CN101512728B

CN101512728B - 增加封装膜透光度的方法

Info

Publication number: CN101512728B
Application number: CN2006800315096A
Authority: CN
Inventors: T·K·翁; S·亚达夫
Original assignee: Applied Materials Inc
Current assignee: Applied Materials Inc
Priority date: 2005-09-15
Filing date: 2006-08-02
Publication date: 2012-10-31
Anticipated expiration: 2026-08-02
Also published as: WO2007040798A2; US7214600B2; WO2007040798A3; KR20080046734A; JP2009509036A; TWI316735B; JP5544086B2; KR101135775B1; US20060078677A1; CN101512728A; TW200710956A

Abstract

所揭示者为一种用以沉积一含碳材料层至一基板上的方法，其包括传送一用以沉积该含碳材料层的前驱物的混合物至一处理室中，以硅掺杂该含碳材料层，并在一低温下沉积该含碳材料层至该基板上。在一态样中，可获得在一可见光光谱所有波长下均具有高透光性的含碳材料层。此外，提供一种用以沉积一可供多种显示应用(因其底下层本身热不安定性之故因而需要低温沉积制程)使用的封装层的方法。该封装层具有一或多阻障材料层及一或多氛晶形碳材料层。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。

Description

增加封装膜透光度的方法

技术领域

本发明实施例大致是有关于以化学气相沉积处理来沉积薄膜。详言的，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(organic light emitting diode，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(liquid crystal displays，LCDs)更常被用于各种显示应用中。OLED的实际应用(如图1所示)可利用架在一基板101上且夹在两电极102、104间的有机材料103层来达成。举例来说，两有机层(与习知单一有机层不同，此两有机层包括一层可单极(洞)传输的层及用来电致发光的另一层)可与一阳极层和一阴极层一起使用，以降低OLED显示器所需的操作电压。该阴极层一般包括一金属材料且该阳极层可包括一透明材料(例如，铟锡氧化物(ITO)材料)，沉积在底部与基材邻接处或沉积在该OLED顶部用以分别在一底发射组件或一顶发射组件中发光。有机薄膜晶体管(TFT)组件、主动数组组件及其它组件均可包括另外的其它结构，例如TFT结构。

多年来，显示器组件层已发展成多层结构，每一层均具有不同的功能。举例来说，一有机层积迭可包含一注入电洞层、一传送电洞层、一发射层、一传送电子层及一注入电子层。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及一发射层。当一适当电位(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(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。

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)显示器用的聚合物材料。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。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)，及该有机层在约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封装层，以保护组件中的有机材料不受水或氧气的攻击。使用一种UV光可硬化的环氧树脂珠将金属或玻璃材料黏附到基板上像个盖子一样，但是，水分还是可以轻易地穿透树脂并伤害组件。

也可使用由等离子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封装/阻障层。举例来说，如图1所示，将一封装/阻障层105沉积在基板101的顶部上以保护电极102、104及其下方的有机材料103。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封装材料，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，即使在封装的组件中亦然。此外，封装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，一良好的封装/阻障层也需要低水气传输率(WVTR)。

当以薄膜无机氮化硅(SiN)相关材料作为封装/阻障层时会出现其它问题。如果封装层具有足够厚度，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。如果封装层太薄，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。举例来说，我们之前曾交替使用一或多介电材料层和一或多无机封装/阻障层来改善隔绝水及热应力效果并保护其下方的组件。但是，尽管具有良好可阻绝水气的效果，该低介电常数材料并没有很透明且当有多层一起使用时，透光性更差。因此，交替形成的低介电常数材料层并不适合某些需要从封装多层中发光的应用。图2示出不同厚度的低介电常数材料层与可见光光谱中的发光程度两者间的直接依附关是。线240代表最厚的膜层且线210代表最薄的膜层，线210、220、230、240四个介电常数材料层的透光度在低波长下特别差，其将直接影响这些波长下的发光质量，导致颜色显示不佳。

因此，亟需一种可沉积多层能释放应力的材料及封装/阻障材料的方法，使大面积基板具有较佳的透光度。

发明内容

因此，本发明实施例大致是提供一种用以沉积一封装膜层(anencapsulating film)至一基板上的方法及设备。在一实施例中，一种用以形成一多层的封装膜层至一基板(其是置放在一基板处理系统中)上的方法，包含：通过传送一第一含硅化合物进入该基板处理系统中，而沉积多数的含硅无机阻障层至该基板表面上。该方法更包含在约200℃或更低的基板温度下，传送一前驱物混合物至该基板处理系统中而于一或多含硅无机阻障层之间沉积一或多含碳材料层和/或与该一或多含硅无机阻障层交替沉积该一或多含碳材料层，其中该前驱物混合物包含以下成份：一含碳化合物、一第二含硅化合物及一含氮化合物。

在另一实施例中，本发明提供一种用以在一基板上(其是位于一基板处理系统中)的一多层的封装膜层中形成一非晶形碳层的方法，包含：传送一含碳氢化物的前驱物，其是供沉积非晶形碳层之用；传送一适以改善该非晶形碳层的膜层均一性的氢气进入该基板处理系统中；及传送一适以改善该非晶形碳层的透光度至可见光谱内所有波长约80％或以上的含硅前驱物及一含氮前驱物进入该基板处理系统中。该方法更包括控制基板温度至约150℃或更低，产生一等离子以沉积该非晶形碳层至该基板表面；并沉积该非晶形碳层至基板上直到获得该非晶形碳层的一欲求厚度为止。

在另一实施例中，本发明提供一种在一基板处理系统中用以沉积一封装层至一基板上的方法，其中该封装层具有一或多层的含硅无机阻障材料及含碳材料。该方法包括传送一用以沉积一含硅无机阻障层的第一前驱物混合物进入该基板处理系统中；传送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，并产生一等离子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及传送一氢气进入该基板处理系统中；控制该基板温度至约150℃或以下并产生一等离子以沉积该含碳材料层至该含硅无机阻障层表面。该第二前驱物混合物包含一含碳氢化物的前驱物、一含硅的前驱物及一含氮的前驱物。该封装层被沉积在该基板上直到获得厚度约为15,000

或以上的膜层为止。

在本发明另一实施例中，提供一种在一基板处理系统中用以在一基板的一多层的封装层上形成一非晶形碳层的方法，包括以第一流速传送一含碳氢化物的前驱物来形成该非晶形碳层，及传送一适以改善该非晶形碳层的膜层均一性的氢气进入该基板处理系统中。该方法更包括以一第二流速传送一含硅前驱物及以一第三流速传送一含氮前驱物进入该基板处理系统中；控制该基板温度在约150℃或以下；并在该基板处理系统中产生一等离子一段时间，其中该第一流速与该第二流速的比为4∶1或更高，以便沉积该非晶形碳层于该基板表面并以硅掺杂该非晶形碳层。

在本发明另一实施例中，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源其是被耦合至该制程室以于该制程室中提供等离子；一含硅化合物供应源是被耦合至该制程室；一或多含氮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封装层(an encapsulating layer)，该封装层具有一或多含碳材料层介于一或多含硅无积阻障层之间。

附图说明

图1标出一OLED组件的截面示意图，该OLED组件具有一封装层附接在其组件顶部；

图2示出低k材料层对可见光中不同波长的透光度的影响；

图3示出依据本发明实施例在一基板处理系统中于一基板上生成一在可见光光谱中具有较佳透光度的含碳材料层的方法的流程图；

图4示出本发明一封装层(其具有依据本发明方法制备的一或多层具有较佳透光度的含碳材料层)实例的截面示意图；

图5示出依据本发明实施例在一基板处理系统中于一基板上生成一多层封装层的方法流程图；

图6示出依据本发明实施例一处理室实例的截面示意图；

图7示出以本发明方法沉积而成的含碳材料层在不同可见光波长下其透光度的改善情形；

图8示出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封装层。

主要组件符号说明：

101、501 基板

102、104 电极

103 有机材料 105 封装/阻障层

300、600 方法

310、320、330、340、350、602、步骤

604、606、608、610、612、614、

616

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 500 显示装置

502 组件 510 封装层

511、512、513 阻障层

521、522 含碳材料层

600 沉积方法

701、711、712、713、714 实例

811、812、813、814 氮化硅层

821、822、823 非晶形碳材料层

820 多层的封装层

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，以在一基板表面上获得一平滑的膜层表面及高度的膜层均一性。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 transmissionrate，VWTR)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封装/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，并克服如图2所示在介于430nm至570nm间的低波长下所观察到的低光穿透度。因此，本发明可提供含碳材料层在所有可见光光谱波长下(例如，在400nm至900nm间)的光穿透度至约80％或更高。

该含碳材料层可以是一非晶形碳材料、掺杂了硅的含碳材料、一类金刚石碳材料、掺杂了碳的含硅材料等等。该含碳材料层和/或非晶形碳材料可作为一封装层的部分，以改善膜层的均一性、膜层黏附性及该封装层的热安定性。因此，可在一基板表面沉积一或多层的含碳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封装层。此单层封装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。该多层的封装层可包括一或多层阻障层及一或多层含碳材料层。该一或多层含碳材料层的功用是用来提高该封装层和/或一或多阻障层的黏附性及热安定性。

在一实施例中，该一或多层含碳材料层是沉积在该一或多层阻障层间。举例来说，至少一层非晶形碳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，在沉积一第一非晶形碳材料层之前，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封装层，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封装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120,000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(polyethyleneterephthalate，PET)、聚乙烯萘酸酯(polyethylene naphthalate，PEN)等等)、塑料环氧树脂膜层等等。对顶部发射组件及主动数组组件来说，特别需要改善的光穿透度及位在一组件顶部的透明封装/阻障层。

沉积至少一含碳材料层

本发明态样提供沉积一含碳材料层，其具有在所有可见光光谱波长下，例如，在400nm至900nm间，改良的光穿透度。此改良效果对介于430nm至570nm间的波长来说最为显著。具有低于约4的介电常数值的含碳材料层的一实例为一非晶型碳材料。含碳材料层的其它例子包括含碳低介电常数材料、掺杂了硅的碳材料、掺杂了碳的硅材料、类金刚石碳材料等等。

图3的流程图显示依据本发明一实施例所进行的沉积方法300。在步骤310中，将一基板置放在一处理室中，以沉积一含碳材料(例如，非晶形碳材料层)在该基板上。

在步骤320中，将用以沉积该非晶形碳材料层的一由前驱物组成的混合物传送至该处理室中。有多种气体混合物可供选择以沉积该含碳材料层，以下将提供该等气体混合物的非穷尽实例。一般来说，该气体混合物可包括一或多含碳化合物和/或碳氢化物。适当的有机含碳化物包括脂肪性有机化合物、环状有机化合物或其的组合。脂肪性有机化合物可为直链或具有枝链接构且包含有一或多个碳原子。有机含碳化合物在其有机基团中含有碳原子。该等有机基团可包括烷基、烯基、炔基、环己烯基、及芳基，及其的功能性衍生物。对尺寸为约400mmx约500mm的基板来说，可以约10标准立方公分/分钟(sccm)或以上的流速，例如约100sccm至约500sccm间的流速，传送该含碳前驱物/化合物。

举例来说，该含碳化合物的结构式可为C_xH_y，其中x介于1至8间，且y介于2至18间，包括(但不限于)乙炔(C₂H₂)、乙烷(C₂H₆)、乙烯(C₂H₄)、丙烯(C₃H₆)、丙炔(C₃H₄)、丙烷(C₃H₈)、甲烷(CH₄)、丁烷(C₄H₁₀)、丁烯(C₄H₈)、丁二烯(C₄H₆)、苯(C₆H₆)、甲苯(C₇H₈)及其的组合。或者，可使用该含碳化合物的部份或全部氟化的衍生物，例如，C₃F₈或C₄F₈，来沉积一氟化的非晶形碳材料层，其可被称为一非晶形氟化碳层。可组合使用该碳氢化物与该碳氢化物的氟化衍生物来沉积该非晶形碳材料层或非晶形氟化碳层。

在步骤330中，可传输一含硅前驱物及一含氮前驱物润该处理室中，以沉积出该非晶形碳材料层并改善该非晶形碳材料层的光穿透度。

例示用以沉积该非晶形碳材料层的含硅前驱物可包括硅烷(SiH₄)、全氟化硅烷(SiF₄)、及二硅烷(Si₂H₆)等等。可以约10标准立方公分/分钟(sccm)或以上的流速，例如约20sccm至约80sccm间的流速或约50sccm的流速，传送该含硅前驱物/化合物。

在一实施例中，该含碳化合物的流速是高于该含硅化合物的流速，较佳是在约3∶1间或以上，例如约4∶1或以上，以沉积出该含碳材料层，其中大部份为碳少部份为硅。在另一实施例中，以该含硅前驱物来掺杂所得的含碳材料并改善该含碳材料的光穿透度。

用以沉积该非晶形碳材料层的含氮前驱物可包括氨(NH₃)、氮气(N₂)、氨气与氮气的组合、一氧化二氮(N₂O)、一氧化氮(NO)及其的组合等等。举例来说，用以沉积该非晶形碳材料层并改善光穿透度的含氮前驱物可以是氨(NH₃)、或氮气(N₂)，或是氨气与氮气的混合物，并由连接到处理室的个别气体源传送出来。例如，可以约100sccm或以上的流速，例如约200sccm至约5000sccm间的流速，较佳是约500sccm至约1500sccm的流速，传送该含氮前驱物/化合物。在一实施例中，该含氮前驱物是用来改善该含碳材料的光穿透度。

当添加含硅前驱物及含氮前驱物作为气体源时，可获得更透明的非晶形碳层。因此可改善所有可见光范围内(即，在400nm至900nm间)的光线的穿透度至约80％或以上，例如约90％或以上，约95％或以上或约97％或以上。相反的，在没有添加含硅前驱物及含氮前驱物时，所沉积的低介电常数非晶形碳材料并没有很透明，在可见光范围内的光穿透度极低，特别是在低波长的可见光范围内。

此外，可在该气体混合物中添加多种气体来改变该非晶形碳材料层的性质。以约5sccm或以上的流速，例如约100sccm至约6000sccm间的流速，传送一惰性气体(即，氦、氩、氖、氙、氪等等)，以控制该非晶形碳材料层的密度及沉积速率。此外，添加的H₂和/或NH₃可被用来控制该非晶形碳材料层中的氢比例，以控制该非晶形碳材料层的性质，例如反射性。举例来说，可传送氢气至处理室中来提高膜层均一性(降低％均一性测量和降低表面粗糙度)。当添加氢气作为气体源时，可获得约+/-10％或以下，例如约+/-5％或以下或约+/-3％或以下的膜层均一性。相反的，没有添加氢气时，所沉积的非晶形碳材料层非常粗糙且不均匀，所测量到的膜层均一性在+/-15％至约+/-35％间。没有使用氢气来改善膜层均一性时，在沉积多层时，其会对阶覆盖率(step coverage)产生较大的冲击。具有较佳膜层均一性(一平滑且均匀的表面)的非晶形碳材料层明显可改善阶覆盖率(stepcoverage)至约80％或以上，或甚至高达95％或以上，且可良好地黏附在一多层积层的含硅无机阻障层之间。

在步骤340中，在处理室内施加一电场并产生等离子。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/平方公分至约8.6瓦/平方公分间，或是电力介于约100瓦至约6000瓦间，形成等离子。较佳是供应一介于约0.25瓦/平方公分至约0.6瓦/平方公分间的电力密度至处理室中以形成等离子。可在约0.01MHz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制程。

可通过一气体分配系统而将该含碳化合物、该含硅前驱物、该含氮前驱物、和/或氢气自不同气体供应源中引入至处理室中。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350中，该具有高光穿透度的非晶形碳材料层是在约200℃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，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，将乙炔供应至一等离子处理室中而被沉积。同时也以介于约10sccm至约200sccm间的流速，例如约50sccm的流速来供应硅烷。以介于约300sccm至约2000sccm的流速，例如约1000sccm的流速来供应氨气和/或氮气。以介于约100sccm至约2500sccm间的流速，例如约200sccm至约600sccm的流速来添加氢气到处理室中。

重复上述步骤直到获得一欲求厚度的含碳材料层为止。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1,000

/分钟至约2,000/分钟间的沉积速率，于习知平行板式无线电波(RF)等离子强化化学气相沉积系统(PECVD)(购自加州，应用材料公司)的化学气相沉积室中，来沉积该非晶形碳层。在此所提供的该非晶形碳沉积参数仅供阐述本发明概念之用，非用以限制本发明范畴，

所沉积的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)及吸收是数(k)，会随之增加。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。

此外，可调整用以沉积该非晶形碳材料的该含碳化合物与该含硅前驱物两者间的流速比至约4∶1间或以上，使得所沉积的该非晶形碳材料层中的碳含量高于硅含量。此外，实验结果显示在有含硅前驱物及含氮前驱物存在下沉积该非晶形碳材料不仅可改善最终膜层的光穿透度还可降低最终非晶形碳材料层中的C-H键含量并提高N-H键与Si-C键含量。因此，较佳是在沉积该非晶形碳材料期间，除了含碳气体混合物及调整其流速之外，还可通过添加含硅前驱物、含氮前驱物和/或氢气来控制共价键的组合及不同层原子间的比例，以便改善该非晶形碳材的光穿透度。

需知本发明实施例包括依据基板大小、制程室条件等等来放大或缩小在此所述的任一制程参数/变数。同时须知本发明实施例并不一定需要依照所述步骤来执行。例如，可在传送一前驱物的混合物至处理室之前，即先行传送氢气到处理室中，在某些情况下，可同时执行步骤320及步骤330。

沉积一封装层

本发明态样提供交替沉积一含碳材料层及一含硅无机阻障层。图4示出一依据本发明方法所制备而成的一显示器500其包括一多层的封装层，该封装层具有一或多层依据本发明方法制成的具有改良透光性的含碳材料层。该显示器500可包括一基板501及一组件502。之后，以本发明方法沉积一厚约1,000或以上的封装层510，以防止水/湿气及空气渗透进入该基板501与该组件502中，并可提供高透光度以便当施加电位时可从组件502顶部发光。

该组件502可包括一透明阳极层，其可由玻璃或塑料制成，例如聚乙烯苯对二甲酸酯(PET)或聚乙烯萘酯(PEN)。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。该透明阳极层的例子之一是一厚度介于约200

至约2000

的铟锡氧化物(ITO)。此外，也可在组件502中沉积多层的有机或聚合物材料，并加以图案化。举例来说，厚度约200

至约1000

的传送电洞层，例如那些二胺类，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)，均可被包括在该组件502中。

可在组件502中沉积一发射层。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。同时也需要在组件502中沉积并图案化一阴极层，其可以是一种金属、一种金属混合物或一种金属合金。该阴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。

该组件502可以是任一种需要封装的显示组件。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。在建构好该组件502(例如，一OLED显示组件)之后，可在基板表面顶部沉积该封装层510。该封装层510的材料可包括薄层的无机氮化物层、无机氧化物层、聚合物形式的有机层，其沉积厚度为约500

至约500,000

例如约2,000

至约50,000

举例来说，氮化硅(SiN)、氧氮化硅(SiON)、二氧化硅及碳化硅等等，均可用来作为该封装层。

依据本发明实施例，该沉积在基板501表面的组件502上方的封装层510包括一或多层的阻障/封装材料，例如无机氮化物、无机氧化物层及聚合物型有机材料等；及一或多额外的材料层，例如各种含碳材料及聚合物型有机材料及低介电常数材料、掺杂碳的含硅材料等，于该封装层中以提高黏性并软化该封装层。

在一实施例中，提供一多层的封装层，其具有至少一阻障层及至少一层以本发明方法沉积而成具有改良透光度的非晶型碳材料层，其是通过在沉积该至少一层非晶型碳材料层时添加一含硅前驱物及一含氮前驱物的方式来达成。在另一实施例时，将具有至少一层阻障层及至少一非晶型碳材料层的一多层的封装层沉积在组件502顶部以防止水及其它气体扩散进入组件502而使该组件502短路，且不会使该多层的封装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4所示，该多层的封装膜层包括一或多层交互堆栈的阻障层511、512、513等，及一或多含碳材料层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之间的一或多层该含碳材料层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封装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含碳材料层或一阻障层。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/或一含碳材料层(例如，该含碳材料层521)之前被沉积。因此，该含碳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，使得该多层的封装膜层克被沉积至足够的厚度，例如约8,000或以上的厚度。

图5示出依据本发明一实施例的沉积方法600的一流程图。首先，浆一基板置于一用以沉积一材料层(例如，一封装层510)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，因此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。我们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)的良好封装层。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/平方公尺/天，例如介于约1×10^-3克/平方公尺/天至约1×10^-4克/平方公尺/天之间，此是在38℃、90％相对湿度下测量所得。

在步骤608中，将用以沉积一含碳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，该含碳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/或含碳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。

该含碳材料层可以是一种非晶形碳材料、一类金刚石碳材料、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，传送一含硅化合物与一含氮化合物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含碳材料层(步骤612)。此外，也可将氢气与不同含氮气体的组合传送进入该基板处理系统中以沉积出该非晶形碳层。较佳是，使用约150℃或以下，例如约100℃或以下，约80℃或以下，或介于约20℃至约80℃间的基板温度。

已知有一含硅化合物及一含氮化合物时可改善所沉积非晶形碳层的光穿透度，导致在所有可见光波长范围下的光穿透度达80％或以上，例如约90％或以上。因此，所沉积的非晶形碳层将比前技所沉积出来的层更为透明，适合用在需要发光的透明膜层的应用中。

已知氢气可改善所沉积的含碳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。我们也发现一具有改良的膜层均一性的含碳材料层可明显改善所沉积的含碳材料层的阶覆盖率(step coverage)，使得额外的多层可以良好覆盖率而被沉积。举例来说，对所观察的多层封装层，其阶覆盖率约达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非晶型碳材料层的封装层，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封装层，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含碳材料层后，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含碳材料层。

该封装层的厚度可以加以变化。举例来说，约1,000

或更大，例如约10,000

或更大，例如介于约20,000

至约60,000间。我们发现组件502的封装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。

此外，由于该非晶型碳材料层的透光度获得改善，且该含硅无机阻障层一般具有高透光度，因此具有该含硅无机阻障层及该非晶型碳材料层的封装层的整体透光度也将获得大幅改善。结果，该封装层可被做得较厚以延长组件502的使用寿命但仍然保持非常透明，使可见光可以穿透。

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封装层来用。举例来说，可将一厚约10,000

的单层氮化硅阻障层作为一封装层使用。在另一态样中，本发明提供一多层的封装层，其包含至少一含硅无机阻障层及至少一含碳材料层。该含硅无机阻障层的厚度介于约1,000

至约10,000

间，例如介于约2,000至约8,000

间。该含碳材料层的厚度介于约1,000

至约10,000

间。已知一含碳材料层可提高其相邻阻障层之间的黏性，使具有教佳的热安定性，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。

一例示的本发明封装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3,000

至约30,000

间。另一例示的本发明封装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9,000

至约90,000

间。

在每一层沉积前或沉积后，可以等离子来清洁基板表面。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。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，以作为该基板上的封装层。可以如，10sccm或更高的流速来传送该含硅前驱物，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6,000sccm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封装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，使其更适宜作为一封装层。

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1,000

至约30,000

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封装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-无线电波等离子强化化学气相沉积系统(PECVD)(例如，美商应用材料公司的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托耳。以设定在13.56MHz、900瓦的RF电力来维持等离子的产生。

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/平方公分间。两膜层的沉积速率也几乎相当，介于约1,000

/分钟至约1,500/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质量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的下，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。

基板处理系统

以下参照一用来处理大面积基板的等离子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封装层于一基板表面。本发明该多层封装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，该多层封装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，该多层封装层可在一多室-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含碳材料层的多层封装层可在不将基板由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6示出具有一或多个等离子强化化学气相沉积处理室的一基板处理系统400(可购自美商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可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上的一埠或一阀(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至一排气埠(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)，是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埠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/平方公分或更大的电力密度，例如约0.2瓦/平方公分至0.80瓦/平方公分间，或约0.45瓦/平方公分，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，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，用以支撑该基板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，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典型包括一入口埠480，由气体源404所供应的气体是由该入口埠480被引入至该处理室402中。该入口埠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。复数个气体通道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、等离子密度、及温度来实施，以在实际沉积速率下获得高质量沉积膜层。

实施例

本发揭示一种用以在低温下(例如，约200℃或以下)沉积一含碳材料层到一大面积基板表面的方法。本发明克服图2所示各种厚度膜层在430nm至570nm低波长范围下透光度低的问题，并提供含碳材料层在所有可见光波长范围下透光度提高至约80％或以上，例如约90％或以上，约95％或以上，或约97％或以上。未经本发明方法改良的含碳材料层的透光度在膜层变厚时，会变得很遭，例如图2中所示，当线210、220、230及240的厚度分别为0.8微米、1.5微米、2微米、及3.2微米时，其透光度随着膜层厚度增加而减少。

图7示出数个例示的含碳材料层的光学穿透性结果，显示在可见光波长范围内不同波长其透光度的改善情形。该例示的膜层为以本发明方法沉积而成的非晶型碳层。一由前驱物所组成的混合物中包括乙炔、硅烷、氮气及氢气。在一实例712中，一由前驱物所组成的混合物中包括乙炔、硅烷、氨、氮气及氢气。在一实例713中，一由前驱物所组成的混合物中包括乙炔、硅烷、氨及氢气。在一实例714中，一由前驱物所组成的混合物中包括乙炔、硅烷、氨、氮气及氢气。

可以约100sccm至约500sccm的流速传送乙炔、约10sccm至约300sccm的流速传送硅烷、约300sccm至约2000sccm的流速传送氨气、约300sccm至约2500sccm的流速传送氮气、约200sccm至约800sccm的流速传送氢气至PECVD处理室中。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/平方公分的RF电力施加一等离子，在一基板偏压下进行沉积约400秒。沉积时维持基板温度在约100℃，可获得一约1,600

/分钟的速率。

所沉积的实例701、711、712、713、714中膜层的光穿透性示于图7并综合结果于表2中。整体来说，所有例示的非晶型碳材料层在不同波长夏的透光度都非常高。实例711、712、713、714显示，当该前驱物混合物中含有一含硅化合物及一含氮化合物时，透光度在个别测定波长下可改善至约80％或更高，例如约90％或更高或95％或更高。透光度的改善在低波长时最显著，例如波长在400nm至560nm间，如图7及表2所示。结果显示本发明的非晶型碳层可被用在多种用途上，包括顶部及底部发光(发射)显示组件。

表2 透光度比较

本发明也提供具有一层、两层、三层、四层或五层非晶型碳材料层分别夹在两层、三层、四层、五层或六层氮化硅材料层中的封装层，并分别比较/测试这些封装层。此外，分别沉积出不同厚度的含硅无机阻障层及非晶型碳材料层或在有或无氢气源下测试这些膜层。

以胶带剥离测试及一钙测试来检验本发明具有该含硅无机阻障层及非晶形碳层的封装层的效果。结果非常好，显示该多层的封装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封装层，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85％的高湿度下测试，本发明封装层可延长组件寿命至超过约1440小时以上。

图8示出一基板810的横断面电子显微镜扫描图，该基板810具有一多层的封装层820沉积在其顶部。该多层的封装层820包括以本发明方法沉积成的四层的氮化硅无机阻障层及三层的非晶形碳材料层。本发明的多层封装层820包括四层的氮化硅无机阻障层811、812、813、814，及三层的非晶形碳材料层821、822、823介于该氮化硅层之间，以促进氮化硅层材料间的黏合，使该多层的封装层820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封装层820全体的每一层覆盖率可达到约95％的覆盖率。

以下揭示非晶型碳层的沉积步骤。该例示的阻障层为一氮化硅层，其是以传送入一PECVD处理室内的一种由硅烷(约150sccm)、氨(约400sccm)、氮气(约1500sccm)及氢气(约4000sccm)组成的混合物沉积而成。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/平方公分的RF电力施加一等离子，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1,700

/分钟的速率。

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，其仍属于权利要求的范畴。

Claims

1.一种在放置于基板处理系统中的基板上形成多层的封装层的方法，包含：

通过传送第一含硅化合物进入该基板处理系统中而沉积多层含硅无机阻障层至该基板表面上；及

通过传送一由前驱物组成的混合物至该基板处理系统中而在200℃或更低的基板温度下在该多层含硅无机阻障层间沉积一或多含碳材料层，其中该混合物包含含碳化合物、第二含硅化合物、及含氮前驱物。

2.如权利要求1所述的方法，其中该一或多含碳材料层在400nm至900nm波长间具有80％或以上的透光度。

3.如权利要求1所述的方法，其中该一或多含碳材料层在400nm至900nm波长间具有90％或以上的透光度。

4.如权利要求1所述的方法，其中该一或多含碳材料层在400nm至900nm波长间具有95％或以上的透光度。

5.如权利要求1所述的方法，其中该一或多含碳材料层在400nm至900nm波长间具有97％或以上的透光度。

6.如权利要求1所述的方法，其中该一或多含碳材料层是在20℃至150℃的基板温度下沉积而成的。

7.如权利要求1所述的方法，其中该多层含硅无机阻障层包含一种选自下列群组中的材料，包括氮化硅、氧氮化硅、氧化硅、碳化硅及其组合。

8.如权利要求1所述的方法，其中该一或多含碳材料层包含一种选自下列群组中的材料，包括非晶型碳、掺杂了硅的碳材料、类金刚石碳及其组合。

9.如权利要求1所述的方法，其中该含碳化合物包含一种化合物，其是选自由乙炔、乙烷、乙烯、甲烷、丙烯、丙炔、丙烷、丁烷、丁烯、丁二烯、苯、甲苯及其组合所组成的群组中。

10.如权利要求1所述的方法，其中该第二含硅化合物包含一种选自下列的化合物：硅烷、SiF₄、Si₂H₆及其组合。

11.如权利要求1所述的方法，其中该含氮前驱物包含一种选自下列的前驱物：NH₃、N₂O、NO、N₂及其组合。

12.如权利要求1所述的方法，其中该由前驱物组成的混合物更包含氢气。

13.如权利要求1所述的方法，其中该由前驱物组成的混合物包含乙炔、氢气、硅烷及氨。

14.如权利要求1所述的方法，其中该由前驱物组成的混合物包含乙炔、氢气、硅烷及氮气。

15.如权利要求1所述的方法，其中该由前驱物组成的混合物包含乙炔、氢气、硅烷、氨及氮气。

16.如权利要求1所述的方法，其中该多层含硅无机阻障层及该一或多含碳材料层是在该基板处理系统内的单一处理室中沉积而成。

17.一种在基板处理系统中形成多层的封装层内的非晶型碳层至基板上的方法，包含：

传送含碳氢化物前驱物，用以沉积该非晶型碳层；

传送适以改善该非晶型碳层的膜层均一性的氢气进入该基板处理系统中；

传送含硅前驱物及含氮前驱物进入该基板处理系统中，所述含硅前驱物及含氮前驱物是适以改善该非晶型碳层在可见光光谱中所有波长下的透光度到80％或更高；

控制该基板温度至150℃或更低的温度下；

产生等离子以在该基板表面上沉积该非晶型碳层；及

在该基板表面上沉积该非晶型碳层直到获得欲求厚度的非晶型碳层为止。

18.如权利要求17所述的方法，其中该非晶型碳层在400nm至900nm波长间具有90％或以上的透光度。

19.如权利要求17所述的方法，其中该非晶型碳层在400nm至900nm波长间具有95％或以上的透光度。

20.如权利要求17所述的方法，其中该非晶型碳层在400nm至900nm波长间具有97％或以上的透光度。

21.如权利要求17所述的方法，其中该非晶型碳层是在20℃至100℃的基板温度下沉积而成的。

22.如权利要求17所述的方法，其中该含硅前驱物包含一种选自下列的化合物：硅烷、SiF₄、Si₂H₆及其组合。

23.如权利要求17所述的方法，其中该含氮前驱物包含一种选自下列的前驱物：NH₃、N₂O、NO、N₂及其组合。

24.如权利要求17所述的方法，其中该含氮前驱物包含氨及氮气。

25.如权利要求17所述的方法，其中该含碳氢化物的前驱物包含一种化合物，其是选自由乙炔、乙烷、乙烯、甲烷、丙烯、丙炔、丙烷、丁烷、丁烯、丁二烯、苯、甲苯及其组合所组成的群组中。

26.一种在基板处理系统中沉积封装层至基板上的方法，其中该封装层具有至少一层含硅无机阻障材料及至少一层含碳材料，该方法包含：

传送用以沉积出含硅无机阻障层的第一前驱物混合物及传送氢气进入该基板处理系统中；

控制该基板温度至150℃或更低的温度下；

产生等离子以在该基板表面上沉积该含硅无机阻障层；

传送用以沉积出含碳材料层的第二前驱物混合物及传送氢气进入该基板处理系统中，该第二前驱物混合物包含内含碳氢化物的前驱物、含硅前驱物及含氮前驱物；

控制该基板温度至150℃或更低的温度下；

产生等离子以在该含硅无机阻障层表面上沉积该含碳材料层；及

通过重复上述步骤来沉积该封装层至该基板上直到获得一厚度

或以上的封装层为止。

27.如权利要求26所述的方法，其中该含碳材料层包含一种选自以下的材料：非晶型碳、掺杂了硅的碳材料、类金刚石碳及其组合。

28.如权利要求26所述的方法，其中含硅无机阻障层是被沉积在该基板表面上做为该封装层的最后一层材料层。

29.如权利要求26所述的方法，其中该含硅无机阻障层及该含碳材料层是在该基板处理系统内的单一处理室中沉积而成。

30.一种在基板处理系统中形成多层的封装层内的非晶型碳层至基板上的方法，包含：

以第一流速传送含碳氢化物的前驱物用于该非晶型碳层；

以第二流速传送含硅前驱物及以第三流速传送一含氮前驱物进入该基板处理系统中；

控制该基板温度至150℃或更低的温度下；

在该基板处理系统中产生一段时间的等离子，以沉积该非晶型碳层至该基板表面，其中该第一流速与第二流速间的比例在4∶1或以上。

31.如权利要求30所述的方法，其中该非晶型碳层在400nm至900nm波长间具有80％或以上的透光度。

32.如权利要求30所述的方法，其中该非晶型碳层在400nm至900nm波长间具有90％或以上的透光度。

33.如权利要求30所述的方法，其中该非晶型碳层在400nm至900nm波长间具有95％或以上的透光度。

34.如权利要求30所述的方法，其中该非晶型碳层在400nm至900nm波长间具有97％或以上的透光度。

35.如权利要求30所述的方法，其中该非晶型碳层是在20℃至100℃的基板温度下沉积而成的。

36.一种用以沉积封装层至基板上的设备，包含：

处理室；

基板支撑座，设于该处理室中用以支撑该基板于其上；

RF源，耦接至该处理室以于该处理室中提供等离子；

含硅化合物供应源，耦接至该处理室；

含氮前驱物供应源，耦接至该处理室；

氢气供应源，耦接至该处理室；

含碳氢化合物前驱物化合物供应源，耦接至该处理室；及

控制器，耦接至该处理室，以于基板处理期间控制该基板温度在200℃或以下，并适以在相同处理室中沉积该封装层直到其厚度达

或以上为止，其中该封装层具有多个含硅无机阻障层及夹在该多个含硅无机阻障层之间的一或多含碳材料层，其中该多个含硅无机阻障层是从第一前驱物混合物中沉积而成，且该一或多含碳材料层是从第二前驱物混合物中沉积而成，其中该第一前驱物混合物包含自该含硅化合物供应源及该氢气供应源中传送来的化合物，该第二前驱物混合物其包含自该含碳氢化合物前驱物供应源、该氢气供应源、该含硅化合物供应源及该含氮前驱物供应源中传送来的化合物。

37.如权利要求36所述的设备，其中该一或多含碳材料层包含一选自下列的材料：非晶型碳、掺杂了硅的碳材料、类金刚石碳及其组合。

38.如权利要求36所述的设备，其中该一或多含硅无机阻障层是被沉积在该基板表面上做为该封装层的最后一层材料层。

39.如权利要求36所述的设备，其中该一或多含碳材料层在400nm至900nm波长间具有80％或以上的透光度。