利用液晶的典型显示设备用背光或正面光显示图像。在各种电子设备中采 用液晶显示设备作为图像显示单元，但面临结构上的问题，即视野角窄。相反， 用提供电致发光的发光元件作为显示单元的显示器具有较宽的视野角和高水平 的可视识别。这些优点使电致发光显示器有希望成为下一代产品。
把利用电致发光的发光机制看成一种现象，在这种现象中，从阴极注入的 电子和从阳极注入的空穴在包含发光材料的层上耦合，形成激子，在激子返回 到基态时释放光。电致发光有两种类型，即：荧光和磷光，每一种分别看成从 单重态激子发光(荧光)，和从三重态激子发光(磷光)。电致发光的亮度范围 从几千cd/m2到几万cd/m2，这使得理论上可在包括显示设备的各种应用中采用 电致发光的发光元件。
在日本专利公开No.JP-A-8-241047中公开了膜晶体管(下文称为“TFT”) 和发光元件组合的一个例子。在该JP-A-8-241047公开的结构中，有机电致发 光层经包含二氧化硅的绝缘膜形成在包含多晶硅的TFT上。在阳极上具有锥形 末端的钝化层位于有机电致发光层下面。阴极由功函数为4eV或更小的材料制 成。可用材料的一个例子是例如银或铝和镁金属合金。
制造有机电致发光层的已知方法包括真空蒸发、印刷和旋涂。但是，通过 在半导体元件制造中使用的光刻技术很难在有机电致发光层上形成确定的图 形。为了将发光元件布置成矩阵以形成显示屏，需要特殊的构造，其中，如在 上述JP-A-8-241047中公开的那样，用绝缘材料划分每个像素。
首先，作为一个问题指出了用于发光元件的有机化合物和用于电极的碱金 属或碱土金属通过与水和氧起反应而被降级。
有机发光元件由于以下六个因素而劣化，(1)有机化合物的化学特性改 变，(2)有机化合物因工作时产生的热而熔化，(3)由于大量缺陷而破坏绝缘， (4)电极之间或电极和包含发光元件的有机化合物层之间的界面劣化，(5) 由于有机化合物的非晶结构的不稳定性造成的劣化，(6)因元件的结构而由应 力或畸变造成的不可逆的损坏。
因素(1)造成的劣化是激发或对有机化合物腐蚀的气体或水分引起的化 学变化造成的。因素(2)和(3)造成的劣化是有机发光元件的操作造成的。 当在元件中流动的电流变换成焦耳热时不可避免地产生热。当有机化合物具有 低熔点或玻璃转化温度时，电场集中在针孔或裂缝周围，出现介质击穿。因素 (4)和(5)造成的劣化即使在环境温度下储藏元件时也不可避免。因素(4) 造成的劣化已知是黑斑，是由阴极氧化或和水分反应产生的。对于因素(5) 造成的劣化，在有机发光元件中使用的所有有机化合物都是非晶的，使得它们 在长时期内不可避免地结晶，并发热。几乎没有有机化合物能长时间保持其非 晶结构。对于因素(6)造成的劣化，例如由于畸变而使涂层裂缝或破损这样 的缺陷可能是由于成分之间热膨胀系数不同造成的。此外，裂缝或破损会导致 逐渐继续的缺陷例如黑斑。
密封技术的进步在相当程度上缓解了黑斑的问题。但实际上，对由以上两 个或两个以上上述因素造成的劣化难以采取有效的防范措施。在典型的密封方 法中，在基板上形成的有机发光元件用密封剂密封，在间隙中施加氧化钡这样 的干燥剂。遗憾的是，传统的防范措施不能将发光设备的劣化抑制到可接受的 水平。

本发明的目的是解决上述问题，以便提高包含TFT和有机发光元件的发 光设备的可靠性。
为了这个目的，根据本发明，具有由电连接的TFT和发光元件组成的像 素的发光设备具有这样的结构，其中发光元件由阳极层、阴极层和插入层层叠 而成，所述插入层包含发光材料，用无机绝缘层包围发光元件的上表面、下表 面和侧表面，阳极层、阴极层和包含发光材料的层分别和包围的无机绝缘层接 触。无机绝缘层由氮化硅和硅的氮氧化合物形成，例如氮化硅膜或氧氮化硅膜， 或者，由铝的氮化物或氧氮化物形成，例如氮化铝或氧氮化铝。更可取的，施 加用范围从13.56MHz到120MHz的频率且以硅为靶通过射频溅射(RF溅射) 形成的氮化硅膜。
通过RF溅射制造的氮化硅膜通过满足下列条件之一改善阻挡外部杂质的 效果和抑制发光元件劣化的效果，所述条件是：(1)氮化硅膜的蚀刻速率为 9nm/min或更低(最好是0.5-3.5nm/min或更低)，(2)氢浓度为1×1021原子/cm3 或更低(最好是5×1020原子/cm3或更低)，(3)氢浓度为1×1021原子/cm3或更 低(最好是5×1020原子/cm3或更低)，氧浓度是5×1018-5×1021原子/cm3(最好是 1×1019-1×1021原子/cm3)，(4)蚀刻速率是9nm/min或更低(最好是0.5-3.5nm/min 或更低)，氢浓度为1×1021原子/cm3或更低(最好是5×1020原子/cm3或更低)， 或者(5)蚀刻速率是9nm/min或更低(最好是0.5-3.5nm/min或更低)，氢浓 度为1×1021原子/cm3或更低(最好是5×1020原子/cm3或更低)，氧浓度是 5×1018-5×1021原子/cm3(最好是1×1019-1×1021原子/cm3)。
在一种结构中，显示屏具有布置成矩阵的发光元件，划分每个像素的最可 取的绝缘层结构包括正性或负性感光有机树脂材料，曲率半径为0.2-2μm或在 图形的末端在以上范围内连续改变曲率半径，锥形表面的倾斜角为10-75度， 最好是35-45度。从整个像素电极到整个绝缘层，通过形成覆盖和TFT连接的 每个像素的单个电极(阳极或阴极)的末端从而划分每个像素的绝缘层，以及 通过形成包含发光材料的层、以及阳极层或阴极层其中之一，根据本发明的发 光设备中的像素结构可减轻像素的电极末端上的应力并抑制发光元件的劣化。
下面描述根据本发明的发光设备的结构。
一种发光设备，包含TFT和发光元件，TFT具有半导体层、栅极绝缘膜 和栅电极，发光元件具有在阴极层和阳极层之间包含发光材料的有机化合物 层，包含：
栅电极上的第二无机绝缘层，
在第二无机绝缘层上的第一有机绝缘层，
在第一有机绝缘层上的第三无机绝缘层，
在第三无机绝缘层上的阳极层，
第二有机绝缘层，与阳极的末端重叠，第二有机绝缘层具有35-45度的倾 斜角，
第四无机绝缘层，形成在第二有机绝缘层的上表面和侧表面上，第四无机 绝缘层在阳极上有开口，
有机化合物层，与阳极层和第四无机绝缘层接触，有机化合物层包含发光 材料，以及
阴极层，与包含发光材料的有机化合物层接触，
其中，
第三无机绝缘层和第四无机绝缘层包含氮化硅或氮化铝。
一种发光设备，包含：具有TFT的像素部分，TFT具有半导体层、栅极 绝缘膜和栅电极；发光元件，包括在阳极层和阴极层之间包含发光材料的有机 化合物层；驱动电路部分，用具有半导体层、栅极绝缘膜和栅电极的TFT形成， 驱动电路部分形成在像素部分的周边区域中，包括：
半导体层下的第一无机绝缘层，
栅电极上的第二无机绝缘层，
第二无机绝缘层上的第一有机绝缘层，
第一有机绝缘层上的第三无机绝缘层，
阳极层，形成在第三无机绝缘层上，
第二有机绝缘层，和阳极层的末端重叠，第二有机绝缘层具有35-45度的 倾斜角，
第四无机绝缘层，形成在第二有机绝缘层的上表面和侧表面上，第四无机 绝缘层在阳极层上有开口，
有机化合物层，与阳极层和第四无机绝缘层接触，有机化合物层包含发光 材料，以及
阴极层，和包含发光材料的有机化合物层接触，
其中，
第三无机绝缘层和第四无机绝缘层包含氮化硅或氮化铝，
在第四无机绝缘层上形成密封图形，以及
一些或全部密封图形和驱动电路部分重叠。
阴极层上可以有用硅或铝的氮化物形成的第五无机绝缘层。
第三到第五无机绝缘层具有上述蚀刻特性和在以上范围内的氢浓度和氧浓 度。通过降低N-H键、Si-H键和Si-O键的密度，根据本发明的结构可以改善 膜的热稳定性，作出精细膜。
一种发光设备，包含：具有TFT的像素部分，TFT具有半导体层、栅极 绝缘膜和栅电极；发光元件，包括在阳极层和阴极层之间包含发光材料的有机 化合物层；驱动电路部分，用具有半导体层、栅极绝缘膜和栅电极的TFT形成， 驱动电路部分形成在像素部分的周边区域中，其中，
由像素部分上的有机绝缘层形成的阻挡层遍布驱动电路部分，
包含氮化硅或氮化铝的无机绝缘层形成在阻挡层的上表面和侧表面上，
在无机绝缘层上形成密封图形，
一些或全部密封图形和驱动电路部分重叠，以及
在密封图形的内部提供阴极层和在阳极层下面形成的引线之间的连接。
一种发光设备，包含：具有第一TFT的像素部分，第一TFT具有半导体 层、栅极绝缘膜和栅电极；发光元件，包括在阳极层和阴极层之间包含发光材 料的有机化合物层；驱动电路部分，用具有半导体层、栅极绝缘膜和栅电极的 第二TFT形成，驱动电路部分形成在像素部分的周边区域中，其中，
由像素部分上的有机绝缘层形成的阻挡层遍布驱动电路部分，
包含氮化硅或氮化铝的无机绝缘层形成在阻挡层的上表面和侧表面上，
在无机绝缘层上形成密封图形，
在密封图形的内部形成第一TFT，
一些或全部第二TFT和密封图形重叠，以及
在密封图形的内部提供阳极层和在阳极层下面形成的引线之间的连接。
无机绝缘层包含由RF溅射方法制造的氮化硅，并具有上述蚀刻特性和在 以上范围内的氢浓度和氧浓度。
本发明的另一个方面提供一种制造发光设备的方法，如下所述。
一种制造发光设备的方法，所述发光设备包含：具有TFT的像素部分，TFT 具有半导体层、栅极绝缘膜和栅电极；发光元件，包括在阳极层和阴极层之间 包含发光材料的有机化合物层；驱动电路部分，用具有半导体层、栅极绝缘膜 和栅电极的TFT形成，驱动电路部分形成在像素部分的周边区域中，所述方法 包含以下步骤：
在基板上形成第一无机绝缘层，
在第一无机绝缘层上形成包含晶体硅的半导体层，
在半导体层上形成栅极绝缘膜，在栅极绝缘膜上形成栅电极，并且，在半 导体层中形成一种导电类型的杂质区域和互补导电类型的另一个杂质区域，
在栅电极上形成第二无机绝缘层，
在第二无机绝缘层上形成第一有机绝缘层，
在第二有机绝缘层上形成第三无机绝缘层，
形成与第三无机绝缘层接触的阳极层，
形成和阳极层的末端重叠的第二有机绝缘层，第二有机绝缘层具有35-45 度的倾斜角，
在第二有机绝缘层的上表面和侧表面上形成第四无机绝缘层，第四无机绝 缘层在阳极层上具有开口，
形成与阳极层接触包含发光材料的有机化合物层，有机化合物层的末端和 第四无机绝缘层重叠，以及
形成与包含发光材料的有机化合物层接触的阴极层，其中，
第三无机绝缘层和第四无机绝缘层包含通过RF溅射形成的氮化硅或氮化 铝。
此外，另一种制造发光设备的方法的构造，所述发光设备包含：具有TFT 的像素部分，TFT具有半导体层、栅极绝缘膜和栅电极；发光元件，包括在阳 极层和阴极层之间包含发光材料的有机化合物层；驱动电路部分，用具有半导 体层、栅极绝缘膜和栅电极的TFT形成，驱动电路部分形成在像素部分的周边 区域中，所述方法包含以下步骤：
在基板上形成第一无机绝缘层，
在第一无机绝缘层上形成包含晶体硅的半导体层，
在半导体层上形成栅极绝缘膜和栅电极，并且，在半导体层中形成一种导 电类型的杂质区域和互补导电类型的另一个杂质区域，
在栅电极上形成第二无机绝缘层，
在第二无机绝缘层上形成第一有机绝缘层，
在第二有机绝缘层上形成第三无机绝缘层，
形成与第三无机绝缘层接触的阳极层，
形成和布线层的末端重叠的第二有机绝缘层，第二有机绝缘层具有35-45 度的倾斜角，
在第二有机绝缘层的上表面和侧表面上形成第四无机绝缘层，第四无机绝 缘层在阳极层上具有开口，
形成与阳极层接触包含发光材料的有机化合物层，有机化合物层的末端和 第四无机绝缘层重叠，
形成与包含发光材料的有机化合物层接触的阴极层，
在一些或全部密封图形和驱动电路部分重叠的位置在第四绝缘层上形成密 封图形，以及
和密封图形对准粘结密封板，其中，
第三无机绝缘层和第四无机绝缘层包含通过RF溅射形成的氮化硅或氮化 铝。
在根据本发明的上述结构中，第三和第四无机绝缘层包含通过仅用氮作为 溅射气体且将硅作为靶的RF溅射方法形成的氮化硅。在形成第一有机绝缘层 之后，通过在减压下，同时保持减压，加热并脱水形成第三无机绝缘层。在形 成第二有机绝缘层之后，通过在减压下，同时保持减压，加热并脱水形成第四 无机绝缘层。
总的来说，本文的发光设备指用电致发光来发射光的设备。发光设备包括 TFT基板，在TFT基板中，用基板上的TFT形成电路用于光发射；EL面板， 包含用TFT基板上的电致发光材料形成的发光元件；EL模块，将外部电路并 入EL面板中。根据本发明的发光设备可以包含在各种电子设备中，例如移动 电话，个人计算机和电视接收器。
附图说明
图1是说明根据本发明的发光设备的结构横截面图；
图2是说明根据本发明的发光设备的像素部分结构的顶视图；
图3是说明根据本发明的发光设备的像素部分结构的横截面图；
图4是说明根据本发明的发光设备的像素部分结构的另一个横截面图；
图5是包含根据本发明的发光设备的组成部分的基板的外形图；
图6是组成在母玻璃上形成的发光设备的基板及其间隔的视图；
图7A-7C示出了根据本发明的发光设备中输入端子的结构；
图8A-8D示出了根据本发明的发光设备制造过程的横截面图；
图9A-9C示出了根据本发明的发光设备制造过程的横截面图；
图10A-10C示出了根据本发明的发光设备制造过程的横截面图；
图11A和11B示出了根据本发明的发光设备制造过程的横截面图；
图12是说明根据本发明的发光设备制造过程的顶视图；
图13是说明根据本发明的发光设备制造过程的顶视图；
图14是说明根据本发明的发光设备制造过程的顶视图；
图15是说明根据本发明的发光设备的像素部分结构的顶视图；
图16是说明根据本发明的发光设备的像素部分结构的顶视图；
图17是等价于像素的电路图；
图18是要在构成根据本发明的发光设备的TFT中采用的半导体层制造过 程的一个例子；
图19是要在构成根据本发明的发光设备的TFT中采用的半导体层制造过 程的一个例子；
图20A-20C是要在构成根据本发明的发光设备的TFT中采用的半导体层 制造过程的一个例子；
图21是是要在构成根据本发明的发光设备的TFT中采用的半导体层制造 过程的一个例子；
图22A-22G是本发明的应用的视图；
图23A和23B是EL模块的一个结构；
图24是氮化硅膜的SIMS测量数据(二次离子质谱法)的曲线；
图25是氮化硅膜的FT-IR测量数据的曲线；
图26是氮化硅膜的透射率测量的曲线；
图27示出了MOS结构的BT应力测试前后C-V特性曲线；
图28A和28B示出了MOS结构的BT应力测试前后C-V特性曲线；
图29A和29B是MOS结构的视图；
图30是溅射设备的视图；
图31A和31B是根据本发明的发光设备的像素部分结构的横截面图；
图32A和32B是根据本发明的发光设备的像素部分结构的横截面图。

下面参考附图描述本发明的实施例。附图中，相同的组成部分用相同的参 考数字表示。
图1示出了根据本发明的有源矩阵驱动方法的发光设备的一个示例性结 构。在像素部分302和在像素部分302的周边区域中形成的驱动电路部分301 中设置TFT。形成TFT的沟道形成区域的半导体层包含非晶硅或多晶硅。根 据本发明的设备可使用任一种类型的硅。
基板101包含玻璃基板或有机树脂基板。有机树脂的重量比玻璃轻，这对 于整体减轻发光设备的重量是有利的。有机树脂，例如聚酰亚胺、聚对苯二甲 酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二酯(polyethylene naphthalate)(PEN)、聚 醚砜(polyether sulfone)(PES)和芳族聚酰胺，可用于制造发光设备。已知硼 硅酸钡玻璃和硼硅酸almino玻璃作为无碱玻璃，最适合用做玻璃基板。玻璃基 板的厚度可以是0.5-1.1mm，但是，如果需要减轻设备的重量，则应当减小厚 度。希望采用如2.37g/cm3这样小的比重的玻璃材料来进一步减轻重量。
如图1所示，在驱动电路部分301中形成n-沟道型TFT303和p-沟道型 TFT304，在像素部分302中形成n-沟道型第一TFT305、p-沟道型第四TFT306 和电容部分307。第四TFT306和发光元件309的阳极层126连接。
这些TFT包含在第一无机绝缘层102上包含半导体层103-106，第一无机 绝缘层102包含氮化硅或氧氮化硅、栅极绝缘膜108和栅电极110-113。在栅 电极上形成包含含氢的氮化硅或氧氮化硅的第二无机绝缘层114。第二无机绝 缘层114和第一无机绝缘层102结合，用作保护膜，防止水分或金属这样的杂 质扩散到半导体层中造成半导体层污染。
第一有机绝缘层115的厚度为0.5-1μm，包含聚酰亚胺、聚酰胺、聚酰亚 酰胺、丙烯酸、BCB(苯并环丁烯)，作为平化层形成在第二无机绝缘层114 上。通过旋涂以上有机化合物其中之一然后实施煅烧来形成第一有机绝缘层 115。有机绝缘材料是吸湿的，吸收并吸留水分。当吸留的水分被释放时，将 氧提供给在有机绝缘层上形成的发光元件中包含的有机化合物，这使有机发光 元件劣化。为了防止水分的吸留和释放，在第一有机绝缘层115上形成厚度为 50-200nm的第三无机绝缘层116。第三无机绝缘层116必须是精细膜，以便粘 到衬料层上更安全地充当阻挡层。层116最好通过用选自氮化硅、氧氮化硅、 氧氮化铝和氮化铝的无机绝缘材料溅射而成。
在第三无机绝缘层116上形成有机发光元件309。在通过基板101发射光 的发光设备中，在第三无机绝缘层116上形成ITO层(氧化铟，锡)作为阳极 层126。ITO可以加有氧化锌或镓，用于扁平化或减小电阻。在形成阳极层126 之前形成引线117-125，在第三无机绝缘层116上和阳极层126重叠，形成电 连接。
将每个像素隔开的第二有机绝缘层(阻挡层)128由选自聚酰亚胺、聚酰 胺、聚酰亚酰胺、丙烯酸、BCB(苯并环丁烯)的材料形成。可用热固性材料 或光硬化性材料。通过施加厚度为0.5-2μm的以上有机绝缘材料其中之一形 成第二有机绝缘层(阻挡层)128来覆盖所有表面。接着，形成适合阳极层126 的开口。此时，形成开口以便覆盖阳极层126的末端，并且在其侧面上的倾斜 角是35-45度。第二有机绝缘层(阻挡层)128不仅遍布像素部分302，而且遍 布驱动电路部分301，并覆盖引线117-124，这样，它也在层间用作层间绝缘膜。
有机绝缘材料是吸湿的，吸收并吸留水分。当吸留的水分被释放时，将水 分提供给发光元件309的有机化合物，这使有机发光元件劣化。为了防止水分 的吸留和释放，在第二有机绝缘层128上形成厚度为10-100nm的第四无机绝 缘层129。第四无机绝缘层129用包含氮化物的无机绝缘材料形成。特别地， 用选自氮化硅、氮化铝和氮氧化铝的无机绝缘材料形成。形成第四无机绝缘层 129以便覆盖第二有机绝缘层128的上表面和侧表面，使其和阳极层126重叠 的末端锥化。
用阳极层126、包含碱金属或碱土金属的阴极层131、和包含发光材料的 插入有机化合物层130形成有机发光元件309。通过层叠一层或多层来形成包 含发光材料的有机化合物层130。每一层根据其目的和功能进行命名，空穴注 入层，空穴传输层，发光层，电子传输层和电子注入层。这些层可以用低分子 量有机化合物、中分子量有机化合物、高分子量有机化合物其中之一、或者以 上的其中两种化合物适当组合而形成。此外，可以形成包含电子传输材料和空 穴传输材料的混合物的混合层，或者在每个界面之间形成混合区域的混合连 接。
阴极层131用具有较小功函数的碱金属或碱土金属形成，例如镁(Mg)， 锂(Li)或钙(Ca)。优选地，可以使用包含MgAg(具有10∶1比率的Mg和Ag的混合物)的电极。适合电极的其它材料包括MgAgAl，LiAl和LiFAl。 也可使用碱金属或碱土金属的氟化物和低电阻金属例如铝的组合。作为公共电 极的阴极层131横跨多个像素，连接到像素部分302的外部或像素部分302和 驱动电路部分301之间的引线120，然后引向外部端子。图1中，在虚线包围 的区域中示出了连接310。
在那层上，第五无机绝缘层132可以用氮化硅、类金刚石碳(diamond- like-carbon)(DLC)、氮氧化铝、氧化铝或氮化铝其中之一形成。特别地，已 知DLC膜具有抗氧、CO、CO2和H2O的高气体阻挡特性。希望在不将基板暴 露在大气中的情况下，在形成阴极131之后接着形成第五无机绝缘层132。在 第五无机绝缘层132下面设置氮化硅制成的缓冲层，以便提高粘附力。
尽管图中未示出，但可以在阳极层126和包含发光材料的有机化合物层130 之间形成允许隧道电流流动的厚度0.5-5nm的第六无机绝缘层。第六无机绝缘 层可防止阳极表面上任何不规则性引起的短路，可防止用于阴极等的碱金属向 下层扩散。
在像素部分302上形成的第二有机绝缘层128延伸到驱动电路部分301， 在形成在第二有机绝缘层128上的第四无机绝缘层129上形成密封图形133。 一些或全部密封图形133和驱动电路部分301及连接驱动电路部分301和输入 端子的引线117重叠，这减小了发光设备的帧区域(像素部分的周边区域)的 面积。
密封板134经密封图形133被固定。密封板134可以包含例如不锈钢和铝 这样的金属。此外，你可以使用玻璃基板。在被密封图形133和密封板134包 围的区域中可以包括例如氧化钡这样的干燥剂135，以便防止水分造成的劣化。 有机树脂制成的密封板可以是柔性的，具有30-120μm的厚度。密封板的表面 涂有无机绝缘材料，例如DLC和氮化硅，作为气体阻挡层。密封图形的一个 示例性材料是环氧粘合剂。密封图形的侧表面可以涂有包含无机绝缘材料的 膜，防止蒸气从侧表面渗透。
图1中，第一TFT305具有多栅结构，和轻掺杂的漏极(LDD)组合以减 小关态电流。p-沟道型第四TFT306设有和栅电极重叠的杂质区域。
图2示出了设有上述TFT的像素部分中的一个像素的顶视图。为了清楚 地图示每个TFT的布置，在图2中未示出发光元件309、第二有机绝缘层128 和第四无机绝缘层129的图形。一个像素包含第一TFT305，第二TFT311，第 三TFT312，第四TFT306和电容部分307。图17示意性地示出了等价于图2 所示结构的电路。图1示出了沿图2的线A-A＇剖开的横截面图。图3示出了沿 线B-B＇剖开的横截面图。图4示出了沿图2的线C-C＇剖开的横截面图。
图15示出了在像素部分中第二有机绝缘层128和第四无机绝缘层129的 一个示例性结构，其中第二有机绝缘层128和第四无机绝缘层129都覆盖阳极 层126的周边。在图16所示的另一个示例性结构中，第二有机绝缘层128可 以仅覆盖阳极层126的两边，而第四无机绝缘层129可以覆盖阳极层126的所 有边。当然，图中所示的像素结构只是一个例子，不是本发明的要求。
尽管在图1中未示出，驱动电路部分301具有用于栅极信号驱动电路和数 据信号驱动电路的不同电路。引线118和119分别连接到n-沟道型TFT303和 p-沟道型TFT304，这些TFT又可以用于形成移位寄存器、锁存电路或缓冲电 路。
输入端子308由和栅电极相同的层形成的引线或形成在第三无机绝缘层 116上的引线形成。图1示出了由和栅电极相同的层形成的输入端子308的示 例，即，由导电层109和127形成输入端子308。在形成阳极层126时，导电 层127由氧化物导电材料形成。实际上，暴露到表面上的部分用氧化物导电材 料覆盖，以防止由于氧化效果增大表面电阻。图7详细示出了输入端子308。 图7A示出了顶视图，图7B和7C分别示出了沿线D-D＇和E-E＇剖开的横截面图。 输入端子308用导电层109和127形成。
如图1所示，形成第一无机绝缘层102和第二无机绝缘层114，以便夹住 半导体层105和106。另一方面，有机发光元件309被第三无机绝缘层116、 第五无机绝缘层132和第四无机绝缘层129包围。换言之，用无机绝缘层分别 涂敷TFT和发光元件的半导体层。无机绝缘层由氮化硅或氧氮化硅膜制成，形 成抗蒸气和离子杂质的阻挡层。
污染第一TFT305和第四TFT306的如钠这样的碱金属的可能来源包括基 板101和有机发光元件309。为了防止污染它们，用第一无机绝缘层102和第 二无机绝缘层114包围第一TFT305和第四TFT306。由于有机发光元件309受 到来自氧气和水分的严重破坏，因此用无机绝缘材料形成第三无机绝缘层116、 第四无机绝缘层129和第五无机绝缘层132，以便防止受到氧气或水分的污染。 此外，这些无机绝缘层用于防止有机发光元件309的碱金属元素扩散到其它部 分。
图5示出了包含图1-4中所示发光设备的组成部分的基板外形图。基板101 设有像素部分302，栅极信号驱动电路301a和302b，数据信号驱动电路301c， 和阴极层310的连接，输入/输出端子308和一个或一组引线117。设置密封图 形133，使得一些或全部密封图形133和栅电极信号驱动电路301a和302b、 数据信号驱动电路301c和将这些驱动电路部分连接到输入端子的该引线或该 组引线117重叠，目的是减小发光设备的帧区域(像素部分的周边)的面积。 尽管图5仅示出了一个阴极层连接310，但可以在像素部分302周围的任意位 置上提供连接301，只要不干扰驱动电路部分301a-301c。
如图6所示，具有以上结构的多个基板101(101a-101d)设在母玻璃201 上，在形成第四无机绝缘层、阴极层、第五无机绝缘层或密封板其中之一之后 沿切割线202隔开。用金刚石切割器或激光切割器分离基板。为了使分离工序 更容易，最好沿切割线202去除第三至第五无机绝缘层和第一和第二有机绝缘 层。
如上所述，TFT和发光元件组合形成像素部分，完成发光设备。在如此制 造的发光设备中，可利用作为像素部分的TFT在同一基板上形成驱动电路。如 图1所示，通过用包含氮化硅或氧氮化硅的阻挡层和保护层包围半导体膜、栅 极绝缘膜和栅电极这些TFT的主要组成部分的上表面和下表面，这种结构防止 这些组成部分被碱金属和有机材料污染。有机发光元件的一部分又包含碱金 属，被包含氮化硅、氧氮化硅或DLC其中之一的保护膜和包含主要由氮化硅 或碳组成的绝缘膜的气体阻挡层所包围，使得该结构防止氧气和水分从外部渗 透。
根据表1(示出了典型例子)所示的条件，在本实施例中用于无机绝缘层 的包含氮化硅的膜(氮化硅膜)是通过RF溅射形成的高度精细的膜。表中的 “RFSP-SiN”表示用RF溅射形成的氮化硅膜。“T/S”是靶和基板之间的距离。
  表1
  RFSP-SiN加工条件 加工条件 代表例 注释 气体 N2或(惰性气体)/N2  Ar/N2 每种纯度是4N或更高 气体流量比 N2：30～100％、惰 性气体：0～70％  Ar∶N2＝20∶20  (sccm) 可以引入惰性气体作为 用于从基板的背面加热 的气体 压力(Pa) 0.1～1.5  0.8 频率(MHz) 13～40  13.56 功率(W/cm2) 5～20  16.5 基板温度(℃) RT(室温)～350  200 靶材料 从单个结晶硅结晶 块雕刻出的材料  Si(1～10Ωcm) T/S(mm) 40～200  60 反压力(Pa) 1×10-3或更低(最 好3×10-5或更低)  3×10-5 利用涡轮分子泵或低温 泵
氩，作为溅射气体被引入，喷射在基板的背表面上对其加热。喷射的Ar最终和N2混合用于溅射。表1所示的用于形成膜的值仅是代表性的值，不限 于这里表示的这些值。只要最后的SiN膜的物理参数落在表4(以后示出)所 示的物理参数范围内，操作人员可以对这些条件进行适当修改。
接着，图30示出了通过上述RF溅射形成氮化硅膜所用的溅射设备的示 意性视图。图30中，30是加工室壁，31是形成磁场的可移动磁铁，32是单晶 硅靶，33是保护挡板，34是待加工的基板，36a和36b是加热器，37是基板 夹紧设备，38是抗粘板(antitack plate)，39是一个阀(导电阀或主阀)。加工 室壁30设有进气管40和41，分别引入N2(或N2和惰性气体的混合气体)和 惰性气体。
表2示出了形成例如通过传统的等离子体CVD方法形成的氮化硅膜的条 件。表中的“PCVD-SiN”指通过等离子体CVD方法形成的氮化硅膜。
表2
等离子体CVD条件 PCVD-SiN 气体 SiH4/NH3/N2/H2 气体流量比(sccm) SiH4∶NH3∶N2∶H2＝30∶240∶300∶ 60 压力(Pa) 159 频率(MHz) 13.56 功率(W/cm2) 0.35 基板温度(℃) 325
表3示出了在表1条件下和在表2条件下形成的氮化硅膜的物理特性(物 理参数)的代表性值。“RFSP-SiN”(No.1)和“RFSP-SiN(No.2)之间的区 别可归因于膜形成设备之间的区别，不削弱用作根据本发明的阻挡层膜的氮化 硅膜的作用。内应力可以是压应力的或张应力，数值的符号相应改变，但表中 仅示出了绝对值。
表3
代表性SiN物理参数之间的比较 参数   参考表1中的制备条件制备SiN   参考表2中的制   备条件制备SiN   注释     RFSP-SiN     (No.1) RFSP-SiN(No.2)    PCVD-SiN膜 比介电常数     7.02～9.30     ←    ～7 折射率     1.91～2.13     ←    2.0～2.1 辐射光的 波长是 632.8nm 内应力 (dyn/cm2)     4.17×108     ←    9.11×108 蚀刻速率 (nm/min)     0.77-1.31     1～8.6    ～30 LAL500， 20℃ Si浓度 (原子％)     37.3     51.5    35.0 RBS N浓度 (原子％)     55.9     48.5    45.0 RBS H浓度 (原子/cm3)     4×1020     -    1×1022 SIMS O浓度 (原子/cm3)     8×1020     -    3×1018 SIMS C浓度 (原子/cm3)     L×l019     -    4×1017 SIMS
如表3所示，RFSP-SiN(No.1)和RFSP-SiN(No.2)中的共同特性和 PCVD-SiN膜的共同特性相比，蚀刻速率(在20℃用LAL500蚀刻的蚀刻速率， 同上)低，氢浓度低。“LAL500”是“LAL500 SA缓冲氟氢酸”，是NH4HF2 (7.13％)和NH4F(15.4％)的溶液，由Hashimoto Kasei有限公司生产。内应 力的绝对值低于用等离子CVD方法形成的氮化硅膜的绝对值。
接着，在表4中归纳了在表1条件下由发明人形成的氮化硅膜的不同物理 参数。
表4
本发明中使用的SiN物理参数     参数     本发明中使用的SiN膜     注释     比介电常数 7.0～9.5(最好7.3～7.7)     折射率 1.85～2.20(最好1.90～2.15) 辐射光的波长是632.8nm     内应力     (dyn/cm2) 2×1010或更小(最好5×108或更小)     蚀刻速率     (nm/min) 9或更低(最好0.5～3.5) LAL500，20℃     Si浓度     (原子％) 35～55(最好37～52) RBS     N浓度     (原子％) 45～60(最好48～56) RBS     H浓度     (原子/cm3) 1×1021或更低(最好5×1020或更低) SIMS     O浓度     (原子/cm3) 5×1018～5×1021(最好1×1019～1×1021) SIMS     C浓度     (原子/cm3) 1×1018～5×1019(最好1×1018～2×1019) SIMS
以上氮化硅膜的SIMS(二次离子质谱仪)和FT-IR和透射率的结果分别 示于图24、25和26。图26还示出了在表2条件下形成的氮化硅膜。透射率系 数几乎可和传统PCVD-SiN膜的透射率系数相比。
根据本发明的用作无机绝缘层的氮化硅膜最好满足表4所示的参数。即， 无机绝缘层最好满足下列条件之一：(1)蚀刻速率为9nm/min或更低(最好 0.5-3.5nm/min或更低)的氮化硅膜，(2)1×1021原子/cm3或更低(最好5×1020 原子/cm3或更低)的氢浓度，(3)1×1021原子/cm3或更低(最好5×1020原 子/cm3或更低)的氢浓度，和5×1018～5×1021原子/cm3(最好1×1019～1×1021 原子/cm3)的氧浓度，和(4)蚀刻速率为9nm/min或更低(最好0.5-3.5nm/min 或更低)，1×1021原子/cm3或更低(最好5×1020原子/cm3或更低)的氢浓度， 和(5)蚀刻速率为9nm/min或更低(最好0.5-3.5nm/min或更低)，1×1021原 子/cm3或更低(最好5×1020原子/cm3或更低)的氢浓度，和5×1018～5×1021 原子/cm3(最好1×1019～1×1021原子/cm3)的氧浓度。
内应力的绝对值可以是2×1010dyn/cm2或更小，更好5×109dyn/cm2或 更小，最好5×108dyn/cm2或更小。更小的内应力可以减小膜之间能量等级差， 进一步防止由于内应力而使膜脱落。
根据该实施例在表1所示的条件下形成的氮化硅膜具有明显阻挡周期表中 属于组1和组2的元素例如Na和Li的效果，可有效抑制这些移动离子的扩散。 例如，根据包括电荷注入特性等的不同物理特性，以加了0.2-1.5wt％(最好 0.5-1.0wt％)锂的铝制成的金属膜用于本实施例的阴极层更可取。但是，当使 用该类型的金属膜时，锂会扩散并损坏晶体管的性能。为了避免这种损坏，本 实施例用无机绝缘层完全保护晶体管，使得锂不会扩散到晶体管中。
这显示在图27-29中的数据中。图27是MOS结构的BT应力测试前后C- V特性的变化图，所述MOS结构具有在表2条件下形成的氮化硅膜(PCVD- SiN膜)作为电介质。样品的结构示于图29A，用Al-Li(加锂的铝)电极作为 表面电极可确定锂的扩散效果。如图27所示，B-T应力测试揭露出C-V特性 显著移动，这表示从表面电极扩散的锂具有本质作用。
图28A和28B示出了MOS结构的BT应力测试前后的C-V特性，所述 MOS结构用表1条件下形成的氮化硅膜(PCVD-SiN膜)作为电介质。图28A 和图28B的测试中的区别在于：在图28A的测试中用Al-Si(加硅的铝膜)电 极作为表面电极，而在图28B的测试中用Al-Li(加锂的铝膜)电极作为表面 电极。图28B所示的结果是图29B所示的MOS结构的测量结果。在图29B中， 用热氧化膜层叠这些膜，以便减小氮化硅膜和硅基板之间的界面处能量等级差 的效果。
从图28A和28B中曲线可见，BT应力测试前后的C-V特性具有类似的 移动图形，这表示没有锂扩散的效果，即，在表1的条件下形成的氮化硅膜有 效地充当阻挡膜。
如上所述，由于在本发明中使用的无机绝缘层非常精细且具有抗包括Na和Li的活动元素的高阻挡效果，因此可抑制从平化膜扩散脱气的成分，也有 效地抑制从Al-Li电极扩散Li。利用这些效果，可实现高可靠性的显示设备。 发明人认为可以将无机绝缘层作得精细，原因是硅簇(cluster)不能容易地污 染膜，因为在单晶硅靶的表面上形成氮化硅薄膜，然后在基板上层叠由此制造 的氮化硅膜。
此外，由于通过溅射方法在相对低的温度下即室温到约200℃形成氮化硅 膜，因此可以在树脂膜上形成根据本发明用作阻挡膜的氮化硅膜，这是优于等 离子CVD方法的另一个优点。在通过层叠形成时，可以用以上氮化硅膜作为 部分栅极绝缘膜。
实施例
实施例1
下面，参考附图说明制造图1所示的发光设备的过程。
图8A中，基板101可以是玻璃基板、石英基板或陶瓷基板其中之一。基 板101包括上面形成有绝缘层的硅基板，金属基板或不锈钢基板。具有可忍受 实施例的加工温度的热电阻的塑料基板是可接受的。
由绝缘膜例如氧化硅膜、氮化硅膜或氧氮化硅膜(SiOxNy)这样的绝缘膜 组成的第一无机绝缘层102形成在基板101上。典型例子具有两层结构，其中， 用SiH4、NH3和N2O作为反应气体形成50nm厚的第一氧氮化硅膜，用SiH4和 N2O作为反应气体形成100nm厚的第二氧氮化硅膜形成在第一膜上。
作为活性层的半导体层可以通过结晶形成在第一无机绝缘层102上的非晶 半导体膜来获得。形成的非晶半导体膜厚度为30-60nm，通过加热或照射激光 束结晶。虽然在非晶半导体膜的材料上没有限制，但也可优选使用硅或硅锗 (Si1-xGex；0＜x＜1，x的代表性值是0.001-0.05)合金。
在代表性例子中，通过利用SiH4气体的等离子CVD方法形成54nm厚的 非晶硅膜。为了晶化，可用掺杂Cr、Nd、Er、Ho、Ce、Co、Ti或Tm其中之 一的脉冲振荡或连续振荡准分子激光器，或YAG激光器，YVO4激光器或YLF 激光器。当用YAG激光器，YVO4激光器或YLF激光器其中之一时，可以使 用二次谐波至四次谐波。当使用这些激光器其中之一时，从激光振荡器照射的 激光束可以被光学系统线性收集，以便照射在半导体膜上。晶化的条件可以由 操作人员适当进行选择。
在晶化中，可添加某种金属元素，例如可用作半导体结晶的催化剂的镍。 结晶的一个示例性过程是：将包含镍的溶液保持在非晶硅膜上，脱氢(500℃， 一个小时)，热结晶(550℃，四个小时)，然后照射选自YAG激光器，YVO4 激光器或YLF激光器的连续振荡激光器的二次谐波，以便改善结晶。
通过光刻法以期望的形式蚀刻最后得到的结晶半导体膜，所述光刻法用光 掩模(1)形成象岛一样隔开的半导体层103-107。图12示出了这时像素的顶 视图。
此外，在非晶半导体膜结晶之后，为了控制TFT的阈值，可以用p-型杂 质元素掺杂膜。p-型杂质元素包括属于周期表中族13的元素，例如硼(B)， 铝(Al)和镓(Ga)。
下面，如图8B所示，形成覆盖象岛一样隔开的半导体层103-107的栅极 绝缘膜108。利用氧化硅或氧氮化硅这样的无机绝缘材料，通过等离子CVD 方法或溅射形成40-150nm厚的栅极绝缘膜108。该栅极绝缘层可以用包含硅 的绝缘膜作为单层结构或层叠结构。
包含氮化钽(TaN)的10-50nm厚的第一导电膜10和包含钨(W)的 100-400nm厚的第二导电膜11层叠在栅极绝缘膜108上，目的是形成栅电极。 用于栅电极的其它导电材料可以选自Ta、W、Ti、Mo、Al、Cu或用以上元素 其中之一作为主要成分的合金或化学化合物。此外，可以使用包括掺杂了杂质 元素例如磷的多晶硅膜的半导体膜。而且，也可以施加：第一导电膜钽膜(Ta) 和第二导电膜W膜的组合，第一导电膜氮化钽(TaN)膜和第二导电膜Al膜 的组合，或者第一导电膜氮化钽(TaN)膜和第二导电膜Cu膜的组合。
下面，如图8C所示，由形成栅电极图形的掩模12使用光掩模(2)通过 光刻法来形成。此后，用干腐蚀例如ICP(感应耦合等离子体)腐蚀来完成第 一蚀刻。虽然对蚀刻气体没有限制，但可以用CF4、Cl2和O2进行W和TaN的 蚀刻。在第一蚀刻中，向基板施加预定的偏压，在形成的电极图形13-17的侧 表面上产生15-50度的倾斜角。第一蚀刻易于同时蚀刻该绝缘膜上的暴露区域， 形成比另一个区域薄10-30nm的区域。
下面，将条件改变到第二蚀刻条件，用SF6、Cl2和O2作为蚀刻气体在W膜上执行各向异性蚀刻，并向基板施加预定偏压。由此形成栅电极110-113和 输入端子的引线109。此后，去除掩模12。第二蚀刻易于同时蚀刻该绝缘膜上 的暴露区域，形成比另一个区域薄10-30nm的区域。图13示出了的在这一点 处像素部分的顶视图。
在形成栅电极之后，如图9A所示执行第一次掺杂，以在半导体层中形成 第一n-型杂质区域18-22。这些第一n-型杂质区域用栅电极作掩模以自对准方 式形成。可以适当设定掺杂条件，用氢稀释的5％PH3，以50kV注入6×1013/cm2 剂量。
接着，如图9B所示，利用光掩模(3)通过光刻法形成掩模23，完成第 二次掺杂。第二掺杂使用用氢稀释的5％PH3，以65kV注入3×1015原子/cm2 剂量，形成第二n-型杂质区域24、25和第三n-型杂质区域26。在半导体层103 中，用栅电极作为掩模以自对准方式，在栅电极的外面形成第二n-型杂质区域 24，在和栅电极重叠的位置上形成第三n-型杂质区域26。第二n-型杂质区域25 通过掩模23形成在半导体层105中。
接着，如图9C所示，利用光掩模(4)通过光刻法形成掩模27，完成第 三次掺杂。第三掺杂使用用氢稀释的5％PH3，以80kV注入2×1016原子/cm2 剂量，在半导体层104、106和107中形成p-型杂质区域28-30。
作为以上过程的结果，在每个半导体层中分别形成具有n-型导电性或p- 型导电性的杂质区域。如图10A所示，在半导体层103中，第二n-型杂质区域 24充当源极或漏极区域，第三n-型杂质区域26充当LDD区域。在半导体层104 中，p-型杂质区域28充当源极或漏极区域。在半导体层105中，第二n-型杂 质区域25充当源极或漏极区域，第一n-型杂质区域20充当LDD区域。在半 导体层106中，p-型杂质区域29充当源极或漏极区域。
接着，形成几乎覆盖整个表面的第二无机绝缘层114。利用等离子CVD 或溅射，用包含硅或氢的无机绝缘材料形成厚100-200nm的第二无机绝缘层 114。最佳例子是通过利用SiH4、N2O、NH3和H2的等离子CVD形成的厚100nm 的氧氮化硅膜。此后，在氮气氛中以410℃加热1小时。该加热过程的目的是 氢化氧氮化硅膜，以便使其成为氢的来源。
接着，如图10B所示，在第二无机绝缘层114上形成0.5-1μm的第一有 机绝缘层115。可以用热固性聚丙烯材料作为有机绝缘材料，它是被旋涂的， 在250℃下煅烧，形成平化膜。在该膜上，形成50-100nm厚的第三无机绝缘 层116。
当形成第三无机绝缘层116时，在80-200℃下加热具有上面形成有第二 无机绝缘层114的基板来脱水。适于第三无机绝缘层116的一个示例性材料是 用硅作为靶通过溅射形成的氮化硅膜。可以适当选择形成膜的条件。最好是， 通过用于溅射的RF功率施加氮(N2)或氮和氩的混合物。可以在从室温到200℃ 的温度范围内对基板进行处理。
接着，如图10C所示，使用光掩模(5)通过光刻法形成掩模图形，通过 干腐蚀形成输入端子的接触孔30和开口31。干腐蚀的条件如下：用CF4、O2和He蚀刻第三无机绝缘层116和第一有机绝缘层115，然后，用CHF3蚀刻第 二无机绝缘层和栅电极绝缘层。
此后，如图11A所示，用Al、Ti、Mo或W形成引线和像素电极。用光 掩模(6)形成引线。例如，使用厚50-250nm的Ti膜和厚300-500nm的Al和 Ti的合金膜的层叠膜。由此形成引线117-125。接着，通过溅射形成厚30-120nm 的ITO，然后使用光掩模(7)通过光刻法在其上形成预定图形。由此形成发 光元件的阳极层126，在输入端子的引线上形成ITO膜127。图14示出了在该 阶段的像素的顶视图。
接着，如图11B所示，形成第二有机绝缘层128。该层用类似于第一有机 绝缘层115的聚丙烯材料形成。之后，在阳极层126、阴极层310的连接和输 入端子上使用光掩模(8)形成开口。形成第二有机绝缘层128，以便覆盖阳极 126的末端，其侧表面具有40度的倾斜角。
有机绝缘层材料是吸湿的且吸留水分。为了防止水分的吸留和释放，在第 二有机绝缘层128上形成厚10-100nm的第四无机绝缘层129。第四无机绝缘 层129用含氮化物的无机绝缘材料形成。第四无机绝缘层129由通过溅射制造 的氮化硅膜形成。可用膜类似于用于第三无机绝缘层116的膜。第四无机绝缘 层129覆盖第二有机绝缘层128的上表面和侧表面，锥形末端和阳极层126重 叠。这样，在输入端子处形成第四无机绝缘层129，以便覆盖第二有机绝缘层 128上形成的开口的侧表面，从而防止水分进入该区域。
接着，形成包含发光材料的有机化合物层130。通过溅射或电阻加热淀积 在包含发光材料的有机化合物层上形成阴极层131。用氟化钙或氟化铯作为阴 极材料并通过真空淀积对其进行淀积来形成阴极层131。
阴极131由氟化锂和铝的层叠结构形成。用惰性气体(通常为氩)作为溅 射气体。溅射气体的离子不仅被外层覆盖物电场加速且和靶不一致，而且被弱 外层覆盖物电场加速并在阳极下注入包含发光材料的有机化合物层130中。惰 性气体通过位于有机化合物层晶格之间而防止分子或原子移位，改善了有机化 合物的稳定性。此外，形成在阳极131上的第五无机绝缘层132由氮化硅或DLC 膜形成。惰性气体的离子(通常是氩)在基板的侧面上被弱外层覆盖物电场加 速并穿过阳极在阳极131下注入到有机化合物层131中。然后，可得到改善有 机化合物的稳定性的效果。
最后，形成密封图形，粘接密封板，制造图1所示的发光设备。
实施例2
本实施例和实施例1的不同结构在于像素部分，如图31和32所示。在该 实施例中，从开始到形成第三无机绝缘层116引线123、阳极126的过程和图 1相同。
如图31A所示，覆盖阳极126末端的第二有机绝缘层180由感光负型丙 烯酸树脂形成。这样，第二有机绝缘层180和阳极126接触的末端具有图中所 示的有曲率的倾斜表面，其形状可以用至少两个曲率R1和R2表达。R1的中 心位于引线上，而R2的中心位于引线下方。该形状可根据曝光度轻微变化， 膜的厚度是1.5μm，R1和R2的值是0.2-2μm。该倾斜的表面具有连续变化 的曲率。
接着，沿具有这些平滑曲率的倾斜表面，形成如图31B所示的第四无机绝 缘层129、有机化合物层130、阴极层131和第五无机绝缘层132。第二有机绝 缘层180的该部分的形状具有减轻应力的效果(特别地，阳极126、第四无机 绝缘层129和有机化合物层130重叠的区域)，可防止发光元件从该末端部分 劣化。即，这种结构可防止从像素周边开始然后扩展到其它区域的连续劣化。 换言之，不能扩大不发光的区域。
图32A示出了一个例子，其中，第二有机绝缘层181用感光正性丙烯酸 树脂来代替感光负性丙烯酸树脂来形成。在这种情况下，末端部分的形状是不 同的。R3的曲率半径是0.2-2，其中心位于阳极层126下方。在形成第二有机 绝缘层181之后，沿具有图32B所示曲率的倾斜表面形成第四无机绝缘层129、 有机化合物层130、阴极层131和第五无机绝缘层132。通过该结构可获得类 似的效果。
该实施例可以和实施例1和2组合起来实施。
实施例3
对于实施例1-2，对发光元件309中有机化合物层的结构不限制，以便可 使用任何已知的结构。有机化合物层130具有发光层，空穴注入层，电子注入 层，空穴传输层和电子传输层，可以具有层叠这些层的结构，或形成这些层的 部分或全部材料混合的结构。特别地，包括发光层，空穴注入层，电子注入层， 空穴传输层和电子传输层。基板EL元件具有按阳极、发光层、阴极这种顺序 层叠的结构。其它可能的结构包括按阳极、空穴注入层、发光层和阴极这样顺 序层叠层的结构，或者按阳极、空穴注入层、发光层、电子传输层和阴极这种 顺序层叠层的结构。
典型地，用有机化合物形成发光层。但是，也可以用包括有机化合物或无 机化合物和发光材料的电荷注入传输材料形成，它可包含选自低分子有机化合 物、中分子有机化合物和聚合有机化合物的有机化合物制成的一个或多个层， 发光层可以和电子注入传输型或空穴注入传输型的无机化合物组合。中分子有 机化合物指不升华的且分子数位为20或更少，或者链接分子的长度不超过10 μm的有机化合物。
可用的发光材料包括络合物，例如三-8-喹啉铝(tris-8-quinolinolatoalumium) 络合物或双(苯并喹啉(benzoquinolinolato))铍络合物作为低分子有机化合物， 苯基蒽衍生物，四芳基二胺衍生物和联苯乙烯苯衍生物。用以上材料其中之一 作为主物质，可以施加香豆素衍生物，DCM，喹吖啶酮和红荧烯。也可以施 加其它已知的材料。聚合有机化合物包括聚对亚苯基1，2-亚乙烯基 (polyparaphenylenevinylenes)，聚对亚苯基(polyparaphenylens)，聚噻吩和聚 芴，包括聚(p-亚苯基1，2亚乙烯基)：(PPV)，聚(2，5-二烷氧基-1，4-亚苯 基1，2亚乙烯基)：(RO-PPV)，聚[2-2＇-乙基己氧基(ethylhexoxy)]-5-甲氧基- 1，4-亚苯基1，2亚乙烯基]：(MEH-PPV)，聚[2-(二烷氧基苯)-1，4-亚苯基1，2 亚乙烯基]：(ROPh-PPV)，聚(p-亚苯基)：(PPP)，聚(2，5-二烷氧基-1，4- 亚苯基)：(RO-PPP)，聚(2，5-二己氧基(dihexoxy)-1，4-亚苯基)，聚噻 吩：(PT)，聚(3-烷基噻吩)：(PAT)，聚(3-己基噻吩)：(PHT)，聚(3-环己 基噻吩)：(PCHT)，聚(3-环己基-4-甲基噻吩)：(PCHMT)，聚(3，4-二环 己基噻吩)；(PDCHT)，聚[3-(4-辛基苯)-噻吩]：(POPT)，聚[3-(4-辛基 苯)-2，2-并噻吩])：(PTOPT)，聚芴：(PF)，聚(9，9-二烷基芴)：(PDAF)， 聚(9，9-二辛基芴)：(PDOF)。
电荷注入传输层可使用无机化合物，例如类金刚石碳(DLC)、Si、Ge和 其氧化物和氮化物。以上材料还可以适当添加P、B或N。此外，电荷注入传 输层可以是碱金属或碱土金属的氧化物、氮化物或氟化物，或者至少有Zn、Sn、 V、Ru、Sm和In的碱金属或碱土金属的化合物或合金。
列出的材料只是例子。利用这些材料，可以制造功能层，例如空穴注入传 输层，空穴传输层，电子注入传输层，电子传输层，发光层，电子阻挡层和空 穴阻挡层，将它们适当层叠，形成发光元件。此外，还可形成将这些层组合起 来的混合层或混合连接。电致发光具有两种类型的光，即：在从单重激发态移 回到基态时发射的光(荧光)，和从三重激发态移回到基态时发射的光(磷光)。 根据本发明的电致发光元件可以使用其中一种光或两种光都使用。
本实施例可以和实施例1-3组合起来实施。
实施例4
可以将实施例1中发光元件309的阳极层126和阴极层131颠倒。在这种 情况下，按阳极层126、有机化合物层130和阴极层131的顺序层叠层。代替 ITO，也可以将具有半透明性、厚度为10-30nm的功函数为4eV或更大的金属 氮化物(例如氮化钛)用于阴极层126。此外，可以在厚10-30nm的铝层上形 成有厚0.5-5nm的氟化锂形成的阴极层131。
本实施例可以和实施例1-4组合起来进行实施。
实施例5
参考附图18描述本实施例中施加到TFT上的半导体层的制造过程实施 例。在本实施例中，连续振荡激光束扫描形成在绝缘表面上的非晶硅膜，从而 使其结晶。
如图18A所示，包含厚度100nm的氧氮化硅膜的阻挡层402形成在玻璃 基板401上。在阻挡层402上，通过等离子CVD方法形成厚54nm的非晶硅 膜403。
激光束是通过Nd：YVO4激光振荡器连续振荡照射的连续光束，照射通过 波长转换元件所得到的二次谐波(532nm)。通过光学系统以椭圆形收集连续的 振荡激光束，并且通过将基板401的相对位置移到激光照射光束405的点上， 使非晶硅膜403结晶，形成晶体硅膜404。可以采用F20圆柱形透镜作为光学 系统，在照射的表面上将直径2.5mm的激光束变换成长轴2.5mm、短轴20μ m的椭圆形形状。
当然，同样可使用其它激光振荡器。作为连续固态激光振荡器，可使用用 晶体的激光振荡器，晶体例如YAG、YVO4、YLF或YALO3，掺杂Cr、Nd、 Er、Ho、Ce、Co、Ti或Tm。
当用Nd：YVO4激光振荡器的二次谐波(532nm)时，通过玻璃基板401 和阻挡层402发射该波长的激光束。所以，如图18B所示，可以从玻璃基板401 侧照射激光束406。
结晶从照射激光束405的区域开始，形成晶体硅膜404。可以在向前或向 后的一个方向上扫描激光束。当向后和向前扫描时，每次扫描可以改变激光能 量密度，以便逐渐结晶。扫描也可以有脱氢作用，这在非晶硅膜将被结晶时通 常是必要的。在那种情况下，可以以更低的能量密度执行第一次扫描，接着， 在脱氢之后，以较高的能量密度执行第二次扫描，从而完成结晶。这种过程也 可提供结晶半导体膜，在该膜中，晶粒在激光束扫描的方向上延伸。在这些工 序之后，将半导体层向岛一样分隔，这可用于实施例1。
该实施例所示的结构仅是示例性的。只要能获得类似的效果，也可使用其 它的激光振荡器、其它的光学系统及其组合。
实施例6
下面参考图19说明应用到实施例1中的TFT上的半导体层制造过程的一 个实施例。在该实施例中，事先晶化形成在绝缘表面上的非晶硅膜，然后，通 过连续振荡的激光束来扩展晶粒的尺寸。
如图19A所示，如实施例1那样，在玻璃基板501上形成阻挡层502和 非晶硅膜503。为了将Ni作为金属元素加到较低的结晶温度并促进晶化，旋涂 乙酸镍5ppm溶液，形成包含层504的催化剂元素。
如图19B所示，通过在580℃加热四个小时晶化非晶硅膜。通过Ni的作 用，在非晶硅膜中形成并扩散硅化物，同时晶体生长。最后得到的晶体硅膜506 由条形或针形晶体组成，从宏观角度看时，每个晶体在特定方向上生长，这样， 结晶方向是均一的。并且，其特征在于平面(110)具有高取向率。
如图19C所示，通过连续振荡激光束508执行扫描，从而提高晶体硅膜506 的结晶质量。通过照射激光束，晶体硅膜熔化并再结晶。在该再结晶中，晶粒 在激光束的扫描方向上延伸。由于晶体硅膜的表面是均匀的，因此能抑制具有 不同结晶平面的晶粒的淀积和错位的形成。在这些工序之后，半导体象岛一样 被分离，这可适用于实施例1。
实施例7
下面参考图20说明实施例1中施加到TFT上的半导体层的制造过程的实 施例。
如图20A所示，如实施例1那样，在玻璃基板511上形成阻挡层512和非 晶硅膜513。在该膜上，由等离子CVD形成厚100nm的氧化硅膜作为掩模绝 缘膜514，并设置开口515。为了作为催化剂元素添加Ni，旋涂乙酸镍5ppm 溶液。Ni溶液在开口515处和非晶硅膜接触。
下面，如图20B所示，通过在580℃加热四个小时晶化非晶硅膜。通过催 化剂元素的作用，晶体从平行于基板表面的方向上的开口515开始生长。最后 得到的晶体硅膜517由条形或针形晶体组成，从宏观角度看时，每个晶体在特 定方向上生长，这样，结晶方向是均一的。并且，它在特定方向上取向。
加热后，通过蚀刻去除掩模绝缘膜514，获得图20C所示的晶体硅膜517。 在这些工序之后，半导体层象岛一样被分离，这可适用于实施例1。
实施例8
在实施例6或7中，在形成晶体硅膜507或517之后，可增加一道工序， 通过吸杂法去除留在浓度为1019原子/cm3或更高的膜中的催化剂元素。
如图21所示，在晶体硅膜507上形成包含氧化硅薄膜的阻挡层509，然 后，通过溅射形成加有1×1020原子/cm3-1×1021原子/cm3氩或磷的非晶硅膜， 作为吸杂位置510。
通过以炉内退火在600℃下加热12小时，或者以用灯光或加热气体的RTA 在650-800℃下加热30-60分钟，作为催化剂元素添加的Ni可被分离到吸杂位 置510。该过程将晶体硅膜507的催化剂元素浓度降低到1017原子/cm3或更小。
在类似条件下进行吸杂对在实施例5中形成的晶体硅膜是有效的。通过这 种吸杂，可以去除包含在晶体硅膜中的少量金属元素，所述晶体硅膜是通过向 非晶硅膜照射激光束形成的。
实施例9
图23示出了由EL面板制成模块的实施例，如实施例1所示，在所述面 板中，在玻璃基板上整体形成像素部分和驱动电路部分。图23A示出了一个EL 模块，在模块上，例如包含电源电路的IC安装在EL面板上。
在图23A中，EL面板800设有：像素部分803，具有用于每个像素的发 光元件；扫描线驱动电路804，用于选择像素部分803中的像素；信号线驱动 电路805，用于向所选像素提供视频信号。此外，印刷基板806设有控制器801 和电源电路802。从控制器801或电源电路802输出的各种信号和电源电压经 FPC807提供给EL面板800的像素部分803、扫描线驱动电路804和信号线驱 动电路805。
电源电压和各种信号经布置多个输入端子的接口(I/F)部分808提供给印 刷基板806。在该实施例中，用FPC在EL面板800上安装印刷基板806，但 本发明不限于这种特殊结构。用COG(玻璃上芯片)技术可以在EL面板800 上直接安装控制器801和电源电路802。在印刷基板806中，由于可防止信号 尖锐上升沿的在布线中形成的电容或布线本身的电阻会在电源电压或信号中引 入噪声。为了避免这个问题，印刷基板806可设有电容器或缓冲器这样的元件， 以便防止电源电压或信号上的噪声，并保持尖锐的信号上升沿。
图23B是印刷基板806的结构方框图。提供给接口808的各种信号和电源 电压被提供给控制器801和电源电路802。控制器801具有A/D转换器809、PLL (锁相回路)810、控制信号发生器811和SRAM(静态随机存取存储器)812 和813。尽管本实施例用SRAM，但也可以使用SDRAM或DRAM(动态随 机存取存储器，只要能高速读/写数据)。
经接口808提供的视频信号通过A/D转换器809从并行形式转换为串行 形式，然后作为对应于R、G、B色的视频信号分别输入到控制信号发生器811 中。基于经接口808提供的信号，A/D转换器809产生Hsync信号、Vsync信 号，时钟信号CLK，交流电压[VAC]，所有这些都输入到控制信号发生器811 中。
锁相回路810能使经接口808提供的各种信号的频率段和控制信号发生器 811的工作频率匹配。控制信号发生器811的工作频率不总和经接口808提供 的各种信号的频率相同，使得锁相回路810调整控制信号发生器811的工作频 率，从而使该频率和信号的频率同步。输入到控制信号发生器811中的视频信 号临时写入并存储在SRAM812和813中。控制信号发生器811从存储在 SRAM812中的所有视频信号位中一次一位地读出对应于所有像素的视频信 号，并将该位提供给EL面板800的信号线驱动电路805。
控制信号发生器811将与发光元件为每个位发射光期间相关的信息提供给 EL面板800的扫描线驱动电路804。电源电路802将预定的电源电压提供给EL 面板800的信号线驱动电路805、扫描线驱动电路804和像素部分803。
图22示出了电子设备的例子，其中可包含以上EL模块。
图22A是包含上述EL模块的电视接收机的例子，包含外壳3001，支座3002 和显示单元3003。在显示单元3003中采纳根据本发明制造的TFT基板，完成 电视接收机。
图22B是包含EL模块的视频摄像机的一个例子，包含机体3011、显示单 元3012、声音输入3013、操作开关3014、电池3015和图像接收部分3016。 在显示单元3012中采纳根据本发明制造的TFT基板，完成视频摄像机。
图22C是包含EL模块的笔记本型个人计算机的一个例子，包含机体3021、 外壳3022、显示单元3023和键盘3024。在显示单元3023中采纳根据本发明 制造的TFT基板，完成个人计算机。
图22D是包含EL模块的PDA(个人数字助理)的例子，包含机体3031、 输入笔3032、显示单元3033、操作按钮3034和外部接口3035。在显示单元3033 中采纳根据本发明制造的TFT基板，完成PDA。
图22E是包含EL模块的汽车音响系统的例子，包含机体3041、显示单元 3042、操作开关3043和3044。在显示单元3042中采纳根据本发明制造的TFT 基板，完成汽车音响系统。
图22F是包含EL模块的数字照相机的一个例子，包含机体3051、显示单 元(A)3052、目镜3053、操作开关3054、显示单元(B)3055和电池3056。 在显示单元(A)3052和(B)3055中采纳根据本发明制造的TFT基板，完成 数字照相机。
图22G是包含EL面板的移动电话的一个例子，包含机体3061、语音输 出部分3062、语音输入部分3063、显示单元3064、操作开关3065和天线3066。 在显示单元3064中采纳根据本发明制造的TFT基板，完成移动电话。
本发明的应用不限于图中所示的应用。相反，它可以在各种电子设备中被 采用。
根据本发明，作为TFT主要组成部分的半导体膜、栅极绝缘膜和栅电极 在其上表面上和其下表面下被无机绝缘材料包围，以防止被碱金属和有机材料 污染。无机绝缘材料选自包含氮化硅、氧氮化硅、氧氮化铝、氧化铝和氮化铝 组成的组。有机发光元件局部包含碱金属，且被无机绝缘材料包围，从而实现 可防止从外界渗入氧气或水分的结构。无机绝缘材料选自由氮化硅、氧氮化硅、 氧氮化铝、氮化铝和DLC组成的组。该结构可提高发光设备的可靠性。