記第１の膜の上方に形成された第３の膜と、
前記第３の膜の上に形成された発光素子の電極と
を有し、
前記発光素子の電極は、前記第２の膜と、少なくとも一部が重なるように形成されており、
前記発光素子の電極の端部を覆う第４の膜の開口部が、前記発光素子の電極と第２の膜の重畳部に設けられていること
を特徴とする発光装置。
【請求項６】
請求項５に記載の発光装置において、前記発光素子の電極には反射膜が含まれていることを特徴とする発光装置。
【請求項７】
請求項５又は請求項６に記載の発光装置おいて、前記配線と前記第２の膜が一体となっていることを特徴とする発光装置。
【請求項８】
請求項５に記載の発光装置において、前記第２の膜の膜厚が前記配線の膜厚と同じ、若しくはそれ以上であることを特徴とする発光装置。
【請求項９】
半導体膜と、
前記半導体膜上に形成されたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極と、
前記ゲート電極上に形成された第１の膜と、
前記第１の膜の上に形成された配線と、
前記第１の膜の上に前記配線と同じ層で形成された第２の膜と、
前記第１の膜の上方に形成された第３の膜と、
前記第３の膜の上に形成された発光素子の電極と
を有し、
前記発光素子の電極は、前記第２の膜と、少なくとも一部が重なるように形成されており、
前記発光素子の電極の端部を覆う第４の膜の開口部が、前記発光素子の電極と第２の膜の重畳部に設けられていること
を特徴とする発光装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の発光装置において、前記発光素子の電極には反射膜が設けられていることを特徴とする発光装置。
【請求項１１】
請求項９又は請求項１０に記載の発光装置おいて、前記配線と前記第２の膜が一体となっていることを特徴とする発光装置。
【請求項１２】
請求項９に記載の発光装置において、前記第２の膜の膜厚が前記配線の膜厚と同じ、若しくはそれ以上であることを特徴とする発光装置。
【請求項１３】
第１の層間絶縁膜の上に形成された配線と、
前記第１の層間絶縁膜の上に、前記配線と同じ層で形成された導電性膜と、
前記第１の層間絶縁膜の上方に形成された第２の層間絶縁膜と、
前記第２の層間絶縁膜に形成された発光素子の電極と
を有し、
前記発光素子の電極は、前記導電性膜と、少なくとも一部が重なるように形成されており、
前記発光素子の電極の端部を覆う隔壁層の開口部が、前記発光素子の電極と前記導電性膜との重畳部に設けられていること
を特徴とする発光装置。
【請求項１４】
第１の層間絶縁膜を形成する工程と、
前記第１の層間絶縁膜の上に配線と、導電性膜とを形成する工程と、
前記第１の層間絶縁膜の上方に第２の層間絶縁膜を形成する工程と、
前記第２の層間絶縁膜の上に、前記第２の層間絶縁膜を隔てて、前記導電性膜と少なくとも一部が重なる発光素子の電極を形成する工程と、
前記導電性膜と前記発光素子の重畳部において開口部を有する隔壁層を形成する工程と
を有することを特徴とする発光装置の作製方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の発光装置の作製方法において、前記第２の層間絶縁膜の表面を局所的に平坦化し、少なくとも前記導電性膜との重畳部を平坦化する工程を有することを特徴とする発光装置の作製方法。
【請求項１６】
半導体膜を形成する工程と、
前記半導体膜上にゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程と、
前記ゲート電極上に第１の層間絶縁膜を形成する工程と、
前記第１の層間絶縁膜の上に配線と、導電性膜とを形成する工程と、
前記第１の層間絶縁膜の上方に第２の層間絶縁膜を形成する工程と、
前記第２の層間絶縁膜の上に、前記第２の層間絶縁膜を隔てて、前記導電性膜と少なくとも一部が重なる発光素子の電極を形成する工程と、
前記導電性膜と前記発光素子の重畳部において開口部を有する隔壁層を形成する工程と
を有することを特徴とする発光装置の作製方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の発光装置の作製方法において、前記第２の層間絶縁膜の表面を局所的に平坦化し、少なくとも前記導電性膜との重畳部を平坦化する工程を有することを特徴とする発光装置の作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、発光装置およびその作製方法に関し、特に平坦化工程を容易にするための構造を適用した発光装置およびその作製方法に関する。
【背景技術】  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。
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。
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。
アクティブマトリクスＥＬディスプレイとしては、例えば、平坦化絶縁膜の上に陽極が設けられており、当該平坦化絶縁膜に設けたコンタクトホールを介してＴＦＴのソース電極と有機ＥＬ素子の陽極が接続されて構造を有するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
平坦化絶縁膜の形成方法としては、有機樹脂膜のような自己平坦性を有する膜を成膜して平坦化する方法が非常に簡便な方法としてあげられる。
しかしながら、有機樹脂膜のような自己平坦性を有する膜の多くは、耐熱性が低い。また、揮発性ある溶剤を含むため、成膜後、膜中からガスが発生してＥＬ素子を劣化させる要因となることが懸念される。通常、このような膜中から発生するガスに起因したＥＬ素子の劣化は、適切な処理を施すことにより抑制できる。
一方で、ガスの発生を懸念して、上記のような有機樹脂膜ではなく、耐熱性が高く、また膜中からガスが発生しないような無機絶縁膜を用いる場合もある。
但し、膜中からガスが発生しない絶縁膜の多くは、自己平坦性のない膜であることが多い。このため、ＴＦＴアレイ基板上において各部分を形成する積層構造の違いにより生じる段差を反映し、絶縁膜の表面は凹凸状となる。凹凸のある絶縁膜上にＥＬ素子の電極を形成した場合、エッジに電界が集中し、ＥＬ素子の劣化を加速する要因となり得る。また、絶縁膜上に生じた表面荒れにより生じた凹凸を発光層が被覆しきれず、発光素子の陽極と陰極がショートしてしまうこともある。従って、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）等により層間絶縁膜を平坦化するなどの対策が施されている。
特許文献１：特開２０００−７７１９１号公報（第２−４頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】  しかしながら、ＣＭＰのような基準面からの高さが最も高い部分から除去していくような平坦化方法を用いて絶縁膜を平坦化した場合、各層の積算膜厚が最も大きい部分にも絶縁膜が残るように研磨量など考慮して、絶縁膜を成膜しなければならない。従って、ＴＦＴアレイ基板上における各部分の積算膜厚が最も大きい部分（つまり、基準面からの高さが最も高い部分）と最も小さい部分（つまり、基準面からの高さが最も低い部分）との差が大きい程、必要な絶縁膜膜厚は厚くなり、成膜装置の性能を越える範囲での成膜が必要となる場合が生じる。また、このような積算膜厚の差が大きい程、絶縁膜の研磨量が増える。従って、研磨速度の速い部分と遅い部分における研磨量の差（相対値ではなく絶対値）が大きくなり、研磨速度のバラツキからの影響が大きくなるという問題がある。
以上のような問題を鑑みて、本発明では、平坦化工程における成膜膜厚、研磨量を低減でき、平坦化が容易になるような構造を有する発光装置およびその作製方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】  本発明の発光装置は、第１の膜の上に配線と同じ層で形成された第２の膜を設けることによって、第３の膜表面の平坦化を容易にすることを特徴としている。
第１の膜は、自己平坦性を有する膜、若しくは表面を平坦化された膜であること好ましい。
第２の膜を設けることで、配線のオーバーエッチングにより第１の膜の表面が荒れ、第１の膜の表面に凹凸が形成されることを阻止できる。
従って、第２の膜形成以降の工程において、第２の膜表面および第２の膜上方部の第３の膜表面に発光素子に不良を引き起こすような凹凸が形成されないのであれば、第３の膜表面を平坦化する必要がなくなる。
また、第２の膜の表面に凹凸が形成されてしまい、第３の膜表面を平坦化することが必要な場合においても、第２の膜の膜厚を配線と同等又は厚くすることで第３の膜の平坦化が容易になる。
これは、第２の膜を設けることにより、第３の膜の表面高さが上がり、第２の膜と第３の膜の重畳部において、第３の膜表面の局所的な平坦化が可能となるためである。
これについて図２（Ａ），（Ｂ）を用いて説明する。図２（Ａ），（Ｂ）において、膜３０１上には膜３０２が形成されている。さらに、膜３０１および膜３０２を覆うように膜３０３が形成されている。膜３０１、膜３０２の表面には膜３０２の膜厚よりも非常に小さいミクロな凹凸が形成されている。この影響を受けて、膜３０３の表面にミクロな凹凸が形成されている。このようなミクロな凹凸に対し、膜３０２によりできた段差による凹凸をマクロな凹凸という。また膜３０２により基準面から膜３０３表面迄の高さが高い部分と低い部分とがある。このうち基準面（膜３０１の表面を基準面とする。）から膜３０３表面迄の高さが高い部分を領域Ａ、低い部分を領域Ｂであるとする。
ここで、凸部の表面から除去するような研磨により、領域Ａにおける膜３０３のみを平坦化する場合と、領域Ｂにおける膜３０３を平坦化する場合とを比較する。
領域Ａにおける膜３０３を平坦化する場合、領域Ａと領域Ｂとの間における膜３０３の段差（つまりマクロな凹凸）は平坦化する必要がない。従って、少なくとも、領域Ａにおける膜３０３の残膜厚および平坦化により減少する膜厚について考慮し、膜３０３を形成すればよい。一方、領域Ｂにおける膜３０３を平坦化する場合は、領域Ｂにおいて膜３０３の表面が基準面から最も高くなるように（つまり、研磨面に至るように）、領域Ａにおける膜３０３を研磨し、領域Ａと領域Ｂとの間における膜３０３の段差がなくなるように平坦化しなければならない。従って、領域Ａにおける膜３０３のみを局所的に平坦化する方が、領域Ｂにおける膜３０３を全面的に平坦化するよりも、平坦化に係る成膜膜厚および研磨量が低減し、平坦化が容易であることが分かる。
従って、第３の膜表面のうち、少なくとも平坦性を有する必要のある部分の下方に第２の膜を設けることによって、当該部分を局所的に平坦化することができる。
なお、開口部を設けた第４の膜により、発光素子に不良を引き起こす可能性のある凹凸は被覆する。このため、第３の膜表面のうち、少なくとも第４の膜の開口部において発光素子の電極と重なっている部分が平坦化されていればよい。
第２の膜は、単層、若しくは２層以上の多層膜としてもよい。
本発明において、第２の膜は、拡散などによりＴＦＴや発光素子に不良を引き起こすものでなければ、導電性膜、絶縁膜、透明性膜、非透明膜等、いずれの膜でもよい。
また、第２の膜は、配線と一体化していてもよい。
第２の膜が、非透明膜である場合は、これを反射膜として用い、基板の上方から光を採光すればよい。若しくは、発光素子の電極を反射率のよい膜で形成したり、或いは発光素子の電極を２層以上の膜で形成して反射膜を設け、基板の上方から光を採光してもよい。
【発明の効果】  本発明を適用することにより、平坦化工程における成膜膜厚、研磨量が低減し、平坦化工程が容易になる。その結果、平坦化工程における不具合の発生が低減し、生産において歩留まりが向上する。このような平坦化工程が容易になるという効果は、特に大型基板を用いてディスプレイを生産する場合に有効である。さらに、画素電極に反射膜を設けたり、或いは平坦化を容易にするために設けた第２の層間絶縁膜の表面高さを上げるための膜を反射膜として用いることにより、採光効率が向上する。従って、消費電力が低減できる、或いは鮮明な画像が得られる等の効果も有する。
【図面の簡単な説明】  図１は、本発明の発光装置を説明する断面図である。
図２は、本発明を説明する断面図である。
図３は、本発明の発光装置を説明する上面図である。
図４は、本発明の発光装置の作製方法を説明する工程断面図である。
図５は、本発明の発光装置の作製方法を説明する工程断面図である。
図６は、本発明の発光装置の作製方法を説明する工程断面図である。
図７は、本発明の発光装置の作製方法を説明する工程断面図である。
図８は、本発明の発光装置の作製方法を説明する工程断面図である。
図９は、本発明の発光装置の作製方法を説明する工程断面図である。
図１０は、本発明の発光装置の作製方法を説明する工程断面図である。
図１１は、本発明の発光装置の作製方法を説明する工程断面図である。
図１２は、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である。
図１３は、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である。
図１４は、本発明の発光装置を説明する断面図である。
図１５は、本発明を適用した電子機器について説明する図である。
【発明を実施するための最良の形態】（実施の形態１）
本発明の発光装置について、図１を用いて説明する。
図１は本発明の発光装置の断面図である。図１において、基板１０１上には、ソース（或いは、ドレイン）１０４ａ、１０４ｂを有する半導体膜１０３ゲート絶縁膜１０５、ゲート電極（ゲート配線）１０６からなる発光素子駆動用ＴＦＴ１０２が形成されている。発光素子駆動用ＴＦＴのソース（或いは、ドレイン）１０４ａは、第１の層間絶縁膜１０７に設けられたコンタクトホールを介して、配線１０８ａと接続している。なお、第１の層間絶縁膜は膜表面全体が平坦化されている。
第１の層間絶縁膜１０７と配線１０８（１０８ａ、１０８ｂ）の上には第２の絶縁膜１０９が形成されており、第２の絶縁膜１０９に設けられたコンタクトホールを介して、配線１０８ａと発光素子の電極１１０が接続されている。第２の層間絶縁膜のうち下部に配線１０８を有する部分（Ｅ−Ｅ’で表される面）は平坦化されている（ミクロな凹凸の平坦化）が、下部に配線を有する部分と有しない部分との段差（マクロな凹凸）は平坦化されていない。
第２の層間絶縁膜１０９と発光素子の電極１１０の上には開口部を有し、平坦性を有する第３の層間絶縁膜が設けられており、第３の層間絶縁膜１１１の開口部において発光素子の電極１１０の一部が露出している。第３の層間絶縁膜１１１の開口部において露出した発光素子の電極１１０の下方には第２の絶縁膜１０９と配線１０８ａが設けられている。ここで、配線１０８ａのうち特に第３の層間絶縁膜１１１の開口部において露出した発光素子の電極１１０の下方に設けられた部分は、第２の層間絶縁膜の表面高さを上げるための膜１１４として機能する。なお本実施の形態において、膜１１４は光透過性を有しない。また、第３の層間絶縁膜１１１は、土手やバンクとも称される。
第３の層間絶縁膜１１１の開口部において露出した発光素子の電極１１０上方には発光層１１２および発光素子の電極１１３が形成されている。なお、発光素子の電極１１０、発光層１１２、発光素子の電極１１３が形成積層された部分は発光素子１１６として機能する。なお発光素子の電極１１０、１１３はどちらが陽極、陰極でも構わず、各々の極性に合わせた発光層１１２の構造（単層或いは多層にする等）・材料を適用するものとする。
前述のように、膜１１４は光透過性を有しないため、発光素子１１６で発光された光は、基板１０１の下面側からは採光できない。このため、発光素子の電極１１３は光透過性を有する導電性膜により形成されており、発光素子１１６で発光された光は基板１０１の上面側（即ち、発光素子の電極１１３が形成されている側）から採光される。
膜１１４を有しない配線を形成した場合、配線を加工する際のオーバーエッチング処理により、第１の層間絶縁膜１０７表面は荒れ、表面にミクロな凹凸が形成される。膜１１４を設けることで、第１の層間絶縁膜１０７表面に発生するミクロな凹凸の発生を抑制できる。
しかしながら、例えば、膜１１４の材料としてアルミニウムのようなヒロックなどを発生する材料を用いた場合、第２の層間絶縁膜１０９の表面には、膜１１４の突起に起因したミクロな凹凸が形成されてしまう場合もある。この場合、第２の層間絶縁膜１０９の表面を平坦化する必要がある。但し、このような場合であっても膜１１４を設けることは有効である。これについて以下に説明する。
本実施の形態において、膜１１４を設けることにより、第１の層間絶縁膜１０７表面を基準面としたときの膜１１４上方における第２の層間絶縁膜１０９の表面高さは上がる。従って、凸部の表面から除去していくような平坦化方法を用いる場合、膜１１４上方における第２の層間絶縁膜１０９の表面を局所的に平坦化することができ、平坦化工程が容易になる。このような局所的な平坦化により、平坦化されずに残った凹凸部については、平坦性を有する第３の層間絶縁膜１１１で被覆するものとする。従って、第３の層間絶縁膜１１１を設けることも平坦化工程を容易にするという効果を生じる。
このように、本発明の発光装置においては、複数の構造が組合わさることにより、少なくとも基準面からの高さが高い部分のみを平坦化すればよい（つまりミクロな凹凸のみを平坦化すればよい）という複合的な効果を生じる。従って、平坦化工程における成膜膜厚、研磨量を低減できる。
なお、本実施の形態においては、膜１１４は配線と一体化しているが、これに限らず配線と分離した構造を有していてもよい。また配線と分離している場合において、膜１１４は配線と同一膜厚、或いは配線よりも厚い膜厚であることが好ましい。これにより膜１１４上に形成される第２の層間絶縁膜の表面高さが基準面から最も高くなるようにすることができ、平坦化工程が容易になる。また、平坦化処理に掛かる処理時間が短くなり、平坦化処理において発生する静電気による素子の損傷を抑制することができる。
（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発光装置の作製方法について図４，５の工程断面図を用いて説明する。
なお、発光素子駆動用ＴＦＴの構造は特に限定されるものではなく公知のものを用いればよい。例えば、図１に示されているようなトップゲート型のＴＦＴでもよいし、またはボトムゲート型のＴＦＴでもよい。また、シングルゲート構造のものでもよいし、マルチゲート構造のものでもよい。また、ＬＤＤ（Ｌｉｇｈｔｌｙ  Ｄｏｐｅｄ  Ｄｒａｉｎ）構造のものでもよいし、シングルドレイン構造のものでもよい。また、半導体膜の結晶性についても、非晶質のものでもよいし、または結晶質のものでもよい。このように、半導体膜とゲート絶縁膜とゲート電極とを含み、これらを組み合わせて成る構成のトランジスタであれば、その構造に関わらず用いることができる。従って、発光素子駆動用ＴＦＴは公知の方法を用いて作製すればよく、ここでは発光素子駆動用ＴＦＴの作製工程についての説明は省略する。
基板６０１上に半導体膜６０３、ゲート絶縁膜６０５、ゲート電極６０６からなる発光素子駆動用ＴＦＴ６０２を形成する。なお、半導体膜６０３には、ソース（或いは、ドレイン）６０４ａ、６０４ｂが形成されている。
次に、発光素子駆動用ＴＦＴ（及びゲート絶縁膜６０５）を覆う第１の層間絶縁膜６０７を形成する。第１の層間絶縁膜６０７は、酸化珪素膜を膜厚１．５〜２．０μｍで成膜して形成すればよい。なお、酸化珪素膜に限らず他の絶縁性を有する材料を用いても構わない。
次に、第１の層間絶縁膜６０７を平坦化する。平坦化は、ＣＭＰ等により行えばよい。なお、平坦化は、第１の層間絶縁膜６０７の膜表面全体が平坦になるように行う。平坦化後、基準面（基板６０１の表面を基準面とする）から最も高い位置にあるゲート電極６０６表面上の第１の層間絶縁膜６０７は１．０〜１．５μｍである。なお、第１の層間絶縁膜６０７の成膜膜厚は、用いる材料の誘電率や研磨量、研磨後の膜厚などを考慮して適宜決めればよい。
次に、第１の層間絶縁膜にコンタクトホールを形成し、さらにソース（或いは、ドレイン）６０４ａ、６０４ｂに接続する配線６０８（６０８ａ、６０８ｂ）を形成する。配線６０８はアルミニウム等の導電性を有する材料を用いて形成すればよい。また、必ずしも一層で形成する必要はなく、異なる導電性材料を用いて２層以上積層膜により形成しても良い。本実施の形態においては、配線６０８の膜厚は３００〜５００ｎｍである。但し、これに限らず材料の抵抗値などを考慮して、適宜決めればよい。
なお、配線６０８ａは、後の工程で発光素子が形成される領域の下方にも形成し、これを第２の層間絶縁膜の表面高さを上げるための膜６１４とする。なお、本実施の形態においては、配線６０８ａと膜６１４は一体となっているものとする。
次に、配線６０８および第１の絶縁性膜６０７を被覆する第２の層間絶縁膜６０９を形成する。第２の層間絶縁膜６０９は、酸化珪素膜を膜厚１．０〜１．５μｍで成膜して形成すればよい。なお、酸化珪素膜に限らず他の絶縁性を有する材料を用いても構わない。
次に、第２の層間絶縁膜６０９を平坦化する。平坦化は、ＣＭＰ等により行えばよい。なお第２の層間絶縁膜６０９には、配線６０８において生じたヒロックや、配線６０８形成時のエッチング等による第１の層間絶縁膜６０７の表面あれ等の影響を受けて生じたミクロな凹凸と、配線を被覆することにより生じたマクロな凹凸が形成されている。
後の工程でその上方に発光素子が形成される部分には膜６１４が形成されているため、第１の層間絶縁膜６０７表面を基準面としたとき、当該部分は基準面から第２の層間絶縁膜表面迄の高さが最も高い部分となる。少なくとも、この基準面から第２の層間絶縁膜表面迄の高さが最も高い部分における第２の層間絶縁膜６０９のミクロな凹凸が平坦化されるように研磨する。つまり、第２の層間絶縁膜６０９におけるマクロな凹凸は平坦化する必要はなく、平坦化が容易になる。
次に、第２の層間絶縁膜にコンタクトホールを形成し、さらに配線６０８ａに接続する発光素子の電極６１０を形成する。
次に、発光素子が形成される部分の発光素子の電極６１０が露出するように、開口部を設けた第３の層間絶縁膜６１１を形成する。第３の層間絶縁膜は、レジストを材料としている。なお、第３の層間絶縁膜に用いる材料としては、レジストのような自己平坦性を有する感光性樹脂材料を用いることが好ましい、しかしながら、必要であれば、自己平坦性を有さない無機材料あるいは有機材料を用いて形成してもよい。また、第３の層間絶縁膜６１１は、土手やバンクとも称される。
第３の層間絶縁膜６１１により、第２の層間絶縁膜６０９のマクロな凹凸および発光素子の電極６１０により生じる段差は被覆される。
次に、発光素子の電極６１０の上に発光層６１１を形成する。さらに発光層６１１の上に発光素子の電極６１２を形成する。発光素子の電極６１０、発光層６１１、発光素子の電極６１２が積層された部分が発光素子６１６となる。
本実施の形態において、膜６１４は光透過性を有しない。従って、発光層６１０で発光された光は、発光層６１１を中心として基板側からは採光できない。このため、発光素子の電極６１２は光透過性を有する導電性材料により形成し、発光素子の電極６１２を透過した光を採光する。
なお、発光層６１１は、必ずしも一層で形成する必要はなく、電子輸送層やホール輸送層などを加えた多層構造であってもよい。なお、発光素子の電極６１０、６１２のどちらが陽極、或いは陰極となってもよい。
【実施例】
【実施例１】  本発明を適用することにより、平坦化工程における成膜膜厚、研磨量を低減でき平坦化が容易になる。
本発明を適用した発光装置の作製方法について図３の上面図および図６〜１１の工程断面図を用いて説明する。
図３は本発明を適用した発光装置の画素部の上面図である。図３において、半導体膜４０１ａ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４０１ａのソース（或いはドレイン）と配線４０３ａとは点線４０６で囲まれた領域においてコンタクトホールを介し接続されている。また配線４０３ａと発光素子の電極４０４もコンタクトホールを介して接続されている。第３の層間絶縁膜４０５の開口部から、第２の層間絶縁膜を間に挟み、配線４０３ａと発光素子の電極４０４とが重なった部分が露出している。このように、配線４０３ａと発光素子の電極４０４とが重なった部分において、配線４０３ａは、第２の層間絶縁膜の表面高さを上げるための膜として機能する。なお、図３中、４０１ｂ、４０１ｃはそれぞれ半導体膜である。また、４０２ａ、４０２ｂ、４０２ｄはそれぞれ配線であり、特に４０２ｂ、４０２ｄは走査線として機能する配線である。また、４０３ｂ、４０３ｃ、４０３ｄはそれぞれ配線であり、特に４０３ｂは電流供給線として機能する配線、４０３ｄはソース線として機能する配線である。また、図３ではゲート絶縁膜、第１の層間絶縁膜、第２の層間絶縁膜、発光層および発光層の上層にある発光素子の電極は図示してない。
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基板として用いるが、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。例えば、プラスチック基板などを用いてもよい。
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。
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（ＳｉｘＧｅｌ−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、結晶質半導体膜として成膜してもよい。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。
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。
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前記薄い酸化膜除去した。
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。
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。
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。
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。
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の膜厚の窒化タンタル（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の膜厚のタングステン（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。
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をエッチングにより加工する。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。
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。
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。
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。
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１５１７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、１５２３ｂ、低濃度の燐を含む低濃度不純物領域１５２４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。
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。
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。
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  Ａｎｎｅ法など他の方法を用いてもよい。
次に、ＴＦＴ１５５０〜１５５３を覆うように層間絶縁膜１５３２ａ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）を成膜して層間絶縁膜１５３２ａを形成した。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。
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。
次に、層間絶縁膜１５３２ａの上に層間絶縁膜１５３２ｂ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層間絶縁膜１５３２ｂを形成した。さらにＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）を用いて層間絶縁膜１５３２ｂの膜表面全体を平坦化した。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層間絶縁膜１５３２ｂを形成してもよい。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。なお、本実施例では、平坦化後にＴＦＴ１５５０〜１５５３を構成する導電性膜１５１４ｂ、１５１５ｂ、１５１６ｂ、１５１７ｂ上にある層間絶縁膜の膜厚は約６００ｎｍである。
次に、層間絶縁膜１５３２ｂの上に、さらに層間絶縁膜１５３２ｃ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１５３２ｃ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層間絶縁膜１５３２ｃを形成してもよい。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。
以上のようにして、層間絶縁膜１５３２ａ、１５３２ｂ、１５３２ｃをからなる第１の層間絶縁膜１５３２が形成される。ここで、層間絶縁膜１５３２ｂが平坦化されているため、層間絶縁膜１５３２ｃの表面も平坦なものとなっている。つまり、第１の層間絶縁膜１５３２の表面は、膜表面全体が平坦なものとなっている。
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１５３２ｂ、１５３２ｃ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、続けて層間絶縁膜１５３２ａを乾式方法によりエッチングしてコンタクトホールを形成した。
次に、ＴＦＴ１５５０〜１５５３に電気的信号を伝達するための配線を形成する。本実施例では、スパッタ方を用いてチタン（Ｔｉ）、数％のシリコンを含有したアルミニウム合金（Ａｌ−Ｓｉ）、チタン（Ｔｉ）を各々膜厚１００ｎｍ、３５０ｎｍ、１００ｎｍで積層した後、パターニングおよびエッチングにより加工して配線１５３３（１５３３ａ、１５３３ｂ）、１５３４、１５３５、１５３６を形成した。ここで、配線１５３３ａは後の工程で作製する発光素子の下方部に延在するように形成されている。なお、配線１５３３〜１５３６の材料としては、上記で示したもの以外の導電性材料を用いても構わない。また、必ずしも三層にする必要はなく、単層、或いは二層、四層以上の積層膜としてもよい。また、膜厚も上記のものに限らず、配線抵抗等を考慮して適宜決めればよい。
次に、配線１５３３〜１５３６及び第１の層間絶縁膜１５３２の上に第２の層間絶縁膜１５３７を形成する。本実施例では、ＣＶＤ法を用いて酸化珪素膜を膜厚６００ｎｍで成膜して形成した。さらにＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）を用いて第２の層間絶縁膜１５３７の一部を平坦化した。層間絶縁膜１５３７のうち、平坦化された部分は、ＡＦＭ（Ａｔｏｍｉｃ  Ｆｏｒｃｅ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）の測定結果より、平均面粗さ（Ｒａ）が約３．３ｎｍとなっている。層間絶縁膜１５３２の平坦化は以下のようにして行った。
第１の層間絶縁膜１５３２の表面を基準面としたとき、基準面から第２の層間絶縁膜１５３７の表面までの高さには、配線膜厚と第２の層間絶縁膜１５３７の和に相当する高さ（高い方）と、第２の層間絶縁膜１５３７の膜厚に相当する高さ（低い方）と、大きく分けて二つの高さがある。また、第２の層間絶縁膜１５３７には、このような高さの違いによって形成されるマクロな凹凸（段差）と、配線で生じたヒロック等の影響を受けてミクロな凹凸とがある。発光素子が形成される部分の下方部には、前述のように配線１５３３ａが形成されているため、当該部分においては基準面から第２の層間絶縁膜１５３７表面までの高さは高い方になる。本実施例では、第２の層間絶縁膜１５３７のうち、基準面からの高さが高い方の部分のミクロな凹凸のみが平坦化されるように研磨した。つまり、少なくとも平坦化しておく必要のある発光素子が形成される部分は平坦化し、マクロな凹凸は平坦化せず残った状態にしている。従って、第２の層間絶縁膜１５３７の成膜膜厚、および研磨量を低減できる。このように、最低限平坦化しておく必要のある部分のみ平坦化できるように、配線１５３３ａを発光素子となる部分の下方部に設けたのである。なお、本明細書中では、配線１５３３ａのうち、このように電極としての機能を必要としていない部分は第２の層間絶縁膜の表面高さを上げるための膜１５４３（図３においては、４０６）となる。
なお、第２の層間絶縁膜１５３７は前述のような酸化珪素以外の絶縁性を有する材料を用いて形成してもよい。また、膜厚に関しても、誘電率、研磨による膜減り量等を考慮して適宜決めればよい。
次に、配線１５３３ａ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、パターニングおよびエッチングにより第２の層間絶縁膜１５３７にコンタクトホールを形成した。
次に、発光素子の電極１５３８（１５３８ａ、１５３８ｂ）を形成する。本実施例では、スパッタ法により、数％の珪素を含有したアルミニウム合金（Ａｌ−Ｓｉ）、非晶質のＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）を各々膜厚３０ｎｍ、２０ｎｍで成膜して形成した。なお、本実施例において、発光素子の電極１５３８ｂは陽極として機能する。また、Ａｌ−Ｓｉは、発光素子で発光された光を反射するための反射膜として機能する。膜厚３０ｎｍの薄膜のＡｌ−Ｓｉでは、ヒロックにより生じる凹凸はおおよそ２０ｎｍであり、発光層が十分に被覆できる程度のものである。従って、反射膜は１０ｎｍ以上３０ｎｍ以下となるように形成することが好ましい。なお、１０ｎｍ以下の場合、発光が当該反射膜を透過してしまい、反射膜として十分に機能しない場合がある。ＩＴＯは、仕事関数が高いことから、発光素子の陽極として一般的に用いられている材料である。
本実施例では、パターニング後、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ＩＴＯをエッチングして加工し、発光素子の電極１５３８ｂを形成した。続けて、塩素系ガスを用いた乾式方法によりＡｌ−Ｓｉをエッチングして加工し、発光素子の電極１５３８ａを形成した。
なお、発光素子の電極１５３８は、上記に示したような材料に限らず他の材料を用いて形成してもよい。また、単層、二層、或いは四層以上の積層構造としてもよい。膜厚に関しても、適宜変更すればよい。
次に、２５０℃で２時間加熱し、ＩＴＯを結晶化した。加熱温度および加熱時間に関しては、ＩＴＯの結晶性等を考慮して、適宜変更すればよい。
次に、発光素子の電極１５３８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隔壁層であるバンク１５３９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の膜厚のバンク１５３９を形成した。バンク１５３９により、第２の層間絶縁膜１５３７において平坦化されずに残っていた凹凸はを被覆する。レジストは自己平坦性を有する材料であるため、第２の層間絶縁膜１５３７における凹凸および発光素子の電極１５３８により形成された段差は、バンク１５３９において解消される。なお、第３の層間絶縁膜として用いるレジストとしては、市販されている多くのレジストの中から発光素子の劣化を促進しないものを選択し、使用している。但し、本実施例に用いているレジストはＩＴＯの結晶化温度に対する耐熱性を有さない。また、バンク１５３９は、通常、土手とも称される。
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、本実施例ではバンク１５３９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、バンク１５３９の開口部において露出した発光素子の電極１５３８の表面は、後の工程で形成する発光素子には影響を及ぼさない程度の平坦性を有している。
発光素子の電極１５３８の上に有機化合物を含む層１５４０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を含む層のうちの一種類が形成される様子を示すが、３種類の有機化合物を含む層のそれぞれ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。
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、有機化合物を含む層１７０２は、正孔輸送層１７０４、発光層１７０５、ブロッキング層１７０６、電子輸送層１７０７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。
はじめに、赤色発光を示す有機化合物を含む層を形成する。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を含む層を形成する。
なお、ここでは赤色発光の有機化合物を含む層として、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。
次に、緑色発光を示す有機化合物を含む層を形成する。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１７０５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含む層を形成することができる。
なお、ここでは緑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、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。
次に、青色発光を示す有機化合物を含む層を形成する。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を含む層を形成することができる。
なお、ここでは青色発光の有機化合物を含む層として、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を含む層として公知の材料を用いることができる。
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を含む層を形成することができる。
次に、有機化合物を含む層１５４０及びバンク１５３９を覆って、発光素子の電極１５４１を形成する。本実施例では、発光素子の電極１５４１は陰極として機能する。また発光素子の電極１５４１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材料である。このため、本実施例では、発光素子の電極１５４１を形成する前に、有機化合物層１５４０及びバンク１５３９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させている。
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：Ｌｉ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発光素子の電極１５４１を形成してもよい。
以上のようにして、発光素子の電極１５３８、有機化合物を含む層１５４０、発光素子の電極１５４１からなる発光素子１５４４が形成される。
次に、発光素子１５４４を保護するための保護膜１５４２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１５４２を形成した。なお、窒化珪素膜以外にも、ＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ  ｌｉｋｅ  Ｃａｒｂｏｎ）など、他の材料を用いて形成してもよい。
以上のようにして、本発明を適用した発光装置を作製する。
なお、本実施例において、膜１５４３は光透過性を有しない。従って、上述したように発光素子の電極１５４１を可視光に対する透過性の高い材料で形成し、発光素子１５４４で発光された光が、有機化合物を含む層１５４０を中心として発光素子の電極１５４１側から採光できるようにしている。また、発光した光の採光効率を上げるために、反射膜として機能する発光素子の電極１５３８ａを形成している。なお、発光素子の電極１５３８ａを用いずに、膜１５４３を用いて発光した光を反射させ、採光効率を向上させてもよい。
また、本実施例では発光素子の電極１５３８を陽極、発光素子の電極１５４１を陰極としている。しかしながら、これに限らず、発光素子の電極１５３８を陰極、発光素子の電極１５４１を陽極としてもよい。その場合、発光素子の電極１５３８，１５４１、有機化合物を含む層１５４０の材料、構造等は、適宜変更するものとする。
【実施例２】  本実施例では、発光素子の電極１５３８の構成が、実施例１に示したものと異なる発光装置について説明する。
本実施例の発光素子において、発光素子の電極１５３８は、数％の珪素を含有したアルミニウム合金（Ａｌ−Ｓｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、非晶質のＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）を各々膜厚３０ｎｍ、１０ｎｍ、２０ｎｍで積層した構成となっている。なお、実施例１と同様に、ＩＴＯは発光層を形成する側に設けられている。
このように、Ａｌ−ＳｉとＩＴＯとの間にＴｉＮを設けることによって、Ａｌ−ＳｉとＩＴＯが接触することを妨げることができ、ＩＴＯのエッチング工程における電触の発生を抑制することができる。
なお、発光素子の電極１５３８以外の構成については、実施例１に記載したものと同様である。
【実施例３】  本実施例においては、平坦化工程における成膜膜厚、研磨量を低減できできるような構造をもつ本発明の発光装置のうち、特に第２の層間絶縁膜の表面高さを上げるための膜を反射膜として利用した発光装置について図１４を用いて説明する。
図１４は、発光装置の画素部における断面図である。発光素子５００５（５００５ａ、５００５ｂ、５００５ｃ）は白色の光を発光する。いずれの発光素子においても白色光を発光させるため、各色ごとに発光層を形成し分けるためのマスクが必要ない。各々の素子で発光された光はカラーフィルター５００２（５００２ａ、５００２ｂ、５００２ｃ）を透過して対向基板５００３側から採光される。カラーフィルター５００２は、光の三原色であるＲ、Ｇ、Ｂに対応して設けられている。
また発光素子の電極５００４（５００４ａ、５００４ｂ、５００４ｃ）は光透過性を有する材料で形成されており、発光した光の一部は発光素子の電極５００４を通過し、膜５００１（５００５ａ、５００５ｂ、５００５ｃ）に至る。膜５００１は可視光における反射率がよい材料で形成されており、膜５００１に至った光は反射し、カラーフィルター５００２（５００２ａ、５００２ｂ、５００２ｃ）を透過して対向基板５００３側から採光される。従って、光の採光効率が向上する。
また膜５００１の表面には凹凸が設けられている。従って、第２の層間絶縁膜と発光素子の電極５００４の界面で反射した光と、膜５００１表面で反射した光の干渉を抑制できる。なお、膜５００１の表面に形成された凹凸の影響を受けて、発光素子の電極５００４と膜５００１の間に形成されているの下方にある第２の層間絶縁膜に形成された凹凸は、本発明を適用して平坦化されている。従って、本実施例の発光装置において、膜５００１は、平坦化を容易にするための効果と、採光効率を上げるための効果を有する。
本実施例では、膜５００１をチタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、数％の珪素を含有したアルミニウム合金を下から順に積層した膜を用いて形成している。また、熱処理工程により膜５００１の表面に故意にヒロックを生じされることにより凹凸を形成している。このため、ヒロックからの影響が発光素子駆動用ＴＦＴのソース（或いは、ドレイン）に影響しないよう、Ｔｉに加えてＴｉＮをバリア膜として形成している。発光素子の電極５００４はＩＴＯを用いて単層膜で形成している。その他の部位に関しては、実施例１または実施例２に記載した材料を用いて形成している。
【実施例４】  本実施例では本発明を適用して作製したアクティブマトリクス型ＥＬディスプレイについて図１２を用いて説明する。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ディスプレイは、平坦化工程における成膜膜厚、研磨量を低減し、平坦化を容易にできるような構造をもつ。平坦化工程が容易になることにより、工程における不具合の発生が低減し、歩留まりが向上する。また、画素電極に反射膜を設けたり、或いは平坦化を容易にするために形成した第２の層間絶縁膜の表面高さを上げるための膜を反射膜として利用することにより採光効率を向上させることも可能である。
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。
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。
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２０３２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。
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。
発光素子２０３２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２０３２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。
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。
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。
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。
【実施例５】  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１５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ＥＬディスプレイを作製する場合、平坦化工程を容易にした結果、平坦化工程における不具合が低減し、歩留まりが向上する。特に、ディスプレイを作製するための基板が大型になる程、研磨速度のバラツキ等が基板面内で大きくなるため、平坦化工程が容易になることから受ける効果（研磨速度等のバラツキに対するマージンが広がる）は大きい。また、画素電極に反射膜を設けたり、第２の層間絶縁膜の表面高さを上げるための膜を反射膜として利用することにより、採光効率も向上する。このため、携帯電話等に搭載するような小型のディスプレイにおいては、歩留まりの向上以外に消費電力を低減できる効果も得られる。
図１５（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１５（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ＥＬディスプレイ）３０６４と、音声出力部３０６２、音声入力部３０６３、操作スイッチ３０６５、アンテナ３０６６等が設けられている。
図１５（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、筐体３００１、支持台３００２等が設けられている。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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