JPH0757872A - 薄膜ｅｌ素子の製造方法 - Google Patents
薄膜ｅｌ素子の製造方法Info
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- JPH0757872A JPH0757872A JP5260289A JP26028993A JPH0757872A JP H0757872 A JPH0757872 A JP H0757872A JP 5260289 A JP5260289 A JP 5260289A JP 26028993 A JP26028993 A JP 26028993A JP H0757872 A JPH0757872 A JP H0757872A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】薄膜ＥＬ素子の発光層が、ZnとＳの組成比がほ
ぼ１対１で結晶性が良好であり、含まれる発光中心材料
が最適濃度であって発光輝度が高くなるように、反応性
スパッタリング法を用いて成膜する。 【構成】ターゲツト表面が硫化された状態でスパッタリ
ングを行うと、Znの蒸発が抑えられてZn：Ｓが１：１に
近づき、また発光層中の発光中心材料濃度がターゲツト
中の濃度より余り高くならないので、最適濃度への制御
が容易となる。表面が硫化されていることは、自己バイ
アス電位の測定により検知する。
ぼ１対１で結晶性が良好であり、含まれる発光中心材料
が最適濃度であって発光輝度が高くなるように、反応性
スパッタリング法を用いて成膜する。 【構成】ターゲツト表面が硫化された状態でスパッタリ
ングを行うと、Znの蒸発が抑えられてZn：Ｓが１：１に
近づき、また発光層中の発光中心材料濃度がターゲツト
中の濃度より余り高くならないので、最適濃度への制御
が容易となる。表面が硫化されていることは、自己バイ
アス電位の測定により検知する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、発光中心材料を添加し
た硫化亜鉛 (ZnＳ) よりなる発光層を有する薄膜ＥＬ
(エレクトロルミネセンス) 素子の製造方法に関する。
た硫化亜鉛 (ZnＳ) よりなる発光層を有する薄膜ＥＬ
(エレクトロルミネセンス) 素子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】最近、高解像度および大容量表示が可能
な平面型表示素子として全固体素子である薄膜ＥＬ素子
が注目されている。薄膜ＥＬ素子は、一般に図２に示す
ように、ガラス基板１上に透明電極２、第一の絶縁層
３、ＥＬ発光層４、第二の絶縁層５および背面電極６を
積層した二重絶縁構造をしている。この中でＥＬ素子の
発光層は、硫化亜鉛 (ZnＳ) を母材とし、その中に少量
の発光中心を添加した材料で形成されている。発光中心
材料としては、Mnあるいは希土類元素が用いられる。そ
して、透明電極２と背面電極６の間に電源７により交流
電界を印加することにより発光する。薄膜ＥＬ素子で、
70cd／ｍ2 以上の実用的な発光輝度を得るためには、発
光層４中の発光中心材料に最適濃度が存在し、例えばMn
の場合、Mn／ (ZnＳ＋Mn) で約0.５wt％ (0.４〜0.６w
t) が望ましい。
な平面型表示素子として全固体素子である薄膜ＥＬ素子
が注目されている。薄膜ＥＬ素子は、一般に図２に示す
ように、ガラス基板１上に透明電極２、第一の絶縁層
３、ＥＬ発光層４、第二の絶縁層５および背面電極６を
積層した二重絶縁構造をしている。この中でＥＬ素子の
発光層は、硫化亜鉛 (ZnＳ) を母材とし、その中に少量
の発光中心を添加した材料で形成されている。発光中心
材料としては、Mnあるいは希土類元素が用いられる。そ
して、透明電極２と背面電極６の間に電源７により交流
電界を印加することにより発光する。薄膜ＥＬ素子で、
70cd／ｍ2 以上の実用的な発光輝度を得るためには、発
光層４中の発光中心材料に最適濃度が存在し、例えばMn
の場合、Mn／ (ZnＳ＋Mn) で約0.５wt％ (0.４〜0.６w
t) が望ましい。
【０００３】現在このようなＥＬ素子の発光層の成膜方
法には、真空蒸着法、ＣＶＤ法の一つであるＡＬＥ法
(原子層結晶成長法) およびスパッタリング法などが検
討されてきた。この中で、スパッタリング法は、大面積
で均一な膜が成膜でき、さらに成膜速度が非常に速いた
め生産性に優れた方法である。そしてスパッタリング法
のなかでも、特開昭62−271396号公報に示されている亜
鉛ターゲツトと硫化水素ガスとを用いた反応性スパッタ
リングは、一様で高品質な発光層が得られる成膜方法と
して期待されている。この特開昭62−271396号公報で示
されている薄膜ＥＬ素子の製造方法では、用いられるス
パッタリングガスは５〜20容量％の硫化水素 (Ｈ2 Ｓ)
を含む不活性ガスであり、基板温度として100 〜350 ℃
の範囲で良い発光層が得られることが示されている。発
光中心がMnの場合、ターゲツトとしてZn−Mn合金を用い
ることも検討され、最適のMn濃度をもつ発光層を反応性
スパッタリングで得るために使用するZn−Mn合金ターゲ
ツト中のMn濃度Mn／ (Zn＋Mn) は、発光層中のMn濃度Mn
／ (ZnＳ＋Mn) 0.５wt％から計算すると、約0.８wt％に
なる。
法には、真空蒸着法、ＣＶＤ法の一つであるＡＬＥ法
(原子層結晶成長法) およびスパッタリング法などが検
討されてきた。この中で、スパッタリング法は、大面積
で均一な膜が成膜でき、さらに成膜速度が非常に速いた
め生産性に優れた方法である。そしてスパッタリング法
のなかでも、特開昭62−271396号公報に示されている亜
鉛ターゲツトと硫化水素ガスとを用いた反応性スパッタ
リングは、一様で高品質な発光層が得られる成膜方法と
して期待されている。この特開昭62−271396号公報で示
されている薄膜ＥＬ素子の製造方法では、用いられるス
パッタリングガスは５〜20容量％の硫化水素 (Ｈ2 Ｓ)
を含む不活性ガスであり、基板温度として100 〜350 ℃
の範囲で良い発光層が得られることが示されている。発
光中心がMnの場合、ターゲツトとしてZn−Mn合金を用い
ることも検討され、最適のMn濃度をもつ発光層を反応性
スパッタリングで得るために使用するZn−Mn合金ターゲ
ツト中のMn濃度Mn／ (Zn＋Mn) は、発光層中のMn濃度Mn
／ (ZnＳ＋Mn) 0.５wt％から計算すると、約0.８wt％に
なる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、スパッタリン
グ法でMnを発光中心とする発光層を成膜する場合、Ｏno
によるActa Polytechnica Scandinavia 、Applied Phys
ics Series No.170 (5thInternational Workshop on El
ectroluminescence)pp41 〜48所載の文献に記載されて
いるように、発光輝度が低いという問題点があった。発
明者らは、構成元素である亜鉛 (Zn) 、硫黄 (Ｓ) 、マ
ンガン (Mn) のスパッタ率、蒸気圧などの物理的特性が
異なるために、成膜した膜の組成がターゲツトの組成と
大きく異なることがその原因であることを見出した。特
に反応性スパッタリングの場合、Zn原子およびＳ原子は
蒸気圧が高く、基板温度により容易に基板表面より再蒸
発するために、ZnとＳとの組成比が１対１とならず、ま
た発光層中のMn濃度はターゲツトの組成と比較して大幅
に濃くなる。この問題は発光中心が希土類元素である場
合も同様である。
グ法でMnを発光中心とする発光層を成膜する場合、Ｏno
によるActa Polytechnica Scandinavia 、Applied Phys
ics Series No.170 (5thInternational Workshop on El
ectroluminescence)pp41 〜48所載の文献に記載されて
いるように、発光輝度が低いという問題点があった。発
明者らは、構成元素である亜鉛 (Zn) 、硫黄 (Ｓ) 、マ
ンガン (Mn) のスパッタ率、蒸気圧などの物理的特性が
異なるために、成膜した膜の組成がターゲツトの組成と
大きく異なることがその原因であることを見出した。特
に反応性スパッタリングの場合、Zn原子およびＳ原子は
蒸気圧が高く、基板温度により容易に基板表面より再蒸
発するために、ZnとＳとの組成比が１対１とならず、ま
た発光層中のMn濃度はターゲツトの組成と比較して大幅
に濃くなる。この問題は発光中心が希土類元素である場
合も同様である。
【０００５】本発明の目的は、反応性スパッタリング法
によりZnとＳとの組成比が１対１に近く、発光中心材料
の最適濃度をもつ発光層を成膜できる薄膜ＥＬ素子の製
造方法を提供することにある。
によりZnとＳとの組成比が１対１に近く、発光中心材料
の最適濃度をもつ発光層を成膜できる薄膜ＥＬ素子の製
造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の薄膜ＥＬ素子の製造方法は、発光中心材
料を添加したZnＳからなる発光層を、Znと発光中心材料
とからなるターゲツトと硫黄化合物を含むスパッタリン
グガスを用いる反応性スパッタリングにより成膜する際
に、ターゲツト表面が硫化された状態であるものとす
る。ターゲツト表面が硫化された状態をターゲツトの自
己バイアス電位の測定により検知することが良い方法で
ある。発光中心材料はMnであることが有効である。その
場合、ターゲツトの少なくとも表面層中にMnが0.３〜0.
４wt％で存在することが良い。発光中心材料が希土類元
素であること、特にSm、Tm、Tb、Pr、Ho、Er、Dy、Ev、
Ceの内の一つであることが有効である。
めに、本発明の薄膜ＥＬ素子の製造方法は、発光中心材
料を添加したZnＳからなる発光層を、Znと発光中心材料
とからなるターゲツトと硫黄化合物を含むスパッタリン
グガスを用いる反応性スパッタリングにより成膜する際
に、ターゲツト表面が硫化された状態であるものとす
る。ターゲツト表面が硫化された状態をターゲツトの自
己バイアス電位の測定により検知することが良い方法で
ある。発光中心材料はMnであることが有効である。その
場合、ターゲツトの少なくとも表面層中にMnが0.３〜0.
４wt％で存在することが良い。発光中心材料が希土類元
素であること、特にSm、Tm、Tb、Pr、Ho、Er、Dy、Ev、
Ceの内の一つであることが有効である。
【０００７】別の本発明の薄膜ＥＬ素子の製造方法は、
発光中心材料としてMnを添加したZnＳからなる発光層
を、ZnとMnとからなるターゲツトと硫黄化合物を含むス
パッタリングガスを用いる反応性スパッタリングにより
成膜する際に、少なくとも表面層中に存在するMnが0.１
wt％以下であるターゲツトを表面が硫化されない状態で
用いるものとする。
発光中心材料としてMnを添加したZnＳからなる発光層
を、ZnとMnとからなるターゲツトと硫黄化合物を含むス
パッタリングガスを用いる反応性スパッタリングにより
成膜する際に、少なくとも表面層中に存在するMnが0.１
wt％以下であるターゲツトを表面が硫化されない状態で
用いるものとする。
【０００８】いずれの場合も、ターゲツトをZnと発光中
心材料とを共融させて作製すること、Zn粉末と発光中心
材料の粉末とを混合し、加圧成形して作製すること、あ
るいはターゲツトがZn基板上に全表面積に対して所定の
面積比で露出する発光中心材料の領域を有することが良
い。
心材料とを共融させて作製すること、Zn粉末と発光中心
材料の粉末とを混合し、加圧成形して作製すること、あ
るいはターゲツトがZn基板上に全表面積に対して所定の
面積比で露出する発光中心材料の領域を有することが良
い。
【０００９】
【作用】一般に金属ターゲツトを用いた反応性スパッタ
リングの場合、ターゲツト表面は反応性ガスと反応して
いる状態と反応せずに金属となっている状態との２種類
の状態が存在することが知られている。この状態は主に
反応性ガスの分圧と放電電力とに関係する。図３は、硫
化水素の分圧を高めながら反応性スパッタリングを行
い、次いで硫化水素分圧を低めていったときの成膜速度
を示し、ターゲツト表面が硫化されていない金属状態の
ときはＡで示すように成膜速度が大きく、ターゲツト表
面が硫化した状態のときはＢで示すように成膜速度が小
さくなる。成膜速度が大きいと、ZnターゲツトからのZn
のスパッタ量が多いため、Ｓの供給が追いつかず、結晶
性のよいZnＳを得ることが難しい。ターゲツト表面が硫
化した状態にすることにより、成膜速度が小さくなり、
ZnとＳの組成比が１対１に近づき得られる発光層の結晶
性が向上する。
リングの場合、ターゲツト表面は反応性ガスと反応して
いる状態と反応せずに金属となっている状態との２種類
の状態が存在することが知られている。この状態は主に
反応性ガスの分圧と放電電力とに関係する。図３は、硫
化水素の分圧を高めながら反応性スパッタリングを行
い、次いで硫化水素分圧を低めていったときの成膜速度
を示し、ターゲツト表面が硫化されていない金属状態の
ときはＡで示すように成膜速度が大きく、ターゲツト表
面が硫化した状態のときはＢで示すように成膜速度が小
さくなる。成膜速度が大きいと、ZnターゲツトからのZn
のスパッタ量が多いため、Ｓの供給が追いつかず、結晶
性のよいZnＳを得ることが難しい。ターゲツト表面が硫
化した状態にすることにより、成膜速度が小さくなり、
ZnとＳの組成比が１対１に近づき得られる発光層の結晶
性が向上する。
【００１０】また、発光層中の発光中心材料の濃度もタ
ーゲツトの表面状態に左右される。図４は、発光層中の
Mn／ (Zn＋Mn) のターゲツト中のMn／ (Zn＋Mn) に対す
る比と基板温度との関係を、ターゲツト表面が金属状態
のときを線31で、硫化した状態のときを線32で示し、発
光層中のMn濃度がスパッタ条件にかかわらず、ターゲツ
トの組成より1.５〜８倍と大幅に濃くなっている。ま
た、発光層中のMn濃度が、基板温度、ターゲツト表面状
態に大きく依存し、特にターゲツト表面が硫化されてい
ない条件では、硫化された条件に比較してMn濃度が非常
に高くなることがわかり、この結果、表面の硫化された
ターゲツトを用いると得られる発光層の発光輝度が高く
なる。
ーゲツトの表面状態に左右される。図４は、発光層中の
Mn／ (Zn＋Mn) のターゲツト中のMn／ (Zn＋Mn) に対す
る比と基板温度との関係を、ターゲツト表面が金属状態
のときを線31で、硫化した状態のときを線32で示し、発
光層中のMn濃度がスパッタ条件にかかわらず、ターゲツ
トの組成より1.５〜８倍と大幅に濃くなっている。ま
た、発光層中のMn濃度が、基板温度、ターゲツト表面状
態に大きく依存し、特にターゲツト表面が硫化されてい
ない条件では、硫化された条件に比較してMn濃度が非常
に高くなることがわかり、この結果、表面の硫化された
ターゲツトを用いると得られる発光層の発光輝度が高く
なる。
【００１１】すなわち、ターゲツト表面が硫化した状態
で成膜すれば、ターゲツト表面層のZnと発光中心材料の
組成比に発光層中の組成比が近づき、発光層中の発光中
心材料の濃度を最適濃度に制御することが容易になるの
でＥＬ素子として非常に高い発光輝度が得られる。発光
中心がMnの場合、表面層のMnを0.５wt％以下にすれば、
発光層中のMn濃度で最適となる。表面が硫化した状態で
あることは自己バイアス電位の測定により容易にでき
る。しかし、図４の線31の関係を予め知っていてMn0.1w
t ％以下の表面層をもつターゲツトを用いてスパッタリ
ングすれば、発光層中のMn濃度を最適の0.６wt％以下に
近づけることができる。
で成膜すれば、ターゲツト表面層のZnと発光中心材料の
組成比に発光層中の組成比が近づき、発光層中の発光中
心材料の濃度を最適濃度に制御することが容易になるの
でＥＬ素子として非常に高い発光輝度が得られる。発光
中心がMnの場合、表面層のMnを0.５wt％以下にすれば、
発光層中のMn濃度で最適となる。表面が硫化した状態で
あることは自己バイアス電位の測定により容易にでき
る。しかし、図４の線31の関係を予め知っていてMn0.1w
t ％以下の表面層をもつターゲツトを用いてスパッタリ
ングすれば、発光層中のMn濃度を最適の0.６wt％以下に
近づけることができる。
【００１２】
【実施例】本発明の実施例により製造された薄膜ＥＬ素
子は、図２の二重絶縁構造において、ガラス基板１上に
厚さ1700ÅのＩＴＯよりなる透明電極２、厚さ4000Åの
五酸化タンタル (Ta2 Ｏ5 ) よりなる第一絶縁層３、厚
さ7000ÅのＥＬ発光層４、厚さ4000ÅのTa2 Ｏ5 よりな
る第二絶縁層５、厚さ7000Åのアルミニウムよりなる背
面電極６を積層したものである。
子は、図２の二重絶縁構造において、ガラス基板１上に
厚さ1700ÅのＩＴＯよりなる透明電極２、厚さ4000Åの
五酸化タンタル (Ta2 Ｏ5 ) よりなる第一絶縁層３、厚
さ7000ÅのＥＬ発光層４、厚さ4000ÅのTa2 Ｏ5 よりな
る第二絶縁層５、厚さ7000Åのアルミニウムよりなる背
面電極６を積層したものである。
【００１３】図１は本発明の実施例の発光層成膜に用い
たスパッタリング装置を示し、反応室11内に直径100mm
、厚さ５mmのターゲツト12を被着した陰極13と、すで
に透明電極２、第一絶縁層３を形成した基板１を設置し
た陽極14が対向している。陰極13は、マッチング回路15
を介して13.56 MHz のＲＦ電源16に接続され、陽極14は
設地されている。
たスパッタリング装置を示し、反応室11内に直径100mm
、厚さ５mmのターゲツト12を被着した陰極13と、すで
に透明電極２、第一絶縁層３を形成した基板１を設置し
た陽極14が対向している。陰極13は、マッチング回路15
を介して13.56 MHz のＲＦ電源16に接続され、陽極14は
設地されている。
【００１４】本発明の第一の実施例の発光層４の成膜に
は、ZnにMnを添加して溶融した合金よりなり、ターゲツ
ト中のMn濃度Mn／ (Zn＋Mn) が0.４wt％となるよう調整
したターゲツト12を用いた。スパッタリングガスはガス
導入口17より硫黄を含む化合物ガスとして40％のＨ2 Ｓ
を添加したアルゴンガスを反応室11内に流量30sccmで導
入した。スパッタリング条件は、ガス圧力10ｍTorr、基
板温度350 ℃、放電電力は３Ｗ／cm3 であった。この条
件では、ターゲツト12の自己バイアス電位が低くなった
ことが測定されたので、ターゲツト表面は硫化されてい
る事が確認された。発光層４は成膜後、真空高温炉中で
600 ℃の温度で熱処理を行っている。
は、ZnにMnを添加して溶融した合金よりなり、ターゲツ
ト中のMn濃度Mn／ (Zn＋Mn) が0.４wt％となるよう調整
したターゲツト12を用いた。スパッタリングガスはガス
導入口17より硫黄を含む化合物ガスとして40％のＨ2 Ｓ
を添加したアルゴンガスを反応室11内に流量30sccmで導
入した。スパッタリング条件は、ガス圧力10ｍTorr、基
板温度350 ℃、放電電力は３Ｗ／cm3 であった。この条
件では、ターゲツト12の自己バイアス電位が低くなった
ことが測定されたので、ターゲツト表面は硫化されてい
る事が確認された。発光層４は成膜後、真空高温炉中で
600 ℃の温度で熱処理を行っている。
【００１５】こうして得られたＥＬ素子発光層４は、Zn
とＳの組成比Ｓ／Znが約１に制御され、発光層中のMn濃
度Mn／ (ZnＳ＋Mn) も0.４〜0.６wt％と最適Mn濃度が再
現性よく得られるため、60Hzの交流電圧印加で200cd ／
ｍ2 の高い発光輝度を示す薄膜ＥＬ素子が得られた。Zn
−MnターゲツトはZn粉末とMn粉末を混合して作製しても
よく、加圧成形のまま、あるいは焼結して用いる。
とＳの組成比Ｓ／Znが約１に制御され、発光層中のMn濃
度Mn／ (ZnＳ＋Mn) も0.４〜0.６wt％と最適Mn濃度が再
現性よく得られるため、60Hzの交流電圧印加で200cd ／
ｍ2 の高い発光輝度を示す薄膜ＥＬ素子が得られた。Zn
−MnターゲツトはZn粉末とMn粉末を混合して作製しても
よく、加圧成形のまま、あるいは焼結して用いる。
【００１６】第二の実施例では、図５(a) 、(b) の平面
図、断面図に示すように、厚さ５mmのZn基板21に直径１
〜５mmのMn円柱22を埋込み、ターゲツト表面のMnの面積
が全面積の0.38％になるように調整したモザイクターゲ
ツトを用いた。Znの密度は7.12、Mnの密度は7.42である
ため、このターゲツト中のMnは0.４wt％となる。このタ
ーゲツトを用い、第一の実施例と同様にターゲツト表面
が硫化された条件で成膜を行い、同様に成膜後の熱処理
を行った。これにより発光層中のMn濃度Mn／ (ZnＳ＋M
n) が0.４〜0.６wt％と最適のMn濃度が得られた。
図、断面図に示すように、厚さ５mmのZn基板21に直径１
〜５mmのMn円柱22を埋込み、ターゲツト表面のMnの面積
が全面積の0.38％になるように調整したモザイクターゲ
ツトを用いた。Znの密度は7.12、Mnの密度は7.42である
ため、このターゲツト中のMnは0.４wt％となる。このタ
ーゲツトを用い、第一の実施例と同様にターゲツト表面
が硫化された条件で成膜を行い、同様に成膜後の熱処理
を行った。これにより発光層中のMn濃度Mn／ (ZnＳ＋M
n) が0.４〜0.６wt％と最適のMn濃度が得られた。
【００１７】本発明の第三の実施例では、図６の断面図
に示したターゲツトを用いた。この場合は、図５のター
ゲツトと同様な0.38％の面積比で厚さ１mm、直径１〜５
mmのMn円板23をZn基板21の上に載置したものを用いた。
このターゲツトは、Mnの面積比の微調整が容易であり、
基板温度を変えた場合にも最適Mn濃度を含有する発光層
の作成が可能である。
に示したターゲツトを用いた。この場合は、図５のター
ゲツトと同様な0.38％の面積比で厚さ１mm、直径１〜５
mmのMn円板23をZn基板21の上に載置したものを用いた。
このターゲツトは、Mnの面積比の微調整が容易であり、
基板温度を変えた場合にも最適Mn濃度を含有する発光層
の作成が可能である。
【００１８】以上の実施例では、ターゲツト表面が硫化
している条件で成膜を行ったが、スパッタリングガスへ
のＨ2 Ｓの混合濃度の調整などの方法により、ターゲツ
ト表面が硫化していない条件で成膜を行う場合は、表面
層のMn量が0.１wt％以下のターゲツトを用いることによ
り、Mn最適濃度の発光層が得られることは図４より明ら
かである。
している条件で成膜を行ったが、スパッタリングガスへ
のＨ2 Ｓの混合濃度の調整などの方法により、ターゲツ
ト表面が硫化していない条件で成膜を行う場合は、表面
層のMn量が0.１wt％以下のターゲツトを用いることによ
り、Mn最適濃度の発光層が得られることは図４より明ら
かである。
【００１９】第四の実施例は、発光中心材料としてテル
ビウム (Tb) を用いており、ターゲツトは図５のMn円柱
22の代わりにTb柱を埋込んだZn基板である。ターゲツト
表面として平均Tb濃度Tb／ (Zn＋Tb) が2.５wt％程度に
なるようにしている。このターゲツトを用い、図１に示
す装置で第一の実施例と同様にターゲツト表面が硫化さ
れた条件で成膜を行い、同様の熱処理を行った。この場
合にも亜鉛と硫黄の組成比 (Ｓ／Zn) は約１に制御され
結晶性がよく、発光輝度の高い薄膜ＥＬ素子が得られて
いる。この場合も、図６に示すようなZnターゲツト上に
上記の濃度になるようにTbを配置してもよい。
ビウム (Tb) を用いており、ターゲツトは図５のMn円柱
22の代わりにTb柱を埋込んだZn基板である。ターゲツト
表面として平均Tb濃度Tb／ (Zn＋Tb) が2.５wt％程度に
なるようにしている。このターゲツトを用い、図１に示
す装置で第一の実施例と同様にターゲツト表面が硫化さ
れた条件で成膜を行い、同様の熱処理を行った。この場
合にも亜鉛と硫黄の組成比 (Ｓ／Zn) は約１に制御され
結晶性がよく、発光輝度の高い薄膜ＥＬ素子が得られて
いる。この場合も、図６に示すようなZnターゲツト上に
上記の濃度になるようにTbを配置してもよい。
【００２０】発光中心材料としての希土類元素はTbに限
らず、サマリウム (Sm) 、ツリウム(Tm) 、プラセオジ
ム (Pr) 、ホルミウム (Ho) 、エルビウム (Er) 、ジス
プロジウム (Dy) 、ユウロビウム (Ev) あるいはセリウ
ム (Ce) などでも同様の効果が得られる。
らず、サマリウム (Sm) 、ツリウム(Tm) 、プラセオジ
ム (Pr) 、ホルミウム (Ho) 、エルビウム (Er) 、ジス
プロジウム (Dy) 、ユウロビウム (Ev) あるいはセリウ
ム (Ce) などでも同様の効果が得られる。
【００２１】
【発明の効果】本発明によれば、ターゲツトの表面が硫
化した状態で反応性スパッタリングによる発光層の成膜
を行うことにより、成膜速度が小さくなって蒸発するZn
に対して十分なＳをスパッタリングガスから供給でき、
ZnとＳとの組成比が１対１に制御でき、得られる発光層
の結晶性が向上した。また、発光層中の発光中心材料の
濃度がターゲツト中の発光中心材料の組成に近付くた
め、最適濃度に制御することが容易になり、目標とされ
る100 〜150cd ／ｍ2 以上の発光輝度を示す薄膜ＥＬ素
子を容易に製造することができた。
化した状態で反応性スパッタリングによる発光層の成膜
を行うことにより、成膜速度が小さくなって蒸発するZn
に対して十分なＳをスパッタリングガスから供給でき、
ZnとＳとの組成比が１対１に制御でき、得られる発光層
の結晶性が向上した。また、発光層中の発光中心材料の
濃度がターゲツト中の発光中心材料の組成に近付くた
め、最適濃度に制御することが容易になり、目標とされ
る100 〜150cd ／ｍ2 以上の発光輝度を示す薄膜ＥＬ素
子を容易に製造することができた。
【図１】本発明の実施例で発光層の成膜に用いられた反
応性スパッタリング装置の断面図
応性スパッタリング装置の断面図
【図２】本発明の実施例で製造された薄膜ＥＬ素子の断
面図
面図
【図３】硫化水素の分圧を変化させたときの成膜速度の
変化を示す線図
変化を示す線図
【図４】ターゲツト表面状態をパラメータとした基板温
度とターゲツト中のMn濃度に対する発光層中のMn濃度の
比との関係線図
度とターゲツト中のMn濃度に対する発光層中のMn濃度の
比との関係線図
【図５】本発明の第二の実施例に用いたターゲツトを示
し、(a) が平面図、(b) が断面図
し、(a) が平面図、(b) が断面図
【図６】本発明の第三の実施例に用いたターゲツトの断
面図
面図
１ ガラス基板 ２ 透明電極 ３ 第一絶縁層 ４ 発光層 ５ 第二絶縁層 ６ 背面電極 １１ 反応室 １２ ターゲツト １３ 陰極 １４ 陽極 １７ ガス導入口 ２１ Zn基板 ２２ Mn円柱 ２３ Mn円板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 谷口 春隆 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内
Claims (10)
- 【請求項１】発光中心材料を添加した硫化亜鉛からなる
発光層を、亜鉛と発光中心材料とからなるターゲツトと
硫黄化合物を含むスパッタリングガスを用いる反応性ス
パッタリングにより成膜する際に、ターゲツト表面が硫
化された状態であることを特徴とする薄膜ＥＬ素子の製
造方法。 - 【請求項２】ターゲツト表面が硫化された状態をターゲ
ツトの自己バイアス電位の測定により検知する請求項１
記載の薄膜ＥＬ素子の製造方法。 - 【請求項３】発光中心材料がマンガンである請求項１あ
るいは２記載の薄膜ＥＬ素子の製造方法。 - 【請求項４】ターゲツトの少なくとも表面層中にマンガ
ンが0.３〜0.４wt％で存在する請求項３に記載の薄膜Ｅ
Ｌ素子の製造方法。 - 【請求項５】発光中心材料が希土類元素である請求項１
あるいは２記載の薄膜ＥＬ素子の製造方法。 - 【請求項６】発光中心材料がサマリウム、ツリウム、テ
ルビウム、プラセオジム、ホルミウム、エルビウム、ジ
スプロジウム、ユウロビウムおよびセリウムの内の一つ
である請求項５記載の薄膜ＥＬ素子の製造方法。 - 【請求項７】発光中心材料としてマンガンを添加した硫
化亜鉛からなる発光層を、亜鉛とマンガンとからなるタ
ーゲツトと硫黄化合物を含むスパッタリングガスを用い
る反応性スパッタリングにより成膜する際に、少なくと
も表面層中に存在するマンガンが0.１wt％以下であるタ
ーゲツトを表面が硫化されない状態で用いることを特徴
とする薄膜ＥＬ素子の製造方法。 - 【請求項８】ターゲツトを亜鉛と発光中心材料とを共融
させて作製する請求項１ないし７のいずれかに記載の薄
膜ＥＬ素子の製造方法。 - 【請求項９】ターゲツトを亜鉛粉末と発光中心材料の粉
末とを混合し、加圧成形して作製する請求項１ないし７
のいずれかに記載の薄膜ＥＬ素子の製造方法。 - 【請求項10】ターゲツトが亜鉛基板上に全表面積に対し
て所定の面積比で露出する発光中心材料の領域を有する
請求項１ないし７のいずれかに記載の薄膜ＥＬ素子の製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5260289A JPH0757872A (ja) | 1993-06-08 | 1993-10-19 | 薄膜ｅｌ素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13629993 | 1993-06-08 | ||
| JP5-136299 | 1993-06-08 | ||
| JP5260289A JPH0757872A (ja) | 1993-06-08 | 1993-10-19 | 薄膜ｅｌ素子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0757872A true JPH0757872A (ja) | 1995-03-03 |
Family
ID=26469932
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5260289A Pending JPH0757872A (ja) | 1993-06-08 | 1993-10-19 | 薄膜ｅｌ素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0757872A (ja) |
-
1993
- 1993-10-19 JP JP5260289A patent/JPH0757872A/ja active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 13 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071130 |
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