Способ образования изолирующего слоя посредством частиц с низкой энергией

Способ образования изолирующего слоя посредством частиц с низкой энергией

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область изобретения

Изобретение относится к способу получения функциональных слоев, таких как защитные, пассивирующие, герметизирующие и ориентирующие слои, на органическом электронном устройстве методом осаждения пучка частиц с низкой энергией, к функциональным слоям, получаемым посредством этого способа, и к электронным устройствам, содержащим такие функциональные слои.

Предпосылки создания и уровень техники

Защитные слои необходимы для электронного устройства, прежде всего для органических электронных устройств. Двумя основными применениями являются следующие:

- пассивирование функционального слоя для следующих этапов способа во время изготовления устройства и

- герметизация прежде всего для защиты от воздействия воды и кислорода.

Существует большой спрос на хорошие защитные слои. Органические материалы, обычно используемые для этой цели в уровне техники, как правило, являются мягкими и страдают от своей внутренней проницаемости для воды и кислорода. До настоящего времени не сообщалось об удовлетворительном решении в уровне техники для обеспечения устойчивого защитного и/или пассивирующего слоя на верхней части органических электронных устройств, таких как органические полевые транзисторы (OFET).

Наряду с защитными слоями, существует растущий спрос на ориентирующие слои для некоторых компонентов органических электронных устройств, особенно имеющих жидкокристаллические мезофазы. Известно, что высокооднородное макроскопическое ориентирование этих материалов в их мезофазе может существенно увеличить их электронные свойства, такие как, например, подвижность носителей заряда, и, тем самым, улучшить характеристики содержащих их органических электронных устройств.

Ввиду этогоβ большое внимание уделяют неорганическим функциональным покрытиям. Однако известные до сих пор в уровне техники способы плазмохимического осаждения, такие как CVD (химическое осаждение из паровой фазы) и PECVD (плазменно-стимулированное химическое осаждение из паровой фазы), не подходят для изготовления неорганических покрытий или слоев на органических материалах из-за высоких температур и агрессивных компонентов плазмы, которые вредны для органических электронных материалов. Способ осаждения импульсной плазмы, так как раскрыто, например, в US 2005/0181535 А1, может только частично решить эту проблему.

Более "дружественные" способы для осаждения неорганических частиц на органических структурах связывают с потоками частиц или пучками частиц. Термин "частицы", как использовано далее, включает в себя ионы, радикалы, нейтральные молекулы и атомы или смеси вышеприведенного. Наиболее общая классификация способов осаждения частиц наглядно и схематично показана на фигуре 1. Можно выбрать три фундаментальных способа осаждения пучка частиц:

1) осаждение из паровой фазы (VD),

2) осаждение методом распыления (SD),

3) прямое осаждение (DD).

В случае со способом 1), как показано на фигуре 1а, материал покрытия переносится в паровую фазу посредством электрического или электронно-лучевого нагрева. Поток пара (1) достигает подложки (2) и осаждается на ней, образуя тем самым покрытие (3).

В случае с способом 2), как показано на фигуре 1б, если пучок ускоренных ионов или плазмы (1'), имеющий энергию в несколько килоэлектронвольт, направлен на первую подложку (4), также известную как "мишень", он приводит к абляции материала из мишени. Извлеченные частицы (1) имеют намного меньшую энергию и могут быть осаждены на желаемую вторую подложку (2) для образования пленки (3). Этот способ известен как осаждение пучка ионов методом распыления.

В случае со способом 3), как показано на фигуре 1в, если пучок частиц (1), имеющий низкую энергию (намного менее чем 100 электронвольт) направлен непосредственно на подложку (2), частицы конденсируются и вступают в реакцию на подложке, образуя постоянную пленку (3). Этот способ далее именуется прямым осаждением (пучка частиц).

Вышеописанные способы осаждения можно разделить на способы физического и химического осаждения. Последний включает в себя реакции между частицами, образующими покрытие, приводящие к образованию ковалентных связей. Соответствующие вышеупомянутые способы 1) и 2) обычно называются химическим осаждением из паровой фазы (CVD) и реактивным распылением. Они инициируются посредством нагрева подложки или вставки реактивных составляющих в потоки частиц, производящих покрытия. Естественно, способ прямого осаждения плазмы является химическим способом.

Вышеописанные способы осаждения могут дополнительно сопровождаться или стимулироваться плазмой или ионами. Термин "в присутствие плазмы" обычно означает, что в ходе осаждения покрытия обрабатываются пучком ускоренных частиц с энергией ниже, чем энергия, необходимая для эффективной абляции осажденных пленок. Термин "плазменное стимулирование" означает, что образующие пленку частицы подвергаются плазменному разряду. Эти дополнительные способы привлечены по нескольким причинам:

- для усиления реакционной способности образующих покрытие частиц,

- для улучшения адгезии покрытия к подложке и для повышения плотности покрытия.

Присутствие особенно эффективно для способа осаждения из паровой фазы, который в противном случае производит только покрытия с низкой плотностью.

Способы осаждения можно также рассматривать с точки зрения преобладающей энергии частиц. В способе осаждения из паровой фазы энергия частиц составляет обычно примерно kT, то есть несколько миллиэлектронвольт. В способе распыления пучка ионов энергия обычно составляет примерно несколько электронвольт или десятков электронвольт. В способе прямого осаждения она обычно равна десяткам электронвольт. Разная энергия частиц в этих способах приводит к разной морфологии покрытий. Обычно плотность покрытий увеличивается с энергией частиц. Это означает, что частицы после осаждения все еще имеют некоторую кинетическую энергию, позволяющую им перемещаться по поверхности. Это увеличивает вероятность захвата частиц в полостях, которые присутствуют на образовавшемся покрытии. Однако в то же время энергия частиц не должна превышать критическое значение, которое обычно находится в диапазоне нескольких сотен электронвольт, так как затем способ травления (или абляции) будет преобладать над осаждением.

Нанесение неорганических пленок на органические электронные слои накладывает дополнительные требования. С одной стороны, энергия частиц должна быть достаточно высокой для того, чтобы образовывать плотную пленку. С другой стороны, рост энергии увеличивает риск разрушения органического слоя. Вследствие этого пассивирование органических электронных слоев обычно обеспечивается способом осаждения из паровой фазы, функционирующим с частицами низкой энергии. Однако этот известный из уровня техники способ осаждения приводит к покрытиям низкой плотности, которые демонстрируют только плохие газоизолирующие свойства

Поэтому для увеличения плотности осажденных из паровой фазы пленок в уровне технике предложены способы осаждения из паровой фазы с плазменным стимулированием и с присутствием пучка частиц. Например, в US 7163721 заявлен способ плазмохимического осаждения из паровой фазы (PECVD), в котором материал нагревают и выпаривают. Пар подвергают воздействию плазменного разряда, который улучшает как реакционную способность частиц, так и энергию частиц. Первое позволяет уменьшить температуру, в то время как второе делает пленку с покрытием плотнее. Согласно US 7163721 задействован двухэтапный способ. Сначала защитный, почти пористый слой осаждается посредством химического осаждения из паровой фазы, затем более плотный слой осаждается с помощью способа с плазменным стимулированием. Первый защитный слой необходим для защиты органического покрытия от воздействия плазмы, разрушительного для органической электроники, второй более плотный слой необходим для покрытия пор первого слоя для лучшей изоляции органического слоя. В качестве модификации этого способа US 7163721 предлагает использовать осаждение из паровой фазы с небольшим присутствием плазмы, а затем с большим присутствием плазмы для выработки плотного слоя (плазменно-стимулированное осаждение атомных слоев, PEALD).

US 2007/0172696 А1 описывает способ ионного осаждения из паровой фазы. Пучок ионов используют для стимулирования реакционной способности частицы и сжатия покрытия.

Однако эти стимулированные и сопровождающиеся способы осаждения из паровой фазы из уровня техники не полностью исключают бомбардировку органических электронный слоев частицами высокой энергии и высокой реакционной способности, что сохраняет высокий риск повреждения органических электронных структур. Кроме того, эти способы являются скорее усложненными, потому что они включают в себя несколько разных источников частиц и несколько этапов осаждения. Это ограничивает производительность и увеличивает производственные затраты.

Поэтому все еще существует потребность в способе осаждения плотной функциональной пленки, подобной защитному или ориентирующему слою, на органический слой органического электронного устройства, которая не повреждает органический слой и не оказывает или оказывает только незначительное негативное воздействие на характеристики устройства.

Поэтому целью данного изобретения является разработка способа изготовления функциональных слоев, прежде всего защитного слоя или ориентирующего слоя на электронном устройстве, предпочтительно органическом электронном устройстве, таком как, например, органическом полевом транзисторе (OFET) или органическом фотоэлектрическом устройстве (OPV), при этом данный способ не наносит вреда органическому слою, не оказывает или оказывает только незначительное негативное воздействие на характеристики устройства, является эффективным и рентабельным, подходит для массового производства и не имеет недостатков вышеописанных способов из уровня техники. Другими целями данного изобретения являются очевидными для специалиста из следующего подробного описания.

Было обнаружено, что эти цели могут быть достигнуты с помощью способа осаждения, в котором преобладающая кинетическая энергия образующих осаждаемый слой частиц тщательно оптимизирована. Оптимизированный диапазон энергии для органических электронных слоев в способе данного изобретения установлен в пределах от 0,1 до 80 электронвольт. Верхний предел диапазона энергии все еще является приемлемым для органических электронных структур, в то время как нижний предел все еще дает покрытиям допустимую однородность, плотность, адгезию и прочность. Этот оптимизированный диапазон энергии частиц может быть достигнут посредством подходящего выбора источников частиц и условий обработки. Кроме того, заявленный в данном изобретении способ имеет преимущество в том, что он является очень простым и эффективным, особенно для крупносерийного производства, так как ему требуется только один этап осаждения, и он позволяет использовать стандартные источники пучков частиц.

Термины и определения

Термин "пучок частиц" обозначает пучок нейтральных молекул и атомов, ионов, радикалов или смеси вышеозначенного, такой как плазма.

Термин "ускоренный пучок частиц" в уровне техники обычно обозначает пучок частиц, выработанных источником частиц, которые обладают полученным ускорением (обычно посредством электростатических источников) до или после выхода из источника частиц. В уровне техники отсутствует хорошо установившаяся терминология ускоренных пучков частиц. Обычно все они относятся к пучкам ионов, потому что только ионный компонент пучка частицы получает ускорение. Однако более точные определения даны ниже, принимая во внимание разницу в извлечении пучков частиц из области плазменного разряда.

Термин "пучок плазмы" или "ускоренный пучок плазмы" обозначает пучок частиц, образованный непосредственно в тлеющем разряде и выдавленный из области разряда посредством электрического поля, обычно посредством высокого потенциала анода.

Термин "пучок ионов" обозначает ионный поток, извлеченный из тлеющего разряда обычно посредством системы решеток. В этом случае область тлеющего разряда и образованный пучок пространственно разделены.

Термин "энергия частиц" обозначает кинетическую энергию отдельных частиц. В зависимости от источника частиц частицы имеют узкое или широкое распределение энергии. Энергия частиц, соответствующая максимальному распределению энергии, будет называться "преобладающая энергия частиц".

Термин "слабо ускоренные частицы" или "частицы с низкой преобладающей энергией частиц" обозначает частицы, имеющие низкую преобладающую энергию >0,01 электронвольт, предпочтительно >0,05 электронвольт, более предпочтительно >0,1 электронвольт, и наиболее предпочтительно >0,5 электронвольт, и <150 электронвольт, более предпочтительно <80 электронвольт, и наиболее предпочтительно <40 электронвольт или даже <30 электронвольт.

Термин "умеренно ускоренные частицы" означает, что частицы имеют умеренную преобладающую энергию >100 электронвольт, предпочтительно >1000 электронвольт и наиболее предпочтительно >2000 электронвольт и <10000 электронвольт, более предпочтительно <5000 электронвольт и наиболее предпочтительно <4000 электронвольт.

Термин "источник с анодным слоем" обозначает источник пучка частиц из семейства холловских источников, вырабатывающий потоки умеренно ускоренной плазмы с широким распространением энергии частиц, максимальная энергия частиц значительно ниже, чем 10000 электронвольт, и максимальное распределение энергии при 2/3 максимальной энергии. Этот источник обычно используется для осаждения способом травления и распыления пучка частиц. В случае с осаждением методом распыления пучок умеренно ускоренной плазмы (первичный пучок) направлен на мишень. Извлеченные частицы мишени с энергией в несколько электронвольт образуют вторичный пучок частиц, который направлен на подложку. Источник с анодным слоем, как в режиме травления, так и в режиме распыления может функционировать с химически неактивными и химически активными газами или их смесями. Подробности конструкции такого источника, принцип работы и эксплуатационные параметры можно найти в работе В. Журин, X. Кауфман, Р. Робинсон, Плазменные источники, наука и технологии (V. Zhurin, H. Kaufman, R. Robinson, Plasma Sources Sci. Tecnol.), 8, p.1, 1999.

Термин "конечный холловский источник" обозначает источник пучка частиц из семейства холловских источников, вырабатывающий потоки слабо ускоренной плазмы с широким распространением энергии частиц, максимальной энергией частиц менее чем 150 электронвольт и максимальное распределение при 2/3 максимальной энергии. Питающий газ этого источника обязательно включает в себя реактивные составляющие. Этот источник обычно используется для прямого осаждения, стимулирования пучка лучей при осаждении пленки и очистке поверхности. Для осуществления осаждения питающий газ источника обязательно включает в себя реактивные составляющие. Стимулирующие и очищающие функции обычно осуществляются плазмой химически неактивных газов. Подробности конструкции этого источника, принципов работы и эксплуатационные параметры можно найти, например, в US 4862032.

Термин "химически активные частицы" означает, что частицы способны вступать в химическую реакцию с другими частицами на подложке, приводя к осаждению пленки. Газы, плазма которых производит химически активные частицы, называются "химически активные газы". Примерами этих газов являются углеводородные газы (такие как СН₄, С₂Н₆ или С₂Н₂), SiH₄, N₂ и О₂.

Термин "химически неактивные частицы" обозначает частицы, которые не вступают в реакцию (или плохо реагируют) с другими частицами. Имея достаточное ускорение, эти частицы скорее вызывают физическое травление подложки, а не осаждение пленки. Газы, обеспечивающие химически неактивные частицы, именуются "химически неактивными" газами. Примерами таких газов являются инертные газы Ar, Xe, Kr и т.д.

Термины "SiO_x", "SiO_xN_y", "SiN_x", "AlO_x", "a-C:H" и т.д. обозначают оксид кремния, оксинитрид кремния, нитрид кремния, оксид алюминия, аморфный гидрированный углерод и т.д. или пленки или покрытия вышеперечисленного.

Термин "тонкая пленка" обозначает пленку, имеющую толщину в диапазоне от нескольких нм до нескольких мкм, в случае с органически электронными функциональными слоями обычно в диапазоне от 1 нм до 2 мкм, предпочтительно от 10 нм до 1 мкм.

Термин "пленка" и "слой" включают в себя жесткие или гибкие, самонесущие или свободностоящие пленки с механической устойчивостью, а также покрытия или слои на направляющей подложке или между двумя подложками.

Термин "пассивирующий слой (или пленка)" относится к слою на органически электронном устройстве или к компоненту вышеозначенного, который делает органическое электронное устройство или компонент инертным (пассивным) относительно влияния окружающей среды.

Термин "герметизирующий слой (или пленка)" относится к слою, защищающему органическое электронное устройство или компонент вышеозначенного от агрессивных внешних факторов, таких как влажность и кислород. Синонимами этого термина являются "запирающий слой" или "упаковочный слой".

Термин "защитный слой (или пленка)", как применено выше и ниже, включает в себя как пассивирующие, так и герметизирующие слои и обозначает слой, который служит в качестве барьера или защиты от воздействия окружающей среды, такой как, например, воды, газов, подобных кислороду, или механического напряжения.

Термин "ориентирующий слой (или пленка)" обозначает слой для ориентирования молекул компонентов органических электронных устройств или молекул жидких кристаллов (ЖК) в ЖК-устройствах или органических электронных устройствах.

Термин "функциональный слой (или пленка)" обозначает пленку или слой в органическом электронном устройстве, который имеет одну или более специальных функций, такие как, например, функцию защиты, пассивирования, герметизации и/или ориентирования.

Изложение сущности изобретения

Изобретение относится к способу обеспечения защитного, пассивирующего или герметизирующего слоя на органическом электронном устройстве или его компоненте путем осаждения слабо ускоренных частиц методом распыления пучка ионов или плазмы либо методом прямого осаждения пучка ионов или плазмы, характеризующемуся тем, что на органическое электронное устройство или компонент воздействуют пучком частиц с преобладающей энергией частиц от 0,1 до 30 электронвольт, осаждая таким образом слой указанных частиц на электронном устройстве или компоненте. При этом на электронное устройство или его компонент может оказываться, напрямую или через маску, воздействие пучком частиц, таких как нейтральные частицы, радикалы, ионы или смеси вышеперечисленного, имеющим вышеуказанную низкую преобладающую энергию.

Способ обеспечения слоя, как описано выше и ниже, не включает в себя способы или этапы способа, выбранные из осаждения из паровой фазы (VD), плазменно-стимулированного (или ионно-стимулированного) осаждения, плазменного (или ионного) осаждения, включающего в себя, но не ограниченного ими, осаждение из паровой фазы, ионное осаждение из паровой фазы (IAD), плазменно-стимулированное химическое осаждение из паровой фазы (PECVD), плазменно-стимулированное осаждение атомных слоев (PEALD) и плазменно-стимулированное осаждение нанослоев (PENLD).

Как указано выше, предлагаемый в изобретении способ осаждения включает в себя, без ограничений им, осаждение слабо ускоренных частиц методом распыления пучка ионов или плазмы и методом прямого осаждения пучка ионов или плазмы.

Предпочтительные источники для осаждения методом распыления на устройствах согласно данному изобретению включают в себя, но не ограничены ими, источники с анодным слоем семейства Холла. Предпочтительные источники для прямого осаждения на структуры устройства согласно данному изобретению включают в себя, но не ограничены ими, холловские источники.

Предпочтительно, осажденный посредством способа согласно данному изобретению слой является функциональным слоем электронного устройства, наиболее предпочтительно пассивирующим слоем, защитным слоем, герметизирующим (капсулирующим) слоем или ориентирующим слоем.

Также изобретение относится к защитному, герметизирующему или пассивирующему слою органического электронного устройства, который одновременно используется в качестве ориентирующего слоя для материалов жидких кристаллов.

Также изобретение относится к защитному, герметизирующему или пассивирующему слою органического электронного устройства, который одновременно используется в качестве ориентирующего слоя для других компонентов, предпочтительно жидкокристаллических компонентов, органически электронных или жидкокристаллических устройств.

Также изобретение относится к способу, описанному выше и ниже, который включает в себя один или более дополнительных этапов осаждения частиц для подготовки одной или более дополнительных ориентирующих пленок, в котором пучок частиц в последующем этапе(-ах) осаждения является тем же самым или отличным от первого этапа осаждения и в котором пучок частиц направлен на подложку из тех же самых или других направлений (предпочтительно под косым углом к плоскости подложки), как и в первом этапе осаждения.

Также изобретение относится к способу герметизации органического электронного устройства или его компонента, при котором органическое электронное устройство или компонент подвергаются способу осаждения, как описано выше и ниже.

Также изобретение относится к пассивирующему, защитному, герметизирующему или ориентирующему слою, получаемому или полученному посредством способа, как описано выше и ниже.

Также изобретение относится к органическому электронному устройству или его компоненту, который содержит один или несколько функциональных слоев, получаемых или полученных посредством способа, как описано выше и ниже.

Также изобретение относится к органическому электронному устройству или его компоненту, который герметизируется посредством способа, как описано выше и ниже.

Органические электронные устройства и компоненты включают в себя без ограничения электрооптические дисплеи, жидкокристаллические дисплеи (LCD), оптические устройства хранения информации, электронные устройства, органические полупроводники, органические полевые транзисторы (OFET), интегральные схемы (1C), органические тонкопленочные транзисторы (OTFT), RFID-метки, органические светоизлучающие диоды (OLED), органические светоизлучающие транзисторы (OLET), электролюминесцентные дисплеи, органические фотоэлектрические устройства (OPV), органические солнечные элементы (O-SC), органические лазерные диоды (O-лазер), органические интегральные схемы (O-IC), осветительные устройства, сенсорные устройства, электродные материалы, фотопроводники, фотодетекторы, электрографические записывающие устройства, конденсаторы, слои с инжекцией заряда, диоды Шоттки, сглаживающие слои, антистатические пленки, проводящие подложки и проводящие структуры.

Краткое описание чертежей

Фигура 1 схематично показывает способы осаждения из паровой фазы (а), осаждения распылением (б) и (в) прямое осаждение с помощью пучка частиц.

Фигура 2 схематично показывает геометрии осаждения в способе согласно данному изобретению.

Фигура 3 примерно показывает конструкцию и принцип работы источника (а) с анодным слоем и принцип осаждения этого источника (б).

Фигура 4 примерно показывает конструкцию и принцип работы торцевого холловского источника (а) и принцип осаждения этого источника (б).

Фигуры 5а и 5б показывают передаточные кривые транзистора с нижним затвором согласно примеру 1 до и после обработки плазменным осаждением.

Подробное описание изобретения

Электронное устройство или его компонент, на который осаждается функциональный слой, также далее кратко именуется "подложкой".

Как сказано выше, в случае с используемым в уровне техники осаждением из паровой фазы энергия частиц очень мала и обычно находится в диапазоне от 0,001 до 0,01 электронвольт. Вследствие этого полученные посредством осаждения из паровой фазы покрытия из уровня техники обычно достаточно пористые и механически неустойчивые. Поэтому, наряду с другими причинами, для придания дополнительной энергии частицам в способе осаждения из паровой фазы требуется присутствие плазмы. С другой стороны, в случае с такими плазменными способами, такими как PECVD, частицы имеют высокий уровень энергии и химическую активность, которая вредна для органической электроники.

Данное изобретение обеспечивает простой принцип осаждения без использования дополнительных способов стимулирования или соучастия, получение покрытий на органических слоях с высокой плотностью, хороших газо- и гидроизолирующих свойств и высокой механической стойкости.

Способ данного изобретения основан на всесторонней оптимизации кинетической энергии частиц, образующих покрытие на других органических электронных устройствах. С другой стороны, эта энергия должна быть достаточно большой для того, чтобы обеспечить образование плотных и однородных пленок с хорошими изолирующими свойствами относительно влажности и агрессивных газов. С другой стороны, энергия частиц должна быть как можно более низкой для того, чтобы минимизировать разрушающее воздействие частиц. Авторы данного изобретения обнаружили, что оптимизированный диапазон преобладающей энергии частиц находится в пределах от 0,01 до 150 электронвольт, предпочтительно от 0,05 до 80 электронвольт, наиболее предпочтительно от 0,1 до 40 электронвольт, даже более предпочтительно от 0,1 до 30 электронвольт. Оптимизированное значение энергии зависит от типа частиц, их химической активности и т.д.

Этот диапазон энергии частиц может быть достигнут посредством тщательного выбора способов осаждения и источников частиц. Наиболее подходящие способы обсуждены ниже. Дальнейшая оптимизация энергии частиц может быть осуществлена, например, посредством изменения расстояния между источником частиц и подложкой или, другими словами, средним количеством столкновений ускоренной частицы с атомами газа, что приводит к рассеиванию энергии частиц. Благодаря этому способу может быть получено уменьшение энергии частиц на два порядка [смотри К. Майер, И. Шуллер и К. Фалько, Термализация атомов, полученных методом распыления (К. Mayer, I. Schuller and С. Falco, Termalization of Sputtered Atoms). J. Appl. Phys., 52 (9), 5803 (1981)].

На фигуре 2 схематично и иллюстративно показаны типичные геометрии осаждения. В данном случае ссылочная позиция (1) обозначает пучок лучей, (2) - подложку, (3) - покрывающую пленку и (4) и (4') соответственно, направление перемещения пучка лучей и подложки. Для того чтобы создать пассивирующее или герметизирующее покрытие на органическом электронном слое, пучок лучей предпочтительно направлен на органический слой нормально или наклонно, как показано на фигурах 2б и 2в. Для того чтобы создать ориентирующий слой для органических молекул, который стимулирует их плоскостную или наклонную ориентацию, пучок частиц, предпочтительно, направлен наклонно. Наклонное осаждение может быть осуществлено двумя способами. В первой геометрии, как показано на фигуре 2б, ось симметрии источника ориентирована вертикально, в то время как подложка и движущаяся платформа установлены под наклоном относительно горизонтального уровня. Во второй геометрии, как показано на фигуре 2в, подложка перемещается с движущейся платформой горизонтально, в то время как источник установлен в наклонном положении. Угол α осаждения, который является образованным пучком частиц углом и перпендикуляром к поверхности подложки, варьируется, предпочтительно, от 0° до 85°. Способ осаждения может быть обеспечен в статическом или динамическом режиме. Последний случай может быть осуществлен посредством перемещения образца или управлением пучка частиц, как показано на фигуре 2. В случае если пассивирующее покрытие одновременно используется в качестве ориентирующего покрытия для нескольких компонентов органического электронного устройства (внутреннее пассивирующее покрытие) или в качестве ориентирующего слоя для жидких кристаллов в жидкокристаллическом устройстве (внешнее пассивирующее покрытие или герметизирующее покрытие), оно осаждается как ориентирующее покрытие, как описано выше.

По существу, в качестве подложки можно использовать любой органический слой, который пригоден или используется в качестве компонента или функционального слоя органического электронного устройства. Эти органические слои включают в себя, но не ограничены ими, слои материалов, известных как материалы с дырочной проводимостью, материалы с электронной проводимостью, фосфоресцирующие материалы, мелкомолекулярные материалы, полимерные материалы и подобное.

Упомянутый диапазон энергии частиц может быть достигнут посредством нескольких способов, которые полностью отличаются от осаждения из паровой фазы (VD) при помощи плазмы или ионов, как описано в уровне техники.

В одном предпочтительном варианте данного изобретения способ осаждения является способом осаждения распылением пучка ионов или плазмы, как схематично представлено на фигуре 1б. В этом способе пучок умеренно ускоренных частиц (1') (первичный пучок) вызывает абляцию материала от мишени (4). Извлеченные из мишени частицы (1) образуют вторичный пучок частиц, направленный на подложку (2). В отличие от первичного пучка, имеющего низкую расходимость и высокую преобладающую энергию частиц (обычно несколько килоэлектронвольт), вторичный пучок является намного более расходящимся с преобладающей энергией частиц в несколько электронвольт или десятков электронвольт. Эти частицы эффективно конденсируются на подложке (2) для образования покрытия (3).

Источником первичного пучка лучей может быть любой источник пучка ионов или пучка плазмы, вырабатывающий умеренно ускоренные частицы, способные выбивать частицы из мишени. Подходящими или предпочтительными примерами таких источников являются (ионный) источник Кауфмана, источник с анодным слоем, источник с полым катодом и магнетроны. В случае с нереактивным распылением питающим газом источника является инертный газ, обычно Ar. В случае с реактивным распылением, применяются такие химически активные газы, как N₂, O₂, CH₄, CF₄ или, более обычно, смеси инертных и химически активных газов. В случае если питающий газ является чистым инертным газом, покрытие образуется только из материала мишени. В свою очередь, если питающий газ имеет реактивные составляющие, покрытие содержит атомы мишени и химически активные газы в пропорции, зависящей от концентрации химически активных газов и условий обработки.

Типы пассивирующих, герметизирующих, ориентирующих или других функциональных слоев, которые могут быть произведены с помощью способа осаждения распылением, включают в себя, но не ограничены ими, металлы (Al, Zn, Cu, Та, Ti и т.д.), материалы на основе кремния (Si, SiO_x, SiN_x, SiO_xN_y и т.д.), оксиды металлов (Al₂O₃, ZnO, Ta₂O₅, TiO₂ и т.д.), нитриды металлов (ZnN_x, ZrN_x и т.д.), оксинитриды металлов (AlO_xN_y, TiO_xN_y, ZrO_xN_y). Наряду с распылением неорганических мишеней технологии осаждения распылением могут эффективно использоваться для распыления органических мишеней. Это особенно полезно для органических материалов, которые нельзя осаждать с помощью традиционных технологий мокрого покрытия. Примером такого материала является тефлон. Структура полученных покрытий еще хорошо не изучена.

Осаждение распылением обеспечивает несколько преимуществ, такие как, например, хорошая адгезия осажденного покрытия к подложке и высокая плотность осажденного покрытия. Как следствие, способ согласно данному изобретению не нуждается в присутствии плазмы, как способы из уровня техники. Другими преимуществами способа данного изобретения являются хорошая управляемость и высокая производительность, а также хорошая однородность покрытия.

В предпочтительном варианте осуществления способ использует осаждение методом распыления, в котором источником первичного пучка частиц является источник с анодным слоем.

На фигуре 3 наглядно показаны конструкция и принцип работы источника (а) с анодным слоем и принцип осаждения, основанный на этом источнике (б). Здесь ссылочные позиции (1), (2), (3), и (4) обозначают внутренние и наружные катоды, аноды и магнитную систему источника, соответственно. Ссылочная позиция (5) обозначает первичный пучок лучей, (6) - вторичный пучок лучей, (7) - мишень и (8) - подложку с нанесенным слоем.

Источник содержит постоянные магниты (4) на внутренних и наружных катодах (1) и (2). Анод (3) находится между катодами. Вместе эти электроды обозначают размер и форму канала разряда. Вкратце, принцип работы выглядит следующим образом. Электроны из катодов дрейфуют вдоль канала разряда как результат перекрещенного (в основном радиального) магнитного и осевого электрического полей. Электроны в закрытом дрейфе подвергаются ионизирующим столкновениям с введенными в камеру нейтралами. Магнитное поле является достаточно сильным для того, чтобы блокировать электроны в дрейфе внутри закрытого канала разряда, в то же время оно недостаточно сильное для того, чтобы оказывать воздействие на траекторию ионов, которые ускорены по существу осевым электрическим полем. Извлеченные ионы увлекают за собой нейтралы и электроны. В действительности образованный поток является частью плазмы постоянного тока, выработанной в зоне разряда. По этой причине он чаще именуется пучком ускоренной плазмы, чем пучком ионов.

Источник с анодным слоем имеет преимущество, заключающееся в очень простой конструкции. Другим заметным преимуществом этого источника, особенно при использовании органических электронных слов, является отсутствие нагретых элементов, таких как термокатод. Кроме того, в случае распыления металлических мишеней также нет необходимости в термоэлектронных катодах прямого накала, вводящих электроны в пучок ускоренной плазмы. Это существенно снижает риск термической деструкции органических электронных устройств. Кроме того, потенциал анода источника можно отрегулировать так, что энергия первичных и, следовательно, вторичных частиц может быть легко оптимизирована для разных органических электронных слоев. Скорость осаждения распылением источника с анодным слоем меньше, чем скорость осаждения распылением магнетрона. Таким образом, покрытия, созданные посредством систем распыления, основанных на источнике с анодным слоем, отличаются особенно хорошей однородностью и высокой плотностью. Предпочтительно, источник имеет удлиненную конструкцию для обработки подложек большой площади в сканирующем режиме. Мишень может быть установлена на корпусе этого источника или размещена отдельно, как показано на фигуре 3.

Источник обычно установлен в вакуумной камере. Основной вакуум <3×10^-5 Торр. При режиме нереактивного распыления рабочим газом обычно является аргон. Рабочее давление P_Ar, потенциал анода U_a и ток разряда I в этом режиме предпочтительно равны P_Ar=1.0-1.3×10^-3 Торр, U_a=2000-4000 V и I=20-100 mA. В случае с химически активными газами, а также смесями Ar с химически активными газами рабочие параметры определены посредством газов и желаемой структуры покрытия. Таблица 1 ниже показывает содержание питающего газа и другие параметры источника, обычно используемого для осаждения разных видов покрытий.

Таблица 1
Подготовка Покрытие	Компонент газообразной смеси/парциальное давление (Торр)	Ua[кB]	I[мА]	Мишень
SiO2	Ar/1.1 10-3	4.0	60	SiO2
SiOx	O2/5×10-4, Ar/6.5×10-4	3.2	44	Si
SiNx	N2/4×10-4, Ar/6×10-4	3.5	47	Si
TaOx	O2/4×10-4, Ar/5