包埋層水阻障性的改進的製作方法

2023-05-20 07:55:01 1

專利名稱：包埋層水阻障性的改進的製作方法
技術領域：
本發明實施例大致有關於以化學氣相沉積處理來沉積薄膜。詳言之，本發明是有關用來沉積薄膜至大面積基板上的方法。
背景技術：
近年來，由於有機發光二極體(OLED)顯示器具有反應時間快、觀賞視角大、高對比、重量輕、低耗電及可於各式基板上操作等優點，因此較液晶顯示器(LCDs)更常被用於各種顯示應用中。自從1987年C.W.Tang及S.A.Slyke兩人指出可從一雙層的有機發光組件中有效率地發出電致冷光(electroluminescence，EL)之後，有機發光二極體(OLED)顯示器的實際應用即可通過將兩層有機材料夾在兩電極間來發光的方式加以實現。此兩層有機材料層，與過去只用一單層有機層不同的是，其包括一層用來進行單極傳輸(電洞)的層及一層用來進行電致發光的層，因此可降低OLED顯示器顯示時所需的操作電壓。
除了用在OLED中的有機材料外，也已研發出許多可供供小分子、彈性有機發光二極體(FOLED)及聚合物發光二極體(PLED)顯示器用的聚合物。許多這種有機及聚合性材料是可供在多種基板上製造複雜、多層組件，使其成為各種透明多色顯示器應用(例如，薄型平面顯示器(FPD)、電動有機雷射及有機光學放大器)的理想材料。
過去許多年，顯示器中的有機層已演進成為多層結構，其中的每一層均具有一不同功能。圖1繪示出構築在一基板101上的一OLED組件結構的實例。在一透明陽極層102(例如，一銦錫氧(ITO)層)被沉積在該基板101上之後，可在該陽極層102上沉積一迭有機層。該有機層可包含一注入電洞層103、一傳送電洞層104、一發射層105、一傳送電子層106及一注入電子層107。須知在建構一OLED單元時，並非全部5層有機材料都需要。舉例來說，在某些情況下，只需要一傳送電洞層104及一發射層105。在完成有機層的沉積之後，在該迭有機層頂部沉積一金屬陰極108。當一適當電位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電荷會在該發射層105中重新結合，而產生光120(即，電致冷光)。該有機層的結構以及所選擇的陽極與陰極是用來使發散層中的再結合步驟最大化，因而能將從OLED組件所發出的光最大化。
顯示器的使用壽命相當短，特徵是EL效率降低及驅動電位升高，造成其劣化的主要原因是該有機或聚合性材料劣辯形成不發光的暗點(non-emissive dark spots)，及該有基層在約55℃或以上的高溫結晶所致，例如傳送電洞的材料會在室溫下出現結晶。因此，需要這些材料的低溫沉積製程，例如，約100℃或更低溫。此外，出現材料劣化及形成不發光的暗點的原因也包括納入水分或氧氣。舉例來說，已知暴露在潮溼環境下會誘發一般作為發射層使用的8-羥基喹啉鋁(Alq3)出現結晶，造成陰極出現分層現象，因此，該不發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，而一旦有機材料與水或氧氣反應後，該有機材料即不再具有功能。
目前，大部分的顯示器製造商是使用金屬罐或玻璃罐材料作為包埋層，以保護組件中的有機材料不受水或氧氣的攻擊。圖2示出一習知以玻璃或金屬包埋材料205來封裝一OLED組件200於一基板201上的實例。該組件200包括一陽極層202及一陰極層204並具有多層有機材料203。該金屬或玻璃材料205是像個蓋子似的以一UV可硬化環氧樹脂206加以附著在該基板201上。但是，水氣可以輕易地穿過該環氧樹脂206並傷害該組件200。
也可使用由等離子體強化化學氣相沉積法(PECVD)製備而成的其它材料，例如氮化矽(SiN)、氧氮化矽(SiON)及氧化矽(SiO)之類的無機材料，作為這類組件一可有效對抗水氣、空氣及腐蝕性離子的包埋/阻障層。但是，非常難以低溫沉積製程來產生這類可阻絕水氣的無機包埋材料，因為所得膜層較不緊密且具有高缺陷的針孔狀結構。很重要的是，須知有機層中殘留的水氣會促使Alq3出現結晶，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材料接觸的該OLED組件中，因而導致暗點的形成，此是造成OLED組件失效的主要原因。因此，一良好的包埋/阻障層也需要低水氣傳輸率(WVTR)。
當以薄膜無機氮化矽(SiN)相關材料作為包埋/阻障層時會出現其它問題。如果包埋層具有足夠厚度，可良好地阻絕氧氣及水分，其通常太硬、易碎裂，且因為太厚而無法與基板表面黏合，導致其自基板表面脫離或出現縫隙，特別是在高溫及高溼氣環境下。如果包埋層太薄，將無法改善黏性與熱安定性，因為其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，亟需一種可低溫沉積包埋/阻障層至大面積基板上的方法，使基板具有較佳的水阻障性及熱應力效能，以保護其下的組件。

發明內容
因此，本發明實施例大致是提供一種可沉積一包埋膜層(anencapsulating layer)至一基板上的方法及設備。在一實施例中，一種用以沉積一材料層至一基板上的方法，包含將一基板置放在一製程室中；傳送一由該材料層前驅物組成的混合物及傳送一氫氣進入該製程室，以改善該材料層的水阻障性；控制該基板溫度至約100℃或以下；在製程室內產生一等離子體；及沉積該材料層至該基板上。
在另一實施例中，本發明提供一種用以沉積一包埋層至一基板上的方法，包含將一基板置放在一製程室中；傳送一由該材料層前驅物組成的混合物及傳送一氫氣進入該製程室；及控制該基板溫度至約100℃或以下。該方法更包含在製程室內產生一等離子體；及沉積該包埋層至該基板上，該包埋層具有在約38℃及約90％溼度下水蒸氣穿透速率不高於1×10-2克/平方米/天的水-阻障性效能。
在另一實施例中，本發明提供一種用以沉積一材料層至一基板上的方法，包含將該基板置放在一製程室中；在該製程室內產生一等離子體；從一由該材料層前驅物組成的混合物中以及在約100℃或以下的基板溫度下，沉積該材料層至該基板上；及沉積時，通過傳送一氫氣進入該製程室以降低該沉積材料層的表面粗糙度至粗糙度測量約為40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一置放在一基板處理系統中的基板上的方法，包括在約200℃或以下的基板溫度下，沉積一或多含矽無機阻障材料層至該基板表面上；及交替地沉積該一或多含矽無機阻障材料層及一或多低介電常數材料層。該一或多含矽無機阻障材料層是通過傳送一第一前驅物混合物及一氫氣至該基板處理系統以改善該包埋層的水-阻障效能。該一或多低介電常數材料層是通過傳送一第二前驅物混合物進入該基板處理系統中來達成。
在另一實施例中，一種用以生成一種多層包埋膜層至一置放在一基板處理系統中的基板上的方法，包括通過傳送一含矽化合物至該基板處理系統中而沉積數個含矽無機阻障層至該基板表面；及在約200℃或以下的基板溫度下，通過傳送一含碳化合物及一氫氣進入至該基板處理系統中而沉積一或多低介電常數材料層在該一或多含矽無機阻障材料層間。因此，可在該基板表面上產生該具有數個含矽無機阻障層及一或多低介電常數材料層的多層包埋膜層。
在另一實施例中，提供一種低溫沉積一低介電常數材料層至一基板上的方法。該方法包括將該基板置放在一製程室中；在該製程室內產生一等離子體；在約200℃或以下的基板溫度下，從被送入至該製程室中的一由含碳化合物及一氫氣組成的混合物中沉積該低介電常數材料層至該基板上。因此，可改善所沉積該低介電常數材料層的膜層均勻度至約+/-10％或更小。
在另一實施例中，提供一種低溫沉積具有一或多含矽無機阻障材料層及低介電常數材料層的一包埋層至一基板上的方法。該方法包括為一含矽無機阻障層而傳送一第一前驅物混合物進入該基板處理系統中及傳送一氫氣至該基板處理系統中；並控制該基板溫度至約150℃或以下，並產生一等離子體以沉積該含矽無機阻障層至該基板表面上。該方法更包括傳送用以沉積一低介電常數材料層的第二前驅物混合物至該基板處理系統中及傳送一氫氣進入該基板處理系統中；及控制該基板溫度至約150℃或以下並產生一等離子體以沉積該低介電常數材料層至該含矽無機阻障層表面。該方法更包含通過重複上述步驟來沉積該包埋層至該基板上，直到該包埋層厚度達到約15000或以上為止。
在本發明另一實施例中，也提供一用以沉積一低溫材料層至一基板上的設備。該設備包括，一基板支撐座，其是位於一製程室中用以支撐一基板，例如大面積基板；一RF源是被耦合至該製程室以於該製程室中提供等離子體；一含矽化合物供應源是被耦合至該製程室；一氫氣供應源是被耦合至該製程室；一含碳化合物供應源是被耦合至該製程室；及一控制器，其是被耦合至該製程室中，用以在基板處理期間控制該基板溫度至約200℃或以下並可適以沉積一包埋層，該包埋層具有一或多低介電常數材料層其是介於一或多含矽無機阻障層之間。


圖1標出一OLED組件的截面示意圖；圖2標出一OLED組件的截面示意圖，該OLED組件具有一包埋層附接在其組件頂部；圖3示出依據本發明一實施例的具有包埋層沉積於其上的OLED組件的截面示意圖；圖4示出依據本發明一實施例的一處理室的截面示意圖；圖5示出依據本發明一方法沉積的一包埋層實例的截面示意圖；圖6示出依據本發明實施例在一基板處理系統中於一基板上升成一多層的包埋層的方法流程圖；圖7示出依據本發明實施例在一處理室中於一基板上升成一低介電常數材料層的方法流程圖；
圖8示出依據本發明實施例在一基板處理系統中於一基板上升成一多層的包埋層的另一方法的流程圖；圖9示出以本發明方法沉積的一例示的阻障層及一例示的低介電常數材料層的光學性質；圖10為以本發明方法沉積的一具有4層氮化矽無機阻障層及3層非晶型碳低介電常數層的多層包埋層的示例。
主要組件符號說明101、201、301、501、1010 基板102、202、302 透明陽極層103 注入電洞層 104、204傳送電洞層105、205發射層 106 傳送電子層107 注入電子層 108 金屬陰極110 電位 120 電致冷光200 OLED組件 202 陽極層203 有機材料 204 陰極層205金屬或玻璃材料206UV可硬化環氧樹脂208 頂部電極 209 鈍化層300、500 顯示器303有機或聚合物材料304 頂部電極層 305、1020 包埋層400基板處理系統402 處理室 404 氣體供應源406 壁 408 底部410 蓋組件 412 處理空間414 抽吸氣室 418 氣體分配板組件422 電源 426 底表面
428孔洞432加熱器 434上表面438基板支撐組件 440基板442柱 446折管448限制陰影框 458擴散板460懸掛板 462氣體通道474電源 480入口埠482清潔氣體源 502組件511、512、513 阻障層521、522低介電常數材料層600 沉積方法1011、1012、1013、1014 氮化矽層1021、1022、1023非晶形碳材料層具體實施方式
本發明大致是關於一種用以改良在一基板與沉積在該基板上的一膜/層之間的水阻障性及熱安定性效能的方法。本發明揭示如何利用一氫氣來降低膜層表面粗糙度，以獲得一平滑的膜層表面。因此，可獲得沉積在一基板表面上的高均勻性的膜層。該沉積膜層的平滑表面更可防止水及氧氣從大氣環境滲透進入膜層中，並表現出相當低的水蒸氣穿透速率(water vapor transmission rate，WVTR)值。WVTR是平面面板顯示器(FPD)產業中一種可代表水阻障效能的關鍵因子。此外，本發明提供一種用以沉積一包埋/阻障層至一基板表面(例如，一顯示器組件)，以大幅促進/延長該組件壽命的方法與設備。
此外，本發明揭示一種用以在低溫下(例如，約200℃或以下)沉積一低介電常數材料層至一大面積基板表面的方法。該低介電常數材料層可以是一非晶形碳材料、一類似鑽石的碳材料、摻雜了碳的含矽材料等等。該低介電常數材料層和/或非晶形碳材料可作為一包埋層的部分，以改善膜層的均勻性、膜層黏附性及該包埋層的熱安定性。因此，可在一基板表面沉積一或多層的低介電常數材料或非晶形碳材料作為一黏性強化層或熱應力放鬆層，以改善諸如OLED組件等等之類的顯示器組件的阻水效能。
本發明更提供可用來防止水及氧氣不致擴散至基板表面的一單層的或多層的包埋層。此單層包埋層可以是一含矽無機阻障材料，例如氮化矽、氧氮化矽、氧化矽、碳化矽等等。該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材料層。該一或多層低介電常數材料層的功用是用來提高該包埋層和/或一或多阻障層的黏附性及熱安定性。
在一實施例中，該一或多層低介電常數材料層是沉積在該一或多層阻障層間。舉例來說，至少一層低介電常數材料層及至少一層阻障層是交錯地沉積在一基板表面上，例如一顯示器組件的表面上。
在另一實施例中，在沉積一第一低介電常數材料層之前，先於一基板的一表面上沉積一第一阻障層，以提供良好的水阻障效能。在另一實施例中，在一基板表面上沉積一多層的包埋層，使得可沉積一含矽無機阻障材料的最後一層來提供該多層的包埋層良好的水阻障效能。
用於本發明的基材可以是半導體晶圓製造及平面面板顯示器製造可用的圓形或多邊形形狀。平面面板顯示器可用的一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，即，約120000平方毫米或以上。此外，本發明可用於任一組件中，例如OLED、FOLED、PLED、有機TFT、主動矩陣列、被動矩陣列、頂部發射組件、底部發射組件、太陽電池等，且可以是以下任一種，包括矽晶圓、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)、塑料環氧樹脂膜層等等。
圖3顯示以本發明方法沉積在一顯示器300的一基板301上的一包埋層305的實例。舉例來說，一透明陽極層302(其可以為玻璃或塑料製成，例如PET或PEN)是沉積在該基板301上。該透明陽極層302的例子之一是一厚度介於約200至約2000的銦錫氧化物(ITO)。
多層的有機或聚合物材料303可被沉積到該透明陽極層302的頂部。舉例來說，一材料層303可包括一傳送電洞層其是沉積在該陽極層頂部。該傳送電洞層的例子包括二胺類，例如一有萘基取代基的聯苯胺(NPB)衍生物，或N，N』-二苯基-N，N』-雙(3-甲基苯基)-(1，1-聯苯基)-4，4-二胺(TPD)，厚度約200至約1000間。在傳送電洞層的沉積完成後，可接續沉積一發射層。可作為發射層的材料典型屬於金屬螯合螢光錯化物，其例子之一為8-羥基喹啉鋁(Alq3)。該發射層的厚度一般在200至1,500間。在沉積該發射層之後，可將這些有機層加以圖案化。OLED顯示器通常通過噴墨印刷或揮發法而沉積在一預圖案化的基材表面上。在該有機材料303被圖案化之後，可沉積且圖案化一頂部電極層304，例如一種陰極層。該頂部電極層304可以是一種金屬、一種金屬混合物或一種金屬合金。該頂部電極材料的實例之一是一種由鎂、銀及鋁三者所組成的合金，其厚度一般在1,000至3,000間。
在建構完該顯示器組件300(例如，一OLED組件)之後，即可開始在基板表面沉積一包埋層305。適於作為本發明包埋層材料的例子包括一薄層的無機氮化物層、無機氧化物層、及聚合物類型的有機層，其厚度約500至500,000間，例如介於約2,000至50,000間。舉例來說，可使用SiN、SiON、SiO、及SiC等等作為該包埋層材料。
本發明一實施例提供沉積在一基板301上的包埋層305包括一或多層阻障/包埋材料，例如無機氮化物層、無機氧化物層、及聚合物類型的有機材料。此外，本發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材料，及低介電常數材料，亦即，非晶形碳、類似鑽石的碳、殺雜碳的含矽材料等等)在包埋層305中，以提高黏附力及軟化該包埋層305。
基板處理系統以下參照一用來處理大面積基板的等離子體增強化學氣相沉積系統來闡述本發明，該等大面積基板包括，例如各種平行面板-無線電波(RF)等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)系統，包括AKT(應用材料公司的一分公司)出品的供各種大小基板使用的AKT 1600、AKT 3500、AKT 4300、AKT 5500、AKT 10K、AKT 15K及AKT 25K。但是，須知本發明在其它系統中同樣具有用途，例如其它類型的化學氣相沉積系統及其它膜層沉積系統中，包括那些用來處理圓形基板的系統。
本發明提供一種基板處理系統，其具有一或多個處理室，用以沉積一單層或多層包埋層於一基板表面。本發明該多層包埋層可在相同或不同的基板處理系統中沉積、或可在同一基板處理系統的相同或不同的處理室中沉積。在一實施例中，該多層包埋層是在相同的真空基板處理系統中進行沉積，以節省時間並改善產出速率。在另一實施例中，該多層包埋層可在一多室-基板處理系統中的相同或不同處理室中沉積至一基板表面。舉例來說，該具有一或多含矽無機阻障層及一或多低介電常數材料層的多層包埋層可在不將基板由CVD系統中取出及降低水或氧氣擴散至基板表面的情況下，被有效地在一化學氣相沉積系統中沉積。
圖4示出具有一或多個等離子體強化化學氣相沉積處理室的一基板處理系統400(可購自應用材料公司的分公司，AKT)的截面示意圖。該系統400大致包括一或多個處理室402、多個基板輸入/輸出室、一主要傳送機器人用以在該等基板輸入/輸出室與該處理室402間傳送基板，及一主機控制器用以將基板處理控制加以自動化。
該處理室402通常耦接至一或多個氣體供應源404，用以傳輸一或多種來源化合物和/或前驅物。該或多個氣體供應源404考包括一含矽化合物供應源、一氫氣供應源、一含碳化合物供應源等等。該處理室402具有多個壁406及一底部408，用以部分界定出一處理空間412。該處理空間412典型可由位於406上的一埠或一閥(未示出)來進出，以幫助移動一基板440，例如一大面積的玻璃基板，進出該處理室402。該多個壁406可支持一蓋組件410，該蓋組件410中含有一抽吸氣室414以耦接該處理空間412至一排氣埠(其包括各種抽吸組件，未示出)以將任一種氣體及製程副產物排出該處理室402外。
一控溫的基板支撐組件438是放置在處理室402中央。該支撐組件438可於處理期間支撐玻璃基板440。在一實施例中，該基板支撐組件438包含一鋁製主體424，其包納至少一埋設於其中的加熱器432。位在支撐組件438中的該加熱器432(例如電阻式組件)，被耦接至一選擇性使用的電源474上以控制加熱該支撐組件438及位於該組件上的玻璃基板440至一預設溫度。
在一實施例中，該加熱器432的溫度可被設定在約200℃或以下，例如約150℃或以下，或介於約20℃至約100℃間，視被沉積的一材料層的沉積/處理參數而定。舉例來說，對一低溫製程來說，該加熱器可被設定在介於約60℃至約80℃的溫度間，例如約70℃。
在另一實施例中，具有熱水流過其中的一埠被設置在該基板支撐組件438中以維持基板440溫度在一均勻的200℃或以下的溫度，例如約20℃至約100℃間。或者，在處理期間，也可將該加熱器432關掉，只留下流動穿過該基板支撐組件438中的熱水來控制該基板的溫度，以獲致一低溫沉機製程約100℃或以下的基板溫度。
該基板支撐組件438一般是被接地，使得供給至一氣體分配板組件418(位於蓋組件410與基板支撐組件438之間)的RF電力(其是由一電源422供給電力)可激發該處理空間412(位於該基板支撐組件438與該氣體分配板組件418之間)中的氣體。一般來說，來自該電源422的RF電力是可符合該基板大小以驅動該化學氣相沉積製程。
在一實施例中，約10瓦或10瓦以上的RF電力，例如介於約400瓦至約5000瓦間，是被施加至該以在該處理空間412中產生一電場。舉例來說，可使用約0.2瓦/平方釐米或更大的電力密度，例如約0.2瓦/平方釐米至0.80.2瓦/平方釐米間，或約0.450.2瓦/平方釐米，以與本發明一低溫基板沉積方法配合。該電源422及匹配網絡(未示出)可創造並維持一由製程氣體所產生的等離子體，該製程氣體是來自該處理空間422中的前驅物氣體。較佳是使用13.56MHz的高頻RF電力，但此並不是非常關鍵，也可使用較低頻率的電力。此外，可以一陶瓷材料或陽極化鋁材料來覆蓋處理室的多面牆，來保護該多面牆。
一般來說，該基板支撐組件438具有一底表面426及一上表面434。該上表面434可支撐該基板440。該底表面426具有一耦接至該表面的柱442。該柱442可耦接該支撐組件438至一舉升系統(未示出)，該舉升系統是可移動該支撐組件438於一升高的處理位置(如圖上所示)及一較低位置之間。該柱442還額外提供介於該支撐組件438及系統400其它組件之間的一種電及熱耦的管道。一折管446是耦接至該基板支撐組件43，以在幫助該支撐組件438垂直移動的同時，於該處理空間412與該處理室402之外的氣壓間提供一真空密閉效果。
在一實施例中，該舉升系統是可調整使得在處理期間介於該基板與該氣體分配板組件418間的空間是約為400密耳或更大，例如介於約400密耳至約1600間，亦即，約900密耳。可調整空間的能力使得製程得以在多種製程條件下被最佳化，同時可維持在一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，可在該氣體分配板組件418與該基板支撐組件438間創造出高度集中的等離子體，藉以提高反應物種濃度與該處理膜層的沉積厚度。
該基板支撐組件438還可支撐一限制陰影框448。一般來說，該陰影框448可防止該基板440邊緣及支撐組件438出現沉積，使得基板不會黏在該支撐組件438上。該蓋組件410典型包括一入口埠480，由氣體源404所供應的氣體是由該入口埠480被引入至該處理室402中。該入口埠480也被耦接到一清潔氣體源482上。該清潔氣體源482典型可提供一清潔劑，例如解離的氟，將其引入至該處理室402中以移除沉積的副產物及處理室硬體上(包括氣體分配板組件418)的沉積膜層。
該氣體分配板組件418典型是設計成可實質依循該基板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。該氣體分配板組件418包括一孔狀表面416，由氣體源404供應的製程氣體及其它氣體可被傳送通過其中而抵達處理空間412。該氣體分配板組件418的孔狀表面416是被設計成能提供氣體均勻分散穿過該氣體分配板組件418而進入處理室402。該氣體分配板組件418典型包括一擴散板458，自一懸掛板460懸垂出來。數個氣體通道462貫穿形成於該擴散板458中，以容許一預定量的氣體被分散通過該氣體分配板組件418並進入該處理空間412。適用於本發明的氣體分散板揭示於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1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，其全部內容在此併入作為參考。雖然本發明已通過特定實施例揭示說明於上，但本發明並不局限於該等實施例中，在此所述的CVD製程可通過其它的CVD處理室、調整氣體流動速率、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沉積膜層。
沉積一包埋層圖5示出一依據本發明實施例所製備而成的一顯示器500。該顯示器500可包括包括一基板501及一組件502，其可以是任何一種需施加包埋的顯示器。舉例來說，該組件502可以是OLED、FOLED、PLED、有機TFT、太陽電池、頂部發射組件、底部發射組件等等。之後，以本發明方法沉積一厚約1000或以上的包埋層，以防止水/溼氣及空氣滲透進入該基板501與該組件502中。
在一實施例中，一具有至少一阻障層及至少一低介電常數材料層的多層的包埋膜層被沉積在該組件502頂部，以防止水分及其它氣體或液體擴散進入該組件502而使該組件502短路，且不會使該多層的包埋膜層破裂或因黏性差或熱安定性不佳而自該組件502表面脫落。如圖5所示，該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，及低介電常數材料層521、522等。
在一態樣中，本發明提供沉積在該一或多層阻障層511、512及513之間的一或多層該低介電常數材料層521、522。在另一態樣中，以本發明方法沉積在一基板表面頂部的該多層的包埋膜層的最後一層乃是一阻障層，例如該阻障層513。該最後一層包括一阻障材料，例如氮化矽、氧氮化矽、氧化矽、及碳化矽等等，以作為該顯示器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一低介電常數材料層或一阻障層。在一較佳實施例中，本發明提供一第一層，其是沉積在該組件502頂部作為一阻障層以提高該例示的顯示器500的水分阻絕效能。舉例來說，一第一阻障層，例如該阻障層511，可在一助黏層和/或一低低介電常數材料層(例如，該低介電常數材料層521)之前被沉積。因此，該低介電常數材料層是沉積在該阻障層頂部，以促進相鄰阻障層之間的黏性，使得該多層的包埋膜層克被沉積至足夠的厚度，例如約8000或以上的厚度。
圖6示出依據本發明一實施例的沉積方法600的一流程圖。首先，將一基板置於一用以沉積一材料層(例如，一包磨層305)於一基板上的基板處理系統的一處理室中。該方法600可選擇性地包含一用以在該基板上形成一組件的步驟。例示的組件包括(但不限於)OLED、PLED及FOLED等等。
在步驟602中，用以沉積一阻障層(例如，一含矽阻障層)的一第一前驅物混合物，是被傳送進入該基板處理系統中。該第一前驅物混合物可包括一或多種含矽氣體，例如矽烷(SiH4)、SiF4、及Si2H6等等。該第一前驅物混合物可更包括一或多種含氮氣體，例如NH3、N2O、NO及N2等等。該第一前驅物混合物可更包括一或多種含碳氣體和/或含氧氣體。
舉例來說，可自由一含矽氣體與一含氮氣體組成的混合物(例如，一由矽烷、氨和/或氮氣組成的混合物)中沉積出一氮化矽阻障層。另一例，可自由一含矽氣體、一含氧氣體與一含氮氣體組成的混合物(例如，一由矽烷、一氧化二氮(N2O)和/或氮氣組成的混合物)中沉積出一氧氮化矽阻障層。
在步驟604中，將一氫氣傳送至該基板處理系統中，且在步驟606中，於約200℃或以下的基板溫度將一含矽無機阻障層沉積在該基板表面。在一顯示器組件(例如，一OLED組件300)的基板處理期間，因該OLED組件中有機層熱不安定性之故(例如，多層的有機材料303)，因此無須保持該基板溫度在低溫下。一般來說，較佳的溫度是在150℃或以下，例如約100℃或以下，約80℃或以下，或介於約20℃至約80℃間。
已知氫氣可降低所沉積含矽無機阻障層表面的粗糙度，使得介於約40至約70的表面粗糙度測量(surface roughness measurement，RMS)可降低至約40或更低，例如約15，較佳是約10或更低。吾人發現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該阻障層中，使其成為其底下任何材料(即，用於顯示器組件中的有機和/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於約1×10-2克/平方米/天，例如介於約1×10-3克/平方米/天至約1×10-4克/平方米/天之間，此是在38℃、90％相對溼度下測量所得。
在步驟608中，將用以沉積一低介電常數材料層的第二前驅物混合物傳送至相同或不同的基板處理系統中。較佳是，該低介電常數材料層是在一用以沉積該阻障層的相同基板處理系統中進行處理，以提高該基板處理的產率。此外，為了操作方便及降低自一基板處理系統中取出或放入基板時基板必須暴露於空氣及溼氣下的機率，該基板可被置放在用以沉積該阻障層和/或低介電常數材料層的一基板處理系統的相同或不同處理室中。
該第二前驅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。
該低介電常數材料層可以是一種非晶形碳材料、一類似鑽石的碳材料、及一摻雜了碳的含矽材料等等。舉例來說，可從一含碳化合物(例如，乙炔)的混合物中沉積出一非晶形碳材料。
在步驟610中，傳送氫氣進入該基板處理系統中且在約200℃或以下的基板溫度下，於該基板表面上沉積一低介電常數材料層(步驟612)。基板溫度較佳是約150℃或以下，例如約100℃或以下，約80℃或以下，或介於約20℃至約80℃間。
已知氫氣可改善所沉積的低介電常數材料層的膜層均一性，使得膜層均一性測量值從介於約+/-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。吾人也發現一具有改良的膜層均一性的低介電常數材料層可明顯改善所沉積的低介電常數材料層的覆蓋步驟，使得額外的多層可以良好覆蓋率而被沉積。舉例來說，對所觀察的多層包埋層，其覆蓋率約達80％或更高，例如約95％或更高。
在步驟614中，如果獲得一預定厚度的具有含矽無機阻障層及低介電常數材料層的包埋層，即可在步驟616中結束該沉積製程。如果並未獲得一預定厚度的包埋層，則可重複上述步驟602、604、606、608、610、612的組合。舉例來說，一旦在沉積了一或多層含矽無機阻障層及一或多層低介電常數材料層後，且獲得欲求膜層厚度時，即結束該方法600，其中最後沉積的膜層是一含矽無機阻障層或一低介電常數材料層。
該包埋層的厚度可以加以變化。舉例來說，約1000或更大，例如約10000或更大，例如介於約20000至約60000間。吾人發現組件502的包埋層的厚度與空氣及溼氣阻障效能相關，因此可延長該組件502的壽命。使用本發明方法，可使組件502的壽命達到約40天或更長，例如約45天或更長，或約60天或更長。
在一態樣中，可將以本發明方法沉積的一單層阻障層作為一顯示器組件的包埋層來用。舉例來說，可將一厚約10000的單層氮化矽阻障層作為一包埋層使用。在另一態樣中，本發明提供一多層的包埋層，其包含至少一含矽無機阻障層及至少一低介電常數材料層。該含矽無機阻障層的厚度介於約1000至約10000間，例如介於約2000至約8000間。該低介電常數材料層的厚度介於約1000至約10000間。已知一低介電常數材料層可提高其相鄰阻障層之間的黏性，使具有較佳的熱安定性，也使得欲獲得一定厚度的多層的含矽無機阻障層變成可行。
一例示的本發明包埋層可包括兩層氮化矽層及一介於該氮化矽層間的非晶形碳材料層，總厚度介於約3000至約30000間。另一例示的本發明包埋層可包括五層氮化矽層及介於該五層氮化矽層間的四層非晶形碳材料層，總厚度介於約9000至約90000間。
在每一層沉積前或沉積後，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並施加一由RF電力或微波電力所產生的電場，以產生一清潔用等離子體。該等清潔氣體可包括(但不限於)含氧氣體(例如，氧氣、二氧化碳)、含氫氣體(例如，氫氣)、含氮氣體(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(但不限於)氫氣及氨等等。此外，當以一清潔氣體所形成的等離子體來清潔該處理室時，該清潔氣體可選擇性地與一載氣一起被傳送到該處理室中。載氣的例子包括惰性氣體，例如氦氣、氬氣等等。舉例來說，可原位產生一氧氣等離子體來清除在前一基板處理中及基板移除後，仍然殘存在處理室中的任何殘餘材料，例如殘留在處理室牆、氣體分配面板、任何一處的殘餘材料。
須知本發明實施例並不限制所述步驟的實施順序。舉例來說，可在傳送一由前驅物組成的混合物到處理室之前，先傳送一氫氣至處理室中，且在某些情況下，可同時執行步驟602及604。同樣的，也可同時執行步驟608及610。
沉積至少一含矽阻障層從被傳送到處理室中的由前驅物組成的混合物中沉積出一或多含矽無機阻障層。該等前驅物可包括一含矽前驅物，例如矽烷(SiH4)、SiF4、及Si2H6等等，用以沉積一氮化矽層、氧氮化矽層或氧化矽層、碳化矽層等等，以作為該基板上的包埋層。該含矽前驅物可以，例如，10sccm或更高的流速來傳送，例如，對約400毫米×約500毫米的基板而言，可以介於約10sccm至約500sccm間的流速來傳送。一含氮前驅物則可以約5sccm或更高的流速來傳送，例如介於約100sccm至約6000sccm間的流速來傳送。
舉例來說，一用以沉積一氧氮化矽層的由前驅物組成的混合物可包括矽烷、一氧化二氮及氮氣等等。或者，也可以矽烷、氨及氮氣等等來沉積一氮化矽層。此外，該等前驅物可包括矽烷及一氧化二氮，以沉積出氧化矽層。此外，每一前驅物可以相同或不同的速率傳送，視所需的沉積參數而定。須知本發明實施例涵蓋可依據一基板面積、處理條件等等來放大或縮小製程參數/變數。
在沉積該一或多含矽無機阻障層時，將一氫氣傳送至該處理室以改善本發明包埋層其阻障水滲透的效能。此外，已知引入氫氣可降低該一或多含矽無機阻障層的表面粗糙度，使其更適宜作為一包埋層。
該一或多含矽無機阻障層是通過施加電場在該處理室中產生等離子體的方式而被沉積到基板表面。該電場是通過施加一電力(例如無線電波頻率電力、微波頻率電力)至處理室而產生的。可電感式地或電容式地將該電力耦接到該處理室中。此外，將處理室的壓力維持在約0.5託耳至約10託耳間。
結果，該一或多含矽無機阻障層是以約500/分鐘或更高的速率被沉積，例如介於約100/分鐘至約3000/分鐘的速率。該一或多含矽無機阻障層的厚度可在約1000至約30000間變化。一般來說，對於防止水分滲透的功效來說，一厚的阻障層要比一薄的阻障層來得好。
傳統低溫無機膜層的沉積製程會對包埋層產生不欲求的性質。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，例如在水分測試後其折射率變化高，穿透性富立葉轉換紅外光光譜(FTIR)變化高及水分測試後其水蒸氣穿透率(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矽薄膜將詳細說明如下，但本發明並不僅限於以下揭示內容的細節。
將位於一傳統平行板-無線電波等離子體強化化學氣相沉積系統(PECVD)(例如，應用材料公司的AKT 1600 PECVD系統，其約具有900密耳的間距)的一處理室中的基板(400毫米×500毫米)，帶至真空狀態。將基板支撐的溫度設定在約60℃以進行一低溫沉積製程。由矽烷、氨及氮氣組成的混合物在氫氣存在下一起被傳送進入處理室，以作為用來沉積可阻障溼氣及氧氣的氮化矽膜的前驅物物氣體。為比較之故，在相同處理條件下，同時執行了前技使用矽烷、氨及氮氣來沉積氮化矽膜的方法。處理室中的壓力約為2.1扥耳。以設定在13.56MHz、900瓦的RF電力來維持等離子體的產生。
比較兩種方法所產生膜層的基本性質。結果顯示在有或無氫氣存在下沉積的氮化矽膜層表現出類似的基本性質，其一開始的折射率約介於1.7至1.9間，且膜層應力在0至約2×109達因/平方釐米間。兩膜層的沉積速率也幾乎相當，介於約1000/分鐘至約1500/分鐘間。因此，有無氫氣的存在並不會影響膜層的基本性質或其沉積速率。
但是，兩膜層在沉積後的表面粗糙度(其單位為平方根，RMS(rootmean square))卻有極大的差異。在顯微鏡下比較兩膜層，並測量其的3-維的表面粗糙度。沒有氫氣下所沉積氮化矽膜層的平均表面粗糙度約介於40至70間，顯示其表面相當粗糙。相反的，在有氫氣下所沉積氮化矽膜層的平均表面粗糙度則介於約9至12間，顯示其表面相當平滑。
在水分測試後，兩膜層用以阻障水/溼氣的性質差異就相當明顯。依據表1的關鍵水阻障效能比較結果，可知氫氣源在降低膜層表面粗糙度使成為平滑表面這點上，扮演了相當重要的角色，且一平滑表面可防止大器中的水/氧氣滲透進入膜層內部，造成較低的WVTR(水蒸氣穿透率)值，其是平面面板顯示器產業中用來表示耐溼氣/水分的一種關鍵數值。用來量測WVTR的水分測試是一種高溼度測試，通常通過將測試基板放在一溫度約25℃至約100℃、相對溼度(RH)在40％至100％間的溼度室中一段指定的時間(通常是數小時或數天等)來進行測試。計算每單位測試時間中留存在該特定大小的測試結構上的水量，以代表在該測試的溫度及相對溼度下的一水蒸氣穿透速率(WVTR)。
表1關鍵水分阻障效能的比較

同時也比較以氫氣沉積的氮化矽層在水分測試前後的穿透性富立葉轉換紅外光光譜(FTIR)變化。同時也通過將膜層浸泡在諸如100℃的熱水中一段時間，例如約10小時，來比較水分處理對FTIR及折射率(RI)變化的影響。紀錄在1500cm-1至4000cm-1間的FITR光譜，並在光譜中標出Si-H、N-H、O-H鍵的位置。光譜在水處理前後並無太大差異，顯示在以氫氣同時沉積的氮化矽膜中並沒有任何鍵結因水分處理而有變化。表1結果顯示，將氮化矽膜在約100℃的水中處理約100小時(熱且潮溼)，在有氫氣存在條件下沉積的氮化矽膜的折射率並無明顯變化。這些結果加上水分測試後的較低的水蒸氣穿透率(WVTR)結果，均顯示以氫氣作為前驅物氣體的一所沉積而成的高品質氮化矽膜具有良好的水分阻障效能。
為比較之故，同樣也進行了先前技術的沒有添加氫氣作為前驅物氣體所沉積而成的氮化矽層在水分測試前後的穿透性富立葉轉換紅外光光譜(FTIR)變化。結果顯示膜層中Si-H鍵數目大量減少，N-H鍵數目微量減少且O-H鍵數目微量增加。一如表1結果所示，在沒有氫氣作為前驅物氣體源之下，所沉積而成的氮化矽膜其折射率約出現15％的改變。此外，水分測試後也可量測到較高的水蒸氣穿透率(WVTR)。所有這些結果均顯示在沒有氫氣下沉積而成的氮化矽膜其水分阻障效能不佳。
沉積至少一層低介電常數材料層本發明此態樣提供交替沉積一低介電常數材料層與一含矽無機阻障層。一介電常數約低於4的例示的低介電常數材料層乃是一非晶形碳材料。低介電常數材料的其它例子包括含碳的低介電常數材料、摻雜碳的矽材料、類似鑽石的碳材料等等。
圖7顯示依據本發明一實施例的沉積方法700的流程圖。在步驟702中，將一基板置放在沉積室中以沉積一低介電常數材料，例如一非晶形碳材料層在基板上。
在步驟704中，將用以沉積該非晶形碳材料的前驅物的混合物傳送至該處理室中。有許多種類的氣體混合物可用來沉積該低介電常數材料，這類氣體混合物的非窮盡的例子列舉如下。一般來說，氣體混合物可包括一或多種含碳化合物和/或碳氫化合物。適當的有機含碳化合物包括脂肪性有機化合物、環形有機化合物或其組合。脂肪性有機化合物可為包含一或多個碳原子的直鏈型或具有支連結構者。有機含碳化合物在其有機基團中包含碳原子。有機基團除了其官能性衍生物外還包括烷基、烯烴基、炔烴基、環己基及芳香基。對約400毫米×500毫米的基板來說，該含碳前驅物/化合物可以例如10sccm或更高的速率被傳送，例如約100sccm至約500sccm間。
舉例來說，該含碳化合物通式為CxHy，其中x的範圍在1至8間且y的範圍在2至18間，包括，但不限於，乙炔、乙烷、乙烯、丙烯、丙炔、丙烷、甲烷、丁烷、丁烯、丁二烯、苯、甲苯及其組合。或者，可以部分或完全氟化的含碳化合物衍生物，例如，C3F8或C4F8，來沉積一氟化的非晶形碳層，其可被描述成一非晶形的氟化碳層。可以碳氫化合物及其的氟化衍生物的組合來沉積該非晶形碳層或非晶形化碳層。
有許多種氣體可被添加到該氣體混合物中來改善該非晶形碳材料層的性質。一惰性氣體(例如，氦、氬、氖、氪、等)、氮氣、氨、一氧化二氮、一氧化氮或其組合等等，以約5sccm或更高的速率傳送，例如約100sccm至約6000sccm間的速率，藉以控制該低介電常數非晶形碳層的沉積速率及密度。此外，可添加氫氣和/或氨來控制該非晶形碳層的含氫比例，來控制膜層的性質(例如，折射率)。
在步驟706中，傳送氫氣到製程室中以提高膜層的均一性。當添加氫氣作為來源氣體時，可獲得約+/-10％或更低的膜層均一度，例如約+/-5％或更低，或約+/-3％或更低。相反的，在不添加氫氣的情況下，所沉積的低介電常數非晶形碳材料層是相當粗糙的，其膜層均一度介於約+/-15％至+/-35％間。在不使用氫氣來改善膜層均一度的情況下，其對於沉積多層時，每一沉積步驟的覆蓋率的衝擊更大。具較佳膜層均一度的低介電常數非晶形碳材料層可明顯改善每一沉積步驟的覆蓋率約80％或更高，或甚至高達約95％或更高，而且也可在一多層的膜層堆棧結構中的含矽無機阻障層間黏附得更好。
在步驟708中，在處理室內施加一電場並產生等離子體。該電場可通過一電源來產生，例如無線電波電力、微波頻率電力。該電力可以電感式或電容式的方式耦合至該處理室。可施加一13.56MHz RF電力至處理室中以於電力密度介於約0.14瓦/平方釐米至約8.6瓦/平方釐米間，或是電力介於約100瓦至約6000瓦間，形成等離子體。較佳是供應一介於約0.25瓦/平方釐米至約0.6瓦/平方釐米間的電力密度至處理室中以形成等離子體。可在約0.1MHz至約300MHz間來提供該RF電力。該RF電力可以連續方式或脈衝方式來提供。耦合RF電力至製程室以提高化合物的解離率，也可在化合物進入沉積室之前，以微波電力先將化合物解離。但是，可改變個別參數以於不同製程室與不同大小的基板上執行等離子體製程。
通過一氣體分配系統而從一含碳化合物供應源及一氫氣供應源中，將該含碳化合物及氫氣引入至處理室中。該氣體分配系統大致是放置在距離將於其上沉積該低介電常數非晶形碳層的基板約180密耳至約2000密耳的距離之處，例如約900密耳。此外，該處理室壓力是維持在約100毫託耳至約20託耳間。
在步驟710中，該非晶形碳材料層是在約100℃或更低溫度的基板溫度下，例如介於約-20℃至100℃間的基板溫度下，較佳是介於約20℃至80℃間的基板溫度下，通過施加非晶形碳材料而被沉積在該基板上。在一實施例中，一較佳的非晶形碳層是通過以約100sccm至約5,000scm間的流速，例如約200sccm的流速，將乙炔供應至一處理室中而被沉積。同時也以介於約100sccm至約2,500sccm間的流速，例如介於約200sccm至約600sccm間的流速，加入一氫氣。
上述製程參數可提供一典型介於約500/分鐘或更高的沉積速率，例如介於約1,500/分鐘至約2,500/分鐘間的沉積速率，於習知平行板式無線電波(RF)等離子體強化化學氣相沉積系統(PECVD)(購自加州，美商應用材料公司)的相同或不同的化學氣相沉積室中，來沉積該低電常數非晶形碳層。在此所提供的該非晶形碳沉積數值僅供闡述本發明概念的用，非用以限制本發明範疇，所沉積的低電常數非晶形碳材料包括碳及氫原子，其中碳原子與氫原子的比例是可調節的，從介於約10％氫至約60％氫間。控制該非晶形碳層中的氫的比例，以微調其光學性質、蝕刻選擇性及耐化學機械研磨特性。明確的說，隨著氫含量降低，沉積層的光學性質，例如折射率(η)及吸收係數(k)，會隨的增加。類似的，隨著氫含量降低，非晶形碳層的耐蝕刻性會跟著提高。須知本發明實施例包括依據基板大小、製程室條件等等來往上調高或往下調低所述任一處理參數/變量。同樣的，本發明實施例也不一定需要依序執行所述的各步驟。舉例來說，可在由前驅物組成的混合物被送進處理室之前，即先將氫氣送入處理室中，而在某些情況下，可同時執行步驟704及706。或者，一含氮氣體，例如氮氣，是以介於約200sccm至約5,000sccm間的流速被送至該氣體混合物中，例如約1,000sccm至2,000scc間的速度。
實施例圖8示出依據本發明一實施例而施行的沉積方法800。在步驟802中，一或多含矽無機阻障層是在一基板處理系統中，以一含矽化合物及一氫氣進行處理，而沉積在一基板表面上。在步驟804中，在相同或不同的基板處理系統中以一含碳化合物及一氫氣，在該一或多含矽無機阻障層之間沉積一或多非晶形碳層。較佳是，首先沉積一含矽無機阻障層(例如，一氮化矽層)，作為該氮化矽層下方任一層的一良好的水及氧氣阻障層。
圖9示出一例示的阻障層及例示的低介電常數材料層的光學穿透性。該例示的阻障層是一層以矽烷(流速約150sccm)、氨(流速約400sccm)、氮氣(流速約1500sccm)、及氫氣(流速約4000sccm)在PECVD處理室中沉積而成的氮化矽層。將基板以約900密耳的間距置放在該PECVD室中，並為維持壓力在約2.1託耳。從一電力密度約為0.45瓦/平方釐米的RF電力施加一等離子體，在一基板偏壓下進行沉積約390秒。沉積時維持基板溫度在約70℃，可獲得一約1700/分鐘的速率。
該例示的低介電常數材料層是一層以乙炔(流速約200sccm)、氮氣(流速約1000sccm)、及氫氣(流速約500sccm)在PECVD處理室中沉積而成的非晶形碳層。將基板以約900密耳的間距置放在該PECVD室中，並為維持壓力在約1.5託耳。從一電力密度約為0.25瓦/平方釐米的RF電力施加一等離子體，在一基板偏壓下進行沉積約500秒。沉積時維持基板溫度在約70℃，可獲得一約1,200/分鐘的速率。
圖9示出所沉積氮化矽層(910)及非晶形碳層(920)的光穿透性。兩膜層在不同波長下的透光性非常高，平均介於約65％至約100％間。在約500nm或更高波長的高波長下，透光性甚至更好，其平均透光性約介於90％至約100％間。結果顯示本發明的氮化矽層及非晶形碳層可用在多種應用中，包括作為頂部及底部發射顯示器組件。
參照圖8，在步驟806中，可選擇性沉積一含矽無積阻障層最為最後一層。因此，在步驟808中，將一具有該一或多層含矽無機阻障層及該一或多非晶形碳層的包埋層沉積在基板表面。因此，可沉積出各種具有一層、兩層、三層、四層或五層阻障層的包埋層。類似的，可沉積出各種具有一層、兩層、三層、四層或五層低介電常數材料層的包埋層。
聚例來說，沉積並比較/測試具有介在該兩層、三層、四層、五層或六層氮化矽膜層間的該一層、兩層、三層、四層或五層非晶形碳材料層的各種包埋層。此外，也測試在有或無氫氣存在下，沉積至各種厚度的該含矽無積阻障層及該非晶形碳層。
以膠帶剝離測試及一鈣測試來檢驗本發明具有該含矽無積阻障層及非晶形碳層的包埋層的效果。結果非常好，顯示該多層的包埋層中的任一層並不會輕易地自基板剝離，同時其受水及氧氣腐蝕的情形相當輕微(在一鈣測試中，僅有少量或沒有透明的鈣鹽形成)。同時也在諸如OLED組件之類的組件上測試本發明包埋層，其被沉積至欲求厚度的能力，而不會出現剝離並可防止水分滲透進入組件以延長組件壽命。在約60℃及約65％的高溼度下測試，本發明包埋層可延長組件壽命至超過約1440小時以上。
圖10示出以本發明方法沉機而成的一例示的多層的包埋層，一基板1010的橫斷面電子顯微鏡掃描圖像顯示其具有一多層的包埋層1020沉積在該基板頂部。該多層的包埋層1020包括四層的氮化矽層1011、1012、1013、1014，及三層的非晶形碳材料層1021、1022、1023介於該氮化矽層之間，以促進氮化矽層材料間的黏合，使該多層的包埋層1020的最終膜層厚度達到約35,000。該具有9層沉積材料層的多層的包埋層1020全體的每一層覆蓋率可達到約95％的覆蓋率。
雖然本發明已藉較佳實施例詳述於上，但習知技藝人士應能了解本發明尚有許多變化，其仍屬於附隨的權利要求的範疇。
權利要求
1.一種在一基板上沉積一材料層的方法，包含將該基板置放在一處理室中傳送一由該材料層之前驅物組成的混合物及一氫氣至該處理室中，以改善該材料層的水阻障效能；控制該基板溫度至約100℃或以下的溫度；在該處理室中產生一等離子體；及沉積該材料層於該基板上。
2.如權利要求1所述的方法，其中所沉積的該材料層具有改良的水阻障效能，其水蒸氣穿透率在38℃及約90％的相對溼度下，不高過約1×10-2克/平方米/天。
3.如權利要求1所述的方法，其中該基板的溫度維持在約20℃至約80℃間。
4.如權利要求1所述的方法，其中該材料層之前驅物包括一含矽化合物。
5.如權利要求4所述的方法，其中該含矽化合物是選自由矽烷、SiF4、Si2H6及其的組合所組成的群組中。
6.如權利要求1所述的方法，其中該材料層之前驅物包括一種選自下列的材料一含氮氣體、一含碳氣體、一含氧氣體及其的組合中。
7.一種在一基板上沉積一包埋層的方法，包含將該基板置放在一處理室中傳送一由該包埋層之前驅物組成的混合物及一氫氣至該處理室中；控制該基板溫度至一約100℃或以下的溫度；在該處理室中產生一等離子體；及沉積該包埋層於該基板上，且所沉積的該包埋層具有改良的水阻障效能，其水蒸氣穿透率在38℃及約90％的相對溼度下，不高過約1×10-2克/平方米/天。
8.一種在一基板上沉積一材料層的方法，包含將該基板置放在一處理室中在該處理室中產生一等離子體；自一由該材料層之前驅物組成的混合物及約100℃或以下的基板溫度條件下，沉積該材料層至該基板上；及通過在沉積製程期間，傳送氫氣至該處理室中以降低所沉積材料層的表面粗糙度至其粗糙度測量值約為40。
9.如權利要求7或8所述的方法，其中該基板的溫度維持在約20℃至約80℃間。
10.如權利要求7或8所述的方法，其中該材料層之前驅物包括一種選自下列的化合物矽烷、SiF4、Si2H6及其的組合。
11.如權利要求7或8所述的方法，其中該材料層之前驅物包括一種選自下列的材料一含氮氣體、一含碳氣體、一含氧氣體、氨、N2O、NO、N2及其的組合中。
12.一種在一基板處理系統中沉積一多層的包埋層至一基板上的方法，包含在約200℃或更低的基板溫度下沉積一或多層含矽無機阻障層至該基板表面上，其包含傳送一由前驅物組成的第一混合物及一氫氣至該基板處理系統中；交替沉積該一或多層含矽無機阻障層與一或多層低介電常數材料層，其包含傳送一由前驅物組成的第二混合物至該基板處理系統中。
13.如權利要求12所述的方法，其中該多層的包埋層的厚度約為15000或以上。
14.如權利要求12所述的方法，其中該多層的包埋層的表面粗糙度低於約40或以下。
15.如權利要求12所述的方法，其中該多層的包埋層具有改良的水阻障效能，其水蒸氣穿透率在38℃及約90％的相對溼度下，低於約1×10-2克/平方米/天。
16.如權利要求12所述的方法，其中該多層的包埋層具有改良的水阻障效能，且在經過約100℃、約10小時的水分測試後，其折射率(RI)幾乎沒有改變。
17.如權利要求12所述的方法，其中該一或多層的含矽無機阻障層中的一層是被沉積作為該基板上該多層的包埋層的第一層。
18.如權利要求12所述的方法，其中該一或多層的含矽無機阻障層中的一層是被沉積作為該多層的包埋層的最後一層。
19.如權利要求12所述的方法，其中該一或多層的含矽無機阻障層是在約20℃至約100℃間的基板溫度下被沉積。
20.如權利要求12所述的方法，其中該由前驅物組成的第一混合物包含一種選自下列的化合物矽烷、SiF4、Si2H6及其組合。
21.如權利要求20所述的方法，其中該由前驅物組成的第一混合物更包含一種選自下列的含氮化合物氨、N2O、NO、N2及其組合中。
22.如權利要求20所述的方法，其中該由前驅物組成的第一混合物更包含一種選自下列的化合物一含碳氣體、一含氧氣體及其組合。
23.如權利要求12所述的方法，其中該一或多含矽無機阻障層包含一種選自下列的材料氮化矽、氧氮化矽、氧化矽、碳化矽及其組合。
24.如權利要求12所述的方法，其中該一或多低介電常數材料層包含一種選自下列的材料非晶形碳、類似鑽石的碳及其組合。
25.如權利要求12所述的方法，其中該由前驅物組成的第二混合物包含一種選自下列的化合物乙炔、乙烷、乙烯、甲烷、丙烯、丙炔、丙烷、丁烷、丁烯、丁二烯、苯、甲苯及其組合。
26.如權利要求12所述的方法，其中該基板處理系統的一電力密度在沉積期間是維持在約0.2瓦/平方釐米至約0.8瓦/平方釐米間。
27.如權利要求12所述的方法，更包含以一等離子體清潔該基板表面的步驟，該等離子體是由一種選自下列的氣體中產生含氧氣體、含氫氣體、含氮氣體、惰性氣體及其組合。
28.如權利要求12所述的方法，其中該數個數層含矽無機阻障層及該一或多低介電常數材料層是在該基板處理系統中的單一處理室中沉積。
29.如權利要求12所述的方法，其中該多層的包埋層是沉積在一組件上，並可在約60℃、約85％的高溼度測試條件下延長該組件壽命超過1440小時以上，
30.一種在一基板處理系統中沉積一多層的包埋層至一基板上的方法，包含沉積數個數層含矽無機阻障層至該基板表面上，其包含傳送一含矽化合物至該基板處理系統中；在約200℃或以下的基板溫度下，沉積一或多層低介電常數材料層在該一或多層的含矽無機阻障層間，其包含傳送一含碳化合物及一氫氣至該基板處理系統中。
31.如權利要求30所述的方法，其中該一或多層低介電常數材料層的膜層均勻度可被改善至約+/-10％或以下。
32.如權利要求30所述的方法，其中該一或多層含矽無機阻障層是在約20℃至約100℃間的基板溫度下被沉積。
33.如權利要求30所述的方法，其中該數個數層含矽無機阻障層的一層是被沉積作為該基板上該多層的包埋層的第一層。
34.如權利要求30所述的方法，其中該數個數層含矽無機阻障層的一層是被沉積作為該多層的包埋層的最後一層。
35.如權利要求30所述的方法，其中該數個數層含矽無機阻障層包含一種選自下列的材料氮化矽、氧氮化矽、氧化矽、碳化矽及其組合。
36.如權利要求30所述的方法，其中該一或多低介電常數材料層包含一種選自下列的材料非晶形碳、類似鑽石的碳及其組合。
37.如權利要求30所述的方法，其中該含碳化合物包含一種選自下列的化合物乙炔、乙烷、乙烯、甲烷、丙烯、丙炔、丙烷、丁烷、丁烯、丁二烯、苯、甲苯及其組合。
38.如權利要求30所述的方法，其中該一或多層含矽無機阻障層及該一或多低介電常數材料層是在該基板處理系統中的單一處理室中沉積。
39.如權利要求30所述的方法，其中該多層的包埋層是沉積在一組件上，並可在約60℃、約85％的高溼度測試條件下延長該組件壽命超過1440小時以上。
40.一種在低溫下沉積一低介電常數材料層至一基板上的方法，包含將該基板置放在一處理室中在該處理室中產生一等離子體；在約200℃或以下的基板溫度，自傳送到該處理室中一由一含碳化合物及一氫氣組成的混合物中，沉積該低介電常數材料層至該基板上。
41.如權利要求40所述的方法，其中該低介電常數材料層的膜層均勻度約為+/-10％或以下。
42.如權利要求40所述的方法，其中該低介電常數材料層包含一種選自下列的材料非晶形碳、類似鑽石的碳及其組合。
43.如權利要求40所述的方法，其中該含碳化合物包含一種選自下列的化合物乙炔、乙烷、乙烯、甲烷、丙烯、丙炔、丙烷、丁烷、丁烯、丁二烯、苯、甲苯及其組合。
44.如權利要求40所述的方法，其中該基板溫度是維持在約20℃至約80℃間。
45.一種在一基板處理系統中沉積一包埋層至一基板上的方法，其中該包埋層具有一或多層的含矽無機阻障材料及低介電常數材料，該方法包含傳送一用以沉積一含矽無機阻障材料層的由前驅物組成的第一混合物及一氫氣至該基板處理系統中；控制該基板溫度至約150℃或以下的溫度，並產生一等離子體以沉積該含矽無機阻障材料層至該基板表面；傳送一用以沉積一低介電常數材料層的由前驅物組成的第二混合物及一氫氣至該基板處理系統中；控制該基板溫度至約150℃或以下的溫度，並產生一等離子體以沉積該低介電常數材料層至該含矽無機阻障材料層表面；及通過重複上述步驟直到獲得厚度達到約15000或更高的該包埋層的方式，來沉積該包埋層至該基板上。
46.如權利要求45所述的方法，其中該含矽無機阻障材料層包含一種選自下列的材料氮化矽、氧氮化矽、氧化矽、碳化矽及其組合。
47.如權利要求45所述的方法，其中該低介電常數材料層包含一種選自下列的材料非晶形碳、類似鑽石的碳及其組合。
48.如權利要求45所述的方法，其中一含矽無機阻障材料層是被沉積至該基板表面上以作為該包埋層的最後的材料層。
49.如權利要求45所述的方法，其中該基板的溫度維持在約20℃至約100℃間。
50.如權利要求45所述的方法，其中該含矽無機阻障材料層及該低介電常數材料層是在該基板處理系統中的單一處理室中沉積。
51.如權利要求45所述的方法，其中該多層的包埋層是沉積在一組件上，並可在約60℃、約85％的高溼度測試條件下延長該組件壽命超過1440小時以上。
52.一種用以沉積一包埋層至一基板上的設備，包含一處理室；一基板支撐座，其是位於該處理室中用以支撐該基板於其上；一RF電力，其是被耦接至該處理室以於該處理室中提供一等離子體；一含矽化合物供應源，其是被耦接至該處理室；一氫氣供應源，其是被耦接至該處理室；一含碳化合物供應源，其是被耦接至該處理室；及一控制器，其是被耦接至該處理室，以於基板處理期間控制該基板溫度在約200℃或以下，並適以在相同處理室中沉積該具有一或多低介電常數材料層於一或多含矽無機阻障材料層之間的包埋層。
53.如權利要求52所述的設備，其中該基板為一面積約為120000平方毫米的大面積基板。
54.如權利要求52所述的設備，其中該基板包含一選自下料的材料半導體晶圓、含矽材料、金屬、玻璃、塑料膜層、環氧樹脂塑料、聚乙烯苯對二甲酸酯(polyethylene terephthalate，PET)、聚乙烯萘酯(polyethylene naphthalate，PEN)。
全文摘要
揭示了一種用以沉積一材料層至一基板上的方法及設備。該材料層可作為一種包埋層，以供因所使用的底下層熱不安定性之故而需要低溫處理的各種顯示器應用使用。該包埋層包含一或多層材料層(多層)，其具有一或多阻障材料層及一或多低介電常數材料層，用以提供較低的表面粗糙度、較佳的水阻障性、較低的熱應力、並提供良好的沉積覆蓋率，以應用在多種類型及大小的基板上。因此，該包埋層可為諸如OLED顯示器之類的各種顯示器組件提供良好的組件壽命。在另一態樣中，提供一種在低溫下沉積一非晶形碳層至一基板上的方法。該非晶形碳層可用以降低熱應力並防止所沉積膜層自基板表面剝離。
文檔編號C23C28/04GK1973061SQ200580020506
公開日2007年5月30日 申請日期2005年6月6日 優先權日2004年6月25日
發明者元泰景, S·亞達夫 申請人:應用材料股份有限公司