JP2008527636A - 電子デバイスを形成するためのプロセス、およびそのようなプロセスによって形成された電子デバイス - Google Patents

Abstract

電子デバイスを形成するための方法が、第１の層を基板の上に形成する工程であって、第１の層が有機層を含む工程と、第１の層を形成した後、第２の層を基板の上に堆積させる工程であって、第２の層を堆積させる工程が、イオンビームスパッタリングを用いて行われる工程とを含む。別の実施形態において、電子デバイスを形成するための方法が、ワークピースを堆積装置の堆積チャンバ内に配置する工程であって、ワークピースが、ワークピースの上にある基板および有機層を含む工程を含む。方法は、堆積装置のプラズマ発生チャンバ内でプラズマを発生させる工程であって、プラズマがワークピースと直接接触しない工程を含む。方法は、また、イオンビームをプラズマ発生チャンバから堆積チャンバ内のターゲットの方に送る工程であって、ターゲットが材料を含む工程と、材料の層を有機層の上に堆積させる工程とを含む。

Description

本発明は、一般に、プロセスおよび電子デバイスに関し、より特定的には、電子デバイスを形成するためのプロセス、およびこれらのプロセスによって形成された電子デバイスに関する。

電子デバイスが、日常生活でより広く使用され続ける。電子デバイスの例としては、有機発光ダイオード（「ＯＬＥＤ」）が挙げられる。ＯＬＥＤは、有機層および無機層の多層スタックを含む。１つまたは複数の有機層が、有機層が形成された後、１つまたは複数の無機層（たとえば、１つまたは複数の金属含有層、１つまたは複数の絶縁層、またはそれらの任意の組合せ）の堆積の間生じることがある損傷に非常に敏感である。従来のマグネトロンスパッタリングを用いるか、スパッタリングの間Ｓ銃を使用するプラズマ集中処理が、下にある有機層に達する帯電粒子、放射線、または両方の悪影響によって、ＯＬＥＤの効率および寿命の損失を引起すことがある。

米国特許第４，３５６，４２９号明細書 米国特許第４，５３９，５０７号明細書 米国特許第５，２４７，１９０号明細書 米国特許第５，４０８，１０９号明細書 米国特許第５，３１７，１６９号明細書

マグネトロンスパッタリング装置１０が、無機フィルムを堆積させるために用いられる、断然、最も一般的なスパッタリング技術である。マグネトロンスパッタリング装置は、ターゲット１２と、ワークピース１４とを含む。ターゲット１２は、ワークピース１４と比較して、比較的負の電位に維持される。Ａｒなどの不活性ガスが供給される。電界の存在下で、Ａｒ⁺および電子が生成されて、プラズマ１６を作る。Ａｒ⁺はターゲット１２に引き寄せられ、ターゲット１２から、材料が追い出され、ワークピース１４上に堆積される。電子がワークピース１４に引き寄せられる。ターゲット１２とワークピース１４との間にプラズマ１６を閉じ込めるために、磁石（図示せず）が使用される。図１に見ることができるように、ワークピースは、プラズマ１６と直接接触し、堆積の間帯電粒子によって絶えずボンバードされている。

スパッタリングの悪影響を低減しようとする別の試みにおいて、より軽いガスが提案されている。たとえば、図１を参照すると、Ｎｅ⁺がＡｒ⁺の代わり用いられる。依然として、ワークピース１４はプラズマ１６と直接接触し、帯電粒子、特に電子が、依然として、ワークピース１４にあたり、プラズマ損傷を引起す。

図２は、スパッタリングするときに使用することができるＳ銃構成の図を含む。この構成において、ワークピース１４は電気回路から除去される。アノード２４およびカソード２２は、ワークピース１４から離れている。Ｓ銃構成は、ワークピース１４へのプラズマ損傷を低減するのを助けるが、堆積の間、多数の帯電粒子、特に電子が、依然として、ワークピース１４にあたる。

電子デバイスを形成するための方法が、第１の層を基板の上に形成する工程であって、第１の層が有機層を含む工程と、第１の層を形成した後、第２の層を基板の上に堆積させる工程であって、第２の層を堆積させる工程が、イオンビームスパッタリングを用いて行われる工程とを含む。

別の実施形態において、電子デバイスを形成するための方法が、ワークピースを堆積装置の堆積チャンバ内に配置する工程であって、ワークピースが、ワークピースの上にある基板および有機層を含む工程を含む。方法は、堆積装置のプラズマ発生チャンバ内でプラズマを発生させる工程であって、プラズマがワークピースと直接接触しない工程を含む。方法は、また、イオンビームをプラズマ発生チャンバから堆積チャンバ内のターゲットの方に送る工程であって、ターゲットが材料を含む工程と、材料の層を有機層の上に堆積させる工程とを含む。

先の一般的な説明および次の詳細な説明は、例示および説明にすぎず、特許請求の範囲に規定されるような本発明を限定するものではない。

本発明を、添付の図において、限定ではなく例として示す。

当業者は、図の要素が、簡単かつ明確にするために示されており、必ずしも同じ割合で描かれていないことを理解する。たとえば、本発明の実施形態の理解を向上させるのを助けるために、図の要素のいくつかの寸法を他の要素に対して誇張することができる。

電子デバイスを形成するための方法が、第１の層を基板の上に形成する工程であって、第１の層が有機層を含む工程と、第１の層を形成した後、第２の層を基板の上に堆積させる工程であって、第２の層を堆積させる工程が、イオンビームスパッタリングを用いて行われる工程とを含む。

一実施形態において、有機層は有機活性層を含む。特定の実施形態において、第１の層は、バッファ層、電荷阻止層、電荷注入層、電荷輸送層、またはそれらの組合せをさらに含む。

別の実施形態において、第２の層は無機層を含む。さらに別の実施形態において、第２の層は導電層を含む。特定の実施形態において、電子デバイスは、アノードと、カソードとを有するＬＥＤを含み、第２の層は、アノードまたはカソードの少なくとも一部である。

さらなる実施形態において、第２の層を堆積させる工程は、第２の層を有機層上に直接堆積させる工程を含む。さらに別の実施形態において、第２の層は絶縁層を含む。さらに別の実施形態において、有機層は、電子デバイス内の電子構成要素の少なくとも一部である。さらなる実施形態において、電子デバイスがこの方法によって形成される。

一実施形態において、電子デバイスを形成するための方法が、ワークピースを堆積装置の堆積チャンバ内に配置する工程であって、ワークピースが、ワークピースの上にある基板および有機層を含む工程を含む。方法は、堆積装置のプラズマ発生チャンバ内でプラズマを発生させる工程であって、プラズマがワークピースと直接接触しない工程を含む。方法は、また、イオンビームをプラズマ発生チャンバから堆積チャンバ内のターゲットの方に送る工程であって、ターゲットが材料を含む工程と、材料の層を有機層の上に堆積させる工程とを含む。

別の実施形態において、イオンビームを送る工程が、プラズマからイオンを抽出して、イオンビームを形成する工程を含む。別の実施形態において、イオンビームを送る工程が、イオンビーム内のイオンを加速する工程を含む。さらに別の実施形態において、ワークピースを配置する工程が、ワークピースが、主偏向角度によって規定された線に沿っていないように、ワークピースを配置する工程を含む。特定の実施形態において、有機層は有機活性層を含む。より特定の実施形態において、有機層は、バッファ層、電荷阻止層、電荷注入層、電荷輸送層、またはそれらの組合せをさらに含む。

さらに別の実施形態において、材料の層は導電層を含む。特定の実施形態において、電子デバイスは、アノードと、カソードとを有するＬＥＤを含み、材料の層は、アノードまたはカソードの少なくとも一部である。

さらなる実施形態において、材料の層は絶縁層を含む。さらに別の実施形態において、電子デバイスがこの方法によって形成される。

本発明の他の特徴および利点は、次の詳細な説明から、および特許請求の範囲から明らかであろう。詳細な説明は、最初に、用語の定義および明確化を扱い、次いで、電子デバイスの製造プロセス、代替実施形態、ならびに利点を扱う。

（１．用語の定義および明確化）
以下で説明される実施形態の詳細を扱う前、いくつかの用語を定義または明確化する。
「アレイ」、「周辺回路」、および「遠隔回路」という用語は、電子デバイスの異なった領域または構成要素を意味することが意図される。たとえば、アレイは、規則的な配列（通常、列および行によって示される）内のピクセル、セル、または他の構造を含むことができる。アレイ内のピクセル、セル、または他の構造は、アレイと同じ基板上であるがアレイ自体の外側にあることができる周辺回路によって、局所的に制御することができる。遠隔回路は、典型的には、周辺回路から離れてあり、かつ、アレイに信号を送るか、アレイから信号を受けることができる（典型的には、周辺回路を介して）。遠隔回路は、また、アレイに無関係の機能を行うことができる。遠隔回路はアレイを有する基板上に載置されてもよいし、されなくてもよい。

「バッファ層」または「バッファ材料」という用語は、下にある層の平面化、１つまたは複数の電荷輸送特性または電荷注入特性、酸素、金属イオン、またはそれらの組合せなどの１つまたは複数の不純物の捕捉（ｓｃａｖｅｎｇｉｎｇ）、または電子デバイスの性能を促進するか向上させるための別の態様を含む、電子デバイスの１つまたは複数の機能を提供するか果たすことができる、１つまたは複数の導電層または導電性材料、１つまたは複数の半導層または半導性材料、またはそれらの任意の組合せを意味することが意図される。バッファ材料は、ポリマー、溶液、分散液、懸濁液、エマルション、コロイド混合物、別の組成物、またはそれらの任意の組合せであることができる。

層、材料、部材、または構造に言及するときの「電荷阻止」という用語は、そのような層、材料、部材、または構造が、電荷が、別の層、材料、部材、または構造内に移動する可能性を低減することを意味することが意図される。

層、材料、部材、または構造に言及するときの「電荷注入」という用語は、そのような層、材料、部材、または構造が、隣接した層、材料、部材、または構造内への電荷移動を促進することを意味することが意図される。

層、材料、部材、または構造に言及するときの「電荷輸送」という用語は、そのような層、材料、部材、または構造が、相対効率および小さい電荷損失で、そのような層、材料、部材、または構造の厚さを通る、そのような電荷の移動を促進することを意味することが意図される。

層または材料に言及するときの「導電性」という用語は、層または材料が、著しい電流が、層または材料を通過するとき著しい電圧降下なしで、材料を通って流れることを可能にすることを意味することが意図される。

「堆積装置」という用語は、１つまたは複数の材料の１つまたは複数の層をワークピースの上に堆積させるために設計された、１つまたは複数の設備、システムまたはサブシステム、またはそれらの任意の組合せを意味することが意図される。堆積装置は、１つまたは複数の堆積チャンバを有することができる。

「堆積チャンバ」という用語は、堆積が実際に生じるように意図された堆積装置の部分を意味することが意図される。堆積チャンバは、部分的にまたは完全に包囲することができる。

「電子デバイス」という用語は、適切に接続され適切な電位が供給されると、集合的に機能を行う、回路、電子構成要素、またはそれらの組合せの集まりを意味することが意図される。電子デバイスは、システムを含むか、システムの一部であることができる。電子デバイスの例としては、ディスプレイ、センサアレイ、コンピュータシステム、アビオニクスシステム、自動車、携帯電話、または別の消費者用または産業用電子製品などが挙げられる。

「絶縁」という用語およびその変形は、著しい数の電荷キャリヤが、材料、層、部材、または構造を通って流れるのを実質的に防止するような電気的特性を有する材料、層、部材、または構造を意味することが意図される。

「イオンビーム」という用語は、プラズマから抽出され、ビームとしてターゲットまたは他の位置の方に送られるイオンを意味することが意図される。

「イオンビームスパッタ」という用語およびその変形は、プラズマ内のイオンが、プラズマから抽出され、イオンビームとしてターゲットの方に送られ、ターゲットから、ターゲット内の材料が、追い出され、次に、ワークピースの露出表面上に堆積される作業を意味することが意図される。

「有機活性層」という用語は、有機層の少なくとも１つが、単独で、または異なる材料と接触するとき、整流接合を形成することができる、１つまたは複数の有機層を意味することが意図される。

「プラズマ」という用語は、イオン化ガスを意味することが意図される。

「プラズマ発生チャンバ」という用語は、プラズマが発生されるか維持される装置のすべての一部を意味することが意図される。プラズマ発生チャンバは、堆積チャンバまたはエッチングチャンバ内に部分的に、または堆積チャンバまたはエッチングチャンバの外側に完全にあることができる。

「主偏向角度」という用語は、イオンビームが表面によって偏向された後、イオンビームを特徴づけるために使用される角度を意味することが意図される。

「放射線放出構成要素」という用語は、適切にバイアスされると、目標波長または波長スペクトルにおける放射線を放出する電子構成要素を意味することが意図される。放射線は、可視光スペクトル内または可視光スペクトルの外側（紫外（「ＵＶ」）または赤外（「ＩＲ」））であることができる。発光ダイオードが、放射線放出構成要素の例である。

「放射線応答構成要素」という用語は、電子構成要素が、目標波長または波長スペクトルにおける放射線を検知するか、そうでなければこれに応答することができることを意味することが意図される。放射線は、可視光スペクトル内または可視光スペクトルの外側（ＵＶまたはＩＲ）であることができる。光検出器、ＩＲセンサ、バイオセンサ、または光起電力セルが、放射線応答構成要素の例である。

「整流接合」という用語は、１つのタイプの電荷キャリヤが、接合を介して、１つの方向に、反対方向と比較して、より容易に流れる、半導体層内の接合、または半導体層と異なる材料との間の界面によって形成された接合を意味することが意図される。ｐｎ接合が、ダイオードとして用いることができる整流接合の例である。

「基板」という用語は、剛性または可撓性であることができ、かつ、ガラス、ポリマー、金属、またはセラミック材料、またはそれらの組合せを含むことができる１つまたは複数の材料の１つまたは複数の層を含むことができるベース材料を意味することが意図される。基板の基準点は、プロセスシーケンスの開始点である。基板は、電子構成要素、回路、または導電性部材を含んでも含まなくてもよい。

「ワークピース」という用語は、プロセスシーケンスの任意の特定の時点における基板を意味することが意図される。基板がプロセスシーケンスの間著しく変化しないであろうが、ワークピースがプロセスシーケンスの間著しく変化することに留意されたい。たとえば、プロセスシーケンスの開始において、基板およびワークピースは同じである。層が基板の上に形成された後、基板は変化していないが、ここで、ワークピースは、基板と、層とを含む。

ここで使用されるように、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「有する（ｈａｓ）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」という用語、またはそれらのいかなる他の変形も、非排他的な包含を網羅することが意図される。たとえば、要素のリストを含むプロセス、方法、物品、または装置が、必ずしも、それらの要素のみに限定されないが、明白に記載されていないか、そのようなプロセス、方法、物品、または装置に固有の他の要素を含むことができる。さらに、そうでないと明白に記載されていない限り、「または」は、排他的なまたはではなく、包含的なまたはを指す。たとえば、条件ＡまたはＢが、次のいずれか１つによって満たされる。Ａが真であり（または存在し）、かつＢが偽である（または存在しない）、Ａが偽であり（または存在せず）、かつＢが真である（または存在する）、ならびに、ＡおよびＢの両方が真である（または存在する）。

さらに、明確にするため、および、ここで説明される実施形態の範囲の一般的な意味を与えるために、「ａ」または「ａｎ」の使用は、「ａ」または「ａｎ」が指す１つまたは複数の物品を説明するために使用される。したがって、説明は、「ａ」または「ａｎ」が使用されるときはいつでも、１つまたは少なくとも１つを含むように読まれるべきであり、単数形は、反対のことがそうでないように意味されることが明らかでない限り、また、複数形を含む。

元素の周期表内の列に対応する族番号は、ＣＲＣ化学物理学ハンドブック（ＣＲＣ Ｈａｎｄｂｏｏｋ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ）、第８１版、（２０００）に見られるような「新表記（Ｎｅｗ Ｎｏｔａｔｉｏｎ）」法を使用する。

特に定義されない限り、ここで使用される技術用語および科学用語はすべて、本発明が属する技術における当業者によって一般に理解されるのと同じ意味を有する。適切な方法および材料を、本発明の実施形態、またはそれらを製造または使用するための方法について、ここで説明するが、説明されるものと同様のまたは同等の他の方法および材料を、本発明の範囲から逸脱することなく用いることができる。ここで挙げられる刊行物、特許出願、特許、および他の引例をすべて、それらの全体を引用により援用する。矛盾する場合は、本明細書は、定義を含めて、優先する。さらに、材料、方法、および例は、例示にすぎず、限定することは意図されない。

本発明の他の特徴および利点は、次の詳細な説明から、および特許請求の範囲から明らかになるであろう。

ここで説明されない程度に、特定の材料、処理行為、および回路に関する多くの詳細は、従来のものであり、有機発光ダイオードディスプレイ技術、光検出器技術、光起電力技術、および半導体技術の範囲内のテキストブックおよび他のソースに見出されるであろう。

（２．電子デバイスを形成するためのプロセス）
ここで、注意を、電子デバイスを形成するためのプロセスに向ける。図３は、ワークピース３０の一部の図を含む。ワークピース３０は、剛性または可撓性であることができ、かつ、有機材料、無機材料、または有機材料および無機材料の両方の１つまたは複数の層を含有することができる基板３１を含む。一実施形態において、電子デバイスは、ボトムエミッションディスプレイを含み、基板３１は、基板３１に入射する放射線の少なくとも７０％がそれを透過されることを可能にする透明な材料を含む。示されていないが、基板３１は、電子デバイスを動作させるための回路を含むことができる。そのような回路は従来のものである。示されていない位置において、回路のためのコンタクトへの開口部が、その後形成された導電層、導電性部材、または導電性構造が、それらの回路に電気的に接続されることを可能にする。

第１の電極層３２が基板３１の上に形成される。第１の電極層３２は、ほとんどいかなる導電性材料も含むことができる。この特定の実施形態において、第１の電極層３２は、形成されている電子デバイスのためのアノードのために使用される。一般に、第１の電極層３２の材料は、カソードとして作用するその後形成された導電性部材より比較的高い仕事関数を有するアノードを形成する。複数の導電層を形成して、第１の電極層３２を作ることができる。この特定の実施形態において、第１の電極層３２は、電子デバイスの使用者側とその後形成された有機活性層との間にある。したがって、第１の電極層３２は、放射線が第１の電極層３２を透過されることを可能にするために透明でなければならない。例示的な材料としては、酸化インジウムスズ（「ＩＴＯ」）、酸化亜鉛スズ（「ＺＴＯ」）、元素金属、金属合金、またはそれらの任意の組合せが挙げられる。ＩＴＯおよびＺＴＯは、第１の電極層３２として使用される場合、より厚いことができ、依然として、放射線の十分な透過を可能にすることができる。たとえば、ＩＴＯまたはＺＴＯが第１の電極層３２として使用される場合、第１の電極層３２は、約１００から２００ｎｍの範囲内の厚さを有することができる。

一実施形態において、第１の電極層３２は、従来の堆積および任意のパターニングのシーケンスを用いて形成することができる。たとえば、第１の電極層３２を、ステンシルマスクを使用して、パターニングされた層として堆積させることができる。別の実施形態において、第１の電極層３２を、基板３１の上に堆積させ、従来のリソグラフィプロセスを用いてパターニングすることができる。本明細書を読んだ後、当業者は、第１の電極層３２を形成する際に多くの他の技術を用いることができることを理解するであろう。

示されていないが、１つまたは複数の任意の基板構造を基板３１の上に形成することができる。そのような任意の基板構造は、従来のものであり、ウェル構造、カソードセパレータなどを挙げることができる。

有機層３４が第１の電極層３２の上に形成される。有機層３４は１つまたは複数の層を含むことができる。有機層３４は、有機活性層３８を含み、任意に、バッファ層、電荷注入層、電荷輸送層、電荷阻止層、またはそれらの任意の組合せのいずれか１つまたは複数を含有することができる。任意のバッファ、電荷注入層、電荷輸送層、電荷阻止層、またはそれらの任意の組合せは、有機活性層３８と第１の電極層３２との間に、有機活性層３８とその後形成された第２の電極層との間に、またはそれらの組合せにあることができる。一実施形態において、正孔輸送層３６が、第１の電極層３２と有機活性層３８との間にある。

有機層３４の形成は、ＯＬＥＤ内の有機層を形成する際に用いられるいずれか１つまたは複数の従来の堆積技術を用いて行われる。一実施形態において、正孔輸送層３６は、ポリアニリン（「ＰＡＮＩ」）、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（「ＰＥＤＯＴ」）などの有機ポリマー、またはテトラチアフルバレンテトラシアノキノジメタン（ＴＴＦ−ＴＣＱＮ）などの有機電荷移動化合物を含むことができる。正孔輸送層は、典型的には、約５０から２５０ｎｍの範囲内の厚さを有する。

有機活性層３８は、１つまたは複数の小分子材料、１つまたは複数のポリマー材料、またはそれらの組合せを含むことができる。小分子材料としては、たとえば、米国特許公報（特許文献１）および米国特許公報（特許文献２）に記載されたものを挙げることができる。あるいは、ポリマー材料としては米国特許公報（特許文献３）、米国特許公報（特許文献４）、および米国特許公報（特許文献５）に記載されたものを挙げることができる。例示的な材料が半導性共役ポリマーである。そのようなポリマーの例が、「ＰＰＶ」と呼ばれるポリ（フェニレンビニレン）である。発光材料は、添加剤とともに、または添加剤なしで、別の材料のマトリックス内に分散させることができるが、典型的には、単独で層を形成する。一実施形態において、有機活性層３８は、一般に、約４０から１００ｎｍの範囲内の厚さを有する。

有機活性層３８が放射線受容電子デバイスに組入れられる場合、有機活性層３８の材料としては、１つまたは複数の共役ポリマー、１つまたは複数のエレクトロルミネセンス材料、またはそれらの組合せを挙げることができる。そのような材料としては、たとえば、多くの共役ポリマーならびにエレクトロルミネセンス材料およびフォトルミネセンス材料が挙げられる。特定の例としては、ポリ（２−メトキシ，５−（２−エチル−ヘキシルオキシ）−１，４−フェニレンビニレン）（「ＭＥＨ−ＰＰＶ」）、またはＣＮ−ＰＰＶとのＭＥＨ−ＰＰＶ複合体が挙げられる。有機活性層３４は、典型的には、約５０から５００ｎｍの範囲内の厚さを有する。

一実施形態において、１つの有機活性層３８のみがアレイ内で使用される。別の実施形態において、異なった有機活性層を、アレイの異なった部分で使用することができる。たとえば、フルカラーディスプレイの場合、有機活性層のための異なった材料を使用して、赤色、緑色、および青色発光構成要素を達成することができる。

次に、ワークピース３０が、堆積装置４００の堆積チャンバ４２０内に配置される。一実施形態において、堆積装置４００はイオンビームスパッタリング装置である。堆積チャンバ４２０は、また、ターゲット４２４を含む。ターゲット４２４は、ワークピース３０の露出表面上に堆積されるべきである１つまたは複数の材料を含む。ワークピース３０は、有機層３４がターゲット４２４に面するように配向される。ターゲット４２４は接地に電気的に接続される。

イオンビーム銃４４０が、イオンビームを発生させるために使用される。いくつかの異なった方法の１つまたは複数で、イオンビーム銃４４０内でプラズマを発生させることができる。たとえば、プラズマを、マイクロ波、無線周波、カウフマン源（Ｋａｕｆｍａｎ ｓｏｕｒｃｅ）を用いることによって生じた熱電子放出（たとえば、フィラメントアノード）、または別の従来の方法によって作ることができる。

一実施形態において、イオンビーム銃４４０は、プラズマ発生チャンバ４４２と、ビームグリッド４４４と、加速グリッド４４６（抑制グリッドとも呼ばれる）とを含む。別の実施形態において、より多いまたはより少ないグリッドを使用することができる。特定の実施形態において、グリッドが使用されない。イオンビーム銃４４０を出て、ターゲットに達する前のイオンは、一次イオンと呼ばれる。一次イオンは、材料に入り、カスケード衝突プロセスで材料の内側で衝突するための十分な運動エネルギーを有する。ターゲット４２４内の原子、分子、または両方が、ターゲット４２４の材料に入る一次イオンによって揺り動かされる（ｓｈａｋｅｎ ｕｐ）。ターゲット４２４内の材料の一部が、追い出されるようになり、ワークピース３０の露出表面上に、および堆積チャンバ４２０の１つまたは複数の壁上に堆積する。

いくつかの一次イオンが、ターゲット４２４によって偏向される。また、電子がターゲット４２４内の材料の原子または分子からストリッピングされるとき、付加的なイオンをターゲット４２４内の材料から発生させることができる。偏向された一次イオンおよび付加的なイオンは、まとめて二次イオンと呼ばれる。二次イオンは、主偏向角度−αに沿って修正コサイン分布によって特徴づけることができる分布４４８を有する。主偏向角度−αによって規定された線４４９が、堆積チャンバ４２０の壁の方に延在する。図４に示されているように、ワークピース３０は、線４４９に接触しないか、そうでなければ線４４９に沿っていないように、チャンバ内に配置される。

堆積装置４００は、また、ガス入口４６２および対応するバルブ４７２、第１の出口４６４および対応するバルブ４７４、ならびに第２の出口４６６および対応するバルブ４７６を含む。一実施形態において、第１の出口４６４は、堆積チャンバ４２０およびプラズマ発生チャンバ４４２内の圧力を第１の真空圧力に低減するために使用される粗引きポンプ（ｒｏｕｇｈｉｎｇ ｐｕｍｐ）に接続することができる。第２の出口４６６は、堆積チャンバ４２０およびプラズマ発生チャンバ４４２内の圧力をさらに低減するための拡散ポンプまたは極低温ポンプに接続することができる。別の実施形態において、より多いガス入口、より多いまたはより少ない出口、またはそれらの組合せを使用することができる。たとえば、ガス入口を、ガスが、最初にプラズマチャンバ４４２に入ることなくチャンバ４２０に入ることを可能にするように配置することができる。コントローラ４８０が、ビームグリッド４４４および加速グリッド４４６に電位を供給することを含む、バルブ４７２、４７４、４７６と、イオンビーム銃４４０とを含む堆積装置４００の動作を制御する。

ワークピース３０が堆積チャンバ４２０内に配置された後、堆積チャンバ４２０は、バルブ４７４、および粗引きポンプに接続された出口４６４を使用して、ポンプダウンされる。所定の圧力に達した後、コントローラ４８０は、バルブ４７４を遮断し、拡散ポンプまたは極低温ポンプに接続された第２の出口４６６へのバルブ４７６を開く。ポンプダウンは、ベースライン圧力に達するまで続く。コントローラ４８０は、信号をガス入口バルブ４７２に送って、ガスが入口４６２を通ってプラズマ発生チャンバ４４２に流れることを可能にする。ガスとしては、貴ガス（たとえば、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘｅ、Ｒｎ、またはそれらの組合せ）、またはＮ₂、Ｏ₂などの他のガス、またはそのような貴ガスまたは他のガスの任意の組合せを挙げることができる。コントローラ４８０は、バルブ４７２および４７６を調整することによって、堆積チャンバ４２０およびプラズマ発生チャンバ４４２内の圧力を調整する。一実施形態において、圧力は１０ｍＴｏｒｒ未満であり、特定の実施形態において、圧力は、約０．００１から１ｍＴｏｒｒの範囲内である。

コントローラ４８０は、ガス入口４６２からプラズマ発生チャンバ４４２に入るガスからプラズマを作るように、プラズマ発生チャンバ４４２内の電界を調整する。プラズマは、イオン、電子、および中性種を含むことができる。一実施形態において、正帯電種としては、Ｈｅ⁺、Ｎｅ⁺、Ａｒ⁺、Ｘｅ⁺、Ｒｎ⁺、Ｎ⁺、またはそれらの組合せを挙げることができる。一実施形態において、ビームグリッド４４４は、接地に対して正電圧であり、加速グリッド４４６は、接地に対して負電圧である。ビームグリッド４４４および加速グリッド４４６の電圧のために使用される実際の値は従来のものである。示されていないが、コリメータを使用して、いったんイオンがイオンビーム銃４４０を出ると、イオンの散乱の量を低減することができる。付加的な電子装置または１つまたは複数の磁石（図示せず）を使用して、イオンビームをさらに集束させることができる。

一次イオンは、入射角度αでターゲット４２４にあたる。先に説明されたように、イオンビームからのいくつかの一次イオンが、ターゲット４２４に入って、ワークピース３０、および堆積チャンバ４２０の１つまたは複数の壁上に堆積される材料を、ターゲット４２４から追い出すのを助けるための十分な運動エネルギーを有する。二次イオンは、分布４４８および主偏向角度−αによって特徴づけられるように移動することができる。しかし、先に説明されたように、ワークピース３０は、線４４９に接触せず、線４４９に沿っていないように配置される。このように、ワークピース３０および特に有機層３４にあたる帯電粒子からの損傷が、実質的になくされる。

堆積は、材料の所望の厚さが、ワークピース３０の露出表面上に層として堆積されるまで続く。示されていないが、任意に、堆積の間回転または加熱されるワークピース３２を可能にするチャックまたは他のホルダに、ワークピース３０を取付けることができる。一実施形態において、堆積された層の応力は５×１０⁹ダイン／ｃｍ²以下である。

堆積が完了した後、コントローラ４８０は、バルブ４７６、およびプラズマを発生するために使用された電子装置を止め、ビームグリッド４４４または加速グリッド４４６、またはそれらの任意の組合せを動作させる。次に、コントローラ４８０は、ガス入口バルブ４７２を調整して、堆積チャンバ４２０が実質的に大気圧に達することを可能にする。堆積チャンバ４２０を充填する（ｂａｃｋｆｉｌｌ）ために使用されるガスは、イオンビームを形成するために使用されるガスと同じまたは異なることができる。一実施形態において、Ｘｅがプラズマのために使用され、Ｎ₂が、堆積チャンバ４２０を充填するために使用される。次に、ワークピース３０は堆積チャンバ４２０から取出される。

堆積装置４００は、付加的な堆積チャンバ４２０と、図４に示されているものと同様の付加的な他の設備とを含むことができる。多数の堆積チャンバ４２０が堆積装置４００内に存在する場合、真空を破壊することなく、ワークピース３０を堆積チャンバ４２０間で移動することができる。そのような堆積装置４００は、他のより反応性でない材料を堆積させる前、比較的反応性の材料（たとえば、１族または２族金属）をワークピース３０上に堆積させるとき、有用であることができる。

図５を参照すると、層５２および５４の一方または両方が、堆積装置４００を使用して堆積される。一実施形態において、層５２および５４の各々は無機層であり、より特定の実施形態において、層５２および５４の各々は導電性金属含有層である。層５２は、第１の電極層３２と比較してより低い仕事関数を有する金属含有層を含む。

層５２は、１族金属（たとえば、Ｌｉ、Ｃｓ）、２族（アルカリ土類）金属、ランタニドおよびアクチニドを含む希土類金属、ならびにそれらの任意の組合せから選択することができる。層５２は、約１から３０ｎｍの範囲内の厚さを有する。層５４は、周期表の、４族から６族、８族、および１０族から１４族から選択される少なくとも１つの元素、ならびにその混合物を含むことができる。一実施形態において、層５４は、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｒｕ、Ｔａ、Ｗ、Ｓｉ、またはそれらの任意の組合せを含むことができる。一実施形態において、層５４は、約１００から２０００ｎｍの範囲内の厚さを有する。１つの特定の非限定的な実施形態において、約１０ｎｍ未満のＢａ層が堆積され、次いで、約５００ｎｍのＡｌ層が堆積される。

層５２および５４のいずれかまたは両方を、パターニングされた層として堆積させる（たとえば、示されていない１つまたは複数のステンシルマスクを使用して）か、ワークピース３０の実質的にすべて、または、その一部、たとえば、電子構成要素（たとえば、ＯＬＥＤまたはセンサ）のアレイの上に堆積させ、その後、従来のリソグラフィプロセスを用いてパターニングすることができる。一実施形態において、層５２および５４は、形成されている電子デバイスのための第２の電極（たとえば、カソード）を形成するために使用される。

代替実施形態において、層５２および５４の１つが、堆積装置４００を使用して堆積され、他方の層が、蒸着などの従来のプロセスを用いて堆積される。

図５に示されていない他の回路を、任意の数の先に説明された層または付加的な層を使用して形成することができる。示されていないが、付加的な絶縁層および相互接続レベルを形成して、アレイの外側にあることができる周辺領域内の回路（図示せず）を考慮することができる。そのような回路としては、行または列デコーダ、ストローブ（たとえば、行アレイストローブ、列アレイストローブ）、またはセンス増幅器を挙げることができる。

図６に示されているように、乾燥剤６４を有するリッド６２が、アレイの外側の位置（図示せず）において基板３１に取付けられて、実質的に完成された電子デバイス６０を形成する。間隙６６が、層５４と乾燥剤６４との間にあってもなくてもよい。リッドおよび乾燥剤のために使用される材料、ならびに取付けプロセスは、従来のものである。

（３．代替実施形態）
上で説明された電子デバイスは、ＯＬＥＤなどの放射線放出構成要素を有するディスプレイ（パッシブマトリックスまたはアクティブマトリックス）を含むことができる。他の実施形態が、無機層が有機層の上に形成される必要がある１つまたは複数の有機層を有する他の電子デバイスを含むことができる。それらの他の電子デバイスは、センサアレイ、光起電力セル、他の同様の電子構成要素、またはそれらの任意の組合せなどの放射線応答構成要素を有することができる。これらの概念を、また、有機層が電子構成要素の一部を形成する別の電子デバイス、たとえば、有機抵抗器を有する液晶ディスプレイにおける使用のために広げることができる。

上で説明されたプロセスを、ディスプレイまたはセンサアレイなどの電子構成要素のアレイを処理するために用いることができる。周辺回路、遠隔回路、またはそれらの組合せのための１つまたは複数の領域などの、アレイの外側のワークピース３０の領域を、アレイと同じ処理条件に曝しても曝さなくてもよい。たとえば、周辺回路、遠隔回路、またはそれらの組合せのための回路を、第１の電極層３２を形成する前、形成することができる。そのような回路を１つまたは複数の絶縁層によって被覆して、図３、図５、および図６に示されているように第１の電極層３２および他のその後形成された層を形成するその後の処理の間、そのような回路を保護するのを助けることができる。一実施形態において、層５２および５４を形成するときステンシルマスクを使用して、層５２および５４が、周辺回路、遠隔回路、またはそれらの組合せのための領域の一部またはすべてなどの、ワークピース３０の望まれない領域上に堆積されるのを実質的に防止することができる。

さらに別の実施形態において、層の順序を逆にすることができる。この実施形態において、アノードおよびカソードは効果的に逆にされる。層５４は、図５および図６に示されているような他の層と比較して、基板３１に最も近くにある。そのような構造は、トップエミッション電子デバイスに有用であることができる。第１の電極層３２は、堆積装置４００を使用してスパッタリングされる。ターゲット４２４は、一実施形態において、ＩＴＯ、ＺＴＯ、またはそれらの組合せである、第１の電極層３２のための材料を含む。この実施形態において、リッド６２は、電子デバイス内の電子構成要素によって放出されるか受けられるべきである放射線について、リッドを通る少なくとも７０％の透過を可能にする。乾燥剤６４が放射線の少なくとも７０％を透過しない場合、それが、放射線を放出するか放射線に応答するべきである電子構成要素を被覆しないように、それを移動させることができる。ボトムエミッションデバイスの場合、カソードが使用者側により近くにある場合、それは、電子構成要素によって放出されるか受けられる放射線に対して実質的に透明である必要があるであろう。互いに比較して、異なったパターンが層５２および５４のために必要とされるか望まれる場合、層５２および５４のための異なったステンシルマスクを使用することができる。

さらに別の実施形態において、層の順序を逆にすることなく、トップエミッション電子デバイスを製造することができる。特定の実施形態において、層５２、層５４、または両方が、付加的な層を含むことができる。たとえば、層５２は、先の実施形態で先に説明されたような材料の第１の層を含み、第２の層をさらに含むことができる。第２の層は、第１の電極層３２に関して説明されたものと同様の１つまたは複数の透明な導電性材料を含むことができる。例示的な材料としては、酸化インジウムスズ（「ＩＴＯ」）、酸化亜鉛スズ（「ＺＴＯ」）、元素金属、金属合金、またはそれらの任意の組合せが挙げられる。ＩＴＯおよびＺＴＯは、層５２内の第２の層として使用される場合、より厚いことができ、依然として、放射線の十分な透過を可能にすることができる。たとえば、ＩＴＯまたはＺＴＯが第２の層として使用される場合、第２の層は、約１００から２００ｎｍの範囲内の厚さを有することができる。層の位置関係は、層５２が、アレイ内の電子構成要素の上にあり、層５４が、上にあるストリップまたは格子の形態であるようなものであることができる。

さらなる実施形態において、層５２は、層５２内の他の層の代わりに、または層５２内の他の層と関連して、１族または２族金属を含む有機塩を含むことができる。

（４．利点）
上で説明された実施形態は、従来の技術と比較して利益を有する。著しいプラズマ損傷、または有機層に達する帯電粒子からの他の損傷を引起すことなく、有機層がワークピース内に存在する間、無機層をワークピースの上にスパッタリングすることができる。ワークピースは、マグネトロンスパッタリングにおけるように、プラズマと直接接触しない。また、ワークピースは、従来のＳ銃構成で行われるように、高エネルギー電子に近い位置でない。

デバイス性能の向上が図７に示されており、これは、電圧の関数としての、放射線放出構成要素、特にこの実施形態においてＯＬＥＤの効率のプロットを含む。有機活性層３８は、ＰＰＶベースのポリマーであるコビオン・スーパー・イエロー（Ｃｏｖｉｏｎ Ｓｕｐｅｒ Ｙｅｌｌｏｗ）（商標）ポリマーである。図７の線７２は、層５２および５４がイオンビームスパッタリングを用いて形成される場合の放射線放出構成要素に対応する。図７の線７４は、層５２および５４がマグネトロンスパッタリングを用いて形成される場合の放射線放出構成要素に対応する。イオンビームスパッタリングを用いて形成された放射線放出構成要素は、マグネトロンスパッタリングを用いて形成された放射線放出構成要素と比較して、効率の向上を有する。

電子構成要素の増加された寿命およびより低い劣化速度が生じるはずであり、というのは、電子デバイスが、より低い電圧で動作させることができ、依然として、所望のまたは目標の放出強度を達成することができるからである。同様の効果が、放射線応答電子構成要素で生じることができる。

一般的な説明または例において上で説明された活動のすべてが必要とされるわけではないこと、特定の活動の一部を必要としなくてもよいこと、および、説明されたものに加えて、１つまたは複数のさらなる活動を行ってもよいことに留意されたい。さらに、活動が記載された順序は、必ずしも、それらが行われる順序ではない。本明細書を読んだ後、当業者は、どんな活動を特定の要求または望みのために用いることができるかを定めることができるであろう。

先の明細書において、本発明を特定の実施形態に関して説明した。しかし、当業者は、特許請求の範囲に記載されるような本発明の範囲から逸脱することなく、１つまたは複数の修正または１つまたは複数の他の変更を行うことができることを理解する。したがって、明細書および図は、限定的な意味ではなく例示的な意味でみなされるべきであり、いかなるおよびすべてのそのような修正および他の変更が、本発明の範囲内に含まれることが意図される。

任意の１つまたは複数の利益、１つまたは複数の他の利点、１つまたは複数の問題の１つまたは複数の解決策、またはそれらの任意の組合せを、１つまたは複数の特定の実施形態に関して上で説明した。しかし、利益、利点、問題の解決策、または、いかなる利益、利点、または解決策が生じるかより顕著になることを引起し得るいかなる要素も、特許請求の範囲のいずれかまたはすべての、重要な、必要な、または本質的な特徴または要素と解釈されるべきではない。

明確にするため、別個の実施形態に関連して上でおよび下で説明される本発明のいくつかの特徴を、また、１つの実施形態において組合せで提供することができることが理解されるべきである。逆に、簡潔にするため、１つの実施形態に関連して説明される本発明のさまざまな特徴を、また、別個に、または任意のサブコンビネーションで提供することができる。さらに、範囲内に記載された値への言及は、その範囲内のどの値も含む。

（図面の簡単な説明）
（図１）マグネトロンスパッタリング装置の一部の図を含む。（先行技術）。
（図２）スパッタリング装置に使用されるＳ銃の一部の図を含む。（先行技術）。
（図３）第１の電極層および有機層を基板の上に形成した後のワークピースの一部の断面図の図を含む。
（図４）堆積チャンバ内に配置されたワークピースを含む堆積装置の図を含む。
（図５）イオンビームスパッタリングを用いて第２の電極層を形成した後の有機層を含むワークピースの断面図の図を含む。
（図６）実質的に完成された電子デバイスの断面図の図を含む。
（図７）放射線放出構成要素について、電圧の関数としての効率のプロットを含む。

Claims (20)

1. 電子デバイスを形成するための方法であって、
   第１の層を基板の上に形成する工程であって、前記第１の層が有機層を含む工程と、
   前記第１の層を形成した後、第２の層を前記基板の上に堆積させる工程であって、前記第２の層を堆積させる工程が、イオンビームスパッタリングを用いて行われる工程とを含むことを特徴とする方法。
2. 前記有機層が有機活性層を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記第１の層が、バッファ層、電荷阻止層、電荷注入層、電荷輸送層、またはそれらの組合せをさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 前記第２の層が無機層を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 前記第２の層が導電層を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
6. 前記電子デバイスが、アノードと、カソードとを有するＬＥＤを含み、
   前記第２の層が、前記アノードまたは前記カソードの少なくとも一部であることを特徴とする請求項５に記載の方法。
7. 前記第２の層を堆積させる工程が、前記第２の層を前記有機層上に直接堆積させる工程を含むことを特徴とする請求項４に記載の方法。
8. 前記第２の層が絶縁層を含むことを特徴とする請求項４に記載の方法。
9. 前記有機層が、前記電子デバイス内の電子構成要素の少なくとも一部であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
10. 請求項１に記載の方法によって形成されることを特徴とする電子デバイス。
11. 電子デバイスを形成するための方法であって、
    ワークピースを堆積装置の堆積チャンバ内に配置する工程であって、前記ワークピースが、前記ワークピースの上にある基板および有機層を含む工程と、
    前記堆積装置のプラズマ発生チャンバ内でプラズマを発生させる工程であって、前記プラズマが前記ワークピースと直接接触しない工程と、
    イオンビームを前記プラズマ発生チャンバから前記堆積チャンバ内のターゲットの方に送る工程であって、前記ターゲットが材料を含む工程と、
    前記材料の層を前記有機層の上に堆積させる工程とを含むことを特徴とする方法。
12. 前記イオンビームを送る工程が、前記プラズマからイオンを抽出して、イオンビームを形成する工程を含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
13. 前記イオンビームを送る工程が、前記イオンビーム内のイオンを加速する工程を含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
14. 前記ワークピースを配置する工程が、前記ワークピースが、主偏向角度によって規定された線に沿っていないように、前記ワークピースを配置する工程を含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
15. 前記有機層が有機活性層を含むことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
16. 前記有機層が、バッファ層、電荷阻止層、電荷注入層、電荷輸送層、またはそれらの組合せをさらに含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
17. 前記材料の層が導電層を含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
18. 前記電子デバイスが、アノードと、カソードとを有するＬＥＤを含み、
    前記材料の層が、前記アノードまたは前記カソードの少なくとも一部であることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
19. 前記材料の層が絶縁層を含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
20. 請求項１１に記載の方法によって形成されることを特徴とする電子デバイス。