JPH02224377A - 発光素子の製造方法 - Google Patents
発光素子の製造方法Info
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- JPH02224377A JPH02224377A JP1045775A JP4577589A JPH02224377A JP H02224377 A JPH02224377 A JP H02224377A JP 1045775 A JP1045775 A JP 1045775A JP 4577589 A JP4577589 A JP 4577589A JP H02224377 A JPH02224377 A JP H02224377A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
Ａ、産業上の利用分野
本発明は、アモルファス半導体よりなる発光素子および
その製造方法に関するものである。
その製造方法に関するものである。
Ｂ１発明の概要
本発明は、発光層の両面に夫々正孔注入層及び電子注入
層を積層してなる発光素子において、スパッタ法により
得られたアモルファス炭素系膜を発光層として用い、プ
ラズマＣＶＤ法により得られたアモルファス炭化ケイ素
膜を正孔及び電子の各注入層として用いることによって
、発光層の発光特性が良好であり、しがもこの特性を十
分引出せるようにしたものである。
層を積層してなる発光素子において、スパッタ法により
得られたアモルファス炭素系膜を発光層として用い、プ
ラズマＣＶＤ法により得られたアモルファス炭化ケイ素
膜を正孔及び電子の各注入層として用いることによって
、発光層の発光特性が良好であり、しがもこの特性を十
分引出せるようにしたものである。
Ｃ１従来の技術
従来、発光材料としては、発光ダイオードの材料である
ＧａＡｓ 、ＧａＡｓＰ、ＧａＰ、ＧａＡＬＡｓ 。
ＧａＡｓ 、ＧａＡｓＰ、ＧａＰ、ＧａＡＬＡｓ 。
Ｚｎ５ｅｘＴｅ＋−ｘ Ｚｎｘ’Ｃｄ＋−ｘＴｅ
ＣｄＴｅなどがある。
ＣｄＴｅなどがある。
Ｄ２発明が解決しようとする課題
しかしながら、このような従来の発光材料にあっては、
例えば、ＧａＰではビーク波長（発光エネルギーがピー
クとなる波長）が６９８ｎｍ、光学的エネルギーギャッ
プが１．７６ｅＶというように、ピーク波長、光学的エ
ネルギーギャップは、その発光材料に固有のものである
。このため発光素材としての発光特性を変えたいときは
、所要の特性を有する発光材料を選択することが必要と
なり、ともすると所要のピーク波長、光学的エネルギー
ギャップに由来する特性を得られない場合が生ずる問題
点があった。
例えば、ＧａＰではビーク波長（発光エネルギーがピー
クとなる波長）が６９８ｎｍ、光学的エネルギーギャッ
プが１．７６ｅＶというように、ピーク波長、光学的エ
ネルギーギャップは、その発光材料に固有のものである
。このため発光素材としての発光特性を変えたいときは
、所要の特性を有する発光材料を選択することが必要と
なり、ともすると所要のピーク波長、光学的エネルギー
ギャップに由来する特性を得られない場合が生ずる問題
点があった。
こうしたことからスパッタ法を利用してアモルファス炭
素系物質を生成し、これを発光材料に適用することが検
討されている。具体的にはこのアモルファス炭素系物質
は、真空容器内で、基板温度を例えば２５０℃以下に保
ち、且つグラファイトをターゲットとして用いると共に
、例えば１３３．３ｍＰａ〜５Ｘ１３３．３Ｐａの水素
ガス存在下で高周波電圧または直流電圧を印加してスパ
ッタを行うことにより生成される。
素系物質を生成し、これを発光材料に適用することが検
討されている。具体的にはこのアモルファス炭素系物質
は、真空容器内で、基板温度を例えば２５０℃以下に保
ち、且つグラファイトをターゲットとして用いると共に
、例えば１３３．３ｍＰａ〜５Ｘ１３３．３Ｐａの水素
ガス存在下で高周波電圧または直流電圧を印加してスパ
ッタを行うことにより生成される。
このような物質よりなる発光材料は、大きな光学的エネ
ルギーギャップを有する（耐熱的には２５０℃までその
ギャップはほとんど変化しない）と共に任意の光学的エ
ネルギーギャップ及び発光特性を、スパッタ条件のコン
トロールにより得られるため、要望に応じた材料が容易
に得られるという利点がある。この発光材料よりなる膜
は光学的エネルギーギャップ（Ｅｇｏ）の大小により強
力なフォトルミネッセンス（ＰＬ）が観察される。
ルギーギャップを有する（耐熱的には２５０℃までその
ギャップはほとんど変化しない）と共に任意の光学的エ
ネルギーギャップ及び発光特性を、スパッタ条件のコン
トロールにより得られるため、要望に応じた材料が容易
に得られるという利点がある。この発光材料よりなる膜
は光学的エネルギーギャップ（Ｅｇｏ）の大小により強
力なフォトルミネッセンス（ＰＬ）が観察される。
第４図にＥｇｏとＰＬのピーク値との関係を示す。
特にＥｇｏが３ｅＶ程度の膜は青色発光することからア
モルファスの特性を生かした大面積の青色発光パネルを
実現させる可能性がある。更に種々のＥｇｏを選択する
ことにより赤から青までの色をチューナプルに出す発光
素子を作ることもできる。またＥｇｏの大小によるＰＬ
強度についても室温観察で非常に強い発光を示し、大画
面を有するフラットパネルデイスプレィへと応用を広げ
ることのできる発光素子材料（Ｒ，Ｇ、Ｂ三元色を作る
もの）として有望なものである。
モルファスの特性を生かした大面積の青色発光パネルを
実現させる可能性がある。更に種々のＥｇｏを選択する
ことにより赤から青までの色をチューナプルに出す発光
素子を作ることもできる。またＥｇｏの大小によるＰＬ
強度についても室温観察で非常に強い発光を示し、大画
面を有するフラットパネルデイスプレィへと応用を広げ
ることのできる発光素子材料（Ｒ，Ｇ、Ｂ三元色を作る
もの）として有望なものである。
ところでこのような物質よりなる膜を発光層としたＬ
Ｅ Ｄ （Ｌ ｉｇｈｔ Ｅ Ｉｌｉｔｔｉｎｇ Ｄ
１ｏｄｅ）を作る場合、電子と正孔を発光層に注入する
注入層が必要であり、この注入層としては、半導体化し
たｐ型 ｎ型の上記のアモルファス炭素系物質を用いる
ことが最良である。しかしながらこの物質を注入層とし
て用いる場合、目標特性であるＥｇｏ＞２ｅＶ、ρ（抵
抗率）＜１０’Ω弓ｘを有するｐ型。
Ｅ Ｄ （Ｌ ｉｇｈｔ Ｅ Ｉｌｉｔｔｉｎｇ Ｄ
１ｏｄｅ）を作る場合、電子と正孔を発光層に注入する
注入層が必要であり、この注入層としては、半導体化し
たｐ型 ｎ型の上記のアモルファス炭素系物質を用いる
ことが最良である。しかしながらこの物質を注入層とし
て用いる場合、目標特性であるＥｇｏ＞２ｅＶ、ρ（抵
抗率）＜１０’Ω弓ｘを有するｐ型。
ｎ型膜を作ることが非常に難しく、この問題点が上記の
アモルファス炭素系物質の発光素子への適用を妨げてい
る。
アモルファス炭素系物質の発光素子への適用を妨げてい
る。
本発明の目的は、スパッタ法を利用して得たアモルファ
ス炭素系物質の特性を十分に引き出すことのできる発光
素子の製造方法を提供することにある。
ス炭素系物質の特性を十分に引き出すことのできる発光
素子の製造方法を提供することにある。
Ｅ２課題を解決するための手段
本発明は主に、真空容器内に独立して電力印加できる２
組の非対称平行平板電極が配設され、該真空容器外部に
プラズマ閉じ込め制御用ソレノイドを備えてなる薄膜作
製装置の前記電極のターゲット部側にグラファイトを載
置し、炭化水素ガスと水素化ケイ素ガスとｐ型不純物ガ
スとを含む低圧の反応ガスを真空容器内でグロー放電さ
せて分解ガスを重合させるプラズマ化学的蒸着法（ＣＶ
Ｄ）を行い、これにより生成されたｐ型のアモルファス
炭化ケイ素膜よりなる正孔注入層と、前記薄膜作製装置
の前記電極のターゲット部側にグラファイトを載置し、
低圧の水素ガスを導入した真空容器内に電圧を印加して
固体炭素系物質よりなるターゲットに水素ガスのエネル
ギー粒子を衝突させるスパッタ法を行い、これにより生
成されたアモルファス炭素系膜よりなる発光層と、前記
薄膜作製装置の前記電極のターゲット部側にグラファイ
トを載置し、炭化水素ガスと水素化ケイ素ガスとｎ型不
純物ガスとを含む低圧の反応ガスを真空容器内でグロー
放電させて分解ガスを重合させるプラズマ化学蒸着法（
ＣＶＤ）を行い、これにより生成されたｎ型のアモルフ
ァス炭化ケイ素膜よりなる電子注入層とを順に積層する
ことを、その解決手段としている。
組の非対称平行平板電極が配設され、該真空容器外部に
プラズマ閉じ込め制御用ソレノイドを備えてなる薄膜作
製装置の前記電極のターゲット部側にグラファイトを載
置し、炭化水素ガスと水素化ケイ素ガスとｐ型不純物ガ
スとを含む低圧の反応ガスを真空容器内でグロー放電さ
せて分解ガスを重合させるプラズマ化学的蒸着法（ＣＶ
Ｄ）を行い、これにより生成されたｐ型のアモルファス
炭化ケイ素膜よりなる正孔注入層と、前記薄膜作製装置
の前記電極のターゲット部側にグラファイトを載置し、
低圧の水素ガスを導入した真空容器内に電圧を印加して
固体炭素系物質よりなるターゲットに水素ガスのエネル
ギー粒子を衝突させるスパッタ法を行い、これにより生
成されたアモルファス炭素系膜よりなる発光層と、前記
薄膜作製装置の前記電極のターゲット部側にグラファイ
トを載置し、炭化水素ガスと水素化ケイ素ガスとｎ型不
純物ガスとを含む低圧の反応ガスを真空容器内でグロー
放電させて分解ガスを重合させるプラズマ化学蒸着法（
ＣＶＤ）を行い、これにより生成されたｎ型のアモルフ
ァス炭化ケイ素膜よりなる電子注入層とを順に積層する
ことを、その解決手段としている。
Ｆ、実施例
以下、本発明に係る発光素子の製造方法の詳細を図面に
基づいて説明する。
基づいて説明する。
（第１実施例）
第１図は本実施例により製造された発光素子の実施例を
示す構成図である。第１図中１は例えば６３ｃｍ”程度
の面積をもつガラス基板、２は酸化錫よりなる透明電極
、３はＢ３°をドーパントした３０ｎｍ程度の厚さのｐ
型のアモルファス窒化ケイ素膜（以下ｒａ−ＳｉＣ膜」
という）よりなる正孔注入層、４は３００ ｎｍの厚さ
のアモルファス炭素系膜（以下ｒａ−Ｃ：Ｈ膜」という
）よりなる発光層、５はＰ６＊をドーパントした５０ｎ
ｍ程度の厚さのｎ型のａ−８ｉＣ膜よりなる電子注入層
、６はアルミニウム電極である。
示す構成図である。第１図中１は例えば６３ｃｍ”程度
の面積をもつガラス基板、２は酸化錫よりなる透明電極
、３はＢ３°をドーパントした３０ｎｍ程度の厚さのｐ
型のアモルファス窒化ケイ素膜（以下ｒａ−ＳｉＣ膜」
という）よりなる正孔注入層、４は３００ ｎｍの厚さ
のアモルファス炭素系膜（以下ｒａ−Ｃ：Ｈ膜」という
）よりなる発光層、５はＰ６＊をドーパントした５０ｎ
ｍ程度の厚さのｎ型のａ−８ｉＣ膜よりなる電子注入層
、６はアルミニウム電極である。
次に上記の発光素子の製造方法について第２図を参照し
ながら説明する。同図中ｌＯは真空容器であり、独立し
て電力印加できる２組の非対称平行平板電極と外部にプ
ラズマ閉じ込め制御用ソレノイド１１．１２を備えてい
る。先ずＣＨ，，５ＩＨ４及びＢ、Ｈ，の混合ガスをＨ
，ガスにより約１０倍に希釈した反応ガスを真空容器１
０ に導入すると共に１１．１２のソレノイドに交流電
流を流し、このガスに高周波電源１３．１４ により
高周波電圧を印加し、グロー放電によって生成する分解
ガスを電極が形成された基板１５上にて重合させ、以っ
てｐ型のａ −８ｉＣ膜を得る。即ち、このａ−９ｉＣ
膜はプラズマＣＶ Ｄ （Ｃｈｅｇ＋１ｃａｌＶａｐｏ
ｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により生成されたもので
ある。続いて真空容器１０を高真空にした後、この中に
Ｈ，ガスを導入すると共にソレノイドに交流電流を流し
、高周波電源１３．１４により高周波電圧を独立に印加
して、カソード１６，１７上に置かれた固体炭素系物質
例えばグラファイトよりなるターゲット１８．１９に水
素ガスのエネルギー粒子を衝突させるスパッタ法を行い
、これによりａ−Ｃ：Ｈ膜を前記ａ−９ｉＣ膜上に積層
生成する。しかる後に真空容器ＩＯを再び高真空にし、
ＢｚＨａガスの代わりにＰ Ｉ−１＊ガスを用いた他は
第１の成膜に適用した方法と同様にしてｎ型のａＳＩＣ
膜を得、その後このａ−８ｉＣ膜上に電極膜を形成する
ことによってｐ−１−ｎ型の発光素子が得られる。なお
第２図中２０は磁気シールにより回転可能に設けられた
ヒータ付サスセプタ、２１．２２はアノード、２３はプ
ラズマ整流板、２４は可動プラズマ整流部である。
ながら説明する。同図中ｌＯは真空容器であり、独立し
て電力印加できる２組の非対称平行平板電極と外部にプ
ラズマ閉じ込め制御用ソレノイド１１．１２を備えてい
る。先ずＣＨ，，５ＩＨ４及びＢ、Ｈ，の混合ガスをＨ
，ガスにより約１０倍に希釈した反応ガスを真空容器１
０ に導入すると共に１１．１２のソレノイドに交流電
流を流し、このガスに高周波電源１３．１４ により
高周波電圧を印加し、グロー放電によって生成する分解
ガスを電極が形成された基板１５上にて重合させ、以っ
てｐ型のａ −８ｉＣ膜を得る。即ち、このａ−９ｉＣ
膜はプラズマＣＶ Ｄ （Ｃｈｅｇ＋１ｃａｌＶａｐｏ
ｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により生成されたもので
ある。続いて真空容器１０を高真空にした後、この中に
Ｈ，ガスを導入すると共にソレノイドに交流電流を流し
、高周波電源１３．１４により高周波電圧を独立に印加
して、カソード１６，１７上に置かれた固体炭素系物質
例えばグラファイトよりなるターゲット１８．１９に水
素ガスのエネルギー粒子を衝突させるスパッタ法を行い
、これによりａ−Ｃ：Ｈ膜を前記ａ−９ｉＣ膜上に積層
生成する。しかる後に真空容器ＩＯを再び高真空にし、
ＢｚＨａガスの代わりにＰ Ｉ−１＊ガスを用いた他は
第１の成膜に適用した方法と同様にしてｎ型のａＳＩＣ
膜を得、その後このａ−８ｉＣ膜上に電極膜を形成する
ことによってｐ−１−ｎ型の発光素子が得られる。なお
第２図中２０は磁気シールにより回転可能に設けられた
ヒータ付サスセプタ、２１．２２はアノード、２３はプ
ラズマ整流板、２４は可動プラズマ整流部である。
ここで第２図に示す装置を用いて発光素子を製造する場
合の製造条件の３つの例（試料１〜３）を以下に挙げる
。
合の製造条件の３つの例（試料１〜３）を以下に挙げる
。
（１）試料ｌについて
＆ 正孔注入層
真空容器内ガス圧力
４０Ｐａ（０，３Ｔｏｒｒ）
基板温度
２００℃
アンモニアガス：ＳｉＨ，ガス
ｌ：ｌ
アンモニアガス＋５ｉＨａガス
１：１
ＢｔＨｓガス：
（ＣＨ，ガス＋５ｉ８４ガス）
３：１０００
ソレノイド交流電流
５Ａ
高周波電源電力 ２０Ｗ（入力電極面
積に対し０．２５Ｗ／ＣＩ”）発光層 真空容器内Ｈ，ガス圧力 基板温度 ソレノイド交流電流 高周波電源電力 ターゲットの径 電子注入層 真空容器内ガス圧力 基板温度 ６６．７Ｐａ（０，５Ｔｏｒｒ） １００℃ ５Ａ ００Ｗ ５ｘｘ ４０Ｐａ（０，３Ｔｏｒｒ） ２００℃ ＰＨ，ガス； （ｃＨ４ガス＋ＳｔＨ＋ガス） ５．８：ＩＱＯＯ ソレノイド交流電流 １５Ａ（２）試料２
について ａ 正孔注入層及び電子注入層 試料ｌと同じ条件で製造した ｂ 発光層 真空容器内Ｈ，ガス圧力を４０Ｐａ（０，３Ｔｏｒｒ）
とした他は試料１と同じ条件で製造した（３）試料３に
ついて ａ 正孔注入層及び電子注入層 試料１と同じ条件で製造した ｂ 発光層 真空容器内ガス圧力を１３．３Ｐａ（０，ＩＴｏｒｒ）
とした他は試料１と同じ条件で製造した以上の各試料１
〜３について波長とＥＬ強度との関係を調べたところ第
３図に示す関係が得られた。第３図実線■〜■のグラフ
は夫々試料１〜３に対応する。いずれの試料１〜３も目
視で十分観察できる発光を示し、十分な発光特性を有し
ていることが判った。試験に用いた順方向バイアス電圧
は５■であり、電流密度は２００ ｍＡ／ａｘ”であっ
た。以上の実施例では、ａ−ＳｉＣ膜としてＥｇｏが２
．ＯａＶ、ｐか１０６Ω−ａｍのものを用いたが、Ｅｇ
ｏが２．２ｅＶよりも大きく、ρが１０”Ω・ａｍより
も小さいものを用いれば発光特性は更に良くなる。また
基板温度については＆−Ｃ：Ｈ膜の耐熱性により制限さ
れるが、ａ−Ｃ：■（膜は３００℃以上に加熱されると
Ｅｇｏが低下し、かつ膜圧が小さくなるため、３００℃
程度が限界である。
積に対し０．２５Ｗ／ＣＩ”）発光層 真空容器内Ｈ，ガス圧力 基板温度 ソレノイド交流電流 高周波電源電力 ターゲットの径 電子注入層 真空容器内ガス圧力 基板温度 ６６．７Ｐａ（０，５Ｔｏｒｒ） １００℃ ５Ａ ００Ｗ ５ｘｘ ４０Ｐａ（０，３Ｔｏｒｒ） ２００℃ ＰＨ，ガス； （ｃＨ４ガス＋ＳｔＨ＋ガス） ５．８：ＩＱＯＯ ソレノイド交流電流 １５Ａ（２）試料２
について ａ 正孔注入層及び電子注入層 試料ｌと同じ条件で製造した ｂ 発光層 真空容器内Ｈ，ガス圧力を４０Ｐａ（０，３Ｔｏｒｒ）
とした他は試料１と同じ条件で製造した（３）試料３に
ついて ａ 正孔注入層及び電子注入層 試料１と同じ条件で製造した ｂ 発光層 真空容器内ガス圧力を１３．３Ｐａ（０，ＩＴｏｒｒ）
とした他は試料１と同じ条件で製造した以上の各試料１
〜３について波長とＥＬ強度との関係を調べたところ第
３図に示す関係が得られた。第３図実線■〜■のグラフ
は夫々試料１〜３に対応する。いずれの試料１〜３も目
視で十分観察できる発光を示し、十分な発光特性を有し
ていることが判った。試験に用いた順方向バイアス電圧
は５■であり、電流密度は２００ ｍＡ／ａｘ”であっ
た。以上の実施例では、ａ−ＳｉＣ膜としてＥｇｏが２
．ＯａＶ、ｐか１０６Ω−ａｍのものを用いたが、Ｅｇ
ｏが２．２ｅＶよりも大きく、ρが１０”Ω・ａｍより
も小さいものを用いれば発光特性は更に良くなる。また
基板温度については＆−Ｃ：Ｈ膜の耐熱性により制限さ
れるが、ａ−Ｃ：■（膜は３００℃以上に加熱されると
Ｅｇｏが低下し、かつ膜圧が小さくなるため、３００℃
程度が限界である。
ところでｐ型のａ−ＳｉＨ膜、ａ−Ｃ：Ｈ膜及びｎ型の
ａ−９ｉＣ膜を積層したｐ−１−ｎ型セルを作った場合
、ａ −Ｃ： Ｈ膜とａ−５ｉＣ膜（ｐ型またはｎ型）
との接合はへテロ接合どなるから、その接合が良好にな
されるか否か、即ち注入層から発光層に正孔（電子）が
うまく注入されるか否かが問題であったが、試料１〜３
についてダイオード特性を調べてみると、良好な特性を
示し、接合が良好になされていることが判った。
ａ−９ｉＣ膜を積層したｐ−１−ｎ型セルを作った場合
、ａ −Ｃ： Ｈ膜とａ−５ｉＣ膜（ｐ型またはｎ型）
との接合はへテロ接合どなるから、その接合が良好にな
されるか否か、即ち注入層から発光層に正孔（電子）が
うまく注入されるか否かが問題であったが、試料１〜３
についてダイオード特性を調べてみると、良好な特性を
示し、接合が良好になされていることが判った。
（第２実施例）
本実施例にあっては、第１図中の符号４は３００ｎｍの
厚さのアモルファス炭素系膜（以下「ａ−Ｃ：Ｓｉ、Ｈ
膜」という）よりなる発光層となり、他の構成は第１実
施例によるものと同様である。
厚さのアモルファス炭素系膜（以下「ａ−Ｃ：Ｓｉ、Ｈ
膜」という）よりなる発光層となり、他の構成は第１実
施例によるものと同様である。
次に本実施例の発光素子の製造方法について第２図を参
照しながら説明する。同図中１０は真空容器であり、独
立して電力印加できる２組の非対称平行平板電極と外部
にプラズマ閉じ込め制御用ソレノイド１１．１２を備え
ている。先ずＣＨ４ＳｉＨ＊及びＢ ｔ Ｈ＊の混合ガ
スをＨ，ガスにより約１０倍に希釈した反応ガスを真空
容器１０に導入すると共に１１．１２のソレノイドに交
流電流を流し、このガスに１３．１４の高周波電源によ
り高周波電圧を印加し、グロー放電によって生成する分
解ガスを電極が形成された基板１５上にて重合させ、以
ってｐ型のａ −Ｓ ｉＣ膜を得る。即ち、このｈ−８
ｉＣ膜はブラダ？ ＣＶ Ｄ （ＣｈｅｍｉｃａｌＶａ
ｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により生成されたも
のである。続いて真空容器１０を高真空にした後、この
中にＨ１ガスと炭化水素ガスを導入すると共にソレノイ
ドに交流電流を流し、高周波電源１３，１４により高周
波電圧を独立に印加して、カソード１６．１７上に置か
れた固体炭素系物質例えばグラファイトよりなるターゲ
ット１８とシリコンよりなるターゲット１９に水素ガス
のエネルギー粒子を衝突させるスパッタ法を行い、これ
に上りユＣ：Ｓｉ、Ｈ膜を前記＆−９ｉＣ膜上に積層生
成する。しかる後に真空容器ＩＯを再び高真空にし、Ｂ
、Ｈ，ガスの代わりにＰＨ，ガスを用いた他は第１の成
膜に適用した方法と同様にしてｎ型のａ−ＳｉＣ膜を得
、その後このａ−９ｉＣ膜上に電極膜を形成することに
よってｐ−ｔ−ｎ型の発光素子が得られる。
照しながら説明する。同図中１０は真空容器であり、独
立して電力印加できる２組の非対称平行平板電極と外部
にプラズマ閉じ込め制御用ソレノイド１１．１２を備え
ている。先ずＣＨ４ＳｉＨ＊及びＢ ｔ Ｈ＊の混合ガ
スをＨ，ガスにより約１０倍に希釈した反応ガスを真空
容器１０に導入すると共に１１．１２のソレノイドに交
流電流を流し、このガスに１３．１４の高周波電源によ
り高周波電圧を印加し、グロー放電によって生成する分
解ガスを電極が形成された基板１５上にて重合させ、以
ってｐ型のａ −Ｓ ｉＣ膜を得る。即ち、このｈ−８
ｉＣ膜はブラダ？ ＣＶ Ｄ （ＣｈｅｍｉｃａｌＶａ
ｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により生成されたも
のである。続いて真空容器１０を高真空にした後、この
中にＨ１ガスと炭化水素ガスを導入すると共にソレノイ
ドに交流電流を流し、高周波電源１３，１４により高周
波電圧を独立に印加して、カソード１６．１７上に置か
れた固体炭素系物質例えばグラファイトよりなるターゲ
ット１８とシリコンよりなるターゲット１９に水素ガス
のエネルギー粒子を衝突させるスパッタ法を行い、これ
に上りユＣ：Ｓｉ、Ｈ膜を前記＆−９ｉＣ膜上に積層生
成する。しかる後に真空容器ＩＯを再び高真空にし、Ｂ
、Ｈ，ガスの代わりにＰＨ，ガスを用いた他は第１の成
膜に適用した方法と同様にしてｎ型のａ−ＳｉＣ膜を得
、その後このａ−９ｉＣ膜上に電極膜を形成することに
よってｐ−ｔ−ｎ型の発光素子が得られる。
ここで第２図に示す装置を用いて発光素子を製造する場
合の製造条件の３つの例（試料１〜３）を以下に挙げる
。
合の製造条件の３つの例（試料１〜３）を以下に挙げる
。
（１）試料ｌについて
λ 正孔注入層
真空容器内ガス圧力 ４０Ｐａ（０，３Ｔ
ｏｒｒ）基板温度 ２５０℃ア
ンモニアガス： Ｓ ｉ Ｈ４ガス ｌ；１Ｂ、Ｈ
，ガス： （ＣＨ，ガス＋ＳｉＨ，ガス） ３：１０００ソ
レノイド交流電流 １５Ａ真空容器内Ｈ，
ガス圧力 基板温度 ソレノイド交流電流 高周波電源電力 ターゲットの径 電子注入層 真空容器内ガス圧力 基板温度 アンモニアガス：ＳｉＨ＊ガス ソレノイド交流電流 ６６．７Ｐａ（０，５Ｔｏｒｒ） ２５０°Ｃ ５Ａ ｏｏｗ ７５ス肩 ４０Ｐａ（０，３Ｔｏｒｒ） ２５０°Ｃ １：１ ５Ａ （２）試料２について ｂ 発光層 正孔注入層及び電子注入層 試料ｌと同じ条件で製造した ｂ 発光層 真空容器内Ｈ，ガス圧力を４０Ｐａ（０，３Ｔｏｒｒ）
とした他は試料１と同じ条件で製造した（３）試料３に
ついて １ 正孔注入層及び電子注入層 試料ｌと同じ条件で製造した ｂ 発光層 真空容器内ガス圧力を１３．３Ｐａ（Ｑ、ｔＴｏｒｒ）
とした他は試料！と同じ条件で製造した以との各試料１
〜３について波長とＥＬ強度との関係を調べたところ上
記第１実施例と全く同様に第３図に示す関係が得られた
。第３図実線■〜■のグラフは夫々試料１〜３に対応す
る。いずれの試料１〜３も目視で十分観察できる発光を
示し、十分な発光特性を宵していることが判った。試験
に用いた順方向バイアス電圧は５Ｖであり、電流密度は
２００ｍＡ／ａｍ”であった。以上の実施例では、ａ−
ＳｉＣ膜としてＥｇｏが２．ＯｅＶρが１０６Ω・ａＸ
のものを用いたが、Ｅｇｏか２２ｅＶより６大きく、ρ
が１０”Ω・ｃｍよりも小さいものを用いれば発光特性
は更に良くなる。また基板温度についてはａ−Ｃ＋Ｓｉ
、薄膜の耐熱性により制限されるが、ａ −Ｃ： Ｓ
ｉ 、 Ｈｌｌｉｉ；ｔ３５０℃以上に加熱されるとＥ
ｇｏか低下し、かっ膜圧が小さくなるため、３００ ℃
程度が限界である。
ｏｒｒ）基板温度 ２５０℃ア
ンモニアガス： Ｓ ｉ Ｈ４ガス ｌ；１Ｂ、Ｈ
，ガス： （ＣＨ，ガス＋ＳｉＨ，ガス） ３：１０００ソ
レノイド交流電流 １５Ａ真空容器内Ｈ，
ガス圧力 基板温度 ソレノイド交流電流 高周波電源電力 ターゲットの径 電子注入層 真空容器内ガス圧力 基板温度 アンモニアガス：ＳｉＨ＊ガス ソレノイド交流電流 ６６．７Ｐａ（０，５Ｔｏｒｒ） ２５０°Ｃ ５Ａ ｏｏｗ ７５ス肩 ４０Ｐａ（０，３Ｔｏｒｒ） ２５０°Ｃ １：１ ５Ａ （２）試料２について ｂ 発光層 正孔注入層及び電子注入層 試料ｌと同じ条件で製造した ｂ 発光層 真空容器内Ｈ，ガス圧力を４０Ｐａ（０，３Ｔｏｒｒ）
とした他は試料１と同じ条件で製造した（３）試料３に
ついて １ 正孔注入層及び電子注入層 試料ｌと同じ条件で製造した ｂ 発光層 真空容器内ガス圧力を１３．３Ｐａ（Ｑ、ｔＴｏｒｒ）
とした他は試料！と同じ条件で製造した以との各試料１
〜３について波長とＥＬ強度との関係を調べたところ上
記第１実施例と全く同様に第３図に示す関係が得られた
。第３図実線■〜■のグラフは夫々試料１〜３に対応す
る。いずれの試料１〜３も目視で十分観察できる発光を
示し、十分な発光特性を宵していることが判った。試験
に用いた順方向バイアス電圧は５Ｖであり、電流密度は
２００ｍＡ／ａｍ”であった。以上の実施例では、ａ−
ＳｉＣ膜としてＥｇｏが２．ＯｅＶρが１０６Ω・ａＸ
のものを用いたが、Ｅｇｏか２２ｅＶより６大きく、ρ
が１０”Ω・ｃｍよりも小さいものを用いれば発光特性
は更に良くなる。また基板温度についてはａ−Ｃ＋Ｓｉ
、薄膜の耐熱性により制限されるが、ａ −Ｃ： Ｓ
ｉ 、 Ｈｌｌｉｉ；ｔ３５０℃以上に加熱されるとＥ
ｇｏか低下し、かっ膜圧が小さくなるため、３００ ℃
程度が限界である。
ところでｐ型のａ−５ｉＮ膜、ａ−Ｃ：５ｉｔｌ膜及び
ｎ型の１−９ｉＣ膜を積層したｐ−ｉｎ型セルを作った
場合、ａ−Ｃ：Ｓｔ、薄膜とａＳｉＣ膜（ｐ型またはｎ
型）との接合はへテロ接合となるから、その接合が良好
になされるか否か、即ち注入層から発光層に正孔（電子
）がうまく注入されるか否かが問題であったが、試料１
〜３についてダイオード特性を調べてみると、良好な特
性を示し、接合が良好になされていることが判った。
ｎ型の１−９ｉＣ膜を積層したｐ−ｉｎ型セルを作った
場合、ａ−Ｃ：Ｓｔ、薄膜とａＳｉＣ膜（ｐ型またはｎ
型）との接合はへテロ接合となるから、その接合が良好
になされるか否か、即ち注入層から発光層に正孔（電子
）がうまく注入されるか否かが問題であったが、試料１
〜３についてダイオード特性を調べてみると、良好な特
性を示し、接合が良好になされていることが判った。
Ｇ９発明の効果
本発明によれば、スパッタ法により得られたａ−Ｃ：薄
膜又はａ−Ｃ：Ｓｉ、薄膜を発光層とし°て用いている
ため、大きな光学的エネルギーギャップを有すると共に
発光特性をスパッタ条件を変えることによりコントロー
ルできるから要望に応じた発光層が容易に得られる。そ
してプラズマＣ子の注入層として用いているため、発光
層と注入層とがへテロ接合により結合されていても電子
及び正孔がうまく発光層に注入されると共に、光学的エ
ネルギーギャップ及び抵抗率について目標特性を満足す
る注入層を容易に作り出することができるから、これに
よりａ−Ｃ：Ｈ膜部ち発光層の特性を十分に引き出すこ
とができ、実用価値の高い発光素子を得ることができる
。
膜又はａ−Ｃ：Ｓｉ、薄膜を発光層とし°て用いている
ため、大きな光学的エネルギーギャップを有すると共に
発光特性をスパッタ条件を変えることによりコントロー
ルできるから要望に応じた発光層が容易に得られる。そ
してプラズマＣ子の注入層として用いているため、発光
層と注入層とがへテロ接合により結合されていても電子
及び正孔がうまく発光層に注入されると共に、光学的エ
ネルギーギャップ及び抵抗率について目標特性を満足す
る注入層を容易に作り出することができるから、これに
よりａ−Ｃ：Ｈ膜部ち発光層の特性を十分に引き出すこ
とができ、実用価値の高い発光素子を得ることができる
。
また、真空容器の内部に可動プラズマ整流部を、外部に
プラズマ閉じ込め制御用ソレノイドを配置したことによ
り、薄膜の安定した成膜か可能となる。
プラズマ閉じ込め制御用ソレノイドを配置したことによ
り、薄膜の安定した成膜か可能となる。
第１図は本発明の実施例に係る発光素子を示すＶＤ法に
より得られたａ−ＳｉＣ膜を正孔及び電構成図、第２図
は発光素子の薄膜作製装置を示す概略図、第３図はダイ
オードの発光特性を示す特性図、第４図はアモルファス
炭素系膜のＥｏとＰＬとの関係を示す特性図である。 ３・・・（ｐ型）アモルファス炭化ケイ素膜、４・・・
アモルファス炭素系膜、５・・・（ｎ型）アモルファス
炭化ケイ素膜、ｌＯ・・・真空容器、１１．１２・・・
プラズマ閉じ込め制御用ソレノイド、１８．１９・・・
ターゲット。 外２名 第１図 ’ｌテモツ；「すσ）ｉｎ’ｃ 第 図 タパイオードみ乃６党丹性図 仮装 （ｅＶ ） 第４図 アモルファス炭＃干屏莞のＥｏとＰＬと０関優凹Ｅｇｏ
（ｅＶ ）
より得られたａ−ＳｉＣ膜を正孔及び電構成図、第２図
は発光素子の薄膜作製装置を示す概略図、第３図はダイ
オードの発光特性を示す特性図、第４図はアモルファス
炭素系膜のＥｏとＰＬとの関係を示す特性図である。 ３・・・（ｐ型）アモルファス炭化ケイ素膜、４・・・
アモルファス炭素系膜、５・・・（ｎ型）アモルファス
炭化ケイ素膜、ｌＯ・・・真空容器、１１．１２・・・
プラズマ閉じ込め制御用ソレノイド、１８．１９・・・
ターゲット。 外２名 第１図 ’ｌテモツ；「すσ）ｉｎ’ｃ 第 図 タパイオードみ乃６党丹性図 仮装 （ｅＶ ） 第４図 アモルファス炭＃干屏莞のＥｏとＰＬと０関優凹Ｅｇｏ
（ｅＶ ）
Claims (3)
- （１）真空容器内に独立して電力印加できる２組の非対
称平行平板電極が配設され、該真空容器外部にプラズマ
閉じ込め制御用ソレノイドを備えてなる薄膜作製装置の
前記電極のターゲット部側にグラファイトを載置し、炭
化水素ガスと水素化ケイ素ガスとｐ型不純物ガスとを含
む低圧の反応ガスを真空容器内でグロー放電させて分解
ガスを重合させるプラズマ化学的蒸着法（ＣＶＤ）を行
い、これにより生成されたｐ型のアモルファス炭化ケイ
素膜よりなる正孔注入層と、 前記薄膜作製装置の前記電極のターゲット部側にグラフ
ァイトを載置し、低圧の水素ガスを導入した真空容器内
に電圧を印加して固体炭素系物質よりなるターゲットに
水素ガスのエネルギー粒子を衝突させるスパッタ法を行
い、これにより生成されたアモルファス炭素系膜よりな
る発光層と、前記薄膜作製装置の前記電極のターゲット
部側にグラファイトを載置し、炭化水素ガスと水素化ケ
イ素ガスとｎ型不純物ガスとを含む低圧の反応ガスを真
空容器内でグロー放電させて分解ガスを重合させるプラ
ズマ化学蒸着法（ＣＶＤ）を行い、これにより生成され
たｎ型のアモルファス炭化ケイ素膜よりなる電子注入層
とを順に積層することを特徴とする発光素子の製造方法
。 - （２）前記薄膜作製装置は、真空容器内にプラズマ流の
制御に供される可動プラズマ整流部を備えると共に、２
組の非対称平行平板電極はアノード電極がカソード電極
より小さく、さらに基板ホルダがアノード電極の後方に
配設されている特許請求の範囲第１項記載に係る発光素
子の製造方法。 - （３）真空容器内に独立して電力印加できる２組の非対
称平行平板電極が配設され、該真空容器外部にプラズマ
閉じ込め制御用ソレノイドを備えてなる薄膜作製装置の
前記電極のターゲット部側にグラファイトを載置し、炭
化水素ガスと水素化ケイ素ガスとｐ型不純物ガスとを含
む低圧の反応ガスを真空容器内でグロー放電させて分解
ガスを重合させるプラズマ化学的蒸着法（ＣＶＤ）を行
い、これにより生成されたｐ型のアモルファス炭化ケイ
素膜よりなる正孔注入層と、 前記薄膜作製装置の前記電極のターゲット部側にグラフ
ァイトを載置し、低圧の水素ガスと炭化水素ガスを導入
した真空容器内に電圧を印加して固体炭素系物質よりな
るターゲットに水素ガスのエネルギー粒子を衝突させる
スパッタ法を行い、これにより生成されたアモルファス
炭素系膜よりなる発光層と、 前記薄膜作製装置の前記電極のターゲット部側にグラフ
ァイトを載置し、炭化水素ガスと水素化ケイ素ガスとｎ
型不純物ガスとを含む低圧の反応ガスを真空容器内でグ
ロー放電させて分解ガスを重合させるプラズマ化学蒸着
法（ＣＶＤ）を行い、これにより生成されたｎ型のアモ
ルファス炭化ケイ素膜よりなる電子注入層とを順に積層
することを特徴とする発光素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1045775A JPH02224377A (ja) | 1989-02-27 | 1989-02-27 | 発光素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1045775A JPH02224377A (ja) | 1989-02-27 | 1989-02-27 | 発光素子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02224377A true JPH02224377A (ja) | 1990-09-06 |
Family
ID=12728670
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1045775A Pending JPH02224377A (ja) | 1989-02-27 | 1989-02-27 | 発光素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02224377A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004095591A1 (ja) * | 2003-04-23 | 2004-11-04 | Hoya Corporation | 発光ダイオード |
-
1989
- 1989-02-27 JP JP1045775A patent/JPH02224377A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004095591A1 (ja) * | 2003-04-23 | 2004-11-04 | Hoya Corporation | 発光ダイオード |
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