JPH09326298A - ドライエッチング方法及びel素子の製造方法 - Google Patents
ドライエッチング方法及びel素子の製造方法Info
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- JPH09326298A JPH09326298A JP8305079A JP30507996A JPH09326298A JP H09326298 A JPH09326298 A JP H09326298A JP 8305079 A JP8305079 A JP 8305079A JP 30507996 A JP30507996 A JP 30507996A JP H09326298 A JPH09326298 A JP H09326298A
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-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B33/00—Electroluminescent light sources
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ZnSのようにZnを含む被エッチング部材
を、大きなエッチングレートで容易にエッチングできる
ようにする。 【解決手段】 ZnSを母体材料とする2つの発光層を
積層形成してなるEL素子の製造方法において、第1発
光層4を形成した後、第2発光層を形成するための層1
5を形成し、その上にポジ型のレジストをパターニング
形成する(図5(a))。この後、CH4 (メタン)ガ
スとAr(アルゴン)ガスの混合ガスを用い、CH4 ガ
スによる化学的エッチングとArガスによる物理的エッ
チングにて第2発光層を形成するための層15をエッチ
ングし、図5(b)に示すように、パターニングされた
第2発光層5を得る。
を、大きなエッチングレートで容易にエッチングできる
ようにする。 【解決手段】 ZnSを母体材料とする2つの発光層を
積層形成してなるEL素子の製造方法において、第1発
光層4を形成した後、第2発光層を形成するための層1
5を形成し、その上にポジ型のレジストをパターニング
形成する(図5(a))。この後、CH4 (メタン)ガ
スとAr(アルゴン)ガスの混合ガスを用い、CH4 ガ
スによる化学的エッチングとArガスによる物理的エッ
チングにて第2発光層を形成するための層15をエッチ
ングし、図5(b)に示すように、パターニングされた
第2発光層5を得る。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、EL(エレクトロ
ルミネッセンス)素子の発光層に用いられるZnS(硫
化亜鉛)や透明電極として用いられるZnO(酸化亜
鉛)等のZn(亜鉛)を含む材料のドライエッチング方
法およびそれを用いたEL素子の製造方法に関する。
ルミネッセンス)素子の発光層に用いられるZnS(硫
化亜鉛)や透明電極として用いられるZnO(酸化亜
鉛)等のZn(亜鉛)を含む材料のドライエッチング方
法およびそれを用いたEL素子の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】従
来、化学的なドライエッチングでは、エッチングガスを
被エッチング材料と反応させ、被エッチング材料よりも
沸点が低く、飽和蒸気圧の高い材料に変化させてエッチ
ングを行っている。ここで、EL素子の発光層に用いら
れるZnSのように、被エッチング部材としてZnを含
むものとした場合には、通常、化学的エッチングにおい
て使用されるエッチングガスを用いると、生成される反
応生成物の沸点が高く、エッチングを容易に行うことが
できないという問題がある。例えば、エッチングガスと
してCl2 を使用した場合は、反応生成物として塩化亜
鉛(ZnCl2 )が生成されるが、この沸点は732℃
である。
来、化学的なドライエッチングでは、エッチングガスを
被エッチング材料と反応させ、被エッチング材料よりも
沸点が低く、飽和蒸気圧の高い材料に変化させてエッチ
ングを行っている。ここで、EL素子の発光層に用いら
れるZnSのように、被エッチング部材としてZnを含
むものとした場合には、通常、化学的エッチングにおい
て使用されるエッチングガスを用いると、生成される反
応生成物の沸点が高く、エッチングを容易に行うことが
できないという問題がある。例えば、エッチングガスと
してCl2 を使用した場合は、反応生成物として塩化亜
鉛(ZnCl2 )が生成されるが、この沸点は732℃
である。
【0003】本発明は上記問題に鑑みたもので、Znを
含む被エッチング部材を、容易にエッチングできるよう
にすることを目的とする。また、その場合のエッチング
レートを大きくすることを他の目的とする。
含む被エッチング部材を、容易にエッチングできるよう
にすることを目的とする。また、その場合のエッチング
レートを大きくすることを他の目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、反応生成
物としてZnSよりも沸点の低い亜鉛化合物を調査した
結果、亜鉛の有機化合物の沸点が低いことが分かり、エ
ッチングガスとして炭化水素ガスの中でも最も分子量の
小さいCH4 (メタン)ガスを用いることを考えた。
物としてZnSよりも沸点の低い亜鉛化合物を調査した
結果、亜鉛の有機化合物の沸点が低いことが分かり、エ
ッチングガスとして炭化水素ガスの中でも最も分子量の
小さいCH4 (メタン)ガスを用いることを考えた。
【0005】このCH4 ガスを用いた場合には、ジメチ
ル亜鉛(Zn(CH3 )2 )が生成されるが、その沸点
は46℃である。従って、Znを含む被エッチング部材
のエッチングを容易に行うことができる。しかしなが
ら、CH4 ガスのみを用いてZnSをエッチングした場
合、エッチングが進行しないという問題があることが判
明した。
ル亜鉛(Zn(CH3 )2 )が生成されるが、その沸点
は46℃である。従って、Znを含む被エッチング部材
のエッチングを容易に行うことができる。しかしなが
ら、CH4 ガスのみを用いてZnSをエッチングした場
合、エッチングが進行しないという問題があることが判
明した。
【0006】そこで、エッチング途中のZnS表面をA
ES(オージェ電子分光法)分析したところ、ZnS表
面にC(炭素)が検出され、エッチングが進行しない原
因が炭素化合物の生成にあるものと考えられる。従っ
て、CH4 ガスを用いた化学的エッチングにおいて、炭
素化合物を生成させないようにすれば、エッチングを進
行させることができる。
ES(オージェ電子分光法)分析したところ、ZnS表
面にC(炭素)が検出され、エッチングが進行しない原
因が炭素化合物の生成にあるものと考えられる。従っ
て、CH4 ガスを用いた化学的エッチングにおいて、炭
素化合物を生成させないようにすれば、エッチングを進
行させることができる。
【0007】ドライエッチングには、上記した化学的エ
ッチング以外にAr(アルゴン)ガス等の不活性ガスに
よる物理的エッチングがある。この物理的エッチングで
は、Arガス等を被エッチング材料に直接たたきつけて
エッチングする。本発明者等は、CH4 ガスによる化学
的エッチングとArガスによる物理的エッチングとを組
み合わせ、Arガスによる物理的エッチングにて被エッ
チング材料の表面を常にリフレッシュ状態にし、炭素化
合物を生成させないようにして、化学的エッチングを進
行させることを考えた。
ッチング以外にAr(アルゴン)ガス等の不活性ガスに
よる物理的エッチングがある。この物理的エッチングで
は、Arガス等を被エッチング材料に直接たたきつけて
エッチングする。本発明者等は、CH4 ガスによる化学
的エッチングとArガスによる物理的エッチングとを組
み合わせ、Arガスによる物理的エッチングにて被エッ
チング材料の表面を常にリフレッシュ状態にし、炭素化
合物を生成させないようにして、化学的エッチングを進
行させることを考えた。
【0008】そこで、被エッチング部材の上にレジスト
(例えば、シプレイのS1400−17)をパターニン
グ形成し、CH4 ガスとArガスの混合ガスに対するC
H4ガスの比率を変化させて、エッチングレートがどの
ように変化するかを検討した。その結果を図7に示す。
なお、被エッチング部材としてはZnSを用いた。CH
4 ガスの比率を0.5%未満とした場合には、Arガス
による物理的エッチングの影響が大きく、エッチングレ
ートが大きく低下し、また、レジストもエッチングされ
てしまう。一方、CH4 ガスの比率を5%より大きくし
た場合には、炭素化合物の生成により、エッチングが進
行しない。特に、CH4 ガスの比率が5.5%以上の場
合には、全然エッチングされない。
(例えば、シプレイのS1400−17)をパターニン
グ形成し、CH4 ガスとArガスの混合ガスに対するC
H4ガスの比率を変化させて、エッチングレートがどの
ように変化するかを検討した。その結果を図7に示す。
なお、被エッチング部材としてはZnSを用いた。CH
4 ガスの比率を0.5%未満とした場合には、Arガス
による物理的エッチングの影響が大きく、エッチングレ
ートが大きく低下し、また、レジストもエッチングされ
てしまう。一方、CH4 ガスの比率を5%より大きくし
た場合には、炭素化合物の生成により、エッチングが進
行しない。特に、CH4 ガスの比率が5.5%以上の場
合には、全然エッチングされない。
【0009】従って、CH4 ガスの比率を0.5%以上
5%以下とすれば、エッチングレートを大きくすること
ができ、特に0.5%以上2%以下とすれば、10nm
/min以上のエッチングレートを得ることができる。
なお、図7に示すものは、ドライエッチング装置とし
て、RIE(リアクティブ イオン エッチング)装置
を用い、ガス圧力を50mTorr、RFパワーを0.
625W/cm2 の条件のもとで実験を行っている。な
お、その条件を変えても、CH4 ガスの比率に対するエ
ッチングレートは実質的に変化しない。
5%以下とすれば、エッチングレートを大きくすること
ができ、特に0.5%以上2%以下とすれば、10nm
/min以上のエッチングレートを得ることができる。
なお、図7に示すものは、ドライエッチング装置とし
て、RIE(リアクティブ イオン エッチング)装置
を用い、ガス圧力を50mTorr、RFパワーを0.
625W/cm2 の条件のもとで実験を行っている。な
お、その条件を変えても、CH4 ガスの比率に対するエ
ッチングレートは実質的に変化しない。
【0010】また、CH4 ガスの比率を約1%とし、ガ
ス圧力を50mTorrとして、RFパワーに対するZ
nSとレジストのエッチングレート差について検討を行
った。その結果を図8に示す。RFパワーが0.65W
/cm2 より低い場合には、レジストが全然エッチング
されないが、RFパワーを0.65W/cm2 以上にす
ると、レジストのエッチングが進行し始め、エッチング
レート差が急激に小さくなる。0.8W/cm 2 にする
と、ほぼ同じエッチングレートとなる。
ス圧力を50mTorrとして、RFパワーに対するZ
nSとレジストのエッチングレート差について検討を行
った。その結果を図8に示す。RFパワーが0.65W
/cm2 より低い場合には、レジストが全然エッチング
されないが、RFパワーを0.65W/cm2 以上にす
ると、レジストのエッチングが進行し始め、エッチング
レート差が急激に小さくなる。0.8W/cm 2 にする
と、ほぼ同じエッチングレートとなる。
【0011】ZnSを選択的にエッチングするために
は、エッチングレートの差を0より大きくする必要があ
り、従って、RFパワーは0.8W/cm2 未満とする
必要がある。また、ZnSの選択的エッチングを可能に
するというためには、RFパワーを0.8W/cm2 未
満とすればよいが、ある程度のエッチングレートを確保
するためには、RFパワーを0.25W/cm2 以上と
するのが好ましい。
は、エッチングレートの差を0より大きくする必要があ
り、従って、RFパワーは0.8W/cm2 未満とする
必要がある。また、ZnSの選択的エッチングを可能に
するというためには、RFパワーを0.8W/cm2 未
満とすればよいが、ある程度のエッチングレートを確保
するためには、RFパワーを0.25W/cm2 以上と
するのが好ましい。
【0012】また、CH4 ガスの比率を約1%とし、R
Fパワーを0.625W/cm2 として、ガス圧力に対
するZnSとレジストのエッチングレート差について検
討を行った。その結果を図9に示す。ガス圧力を50m
Torrより大きくするとレジストのエッチングが起こ
らないが、50mTorr以下にするとレジストのエッ
チングが進行し始める。この場合、ガス圧力を30mT
orrより大きくすると、エッチングレートの差が0よ
り大きくなり、ZnSの選択的なエッチングを行うこと
ができる。また、この場合も、ある程度のエッチングレ
ートを確保するためには、ガス圧力を100mTorr
以下とするのが好ましい。
Fパワーを0.625W/cm2 として、ガス圧力に対
するZnSとレジストのエッチングレート差について検
討を行った。その結果を図9に示す。ガス圧力を50m
Torrより大きくするとレジストのエッチングが起こ
らないが、50mTorr以下にするとレジストのエッ
チングが進行し始める。この場合、ガス圧力を30mT
orrより大きくすると、エッチングレートの差が0よ
り大きくなり、ZnSの選択的なエッチングを行うこと
ができる。また、この場合も、ある程度のエッチングレ
ートを確保するためには、ガス圧力を100mTorr
以下とするのが好ましい。
【0013】なお、CH4 ガスの比率によって、図8、
図9に示すエッチングレート差の変化パターンが変化す
るが、CH4 ガスの比率を0.5%以上2%以下とすれ
ば、上記した結果を実質的に満足することができる。ま
た、ZnS以外に、ZnO等の他のZnを含む被エッチ
ング部材にも上記と同様の結果を得ることができる。ま
た、被エッチング部材の下地部材、例えば、Si
3 N4 、SiON、SiO2 、Ta2 O5 等に対し、ダ
メージを生じさせることなくエッチングを行うことがで
きる。なお、Arガスによる物理的エッチングのみとし
た場合には、レジストにダメージが生じるが、上記した
エッチングではレジストにダメージが生じない。
図9に示すエッチングレート差の変化パターンが変化す
るが、CH4 ガスの比率を0.5%以上2%以下とすれ
ば、上記した結果を実質的に満足することができる。ま
た、ZnS以外に、ZnO等の他のZnを含む被エッチ
ング部材にも上記と同様の結果を得ることができる。ま
た、被エッチング部材の下地部材、例えば、Si
3 N4 、SiON、SiO2 、Ta2 O5 等に対し、ダ
メージを生じさせることなくエッチングを行うことがで
きる。なお、Arガスによる物理的エッチングのみとし
た場合には、レジストにダメージが生じるが、上記した
エッチングではレジストにダメージが生じない。
【0014】本発明者等は、上記した検討をさらに進
め、CH4 ガスの比率を5%とし、ガス圧力を50mT
orr、RFパワーを0.625W/cm2 の条件のも
とでエッチングし、そのエッチング途中のZnS表面の
XPS(X線電子分光法)分析を行った。その結果を図
10に示す。この図からエッチング前には、S(硫黄)
とZnの比が1.00であったものが、エッチング後は
SがZnより多く残っていることが分かる。すなわち、
ZnSとCH4 の反応によりZn(CH3 )2 が生成し
エッチングは進行しているものの、他の反応生成物であ
るH2 S(硫化水素)の反応は進行していない。従っ
て、H2 Sの生成を促進し、炭素化合物の生成を抑制す
れば、エッチングレートをさらに向上できるものと考え
られる。
め、CH4 ガスの比率を5%とし、ガス圧力を50mT
orr、RFパワーを0.625W/cm2 の条件のも
とでエッチングし、そのエッチング途中のZnS表面の
XPS(X線電子分光法)分析を行った。その結果を図
10に示す。この図からエッチング前には、S(硫黄)
とZnの比が1.00であったものが、エッチング後は
SがZnより多く残っていることが分かる。すなわち、
ZnSとCH4 の反応によりZn(CH3 )2 が生成し
エッチングは進行しているものの、他の反応生成物であ
るH2 S(硫化水素)の反応は進行していない。従っ
て、H2 Sの生成を促進し、炭素化合物の生成を抑制す
れば、エッチングレートをさらに向上できるものと考え
られる。
【0015】そこで、本発明者等は、CH4 ガスとAr
ガスに、さらにH2 (水素)ガスを混合させることを試
みた。図11に、CH4 流量を2sccm、Arの流量
を200sccmとした一定条件で、H2 流量を変化さ
せた場合のエッチングレートの変化を示す。この図から
H2 流量を増加させるに従って、エッチングレートが大
きくなり、30nm/min以上のエッチングレートを
得ることができた。
ガスに、さらにH2 (水素)ガスを混合させることを試
みた。図11に、CH4 流量を2sccm、Arの流量
を200sccmとした一定条件で、H2 流量を変化さ
せた場合のエッチングレートの変化を示す。この図から
H2 流量を増加させるに従って、エッチングレートが大
きくなり、30nm/min以上のエッチングレートを
得ることができた。
【0016】これは、H2 ガスを流すことによって、そ
の解離水素(Hラジカル)がZnSと反応してH2 Sの
生成を促進し、またCH4 が解離したCH3 ラジカルと
上記した解離水素とが反応してCH4 を生成するため、
余剰のCH3 ラジカル同士の反応による炭素化合物の生
成を抑制しているからと考えられる。また、解離水素と
炭素化合物が反応しCH4 を生成して炭素化合物を減ら
す、すなわち解離水素によって炭素化合物をエッチング
していることも、炭素化合物の生成抑制に寄与している
ものと考えられる。
の解離水素(Hラジカル)がZnSと反応してH2 Sの
生成を促進し、またCH4 が解離したCH3 ラジカルと
上記した解離水素とが反応してCH4 を生成するため、
余剰のCH3 ラジカル同士の反応による炭素化合物の生
成を抑制しているからと考えられる。また、解離水素と
炭素化合物が反応しCH4 を生成して炭素化合物を減ら
す、すなわち解離水素によって炭素化合物をエッチング
していることも、炭素化合物の生成抑制に寄与している
ものと考えられる。
【0017】なお、図11において、H2 流量を20s
ccm(全ガスに対し約9%の比率)以上とした場合、
エッチングレートが飽和している。これは、解離水素の
量がH2 流量に比例していないためであり、H2 流量を
解離水素の量が飽和する値(図11では約9%)以上と
すれば、所定値以上の大きなエッチングレートを得るこ
とができる。
ccm(全ガスに対し約9%の比率)以上とした場合、
エッチングレートが飽和している。これは、解離水素の
量がH2 流量に比例していないためであり、H2 流量を
解離水素の量が飽和する値(図11では約9%)以上と
すれば、所定値以上の大きなエッチングレートを得るこ
とができる。
【0018】上記したH2 ガスの混合による効果は、C
H4 ガスの比率、ガス圧力、RFパワーを変えた場合に
も得ることができる。但し、H2 流量を一定としCH4
ガスの比率を高くすると炭素化合物の生成を十分に抑制
することができないため、エッチングレートは低下す
る。本発明は上記した種々の検討を基になされたもの
で、請求項1に記載の発明においては、亜鉛を含む被エ
ッチング部材の上にレジストをパターニング形成し、こ
の後、CH4 ガスと不活性ガスの混合ガスであって、C
H4 ガスと不活性ガスの合計に対するCH4 ガスの比率
が0.5%以上5%以下となるドライエッチングガスを
用いて被エッチング部材をエッチングすることを特徴と
している。
H4 ガスの比率、ガス圧力、RFパワーを変えた場合に
も得ることができる。但し、H2 流量を一定としCH4
ガスの比率を高くすると炭素化合物の生成を十分に抑制
することができないため、エッチングレートは低下す
る。本発明は上記した種々の検討を基になされたもの
で、請求項1に記載の発明においては、亜鉛を含む被エ
ッチング部材の上にレジストをパターニング形成し、こ
の後、CH4 ガスと不活性ガスの混合ガスであって、C
H4 ガスと不活性ガスの合計に対するCH4 ガスの比率
が0.5%以上5%以下となるドライエッチングガスを
用いて被エッチング部材をエッチングすることを特徴と
している。
【0019】このことにより、亜鉛の有機化合物の沸点
を低くしてエッチングを容易に行うことができ、その場
合に、被エッチング部材を所望のエッチングレートでエ
ッチングすることができる。特に、請求項2に記載の発
明のように、CH4 ガスの比率を0.5%以上2%以下
とした場合には、大きなエッチングレートを得ることが
できる。
を低くしてエッチングを容易に行うことができ、その場
合に、被エッチング部材を所望のエッチングレートでエ
ッチングすることができる。特に、請求項2に記載の発
明のように、CH4 ガスの比率を0.5%以上2%以下
とした場合には、大きなエッチングレートを得ることが
できる。
【0020】また、請求項3に記載の発明においては、
エッチング時の高周波電力を、1cm2 当たり0.25
W以上0.8W未満としているから、レジストとのエッ
チングレート差を所望の値として、被エッチング部材を
レジストに対し選択的にエッチングすることができる。
また、請求項4に記載の発明においては、エッチングガ
スの圧力を、30mTorrより大きく100mTor
r以下としているから、レジストとのエッチングレート
差を所望の値として、被エッチング部材をレジストに対
し選択的にエッチングすることができる。
エッチング時の高周波電力を、1cm2 当たり0.25
W以上0.8W未満としているから、レジストとのエッ
チングレート差を所望の値として、被エッチング部材を
レジストに対し選択的にエッチングすることができる。
また、請求項4に記載の発明においては、エッチングガ
スの圧力を、30mTorrより大きく100mTor
r以下としているから、レジストとのエッチングレート
差を所望の値として、被エッチング部材をレジストに対
し選択的にエッチングすることができる。
【0021】請求項5に記載の発明においては、亜鉛を
含む被エッチング部材をドライエッチングする場合に、
エッチングガスとして、CH4 ガスと不活性ガスからな
る混合ガスを用い、CH4 ガスによる化学的エッチング
と不活性ガスによる物理的エッチングにて被エッチング
部材をエッチングすることを特徴としている。この場
合、不活性ガスによる物理的エッチングにて被エッチン
グ部材の表面を常にリフレッシュ状態にし、炭素化合物
を生成させないようにして、化学的エッチングを進行さ
せることができ、これによりエッチングレートを大きく
することができる。
含む被エッチング部材をドライエッチングする場合に、
エッチングガスとして、CH4 ガスと不活性ガスからな
る混合ガスを用い、CH4 ガスによる化学的エッチング
と不活性ガスによる物理的エッチングにて被エッチング
部材をエッチングすることを特徴としている。この場
合、不活性ガスによる物理的エッチングにて被エッチン
グ部材の表面を常にリフレッシュ状態にし、炭素化合物
を生成させないようにして、化学的エッチングを進行さ
せることができ、これによりエッチングレートを大きく
することができる。
【0022】なお、混合ガスとしては、請求項6に記載
の発明のように、CH4 ガスと不活性ガスのみからなる
ものとすることができる。また、不活性ガスとしては、
請求項7に記載の発明のように、アルゴンガスとするこ
とができる。請求項8に記載の発明においては、亜鉛を
含む被エッチング部材をドライエッチングする場合に、
メタンガスと不活性ガスと水素ガスのみからなるエッチ
ングガスを用いて被エッチング部材をエッチングするこ
とを特徴としている。
の発明のように、CH4 ガスと不活性ガスのみからなる
ものとすることができる。また、不活性ガスとしては、
請求項7に記載の発明のように、アルゴンガスとするこ
とができる。請求項8に記載の発明においては、亜鉛を
含む被エッチング部材をドライエッチングする場合に、
メタンガスと不活性ガスと水素ガスのみからなるエッチ
ングガスを用いて被エッチング部材をエッチングするこ
とを特徴としている。
【0023】メタンガスと不活性ガスに水素ガスを加え
ることによって、エッチングレートを一層高めることが
できる。また、請求項9に記載の発明のように、ドライ
エッチング装置内にメタンガスと不活性ガスと水素ガス
からなるエッチングガスを導入し、水素ガスの流量を解
離水素の量が飽和する値以上として、エッチングを行う
ようにすれば、非常に高いエッチングレートでエッチン
グを行うことができる。
ることによって、エッチングレートを一層高めることが
できる。また、請求項9に記載の発明のように、ドライ
エッチング装置内にメタンガスと不活性ガスと水素ガス
からなるエッチングガスを導入し、水素ガスの流量を解
離水素の量が飽和する値以上として、エッチングを行う
ようにすれば、非常に高いエッチングレートでエッチン
グを行うことができる。
【0024】なお、被エッチング部材としては、請求項
10に記載の発明のように、ZnS又はZnOを主成分
とする部材により構成したものとすることができる。請
求項11に記載の発明においては、EL素子を製造する
場合において、上記したエッチングガスを用いて発光層
をエッチングし、パターニングを行うようにしたことを
特徴としている。
10に記載の発明のように、ZnS又はZnOを主成分
とする部材により構成したものとすることができる。請
求項11に記載の発明においては、EL素子を製造する
場合において、上記したエッチングガスを用いて発光層
をエッチングし、パターニングを行うようにしたことを
特徴としている。
【0025】この場合、請求項12に記載の発明のよう
に、第1発光層と第2発光層を積層し、第2発光層を上
記エッチングガスを用いてエッチングする場合には、下
地となる第1発光層にダメージを与えることなく、第2
発光層をパターニングすることができる。請求項13に
記載の発明においては、第2電極がZnOを主成分とす
る材料により形成されているEL素子の製造方法におい
て、上記したエッチングガスを用いて第2電極をエッチ
ングし、パターニングを行うようにしたことを特徴とし
ている。
に、第1発光層と第2発光層を積層し、第2発光層を上
記エッチングガスを用いてエッチングする場合には、下
地となる第1発光層にダメージを与えることなく、第2
発光層をパターニングすることができる。請求項13に
記載の発明においては、第2電極がZnOを主成分とす
る材料により形成されているEL素子の製造方法におい
て、上記したエッチングガスを用いて第2電極をエッチ
ングし、パターニングを行うようにしたことを特徴とし
ている。
【0026】このことにより、発光層が水に弱く第2電
極をウェットエッチングできない場合であっても、ドラ
イエッチングにより第2電極を適正にパターニングする
ことができる。上記した水に弱い発光層としては、請求
項14に記載の発明のように、アルカリ土類金属の硫化
物を主成分とする材料により構成された発光層がある。
極をウェットエッチングできない場合であっても、ドラ
イエッチングにより第2電極を適正にパターニングする
ことができる。上記した水に弱い発光層としては、請求
項14に記載の発明のように、アルカリ土類金属の硫化
物を主成分とする材料により構成された発光層がある。
【0027】なお、上記した、被エッチング材料にZn
を含む場合のドライエッチングの類似の技術として、特
開平5−234958公報に記載されたものがある。こ
のものでは、C2 H6 (エタン)とH2 (水素)の混合
ガスをエッチングガスに用いている。この場合、半導体
レーザの共振器ミラーや導波路のストライプ構造の加工
のためにエッチングを行っており、C2 H6 を用いる
と、その分子量が大きいため、エッチングが遅くなり、
加工性が向上するとしている。
を含む場合のドライエッチングの類似の技術として、特
開平5−234958公報に記載されたものがある。こ
のものでは、C2 H6 (エタン)とH2 (水素)の混合
ガスをエッチングガスに用いている。この場合、半導体
レーザの共振器ミラーや導波路のストライプ構造の加工
のためにエッチングを行っており、C2 H6 を用いる
と、その分子量が大きいため、エッチングが遅くなり、
加工性が向上するとしている。
【0028】従って、EL素子に用いられるZnSのエ
ッチングのように、大きなエッチングレートを必要とす
る場合には、上記公報に示されるエッチングガスを用い
ることはできない。なお、上記公報の従来技術の欄に、
CH4 とH2 の混合ガスを用いるものが記載されている
が、H2 では、本発明のような物理的エッチングを行う
ことができないため、十分なエッチングレートを得るこ
とができない。実際、本発明者等は、ZnSを母材とし
TbOFを発光中心としたZnS:TbOF発光層に対
し、CH4 とH2 の混合ガスのみでエッチングを行う実
験を行い、エッチングを行う前とエッチング後のXPS
分析により検討を行った。
ッチングのように、大きなエッチングレートを必要とす
る場合には、上記公報に示されるエッチングガスを用い
ることはできない。なお、上記公報の従来技術の欄に、
CH4 とH2 の混合ガスを用いるものが記載されている
が、H2 では、本発明のような物理的エッチングを行う
ことができないため、十分なエッチングレートを得るこ
とができない。実際、本発明者等は、ZnSを母材とし
TbOFを発光中心としたZnS:TbOF発光層に対
し、CH4 とH2 の混合ガスのみでエッチングを行う実
験を行い、エッチングを行う前とエッチング後のXPS
分析により検討を行った。
【0029】図12(a)にエッチングを行う前、図1
2(b)にエッチング後の分析結果を示す。この図か
ら、エッチング後には発光層表面にZn、Sはほとんど
見られず、Tb、Fが大部分を占めていることが分か
る。すなわち、エッチングガスとしてCH4 ガスを用い
ると、ZnSはエッチングできるが、TbOFはエッチ
ングすることはできない。従って、本発明のようにエッ
チングガスに混合するArガスは、物理的エッチングと
して作用しているため、炭素化合物の除去だけでなく、
EL素子の発光層の発光中心(TbOF)の除去効果も
あることが分かる。
2(b)にエッチング後の分析結果を示す。この図か
ら、エッチング後には発光層表面にZn、Sはほとんど
見られず、Tb、Fが大部分を占めていることが分か
る。すなわち、エッチングガスとしてCH4 ガスを用い
ると、ZnSはエッチングできるが、TbOFはエッチ
ングすることはできない。従って、本発明のようにエッ
チングガスに混合するArガスは、物理的エッチングと
して作用しているため、炭素化合物の除去だけでなく、
EL素子の発光層の発光中心(TbOF)の除去効果も
あることが分かる。
【0030】また、他の類似技術として、JAPAN
DISPLAY' 89の229頁には、ZnSのエッチ
ングに、CH3 OH(メタノール)とArとの混合ガス
を使用したものが記載されているが、CH3 OHは常温
で気体でないために、使用する際にはバブリング等を行
って導入しなければならず、量比のコントロールやコス
ト的に不利となり、エッチングを容易に行うことができ
ない。
DISPLAY' 89の229頁には、ZnSのエッチ
ングに、CH3 OH(メタノール)とArとの混合ガス
を使用したものが記載されているが、CH3 OHは常温
で気体でないために、使用する際にはバブリング等を行
って導入しなければならず、量比のコントロールやコス
ト的に不利となり、エッチングを容易に行うことができ
ない。
【0031】
【発明の実施の形態】以下、本発明を具体的な実施形態
に基づいて説明する。 (第1実施形態)図1は、本発明の第1実施形態に係る
EL素子の縦断面を示した模式図、図2はその平面図で
ある。
に基づいて説明する。 (第1実施形態)図1は、本発明の第1実施形態に係る
EL素子の縦断面を示した模式図、図2はその平面図で
ある。
【0032】EL素子100は、絶縁性基板であるガラ
ス基板1上に順次、以下の薄膜が積層形成されている。
ガラス基板1上には、Ta(タンタル)の金属反射膜か
らなる厚さ2000Åの第1電極2が形成されている。
この第1電極2は、図2に示すように、x軸方向に伸び
たストライプがy軸方向に沿って多数本設けられて構成
されている。
ス基板1上に順次、以下の薄膜が積層形成されている。
ガラス基板1上には、Ta(タンタル)の金属反射膜か
らなる厚さ2000Åの第1電極2が形成されている。
この第1電極2は、図2に示すように、x軸方向に伸び
たストライプがy軸方向に沿って多数本設けられて構成
されている。
【0033】第1電極2の形成されたガラス基板1上に
は、第1絶縁層3が一様に形成されている。この第1絶
縁層3は、光学的に透明なSiOx Ny (酸窒化珪素)
からなる厚さ500〜1000Åの第1絶縁下層31
と、Ta2 O5 (酸化タンタル)とAl2 O3 (酸化ア
ルミニウム)の複合膜Ta2 O5 :Al2 O3 からなる
厚さ2000〜3000Åの第1絶縁上層32との2層
で形成されている。
は、第1絶縁層3が一様に形成されている。この第1絶
縁層3は、光学的に透明なSiOx Ny (酸窒化珪素)
からなる厚さ500〜1000Åの第1絶縁下層31
と、Ta2 O5 (酸化タンタル)とAl2 O3 (酸化ア
ルミニウム)の複合膜Ta2 O5 :Al2 O3 からなる
厚さ2000〜3000Åの第1絶縁上層32との2層
で形成されている。
【0034】第1絶縁上層32の上には、厚さ5000
Åの第1発光層4、厚さ2000Åの第2発光層5が形
成されている。第2発光層5は、図2に示すように、y
軸方向に伸びたストライプがx軸方向に沿って所定間隔
毎に多数本設けられて構成されている。第1発光層4
は、TbOF(酸化フッ化テルビウム)が添加されたZ
nSで厚さ5000Å形成されている。この第1発光層
4の上には、パターニングされた第2発光層5が200
0Å形成されている。第2発光層5はMnが添加された
ZnSで形成されている。
Åの第1発光層4、厚さ2000Åの第2発光層5が形
成されている。第2発光層5は、図2に示すように、y
軸方向に伸びたストライプがx軸方向に沿って所定間隔
毎に多数本設けられて構成されている。第1発光層4
は、TbOF(酸化フッ化テルビウム)が添加されたZ
nSで厚さ5000Å形成されている。この第1発光層
4の上には、パターニングされた第2発光層5が200
0Å形成されている。第2発光層5はMnが添加された
ZnSで形成されている。
【0035】第1発光層4と第2発光層5の上には、第
2絶縁層6が一様に形成されている。この第2絶縁層6
は、光学的に透明なSi3 N4 (窒化珪素)からなる厚
さ1000Åの第2絶縁下層61、Ta2 O5 :Al2
O3 の複合膜からなる厚さ2000Åの第2絶縁中層6
2、SiOx Ny からなる厚さ1000Åの第2絶縁上
層63との3層で形成されている。
2絶縁層6が一様に形成されている。この第2絶縁層6
は、光学的に透明なSi3 N4 (窒化珪素)からなる厚
さ1000Åの第2絶縁下層61、Ta2 O5 :Al2
O3 の複合膜からなる厚さ2000Åの第2絶縁中層6
2、SiOx Ny からなる厚さ1000Åの第2絶縁上
層63との3層で形成されている。
【0036】そして、第2絶縁上層63の上には、光学
的に透明なZnOとGa2 O3 (酸化ガリウム)からな
る厚さ4500Åの第2電極7が形成されている。図2
に示すように、第2電極7は、y軸方向に伸びたストラ
イプがx軸方向に沿って多数本設けられて構成されてい
る。第2電極7の上には、下部に第2発光層5が存在す
る領域に、厚さ1.0〜2.0μmの樹脂からなる赤色
フィルタ8が形成されている。この赤色フィルタ8は、
図2に示す第2電極7の上部にそれに平行に対応する第
2電極を覆う形でその面積を大きくして形成されたy軸
に沿ったストライプであり、第1発光層4と第2発光層
5とが重なった部分から発光した光を透過する。
的に透明なZnOとGa2 O3 (酸化ガリウム)からな
る厚さ4500Åの第2電極7が形成されている。図2
に示すように、第2電極7は、y軸方向に伸びたストラ
イプがx軸方向に沿って多数本設けられて構成されてい
る。第2電極7の上には、下部に第2発光層5が存在す
る領域に、厚さ1.0〜2.0μmの樹脂からなる赤色
フィルタ8が形成されている。この赤色フィルタ8は、
図2に示す第2電極7の上部にそれに平行に対応する第
2電極を覆う形でその面積を大きくして形成されたy軸
に沿ったストライプであり、第1発光層4と第2発光層
5とが重なった部分から発光した光を透過する。
【0037】次に、上述のEL素子100の製造方法を
以下に述べる。図3、図4はその製造方法を示した平面
図である。ガラス基板1上にTa金属を一様にDCスパ
ッタリングした後、図3(a)に示すように、ストライ
プ形状にエッチングして金属反射膜の第1電極2を形成
する。
以下に述べる。図3、図4はその製造方法を示した平面
図である。ガラス基板1上にTa金属を一様にDCスパ
ッタリングした後、図3(a)に示すように、ストライ
プ形状にエッチングして金属反射膜の第1電極2を形成
する。
【0038】次に、SiOx Ny からなる第1絶縁下層
31、6wt%のAl2 O3 を含むTa2 O5 からなる第
1絶縁上層32をスパッタ法により形成する。具体的に
は、ガラス基板1の温度を300℃に保持し、スパッタ
装置内にArとN2 (窒素)と少量のO2 (酸素)の混
合ガスを導入し、ガス圧を0.5Paに保持し、3KW
の高周波電力でシリコンをターゲットとしてSiOx N
y 膜を成膜し、次いで、Ta2 O5 :Al2 O3 複合膜
をArとO2 をスパッタガスとしてガス圧0.6Paに
保持し、Ta2 O5 に6wt%のAl2 O3 を含ませた混
合焼結ターゲットを用いて4KWの高周波電力の条件で
成膜する。
31、6wt%のAl2 O3 を含むTa2 O5 からなる第
1絶縁上層32をスパッタ法により形成する。具体的に
は、ガラス基板1の温度を300℃に保持し、スパッタ
装置内にArとN2 (窒素)と少量のO2 (酸素)の混
合ガスを導入し、ガス圧を0.5Paに保持し、3KW
の高周波電力でシリコンをターゲットとしてSiOx N
y 膜を成膜し、次いで、Ta2 O5 :Al2 O3 複合膜
をArとO2 をスパッタガスとしてガス圧0.6Paに
保持し、Ta2 O5 に6wt%のAl2 O3 を含ませた混
合焼結ターゲットを用いて4KWの高周波電力の条件で
成膜する。
【0039】次に、図3(b)に示すように、第1絶縁
上層32上に、ZnSを母体材料とし、発光中心として
TbOFを添加したZnS:TbOFからなる第1発光
層4を一様に形成する。具体的には、ガラス基板1の温
度を250℃に保持し、Ar及びHe(ヘリウム)をス
パッタガスとして、ガス圧3.0Pa、2.2KWの高
周波電力の条件でスパッタ成膜する。
上層32上に、ZnSを母体材料とし、発光中心として
TbOFを添加したZnS:TbOFからなる第1発光
層4を一様に形成する。具体的には、ガラス基板1の温
度を250℃に保持し、Ar及びHe(ヘリウム)をス
パッタガスとして、ガス圧3.0Pa、2.2KWの高
周波電力の条件でスパッタ成膜する。
【0040】次に、第1発光層4上に、ZnSを母体材
料とし、発光中心としてMnを添加したZnS:Mnか
らなる層を一様に蒸着法により形成する。具体的にはガ
ラス基板1の温度を一定に保持し、蒸着装置内を5×1
0-4Pa以下に維持し、堆積速度0.1〜0.3nm/
secの条件で電子ビーム蒸着を行う。次に、このZn
S:Mnからなる層をドライエッチングして、図3
(c)に示す第2発光層5を形成する。この第2発光層
5の形成方法を、図5に示す断面構造を用いて説明す
る。
料とし、発光中心としてMnを添加したZnS:Mnか
らなる層を一様に蒸着法により形成する。具体的にはガ
ラス基板1の温度を一定に保持し、蒸着装置内を5×1
0-4Pa以下に維持し、堆積速度0.1〜0.3nm/
secの条件で電子ビーム蒸着を行う。次に、このZn
S:Mnからなる層をドライエッチングして、図3
(c)に示す第2発光層5を形成する。この第2発光層
5の形成方法を、図5に示す断面構造を用いて説明す
る。
【0041】まず、上記したZnS:Mnからなる層1
5の上にポジ型のレジスト16を成膜し、それを露光、
現像して、レジスト16をパターニングし、図5(a)
に示す構造を得る。この状態でドライエッチングを行
う。具体的には、ガラス基板1の温度を70℃に保持
し、RIE装置内にCH4 ガスとArガスの混合ガスを
導入し、圧力を7Paに保持し、0.625W/cm2
の高周波電力でドライエッチングする。この後、レジス
ト16を除去し、図5(b)に示す形状の、第2発光層
5を得る。
5の上にポジ型のレジスト16を成膜し、それを露光、
現像して、レジスト16をパターニングし、図5(a)
に示す構造を得る。この状態でドライエッチングを行
う。具体的には、ガラス基板1の温度を70℃に保持
し、RIE装置内にCH4 ガスとArガスの混合ガスを
導入し、圧力を7Paに保持し、0.625W/cm2
の高周波電力でドライエッチングする。この後、レジス
ト16を除去し、図5(b)に示す形状の、第2発光層
5を得る。
【0042】なお、本実施形態では、CH4 とArの合
計に対するCH4 の比率を、ArとCH4 の流量比で決
定しており、Arの流量を200sccm、CH4 の流
量を2sccmとして、CH4 ガスの比率を約1%とし
ている。ここで、エッチングガスとしてCH4 ガスとA
rガスの混合ガスを用いることにより、ZnS:Mnか
らなる層15の表面を沸点の低いZn(CH3 )2 (ジ
メチルジンク)に変化させ気化させるとともに、Arガ
スにより物理的エッチングを行う。従って、常にリフレ
ッシュされた表面がCH4 ガスによる化学的エッチング
を進行させるため、従来にないエッチングレートを確保
し、第1発光層4にダメージを与えることなくエッチン
グを行うことができる。
計に対するCH4 の比率を、ArとCH4 の流量比で決
定しており、Arの流量を200sccm、CH4 の流
量を2sccmとして、CH4 ガスの比率を約1%とし
ている。ここで、エッチングガスとしてCH4 ガスとA
rガスの混合ガスを用いることにより、ZnS:Mnか
らなる層15の表面を沸点の低いZn(CH3 )2 (ジ
メチルジンク)に変化させ気化させるとともに、Arガ
スにより物理的エッチングを行う。従って、常にリフレ
ッシュされた表面がCH4 ガスによる化学的エッチング
を進行させるため、従来にないエッチングレートを確保
し、第1発光層4にダメージを与えることなくエッチン
グを行うことができる。
【0043】このエッチングを行った後、真空中400
〜600℃で発光層4、5の熱処理を行う。次に、図4
(a)に示すように、第1発光層4と第2発光層5の上
に、Si3N4 からなる第2絶縁下層61、6wt%のA
l2 O3 を含むTa2 O5 からなる第2絶縁中層62、
SiOx Ny からなる第2絶縁上層63を、それぞれ、
第1絶縁層3の形成と同様に形成する。但し、Si3 N
4 膜はSiOx Ny 膜と異なりスパッタガスとしてO2
は導入せずに成膜する。
〜600℃で発光層4、5の熱処理を行う。次に、図4
(a)に示すように、第1発光層4と第2発光層5の上
に、Si3N4 からなる第2絶縁下層61、6wt%のA
l2 O3 を含むTa2 O5 からなる第2絶縁中層62、
SiOx Ny からなる第2絶縁上層63を、それぞれ、
第1絶縁層3の形成と同様に形成する。但し、Si3 N
4 膜はSiOx Ny 膜と異なりスパッタガスとしてO2
は導入せずに成膜する。
【0044】次に、第2絶縁上層63上に、ZnO:G
a2 O3 からなる層を一様に形成する。蒸着材料とし
て、ZnO粉末にGa2 O3 を加えて混合し、ペレット
状に形成したものを用い、成膜装置としてはイオンプレ
ーティング装置を用いる。具体的にはガラス基板1の温
度を一定に保持したままイオンプレーティング装置内を
真空に排気した後、Arガスを導入して圧力を一定に保
ち、成膜速度が6〜18nm/minの範囲となるよう
なビーム電力及び高周波電力を調整し成膜する。この膜
をウェットエッチングして、図4(b)に示すパターン
の第2電極7を得る。
a2 O3 からなる層を一様に形成する。蒸着材料とし
て、ZnO粉末にGa2 O3 を加えて混合し、ペレット
状に形成したものを用い、成膜装置としてはイオンプレ
ーティング装置を用いる。具体的にはガラス基板1の温
度を一定に保持したままイオンプレーティング装置内を
真空に排気した後、Arガスを導入して圧力を一定に保
ち、成膜速度が6〜18nm/minの範囲となるよう
なビーム電力及び高周波電力を調整し成膜する。この膜
をウェットエッチングして、図4(b)に示すパターン
の第2電極7を得る。
【0045】次に、下部に第2発光層5が存在する領域
の第2電極7の上に有機顔料分散型の赤色フィルタ8を
形成する。具体的には、赤色有機顔料を含むフォトレジ
ストを所定分量だけ第2電極7の上に滴下し、スピンナ
ーにより数秒間レジストコートを行う。その後、第2発
光層5よりも幅の広いレジストパターンを用いて露光、
現像した後、ポストベークし、図4(c)に示すように
赤色フィルタ8を形成する。
の第2電極7の上に有機顔料分散型の赤色フィルタ8を
形成する。具体的には、赤色有機顔料を含むフォトレジ
ストを所定分量だけ第2電極7の上に滴下し、スピンナ
ーにより数秒間レジストコートを行う。その後、第2発
光層5よりも幅の広いレジストパターンを用いて露光、
現像した後、ポストベークし、図4(c)に示すように
赤色フィルタ8を形成する。
【0046】この実施形態においては、第1発光層4は
緑色を発光し、第2発光層5は黄橙色を発光する。第1
発光層4と第2発光層5との積層部からの光が赤色フィ
ルタ8を透過し、赤色フィルタ8により色純度の高い赤
色発光が得られる。なお、第1電極2、第2電極7、第
1絶縁層3、第2絶縁層6としては上記した材料を用い
るものに限らず、他の材料を用いてもよい。例えば、第
1電極2として、光学的に透明なITO(Indium Tin Ox
ide:酸化インジウム、錫) 膜を用いれば、EL素子10
0の両面から光取り出しを行うようにすることができ
る。
緑色を発光し、第2発光層5は黄橙色を発光する。第1
発光層4と第2発光層5との積層部からの光が赤色フィ
ルタ8を透過し、赤色フィルタ8により色純度の高い赤
色発光が得られる。なお、第1電極2、第2電極7、第
1絶縁層3、第2絶縁層6としては上記した材料を用い
るものに限らず、他の材料を用いてもよい。例えば、第
1電極2として、光学的に透明なITO(Indium Tin Ox
ide:酸化インジウム、錫) 膜を用いれば、EL素子10
0の両面から光取り出しを行うようにすることができ
る。
【0047】第1発光層4の母体材料ZnSに含ませる
添加剤はMnの他、MnF2 、MnCl2 を用いること
ができる。又、第2発光層5の母体材料ZnSに含ませ
る添加剤はTbの他、TbOF、TbF3 、TbCl3
を用いることができる。さらに、第1、第2発光層を積
層する場合、下層となる第1発光層をパターニングし、
第2発光層を第1発光層の全面に形成するような構成と
してもよい。この場合、第1発光層のパターニングに、
上記したCH4 ガスとArガスの混合ガスによるドライ
エッチングを用いることができる。
添加剤はMnの他、MnF2 、MnCl2 を用いること
ができる。又、第2発光層5の母体材料ZnSに含ませ
る添加剤はTbの他、TbOF、TbF3 、TbCl3
を用いることができる。さらに、第1、第2発光層を積
層する場合、下層となる第1発光層をパターニングし、
第2発光層を第1発光層の全面に形成するような構成と
してもよい。この場合、第1発光層のパターニングに、
上記したCH4 ガスとArガスの混合ガスによるドライ
エッチングを用いることができる。
【0048】なお、ZnS:Mnからなる層15のドラ
イエッチングは、CH4 ガスとArガスとH2 ガスの混
合ガスを用いて行うこともできる。具体的には、ガラス
基板1の温度を70℃に保持し、RIE装置内にCH4
ガスとArガスとH2 ガスの混合ガスを導入し、圧力を
7Paに保持し、0.625W/cm2 の高周波電力で
ドライエッチングする。この場合、CH4 ガスとArガ
スとH2 ガスは、それぞれ2sccm、200scc
m、20sccmとし、全ガス流量に対するH2ガスの
比率を約9%とする。このような条件とすることにより
約30nm/minのエッチングレートでエッチングを
行うことができる。
イエッチングは、CH4 ガスとArガスとH2 ガスの混
合ガスを用いて行うこともできる。具体的には、ガラス
基板1の温度を70℃に保持し、RIE装置内にCH4
ガスとArガスとH2 ガスの混合ガスを導入し、圧力を
7Paに保持し、0.625W/cm2 の高周波電力で
ドライエッチングする。この場合、CH4 ガスとArガ
スとH2 ガスは、それぞれ2sccm、200scc
m、20sccmとし、全ガス流量に対するH2ガスの
比率を約9%とする。このような条件とすることにより
約30nm/minのエッチングレートでエッチングを
行うことができる。
【0049】CH4 ガスの流量を多くした場合、所望の
エッチングレートを得るためには、混合するH2 ガスの
比率を高くする必要がある。例えば、CH4 ガスの流量
を4sccmとした場合は、H2 ガスの流量を40sc
cmとし、全ガス流量に対するH2 ガスの比率を約16
%とする。 (第2実施形態)この第2実施形態は、青色発光のEL
素子200に適用したものである。
エッチングレートを得るためには、混合するH2 ガスの
比率を高くする必要がある。例えば、CH4 ガスの流量
を4sccmとした場合は、H2 ガスの流量を40sc
cmとし、全ガス流量に対するH2 ガスの比率を約16
%とする。 (第2実施形態)この第2実施形態は、青色発光のEL
素子200に適用したものである。
【0050】図6に、このEL素子200の縦断面を示
した模式図を示す。このEL素子200は、透明ガラス
基板21の上にITOからなる第1電極22が形成され
ている。第1電極22は、第1実施形態の第1電極2と
同様に、x軸方向に伸びたストライプがy軸方向に沿っ
て多数本設けられたものである。第1電極22が形成さ
れたガラス基板1上には、一様に第1絶縁層23が形成
されている。この第1絶縁層23は、第1実施形態と同
じ構成のものである。
した模式図を示す。このEL素子200は、透明ガラス
基板21の上にITOからなる第1電極22が形成され
ている。第1電極22は、第1実施形態の第1電極2と
同様に、x軸方向に伸びたストライプがy軸方向に沿っ
て多数本設けられたものである。第1電極22が形成さ
れたガラス基板1上には、一様に第1絶縁層23が形成
されている。この第1絶縁層23は、第1実施形態と同
じ構成のものである。
【0051】そして、第1絶縁層23の上に、順次、Z
nSからなる厚さ2000Åの保護膜24、厚さ100
00Åの発光層25が一様に形成されている。発光層2
5は、アルカリ土類金属の硫化物で形成されている。例
えば、SrS(硫化ストロンチウム)を用いた場合、発
光層25を、Ceが添加されたSrSとすることができ
る。この発光層25は、ガラス基板21を500℃一定
温度に保持し、SrS:Ce焼結体をターゲットとし
て、Ar、H2 S(硫化水素)及びHeガス雰囲気中、
ガス圧4.0Pa、2.4KW(パワー密度:2.47
W/cm2)の高周波電力の条件でスパッタ成膜した後、
真空中500〜600℃で熱処理を行うことによって形
成される。
nSからなる厚さ2000Åの保護膜24、厚さ100
00Åの発光層25が一様に形成されている。発光層2
5は、アルカリ土類金属の硫化物で形成されている。例
えば、SrS(硫化ストロンチウム)を用いた場合、発
光層25を、Ceが添加されたSrSとすることができ
る。この発光層25は、ガラス基板21を500℃一定
温度に保持し、SrS:Ce焼結体をターゲットとし
て、Ar、H2 S(硫化水素)及びHeガス雰囲気中、
ガス圧4.0Pa、2.4KW(パワー密度:2.47
W/cm2)の高周波電力の条件でスパッタ成膜した後、
真空中500〜600℃で熱処理を行うことによって形
成される。
【0052】発光層25の上には、保護膜24と同一の
保護膜25が形成され、保護膜25の上に、一様に第2
絶縁層27が形成されている。第2絶縁層27は、第1
実施形態と同じ構成のものである。この第2絶縁層27
の上に、光学的に透明なZnO:Ga2 O3 からなる厚
さ4500Åの第2電極28が形成されている。第2電
極28は、第1実施形態と同様に、y軸方向に伸びたス
トライプがx軸方向に沿って多数本設けられたものであ
る。
保護膜25が形成され、保護膜25の上に、一様に第2
絶縁層27が形成されている。第2絶縁層27は、第1
実施形態と同じ構成のものである。この第2絶縁層27
の上に、光学的に透明なZnO:Ga2 O3 からなる厚
さ4500Åの第2電極28が形成されている。第2電
極28は、第1実施形態と同様に、y軸方向に伸びたス
トライプがx軸方向に沿って多数本設けられたものであ
る。
【0053】この第2実施形態においては、発光層25
の母体材料であるSrSが水分に弱いため、第1実施形
態のように、ウェットエッチングにより第2電極28を
形成することができない。そこで、本実施形態では、次
のようにして第2電極28を形成している。まず、Zn
O:Ga2 O3 からなる層を第2絶縁層27上に成膜
し、その上にポジ型のレジストをパターニングして形成
する。このレジスタのパターニング形成は、図5(a)
に示すものと同様である。
の母体材料であるSrSが水分に弱いため、第1実施形
態のように、ウェットエッチングにより第2電極28を
形成することができない。そこで、本実施形態では、次
のようにして第2電極28を形成している。まず、Zn
O:Ga2 O3 からなる層を第2絶縁層27上に成膜
し、その上にポジ型のレジストをパターニングして形成
する。このレジスタのパターニング形成は、図5(a)
に示すものと同様である。
【0054】この状態でドライエッチングを行う。この
場合、ZnOの、CH4 ガスの流量比に対するエッチン
グレートの特性は、ZnSの時と同様の特性を示すた
め、第1実施形態で用いたZnSのエッチング条件と同
一の条件を用いてドライエッチングを行う。すなわち、
ガラス基板1の温度を70℃に保持し、RIE装置内に
CH4 ガスとArガスの混合ガスを導入し、圧力を7P
aに保持し、0.625W/cm2 の高周波電力でドラ
イエッチングする。この後、レジストを除去する。な
お、このドライエッチングにおいて、下地である第2絶
縁層27にはダメージが生じない。
場合、ZnOの、CH4 ガスの流量比に対するエッチン
グレートの特性は、ZnSの時と同様の特性を示すた
め、第1実施形態で用いたZnSのエッチング条件と同
一の条件を用いてドライエッチングを行う。すなわち、
ガラス基板1の温度を70℃に保持し、RIE装置内に
CH4 ガスとArガスの混合ガスを導入し、圧力を7P
aに保持し、0.625W/cm2 の高周波電力でドラ
イエッチングする。この後、レジストを除去する。な
お、このドライエッチングにおいて、下地である第2絶
縁層27にはダメージが生じない。
【0055】なお、この第2実施形態に示す青色発光の
EL素子200を、第1実施形態のEL素子100と重
ね合わせて構成すれば、フルカラーのEL表示装置を構
成することができる。上記した第1、第2実施形態にお
いて、CH4 ガスとArガスのみからなる混合ガスをエ
ッチングガスとするものを示したが、何らかの目的で他
のガスを含んでいてもよい。また、不活性ガスとして
は、Arガスに限らず他のガスを用いてもよい。
EL素子200を、第1実施形態のEL素子100と重
ね合わせて構成すれば、フルカラーのEL表示装置を構
成することができる。上記した第1、第2実施形態にお
いて、CH4 ガスとArガスのみからなる混合ガスをエ
ッチングガスとするものを示したが、何らかの目的で他
のガスを含んでいてもよい。また、不活性ガスとして
は、Arガスに限らず他のガスを用いてもよい。
【図1】本発明の第1実施形態に係るEL素子の模式的
断面図である。
断面図である。
【図2】第1実施形態のEL素子の第1電極と第2電極
の配列を示す平面図である。
の配列を示す平面図である。
【図3】第1実施形態のEL素子の製造方法を示す平面
図である。
図である。
【図4】図3に続くEL素子の製造方法を示す平面図で
ある。
ある。
【図5】第1実施形態における第2発光層のドライエッ
チングを示す模式的断面図である。
チングを示す模式的断面図である。
【図6】本発明の第2実施形態に係るEL素子の構成を
示す模式的断面図である。
示す模式的断面図である。
【図7】CH4 ガスの比率に対するエッチングレートの
変化特性を示す図である。
変化特性を示す図である。
【図8】RFパワーに対するCH4 ガスとレジストのエ
ッチングレート差の変化特性を示す図である。
ッチングレート差の変化特性を示す図である。
【図9】ガス圧力に対するCH4 ガスとレジストのエッ
チングレート差の変化特性を示す図である。
チングレート差の変化特性を示す図である。
【図10】CH4 ガスの比率を5%としエッチング前と
エッチング後においてZnS表面のXPS分析を行った
結果を示す図である。
エッチング後においてZnS表面のXPS分析を行った
結果を示す図である。
【図11】エッチングガスをCH4 とArとH2 の混合
ガスとしH2 流量を変化させた時のエッチングレートの
変化を示す図である。
ガスとしH2 流量を変化させた時のエッチングレートの
変化を示す図である。
【図12】ZnS:TbOF発光層をCH4 とH2 の混
合ガスのみでエッチングしたときのエッチング前とエッ
チング後のXPS分析を行った結果を示す図である。
合ガスのみでエッチングしたときのエッチング前とエッ
チング後のXPS分析を行った結果を示す図である。
1…ガラス基板、2…第1電極、3…第1絶縁層、4…
第1発光層、5…第2発光層、6…第2絶縁層、7…第
2電極、8…赤フィルタ、100…EL素子、21…ガ
ラス基板、22…第1電極、23…第1絶縁層、24、
26…保護膜、25…発光層、27…第2絶縁層、28
…第2電極、200…EL素子。
第1発光層、5…第2発光層、6…第2絶縁層、7…第
2電極、8…赤フィルタ、100…EL素子、21…ガ
ラス基板、22…第1電極、23…第1絶縁層、24、
26…保護膜、25…発光層、27…第2絶縁層、28
…第2電極、200…EL素子。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 信衛 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 服部 正 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 株式会 社デンソー内
Claims (14)
- 【請求項1】 亜鉛を含む被エッチング部材をドライエ
ッチングするドライエッチング方法において、 前記被エッチング部材の上にレジストをパターニング形
成する工程と、 この後、メタンガスと不活性ガスの混合ガスであって、
前記メタンガスと前記不活性ガスの合計に対する前記メ
タンガスの比率が0.5%以上5%以下となるエッチン
グガスを用いて前記被エッチング部材をエッチングする
工程とを有することを特徴とするドライエッチング方
法。 - 【請求項2】 前記メタンガスの比率が0.5%以上2
%以下であることを特徴とする請求項1に記載のドライ
エッチング方法。 - 【請求項3】 前記エッチング時の高周波電力を、1c
m2 当たり0.25W以上0.8W未満としたことを特
徴とする請求項2に記載のドライエッチング方法。 - 【請求項4】 前記エッチングガスの圧力を、30mT
orrより大きく100mTorr以下としたことを特
徴とする請求項2又は3に記載のドライエッチング方
法。 - 【請求項5】 亜鉛を含む被エッチング部材をドライエ
ッチングする方法において、 エッチングガスとして、メタンガスと不活性ガスからな
る混合ガスを用い、前記メタンガスによる化学的エッチ
ングと前記不活性ガスによる物理的エッチングにて前記
被エッチング部材をエッチングすることを特徴とするド
ライエッチング方法。 - 【請求項6】 前記混合ガスは、前記メタンガスと前記
不活性ガスのみからなることを特徴とする請求項1乃至
5のいずれか1つに記載のドライエッチング方法。 - 【請求項7】 前記不活性ガスは、アルゴンガスである
ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1つに記載
のドライエッチング方法。 - 【請求項8】 亜鉛を含む被エッチング部材をドライエ
ッチングするドライエッチング方法において、 メタンガスと不活性ガスと水素ガスのみからなるエッチ
ングガスを用いて前記被エッチング部材をエッチングす
ることを特徴とするドライエッチング方法。 - 【請求項9】 亜鉛を含む被エッチング部材をドライエ
ッチングするドライエッチング方法において、 ドライエッチング装置内にメタンガスと不活性ガスと水
素ガスからなるエッチングガスを導入し、前記水素ガス
の流量を解離水素の量が飽和する値以上とし、前記エッ
チングガスを用いて前記被エッチング部材をエッチング
することを特徴とするドライエッチング方法。 - 【請求項10】 前記被エッチング部材として、硫化亜
鉛又は酸化亜鉛を主成分とする材料により構成されたも
のを用いることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか
1つに記載のドライエッチング方法。 - 【請求項11】 絶縁性基板上に、第1電極、第1絶縁
層、亜鉛を含む材料を母材とする発光層、第2絶縁層、
及び第2電極を積層形成してなるEL素子の製造方法に
おいて、 前記発光層をパターニングする工程を有し、この工程
は、 前記発光層上にレジストをパターニング形成する工程
と、 この後、請求項1乃至9のいずれか1つに記載のエッチ
ングガスを用いて前記発光層をエッチングする工程とを
有することを特徴とするEL素子の製造方法。 - 【請求項12】 前記発光層は、第1発光層と第2発光
層を積層して形成されており、前記第1発光層を下地と
して前記第2発光層を前記エッチングによりパターニン
グすることを特徴とする請求項11に記載のEL素子の
製造方法。 - 【請求項13】 絶縁性基板上に、第1電極、第1絶縁
層、発光層、第2絶縁層、及び第2電極を積層形成して
なるEL素子の製造方法において、 前記第2電極を酸化亜鉛を主成分とする材料により前記
第2絶縁層上に形成した後に、前記第2電極上にレジス
トをパターニング形成する工程と、 この後、請求項1乃至9のいずれか1つに記載のエッチ
ングガスを用いて前記第2電極をエッチングしパターニ
ングする工程とを有することを特徴とするEL素子の製
造方法。 - 【請求項14】 前記発光層がアルカリ土類金属の硫化
物を主成分とする材料により構成されている請求項13
に記載のEL素子の製造方法。
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