JP2001326071A - 有機led素子のパッシベーション膜成膜方法 - Google Patents

有機led素子のパッシベーション膜成膜方法

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JP2001326071A
JP2001326071A JP2000145835A JP2000145835A JP2001326071A JP 2001326071 A JP2001326071 A JP 2001326071A JP 2000145835 A JP2000145835 A JP 2000145835A JP 2000145835 A JP2000145835 A JP 2000145835A JP 2001326071 A JP2001326071 A JP 2001326071A
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sputtering
passivation film
pulse
gas
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Hiroyuki Sano
寛幸 佐野
Masatoshi Hirohashi
正敏 廣橋
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Stanley Electric Co Ltd
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Stanley Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 有機LED素子のパッシベーション膜を早い
成膜レートで、簡単な操作で安定して形成する。 【解決手段】 パッシベーション膜は基板上の有機層及
び電極を覆う。反応性パルスDCスパッタリングを行う
ことによりパッシベーション膜を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、有機LED素子に
形成されるパッシベーション膜の成膜方法に関する。
【0002】
【従来の技術】図6は有機LED素子の断面を示し、ガ
ラスからなる基板1上に陰極2及び陽極3が形成されて
いると共に、これらの間に有機層4が形成されている。
有機層4は陽極3を覆うように形成されており、その上
面には陰極2が部分的に覆っている。従って、陰極2及
び陽極3間に電圧を印加することによって有機層4が発
光する。
【0003】パッシベーション膜5は絶縁材料からな
り、有機層4及び電極2,3を覆うように形成されてい
る。絶縁性を有したパッシベーション膜5が有機層4や
電極2,3を覆うことにより、逆電流を小さくしたり、
降伏電圧を下げるように作用する。これにより、有機層
4が安定して発光することができる。
【0004】かかるパッシベーション膜5は、従来、蒸
着法によって形成されたGeO膜、プラズマCVD法或
いはRFスパッタ法やDC反応性スパッタ法によって形
成されたSiN膜、熱CVD法によって形成された有機
膜等が用いられている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、パッシ
ベーション膜を成膜する従来の方法では、以下に示す問
題点を有している。
【0006】(1)蒸着法では、膜密度が粗く、大気中
の水分の浸透を十分に防止することができない。又、蒸
着レートが遅く(250Å/min程度)、成膜に長時
間を要している。しかも、蒸着の度に蒸着材料を充填す
る必要があり、作業性を向上させることができない。
【0007】(2)CVD法では、排ガス処理装置が必
要であり、設備費に起因したコストアップがある。
【0008】(3)RFスパッタ法では、基板温度が上
昇して有機層への熱ダメージがある。又、スパッタレー
トが遅く、成膜の長時間を要している。
【0009】(4)DC反応性スパッタ法では、パッシ
ベーション膜へのチャージアップによる異常放電が多発
し、膜質が劣化したり、安定した成膜ができなくなる。
【0010】本発明は、このような従来の問題点を考慮
してなされたものであり、良好な膜質を有したパッシベ
ーション膜を早い成膜レートで、しかも簡単な操作で安
定して形成することが可能な有機LED素子のパッシベ
ーション膜成膜方法を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1の発明は、基板上の有機層及び電極を覆う
パッシベーション膜の作製方法であって、反応性パルス
DCスパッタリングを行うことによりパッシベーション
膜を形成することを特徴とする。
【0012】反応性パルスDCスパッタリングは、DC
電源(負のDC電源)の出力に正電圧のパルスを重畳さ
せ、ターゲット上に堆積した絶縁物に蓄積した正電荷を
ディスチャージしながらスパッタリングを行う成膜方法
である。これにより、放電がターゲットに集中するた
め、高い成膜レートで成膜することができる。又、異常
放電の発生を抑えることができるため、安定した成膜が
可能となる。さらに、一般的なスパッタリングと同様
に、イオンを成膜に用いるため、膜密度が大きくなり、
水分の浸透を良好に防止することができると共に、排ガ
ス処理設備が不要となる。
【0013】請求項2の発明は、請求項1記載の発明で
あって、前記基板の温度を80℃以下に保った状態で反
応性パルスDCスパッタリングを行うことを特徴とす
る。
【0014】反応性パルスDCスパッタリングでは、電
圧がパルス状となって印加されるため、2次電子が抑制
され基板の温度を80℃以下に保った状態で成膜を行う
ことができる。このため、有機層への熱的ダメージがな
くなる。
【0015】
【発明の実施の形態】パッシベーション膜5は、図6に
示すように、基板1上に陰極2,陽極3及び有機層4を
形成した後、これらの形成部位を覆うように成膜される
ものである。このパッシベーション膜5の成膜は、反応
性パルスDCスパッタリングによって行われる。反応性
パルスDCスパッタリングは、DC電源(負のDC電
源)の出力に正電圧のパルスを重畳させ、ターゲット上
に堆積した絶縁物に蓄積した正電荷をディスチャージし
ながらスパッタリングを行う方法である。この成膜で
は、一般的なスパッタリングと同様に、イオンを成膜に
用いるため、膜密度が大きくなり、水分の浸透を良好に
防止することができると共に、排ガス処理設備を不要と
することができる。
【0016】かかる反応性パルスDCスパッタリング
は、スパッタリング装置の成膜室内に基板及びターゲッ
トを対向するように配置し、成膜室内を排気した後、A
rガス等のスパッタガス及び酸素ガス(或いは窒素ガ
ス)等の反応ガスを導入して行われる。そして、ターゲ
ットに対し、DC電源から負の電圧を印加する。このと
き、負の電圧と重畳して正のDCパルスを印加して成膜
を行う。又、反応性パルスDCスパッタリングでは、低
温で成膜が可能であり、このため、基板1を80℃以下
に保った状態で成膜を行うことができる。
【0017】反応性パルスDCスパッタリングの成膜条
件の一例を以下に示す。 基板とターゲットとの距離=50〜65mm スパッタ電圧=DC250〜500V スパッタガス圧=5×10-3〜2×10-2torr 反応ガス分量(Arガス中の酸素又は窒素含有量)=1
0〜50% パルス周波数=5KHz以上 パルス幅=2〜10μsec
【0018】反応性パルスDCスパッタリングでは、反
応ガスを変更することにより、異なった絶縁膜を連続的
に積層することができる。例えば、窒素ガスを用いて成
膜した後、酸素ガスを用いて成膜することにより、Si
N/SiO等の連続膜を成膜することができる。このた
め、高いパッシベーション効果を得ることが可能とな
る。
【0019】図1(a)〜(c)は、反応性パルスDC
スパッタリングによる電圧印加の制御を示し、図2
(a)〜(c)は図1(a)〜(c)に対応した挙動を
示す。この形態では、Siをターゲット10として用
い、Arガス及び酸素ガスをスパッタガスとして用いた
ものである。
【0020】図1(a)のように、DC電源から負のス
パッタ電圧が印加されることにより、図2(a)で示す
ように、ターゲット10及び反応ガスとの反応によって
ターゲット上に生じた酸化物(SiO2 )11上にAr
+ イオン12が付着してチャージアップする。しかし、
その後、図1(b)に示すように、正のパルスが印加さ
れる。これにより、図2(b)で示すように、電子13
が酸化物(SiO2)11上に付着し、ディスチャージ
することにより、異常放電の発生を抑制することができ
る。従って、放電がターゲット10に集中するため、高
い成膜レートとなると共に、異常放電がないため、安定
した成膜を行うことができる。
【0021】
【実施例】次に、反応性パルスDCスパッタリングの作
用を実施例に基づいて具体的に説明する。
【0022】(実施例1)この実施例では、スパッタガ
ス分圧と成膜レートとの関係を説明する。スパッタガス
としてArガス、反応ガスとして窒素(N2 )ガスを用
い、これらのガス分圧比(N2 /Ar)を、10/3、
5/5、10/5、10/4となるように変更して反応
性パルスDCスパッタリングによるSiN膜の成膜を行
った。スパッタリングは、スパッタ電力を200Wと
し、パルス幅2〜10μsec、1〜50KHzの正の
DCパルスを印加することにより行った。この成膜中に
おける基板温度は75℃であり、特に加熱を行うことな
く成膜が可能であった。
【0023】図3はこの実施例の成膜レートを各ガス分
圧比に対応してプロットして示している。いずれのガス
分圧比においても、約400Å/sとなっており、蒸着
による成膜レートに比べて速く成膜を完了することがで
きる。
【0024】図4はこの実施例で得られたSiN膜のX
線回折を示し、アモルファス状のなくとなっていること
が判る。
【0025】表1は以上のガス分圧比で成膜されたSi
N膜の屈折率を示す。SiN膜は1.95〜2.00の
範囲の屈折率であるところから、10/3、10/5の
ガス分圧比でSiN膜が成膜されていることが判る。
【0026】
【表1】
【0027】又、以上のようにして成膜されたSiN膜
の絶縁性を検査した。検査は、Moがコーティングされ
たガラス基板上にSiN膜を成膜し、四探針法による抵
抗値測定を行うことにより行った。その結果、いずれも
SiN膜も良好な絶縁性を有していた。
【0028】(実施例2)この実施例では、反応性パル
スDCスパッタリングの際に発生するプラズマの有機L
ED素子への影響を検査した。図5(a)、(b)は反
応性パルスDCスパッタリング成膜によってSiN膜を
成膜した素子と、SiN膜を成膜しない場合の電気特性
を示し、特性曲線HがSiN膜を成膜したもの、特性曲
線KがSiN膜を成膜しないものである。特性曲線H及
びKが略一致しており、プラズマによる発光やエネルギ
ーが素子に悪影響を与えることがないことが判る。な
お、反応性パルスDCスパッタリングによってパッシベ
ーション膜を成膜するに際しては、スパッタリング装置
への基板の設置を行う場合があり、このときには、有機
層が形成された基板を一度、大気中に曝す必要がある。
このとき、大気との接触でダークスポットが成長する可
能性がある。この実施例では、このダークスポットにつ
いても検査したが、ダークスポットは成長していなかっ
た。また、装置構成により、真空一貫成膜も可能であ
る。
【0029】
【発明の効果】請求項1の発明によれば、異常放電の発
生がないため、良好な膜質を安定して成膜することがで
き、放電がターゲットに集中するため、高い成膜レート
となり、短時間での成膜が可能となる。又、排ガス処理
設備が不要となり、設備費に起因したコストアップを抑
制することができる。
【0030】請求項2の発明によれば、請求項1の発明
の効果に加えて、基板温度が低いため、有機層への熱的
ダメージがなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態における電圧印加の制御
を行う特性図である。
【図2】図1に対応したターゲットの状態を示す断面図
である。
【図3】ガス分圧比による成膜レートを示す特性図であ
る。
【図4】実施例1をX線回折した特性図である。
【図5】プラズマの影響を検査した特性図である。
【図6】有機LED素子の断面図である。
【符号の説明】
1 基板 2 陰極 3 陽極 4 有機層 5 パッシベーション膜

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上の有機層及び電極を覆うパッシベ
    ーション膜の作製方法であって、反応性パルスDCスパ
    ッタリングを行うことによりパッシベーション膜を形成
    することを特徴とする有機LED素子のパッシベーショ
    ン膜成膜方法。
  2. 【請求項2】 前記基板の温度を80℃以下に保った状
    態で反応性パルスDCスパッタリングを行うことを特徴
    とする請求項1記載の有機LED素子のパッシベーショ
    ン膜成膜方法。
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