JPH1083887A - Manufacture of thin-film electroluminescent element - Google Patents

Manufacture of thin-film electroluminescent element

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JPH1083887A
JPH1083887A JP8236485A JP23648596A JPH1083887A JP H1083887 A JPH1083887 A JP H1083887A JP 8236485 A JP8236485 A JP 8236485A JP 23648596 A JP23648596 A JP 23648596A JP H1083887 A JPH1083887 A JP H1083887A
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JP
Japan
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film
insulating layer
electrode
thin
layer
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JP8236485A
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Japanese (ja)
Inventor
Koichi Hashimoto
孝一 橋本
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent troubles during processes resulting from gaps in a second insulating layer on a luminescent layer and to also prevent dielectric breakdown of the second insulating layer in a thin-film electroluminescent element in which at least a first electrode, a first insulating layer, the luminescent layer, a second insulating layer, and a second electrode are deposited on an insulating substrate. SOLUTION: After a luminescent layer 5 has been formed, a bias sputtering method is effected for 120 minutes, in which silicon is used as a target and power of 100W is applied to the target 14 and 500W to an electroluminescent element 1 inside mixed gases of Ar and N2 to deposit a film of Si3 N4 that is 200nm thick. By this bias sputtering, a second insulating layer formed almost completely covers indentations in the surface of the luminescent layer, thus preventing the trouble of infiltration of water into the luminescent layer 5 during wet processes and dielectric breakdown during voltage application. A complex film may be formed by simultaneous sputtering using a plurality of targets.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電圧印加により、
エレクトロルミネッセンスを呈し、表示等に用いられる
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)の製造方法に関し、特に絶縁層の形成方法に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to
The present invention relates to a method of manufacturing a thin-film electroluminescent element (hereinafter, referred to as a thin-film EL element) which exhibits electroluminescence and is used for display or the like, and particularly to a method of forming an insulating layer.

【0002】[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、高解像度など多くの優れた特長を有すること
から、薄型表示装置として注目されている。図4(a)
に薄膜EL素子1の断面図を示す。ガラス等の透光性基
板2上に第一電極3、第一絶縁層4、発光層5、第二絶
縁層6および第二電極7が順次積層されている。
2. Description of the Related Art A thin-film EL element exhibiting electroluminescence by applying a voltage has high luminance emission, high-speed response,
Since it has many excellent features such as a wide viewing angle and high resolution, it has attracted attention as a thin display device. FIG. 4 (a)
1 shows a cross-sectional view of the thin-film EL element 1. A first electrode 3, a first insulating layer 4, a light emitting layer 5, a second insulating layer 6, and a second electrode 7 are sequentially laminated on a light transmitting substrate 2 such as glass.

【0003】第一電極3は例えば、酸化インジウム錫
(ITO)の透明電極であり、第一第二の絶縁層4、6
としては、酸化シリコン膜(以下SiO2 膜と記す)
や、窒化シリコン膜(以下Si3 4 膜と記す)が代表
的な例として知られている。発光層5としては、例えば
マンガン(Mn)を活性物質としてドーピングした硫化
亜鉛(ZnS:Mn)や、セリウム(Ce)を添加した
硫化ストロンチウム(SrS:Ce)またはそれらの積
層膜等が用いられ、第二電極7は、モリブデン(Mo)
等の金属電極である。第一電極3と第二電極7との間
に、電源8から交流電圧を印加することにより、電場発
光が得られる。
The first electrode 3 is, for example, a transparent electrode of indium tin oxide (ITO), and the first and second insulating layers 4, 6
As a silicon oxide film (hereinafter referred to as SiO 2 film)
And a silicon nitride film (hereinafter referred to as a Si 3 N 4 film) are known as typical examples. As the light emitting layer 5, for example, zinc sulfide (ZnS: Mn) doped with manganese (Mn) as an active substance, strontium sulfide (SrS: Ce) added with cerium (Ce), or a laminated film thereof is used. The second electrode 7 is made of molybdenum (Mo)
And the like. By applying an AC voltage from the power supply 8 between the first electrode 3 and the second electrode 7, electroluminescence is obtained.

【0004】このような薄膜電場発光素子は通常、次の
ようにして作製される。ガラス基板2上にスパッタ法に
よりITO膜を成膜し、フォトリソグラフィによりパタ
ーニングしてストライプ状の第一電極3とする。次に、
スパッタ法により第一絶縁層4を成膜する。その上に、
電子ビーム蒸着によりSrS:CeおよびZnS:Mn
の発光層5を成膜する。更に、スパッタ法により第二絶
縁層6を成膜した後、第二電極7をスパッタ法により成
膜し、フォトリソグラフィによりストライプ状にパター
ニングする。
[0004] Such a thin-film electroluminescent device is usually manufactured as follows. An ITO film is formed on the glass substrate 2 by a sputtering method, and is patterned by photolithography to form a striped first electrode 3. next,
The first insulating layer 4 is formed by a sputtering method. in addition,
SrS: Ce and ZnS: Mn by electron beam evaporation
Is formed. Further, after the second insulating layer 6 is formed by the sputtering method, the second electrode 7 is formed by the sputtering method, and is patterned into a stripe by photolithography.

【0005】ここで、上記の製造工程のうち、第二電極
となる金属膜のパターニング工程の詳細を説明するた
め、主な工程の断面図を図5(a)ないし(d)に示
す。まず、第二電極となるMo膜7aの成膜後、レジス
ト9aを塗布する[図5(a)]。その後、ベーキング
して、レジストとMo膜との密着性を向上させ、マスク
を用いて紫外線(UV)露光をし、現像液にて現像して
レジストパターン9を形成する[同図(b)]。
Here, in order to explain the details of the patterning step of the metal film to be the second electrode in the above manufacturing steps, cross-sectional views of the main steps are shown in FIGS. 5 (a) to 5 (d). First, after forming the Mo film 7a to be the second electrode, a resist 9a is applied [FIG. 5 (a)]. Thereafter, the film is baked to improve the adhesion between the resist and the Mo film, exposed to ultraviolet (UV) light using a mask, and developed with a developer to form a resist pattern 9 (FIG. 9B). .

【0006】さらに、再度ベーキングした後、レジスト
が除去された部分のMo膜7aをエッチングする[同図
(c)]。最後に、レジストを全て剥離して第二電極7
のパターニング工程は終了する[同図(d)]。この
間、現像後、エッチング後、レジスト除去後にはそれぞ
れ純水で10〜20分間洗浄した後、乾燥するというプ
ロセスが入る。
After baking again, the portion of the Mo film 7a where the resist has been removed is etched [FIG. Finally, the resist is completely removed to remove the second electrode 7
The patterning step of FIG. During this time, after development, etching, and after removing the resist, a process of washing with pure water for 10 to 20 minutes and drying the film is included.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】図4(b)は、発光層
5および第二絶縁層6部の拡大断面図である。発光層5
は、ガラス基板上2にスパッタ法でITOの第一電極
3、酸化窒化シリコン膜(以下SiONと記す)膜の第
一絶縁層4を堆積した上に、電子ビーム蒸着法によりS
rS:Ceを約1μm、ZnS:Mnを0.1μm積層
したものである。更にその上に第二絶縁層6としてSi
3 4 膜が0.2μm堆積されている。
FIG. 4B is an enlarged sectional view of the light emitting layer 5 and the second insulating layer 6 part. Light emitting layer 5
Is a method in which a first electrode 3 of ITO and a first insulating layer 4 of a silicon oxynitride film (hereinafter referred to as SiON) are deposited on a glass substrate 2 by a sputtering method, and then deposited by an electron beam evaporation method.
It is formed by laminating about 1 μm of rS: Ce and 0.1 μm of ZnS: Mn. Furthermore, Si as a second insulating layer 6 is formed thereon.
A 3 N 4 film is deposited at a thickness of 0.2 μm.

【0008】図に見られるように、上記のプロセスで成
膜した発光層5のSrSは、直径40〜80nmの柱状
結晶が並んで成長している。そしてその上にZnSが成
膜されているが、凸部には優先的に堆積して半球状に盛
り上がった形のマウンドができ、表面には100nm程
度の凹凸がある。そして更にその凸部に優先的に第二絶
縁層が堆積したマウンド10ができ、他の部分との境界
に隙間11を生じている。すなわち、発光層5の凹凸を
被覆するように第二絶縁層6の成膜条件を最適化しては
いるが、発光層5表面に大きな凹凸が存在すると、その
上に成膜される第二絶縁層6が完全には被覆しきれない
ことがある。
As can be seen from the figure, SrS of the light emitting layer 5 formed by the above-described process has columnar crystals having a diameter of 40 to 80 nm grown side by side. Then, a ZnS film is formed thereon, and the protrusions are preferentially deposited to form hemispherically raised mounds, and the surface has irregularities of about 100 nm. Further, a mound 10 in which the second insulating layer is preferentially deposited on the convex portion is formed, and a gap 11 is generated at a boundary with another portion. That is, although the film formation conditions of the second insulating layer 6 are optimized so as to cover the unevenness of the light emitting layer 5, if there are large unevenness on the surface of the light emitting layer 5, the second insulating layer 6 The layer 6 may not be completely covered.

【0009】先に述べたように第二電極7のパターン形
成プロセスにおいて、現像後、エッチング後、レジスト
除去後にはそれぞれ純水洗浄、乾燥というプロセスが入
るが、その洗浄の際や、或いは長期間の環境中からの水
分の侵入が、その第二絶縁層6の隙間11を通じて起き
る。薄膜EL素子のカラー化に必要なSrSは、極めて
敏感な材料であり、もし第二絶縁層6に隙間11があれ
ば、水洗の際に発光層が加水分解してしまうという問題
があった。加水分解は、程度の差はあれ、ZnS等でも
起きる。
As described above, in the pattern formation process of the second electrode 7, after development, etching, and after removal of the resist, processes of pure water cleaning and drying are included, respectively. Of water from the environment occurs through the gap 11 of the second insulating layer 6. SrS, which is necessary for colorization of the thin film EL element, is an extremely sensitive material, and if there is a gap 11 in the second insulating layer 6, there is a problem that the light emitting layer is hydrolyzed during washing with water. Hydrolysis also occurs to varying degrees with ZnS and the like.

【0010】第二電極6のパターニング方法としてドラ
イエッチング等のドライプロセスを施せば、加水分解の
問題は回避できるが、一方、装置が高価なためコスト高
を招いてしまうので、量産には適さない。また、第二絶
縁層6の被覆性が低下すると、その部分に電界が集中し
て絶縁破壊を生ずるという問題もあった。これらの問題
のため、特にSrSを母材とした発光層を有する薄膜E
L素子は、実現が困難であつた。
If a dry process such as dry etching is performed as a patterning method for the second electrode 6, the problem of hydrolysis can be avoided, but on the other hand, the equipment is expensive, which leads to an increase in cost and is not suitable for mass production. . Further, when the coverage of the second insulating layer 6 is reduced, there is also a problem that an electric field is concentrated on the portion and dielectric breakdown occurs. Due to these problems, in particular, the thin film E having a light emitting layer containing SrS as a base material is used.
The L element has been difficult to realize.

【0011】この発明は、上記の点に鑑みてなされその
目的は、発光層への浸水や電界集中の原因となる第二絶
縁層の隙間をなくし、それらの不具合が起きず、耐圧の
高い薄膜EL素子の製造方法を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to eliminate a gap in a second insulating layer which causes flooding of an emission layer and concentration of an electric field, thereby avoiding such problems and providing a high withstand voltage thin film. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing an EL element.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記の目的達成のため本
発明は、絶縁基板上に少なくとも第一の電極、第一の絶
縁層、II族金属のカルコゲナイドである発光層、第二
の絶縁層および第二の電極を積層した薄膜EL素子の製
造方法において、第二絶縁層をバイアススパッタ法で形
成するものとする。
According to the present invention, at least a first electrode, a first insulating layer, a light emitting layer which is a group II metal chalcogenide, and a second insulating layer are provided on an insulating substrate. In the method for manufacturing a thin-film EL element in which the second electrode is stacked, the second insulating layer is formed by a bias sputtering method.

【0013】バイアススパッタ法によれば、Arイオン
等によりターゲットからエッチングされ基板上に堆積し
た被着物質が、再度Arイオン等によりエッチングさ
れ、微小穴の埋め込みや堆積膜の平坦化等が行われるこ
とが、半導体の微細加工技術として知られている(例え
ば、徳山、橋本著MOSLSI製造技術、135頁、日
経マグロウヒル社、1985年参照)。本発明において
も、発光層表面の凹凸を覆う第二絶縁層の被覆性の改善
に利用出来ることを確認した。
According to the bias sputtering method, the adhered substance which has been etched from the target by Ar ions or the like and deposited on the substrate is etched again by Ar ions or the like to bury minute holes and flatten the deposited film. This is known as a semiconductor microfabrication technology (for example, Tokuyama and Hashimoto, MOS LSI manufacturing technology, page 135, Nikkei McGraw-Hill, 1985). It was also confirmed that the present invention can be used to improve the coverage of the second insulating layer that covers the unevenness of the light emitting layer surface.

【0014】特に、第二絶縁層をSi3 4 膜、酸化シ
リコン膜(以下SiO2 膜と記す)、SiON膜、酸化
アルミニウム膜(以下Al2 3 膜と記す)のいずれか
とするものとする。シリコンまたはアルミニウムの化合
物であるこれらの膜は、半導体装置において多用されて
いる安定な絶縁膜であり、しかも材料の入手し易いシリ
コンまたはアルミニウムをターゲツトとした反応性スパ
ッタ法により成膜できる。
In particular, the second insulating layer may be any of a Si 3 N 4 film, a silicon oxide film (hereinafter referred to as SiO 2 film), a SiON film, and an aluminum oxide film (hereinafter referred to as Al 2 O 3 film). I do. These films, which are compounds of silicon or aluminum, are stable insulating films widely used in semiconductor devices, and can be formed by a reactive sputtering method using silicon or aluminum as a target, which is easily available.

【0015】また、複数のターゲットを用い、バイアス
スパッタ法を多元同時におこなうことにより、複合膜を
形成することもできる。そのような方法をとれば、異な
る特性の膜を複合することにより、膜特性の制御が可能
になる。例えば、Al2 3 膜と酸化チタン膜(以下T
iO2 膜と記す)とを交互に積層して酸化アルミニウム
チタン膜(以下ATO膜と記す)とするのがよい。
Further, a composite film can be formed by performing bias sputtering simultaneously and multiple times using a plurality of targets. With such a method, the film characteristics can be controlled by combining films having different characteristics. For example, an Al 2 O 3 film and a titanium oxide film (hereinafter T)
iO 2 film) is alternately laminated to form an aluminum titanium oxide film (hereinafter, referred to as an ATO film).

【0016】ATO膜は、誘電率の大きなTiO2 膜と
絶縁耐圧の大きなAl2 3 膜との比率を変えることに
より、誘電率と絶縁耐圧との制御が可能になる。
The dielectric constant and the dielectric strength of the ATO film can be controlled by changing the ratio between the TiO 2 film having a large dielectric constant and the Al 2 O 3 film having a large dielectric strength.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下、図を引用して本発明の実施
例について説明する。図2は、本発明にかかる薄膜EL
素子の発光層と第二絶縁層部分を拡大した断面図であ
る。この実施例の薄膜EL素子においては、ガラス基板
2上に第一電極3、第一絶縁層4、発光層4、第二絶縁
層5および第二電極6が順次積層されていることは図4
の従来例と同じである。しかし、この拡大図では、柱状
結晶となっている発光層5の表面には、約100nmの
半球状のマウンドがあるが、発光層4表面の凹凸を被覆
する、第二絶縁層5の表面は、かなり平滑になってお
り、図4の例にあったような第二絶縁層6に隙間が見ら
れない。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 2 shows a thin film EL according to the present invention.
It is sectional drawing to which the light emitting layer and the 2nd insulating layer part of the element were expanded. In the thin film EL device of this embodiment, the first electrode 3, the first insulating layer 4, the light emitting layer 4, the second insulating layer 5, and the second electrode 6 are sequentially laminated on the glass substrate 2 as shown in FIG.
Is the same as the conventional example. However, in this enlarged view, there is a hemispherical mound of about 100 nm on the surface of the light emitting layer 5 that is a columnar crystal, but the surface of the second insulating layer 5 that covers the unevenness on the surface of the light emitting layer 4 is , And no gap is seen in the second insulating layer 6 as in the example of FIG.

【0018】このような薄膜電場発光素子は、次のよう
にして作製される。ガラス基板1上にスパッタ法により
厚さ180nmのITO膜を成膜し、フォトリソグラフ
ィによりパターニングしてストライプ状の透明電極2と
する。次に、スパッタ法により厚さ200nmのSiO
2 膜とSiON膜との複合膜の第一絶縁層3を成膜す
る。その上に、電子ビーム蒸着法により厚さ1μmのS
rS:Ceおよび100nmのZnS:Mnの発光層5
をマスクを用いて選択的に成膜する。
Such a thin-film electroluminescent device is manufactured as follows. An ITO film having a thickness of 180 nm is formed on a glass substrate 1 by a sputtering method, and is patterned by photolithography to form a stripe-shaped transparent electrode 2. Next, 200 nm thick SiO 2 was formed by sputtering.
The first insulating layer 3 of a composite film of the two films and the SiON film is formed. On top of that, a 1 μm thick S was deposited by electron beam evaporation.
Luminescent layer 5 of rS: Ce and 100 nm ZnS: Mn
Is selectively formed using a mask.

【0019】次に第二絶縁膜6となる窒化膜を成膜す
る。まず、図1は、本発明の製造方法に用いたバイアス
スパッタ装置の概念図である。基板ホルダ13およびタ
ーゲット14は、各々独立に高周波電源15が接続され
ている。高周波電源15は、同じ周波数では個々にマッ
チングできないので、どちらかの周波数を少しずらすこ
とが必要である。本発明では、ターゲット14に接続さ
れている高周波電源15aを13.54MHzに変調し
て使用した。16は基板加熱用の赤外線ランプ、17は
スパッタガス、18は真空ポンプである。この実施例の
ように絶縁膜を堆積するには、DCスパッタより、高周
波スパッタの方がよい。
Next, a nitride film to be the second insulating film 6 is formed. First, FIG. 1 is a conceptual diagram of a bias sputtering apparatus used in the manufacturing method of the present invention. The substrate holder 13 and the target 14 are independently connected to a high-frequency power supply 15. Since the high-frequency power supplies 15 cannot be individually matched at the same frequency, it is necessary to slightly shift one of the frequencies. In the present invention, the high frequency power supply 15a connected to the target 14 is modulated to 13.54 MHz and used. 16 is an infrared lamp for heating the substrate, 17 is a sputtering gas, and 18 is a vacuum pump. To deposit an insulating film as in this embodiment, high frequency sputtering is better than DC sputtering.

【0020】第一電極3、第一絶縁層4、EL発光層5
が形成されたガラス基板2を基板ホルダ13上にセット
する。ターゲット14には、シリコン(以下Siと記
す)を用いた。真空室12中を真空ポンプ18で真空に
した後、アルゴン(以下Arと記す)と窒素(以下N2
と記す)との1対1の混合気体のスパッタガス17を導
入し、圧力約1Paとした。スパッタは、ターゲット1
4側に100W、ガラス基板2側に500Wの電力を印
加して、120分間おこなった。ターゲット側、基板側
に印加する電力は、所望の膜厚との兼ね合いで決定され
る。スパッタ中はヒータ16で300℃に保持成膜時の
温度調節は、膜の被覆性に影響を及ぼすので、温度があ
まり変動しないようにする必要がある。スパッタガス1
7とターゲット14との反応性スパッタ法で、第二絶縁
層となる厚さ約200nmのSi34 膜を得た。この
膜厚は、絶縁層の耐圧と容量とを勘案して決められ、絶
縁耐圧のある膜であれば、例えば膜厚50nmの膜でも
よい。
First electrode 3, first insulating layer 4, EL light emitting layer 5
The glass substrate 2 on which is formed is set on the substrate holder 13. Silicon (hereinafter referred to as Si) was used for the target 14. After evacuating the vacuum chamber 12 with a vacuum pump 18, argon (hereinafter referred to as Ar) and nitrogen (hereinafter referred to as N 2
) Was introduced at a pressure of about 1 Pa. Sputtering target 1
A power of 100 W was applied to the glass substrate 2 side and a power of 500 W was applied to the glass substrate 2 side for 120 minutes. The power applied to the target side and the substrate side is determined in consideration of the desired film thickness. During sputtering, the temperature is maintained at 300 ° C. by the heater 16. Temperature adjustment during film formation affects the film coverage, so it is necessary to keep the temperature from fluctuating so much. Sputter gas 1
By a reactive sputtering method between the target 7 and the target 14, a Si 3 N 4 film having a thickness of about 200 nm to be a second insulating layer was obtained. This film thickness is determined in consideration of the withstand voltage and capacitance of the insulating layer, and a film having a withstand voltage may be, for example, a 50-nm-thick film.

【0021】第二絶縁層をフォトリソグラフィによりパ
ターニングした後、スパッタ法により厚さ180nmの
Mo膜を成膜し、フォトリソグラフィによりストライプ
状にパターニングして第二電極とする。このような製造
方法をとることによって、図2に断面を示したように第
二絶縁層6で発光層5が完全に被覆された薄膜EL素子
が得られる。
After patterning the second insulating layer by photolithography, a Mo film having a thickness of 180 nm is formed by a sputtering method, and patterned into a stripe shape by photolithography to form a second electrode. By employing such a manufacturing method, a thin-film EL device in which the light emitting layer 5 is completely covered with the second insulating layer 6 as shown in the cross section in FIG. 2 can be obtained.

【0022】10mm角の試験素子を試作し、浸漬試験
をおこなっところ、バイアススパッタをおこなわない比
較例の不良率が1%であったのに対し、本発明の製造方
法にかかる試験素子は、0.05%であった。また、第
一、第二電極間の絶縁耐圧においても、本発明の製造方
法にかかる試験素子は、比較例より平均で約40V向上
した。
When a test element of 10 mm square was tentatively manufactured and subjected to an immersion test, the defect rate of the comparative example in which no bias sputtering was performed was 1%, whereas the test element according to the manufacturing method of the present invention was 0%. 0.05%. Also, in the dielectric strength between the first and second electrodes, the test element according to the manufacturing method of the present invention improved the average by about 40 V from the comparative example.

【0023】これらはいずれも、バイアススパッタ法に
より、第二絶縁層6が発光層5上をほぼ完全に被覆した
ことによる。ターゲットとして上述のように金属を用い
れば、ガスによって形成する絶縁膜を変えることができ
る。例えば、SiO2 膜を必要とするならスパッタガス
17にArと酸素(以下O2 と記す)との混合気体を用
いればよい。また、スパッタガス17にAr、N2 、O
2 の混合気体を用いれば、SiON膜も形成可能であ
る。勿論、Si3 4 のターゲットやSiO2 ターゲッ
トを用いてもよい。
In each case, the second insulating layer 6 almost completely covers the light emitting layer 5 by the bias sputtering method. When a metal is used as a target as described above, an insulating film formed by a gas can be changed. For example, if an SiO 2 film is required, a mixed gas of Ar and oxygen (hereinafter referred to as O 2 ) may be used as the sputtering gas 17. In addition, Ar, N 2 , O
If a mixed gas of 2 is used, a SiON film can also be formed. Of course, a Si 3 N 4 target or a SiO 2 target may be used.

【0024】また、Al2 3 膜が必要であれば、ター
ゲットにアルミニウムを用いてスパッタガスをArとO
2 との混合気体とすればよい。或いはAl2 3 のター
ゲットを用いてもよい。図3は、本発明の製造方法に用
いた別のバイアススパッタ装置の概念図である。この装
置では、二つのターゲットを持っている。ターゲット1
4にアルミニウム或いはAl2 3 、ターゲット19に
チタン或いはTiO2 を各々用い、スパッタガス17に
ArとO2 との混合気体を使用する。スパッタ中に基板
ホルダ13を回転させることによって、薄膜EL素子1
の発光層5の表面に、Al2 3膜とTiO2 膜とが交
互に積層され、Al2 3 膜とTiO2 膜との複合膜で
あるATO膜が形成される。二つのターゲット14、1
9に接続される高周波電源15に印加する電力を変える
ことによって、膜中のAlやTiの存在比や膜圧の制御
も簡単におこなえる。
If an Al 2 O 3 film is required, a sputtering gas of Ar and O
What is necessary is just to make it the mixed gas with 2 . Alternatively, an Al 2 O 3 target may be used. FIG. 3 is a conceptual diagram of another bias sputtering apparatus used in the manufacturing method of the present invention. This device has two targets. Target 1
4, aluminum or Al 2 O 3 , titanium or TiO 2 for the target 19, and a mixed gas of Ar and O 2 for the sputtering gas 17. By rotating the substrate holder 13 during sputtering, the thin film EL element 1
On the surface of the light emitting layer 5, an Al 2 O 3 film and a TiO 2 film are alternately laminated to form an ATO film which is a composite film of the Al 2 O 3 film and the TiO 2 film. Two targets 14, 1
By changing the power applied to the high-frequency power supply 15 connected to the power supply 9, it is possible to easily control the abundance ratio of Al and Ti in the film and the film pressure.

【0025】このように、複数のターゲットをもつ装置
で、多元同時バイアススパッタを行うことにより、複雑
な組成、或いは膜厚の第二絶縁層を成膜することができ
る。しかもバイアススパツタ法であるので、発光層の被
覆は十分におこなわれる。上の実施例においては、ガラ
ス基板側の第一電極にITOの透明電極を設けた例を示
したが、ガラス基板側の第一電極を金属電極としてもよ
い。
As described above, by performing multiple simultaneous bias sputtering in an apparatus having a plurality of targets, a second insulating layer having a complicated composition or thickness can be formed. In addition, since the bias sputtering method is used, the light emitting layer is sufficiently covered. In the above embodiment, the example in which the transparent electrode of ITO is provided on the first electrode on the glass substrate side, but the first electrode on the glass substrate side may be a metal electrode.

【0026】また、発光層を形成する蛍光体としては、
上記ZnS、SrSの他にカルシウムおよびバリウムの
硫化物、亜鉛、カルシウム、ストロンチウムおよびバリ
ウムのセレン化物、テルル化物あるいはこれらの混晶を
使用することもできる。発光中心としては、上記マンガ
ン、セリウム(Ce)の他に、希土類のユーロピウム
(Eu)、プラセオジム(Pr)、テルビウム(Tb)
のいずれか一種或いは複数種類が用いられ、発光層の成
膜方法としては、電子ビーム蒸着法の他に、抵抗加熱蒸
着法、スパッタ蒸着法、有機金属CVD(MOCVD)
法或いは、原子層エピタキシー(ALE)法などが用い
られる。
Further, as the phosphor forming the light emitting layer,
In addition to the above-mentioned ZnS and SrS, sulfides of calcium and barium, selenides and tellurides of zinc, calcium, strontium and barium, or mixed crystals thereof can also be used. As the luminescent center, in addition to the above-mentioned manganese and cerium (Ce), rare earth europium (Eu), praseodymium (Pr), terbium (Tb)
One or more of these are used. As a method for forming the light emitting layer, in addition to the electron beam evaporation method, a resistance heating evaporation method, a sputter evaporation method, and an organic metal CVD (MOCVD)
Or an atomic layer epitaxy (ALE) method.

【0027】[0027]

【発明の効果】以上説明したように本発明により、発光
層成膜後、その上にバイアススパッタ法により第二絶縁
層を形成することによって、その第二絶縁層が発光層を
完全に被覆するようになり、後のパターニングプロセス
時の浸水のトラブルや、電圧印加時の素子の絶縁破壊が
殆ど無くなった。
As described above, according to the present invention, after forming a light emitting layer, a second insulating layer is formed thereon by a bias sputtering method so that the second insulating layer completely covers the light emitting layer. As a result, almost no trouble of water infiltration at the time of the subsequent patterning process and dielectric breakdown of the element at the time of applying a voltage were almost eliminated.

【0028】その結果、実施例の光で述べた絶縁耐圧の
向上だけでなく、顕著な歩留り向上がみられた。すなわ
ち本発明は、薄膜EL素子の品質向上およびコスト低減
に大きく貢献する。
As a result, not only the improvement in the withstand voltage described with reference to the light of the embodiment but also a remarkable improvement in the yield was observed. That is, the present invention greatly contributes to quality improvement and cost reduction of the thin film EL element.

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

【図1】本発明を実施するバイアススパッタ装置の構造
FIG. 1 is a structural diagram of a bias sputtering apparatus embodying the present invention.

【図2】薄膜EL素子の断面図FIG. 2 is a sectional view of a thin film EL element.

【図3】本発明を実施する別のバイアススパッタ装置の
構造図
FIG. 3 is a structural view of another bias sputtering apparatus for implementing the present invention.

【図4】従来の薄膜EL素子の断面図FIG. 4 is a cross-sectional view of a conventional thin film EL device.

【図5】従来の薄膜EL素子の主な工程における断面図FIG. 5 is a cross-sectional view showing main steps of a conventional thin-film EL element.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 薄膜EL素子 2 ガラス基板 3 第一電極 4 第一絶縁層 5 発光層 6 第二絶縁層 7 第二電極 7a Mo膜 8 交流電源 9 フォトレジストパターン 9a フォトレジスト膜 10 マウンド 11 隙間 12 真空室 13 基板ホルダ 14 ターゲット 15 高周波電源 16 ヒーター 17 スパッタガス 18 真空ポンプ 19 ターゲット DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Thin-film EL element 2 Glass substrate 3 First electrode 4 First insulating layer 5 Light emitting layer 6 Second insulating layer 7 Second electrode 7a Mo film 8 AC power supply 9 Photoresist pattern 9a Photoresist film 10 Mound 11 Gap 12 Vacuum chamber 13 Substrate holder 14 Target 15 High frequency power supply 16 Heater 17 Sputter gas 18 Vacuum pump 19 Target

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】絶縁基板上に少なくとも第一の電極、第一
の絶縁層、II族金属のカルコゲナイドである発光層、
第二の絶縁層および第二の電極を積層した薄膜EL素子
の製造方法において、第二絶縁層をバイアススパッタ法
で形成することを特徴とする薄膜EL素子の製造方法。
1. An insulating substrate comprising at least a first electrode, a first insulating layer, a light emitting layer of a group II metal chalcogenide,
A method for manufacturing a thin-film EL device in which a second insulating layer and a second electrode are stacked, wherein the second insulating layer is formed by a bias sputtering method.
【請求項2】第二絶縁層を窒化シリコン膜、酸化シリコ
ン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜のいず
れかとすることを特徴とする請求項1記載の薄膜EL素
子の製造方法。
2. The method according to claim 1, wherein the second insulating layer is any one of a silicon nitride film, a silicon oxide film, a silicon oxynitride film, and an aluminum oxide film.
【請求項3】複数のターゲットを用い、バイアススパッ
タ法を多元同時におこなうことにより、第二の絶縁層で
ある複合酸化膜を形成することを特徴とする請求項1記
載の薄膜EL素子の製造方法。
3. The method for manufacturing a thin film EL device according to claim 1, wherein a composite oxide film as a second insulating layer is formed by performing bias sputtering simultaneously and multiple times using a plurality of targets. .
【請求項4】酸化アルミニウム膜と酸化チタン膜とを交
互に積層して酸化アルミニウムチタン膜とすることを特
徴とする請求項3記載の薄膜EL素子の製造方法。
4. The method according to claim 3, wherein an aluminum oxide film and a titanium oxide film are alternately laminated to form an aluminum titanium oxide film.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002527569A (en) * 1998-10-13 2002-08-27 ミネソタ マイニング アンド マニュファクチャリング カンパニー Oxynitride encapsulated electroluminescent phosphor particles
KR100647579B1 (en) * 2002-11-20 2006-11-17 삼성에스디아이 주식회사 Electo-beam evaporator and evaporating method using the same
US7443097B2 (en) 2001-02-21 2008-10-28 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light emitting device and electronic equipment
CN102269174A (en) * 2011-07-26 2011-12-07 美的集团有限公司 Lifting mechanism for fan

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