JPH07130470A - 薄膜ｅｌ素子およびその製造方法 - Google Patents
薄膜ｅｌ素子およびその製造方法Info
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- JPH07130470A JPH07130470A JP5274629A JP27462993A JPH07130470A JP H07130470 A JPH07130470 A JP H07130470A JP 5274629 A JP5274629 A JP 5274629A JP 27462993 A JP27462993 A JP 27462993A JP H07130470 A JPH07130470 A JP H07130470A
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- dielectric
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 駆動電圧を低減し、絶縁破壊電圧を向上して
信頼性を向上する。 【構成】 薄膜ＥＬ素子１は、透光性基板２表面２ａ上
に透明電極３、第１誘電体層４、ＥＬ発光層５、第２誘
電体層６および金属電極７をこの順に積層して構成され
る。前記第１および第２誘電体層４，６は、ＳｒＯとＴ
ｉＮとの混合焼結体をターゲットとしたスパッタリング
法によって形成され、ＳｒＴｉＯＮを主成分とするもの
から成る。したがって、駆動電圧が低減し、絶縁破壊電
圧が向上して信頼性に優れた薄膜ＥＬ素子１を提供する
ことが可能となる。
信頼性を向上する。 【構成】 薄膜ＥＬ素子１は、透光性基板２表面２ａ上
に透明電極３、第１誘電体層４、ＥＬ発光層５、第２誘
電体層６および金属電極７をこの順に積層して構成され
る。前記第１および第２誘電体層４，６は、ＳｒＯとＴ
ｉＮとの混合焼結体をターゲットとしたスパッタリング
法によって形成され、ＳｒＴｉＯＮを主成分とするもの
から成る。したがって、駆動電圧が低減し、絶縁破壊電
圧が向上して信頼性に優れた薄膜ＥＬ素子１を提供する
ことが可能となる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、薄膜ＥＬ（エレクトロ
ルミネセント）素子およびその製造方法に関し、特に薄
膜ＥＬ素子を構成する誘電体層およびその形成方法に関
する。
ルミネセント）素子およびその製造方法に関し、特に薄
膜ＥＬ素子を構成する誘電体層およびその形成方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】薄膜ＥＬ素子は、一般に、少なくともい
ずれか一方が透光性を有する一対の電極間にＥＬ発光層
を配置し、かつ前記ＥＬ発光層と少なくともいずれか一
方の電極との間に誘電体層を配置して構成される。薄膜
ＥＬ素子は、自発光型であり、高輝度でかつ長寿命であ
ることから、電子機器などの表示手段としての利用が期
待されている。前記誘電体層材料としては、Ｙ2Ｏ3 ，
ＳｉＯ2 ，Ｓｉ3Ｎ4 ，Ａｌ2Ｏ3 およびＴａ2Ｏ5 など
が代表的であるけれども、最近では駆動電圧の低減を目
的として前記材料と比較すると誘電率εの高い材料、た
とえばＰｂＴｉＯ3，ＢａＴｉＯ3 ，ＳｒＴｉＯ3 およ
びＣａＴｉＯ3 などが用いられる。
ずれか一方が透光性を有する一対の電極間にＥＬ発光層
を配置し、かつ前記ＥＬ発光層と少なくともいずれか一
方の電極との間に誘電体層を配置して構成される。薄膜
ＥＬ素子は、自発光型であり、高輝度でかつ長寿命であ
ることから、電子機器などの表示手段としての利用が期
待されている。前記誘電体層材料としては、Ｙ2Ｏ3 ，
ＳｉＯ2 ，Ｓｉ3Ｎ4 ，Ａｌ2Ｏ3 およびＴａ2Ｏ5 など
が代表的であるけれども、最近では駆動電圧の低減を目
的として前記材料と比較すると誘電率εの高い材料、た
とえばＰｂＴｉＯ3，ＢａＴｉＯ3 ，ＳｒＴｉＯ3 およ
びＣａＴｉＯ3 などが用いられる。
【０００３】薄膜ＥＬ素子では、ＥＬ発光層の容量と誘
電体層の容量とが直列に接続されており、駆動電圧は前
記容量で分割されてそれぞれの層にかかるものと考えら
れる。このため、電圧を効率よくＥＬ発光層に印加し
て、駆動電圧の低減を図るためには、できるだけ誘電率
εの高い材料を用いることが望ましい。たとえば、ＥＬ
発光層と誘電体層との膜厚をほぼ同じとし、両者の材料
として互いの誘電率εがほぼ同程度の材料を用いたとす
ると、両者の電気容量は等しくなり、印加した電圧のう
ちの約半分しかＥＬ発光層に印加されない。しかしなが
ら、たとえば誘電体層材料としてＥＬ発光層材料よりも
１桁誘電率εの大きい材料を用いたとすると、印加した
電圧のうちの約９割がＥＬ発光層に印加されることとな
る。このため、駆動電圧の低減を図ることが可能とな
り、薄膜ＥＬ素子を駆動するための電力の消費を低減す
ることができる。たとえば、前記Ｙ2Ｏ3の誘電率εは１
２であり、Ａｌ2Ｏ3 の誘電率εは８であるけれども、
前記ＰｂＴｉＯ3 の誘電率εは１５０であり、ＳｒＴｉ
Ｏ3 の誘電率εは１４０である。
電体層の容量とが直列に接続されており、駆動電圧は前
記容量で分割されてそれぞれの層にかかるものと考えら
れる。このため、電圧を効率よくＥＬ発光層に印加し
て、駆動電圧の低減を図るためには、できるだけ誘電率
εの高い材料を用いることが望ましい。たとえば、ＥＬ
発光層と誘電体層との膜厚をほぼ同じとし、両者の材料
として互いの誘電率εがほぼ同程度の材料を用いたとす
ると、両者の電気容量は等しくなり、印加した電圧のう
ちの約半分しかＥＬ発光層に印加されない。しかしなが
ら、たとえば誘電体層材料としてＥＬ発光層材料よりも
１桁誘電率εの大きい材料を用いたとすると、印加した
電圧のうちの約９割がＥＬ発光層に印加されることとな
る。このため、駆動電圧の低減を図ることが可能とな
り、薄膜ＥＬ素子を駆動するための電力の消費を低減す
ることができる。たとえば、前記Ｙ2Ｏ3の誘電率εは１
２であり、Ａｌ2Ｏ3 の誘電率εは８であるけれども、
前記ＰｂＴｉＯ3 の誘電率εは１５０であり、ＳｒＴｉ
Ｏ3 の誘電率εは１４０である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】前述した高誘電率材料
は、薄膜ＥＬ素子の駆動電圧の低減に対しては有効であ
るけれども、該材料を用いると次のような不都合が生じ
る。すなわち、前記材料は高誘電率であるけれども、絶
縁耐圧が低い。たとえば、前記ＰｂＴｉＯ3 の絶縁破壊
電圧は、０．５ＭＶ／ｃｍ、ＳｒＴｉＯ3 の絶縁破壊電
圧は１．５ＭＶ／ｃｍ〜２ＭＶ／ｃｍである。一方、前
記Ｙ2 Ｏ3 の絶縁破壊電圧は３ＭＶ／ｃｍ〜５ＭＶ／ｃ
ｍ、Ａｌ2Ｏ3 の絶縁破壊電圧は５ＭＶ／ｃｍ、Ｓｉ3Ｎ
4 の絶縁破壊電圧は６ＭＶ／ｃｍ〜８ＭＶ／ｃｍであ
る。ＥＬ発光層に絶縁破壊を起こすことなく、安定して
電圧を印加するためには、誘電体層材料はできるだけ高
い絶縁破壊電圧を有することが望ましい。しかしなが
ら、前述した高誘電率材料は、比較的絶縁破壊電圧が低
いため、絶縁破壊が起こりやすく、薄膜ＥＬ素子の信頼
性が低下するという問題が生じる。
は、薄膜ＥＬ素子の駆動電圧の低減に対しては有効であ
るけれども、該材料を用いると次のような不都合が生じ
る。すなわち、前記材料は高誘電率であるけれども、絶
縁耐圧が低い。たとえば、前記ＰｂＴｉＯ3 の絶縁破壊
電圧は、０．５ＭＶ／ｃｍ、ＳｒＴｉＯ3 の絶縁破壊電
圧は１．５ＭＶ／ｃｍ〜２ＭＶ／ｃｍである。一方、前
記Ｙ2 Ｏ3 の絶縁破壊電圧は３ＭＶ／ｃｍ〜５ＭＶ／ｃ
ｍ、Ａｌ2Ｏ3 の絶縁破壊電圧は５ＭＶ／ｃｍ、Ｓｉ3Ｎ
4 の絶縁破壊電圧は６ＭＶ／ｃｍ〜８ＭＶ／ｃｍであ
る。ＥＬ発光層に絶縁破壊を起こすことなく、安定して
電圧を印加するためには、誘電体層材料はできるだけ高
い絶縁破壊電圧を有することが望ましい。しかしなが
ら、前述した高誘電率材料は、比較的絶縁破壊電圧が低
いため、絶縁破壊が起こりやすく、薄膜ＥＬ素子の信頼
性が低下するという問題が生じる。
【０００５】本発明の目的は、駆動電圧が低くて絶縁破
壊の発生が少なく、信頼性に優れた薄膜ＥＬ素子および
その製造方法を提供することである。
壊の発生が少なく、信頼性に優れた薄膜ＥＬ素子および
その製造方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、少なくともい
ずれか一方が透光性を有する一対の電極間にＥＬ発光層
が配置され、ペロブスカイト型化合物の酸窒化物を主成
分とする誘電体層が、前記ＥＬ発光層と少なくともいず
れか一方の電極との間に配置されていることを特徴とす
る薄膜ＥＬ素子である。
ずれか一方が透光性を有する一対の電極間にＥＬ発光層
が配置され、ペロブスカイト型化合物の酸窒化物を主成
分とする誘電体層が、前記ＥＬ発光層と少なくともいず
れか一方の電極との間に配置されていることを特徴とす
る薄膜ＥＬ素子である。
【０００７】また本発明は、少なくともいずれか一方が
透光性を有する一対の電極間にＥＬ発光層を配置し、前
記ＥＬ発光層と少なくともいずれか一方の電極との間に
誘電体層を配置した薄膜ＥＬ素子の製造方法において、
酸化物と窒化物との混合焼結体をターゲットとしたスパ
ッタリング法によって、前記誘電体層を形成することを
特徴とする薄膜ＥＬ素子の製造方法である。
透光性を有する一対の電極間にＥＬ発光層を配置し、前
記ＥＬ発光層と少なくともいずれか一方の電極との間に
誘電体層を配置した薄膜ＥＬ素子の製造方法において、
酸化物と窒化物との混合焼結体をターゲットとしたスパ
ッタリング法によって、前記誘電体層を形成することを
特徴とする薄膜ＥＬ素子の製造方法である。
【０００８】
【作用】本発明に従えば、薄膜ＥＬ素子は、少なくとも
いずれか一方が透光性を有する一対の電極間にＥＬ発光
層が配置され、前記ＥＬ発光層と少なくともいずれか一
方の電極との間に、ペロブスカイト型化合物の酸窒化物
を主成分とする誘電体層が配置されて構成される。前記
誘電体層は、酸化物と窒化物との混合焼結体をターゲッ
トとしたスパッタリング法によって形成される。該方法
によって形成されるペロブスカイト型化合物の酸窒化物
を主成分とする膜を薄膜ＥＬ素子の誘電体層として用い
ることによって、駆動電圧の低減が可能であることを確
認した。また、絶縁破壊電圧が向上することを確認し
た。したがって、消費電力が低くて絶縁破壊の発生が少
なく、信頼性に優れた薄膜ＥＬ素子を提供することが可
能となる。
いずれか一方が透光性を有する一対の電極間にＥＬ発光
層が配置され、前記ＥＬ発光層と少なくともいずれか一
方の電極との間に、ペロブスカイト型化合物の酸窒化物
を主成分とする誘電体層が配置されて構成される。前記
誘電体層は、酸化物と窒化物との混合焼結体をターゲッ
トとしたスパッタリング法によって形成される。該方法
によって形成されるペロブスカイト型化合物の酸窒化物
を主成分とする膜を薄膜ＥＬ素子の誘電体層として用い
ることによって、駆動電圧の低減が可能であることを確
認した。また、絶縁破壊電圧が向上することを確認し
た。したがって、消費電力が低くて絶縁破壊の発生が少
なく、信頼性に優れた薄膜ＥＬ素子を提供することが可
能となる。
【０００９】
【実施例】図１は、本発明の一実施例である薄膜ＥＬ素
子１の構成を示す断面図である。前記薄膜ＥＬ素子１
は、いわゆる二重絶縁構造の薄膜ＥＬ素子であり、透光
性基板２、透明電極３、第１誘電体層４、ＥＬ発光層
５、第２誘電体層６および金属電極７をこの順に積層し
て構成される。
子１の構成を示す断面図である。前記薄膜ＥＬ素子１
は、いわゆる二重絶縁構造の薄膜ＥＬ素子であり、透光
性基板２、透明電極３、第１誘電体層４、ＥＬ発光層
５、第２誘電体層６および金属電極７をこの順に積層し
て構成される。
【００１０】図２は、前記薄膜ＥＬ素子１を製造する手
順を示す工程図である。工程ａ１では、たとえばガラス
やプラスチックで実現される透光性基板２の一方表面２
ａ上に、たとえば膜厚が１５００Å程度の透明電極３が
形成される。透明電極３は、たとえばＩＴＯ（インジウ
ム錫酸化物）またはＳｎＯ2で実現され、本実施例では
ＩＴＯを用いた。ＩＴＯは、前記表面２ａの全面に形成
された後、互いに平行な複数の帯状にパターン形成され
て透明電極３とされる。
順を示す工程図である。工程ａ１では、たとえばガラス
やプラスチックで実現される透光性基板２の一方表面２
ａ上に、たとえば膜厚が１５００Å程度の透明電極３が
形成される。透明電極３は、たとえばＩＴＯ（インジウ
ム錫酸化物）またはＳｎＯ2で実現され、本実施例では
ＩＴＯを用いた。ＩＴＯは、前記表面２ａの全面に形成
された後、互いに平行な複数の帯状にパターン形成され
て透明電極３とされる。
【００１１】工程ａ２では、前記透明電極３が形成され
た表面２ａ上に、第１誘電体層４が形成される。第１誘
電体層４は、酸化物と窒化物との混合焼結体をターゲッ
トしたスパッタリング法によって形成される。前記酸化
物としては、周期律表のＩＩａ族およびＩＶｂ族の中か
ら選ばれる元素の酸化物、たとえばＳｒ，Ｃａ，Ｂａお
よびＰｂの中から選ばれる元素の酸化物が用いられる。
具体的には、ＳｒＯ，ＣａＯ，ＢａＯ，ＢａＯ2 ，Ｐｂ
Ｏ，Ｐｂ3Ｏ4，ＰｂＯ2 などが用いられる。また、前記
窒化物としては、ＩＶａ族およびＩＶｂ族の中から選ば
れる元素の窒化物、たとえばＴｉ，Ｚｒ，ＨｆおよびＳ
ｎの中から選ばれる元素の窒化物が用いられる。具体的
には、ＴｉＮ，ＺｒＮ，ＨｆＮ，ＳｎＮなどが用いられ
る。本実施例では、酸化物としてＳｒＯを用い、窒化物
としてＴｉＮを用い、ＳｒＯとＴｉＮとの混合比率を
１：１とした。混合した粉末状のＳｒＯとＴｉＮとは、
いわゆるホットプレス法によって熱と圧力とが加えられ
て、混合焼結体とされる。スパッタリング時には、前記
混合焼結体がターゲットとして用いられる。また、スパ
ッタリング時のスパッタガスとしてはＡｒを用い、ガス
圧を１．５Ｐａとし、誘電体層を付着させる基板温度を
３５０℃とし、ＲＦ（高周波）電力を１５０Ｗとした。
このような、いわゆるＲＦスパッタリング法によって、
膜厚が約５０００Åの第１誘電体層４を形成した。形成
された第１誘電体層４は、ペロブスカイト型化合物（一
般式ＡＢＸ3 ）の酸窒化物を主成分とするものであり、
本実施例ではＳｒＴｉＯＮを主成分とするものとなる。
た表面２ａ上に、第１誘電体層４が形成される。第１誘
電体層４は、酸化物と窒化物との混合焼結体をターゲッ
トしたスパッタリング法によって形成される。前記酸化
物としては、周期律表のＩＩａ族およびＩＶｂ族の中か
ら選ばれる元素の酸化物、たとえばＳｒ，Ｃａ，Ｂａお
よびＰｂの中から選ばれる元素の酸化物が用いられる。
具体的には、ＳｒＯ，ＣａＯ，ＢａＯ，ＢａＯ2 ，Ｐｂ
Ｏ，Ｐｂ3Ｏ4，ＰｂＯ2 などが用いられる。また、前記
窒化物としては、ＩＶａ族およびＩＶｂ族の中から選ば
れる元素の窒化物、たとえばＴｉ，Ｚｒ，ＨｆおよびＳ
ｎの中から選ばれる元素の窒化物が用いられる。具体的
には、ＴｉＮ，ＺｒＮ，ＨｆＮ，ＳｎＮなどが用いられ
る。本実施例では、酸化物としてＳｒＯを用い、窒化物
としてＴｉＮを用い、ＳｒＯとＴｉＮとの混合比率を
１：１とした。混合した粉末状のＳｒＯとＴｉＮとは、
いわゆるホットプレス法によって熱と圧力とが加えられ
て、混合焼結体とされる。スパッタリング時には、前記
混合焼結体がターゲットとして用いられる。また、スパ
ッタリング時のスパッタガスとしてはＡｒを用い、ガス
圧を１．５Ｐａとし、誘電体層を付着させる基板温度を
３５０℃とし、ＲＦ（高周波）電力を１５０Ｗとした。
このような、いわゆるＲＦスパッタリング法によって、
膜厚が約５０００Åの第１誘電体層４を形成した。形成
された第１誘電体層４は、ペロブスカイト型化合物（一
般式ＡＢＸ3 ）の酸窒化物を主成分とするものであり、
本実施例ではＳｒＴｉＯＮを主成分とするものとなる。
【００１２】工程ａ３では、前記第１誘電体層４上に、
たとえばＺｎＳを母材とし、発光センターとしての微量
のＭｎを含むもので実現されるＥＬ発光層５が形成され
る。ＥＬ発光層５は、たとえば電子ビーム蒸着法によっ
て約５０００Åの膜厚に形成される。
たとえばＺｎＳを母材とし、発光センターとしての微量
のＭｎを含むもので実現されるＥＬ発光層５が形成され
る。ＥＬ発光層５は、たとえば電子ビーム蒸着法によっ
て約５０００Åの膜厚に形成される。
【００１３】工程ａ４では、前記ＥＬ発光層５上に第２
誘電体層６が形成される。第２誘電体層６は、前記第１
誘電体層４と同じようにして形成され、本実施例では、
同様のＲＦスパッタリング法によって膜厚が約５０００
ÅのＳｒＴｉＯＮを主成分とする第２誘電体層６を形成
した。
誘電体層６が形成される。第２誘電体層６は、前記第１
誘電体層４と同じようにして形成され、本実施例では、
同様のＲＦスパッタリング法によって膜厚が約５０００
ÅのＳｒＴｉＯＮを主成分とする第２誘電体層６を形成
した。
【００１４】工程ａ５では、前記第２誘電体層６上に、
たとえばＡｌで実現される金属電極７が形成される。金
属電極７は、第２誘電体層６上の全面に形成された後、
前記透明電極３とは直交する方向に、複数の帯状にパタ
ーン形成される。
たとえばＡｌで実現される金属電極７が形成される。金
属電極７は、第２誘電体層６上の全面に形成された後、
前記透明電極３とは直交する方向に、複数の帯状にパタ
ーン形成される。
【００１５】なお、本実施例ではスパッタガスとしてＡ
ｒを用いる例について説明したけれども、Ａｒのみを用
いる他に、たとえばＯ2 ，Ｎ2 およびＮ2 Ｏの中から選
ばれるガスを混合した混合ガスを用いても第１および第
２誘電体層４，６を形成することが可能である。ガスの
混合比率は、形成される誘電体層４，６が所望の組成比
となるような比率に適宜選ばれるけれども、Ａｒ比率を
低くすると、成膜速度が遅くなる可能性があり、生産効
率の点からＡｒ比率が多い方が好ましい。
ｒを用いる例について説明したけれども、Ａｒのみを用
いる他に、たとえばＯ2 ，Ｎ2 およびＮ2 Ｏの中から選
ばれるガスを混合した混合ガスを用いても第１および第
２誘電体層４，６を形成することが可能である。ガスの
混合比率は、形成される誘電体層４，６が所望の組成比
となるような比率に適宜選ばれるけれども、Ａｒ比率を
低くすると、成膜速度が遅くなる可能性があり、生産効
率の点からＡｒ比率が多い方が好ましい。
【００１６】また本実施例では、ターゲットであるＳｒ
ＯとＴｉＮとの混合比率を１：１とする例について説明
したけれども、ターゲット材料の混合比率は任意の比率
で選ぶことが可能である。しかしながら、全ての比率で
作成した膜が薄膜ＥＬ素子の誘電体層として適している
ものではないので、良好な特性が得られるようその比率
は適宜選択される。また、ＳｒＯとＴｉＮとの混合焼結
体の他に、たとえばＳｒＯ−ＴｉＮ−ＴｉＯ2 の混合焼
結体をターゲットとしても誘電体層４，６を形成するこ
とが可能である。この場合の混合比率も、良好な特性が
得られるように適宜選択される。
ＯとＴｉＮとの混合比率を１：１とする例について説明
したけれども、ターゲット材料の混合比率は任意の比率
で選ぶことが可能である。しかしながら、全ての比率で
作成した膜が薄膜ＥＬ素子の誘電体層として適している
ものではないので、良好な特性が得られるようその比率
は適宜選択される。また、ＳｒＯとＴｉＮとの混合焼結
体の他に、たとえばＳｒＯ−ＴｉＮ−ＴｉＯ2 の混合焼
結体をターゲットとしても誘電体層４，６を形成するこ
とが可能である。この場合の混合比率も、良好な特性が
得られるように適宜選択される。
【００１７】図３は、前記薄膜ＥＬ素子１への印加電圧
と、輝度との関係を示すグラフである。縦軸は、輝度
（ｆｔ−Ｌ）を示し、横軸は印加電圧（Ｖ）を示す。ま
た、曲線Ｌ１は、第１および第２誘電体層４，６として
ＳｒＴｉＯＮを主成分とする膜を用いた本実施例に基づ
く薄膜ＥＬ素子１の結果を示し、曲線Ｌ２は、第１およ
び第２誘電体層４，６としてＳｒＴｉＯ3 膜を用いた比
較例の結果を示す。
と、輝度との関係を示すグラフである。縦軸は、輝度
（ｆｔ−Ｌ）を示し、横軸は印加電圧（Ｖ）を示す。ま
た、曲線Ｌ１は、第１および第２誘電体層４，６として
ＳｒＴｉＯＮを主成分とする膜を用いた本実施例に基づ
く薄膜ＥＬ素子１の結果を示し、曲線Ｌ２は、第１およ
び第２誘電体層４，６としてＳｒＴｉＯ3 膜を用いた比
較例の結果を示す。
【００１８】曲線Ｌ１，Ｌ２とも、ほぼ同じ印加電圧で
ほぼ同じ輝度が得られていることから、従来のＹ2 Ｏ3
やＳｉＯ2 などの比較的低い誘電率を持つ材料を誘電体
層４，６として用いたときよりも、駆動電圧の低減を図
ることが可能であることが判る。また、曲線Ｌ１，Ｌ２
上の点Ｐ１，Ｐ２は、電圧印加に伴って素子が絶縁破壊
を起こした点を示している。ＳｒＴｉＯ3 膜を用いた場
合（Ｐ２）では、印加電圧が約１７０Ｖとなったときに
絶縁破壊が生じているけれども、本実施例（Ｐ１）では
印加電圧が約２１０Ｖとなったときに生じている。この
ことから、ＳｒＴｉＯＮを主成分とする膜を用いること
により、絶縁破壊電圧が上昇して、薄膜ＥＬ素子１の信
頼性が向上していることが判る。
ほぼ同じ輝度が得られていることから、従来のＹ2 Ｏ3
やＳｉＯ2 などの比較的低い誘電率を持つ材料を誘電体
層４，６として用いたときよりも、駆動電圧の低減を図
ることが可能であることが判る。また、曲線Ｌ１，Ｌ２
上の点Ｐ１，Ｐ２は、電圧印加に伴って素子が絶縁破壊
を起こした点を示している。ＳｒＴｉＯ3 膜を用いた場
合（Ｐ２）では、印加電圧が約１７０Ｖとなったときに
絶縁破壊が生じているけれども、本実施例（Ｐ１）では
印加電圧が約２１０Ｖとなったときに生じている。この
ことから、ＳｒＴｉＯＮを主成分とする膜を用いること
により、絶縁破壊電圧が上昇して、薄膜ＥＬ素子１の信
頼性が向上していることが判る。
【００１９】さらに、本実施例の誘電体層４，６の形成
方法に従ってＳｒＴｉＯＮを主成分とする単層膜を形成
し、該膜に一定速度で電圧が上昇するランプ電圧を印加
したときのＤＣ（直流）絶縁耐圧を測定したところ、約
４ＭＶ／ｃｍであった。一方、比較例であるＳｒＴｉＯ
3 膜では、約２ＭＶ／ｃｍであった。このことからも、
本実施例の方が絶縁耐圧の高い誘電体層であり、絶縁耐
圧の高い誘電体層を形成することができることが判る。
方法に従ってＳｒＴｉＯＮを主成分とする単層膜を形成
し、該膜に一定速度で電圧が上昇するランプ電圧を印加
したときのＤＣ（直流）絶縁耐圧を測定したところ、約
４ＭＶ／ｃｍであった。一方、比較例であるＳｒＴｉＯ
3 膜では、約２ＭＶ／ｃｍであった。このことからも、
本実施例の方が絶縁耐圧の高い誘電体層であり、絶縁耐
圧の高い誘電体層を形成することができることが判る。
【００２０】なお、本発明の他の実施例として、第１お
よび第２誘電体層４，６にＣａＴｉＯＮを主成分とする
膜を用いたところ、前記実施例と同様の結果が得られる
ことを確認した。ＣａＴｉＯＮを主成分とする膜は、酸
化物としてＣａＯを用いる他は、前記実施例と同様の方
法で形成することができ、薄膜ＥＬ素子１の第１および
第２誘電体層４，６以外の構成要素も同様にして形成し
た。
よび第２誘電体層４，６にＣａＴｉＯＮを主成分とする
膜を用いたところ、前記実施例と同様の結果が得られる
ことを確認した。ＣａＴｉＯＮを主成分とする膜は、酸
化物としてＣａＯを用いる他は、前記実施例と同様の方
法で形成することができ、薄膜ＥＬ素子１の第１および
第２誘電体層４，６以外の構成要素も同様にして形成し
た。
【００２１】上記実施例では、スパッタリング法によっ
て誘電体層４，６を形成する例について説明したけれど
も、スパッタリング法以外に、たとえばアルキル基が酸
素と結合したアルコキシドを含むＳｒ（ＯＣＨ3）2 お
よびＴｉ（ＯＣＨ3）4 を原料とし、Ｏ2 ，Ｎ2 および
ＮＨ3 をキャリアガスとした熱分解ＣＶＤ（化学気相成
長）法やプラズマＣＶＤ法、またはＳｒ（ＯＣＨ3）2
およびＴｉ（Ｎ（Ｃ2Ｈ5）2）4 を原料とした同様の方
法によって形成することも可能である。
て誘電体層４，６を形成する例について説明したけれど
も、スパッタリング法以外に、たとえばアルキル基が酸
素と結合したアルコキシドを含むＳｒ（ＯＣＨ3）2 お
よびＴｉ（ＯＣＨ3）4 を原料とし、Ｏ2 ，Ｎ2 および
ＮＨ3 をキャリアガスとした熱分解ＣＶＤ（化学気相成
長）法やプラズマＣＶＤ法、またはＳｒ（ＯＣＨ3）2
およびＴｉ（Ｎ（Ｃ2Ｈ5）2）4 を原料とした同様の方
法によって形成することも可能である。
【００２２】また上記実施例では、二重絶縁構造の薄膜
ＥＬ素子１の第１および第２誘電体層４，６の両方をＳ
ｒＴｉＯＮまたはＣａＴｉＯＮを主成分とする膜とする
例について説明したけれども、いずれか一方の誘電体層
のみを前記膜とする例も本発明の範囲に属するものであ
る。また、二重絶縁構造に限らず、ＥＬ発光層５と、電
極３，７のうちのいずれか一方の電極との間にのみ誘電
体層を設けた薄膜ＥＬ素子の前記誘電体層を前記膜とす
る例も本発明の範囲に属するものである。
ＥＬ素子１の第１および第２誘電体層４，６の両方をＳ
ｒＴｉＯＮまたはＣａＴｉＯＮを主成分とする膜とする
例について説明したけれども、いずれか一方の誘電体層
のみを前記膜とする例も本発明の範囲に属するものであ
る。また、二重絶縁構造に限らず、ＥＬ発光層５と、電
極３，７のうちのいずれか一方の電極との間にのみ誘電
体層を設けた薄膜ＥＬ素子の前記誘電体層を前記膜とす
る例も本発明の範囲に属するものである。
【００２３】本発明に基づいて誘電体層を形成するとき
に用いられるターゲット材料（酸化物および窒化物）
は、必ずしも純度が１００％であるわけではない。前述
したＳｒＯ，ＴｉＮ，ＣａＯにも不純物は含まれてい
る。これらの不純物濃度を低減することは可能であるけ
れども、製法上純度１００％とすることは困難である。
また、高純度とするためには、製造コストが上昇する。
このため、本発明に基づいて形成される誘電体層中に
は、少なくとも数１０ｐｐｍ〜数１００ｐｐｍの不純物
が混入してしまう。本発明の誘電体層は、ペロブスカイ
ト型化合物の酸窒化物を主成分とするものであるけれど
も、前記主成分とは、全誘電体層材料中にペロブスカイ
ト型化合物が５０％以上含まれていることを意味してい
る。５０％以上のペロブスカイト型化合物の他は、上述
した不純物、またはこれ以外に混入される物質、たとえ
ば比較的低誘電率の材料である。比較的低誘電率の材料
を混入することによって、誘電体層が、所望の誘電率お
よび絶縁耐圧となるように調整される。このような目的
で混入される低誘電率材料としては、たとえばＳｉＯ
2 ，Ｓｉ3Ｎ4 ，Ａｌ2Ｏ3 ，Ｙ2Ｏ3 およびＴａ2Ｏ5 が
挙げられる。
に用いられるターゲット材料（酸化物および窒化物）
は、必ずしも純度が１００％であるわけではない。前述
したＳｒＯ，ＴｉＮ，ＣａＯにも不純物は含まれてい
る。これらの不純物濃度を低減することは可能であるけ
れども、製法上純度１００％とすることは困難である。
また、高純度とするためには、製造コストが上昇する。
このため、本発明に基づいて形成される誘電体層中に
は、少なくとも数１０ｐｐｍ〜数１００ｐｐｍの不純物
が混入してしまう。本発明の誘電体層は、ペロブスカイ
ト型化合物の酸窒化物を主成分とするものであるけれど
も、前記主成分とは、全誘電体層材料中にペロブスカイ
ト型化合物が５０％以上含まれていることを意味してい
る。５０％以上のペロブスカイト型化合物の他は、上述
した不純物、またはこれ以外に混入される物質、たとえ
ば比較的低誘電率の材料である。比較的低誘電率の材料
を混入することによって、誘電体層が、所望の誘電率お
よび絶縁耐圧となるように調整される。このような目的
で混入される低誘電率材料としては、たとえばＳｉＯ
2 ，Ｓｉ3Ｎ4 ，Ａｌ2Ｏ3 ，Ｙ2Ｏ3 およびＴａ2Ｏ5 が
挙げられる。
【００２４】なお、特開昭６１−２６９８９４号公報に
は、薄膜ＥＬ素子の誘電体層として、ペロブスカイト型
酸化物焼結体をターゲットとし、窒素を含むスパッタガ
スを用いたスパッタリング法によって形成される膜を用
いる例が開示されているけれども、この方法によって形
成される膜が、本発明に基づくペロブスカイト型酸窒化
物を主成分とするものであるという記載はない。一般
に、形成される膜の組成や特性は、形成方法や形成条件
によって大きく異なるものである。本発明の誘電体層
は、酸化物と窒化物との混合焼結体をターゲットとして
形成するものであり、前記公報とは形成方法の異なるも
のである。
は、薄膜ＥＬ素子の誘電体層として、ペロブスカイト型
酸化物焼結体をターゲットとし、窒素を含むスパッタガ
スを用いたスパッタリング法によって形成される膜を用
いる例が開示されているけれども、この方法によって形
成される膜が、本発明に基づくペロブスカイト型酸窒化
物を主成分とするものであるという記載はない。一般
に、形成される膜の組成や特性は、形成方法や形成条件
によって大きく異なるものである。本発明の誘電体層
は、酸化物と窒化物との混合焼結体をターゲットとして
形成するものであり、前記公報とは形成方法の異なるも
のである。
【００２５】また、本発明に基づく形成方法では、形成
される膜の組成比をターゲット材料の混合比率や、スパ
ッタガスの混合比率によって容易に調整し、制御するこ
とができる。また、組成比を調整することができる範囲
も広くなる。たとえば、ターゲット材料として前述した
ＳｒＯとＴｉＮとを用いると、ＳｒＯとＴｉＮとの混合
比率を調整することによって、形成される膜のＳｒとＴ
ｉとの組成比を変えることができる。たとえば、スパッ
タガスとしてＡｒを用いたときには、ターゲット材料の
混合比率とほぼ等しい組成比の膜が形成される。一方、
前記公報に基づいて、たとえばＳｒＴｉＯ3 をターゲッ
ト材料とし、Ｎ2 ガスを用いて膜を形成する場合、形成
される膜のＳｒとＴｉとの組成比を変えるには、ＳｒＴ
ｉＯ3 の組成比を変えなければならず、ターゲット材料
を変更する必要が生じる。
される膜の組成比をターゲット材料の混合比率や、スパ
ッタガスの混合比率によって容易に調整し、制御するこ
とができる。また、組成比を調整することができる範囲
も広くなる。たとえば、ターゲット材料として前述した
ＳｒＯとＴｉＮとを用いると、ＳｒＯとＴｉＮとの混合
比率を調整することによって、形成される膜のＳｒとＴ
ｉとの組成比を変えることができる。たとえば、スパッ
タガスとしてＡｒを用いたときには、ターゲット材料の
混合比率とほぼ等しい組成比の膜が形成される。一方、
前記公報に基づいて、たとえばＳｒＴｉＯ3 をターゲッ
ト材料とし、Ｎ2 ガスを用いて膜を形成する場合、形成
される膜のＳｒとＴｉとの組成比を変えるには、ＳｒＴ
ｉＯ3 の組成比を変えなければならず、ターゲット材料
を変更する必要が生じる。
【００２６】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、薄膜ＥＬ
素子の誘電体層は、酸化物と窒化物との混合焼結体をタ
ーゲットとしたスパッタリング法によって形成される。
前記方法によって形成される誘電体層は、ペロブスカイ
ト型化合物の酸窒化物を主成分とするものであり、該誘
電体層を用いた薄膜ＥＬ素子は、駆動電圧が低減し、絶
縁破壊電圧が向上する。したがって、消費電力が低く、
信頼性に優れた薄膜ＥＬ素子を提供することが可能とな
る。
素子の誘電体層は、酸化物と窒化物との混合焼結体をタ
ーゲットとしたスパッタリング法によって形成される。
前記方法によって形成される誘電体層は、ペロブスカイ
ト型化合物の酸窒化物を主成分とするものであり、該誘
電体層を用いた薄膜ＥＬ素子は、駆動電圧が低減し、絶
縁破壊電圧が向上する。したがって、消費電力が低く、
信頼性に優れた薄膜ＥＬ素子を提供することが可能とな
る。
【図１】本発明の一実施例である薄膜ＥＬ素子１の構成
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図２】前記薄膜ＥＬ素子１を製造する手順を示す工程
図である。
図である。
【図３】前記薄膜ＥＬ素子１の輝度と印加電圧との関係
を示すグラフである。
を示すグラフである。
１ 薄膜ＥＬ素子 ２ 透光性基板 ３ 透明電極 ４ 第１誘電体層 ５ ＥＬ発光層 ６ 第２誘電体層 ７ 金属電極
Claims (2)
- 【請求項１】 少なくともいずれか一方が透光性を有す
る一対の電極間にＥＬ発光層が配置され、 ペロブスカイト型化合物の酸窒化物を主成分とする誘電
体層が、前記ＥＬ発光層と少なくともいずれか一方の電
極との間に配置されていることを特徴とする薄膜ＥＬ素
子。 - 【請求項２】 少なくともいずれか一方が透光性を有す
る一対の電極間にＥＬ発光層を配置し、前記ＥＬ発光層
と少なくともいずれか一方の電極との間に誘電体層を配
置した薄膜ＥＬ素子の製造方法において、 酸化物と窒化物との混合焼結体をターゲットとしたスパ
ッタリング法によって、前記誘電体層を形成することを
特徴とする薄膜ＥＬ素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5274629A JPH07130470A (ja) | 1993-11-02 | 1993-11-02 | 薄膜ｅｌ素子およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5274629A JPH07130470A (ja) | 1993-11-02 | 1993-11-02 | 薄膜ｅｌ素子およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07130470A true JPH07130470A (ja) | 1995-05-19 |
Family
ID=17544376
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5274629A Pending JPH07130470A (ja) | 1993-11-02 | 1993-11-02 | 薄膜ｅｌ素子およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07130470A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007246986A (ja) * | 2006-03-16 | 2007-09-27 | Toshiba Corp | スパッタリングターゲットの製造方法 |
-
1993
- 1993-11-02 JP JP5274629A patent/JPH07130470A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007246986A (ja) * | 2006-03-16 | 2007-09-27 | Toshiba Corp | スパッタリングターゲットの製造方法 |
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