JPH02109377A

JPH02109377A - 発光素子の製造方法

Info

Publication number: JPH02109377A
Application number: JP63262239A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiko Asano; 義彦浅野; Misuzu Watanabe; 渡辺　三鈴
Original assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1988-10-18
Filing date: 1988-10-18
Publication date: 1990-04-23
Anticipated expiration: 2012-04-30
Also published as: JP2605834B2

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】 Δ、産業上の利用分野本発明はアモルファス半導体よりなる発光素子の製造方
法に関するらのである。

Ｂ　発明の概要本発明は、発光層の両面に夫々正孔注入層及び電子注入
層を積層してなる発光素子を製造する方法において、スパッタ法により得られたアモルファス炭素系膜を発光
層として用い、プラズマＣＶＤ法により得られたアモル
ファス炭化ケイ素膜を正孔及び電子の８注入層として用
いることによって、発光層の発光特性が長孔であり、し
かもこの特性を十分引き出せるようにしたものである。

Ｃ５従来の技術従来、発光材料としては、発光ダイオードの材料である
　ＧａＡｓ、ＧａＡｓＰ、ＧａＰ。

Ｇａ’Ａ（ｌ　Ａｓ、’１ｎｓｅｘＴｅ＋、ｘ　、Ｚｎ
ｘ・Ｃｄ　＋−−Ｔ　ｅ　、　Ｃｄ　Ｔ　ｅ　　などが
ある。

Ｄ１発明が解決しようとする課題しかしながら、このような従来の発光材料にあっては、
例えば、ＧａＰではビーク波長（発光エネルギーがピー
クとなる波長）が６９８ｎｍ、光学的エネルギーギャッ
プが１．７６ｅＶというように、ピーク波長、光学的エ
ネルギーギャップは、その発光材料に固ａのものである
。このため発光素材としての発光特性を変えたいときは
、所要の特性を有する発光材料を選択することが必要と
なり、ともすると所要のピーク波長、光学的エネルギー
ギャップに由来する特性を得られない場合が生ずる問題
点があった。

こうしたことからスパッタ法を利用してアモルファス炭
素系物質を生成し、これを発光材料に適用することが検
討されている。具体的にはこのアモルファス炭素系物質
は、真空容器内で、展板温度を例えば２５０℃以下に保
ち、且つグラファイトをターゲットとして用いると共に
、例えば１３３．３ｍＰ　ａ〜５　Ｘ　１３３．３　Ｐ
　ａの水素ガス存在下で高周波電圧または直流電圧を印
加してスパッタを行うことにより生成される。

このような物質よりなる発光材料は、大きな光学的エネ
ルギーギャップを有する（耐熱的には２５０℃までその
ギャップはほとんど変化しない）と共に任意の光学的エ
ネルギーギャップ及び発光特性を、スパッタ条件のコン
）０−ルにより得られるため、要望に応じた材料が容易
に得られるという利点がある。この発光材料よりなる膜
は光学的エネルギーギャップ（Ｅｇｏ）の大小により強
力なフォトルミネッセンス（ＰＬ）が観察される。

第７図にＥｇｏとＰＬのピーク値との関係を示す。

特にＥ　ｇ　ｏが３ｅＶ程度の膜は青白発光することか
らアモルファスの特性を生かした大面積の青色発光パネ
ルを実現させる可能性がある。更に種々のＥｇｏを選択
することにより赤から青までの色をチューナプルに出す
発光素子を作ることもできる。また１、、’、　ｇ　ｏ
の大小によるＰ　Ｌ強度についても室温観察で非常に強
い発光を示し、大画面を有するフラットパネルデイスプ
レィへと応用を広げることのできる発光素子材料（Ｒ，
Ｇ、Ｂ三元色を作るしの）として有望なしのである。

ところでこのような物質よりなる膜を発光層としたＬＥ
Ｄ　（Ｌｉｇｈｔ　　Ｒｉｉｔｔｉｎｇ　　ｄｉｏｄｅ
）を作る場合、電子と正孔を発光層に注入する注入層が
必要であり、この注入層としては、半導体化したｐ型。

ｎ型の」二足のアモルファス炭素系物質を用いることが
最良である。しかしながらこの物質を注入層として用い
る場合、］１標特性であるＥｇｏ＞２ｅＶ、ρ（抵抗率
）＜１０’Ω・ｃＩｌを有するｐ型。

ｎ型膜を作ることが非常に難かしく、この問題点が上記
の、アモルファス炭素系物質の発光素子への適用を妨げ
ている。

本発明の目的は、スパッタ法を利用して得たアモルファ
ス炭素系物質の特性を十分に引き出すことのできる発光
素子を製造する方法を提供することにある。

８１課題を解決するための手段本発明は、発光層の両面に夫々正孔注入層及び電ｆ注大
洲を積層してなる発光素子を製造する方法において、炭化水素ガスと水素化ケイ素ガスとｐ型不純物ガスとを
含む低圧の反応ガスを真空容器内でグロー放電させて分
解ガスを重合させるプラズマ化学的蒸着法を行い、これ
によりｐ型のアモルファス炭化ケイ素膜よりなる正孔注
入層を生成する工程と、ガス圧力が３〜６６５Ｐａである水素ガスを導入した真
空容器内に電圧を印加して、固体炭素系物質よりなる第
１のターゲット部とケイ素よりなる第２のターゲット部
とから構成されると共に第２のターゲット部のターゲッ
ト全体に対する面積比が０．０３〜１０％である複合タ
ーゲットに水素ガスのエネルギー粒Ｐを衝突させるスパ
ッタ法を行い、これによりアモルファス炭素系膜よりな
る発光層を生成する工程と、炭化水素ガスと水素化ケイ素ガスとｎ型不純物ガスとを
含む低圧の反応ガスを真空容器内でグロー放電させて分
解ガスを重合させるプラズマ化学的蒸着法を行い、これ
によりｎ型のアモルファス炭化ケイ素膜よりなる電子注
入層を生成する工程とからなることを特徴とする。

本発明においては、発光層を生成する工程において、真
空容器内に導入されるガスは、水素ガスとヘリウムガス
との混合ガスであり、ヘリウムガスの濃度が３〜９（Ｎ
（晴％であると共に混合ガス圧力が３〜６６５Ｐａであ
ってもよい。

また上記の混合ガスとしては、水素ガスと窒素ガスとの
混合ガスであり、窒素ガスの濃度が０４１〜２０容量％
であると共に混合ガス圧力が３〜６６５　Ｐ　ａであっ
てもよいし、あるいは水素ガスとヘリウムガスと窒素ガ
スとの混合ガスであり、この混合ガス中におけるヘリウ
ムガス濃度が３〜８０容量％、窒素ガス濃度が０．１〜
２０容晴％、混合ガス圧力が３〜６６５　Ｐ　ａであっ
てもよい。

Ｆ、実施例第１図は本発明発光素子の実施例を示ず構成図である。

第１図中１は例えば６３ｃｍ’程度の面積を６つガラス
基板、２は酸化錫よりなる透明電極、３はＢ３°をドー
バンｌ−した３０ｎｍ程度の厚さのｐ型のアモルファス
炭化ケイ素膜（以下ｒａ−８ｉＣ膜１という。）よりな
る正孔注入層、４は３００ｎｍの厚さのアモルファス炭
素系膜（以下ｒａ−Ｃ：Ｓｉ、ＨＪという。）よりなる
発光層、５はＰ５°をドーパントした５０．ｎｒｒ＋程
度の厚さのｎ型のａ−３ｔＣ膜よりなる電子注入層、６
はアルミニウム電極である。

次にに記の発光素−ｒ−の製造方法について第２図を参
照しながら説明−４゛る。同図中７は真空容器であり、
連続する３つの真空室７．〜７３に区画されている。先
ずＣＩ４．　Ｓ　ｉ　ＩＩ、及びＢ、Ｉｔ、ｌの混合ガ
スをＨ２ガスにより約３０倍に希釈した反応ガスを第１
の真空室７１に導入すると共にこのガスに高周波型ＦＡ
Ｅ、により高周波電圧を印加し、グロー放電によって生
成する分解ガスを電極が形成された基板８Ｌにて重合さ
せ、以ってｐ型のａ−８ｉＣ膜を得る。即ち、このａ−
ＳｉＣ膜はブラダ−，Ｆ　ＣＶ　Ｄ　（Ｃｈｅｌｌ＋１
ｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により
生成されたしのである。続いて真空状態を破ることなく
　ａ−９ｉ　Ｃ膜を形成した基板８を第２の真空室７．
に移し、この中にＩ−（、ガスを導入すると共に高周波
型ＦＡＥｔにより高周波電圧を印加して、カソードにに
に置かれた固体炭素系物質及びケイ素よりなる複合ター
ゲットＴに１４．ガスのエネルギー粒子を衝突させるス
パッタ法を行い、これによりａ−〇：Ｓｉ、！（膜を前
記ａ−ＳｉＣ膜ｌ：に積層生成する。しかる後に真空状
態を破ることなくこれらの膜を形成した基板８を第３の
真空室７．に移し、［３ｔ　Ｉ−（Ｂガスの代わりにＰ
　Ｉ−１３ガスを用いた他は第１の真空室７．にて適用
した方法と同様にしてｎ型のａ−ＳｉＣ膜を得、その後
このａ−５ｉＣ膜１−＋、＝　ｉ極膜を形成することに
よってｐ−１−ｎ型の発光素子が得られる。なお第２図
中９１〜９．は磁気シールにより回転可能に設けられた
サスセプタ、Δはアノード、１０，１１はヒータ、Ｅ１
〜Ｅ、は高周波電源である。

以」−において前記複合ターゲットとじては、例えば第
３図（ａ）、（ｂ）に示すように固体炭素系物質よりな
る第！のターゲット部Ｔ、にケイ素よりなる第２のター
ゲット部Ｔ、をリング状に配置して埋設してなる構造の
もの、第４図（ａ）。

（ｂ）に示すように第１のターゲット部′ｒｌに５個の
円形状の第２のターゲット部Ｔ、を島状に配置した構造
のもの、あるいは第５図（ａ、　）　、　（ｂ　）に示
すように第１のターゲット部Ｔ１に多数の角形の第２の
ターゲット部Ｔ、を小円状に配置した構造のもの等を用
いることができる。

ここで第２図に示す装置を用い、かつ第３図に示す構造
のターゲットを用いて発光素子を製造する場合の製造条
件の３つの例（試料１〜３）を以下に挙げる。

（１）試料１について ■正孔注入層工１空容器内ガス圧力　　６６．７Ｐ　ａ　（０，５Ｔ
ｏｒｒ）基板温度　　　　　　　　　　２００℃ＣＨ４
ガス：Ｓ！）−Ｌガス　　　　ｌｌ１１３、ｌｉｍガス
＋（Ｃｔｌ、ガス＋Ｓｉ　ＩＬガス）３　：　１０００
高周波電源電力　　　　　　　　２０Ｗ（人力電極面積
に対し０．２５Ｗ／ｃｔａす■発光層真空容器内Ｈ，ガス圧力　　１００Ｐａ（０，７５Ｔｏ
ｒｒ）複合ターゲットにおける第２のターゲット部の面
積比１％基板温度　　　　　　　　　　　７０℃高周波電力　　
　　　　　　　３００Ｗターゲツトの径　　　　　　　
　７５ｘｘ■電子注入層真空容器内ガス圧力　　　６６．７Ｐａ　（０，５Ｔｏ
ｒｒ）基板温度　　　　　　　　　　２００℃ＣＯ４ガ
ス：５ｉＦ（４ガス　　　ｆ：１ＰＲ，ガス：（ＣＨ，
ガス＋Ｓ　ｉ　Ｈ４ガス）　５．８　：　１．００１１
高周波電源電力　　　　　　　　２０Ｗ（人力電極面積
に対し０　、２５　Ｗ／ａｍ″）（２）試料２について ■正孔注入層及び電子注入層試料ｌと同じ条件で製造した。

■発光層真空容器内Ｈ，ガス圧力を４０Ｐａ（０，３Ｔｏｒｒ）とした他は試料１と同じ条件で製造
した。

（３）試料３について ■正孔注入層及び電子注入層試料１と同じ条件で製造した。

■発光層真空容器内ガス圧力を１３．３Ｐａ（０、ｌ　　Ｔｏｒｒ）とした他は試料Ｉと同じ条件で
製造した。

以」−の各試料１〜３についてＥ　Ｌビーク波長とＥ　
Ｌ強度との関係を調べたところ第６図に示す関係が得ら
れた。第６図中実線■〜■のグラフは夫々１〜３に対応
する。また各試料１〜３についてＰ　Ｌピーク波長とＥ
ｚｏとの関係を調べたところ、第７図に示す関係が得ら
れた。いずれの試料１〜３も目視で十分観察できる発光
を示し、十分な発光特性を有していることが判った。試
験に用いた順方向バイアス電圧は５Ｖであり、電流密度
は２００ｍＡ／ａｍ”であった。以上の実施例では、ａ
Ｓｉｃ模としてＥｇｏが２．ＯｅＶ、ｐが１０”Ω・Ｃ
儀のものを用いたが、Ｅ　Ｋ　Ｏが２．ＯｅＶよりも大
きく、ρが１０”　Ω・ｃｌｌより６小さいしのを用い
れば発光特性は更に良くなる。また基板温度については
ａ−Ｃ：Ｓｉ、ＩＩ膜の耐熱性により制限されるが、ａ
−Ｃ：Ｓｉ、Ｈ膜は３５０℃以上に加熱されるとＥｚｏ
が低下し、かっ膜厚が小さくなるため、３００℃程度が
限界である。

ところでｐ型のａ−Ｓｉｃ膜、ａ　　Ｃ：　Ｓ　Ｉ　％
ト１膜及びｎ型のａ−８ｉ　ｃ膜を積層したｐ−ｉｎ型
セルを作った場合、ａ−Ｃ：Ｓｉ、Ｈ膜とａＳｉｃ膜（
ｐ型またはｎ型）との接合はへテロ接合となるから、そ
の接合が良好になされるか否か、即ち注入層から発光層
に正孔（１１子）がうまく注入されるか否かが問題であ
ったが、試料１〜３についてダイオード特性を調べてみ
ると、接合が良好になされていることが判った。試料１
についてのダイオード特性を第８図にて実線ＩＦ、ＩＲ
として示し、またケイ素を複合しないグラファイトター
ゲットを用いて同条件で作製した発光素子のダイオード
特性を同図にて鎖線２Ｆ、点線２Ｒとして示す。ただし
Ｆは順方向バイアスされたとき、Ｒは逆方向バイアスさ
れたときの電圧−電流特性であることを示す。この結果
から、ターゲットにケイ素を複合させることによりダイ
オード特性が改善されることがわかる。

ここで、試料ｌの作製条件においてケイ素よりなる第２
のターゲット部の面積比を変えることによりＰ　Ｌピー
ク強度がどのように変化するかを調べたところ、第９図
に示す結果が得られた。この結果かられかるように上記
の面積比が１０％まではＰＬピーク強度はほとんど変わ
らないか、これを越えるとＰ　Ｌ、ピーク強度が落ち込
み、５０％では大きく低下しており、発光素子としては
思わしくないものになる。

更に試料Ｉの作製条件において上記の面積比を変えるこ
とによりＥｔＣｏと抵抗率ρとがどのように変化するか
を調べたところ、第１０図に示す結果が得られた。この
結果かられかるように、面積比が０．０３％未満ではρ
は可成り大きくて電流密度が小さくなってしまい、１０
％を越えるとＥｇｏが２ａＶ以下となってしまう。従っ
て第２のターゲット部の面積比は０，０３〜１０％であ
ることが望ましい。

また試料ｌの作製条件においてＨ，ガスの圧力を変化さ
せたときにＥｇｏとρとがどのように変わるかを調べた
ところ、第１１図に示す結果が得られた。この結果から
れかるようにガス圧力が３Ｐａ以下ではｇｇｏが２ｅＶ
以下となり、６６５Ｐａを越えるとρ−１０１′ｌΩ・
０１１以上となって電流密度が小さくなり、発光素子と
して思わしくないものになる。従って１１．ガス圧力は
３〜６６５Ｐａであることが望ましい。

本発明では、発光層を生成する工程で用いるガスとして
Ｉ−１、ガスとＩ（ｅガスとの混合ガスであってもよく
、この方法を第２図に示す装置により実施する場合には
、第２の真空室７．に１］、ガスと１−１　ｅガスとを
導入すればよい。

次にこの方法を第２図に示す装置を用いて実施し、これ
により発光素子を製造する場合の製造条件の３つの例（
試料４〜６）を以下に挙げる。

（１）試料４について ■正孔注入層及び電子注入層試料１と同じ条件で製造した。

■発光層真空容器内混合ガス圧力　１００Ｐａ　（０，７５Ｔｏ
ｒｒ）混合ガス中のＨｅガス濃度　　　５０容量％複合
ターゲットにおける第２のターゲット部の面積比１％基板温度　　　　　　　　　　　７ｅＶ高周波電力　　
　　　　　　　３００Ｗ（２）試料５について ■正孔注入層及び電子注入層試料１と同じ条件で製造した。

■発光層真空容器内混合ガス圧力を４０Ｐａ（０、３Ｔｏｒｒ）とした他は試料４と同じ条件で製造
した。

（３）試料６について ■正孔注入層及び電子注入層試料１と同じ条件で製造した。

■発光層真空容器内混合ガス圧力を１３，３Ｐ　ａ　（０，ｆ　　Ｔｏｒｒ）とした他は試料４と同
じ条件で製造した。

以」−の各試料４〜６についてＥＬビーク波長とＥＬ強
度との関係を調べたところ第６図に示す関係が得られた
。第６図中実線■〜■のグラフは夫々４〜６に対応する
。また各試料４〜６についてＰＬピーク波長とＥｇｏと
の関係を調べたところ、第７図に示す関係が得られた。

いずれの試料４〜６も目視で十分観察できる発光を示し
、十分な発光特性をａしていることが判った。

ここで上記の試料Ｉの作製条件において、Ｉ−ｒ　ｅガ
ス濃度を変えることによりＥｇｏ及び成膜速度がどのよ
うに変化するかを調べた。結果は第１２図に示す通りで
ある。この結果から判るようにＨｅガス濃度が小さずぎ
ると成膜速度が可成り遅く、大きすぎるとＥｇｏが２ｅ
Ｖ以下となって思わしくないので、Ｉ（ｅガス濃度は３
〜９０容量％が望ましい。

更に上記の試料ｌの作製条件において、発光層生成時の
混合ガス圧力を変えることによりＥｇ。

及び成膜速度がどのように変化するかを調べた。

結果は第１３図に示す通りである。黒点を中心に付した
白丸印はＨ，ガスのみの場合における成膜速度である。

この結果から判るように混合ガス圧力が１．３３Ｐａ以
下ではＥｇｏが２ｅＶとなって思わしくなく、６６５Ｐ
ａ以上では成膜速度が遅くなりすぎるため、混合ガス圧
力は３Ｐａ〜６６５　Ｐ　２Ｌであることが望ましい。

本発明では、発光層を生成する工程で用いるガスとして
ｌ”’（ｔガスとＮ、ガスとの混合ガスであってもよく
、この方法を第２図に示す装置により実施する場合には
、第２の真空室７ｔｌこ■■、プｆスとＮ、ガスとを導
入すればよい。

次にこの方法を第２図に示す装置を用％Ｎで実施し、こ
れにより発光素子を製造する場合の製造条件の３つの例
（試料７〜９）を以下Ｉこ挙１ｆる。

（１）試料７について ■正孔注入層及び電子注入層試料１と同じ条件で製造した。

■発光層真空容器内混合ガス圧力　１００　Ｐ　ａ（０，７５Ｔ
ｏｒｒ）混合ガス中のＮ、ガス濃度　　５容量％複合タ
ーゲットにおける第２のターゲット部の面積比１％基板温度　　　　　　　　　　　７ｅＶ高周波電力　　
　　　　　　　３００Ｗ（２）試料８について ■正孔注入層及び電子注入層試料ｌと同じ条件で製造した。

■発光層真空容器内混合ガス圧力を４０Ｐａ（Ｑ、３　Ｔｏｒｒ）とした他は試料７と同じ条件で製
造した。

（３）試料９について ■正孔注入層及び電子注入層試料Ｉと同じ条件で製造した。

■発光層真空容器内混合ガス圧力を１３．３Ｐａ　（０，Ｉ　　Ｔｏｒｒ）とした他は試料７と同じ
条件で製造した。

以」二の各試料７〜９についてＥＬビーク波長とＥ　Ｌ
強度との関係をＪ！べたところ第６図に示す関係が得ら
れた。第６図中実線■〜■のグラフは夫々７〜９に対応
する。また各試料７〜９についてＰＩ７ピーク波長とＥ
ｇｏとの関係を１Ｎべたところ、第７図に示す関係が得
られた。いずれの試料７〜９も目視で十分観察できる発
光を示し、十分な発光特性を有していることが判った。

ここで上記試料７の作製条件において、Ｈ、ガス濃度を
変化させることによってＰ　Ｌピーク強度とＥ　Ｌピー
ク強度とがどのように変化するかを調べた。結果は第１
４図に示す通りであり、縦軸には、Ｎ！ガス濃度を０と
したときの））Ｌビーク強度（Ｉ　ｐｏ）に対するその
ときの濃度におけるＰ　Ｌピーク強度（ｔｐ）の比率（
ｒ　ｐ／　Ｅ　ｐｏ）とＮ、ガス濃度を０としたときの
Ｅ　Ｌピーク強度（■お。）に対するそのときの濃度に
おけるＰ　Ｌピーク強度（■６）の比率（ｒ　Ｅ／　Ｉ
　ｇｏ）とを割り当てている。

この結果から大きなＰＬピーク強度及びＥＬビーク強度
を得るためには、Ｎ１ガス濃度は０．１〜２０容墳％で
あることが望ましい。

更に一ヒ記試料７の作製条件において、発光層生成時の
混合ガス圧力を変えることによってＥｇ。

と抵抗率ρとがどのように変化するかを調べた。

結果は第１＋図に示す結果と同じであった。この結果か
られかるように混合ガス圧力が３Ｐａ以下ではＥ　ｇ　
ｏが２ｃＶとなって思わしくない特性となり、６６５Ｐ
ａを越えると抵抗率ρカ＜１０”Ｑ−０１以上と高くな
りすぎることが予想され、従って混合ガス圧力は３〜６
６５Ｐａであることが望ましい。

本発明では、発光層を生成する工程で用いるガスとして
■、ガスとｌｉｅガスとの混合ガスであってらよく、こ
の方法を第２図に示す装置により実施する場合には、第
２の真空室７．にＨ，ガスと＋−１ｅガスとを導入すれ
ばよい。

次にこの方法を第２図に示す装置を用いて実施し、これ
により発光素子を製造する場合の製造条件の３つの例（
試料１０〜１２）を以Ｊζに挙げる。

（１）試料１０について ■正孔注入層及び電子注入層試料１と同じ条件で製造した。ただし正孔注入層を生成する工程において、１−１．ガスにより混合ガスを１０倍に希釈している。

■発光層真空容器内混合ガス圧力　Ｉ　００Ｐａ（０，７５Ｔｏ
ｒｒ）混合ガス中のＮ、ガス濃度　　　　５容置％（Ｈ
ｔガス＋ｆ（ｅガス）に対するＨｅガス濃度３０容量％複合ターゲットにおける第２のターゲット部の面積比！
％基板温度　　　　　　　　　　　７０℃高周波電力　　
　　　　　　　３００Ｗ（２）試料１１について ■正孔注入層及び電子注入層試料ＩＯと同じ条件で製造した。

■発光層真空容器内混合ガス圧力を４０Ｐａ（０，３Ｔｏｒｒ）とした他は試料１０と同じ条件で製
造した。

（３）試料Ｉ２について ■正孔注入層及び電子注入層試料ｌと同じ条件で製造した。

■発光層真空容器内混合ガス圧力を１３．３Ｐａ　（０，Ｉ　　Ｔｏｒｒ）とした他は試料ＩＯと同
じ条件で製造した。

以上の各試料ＩＯ〜Ｉ２についてＯＬピーク波長とＥ　
Ｌ強度との関係を調べたところ第６図に示す関係が得ら
れた。第６図中実線■〜■のグラフは夫々１０〜１２に
対応する。また各試料１０〜Ｉ２についてＰ　Ｌピーク
波長とＹεｇＯとの関係を調べたところ、第７図に示す
関係が得られた。いずれの試料ｌＯ〜■２も目視で十分
観察できる発光を示し、十分な発光特性を＋ｒ　してい
ることがｔＪｌった。

ここで上記の試料ｌＯの作製条件において、＋１　ｃプ
ｆス濃度（Ｈｅ　／　Ｈｔ＋　Ｈｅ　＋Ｎｌ）を変える
ことによりＥ　ｚ　ｏ及び成膜速度がどのように変化す
るかを調べたところ、第１５図に示す結果が得られた。

この場合ＨｔガスとＮ、ガスとの混合ガスに対するＮ、
ガスの濃度（Ｎ　ｔ／　ｉｔ　ｔ＋　Ｎ　ｔ）は５容（
ｉ′１％に固定しである。この結果から判るように＋Ｉ
ｅガス濃度が小さすｙると成膜速度が可成り遅く、人き
４−ざると１’＞　ｇ　ｏが２ｅＶ以下となって思わし
くないので、ＬＴ　ｅガス濃度は３〜８０容ｔｉ１％が
望ましい。

更に」二足試料１０の作製条件において、Ｎ、ガス濃度
を変化させることによってＰ　Ｌピーク強度とＥ　Ｌビ
ーク強度とがどのように変化するかを調べた。この場合
１１．ガスとＮ、ガスとの混合ガスに対するＮ、ガス濃
度は３０容Ａ％に固定しである。

結果は第１６図に示す通りであり、縦軸は第１４図と同
じである。この結果から大きなＩ’　Ｌビーク強度及び
Ｅ　Ｌビーク強度をｆ’４るためには、Ｎ、ガス濃度は
０，１〜２０容ｒｉ１％であることが望ましい。

更に上記の試料１の作製条件において、発光層生成時の
混合ガス圧力を変えることによりＥ　ｚ　。

及び成膜速度がどのように変化４°るかを調べた。

結果は第１３図に示す結果と同じであ−）だ。従って混
合ガス圧力は３．ＯＰａ〜６６５　Ｐ　ａであることが
望ましい。

以」二において試料４〜１２についてダイオード特性を
調べてみたところ、既述した試料１と同様の結果であっ
た。更に試料４，７．ＩＱの各々の作製条件においてケ
イ素よりなる第２のターゲット部の面積比を変えて、面
積比とＰＬピーク強度、Ｅｇｏ、抵抗率ρとの関係を調
べたところ既述した試料１と同様の結果であった。

Ｇ０発明の効果本発明によれば、スパッタ法により得られたａＣ：　Ｓ
　＋　ｓ　ＩＩ膜あるいはａ−Ｃ：Ｓｔ、ｆ（、Ｎ模を
発光層として用いているため、大きな光学的エネルギー
ギャップを有すると共に短波長側にピーク波長をｆ「す
る特長があり、財に発光特性をスバブタ条件を変えるこ
とによりコントロールできるから要望に応じた発光層が
容易に得られる。しかも発光層を生成する１程において
、Ｈｅガスを導入しているため成膜速度が大きく、また
Ｎ、ガスを導入しているためＥＬ、ＰＬ、強度が改善さ
れる。またターゲットとじて固体炭素系物質とケイ素と
の複合ターゲットを用いているから、良好なダイオード
特性を得ることができると共に、抵抗４（が小さな素子
を製造することができる。そしてプラズマＣＶＤ法によ
り得られたａ−５ｉ　Ｃ膜を正孔及び電子の注入層とし
て用いているため、発光層と注入層とかへテロ接合によ
り結合されていても電子及び正孔がうまく発光層に注入
されると共に、光学的エネルギーギャップ及び抵抗率に
ついて目標特性を満足する注入層を容易に作り出すこと
ができるから、これによりａ−Ｃ：Ｓｉ、Ｈ模（あるい
はａ−Ｃ：　Ｓ　ｉ、　ｆ（、Ｎ膜）即ち発光層の特性
を十分に引き出すことができ、実用価値の高い発光素子
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る発光素子を示す構成図、
第２図は発光素子の製造装置を示す構成図、第３図（ａ
）、（ｂ）−第５図（ａ）、（ｂ）は複合ターゲットを
示す羽面図及び断面図、第６図はダイオードの発光特性
を示す特性図、第７図はアモルファス炭素系膜のＥｏと
１）Ｉ、との関係を示す特性図、第８図はダイオード特
性を示すグラフ、第９図はＰ　Ｌピーク強度に対するケ
イ素の影響を示す測定結果図、第１Ｏ図は抵抗率ρ、Ｅ
ｇＯに対するケイ素の影響を示す測定結果図、第１Ｉ図
は抵抗率ρ、Ｅｇｏのガス圧依存性を示す測定結果図、
第１２図及び第１５図はＥｇｏと成膜速度のｌ■ｅガス
濃度依存性を示す測定結果図、第１３図はＥ　ＩＣｏと
成膜速度のガス圧依存性を示す測定結果図、第１４図及
び第１６図はＰＬ及びＥｌ、ピーク強度のＮ、ガス′ｆ
５度依存性を示す測定結果図である。１・・基板、２．６・・・電極、３・・・正孔注入層、
４・・・発光層、５・・・電子注入層、７・・・真空容
器、７〜７３　・・真空室、８・・・基板、９．〜９３
・・・サスセプタ、′ｒ・・・ターゲット、Ｔ１・・・
第１のターゲット部、′ｒ、・・・第２のターゲット部
。外２名第図第４図第５図（ａ）（ａ）（ａ）（ｂ）（ｂ）（ｂ）第６図ダイオードの発光特性図第７図アモルファス炭素系膜のＥ３とＰＬとの関係図Ｅｇｏ（
ｅＶ）第９図ＰＬピーク強度に対するケイ素の影響の測定結果７第２
のターゲット部の面積比（９゜）第１０図 ρ、Ｅｇｏに対するケイ素の影響の測定結果７第２のタ
ーゲット部の面積比（％）第１１図抵抗率ρ、　［：ｇｃのガス圧依存性の測定結果同第１
３図ＥｇＯと成膜速度のガス圧依存性の測定結果間・・第１４図ＰＬ及びＥＬピーク強度のＮ２ガス濃度依存性の測定結
果図Ｎ２ガス濃度（Ｎ２／Ｈ辻Ｎ２）（容量５１６）第
１６図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）発光層の両面に夫々正孔注入層及び電子注入層を
積層してなる発光素子を製造する方法において、炭化水素ガスと水素化ケイ素ガスとｐ型不純物ガスとを
含む低圧の反応ガスを真空容器内でグロー放電させて分
解ガスを重合させるプラズマ化学的蒸着法を行い、これ
によりｐ型のアモルファス炭化ケイ素膜よりなる正孔注
入層を生成する工程と、ガス圧力が３〜６６５Ｐａである水素ガスを導入した真
空容器内に電圧を印加して、固体炭素系物質よりなる第
１のターゲット部とケイ素よりなる第２のターゲット部
とから構成されると共に第２のターゲット部のターゲッ
ト全体に対する面積比が０．０３〜１０％である複合タ
ーゲットに水素ガスのエネルギー粒子を衝突させるスパ
ッタ法を行い、これによりアモルファス炭素系膜よりな
る発光層を生成する工程と、炭化水素ガスと水素化ケイ素ガスとｎ型不純物ガスとを
含む低圧の反応ガスを真空容器内でグロー放電させて分
解ガスを重合させるプラズマ化学的蒸着法を行い、これ
によりｎ型のアモルファス炭化ケイ素膜よりなる電子注
入層を生成する工程とからなることを特徴とする発光素
子の製造方法。
（２）発光層を生成する工程において、真空容器内に導
入されるガスは、水素ガスとヘリウムガスとの混合ガス
であり、ヘリウムガスの濃度が３〜９０容量％であると
共に混合ガス圧力が３〜６６５Ｐａである請求項（１）
記載の発光素子の製造方法。
（３）発光層を生成する工程において、真空容器内に導
入されるガスは、水素ガスと窒素ガスとの混合ガスであ
り、窒素ガスの濃度が０．１〜２０容量％であると共に
混合ガス圧力が３〜６６５Ｐａである請求項（１）記載
の発光素子の製造方法。
（４）発光層を生成する工程において、真空容器内に導
入されるガスは、水素ガスとヘリウムガスと窒素ガスと
の混合ガスであり、この混合ガス中におけるヘリウムガ
ス濃度が３〜８０容量％、窒素ガス濃度が０．１〜２０
容量％、混合ガス圧力が３〜６６５Ｐａであることを特
徴とする請求項（１）記載の発光素子の製造方法。