JP2011231357A - ガスバリア性薄膜、およびそれを用いた有機デバイス - Google Patents

ガスバリア性薄膜、およびそれを用いた有機デバイス Download PDF

Info

Publication number
JP2011231357A
JP2011231357A JP2010101056A JP2010101056A JP2011231357A JP 2011231357 A JP2011231357 A JP 2011231357A JP 2010101056 A JP2010101056 A JP 2010101056A JP 2010101056 A JP2010101056 A JP 2010101056A JP 2011231357 A JP2011231357 A JP 2011231357A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
barrier film
gas
substrate
surface wave
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2010101056A
Other languages
English (en)
Other versions
JP5375732B2 (ja
Inventor
Kazufumi Azuma
東  和文
Tomoko Ueno
智子 上野
Masayasu Suzuki
正康 鈴木
Yoshiyuki Konishi
善之 小西
Shinichiro Ishida
進一郎 石田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shimadzu Corp filed Critical Shimadzu Corp
Priority to JP2010101056A priority Critical patent/JP5375732B2/ja
Priority to KR1020110009856A priority patent/KR101219415B1/ko
Priority to CN2011100641647A priority patent/CN102234787A/zh
Priority to US13/083,086 priority patent/US20110262679A1/en
Publication of JP2011231357A publication Critical patent/JP2011231357A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5375732B2 publication Critical patent/JP5375732B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/34Nitrides
    • C23C16/345Silicon nitride
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00Organic light-emitting devices
    • H10K50/80Constructional details
    • H10K50/84Passivation; Containers; Encapsulations
    • H10K50/844Encapsulations
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/50Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
    • C23C16/511Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using microwave discharges
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/80Constructional details
    • H10K59/87Passivation; Containers; Encapsulations
    • H10K59/873Encapsulations
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/80Constructional details
    • H10K30/88Passivation; Containers; Encapsulations
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/23Sheet including cover or casing

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

【課題】低いプロセス温度で形成でき、高い水蒸気バリア性と高い光透過性とを備え、かつ、プラスチック基板等のフレキシブルな有機材料からなる基板の封止に使用できる、SiNx膜のバリア膜を提供する。
【解決手段】
表面波プラズマCVD装置を用いて、窒素Nと珪素Siの原子比率を表す比率N/(Si+N)が0.60から0.65の間である窒化珪素(SiN)からなるバリヤ膜を形成する。
【選択図】図1

Description

本発明は光透過性が高く、かつ、優れたガスバリア性を有する薄膜に関するものであり、各種画像表示素子や光電変換素子、電流制御素子およびこれらを用いた回路の封止に用いることができるガスバリア性薄膜、およびその製造方法に関する。
近年有機エレクトロニクスの進展が目覚ましく、有機ELに代表される発光素子、有機薄膜太陽電池や有機薄膜トランジスタなど幅広い広がりを見せている。これら有機材料から構成される有機エレクトロニクスでは、プラスチック基板との組み合わせで、軽量、耐衝撃性、フレキシブルといった有機材料の特長を活かしたニーズに応えようとしている。ここでプラスチック基板は従来のガラス基板に対してガスバリア性が低く、特に有機材料に対して致命的な劣化となる場合がある。プラスチック基板を用いたこれら有機エレクトロニクスにおいては、よりバリア性の高い膜を形成したプラスチック基板が必須である。
液晶表示素子においてもフレキシブル基板の要求が高まり、用いる基板としてガラスからより軽量で耐衝撃性の高いフレキシブルなプラスチック基板に置き換えようとする傾向がある。しかしながら、プラスチック基板では水や酸素等の透過率がガラス基板に比べて非常に高く、そのために液晶中に外部から不純物が混入して表示特性が劣化するという問題がある。この対策として、プラスチック基板の両面に水や酸素等を通しにくくするためのバリア薄膜を形成する検討が行われている。このバリア薄膜はプラスチック基板の耐熱温度の制約から、低温形成が必要であり、従来はスパッタリング法によるSiO2膜を形成することが一般的である(例えば特許文献1参照)。しかしながら、現状ではガラス基板レベルにまで信頼性を向上させるために必要なバリア性能が得られていない。
また、液晶表示素子の次の技術として有機EL表示素子が注目されている。この有機EL表示素子では、有機層やそれに接する電極界面での酸化が、深刻な表示性能劣化につながるため、水蒸気透過率として、10−5g/m/dayレベルの非常に高いバリア性が要求される。また、用いる有機層はガラス転移温度が100℃以下と低いため、低温で形成でき、かつ高いバリア性を有する薄膜が望まれている。これらの要求に対して、例えば特許文献2、特許文献3に開示されているように、無機層と有機層を交互に積層した構造のバリア膜を低温で形成する方法が提案されている。しかしながら、このような積層膜は複雑なプロセスを経るために製造コストが問題となる。
更に、液晶表示素子や有機EL表示素子などの発光素子およびこれらを含む回路においては、上記のバリヤ膜は光透過性が高いことが必要である。例えば上記の有機EL表示素子で特にトップエミッション方式のものにおいて、軽量なプラスチックフィルムによる封止を行う場合は、光透過性の高いバリヤ膜が不可欠となる。プラズマCVDにより成膜されるSiN膜は緻密で、水蒸気の透過性の低い膜が形成されることが知られているが、着色しやすいため光透過性に難点があり、上記の表示素子のビュウサイト側ではSiNx膜のバリヤ膜は使用されていなかった。
特開平11−256338号公報 特開2008−87163号公報 特開2003−17244号公報
従来のプラズマCVDにより成膜されるSiN膜は、着色しやすいため光透過性に難点があり、液晶表示素子や有機EL素子などでは、バリヤ膜としては使用されていなかった。
(1)請求項1に記載の発明によるバリヤ膜は窒化珪素からなるバリヤ膜であって、窒素Nと珪素Siの原子比率を表す比率N/(Si+N)が0.60から0.65の間であることを特徴とする。
(2)請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のバリヤ膜において、窒化珪素は表面波プラズマCVD装置によって形成され、表面波プラズマCVD装置は、マイクロ波を導入する誘電体窓と、放電ガスを放出する放電ガス吹き出し口と、成膜ガスを放出する成膜ガス吹き出し口と、基板を戴置するステージと、ステージと放電ガス吹き出し口から放出された放電ガスから誘電体窓付近に生成される表面波プラズマとの距離を可変とする可変手段とを備え、窒化珪素は前記成膜ガス吹き出し口から放出されたSiHガスおよびNHガスと、表面波プラズマで発生したラジカルが反応してステージの上に戴置された基板に形成されることを特徴とするバリヤ膜である。
(3)請求項3に記載の発明は、請求項2に記載のバリヤ膜において、可変手段を用いてステージと表面波プラズマとの距離を調整し、ステージに戴置された基板の温度が200℃以下となる状態で形成されることを特徴とするバリヤ膜である。
(4)請求項4に記載の発明は、請求項1乃至3のいずれか1項に記載のバリヤ膜を用いて封止された透明基板である。
(5)請求項5に記載の発明は、請求項4に記載のバリヤ膜を用いて封止された透明基板において、透明基板はプラスチック基板であることを特徴とするバリヤ膜を用いて封止された透明基板である。
(6)請求項6に記載の発明は、請求項1乃至3のいずれか1項に記載のバリヤ膜が表面に形成されていることを特徴とするフレキシブルなデバイス封止用のフィルムである。
(7)請求項7に記載の発明は、請求項1乃至3のいずれか1項に記載のバリヤ膜を用いて封止されたことを特徴とするフレキシブルな半導体デバイスである。
(8)請求項8に記載の発明は、請求項7に記載のフレキシブルな半導体デバイスにおいて、有機半導体を含む発光素子、または有機半導体を含む光電変換素子、または有機半導体を含む電流制御素子、または有機EL素子のいずれかであることを特徴とするフレキシブルな有機半導体デバイスである。
(9)請求項9に記載の発明は、請求項2または3に記載のバリヤ膜を形成する方法であって、表面波プラズマCVD装置を用いて、SiHガスとNHガスとの流量比を調整して窒化珪素からなるバリヤ膜を形成する方法である。
本発明により、高い水蒸気バリア性と高い光透過性とを備えたSiN膜のガスバリア性薄膜を低温で成膜することができる。
本発明で使用したプラズマCVD装置の概略の垂直断面図である。 バリヤ膜を生成するためのプラズマでのシラン(SiH)ガスとアンモニア(NH)ガスの割合と、このプラズマにより成膜されるSiNxからなるバリヤ膜中の窒素の割合との関係を示すグラフである。 バリヤ膜中の窒素の割合とバリヤ膜の水蒸気透過度の関係、およびバリヤ膜中の窒素の割合とバリヤ膜の光透過性の関係を示すグラフである。 本発明のバリヤ膜を用いたトップエミッション型有機EL素子の概略断面図である。
<装置の説明>
以下に本発明で使用する表面波プラズマ装置の概略を、図1を用いて説明する。なお、本発明のバリヤ膜を成膜するために用いた表面波プラズマCVD装置は公知のものを用いている(例えば特開2006−286892号公報参照)。
本発明で用いた表面波プラズマCVD装置ではマイクロ波1がマイクロ波導波管2によって搬送され、スロットアンテナ3を通して誘電体窓4に到達する。このマイクロ波1は反応室6に誘電体窓を介して導入され、誘電体窓の表面に沿って伝播する表面波となる。放電ガス吹き出し口5から反応室6内にArガスが放出され、この誘電体窓の表面に沿って伝播する表面波によってArガスが励起され、誘電体窓の表面付近にプラズマ7が形成される。このプラズマ7にはArのラジカルが含まれており、このラジカルは誘電体窓付近に発生した表面波プラズマから反応室6内に拡散してゆく。
放電ガス吹き出し口5と成膜が行われる基板(またはプラスチックフィルム等の封止材)9との間に設けられた成膜ガス吹き出し口8から、SiH、NHからなる成膜ガスが放出され、アルゴンラジカルによってこれらの成膜ガスが解離され、SiNが生成されて基板9に堆積してSiN膜が形成される。基板9は、ステージ10に戴置され、必要に応じステージごとヒーター(図示せず)で加熱される。反応室6は、排気項11を介して外部の真空ポンプにより真空引きされ、またはプラズマ発生中は、放電ガスおよび成膜ガスの供給量と真空ポンプの排気により、反応室内のガス圧を制御する。
なお、ステージ10と誘電体窓付近に生成される表面波プラズマとの距離は、ステージ10に戴置される基板9の材質の温度条件により決定される。この距離が大きいほど、表面波プラズマからの熱の影響を受けにくいので基板9はより低温となる。この距離は反応室6の高さ方向のステージ位置を図示しない昇降装置を用いて調整することにより可変である。
<バリヤ膜の形成>
ここで本発明による窒化ケイ素膜の形成方法について説明する。
本発明ではSiNからなるバリヤ膜の形成に、表面波プラズマCVD装置を用いている。表面波プラズマCVD装置ではSiNが、この材料となるシラン(SiH)ガスおよびアンモニア(NH3)ガスと表面波プラズマで発生したラジカルとの反応によって生成し、このSiNの生成を表面波プラズマから離れた場所で行うことが可能である。従って、表面はプラズマ発生領域から離れた場所に基板を設置し、この基板上にSiNからなるバリヤ膜が形成されるようにすることにより、基板上に低温でSiNのバリヤ膜を生成することができる。
本発明では上記の昇降装置を用いてステージ位置を調整し、ステージに戴置する基板の温度が200℃以下となるように調整して、SiNのバリヤ膜を生成することができる。
しかしながら、以下に記載するように、本発明は特定の組成SiNを200℃以下の低温で生成することを主たる目的とするものであり、従って低温でSiNを生成できるものであれば表面波プラズマ装置以外の装置であってよい。
また本発明のバリヤ膜の特性はSiNが高温で生成されても本発明の特徴は保持されるので、低温でSiNを生成しなければならないという制約がない場合も、表面波プラズマ装置以外の装置を用いてバリヤ膜を生成してよい。
熱CVDで形成した窒化ケイ素膜では膜中水素、酸素が非常に少ない。非晶質窒化ケイ素の成膜では、原料ガスの表面付近での反応によって膜構造が決まるため、基板表面温度が高いと、窒化ケイ素膜の前駆体(SiHおよびNHから生成されたSiHとNH)が表面で安定した場所に移動するための十分なエネルギーが与えられ、緻密な膜となる。同時に基板表面温度が高いためSi−H、N−H結合が切れやすく、膜中水素量が少ない膜となる。また、表面温度が高いと膜表面への付着係数が小さくなり、膜中への酸素の混入は少なくなる。
これに対して200℃以下の低温で形成した膜では、表面温度が低いために、成膜中に表面で十分な移動エネルギーが与えられず、成膜後膜に酸化されやすい不安定な膜構造になり易い。基板温度が低いため、Si−H、N−H結合が多く膜中に残り、膜中水素は十数%程度存在する。
200℃以下の低温でSiHガスとNHガスを原料として窒化ケイ素膜を形成する際に、SiH4ガス流量に対してNHガスの流量の比率が低いと、SiN膜としてxが小さい膜構造となる。Siが過剰な膜ではSiにダングリングボンドが多くなり、成膜後にこのSiが酸化されて膜中酸素量が多くなる。一方で、SiHガス流量に対してNHの流量が多いと、SiNのxが多い膜構造となる。この場合はSi−(NH)結合の多い膜となり、このNH基が酸素原子と置換されて容易にSi−O結合が形成されると考えられる。SiN膜中の酸素量とバリア性には相関があり、酸素量が多いほどバリア性の低い膜となることが分かっている。本発明でも後述するようにこの相関が確認されている。
上記の表面波プラズマCVD装置を用い、Arガスの流量を350sccmとし、SiHガスおよびNHガスは流量比を変えて、種々の組成のSiN膜をSi基板上に成膜した。成膜される膜厚はほぼ200nmとなるようにした。なお、これらのガスによる成膜中のガス圧が10Paとなるように調整した。ステージの加熱は行っていない。誘電体窓とステージ間の距離は200mm、マイクロ波出力密度は1.57W/cmとした。この条件でステージ加熱を行わない場合、ステージに戴置された基板の表面温度は50℃まで上昇して安定する。
図2に、成膜ガスの流量比(NH/(SiH+NH)、横軸)を変えた場合に形成されるSiN膜の組成比(N/(Si+N)、縦軸)を示す。尚、SiN膜の組成比が0.65となるときの成膜ガスの流量比は0.88で、この流量比はNHガスが500sccm、SiHガスが70sccmで得られている。
なお、SiおよびNの組成比は、これらをラザフォード後方散乱(RBS)によって測定して求めている。
次に上記でSi基板上に成膜された種々の組成のSiN膜の特性を測定した。
表1に、上記で得られた種々の組成比のSiN膜を成膜後3日間クリーンルーム内で大気放置した後に、これらのSiN膜の膜中酸素濃度をラザフォード後方散乱(RBS)にて測定した結果を示す。このラザフォード後方散乱の測定では、測定に用いるイオンビームのエネルギーは、200nmのSiN膜を貫通しないように調整している。従ってこの測定においてSi基板からの影響はない。
Figure 2011231357
表1の結果より、SiN膜の組成比N/(Si+N)が0.60から0.65の範囲で最も膜中酸素濃度が低くなることが分かった。すなわち組成比N/(Si+N)が0.60から0.65の範囲のSiN膜が形成されるように、成膜ガス流量比を調整して成膜を行うことにより、膜中酸素量の少ない、バリヤ性の高いSiNが得られることになる。
図3に黒塗りの四角とこれを結んだ線で種々の組成のSiN膜の水蒸気透過率をカルシウム腐食法で測定した結果を示す。尚、このカルシウム腐食法による測定では、同じ組成のSiN膜をポリイミド膜の上に形成したもので行っている。
N/(Si+N)比が0.65のSiN膜の膜中酸素濃度は表1より3×1019/cmであり、またこの膜の水蒸気透過率は図3にも示すように5×10−6g/m−dayと良好なバリヤ性が確認された。これはSiN膜の組成をSi付近にすると良いことを示している。因みにN/(Si+N)比が0.51のSiN膜の組成はSiに近く、この組成のSiN膜の膜中酸素濃度は表1より5×1021/cmとなって、N/(Si+N)比が0.65のSiN膜と比べ100倍以上増加し、水蒸気透過率は0.1g/m−dayとなって10000倍以上増加し、N/(Si+N)比が0.65のSiN膜に比べ大幅にバリヤ性が劣化する。
上記より、SiN膜の膜中酸素濃度と水蒸気透過率には強い相関があり、これらは共にSiN膜の組成比N/(Si+N)が0.60から0.65の範囲で良好な水蒸気バリア性を示すことが確認された。
次にこれらの組成の膜の波長400nmでの光透過率を測定した。
図3に白抜きの四角とこれを結んだ線で種々の組成のSiN膜の光透過率を測定した結果を示す。膜中窒素比率が小さいところ(N/(Si+N)=0.51)では、膜厚が200nmの場合の光透過率は75%程度であるが、N/(Si+N)比が0.60から0.65の範囲では98%の透過率が得られている。
図3に示す光透過率の測定結果から明らかなように、この光透過率も上記の膜中酸素濃度および水蒸気透過率と強い相関があり、これらはすべてN/(Si+N)比が0.60から0.65の範囲で良好な特性値となっていることが分かる。
<有機EL表示素子の作製>
次に上記の良好なバリア性能を有する膜を有機EL表示素子の薄膜封止として用いてトップエミッション型有機EL素子を作製した。
図4に示すトップエミッション型有機EL素子は、ガラス基板20上にまず反射金属としてAlを蒸着法にて成膜した。その後、フォトリソグラフィ法によりAlをパターン化し、反射電極21を形成した。次に反射電極上に正孔輸送層22、発光層23を印刷法により形成した。正孔輸送層は、電極から注入された正孔を発光層まで輸送するためのものであり、ここではポリチオフェン系化合物とポリスチレンスルホン酸との混合物を用いた。発光層23は、反射電極21と透明電極25における電圧印加時にそれぞれから電子、正孔が注入され、これら電子、正孔が再結合する領域である。この発光層は発光効率の高い材料から構成される。具体的には、ポリフェニレンビニレン系化合物を用いた。電子輸送層24は、注入された電子を発光層に輸送するための層であり、アルカリ土類金属をドープしたアルミニウムのキノリノール錯体を用いた。電子輸送層24の上に透明電極25をスパッタ法により積層した。こうして形成された有機EL素子を封止する目的で、素子全体を覆う形でバリア膜26を形成した。このバリア膜は、前述の表面波モードプラズマCVD法にて、放電ガスとしてアルゴンガス、成膜ガスとしてシランガスとアンモニアガスの混合ガスを成膜室内に導入し、上記のバリア膜の形成で記載した方法で500nmの膜厚で形成した。
こうして得られた有機EL素子を60℃、90%RH(RH=相対湿度)の恒温恒湿槽に放置し、発光表面を光学顕微鏡で観察した。初期および、1500h放置後のダークスポット面積比は、5%であった。
比較例として、Si構造になる成膜条件、すなわちN/(Si+N)比が0.57の膜を封止膜に用いて上記の有機EL表示素子を作製し、60℃、90%RHの恒温恒湿槽に放置し、発光表面を光学顕微鏡で観察した。前述と同様の方法で初期、および、1500h放置後のダークスポット面積比は58%であった。このように低温で形成したSiN膜では、N/(Si+N)比が0.60から0.65の範囲内では素子劣化が生じにくく、長寿命となることが分かる。
<フレキシブル液晶表示素子の作製>
厚さ100ミクロンのポリエーテルスルフォンフィルムの両面に、前述のバリア膜の形成で説明した手法でSi5.1の組成比になるバリア性薄膜を500nmの膜厚で形成した。その後、フィルムの片面にスパッタ法にてITO膜を形成した。さらに150℃の低温プロセスでイミド化が可能なポリアミド膜をスピンコートにより塗布し、乾燥することで配向膜を形成した。この配向膜をラビングし、液晶セル作成後のツイスト角が240度になるようにラビング方向を規定した。アルコール中に直径5ミクロンのシリカスペーサーを分散させた散布液をスピンコートにて塗布、乾燥させた。次いでスクリーン印刷により片方の基板にシール剤を印刷し、上下基板を貼り合わせて加熱硬化させた。次にセルを液晶注入用真空装置にセットして、減圧下で液晶を注入した。
こうして得られたフレキシブル液晶表示素子を60℃、90%RHの環境下で500時間放置した後に液晶セルの電圧保持率測定を行った。その結果、初期値に対して電圧保持率は98%であった。比較のため、ガラス基板を用いて前述のプロセスと同じ方法で液晶素子を作製し、60℃、90%RHの環境下で500時間放置した後に液晶セルの電圧保持率測定を行った結果、電圧保持率は99%であった。
また、用いるバリア膜の構造として、Siになる成膜条件で50℃の成膜温度で作製した膜を前述のポリエーテルスルフォンフィルムの両面にそれぞれ500nmの膜厚で形成したものを基板として用いて同様に液晶素子を作製し、60℃、90%RHの環境下で500時間放置した後に液晶セルの電圧保持率測定を行った結果、電圧保持率は86%であった。すなわちSi5.1の組成比で形成したバリア膜はプラスチック基板のバリア膜として良好な性能を有し、ガラス基板とほぼ同レベルの水蒸気バリア性を得られることが分かった。
このように本発明のSiN膜は、プラスチック基板の表面に低温で成膜することで、ガラス基板に近い水蒸気バリア性を有する。そこで、低温プロセスが必須の有機薄膜トランジスタや有機薄膜太陽電池で用いるプラスチック基板にも本発明のSiN膜をバリア膜として形成したものを基板として用いてデバイスを作製した結果、いずれの場合もガラス基板を用いた場合と同レベルの良好なバリア特性が得られることを確認した。
上記のように本発明のバリヤ膜は、種々の発光素子、光電変換素子、電流制御素子などに用いるプラスチック基板用のバリヤ膜として用いることができ、また特に透明性が要求されるバリヤ膜として有用である。
有機EL素子のような発光素子、また太陽電池のような光電変換素子は近年フレキシブルな形態のものが製造されるようになっており、これらのフレキシブルなデバイスにおける封止手段として本発明のバリヤ膜は極めて有用である。
また、本発明のバリヤ膜は低温で形成することが可能であることから、種々の発光素子、光電変換素子、電流制御素子、バイオメムス素子、有機EL素子などで、特に有機半導体を含むような有機半導体デバイスにおけるバリヤ膜として極めて有用である。
更に、本発明のバリヤ膜を種々のプラスチックフィルムの上に形成し、フレキシブルな封止用フィルムとして使用することが可能である。ここでもまた封止膜に透明性が要求される場合は本発明のバリヤ膜は極めて有用である。
1・・・マイクロ波
2・・・マイクロ波導波管
3・・・スロットアンテナ
4・・・誘電体窓
5・・・放電ガス吹き出し口
6・・・反応室
7・・・表面波プラズマ
8・・・成膜ガス吹き出し口
9・・・基板
10・・・ステージ
11・・・排気口
20・・・基板
21・・・反射電極
22・・・正孔輸送層
23・・・発光層
24・・・電子輸送層
25・・・透明電極
26・・・バリア膜

Claims (9)

  1. 窒化珪素からなるバリヤ膜であって、
    窒素Nと珪素Siの原子比率を表す比率N/(Si+N)が0.60から0.65の間であることを特徴とするバリヤ膜。
  2. 請求項1に記載のバリヤ膜において、
    前記窒化珪素は表面波プラズマCVD装置によって生成され、
    前記表面波プラズマCVD装置は、マイクロ波を導入する誘電体窓と、放電ガスを放出する放電ガス吹き出し口と、成膜ガスを放出する成膜ガス吹き出し口と、基板を戴置するステージと、
    前記ステージと放電ガス吹き出し口から放出された放電ガスから誘電体窓付近に生成される表面波プラズマとの距離を可変とする可変手段とを備え、
    前記窒化珪素は前記成膜ガス吹き出し口から放出されたSiHガスおよびNHガスと、前記表面波プラズマで発生したラジカルが反応して前記ステージの上に戴置された基板に形成されることを特徴とするバリヤ膜。
  3. 請求項2に記載のバリヤ膜において、
    前記可変手段を用いて前記ステージと前記表面波プラズマとの距離を調整し、前記ステージに戴置された前記基板の温度が200℃以下となる状態で形成されることを特徴とするバリヤ膜。
  4. 請求項1乃至3のいずれか1項に記載のバリヤ膜を用いて封止された透明基板。
  5. 請求項4に記載のバリヤ膜を用いて封止された透明基板において、
    前記透明基板はプラスチック基板であることを特徴とするバリヤ膜を用いて封止された透明基板。
  6. 請求項1乃至3のいずれか1項に記載のバリヤ膜が表面に形成されていることを特徴とするフレキシブルなデバイス封止用のフィルム。
  7. 請求項1乃至3のいずれか1項に記載のバリヤ膜を用いて封止されたことを特徴とする、フレキシブルな半導体デバイス。
  8. 請求項7に記載のフレキシブルな半導体デバイスにおいて、有機半導体を含む発光素子、または有機半導体を含む光電変換素子、または有機半導体を含む電流制御素子、または有機EL素子のいずれかであることを特徴とするフレキシブルな半導体デバイス。
  9. 請求項2または3に記載のバリヤ膜を形成する方法であって、
    前記表面波プラズマCVD装置を用いて、前記SiHガスと前記NHガスとの流量比を調整して前記の窒化珪素からなるバリヤ膜を形成する方法。
JP2010101056A 2010-04-26 2010-04-26 バリヤ膜を形成する方法およびバリヤ膜を形成するために用いるcvd装置 Expired - Fee Related JP5375732B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010101056A JP5375732B2 (ja) 2010-04-26 2010-04-26 バリヤ膜を形成する方法およびバリヤ膜を形成するために用いるcvd装置
KR1020110009856A KR101219415B1 (ko) 2010-04-26 2011-02-01 가스 배리어성 박막, 및 그것을 이용한 유기 디바이스
CN2011100641647A CN102234787A (zh) 2010-04-26 2011-03-15 阻气性薄膜以及使用此阻气性薄膜的有机元件
US13/083,086 US20110262679A1 (en) 2010-04-26 2011-04-08 Gas barrier film and organnic device using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010101056A JP5375732B2 (ja) 2010-04-26 2010-04-26 バリヤ膜を形成する方法およびバリヤ膜を形成するために用いるcvd装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2011231357A true JP2011231357A (ja) 2011-11-17
JP5375732B2 JP5375732B2 (ja) 2013-12-25

Family

ID=44816034

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010101056A Expired - Fee Related JP5375732B2 (ja) 2010-04-26 2010-04-26 バリヤ膜を形成する方法およびバリヤ膜を形成するために用いるcvd装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20110262679A1 (ja)
JP (1) JP5375732B2 (ja)
KR (1) KR101219415B1 (ja)
CN (1) CN102234787A (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013132937A1 (ja) * 2012-03-08 2013-09-12 株式会社 島津製作所 薄膜トランジスタの製造方法、及び表示装置の製造方法
WO2014188731A1 (ja) 2013-05-24 2014-11-27 パナソニック株式会社 封止膜、有機elデバイス、可撓性基板、および、封止膜の製造方法
KR20160102453A (ko) 2013-12-26 2016-08-30 스미또모 가가꾸 가부시끼가이샤 적층 필름 및 플렉시블 전자 디바이스
KR20160102452A (ko) 2013-12-26 2016-08-30 스미또모 가가꾸 가부시끼가이샤 적층 필름 및 플렉시블 전자 디바이스
JP2021180465A (ja) * 2020-05-15 2021-11-18 信越化学工業株式会社 表面弾性波デバイス用複合基板及びその製造方法

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8697197B2 (en) 2009-07-08 2014-04-15 Plasmasi, Inc. Methods for plasma processing
US8765232B2 (en) 2011-01-10 2014-07-01 Plasmasi, Inc. Apparatus and method for dielectric deposition
CN102181845B (zh) * 2011-04-19 2012-06-27 西安电炉研究所有限公司 化学气相沉积炉
US9299956B2 (en) 2012-06-13 2016-03-29 Aixtron, Inc. Method for deposition of high-performance coatings and encapsulated electronic devices
WO2013186961A1 (ja) * 2012-06-14 2013-12-19 パナソニック株式会社 欠陥検出方法、有機el素子のリペア方法、および有機el表示パネル
US10526708B2 (en) 2012-06-19 2020-01-07 Aixtron Se Methods for forming thin protective and optical layers on substrates
KR101892433B1 (ko) * 2012-12-31 2018-08-30 생-고뱅 퍼포먼스 플라스틱스 코포레이션 유연성 기재 상의 박막 규소질화물 장벽 층들
CN103935127B (zh) * 2014-04-24 2017-01-11 珠海赛纳打印科技股份有限公司 液体喷头制造方法、液体喷头和打印装置
JP6613196B2 (ja) * 2016-03-31 2019-11-27 株式会社Joled 有機el表示パネル
KR102139077B1 (ko) * 2018-05-03 2020-07-29 한국화학연구원 기체 차단용 필름 및 이의 제조방법

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001524601A (ja) * 1997-11-26 2001-12-04 ゲレスト インコーポレーテツド けい素・窒素ベースフィルムおよびその製作方法
JP2005339828A (ja) * 2004-05-24 2005-12-08 Shimadzu Corp 有機エレクトロルミネッセンス素子およびその製造方法
JP2006286892A (ja) * 2005-03-31 2006-10-19 Shimadzu Corp Swp−cvd成膜法,cvd成膜装置およびフラットパネルディスプレー用表示パネル

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR0153842B1 (ko) * 1994-06-14 1998-12-01 나카무라 다메아키 마이크로파 플라즈마 처리장치
JP4179041B2 (ja) * 2003-04-30 2008-11-12 株式会社島津製作所 有機el用保護膜の成膜装置、製造方法および有機el素子
JP4273932B2 (ja) * 2003-11-07 2009-06-03 株式会社島津製作所 表面波励起プラズマcvd装置
JP2005285659A (ja) * 2004-03-30 2005-10-13 Toyota Industries Corp 有機el装置及びその製造方法
US7205718B2 (en) * 2004-06-24 2007-04-17 Eastman Kodak Company OLED display having thermally conductive adhesive
JP2008240131A (ja) * 2007-03-29 2008-10-09 Tomoegawa Paper Co Ltd 透明ガスバリアフィルムおよびエレクトロルミネッセンス素子
JP5069581B2 (ja) * 2008-02-01 2012-11-07 富士フイルム株式会社 ガスバリア膜の成膜方法、ガスバリアフィルムおよび有機el素子
JP5024220B2 (ja) * 2008-07-24 2012-09-12 セイコーエプソン株式会社 有機エレクトロルミネッセンス装置、有機エレクトロルミネッセンス装置の製造方法、電子機器

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001524601A (ja) * 1997-11-26 2001-12-04 ゲレスト インコーポレーテツド けい素・窒素ベースフィルムおよびその製作方法
JP2005339828A (ja) * 2004-05-24 2005-12-08 Shimadzu Corp 有機エレクトロルミネッセンス素子およびその製造方法
JP2006286892A (ja) * 2005-03-31 2006-10-19 Shimadzu Corp Swp−cvd成膜法,cvd成膜装置およびフラットパネルディスプレー用表示パネル

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013132937A1 (ja) * 2012-03-08 2013-09-12 株式会社 島津製作所 薄膜トランジスタの製造方法、及び表示装置の製造方法
WO2014188731A1 (ja) 2013-05-24 2014-11-27 パナソニック株式会社 封止膜、有機elデバイス、可撓性基板、および、封止膜の製造方法
US9601718B2 (en) 2013-05-24 2017-03-21 Panasonic Corporation Barrier film, organic el device, flexible substrate, and method for manufacturing barrier film
US10256437B2 (en) 2013-05-24 2019-04-09 Panasonic Corporation Barrier film, organic el device, flexible substrate, and method for manufacturing barrier film
US10903452B2 (en) 2013-05-24 2021-01-26 Panasonic Corporation Barrier film, organic EL device, flexible substrate, and method for manufacturing barrier film
US11411203B2 (en) 2013-05-24 2022-08-09 Samsung Display Co., Ltd. Barrier film, organic el device, flexible substrate, and method for manufacturing barrier film
US11903241B2 (en) 2013-05-24 2024-02-13 Samsung Display Co., Ltd. Barrier film, organic EL device, flexible substrate, and method for manufacturing barrier film
KR20160102453A (ko) 2013-12-26 2016-08-30 스미또모 가가꾸 가부시끼가이샤 적층 필름 및 플렉시블 전자 디바이스
KR20160102452A (ko) 2013-12-26 2016-08-30 스미또모 가가꾸 가부시끼가이샤 적층 필름 및 플렉시블 전자 디바이스
US10704148B2 (en) 2013-12-26 2020-07-07 Sumitomo Chemical Company, Limited Laminated film and flexible electronic device
JP2021180465A (ja) * 2020-05-15 2021-11-18 信越化学工業株式会社 表面弾性波デバイス用複合基板及びその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP5375732B2 (ja) 2013-12-25
KR101219415B1 (ko) 2013-01-11
KR20110119522A (ko) 2011-11-02
CN102234787A (zh) 2011-11-09
US20110262679A1 (en) 2011-10-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5375732B2 (ja) バリヤ膜を形成する方法およびバリヤ膜を形成するために用いるcvd装置
US9748518B2 (en) Thin-film packaging method and organic light-emitting device
JP5803937B2 (ja) ガスバリア性フィルム、ガスバリア性フィルムの製造方法及び電子デバイス
US7492091B2 (en) Diffusion barrier layer and method for manufacturing a diffusion barrier layer
TWI590503B (zh) 電子裝置的邊緣阻隔薄膜
JP2018088414A (ja) 封止膜、有機elデバイス、可撓性基板、および、封止膜の製造方法
CN110651375B (zh) 用于显示器应用的cvd薄膜应力控制方法
JP5241173B2 (ja) 有機el素子の製造方法
Feng-Bo et al. Fabrication of tunable [Al2O3: Alucone] thin-film encapsulations for top-emitting organic light-emitting diodes with high performance optical and barrier properties
US11770964B2 (en) Thin-film encapsulation
CN105190932A (zh) 用于薄膜封装的n2o稀释工艺对阻挡膜性能的改进
WO2012029709A1 (ja) 非晶質窒化珪素膜およびその製造方法
TW201721812A (zh) 複合阻障層及其製造方法
JP2013086445A (ja) ガスバリア性フィルム、ガスバリア性フィルムの製造方法、及びガスバリア性フィルムを有する電子デバイス
JP4262676B2 (ja) 半導体素子の低誘電率絶縁膜の蒸着方法
CN108682747B (zh) 一种双异质结钙钛矿光电器件及其制备方法
KR102076705B1 (ko) 태양전지용 유무기 복합 봉지막의 제조방법
JP2013145668A (ja) 有機el封止膜、有機el素子、および、有機el封止膜製造方法
KR100997110B1 (ko) Pecvd 법에 기반한 박막 구조의 제조방법
KR100953372B1 (ko) 저온 큐어링을 이용한 가스 베리어 층의 형성방법 및 이를 이용한 유기전계발광소자의 제조방법
JP2014214173A (ja) ガスバリア性薄膜、ガスバリア性フィルム、有機エレクトロルミネセンス装置及びガスバリア性薄膜の形成方法
JP4292519B2 (ja) 透明ガスバリア積層基板

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20121003

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20121022

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20121127

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20130509

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130514

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130711

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20130827

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20130909

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 5375732

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees