JPH07130470A - Thin film el element and its manufacture - Google Patents

Thin film el element and its manufacture

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JPH07130470A
JPH07130470A JP5274629A JP27462993A JPH07130470A JP H07130470 A JPH07130470 A JP H07130470A JP 5274629 A JP5274629 A JP 5274629A JP 27462993 A JP27462993 A JP 27462993A JP H07130470 A JPH07130470 A JP H07130470A
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JP
Japan
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thin film
dielectric
dielectric layer
light emitting
film
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JP5274629A
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Japanese (ja)
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Takashi Ogura
隆 小倉
Koichi Tanaka
康一 田中
Morihiro Kawarasaki
守弘 河原▲崎▼
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Abstract

PURPOSE:To enhance the reliability of a thin film EL element by reducing the drive voltage and heightening the dielectric breakdown voltage. CONSTITUTION:A transparent electrode 3, first dielectric substance layer 4, EL light emitting layer 5, second dielectric substance layer 6, and metal electrode 7 are laid one over another on the surface 2a of a photo-transmissive base board 2 in the sequence as named so that a thin film EL element 1 is produced. The first and the second dielectric substance layer 4, 6 are formed by a sputtering method in which the target consists of a hybrid sintered body of StO and TiN, wherein SrTiON is produced as the major constituent. The drive voltage is thus reduced, and resultant thin film EL element 1 is equipped with an enhanced dielectric breakdown voltage and with excellent reliability.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、薄膜EL(エレクトロ
ルミネセント)素子およびその製造方法に関し、特に薄
膜EL素子を構成する誘電体層およびその形成方法に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thin film EL (electroluminescent) element and a method for manufacturing the same, and more particularly to a dielectric layer constituting the thin film EL element and a method for forming the dielectric layer.

【0002】[0002]

【従来の技術】薄膜EL素子は、一般に、少なくともい
ずれか一方が透光性を有する一対の電極間にEL発光層
を配置し、かつ前記EL発光層と少なくともいずれか一
方の電極との間に誘電体層を配置して構成される。薄膜
EL素子は、自発光型であり、高輝度でかつ長寿命であ
ることから、電子機器などの表示手段としての利用が期
待されている。前記誘電体層材料としては、Y23
SiO2 ,Si34 ,Al23 およびTa25 など
が代表的であるけれども、最近では駆動電圧の低減を目
的として前記材料と比較すると誘電率εの高い材料、た
とえばPbTiO3,BaTiO3 ,SrTiO3 およ
びCaTiO3 などが用いられる。
2. Description of the Related Art Generally, a thin film EL device has an EL light emitting layer disposed between a pair of electrodes, at least one of which has a light transmitting property, and between the EL light emitting layer and at least one of the electrodes. It is configured by arranging dielectric layers. Since the thin film EL element is a self-luminous type, has high brightness and has a long life, it is expected to be used as a display means for electronic devices and the like. As the dielectric layer material, Y 2 O 3 ,
Although SiO 2 , Si 3 N 4 , Al 2 O 3 and Ta 2 O 5 are typical, recently, a material having a higher dielectric constant ε, such as PbTiO 3 , for the purpose of reducing the driving voltage, is used. BaTiO 3 , SrTiO 3 and CaTiO 3 are used.

【0003】薄膜EL素子では、EL発光層の容量と誘
電体層の容量とが直列に接続されており、駆動電圧は前
記容量で分割されてそれぞれの層にかかるものと考えら
れる。このため、電圧を効率よくEL発光層に印加し
て、駆動電圧の低減を図るためには、できるだけ誘電率
εの高い材料を用いることが望ましい。たとえば、EL
発光層と誘電体層との膜厚をほぼ同じとし、両者の材料
として互いの誘電率εがほぼ同程度の材料を用いたとす
ると、両者の電気容量は等しくなり、印加した電圧のう
ちの約半分しかEL発光層に印加されない。しかしなが
ら、たとえば誘電体層材料としてEL発光層材料よりも
1桁誘電率εの大きい材料を用いたとすると、印加した
電圧のうちの約9割がEL発光層に印加されることとな
る。このため、駆動電圧の低減を図ることが可能とな
り、薄膜EL素子を駆動するための電力の消費を低減す
ることができる。たとえば、前記Y23の誘電率εは1
2であり、Al23 の誘電率εは8であるけれども、
前記PbTiO3 の誘電率εは150であり、SrTi
3 の誘電率εは140である。
In the thin film EL element, the capacitance of the EL light emitting layer and the capacitance of the dielectric layer are connected in series, and it is considered that the driving voltage is divided by the capacitance and applied to each layer. Therefore, in order to efficiently apply a voltage to the EL light emitting layer and reduce the driving voltage, it is desirable to use a material having a permittivity as high as possible. For example, EL
Assuming that the light emitting layer and the dielectric layer have almost the same film thickness, and the materials having the dielectric constants ε of about the same are used as the materials of the both, the electric capacities of the both become equal, and about the applied voltage Only half is applied to the EL emitting layer. However, if, for example, a material having a dielectric constant ε one digit higher than that of the EL light emitting layer material is used as the dielectric layer material, about 90% of the applied voltage will be applied to the EL light emitting layer. Therefore, the driving voltage can be reduced, and the power consumption for driving the thin film EL element can be reduced. For example, the dielectric constant ε of Y 2 O 3 is 1
2 and the dielectric constant ε of Al 2 O 3 is 8,
The dielectric constant ε of PbTiO 3 is 150, and SrTi
The dielectric constant ε of O 3 is 140.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】前述した高誘電率材料
は、薄膜EL素子の駆動電圧の低減に対しては有効であ
るけれども、該材料を用いると次のような不都合が生じ
る。すなわち、前記材料は高誘電率であるけれども、絶
縁耐圧が低い。たとえば、前記PbTiO3 の絶縁破壊
電圧は、0.5MV/cm、SrTiO3 の絶縁破壊電
圧は1.5MV/cm〜2MV/cmである。一方、前
記Y23 の絶縁破壊電圧は3MV/cm〜5MV/c
m、Al23 の絶縁破壊電圧は5MV/cm、Si3
4 の絶縁破壊電圧は6MV/cm〜8MV/cmであ
る。EL発光層に絶縁破壊を起こすことなく、安定して
電圧を印加するためには、誘電体層材料はできるだけ高
い絶縁破壊電圧を有することが望ましい。しかしなが
ら、前述した高誘電率材料は、比較的絶縁破壊電圧が低
いため、絶縁破壊が起こりやすく、薄膜EL素子の信頼
性が低下するという問題が生じる。
Although the above-mentioned high dielectric constant material is effective for reducing the driving voltage of the thin film EL element, the use of the material causes the following disadvantages. That is, although the material has a high dielectric constant, it has a low withstand voltage. For example, the dielectric breakdown voltage of PbTiO 3 is 0.5 MV / cm, and the dielectric breakdown voltage of SrTiO 3 is 1.5 MV / cm to 2 MV / cm. Meanwhile, the breakdown voltage of Y 2 O 3 is 3 MV / cm to 5 MV / c.
m, Al 2 O 3 has a breakdown voltage of 5 MV / cm, Si 3 N
The dielectric breakdown voltage of 4 is 6 MV / cm to 8 MV / cm. In order to stably apply a voltage without causing dielectric breakdown in the EL light emitting layer, it is desirable that the dielectric layer material has a dielectric breakdown voltage as high as possible. However, since the above-mentioned high dielectric constant material has a relatively low dielectric breakdown voltage, dielectric breakdown easily occurs, and there is a problem that the reliability of the thin film EL element is lowered.

【0005】本発明の目的は、駆動電圧が低くて絶縁破
壊の発生が少なく、信頼性に優れた薄膜EL素子および
その製造方法を提供することである。
It is an object of the present invention to provide a thin film EL element having a low driving voltage, little dielectric breakdown, and excellent reliability, and a manufacturing method thereof.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、少なくともい
ずれか一方が透光性を有する一対の電極間にEL発光層
が配置され、ペロブスカイト型化合物の酸窒化物を主成
分とする誘電体層が、前記EL発光層と少なくともいず
れか一方の電極との間に配置されていることを特徴とす
る薄膜EL素子である。
According to the present invention, an EL light emitting layer is disposed between a pair of electrodes, at least one of which has a light transmitting property, and a dielectric layer containing oxynitride of a perovskite type compound as a main component. Is a thin film EL element characterized by being disposed between the EL light emitting layer and at least one of the electrodes.

【0007】また本発明は、少なくともいずれか一方が
透光性を有する一対の電極間にEL発光層を配置し、前
記EL発光層と少なくともいずれか一方の電極との間に
誘電体層を配置した薄膜EL素子の製造方法において、
酸化物と窒化物との混合焼結体をターゲットとしたスパ
ッタリング法によって、前記誘電体層を形成することを
特徴とする薄膜EL素子の製造方法である。
Further, according to the present invention, an EL light emitting layer is arranged between a pair of electrodes, at least one of which is transparent, and a dielectric layer is arranged between the EL light emitting layer and at least one of the electrodes. In the method of manufacturing a thin film EL element,
A method of manufacturing a thin film EL element, characterized in that the dielectric layer is formed by a sputtering method using a mixed sintered body of an oxide and a nitride as a target.

【0008】[0008]

【作用】本発明に従えば、薄膜EL素子は、少なくとも
いずれか一方が透光性を有する一対の電極間にEL発光
層が配置され、前記EL発光層と少なくともいずれか一
方の電極との間に、ペロブスカイト型化合物の酸窒化物
を主成分とする誘電体層が配置されて構成される。前記
誘電体層は、酸化物と窒化物との混合焼結体をターゲッ
トとしたスパッタリング法によって形成される。該方法
によって形成されるペロブスカイト型化合物の酸窒化物
を主成分とする膜を薄膜EL素子の誘電体層として用い
ることによって、駆動電圧の低減が可能であることを確
認した。また、絶縁破壊電圧が向上することを確認し
た。したがって、消費電力が低くて絶縁破壊の発生が少
なく、信頼性に優れた薄膜EL素子を提供することが可
能となる。
According to the present invention, in a thin film EL device, an EL light emitting layer is disposed between a pair of electrodes, at least one of which has translucency, and the EL light emitting layer is disposed between the EL light emitting layer and at least one of the electrodes. And a dielectric layer whose main component is an oxynitride of a perovskite type compound. The dielectric layer is formed by a sputtering method using a mixed sintered body of oxide and nitride as a target. It was confirmed that the driving voltage can be reduced by using a film containing an oxynitride of a perovskite type compound as a main component formed by the method as a dielectric layer of a thin film EL element. It was also confirmed that the dielectric breakdown voltage was improved. Therefore, it is possible to provide a thin film EL element that has low power consumption, little occurrence of dielectric breakdown, and excellent reliability.

【0009】[0009]

【実施例】図1は、本発明の一実施例である薄膜EL素
子1の構成を示す断面図である。前記薄膜EL素子1
は、いわゆる二重絶縁構造の薄膜EL素子であり、透光
性基板2、透明電極3、第1誘電体層4、EL発光層
5、第2誘電体層6および金属電極7をこの順に積層し
て構成される。
1 is a cross-sectional view showing the structure of a thin film EL element 1 which is an embodiment of the present invention. The thin film EL device 1
Is a so-called double-insulating thin-film EL element, and includes a transparent substrate 2, a transparent electrode 3, a first dielectric layer 4, an EL light emitting layer 5, a second dielectric layer 6, and a metal electrode 7 stacked in this order. Configured.

【0010】図2は、前記薄膜EL素子1を製造する手
順を示す工程図である。工程a1では、たとえばガラス
やプラスチックで実現される透光性基板2の一方表面2
a上に、たとえば膜厚が1500Å程度の透明電極3が
形成される。透明電極3は、たとえばITO(インジウ
ム錫酸化物)またはSnO2で実現され、本実施例では
ITOを用いた。ITOは、前記表面2aの全面に形成
された後、互いに平行な複数の帯状にパターン形成され
て透明電極3とされる。
FIG. 2 is a process chart showing the procedure for manufacturing the thin film EL element 1. In step a1, one surface 2 of translucent substrate 2 made of, for example, glass or plastic is used.
A transparent electrode 3 having a film thickness of, for example, about 1500 Å is formed on a. The transparent electrode 3 is realized by, for example, ITO (indium tin oxide) or SnO 2 , and ITO is used in this embodiment. The ITO is formed on the entire surface 2a and then patterned into a plurality of parallel strips to form the transparent electrode 3.

【0011】工程a2では、前記透明電極3が形成され
た表面2a上に、第1誘電体層4が形成される。第1誘
電体層4は、酸化物と窒化物との混合焼結体をターゲッ
トしたスパッタリング法によって形成される。前記酸化
物としては、周期律表のIIa族およびIVb族の中か
ら選ばれる元素の酸化物、たとえばSr,Ca,Baお
よびPbの中から選ばれる元素の酸化物が用いられる。
具体的には、SrO,CaO,BaO,BaO2 ,Pb
O,Pb34,PbO2 などが用いられる。また、前記
窒化物としては、IVa族およびIVb族の中から選ば
れる元素の窒化物、たとえばTi,Zr,HfおよびS
nの中から選ばれる元素の窒化物が用いられる。具体的
には、TiN,ZrN,HfN,SnNなどが用いられ
る。本実施例では、酸化物としてSrOを用い、窒化物
としてTiNを用い、SrOとTiNとの混合比率を
1:1とした。混合した粉末状のSrOとTiNとは、
いわゆるホットプレス法によって熱と圧力とが加えられ
て、混合焼結体とされる。スパッタリング時には、前記
混合焼結体がターゲットとして用いられる。また、スパ
ッタリング時のスパッタガスとしてはArを用い、ガス
圧を1.5Paとし、誘電体層を付着させる基板温度を
350℃とし、RF(高周波)電力を150Wとした。
このような、いわゆるRFスパッタリング法によって、
膜厚が約5000Åの第1誘電体層4を形成した。形成
された第1誘電体層4は、ペロブスカイト型化合物(一
般式ABX3 )の酸窒化物を主成分とするものであり、
本実施例ではSrTiONを主成分とするものとなる。
In step a2, the first dielectric layer 4 is formed on the surface 2a on which the transparent electrode 3 is formed. The first dielectric layer 4 is formed by a sputtering method targeting a mixed sintered body of oxide and nitride. As the oxide, an oxide of an element selected from Group IIa and Group IVb of the periodic table, for example, an oxide of an element selected from Sr, Ca, Ba and Pb is used.
Specifically, SrO, CaO, BaO, BaO 2 , Pb
O, Pb 3 O 4 , PbO 2 or the like is used. The nitride is a nitride of an element selected from the IVa group and the IVb group, such as Ti, Zr, Hf and S.
A nitride of an element selected from n is used. Specifically, TiN, ZrN, HfN, SnN or the like is used. In this example, SrO was used as the oxide, TiN was used as the nitride, and the mixing ratio of SrO and TiN was 1: 1. The mixed powdered SrO and TiN are
Heat and pressure are applied by a so-called hot pressing method to obtain a mixed sintered body. At the time of sputtering, the mixed sintered body is used as a target. Further, Ar was used as the sputtering gas at the time of sputtering, the gas pressure was set to 1.5 Pa, the substrate temperature for attaching the dielectric layer was set to 350 ° C., and the RF (high frequency) power was set to 150 W.
By such a so-called RF sputtering method,
A first dielectric layer 4 having a film thickness of about 5000Å was formed. The formed first dielectric layer 4 is mainly composed of an oxynitride of a perovskite type compound (general formula ABX 3 ),
In this embodiment, SrTiON is the main component.

【0012】工程a3では、前記第1誘電体層4上に、
たとえばZnSを母材とし、発光センターとしての微量
のMnを含むもので実現されるEL発光層5が形成され
る。EL発光層5は、たとえば電子ビーム蒸着法によっ
て約5000Åの膜厚に形成される。
In step a3, on the first dielectric layer 4,
For example, the EL light emitting layer 5 is formed by using ZnS as a base material and containing a slight amount of Mn as a light emitting center. The EL light emitting layer 5 is formed to have a film thickness of about 5000Å, for example, by an electron beam evaporation method.

【0013】工程a4では、前記EL発光層5上に第2
誘電体層6が形成される。第2誘電体層6は、前記第1
誘電体層4と同じようにして形成され、本実施例では、
同様のRFスパッタリング法によって膜厚が約5000
ÅのSrTiONを主成分とする第2誘電体層6を形成
した。
In step a4, a second layer is formed on the EL light emitting layer 5.
The dielectric layer 6 is formed. The second dielectric layer 6 has the first
It is formed in the same manner as the dielectric layer 4, and in this embodiment,
The film thickness is about 5000 by the same RF sputtering method.
A second dielectric layer 6 containing Å SrTiON as a main component was formed.

【0014】工程a5では、前記第2誘電体層6上に、
たとえばAlで実現される金属電極7が形成される。金
属電極7は、第2誘電体層6上の全面に形成された後、
前記透明電極3とは直交する方向に、複数の帯状にパタ
ーン形成される。
In step a5, on the second dielectric layer 6,
For example, a metal electrode 7 made of Al is formed. After the metal electrode 7 is formed on the entire surface of the second dielectric layer 6,
A plurality of strips are patterned in a direction orthogonal to the transparent electrode 3.

【0015】なお、本実施例ではスパッタガスとしてA
rを用いる例について説明したけれども、Arのみを用
いる他に、たとえばO2 ,N2 およびN2 Oの中から選
ばれるガスを混合した混合ガスを用いても第1および第
2誘電体層4,6を形成することが可能である。ガスの
混合比率は、形成される誘電体層4,6が所望の組成比
となるような比率に適宜選ばれるけれども、Ar比率を
低くすると、成膜速度が遅くなる可能性があり、生産効
率の点からAr比率が多い方が好ましい。
In this embodiment, the sputtering gas is A
Although the example using r has been described, the first and second dielectric layers 4 can be formed by using only Ar, or by using a mixed gas in which a gas selected from O 2 , N 2 and N 2 O is mixed. , 6 can be formed. The gas mixing ratio is appropriately selected so that the formed dielectric layers 4 and 6 have a desired composition ratio. However, if the Ar ratio is low, the film formation rate may be slowed down, and the production efficiency may be reduced. From this point, it is preferable that the Ar ratio is large.

【0016】また本実施例では、ターゲットであるSr
OとTiNとの混合比率を1:1とする例について説明
したけれども、ターゲット材料の混合比率は任意の比率
で選ぶことが可能である。しかしながら、全ての比率で
作成した膜が薄膜EL素子の誘電体層として適している
ものではないので、良好な特性が得られるようその比率
は適宜選択される。また、SrOとTiNとの混合焼結
体の他に、たとえばSrO−TiN−TiO2 の混合焼
結体をターゲットとしても誘電体層4,6を形成するこ
とが可能である。この場合の混合比率も、良好な特性が
得られるように適宜選択される。
In this embodiment, the target Sr
Although the example in which the mixing ratio of O and TiN is set to 1: 1 has been described, the mixing ratio of the target material can be selected at an arbitrary ratio. However, since the films formed in all the ratios are not suitable as the dielectric layer of the thin film EL element, the ratios are appropriately selected so that good characteristics can be obtained. In addition to the mixed sintered body of SrO and TiN, for example, the mixed sintered body of SrO—TiN—TiO 2 can be used as a target to form the dielectric layers 4 and 6. The mixing ratio in this case is also appropriately selected so that good characteristics can be obtained.

【0017】図3は、前記薄膜EL素子1への印加電圧
と、輝度との関係を示すグラフである。縦軸は、輝度
(ft−L)を示し、横軸は印加電圧(V)を示す。ま
た、曲線L1は、第1および第2誘電体層4,6として
SrTiONを主成分とする膜を用いた本実施例に基づ
く薄膜EL素子1の結果を示し、曲線L2は、第1およ
び第2誘電体層4,6としてSrTiO3 膜を用いた比
較例の結果を示す。
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the applied voltage to the thin film EL element 1 and the brightness. The vertical axis represents luminance (ft-L), and the horizontal axis represents applied voltage (V). The curve L1 shows the result of the thin film EL element 1 according to the present example using the film containing SrTiON as the main component as the first and second dielectric layers 4 and 6, and the curve L2 shows the results of the first and second dielectric layers. 2 shows the results of a comparative example using SrTiO 3 films as the dielectric layers 4 and 6.

【0018】曲線L1,L2とも、ほぼ同じ印加電圧で
ほぼ同じ輝度が得られていることから、従来のY23
やSiO2 などの比較的低い誘電率を持つ材料を誘電体
層4,6として用いたときよりも、駆動電圧の低減を図
ることが可能であることが判る。また、曲線L1,L2
上の点P1,P2は、電圧印加に伴って素子が絶縁破壊
を起こした点を示している。SrTiO3 膜を用いた場
合(P2)では、印加電圧が約170Vとなったときに
絶縁破壊が生じているけれども、本実施例(P1)では
印加電圧が約210Vとなったときに生じている。この
ことから、SrTiONを主成分とする膜を用いること
により、絶縁破壊電圧が上昇して、薄膜EL素子1の信
頼性が向上していることが判る。
Since almost the same brightness is obtained with almost the same applied voltage in both the curves L1 and L2, the conventional Y 2 O 3
It can be seen that the driving voltage can be reduced more than when a material having a relatively low dielectric constant such as SiO 2 or SiO 2 is used for the dielectric layers 4 and 6. Also, the curves L1 and L2
The upper points P1 and P2 indicate the points where the element caused dielectric breakdown due to the voltage application. In the case of using the SrTiO 3 film (P2), dielectric breakdown occurs when the applied voltage becomes about 170V, but in the present embodiment (P1), it occurs when the applied voltage becomes about 210V. . From this, it is understood that the use of the film containing SrTiON as a main component increases the dielectric breakdown voltage and improves the reliability of the thin film EL element 1.

【0019】さらに、本実施例の誘電体層4,6の形成
方法に従ってSrTiONを主成分とする単層膜を形成
し、該膜に一定速度で電圧が上昇するランプ電圧を印加
したときのDC(直流)絶縁耐圧を測定したところ、約
4MV/cmであった。一方、比較例であるSrTiO
3 膜では、約2MV/cmであった。このことからも、
本実施例の方が絶縁耐圧の高い誘電体層であり、絶縁耐
圧の高い誘電体層を形成することができることが判る。
Further, according to the method of forming the dielectric layers 4 and 6 of the present embodiment, a single layer film containing SrTiON as a main component is formed, and a DC voltage is applied to the film when a ramp voltage whose voltage increases at a constant speed is applied. When the (DC) withstand voltage was measured, it was about 4 MV / cm. On the other hand, SrTiO 3 which is a comparative example
For the three films, it was about 2 MV / cm. From this, too
It can be seen that this example is a dielectric layer having a high withstand voltage, and a dielectric layer having a high withstand voltage can be formed.

【0020】なお、本発明の他の実施例として、第1お
よび第2誘電体層4,6にCaTiONを主成分とする
膜を用いたところ、前記実施例と同様の結果が得られる
ことを確認した。CaTiONを主成分とする膜は、酸
化物としてCaOを用いる他は、前記実施例と同様の方
法で形成することができ、薄膜EL素子1の第1および
第2誘電体層4,6以外の構成要素も同様にして形成し
た。
As another embodiment of the present invention, when a film containing CaTiON as a main component is used for the first and second dielectric layers 4 and 6, the same result as the above embodiment can be obtained. confirmed. The film containing CaTiON as a main component can be formed by the same method as in the above-described example except that CaO is used as the oxide, and the film other than the first and second dielectric layers 4 and 6 of the thin film EL element 1 is formed. The components were formed in the same manner.

【0021】上記実施例では、スパッタリング法によっ
て誘電体層4,6を形成する例について説明したけれど
も、スパッタリング法以外に、たとえばアルキル基が酸
素と結合したアルコキシドを含むSr(OCH32
よびTi(OCH34 を原料とし、O2 ,N2 および
NH3 をキャリアガスとした熱分解CVD(化学気相成
長)法やプラズマCVD法、またはSr(OCH32
およびTi(N(C2524 を原料とした同様の方
法によって形成することも可能である。
In the above-mentioned embodiment, an example in which the dielectric layers 4 and 6 are formed by the sputtering method has been described. However, other than the sputtering method, for example, Sr (OCH 3 ) 2 and Ti containing an alkoxide in which an alkyl group is bonded to oxygen and Ti are used. Pyrolysis CVD (chemical vapor deposition) method or plasma CVD method using (OCH 3 ) 4 as a raw material and O 2 , N 2 and NH 3 as a carrier gas, or Sr (OCH 3 ) 2
And Ti (N (C 2 H 5 ) 2 ) 4 as raw materials.

【0022】また上記実施例では、二重絶縁構造の薄膜
EL素子1の第1および第2誘電体層4,6の両方をS
rTiONまたはCaTiONを主成分とする膜とする
例について説明したけれども、いずれか一方の誘電体層
のみを前記膜とする例も本発明の範囲に属するものであ
る。また、二重絶縁構造に限らず、EL発光層5と、電
極3,7のうちのいずれか一方の電極との間にのみ誘電
体層を設けた薄膜EL素子の前記誘電体層を前記膜とす
る例も本発明の範囲に属するものである。
In the above embodiment, both the first and second dielectric layers 4 and 6 of the thin film EL element 1 having the double insulation structure are S.
Although an example of using a film containing rTiON or CaTiON as a main component has been described, an example of using only one of the dielectric layers as the film is also within the scope of the present invention. In addition to the double insulation structure, the dielectric layer of the thin film EL element in which the dielectric layer is provided only between the EL light emitting layer 5 and any one of the electrodes 3 and 7 is used as the film. Such examples also belong to the scope of the present invention.

【0023】本発明に基づいて誘電体層を形成するとき
に用いられるターゲット材料(酸化物および窒化物)
は、必ずしも純度が100%であるわけではない。前述
したSrO,TiN,CaOにも不純物は含まれてい
る。これらの不純物濃度を低減することは可能であるけ
れども、製法上純度100%とすることは困難である。
また、高純度とするためには、製造コストが上昇する。
このため、本発明に基づいて形成される誘電体層中に
は、少なくとも数10ppm〜数100ppmの不純物
が混入してしまう。本発明の誘電体層は、ペロブスカイ
ト型化合物の酸窒化物を主成分とするものであるけれど
も、前記主成分とは、全誘電体層材料中にペロブスカイ
ト型化合物が50%以上含まれていることを意味してい
る。50%以上のペロブスカイト型化合物の他は、上述
した不純物、またはこれ以外に混入される物質、たとえ
ば比較的低誘電率の材料である。比較的低誘電率の材料
を混入することによって、誘電体層が、所望の誘電率お
よび絶縁耐圧となるように調整される。このような目的
で混入される低誘電率材料としては、たとえばSiO
2 ,Si34 ,Al23 ,Y23 およびTa25
挙げられる。
Target materials (oxides and nitrides) used in forming dielectric layers according to the present invention
Is not necessarily 100% pure. Impurities are also contained in the above-mentioned SrO, TiN, and CaO. Although it is possible to reduce the concentration of these impurities, it is difficult to achieve a purity of 100% due to the manufacturing method.
Moreover, in order to achieve high purity, the manufacturing cost increases.
Therefore, at least several tens of ppm to several hundreds of ppm of impurities are mixed in the dielectric layer formed according to the present invention. Although the dielectric layer of the present invention has an oxynitride of a perovskite type compound as a main component, the main component means that 50% or more of the perovskite type compound is contained in the entire dielectric layer material. Means Other than the perovskite type compound of 50% or more, the above-mentioned impurities or substances mixed in other than these, for example, materials having a relatively low dielectric constant. By mixing in a material having a relatively low dielectric constant, the dielectric layer is adjusted to have a desired dielectric constant and withstand voltage. As the low dielectric constant material mixed for such a purpose, for example, SiO
2 , Si 3 N 4 , Al 2 O 3 , Y 2 O 3 and Ta 2 O 5 may be mentioned.

【0024】なお、特開昭61−269894号公報に
は、薄膜EL素子の誘電体層として、ペロブスカイト型
酸化物焼結体をターゲットとし、窒素を含むスパッタガ
スを用いたスパッタリング法によって形成される膜を用
いる例が開示されているけれども、この方法によって形
成される膜が、本発明に基づくペロブスカイト型酸窒化
物を主成分とするものであるという記載はない。一般
に、形成される膜の組成や特性は、形成方法や形成条件
によって大きく異なるものである。本発明の誘電体層
は、酸化物と窒化物との混合焼結体をターゲットとして
形成するものであり、前記公報とは形成方法の異なるも
のである。
In JP-A-61-269894, a dielectric layer of a thin film EL element is formed by a sputtering method using a perovskite type oxide sintered body as a target and a sputtering gas containing nitrogen. Although an example using a film is disclosed, there is no description that the film formed by this method is based on the perovskite type oxynitride according to the present invention. In general, the composition and characteristics of the formed film greatly differ depending on the forming method and forming conditions. The dielectric layer of the present invention is formed by using a mixed sintered body of an oxide and a nitride as a target, and the forming method is different from that of the above publication.

【0025】また、本発明に基づく形成方法では、形成
される膜の組成比をターゲット材料の混合比率や、スパ
ッタガスの混合比率によって容易に調整し、制御するこ
とができる。また、組成比を調整することができる範囲
も広くなる。たとえば、ターゲット材料として前述した
SrOとTiNとを用いると、SrOとTiNとの混合
比率を調整することによって、形成される膜のSrとT
iとの組成比を変えることができる。たとえば、スパッ
タガスとしてArを用いたときには、ターゲット材料の
混合比率とほぼ等しい組成比の膜が形成される。一方、
前記公報に基づいて、たとえばSrTiO3 をターゲッ
ト材料とし、N2 ガスを用いて膜を形成する場合、形成
される膜のSrとTiとの組成比を変えるには、SrT
iO3 の組成比を変えなければならず、ターゲット材料
を変更する必要が生じる。
Further, in the forming method according to the present invention, the composition ratio of the formed film can be easily adjusted and controlled by the mixing ratio of the target material and the mixing ratio of the sputtering gas. In addition, the range in which the composition ratio can be adjusted is widened. For example, when the above-mentioned SrO and TiN are used as the target material, the Sr and T of the film formed by adjusting the mixing ratio of SrO and TiN.
The composition ratio with i can be changed. For example, when Ar is used as the sputtering gas, a film having a composition ratio substantially equal to the mixing ratio of the target material is formed. on the other hand,
Based on the above publication, for example, when SrTiO 3 is used as a target material and a film is formed by using N 2 gas, in order to change the composition ratio of Sr and Ti of the formed film, SrT
The composition ratio of iO 3 must be changed, and the target material must be changed.

【0026】[0026]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、薄膜EL
素子の誘電体層は、酸化物と窒化物との混合焼結体をタ
ーゲットとしたスパッタリング法によって形成される。
前記方法によって形成される誘電体層は、ペロブスカイ
ト型化合物の酸窒化物を主成分とするものであり、該誘
電体層を用いた薄膜EL素子は、駆動電圧が低減し、絶
縁破壊電圧が向上する。したがって、消費電力が低く、
信頼性に優れた薄膜EL素子を提供することが可能とな
る。
As described above, according to the present invention, the thin film EL
The dielectric layer of the device is formed by a sputtering method targeting a mixed sintered body of oxide and nitride.
The dielectric layer formed by the above method contains oxynitride of a perovskite type compound as a main component, and a thin film EL element using the dielectric layer has a reduced driving voltage and an improved breakdown voltage. To do. Therefore, the power consumption is low,
It is possible to provide a thin film EL element having excellent reliability.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例である薄膜EL素子1の構成
を示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a thin film EL element 1 which is an embodiment of the present invention.

【図2】前記薄膜EL素子1を製造する手順を示す工程
図である。
FIG. 2 is a process drawing showing a procedure for manufacturing the thin film EL element 1.

【図3】前記薄膜EL素子1の輝度と印加電圧との関係
を示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the brightness of the thin film EL element 1 and the applied voltage.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 薄膜EL素子 2 透光性基板 3 透明電極 4 第1誘電体層 5 EL発光層 6 第2誘電体層 7 金属電極 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 thin film EL element 2 translucent substrate 3 transparent electrode 4 first dielectric layer 5 EL light emitting layer 6 second dielectric layer 7 metal electrode

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 少なくともいずれか一方が透光性を有す
る一対の電極間にEL発光層が配置され、 ペロブスカイト型化合物の酸窒化物を主成分とする誘電
体層が、前記EL発光層と少なくともいずれか一方の電
極との間に配置されていることを特徴とする薄膜EL素
子。
1. An EL light emitting layer is disposed between a pair of electrodes, at least one of which has translucency, and a dielectric layer containing oxynitride of a perovskite type compound as a main component is at least the EL light emitting layer. A thin-film EL device, characterized in that it is arranged between one of the electrodes.
【請求項2】 少なくともいずれか一方が透光性を有す
る一対の電極間にEL発光層を配置し、前記EL発光層
と少なくともいずれか一方の電極との間に誘電体層を配
置した薄膜EL素子の製造方法において、 酸化物と窒化物との混合焼結体をターゲットとしたスパ
ッタリング法によって、前記誘電体層を形成することを
特徴とする薄膜EL素子の製造方法。
2. A thin film EL in which an EL light emitting layer is disposed between a pair of electrodes, at least one of which has translucency, and a dielectric layer is disposed between the EL light emitting layer and at least one of the electrodes. A method of manufacturing a thin film EL element, characterized in that the dielectric layer is formed by a sputtering method using a mixed sintered body of an oxide and a nitride as a target.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007246986A (en) * 2006-03-16 2007-09-27 Toshiba Corp Method for producing sputtering target

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JP4714051B2 (en) * 2006-03-16 2011-06-29 株式会社東芝 Sputtering target manufacturing method, metal oxynitride film manufacturing method, and phase change optical recording medium manufacturing method

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