一种低温沉积氮化硅薄膜的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种低温沉积氮化硅薄膜的方法，确切地说是一种适用于OLED封装技术的氮化硅薄膜的方法，该方法属于半导体薄膜制造技术领域。
【背景技术】
[0002]基于等离子增强化学气相沉积(PECVD)技术的氮化硅薄膜技术主要应用于半导体器件和集成电路的研制中，用作芯片的钝化层和多层布线间的介质膜。在大多数氮化硅薄膜的沉积工艺过程中，如果沉积温度降低至400°C以下，薄膜性能会受到较大影响。因此，在低温下沉积出性能稳定的氮化硅薄膜，是工艺开发中的一个难题。
[0003]0LED，即有机发光二极管，因为具备轻薄、省电等特性，从2003年开始，这种显示设备在MP3播放器上得到了广泛应用。OLED显示技术与传统的IXD显示方式不同，无需背光灯，具有自发光的特性，采用非常薄的有机材料涂层和玻璃基板，当有电流通过时，这些有机材料就会发光。
[0004]随着半导体技术的不断发展，OLED在平板显示技术中拥有了更多的潜力。然而OLED技术的缺点是稳定性差。由于水汽及氧气进入薄膜而导致黑斑的形成，是OLED性能衰减的一个主要原因。另外由于有机层的结晶，OLED在高于55°C的条件下寿命会变得很短，并且会随着温度的升高而加速。因此，需要在OLED封装技术中，开发一种能够在低温下沉积的稳定的薄膜技术，以提高OLED的稳定性及寿命。
【发明内容】
[0005]本发明是鉴于提高OLED的寿命和稳定性而提出的，其目的是提供一种在较低温度下沉积出应用于OLED封装技术的氮化硅薄膜的方法。
[0006]本发明第一方面，是一种能够在较低温度下沉积适用于OLED封装技术的氮化硅薄膜的方法。该方法在较低的基底温度下，由射频系统提供射频，通过等离子体技术沉积出氮化硅薄膜，并在沉积结束后对薄膜进行后处理(post treat),具体方法是通过下述步骤实现的:
[0007]I)载物台控温:下电极通过热偶精确控制温度；
[0008]2)装样:基板通过传片系统传入反应腔室；
[0009]3)通气:从反应腔室内的上电极，即喷淋头，通入气体SiH4、NH3、N2 ；
[0010]4)沉积:由射频系统提供射频，通过等离子体技术沉积薄膜；
[0011]5)后处理:停止通入主反应源SiH4，利用射频对薄膜表面进行后处理；
[0012]6)抽真空:工艺停止，反应腔室抽至真空。
[0013]进一步地，所述氮化硅制备方法，其特征在于:该氮化硅薄膜的沉积温度较低，沉积温度可由30 °C -90 °C。
[0014]进一步地，所述氮化硅制备方法，其特征在于:反应气体为SiH4、NH3和N2。
[0015]进一步地，所述氮化硅制备方法，其特征在于:在通气过程中，通过蝶阀(TV阀)控制反应腔室压力，反应压力可由1-OTorr。
[0016]进一步地，所述氮化硅制备方法，其特征在于:通过载物台的上下运动，来控制上下电极之间的距离。
[0017]进一步地，所述氮化硅制备方法，其特征在于:反应过程中，射频系统提射频功率，其功率可由100w-2000w。
[0018]进一步地，所述氮化硅制备方法，其特征在于:在沉积结束后，通过射频对薄膜表面进行后处理，此时停止通入主反应源SiH4。
[0019]进一步地，所述氮化娃制备方法，其特征在于:薄膜可分层沉积，对薄膜性能无影响。
[0020]本发明的有益效果及特点在于:
[0021]本发明所采用的氮化硅制备方法，能够实现薄膜的低温沉积，具有工艺过程中基板温升较低及可分层沉积的特点。可广泛地应用于OLED封装技术领域。
【附图说明】
[0022]图1给出了实施例1的傅里叶变换红外吸收光谱(FTIR谱图)。
[0023]图2给出了实施例2的傅里叶变换红外吸收光谱(FTIR谱图)。
[0024]图3给出了实施例3的傅里叶变换红外吸收光谱(FTIR谱图)。
[0025]图4给出了实施例4的傅里叶变换红外吸收光谱(FTIR谱图)。
[0026]图5给出了各实施例的应力(Stress)监测情况。
【具体实施方式】
[0027]下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。
[0028]实施例1
[0029]本发明第一实例在低温下制备氮化硅薄膜的方法，具体步骤如下:
[0030]I)沉积腔室载物台即加热盘温度为60°C，其控制方式为通过热电偶实时监测和控制温度，精度范围为±0.75% ;
[0031]2)通过上电极喷淋头向反应腔室通入气体SiH4、NH3和N2，其中SiH4、NH3为主要反应源，N2主要起到稀释作用、同时可为反应提供氮源，反应气体流量分别为SiH4:100-500sccm ；NH3:100-500sccm ；N2:500-10000sccm,向反应腔室通入气体过程可以使沉积衬底进行充分预热，同时可以给予气流一定的稳定时间；
[0032]3)在腔室通气的同时，由蝶阀通过控制开度来控制腔室压力，反应腔室压力为
l-5t0rr，此压力即为沉积过程中的反应压力；
[0033]4)沉积衬底进入反应腔室时，载物台位置处于初始位置，距离上电极喷淋头的距离为5 O - 6 O mm，在通气过程中载物台向上运动，将载物台与电极之间的距离控制在10-20mm，此距离即为沉积过程中的上下电极间距；
[0034]5)在通气步骤基础上，由射频系统提供射频开始薄膜沉积过程，射频功率为100-1500?，射频使各反应气体发生解离产生等离子体，在等离子体中气体分子被电子撞击大部分离解产生活泼的原子基团，原子和离子，然后这些活性粒子在衬底表面凝结形成薄膜；
[0035]6)在沉积结束后，反应腔室停止通入主反应源SiH4，NH3、N2持续通入，流量不发生改变，射频系统持续提供射频，反应腔室的压力及上下电极距离仍保持与沉积过程一致，此步目的在于对薄膜表面进行后处理，以使薄膜表面更加致密；
[0036]7)沉积结束后，反应腔室停止通入反应气体，射频系统停止提供射频，载物台向下运动恢复初始位置，蝶阀全开，将反应腔室抽至真空状态。
[0037]实施例2
[0038]本发明第二实例在低温下制备氮化硅薄膜的方法，其步骤与实施例1相同，只是主反应源SiH4的流量为300-600sccm。
[0039]实施例3
[0040]本发明第三实例在低温下制备氮化硅薄膜的方法，其步骤与实施例1相同，只是反应过程中上下电极之间的距离为6-15mm。
[0041]实施例4
[0042]本发明第四实例在低温下制备氮化硅薄膜的方法，其步骤与实施例1相同，只是腔室的压力控制为4-8Torr。
[0043]实施例2-4在实施例1的基础上，对SiH4流量、上下电极间距、腔室压力进行了调整。
[0044]图1给出了实施例1的FTIR谱图。从图中可以看出，实施例1中，在薄膜沉积后2天中，S1-N峰无明显变化，但S1-H及N-H峰均有明显上升，说明薄膜在环境中吸收了水分；
[0045]图2给出了实施例2的FTIR谱图，实施例2中，在薄膜沉积后2天中，S1-N峰无明显变化，S1-H及2170cm-l处的N-H峰有少量增加；
[0046]图3给出了实施例3的FTIR谱图，实施例3中，在薄膜沉积后2天中，S1-N峰无明显变化，S1-H及N-H峰均有上升，但上升幅度不大；
[0047]图4给出了实施例4的FTIR谱图，实施例4中，在薄膜沉积后2天中，S1-N峰、S1-H峰及N-H峰均无明显变化，从FTIR谱图来看，实施例2及实施例4薄膜性能稳定、无明显吸水现象、防水性能好。实施例2-4是在实施例1的基础上，对SiH4流量、上下电极间距、腔室压力进行了调整。
[0048]图5给出了各实施例的Stress监测情况，从图中可以看出，实例I在沉积后2天内，其应力波动范围在±20之间；实例2在沉积后2天内，其应力波动范围在±5之间；实例3在沉积后2天内，其应力波动范围在±20之间；实例I在沉积后2天内，其应力波动范围在±15之间。一般薄膜吸水或释水后，其应力会发生改变，从四个实施例的应力监测的结果来看，实施例2应力稳定，说明其薄膜致密、防水性能好。
【主权项】
1.一种低温沉积氮化硅薄膜的方法，该方法是在较低的基底温度下，由射频系统提供射频，并通过等离子体技术沉积出氮化硅薄膜，具体实现步骤如下: 1)载物台控温:下电极通过热偶精确控制温度； 2)装样:基板通过传片系统传入反应腔室； 3)通气:从反应腔室内的上电极，即喷淋头，通入气体SiH42、NH3、N2； 4)沉积:由射频系统提供射频，通过等离子体技术沉积薄膜； 5)后处理:停止通入主反应源SiH4，利用射频对薄膜表面进行后处理； 6)抽真空:工艺停止，反应腔室抽至真空。2.如权利要求1所述的低温沉积氮化硅薄膜的方法，其特征在于:该氮化硅薄膜的沉积温度由30°C -90°C，反应气体为SiH4、NH3和N2。3.如权利要求1所述的低温沉积氮化硅薄膜的方法，其特征在于:在通气过程中，通过蝶阀控制反应腔室压力，反应压力由1-OTorr。4.如权利要求1所述的低温沉积氮化硅薄膜的方法，其特征在于:通过载物台的上下运动，来控制上下电极之间的距离。5.如权利要求1所述的低温沉积氮化硅薄膜的方法，其特征在于:反应过程中，射频系统提射频功率，其功率可由100w-2000w。6.如权利要求1所述的低温沉积氮化硅薄膜的方法，其特征在于:在沉积结束后，通过射频对薄膜表面进行后处理，此时停止通入主反应源SiH4。7.如权利要求1所述的低温沉积氮化硅薄膜的方法，其特征在于:薄膜可分层沉积，对薄膜性能无影响。
【专利摘要】低温沉积氮化硅薄膜的方法，是一种能够在较低温度下制备氮化硅薄膜的方法。采用本方法制备的薄膜主要应用于OLED封装技术。本发明由射频系统提供稳定的射频，下电极通过热偶精确控制一个较低的温度，在基板上通过等离子体技术沉积出氮化硅薄膜，并在沉积结束后通过射频对薄膜表面进行后处理，以增加薄膜表面的致密度。本方法每次沉积过程中基板表面的温升较小，可以采用分层沉积形式，分层沉积不会影响薄膜性能。
【IPC分类】H01L51/56
【公开号】CN105140422
【申请号】CN201510455600
【发明人】于棚, 刘忆军, 杜媛婷, 常晓娜, 吴围, 刘婧婧, 商庆燕
【申请人】沈阳拓荆科技有限公司
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年7月29日