(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板と、
前記絶縁基板の上方に配置された画素電極、前記画素電極の上に配置された有機層、及び、前記有機層の上に配置された共通電極を備えた有機半導体素子と、
前記有機半導体素子を被覆する保護膜であって、前記共通電極の上に積層された窒化シリコン（ＳｉＮ）によって形成された第１保護層と、前記第１保護層の上方に配置されるとともに前記第１保護層よりも透湿度が高く且つリン（Ｐ）及びホウ素（Ｂ）の少なくとも一方を含む酸化シリコンによって形成された第２保護層と、前記第２保護層の上に積層されるとともに前記第２保護層よりも透湿度が低くシリコン（Ｓｉ）、酸素（Ｏ）、及び、窒素（Ｎ）を主成分とする材料によって形成された第３保護層と、前記第３保護層の上に積層されるとともに前記第２保護層及び前記第３保護層よりも透湿度が高く且つリン（Ｐ）及びホウ素（Ｂ）の少なくとも一方を含む酸化シリコンによって形成された第４保護層と、前記第４保護層よりも上方であって且つ最外層をなし前記第４保護層よりも透湿度が低くシリコン（Ｓｉ）及び窒素（Ｎ）を主成分とする材料によって形成された第５保護層と、を有する保護膜と、
を備えたことを特徴とする有機半導体装置。
【請求項２】
前記保護膜は、さらに、前記第１保護層と前記第２保護層との間に配置されシリコン（Ｓｉ）、酸素（Ｏ）、及び、窒素（Ｎ）を主成分とする材料によって形成された第６保護層と、前記第４保護層と前記第５保護層との間に配置されシリコン（Ｓｉ）、酸素（Ｏ）、及び、窒素（Ｎ）を主成分とする材料によって形成された第７保護層と、を有することを特徴とする請求項１に記載の有機半導体装置。
【請求項３】
酸化シリコンに含まれるリン及びホウ素の合計濃度について、前記第４保護層における前記合計濃度は前記第２保護層における前記合計濃度よりも高いことを特徴とする請求項１または２に記載の有機半導体装置。
【請求項４】
前記保護膜は、さらに、前記第４保護層と前記第７保護層との間に配置されシリコン（Ｓｉ）、酸素（Ｏ）、及び、窒素（Ｎ）を主成分とする材料によって形成された第８保護層と、前記第８保護層と前記第７保護層との間に配置され前記第８保護層よりも透湿度が高い材料によって形成された第９保護層と、を有することを特徴とする請求項２または３に記載の有機半導体装置。
【請求項５】
前記第９保護層は、リン（Ｐ）及びホウ素（Ｂ）の少なくとも一方を含む酸化シリコンによって形成されたことを特徴とする請求項４に記載の有機半導体装置。
【請求項６】
前記第９保護層の透湿度は前記第４保護層の透湿度よりも高いことを特徴とする請求項４または５に記載の有機半導体装置。
【請求項７】
酸化シリコンに含まれるリン及びホウ素の合計濃度について、前記第９保護層における前記合計濃度は前記第４保護層における前記合計濃度よりも高いことを特徴とする請求項４乃至６のいずれか１項に記載の有機半導体装置。
【請求項８】
前記第５保護層は窒化シリコン（ＳｉＮ）によって形成されたことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の有機半導体装置。
【請求項９】
前記有機半導体素子は、有機エレクトロルミネッセンス素子、有機トランジスタ、有機太陽電池の少なくとも１つであることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の有機半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機半導体装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機エレクトロルミネセンス（ＥＬ）素子をはじめとする各種有機半導体素子は、有機層の活性が高く化学的に不安定であるため、水分等による酸化により特性が劣化し易いという特徴を有する。そのため、有機半導体素子を覆う保護膜を設け、有機層への水分の浸入を抑制する技術が提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１によれば、有機電界発光素子を覆う保護膜がアンモニアガスを用いた化学的気相成長法によって成膜された３層の窒化シリコン膜を積層してなり、且つ、表面層及び最下層の窒化シリコン膜がその間の窒化シリコン膜よりも高密度に構成された技術が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２によれば、発光素子を被覆する封止膜が屈折率の異なる２以上の層を積層してなり、その一例として酸窒化シリコンの酸素と窒素との組成比及び膜厚を変えて連続して５層の多層封止膜を形成する技術が開示されている。なお、この特許文献２には、封止膜を形成する他の材料として窒化シリコン、酸化アルミニウム、酸化亜鉛も適用可能である旨の記述がある。
【０００５】
このような保護膜（あるいは封止膜）には、高い封止性能が要求される。しかしながら、保護膜を形成する過程で異物などに起因したピンホールが発生すると、外部から水分が浸入して進行性の動作不良を引き起こしてしまう。このような不良発生確率を十分小さく抑えるには、異物を覆うのに十分な厚い保護膜が必要となり、生産性及びコストの面で大きな問題である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１８４２５１号公報
【特許文献２】特開２００８−２４３３７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、水分による劣化を抑制することが可能な有機半導体装置及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本実施形態によれば、
絶縁基板と、前記絶縁基板の上方に配置された画素電極、前記画素電極の上に配置された有機層、及び、前記有機層の上に配置された共通電極を備えた有機半導体素子と、前記有機半導体素子を被覆する保護膜であって、前記共通電極の上に積層された窒化シリコン（ＳｉＮ）によって形成された第１保護層と、前記第１保護層の上方に配置されるとともに前記第１保護層よりも透湿度が高く且つリン（Ｐ）及びホウ素（Ｂ）の少なくとも一方を含む酸化シリコンによって形成された第２保護層と、前記第２保護層の上に積層されるとともに前記第２保護層よりも透湿度が低くシリコン（Ｓｉ）、酸素（Ｏ）、及び、窒素（Ｎ）を主成分とする材料によって形成された第３保護層と、前記第３保護層の上に積層されるとともに前記第２保護層及び前記第３保護層よりも透湿度が高く且つリン（Ｐ）及びホウ素（Ｂ）の少なくとも一方を含む酸化シリコンによって形成された第４保護層と、前記第４保護層よりも上方であって且つ最外層をなし前記第４保護層よりも透湿度が低くシリコン（Ｓｉ）及び窒素（Ｎ）を主成分とする材料によって形成された第５保護層と、を有する保護膜と、を備えたことを特徴とする有機半導体装置が提供される。
また本実施形態によれば、
絶縁基板と、前記絶縁基板の上方に配置された画素電極、前記画素電極の上に配置された有機層、及び、前記有機層の上に配置された共通電極を備えた有機半導体素子と、前記有機半導体素子を被覆する保護膜であって、前記共通電極の上に積層された窒化シリコン（ＳｉＮ）によって形成された第１保護層と、前記第１保護層の上方に配置されるとともに前記第１保護層よりも透湿度が高い材料によって形成された第２保護層と、前記第２保護層の上に積層されるとともに前記第２保護層よりも透湿度が低くシリコン（Ｓｉ）、酸素（Ｏ）、及び、窒素（Ｎ）を主成分とする材料によって形成された第３保護層と、前記第３保護層の上に積層されるとともに前記第２保護層及び前記第３保護層よりも透湿度が高い材料によって形成された第４保護層と、前記第４保護層よりも上方であって且つ最外層をなし前記第４保護層よりも透湿度が低くシリコン（Ｓｉ）及び窒素（Ｎ）を主成分とする材料によって形成された第５保護層と、を有する保護膜と、を備えたことを特徴とする有機半導体装置が提供される。
【０００９】
本実施形態によれば、
絶縁基板の上方に画素電極、前記画素電極の上に配置された有機層、及び、前記有機層の上に配置された共通電極を備えた有機半導体素子を形成したアレイ基板をチャンバ内にセットし、前記有機半導体素子を被覆する保護膜を形成する工程であって、窒化シリコン（ＳｉＮ）を用いてプラズマＣＶＤ法により前記共通電極の上に第１保護層を積層し、前記第１保護層よりも透湿度が高く且つリン（Ｐ）及びホウ素（Ｂ）の少なくとも一方を含む酸化シリコンを用いて前記チャンバ内においてプラズマＣＶＤ法により前記第１保護層の上方に第２保護層を形成し、前記第２保護層よりも透湿度が低くシリコン（Ｓｉ）、酸素（Ｏ）、及び、窒素（Ｎ）を主成分とする材料を用いて前記チャンバ内において前記第２保護層の上に積層される第３保護層を形成し、前記第２保護層及び前記第３保護層よりも透湿度が高く且つリン（Ｐ）及びホウ素（Ｂ）の少なくとも一方を含む酸化シリコンを用いて前記チャンバ内においてプラズマＣＶＤ法により前記第３保護層の上に積層される第４保護層を形成し、前記第４保護層よりも透湿度が低くシリコン（Ｓｉ）及び窒素（Ｎ）を主成分とする材料を用いてプラズマＣＶＤ法により前記第４保護層よりも上方であって且つ最外層をなす第５保護層を形成する、ことを特徴とする有機半導体装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、水分による劣化を抑制することが可能な有機半導体装置及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、有機半導体装置の一例であるアクティブマトリクス型の有機ＥＬ装置の構成を概略的に示す断面図である。
【図２】図２は、本実施形態で適用可能な保護膜による水分の有機ＥＬ素子への浸入を抑制することを説明するための模式断面図である。
【図３】図３は、本実施形態の有機半導体装置に適用可能な保護膜の第１構成例を模式的に示す断面図である。
【図４】図４は、本実施形態の有機半導体装置に適用可能な保護膜の第２構成例を模式的に示す断面図である。
【図５】図５は、本実施形態の有機半導体装置に適用可能な保護膜の第３構成例を模式的に示す断面図である。
【図６】図６は、本実施形態の有機半導体装置に適用可能な保護膜の第４構成例を模式的に示す断面図である。
【図７】図７は、本実施形態で適用可能な保護膜の水分の浸入防止効果を評価した各サンプルの保護膜の構成を模式的に示す断面図である。
【図８】図８は、図７に示した各サンプルの保護膜による水分の浸入防止効果の評価結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の一態様について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、同一又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１３】
図１は、有機半導体装置の一例として、アクティブマトリクス型の有機ＥＬ装置の構成を概略的に示す断面図である。
【００１４】
すなわち、有機ＥＬ装置は、アレイ基板１００及び対向基板２００を備えている。アレイ基板１００は、ガラスやプラスチックなどの光透過性を有する絶縁基板１０１、絶縁基板１０１の上方に形成されたスイッチング素子ＳＷ、補助容量コンデンサＣＳ、有機半導体素子の一つである有機ＥＬ素子ＯＬＥＤなどを備えている。
【００１５】
スイッチング素子ＳＷは、例えば半導体層としてポリシリコンを用いた薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）によって構成されている。このスイッチング素子ＳＷには、図示しないゲート配線やデータ配線などが接続されている。このようなスイッチング素子ＳＷや補助容量コンデンサＣＳなどは、絶縁膜１０２によって覆われている。
【００１６】
有機ＥＬ素子ＯＬＥＤは、絶縁膜１０２の上に配置された画素電極ＰＥ、画素電極ＰＥの上に配置された有機層ＯＲＧ、有機層ＯＲＧの上に配置された共通電極ＣＥを備えて構成されている。
【００１７】
画素電極ＰＥは、スイッチング素子ＳＷに電気的に接続されている。ここに示した例では、画素電極ＰＥは陽極に相当し、共通電極ＣＥは陰極に相当する。このような画素電極ＰＥの構造については、特に制限はなく、反射層及び透過層が積層された２層構造であっても良いし、反射層単層、あるいは、透過層単層であっても良いし、さらには、３層以上の積層構造であっても良い。反射層は、例えば、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）などの光反射性を有する導電材料によって形成されている。透過層は、例えば、インジウム・ティン・オキサイド（ＩＴＯ）、インジウム・ジンク・オキサイド（ＩＺＯ）などの光透過性を有する導電材料によって形成されている。有機ＥＬ素子ＯＬＥＤが対向基板２００の側から光を放射するトップエミッションタイプ（上面発光型）の場合には、画素電極ＰＥは少なくとも反射層を含んでいる。
【００１８】
絶縁膜１０２の上であって画素電極ＰＥの周縁には隔壁１０３が配置されている。
【００１９】
有機層ＯＲＧは、少なくとも発光層を含み、さらに、ホール注入層、ホール輸送層、電子注入層、電子輸送層などを含んでいても良い。このような有機層ＯＲＧは、例えば、真空蒸着法により形成される。図示した例のように、赤色画素ＰＸＲ、緑色画素ＰＸＧ、及び、青色画素ＰＸＢの各々に、赤色発光層ＲＥＭ、緑色発光層ＧＥＭ、及び、青色発光層ＢＥＭを形成するにあたっては、成膜したい領域のみに開口部を設けた高精細マスクを用いて真空蒸着法を行うことにより、各画素に応じた発光層が形成される。
【００２０】
共通電極ＣＥは、赤色画素ＰＸＲ、緑色画素ＰＸＧ、及び、青色画素ＰＸＢの各々に亘って延在した連続膜である。このような共通電極ＣＥは、例えば半透過層によって形成されている。半透過層は、例えば、マグネシウム（Ｍｇ）・銀（Ａｇ）などの導電材料によって形成されている。なお、共通電極ＣＥは、半透過層及び透過層が積層された２層構造であっても良いし、透過層単層構造、または、半透過層単層構造であっても良い。このような共通電極ＣＥは、例えば、真空蒸着法によって形成される。
【００２１】
各画素に配置された有機ＥＬ素子ＯＬＥＤは、保護膜３００によって被覆されている。すなわち、保護膜３００は、水分が浸透しにくい材料によって形成され、共通電極ＣＥの上に配置されている。このような保護膜３００は、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤへの水分の浸透を抑制する水分バリア膜として機能する。この保護膜３００の構成については後に詳細に説明する。
【００２２】
対向基板２００は、保護膜３００の上方に配置される。この対向基板２００は、ガラスやプラスチックなどの光透過性を有する絶縁基板である。対向基板２００と保護膜３００との間には、樹脂層４００が充填されている。この樹脂層４００は、例えば、紫外線硬化型樹脂材料や熱硬化型樹脂材料などによって形成され、特に、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤがトップエミッションタイプに場合には、樹脂層４００は光透過性を有する材料によって形成される。
【００２３】
図１に示した例では、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤがトップエミッションタイプである場合について説明したが、絶縁基板１０１の側から光を放射するボトムエミッションタイプ（下面発光型）であっても良い。また、有機ＥＬ装置として、乾燥剤及び中空構造を有さず保護膜３００及び樹脂層４００により有機ＥＬ素子ＯＬＥＤを封止する固体封止技術を適用した例について説明したが、保護膜３００を備えた構成であれば、図１に示した例に限らない。
【００２４】
次に、本実施形態で適用可能な保護膜３００の構成について詳細を説明する。
【００２５】
図２は、保護膜３００による水分の有機ＥＬ素子ＯＬＥＤへの浸入を抑制することを説明するための模式断面図である。
【００２６】
本実施形態で適用される保護膜３００は、２種類の膜、すなわち水分を透過しにくい第一種の膜（水分遮断層）３０１と、第一種の膜３０１よりは水分を透過しやすいが比較的水分を透過しにくい第二種の膜（水分低透過層）３０２とを複数層重ねた多層膜である。特に、保護膜３００において、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤを被覆する最内層及び図示しない樹脂層に接する最外層は、第一種の膜３０１によって形成されている。
【００２７】
図２には、異物を被覆した９層積層構造の保護膜３００が図示されている。すなわち、保護膜３００は、最内層である第１層３１１、第１層３１１の上に積層された第２層３１２、第２層３１２の上に積層された第３層３１３、第３層３１３の上に積層された第４層３１４、第４層３１４の上に積層された第５層３１５、第５層３１５の上に積層された第６層３１６、第６層３１６の上に積層された第７層３１７、第７層３１７の上に積層された第８層３１８、及び、第８層３１８の上に積層された最外層である第９層３１９を有している。
【００２８】
第１層３１１、第３層３１３、第５層３１５、第７層３１７、及び、第９層３１９は、第一種の膜３０１によって形成されている。第２層３１２、第４層３１４、第６層３１６、及び、第８層３１８は、第二種の膜３０２によって形成されている。つまり、この保護膜３００は、第一種の膜３０１と第二種の膜３０２とが交互に積層された構造である。
【００２９】
これらの第一種の膜３０１及び第二種の膜３０２は、シリコン（Ｓｉ）及び窒素（Ｎ）を主成分とする材料、シリコン（Ｓｉ）及び酸素（Ｏ）を主成分とする材料、あるいは、シリコン（Ｓｉ）、酸素（Ｏ）及び窒素（Ｎ）を主成分とする材料のいずれかによって形成されている。
【００３０】
これらの第一種の膜３０１及び第二種の膜３０２の成膜方法としては、例えばプラズマＣＶＤ法を用いて、基板温度１００℃以下、例えば８０℃で成膜する。有機ＥＬ素子ＯＬＥＤは熱に弱いため、保護膜３００は１００℃以下の低温で形成することが望まれており、成膜方法としてはプラズマＣＶＤ法が適している。
【００３１】
なお、第一種の膜３０１は透湿度が２＊１０-2ｇ／ｍ２ｄａｙ以下の材料を用いて形成されることが望ましく、また、第二種の膜３０２は透湿度が０．１ｇ／ｍ２ｄａｙ以上の材料を用いて形成されることが望ましい。
【００３２】
このような構成の保護膜３００は、複数の第一種の膜３０１及び複数の第二種の膜３０２を積層した多層構造であるため、異物の境界部分など保護膜３００の被覆性が不十分な部分があっても、その被覆不良部から浸入した水分を水分低透過層である第二種の膜３０２が捕らえ、そして、層内に拡散させ、その下の水分遮断層である第一種の膜３０１がさらなる下層への水分透過を抑制している。
【００３３】
図示した例では、最外層である第９層３１９に最も近い第二種の膜３０２である第８層３１８が外部から浸入した水分を捕らえ、当該第８層３１８内で捕らえた水分を拡散させる。第８層３１８の直下の第７層３１７では、水分の透過が抑制される。わずかな水分は被覆不良部から更に下層の第６層３１６に浸透していくが、第６層３１６に浸入する水分量は、第８層３１８に浸入した水分量より少ない。第６層３１６では、第８層３１８と同様に、捕らえた水分が拡散する。
【００３４】
このような作用が繰り返されることにより、下層に行くほど水分量を低減させることができる。このような作用は、第一種の膜３０１と第二種の膜３０２とを交互に積み重ねる層の数を多くするほど効果的であり、それは単純に一層の膜厚を厚くすることとは異なる。したがって、保護膜３００は、水分を捕らえる第二種の膜３０２を２層以上備えた構成であることが望ましい。
【００３５】
本実施形態によれば、保護膜３００にピンホールなどの被覆不良部が形成されたとしても、被覆不良部を介して浸入した水分が第二種の膜３０２に捕らえられ、捕らえた水分が第二種の膜３０２の内部で拡散する。このように水分を吸収した第二種の膜３０２の下地には、第二種の膜３０２よりも透湿度の低い第一種の膜３０１が存在するため、第二種の膜３０２よりも下層への水分の浸透が抑制される。このような作用が繰り返され、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの有機層ＯＲＧへの水分の到達量を大幅に低減させることができる。したがって、保護膜３００の合計膜厚が比較的薄くても（異物のサイズよりも薄い膜厚であっても）、有機層ＯＲＧへの水分到達を抑制し、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの水分による劣化を抑制することができ、製造直後の品質を保つことができる。
【００３６】
また、本実施形態の保護膜３００を形成するにあたって、第一種の膜３０１及び第二種の膜３０２を形成する材料としては、シリコン（Ｓｉ）及び酸素（Ｏ）を主成分とする材料（酸化シリコン）、あるいは、シリコン（Ｓｉ）、酸素（Ｏ）及び窒素（Ｎ）を主成分とする材料（酸窒化シリコン）を選択することが望ましく、シリコン（Ｓｉ）及び窒素（Ｎ）を主成分とする材料（窒化シリコン）を選択した膜の膜厚は極力薄いことが望ましい。
【００３７】
窒化シリコンによって形成された膜は、保護膜として代表的な膜であるが、短波長領域の光を吸収する性質がある。このため、窒化シリコン膜を厚く積むような保護膜の構成は、青色光を有効に取り出すことができない問題があって好ましくない。一方、比較的薄い膜厚の窒化シリコン膜を備えた保護膜３００、あるいは、窒化シリコン膜を省略した保護膜３００においては、可視光波長領域での光吸収が小さいため、光の取り出しを妨げることなく、効率の良い有機ＥＬ装置を得ることができる。
【００３８】
また、本実施形態の多層構造の保護膜３００を製造するにあたって、生産技術面でも、同じ製造装置あるいは同一チャンバで膜種を切り替えて形成することができ、製造装置のコスト増大を抑制できる。
【００３９】
次に、保護膜３００の具体的な構成例について説明する。
【００４０】
（第１構成例）
図３は、本実施形態の有機半導体装置に適用可能な保護膜３００の第１構成例を模式的に示す断面図である。
【００４１】
保護膜３００は、合計５層からなる多層膜であり、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤを被覆する第１保護層３２１、第１保護層３２１の上に積層された第２保護層３２２、第２保護層３２２の上に積層された第３保護層３２３、第３保護層３２３の上に積層された第４保護層３２４、及び、第４保護層３２４の上に積層された第５保護層３２５を有している。第１保護層３２１は、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの共通電極ＣＥの上に積層され、保護膜３００を構成する最内層に相当する。また、第５保護層３２５は、保護膜３００を構成する最外層に相当する。
【００４２】
第１保護層３２１、第３保護層３２３、及び、第５保護層３２５は、上記した第一種の膜３０１に相当し、酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）によって形成されている。第２保護層３２２及び第４保護層３２４は、上記した第二種の膜３０２に相当し、リン（Ｐ）をドーピングした酸化シリコン（以下、ＰＳＧと称する）によって形成されている。第１保護層３２１、第２保護層３２２、第３保護層３２３、第４保護層３２４、及び、第５保護層３２５の膜厚はいずれも１００ｎｍである。
【００４３】
このような構成の保護膜３００を適用することにより、最外層を成す第５保護層３２５によって水分の浸入を抑制することができる。仮に、この第５保護層３２５にピンホールや異物による被覆不良部分があって保護膜３００内に水分が浸入したとしても、第５保護層３２５の下層の第４保護層３２４が水分を吸収し当該層内に拡散させてしまう。また、第４保護層３２４の下層の第３保護層３２３がさらなる下層への水分浸入を抑制することによって、浸入した大半の水分は第４保護層３２４内に留まる。第３保護層３２３からわずかに水分が漏れたとしても、第３保護層３２３の下層の第２保護層３２２が水分を吸収し当該層内に拡散させてしまい、第２保護層３２２の下層の第１保護層３２１がさらなる下層への水分浸入を抑制する、といった作用によって、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの共通電極ＣＥまで到達する水分量を大幅に低減させることができる。
【００４４】
図３に示した第１構成例では、保護膜３００は合計５層からなる多層膜としたが、この水分低減効果は、膜応力によるクラックなどの副作用が無い限りは、第二種の膜３０２の層の数が多いほど効果的であり、７層、９層といった構成にすると効果が大きい。逆に、ＰＳＧによって形成された第二種の膜３０２が１層しかない合計３層の保護膜３００についても水分低減効果はあるが、第二種の膜３０２が２層以上であること、つまりこの例では、ＰＳＧによって形成された膜が２層、すなわち、合計５層以上であることが望ましい。
【００４５】
ここに示した第１構成例では、第１保護層３２１、第３保護層３２３、及び、第５保護層３２５を形成する酸窒化シリコンは、シリコン（Ｓｉ）、窒素（Ｎ）、酸素（Ｏ）を主成分とし、Ｎの濃度がＮ／Ｓｉ比で０．１以上０．８以下であり、かつ、Ｎの濃度がＯの濃度よりも少ないように調整した膜であって、透湿度が２＊１０−２ｇ／ｍ２ｄａｙ以下であり、可視光波長領域での透明度が高い。
【００４６】
一方、第２保護層３２２及び第４保護層３２４を形成するＰＳＧは、酸化シリコンにリン（Ｐ）をドーピングした膜であって、Ｐの濃度がＰ／Ｓｉ比で０．１〜１０％の範疇であり、例えば１％程度が適当である。このようなＰＳＧによって形成された膜は、リンをドーピングしていない酸化シリコンよりも水分を吸収しやすく、透湿度が０．１ｇ／ｍ２ｄａｙ以上であって、光学的な特性はリンをドーピングしていない酸化シリコンに近い膜である。
【００４７】
こういった酸窒化シリコンによって形成された膜とＰＳＧによって形成された膜とでは、水分の透過性と吸収性は大きく異なるものの、光学的な性質は近く、両者の屈折率の差は０．２以下であって、いずれも可視光波長領域の透明度が高い。保護膜３００を構成する多層膜において、屈折率の差が大きい場合には光学干渉による光のロスが大きくなってしまう。なお、屈折率差が０．１以下に抑えられると、光学干渉による光のロスはほとんど無視できるレベルになるので、より望ましい。
【００４８】
例えば、窒化シリコン（ＳｉＮ）によって形成された膜と酸化シリコン（ＳｉＯ２）によって形成された膜との多層構造を考えると、この場合、窒化シリコンの屈折率が１．８５程度であり、酸化シリコンの屈折率が１．４６程度であって、その差は０．３９にも及ぶ。このため、光学干渉による光のロスが無視できなくなり、このような構成の保護膜３００を介して光を取り出す上面発光型の有機ＥＬ素子ＯＬＥＤでは光の取出効率の低下を招く。
【００４９】
したがって、上面発光型の有機ＥＬ素子ＯＬＥＤと組み合わせる保護膜３００として、各層を形成する材料としては、互いに積層される２層の屈折率の差ができるだけ小さい材料を選択することが望ましい。
【００５０】
なお、第二種の膜３０２に相当する第２保護層３２２及び第４保護層３２４を形成する材料は、ＰＳＧに限らず、ホウ素（Ｂ）をドーピングした酸化シリコン（以下、ＢＳＧと称する）や、リン及びホウ素をドーピングした酸化シリコン（以下、ＢＰＳＧと称する）や、炭素（Ｃ）を含む酸化シリコン（以下、ＳｉＯ２（Ｃ）と称する）や、水素（Ｈ）を含む酸化シリコン（以下、ＳｉＯ２（Ｈ）と称する）などが適用可能である。この点については、以下に説明する他の構成例においても同様である。
【００５１】
また、第二種の膜３０２については、上層ほど透湿度が高いことが望ましい。この第１構成例においては、第４保護層３２４の透湿度は、第２保護層３２４の透湿度より高いことが望ましい。このような第二種の膜３０２の透湿度は、酸化シリコンに含まれる不純物（リン、ホウ素、炭素、水素など）の濃度によって制御可能である。酸化シリコンにおける不純物濃度が高くなるほど透湿度が高くなる傾向がある。このため、第４保護層３２４における不純物濃度は第２保護層３２２における不純物濃度よりも高く設定されることが望ましい。
【００５２】
（第２構成例）
図４は、本実施形態の有機半導体装置に適用可能な保護膜３００の第２構成例を模式的に示す断面図である。
【００５３】
この第２構成例における保護膜３００についても、図３に示した第１構成例と同様の合計５層からなる多層膜である。第１保護層３２１、第２保護層３２２、第３保護層３２３、第４保護層３２４、及び、第５保護層３２５の膜厚はいずれも１００ｎｍである。
【００５４】
第１保護層３２１、第３保護層３２３、及び、第５保護層３２５は、上記した第一種の膜３０１に相当する。第３保護層３２３は、シリコン（Ｓｉ）、酸素（Ｏ）、及び、窒素（Ｎ）を主成分とする材料、ここでは第１構成例と同様の酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）によって形成されている。
【００５５】
第１保護層３２１及び第５保護層３２５は、シリコン（Ｓｉ）及び窒素（Ｎ）を主成分とする材料、ここでは窒化シリコン（ＳｉＮ）によって形成されている。このような窒化シリコンによって形成された膜も酸窒化シリコンによって形成された膜と同様に、水分を透過しにくい膜であり、第一種の膜３０１に相当する。窒化シリコンによって形成された膜は、成膜条件にもよるが、酸窒化シリコンによって形成された膜よりも透湿度が更に低くなる傾向がある。
【００５６】
第２保護層３２２及び第４保護層３２４は、上記した第二種の膜３０２に相当し、第１構成例と同様に、ＰＳＧによって形成されている。
【００５７】
このような第２構成例の保護膜３００においては、特に、最内層である第１保護層３２１を窒化シリコンによって形成したことに大きな意味がある。酸窒化シリコンやＰＳＧからなる膜を共通電極ＣＥの上に直接形成する場合では、成膜中に基板表面を酸化雰囲気にしてしまうような成膜方法を用いると、共通電極ＣＥやその下層の有機層ＯＲＧに酸化ダメージを与えてしまい、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの発光特性が劣化してしまうことがある。もちろん成膜方法によっては酸化ダメージを与えない手法もあるのだが、成膜手法の自由度を上げるために、共通電極ＣＥの上に酸化に対する保護層を設けておくのが有効である。
【００５８】
この第２構成例では、窒化シリコンからなる第１保護層３２１が共通電極ＣＥなどを酸化ダメージから保護する保護層として機能する。また、第１保護層３２１は、水分遮断層としての機能も合わせ持たせている。
【００５９】
このような第２構成例の保護膜３００についても、第１構成例と同様の作用が得られ、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤに到達する水分量を大幅に低減させることができる。また、第２構成例の保護膜３００による水分に対する保護性能は、第１構成例の保護膜３００と比べて同等以上ではあるが、酸窒化シリコンからなる膜やＰＳＧからなる膜の成膜方法に自由度が広がることがこの第２構成例の利点である。
【００６０】
なお、第２構成例の保護膜３００においては、窒化シリコンによる青色光の吸収などの光学吸収や光学干渉の影響を考慮すると、窒化シリコンからなる膜の膜厚は極力薄いことが望ましい。また、第５保護層３２５については、保護膜３００の全体に占める窒化シリコンの割合を低下させて光取り出しのロスの低減する上では酸窒化シリコンによって形成しても良いが、水分に対する遮断性を考慮すると、より透湿度の低い窒化シリコンによって形成することが望ましい。
【００６１】
なお、この第２構成例においても、第４保護層３２４の透湿度は、第２保護層３２４の透湿度より高いことが望ましい。
【００６２】
（第３構成例）
図５は、本実施形態の有機半導体装置に適用可能な保護膜３００の第３構成例を模式的に示す断面図である。
【００６３】
この第３構成例における保護膜３００は、合計７層からなる多層膜であり、図４に示した第２構成例における保護膜３００と比較して、第１保護層３２１と第２保護層３２２との間に配置された第６保護層３２６と、第４保護層３２４と第５保護層３２５との間に配置された第７保護層３２７とを追加した点で相違している。
【００６４】
すなわち、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの共通電極ＣＥの上から順に、第１保護層３２１、第６保護層３２６、第２保護層３２２、第３保護層３２３、第４保護層３２４、第７保護層３２７、及び、第５保護層３２５が積層されている。第１保護層３２１及び第６保護層３２６の膜厚はそれぞれ５０ｎｍであり、第２保護層３２２、第３保護層３２３、及び、第４保護層３２４の膜厚はそれぞれ１００ｎｍであり、第７保護層３２７及び第５保護層３２５の膜厚はそれぞれ５０ｎｍである。
【００６５】
第１保護層３２１、第３保護層３２３、第５保護層３２５、第６保護層３２６、及び、第７保護層３２７は、上記した第一種の膜３０１に相当する。第１保護層３２１及び第５保護層３２５は、シリコン（Ｓｉ）及び窒素（Ｎ）を主成分とする材料、ここでは窒化シリコン（ＳｉＮ）によって形成されている。第３保護層３２３、第６保護層３２６、及び、第７保護層３２７は、シリコン（Ｓｉ）、酸素（Ｏ）、及び、窒素（Ｎ）を主成分とする材料、ここでは酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）によって形成されている。第２保護層３２２及び第４保護層３２４は、上記した第二種の膜３０２に相当し、第１構成例と同様に、ＰＳＧによって形成されている。
【００６６】
このような第３構成例の保護膜３００は、上記した第１構成例及び第２構成例の構成を併せ持ったような構造であり、第１構成例及び第２構成例と同様の作用が得られる。特に、第６保護層３２６及び第７保護層３２７を追加したことにより、保護膜３００の総厚は第２構成例と同一である（５００ｎｍ）にもかかわらず、窒化シリコンによって形成された第１保護層３２１及び第５保護層３２５の膜厚が第２構成例よりも薄くなるため、光学干渉や光学吸収による光取り出しのロスを第２構成例よりも低減することができる。しかも、第二種の膜３０２である第２保護層３２２及び第４保護層３２４のそれぞれの膜厚は第２構成例と同一であるため、水分の吸収・拡散能力は第２構成例と同等であり、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤに到達する水分量を低減させることができる。
【００６７】
なお、第６保護層３２６は、第１保護層３２１の膜厚低減の観点から、第１保護層３２１と共通電極ＣＥとの間に配置されても良い。しかしながら、共通電極ＣＥなどを酸化ダメージから保護する保護層として窒化シリコンからなる第１保護層３２１を適用する場合には、第１保護層３２１が共通電極ＣＥの直上に配置されるため、第６保護層３２６は、第１保護層３２１と第２保護層３２２との間に配置される。これによって、共通電極ＣＥや有機層ＯＲＧに酸化ダメージを及ぼすことなく、光学干渉や光学吸収による光取り出しのロスを最小限に抑えることができる。
【００６８】
なお、この第３構成例においても、第４保護層３２４の透湿度は、第２保護層３２４の透湿度より高いことが望ましい。
【００６９】
（第４構成例）
図６は、本実施形態の有機半導体装置に適用可能な保護膜３００の第４構成例を模式的に示す断面図である。
【００７０】
この第４構成例における保護膜３００は、合計９層からなる多層膜であり、図５に示した第３構成例における保護膜３００と比較して、第４保護層３２４と第７保護層３２７との間に配置された第８保護層３２８と、第８保護層３２８と第７保護層３２７との間に配置された第９保護層３２９とを追加した点で相違している。
【００７１】
すなわち、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの共通電極ＣＥの上から順に、第１保護層３２１、第６保護層３２６、第２保護層３２２、第３保護層３２３、第４保護層３２４、第８保護層３２８、第９保護層３２９、第７保護層３２７、及び、第５保護層３２５が積層されている。第１保護層３２１及び第６保護層３２６の膜厚はそれぞれ５０ｎｍであり、第２保護層３２２、第３保護層３２３、第４保護層３２４、第８保護層３２８、及び、第９保護層３２９の膜厚はそれぞれ１００ｎｍであり、第７保護層３２７及び第５保護層３２５の膜厚はそれぞれ５０ｎｍである。
【００７２】
第１保護層３２１、第３保護層３２３、第５保護層３２５、第６保護層３２６、第７保護層３２７、及び、第８保護層３２８は、上記した第一種の膜３０１に相当する。第１保護層３２１及び第５保護層３２５は、シリコン（Ｓｉ）及び窒素（Ｎ）を主成分とする材料、ここでは窒化シリコン（ＳｉＮ）によって形成されている。第３保護層３２３、第６保護層３２６、第７保護層３２７、及び、第８保護層３２８は、シリコン（Ｓｉ）、酸素（Ｏ）、及び、窒素（Ｎ）を主成分とする材料、ここでは酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）によって形成されている。第２保護層３２２、第４保護層３２４、及び、第９保護層３２９は、上記した第二種の膜３０２に相当し、第１構成例と同様に、ＰＳＧによって形成されている。
【００７３】
このような第４構成例の保護膜３００においても、第１構成例及び第２構成例と同様の作用が得られる。特に、第二種の膜３０２である第９保護層３２９を追加したことにより、水分の吸収・拡散能力を向上することができる。
【００７４】
また、この第４構成例の保護膜３００においては、第２保護膜３２２、第４保護膜３２４、及び、第９保護膜３２９における水分の吸収・拡散能力が異なり、上層ほど透湿度が高い。つまり、第４保護層３２４の透湿度は第２保護層３２２の透湿度よりも高く、しかも、第９保護層３２９の透湿度は第４保護層３２４の透湿度よりも高い。このような透湿度の調整は、各層の不純物濃度を変えることによってなされる。
【００７５】
ここに示した例では、第２保護膜３２２、第４保護膜３２４、及び、第９保護膜３２９は、いずれもＰＳＧによって形成されており、それぞれのリンの濃度が異なる。つまり、第４保護層３２４におけるリンの濃度は第２保護層３２２におけるリンの濃度よりも高く、第９保護層３２９におけるリンの濃度は第４保護層３２４におけるリンの濃度よりも高い。一例として、ＰＳＧのシリコンに対するリンの比をＰ／Ｓｉ比としたとき、第２保護層３２２についてはＰ／Ｓｉ比が０．５％であり、第４保護層３２４についてはＰ／Ｓｉ比が１％であり、第９保護層３２９についてはＰ／Ｓｉ比が４％である。
【００７６】
このように、ＰＳＧによって形成された膜であっても、下層に比べて上層の方がリンの濃度が高いようになっている。これは、上層の方ほど多くの水分を吸収・拡散させる必要があり、これに対応するためであり、リンの濃度を上げることにより透湿度を高めている。これにより、より下層への水分の到達を遅れさせることができ、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの水分による劣化をさらに抑制することが可能となる。
【００７７】
ここに示した例では、第二種の膜３０２がＰＳＧによって形成された場合にリンの濃度で各層の透湿度を調整する例について説明したが、第二種の膜３０２がＢＳＧによって形成された場合にはホウ素の濃度で透湿度の調整が可能であり、第二種の膜３０２がＢＰＳＧによって形成された場合にはホウ素及びリンの合計濃度で透湿度の調整が可能であり、第二種の膜３０２がＳｉＯ２（Ｃ）によって形成された場合には炭素の濃度で透湿度の調整が可能であり、第二種の膜３０２がＳｉＯ２（Ｈ）によって形成された場合には水素の濃度で透湿度の調整が可能である。
【００７８】
（製造方法の一例）
次に、本実施形態に適用可能な保護膜３００の製造方法について説明する。ここでは、図５に示した第３構成例の保護膜３００の製造方法について説明する。
【００７９】
保護膜３００を構成する各保護層の成膜には、並行平板型のプラズマＣＶＤ法を用いる。まず、真空蒸着法により共通電極ＣＥとしてＭｇ・Ａｇ合金を成膜した被処理基板を、真空または窒素（Ｎ２）雰囲気でプラズマＣＶＤ用のチャンバ（反応室）に輸送する。このチャンバ内において、保護膜３００を構成するすべての層の成膜を真空を破らず連続的に行う。
【００８０】
すなわち、反応ガスとしてＳｉＨ４，ＮＨ３，Ｎ２を用い、高周波プラズマで成膜することにより、共通電極ＣＥの上に窒化シリコンからなる第１保護層３２１を形成する。
【００８１】
続いて、反応ガスとしてＳｉＨ４，ＮＨ３，Ｎ２Ｏ，Ｎ２を用い、高周波プラズマで成膜することにより、第１保護層３２１の上に酸窒化シリコンからなる第６保護層３２６を形成する。
【００８２】
続いて、反応ガスとしてＳｉＨ４，ＰＨ３，Ｎ２Ｏ，Ｎ２を用い、高周波プラズマで成膜することにより、第６保護層３２６の上にＰＳＧからなる第２保護層３２２を形成する。
【００８３】
続いて、反応ガスとしてＳｉＨ４，ＮＨ３，Ｎ２Ｏ，Ｎ２を用い、高周波プラズマで成膜することにより、第２保護層３２２の上に酸窒化シリコンからなる第３保護層３２３を形成する。
【００８４】
続いて、反応ガスとしてＳｉＨ４，ＰＨ３，Ｎ２Ｏ，Ｎ２を用い、高周波プラズマで成膜することにより、第３保護層３２３の上にＰＳＧからなる第４保護層３２４を形成する。
【００８５】
続いて、反応ガスとしてＳｉＨ４，ＮＨ３，Ｎ２Ｏ，Ｎ２を用い、高周波プラズマで成膜することにより、第４保護層３２４の上に酸窒化シリコンからなる第７保護層３２７を形成する。
【００８６】
続いて、反応ガスとしてＳｉＨ４，ＮＨ３，Ｎ２を用い、高周波プラズマで成膜することにより、第７保護層３２７の上に窒化シリコンからなる第５保護層３２５を形成する。
【００８７】
このとき、第６保護層３２６などを形成する酸窒化シリコンの成膜工程から第２保護層３２２などを形成するＰＳＧの成膜工程への切り替え、及び、第２保護層３２２などを形成するＰＳＧの成膜工程から第３保護層３２３などを形成する酸窒化シリコンの成膜工程への切り替えは、少なくとも１種類以上の反応ガスを流したまま、チャンバの真空排気を行わずに、反応ガスの種類及び流量の変更を行うことによって行う。この際に、プラズマを切って、反応ガスの切り替えに５秒程度のインターバルを開けてから再度プラズマを放電させると、反応ガスの混合が少なく、膜種・膜質の変化が急峻な積層膜を形成することができるが、本実施形態に適用される保護膜３００に求める機能としては、必ずしもそのような急峻性は必要ない。
【００８８】
また、反応ガスの供給及びプラズマ放電を維持したまま、反応ガスの種類及び流量の変更を行うことによって膜種の切り替えを行う方が処理時間を短縮することができる。このような手法を用いれば、保護膜３００を構成する膜の層数を増やしても、トータルの膜厚が変わらなければ、成膜に要する処理時間を増やさずに済み、水分浸入防止効果に優れた多層保護膜を高い生産能力で形成することができる。
【００８９】
上述した製造方法の説明では、第２保護膜３２２及び第４保護膜３２４を形成する材料としてＰＳＧを適用した場合について説明したが、Ｂをドーピングした酸化シリコン（ＢＳＧ）、ＢとＰの双方をドーピングした酸化シリコン（ＢＰＳＧ）、炭素をドーピングした酸化シリコン（ＳｉＯ２（Ｃ））、あるいは、水素を多く含む酸化シリコン（ＳｉＯ２（Ｈ））を適用しても良い。
【００９０】
ＢＳＧからなる膜は、反応ガスとしてＳｉＨ４，Ｂ２Ｈ６，Ｎ２Ｏ，Ｎ２を用い、プラズマＣＶＤ法で成膜することによって形成される。また、ＢＰＳＧからなる膜は、反応ガスとしてＳｉＨ４，ＰＨ３，Ｂ２Ｈ６，Ｎ２Ｏ，Ｎ２を用い、プラズマＣＶＤ法で成膜することによって形成される。
【００９１】
また、ＳｉＯ２（Ｃ）からなる膜は、プラズマＣＶＤ法によって形成されるが、原料ガスの選択には大別して２つの方法が考えられる。ひとつの方法は、ＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌｏｒｔｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ  ：Ｓｉ［ＯＣ２Ｈ５］４）などの有機シランとＯ２もしくはＮ２Ｏの混合ガスを用いる方法であり、高周波プラズマのパワーを低くすると有機シランの未分解成分が増えて酸化シリコン膜中の炭素量を増加させることができる。他のひとつの方法は、ＳｉＨ４，Ｎ２Ｏ，Ｎ２などにＣＨ４やＣ２Ｈ６などを添加する方法である。
【００９２】
このようなＳｉＯ２（Ｃ）からなる膜として、膜中のＣの濃度が１＊１０21 ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以上であるような膜を用いると、透湿度が高い膜が得られ、ＰＳＧ、ＢＳＧ、及び、ＢＰＳＧによって形成された膜と同様に、ピンホールや異物による被覆不良部分から染み込んだ水分を吸収し層内に拡散させる作用が得られる。
【００９３】
また、ＳｉＯ２（Ｈ）からなる膜として、酸化シリコンの成膜条件を調整して、膜中に多くの水素を含む酸化シリコン膜を形成すると、やはり同様の効果が得られる。その膜組成の例としては、Ｈの濃度が３＊１０21ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上であり、不純物であるＮの濃度が３＊１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下であると、透湿度が高い膜が得られ、期待する効果が得られる。
【００９４】
（効果の検証）
次に、本実施形態の保護膜３００における水分の浸入防止効果を検証した。
【００９５】
まず、ガラス基板の上に共通電極に見立てたマグネシウム（Ｍｇ）の薄膜を蒸着し、マグネシウム薄膜を形成する。そして、このマグネシウム薄膜の上に、異物を想定してそれぞれ直径１μｍ、２μｍ、４μｍ、８μｍのビーズを散布した。そして、このようなビーズを覆うように、サンプル１乃至５の各構成の保護膜３００を形成した。なお、サンプル１乃至５のいずれの保護膜３００についても総厚は１２００ｎｍとした。
【００９６】
図７に示すように、サンプル１は、マグネシウム薄膜の上から順に、膜厚１００ｎｍの窒化シリコン膜、膜厚１０００ｎｍの酸窒化シリコン膜、及び、膜厚１００ｎｍの窒化シリコン膜の３層積層構造の保護膜３００を適用した。このサンプル１については、第二種の膜３０２に相当する膜を備えていない。
【００９７】
サンプル２は、マグネシウム薄膜の上から順に、膜厚１００ｎｍの窒化シリコン膜、膜厚３３３ｎｍの酸窒化シリコン膜、膜厚３３３ｎｍのＰＳＧ膜、膜厚３３３ｎｍの酸窒化シリコン膜、及び、膜厚１００ｎｍの窒化シリコン膜の５層積層構造の保護膜３００を適用した。このサンプル２については、第二種の膜３０２に相当するＰＳＧ膜を１層備えている。
【００９８】
サンプル３は、マグネシウム薄膜の上から順に、膜厚１００ｎｍの窒化シリコン膜、膜厚２００ｎｍの酸窒化シリコン膜、膜厚２００ｎｍのＰＳＧ膜、膜厚２００ｎｍの酸窒化シリコン膜、膜厚２００ｎｍのＰＳＧ膜、膜厚２００ｎｍの酸窒化シリコン膜、及び、膜厚１００ｎｍの窒化シリコン膜の７層積層構造の保護膜３００を適用した。このサンプル３については、第二種の膜３０２に相当するＰＳＧ膜を２層備えている。
【００９９】
サンプル４は、マグネシウム薄膜の上から順に、膜厚１００ｎｍの窒化シリコン膜、膜厚１４３ｎｍの酸窒化シリコン膜、膜厚１４３ｎｍのＰＳＧ膜、膜厚１４３ｎｍの酸窒化シリコン膜、膜厚１４３ｎｍのＰＳＧ膜、膜厚１４３ｎｍの酸窒化シリコン膜、膜厚１４３ｎｍのＰＳＧ膜、膜厚１４３ｎｍの酸窒化シリコン膜、及び、膜厚１００ｎｍの窒化シリコン膜の９層積層構造の保護膜３００を適用した。このサンプル４については、第二種の膜３０２に相当するＰＳＧ膜を３層備えている。
【０１００】
サンプル５は、マグネシウム薄膜の上から順に、膜厚１００ｎｍの窒化シリコン膜、膜厚１１１ｎｍの酸窒化シリコン膜、膜厚１１１ｎｍのＰＳＧ膜、膜厚１１１ｎｍの酸窒化シリコン膜、膜厚１１１ｎｍのＰＳＧ膜、膜厚１１１ｎｍの酸窒化シリコン膜、膜厚１１１ｎｍのＰＳＧ膜、膜厚１１１ｎｍの酸窒化シリコン膜、膜厚１１１ｎｍのＰＳＧ膜、膜厚１１１ｎｍの酸窒化シリコン膜、及び、膜厚１００ｎｍの窒化シリコン膜の１１層積層構造の保護膜３００を適用した。このサンプル５については、第二種の膜３０２に相当するＰＳＧ膜を４層備えている。
【０１０１】
このようなサンプル１乃至５を温度８５℃、湿度８５％の高温高湿オーブンに投入した。このような手法を用いると、高温高湿保存の間に、ビーズの周りなど、保護膜３００がきちんと被覆できていない被覆不良部分から水分が浸入してマグネシウム薄膜まで到達すると、マグネシウムが酸化して色が透明に変化するので、保護膜３００の水分浸入防止効果を評価することができる。ここでは、１０００時間の間、高温高湿保存を行い、その後のマグネシウムの変色する割合を調査した。
【０１０２】
図８は、この評価結果を示す。横軸はＰＳＧ膜の層数であり、縦軸はマグネシウム薄膜の色抜け不良率（％）である。
【０１０３】
ＰＳＧ膜の層数が０層のサンプル１の保護膜３００については、直径１μｍのビーズでもマグネシウム薄膜の変色が確認された。また、直径２μｍのビーズ、直径４μｍのビーズ、直径８μｍのビーズについては略１００％の確率でマグネシウム薄膜の変色が確認された。
【０１０４】
ＰＳＧ膜の層数が１層のサンプル２の保護膜３００において、直径１μｍのビーズについてはマグネシウム薄膜の変色が発生する率はゼロ％であり、マグネシウム薄膜が水分浸入によって酸化されることは無い。しかしながら、直径２μｍのビーズについてはマグネシウム薄膜の一部で変色が発生してしまい、また、直径４μｍのビーズ及び直径８μｍのビーズについては高い確率でマグネシウム薄膜の変色が確認された。
【０１０５】
ＰＳＧ膜の層数が２層のサンプル３の保護膜３００においては、直径８μｍのビーズについてはわずかにマグネシウム薄膜の変色が発生したものの、直径４μｍ以下のビーズについては、マグネシウム薄膜の変色がほとんど発生しなかった。
【０１０６】
ＰＳＧ膜の層数が３層のサンプル４及びＰＳＧ膜の層数が４層のサンプル５においては、直径８μｍのビーズについてもマグネシウム薄膜の変色を完全に抑えることができた。このように、保護膜３００の合計膜厚が同じであっても、第一種の膜３０１と第二種の膜３０２との層数を増やすことによって、水分の浸入防止効果を向上できることが確認された。特に、保護膜３００は、第二種の膜３０２を２層以上備えていることが望ましいが、第二種の膜３０２を５層以上とすると、反応ガスの切り替えを頻繁に行う必要があるため望ましくない。
【０１０７】
以上説明したように、本実施形態によれば、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤへの水分浸入を抑制し、市場不良を起こすことなく、光取り出し効率が良く、生産性・コストの面でも問題の無い保護膜の構成、および、製造方法を提供することが可能となる。
【０１０８】
なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【０１０９】
本実施形態は、有機半導体装置の一例として、有機半導体素子の一つである有機ＥＬ素子を備えた有機ＥＬ装置について説明したが、有機半導体素子が有機トランジスタや有機太陽電池などの有機半導体装置にも適用可能である。いずれにしても、本実施形態で説明した保護膜３００を適用することにより、安価で信頼性の高い有機半導体装置を提供することが可能となる。
【０１１０】
なお、有機ＥＬ装置については、有機ＥＬ表示装置、有機ＥＬ照明、有機ＥＬプリンターヘッドなどに利用可能である。
【符号の説明】
【０１１１】
１００…アレイ基板  ２００…対向基板
ＯＬＥＤ…有機ＥＬ素子
３００…保護膜  ３０１…第一種の膜  ３０２…第二種の膜
３２１…第１保護層  ３２２…第２保護層  ３２３…第３保護層
３２４…第４保護層  ３２５…第５保護層  ３２６…第６保護層
３２７…第７保護層  ３２８…第８保護層  ３２９…第９保護層
４００…樹脂層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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