CN104726849A - 用于柔性基底的非同构层的沉积 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于在基底上沉积多个非同构层的方法以及通过该方法制造的产品。在基底上沉积多个非同构层。通过将金属原子吸附到基底来在基底上沉积无机层。将基底上的无机层暴露于含烃源前体以通过将含烃源前体吸附到无机层上来沉积第一含烃层。将基底上的第一含烃层暴露于反应物前体以增加基底上的第一含烃层的反应性，并且在基底上的第一含烃层上沉积第二含烃层。该过程可以重复以沉积多个层。第二含烃层可以具有较高烃含量，并且与第一含烃层相比可以以较高沉积速率沉积第二含烃层。

Description

用于柔性基底的非同构层的沉积
相关申请的交叉引用
本申请要求2013年12月9日提交的美国临时专利申请第61/913,686号和2014年12月5日提交的美国实用新型专利申请第14/561,513的权益，其全部内容通过引用合并到本文中。
技术领域
本公开内容涉及在基底上沉积非同构材料的多个层(“多层”)用于封装。
背景技术
在各种电子器件(例如，有机发光二极管(OLED)器件以及其他显示器件)中采用柔性基底。这样的器件包括在其上布置有器件、有机层和无机层的多个层的柔性基底。可以形成有机和/或无机层的一个或更多个层以围绕器件或其他层，以防止环境物质接触器件或其他有源部件。通过防止与环境物质接触，能够制造具有良好操作特性和长保质期的结构。环境物质可以包括氧化剂(例如，水、氧、二氧化碳)和还原剂(例如，氢或一氧化碳)。
可以将柔性显示器件一次或多次弯曲成不同形状。因为柔性基底和形成在基底上的材料被弯曲，所以柔性基底和基底上的材料经受应力。增加的应力可以导致在柔性基底中或在形成在柔性基底上的材料中产生裂纹。这样的裂纹可以蔓延并且导致柔性基底或形成在其上的器件经受寿命缩短和性能劣化。
发明内容
本发明涉及一种在基底上沉积多个非同构层的方法以及通过该方法制造的产品。通过将金属原子吸附到基底来在基底上沉积无机层。将基底上的无机层暴露于含烃源前体来沉积第一含烃层，该第一含烃层通过将含烃源前体吸附到无机层而沉积到无机层上。该过程可以重复以利用通过吸附机制形成在无机层与含烃层之间的共价键来在基底上形成多个无机层和多个第一含烃层。为了沉积无机层，可以将基底暴露于含金属源前体以将金属原子(例如，铝、锆、锡、钛和镍)吸附到基底上，并且可以将基底暴露于反应物前体。可以通过重复这些步骤来沉积多个无机层。
在一些实施方案中，将基底上的第一含烃层暴露于反应物前体以增加基底上的第一含烃层的沉积速率或者以增加前体的反应性；以及在重复用于沉积无机层的过程之前在基底上的第一含烃层上沉积第二含烃层。为了沉积第二含烃层，将第一含烃层暴露于含烃源前体，以及将基底暴露于反应物前体以增加含烃源前体的反应性，或者以增加吸附位点的数量。可以通过重复这些步骤来沉积多个第二含烃层。
在一些实施方案中，通过将基底暴露于不同含烃源前体来沉积第一含烃层和第二含烃层。在一些实施方案中，以第一沉积速率沉积第一含烃层并且以大于第一沉积速率的第二沉积速率来沉积第二含烃层。
在一些实施方案中，所沉积的第一含烃层经受拉应力和压应力中之一，并且所沉积的无机层经受拉应力和压应力中的另一者。在一些实施方案中，无机层具有第一厚度，第一含烃层和第二含烃层总共具有第二厚度，并且第一厚度与第二厚度的比率在67:33与40:60之间。在一些实施方案中，第一厚度与第二厚度的比率小于87:13。在一些实施方案中，第一含烃层与第二含烃层相比具有较低烃含量。
在一些实施方案中，第一含烃层和/或第二含烃层包括金属氧烷(metalcone)、含烃陶瓷和含烃陶瓷氧化物中的至少之一。在一些实施方案中，含烃源前体包括硅烷偶联剂和含硅前体中的至少之一。在一些实施方案中，反应物前体包括从氧化剂或还原剂产生的自由基。
附图说明
图1是形成在基底上的常规同构多层的横截面图。
图2A至图2C是根据多个实施方案的形成在基底上的非同构多层的横截面图。
图3是示出了根据一个实施方案的在基底上形成非同构多层的整个工艺的流程图。
图4是示出了根据一个实施方案的在基底上沉积无机层的流程图。
图5是示出了根据一个实施方案的在基底上沉积含烃层的流程图。
图6是示出了根据一个实施方案的在移动基底上方布置一系列反应器以在基底上注射前体的概念图。
图7A至图7D是根据多个实施方案的在基底上的多种形式的非同构多层的横截面图。
具体实施方式
在本文中参考附图对实施方案进行描述。然而，在本文中公开的原理可以以大量不同形式实施并且不应该理解为限于本文中所陈述的实施方案。在说明书中，可以省略公知的特征和技术的细节以避免不必要地使实施方案的特征不清楚。
在附图中，附图中相同的附图标记表示相同的元件。为了清楚起见，附图中的形状、尺寸和区域等可以被放大。
实施方案涉及通过使用原子层沉积(ALD)或分子层沉积(MLD)来在基底上形成材料的非同构层。非同构层包括一个或更多个无机材料(例如，Al2O3)层以及一个或更多个含烃材料层。含烃材料层可以布置在无机材料层之间以起到具有短程有序的聚合物网络的阻挡层的作用，以吸收位错运动并且防止脆性无机材料中的裂纹的生长。在包括无机材料与含烃材料的界面的层之间的键为共价键。无机材料和含烃材料可以堆叠以形成期望厚度的封装层。可以选择无机材料和含烃材料的相关厚度以降低通过非同构层施加在基底上的应力。
非同构层是指具有如下的多个层的层：该多个层具有不同结构和不同物理性质(例如，杨氏模量)，特别地，相邻的层具有不同结构。例如，无机层具有晶体结构，而相邻含烃层具有无定形结构或者基于具有不同于无机层的晶格的杨氏模量的晶格的晶体结构。
图1是形成在基底120上的常规同构多层130的横截面图。同构多层130包括具有拉应力的第一无机材料136和具有拉应力的第二无机材料134的交替层。例如，第一无机材料136为Al2O3膜，并且第二无机材料134为SiO2或ZrO2，其均通过使用原子层沉积(ALD)工艺来沉积。使用两种不同类型的拉应力无机材料的交替层可以通过消除(decoupling)针孔或缺陷的生长来减少针孔或缺陷的数量，因此，提高了与单一类型无机材料相关的阻挡性能。然而，这些无机材料层与无机材料的单层在物理性能和机械性能方面相似，而且无法防止位错运动，这是因为这些无机层是脆性且受拉应力的膜。无机层的脆性以及缺乏用于阻挡位错运动的阻挡物二者可以在基底120和多层130弯曲时超过材料的屈服应力并且促进裂纹的形成和蔓延。
非同构多层
图2A是根据一种实施方案的形成在基底120上的非同构多层252的横截面图。非同构多层252包括无机材料的一个或更多个无机层250、第一含烃材料的一个或更多个层226、以及第二含烃材料的一个或更多个层230。第一含烃层226形成在第二含烃层230之下。第一含烃层226和第二含烃层230共同地形成阻挡层242以防止裂纹通过无机材料层250蔓延。
无机材料使得能够使用ALD工艺在基底120上堆叠含烃材料层。无机材料可以是陶瓷(例如，氧化铝Al2O3、二氧化硅SiO2、氮化硅Si3N4、氧氮化硅SiOxNy、二氧化钛TiO2、二氧化锆ZrO2、氧化锡SnO2和氧化镍NiO)。为了沉积含烃材料层的导电堆叠层，无机材料可以是导电氧化物(例如，铟锡氧化物(In,Sn)Ox、氧化钌RuO2、氧化铱Ir2O3、和钙钛矿氧化物，如RuSrO3)、过渡金属氮化物(例如，氮化钛TiN、氮化钽TaN或氮化镍NiN)或石墨烯。通常，无机材料基本上不含烃。无机材料或用于沉积无机材料的前体还可以起到用于增加含烃材料的沉积速率的催化剂的作用。
含烃材料与无机材料相比具有不同结构和不同位错滑移系统。在一种实施方案中，第一含烃材料层和第二含烃材料层可以为相同材料。含烃材料可以为：例如，含烃陶瓷或含烃陶瓷氧化物(例如，含烃氧化硅SiOCH、含烃氧化钛TiOCH、含烃氧化锆ZrOCH)、含烃陶瓷碳化物(例如，含烃碳化硅SiCH、SiCNH)、含烃陶瓷氮化物(例如，含烃氮化硅SiNH、SiCNH)、或者使用分子层沉积(MLD)而沉积的含烃膜例如金属氧烷(例如，铝氧烷(Alucone)、锆氧烷(Zircone)和锌氧烷(Zincone))。SiOCH(和其他含碳陶瓷)具有较高聚合特性，并且与无机材料(例如Al2O3或SiO2)相比具有韧性。这样的特性使得含烃材料起到阻挡层242的作用以防止在多层250中的裂纹的产生或蔓延。可替换地，第一含烃材料层和第二含烃材料层可以为不同材料。例如，第一含烃层226和第二含烃层230分别是SiOCH和铝氧烷、SiOCH和锆氧烷、ZrOCH和铝氧烷、或者TiOCH和锌氧烷。将作为含烃陶瓷氧化物的第一含烃层226与作为金属氧烷的第二含烃层230相结合与单独金属氧烷的含烃层或含烃陶瓷氧化物的含烃层相比有利地增加了得到的多层250的柔性、坚固性和屈服强度。
还应该注意这种层依次堆叠有以下的多个层：无机材料层250、含烃材料的第一含烃层226和第二含烃层230。多层250中的不同材料可以经受拉应力或压应力。通过依次按顺序堆叠这些材料，存在于每个材料层中的拉应力或压应力可以抵消施加在基底120上的弯曲力，因此减少或防止了裂纹形成。
当沉积Al2O3层作为无机材料并且沉积SiOCH作为含烃材料时，有利地使用三甲基铝(TMA)作为Al2O3的含金属源前体，这是因为TMA可以起到增加SiOCH层的沉积速率以及过渡金属氧化物的沉积速率的催化剂的作用。
图2B是根据另一实施方案的形成在基底120上的非同构多层254的横截面图。在图2B的实施方案中，公开了一种夹层结构多层254。夹层结构多层254包括夹在(即，沉积在)含烃层242之间的无机材料(例如，Al2O3)层250。此外，含烃阻挡层242可以利用在每个界面处的共价键夹在连续的无机材料层250之间。
图2C是根据又一实施方案的形成在基底120上的非同构多层256的横截面图。多层256与多层254的不同在于在无机材料层250上沉积有另一无机材料(例如，ZrO2)层248。由于两种不同无机层的不同密度，消除了或者至少阻止了针孔或缺陷的生长。因而，两种无机材料层248和250连续沉积在阻挡层242之间。
虽然下面的实施方案参照图3至图7D主要描述了形成图2A的多层252，但是相同的原理可以应用于多层254、256或本文中未具体描述的其他非同构多层的形成。
非同构多层的形成
图3是示出了根据一种实施方案的在基底120上形成非同构多层252的整个过程的流程图。如下面参照图4所详细描述的，在基底120上沉积无机材料(例如，Al2O3)层250(306)。
在沉积无机材料层250之后，在无机层250上以第一沉积速率沉积含烃层(例如，SiOCH)的第一含烃材料层226(310)。如果第一含烃层226为例如SiOCH，那么基底120暴露于用于沉积第一含烃层226的含硅有机前体(例如，氨基苯基三甲氧基硅烷(APTMOS))。然后，可以通过使惰性气体(例如，氩气)通过基底120上方来对基底120进行吹扫以从基底120的表面去除多余的物理吸附的有机前体分子。然后，将基底120暴露于增加第一含烃层226与随后层的反应性的反应物前体，例如，自由基(如，O*自由基或H*自由基)。因此，在基底120上形成单层SiOCH。
对于将基底120暴露于含硅有机前体以沉积第一层226(310)，可替选地是将基底120暴露于含钛有机前体或含锆有机前体以沉积第一层226(310)。
随后，将第一含烃层226暴露于反应物前体(314)。反应物前体可以包括：氧化剂的自由基(例如，来自氧气的O*自由基)、还原剂的自由基(例如，来自氢气或氨的H*自由基)、或氮化剂的自由基(例如，来自氮气或氨的N*自由基)。例如，由氧化剂、还原剂或氮化剂的等离子体制造自由基。暴露于自由基(314)呈现出使在第一含烃层226上随后沉积含烃层的第二含烃层230的速率增加。
然后，在第一含烃层226上以高于第一沉积速率的第二沉积速率沉积第二含烃层230(318)，如下面参照图5所详细描述的。将第一含烃层226暴露于自由基(314)增加了用于形成第二含烃层230的沉积速率。
然后确定所沉积的多层的厚度是否足够(例如，厚度是否超过阈值厚度)(322)。如果所沉积的多层的厚度足够(例如，厚度超过阈值厚度)，则该过程结束。如果所沉积的多层的厚度不足够(例如，厚度未超过阈值厚度)，则该过程返回沉积第一无机层(306)并且重复随后的过程直到获得足够厚度的多层252为止。
无机层的沉积
图4是示出了根据一种实施方案的在基底120上沉积无机层250的流程图。可以使用原子层沉积(ALD)或任意其他沉积方法来沉积无机层250。首先，将基底120暴露于含金属源前体(例如三甲基铝(TMA))(410)以将含金属源前体的金属原子吸附到基底上。可以通过吹扫气体(例如，惰性气体)来去除含金属源前体的物理吸附分子(414)。
然后，将基底120暴露于反应物前体(418)。反应物前体可以是例如，O*自由基、或者另一氧化剂(例如，水H2O等离子体、一氧化二氮和氨(N2O+NH3)等离子体、氧气和氢气(O2+H2)等离子体、或者臭氧和氢(O3+H2)等离子体)的自由基。反应物前体可以是例如N*自由基、或者另一氮化剂(例如，氮气N2等离子体、氨NH3等离子体、或者氮气和氢气(N2+H2)等离子体)的自由基。作为暴露于反应物前体和吹扫气体(例如，惰性气体，在图4中未示出)的结果，无机层250沉积在基底120上。在一种实施方案中，无机层250是原子层。
然后确定无机层250的厚度是否足够(例如，厚度是否超过阈值厚度)(438)。如果厚度足够(例如，厚度超过阈值厚度)，则沉积无机层的过程结束。如果厚度不足够(例如，厚度未超过阈值厚度)，则继续进行将基底120暴露于含金属源前体(410)的过程，重复该过程以在基底120上沉积附加无机材料。
第二含烃层的沉积
图5是示出了根据一种实施方案的在基底120上沉积第二含烃层230的流程图。使用例如ALD或分子层沉积(MLD)来沉积含烃层230。首先，将基底120上的第一含烃层226暴露于含烃源前体(510)。含烃源前体可以是硅烷偶联剂(例如，APTMOS、3-氨基丙基三乙氧基硅烷(APTEOS)、3-氨基丙基二甲基乙氧基硅烷(APDMEOS))或含硅前体(如，三-二乙基氨基硅烷(TDMAS))。用于TiOCH或ZrOCH的含烃源前体可以是四二甲基氨基钛(TDMAT)或四二甲基氨基锆(TDMAZ)。
在注射源前体之后，使用吹扫气体(例如，氩气)将物理吸附源前体分子从基底120清除(514)。然后，将基底120暴露于反应物前体(518)。反应物前体可以为例如O*自由基或H*自由基。如果使用APTMOS或TDMAS作为含烃源前体，并且使用O*自由基作为反应物前体，则在基底120上形成SiOCH层作为第二含烃层230。
然后确定含烃层的厚度是否足够(例如，厚度是否超过阈值厚度)(538)。如果厚度足够(例如，厚度超过阈值厚度)，则该过程结束。如果厚度不足够(例如，厚度未超过阈值厚度)，则该过程返回将基底120暴露于含烃源前体(510)的过程，并且重复该过程以在基底120上沉积附加含烃材料。
沉积器件的实施例
图6是示出了根据一种实施方案的在移动基底120上方放置一系列反应器以在基底120上注射前体的概念图。可以将基底120放置在使基底120相对于一系列反应器移动的基座(未示出)中。相对运动的路径可以是如所示出的线性的，或者当反应器布置在基座的相对于反应器旋转的轴的周围(未示出)时相对运动的路径可以是圆形的。在图6的实施方案中，反应器P0至P5以及S1至S5串联地布置并且配置成当基底120在反应器下方移动(如通过箭头612示出的)时将前体材料注射到基底120上。反应器P0至P5产生反应物前体(例如，自由基)并且将反应物前体注射到基底120上。反应器S1至S5将一种或更多种类型的源前体(例如，含烃源前体、含金属前体)注射到基底120上。
在一种实施方案中，基底120在反应器下方产生往复运动，如箭头612所示。当基底120从左到右移动时，基底120依次经过反应器P0、S1、P1、S2、P2、S3、P3、S4、P4、S5和P5下方。如果基底120从右向左移动时，基底120依次经过反应器P5、S5、P4、S4、P3、S3、P2、S2、P1、S1和P0。
反应器P0至P5和S1至S5可以被配置成通过切换注射到这些反应器中的气体来接收不同气体或产生不同自由基。
在第一实施例中，反应器S1至S4将TMA注射到基底120上并且反应器S5将APTMOS注射到基底120上。一氧化二氮气体N2O被注射到反应器P0至P5中以将基底120暴露于从N2O产生的O*自由基。当基底120从左到右经过该组反应器下方时，在基底120上依次沉积四个Al2O3原子层以及低氢含量的一个SiO2或SiOCH单层。当基底120从左到右移动时，以相对低速率沉积低烃含量的SiO2或SiOCH层。
接着第一实施例，当基底120完成其从左到右的运动，然后基底120在反应器下方从右到左移动。因此，通过反应器P5将先前沉积的低氢含量的SiO2或SiOCH层暴露于O*自由基，然后使用APTMOS注射。由于通过先前沉积的低氢含量的SiO2或SiOCH层的O*自由基的活化，暴露于APTMOS导致更多的APTMOS被吸附到低氢含量的SiO2或SiOCH上，由此导致在基底120上以相对高速率沉积高烃含量的SiOCH。随着基底120继续从右到左移动，在基底120上沉积四个附加Al2O3层。
总结第一实施例，基底120运动的往复循环导致八个Al2O3层的原子层和两个SiOCH单层(即，具有低烃含量的一个SiOCH单层和具有高烃含量的一个SiOCH单层)的沉积。具体地，在两组Al2O3层之间沉积两个SiOCH单层，每组Al2O3层包括四个Al2O3层。
在第二实施例中，反应器S1和S5将APTMOS注射到基底120上，而反应器S2至S4将TMA注射到基底120上。一氧化二氮N2O气体被注射到反应器P0至P5中，这将基底120暴露于从N2O气体产生的O*自由基。当基底120从左到右经过一系列反应器下方时，在基底120上沉积具有低烃含量的SiO2或SiOCH底部层，然后，在基底120上沉积三个Al2O3原子层和具有低烃含量的一个顶部SiO2或SiOCH单层。与具有高烃含量的SiO2或SiOCH层相比以较低沉积速率沉积具有低烃含量的SiO2或SiOCH层。
接着第二实施例，当到达基底120的从左到右的运动的末端时，基底120再次在反应器下方从右到左移动。因此，基底120通过反应器P5暴露于O*自由基，然后通过反应器S5使用APTMOS注射。由于具有低烃含量的SiO2或SiO2顶部层通过经由反应器P5注射的O*自由基的活化，暴露于APTMOS导致更多的APTMOS被吸附到具有低烃含量的SiO2或SiOCH层上，由此导致了在基底120上以较高沉积速率沉积高烃含量的SiOCH层的层。当基底120继续从右到左移动时，基底120沉积有三个附加Al2O3原子层和随后的单层SiOCH。
总结第二实施例，基底120运动的往复循环导致的六个Al2O3原子层和四个SiOCH单层(即，两层低烃含量SiOCH层和两层高烃含量SiOCH)的沉积。
在第三实施例中，反应器S2和S3将APTMOS注射到基底120上，而反应器S1、S4和S5将TMA注射到基底120上。在该实施例中，在S2和S3之间安装附加反应器P2'，S2和S3与反应器P2'串联相邻。N2O气体被注射到反应器P2'和P0至P5中，这将基底120暴露于在P2'和P0至P5中产生的O*自由基。当基底120从左到右经过该组反应器下方时，在基底120上形成底部Al2O3无机层、第一SiOCH含烃层和第二SiOCH含烃层以及两个顶部Al2O3无机层。与第一SiOCH层相比以较高沉积速率沉积第二SiOCH含烃层。
当基底120完成其从左到右的运动时，基底120再次在反应器下方从右到左移动。因此，在基底120上依次沉积一个Al2O3无机原子层、两个SiOCH含烃单层、和两个Al2O3无机原子层。
总结第三实施例，基底120运动的往复循环导致六个Al2O3层的原子层和四个SiOCH单层被沉积在基底120上。
在上述实施例中将SiOCH层沉积在SiOCH或SiO2层的另外层上方是有利地，除了其他原因之外，还因为与第一SiOCH或SiO2层相比可以以较高沉积速率沉积第二SiOCH层。
虽然，上述实施例使用O*自由基作为反应物前体用于在基底120上沉积SiOCH层，但是也可以使用从还原剂中产生的自由基(例如，H*自由基)、从其他氧化剂中产生的自由基、或其他自由基。当使用H*自由基时，执行与MLD类似的过程。即，在步骤314和518中使用H*自由基作为反应物前体以沉积材料例如氢化铝作为中间材料。所沉积的材料具有聚合特性，因此起到防止或减少在多层中的裂纹的产生和蔓延的作用。
将气相沉积反应器与图6中所示出的反应器一起使用是有利的，除了其他原因之外，还因为可以使用相同的器件沉积无机层和含烃材料。通过使用相同的气相沉积反应器用于在基底120上沉积不同层，可以更有效的方式执行整个沉积过程。这是因为：(i)用于基底120在不同沉积设备或器件之间移动的过程时间可以被消除；(ii)可以减小沉积设备的整个尺寸；以及(iii)可以减少基底120在不同沉积器件之间的传递期间所泄露的粒子的数量。
在基底中相对厚度对应力的影响
图7A是根据一种实施方案的形成在基底120上的第一组合的非同构多层700的横截面图。在一种试验中，在硅基底120上形成具有厚度为的一组多层700。多层700包括以交替方式堆叠的Al2O3层706和SiOCH层718，使得对于每十个Al2O3原子层706形成两个SiOCH单层718。Al2O3层的原子层706与SiOCH层的单层718的相对厚度是87:13。在该试验中，在其上形成有多层702的硅基底120处观察到221MPa的拉应力，其与ALD氧化铝Al2O3层所得到相比为更小的拉应力，相同厚度的ALD氧化铝Al2O3层产生280MPa的拉应力。另外，该薄膜应力低于Al2O3无机层706的拉应力或压应力。
图7B是根据一种实施方案的形成在基底120上的第二组合的非同构多层702的横截面图。为了沉积非同构多层702，在基底120上形成具有厚度为的一组多层702。多层702包括以交替方式堆叠的Al2O3层710和SiOCH层714，使得对于每四个Al2O3层710形成两个SiOCH层714。Al2O3层710与SiOCH层714的相对厚度是73:27。在该试验中，观察到的薄膜应力几乎为0，但是在其上形成有多层702的基底120处观察到58MPa的拉应力。
图7C是根据一种实施方案的形成在基底120上的第三组合的非同构多层704的横截面图。为了沉积非同构多层704，形成具有厚度为的一组多层704。多层704包括Al2O3层718和SiOCH层720。多层704是通过以交替方式沉积Al2O3单层718和SiOCH单层720形成的。Al2O3层718与SiOCH层720的相对厚度是67:33。在该试验中，观察到的薄膜应力几乎为0，但是在其上形成有多层704的基底120处观察到89MPa的压应力。
图7D是根据一种实施方案的形成在基底120上的第四组合的非同构多层730的横截面图。为了沉积非同构多层730，形成具有厚度为的一组多层730。多层730包括Al2O3层748和SiOCH层750。多层704是通过以交替方式沉积Al2O3单层748和SiOCH层的两个层750形成的。Al2O3层748与SiOCH层750的相对厚度是40:60。在该试验中，在其上形成有多层730的基底120处观察到195MPa的压应力。
根据上述试验，基底120中的应力可以通过使用Al2O3和SiOCH的原子层来减小，其中Al2O3层与SiOCH层的厚度比小于87:13，或者其中Al2O3原子层的数量与SiOCH原子层的数量比小于10:2。与Al2O3单层相比，这些比率减小了压应力，并且甚至在Al2O3与SiOCH层厚度比为40:60时可以产生压应力。此外，当Al2O3和SiOCH层沉积在150μm厚的聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)膜(用作基底120)上时，通过弯曲测试没有裂纹形成，但当在相同的PEN膜上沉积Al2O3单层时相同的弯曲测试形成裂纹。
基底120处拉应力或压应力的减小是优选的，除其他原因外，还因为更厚的材料层可以沉积到基底120上，不会由于应力而引起基底120弯曲，并且所沉积的层不太可能从基底120剥离。
代替减小拉应力或产生压应力，可以调整无机层(例如，Al2O3)的厚度和含烃层的厚度以在基底120或所沉积的层中产生一定程度的压应力(或者减轻拉应力)。在上述Al2O3和SiOCH的组合层实施例中，可以降低Al2O3层相对于SiOCH层的厚度以降低基底120上的拉应力或增加基底120上的压应力。相反，可以增加Al2O3层相对于SiOCH层的厚度以增加基底120上的拉应力或减小基底120上的压应力。通过调整无机层与含烃层的相对厚度，可以根据需要调整基底120中的拉应力或压应力。
无机层和含烃材料的多层可以用于包括以下的目的：形成在柔性基底120上的器件的封装、在用于食物包装的包装纸上的在高水分环境中(例如，浸泡在水中)具有增加的强度的气体渗透性涂层、以及用于柔性锂离子电池的隔离物。

Claims (20)

1.一种用于在基底上沉积多个非同构层的方法，所述方法包括：
(a)在所述基底上沉积无机层，所述无机层包括吸附到所述基底的金属原子；
(b)将所述基底上的所述无机层暴露于含烃源前体以通过将所述含烃源前体吸附到所述无机层上来沉积第一含烃层；以及
(c)重复(a)和(b)以在所述基底上形成无机层和第一含烃层的多个层。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所沉积的第一含烃层经受拉应力和压应力中的一者，并且所沉积的无机层经受所述拉应力和所述压应力中的另一者。
3.根据权利要求1所述的方法，还包括：
(d)将所述基底上的所述第一含烃层暴露于反应物前体以增加所述基底上的所述第一含烃层的反应性；以及
(e)在重复沉积所述无机层的(a)之前通过将第二含烃源前体吸附到所述第一含烃层上来在所述第一含烃层上沉积第二含烃层。
4.根据权利要求3所述的方法，其中与所述第二含烃层相比，所述第一含烃层具有较低烃含量。
5.根据权利要求3所述的方法，其中所述沉积第二含烃层包括：
(d1)将所述第一含烃层暴露于所述第二含烃源前体以通过将所述第二含烃源前体吸附到所述第一含烃层上来沉积所述第二含烃层；以及
(d2)将所述基底暴露于所述反应物前体以增加所沉积的第二含烃层的反应性。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述沉积第二含烃层还包括：重复(d1)和(d2)以在所述基底上的所述第二含烃层上沉积附加的第二含烃层。
7.根据权利要求3所述的方法，其中所述无机层具有第一厚度，所述第一含烃层和所述第二含烃层总共具有第二厚度，并且所述第一厚度与所述第二厚度的比率小于87:13。
8.根据权利要求3所述的方法，其中所述无机层为第一数量的原子层，所述第一含烃层和所述第二含烃层总共为第二数量的原子层，并且所述第一数量的原子层与所述第二数量的原子层的比率小于10:2。
9.根据权利要求3所述的方法，其中以第一沉积速率沉积所述第一含烃层，并且以大于所述第一沉积速率的第二沉积速率沉积所述第二含烃层。
10.根据权利要求3所述的方法，其中所述沉积第二含烃层包括：
(d1)将所述第一含烃层暴露于另一含烃源前体以通过将所述另一含烃源前体吸附到所述第一含烃层上来沉积所述第二含烃层，所述另一含烃源前体不同于所述含烃源前体；以及
(d2)将所述基底暴露于所述反应物前体以增加所沉积的第二含烃层的反应性。
11.根据权利要求1所述的方法，其中所述沉积无机层包括：
(a1)将所述基底暴露于含金属源前体以将所述金属原子吸附到所述基底上；以及
(a2)将所述基底暴露于所述反应物前体。
12.根据权利要求11所述的方法，其中在所述基底上沉积所述无机层还包括：重复(a1)和(a2)以在所述基底上的所述无机层上沉积附加无机层。
13.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一含烃层包括金属氧烷、含烃陶瓷氧化物、含烃陶瓷氮化物、含烃导电氮化物和含烃陶瓷碳化物中的至少一种。
14.根据权利要求1所述的方法，其中所述含烃源前体包括硅烷偶联剂和含硅前体中的至少一种。
15.一种包括沉积在基底上的多个非同构层的产品，所述产品通过以下方法制造，所述方法包括：
(a)在所述基底上沉积无机层，所述无机层包括吸附到所述基底的金属原子；
(b)将所述基底上的所述无机层暴露于含烃源前体以通过将所述含烃源前体吸附到所述无机层上来沉积第一含烃层；以及
(c)重复(a)和(b)以在所述基底上形成无机层和第一含烃层的多个层。
16.根据权利要求15所述的产品，其中所沉积的第一含烃层经受拉应力和压应力中的一者，并且所沉积的无机层经受所述拉应力和所述压应力中的另一者。
17.根据权利要求15所述的产品，其中所述方法还包括：
(d)将所述基底上的所述第一含烃层暴露于反应物前体以增加所述基底上的所述第一含烃层的反应性；以及
(e)在重复沉积所述无机层的(a)之前通过将第二含烃源前体吸附到所述第一含烃层上来在所述第一含烃层上沉积第二含烃层。
18.根据权利要求17所述的产品，其中与所述第二含烃层相比，所述第一含烃层具有较低烃含量。
19.根据权利要求17所述的产品，其中所述无机层具有第一厚度，所述第一含烃层和所述第二含烃层总共具有第二厚度，并且所述第一厚度与所述第二厚度的比率小于87:13。
20.根据权利要求17所述的产品，其中所述无机层为第一数量的原子层，所述第一含烃层和所述第二含烃层总共为第二数量的原子层，并且所述第一数量的原子层与所述第二数量的原子层的比率小于10:2。
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