專利名稱：包埋層水阻障性的改進(jìn)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明實施例大致有關(guān)于以化學(xué)氣相沉積處理來沉積薄膜。詳言之，本發(fā)明是有關(guān)用來沉積薄膜至大面積基板上的方法。
背景技術(shù)：
近年來，由于有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)顯示器具有反應(yīng)時間快、觀賞視角大、高對t匕、重量輕、低耗電及可于各式基板上操作等優(yōu)點，因此較液晶顯示器(LCD)更常被用于各 種顯示應(yīng)用中。自從1987年C.W. Tang及S.A.Van Slyke兩人指出可從雙層的有機(jī)發(fā)光組件中有效率地發(fā)出電致冷光(electroluminescence, EL)之后,有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)顯示器的實際應(yīng)用即可通過將兩層有機(jī)材料夾在兩電極間來發(fā)光的方式加以實現(xiàn)。與過去只用單層有機(jī)層不同的是，這兩層有機(jī)材料層包括一層用來進(jìn)行單極傳輸(電洞)的層及一層用來進(jìn)行電致發(fā)光的層，因此可降低OLED顯示器顯示時所需的操作電壓。除了用在OLED中的有機(jī)材料外，也已研發(fā)出許多可供小分子、彈性有機(jī)發(fā)光二極管(FOLED)及聚合物發(fā)光二極管(PLED)顯示器用的聚合物。許多這種有機(jī)及聚合性材料是可供在多種基板上制造復(fù)雜、多層組件，使其成為各種透明多色顯示器應(yīng)用(例如，薄型平面顯示器(FPD)、電動有機(jī)雷射及有機(jī)光學(xué)放大器)的理想材料。過去許多年，顯示器中的有機(jī)層已演進(jìn)成為多層結(jié)構(gòu)，其中的每一層均具有不同功能。圖I繪示出構(gòu)筑在基板101上的OLED組件結(jié)構(gòu)的實例。在透明陽極層102 (例如，銦錫氧化物(ITO)層)被沉積在所述基板101上之后，可在所述陽極層102上沉積一迭有機(jī)層。所述有機(jī)層可包含注入電洞層103、傳送電洞層104、發(fā)射層105、傳送電子層106及注入電子層107。須知在建構(gòu)OLED單元時，并非全部5層有機(jī)材料都需要。舉例來說，在某些情況下，只需要傳送電洞層104及發(fā)射層105。在完成有機(jī)層的沉積之后，在該迭有機(jī)層頂部沉積金屬陰極108。當(dāng)適當(dāng)電位110(典型情況是幾伏特)被施加至該OLED單元時，所注入的正電荷與負(fù)電荷會在所述發(fā)射層105中重新結(jié)合，而產(chǎn)生光120 (即，電致冷光)。所述有機(jī)層的結(jié)構(gòu)以及所選擇的陽極與陰極是用來使發(fā)散層中的再結(jié)合步驟最大化，因而能將從OLED組件所發(fā)出的光最大化。顯示器的使用壽命相當(dāng)短，特征是E L效率降低及驅(qū)動電位升高，這歸因于有機(jī)或聚合性材料的劣化、不發(fā)光的暗點(non-emissive dark spots)的形成、及所述有基層在約55°C或以上的高溫下的結(jié)晶(例如傳送電洞的材料會在室溫下出現(xiàn)結(jié)晶)。因此，需要這些材料的低溫沉積制程，例如，約100°C或更低溫。此外，出現(xiàn)材料劣化及形成不發(fā)光的暗點的主要原因是納入水分或氧氣。舉例來說，已知暴露在潮濕環(huán)境下會誘發(fā)一般作為發(fā)射層使用的8-羥基喹啉鋁(Alq3)出現(xiàn)結(jié)晶，造成陰極出現(xiàn)分層現(xiàn)象，因此，所述不發(fā)光的暗點將會隨著時間而變大。此外，已知暴露在空氣或氧氣下也會造成陰極氧化，而一旦有機(jī)材料與水或氧氣反應(yīng)后，所述有機(jī)材料即不再具有功能。目前，大部分的顯示器制造商是使用金屬罐或玻璃罐材料作為包埋層，以保護(hù)組件中的有機(jī)材料不受水(H2O)或氧氣(O2)的攻擊。圖2示出以玻璃或金屬包埋材料205來封裝OLED組件200于基板201上的常規(guī)實例。所述組件200包括陽極層202及陰極層204并具有多層有機(jī)材料203。所述金屬或玻璃材料205是像個蓋子似的以UV可硬化環(huán)氧樹脂206的凸緣加以附著在所述基板201上。但是，水氣可以輕易地穿過所述環(huán)氧樹脂206并傷害所述組件200。也可使用由等離子體強(qiáng)化化學(xué)氣相沉積法(PECVD)制備而成的其它材料，例如氮化硅(SiN)、氧氮化硅(SiON)及氧化硅(SiO)之類的無機(jī)材料，作為這類組件可有效對抗水氣、空氣及腐蝕性離子的包埋/阻障層。但是，非常難以低溫沉積制程來產(chǎn)生這類可阻絕水氣的無機(jī)包埋材料，因為所得膜層較不緊密且具有高缺陷的針孔狀結(jié)構(gòu)。很重要的是，須知有機(jī)層中殘留的水氣會促使Alq3出現(xiàn)結(jié)晶，即使在包埋的組件中亦然。此外，包埋時被陷 在其中的氧氣及水氣會滲入將會與陰極和有機(jī)材料接觸的所述OLED組件中，因而導(dǎo)致暗點的形成，此是造成OLED組件失效的主要原因。因此，良好的包埋/阻障層也需要低水氣傳輸率(WVTR)。當(dāng)以薄膜無機(jī)氮化硅(SiN)相關(guān)材料作為包埋/阻障層時會出現(xiàn)其它問題。如果包埋層具有足夠厚度，雖然可良好地阻絕氧氣及水分，但是包埋層通常太硬、易碎裂，且因為太厚而無法與基板表面黏合，導(dǎo)致包埋層自基板表面脫離或出現(xiàn)縫隙，特別是在高溫及高濕氣環(huán)境下。如果包埋層太薄，雖然可改善黏性與熱穩(wěn)定性，但是將因厚度不足而無法作為水氣的阻障層。因此，將會需要額外的層或其它方式來解決問題。因此，亟需一種沉積低溫包埋/阻障層至大面積基板上的方法，所述層具有較佳的水阻障性及熱應(yīng)力效能以保護(hù)所述層下的組件。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明實施例大致是提供一種用于將包埋膜層(an encapsulating film)沉積到基板上的方法及設(shè)備。在一個實施例中，一種用以沉積材料層至基板上的方法，包含將基板置放在制程室中；傳送由所述材料層前驅(qū)物組成的混合物及傳送氫氣進(jìn)入所述制程室，以改善所述材料層的水阻障性；控制所述基板溫度至約100°C或以下；在制程室內(nèi)產(chǎn)生等離子體；及沉積所述材料層至所述基板上。在另一實施例中，本發(fā)明提供一種用以沉積包埋層至基板上的方法，包含將基板置放在制程室中；傳送由所述材料層前驅(qū)物組成的混合物及傳送氫氣進(jìn)入所述制程室；及控制所述基板溫度至約100°C或以下。所述方法更包含在制程室內(nèi)產(chǎn)生等離子體；及沉積所述包埋層至所述基板上，所述包埋層具有在約38°c及約90%濕度下水蒸氣穿透速率不高于Ix IO-2克/平方米/天的水-阻障性效能。在另一實施例中，本發(fā)明提供一種用以沉積材料層至基板上的方法，包含將所述基板置放在制程室中；在所述制程室內(nèi)產(chǎn)生等離子體；從由所述材料層前驅(qū)物組成的混合物中以及在約100°c或以下的基板溫度下，沉積所述材料層至所述基板上；及沉積時，通過傳送氫氣進(jìn)入所述制程室以降低所述沉積材料層的表面粗糙度至粗糙度測量約為40A或以下。在另一實施例中，一種用以生成一種多層包埋膜層至置放在基板處理系統(tǒng)中的基板上的方法，包括在約200°C或以下的基板溫度下，沉積一或多含硅無機(jī)阻障層至所述基板表面上；及交替地沉積所述一或多含硅無機(jī)阻障層及一或多低介電常數(shù)材料層。所述一或多含硅無機(jī)阻障層是通過傳送第一前驅(qū)物混合物及氫氣至所述基板處理系統(tǒng)以改善所述包埋層的水-阻障效能。所述一或多低介電常數(shù)材料層是通過傳送第二前驅(qū)物混合物進(jìn)入所述基板處理系統(tǒng)中來達(dá)成。在另一實施例中，一種用以生成一種多層包埋膜層至置放在基板處理系統(tǒng)中的基板上的方法，包括通過傳送含硅化合物至所述基板處理系統(tǒng)中而沉積數(shù)個含硅無機(jī)阻障層至所述基板表面；及在約200°C或以下的基板溫度下，通過傳送含碳化合物及氫氣進(jìn)入至所述基板處理系統(tǒng)中而沉積一或多低介電常數(shù)材料層在所述一或多含硅無機(jī)阻障層間。因此，可在所述基板表面上產(chǎn)生所述具有數(shù)個含硅無機(jī)阻障層及一或多低介電常數(shù)材料層的多層包埋膜層。
在另一實施例中，提供一種低溫沉積低介電常數(shù)材料層至基板上的方法。所述方法包括將所述基板置放在制程室中；在所述制程室內(nèi)產(chǎn)生等離子體；在約200°C或以下的基板溫度下，從被送入至所述制程室中的由含碳化合物及氫氣組成的混合物中沉積所述低介電常數(shù)材料層至所述基板上。因此，可改善所沉積所述低介電常數(shù)材料層的膜層均勻度至約+/-10%或更小。在另一實施例中，提供一種用于沉積具有一或多含硅無機(jī)阻障材料層及低介電常數(shù)材料層的包埋層至基板上的方法。所述方法包括為含硅無機(jī)阻障層而傳送第一前驅(qū)物混合物進(jìn)入所述基板處理系統(tǒng)中及傳送氫氣至所述基板處理系統(tǒng)中；并控制所述基板溫度至約150°C或以下，并產(chǎn)生等離子體以沉積所述含硅無機(jī)阻障層至所述基板表面上。所述方法更包括傳送低介電常數(shù)材料層的第二前驅(qū)物混合物至所述基板處理系統(tǒng)中及傳送氫氣進(jìn)入所述基板處理系統(tǒng)中；及控制所述基板溫度至約150°C或以下并產(chǎn)生等離子體以沉積所述低介電常數(shù)材料層至所述含硅無機(jī)阻障層表面。所述方法更包含通過重復(fù)上述步驟來沉積所述包埋層至所述基板上，直到所述包埋層厚度達(dá)到約15000A或以上為止。在本發(fā)明另一實施例中，也提供用以沉積低溫材料層至基板上的設(shè)備。所述設(shè)備包括，基板支撐座，所述基板支撐座位于制程室中用以支撐基板，例如大面積基板；RF源是被耦合至所述制程室以于所述制程室中提供等離子體；含硅化合物供應(yīng)源是被耦合至所述制程室；氫氣供應(yīng)源是被耦合至所述制程室；含碳化合物供應(yīng)源是被耦合至所述制程室；及控制器，所述控制器是被耦合至所述制程室中，用以在基板處理期間控制所述基板溫度至約200°C或以下并可適以沉積包埋層，所述包埋層具有一或多低介電常數(shù)材料層，所述一或多低介電常數(shù)材料層是介于一或多含娃無機(jī)阻障層之間。


參照各實施例來對上面簡述的本發(fā)明進(jìn)行更具體的描述，以能詳細(xì)地理解本發(fā)明的上述特征，其中一些實施例示于附圖中。但是，應(yīng)當(dāng)注意，附圖僅僅示出本發(fā)明的典型實施例，因此不能將之認(rèn)為是對其范圍的限制，因為本發(fā)明可容許其它等效實施例。圖I標(biāo)出OLED組件的截面示意圖2標(biāo)出OLED組件的截面示意圖,所述OLED組件具有包埋材料(玻璃或金屬)附接在所述組件頂部；圖3示出依據(jù)本發(fā)明一實施例的具有包埋層沉積于其上的OLED組件的截面示意圖；圖4示出依據(jù)本發(fā)明一實施例的處理室的截面示意圖；圖5示出依據(jù)本發(fā)明一方法沉積的包埋層實例的截面示意圖；圖6示出依據(jù)本發(fā)明實施例在基板處理系統(tǒng)中于基板上形成多層的包埋層的方法流程圖；圖7示出依據(jù)本發(fā)明實施例在處理室中于基板上沉積低介電常數(shù)材料的方法流程圖； 圖8示出依據(jù)本發(fā)明實施例在基板處理系統(tǒng)中于基板上形成多層的包埋層的另一方法的流程圖；圖9示出以本發(fā)明方法沉積的一例示的阻障層及一例示的低介電常數(shù)材料層的光學(xué)性質(zhì)；圖10為以本發(fā)明方法沉積的具有4層氮化硅無機(jī)阻障層及3層非晶形碳低介電常數(shù)層的多層包埋層的示例。
具體實施例方式本發(fā)明大致是關(guān)于一種用以改良在基板與沉積在所述基板上的膜/層之間的水阻障性及熱穩(wěn)定性效能的方法。本發(fā)明揭示如何利用氫氣來降低膜層表面粗糙度，以獲得平滑的膜層表面。因此，可獲得沉積在基板表面上的高均勻性的膜層。所述沉積膜層的平滑表面更可防止水及氧氣從大氣環(huán)境滲透進(jìn)入膜層中，并表現(xiàn)出相當(dāng)?shù)偷乃魵獯┩杆俾?water vapor transmission rate, WVTR)值。WVTR 是平面面板顯不器(FPD)產(chǎn)業(yè)中一種可代表水阻障效能的關(guān)鍵參數(shù)。此外，本發(fā)明提供一種用以沉積包埋/阻障層至基板表面(例如，顯示器組件)，以大幅促進(jìn)/延長所述組件壽命的方法與設(shè)備。此外，本發(fā)明揭示一種用以在低溫下(例如，約200°C或以下)沉積低介電常數(shù)材料層至大面積基板表面的方法。所述低介電常數(shù)材料層可以是非晶形碳材料、類似鉆石的碳材料、摻雜了碳的含硅材料等等。所述低介電常數(shù)材料和/或非晶形碳材料可作為包埋層的部分，以改善所述包埋層的膜層均勻性、膜層黏附性及熱穩(wěn)定性。因此，可在基板表面沉積一或多層的低介電常數(shù)材料或非晶形碳材料作為黏性強(qiáng)化層或熱應(yīng)力放松層，以改善諸如OLED組件等等之類的顯示器組件的阻水效能。本發(fā)明更提供可用來防止水及氧氣不致擴(kuò)散至基板表面的單層的或多層的包埋層。此單層包埋層可以是含硅無機(jī)阻障材料，例如氮化硅、氧氮化硅、氧化硅、碳化硅等等。所述多層的包埋層可包括一或多層阻障層及一或多層低介電常數(shù)材料層。所述一或多層低介電常數(shù)材料層的功用是用來提高所述包埋層和/或一或多阻障層的黏附性及熱穩(wěn)定性。在一個實施例中，所述一或多層低介電常數(shù)材料層是沉積在所述一或多層阻障層間。舉例來說，至少一層低介電常數(shù)材料層及至少一層阻障層是交錯地沉積在基板表面上，例如顯示器組件的表面上。在另一實施例中，在沉積第一低介電常數(shù)材料層之前，先于基板的表面上沉積第一阻障層，以提供良好的水阻障效能。在另一實施例中，在基板表面上沉積多層的包埋層，使得可沉積含硅無機(jī)阻障材料的最后一層來提供所述多層的包埋層良好的水阻障效能。用于本發(fā)明的基材可以是半導(dǎo)體晶圓制造及平面面板顯示器制造可用的圓形或多邊形形狀。平面面板顯示器可用的長方形基板的表面積一般來說很大，例如，約500平方毫米或以上，例如至少約300毫米乘約400毫米，S卩，約120000平方毫米或以上。此外，本發(fā)明可用于任一組件中，例如OLED、FOLED, PLED、有機(jī)TFT、主動矩陣列、被動矩陣列、頂部發(fā)射組件、底部發(fā)射組件、太陽電池等，且可以是以下任一種，包括硅晶圓、玻璃基板、金屬基板、塑料膜層(例如，聚乙烯對苯二甲酸酯(PET)、聚乙烯萘酸酯(PEN)等等)、塑料環(huán)氧樹脂I吳層等等。圖3顯示以本發(fā)明方法沉積在顯示器300的基板301上的包埋層305的實例。舉例來說，透明陽極層302是沉積在所述基板301上，所述基板301可以為玻璃或塑料制成，例如PET或PEN。所述透明陽極層302的例子之一是厚度介于約200A至約2000A的銦錫氧化物(ITO)。 多層的有機(jī)或聚合物材料303可被沉積到所述透明陽極層302的頂部。舉例來說，材料層303可包括傳送電洞層，所述傳送電洞層是沉積在所述陽極層頂部。所述傳送電洞層的例子包括二胺類，例如有萘基取代基的聯(lián)苯胺(NPB)衍生物，或N，N’ - 二苯基-N，N’ -雙(3-甲基苯基-聯(lián)苯基)-4，4’ -二胺(TPD)，厚度約200A至約1 OOOA間。在傳送電洞層的沉積完成后，可接續(xù)沉積發(fā)射層?？勺鳛榘l(fā)射層的材料典型屬于金屬螯合熒光錯化物，其例子之一為8-羥基喹啉鋁(Alq3)。所述發(fā)射層的厚度一般在200A至1，500A間。在沉積所述發(fā)射層之后，可將這些有機(jī)層加以圖案化。OLED顯示器通常通過噴墨印刷或揮發(fā)法而沉積在預(yù)圖案化的基板表面上。在所述有機(jī)材料303被圖案化之后，可沉積且圖案化頂部電極層304，例如一種陰極層。所述頂部電極層304可以是一種金屬、一種金屬混合物或一種金屬合金。所述頂部電極材料的實例之一是一種由鎂(Mg)、銀(Ag)及鋁(Al)三者所組成的合金，其厚度一般在1，000A至3,OOOA間。在建構(gòu)完所述顯示器組件300 (例如，OLED組件)之后，即可開始在基板表面頂部沉積包埋層305。適于作為本發(fā)明包埋層305材料的例子包括薄層的無機(jī)氮化物層、無機(jī)氧化物層、及聚合物類型的有機(jī)層，其厚度約500A至500，000A間，例如介于約2，000Α至50，000Α間。舉例來說，可使用SiN、SiON, SiO、及SiC等等作為所述包埋層材料。本發(fā)明一實施例提供沉積在基板301上的包埋層305包括一或多層阻障/包埋材料，例如無機(jī)氮化物層、無機(jī)氧化物層、及聚合物類型的有機(jī)材料。此外，本發(fā)明更提供使用一或多種額外材料層(例如各種含碳材料及聚合物類型的有機(jī)材料，及低介電常數(shù)材料，亦即，非晶形碳、類似鉆石的碳、摻雜碳的含硅材料等等)在包埋層305中，以提高黏附力及軟化所述包埋層305?；逄幚硐到y(tǒng)以下參照用來處理大面積基板的等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)來闡述本發(fā)明，該等大面積基板包括，例如各種平行面板-無線電波(RF)等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)系統(tǒng)，包括AKT (應(yīng)用材料公司的一分公司)出品的供各種大小基板使用的AKT1600、AKT 3500、AKT 4300、AKT 5500、AKT IOK、AKT 15K 及 AKT 25K。但是，須知本發(fā)明在其它系統(tǒng)中同樣具有用途，例如其它類型的化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)及其它膜層沉積系統(tǒng)中，包括那些用來處理圓形基板的系統(tǒng)。本發(fā)明提供一種基板處理系統(tǒng)，所述基板處理系統(tǒng)具有一或多個處理室，用以沉積單層或多層包埋層于基板表面。本發(fā)明的所述多層包埋層可在相同或不同的基板處理系統(tǒng)中沉積、或可在同一基板處理系統(tǒng)的相同或不同的處理室中沉積。在一個實施例中，所述多層包埋層是在相同的真空基板處理系統(tǒng)中進(jìn)行沉積，以節(jié)省時間并改善產(chǎn)出速率。在另一實施例中，所述多層包埋層可在多室-基板處理系統(tǒng)中的相同或不同處理室中沉積至基板表面。舉例來說，所述具有一或多含硅無機(jī)阻障層及一或多低介電常數(shù)材料層的多層包埋層可在不將基板由CVD系統(tǒng)中取出及降低水或氧氣擴(kuò)散至基板表面的情況下，被有效地在化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)中沉積。圖4示出具有一或多個等離子體強(qiáng)化化學(xué)氣相沉積處理室的基板處理系統(tǒng)400 (可購自應(yīng)用材料公司的分公司，AKT)的截面示意圖。所述基板處理系統(tǒng)400大致包括一或多個處理室402、多個基板輸入/輸出室、主要傳送機(jī)器人用以在該等基板輸入/輸出室與所述處理室402間傳送基板，及主機(jī)控制器用以將基板處理控制加以自動化。
所述處理室402通常耦接至一或多個供應(yīng)源404，用以傳輸一或多種來源化合物和/或前驅(qū)物。所述一或多個供應(yīng)源404可包括含硅化合物供應(yīng)源、氫氣供應(yīng)源、含碳化合物供應(yīng)源等等。所述處理室402具有多個壁406及底部408，用以部分界定出處理空間412。所述處理空間412典型可由端口或閥(未示出)來進(jìn)出，以幫助移動基板440，例如大面積的玻璃基板，進(jìn)出所述處理室402。所述多個壁406可支持蓋組件410，所述蓋組件410中含有抽吸氣室414以耦接所述處理空間412至排氣端口(所述排氣端口包括各種抽吸組件，未示出)以將任一種氣體及制程副產(chǎn)物排出所述處理室402外?？販氐幕逯谓M件438是放置在處理室402中央。所述支撐組件438可于處理期間支撐基板440。所述基板支撐組件438包含鋁制主體424，所述鋁制主體424包納至少埋設(shè)于其中的加熱器432。位在支撐組件438中的所述加熱器432(例如電阻式組件)，被耦接至選擇性使用的電源474上且可控制地加熱所述支撐組件438及位于所述組件上的基板440至預(yù)設(shè)溫度。在一個實施例中，所述加熱器432的溫度可被設(shè)定在約200°C或以下，例如約150°C或以下，或介于約20°C至約100°C間，視被沉積的材料層的沉積/處理參數(shù)而定。舉例來說，對低溫沉積制程來說，所述加熱器可被設(shè)定在介于約60°C至約80°C的溫度間，例如約70 °C。在另一實施例中，具有熱水流過其中的端口被設(shè)置在所述基板支撐組件438中以維持基板440溫度在均勻的200°C或以下的溫度，例如約20°C至約100°C間?；蛘撸谔幚砥陂g，也可將所述加熱器432關(guān)掉，只留下流動穿過所述基板支撐組件438中的熱水來控制所述基板的溫度，以獲致低溫沉積制程約100°C或以下的基板溫度。所述基板支撐組件438 —般是被接地，使得供給至氣體分配板組件418 (位于蓋組件410與基板支撐組件438之間)的RF電力(RF電力是由電源422供給)可激發(fā)所述處理空間412 (位于所述基板支撐組件438與所述氣體分配板組件418之間)中的氣體。一般來說，來自所述電源422的RF電力是可符合所述基板大小以驅(qū)動所述化學(xué)氣相沉積制程。在一個實施例中，約10瓦或10瓦以上的RF電力，例如介于約400瓦至約5000瓦間，是被施加至所述以在所述處理空間412中產(chǎn)生電場。舉例來說，可使用約O. 2瓦/平方厘米或更大的電力密度，例如約O. 2瓦/平方厘米至O. 8瓦/平方厘米間，或約O. 45瓦/平方厘米，以與本發(fā)明低溫基板沉積方法配合。所述電源422及匹配網(wǎng)絡(luò)(未示出)可創(chuàng)造并維持由制程氣體所產(chǎn)生的等離子體，所述制程氣體是來自所述處理空間422中的前驅(qū)物氣體。較佳是使用13. 56MHz的高頻RF電力，但此并不是非常關(guān)鍵，也可使用較低頻率的電力。此外，可以陶瓷材料或陽極化鋁材料來覆蓋處理室的多面墻，來保護(hù)所述多面墻。一般來說，所述基板支撐組件438具有底表面426及上表面434。所述上表面434可支撐所述基板440。所述底表面426具有耦接至所述表面的柱442。所述柱442可耦接所述支撐組件438至舉升系統(tǒng)(未示出)，所述舉升系統(tǒng)是可移動所述支撐組件438于升高的處理位置(如圖上所示)及較低位置之間。所述柱442還額外提供介于所述支撐組件438及系統(tǒng)400其它組件之間的一種電及熱耦的管道。折管446是耦接至所述基板支撐組件43，以在幫助所述支撐組件438垂直移動的同時，于所述處理空間412與所述處理室402之外的氣壓間提供真空密閉效果。在一個實施例中，所述舉升系統(tǒng)是可調(diào)整使得在處理期間介于所述基板與所述氣 體分配板組件418間的空間是約為400密耳或更大，例如介于約400密耳至約1600間，亦即，約900密耳?？烧{(diào)整空間的能力使得制程得以在多種制程條件下被最佳化，同時可維持在大面積基板上所需要的沉積膜層厚度。接地的基板支撐組件、陶瓷襯墊、高壓及緊密空間這樣的組合，可在所述氣體分配板組件418與所述基板支撐組件438間創(chuàng)造出高度集中的等離子體，藉以提高反應(yīng)物種濃度與所述處理膜層的沉積厚度。所述基板支撐組件438還可支撐限制陰影框448。一般來說，所述陰影框448可防止所述基板440邊緣及支撐組件438出現(xiàn)沉積，使得基板不會黏在所述支撐組件438上。所述蓋組件410典型包括入口端口 480，由氣體源404所供應(yīng)的氣體是由所述入口端口 480被引入至所述處理室402中。所述入口端口 480也被耦接到清潔源482上。所述清潔源482典型可提供清潔劑，例如解離的氟，將所述清潔劑引入至所述處理室402中以移除沉積的副產(chǎn)物及處理室硬件上(包括氣體分配板組件418)的沉積膜層。所述氣體分配板組件418典型是設(shè)計成可實質(zhì)依循所述基板440的輪廓，例如大面積基板的多邊形或晶圓的圓形等，來流動氣體。所述氣體分配板組件418包括孔狀表面416，由氣體源404供應(yīng)的制程氣體及其它氣體可被傳送通過其中而抵達(dá)處理空間412。所述氣體分配板組件418的孔狀表面416是被設(shè)計成能提供氣體均勻分散穿過所述氣體分配板組件418而進(jìn)入處理室402。所述氣體分配板組件418典型包括擴(kuò)散板458，自懸掛板460懸垂出來。數(shù)個氣體通道462貫穿形成于所述擴(kuò)散板458中，以容許預(yù)定量的氣體被分散通過所述氣體分配板組件418并進(jìn)入所述處理空間412。適用于本發(fā)明的氣體分散板揭示于2001年8月8日Keller等人提申的美國專利申請案第09/922，219號；2002年5月6日提申的美國專利申請案第10/140，324號；2003年I月7日Blonigan等人提申的美國專利申請案第10/337，483號；2002年11月12日授與White等人的美國專利第6，477，980號及2003年4月16日Choi等人提申的美國專利申請案第10/471,592號，上述文檔的全部內(nèi)容在此并入作為參考。雖然本發(fā)明已通過特定實施例揭示說明于上，但本發(fā)明并不局限于該等實施例中，在此所述的CVD制程可通過其它的CVD處理室、調(diào)整氣體流動速率、壓力、等離子體密度、及溫度來實施，以在實際沉積速率下獲得高品質(zhì)沉積膜層。沉積包埋層
圖5示出依據(jù)本發(fā)明實施例所制備而成的顯示器500。所述顯示器500可包括包括基板501及組件502，所述組件502可以是任何一種需施加包埋的顯示器。舉例來說，所述組件502可以是OLED、FOLED, PLED、有機(jī)TFT、太陽電池、頂部發(fā)射組件、底部發(fā)射組件等等。之后，以本發(fā)明方法沉積厚約1000A或以上的包埋層，以防止水/濕氣及空氣滲透進(jìn)入所述基板501與所述組件502中。在一個實施例中，具有至少一阻障層及至少一低介電常數(shù)材料層的多層的包埋膜層被沉積在所述組件502頂部，以防止水分及其它氣體或液體擴(kuò)散進(jìn)入所述組件502而使所述組件502短路，且不會使所述多層的包埋膜層破裂或因黏性差或熱穩(wěn)定性不佳而自所述組件502表面脫落。如圖5所示，所述多層的包埋膜層包括一或多層交互堆棧的阻障層511、512、513等，及低介電常數(shù)材料層521、522等。在一態(tài)樣中，本發(fā)明提供沉積在所述一或多層阻障層511、512及513之間的一或多層所述低介電常數(shù)材料層521、522。在另一態(tài)樣中，以本發(fā)明方法沉積在基板表面頂部的所述多層的包埋膜層的最后一層乃是阻障層，例如所述阻障層513。所述最后一層包括阻障 材料，例如氮化硅、氧氮化硅、氧化硅、及碳化硅等等，以作為所述顯示器500最終表面的良好的水分及氧氣阻障層。在組件502頂部的第一層可以是低介電常數(shù)材料層或阻障層。在一較佳實施例中，本發(fā)明提供第一層，所述第一層是沉積在所述組件502頂部作為阻障層以提高所述例示的顯示器500的水分阻絕效能。舉例來說，第一阻障層，例如所述阻障層511，可在助黏層和/或低介電常數(shù)材料層(例如，所述低介電常數(shù)材料層521)之前被沉積。因此，所述低介電常數(shù)材料層是沉積在所述阻障層頂部，以促進(jìn)相鄰阻障層之間的黏性，使得所述多層的包埋膜層克被沉積至足夠的厚度，例如約8000A或以上的厚度。圖6示出依據(jù)本發(fā)明一實施例的沉積方法600的流程圖。首先，將基板置于用以沉積材料層(例如，包磨層305)于基板上的基板處理系統(tǒng)的處理室中。所述方法600可選擇性地包含用以在所述基板上形成組件的步驟。例示的組件包括(但不限于)0LED、PLED及FOLED等等。在步驟602中，用以沉積阻障層(例如，含硅阻障層)的第一前驅(qū)物混合物，是被傳送進(jìn)入所述基板處理系統(tǒng)中。所述第一前驅(qū)物混合物可包括一或多種含硅氣體，例如硅烷(SiH4)、SiF4、及Si2H6等等。所述第一前驅(qū)物混合物可更包括一或多種含氮?dú)怏w，例如NH3、N2O, NO及N2等等。所述第一前驅(qū)物混合物可更包括一或多種含碳?xì)怏w和/或含氧氣體。舉例來說，可自由含硅氣體與含氮?dú)怏w組成的混合物(例如，由硅烷、氨和/或氮?dú)饨M成的混合物)中沉積出氮化硅阻障層。另一例，可自由含硅氣體、含氧氣體與含氮?dú)怏w組成的混合物(例如，由硅烷、氧化二氮(N2O)和/或氮?dú)饨M成的混合物)中沉積出氧氮化硅阻障層。在步驟604中，將氫氣傳送至所述基板處理系統(tǒng)中，且在步驟606中，于約200°C或以下的基板溫度將含硅無機(jī)阻障層沉積在所述基板表面。在顯示器組件(例如，OLED組件300)的基板處理期間，因所述OLED組件中有機(jī)層熱不穩(wěn)定性之故(例如，多層的有機(jī)材料303)，因此無須保持所述基板溫度在低溫下。一般來說，較佳的溫度是在150°C或以下，例如約100°C或以下，約80°C或以下，或介于約20°C至約80°C間。
已知?dú)錃饪山档退练e含硅無機(jī)阻障層表面的粗糙度，使得介于約40A至約70A的表面粗糙度測量(surface roughness measurement, RMS)可降低至約4θΑ或更低，例如約15A較佳是約10A或更低。我們發(fā)現(xiàn)具有較低表面粗糙度(即，平滑表面)的阻障層可明顯防止水分滲透入所述阻障層中，使所述阻障層成為它底下任何材料(即，用于顯示器組件中的有機(jī)和/或聚合物材料)的良好包埋層。引入氫氣可防止水分滲透，其水蒸氣穿透速率低于約1χ10_2克/平方米/天，例如介于約1χ10_3克/平方米/天至約1χ10_4克/平方米/天之間，此是在38 °C、90%相對濕度下測量所得。在步驟608中，將用以沉積低介電常數(shù)材料層的第二前驅(qū)物混合物傳送至相同或不同的基板處理系統(tǒng)中。較佳是，所述低介電常數(shù)材料層是在用以沉積所述阻障層的相同基板處理系統(tǒng)中進(jìn)行處理，以提高所述基板處理的產(chǎn)率。此外，為了操作方便及降低自基板處理系統(tǒng)中取出或放入基板時基板必須暴露于空氣及濕氣下的機(jī)率，所述基板可被置放在用以沉積所述阻障層和/或低介電常數(shù)材料層的基板處理系統(tǒng)的相同或不同處理室中。所述第二前驅(qū)物混合物可包括一或多含碳化合物，例如乙炔、乙烷、乙烯、甲烷、丙烯、丙炔、丙烷、丁烷、丁烯、丁二烯、苯、及甲苯等等。所述低介電常數(shù)材料層可以是一種非晶形碳材料、類似鉆石的碳材料、及摻雜了碳的含硅材料等等。舉例來說，可從含碳化合物(例如，乙炔)的混合物中沉積出非晶形碳材料。在步驟610中，傳送氫氣進(jìn)入所述基板處理系統(tǒng)中且在約200°C或以下的基板溫度下，于所述基板表面上沉積低介電常數(shù)材料層(步驟612)?；鍦囟容^佳是約150°C或以下，例如約100°C或以下，約80°C或以下，或介于約20°C至約80°C間。已知?dú)錃饪筛纳扑练e的低介電常數(shù)材料層的膜層均一性，使得膜層均一性測量值從介于約+/-15 %至約+/-35 %間，被改善至約+/-10 %或更低，例如約+/-5 %或更低，或 約+/-3 %或更低。我們也發(fā)現(xiàn)具有改良的膜層均一性的低介電常數(shù)材料層可明顯改善所沉積的低介電常數(shù)材料層的覆蓋步驟，使得額外的多層可以良好覆蓋率而被沉積。舉例來說，所觀察的多層包埋層的覆蓋率約達(dá)80%或更高，例如約95%或更高。在步驟614中，如果獲得預(yù)定厚度的具有含硅無機(jī)阻障層及低介電常數(shù)材料層的包埋層，即可在步驟616中結(jié)束所述沉積制程。如果并未獲得預(yù)定厚度的包埋層，則可重復(fù)上述步驟602、604、606、608、610、612的組合。舉例來說，一旦在沉積了一或多層含娃無機(jī)阻障層及一或多層低介電常數(shù)材料層后，且獲得欲求膜層厚度時，即結(jié)束所述方法600，其中最后沉積的膜層是含硅無機(jī)阻障層或低介電常數(shù)材料層。所述包埋層的厚度可以加以變化。舉例來說，約10OOA或更大，例如約10000 A或更大，例如介于約20000 A至約60000 A間。我們發(fā)現(xiàn)組件502的包埋層的厚度與空氣及濕氣阻障效能相關(guān)，因此可延長所述組件502的壽命。使用本發(fā)明方法，可使組件502的壽命達(dá)到約40天或更長，例如約45天或更長，或約60天或更長。在一態(tài)樣中，可將以本發(fā)明方法沉積的單層阻障層作為顯示器組件的包埋層來用。舉例來說，可將厚約10000 A的單層氮化硅阻障層作為包埋層使用。在另一態(tài)樣中，本發(fā)明提供多層的包埋層，所述多層包埋層包含至少一含硅無機(jī)阻障層及至少一低介電常數(shù)材料層。所述含硅無機(jī)阻障層的厚度介于約ioooA至約ιοοοοΑ間，例如介于約2000A至約8000A間。所述低介電常數(shù)材料層的厚度介于約1 oooA至約ιοοοοΑ間。已知低介電常數(shù)材料層可提高相鄰阻障層之間的黏性，使相鄰阻障層具有較佳的熱穩(wěn)定性，也使得欲獲得一定厚度的多層的含硅無機(jī)阻障層變成可行。—例示的本發(fā)明包埋層可包括兩層氮化硅層及介于所述氮化硅層間的非晶形碳材料層，總厚度介于約3000A至約30000A間。另一例示的本發(fā)明包埋層可包括五層氮化硅層及介于所述五層氮化硅層間的四層非晶形碳材料層，總厚度介于約9000A至約90000A間。在每一層沉積前或沉積后，可以等離子體來清潔基板表面。舉例來說，可提供一或多種清潔氣體至處理室中并施加由RF電力或微波電力所產(chǎn)生的電場，以產(chǎn)生清潔用等離子體。該等清潔氣體可包括(但不限于)含氧氣體(例如，氧氣、二氧化碳)、含氫氣體(例如，氫氣)、含氮?dú)怏w(例如，氨、一氧化二氮)、惰性氣體(例如，氦氣、氬氣)等等。含氫氣體的例子可包括(但不限于)氫氣及氨等等。此外，當(dāng)以清潔氣體所形成的等離子體來清潔所述處理室時，所述清潔氣體可選擇性地與載氣一起被傳送到所述處理室中。載氣的例子包括惰性氣體，例如氦氣、氬氣等等。舉例來說，可原位產(chǎn)生氧氣等離子體來清除在前一 基板處理中及基板移除后，仍然殘存在處理室中的任何殘余材料，例如殘留在處理室墻、氣體分配面板、任何一處的殘余材料。須知本發(fā)明實施例并不限制所述步驟的實施順序。舉例來說，可在傳送由前驅(qū)物組成的混合物到處理室之前，先傳送氫氣至處理室中，且在某些情況下，可同時執(zhí)行步驟602及604。同樣的，也可同時執(zhí)行步驟608及610。沉積至少一含硅阻障層從被傳送到處理室中的由前驅(qū)物組成的混合物中沉積出一或多含硅無機(jī)阻障層。該等前驅(qū)物可包括含硅前驅(qū)物，例如硅烷(SiH4)、SiF4、及Si2H6等等，用以沉積氮化硅層、氧氮化硅層或氧化硅層、碳化硅層等等，以作為所述基板上的包埋層。所述含硅前驅(qū)物可以，例如，IOsccm或更高的流速來傳送,例如,對約400毫米x約500毫米的基板而言,可以介于約IOsccm至約500sccm間的流速來傳送。含氮前驅(qū)物則可以約5sccm或更高的流速來傳送，例如介于約IOOsccm至約6000sccm間的流速來傳送。舉例來說，用以沉積氧氮化硅層的由前驅(qū)物組成的混合物可包括硅烷、一氧化二氮及氮?dú)獾鹊?。或者，也可以硅烷、氨及氮?dú)獾鹊葋沓练e氮化硅層。此外，該等前驅(qū)物可包括硅烷及一氧化二氮，以沉積出氧化硅層。此外，每一前驅(qū)物可以相同或不同的速率傳送，視所需的沉積參數(shù)而定。須知本發(fā)明實施例涵蓋可依據(jù)基板面積、處理條件等等來放大或縮小制程參數(shù)/變數(shù)。在沉積所述一或多含硅無機(jī)阻障層時，將氫氣傳送至所述處理室以改善本發(fā)明包埋層的水阻障性。此外，已知引入氫氣可降低所述一或多含硅無機(jī)阻障層的表面粗糙度，使所述阻障層更適宜作為包埋層。所述一或多含硅無機(jī)阻障層是通過施加電場在所述處理室中產(chǎn)生等離子體的方式而被沉積到基板表面。所述電場是通過施加電力(例如無線電波頻率電力、微波頻率電力)至處理室而產(chǎn)生的?？呻姼惺降鼗螂娙菔降貙⑺鲭娏︸罱拥剿鎏幚硎抑小４送?，將處理室的壓力維持在約O. 5托耳至約10托耳間。結(jié)果，所述一或多含硅無機(jī)阻障層是以約500A/分鐘或更高的速率被沉積，例如介于約iooA/分鐘至約3000A/分鐘的速率。所述一或多含硅無機(jī)阻障層的厚度可在約1000 A至約30000A間變化。一般來說，對于防止水分滲透的功效來說，厚的阻障層要比薄的阻障層來得好。傳統(tǒng)低溫?zé)o機(jī)膜層的沉積制程會對包埋層產(chǎn)生不欲求的性質(zhì)。舉例來說，膜層會變得較不緊密、表面粗糙也具有缺陷，同時膜層性能不佳，例如在水分測試后折射率變化高，穿透性富立葉轉(zhuǎn)換紅外光光譜(FTIR)變化高及水分測試后水蒸氣穿透率(WVTR)高。可作為良好水分阻障/膜層的具有良好水阻障效能的氮化硅薄膜將詳細(xì)說明如下，但本發(fā)明并不僅限于以下揭示內(nèi)容的細(xì)節(jié)。將位于傳統(tǒng)平行板-無線電波等離子體強(qiáng)化化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)(PECVD)(例如，應(yīng)用材料公司的AKT 1600PECVD系統(tǒng)，所述系統(tǒng)約具有900密耳的間距)的處理室中的基板(400毫米x500毫米)，帶至真空狀態(tài)。將基板支撐的溫度設(shè)定在約60°C以進(jìn)行低溫沉積制程。由硅烷、氨及氮?dú)饨M成的混合物在氫氣存在下一起被傳送進(jìn)入處理室，以作為用來沉積可阻障濕氣及氧氣的氮化硅膜的前驅(qū)物物氣體。為比較之故，在相同處理條件下，同時執(zhí)行 了前技使用硅烷、氨及氮?dú)鈦沓练e氮化硅膜的方法。處理室中的壓力約為2. I托耳。以設(shè)定在13. 56MHz、900瓦的RF電力來維持等離子體的產(chǎn)生。比較兩種方法所產(chǎn)生膜層的基本性質(zhì)。結(jié)果顯示在有或無氫氣存在下沉積的氮化硅膜層表現(xiàn)出類似的基本性質(zhì)，一開始的折射率約介于I. 7至I. 9間，且膜層應(yīng)力在O至約2xl09達(dá)因/平方厘米間。兩膜層的沉積速率也幾乎相當(dāng)，介于約1000A/分至約1500A/分鐘間。因此，有無氫氣的存在并不會影響膜層的基本性質(zhì)或沉積速率。但是,兩膜層在沉積后的表面粗糙度(單位為平方根，RMS(root mean square))卻有極大的差異。在顯微鏡下比較兩膜層，并比較3-維的表面粗糙度圖像且測量表面粗糙度。沒有氫氣下所沉積氮化硅膜層的平均表面粗糙度約介于40A至7OA間，顯示所述膜層的表面相當(dāng)粗糙。相反的，在有氫氣下所沉積氮化硅膜層的平均表面粗糙度則介于纟j9A至12A間，顯示所述膜層的表面相當(dāng)平滑。在水分測試后，兩膜層用以阻障水/濕氣的性質(zhì)差異就相當(dāng)明顯。依據(jù)表I的關(guān)鍵水阻障效能比較結(jié)果，可知?dú)錃庠丛诮档湍颖砻娲植诙仁钩蔀槠交砻孢@點上，扮演了相當(dāng)重要的角色，且平滑表面可防止大器中的水/氧氣滲透進(jìn)入膜層內(nèi)部，造成較低的WVTR(水蒸氣穿透率)值，WVTR是平面面板顯示器產(chǎn)業(yè)中用來表示耐濕氣/水分的一種關(guān)鍵數(shù)值。用來量測WVTR的水分測試是一種高濕度測試，通常通過將測試基板放在溫度約25°C至約100°C、相對濕度(RH)在40%至100%間的濕度室中一段指定的時間(通常是數(shù)小時或數(shù)天等)來進(jìn)行測試。計算每單位測試時間中留存在所述特定大小的測試結(jié)構(gòu)上的水量，以代表在所述測試的溫度及相對濕度下的水蒸氣穿透速率(WVTR)。表I關(guān)鍵水分阻障效能的比較
權(quán)利要求
1.一種用于形成多層包埋膜層的方法，包括在處理室中沉積一個或多個含硅無機(jī)層于基板上；以及在處理室中沉積一個或多個含碳層于所述一個或多個含硅層上。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述一個或多個含硅層包含氮化硅SiN。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述含硅層和所述含碳層通過CVD沉積。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述含硅層和所述含碳層通過PECVD沉積。
全文摘要
一種包埋層水阻障性的改進(jìn)。揭示了一種用于將氮化硅材料層沉積在基板上的方法，包括將所述基板置放在處理室中；傳送由所述材料層的前驅(qū)物組成的混合物，并傳送氫氣至所述處理室中，以改善所述材料層的水阻障效能?？刂扑龌鍦囟戎良s100℃或以下的溫度；在所述處理室中產(chǎn)生等離子體；以及沉積所述材料層于所述基板上。還揭示了一種用于沉積包括材料層和諸如非晶形碳之類的低介電常數(shù)材料層的多層的方法。
文檔編號C23C8/36GK102828164SQ20121032805
公開日2012年12月19日 申請日期2005年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月25日
發(fā)明者元泰景, S·亞達(dá)夫 申請人:應(yīng)用材料公司