JPH03153860A

JPH03153860A - ＡｌｘＧａ１―ｘＮ系薄膜の形成方法

Info

Publication number: JPH03153860A
Application number: JP29215089A
Authority: JP
Inventors: Hideo Yoshikawa; 英男吉川
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-11-13
Filing date: 1989-11-13
Publication date: 1991-07-01

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、ＡｆｌｘＧａｌ−Ｎ系薄膜の形成方法に関す
る。

（従来の技術）従来、ＡＩ　　Ｇａ、−Ｎ薄膜等のＡｇ、Ｇａ、−Ｎ系薄膜は６機金属材料による化学的気
相成長法（ＭＯＣＶＤ法）又は分子線エピタキシ法（Ｍ
ＢＥ法）により形成されている。しかし・ながら、かか
る方法は一般的に基板温度が１０００℃程度の高温にな
るため、耐熱性の低いガラス等を基板として用いること
が困難であり、しかも薄膜形成の条件を厳密に制御する
必要がある。

また、前記各方法に使用する装置は極めて大掛かりなも
のになる。

一方、ＩＮ薄膜はＡｌｌ金属をターゲットとし、窒素ガ
ス又は不活性ガスと窒素ガスの混合ガス雰囲気下で前記
ターゲットをスパッタリングして雰囲気中の窒素と反応
させる、いわゆる反応性スパッタリング法により形成さ
れて・いる。また、ＧａＮ薄膜の形成はＧａ金属をター
ゲットとし、ＡＩＩＮ薄膜と同様な反応性スパッタリン
グ法により行われるが、Ｇａ金属は融点が３０℃と極め
て低いため、スパッタリングでの熱によりターゲットそ
のものが溶融し、ＧａＮ薄膜を形成することが極めて困
難となる。従って、Ａｌ金属、Ｇａ金属をターゲットと
し、Ａ　ｌ　ｍ　Ｇ　ａ　Ｈ−３Ｎ薄膜を反応性スパッ
タリング法により形成することは極めて困難な方法であ
る。

（発明が解決しようとする課題）本発明は、上記従来の課題を解決するためになされたも
ので、成膜時の温度が規制されるガラス等の基板上に良
質なＡ　Ｊ７ｘ　Ｇ　ａ　ｌ−Ｎ系薄膜を簡単かつ量産
的に形成し得る方法を提供しようとするものである。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）本発明は、ＧａＮとＡＩＩＮの混合粉体もしくは蛍光活
性物質を含むＣ，ａＮとＡｌＮの混合粉体、又はＧａＮ
とＡＩＪＮの焼結体もしくは蛍光活性物質を含むＧａＮ
とＡ、ＱＮの焼結体をターゲットとし、これをスパッタ
リングすることによりＭｆｌｉ２上にＡＩ　、　Ｇａｐ
−ｘＮ　（０＜ｘ＜　　１）又は蛍光活性物質を含むＡ
ｌ、Ｇａ１−　Ｎ薄膜を形成することを特徴とするＡＲ
ｘ　Ｇ　ａ　１−　ｍ　ｊ’Ｊ系薄膜薄膜成方法である
。

上記蛍光活性物質としては、例えばＴｂ、Ｔｍ。

Ｐｒ、Ｃｅ、Ｅｕなどのランタニド元素、マンガン等を
挙げることができる。これらの蛍光活性物質を含むＧａ
ＮとＡ１１Ｈの混合粉体又は焼結体をターゲットとして
スパッタリングすることにより形成された薄膜は、例え
ば薄膜型エレクトロルミネッセンス素子の発光層として
利用される。

上記基板は、例えば硼珪酸ガラス、アルミノ珪酸ガラス
、ソーダ石灰ガラス等の各種のガラスから形成される。

上記スパッタリングは、例えばヘリウム、ネオン、アル
ゴン等の不活性ガス雰囲気又は該不活性ガスに窒素ガス
を任意の割合で混合した混合ガス雰囲気で行うことがで
きる。

（作　用）本発明によれば、Ｇａ金属に比べて極めて融点の高いＧ
ａＮとＡ９Ｎの混合粉体や焼結体もしくは蛍光活性物質
を含む同混合粉体、焼結体をターゲットとし、これをス
パッタリングすることにより、スパッタリング中に起こ
るイオン衝撃によりターゲット温度が上昇してもＧａを
ターゲットとした場合に起こる溶融、液状化を回避でき
るため、基板上にＡ　ｐ　ｗ　Ｇ　ａ　１−　　Ｎ系薄
膜を筒中かつ量産的に形成できる。また、従来のＭＯＣ
ＶＤ法やＭＢＥ法のような成膜条件の厳密な制御や基板
温度が約１０００℃程度と高くなるのを解消できるため
、ガラス等の比較的耐熱性の低い基板上に良質で配向性
のあるＡｌ　、Ｇａｐ−ｘＮ系薄膜を形成できる。

（実施例）以下、本発明の実施例を詳細に説明する。

実施例１まず、ＧａＮ粉末にＡｊ）Ｎ粉末を１７．５重量％混合
し、窒素雰囲気、圧力　１５０ｋｇ／ｃｍ２、温度７５
０℃のホットプレスにより焼結を行った。この焼結体を
直径１０ｃｍ、厚さ　０　、５ｃ１１の円板に加工し、
無酸素銅のパラキンクブレートにＩｎを結合剤として接
合してスパッタ用ターゲットを作製した。

次いで、前記ターゲットを高周波スパッタリング装置の
真空チャンバ内に取付け、チャンバ内にガラス基板を前
記ターゲットと対向するように配置し、更に該チャンバ
内を　１．ＯＸ　１０−ｔｏｒｒまで真空排気した後、
前記基板温度を１００’ｃ、Ａｒ：Ｎ、−１：　　１の
混合ガス雰囲気下でスパッタリングすることにより前記
ガラス基板上に厚さ４５００人の薄膜を形成した。

得られた薄膜は、透明であり、しかもＸ線回折法で分析
したところ、第１図に示すように半値幅０．２５＠（２
θ）の（００２）ピークのみが検出され、Ｃ軸配向され
たＡ、１７　ｗ　Ｇａｐ−ｘＮ薄膜であることが確認さ
れた。

実施例２まず、／ＩＮとＧａＮを重量比で２二３の割合で混合し
た粉末にＴｂＦｌを５重゛量％混合し、窒素雰囲気、圧
力１５０ｋｇ／　ｃｍ２、温度７５０’Ｃ：のホットプ
レスにより焼結した後、この焼結体を直径１０ｃｍ、厚
さ　０．５ｅａ＋の円板に加工し、無酸素銅のパラキン
クプレートにＩｎを結合剤として接合してスパッタ用タ
ーゲットを作製した。

次いで、第２図に示すようにガラス基板ｊ上にＩＴＯか
らなる厚さ１７００人の透明電極２、厚さ４０００〜５
０００人のＴ　ａ　２０　ｓからなる第１誘電体層３を
順次成膜した。つづいて、前記ＡｇＮ、ＧａＮ及びＴｂ
Ｆ、から作製したターゲットを用い、基板温度をｉｏｏ
℃、Ａｒ：Ｎ２＝　　ｌ：　　１の混合ガス雰囲気下で
スパッタリングすることにより、前記第１誘電体層３上
にＡ　ＩＩ　ｏ、　３ｅＧ　ａ　ｏ、　ｂ＋　Ｎ　：Ｔ
ｂの組成からなり、Ｔｂ４．２％、Ｆ　　Ｏ，００５％
以下で厚さ４３００人の発光層４を形成した。ひきつづ
き、発光層４上に厚さ４０００〜５０００人のＴａ２　
ｏ。

からなる第２誘電体層５を成膜した後、第２誘電体層５
上に１電極６を形成して薄膜型エレクトロルミネッセン
ス素子（ＴＦＥＬ）を製造した。

本実施例ゼのＴＦＥＬにおける透明電極２とＡｌ電極６
の間に１５０ＶＳＩＫＨｚ　（正弦波）の交流電圧を印
加して発光スペクトルを測定したところ、第３図に示す
発光スペクトル特性図が得られ、緑色の発光が確認され
た。また、本実施例２と同じ条件で成膜したＡ　ｊ７０
．３９Ｇ　ａ　ｏ、　ｂ＋Ｎ　：　Ｔ　ｂ薄膜は第４図
に示すＸ線回折パターンとなり、（００２）面の回折ピ
ークを持つ配向性を有するものであることが確認された
。

［発明の効果］以上詳述した如く、本発明によれば従来のＭＯＣＶＤ法
やＭＢＥ法のような成膜条件の厳密な制御を行なうこと
なく、かつ基板温度が約１０００℃程度の高温になるこ
となく、ガラス等の比較的耐熱性の低い基板上に良質で
配向性のあるＡ、ＱｘＧａｌ−Ｎ系薄膜を簡単かつ量産
的に形成でき、更に薄膜型エレクトロルミネッセンス素
子の発光層に有効に利用できる等顕著な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例１で形成・された薄膜のＸ線回
折法によるＸ線回折パターンを示す線図、第２図は本実
施例２により製造した薄膜型エレクトロルミネッセンス
子（ＴＦＥＬ）を示す断面図、第３図は同ＴＦＥＬの発
光スペクトル特性図、第４図は同ＴＦＥＬの発光層に用
いた薄膜のＸ線回折法によるＸ線回折パターンを示す線
図である。１ガラス基板、２・・・透明電極、４・・・発光層、６
・・・Ａｇ電極。

Claims

【特許請求の範囲】

　ＧａＮとＡｌＮの混合粉体もしくは蛍光活性物質を含
むＧａＮとＡｌＮの混合粉体、又はＧａＮとＡｌＮの焼
結体もしくは蛍光活性物質を含むＧａＮとＡｌＮの焼結
体をターゲットとし、これをスパッタリングすることに
より基板上にＡｌ＿ｘＧａ＿１＿−＿ｘＮ（０＜ｘ＜１
）又は蛍光活性物質を含むＡｌ＿ｘＧａ＿１＿−＿ｘＮ
薄膜を形成することを特徴とするＡｌ＿ｘＧａ＿１＿−
＿ｘＮ系薄膜の形成方法。