JPH07192870A

JPH07192870A - 薄膜ｅｌ素子の製造方法

Info

Publication number: JPH07192870A
Application number: JP5332406A
Authority: JP
Inventors: Haruyuki Morita; 春雪森田; Noriaki Nakamura; 憲明中村
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1993-12-27
Filing date: 1993-12-27
Publication date: 1995-07-28

Abstract

(57)【要約】【構成】ガラス基板上に透明電極層、第１絶縁膜、発
光層、第２絶縁膜を順に形成し、さらにこの上に背面電
極層を形成する。発光層に耐水性に乏しい発光材料を用
いた場合の背面電極層のパターニングは、まず、ポジ型
フォトレジストを塗布し（Ｐ１）、露光し（Ｐ２）、ア
ルカリ現像液で現像し（Ｐ３）、純水で洗浄した後（Ｐ
４）、エアーナイフで乾燥させてから（Ｐ５）、真空中
でポストベーク（やきしめ）処理を行い（Ｐ６）、その
後、ドライエッチングするようになっている（Ｐ７）。【効果】発光層に耐水性に乏しい発光材料を用いた場
合でも、安価で安全性の高いポジ型フォトレジストを使
用して背面電極のパターニングを行って、発光層の変質
による薄膜の剥離や発光ムラのない信頼性の高い薄膜Ｅ
Ｌ素子が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、平面薄型ディスプレイ
デバイスとして用いられている薄膜ＥＬ(Electro Lumin
escence)素子の製造方法に関するもので、特に、耐水性
に乏しい発光材料にて発光層を形成する際に適する薄膜
ＥＬ素子の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、平面薄型ディスプレイである薄膜
ＥＬ素子２０としては、例えば図４に示すような３層構
造のものが知られている。この薄膜ＥＬ素子２０は、ガ
ラス等からなる透明基板２１上に、ＩＴＯ(Indium Tin
Oxide)膜からなる複数の帯状の透明電極２２が間隔をお
いて平行にパターニングされ、この上に酸化物であるＡ
ｌ₂Ｏ₃，ＳｉＯ₂もしくはＴｉＯ₂または窒化物であ
るＳｉ₃Ｎ₄等からなる第１絶縁膜２３が形成されてい
る。そしてこの上に、ＺｎＳ等からなる母材に発光中心
としてＭｎ等を微量添加した組成を有する発光層２４
と、上記酸化物または窒化物からなる第２絶縁膜２５と
が順に形成され、さらにこの上に、上記透明電極２２と
直交する方向にＡｌからなる複数の帯状の背面電極２６
が間隔をおいて平行にパターニングされた構成を有して
いる。

【０００３】このような構成の薄膜ＥＬ素子２０では、
透明電極２２及び背面電極２６に選択的に電圧を印加す
ることによって、両電極２２・２６の交差部分の発光層
２４をドット状に任意の組み合わせで発光させて、所望
のドットマトリクス表示を行うことができる。

【０００４】ところで、上記発光層２４の材料として
は、ＺｎＳ等の IIb−VI族化合物半導体やＳｒＳ等の I
Ia−VI族化合物半導体が用いられている。この内、Ｚｎ
Ｓ等のIIb−VI族化合物半導体は、耐水性に優れるとい
う性質を有し、これとは反対に、ＳｒＳ等の IIa−VI族
化合物半導体は、耐水性に乏しいという性質を有してい
る。

【０００５】したがって、通常、ＺｎＳ等の IIb−VI族
化合物半導体を発光層２４に用いたものでは、背面電極
２６のパターニングにおいて、現像・洗浄工程にアルカ
リ現像液・純水を使用するポジ型フォトレジスト（アル
カリ現像型フォトレジスト）を用いるようになってお
り、一方、ＳｒＳ等の IIa−VI族化合物半導体を用いた
ものでは、現像・洗浄工程に非水系の現像液・洗浄液を
使用するネガ型フォトレジスト（ゴム系感光型フォトレ
ジスト）を用いるようになっている。

【０００６】もしも、耐水性に乏しいＳｒＳ等の IIa−
VI族化合物半導体を発光層２４に用いたものに、現像・
洗浄工程にアルカリ現像液・純水を使用するポジ型フォ
トレジストを用いると、第２絶縁膜２５の図示しないピ
ンホールを介して発光層２４にまで水分が浸透し、発光
層２４を変質させてしまい、その結果、薄膜が剥離し易
く、発光時に発光ムラが生じるなど、甚だ信頼性の低い
薄膜ＥＬ素子２０となる。

【０００７】ここで、従来行われている耐水性のある発
光材料を使用した場合の背面電極２６のパターニング工
程を、図５（ａ）の工程図に基づいて説明すると、ま
ず、プロセスＰ１１にてＡｌからなる薄膜の上にポジ型
フォトレジストを塗布し、プロセスＰ１２にてフォトマ
スクを用いて露光し、プロセスＰ１３にてフォトレジス
トをアルカリ現像液を用いて現像し、プロセスＰ１４に
て純水を用いて余分なフォトレジストを洗浄し、プロセ
スＰ１５にて大気雰囲気中でポストベーク（やきしめ）
処理を実施し、プロセスＰ１６にてウェットエッチング
するようになっている。

【０００８】一方、耐水性に乏しい発光材料を使用した
場合の背面電極２６のパターニング工程を、同図（ｂ）
の工程図に基づいて説明すると、まず、プロセスＰ２１
にてＡｌからなる薄膜の上にネガ型フォトレジストを塗
布し、プロセスＰ２２にてフォトマスクを用いて露光
し、プロセスＰ２３にてフォトレジストを非水系の現像
液を用いて現像し、プロセスＰ２４にて非水系のリンス
液を用いて余分なフォトレジストを洗浄し、プロセスＰ
２５にて大気雰囲気中でポストベーク処理を実施し、プ
ロセスＰ２６にてドライエッチングするようになってい
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところが、背面電極２
６のパターニングにネガ型フォトレジストを用いた場
合、その現像、及び洗浄に（プロセスＰ２３・Ｐ２
４）、非水系の現像液やリンス液が必要であるので、同
工程に比較的安価なアルカリ現像液や純水を使用するポ
ジ型フォトレジストの場合に比べ、材料コストが高くつ
くという問題点を有している。さらに、非水系の現像液
やリンス液は、取り扱い上安全面にも問題がある。

【００１０】そこで、本発明は、上記課題に鑑み成され
たもので、耐水性に乏しい発光材料を使用した場合に
も、耐水性に優れた発光材料を使用した場合と同様に、
上部電極のパターニングが比較的安価にてかつ安全に実
施可能で、しかも、装置自体の信頼性も低下させない薄
膜ＥＬ素子の製造方法を提案することを目的としてい
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る薄
膜ＥＬ素子の製造方法は、上記の課題を解決するため
に、基板上に透明電極、第１絶縁膜、発光層、第２絶縁
膜、背面電極を順次形成する薄膜ＥＬ素子の製造方法に
おいて、上記発光層に耐水性に乏しい材料を用いた場
合、上記背面電極のパターニングに際し、フォトレジス
トを現像して洗浄した後に、真空中でやきしめ処理を行
うことを特徴としている。

【００１２】また、請求項２の発明に係る薄膜ＥＬ素子
の製造方法は、上記の課題を解決するために、上記請求
項１の薄膜ＥＬ素子の製造方法において、上記背面電極
のパターニングに際し、アルカリ現像型のフォトレジス
トを用いることを特徴としている。

【００１３】

【作用】請求項１の方法では、発光層に耐水性に乏しい
発光材料を用いた場合、第２絶縁膜の上に形成される背
面電極のパターニングの際、フォトレジストを現像して
洗浄した後に、真空中でやきしめ処理を行うようになっ
ている。したがって、この真空中でのやきしめ処理によ
り、例えば請求項２の方法のように、背面電極のパター
ニングに、アルカリ現像型のフォトレジスト（ポジ型フ
ォトレジスト）を用い、フォトレジストを現像・洗浄す
る工程に水分を多く含む現像液や洗浄液（純水）を用い
たため、その水分が第２絶縁膜のピンホールに入り込ん
だとしても、この入り込んだ水分は完全に除去されるこ
ととなり、発光層が変質する虞れはない。

【００１４】この結果、発光層に耐水性に乏しい発光材
料を用いた場合でも、背面電極のパターニングを安全面
及びコスト面に優れたアルカリ現像型のフォトレジスト
を使用して実施することが可能となり、安全、かつ低コ
ストにて薄膜の剥離や発光ムラのない信頼性の高い薄膜
ＥＬ素子を得ることができる。

【００１５】

【実施例】本発明の一実施例について図１ないし図３に
基づいて説明すれば、以下の通りである。

【００１６】本実施例の製造方法により作製される薄膜
ＥＬ素子は、図２に示すように、ガラス基板１上に、Ｉ
ＴＯ(Indium Tin Oxide)膜からなる透明電極層２、第１
絶縁膜９、ＳｒＳ：Ｃｅ等の IIa−VI族化合物半導体か
らなる発光層５、第２絶縁膜１０、及びＡｌからなる背
面電極層６が順次形成された構造を有している。

【００１７】上記第１絶縁膜９は、透明電極層２側に配
されたＳｉＯ₂膜３と、発光層５側に配されたＳｉＯＮ
膜（或いはＳｉＮ膜）４とからなる。一方、上記第２絶
縁膜１０は、発光層５側に配されたＳｉＮ膜（或いはＳ
ｉＯＮ膜）６と、背面電極層８側に配されたＳｉＯ₂膜
（或いはＡｌ₂Ｏ₃膜）７とからなる。

【００１８】上記透明電極層２および背面電極層８の各
電極群は、図示しない交流電源に接続されており、これ
により薄膜ＥＬ素子に駆動電圧が印加される。駆動電圧
が印加されると、発光層５内に発生した電界によって伝
導帯に励起され、かつ加速されて十分なエネルギーを得
た電子が、発光層５に添加されたＣｅ発光中心に衝突励
起し、励起されたＣｅ発光中心が基底状態に戻る際に光
を放射するようになっている。

【００１９】このような薄膜ＥＬ素子を作製するには、
まず始めに、例えばスパッタリング法の薄膜形成方法に
より、ガラス基板１上にＩＴＯ膜を形成し、これをパタ
ーニングして複数の帯状の電極群からなる透明電極層２
を形成し、続いて同様の薄膜形成方法により、上記透明
電極層２上にＳｉＯ₂膜３とＳｉＯＮ膜４を順に形成
し、膜厚2.４×１０³Å程度の第１絶縁膜９を形成す
る。尚、上記透明電極層２には、上記ＩＴＯの他にＺｎ
Ｏ：Ａｌ等を用いることができる。

【００２０】次に、発光中心としてのＣｅが半導体母材
としてのＳｒＳに添加された発光層５を、電子ビーム蒸
着法、ＣＶＤ（化学気相成長）法、またはスパッタリン
グ法等の薄膜形成法により上記第１絶縁膜９上に膜厚１
×１０⁴Å程度で形成する。

【００２１】この後、第１絶縁膜９と同様の薄膜形成方
法により、上記発光層５の上にＳｉＮ膜６とＳｉＯ₂膜
７を順に形成し、膜厚1.５×１０³Å程度の第２絶縁膜
１０を形成する。

【００２２】次に、真空中、不活性ガス雰囲気中、或い
は硫化性ガス雰囲気中で熱処理を行い、最後に、Ａｌ等
からなる薄膜を形成し、これを後述のようにパターニン
グして複数の帯状の電極群からなる背面電極層８を形成
して、薄膜ＥＬ素子を完成させる。

【００２３】ところで、前述したように、上記発光層５
の材料ＳｒＳ：Ｃｅは、 IIa−VI族化合物半導体であ
り、耐水性に乏しいものである。耐水性に乏しい発光層
５の場合、背面電極層８のパターニング時のフォトレジ
ストの現像・洗浄工程で、現像液や洗浄液等の水分が第
２絶縁膜１０の図示しないピンホールから侵入すると、
発光層５が変質し、結果として薄膜の剥離や発光時の発
光ムラ等が招来され、装置の信頼性が低下することとな
る。したがって、従来、背面電極層８をパターニングす
る際は、図５（ｂ）に示したように、ネガ型フォトレジ
ストを塗布し、高価で安全性は低いが、非水性である現
像液・洗浄液をフォトレジストの現像・洗浄工程に使用
するようになっていた。

【００２４】そこで、本実施例においては、背面電極層
８のパターニング時に、たとえフォトレジストの現像・
洗浄工程で第２絶縁膜１０のピンホールに水分が入り込
んだとしても、これら水分を完全に除去できるように、
フォトレジストの現像・洗浄後に真空中でポストベーク
（やきしめ）処理を行うようになっており、これにて、
耐水性に乏しい発光材料を用いた発光層５でも、ポジ型
フォトレジストを用いた背面電極層８のパターニングを
可能としている。

【００２５】以下、図１の工程図に基づいて、このよう
な背面電極層８のパターニング工程を説明する。

【００２６】まず、プロセスＰ１にて、第２絶縁膜１０
の上に形成されたＡｌからなる薄膜の上に、ポジ型フォ
トレジストを塗布し、プロセスＰ２にて、上記透明電極
層２における電極群と直交する方向のパターンを備えた
フォトマスクを用いて露光する。

【００２７】次に、プロセスＰ３にてフォトレジストを
アルカリ現像液を用いて現像し、プロセスＰ４にて純水
を用いて余分なフォトレジストを洗浄する。

【００２８】次に、プロセスＰ５にてエアーナイフ等で
膜面に付着する水分を除去して乾燥させた後、速やかに
プロセスＰ６にて真空中（真空脱ガス）でポストベーク
処理を実施する。この場合の処理条件は、真空度；１×
１０^-2〜１×１０^-3Ｔｏｒｒ（0.1 〜1.5 Ｐａ）、温
度；１５０℃、時間；４ｈである。これにより、第２絶
縁膜１０のピンホールに入り込んだ水分等は完全に除去
される。

【００２９】その後、プロセスＰ７にてＡｌからなる薄
膜をドライエッチングして背面電極層８を形成した後、
残りのフォトレジストを除去する。これにて背面電極層
８のパターニングが終了する。

【００３０】図３に、本実施例の薄膜ＥＬ素子サンプル
ａの発光特性（輝度−電圧特性）を示す。尚、比較参照
のために、上記プロセスＰ６を、あえて大気雰囲気中で
行い、それ以外は本実施例の薄膜ＥＬ素子と同様の工程
を経て製造した薄膜ＥＬ素子サンプルｂの発光特性も示
す。

【００３１】図から、本実施例のサンプルａに比べ、比
較参照サンプルｂでは、輝度が著しく低下していること
がわかる。これは、プロセスＰ６にて真空中でポストベ
ークを行わなかったために、第２絶縁膜１０のピンホー
ルに入り込んでいた水分が発光層５に浸透して耐水性に
乏しい発光層５を変質させ、これにて発光ムラが生じた
ためである。それに対し、本実施例のサンプルａでは、
良好な発光特性が得られている。

【００３２】このように、本実施例においては、背面電
極層８のパターニング時、フォトレジストを現像・洗浄
（プロセスＰ３・Ｐ４）の後、プロセスＰ６にて真空中
でポストベーク処理を行うようになっているので、たと
えフォトレジストの現像・洗浄工程で第２絶縁膜１０の
ピンホールに水分が入り込んだとしても、これら水分を
完全に除去することができ、発光層５の変質による発光
ムラや薄膜の剥離等を生じない信頼性の高い薄膜ＥＬ素
子が得られる。

【００３３】したがって、従来、発光層５が耐水性に乏
しい場合、必然的に非水性のネガ型フォトレジストによ
る背面電極層８のパターニングとなっていたが、これに
より、発光層５に耐水性に乏しい発光材料を用いた場合
でも、背面電極層８のパターニングを安全面及びコスト
面に優れたポジ型フォトレジストを使用することができ
るようになり、この結果、発光層５が耐水性に乏しい場
合でも、安全、かつ低コストにて薄膜の剥離や発光ムラ
のない信頼性の高い薄膜ＥＬ素子を得ることができる。

【００３４】

【発明の効果】請求項１の発明に係る薄膜ＥＬ素子の製
造方法は、以上のように、上記発光層に耐水性に乏しい
材料を用いた場合、上記背面電極のパターニングに際
し、フォトレジストを現像して洗浄した後に、真空中で
やきしめ処理を行うものである。

【００３５】請求項２の発明に係る薄膜ＥＬ素子の製造
方法は、以上のように、上記請求項１の薄膜ＥＬ素子の
製造方法において、上記背面電極のパターニングに際
し、アルカリ現像型のフォトレジストを用いるものであ
る。

【００３６】請求項１の方法では、発光層に耐水性に乏
しい発光材料を用いた場合、第２絶縁膜の上に形成され
る背面電極のパターニングの際、フォトレジストを現像
して洗浄した後に、真空中でやきしめ処理を行うように
なっている。したがって、この真空中でのやきしめ処理
により、例えば請求項２の方法のように、背面電極のパ
ターニングに、アルカリ現像型のフォトレジスト（ポジ
型フォトレジスト）を用い、フォトレジストを現像・洗
浄する工程に水分を多く含む現像液や洗浄液（純水）を
用いたため、その水分が第２絶縁膜のピンホールに入り
込んだとしても、この入り込んだ水分は完全に除去され
ることとなり、発光層が変質する虞れはない。

【００３７】この結果、発光層に耐水性に乏しい発光材
料を用いた場合でも、背面電極のパターニングを安全面
及びコスト面に優れたアルカリ現像型のフォトレジスト
を使用して実施することが可能となり、安全、かつ低コ
ストにて薄膜の剥離や発光ムラのない信頼性の高い薄膜
ＥＬ素子を得ることができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すもので、薄膜ＥＬ素子
の背面電極層をパターニングする際の工程図である。

【図２】上記薄膜ＥＬ素子を示す断面図である。

【図３】薄膜ＥＬ素子の発光輝度と印加電圧との関係を
示すグラフであり、ａは、上記本発明の一実施例の薄膜
ＥＬ素子のものであり、ｂは比較参照するための参照サ
ンプルの薄膜ＥＬ素子のものである。

【図４】従来の製造方法により作製された薄膜ＥＬ素子
を示す一部断面斜視図である。

【図５】従来の薄膜ＥＬ素子の背面電極層をパターニン
グする際の工程図であり、（ａ）は耐水性に優れた発光
材料を用いた場合におけるポジ型フォトレジストを用い
た工程を示し、（ｂ）は耐水性に乏しい発光材料を用い
た場合におけるネガ型フォトレジストを用いた工程を示
している。

【符号の説明】

１ガラス基板２透明電極層３ＳｉＯ₂膜４ＳｉＯＮ膜５発光層６ＳｉＮ膜７ＳｉＯ₂膜８背面電極層９第１絶縁膜１０第２絶縁膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に透明電極、第１絶縁膜、発光層、
第２絶縁膜、背面電極を順次形成する薄膜ＥＬ素子の製
造方法において、上記発光層に耐水性に乏しい材料を用いた場合、上記背
面電極のパターニングに際し、フォトレジストを現像し
て洗浄した後に、真空中でやきしめ処理を行うことを特
徴とする薄膜ＥＬ素子の製造方法。
【請求項２】上記背面電極のパターニングに際し、アル
カリ現像型のフォトレジストを用いることを特徴とする
上記請求項１記載の薄膜ＥＬ素子の製造方法。