JP6896978B2 - 発光素子の保護膜蒸着方法 - Google Patents
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Description
本発明は、発光素子の保護膜蒸着方法に係り、さらに詳しくは、ＰＥＣＶＤにより発光素子の表面に保護膜を蒸着する場合、従来に比べて、相対的に薄い厚さで、従来に類似した効果を発揮し、さらには、柔軟性を与えることができる保護膜を蒸着する方法に関する。
最近、情報化社会の発達に伴い、ディスプレイ素子についての研究が盛んになっており、特に、発光素子（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）ディスプレイまたは有機発光素子（ＯＬＥＤ：Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）ディスプレイが脚光を浴びている。
前記有機発光素子は、自体的に光を発散する有機物質を用いるものであって、従来の液晶表示装置（ＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ：Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ）等とは全く異なる特性を有するようになる。特に、有機発光素子を用いるディスプレイ装置は、次世代ディスプレイ装置として、いわゆる曲がるディスプレイが具現できる装置として知られており、最近は、携帯電話、スマートホン、及びタブレットＰＣのような各種の携帯型装置のディスプレイとしても多く活用されている。
有機発光素子は、電子と正孔が半導体内において電子−正孔対を生成し、前記電子−正孔対の再結合過程を通じて発光する素子である。このような有機発光素子は、相対的に低い駆動電圧で、光の三原色を全て表現することができ、さらには、高解像度及び天然色を具現するのに優れている。また、低費用で大きな面積のディスプレイ装置を生産することができ、曲がる特性と速い応答速度を有するという長所がある。
ところが、上記したような有機発光素子は、有機薄膜と電極の構造を含み、外部の水分または酸素等が内部に浸透する場合、速く劣化（ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ）するという問題点がある。このような問題点を解決するために、有機発光素子は、水分と酸素を遮断する保護膜（ｐａｓｓｉｖａｔｉｏｎ ｆｉｌｍ）が必須的に必要である。
最近は、原子層蒸着法（ＡＬＤ：Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）またはプラズマ化学気相蒸着法（ＰＥＣＶＤ：Ｐｌａｓｍａ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）を用いて、無機材料の保護膜を多層に形成する方法が開発された。
しかしながら、原子層蒸着法は、低いＷＶＴＲ（Ｗａｔｅｒ Ｖａｐｏｒ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｒａｔｅ：単位面積及び時間当たりの水分透過量）を有するという長所があるが、大面積化が困難であり、特に生産性（ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ）が顕著に低いという問題点がある。
さらには、プラズマ化学気相蒸着法を用いる保護膜の場合、相対的に極めて厚い厚さのため、フレキシブルな特性に劣るという問題がある。しかも、多層で蒸着する場合、相違した膜を蒸着するようになるので、それぞれの膜形成のための別途の装備を備えなければならず、製造コストが上昇し、さらには製造時間も増加するようになる。
本発明は、上記問題点を解決するために、ＰＥＣＶＤを用いて保護膜を蒸着する場合、従来に比べて、顕著に薄い厚さを有しながら、従来に類似した効果を発揮することができる保護膜蒸着方法を提供することを目的とする。
また、低いＷＶＴＲを有する一方、柔軟な特性を有する保護膜を提供し、フレキシブルなディスプレイ装置に適用可能な保護膜蒸着方法を提供することを他の目的とする。
さらに、多層からなる保護膜を蒸着する場合、一つの装置で保護膜を蒸着することができる保護膜蒸着方法を提供することをまた他の目的とする。
上記のような本発明の目的は、発光素子の保護膜蒸着方法において、基板の発光素子の上部にシリコン窒化物（ＳｉＮｘ）からなる第１の保護膜を蒸着する段階と、前記第１の保護膜の上部にシリコン酸化物（ＳｉОｘ）からなる第２の保護膜を蒸着する段階と、を含み、前記第１の保護膜の厚さと第２の保護膜の厚さの比率は、０．２〜０．４：１であることを特徴とする発光素子の保護膜蒸着方法により達成される。
ここで、前記第１の保護膜と第２の保護膜を含む全厚さは、５０〜１８０ｎｍであってもよい。この場合、前記第１の保護膜の厚さは、１０〜４０ｎｍであり、前記第２の保護膜の厚さは、４０〜１４０ｎｍであってもよい。
一方、前記第１の保護膜を蒸着する段階において、シラン（ＳｉＨ４）ガスを前駆体ガスとして供給し、ＮＨ３またはＮ２を反応ガスとして供給し、プラズマ生成のためのＲＦ電力密度は、０．３４乃至０．５８Ｗ／ｃｍ２の値を有してもよい。また、前記第２の保護膜を蒸着する段階において、ＴＭＤＳＯ（Ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌ−ｄｉｓｉｌｏｘａｎｅ）、ＨＥＤＳ（Ｈｅｘａｅｔｈｙｌ−ｄｉｓｉｌａｎｅ）、ＨＣＤＳ（Ｈｅｘａｃｈｌｏｒｏ−ｄｉｓｉｌａｎｅ）、ＨＭＤＳＯ（Ｈｅｘａｍｅｔｈｙｌ−ｄｉｓｉｌｏｘａｎｅ）、ＢＤＥＡＳ（Ｂｉｓｄｉｅｔｈｙｌａｍｉｎｏ−ｓｉｌａｎｅ）からなる有機前駆体の群からいずれか一つを選択して供給し、О２またはＡｒを反応ガスとして供給し、プラズマ 生成のためのＲＦ電力密度は、０．６３〜０．８７Ｗ／ｃｍ２の値を有してもよい。
また、前記第２の保護膜の上部にバッファ膜を蒸着する段階をさらに含んでもよい。この場合、前記バッファ膜は、カーボンを含有したシリコン酸化物からなってもよい。
このとき、前記バッファ膜を蒸着する段階と、前記第２の保護膜を蒸着する段階は、同一の有機前駆体を用いてもよい。さらには、前記バッファ膜を蒸着する段階と、前記第２の保護膜を蒸着する段階は、連続的に行われてもよい。
一方、前記第２の保護膜を蒸着する段階から前記バッファ膜を蒸着する段階に移る場合、前記有機前駆体の供給量が相対的に増加しながら、前記反応ガスの供給量は相対的に減るようになる。
一方、前記第１の保護膜を蒸着する段階と前記第２の保護膜を蒸着する段階を繰り返して、多層保護膜を蒸着することができる。
上記した構成を有する保護膜蒸着方法によれば、プラズマ化学気相蒸着法を用いて、シリコン窒化膜とシリコン酸化膜からなる保護膜を蒸着し、従来に類似した低いＷＶＴＲを有しながらも、従来の保護膜に比べて、顕著に薄い厚さを有する保護膜を蒸着することができるようになる。
さらには、水分透過率の低い第１の保護膜と、フレキシブルな特性を有する第２の保護膜とからなる多層保護膜を提供し、水分と酸素の浸透を最大限防止しながらも、フレキシブルなディスプレイ装置に適用することができるようになる。
また、第１の保護膜と第２の保護膜は、同一の装置で蒸着されるので、蒸着装置の設置面積を顕著に減らし、さらには、工程時間も、従来に比べて相対的に短縮させることができる。
以下、添付した図面に基づき、本発明による多様な実施例について詳述する。
先ず、有機発光素子の構造を見ると、発光層と輸送層から作製された注入型薄膜素子で構成される。したがって、無機半導体とは、Ｐ−Ｎ接合を用いた発光素子であることに共通点があるが、接合界面において少数キャリアの注入により再結合（Ｒｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ）が支配されるＰ−Ｎ接合型ＬＥＤとは異なり、有機発光素子の場合、発光に寄与する全てのキャリアが、外部の電極から注入されることにおいて差がある。すなわち、キャリア注入型発光素子では、キャリアの注入と移動が行われやすい有機材料が必要となる。
図１は、有機発光素子の構成を示すための側断面図である。
図１を参照すると、有機発光素子２００は、基板３００、アノード電極２１０、正孔注入層２２０、正孔輸送層２３０、発光層２４０、電子輸送層２５０、電子注入層２６０、及びカソード電極２７０の積層構造からなり、前記有機発光素子２００の上部に保護膜１００を有する。このような有機発光素子２００の構成については、本発明の属する分野において広く知られているので、具体的な説明を省略する。
上述のように、有機発光素子は、有機薄膜と電極の構造を含み、外部の水分または酸素等が内部に浸透する場合、速く劣化（ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ）するという問題点を有しているので、このような問題点を解決するために、水分と酸素を遮断する保護膜（ｐａｓｓｉｖａｔｉｏｎ ｆｉｌｍ）が必須的に必要である。この場合、保護膜の品質は、汚染因子への敏感度により少しずつ異なってくる。
最近、原子層蒸着法（ＡＬＤ：Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）またはプラズマ化学気相蒸着法（ＰＥＣＶＤ：Ｐｌａｓｍａ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置を用いて、無機材料の保護膜を多層に形成する方法がある。しかしながら、原子層蒸着法は、低いＷＶＴＲ（Ｗａｔｅｒ Ｖａｐｏｒ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｒａｔｅ：単位面積及び時間当たりの水分透過量）を有するという長所があるが、大面積化が困難であり、生産率が顕著に低いという問題点がある。また、プラズマ化学気相蒸着法を用いる保護膜の場合、相対的に厚い厚さのため、フレキシブルな特性に劣るという問題がある。しかも、多層で蒸着する場合、相違した膜を蒸着するようになるので、それぞれの膜形成のための別途の装備を備えなければならず、製造コストが上昇し、さらには製造時間も増加するようになる。
したがって、本発明では、従来に比べて、相対的に薄い厚さを有しながら、従来に類似した低いＷＶＴＲを有するとともに、従来に比べて、生産性（ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ）を高めることができる保護膜蒸着方法について紹介する。図面を参照して、蒸着方法について説明する。
図２は、本発明による保護膜の蒸着過程を示す順序図であり、図３は、本発明の一実施例による保護膜を示す断面図である。図３では、便宜上、発光素子を省略し、基板の上部に保護膜が形成されるものと示していることを明らかにしておく。
図２及び図３を参照すると、本発明による発光素子保護膜の蒸着過程は、基板３００の発光素子２００の上部に第１の保護膜４１０を蒸着する段階（Ｓ１１０）と、前記第１の保護膜４１０の上部に第２の保護膜４３０を蒸着する段階（Ｓ１３０）と、を含む。
本発明において、前記第１の保護膜４１０及び第２の保護膜４３０は、無機層で構成され、プラズマ化学気相蒸着法（ＰＥＣＶＤ：Ｐｌａｓｍａ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）により蒸着されてもよい。本実施例の場合、保護膜の蒸着工程において発生するピンホール（ｐｉｎ ｈｏｌｅ）等を効果的に除去するために、２層以上の多層で構成された無機層を形成するようになる。
ここで、前記第１の保護膜４１０は、酸素及び水分への耐浸透性に優れたシリコン窒化膜（ＳｉＮｘ）からなり、前記第２の保護膜４３０は同様に、酸素及び水分への耐浸透性に優れたシリコン酸化物（ＳｉОｘ）からなってもよい。
前記第１の保護膜４１０は、前駆体ガス、例えば、シラン（ＳｉＨ４）等のような前駆体ガスを用いて蒸着される。
前記第１の保護膜４１０の特性を見ると、酸素水分透過度が５×１０−４ｇ／ｍ２・ｄａｙ以下であり、屈折率は１．８２〜１．８５の値を有し、３８０ｎｍ〜８００ｎｍの範囲である可視光線領域における透過率が９０％以上に該当する。前記第１の保護膜４１０の内部応力は、−１００Ｍｐａ〜＋１００Ｍｐａの値を有してもよい。一方、本実施例において、前記第１の保護膜４１０の厚さは、略１０〜４０ｎｍであってもよく、この場合、前記第１の保護膜４１０を蒸着する速度は、略２００ｎｍ／ｍｉｎに該当する。
一方、シリコン酸化物からなる前記第２の保護膜４３０は、有機前駆体を用いて蒸着され、例えば、前記第２の保護膜は、ＴＭＤＳＯ（Ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌ−ｄｉｓｉｌｏｘａｎｅ）、ＨＥＤＳ（Ｈｅｘａｅｔｈｙｌ−ｄｉｓｉｌａｎｅ）、ＨＣＤＳ（Ｈｅｘａｃｈｌｏｒｏ−ｄｉｓｉｌａｎｅ）、ＨＭＤＳＯ（Ｈｅｘａｍｅｔｈｙｌ−ｄｉｓｉｌｏｘａｎｅ）、ＢＤＥＡＳ（Ｂｉｓｄｉｅｔｈｙｌａｍｉｎｏ−ｓｉｌａｎｅ）からなる有機前駆体の群からいずれか一つを選択して蒸着されてもよい。
前記第２の保護膜４３０の特性を見ると、屈折率は１．４５〜１．５の値を有し、３８０ｎｍ〜８００ｎｍの範囲である可視光線領域における透過率が９５％以上に該当する。前記第２の保護膜４３０の内部応力は、−１００Ｍｐａ〜＋１００Ｍｐａの値を有してもよい。一方、本実施例において、前記第２の保護膜４３０の厚さは、略４０〜１４０ｎｍであってもよく、この場合、前記第２の保護膜４３０を蒸着する速度は、略１５０ｎｍ／ｍｉｎに該当する。
前記第１の保護膜４１０と第２の保護膜４３０を見ると、前記シリコン窒化物の第１の保護膜４１０は、保護膜としての特性、例えば、ＷＶＴＲ等の特性は、シリコン酸化物の前記第２の保護膜４３０に比べて相対的に優れているが、透過率では、相対的に低い特性を有する。したがって、前記シリコン窒化物からなる第１の保護膜４１０とシリコン酸化物からなる第２の保護膜４３０で構成された発光素子保護膜４００を蒸着する場合、前記第１の保護膜４１０の厚さと第２の保護膜４３０の厚さとの比率は、略０．２〜０．４：１からなってもよい。すなわち、前記第１の保護膜４１０の厚さが、前記第２の保護膜４３０の厚さに比べて相対的にさらに薄く形成されてもよい。上記した構成を有する場合、前記発光素子保護膜４００の透過率を従来並みに維持しながら、保護膜としての特性を維持することができる。
一方、本実施例による前記第１の保護膜４１０と第２の保護膜４３０を含む前記発光素子保護膜４００の厚さは、略５０〜１８０ｎｍであってもよい。従来の化学気相蒸着法により蒸着される保護膜の厚さは、略７００ｎｍ〜１０００ｎｍであるのに対して、本願発明の化学気相蒸着法により蒸着された保護膜は、従来の保護膜の厚さに比べて略１／４〜１／２０の厚さを有しながら、従来に類似した効果を発揮することができる。
これは、本願発明による発光素子保護膜がシリコン窒化物とシリコン酸化物で構成された多層構造を有し、さらには、前記シリコン窒化物の第１の保護膜の厚さと、前記シリコン酸化物の第２の保護膜の厚さとの比率が、略０．２〜０．４：１の比率を有するからである。すなわち、相対的に薄い厚さを有する前記シリコン窒化物の第１の保護膜４１０は、透過率が相対的に低いが、保護膜としての特性を提供し、相対的に厚い厚さを有する前記シリコン酸化物の第２の保護膜４３０は、透過率が相対的に高い特性を提供する。
この場合、上述のように、本実施例において、前記第１の保護膜４１０の厚さは、略１０〜４０ｎｍであってもよく、前記第２の保護膜４３０の厚さは、略４０〜１４０ｎｍであってもよい。
本出願人は、前記第１の保護膜４１０と第２の保護膜４３の厚さ比率の変化によるＷＶＴＲ及び可視光線透過率の変化を比較するための実験を行い、図４は、その結果を示す。図４において、横軸は、前記第２の保護膜４３０の厚さを「１」と仮定し、前記第２の保護膜４３０の厚さに対する前記第１の保護膜４１０の厚さの比率を意味し、縦軸は、保護膜のＷＶＴＲ（ｇ／ｍ２・ｄａｙ）を示す。
図４を参照すると、前記第２の保護膜４３０の厚さに対する前記第１の保護膜４１０の厚さの比率が、０．２〜０．４である場合、前記ＷＶＴＲ値は、略５×１０−３ｇ／ｍ２・ｄａｙであり、それに対して、前記範囲を外れた場合、前記ＷＶＴＲ値は、略２×１０−２ｇ／ｍ２・ｄａｙ〜５×１０−２ｇ／ｍ２・ｄａｙに上昇することが分かる。すなわち、前記第２の保護膜４３０の厚さに対する前記第１の保護膜４１０の厚さの比率が、０．２〜０．４を外れた場合、前記ＷＶＴＲ値が、略４倍〜１０倍以上に上昇することが分かる。結局として、前記第２の保護膜４３０に対する前記第１の保護膜４１０の厚さの比率が、本願発明の比率である０．２〜０．４に該当する場合、相対的に低いＷＶＴＲ値を有することが分かる。
一方、上記のように相違した性質を有する多数の層を蒸着する場合、各層を積層するために、別途の蒸着装置を必要とすれば、複数の蒸着装置を要し、極めて広い面積を必要とするようになる。さらには、各蒸着装置における相違した工程により、蒸着工程の条件を制御することが極めて難しくなり、各蒸着装置間を移動中に保護膜に異物が浸透するようになる。また、多数の層を蒸着して保護膜を形成するため、顕著に長い工程時間を要するようになる。したがって、本発明による保護膜蒸着方法は、多層保護膜を蒸着する場合、一つの装置で多層保護膜を蒸着するようになる。この場合、前記多層保護膜をなす各層を区別するために、蒸着条件、例えば、前駆体ガスの種類、前駆体の供給流量、反応ガスの供給流量及び／またはＲＦパワのうちの少なくとも一つが異なってもよい。
結局として、一つの蒸着装置で多層構造の保護膜を蒸着することにより、全体装置の設置面積及び工程時間を減らすことができる。さらには、前記蒸着工程中、各種の蒸着条件を異ならせ、相違した性質を有する２種類以上の膜を多数で蒸着して、異物の浸透を防ぐとともに、柔軟性を有する多層保護膜を提供することができる。
具体的に、上述した第１の保護膜４１０と第２の保護膜４３０は、同一のチェンバーにおいて、同一の温度帯域で蒸着されてもよい。すなわち、シリコン窒化物とシリコン酸化物からなる保護膜の蒸着のために、同一のチェンバーにおいて、同一の温度帯域を維持しながら、ソースガス及びプラズマ生成用の反応ガスの種類及び／または流量を変更して、第１の保護膜４１０と第２の保護膜４３０を蒸着することができる。したがって、一つのチェンバーにおいて、前記第１の保護膜と第２の保護膜の蒸着が全て行われるので、生産性（ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ）を向上させることができる。特に、同一の温度帯域において 蒸着が行われるので、蒸着効率をさらに向上させることができる。
例えば、前記第１の保護膜４１０は、前駆体ガス、例えば、シラン（ＳｉＨ４）等のような前駆体ガスを用い、蒸着される基板の温度は、略８０℃に該当し、反応ガスは、ＮＨ３またはＮ２を用いる。このとき、プラズマ生成のためのＲＦ電力密度（ｐｏｗｅｒ ｄｅｎｓｉｔｙ）は、略０．３４〜０．５８Ｗ／ｃｍ２に該当する。
一方、前記第２の保護膜４３０は、上述のように、ＴＭＤＳＯ（Ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌ−ｄｉｓｉｌｏｘａｎｅ）、ＨＥＤＳ（Ｈｅｘａｅｔｈｙｌ−ｄｉｓｉｌａｎｅ）、ＨＣＤＳ（Ｈｅｘａｃｈｌｏｒｏ−ｄｉｓｉｌａｎｅ）、ＨＭＤＳＯ（Ｈｅｘａｍｅｔｈｙｌ−ｄｉｓｉｌｏｘａｎｅ）、ＢＤＥＡＳ（Ｂｉｓｄｉｅｔｈｙｌａｍｉｎｏ−ｓｉｌａｎｅ）からなる有機前駆体の群からいずれか一つを選択して蒸着される。このとき、蒸着される基板の温度は、前記第１の保護膜４１０の温度に類似した略８０℃に該当し、反応ガスは、О２またはＡｒを用いる。このとき、プラズマ生成のためのＲＦ電力密度（ｐｏｗｅｒ ｄｅｎｓｉｔｙ）は、略０．６３〜０．８７Ｗ／ｃｍ２に該当する。
一方、図５は、本発明の他の実施例による保護膜を示す断面図である。
図５を参照すると、本実施例による発光素子保護膜５００は、前記第２の保護膜４３０の上部にバッファ膜４５０をさらに有することにおいて、上述した実施例と異なる。蒸着工程を見ると、第２の保護膜４３０を蒸着する段階に引き続き、前記第２の保護膜４３０の上部にバッファ膜４５０を蒸着する段階をさらに含む。
前記バッファ膜４５０は、カーボンを含有したシリコン酸化物（ＳｉОＣ）で構成され、蒸着時に発生するパーティクル等を取り囲む役割をし、酸素及び水分の浸透を抑制し、表面に発生した欠陥及び内部応力を緩和させる役割をする。また、前記バッファ膜４５０の屈折率及び厚さの調節を通じて、前記発光素子保護膜５００の光学特性を改善することができる。
この場合、前記バッファ膜４５０は、前記第１の保護膜４１０及び第２の保護膜４３０と同様に、プラズマ化学気相蒸着工程を用いて蒸着されるシリコン酸化物からなってもよい。
具体的に、前記バッファ膜４５０は、前記第２の保護膜４３０と同様に、ＴＭＤＳＯ（Ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌ−ｄｉｓｉｌｏｘａｎｅ）、ＨＥＤＳ（Ｈｅｘａｅｔｈｙｌ−ｄｉｓｉｌａｎｅ）、ＨＣＤＳ（Ｈｅｘａｃｈｌｏｒｏ−ｄｉｓｉｌａｎｅ）、ＨＭＤＳＯ（Ｈｅｘａｍｅｔｈｙｌ−ｄｉｓｉｌｏｘａｎｅ）、ＢＤＥＡＳ（Ｂｉｓｄｉｅｔｈｙｌａｍｉｎｏ−ｓｉｌａｎｅ）からなる有機前駆体の群からいずれか一つを選択して蒸着されてもよい。前記バッファ膜４５０の薄膜ストレスは、−５０Ｍｐａ〜＋５０Ｍｐａの値を有し、蒸着速度は、２５０ｎｍ／ｍｉｎ以上であってもよい。
本実施例の場合、前記第２の保護膜４３０の上部に前記バッファ膜４５０を蒸着する場合、有機前駆体を変更することなく、前記第２の保護膜４３０の有機前駆体をそのまま用いて前記バッファ膜４５０を蒸着することができる。すなわち、前記第２の保護膜４３０とバッファ膜４５０を構成するシリコン酸化膜は、同一の有機前駆体を用い、ガス量、プラズマパワー、工程圧力等を変更して蒸着されてもよい。
例えば、前記バッファ膜を蒸着する段階と、前記第２の保護膜を蒸着する段階は、有機前駆体及び／または反応ガスの供給量を調節しながら、連続的に行われてもよい。図６は、本発明のまた他の実施例による保護膜を示す断面図であって、前記バッファ膜を蒸着する段階と、前記第２の保護膜を蒸着する段階が連続的に行われて形成された保護膜を概略的に示す。
図６を参照すると、上述のように、前記有機前駆体は、ＴＭＤＳＯ（Ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌ−ｄｉｓｉｌｏｘａｎｅ）、ＨＥＤＳ（Ｈｅｘａｅｔｈｙｌ−ｄｉｓｉｌａｎｅ）、ＨＣＤＳ（Ｈｅｘａｃｈｌｏｒｏ−ｄｉｓｉｌａｎｅ）、ＨＭＤＳＯ（Ｈｅｘａｍｅｔｈｙｌ−ｄｉｓｉｌｏｘａｎｅ）、ＢＤＥＡＳ（Ｂｉｓｄｉｅｔｈｙｌａｍｉｎｏ−ｓｉｌａｎｅ）からなる有機前駆体の群からいずれか一つを選択してもよい。すなわち、本発明では、有機前駆体を供給し、さらには、酸素等を反応ガスとして供給し、シリコン酸化物からなる第２の保護膜４３０を蒸着するようになり、さらには、前記ガス量等を調節して、カーボンを含有したシリコン酸化物で構成されたバッファ膜４５０を蒸着するようになる。
上述した有機前駆体を供給して、シリコン酸化物（ＳｉОｘ）からなる第２の保護膜４３０を蒸着するためには、有機前駆体のメチル基（ＣＨ３）を除去することが重要である。前記メチル基が充分に除去されなければ、ＳｉОＣ系の膜が形成されるからである。
したがって、有機前駆体を供給して、シリコン酸化物（ＳｉОｘ）からなる第２の保護膜を蒸着する場合は、上述した有機前駆体の供給量を減らし、相対的に反応ガスの供給量を増やすことが好ましい。
例えば、前記第２の保護膜を蒸着する場合、蒸着される基板の温度は、略８０℃であり、前記有機前駆体の供給量は、４０〜５０ｓｃｃｍ、反応ガスであるО２の供給量は、略１５００ｓｃｃｍであり、Ａｒの供給量は、略１５００ｓｃｃｍである。また、プラズマ生成のためのＲＦパワーは、略１３００Ｗに該当する。
一方、これに対して、カーボンを含有したシリコン酸化物（ＳｉОＣ）で構成されたバッファ膜を蒸着するためには、上述したＳｉОｘ化合物で構成された第２の保護膜を蒸着する場合に比べて、相対的に有機前駆体の供給量を増やし、反応ガスの供給量を減らすようになる。ＳｉОＣ化合物で構成されたバッファ膜を蒸着する場合は、メチル基を除外することがそれほど必要でないので、有機前駆体の供給量を減らすことなく、これにより、酸素等からなる反応ガスの供給量を減らすことができる。
例えば、前記バッファ膜を蒸着する場合、蒸着される基板の温度は、略８０℃であり、前記有機前駆体の供給量は、略１２０〜１３０ｓｃｃｍ、反応ガスであるО２の供給量は、略５００ｓｃｃｍであり、Ａｒの供給量は、略２５００ｓｃｃｍである。また、プラズマ生成のためのＲＦパワーは、略１３００Ｗに該当する。
結局として、前記第２の保護膜を蒸着する段階から前記バッファ膜を蒸着する段階に移る過程を見ると、前記有機前駆体の供給量が増加しながら、前記反応ガスの供給量は、反対に減らすことが分かる。
このとき、前記第２の保護膜は、水分浸透を防ぐ役割をし、前記バッファ膜は、多層保護膜に柔軟性を与えることができる。ＳｉОＣ化合物で構成された保護膜層は、ＳｉОｘ化合物で構成された保護膜層に比べて、ＷＶＴＲは相対的に高いが、極めて優れた柔軟性を有するようになる。したがって、前記第２の保護膜の上部にバッファ膜を蒸着すると、水分浸透を防ぎながらも、柔軟な保護膜を蒸着することができる。一方、図７は、本発明の多様な実施例による保護膜を示す断面図である。
図７を参照すると、本実施例による保護膜は、上述した第１保護膜を蒸着する段階と、前記第２の保護膜を蒸着する段階を繰り返して、多層保護膜を蒸着するようになる。
図７の（Ａ）を見ると、前記保護膜は、第１の保護膜４１０Ａと第２の保護膜４３０Ａを蒸着してから、さらに第１の保護膜４１０Ｂと第２の保護膜４３０Ｂを蒸着して、全て４層からなる保護膜を形成するようになる。このような繰返し工程は、適切な回数で行われてもよい。たとえ、図示されてはいないが、上記した図７の（Ａ）に示した保護膜の最上部に前記バッファ膜を蒸着することもできる。
一方、図７の（Ｂ）は、上述した図５または図６のように、上部にバッファ膜４５０を有する保護膜５００Ａ、５００Ｂが複数で形成された場合を示す。この場合、前記各保護膜５００Ａ、５００Ｂの構造、例えば、第１の保護膜４１０及び第２の保護膜４３０の個数、厚さ、順序等は、同一であり、または少なくとも一つが異なってもよい。
以上、本発明の好適な実施例を参照して説明したが、当該技術の分野における当業者であれば、後述する特許請求の範囲に記載された本発明の思想及び領域から逸脱しない範囲内で、本発明を多様に修正及び変更して実施することができるであろう。このため、変形された実施が、基本的に本発明における特許請求の範囲の構成要素を含んでいれば、全て本発明の技術的範疇に含まれるとみなさなければならない。
上記した構成を有する保護膜蒸着方法によれば、プラズマ化学気相蒸着法を用いて、シリコン窒化膜とシリコン酸化膜からなる保護膜を蒸着し、従来に類似した低いＷＶＴＲを有しながらも、従来の保護膜に比べて、顕著に薄い厚さを有する保護膜を蒸着することができるようになる。
さらには、水分透過率の低い第１の保護膜と、フレキシブルな特性を有する第２の保護膜とからなる多層保護膜を提供し、水分と酸素の浸透を最大限防止しながらも、フレキシブルなディスプレイ装置に適用することができるようになる。
また、第１の保護膜と第２の保護膜は、同一の装置で蒸着されるので、蒸着装置の設置面積を顕著に減らし、さらには、工程時間も、従来に比べて相対的に短縮させることができる。
［付記］
＜１＞
発光素子の保護膜蒸着方法において、
基板の発光素子の上部にシリコン窒化物（ＳｉＮｘ）からなる第１の保護膜を蒸着する段階と、
前記第１の保護膜の上部にシリコン酸化物（ＳｉОｘ）からなる第２の保護膜を蒸着する段階と、を含み、
前記第１の保護膜の厚さと第２の保護膜の厚さの比率は、０．２〜０．４：１であることを特徴とする発光素子の保護膜蒸着方法。
＜２＞
前記第１の保護膜と第２の保護膜を含む全厚さは、５０〜１８０ｎｍであることを特徴とする＜１＞に記載の発光素子の保護膜蒸着方法。
＜３＞
前記第１の保護膜の厚さは、１０〜４０ｎｍであり、前記第２の保護膜の厚さは、４０〜１４０ｎｍであることを特徴とする＜２＞に記載の発光素子の保護膜蒸着方法。
＜４＞
前記第１の保護膜を蒸着する段階において、シラン（ＳｉＨ ４ ）ガスを前駆体ガスとして供給し、ＮＨ ３ またはＮ ２ を反応ガスとして供給し、プラズマ生成のためのＲＦ電力密度は、０．３４乃至０．５８Ｗ／ｃｍ ２ の値を有することを特徴とする＜１＞に記載の発光素子の保護膜蒸着方法。
＜５＞
前記第２の保護膜を蒸着する段階において、ＴＭＤＳＯ（Ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌ−ｄｉｓｉｌｏｘａｎｅ）、ＨＥＤＳ（Ｈｅｘａｅｔｈｙｌ−ｄｉｓｉｌａｎｅ）、ＨＣＤＳ（Ｈｅｘａｃｈｌｏｒｏ−ｄｉｓｉｌａｎｅ）、ＨＭＤＳＯ（Ｈｅｘａｍｅｔｈｙｌ−ｄｉｓｉｌｏｘａｎｅ）、ＢＤＥＡＳ（Ｂｉｓｄｉｅｔｈｙｌａｍｉｎｏ−ｓｉｌａｎｅ）からなる有機前駆体の群からいずれか一つを選択して供給し、О ２ またはＡｒを反応ガスとして供給し、プラズマ生成のためのＲＦ電力密度は、０．６３〜０．８７Ｗ／ｃｍ ２ の値を有することを特徴とする＜１＞に記載の発光素子の保護膜蒸着方法。
＜６＞
前記第２の保護膜の上部にバッファ膜を蒸着する段階をさらに含むことを特徴とする＜１＞に記載の発光素子の保護膜蒸着方法。
＜７＞
前記バッファ膜は、カーボンを含有したシリコン酸化物からなることを特徴とする＜６＞に記載の発光素子の保護膜蒸着方法。
＜８＞
前記バッファ膜を蒸着する段階と、前記第２の保護膜を蒸着する段階は、同一の有機前駆体を用いることを特徴とする＜７＞に記載の発光素子の保護膜蒸着方法。
＜９＞
前記バッファ膜を蒸着する段階と、前記第２の保護膜を蒸着する段階は、連続的に行われることを特徴とする＜８＞に記載の発光素子の保護膜蒸着方法。
＜１０＞
前記第２の保護膜を蒸着する段階から前記バッファ膜を蒸着する段階に移る場合、前記有機前駆体の供給量が相対的に増加しながら、前記反応ガスの供給量は相対的に減ることを特徴とする＜９＞に記載の発光素子の保護膜蒸着方法。
＜１１＞
前記第１の保護膜を蒸着する段階と前記第２の保護膜を蒸着する段階を繰り返して、多層保護膜を蒸着することを特徴とする＜１＞に記載の発光素子の保護膜蒸着方法。
［付記］
＜１＞
発光素子の保護膜蒸着方法において、
基板の発光素子の上部にシリコン窒化物（ＳｉＮｘ）からなる第１の保護膜を蒸着する段階と、
前記第１の保護膜の上部にシリコン酸化物（ＳｉОｘ）からなる第２の保護膜を蒸着する段階と、を含み、
前記第１の保護膜の厚さと第２の保護膜の厚さの比率は、０．２〜０．４：１であることを特徴とする発光素子の保護膜蒸着方法。
＜２＞
前記第１の保護膜と第２の保護膜を含む全厚さは、５０〜１８０ｎｍであることを特徴とする＜１＞に記載の発光素子の保護膜蒸着方法。
＜３＞
前記第１の保護膜の厚さは、１０〜４０ｎｍであり、前記第２の保護膜の厚さは、４０〜１４０ｎｍであることを特徴とする＜２＞に記載の発光素子の保護膜蒸着方法。
＜４＞
前記第１の保護膜を蒸着する段階において、シラン（ＳｉＨ ４ ）ガスを前駆体ガスとして供給し、ＮＨ ３ またはＮ ２ を反応ガスとして供給し、プラズマ生成のためのＲＦ電力密度は、０．３４乃至０．５８Ｗ／ｃｍ ２ の値を有することを特徴とする＜１＞に記載の発光素子の保護膜蒸着方法。
＜５＞
前記第２の保護膜を蒸着する段階において、ＴＭＤＳＯ（Ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌ−ｄｉｓｉｌｏｘａｎｅ）、ＨＥＤＳ（Ｈｅｘａｅｔｈｙｌ−ｄｉｓｉｌａｎｅ）、ＨＣＤＳ（Ｈｅｘａｃｈｌｏｒｏ−ｄｉｓｉｌａｎｅ）、ＨＭＤＳＯ（Ｈｅｘａｍｅｔｈｙｌ−ｄｉｓｉｌｏｘａｎｅ）、ＢＤＥＡＳ（Ｂｉｓｄｉｅｔｈｙｌａｍｉｎｏ−ｓｉｌａｎｅ）からなる有機前駆体の群からいずれか一つを選択して供給し、О ２ またはＡｒを反応ガスとして供給し、プラズマ生成のためのＲＦ電力密度は、０．６３〜０．８７Ｗ／ｃｍ ２ の値を有することを特徴とする＜１＞に記載の発光素子の保護膜蒸着方法。
＜６＞
前記第２の保護膜の上部にバッファ膜を蒸着する段階をさらに含むことを特徴とする＜１＞に記載の発光素子の保護膜蒸着方法。
＜７＞
前記バッファ膜は、カーボンを含有したシリコン酸化物からなることを特徴とする＜６＞に記載の発光素子の保護膜蒸着方法。
＜８＞
前記バッファ膜を蒸着する段階と、前記第２の保護膜を蒸着する段階は、同一の有機前駆体を用いることを特徴とする＜７＞に記載の発光素子の保護膜蒸着方法。
＜９＞
前記バッファ膜を蒸着する段階と、前記第２の保護膜を蒸着する段階は、連続的に行われることを特徴とする＜８＞に記載の発光素子の保護膜蒸着方法。
＜１０＞
前記第２の保護膜を蒸着する段階から前記バッファ膜を蒸着する段階に移る場合、前記有機前駆体の供給量が相対的に増加しながら、前記反応ガスの供給量は相対的に減ることを特徴とする＜９＞に記載の発光素子の保護膜蒸着方法。
＜１１＞
前記第１の保護膜を蒸着する段階と前記第２の保護膜を蒸着する段階を繰り返して、多層保護膜を蒸着することを特徴とする＜１＞に記載の発光素子の保護膜蒸着方法。
Claims (8)
- 発光素子の保護膜蒸着方法において、
基板の発光素子の上部にシリコン窒化物（ＳｉＮｘ）からなる第１の保護膜を蒸着する段階と、
前記第１の保護膜の上部にシリコン酸化物（ＳｉОｘ）からなる第２の保護膜を蒸着する段階と、
前記第２の保護膜の上部にバッファ膜を蒸着する段階と、を含み、
前記第１の保護膜の厚さと第２の保護膜の厚さの比率は、０．２〜０．４：１であり、前記バッファ膜は、カーボンを含有したシリコン酸化物からなり、前記バッファ膜を蒸着する段階と、前記第２の保護膜を蒸着する段階は、同一の有機前駆体を用いることを特徴とする発光素子の保護膜蒸着方法。 - 前記第１の保護膜と第２の保護膜を含む全厚さは、５０〜１８０ｎｍであることを特徴とする請求項１に記載の発光素子の保護膜蒸着方法。
- 前記第１の保護膜の厚さは、１０〜４０ｎｍであり、前記第２の保護膜の厚さは、４０〜１４０ｎｍであることを特徴とする請求項２に記載の発光素子の保護膜蒸着方法。
- 前記第１の保護膜を蒸着する段階において、シラン（ＳｉＨ４）ガスを前駆体ガスとして供給し、ＮＨ３またはＮ２を反応ガスとして供給し、プラズマ生成のためのＲＦ電力密度は、０．３４乃至０．５８Ｗ／ｃｍ２の値を有することを特徴とする請求項１に記載の発光素子の保護膜蒸着方法。
- 前記第２の保護膜を蒸着する段階において、ＴＭＤＳＯ（Ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌ−ｄｉｓｉｌｏｘａｎｅ）、ＨＥＤＳ（Ｈｅｘａｅｔｈｙｌ−ｄｉｓｉｌａｎｅ）、ＨＣＤＳ（Ｈｅｘａｃｈｌｏｒｏ−ｄｉｓｉｌａｎｅ）、ＨＭＤＳＯ（Ｈｅｘａｍｅｔｈｙｌ−ｄｉｓｉｌｏｘａｎｅ）、ＢＤＥＡＳ（Ｂｉｓｄｉｅｔｈｙｌａｍｉｎｏ−ｓｉｌａｎｅ）からなる有機前駆体の群からいずれか一つを選択して供給し、О２またはＡｒを反応ガスとして供給し、プラズマ生成のためのＲＦ電力密度は、０．６３〜０．８７Ｗ／ｃｍ２の値を有することを特徴とする請求項１に記載の発光素子の保護膜蒸着方法。
- 前記バッファ膜を蒸着する段階と、前記第２の保護膜を蒸着する段階は、連続的に行われることを特徴とする請求項１に記載の発光素子の保護膜蒸着方法。
- 前記第２の保護膜を蒸着する段階から前記バッファ膜を蒸着する段階に移る場合、前記有機前駆体の供給量が相対的に増加しながら、反応ガスの供給量は相対的に減ることを特徴とする請求項６に記載の発光素子の保護膜蒸着方法。
- 前記第１の保護膜を蒸着する段階と前記第２の保護膜を蒸着する段階を繰り返して、多層保護膜を蒸着することを特徴とする請求項１に記載の発光素子の保護膜蒸着方法。
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