JPH0215163A - アルミナ薄膜の形成方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ この発明は、アルミナ薄膜の形成方法に関するもので、
特に、スパッタリング法を用いるアルミナ薄膜の形成方
法に関するものである。

［従来の技術］ この発明に係るアルミナ薄膜の形成方法は、たとえば、
薄膜ＥＬ素子の製造において適用される。

薄膜ＥＬ素子は、たとえば、第２図に示すような構造を
有している。すなわち、ガラスなどからなる基板１を備
え、その上には、たとえばインジウム・錫酸化物（ＩＴ
Ｏ）蒸着膜からなる透明電極２が形成される。透明電極
２上には、順次、第１絶縁層３、たとえばＺ　ｎ　Ｓ　
：　Ｔ　ｂ　Ｆ　ｘ　　（ｘ　＝　１．−３）などから
なる発光層４、および第２絶縁層５が積層される。さら
に、第２絶縁層５の上には、たとえばアルミニウムから
なる背面電極６が形成される。

このような薄膜ＥＬ素子において、透明電極２と背面電
極６との間にたとえば交流電圧が印加されると、発光層
４が励起され、それによって発光が生じ、その光は、基
板１側に与えられる構造となっている。第１および第２
絶縁層３および５は、電極２および６間の耐電圧性を向
上させるために有利に作用する。

上述した薄膜ＥＬ素子において、第１および第２絶縁層
３および５は、たとえばアルミナ薄膜によって形成され
る。そして、このようなアルミナ薄膜を形成する方法と
して、一般に、スパッタリング法、特に高周波スパッタ
リング法が用いられている。このとき、ターゲフトとし
ては、一般にアルミナ（焼結体もしくは粉末）か用いら
れ、スバッタノ７スとしては、アルゴンと酸素との混ご
ガスを用いるのか一般的である。

［発明か解決しようとする課題］ 上述したような薄膜ＥＬ素子において、これを薄型化し
ようとする場合、絶縁層３および５についても、そのＩ
Ｉ；’みを薄くすることか望まれる。しかしなから、上
述したようなスパッタリンク法により、絶縁層３および
５を形成するとき、その厚みを０．１〜０．２μｒｎ程
度に薄くすると、絶縁耐圧か不十分であることか４つか
っている。また、絶縁層３および５を構成するアルミナ
は、その絶縁耐圧に関して、同一膜内てあっても、ばら
つきか生しることも４つかっている。したがって、この
ような絶縁耐圧の不十分さおよび絶縁耐圧のばらつきか
原因となって、たとえは薄膜ＥＬ素子のようなアルミナ
薄膜を用いる素子において、それを大面積化することか
困難であるという問題点にも遭遇する。すなわち、素子
の大面積化にあたっては、これら絶縁層３および５の絶
縁耐圧か低い場合には、電界を高めることができないば
かりでなく、絶縁耐圧にばらつきか生じていると、印加
される′電界の許容される高さは絶縁耐圧の低い場所に
支配されることになる。

そこで、この発明は、アルミニウムを含むタケットを用
いてスパッタリング法によりアルミナ薄膜を形成する方
法において、アルミナ薄膜の絶縁耐圧を高めることがで
きる方法を提供しようとするものである。

［課題を解決するための手段］ この発明は、上述した技術的課題を解決するため、スパ
ッタリング法において用いられるスパッタガスに改良を
加えたものである。すなわち、スパッタガスとして、従
来、アルゴンおよび酸素の混合ガスか用いられていたの
に対し、さらに窒素を含む混合ガスを用いることを特徴
とするものである。

［発明の作用および効果］ この発明において、従来用いられていたアルゴンおよび
酸素のスパッタガスに窒素カスを添加し、アルゴン、酸
素および窒素を含む混合カスを用いることにより、スパ
ッタにより得られたアルミナ薄膜の絶縁耐圧が向上する
ことか実験により明らかになった。

したかって、たとえばＯ］〜０．２μｎ〕程度と薄い膜
厚のアルミナ薄膜−〇あっても、十分な絶縁耐圧を得る
ことかできる。−例について説明すると、実験によれば
、膜厚０．２μｍの場合、絶縁耐圧は、従来の方法では
２　Ｍ　Ｖ　／　ｃ　ｍ程度てあったものが、この発明
によれば、３　Ｍ　Ｖ　／　ｃ　ｍ程度となり、約１５
倍の絶縁耐圧の向上が見られた。

また、同一膜内ての絶縁耐圧のほらつきについでも、こ
の発明によれは、激減した。

これらの理由から、たとえば薄膜ＥＬ素子のような素子
において、大曲枯化が容易になるとともに、製品の歩留
りも向上させることができる。

なお、この発明において、スパッタガスとして用いられ
るアルゴン、酸素および窒素を含む混合ガスは、予め混
合されたものをスパッタリンク装置の真空槽内に導入す
る方法のほか、アルゴン、酸素および窒素の各ガスを真
空槽内で混合する方法を採用してもよい。

また、ターゲットとじて、アルミナからなるタケットを
用いるほか、アルミニウムからなるタゲソトを用い、反
応性スパッタを行なう場合についても、この発明を適用
することかできる。

［実施例］ 以下に示すスパッタ条件により、アルミナ薄膜を形成し
た。

スパッタガス圧力（全圧）：ＩＰａ 基板温度　２００℃ 高周波型カニ２００Ｗ 成膜速度・３０人／分 ターケット：アルミナ焼結体 ターゲット・基板間距離　７０ｍｍ なお、上記基板は、ガラスからなるものであり、スパッ
タ膜をその上に形成するものである。

」二に示したスパッタ条件のもとて、スパッタガ又とし
て、窒素の混合割畠を種々に変更して、高周波スペッタ
リンク法を実施してアルミナ薄膜を形成［７た。このよ
うにＩ７て得らイまた種々のアルミナ薄膜の絶縁破壊電
界を測定したところ、第１図に示すような結果か寄られ
た。

第１図において、縦軸は絶縁破壊電界［ＭＶ／ｃｍ］を
示し、横軸はスパッタガスに含まれる窒素の濃度［ｖｏ
１％コを示している。なお、第１図に示した実験データ
は、スパッタガスとしての混合）Ｊスに含まれるアルゴ
ンと酸素との比率を］］に設定している。

第１図かられかるように、窒素を含まない場合には、絶
縁破壊電界か２　Ｍ　Ｖ　／　ｃ　ｍ程度であるか、窒
素を添加することによって、最大３Ｍ　Ｖ　／　ｃ　ｍ
程度にまで向上している。特に、窒素濃度か、８〜８０
　ｖ　ｏ　１　％の範囲において、絶縁破壊電界の向上
効果か顕著に現われている。

なお、第１図では、前述したように、アルゴンと酸素と
の比率か１：］であったが、混合ノ１ス中において、酸
素に関しては、１０〜５０ｖｏ１％、アルゴンに関して
は、１０〜４０ｖｏ　１％の範囲内にあることが好まし
い。すなわち、酸素か１０ｖｏ１％未満あるいはアルゴ
ンが４０ｖｏ１％を越えると、形成されたアルミナ薄膜
において酸素欠陥が生じ、他方、酸素か５Ｑｖｏ１％を
越え、あるいはアルゴンが１Ｑｖｏ１％未満では、成膜
速度が遅くなるためである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の効果を確認するために実施した実
験によって得られたアルミナ薄膜の絶縁破壊電界の、ス
パッタガスに含まれる窒素濃度依存性を示すグラフであ
る。第２図は、この発明か適用される素子の一例として
の薄膜ＥＬ素子の構造を示す概略図である。 図において、３，５は絶縁層（アルミナ薄膜）である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　アルミニウムを含むターゲットを用いてスパッタリン
   グ法によりアルミナ薄膜を形成する方法において、 アルコン、酸素および窒素を含む混合ガスをスパッタガ
   スとして用いることを特徴とする、アルミナ薄膜の形成
   方法。