JPH0355039B2 - - Google Patents
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- JPH0355039B2 JPH0355039B2 JP60173813A JP17381385A JPH0355039B2 JP H0355039 B2 JPH0355039 B2 JP H0355039B2 JP 60173813 A JP60173813 A JP 60173813A JP 17381385 A JP17381385 A JP 17381385A JP H0355039 B2 JPH0355039 B2 JP H0355039B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thin film
- zinc sulfide
- active substance
- sputtering
- substrate
- Prior art date
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- Electroluminescent Light Sources (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
「技術分野」
本発明は、エレクトロルミネツセンス素子など
において発光層をなすエレクトロルミネツセンス
薄膜の形成方法に関する。
において発光層をなすエレクトロルミネツセンス
薄膜の形成方法に関する。
「従来技術およびその問題点」
エレクトロルミネツセンス素子（以下、EL素
子という）の発光層として、硫化亜鉛を母材とす
るエレクトロルミネツセンス薄膜（以下、EL薄
膜という）が使用されている。
子という）の発光層として、硫化亜鉛を母材とす
るエレクトロルミネツセンス薄膜（以下、EL薄
膜という）が使用されている。
従来、かかるEL薄膜の形成方法としては、活
性物質を添加した硫化亜鉛焼結体を真空蒸着させ
る方法が一般に採用されている。この場合、硫化
亜鉛焼結体の加熱方法として、抵抗加熱法や、電
子ビーム加熱法が採用されている。
性物質を添加した硫化亜鉛焼結体を真空蒸着させ
る方法が一般に採用されている。この場合、硫化
亜鉛焼結体の加熱方法として、抵抗加熱法や、電
子ビーム加熱法が採用されている。
しかし、抵抗加熱による真空蒸着法の場合、一
定温度における活性物質の蒸気圧と硫化亜鉛の蒸
気圧とに差があるため、それらの蒸発速度が異な
り、生成した薄膜中の活性物質の濃度が、蒸着原
料である硫化亜鉛焼結体中の活性物質の濃度と異
なつてしまう。例えば、活性物質としてマンガン
を添加した硫化亜鉛を抵抗加熱法で真空蒸着した
場合、硫化亜鉛に比べて硫化マンガンの蒸気圧が
低いため、薄膜中のマンガンの濃度は、蒸着原料
であるマンガ付活硫化亜鉛焼結体中のマンガン濃
度より低くなり、また、蒸着初期に形成された部
分よりも蒸着後期に形成された部分のマンガン濃
度の方が高くなるという問題点があつた。
定温度における活性物質の蒸気圧と硫化亜鉛の蒸
気圧とに差があるため、それらの蒸発速度が異な
り、生成した薄膜中の活性物質の濃度が、蒸着原
料である硫化亜鉛焼結体中の活性物質の濃度と異
なつてしまう。例えば、活性物質としてマンガン
を添加した硫化亜鉛を抵抗加熱法で真空蒸着した
場合、硫化亜鉛に比べて硫化マンガンの蒸気圧が
低いため、薄膜中のマンガンの濃度は、蒸着原料
であるマンガ付活硫化亜鉛焼結体中のマンガン濃
度より低くなり、また、蒸着初期に形成された部
分よりも蒸着後期に形成された部分のマンガン濃
度の方が高くなるという問題点があつた。
一方、電子ビーム加熱による真空蒸着法の場合
は、形成され薄膜中の活性物質の濃度変化や濃度
勾配に関しては、上記抵抗加熱による真空蒸着法
に比べて非常に改善される。しかし、電子ビーム
加熱法により蒸着して形成した活性物質を含む硫
化亜鉛薄膜中には、ピンホールや直径数ミクロン
以下の微粒子が含まれることが多い。この原因
は、硫化亜鉛が絶縁性かつ昇華性であるため、数
kVの電子線を照射することにより帯電し、微小
粒子がクーロン力により反発され、基板上に付着
するものと考えられる。このようなピンホールや
微小粒子を含むEL薄膜を用いて薄膜EL素子を形
成した場合、絶縁破壊や剥離が生じやすくなると
いう問題点があつた。
は、形成され薄膜中の活性物質の濃度変化や濃度
勾配に関しては、上記抵抗加熱による真空蒸着法
に比べて非常に改善される。しかし、電子ビーム
加熱法により蒸着して形成した活性物質を含む硫
化亜鉛薄膜中には、ピンホールや直径数ミクロン
以下の微粒子が含まれることが多い。この原因
は、硫化亜鉛が絶縁性かつ昇華性であるため、数
kVの電子線を照射することにより帯電し、微小
粒子がクーロン力により反発され、基板上に付着
するものと考えられる。このようなピンホールや
微小粒子を含むEL薄膜を用いて薄膜EL素子を形
成した場合、絶縁破壊や剥離が生じやすくなると
いう問題点があつた。
またEL薄膜の形成方法としては、上記真空蒸
着法以外に、RF−スパツタリング法も採用され
ている。すなわち、硫化亜鉛に活性物質を添加し
成形したもの、あるいは硫化亜鉛に活性物質の小
片を適量配置したものをターゲツトとし、アルゴ
ンガスを用いてスパツタリングする方法である。
この場合、ターゲツトの硫化亜鉛としては、硫化
亜鉛の粉末を焼結したものが使用されていた。
着法以外に、RF−スパツタリング法も採用され
ている。すなわち、硫化亜鉛に活性物質を添加し
成形したもの、あるいは硫化亜鉛に活性物質の小
片を適量配置したものをターゲツトとし、アルゴ
ンガスを用いてスパツタリングする方法である。
この場合、ターゲツトの硫化亜鉛としては、硫化
亜鉛の粉末を焼結したものが使用されていた。
しかしながら、上記の方法では、ターゲツトの
硫化亜鉛として硫化亜鉛粉末を焼結したものを使
用するので、空隙が多く、イオウ成分の多いもの
となる。このため、形成されたEL薄膜もイオウ
成分の多いものとなつて、発光輝度等の特性が低
下していた。
硫化亜鉛として硫化亜鉛粉末を焼結したものを使
用するので、空隙が多く、イオウ成分の多いもの
となる。このため、形成されたEL薄膜もイオウ
成分の多いものとなつて、発光輝度等の特性が低
下していた。
「発明の目的」
本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決
し、膜質の優れたEL薄膜の形成方法を提供する
ことにある。
し、膜質の優れたEL薄膜の形成方法を提供する
ことにある。
「発明の構成」
本発明によるEL薄膜の形成方法は、硫化亜鉛
および活性物質をターゲツトとしてスパツタリン
グを行なうに際して、ターゲツトとして、CVD
法により形成した多結晶硫化亜鉛に活性物質を配
置したもの、または、活性物質をあらかじめ添加
してCVD法により形成した多結晶硫化亜鉛を用
いることを特徴とする。
および活性物質をターゲツトとしてスパツタリン
グを行なうに際して、ターゲツトとして、CVD
法により形成した多結晶硫化亜鉛に活性物質を配
置したもの、または、活性物質をあらかじめ添加
してCVD法により形成した多結晶硫化亜鉛を用
いることを特徴とする。
上記のように、本発明では、ターゲツトとして
CVD法により形成した多結晶硫化亜鉛に活性物
質を配置したもの、または、活性物質をあらかじ
め添加してCVD法により形成した多結晶硫化亜
鉛を用いる。CVD法により形成した多結晶硫化
亜鉛は、空隙が少なく、組成比が化学量論比に近
いものとなる。このため、亜鉛とイオウとの組成
比が化学量論比に近く、発光輝度等の特性に優れ
たEL薄膜を得ることができる。なお、活性物質
としては、Mn、Cuなどの遷移金属、Sm、Tbな
どの希土類元素、あるいはそれらのハロゲン化
物、硫化物などの化合物が用いられる。
CVD法により形成した多結晶硫化亜鉛に活性物
質を配置したもの、または、活性物質をあらかじ
め添加してCVD法により形成した多結晶硫化亜
鉛を用いる。CVD法により形成した多結晶硫化
亜鉛は、空隙が少なく、組成比が化学量論比に近
いものとなる。このため、亜鉛とイオウとの組成
比が化学量論比に近く、発光輝度等の特性に優れ
たEL薄膜を得ることができる。なお、活性物質
としては、Mn、Cuなどの遷移金属、Sm、Tbな
どの希土類元素、あるいはそれらのハロゲン化
物、硫化物などの化合物が用いられる。
この場合、CVD法による多結晶硫化亜鉛の形
成は、反応槽を600〜800℃の温度にし、反応槽に
硫化水素（H2S）を導入すると共に、反応槽の上
流で亜鉛を沸点まで加熱しておき、蒸発した亜鉛
をアルゴン等のキヤリアガスにより反応槽に導
き、反応槽内に設けた硫化亜鉛形成用基板上に結
晶を析出させることによつて行なわれる。なお、
あらかじめ活性物質を添加した多結晶硫化亜鉛を
得るためには、亜鉛と活性物質とを溶融させてお
いてこれを蒸発させるようにすればよい。
成は、反応槽を600〜800℃の温度にし、反応槽に
硫化水素（H2S）を導入すると共に、反応槽の上
流で亜鉛を沸点まで加熱しておき、蒸発した亜鉛
をアルゴン等のキヤリアガスにより反応槽に導
き、反応槽内に設けた硫化亜鉛形成用基板上に結
晶を析出させることによつて行なわれる。なお、
あらかじめ活性物質を添加した多結晶硫化亜鉛を
得るためには、亜鉛と活性物質とを溶融させてお
いてこれを蒸発させるようにすればよい。
また、本発明の好ましい態様によれば、スパツ
タリングは、アルゴンと水素の混合ガス雰囲気中
で行なう。これによつて、従来のRF−スパツタ
リング法による場合に比べて、結晶粒径が大き
く、発光輝度の大きいEL薄膜を得ることができ
る。その理由は、現在のところ明確ではないが、
スパツタリング装置内の残留ガスである酸素や水
分が分解して発生する酸素の影響を水素が抑える
こと、水素がEL薄膜中に混入して欠陥部分を改
善することなどが考えられる。
タリングは、アルゴンと水素の混合ガス雰囲気中
で行なう。これによつて、従来のRF−スパツタ
リング法による場合に比べて、結晶粒径が大き
く、発光輝度の大きいEL薄膜を得ることができ
る。その理由は、現在のところ明確ではないが、
スパツタリング装置内の残留ガスである酸素や水
分が分解して発生する酸素の影響を水素が抑える
こと、水素がEL薄膜中に混入して欠陥部分を改
善することなどが考えられる。
また、スパツタリングガスの混合比は、特に限
定されないが、アルゴンガス：80〜100SCCM、
水素ガス：0.1〜5.0SCCMとなるようにすること
が好ましい。スパツタリングガスの混合比が上記
範囲からはずれると、EL薄膜の輝度が低下する
傾向がある。さらに、他の条件としては、スパツ
タリング圧力0.5×10-2〜2.0×10-2Torr、基板温
度100〜300℃、成膜速度6000〜10000Å／ｈ、ス
パツタリングパワー1.6〜3.2w／cm2程度が適当で
ある。
定されないが、アルゴンガス：80〜100SCCM、
水素ガス：0.1〜5.0SCCMとなるようにすること
が好ましい。スパツタリングガスの混合比が上記
範囲からはずれると、EL薄膜の輝度が低下する
傾向がある。さらに、他の条件としては、スパツ
タリング圧力0.5×10-2〜2.0×10-2Torr、基板温
度100〜300℃、成膜速度6000〜10000Å／ｈ、ス
パツタリングパワー1.6〜3.2w／cm2程度が適当で
ある。
「発明の実施例」
（ターゲツトの調整）
CVD法によつて形成した多結晶硫化亜鉛
（CVD社製）に、活性物質のチツプを適量配置し
て、ターゲツトとした。活性物質としては、
Mn、Cu、Sm、Tb、あるいはこれらのハロゲン
化物（例えばフツ化物）、硫化物を使用した。
（CVD社製）に、活性物質のチツプを適量配置し
て、ターゲツトとした。活性物質としては、
Mn、Cu、Sm、Tb、あるいはこれらのハロゲン
化物（例えばフツ化物）、硫化物を使用した。
（スパツタリング条件）
高純度アルゴンガス（99.9999％以上）と、高
純度水素ガス（99.999％以上）とを用い、マスフ
ローコントローラでアルゴンガスは60〜
120SCCMの範囲、水素ガスは0.1〜10SCCMの範
囲となるように制御して装置内に導入し、両ガス
を装置内で混合した。
純度水素ガス（99.999％以上）とを用い、マスフ
ローコントローラでアルゴンガスは60〜
120SCCMの範囲、水素ガスは0.1〜10SCCMの範
囲となるように制御して装置内に導入し、両ガス
を装置内で混合した。
またスパツタリング圧力は0.5×10-2〜2.0×
10-2Torr、基板温度は100〜300℃、成膜速度は
6000〜10000Å／ｈ、スパツタリングパワーは1.6
〜3.2w／cm2とした。
10-2Torr、基板温度は100〜300℃、成膜速度は
6000〜10000Å／ｈ、スパツタリングパワーは1.6
〜3.2w／cm2とした。
（スパツタリング装置）
第１図に示すように、装置本体１内に一対の電
極２，３が設置されている。一方の電極２には、
基板ホルダ４が取付けられ、これに基板５が設置
される。また、基板５には基板加熱用ヒータ６が
取付けられる。さらに、他方の電極３には、ター
ゲツト７が取付けられる。電極２，３の間には開
閉自在なシヤツタ８が配置されている。そして、
装置本体１内には、水素導入管９と、アルゴン導
入管１０とが接続されている。
極２，３が設置されている。一方の電極２には、
基板ホルダ４が取付けられ、これに基板５が設置
される。また、基板５には基板加熱用ヒータ６が
取付けられる。さらに、他方の電極３には、ター
ゲツト７が取付けられる。電極２，３の間には開
閉自在なシヤツタ８が配置されている。そして、
装置本体１内には、水素導入管９と、アルゴン導
入管１０とが接続されている。
この装置を用い、基板加熱用ヒータ６で基板５
を加熱し、水素導入管９およびアルゴン導入管１
０から水素およびアルゴンを導入し、電極２，３
の間に高周波電圧を印加する。電圧印加によつて
放電が起こり、アルゴンガスがイオン化してAr+
となり、このAr+がターゲツトに衝突してターゲ
ツト中の亜鉛やイオウを放出させ、基板５上に堆
積させてEL薄膜が形成される。
を加熱し、水素導入管９およびアルゴン導入管１
０から水素およびアルゴンを導入し、電極２，３
の間に高周波電圧を印加する。電圧印加によつて
放電が起こり、アルゴンガスがイオン化してAr+
となり、このAr+がターゲツトに衝突してターゲ
ツト中の亜鉛やイオウを放出させ、基板５上に堆
積させてEL薄膜が形成される。
こうして得られたEL薄膜は、従来の真空蒸着
法によつて形成したEL薄膜に比べて微粒子が極
めて少なく、また、従来のスパツタリング法によ
つて形成したEL薄膜に比べて結晶粒径が大きく、
結晶の歪が小さいことが判明した。
法によつて形成したEL薄膜に比べて微粒子が極
めて少なく、また、従来のスパツタリング法によ
つて形成したEL薄膜に比べて結晶粒径が大きく、
結晶の歪が小さいことが判明した。
（薄膜EL素子の製造）
第２図に示すように、ガラス基板１１上に、酸
化インジウム−酸化スズからなる透明電極１２を
形成し、さらに五酸化タンタルからなる絶縁層１
３を形成し、その上にEL薄膜１４を形成し、さ
らに絶縁層１５を形成し、最後にアルミニウム電
極１６を形成することにより、薄膜EL素子を製
造した。
化インジウム−酸化スズからなる透明電極１２を
形成し、さらに五酸化タンタルからなる絶縁層１
３を形成し、その上にEL薄膜１４を形成し、さ
らに絶縁層１５を形成し、最後にアルミニウム電
極１６を形成することにより、薄膜EL素子を製
造した。
EL薄膜１４は、ターゲツトとしてCVD法によ
つて形成した硫化亜鉛上にMnのチツプを置いた
ものを使用し、上述したように、アルゴンと水素
の混合ガス雰囲気中でスパツタリングして形成し
た。また比較のため、焼結して形成した硫化亜鉛
とMnのチツプとをターゲツトとし、アルゴンガ
スだけの雰囲気中でスパツタリングして形成した
EL薄膜１４を有するEL素子も製造した。
つて形成した硫化亜鉛上にMnのチツプを置いた
ものを使用し、上述したように、アルゴンと水素
の混合ガス雰囲気中でスパツタリングして形成し
た。また比較のため、焼結して形成した硫化亜鉛
とMnのチツプとをターゲツトとし、アルゴンガ
スだけの雰囲気中でスパツタリングして形成した
EL薄膜１４を有するEL素子も製造した。
こうして得た薄膜EL素子の印加電圧と発光輝
度との関係を第３図に示す。第３図中、Ａは本発
明の実施例による薄膜EL素子、Ｂは比較例によ
る薄膜EL素子の結果を示す。第３図から明らか
なように、本発明による方法で得られた薄膜EL
素子は、比較例によつて得られた薄膜EL素子に
比べ、輝度が二桁程度増加し、しきい値電圧は数
十Ｖ程度低くなることが分る。
度との関係を第３図に示す。第３図中、Ａは本発
明の実施例による薄膜EL素子、Ｂは比較例によ
る薄膜EL素子の結果を示す。第３図から明らか
なように、本発明による方法で得られた薄膜EL
素子は、比較例によつて得られた薄膜EL素子に
比べ、輝度が二桁程度増加し、しきい値電圧は数
十Ｖ程度低くなることが分る。
「発明の効果」
以上説明したように、本発明によれば、CVD
法により形成した多結晶硫化亜鉛に活性物質を配
置したもの、または、活性物質をあらかじめ添加
してCVD法により形成した多結晶硫化亜鉛をタ
ーゲツトとしてスパツタリングを行なうようにし
たので、微小粒子が非常に少なく、透明性および
結晶性に優れ、さらに結晶粒径の大きなEL薄膜
を形成することができる。したがつて、本発明に
よる方法を薄膜EL素子の製造に適用すれば、発
光輝度が大きく、しきい値電圧の低い素子を得る
ことができ、消費電力を小さくすることができ
る。
法により形成した多結晶硫化亜鉛に活性物質を配
置したもの、または、活性物質をあらかじめ添加
してCVD法により形成した多結晶硫化亜鉛をタ
ーゲツトとしてスパツタリングを行なうようにし
たので、微小粒子が非常に少なく、透明性および
結晶性に優れ、さらに結晶粒径の大きなEL薄膜
を形成することができる。したがつて、本発明に
よる方法を薄膜EL素子の製造に適用すれば、発
光輝度が大きく、しきい値電圧の低い素子を得る
ことができ、消費電力を小さくすることができ
る。
第１図は本発明を実施するためのスパツタリン
グ装置の一例を示す概略説明図、第２図は本発明
を適用して製造した薄膜EL素子の一例を示す断
面図、第３図は本発明を適用して製造した薄膜
EL素子と従来法により製造した薄膜EL素子の電
圧輝度特性を示す図表である。 図中、１はスパツタリング装置本体、２，３は
電極、４は基板ホルダ、５は基板、６は基板加熱
用ヒータ、７はターゲツト、９は水素導入管、１
０はアルゴン導入管、１４はEL薄膜である。
グ装置の一例を示す概略説明図、第２図は本発明
を適用して製造した薄膜EL素子の一例を示す断
面図、第３図は本発明を適用して製造した薄膜
EL素子と従来法により製造した薄膜EL素子の電
圧輝度特性を示す図表である。 図中、１はスパツタリング装置本体、２，３は
電極、４は基板ホルダ、５は基板、６は基板加熱
用ヒータ、７はターゲツト、９は水素導入管、１
０はアルゴン導入管、１４はEL薄膜である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 硫化亜鉛および活性物質をターゲツトとして
スパツタリングを行なうエレクトロルミネツセン
ス薄膜の形成方法において、前記ターゲツトとし
て、CVD法により形成した多結晶硫化亜鉛に活
性物質を配置したもの、または、活性物質をあら
かじめ添加してCVD法により形成した多結晶硫
化亜鉛を用いることを特徴とするエレクトロルミ
ネツセンス薄膜の形成方法。 ２ 特許請求の範囲第１項において、前記スパツ
タリングをアルゴンと水素の混合ガス雰囲気中で
行なうエレクトロルミネツセンス薄膜の形成方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60173813A JPS6235497A (ja) | 1985-08-07 | 1985-08-07 | エレクトロルミネツセンス薄膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60173813A JPS6235497A (ja) | 1985-08-07 | 1985-08-07 | エレクトロルミネツセンス薄膜の形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6235497A JPS6235497A (ja) | 1987-02-16 |
| JPH0355039B2 true JPH0355039B2 (ja) | 1991-08-22 |
Family
ID=15967629
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60173813A Granted JPS6235497A (ja) | 1985-08-07 | 1985-08-07 | エレクトロルミネツセンス薄膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6235497A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03245488A (ja) * | 1990-02-21 | 1991-11-01 | Fuji Electric Co Ltd | 薄膜エレクトロルミネセンス素子の製造方法 |
-
1985
- 1985-08-07 JP JP60173813A patent/JPS6235497A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6235497A (ja) | 1987-02-16 |
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