DE19632277A1 - Dielektrischer Dünnfilm und eine einen Dünnfilm aufweisende Elektrolumineszenzvorrichtung, die den gleichen verwendet - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen dielektrischen Dünnfilm mit einer hohen Leistungsfähigkeit, welcher in verschiedenen elektronischen Vorrichtungen, Anzeigevorrich­ tungen, Lichtmodulatorvorrichtungen und so weiter verwendet wird. Die vorliegende Erfindung betrifft ebenso eine einen Dünnfilm aufweisende Elektrolumineszenz- bzw. EL-Vorrich­ tung, die einen solchen dielektrischen Dünnfilm verwendet.

In den letzten Jahren sind Herstellungsverfahren einer LSI-Schaltung bzw. einer integrierten Schaltung einer hohen Packungsdichte und einer Anzeigevorrichtung entwickelt wor­ den. Gleichzeitig hat sich der Bedarf nach Dünnfilmmateria­ lien erhöht, die hohe Dielektrizitätskonstanten und eine gute Isolation aufweisen. Das heißt, diese Dünnfilmmateria­ lien werden bei Kondensatoren einer hohen Dielektrizitäts­ konstante, die zu einer Miniaturisierung von LSIs beitragen und bei dielektrischen Filmen einer hohen Dielektrizitäts­ konstante verwendet, die für Anzeigevorrichtungen einer großen Abmessung und einer hohen Zuverlässigkeit verwendet werden. Genauer gesagt wird ein transparenter dielektri­ scher Film einer hohen Dielektrizitätskonstante auf einem transparenten Substrat ausgebildet. Ein zweckmäßiger Film wird auf dem dielektrischen Film ausgebildet. Somit wird eine Herstellung einer Anzeigevorrichtung, die die transpa­ rente Glasplatte aufweist, derart unternommen, daß Zeichen im Betrieb von dem transparenten Glas zum Vorschein kommen. Ebenso ist eine Herstellung einer optischen Modulatorver­ richtung zum Einstellen der Intensität von Licht, das durch das Glas durchgelassen wird, unternommen worden. Auf diese Weise ist eine Anwendung von Dünnfilmmaterialien hoher Di­ elektrizitätskonstanten ernsthaft untersucht worden. Unter diesen verschiedenen Anwendungen besteht auf dem Gebiet von Elektrolumineszenz- bzw. EL-Vorrichtungen ein Bedarf nach Dünnfilmmaterialen, die höhere Dielektrizitätskonstanten und eine gute Isolation aufweisen.

Unter EL-Vorrichtungen ist eine einen Dünnfilm aufwei­ senden EL-Vorrichtung eines vollkommenen Halbleiteraufbaus eine Anzeigevorrichtung, welche eine hervorragende Bestän­ digkeit, eine eigenausstrahlende Eigenschaft und eine her­ vorragende Sichtbarkeit aufweist. Diese einen Dünnfilm auf­ weisende EL-Vorrichtung eines Halbleiteraufbaus ist als ei­ ne Flachkonsolenanzeige in praktischen Gebrauch gebracht worden. Weiterhin verwendet die einen Dünnfilm aufweisende EL-Vorrichtung ein Elektrodenpaar, von der jede aus einem transparenten leitfähigen Film besteht, wodurch eine lichtabstrahlende Vorrichtung eines durchsichtigen Typs aufgebaut werden kann. Auf diese Weise sind einen Dünnfilm aufweisende EL-Vorrichtungen höchstvielversprechende lichtabstrahlende Vorrichtungen und es wird erwartet, daß sie eine breite Anwendung finden.

Aufgrund der Grundlage des Betriebs der Vorrichtung wird ein sehr hohes elektrisches Wechselfeld an die einen Dünnfilm aufweisende EL-Vorrichtung angelegt. Deshalb weist die einen Dünnfilm aufweisende EL-Vorrichtung den Nachteil auf, daß ein dielektrischer Durchschlag der dielektrischen Schicht einer hohen Dielektrizitätskonstante die Lebens­ dauer der EL-Vorrichtung begrenzt. Demgemäß kann dann, wenn ein Dünnfilm, der eine hohe Dielektrizitätskonstante und eine gute Isolation aufweist, in der einen Dünnfilm aufwei­ senden EL-Vorrichtung ausgebildet werden kann, der Vorrich­ tung eine lange Lebensdauer verliehen werden. Ebenso kann die Vorrichtung so hergestellt werden, daß sie stabil und leistungsfähig abstrahlt. Als Ergebnis können die einen Dünnfilm aufweisenden EL-Vorrichtungen mit einer verbesser­ ten Ausbeute hergestellt werden. Ebenso kann die Fläche ei­ ner abstrahlenden Oberfläche erhöht werden.

In der Vergangenheit sind dielektrische Filme der zuvor beschriebenen einen Dünnfilm aufweisenden EL-Vorrichtung aus Siliziumoxid, Aluminiumoxid, Siliziumnitrid, Yttrium­ oxid und anderen Materialien hergestellt worden. Da dielek­ trische Filme, die aus diesen Materialien bestehen, kleine relative Dielektrizitätskonstanten aufweisen, ist es unmög­ lich, eine Wirkspannung an die lichtabstrahlenden Schichten anzulegen. Daher wird eine höhere Ansteuerspannung benö­ tigt. Weiterhin ist es versucht worden, eine dielektrische Schicht zur Verwendung in der einen Dünnfilm aufweisenden EL-Vorrichtung aus Tantaloxid herzustellen, dessen relative Dielektrizitätskonstante fünf- oder sechsmal so hoch wie die von Siliziumoxid ist. Jedoch verschlechtert sich dann, wenn Dünnfilme aus Tantaloxid und transparente leitfähige Filme, die aus ITO bzw. Indiumzinnoxid bestehen, auf der Oberseite der anderen gestapelt werden, die Spannungsfe­ stigkeit erheblich. Demgemäß sind Verfahren zur Herstellung einer mehrschichtigen dielektrischen Struktur durch ein An­ ordnen eines Dünnfilms aus Siliziumdioxid, Aluminiumoxid, Siliziumnitrid, Yttriumoxid oder einem anderen Material an der Schnittstelle zwischen einem dielektrischen Film aus Tantaloxid und einem transparenten leitfähigen Film vorge­ schlagen worden (Japanische Patentoffenlegungsschriften Nr. 50-27488, Nr. 54-44885, Nr. 56-52438 und Nr. 58- 216391). Nichtsdestoweniger sind diese mehrschichtigen di­ elektrischen Filme nicht in der Lage, große Vorteile her­ vorzubringen. Weiterhin sind komplizierte Herstellungs­ schritte notwendig geworden.

Es ist ebenso versucht worden, einen Dünnfilm einer verbesserten Spannungsfestigkeit durch ein Hinzufügen von Yttriumoxid, Wolframoxid oder einem anderen Material zu ei­ nem Film aus Tantaloxid herzustellen (Japanische Patentof­ fenlegungsschrift Nr. 4-366504). Tatsächlich kann die Span­ nungsfestigkeit des dielektrischen Dünnfilms verbessert werden, aber das zuvor erwähnte Problem verbleibt, um ge­ löst zu werden, das heißt, dann, wenn diese dielektrischen Dünnfilme und transparenten leitfähigen Filme, die aus ITO oder dergleichen bestehen, auf der Oberseite der anderen geschichtet werden, fällt die Spannungsfestigkeit erheblich ab.

Im Hinblick auf die vorhergehenden Probleme der Verfah­ ren im Stand der Technik ist die vorliegende Erfindung durchgeführt worden.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen dielektrischen Dünnfilm zu schaffen, welcher nicht aus meh­ reren Schichten sondern aus einer einzigen Schicht besteht, die eine hohe relative Dielektrizitätskonstante hervor­ bringt, und, wenn er zusammen mit einem transparenten leit­ fähigen Film gestapelt wird, nicht unter einer Verschlech­ terung der dielektrischen Feldstärke leidet, sowie eine ei­ nen Dünnfilm aufweisende Elektrolumineszenzvorrichtung zu schaffen, die den unmittelbar zuvor beschriebenen dielek­ trischen Dünnfilm verwendet.

Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben angenom­ men, daß entweder eine Diffusion von Sauerstoff oder Metall aus transparenten leitfähigen Filmen in Verarmungsschich­ ten, die in Dünnfilmen aus Tantaloxid vorhanden sind, oder eine Diffusion von Sauerstoff, der in den Tantaloxidfilmen enthalten ist, in die transparenten leitfähigen Filme eine Verringerung der Spannungsfestigkeit der Tantaloxidfilme verursacht, welche auf einer Oberseite der anderen zusammen mit den transparenten leitfähigen Filmen gestapelt sind. Dann haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung berück­ sichtigt, daß die Verarmungsschichten in den Tantaloxidfil­ men passiviert werden können und die Diffusion von Sauer­ stoff in den Tantaloxidfilmen durch ein Hinzufügen eines anderen Elements zu dem Tantaloxid unterdrückt werden kann. Aus diesem Zweck haben die Erfinder der vorliegenden Erfin­ dung zuerst gedacht, daß es notwendig ist, die Aufmerksam­ keit auf die Bestandteile der transparenten leitfähigen Filme zu richten. Unter diese Annahme haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung verschiedene Verbindungen, wie zum Beispiel Indiumoxid und Zinnoxid, zu Tantaloxid hinzu­ gefügt und Dünnfilme hergestellt. Die Erfinder der vorlie­ genden Erfindung haben festgestellt, daß auch dann, wenn diese Filme auf transparenten leitfähigen Filmen, die aus ITO bestehen, ausgebildet werden, die Filme eine gute Iso­ lation zeigen und hohe Dielektrizitätskonstanten von unge­ fähr 20 aufweisen.

In einem Versuch, diese Verbundstoff-Oxiddünnfilme als dielektrische Filme in einer einen Dünnfilm aufweisenden EL-Vorrichtung zu verwenden, haben die Erfinder der vorlie­ genden Erfindung weitere Untersuchungen unter Verwendung einer Zerstäubungsmaschine mit einem einzigen Target durch­ geführt. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben festgestellt, daß eine Erhöhung des elektrischen Wider­ stands von ITO wirksamer verhindert werden sollte, und daß die dielektrischen Charakteristiken weiter verbessert wer­ den sollten.

Demgemäß besteht eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, einen dielektrischen Dünnfilm zu schaffen, welcher verbesserte dielektrische Charakteristiken aufweist und welcher eine Erhöhung des elektrischen Widerstands wirksamer als zuvor verhindern kann, wenn er auf transpa­ rente leitfähige Filme aus ITO geschichtet ist.

Die vorhergehenden Aufgaben werden gemäß der Lehre der vorliegenden Erfindung durch einen amorphen dielektrischen Dünnfilm gelöst, der im wesentlichen aus (i) Tantal, (ii) mindestens entweder Indium oder Zinn, (iii) Sauerstoff und (iv) Stickstoff besteht. Hier im weiteren Verlauf ist der dielektrische Dünnfilm mit TaMON (M = Sn, In) bezeichnet. In dem Fall, daß der dielektrische Film Zinn (Sn) beinhal­ tet, ist der Film mit TaSnON bezeichnet.

Das heißt, ein dielektrischer Dünnfilm, der im wesent­ lichen aus Tantal, mindestens entweder Indium oder Zinn und Sauerstoff besteht, das heißt, ein TaMO-Film (M = Sn, In), kann durch ein Hinzufügen von Stickstoff zu ihm die dielek­ trischen Charakteristiken weiter verbessern.

Die amorphe Herstellung des Dünnfilms kann eine Ablei­ tung und Änderungen von Charakteristiken unterdrücken, wel­ che normalerweise durch Kristallkorngrenzen eingebracht werden würden.

Weiterhin kann in einem Fall, in dem der TaMON-Film in Kontakt mit einer ITO- bzw. Indiumzinnoxidschicht ausgebil­ det ist, eine Erhöhung des elektrischen Widerstands des ITO aus dem folgenden Grund wirksamer verhindert werden. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben betrachtet, daß Stickstoff Sauerstoffehlstellen in dem Tantaloxid auffüllt, womit eine Diffusion von Sauerstoff zwischen dem Tantaloxid und ITO verhindert wird.

Wenn der Gehalt von Stickstoffatomen, die in dem TaMON- Film enthalten sind, bezüglich des Gesamtgehalts von Me­ tallatomen in dem TaMON-Film 0.5 bis 5.0 at% (atomare Pro­ zent) oder das Verhältnis der Anzahl von Stickstoffatomen zu der Anzahl von Atomen von mindestens dem Indium oder Zinn 0.1 bis 20.0 beträgt, können erwünschte dielektrische Charakteristiken erzielt werden.

Weiterhin wird bei einem Merkmal der Erfindung ein sol­ cher TaMON-Film als eine dielektrische Schicht in einer ei­ nen Dünnfilm aufweisenden EL- bzw. Elektrolumineszenzvor­ richtung verwendet. Da die dielektrische Schicht, die aus dem TaMON-Film besteht, eine hohe relative Dielektrizitäts­ konstante aufweist, kann die Teilspannung, die an die Lumi­ neszenzschicht angelegt wird, erhöht werden und kann die Lumineszenzschwellwertspannung verringert werden. Weiterhin weist der TaMON-Film eine hohe Spannungsfestigkeitsfeld­ stärke auf und somit kann die Spannungsfestigkeitsfeldstär­ ke der einen Dünnfilm aufweisenden EL-Vorrichtung verbes­ sert werden. Ebenso kann in dem Fall, daß ITO als transpa­ rente Elektroden der EL-Vorrichtung verwendet wird, auch dann verhindert werden, daß sich der elektrische Widerstand der Elektroden erhöht, wenn sich der TaMON-Film in Kontakt mit der ITO-Schicht befindet.

Hierbei kann der TaMON-Film auf oder unter einer Lumi­ neszenzschicht als ein einschichtiger dielektrischer Dünn­ film angeordnet werden. Ein Film aus SiN_X oder SiON kann ebenso zwischen der Lumineszenzschicht und dem TaMON-Film ausgebildet werden, wobei in diesem Fall die Lumineszenz­ schwellwertspannung gesteuert werden kann.

Weiterhin kann der erfindungsgemäße TaMON-Film als ein Passivierungsfilm für die ITO-Schicht verwendet werden. In diesem Fall sieht der TaMON-Film eine Feuchtigkeitsfestig­ keit vor. Ebenso kann eine Erhöhung des elektrischen Wider­ stands der ITO-Schicht verhindert werden.

Der zuvor beschriebene dielektrische Dünnfilm in der einen Dünnfilm aufweisenden EL-Vorrichtung kann durch ein Durchführen eines Zerstäubungsvorgangs in einer Gasge­ mischatmosphäre, die Argon, Sauerstoff und Stickstoff bein­ haltet, unter Verwendung eines Zerstäubungstargets herge­ stellt werden, das Tantaloxid zusammen mit mindestens ent­ weder Indiumoxid oder Zinnoxid aufweist. In diesem Fall ist Tantaloxid mit mindestens entweder Indiumoxid oder Zinnoxid gemischt und das Gemisch ist gesintert, womit ein Sinterge­ mischzerstäubungstarget ausgebildet ist. Eine Verwendung dieses Targets macht es einfach, die einen Dünnfilm aufwei­ sende EL-Vorrichtung mit einer Zerstäubungsmaschine mit ei­ ner einzigen Quelle herzustellen.

Während des Zerstäubungsvorgangs kann der TaMON-Film einer hohen Leistungsfähigkeit durch ein Einstellen des Drucks der Gasgemischatmosphäre auf 0.3 Pa oder weniger mit einer hohen Abscheidungsgeschwindigkeit erzielt werden. Wenn der Druck sehr klein ist, ist es jedoch schwierig, ein stabiles Plasma zu erzielen. Deshalb wird der Druck vor­ zugsweise auf 0.05 Pa oder höher eingestellt.

Es kann durch ein Ausbilden des TaMON-Films auf der ITO-Schicht verhindert werden, daß sich der elektrische Wi­ derstand der ITO-Schicht erhöht. In diesem Fall kann dann, wenn das Verhältnis des Volumens des Stickstoffgases, das in dem Gasgemisch enthalten ist, zu dem Volumen des Gasge­ mischs auf 5 vol% (Volumenprozent) oder mehr eingestellt ist, eine zweckmäßige Menge von Stickstoffatomen einge­ schlossen bzw. beinhaltet werden. Daher können hervorra­ gende dielektrische Charakteristiken vorgesehen werden. Weiterhin kann eine Erhöhung des Widerstands der ITO- Schicht verringert werden.

Außerdem kann durch ein Einstellen des Volumenverhält­ nisses des Sauerstoffgases, daß dieses nicht größer als das Volumenverhältnis des Stickstoffgases ist, eine Erhöhung des elektrischen Widerstands der ITO-Schicht verhindert werden. Wenn das Volumenverhältnis der Summe der Sauer­ stoff- und Stickstoffgase 50 vol% oder mehr beträgt, ist es jedoch unmöglich, eine stabile Plasmaentladung aufrechtzu­ erhalten. Folglich ist es notwendig, das Volumenverhältnis der Summe dieser Gase auf weniger als 50 vol% einzustellen.

Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Querschnittsansicht einer einer Leistungsfä­ higkeitsmessungen unterzogenen Probe eines dielek­ trischen Films gemäß einem ersten Ausführungsbei­ spiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer zum Nachweis einer Erhöhung des elektrischen Widerstands einer ITO-Schicht verwendeten Probe;

Fig. 3 einen Graph eines Vergleichs der elektrischen Wi­ derstandswerte von mit einem Ta₂O₅-Film, einem TaSnO-Film bzw. einem TaSnON-Film bedeckten ITO- Schichten;

Fig. 4 einen Graph eines Vergleichs der maximalen Spei­ cherladung in dem Ta₂O₅-Film, dem TaSnO-Film bzw. dem TaSnON-Film;

Fig. 5 einen Graph der Beziehung zwischen einem Zerstäu­ bungsgasdruck, einer maximalen Speicherladung und einer Filmabscheidungsgeschwindigkeit;

Fig. 6 einen Graph der Beziehung zwischen einer Stick­ stoffkonzentration, dem elektrischen Widerstands­ wert einer ITO-Schicht und der maximalen Speicher­ ladung;

Fig. 7 einen Graph der Beziehung der maximalen Speicher­ ladung in einem TaSnON-Film zu dem Gehalt (at% bzw. atomare Prozent) von in dem TaSnON-Film ent­ haltenen Stickstoffatomen bezüglich des Gesamtge­ halts von Metallatomen in dem TaSnON-Film;

Fig. 8 einen Graph der Beziehung der maximalen Speicher­ ladung in dem TaSnON-Film zu dem Verhältnis (N/Sn) von Stickstoff zu Zinn in dem Film;

Fig. 9 eine Querschnittsansicht einer einen Dünnfilm auf­ weisenden EL-Vorrichtung gemäß einem zweiten Aus­ führungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 10 einen Graph der Luminanzcharakteristiken einer dielektrische Schichten aus TaSnON aufweisenden einen Dünnfilm aufweisenden EL-Vorrichtung und der Luminanzcharakteristiken einer dielektrische Schichten aus SiON aufweisenden einen Dünnfilm aufweisenden EL-Vorrichtung;

Fig. 11 eine Querschnittsansicht einer anderen einen Dünn­ film aufweisenden EL-Vorrichtung gemäß einem drit­ ten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfin­ dung.

Fig. 12 einen Graph der vor und nach einer Dauerlumines­ zenz der einen Dünnfilm aufweisenden EL-Vorrich­ tung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel und der einen Dünnfilm aufweisenden EL-Vorrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel erzielten Lumi­ nanzcharakteristiken; und

Fig. 13 eine Querschnittsansicht einer weiteren einen Dünnfilm aufweisenden EL-Vorrichtung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Er­ findung.

Nachstehend erfolgt die Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung unter Be­ zugsnahme auf die beiliegende Zeichnung.

Nachstehend erfolgt die Beschreibung eines ersten Aus­ führungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.

Fig. 1 zeigt einen schematischen Querschnitt einer Probe 100 eines dielektrischen Dünnfilms, die für Lei­ stungsfähigkeitsmessungen verwendet wird. Die Probe 100 ist durch ein Vorbereiten eines isolierenden Substrats 1, das aus nichtalkalischem Glas besteht, ein Ausbilden einer aus ITO bzw. Indiumzinnoxid bestehenden unteren Elektroden­ schicht 2 auf dem Substrat 1, ein Ausbilden einer dielek­ trischen Schicht 3 auf der unteren Elektrodenschicht 2 und ein Ausbilden einer aus Aluminium (Al) bestehenden oberen Elektrodenschicht 4 auf der dielektrischen Schicht 3 herge­ stellt worden.

Es wird auf Fig. 2 verwiesen, in der eine Probe 200 ge­ zeigt ist, die verwendet wird, um eine Erhöhung der elek­ trischen Widerstände der ITO-Schichten zu überprüfen. Die Probe 200 ist durch ein Ausbilden einer aus ITO bestehenden streifenförmigen Elektrodenschicht 5 und der dielektrischen Schicht 3 auf dem isolierenden Substrat 1 ausgebildet wor­ den.

Um die Auswirkungen zu überprüfen, die von verschiede­ nen Arten der dielektrischen Schicht 3 abhängen, sind die folgenden drei Arten a bis c der dielektrischen Schicht 3 ausgebildet worden und sind diese verglichen worden.

Die dielektrische Schicht a ist der dielektrische Film aus Tantaloxid (Ta₂O₅) gewesen. Dieser Tantaloxidfilm ist auf die wie folgt beschriebene Weise ausgebildet worden. Das Glassubstrat 1 ist auf 300°C aufgewärmt und bei dieser Temperatur gehalten worden. Das Innere einer Filmausbil­ dungskammer ist auf 1.0 × 10^-4 Pa oder weniger evakuiert worden. Dann ist ein Gasgemisch, das aus Argon (Ar) und 30 vol% Sauerstoff (O₂) besteht, in die Filmausbildungskammer eingebracht worden. Der Gasdruck ist bei 0.2 Pa gehalten worden. Ein Zerstäubungsvorgang ist mit einer HF- bzw. Hochfrequenzleistung von 2 kW ausgeführt worden. Zu diesem Zeitpunkt ist ein gesintertes Target, das aus 100% Tantal­ oxid (Ta₂O₅) besteht, als ein Zerstäubungstarget verwendet worden. Die Dicke des ausgebildeten Films hat 400 nm betra­ gen.

Die dielektrische Schicht b ist ein dielektrischer Film (TaSnO-Film) gewesen, der aus Zinn, Tantal und Sauerstoff besteht. Dieser TaSnO-Film ist auf die nachstehend be­ schriebene Weise ausgebildet worden. Das Glassubstrat 1 ist auf 300°C erwärmt und bei dieser Temperatur gehalten wor­ den. Das Innere der Filmausbildungskammer ist auf 1.0 × 10^-4 Pa oder weniger evakuiert worden. Dann ist ein Gasge­ misch, das aus Argon (Ar) und 30 vol% Sauerstoff (O₂) be­ steht, in die Filmausbildungskammer eingebracht worden. Der Gasdruck ist bei 0.2 Pa gehalten worden. Ein Zerstäubungs­ vorgang ist mit einer HF-Leistung von 2 kW ausgeführt wor­ den. Zu diesem Zeitpunkt ist ein Sintergemischtarget, das aus Tantaloxid (Ta₂O₅) zusammen mit 10 mol% (molaren Pro­ zent) Zinnoxid (SnO₂) besteht, als ein Zerstäubungstarget verwendet worden. Der Zerstäubungsvorgang ist mit einem einzigen Target durchgeführt worden. Die Dicke des ausge­ bildeten Films hat 400 nm betragen.

Die dielektrische Schicht c ist ein dielektrischer Film (TaSnON-Film) gewesen, der aus Zinn, Tantal, Sauerstoff und Stickstoff besteht. Stickstoffgas ist in eine Zerstäu­ bungsatmosphäre eingebracht worden, um diesen TaSnON-Film auszubilden. Das Verfahren wird nachstehend im Detail be­ schrieben. Das Glassubstrat 1 ist auf 300°C erwärmt und bei dieser Temperatur gehalten worden. Das Innere der Filmaus­ bildungskammer ist auf 1.0 × 10^-4 Pa oder weniger evakuiert worden. Dann ist ein Gasgemisch, das aus Argon (Ar), 20 vol% Stickstoff (N₂) und 5 vol% Sauerstoff (O₂) besteht, in die Filmausbildungskammer eingebracht worden. Der Gasdruck ist bei 0.2 Pa gehalten worden. Ein Zerstäubungsvorgang ist mit einer HF-Leistung von 2 kW ausgeführt worden. Zu diesem Zeitpunkt ist ein Sintergemischtarget, das aus Tantaloxid (Ta₂O₅) zusammen mit 10 mol% Zinnoxidfilm (SnO₂) besteht, als ein Zerstäubungstarget verwendet worden. Der Zerstäu­ bungsvorgang ist mit einem einzigen Target ausgeführt wor­ den. Die Dicke des ausgebildeten Films hat 400 nm betragen.

Röntgenstrahlenbeugungsmessungen haben nachgewiesen, daß der erzielte TaSnON-Film vom Charakter her amorph gewesen ist.

Fig. 3 zeigt die Widerstandswerte der gegenüberliegen­ den Enden der ITO-Schichten bei der Probe 200. Wie es aus diesem Graph zu sehen ist, sind in dem Ta₂O₅-Film (der die­ lektrischen Schicht a) und dem TaSnO-Film (der dielektri­ schen Schicht b) die Widerstände der ITO-Schichten erhöht. Andererseits erhöht sich in dem TaSnON-Film (der dielektri­ schen Schicht c), die durch Zerstäubung in einer Stick­ stoffatmosphäre ausgebildet wird, der Widerstand der ITO- Schicht nicht. Das heißt, Stickstoff ist nützlich, zu ver­ hindern, daß sich der ITO-Widerstand erhöht. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung verstehen diesen Vorgang bzw. Mechanismus wie folgt. Stickstoff füllt Sauerstoffehlstel­ len in dem Tantaloxid auf, womit eine Diffusion von Sauer­ stoff zwischen dem Tantaloxid und ITO verhindert wird.

Fig. 4 zeigt die dielektrischen Charakteristiken der Probe 100. Um dielektrische Filme bezüglich ihrer Lei­ stungsfähigkeit zu vergleichen, wird die Menge einer pro Einheitsfläche gespeicherten elektrischen Ladung unmittel­ bar bevor der zu untersuchende dielektrische Film einen dielektrischen Durchschlag erzeugt, verwendet. Diese wird hier im weiteren Verlauf als die maximale Speicherladung Qmax bezeichnet. Es kann gesagt werden, daß, wenn sich die maximale Speicherladung Qmax erhöht, die Leistungsfähigkeit des dielektrischen Films verbessert wird. Die Messungen sind unter Verwendung einer Sinuswelle von 1 kHz durchge­ führt worden. Die Charakteristiken einer Spannung zur ge­ speicherten Ladungsmenge sind mit einer Sawyer-Tower-Schal­ tung gemessen worden.

Es ist aus Fig. 4 zu sehen, daß der TaSnO-Film (die dielektrische Schicht b) in der Leistungsfähigkeit zu dem Ta₂O₅-Film (der dielektrischen Schicht a) im Stand der Technik hochwertiger ist. Jedoch bringt der TaSnON-Film (die dielektrische Schicht c), der einer Zerstäubung in ei­ ner Stickstoffatmosphäre unterzogen wird, immer noch eine höhere Leistungsfähigkeit hervor. In dem Fall, daß TaSnO in einer Atmosphäre zerstäubt worden ist, die Stickstoff ent­ hält, um einen TaSnON-Film auszubilden, sind die Filmcha­ rakteristiken ziemlich wirksam verbessert worden, wie es aus Fig. 4 zu sehen ist. In diesem Fall sind die Charakte­ ristiken zwischen mehreren Proben, die den Messungen unter­ zogen worden sind, weniger unterschiedlich.

Andere Proben (die die Zusammensetzung Ta-O-N aufwei­ sen) aus Tantaloxid, zu welchem kein Zinnoxid hinzugefügt worden ist, sind einer Zerstäubung in einer Atmosphäre aus­ gesetzt worden, die Stickstoff enthält. Obgleich die Cha­ rakteristiken zwischen diesen Proben (nicht gezeigt) weni­ ger unterschiedlich gewesen sind, ist keine große Lei­ stungsfähigkeitsverbesserung beobachtet worden.

Es ist aus Fig. 4 zu sehen, daß die Speicherladung Qmax, die in dem Ta₂O₅-Film (der dielektrischen Schicht a) dem TaSnO-Film (der dielektrischen Schicht b) und dem TaSnON-Film (der dielektrischen Schicht c) gespeichert ist, ungefähr 2.5 µC/cm², ungefähr 4.5 µC/cm² bzw. ungefähr 6.0 µC/cm² betragen hat. In einem Fall, in dem Tantaloxid, zu welchem kein Zinnoxid hinzugefügt worden ist, einer Zer­ stäubung in einer Atmosphäre ausgesetzt worden ist, die Stickstoff enthält, hat die maximale Speicherladung Qmax 2.8 µC/cm² betragen, was in Fig. 4 nicht gezeigt ist.

Deshalb ist in dem Fall, daß Stickstoff zu Ta₂O₅ hinzu­ gefügt worden ist, eine Verbesserung von ungefähr 0.3 µC/cm² erzielt worden. In dem Fall, daß Stickstoff zu TaSnO hinzugefügt worden ist, ist eine Verbesserung von ungefähr 1.5 µC/cm² erzielt worden. Es ist zu sehen, daß der kombi­ nierte Effekt von Zinn und Stickstoff die dielektrischen Charakteristiken weiter verbessert.

In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird es ange­ nommen, daß die Gesamtmenge von Tantal- und Zinnatomen 100% beträgt. Die Konzentration von Zinn, das heißt, die Gesamt­ menge von Zinnatomen beträgt 3.7 at%. Diese Konzentration von Zinn sollte so gesteuert werden, daß sie 55 at% oder weniger, vorzugsweise 0.4 bis 45 at%, beträgt. In dem Fall, daß die Konzentration des hinzugefügten Elements (in diesem Fall Zinn) 55 at% bezüglich der Gesamtmenge von Metallato­ men in dem TaSnON-Film überschreitet, erzeugt das hinzuge­ fügte Element größere Auswirkungen, womit die relative Di­ elektrizitätskonstante und die Spannungsfestigkeitsfeld­ stärke verschlechtert werden. Wenn eine Zerstäubung mit ei­ ner einzigen Quelle unter Verwendung des Sintergemisch­ targets ausgeführt worden ist, ist die Konzentration von Zinn in dem sich ergebenden Film um ungefähr 10% niedriger als die Konzentration des Zinns in dem Target gewesen. Des­ halb wird die Konzentration von Zinn in dem Sintergemisch­ target vorzugsweise so ausgewählt, daß sie 0.5 bis 50 at% beträgt.

Fig. 5 zeigt die Beziehung zwischen dem Druck eines zur Zerstäubung verwendeten Atmosphärengases, den dielektri­ schen Charakteristiken von erzielten Filmen und der Ab­ scheidungsgeschwindigkeit. Ein Gasgemisch, das Argon (Ar), 20 vol% Stickstoff (N₂) und 5 vol% Sauerstoff (O₂) enthält, ist als das Atmosphärengas verwendet worden. Ein Zerstäu­ bungsvorgang ist mit einer HF-Leistung von 2 kW bewirkt worden. Zu diesem Zeitpunkt ist ein Sintergemischtarget, das aus Tantaloxid (Ta₂O₅) zusammen mit 10 mol% Zinnoxid (SnO₂) besteht, als das Zerstäubungstarget verwendet wor­ den. Die in dem Graph verwendeten Pfeile bezeichnen Seiten­ achsen, entlang welchen ihre jeweiligen Charakteristiken gelesen werden sollten.

Wie es aus dem Graph in Fig. 5 zu sehen ist, kann ein TaSnO-Film einer höheren Leistungsfähigkeit durch ein Durchführen einer Zerstäubung unter einer Bedingung eines niedrigeren Gasdrucks schnell erzielt werden. Insbesondere, wenn der Druck nicht größer als 0.3 Pa gewesen ist, konnten deutliche Vorteile erzielt werden. Gleichzeitig werden hö­ here dielektrische Charakteristiken abgeleitet. Wenn der Druck des Atmosphärengases, unter welchem die Zerstäubung durchgeführt worden ist, sehr niedrig gewesen ist, ist es schwierig gewesen, ein stabiles Plasma zu erzielen. Deshalb wird die Zerstäubung bevorzugt bei einem Druck von 0.05 Pa oder höher durchgeführt.

Fig. 6 zeigt die Beziehung zwischen der Menge von Stickstoff im Zerstäubungsgas, das verwendet wird, wenn ein TaSnON-Film ausgebildet wird, Änderungen des Widerstands von ITO und der maximalen Speicherladung Qmax in dem ausge­ bildeten TaSnON-Film. Wie es aus diesem Graph zu sehen ist, steigt in dem Fall, daß der Stickstoffgehalt 5 vol% oder mehr beträgt, der Widerstand von ITO in einem geringeren Ausmaß an und bessere dielektrische Charakteristiken werden erzielt.

In einem Fall, in dem die Menge von Sauerstoff in dem Zerstäubungsgas die Menge von Stickstoff überschreitet, kann der Widerstand von ITO nicht ausreichend abfallen. Deshalb ist es erwünscht, beide Mengen derart zu steuern, daß die Menge von Sauerstoff die Menge von Stickstoff nicht überschreitet. Wenn der Partialdruck von Argon, das in dem Zerstäubungsgas enthalten ist, niedrig ist, fällt die Ab­ scheidungsgeschwindigkeit ab. Dies macht es unmöglich, eine stabile Entladung in der Filmausbildungskammer für eine lange Zeit aufrechtzuerhalten. Folglich sollten die Volu­ menprozente des Argon auf mindestens 50%, bevorzugter 60% oder mehr, eingestellt werden. Diese Tendenz tritt insbe­ sondere deutlich in einem Fall auf, in dem eine Zerstäubung mit niedrigen Drücken von 0.3 Pa oder weniger durchgeführt wird. Wenn der Partialdruck des Argon nicht ausreichend ist, dann ist es höchstwahrscheinlich, daß die Entladung zum Stillstand kommt. In einem Fall, in dem überhaupt kein Sauerstoff in das Zerstäubungsgas eingebracht wird, kann der Film aufgrund eines Fehlens von Sauerstoff geschwärzt werden. Deshalb ist es notwendig, mindestens eine Spurmenge von Sauerstoff in das Zerstäubungsgas einzubringen.

Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben die Zu­ sammensetzung des TaSnON-Films, insbesondere die Beziehung zwischen der Konzentration von Stickstoff in dem Film und den dielektrischen Charakteristiken, untersucht. Die Ergeb­ nisse werden nachstehend wiedergegeben.

Die Probe 100 (Fig. 1), die für Leistungsfähigkeitsmes­ sungen verwendet wird, ist für die Untersuchung verwendet worden. In diesem Fall ist auf die gleiche Weise wie bei der zuvor beschriebenen dielektrischen Schicht c das Glas­ substrat 1 auf 300°C aufgewärmt und bei dieser Temperatur gehalten worden. Ein Sintergemischtarget, das aus Tantal­ oxid (Ta₂O₅) zusammen mit 10 mol% Zinnoxid (SnO₂) besteht, ist verwendet worden. Ein Gasgemisch, das Argon (Ar), Sau­ erstoff (O₂) und Stickstoff (N₂) in einem eingestellten Verhältnis verwendet, ist in die Filmausbildungskammer ein­ gebracht worden. Der Gasdruck ist bei 0.2 Pa gehalten wor­ den. Ein Zerstäubungsvorgang ist mit einer HF-Leistung von 2 kW ausgeführt worden. Somit ist der TaSnON-Film ausgebil­ det worden. Bezüglich des eingebrachten Gases ist die Strö­ mungsgeschwindigkeit des Argons bei 30 sccm gehalten und ist die Strömungsgeschwindigkeit des Sauerstoffs bei 5 sccm gehalten worden. Die Strömungsgeschwindigkeit des Stick­ stoffs ist in Stufen von 5 sccm von 0 zu 30 sccm geändert worden. Als Ergebnis sind 7 Proben (A) bis (G) vorbereitet worden wie es in Tabelle 4 gezeigt ist.

Die Zusammensetzung jeder Probe ist unter Verwendung eines Elektronensondenmikroanalysators EPMA8705, der von SHIMAZU CORPORATION, Japan, hergestellt wird, für die ver­ schiedenen Elemente, das heißt, Tantal (Ta), Zinn (Sn), Sauerstoff (O) und Stickstoff (N) unter den in den Tabellen 1 und 2 aufgelisteten Bedingungen analysiert worden.

Tabelle 1

Tabelle 2

In dem Fall, daß die Strömungsgeschwindigkeit von Stickstoff 15 sccm oder weniger, insbesondere in einem Fall 10 sccm oder weniger, betragen hat, ist es schwierig gewe­ sen, Stickstoff mit dem Elektronensondenmikroanalysator zu erfassen. Deshalb ist Stickstoff unter Verwendung einer Se­ kundärionenmassenspektroskopie (SIMS) analysiert worden, welche empfindlicher als ein Elektronensondenmikroanalysa­ tor ist.

Beim Durchführen von Analysen durch SIMS ist Stickstoff durch ein Nachweisverfahren unter Verwendung einer ionenin­ jizierenden Probe, wie zum Beispiel einem Verfahren, das von R. G. Wilson, F. A. Stevie und C. W. Magee in "Secondary Ion Mass Spectrometry", Seiten 3.1-1 bis 3.1-2 beschrieben ist, nachgewiesen worden. Probe (A) ist in ei­ ner Gasatmosphäre ausgebildet worden, durch welche über­ haupt kein Stickstoff geflossen ist, und dann sind Ionen von Stickstoff mit einer Beschleunigungsspannung von 140 keV derart in den ausgebildeten Film implantiert worden, daß eine Gesamtdosis von 1.0 × 10¹⁵ cm^-2 erzielt worden ist. Diese Probe (A) ist zum Nachweis als eine Referenz­ probe verwendet worden. Für die Analysen durch SIMS ist ein Ionenmassenspektroskop IMS-4F, der von CAMECA CORPORATION, Frankreich, hergestellt wird, verwendet worden. Die sieben Proben (A) bis (G) sind unter den Bedingungen analysiert worden, die in Tabelle 3 gegeben sind.

Tabelle 3

Die Ergebnisse der auf diese Weise durchgeführten Ana­ lysen sind in Tabelle 4 gegeben.

Tabelle 4

Die Beziehung der maximalen Speicherladung Qmax zu dem Prozentsatz (at%) von Stickstoffatomen, die in dem TaSnON- Film enthalten sind, ist aus den Ergebnissen, die in Ta­ belle 4 gegeben sind, bestimmt worden. Die Beziehung ist in Fig. 7 gezeigt, in der Daten über die Proben (A) bis (G) aufeinanderfolgend von der linken Seite des Graphen auf ge­ tragen sind. Es ist zu sehen, daß, wenn der Prozentsatz der Stickstoffatome, die in dem TaSnON-Film enthalten sind, un­ gefähr zwischen 0.5 at% und 5.0 at% beträgt, ziemlich hohe maximale Speicherladungen Qmax auftreten.

Die Erfinder der vorliegenden Erfindung nehmen an, daß, wenn der Prozentsatz der Menge von Stickstoffatomen, die in dem TaSnON-Film enthalten sind, weniger als 0.5 at% be­ trägt, die Menge von Stickstoffatomen unzureichend ist, um erwünschte dielektrische Charakteristiken zu erzielen. Ebenso denken die Erfinder der vorliegenden Erfindung, daß, wenn der Prozentsatz der Menge von Stickstoffatomen 5.0 at% überschreitet, Zinnatome nicht leicht die Struktur errei­ chen können, womit die Verbesserung der dielektrischen Cha­ rakteristiken verringert wird.

Die Beziehung zwischen der maximalen Speicherladung Qmax und dem Verhältnis der Menge von Stickstoff (N), das in dem TaSnON-Film enthalten ist, zu der Menge von Zinn (Sn) ist aus den Ergebnissen, die in Tabelle 4 aufgelistet sind, bestimmt worden. Die erzielten Ergebnisse sind in Fig. 8 gezeigt, in der das Verhältnis der Menge von Stick­ stoff (N) zu der Menge von Zinn (Sn) auf der horizontalen Achse logarithmisch ausgedrückt ist. Daten über die Proben (A) bis (G) sind aufeinanderfolgend von der lenken Seite aufgetragen.

Wie es aus den Ergebnissen zu sehen ist, die in Fig. 8 gezeigt sind, kann eine hohe maximale Speicherladung Qmax durch ein Einstellen des Verhältnisses N/Sn auf einen Wert zwischen 0.1 und 20.0 erzielt werden.

In dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel wird Zinn als ein Zusatzstoff bzw. Additiv verwendet. Ähnliche Vorteile können aus einem Fall, in dem Indium (In) als ein Zusatzstoff verwendet wird, um einen TaInON-Film auszubil­ den, oder aus einem Fall abgeleitet werden, in dem sowohl Zinn als auch Indium als Zusatzstoffe verwendet werden, um einen TaSnInON-Film auszubilden.

Nachstehend erfolgt die Beschreibung eines zweiten Aus­ führungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.

Fig. 9 zeigt schematisch den Querschnitt einer einen Dünnfilm aufweisenden EL-Vorrichtung, die den TaSnON-Film des ersten Ausführungsbeispiels als einen dielektrischen Film verwendet. Die einen Dünnfilm aufweisende EL-Vorrich­ tung, die allgemein mit dem Bezugszeichen 300 bezeichnet ist, ist durch ein Ausbilden einer aus optisch transparen­ tem ITO bestehenden ersten transparenten Elektrodenschicht 12, einer aus optisch transparentem TaSnON bestehenden er­ sten dielektrischen Schicht 13, einer aus Zinksulfid (ZnS), zu welchem Terbium (Tb) hinzugefügt worden ist, bestehenden Lumineszenzschicht 14, einer aus optisch transparenten TaSnON bestehenden zweiten dielektrischen Schicht 15 und einer aus optisch transparentem ITO bestehenden zweiten transparenten Elektrodenschicht 16 in dieser Reihenfolge auf einem aus nichtalkalischem Glas bestehenden isolieren­ den Substrat 11 ausgebildet.

Diese einen Dünnfilm aufweisende EL-Vorrichtung 300 ist auf die nachstehend beschriebene Weise hergestellt.

Als erstes wird die erste Elektrodenschicht 12 auf dem nichtalkalischen Glassubstrat 11 ausgebildet. Insbesondere wird das Glassubstrat 11 auf 350°C erwärmt und bei dieser Temperatur gehalten. Ein Zerstäubungsgas, das aus einem Gasgemisch aus Argon (Ar) und Sauerstoff (O₂) besteht, wird in eine Filmausbildungskammer eingebracht. Der Gasdruck wird bei 0.46 Pa gehalten. Ein Zerstäubungsvorgang wird mit einer Gleichstromleistung von 3.2 kW ausgeführt. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Sintergemischtarget, das durch ein Mi­ schen von Zinnoxid (SnO₂) in Indiumoxid (In₂O₃) erzielt wird, als ein Zerstäubungstarget verwendet. Der Film wird bis zu einer Dicke von zum Beispiel 200 nm abgeschieden.

Dann wird der Film photolitographisch in erwünschte Streifen gemustert, um Elektroden auszubilden. Zu diesem Zeitpunkt wird eine Lösung, die hauptsächlich aus Fluorwas­ serstoffsäure (HCl) und Eisen(III)- bzw. Ferrichlorid (FeCl₃) besteht, als ein Ätzmittel verwendet.

Nachfolgend wird die erste dielektrische Schicht 13 aus TaSnON durch Zerstäubungsverfahren auf der ersten Elektro­ denschicht 12 ausgebildet. Insbesondere wird das Glas­ substrat 11 für die einen Dünnfilm aufweisende EL-Vorrich­ tung 300 auf 300°c erwärmt und bei dieser Temperatur gehal­ ten. Das Innere einer Filmausbildungskammer wird derart ev­ akuiert, daß ein Druck von 1.0 × 10^-4 Pa oder weniger er­ zielt wird. Danach wird ein Gasgemisch, das Argon (Ar), 20 vol% Stickstoff (N₂) und 5 vol% Sauerstoff (O₂) aufweist, in die Filmausbildungskammer eingebracht. Der Gasdruck wird bei 0.2 Pa gehalten. Ein Sintergemischtarget, das Tantal­ oxid (Ta₂O₅) zusammen mit 10 mol% Zinnoxid (SnO₂) aufweist, wird verwendet. Ein Zerstäubungsvorgang wird mit einer HF- Leistung von 2 kW mit einem einzigen Target bewirkt. Die Dicke des ausgebildeten Films beträgt zum Beispiel 400 nm.

Die Lumineszenzschicht 14 wird durch Zerstäubungsver­ fahren auf der ersten dielektrischen Schicht 13 ausgebil­ det. Die Lumineszenzschicht (ZnS : Tb) 14 besteht hauptsäch­ lich aus Zinksulfid (ZnS), zu welchem Terbium (Tb) als ein Lumineszenzmittel hinzugefügt ist.

Genauer gesagt wird die Temperatur des Glassubstrats 11 bei 250°c gehalten. Das Innere der Zerstäubungsmaschine wird auf 1.0 × 10^-4 Pa oder weniger evakuiert. Dann wird ein Gasgemisch, das Argon (Ar) und Helium (He) aufweist, in die Filmausbildungskammer eingebracht. Der Gasdruck beträgt 3.0 Pa. Der Zerstäubungsvorgang wird mit einer HF-Leistung von 2.2 kW ausgeführt. Die Dicke des ausgebildeten Films beträgt zum Beispiel 500 nm. Dann wird der Film bei 500°C in Vakuum wärmebehandelt.

Die zweite dielektrische Schicht 15, die aus TaSnON be­ steht, wird mittels des gleichen Verfahrens, wie es verwen­ det wird, um die erste dielektrische Schicht 13 auszubil­ den, bis zu einer Tiefe von zum Beispiel 400 nm ausgebil­ det. Die zweite transparente Elektrodenschicht 16 wird mit­ als des gleichen Verfahrens, wie es verwendet wird, um die erste Elektrodenschicht 12 auszubilden, bis zu einer Tiefe von zum Beispiel 200 nm ausgebildet.

Die einen Dünnfilm aufweisende EL-Vorrichtung 300 ist auf die zuvor beschriebene Weise hergestellt worden. Ebenso ist eine einen Dünnfilm aufweisende EL-Vorrichtung, welche mit Ausnahme dessen ähnlich zu der einen Dünnfilm aufwei­ senden EL-Vorrichtung 300 ist, daß die dielektrischen Schichten 13 und 15 aus Siliziumnitridoxid (SiON) bestehen, hergestellt worden. Beide Arten von EL-Vorrichtungen sind bezüglich ihrer Leistungsfähigkeit verglichen worden.

Beide einen Dünnfilm aufweisende EL-Vorrichtungen sind betrieben worden, während eine Sinuswellenspannung von 1 kHz angelegt worden ist. Die erzielten Luminanzcharakteri­ stiken sind in Fig. 10 gezeigt. In diesem Graph zeigt die gestrichelte Linie die Charakteristik der einen Dünnfilm aufweisenden EL-Vorrichtung 300, die eine dielektrische Schicht aus TaSnON aufweist. Die durchgezogene Linie zeigt die Charakteristik der einen Dünnfilm aufweisenden EL-Vor­ richtung, die eine dielektrische Schicht aus SiON aufweist. Wie es aus diesem Graph zu sehen ist, kann die Ansteuer­ spannung der einen Dünnfilm aufweisenden EL-Vorrichtung, die die dielektrische Schicht aus TaSnON aufweist, niedri­ ger als die der einen Dünnfilm aufweisenden EL-Vorrichtung gemacht werden, die die dielektrische Schicht aus SiON auf­ weist, während eine höhere Luminanz erzielt wird. Die einen Dünnfilm aufweisende EL-Vorrichtung, die die dielektrische Schicht aus TaSnON aufweist, ist einem Dauerlumineszenzbe­ ständigkeitstest mit einer angelegten Spannung der Lumines­ zenzschwellwertspannung von + 60 V unterzogen worden. Nach­ dem die Lumineszenz für 1000 Stunden fortbestanden hat, sind weder eine große Beschädigung der gesamten Bildele­ mentanordnung noch irgendeine sich ausbreitende Zerstörung aufgetreten.

Weiterhin kann das Zerstäubungsverfahren zum Ausbilden der dielektrischen Schicht aus TaSnON unter Verwendung ei­ nes einzigen Targets leichter eine große Fläche als das Filmausbildungsverfahren unter Verwendung eines Mehrele­ mentquellentarget erzielen und ist bei einer Massenherstel­ lung anwendbar.

Nachstehend erfolgt die Beschreibung eines dritten Aus­ führungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.

In dem Fall, daß die dielektrischen Schichten aus TaSnON der zuvor beschriebenen einen Dünnfilm aufweisenden EL-Vorrichtung 300 und andere dielektrische Schichten mit­ einander geschichtet sind, können ähnliche Vorteile erzielt werden. Dieses Beispiel ist als eine einen Dünnfilm aufwei­ sende EL-Vorrichtung 310 in Fig. 11 gezeigt. Diese einen Dünnfilm aufweisende EL-Vorrichtung 310 weist eine Lumines­ zenzschicht 14 und eine dielektrische Schicht auf, die auf ihr ausgebildet ist. Diese obere dielektrische Schicht weist eine zweischichtige Struktur auf, die aus einem SiON- Film 31 und einem TaSnON-Film 15 besteht, der auf dem SiON- Film 31 ausgebildet ist. Die einen Dünnfilm aufweisende EL- Vorrichtung 310 ist mit Ausnahme des SiON-Films 31 in der Struktur ähnlich zu der einen Dünnfilm aufweisenden EL-Vor­ richtung 300. Die Dicke des SiON-Films 31 beträgt zum Bei­ spiel 50 nm.

Fig. 12 zeigt die Luminanzcharakteristiken der einen Dünnfilm aufweisenden EL-Vorrichtung 300 (Fig. 9) und der einen Dünnfilm aufweisenden EL-Vorrichtung 310 (Fig. 11) vor und nach ihrer Dauerlumineszenz. Wie es aus diesem Graph zu sehen ist, ändert sich die Lumineszenzschwellwert­ spannung der einen Dünnfilm aufweisenden EL-Vorrichtung 310 nicht und ist stabiler. Weiterhin ist die Anzahl von zer­ störten Bildelementen in der einen Dünnfilm aufweisenden EL-Vorrichtung 310 nach dem Dauerlumineszenztest geringer.

Ein SiN_X-Film kann anstelle des SiON-Films 31 verwendet werden.

Nachstehend erfolgt die Beschreibung eines vierten Aus­ führungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.

Es wird auf Fig. 13 verwiesen, in der eine einen Dünn­ film aufweisende EL-Vorrichtung 320 gezeigt ist, welche zu der zuvor beschriebenen einen Dünnfilm aufweisenden EL-Vor­ richtung 310 mit Ausnahme dessen ähnlich ist, daß ein feuchtigkeitsdichter Passivierungsfilm 32 auf der zweiten Elektrodenschicht 16 ausgebildet ist. Dieser Passivierungs­ film 32 besteht aus TaSnON. Dieser TaSnON-Film 32 wird un­ ter der gleichen Bedingung wie die dielektrischen Schichten 13 und 15 aus TaSnON hergestellt.

Die erste Elektrodenschicht 12 und die zweite Elektro­ denschicht 16 der einen Dünnfilm aufweisenden EL-Vorrich­ tung 320 bestehen aus ITO. Jedoch sind die elektrischen Wi­ derstände der ersten Elektrodenschicht 12 und der zweiten Elektrodenschicht 16 nicht erhöht. Ebenso sieht der TaSnON- Film 32 gute feuchtigkeitsdichte Eigenschaften vor. Eine Anwendung dieses Passivierungsfilms 32 ist nicht auf das zuvor beschriebene dritte Ausführungsbeispiel begrenzt. Der Passivierungsfilm 32 kann ebenso an dem zuvor beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiel angewendet werden.

Nachstehend erfolgt die Beschreibung von anderen Aus­ führungsbeispielen der vorliegenden Erfindung.

Es versteht sich, daß die vorliegende Erfindung nicht auf die einen Dünnfilm aufweisende EL-Vorrichtung begrenzt ist, bei der die dielektrischen Schichten 13 und 15 auf je­ der Seite der Lumineszenzschicht 14 ausgebildet sind. Die dielektrische Schicht, die aus TaSnON besteht, kann ebenso auf lediglich einer Seite der Lumineszenzschicht ausgebil­ det sein, während die dielektrische Schicht der anderen Seite aus anderen dielektrischen Substanzen besteht. Wei­ terhin ist es nicht notwendig, das sowohl die Elektroden­ schicht 12 als auch 16 transparent sind. Lediglich die Elektrodenschicht auf der Lumineszenzausgangsseite kann transparent sein.

In der vorhergehenden Beschreibung ist eine einen Dünn­ film aufweisende Elektrolumineszenzvorrichtung offenbart worden, die dielektrische Schichten beinhaltet, die verbes­ serte dielektrische Charakteristiken aufweisen. Die Vor­ richtung ist durch ein Ausbilden einer ersten transparenten Elektrodenschicht aus ITO, einer ersten dielektrischen Schicht, einer Lumineszenzschicht, einer zweiten dielektri­ schen Schicht und einer zweiten transparenten Elektroden­ schicht aus ITO in dieser Reihenfolge auf einem isolieren­ den Substrat ausgebildet. Jede der zwei dielektrischen Schichten ist ein Film, der durch TaSnON gebildet ist. Das heißt, der Film beinhaltet Tantal, Zinn, Sauerstoff und Stickstoff.

Claims (14)

1. Dielektrischer Dünnfilm, der einen amorphen Dünnfilm aufweist, der im wesentlichen aus Tantal, mindestens entweder Indium oder Zinn, Sauerstoff und Stickstoff besteht.

2. Dielektrischer Dünnfilm nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der amorphe Dünnfilm mit einem trans­ parenten leitfähigen Film verwendet wird, der aus In­ diumoxid und Zinnoxid besteht.

3. Dielektrischer Dünnfilm nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Gehalt von Stickstoffato­ men in dem Bereich von 0.5 bis 5.0 atomaren Prozent be­ züglich des Gesamtgehalts von Atomen in dem amorphen Dünnfilm befindet.

4. Dielektrischer Dünnfilm nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Verhältnis der Anzahl von Stickstoffatomen zu der Anzahl von Atomen von minde­ stens entweder Indium oder Zinn zwischen 0.1 und 20.0 befindet.

5. Eine einen Dünnfilm aufweisende Elektrolumineszenzvor­ richtung, die eine Lumineszenzschicht und eine dielek­ trische Schicht aufweist, die zwischen einem Elektro­ denschichtenpaar ausgebildet sind, wobei die dielektri­ sche Schicht der dielektrische Dünnfilm nach einem der Ansprüche 1 bis 4 ist.

6. Einen Dünnfilm aufweisende Elektrolumineszenzvorrich­ tung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Film, der mindestens aus entweder SiN_X oder SiON be­ steht, zwischen der Lumineszenzschicht und dem dielek­ trischen Dünnfilm angeordnet ist.

7. Einen Dünnfilm aufweisende Elektrolumineszenzvorrich­ tung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Elektrodenschichten ein trans­ parenter leitfähiger Film ist, der aus Indiumoxid und Zinnoxid besteht und der dielektrische Dünnfilm in Kon­ takt mit dem transparenten leitfähigen Film ausgebildet ist.

8. Einen Dünnfilm aufweisende Elektrolumineszenzvorrich­ tung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, gekennzeichnet durch einen Passivierungsfilm, der aus dem dielektri­ schen Dünnfilm nach einem der Ansprüche 1 bis 4 be­ steht.

9. Verfahren zur Herstellung einer einen Dünnfilm aufwei­ senden Elektrolumineszenzvorrichtung, die eine Lumines­ zenzschicht und eine dielektrische Schicht aufweist, die beide zwischen einem Elektrodenschichtenpaar ange­ ordnet sind, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
Vorbereiten eines Zerstäubungstargets, das im wesent­ lichen aus Tantaloxid zusammen mit mindestens entweder Indiumoxid oder Zinnoxid besteht; und
Zerstäuben des Zerstäubungstargets in einer Atmosphäre aus einem Gasgemisch, das Argon, Sauerstoff und Stick­ stoff beinhaltet, um den dielektrischen Dünnfilm auszu­ bilden, wodurch die dielektrische Schicht, welche ein amorpher Dünnfilm ist, die im wesentlichen aus Tantal, mindestens entweder Indium oder Zinn, Sauerstoff und Stickstoff besteht, abgeschieden wird.

10. Verfahren zur Herstellung einer einen Dünnfilm aufwei­ senden Elektrolumineszenzvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Zerstäubungstarget durch ein Mischen von Tantaloxid mit mindestens entwe­ der Indiumoxid oder Zinnoxid und Sintern des Gemischs hergestellt wird.

11. Verfahren zur Herstellung einer einen Dünnfilm aufwei­ senden Elektrolumineszenzvorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Zerstäubungs­ schritt bei einem Druck von 0.3 Pa oder weniger ausge­ führt wird.

12. Verfahren zur Herstellung einer einen Dünnfilm aufwei­ senden Elektrolumineszenzvorrichtung nach einem der An­ sprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß minde­ stens eine der Elektrodenschichten ein transparenter leitfähiger Film ist, der aus Indiumoxid und Zinnoxid besteht, und die dielektrische Schicht auf dem transpa­ renten leitfähigen Film ausgebildet wird.

13. Verfahren zur Herstellung einer einen Dünnfilm aufwei­ senden Elektrolumineszenzvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasgemischatmosphäre während des Zerstäubungsschritts derart gesteuert wird, daß das Stickstoffgas mindestens 5 Volumenprozent der Gasgemischatmosphäre ausmacht.

14. Verfahren zur Herstellung einer einen Dünnfilm aufwei­ senden Elektrolumineszenzvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gesamtheit eines Sau­ erstoffgases und eines Stickstoffgases weniger als 50 Volumenprozent der Gasgemischatmosphäre ausmacht und die Volumenprozente von Sauerstoff die Volumenprozente von Stickstoff nicht überschreiten.