JPH034482A - 薄膜el素子の製造方法およびその装置 - Google Patents

薄膜el素子の製造方法およびその装置

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JPH034482A
JPH034482A JP1138075A JP13807589A JPH034482A JP H034482 A JPH034482 A JP H034482A JP 1138075 A JP1138075 A JP 1138075A JP 13807589 A JP13807589 A JP 13807589A JP H034482 A JPH034482 A JP H034482A
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雄二 山本
Yoji Nagayama
長山 洋治
Kazutoshi Nakaya
中屋 和敏
Hideaki Hanai
花井 秀晃
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は電極間に電圧を印加することにより、発光する
薄膜エレクトロルミネッセンス素子(以下、″iit膜
EL素子と略称する)に係わり、特に発光体層を硫化亜
鉛にマンガンをドープした膜(以下、ZnS : Mn
膜と略称する)とするEL素子の製造方法およびその装
置に関する。
[従来技術] 近年、分散型EL素子に代わり、高輝度の薄膜EL素子
が注目されてきている。
従来このようなEL素子の発光体層は、EB蒸着法、ス
パッタリング法などにより、成膜されているが、EB蒸
着法においては(1)蒸発ルツボからクラスター状のも
のが飛び出し、膜中に1〜10μmの欠陥が生じる。(
2)膜中にピンホールなどの欠陥が生じる。(3)蒸発
源が点なので、膜ムラができる等の欠点があり、スパッ
タリング法においては、1)ターゲット2次電子により
ZnS : Mn膜(発光体層)が損傷を受ける。(2
)スパッタガスが膜中に混入する。(3)ターゲット表
面の組成がスパッタリング中に変化するなどの欠点があ
った。
また、有機亜鉛化合物、有機マンガン化合物と有機硫黄
化合物としてのジメチル硫黄、ジエチル硫黄、硫化水素
などの一種以上を含む原料ガスを気相成長させるいわゆ
るMOCVD法により成膜する方法が提案されている(
特開昭62−98596号)。
しかしながら、ジメチル硫黄やジエチル硫黄を用いると
基板温度が500℃以下では成膜できず、500℃以上
とする必要があるが、成膜速度が遅いという欠点があり
、硫化水素を用いると気相中でジエチル硫黄タなどの有
機亜鉛化合物と反応し、粉を生じ膜質に悪影響を与える
ことは避けられないものであった。
本出願人はかかる欠点を解消する目的でMOCVD法で
成膜する薄膜EL素子について出願(特願昭63−12
8291号)した。
[発明の目的] しかしながら、有機亜鉛化合物、ジシクロペンタジェニ
ルマンガン、および有機硫黄化合物としてメチルメルカ
プタンかエチルメルカプタンを含む混合ガスを同一ノズ
ルから反応器へ導入する従来の方法では、例えば数10
cm角の大型基板に成膜すると膜厚が均一にならず、特
にMnのドープ量がばらつき、所望の発光輝度を得るこ
とができなかった・ そこで、本発明者らは、噴出口を多数設けたシャワー型
のノズルを使って成膜したが、前述の混合ガスを同一ノ
ズルから反応器へ導入すると、ノズル板の裏面に黒色の
膜が付着してしまい、その結果Mnのドープ量が減って
薄膜EL素子の発光輝度を低下せしめることが判明した
。この原因を調べたところ、シクロペンタジェニルマン
ガンと有機硫黄化合物が反応してMnSなどの化合物と
思われる黒色の膜が生成されたことによることを見いだ
した。
本発明はこの新しい知見に基づいてなされたもので、特
に大型基板に好適であって、しかも発光輝度の低下を防
止しうる薄膜EL素子の製造方法とその装置を提供する
ことを目的とする。
[問題点を解決するための手段] 本発明は、発光体層の両方の面に、その少なくとも一方
の面には誘電体層を介して、一対の電極を設けた薄膜E
L素子の製造方法において、発光体層は、有機亜鉛化合
物とジシクロペンタジェニルマンガンを含む混合ガスを
同一ノズルから反応器に導入し、他方、′4itl!l
硫黄化合物としてのメチルメルカブタかエチルメルカプ
タンを含む混合ガスを前記ノズルの噴出口上は前記混合
ガスと接触させないで、反応器に導入した後混合させる
ことにより、化学的に気相成長させて成膜するようにし
たことを特徴とする。
また、この方法を実施するための装置としては、発光体
層をMOCVD法により成膜するに際し、有機亜鉛化合
物とジシクロペンタジェニルマンガンを含む混合ガスを
導入するための複数の噴出口を有するノズルと有機硫黄
化合物としてのメチルメルカプタンかエチルメルカプタ
ンを含む混合ガスを反応器に導入するための複数の噴出
口を有するノズルを近接して配設するようにした構成と
すること、有機亜鉛化合物とジシクロペンタジェニルマ
ンガンを含む混合ガスを反応器に導入するための複数の
噴出口を有するノズルに、有機硫黄化合物としてのメチ
ルメルカプタンかエチルメルカプタンを含む混合ガスを
反応器に導入するための複数の細管を挿通し、前記複数
の噴出口とは異なる噴出口を形成するようにした構成と
することを特徴とする。
[作用] ジシクロペンタジェニルマンガン(以下、DCPMと略
称する)と有機硫黄化合物としてのメチルメルカプタン
かエチルメルカプタンを同一ノズルから反応器へ導入す
ると、ノズル内で反応して黒色の膜を生じ、Mnのドー
プ量を精密に制御できなきが、ノズルの噴出口迄はこれ
らの混合ガスを接触させないようにすることにより、こ
のような問題点を解消することができる。
また、ZnSへのMnのドープはZn結晶格子の主とし
て格子点でMnがZnに置換ることにより行われるので
、有機亜鉛化合物とDCPMを同一ノズルに導入し、反
応器へ混合ガスを供給することにより、ノズル内で有機
亜鉛化合物粒子中に、DCPM粒子が均一に分散され、
その結果、基板、形成される発光体層ZnS:Mn膜の
Mnドープも均一、9テゎれ、安定した発光輝度を得る
ことがテキル。
[実施例] 以下、・図面を参照しながら本発明の詳細な説明する。
第1図、第2図は本発明の薄膜EL素子ノ発光体層を製
造するための装置の要部概略図、第3図は全体概略図で
あり、第4図は本発明により得られる薄膜EL素子を示
す断面図である。
1m 無アルカリガラスなどの透明基板1上に有機錫化合物と
フッ素化合物を含む加熱蒸気を原料としてCVD法によ
Sn0w膜を形成し、その後エツチングしてストライブ
状の透明電極2とする。
次に図示しないプラズマCVD装置を用いて、まず、S
iH4ガスとN20ガスを原料としてSiO□膜3を形
成、さらに、同装置によりSiH4ガスとN2ガスを原
料としてSi3N、膜4を形成、2層からなる第1誘電
体層5とする。
(発光体層成膜) この過程の基板1を第3図に示すMOCVD装置設の反
応器21に入れ、ホルダー22で保持し、反応圧力3.
4 丁orr、基板温度600℃の条件で、有機亜鉛化
合物としてのジエチル亜鉛(以下、DEZと略称する)
とDCPMを含む混合ガスを第1図に示すような同一の
複数の噴出口23aを有するノズル23からDEZを2
.2X10″″’ mol/sin SDCPMをキャ
リアガスで流量を!illながら少量、例えば6.5 
XIO”’−’ mol/win反応器内に導入、有機
硫黄化合物としてのメチルメルカプタンガスをノズル2
3に近接して設けた、複数の噴出口24aを有するノズ
ル24から1.1 xio−a mol/win反応器
に導入し、反応時間約40分でMnがドープされたZn
S膜(ZnS:Mn膜)を所望厚さに形成、発光体層6
とする。
その後、他の一面に、Si3N4膜7.5i02膜8を
順次、前述のCVD法により形成、第2誘電体層9とし
、この上にAI等よりなる背面電極1゜を透明電極2と
クロスするようにストライプ状に形成し、薄膜EL素子
とする。
このようにして得られた薄膜EL素子は発光体層6にお
けるMnドープが所望の量(例えば1wt%)、均一に
行われるので、発光輝度のばらつきがなく、安定した高
輝度特性が得られた。
l先九り 第2図に示すように、MOCVD装置のノズル部分を変
えた以外は実施例1と同じ方法、装置によって薄膜EL
素子を得るものである。
ノズル23は有機亜鉛化合物とDCPMを含む混合ガス
を反応器に導入するための複数の噴出口23a形成する
一方、メチルメルカプタンあるいはエチルメルカプタン
などの有lit!黄化合物を含むガスを反応器に導入す
るための複数の細管25をノズル23に挿通し、前記噴
出口23aとは異なる噴出口25aを形成するものであ
る。
このようにすると、有機亜鉛化合物、DCPMを含む混
合ガスはノズル23内で接触してMnが分散されて反応
器に導入されるが、有機硫黄化合物とはノズル内で接触
せず反応器に導入されるので、黒色の膜(MnSなどの
化合@13)がノズル内部に生じて付着することはな(
、ZnSにMnが所望の量、均一にドープされた発光体
層が形成される。
以上、好適な実施例により説明したが、本発明はこれら
に限定されるものではなく、種々の応用が可能である。
発光体層であるZnS : Mn膜をMOCVD法によ
り成膜するためのノズルについて、各実施例のようにD
CPMと有機亜鉛化合物を導入するノズルは実施例1の
ように広面積にして、多数設けた噴出口から反応器に混
合ガスを導入させると、基板上に均一に供給゛されるの
で好ましく、有機硫黄化合物を導入するノズルは実施例
1のように、バイブに複数の噴出口を設けたノズルを基
板の大きさに対応してパイプ本数の増減を行えばよ(、
実施例2のように複数の細管をノズルに挿通してDCP
Mと有機亜鉛化合物が導入される噴出口とは異なる噴出
口を設けると、噴出口の配置を自在に分散できるので、
均一な発光体層を成膜する上で好ましい、なお、導入す
る混合ガスを実施例2と逆にすることも可能であるが、
有機硫黄化合物は基板まわりに充満しやすく、噴出口の
数を有機亜鉛化合物とDCPMの噴出口の数より減少し
うるので、実施例2のような構成にしたほうがよい。
発光体層のZnS : Mn膜について、有機亜鉛化合
物としてジエチル亜鉛以外にも、ジメチル亜鉛を用いて
も同等の特性を有する薄膜EL素子を得ることができる
誘電体層について、第1、第2誘電体とも5i02膜と
Si3N4膜の二層構造にすると、互いにピンホール、
クラスターなどを埋め合うことにより、絶縁耐圧が向上
するので好ましいが、どちらか−層としてもよく、ある
いはその他の誘電体層、例えばTi0□、^1.0.な
どを用し1てもよい、また、第1誘電体層と第2誘電体
層を設けて発光体層を挟持する構造にする方が絶縁上好
ましいが、第2誘電体層のみの構造とすることも可能で
ある。
[発明の効果] 本発明によれば、複数の噴出口を育するノズルから混合
ガスを反応器に導入するので、大面積基板への発光体層
ZnS:Mn膜の均一な成膜を可能にするとともに、D
CPMと有機亜鉛化合物を含む混合ガスを同一ノズルか
ら反応器へ導入し、これらの混合ガスとメチルメルカプ
タンかエチルメルカプタンを含む混合ガスは前記ノズル
の噴出口迄は接触させないで、反応器に導入後混合する
ことにより、ZnS膜へのOnのドープ量のばらつきを
無くし、均一にすることができるので、高発光輝度の薄
膜EL素子を安定して得ることができるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図は本発明の薄膜EL素子の発光体層を製
造するための装置の要部概略図、第3図は全体概略図で
あり、第4図は本発明により得られる薄膜EL素子を示
す断面図である。 6・・・発光体層    20−Mo CV D装置2
1・・・反応器      23.24・・・ノズル2
3a 、 24a・・・噴出口  25・・・細管第1
図 第2図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)発光体層の両方の面に、その少なくとも一方の面
    には誘電体層を介して、一対の電極を設けた薄膜EL素
    子の製造方法において、発光体層は、有機亜鉛化合物と
    ジシクロペンタジエニルマンガンを含む混合ガスを同一
    ノズルから反応器に導入し、他方、有機硫黄化合物とし
    てのメチルメルカプタンかエチルメルカプタンを含む混
    合ガスを前記ノズルの噴出口迄は前記混合ガスと接触さ
    せないで、反応器に導入した後混合させることにより、
    化学的に気相成長させて成膜するようにしたことを特徴
    とする薄膜EL素子の製造方法。
  2. (2)発光体層の両方の面に、その少なくとも一方の面
    には誘電体層を介して、一対の電極を設けた薄膜EL素
    子の製造装置において、発光体層をMOCVD法により
    成膜するに際し、有機亜鉛化合物とジシクロペンタジエ
    ニルマンガンを含む混合ガスを導入するための複数の噴
    出口を有するノズルと有機硫黄化合物としてのメチルメ
    ルカプタンかエチルメルカプタンを含む混合ガスを反応
    器に導入するための複数の噴出口を有するノズルを近接
    して配設するようにしたことを特徴とする薄膜EL素子
    の製造装置。
  3. (3)発光体層の両方の面に、その少なくとも一方の面
    には誘電体層を介して、一対の電極を設けた薄膜EL素
    子の製造装置において、発光体層をMOCVD法により
    成膜するに際し、有機亜鉛化合物とジシクロペンタジエ
    ニルマンガンを含む混合ガスを反応器に導入するための
    複数の噴出口を有するノズルに、有機硫黄化合物として
    のメチルメルカプタンかエチルメルカプタンを含む混合
    ガスを反応器に導入するための複数の細管を挿通し、前
    記複数の噴出口とは異なる噴出口を形成するようにした
    ことを特徴とする薄膜EL素子の製造装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0817575A (ja) * 1994-04-26 1996-01-19 Nippondenso Co Ltd エレクトロルミネッセンス素子の製造方法及び製造装置
US6004618A (en) * 1994-04-26 1999-12-21 Nippondenso., Ltd. Method and apparatus for fabricating electroluminescent device

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0817575A (ja) * 1994-04-26 1996-01-19 Nippondenso Co Ltd エレクトロルミネッセンス素子の製造方法及び製造装置
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