半导体设备、显示单元以及电子装置的制造方法_3

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层的组成物质是普通的低分子有机材料或者普通的聚合物有机材料即可。例如,可以以颜色编码方式为各个元件设置发出红光、绿光以及蓝光的有机EL层。替代地,可以在基板11的整个表面上设置发出白光的有机EL层(例如,在层压的层中,层压了红色、绿色以及蓝色有机EL层)。空穴注入层增加了空穴注入效率并且防止泄漏。空穴传输层增加有机EL层的空穴传输效率。除了有机EL层之外,可以根据需要设置诸如空穴注入层、空穴传输层以及电子传输层的层。
[0090]例如,第二电极24可以起到阴极的作用,并且可由金属导电膜构成。在显示单元I是底部发射型显示单元的情况下,第二电极24例如可以由包括铝、镁(Mg)、钙(Ca)以及钠(Na)的单金属的反射金属制成的单层膜构成,可以由包含其一种或多种的合金制成的单层膜构成,或者可以由其中单金属或者合金层叠的多层膜构成。在显示单元I是顶部发射型显示单元的情况下,可以将由诸如ITO和IZO的材料制成的透明导电膜用于第二电极24。例如,第二电极24通常可以在与第一电极21绝缘的状态下被设置至相应的元件。
[0091]保护膜25可以由绝缘材料或者导电材料制成。绝缘材料的示例可以包括非晶娃(a-Si)、非晶硅碳化物(a-SiC)、非晶硅氮化物(a_Si(1_x)Nx)以及非晶碳(a_C)。
[0092]密封基板27被布置为与基板11相对,并且晶体管10T、保持电容器1C以及有机EL元件20介于其间。可将与上述基板11类似的材料用于密封基板27。在显示单元I是顶部发射型显示单元的情况下,透明材料可用于密封基板27,并且滤光片和遮光膜可设置在密封基板27侧。在显示单元I是底部发射型显示单元的情况下,基板11可由透明材料制成,并且例如,滤光片和遮光膜可设置在基板11侦U。
[0093](外围电路和像素电路的配置)
[0094]如在图7中示出的,显示单元I具有包括上述有机EL元件20的多个像素PXLC。像素PXLC可以以矩阵图案布置在例如基板11上的显示区域50中。在显示区域50周围,设置作为信号线驱动电路的水平选择器(HSEL)51、作为扫描线驱动电路的写入扫描器(WSCN) 52以及作为电源线驱动电路的电源扫描器53。
[0095]在显示区域50中,在列方向上布置多条(整数η条)信号线DTLl至DTLn,并且在行方向上布置多条(整数m条)扫描线WSLl至WSLm。在其中一条信号线DTL与其中一条扫描线WSL的每个交叉点处设置其中一个像素PXLC (对应于R、G和B的像素的其中一个)。每条信号线DTL电连接到水平选择器51,并且图像信号通过每条信号线DTL从水平选择器51供应给各个像素PXLC。每条扫描线WSL电连接至写入扫描器52,并且扫描信号(选择脉冲)通过每条扫描线WSL从写入扫描器52供应至各个像素PXLC。每条电源线DSL连接至电源扫描器53,并且电源信号(控制脉冲)通过每条电源线DSL从电源扫描器53供应给各个像素PXLC。
[0096]图8示出像素PXLC中的一个中的电路配置的特定示例。每个像素PXLC具有包括有机EL元件20的像素电路50A。像素电路50A是具有用于采样的驱动晶体管Trl、用于驱动的晶体管Tr2、保持电容器1C以及有机EL元件20的有源型驱动电路。应注意的是,一个或多个用于采样的驱动晶体管Trl与用于驱动的晶体管Tr2与根据前述实施方式等的晶体管1T相对应。
[0097]用于采样的驱动晶体管Trl的栅极连接至对应的扫描线WSL。用于采样的驱动晶体管Trl的源极和漏极中的一个连接至对应的信号线DTL,并且其中另一个连接至用于驱动的晶体管Tr2的栅极。用于驱动的晶体管Tr2的漏极连接至对应的电源线DSL,并且其源极连接至有机EL元件20的阳极。此外,有机EL元件20的阴极连接到接地链接5H。应注意的是,接地链接5H通常被设置用于所有的像素PXLC。保持电容器1C被布置在用于驱动的晶体管Tr2的源极与栅极之间。
[0098]用于采样的驱动晶体管Trl根据从扫描线WSL供应的扫描信号(选择脉冲)执行电力,并且因此,对从信号线DTL供应的图像信号的信号电位进行采样,并且在保持电容器1C中保持采样的信号电位。向用于驱动的晶体管Tr2供应来自设定在预定的第一电位(未示出)的电源线DSL的电流,并且根据保持在保持电容器1C中的信号电位将驱动电流供应至有机EL元件20。通过从用于驱动的晶体管Tr2供应的驱动电流,有机EL元件20可以发出具有根据图像信号的信号电位的亮度的光。
[0099]在上述电路配置中,用于采样的晶体管Trl根据从扫描线WSL供应的扫描信号(选择脉冲)来导电,并且因此,对从信号线DTL提供的图像信号的信号电位进行采样,并且将采样的信号电位保持在保持电容器1C中。此外,将电流从设定为上述第一电位的电源线DSL供应至用于驱动的晶体管Tr2,并且根据保持在保持电容器1C中的信号电位将驱动电流供应至有机EL元件20 (红色、绿色以及蓝色的有机EL元件20中的每一个)。通过所供应的驱动电流,每个有机EL元件20发出具有根据图像信号的信号电位的亮度的光。因此,图像基于显示单元I中的图像信号显示。
[0100]例如,可以如下制造这种显示单元I。
[0101](形成晶体管1T和保持电容器1C的步骤)
[0102]第一,如在图9A中示出的,含氢膜16形成在包括形成保持电容器1C的区域中,使得含氢膜16与由板状构件制成的基板11相接触。具体地,第一,例如通过等离子CVD (化学气相沉积)方法,可以在基板11的整个表面上形成约200nm厚的氮化硅膜。此后,通过影印法和蚀刻,生成物形成岛状物形状的图案。为了增加氢气浓度,含氢膜16可以优选以相对低的温度,诸如等于或小于200摄氏度的温度形成。在供应氢气的同时,可以通过溅射方法形成含氢膜16。
[0103]接下来,例如,在基板11和含氢膜16上可以形成用于50nm厚的氧化物半导体膜(未示出)的材料膜。此后,生成物形成图案以形成氧化物半导体膜12(图9B)。例如,通过溅射方法,可以形成用于氧化物半导体膜的材料膜。此时,作为目标,使用具有与形成作为膜的氧化物半导体相同的组成物的陶瓷。此外,氧化物半导体中的载流子密度主要取决于在溅射时的氧气部分的压力,并且因此,可控制氧气部分的压力以获得期望的晶体管特性。例如,通过影印法和蚀刻,可以执行用于氧化物半导体膜的材料膜的形成图案。此时,通过使用磷酸、硝酸以及醋酸的混合的溶液的湿刻蚀,可以优选进行处理。使用磷酸、硝酸以及醋酸的混合的溶液允许相对于基底充分增加选择的比率,并且允许相对容易的处理。在氧化物半导体膜12由诸如ZnO、IZO以及IGO的晶体材料制成的情况下,在栅极绝缘膜13T (或者电容器绝缘膜13C)的稍后提及的蚀刻步骤中允许轻易改进蚀刻选择性。
[0104]随后,如在图9C中示出的,例如,在基板11的整个表面上依次形成200nm厚的由氧化硅膜或者氧化铝膜配置的绝缘膜13和500nm厚的由诸如钼、钛以及铝的金属材料制成的导电膜14。例如,可以通过等离子CVD方法形成绝缘膜13。除等离子CVD方法之外,可以通过电抗溅射方法形成由氧化硅膜配置的绝缘膜13。此外,在将氧化铝膜用于绝缘膜13的情况下,可以使用除上述电抗溅射方法和上述CVD方法之外的原子层膜形成方法。例如,可以通过溅射方法形成导电膜14。
[0105]在导电膜14形成之后,例如,可以通过影印法和蚀刻使导电膜14形成图案,以在氧化物半导体膜12上的选择区域(沟道区域12T和电极相对区域12C)中形成栅极电极HT和电容器电极14C。接下来,通过使用栅极电极14T和电容器电极14C作为掩模,对绝缘膜13进行蚀刻。因此,栅极绝缘膜13T形成与平面图中的栅极电极14T基本上相同的形状的图案,并且电容器绝缘膜13C形成与平面图中的电容器电极14C基本上相同的形状的图案(图10A)。在氧化物半导体膜12由上述晶体材料制成的情况下,通过在蚀刻步骤中使用诸如氢氟酸的化学溶液,在保持相当大的蚀刻选择的比率的同时允许轻易对绝缘膜13进行处理。在栅极电极14T和栅极绝缘膜13T形成之后,可以通过使用不同于绝缘膜13和导电膜14的材料形成保持电容器1C的电容器绝缘膜13C和电容器电极14C。
[0106]随后,如在图1OB中所示,例如,可以通过溅射方法在基板11的整个表面上形成具有例如从5nm至1nm的厚度的例如可以由,钛、铝、锡、铟等制成的金属膜15A。金属膜15A由在相对低的温度下与氧气起反应的金属制成,并且形成为与除了氧化物半导体膜12的形成栅极电极14T和电容器电极14C的部分之外的部分相接触。在形成金属膜15A之后,可以在金属膜15A上层叠具有高势皇性质的绝缘膜(未示出)。例如,可以通过溅射方法或者原子层形成方法形成50nm厚的氧化铝膜来作为绝缘膜。
[0107]接下来,可以通过在例如约200摄氏度的含氧大气下执行热处理来使金属膜15A氧化。因此,形成由金属氧化膜配置的高电阻膜15。此时,在除了氧化物半导体膜12的沟道区域12T和电极相对区域12C之外的区域中,低电阻区域12B (包括源极-漏极区域)在厚度方向上部分地形成在高电阻膜15侧。将包含在氧化物半导体膜12中的部分氧气用于金属膜15A的氧化反应。因此,当进行金属膜15A的氧化时,在氧化物半导体膜12中,氧浓度从氧化物半导体膜12与金属膜15A接触的前表面(上表面)侧减小。另一方面,来自从金属膜15A的诸如铝的金属在氧化物半导体膜12中扩散。该金属元素起掺杂物的作用,并且位于氧化物半导体膜12的上表面侧的与金属膜15A接触的区域的电阻降低。因此,形成具有电电阻低于沟道区域12T和电极相对区域12C的电电阻的低电阻区域12B。
[0108]在对金属膜15A进行热处理时,可优选地在如上所述的约200摄氏度下执行退火。此时,通过在包含氧气等的氧化气体大气中进行退火,抑制低电阻区域12B的氧浓度过度降低并且允许将充足的氧气供应至氧化物半导体膜12。因此,能够通过减少在其后的步骤中执行的退火步骤来使步骤简化。
[0109]代替前述退火步骤,例如,可以通过将在基板11上形成金属膜15A时的基板11的温度设定为相对较高的值来形成高电阻膜15。例如,在图1OB的步骤中,在基板11的温度保持在约200摄氏度的同时形成金属膜15A的情况下,允许氧化物半导体膜12的预定区域的电阻减小,而不进行热处理。在这种情况下,氧化物半导体膜12的载流子密度允许减小至作为晶体管所需的水平。
[0110]金属膜15A可以优选地形成为具有如上所述的等于或小于1nm的厚度。在金属膜15A的厚度等于或小于1nm的情况下,允许通过热处理将金属膜15A完全氧化(允许形成高电阻膜15)。在金属膜15A未完全氧化的情况下,必须通过蚀刻执行移除非氧化金属膜15A的步骤。原因之一在于,在未充分氧化的金属膜15A留在栅极电极14T、电容器电极14C等之上的情况下可能产生泄漏电流。在金属膜15A完全氧化并且形成高电阻膜15的情况下则不需要上述移除步骤,并且允许简化制造步骤。即,即使未通过蚀刻执行移除步骤仍可以防止产生泄漏电流。应注意的是,在金属膜15A形成具有等于或小于1nm的厚度的情况下,高电阻膜15在热处理之后的厚度等于或小于约20nm。
[0111]如上所述,在金属膜15A上可以优选地形成具有高势皇性质的绝缘膜,诸如氧化铝膜,并且高电阻膜15可以优选地由氧化金属膜15A和绝缘膜形成。因此,高电阻膜15具有充分的保护作用。
[0112]作为使金属膜15A氧化的方法,除上述热处理之外可以使用诸如在水蒸气大气中的氧化和等离子氧化的方法。具体地,等离子氧化具有以下优势。在形成高电阻膜15之后,通过
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