JPS6276280A - エレクトロルミネセンス素子の製造方法 - Google Patents

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】 〔概要〕 エレクトロルミネセンス（ＥＬ）薄膜を真空中で形成す
る過程において、基板面にイオンビーム照射を行う。

〔産業上の利用分野〕

本発明はＺｎＳ系ＥＬ素子の製造方法に関するもので、
さらに詳しく言えば、真空中で基板上にＥＬ薄膜を成長
する過程に薄膜が成長しつつある基板表面にイオンビー
ムを照射し高い発光輝度のＥＬ素子を製造する方法に関
するものである。

〔従来の技術〕

第２図に断面図で示されるＥＬ素子は知られたものであ
り、同図において、２１はガラス基板、２２は導電膜、
２３は交流電源、２４は窒化シリコンの絶縁膜、２５は
ＥＬ薄膜、２６は絶縁膜、２７はアルミニウム（八ｌ）
の電極である。かかるＥＬ素子においては、ＥＬ薄膜に
隣接する絶縁膜またはそれとの界面からＥＬ薄膜（発光
層）に向かって電子が注入され、電子が発光中心に衝突
して発光する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来、ＥＬ薄膜を真空中で堆積する方法として真空蒸着
法とスパッタ法が用いられている。これらの方法で堆積
した場合、発光中心材料がクラスター状（かたまった状
態）に飛んだり、基板上で凝集したりして母材中に個々
の原子に分れて均一に分散せず、多数の原子がかたまっ
た状態で入るという傾向がある。その理由は、基板に到
達した原子は急速にそのエネルギーを失うからであると
解される。基板をかなりの高温に加熱することも提案さ
れたが、基板を熱しただけではまだ不十分であることが
判明した。この場合、熱電子から伝達された励起エネル
ギーが隣接した発光中心の原子間で伝達される間にキラ
ーセンターや非輻射センターに吸収されて発光に寄与し
ない場合が生ずる。

また、余分に存在する発光中心の原子が熱電子の散乱中
心となって、平均自由行程を短かくするので、熱電子が
発光中心の原子を励起するに十分なエネルギーを得難く
なるという問題がある。

本発明はこのような点に鑑みて創作されたもので、ＥＬ
薄膜を形成する過程で薄膜が堆積する基板面にイオンビ
ームを照射することにより、発光中心となる原子のクラ
スターを分解し、凝集を防ぎ発光中心を母材中に均一に
分散させて、高い発光輝度のＥＬ素子を製造する方法を
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〕

第１図は本発明実施例の断面図である。

第１図に示される如く、母材中に発光中心材料を添加し
たＥＬ薄膜を真空中で堆積させて形成するＥＬ素子の製
造方法において、該ＥＬ薄膜を形成する過程で薄膜が堆
積する基板１７面にイオンビーム照射を行うもので、Ｅ
Ｌ薄膜の形成方法はスパッタ法であり、イオンソースを
収納する真空槽１４と薄膜形成を行う真空槽１２を隔離
し、両者の間をスリット１３の細孔でつなぎ、そのスリ
ット１３よりイオンビームを基板１７面に導くものであ
る。

〔作用〕

本発明の要点は、基板上に到達した発光中心材料の原子
およびクラスターが照射されるイオンの運動エネルギー
を受けて、基板表面で十分なマイグレーションを起し、
またクラスターが個々の原子に分解されて薄膜中に均一
に分散するようにしたものである。

本発明の付随的効果として、結合力の弱い残留ガス（Ｈ
ｘＯ＋　Ａｒ＋　　Ｎ２　＋０２など）が薄膜中に取り
込まれるのを防ぐことができる。このような不純物が膜
中に取り込まれると、熱電子の散乱中心となって、発光
中心の励起効率を低下させる。また母材となる原子およ
びクラスターのマイグレーションや分解も促進されるの
で、薄膜の結晶性が改善されて発光輝度が更に向上する
。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。

第２図は本発明を適用して作製したｌ１ｉＬ素子の一例
構造を模式的に示す断面図で、ガラス基板２１上に透明
導電Ｉｌ＊２２が２０００人の厚さにスパッタリングに
より形成されている。導電膜２２にはＥし素子を駆動さ
せる交流電源２３の一方の端子が接続されている。導電
膜２２上には、絶縁膜２４として窒化シリコン（５ｉ３
Ｎ１　）が２０００人の厚さにスパッタリングにより形
成され、さらにこの絶縁膜２４の上に本発明を適用して
ＥＬ薄膜２５が６０００人の厚さに形成されている。Ｅ
Ｌ薄膜２５の上には再びＳｉ３Ｎｇの絶縁膜２６が２０
００人の厚さでスパッタリング法により形成され、絶縁
１！ｆ！２６上にはＡｌ電極２７が形成されている。

Ａｌ電極２７には交流電源１３の他端が接続されている
。

上記ＥＬ薄膜２５は例えば第１図に示ずようなイオンソ
ースつきのスパッタリング装置により形成することがで
きる。同図において、Ｍｎを添加したＺｎＳターゲット
１８を被着した陰極１９はマツチング回路を通って、１
３．５６ＭＨｚのＲＦ電源（図示せず）に接続されてい
る。一方、プラズマ室１０と加速室１）から成るイオン
ソースはスパッタ室１２とスリット１３を介して接続さ
れた真空槽１４内に収納されてい　　゛る。この真空槽
１４は作動排気系１５により、スパック室より１〜３桁
高い真空度に保たれている。スパッタ室１２はスパッタ
リング中は例えば計ガス圧８　Ｘ　１０−３Ｔｏｒｒに
保たれる。これに対し、真空槽１４は照射するイオン種
の平均自由行程がイオンソースとスリットの間隔より小
さくならないという条件を満たす範囲の真空度に保つこ
とが望ましい。

例えば間隔を１０ｃｍとすると１４内の真空度に５×１
０−　”　Ｔｏｒｒより高く保つのが良い。

ここで、回転式の陽極１６の底面にはターゲ・７トと対
向する位置に基板１７が保持されている。この基板１７
は、第２図を参照すると、ガラス基板２１の上に透明導
電膜２２と絶縁膜２４が形成され終ったものである。Ｅ
Ｌ薄１！ｉ！２５はグロー放電を起したＺｎＳ・Ｍｎタ
ーゲット１８とイオンソース（１０，１））の上を基板
１７が陽極１６の回転に伴って交互に通過することによ
り形成される。基板１７がイオンソース上にくると、ス
リット１３を通してイオンビームが基板面に照射される
。

ＥＬ薄膜１５の代表的な形成条件は、ＺｎＳ−Ｍｎクー
ゲットの直径を１００ｍｍとした時、供給電力３００Ｗ
、基板回転速度２Ｏｒｐｍ　％スリットは長さ１００ｍ
ｍ　、幅５ｍｍの長方形状である。この条件により、イ
オン種としてＨｅを用いて十分な発光輝度のＥＬ素子を
得ることができた。

ＥＬ薄膜２５が形成されると、基板１７は別のチャンバ
に移されそこで絶縁膜２６が形成され、次いで更に他の
場所でＡ１電極２７が形成されてＥＬ素子が完成する。

〔発明の効果〕

以上述べてきたように、本発明によれば、ＥＬ薄膜成長
中の基板にイオンビームを照射することにより、原子の
クラスターを分解し、凝集を防ぎ、発光中心を母材中に
均一に分散させることにより、高い発光輝度のＥし素子
を提供することが可能である。例えば活性体としてＴｂ
Ｆ　３を用いて緑色のＥＬ素子を作る場合、発光輝度は
従来のものの２倍以上に向上した。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の断面図、 第２図はＨＬ素子の断面図である。 第１図と第２図において、 １０はプラズマ室、 １）は加速室、 １２はスパッタ室、 １３はスリット、 １４は真空槽、 １５は差動排気系、 １６は陽極、 １７は基板、 １８はターゲット、 １９は陰極、 ２１はガラス基板、 ２２は導電膜、 ２３は交流電源、 ２４は絶縁膜、 ２５はＥＬ薄膜、 ２６は絶縁膜、 ２７はＡｌ電極である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）母材中に発光中心材料を添加したエレクトロルミ
   ネセンス（ＥＬ）薄膜（２５）を真空中で堆積させるこ
   とからなるＥＬ素子の製造において、該薄膜（２５）を
   形成中に該薄膜（２５）が堆積する基板（１７）の面に
   イオンビームを照射することを特徴とするＥＬ素子の製
   造方法。
2. （２）該薄膜（２５）をスパッタ法で形成することを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の方法。
3. （３）イオンソースを収納する真空槽（１４）と、薄膜
   （２５）の形成を行う真空槽（１２）とを隔離し、これ
   ら真空槽をスリット（１３）の細孔でつなぎ、スリット
   （１３）を通してイオンビームを基板（１７）に導くこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第２項記載のエレクトロ
   ルミネセンス素子の製造方法。