发光器件的制造方法 【技术领域】
本发明涉及一种包含由薄膜晶体管(此后称为“TFT”)组成的电路的半导体器件及其制造方法。此外，本发明，例如，涉及一种使用发光元件的发光器件及其制造方法，发光元件通过施加电场到具有在一对电极间包含有机化合物的膜(此后称为“有机化合物层”)的元件来发荧光或磷光。注意，本说明书中的发光器件包括图象显示器件、发光器件和光源(包括照明器件)。此外，发光器件包括附带连接器，例如FPC(柔性印刷电路)或TAB(载带自动键合)带或TCP(带载封装)的所有发光器件模块，在TAB带或TCP的前端配有印刷线路板的模块，以及其中的发光器件通过COG(玻璃上的芯片)系统直接安装ICS(集成电路)的模块。
注意，本说明书中的半导体器件表示能够通过利用半导体特性发挥作用的通用装置，并且包括电光显示器、发光器件、半导体电路和电子装置。背景技术
使用有机化合物的发光元件特点在于形状薄、重量轻、响应快和直流电压低，可望被作为发光体应用到下一代平板显示器中。特别是就宽视角和优良的光学识别性能而言，发光元件按矩阵排列的显示器似乎优于相关技术领域的液晶显示器。
根据发光元件地发光机理，通过在一对电极间夹放有机化合物层并施加电压，从阴极注入的电子和从阳极注入的空穴在有机化合物层的发光中心复合，形成分子激子，当分子激子返回到基态，释放能量从而发光。已知在激发态中有单重激发和三重激发，并且似乎可通过任意一种激发态发光。
对于这种发光元件按矩阵排列而形成的发光器件，可以使用无源矩阵驱动(简单矩阵型)和有源矩阵驱动(有源矩阵型)的驱动方法。然而，当像素密度增加，每个像素(或点)都配有开关的有源矩阵型发光器件是有优势的，因为有源矩阵型发光器件可在低电压下被驱动。
此外，虽然已经分别研究了低分子系统和高分子系统(聚合物系统)材料，作为用于构成被认为是发光元件的核心的有机化合物层(严格讲，发光层)的有机化合物，但是更注重易于处理且比低分子系统材料有更高耐热性的高分子系统材料。
此外，虽然已知的有机化合物成膜方法有气相淀积法、旋涂法和喷墨法，但是作为使用高分子系统材料实现全色形成的方法，旋涂法和喷墨法尤其为人所知。
具有有机化合物的发光元件有一个缺陷，就是容易由于各种因素而退化，因而发光元件的最大目标是形成高可靠性(长寿命)的发光元件。
具有有机化合物的发光元件容易退化主要是由于水和氧，而作为由这些影响因素导致的失效状态，所看到的有出现亮度降低或产生不发光区的状态。
此外，不发光区的范围扩大也被看作是仅随时间推移而发生的改变，或看作是在发光元件被驱动的同时而随时间发生的改变。特别是，在具有有机化合物的发光元件刚刚制造完成的阶段出现不发光区的情况下，不发光区的范围通常随时间推移而扩大，并且也可认为它会一直扩大，直到整个区都退化为不发光区。
此外，不发光区容易从发光区域的周边部分发生，由于不发光区的范围随时间推移逐渐扩大，好象发光区在缩小一样，这种失效模式称为收缩。应该注意，在图11A中，表示出了发光元件刚刚制造完成后的发光状态，并且在图11B中，表示出了发光元件刚刚制造完成后，如何随时间推移发生收缩。图11B表示一个实例，其中在不发光区从周边部分产生后，不发光区的范围均匀产生，但是也可出现发光区的周边部分由于不均匀渐进式收缩而呈现凹凸状。
由于发光面积减小，特别是在发光区面积和有源矩阵型发光器件一样小的情况下，这些失效意味着某个发光元件在早期变成不发光元件。此外，在发光区域面积小的情况下，如果发光面积减小，不发光区所占比率扩大。因此，在使用发光元件制造显示器件的情况下，很难获得高清晰度(其像素间距小)和高可靠性显示器。
此外，在具有有机化合物的发光元件刚一制造完成后，可能产生象太阳黑子一样的不发光区，这种失效模式被称为黑斑。另外，这种黑斑也可能随时间推移扩大。应该注意，图12A是表示发光元件刚刚制造完成后，黑斑存在于从左边最上一行开始的第三行、从右边最上一行开始的第一和第六行的图；黑斑如何从发光元件刚刚制造完成后开始随时间推移逐渐扩大被示于图12B。在图12B中，收缩也随着黑斑的扩大而同时发生。
本发明的一个目的是减少或消除具有有机化合物的发光元件中上述各种失效模式的发生。发明内容
本发明者已发现，具有有机化合物的发光元件制造完成后立刻产生的不发光区主要是由于阳极的开裂，以及布置在各个阳极之间的阻挡层(也称为堤或堤坝)的形状。
因此，在本发明中，优选与阳极下表面接触的表面被作成平的，以防止使阳极开裂。例如，在阳极在层间电介质如有机树脂膜上形成的情况下，可通过RF溅射法在有机树脂膜和阳极间提供氮化硅膜并使覆盖更好以防止阳极开裂。应该注意，可进行HMDS(六甲基二硅胺烷)处理以增强有机树脂膜和氮化硅膜之间的粘附力。此外，如果它被按照这样的结构制造，即其中只有与阳极下表面接触的无机绝缘膜(通过PCVD(等离子体化学气相淀积)形成的氧化硅膜)被作为层间电介质提供，发光元件刚制造完成后就产生的不发光区可被消除。
此外，在本发明中，发光元件刚制造完成后就产生的不发光区可通过增加工序来消除，在该工序中，通过将介于各阳极间的阻挡层(也称为堤或堤坝)的形状制成表面粗糙度较小且略微倾斜的锥形，理想的是制成具有在上端或下端有曲率半径的曲面的形状，而使阴极的覆盖优良(实例示于图2B或图3)。
此外，本发明者已发现，具有有机化合物的发光元件刚制造完成后就产生的黑斑主要是由于散布在阳极表面的微粒造成的。
在图13中，表示出一个TEM(透射电子显微镜)断面照片。在图13中，可以观察到，在ITO(氧化铟-氧化锡合金)上存在尺寸小于或等于0.1μm的球形微粒。应该注意，图13是表示发光元件已发光的状态，即发光元件已通电后的状态的断面图。此外，当在图13的断面上的三个点进行EDX(能量分散X-射线荧光光谱)测量(图14、图15和图16)时，发现微粒的组成与ITO(氧化铟-氧化锡合金)的组成大致相同。这些微粒似乎是由溅射方法产生的ITO(氧化铟-氧化锡合金)膜上的微尘，在阻挡层湿法刻蚀步骤中的微尘，或ITO(氧化铟-氧化锡合金)膜图形化步骤中的微尘。此外，也可能存在这样的情况，由于微粒使得电流局部集中，产生亮点(其亮度高于周围区域的位置)。
其次，在本发明中，为了去除散布在阳极表面的微粒，将表面活性剂(弱碱)包含于多孔海绵(典型地，由PVA(聚乙烯醇)或尼龙制成)中，擦拭和清洗阳极表面。此外，在尚未进行清洗的情况下，会有一些问题，如微粒引起阳极和阴极间局部短路，和一个象素的全部变为不发光(点缺陷)，或观察到所制造的发光元件的电参数异常。应该注意，对于未清洗的所制造的发光元件的电参数，与电压相关的亮度几乎不改变，然而观察到低电压(3V～5V)驱动时发光效率极度降低的异常现象。为了解决这些问题，将表面活性剂包含于多孔海绵中，擦拭和清洗阳极表面也是有效的。图5(根据清洗条件的不同特性)中，示出了未进行清洗的发光元件的电参数和已进行清洗(用TMAH(四甲基氢氧化铵)，CD200CR)的发光元件的电参数。此外，阻挡层形成前或阻挡层形成后，或阻挡层形成前后，可用海绵进行多次清洗。此外，作为清洗机构，可使用具有滚刷(用PVA制作)的清洗装置，滚刷与衬底表面接触，同时绕平行于衬底表面的轴线旋转，或也可使用具有圆盘状刷子(用PVA(聚乙烯醇)制作)的清洗装置，圆盘状刷子与衬底表面接触，同时绕垂直于衬底表面的轴线旋转。
此外，本发明者已发现，收缩即不发光区扩大主要由于少量水包括吸收水到达含有机化合物的层的现象。
其次，在本发明中，理想的是在具有TFT(薄膜晶体管)的有源矩阵衬底上形成含有机化合物的层之前立即去除存在于有源矩阵衬底内的水分(包括吸收水)，因此，通过在形成含有机化合物的层之前，在100-250℃下进行真空加热，可防止收缩发生或减小收缩。特别是，在有机树脂膜被用作层间电介质和阻挡层材料的情况下，由于取决于有机树脂材料水易被吸收，而且，由于担心可能会发生放气，在形成含有机化合物的层之前，在100-250℃下进行真空加热是有效的。
此外，优选进行真空加热前，在惰性气氛中、在大气压力下加热有源矩阵衬底。通过预先在惰性气氛中、在大气压力下加热，可减少真空加热所需时间。此外，优选通过进行照射紫外线的UV处理，去除存在于衬底表面上的有机材料(微尘)，并且改善功函数。由UV处理导致的功函数增加会随时间流失而减弱。因此，UV处理后，可立即将衬底转到真空室进行真空烘烤。
此外，在本发明中，为了防止水分侵入含有机化合物的层，优选在不接触大气的情况下执行包括从形成含有机化合物的层的步骤到密封步骤的步骤。
此外，在用有机树脂膜形成阻挡层的情况下，可通过RF溅射法用氮化硅膜覆盖阻挡层，来防止收缩发生或减小收缩。应该注意，为了增强由有机树脂膜构成的阻挡层和氮化硅膜之间的粘附力，可进行HMDS处理。
此外，可通过将阴极膜加厚到大于或等于400nm，防止水分侵入含有机化合物的层。
本说明书中公开的本发明的组成部分包含：
制造具有发光元件的发光器件的方法，发光元件具有阳极、与相应阳极接触的含有机化合物的层，以及与相应含有机化合物的层接触的阴极，
以及前述制造发光器件的方法，特征在于它包含以下步骤：
形成阳极，
形成覆盖前述阳极端部的绝缘物质，
用多孔海绵清洗前述阳极的表面，
在形成含有机化合物的层之前立即进行真空加热，
形成含有机化合物的层，和
形成阴极。
可在作为阻挡层的绝缘物质形成之前进行清洗，另一个发明组成部分包含：制造具有发光元件的发光器件的方法，发光元件具有阳极、与相应阳极接触的含有机化合物的层，以及与相应含有机化合物的层接触的阴极，
以及前述制造发光器件的方法，特征在于它包含以下步骤：
形成阳极，
用多孔海绵清洗前述阳极的表面，
形成覆盖前述阳极端部的绝缘物质，
在形成含有机化合物的层之前立即进行真空加热，
形成含有机化合物的层，以及
形成阴极。
此外，可在作为阻挡层的绝缘物质形成之前和之后进行清洗，而且再一发明的组成部分包含：
制造具有发光元件的发光器件的方法，发光元件具有阳极、与相应阳极接触的含有机化合物的层，以及与相应含有机化合物的层接触的阴极，
以及前述制造发光器件的方法，特征在于它包含以下步骤：
形成阳极，
用多孔海绵清洗前述阳极的表面，
形成覆盖前述阳极端部的绝缘物质，
用多孔海绵清洗前述阳极的表面，
在含有机化合物的层形成之前立即进行真空加热，
形成含有机化合物的层，以及
形成阴极。
此外，优选与阳极的下表面接触的绝缘膜由无机绝缘膜构成，而且再一发明的组成部分包含：
制造具有发光元件的发光器件的方法，发光元件具有阳极、与相应阳极接触的含有机化合物的层，以及与相应含有机化合物的层接触的阴极，
以及前述制造发光器件的方法，特征在于它包含以下步骤：
形成覆盖TFT(薄膜晶体管)的有机绝缘膜，
通过溅射法在有机绝缘膜上形成氮化硅膜或氧化硅膜，
在相应氮化硅膜上形成电连接到前述TFT的阳极，
形成覆盖前述阳极端部的绝缘物质，
用多孔海绵清洗前述阳极的表面，
在含有机化合物的层形成之前立即进行真空加热，
形成含有机化合物的层，以及
形成阴极。
在上述各发明组成部分中，其特征在于前述真空加热的温度在100-250℃范围内，衬底的吸收水被去除，并且收缩的出现被抑制。
在上述各发明组成部分中，优选前述真空加热的步骤、形成前述含有机化合物层的步骤，以及形成前述阴极的步骤在不接触大气的情况下依次连续进行，而且更优选通过连续进行各步骤直到密封步骤而不接触大气，来抑制水分和氧的侵入，从而使器件可靠性增强。
此外，在通过涂覆法将含有由高分子量材料构成且与用海绵清洗过的阳极接触的第一有机化合物的层形成膜之后，在含有由低分子量材料构成的第二有机化合物的层形成前立即通过在100-200℃进行真空加热，并且通过利用气相淀积法将含第二有机化合物的层形成膜，可减少点缺陷的数量。此外，也可消除元件刚制造完成后就产生的不发光区的出现。
含有机化合物的层可被叠加，并可以用不同的方法被形成膜，而且再一发明的组成部分包含：
制造具有发光元件的发光器件的方法，发光元件具有阳极、与相应阳极接触的含有机化合物的层，以及与相应含有机化合物的层接触的阴极，
以及前述制造发光器件的方法，特征在于它包含以下步骤：
形成阳极，
形成覆盖前述阳极端部的绝缘物质，
用多孔海绵清洗前述阳极的表面，
通过涂覆法形成与前述阳极接触的含第一有机化合物的层，
在形成含第二有机化合物的层之前立即进行真空加热，
通过气相淀积方法形成含第二有机化合物的层，以及
形成阴极。
在上述组成部分中，特征在于含前述第一有机化合物的层由高分子量材料构成，而含第二有机化合物的层由低分子量材料构成。此外，优选前述真空加热的温度处于含有由高分子量材料构成的第一有机化合物的层可承受的范围内，而且特征在于该温度范围处于100-200℃范围内。
此外，进行真空加热之前，可在大气压力下进行加热处理，而且再一发明的组成部分包括：
制造具有发光元件的发光器件的方法，发光元件具有阳极、与相应阳极接触的含有机化合物的层，以及与相应含有机化合物的层接触的阴极，
以及前述制造发光器件的方法，特征在于它包含以下步骤：
形成阳极，
形成覆盖前述阳极端部的绝缘物质，
用多孔海绵清洗前述阳极的表面，
在惰性气氛中加热，
在含有机化合物的层形成前立即进行真空加热，
形成含有机化合物的层，以及
形成阴极。
此外，进行真空加热前，对于阳极表面可进行UV处理，而且再一发明的组成部分包含：
制造具有发光元件的发光器件的方法，发光元件具有阳极、与相应阳极接触的含有机化合物的层，以及与相应含有机化合物的层接触的阴极，
以及前述制造发光器件的方法，特征在于它包含以下步骤：
形成阳极，
形成覆盖前述阳极端部的绝缘物质，
用多孔海绵清洗前述阳极的表面，
在惰性气氛中加热，
对前述阳极进行紫外线照射，
在含有机化合物的层形成前立即进行真空加热，
形成含有机化合物的层，以及
形成阴极。
在前面提到的结构中，特征在于惰性气氛中的加热温度设定在100-250℃范围内。
在上述各组成部分中，特征在于前述真空加热的真空度处于1×10-3-1×10-6Pa范围内，并且优选处于1×10-4-1×10-5Pa范围内。
在上述各组成部分中，形成前述阴极的步骤特征在于，它通过电阻加热法或溅射法完成，并且这样做是为了减少对TFT的损伤。
EL(电致发光)元件具有EL层夹在一对电极之间的结构，然而，EL层通常具有叠层结构。典型的叠层结构被称为“空穴输运层/发光层/电子输运层”，它由Kodak Eastman Company的Tang等人提出。这种结构提供非常高的发光效率，目前，几乎所有正在研究和开发的发光器件都采用这种结构。
此外，除去这些，也可以采用其中在阳极上依次叠加空穴注入层/空穴输运层/发光层/电子输运层或空穴注入层/空穴输运层/发光层/电子输运层/电子注入层的结构。发光层也可掺杂荧光颜料等。此外，这些层可用低分子量材料形成，或可用高分子量材料形成，或用无机材料形成。
应该注意，在本说明书中，在阴极和阳极间提供的所有层统称为含有机化合物的层(也称做EL层)。因此，上述空穴注入层、空穴输运层、发光层、电子输运层和电子注入层都包括在EL层中。
此外，在本说明书中，在阴极、EL层和阳极处形成的发光元件称为EL元件，并且有两种方法，一种在两种彼此垂直交叉配置的电极之间形成条形EL层的方法(被称为简单矩阵法)，和一种在像素电极和反电极间形成EL层的方法，像素电极和反电极按矩阵图案布置并被连接到TFT(有源矩阵法)。附图说明
图1A-1D是表示根据本发明的实施例的工艺的视图；
图2A和2B是表示本发明的实施例的示意图和TEM(透射电子显微)照片；
图3是TEM(透射电子显微)照片；
图4是表示用于比较本发明和传统方法的收缩量和时间关系的曲线图；
图5是表示用于比较本发明和传统方法的发光器件中的电流和电压关系的曲线图；
图6A-6D是表示本发明的实施例步骤实例的视图；
图7是表示在真空加热条件改变的时候亮度和电压间关系的曲线图；
图8A和8B是表示实例1的顶视图和横截面视图；
图9A-9E是表示电子器件实例(实例2)的图；
图10A-10C是表示电子器件实例(实例2)的图；
图11A和11B是表示收缩如何随时间推移而扩大的照片；
图12A和12B是表示黑斑如何随时间推移而扩大的照片；
图13是发光差的部分的横截面的TEM(透射电子显微)照片；
图14表示发光差的部分(点1)的EDX(能量分散X-射线荧光光谱)测量结果；
图15表示发光差的部分(点2)的EDX(能量分散X-射线荧光光谱)测量结果；
图16表示发光差的部分(点3)的EDX(能量分散X-射线荧光光谱)测量结果。具体实施方式
以下将描述本发明的实施例。
现在，下面表示出一个实例，其中在有源矩阵衬底上形成含有机化合物的层和阴极，其被连接到TFT(薄膜晶体管)的阳极(ITO：氧化铟-氧化锡合金)排成矩阵形。
首先，在具有绝缘表面的衬底100上形成TFT。形成被连接到TFT的漏电极或源电极108、107的阳极110(像素电极)。对于阳极，通常使用功函数大的金属(Pt(铂)、Cr(铬)、W(钨)、Ni(镍)、Zn(锌)、Sn(锡)和In(铟))，并且在本实例中，使用由溅射法形成的由ITO(氧化铟-氧化锡合金)构成的导电膜。TFT(薄膜晶体管)包含栅电极105、沟道形成区102、源区或漏区103、104，漏电极或源电极108、107，和绝缘膜106a、106b。此处，下面将举例说明p-沟道TFT，它由其中沟道形成区具有结晶结构的半导体膜(典型地，多晶硅(P-Si)膜构成。
应该注意，TFT的层间电介质的顶层，即在下表面上与阳极110接触的绝缘层106b由无机绝缘膜(典型地，通过RF溅射法形成的氮化硅膜)构成。通过提供覆盖极佳的无机绝缘膜，可消除阳极上形成的开裂。此外，由于通过使用无机绝缘膜可减少表面吸收水的量，因此可抑制收缩的出现，即使含有机化合物的层后来才被形成膜。通过RF溅射法形成的氮化硅膜是具有高密度的膜，其中用硅做靶，使用LAL500它的刻蚀速率低至0.77nm/min-8.6nm/min，用二次离子质谱仪(SIMS)测量所测得的膜中的氢浓度为1×1021原子/cm3。应该注意，LAL500指的是“LAL500SA缓冲氟酸”，它是由Hashimoto，Chemicaland Synthetic Industries Co.，Ltd.制造的，是NH4HF2(7.13％)和NH4F(15.4％)的水溶液。此外，对于由RF溅射法形成的氮化硅膜，由于BT应力测试前后C-V特性参数的偏移之间几乎没有差别，因此可实现对碱金属和杂质的阻挡。
此外，用有机树脂膜做层间电介质106a可增强表面平整度。而且，在使用通过PCVD(等离子体化学气相淀积)法或溅射法形成的氧化硅膜、氮氧化硅膜或氮化硅膜代替有机树脂膜的情况下，发光元件刚一制造完成后不会发生不发光区的出现和扩大，并且也可消除阳极的开裂。
随后，形成用于覆盖阳极110的端部的阻挡层111(图1A阳极和略微倾斜的阻挡层的形成)。形成阻挡层111是为了保持位置彼此毗邻的像素间的绝缘以及覆盖TFT的接触孔的布线和布线109间的绝缘。对于阻挡层111，可使用无机材料(氧化硅、氮化硅、氮氧化硅等)、光敏或非光敏有机材料(聚酰亚胺、丙烯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚酰亚胺酰胺、抗蚀剂或苯并环丁烯))或这些材料的叠层等，然而此处使用负性光敏丙烯。使用通过曝光溶解在腐蚀剂中的负性有机树脂，在阻挡层的上端部形成具有第一曲率半径的曲面，并在阻挡层的下端部形成具有第二曲率半径的曲面。优选前述第一曲率半径和第二曲率半径处于0.2-3μm范围内。此外，在使用通过曝光溶解在腐蚀剂中的正性有机树脂的情况下，可只在阻挡层的上端形成具有曲率半径的曲面。通过在阻挡层的上端部或下端部形成有曲率半径的曲面，发光元件刚一制造完成后就产生的不发光区将不会产生。
此外，可用由氮化铝膜、氧氮化铝膜或氮化硅膜构成的保护膜覆盖阻挡层111。由于用无机绝缘膜构成的保护膜覆盖它可减少表面吸收水，即使后形成含有机化合物的层，也可以抑制收缩的发生。
随后，清洗阳极110的表面(图1B阳极表面的海绵清洗)。此处，为了去除散布在阳极表面的微粒，将表面活性剂(弱碱)包含于多孔海绵(典型地，由PVA(聚乙烯醇)或尼龙制成)中，擦拭和清洗阳极表面。通过擦拭和清洗阳极表面，可减少由微粒引起的点缺陷或黑斑，进而可消除低电压(3V-5V)驱动时发光效率极度降低的异常现象。应该注意，虽然，此处的实例是在阻挡层111形成后清洗阳极表面，但也可以在阻挡层111形成前和形成后清洗阳极。
随后，在形成含有机化合物的层之前那一刻，立即进行真空加热，目的是去除其上提供TFT和阻挡层的整个衬底中的吸收水(图1C含有机化合物的层形成之前即刻进行的真空加热)。虽然为了给有机树脂膜除气，在阻挡层形成的时候已预先进行了烘烤，但是通过抽真空到小于5×10-3乇(0.665Pa)，优选在含有机化合物的层形成之前立即抽真空到10-4Pa，然后，在100-250℃，优选150-200℃进行加热，例如，加热大于或等于30分钟，之后自然冷却30分钟去除吸收水。当在不同加热温度(110℃、140℃、170℃和200℃)下进行实验时，在170℃加热条件下，收缩可被最大限度抑制。现在，在真空加热不充分的情况下，由于发生收缩即不发光区范围扩大的可能性变大，希望对加热温度、真空度和加热时间留有足够余量。特别是，如果均匀性不好，由于存在部分吸收水，这会引起收缩，因此选定整个衬底可被均匀加热的装置或条件是很重要的。应该注意，由于可能有一些材料不能经受250℃的热处理，因此，对于真空加热，有必要根据层间电介质材料和布线材料适当设定。
在图4(65℃和收缩量随时间推移的变化)中，比较了在气相淀积含有机化合物的层之前的那一刻不进行真空加热的发光元件(使用传统方法的情况下)和在170℃真空加热30分钟并自然冷却30分钟的发光元件(使用本发明的情况下)，表示出了量(收缩量)的结果，该收缩量表明不发光区如何在95％湿度和65℃下从先前设计的各个发光区的周边部分大大地扩张。准备了四个样品，分别进行测试，然而，如图4所示，所有的传统样品表明，在这些样品刚一制造好后的那一时刻存在不发光区，可以看到收缩量随时间推移而增加的事实。应该注意，虽然在图4中示出了通过300小时的数据，传统样品通过300小时以后的数据没有记录，这是因为退化已经发展到了无法测量的程度。另一方面，如图4所示，在根据本发明制作的上述四个样品中，甚至当通过700小时和700小时以上时，没有一个样品中出现不发光区和收缩。
随后，在气相淀积室淀积含有机化合物的层112，淀积室被抽真空，以使真空度小于或等于5×10-3乇(0.665Pa)，优选达到10-4～10-6Pa，在层112上，通过气相淀积法或溅射法形成阴极113(图1D含有机化合物的层和阴极的形成)。作为含有机化合物的层112，它可以作成由高分子量材料、低分子量材料、无机材料构成的层，或由这些材料混合构成的层，或这些材料分散在其中的层，或由这些层适当组合构成的的叠层。
应该注意，由于在使用电子束的气相淀积法中，通过气相淀积时照射的X-射线阴极113会损伤TFT，因此优选使用电阻加热法进行气相淀积阴极113。作为阴极113的材料，可采用合金，如MgAg、MgIn、AlLi、CaF2、CaN等，或使用膜厚度在100-500nm范围内的由属于元素周期表的I或II族元素和铝通过共气相淀积法形成的合金所构成的膜。由较厚的膜构成的阴极可以较好地阻挡水分或氧扩散到含有机化合物的层中。
通过上述步骤，可形成没有收缩、没有黑斑且点缺陷数量减少的发光元件。
此外，作为所希望的条件，优选用海绵清洗衬底后，在氮气氛(大气压力下)中在200℃进行1小时的热处理。其次，用紫外线照射阳极表面370秒后，进行真空加热30分钟(在150℃，冷却30分钟)。根据前面提到的处理顺序，可有效形成发光元件。
此外，在图2B中，表示出一张照片，其中观察到图1中阻挡层111端部的断面。应该注意，图2中被点划线包围的区域对应于图2B。
在图2A中，参考数字200表示衬底，参考数字201表示下涂层绝缘膜，参考数字202表示栅绝缘膜，参考数字203表示层间电介质，参考数字204表示氮化硅膜，参考数字205表示第一电极(阳极)，参考数字表示206表示阻挡层，参考数字207表示含有机化合物的层，以及参考数字208表示第二电极(阴极)。
在图2A中，由于阻挡层206在上端部206a具有曲面(图2A中点划线包围的部分)，在下端部206b也有曲面(图2A中点划线包围的部分)，并且衬底表面和阻挡层侧面之间具有角度θt(斜角)(θt＝35°-70°)，角度缓慢倾斜，且其上形成的膜的覆盖很好。
此外，作为阻挡层材料，图3中表示出在使用正性丙烯酸树脂情况下的实例。在图3中，与图2A的结构相比，左侧和右侧的形状不同(相反)，但是，只在上端部是具有曲面的缓慢倾斜侧表面。
作为阻挡层的形状，任何一种都可以，并且任何一个都能阻止发光元件刚一制造完就产生的不发光区的出现。
此外，通过使用涂覆法，形成与阳极接触的含有机化合物的层(第一层)，可增强覆盖。各步骤流程图的实例示于图6A-6D，如下：首先，与图1类似，形成阳极610和阻挡层611，并且和图1B类似用海绵清洗阳极表面(图6A阳极表面的海绵清洗)。然后，通过涂覆法烘烤第一层612a后(图6B含有机化合物的第一层的形成(涂覆法))，并且随后的真空加热一完成(图6C含有机化合物的第二层形成前即刻的真空加热)，通过气相淀积法叠加含有机化合物的层612b(第二层)和阴极613(图6D含有机化合物的第二层和阴极的形成(气相淀积法))。发光元件刚一完成后就产生的不发光区的出现可通过增强覆盖来消除，而且通过使第一层612a的膜厚处于30-80nm范围内，优选60nm，来减少微粒的影响，从而可减少黑斑和点缺陷的数量。
应该注意，在图6A中，参考数字600表示衬底，参考数字601表示下涂层绝缘膜，参考数字602表示沟道形成区，参考数字603、604表示源区或漏区，参考数字605表示栅电极，参考数字606a、606b表示绝缘膜，参考数字607、608表示源电极或漏电极，以及参考数字609表示布线。
将通过以下所示实例更加详细地描述包含上述构成的本发明。实例实例1
图8A是有源矩阵发光器件的顶视图，而图8B是按点划线A-A’或链条线B-B’截取的横截面图。
在图8A中，参考数字1表示源信号线驱动电路(源侧驱动电路)，参考数字2表示像素部分，参考数字3表示栅信号线驱动电路(栅侧驱动电路)。此外，参考数字4表示密封衬底，参考数字5表示密封剂，被密封剂5包围的内部是一个空间，其中填充了由干燥剂(未示出)干燥的惰性气体。参考数字7表示连接区，用于连接各发光元件公共的上部电极和衬底上的布线。参考数字10表示衬底。
应该注意，从将成为外部输入端的FPC(柔性印刷电路)6接收视频信号和时钟信号。注意，虽然此处只表示出FPC，也可以在FPC上安装印刷布线基底(PWB)。这样使得本说明书中的发光器件不仅包括发光器件的主体，也包括在发光器件的主体上安装FPC或PWB的状态。
其次，以下将参考图8B描述横截面结构。在衬底10上已经形成驱动电路和像素部分，但是，此处作为驱动电路，示出了源信号线驱动电路1、像素部分2和终端部分。
应该注意，对于源信号线驱动电路1，形成其中n-沟道TFT和p-沟道TFT相结合的CMOS(互补MOS)电路。n-沟道型TFT具有介于栅电极上层和栅绝缘膜15之间的沟道形成区，并且其中叠加了这些层；具有低浓度掺杂区，它介于栅电极下层和栅绝缘膜15之间，并且其中叠加了这些层；具有不与栅电极下层叠加的低浓度掺杂区，和将是源或漏区的高浓度掺杂区。
此外，p-沟道型TFT具有介于栅电极上层和栅绝缘膜15之间的沟道形成区，并且其中叠加了这些层；具有低浓度掺杂区62d，它介于栅电极下层和栅绝缘膜15之间，并且其中叠加了这些层；具有不与栅电极下层叠加的低浓度掺杂区62d，和将是源或漏区的高浓度掺杂区。此外，可通过已知的CMOS、PMOS(p-型MOS)电路或NMOS(n-型MOS)电路制作形成驱动电路的TFT。此外，虽然在本实例中，表示出已经在衬底上形成驱动电路的驱动器集成型，但这种类型不是必需的，而是可以不在衬底上而是在外部形成。
此外，像素部分2由开关TFT70和包含第一电极(阳极)28a的多个像素形成，第一电极(阳极)28a将是电连接到用于控制电流的TFT50的下部电极，用于控制电流的TFT50被电连接到第一电极28a和它的源区或漏区(高浓度掺杂区)62b。在一个像素形成多个TFT。用于控制电流的TFT具有沟道形成区62a，它介于栅电极上层66b和栅绝缘膜15之间，并且其中叠加了这些层；具有低浓度掺杂区62d，它介于栅电极下层66a和栅绝缘膜15之间，并且其中叠加了这些层；具有不与栅电极下层66a叠加的低浓度掺杂区62c。应该注意，参考数字23、24表示源电极或漏电极，参考数字24表示连接电极，它将第一电极28a连接到高浓度掺杂区62b。
在图8B中，表示出用于控制电流的TFT50、开关TFT70和电容41的横截面视图。在图2中，作为开关TFT70，表示出使用具有多个沟道形成区60a的n-沟道型TFT的实例，沟道形成区60a与栅电极64叠加，而栅绝缘膜15介于它两之间。应该注意，参考数字47、48表示源极布线或漏极布线，参考数字60b表示源区或漏区，参考数字60c表示不与栅电极64叠加的低浓度掺杂区，以及参考数字60b表示与栅电极64叠加的低浓度掺杂区。通过将层间电介质22、20作为介质，电容41形成具有电极46和电极63的保持电容，并通过将栅绝缘膜15作为介质进一步还形成具有电极63和半导体膜42的保持电容。
此外，作为层间电介质20、21和22，可使用光敏或非光敏有机材料(聚酰亚胺、丙烯、聚酰胺、聚酰亚胺酰胺、抗蚀剂或苯并环丁烯)，由溅射法、CVD(化学气相淀积)法和涂覆法形成的无机材料(氧化硅、氮化硅、氮氧化硅等)，或由这些材料叠加形成的叠层。在图8中，提供无机绝缘膜20，它由氮化硅膜构成并覆盖栅电极和栅绝缘膜15，无机绝缘膜20是在膜中含氢的条件下形成的膜，提供该膜的目的是通过热处理进行氢化，终止半导体层中的悬挂键。它能够氢化存在于较低位置的半导体层，而与氧化硅膜构成的栅绝缘膜15的存在无关。此外，通过涂覆法形成由光敏有机材料构成的膜后，层间电介质21被选择性刻蚀，从而通过湿法刻蚀或干法刻蚀，它的上端部成为具有曲率半径的曲面。此外，在有机材料用于层间电介质21的情况下，优选用氮化硅膜、氮氧化硅膜、氮氧化铝膜或由这些层叠加构成的层间电介质22覆盖它，起阻挡作用，从而使后来形成的发光元件不会由于从层间电介质21扩散来的水、气体和杂质而退化。此外，层间电介质22也能阻挡杂质从衬底10扩散到发光元件以及杂质从发光元件扩散到TFT等。此外，在具有吸收湿气特性的有机材料被用作层间电介质21的情况下，由于当它暴露在溶液中，如暴露于在后来将要进行的其它图形化步骤中所使用的剥离溶液中的时候会膨胀，必须再次对它进行烘烤，但是，也可以通过用层间电介质22覆盖它，从而使层间电介质21不膨胀。
此外，本发明不限于图8所示层间电介质的叠加顺序，或成膜和氢化步骤顺序，例如，可在用于防止层间电介质氢化时杂质扩散的层间电介质21形成和氢化后，以及通过涂覆法和进一步的湿法刻蚀或干法刻蚀法形成有机树脂膜形成后，再形成上端部已被作成具有曲率半径的曲面的层间电介质22。在有机树脂构成的膜被干法刻蚀的情况下，由于担心因产生电荷而改变TFT特性，优选通过湿法刻蚀对它进行刻蚀；而在由无机绝缘膜和有机树脂膜的叠层构成的层间电介质被刻蚀的情况下，仅有机树脂膜被刻蚀，或在无机绝缘膜被干法刻蚀后形成有机树脂膜并对其进行湿法刻蚀。
在光敏有机树脂材料用于夹层膜21的情况下，如图8所示，它的上端部倾向于是具有曲率半径的曲面，但是，在非光敏有机树脂材料或无机材料用于层间电介质22的情况下，它是如图1所示的接触孔的横截面视图。
此外，由于本发明是光从下表面向外发射的情况，因此透明材料用于层间电介质20-22是理想的。
此外，在第一电极(阳极)28a的两端，形成绝缘物质(也称为堤、阻挡层、堤坝等)30，并在第一电极(阳极)28a上形成含有机化合物的层31(也称为EL层)。在进行气相淀积的时候，有机化合物已通过电阻加热气化，淀积时打开挡板，它飞向衬底方向。含有机化合物的层31，它将是发光层(包含空穴输运层、空穴注入层、电子输运层和电子注入层)，通过气化的有机化合物向上飞溅，并通过金属掩模的开口部分气相淀积在衬底上的工序来形成。由于含有机化合物的层31非常薄，优选第一电极的表面是平坦的，例如，在对第一电极构图之前或之后，可通过化学和机械抛光等(典型地，CMP技术)处理使表面平坦化。在进行CMP(化学机械抛光)的情况下，如果减少电极24或绝缘物质30的厚度，或减薄厚度同时使电极24的端部成为锥形，可进一步增强第一电极的表面平整度。此外，在为增强第一电极(阳极)28a的表面平整度而用有机树脂膜作层间电介质21的情况下，优选提供无机绝缘膜作为层间电介质22来防止开裂发生，并抑制刚一制造完成后就产生的不发光区的出现和点缺陷的出现。此外，为了提高第一电极表面的清洁程度，在绝缘物质30形成之前和之后，通过清洗(用刷子清洗和用海绵清洗)以便清除外来物质(尘埃等)，从而减少黑斑和点缺陷的出现。
对于第一电极(阳极)28a，可采用透明导电膜(ITO(氧化铟-氧化锡合金))，氧化铟-氧化锌合金(In2O3-ZnO)，氧化锌(ZnO)等)。
此外，对于绝缘物质30，可采用光敏或非光敏有机材料(聚酰亚胺、丙烯、聚酰胺、聚酰亚胺酰胺、抗蚀剂或苯并环丁烯)、由溅射法、CVD(化学气相淀积)法和涂覆法形成的无机材料(氧化硅、氮化硅、氮氧化硅等)，或由这些材料叠加形成的叠层等。此外，光敏有机材料用于绝缘物质30，至于光敏有机材料，如果大致划分有两种，即负性光敏有机材料，它由于感光光线而不溶解于腐蚀剂中；或正性光敏有机材料，它由于光线而溶解于腐蚀剂中，但是，任何一种都可适当使用。
在用负性光敏有机材料作绝缘物质30的情况下，如图2B所示，它的上端部倾向于是具有曲率半径的曲面，但是，在正性光敏有机材料用于绝缘物质30的情况下，绝缘物质的横截面形状如图3所示。此外，在绝缘物质30由有机材料构成的情况下，绝缘物质30可用无机绝缘膜(由溅射法等形成的氮化硅膜)覆盖。
此外，在用有机材料作绝缘物质30或层间电介质20-22的情况下，为了去除膜中的气体和水分，通过真空加热处理进行除气是很重要的，并且优选进行除气后再形成含有机化合物的层。在含有机化合物的层31进行成膜前立即进行100-250℃的真空加热，可抑制收缩的出现。优选在含有机化合物的层31形成后，再次进行真空加热进行去气。
此外，在用无机绝缘膜作层间电介质20-22的情况下，通过PCVD法或溅射法进行成膜，但是，特别地，通过RF溅射法，用硅作靶，只用氮气或氮气和氩气的混合气体，施加0.1-1.5Pa的成膜压力、13.56MHz的高频功率(5-20W/cm2)，并将衬底的温度设定在室温到350℃而形成的氮化硅膜对属于元素周期表I族或II族的元素，如Na、Li和其它元素，有相当强的阻挡效应，并能有效抑制这些可移动离子等的扩散。虽然从电荷注入特性和其它特性角度出发，优选使用金属膜，其中在铝中添加0.2-1.5wt％(优选0.5-1.0wt％)的锂，但是在用含锂材料作阴极的情况下，担心晶体管的工作会由于锂扩散而受到损害，但是如果使用通过RF溅射法形成的氮化硅膜，就可防止TFT中的锂扩散。
至于含有机化合物的层31，在它用于全彩色显示的情况下，具体地，通过使用气相淀积掩模的气相淀积法或喷墨法，可以分别有选择并适当将显示红色、绿色和蓝色光发射的材料层形成膜。在形成显示绿光发射的含有机化合物层31的情况下，在本实例中，在形成60nm厚的α-NPD膜后，形成厚40nm其中添加DMQD的Alq3膜，用作绿光发射层；并形成厚1nm的CaF2膜，用作电子注入层。此外，在形成显示蓝光发射的含有机化合物层31的情况下，在形成60nm厚的α-NPD膜后，使用相同掩模，形成厚10nm的用作阻挡层的BCP膜，形成厚40nm用作电子输运层的Alq3膜，和形成厚1nm用作电子注入层的CaF2膜。此外，在形成显示红光发射的含有机化合物层31的情况下，在形成60nm厚的α-NPD膜后，形成厚40nm其中添加DCM的Alq3膜，用作红光发射层；形成厚40nm用作电子输运层的Alq3膜，和形成厚1nm用作电子注入层的CaF2膜。
此外，可通过分别提供用于白光发射的滤色器、颜色转换层等，制造能够进行全颜色显示的发光显示器件。在它用作只进行简单显示的显示器件或发光器件的情况下，可被作成单色光发射(典型地，白光发射)。例如，可将具有电子输运特性的1，3，4-噁二唑衍生物(PBD)分散到具有空穴输运特性的聚乙烯咔唑(PVK)中。此外，通过分散作为电子输运剂的30wt％的PBD和四种适量染料(TPB、香豆素6、DCM1和Nile红)，可得到白光发射。此外，通过适当选择发射红光的有机化合物膜、发射绿光的有机化合物膜和发射蓝光的有机化合物膜，然后将它们叠加并将颜色混合，能够在整体上获得白光发射。
此外，可在第一电极(阳极)28a上涂覆的聚(亚乙基二氧基噻吩)/聚(苯乙烯磺酸)水溶液(PEDOT/PSS)、聚苯胺/樟脑磺酸水溶液(PANI/CSA)PTPDES、Et-PTPDEK、PPBA等并烘烤，作为空穴注入层(阳极缓冲层)。在使用旋涂等的涂覆法形成由高分子量材料构成的空穴注入层的情况下，表面平整度增加，可使在空穴注入层上形成的膜的覆盖和厚度均匀度非常好。特别是由于发光层的膜厚变均匀，从而可获得均匀的光发射。在此情况下，通过涂覆法形成空穴注入层后，优选在用气相淀积法形成膜之前进行真空加热(100-200℃)。应该注意，有关这种情况的实施步骤的流程图的实例示于图6中。例如，在用海绵清洗第一电极(阳极)表面后，通过在80℃下暂时烘烤10分钟由旋涂法形成的60nm厚的聚亚乙基羟基噻吩/聚(苯乙烯磺酸)(poly(ethyleneoxythiophene)/poly(styrene sulfonic acid))水溶液(PEDOT/PSS)，在200℃充分烘烤1小时，并进一步进行真空加热(170℃加热30分钟，冷却30分钟)，在不与大气接触的情况下，在第一电极的整个表面上通过气相淀积法形成发光层。特别是在ITO膜的表面上存在凸部分和凹部分及微粒的情况下，可通过略微增加PEDOT/PSS的膜厚来减少它们的影响。
此外，在ITO膜上涂覆PEDOT/PSS的情况下，由于它的润湿性不太好，在使用旋涂法第一次涂覆PEDOT/PSS溶液后，优选通过一次用纯净水清洗它的方法来增加润湿性从而形成均匀性非常好的膜，再通过旋涂法和烘烤完成PEDOT/PSS溶液的涂覆。应该注意，第一次涂覆完成后，可起到去除微粒的效果，而且通过再次用纯净水清洗而使表面得到适当修整。
此外，在用旋涂法使PBDOT/PSS形成膜的情况下，由于是在它的整个表面上形成膜，优选选择性去除位于衬底的端面、周边部分和终端部分，位于阴极和下部布线部分的连接区的微粒等，并优选用O2灰化等去除这些物质。
此外，在图7中，表示出PEDOT/PSS形成膜后，通过施加真空加热条件制造的四个元件(元件1：170℃加热4小时半，冷却30分钟；元件2：250℃加热30分钟，冷却30分钟；元件3：270℃加热30分钟，冷却30分钟；元件4：170℃加热30分钟，冷却30分钟)的亮度和电压间的关系。根据图7所示的实验结果，在170℃加热30分钟和冷却30分钟的加热条件下制造的元件4显示最佳亮度。此外，从图7可以看到，在170℃加热4小时半的加热条件下制造的元件1和在270℃加热条件下制造的元件3与在其它条件下实验的其它元件相比是差的，可以认为PEDOT/PSS由于加热而变性。对于使用PBDOT/PSS的元件，可获得发光效率增强、寿命延长及电噪声减少等效应。另外，从图7可以证实，使用PEDOT/PSS的元件实现了驱动电压的减少。
此外，通过气相淀积法(电阻加热法)或溅射法在含有机化合物的层31上形成将作为上部电极的第二电极(阴极)32。由此，形成了由第一电极(阳极)28a、含有机化合物的层31和第二电极(阴极)32构成的发光元件。在发光元件按白光发射模式制造的情况下，在衬底10上提供由颜色层和BM构成的滤色器(为简化起见，此处未表示出)。
第二电极32作为所有像素公用的布线，并通过布线电连接到FPC(柔性印刷电路)6。应该注意，在图8中，表示出连接第二电极32到布线45的连接区7，第二电极32通过布线45被电连接到该FPC。
此外，在终端部分上，由通过和栅电极相同步骤形成的电极、通过和源电极或漏电极相同的步骤形成的电极和通过和第一电极28a相同的步骤形成的电极构成的终端电极，用粘接剂，如导电粘接剂等将其和FPC(柔性印刷电路)6粘接在一起。顺便说一句，终端结构不受特别限制，可适当形成。
此外，为了密封在衬底10上形成的发光元件，使用含填充剂的密封剂5将密封衬底4粘接在一起。应该注意，为了保证在密封衬底4和发光元件间的间距，可提供由树脂膜构成的隔离物。然后用惰性气体如氮气等填充密封剂5的内部空间。应该注意，优选用环氧树脂作密封剂5。此外，密封剂5由不渗透水分和氧的材料构成是理想的。另外，可在空间内提供具有吸收氧和水分效应的物质(干燥剂等)。
此外，在本实例中，除了玻璃衬底、石英衬底等外，还可采用由FRP(玻璃纤维增强塑料)、PVF(聚氟乙烯)、Mylar、聚酯、丙烯等构成的塑料衬底。此外，用密封剂5粘接密封衬底4后，它也能够被密封剂密封以覆盖侧表面(暴露表面)。
如上所述，通过将发光元件密封在封闭空间，可使发光元件完全与外部隔绝，可以防止像水分和氧之类促使有机化合物层退化的物质侵入其中。由此，可获得具有高可靠性的发光元件，其中没有收缩出现。
此外，本发明不限于图8中的像素部分的开关TFT的结构，例如，在沟道形成区60a和漏区(或源区)60b之间可只提供LDD(轻掺杂漏)区60c，它没有经由栅绝缘膜与栅电极叠加。此外，栅电极的形状不受限制，它也可被制成单层栅电极。
此外，虽然此处，以顶栅型TFT为例说明，但是能够不考虑TFT(薄膜晶体管)结构而应用本发明，例如，本发明能够被应用于底栅型TFT(反向交错型)和正向交错型TFT。
此外，在图8中，表示出一种结构，其中在与源区或漏区接触的连接电极24形成后形成第一电极28a，但是它不特别限制，例如，与源区和漏区接触的连接电极可以在第一电极形成后形成。
此外，在进一步提供用于覆盖与源区或漏区接触的电极的层间电介质和形成接触孔后，可形成用于连接层间电介质上的电极的第一电极。实例2
通过实行本发明，可完成各种模块(如有源矩阵液晶模块、有源矩阵EL模块和有源矩阵EC模块)。即，通过实行本发明，可完成集成各种模块的电子设备。
以下可以给出这样一些电子设备：摄象机、数字照相机、头置显示器(护目镜型显示器)、汽车导航系统、投影仪、汽车音响、个人计算机、便携式信息终端(移动计算机、蜂窝电话、电子图书等)等。这些实例示于图9A-9E和10A-10C。
图9A是个人计算机，包含：主体2001、图象输入部分2002、显示器部分2003和键盘2004等。
图9B是摄象机，包含：主体2101、显示器部分2102、声音输入部分2103、操作开关2104、电池2105和图象接收部分2106等。
图9C是移动计算机，包含：主体2201、照相机部分2202、图象接收部分2203、操作开关2204和显示器部分2205等。
图9D是使用其中记录程序的记录媒介的播放器，包含：主体2401、显示器部分2402、扬声器部分2403、记录媒介2404和操作开关2405等。该装置使用DVD(数字化通用光盘)、CD等作记录媒介，并且能欣赏音乐、观看电影、玩游戏和用于因特网。
图9E是数字照相机：包括主体2501、显示部分2502、取景器2503、操作开关2504、和图像接收部分(图中没有示出)等。
图10A是蜂窝电话，包含：主体2901、声音输出部分2902、声音输入部分2903、显示器部分2904、操作开关2905、天线2906和图象输入部分(如CCD和图象传感器)2907等。
图10B是便携式图书(电子图书)，包含：主体3001、显示器部分3002和3003、记录媒介3004、操作开关3005和天线3006等。
图10C是显示器，包含：主体3101、支撑基座3102、显示器部分3103等。
此外，图10C所示的显示器具有小、中和大尺寸屏幕。例如，5-20英寸的尺寸。进一步，为了制造具有这样的尺寸的显示器，优选通过使用1×1m尺寸的衬底实行复式图形来进行大规模生产。
如上所述，本发明的应用范围相当广，并且本发明可被应用到各领域的电子设备。而且，利用实例1中的任何结构组合，可获得本实例的电子器件。
根据本发明，没有黑斑和点缺陷的发光器件可完成。进而，可实现具有高可靠性的发光器件，甚至在经过长时间的情况下都不会引起收缩。