JPS5923492A - 薄膜ｅｌ素子の電極形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈発明の技術分野〉 本発明は交流電界の印加に依ってＥ　Ｌ（Ｅ　］　ｅｃ
ｔ　ｒ。

Ｌｕｍ　１ｎｅｓｃｅｎｃｅ）発光を呈する薄膜ＥＬ素
子の電極構造とその製造方法に関するものである。

〈従来の技術〉 従来、表示装置の表示体として用いられる薄膜ＥＬ素子
の構造として、絶縁耐圧、発光効率及び動作の安定性等
を高めるために、０．１〜２．０ｗｔ％のＭｎ（あるい
はＣｕｒ　Ａ　ｌ　＋　Ｂ　ｒ等）をドープしたＺｎ’
Ｓ、Ｚｎ５ｅ等の半導体発光層をＹ２Ｏ３゜Ｔ　ｉ　０
２等の誘電体薄膜でサンドインチした三層構造ＺｎＳ：
Ｍｎ（又はＺｎ５ｅ：Ｍｎ）ＥＬ素子が開発され、発光
緒特性の向上が確かめられている。この薄膜ＥＬ素子は
数ＫＨｚの交流電界印加によって高輝度発光し、しかも
長寿命であるという特徴を有している。

薄膜ＥＬ素子の１例としてＺｎＳ：Ｍｎ薄膜ＥＬ素子の
基本的構造を第１図に示す。

第１図に基いて薄膜ＥＬ素子の構造を具体的に説明する
と、ガラス基板１上にＩ　ｎ２０３．５ｎ０２等から成
る多数本の帯状透明電極２、さらにその上に積層してＹ
２Ｏ３、’　Ｔ　ｉ０２　、Ａ　Ｉ□０３゜Ｓ　ｉ３Ｎ
４　、Ｓ　ｉ０２等からなる第１の誘電体層３がスパッ
タあるいは電子ビーム蒸着法等によシ重畳形成されてい
る。第１の誘電体層３上にはＺｎＳ：Ｍｎ焼結ベレット
を電子ビーム蒸着することにより得られるＺｎＳ発光層
４が形成されている。この時蒸着用のＺｎＳ：Ｍｎ焼結
ベレットには活性物質となるＭｎが目的に応じた濃度に
設定されたベレットが使用される。ＺｎＳ発光層４上に
は第１の誘電体層３と同様の材質から成る第２の誘電体
層５が積層され、更にその上に透明電極２に直交する方
向に列設されたＡ１等から成る帯状背面電極６が蒸着形
成されている。透明電極２と背面電極６は端部の外部接
続用端子７′ｆ：介して交流電源に接続され、薄膜ＥＬ
素子が駆動される。

電極２，６間にＡＣ電圧を印加すると、ＺｎＳ発光層４
の両側の誘電体層３．５間に上記ＡＣ電圧が誘起される
ことになり、従ってＺｎＳ発光層４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充分なエネルギ
ーを得た電子が、自由電子となって発光層界面へ誘引さ
れ、この界面で蓄積されて内部分極を形成する。この時
に高速移動する自由電子が直接Ｍｎ発光センターを励起
し、励起されたＭｎ発光センターが基底状態に戻る際に
黄橙色のＥＬ光を放射する。即ち高い交流電界で加速さ
れた自由電子が発光層の界面から他方の界面と移動する
過程でＺｎＳ発光層４中の発光センターであるＺｎザイ
トに入ったＭｎ原子の電子を励起し、基底状態に落ちる
時、略々５８５゜Ａをピークに幅広い波長領域で、強い
ＥＬ発光を放射する。活性物質としてＭ　ｎ以外に希土
類の弗化物を用いた場合にはこの希土類に特有の緑色そ
の他の発光色が得られる。

第１図における背面電極６は、蒸着されたＡｎ膜をフォ
トエツチング法で適当々ストライプに加工することによ
り形成されている。電極取り出し用端子７は、背面電極
６をストライプに加工形成した後、透明電極２と背面電
極６の形状に合わせてメタルマスクを用いてＡＩとＮｉ
の積層膜をマスク蒸着することによち形成される。しか
しながら、このような従来の背面電極６及び電極取り出
し端子７の形成法は次の欠点を有する。

（１）　　メタルマスクを用いたマスク合せという非常
に作業性の悪い工程を有する。

（２）　　メタルマスクを用いるため、高精細度に対応
しに＜＜、蒸着装置にもマスクずれ防止の対策が必要で
ある等の制約が生じる。

（３）！着工程がＡ（Ｉ膜とＡ＃−Ｎ　ｉ＠Ｎｌｊｍ（
Ｄ２工程必要となる。

〈発明の目的〉 本発明は、背面電極膜と電極取り出し端子膜を同一のＡ
ｎとＮｉの蒸着による積層膜とし、フォトエツチングに
よって同時にストライプ状に加工し、その後背面電極部
のＮ１膜のみをフォトエツチングにより除去することに
よって、素子の信頼性を全く損うことなく、上述の問題
点を解決した新規有用な薄膜ＥＬ素子の電極形成方法を
提供することを目的とするものである。

〈発明の構成〉 本発明では、メタルマスクを用いたマスク蒸着による電
極取り出し端子形成を行なわず、フォトエツチング工程
で背面電極ヌトライブ形成と同時に電極取り出し端子を
形成するものであり作業性にすぐれ、高精細度に対応で
きるとともに、蒸着工程がｋｌ−Ｎｉ積層膜の１回だけ
であシ、一般的に高価な蒸着装置が少なくなってコスト
ダウンを計ることができる。背面電極部のＮｉをフォト
エツチングで除去するのは１次に詳説する様に背面電極
をＡｎ−Ｎｉ積層膜とした場合、Ｎｉ膜厚が２０００Ａ
以上になると素子の微小絶縁破壊点が大きくなり、素子
の信頼性が低下するためである。

電極取り出し端子のＮｉ膜厚はハンダ付けの点から２０
００Ａ以上あるのが望ましく、この観点より蒸着時の背
面電極部のＮｉ膜厚は２０００λ以上に設定されている
。従って背面電極部のＮ１膜はエツチングにより除去す
ることが必要となる。

この背面電極部のＮ１を除去するＫは、ポジタイプのレ
ジストを用いて二重露光の手法を利用することにより、
簡単に行なえる。従って工程の複雑　　・を化にはなら
ない。

〈実施例〉 以下、本発明を実施例に従って図面を参照しながら詳説
する。

第２図は、本発明の１実施例を示す薄膜ＥＬ素子の構成
図である。

ガラス基板１上に透明電極２、第１の誘電体層３、Ｚｎ
Ｓ発光層４、第２の誘電体層５を順次積層する。次に、
第２の誘電体層５上に４０００〜８０００ＡのＡｌ膜８
との上に厚さ２０００〜８０００ＡのＮ１膜９を蒸着形
成する。この時、同時に透明電極２の露呈している端部
と、背面電極取り出し端部にも、Ｎｉ膜とＡｌ膜の２層
膜を蒸着形成する。この工程において、メタルマスクに
よる位置合せに伴う特殊な熟練は必要としない。

次に周知のフォトエツチング法を用いてＡｌ膜とＮ１膜
をストライプに加工する。以上の工程で形成される電極
構造を第３図に示す。

更にフォトエツチングにより、第２図に示すように背面
電極部のＮｉ膜９を除去する。このフォトエツチングの
工程について以下説明する。

フォトレジストとして、ポジタイプのレジスト（例えば
シブレイ社のＡＺ系レジスト）を用いて第３図のパター
ンが形成できるようにレジストでパターン形成する。次
に、常温の希硝酸系のエツチング液を用いて、Ｎｉ膜を
エツチングする。次に、４０〜６０℃に加熱したリン酸
、硝酸混合液からなるＡｌ膜用のエツチング液でＡｎ膜
をエツチングする。この段階でレジストを剥離すれば第
３図に示すＡ１．：Ｎｉの積層膜のパターンが形成され
る。本発明では、この段階で剥離せずに、背面電極部の
み再露光し現像することによって、端子部のみレジスト
を残す。この二重露光の手法はポジ型レジストを用いる
ことによって可能となる。

次に再び、常温の希硝酸系のエツチング液によって、背
面電極部のＮ１膜のみをエツチングする。

Ａｌ膜はこのエツチング液に対しては、エツチングレー
トが遅いのでＮｉ膜のみをエツチングすることが可能で
ある。次に、レジストを剥離すれば、第２図に示す構造
の電極が形成される。本実施例では、露光・現像・エツ
チングを２回する必要があるが、背面電極部のレジスト
を除去するための再露光時に用いるマスクは、精度は必
要でなく、工程以下、上記実施例の薄膜Ｅ　Ｌ素子にお
ける信頼性について説明する。

薄膜ＥＬ素子は、積層する膜にピンホール等の微小欠陥
があると通電時にこの微小欠陥から絶縁破壊をおこし、
微小損傷領域が生じる。この絶縁破壊が大きくなると表
示装置としての信頼性が失なわれる。

第４図に、第３図の電極構造を有する薄膜ＥＬ素子の平
均的絶縁破壊の大きさとＮｉ膜厚の関係を示す。ここで
Ａｌの膜厚は６０００Ａである。

第４図から、明らかなように、背面電極部にＮｉが残存
している場合、Ｎｉ膜厚が２０００Ａ以上になると急厳
に絶縁破壊が大きくなる。この原因としてはＮｉ膜がＡ
ｌ膜に比較して融点が高く（Ａｌ融点６５９℃、Ｎ１融
点１４５５℃）、絶縁破壊時のガスエネルギーが１膜中
に伝播しやす＜Ｎｉ膜中へあまり伝播しないため、Ｎ１
膜厚が厚くなると絶縁破壊が大きくなると考えられる。

発明の如く背面電極部のＮ１を除去することにより解決
することができる。第５図は第２図に示す構造の薄膜Ｅ
Ｌ素子に於ける平均的絶縁破壊の大きさと、エツチング
前のＮ１膜厚との関係を示す説明図である。Ａ［膜厚は
６０００Ａである。第５図から、Ｎｉ膜厚が８０００Ａ
以下のときは、エツチングによって除去することにより
、平均的絶縁破壊点の大きさは、約９０μｍとなり、第
４図のＮｉが残っている場合と明らかな差がある。

この値は、背面電極として、蒸着時からＡ［のみで形成
した場合（第１図の構造）と差がない。第５図において
、Ｎｉ膜厚が１μｍ以上になると平均的絶縁破壊点が大
きくなり、エツチングによって、Ｎｉ膜を除去しても信
頼性が低い、この原因としては１μｍ以上のＮｉ膜の場
合Ｎｉ模膜蒸着時、その内部応力により、その下地であ
るＡ６膜や誘電体膜に歪みが生じ、その影響が、Ｎ１膜
を除去した後も残るためと考えられる。以上より本発明
におけるＮｉ膜厚として２０００〜８０００Ａ力５適当
である。

〈発明の効果〉 以上の如く本発明は薄膜ＥＬ素子の電極構造に対して、
素子の信頼性を全く損うことなく工程を簡略化して量産
性を付与し、かつ電極が高精細度の薄膜Ｅ　Ｌ素子を実
現することができる製造技術を確立したものであり、そ
の技術的効果は極めて有用なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の薄膜ＥＬ素子の構成図である。 第２図は、本発明の１実施例を示す薄膜ＥＬ素子の構成
図である。第３図は、薄膜ＥＬ素子の電極構造の１例を
示す構成図である。第４図は、第３図の構造の素子のＮ
ｉ膜厚と平均的絶縁破壊の大きさの関係を示す説明図で
ある。第５図は、本発明の構造の素子のエツチングで除
去前のＮ１膜厚と平均的絶縁破壊の大きさの関係を示す
説明図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、　薄膜ＥＬ素子の背面電極としてＡ６膜と該Ａｌ膜
   に重畳されるＮｉ膜を積層した後フォトエツチングによ
   り前記Ａｌ膜とＮｉ膜を帯状に加工しかつその端部を延
   在させて外部接続用の電極端子とする工程と、背面電極
   部の前記Ｎｉ膜のみをフォトエツチングにより除去又は
   その膜厚を２０００Ａ以下に薄くする工程と、を具備し
   て成ることを特徴とする薄膜ＥＬ素子の電極形成方法。