JPH0218894A - 硫化物薄膜のエッチング方法と多色薄膜el素子の製造方法 - Google Patents

硫化物薄膜のエッチング方法と多色薄膜el素子の製造方法

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JPH0218894A
JPH0218894A JP63169402A JP16940288A JPH0218894A JP H0218894 A JPH0218894 A JP H0218894A JP 63169402 A JP63169402 A JP 63169402A JP 16940288 A JP16940288 A JP 16940288A JP H0218894 A JPH0218894 A JP H0218894A
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JP
Japan
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thin film
etching
film
gas
sulfide
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Pending
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JP63169402A
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English (en)
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Yosuke Fujita
洋介 藤田
Mutsumi Yamamoto
睦 山本
Atsushi Abe
阿部 惇
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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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】 産業上の利用分野 本発明は、硫化IWJ薄膜を主成分とする薄膜を、高速
、且つ再現性良くドライエツチングする方法に関するも
の、及び上記硫化物を主成分とする薄膜を蛍光体層とし
て用いている、キャラクタ−表示、或はグラフィック表
示用フラットデイスプレィとして最適な多色薄膜EL素
子の製造方法に閏するものである。
従来の技術 従来薄膜EL素子の蛍光体薄膜層としてはZnS:門7
.が多く用いられていたが、最近ZnS:Mn以外の材
料でも高輝度のものが開発されるようになった。
例えばZnS : Th 、 Fは緑、SrS:Ceは
青、CaS : Euは赤に明るく発光する。そこでこ
れらの材料を用いた多色表示の薄膜EL素子が多く提案
されている。
多色表示の薄膜EL素子を作製する場合、複数の蛍光体
層の間に電極層と必要に応じて誘電体薄膜層を挟む方法
と、複数の蛍光体薄膜層を所定のパターンに配置する方
法が考えられる。前者の方法では、電極層が複数組必要
で素子構造が非常に複雑になり、また特性も不安定とな
りやすい。−方後者の場合、素子構造の屯純さや特性の
安定性の面から現実的な方法である。しかしながら、パ
ターンが大きければメタルマスクを用いて各蛍光体薄膜
層を形成することは可能であるが、パターンが細かいと
メタルマスクを用いての形成は実際上困難である。
薄膜層を微細なパターンに形成するには全面に一様に薄
膜を形成した後、フォトレジストのパターンを形成し化
学的または物理的に薄膜の不用な部分を除去(エツチン
グ)する方法が一般的である。化学的なエツチング方法
としては硫酸、或は塩酸等の酸性溶液によりエツチング
が可能である。
また物理的な方法としてはアルゴン等の不活性なガスを
用いてスパッタエツチングする方法、或は反応性のガス
を用いて反応性スパッタエツチングをする方法等が提案
されている。
発明が解決しようとする課題 しかしながら一般に硫化物薄膜は酸或は水分に非常に弱
いため、化学的な方法でのエツチングは不向きである。
そのため上記硫化物薄膜のエツチングには物理的な方法
(ドライエツチング)が望ましいと考えられているが、
硫化物薄膜を主成分とした薄膜を十分な速度で且つ再現
性良くエツチングする方法がなく、そのため多色薄膜E
L素その実現も非常に困難であった。
課題を解決するための手段 請求項1の本発明は、硫化物を主成分とする薄膜上に金
属薄膜を形成する工程と、この金属薄膜をパターニング
する工程と、この金属薄膜をマスクとしてメチル基、若
しくはエチル基を含む化合物のガスのうち少なくとも一
種を含むガスを用いて反応性ドライエッチする工程を含
む方法により硫化物を主成分とする薄膜をエツチングす
る方法である。
請求項3の本発明は、基板上に形成した発光層、及び発
光層を挟む電極層よりなる薄膜EL素子の製造方法にお
いて、硫化物を主成分とする薄膜上に金属薄膜を形成す
る工程と、この金属薄膜をパターニングする工程と、こ
の金属薄膜をマスクとしてメチル基、若しくはエチル基
を含む化合物のガスのうち少なくとも一種を含むガスを
用いて反応性ドライエツチングを行う工程により、硫化
物を主成分とする蛍光体薄膜層を所定のパターンに形成
する。
作用 本発明の方法によれは、金属薄膜のパターンに覆われて
いない硫化物薄膜は、プラズマにより活性化されたメチ
ル基、若しくはエチル基を含む化合物のガスからメチル
基若しくはエチル基が解離し、基板表面で硫化物薄膜と
反応し、硫化物中の金属元素とメチル基若しくはエチル
基が結合した化合物を形成する。これらの化合物は、沸
点が低いため容易に蒸発し、良好なエツチングが行える
また、上述の反応性ドライエツチング方法を用いること
により、蛍光体層に硫化物を用いている薄膜EL素子の
蛍光体薄膜のパターニングを容易に行うことができ、多
色薄膜EL素子を容易に、且つ再現性良く製造すること
ができる。
実施例 以下に、本発明を、その実施例を示す図面に基づいて説
明する。
実施例1 第2図に、本発明の実施例に係る硫化物薄膜のドライエ
ツチング方法に用いた装置の概略図を示す。真空容器1
1の内部には、電極対カソード12、アノード13が配
置されている。カソード12上には基板14が配置され
ている。カソード12にはマツチング回路15を介して
高周波電源16が接続されており、交流電圧が印加され
ている。
基板14上には被エツチング物である硫化物薄膜が形成
されている。また、真空容器11にはガス導入口17が
取り付けてあり、流量計18により所望の流量に制御さ
れたガスを真空容器11内に導入できる構造となってい
る。真空容器ll内のガス圧力は真空排気系19により
制御される。
上述の装置を用いて(ash膜をドライエツチングする
場合について詳しく説明する。カソード12」二にCa
S薄膜の形成された基板14を載置する。基板14の拡
大図を第1図に示す。第1図(a)においてCaS薄膜
2はガラス基板lの上に形成されており、さらにそのう
えにはTa薄膜3が成膜されている。CaS薄膜2とT
a薄膜3は同一真空中で成膜されたものである。そして
ストライブ状にパターニングされたフォトレジスト4が
塗布されている。
真空容器11内を1.OX 1O−5Torrまで排気
後、ガス導入口17より塩素とアルゴンの混合ガスを導
入する・ 塩素及びアルゴンガスは流量計18により各
々所望の流量になるように制御されている。また真空容
器11内の圧力は、真空排気系19により所定の一定圧
力に保たれている。高周波電源16を動作させ、マツチ
ング回路15を通してカソード12に所定の交流電圧を
印加する。交流電圧の印加により電極間にプラズマが発
生し、Tai″Ii膜3のエツチングが行われる。Ta
薄膜3のエツチング量が所望の値に達したら、高周波電
源16の動作をとめエツチングを終了する。次いで酸素
を導入し高周波により酸素プラズマを発生させて、フォ
トレジスト4を除去する。この状態の基板14を第1図
(b)に示す。Ta薄膜3のパターンがCa薄膜2のマ
スクとなる。エツチングガスにはメタノールガス及びア
ルゴンガスを用いる。交流電圧の印加により電極間にプ
ラズマが発生し、CaS薄膜2のエツチングが行われる
。(ash膜2のエツチング量が所望の値に達したら、
高周波電源16の動作をとめエツチングを終了する。次
いで、エツチングガスとして再度塩素とアルゴンの混合
ガスな導入しTag膜3のエツチングを行い、Ca S
 R1膜2の上から取り去る。
本発明の方法によるCaS薄膜2のエツチングは、次の
ような過程を経て進行していると考えられる。
即ち、電極間に発生させたプラズマによりメタノールが
分解されメチル基(CH3)が生成される。プラズマに
より活性化されたCN3は、CaS薄膜表面のCaと結
合しCaとの化合物Ca(CH3)2を形成する。
Ca(CL)2は蒸気圧が高いので基板上から容易に蒸
発し、CaSのもう一方の成分であるSは■と結合し1
12Sとなって蒸発する。その結果CaS薄膜2のエツ
チングが進行する。
上述の装置を用い、メタノールガスの流量を905CC
M、アルゴンガスの流量をl05CG1、エツチング中
のガス圧力を3.8PaとしてCaS薄膜のエツチング
を行ったところ、50nm/minという従来得られな
かった高いエツチング速度が得られた。
(as′t#膜上に直接フォトレジストのパターンを形
成し、これをマクスとしてCaSi膜をエツチングする
ことは可能であるが、次の問題点がある。フォトレジス
トがプラズマにより損傷を受けて変質し、剥離が困難に
なる。特に高周波電力の大きい時に損傷が激しい。又、
CaSi膜とフォトレジストのエツチング速度比が1/
10と小さく、大きなエツチング量は得られない。本発
明のようにマスクとして金属薄膜を用いれば以上の問題
点は解決される。
実施例2 第3図に本発明の多色薄膜El−素子の製造方法を示す
。まず第3図(a)に示したように、所望のパターンの
透明電極22、及び第1絶縁体層23が形成されたガラ
ス基板21上に、第1蛍光体薄膜を形成するためのZn
S:Tb、F薄膜24とA1薄膜25を蒸着法により全
面に一様に形成する。A1薄膜25の上にフォトレジス
ト26を塗布し、透明電極22の1本おきに第1蛍光体
薄膜のストライブが形成されるようにフォトレジスト2
6をパターニングする。この基板を第2図に示した装置
を用い、エツチングガスとして塩素とアルゴンの混合ガ
スを用いてAl7iI膜2δをエツチングし、次いて酸
素ガスを導入しフォトレジスト26を除去した。さらに
エチルアルコールとアルゴンの混合ガスを用いて反応性
ドライエツチングを行い、第3図(b)に示したような
ZnS:TB、F薄膜24のストライブ状のパターンを
形成する。この時のエツチング条件は、エチルアルコー
ルガスの流量を50SCC、アルゴンガスのff1il
を505CGI、エツチング中のガス圧力を3.OPa
とし、エツチング速度は45nm/旧nであった。第3
図(C)に示したようにAli膜25は除去せずにこの
上に、第2蛍光体薄膜を形成するためのCaS:Eui
膜2膜上7AIM膜28を電子ビーム蒸着法により全面
に一様に形成した。フォトレジスト29を塗イaし、第
1蛍光体薄膜の形成されていない部分にフォトレジスト
29のストライブが残るように、フォトレジスト29の
パターニングを行う。次に再度第2図に示した装置を用
い、ZnS:Tb、Fのエツチングと同様に、A1薄膜
28、フォトレジスト29、CaS:Eu薄膜27の順
でドライエツチングを行い、第3図(d)に示したよう
なCaS:Eui膜2膜上7トライブ状のパターンを形
成する。この時のエツチング条件は、エチルアルコール
ガスの流量を50SCCM、アルゴンガスのtXE f
fiを5O5CG1、エツチング中のガス圧力を3.O
Paとし、エツチング速度は50nm/m団であった。
塩素ガスとアルゴンガスの混合ガスを用いてA1薄膜2
5と28を同時に除去した。
500℃で1時間真空中熱処理をした後、第3図(e)
に示したように第2絶縁体層30、及び透明電極22と
直交する様にストライブ状にパターニングされた背面電
極31を形成し、多色薄膜EL素子を完成した。
この素子を駆動したところ、第1蛍光体薄膜が形成され
ている電極のみに電圧を印可した場合には緑色の発光が
、第2蛍光体薄膜が形成されている電極のみに電圧を印
可した場合には赤色の発光が、また全ての電極に電圧を
印可した場合には両便の混合色の発光が得られた。また
、各蛍光体薄膜の発光効率は、各蛍光体薄膜単独でEL
素子を形成したものと同じ発光効率が得られた。
以上の実施例では、硫化物薄膜のエツチングに際L/ 
T、反応性のエツチングガスとしてメタノールとエチル
アルコールを用いたが、エツチングガスはこの2種に限
るものではなく、アセトン等のメチル基若しくはエチル
基を含む化合物のガスを少なくとも1種以上含むガスを
用いても同様の効果が得られる。
また本実施例2では、ZnS:Tb、Fr#膜、及びC
aS:Eu薄膜の蛍光体薄膜を用いた多色薄膜EL素子
を形成する場合について述べたが、更にSrS:Ce薄
膜や3種類以上の蛍光体薄膜層を形成する場合にも、本
発明の多色薄膜EI−素子製造方法が有効であることは
いうまでもない。
硫化物薄膜のエツチングマスクに用いる金属薄膜として
、実施例ではTa薄膜及びA1薄膜を用いたが、Ti薄
膜やMO薄膜など硫化物薄膜のエツチング時にエツチン
グ速度が小さく、その後ドライエツチングで容易に除去
できるものであれは良い。
発明の効果 本発明の硫化物薄膜のドライエツチング方法によれば、
従来非常に困難であった硫化物薄膜のドライエツチング
が高速で且つ再現性良く行うことが出来るようになった
。また、本発明の多色薄膜EL素子の製造方法によれば
、蛍光体層を多層化することなく、本来の発光効率を持
った複数の蛍光体薄膜層を一対の電極層間に形成でき信
頼性の高い多色薄膜EL素子を提供することが可能とな
った。
【図面の簡単な説明】
第1図(a ) 、  (b )は、本発明の実施例に
係る硫化物薄膜のドライエツチング方法の概略を示した
図、第2図は、本発明の実施例1における硫化物薄膜の
反応性ドライエツチング、及び実施例2における多色薄
膜EL素子の製造方法の中で蛍光体層の反応性ドライエ
ツチングに用いた装置のブロック図、第3図(a)、(
b)、(c)、(d)、(e)は実施例2における多色
薄膜EL素子の製造方法の概略をポロである。 l・・・ガラス基板、2・・・硫化物薄膜、3・・・金
属薄膜、4・・・フォトレジスト、11・・・真空容器
、12・・・カソード、13・・・アノード、1/′L
・・・基板、15・・・マッチング回路、16・・・高
周波電源、17・・・ガス導入口、18・・・流量計、
19・・・真空排気系、21・・・ガラス基板、22・
・・透明電極、23・・・第1絶縁体層、24・・・第
1蛍光体薄膜、25.28・・・金属薄膜、26.29
・・・フォトレジスト、27・・・第2蛍光体薄膜、3
0・・・第2絶縁体薄膜、31・・・背面電極。 代理人の氏名 弁理士 粟野重孝 ばか1名第1図 (a) (b)

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)硫化物を主成分とする薄膜上に金属薄膜を形成す
    る工程と、この金属薄膜をパターニングする工程と、こ
    の金属薄膜をマスクとしてメチル基、若しくはエチル基
    を含む化合物のガスのうち少なくとも一種を含むガスを
    用いて反応性ドライエッチすることを特徴とする硫化物
    薄膜のエッチング方法。
  2. (2)メチル基、若しくはエチル基を含む化合物のガス
    が、メチルアルコール、エチルアルコール、若しくはア
    セトンのうち少なくとも一種を含むガスであることを特
    徴とする請求項1記載の硫化物薄膜のエッチング方法。
  3. (3)基板上に形成した発光層、及び発光層を挟む電極
    層よりなる薄膜EL素子の製造方法において、硫化物を
    主成分とする蛍光体薄膜上に金属薄膜を形成する工程と
    、この金属薄膜をパターニングする工程と、この金属薄
    膜をマスクとして、メチル基、若しくはエチル基を含む
    化合物のガスのうち少なくとも一種を含むガスを用いて
    反応性ドライエッチングを行う工程を含むことを特徴と
    する多色薄膜EL素子の製造方法。
  4. (4)メチル基、若しくはエチル基を含む化合物のガス
    がメチルアルコール、エチルアルコール、若しくはアセ
    トンのうち少なくとも一種を含むガスを用いて反応性ド
    ライエッチングを行う工程を含むことを特徴とする請求
    項3記載の多色薄膜EL素子の製造方法。
JP63169402A 1988-07-07 1988-07-07 硫化物薄膜のエッチング方法と多色薄膜el素子の製造方法 Pending JPH0218894A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5888410A (en) * 1996-04-01 1999-03-30 Denso Corporation Dry etching method and manufacturing method of manufacturing EL element using same
US9350981B2 (en) 2010-06-18 2016-05-24 Sony Corporation Image display system, shutter glasses, and display apparatus

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