包埋层水阻障性的改进的制作方法

专利名称：包埋层水阻障性的改进的制作方法
技术领域：
本发明实施例大致有关于以化学气相沉积处理来沉积薄膜。详言之，本发明是有关用来沉积薄膜至大面积基板上的方法。
背景技术：
近年来，由于有机发光二极管(OLED)显示器具有反应时间快、观赏视角大、高对比、重量轻、低耗电及可于各式基板上操作等优点，因此较液晶显示器(LCDs)更常被用于各种显示应用中。自从1987年C.W.Tang及S.A.Slyke两人指出可从一双层的有机发光组件中有效率地发出电致冷光(electroluminescence，EL)之后，有机发光二极管(OLED)显示器的实际应用即可通过将两层有机材料夹在两电极间来发光的方式加以实现。此两层有机材料层，与过去只用一单层有机层不同的是，其包括一层用来进行单极传输(电洞)的层及一层用来进行电致发光的层，因此可降低OLED显示器显示时所需的操作电压。
除了用在OLED中的有机材料外，也已研发出许多可供供小分子、弹性有机发光二极管(FOLED)及聚合物发光二极管(PLED)显示器用的聚合物。许多这种有机及聚合性材料是可供在多种基板上制造复杂、多层组件，使其成为各种透明多色显示器应用(例如，薄型平面显示器(FPD)、电动有机雷射及有机光学放大器)的理想材料。
过去许多年，显示器中的有机层已演进成为多层结构，其中的每一层均具有一不同功能。图1绘示出构筑在一基板101上的一OLED组件结构的实例。在一透明阳极层102(例如，一铟锡氧(ITO)层)被沉积在该基板101上之后，可在该阳极层102上沉积一迭有机层。该有机层可包含一注入电洞层103、一传送电洞层104、一发射层105、一传送电子层106及一注入电子层107。须知在建构一OLED单元时，并非全部5层有机材料都需要。举例来说，在某些情况下，只需要一传送电洞层104及一发射层105。在完成有机层的沉积之后，在该迭有机层顶部沉积一金属阴极108。当一适当电位110(典型情况是几伏特)被施加至该OLED单元时，所注入的正电荷与负电荷会在该发射层105中重新结合，而产生光120(即，电致冷光)。该有机层的结构以及所选择的阳极与阴极是用来使发散层中的再结合步骤最大化，因而能将从OLED组件所发出的光最大化。
显示器的使用寿命相当短，特征是EL效率降低及驱动电位升高，造成其劣化的主要原因是该有机或聚合性材料劣辩形成不发光的暗点(non-emissive dark spots)，及该有基层在约55℃或以上的高温结晶所致，例如传送电洞的材料会在室温下出现结晶。因此，需要这些材料的低温沉积制程，例如，约100℃或更低温。此外，出现材料劣化及形成不发光的暗点的原因也包括纳入水分或氧气。举例来说，已知暴露在潮湿环境下会诱发一般作为发射层使用的8-羟基喹啉铝(Alq3)出现结晶，造成阴极出现分层现象，因此，该不发光的暗点将会随着时间而变大。此外，已知暴露在空气或氧气下也会造成阴极氧化，而一旦有机材料与水或氧气反应后，该有机材料即不再具有功能。
目前，大部分的显示器制造商是使用金属罐或玻璃罐材料作为包埋层，以保护组件中的有机材料不受水或氧气的攻击。图2示出一习知以玻璃或金属包埋材料205来封装一OLED组件200于一基板201上的实例。该组件200包括一阳极层202及一阴极层204并具有多层有机材料203。该金属或玻璃材料205是像个盖子似的以一UV可硬化环氧树脂206加以附着在该基板201上。但是，水气可以轻易地穿过该环氧树脂206并伤害该组件200。
也可使用由等离子体强化化学气相沉积法(PECVD)制备而成的其它材料，例如氮化硅(SiN)、氧氮化硅(SiON)及氧化硅(SiO)之类的无机材料，作为这类组件一可有效对抗水气、空气及腐蚀性离子的包埋/阻障层。但是，非常难以低温沉积制程来产生这类可阻绝水气的无机包埋材料，因为所得膜层较不紧密且具有高缺陷的针孔状结构。很重要的是，须知有机层中残留的水气会促使Alq3出现结晶，即使在包埋的组件中亦然。此外，包埋时被陷在其中的氧气及水气会渗入将会与阴极和有机材料接触的该OLED组件中，因而导致暗点的形成，此是造成OLED组件失效的主要原因。因此，一良好的包埋/阻障层也需要低水气传输率(WVTR)。
当以薄膜无机氮化硅(SiN)相关材料作为包埋/阻障层时会出现其它问题。如果包埋层具有足够厚度，可良好地阻绝氧气及水分，其通常太硬、易碎裂，且因为太厚而无法与基板表面黏合，导致其自基板表面脱离或出现缝隙，特别是在高温及高湿气环境下。如果包埋层太薄，将无法改善黏性与热安定性，因为其将因厚度不足而无法作为水气的阻障层。因此，将会需要额外的层或其它方式来解决问题。
因此，亟需一种可低温沉积包埋/阻障层至大面积基板上的方法，使基板具有较佳的水阻障性及热应力效能，以保护其下的组件。

发明内容
因此，本发明实施例大致是提供一种可沉积一包埋膜层(anencapsulating layer)至一基板上的方法及设备。在一实施例中，一种用以沉积一材料层至一基板上的方法，包含将一基板置放在一制程室中；传送一由该材料层前驱物组成的混合物及传送一氢气进入该制程室，以改善该材料层的水阻障性；控制该基板温度至约100℃或以下；在制程室内产生一等离子体；及沉积该材料层至该基板上。
在另一实施例中，本发明提供一种用以沉积一包埋层至一基板上的方法，包含将一基板置放在一制程室中；传送一由该材料层前驱物组成的混合物及传送一氢气进入该制程室；及控制该基板温度至约100℃或以下。该方法更包含在制程室内产生一等离子体；及沉积该包埋层至该基板上，该包埋层具有在约38℃及约90％湿度下水蒸气穿透速率不高于1×10-2克/平方米/天的水-阻障性效能。
在另一实施例中，本发明提供一种用以沉积一材料层至一基板上的方法，包含将该基板置放在一制程室中；在该制程室内产生一等离子体；从一由该材料层前驱物组成的混合物中以及在约100℃或以下的基板温度下，沉积该材料层至该基板上；及沉积时，通过传送一氢气进入该制程室以降低该沉积材料层的表面粗糙度至粗糙度测量约为40或以下。
在另一实施例中，一种用以生成一种多层包埋膜层至一置放在一基板处理系统中的基板上的方法，包括在约200℃或以下的基板温度下，沉积一或多含硅无机阻障材料层至该基板表面上；及交替地沉积该一或多含硅无机阻障材料层及一或多低介电常数材料层。该一或多含硅无机阻障材料层是通过传送一第一前驱物混合物及一氢气至该基板处理系统以改善该包埋层的水-阻障效能。该一或多低介电常数材料层是通过传送一第二前驱物混合物进入该基板处理系统中来达成。
在另一实施例中，一种用以生成一种多层包埋膜层至一置放在一基板处理系统中的基板上的方法，包括通过传送一含硅化合物至该基板处理系统中而沉积数个含硅无机阻障层至该基板表面；及在约200℃或以下的基板温度下，通过传送一含碳化合物及一氢气进入至该基板处理系统中而沉积一或多低介电常数材料层在该一或多含硅无机阻障材料层间。因此，可在该基板表面上产生该具有数个含硅无机阻障层及一或多低介电常数材料层的多层包埋膜层。
在另一实施例中，提供一种低温沉积一低介电常数材料层至一基板上的方法。该方法包括将该基板置放在一制程室中；在该制程室内产生一等离子体；在约200℃或以下的基板温度下，从被送入至该制程室中的一由含碳化合物及一氢气组成的混合物中沉积该低介电常数材料层至该基板上。因此，可改善所沉积该低介电常数材料层的膜层均匀度至约+/-10％或更小。
在另一实施例中，提供一种低温沉积具有一或多含硅无机阻障材料层及低介电常数材料层的一包埋层至一基板上的方法。该方法包括为一含硅无机阻障层而传送一第一前驱物混合物进入该基板处理系统中及传送一氢气至该基板处理系统中；并控制该基板温度至约150℃或以下，并产生一等离子体以沉积该含硅无机阻障层至该基板表面上。该方法更包括传送用以沉积一低介电常数材料层的第二前驱物混合物至该基板处理系统中及传送一氢气进入该基板处理系统中；及控制该基板温度至约150℃或以下并产生一等离子体以沉积该低介电常数材料层至该含硅无机阻障层表面。该方法更包含通过重复上述步骤来沉积该包埋层至该基板上，直到该包埋层厚度达到约15000或以上为止。
在本发明另一实施例中，也提供一用以沉积一低温材料层至一基板上的设备。该设备包括，一基板支撑座，其是位于一制程室中用以支撑一基板，例如大面积基板；一RF源是被耦合至该制程室以于该制程室中提供等离子体；一含硅化合物供应源是被耦合至该制程室；一氢气供应源是被耦合至该制程室；一含碳化合物供应源是被耦合至该制程室；及一控制器，其是被耦合至该制程室中，用以在基板处理期间控制该基板温度至约200℃或以下并可适以沉积一包埋层，该包埋层具有一或多低介电常数材料层其是介于一或多含硅无机阻障层之间。


图1标出一OLED组件的截面示意图；图2标出一OLED组件的截面示意图，该OLED组件具有一包埋层附接在其组件顶部；图3示出依据本发明一实施例的具有包埋层沉积于其上的OLED组件的截面示意图；图4示出依据本发明一实施例的一处理室的截面示意图；图5示出依据本发明一方法沉积的一包埋层实例的截面示意图；图6示出依据本发明实施例在一基板处理系统中于一基板上升成一多层的包埋层的方法流程图；图7示出依据本发明实施例在一处理室中于一基板上升成一低介电常数材料层的方法流程图；
图8示出依据本发明实施例在一基板处理系统中于一基板上升成一多层的包埋层的另一方法的流程图；图9示出以本发明方法沉积的一例示的阻障层及一例示的低介电常数材料层的光学性质；图10为以本发明方法沉积的一具有4层氮化硅无机阻障层及3层非晶型碳低介电常数层的多层包埋层的示例。
主要组件符号说明101、201、301、501、1010 基板102、202、302 透明阳极层103 注入电洞层 104、204传送电洞层105、205发射层 106 传送电子层107 注入电子层 108 金属阴极110 电位 120 电致冷光200 OLED组件 202 阳极层203 有机材料 204 阴极层205金属或玻璃材料206UV可硬化环氧树脂208 顶部电极 209 钝化层300、500 显示器303有机或聚合物材料304 顶部电极层 305、1020 包埋层400基板处理系统402 处理室 404 气体供应源406 壁 408 底部410 盖组件 412 处理空间414 抽吸气室 418 气体分配板组件422 电源 426 底表面
428孔洞432加热器 434上表面438基板支撑组件 440基板442柱 446折管448限制阴影框 458扩散板460悬挂板 462气体通道474电源 480入口埠482清洁气体源 502组件511、512、513 阻障层521、522低介电常数材料层600 沉积方法1011、1012、1013、1014 氮化硅层1021、1022、1023非晶形碳材料层具体实施方式
本发明大致是关于一种用以改良在一基板与沉积在该基板上的一膜/层之间的水阻障性及热安定性效能的方法。本发明揭示如何利用一氢气来降低膜层表面粗糙度，以获得一平滑的膜层表面。因此，可获得沉积在一基板表面上的高均匀性的膜层。该沉积膜层的平滑表面更可防止水及氧气从大气环境渗透进入膜层中，并表现出相当低的水蒸气穿透速率(water vapor transmission rate，WVTR)值。WVTR是平面面板显示器(FPD)产业中一种可代表水阻障效能的关键因子。此外，本发明提供一种用以沉积一包埋/阻障层至一基板表面(例如，一显示器组件)，以大幅促进/延长该组件寿命的方法与设备。
此外，本发明揭示一种用以在低温下(例如，约200℃或以下)沉积一低介电常数材料层至一大面积基板表面的方法。该低介电常数材料层可以是一非晶形碳材料、一类似钻石的碳材料、掺杂了碳的含硅材料等等。该低介电常数材料层和/或非晶形碳材料可作为一包埋层的部分，以改善膜层的均匀性、膜层黏附性及该包埋层的热安定性。因此，可在一基板表面沉积一或多层的低介电常数材料或非晶形碳材料作为一黏性强化层或热应力放松层，以改善诸如OLED组件等等之类的显示器组件的阻水效能。
本发明更提供可用来防止水及氧气不致扩散至基板表面的一单层的或多层的包埋层。此单层包埋层可以是一含硅无机阻障材料，例如氮化硅、氧氮化硅、氧化硅、碳化硅等等。该多层的包埋层可包括一或多层阻障层及一或多层低介电常数材料层。该一或多层低介电常数材料层的功用是用来提高该包埋层和/或一或多阻障层的黏附性及热安定性。
在一实施例中，该一或多层低介电常数材料层是沉积在该一或多层阻障层间。举例来说，至少一层低介电常数材料层及至少一层阻障层是交错地沉积在一基板表面上，例如一显示器组件的表面上。
在另一实施例中，在沉积一第一低介电常数材料层之前，先于一基板的一表面上沉积一第一阻障层，以提供良好的水阻障效能。在另一实施例中，在一基板表面上沉积一多层的包埋层，使得可沉积一含硅无机阻障材料的最后一层来提供该多层的包埋层良好的水阻障效能。
用于本发明的基材可以是半导体晶圆制造及平面面板显示器制造可用的圆形或多边形形状。平面面板显示器可用的一长方形基板的表面积一般来说很大，例如，约500平方毫米或以上，例如至少约300毫米乘约400毫米，即，约120000平方毫米或以上。此外，本发明可用于任一组件中，例如OLED、FOLED、PLED、有机TFT、主动矩阵列、被动矩阵列、顶部发射组件、底部发射组件、太阳电池等，且可以是以下任一种，包括硅晶圆、玻璃基板、金属基板、塑料膜层(例如，聚乙烯对苯二甲酸酯(PET)、聚乙烯萘酸酯(PEN)等等)、塑料环氧树脂膜层等等。
图3显示以本发明方法沉积在一显示器300的一基板301上的一包埋层305的实例。举例来说，一透明阳极层302(其可以为玻璃或塑料制成，例如PET或PEN)是沉积在该基板301上。该透明阳极层302的例子之一是一厚度介于约200至约2000的铟锡氧化物(ITO)。
多层的有机或聚合物材料303可被沉积到该透明阳极层302的顶部。举例来说，一材料层303可包括一传送电洞层其是沉积在该阳极层顶部。该传送电洞层的例子包括二胺类，例如一有萘基取代基的联苯胺(NPB)衍生物，或N，N’-二苯基-N，N’-双(3-甲基苯基)-(1，1-联苯基)-4，4-二胺(TPD)，厚度约200至约1000间。在传送电洞层的沉积完成后，可接续沉积一发射层。可作为发射层的材料典型属于金属螯合荧光错化物，其例子之一为8-羟基喹啉铝(Alq3)。该发射层的厚度一般在200至1,500间。在沉积该发射层之后，可将这些有机层加以图案化。OLED显示器通常通过喷墨印刷或挥发法而沉积在一预图案化的基材表面上。在该有机材料303被图案化之后，可沉积且图案化一顶部电极层304，例如一种阴极层。该顶部电极层304可以是一种金属、一种金属混合物或一种金属合金。该顶部电极材料的实例之一是一种由镁、银及铝三者所组成的合金，其厚度一般在1,000至3,000间。
在建构完该显示器组件300(例如，一OLED组件)之后，即可开始在基板表面沉积一包埋层305。适于作为本发明包埋层材料的例子包括一薄层的无机氮化物层、无机氧化物层、及聚合物类型的有机层，其厚度约500至500,000间，例如介于约2,000至50,000间。举例来说，可使用SiN、SiON、SiO、及SiC等等作为该包埋层材料。
本发明一实施例提供沉积在一基板301上的包埋层305包括一或多层阻障/包埋材料，例如无机氮化物层、无机氧化物层、及聚合物类型的有机材料。此外，本发明更提供使用一或多种额外材料层(例如各种含碳材料及聚合物类型的有机材料，及低介电常数材料，亦即，非晶形碳、类似钻石的碳、杀杂碳的含硅材料等等)在包埋层305中，以提高黏附力及软化该包埋层305。
基板处理系统以下参照一用来处理大面积基板的等离子体增强化学气相沉积系统来阐述本发明，该等大面积基板包括，例如各种平行面板-无线电波(RF)等离子体增强化学气相沉积(PECVD)系统，包括AKT(应用材料公司的一分公司)出品的供各种大小基板使用的AKT 1600、AKT 3500、AKT 4300、AKT 5500、AKT 10K、AKT 15K及AKT 25K。但是，须知本发明在其它系统中同样具有用途，例如其它类型的化学气相沉积系统及其它膜层沉积系统中，包括那些用来处理圆形基板的系统。
本发明提供一种基板处理系统，其具有一或多个处理室，用以沉积一单层或多层包埋层于一基板表面。本发明该多层包埋层可在相同或不同的基板处理系统中沉积、或可在同一基板处理系统的相同或不同的处理室中沉积。在一实施例中，该多层包埋层是在相同的真空基板处理系统中进行沉积，以节省时间并改善产出速率。在另一实施例中，该多层包埋层可在一多室-基板处理系统中的相同或不同处理室中沉积至一基板表面。举例来说，该具有一或多含硅无机阻障层及一或多低介电常数材料层的多层包埋层可在不将基板由CVD系统中取出及降低水或氧气扩散至基板表面的情况下，被有效地在一化学气相沉积系统中沉积。
图4示出具有一或多个等离子体强化化学气相沉积处理室的一基板处理系统400(可购自应用材料公司的分公司，AKT)的截面示意图。该系统400大致包括一或多个处理室402、多个基板输入/输出室、一主要传送机器人用以在该等基板输入/输出室与该处理室402间传送基板，及一主机控制器用以将基板处理控制加以自动化。
该处理室402通常耦接至一或多个气体供应源404，用以传输一或多种来源化合物和/或前驱物。该或多个气体供应源404考包括一含硅化合物供应源、一氢气供应源、一含碳化合物供应源等等。该处理室402具有多个壁406及一底部408，用以部分界定出一处理空间412。该处理空间412典型可由位于406上的一端口或一阀(未示出)来进出，以帮助移动一基板440，例如一大面积的玻璃基板，进出该处理室402。该多个壁406可支持一盖组件410，该盖组件410中含有一抽吸气室414以耦接该处理空间412至一排气端口(其包括各种抽吸组件，未示出)以将任一种气体及制程副产物排出该处理室402外。
一控温的基板支撑组件438是放置在处理室402中央。该支撑组件438可于处理期间支撑玻璃基板440。在一实施例中，该基板支撑组件438包含一铝制主体424，其包纳至少一埋设于其中的加热器432。位在支撑组件438中的该加热器432(例如电阻式组件)，被耦接至一选择性使用的电源474上以控制加热该支撑组件438及位于该组件上的玻璃基板440至一预设温度。
在一实施例中，该加热器432的温度可被设定在约200℃或以下，例如约150℃或以下，或介于约20℃至约100℃间，视被沉积的一材料层的沉积/处理参数而定。举例来说，对一低温制程来说，该加热器可被设定在介于约60℃至约80℃的温度间，例如约70℃。
在另一实施例中，具有热水流过其中的一端口被设置在该基板支撑组件438中以维持基板440温度在一均匀的200℃或以下的温度，例如约20℃至约100℃间。或者，在处理期间，也可将该加热器432关掉，只留下流动穿过该基板支撑组件438中的热水来控制该基板的温度，以获致一低温沉机制程约100℃或以下的基板温度。
该基板支撑组件438一般是被接地，使得供给至一气体分配板组件418(位于盖组件410与基板支撑组件438之间)的RF电力(其是由一电源422供给电力)可激发该处理空间412(位于该基板支撑组件438与该气体分配板组件418之间)中的气体。一般来说，来自该电源422的RF电力是可符合该基板大小以驱动该化学气相沉积制程。
在一实施例中，约10瓦或10瓦以上的RF电力，例如介于约400瓦至约5000瓦间，是被施加至该以在该处理空间412中产生一电场。举例来说，可使用约0.2瓦/平方厘米或更大的电力密度，例如约0.2瓦/平方厘米至0.80.2瓦/平方厘米间，或约0.450.2瓦/平方厘米，以与本发明一低温基板沉积方法配合。该电源422及匹配网络(未示出)可创造并维持一由制程气体所产生的等离子体，该制程气体是来自该处理空间422中的前驱物气体。较佳是使用13.56MHz的高频RF电力，但此并不是非常关键，也可使用较低频率的电力。此外，可以一陶瓷材料或阳极化铝材料来覆盖处理室的多面墙，来保护该多面墙。
一般来说，该基板支撑组件438具有一底表面426及一上表面434。该上表面434可支撑该基板440。该底表面426具有一耦接至该表面的柱442。该柱442可耦接该支撑组件438至一举升系统(未示出)，该举升系统是可移动该支撑组件438于一升高的处理位置(如图上所示)及一较低位置之间。该柱442还额外提供介于该支撑组件438及系统400其它组件之间的一种电及热耦的管道。一折管446是耦接至该基板支撑组件43，以在帮助该支撑组件438垂直移动的同时，于该处理空间412与该处理室402之外的气压间提供一真空密闭效果。
在一实施例中，该举升系统是可调整使得在处理期间介于该基板与该气体分配板组件418间的空间是约为400密耳或更大，例如介于约400密耳至约1600间，亦即，约900密耳。可调整空间的能力使得制程得以在多种制程条件下被最佳化，同时可维持在一大面积基板上所需要的沉积膜层厚度。接地的基板支撑组件、陶瓷衬垫、高压及紧密空间这样的组合，可在该气体分配板组件418与该基板支撑组件438间创造出高度集中的等离子体，藉以提高反应物种浓度与该处理膜层的沉积厚度。
该基板支撑组件438还可支撑一限制阴影框448。一般来说，该阴影框448可防止该基板440边缘及支撑组件438出现沉积，使得基板不会黏在该支撑组件438上。该盖组件410典型包括一入口端口480，由气体源404所供应的气体是由该入口端口480被引入至该处理室402中。该入口端口480也被耦接到一清洁气体源482上。该清洁气体源482典型可提供一清洁剂，例如解离的氟，将其引入至该处理室402中以移除沉积的副产物及处理室硬件上(包括气体分配板组件418)的沉积膜层。
该气体分配板组件418典型是设计成可实质依循该基板440的轮廓，例如大面积基板的多边形或晶圆的圆形等，来流动气体。该气体分配板组件418包括一孔状表面416，由气体源404供应的制程气体及其它气体可被传送通过其中而抵达处理空间412。该气体分配板组件418的孔状表面416是被设计成能提供气体均匀分散穿过该气体分配板组件418而进入处理室402。该气体分配板组件418典型包括一扩散板458，自一悬挂板460悬垂出来。数个气体通道462贯穿形成于该扩散板458中，以容许一预定量的气体被分散通过该气体分配板组件418并进入该处理空间412。适用于本发明的气体分散板揭示于2001年8月8日Keller等人提申的美国专利申请案第09/922,219号；2002年5月6日提申的美国专利申请案第10/140,324号；2003年1月7日Blonigan等人提申的美国专利申请案第10/337,483号；2002年11月12日授与White等人的美国专利第6,477,980号及2003年4月16日Choi等人提申的美国专利申请案第10/471,592号，其全部内容在此并入作为参考。虽然本发明已通过特定实施例揭示说明于上，但本发明并不局限于该等实施例中，在此所述的CVD制程可通过其它的CVD处理室、调整气体流动速率、压力、等离子体密度、及温度来实施，以在实际沉积速率下获得高品质沉积膜层。
沉积一包埋层图5示出一依据本发明实施例所制备而成的一显示器500。该显示器500可包括包括一基板501及一组件502，其可以是任何一种需施加包埋的显示器。举例来说，该组件502可以是OLED、FOLED、PLED、有机TFT、太阳电池、顶部发射组件、底部发射组件等等。之后，以本发明方法沉积一厚约1000或以上的包埋层，以防止水/湿气及空气渗透进入该基板501与该组件502中。
在一实施例中，一具有至少一阻障层及至少一低介电常数材料层的多层的包埋膜层被沉积在该组件502顶部，以防止水分及其它气体或液体扩散进入该组件502而使该组件502短路，且不会使该多层的包埋膜层破裂或因黏性差或热安定性不佳而自该组件502表面脱落。如图5所示，该多层的包埋膜层包括一或多层交互堆栈的阻障层511、512、513等，及低介电常数材料层521、522等。
在一态样中，本发明提供沉积在该一或多层阻障层511、512及513之间的一或多层该低介电常数材料层521、522。在另一态样中，以本发明方法沉积在一基板表面顶部的该多层的包埋膜层的最后一层乃是一阻障层，例如该阻障层513。该最后一层包括一阻障材料，例如氮化硅、氧氮化硅、氧化硅、及碳化硅等等，以作为该显示器500最终表面的良好的水分及氧气阻障层。
在组件502顶部的第一层可以是一低介电常数材料层或一阻障层。在一较佳实施例中，本发明提供一第一层，其是沉积在该组件502顶部作为一阻障层以提高该例示的显示器500的水分阻绝效能。举例来说，一第一阻障层，例如该阻障层511，可在一助黏层和/或一低低介电常数材料层(例如，该低介电常数材料层521)之前被沉积。因此，该低介电常数材料层是沉积在该阻障层顶部，以促进相邻阻障层之间的黏性，使得该多层的包埋膜层克被沉积至足够的厚度，例如约8000或以上的厚度。
图6示出依据本发明一实施例的沉积方法600的一流程图。首先，将一基板置于一用以沉积一材料层(例如，一包磨层305)于一基板上的基板处理系统的一处理室中。该方法600可选择性地包含一用以在该基板上形成一组件的步骤。例示的组件包括(但不限于)OLED、PLED及FOLED等等。
在步骤602中，用以沉积一阻障层(例如，一含硅阻障层)的一第一前驱物混合物，是被传送进入该基板处理系统中。该第一前驱物混合物可包括一或多种含硅气体，例如硅烷(SiH4)、SiF4、及Si2H6等等。该第一前驱物混合物可更包括一或多种含氮气体，例如NH3、N2O、NO及N2等等。该第一前驱物混合物可更包括一或多种含碳气体和/或含氧气体。
举例来说，可自由一含硅气体与一含氮气体组成的混合物(例如，一由硅烷、氨和/或氮气组成的混合物)中沉积出一氮化硅阻障层。另一例，可自由一含硅气体、一含氧气体与一含氮气体组成的混合物(例如，一由硅烷、一氧化二氮(N2O)和/或氮气组成的混合物)中沉积出一氧氮化硅阻障层。
在步骤604中，将一氢气传送至该基板处理系统中，且在步骤606中，于约200℃或以下的基板温度将一含硅无机阻障层沉积在该基板表面。在一显示器组件(例如，一OLED组件300)的基板处理期间，因该OLED组件中有机层热不安定性之故(例如，多层的有机材料303)，因此无须保持该基板温度在低温下。一般来说，较佳的温度是在150℃或以下，例如约100℃或以下，约80℃或以下，或介于约20℃至约80℃间。
已知氢气可降低所沉积含硅无机阻障层表面的粗糙度，使得介于约40至约70的表面粗糙度测量(surface roughness measurement，RMS)可降低至约40或更低，例如约15，较佳是约10或更低。吾人发现具有较低表面粗糙度(即，平滑表面)的阻障层可明显防止水分渗透入该阻障层中，使其成为其底下任何材料(即，用于显示器组件中的有机和/或聚合物材料)的良好包埋层。引入氢气可防止水分渗透，其水蒸气穿透速率低于约1×10-2克/平方米/天，例如介于约1×10-3克/平方米/天至约1×10-4克/平方米/天之间，此是在38℃、90％相对湿度下测量所得。
在步骤608中，将用以沉积一低介电常数材料层的第二前驱物混合物传送至相同或不同的基板处理系统中。较佳是，该低介电常数材料层是在一用以沉积该阻障层的相同基板处理系统中进行处理，以提高该基板处理的产率。此外，为了操作方便及降低自一基板处理系统中取出或放入基板时基板必须暴露于空气及湿气下的机率，该基板可被置放在用以沉积该阻障层和/或低介电常数材料层的一基板处理系统的相同或不同处理室中。
该第二前驱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。
该低介电常数材料层可以是一种非晶形碳材料、一类似钻石的碳材料、及一掺杂了碳的含硅材料等等。举例来说，可从一含碳化合物(例如，乙炔)的混合物中沉积出一非晶形碳材料。
在步骤610中，传送氢气进入该基板处理系统中且在约200℃或以下的基板温度下，于该基板表面上沉积一低介电常数材料层(步骤612)。基板温度较佳是约150℃或以下，例如约100℃或以下，约80℃或以下，或介于约20℃至约80℃间。
已知氢气可改善所沉积的低介电常数材料层的膜层均一性，使得膜层均一性测量值从介于约+/-15％至约+/-35％间，被改善至约+/-10％或更低，例如约+/-5％或更低，或约+/-3％或更低。吾人也发现一具有改良的膜层均一性的低介电常数材料层可明显改善所沉积的低介电常数材料层的覆盖步骤，使得额外的多层可以良好覆盖率而被沉积。举例来说，对所观察的多层包埋层，其覆盖率约达80％或更高，例如约95％或更高。
在步骤614中，如果获得一预定厚度的具有含硅无机阻障层及低介电常数材料层的包埋层，即可在步骤616中结束该沉积制程。如果并未获得一预定厚度的包埋层，则可重复上述步骤602、604、606、608、610、612的组合。举例来说，一旦在沉积了一或多层含硅无机阻障层及一或多层低介电常数材料层后，且获得欲求膜层厚度时，即结束该方法600，其中最后沉积的膜层是一含硅无机阻障层或一低介电常数材料层。
该包埋层的厚度可以加以变化。举例来说，约1000或更大，例如约10000或更大，例如介于约20000至约60000间。吾人发现组件502的包埋层的厚度与空气及湿气阻障效能相关，因此可延长该组件502的寿命。使用本发明方法，可使组件502的寿命达到约40天或更长，例如约45天或更长，或约60天或更长。
在一态样中，可将以本发明方法沉积的一单层阻障层作为一显示器组件的包埋层来用。举例来说，可将一厚约10000的单层氮化硅阻障层作为一包埋层使用。在另一态样中，本发明提供一多层的包埋层，其包含至少一含硅无机阻障层及至少一低介电常数材料层。该含硅无机阻障层的厚度介于约1000至约10000间，例如介于约2000至约8000间。该低介电常数材料层的厚度介于约1000至约10000间。已知一低介电常数材料层可提高其相邻阻障层之间的黏性，使具有较佳的热安定性，也使得欲获得一定厚度的多层的含硅无机阻障层变成可行。
一例示的本发明包埋层可包括两层氮化硅层及一介于该氮化硅层间的非晶形碳材料层，总厚度介于约3000至约30000间。另一例示的本发明包埋层可包括五层氮化硅层及介于该五层氮化硅层间的四层非晶形碳材料层，总厚度介于约9000至约90000间。
在每一层沉积前或沉积后，可以等离子体来清洁基板表面。举例来说，可提供一或多种清洁气体至处理室中并施加一由RF电力或微波电力所产生的电场，以产生一清洁用等离子体。该等清洁气体可包括(但不限于)含氧气体(例如，氧气、二氧化碳)、含氢气体(例如，氢气)、含氮气体(例如，氨、一氧化二氮)、惰性气体(例如，氦气、氩气)等等。含氢气体的例子可包括(但不限于)氢气及氨等等。此外，当以一清洁气体所形成的等离子体来清洁该处理室时，该清洁气体可选择性地与一载气一起被传送到该处理室中。载气的例子包括惰性气体，例如氦气、氩气等等。举例来说，可原位产生一氧气等离子体来清除在前一基板处理中及基板移除后，仍然残存在处理室中的任何残余材料，例如残留在处理室墙、气体分配面板、任何一处的残余材料。
须知本发明实施例并不限制所述步骤的实施顺序。举例来说，可在传送一由前驱物组成的混合物到处理室之前，先传送一氢气至处理室中，且在某些情况下，可同时执行步骤602及604。同样的，也可同时执行步骤608及610。
沉积至少一含硅阻障层从被传送到处理室中的由前驱物组成的混合物中沉积出一或多含硅无机阻障层。该等前驱物可包括一含硅前驱物，例如硅烷(SiH4)、SiF4、及Si2H6等等，用以沉积一氮化硅层、氧氮化硅层或氧化硅层、碳化硅层等等，以作为该基板上的包埋层。该含硅前驱物可以，例如，10sccm或更高的流速来传送，例如，对约400毫米×约500毫米的基板而言，可以介于约10sccm至约500sccm间的流速来传送。一含氮前驱物则可以约5sccm或更高的流速来传送，例如介于约100sccm至约6000sccm间的流速来传送。
举例来说，一用以沉积一氧氮化硅层的由前驱物组成的混合物可包括硅烷、一氧化二氮及氮气等等。或者，也可以硅烷、氨及氮气等等来沉积一氮化硅层。此外，该等前驱物可包括硅烷及一氧化二氮，以沉积出氧化硅层。此外，每一前驱物可以相同或不同的速率传送，视所需的沉积参数而定。须知本发明实施例涵盖可依据一基板面积、处理条件等等来放大或缩小制程参数/变数。
在沉积该一或多含硅无机阻障层时，将一氢气传送至该处理室以改善本发明包埋层其阻障水渗透的效能。此外，已知引入氢气可降低该一或多含硅无机阻障层的表面粗糙度，使其更适宜作为一包埋层。
该一或多含硅无机阻障层是通过施加电场在该处理室中产生等离子体的方式而被沉积到基板表面。该电场是通过施加一电力(例如无线电波频率电力、微波频率电力)至处理室而产生的。可电感式地或电容式地将该电力耦接到该处理室中。此外，将处理室的压力维持在约0.5托耳至约10托耳间。
结果，该一或多含硅无机阻障层是以约500/分钟或更高的速率被沉积，例如介于约100/分钟至约3000/分钟的速率。该一或多含硅无机阻障层的厚度可在约1000至约30000间变化。一般来说，对于防止水分渗透的功效来说，一厚的阻障层要比一薄的阻障层来得好。
传统低温无机膜层的沉积制程会对包埋层产生不欲求的性质。举例来说，膜层会变得较不紧密、表面粗糙也具有缺陷，同时膜层性能不佳，例如在水分测试后其折射率变化高，穿透性富立叶转换红外光光谱(FTIR)变化高及水分测试后其水蒸气穿透率(WVTR)高。可作为良好水分阻障/膜层的具有良好水阻障效能的氮化硅薄膜将详细说明如下，但本发明并不仅限于以下揭示内容的细节。
将位于一传统平行板-无线电波等离子体强化化学气相沉积系统(PECVD)(例如，应用材料公司的AKT 1600 PECVD系统，其约具有900密耳的间距)的一处理室中的基板(400毫米×500毫米)，带至真空状态。将基板支撑的温度设定在约60℃以进行一低温沉积制程。由硅烷、氨及氮气组成的混合物在氢气存在下一起被传送进入处理室，以作为用来沉积可阻障湿气及氧气的氮化硅膜的前驱物物气体。为比较之故，在相同处理条件下，同时执行了前技使用硅烷、氨及氮气来沉积氮化硅膜的方法。处理室中的压力约为2.1扥耳。以设定在13.56MHz、900瓦的RF电力来维持等离子体的产生。
比较两种方法所产生膜层的基本性质。结果显示在有或无氢气存在下沉积的氮化硅膜层表现出类似的基本性质，其一开始的折射率约介于1.7至1.9间，且膜层应力在0至约2×109达因/平方厘米间。两膜层的沉积速率也几乎相当，介于约1000/分钟至约1500/分钟间。因此，有无氢气的存在并不会影响膜层的基本性质或其沉积速率。
但是，两膜层在沉积后的表面粗糙度(其单位为平方根，RMS(rootmean square))却有极大的差异。在显微镜下比较两膜层，并测量其的3-维的表面粗糙度。没有氢气下所沉积氮化硅膜层的平均表面粗糙度约介于40至70间，显示其表面相当粗糙。相反的，在有氢气下所沉积氮化硅膜层的平均表面粗糙度则介于约9至12间，显示其表面相当平滑。
在水分测试后，两膜层用以阻障水/湿气的性质差异就相当明显。依据表1的关键水阻障效能比较结果，可知氢气源在降低膜层表面粗糙度使成为平滑表面这点上，扮演了相当重要的角色，且一平滑表面可防止大器中的水/氧气渗透进入膜层内部，造成较低的WVTR(水蒸气穿透率)值，其是平面面板显示器产业中用来表示耐湿气/水分的一种关键数值。用来量测WVTR的水分测试是一种高湿度测试，通常通过将测试基板放在一温度约25℃至约100℃、相对湿度(RH)在40％至100％间的湿度室中一段指定的时间(通常是数小时或数天等)来进行测试。计算每单位测试时间中留存在该特定大小的测试结构上的水量，以代表在该测试的温度及相对湿度下的一水蒸气穿透速率(WVTR)。
表1关键水分阻障效能的比较

同时也比较以氢气沉积的氮化硅层在水分测试前后的穿透性富立叶转换红外光光谱(FTIR)变化。同时也通过将膜层浸泡在诸如100℃的热水中一段时间，例如约10小时，来比较水分处理对FTIR及折射率(RI)变化的影响。纪录在1500cm-1至4000cm-1间的FITR光谱，并在光谱中标出Si-H、N-H、O-H键的位置。光谱在水处理前后并无太大差异，显示在以氢气同时沉积的氮化硅膜中并没有任何键结因水分处理而有变化。表1结果显示，将氮化硅膜在约100℃的水中处理约100小时(热且潮湿)，在有氢气存在条件下沉积的氮化硅膜的折射率并无明显变化。这些结果加上水分测试后的较低的水蒸气穿透率(WVTR)结果，均显示以氢气作为前驱物气体的一所沉积而成的高品质氮化硅膜具有良好的水分阻障效能。
为比较之故，同样也进行了先前技术的没有添加氢气作为前驱物气体所沉积而成的氮化硅层在水分测试前后的穿透性富立叶转换红外光光谱(FTIR)变化。结果显示膜层中Si-H键数目大量减少，N-H键数目微量减少且O-H键数目微量增加。一如表1结果所示，在没有氢气作为前驱物气体源之下，所沉积而成的氮化硅膜其折射率约出现15％的改变。此外，水分测试后也可量测到较高的水蒸气穿透率(WVTR)。所有这些结果均显示在没有氢气下沉积而成的氮化硅膜其水分阻障效能不佳。
沉积至少一层低介电常数材料层本发明此态样提供交替沉积一低介电常数材料层与一含硅无机阻障层。一介电常数约低于4的例示的低介电常数材料层乃是一非晶形碳材料。低介电常数材料的其它例子包括含碳的低介电常数材料、掺杂碳的硅材料、类似钻石的碳材料等等。
图7显示依据本发明一实施例的沉积方法700的流程图。在步骤702中，将一基板置放在沉积室中以沉积一低介电常数材料，例如一非晶形碳材料层在基板上。
在步骤704中，将用以沉积该非晶形碳材料的前驱物的混合物传送至该处理室中。有许多种类的气体混合物可用来沉积该低介电常数材料，这类气体混合物的非穷尽的例子列举如下。一般来说，气体混合物可包括一或多种含碳化合物和/或碳氢化合物。适当的有机含碳化合物包括脂肪性有机化合物、环形有机化合物或其组合。脂肪性有机化合物可为包含一或多个碳原子的直链型或具有支链接构者。有机含碳化合物在其有机基团中包含碳原子。有机基团除了其官能性衍生物外还包括烷基、烯烃基、炔烃基、环己基及芳香基。对约400毫米×500毫米的基板来说，该含碳前驱物/化合物可以例如10sccm或更高的速率被传送，例如约100sccm至约500sccm间。
举例来说，该含碳化合物通式为CxHy，其中x的范围在1至8间且y的范围在2至18间，包括，但不限于，乙炔、乙烷、乙烯、丙烯、丙炔、丙烷、甲烷、丁烷、丁烯、丁二烯、苯、甲苯及其组合。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，来沉积一氟化的非晶形碳层，其可被描述成一非晶形的氟化碳层。可以碳氢化合物及其的氟化衍生物的组合来沉积该非晶形碳层或非晶形化碳层。
有许多种气体可被添加到该气体混合物中来改善该非晶形碳材料层的性质。一惰性气体(例如，氦、氩、氖、氪、等)、氮气、氨、一氧化二氮、一氧化氮或其组合等等，以约5sccm或更高的速率传送，例如约100sccm至约6000sccm间的速率，藉以控制该低介电常数非晶形碳层的沉积速率及密度。此外，可添加氢气和/或氨来控制该非晶形碳层的含氢比例，来控制膜层的性质(例如，折射率)。
在步骤706中，传送氢气到制程室中以提高膜层的均一性。当添加氢气作为来源气体时，可获得约+/-10％或更低的膜层均一度，例如约+/-5％或更低，或约+/-3％或更低。相反的，在不添加氢气的情况下，所沉积的低介电常数非晶形碳材料层是相当粗糙的，其膜层均一度介于约+/-15％至+/-35％间。在不使用氢气来改善膜层均一度的情况下，其对于沉积多层时，每一沉积步骤的覆盖率的冲击更大。具较佳膜层均一度的低介电常数非晶形碳材料层可明显改善每一沉积步骤的覆盖率约80％或更高，或甚至高达约95％或更高，而且也可在一多层的膜层堆栈结构中的含硅无机阻障层间黏附得更好。
在步骤708中，在处理室内施加一电场并产生等离子体。该电场可通过一电源来产生，例如无线电波电力、微波频率电力。该电力可以电感式或电容式的方式耦合至该处理室。可施加一13.56MHz RF电力至处理室中以于电力密度介于约0.14瓦/平方厘米至约8.6瓦/平方厘米间，或是电力介于约100瓦至约6000瓦间，形成等离子体。较佳是供应一介于约0.25瓦/平方厘米至约0.6瓦/平方厘米间的电力密度至处理室中以形成等离子体。可在约0.1MHz至约300MHz间来提供该RF电力。该RF电力可以连续方式或脉冲方式来提供。耦合RF电力至制程室以提高化合物的解离率，也可在化合物进入沉积室之前，以微波电力先将化合物解离。但是，可改变个别参数以于不同制程室与不同大小的基板上执行等离子体制程。
通过一气体分配系统而从一含碳化合物供应源及一氢气供应源中，将该含碳化合物及氢气引入至处理室中。该气体分配系统大致是放置在距离将于其上沉积该低介电常数非晶形碳层的基板约180密耳至约2000密耳的距离之处，例如约900密耳。此外，该处理室压力是维持在约100毫托耳至约20托耳间。
在步骤710中，该非晶形碳材料层是在约100℃或更低温度的基板温度下，例如介于约-20℃至100℃间的基板温度下，较佳是介于约20℃至80℃间的基板温度下，通过施加非晶形碳材料而被沉积在该基板上。在一实施例中，一较佳的非晶形碳层是通过以约100sccm至约5,000scm间的流速，例如约200sccm的流速，将乙炔供应至一处理室中而被沉积。同时也以介于约100sccm至约2,500sccm间的流速，例如介于约200sccm至约600sccm间的流速，加入一氢气。
上述制程参数可提供一典型介于约500/分钟或更高的沉积速率，例如介于约1,500/分钟至约2,500/分钟间的沉积速率，于习知平行板式无线电波(RF)等离子体强化化学气相沉积系统(PECVD)(购自加州，美商应用材料公司)的相同或不同的化学气相沉积室中，来沉积该低电常数非晶形碳层。在此所提供的该非晶形碳沉积数值仅供阐述本发明概念的用，非用以限制本发明范畴，所沉积的低电常数非晶形碳材料包括碳及氢原子，其中碳原子与氢原子的比例是可调节的，从介于约10％氢至约60％氢间。控制该非晶形碳层中的氢的比例，以微调其光学性质、蚀刻选择性及耐化学机械研磨特性。明确的说，随着氢含量降低，沉积层的光学性质，例如折射率(η)及吸收系数(k)，会随的增加。类似的，随着氢含量降低，非晶形碳层的耐蚀刻性会跟着提高。须知本发明实施例包括依据基板大小、制程室条件等等来往上调高或往下调低所述任一处理参数/变量。同样的，本发明实施例也不一定需要依序执行所述的各步骤。举例来说，可在由前驱物组成的混合物被送进处理室之前，即先将氢气送入处理室中，而在某些情况下，可同时执行步骤704及706。或者，一含氮气体，例如氮气，是以介于约200sccm至约5,000sccm间的流速被送至该气体混合物中，例如约1,000sccm至2,000scc间的速度。
实施例图8示出依据本发明一实施例而施行的沉积方法800。在步骤802中，一或多含硅无机阻障层是在一基板处理系统中，以一含硅化合物及一氢气进行处理，而沉积在一基板表面上。在步骤804中，在相同或不同的基板处理系统中以一含碳化合物及一氢气，在该一或多含硅无机阻障层之间沉积一或多非晶形碳层。较佳是，首先沉积一含硅无机阻障层(例如，一氮化硅层)，作为该氮化硅层下方任一层的一良好的水及氧气阻障层。
图9示出一例示的阻障层及例示的低介电常数材料层的光学穿透性。该例示的阻障层是一层以硅烷(流速约150sccm)、氨(流速约400sccm)、氮气(流速约1500sccm)、及氢气(流速约4000sccm)在PECVD处理室中沉积而成的氮化硅层。将基板以约900密耳的间距置放在该PECVD室中，并为维持压力在约2.1托耳。从一电力密度约为0.45瓦/平方厘米的RF电力施加一等离子体，在一基板偏压下进行沉积约390秒。沉积时维持基板温度在约70℃，可获得一约1700/分钟的速率。
该例示的低介电常数材料层是一层以乙炔(流速约200sccm)、氮气(流速约1000sccm)、及氢气(流速约500sccm)在PECVD处理室中沉积而成的非晶形碳层。将基板以约900密耳的间距置放在该PECVD室中，并为维持压力在约1.5托耳。从一电力密度约为0.25瓦/平方厘米的RF电力施加一等离子体，在一基板偏压下进行沉积约500秒。沉积时维持基板温度在约70℃，可获得一约1,200/分钟的速率。
图9示出所沉积氮化硅层(910)及非晶形碳层(920)的光穿透性。两膜层在不同波长下的透光性非常高，平均介于约65％至约100％间。在约500nm或更高波长的高波长下，透光性甚至更好，其平均透光性约介于90％至约100％间。结果显示本发明的氮化硅层及非晶形碳层可用在多种应用中，包括作为顶部及底部发射显示器组件。
参照图8，在步骤806中，可选择性沉积一含硅无积阻障层最为最后一层。因此，在步骤808中，将一具有该一或多层含硅无机阻障层及该一或多非晶形碳层的包埋层沉积在基板表面。因此，可沉积出各种具有一层、两层、三层、四层或五层阻障层的包埋层。类似的，可沉积出各种具有一层、两层、三层、四层或五层低介电常数材料层的包埋层。
聚例来说，沉积并比较/测试具有介在该两层、三层、四层、五层或六层氮化硅膜层间的该一层、两层、三层、四层或五层非晶形碳材料层的各种包埋层。此外，也测试在有或无氢气存在下，沉积至各种厚度的该含硅无积阻障层及该非晶形碳层。
以胶带剥离测试及一钙测试来检验本发明具有该含硅无积阻障层及非晶形碳层的包埋层的效果。结果非常好，显示该多层的包埋层中的任一层并不会轻易地自基板剥离，同时其受水及氧气腐蚀的情形相当轻微(在一钙测试中，仅有少量或没有透明的钙盐形成)。同时也在诸如OLED组件之类的组件上测试本发明包埋层，其被沉积至欲求厚度的能力，而不会出现剥离并可防止水分渗透进入组件以延长组件寿命。在约60℃及约65％的高湿度下测试，本发明包埋层可延长组件寿命至超过约1440小时以上。
图10示出以本发明方法沉机而成的一例示的多层的包埋层，一基板1010的横断面电子显微镜扫描图像显示其具有一多层的包埋层1020沉积在该基板顶部。该多层的包埋层1020包括四层的氮化硅层1011、1012、1013、1014，及三层的非晶形碳材料层1021、1022、1023介于该氮化硅层之间，以促进氮化硅层材料间的黏合，使该多层的包埋层1020的最终膜层厚度达到约35,000。该具有9层沉积材料层的多层的包埋层1020全体的每一层覆盖率可达到约95％的覆盖率。
虽然本发明已藉较佳实施例详述于上，但习知技艺人士应能了解本发明尚有许多变化，其仍属于附随的权利要求的范畴。
权利要求
1.一种在一基板上沉积一材料层的方法，包含将该基板置放在一处理室中传送一由该材料层之前驱物组成的混合物及一氢气至该处理室中，以改善该材料层的水阻障效能；控制该基板温度至约100℃或以下的温度；在该处理室中产生一等离子体；及沉积该材料层于该基板上。
2.如权利要求1所述的方法，其中所沉积的该材料层具有改良的水阻障效能，其水蒸气穿透率在38℃及约90％的相对湿度下，不高过约1×10-2克/平方米/天。
3.如权利要求1所述的方法，其中该基板的温度维持在约20℃至约80℃间。
4.如权利要求1所述的方法，其中该材料层之前驱物包括一含硅化合物。
5.如权利要求4所述的方法，其中该含硅化合物是选自由硅烷、SiF4、Si2H6及其的组合所组成的群组中。
6.如权利要求1所述的方法，其中该材料层之前驱物包括一种选自下列的材料一含氮气体、一含碳气体、一含氧气体及其的组合中。
7.一种在一基板上沉积一包埋层的方法，包含将该基板置放在一处理室中传送一由该包埋层之前驱物组成的混合物及一氢气至该处理室中；控制该基板温度至一约100℃或以下的温度；在该处理室中产生一等离子体；及沉积该包埋层于该基板上，且所沉积的该包埋层具有改良的水阻障效能，其水蒸气穿透率在38℃及约90％的相对湿度下，不高过约1×10-2克/平方米/天。
8.一种在一基板上沉积一材料层的方法，包含将该基板置放在一处理室中在该处理室中产生一等离子体；自一由该材料层之前驱物组成的混合物及约100℃或以下的基板温度条件下，沉积该材料层至该基板上；及通过在沉积制程期间，传送氢气至该处理室中以降低所沉积材料层的表面粗糙度至其粗糙度测量值约为40。
9.如权利要求7或8所述的方法，其中该基板的温度维持在约20℃至约80℃间。
10.如权利要求7或8所述的方法，其中该材料层之前驱物包括一种选自下列的化合物硅烷、SiF4、Si2H6及其的组合。
11.如权利要求7或8所述的方法，其中该材料层之前驱物包括一种选自下列的材料一含氮气体、一含碳气体、一含氧气体、氨、N2O、NO、N2及其的组合中。
12.一种在一基板处理系统中沉积一多层的包埋层至一基板上的方法，包含在约200℃或更低的基板温度下沉积一或多层含硅无机阻障层至该基板表面上，其包含传送一由前驱物组成的第一混合物及一氢气至该基板处理系统中；交替沉积该一或多层含硅无机阻障层与一或多层低介电常数材料层，其包含传送一由前驱物组成的第二混合物至该基板处理系统中。
13.如权利要求12所述的方法，其中该多层的包埋层的厚度约为15000或以上。
14.如权利要求12所述的方法，其中该多层的包埋层的表面粗糙度低于约40或以下。
15.如权利要求12所述的方法，其中该多层的包埋层具有改良的水阻障效能，其水蒸气穿透率在38℃及约90％的相对湿度下，低于约1×10-2克/平方米/天。
16.如权利要求12所述的方法，其中该多层的包埋层具有改良的水阻障效能，且在经过约100℃、约10小时的水分测试后，其折射率(RI)几乎没有改变。
17.如权利要求12所述的方法，其中该一或多层的含硅无机阻障层中的一层是被沉积作为该基板上该多层的包埋层的第一层。
18.如权利要求12所述的方法，其中该一或多层的含硅无机阻障层中的一层是被沉积作为该多层的包埋层的最后一层。
19.如权利要求12所述的方法，其中该一或多层的含硅无机阻障层是在约20℃至约100℃间的基板温度下被沉积。
20.如权利要求12所述的方法，其中该由前驱物组成的第一混合物包含一种选自下列的化合物硅烷、SiF4、Si2H6及其组合。
21.如权利要求20所述的方法，其中该由前驱物组成的第一混合物更包含一种选自下列的含氮化合物氨、N2O、NO、N2及其组合中。
22.如权利要求20所述的方法，其中该由前驱物组成的第一混合物更包含一种选自下列的化合物一含碳气体、一含氧气体及其组合。
23.如权利要求12所述的方法，其中该一或多含硅无机阻障层包含一种选自下列的材料氮化硅、氧氮化硅、氧化硅、碳化硅及其组合。
24.如权利要求12所述的方法，其中该一或多低介电常数材料层包含一种选自下列的材料非晶形碳、类似钻石的碳及其组合。
25.如权利要求12所述的方法，其中该由前驱物组成的第二混合物包含一种选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、甲苯及其组合。
26.如权利要求12所述的方法，其中该基板处理系统的一电力密度在沉积期间是维持在约0.2瓦/平方厘米至约0.8瓦/平方厘米间。
27.如权利要求12所述的方法，更包含以一等离子体清洁该基板表面的步骤，该等离子体是由一种选自下列的气体中产生含氧气体、含氢气体、含氮气体、惰性气体及其组合。
28.如权利要求12所述的方法，其中该数个数层含硅无机阻障层及该一或多低介电常数材料层是在该基板处理系统中的单一处理室中沉积。
29.如权利要求12所述的方法，其中该多层的包埋层是沉积在一组件上，并可在约60℃、约85％的高湿度测试条件下延长该组件寿命超过1440小时以上，
30.一种在一基板处理系统中沉积一多层的包埋层至一基板上的方法，包含沉积数个数层含硅无机阻障层至该基板表面上，其包含传送一含硅化合物至该基板处理系统中；在约200℃或以下的基板温度下，沉积一或多层低介电常数材料层在该一或多层的含硅无机阻障层间，其包含传送一含碳化合物及一氢气至该基板处理系统中。
31.如权利要求30所述的方法，其中该一或多层低介电常数材料层的膜层均匀度可被改善至约+/-10％或以下。
32.如权利要求30所述的方法，其中该一或多层含硅无机阻障层是在约20℃至约100℃间的基板温度下被沉积。
33.如权利要求30所述的方法，其中该数个数层含硅无机阻障层的一层是被沉积作为该基板上该多层的包埋层的第一层。
34.如权利要求30所述的方法，其中该数个数层含硅无机阻障层的一层是被沉积作为该多层的包埋层的最后一层。
35.如权利要求30所述的方法，其中该数个数层含硅无机阻障层包含一种选自下列的材料氮化硅、氧氮化硅、氧化硅、碳化硅及其组合。
36.如权利要求30所述的方法，其中该一或多低介电常数材料层包含一种选自下列的材料非晶形碳、类似钻石的碳及其组合。
37.如权利要求30所述的方法，其中该含碳化合物包含一种选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、甲苯及其组合。
38.如权利要求30所述的方法，其中该一或多层含硅无机阻障层及该一或多低介电常数材料层是在该基板处理系统中的单一处理室中沉积。
39.如权利要求30所述的方法，其中该多层的包埋层是沉积在一组件上，并可在约60℃、约85％的高湿度测试条件下延长该组件寿命超过1440小时以上。
40.一种在低温下沉积一低介电常数材料层至一基板上的方法，包含将该基板置放在一处理室中在该处理室中产生一等离子体；在约200℃或以下的基板温度，自传送到该处理室中一由一含碳化合物及一氢气组成的混合物中，沉积该低介电常数材料层至该基板上。
41.如权利要求40所述的方法，其中该低介电常数材料层的膜层均匀度约为+/-10％或以下。
42.如权利要求40所述的方法，其中该低介电常数材料层包含一种选自下列的材料非晶形碳、类似钻石的碳及其组合。
43.如权利要求40所述的方法，其中该含碳化合物包含一种选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、甲苯及其组合。
44.如权利要求40所述的方法，其中该基板温度是维持在约20℃至约80℃间。
45.一种在一基板处理系统中沉积一包埋层至一基板上的方法，其中该包埋层具有一或多层的含硅无机阻障材料及低介电常数材料，该方法包含传送一用以沉积一含硅无机阻障材料层的由前驱物组成的第一混合物及一氢气至该基板处理系统中；控制该基板温度至约150℃或以下的温度，并产生一等离子体以沉积该含硅无机阻障材料层至该基板表面；传送一用以沉积一低介电常数材料层的由前驱物组成的第二混合物及一氢气至该基板处理系统中；控制该基板温度至约150℃或以下的温度，并产生一等离子体以沉积该低介电常数材料层至该含硅无机阻障材料层表面；及通过重复上述步骤直到获得厚度达到约15000或更高的该包埋层的方式，来沉积该包埋层至该基板上。
46.如权利要求45所述的方法，其中该含硅无机阻障材料层包含一种选自下列的材料氮化硅、氧氮化硅、氧化硅、碳化硅及其组合。
47.如权利要求45所述的方法，其中该低介电常数材料层包含一种选自下列的材料非晶形碳、类似钻石的碳及其组合。
48.如权利要求45所述的方法，其中一含硅无机阻障材料层是被沉积至该基板表面上以作为该包埋层的最后的材料层。
49.如权利要求45所述的方法，其中该基板的温度维持在约20℃至约100℃间。
50.如权利要求45所述的方法，其中该含硅无机阻障材料层及该低介电常数材料层是在该基板处理系统中的单一处理室中沉积。
51.如权利要求45所述的方法，其中该多层的包埋层是沉积在一组件上，并可在约60℃、约85％的高湿度测试条件下延长该组件寿命超过1440小时以上。
52.一种用以沉积一包埋层至一基板上的设备，包含一处理室；一基板支撑座，其是位于该处理室中用以支撑该基板于其上；一RF电力，其是被耦接至该处理室以于该处理室中提供一等离子体；一含硅化合物供应源，其是被耦接至该处理室；一氢气供应源，其是被耦接至该处理室；一含碳化合物供应源，其是被耦接至该处理室；及一控制器，其是被耦接至该处理室，以于基板处理期间控制该基板温度在约200℃或以下，并适以在相同处理室中沉积该具有一或多低介电常数材料层于一或多含硅无机阻障材料层之间的包埋层。
53.如权利要求52所述的设备，其中该基板为一面积约为120000平方毫米的大面积基板。
54.如权利要求52所述的设备，其中该基板包含一选自下料的材料半导体晶圆、含硅材料、金属、玻璃、塑料膜层、环氧树脂塑料、聚乙烯苯对二甲酸酯(polyethylene terephthalate，PET)、聚乙烯萘酯(polyethylene naphthalate，PEN)。
全文摘要
揭示了一种用以沉积一材料层至一基板上的方法及设备。该材料层可作为一种包埋层，以供因所使用的底下层热不安定性之故而需要低温处理的各种显示器应用使用。该包埋层包含一或多层材料层(多层)，其具有一或多阻障材料层及一或多低介电常数材料层，用以提供较低的表面粗糙度、较佳的水阻障性、较低的热应力、并提供良好的沉积覆盖率，以应用在多种类型及大小的基板上。因此，该包埋层可为诸如OLED显示器之类的各种显示器组件提供良好的组件寿命。在另一态样中，提供一种在低温下沉积一非晶形碳层至一基板上的方法。该非晶形碳层可用以降低热应力并防止所沉积膜层自基板表面剥离。
文档编号C23C28/04GK1973061SQ200580020506
公开日2007年5月30日 申请日期2005年6月6日 优先权日2004年6月25日
发明者元泰景, S·亚达夫 申请人:应用材料股份有限公司