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TWI458021B - 發光裝置及其製造方法 - Google Patents

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TWI458021B
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Tomohiro Watanabe
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Description

發光裝置及其製造方法
本發明係有關一種發光裝置及製造該裝置之方法，特別是有關一種發光裝置，其使用場效電晶體作為開關裝置，且典型地藉由堆疊有機EL裝置於相同基板上作為形成有電晶體的基板來獲得，以及製造該裝置之方法。
在基板上形成有場效電晶體的所謂主動矩陣系統一向被採用來作為有機EL面板據以被驅動的一個系統。
於本系統中，由於以電流控制有機EL裝置的發光，因此，適當使用場效電晶體，該場效電晶體的遷移率大到有足夠的電流流入其內。
目前，例如使用非晶矽半導體、多晶矽半導體或有機半導體於場效電晶體。然而，非晶矽半導體及有機半導體均具有低遷移率。此外，多晶矽半導體難以增加面積且需要高成本。
又，多晶矽半導體具有晶粒邊界，且所形成裝置之特徵會因載子散射而異，以致於須個別設置用以抑制裝置發光不均之電路，且此需要係製造成本增加及裝置之開口率減小的原因。
同時，近年來業已蓬勃地發展出使用導電氧化物作為主成分之諸如Zn－O(鋅－氧)系統(至少含鋅之氧化物)的系統，作為場效電晶體之半導體層用材料(應用物理學 報，卷82，第733－735(2003)頁)。
氧化物半導體具有較非晶矽半導體更高的遷移率，可在低溫下形成為薄膜，並可低成本獲得。曾試圖藉由形成氧化物半導體於可撓基板上，開發出一種可撓電晶體。
此外，由於氧化物半導體透明，可見光能透過，因此，可實現藉由組合氧化物半導體與發光裝置獲得之裝置之開口率的改良。曾期望開發根據藉由組合使用氧化物半導體(下稱〝TOS〞)之TF(下稱〝TOS－TFT〞)與有機EL裝置獲得之主動矩陣系統實施的有機EL面板。
又，銦－鎵－鋅－氧系統(含銦、鎵及鋅之氧化物)(自然，卷432，第488－492(2004)頁)及鋅－錫－氧系統(含鋅及錫之氧化物)均為非晶TOS－TFT。此外，由於非晶TOS－TFT在理論上無於多晶矽半導體中重要的載子散射，因此，使用此種非晶TOS－TFT之裝置可望具有更為增加的開口率。
P.葛恩等人於先進材料，卷18，第738－741(2006)頁揭示將鋅－錫－氧系統(含鋅及錫之氧化物)之TOS－TFT及有機EL裝置堆疊於相同基板上之技術。
另一方面，已知有機EL裝置之壽命甚至因有微量的濕度而銳減。有鑑於以上，藉由以例如樹脂覆蓋有機EL裝置整體或藉由將該裝置密封於設有吸濕劑之層中，抑制濕度的吸收。未來須藉由以結實薄膜作為水蒸汽隔離層以密封有機EL裝置，實現有機EL面板製造成本之減少及有機EL面板之厚度。
美國專利第6,633,121號揭示一種有機EL顯示裝置，其中有機發光介質、層間絕緣膜、濾色器、螢光介質及平面化層之水含量被設定為0.05wt%或更小，以抑制非發光區的產生，以及製造該裝置之方法。
涉及減少水含量之製造方法包含在形成有機發光介質之前及之後，或者替代地，在形成有機發光介質之前或之後進行脫水的步驟。
脫水步驟之技術例如包含露點調整、真空度調整、惰性氣體導入、熱處理或其等之組合。
熱處理之溫度宜為60℃或更高，於此等溫度下，脫水效率不會顯著減低，且宜為300℃或更低，於此等溫度下，諸如有機發光介質或螢光介質的有機薄膜不會熱損壞。
進行熱處理之時間期間受到濾色器、螢光介質、層間絕緣膜等之面積及膜厚影響，不過，較佳在10分至12小時的範圍內。其原因在於，脫水時間少於10分會造成不充分的脫水處理，以致於可能難以在組裝後，將有機發光介質之水含量減至0.05 wt%或更少，又，超過12小時之脫水時間僅延長熱處理期間，且超過12小時之熱處理所起作用可能異於12小時或更短時間之熱處理所起作用。
有鑑於以上，脫水時間較佳係在30分至10小時的範圍內，更佳係在1至6小時的範圍內。
此外，日本專利早期公開第2006－080495號揭示藉由於形成有機層之前，在200至350℃，大氣壓力下，在200至400℃，較佳250至350℃，減壓下，移除吸至絕緣 膜內部或表面之水份的技術。使用多晶矽於半導體層。
於使用絕緣膜作為水蒸汽隔離膜情況下，當使用具有低熱阻之樹脂膜等作為可撓基板，或者當欲減低製程成本時，須藉由較低溫程序形成水蒸汽隔離膜。
不過，絕緣膜之水蒸汽隔離性質有因為在低溫下形成而減低之傾向，結果，難以獲得充分效果。其理由被認為在於，當藉由低溫程序(例如300℃或更低)進行成膜時，難以獲得密實薄膜。
此外，由於個別構成層因基板之熱阻限制而須在300℃或更低的溫度下形成，因此，吸至TFT之各構成層內部或表面的水含量變得較在高溫下形成層的情況更大。
另一方面，氧化物一般具有較非晶矽或多晶矽更高的極化性質，因此，氧化物有極易吸濕的傾向。當於低溫下進行成膜時，該傾向變得很顯著。例如，用在本發明之氧化物半導體中，當變成氧化物時有高極化性質之元素，如銦(In)，呈現具有高吸濕性的傾向，以致相較於非晶矽或多晶矽半導體情況，吸至其表面的吸濕量極大。又，當半導體層由氧化物形成時，除了吸至其表面之如水分子成分外，該層於膜本身含有大量的OH群。由於OH群可在加熱時變成水分子而解離，因此，僅減少薄膜中水分子含量並不足以防止有機EL裝置之劣化。亦即，於氧化物半導體層情況下，難以藉由僅管理層中水含量(以H2 O形式存在於層中之含量)，有效地防止有機EL裝置之劣化。
美國專利第6,633,121號揭示藉由將有機發光介質、層間絕緣膜、濾色器、螢光介質及平面化層之每一者中的水含量設定為0.05wt%或更少，抑制非發光區域產生於有機EL顯示裝置中。不過，當如本發明情況，於使用氧化物半導體層作為場效TFT之半導體層時，在形成裝置之後，大量的成分自半導體層解離或擴散成H2 O，這有歷時更長的問題。亦即，於有OH群等諸如氧化物半導體之薄膜情況下，此等群可在解離時解離成H2 O之形式，以致於甚至當薄膜中以H2 O之形式存在之成分量很小時，相較於薄膜本身含有大量水份之情況者，此等群仍可能實質上具有負面作用。因此，咸認為，甚至當美國專利第6,633,121號所揭示之製造方法應用於具有氧化物半導體之有機EL顯示裝置時，仍由於隨著時間過去能解離成為H2 O的成分可能存在於薄膜中，因此，本申請案不足以防止有機EL裝置在經過一段長期間之後的劣化。
在對OS－TFT加熱時使用氧化物半導體(此後稱為〝OS－TFT〞)防止有機EL裝置因能從TFT解離成為H2 O的成分而劣化的可能方法係一種涉及成膜的方法，該薄膜於OS－TFT與有機EL裝置間有更高水蒸汽阻隔性質。
水蒸汽阻隔膜所需水蒸汽滲透率據稱小於10－5 g/m2 /天。
可滿足上述要件之薄膜例子包含藉由堆疊丙烯樹脂及氧化鋁或氧化矽若干次所獲得的多層膜，或藉由以等離子CVD及等離子－聚合CNx：H薄膜交替堆疊形成為薄膜之 SiNx 。不過，此等薄膜均藉由複雜的成膜程序形成，並需要高製造成本。
因此，為藉由低溫程序形成OS－TFT及有機EL裝置(通常於相同基板上)，並製成具有充分壽命之製品，提供高昂的水蒸汽阻隔層已經無可避免。
本發明之目的在於形成顯示裝置等，其具有OS－TFT作為場效電晶體，俾利用低溫程序，驅動有機EL裝置(典型地，該裝置及OS－TFT配置在相同基板上)，藉此，低成本抑制有機層的劣化。
為解決上述問題，於本發明中，在形成用以構成有機EL裝置之有機層之步驟或其後續步驟中，藉由防止水份從此時業已形成之部分解離及擴散，防止有機層之劣化。
亦即，熱處理在形成有機層之前業已形成之場效電晶體、絕緣層、下電極及裝置分隔膜，俾事先減少後來解離及擴散成為H2 O的成分的殘留量，藉以防止有機層之劣化。
具體而言，根據本發明，提供一種製造發光裝置的方法，該發光裝置具有用以驅動有機EL裝置之場效電晶體，該場效電晶體包括一含有選自銦及鋅之至少一元素的氧化物半導體，該方法包括以下步驟：形成一場效電晶體於一基板上；形成一絕緣層；形成一下電極於該絕緣層上；形成一用以構成一有機EL裝置之有機層於該下電極上； 形成一上電極於該有機層上；以及在形成該場效電晶體之該半導體層之步驟後及形成該有機層之步驟前，進行熱處理，俾於形成該有機層之步驟期間可自該場效電晶體解離成為H2 O之成分量小於10－5 g/m2 。
又，本發明之特徵在於，在形成場效電晶體之半導體層之步驟後，接連地進行熱處理。
而且，本發明之特徵在於，在形成場效電晶體之步驟後，接連地進行熱處理。
此外，本發明之特徵在於，在形成絕緣層之步驟後及形成用以構成有機EL裝置之有機層之步驟前，進行熱處理。
又，本發明之特徵在於，場效電晶體包括一源極、一汲極、半導體層、一閘極及一閘絕緣膜，且其中源極、汲極、半導體層、閘極及閘絕緣膜各在300℃或更低的溫度下形成。
而且，本發明提供一種發光裝置，其中半導體層包括一含有選自銦及鋅之至少一者的氧化物。
此外，本發明提供一種發光裝置，其中半導體層包括一含有銦及鋅之氧化物，且該層之至少一部分係非晶態。
而且，本發明提供一種發光裝置，其中在熱處理步驟後出現於半導體層中且在接受高達600℃之熱處理時可解離成為H2 O之成分量小於3.0×10－3 g/m2 。
根據本發明，在透過低溫程序，藉由堆疊有機EL裝置於與形成有OS－TFT之基板相同之基板上，製造發光裝 置時，可低成本抑制有機層之劣化。
本發明之進一步特點由以下參考附圖所作之例示性實施例之說明，將可瞭然。
本發明人等曾對OS－TFT之電氣特徵與在OS－TFT加熱時可自OS－TFT之氧化物半導體解離成為H2 O之成分量間的關係進行廣泛的研究，並確認在該層含某些有可解離成為H2 O之成分量(1.0分子/nm3 至1.4分子/nm3 )之狀態下，OS－TFT運作令人滿意。
同時，周知水份是有機EL裝置劣化的原因，以致於較佳地，用以驅動有機EL裝置之TFT含有較小量之加熱時可解離成為H2 O之成分。
有鑑於此等情況，本發明人等對加熱時可自氧化物半導體層解離成為H2 O之成分量減少時OS－TFT的電氣特徵作過廣泛的研究，並發現可藉此獲得足以驅動此等有機EL裝置的特性。有鑑於以上，本發明人等完成本發明，提供須使用OS－TFT作為驅動有機EL裝置之TFT的處理方法。
此後將參考附圖，說明實施本發明之最佳模式。
(實施例1)
於本實施例中，說明使用非晶態銦－鎵－鋅－氧系統之OS－TFT作為開關裝置，以及根據本發明之典型構成，亦 即，有機EL裝置堆疊於與形成有OS－TFT之基板相同之基板上的構成，製造有機EL裝置顯示面板的實例。在此所用〝銦－鎵－鋅－氧系統〞係指至少含銦、鎵及鋅之氧基材料。
第1圖係顯示如本發明實施例，發光裝置之構成之橫剖視圖。
於第1圖中，參考號碼1標示作為基板之玻璃基板；2標示閘極；3標示閘絕緣層；4標示氧化物半導體層(半導體層)；5標示汲極；6標示源極；7標示絕緣層；8標示透明陽極；9標示可依需要設置之裝置分隔膜；10標示有機層；11標示作為上電極之金屬陰極；且12標示用來作為被動薄膜的絕緣層。
首先，源極5及汲極6直接連接於氧化物半導體層(半導體層)4，且藉閘極2，透過閘絕緣層3控制。有機層10透過下透明陽極8及接觸孔，連接於汲極6。
OS－TFT之汲極5或源極6與透明陽極8相互電連接。
有機層10由電子傳輸層、發光層及電洞傳輸層構成，不過，層構成絕不限於以上。
透明陽極8設在有機層10下方，且當OS－TFT處於導通狀態時，施加電壓於有機層10，使此層發光。
金屬陰極11可依所用發光裝置之用途改變。例如，當發光裝置為底部發光型時，使用金屬電極，且當光自裝置之二表面發出時，可使用透明電極。
自增加開口率之觀點看來，絕緣基板、電極、絕緣層、半導體層等較佳地對可見光的波長透明。
含銦、鎵、鋅、錫等之氧化物可藉由改變組成及像是氧分壓之成膜條件，形成為絕緣體、半導體及導體之任一者。
同樣地，較佳係由氧化物或氧化氮形成之透明保護膜依需要設在OS－TFT與有機層之間，俾在形成有機層之製程期間，可保護OS－TFT免於受損。
其次，將參考第2圖，說明於本發明中，具有用來驅動有機EL裝置之場效電晶體的發光裝置製造方法。
首先，場效電晶體形成於基板(步驟S1)上。於底部閘極、頂部接觸電晶體情況下，藉由在形成閘絕緣層3之前圖案化，形成閘極2於基板1上。其次，藉由圖案化，形成氧化物半導體層4。
於此，當在形成氧化物半導體層4之後及在形成有機層以形成有機EL裝置之前的製程係乾製程時，較佳在形成氧化物半導體層4之後，接連地進行用以脫水之熱處理。在此所用〝接連地〞－辭未必意指兩步驟彼此連續，於其間無瞬間間隔，不過，卻意指不透過形成氧化物半導體層4之步驟以後的任何其他步驟，進行用以脫水之熱處理。因此，於形成氧化物半導體層4之步驟以後及進行用以脫水之熱處理之步驟以前的待命時間可能導致氧化物半導體層4受到負面影響。
如以上所述，含有具高極化性質之金屬離子之氧化物 半導體層4可能吸附水份，且吸附於該層表面的水份以OH群等之形式擴散入該層。
因此，於形成氧化物半導體層4後有濕製程情況下，甚至當該層一度脫水時，該層仍會再度吸附水份。因此，當製造發光裝置之方法藉由通過該層可能再度吸附水份的製程而通過一製程時，根據本發明，較佳係於方法進至次一製程之前，進行用以脫水之熱處理。
此外，當在完成氧化物半導體層4之形成之後及在後述步驟S4中開始形成有機層之前的時間期間僅有乾製程時，氧化物半導體層4可能大多成為業已吸附水份至最大程度的層。同樣地，於此情況下，較佳係於方法進至次一製程之前，進行用以脫水之熱處理。
其次，汲極5及源極6均藉由圖案化形成，藉此完成場效電晶體。
其次，形成絕緣層7(步驟S2)，並形成接觸孔於源極6。此後，形成透明電極8(步驟S3)，其連結於源極6。
在此，當於形成氧化物半導體層4後不久未進行用以脫水之熱處理以及於形成透明電極8後不久僅進行用以脫水之熱處理時，較佳係熱處理於150℃及更高溫度下進行30分或更久。
此外，當於形成透明電極8後形成裝置分隔膜9時，較佳係於形成裝置分隔膜9後不久，於150℃或更高溫度下進行用以脫水之熱處理30分或更久。
其次，於透過電極8上形成用以形成有機EL裝置之有機層10(步驟S4)，並且金屬陰極11形成於有機層10上(步驟S5)。
用於脫水之熱處理不取決於周圍氣體或壓力，而是取決於成膜時的條件，以致於不僅可使用諸如乾燥空氣、氮氣或稀有氣體的惰性氣體，且可使用諸如氧之周圍氣體於熱處理。
根據本發明，熱處理時之加熱溫度為150℃至300℃，或者較佳為200℃至300℃。此外，當溫度不固定而增加時，即可例如在藉紅外線燈，以60℃/分的速率增溫至150℃時，獲得本發明之技術效果。
無論如何，當在進行熱處理後，於較熱處理之溫度更高的溫度下形成有機層時，先前所進行熱處理之效果即喪失，此乃因為自場效電晶體解離成為H2 O之成分量變成10－5 g/m2 或更大。
因此，於本發明中進行熱處理之溫度須等於或高於後來形成有機層時熱處理之溫度。
無論如何，可自場效電晶體解離成為H2 O之成分量變成小於10－5 g/m2 之熱處理須在形成場效電晶體之之半導體層之步驟後及形成有機層之步驟(步驟S4)前進行。
此後，將更詳細說明各組件。
(基板)
一般使用玻璃基板於發光裝置。可適當地使用一基板 於本實施例中，該基板具有算術平均粗糙度(Ra)為若干奈米或更小之平坦度之表面。
由於用在本發明中的OS－TFT可於低溫下形成，可使用難以用在主動矩陣系之樹脂基板，該主動矩陣系統使用一般要求高溫之矽TFT。
於此情況下，使用此種樹脂基板製造發光層之製程一般主要在高達約200℃之溫度下進行。依條件而定，高達約300℃之溫度可適用於製程(例如，實質上對樹脂基板無害的條件，就像短期時間之熱處理)。
樹脂基板之採用促成質輕及幾乎不會斷裂之發光裝置之實現，且該裝置可折彎至某一程度。
於此情況下，源極、汲極、閘絕緣膜、閘極及半導體層之每一者須在自室溫至300℃的溫度，較佳在自室溫至200℃下形成。
可更適當地運用透明基板，其原因在於，裝置之開口率增加。
當然，可使用例如由矽形成之半導體基板或陶瓷基板以及上述任何此種基板。亦可使用藉由設置絕緣層於金屬基板上所獲得之基板，只要此基板具有平坦表面即可。
(場效電晶體)
於本實施例中，較佳地使用銦－鋅－氧系統或藉由添加鎵於上述系統所獲得系統之半導體於場效電晶體之半導體層。
可以鎂等取代此層之組成成分，或者可添加鎂等於此組成。不過，須達到小於1018 /cm3 之電子載子濃度及1cm2 /(V．sec)或更大的電子遷移率
根據本發明人等的發現，當使用銦－鎵－鋅－氧系統於半導體層時，觀察到在高達熱處理已進行一次之溫度下，層內水份幾乎不會解離的特徵。
第3圖係顯示於室溫下所形成銦－鎵－鋅－氧系統之半導體膜之溫度程式化解離分析結果之圖表。
於第3圖中，縱座標表示H2 O分子之解離量，且橫座標表示於溫度程式化解離分析期間，與銦－鎵－鋅－氧系統之半導體膜表面接觸之熱電偶之溫度，且箭示溫度代表熱處理溫度。
在不接受熱處理之樣本情況下，於或接近110℃下觀察吸至薄膜表面之水份之解離量之峰值。另一方面，在接受熱處理之樣本情況下，可發現在等於或小於進行熱處理溫度之溫度下，水份解離量大幅減少。因此，可藉由熱處理控制自銦－鎵－鋅－氧系統之半導體膜解離之水含量。當於有機層形成之程序期間，須減少自銦－鎵－鋅－氧系統之半導體膜解離之水含量時，於形成有機層之前，藉由對薄膜熱處理，自銦－鎵－鋅－氧系統之半導體膜解離水份。由於熱處理限制水份釋放，因此，藉由使用較用於有機層形成程序之處理溫度更高的溫度，可有效抑制水份自銦－鎵－鋅－氧系統之半導體膜解離。
熱處理溫度越高，自銦－鎵－鋅－氧系統之半導體膜解 離之水含量減少的程度即越大。不過，由於熱處理牽涉到品質及銦－鎵－鋅－氧系統之半導體膜之載子濃度的變化，因此，較佳係高達約300℃之熱處理溫度。
第4圖係顯示熱處理溫度與於熱處理後殘留在銦－鎵－鋅－氧系統之半導體膜解離中及可解離成H2 O之成分量之關係之圖表。圖表中最左端所示之點對應於未接受熱處理之樣本。在此，所用〝於熱處理後殘留在銦－鎵－鋅－氧系統之半導體膜解離中及可解離成H2 O之成分〞－辭係指甚至在進行用以脫水之熱處理後，仍然殘留在半導體膜中的成分。此辭意圖不僅涵蓋以H2 O之形式存在於半導體膜中的成分，並涵蓋以例如OH群之形式存在且當熱處理至600℃時，可解離成H2 O形式之成分。
由圖表可看出於樣本之每一者中分別於130℃(31×10－3 g/m2 )及170℃(3.3×10－3 g/m2 )下接受熱處理之成分殘留量大於未接受熱處理之樣本之溫度(3.0×10－3 g/m2 )。雖然以上事實和熱處理與殘留成分間之關係相矛盾，此矛盾的可能理由如以下所述。一個可能理由係當薄膜之溫度因熱處理而昇至130℃時，吸附至銦－鎵－鋅－氧系統之半導體膜表面之H2 O分子或OH群業已擴散入半導體膜。另一個可能理由係當不接受熱處理時可解離成H或H2 之成分業已藉由熱處理變成可解離成H2 O(亦即，鍵結狀態業已改變)之成分。以上情形藉由於第3圖中，分別於130℃及170℃下接受熱處理之每一樣本之水份解離量大於未在較約200℃更高的溫度下接受熱處理之樣本 者。因此，其被視為如下。亦即，可解離成H2 O之成分之殘留量業已增加，不過，此成分已變成除非成分之溫度高於熱處理進行之溫度，否則該成分不被解離的形式，以致於當薄膜被熱處理而再度昇至相同溫度時，該成分不被解離。
相對地，可看出於240℃或更高溫度下接受熱處理之每一樣本中可解離成H2 O之成分之殘留量遠低於未接受熱處理之樣本者。這可能是因為240℃溫度等於或高於甚至是上述〝除非溫度變成高於熱處理溫度，否則該成分不被解離成H2 O的形式〞解離之溫度。殘留於在240℃下接受熱處理之樣本並可解離成H2 O之成分量為2.7×10－3 g/m2 。如以上所述，熱處理溫度可僅在150℃至300℃的範圍內。不過，為了避免水份在經過一段長時間後擴散，較佳係殘留於半導體層中及可解離成H2 O之成分量更少。有鑑於以上，較佳熱處理溫度係使殘留於半導體層中及可解離成H2 O之成分量小於未接受熱處理之樣本者。因此，參考第4圖，溫度可被視為係於連接170℃與240℃之點的直線上一點，於該240℃，可解離成H2 O之成分的殘留量等於未接受熱處理之樣本者(3.0×10－3 g/m2 )，且將溫度測定精確度及殘留量列入考慮，根據以上考慮決定的溫度約為200℃(經計算為：202℃)。有鑑於以上，熱處理溫度以高於200℃較佳，更佳為高於202℃。此外，殘留在半導體層中並可解離成H2 O之成分量以小於3.0×10－3 g/m2 較佳。
此外，透明半導體層更適合，原因在於裝置之開口率增加。
濺鍍方法或脈衝雷射蒸汽沉積方法適用於形成半導體層。使用種種有利於增進生產率之濺鍍方法更適合。適當增設緩衝層於半導體層與基板間亦有效。
較佳地，可使用Al2 O3 ，Y2 O3 ，SiO2 ，SiNx 及HfO2 之任一種，或含有此等混合物之至少兩種的混合液晶混合物。不過，用於閘絕緣體之較佳混合物不限於以上所述者。
銦－鋅－氧系統或添加鎵於上述系統所獲得之系統更佳。
如以上銦－鎵－鋅－氧系統之半導體膜情形，藉由控制成膜條件，可提供絕緣膜，其中在等於或低於薄膜熱處理一次之溫度的溫度下，薄膜中水份幾乎不解離。透明絕緣膜更適合，原因在於裝置之開口率增加。
用於源極、汲極及閘極之每一者的材料例子包含Au(金)，Ti(鈦)，Ni(鎳)，In(銦)，Sn(錫)，Zn(鋅)，Cu(銅)或Ag(銀)或合金或含有其等之至少一者的氧化物。
亦可採用銦－鋅－氧系統或藉由添加鎵於上述系統所獲得之系統作為源極、汲極及閘極之每一者的材料。
如以上銦－鎵－鋅－氧系統之半導體膜情形，藉由控制成膜條件，可提供電極，其中在等於或低於電極熱處理一次之溫度的溫度下，電極中水份幾乎不解離。
(有機層)
用於本實施例之有機層10一般由以下複數層形成：由電洞傳輸層/發光層＋電子傳輸層(意指具有電子傳輸功能之發光層)構成之雙層結構；由電洞傳輸層/發光層/電子傳輸層構成之三層結構；由電洞注入層/電洞傳輸層/發光層/電子傳輸層構成之四層結構；由電洞注入層/電洞傳輸層/發光層/電子傳輸層/電子注入層構成之五層結構。
除了以上，亦可增設電子阻擋層、黏著增進層等。
可使用螢光或磷光之任一者於發光層部，不過，從更高發光效率的觀點看來，使用磷光更有效。以銥錯合物作為磷光材料很有用。此外，可使用低分子量分子及高分子量分子二者。一般而言，低分子量分子可藉由蒸汽沉積方法形成薄膜，而高分子量分子則可藉由噴墨或印刷方法形成薄膜。
低分子量分子之例子包含胺錯合物、蒽、稀有金屬錯合物及貴金屬錯合物。高分子量分子之例子包含Π共軛系(Π－conjugated system)及含染料聚合物。
電子注入層之材料例子包含鹼金屬、鹼土金屬、含此一金屬之混合物以及摻雜鹼金屬之有機物質。此外，電子傳輸層之材料例子包含鋁錯合物、噁二唑、丙唑、啡啉。
電洞注入層之材料例子包含烯丙胺(arylamines), 酞菁及摻雜路易士酸之有機物質。電洞傳輸層之材料例子包含烯丙胺。
電洞傳輸層之乾燥經常係在除了裝置分隔膜之形成外，有機層之形成期間，於最高溫度下進行的製程。
在以聚(3,4－乙二氧撐噻吩)：聚(苯乙烯噻吩)(下稱〝PEDOT：PSS〞)作為用於電洞傳輸層之最具代表性材料情況下，此層主要在120℃或更高溫度下乾燥。不過，當其須抑制此層經過長期間的劣化時，宜在150℃或更高溫度下乾燥。
因此，場效電晶體之熱處理溫度小於300℃，低於此溫度，以上銦－鎵－鋅－氧系統之半導體膜之變化很小，且此溫度為120℃或更高，較佳為150℃或更高。
(上/下電極)
用於上及下電極之每一者的較佳材料因在兩側發光型、頂部發光型及底部發光型中採用哪一型於發光裝置以及因電極為陰極或陽極而異。
(上電極)
於兩側發光型及頂部發光型發光裝置中，上電極必須透明。於有機EL裝置情況下，較佳電極因裝置之構成而異。
例如，當待連接於上電極之有機層為陽極時，較佳係使用具有大工作函數之透明電極作為上電極。
透明電極之材料例子包含ITO、導電氧化鋅及銦－鋅－氧系統，其等均具有1018 /cm3 或更高之電子載子濃度。
又，亦可使用具有1018 /cm3 或更高之電子載子濃度之銦－鎵－鋅－氧系統。於此情況下，不像TFT，較佳係載子濃度盡可能高，且更佳係例如1019 /cm3 或更高之載子濃度。
於底部發光型發光裝置中，上電極無須透明。因此，當上電極為陽極時，可使用具有大工作函數的金合金、鉑合金等，且當上電極為陰極時，可使用加銀之鎂、加鋰之鋁、矽化物、硼化物、氮化物等。
(下電極)
於兩側發光型及底部發光型發光裝置中，下電極必須透明。
下電極之較佳製造方法係當調整諸如氧流速之沉積條件以獲得1018 /cm3 或更高之載子濃度時，沉積含有銦、鎵及鋅之至少一個元素。
而且，例如，較佳地可使用導電氧化鋅、銦－鋅－氧系統或ITO，其等之至少一部分為非晶態氧化物。
而且，亦可使用具有1018 /cm3 或更高之載子濃度之銦－鎵－鋅－氧系統。
此外，亦可使用摻有鹼金屬或鹼土金屬，並於透明電極之上部上形成具有數十奈米或更小厚度之薄膜之合金以作為下電極。
於頂部發光型發光裝置情況下，下電極無須透明。因 此，當下電極為陽極時，可使用具有大工作函數的金合金、鉑合金等，且當下電極為陰極時，可使用加銀之鎂、加鋰之鋁、矽化物、硼化物、氮化物等。
(例子)
此後，將參考第5圖，說明將有機EL裝置及OS－TFT安裝於相同基板上之製造方法例。在形成有機EL裝置之製程期間可達到之最高溫度為150℃。
此外，為了可避免裝置因暴露於大氣而不必要地吸附水份，除了於使用光微刻方法及濕製程的製程期間，藉由適當地使用例如轉送容器(transfer vessel)，使裝置不與大氣接觸。
(場效電晶體之形成)
選擇玻璃基板1(1737(品名)；康寧公司製造)作為基板，於其上形成薄膜。在形成薄膜之前，基板超音波去脂並接著以丙酮、IPA及超純水依序各清潔5分鐘，並接著接受熱處理，以在空氣中，於150℃下脫水10分鐘。此時，於脫水不充份情況下，可將大氣、溫度或熱處理期間改變至玻璃基板之表面不被負面影響的程度。
脫水不充份情形係不管半導體層之熱處理步驟是否進行，在形成有機層時，可自場效電晶體解離成H2 O之成分量為10－5 g/m2 或更大的情形。
閘極2之圖案化事先藉由光微刻方法及濕處理方法， 對玻璃基板進行。接著，分別將Al及Ag蒸汽沉積成150 nm膜厚，藉此，形成閘極2。
其次，藉由濺鍍方法，形成SiO2 膜，作為閘絕緣膜3。於0.187 Pa下具有2.2×10－2 Pa．m3 /sec流速之氬氣及2.0×10－3 Pa．m3 /sec流速之氧氣之周圍氣體中進行濺鍍，而基板之溫度設定為室溫，且輸入功率設定為300W。
接著，形成物接受熱處理，於空氣中，在150℃下脫水10分鐘。此時，在脫水不充份情況下，可如玻璃基板情形，改變熱處理的條件。
此後，藉由濺鍍方法，以具有用來作為靶材之InGaO3 (ZnO)4 之合成物之多晶矽燒結體，形成銦－鎵－鋅－氧系統之非晶態氧化物半導體薄膜4於圖案化之基板上。可用於圖案化之方法係光微刻方法或濕處理方法。
此時，於0.6 Pa壓力及室溫下，在含氬氣及氧氣之所欲周圍氣體中，沉積厚度40 nm之薄膜。此後，形成物接受熱處理，於空氣中，在150℃下脫水5分鐘。此時，在脫水不充份情況下，可如玻璃基板情形，改變熱處理的條件。
在此，於熱處理之前及之後，藉由使用轉送容器，不暴露於大氣，將每一樣本轉送至溫度程式化解離分光計(EMD－WA 1000S/W(品名)ESCO有限公司製)，接著，進行測量。
在熱處理之前，直到樣本之溫度增至150℃為止，可自樣本解離成H2 O之成分量為7×10－4 g/m2 ，其大於 10－5 g/m2 。
在熱處理之後，直到樣本之溫度增至150℃為止，可自樣本解離成H2 O之成分量為3×10－6 g/m2 ，其小於10－5 g/m2 。
接著，藉由光微刻方法及濕處理方法，將源極5及汲極6圖案化。
其次，藉由濺鍍方法，在與以上閘絕緣膜3相同的條件下，形成SiO2 膜，作為絕緣膜7，且形成物於空氣中，在150℃下，接受熱處理10分鐘。此時，於脫水不充分情況下，可如玻璃基板情形，改變熱處理的條件。
在以上一系列程序中，藉由使用光微刻方法或乾處理方法，形成各層，使之具有所欲尺寸。
(下電極之形成)
其次，藉由濺鍍方法，將ITO形成為具有350 nm厚度的薄膜，以獲得下電極8。
此時，源極6與下電極8透過接觸孔相互連接。於形成薄膜之後，形成物於空氣中，在150℃下，接受熱處理5分鐘。此時，於脫水不充分情況下，可如玻璃基板情形，改變熱處理的條件。
(於形成有機層之前，水份之脫水量的決定)
在形成下電極8之後，藉由使用轉送容器，不暴露於大氣，將接受熱處理之樣本的一部分轉送至溫度程式化解 離分光計，並進行測量。
直到樣本之溫度增至150℃為止，可解離成H2 O之成分量為8×10－6 g/m2 ，其小於10－5 g/m2 ，並因此小於造成有機EL裝置劣化之水份之脫水量。
(裝置分隔膜)
依需要，形成裝置分隔膜9。
(有機層之形成)
其次，藉由使用電阻蒸鍍法，形成具有25 nm厚度之三(8－喹啉酚)鋁膜，作為電子傳輸層，並形成具有45 nm厚度之4,4’－雙(2,2)－二苯基乙烯膜，作為發光層。
此後，形成具有20 nm厚度之PEDOT：PSS膜，作為電洞傳輸層。又，於其上形成4,4’－雙〔N,N－二氨基〕－4”－苯基－三苯胺，作為具有55 nm厚度的電洞注入層。電子傳輸層、發光層、電洞傳輸層及電洞注入層一起構成有機層10。
PEDOT：PSS膜之形成於形成有機層10期間，在最高溫度下進行，並涉及於空氣中，在150℃下乾燥20分後，在60℃下，以4,000 rpm旋轉塗佈。
(上電極之形成)
藉由使用共同蒸鍍方法，將Al(鋁)與Ag(銀)之合金形成為具有50 nm(奈米)厚度的薄膜，並將Al(鋁 )形成為具有50 nm(奈米)厚度的薄膜，藉此獲得上電極11。
藉由使探針與裝置接觸，驅動上述裝置。結果，該裝置自基板之後側發出藍光，亦即，成為底部發光型。
(鈍化膜之形成)
又依需要，於其上形成鈍化膜12。
(比較例)
於本比較例中，藉由進行與上例相同之程序，形成銦－鎵－鋅－氧系之非晶氧化物半導體膜4。如此形成之非晶氧化物半導體膜4不經過脫濕處理，而在有機層形成之前，經過溫度程式化解離分析。結果，在樣本之溫度增至150℃之前可解離成為H2 O之成分量為9×10－4 g/m2 或更多，該量明顯地超過10－5 g/m2 。
因此，當有機層形成於比較例中所製成之TFT上時，在形成有機層之步驟期間發生脫濕，結果，造成有機層之特徵的劣化。
雖然業已參考例示性實施例說明，不過，本發明不限於所揭示之例示性實施例。以下申請專利範圍之範疇須作最廣闊之解釋，以涵蓋所有此種變更及均等結構及功能。
本申請案主張2007年4月9日所申請日本專利申請案第2007－101638號及2008年2月18日所申請第2008－036044號之權益，在此併提此二專利全文俾供參考
1‧‧‧玻璃基板
2‧‧‧閘極
3‧‧‧閘絕緣層
4‧‧‧氧化物半導體層
5‧‧‧汲極
6‧‧‧源極
7‧‧‧絕緣層
8‧‧‧透明陽極
9‧‧‧裝置分隔膜
10‧‧‧有機層
11‧‧‧金屬陰極
12‧‧‧絕緣層
第1圖係橫剖視圖，顯示如本發明實施例之具有形成於相同基板上之OS－TFT及有機EL裝置之發光裝置。
第2圖係流程圖，顯示如本發明實施例之發光裝置製造方法。
第3圖係圖表，顯示如本發明實施例之透明氧化物半導體之溫度程式化解離曲線。
第4圖係圖表，顯示如本發明實施例之透明氧化物半導體之熱處理溫度與可解離成為H2 O之成分殘留量之關係。
第5圖係橫剖視圖，顯示如本發明實施例之具有形成於相同基板上之OS－TFT及有機EL裝置之發光裝置製造方法。
1‧‧‧玻璃基板
2‧‧‧閘極
3‧‧‧閘絕緣層
4‧‧‧氧化物半導體層
5‧‧‧汲極
6‧‧‧源極
7‧‧‧絕緣層
8‧‧‧透明陽極
9‧‧‧裝置分隔膜
10‧‧‧有機層
11‧‧‧金屬陰極
12‧‧‧絕緣層

Claims (4)

  1. 一種製造發光裝置的方法，該發光裝置具有有機EL裝置，該有機EL裝置包括下電極、有機層、上電極及用以驅動該有機EL裝置之場效電晶體，該場效電晶體包括一含有選自銦及鋅之至少一元素的氧化物半導體層，該方法包括以下步驟：形成一場效電晶體於一基板上，該形成一場效電晶體的步驟包括形成一氧化物半導體層，該氧化物半導體層含有選自銦及鋅之至少一者的成分；熱處理該氧化物半導體層；形成一絕緣層於該場效電晶體上；形成一下電極於該絕緣層上；形成一用以構成一有機EL裝置之有機層於該下電極上；以及形成一上電極於該有機層上；其中，該熱處理該氧化物層之步驟係在該形成該有機層之步驟前進行，以及其中，該熱處理該氧化物半導體層步驟之溫度係等於或高於150℃且等於或高於在該形成該有機EL裝置的步驟中的溫度。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該場效電晶體包括一源極、一汲極、該氧化物半導體層、一閘極及一閘絕緣膜，且其中該源極、該汲極、該氧化物半導體層、該閘極及該閘絕緣膜各在300℃或更低的溫度下形成。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之方法，其中該氧化物半導體層包括至少一部分係非晶態。
  4. 如申請專利範圍第1項之方法，其中，進行該熱處理，俾於形成該有機層之步驟期間可自該氧化物半導體層解離成為H2 O之成分量小於10-5 g/m2 。
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