DE4019988C2

DE4019988C2 -

Info

Publication number: DE4019988C2
Application number: DE19904019988
Authority: DE
Inventors: Hiroaki Nakaya; Takuo Tenri Nara Jp Yamashita; Takashi Ogura; Masaru Nara Jp Yoshida
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1989-06-23
Filing date: 1990-06-22
Publication date: 1992-07-09
Also published as: DE4019988A1; DE4042389C2; DE4042389A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Dünnfilm-Elektrolumineszenzvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine bekannte Dünnfilm-Elektrolumineszenzvorrichtung wird nun anhand von Fig. 1 erläutert. Auf einem Glassubstrat 1 sind streifenförmige transparente Elektroden 2 und eine untere dielektrische Schichtfolge aufgebracht, die aus einem SiO₂-Film 13 und einem SiN- Film 14 besteht. Es folgt eine Lumineszenzschicht 5, die auf der unteren dielektrischen Schichtfolge durch ein Elektronenstrahl- Abscheideverfahren aufgebracht ist. Darüber ist eine obere dielektrische Schichtfolge aus einem Si₃N₄-Film 16 und einem Al₂O₃-Film 17 angeordnet. Streifenförmige Rückelektroden 8 aus Al sind auf der oberen dielektrischen Schichtfolge so ausgebildet, daß sie die unteren durchsichtigen Elektroden 2 kreuzen. Die beiden dielektrischen Schichtfolgen sind durch Sputtern hergestellt. Spannung wird zwischen die transparenten Elektroden 2 und die Rückelektroden 8 angelegt, um die Lumineszenzschicht 5 zu Lichtabgabe durch das Glassubstrat 1 anzuregen. Durch Sputtern hergestellte Elektro- Lumineszenzvorrichtungen mit ähnlichen Schichtfolgen sind in DE 28 12 592 beschrieben.

Das Sputtern ist nachteilig zum Herstellen von Filmen in Massenproduktion. Dies aus folgenden Gründen:

(i) Die Filmbildungsgeschwindigkeit ist niedrig.
(ii) Der Filmbildungsbereich hängt von der Größe des Targets ab und ist daher begrenzt.

Die Produktivität beim Herstellen von Dünnfilm-Elektrolumineszenzvorrichtungen mit einem Verfahren, bei dem die dielektrischen Schichtfolgen durch Sputtern hergestellt werden, ist daher niedrig.

Man hat daher versucht, die dielektrischen Schichtfolgen durch ein Plasma-CVD-Verfahren herzustellen, was zu hoher Produktivität führt. Es wurde versucht, einen Si₃N₄-Film unter Verwendung von SiH₄ als Reaktionsgas herzustellen. Der Si₃N₄-Film hat einen großen Einfluß auf Elektrolumineszenzeigenschaften. Es ändert sich insbesondere mit zunehmendem Alter die Schwellenspannung Vth für Lichtemission, was zu verringerter Zuverlässigkeit führt. Die genannte Schwellenspannung Vth hängt von der Filmqualität des Si₃N₄-Films (im folgenden als SiN:H-Film bezeichnet) ab. Ein durch Plasma-CVD hergestelltes Dünnfilm-ELD ist z. B. in DE 37 12 855 beschrieben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Dünnfilm-Elektrolumineszenzvorrichtung mit geringer alterndem Schwellspannungsverhalten anzugeben.

Bei der Elektrolumineszenzvorrichtung nach der Erfindung besteht derjenige Film in mindestens einer der beiden dielektrischen Schichtfolgen, der direkt an die Lumineszenzschicht anschließt, aus SiN:H mit höchstens etwa 1.2×10²²/cm³ N-H- Bindungen. Vorzugsweise liegen höchstens etwa 0.7×10²²/cm² N-H-Bindungen vor. Es wurde festgestellt, daß die alterungsbedingte Änderung ΔVth der Emissionsschwellenspannung eng von der Anzahl von N-H-Bindungen pro Volumeneinheit im SiN:H-Film abhängt.

Der eben genannte Zusammenhang ist in Fig. 5 dargestellt. Er gilt für einen SiN:H-Film, der durch ein Plasma-CVD-Verfahren hergestellt wurde. Es wurden die Substrattemperatur, die Eingangsleistung, der Reaktionsgasdruck und andere Parameter geändert.

Aus dem Zusammenhang zwischen der Anzahl von N-H-Bindungen pro Volumeneinheit und der Änderung der Emissionsschwellenspannung folgt, daß durch ein Begrenzen der Anzahl der N-H- Bindungen auf maximal etwa 1.2×10²²/cm³ die genannte Spannungsänderung auf maximal 30 V begrenzt werden kann, was für die meisten Fälle ausreichend ist. Wird dafür gesorgt, daß maximal etwa 0.7×10²²/cm³ N-H-Bindungen vorliegen, beträgt die Änderung der Emissionsschwellenspannung maximal etwa 15 V.

Elektrolumineszenzvorrichtungen mit diesen guten Eigenschaften lassen sich mit hoher Produktivität in Massen herstellen, da für das Herstellen der dielektrischen Schichten ein Plasma-CVD-Verfahren statt eines Sputterverfahrens verwendet wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von durch Fig. 2-6 veranschaulichten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 Teilquerschnitt durch eine bekannte Dünnfilm- Elektrolumineszenzvorrichtung;

Fig. 2 Teilquerschnitt durch eine Dünnfilm-Elektrolumineszenzvorrichtung mit einem dielektrischen SiN:H-Film mit einer vorgegebenen Maximalzahl von N-H-Bindungen;

Fig. 3 und 4 Darstellungen entsprechend der von Fig. 2, jedoch mit dem genannten Film nicht in zwei dielektrischen Schichtfolgen, sondern nur in einer oberen bzw. nur einer unteren Schichtfolge;

Fig. 5 Diagramm betreffend die Abhängigkeit einer Änderung der Emissionsschwellenspannung von der Anzahl von N-H- Bindungen und

Fig. 6 Diagramm entsprechend dem von Fig. 5, jedoch für Si-H-Bindungen statt für N-H-Bindungen.

Die Dünnfilm-Elektrolumineszenzvorrichtung gemäß Fig. 2 ist von der groben Schichtfolge her entsprechend aufgebaut wie das bekannte, weist also ein Substrat 1, transparente Elektroden 2 auf, eine untere dielektrische Schichtfolge, eine Lumineszenzschicht 5, eine obere dielektrische Schichtfolge und Rückelektroden 8 aus Al auf, die die transparenten Elektroden 2 rechtwinklig schneiden. Die untere dielektrische Schichtfolge besteht aus einem unteren dielektrischen Film 9 und einem SiN:H-Film 4. Die obere dielektrische Schichtfolge bestteht aus einem weiteren SiN:H-Film 6 und einem oberen dielektrischen Film 10. Die beiden SiN:H-Filme sind durch ein Plasma-CVD-Verfahren hergestellt, während die dielektrischen Filme 9 und 10 durch ein beliebiges Verfahren hergestellt sind, das sich zur Massenherstellung gut eignet, z. B. durch ein Sol-Gel-Verfahren.

Zwischen der alterungsbedingten Änderung ΔVth der Emissionsschwellenspannung und der Anzahl von N-H-Bindungen pro Volumeneinheit im SiN:H-Film besteht ein enger Zusammenhang, wie er aus Fig. 5 ersichtlich ist, während zwischen der genannten Spannungsänderung und der Anzahl von Si-H-Bindungen pro Einheitsvolumen kein Zusammenhang besteht, was aus Fig. 6 erkennbar ist.

Aus Fig. 5 geht hervor, daß in den meisten Fällen die genannte alterungsbedingte Spannungsänderung auf maximal etwa 30 V begrenzt werden kann, wenn maximal etwa 1.2×10²²/cm³ N-H-Bindungen in den SiN:H-Filmen 4 und 6 zugelassen werden. Vorteilhaft ist es, die Anzahl der genannten Bindungen maximal auf etwa 0.7×10²²/cm³ zu halten, um die genannte Spannungsänderung im Normalfall nicht über 15 V ansteigen zu lassen.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 12 liegt ein SiN:H-Film jeweils in der unteren und der oberen Schichtfolge vor. Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem ein solcher Film nur in der oberen Schichtfolge vorhanden ist, während er beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 nur in der unteren dielektrischen Schichtfolge vorhanden ist.

Claims

1. Dünnfilm-Elektrolumineszenzvorrichtung mit unteren Elektroden (2), einer unteren dielektrischen Schichtfolge (9, 4) einer Lumineszenzschicht (5), einer oberen dielektrischen Schichtfolge (6, 10) und oberen Elektroden (8), wobei bei mindestens einer der dielektrischen Schichtfolgen die der Lumineszenzschicht benachbarte Schicht aus Siliziumnitrid besteht und diese Schicht durch das Plasma-CVD-Verfahren aufgebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Siliziumnitrid-Schicht ein SiN:H-Film (4, 6) ist, der höchstens 1,2×10²² N-H-Bindungen pro cm³ aufweist.

2. Elektrolumineszenzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der SiN:H-Film (4, 6) höchstens 0,7×10²² N-H-Bindungen pro cm³ aufweist.