(57)【要約】  【課題】有機電界発光素子と、この有機電界発光素子を駆動するＴＦＴ素子とを一体的に形成する際に、特に、ＴＦＴ素子の酸化物半導体層またはソース/ドレイン電極をウエットエッチングによりパターニングすることを可能とする。  【解決手段】有機電界発光素子１０を、陰極と陽極との間に、酸化物を含む電子注入層３および発光層５を含む複数の層を積層して形成するとともに、ＴＦＴ素子を、ウエットエッチングによって形成する酸化物半導体層１４を含む複数の層を積層して形成し、有機電界発光素子１０およびＴＦＴ素子２０の各層を積層形成する際に、酸化物半導体層１４のウエットエッチングで使用するエッチング液に対する電子注入層３のエッチングレートが、このエッチング液に対する酸化物半導体層１４のエッチングレートの1/5以下となるように設定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄膜トランジスタ素子とこの薄膜トランジスタ素子により駆動される有機電界発光素子を含む薄膜デバイスの製造方法において、
前記有機電界発光素子にあっては、陰極からなる第１の電極膜と陽極からなる第２の電極膜との間に、酸化物を含む電子注入層および発光層を含む複数の層を積層して形成するとともに、前記薄膜トランジスタ素子にあっては、ウエットエッチングによって形成する酸化物半導体層を含む複数の層を積層して形成し、
前記有機電界発光素子および前記薄膜トランジスタ素子の各層を積層形成する際に、前記酸化物半導体層のウエットエッチングで使用するエッチング液に対する前記電子注入層のエッチングレートが、該エッチング液に対する前記酸化物半導体層のエッチングレートの1/5以下となるように設定することを特徴とする薄膜デバイスの製造方法。
【請求項２】
前記エッチングレートが1/24以下となるように設定することを特徴とする請求項１記載の薄膜デバイスの製造方法。
【請求項３】
前記エッチング液が、リン酸、硝酸、酢酸および水からなるPANエッチング液であり、前記酸化物半導体層の構成材料と前記電子注入層の構成材料の組合せが、この順に、主としてIGZOを含む材料と主としてITZOを含む材料、または主としてZnOを含む材料と主としてITZOを含む材料、または主としてZnOを含む材料と主としてIGZOを含む材料であることを特徴とする請求項１または２記載の薄膜デバイスの製造方法。
【請求項４】
薄膜トランジスタ素子とこの薄膜トランジスタ素子により駆動される有機電界発光素子を含む薄膜デバイスの製造方法において、
前記有機電界発光素子にあっては、陰極からなる第１の電極膜と陽極からなる第２の電極膜との間に、酸化物を含む電子注入層および発光層を含む複数の層を積層して形成するとともに、前記薄膜トランジスタ素子にあっては、ウエットエッチングによって形成するソース/ドレイン電極を含む複数の層を積層して形成し、
前記有機電界発光素子および前記薄膜トランジスタ素子の各層を積層形成する際に、前記ソース/ドレイン電極のウエットエッチングで使用するエッチング液に対する前記電子注入層のエッチングレートが、該エッチング液に対する前記ソース/ドレイン電極のエッチングレートの1/12以下となるように設定することを特徴とする薄膜デバイスの製造方法。
【請求項５】
前記エッチング液が、リン酸、硝酸、酢酸および水からなるPANエッチング液であり、前記ソース/ドレイン電極の構成材料と前記電子注入層の構成材料の組合せが、この順に、主としてMoを含む材料と主としてITZOを含む材料、または主としてAlを含む材料と主としてITZOを含む材料であることを特徴とする請求項４記載の薄膜デバイスの製造方法。
【請求項６】
前記電子注入層の構成材料が、主としてITZOを含む材料であることを特徴とする請求項１、２および４のうちいずれか１項記載の薄膜デバイスの製造方法。
【請求項７】
前記エッチングレートが5nm/分以下であることを特徴とする請求項１〜６のうちいずれか１項記載の薄膜デバイスの製造方法。
【請求項８】
前記電子注入層を前記第１の電極膜上に形成することを特徴する請求項１〜７に記載の薄膜デバイスの製造方法。
【請求項９】
薄膜トランジスタ素子とこの薄膜トランジスタ素子により駆動される有機電界発光素子を含む薄膜デバイスにおいて、
前記有機電界発光素子は、陰極からなる第１の電極膜と陽極からなる第２の電極膜との間に、酸化物を含む電子注入層および発光層を含む複数の層を積層して形成されるとともに、前記薄膜トランジスタ素子は、ウエットエッチングによって形成される酸化物半導体層を含む複数の層を積層して形成され、
前記酸化物半導体層の構成材料と前記電子注入層の構成材料が、この順に、主としてIGZOを含む材料と主としてITZOを含む材料、または主としてZnOを含む材料と主としてITZOを含む材料、または主としてZnOを含む材料と主としてIGZOを含む材料とされていることを特徴とする薄膜デバイス。
【請求項１０】
薄膜トランジスタ素子とこの薄膜トランジスタ素子により駆動される有機電界発光素子を含む薄膜デバイスにおいて、
前記有機電界発光素子は、陰極からなる第１の電極膜と陽極からなる第２の電極膜との間に、酸化物を含む電子注入層および発光層を含む複数の層を積層して形成されるとともに、前記薄膜トランジスタ素子は、ウエットエッチングによって形成されるソース/ドレイン電極を含む複数の層を積層して形成され、
前記ソース/ドレイン電極の構成材料と前記電子注入層の構成材料が、この順に、主としてMoを含む材料と主としてITZOを含む材料、または主としてAlを含む材料と主としてITZOを含む材料とされていることを特徴とする薄膜デバイス。
【請求項１１】
薄膜トランジスタ素子とこの薄膜トランジスタ素子により駆動される有機電界発光素子を含む薄膜デバイスにおいて、
前記有機電界発光素子は、陰極からなる第１の電極膜と陽極からなる第２の電極膜との間に、酸化物を含む電子注入層および発光層を含む複数の層を積層して形成されるとともに、前記薄膜トランジスタ素子は、ウエットエッチングによって形成される酸化物半導体層およびソース/ドレイン電極を含む複数の層を積層して形成され、
前記電子注入層の構成材料が、主としてITZOを含む材料とされていることを特徴とする薄膜デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディスプレイ装置に搭載される有機電界発光素子とそれを駆動する薄膜トランジスタで構成される薄膜デバイスおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ディスプレイに搭載される有機電界発光素子およびそれを駆動する薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと称することもある）の研究が盛んに行われている。
このような有機電界発光素子の駆動用素子等に用いられるＴＦＴとしては、特に、酸化インジウムガリウム亜鉛（ＩｎＧａＺｎＯ（ＩＧＺＯ）））や酸化亜鉛（ＺｎＯ）からなる酸化物半導体等をチャネルに用いたものの研究が盛んであり、実機としても種々適用されている。
【０００３】
上述した酸化物半導体をチャネルに用いたＴＦＴ（酸化物ＴＦＴ）は、従来より有機電界発光素子の駆動用に使用されている、アモルファスシリコン（ａ-Ｓｉ）をチャネルに用いたＴＦＴよりも移動度が大きいという利点を有している。また、酸化物半導体はスパッタリング等を用いて室温で成膜できるので、酸化物ＴＦＴを、ガラス基板だけではなくポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）やポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）等の樹脂基板上に形成することが可能との利点を有している。
【０００４】
一方、有機電界発光素子は、陰極と陽極との間に、電子輸送層、発光層、正孔輸送層等の複数の層を積層した構造とされており、これら各層を形成するのに適した材料について、研究、開発がなされている。このうち陰極としては、LiF等のアルカリ金属やアルミニウム等の金属が用いられており、これらの材料は、大気中の水分や酸素の影響を受けると劣化しやすいという問題を有していた。
【０００５】
したがって、有機電界発光素子をディスプレイ等に応用する際には、厳密な封止処理が必要となるため、低コスト化やフレキシブル化が困難であった。
これに対して近年、下部電極表面に、大気中安定性が高く仕事関数が小さい金属酸化物を成膜することで、有機層への電子注入を促進し、大気中での安定動作を可能とした電界発光素子(有機−無機ハイブリッド有機ＥＬ素子:Hybrid  Organic  Inorganic  LED：HOILED)が知られている。
【０００６】
すなわち、このハイブリッド有機ＥＬ素子の特徴としては、大気安定性が高いこと、また、ディスプレイへの応用を考慮して、トランジスタとのコンタクト部となる下部電極が陰極とされていること、が挙げられる。
このような電子注入性の酸化物半導体層を構成する酸化物としては、伝導バンドのエネルギー準位が高いものが好ましく、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、ＩＧＺＯ、酸化タングステン（ＷＯ３）、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）、酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）、酸化錫（ＳｎＯ２）等が使用可能であることが既に報告されており、（下記特許文献１〜４を参照）その中でも発光効率の高いＺｎＯ、ＩＧＺＯ等の材料が特に注目されている。
【０００７】
ところで、このような有機電界発光素子と、この有機電界発光素子を駆動するＴＦＴ素子とからなるデバイスの製造工程の効率化を図るために、これら有機電界発光素子とＴＦＴ素子とを一体的に形成する手法が知られている。具体的には、図３に示すような、有機電界発光素子とＴＦＴ素子の各層を順次形成していく成膜手法が知られている。
【０００８】
この成膜手法は、図３に示すように、まず、基板２０１上にゲート電極膜２１２とゲート絶縁膜２１３を形成する。次に、画素電極２０２を形成する（工程１）。この後、有機電界発光素子２１０の電子注入層２０３を形成する（工程２）。続いて、ＴＦＴ素子２２０の半導体層２１４を積層するとともに、所定領域をエッチングする（工程３）。続いて、ＴＦＴ素子２２０のソース/ドレイン電極２１６a、２１６ｂを形成し所望領域をエッチングする（工程４）。このとき、ドレイン電極２１６ｂと画素電極２０２を接続する。この後、ＴＦＴ素子２２０用の保護膜２１５を形成する（工程５）。続いて、有機電界発光素子２１０のバッファ層２０９、電子輸送層２０４、発光層２０５、正孔輸送層２０６、正孔注入層２０７および陽極２０８をこの順に積層形成する（工程６）。
以上のようにして、有機電界発光素子２１０とＴＦＴ素子２２０とが一体的に形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開2012-4492号公報
【特許文献２】特開2007-53286号公報
【特許文献３】特開2014-154715号公報
【特許文献４】特開2014-154382号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、ＩＧＺＯ等を電子注入層とする有機電界発光素子とこれを駆動するＩＧＺＯ等の酸化物半導体を用いた酸化物ＴＦＴを一体的に形成する場合、ＴＦＴの半導体層と電子注入層について、ウエットエッチングに対する選択性をとることが難しい。このため半導体層に関してウエットエッチングによるパターニング（形状加工）を行なうことが困難という課題がある。
【００１１】
半導体をパターニングするためにリフトオフ法を用いることも可能であるが、このリフトオフ法を用いた場合には、加工精度が悪くＴＦＴ特性の均一化を図ることが難しく、半導体層の残渣の発生により歩留まりが低下するといった課題がある。また、上記特許文献４に示されているように、半導体層と電子注入層を同時に形成してパターニングする手法が知られているが、これら２つの層の膜厚や成膜条件が同様となってしまうため、各々の層ごとに最適な膜厚や成膜条件に設定することが難しいという課題がある。
【００１２】
また、ＴＦＴ素子のソース/ドレイン電極としてモリブデンやアルミニウムが幅広く用いられている。これらをウエットエッチングでパターニングする際に幅広く用いられるのがＰＡＮエッチング液（リン酸、硝酸、酢酸および水を含むエッチング液）であるが、ＩＧＺＯやＺｎＯもこのエッチング液に溶解することから、ウエットエッチングによってソース/ドレイン電極をパターニングすることが難しいという課題がある。
【００１３】
さらに、ソース/ドレイン電極をパターニングするためにリフトオフ法を用いることもできるが、このリフトオフ法は上述したように、加工精度が悪くＴＦＴ特性の均一化を図ることが難しく、半導体層の残渣の発生により歩留まりが低下するといった課題がある。
【００１４】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、電子注入層を含む有機電界発光素子とこれを駆動するＴＦＴ素子を一体的に形成する場合に、電子注入層への影響を抑制して、ＴＦＴ素子の酸化物半導体層またはソース/ドレイン電極をウエットエッチングによりパターニングすることを可能とし得る薄膜デバイスおよびその製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明に係る第１の薄膜デバイスの製造方法は、
薄膜トランジスタ素子とこの薄膜トランジスタ素子により駆動される有機電界発光素子を含む薄膜デバイスの製造方法において、
前記有機電界発光素子にあっては、陰極からなる第１の電極膜と陽極からなる第２の電極膜との間に、酸化物を含む電子注入層および発光層を含む複数の層を積層して形成するとともに、前記薄膜トランジスタ素子にあっては、ウエットエッチングによって形成する酸化物半導体層を含む複数の層を積層して形成し、
前記有機電界発光素子および前記薄膜トランジスタ素子の各層を積層形成する際に、前記酸化物半導体層のウエットエッチングで使用するエッチング液に対する前記電子注入層のエッチングレートが、該エッチング液に対する前記酸化物半導体層のエッチングレートの1/5以下となるように設定することを特徴とするものである。
【００１６】
なお、前記エッチングレートは1/24以下となるように設定することがより好ましい。
また、前記エッチング液が、リン酸、硝酸、酢酸および水からなるPANエッチング液であり、前記酸化物半導体層の構成材料と前記電子注入層の構成材料の組合せが、この順に、主としてIGZOを含む材料と主としてITZOを含む材料、または主としてZnOを含む材料と主としてITZOを含む材料、または主としてZnOを含む材料と主としてIGZOを含む材料であることが好ましい。
ここで、「主として××を含む材料」とは、「××を５０重量％以上含む材料」のことをいうものとする。
【００１７】
また、本発明に係る第２の薄膜デバイスの製造方法は、
薄膜トランジスタ素子とこの薄膜トランジスタ素子により駆動される有機電界発光素子を含む薄膜デバイスの製造方法において、
前記有機電界発光素子にあっては、陰極からなる第１の電極膜と陽極からなる第２の電極膜との間に、酸化物を含む電子注入層および発光層を含む複数の層を積層して形成するとともに、前記薄膜トランジスタ素子にあっては、ウエットエッチングによって形成するソース/ドレイン電極を含む複数の層を積層して形成し、
前記有機電界発光素子および前記薄膜トランジスタ素子の各層を積層形成する際に、前記ソース/ドレイン電極のウエットエッチングで使用するエッチング液に対する前記電子注入層のエッチングレートが、該エッチング液に対する前記ソース/ドレイン電極のエッチングレートの1/12以下となるように設定することを特徴とするものである。
【００１８】
また、前記エッチング液が、リン酸、硝酸、酢酸および水からなるPANエッチング液であり、前記ソース/ドレイン電極の構成材料と前記電子注入層の構成材料の組合せが、この順に、主としてMoを含む材料と主としてITZOを含む材料、または主としてAlを含む材料と主としてITZOを含む材料であることが好ましい。
また、前記電子注入層の構成材料が、主としてITZOを含む材料であることが好ましい。
また、第１および第２の薄膜デバイスの製造方法において、前記エッチングレートが5nm/分以下であることが好ましい。
また、前記電子注入層を前記第１の電極膜上に形成することが好ましい。
【００１９】
また、本発明に係る第１の薄膜デバイスは、
薄膜トランジスタ素子とこの薄膜トランジスタ素子により駆動される有機電界発光素子を含む薄膜デバイスにおいて、
前記有機電界発光素子は、陰極からなる第１の電極膜と陽極からなる第２の電極膜との間に、酸化物を含む電子注入層および発光層を含む複数の層を積層して形成されるとともに、前記薄膜トランジスタ素子は、ウエットエッチングによって形成される酸化物半導体層を含む複数の層を積層して形成され、
前記酸化物半導体層の構成材料と前記電子注入層の構成材料が、この順に、主としてIGZOを含む材料と主としてITZOを含む材料、または主としてZnOを含む材料と主としてITZOを含む材料、または主としてZnOを含む材料と主としてIGZOを含む材料とされていることを特徴とするものである。
【００２０】
また、本発明に係る第２の薄膜デバイスは、
薄膜トランジスタ素子とこの薄膜トランジスタ素子により駆動される有機電界発光素子を含む薄膜デバイスにおいて、
前記有機電界発光素子は、陰極からなる第１の電極膜と陽極からなる第２の電極膜との間に、酸化物を含む電子注入層および発光層を含む複数の層を積層して形成されるとともに、前記薄膜トランジスタ素子は、ウエットエッチングによって形成されるソース/ドレイン電極を含む複数の層を積層して形成され、
前記ソース/ドレイン電極の構成材料と前記電子注入層の構成材料が、この順に、主としてMoを含む材料と主としてITZOを含む材料、または主としてAlを含む材料と主としてITZOを含む材料とされていることを特徴とするものである。
【００２１】
さらに、本発明に係る第３の薄膜デバイスは、
薄膜トランジスタ素子とこの薄膜トランジスタ素子により駆動される有機電界発光素子を含む薄膜デバイスにおいて、
前記有機電界発光素子は、陰極からなる第１の電極膜と陽極からなる第２の電極膜との間に、酸化物を含む電子注入層および発光層を含む複数の層を積層して形成されるとともに、前記薄膜トランジスタ素子は、ウエットエッチングによって形成される酸化物半導体層およびソース/ドレイン電極を含む複数の層を積層して形成され、
前記電子注入層の構成材料が、主としてITZOを含む材料とされていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の薄膜デバイスの製造方法によれば、電子注入層を含む有機電界発光素子とこれを駆動するＴＦＴ素子を一体的に形成する場合に、ＴＦＴ素子の酸化物半導体層のウエットエッチングで使用するエッチング液に対する前記電子注入層のエッチングレートが、該エッチング液に対する前記酸化物半導体層のエッチングレートの１/５以下となるようにしている。
【００２３】
また、本発明の他の薄膜デバイスの製造方法によれば、酸化物電子注入層を含む有機電界発光素子とこれを駆動するＴＦＴ素子を一体的に形成する場合に、ソース/ドレイン電極のウエットエッチングで使用するエッチング液に対する前記電子注入層のエッチングレートが、該エッチング液に対するソース/ドレイン電極のエッチングレートの１/１２以下となるようにしている。
【００２４】
これにより、ＴＦＴ素子の酸化物半導体層またはソース/ドレイン電極に対してウエットエッチングにより処理を行う際に、電子注入層が受けるダメージを大幅に抑制することができるので、このエッチングによりパターニングすることが可能となり、このパターニングを行う際に、上記酸化物半導体層やソース/ドレイン電極と、上記電子注入層とを、層ごとに最適な膜厚や成膜条件に設定することができ、製造の歩留まりの低下も抑制することができる。
【００２５】
また、本発明に係る薄膜デバイスによれば、上記酸化物半導体層の構成材料と上記電子注入層の構成材料を、この順に、主としてＩＧＺＯを含む材料と主としてＩＴＺＯを含む材料、または主としてＺｎＯを含む材料と主としてＩＴＺＯを含む材料、または主としてＺｎＯを含む材料と主としてＩＧＺＯを含む材料としている。さらに、本発明に係る他の薄膜デバイスによれば、上記ソース/ドレイン電極の構成材料と上記酸化物半導体層の構成材料を、この順に、主としてＭｏを含む材料と主としてITZOを含む材料、または主としてＡｌを含む材料と主としてITZOを含む材料としている。
【００２６】
したがって、これら本発明に係る薄膜デバイスによれば、上記酸化物半導体層のエッチングレートに対する上記電子注入層のエッチングレート、あるいは上記ソース/ドレイン電極のエッチングレートに対する上記電子注入層のエッチングレートを大幅に低下させることができ、ＴＦＴ素子の酸化物半導体層またはソース/ドレイン電極をウエットエッチングによりパターニングすることが可能となり、特性の良好な薄膜デバイスを製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る薄膜デバイスの製造方法の各工程を時系列的に示す図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る薄膜デバイスの製造方法の各工程を時系列的に示す図である。
【図３】従来技術に係る薄膜デバイスの製造方法の各工程を時系列的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の実施形態に係る薄膜デバイスの製造方法を図面を用いて説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態に係る薄膜デバイスの製造方法の各工程を示す図であり、そのうち工程７の図は第１実施形態に係る薄膜デバイスの構造を示す断面図である。
【００２９】
この薄膜デバイスは、有機電界発光素子（HOILED：以下同じ）１０と、この有機電界発光素子１０を駆動するＴＦＴ素子（薄膜トランジスタ素子：以下同じ）２０とを一体的に形成してなる素子である。
【００３０】
この第１実施形態の薄膜デバイスの製造方法は、まず、基板（例えば、可撓性を有する樹脂基板）１上に、スパッタリング法を用いて室温環境下でクロム（Ｃｒ）層を形成し、さらにフォトリソグラフィ法およびエッチング法を用いてＣｒ層をパターニングしてゲート電極膜１２を形成する。
【００３１】
次に、ゲート電極膜１２上（一部は基板１上）に、プラズマＣＶＤ法を用いて、酸化ケイ素によるゲート絶縁膜１３を200nmの厚さに形成する。
【００３２】
次にゲート絶縁膜１３上に画素電極２としてのＩＴＯ層を形成し、さらにフォトリソグラフィ法およびエッチング法を用いて所望の形状に画素電極２をパターニングする（工程１）。
【００３３】
次に、インジウム、スズ、亜鉛を含む酸化物であるＩＴＺＯ（Indium-Tin-Zinc-Oxygen:In-Sn-Zn-O）からなるＩＴＺＯ膜をスパッタリング法を用いて10nmの厚さに形成する。この場合のスパッタターゲットとしてはＩＴＺＯの焼結体を用いる。
【００３４】
このＩＴＺＯをフォトリソグラフィ法および塩酸を含むエッチング液を用いたウエットエッチングによりパターニングして電子注入層３を形成する（工程２）。
【００３５】
次に、ＩＧＺＯ（In-Ga-Zn-O）膜からなる酸化物半導体層１４を30nmの厚さに形成する（工程３）。
ＩＧＺＯ膜は、インジウム、ガリウム、亜鉛を含む酸化物半導体層であり、スパッタリング法を用いて室温環境下で形成する。このＩＧＺＯ膜は成膜状態においてはアモルファス（非晶質）である。
また、この場合のスパッタターゲットとしてはＩＧＺＯの焼結体を用いる。ＩＧＺＯターゲットにおける、インジウム、ガリウム、亜鉛、酸素の組成比は、例えば１:１:１:４とする。
【００３６】
さらに、この酸化物半導体層（ＩＧＺＯ膜）１４に対し、フォトリソグラフィ法及び40℃のＰＡＮエッチング液を用いたウエットエッチングにより適切なパターニング処理を施す（工程４）。ここでは、ＰＡＮエッチング液として、組成比がリン酸80wt%、硝酸5wt%、酢酸10wt%および純水5wt%からなるエッチング液を用いた。
【００３７】
なお、上記ウエットエッチング条件に対するＩＧＺＯ、ＺｎＯ、ＩＴＺＯのエッチングレートを測定したところ、ＩＧＺＯが100nm/分程度（例えば８０〜１２０nm/分）、ＺｎＯが600nm/分以上、ＩＴＺＯが5nm/分以下であった。
エッチングレートにおいてＩＴＺＯはＩＧＺＯの1/24（=5/120）以下であり、高い選択性が得られる。このため、電子注入層３であるＩＴＺＯをほとんど溶解することなくＴＦＴ素子２０の酸化物半導体層１４であるＩＧＺＯをウエットエッチングによりパターニングすることができる。
【００３８】
また、エッチングレートにおいてＩＧＺＯはＺｎＯの1/5（=120/600）以下であり、ある程度の選択性が得られる。さらに、エッチングレートにおいてＩＴＺＯはＺｎＯの1/120（=5/600）以下であり、極めて高い選択性が得られる。
【００３９】
したがって、エッチング液に対する前記電子注入層のエッチングレートが、該エッチング液に対する前記酸化物半導体層のエッチングレートの1/5以下となるように設定することが肝要である。
【００４０】
次に、ＴＦＴ特性において、ドレイン電流の向上を図り、かつ信頼性の改善を図るために、空気中で300℃の熱アニールを１時間施す。次に、モリブデン（Ｍｏ）をスパッタリングにより積層し、この後フォトリソグラフィとドライエッチングによりパターニングを行って、ソース電極１６ａおよびドレイン電極１６ｂを形成する（工程５）。
【００４１】
次に、スピンコート法を用いて有機膜からなる保護膜１５を積層し、所望の形状にパターニングする（工程６）。
【００４２】
続いて、有機電界発光素子１０の電子注入層（有機膜）３上に、バッファ層９、電子輸送層４、発光層５、正孔輸送層６、正孔注入層７、および陽極８をこの順に積層形成する（工程７）。
【００４３】
以上のようにして、薄膜デバイスが製造される。すなわち、図１の工程７に示される薄膜デバイスは第１実施形態に係る薄膜デバイスの層構成を示す断面図となっている。
【００４４】
従来、ＩＧＺＯやＺｎＯを電子注入層３に用いたものが知られているが、これらの材料では、ＩＧＺＯからなる酸化物半導体層１４との間で、パターニングに用いられるウエットエッチング液に対する選択性がとれないため、酸化物半導体層１４をウエットエッチングによりパターニングすることが難しかった。
【００４５】
そこで、本実施形態においては、図１に示すように、電子注入層３としてＩＴＺＯを採用している。上述したようにＰＡＮエッチング溶液に対し、ＩＴＺＯのエッチングレートは5nm/分以下であるから、電子注入層３のエッチング速度を大幅に低下させることができる。すなわち、ＰＡＮエッチング液を用いた場合、ＩＴＺＯからなる電子注入層３を溶解させることなく、ＩＧＺＯ（やＺｎＯ等のその他の酸化物半導体）からなる酸化物半導体層１４のパターニングをウエットエッチングで処理することができる。
【００４６】
上記第１実施形態においては、電子注入層３としてＩＴＺＯを用いているが、これに限定されるものではなく、これに替えて、インジウム、ガリウム、亜鉛、スズ、アルミニウム、シリコン、ゲルマニウム、ボロン、マンガン、チタン、モリブデンのうち少なくとも何れか1元素を含む材料を用いるようにしてもよい。
もっとも、上述したように、エッチング液に対する前記電子注入層のエッチングレートが、該エッチング液に対する前記酸化物半導体層のエッチングレートの1/5以下となる関係を満足するような材料を選択する必要がある。
【００４７】
なお、上記実施形態においては、ＩＴＺＯからなる電子注入層３をスパッタリング法を用いて成膜しているが、これに替えて、パルスレーザー蒸着法、電子ビーム蒸着法、塗布成膜法等の他の成膜法を用いることも可能である。
【００４８】
＜第２実施形態＞
図２は、第２実施形態に係る薄膜デバイスの製造方法の各工程を示す図であり、そのうち工程７の図は第２実施形態に係る薄膜デバイスの構造を示す断面図である。
【００４９】
この薄膜デバイスは、上記第１実施形態と同様に、有機電界発光素子１１０と、この有機電界発光素子１１０を駆動するＴＦＴ素子１２０とを一体的に形成してなる素子である。
なお、図２において各部材に付されている符号は、図１に示す第１実施形態において対応する各部材に付されている符号に１００を加えて表すものとする。
【００５０】
この第２実施形態の薄膜デバイスの製造方法は、まず基板（例えば、可撓性を有する樹脂基板）１０１上に、スパッタリング法を用いて室温環境下でクロム（Ｃｒ）層を形成し、さらにフォトリソグラフィ法およびエッチング法を用いてＣｒ層をパターニングしてゲート電極膜１１２を形成する。
【００５１】
次に、ゲート電極膜１１２上（一部は基板１０１上）に、プラズマＣＶＤ法を用いて、酸化ケイ素によるゲート絶縁膜１１３を200nmの厚さに形成する。
【００５２】
次にゲート絶縁膜１１３上に画素電極１０２としてのＩＴＯ層を形成し、さらにフォトリソグラフィ法およびエッチング法を用いて所望の形状に画素電極１０２をパターニングする（工程１）。
【００５３】
次に、有機電界発光素子１１０の電子注入層１０３およびＴＦＴ素子１２０の酸化物半導体層１１４を作製するため、インジウム、スズ、亜鉛を含む酸化物であるＩＴＺＯ（Indium-Tin-Zinc-Oxygen:In-Sn-Zn-O）からなるＩＴＺＯ膜をスパッタリング法を用いて30nmの厚さに形成する（工程２、３）。この場合のスパッタターゲットとしてはＩＴＺＯの焼結体を用いる。
【００５４】
さらに、このＩＴＺＯ膜に対し、フォトリソグラフィ法およびエッチング法を用いて、画素電極１０２上およびゲート絶縁膜１１３上において適切なパターニング処理を施す。
【００５５】
ゲート絶縁膜１１３上でパターニングした領域をＴＦＴ素子１２０の酸化物半導体層１１４として、また、画素電極１０２上でパターニングした領域を有機電界発光素子１１０の電子注入層１０３として用いる。
上記実施形態では、成膜工程の効率化のために、酸化物半導体層１１４と電子注入層１０３を同一材料により形成しているが、互いに異なる組成の材料を用いてもよい。また、成膜工程の効率化のために、酸化物半導体層１１４と電子注入層１０３を同時に形成しているが、互いに異なるタイミングで形成してもよい。また、本実施形態においては、図２に示す如く、画素電極１０２と電子注入層１０３を互いに異なる断面形状としているが互いに同一の断面形状（形状）としてもよい。
【００５６】
次に、ＴＦＴ特性における、ドレイン電流の向上を図り、かつ信頼性の改善を図るために、空気中で300℃の熱アニールを１時間施す。次に、ソース／ドレイン電極１１６ａ、１１６ｂとしてモリブデン（Ｍｏ）をスパッタリングにより積層する（工程４）。
【００５７】
さらに、このソース／ドレイン電極１１６ａ、１１６ｂに対し、フォトリソグラフィ法及び40℃のＰＡＮエッチング液を用いたウエットエッチングにより適切なパターニング処理を施す（工程５）。ここでは、ＰＡＮエッチング液として、組成比がリン酸80wt%、硝酸5wt%、酢酸10wt%および純水5wt%からなるエッチング液を用いた。
【００５８】
なお、上記ウエットエッチング条件に対するＭｏ、ＩＧＺＯ、ＺｎＯ、ＩＴＺＯのエッチングレートを測定したところ、Ｍｏが60nm/分程度（例えば60〜70nm/分）、Ａｌが75nm/分程度（例えば75〜85nm/分）、ＩＧＺＯが100nm/分以上、ＺｎＯが600nm/分以上、ＩＴＺＯが5nm/分以下であった。
エッチングレートにおいてＩＴＺＯはＭｏの1/12（=5/60）以下となり、実際のエッチングにおいて高い選択性が得られる。このため、電子注入層１０３であるＩＴＺＯをほとんど溶解することなくソース／ドレイン電極１１６ａ、１１６ｂであるＭｏをウエットエッチングによりパターニングすることができる。
【００５９】
また、ソース／ドレイン電極１１６ａ、１１６ｂとしてＭｏに替えてＡｌを用いた場合、エッチングレートにおいてＩＴＺＯはＡｌの1/15（=5/75）以下となり、これによっても実際のエッチングにおいて高い選択性が得られる。
【００６０】
したがって、エッチング液に対する前記電子注入層１０３のエッチングレートが、該エッチング液に対するソース／ドレイン電極１１６ａ、１１６ｂのエッチングレートの1/12以下となるように設定することが肝要である。
【００６１】
次に、スピンコート法を用いて有機膜からなる保護膜１１５を積層し、所望の形状にパターニングする（工程６）。
【００６２】
続いて、有機電界発光素子１１０の電子注入層（有機膜）１０３上に、バッファ層１０９、電子輸送層１０４、発光層１０５、正孔輸送層１０６、正孔注入層１０７、および陽極１０８を順に積層形成する（工程７）。
【００６３】
以上のようにして、薄膜デバイスが製造される。すなわち、図２の工程７に示される薄膜デバイスは第２実施形態に係る薄膜デバイスの層構成を示す断面図となっている。
【００６４】
従来、ＩＧＺＯやＺｎＯを電子注入層１０３に用いたものが知られているが、これらの材料では、Ｍｏからなるソース／ドレイン電極１１６ａ、１１６ｂとの間で、パターニングに用いられるウエットエッチング液に対する選択性がとれないため、ソース／ドレイン電極１１６ａ、１１６ｂをウエットエッチングによりパターニング処理することが難しかった。
【００６５】
そこで、本実施形態においては、図２に示すように、電子注入層１０３としてＩＴＺＯを用いている。上述したようにＰＡＮエッチング溶液に対し、ＩＴＺＯのエッチングレートは5nm/分以下であるから、第１実施形態と同様に電子注入層１０３のエッチング速度を大幅に低下させることができる。すなわち、ＰＡＮエッチング液を用いることによって、ＩＴＺＯからなる電子注入層１０３を溶解させることなく、Ｍｏ（やＡｌ）からなるソース／ドレイン電極１１６ａ、１１６ｂをウエットエッチングで処理することができる。
【００６６】
上記第２実施形態においては、電子注入層１０３としてＩＴＺＯを用いているが、これに限定されるものではなく、これに替えて、インジウム、ガリウム、亜鉛、スズ、アルミニウム、シリコン、ゲルマニウム、ボロン、マンガン、チタン、モリブデンのうち少なくとも何れか1元素を含む材料を用いるようにしてもよい。
もっとも、上述したように、エッチング液に対する電子注入層１０３のエッチングレートが、該エッチング液に対する上記ソース／ドレイン電極１１６ａ、１１６ｂのエッチングレートの1/12以下となるような関係を満足する材料を選択する必要がある。
【００６７】
なお、上記第１および第２実施形態においては、ＩＴＺＯからなる電子注入層１０３をスパッタリング法を用いて成膜しているが、これに替えて、パルスレーザー蒸着法、電子ビーム蒸着法、塗布成膜法等の他の成膜法を用いることも可能である。
【００６８】
また、上記第１および第２実施形態において、有機電界発光素子１０やＴＦＴ素子２０の層構成は一例であって、これに限られるものではない。
また、上記第１および第２実施形態において、エッチングレートは、溶液の濃度、温度、攪拌量、さらには不純物に依存するので、これらの要素を適宜選択して、エッチングレートを調整することが好ましい。
また、上記第１および第２実施形態においては、酸化物半導体層、ソース／ドレイン電極および電子注入層が、各々単一の材料から構成されている例が示されているが、本発明の薄膜デバイスおよびその製造方法によれば、これらの材料は主材料であればよく、その他の材料が含まれている場合を排除するものではない。
【符号の説明】
【００６９】
１、１０１、２０１      基板
２、１０２、２０２      画素電極
３、１０３、２０３      電子注入層
４、１０４、２０４      電子輸送層
５、１０５、２０５      発光層
６、１０６、２０６      正孔輸送層
７、１０７、２０７      正孔注入層（第２の金属酸化物層）
８、１０８、２０８      陽極
９、１０９、２０９      バッファ層
１０、１１０、２１０    有機電界発光素子
１２、１１２、２１２    ゲート電極膜
１３、１１３、２１３    ゲート絶縁膜
１４、１１４、２１４    酸化物半導体層
１５、１１５、２１５    保護膜
１６ａ、１１６ａ、２１６ａ    ソース電極膜
１６ｂ、１１６ｂ、２１６ｂ    ドレイン電極膜
２０、１２０，２２０    ＴＦＴ素子
【図１】
2016213380.tif 000003
【図２】
2016213380.tif 000004
【図３】
2016213380.tif 000005