JP2818736B2

JP2818736B2 - 誘電体薄膜および誘電体薄膜を用いた薄膜発光素子

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Publication number: JP2818736B2
Application number: JP7025724A
Authority: JP
Inventors: 浩司野田; 久喜藤川; 勝次山下; 康訓多賀
Original assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 1994-02-17
Filing date: 1995-02-14
Publication date: 1998-10-30
Anticipated expiration: 2013-10-30
Also published as: JPH07282979A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、各種電子素子、表示素
子、調光素子などに利用される酸化タンタルを成分とす
る誘電体薄膜、およびこの誘電体薄膜を用いた薄膜発光
素子（ＥＬ素子）に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】最近、ＬＳＩおよびディスプレー技術な
どの進歩に伴い高誘電率でかつ高絶縁性の薄膜材料に対
するニーズが益々強くなってきている。すなわち、この
薄膜材料は、ＬＳＩの小型化のための高誘電率コンデン
サ、ディスプレーの大型化、高信頼性のための高誘電率
絶縁膜などに適用されるものである。特に、透明な基板
上に作製した透明な高誘電率絶縁膜は、さらにその上面
に機能性膜を形成して、透明ガラス上に文字を浮かび上
がらせる表示素子、あるいは、ガラスを透過してくる光
の強度を調整する調光素子などへの応用が盛んにおこな
われるようになってきた。その中でも特に、エレクトロ
ルミネッセンス（以下ＥＬという）ディスプレーの分野
では、より高誘電率で、高絶縁性を持つ薄膜材料が求め
られている。

【０００３】ＥＬ素子特に全固体薄膜型ＥＬ素子は、耐
久性に優れ、自発光性でかつ視認性に優れた表示素子で
あり、フラットパネルディスプレーとして実用化されて
いる。また、薄膜型ＥＬ素子は、透明導電膜を一対の電
極に用いることにより、透過型の発光素子とすることが
可能であり、さまざまな応用が期待できる非常に有望な
発光素子である。

【０００４】この薄膜型ＥＬ素子は、素子の動作原理
上、非常に高い交流電界が印加される。このため、薄膜
型ＥＬ素子は、高誘電率絶縁層の絶縁破壊がＥＬ素子の
寿命を制限するという問題がある。したがって、薄膜型
ＥＬ素子は、高誘電率で高絶縁性を有する誘電率薄膜が
作製できれば、長寿命で安定的に効率よく発光させるこ
とができる。その結果、薄膜型ＥＬ素子は、製造工程で
の歩留りの向上および発光面を大型化することが可能と
なる。

【０００５】従来、上記の薄膜型ＥＬ素子の絶縁膜とし
ては、二酸化珪素、アルミナ、窒化珪素、酸化イットリ
ウムなどが用いられているが、これらの絶縁膜は、比誘
電率が小さいために、発光層に有効な電圧が印加でき
ず、駆動電圧が高くなるという問題がある。また、薄膜
型ＥＬ素子の絶縁層として酸化珪素の５〜６倍の比誘電
率をもつ酸化タンタルを使用する試みがあるが、酸化タ
ンタルの薄膜はＩＴＯ（酸化インジウム錫）などの透明
導電膜と積層すると、絶縁耐圧が極度に低下するという
問題がある。そこで、酸化タンタルの絶縁膜と透明導電
膜との界面に、二酸化珪素、アルミナ、窒化珪素、酸化
イットリウムなどの薄膜を挿入し絶縁層を多層化する方
法が提案されている（特開昭５０−２７４８８号公報、
特開昭５４−４４８８５号公報、特開昭５６−５２４３
８号公報、特開昭５８−２１６３９１号公報）。しか
し、この多層化された絶縁層では著しい効果が期待でき
なかったり、製造工程が複雑化するなどの問題があっ
た。また、酸化タンタル膜中に酸化イットリウム、酸化
タングステンなどを添加して、薄膜の絶縁耐圧を向上さ
せようという試みもおこなわれている（特開平４−３６
６５０４号公報）。この試みでは確かに誘電体薄膜とし
ては絶縁耐圧の向上はできるが、ＩＴＯなどの透明導電
膜と積層することにより、絶縁耐圧が極度に低下すると
いう問題点は解決できなかった。

【０００６】また、特開平６−３２６１７号公報には、
絶縁膜形成用スパッタリングターゲットとして、酸化チ
タン、酸化バリウム、酸化ハフニウム、酸化イットリウ
ム、酸化ジルコニウム、酸化ニオブ、酸化アルミニウ
ム、酸化亜鉛、酸化珪素および酸化ベリリウムから選ば
れる少なくとも１種の成分を１〜３０重量％、残部が酸
化タンタルよりなり、かつ、焼結密度が８０％以上であ
る複合酸化物焼結体が開示されている。しかし、この公
報には、酸化タンタルと複合化される金属酸化物として
酸化亜鉛も列挙されているが、他の酸化物と異なり、酸
化亜鉛を用いた複合酸化物焼結体の実施例は開示されて
いない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の事情に
鑑みてなされたもので、誘電体薄膜部分を多層化するこ
となく単層で比誘電率が高く、かつ透明導電膜と積層し
ても絶縁耐圧が低下しない誘電体薄膜およびその誘電体
薄膜を用いた薄膜発光素子とすることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、まず、透
明導電膜と積層した酸化タンタル薄膜の絶縁耐圧の低下
原因を、酸化タンタル薄膜中に存在する空乏層へ透明導
電膜から酸素あるいは金属が拡散すること、または、酸
化タンタル膜中に含まれる酸素が透明導電膜中に拡散す
るためと仮定した。そして、上記の拡散現象を防ぐため
には、酸化タンタル中に他の元素を添加することで、酸
化タンタル中の空乏層を安定化させると共に、酸化タン
タル膜中の酸素の拡散が抑制できると考えた。このため
には、まず、透明導電膜に用いる成分元素に着目する必
要があると考えた。この仮定に基づき、酸化タンタルに
酸化インジウム、酸化錫、酸化亜鉛などの化合物を配合
した薄膜は、絶縁性に優れ、高誘電率を有することを見
出し本発明を完成した。

【０００９】本発明の誘電体薄膜は、酸化タンタルと該
酸化タンタルに含有されている酸化インジウム、酸化
錫、酸化亜鉛の少なくとも１種とからなり薄膜状である
ことを特徴とする。なお、ここでいう薄膜状とは、特に
制限される膜厚ではないが、一般に３μｍ以下の膜厚を
いう。特に３００Å〜１．５μｍでは、その効果が充分
に確認され、さらに実用上は１０００Å〜５０００Åが
重要である。

【００１０】本発明の薄膜発光素子は、薄膜発光層の両
主面に誘電体層を被覆した積層構造部を透明電極と背面
電極間に介在してなる薄膜発光素子において、前記誘電
体のうち少なくとも１つは酸化タンタルと該酸化タンタ
ルに含有されている酸化インジウム、酸化錫、酸化亜鉛
の少なくとも１種とからなり薄膜状であることを特徴と
する。

【００１１】本発明の誘電体薄膜は、Ｉｎ₂Ｏ₃、Ｓｎ
Ｏ₂、ＺｎＯの少なくとも１種を含む酸化タンタルで薄
膜状に形成されている。酸化タンタル単独の誘電体薄膜
は、絶縁破壊電界強度が高い、透明導電膜とこの酸化タ
ンタル薄膜を積層すると積層体の絶縁破壊電界強度が極
端に低下する。しかし、Ｉｎ₂Ｏ₃、ＳｎＯ₂、ＺｎＯ
の少なくとも１種を含む酸化タンタル薄膜は、比誘電率
が酸化タンタル単独の薄膜と変わらず絶縁破壊電界強度
にいたっては向上する。また、透明導電膜と積層しても
積層体の絶縁破壊電界強度は低下しない。

【００１２】上記の添加成分を含む膜の組成範囲は、上
記に示した添加する成分の種類によって特に大きく変化
することはなく、酸化タンタルに対しＩｎ₂Ｏ₃、Ｓｎ
Ｏ₂、ＺｎＯの少なくとも１種をその総量が５５．０ａ
ｔ％以下添加するのが好ましい。添加成分の量が５５．
０ａｔ％を超えると、添加元素の影響が大きく現れ、薄
膜の比誘電率および絶縁破壊電界強度が低下するので好
ましくない。特に添加量が０．４ａｔ％〜４５．０ａｔ
％の範囲は、比誘電率も高く、絶縁破壊電界強度も大き
いのでより好ましい。なお、上記の添加物は２種以上
（たとえばＩＴＯなど）添加することができる。その場
合には、添加総量が５５．０ａｔ％以下の範囲内であれ
ば、１種添加した場合と同様の効果が得られる。なお、
ここでａｔ％とは誘電体薄膜を形成する金属原子の総量
を１００ａｔ％としたときの特定の金属酸化物に含まれ
る金属原子の割合を意味する。

【００１３】上記の誘電体薄膜は、たとえば、ＰＶＤ
（物理的蒸着法）、ＣＶＤ（化学的蒸着法）、湿式成膜
法たとえばゾルゲル法などの手法を用いて作製すること
ができる。また、上記の添加物の添加方法については限
定するものではないが、酸化タンタル膜中に均一に添加
できる方法、特にＰＶＤ法、なかでもマグネトロンスパ
ッタ法は、蒸発源を多数有した装置を用いることができ
膜組成のコントロールが非常に容易であり、かつ、形成
される膜が緻密になるということで、誘電体薄膜の作製
にはこの方法を適用するのがより好ましい。成膜条件
は、上記に限定されるものではないが、成膜時の圧力を
なるべく低く抑えるなど、形成された膜が緻密になる条
件を選択することが好ましい。

【００１４】本発明の薄膜発光素子は、薄膜発光層の両
主面に誘電体層を被覆した積層構造部を透明電極と背面
電極間に介在してなる薄膜発光素子に適用できる。薄膜
発光層は公知の無機、有機の発光体層が使用できる。こ
の発光体層に積層される誘電体層は、上記の誘電体膜の
一方の側に透明電極が、他方の側に電極を積層して形成
される。透明電極は誘電体膜を被覆して形成されてい
る。

【００１５】誘電体薄膜に積層する透明導電膜としては
ＩＴＯ、ＳｎＯ₂（ネサガラス）、ＡＺＯ（酸化亜鉛ア
ルミニウム）などで形成されたものが用いられる。いず
れの透明導電膜に対しても本発明の誘電体薄膜は積層す
ることができ、積層により絶縁性が低下しない積層体を
形成することができる。なお、この透明電極は、反射型
ＥＬ素子（図１においていずれかの電極が透明導電膜で
形成されている）を作製するには非透明電極を用いるこ
とで形成でき、透過型ＥＬ素子（図１のいずれの電極も
透明導電膜で形成されている）ではいずれも透明電極と
することで形成できる。

【００１６】この誘電体薄膜が使用されるＥＬ素子は、
誘電体薄膜と透明導電膜とが積層されておれば、特に制
限するものではない。たとえば、ＥＬ素子の成分すべて
が無機化合物からなる全固体型ＥＬ素子、また、発光層
に有機膜を用いたＥＬ素子に適用できる。この誘電体薄
膜は、上記の用途に特に限定するものではなく、ＬＳＩ
用のコンデンサ膜として、大容量でかつ絶縁耐圧が高い
誘電体膜をコンデンサとしてＬＳＩ上に形成してＬＳＩ
を小型化するのに使用することができる。

【００１７】

【作用】本発明の誘電体薄膜は、酸化タンタルに、Ｉｎ
₂Ｏ₃、ＳｎＯ₂、ＺｎＯから選ばれた少なくとも１種
を含有して形成されている。これらの添加成分を含むこ
とにより、酸化タンタルの誘電体薄膜が安定化し、たと
えば、透明導電膜と積層しても比誘電率および絶縁耐圧
が低下しない。この理由については、いまだに明確では
ないが、次のように考えられる。

【００１８】すなわち、一般に酸化タンタルは薄膜を作
製すると完全な結晶にならず、結晶中に酸素欠陥が生じ
るなどして空乏層が生成するか、あるいは、酸化タンタ
ルの結晶中に余分に混入した酸素あるいは水酸基が残留
したものとなる。このような状態で上記に示した添加物
を含まない酸化タンタル薄膜は、たとえば、高電圧をか
けることにより、酸化タンタル中の空乏層あるいは酸素
および水酸基が絶縁耐圧を低下させる。また、ＩＴＯな
どの透明導電膜は、一般に薄膜を作製した状態ではその
表面が平坦でなくかなりの凹凸のある状態となる。この
透明導電膜と酸化タンタル薄膜とを積層した場合には透
明導電膜表面の凸部に電界が集中したり、透明導電膜成
分が酸化タンタル薄膜層中に移動したり、さらには、酸
化タンタル中の酸素および水酸基が透明導電膜へ移動す
る。このような上記成分の移動により、透明導電膜の電
気抵抗が高くなり、また、酸化タンタル薄膜の絶縁耐圧
の低下につながっていると考えられる。

【００１９】本発明の誘電体薄膜は、上記の添加成分を
添加することにより、酸化タンタル膜中の空乏層を完全
に埋めた状態とすることができる。また、透明導電膜の
成分を予め酸化タンタル膜中に入れることによって、透
明導電膜の成分の拡散を抑えることができる。その結
果、酸化タンタル膜の比誘電率を本来の値に維持し、ま
た絶縁耐圧の低下を防ぎ、さらには向上させることがで
きる。

【００２０】酸化タンタルに添加する成分は、いずれも
透明導電膜の成分として知られているものであり、これ
らの成分を用いることでなぜ上記の効果が発現するかは
まだ解明されていない。

【００２１】

【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。（実施例１）本発明にかかる誘電体薄膜および誘電体薄
膜と透明導電膜とを積層して特性を評価した。

【００２２】本実施例の誘電体薄膜は、マグネトロン同
時スパッタ法により以下の条件で作製した。マグネトロ
ン同時スパッタ装置内に２種のターゲット、すなわちＴ
ａ₂Ｏ₅ターゲットと添加物ターゲットを同時に配置
し、各々のターゲットに印加する投入電力を調整して、
生成する薄膜の組成比を変化させて成膜した。

【００２３】次に成膜条件は、ターゲットは酸化物を使
用し、Ｔａ₂Ｏ₅のターゲットと添加物元素の酸化物と
してＩｎ₂Ｏ₃、ＳｎＯ₂、ＺｎＯ、さらに２種の成分
を用いた場合のＩＴＯ（９５ｗｔ％Ｉｎ₂Ｏ₃＋５ｗｔ
％ＳｎＯ₂）の各ターゲットを用いた。スパッタガス
圧；１．５×１０^-3Ｔｏｒｒ、残留ガス圧；３×１０^-6
Ｔｏｒｒ、スパッタ雰囲気；３０％の酸素を含むアルゴ
ン、基板温度；室温として成膜した。

【００２４】基板は、厚さ約４００μｍ、ｎ型、面指数
（１００）、比抵抗０．０２Ωｃｍの単結晶シリコン
と、その単結晶シリコン上に透明導電膜ＩＴＯ（タ−ゲ
ットの組成９５ｗｔ％Ｉｎ₂Ｏ₃＋５ｗｔ％ＳｎＯ₂）
を約１２００Å成膜したものを使用した。得られた誘電
体薄膜の性能評価は、図２の断面模式図に示すＭＩＳ構
造を形成し、アルミニウム電極を配して測定した。

【００２５】この断面模式図のＭＩＳ構造は、Ｓｂがド
ープされたｎ型Ｓｉ基板１と、その上面に形成された添
加物成分を含む酸化タンタル薄膜２と、その基板１の裏
面側には基板前面に蒸着で形成されたアルミニウムのオ
ーミック電極３と、酸化タンタル薄膜２の上面にマスク
蒸着で厚み約３０００Å、面積約１．９×１０^-3ｃｍ ²
のアルミニウムのドット電極４とが設けられている。

【００２６】このアルミニウム電極３、４間に回路を設
けＩ−Ｖ（リーク電流−電圧）、Ｃ−Ｖ（容量−電圧）
特性からリーク電流密度が１μＡ／ｃｍ²に達する電界
強度と比誘電率とを求め絶縁破壊電界強度を評価した。
また、性能指数は比誘電率と絶縁破壊電界強度との積と
して求めた。なお、Ｉ−Ｖ特性はアルミニウムドット電
極（ゲート電極）を＋（プラス）にバイアスしておこな
った。

【００２７】上記の成膜方法に基づき、成膜基板の種
類、添加物の種類と量を変え表１および表２に示す添加
物成分の種類および含有量の異なる各誘電体薄膜試料Ｎ
ｏ．１〜３８を作製した。なお、得られた膜の膜厚は表
１および表２に示すように１２３０Å〜１９１０Åの間
であった。また、得られた薄膜の組成成分（添加量）に
ついてはＥＰＭＡ分析器で定量分析した。また、表３に
比較例として、添加物を全く加えない膜も同様に作製し
比較例試料Ｎｏ．１〜６に示した。この各試料を上記の
評価法により評価した結果を表１、２、３および表に示
す測定値に基づいて絶縁破壊電界強度、比誘電率、性能
指数をそれぞれプロットしたグラフを図３〜図１７に示
す。

【００２８】なお、この誘電体薄膜の膜厚が極端に薄い
場合（約３００Å）および極端に厚い場合（約１．５μ
ｍ）でも、酸化タンタル中に添加物元素を加えた膜と加
えない膜について検討したが、特性の傾向は以下に示す
ものと同様であり、膜厚による効果への影響はなかっ
た。

【００２９】

【表１】

【００３０】

【表２】

【００３１】

【表３】

【００３２】表３に示したように、Ｓｉのような金属基
板上に酸化タンタル単独の薄膜を形成した場合（比較試
料Ｎｏ．１〜３）は、図３に示すように絶縁破壊電界強
度が膜厚に関係なくほぼ一定で高い値を示した。また、
比誘電率は図８に示すように酸化タンタルの膜厚の増加
と共に大きくなり、性能指数も図１３に示すように比較
的大きい値を示した（いずれも白丸印）。

【００３３】一方、表１に示したようにＳｉのような金
属基板上に酸化タンタルにＩＴＯ、Ｉｎ₂Ｏ₃、ＳｎＯ
₂、ＺｎＯを加えて薄膜を形成した場合（試料Ｎｏ．１
〜１９）は、絶縁破壊電界強度を図４（ＩＴＯ添加）、
図５（Ｉｎ₂Ｏ₃添加）、図６（ＳｎＯ₂添加）、図７
（ＺｎＯ添加）（いずれも白丸印）に示すように、いず
れも酸化タンタル単独と同じレベルかそれ以上の値を示
した。なお、絶縁破壊電界強度は、添加物の量が６０ａ
ｔ％を超えると全般的に低下している。したがって、添
加量は、５５．０ａｔ％以下が好ましい。

【００３４】図９（ＩＴＯ添加）、図１０（Ｉｎ₂Ｏ₃
添加）、図１１（ＳｎＯ₂添加）、図１２（ＺｎＯ添
加）に比誘電率のグラフを示す。本実施例の誘電体薄膜
の膜厚は、酸化タンタル単独で形成した膜厚と必ずしも
同じではないが、比誘電率は若干小さい値もあるが、略
同程度の値を示した。なお、比誘電率の値は、Ｓｉ基板
上における値と、透明導電膜上における値が変らないた
め、Ｓｉ基板上における値を代表させて示した（白丸
印）。

【００３５】図１４（ＩＴＯ添加）、図１５（Ｉｎ₂Ｏ
₃添加）、図１６（ＳｎＯ₂添加）、図１７（ＺｎＯ添
加）（いずれも白丸印）に性能指数のグラフを示す。こ
の性能指数の値は、酸化タンタル単独の場合（比較試料
Ｎｏ．１〜３）よりすべて大きな値を示した。したがっ
て、本実施例の誘電体薄膜は絶縁破壊強度および比誘電
率が酸化タンタル単独のものより優れていることを示し
ている。

【００３６】次に表３に示すように、Ｓｉ基板に透明導
電膜であるＩＴＯを形成しその上面に、酸化タンタル単
独の薄膜を形成した場合（比較試料Ｎｏ．４〜６）は、
絶縁破壊電界強度が図３の黒丸印に示すように極端に低
下した。また誘電率の低下はないものの性能指数は図１
３の黒丸印に示すように非常に低下してしまった。一
方、表２に示すように、Ｓｉ基板に透明導電膜であるＩ
ＴＯを形成しその上面に、酸化タンタルにＩＴＯ、Ｉｎ
₂Ｏ₃、ＳｎＯ₂、ＺｎＯを加えた薄膜の場合（試料Ｎ
ｏ．２０〜３８）は、絶縁破壊電界強度を、図４（ＩＴ
Ｏ添加）、図５（Ｉｎ₂Ｏ₃添加）、図６（ＳｎＯ₂添
加）、図７（ＺｎＯ添加）（いずれも黒丸印）に示すよ
うにＳｉ基板に直接成膜した場合と殆ど変わりなく高い
値を示した。また、比誘電率の値は変らないため、性能
指数は図１４（ＩＴＯ添加）、図１５（Ｉｎ₂Ｏ₃添
加）、図１６（ＳｎＯ₂添加）、図１７（ＺｎＯ添加）
（いずれも黒丸印）のグラフに示すように高い値のまま
保つことができた。

【００３７】以上の結果から、酸化タンタルにＩＴＯ、
Ｉｎ₂Ｏ₃、ＳｎＯ₂、ＺｎＯを添加物として加えるこ
とによって性能指数を酸化タンタル単独の場合より高め
ることができる。また、誘電体薄膜を透明導電膜と積層
した場合でも、絶縁破壊電界強度を低下させることな
く、性能指数を高く保つことができることが分かった。
なお、ここで添加物の添加量について、添加する元素に
よって大きく変化することはなく５５．０ａｔ％未満が
適当である。特に添加量は０．４〜４５．０ａｔ％の範
囲がより比誘電率、絶縁破壊電界強度の値から優れてい
ることが判明した。（実施例２）本発明の誘電体薄膜を
透明導電膜と積層してＥＬ素子に適用した場合について
述べる。

【００３８】Ｉｎ₂Ｏ₃を含む酸化タンタル薄膜を用い
て図１の断面模式図に示すＥＬ素子を作製した。まず、
ガラス基板上に膜厚約１２００ÅのＩＴＯ透明導電膜を
電極として形成し、高誘電率絶縁膜としてＩｎ₂Ｏ₃含
有酸化タンタル薄膜をスパッタ法で成膜した。この場
合、ターゲットとしてはＩｎ₂Ｏ₃およびＴａ₂Ｏ₅の
酸化物焼結体ターゲットを用い、２元同時スパッタによ
りＩｎの比率が原子数比で約１５ａｔ％なるように、タ
ーゲットに投入する電力を制御し成膜した。また、高誘
電率絶縁膜の成膜の際に、酸素が充分に膜中にとりこま
れないので、これを補うために酸素をアルゴンガス中に
３０％添加したガスで、基板温度を２００℃に保持して
おこなった。得られた薄膜の膜厚は、３０００Åであ
る。さらに、高誘電率絶縁膜の膜厚については、膜厚を
１０００Å〜５０００Åまで変化させたが、絶縁性は特
に問題がなかった。なお、その他のスパッタ条件は、実
施例１と同様にしておこなった。

【００３９】発光層は、高誘電率絶縁膜の上面に、赤橙
色発光を示すＳｍをドープしたＺｎＳを約３０００Åの
膜厚にアルゴンガス中で基板温度を２００℃に保って成
膜した。さらにこの発光層の上面に、高誘電率絶縁膜を
再度同様な条件で成膜し、上部電極としてＡｌ電極を約
３０００Åの膜厚に真空蒸着して全固体型ＥＬ素子を形
成した。なお、このＥＬ素子の発光部分の面積は１０ｍ
ｍ×３０ｍｍの大きさで、１つの基板に４個の発光部分
を有するものである。

【００４０】このＥＬ素子は、室温雰囲気中で電圧１３
０Ｖ，周波数１ＫＨｚの電界をかけることにより、４個
同時に安定して赤橙色発光を長時間（３カ月以上）おこ
なうことができ、従来品に比べ飛躍的に寿命が向上し
た。（従来は、作製当日および数日間の耐久でいずれか
の発光面が絶縁破壊を生じる状態であった）なお、薄膜
ＥＬ素子の高誘電率絶縁膜に上記誘電体薄膜および誘電
体薄膜を用いた構造体を使用することにより、透明導電
膜（電極）上でも高い絶縁性を保持できるため、ＥＬ素
子の生産性、安定性が向上する。また、この誘電体薄膜
は、基板温度が室温〜３００℃と低温で成膜できるの
で、発光層の材料に依存せず適用でき、複合膜のため成
膜工程が複雑にならないといった工程上の効果がある。

【００４１】

【発明の効果】本発明の誘電体薄膜および誘電体薄膜を
用いた薄膜ＥＬ素子は、透明導電膜との積層の有無に関
わらず、酸化タンタル膜本来が有する値さらにはそれ以
上の値、すなわち比誘電率＝１７〜２３、かつ絶縁破壊
電界強度（絶縁耐圧を絶縁破壊電界強度で評価し、比較
した）＝２．４〜５．５ＭＶ／ｃｍに保ことができ、性
能指数（比誘電率×絶縁破壊電界強度）においては、同
一基板上での酸化タンタル薄膜以上の値を得ることがで
きた。また、このことにより、従来問題となっていた透
明な薄膜ＥＬ素子の作製に対して、１つの基板上に１０
ｍｍ×３０ｍｍの大きさの発行面を４個作製し、同時に
安定して発光する素子を作製することができるようにな
った。なお、作製装置を大型化することで、基板をより
大きくすることができ、さらに大面積の発光素子が作製
できると考えられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この図は本実施例のＥＬ素子の構造の断面模
式図である。

【図２】この図は本実施例で作製した膜の特性評価法
を説明する断面模式図である。

【図３】この図は比較例の酸化タンタル薄膜の絶縁破
壊電界強度を示すグラフである。

【図４】この図は実施例のＩＴＯを含む酸化タンタル
薄膜の絶縁破壊電界強度を示すグラフである。

【図５】この図は実施例の酸化インジウムを含む酸化
タンタル薄膜の絶縁破壊電界強度を示すグラフである。

【図６】この図は実施例の酸化錫を含む酸化タンタル
薄膜の絶縁破壊電界強度を示すグラフである。

【図７】この図は実施例の酸化亜鉛を含む酸化タンタ
ル薄膜の絶縁破壊電界強度を示すグラフである。

【図８】この図は比較例の酸化タンタル薄膜の比誘電
率を示すグラフである。

【図９】この図は実施例のＩＴＯを含む酸化タンタル
薄膜の比誘電率を示すグラフである。

【図１０】この図は実施例の酸化インジウムを含む酸
化タンタル薄膜の比誘電率を示すグラフである。

【図１１】この図は実施例の酸化錫を含む酸化タンタ
ル薄膜の比誘電率を示すグラフである。

【図１２】この図は実施例の酸化亜鉛を含む酸化タン
タル薄膜の比誘電率を示すグラフである。

【図１３】この図は比較例の酸化タンタル薄膜の性能
指数を示すグラフである。

【図１４】この図は実施例のＩＴＯを含む酸化タンタ
ル薄膜の性能指数を示すグラフである。

【図１５】この図は実施例の酸化インジウムを含む酸
化タンタル薄膜の性能指数を示すグラフである。

【図１６】この図は実施例の酸化錫を含む酸化タンタ
ル薄膜の性能指数を示すグラフである。

【図１７】この図は実施例の酸化亜鉛を含む酸化タン
タル薄膜の性能指数を示すグラフである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者多賀康訓愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41 番地の１株式会社豊田中央研究所内 (56)参考文献特開昭63−228593（ＪＰ，Ａ) 特開平５−182766（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H05B 33/22

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】酸化タンタルと該酸化タンタルに含有さ
れている酸化インジウムおよび酸化錫の少なくとも１種
とからなり薄膜状であることを特徴とする誘電体薄膜。
【請求項２】前記誘電体薄膜を構成する前記酸化タン
タル、酸化インジウムおよび酸化錫に含まれるタンタ
ル、インジウムおよび錫原子の総量を１００ａｔ％とす
ると前記酸化インジウムおよび前記酸化錫に含まれるイ
ンジウムおよび錫原子の総量は５５ａｔ％以下である請
求項１記載の誘電体薄膜。
【請求項３】前記酸化インジウムおよび前記酸化錫に
含まれるインジウムおよび錫原子の総量は０．４ａｔ％
〜４５．０ａｔ％である請求項２記載の誘電体薄膜。
【請求項４】酸化タンタルと該酸化タンタルに含有さ
れている酸化亜鉛とからなり薄膜状であることを特徴と
する誘電体薄膜。
【請求項５】前記誘電体薄膜を構成する前記酸化タン
タルおよび前記酸化亜鉛に含まれるタンタル、および亜
鉛原子の総量を１００ａｔ％とすると前記酸化亜鉛に含
まれる亜鉛原子は５５ａｔ％以下である請求項４記載の
誘電体薄膜。
【請求項６】前記酸化亜鉛に含まれる亜鉛原子は０．
４ａｔ％〜４５．０ａｔ％である請求項５記載の誘電体
薄膜。
【請求項７】薄膜発光層の両主面に誘電体層を被覆し
た積層構造部を透明電極と背面電極間に介在してなる薄
膜発光素子において、前記誘電体のうち少なくとも１つ
は酸化タンタルと該酸化タンタルに含有されている酸化
インジウムおよび酸化錫の少なくとも１種とからなり薄
膜状であることを特徴とする薄膜発光素子。
【請求項８】前記誘電体を構成する前記酸化タンタ
ル、酸化インジウムおよび酸化錫に含まれるタンタル、
インジウムおよび錫原子の総量を１００ａｔ％とすると
前記酸化インジウムおよび前記酸化錫に含まれるインジ
ウムおよび錫原子の総量は５５ａｔ％以下である請求項
７記載の薄膜発光素子。
【請求項９】前記酸化インジウムおよび前記酸化錫に
含まれるインジウムおよび錫原子の総量は０．４ａｔ％
〜４５．０ａｔ％である請求項８記載の薄膜発光素子。
【請求項１０】薄膜発光層の両主面に誘電体層を被覆
した積層構造部を透明電極と背面電極間に介在してなる
薄膜発光素子において、前記誘電体のうち少なくとも１
つは酸化タンタルと該酸化タンタルに含有されている酸
化亜鉛とからなり薄膜状であることを特徴とする薄膜発
光素子。
【請求項１１】前記誘電体を構成する前記酸化タンタ
ルおよび前記酸化亜鉛に含まれるタンタルおよび亜鉛原
子の総量を１００ａｔ％とすると前記酸化亜鉛に含まれ
る亜鉛原子は５５ａｔ％以下である請求項１０記載の薄
膜発光素子。
【請求項１２】前記酸化亜鉛に含まれる亜鉛原子は
０．４ａｔ％〜４５．０ａｔ％である請求項１１記載の
薄膜発光素子。