JPH10199675A - 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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- JPH10199675A JPH10199675A JP9002587A JP258797A JPH10199675A JP H10199675 A JPH10199675 A JP H10199675A JP 9002587 A JP9002587 A JP 9002587A JP 258797 A JP258797 A JP 258797A JP H10199675 A JPH10199675 A JP H10199675A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】ガラス基板上に透明電極、第一絶縁層、カルシ
ウムチオガレートからなる発光層、第二絶縁層、第二電
極を順次積層した薄膜ＥＬ素子の、簡易で、良質の素子
が得られる製造方法を提供する。 【解決手段】カルシウムチオガレート層をスパッタ法に
より堆積した後、毎秒０．２５〜５０℃の昇温速度によ
り、８００を超え９００℃以下の到達温度で、保持時間
１〜１５分間の熱処理、毎秒０．２５〜５℃の昇温速度
により、６５０℃を超え８００℃以下の到達温度で、保
持時間１〜６０分間の熱処理または、毎秒０．２５〜５
℃の昇温速度により、６００℃〜６５０℃の到達温度
で、保持時間１〜６０分間の熱処理をおこなう。
ウムチオガレートからなる発光層、第二絶縁層、第二電
極を順次積層した薄膜ＥＬ素子の、簡易で、良質の素子
が得られる製造方法を提供する。 【解決手段】カルシウムチオガレート層をスパッタ法に
より堆積した後、毎秒０．２５〜５０℃の昇温速度によ
り、８００を超え９００℃以下の到達温度で、保持時間
１〜１５分間の熱処理、毎秒０．２５〜５℃の昇温速度
により、６５０℃を超え８００℃以下の到達温度で、保
持時間１〜６０分間の熱処理または、毎秒０．２５〜５
℃の昇温速度により、６００℃〜６５０℃の到達温度
で、保持時間１〜６０分間の熱処理をおこなう。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、薄型表示装置に用
いる薄膜エレクトロルミネッセンス素子（以下薄膜ＥＬ
素子と記す）の製造方法に関する。
いる薄膜エレクトロルミネッセンス素子（以下薄膜ＥＬ
素子と記す）の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】電圧印加によりエレクトロルミネッセン
スを呈する薄膜ＥＬ素子は、高輝度発光、高速応答、広
視野角、薄型軽量、高解像度等の多くの優れた特徴を有
することから、薄型表示装置として注目されている。し
かしながら、現在実用化されているものは、マンガンド
ープの硫化亜鉛（ＺｎＳ：Ｍｎ）による黄橙色発光のモ
ノカラーディスプレーのみであり、フルカラー化のため
に必要な高輝度、長寿命の青色ＥＬ素子の開発が精力的
に進められている。
スを呈する薄膜ＥＬ素子は、高輝度発光、高速応答、広
視野角、薄型軽量、高解像度等の多くの優れた特徴を有
することから、薄型表示装置として注目されている。し
かしながら、現在実用化されているものは、マンガンド
ープの硫化亜鉛（ＺｎＳ：Ｍｎ）による黄橙色発光のモ
ノカラーディスプレーのみであり、フルカラー化のため
に必要な高輝度、長寿命の青色ＥＬ素子の開発が精力的
に進められている。
【０００３】先年、特開平５−６５４７８号公報に、色
純度が良く安定な青色ＥＬ発光層としてアルカリ土類チ
オガレート薄膜が記載された。チオガレートは、三元素
化合物であり、薄膜の製造において適切な化学量論比を
保持することが困難であると考えられていたが、前記公
開公報において、スパッタ法を用いて成膜をおこなうこ
とにより、適切な化学量論比が満たされることが示され
た。
純度が良く安定な青色ＥＬ発光層としてアルカリ土類チ
オガレート薄膜が記載された。チオガレートは、三元素
化合物であり、薄膜の製造において適切な化学量論比を
保持することが困難であると考えられていたが、前記公
開公報において、スパッタ法を用いて成膜をおこなうこ
とにより、適切な化学量論比が満たされることが示され
た。
【０００４】上記の公報には熱処理についての記載が無
いが、その発明者らが、ストロンチウムチオガレートお
よびカルシウムチオガレートについて報告した論文によ
れば［Sun S. S. 他：J. Electrochem. Soc. Vol.141(1
994), p2877 ］、スパッタ法で作製したストロンチウム
およびカルシウムチオガレートは、成膜後の膜はアモル
ファスであってルミネッセンスを示さず、結晶化のため
に成膜後の熱処理が必要である。そして、その条件につ
いては窒素または硫化水素雰囲気で６５０℃以上とある
が、時間については記載がない。なお、ストロンチウム
チオガレートおよびカルシウムチオガレートの実際の組
成は、化学量論比からずれた組成のものもあるが、特に
その組成を問題にする場合以外は、それぞれＳｒＧａ2
Ｓ4 、ＣａＧａ2 Ｓ4 と表すことにする。
いが、その発明者らが、ストロンチウムチオガレートお
よびカルシウムチオガレートについて報告した論文によ
れば［Sun S. S. 他：J. Electrochem. Soc. Vol.141(1
994), p2877 ］、スパッタ法で作製したストロンチウム
およびカルシウムチオガレートは、成膜後の膜はアモル
ファスであってルミネッセンスを示さず、結晶化のため
に成膜後の熱処理が必要である。そして、その条件につ
いては窒素または硫化水素雰囲気で６５０℃以上とある
が、時間については記載がない。なお、ストロンチウム
チオガレートおよびカルシウムチオガレートの実際の組
成は、化学量論比からずれた組成のものもあるが、特に
その組成を問題にする場合以外は、それぞれＳｒＧａ2
Ｓ4 、ＣａＧａ2 Ｓ4 と表すことにする。
【０００５】また、特開平４−１２１９９２号公報に
は、スパッタ法を用いて成膜したＳｒＧａ2 Ｓ4 の熱処
理方法について、６５０℃以上８５０℃以下で１時間以
上、２０Ｐａ以上の分圧を有する硫化性ガス雰囲気で熱
処理すると記載されている。しかし、アルカリ土類チオ
ガレート薄膜において、実用輝度に達したという報告は
未だ無く、良質のチオガレート薄膜を熱処理する方法が
探究されている段階である。
は、スパッタ法を用いて成膜したＳｒＧａ2 Ｓ4 の熱処
理方法について、６５０℃以上８５０℃以下で１時間以
上、２０Ｐａ以上の分圧を有する硫化性ガス雰囲気で熱
処理すると記載されている。しかし、アルカリ土類チオ
ガレート薄膜において、実用輝度に達したという報告は
未だ無く、良質のチオガレート薄膜を熱処理する方法が
探究されている段階である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】スパッタ法で成膜した
ＣａＧａ2 Ｓ4 の熱処理をおこなう場合に、上記の熱処
理条件では、到達温度が高く、加熱時間が長いために、
通常のガラス基板では、変形してしまい使用することが
できない。その問題に鑑みて本発明の目的は、スパッタ
法で成膜したＣａＧａ2 Ｓ4 の熱処理を行う薄膜ＥＬ素
子の製造方法において、ガラス基板が変形せず、しかも
良質なＣａＧａ2 Ｓ4 が形成される、簡易な製造方法を
提供することにある。
ＣａＧａ2 Ｓ4 の熱処理をおこなう場合に、上記の熱処
理条件では、到達温度が高く、加熱時間が長いために、
通常のガラス基板では、変形してしまい使用することが
できない。その問題に鑑みて本発明の目的は、スパッタ
法で成膜したＣａＧａ2 Ｓ4 の熱処理を行う薄膜ＥＬ素
子の製造方法において、ガラス基板が変形せず、しかも
良質なＣａＧａ2 Ｓ4 が形成される、簡易な製造方法を
提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題解決のため本発
明は、ガラス基板上に透明電極、第一絶縁層、カルシウ
ムチオガレートからなる発光層、第二絶縁層、第二電極
を順次積層した薄膜ＥＬ素子の製造方法において、カル
シウムチオガレート層をスパッタ法により堆積した後、
毎秒０．２５〜５０℃の昇温速度により、８００℃を超
え９００℃以下の到達温度で、保持時間１〜１５分間の
熱処理をおこなうものとする。
明は、ガラス基板上に透明電極、第一絶縁層、カルシウ
ムチオガレートからなる発光層、第二絶縁層、第二電極
を順次積層した薄膜ＥＬ素子の製造方法において、カル
シウムチオガレート層をスパッタ法により堆積した後、
毎秒０．２５〜５０℃の昇温速度により、８００℃を超
え９００℃以下の到達温度で、保持時間１〜１５分間の
熱処理をおこなうものとする。
【０００８】また、毎秒０．２５〜５℃の昇温速度によ
り、６００℃を超え８００℃以下の到達温度、特に６０
０℃を越え６５０℃以下で、保持時間１〜６０分間の熱
処理をおこなうものとする。スパッタ法により成膜され
たＣａＧａ2 Ｓ4 はアモルファスであり、上記のような
高温、短時間あるいは低温長時間の熱処理によって結晶
化されて、始めて発光する。高温長時間の熱処理では、
基板としたガラスが変形するので避けねばならない。低
温熱処理の場合には、昇温速度が速いと熱処理が不十分
になることがあり、また、あまりに遅い昇温速度では、
他の結晶相を生じ、ＣａＧａ2 Ｓ4 単相にならない。
り、６００℃を超え８００℃以下の到達温度、特に６０
０℃を越え６５０℃以下で、保持時間１〜６０分間の熱
処理をおこなうものとする。スパッタ法により成膜され
たＣａＧａ2 Ｓ4 はアモルファスであり、上記のような
高温、短時間あるいは低温長時間の熱処理によって結晶
化されて、始めて発光する。高温長時間の熱処理では、
基板としたガラスが変形するので避けねばならない。低
温熱処理の場合には、昇温速度が速いと熱処理が不十分
になることがあり、また、あまりに遅い昇温速度では、
他の結晶相を生じ、ＣａＧａ2 Ｓ4 単相にならない。
【０００９】３〜２０mol ％の硫化水素を含むアルゴン
（Ａｒ）ガス、特に、８〜２０mol％の硫化水素を含む
アルゴン（Ａｒ）ガスを２．７Ｐａの圧力で導入し、基
板温度３００℃でカルシウムチオガレート層をスパッタ
法により堆積することが良い。堆積条件により、カルシ
ウムチオガレートの組成が微妙に変化する。そして詳細
な機構は不明であるが、硫黄含有量が多い雰囲気中で堆
積した膜は、比較的低温の熱処理で良質な結晶になる。
（Ａｒ）ガス、特に、８〜２０mol％の硫化水素を含む
アルゴン（Ａｒ）ガスを２．７Ｐａの圧力で導入し、基
板温度３００℃でカルシウムチオガレート層をスパッタ
法により堆積することが良い。堆積条件により、カルシ
ウムチオガレートの組成が微妙に変化する。そして詳細
な機構は不明であるが、硫黄含有量が多い雰囲気中で堆
積した膜は、比較的低温の熱処理で良質な結晶になる。
【００１０】
【発明の実施の形態】図４は、薄膜ＥＬ素子基本的な構
造を示す断面図である。ガラス基板１上に第一電極２と
なる透明なＩＴＯ（インジウム錫酸化物）、第一絶縁層
３となる酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）膜、酸化窒化シリコ
ン（ＳｉＯＮ）膜、発光層４となるＣａＧａ2 Ｓ4 層、
第二絶縁層となる酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）膜、酸化窒
化シリコン（ＳｉＯＮ）膜が順に積層され、その表面
に、第二電極６となるアルミニウム電極が設けられてい
る。第一電極２と第二電極６との間に駆動電源７から交
流電圧を印加して発光させるものである。
造を示す断面図である。ガラス基板１上に第一電極２と
なる透明なＩＴＯ（インジウム錫酸化物）、第一絶縁層
３となる酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）膜、酸化窒化シリコ
ン（ＳｉＯＮ）膜、発光層４となるＣａＧａ2 Ｓ4 層、
第二絶縁層となる酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）膜、酸化窒
化シリコン（ＳｉＯＮ）膜が順に積層され、その表面
に、第二電極６となるアルミニウム電極が設けられてい
る。第一電極２と第二電極６との間に駆動電源７から交
流電圧を印加して発光させるものである。
【００１１】発光層４となるＣａＧａ2 Ｓ4 層は、スパ
ッタ法により形成した後、熱処理によって発光層として
の機能を発揮するようになることは前にも述べた。本発
明は、発光層としての機能を十分に発揮し、しかもガラ
ス基板に悪影響を与えない熱処理条件を確立して、薄膜
ＥＬ素子の普及に寄与しようとするものである。ＣａＧ
ａ2 Ｓ4 層の良否を調べるには、勿論ＥＬ素子を作製し
て、その発光輝度や寿命を測定すれば良いのであるが、
ＣａＧａ2 Ｓ4 層のＸ線回折線の強度を測定したとこ
ろ、その強度とＣａＧａ2 Ｓ4 層の品質との間に正の相
関関係があり、回折線の強度からＣａＧａ2 Ｓ4 層の品
質を判定できることがわかった。そこで、Ｘ線回折線の
強度を指標にして、実験をおこない、一部は更に薄膜Ｅ
Ｌ素子にして、発光を調べることにした。
ッタ法により形成した後、熱処理によって発光層として
の機能を発揮するようになることは前にも述べた。本発
明は、発光層としての機能を十分に発揮し、しかもガラ
ス基板に悪影響を与えない熱処理条件を確立して、薄膜
ＥＬ素子の普及に寄与しようとするものである。ＣａＧ
ａ2 Ｓ4 層の良否を調べるには、勿論ＥＬ素子を作製し
て、その発光輝度や寿命を測定すれば良いのであるが、
ＣａＧａ2 Ｓ4 層のＸ線回折線の強度を測定したとこ
ろ、その強度とＣａＧａ2 Ｓ4 層の品質との間に正の相
関関係があり、回折線の強度からＣａＧａ2 Ｓ4 層の品
質を判定できることがわかった。そこで、Ｘ線回折線の
強度を指標にして、実験をおこない、一部は更に薄膜Ｅ
Ｌ素子にして、発光を調べることにした。
【００１２】実験の手順は次のようにおこなった。ガラ
ス基板（ＨＯＹＡ株式会社製、ＮＡ−４０）上に反応性
スパッタ法により、厚さ１７０ｎｍのＩＴＯの第一電極
を形成した。この基板はノンアルカリガラスであり、軟
化点は約６５０℃である。さらに、シリコンターゲット
を用いて反応性スパッタ法により、酸化シリコン（Ｓｉ
Ｏ2 ）膜、酸化窒化シリコン（ＳｉＯＮ）膜を厚さ２１
０ｎｍに形成し、第一絶縁層とした。
ス基板（ＨＯＹＡ株式会社製、ＮＡ−４０）上に反応性
スパッタ法により、厚さ１７０ｎｍのＩＴＯの第一電極
を形成した。この基板はノンアルカリガラスであり、軟
化点は約６５０℃である。さらに、シリコンターゲット
を用いて反応性スパッタ法により、酸化シリコン（Ｓｉ
Ｏ2 ）膜、酸化窒化シリコン（ＳｉＯＮ）膜を厚さ２１
０ｎｍに形成し、第一絶縁層とした。
【００１３】その後、セリウム（Ｃｅ）を１mol ％含む
カルシウムチオガレート（ＣａＧａ 2 Ｓ4 ）ターゲット
を用いて、５mol ％（一部は１０mol ％）の硫化水素
（Ｈ2Ｓ）を含むアルゴン（Ａｒ）ガスを２．７Ｐａの
圧力で導入し、基板温度３００℃で成膜電力を１００Ｗ
から４００Ｗまで変化させ、スパッタ蒸着をおこない、
厚さ６００ｎｍのＣａＧａ2 Ｓ4 ：Ｃｅを成膜した。ス
パッタ後の膜はアモルファス膜であり、これを母材と呼
ぶことにする。母材の成膜速度は成膜電力１００Ｗで
７．５ｎｍ／ｍ、成膜電力４００Ｗの場合１００ｎｍ／
ｍであり、１３倍以上の違いがある。また、成膜後の母
材の組成を比較したところ、硫黄の含有量に大きな違い
があることがわかった。例えば、４００Ｗで成膜した膜
の組成はＣａＧａ2.033 Ｓ4.257 であり、１００Ｗで成
膜した膜の組成はＣａＧａ2.013 Ｓ5. 080 であった。
カルシウムチオガレート（ＣａＧａ 2 Ｓ4 ）ターゲット
を用いて、５mol ％（一部は１０mol ％）の硫化水素
（Ｈ2Ｓ）を含むアルゴン（Ａｒ）ガスを２．７Ｐａの
圧力で導入し、基板温度３００℃で成膜電力を１００Ｗ
から４００Ｗまで変化させ、スパッタ蒸着をおこない、
厚さ６００ｎｍのＣａＧａ2 Ｓ4 ：Ｃｅを成膜した。ス
パッタ後の膜はアモルファス膜であり、これを母材と呼
ぶことにする。母材の成膜速度は成膜電力１００Ｗで
７．５ｎｍ／ｍ、成膜電力４００Ｗの場合１００ｎｍ／
ｍであり、１３倍以上の違いがある。また、成膜後の母
材の組成を比較したところ、硫黄の含有量に大きな違い
があることがわかった。例えば、４００Ｗで成膜した膜
の組成はＣａＧａ2.033 Ｓ4.257 であり、１００Ｗで成
膜した膜の組成はＣａＧａ2.013 Ｓ5. 080 であった。
【００１４】こうしてＣａＧａ2 Ｓ4 層を成膜した試料
を用い、赤外線アニール炉で、真空雰囲気、Ａｒガス或
いは硫化水素を１０mol ％含むＡｒガスを、毎分１００
〜５００ｃｃ流しながら常圧下において、昇温速度０．
１〜２０℃／ｓ、到達温度を６３０〜９００℃、保持時
間を０〜１２０分間まで変化させ、熱処理をおこなっ
た。
を用い、赤外線アニール炉で、真空雰囲気、Ａｒガス或
いは硫化水素を１０mol ％含むＡｒガスを、毎分１００
〜５００ｃｃ流しながら常圧下において、昇温速度０．
１〜２０℃／ｓ、到達温度を６３０〜９００℃、保持時
間を０〜１２０分間まで変化させ、熱処理をおこなっ
た。
【００１５】更に、一部の試料については、スパッタ法
により、厚さ２１０ｎｍのＳｉ3 Ｎ 4 膜、ＳｉＯ2 膜を
順次形成し、第二絶縁層５とした。次にアルミニウム
（Ａｌ）を真空蒸着して第二電極６を設け、ＥＬ素子と
して評価した。 ［実験１］成膜電力、１００Ｗ、２００Ｗ、３００Ｗ、
４００Ｗで母材を成膜し、昇温速度を０．１７５℃／
ｓ、０．８３℃／ｓとして真空雰囲気および硫化水素を
１０mol ％含むＡｒガスを１００ｃｃ／ｍ流した雰囲気
で到達温度を６３０℃、保持時間を３０分間とした試料
では、ＣａＧａ2 Ｓ4 が形成されなかった。従って、熱
処理としては到達温度６５０℃、保持時間３０分間以上
が必要と考えられる。 ［実験２］成膜電力４００Ｗで母材を成膜し、昇温速度
を０．８３℃／ｓとし、Ａｒガスおよび硫化水素を１０
mol ％含むＡｒガスを１００ｃｃ／ｍ流し、到達温度を
７００、７５０、８００、８５０、９００℃、保持時間
を３０分間とした実験をおこなった。
により、厚さ２１０ｎｍのＳｉ3 Ｎ 4 膜、ＳｉＯ2 膜を
順次形成し、第二絶縁層５とした。次にアルミニウム
（Ａｌ）を真空蒸着して第二電極６を設け、ＥＬ素子と
して評価した。 ［実験１］成膜電力、１００Ｗ、２００Ｗ、３００Ｗ、
４００Ｗで母材を成膜し、昇温速度を０．１７５℃／
ｓ、０．８３℃／ｓとして真空雰囲気および硫化水素を
１０mol ％含むＡｒガスを１００ｃｃ／ｍ流した雰囲気
で到達温度を６３０℃、保持時間を３０分間とした試料
では、ＣａＧａ2 Ｓ4 が形成されなかった。従って、熱
処理としては到達温度６５０℃、保持時間３０分間以上
が必要と考えられる。 ［実験２］成膜電力４００Ｗで母材を成膜し、昇温速度
を０．８３℃／ｓとし、Ａｒガスおよび硫化水素を１０
mol ％含むＡｒガスを１００ｃｃ／ｍ流し、到達温度を
７００、７５０、８００、８５０、９００℃、保持時間
を３０分間とした実験をおこなった。
【００１６】７５０℃以上で保持した試料でＣａＧａ2
Ｓ4 単相が形成された。雰囲気による差は見られなかっ
た。ただし、８５０、９００℃の試料では、ガラス基板
に反りを生じた。 ［実験３］成膜電力４００Ｗで母材を成膜し、昇温速度
を０．２５〜２０℃／ｓまで変化させ、硫化水素を１０
mol ％含むＡｒガスを１００および５００ｃｃ／ｍ流
し、到達温度を８００℃、保持時間を３０分間とした実
験をおこなつた。
Ｓ4 単相が形成された。雰囲気による差は見られなかっ
た。ただし、８５０、９００℃の試料では、ガラス基板
に反りを生じた。 ［実験３］成膜電力４００Ｗで母材を成膜し、昇温速度
を０．２５〜２０℃／ｓまで変化させ、硫化水素を１０
mol ％含むＡｒガスを１００および５００ｃｃ／ｍ流
し、到達温度を８００℃、保持時間を３０分間とした実
験をおこなつた。
【００１７】その試料のｘ線回折測定の結果を図１に示
す。ｘ線回折強度がほぼ０．５以上であれば、概ねＣａ
Ｇａ2 Ｓ4 単相が得られていると見なせる。図から０．
２５℃／ｓよりも速い昇温速度の試料でＣａＧａ2 Ｓ4
単相が得られていることがわかる。雰囲気による差は見
られなかった。また、実験用の赤外線アニール炉の能力
限界に近く、２０℃／ｓまでしか実験していないが、高
い昇温速度の領域で回折線の強度が安定していることか
ら、かなり高い昇温速度でもＣａＧａ2 Ｓ4 単相が得ら
れると思われる。 ［実験４］成膜電力４００Ｗで母材を成膜し、昇温速度
を０．６℃／ｓで、硫化水素を１０mol ％含むＡｒガス
を１００ｃｃ／ｍ流し、到達温度を８００℃、保持時間
を０、２、５、１０、３０、６０、１２０分間とした試
料では、２分間以上保持した試料で、ＣａＧａ2 Ｓ4 単
相が得られた。ただし、保持時間が１２０分の試料で
は、ガラス基板に反りを生じた。１２０分の試料を除く
ＣａＧａ2 Ｓ4 単相が得られた試料については、スパッ
タ法により、第二絶縁層としてＳｉ3 Ｎ4 膜、ＳｉＯ2
膜を順次形成し、更にＡｌを真空蒸着して第二電極６と
して、薄膜ＥＬ素子を作製したところ、発光が確認され
た。 ［実験５］成膜電力４００Ｗで母材を成膜し、昇温速度
を０．２５〜２０℃／ｓまで変化させ、硫化水素を１０
mol ％含むＡｒガスを１００ｃｃ／ｍ流し、到達温度を
７５０℃、保持時間を３０分間とした実験をおこなっ
た。
す。ｘ線回折強度がほぼ０．５以上であれば、概ねＣａ
Ｇａ2 Ｓ4 単相が得られていると見なせる。図から０．
２５℃／ｓよりも速い昇温速度の試料でＣａＧａ2 Ｓ4
単相が得られていることがわかる。雰囲気による差は見
られなかった。また、実験用の赤外線アニール炉の能力
限界に近く、２０℃／ｓまでしか実験していないが、高
い昇温速度の領域で回折線の強度が安定していることか
ら、かなり高い昇温速度でもＣａＧａ2 Ｓ4 単相が得ら
れると思われる。 ［実験４］成膜電力４００Ｗで母材を成膜し、昇温速度
を０．６℃／ｓで、硫化水素を１０mol ％含むＡｒガス
を１００ｃｃ／ｍ流し、到達温度を８００℃、保持時間
を０、２、５、１０、３０、６０、１２０分間とした試
料では、２分間以上保持した試料で、ＣａＧａ2 Ｓ4 単
相が得られた。ただし、保持時間が１２０分の試料で
は、ガラス基板に反りを生じた。１２０分の試料を除く
ＣａＧａ2 Ｓ4 単相が得られた試料については、スパッ
タ法により、第二絶縁層としてＳｉ3 Ｎ4 膜、ＳｉＯ2
膜を順次形成し、更にＡｌを真空蒸着して第二電極６と
して、薄膜ＥＬ素子を作製したところ、発光が確認され
た。 ［実験５］成膜電力４００Ｗで母材を成膜し、昇温速度
を０．２５〜２０℃／ｓまで変化させ、硫化水素を１０
mol ％含むＡｒガスを１００ｃｃ／ｍ流し、到達温度を
７５０℃、保持時間を３０分間とした実験をおこなっ
た。
【００１８】その試料のｘ線回折測定の結果も図１に示
した。０．２５〜４℃／ｓの昇温速度の試料で、ＣａＧ
ａ2 Ｓ4 単相が得られている。 ［実験６］成膜電力１００Ｗで母材を成膜し、昇温速度
を０．１〜２０℃／ｓまで変化させ、硫化水素を１０mo
l ％含むＡｒガスを１００ｃｃ／ｍ流し、到達温度を７
５０℃、保持時間を３０分間とした実験をおこなった。
した。０．２５〜４℃／ｓの昇温速度の試料で、ＣａＧ
ａ2 Ｓ4 単相が得られている。 ［実験６］成膜電力１００Ｗで母材を成膜し、昇温速度
を０．１〜２０℃／ｓまで変化させ、硫化水素を１０mo
l ％含むＡｒガスを１００ｃｃ／ｍ流し、到達温度を７
５０℃、保持時間を３０分間とした実験をおこなった。
【００１９】その試料のｘ線回折測定の結果を図２に示
す。０．１〜１０℃／ｓの昇温速度の範囲の素子で、Ｃ
ａＧａ2 Ｓ4 単相が得られた。ＣａＧａ2 Ｓ4 単相が得
られた試料については、スパッタ法により、第二絶縁層
としてＳｉ3 Ｎ4 膜、ＳｉＯ 2 膜を順次形成し、更にＡ
ｌを真空蒸着して第二電極６として、薄膜ＥＬ素子を作
製したところ、発光が確認された。
す。０．１〜１０℃／ｓの昇温速度の範囲の素子で、Ｃ
ａＧａ2 Ｓ4 単相が得られた。ＣａＧａ2 Ｓ4 単相が得
られた試料については、スパッタ法により、第二絶縁層
としてＳｉ3 Ｎ4 膜、ＳｉＯ 2 膜を順次形成し、更にＡ
ｌを真空蒸着して第二電極６として、薄膜ＥＬ素子を作
製したところ、発光が確認された。
【００２０】成膜電力４００Ｗの場合よりやや昇温速度
の範囲が広くなっているが、成膜後の母材の組成で硫黄
の含有量に大きな違いがあるが、硫黄含有量が多いとＣ
ａＧａ2 Ｓ4 単相を得易い理由はわからない。 ［実験７］成膜電力１００Ｗで母材を成膜し、昇温速度
を０．１〜２０℃／ｓまで変化させ、硫化水素を１０mo
l ％含むＡｒガスを１００ｃｃ／ｍ流し、到達温度を７
００℃、保持時間を３０分間とした実験をおこなった。
の範囲が広くなっているが、成膜後の母材の組成で硫黄
の含有量に大きな違いがあるが、硫黄含有量が多いとＣ
ａＧａ2 Ｓ4 単相を得易い理由はわからない。 ［実験７］成膜電力１００Ｗで母材を成膜し、昇温速度
を０．１〜２０℃／ｓまで変化させ、硫化水素を１０mo
l ％含むＡｒガスを１００ｃｃ／ｍ流し、到達温度を７
００℃、保持時間を３０分間とした実験をおこなった。
【００２１】その試料のｘ線回折測定の結果を図２に示
す。０．１〜４℃／ｓの昇温速度の素子で、ＣａＧａ2
Ｓ4 単相が得られた。 ［実験８］これまでの母材は、５mol ％の硫化水素を含
むアルゴン（Ａｒ）ガスを２．７Ｐａの圧力で導入した
中でスパッタ蒸着をおこなったＣａＧａ2 Ｓ4 ：Ｃｅで
あったが、硫化水素を１０mol ％含むＡｒガスを２．７
Ｐａの圧力で導入した中でスパッタ蒸着して厚さ６００
ｎｍのＣａＧａ2 Ｓ4 母材の試料を作製した。基板温度
は３００℃、成膜電力は１００Ｗとした。その組成は、
ＣａＧａ2.0 Ｓ5.5であった。
す。０．１〜４℃／ｓの昇温速度の素子で、ＣａＧａ2
Ｓ4 単相が得られた。 ［実験８］これまでの母材は、５mol ％の硫化水素を含
むアルゴン（Ａｒ）ガスを２．７Ｐａの圧力で導入した
中でスパッタ蒸着をおこなったＣａＧａ2 Ｓ4 ：Ｃｅで
あったが、硫化水素を１０mol ％含むＡｒガスを２．７
Ｐａの圧力で導入した中でスパッタ蒸着して厚さ６００
ｎｍのＣａＧａ2 Ｓ4 母材の試料を作製した。基板温度
は３００℃、成膜電力は１００Ｗとした。その組成は、
ＣａＧａ2.0 Ｓ5.5であった。
【００２２】昇温速度を０．１〜２０℃／ｓまで変化さ
せ、硫化水素を１０mol ％含むＡｒガスを１００ｃｃ／
ｍ流し、到達温度を６００℃、保持時間を３０分間とし
た実験をおこなった。その試料のｘ線回折測定の結果を
図３に示す。０．１〜４℃／ｓの昇温速度の素子で、Ｃ
ａＧａ2 Ｓ4 単相が得られた。
せ、硫化水素を１０mol ％含むＡｒガスを１００ｃｃ／
ｍ流し、到達温度を６００℃、保持時間を３０分間とし
た実験をおこなった。その試料のｘ線回折測定の結果を
図３に示す。０．１〜４℃／ｓの昇温速度の素子で、Ｃ
ａＧａ2 Ｓ4 単相が得られた。
【００２３】これまでの母材料より低い到達温度でＣａ
Ｇａ2 Ｓ4 単相が得られているが、この場合も母材の組
成で硫黄の含有量が多くなっている。成膜時のＡｒガス
中の硫化水素が２０mol ％のものでも、同程度の到達温
度でＣａＧａ2 Ｓ4 単相が得られたが、それ以上の硫化
水素含有量の実験はおこなっていない。以上の実験結果
をまとめると、到達温度が８００℃を超える場合は、
０．２５℃／ｓ以上の昇温速度で、保持時間が１分以上
ならＣａＧａ2 Ｓ4 単相が得られる。但しガラス基板の
変形を避けるためには、保持時間を１５分間以下にしな
ければならない。
Ｇａ2 Ｓ4 単相が得られているが、この場合も母材の組
成で硫黄の含有量が多くなっている。成膜時のＡｒガス
中の硫化水素が２０mol ％のものでも、同程度の到達温
度でＣａＧａ2 Ｓ4 単相が得られたが、それ以上の硫化
水素含有量の実験はおこなっていない。以上の実験結果
をまとめると、到達温度が８００℃を超える場合は、
０．２５℃／ｓ以上の昇温速度で、保持時間が１分以上
ならＣａＧａ2 Ｓ4 単相が得られる。但しガラス基板の
変形を避けるためには、保持時間を１５分間以下にしな
ければならない。
【００２４】到達温度が６００℃〜８００℃の範囲で
は、昇温速度を０．２５〜５℃／ｓとし、保持時間を１
〜６０分間とするのがよい。
は、昇温速度を０．２５〜５℃／ｓとし、保持時間を１
〜６０分間とするのがよい。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように本発明により、スパ
ッタ法で成膜されたアモルファス状態のＣａＧａ2 Ｓ4
を、適当な昇温速度で高温、短時間あるいは低温、長時
間の熱処理をすることによって、発光の見られる単相の
カルシウムチオガレートとし、しかもガラス基板が変形
しないようにすることができる。特に、スパッタ条件の
選択によっては、熱処理温度をガラス基板の軟化点であ
る６５０℃以下に下げることができる。従って、品質の
高いＥＬ素子を安価に製造することができるようにな
る。
ッタ法で成膜されたアモルファス状態のＣａＧａ2 Ｓ4
を、適当な昇温速度で高温、短時間あるいは低温、長時
間の熱処理をすることによって、発光の見られる単相の
カルシウムチオガレートとし、しかもガラス基板が変形
しないようにすることができる。特に、スパッタ条件の
選択によっては、熱処理温度をガラス基板の軟化点であ
る６５０℃以下に下げることができる。従って、品質の
高いＥＬ素子を安価に製造することができるようにな
る。
【図１】実験３および５におけるＣａＧａ2 Ｓ4 のＸ線
回折強度と昇温速度との相関を示した図
回折強度と昇温速度との相関を示した図
【図２】実験６および７におけるＣａＧａ2 Ｓ4 のＸ線
回折強度と昇温速度との相関を示した図
回折強度と昇温速度との相関を示した図
【図３】実験８におけるＣａＧａ2 Ｓ4 のＸ線回折強度
と昇温速度との相関を示した図
と昇温速度との相関を示した図
【図４】薄膜ＥＬ素子の断面図
【符号の説明】 １ ガラス基板 ２ 第一電極 ３ 第一絶縁層 ４ 発光層 ５ 第二絶縁層 ６ 第二電極 ７ 駆動電源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０５Ｂ 33/20 Ｈ０５Ｂ 33/20
Claims (5)
- 【請求項１】ガラス基板上に透明電極、第一絶縁層、カ
ルシウムチオガレートからなる発光層、第二絶縁層、第
二電極を順次積層した薄膜ＥＬ素子の製造方法におい
て、カルシウムチオガレート層をスパッタ法により堆積
した後、毎秒０．２５〜５０℃の昇温速度により、８０
０℃を越え９００℃以下の到達温度で、保持時間１〜１
５分間の熱処理をおこなうことを特徴とする薄膜ＥＬ素
子の製造方法。 - 【請求項２】ガラス基板上に透明電極、第一絶縁層、カ
ルシウムチオガレートからなる発光層、第二絶縁層、第
二電極を順次積層した薄膜ＥＬ素子の製造方法におい
て、カルシウムチオガレート層をスパッタ法により堆積
した後、毎秒０．２５〜５℃の昇温速度により、６００
を越え８００℃以下の到達温度で、保持時間１〜６０分
間の熱処理をおこなうことを特徴とする薄膜ＥＬ素子の
製造方法。 - 【請求項３】ガラス基板上に透明電極、第一絶縁層、カ
ルシウムチオガレートからなる発光層、第二絶縁層、第
二電極を順次積層した薄膜ＥＬ素子の製造方法におい
て、カルシウムチオガレート層をスパッタ法により堆積
した後、毎秒０．２５〜５℃の昇温速度により、６００
℃を越え６５０℃の以下の到達温度で、保持時間１〜６
０分間の熱処理をおこなうことを特徴とする請求項２記
載の薄膜ＥＬ素子の製造方法。 - 【請求項４】３〜２０mol ％の硫化水素を含むアルゴン
（Ａｒ）ガスを２．７Ｐａの圧力で導入し、基板温度３
００℃でカルシウムチオガレート層をスパッタ法により
堆積することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか
に記載の薄膜ＥＬ素子の製造方法。 - 【請求項５】７〜２０mol ％の硫化水素を含むアルゴン
（Ａｒ）ガスを２．７Ｐａの圧力で導入し、基板温度３
００℃でカルシウムチオガレート層をスパッタ法により
堆積することを特徴とする請求項３記載の薄膜ＥＬ素子
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9002587A JPH10199675A (ja) | 1997-01-10 | 1997-01-10 | 薄膜ｅｌ素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9002587A JPH10199675A (ja) | 1997-01-10 | 1997-01-10 | 薄膜ｅｌ素子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10199675A true JPH10199675A (ja) | 1998-07-31 |
Family
ID=11533518
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9002587A Pending JPH10199675A (ja) | 1997-01-10 | 1997-01-10 | 薄膜ｅｌ素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10199675A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002086017A1 (fr) * | 2001-04-19 | 2002-10-31 | Tdk Corporation | Couche mince luminophore, son procede de production, et panneau electroluminescent |
| KR20020082383A (ko) * | 2001-04-19 | 2002-10-31 | 티디케이가부시기가이샤 | 형광체박막, 그 제조방법 및 전계발광패널 |
| US6821647B2 (en) | 2001-04-19 | 2004-11-23 | Tdk Corporation | Phosphor thin film preparation method, and EL panel |
| US7005198B2 (en) | 2001-04-19 | 2006-02-28 | The Westaim Corporation | Phosphor thin film, preparation method, and EL panel |
-
1997
- 1997-01-10 JP JP9002587A patent/JPH10199675A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002086017A1 (fr) * | 2001-04-19 | 2002-10-31 | Tdk Corporation | Couche mince luminophore, son procede de production, et panneau electroluminescent |
| KR20020082383A (ko) * | 2001-04-19 | 2002-10-31 | 티디케이가부시기가이샤 | 형광체박막, 그 제조방법 및 전계발광패널 |
| WO2002086016A1 (fr) * | 2001-04-19 | 2002-10-31 | Tdk Corporation | Couche mince luminophore, son procede de production, et panneau electroluminescent |
| US6821647B2 (en) | 2001-04-19 | 2004-11-23 | Tdk Corporation | Phosphor thin film preparation method, and EL panel |
| US7005198B2 (en) | 2001-04-19 | 2006-02-28 | The Westaim Corporation | Phosphor thin film, preparation method, and EL panel |
| CN100453618C (zh) * | 2001-04-19 | 2009-01-21 | 伊菲雷知识产权公司 | 荧光体薄膜、其制造方法以及el面板 |
| CN100455637C (zh) * | 2001-04-19 | 2009-01-28 | 伊菲雷知识产权公司 | 荧光体薄膜、其制造方法以及el面板 |
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