發光裝置以及電子設備的製作方法

2023-09-16 21:26:50 2

發光裝置以及電子設備的製作方法
【專利摘要】本發明提供一種發光裝置以及電子設備。在該發光裝置的半導體基板上形成包括根據柵極的電位來控制驅動電流的驅動電晶體的多個電晶體、以與驅動電流相應的亮度發光的發光元件、以及將各電晶體電分離的元件分離部。元件分離部具有在形成於上述半導體基板的槽部的內部填充絕緣體的結構。
【專利說明】發光裝置以及電子設備

【技術領域】
[0001]本發明涉及例如利用了有機EL材料等發光材料的發光裝置。

【背景技術】
[0002]以往作為各種電子設備的顯示裝置提出有將例如利用了有機EL材料的發光元件排列在基板上而成的發光裝置。專利文獻I公開了利用單晶的半導體基板的表面按每一發光元件形成的多個電晶體來控制發光元件的發光的結構。在專利文獻I的技術中，利用了選擇地熱氧化半導體基板的表面的LOCOS (Local Oxidat1n of Silicon:娃的局部氧化)法形成的氧化膜被用於各電晶體的元件分離。
[0003]專利文獻1:日本特開2012 - 083765號公報
[0004]然而，在高精細的圖像顯示的實現上，需要高密度地配置各發光元件。但是，若利用在專利文獻I中公開的L0C0S法，則原理上難以充分地縮小各電晶體的間隔，所以存在發光元件的高密度化受到制約這樣的問題。


【發明內容】

[0005]考慮以上的情況，本發明的目的在於縮小被用於發光元件的驅動的各電晶體的間隔並實現發光元件的高密度化。
[0006]為了解決以上的課題，本發明具備:半導體基板；多個電晶體，其包括根據柵極的電位來控制驅動電流的驅動電晶體且形成於半導體基板；發光元件，其以與驅動電流相應的亮度發光；以及STI (Shallow Trench Isolat1n:淺溝槽隔離)結構的元件分離部,該元件分離部將多個電晶體中的一個電晶體和其他的電晶體分離且形成於半導體基板。在以上的結構中，由於通過半STI結構的元件分離部將半導體基板上的各電晶體分離，所以與將利用L0C0S法形成的氧化膜用於各電晶體的元件分離的專利文獻I的技術相比，能夠縮小各電晶體T的間隔。因此，有能夠實現發光元件的高密度化這樣的優點。此外，元件分離部所採用的STI結構指在形成於半導體基板的表面的槽部填充了絕緣體(典型的為氧化層)的結構(埋入型)。
[0007]在本發明的優選的方式中，多個電晶體包括根據灰度電位來設定驅動電晶體的柵極的電位的第一電晶體，元件分離部將驅動電晶體和第一電晶體分離。根據以上的方式，能夠將根據灰度電位來設定驅動電晶體的柵極的電位的第一電晶體從驅動電晶體有效地分離(防止在半導體基板的內部的電流的漏電)。
[0008]在本發明的優選的方式中，多個電晶體包括配置在驅動電流的路徑上並控制針對發光元件的驅動電流的供給以及斷開的第二電晶體，元件分離部將驅動電晶體和第二電晶體分離。根據以上的方式，能夠將控制針對發光元件的驅動電流的供給以及斷開的第二電晶體從驅動電晶體有效地分離。
[0009]在本發明的優選的方式中，多個電晶體具備控制驅動電晶體的柵極和漏極的導通的第三電晶體，元件分離部將驅動電晶體和第三電晶體分離。根據以上的方式，能夠將控制驅動電晶體的柵極和漏極的導通的第三電晶體從驅動電晶體有效地分離。
[0010]在本發明的優選的方式中，多個電晶體分別包括作為源極或者漏極的一方而發揮作用的擴散層，元件分離部的厚度超過擴散層的厚度。在以上的方式中，由於元件分離部的厚度超過擴散層的厚度，所以與元件分離層的厚度低於擴散層的厚度的結構相比，有能夠防止在相鄰的各電晶體的擴散層之間的電流的漏電這樣的優點。
[0011]在本發明的優選的方式中，元件分離部的寬度超過多個電晶體中的一個電晶體的溝道寬度(例如多個電晶體的溝道寬度的最大值)。在以上的方式中，由於將元件分離部的寬度設定為超過電晶體的溝道寬度的尺寸，所以與元件分離部的寬度低於電晶體的溝道寬度的構結構相比，有能夠將各電晶體有效地分離這樣的優點。
[0012]在本發明的優選的方式中，針對多個各像素的每一個，多個電晶體包含包括驅動電晶體的兩個以上的電晶體，元件分離部將多個像素中的第一像素的電晶體和與第一像素相鄰的第二像素的電晶體分離。在以上的方式中，除了有將一個像素內的各電晶體分離的優點外，還有在相鄰的各像素間也將電晶體有效地分離這樣的優點。根據元件分離部中的將第一像素的電晶體和第二像素的電晶體分離的部分的寬度超過多個電晶體中的一個電晶體的溝道寬度的結構，以上的效果特別地顯著。
[0013]在本發明的優選的方式中，上述元件分離部也可以為在形成於上述半導體基板的槽部的內部填充絕緣體的結構。
[0014]為了解決以上的課題，本發明的特徵在於，具備:半導體基板；形成於上述半導體基板的多個電晶體；發光元件；形成於上述半導體基板的槽部；以及在上述槽部的內部填充的絕緣體，上述多個電晶體包括根據柵極的電位來控制流向上述發光元件的驅動電流的驅動電晶體，在上述多個電晶體中的一個電晶體和其他的電晶體之間配置上述絕緣體。
[0015]以上的各方式所涉及的發光裝置例如作為顯示裝置被用於各種電子設備。具體而言，作為本發明的電子設備的優選例能夠例示出頭部佩戴型顯示裝置、拍攝裝置的電子式取景器等，但本發明的適用範圍並不局限於以上的例示。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本發明的第一實施方式所涉及的發光裝置的俯視圖。
[0017]圖2是像素的電路圖。
[0018]圖3是發光裝置的剖視圖。
[0019]圖4是元件分離部的製造工序的說明圖。
[0020]圖5是像素間的元件分離部(槽部)的說明圖。
[0021]圖6是各元件部以及元件分離部的俯視圖。
[0022]圖7是各電晶體的柵極的俯視圖。
[0023]圖8是布線層WA的俯視圖。
[0024]圖9是布線層WB的俯視圖。
[0025]圖10是布線層WC的俯視圖。
[0026]圖11是布線層WD的俯視圖。
[0027]圖12是布線層WE的俯視圖。
[0028]圖13是布線層WF的俯視圖。
[0029]圖14是第一電極的俯視圖。
[0030]圖15是第二實施方式中的像素的電路圖。
[0031]圖16是各元件部以及元件分離部的俯視圖。
[0032]圖17是各電晶體的柵極的俯視圖。
[0033]圖18是布線層WA的俯視圖。
[0034]圖19是布線層WB的俯視圖。
[0035]圖20是布線層WC的俯視圖。
[0036]圖21是布線層WD的俯視圖。
[0037]圖22是布線層WE的俯視圖。
[0038]圖23是第一電極的俯視圖。
[0039]圖24是作為電子設備的一個例子的頭部佩戴型顯示裝置的示意圖。

【具體實施方式】
[0040]第一實施方式
[0041]圖1是本發明的第一實施方式所涉及的發光裝置100的俯視圖。第一實施方式的發光裝置100是在半導體基板10的表面形成有包括利用了有機EL材料的發光元件的多個像素P的有機EL裝置。半導體基板10是由矽(silicon)等半導體材料的單晶構成的板狀部件。
[0042]如圖1所例示的那樣，在半導體基板10的表面劃定顯示區域11、周邊區域12以及安裝區域13。顯示區域11是排列了多個像素P的矩形區域。在顯示區域11形成向X方向延伸的多條掃描線22、與各掃描線22對應地向X方向延伸的多條控制線24、以及向與X方向交叉的Y方向延伸的多條信號線26。與多條掃描線22和多條信號線26的各交叉對應地形成像素P。因此，多個像素P遍及X方向以及Y方向排列成矩陣狀。
[0043]周邊區域12是包圍顯示區域11的矩形框狀的區域。在周邊區域12設置驅動電路30。驅動電路30是驅動顯示區域11內的各像素P的電路，構成為包括兩個掃描線驅動電路32和信號線驅動電路34。第一實施方式的發光裝置100是利用直接地形成於半導體基板10的表面的電晶體等有源元件構成驅動電路30的電路內置型的顯示裝置。
[0044]安裝區域13是夾著周邊區域12與顯示區域11相反側(即周邊區域12的外側)的區域，在安裝區域13排列有多個安裝端子38。從控制電路、電源電路等各種外部電路(省略圖示)向各安裝端子38供給控制信號、電源電位。將外部電路例如安裝於與安裝區域13接合的可撓性的布線基板(省略圖示)。
[0045]圖2是各像素(像素電路)P的電路圖。如圖2所例示的那樣，顯示區域11內的任意一個像素？構成為包括發光元件45、多個電晶體了01?、1'132)以及容量元件C。各電晶體T是直接地形成於半導體基板10的表面的有源元件。第一實施方式的一個像素P包含驅動電晶體TDR、選擇電晶體(第一電晶體)Tl以及發光控制電晶體(第二電晶體)T2這三個電晶體Τ。其中，在圖2的例示中，將像素P的各電晶體T(TDR、T1、T2)設為P溝道型，但也能夠為N溝道型的電晶體。
[0046]發光兀件45是使包括有機EL材料的發光層的發光功能層450夾在第一電極451 (陽極)和第二電極452 (陰極)之間形成的電光學兀件。第一電極451按照每一像素P分別獨立地形成，第二電極452遍及多個像素P連續。由圖2可知，發光元件45配置在連結第一電源導電體41和第二電源導電體42的電流路徑上。第一電源導電體41是供給高位側的電源電位VEL的電源布線，第二電源導電體42是供給低位側的電源電位VCT的電源布線。
[0047]將驅動電晶體TDR以及發光控制電晶體T2以在連結第一電源導電體41和第二電源導電體42的路徑上相對於發光元件45串聯的方式配置。驅動電晶體TDR的源極與第一電源導電體41連接，並且驅動電晶體TDR生成與自身的柵極的電位(柵極-源極間的電壓)相應的電流量的驅動電流。發光控制電晶體T2作為控制驅動電晶體TDR的漏極和發光元件45的第一電極451的導通狀態(導通/非導通)的開關而發揮作用。在發光控制電晶體T2被控制成接通狀態的狀態下，驅動電流從驅動電晶體TDR經由發光控制電晶體T2被供給至發光兀件45,從而發光兀件45以與驅動電流的電流量相應的亮度發光,在發光控制電晶體T2被控制成斷開狀態的狀態下，針對發光元件45的驅動電流的供給被斷開，從而發光元件45熄滅。即發光控制電晶體T2被配置在驅動電流的路徑上並控制針對發光元件45的驅動電流的供給可否(供給/斷開)。發光控制電晶體T2的柵極與控制線24連接。
[0048]圖2的選擇電晶體Tl作為控制信號線26和驅動電晶體TDR的柵極的導通狀態(導通/非導通)的開關而發揮作用。選擇電晶體Tl的柵極與掃描線22連接。另外，容量兀件C是使電介質夾在第一電極Cl和第二電極C2之間形成的電容。第一電極Cl與驅動電晶體TDR的柵極連接，第二電極C2與第一電源導電體41 (驅動電晶體TDR的源極)連接。因此，容量元件C保持驅動電晶體TDR的柵極-源極間的電壓。
[0049]信號線驅動電路34在每一寫入期間(水平掃描期間)對多條信號線26並列地供給與從外部電路供給的圖像信號對每一像素P指定的灰度相應的灰度電位(數據信號)。另一方面，各掃描線驅動電路32通過向各掃描線22供給掃描信號，來在每一寫入期間依次地選擇多條掃描線22的每一條。與掃描線驅動電路32選擇出的掃描線22對應的各像素P的選擇電晶體Tl移至接通狀態。因此，經由信號線26和選擇電晶體Tl向各像素P的驅動電晶體TDR的柵極供給灰度電位，在容量元件C保持與灰度電位相應的電壓。即選擇電晶體Tl根據灰度電位設定驅動電晶體TDR的柵極的電位。
[0050]另一方面，通過若經過寫入期間而掃描線22的選擇結束，則各掃描線驅動電路32在發光期間向各控制線24供給控制信號，來將與該控制線24對應的各像素P的發光控制電晶體T2控制成接通狀態。因此，在發光期間，與在之前的寫入期間被容量元件C保持的電壓相應的驅動電流從驅動電晶體TDR經由發光控制電晶體T2被供給至發光元件45。如上所述，各發光元件45以與灰度電位相應的亮度發光，從而圖像信號指定的任意的圖像顯示於顯示區域11。
[0051]以下詳述第一實施方式的發光裝置100的具體結構。圖3是發光裝置100的剖視圖。如圖3所例示的那樣，在由矽等半導體材料的單晶構成的半導體基板10的表面形成各像素P的電晶體T(TDR、T1、T2)。具體而言，利用半導體基板10中形成於P型基體(p-sub) 16的表面的N型阱(n-well) 17來形成各電晶體T。
[0052]圖6?圖14是著眼於一個像素量來圖示在形成發光裝置100的各單元的各階段中的半導體基板10的表面的樣子的俯視圖。圖6至圖14的II1-1II線的剖視圖相當於圖3。其中，圖6至圖14是俯視圖，但從使各單元的視覺把握容易化的觀點考慮，對與圖3共同的各單元方便地附加與圖3同方式的陰影線。另外，為了便於說明，在以下的說明中參照的各附圖中，適當地使各單元的尺寸、比例與實際裝置的尺寸不同。
[0053]由圖3以及圖6可知，與像素P的各電晶體T(TDR、Tl、T2)對應的多個元件部E(EDR、E1、E2)形成於半導體基板10的阱17。具體而言，驅動電晶體TDR的元件部EDR、選擇電晶體Tl的元件部El以及發光控制電晶體T2的元件部E2形成於半導體基板10。各元件部E形成為通過形成於半導體基板10的阱17的槽部(溝槽)1A而彼此分離的島狀。劃定各元件部E的槽部1A是部分地去除了形成於半導體基板10的表面的N型的阱17後的區域。在第一實施方式中，如圖6所例示的那樣，驅動電晶體TDR的元件部EDR形成為俯視時向Y方向延伸的帶狀，選擇電晶體Tl的元件部El和發光控制電晶體T2的元件部E2形成為俯視時相對於元件部EDR隔開相等的間隔而向Y方向延伸的帶狀。元件部El和元件部E2彼此隔開間隔地在Y方向上排列。
[0054]圖3所例示的槽部1A的深度DT是半導體基板10 (阱17)的表面與槽部1A的底面之間的距離。將槽部1A的深度DT例如設定為300nm以上100nm以下的範圍內的尺寸(例如幾百nm左右)。由圖3可知，槽部1A的深度DT低於阱17的厚度DW (DT < Dff)。因此，槽部1A的底面由N型的阱17構成。
[0055]如圖3所例示的那樣，在形成了各電晶體T的元件部E的半導體基板10(阱17)的表面上形成絕緣層50。絕緣層50例如由矽化物(典型的為氮化矽、氧化矽)等絕緣性的無機材料形成，絕緣層50構成為包括絕緣膜52和元件分離部54。絕緣膜52是絕緣層50中位於各元件部E的表面上的部分，並作為各電晶體T的柵極絕緣膜而發揮作用。另一方面，元件分離部54是形成於槽部1A的內側(即各元件部E的彼此之間)的部分，並作為用於將各電晶體T電絕緣(元件分離)的單元而發揮作用。由以上的說明可知，在第一實施方式中，形成將各電晶體T電分離的STI (Shallow Trench Isolat1n:淺溝槽隔離)結構的元件分離部54。具體而言，元件分離部54將驅動電晶體TDR和選擇電晶體Tl分離，將驅動電晶體TDR和發光控制電晶體T2分離，並將選擇電晶體Tl和發光控制電晶體T2分離。其中，雖然在以上的說明中著眼於各像素P的電晶體T，但形成在周邊區域12內並構成驅動電路30的各電晶體也與像素P的各電晶體T 一樣，通過STI結構的元件分離部54而彼此電分尚。
[0056]圖4是例示絕緣層50的製造方法的工序圖。首先，例如通過半導體基板10的表面的熱氧化來形成氧化膜81 (工序Pl)，在氧化膜81的表面上形成氮化膜(氮化矽)82 (工序P2)。對於氮化膜82的形成能夠任意地採用化學氣相沉積(CVD:Chemical VaporDeposit1n)等公知的成膜技術。
[0057]在氮化膜82的表面上形成抗蝕膜83 (工序P3)。具體而言，以覆蓋半導體基板10的表面(氮化膜的表面)中俯視時應形成各電晶體T的元件部E的區域的方式形成抗蝕膜83。抗蝕膜83的形成能夠任意地採用光刻蝕技術等公知的成膜技術。通過將在工序P3形成的抗蝕膜83作為掩膜利用的蝕刻，有選擇地去除氮化膜82、氧化膜81以及半導體基板10，從而形成槽部10A (元件部E)(工序P4)。
[0058]在半導體基板10的表面形成氧化膜(氧化矽)84 (工序P5)。氧化膜被填充至槽部10A的內部並且覆蓋氮化膜82。氧化膜84例如能夠利用槽部10A的內壁面的熱氧化和化學氣相沉積等公知的成膜技術來形成。然後，去除氧化膜84中氮化膜82的表面上的部分(工序P6)。氧化膜84的去除能夠任意地採用化學機械研磨(CMP:Chemical MechanicalPolishing)等公知的加工技術。其中，氮化膜82在化學機械研磨中幾乎不被去除。一旦氮化膜82的表面上的氧化膜84在工序P6被去除，則氮化膜82被去除(工序P7)。通過以上的工序形成包括元件部E的表面上的絕緣膜52和槽部1A內的元件分離部54的絕緣層50。
[0059]如圖3以及圖7所例示的那樣，在絕緣層50的表面上形成各電晶體T (TDR、T1、T2)的柵極G。即元件部E(溝道區域)和柵極G夾著絕緣膜52(絕緣層50)對置。如圖3所例示的那樣，在各電晶體T的元件部E中俯視時夾著柵極G (元件部E的溝道區域)的各位置形成擴散層AS和擴散層AD。擴散層AS以及擴散層AD是針對N型的阱17導入反嚮導電型(即P型)的雜質離子並擴散了的規定的厚度的部分。由以上的說明可知，發光裝置100的各電晶體T是由形成了擴散層AS以及擴散層AD的元件部E、覆蓋元件部E (溝道區域)的絕緣膜52、以及在絕緣膜52的表面上與元件部E中擴散層AS和擴散層AD之間的區域(溝道區域)對置的柵極 G 構成的 MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field EffectTransistor:金屬氧化層半導體場效應電晶體)。
[0060]由圖3可知，第一實施方式中的元件分離部54的厚度(槽部10A的深度)DT超過擴散層AS以及擴散層AD的厚度DF。因此，與元件分離部54的厚度DT低於擴散層AS或者擴散層AD的厚度DF的結構相比，有防止在彼此相鄰的各電晶體T的擴散層A (AD、AS)之間的電流的漏電(能夠可靠地分離各電晶體)這樣的優點。
[0061]由圖6以及圖7可知，驅動電晶體TDR的溝道寬度wDR(例如500nm)超過選擇電晶體Tl的溝道寬度Wl、以及發光控制電晶體T2的溝道寬度w2(w2?wl)。圖6的附圖標記Dl相當於位於驅動電晶體TDR的元件部EDR和選擇電晶體Tl的元件部El之間的元件分離部54的寬度(X方向上的元件部EDR和元件部El的間隔)。同樣，附圖標記D2相當於位於驅動電晶體TDR的元件部EDR和發光控制電晶體T2的元件部E2之間的元件分離部54的寬度(X方向上的元件部EDR和元件部E2的間隔)。在第一實施方式中，X方向上的元件分離部54的寬度Dl以及寬度D2超過選擇電晶體Tl的溝道寬度wl以及發光控制電晶體T2的溝道寬度w2(Dl、D2 > wl、w2)，更優選超過驅動電晶體TDR的溝道寬度wDR(Dl、D2 > wDR)。如上所述,在第一實施方式中，由於與位於在X方向上彼此相鄰的各電晶體T之間的元件分離部54確保充分的寬度，所以有能夠有效地分離像素P內的各電晶體T這樣的優點。
[0062]另外，如圖5所例示的那樣，若著眼於在顯示區域11內在X方向上相鄰的任意的兩個像素P (P1、P2)，則像素Pl的各電晶體T和像素P2的各電晶體T之間的元件分離部54的寬度δ超過選擇電晶體Tl的溝道寬度wl、以及發光控制電晶體Τ2的溝道寬度《2(δ >wl、w2)，更優選超過驅動電晶體TDR的溝道寬度wDR( δ > wDR)。像素間的元件分離部54的寬度S例如相當於像素Pl的選擇電晶體Tl的元件部E1、發光控制電晶體T2的元件部E2和像素P2的驅動電晶體TDR的元件部EDR在X方向上的間隔(像素P間的各元件部E的最短距離)。如上所述，在第一實施方式中，由於與位於彼此相鄰的各像素P之間的元件分離部54確保充分的寬度，所以有能夠有效地分離像素P間的各電晶體T這樣的優點。
[0063]如圖3所例示的那樣，在以上說明的形成了各電晶體T的柵極G的絕緣層50的表面上形成交替地層疊了多個絕緣層L (LA?LF)和多個布線層W(WA?WF)而成的多層布線層。各絕緣層L例如由矽化物(典型的為氮化矽、氧化矽)等絕緣性的無機材料形成。另夕卜，各布線層W由含有鋁、銀等低電阻的導電材料形成。其中，在以下的說明中，將通過導電層(單層或者多層)的有選擇的去除而在同一工序中一併地形成多個單元的關係記載為「由同層形成」。
[0064]圖3的絕緣層LA形成在形成了各電晶體T的柵極G的絕緣層50 (絕緣膜52)的表面上。如圖3以及圖8所例示的那樣，在絕緣層LA的表面上由同層(布線層WA)形成包括掃描線22以及控制線24和多個中繼電極QA(QAl?QA5)的導體圖案。由圖8可知，掃描線22以及控制線24在Y方向上彼此隔開間隔而向X方向延伸。掃描線22經由貫通絕緣層LA的導通孔(接觸孔)HAl與選擇電晶體Tl的柵極G導通，控制線24經由貫通絕緣層LA的導通孔HA2與發光控制電晶體T2的柵極G導通。
[0065]中繼電極QAl經由貫通絕緣層LA和絕緣層50的導通孔HA3與驅動電晶體TDR的擴散層AS導通。由圖3以及圖8可知，中繼電極QA2經由貫通絕緣層LA和絕緣層50的導通孔HA4與驅動電晶體TDR的擴散層AD (漏極)導通，並且經由貫通絕緣層LA和絕緣層50的導通孔HA5與發光控制電晶體T2的擴散層AS(源極)導通。即如參照圖2所說明的那樣，驅動電晶體TDR和發光控制電晶體T2以串聯的方式連接。
[0066]中繼電極QA3經由貫通絕緣層LA和絕緣層50的導通孔HA6與發光控制電晶體T2的擴散層AD導通。由圖3以及圖8可知，中繼電極QA4經由貫通絕緣層LA和絕緣層50的導通孔HA7與選擇電晶體Tl的擴散層AD導通，並且經由貫通絕緣層LA的導通孔HA8與驅動電晶體TDR的柵極G導通。即如參照圖2所說明的那樣，驅動電晶體TDR的柵極G與選擇電晶體Tl連接。中繼電極QA5經由貫通絕緣層LA以及絕緣層50的導通孔HA9與選擇電晶體Tl的擴散層AS導通。
[0067]圖3的絕緣層LB形成在形成了布線層WA的絕緣層LA的表面上。如圖3以及圖9所例示的那樣，在絕緣層LB的表面上由同層(布線層WB)形成包括信號線26和多個中繼電極QB(QB1?QB3)的導體圖案。由圖9可知，信號線26形成為向Y方向延伸的直線狀，並經由貫通絕緣層LB的導通孔HBl與布線層WA的中繼電極QA5導通。即由圖3以及圖9可知，信號線26經由中繼電極QA5與選擇電晶體Tl的擴散層AS導通。另外，中繼電極QBl經由貫通絕緣層LB的導通孔HB2與布線層WA的中繼電極QAl導通。中繼電極QB2經由貫通絕緣層LB的導通孔HB2與布線層WA的中繼電極QA3導通，中繼電極QB3經由貫通絕緣層LB的導通孔HB3與布線層WA的中繼電極QA4 (驅動電晶體TDR的柵極G)導通。
[0068]圖3的絕緣層LC形成在形成了布線層WB的絕緣層LB的表面上。如圖3以及圖10所例示的那樣，在絕緣層LC的表面上由同層(布線層WC)形成包括第一導電層61和多個中繼電極QC(QC1、QC2)的導體圖案。第一導電層61遍及顯示區域11的整個區域連續地形成並構成圖2的第一電源導電體41。具體而言，第一導電層61與供給高位側的電源電位VEL的安裝端子38電連接，並且由圖10可知，第一導電層6經由貫通絕緣層LC的導通孔HCl與布線層WB的中繼電極QBl導通。即由安裝端子38供給的電源電位VEL經由第一導電層61、中繼電極QBl以及中繼電極QAl到達驅動電晶體TDR的擴散層AS(源極)。
[0069]如圖10所例示的那樣，在第一導電層61上按照每一像素P形成開口部71。中繼電極QCl以及中繼電極QC2形成於開口部71的內側。中繼電極QCl經由貫通絕緣層LC的導通孔HC2與布線層WB的中繼電極QB2導通，中繼電極QC2經由貫通絕緣層LC的導通孔HC3與布線層WB的中繼電極QB3導通。
[0070]圖3的絕緣層LD形成在形成了布線層WC的絕緣層LC的表面上。如圖3以及圖11所例示的那樣，在絕緣層LD的表面上由同層(布線層WD)形成包括容量元件C的第一電極Cl和多個中繼電極QD(QD1、QD2)的導體圖案。由圖11可知，第一電極Cl按照每一像素P分別獨立地形成，並經由貫通絕緣層LD的導通孔HDl與布線層WC的中繼電極QC2導通。即如參照圖2所說明的那樣，容量元件C的第一電極Cl經由中繼電極QC2、中繼電極QB3以及中繼電極QA4與驅動電晶體TDR的柵極G電連接。
[0071]如圖11所例示的那樣，在第一電極Cl形成開口部72。中繼電極QDl形成於開口部72的內側，並經由貫通絕緣層LD的導通孔HD2與布線層WC的中繼電極QCl導通。另一方面，中繼電極QD2經由貫通絕緣層LD的導通孔HD3與布線層WC的第一導電層61導通。
[0072]在圖3中例示出使絕緣層LD為第一層LDl以及第二層LD2層疊而成的結構。在第一層LDl的表面上(第一層LDl和第二層LD2之間)形成輔助電極62。在絕緣層LD (第二層LD2)的表面上形成的第一電極Cl經由貫通第二層LD2的多個導通孔與輔助電極62導通。輔助電極62是用於使容量元件C的容量值增加的輔助的電極。此外，也能夠採用省略了輔助電極62的結構(以單層形成絕緣層LD的結構)。
[0073]圖3的絕緣層LE形成在形成了布線層WD的絕緣層LD的表面上。如圖3以及圖12所例示的那樣，在絕緣層LE的表面上由同層(布線層WE)形成包括第二導電層63和中繼電極QE的導體圖案。布線層WE由含有銀、鋁的光反射性的導電材料形成。
[0074]由圖12可知，與第一導電層61—樣，第二導電層63遍及顯示區域11的整個區域連續地形成，並經由貫通絕緣層LE的導通孔HEl與布線層WD的中繼電極QD2導通。即第二導電層63經由中繼電極QD2與第一導電層61 (圖10)電連接。因此，與第一導電層61一樣，向第二導電層63供給高位側的電源電位VEL。從以上的說明可知，第二導電層63與第一導電層61 —起構成圖2的第一電源導電體41。如圖12所例不的那樣,在第二導電層63按照每一像素P形成開口部73。中繼電極QE形成於開口部73的內側，並經由貫通絕緣層LE的導通孔HE2與布線層WD的中繼電極QDl導通。
[0075]在圖3中例示出使絕緣層LE為第一層LEl以及第二層LE2層疊而成的結構。在第一層LEl的表面上(第一層LEl和第二層LE2之間)形成輔助電極64。在絕緣層LE (第二層LE2)的表面上形成的第二導電層63經由貫通第二層LE2的多個導通孔與輔助電極64導通。與輔助電極62 —樣，輔助電極64是用於使容量元件C的靜電容量增加的輔助的電極。此外，也能夠採用省略了輔助電極64的結構(以單層形成絕緣層LE的結構)。
[0076]由以上的說明可知,使絕緣層LD夾在第一導電層61和第一電極Cl (輔助電極62)之間形成的容量和使絕緣層LE夾在第二導電層63 (輔助電極64)和第一電極Cl之間形成的容量作為參照圖2所述的容量元件C而發揮作用。由以上的說明可知，第一導電層61以及第二導電層63作為供給電源電位VEL的第一電源導電體41以及在與第一電極Cl之間形成容量元件C的第二電極C2發揮作用。
[0077]圖3的絕緣層LF形成在形成了布線層WE的絕緣層LE的表面上。如圖3以及圖13所例示的那樣，在絕緣層LF的表面上由同層(布線層WF)形成包括每一像素P的中繼電極QF的導體圖案。布線層WF例如由遮光性的導電材料(例如氮化鈦)形成。由圖13可知，中繼電極QF經由貫通絕緣層LF的導通孔HF與布線層WE的中繼電極QE導通。中繼電極QF以俯視時與第二導電層63的開口部73重疊的方式形成。即俯視時，中繼電極QF的外周邊位於開口部73的內周邊的外側。由於中繼電極QF由遮光性的導電材料形成，所以通過中繼電極QF防止外部光從開口部73向多層布線層的進入。因此，有能夠防止光照射引起的各電晶體T的電流的漏電這樣的優點。
[0078]如圖3所例示的那樣，在形成了布線層WF的絕緣層LF的表面上形成光路調整層66。光路調整層66是規定各像素P的共振結構的共振波長的透光性的膜體，由矽化物(典型的為氮化矽、氧化矽)等透光性的絕緣材料形成。在光路調整層66的表面上按照每一像素P分別獨立地形成第一電極451。第一電極451例如由IT0(Indium Tin Oxide:銦錫氧化物)等透光性的導電材料形成。由圖14可知，第一電極451是作為發光元件45的陽極而發揮作用的大致矩形的電極(像素電極)，並經由貫通光路調整層66的導通孔H與布線層WF的中繼電極QF導通。即由圖3可知，第一電極451經由多層布線層的各中繼電極(QF、QE、QD1、QC1、QB2、QA3)與發光控制電晶體T2的擴散層AD導通。
[0079]如圖3所例示的那樣，在形成了第一電極451的光路調整層66的表面上遍及半導體基板10的整個區域形成像素定義層68。像素定義層68例如由矽化物(典型的為氮化矽、氧化矽)等絕緣性的無機材料形成。在像素定義層68形成與第一電極451對應的開口部69。在圖14中以虛線一併記載像素定義層68的開口部69的內周邊。
[0080]如圖3所例示的那樣，在形成了第一電極451和像素定義層68的光路調整層66的表面上形成發光功能層450。發光功能層450形成於顯示區域11的整個區域並遍及多個像素P而連續。第一實施方式的發光功能層450構成為包括由有機EL材料形成的發光層，通過電流的供給而放射白色光。白色光是具有遍及藍色的波長區域、綠色的波長區域以及紅色的波長區域的光譜的光，在可見光的波長區域內至少觀測到兩個峰值。此外，也能夠使向發光層供給的電子、空穴的輸送層或者注入層包含於發光功能層450。
[0081]如圖3所例示的那樣，在發光功能層450的表面上形成作為發光元件45的陰極而發揮作用的第二電極452。第二電極452以遍及多個像素P連續的方式形成於半導體基板10的整個區域，並與供給電源電位VCT的安裝端子38電連接。其中，實際上，防止外部空氣、水分侵入的透光性的密封層以覆蓋第二電極452的方式形成於半導體基板10的整個區域，但為方便起見，在圖3中省略了圖示。
[0082]如圖3所例示的那樣，發光功能層450中在像素定義層68的開口部69的內側被第一電極451和第二電極452夾著的區域(發光區域)發光。即在像素定義層68的開口部69的內側層疊了第一電極451、發光功能層450以及第二電極452的部分作為發光元件45而發揮作用。由以上的說明可知，像素定義層68規定各像素P的發光元件45的平面形狀、尺寸。第一實施方式的發光裝置100是非常高精細地配置了發光元件45的微型顯示器。例如將一個發光元件45的面積(像素定義層68的一個開口部69的面積)設定成40 μ m2以下，將在X方向上彼此相鄰的各發光元件45的間隔設定成1.5μπι以下。
[0083]第二電極452作為使到達表面的光的一部分透過且反射剩餘的光的性質(半透過反射性)的半透過反射層而發揮作用。例如通過將含有銀、鎂的合金等光反射性的導電材料形成為充分薄的膜厚來形成半透過反射性的第二電極452。從發光功能層450放射的白色光在第二導電層63 (第一電源導電體41)和第二電極452之間往復,並且特定的共振波長的成分被有選擇地放大且透過第二電極452向觀察側(與半導體基板10相反側)射出。即形成使來自發光功能層450的射出光在作為反射層發揮作用的第二導電層63和作為半透過反射層發揮作用的第二電極452之間共振的共振結構。上述的光路調整層66是用於按照各像素P的各顯示顏色分別獨立地設定共振結構的共振波長(顯示顏色)的單元。具體而言，根據光路調整層66的膜厚來適當地調整構成共振結構的第二導電層63和第二電極452之間的光路長(光學距離)，從而按照各顯示顏色設定各像素P的射出光的共振波長。以上是第一實施方式的發光裝置100的具體結構。
[0084]如以上所說明的那樣，在第一實施方式中，由於在形成於半導體基板10上的槽部1A填充了氧化膜84的STI結構的元件分離部54形成於各電晶體T之間，所以與將利用LOCOS法形成的氧化膜利用於各電晶體的元件分離的專利文獻I的技術相比，能夠縮小各電晶體T的間隔。因此，有能夠實現發光元件45的高密度化(顯示圖像的高精細化)這樣的優點。如以上所述那樣能夠實現發光元件45的高密度化的結構在非常高密度地配置各發光元件45的微型顯示器中特別地優選。
[0085]第二實施方式
[0086]圖15是第二實施方式中的各像素P的電路圖。如圖15所例示的那樣，第二實施方式的像素P是對第一實施方式的像素P追加了寫入控制電晶體(第三電晶體)T3的結構。寫入控制電晶體T3夾在驅動電晶體TDR的柵極和漏極之間而控制兩者間的電連接(導通/非導通)。即若寫入控制電晶體T3移至接通狀態，則驅動電晶體TDR 二極體連接。寫入控制電晶體T3的柵極與和掃描線22、控制線24 —起向X方向延伸的控制線28連接。
[0087]在掃描線驅動電路32依次選擇各掃描線22的寫入期間，選擇行的各像素P的寫入控制電晶體T3被維持為接通狀態。因此，如在圖15中以虛線的箭頭所圖示的那樣，在寫入期間，產生從第一電源導電體41經由驅動電晶體TDR、寫入控制電晶體T3以及選擇電晶體Tl併到達信號線26的電流(以下稱為「寫入電流」)。信號線驅動電路34根據圖像信號對每一像素P指定的灰度來控制寫入電流的電流量。因此，在寫入期間的結束時，驅動電晶體TDR的柵極的電位被設定為與圖像信號指定的灰度相應的電位。在經過寫入期間後的發光期間，選擇電晶體Tl和寫入控制電晶體T3移至斷開狀態，並且與第一實施方式相同，發光控制電晶體T2移至接通狀態。
[0088]根據以上的說明可知，相對於第一實施方式的像素P是根據向信號線26供給的電壓信號(灰度電位)的電壓來控制驅動電晶體TDR的柵極的電位的電壓寫入型的像素電路，第二實施方式的像素P是根據向信號線26供給的電流信號(寫入電流)的電流量來控制驅動電晶體TDR的柵極的電位的電流寫入型的像素電路。
[0089]圖16至圖23是著眼於一個像素量來圖示在形成第二實施方式的發光裝置100的各單元的各階段的半導體基板10的表面的樣子的俯視圖。如圖16所例示的那樣，與像素P的各電晶體101?、1'1、了2、了3)對應的多個元件部E(EDR、E1、E2、E3)形成於半導體基板10的阱17。各元件部E被劃定為通過形成於N型的阱17的槽部1A而彼此分離的島狀。與第一實施方式相同，包括絕緣膜52和元件分離部54的絕緣層50形成在半導體基板10的表面上。與第一實施方式相同，在第二實施方式中也以參照圖4說明的方法來形成STI結構的元件分離部54。
[0090]第二實施方式的元件分離部54除了與第一實施方式相同地將驅動電晶體TDR、選擇電晶體Tl以及發光控制電晶體T2分別彼此分離之外，由圖16可知，還將寫入控制電晶體T3從驅動電晶體TDR、選擇電晶體Tl以及發光控制電晶體T2分離。位於驅動電晶體TDR的元件部EDR和寫入控制電晶體T3的元件部E3之間的元件分離部54的寬度D3超過寫入控制電晶體T3的溝道寬度《3 (或者選擇電晶體Tl的溝道寬度《1、發光控制電晶體T2的溝道寬度w2) (D3 > wUw2,w3)，更優選超過驅動電晶體TDR的溝道寬度wDR(D3 > wDR)。
[0091]如圖17所例示的那樣，在絕緣層50的表面上形成各電晶體T(TDR、T1、T2、T3)的柵極G。與第一實施方式相同，在形成了各電晶體T的柵極G的絕緣層50的表面上形成交替地層疊多個絕緣層L (LA?LF)和多個布線層W(WA?WF)而成的多層布線層。
[0092]如圖18所例示的那樣，形成在絕緣層LA的表面上的布線層WA包含掃描線22、控制線24、控制線28以及多個中繼電極QA (QAl?QA5)。與第一實施方式相同，掃描線22與選擇電晶體Tl的柵極G導通，控制線24與發光控制電晶體T2的柵極G導通。控制線28與寫入控制電晶體T3的柵極G導通。另外，與第一實施方式相同，中繼電極QAl與驅動電晶體TDR的擴散層AS導通，中繼電極QA3與發光控制電晶體T2的擴散層AD導通，中繼電極QA5與選擇電晶體Tl的擴散層AS導通。中繼電極QA2與驅動電晶體TDR的擴散層AD、發光控制電晶體T2的擴散層AS以及寫入控制電晶體T3的擴散層AS導通。中繼電極QA4與驅動電晶體TDR的柵極、選擇電晶體Tl的擴散層AD以及寫入控制電晶體T3的擴散層AS導通。即如參照圖15所說明的那樣，寫入控制電晶體T3夾在驅動電晶體TDR的柵極G和擴散層AD (漏極)之間。
[0093]如圖19所例示的那樣，形成在絕緣層LB的表面上的布線層WB包含信號線26和多個中繼電極QB(QB1?QB3)。與第一實施方式相同，信號線26經由布線層WA的中繼電極QA5與選擇電晶體Tl的擴散層AS導通。中繼電極QBl與布線層WA的中繼電極QAl導通，中繼電極QB2與布線層WA的中繼電極QA3導通，中繼電極QB3與布線層WA的中繼電極QA4導通。
[0094]如圖20所例示的那樣，形成在絕緣層LC的表面上的布線層WC包含第一導電層61和多個中繼電極QC(QC1、QC2)。供給電源電位VEL的第一導電層61與布線層WB的中繼電極QBl導通。即與第一實施方式相同,第一導電層61作為向驅動電晶體TDR的擴散層AS供給電源電位VEL的第一電源導電體41而發揮作用。在第一導電層61按照每一像素P形成開口部74和開口部75。中繼電極QCl形成於開口部74的內側並與布線層WB的中繼電極QB2導通，中繼電極QC2形成於開口部75的內側並與布線層WB的中繼電極QB3導通。
[0095]如圖21所例示的那樣，形成在絕緣層LD的表面上的布線層WD包含容量元件C的第一電極Cl和多個中繼電極QD (QDl、QD2)。第一電極Cl與布線層WC的中繼電極QC2導通。另外，中繼電極QDl與布線層WC的中繼電極QCl導通，中繼電極QD2與第一導電層61導通。
[0096]如圖22所例示的那樣，與第一實施方式相同，形成在絕緣層LE的表面上的布線層WE由光反射性的導電材料形成，並包含第二導電層63和中繼電極QE。第二導電層63與布線層WE的中繼電極QD2導通。即布線層WC的第一導電層61和布線層WE的第二導電層63經由布線層WD的中繼電極QD2導通。因此，與第一實施方式相同，第一導電層61以及第二導電層63作為供給電源電位VEL的第一電源導電體41以及在第一電極Cl之間形成容量元件C的第二電極C2而發揮作用。另一方面，中繼電極QE形成於第二導電層63的開口部75的內側並與布線層WD的中繼電極QDl導通。
[0097]與第一實施方式相同，形成在絕緣層LF的表面上的布線層WF按照每一像素P包含俯視時與開口部75重疊的遮光性的中繼電極QF(省略圖示)。在絕緣層LF的表面上形成光路調整層66，如圖23所例示的那樣，在光路調整層66的表面上按照每一像素P形成第一電極451，並且該第一電極451與布線層WF的中繼電極QF導通。根據以上的說明可知，與第一實施方式相同，第二實施方式的第一電極451經由多層布線層的各中繼電極(QF、QE、QDU QCU QB2、QA3)與發光控制電晶體T2的擴散層AD導通。發光功能層450、第二電極452的結構與第一實施方式相同。在以上說明的第二實施方式中也實現與第一實施方式相同的效果。
[0098]變形例
[0099]能夠對以上所例示的各方式進行各種變形。以下例示具體的變形方式。在彼此不矛盾的範圍內能夠將從以下的例示中任意地選擇出的兩個以上的方式適當地合併。
[0100](I)像素P的結構並不局限於圖2、圖15的例示。例如，也能夠採用省略了上述的各方式的發光控制電晶體T2的結構(將驅動電晶體TDR的漏極直接連接發光元件45的第一電極451的結構)。另外，也能夠採用在驅動電晶體TDR的二極體連接中將柵極-源極間的電壓設定為驅動電晶體TDR的閾值電壓，並經由夾在驅動電晶體TDR和選擇電晶體Tl之間的容量元件使驅動電晶體TDR的柵極的電位根據信號線26的灰度電位來變化，從而補償閾值電壓的誤差的結構。也能夠如日本特開2013 - 088611號公報中的技術那樣，將用於設定驅動電晶體TDR的柵極的電位的容量元件配置於像素P的外側。
[0101](2)發光兀件45的結構並不局限於上述的各方式的例不。例如,在上述的各方式中，遍及多個像素P連續地形成產生白色光的發光功能層450，但也能夠按照每一像素P分別獨立地形成放射與各像素P的顯示顏色對應的波長的單色光的發光功能層450。另外，在上述的各方式中，在第一電源導電體41 (反射層)和第二電極452 (半透過反射層)之間形成共振結構，但例如也能夠由反射性的導電材料形成第一電極451,並在第一電極451 (反射層)和第二電極452 (半透過反射層)之間形成共振結構。
[0102](3)在上述的各方式中例示了利用有機EL材料的發光元件45，但對於以無機EL材料形成發光層的發光元件45、利用了 LED等發光元件45的結構，本發明也同樣適用。
[0103]電子設備
[0104]在上述的各方式中例示的發光裝置100能夠作為各種電子設備的顯示裝置而優選地加以利用。在圖24中作為電子設備例示了利用了在上述的各方式中例示的發光裝置100 的頭戴式顯不裝置 90 (HMD:Head Mounted Display)。
[0105]顯示裝置90是能夠佩戴於使用者的頭部的電子設備，具備與使用者的左眼重合的透過部(透鏡)92L、與使用者的右眼重合的透過部92R、左眼用的發光裝置100L以及半透半反鏡94L、右眼用的發光裝置100R以及半透半反鏡94R。發光裝置100L和發光裝置100R以射出光向彼此相反的方向行進的方式配置。左眼用的半透半反鏡94L使透過部92L的透過光向使用者的左眼側透過，並且使來自發光裝置100L的射出光向使用者的左眼側反射。同樣，右眼用的半透半反鏡94R使透過部92R的透過光向使用者的右眼側透過，並且使來自發光裝置100R的射出光向使用者的右眼側反射。因此，使用者感知將經由透過部92L以及透過部92R觀察到的像和各發光裝置100的顯示圖像重疊形成的圖像。另外，通過使彼此被賦予了視差的立體圖像(左眼用圖像以及右眼用圖像)顯示於發光裝置100L和發光裝置100R，能夠使使用者感知顯示圖像的立體感。
[0106]此外，應用上述的各方式的發光裝置100的電子設備並不局限於圖24的顯示裝置90。例如，在用於攝像機、照相機等拍攝裝置的電子式取景器(EVF-Electronic ViewFinder)中也能夠優選地利用本發明的發光裝置100。另外，在行動電話機、可攜式信息終端(智慧型手機)、電視、個人計算機等的顯示器、車載導航裝置等各種電子設備中也能夠採用本發明的發光裝置100。
[0107]附圖標記的說明:100…發光裝置;10…半導體基板;10A…槽部;11…顯不區域；
12…周邊區域；13…安裝區域;22…掃描線;24、28…控制線;26…信號線;30…驅動電路；32…掃描線驅動電路；34…信號線驅動電路；38…安裝端子；41…第一電源導電體；42...第二電源導電體；45…發光兀件；450…發光功能層；451…第一電極；452…第二電極；50…絕緣層；52...絕緣膜；54...兀件分離部；TDR...驅動電晶體；T1...選擇電晶體；Τ2...發光控制電晶體；Τ3…與入控制電晶體。
【權利要求】
1.一種發光裝置，其特徵在於，具備: 半導體基板； 多個電晶體，其包括根據柵極的電位來控制驅動電流的驅動電晶體且形成於所述半導體基板； 發光元件，其以與所述驅動電流相應的亮度發光；以及 STI結構的元件分離部，該元件分離部將所述多個電晶體中的一個電晶體和其他的電晶體分離且形成於所述半導體基板。
2.根據權利要求1所述的發光裝置，其特徵在於， 所述多個電晶體包括根據灰度電位來設定所述驅動電晶體的所述柵極的電位的第一電晶體， 所述元件分離部將所述驅動電晶體和所述第一電晶體分離。
3.根據權利要求1或者2所述的發光裝置，其特徵在於， 所述多個電晶體包括配置在所述驅動電流的路徑上並控制針對所述發光元件的驅動電流的供給以及斷開的第二電晶體， 所述元件分離部將所述驅動電晶體和所述第二電晶體分離。
4.根據權利要求1?3中任一項所述的發光裝置，其特徵在於， 所述多個電晶體具備控制所述驅動電晶體的柵極和漏極的導通的第三電晶體， 所述元件分離部將所述驅動電晶體和所述第三電晶體分離。
5.根據權利要求1?4中任一項所述的發光裝置，其特徵在於， 所述多個電晶體分別包括作為源極或者漏極的一方而發揮作用的擴散層， 所述元件分離部的厚度超過所述擴散層的厚度。
6.根據權利要求1?5中任一項所述的發光裝置，其特徵在於， 所述元件分離部的寬度超過所述多個電晶體中的一個電晶體的溝道寬度。
7.根據權利要求1?6中任一項所述的發光裝置，其特徵在於， 針對多個像素的每一個，所述多個電晶體包含包括所述驅動電晶體的兩個以上的電晶體， 所述元件分離部將所述多個像素中的第一像素的電晶體和與所述第一像素相鄰的第二像素的電晶體分離。
8.根據權利要求7所述的發光裝置，其特徵在於， 所述元件分離部中的將所述第一像素的電晶體和所述第二像素的電晶體分離的部分的寬度超過所述多個電晶體中的一個電晶體的溝道寬度。
9.根據權利要求1?8中任一項所述的發光裝置，其特徵在於， 所述元件分離部為在形成於所述半導體基板的槽部的內部填充絕緣體的結構。
10.一種發光裝置，其特徵在於，具備: 半導體基板； 形成於所述半導體基板的多個電晶體； 發光兀件； 形成於所述半導體基板的槽部；以及 在所述槽部的內部填充的絕緣體， 所述多個電晶體包括根據柵極的電位來控制流向所述發光元件的驅動電流的驅動電晶體， 在所述多個電晶體中的一個電晶體和其他的電晶體之間配置所述絕緣體。
11.一種電子設備，其特徵在於， 具備權利要求1?10中的任意一個發光裝置。
【文檔編號】G09F9/30GK104465699SQ201410458189
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年9月10日 優先權日:2013年9月12日
【發明者】太田人嗣, 野澤陵一 申請人:精工愛普生株式會社