JP2017224614A - 薄膜封入−ｏｌｅｄに適用する薄型超高度バリア層 - Google Patents

Abstract

【課題】有機半導体デバイスを保護する、封入／バリア膜の水分バリア性能を向上させる薄型多層バリア構造を提供する。【解決手段】有機半導体デバイスを覆って形成された非共形有機層と、前記非共形有機層を覆って形成され、金属酸化物、金属窒化物、または金属酸窒化物を含む無機層と、前記無機層を覆って形成され、１つまたは複数の酸化物層または窒化物層を備え、各酸化物または窒化物が金属を含む、ＡＬＤ（原子層堆積）層であって、各酸化物層または窒化物層の前記金属が、Ａｌ、Ｈｆ、Ｔｉ、Ｚｒ、またはＳｉからなるグループから個々に選択される、ＡＬＤ層と、前記ＡＬＤ層を覆って形成された第２の有機層とを備える薄型多層バリア構造。【選択図】図３

Description

本明細書に開示される実施形態は、一般に、多層超薄膜バリアの堆積に関する。より詳細には、それら実施形態は、一般に、透過性の低いバリア層を１つまたは複数の形体上に堆積する方法に関する。

有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）のような有機半導体デバイスが、テレビジョンスクリーン、コンピュータモニタ、移動電話、他の携帯型装置、または情報表示用の他の装置の製造に使用されている。通常のＯＬＥＤは、２つの電極間に配置された有機物質の層を備え得、それらが全て、個々に付勢可能なピクセルを有するマトリックスディスプレイパネルを形成するように、基板上に堆積されている。ＯＬＥＤは、一般に２つのガラスパネル間に配置され、両ガラスパネルの端部が密閉されてＯＬＥＤをその中に封入する。

その封入は、ＵＶ硬化性エポキシ樹脂の溶着ビードによって固定されるガラス蓋を使用して、それら活性物質を不活性雰囲気中に密封することによって達成される。この剛性をもつ封入は、可撓性ディスプレイには適用できず、そこで、耐久性のある可撓性封入が、活性ＯＬＥＤ物質を湿気および酸素から保護するために必要になる。１つの手法は、湿気および酸素の浸透に対するバリアとして多層バリア構造を使用することである。無機層を、主要バリア層として多層バリア構造に組み込むことができる。応力緩和のために、また水分／酸素拡散チャネル分断層として有機層も組み込むことができる。

様々な層が封入構造に組み込まれているが、それら層のそれぞれは、周囲環境に対してある程度の透過性を有する。したがって、下に横たわるデバイスを保護するために、封入／バリア膜の水分バリア性能を向上させる必要が常にある。

基板上に多層バリア構造を堆積する方法および装置が記述される。その多層バリア構造は、１つまたは複数の有機層、１つまたは複数の無機層、および１つまたは複数の金属層を備えることができる。金属層は、ＡＬＤ（原子層堆積）またはプラズマ（ＰＥ）ＡＬＤによって堆積された２つ以上の金属酸化物層または金属窒化物層を備えることができる。無機層および有機層と併せて金属層を堆積することによって、より良好な空孔の密閉を達成することができ、他方で、共形的な堆積が維持され、薄膜剥離の危険性が減少する。

一実施形態では、薄型バリア層は、有機半導体デバイスを覆って形成された非共形有機層と、非共形有機層を覆って形成され、金属酸化物、金属窒化物、または金属酸窒化物を含む無機層と、無機層を覆って形成され、１つまたは複数の金属酸化物層または金属窒化物層を備え、各金属酸化物または金属窒化物が金属を含む、金属層と、金属層を覆って形成された第２の有機層とを備えることができる。各金属酸化物層または金属窒化物層の金属は、Ａｌ、Ｈｆ、Ｔｉ、Ｚｒ、またはＳｉからなるグループから個々に選択することができる。

別の実施形態では、薄型バリア層は、有機半導体デバイスを覆って形成され、金属酸化物、金属窒化物、または金属酸窒化物を含む無機層と、無機層を覆って形成され、２つ以上の金属酸化物層または金属窒化物層を備え、各金属酸化物または金属窒化物が金属を含む、金属層と、金属層を覆って形成された有機層と、有機層を覆って形成され、１つまたは複数の金属酸化物層または金属窒化物層を備え、各金属酸化物または金属窒化物が金属を含む、第２の金属層とを備えることができる。各金属酸化物層または金属窒化物層の金属は、Ａｌ、Ｈｆ、Ｔｉ、Ｚｒ、またはＳｉからなるグループから個々に選択することができる。

別の実施形態では、薄型バリア層堆積する方法が、基板の露出面上に有機半導体デバイスを形成することと、プラズマ化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）を使用して、有機半導体デバイスがその上に形成された基板を覆って、金属酸化物、金属窒化物、または金属酸窒化物を含む無機層を堆積することと、原子層堆積によって、無機層を覆って、１つまたは複数の金属酸化物層または金属窒化物層を備える金属層を堆積することであって、金属酸化物層または金属窒化物層のそれぞれが金属を含む、金属層を堆積することと、金属層、および基板の表面を覆って有機層を堆積することとを含むことができる。各金属酸化物層または金属窒化物層の金属は、Ａｌ、Ｈｆ、Ｔｉ、Ｚｒ、またはＳｉからなるグループから個々に選択することができる。

本発明の上記の特徴が詳細に理解することができるように、上記で簡単に要約された本発明のより詳細な説明を、諸実施形態を参照して行うことができ、いくつかのそれら実施形態が、添付図面に示されている。ただし、添付図面は、本発明の代表的な実施形態のみを示し、したがって、本発明の範囲を限定するものと考えるべきではなく、なぜなら、本発明が、他の同等に有効な実施形態も受容することができるからであることに留意されたい。

１つまたは複数の実施形態で使用可能なプロセスチャンバの図である。 一実施形態により多層バリア構造が上に堆積された有機半導体デバイスの概略断面図である。 一実施形態に従って、基板上に多層バリア構造を形成する方法を示す流れ図である。

理解を容易にするために、諸図面に共通な同一の要素を示すのに、可能な限り、同一の参照番号が使用されている。一実施形態で開示された要素を、有利には、特に詳述することなく他の実施形態に使用することができるように考慮されている。

有機半導体デバイスと共に使用する多層バリアスタックが本明細書で説明される。その多層バリアスタックは、無機層と、金属層と、有機層とを備えることができる。それら層は、有機半導体デバイスおよび基板を覆って、デバイスの必要性に基づいて様々な順序で堆積することができる。無機層と、金属層と、有機層とを組み合わせることによって、多孔率および水蒸気透過率によって測定される層の透過率が極めて低くなる。本明細書に開示される実施形態が、添付図面を参照してより明瞭に説明される。

図１は、一実施形態によるＡＬＤまたは連続層堆積に適合する、ガス供給システム２３０を備えるプロセスチャンバ２００の概略断面図である。プロセスチャンバ２００は、側壁２０４および底部２０６を有するチャンバ本体２０２を備える。プロセスチャンバ２００のスリットバルブ２０８は、２００ｍｍ、３００ｍｍ、またはそれ以上の半導体ウエハまたはガラス基板などの基板２１０をプロセスチャンバ２００に送り込み、またはそこから回収する自動装置（図示せず）用の通路を形成する。

基板支持体２１２は、プロセスチャンバ２００内で、基板受け面２１１上に基板２１０を支持する。基板支持体２１２は、基板支持体２１２およびその上に配置された基板２１０を上昇および下降させるリフトモータ２１４に搭載されている。リフトモータ２１８に連結されたリフトプレート２１６が、プロセスチャンバ２００内に搭載され、基板支持体２１２を貫通して移動可能に配置されたリフトピン２２０を上昇および下降させる。リフトピン２２０は、基板支持体２１２の表面上で基板２１０を上昇および下降させる。基板支持体２１２は、処理中、基板２１０を基板支持体２１２に固定するために、真空チャック（図示せず）、静電チャック（図示せず）、またはクランプリング（図示せず）を備えてもよい。

基板支持体２１２は、その上に配置された基板２１０を加熱するために、加熱することができる。たとえば、基板支持体２１２は、抵抗型ヒータ（図示せず）などの埋込式加熱要素を使用して加熱してもよく、基板支持体２１２上方に配置された加熱ランプ（図示せず）など、輻射熱を使用して加熱してもよい。パージリング２２２を基板支持体２１２上に配置して、基板２１０の周縁部分上への堆積を防止するためにその部分へパージガスを供給するパージチャネル２２４を形成してもよい。

ガス供給システム２３０をチャンバ本体２０２の上部に配置して、プロセスガスおよび／またはパージガスなどのガスをプロセスチャンバ２００に供給することができる。真空システム２７８をポンプ吸気チャネル２７９と連通させて、プロセスチャンバ２００からあらゆる所望のガスを排出し、プロセスチャンバ２００のポンプ吸気ゾーン２６６内部を所望の圧力または所望の圧力範囲に維持するのを補助することができる。

一実施形態では、ガス供給システム２３０は、チャンバリッドアセンブリ２３２を有する。チャンバリッドアセンブリ２３２は、チャンバリッドアセンブリ２３２の中心部分から延出する拡張チャネル２３４と、拡張チャネル２３４からチャンバリッドアセンブリ２３２の周縁部分まで延在する下面２６０とを備えることができる。下面２６０は、基板支持体２１２上に配置される基板２１０を実質的に覆うような寸法および形状に設定されている。拡張チャネル２３４は、類似した２対のバルブ２４２ａ／２５２ａ、２４２ｂ／２５２ｂからのガス流を供給するガス入口２３６ａ、２３６ｂを有し、それらバルブは、一体にかつ／または分離して設けてもよい。

一構成では、バルブ２４２ａとバルブ２４２ｂとは、別々の反応ガス源に結合されるが、他方で、好ましくは同じパージガス源に結合される。たとえば、バルブ２４２ａは反応ガス源２３８に結合され、バルブ２４２ｂは反応ガス源２３９に結合され、かつ、両バルブ２４２ａ、２４２ｂともパージガス源２４０に結合されている。各バルブ２４２ａ、２４２ｂはデリバリライン２４３ａ、２４３ｂを備え、各バルブ２５２ａ、２５２ｂは、パージライン２４５ａ、２４５ｂを備える。デリバリライン２４３ａ、２４３ｂは、反応ガス源２３８、２３９と流体連通し、拡張チャネル２３４のガス入口２３６ａ、２３６ｂと流体連通している。パージライン２４５ａ、２４５ｂは、パージガス源２４０と流体連通し、デリバリライン２４３ａ、２４３ｂのバルブシートアセンブリ２４４ａ、２４４ｂの下流でデリバリライン２４３ａ、２４３ｂと交わる。反応ガス源２３８、２３９から反応ガスを供給するためにキャリアガスが使用される場合、好ましくは、キャリアガスおよびパージガスとして同じガスが使用される（すなわち、アルゴンガスがキャリアガスおよびパージガスとして使用される）。各バルブ対２４２ａ／２５２ａ、２４２ｂ／２５２ｂは、反応ガスとパージガスとの複合ガス流および／または別々のガス流を形成するように適合させることができる。

バルブ２４２ａ、２４２ｂのデリバリライン２４３ａ、２４３ｂは、ガス導管２５０ａ、２５０ｂを通してガス入口２３６ａ、２３６ｂに結合することができる。ガス導管２５０ａ、２５０ｂは、バルブ２４２ａ、２４２ｂと一体でもよく、分かれていてもよい。一態様では、バルブ２４２ａ、２４２ｂは、バルブ２４２ａ、２４２ｂとガス入口２３６ａ、２３６ｂとの間のデリバリライン２４３ａ、２４３ｂおよびガス導管２５０ａ、２５０ｂの不必要な容積を減らすために、拡張チャネル２３４に極めて接近して結合されている。

ここでは一般的なＡＬＤチャンバとして示されているが、これは、本発明の１つまたは複数の実施形態で使用することができるチャンバを限定することを意図するものではない。１つまたは複数の実施形態で使用することができる可能なチャンバには、多層バリア構造の１つまたは複数の層を堆積することが可能であるＰＥＣＶＤ、ＰＶＤ（物理気相堆積）、ＰＥＡＬＤ（プラズマ原子層堆積）または他のチャンバが含まれる。

図２は、一実施形態に従ってその上に堆積された多層バリア構造２０４を有する、ここではＯＬＥＤデバイス２００として示されている有機半導体デバイスを示す。多層バリア構造２０４は、本明細書に記載された方法を使用して、基板２０２上に堆積することができる。一実施形態では、アノード層２０８を基板２０２上に堆積する。この実施形態における基板２０２は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）またはポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）など、金属、有機材、シリコン、ガラス、石英、ポリマー材またはプラスチックの薄板のような、薄膜の堆積に使用される標準的基板でよい。さらに、任意の適切な基板２０２の大きさを処理することができる。１つまたは複数の実施形態で使用可能なアノード層２０８の例は、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）である。一実施形態では、アノード層２０８は、約２００オングストローム〜約２０００オングストロームの厚さを有することができる。

インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）層などのアノード層２０８が基板２０２上に堆積された後、有機スタック２２０が、アノード層２０８上に堆積される。有機スタック２２０は、孔注入層２１０、孔輸送層２１２、発光層２１４、電子輸送層２１６、および電子注入層２１８を備えることができる。ＯＬＥＤデバイス２０６の有機スタック２２０を形成するために５つの層全てが必要なわけではないことに留意されたい。一実施形態では、孔輸送層２１２および発光層２１４のみを使用して有機スタック２２０を形成する。堆積後、有機層２２０がパターン形成される。

有機層２２０の表面をパターン形成した後、カソード層２２２が次いで堆積されパターン形成される。カソード層２２２は、金属、金属混合物、または金属合金でもよい。カソード材料の例は、約１０００オングストローム〜約３０００オングストロームの厚さ範囲のマグネシウム（Ｍｇ）、銀（Ａｇ）、およびアルミニウム（Ａｌ）の合金である。

多層バリア構造２０４が、ＯＬＥＤデバイス２０６の構築が完了した後、基板表面の上に堆積される。一実施形態では、多層バリア構造２０４は、基板の表面を覆って形成された無機層を備える。無機層２２４は、約１００ｎｍ〜約１μｍなど、約１００ｎｍ〜約５μｍの厚さ範囲で堆積された金属窒化物膜、金属酸化物膜、または金属酸窒化物膜の薄層でもよい。無機層２２４は、極めて低い湿気および酸素透過性を有する粒子状被覆を形成し主要バリアを生成すると考えられる。一実施形態では、とりわけ、窒化ケイ素（ＳｉＮ）、酸窒化ケイ素（ＳｉＯＮ）、酸化ケイ素（ＳｉＯ）、および炭化ケイ素（ＳｉＣ）を無機層材として使用することができる。

本発明の一実施形態は、基板２０１上に堆積された多層バリア構造２０４が、無機層２２４、金属層２２６、および有機層２２８の組合せを含む、バリア／封入材の１つまたは複数の層を備えることを示す。無機層２２４は、金属酸化物、金属窒化物、または金属酸窒化物でもよい。無機層２２４の実施形態は、窒化ケイ素、酸化ケイ素、または酸窒化ケイ素を含むことができる。無機層２２４は、ＣＣＰ−ＰＥＣＶＤ（容量結合型放電プラズマ化学気相堆積）またはＭＷ−ＰＥＣＶＤ（マイクロ波プラズマ化学気相堆積）などのＰＥＣＶＤ、ＰＶＤ（物理気相堆積）、または他の既知の堆積技法を使用して堆積することができる。無機層２２４は、１００ｎｍ〜５μｍの厚さを有することができる。一実施形態では、無機層２２４は、１００ｎｍ〜１μｍの厚さを有する。無機層２２４の透明度は、９５％を超えるなど、９０％を超えることができる。

ここでは金属層２２６として説明されるＡＬＤ層を、無機層２２４を覆って堆積することができる。金属層２２６は、原子層堆積によって堆積された金属酸化物でもよい。金属層２２６は、Ａｌ、Ｈｆ、Ｔｉ、Ｚｒ、またはＳｉを含むグループから選択された金属を含むことができる。金属層２２６の例には、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、酸化ハフニウムボロン（ＨｆＢＯ）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ_２）、酸化チタン（ＴｉＯ_２）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）、または酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）を含めることができる。金属層２２６は、２つ以上の層を備えることができる。さらに、金属層２２６の各層は、前のいずれの層とも異なる組成にすることができる。言い換えれば、金属層２２６は、多重ＡＬＤ堆積層の合成物でもよく、その場合、各ＡＬＤ堆積層は、前または後続の層とは異なる金属、ドーパント、または他の成分を含む。金属層２２６は、５Å〜１００Åの厚さにすることができる。

何ら特定の理論に依ることなく、ＡＬＤによって層を堆積すると、殆ど空孔のない極めて薄い層（１Å〜１０Å）が生成されると考えられる。ＡＬＤで形成された層は極めて共形性が高いことが知られているので、ＡＬＤ層を使用して、粒子や欠陥を蔽うことができ、空孔を塞ぐことができると考えられ、それによって、周囲環境の水蒸気や他の成分が層を透過することを防ぐことができる。ただし、ＡＬＤ層の厚さは、良好なバリア性能を達成するのに十分な被覆を果たすためには臨界厚さ限界を超える必要がある。また、これらＡＬＤ層はほぼ無欠陥であるので、極めて効果的なバリア特性を実現する。同一または異なる組成でよい追加のＡＬＤ層を設けることによって、バリア特性をさらに向上することができる。

さらに、ＡＬＤ層は、ＡＬＤナノ薄層スタックにすることができる。ＡＬＤナノ薄層スタックは、２または３層など、複数層を有することができる。ＡＬＤナノ薄層スタックは、１Å〜１００Åの総厚を有することができる。ＡＬＤナノ薄層スタックは、様々な厚さの層（たとえば、２Åの第１の層および４Åの第２の層）を備えてもよいし、層同士が一様な厚さ（たとえば、各層が３Åの厚さを有する第１、第２、第３の層）であってもよい。それら層は、ＴｉＯ_２、Ａｌ２Ｏ_３、ＺｒＯ_２、ＨｆＯ_２または他の金属酸化物など、金属酸化物または金属窒素酸化物から形成してもよい。別の実施形態では、それら層は、ＡＬＤ堆積された任意の酸化物または酸素窒化物から形成してもよい。

有機層を、任意選択で、ＯＬＥＤデバイス２０６を覆って堆積することができる。有機層２２８は、無機層２２４の下に堆積するように図２には示されているが、これは、それに限定することを意図するものではない。有機層２２８は、任意選択で、金属層２２６の上、金属層２２６と無機層２２４との間、または無機層２２４の下に堆積することができる。有機層２２８は、たとえばアモルファスカーボン、ダイアモンド状カーボン、カーボンドープシリコン含有材など、様々なカーボン含有材およびポリマータイプ有機材を含むことができる。有機層２２８は、多層バリア構造２０４の接着性を向上し、多層バリア構造２０４を軟化し、多層バリア構造２０４の他の層内の応力作用を減少させることができる。

１つまたは複数の実施形態が、１つまたは複数の第２の無機層、１つまたは複数の第２の金属層、１つまたは複数の有機層、またはそれらの組合せを備えることができる（図示せず）。それら無機、金属、および有機層は、その前の無機、金属、有機層それぞれとは異なる成分を有することができる。各層の使用および多層バリア構造２０４内でのそれら各層の順序は、全体として、その層の所望の特性に関係し、工程ごとに変化し得る。一実施形態では、多層バリア構造は、９０％より大きい透過度など、７０％より大きい透過度を有する。別の実施形態では、多層バリア構造は、９０％未満の透過度を有する。

上記の各層は、単一の順序（有機層、無機層、金属層）で堆積されているとして示されているが、この順序はそれに限定することを意図するものではない。それら層は、ユーザの必要に合わせて、いかなる順序で堆積してもよい。無機層は、粒子状被覆を形成すると考えられ、主要バリア層として働く。無機層は、さらに、極めて低い湿気および酸素の透過性を有すると考えられる。金属層は、無機層内の欠陥の密閉を行い、２つ以上の金属層が使用されるときには、下にある金属層内の欠陥の密閉を行うと考えられる。したがって、金属層は、無機層の透過性を改善してさらにそれを超低透過性バリアにする２次バリア層として働く。有機層は、平坦化層として働くと考えられ、またバリアスタックの機械的安定性ももたらす。その上、有機層は、金属層内と無機層内の欠陥またはピンホールを分断する。

図３は、一実施形態に従って、基板上に多層バリア構造を形成するプロセス３００を示す流れ図である。プロセス３００は、ステップ３０２の通り、有機半導体デバイスを基板の露出面上に形成することから始まる。このステップでは、基板を基板支持体アセンブリ上に配置し、処理領域に送り込む。次に、ＯＬＥＤ構造などの有機半導体デバイスを、配置済みの基板の表面上に形成する。一実施形態では、ＯＬＥＤ構造は、図２を参照して説明したように、アノード層およびカソード層に加えて、少なくとも孔輸送層および発光層を備える。ただし、ＯＬＥＤ構造は、上記で説明した５つ全ての層ならびにアノード層およびカソード層、またはそれらの機能的同等物を備えることもできる。

３０４の通り、金属酸化物、金属窒化物、または金属酸窒化物を含む無機層を、次いで、有機半導体デバイスを有する基板を覆って堆積することができる。無機層は、プラズマ化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）を使用して堆積することができる。上記で説明したように、無機層は、１００ｎｍ〜５μｍの厚さまで堆積することができる。層の透明度は９０％を超えることができる。無機層は、窒化ケイ素など、薄厚で良好な水蒸気透過特性を有する様々な金属窒化物、金属酸化物、または金属酸窒化物から選択することができる。一実施形態では、無機層は、相対湿度８５％および８５℃のとき、約１×１０^−３ｇ／ｍ^２／日の水蒸気透過度（ＷＶＴＲ）を有する窒化ケイ素である。

何ら特定の理論に依ることなく、満足な結果を、１００℃より低い温度で堆積される約１×１０^−６ｇ／ｍ^２／日のＷＶＴＲを有する多層バリア構造層によって達成することができる。有機半導体デバイスは、多くの場合温度に敏感であり、１００℃未満の温度を必要とすることがある。バリア構造は、有機半導体デバイスの後に堆積しなければならない。したがって、多層バリア構造は、温度に敏感な実施形態を保護するために、１００℃未満の温度で堆積するべきである。

ステップ３０６の通り、次いで、１つまたは複数の金属酸化物または金属窒化物層を含む金属層を、原子層堆積によって、無機層を覆って堆積することができる。金属酸化物層のそれぞれは金属を含むことができ、その金属は、アルミニウム、ハフニウム、チタン、ジルコニウム、シリコン、タングステン、タンタル、コバルト、マンガン、スズ、エルビウム、インジウム、ニオブ、バリウム、バナジウム、またはそれらの組合せからなるグループから選択される。可能な金属窒化物層には、窒化チタン（ＴｉＮ）、窒化タンタル（ＴａＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化タングステン（ＷＮ）、窒化ケイ素（ＳｉＮ）、窒化コバルト（ＣｏＮ）、窒化マンガン（ＭｎＮ）、窒化ニオブ（ＮｂＮ）、窒化ハフニウム（ＨｆＮ）を含めることができる。可能な金属酸化物層には、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ_２）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）、酸化チタン（ＴｉＯ_２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化インジウム（Ｉｎ_２Ｏ_３）、酸化スズ（ＳｎＯ_２）、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）、酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）、酸化エルビウム（Ｅｒ_２Ｏ_３）、酸化マンガン（ＭｎＯ_２）、酸化ニオブ（Ｎｂ_２Ｏ_５）、酸化ニッケル（ＮｉＯ_２）、酸化コバルト（ＣｏＯ_２）、酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）、酸化バナジウム（Ｖ_２Ｏ_５）、および酸化バリウムチタン（ＢａＴｉＯ_３）を含めることができる。ＡＬＤによって堆積される様々な層は、その堆積が無欠陥である限り、金属層として機能することができる。

湿気および空気中状態は、有機半導体には有害であると考えられる。しかし、低堆積温度（１００℃未満の温度）で水分を取り除くことは極めて難しい。これが、サーマルＡＬＤ手法のみによる不完全なＡＬＤ層の原因になる。ＰＥＡＬＤを、酸素ラジカル、窒素ラジカル、および水素ラジカルなどの様々な化学種を励起するために使用することができ、それら化学種は、ＡＬＤプロセスの化学反応の範囲を広げるために用いることができる。金属酸化物および金属窒化物薄膜を、活性化された化学種によって低い温度で堆積することができる。遠隔供給源は、イオンカウントは極めて低いがそれでもなお反応性の高い化学種流束によって、脆弱な基板および壊れやすいデバイス構造体をプラズマ損傷を生ぜずに処理することを可能にする。

ステップ３０８の通り、有機層を、金属層および基板の表面を覆って堆積することができる。有機層２２８は、ＣＶＤ、インクジェットプリンティング、ＰＶＤ、スプレイコーテイング、ブレードまたはワイヤバーコーティング、または他の任意のコーティング方法などの当技術分野で既知の標準的技法を使用して堆積することができる。一実施形態では、有機層が、アクリル酸塩、メタクリル酸塩、アクリル酸、またはそれらの組合せを使用して、インクジェットプリンティングによって堆積される。有機層は、基板を平坦化し、堆積層内の欠陥を分断し、下層内のピンホールを密閉し、湿気または酸素と反応しそれを捕捉するように機能することができる。一実施形態では、有機層は、ナノ粒子をその中に埋め込んで堆積される。ナノ粒子は、金属または金属酸化物から構成することができる。ナノ粒子は、湿気または酸素を捕捉するように作用することができる。有機層は、０．５μｍ〜５０μｍの厚さを有することができる。さらに、有機層は９０％を超える透明度を有することができる。

最新の有機半導体構造は、摂氏１００度より高い温度に敏感である。バリア構造はＯＬＥＤ構造が形成された後に堆積されるので、バリア構造は、下にある有機半導体の機能に影響しない温度で最適に堆積される。一実施形態では、封入構造は、摂氏８５度以下の温度など、摂氏９０度より低い温度で堆積される。ＡＬＤ堆積による金属層と共に無機層を使用してバリア構造を堆積することによって、低い温度で各層を堆積しながら、透過性を低下させることができる。

ここまで本発明の実施形態について述べてきたが、本発明の他のさらに別の実施形態を、本発明の基本的範囲から逸脱することなく考案することができ、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によって定められている。

Claims (15)

1. 有機半導体デバイスを覆って形成された非共形有機層と、
   前記非共形有機層を覆って形成され、金属酸化物、金属窒化物、または金属酸窒化物を含む無機層と、
   前記無機層を覆って形成され、１つまたは複数の酸化物層または窒化物層を備え、各酸化物または窒化物が金属を含む、ＡＬＤ（原子層堆積）層であって、各酸化物層または窒化物層の前記金属が、Ａｌ、Ｈｆ、Ｔｉ、Ｚｒ、またはＳｉからなるグループから個々に選択される、ＡＬＤ層と、
   前記ＡＬＤ層を覆って形成された第２の有機層と
   を備える薄型多層バリア構造。
2. 前記無機層が、酸窒化ケイ素（ＳｉＯＮ）、酸化ケイ素（ＳｉＯ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、またはそれらの組合せを含む、請求項１に記載の薄型多層バリア構造。
3. 前記ＡＬＤ層が、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、酸化ハフニウムボロン（ＨｆＢＯ）、２酸化ハフニウム（ＨｆＯ_２）、２酸化チタン（ＴｉＯ_２）、２酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）、酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）、またはそれらの組合せを含む、請求項１に記載の薄型多層バリア構造。
4. 前記第２の有機層を覆って形成され、金属酸化物、金属窒化物、または金属酸窒化物を含む第２の無機層をさらに備える、請求項１に記載の薄型多層バリア構造。
5. 有機半導体デバイスを覆って形成され、金属酸化物、金属窒化物、または金属酸窒化物を含む無機層と、
   前記無機層を覆って形成され、２つ以上の金属酸化物層または金属窒化物層を備え、各金属酸化物または金属窒化物が金属を含む金属層であって、各金属酸化物層または金属窒化物層の前記金属が、Ａｌ、Ｈｆ、Ｔｉ、Ｚｒ、またはＳｉからなるグループから選択される、金属層と、
   前記金属層を覆って形成された有機層と、
   前記有機層を覆って形成され、１つまたは複数の金属酸化物層または金属窒化物層を備え、各金属酸化物または金属窒化物が金属を含む第２の金属層であって、各金属酸化物層または金属窒化物層の前記金属が、Ａｌ、Ｈｆ、Ｔｉ、Ｚｒ、またはＳｉからなるグループから選択される、第２の金属層と
   を備える薄型多層バリア構造。
6. 前記有機層と前記第２の金属層との間に形成され、金属酸化物、金属窒化物、または金属酸窒化物を含む第２の無機層をさらに備える、請求項５に記載の薄型多層バリア構造。
7. 前記第２の金属層を覆って形成され、金属酸化物、金属窒化物、または金属酸窒化物を含む第２の無機層をさらに備える、請求項５に記載の薄型多層バリア構造。
8. 前記無機層が、酸窒化ケイ素（ＳｉＯＮ）、酸化ケイ素（ＳｉＯ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、またはそれらの組合せを含む、請求項５に記載の薄型多層バリア構造。
9. 薄型多層バリア構造を堆積する方法であって、
   基板の露出面上に有機半導体デバイスを形成することと、
   プラズマ化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）を使用して、前記有機半導体デバイスがその上に形成された前記基板を覆って、金属酸化物、金属窒化物、または金属酸窒化物を含む無機層を堆積することと、
   原子層堆積によって、前記無機層を覆って、１つまたは複数の金属酸化物層または金属窒化物層を備える金属層を堆積することであり、前記金属酸化物層または金属窒化物層のそれぞれが金属を含む、金属層を堆積することであって、前記金属が、アルミニウム、ハフニウム、チタン、ジルコニウム、シリコン、またはそれらの組合せからなるグループから選択される、金属層を堆積することと、
   前記金属層、および前記基板の表面を覆って有機層を堆積することと
   を含む方法。
10. ＰＥＣＤ（プラズマ化学気相堆積）を使用して前記有機層を覆って第２の無機層を堆積することと、
    原子層堆積（ＡＬＤ）によって、前記第２の無機層を覆って、１つまたは複数の金属酸化物層または金属窒化物層を備える第２の金属層を堆積することと
    をさらに含む、請求項９に記載の方法。
11. 前記無機層または前記第２の無機層のどちらかがマイクロ波ＰＥＣＤ（プラズマ化学気相体積）によって堆積される、請求項９に記載の方法。
12. 前記金属層が、少なくとも１つの酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）の層を備える、請求項９に記載の方法。
13. 前記有機層が、インクジェットプリンティングによって堆積される、請求項９に記載の方法。
14. 前記金属層または前記第２の金属層のどちらかが、プラズマＡＬＤによって堆積される、請求項９に記載の方法。
15. 前記無機層、前記金属層、および前記有機層が、摂氏１００度未満の温度で堆積される、請求項９に記載の方法。

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