(57)【要約】基板上のアノード層と、該アノード層上の有機層と、該有機層上のカソード層とを備えた有機エレクトロルミネセント装置。一実施形態において、カソード層は、該カソードの上に保護層を堆積する前にＨ２プラズマを受ける。別の実施形態では、有機エレクトロルミネセント装置は、カソード層上の内側カプセル化層と、該内側カプセル化層上の外側カプセル化層とでカプセル化される。内側層は、カソード層へ付着するのに最適とされる。
2006510170.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子装置の上層に保護被覆を堆積する前に前記上層にＨ２プラズマを受けさせるようにした有機エレクトロルミネセント装置を備えた電子装置。
【請求項２】
前記上層はカソード層又はアルミニウム被覆である、請求項１に記載の電子装置。
【請求項３】
前記保護被覆は窒化シリコンである、請求項１に記載の電子装置。
【請求項４】
上記有機エレクトロルミネセント装置は、
基板と、
前記基板上のアノード層と、
前記アノード層上の有機層と、
前記有機層上のカソード層と、
前記カソード層上の前記保護被覆と、
を備え、前記有機エレクトロルミネセント装置の前記上層は前記カソード層である、請求項１に記載の電子装置。
【請求項５】
上記アノード層は、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、酸化スズ、導電性炭素、Ｂ共役ポリマー又はその混合物である、請求項４に記載の電子装置。
【請求項６】
前記カソード層は、プラズマエンハンスト化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）チャンバーにおいて前記カソード層を前記Ｈ２プラズマに１０分までの時間中露出させることにより前記保護層の堆積前に前記Ｈ２プラズマを受ける、請求項４に記載の電子装置。
【請求項７】
前記カソード層は、プラズマエンハンスト化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）チャンバーにおいて前記カソード層を前記Ｈ２プラズマに４分から７分の時間中露出させることにより前記保護層の堆積前に前記Ｈ２プラズマを受ける、請求項４に記載の電子装置。
【請求項８】
前記カソード層は前記Ｈ２プラズマに２分から７分の時間中露出され、且つ前記露出の少なくとも一部分中に約１から６リッター／分の流量で前記ＰＥＣＶＤチャンバーにＨ２ガスが配送される、請求項４に記載の電子装置。
【請求項９】
上記有機エレクトロルミネセント装置は有機発光ダイオード又はポリマー発光ダイオードである、請求項１に記載の電子装置。
【請求項１０】
基板と、
前記基板上のアノード層と、
前記アノード層上の有機層と、
前記有機層上のカソード層と、
前記カソード層上の内側カプセル化層であって、前記カソード層に付着する内側カプセル化層と、
前記内側カプセル化層上の外側カプセル化層と、
を備えた有機エレクトロルミネセント装置。
【請求項１１】
前記内側カプセル化層は屈折率が１．９５以上の窒化シリコン膜である、請求項１０に記載の有機エレクトロルミネセント装置。
【請求項１２】
前記内側カプセル化層は、プラズマエンハンスト化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）チャンバー又は化学気相堆積（ＣＶＤ）チャンバーにおいて前記カソード層に堆積され、且つ前記内側カプセル化層の堆積の少なくとも一部分中における前記ＰＥＣＶＤ又はＣＶＤチャンバー内の圧力は１．０Ｔｏｒｒから１．４Ｔｏｒｒである、請求項１０に記載の有機エレクトロルミネセント装置。
【請求項１３】
前記内側カプセル化層は、サセプタを有するプラズマエンハンスト化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）チャンバーにおいて前記カソード層に堆積され、且つ前記内側カプセル化層の堆積の少なくとも一部分中における前記ＰＥＣＶＤチャンバーの電力は、約Ｃ１ｘ１５００ワットから約Ｃ１ｘ２５００ワットであり、但し、Ｃ１＝［ＰＥＣＶＤサセプタのサイズ／２０００００ｍｍ２］である、請求項１０に記載の有機エレクトロルミネセント装置。
【請求項１４】
前記内側カプセル化層は、プラズマエンハンスト化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）チャンバーにおいて前記カソード層に堆積され、且つ前記内側カプセル化層の堆積の少なくとも一部分中における前記ＰＥＣＶＤチャンバーの温度は、前記有機エレクトロルミネセント装置の有機層の物理的制限により制約を受ける、請求項１０に記載の有機エレクトロルミネセント装置。
【請求項１５】
前記内側カプセル化層は、プラズマエンハンスト化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）チャンバーにおいて前記カソード層に堆積され、更に、
前記内側カプセル化層の堆積の少なくとも一部分中における前記ＰＥＣＶＤチャンバーへのシランガスの流量は、１相対的単位（relative unit）であり、
前記内側カプセル化層の堆積の少なくとも一部分中における前記ＰＥＣＶＤチャンバーへのアンモニアガスの流量は、５相対的単位未満であり、
前記内側カプセル化層の堆積の少なくとも一部分中における前記ＰＥＣＶＤチャンバーへの窒素ガスの流量は、少なくとも５相対的単位である、
請求項１０に記載の有機エレクトロルミネセント装置。
【請求項１６】
前記外側カプセル化層は、サセプタを有するプラズマエンハンスト化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）チャンバーにおいて前記内側カプセル化層に堆積され、且つ前記外側カプセル化層の堆積の少なくとも一部分中における前記ＰＥＣＶＤチャンバーの電力は、約Ｃ１ｘ７００ワットから約Ｃ１ｘ９００ワットであり、但し、Ｃ１＝［ＰＥＣＶＤサセプタのサイズ／２０００００ｍｍ２］である、請求項１０に記載の有機エレクトロルミネセント装置。
【請求項１７】
電子装置を製造する方法において、
前記電子装置の上層にＨ２プラズマを受けさせるステップと、
前記上層に保護被覆を適用するステップであって、前記電子装置が有機層を含むようにするステップと、
を備えた方法。
【請求項１８】
前記上層はカソード層又はアルミニウム被覆である、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記電子装置は有機エレクトロルミネセント装置である、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記受けさせるステップの前に、
基板にアノード材料を堆積してアノード層を形成するステップと、
前記アノード層に有機層を堆積するステップと、
前記有機層にカソード層を堆積するステップであって、前記上層が前記カソード層である、ステップと、
を更に備えた請求項１７に記載の電子装置を製造する方法。
【請求項２１】
上記電子装置は有機発光ダイオード又はポリマー発光ダイオードである、請求項１７に記載の方法。
【請求項２２】
前記受けさせるステップは、プラズマエンハンスト化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）チャンバーにおいて前記カソード層を前記Ｈ２プラズマに１０分までの時間中露出させることにより実行される、請求項１７に記載の方法。
【請求項２３】
前記受けさせるステップは、プラズマエンハンスト化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）チャンバーにおいて前記カソード層を前記Ｈ２プラズマに４分から７分の時間中露出させることにより実行される、請求項１７に記載の方法。
【請求項２４】
前記露出ステップの少なくとも一部分中に約１００標準立方センチメーター／分から約１０標準リッター／分の流量で前記ＰＥＣＶＤチャンバーへ前記Ｈ２ガスを供給する、請求項１７に記載の方法。
【請求項２５】
有機エレクトロルミネセント装置をカプセル化する方法において、
（Ａ）カソード層の上に内側カプセル化層を堆積するステップであって、前記内側カプセル化層が前記カソード層に付着するようなステップと、
（Ｂ）前記内側カプセル化層の上に外側カプセル化層を堆積するステップと、
を備えた方法。
【請求項２６】
前記内側カプセル化層は屈折率が約１．９５以上の窒化シリコン膜である、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記堆積ステップ（Ａ）は、サセプタを有するプラズマエンハンスト化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）チャンバー又は化学気相堆積（ＣＶＤ）チャンバーにおいて実行され、更に、前記堆積ステップ（Ａ）の少なくとも一部分中における前記ＰＥＣＶＤ又はＣＶＤチャンバー内の圧力は１．０Ｔｏｒｒから１．４Ｔｏｒｒである、請求項２５に記載の方法。
【請求項２８】
前記堆積ステップ（Ａ）は、サセプタを有するＰＥＣＶＤチャンバーにおいて実行され、更に、前記堆積ステップ（Ａ）の少なくとも一部分中における前記ＰＥＣＶＤチャンバーの電力は、約Ｃ１ｘ１５００ワットから約Ｃ１ｘ２５００ワットであり、但し、Ｃ１＝［ＰＥＣＶＤサセプタのサイズ／２０００００ｍｍ２］である、請求項２５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【優先権請求】
【０００１】
本出願は、参考としてここにその全体を援用する「Low temperature process for passivation applications」と題する２００２年１２月１１日に出願された米国特許出願第１０／３１７，７７４号の優先権を請求する。
【発明の分野】
【０００２】
本発明は、改良された有機エレクトロルミネセント装置、及びこの有機エレクトロルミネセント装置を製造するための改良された方法に係る。有機エレクトロルミネセント装置は、有機発光ダイオードやポリマー発光ダイオードを含む。それらは、カーラジオ、移動電話、デジタルカメラ、カムコーダー及びパーソナルデジタルアシスタントのような多数の装置に使用される。
【発明の背景】
【０００３】
過去２０年にわたり、小さな有機分子（有機発光ダイオード即ちＯＬＥＤ）又は導電性ポリマー（ポリマー発光ダイオード即ちＰＬＥＤ）の薄い層からの光放出に基づく新規なフラットパネルディスプレイ技術が出現した。液晶ベースのディスプレイ（ＬＣＤ）に比して、この技術は、消費電力が低く且つビデオ用途に充分なほど応答時間が速い高コントラストのディスプレイを提供する。ＯＬＥＤ及びＰＬＥＤ技術に基づくディスプレイは、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）よりも相当に広い視野角を示す。現在、世界中で７０を越える会社が、ＯＬＥＤ又はＰＬＥＤ構造をベースとするディスプレイ技術を開発している。カーラジオ、移動電話、デジタルカメラ、カムコーダー、パーソナルデジタルアシスタント、ナビゲーションシステム、ゲーム、及びサブノートブックパーソナルコンピュータのような、ＯＬＥＤをベースとするディスプレイの販売は、２００５年中に１０億ドル以上に成長することが予想される。
【０００４】
ＯＬＥＤ及びＰＬＥＤ両方の基本的な装置構成は、ガラス基板と、透明アノードと、異なる電荷搬送又はルミネセンス特性をもつ２つ以上の有機層と、金属カソードとを備えた多層又はサンドイッチ型構造である。有機層の形態は、通常、半結晶からアモルファスの範囲である。無機ＬＥＤとは異なり、ＯＬＥＤ及びＰＬＥＤでは格子一致の必要がなく、これは、使用できる基板の形式と、装置へと一緒に結合できる材料の形式とを相当広いものにする。装置の幾何学形状に複数の有機層を使用することで、有機層−電極界面における電荷の注入を容易にし、駆動電圧を低いものにする。更に、複数の有機層を使用することで、電子及びホールの蓄積（ひいては、放出ゾーンの位置）が電極から離れたところに生じるのを許容し、装置の効率を著しく改善する。
【０００５】
従来技術に基づく典型的な有機発光装置３０が図１に示されている。この有機発光装置３０は、基板３２と、基板３２上のアノード３４と、該アノード３４上にホール搬送材料（ＨＴＭ）で構成されたホール搬送領域３６と、該ホール搬送領域３６上にホール搬送材料及び電子搬送材料の混合物で構成された混合領域３８と、該混合領域３８上に電子搬送材料（ＥＴＭ）で構成された電子搬送領域４０と、該電子搬送領域４０上のカソード４２と、該カソード４２上の保護層４４とを備えている。全てのエレクトロルミネセント装置が、図１の有機発光装置３０に示す層を厳密に有するのではない。便宜上、以下で使用する「有機層」という語は、領域３６、３８、４０のような多層構造、及び領域３６、３８、４０と同等の１つ以上の有機層の全ての構造を指す。混合領域３８では、ホール搬送材料及び電子搬送材料の一方がエミッタである。電流を印加すると、有機エレクトロルミネセント装置は、領域３６、３８及び４０を形成するのに使用された有機材料において電子とホールの再結合により発生される光を放射する。
【０００６】
ホール搬送領域３６及び混合領域３８を形成するのに使用されるホール搬送材料は、通常、導電性材料、例えば、ポリアニリン、ポリピロール、ポリ（フェニレンビニレン）、参考としてその全体をここに援用する米国特許第４，３５６，４２９号に開示されたポルフィリン派生物、銅フタロシアニン、銅テトラメチルフタロシアニン、亜鉛フタロシアニン、チタンオキサイドフタロシアニン、マグネシウムフタロシアニン、又はその混合物である。付加的なホール搬送材料は、芳香族第三アミン、多核芳香族アミン、及び参考としてその全体をここに援用する米国特許第４，５３９，５０７号及び米国特許第６，３９２，３３９号に開示された他の化合物を含む。ホール搬送材料は、例えば、プラズマエンハンスト化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）、大気圧化学気相堆積（ＣＶＤ）、スパッタリング又はスピンコーティングによりアノード上に堆積されてもよい。例えば、参考としてその全体をここに援用するヴァン・ザント著の「Microchip Fabrication」、マグローヒル、２０００年、を参照されたい。
【０００７】
混合領域３８及び電子搬送領域４０に使用することのできる電子搬送材料は、例えば、参考としてその全体をここに援用する米国特許第４，５３９，５０７号、第５，１５１，６２９号、第５，１５０，００６号、及び第５，１４１，６７１号に開示されたように、８−ヒドロキシキノリンの金属キレートを含むが、これに限定されない。電子搬送領域４０及び混合領域３８に使用される電子搬送材料の別のクラスは、参考としてその全体をここに援用する米国特許第５，５１６，５７７号に開示されたようなスチルベン派生物を含む。電子搬送材料の別のクラスは、参考としてその全体をここに援用する米国特許第５，８４６，６６６号に示された金属シオキシノイド化合物である。電子搬送領域４０及び混合領域３８を形成するのに適した電子搬送材料の更に別のクラスは、米国特許第６，３９２，３３９号に開示されたオキサジアゾール金属キレートである。
【０００８】
ある場合には、混合領域３８は、約１０重量％から約９０重量％のホール搬送材料と、約９０重量％から約１０重量％の電子搬送材料とで構成される。混合領域は、上述した適当な例示的ホール搬送材料及び電子搬送材料のいずれか或いはこの技術で知られた他の適当な材料の混合物を使用して形成することができる。混合領域３８は、ホール搬送材料及び電子搬送材料の選択された混合物の形成を可能にする適当な方法により形成することができる。例えば、混合領域は、ホール搬送材料及び電子搬送材料を同時蒸発して混合領域を形成することにより形成できる。混合領域３８の厚みは、有機発光装置の動作電圧及びルミナンスに影響する。混合領域３８は、２つ以上の層で構成することができる。例えば、混合領域３８は、２つ、３つ又はそれ以上の個別の層を含むように選択的に形成することができる。
【０００９】
カソード４２は、仕事関数が、例えば、約４．０ｅＶから約６．０ｅＶまでの高仕事関数成分、或いは仕事関数が、例えば、約２．５ｅＶから約４．０ｅＶまでの金属のような低仕事関数成分を含む適当な金属で構成される。
【００１０】
図１は、ＯＬＥＤの基本的構造を示すが、図１に示す構造の変形も知られている。このような変形は、参考としてその全体をここに援用する米国特許第４，３５６，４２９号、米国特許第５，５９３，７８８号、米国特許第５，４０８，１０９号、米国特許第６，２５５，７７４号、及び米国特許第６，４０２，５７９号に開示されている。
【００１１】
層３６、３８及び４０を形成するのに使用される有機ルミネセント材料は、汚染、酸化及び湿度に敏感である。更に、あるＯＬＥＤでは、電極３４及び４２も、汚染、酸化及び湿度に敏感である。従来技術では、保護層４４は、実際に、ＵＶ硬化エポキシのビードを使用して基板３２に取り付けられるガラス又は金属蓋を備えている。このようなカプセル化技術は、満足なものではない。例えば、カプセル化蓋は、対角方向に１２センチメーターより大きさサイズの場合には付加的な支柱又はスタンドオフを必要とする。
【００１２】
ハスカル氏等の米国特許第５，９５２，７７８号は、この分野において、ＯＬＥＤをカプセル化して装置の寿命を延長させる要求に対処するよう試みている。ハスカル氏等は、３層の保護カバーを開示している。カソードに最も近い第１層は、薄膜堆積技術により堆積される金、銀、アルミニウム又はインジウムのような安定した金属で作られる。第２層は、熱又は化学気相堆積により堆積される酸化シリコン又は窒化シリコンのような誘電体材料で構成される。保護カバーの第３層は、シロキサン又はテフロン（登録商標）のような疎水性ポリマーで構成される。しかしながら、ハスカル氏等により説明された３層保護カバーは、ハスカル氏等により説明されたカバーを製造するのに時間がかかるために、満足なものではない。
【００１３】
それ故、この分野では、ＯＬＥＤ及びＰＬＥＤのような有機エレクトロルミネセント装置をカプセル化するための技術及び方法が依然として要望される。
【発明の概要】
【００１４】
本発明は、改良されたカプセル化特性を有する有機エレクトロルミネセント装置を提供する。本発明は、更に、このような装置をカプセル化するための改良された方法を提供する。本発明のある実施形態では、多層カプセル化解決策がとられる。ある実施形態では、各カプセル化層が同じ特性を有する。他の実施形態では、第１のカプセル化層が、装置の電極層に付着するのに最適なものとされる。その後のカプセル化層は、装置を水分のような環境要素から保護することを助長する。ある実施形態では、第１（内側）のカプセル化層は、シリコンに富んだ窒化シリコン膜であり、一方、１つ以上の外側のカプセル化層は、エッチング率の低い窒化シリコン膜である。本発明のシリコンに富んだ窒化シリコン膜は、良好な付着特性を有する。更に、本発明は、エレクトロルミネセント装置のカソード層への付着を改善する方法を提供する。
【００１５】
窒化シリコンの堆積は、通常、エレクトロルミネセント装置の有機層にダメージを生じさせる温度でＰＥＣＶＤチャンバーにおいて実行される。しかしながら、本発明の技術を使用すると、エレクトロルミネセント装置は、そのエレクトロルミネセント装置の有機層にダメージを生じることなく、ＰＥＣＶＤ又はその関連技術を使用してカプセル化される。これは、堆積プロセスをアクティブな堆積状態とインアクティブな冷却状態との間で繰り返すことにより、一部分達成される。インアクティブな冷却状態は、装置の有機層の完全性が失われないように、装置基板を冷却するのを許容する。
【００１６】
本発明の１つの態様は、有機エレクトロルミネセント装置を製造する方法を提供する。この方法において、装置のカソード層は、Ｈ２プラズマを受ける。次いで、窒化シリコン層のような１つ以上の保護層をカソード層上に堆積する。ある実施形態では、有機エレクトロルミネセント装置は、有機発光ダイオード又はポリマー発光ダイオードである。ある実施形態では、カソード層は、プラズマエンハンスト化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）チャンバー内でＨ２プラズマを４分から７分間受ける。
【００１７】
本発明の別の態様は、基板と、基板上のアノード層と、アノード層上の有機層と、有機層上のカソード層とを含む有機エレクトロルミネセント装置を提供する。更に、カソード層は、そのカソード層に１つ以上の保護層を堆積する前に、Ｈ２プラズマを受ける。ある実施形態では、有機エレクトロルミネセント装置は、有機発光ダイアオード又はポリマー発光ダイオードである。ある実施形態では、プラズマエンハンスト化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）チャンバーにおいてカソード層をＨ２プラズマに１０分までの時間中露出することにより、保護層の堆積の前に、装置のカソード層にＨ２プラズマを受けさせる。ある実施形態では、ＰＥＣＶＤチャンバーにおいてカソード層をＨ２プラズマに４分から７分間露出することにより、１つ以上の保護層の堆積の前に、カソード層にＨ２プラズマを受けさせる。ある実施形態では、この露出の少なくとも一部分中にＰＥＣＶＤチャンバーのＲＦ電力は、約０．０２５ワット／ｃｍ２から約０．５ワット／ｃｍ２であり、ＰＥＣＶＤチャンバーの圧力は、約０．３Ｔｏｒｒから約１Ｔｏｒｒであり、又、Ｈ２ガスは、約１００標準立方センチメーター／分（ｓｃｃｍ）から約１０標準リッター／分までの流量でＰＥＣＶＤチャンバーに供給される。
【００１８】
本発明の更に別の態様は、基板と、基板上のアノード層と、アノード層上の有機層と、有機層上のカソード層と、カソード層上の内側カプセル化層と、内側カプセル化層上の外側カプセル化層とを含む有機エレクトロルミネセント装置にある。本発明の当該態様によるある実施形態では、内側カプセル化層は、外側カプセル化層と同じ特性を有する。本発明の当該態様による別の実施形態では、内側のカプセル化層と外側のカプセル化層が異なる特性を有する。例えば、一実施例では、内側のカプセル化層は、カソード層への付着に対して最適なものとされ、又、外側にカプセル化層は、水分保護に対して最適なものとされる。ある実施形態では、内側のカプセル化層は、屈折率が約１．９５以上の窒化シリコン膜であり、又、外側のカプセル化層は、屈折率が約１．９０以下の窒化シリコン膜である。ある実施形態では、内側及び／又は外側のカプセル化層は、約２５ＥＣにおいて水透過率が５ｘ１０−３ｇ／ｍ２／日未満である。本発明のある実施形態では、内側のカプセル化層は、ＰＥＣＶＤチャンバーにおいて次の堆積プロセスによりカソード層上に堆積され、即ち、この堆積プロセスは、（ｉ）ＰＥＣＶＤチャンバーの電力が約Ｃ１ｘ１５００ワットから約Ｃ１ｘ２５００ワットであり、但し、Ｃ１＝［ＰＥＣＶＤサセプタのサイズ／２０００００ｍｍ２］であり、且つＰＥＣＶＤチャンバーへのシランガスの流量が１相対的単位で、ＰＥＣＶＤチャンバーへのアンモニアガスの流量が５相対的単位未満で、更に、ＰＥＣＶＤチャンバーへの窒素ガスの流量が少なくとも５相対的単位であるようなアクティブなステップと、（ii）ＰＥＣＶＤチャンバーの電力がＣ１ｘ１５００ワット未満である冷却ステップと、の少なくとも１回の繰返しを含む。ある実施形態では、アクティブなステップは、その各場合に、時間巾が約５から約２０秒であり、又、インアクティブなステップは、その各場合に、時間巾が約５秒以上である。
【００１９】
本発明の別の態様は、カソード層を有する有機エレクトロルミネセント装置をカプセル化する方法を提供する。この方法は、（Ａ）カソード層の上に内側カプセル化層を堆積するステップと、（Ｂ）この内側カプセル化層の上に外側カプセル化層を堆積するステップとを備えている。本発明の当該態様によるある実施形態では、内側のカプセル化層及び外側のカプセル化層は、同じ又は同様の物理的特性を有する。本発明の当該態様による別の実施形態では、内側のカプセル化層は、カソード層へ付着するのに最適なものとされ、一方、外側のカプセル化層は、装置を水分から保護する上で助けとなる。ある実施形態では、内側のカプセル化層は、屈折率が約１．９５以上の窒化シリコン膜である。ある実施形態では、堆積ステップ（Ａ）は、ＰＥＣＶＤチャンバー又は化学気相堆積（ＣＶＤ）チャンバーにおいて約１．０Ｔｏｒｒから約１．４Ｔｏｒｒの動作圧力で実行される。ある実施形態では、堆積ステップ（Ａ）は、ＰＥＣＶＤチャンバーにおいて実行され、ステップ（Ａ）におけるＰＥＣＶＤチャンバーの電力は、約Ｃ１ｘ１５００ワットから約Ｃ１ｘ２５００ワットであり、但し、Ｃ１＝［ＰＥＣＶＤサセプタのサイズ／２０００００ｍｍ２］である。ある実施形態では、堆積ステップ（Ａ）は、ＰＥＣＶＤチャンバーにおいて実行される。更に、このような実施形態では、堆積ステップ（Ａ）の少なくとも一部分中のＰＥＣＶＤチャンバーへのシランガスの流量は、１相対的単位である。更に、堆積ステップ（Ａ）の少なくとも一部分中のＰＥＣＶＤチャンバーへのアンモニアガスの流量は、５相対的単位未満であり、又、堆積ステップ（Ａ）の少なくとも一部分中のＰＥＣＶＤチャンバーへの窒素ガスの流量は、少なくとも５相対的単位である。
【００２０】
ある実施形態では、内側カプセル化層は、その厚みが約０．５から約２．５μＭであり、又、外側カプセル化層は、その厚みが約０．０７から約０．２２μＭである。ある実施形態では、有機エレクトロルミネセント装置は、有機発光ダイオード又はポリマー発光ダイオードである。ある実施形態では、有機エレクトロルミネセント装置は、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、酸化スズ、金、白金、導電性炭素、Ｂ共役ポリマー、又はその混合物で作られたアノード層を備えている。本発明のある実施形態では、エレクトロルミネセント装置の有機層は、ポリアニリン、ポリピロール、ポリ（フェニレンビニレン）、ポルフィリン派生物、銅フタロシアニン、銅テトラメチルフタロシアニン、亜鉛フタロシアニン、チタンオキサイドフタロシアニン、マグネシウムフタロシアニン、芳香族第三アミン、多核芳香族アミン、又はその混合物を含む。
【００２１】
本発明の付加的な目的及び特徴は、添付図面を参照した以下の詳細な説明及び特許請求の範囲から容易に明らかとなろう。
【００２２】
多数の添付図面にわたり対応部分は同じ参照番号で示されている。
【好ましい実施形態の説明】
【００２３】
本発明は、エレクトロルミネセント装置をカプセル化して水分のような要素から保護するための方法を提供する。更に、本発明は、エレクトロルミネセント装置のカソード層への付着を改善するための方法を提供する。より詳細には、カソード層は、エレクトロルミネセント装置を完成するためにカソード層に材料を堆積する前にＨ２プラズマをある時間中受ける。代表的なエレクトロルミネセント装置は、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）及びポリマー発光ダイオードを含む。通常、エレクトロルミネセント装置は、カーラジオ、移動電話、デジタルカメラ、カムコーダー、及びパーソナルデジタルアシスタントのような装置に使用される。
【００２４】
本発明による典型的なエレクトロルミネセント装置（例えば、ＯＬＥＤ）が図２に示されている。このエレクトロルミネセント装置２００は、基板３２と、該基板３２上のアノード３４と、有機層２０４と、該有機層２０４上のカソード層４２と、第１カプセル化層２０８と、第２カプセル化層２１０とを備えている。ある実施形態では、有機層２０４は、図１に示されたように、ホール搬送領域、混合領域、及び電子搬送領域を含む。しかしながら、全てのエレクトロルミネセント装置が、図１の有機層に示された層を厳密に有するのではない。それ故、上述したように、ここで使用する「有機層」という語は、図１に示されたもののような多層有機構造体（例えば、領域３６、３８及び４０）と、図１の領域３６、３８及び４０と同等で有機エレクトロルミネセント装置に見られる１つ以上の層の全ての構造体とを包含する。電流を印加すると、有機エレクトロルミネセント装置２００は、有機層２０４を形成するのに使用される有機材料における電子とホールの再結合により発生される光を放射する。
【００２５】
５．１  有機層２０４を堆積する前のアノード層３４のＨ２プラズマ処理
本発明の第１の態様は、柔軟な基板を有する電子装置の上層の新規なＨ２プラズマ処理を提供する。本発明のある実施形態では、この上層は、有機エレクトロルミネセント装置２００（図２）のカソード層４２である。柔軟な基板を有する電子装置の上層（例えば、有機エレクトロルミネセント装置２００のカソード層４２）をＨ２プラズマで処理すると、その後に堆積される保護層４４の付着を促進することが予期せず発見された。
【００２６】
より詳細には、本発明の一実施形態では、窒化シリコンの保護被覆を堆積する前にカソード層４２にＨ２プラズマを受けさせると、窒化シリコン層の剥離を防止することが予期せず発見された。ある実施形態では、カソード層４２は、アルミニウムのような従来の保護被覆で覆われる。このような実施形態では、窒化シリコン保護被覆を堆積する前にアルミニウムにＨ２プラズマを受けさせる。
【００２７】
窒化シリコン保護被覆を堆積する前にＨ２プラズマに露出させることで、保護被覆のその後の剥離を防止することが予期せず発見されたことにより、本発明の１つの態様は、ＯＬＥＤのような有機エレクトロルミネセント装置を製造する方法を提供する。この方法は、Ｈ２プラズマに露出させるステップを組み込んでいる。この方法の説明全体にわたり、カソード層４２、又はアルミニウムのような保護層が上に横たわったカソード層４２にＨ２プラズマを受けさせられることを理解されたい。第１ステップでは、アノード材料が基板３２に堆積される。基板３２は、ガラス又は石英のような何らかの適当な材料で形成できる。一実施形態では、基板３２は、低温、低Ｎａのガラスで作られる。ある実施形態では、基板３２は、ポリマー、ガラス、石英等の光透過材料で構成される。適当なポリマーは、マイラー（登録商標）、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、及びポリスルフォンを含むが、これらに限定されない。又、これら種々の材料の混合物を使用して基板３２を形成することもできる。ある実施例では、基板３２は、透明又は実質的に透明なガラスプレート又はプラスチック膜である。
【００２８】
ある実施形態では、アノード層３４を形成するのに使用される材料は、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）又はスズのような適当な正電荷注入電極材料で構成される。アノード３４のための他の適当な材料は、導電性炭素、Ｂ共役ポリマー、例えば、ポリアニリン及びポリピロールを含むが、これらに限定されない。ある実施例では、アノード層３４は、基板３２上に被覆された薄い導電層である。アノード層３４（及びカソード層４２）の更に別の適当な形態は、参考としてその全体をここに援用する米国特許第４，８８５，２１１号及び米国特許第６，３９２，３３９号に開示されている。
【００２９】
アノード層３４が形成された後に、アノード層３４に有機層２０４が適用される。ある実施形態では、有機層２０４は、アノード層３４上のホール搬送材料（ＨＴＭ）より成るホール搬送領域と、このホール搬送領域上のホール搬送材料及び電子搬送材料の混合物より成る混合領域と、この混合領域上の電子搬送材料（ＥＴＭ）より成る電子搬送領域とを備えている。ある実施形態では、ホール搬送領域及び混合領域を形成するのに使用されるホール搬送材料は、導電性材料、例えば、ポリアニリン、ポリピロール、ポリ（フェニレンビニレン）、参考としてその全体をここに援用する米国特許第４，３５６，４２９号に開示されたポルフィリン派生物、銅フタロシアニン、銅テトラメチルフタロシアニン、亜鉛フタロシアニン、チタンオキサイドフタロシアニン、マグネシウムフタロシアニン、又はその混合物である。付加的なホール搬送材料は、芳香族第三アミン、多核芳香族アミン、及び参考としてその全体をここに援用する米国特許第４，５３９，５０７号及び米国特許第６，３９２，３３９号に開示された他の化合物を含む。ホール搬送材料は、例えば、ＰＥＣＶＤ、大気圧ＣＶＤ、スパッタリング又はスピンコーティングによりアノード層３４上に堆積されてもよい。例えば、ヴァン・ザント著の「Microchip Fabrication」、マグローヒル、２０００年、を参照されたい。
【００３０】
混合領域及び電子搬送領域に使用することのできる電子搬送材料は、例えば、参考としてその全体を各々ここに援用する米国特許第４，５３９，５０７号、第５，１５１，６２９号、第５，１５０，００６号、及び第５，１４１，６７１号に開示されたように、８−ヒドロキシキノリンの金属キレートを含むが、これに限定されない。電子搬送領域３８に使用される電子搬送材料の別のクラスは、参考としてその全体をここに援用する米国特許第５，５１６，５７７号に開示されたようなスチルベン派生物を含む。電子搬送材料の別のクラスは、参考としてその全体をここに援用する米国特許第５，８４６，６６６号に示された金属シオキシノイド化合物である。電子搬送領域４０及び混合領域３８を形成するのに適した電子搬送材料の更に別のクラスは、参考としてその全体をここに援用する米国特許第６，３９２，３３９号に開示されたオキサジアゾール金属キレートである。
【００３１】
有機層２０４がアノード層３４上に形成された後に、有機層２０４上にカソード層４２が堆積される。このカソード層４２は、仕事関数が、例えば、約４．０ｅＶから約６．０ｅＶまでの高仕事関数成分、或いは仕事関数が、例えば、約２．５ｅＶから約４．０ｅＶまでの金属のような低仕事関数成分を含む適当な金属で構成される。カソード４２は、低仕事関数（約４ｅＶ未満）の金属と、少なくとも１つの他の金属との組合せで構成できる。低仕事関数金属と第２の即ち他の金属との有効比率は、約０．１重量％未満から約９９．９重量％までである。低仕事関数金属は、例えば、リチウム又はナトリウムのようなアルカリ金属と、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム又はバリウムのような２Ａ族即ちアルカリ土類金属と、希土類金属を含むIII族金属、及びスカンジウム、イットリウム、ランタン、セリウム、ユーロピウム又はアクチニウムのようなアクチニド族金属とを含むが、これらに限定されない。リチウム、マグネシウム及びカルシウムは、好ましい低仕事関数金属である。カソード層４２を形成するのに使用される付加的な金属は、参考としてその全体をここに援用する米国特許第４，８８５，２１１号、米国特許第５，４２９，８８４号、及び米国特許第６，３９２，３３９号に開示されている。
【００３２】
カソード層４２が堆積された後に、この層は、Ｈ２プラズマをある時間中受ける。ある実施形態では、アルミニウム被覆のような保護被覆がカソード層４２上に堆積される。このような実施形態では、保護被覆がＨ２プラズマを受ける。
【００３３】
カソード層４２にＨ２プラズマを受けさせるのに、プラズマエンハンスト化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）リアクタを使用してもよい。このようなリアクタは、ヴァン・ザント著の「Microchip Fabrication」、マグローヒル、ニューヨーク、２０００年、に開示されている。本発明により使用することのできる例示的なＰＥＣＶＤリアクタは、バレル放射加熱ＰＥＣＶＤ、水平管ＰＥＣＶＤ、及び高密度プラズマＣＶＤを含む。更に、１６００ＰＥＣＶＤ（例えば、ＡＫＴ  ＰＥＣＶＤ１６００Ｂバージョン、基板サイズ４００ｘ５００）、３５００ＰＥＣＶＤ、４３００ＰＥＣＶＤ、５５００ＰＥＣＶＤ、ＰＥＣＶＤ１０Ｋ、ＰＥＣＶＤ１５Ｋ及びＰＥＣＶＤ２５Ｋを含むＡＫＴ  ＰＥＣＶＤシステムを使用できる（カリフォルニア州、サンタクララのアプライドマテリアルズ）。
【００３４】
図３は、本発明の方法に基づいて使用することのできるＰＥＣＶＤリアクタ３１０の一例を示す。このリアクタ３１０は、上壁３１４を横切る開口と、該開口内の第１電極３１６とを有する堆積チャンバー３１２を備えている。ある実施例では、電極３１６は、ガス入口マニホールドであるが、他の実施例では、壁３１４が内実で且つ電極３１６が上壁３１４の内面に隣接される。
【００３５】
チャンバー３１２内には、電極３１６に平行に延びるプレートの形式のサセプタ３１８がある。サセプタ３１８は、第２電極として働くように接地される。サセプタ３１８は、堆積チャンバー３１２の底壁３２２を貫通して垂直方向に延びるシャフト３２０の端に取り付けられる。シャフト３２０は、サセプタ３１８を垂直方向に電極３１６に近づけたり離したりできるように垂直方向に移動することができる。リフトオフプレート３２４は、堆積チャンバー３１２の底壁３２２とサセプタ３１８との間で水平に且つサセプタ３１８に実質的に平行に延びる。リフトオフピン３２６がリフトオフプレート３２４から垂直方向上方に突出している。リフトオフピン３２６は、サセプタ３１８の穴３２８を経て延び得るように配置され、その長さは、サセプタ３１８の厚みより若干長くされている。
【００３６】
堆積チャンバー３１２の側壁３３２を貫通してガス出口３３０が延びている。このガス出口３３０は、堆積チャンバー３１２を排気するための手段（図示せず）に接続される。堆積チャンバー３１２の第１電極即ちガス入口マニホールド３１６を貫通してガス入口パイプ３４２が延びており、これは、ガススイッチネットワーク（図示せず）を経て種々のガスソース（図示せず）へ接続される。電極３１６は、電源３３６に接続される。電源３３６は、通常、ＲＦ電源である。
【００３７】
ＰＥＣＶＤリアクタ３１０の運転に際し、最初に、基板３２が堆積チャンバー３１２へロードされ、移送プレート（図示せず）によりサセプタ３１８に配置される。有機エレクトロルミネセント装置基板の１つの基板サイズは、４０ｍｍｘ５００ｍｍのガラスパネルである。しかしながら、堆積装置３１０により処理される基板３２は、実際には、５５０ｍｍｘ６５０ｍｍ、６５０ｍｍｘ８３０ｍｍ、１０００ｍｍｘ１２００ｍｍ又はそれ以上のいかなるサイズでもよい。
【００３８】
カソード層４２（又はアルミニウムのような材料の保護層が上に横たわっているカソード層４２）がＨ２プラズマを受ける時間長さは、カソード層４２の厳密な仕様に依存する。エレクトロルミネセント装置の製造を促進するために、Ｈ２プラズマへの有効な短時間露出が、長時間Ｈ２露出よりも望ましいことが明らかである。従って、一実施形態では、カソード層４２は、ＰＥＣＶＤチャンバーにおいてＨ２プラズマに１０分までの時間中露出される。他の実施形態では、カソード層４２は、ＰＥＣＶＤチャンバーにおいてＨ２プラズマに約４分から約７分までの時間中露出される。しかしながら、カソード層４２の上にその後に適用される保護層４４の剥離を防止するのに有効で且つ装置にダメージを及ぼさなければ、いかなる時間長さのＨ２プラズマ露出も本発明により意図される。保護層は、例えば、窒化シリコンを含むが、これに限定されない。
【００３９】
ＰＥＣＶＤチャンバーを使用してカソード層４２をＨ２プラズマに露出させる実施形態では、高周波誘起グロー放電又は他のプラズマソースを使用してＨ２ガス中にプラズマフィールドを誘起する。高周波誘起グロー放電を使用してＨ２プラズマを発生する実施形態では、基板のサイズが４００ｍｍｘ５００ｍｍであるときに、露出ステップの少なくとも一部分中の高周波（ＲＦ）電力が約５０ワットから約１キロワットである（即ち０．０２５ワット／ｃｍ２から０．５ワット／ｃｍ２）。ある実施形態では、ＲＦＨ２プラズマをサポートするのに使用されるＲＦ電力は、基板のサイズが４００ｍｍｘ５００ｍｍであるときに、約１００ワットから約５００ワットの範囲である。より大きな基板サイズは、より高い電力、例えば、０．５、１、１．５又は２ワット／ｃｍ２以上を必要とする。
【００４０】
ＰＥＣＶＤチャンバーを使用してカソード層４２をＨ２プラズマに露出させる実施形態では、チャンバーの圧力が大気圧より低い。実際に、本発明の一実施形態では、カソード層４２がＨ２プラズマに露出される時間周期の少なくとも一部分中のＰＥＣＶＤチャンバーの圧力は、１０Ｔｏｒｒ未満である。より一般的には、この圧力は、約１Ｔｏｒｒから約４Ｔｏｒｒ以下までである。ある実施形態では、この圧力は、約０．３Ｔｏｒｒから約１Ｔｏｒｒである。ＰＥＣＶＤチャンバーを使用してカソード層４２をＨ２プラズマに露出させる実施形態では、カソード層４２がＨ２プラズマに露出される時間周期の少なくとも一部分中にＨ２ガスが約１００標準立方センチメーター／分から約１０標準リッター／分の流量でチャンバーに供給される。一実施形態では、Ｈ２ガスは、約４標準リッター／分の流量でチャンバーへ供給される。特定の実施形態では、カソード層４２は、Ｈ２プラズマに２から７分の時間中露出され、又、Ｈ２ガスは、約１から６リッター／分の流量でチャンバーに供給される。
【００４１】
カソード層４２がＨ２プラズマを受けた後に、１つ以上のカプセル化層（図１の要素４４、図２の要素２０８、２１０）が有機エレクトロルミネセント装置に任意に堆積される。これらのカプセル化層は、装置を水分のような要素への露出から保護し、装置の寿命を延長させる。適当なカプセル化層の詳細は、本発明の他の態様に関して以下に開示する。
【００４２】
５．２  Ｈ２プラズマを用いて製造される有機エレクトロルミネセント装置
本発明による有機エレクトロルミネセント装置２００を形成する製造ステップについて開示した。従って、本発明の１つの態様は、基板３２と、該基板３２上のアノード層３４と、該アノード層３４上の有機層２０４と、該有機層２０４上のカソード層４２と、該カソード上の任意の１つ以上の保護層（カプセル化層）とを備えた有機エレクトロルミネセント装置２００を提供する。本発明の当該態様では、カソード層４２は、１つ以上の保護層を堆積する前にＨ２プラズマを受ける。ある実施形態では、カソード層４２は、アルミニウムケーシングのような保護カバーがその上に横たわる。このような実施形態では、保護カバーがＨ２プラズマを受け、１つ以上の保護層（カプセル化層）が保護カバーの上に横たわるようにされる。代表的な保護層は、窒化シリコン層を含むが、これに限定されない。更に、ある実施形態では、有機層２０４が、ＰＥＣＶＤ、大気圧ＣＶＤ、スパッタリング又はスピンコーティングによりカソード層４２に堆積される。ある実施形態では、カソード層４２は、ＰＥＣＶＤチャンバーにおいてこのカソード層４２を１０分までの周期中Ｈ２プラズマに露出させることにより、１つ以上の保護層の堆積の前に、Ｈ２プラズマを受ける。他の実施形態では、カソード層４２は、４分から７分の周期中Ｈ２プラズマに露出される。
【００４３】
５．３  有機エレクトロルミネセント装置の多層カプセル化の処理方法
本発明の第２の態様は、有機発光ダイオード又はポリマー発光ダイオードのような有機エレクトロルミネセント装置をカプセル化する新規な方法を提供する。本発明の当該第２の態様は、図２を参照して説明する。本発明の当該態様では、１つ以上の第１カプセル化層２０８（図２）がカソード層４２に付着するように設計される。次いで、１つ以上の第２カプセル化層２１０が装置に付加的な水分保護を与えるのに最適なものとされる。ある実施形態では、カソード層４２が、第１及び第２のカプセル化層を堆積する前に、前記セクション５．１で説明した技術を使用して、Ｈ２プラズマを受ける。ある実施形態では、カソード層４２は、アルミニウム被覆のような保護被覆がその上に横たわるようにされる。このような実施形態では、保護被覆は、第１及び第２のカプセル化層を堆積する前に、前記セクション５．１で説明した技術を使用して、Ｈ２プラズマを任意に受ける。
【００４４】
本発明の当該態様に基づくある実施形態は、カソード層４２を有する有機エレクトロルミネセント装置２００をカプセル化するための方法を提供する。このような方法の一つは、（Ａ）カソード層４２の上に内側カプセル化層２０８を堆積するステップと、（Ｂ）この内側カプセル化層２０８の上に外側カプセル化層２１０を堆積するステップとを備えている。ある実施形態では、内側カプセル化層２０８及び外側カプセル化層２１０は、同じ物理的特性を有する。他の実施形態では、内側カプセル化層２０８は、カソード層４２に付着するのに最適なものとされ、又、外側カプセル化層２１０は、装置２００に付加的な水分保護を与える。ある実施形態では、内側カプセル化層２０８は、このカプセル化層２０８がカソード層４２に付着されたときに剥離を生じることなくカソード層４２に付着するのに最適なものとされる。
【００４５】
５．３．１  内側カプセル化層
ある実施形態では、内側カプセル化層は、シリコンに富んだ窒化シリコン膜である。シリコンに富んだ窒化シリコン膜は、適当な付着特性を有すると決定されている。シリコンに富んだ窒化シリコン膜は、標準窒化シリコン膜よりシリコン含有量が高い。この高いシリコン含有量のために、シリコンに富んだ窒化シリコン膜は、標準窒化シリコン膜より高い屈折率を有する。標準窒化シリコン膜は、屈折率が約１．８から１．９である。これに対して、シリコンに富んだ窒化シリコン膜は、屈折率が約１．９５以上である。従って、本発明の一実施形態では、カソード層４２に付着するのに最適なものとされた内側カプセル化層２０８の一例は、屈折率が約１．９５以上の窒化シリコン膜である。
【００４６】
本発明のある実施形態では、内側カプセル化層２０８は、厚みが約０．５μＭから約２．５μＭである。この厚みは、その下のカソード層４２に見られるいかなる特徴部（例えば、粗面）も完全に覆うために望ましい。カソード層４２が非常に滑らかである有機エレクトロルミネセント装置では、より薄いカプセル化層（１つ又は複数）２０８を使用することができる。
【００４７】
有機エレクトロルミネセント装置をシリコンに富んだ窒化シリコン膜でカプセル化することは、通常、特定の処理条件のもとで実行される。というのは、有機層２０４（図２）に使用されるほとんどの材料は、温度に敏感だからである。実際に、有機層２０４に通常使用される材料は、１００ＥＣを越える持続温度に耐えることができない。しかも、１００ＥＣは、ＰＥＣＶＤを使用して窒化シリコンを堆積するための非常に低い処理温度である。それでも、本発明は、ＡＫＴ  ＰＥＣＶＤ１６００Ｂバージョン（４ｘ５）（カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズ）のようなＰＥＣＶＤチャンバーを使用して、温度に敏感な有機エレクトロルミネセント装置にシリコンに富んだ窒化シリコンカプセル化層を堆積するための処理条件を与える。これらの処理条件は、圧力、電力、基板間隔、温度、堆積率、及び相対的ガス流量を含む。
【００４８】
シリコンに富んだ窒化シリコン膜を得るために、膜堆積中の圧力は、約１．０Ｔｏｒｒから約１．４Ｔｏｒｒである。膜の堆積は、通常、ＰＥＣＶＤ堆積チャンバーにおいて行なわれる。シリコンに富んだ窒化シリコン膜の堆積の少なくとも一部分中にＰＥＣＶＤチャンバーに使用される電力は、約Ｃ１ｘ１５００ワットから約Ｃ１ｘ２５００ワットであり、但し、Ｃ１＝［ＰＥＣＶＤサセプタのサイズ／２０００００ｍｍ２］である。従って、サセプタサイズ３１８（図３）が２０００００ｍｍ２である場合には、Ｃ１が値「１」を有し、電力は、シリコンに富んだ窒化シリコンカプセル化膜の堆積の一部分中に約１５００ワットから約２５００ワットとなる。
【００４９】
プロセスパラメータ「基板間隔」は、基板３８（図３）とシャワーヘッド３１６（図３）との間の距離を指す。一般に、ＡＫＴ  ＰＥＣＶＤ１６００Ｂバージョン（４００ｍｍｘ５００ｍｍ）では、基板間隔が４００ミルと２０００ミル（１ｃｍから５ｃｍ）との間のどこかとなるように調整できる。特定のシリコンに富んだ窒化シリコン膜の堆積に採用される厳密な基板間隔は、用途に応じたものであると共に堆積チャンバーに応じたものであり、それ故、いかなる所与の有機エレクトロルミネセント装置に対しても試行錯誤ベースで最適なものにしなければならない。
【００５０】
上述したように、シリコンに富んだ窒化シリコン膜の堆積中のＰＥＣＶＤチャンバーの温度は、有機層２０４の形成に使用される材料の物理的特性により制約を受ける。多くの有機エレクトロルミネセント装置は１００ＥＣを越える温度を許容できないので、シリコンに富んだ窒化シリコンの堆積は、本発明の多くの実施形態において１００ＥＣを越えない処理温度に制約される。本発明の処理条件では多量の電力が使用されるので（Ｃ１ｘ１５００ワットからＣ１ｘ２５００ワット）、サセプタ３１８は、本発明のある実施形態において希望の処理温度を達成するように加熱されなくてもよい。希望の処理温度とは、有機層２０４の最大許容温度に近い温度である。より一般的には、シャワーヘッド（第１電極）に適用される電力密度は、サセプタ３１８を加熱せずに、基板３２の温度が１００ＥＣを越えるようにさせる。この問題は、本発明の一実施形態では、窒化シリコン膜を有機層２０４に堆積するアクティブな周期と、有機エレクトロルミネセント装置の冷却を許すインアクティブな周期との間を繰り返すことにより対処される。この実施形態を以下に詳細に述べる。
【００５１】
本発明のある実施形態では、内側カプセル化層２０８が約０．２μＭ／分から約０．４μＭ／分の堆積率で堆積される。本発明の一実施形態では、内側カプセル化層２０８が約０．３μＭ／分の堆積率で堆積される。
【００５２】
通常、窒化シリコン膜は、ＰＥＣＶＤ又はＣＶＤチャンバーにおいて、シランガス、アンモニアガス、窒素ガス及び水素ガスを制御された流量でＰＥＣＶＤ又はＣＶＤチャンバーへ導入することにより堆積される。これらガス各々の相対的なガス流量は、最終的に、窒化シリコン膜の特性を決定する。この分野では、シリコンに富んだ窒化シリコン膜は、アンモニアガスの流量を減少することにより達成されることが知られている。ＡＫＴ  ＰＥＣＶＤ１６００Ｂバージョン（基板サイズ４００ｍｍｘ５００ｍｍ）を基準点として使用して、標準的（シリコンに富んだものではない）窒化シリコン膜のためのシラン対アンモニアの相対的ガス流量は、１：５（相対的単位）（Ｓｉ：ＮＨ３）である。他のＰＥＣＶＤチャンバーでは、シラン対アンモニアの相対的ガス流量が、１：６、１：７、１：８、或いは更に低いシラン対アンモニア比、例えば、１：１０である。標準的窒化シリコン膜とは対照的に、シリコンに富んだ窒化シリコン膜は、ＰＥＣＶＤ１６００Ｂにおいてアンモニアのガス流量を５相対的単位未満にセットすることにより形成される。ここでは、「相対的単位」とは、窒化シリコンの堆積中にＰＥＣＶＤチャンバーへのシランのガス流量であると定義する。ある実施形態では、シリコンに富んだ窒化シリコン膜の堆積中にアンモニアも水素も使用されない。ＰＥＣＶＤチャンバーからアンモニアが欠乏すると、窒素イオンの唯一のソースとしてＮ２ガスが残る。Ｎガスの分解エネルギーは、アンモニアの分解エネルギーより相当に高いので、窒化シリコン膜を形成するのに要する窒素基を得るために上述した高い電力密度が必要となる。
【００５３】
本発明の一実施形態では、シリコンに富んだ窒化シリコン膜の堆積中に使用される流量は、次の通りである。
【００５４】
シランガス          １相対的単位
アンモニアガス      ５相対的単位未満
窒素ガス            少なくとも５相対的単位
特定の実施形態では、シランガスの流量は、５００標準立方センチメーター／分（ｓｃｃｍ）である。それ故、この実施例では、相対的単位が５００ｓｃｃｍとして定義される。更に、この実施例では、アンモニアガスの流量は、２５００ｓｃｃｍ未満であり、又、窒素ガスの流量は、少なくとも２５００ｓｃｃｍである。好ましい実施形態では、シランの流量が１相対的単位であり、窒素ガスの流量が１９相対的範囲であり、更に、シリコンに富んだ窒化シリコン膜を形成するためにアンモニアガスは使用されない。別の実施形態では、ＰＥＣＶＤチャンバーへのアンモニアガスの流量は、ここでも、相対的単位がシランガスの流量として定義されれば、１相対的単位未満である。
【００５５】
更に別の特定の実施形態では、シランガスの流量が１相対的単位であり、窒素ガスの流量が１９相対的単位であり、更に、シリコンに富んだ窒化シリコン膜の堆積中に水素ガスもアンモニアガスも使用されない。この特定の実施形態では、ＡＫＴ  ＰＥＣＶＣＤ１６００Ｂバージョン（基板サイズ４００ｍｍｘ５００ｍｍ）（カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズ）が使用される。堆積中の電力は、１８００ワットであり、圧力は、１．２Ｔｏｒｒにセットされ、サセプタの間隔は、９６２ミル（２．４４ｃｍ）である。
【００５６】
５．３．２  外側カプセル化層
本発明のある実施形態では、外側カプセル化層２１０は、内側カプセル化層２０８と同じ物理的特性を有する。実際に、ある実施形態では、３つ以上のカプセル化層がある。特定の理論に限定されるものではないが、ある実施形態では、成分カプセル化層の１つにピンホールが形成されても、複数のカプセル化層により与えられるシールを破壊することはないので、複数のカプセル化層が有益であると考えられる。内側カプセル化層２０８に第１のピンホールが形成され且つ外側カプセル化層２１０に第２のピンホールが形成された場合でも、それら結合された内側及び外側カプセル化層により与えられるシールが破壊されることはない。これは、内側カプセル化層２０８の第１のピンホールと外側カプセル化層２１０の第２のピンホールが同じ点において整列する確率が単に極めて僅かなためである。従って、本発明のある実施形態では、各カプセル化層は、同じ又は同様の特性を有する。
【００５７】
ある実施形態では、外側カプセル化層２１０は、内側カプセル化層２０８とは異なる特性を有してもよい。例えば、ある実施形態では、外側カプセル化層２１０は、シリコンに富んだ窒化シリコン膜ではない。ある実施形態では、内側カプセル化層２０８及び／又は外側カプセル化層２１０は、湿式エッチング率が低い。一実施形態では、内側カプセル化層２０８及び／又は外側カプセル化層２１０は、緩衝酸化物エッチング剤６：１アッセイにより決定された約０．２７μＭ／分から約０．３３μＭ／分の範囲の湿式エッチング率をもつ窒化シリコン層である。緩衝酸化物エッチング剤６：１は、フッ化水素アンモニウム、フッ化アンモニウム及び水を含み、カリフォルニア州カールスバッドのエア・プロダクツ・エレクトロニックス・ケミカルズのようなソースから商業的に入手することができる。この分野で良く知られているように、緩衝酸化物エッチング剤６：１アッセイは、窒化シリコン層のエッチング率を測定する。このアッセイにおいて、緩衝酸化物エッチング剤６：１に窒化シリコンウェハを制御された時間周期中浸漬する前及び後にそのウェハの厚みを測定した。本発明のある実施形態では、内側カプセル化層及び／又は外側カプセル化層２１０は、湿式エッチング率が低くて、約０．３μＭ／分である。
【００５８】
従来の温度で運転された酸化シリコンプロセスは、０．３μＭ／分より相当に低い湿式エッチング率を生じるが、通常、有機層２０４が温度に敏感であるために従来の温度を使用して外側カプセル化層２１０を堆積することはできない。より一般的には、堆積温度は、１００ＥＣを越えない持続温度に制約される。このような温度制約のもとで堆積される層の場合に、０．２７μＭ／分から約０．３３μＭ／分の湿式エッチング率が、低い湿式エッチング率とみなされる。ある実施形態では、外側カプセル化層２１０は、屈折率が約１．９０以下である。ある実施形態では、外側カプセル化層２１０は、厚みが約０．０７μＭから約０．２２μＭである。
【００５９】
本発明は、内側カプセル化層の上に外側カプセル化層を堆積する処理条件を与える。これらの処理条件は、圧力、電力、基板間隔、温度、堆積率、及び相対的ガス流量を含む。本発明のある実施形態では、内側カプセル化層及び／又は外側カプセル化層２１０の堆積は、ＰＥＣＶＤチャンバー又はＣＶＤチャンバーにおいて約０．７Ｔｏｒｒから約０．９Ｔｏｒｒの圧力で実行される。ある実施形態では、外側カプセル化層２１０を堆積するのに必要な電力は、内側カプセル化層２０８に必要な電力より著しく低い。本発明のある実施形態では、外側カプセル化層２１０の堆積は、ＰＥＣＶＤチャンバーにおいて実行されると共に、この堆積の少なくとも一部分中にＰＥＣＶＤチャンバーにおける電力は、約Ｃ１ｘ７００ワットから約Ｃ１ｘ９００ワットであり、但し、Ｃ１＝［ＰＥＣＶＤサセプタのサイズ／２０００００ｍｍ２］である。
【００６０】
ある実施形態では、ＡＫＴ  ＰＥＣＶＤ１６００Ｂバージョン（基板サイズ４００ｍｍｘ５００ｍｍ）を使用して、外側層２１０の堆積を実行する。このような実施形態では、基板間隔が４００ミルと２０００ミル（１ｃｍから５ｃｍ）との間のどこかとなるように調整される。外側膜２１０の特定の堆積に採用される厳密な基板間隔は、用途に依存し、それ故、所与の有機エレクトロルミネセント装置に対して試行錯誤最適化ベースでしばしば最適なものとされる。一実施形態では、外側層２１０の堆積中の基板間隔は、９００ミル（２．２９ｃｍ）である。
【００６１】
有機エレクトロルミネセント装置２００における有機層２０４の温度敏感性のために、外側カプセル化層２１０の堆積中の温度は、有機エレクトロルミネセント装置における有機層の物理的制限により制約を受ける。ある実施形態では、外側カプセル化層２１０の堆積は、１００ＥＣを越えない持続温度で実行される。通常、外側カプセル化層２１０を堆積するのに必要な電力は、内側カプセル化層２０８に必要な電力より著しく低い。必要な電力が低いので、基板３２の加熱は、通常、内側カプセル化層２０８の堆積中に生じる同じ問題を発生しない。それ故、外側層２１０の堆積は、通常、冷却周期により中断されなくてもよい。
【００６２】
本発明のある実施形態では、外側カプセル化層２１０は、約０．０２５μＭ／分から約０．０８μＭ／分の堆積率で堆積される。本発明の一実施形態では、外側カプセル化層は、約０．０５μＭ／分の堆積率で堆積される。
【００６３】
上述したように、窒化シリコン膜は、ＰＥＣＶＤ又はＣＶＤチャンバーにおいて、シランガス、アンモニアガス、窒素ガス及び水素ガスを制御された流量でＰＥＣＶＤ又はＣＶＤチャンバーへ導入することにより堆積される。これらがス各々の相対的なガス流量は、最終的に、窒化シリコン膜の特性を決定する。本発明の一実施形態では、外側カプセル化層２１０を形成するのに使用される相対的なガス流量は、１相対的単位のシランガスと、２相対的単位以上のアンモニアガスと、５相対的単位以上の窒素ガスと、１０単位以上の水素ガスとである。
【００６４】
ある実施形態では、内側カプセル化層２０８及び／又は外側カプセル化層２１０は、水透過率が、ＭＯＣＯＮ（ミネアポリス、ＭＮ）検出計器、例えば、ＭＯＣＯＮ３／３１又は３／６０の限界値（例えば、約２５ＥＣ又は約３８ＥＣにおいて５ｘ１０−３ｇ／ｍ２／日）より低い。
【００６５】
更に別の特定の実施形態では、シランガスの流量は１相対的単位であり、窒素ガスの流量は３相対的単位であり、窒素ガスの流量は１．５相対的範囲であり、水素ガスの流量は４０相対的単位である。この特定の実施形態では、ＡＫＴ  ＰＥＣＶＤ１６００Ｂバージョン（基板サイズ４００ｘ５００ｍｍ）（カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズ）が使用される。堆積中の電力は８００ワットであり、堆積中の圧力は０．８Ｔｏｒｒにセットされ、更に、サセプタ間隔は９００ミル（２．２９ｃｍ）である。
【００６６】
５．３．３  基板温度を制御するための繰り返し堆積
有機エレクトロルミネセント装置（例えば、ＯＬＥＤ）は温度に敏感であるから、処理中の基板が過熱されると、カプセル化膜及び装置自体の両方の完全性が危うくなる。低温処理技術を使用しても、基板温度は実質的に上昇し得る。これは、特に、非常に高い電力密度を通常必要とする内側カプセル化層２０８の堆積中に言えることである。特定の理論に限定されるものではないが、カプセル化層２０８を堆積するのに使用される大電力堆積プロセスからの熱エネルギーを基板が蓄積すると考えられる。この蓄積された熱エネルギーは、サセプタ３１８が加熱されない場合でも、基板の温度を上昇させる。
【００６７】
本発明の１つの態様は、基板温度の問題に向けられる。本発明の当該態様は、ＰＥＣＶＤ又はＣＶＤチャンバーを使用して内側カプセル化層２０８を堆積する方法を提供する。一般に、本発明の堆積方法は、堆積チャンバーに電力が印加されるアクティブな周期と、堆積チャンバーに低い電力が印加されるか又は電力が印加されない冷却周期との間を繰り返すことである。冷却周期中には、堆積ガス流量が減少されるか又は除去される。実際に、ある実施形態では、水素ガス流のような冷却ガス流が印加される。
【００６８】
ある実施形態では、堆積チャンバーの圧力は、冷却周期の少なくとも一部分中と、アクティブな周期中の堆積チャンバーの圧力とで異なる。ある実施形態では、堆積チャンバーにおけるサセプタの間隔は、冷却周期の少なくとも一部分中の方が、アクティブな周期の少なくとも一部分中の堆積チャンバーにおけるサセプタの間隔よりも大きくされる。
【００６９】
本発明の当該態様の一般的な特徴を上述したが、その詳細な実施形態を以下に説明する。本発明の一実施形態では、本発明の堆積プロセスがＰＥＣＶＤチャンバーにおいて行なわれる。この実施形態では、堆積方法は、次の繰返しを含む。
【００７０】
（ｉ）ＰＥＣＶＤチャンバーの電力が約Ｃ１ｘ１５００ワットから約Ｃ１ｘ２５００ワットであり、但し、Ｃ１＝［ＰＥＣＶＤサセプタのサイズ／２０００００ｍｍ２］であり、且つＰＥＣＶＤチャンバーへのシランガスの流量が１相対的単位で、ＰＥＣＶＤチャンバーへのアンモニアガスの流量が５相対的単位未満で、更に、ＰＥＣＶＤチャンバーへの窒素ガスの流量が少なくとも５相対的単位であるようなアクティブなステップ、及び
（ii）ＰＥＣＶＤチャンバーの電力がＣ１ｘ１５００ワット未満である冷却ステップ。相対的単位は、所与の時間におけるシランガスの流量を指す。
【００７１】
ある実施形態では、内側カプセル化層２０８の堆積中にアクティブなステップ（ｉ）と冷却ステップ（ii）とが５回以上繰り返される。ある実施形態では、アクティブなステップは、その各々の場合に、時間巾が約５から約２０秒であり、一方、冷却ステップは、その各々の場合に、時間巾が約５秒以上である。他の時間間隔も考えられ、全てのこのような時間間隔は、本発明の範囲内である。例えば、アクティブなステップは、４から１２秒、８から１６秒、３から４０秒であり、一方、冷却ステップは、１秒、３秒、１０秒、３０秒、１分以上である。
【００７２】
５．４  多層カプセル化エレクトロルミネセント装置
有機エレクトロルミネセント装置をカプセル化するための製造ステップを以上に開示した。図２を参照すれば、本発明の１つの態様は、基板３２と、該基板３２上のアノード層３４と、該アノード層３４上の有機層２０４と、該有機層２０４上のカソード層４２と、該カソード層４２上の内側カプセル化層２０８と、該内側カプセル化層上の外側カプセル化層２１０とを有する有機エレクトロルミネセント装置を提供する。ある実施形態では、内側カプセル化層２０８及び外側カプセル化層２１０は、同じ又は同様の特性を有する。他の実施形態では、内側カプセル化層２０８は、カソード層４２に付着するのに最適なものとされる。図２は、１つの内側カプセル化層２０８及び１つの外側カプセル化層２１０しか示していないが、実際には、２つ以上の内側カプセル化層２０８及び／又は２つ以上の外側カプセル化層２１０があってもよい。
【００７３】
ある実施形態では、内側のカプセル化層２０８は、屈折率が約１．９５以上のシリコンに富んだ窒化シリコン膜である。又、ある実施形態では、外側のカプセル化層２１０は、屈折率が約１．９０以下の窒化シリコン膜である。ある実施形態では、内側のカプセル化層及び／又は外側のカプセル化層は、約２５ＥＣ又は約３８ＥＣにおいて水透過率が５ｘ１０−３ｇ／ｍ２／日未満である。ある実施形態では、アノード層３４は、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、酸化スズ、導電性炭素、Ｂ共役ポリマー、又はその混合物で作られる。ある実施形態では、Ｂ共役ポリマーは、ポリアニリン又はポリピロールである。ある実施形態では、有機層２０４は、ホール搬送材料を含む。ホール搬送材料は、ある実施形態では、ポリアニリン、ポリピロール、ポリ（フェニレンビニレン）、ポルフィリン派生物、銅フタロシアニン、銅テトラメチルフタロシアニン、亜鉛フタロシアニン、チタンオキサイドフタロシアニン、マグネシウムフタロシアニン、芳香族第三アミン、多核芳香族アミン又はその混合物で構成される。
【００７４】
６．別の実施形態及び引用参照文献
ここに引用する全ての参照文献は、各個々の出版物或いは特許又は特許出願があらゆる目的で参考として援用すべく特別に且つ個々に指示されたかのように、参考としてそれらの全体をあらゆる目的で同程度にここに援用する。本発明は、幾つかの特定の実施形態を参照して説明したが、これは本発明を単に例示するものであって、本発明をそれに限定するものではない。当業者であれば、特許請求の範囲に規定する本発明の真の精神及び範囲から逸脱せずに種々の変更がなされ得ることが明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】従来技術による有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）を示す図である。
【図２】本発明による有機エレクトロルミネセント装置を示す図である。
【図３】従来技術によるプラズマエンハンスト化学気相堆積チャンバーを示す図である。
【符号の説明】
【００７６】
３０…有機発光装置、３２…基板、３４…アノード、３６…ホール搬送領域、３８…混合領域、４０…電子搬送領域、４２…カソード、４４…保護層、２０４…有機層、２０８…内側カプセル化層、２１０…外側カプセル化層、３１０…リアクタ、３１２…堆積チャンバー、３１４…上壁、３１６…第１電極、３１８…サセプタ、３２０…シャフト、３２２…底壁、３２４…リフトオフプレート、３２６…リフトオフピン、３２８…穴、３３０…ガス出口、３３２…側壁、３３６…電源、３４２…ガス入口パイプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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