JP2001056650A - 表示装置の製造方法及び表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 薄膜トランジスタ上に層間絶縁膜を介して有
機ＥＬ層を設けてなる表示装置の信頼性の向上を図る。 【解決手段】 ガラスかなる基板１上に薄膜トランジス
タ７を形成し、薄膜トランジスタ７を覆う状態で無機材
料からなる層間絶縁膜２０を基板１上に形成する。層間
絶縁膜２０をリフロー処理することによってその表面を
平坦化する。この際、基板１の転移温度よりも低い温度
でリフロー処理を行い、層間絶縁膜２０を平坦化する。
層間絶縁膜２０に形成された接続孔２０ａを介して薄膜
トランジスタ７に接続させる状態で、層間絶縁膜２０上
に有機ＥＬ素子１５を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、薄膜トランジスタ
と有機ＥＬ素子とを備えた表示装置の製造方法及び表示
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】有機材料のエレクトロルミネッセンス
（Electroluminescence ：以下ＥＬと記す）を利用した
有機ＥＬ素子は、第１電極層と第２電極層との間に、有
機正孔輸送層や有機発光層を積層させてなる有機層を設
けてなり、低電圧直流駆動による高輝度発光が可能な発
光素子として注目されている。

【０００３】このような有機ＥＬ素子を用いたアクティ
ブマトリックス型の表示装置では、各画素毎に薄膜トラ
ンジスタが設けられている。図２には、このような表示
装置の各画素部の要部断面図を示した。

【０００４】この図に示す表示装置を製造する場合に
は、先ず、透明基板１上に、ゲート電極２、これを覆う
ゲート絶縁膜３、ゲート絶縁膜３上に形成された半導体
層４、これらを覆う絶縁膜５及び、絶縁膜５に形成され
た接続孔５ａを介して半導体層４に接続された配線６か
らなる薄膜トランジスタ７を形成する。次に、この薄膜
トランジスタ７を覆う状態で層間絶縁膜８を形成する。
この層間絶縁膜８は、例えばポリイミドのような有機リ
フロー膜を用いて表面平坦に形成されるか、または図示
したようなＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition ）法に
よって成膜された酸化シリコン系の膜をそのまま用いて
いる。そして、この層間絶縁膜８に、配線６に達する接
続孔８ａを形成した後、この接続孔８ａを介して配線６
に接続された第１電極層１１、第１電極層１１の周壁を
覆う絶縁膜１２、第１電極層１１上に設けられた有機層
１３、及び有機層１３上に設けられた第２電極層１４か
らなる有機ＥＬ素子１５を形成する。この際、第１電極
１１を反射材料で形成し、第２電極層１４を透明材料で
形成することで、上面発光型の表示装置が形成される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
表示装置においては、薄膜トランジスタ７を覆う層間絶
縁膜８として有機リフロー膜を用いた場合、この有機リ
フロー膜から有機成分が放出される。そして、この有機
成分が有機ＥＬ素子の有機層１３に達すると、有機層１
３が劣化し、発光強度を維持できなくなるといった問題
がある。特に、ＥＬは発熱をともなう現象であるため表
示装置の駆動によって装置内温度が上昇し易く、有機リ
フロー膜からの有機成分の放出を防止することも困難で
ある。

【０００６】一方、薄膜トランジスタ７を覆う層間絶縁
膜８として、ＣＶＤ成膜された酸化シリコン系の膜をそ
のまま用いた場合、薄膜トランジスタ７の形成によって
生じる段差１μｍ程度の凹凸形状に追従した状態で、ま
たさらにそれが強調された状態で、この層間絶縁膜８の
表面に凹凸形状が形成される。このため、この層間絶縁
膜８上に形成される有機ＥＬ素子１５部材（すなわち、
第１電極１１、有機膜１３及び第２電極１４）のカバレ
ッジを良好に保つことが困難になり、各部材の膜厚にバ
ラツキが生じることになる。これは、第１電極１１及び
第２電極１４の断線及び、有機膜１３の膜質の劣化（す
なわち発光強度などの特性劣化）等を招く要因になって
いる。

【０００７】そこで本発明は、薄膜トランジスタ上に層
間絶縁膜を介して形成された有機ＥＬ素子の発光強度を
確保、維持でき、しかもこの有機ＥＬ素子の第１電極と
第２電極との断線を防止することが可能な高信頼性を有
する表示装置の製造方法及び表示装置を提供することを
目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るための本発明の表示装置の製造方法は、次の手順で行
われることを特徴としている。先ず、薄膜トランジスタ
が形成された基板上に、無機材料からなる層間絶縁膜を
形成する。次に、この層間絶縁膜をリフロー処理するこ
とによってその表面を平坦化した後、この層間絶縁膜上
に有機ＥＬ素子を形成する。

【０００９】また、本発明の表示装置は、基板上に設け
られた薄膜トランジスタと、当該薄膜トランジスタを覆
う状態で基板上に設けられた層間絶縁膜と、薄膜トラン
ジスタに接続された状態でこの層間絶縁膜上に設けられ
た有機ＥＬ素子とを備えた表示装置において、層間絶縁
膜が表面平坦に成形された無機材料膜からなることを特
徴としている。

【００１０】このような表示装置の製造方法及び表示装
置では、平坦化された無機材料からなる層間絶縁膜上に
有機ＥＬ素子が形成されるため、この有機ＥＬ素子は、
層間絶縁膜下の薄膜トランジスタの形成による凹凸形状
に影響されることなく形成されることになる。したがっ
て、有機ＥＬ素子を構成する各部材は、下地段差に起因
する膜厚バラツキを生じることはなく、均等な膜厚に形
成された各部材によって有機ＥＬ素子が構成されること
になる。また、この層間絶縁膜は無機材料からなるため
有機物を放出することはなく、有機物による有機ＥＬ素
子の劣化が防止される。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１（１）〜（３）は本発明の一
実施形態例を示す断面図工程図であり、以下にこれらの
図を用いて本発明の表示装置の製造方法の一実施形態例
及び本発明の表示装置の一実施形態例を詳しく説明す
る。尚、従来の技術において図２を用いて説明したと同
様の構成部材には同一の符号を付して説明を行うことと
する。

【００１２】先ず、図１（１）に示すように、透明なガ
ラス基板からなる基板１上に、ゲート電極２をパターン
形成する。このゲート電極２は、ＣＶＤ法によって成膜
したポリシリコン膜と、スパッタ法やＣＶＤ法によって
成膜した金属シリサイド膜（例えば、タングステンシリ
サイド：ＷＳｉ）とを積層してなるポリサイド構造の材
料膜を、リソグラフィー法によって形成したレジストパ
ターンをマスクにしたエッチングによってパターニング
することで形成される。

【００１３】次に、このゲート電極２を覆う状態で、基
板１上にゲート絶縁膜３を形成する。このゲート絶縁膜
３は、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜またはこれらの
膜の積層膜であることとする。

【００１４】その後、このゲート絶縁膜３上に、ゲート
電極２を覆う状態で半導体層４をパターン形成する。こ
の半導体層４は、例えば、ゲート絶縁膜３上に成膜した
非晶質シリコン膜を低温アニールによって固相成長させ
てポリシリコン膜とした後、レジストパターンをマスク
にしたエッチングによってこのポリシリコン膜をパター
ニングしてなる。尚、この半導体層４のゲート電極２脇
になる部分は、例えばレジストパターンをマスクにした
不純物導入によってソース・ドレイン（図示省略）が形
成されていることとする。

【００１５】次に、半導体層４を覆う状態で、基板１の
上方に絶縁膜５を形成する。この絶縁膜５は、例えば、
酸化シリコンや、酸化シリコンにリンを含有させてなる
ＰＳＧ（Phos-silicate Glass ）等の酸化シリコン系の
材料を用いて形成されることとする。

【００１６】次いで、絶縁膜５をパターニングしてゲー
ト電極３両脇の半導体層４部分（すなわちソース・ドレ
イン）に達する接続孔５ａを形成し、この接続孔５ａを
介してソース・ドレインに接続された配線６をパターン
形成する。この配線６は、信号線として用いられるもの
で、例えばアルミニウムやアルミニウム−銅合金で構成
され、さらには必要に応じてこれらの上層にチタン膜を
形成してなることとする。このような配線６は、配線材
料を成膜した後にリフロー処理を行い、次にレジストパ
ターンをマスクにしたエッチングによってパターニング
することで形成される。

【００１７】以上のようにして、基板１上に薄膜トラン
ジスタ７を形成した後、薄膜トランジスタ７を覆う状態
で、リフローによる平坦化が可能な無機材料からなる層
間絶縁膜２０を基板１上に形成する。

【００１８】ここで、層間絶縁膜２０を構成する無機材
料としては、上述した各工程で既に形成されている各部
材に影響を及ぼすことのない温度範囲でのリフローが可
能な材料を用いることとする。ここでは、基板１にガラ
スを用いていおり、また配線６にアルミニウムを用いて
いることから、これらの基板１や配線６に影響を及ぼす
ことのない温度、例えば４００℃以下の範囲でのリフロ
ーが可能な無機材料を用いることとする。さらに、この
無機材料は、次に行われる層間絶縁膜２０のリフロー処
理の後の熱工程において、流動や変質等が生じることの
ない材料で構成されることとする。このような無機材料
として、リフロー処理によって、酸化シリコンの表面酸
素をメチル基に置換した構造になる材料を選択すること
ができる。

【００１９】次に、図１（２）に示すように、この層間
絶縁膜２０に対してリフロー処理を行い、層間絶縁膜２
０の表面を平坦化する。これと共に、層間絶縁膜２０を
パターニングして配線６に達する接続孔２０ａを形成す
る。

【００２０】このリフロー処理の際には、本実施形態に
おいては、基板１にガラスを用いており、また配線６に
アルミニウムを用いていることから、これらの部材に影
響を及ぼすことのない温度、すなわちガラスの転移温度
以下でかつアルミニウムのリフロー開始温度以下の温度
範囲（例えばここでは４００℃以下）にリフロー温度を
設定する。これによって、アルミニウムからなる配線６
やガラスからなる基板の流動を防止する。

【００２１】また、接続孔２０ａ形成の一例としては、
層間絶縁膜２０をリフロー処理して平坦化した後、リソ
グラフィー法によって層間絶縁膜２０上にレジストパタ
ーンを形成し、このレジストパターンをマスクに用いて
層間絶縁膜２０をエッチングする方法にて行うことがで
きる。

【００２２】以上の後、図１（３）に示すように、この
接続孔２０ａを介して配線６に接続された第１電極層１
１をパターン形成する。この第１電極層１１は、陽極と
して用いられるもので、表示装置が反射型である場合に
はアルミニウムのような一般的に反射膜として用いられ
ている導電性材料で構成される一方、表示装置が透過型
である場合には、例えば酸化インジウムスズ（Indium T
in Oxide：ＩＴＯ）、酸化ズス（ＳｎＯ₂ ）、酸化亜鉛
（ＺｎＯ）、さらには銀−マグネシウム（Ａｇ−Ｍｇ）
合金等の一般的に透明電極として用いられている材料で
構成されることとする。この第１電極層１１は、ＣＶＤ
法や蒸着法によって成膜した材料層を、レジストパター
ンをマスクにしたエッチングによってパターニングする
ことで形成される。

【００２３】その後、この第１電極層１１を覆う状態
で、層間絶縁膜２０上に絶縁膜１２を形成し、この絶縁
膜１２に対して第１電極層１１を露出させる状態で窓開
けを行い、第１電極層１１の側壁を絶縁膜１２で覆う。
この絶縁膜１２は、例えばＣＶＤ法によって成膜した酸
化シリコン膜を、レジストパターンをマスクにしたエッ
チングによってパターニングすることで形成される。

【００２４】次に、第１電極層１１を完全に覆う状態
で、有機層１３をパターン形成する。この有機層１３
は、ここでは図示を省略した有機正孔輸送層や、有機発
光層、さらには必要に応じて有機電子輸送層を第１電極
層１１側から順次積層し、これをパターニングすること
によって形成する。

【００２５】有機正孔輸送層としては、例えばＴＰＤや
α−ＮＰＤ等が用いられ、また有機発光層及び有機電子
輸送層としては、例えばＡｌｑ3 が用いられる。この
際、カラー表示を行う場合には、例えば有機発光層に適
当な色素をドーピングして用いられる。

【００２６】以上の後、この有機層１３を覆う状態で、
絶縁膜１２上と有機層１３上とに第２電極層１４をパタ
ーン形成する。この第２電極層１４は、陰極１４として
用いられ、表示装置が反射型である場合には、透明電極
材料を用いて構成される一方、表示装置が透過型である
場合には、光反射膜として用いられている導電性材料で
構成されることとする。これらの各材料は、第１電極層
１１に用いられると同様の材料を用いることができる。

【００２７】以上のようにして、層間絶縁膜２０上に、
第１電極層１１、有機層１３及び第２電極層１４を積層
してなる有機ＥＬ素子１５を形成する。また、ここでの
図示は省略したが、第２電極層１４上には、有機層１３
の劣化を防止するための絶縁性保護膜を形成し、これに
よって表示装置を完成させる。

【００２８】このようにして、各画素毎に薄膜トランジ
スタ７が設けられると共に、これらの薄膜トランジスタ
７を覆う無機材料からなる表面平坦な層間絶縁膜２０上
に有機ＥＬ素子１５が設けられた、アクティブマトリッ
クス型の表示装置が得られる。

【００２９】以上のような表示装置の製造方法によれ
ば、平坦化された無機材料からなる層間絶縁膜２０上に
有機ＥＬ素子１５が形成されるため、この有機ＥＬ素子
１５は、層間絶縁膜２０下の薄膜トランジスタ７の形成
による凹凸形状に影響されることなく形成されることに
なる。したがって、有機ＥＬ素子１５を構成する各部材
（第１電極層１１、有機層１３、第２電極層１４）は、
下地段差に起因した膜厚バラツキを生じることはない。
すなわち、有機ＥＬ素子１５は、均等な膜厚に形成され
たこれらの各部材によって構成されることになるのであ
る。この結果、第２電極層１１及び第２電極層１４の断
線を防止できると共に、有機層１３の膜厚バラツキによ
る特性（例えば発光強度）の劣化を防止できる。

【００３０】また、この層間絶縁膜２０は無機材料から
なるため有機物を放出することはなく、有機物による有
機ＥＬ素子１５（特に有機層１３）の劣化が防止され
る。したがって、有機ＥＬ素子１５の特性（例えば発光
強度）を維持することができる。

【００３１】尚、上述の実施形態において示した薄膜ト
ランジスタ７及び有機ＥＬ素子１５を構成する各部材の
材料及びその形成方法はあくまでも一例であり、本発明
においては、薄膜トランジスタ７及び有機ＥＬ素子１５
を構成する各部材の材料及びその形成方法を限定するも
のではない。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、平
坦化された無機材料からなる層間絶縁膜上に有機ＥＬ素
子を形成するようにしたことで、層間絶縁膜下の薄膜ト
ランジスタの凹凸形状に影響されることなく均等な膜厚
を有する各部材によって有機ＥＬ素子を構成することが
可能になる。したがって、有機ＥＬ素子を構成する電極
の断線及び有機層の特性劣化を防止することが可能にな
る。また、層間絶縁膜を無機材料で構成しことで、有機
物による有機ＥＬ素子の劣化を防止することが可能にな
る。この結果、高信頼性を有する表示装置を得ることが
可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態を説明するための断面工
程図である。

【図２】従来の表示装置の一例を示す断面図である。

【符号の説明】

１…基板、７…薄膜トランジスタ、１５…有機ＥＬ素
子、２０…層間絶縁膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０５Ｂ 33/10 Ｈ０５Ｂ 33/26 Ｚ 33/14 Ｈ０１Ｌ 29/78 ６１９Ａ 33/26 ６２７Ａ Ｆターム(参考） 3K007 AB00 BA06 BB07 CA00 CB01 DA00 DB03 EB00 FA01 5C094 AA37 AA60 BA03 BA27 CA19 DA09 EA05 EB01 FB01 FB02 HA08 5F110 AA18 BB01 CC08 DD02 EE05 EE09 EE14 EE44 EE45 FF02 FF03 FF09 GG02 GG13 HL01 HL02 HL03 HL04 HL06 HL07 HL11 NN02 NN03 NN23 NN25 NN35 NN40 PP01 QQ19 5G435 AA00 AA14 BB05 CC09 EE36 GG25 KK00 KK05 KK09

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 薄膜トランジスタが形成された基板上
   に、無機材料からなる層間絶縁膜を形成する工程と、 前記層間絶縁膜をリフロー処理することによってその表
   面を平坦化する工程と、 前記層間絶縁膜上に有機ＥＬ素子を形成する工程とを備
   えたことを特徴とする表示装置の製造方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の表示装置の製造方法にお
   いて、 前記基板は、ガラス基板からなり、 前記層間絶縁膜の表面を平坦化する工程では、前記ガラ
   ス基板の転移温度よりも低い温度で当該層間絶縁膜をリ
   フロー処理することを特徴とする表示装置の製造方法。
3. 【請求項３】 基板上に設けられた薄膜トランジスタ
   と、当該薄膜トランジスタを覆う状態で前記基板上に設
   けられた層間絶縁膜と、当該層間絶縁膜上に設けられた
   有機ＥＬ素子とを備えた表示装置において前記層間絶縁
   膜は、表面平坦に成形された無機材料膜からなることを
   特徴とする表示装置。