專利名稱：半導(dǎo)體裝置及其制造方法、顯示裝置、電子設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具備發(fā)光特性良好的發(fā)光元件的半導(dǎo)體裝置、顯示裝置、電子設(shè)備、以及半導(dǎo)體裝置的制造方法。
背景技術(shù)：
圖16是用來說明以往的發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)的圖。以往的發(fā)光元件具有如下結(jié)構(gòu)在絕緣膜1000上順序?qū)盈B了下部電極1002、第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層1004、發(fā)光層1006、第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層1008、以及上部電極1010。若給下部電極1002及上部電極1010分別提供預(yù)定的電位，則激子在發(fā)光層1006再結(jié)合，并且，射出在再結(jié)合時(shí)被釋放的能量作為光。
在使用發(fā)光元件形成顯示器的情況下，需要從發(fā)光元件的上面放出光。在使用金屬形成上部電極1010的情況下，具有將上部電極1010的膜厚設(shè)定為5nm至200nm(包括5nm和200nm)來從上面放出光的方法。在該方法中，若將由Ni組成的上部電極1010的膜厚設(shè)定為15nm，則發(fā)光元件所發(fā)出的紫外光的透過率就成為70％或更高(例如專利文件1)。
專利文件1特開2004-221132號(hào)公報(bào)(第43段及第57段)在上述以往的技術(shù)中，通過使上部電極的膜厚減薄(例如15nm)，被發(fā)出的光的透過率成為70％或更高。但是，在使用發(fā)光元件作為顯示器的情況下，上部電極的光透過率理想地是80％或更高。
另外，還存在使用ITO、ZnO等的透明電極作為上部電極的方法，但是透明電極呈現(xiàn)高電阻，因此，因透明電極而消耗電力，導(dǎo)致了發(fā)光元件的發(fā)光效率降低。另外，在使用ZnO作為發(fā)光層并獲得紫外光發(fā)光的情況下，若使用ZnO作為上部電極，則所發(fā)出的紫外光因上部電極而被吸收。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問題，本發(fā)明旨在提供具備向上面發(fā)光的效率高的發(fā)光元件的半導(dǎo)體裝置、顯示裝置、電子設(shè)備、以及半導(dǎo)體裝置的制造方法。
為了解決上述問題，根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置具備形成在絕緣膜中的第一凹部或開口部；第一電極，該第一電極形成在位于第一凹部或開口部周圍的絕緣膜上、第一凹部或開口部的底面及側(cè)面，并具有位于第一凹部內(nèi)或開口部內(nèi)的第二凹部；第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層，該第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層形成在第一電極上，并具有位于第二凹部內(nèi)的第三凹部；發(fā)光層，該發(fā)光層形成在第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層上，并具有位于第三凹部內(nèi)的第四凹部；第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層，該第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層形成在發(fā)光層上，并具有位于第四凹部內(nèi)的第五凹部；以及第二電極，該第二電極形成在構(gòu)成第五凹部的底面及側(cè)面的第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層上。
根據(jù)所述半導(dǎo)體裝置，沿著形成在絕緣膜中的第一凹部或開口部的底面及側(cè)面形成有第一電極、第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層、發(fā)光層、以及第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層。因此，發(fā)光層所發(fā)出的光透過第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層，然后，從發(fā)光元件的上面被射出。因此，高效率地從發(fā)光元件的上面射出發(fā)光層所發(fā)出的光。
在第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層的帶隙等于或小于發(fā)光層的帶隙的情況下，第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層的厚度優(yōu)選薄于發(fā)光層的厚度。通過采用這種結(jié)構(gòu)，可以抑制從發(fā)光層發(fā)出的光被第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層吸收。
根據(jù)本發(fā)明的其它半導(dǎo)體裝置具備形成在絕緣膜中的第一凹部或開口部；第一電極，該第一電極形成在第一凹部或開口部的底面及側(cè)面，并具有位于第一凹部或開口部內(nèi)的第二凹部；第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層，該第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層形成在第一電極上，并具有位于第二凹部內(nèi)的第三凹部；發(fā)光層，該發(fā)光層形成在第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層上，并具有位于第三凹部內(nèi)的第四凹部；第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層，該第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層形成在發(fā)光層上，并具有位于第四凹部內(nèi)的第五凹部；以及第二電極，該第二電極形成在構(gòu)成第五凹部的底面及側(cè)面的第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層上，其中，絕緣膜的表面和發(fā)光層的端面所形成的角度為90°至270°(不包括90°和270°)。
根據(jù)所述半導(dǎo)體裝置，由于絕緣膜的表面和發(fā)光層的端面所形成的角度為90°至270°(不包括90°和270°)，所以發(fā)光層所發(fā)出的光從所述發(fā)光層的端面向上射出。因此，高效率地從發(fā)光元件的上面射出發(fā)光層所發(fā)出的光。
發(fā)光層也可以由帶隙為3eV或更大的物質(zhì)組成。在這種情況下，構(gòu)成發(fā)光層的物質(zhì)為ZnO、ZnS、GaN、SiC、或Mg1-xZnxO。
優(yōu)選地，構(gòu)成第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層的物質(zhì)、以及構(gòu)成第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層的物質(zhì)分別具有比構(gòu)成發(fā)光層的物質(zhì)大的帶隙。在這種情況下，發(fā)光層的發(fā)光效率提高了。另外，若將發(fā)光層的厚度設(shè)定為10nm或更薄，則獲得量子阱結(jié)構(gòu)，因此發(fā)光層的發(fā)光效率更高了。此外，在構(gòu)成發(fā)光層的物質(zhì)為ZnO的情況下，構(gòu)成第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層的物質(zhì)、以及構(gòu)成第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層的物質(zhì)可以為加入了雜質(zhì)的Mg1-xZnxO。
關(guān)于第一電極，發(fā)光層所發(fā)出的光的反射率優(yōu)選為90％或更高。在這種情況下，從發(fā)光層向下方射出的光因第一電極而反射，從發(fā)光元件的上面射出。因此，更高效率地從發(fā)光元件的上面射出發(fā)光層所發(fā)出的光。
根據(jù)本發(fā)明的其它半導(dǎo)體裝置具備形成在襯底處的薄膜晶體管；位于薄膜晶體管上的絕緣膜；以及形成在絕緣膜上并且發(fā)光被薄膜晶體管控制的發(fā)光元件，其中，發(fā)光元件具備形成在絕緣膜中的第一凹部或開口部；第一電極，該第一電極形成在位于第一凹部或開口部周圍的絕緣膜上、第一凹部或開口部的底面及側(cè)面，并具有位于第一凹部內(nèi)或開口部內(nèi)的第二凹部；第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層，該第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層形成在第一電極上，并具有位于第二凹部內(nèi)的第三凹部；發(fā)光層，該發(fā)光層形成在第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層上，并具有位于第三凹部內(nèi)的第四凹部；第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層，該第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層形成在發(fā)光層上，并具有位于第四凹部內(nèi)的第五凹部；以及第二電極，該第二電極形成在構(gòu)成第五凹部的底面及側(cè)面的第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層上。
根據(jù)本發(fā)明的其它半導(dǎo)體裝置具備形成在襯底處的薄膜晶體管；位于薄膜晶體管上的絕緣膜；以及形成在絕緣膜上并且發(fā)光被薄膜晶體管控制的發(fā)光元件，其中，發(fā)光元件具備第一電極，該第一電極形成在第一凹部或開口部的底面及側(cè)面，并具有位于第一凹部或開口部內(nèi)的第二凹部；第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層，該第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層形成在第一電極上，并具有位于第二凹部內(nèi)的第三凹部；發(fā)光層，該發(fā)光層形成在第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層上，并具有位于第三凹部內(nèi)的第四凹部；第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層，該第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層形成在發(fā)光層上，并具有位于第四凹部內(nèi)的第五凹部；以及第二電極，該第二電極形成在構(gòu)成第五凹部的底面及側(cè)面的第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層上，其中，絕緣膜的表面和發(fā)光層的端面所形成的角度為90°至270°(不包括90°和270°)。
薄膜晶體管也可以具備島狀ZnO膜、以及形成在ZnO膜處并用作所述薄膜晶體管的源極或漏極的雜質(zhì)區(qū)域。在這種情況下，可以通過濺射法形成薄膜晶體管的半導(dǎo)體層。因此，可以使用柔性襯底或塑料襯底作為襯底。
根據(jù)本發(fā)明的顯示裝置具備形成在襯底處的薄膜晶體管；位于薄膜晶體管上的絕緣膜；形成在絕緣膜上并發(fā)出紫外光的發(fā)光元件，其中發(fā)光被薄膜晶體管控制；以及熒光體，該熒光體位于發(fā)光元件上，且吸收發(fā)光元件所發(fā)出的紫外光來發(fā)出可見光，其中，發(fā)光元件具備形成在絕緣膜中的第一凹部或開口部；第一電極，該第一電極形成在位于第一凹部或開口部周圍的絕緣膜上、第一凹部或開口部的底面及側(cè)面，并具有位于第一凹部內(nèi)或開口部內(nèi)的第二凹部；第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層，該第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層形成在第一電極上，并具有位于第二凹部內(nèi)的第三凹部；發(fā)光層，該發(fā)光層形成在第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層上，并具有位于第三凹部內(nèi)的第四凹部；第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層，該第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層形成在發(fā)光層上，并具有位于第四凹部內(nèi)的第五凹部；以及第二電極，該第二電極形成在構(gòu)成第五凹部的底面及側(cè)面的第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層上。
根據(jù)本發(fā)明的其它顯示裝置具備形成在襯底處的薄膜晶體管；位于薄膜晶體管上的絕緣膜；形成在絕緣膜上并發(fā)出紫外光的發(fā)光元件，其中發(fā)光被薄膜晶體管控制；以及熒光體，該熒光體位于發(fā)光元件上，且吸收發(fā)光元件所發(fā)出的紫外光來發(fā)出可見光，其中，發(fā)光元件具備形成在絕緣膜中的第一凹部或開口部；第一電極，該第一電極形成在第一凹部或開口部的底面及側(cè)面，并具有位于第一凹部或開口部內(nèi)的第二凹部；第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層，該第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層形成在第一電極上，并具有位于第二凹部內(nèi)的第三凹部；發(fā)光層，該發(fā)光層形成在第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層上，并具有位于第三凹部內(nèi)的第四凹部；第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層，該第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層形成在發(fā)光層上，并具有位于第四凹部內(nèi)的第五凹部；以及第二電極，該第二電極形成在構(gòu)成第五凹部的底面及側(cè)面的第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層上，其中，絕緣膜的表面和發(fā)光層的端面所形成的角度為90°至270°(不包括90°和270°)。
薄膜晶體管也可以具備島狀ZnO膜、以及形成在ZnO膜處并用作所述薄膜晶體管的源極或漏極的雜質(zhì)區(qū)域。在這種情況下，可以使用柔性襯底或塑料襯底作為襯底。
根據(jù)本發(fā)明的電子設(shè)備具備如上所述的任一半導(dǎo)體裝置或顯示裝置。
根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法包括如下步驟在絕緣膜中形成第一凹部或開口部；通過在絕緣膜上、第一凹部或開口部的底面及側(cè)面形成第一導(dǎo)電膜，形成位于第一凹部內(nèi)或開口部內(nèi)的第二凹部；通過在第一導(dǎo)電膜上形成第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層，形成位于第二凹部內(nèi)的第三凹部；通過在第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體膜上形成發(fā)光層，形成位于第三凹部內(nèi)的第四凹部；通過在發(fā)光層上形成第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層，形成位于第四凹部內(nèi)的第五凹部；在第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層上形成第二導(dǎo)電膜；有選擇地蝕刻并去除在第一及第二導(dǎo)電膜、第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層、第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層、以及發(fā)光層中的位于絕緣膜上的部分。
根據(jù)本發(fā)明的其它半導(dǎo)體裝置的制造方法包括如下步驟在絕緣膜中形成第一凹部或開口部；通過在絕緣膜上、第一凹部或開口部的底面及側(cè)面形成第一導(dǎo)電膜，形成位于第一凹部內(nèi)或開口部內(nèi)的第二凹部；通過在第一導(dǎo)電膜上形成第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層，形成位于第二凹部內(nèi)的第三凹部；通過在第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層上形成發(fā)光層，形成位于第三凹部內(nèi)的第四凹部；通過在發(fā)光層上形成第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層，形成位于第四凹部內(nèi)的第五凹部；在第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層上形成第二導(dǎo)電膜；進(jìn)行拋光或回蝕刻(etch-back)并去除在第一及第二導(dǎo)電膜、第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層、第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層、以及發(fā)光層中的位于絕緣膜上的部分。
根據(jù)本發(fā)明的其它半導(dǎo)體裝置的制造方法包括如下步驟在襯底上形成薄膜晶體管；在薄膜晶體管上形成絕緣膜；在絕緣膜中形成位于薄膜晶體管上的第一凹部；在第一凹部的底面形成位于薄膜晶體管的源極或漏極上的連接孔；通過在絕緣膜上、第一凹部的底面及側(cè)面形成通過連接孔電連接于源極或漏極的第一導(dǎo)電膜，形成位于第一凹部內(nèi)的第二凹部；通過在第一導(dǎo)電膜上形成第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層，形成位于第二凹部內(nèi)的第三凹部；通過在第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層上形成發(fā)光層，形成位于第三凹部內(nèi)的第四凹部；通過在發(fā)光層上形成第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層，形成位于第四凹部內(nèi)的第五凹部；在第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層上形成第二導(dǎo)電膜；有選擇地蝕刻并去除在第一及第二導(dǎo)電膜、第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層、第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層、以及發(fā)光層中的位于絕緣膜上的部分。
根據(jù)本發(fā)明的其它半導(dǎo)體裝置的制造方法包括如下步驟在襯底上形成薄膜晶體管；在薄膜晶體管上形成絕緣膜；在絕緣膜中形成位于薄膜晶體管上的第一凹部；在第一凹部的底面形成位于薄膜晶體管的源極或漏極上的連接孔；通過在絕緣膜上、第一凹部的底面及側(cè)面形成通過連接孔電連接于源極或漏極的第一導(dǎo)電膜，形成位于第一凹部內(nèi)的第二凹部；通過在第一導(dǎo)電膜上形成第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層，形成位于第二凹部內(nèi)的第三凹部；通過在第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層上形成發(fā)光層，形成位于第三凹部內(nèi)的第四凹部；通過在發(fā)光層上形成第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層，形成位于第四凹部內(nèi)的第五凹部；在第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層上形成第二導(dǎo)電膜；進(jìn)行拋光或回蝕刻并去除在第一及第二導(dǎo)電膜、第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層、第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層、以及發(fā)光層中的位于絕緣層上的部分。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，可以高效率地從發(fā)光元件的上面射出發(fā)光層所發(fā)出的光。另外，可以提高向上面射出的光的每單位面積的強(qiáng)度。另外，可以形成一種顯示裝置，其中熒光膜等對(duì)發(fā)光元件所發(fā)出的紫外光進(jìn)行吸光，并且所述熒光膜實(shí)現(xiàn)R、G、B發(fā)光。因此，可以使顯示裝置的發(fā)光效率高。另外，與使用了有機(jī)EL的顯示裝置相比，可以使顯示裝置的壽命長。


圖1A是用來說明根據(jù)實(shí)施方式1的發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)的截面圖，而圖1B是平面圖；圖2是用來說明根據(jù)實(shí)施方式2的發(fā)光元件的驅(qū)動(dòng)電路結(jié)構(gòu)的電路圖；圖3A是用來說明根據(jù)實(shí)施方式3的發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)的截面圖，而圖3B是平面圖；圖4是用來說明根據(jù)實(shí)施方式4的顯示裝置所具有的像素42的結(jié)構(gòu)的立體示意圖；圖5A至5D是用來說明根據(jù)實(shí)施方式5的半導(dǎo)體裝置的制造方法的圖；圖6是用來說明根據(jù)實(shí)施方式5的半導(dǎo)體裝置的制造方法的圖；圖7A和7B是用來說明根據(jù)實(shí)施方式5的半導(dǎo)體裝置的制造方法的圖；圖8是用來說明根據(jù)實(shí)施方式5的半導(dǎo)體裝置的制造方法的圖；圖9是用來說明根據(jù)實(shí)施方式6的顯示裝置的電路結(jié)構(gòu)的電路圖；圖10是用來說明各像素所具有的熒光膜的顏色排列的平面圖；圖11A是根據(jù)實(shí)施方式7的面板的俯視圖，而圖11B是沿圖11A的A-A′切割的截面圖；圖12A至12E是用來說明根據(jù)實(shí)施方式8的面板或模塊的電路結(jié)構(gòu)的電路圖；圖13是用來說明根據(jù)實(shí)施方式8的面板或模塊的電路結(jié)構(gòu)的電路圖；圖14A至14E是用來說明根據(jù)實(shí)施方式9的電子設(shè)備的結(jié)構(gòu)的立體圖；圖15是用來說明根據(jù)實(shí)施方式9的電子設(shè)備的結(jié)構(gòu)的立體圖；圖16是用來說明以往的發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)的截面圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施方式1以下，參照

本發(fā)明的實(shí)施方式。圖1A是用來說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式1的發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)的截面圖，而圖1B是該發(fā)光元件的平面圖。此外，圖1A表示沿圖1B的A-A′切割的截面。在所述發(fā)光元件中，在襯底10上形成有絕緣膜16。襯底10例如是玻璃襯底。絕緣膜16例如是氧化硅膜，其厚度例如為0.5μm至1.5μm(包括0.5μm和1.5μm)。在絕緣膜16中形成有開口部16a。開口部16a的底面例如為一邊長2.5μm的正方形。
在位于開口部16a周圍的絕緣膜16上、開口部16a的底面及側(cè)面上形成有下部電極17。下部電極17與開口部16a一起形成第一凹部17a。這種結(jié)構(gòu)是通過調(diào)整對(duì)于開口部16a的形狀的下部電極17的膜厚而獲得的。下部電極17的膜厚例如為100nm至300nm(包括100nm和300nm)(例如200nm)。此外，下部電極17理想地由對(duì)發(fā)光層19所發(fā)出的光的反射率十分高(例如90％或更高)的物質(zhì)組成。在發(fā)光層19發(fā)出紫外光的情況下，下部電極17例如由Al組成。
在下部電極17上順序?qū)盈B了p型半導(dǎo)體層18、發(fā)光層19、以及n型半導(dǎo)體層20。p型半導(dǎo)體層18具有位于第一凹部17a內(nèi)部的第二凹部18a，發(fā)光層19具有位于第二凹部18a內(nèi)部的第三凹部19a，n型半導(dǎo)體層20具有位于第三凹部19a內(nèi)部的第四凹部20a。這種結(jié)構(gòu)是通過分別調(diào)整p型半導(dǎo)體層18、發(fā)光層19、以及n型半導(dǎo)體層20的膜厚而獲得的。p型半導(dǎo)體層18的厚度例如為100nm至500nm(包括100nm和500nm)(例如200nm)，發(fā)光層19的厚度例如為500nm至1000nm(包括500nm和1000nm)(例如500nm)，n型半導(dǎo)體層20的厚度例如為100nm至500nm(包括100nm和500nm)(例如200nm)。注意，優(yōu)選將n型半導(dǎo)體層20的膜厚設(shè)定為比發(fā)光層19的膜厚薄，特別優(yōu)選將它設(shè)定為1/2或更小。若采用這種結(jié)構(gòu)，則如下所述抑制來自發(fā)光層19的光因n型半導(dǎo)體層20而被吸收，因此高效率地從發(fā)光元件上面射出光。
p型半導(dǎo)體層18、發(fā)光層19、以及n型半導(dǎo)體層20例如為p型ZnO層、沒加入雜質(zhì)的ZnO層(帶隙為3.4eV)以及n型ZnO層。p型ZnO是例如加入了磷的ZnO，而n型ZnO層是例如加入了Al或Ga的ZnO。此外，作為發(fā)光層19，還可以使用ZnS層(帶隙為3.68eV)、GaN層(帶隙為3.36eV)、SiC層(帶隙為3.0eV)、或Mg1-xZnxO(MgO和ZnO的混晶半導(dǎo)體，帶隙為3.4eV至7.8eV(包括3.4eV和7.8eV))。在發(fā)光層19的帶隙為3eV或更大的情況下，可以發(fā)出紫外光。另外，在發(fā)光層19為GaAs(帶隙為1.42eV)的情況下，可以使用加入了Zn的Al1-xGaxAs(帶隙為1.42eV至2.17eV(包括1.42eV和2.17eV))作為p型半導(dǎo)體層18，該Al1-xGaxAs為GaAs和AlAs的混晶。并且，可以使用加入了Si的Al1-xGaxAs作為n型半導(dǎo)體層20。在這種結(jié)構(gòu)中，紅外區(qū)的光被放射。
另外，若p型半導(dǎo)體層18及n型半導(dǎo)體層20由帶隙比發(fā)光層19高的物質(zhì)組成，則可以提高發(fā)光層19的發(fā)光效率。另外，在這種情況下，通過使發(fā)光層19的膜厚減薄(例如10nm或更薄)，可以顯著地提高發(fā)光效率，因?yàn)榭梢垣@得量子阱結(jié)構(gòu)。在使用ZnO形成發(fā)光層19的情況下，若使用加入了Al或Ga的Mg1-xZnxO和加入了磷的Mg1-xZnxO分別作為p型半導(dǎo)體層18及n型半導(dǎo)體層20，則可以使p型半導(dǎo)體層18及n型半導(dǎo)體層20的帶隙比發(fā)光層19高。
此外，也可以在下部電極17上順序?qū)盈B了n型半導(dǎo)體層20、發(fā)光層19、以及p型半導(dǎo)體層18。在這種情況下，優(yōu)選將p型半導(dǎo)體層18的膜厚設(shè)定為比發(fā)光層19的膜厚薄(100nm至500nm(包括100nm和500nm))，特別優(yōu)選將它設(shè)定為1/2或更小。
在位于第四凹部20a中及其周圍的n型半導(dǎo)體層20上形成有上部電極21。上部電極21由Al等的金屬組成，與構(gòu)成第四凹部20a的側(cè)面及底面的n型半導(dǎo)體層20的整個(gè)面接觸。注意，當(dāng)沿著垂直于襯底10的方向看時(shí)，上部電極21需要不與發(fā)光層19的沿著大致垂直于襯底10的方向延伸的部分重疊。換言之，當(dāng)沿著垂直于襯底10的方向看時(shí)，通過圖案形成而形成的上部電極21的端面位于第三凹部19a內(nèi)側(cè)，即可。若采用這種結(jié)構(gòu)，則如下所述高效率地從發(fā)光元件的上面射出發(fā)光層19所發(fā)出的光。
在使本圖所示的發(fā)光元件發(fā)光的情況下，例如使上部電極21接地，并將正方向的電位提供到下部電極17。因此，激子在發(fā)光層19再結(jié)合，放射在結(jié)合時(shí)被釋放的能量作為光。由于上部電極21不與發(fā)光層19的沿著圖中的上方向延伸的部分重疊，因此向圖中的上方放射的光透過n型半導(dǎo)體層20，然后，從發(fā)光元件的上面被射出。另外，向圖中的下方放射的光因下部電極17而反射，從發(fā)光元件的上面被射出。此外，如上所述，n型半導(dǎo)體層20的膜厚比發(fā)光層19的膜厚薄，因此抑制來自發(fā)光層19的光因n型半導(dǎo)體層20而被吸收，從而高效率地向上面射出光。
此外，在發(fā)光層19中的發(fā)光區(qū)域是被夾在下部電極17和上部電極21之間的區(qū)域，就是說，構(gòu)成第三凹部19a的部分。因此，沿著垂直于襯底10的方向獲得發(fā)光區(qū)域，從而向上面射出的光的每單位面積的強(qiáng)度提高了。
接著，說明圖1A和1B所示的發(fā)光元件的制造方法。首先，在襯底10上，通過CVD法形成絕緣膜16。然后，在絕緣膜16上形成抗蝕劑圖形，以該抗蝕劑圖形作為掩模有選擇地蝕刻絕緣膜16。通過進(jìn)行這種工序，在絕緣膜16中形成開口部16a。然后，去除抗蝕劑圖形。
接著，在絕緣膜16的整個(gè)面上及開口部16a的底面及側(cè)面，通過濺射法形成下部電極17。例如使用Al靶子作為靶子。然后，在下部電極17上，通過濺射法形成p型半導(dǎo)體層18。作為靶子，例如使用包含磷的ZnO靶子。
接著，在p型半導(dǎo)體層18的整個(gè)面上，通過濺射法形成發(fā)光層19。例如使用ZnO靶子作為靶子，并采用氮?dú)夥兆鳛闅夥?。然后，在發(fā)光層19的整個(gè)面上，通過濺射法形成n型半導(dǎo)體層20。例如使用包含Ga或Al的ZnO靶子作為靶子。接著，在n型半導(dǎo)體層20的整個(gè)面上，通過濺射法形成上部電極21。例如使用Al靶子作為靶子。
此外，p型半導(dǎo)體層18的形成方法也可以是在通過濺射法形成半導(dǎo)體層之后加入雜質(zhì)如磷等的方法。另外，n型半導(dǎo)體層20的形成方法也可以是將由要加入的雜質(zhì)組成的芯片(例如Al片或Ga片)放置在由半導(dǎo)體組成的靶子(例如ZnO靶子)上，以對(duì)這些同時(shí)進(jìn)行濺射的方法。
接著，在上部電極21上形成抗蝕劑圖形，以該抗蝕劑圖形作為掩模有選擇地蝕刻上部電極21。通過進(jìn)行這種工序，上部電極21，除了位于第四凹部20a內(nèi)及其周圍的部分以外，均被去除。然后，去除抗蝕劑圖形。
接著，在上部電極21及n型半導(dǎo)體層20上形成抗蝕劑圖形，以該抗蝕劑圖形作為掩模有選擇地蝕刻n型半導(dǎo)體層20、發(fā)光層19、p型半導(dǎo)體層18、以及下部電極17。通過進(jìn)行這種工序，n型半導(dǎo)體層20、發(fā)光層19、p型半導(dǎo)體層18、以及下部電極17，除了位于開口部16a內(nèi)及其周圍的部分以外，均被去除。然后，去除抗蝕劑圖形。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式1，沿著形成在絕緣膜16中的開口部16a的底面及側(cè)面形成有構(gòu)成發(fā)光元件的下部電極17、p型半導(dǎo)體層18、發(fā)光層19、以及n型半導(dǎo)體層20。另外，上部電極21形成在第四凹部20a內(nèi)及其周圍，但是，不重疊于發(fā)光層19的沿著圖中的上方向延伸的部分。因此，發(fā)光層19所發(fā)出的光透過n型半導(dǎo)體層20，然后，從發(fā)光元件的上面被射出。
因此，高效率地從發(fā)光元件上面射出發(fā)光層19所發(fā)出的光。另外，由于使用使發(fā)光層19所發(fā)出的光反射的物質(zhì)形成下部電極17，所以更高效率地從發(fā)光元件上面射出發(fā)光層19所發(fā)出的光。
另外，可以沿著垂直于襯底10的方向獲得發(fā)光層19中的發(fā)光區(qū)域。因此，可以提高向上面射出的光的每單位面積的強(qiáng)度。
另外，當(dāng)使用可以通過濺射法而形成的物質(zhì)如p型ZnO層、沒加入雜質(zhì)的ZnO層、以及n型ZnO層等分別作為p型半導(dǎo)體層18、發(fā)光層19、以及n型半導(dǎo)體層20時(shí)，可以使用耐熱溫度比玻璃襯底低的襯底如柔性襯底或塑料襯底作為襯底10，因?yàn)榭梢越档瓦@些的成膜溫度。
此外，通過使發(fā)光層19的折射率比p型半導(dǎo)體層18及n型半導(dǎo)體層20的折射率高，可以實(shí)現(xiàn)發(fā)光層19的激光振蕩。在這種情況下，可以獲得具有高發(fā)光效率的半導(dǎo)體激光振蕩元件。
實(shí)施方式2圖2是用來說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式2的發(fā)光元件的驅(qū)動(dòng)電路結(jié)構(gòu)的電路圖。在本實(shí)施方式中，發(fā)光元件904具有與實(shí)施方式1所說明的發(fā)光元件相同的結(jié)構(gòu)，相對(duì)電極908相當(dāng)于圖1A和1B的上部電極21。相當(dāng)于下部電極17的電極通過驅(qū)動(dòng)用TFT(薄膜晶體管)901電連接于電源線907。驅(qū)動(dòng)用TFT901的柵電極通過開關(guān)用TFT902電連接于信號(hào)線906。開關(guān)用TFT902的柵電極電連接于掃描線905。此外，驅(qū)動(dòng)用TFT901的柵電極通過電容元件903還連接于電源線907。
在這種電路中，當(dāng)預(yù)定的信號(hào)輸入到掃描線905時(shí)，開關(guān)用TFT902導(dǎo)通，并且信號(hào)線906和驅(qū)動(dòng)用TFT901的柵電極連接。在這種狀態(tài)下，當(dāng)預(yù)定的信號(hào)輸入到信號(hào)線906時(shí)，驅(qū)動(dòng)用TFT901導(dǎo)通，并且電源線907和發(fā)光元件904連接。在這種狀態(tài)下，發(fā)光元件904發(fā)光。此外，由于設(shè)置有電容元件903，所以容易保持驅(qū)動(dòng)用TFT901的柵電極的電位。
發(fā)光元件904具有與實(shí)施方式1所說明的發(fā)光元件相同的結(jié)構(gòu)。因此，在本實(shí)施方式中，也可以獲得與實(shí)施方式1相同的效果，例如，從發(fā)光元件的上面射出的光的強(qiáng)度高。
實(shí)施方式3圖3A是用來說明根據(jù)實(shí)施方式3的發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)的截面圖，而圖3B是該發(fā)光元件的平面圖。此外，圖3A表示沿圖3B的A-A′切割的截面。本實(shí)施方式所示的發(fā)光元件具有在圖1A和1B所示的發(fā)光元件中去除突出為高于絕緣膜16的表面的部分而成的結(jié)構(gòu)。因此，實(shí)施方式1所說明的內(nèi)容，除了從發(fā)光層19的端面直接射出所發(fā)出的光這一點(diǎn)以外，均可以適用于本實(shí)施方式。下面，使用同一標(biāo)號(hào)表示與實(shí)施方式1相同的結(jié)構(gòu)，并省略其說明。
以下說明根據(jù)本實(shí)施方式的發(fā)光元件的制造方法。首先，在襯底10上形成絕緣膜16及開口部16a，再者，還形成下部電極17、p型半導(dǎo)體層18、發(fā)光層19、n型半導(dǎo)體層20、以及上部電極21。這些形成方法與實(shí)施方式1相同。
接著，通過CMP法或回蝕刻去除在下部電極17、p型半導(dǎo)體層18、發(fā)光層19、n型半導(dǎo)體層20、以及上部電極21中的位于絕緣膜16上的部分。通過進(jìn)行這種工序，下部電極17、p型半導(dǎo)體層18、發(fā)光層19、n型半導(dǎo)體層20、以及上部電極21的各端面沿著絕緣膜16的表面大致整齊。因此，處于當(dāng)沿著垂直于絕緣膜16的方向看時(shí)可以看到發(fā)光層19的端面的狀態(tài)，并且，從發(fā)光層19發(fā)出的光從發(fā)光層19的端面直接射出到上方。
此外，在本圖中，絕緣膜16的表面和發(fā)光層19的端面所形成的角度為180°。這里，“絕緣膜16的表面和發(fā)光層19的端面所形成的角度”是指如下角度例如，當(dāng)考慮到垂直于“絕緣膜16的表面”和“發(fā)光層19的端面”的截面，并考慮到在該截面中的因“絕緣膜16的表面”而成的線段和因“發(fā)光層19的端面”而成的線段時(shí)，所述兩個(gè)線段以其一方延長到與另一方交叉的點(diǎn)為頂點(diǎn)而形成的角度。當(dāng)這種角度為90°至270°(不包括90°和270°)，即，從上方可以視覺確認(rèn)發(fā)光層19的端面的角度時(shí)，可以獲得如上所述的效果。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式，可以獲得與實(shí)施方式1相同的效果。另外，由于從發(fā)光層19發(fā)出的光從發(fā)光層19的端面直接射出到上方，所以發(fā)光效率更高了。
此外，絕緣膜16的厚度優(yōu)選比實(shí)施方式1厚。通過采用這種結(jié)構(gòu)，即使位于絕緣膜16上的部分被去除，也可以充分增加上部電極21與n型半導(dǎo)體層20接觸的面積。
另外，在圖2所示的電路中，發(fā)光元件904也可以具有與本實(shí)施方式所說明的發(fā)光元件相同的結(jié)構(gòu)。
實(shí)施方式4圖4是用來說明根據(jù)實(shí)施方式4的顯示裝置所具有的像素42的結(jié)構(gòu)的立體示意圖。在根據(jù)本實(shí)施方式的顯示裝置中，多個(gè)像素42配置為矩陣形狀。在像素42中，多個(gè)發(fā)光元件41配置為矩陣形狀。發(fā)光元件41具有與根據(jù)在實(shí)施方式1至3中的任一實(shí)施方式的發(fā)光元件相同的結(jié)構(gòu)。因此，實(shí)施方式1至3所說明的內(nèi)容可以適用于本實(shí)施方式。
此外，在像素42為一邊長50μm的正方形，發(fā)光元件41為一邊長4.5μm的正方形的情況下，在像素42中可以配置有6×6個(gè)發(fā)光元件41。在這種情況下，發(fā)光元件41的配置間隔為3.5μm。在將發(fā)光元件41設(shè)定為一邊長4.5μm的正方形的情況下，只要將圖1A和1B及圖3A和3B所示的開口部16a設(shè)定為一邊長2.5μm的正方形，并將下部電極17、p型半導(dǎo)體層18、發(fā)光層19、以及n型半導(dǎo)體層20的厚度分別設(shè)定為200nm、200nm、500nm、以及200nm，即可。
根據(jù)本實(shí)施方式，由于像素42的發(fā)光元件41具有與實(shí)施方式1至3所示的任一發(fā)光元件相同的結(jié)構(gòu)，所以可以獲得高發(fā)光效率的顯示裝置。
另外，由于像素42由多個(gè)發(fā)光元件41組成，所以即使發(fā)光元件41的亮度不均勻，也可以抑制像素42的亮度不均勻。此外，發(fā)光元件41的亮度不均勻的原因包括發(fā)光元件41本身的不均勻性和控制發(fā)光元件41的發(fā)光的元件(例如TFT)的不均勻性。
實(shí)施方式5圖5A至5D、圖6、圖7A和7B、以及圖8是用來說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式5的半導(dǎo)體裝置的制造方法的圖。在本制造方法中，實(shí)施方式1所說明的發(fā)光元件、該發(fā)光元件的驅(qū)動(dòng)用TFT(例如圖2所示的驅(qū)動(dòng)用TFT901)及開關(guān)用TFT(例如圖2所示的開關(guān)用TFT902)形成在同一襯底上。因此，實(shí)施方式1所說明的內(nèi)容也可以適用于本實(shí)施方式。以下，使用同一標(biāo)號(hào)表示與實(shí)施方式1相同的結(jié)構(gòu)，并省略其說明。
首先，如圖5A的截面圖所示，在襯底10上通過濺射法形成鎢膜。鎢膜的厚度例如為150nm。接著，在鎢膜上形成抗蝕劑圖形，使用該抗蝕劑圖形有選擇地蝕刻鎢膜。通過進(jìn)行這種工序，在襯底10上可以形成驅(qū)動(dòng)用晶體管的柵電極11a、以及開關(guān)用晶體管的柵電極11b。然后，去除抗蝕劑圖形。
接著，如圖5B的截面圖所示，在柵電極11a、柵電極11b、以及襯底10上通過濺射法或CVD法形成柵極絕緣膜12。柵極絕緣膜12的厚度例如為100nm。在使用柔性襯底或塑料襯底作為襯底10的情況下，優(yōu)選使用濺射法，因?yàn)樾枰钩赡囟鹊陀谝r底10的耐熱溫度。注意，在可以使成膜溫度低于襯底10的耐熱溫度的情況下，也可以使用CVD法。
接著，如圖5C的截面圖所示，在柵極絕緣膜12上形成抗蝕劑圖形，以該抗蝕劑圖形作為掩模有選擇地蝕刻?hào)艠O絕緣膜12。通過進(jìn)行這種工序，在柵極絕緣膜12中形成位于柵電極11a上的連接孔30。然后，去除抗蝕劑圖形。
接著，在柵極絕緣膜12上形成半導(dǎo)體膜。該半導(dǎo)體膜的厚度例如為100nm。半導(dǎo)體膜例如為ZnO膜，但是也可以是多晶硅膜或非晶硅膜。在半導(dǎo)體膜為ZnO膜的情況下，通過濺射法形成半導(dǎo)體膜。在這種情況下，可以使用柔性襯底或塑料襯底作為襯底10，因?yàn)槌赡囟鹊汀?br> 接著，在半導(dǎo)體膜上形成抗蝕劑圖形，并有選擇地蝕刻半導(dǎo)體膜。在半導(dǎo)體膜為ZnO膜的情況下，例如通過使用了氫氟酸的濕蝕刻蝕刻半導(dǎo)體膜。通過進(jìn)行這種工序，在柵極絕緣膜12上形成成為驅(qū)動(dòng)用晶體管的島狀半導(dǎo)體膜13a、成為開關(guān)用晶體管的島狀半導(dǎo)體膜13b、以及島狀半導(dǎo)體膜13c。半導(dǎo)體膜13b通過連接孔30電連接于柵電極11a。半導(dǎo)體膜13c與柵電極11a及柵極絕緣膜12一起構(gòu)成電容元件23。此外，在本圖未圖示的部分，半導(dǎo)體膜13c和半導(dǎo)體膜13a相連。然后，去除抗蝕劑圖形。
接著，如圖5D的截面圖所示，在各半導(dǎo)體膜13a至13c及柵極絕緣膜12上形成第一層間絕緣膜14，該第一層間絕緣膜14是例如通過濺射法而形成的。第一層間絕緣膜14例如為氧化硅膜，其厚度例如為500nm。接著，在第一層間絕緣膜14上形成抗蝕劑圖形，以該抗蝕劑圖形作為掩模有選擇地蝕刻第一層間絕緣膜14。通過進(jìn)行這種工序，在第一層間絕緣膜14中形成位于半導(dǎo)體膜13b上的連接孔31、以及位于半導(dǎo)體膜13c上的連接孔32(示在圖6中)。然后，去除抗蝕劑圖形。
接著，在第一層間絕緣膜14上通過濺射法形成導(dǎo)電膜。導(dǎo)電膜例如為Al-Ti合金，在這種情況下，使用Al-Ti合金靶子作為濺射靶子。導(dǎo)電膜的厚度例如為200nm。接著，在導(dǎo)電膜上形成抗蝕劑圖形，以該抗蝕劑圖形作為掩模有選擇地蝕刻導(dǎo)電膜。通過進(jìn)行這種工序，形成信號(hào)線15及電源線22(示在圖6中)。信號(hào)線15通過連接孔31電連接于半導(dǎo)體膜13b，而電源線22通過連接孔32電連接于半導(dǎo)體膜13a及13c。然后，去除抗蝕劑圖形。
像這樣，形成控制發(fā)光元件的開關(guān)用TFT及驅(qū)動(dòng)用TFT。這些TFT為底柵極型TFT，但是也可以是頂柵極型TFT。
這里，利用圖6的平面圖說明開關(guān)用TFT24及驅(qū)動(dòng)用TFT25的結(jié)構(gòu)。開關(guān)用TFT24由柵電極11b、柵極絕緣膜12(在本圖中未圖示)、以及半導(dǎo)體膜13b組成。半導(dǎo)體膜13b通過多個(gè)連接孔31連接于信號(hào)線15，并通過多個(gè)連接孔30連接于柵電極11a。驅(qū)動(dòng)用TFT25由柵電極11a、柵極絕緣膜12、以及半導(dǎo)體膜13a組成。半導(dǎo)體膜13a和半導(dǎo)體膜13c相連。半導(dǎo)體膜13c通過多個(gè)連接孔32電連接于電源線22。像這樣，半導(dǎo)體膜13a通過半導(dǎo)體膜13c電連接于電源線22。此外，互相平行地排著信號(hào)線15及電源線22，并且柵電極11b與信號(hào)線15及電源線22正交。
半導(dǎo)體膜13c的一部分通過柵極絕緣膜12重疊于柵電極11a的一部分，并用作電容元件23。電容元件23用作電連接于電源線22和柵電極11a的電容器。
接著，如圖7A所示，在信號(hào)線15、電源線22(示在圖6中)、以及第一層間絕緣膜14上形成絕緣膜16，該絕緣膜16是例如通過濺射法而形成的。絕緣膜16例如為氧化硅膜，其厚度例如為1000nm至1500nm(包括1000nm和1500nm)。接著，對(duì)絕緣膜16形成抗蝕劑圖形(未圖示)，以該抗蝕劑圖形作為掩模蝕刻絕緣膜16。通過進(jìn)行這種工序，在絕緣膜16中形成位于半導(dǎo)體膜13a上方的凹部16b。凹部16b代替在實(shí)施方式1中的開口部16a，其深度例如為600nm至1000nm(包括600nm和1000nm)。然后，去除抗蝕劑圖形。
接著，在凹部16b內(nèi)及絕緣膜16上形成抗蝕劑圖形，以該抗蝕劑圖形作為掩模蝕刻絕緣膜16及第一層間絕緣膜14。通過進(jìn)行這種工序，在位于凹部16b的底面的絕緣膜16及第一層間絕緣膜14中形成位于半導(dǎo)體膜13a上的連接孔33。然后，去除抗蝕劑圖形。
接著，如圖7B所示，在凹部16b內(nèi)形成下部電極17。下部電極17的形成方法與實(shí)施方式1相同。此外，當(dāng)形成下部電極17時(shí)，下部電極17的一部分被填在連接孔33中，因此下部電極17通過連接孔33電連接于半導(dǎo)體膜13a。
然后，形成p型半導(dǎo)體層18、發(fā)光層19、n型半導(dǎo)體層20、以及上部電極21。這些形成方法與實(shí)施方式1相同。
接著，如圖8所示，有選擇地去除p型半導(dǎo)體層18、發(fā)光層19、n型半導(dǎo)體層20、以及上部電極21。這些去除方法與實(shí)施方式1相同。
如上所述，根據(jù)實(shí)施方式5，像實(shí)施方式1那樣可以提高發(fā)光元件的發(fā)光效率。另外，由于使用通過濺射法而形成的ZnO作為構(gòu)成TFT的半導(dǎo)體膜13a及13b，所以可以減少影響到襯底10的熱負(fù)荷。因此，可以使用柔性襯底或塑料襯底作為襯底10。當(dāng)使用柔性襯底作為襯底10時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)薄板顯示器。另外，當(dāng)使用塑料襯底作為襯底10時(shí)，可以降低半導(dǎo)體裝置的制造成本，并可以減輕半導(dǎo)體裝置的重量，因?yàn)樗芰弦r底比玻璃襯底廉價(jià)且輕。
另外，使用ZnO分別形成了驅(qū)動(dòng)用TFT25的半導(dǎo)體膜13a以及開關(guān)用TFT24的半導(dǎo)體膜13b，并且ZnO的帶隙為3.4eV，即，帶隙高。因此，不像Si類(帶隙為1.1eV)的TFT那樣，即使照射可見光，也不會(huì)在驅(qū)動(dòng)用TFT25及開關(guān)用TFT24發(fā)生起因于載流子的光激發(fā)的異常工作。
另外，許多Zn包含在地殼中(70mg/kg)，容易獲得且廉價(jià)，因此，通過將ZnO用于TFT及發(fā)光元件的雙方，可以降低半導(dǎo)體裝置的材料成本。
此外，當(dāng)使用具有耐熱性的襯底作為襯底10時(shí)，可以使用多晶硅膜或非晶硅膜作為半導(dǎo)體膜13a及半導(dǎo)體膜13b。另外，也可以使用并五苯及低聚噻吩(oligothiophene)等的有機(jī)半導(dǎo)體膜作為半導(dǎo)體膜13a及半導(dǎo)體膜13b。
另外，ZnO的全透過率為90％或更高，即，透過率高，因此使用透明導(dǎo)電體(例如使用ITO、GZO(加入了Ga的ZnO)、或AZO(加入了Al的ZnO))形成柵電極11a及11b、信號(hào)線15及電源線22，可以使半導(dǎo)體裝置透明。在這種情況下，可以實(shí)現(xiàn)透明顯示器。
另外，發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)也可以采用實(shí)施方式3所示的結(jié)構(gòu)。
實(shí)施方式6圖9是用來說明根據(jù)實(shí)施方式6的顯示裝置的電路結(jié)構(gòu)的電路圖，而圖10是用來說明各像素所具有的熒光膜的顏色排列的平面圖。這種顯示裝置具備配置為矩陣形狀的多個(gè)像素。如圖9所示，各像素具備具有與實(shí)施方式2相同的結(jié)構(gòu)的電路910，并且，如圖10所示，在電路910內(nèi)的發(fā)光元件904的上方配置有熒光膜912r、912g、以及912b中的任何一個(gè)。因此，實(shí)施方式2所說明的內(nèi)容可以適用于本實(shí)施方式。各像素的具體結(jié)構(gòu)例如與實(shí)施方式5所說明的結(jié)構(gòu)相同。
在本實(shí)施方式中，發(fā)光元件904發(fā)出紫外光，熒光膜對(duì)發(fā)光元件904所發(fā)出的紫外光進(jìn)行吸光并發(fā)出紅色、綠色、或藍(lán)色的光。下面，使用同一標(biāo)號(hào)表示與實(shí)施方式2相同的結(jié)構(gòu)，省略其說明。另外，根據(jù)本實(shí)施方式的顯示裝置的結(jié)構(gòu)，除了熒光膜912r、912g、以及912b以外，均例如使用實(shí)施方式3所說明的方法而制造。然后，將熒光膜912r、912g、以及912b配置在預(yù)定的位置，即可。
此外，熒光膜912r是發(fā)出紅色光的膜，可以使用例如Y2O2S:Eu3+、La2O2S:Eu3+、Li(Eu、Sm)W2O8、Ba3MgSi2O8:Eu2+、或Ba3MgSi2O8:Mn2+。另外，熒光膜912g是發(fā)出綠色光的膜，可以使用ZnS:Cu、ZnS:Al、BaMgAl10O17:Eu2+、BaMgAl10O17:Mn2+、或SrGa2S4:Eu2+。另外，熒光膜912b是發(fā)出藍(lán)色光的膜，可以使用(Sr，Ca，Ba，Mg)10(PO4)6Cl2:Eu2+、或(Ba，Sr)MgAl10O17:Eu2+。
另外，發(fā)光元件904具有與例如實(shí)施方式1相同的結(jié)構(gòu)，也可以具有與實(shí)施方式3相同的結(jié)構(gòu)。另外，紅、藍(lán)、綠的排列，即，熒光膜912r、912g、以及912b的排列不局限于如圖10所示的例子，也可以采用其他排列。
根據(jù)本實(shí)施方式，高效率地從上面射出發(fā)光元件904所發(fā)出的光，因此，可以在不增加耗電量的狀態(tài)下提高顯示裝置的亮度。另外，在使用ZnO形成發(fā)光元件904、開關(guān)用TFT902及驅(qū)動(dòng)用TFT901的情況下，可以降低制造時(shí)施加到襯底的溫度，因此可以使用柔性襯底或塑料襯底作為襯底。若使用前者，則可以實(shí)現(xiàn)薄板顯示器，若使用后者，則可以實(shí)現(xiàn)顯示裝置的廉價(jià)制造成本。
另外，由于熒光膜912r、912g、以及912b對(duì)紫外光進(jìn)行吸光并發(fā)出紅色、綠色、或藍(lán)色的光，所以與將彩色濾光片提供在白色發(fā)光二極管或白色EL元件等的白色光源上的情況相比，紅色、綠色、以及藍(lán)色的發(fā)光效率高。另外，使用無機(jī)材料而形成的發(fā)光元件904是發(fā)光源，因此與使用了有機(jī)EL的顯示裝置相比，壽命長且可靠性高。
另外，使用了有機(jī)EL的顯示裝置需要形成發(fā)出各種顏色的光的發(fā)光層，但是在本實(shí)施方式中，使用一種材料形成發(fā)光層。因此，與使用有機(jī)EL的情況相比，可以降低制造成本。
另外，通過像本實(shí)施方式那樣在各像素中設(shè)置TFT，可以實(shí)現(xiàn)低電壓驅(qū)動(dòng)，因此有利于像素密度提高了的情況。
此外，在本實(shí)施方式中，雖然說明了在各像素中設(shè)置了TFT的有源矩陣型顯示裝置，但是也可以采用無源矩陣型顯示裝置。由于無源矩陣型顯示裝置在各像素中不設(shè)置有TFT，所以可以實(shí)現(xiàn)高開口率。當(dāng)采用被發(fā)出的光射出到發(fā)光疊層體兩側(cè)的顯示裝置時(shí)，若采用無源矩陣型顯示裝置，則透過率提高了。
實(shí)施方式7圖11A是根據(jù)實(shí)施方式7的面板的俯視圖，而圖11B是沿圖11A的A-A′切割的截面圖。在這種面板的中央具備多個(gè)像素配置為矩陣形狀的像素部4002。像素部4002所具備的各像素的結(jié)構(gòu)與例如實(shí)施方式6所具有的顯示裝置的像素相同，各像素所具備的發(fā)光元件4011的結(jié)構(gòu)與例如實(shí)施方式1或3所示的發(fā)光元件相同。另外，如實(shí)施方式4所示，各像素也可以具備多個(gè)發(fā)光元件4011。此外，驅(qū)動(dòng)像素的電路的結(jié)構(gòu)與實(shí)施方式2所示的電路相同。
發(fā)光元件4011被層間絕緣膜4007覆蓋。在層間絕緣膜4007上形成有透明電極4006。透明電極4006通過形成在層間絕緣膜4007中的連接孔電連接于發(fā)光元件4011的上部電極。另外，在透明電極4006上配置有熒光膜4012。在熒光膜4012上配置有相對(duì)襯底4013。
此外，可以使用氧化硅膜、氧氮化硅膜、氮氧化硅膜作為層間絕緣膜4007。另外，可以使用玻璃襯底作為相對(duì)襯底4013。另外，作為透明電極4006，可以使用ITO(Indium Tin Oxide；銦錫氧化物)、ITSO(包含氧化硅的銦錫合金)、IZO(氧化銦氧化鋅；Indium Zinc Oxide)、GZO(加入了Ga的ZnO)、或AZO(加入了Al的ZnO)。
另外，在襯底4001設(shè)置有像素部4002、位于像素部4002的周圍的信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路4003及掃描線驅(qū)動(dòng)電路4004。像素部4002、信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路4003、以及掃描線驅(qū)動(dòng)電路4004分別具備多個(gè)TFT。圖11B示出了像素部4002所具備的TFT4010和信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路4003所具備的TFT4008。此外，在本圖中示出了頂柵極型TFT，但是也可以采用底柵極型TFT(示例在實(shí)施方式5中)。此外，TFT4010的源極或漏極電連接于發(fā)光元件4011的下部電極。
另外，在面板中設(shè)置有引導(dǎo)布線4014。引導(dǎo)布線4014是用于將信號(hào)或電源電壓提供給信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路4003及掃描線驅(qū)動(dòng)電路4004的布線。引導(dǎo)布線4014通過引導(dǎo)布線4015a及4015b連接于位于襯底4001邊緣部分的連接端子4016。連接端子4016通過各向異性導(dǎo)電膜4019電連接于FPC(柔性印刷電路)4018所具備的端子。
根據(jù)本實(shí)施方式，可以獲得與實(shí)施方式6相同的效果，例如高發(fā)光效率。
此外，信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路4003也可以不形成在襯底4001上。在這種情況下的結(jié)構(gòu)(模塊)如下具有開關(guān)功能的TFT形成在襯底4001上，并且與所述TFT連接的IC通過FPC等安裝到面板。此外，所述IC具有將視頻信號(hào)輸入到TFT并控制TFT的功能。
實(shí)施方式8圖12A至12E及圖13分別是用來說明根據(jù)實(shí)施方式8的面板或模塊的電路結(jié)構(gòu)的電路圖。這些圖表示實(shí)施方式7所示的面板或模塊的電路結(jié)構(gòu)的變形例子。發(fā)光元件1405相當(dāng)于實(shí)施方式7所示的發(fā)光元件4011。另外，開關(guān)用TFT1401、驅(qū)動(dòng)用TFT1404、以及電容元件1402分別相當(dāng)于實(shí)施方式2所示的開關(guān)用TFT902、驅(qū)動(dòng)用TFT901、以及電容元件903。因此，實(shí)施方式2所說明的內(nèi)容也可以適用于本實(shí)施方式。
開關(guān)用TFT1401是控制對(duì)像素的視頻信號(hào)輸入的TFT，當(dāng)開關(guān)用TFT1401導(dǎo)通時(shí)，視頻信號(hào)輸入到像素內(nèi)。然后，被輸入了的視頻信號(hào)的電壓被電容元件1402保持。此外，當(dāng)為了保持視頻信號(hào)的電壓，只有柵極電容等就十分足夠時(shí)，也可以不設(shè)置電容元件1402。
在圖12A所示的電路中，信號(hào)線1410、以及電源線1411及1412沿著列方向延伸，而掃描線1414沿著行方向延伸。另外，在驅(qū)動(dòng)用TFT1404和發(fā)光元件1405之間串聯(lián)連接有電流控制用TFT1403。電流控制用TFT1403的柵電極電連接于電源線1412。
圖12B所示的電路，除了電源線1412沿著行方向延伸這一點(diǎn)以外，具有與圖12A所示的電路相同的結(jié)構(gòu)。換言之，圖12B是圖12A的等效電路圖。但是，在電源線1412沿著列方向延伸的情況(圖12A的情況)下和在電源線1412沿著行方向延伸的情況(圖12B的情況)下，以互不相同的層設(shè)置電源線1412。這里，分別舉出圖12A和圖12B，以表示以互不相同的層設(shè)置電源線1412的情況。
圖12A和12B所示的電路的特征是在像素中串聯(lián)連接有驅(qū)動(dòng)用TFT1404和電流控制用TFT1403。電流控制用TFT1403在飽和區(qū)工作，并具有控制流到發(fā)光元件1405的電流值的功能。電流控制用TFT1403的溝道長度(L1)∶溝道寬度(W1)的比率(L1/W1)優(yōu)選為驅(qū)動(dòng)用TFT1404的溝道長度(L2)∶溝道寬度(W2)的比率(L2/W2)的5000倍至6000倍(包括5000倍和6000倍)。
從制造工序來看，這兩個(gè)TFT1403及1404優(yōu)選具有同一導(dǎo)電型(例如n溝道型TFT)。另外，關(guān)于驅(qū)動(dòng)用TFT1404，不僅是增強(qiáng)(enhanced)型TFT，也可以適當(dāng)?shù)厥褂煤谋M(depletion)型TFT。這是因?yàn)槿缦戮壒视捎陔娏骺刂朴肨FT1403在飽和區(qū)工作，所以驅(qū)動(dòng)用TFT1404的Vgs的微小變化不影響到流到發(fā)光元件1405的電流值。換言之，發(fā)光元件1405的電流值取決于在飽和區(qū)工作的電流控制用TFT1403。通過采用這種結(jié)構(gòu)，可以抑制由TFT的特性不均勻引起的發(fā)光特性不均勻。此外，通過如實(shí)施方式4所示使用多個(gè)發(fā)光元件形成各像素，可以更好地抑制在像素之間的發(fā)光不均勻，因此可以使面板的圖像質(zhì)量和可靠性更高。
圖12C所示的電路，除了加上了TFT1406及掃描線1415這一點(diǎn)之外，均具有與圖12A所示的電路相同的結(jié)構(gòu)。另外，圖12D所示的電路，除了加上了TFT1406及掃描線1415這一點(diǎn)之外，均具有與圖12B所示的電路相同的結(jié)構(gòu)。掃描線1415沿著行方向延伸。
TFT1406設(shè)置為與電容元件1402并聯(lián)的形式。另外，TFT1406的柵電極電連接于掃描線1415，由掃描線1415控制導(dǎo)通或截止。當(dāng)TFT1406導(dǎo)通時(shí)，被電容元件1402保持了的電荷放電，并且驅(qū)動(dòng)用TFT1404截止。換言之，通過設(shè)置TFT1406，可以迫使形成電流不流到發(fā)光元件1405的狀態(tài)。因此，TFT1406可以被稱為擦除TFT。
在像這樣圖12C和12D所示的電路中，可以在寫入期間開始的同時(shí)或剛開始之后開始點(diǎn)亮期間，而不等待信號(hào)寫入到所有像素，因此可以提高占空比。
圖12E所示的電路，除了不設(shè)置有電源線1412及電流控制用TFT1403這一點(diǎn)之外，均具有與圖12C及12D所示的電路相同的結(jié)構(gòu)。通過采用這種結(jié)構(gòu)，也可以像圖12C及12D所示的電路那樣提高占空比。
圖13所示的電路在像素部1500中設(shè)置有開關(guān)用TFT1401、電容元件1402、驅(qū)動(dòng)用TFT1404、以及發(fā)光元件1405。二極管1561及1562連接于信號(hào)線1410。二極管1561及1562是例如以與開關(guān)用TFT1401及驅(qū)動(dòng)用TFT1404相同的工序而形成的，具備柵電極、半導(dǎo)體層、源電極及漏電極等。關(guān)于二極管1561及1562，柵電極和漏電極或源電極互相電連接而用作二極管。
二極管1561的柵電極、在漏電極和源電極中的一方電連接于公共電位線1554，而在漏電極和源電極中的另一方連接于信號(hào)線1410。二極管1562的柵電極、在漏電極和源電極中的一方電連接于信號(hào)線1410，而在漏電極和源電極中的另一方連接于公共電位線1555。以與柵電極相同的層配置公共電位線1554及1555，并以與柵電極相同的工序形成公共電位線1554及1555。因此，需要在柵極絕緣膜中形成連接孔，以連接二極管1561及1562的源電極或漏電極和公共電位線。
另外，在掃描線1414也形成有二極管及公共電位線，其結(jié)構(gòu)與二極管1561及1562、公共電位線1554及1555相同。
根據(jù)圖13所示的電路，可以與各TFT相同的工序形成保護(hù)二極管。此外，形成保護(hù)二極管的位置不局限于此，也可以形成在驅(qū)動(dòng)電路和像素之間。
實(shí)施方式9參照?qǐng)D14A至14E及圖15說明根據(jù)實(shí)施方式9的電子設(shè)備。該電子設(shè)備具備實(shí)施方式6至8中的任一實(shí)施方式所說明的顯示裝置或面板。作為這種電子設(shè)備，可以舉出攝像機(jī)、數(shù)字相機(jī)、護(hù)目鏡型顯示器(頭部安裝型顯示器)、導(dǎo)航系統(tǒng)、聲音再現(xiàn)裝置(汽車音響組件等)、電腦、游戲機(jī)、便攜式信息終端(移動(dòng)計(jì)算機(jī)、手機(jī)、便攜式游戲機(jī)或電子書籍等)、以及配備記錄介質(zhì)的圖像再現(xiàn)設(shè)備(具體地說，是再生數(shù)字通用光盤(DVD)等的記錄介質(zhì)并具有可以顯示其圖像的顯示器的裝置)等。圖14A至14E及圖15示出這些電子設(shè)備的具體例子。
圖14A為電視接收機(jī)或個(gè)人電腦的監(jiān)視器。其包括框體3001、顯示部3003、揚(yáng)聲器部3004等。有源矩陣型顯示裝置設(shè)置在顯示部3003中。將實(shí)施方式6至8所說明的顯示裝置或面板用于顯示裝置。顯示裝置或面板所具備的發(fā)光元件通過熒光膜發(fā)出R(紅)、G(綠)、或B(藍(lán))的顏色，因此，與使用彩色濾光片的情況相比，發(fā)光效率高。另外，由于將無機(jī)半導(dǎo)體用于發(fā)光元件，所以與使用了有機(jī)EL的情況相比，壽命長。此外，若像實(shí)施方式4那樣采用每個(gè)像素具備多個(gè)發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)，則在像素之間的發(fā)光不均勻被抑制，因此顯示不均勻性降低了，并可以獲得高圖像質(zhì)量且高可靠性的電視機(jī)或監(jiān)視器。
圖14B為手機(jī)，包括主體3101、框體3102、顯示部3103、聲音輸入部3104、聲音輸出部3105、操作鍵3106、天線3108等。有源矩陣型顯示裝置設(shè)置在顯示部3103中。將實(shí)施方式6至8所說明的顯示裝置或面板用于所述顯示裝置。顯示裝置或面板所具備的發(fā)光元件通過熒光膜發(fā)出R、G、或B的顏色，因此，與使用彩色濾光片的情況相比，發(fā)光效率高。另外，由于將無機(jī)半導(dǎo)體用于發(fā)光元件，所以與使用了有機(jī)EL的情況相比，壽命長。此外，若像實(shí)施方式4那樣采用每個(gè)像素具備多個(gè)發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)，則在像素之間的發(fā)光不均勻被抑制，因此顯示不均勻性降低了，并可以獲得高圖像質(zhì)量且高可靠性的手機(jī)。
圖14C為電腦，鍵盤3204、外部連接口3205、以及指示鼠標(biāo)3206等設(shè)置在主體3201。另外，具備顯示部3203的框體3202被裝到主體3201。有源矩陣型顯示裝置設(shè)置在顯示部3203中。將實(shí)施方式6至8所說明的顯示裝置或面板用于所述顯示裝置。顯示裝置或面板所具備的發(fā)光元件通過熒光膜發(fā)出R、G、或B的顏色，因此，與使用彩色濾光片的情況相比，發(fā)光效率高。另外，由于將無機(jī)半導(dǎo)體用于發(fā)光元件，所以與使用了有機(jī)EL的情況相比，壽命長。此外，若像實(shí)施方式4那樣采用每個(gè)像素具備多個(gè)發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)，則在像素之間的發(fā)光不均勻被抑制，因此顯示不均勻性降低了，并可以獲得高圖像質(zhì)量且高可靠性的電腦。
圖14D為移動(dòng)計(jì)算機(jī)，包括主體3301、顯示部3302、開關(guān)3303、操作鍵3304、紅外線端口3305等。有源矩陣型顯示裝置設(shè)置在顯示部3302中。將實(shí)施方式6至8所說明的顯示裝置或面板用于所述顯示裝置。顯示裝置或面板所具備的發(fā)光元件通過熒光膜發(fā)出R、G、或B的顏色，因此，與使用彩色濾光片的情況相比，發(fā)光效率高。另外，由于將無機(jī)半導(dǎo)體用于發(fā)光元件，所以與使用了有機(jī)EL的情況相比，壽命長。此外，若像實(shí)施方式4那樣采用每個(gè)像素具備多個(gè)發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)，則在像素之間的發(fā)光不均勻被抑制，因此顯示不均勻性降低了，并可以獲得高圖像質(zhì)量且高可靠性的移動(dòng)計(jì)算機(jī)。
圖14E為便攜式游戲機(jī)，包括框體3401、顯示部3402、揚(yáng)聲器部3403、操作鍵3404、記錄介質(zhì)插入部3405等。有源矩陣型顯示裝置設(shè)置在顯示部3402中。將實(shí)施方式6至8所說明的顯示裝置或面板用于所述顯示裝置。顯示裝置或面板所具備的發(fā)光元件通過熒光膜發(fā)出R、G、或B的顏色，因此，與使用彩色濾光片的情況相比，發(fā)光效率高。另外，由于將無機(jī)半導(dǎo)體用于發(fā)光元件，所以與使用了有機(jī)EL的情況相比，壽命長。此外，若像實(shí)施方式4那樣采用每個(gè)像素具備多個(gè)發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)，則在像素之間的發(fā)光不均勻被抑制，因此顯示不均勻性降低了，并可以獲得高圖像質(zhì)量且高可靠性的便攜式游戲機(jī)。
圖15為紙顯示器，包括主體3110、像素部3111、驅(qū)動(dòng)器IC3112、接收裝置3113、膜電池3114等。在接收裝置3113中，可以接收來自圖14B所示的手機(jī)所具備的紅外線通信端口(未圖示)的信號(hào)。有源矩陣型顯示裝置設(shè)置在像素部3111中。將實(shí)施方式6至8所說明的顯示裝置或面板用于所述顯示裝置。顯示裝置或面板所具備的發(fā)光元件通過熒光膜發(fā)出R、G、或B的顏色，因此，與使用彩色濾光片的情況相比，發(fā)光效率高。另外，由于將無機(jī)半導(dǎo)體用于發(fā)光元件，所以與使用了有機(jī)EL的情況相比，壽命長。此外，若像實(shí)施方式4那樣采用每個(gè)像素具備多個(gè)發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)，則在像素之間的發(fā)光不均勻被抑制，因此顯示不均勻性降低了，并可以獲得高圖像質(zhì)量且高可靠性的紙顯示器。
如上所述，本發(fā)明的適用范圍極寬，可以用于所有領(lǐng)域的電子設(shè)備。
此外，本發(fā)明不局限于上述實(shí)施方式，可以在不脫離本發(fā)明的宗旨的條件下變換為各種各樣的方式來實(shí)施。
本說明書根據(jù)2005年12月20日在日本專利局受理的日本專利申請(qǐng)編號(hào)2005-366023而制作，所述申請(qǐng)內(nèi)容包括在本說明書中。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體裝置，包括形成在絕緣膜中的第一凹部或開口部；第一電極，該第一電極形成在位于所述第一凹部或開口部周圍的所述絕緣膜上、所述第一凹部或開口部的底面及側(cè)面，并具有位于所述第一凹部內(nèi)或開口部內(nèi)的第二凹部；第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層，該第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層形成在所述第一電極上，并具有位于所述第二凹部內(nèi)的第三凹部；發(fā)光層，該發(fā)光層形成在所述第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層上，并具有位于所述第三凹部內(nèi)的第四凹部；第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層，該第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層形成在所述發(fā)光層上，并具有位于所述第四凹部內(nèi)的第五凹部；以及第二電極，該第二電極形成在具有所述第五凹部的底面及側(cè)面的所述第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層的帶隙大于所述發(fā)光層的帶隙，所述發(fā)光層的厚度薄于所述第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層的厚度。
3.一種半導(dǎo)體裝置，包括形成在絕緣膜中的第一凹部或開口部；第一電極，該第一電極形成在所述第一凹部或開口部的底面及側(cè)面，并具有位于所述第一凹部或開口部內(nèi)的第二凹部；第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層，該第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層形成在所述第一電極上，并具有位于所述第二凹部內(nèi)的第三凹部；發(fā)光層，該發(fā)光層形成在所述第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層上，并具有位于所述第三凹部內(nèi)的第四凹部；第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層，該第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層形成在所述發(fā)光層上，并具有位于所述第四凹部內(nèi)的第五凹部；以及第二電極，該第二電極形成在具有所述第五凹部的底面及側(cè)面的所述第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層上，其中，所述絕緣膜的表面和所述發(fā)光層的端面所形成的角度為90°至270°(不包括90°和270°)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述發(fā)光層包含帶隙3eV或更大的物質(zhì)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述發(fā)光層包含帶隙3eV或更大的物質(zhì)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述發(fā)光層所包含的物質(zhì)為ZnO、ZnS、GaN、SiC、或Mg1-xZnxO。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述發(fā)光層所包含的物質(zhì)為ZnO、ZnS、GaN、SiC、或Mg1-xZnxO。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層所包含的物質(zhì)、以及所述第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層所包含的物質(zhì)分別具有比所述發(fā)光層所包含的物質(zhì)大的帶隙。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層所包含的物質(zhì)、以及所述第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層所包含的物質(zhì)分別具有比所述發(fā)光層所包含的物質(zhì)大的帶隙。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述發(fā)光層的厚度為10nm或更薄。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述發(fā)光層的厚度為10nm或更薄。
12.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述發(fā)光層所包含的物質(zhì)為ZnO，并且所述第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層所包含的物質(zhì)、以及所述第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層所包含的物質(zhì)為加入了雜質(zhì)的Mg1-xZnxO。
13.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述發(fā)光層所包含的物質(zhì)為ZnO，并且所述第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層所包含的物質(zhì)、以及所述第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層所包含的物質(zhì)為加入了雜質(zhì)的Mg1-xZnxO。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述第一電極對(duì)所述發(fā)光層所發(fā)出的光具有90％或更高的反射率。
15.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述第一電極對(duì)所述發(fā)光層所發(fā)出的光具有90％或更高的反射率。
16.一種半導(dǎo)體裝置，包括形成在襯底上的薄膜晶體管；位于所述薄膜晶體管上的絕緣膜；以及形成在所述絕緣膜上并且發(fā)光被所述薄膜晶體管控制的發(fā)光元件，其中，所述發(fā)光元件包括形成在所述絕緣膜中的第一凹部或開口部；第一電極，該第一電極形成在位于所述第一凹部或開口部周圍的所述絕緣膜上、所述第一凹部或開口部的底面及側(cè)面，并具有位于所述第一凹部內(nèi)或開口部內(nèi)的第二凹部；第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層，該第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層形成在所述第一電極上，并具有位于所述第二凹部內(nèi)的第三凹部；發(fā)光層，該發(fā)光層形成在所述第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層上，并具有位于所述第三凹部內(nèi)的第四凹部；第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層，該第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層形成在所述發(fā)光層上，并具有位于所述第四凹部內(nèi)的第五凹部；以及第二電極，該第二電極形成在具有所述第五凹部的底面及側(cè)面的所述第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層上。
17.一種半導(dǎo)體裝置，包括形成在襯底上的薄膜晶體管；位于所述薄膜晶體管上的絕緣膜；以及形成在所述絕緣膜上并且發(fā)光被所述薄膜晶體管控制的發(fā)光元件，其中，所述發(fā)光元件包括第一電極，該第一電極形成在第一凹部或開口部的底面及側(cè)面，并具有位于所述第一凹部內(nèi)或開口部內(nèi)的第二凹部；第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層，該第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層形成在所述第一電極上，并具有位于所述第二凹部內(nèi)的第三凹部；發(fā)光層，該發(fā)光層形成在所述第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層上，并具有位于所述第三凹部內(nèi)的第四凹部；第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層，該第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層形成在所述發(fā)光層上，并具有位于所述第四凹部內(nèi)的第五凹部；以及第二電極，該第二電極形成在具有所述第五凹部的底面及側(cè)面的所述第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層上，其中，所述絕緣膜的表面和所述發(fā)光層的端面所形成的角度為90°至270°(不包括90°和270°)。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述薄膜晶體管包括島狀ZnO膜、以及形成在所述ZnO膜中并用作所述薄膜晶體管的源極或漏極的雜質(zhì)區(qū)域。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述薄膜晶體管包括島狀ZnO膜、以及形成在所述ZnO膜中并用作所述薄膜晶體管的源極或漏極的雜質(zhì)區(qū)域。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述襯底是柔性襯底或塑料襯底。
21.根據(jù)權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述襯底是柔性襯底或塑料襯底。
22.一種顯示裝置，包括形成在襯底上的薄膜晶體管；位于所述薄膜晶體管上的絕緣膜；形成在所述絕緣膜上并發(fā)出紫外光的發(fā)光元件，其中發(fā)光被所述薄所述膜晶體管控制；以及熒光體，該熒光體位于所述發(fā)光元件上，且吸收所述發(fā)光元件所發(fā)出的紫外光來發(fā)出可見光，其中，所述發(fā)光元件包括形成在所述絕緣膜中的第一凹部或開口部；第一電極，該第一電極形成在位于所述第一凹部或開口部周圍的所述絕緣膜上、所述第一凹部或開口部的底面及側(cè)面，并具有位于所述第一凹部內(nèi)或開口部內(nèi)的第二凹部；第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層，該第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層形成在所述第一電極上，并具有位于所述第二凹部內(nèi)的第三凹部；發(fā)光層，該發(fā)光層形成在所述第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層上，并具有位于所述第三凹部內(nèi)的第四凹部；第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層，該第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層形成在所述發(fā)光層上，并具有位于所述第四凹部內(nèi)的第五凹部；以及第二電極，該第二電極形成在具有所述第五凹部的底面及側(cè)面的所述第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層上。
23.一種顯示裝置，包括形成在襯底上的薄膜晶體管；位于所述薄膜晶體管上的絕緣膜；形成在所述絕緣膜上并發(fā)出紫外光的發(fā)光元件，其中發(fā)光被所述薄膜晶體管控制；以及熒光體，該熒光體位于所述發(fā)光元件上，且吸收所述發(fā)光元件所發(fā)出的紫外光來發(fā)出可見光，其中，所述發(fā)光元件包括形成在所述絕緣膜中的第一凹部或開口部；第一電極，該第一電極形成在所述第一凹部或開口部的底面及側(cè)面，并具有位于所述第一凹部內(nèi)或開口部內(nèi)的第二凹部；第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層，該第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層形成在所述第一電極上，并具有位于所述第二凹部內(nèi)的第三凹部；發(fā)光層，該發(fā)光層形成在所述第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層上，并具有位于所述第三凹部內(nèi)的第四凹部；第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層，該第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層形成在所述發(fā)光層上，并具有位于所述第四凹部內(nèi)的第五凹部；以及第二電極，該第二電極形成在具有所述第五凹部的底面及側(cè)面的所述第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層上，其中，所述絕緣膜的表面和所述發(fā)光層的端面所形成的角度為90°至270°(不包括90°和270°)。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的顯示裝置，其中，所述薄膜晶體管包括島狀ZnO膜、以及形成在所述ZnO膜中并用作所述薄膜晶體管的源極或漏極的雜質(zhì)區(qū)域。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的顯示裝置，其中，所述薄膜晶體管包括島狀ZnO膜、以及形成在所述ZnO膜中并用作所述薄膜晶體管的源極或漏極的雜質(zhì)區(qū)域。
26.根據(jù)權(quán)利要求22所述的顯示裝置，其中，所述襯底是柔性襯底或塑料襯底。
27.根據(jù)權(quán)利要求23所述的顯示裝置，其中，所述襯底是柔性襯底或塑料襯底。
28.一種具備根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置的電子設(shè)備。
29.一種具備根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體裝置的電子設(shè)備。
30.一種具備根據(jù)權(quán)利要求16所述的半導(dǎo)體裝置的電子設(shè)備。
31.一種具備根據(jù)權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體裝置的電子設(shè)備。
32.一種具備根據(jù)權(quán)利要求22所述的顯示裝置的電子設(shè)備。
33.一種具備根據(jù)權(quán)利要求23所述的顯示裝置的電子設(shè)備。
34.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述第二電極的端面位于所述第三凹部內(nèi)側(cè)。
35.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述第二電極的端面位于所述第三凹部內(nèi)側(cè)。
36.根據(jù)權(quán)利要求16所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述第二電極的端面位于所述第三凹部內(nèi)側(cè)。
37.根據(jù)權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述第二電極的端面位于所述第三凹部內(nèi)側(cè)。
38.根據(jù)權(quán)利要求22所述的顯示裝置，其中，所述第二電極的端面位于所述第三凹部內(nèi)側(cè)。
39.根據(jù)權(quán)利要求23所述的顯示裝置，其中，所述第二電極的端面位于所述第三凹部內(nèi)側(cè)。
40.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，包括如下步驟在絕緣膜中形成第一凹部或開口部；在所述絕緣膜上、所述第一凹部或開口部的底面及側(cè)面形成第一導(dǎo)電膜，以形成位于所述第一凹部內(nèi)或開口部內(nèi)的第二凹部；在所述第一導(dǎo)電膜上形成第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層，以形成位于所述第二凹部內(nèi)的第三凹部；在所述第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體膜上形成發(fā)光層，以形成位于所述第三凹部內(nèi)的第四凹部；在所述發(fā)光層上形成第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層，以形成位于所述第四凹部內(nèi)的第五凹部；在所述第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層上形成第二導(dǎo)電膜；有選擇地蝕刻，以去除在所述第一及第二導(dǎo)電膜、所述第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層、所述第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層、以及所述發(fā)光層中的位于所述絕緣膜上的部分。
41.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，包括如下步驟在絕緣膜中形成第一凹部或開口部；在所述絕緣膜上、所述第一凹部或開口部的底面及側(cè)面形成第一導(dǎo)電膜，以形成位于所述第一凹部內(nèi)或開口部內(nèi)的第二凹部；在所述第一導(dǎo)電膜上形成第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層，以形成位于所述第二凹部內(nèi)的第三凹部；在所述第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體膜上形成發(fā)光層，以形成位于所述第三凹部內(nèi)的第四凹部；在所述發(fā)光層上形成第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層，以形成位于所述第四凹部內(nèi)的第五凹部；在所述第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層上形成第二導(dǎo)電膜；進(jìn)行拋光或回蝕刻，以去除在所述第一及第二導(dǎo)電膜、所述第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層、所述第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層、以及所述發(fā)光層中的位于所述絕緣膜上的部分。
42.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，包括如下步驟在襯底上形成薄膜晶體管；在所述薄膜晶體管上形成絕緣膜；在所述絕緣膜中且在所述薄膜晶體管上形成第一凹部；在所述第一凹部的底面且在所述薄膜晶體管的源極或漏極上形成連接孔；在所述絕緣膜上、所述第一凹部的底面及側(cè)面形成通過所述連接孔電連接于所述源極或漏極的第一導(dǎo)電膜，以形成位于所述第一凹部內(nèi)的第二凹部；在所述第一導(dǎo)電膜上形成第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層，以形成位于所述第二凹部內(nèi)的第三凹部；在所述第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層上形成發(fā)光層，以形成位于所述第三凹部內(nèi)的第四凹部；在所述發(fā)光層上形成第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層，以形成位于所述第四凹部內(nèi)的第五凹部；在所述第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層上形成第二導(dǎo)電膜；有選擇地蝕刻，以去除在所述第一及第二導(dǎo)電膜、所述第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層、所述第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層、以及所述發(fā)光層中的位于所述絕緣膜上的部分。
43.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，包括如下步驟在襯底上形成薄膜晶體管；在所述薄膜晶體管上形成絕緣膜；在所述絕緣膜中且在所述薄膜晶體管上形成第一凹部；在所述第一凹部的底面且在所述薄膜晶體管的源極或漏極上形成連接孔；在所述絕緣膜上、所述第一凹部的底面及側(cè)面形成通過所述連接孔電連接于所述源極或漏極的第一導(dǎo)電膜，以形成位于所述第一凹部內(nèi)的第二凹部；在所述第一導(dǎo)電膜上形成第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層，以形成位于所述第二凹部內(nèi)的第三凹部；在所述第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層上形成發(fā)光層，以形成位于所述第三凹部內(nèi)的第四凹部；在所述發(fā)光層上形成第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層，以形成位于所述第四凹部內(nèi)的第五凹部；在所述第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層上形成第二導(dǎo)電膜；進(jìn)行拋光或回蝕刻，以去除在所述第一及第二導(dǎo)電膜、所述第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層、所述第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層、以及所述發(fā)光層中的位于所述絕緣膜上的部分。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種具備發(fā)光特性良好的發(fā)光元件的半導(dǎo)體裝置。本發(fā)明的技術(shù)要點(diǎn)如下具備形成在絕緣膜中的第一凹部或開口部；第一電極，該第一電極在位于第一凹部或開口部周圍的絕緣膜上、以及第一凹部或開口部內(nèi)，并與第一凹部或開口部一起形成第二凹部；形成在第一電極上并與第二凹部一起形成第三凹部的第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層；形成在第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層上并與第三凹部一起形成第四凹部的發(fā)光層；形成在發(fā)光層上并與第四凹部一起形成第五凹部的第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層；以及，形成在構(gòu)成第五凹部的底面及側(cè)面的第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層上的第二電極。
文檔編號(hào)H01L27/15GK1988196SQ20061016909
公開日2007年6月27日 申請(qǐng)日期2006年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月20日
發(fā)明者本田達(dá)也 申請(qǐng)人:株式會(huì)社半導(dǎo)體能源研究所