JPS62140396A - 透明電極を有するデバイスの製造方法 - Google Patents

透明電極を有するデバイスの製造方法

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JPS62140396A
JPS62140396A JP60278997A JP27899785A JPS62140396A JP S62140396 A JPS62140396 A JP S62140396A JP 60278997 A JP60278997 A JP 60278997A JP 27899785 A JP27899785 A JP 27899785A JP S62140396 A JPS62140396 A JP S62140396A
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JP
Japan
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transparent electrode
insulating layer
layer
sputtering
substrate
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JP60278997A
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English (en)
Inventor
英夫 田辺
熊田 政治
浩 川崎
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Hitachi Ltd
Hitachi Consumer Electronics Co Ltd
Japan Display Inc
Original Assignee
Hitachi Device Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
Hitachi Consumer Electronics Co Ltd
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Publication date
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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】 〔発明の利用分野〕 本発明は透明電極を有するデバイス、例えば交流電界の
印加によりエレク1−ロルミネセンス(EL)を呈する
M膜エレク1〜ロルミネセンス素子(以下普膜EL素子
と称する)や液晶の製造方法に関するものである。
〔発明の背景〕
近年、大容量ディスプレイとして、ブラウン管(以下C
RTと称する)が広く用いられているがCRTは真空管
であるため、大重量で破損の危険性もあり、また奥行き
寸法が大きい、偏向走査歪が避けにくく、さらには数K
V以」二の高電圧を必要とするなどの問題があった。
一方、平面形のディスプレイとしては、プラズマディス
プレイパネル(以下FDPと称する)の開発が進められ
ているが、FDPはCRTに比較して薄形であり、動作
電圧も低く、マトリックス形であるため走査歪がないと
いう利点があるが、ガス放電管であり、また真空管の一
種であるために重量が大きく、破損の危険性は避けられ
ない。
また、液晶ディスプレイデバイス(以下LCDと称する
)は、固体素子に近く、動作電圧も数Vないし十数Vと
低いが、応答速度が小さい、動作可能温度範囲が狭く、
さらには受光形デバイスのため表示面が暗いといった問
題を抱えている。
これに対してELを呈する薄膜EL素子を用いた薄膜E
Lパネルは、CRTと比較して駆動電圧が低く、またF
DPに比較して重量、大きさ等において優れ、LCDに
比較して表示面が明るい。
動作可能温度範囲が広い等、多くの利点を有しており、
文字、グラフィック表示に対して最適である。
この薄膜EL素子は、例えば硫化亜鉛(ZnS)を母体
とし、これに付活剤としてマンガン(Mn)や希土類化
合物等を添加した発光層の両側あるいは片側に二酸化ケ
イ素(Sj、02)、五酸化タンタル(Ta205)、
アルミナ(AQ、03)、酸化イツトリウム(Y2O,
、)や窒化シリコン(S j、 N x )等の絶縁層
を設け、対向電極でサンドイッチ状に挟持した構成が輝
度、寿命等の点で優れている。
第1図は発光層を絶縁層で挟持させた二重絶縁層構造の
薄膜EL素子の一例を示す要部断面図である。同図にお
いて、1−はガラス基板、2は酸化インジウム(In2
01)あるいはインジウムと錫との酸化物(ITO)等
からなる透明電極、3は5j02、Ta201.AQ、
201.Y、O−1,5jNx等からなる第1の絶縁層
、4はM nあるいは希土類化合物等を添加したZnS
発光層、5は第2の#I/!縁層、6はアルミニウム(
AQ)等からなる背面電極、7は交流電源である。
このような構成による薄膜EL素子は、透明電極2と背
面電極6との間に交流電源7により交流電界を印加する
と、約10r′V/σ程度の高電界により高輝度に発光
する。このように高輝度を得るためには極めて高い電界
を必要とするため、第1゜第2の絶縁層3,5は極めて
高い絶縁耐圧をもつことが不可欠である。
このためには、第1.第2の絶縁層3,5の成膜を最適
化することが最も重要である。例えば、これらをスパッ
タリングにより形成する場合も第1、第2の絶縁層3,
5の成膜を最適化する必要があることは当然である。
しかし、透明電極2上に第1の絶縁層3をスパッタリン
グにより絶縁耐圧向上に対して最適な条件で成膜する場
合、透明電極2の光透過率が著しく低下するという問題
がしばしば生じた。
なお、スパッタリング装置は例えば電子材料別冊超L 
S I製造・試験装置ガイドブック1984年版P、1
29〜P、1.33で紹介されている。
〔発明の[1的〕 したがって本発明は前述した従来の問題に鑑みてなされ
たものであり、その1−1的とするところは透明電極2
」二に第1の絶縁層3をスパッタリングする場合に発生
する透明電極2の光透過率の低下を抑止することにより
、透明電極2によるEL発先の吸収を抑え、効率良< 
1=: T、発光を外部に取り出すことができる高輝度
が得られる薄膜EL素子の製造方法を提供することにあ
る。
〔発明の概要〕
本発明の一実施例によれば、透明電極2上に第1の絶縁
層3をスパッタリングにより成膜する際、基板に正のバ
イアスを印加する方法が提供される。
この方法によれば透明電極2の光透過率の低下を抑止し
、高輝度および高信頼性がもたらされる。
〔発明の実施例〕
次に第2図〜第4図を用いて本発明の実施例を詳細に説
明する。第2図に、示すように絶縁性基板として例えば
ホウケイ酸ガラス基板1を用い、このガラス基板1」二
に、インジウムの酸化物をスパッタリングした後、焼成
して膜厚約2000人程度の耐熱性を有する透明電極2
を形成する。
次にこの透明電極2」二に、スパッタリングにより厚さ
1000人のSio、を第1の絶縁層の1層目3aとし
て形成する。本実施例では、ターゲラ1−にSiを用い
、これをアルゴンと酸素の混合ガス中でスパッタリング
することにより5jO2を形成した。成膜条件はアルゴ
ンと酸素のガス流量の比は1対1.ガス圧力2 X 1
0−3Torr、 RFパワー密度1 、8 W/cd
とし、第3図に示す構成によりターゲットに与える直流
電位(アース)を基準として基板に+75Vのバイアス
を印加して成膜した。これにより透明電極2の光透過率
の低下は全く生じなかった。
なお、第3図において、ターゲットに与える電圧は接地
電位(直流基準電位)と高周波電圧12(交流分)であ
り、EL基板9は接地電位に対して正に直流バイアスさ
れる。この接地電位点は安全のためチャンバーと共に大
地に接続される。
この上に第1の絶縁層の2層目3bとしてTa2O、を
2000人形成する。本実施例ではターゲラ1−にTa
を用い、これをアルゴンと酸素の混合ガス中でスパッタ
リングすることによりTa、O7を形成した。
次にこの第1の絶縁層の2層I]3 b lに付活剤と
してMnを約0 、5 wt%加えたZnSの煉結体を
材料として基板温度約250℃でEB蒸着により厚さ5
000人の発光層4を形成する。その後、真空巾約55
0°Cで2時間アニール処理を行って発光層4中のMn
の分布の均一化と各薄膜の欠陥の低減をはかる。
次にこの発光層4」二に、第2の絶縁層の1層目5bと
してTa2O,を2000人の膜厚に、第1の絶縁層の
2層It :(+)と回−・条件でスパッタリングによ
り形成する。この」−に第2の絶縁層の2層目5aとし
て5jO2を1. OO0人形成する。この場合は、第
1−の絶縁層の1層113aのS t02形成時のよう
に、特にアースに対して基板に市のバイアスを印加する
必要はない。
最後に第2の絶縁層の2層II 5 a lにアルミニ
ウムを真空蒸着して膜厚]、 500 A程度の背面電
極6を形成して積層を終了する。
このようにして形成した薄膜EL素子は、透明電極の光
透過率の低下が発生せず、印加電圧200v以上で高輝
度に発光した。
透明電極」二に絶縁層をスパッタリングする際に生じる
透明電極の光透過率の低下に関し以下に説明する。
上記実施例で第1の絶縁層の1層目3aの5j02をス
パッタリングする際、ターゲットに与える直流電位(ア
ース)に対して基板に+75Vのバイアスを印加した場
合について説明したが、−20Vから+1. OOVま
で変えた場合の5jO2とITOとガラス基板を含めた
波長580nmにおける光透過率を第4図に示す。これ
より+75V以−にのバイアスの印加により高光透過率
となっているのが分かる。なお、基板を電源につながず
浮いた状態とした場合、基板はスパッタリング特約25
vの電位が自然にかかっていることも判った(25V、
50Vの直流電位を印加したのとほぼ同じ透過率となっ
た)。
発明者らの分析の結果、光透過率が低くなる原=7− 因は透明電極であるインジウムの酸化物が第1−の絶縁
層の成膜時に還元されて、金属インジウムが発生してい
るためであることが分かった。つまり、基板にある値以
」二の1U:、のバイアスを印加することにより、透明
電極がプラズマ中の正イオンから受ける衝撃を防ぎ、こ
れにより透明電極が還元されることにより生ずる光透過
率の低下を防ぐことができ、また金属インジウムの発生
による信頼性の低下を防止することができることが判っ
た。
なお、前述した実施例において、第1の絶縁層の1層目
はSjをターゲラ1へに用いて5jO2を形成する場合
について説明したが、本発明はこれに限定されるもので
はなく、S10.をターゲットに用いた場合でも同様の
効果が得られる。またその材料も、AQ203.Ta、
05,1N、02.SiNx等を用いても、同様の効果
が得、られる。
また、第1及び第2の絶縁層はそれぞれS j O。
膜とTa、O,膜を積層した場合について説明したが、
単層膜でもさし−)かえない。
また、前記実施例では第1の絶縁層の1層1−1のスパ
ッタリング時のアースに対する基板へのバイアスは+7
5Vについて説明したが、これは他のスパッタリング条
件や材料により最適化する必要がある。またバイアスの
印加は直流に限らず、IK I−T z以下の交流でも
効果を発揮する。
また、前述した実施例において、発光層の付活剤はMn
に限定されるものではなく、TbF3. SmF3ある
いはErF3等の希土類化合物等を用いても、さらに成
膜法もスパッタリング、イオンブレーティングあるいは
プラズマCVD等を用いても同様の効果が得られること
は勿論である。
本発明は透明電極」二に絶縁層を形成する他のデバイス
、例えば、液晶と薄膜トランジスタを−っの絶縁基板」
二に形成したデバイスにも適用できる。
〔発明の効果〕
以」二説明したように本発明によれば、透明電極」二に
絶縁層をスパッタリングで形成する際、ターゲットに与
える直流電位(アース)に対して基板に正のバイアスを
印加することにより、透明電極の光透過率の低下を防止
し、金属インジウムの発生を抑止できるので、高輝度、
高信頼性の薄膜EL素子等が容易に製造可能となるなど
の極めて優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の薄膜EL素子、第2図は本発明による方
法及び製造装置で!Ie! i(’iする薄膜EL素子
、第3図は本発明による方法を実施するためのスパッタ
リング装置、第4図はスパッタリング時に被加工物であ
るE L素子の基板にZj、える電位と透明電極の光透
過率との関係を示す図である。 1・・・ガラス基板、2・・・透明電極、3・・・第1
の絶縁層、3a・・・第1の絶縁層の1層目Si○2.
3b−−−第1−の絶縁層の2層「1Ta205.4・
・・発光層、5・・・第2の絶縁層、5a・・・第2の
絶縁層の2層目5j02.5b・・・第2の絶縁層の1
層目”I’a20..6・・・背面電極、7・・・交流
電極、8・・・スパッタリング装置、9・・・基板ホル
ダ、[O・・・基板、11・・・ターゲラ1へ、12・
・・高周波電源、13・・・バイアス用直流電源、14
・・・コンデンサ、15・・・チャンバー、」−6・・
・ガス1・・・ガラス基板 2・・・透明電極■n203 3・・・第1の絶縁層 3a・・・第1の絶縁層の1層目 S i 02   
   23b・・・第1の絶縁層の2層目 Ta2’s
       14・・・発光層 5・・・第2の絶縁層 5a °゛第2絶縁層の1層目 S i 025b・・
・第2の絶縁層の2層目 Ta2056・・・背面電極
Aし 7・・・交流電源 I −12・ ?−一 く 〕−〜 一

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 絶縁性基板上に透明電極を形成した後、ターゲットに対
    して上記基板に正のバイアス電圧を印加してスパッタリ
    ングを行うことを特徴とする透明電極を有するデバイス
    の製造方法。
JP60278997A 1985-12-13 1985-12-13 透明電極を有するデバイスの製造方法 Pending JPS62140396A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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