JP3865358B2

JP3865358B2 - 有機ｅｌ装置の製造方法

Info

Publication number: JP3865358B2
Application number: JP2000107613A
Authority: JP
Inventors: 暁石橋; 敏夫根岸
Original assignee: Ulvac Inc
Current assignee: Ulvac Inc
Priority date: 1999-07-08
Filing date: 2000-04-10
Publication date: 2007-01-10
Anticipated expiration: 2020-04-10
Also published as: JP2001076887A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばＩＴＯ等の透明導電膜の形成方法に関し、特に有機ＥＬ装置のアノード電極に好適な透明導電膜の形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、フルカラーフラットパネルディスプレイ用の素子として、有機ＥＬ装置が注目されている。有機ＥＬ装置は、蛍光性有機化合物を電気的に励起して発光させる自発光型素子で、高輝度、高視野角、面発光、薄型で多色発光が可能であり、しかも数Ｖという低電圧の直流印加で発光する全固体素子で、かつ低温においてもその特性の変化が少ないという特徴を有している。
【０００３】
図５は、一般的な有機ＥＬ装置の構成を示すものである。
図５に示すように、この有機ＥＬ装置１００は、例えばガラス基板１０１上に形成された透明導電膜（アノード電極）１０２の上に、それぞれ有機材料からなる正孔注入輸送層１０３及び発光層１０４が形成され、さらに、その上にカソード電極１０５が形成されている。そして、アノード電極１０２とカソード電極１０５との間に約８Ｖ程度の低電圧を印加するように構成されている。
【０００４】
従来、有機ＥＬ装置の透明導電膜としては、電気抵抗の低い金属であるＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）からなる膜が多く用いられている。
従来、このような透明導電膜は、ＩＴＯ等の成膜材料を用い、基板を加熱しながらスパッタリングを行うことにより形成している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、有機ＥＬ装置のアノード電極用の透明導電膜としては、低抵抗であることに加え、表面が平坦で、しかも、仕事関数値の大きな（５．２ｅＶ程度）ものであることが望まれる。
【０００６】
しかしながら、上述した方法によって得られた透明導電膜は、仕事関数の値が上記５．２ｅＶに達しない（小さい）。このため、従来は、透明導電膜に対して２００℃より高い温度で熱処理を行うことによって所望の仕事関数値の透明導電膜を得るようにしている。
【０００７】
しかし、このような従来例にあっては、基板を加熱しながら透明導電膜を形成する際に透明導電膜の表面が粗くなってしまうという問題があった。
【０００８】
本発明は、このような従来の技術の課題を解決するためになされたもので、成膜時の高温熱処理による問題がなく、しかも低抵抗の透明導電膜を備えた有機ＥＬ装置の製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するためになされた本発明は、スパッタリング法により成膜対象物の表面に透明導電膜を形成し、前記透明導電膜上に有機層を形成する有機ＥＬ装置の製造方法であって、成膜中に前記成膜対象物を加熱せず、スパッタリングガスと酸素を導入してスパッタリングを行い、前記成膜対象物上にＩＴＯからなる透明導電膜を形成する工程と、前記透明導電膜を大気中又は真空中でアニールする工程と、アニールされた前記透明導電膜表面に前記有機層を形成する工程とを有し、前記スパッタリングにおける酸素の導入量を、アニールしない透明導電膜の比抵抗が最小となる導入量より少なくなるように定めることを特徴とする。
本発明は、非加熱のスパッタリングの際に導入される酸素の量に応じて成膜後の透明導電膜の比抵抗が極小値をとるという知見に加え、成膜後のアニールの有無によって、透明導電膜の比抵抗の最小値がそれぞれ異なるとともに、それぞれの最小値におけるスパッタリング時の酸素導入量も異なるという知見に基づいてなされたもので、スパッタリングにおける酸素の導入量を、アニールしない透明導電膜の比抵抗が最小となる導入量より少なくなるように定めることにより、アニール後において比抵抗が小さくなるスパッタ時の酸素導入量を確実に決定することができ、これにより最適のアノード電極を有する種々の有機ＥＬ装置を得ることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る有機ＥＬ装置の実施の形態をその製造方法とともに詳細に説明する。
図１（ａ）〜（ｄ）は、本発明の有機ＥＬ装置の製造方法の参考例を示す工程図、図２（ａ）〜（ｅ）は、本発明の有機ＥＬ装置の製造方法の実施の形態を示す工程図である。
【００１１】
ここでは、まず、図１（ａ）に示すように、例えばガラス基板１０からなる透明な基板（成膜対象物）１０を用意する。そして、この基板１０を大気に曝さずにスパッタリング室（図示せず）内に搬入し、図１（ｂ）に示すように、基板１０の表面にスパッタリング法によりアノード電極として例えばＩＴＯからなる厚さ１５０ｎｍ程度の透明導電膜１１を形成する。
【００１２】
そして、基板１０を加熱せずにスパッタリングを行う。これにより、アモルファス状態の透明導電膜１１ａが得られる。
【００１３】
また、本例においては、スパッタリング室内の圧力を０．３〜１．０Ｐａとすることが好ましい。
【００１４】
本例にあっては、スパッタリングの際に、スパッタリングガスとしてアルゴン（Ａｒ）を、反応性ガスとして酸素(Ｏ₂）を含むガスをスパッタリング室内に導入する。
【００１５】
その際、表面形態の観点から、アルゴン及び酸素からなるガスに、さらに適量の水（Ｈ₂Ｏ）又は水素（Ｈ₂）を添加することが好ましい。
【００１６】
好ましい酸素及び水又は水素の添加量は、後述するアニールの有無によって異なり、この点については後に詳述する。
【００１７】
その後、図１（ｃ）（ｄ）に示すように、透明導電膜１１が形成された基板１０を、大気に曝さずに有機蒸着装置（図示せず）内に搬入し、有機薄膜１２、１３を積層させることにより、有機ＥＬパネル１Ａが得られる。
【００１８】
さらに、有機薄膜１３の表面に、Ｌｉ等からなる電子注入層と、ＡｌＬｉ等からなる金属薄膜（図示せず）を形成し、フォトリソグラフィ法等によって所定のパターニングを行い、パターニングされた金属薄膜をカソード電極とする。そして、このような構成において、アノード電極とカソード電極との間に電圧を印加すると、アノード電極とカソード電極の交差部分の有機薄膜１２、１３中に電流が流れ、その部分を発光させることができる。
【００１９】
一方、本発明においては、図２（ａ）〜（ｅ）に示すように、アモルファス状態の透明導電膜１１ａに対して所定のアニールを行い、その後、上述した有機薄膜１２、１３を形成する。
【００２０】
すなわち、上記アモルファス状態の透明導電膜１１ａが形成された基板１０を、例えば真空状態のアニール室（図示せず）内に搬入し、温度２００〜２５０℃で所定時間アニールを行う。これにより、図２（ｃ）に示すように、結晶化した透明導電膜１１が得られる。そして、上述した参考例と同様の工程によって透明導電膜１の表面に有機薄膜１２、１３を積層させることにより、図２（ｅ）に示す有機ＥＬパネル１Ｂが得られる。
【００２１】
図３（ａ）（ｂ）は、アニール時間と透明導電膜（ＩＴＯ膜）１１の比抵抗との関係を示すグラフで、図３（ａ）は、真空中でアニールを行った場合を示すもの、図３（ｂ）は、大気中でアニールを行った場合を示すものである。
【００２２】
本発明の場合、アニールは真空中又は大気中のいずれの雰囲気でも行うことができ、いずれの雰囲気においても、アニールの時間に応じて透明導電膜１１の比抵抗が小さくなる。
【００２３】
しかし、図３（ａ）（ｂ）から理解されるように、大気中でのアニールの場合は比抵抗の値が約２×１０^-4Ω・ｃｍまで低下するのに３０分以上必要であるのに対し、真空中でのアニールの場合は５分以下の短時間で比抵抗の値が約２×１０^-4Ω・ｃｍまで低下する。
【００２４】
したがって、本発明の場合、真空中でアニールを行えば、プロセス時間を短縮することができ、生産効率を向上させることができる。
【００２５】
図４は、本実施の形態においてスパッタリングの際に導入する酸素(Ｏ₂）の量と透明導電膜（ＩＴＯ膜）の比抵抗との関係を示すグラフである。
【００２６】
図４に示すように、本発明においては、アニールした透明導電膜１１の方が、アニールしない透明導電膜１１ａより比抵抗の最小値を小さくすることができる。
この場合、透明導電膜１１の比抵抗が最小となる酸素の導入量は、アニールしない透明導電膜１１ａと、アニールした透明導電膜１１とで異なっている。
【００２７】
アニールしない透明導電膜１１ａにおいて、透明導電膜１１ａの低抵抗化のためには、約０．６sccmの酸素を導入することが好ましい。
【００２８】
一方、アニールした透明導電膜１１において、透明導電膜１１の低抵抗化のためには、約０．２sccmの酸素を導入することが好ましい。
【００２９】
本実施の形態においては、非加熱で形成したＩＴＯ膜はアモルファスであるため、アニールを行った後であっても膜の表面は平坦である。この場合、スパッタリングガスに適量の水又は水素を添加することにより、ａｓｄｅｐｏでより安定なアモルファス膜が得られ、より平坦なＩＴＯ膜が得られるようになる。
【００３０】
以上述べたように本実施の形態によれば、非加熱下において所定量の酸素を含むガスを導入してスパッタリングを行うことによって、所望の透明導電膜１１が得られる。
【００３１】
なお、図１（ａ）〜（ｄ）に示す参考例のようにアニールを行わない場合には、少ない工程数で有機ＥＬ装置１Ａが得られ、生産効率の向上に寄与することができる。
【００３２】
この有機ＥＬ装置１Ａは、透明導電膜１１ａの抵抗値がやや高いが、画素構成が単純マトリクス型のものであれば十分に実用可能である。
【００３３】
一方、図２（ａ）〜（ｅ）に示す実施の形態のように、スパッタリングの後に、所定の温度で所定時間アニールを行うようにすれば、透明導電膜１１の抵抗値をより小さくすることができる。
【００３４】
なお、この実施の形態の有機ＥＬ装置１Ｂは、画素構成がアクティブマトリクス型のものに好適である。
【００３５】
このように、本実施の形態によれば、表面が平坦で最適のアノード電極を有する種々の有機ＥＬ装置１を得ることができる。
【００３６】
なお、本発明は上述した実施の形態に限られることなく、種々の変更を行うことができる。
例えば、上述の実施の形態の場合は透明導電膜としてＩＴＯを用いた場合を例にとって説明したが、本発明はこれに限られず、例えば、他のあらゆる酸化物透明導電膜（Ｉｎ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｃｄなどをベースとし、Ｓｎ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｓｂといった微量の添加物を一種類又は数種類組み合わせたもの）に本発明を適用することも可能である。
【００３７】
また、本発明は有機ＥＬ装置のみならず、他の透明導電膜を用いる素子や装置に適用することができる。ただし、上記実施の形態のような有機ＥＬ装置に適用した場合に最も有効であることはもちろんである。
【００３８】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、非加熱成膜後のアニールの有無によって、透明導電膜の比抵抗の最小値がそれぞれ異なるとともに、それぞれの最小値におけるスパッタリング時の酸素導入量も異なるという知見に基づき、アニール後において比抵抗が小さくなるスパッタ時の酸素導入量を確実に決定することができ、これにより最適のアノード電極を有する種々の有機ＥＬ装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）〜（ｄ）：本発明の有機ＥＬ装置の製造方法の参考例を示す工程図
【図２】（ａ）〜（ｅ）：本発明の有機ＥＬ装置の製造方法の実施の形態を示す工程図
【図３】（ａ）：アニール時間と透明導電膜（ＩＴＯ膜）の比抵抗との関係を示すグラフ（真空中でアニールを行った場合）
（ｂ）：アニール時間と透明導電膜（ＩＴＯ膜）の比抵抗との関係を示すグラフ（大気中でアニールを行った場合）
【図４】本実施の形態においてスパッタリングの際に導入する酸素(Ｏ₂）の量と透明導電膜（ＩＴＯ膜）の比抵抗との関係を示すグラフ
【図５】一般的な有機ＥＬ装置の構成を示す断面図
【符号の説明】
１（１Ａ、１Ｂ）……有機ＥＬパネル（有機ＥＬ装置）１０……基板（成膜対象物）
１１、１１ａ……透明導電膜１２、１３……有機薄膜

Claims

スパッタリング法により成膜対象物の表面に透明導電膜を形成し、前記透明導電膜上に有機層を形成する有機ＥＬ装置の製造方法であって、
成膜中に前記成膜対象物を加熱せず、スパッタリングガスと酸素を導入してスパッタリングを行い、前記成膜対象物上にＩＴＯからなる透明導電膜を形成する工程と、
前記透明導電膜を大気中又は真空中でアニールする工程と、
アニールされた前記透明導電膜表面に前記有機層を形成する工程とを有し、
前記スパッタリングにおける酸素の導入量を、アニールしない透明導電膜の比抵抗が最小となる導入量より少なくなるように定めることを特徴とする有機ＥＬ装置の製造方法。