JPH0817574A - 薄膜電場発光素子の製造方法 - Google Patents

薄膜電場発光素子の製造方法

Info

Publication number
JPH0817574A
JPH0817574A JP6151387A JP15138794A JPH0817574A JP H0817574 A JPH0817574 A JP H0817574A JP 6151387 A JP6151387 A JP 6151387A JP 15138794 A JP15138794 A JP 15138794A JP H0817574 A JPH0817574 A JP H0817574A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
thin film
gas
electroluminescent device
light emitting
manufacturing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP6151387A
Other languages
English (en)
Inventor
Hisato Kato
久人 加藤
Tomoyuki Kawashima
朋之 河島
Shinichi Nakamata
伸一 仲俣
Takashi Tsuji
崇 辻
Yutaka Terao
豊 寺尾
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
Priority to JP6151387A priority Critical patent/JPH0817574A/ja
Priority to GB9512980A priority patent/GB2291259B/en
Priority to DE1995124359 priority patent/DE19524359A1/de
Publication of JPH0817574A publication Critical patent/JPH0817574A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B33/00Electroluminescent light sources
    • H05B33/12Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces
    • H05B33/14Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces characterised by the chemical or physical composition or the arrangement of the electroluminescent material, or by the simultaneous addition of the electroluminescent material in or onto the light source
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/57Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing manganese or rhenium
    • C09K11/572Chalcogenides
    • C09K11/574Chalcogenides with zinc or cadmium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/77Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals
    • C09K11/7701Chalogenides
    • C09K11/7702Chalogenides with zinc or cadmium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/0623Sulfides, selenides or tellurides
    • C23C14/0629Sulfides, selenides or tellurides of zinc, cadmium or mercury
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B33/00Electroluminescent light sources
    • H05B33/10Apparatus or processes specially adapted to the manufacture of electroluminescent light sources
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B33/00Electroluminescent light sources
    • H05B33/12Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces
    • H05B33/18Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces characterised by the nature or concentration of the activator

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】発光層の製法に改良を加え発光輝度に優れる薄
膜電場発光素子を得る。 【構成】発光中心となるドーパントを添加した硫化亜鉛
ZnS薄膜を成膜する際に、ガス導入口13より硫化水
素とアルゴンガスの混合ガスを導入し、亜鉛とドーパン
トのターゲット8をアルゴンガスによりスパッタすると
ともにガラス基板1の温度を380〜480℃の範囲に
維持してスパッタされた亜鉛とドーパントの蒸気と硫化
水素ガスと反応させ発光層をガラス基板1の上に成膜す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は薄膜電場発光素子の発
光層の製造方法に係り、特に発光輝度に優れる発光層の
製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】最近、高解像度および大容量表示が可能
な平面型表示素子として全固体素子である薄膜電場発光
素子が注目されている。図7は薄膜電場発光素子を示す
断面図である。薄膜電場発光素子は図に示すようにガラ
ス基板1上に透明電極2、第1の絶縁層3、発光層4、
第2の絶縁層5、および裏面電極6を積層した2重絶縁
構造をしている。この中で薄膜電場発光素子の発光層
は、硫化亜鉛(ZnS)を母材とし、その中に少量の発
光中心(Mn)を添加した材料で構成されている。
【0003】現在この様な薄膜電場発光素子の発光層の
製造方法は、真空蒸着法、CVD法の1つであるALE
法、およびスパッタリング法などが検討されている。こ
の中で、スパッタリング法は、大面積で均一な膜が成膜
でき、さらに成膜速度が非常に速いため生産性に優れた
製造方法である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらスパッタ
リング法で薄膜電場発光素子の発光層を作製する場合に
はその発光輝度が低いという問題点があった(ACTA POL
YTECHNICA SCANDINAVICAApplied Physics Series No.17
0 "5th International Workshop on Electroluminescen
ce" pp41〜48) 。
【0005】この原因を検討したところ構成元素である
亜鉛Zn、硫黄S、マンガンMnはスパッタ率や蒸気圧
などの物理的特性が異なるために成膜した膜の組成はタ
ーゲットの組成と大きく異なり、ストイキオメトリが化
学量論組成からずれて輝度低下をもたらすことがわかっ
た。この対策として反応性スパッタリングによる硫化亜
鉛ZnS発光層の成膜を検討して発光輝度が改善される
ことを見出した。しかし発光層の成膜に際して基板温度
を従来の条件である300〜350℃に設定して成膜す
ると、発光輝度は改善されるものの成膜初期に結晶粒径
の小さい領域であるデッドレイヤーが約100nm程度
の厚さで生成し、さらに発光層の結晶粒径も約260n
m程度と小さいために実用的に使用可能なレベルの発光
輝度が得られないという問題があった。デッドレイヤー
が存在しまた結晶粒径が小さいと電子の加速が阻害され
ドーパントの励起が不充分で発光輝度が小さくなる。
【0006】図6は従来の薄膜電場発光素子の要部を示
す断面図である。発光層にデッドレイヤー4Aが発生し
ている。この発明は上述の点に鑑みてなされ、その目的
は反応性スパッタリングにおける基板温度に改良を加え
ることにより発光層生成の初期にみられるデッドレイヤ
ーの発生を防ぐとともに発光層成膜の際の硫化亜鉛結晶
粒径を大きくして発光輝度に優れる薄膜電場発光素子を
提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上述の目的はこの発明に
よれば発光中心となるドーパントを添加した硫化亜鉛Z
nS薄膜を発光層として用いる薄膜電場発光素子の製造
方法において、亜鉛とドーパントをスパッタするととも
に基板温度を380〜480℃の範囲に維持して硫黄元
素を含むガスと希ガスとの混合ガスを用い反応性スパッ
タリング法により発光層を成膜するとすることにより達
成される。
【0008】上述の薄膜電場発光素子の製造方法におい
てドーパントはマンガン,マンガン硫化物あるいはマン
ガンハロゲン化物あるいは希土類元素,希土類硫化物あ
るいは希土類ハロゲン化物であるとすることが有効であ
る。さらに硫黄元素を含むガスと希ガスとの混合ガスは
硫化水素とアルゴンの混合ガスであるとすることが好ま
しい。
【0009】
【作用】亜鉛Zn,硫黄S各元素の融点はZn=420
℃、S=120℃であるが、通常成膜が困難と考えられ
る亜鉛の融点付近以上に基板温度を設定すると基板温度
が高いために結晶の成長速度が大きくなり、さらに過剰
の亜鉛や硫黄が蒸発し易くなる。
【0010】
【実施例】
実施例1 図1はこの発明の実施例に係る薄膜電場発光素子を作製
するスパッタリング装置を示す配置図である。同図にお
いてターゲット8を被着した陰極9は、マッチング回路
12を介して13.56MHzのRF電源11に接続されてい
る。一方陽極10はターゲットと対向する位置にあり、
基板1は陽極10に載置される。
【0011】図5はこの発明の実施例に係る薄膜電場発
光素子の要部を示す断面図である。透明電極2であるI
TOを1700Åの厚さに成膜し、酸化珪素または窒化珪素
よりなる第1の絶縁膜2を2100Å、発光層4を7000Å、
窒化珪素または酸化珪素よりなる第2の絶縁膜5を2100
Å、アルミニウムよりなる背面電極6を7000Åの厚さに
順次積層した。
【0012】発光層の成膜は、ターゲットとしては亜鉛
にマンガンを添加し、ターゲット中のMn濃度〔Mn/
(Zn+Mn)〕として0.3wt%となるように調整し
たものを用いた。スパッタリングガスは硫黄元素を含む
ガスと希ガスの混合ガスであり、ガス導入口13より2
0〜40%の硫化水素を添加したアルゴンガスを反応室
14内に導入した。スパッタリング条件としては、ガス
圧力10mTorr 、基板温度350〜500℃、放電電力
3W/cm2 に調整した。この条件ではターゲット表面は硫
化され亜鉛のスパッタレートが小さくなり、化学量論組
成に近い硫化亜鉛膜が得られる。発光層は成膜後にさら
に500℃の温度で熱処理を行った。
【0013】このようにして得られた発光層はその結晶
粒径が約450nmと大きく、基板温度が380〜48
0℃の広い範囲で200cd/m2 以上の高い発光輝度
を示した。この値は従来の基板温度350℃の条件で成
膜した場合の2倍の発光輝度である。図4はこの発明の
実施例に係る薄膜電場発光素子につき発光輝度の基板温
度依存性を示す線図である。
【0014】基板温度が380℃以上で発光輝度が約2
00cd/ 以上になっていることがわかる。基板温度
が高いために結晶の成長速度が大きくなりさらに過剰の
亜鉛や硫黄が蒸発する。このようにして第1の絶縁層の
表面より約450nm程度の大きな結晶が直接に成長し
てデッドレイヤーもなくなり、結晶のストイキオメトリ
も化学量論組成に制御される。実施例2図2はこの発明
の異なる実施例に係る製造方法のターゲットを示し、図
(a)は平面図、図(b)は断面図である。亜鉛のター
ゲット41の中にフッ化テルビウムTbF342が配置され
ている。
【0015】装置は実施例1と同様な装置を用いた。こ
こで用いるターゲットは、ZnにTbF3 を適当に配置
し、ターゲット表面として平均Tb濃度〔Tb/(Zn
+Tb)〕を2.5wt%程度に調整した。スパッタリン
グ条件は、硫化水素40%を添加したアルゴンガスを用
い、ガス圧力10mTorr 、基板温度400℃、放電電力
3W/cm2 である。成膜後発光層は600℃の温度で熱処
理を行った。
【0016】結晶粒径の大きな発光層が得られており、
発光輝度の高い薄膜薄膜電場発光素子が得られた。希土
類元素としてはTbを用いているが、希土類元素として
はTbに限らずSm,Tm,Pr,Ho,Er,Dy,
Eu,Ceなども同様に使用できる。図3はこの発明の
異なる実施例に係る製造方法につき異なるターゲットを
示す平面図である。Znターゲットに上記の濃度になる
ようにTbを配置した、いわゆるモザイクターゲットで
ある。実施例3スパッタリングガスとして、硫化水素と
アルゴンガスの混合ガスに替えて硫黄蒸気とアルゴンガ
スの混合ガスを用いる他は実施例1と同様にして成膜を
行った。
【0017】このようにして得られた発光層はその結晶
粒径が約430nmと大きく、基板温度が380〜48
0℃の広い範囲で200cd/m2 以上の高い発光輝度
を示した。この値は従来の基板温度350℃の条件で成
膜した場合の約2倍の発光輝度である。スパッタリング
ガスは上記の他に六フッ化硫黄等を用いることができ
る。
【0018】
【発明の効果】この発明によれば基板温度を380〜4
80℃の範囲に維持して硫黄元素を含むガスと希ガスと
の混合ガスを用い反応性スパッタリング法により発光層
を成膜するので、デッドレイヤーが生成しない上に結晶
粒径の大きい発光層が得られ、さらに結晶の組成も化学
量論組成に制御される結果発光輝度が従来の約2倍の薄
膜電場発光素子が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例に係る薄膜電場発光素子を作
製するスパッタリング装置を示す配置図
【図2】この発明の異なる実施例に係る製造方法のター
ゲットを示し、図(a)は平面図、図(b)は断面図
【図3】この発明の異なる実施例に係る製造方法につき
他のターゲットを示す平面図
【図4】この発明の実施例に係る薄膜電場発光素子につ
き発光輝度の基板温度依存性を示す線図
【図5】この発明の実施例に係る薄膜電場発光素子の要
部を示す断面図
【図6】従来の薄膜電場発光素子の要部を示す断面図
【図7】薄膜電場発光素子を示す断面図
【符号の説明】
1 ガラス基板 2 透明電極 3 第1の絶縁層 4 発光層 4A 発光層 5 第2の絶縁層 6 背面電極 7 駆動電源 8 ターゲット 9 陰極 10 陽極 11 RF電源 12 整合回路 13 ガス導入管 14 反応室 41 亜鉛 42 フッ化テルビウム
フロントページの続き (72)発明者 辻 崇 神奈川県川崎市川崎区田辺新田1番1号 富士電機株式会社内 (72)発明者 寺尾 豊 神奈川県川崎市川崎区田辺新田1番1号 富士電機株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】発光中心となるドーパントを添加した硫化
    亜鉛ZnS薄膜を発光層として用いる薄膜電場発光素子
    の製造方法において、亜鉛とドーパントをスパッタする
    とともに基板温度を380〜480℃の範囲に維持して
    硫黄元素を含むガスと希ガスとの混合ガスを用い反応性
    スパッタリング法により発光層を成膜することを特徴と
    する薄膜電場発光素子の製造方法。
  2. 【請求項2】請求項1記載の製造方法において、ドーパ
    ントはマンガン,マンガン硫化物あるいはマンガンハロ
    ゲン化物であることを特徴とする薄膜電場発光素子の製
    造方法。
  3. 【請求項3】請求項1記載の製造方法において、ドーパ
    ントは希土類元素,希土類硫化物あるいは希土類ハロゲ
    ン化物であることを特徴とする薄膜電場発光素子の製造
    方法。
  4. 【請求項4】請求項1記載の製造方法において、硫黄元
    素を含むガスと希ガスとの混合ガスは硫化水素とアルゴ
    ンの混合ガスであることを特徴とする薄膜電場発光素子
    の製造方法。
JP6151387A 1994-07-04 1994-07-04 薄膜電場発光素子の製造方法 Pending JPH0817574A (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6151387A JPH0817574A (ja) 1994-07-04 1994-07-04 薄膜電場発光素子の製造方法
GB9512980A GB2291259B (en) 1994-07-04 1995-06-26 Manufacture of thin-film electroluminescent elements
DE1995124359 DE19524359A1 (de) 1994-07-04 1995-07-04 Verfahren zur Herstellung von Dünnschicht-Elektrolumineszenz-Elementen

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6151387A JPH0817574A (ja) 1994-07-04 1994-07-04 薄膜電場発光素子の製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0817574A true JPH0817574A (ja) 1996-01-19

Family

ID=15517475

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP6151387A Pending JPH0817574A (ja) 1994-07-04 1994-07-04 薄膜電場発光素子の製造方法

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JPH0817574A (ja)
DE (1) DE19524359A1 (ja)
GB (1) GB2291259B (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100810629B1 (ko) * 2004-12-08 2008-03-06 삼성에스디아이 주식회사 대향 타겟식 스퍼터링 장치를 이용한 유기 발광 소자의제조방법

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0752672B2 (ja) * 1983-02-10 1995-06-05 松下電器産業株式会社 薄膜el素子の製造方法
EP0298745B1 (en) * 1987-07-08 1992-11-25 Sharp Kabushiki Kaisha Thin film electroluminescent device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100810629B1 (ko) * 2004-12-08 2008-03-06 삼성에스디아이 주식회사 대향 타겟식 스퍼터링 장치를 이용한 유기 발광 소자의제조방법

Also Published As

Publication number Publication date
DE19524359A1 (de) 1996-01-11
GB2291259B (en) 1996-11-27
GB9512980D0 (en) 1995-08-30
GB2291259A (en) 1996-01-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6090434A (en) Method for fabricating electroluminescent device
US20050202162A1 (en) Reactive metal sources and deposition method for thioaluminate phosphors
JPH06163157A (ja) 薄膜el素子の製造方法
US6793782B2 (en) Sputter deposition process for electroluminescent phosphors
JPH0817574A (ja) 薄膜電場発光素子の製造方法
US20040032203A1 (en) Inorganic electroluminescent device and method of fabricating the same
JPS6141112B2 (ja)
US5300316A (en) Method of forming thin oxysulfide film
JP2620550B2 (ja) El薄膜の形成方法
JPH06231884A (ja) 薄膜el素子の製造方法
JP3750199B2 (ja) 薄膜エレクトロルミネッセンス素子の製造方法
JPH02306591A (ja) 薄膜el素子の製造法
JPH0265094A (ja) 薄膜el素子及びその製造方法
JP2009256573A (ja) 衝突励起型el用蛍光体、衝突励起型el用蛍光体薄膜の製造方法、薄膜el素子、薄膜elディスプレイ及び薄膜elランプ
JPH09129373A (ja) El素子及びその製造方法
JPH06251873A (ja) エレクトロルミネッセンス素子の形成方法
JPS61253797A (ja) エレクトロルミネセンス素子の製造方法
JPS60172196A (ja) エレクトロルミネセンス素子およびその製造法
JPS6252438B2 (ja)
JPS636774A (ja) 薄膜el素子の製造方法
JPH0395893A (ja) 蛍光体薄膜の製造方法および薄膜el素子
JPH04169094A (ja) 薄膜エレクトロルミネッセンス素子の製造法
JPH07240278A (ja) 薄膜el素子
JPH0562778A (ja) 薄膜エレクトロルミネツセンス素子
JPH01245086A (ja) 薄膜el素子及びその製造法