JPH0355038B2 - - Google Patents
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- JPH0355038B2 JPH0355038B2 JP60029052A JP2905285A JPH0355038B2 JP H0355038 B2 JPH0355038 B2 JP H0355038B2 JP 60029052 A JP60029052 A JP 60029052A JP 2905285 A JP2905285 A JP 2905285A JP H0355038 B2 JPH0355038 B2 JP H0355038B2
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Description
【発明の詳細な説明】
＜技術分野＞
本発明は、薄膜発光素子の製造技術に関し、特
に薄膜発光層の両主面を誘電体層で被覆した三層
構造を１対の電極間に介設し、交流電界の印加に
応答してEL（Electro Luminescence）発光を生
起する薄膜発光素子における誘電体層の製造方法
に関するものである。
に薄膜発光層の両主面を誘電体層で被覆した三層
構造を１対の電極間に介設し、交流電界の印加に
応答してEL（Electro Luminescence）発光を生
起する薄膜発光素子における誘電体層の製造方法
に関するものである。
＜従来技術とその問題点＞
交流電界の印加に応答してEL発光を呈する薄
膜発光層を誘電体層でサンドイツチ状に挾設した
三層構造薄膜発光素子は高輝度特性を利用して
種々の表示装置や面発光源等に利用されている。
第２図は三層構造薄膜発光素子の基本構造を示す
構成図である。ガラス等の透光性基板１上に透明
電極２が帯状に複数本配列され、この上にSiO2
膜３とSi−Ｎ膜４から成る下部誘電体層、ZnS発
光母材にMn等の活性物質をドープした発光層
５、Si−Ｎ膜６とAl2O3膜７の重量層から成る上
部誘電体層が順次積層されて三層構造部が構成さ
れている。Al2O3膜７上には上記透明電極２と直
交する方向に帯状のAlから成る背面電極８が配
列され、背面電極８と透明電極２は交流電源９に
接続されてこの薄膜発光素子が駆動される。
膜発光層を誘電体層でサンドイツチ状に挾設した
三層構造薄膜発光素子は高輝度特性を利用して
種々の表示装置や面発光源等に利用されている。
第２図は三層構造薄膜発光素子の基本構造を示す
構成図である。ガラス等の透光性基板１上に透明
電極２が帯状に複数本配列され、この上にSiO2
膜３とSi−Ｎ膜４から成る下部誘電体層、ZnS発
光母材にMn等の活性物質をドープした発光層
５、Si−Ｎ膜６とAl2O3膜７の重量層から成る上
部誘電体層が順次積層されて三層構造部が構成さ
れている。Al2O3膜７上には上記透明電極２と直
交する方向に帯状のAlから成る背面電極８が配
列され、背面電極８と透明電極２は交流電源９に
接続されてこの薄膜発光素子が駆動される。
上記構造の薄膜発光素子において上部誘電体層
としては絶縁耐圧、誘電率、発光特性等の観点か
ら、非結晶の絶縁膜として知られているSi−Ｎ
（窒化シリコン）膜あるいはSi−Ｎ膜とAl2O3（ア
ルミナ）膜の複合膜が用いられている。このSi−
Ｎ膜は、通常Si（シリコン）ターゲツトをN2（窒
素）ガスでリアクテイブパツタリングして成膜さ
れ、Si3N4を基本形として形成される。しかしな
がら、このようにして得られたSi−Ｎ膜は次のよ
うな欠点を内包している。
としては絶縁耐圧、誘電率、発光特性等の観点か
ら、非結晶の絶縁膜として知られているSi−Ｎ
（窒化シリコン）膜あるいはSi−Ｎ膜とAl2O3（ア
ルミナ）膜の複合膜が用いられている。このSi−
Ｎ膜は、通常Si（シリコン）ターゲツトをN2（窒
素）ガスでリアクテイブパツタリングして成膜さ
れ、Si3N4を基本形として形成される。しかしな
がら、このようにして得られたSi−Ｎ膜は次のよ
うな欠点を内包している。
(1) 発光層上の微小突起や異物に対するカバレー
ジが悪い。
ジが悪い。
(2) スパツタ時の２次電子の入射により発光層が
ダメージを受け、発光特性が変化し易い。
ダメージを受け、発光特性が変化し易い。
(3) 成膜速度が200Å／分と遅く、また高真空を
必要とするため、装置コストが高くなる。
必要とするため、装置コストが高くなる。
上記(1)の欠点によつて、発光層とSi−Ｎ膜間の
界面に湿気が浸透し易く、層間剥離の原因とな
る。(2)の欠点は表示装置としての実用化を困難に
し(3)の欠点は量産性を阻害する要因となる。
界面に湿気が浸透し易く、層間剥離の原因とな
る。(2)の欠点は表示装置としての実用化を困難に
し(3)の欠点は量産性を阻害する要因となる。
Si−Ｎ膜の成膜法としては、上記スパツタリン
グ法以外にプラズマCVD法を用いることができ
る。プラズマCVD法を用いる場合には、通常
SiH4（シラン）とNH3（アンモニア）の混合ガス
を原料ガスとしこの原料ガスよりSi−Ｎの成膜が
行なわれる。得られるSi−Ｎ膜はカバレージが良
好でスパツタリングのような２次電子の入射もな
く成膜速度も速いという利点を有するが、反面
SiH4とNH3の混合ガラス系では原料ガス中に含
まれるＨ（水素）の量が多く、Si−Ｎ膜中に多量
のSi−HnやＮ−Hnの如き水素化物が含有される
結果となる。またプラズマ中で生成される水素ラ
ジカルも多くこの水素ラジカルによつて下地の発
光層がダメージを受ける。即ち、水素ラジカルと
発光層母材のZnSが反応してZnS発光層表面のＳ
（イオウ）がH2Sとなつて奪われ、発光層表面に
Ｓ−ベイキヤンシイ（vacancy）が形成される。
その結果、SiH4とNH3の混合ガスを用いたプラ
ズマCVD法によるSi−Ｎ膜を上部誘電体層とし
た薄膜発光素子は、発光輝度が低下することとな
る。
グ法以外にプラズマCVD法を用いることができ
る。プラズマCVD法を用いる場合には、通常
SiH4（シラン）とNH3（アンモニア）の混合ガス
を原料ガスとしこの原料ガスよりSi−Ｎの成膜が
行なわれる。得られるSi−Ｎ膜はカバレージが良
好でスパツタリングのような２次電子の入射もな
く成膜速度も速いという利点を有するが、反面
SiH4とNH3の混合ガラス系では原料ガス中に含
まれるＨ（水素）の量が多く、Si−Ｎ膜中に多量
のSi−HnやＮ−Hnの如き水素化物が含有される
結果となる。またプラズマ中で生成される水素ラ
ジカルも多くこの水素ラジカルによつて下地の発
光層がダメージを受ける。即ち、水素ラジカルと
発光層母材のZnSが反応してZnS発光層表面のＳ
（イオウ）がH2Sとなつて奪われ、発光層表面に
Ｓ−ベイキヤンシイ（vacancy）が形成される。
その結果、SiH4とNH3の混合ガスを用いたプラ
ズマCVD法によるSi−Ｎ膜を上部誘電体層とし
た薄膜発光素子は、発光輝度が低下することとな
る。
＜発明の目的及び概要＞
本発明は上述の問題点に鑑み、発光層を下地層
としてこの上に被覆される誘電体層をSi−Ｎ膜で
形成する際に、SiH4（シラン）とN2（窒素）の混
合ガスを用いたプラズマCVD法を利用してSi−
Ｎ膜を成膜した後、この上にSiH4とNH3の混合
ガスを用いたプラズマCVD法を利用してSi−Ｎ
膜を重畳することにより、耐湿性、量産性及び輝
度特性の諸条件を満足する薄膜発光素子を作製す
ることのできる製造技術を提供することを目的と
する。
としてこの上に被覆される誘電体層をSi−Ｎ膜で
形成する際に、SiH4（シラン）とN2（窒素）の混
合ガスを用いたプラズマCVD法を利用してSi−
Ｎ膜を成膜した後、この上にSiH4とNH3の混合
ガスを用いたプラズマCVD法を利用してSi−Ｎ
膜を重畳することにより、耐湿性、量産性及び輝
度特性の諸条件を満足する薄膜発光素子を作製す
ることのできる製造技術を提供することを目的と
する。
＜実施例＞
以下、第１図を参照しながら本発明の１実施例
について説明する。
について説明する。
ガワス基板１上に透明導電膜（ITO膜）を被着
後、帯状成形して複数本の透明電極２をパターン
形成する。次に、スパツタリング法または真空蒸
着法でSiO2膜３を厚さ200〜800Å程度に堆積し、
この上に更にスパツタリング法でSi−Ｎ膜４を厚
さ1000〜3000Å程度積層して下部誘電体層とす
る。SiO2膜３は下部誘電体層と透明電極２間の
密着力を強固にするために介層されるものであ
る。Si−Ｎ膜４上には発光層５を層設する。この
発光層５の形成は、発光層５の母材となるZnSに
発光センターとなるMn、Dy、Tmあるいはこれ
らの化合物を添加した焼結ペレツトを電子ビーム
蒸着することにより行なわれる。その膜厚は6000
〜8000Å程度に設定し、成膜後真空アニールす
る。次にこの発光層５を下地層としてこの上にSi
−Ｎ膜から成る上部誘電体層を２層に重畳形成
し、発光層５の両生面を上下部誘電体層で挾接し
た三層構造部を作製する。
後、帯状成形して複数本の透明電極２をパターン
形成する。次に、スパツタリング法または真空蒸
着法でSiO2膜３を厚さ200〜800Å程度に堆積し、
この上に更にスパツタリング法でSi−Ｎ膜４を厚
さ1000〜3000Å程度積層して下部誘電体層とす
る。SiO2膜３は下部誘電体層と透明電極２間の
密着力を強固にするために介層されるものであ
る。Si−Ｎ膜４上には発光層５を層設する。この
発光層５の形成は、発光層５の母材となるZnSに
発光センターとなるMn、Dy、Tmあるいはこれ
らの化合物を添加した焼結ペレツトを電子ビーム
蒸着することにより行なわれる。その膜厚は6000
〜8000Å程度に設定し、成膜後真空アニールす
る。次にこの発光層５を下地層としてこの上にSi
−Ｎ膜から成る上部誘電体層を２層に重畳形成
し、発光層５の両生面を上下部誘電体層で挾接し
た三層構造部を作製する。
ここで、上部誘電体層となるSi−Ｎ膜は発光層
５に接する側のSi−Ｎ膜１０をSiH4（シラン）と
N2（窒素）の混合ガスを用いたプラズマCVD法
によつて成膜する。SiH4とNH3の混合ガスを原
料ガスとするプラズマCVD法では、原料ガス中
の水素源がSiH4のみであるためプラズマ中で生
成する水素ラジカルの量が少なく、従来のSiH4
−NH3系原料ガスで見られた様なZnS発光層５の
表面のダメージは抑制される。従つて発光層５の
発光輝度特性は高く維持される。また、SiH4−
N2系原料ガスを用いたプラズマCVD法によるSi
−Ｎ膜１０もカバレージが追好で膜欠陥も少なく
耐湿保護膜として優れていることが確かめられ
た。成膜速度も200〜300Å／分程度の値を有しパ
ツタリング法の成膜速度よりも速い。但し、N2
の結合エネルギーはNH3のＮ−Ｈの結合エネル
ギーよりも高く、NH3に比べてN2の解離が難い
ためにSi−Ｎ膜の成膜速度には限界が生ずる。従
つて、本実施例ではSiH4とN2の混合ガスを用い
たプラズマCVD法によつて成膜するSi−Ｎ膜１
０を100〜800Å程度の厚さとし、この上にSiH4
とNH3の混合ガスを用いた成膜速度300〜600
Å／分程度のプラズマCVD法でSi−Ｎ膜１１を
積層して厚さ1500〜3000Å程度の厚さの２層構造
Si−Ｎ膜１０，１１から成る上部誘電体層を形成
する。発光輝度特性で重要な因子は発光層５とSi
−Ｎ膜１０間の界面状態であり、従つてSiH4と
N2を原料ガスとして成膜されるSi−Ｎ膜１０の
膜厚は100〜800Å程度で充分である。このSi−Ｎ
膜１０上には成膜速度のより速いSiH4とNH3を
原料ガスとしつてSi−Ｎ膜１１を重畳させる。Si
−Ｎ膜１０とSi−Ｎ膜１１の切換は同じプラズマ
CVD装置を用いてガス組成を変更するのみで可
能である。
５に接する側のSi−Ｎ膜１０をSiH4（シラン）と
N2（窒素）の混合ガスを用いたプラズマCVD法
によつて成膜する。SiH4とNH3の混合ガスを原
料ガスとするプラズマCVD法では、原料ガス中
の水素源がSiH4のみであるためプラズマ中で生
成する水素ラジカルの量が少なく、従来のSiH4
−NH3系原料ガスで見られた様なZnS発光層５の
表面のダメージは抑制される。従つて発光層５の
発光輝度特性は高く維持される。また、SiH4−
N2系原料ガスを用いたプラズマCVD法によるSi
−Ｎ膜１０もカバレージが追好で膜欠陥も少なく
耐湿保護膜として優れていることが確かめられ
た。成膜速度も200〜300Å／分程度の値を有しパ
ツタリング法の成膜速度よりも速い。但し、N2
の結合エネルギーはNH3のＮ−Ｈの結合エネル
ギーよりも高く、NH3に比べてN2の解離が難い
ためにSi−Ｎ膜の成膜速度には限界が生ずる。従
つて、本実施例ではSiH4とN2の混合ガスを用い
たプラズマCVD法によつて成膜するSi−Ｎ膜１
０を100〜800Å程度の厚さとし、この上にSiH4
とNH3の混合ガスを用いた成膜速度300〜600
Å／分程度のプラズマCVD法でSi−Ｎ膜１１を
積層して厚さ1500〜3000Å程度の厚さの２層構造
Si−Ｎ膜１０，１１から成る上部誘電体層を形成
する。発光輝度特性で重要な因子は発光層５とSi
−Ｎ膜１０間の界面状態であり、従つてSiH4と
N2を原料ガスとして成膜されるSi−Ｎ膜１０の
膜厚は100〜800Å程度で充分である。このSi−Ｎ
膜１０上には成膜速度のより速いSiH4とNH3を
原料ガスとしつてSi−Ｎ膜１１を重畳させる。Si
−Ｎ膜１０とSi−Ｎ膜１１の切換は同じプラズマ
CVD装置を用いてガス組成を変更するのみで可
能である。
上記方法によつて成膜された２層構造Si−Ｎ膜
１０，１１から成る上部誘電体層は膜欠陥が少な
い。この上にAl2O3等の金属酸化膜を重畳させる
必要がなく、直接Al等の背面電極８をパターン
形成することができる。背面電極８はAl等の金
属膜を成膜した後、透明電極２と直交する方向に
帯状形成され、透明電極２とともにマトリツクス
電極構造を構成する。背面電極８と透明電極２は
交流電源９に接続されて発光層５に交流電界を印
加し、この交流電界の印加に応答して発光層５よ
りEL発光が生起される。
１０，１１から成る上部誘電体層は膜欠陥が少な
い。この上にAl2O3等の金属酸化膜を重畳させる
必要がなく、直接Al等の背面電極８をパターン
形成することができる。背面電極８はAl等の金
属膜を成膜した後、透明電極２と直交する方向に
帯状形成され、透明電極２とともにマトリツクス
電極構造を構成する。背面電極８と透明電極２は
交流電源９に接続されて発光層５に交流電界を印
加し、この交流電界の印加に応答して発光層５よ
りEL発光が生起される。
第３図は薄膜発光素子の印加電圧対発光輝度特
性を示す特性図である。図中の破線ａはSiH4−
NH3系原料ガスを用いてプラズマCVD法で上部
誘電体層のSi−Ｎ膜が成膜された従来の薄膜発光
素子の特性曲線である。実線ｂはSiH4−N2系原
料ガスを用いてプラズマCVD法でSi−Ｎ膜１０
を成膜した後、これな重畳してSiN4−NH3系原
料ガスを用いてプラズマCVD法でSi−Ｎ膜１１
が成膜した上記実施例に対応する薄膜発光素子の
特性曲線である。上部誘電体層以外の素子作製条
件は全て同一である。また薄膜発光素子の駆動条
件は交流電界100Hz、40μの対称パルス駆動とし
た。上記実施例により作製された薄膜発光素子は
従来のSiH4−NH3系原料ガスを用いてプラズマ
ーCVD法によりSi−Ｎ膜を単層成膜した薄膜発
光素子孔べて輝特性の点ではるかに優れている。
性を示す特性図である。図中の破線ａはSiH4−
NH3系原料ガスを用いてプラズマCVD法で上部
誘電体層のSi−Ｎ膜が成膜された従来の薄膜発光
素子の特性曲線である。実線ｂはSiH4−N2系原
料ガスを用いてプラズマCVD法でSi−Ｎ膜１０
を成膜した後、これな重畳してSiN4−NH3系原
料ガスを用いてプラズマCVD法でSi−Ｎ膜１１
が成膜した上記実施例に対応する薄膜発光素子の
特性曲線である。上部誘電体層以外の素子作製条
件は全て同一である。また薄膜発光素子の駆動条
件は交流電界100Hz、40μの対称パルス駆動とし
た。上記実施例により作製された薄膜発光素子は
従来のSiH4−NH3系原料ガスを用いてプラズマ
ーCVD法によりSi−Ｎ膜を単層成膜した薄膜発
光素子孔べて輝特性の点ではるかに優れている。
尚、上記実施例において、プラズマCVD法に
よるSi−Ｎ膜の成膜中にN2Oを導入して上部誘電
体層Si−Ｏ−Ｎ（シリコンオキシナイトライド）
膜に置き換かえても同様の効果を得ることができ
る。プラズマCVD法の条件としては、Si−Ｎ膜
１０，１１双方とも基板温度100〜300℃、ガス圧
0.2torrとし、SiH4−NH3系では必要に応じてキ
ヤリアガスとしてN2又はArを導入する。
よるSi−Ｎ膜の成膜中にN2Oを導入して上部誘電
体層Si−Ｏ−Ｎ（シリコンオキシナイトライド）
膜に置き換かえても同様の効果を得ることができ
る。プラズマCVD法の条件としては、Si−Ｎ膜
１０，１１双方とも基板温度100〜300℃、ガス圧
0.2torrとし、SiH4−NH3系では必要に応じてキ
ヤリアガスとしてN2又はArを導入する。
＜発明の効果＞
以上詳設した如く、本発明によれば発光層に対
するカバレージが良好な誘電体層を有し耐湿性の
顕著なかつ発光輝度特性の高い薄膜発光素子を作
製することができる。また、成膜速度も向上する
ため量産に適し、安価な薄膜発光素子が得られ
る。
するカバレージが良好な誘電体層を有し耐湿性の
顕著なかつ発光輝度特性の高い薄膜発光素子を作
製することができる。また、成膜速度も向上する
ため量産に適し、安価な薄膜発光素子が得られ
る。
第１図は本発明の１実施例の説明に供する薄膜
発光素子の基本的構造を示す構成図である。第２
図は従来は薄膜発光素子の構造を示す構成図であ
る。第３図は薄膜発光素子の印加電圧対発光輝度
特性を示す特性図である。 １……ガラス基板、２……透明電極、３……
SiO2膜、４……Si−Ｎ膜、５……発光層、１０，
１１……Si−Ｎ膜、８……背面電極、９……交流
電源。
発光素子の基本的構造を示す構成図である。第２
図は従来は薄膜発光素子の構造を示す構成図であ
る。第３図は薄膜発光素子の印加電圧対発光輝度
特性を示す特性図である。 １……ガラス基板、２……透明電極、３……
SiO2膜、４……Si−Ｎ膜、５……発光層、１０，
１１……Si−Ｎ膜、８……背面電極、９……交流
電源。
Claims (1)
- １ 電界印加に応答してEL発光を生起する発光
層と該発光層を被覆する誘電体層とを１対の電極
間に介設して成る薄膜発光素子の製造方法におい
て、前記発光層を下地層としてシランと窒素の混
合ガスを原料にプラズマCVD法で第１のSi−Ｎ
膜を堆積し、該第１のSi−Ｎ膜に重畳してシラン
とアンモニアの混合ガスを原料にプラズマCVD
法で第２のSi−Ｎ膜を堆積し、該第１及び第２の
Si−Ｎ膜で前記誘電体層を構成したことを特徴と
する薄膜発光素子の製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60029052A JPS61188891A (ja) | 1985-02-15 | 1985-02-15 | 薄膜発光素子の製造方法 |
| US07/023,912 US4721631A (en) | 1985-02-14 | 1987-03-09 | Method of manufacturing thin-film electroluminescent display panel |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60029052A JPS61188891A (ja) | 1985-02-15 | 1985-02-15 | 薄膜発光素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61188891A JPS61188891A (ja) | 1986-08-22 |
| JPH0355038B2 true JPH0355038B2 (ja) | 1991-08-22 |
Family
ID=12265605
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60029052A Granted JPS61188891A (ja) | 1985-02-14 | 1985-02-15 | 薄膜発光素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61188891A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS622495A (ja) * | 1985-06-26 | 1987-01-08 | ホ−ヤ株式会社 | 薄膜ｅｌ素子の製造方法 |
| US5264714A (en) * | 1989-06-23 | 1993-11-23 | Sharp Kabushiki Kaisha | Thin-film electroluminescence device |
-
1985
- 1985-02-15 JP JP60029052A patent/JPS61188891A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61188891A (ja) | 1986-08-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |