CN115172631A - 改良的薄膜包封 - Google Patents

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Abstract

提供一种包封有机发光二极管(OLED)的方法。所述方法包括在工艺腔室中产生第一等离子体，当OLED器件定位在所述工艺腔室内时，所述第一等离子体具有至少1011cm‑3的电子密度。所述OLED器件包括基板和形成在所述基板上的OLED。所述方法进一步包括：用第一等离子体预处理所述OLED与所述基板的一个或多个表面；通过在所述工艺腔室中产生包括硅和氮的第二等离子体来在所述OLED之上沉积包括硅和氮的第一阻挡层，所述第二等离子体具有至少1011cm‑3的电子密度；以及在所述第一阻挡层之上沉积缓冲层；以及通过在所述工艺腔室中产生包括硅和氮的第三等离子体来在所述缓冲层之上沉积包括硅和氮的第二阻挡层。

Description

改良的薄膜包封
本申请是申请日为2018年7月3日、申请号为201880041661.5、名称为“改良的薄膜包封”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本文所述的实施方式一般涉及一种形成在基板上的装置之上的薄膜包封(thin-film encapsulation，TFE)结构及其形成方法。
背景技术
相较于传统的液晶显示器(LCD)或等离子体显示器(plasma displays)，有鉴于更快的反应时间、更大的视角、更高的对比度、更轻的重量、更低的功率消耗与适用于形成在柔性基板上，有机发光二极管显示器(Organic light emitting diode displays，OLEDdisplays)近来在显示应用(display application)上备受关注。除了OLED器件(OLEDdevices)中所使用的有机材料，许多聚合物材料已用于开发小分子、柔性有机发光二极管(flexible organic light emitting diode，FOLED)与聚合物发光二极管(polymer lightemitting diode，PLED)显示器。许多这些有机与聚合物材料适用于一些基板上的复杂多层装置(multi-layer devices)的制造，使复杂多层装置用于各种透明多色显示应用(transparent multi-color display applications)是理想的，例如薄平面显示器(flatpanel display，FPD)、电泵有机激光(electrically pumped organic laser)与有机光放大器(organic optical amplifier)。
OLED器件可能具有受限的寿命，特征在于电致发光效率(electroluminescenceefficiency)的减少与其驱动电压的增加。由于水分和/或氧气进入OLED器件的有机层中，这些OLED器件性能的劣化的一个已知原因是OLED显示器内的非发光黑点或区域(non-emissive dark spots or regions)的形成。为此，OLED器件典型地使用包括一个或多个水分传送限制的透明材料(moisture-transport limiting,transparent materials)的薄膜来包封。这些薄膜包封件(thin-film encapsulants)的水分与氧气阻隔性(moisture andoxygen blocking properties)一般直接地与薄膜包封件的厚度有关。由于在OLED器件的使用寿命的期间的水分和/或氧气的渗透(moisture and/or oxygen penetration)，目前的薄膜包封件(包括阻挡层与缓冲层)一般地具有约
Figure BDA0003736517220000021
至约
Figure BDA0003736517220000022
的厚度以防止OLED器件免于劣化(degrading)。虽然
Figure BDA0003736517220000023
至约
Figure BDA0003736517220000024
相对地薄，但当OLED器件受到弯曲、折叠、滚动或类似的应力，这些厚度减少OLED器件的柔性且可能造成破裂(cracking)。
因此，需要一种改良的薄膜包封件，可避免上述问题地具有目前的薄膜包封件的水分与氧气阻隔性。
发明内容
本公开内容的实施方式一般涉及改良的包封有机发光二极管与相关设备的方法。在一个实施方式中，提供一种包封有机发光二极管(OLED)的方法。此方法包括：在工艺腔室(process chamber)中产生第一等离子体，第一等离子体具有至少1011cm-3的电子密度，其中OLED器件被定位在工艺腔室内，OLED器件包括基板与形成在基板上的有机发光二极管；使用第一等离子体预处理有机发光二极管与基板的一个或多个表面，通过在工艺腔室中产生包括硅和氮的第二等离子体来在有机发光二极管之上沉积包括硅和氮的第一阻挡层，第二等离子体具有至少1011cm-3的电子密度，第二等离子体产生在第一等离子体之后；在第一阻挡层之上沉积缓冲层；和通过在工艺腔室中产生包括硅和氮的第三等离子体来在缓冲层之上沉积包括硅和氮的第二阻挡层，第三等离子体产生在缓冲层的沉积之后。
在另一个实施方式中，提供一种包封有机发光二极管(OLED)装置的方法。此方法包括：产生包括硅和氮的第一等离子体；使用第一等离子体来在有机发光二极管之上沉积包括硅和氮的第一阻挡层的第一部分；产生包括硅和氮的第二等离子体；和使用第二等离子体来在第一阻挡层的第一部分之上沉积包括硅和氮的第一阻挡层的第二部分，其中第一等离子体与第二等离子体的密度至少差异100倍。
在另一个实施方式中，提供一种包封有机发光二极管(OLED)装置的方法。此方法包括：在第一工艺腔室中产生包括硅和氮的第一等离子体；使用第一等离子体来在有机发光二极管之上沉积包括硅和氮的第一阻挡层的第一部分；在第二工艺腔室中产生包括硅和氮的第二等离子体；使用第二等离子体来在第一阻挡层的第一部分之上沉积包括硅和氮的第一阻挡层的第二部分，其中第一等离子体与第二等离子体的密度至少差异100倍；在第三工艺腔室中在第一阻挡层之上沉积缓冲层；和在第四工艺腔室中在缓冲层之上沉积第二阻挡层，其中第一工艺腔室、第二工艺腔室、第三工艺腔室与第四工艺腔室环绕单一传送腔室(transfer chamber)来布置。
附图说明
因此可详细理解的是上述本公开内容的特征的方式，本公开内容的更详细的描述(如以上概述)可参照实施方式，某些实施方式绘示于附图之中。值得注意的是，然而，这些附图仅绘示本公开内容的具代表性的实施方式，因此并非用以限定本公开内容的范围，本公开内容可允许其他同等有效的实施方式。
图1是根据本文所述的实施方式的包括有机发光二极管与形成于有机发光二极管之上的包封层(encapsulant layer)的OLED器件的侧面截面图。
图2A是根据一个实施方式的例示工艺腔室的示意截面图。
图2B绘示根据一个实施方式的图2A所绘示的工艺腔室的部分特征的平面图。
图2C是根据一个实施方式的图2B所绘示的多个天线的一个的截面图。
图2D是根据一个实施方式的使用图1的包封件来包封有机发光二极管(OLED)的方法的工艺流程图。
图3A是根据另一个实施方式的包括图1的有机发光二极管与形成于有机发光二极管之上的包封件的OLED器件的侧面截面图。
图3B是根据一个实施方式的可用以形成包封件于图3A的OLED器件的有机发光二极管之上的群集工具的示意平面图。
图3C是根据一个实施方式的使用图3B的群集工具且使用图3A的包封件来包封有机发光二极管的方法的工艺流程图。
图4A-4I显示使用根据本文所述的实施方式的高密度等离子体化学气相沉积(high-density plasma chemical vapor deposition，HDP-CVD)工艺所沉积的氮化硅层与使用传统的电容耦合等离子体(capacitive coupled plasma，CCP)等离子体增强化学气相沉积(PECVD)所沉积的氮化硅薄膜(silicon nitride films)的阻挡性与其他性质的比较测量。
图5A-5F绘示对基板支撑件施加偏压的效果可影响使用高密度等离子体化学气相沉积工艺所沉积的氮化硅层的性质。
为帮助理解，在可能的情况下，使用相同的附图标记以标示共同出现于附图中的相同元件。可以预期的是，一个实施方式所公开的元件可被有利地利用于其他实施方式上，不需要特别详述。除非特别说明，本文所提到的附图不应被理解为按照比例绘制。此外，附图常常被简化，且省略一些细节或部件以进行清楚地表达与解释。附图与讨论用来解释以下所讨论的原理，类似的符号表示类似的元件。
具体实施方式
本公开内容的实施方式包括一种用于形成改善的有机发光二极管(OLED)装置的包封件的方法与相关设备。相较于传统的有机发光二极管包封件，下述的包封件具有减少的厚度(reduced thickness)却仍有效地阻隔水分与氧气进入以避免破坏形成的OLED器件。在制造期间，相较于具有更厚的包封件或包封件结构的OLED器件，此减少的厚度增加产量而还使OLED器件具有更高的柔性与耐久性。
根据本文所述的实施方式，图1是包括有机发光二极管102与形成于有机发光二极管102之上的包封件111的OLED器件100的侧面截面图。OLED器件100包括基板106与形成于基板106之上的有机发光二极管102。有机发光二极管102可由一系列使用掩模的沉积来形成。典型地，基板106可由玻璃、金属(例如铜或不锈钢)或聚合物材料来形成。举例而言，在一些实施方式中，聚合物基板由柔性聚合物薄层(thin,flexible polymer sheet)所组成，例如聚酰亚胺(polyimide，PI)、聚对苯二甲酸乙二酯(polyethyleneterephthalate，PET)或聚萘二甲酸乙二酯(polyethylenenaphthalate，PEN)薄层。OLED器件100可进一步包括设置于有机发光二极管102与基板106之间的接触层108。接触层108包括透明导电氧化物，例如氧化铟锡(indium tin oxide)、氧化铟锌(indium zinc oxide)、氧化锌(zinc oxide)或氧化锡(tin oxide)。
在形成的OLED器件的正常使用期的期间，包封件111是形成在有机发光二极管102之上的薄膜包封件(Thin-film Encapsulant,TFE)以保护OLED器件100免于有机发光二极管102暴露于水分和/或氧气所导致的性能劣化。包封件111可包括第一阻挡层110、缓冲层112和第二阻挡层114。在其他实施方式中，包封件111可包括多个缓冲层与多于两个的阻挡层，其中每一缓冲层设置于两个阻挡层之间，例如缓冲层112设置于阻挡层110与114之间。在一些实施方式中，阻挡层110、114的至少一个使用高密度等离子体(即具有至少1011cm-3的电子密度的等离子体)来形成，以下将更详细的说明。在在另外的其他实施方式中，一个或多个阻挡层110、114可包括两个或更多个部分，其中每一部分由具有不同密度的等离子体来形成(例如第一部分使用具有至少1011cm-3的电子密度的高密度等离子体来形成，第二部分由例如是具有约109cm-3的电子密度的等离子体的较低密度的等离子体(lower-density plasma)来形成)，以下将更详细的说明。相对于由较低密度的等离子体来形成的相似厚度的部分，由高密度等离子体所形成的阻挡层110、114的至少一个的至少一部分改善了水分与氧气阻隔性。
第一阻挡层110可包括介电膜(dielectric film)，例如氮化硅(siliconnitride，SiN)、氮氧化硅(silicon oxynitride，SiON)、二氧化硅(silicon dioxide，SiO2)、氧化铝(aluminum oxide，Al2O3)、氮化铝(aluminum nitride，AlN)、氧化钛(titanium oxide，TiO2)、氧化锆(zirconium(IV)oxide，ZrO2)或上述的组合。缓冲层112可以是有机层，例如六甲基二硅氧烷(hexamethyldisiloxane，HMDSO)层，例如氟化等离子体聚合六甲基二硅氧烷(plasma-polymerized HMDSO，pp-HMDSO:F)和/或包括氢、碳和氧的聚合物材料，其中聚合物材料具有化学式CxHyOz，其中x、y与z是整数。在其他实施方式中，缓冲层材料选自由聚丙烯酸酯、聚对二甲苯(parylene)、聚酰亚胺、聚四氟乙烯、氟化乙烯丙烯(fluorinated ethylene propylene)的共聚物、全氟烷氧基共聚物树脂(perfluoroalkoxycopolymer resin)、乙烯与四氟乙烯的共聚物、聚对二甲苯以及上述的组合所组成的组。
阻挡层110、114的至少一个可以是使用高密度等离子体(即具有至少1011cm-3的电子密度的等离子体)所沉积的阻挡层(例如氮化硅层)，以下将更详细的说明。阻挡层110、114在有机发光二极管102上方的Z方向(第一方向)上被分隔开(即并非在有机发光二极管102的侧边上)。使用高密度等离子体来沉积的阻挡层可具有约
Figure BDA0003736517220000061
至约
Figure BDA0003736517220000062
的厚度，例如在有机发光二极管102上方的Z方向上约
Figure BDA0003736517220000063
至约
Figure BDA0003736517220000064
的厚度。薄膜包封件中的阻挡层一般地使用例如是电容耦合等离子体(capacitively coupled plasma，CCP)工艺的技术，而使用较低密度的等离子体(即具有约109cm-3的电子密度的等离子体)来形成。在电容耦合等离子体工艺的期间形成的较低密度的等离子体一般地用来实现所需的沉积膜(例如一致性、应力等)与等离子体特性(例如一致性、减少的电弧(arcing)等)。在一些实施方式中，用以形成至少一个阻挡层的高密度等离子体的密度(例如约1011cm-3的电子密度)大于用以形成包封件111中的另一阻挡层的较低密度的等离子体的密度(例如约109cm-3的电子密度)至少100倍。
利用仅使用传统的较低密度的等离子体所形成的阻挡层的包封件(包括个别的阻挡层与缓冲层)一般地需要大于
Figure BDA0003736517220000065
的厚度以获得阻挡层的水分阻隔性和/或氧气阻隔性，例如小于1x10-4g/m2day的水汽透过率(water vapor transmission rate，WVTR)。然而，举例而言，利用使用高密度等离子体来沉积的氮化硅阻挡层的包封件可具有小于1x10- 4g/m2day的水汽透过率与小于
Figure BDA0003736517220000066
的总包封件厚度。此外，相较于具有至少
Figure BDA0003736517220000067
的厚度的较低密度的等离子体所形成的阻挡层，这些包封件中的个别的氮化硅阻挡层可以由高密度等离子体来形成且可具有约
Figure BDA0003736517220000068
至约
Figure BDA0003736517220000069
的厚度，例如是约
Figure BDA00037365172200000610
至约
Figure BDA00037365172200000611
的厚度，而产生具有更高的柔性的OLED器件。相较于含有使用较低密度的等离子体所形成的阻挡层的OLED器件，包括这些较薄的阻挡层的OLED器件还较不易破裂，可改善使用以高密度等离子体所形成的阻挡层而最终产生的OLED器件的功能与耐久性。
根据一个实施方式，图2A是例示工艺腔室200的侧面截面示意图。参照图1和2A，说明工艺腔室200。工艺腔室200可用来进行图1的包封件111中所包括的一个或多个层的沉积。在一些实施方式中，在包封件111形成在有机发光二极管102之上之前，工艺腔室200可进一步用以预处理OLED器件100。在一个实施方式中，工艺腔室200可用以形成包封件111的一个或多个阻挡层110、114。一个或多个阻挡层110、114可以是根据本文所述的方法来沉积的氮化硅层。
工艺腔室200被配置为处理大面积基板，例如具有大于约0.1m2的表面积的基板，例如大于约2m2。工艺腔室200被配置为处理以水平的位置定向的基板。在其他实施方式中，本文所述的方法使用于工艺腔室中，该工艺腔室工艺腔室处理以垂直或实质上垂直的位置所定向的基板。
工艺腔室200的特征为一个或多个侧壁204、盖(lid)208与底部206，限定处理空间(processing volume)299。处理空间299流通地耦接至(fluidly coupled to)真空(vacuum)209，例如一个或多个专用的真空泵。工艺腔室200进一步包括设置于其中的基板支撑件(substrate support)210。基板支撑件210包括延伸穿过腔室底部206的轴(shaft)214，提升与下降基板支撑件210以促进基板106的传送以进出工艺腔室200。
基板106通过侧壁204的一个中的开口212来装载至处理空间299中，侧壁204在沉积或其他工艺的期间传统地使用门或狭缝阀(slit valve)(未绘示)来密封。多个升举销(lift pins)216穿过基板支撑件210来可移动地设置以使得基板106朝向基板支撑件210传送或远离基板支撑件210传送。当基板支撑件210位于较低的位置时，多个升举销216延伸至基板支撑件210的表面上以提升基板106，以由机械操作装置(robot handler)(未绘示)来进出(for access)。当基板支撑件210位于上升的位置时，多个升举销216位于基板支撑件210的表面的同一平面或下方，且基板106直接地安置在基板支撑件210上以进行处理。升举销216可由它们的下端与固定的或可移动的针板(pin plate)(未绘示)接触来被移动。基板支撑件210可进一步包括电阻加热器(resistive heater)298，耦接至控制器280与冷却流体导管(cooling fluid conduits)296，控制器280与冷却流体导管296结合起来用以控制在沉积期间设置在基板支撑件210上的基板106的温度。
在一些实施方式中，在处理期间，例如在沉积期间，电偏压(electrical bias)可被提供至基板支撑件210。基板支撑件210可包括设置于基板支撑件210上或基板支撑件210中的偏压电极(bias electrode)250。偏压电极250耦接至偏压电源(bias power supply)255，偏压电源供应255提供DC功率、脉冲式DC功率(pulsed DC power)、AC功率、脉冲式AC功率(pulsed AC power)、射频功率(RF power)、脉冲式射频功率(pulsed RF power)或上述的组合。在一个实施方式中，在沉积期间，通过对偏压电极250充电以在基板支撑件210和/或基板106上产生负偏压(negative bias)，使基板支撑件210经受电偏压。在一些实施方式中，基板支撑件210进一步包括在基板支撑件210上或基板支撑件210中的静电吸盘电极(electrostatic chuck electrode)(未绘示)。典型地，静电吸盘电极耦接至DC功率以保持基板106于静电吸盘电极表面上。
工艺腔室200进一步包括多个管状的气体分布导管(gas distributionconduits)221和多个天线233，每一个设置在工艺腔室200中的基板支撑件210上方。多个气体分布导管221可用以从气体入口(gas inlets)222A、222B来分布处理气体(processgases)至处理空间299中。多个气体分布导管221位于设置在基板支撑件210上的基板106与多个天线233所位于的平面之间。在一个实施方式中，气体分布导管221的每一个可由实质上相同的垂直间距(spacing distance)来从基板106的表面被分隔开，例如约3000mil与约10000mil之间的垂直间距。设置在气体分布导管221中的多个孔223面对基板106且提供实质上均匀的气流在基板106的表面上方。
在一些实施方式中，例如是形成氮化硅阻挡层(silicon nitride barrierlayer)(例如图1中的阻挡层110)的实施方式，当使用时，硅前驱物、一个或多个氮前驱物与载气(carrier gas)被混合以一起流动穿过相同的气体分布导管221。气体分布导管221的每一端耦接至个别的气体入口222A或222B以沿着气体分布导管221的长度来提供更均匀的压力，因此由设置于气体分布导管221中的多个孔223流出更均匀的气流。在其他实施方式中，在前驱物气体(precursor gases)到达基板106的表面之前，前驱物气体的每一个流动穿过各自的气体分布导管221以防止前驱物气体彼此反应。
工艺腔室200使用设置于处理空间299内且延伸穿过处理空间299的多个天线233来致能(enable)高密度等离子体辅助化学气相沉积(high-density plasma assistedchemical vapor deposition)工艺。在此实施方式中，高密度等离子体源是线型微波等离子体源(linear microwave plasma source，LPS)(也称作天线233)。然而，本文所述的方法可与任何适合的高密度等离子体源一同使用，例如电子回旋加速器共振(electroncyclotron resonance，ECR)等离子体源或感应耦合等离子体(inductively coupledplasma，ICP)源。重要地，当试图于电容耦合等离子体腔室达到相似的沉积率时，这些高密度等离子体沉积技术可以在没有任何电弧产生的重大风险的情况下，达到高沉积率(例如
Figure BDA0003736517220000081
/min)，而电弧产生的重大风险可能发生于电容耦合等离子体腔室中或射频电路(RF circuit)中的其他地方。在等离子体沉积期间，已知电弧的发生会导致不稳定的等离子体与不均匀的工艺结果，且甚至会破坏制造中的装置。于此处，多个天线233延伸穿过介电管(dielectric tube)237(见图2C)，延伸穿过工艺腔室200以提供跨越工艺腔室200的内部空间(interior volume)，此内部空间与工艺腔室200的处理空间299隔离。每一天线233位于在腔室盖(chamber lid)208与多个气体分布导管221的平面配置(planararrangement)之间的天线平面(antenna plane)中。各自耦接至功率源232的一个或多个微波产生器(microwave generators)230耦接至每一天线233的一段或两端。冷却气流从冷却气体入口243被提供至每一天线233，冷却气体入口243耦接至每一介电管237的第一端，冷却气体排气装置245耦接至每一介电管237的第二端。典型的冷却气体包括清洁干燥空气(clean dry air，CDA)与氮气(N2)。
根据一个实施方式，图2C是图2B所绘示的多个天线233的一个的截面图。天线233一般包括导电短线(conductive stub)235，以放射微波能量至处理空间299中，导电短线235被实质上与导电短线235同轴的介电管237所环绕，例如石英管。来自短线235的电磁波通过介电管237被放射至处理空间299中，这里形成从多个气体分布导管221所导入的处理气体的等离子体。
根据一个实施方式，图2B绘示图2A所绘示的工艺腔室200的一些特征的平面图。多个气体分布导管221在基板支撑件210上的基板106上方，以平行布置(parallelarrangement)而彼此分隔开(见图2A的基板支撑件210)。每一气体分布导管221位于多个天线233的两个平行天线233之间，多个天线233还在基板支撑件210上方以平行布置而彼此分隔开(图2A)。
根据一个实施方式，图2D是以图1的包封件111包封有机发光二极管102的方法1000的工艺流程图。在此例示实施方式中，使用图2A的工艺腔室200来执行方法1000。以下将参照图1和图2A-2D以描述方法1000。
在方块1002，第一等离子体产生于形成在基板106上的有机发光二极管102之上，基板106设置在工艺腔室200的处理空间299中。第一等离子体可以是具有至少1011cm-3的电子密度的高密度等离子体。产生第等离子体一般包括供应预处理处理气体流(a flow of apretreatment process gas)(例如单一气体分子或原子)至工艺腔室200的处理空间299，并且激发此气体为等离子体以预处理有机发光二极管102和基板106。第一等离子体预处理可改善有机发光二极管102与基板106的界面性质(interface properties)，以改善当第一阻挡层110形成在有机发光二极管102和基板106之上的粘附力。在一些实施方式中，第一等离子体可由包括含氮和/或含氢的气流(例如氮气(N2)、氢气(H2)、氨(NH3)、或一氧化二氮(N2O))的预处理处理气体(pretreatment process gas)所形成，而在其他实施方式中，第一等离子体可由惰性气体(例如氦或氩)所形成。在一些实施方式中，产生的等离子体可取决于被使用的基板的类型。举例而言，氩(Ar)等离子体可适用于增加与聚对苯二甲酸乙二酯(PET)基板或聚萘二甲酸乙二酯(PEN)基板的粘附力，而氮(N2)等离子体更可适用于提高与铜基板的粘附力。此外，氨(NH3)等离子体更可适用于促进玻璃基板的粘附力。
预处理气体至腔室的流动速率取决于基板和工艺腔室的尺寸。举例而言，对于尺寸设计成用以处理500mm乘以730mm的基板的腔室来说，包括氮气(N2)的预处理处理气体的总流动速率可以在约150sccm与约3,000sccm之间，例如在约250sccm与约1,500sccm之间，例如在约300sccm与约900sccm之间，例如约480sccm。第一等离子体可由线型微波等离子体源(linear microwave plasma source，LPS)233来形成。线型微波等离子体源233可具有供应在导电短线235的两端的功率，在约1千兆赫(GHz)与约10GHz之间的频率，例如约2.45GHz或约5.8GHz。使用的功率取决于腔室的尺寸，例如对于尺寸设计成用于500mm乘以730mm的基板的腔室，可设定功率在约500W与约8000W之间，例如在约500W与约5000W之间，例如在约1000W与4000W之间。适合的比例调整(appropriate scaling)可用于尺寸设计成用于其他基板的腔室，其中功率设置在约130mW/cm2与约2300mW/cm2之间，例如在约130mW/cm2与约1400mW/cm2之间，例如在约270mW/cm2与约1100mW/cm2之间。在其他实施方式中，高密度等离子体可由具有在约1MHz与约20MHz之间的频率的感应耦合等离子体(inductively coupledplasma，ICP)源来形成。
在方块1004，在维持具有至少1011cm-3的电子密度的第一等离子体的一段时间，有机发光二极管102与基板106的一个或多个表面使用第一等离子体来进行预处理。
在方块1006，第二等离子体在工艺腔室200的处理空间299中产生。第二等离子体可以是具有至少1011cm-3的电子密度的高密度等离子体。为形成第二等离子体所提供的气体可包括硅前驱物气体和氮前驱物气体，通过多个线性气体分布导管221来流动至工艺腔室200的处理空间299中。硅前驱物气体是任何适合的含硅气体，例如硅甲烷(silane，SiH4)、乙硅烷(disilane，Si2H6)、丙硅烷(trisilane，Si3H3)、四硅烷(tetrasilane，Si4H10)、四氟化硅(silicon tetrafluoride，SiF4)、四氯化硅(silicon tetrachloride，SiCl4)、二氯硅烷(dichlorosilane，SiH2Cl2)或上述的混和物。氮前驱物气体是任何适合的含氮气体，例如氮气(N2)、氨(ammonia，NH3)、二氮烯(diazene，N2H2)、联氨(hydrazine，N2H4)或上述的混和物。在一些实施方式中，载气也被提供，例如氩(argon，Ar)、氢气(hydrogen，H2)、氦(helium，He)、其衍生物或其混和物。在一个实施方式中，硅甲烷(silane，SiH4)、铵(ammonia，NH4)和氮气(nitrogen，N2)共同流动(co-flowed)来通过多个线性气体分布导管221并进入处理空间299中。在此，硅前驱物气体和氮前驱物气体共同流动来通过相同的线性气体分布导管221。在其他实施方式中，前驱物气体流动通过个别的气体分布导管221以防止前驱物气体在气体分布导管221中过早地反应。
前驱物气体流动至腔室的流动速率取决于基板和工艺腔室的尺寸。举例而言，对于尺寸设计为用以处理500mm乘以730mm的基板的腔室，包括硅甲烷(SiH4)的的硅前驱物气体的总流动速率在约150sccm与约3,000sccm之间，例如在约250sccm与约1,500sccm之间，例如在约300sccm与约900sccm之间，例如约480sccm。包括氨(NH3)的氮前驱物气体流动至腔室的流动速率在约1,200sccm与约5,000sccm之间，例如在约2,000sccm与约4,000sccm之间，例如约3,000sccm。使用时，包括氩(Ar)或氮气(N2)的载气的流动速率在约450sccm与约5,000sccm之间，例如在约500sccm与约3,500sccm之间，例如约2,500sccm。适合的比例调整(scaling)可用于尺寸设计成用于其他基板的腔室，其中硅甲烷与氨(SiH4:NH3)的气流比例(gas flow ratio)可在约1:2与约1:6之间，例如约1:3。当氩被使用时，硅甲烷与氩(SiH4:Ar)的气流比例可以在约1:1与约1:20之间，例如在约1:5与约1:10之间。当氩被使用时，氨与氩(NH3:Ar)的气流比例可以在约1:1与约1:10之间，例如在约1:2与约1:5之间。腔室压力维持在1托(Torr)以下，例如在约50毫托(mTorr)与约250毫托之间，例如低于约200毫托，例如低于约125毫托。基板106可由在约3000mil与约10000mil之间(例如是约7000mil)的间距而从线性气体分布导管221被分隔开。
通过线型微波等离子体源233，电子密度大于约1011/cm3的高密度等离子体使用载气(使用时)、硅前驱物气体和氮前驱物气体来形成。在约1GHz与约10GHz之间的频率，例如约2.45GHz或约5.8GHz，线型微波等离子体源233可具有供应在导电短线235的两端的功率。使用的功率取决于腔室的尺寸，例如尺寸设计为用于500mm乘以730mm的基板的腔室，功率可设定为约500W与约8000W之间，例如在约500W与约5000W之间，例如在约1000W与约4000W之间。适合的比例调整可用于尺寸设计为用于其他基板的腔室，其中功率设定为约130mW/cm2与约2300mW/cm2之间，例如在约130mW/cm2与约1400mW/cm2之间，例如在约270mW/cm2与约1100mW/cm2之间。在其他实施方式中，高密度等离子体可由感应耦合等离子体源功率(inductively coupling a plasma source power，ICP)来形成，此等离子体源功率具有约1MHz与约20MHz之间的频率，例如约13.56MHz。
在方块1008，包括硅和氮的第一阻挡层110通过维持第二等离子体一段时间来沉积在有机发光二极管102之上。在一个实施方式中，第二等离子体被维持以形成第一阻挡层110，具有约
Figure BDA0003736517220000121
至约
Figure BDA0003736517220000122
的厚度，例如约
Figure BDA0003736517220000123
至约
Figure BDA0003736517220000124
例如约
Figure BDA0003736517220000125
或约
Figure BDA0003736517220000126
如上所述，相较于使用较低密度的等离子体所形成的相同厚度的阻挡层，使用高密度等离子体来形成第一阻挡层110可导致具有改善的水分阻隔性与氧气阻隔性的给定的厚度(例如
Figure BDA0003736517220000127
)的阻挡层。据认为，相较于较低密度的等离子体，由高密度等离子体所形成的阻挡层的改善的水分阻隔性与氧气阻隔性的至少一部分起因于对于由高密度等离子体所形成的阻挡层的减少的破坏量，此由高密度等离子体所形成的阻挡层具有更低的离子轰击率(rate of ion bombardment)。相较于由较低密度的等离子体所形成的阻挡层，更低的离子轰击率导致形成的阻挡层中更少的针孔(pin holes)，高密度等离子体导致更紧密(denser)的层被形成，两者皆导致阻挡层的改善的水分阻隔性与氧气阻隔性。
在方块1010，缓冲层112形成(例如沉积)在第一阻挡层110之上。在一个实施方式中，缓冲层112由六甲基二硅氧烷(hexamethyldisiloxane，HMDSO)层所形成。在一些实施方式中，缓冲层在工艺腔室200中形成，而在其他实施方式中，缓冲层112可在另一个工艺腔室中被形成。
在方块1012，第三等离子体产生在工艺腔室200的处理空间299中。第三等离子体可为具有至少1011cm-3的电子密度的高密度等离子体。在一些实施方式中，参照产生第二等离子体(即相同的气体、气体流动速率、从线型微波等离子体源(LPS)所供应的功率与频率、压力、温度等)而使用如上所述的相同或相似的方法来产生第三等离子体。
在方块1014，包括硅和氮的第二阻挡层114通过维持第三等离子体一段时间来沉积在有机发光二极管102之上。在一个实施方式中，第三等离子体被维持以形成具有约
Figure BDA0003736517220000131
至约
Figure BDA0003736517220000132
的厚度的第二阻挡层114，例如约
Figure BDA0003736517220000133
至约
Figure BDA0003736517220000134
例如约
Figure BDA0003736517220000135
或约
Figure BDA0003736517220000136
虽然用以形成各自的阻挡层110、114的第二等离子体与第三等离子体描述为高密度等离子体，但在一些实施方式中，阻挡层110、114的至少一个可由具有较低密度的等离子体来形成，例如具有约109cm-3的电子密度的等离子体，例如使用电容耦合等离子体。在部分的这些实施方式中，由较低密度的等离子体所形成的阻挡层可帮助减少在多个阻挡层之间的在阻挡层与缓冲层之间的应力失调(stress mismatch)。当OLED器件受到外部应力时，例如弯曲，此减少的应力失调可协助防止包封件破裂。
根据另一个实施方式，图3A是包括有机发光二极管102与形成在有机发光二极管102之上的包封件311的OLED器件300的侧面截面图。除了OLED器件300包括包封件311以取代上述的包封件111，OLED器件300类似于OLED器件100。除了来自包封件111的阻挡层110、114使用阻挡层310、314来取代之外，包封件311类似于上述的包封件111。此外，包封件311额外地包括第二缓冲层316和第三阻挡层318。
在一些实施方式中，阻挡层310、314可相同于上述的阻挡层110、114。在其他实施方式中，一个或多个阻挡层可由包括使用高密度等离子体所形成的部分与使用较低密度的等离子体的第二部分的两个部分所形成。举例而言，在图3A的右下侧中，阻挡层310的放大图(closeup)显示包括第一部分310A和第二部分310B。在一个实施方式中，第一部分310A可使用高密度等离子体(即具有大于约1011cm-3的电子密度的等离子体)来形成，第二部分310B可使用较低密度的等离子体(即具有约109cm-3的电子密度的等离子体，例如约5×107cm-3至约5×109cm-3的电子密度)来形成。
参照图1的阻挡层110，使用高密度等离子体所形成的任何部分可使用上述的方法来形成。第一部分310A可具有约
Figure BDA0003736517220000137
至约
Figure BDA0003736517220000138
的厚度，例如约
Figure BDA0003736517220000139
至约
Figure BDA00037365172200001310
第一部分310A与第二部分310B可由相同的材料(例如氮化硅)来形成，但由具有显著不同的密度(例如差异100倍或更多)的等离子体来形成部分310A、310B，可改变阻挡层的产生的部分310A、310B的许多性质。举例而言，在一个实施方式中，相较于由较低密度的等离子体所形成的相同厚度的部分，第一部分310A可使用高密度等离子体来沉积以形成具有拉伸应力(tensile stress)与改善的水汽透过率(即较低的水汽透过率)的阻挡层部分(barrierlayer portion)，而第二部分310B可使用较低密度的等离子体来沉积以形成具有压缩应力(compressive stress)的阻挡层部分。相较于具有拉伸应力的阻挡层部分，具有压缩应力的第二部分310B可与沉积在第一阻挡层310之上的缓冲层112来形成改善的界面。因此，包括部分310A、310B的产生的阻挡层310提供阻挡层，此阻挡层更优于仅由高密度等离子体或仅由较低密度的等离子体所形成的阻挡层。
虽然阻挡层310显示包括两个部分310A、310B，但在其他实施方式中，阻挡层可包括使用高密度等离子体与较低密度的等离子体的其他组合所形成的额外部分，还包括由具有其他密度的等离子体所形成的部分，例如包括使用至少三个不同的等离子体所形成的三个或更多个部分的阻挡层，包括高密度等离子体(例如至少1011cm-3的电子密度)、中密度等离子体(例如约1010cm-3的电子密度)和较低密度的等离子体(例如小于109cm-3的电子密度)。此外，虽然仅阻挡层310显示包括由具有不同密度的等离子体所形成的多个部分，但在一些实施方式中，阻挡层314及318中的一个或多个也可包括由具有不同密度的等离子体所形成的多个部分。
第二缓冲层316可类似于参照图1的上述的缓冲层112。举例而言，在一些实施方式中，使用相同于上述的缓冲层112的方法，第二缓冲层316由相同的材料来形成。类似地，第二阻挡层314和第三阻挡层318可类似于参照图1的上述的第一阻挡层110或第二阻挡层114，或类似于参照图3A所述的阻挡层310。包封件311可具有约
Figure BDA0003736517220000141
至约
Figure BDA0003736517220000142
的总厚度。
根据一个实施方式，图3B是群集工具(cluster tool)350的示意平面图，其可用以形成图3A的OLED器件300的有机发光二极管102上的包封件311。群集工具350包括通往传送腔室352的输送带351。群集工具350进一步包括第一工艺腔室361、第二工艺腔室362、第三工艺腔室363、第四工艺腔室364和第五工艺腔室365。工艺腔室361-365的每一个可包括对应的等离子体源371-375。给定的工艺腔室的等离子体源可包括，例如线型微波等离子体源、电子回旋加速器共振等离子体源、感应耦合等离子体(ICP)源或电容耦合等离子体源。在一些实施方式中，工艺腔室可包括多于一个的等离子体源，例如线型微波等离子体源和电容耦合等离子体源。
传送腔室352可包括机器人(未绘示)以传送基板106进出工艺腔室361-365的每一个与进出输送带351。环境控制(environmentally controlled)的传送腔室352(例如真空和/或低水(H2O)或氧气(O2)含量的环境)中的机器人(未绘示)可用以传送基板106至不同的工艺腔室361-365的每一个，以使包封件311中的每一个层可被连续地形成以包封每一基板106上的每一有机发光二极管102。虽然五个工艺腔室显示于群集工具350中，但在其他实施方式中，群集工具可包括更多或更少的工艺腔室，例如双工艺腔室工具，其中一个工艺腔室使用高密度等离子体而用以形成阻挡层或阻挡层的部分，另一个工艺腔室使用较低密度的等离子体而用以形成缓冲层与一个阻挡层的至少一部分。
工艺腔室361-365的每一个可以是等离子体增强化学气相沉积(plasma enhancedchemical vapor deposition，PECVD)腔室，其中部分的工艺腔室361-365可被分类为高密度等离子体腔室(high-density plasma chamber)，例如可产生具有1011cm-3或更高的电子密度的等离子体的腔室，其他工艺腔室361-365的部分可被更一般地分类为较低密度的等离子体腔室(lower-density plasma chamber)，例如可产生具有约109cm-3的电子密度的等离子体的腔室，例如约5×107cm-3至约5×109cm-3的电子密度。利用线型微波等离子体源的参照图2A的上述的工艺腔室200是例示腔室，可用以产生高密度等离子体腔室，但包括感应耦合等离子体(inductively coupled plasma，ICP)源或电子回旋加速器共振(electroncyclotron resonance，ECR)等离子体源的等离子体腔室也可用以产生用于形成包封件311的高密度等离子体。例示较低密度的等离子体腔室可包括电容耦合等离子体腔室。
在一个实施方式中，第一工艺腔室361、第三工艺腔室363和第五工艺腔室365可使用高密度等离子体而用以沉积阻挡层或阻挡层的部分。举例而言，在此实施方式中，第一工艺腔室361可用以沉积第一阻挡层310的第一部分310A，第二工艺腔室362可用以沉积包封件311的第一阻挡层310的第二部分310B。此外，在此实施方式中，第三工艺腔室363可用以沉积包封件311的缓冲层112、316。最终，第四工艺腔室364与第五工艺腔室365可用以分别沉积包封件311的第二阻挡层314与第三阻挡层318。在此实施方式中，第一工艺腔室361、第四工艺腔室364与第五工艺腔室365可被配置为形成高密度等离子体，而第二工艺腔室362与第三工艺腔室363可被配置为形成较低密度的等离子体。举例而言，第一等离子体源371、第四等离子体源374与第五等离子体源375可以是线型微波等离子体源(linear microwaveplasma sources，LPS)，而第二等离子体源372与第三等离子体源373可以是电容耦合等离子体(capacitively coupled plasma，CCP)源。
根据一个实施方式，图3C是使用图3B的群集工具350而由图3A的包封件311来包封有机发光二极管(OLED)102的方法1100的工艺流程图。以下将参照图3A-3C以说明方法1100。
在方块1102，基板106通过传送腔室352来从输送带351传送至第一工艺腔室361中。在方块1104，高密度等离子体(第一等离子体)在第一工艺腔室361中产生，第一阻挡层310的第一部分310A使用高密度等离子体(第一等离子体)来沉积在有机发光二极管102之上。在一些实施方式中，在使用参照以上图2D的方块1004所述的相同或类似的操作来执行方块1104之前，基板与有机发光二极管可被预处理。
在方块1106，基板106通过传送腔室352来从第一工艺腔室361传送至第二工艺腔室362。在方块1108，较低密度的等离子体(第二等离子体)在第二工艺腔室362中产生，第一阻挡层310的第二部分310B使用较低密度的等离子体(第二等离子体)来沉积在有机发光二极管102之上。方块1108中的较低密度的等离子体的密度(例如109cm-3)可与方块1104中的高密度等离子体的密度相差至少100倍。
在方块1110，基板106通过传送腔室352来从第二工艺腔室362传送至第三工艺腔室363。在方块1112，较低密度的等离子体(第三等离子体)在第三工艺腔室363中产生，第一缓冲层112使用较低密度的等离子体(第三等离子体)来沉积在第一阻挡层310上。
在方块1114，基板106通过传送腔室352来从第三工艺腔室363传送至第四工艺腔室364。在方块1116，高密度等离子体(第四等离子体)在第四工艺腔室364中产生，第二阻挡层314使用高密度等离子体(第四等离子体)来沉积在第一缓冲层112之上。
在方块1118，基板106通过传送腔室352来从第四工艺腔室364传送至第三工艺腔室363。在方块1120，较低密度的等离子体(第五等离子体)在第三工艺腔室363中产生，第二缓冲层316使用较低密度的等离子体(第五等离子体)来沉积在第二阻挡层314之上。
在方块1122，基板106通过传送腔室352来从第三工艺腔室363传送至第五工艺腔室365。在方块1124，高密度等离子体(第六等离子体)在第五工艺腔室365中产生，第三阻挡层318使用高密度等离子体(第六等离子体)来沉积在第二缓冲层316之上。
如图4A-4I所示，当相较于仅使用传统的电容耦合等离子体(capacitivelycoupled plasma，CCP)等离子体增强化学气相沉积(PECVD)沉积工艺所形成的包封件，方法1000和1100提供了形成包封件在有机发光二极管(OLED)之上的范例，具有改善的阻隔性以防止水分与氧气进入其中至下方的OLED器件。根据本文所述的实施方式，图4A-4I显示了使用高密度等离子体化学气相沉积(high-density plasma chemical vapor deposition，HDP-CVD)工艺所沉积的氮化硅层、与使用传统的电容耦合等离子体(capacitive coupledplasma，CCP)等离子体增强化学气相沉积(PECVD)沉积所沉积的氮化硅薄膜的阻挡性与其他性质的比较测量。
当这些氮化硅层保持在85℃与85％的相对湿度从0小时至小于约1500小时，图4A-4B显示了使用高密度等离子体化学气相沉积(HDP-CVD)与电容耦合等离子体化学气相沉积(CCP-CVD)所形成的氮化硅层的图4A中的硅-氢键(Si-H bonds)的百分比(％)与图4B中的氮-氢键(N-H bonds)的百分比。如同由图4A中可以看出，
Figure BDA0003736517220000171
的高密度等离子体氮化硅层(HDP layer of silicon nitride)415与
Figure BDA0003736517220000172
的高密度等离子体氮化硅层417皆在0小时比
Figure BDA0003736517220000173
的CCP氮化硅层413与
Figure BDA0003736517220000174
的电容耦合等离子体氮化硅层411初始地显示更少的硅-氢键，但CCP氮化硅层(CCP silicon nitride layers)411及413中的硅-氢键的百分比(％)却随着时间下降。当硅-氢键在用作薄膜包封结构中的阻挡层的氮化硅层中并非一定是非期望的，
Figure BDA0003736517220000175
的电容耦合等离子体氮化硅层413与
Figure BDA0003736517220000176
的电容耦合等离子体氮化硅层411的随着时间的硅-氢(Si-H)的百分比(％)的下降显示了硅-氢键被非期望的硅-氧键(Si-O bonds)所取代。当相较于HDP氮化硅层415及417，此显示传统沉积的电容耦合等离子体氮化硅层411及413的相对不稳定性(relative instability)。相对于随着时间的氮-氢键的百分比(％)，图4B绘示高密度等离子体沉积层与CCP沉积层皆相对稳定。
当暴露于85℃与85％的相对湿度，图4C显示从0小时至小于约1500小时的沉积氮化硅层中的硅-氮键的浓度中的百分比(％)变化。图4D显示了在相同的时间期间的图4C的沉积氮化硅层中的硅-氧键的浓度中的百分比(％)变化。图4C及图4D中的浓度值中的百分比变化已被归一化。如同图4C及图4D可以看出，所沉积的电容耦合等离子体氮化硅层411及413的硅-氧浓度随着时间而增加且可预测地导致沉积层中的硅-氮浓度的下降，而高密度等离子体氮化硅层在相同的时间期间维持稳定而具有硅-氧(Si-O)或硅-氮(Si-N)中的无至极少的可察觉的偏移，显示当相较于电容耦合等离子体氮化硅层，高密度等离子体氮化硅层对于氧的渗透(oxygen penetration)具有优异的阻挡性。
在暴露于85℃与85％的相对湿度0小时至约1400小时与在此期间之间的增量之后，图4E-4G显示高密度等离子体(图4E)与电容耦合等离子体(图4F及图4G)的氮化硅层的傅立叶变换红外线光谱图(FTIR spectrums)。图4F显示，
Figure BDA0003736517220000181
Figure BDA0003736517220000182
的高密度等离子体氮化硅层从0小时至约1400小时的暴露显示了薄膜的浓度中极少至无的改变。特别地，观察至1400小时的硅-氧键与硅-氮键的浓度中的极少至无的改变显示了
Figure BDA0003736517220000183
的高密度等离子体层的无至极少的非期望的氧的渗透。然而，从0小时(420)至1300小时(426)的测量与如同图4F可以看出，传统的
Figure BDA0003736517220000184
的氮化硅层显示硅-氧键的浓度中的可测量的增加。由于当相较于
Figure BDA0003736517220000185
的电容耦合等离子体层，
Figure BDA0003736517220000186
的电容耦合等离子体层在增加的时间间隔显示更高的硅-氧键的浓度，可能的氧的渗透从0小时(420)至680小时(424)、820小时(425)的暴露与1300小时(426)的暴露在
Figure BDA0003736517220000187
的电容耦合等离子体层甚至更加可察觉。比起传统沉积的电容耦合等离子体氮化硅层，图4E-4G显示了根据本公开内容的实施方式所沉积的高密电等离子体氮化硅层对于氧的渗透是优异的阻挡。
图4H及图4I显示暴露于40℃与100％的相对湿度的氮化硅层的水汽透过率，其中较低的水汽透过率显示氮化硅层的对于水渗透其中的抵抗性。图4I显示与
Figure BDA0003736517220000188
的电容耦合等离子体氮化硅层413比较的
Figure BDA0003736517220000189
的高密度等离子体氮化硅层417，其中高密度等离子体层具有在0小时与约140小时之间的极少至无的改变的约1x10-4g/m2day的相对稳定的水汽透过率，而
Figure BDA0003736517220000191
的电容耦合等离子体氮化硅层413在约120小时之后则失效，其不再显示对于水渗透的可测量的抵抗性。图4H显示根据本公开内容的实施方式所沉积的、且具有
Figure BDA0003736517220000192
Figure BDA0003736517220000193
与
Figure BDA0003736517220000194
的厚度的随着时间且直到在约140小时至约275小时之间的氮化硅高密度等离子体层(silicon nitride HDP layer)的水汽透过率。显著地，随着所测量的时间期间，每一高密度等离子体氮化硅层的水汽透过率是稳定的。
还可注意的是，高密度等离子体与电容耦合等离子体所沉积的氮化硅层具有实质上类似的透过率与阶梯覆盖特性(。高密度等离子体薄膜与电容耦合等离子体薄膜皆具有在400纳米(nm)的波长大于90％的透过率，且在2.5微米(μm)的阶梯高度图案上大于0.85的阶梯覆盖因子。HDP氮化硅还将允许薄膜包封(TFE)结构中的期望更薄的阻挡层，例如薄膜包封(TFE)结构中的传统的电容耦合等离子体氮化硅层典型地具有在0.5μm与1μm之间或大于1μm的厚度。如图4H-4I所示，当相较于
Figure BDA0003736517220000195
的电容耦合等离子体氮化硅层(layer ofCCP silicon nitride)，
Figure BDA0003736517220000196
的高密度等离子体氮化硅层具有显著改善的阻挡性。这允许了使用高密度等离子体所沉积的薄膜包封结构中的氮化硅阻挡层具有低于约
Figure BDA0003736517220000197
的厚度，例如在约
Figure BDA0003736517220000198
与约
Figure BDA0003736517220000199
之间，例如在约
Figure BDA00037365172200001910
与约
Figure BDA00037365172200001911
之间，例如在约
Figure BDA00037365172200001912
与
Figure BDA00037365172200001913
之间或低于约
Figure BDA00037365172200001914
表1(如下所示)与图5A-5F绘示对基板支撑件施加偏压(biasing)的效果可影响使用高密度等离子体化学气相沉积(HDP-CVD)工艺所沉积的表1的氮化硅层的性质。如同表1可看出，相较于如同图4A-4I可见的电容耦合等离子体氮化硅层，对基板支撑件施加偏压致使低压和/或压缩应力的氮化硅层的沉积，并维持高密度等离子体化学气相沉积(HDP-CVD)氮化硅层的改善的阻挡性。说明于表1中的工艺性质与产生的氮化硅薄膜性质使用硅甲烷(SiH4)与氨(NH3)前驱物的在500mm乘以730mm的基板上的线型微波等离子体源高密度等离子体辅助化学气相沉积(high density plasma assisted CVD)氮化硅层。硅甲烷前驱物的流动速率是480sccm，氨前驱物的流动速率是2700sccm，如果使用的话，硅甲烷前驱物、氨前驱物与载气在分布至腔室处理空间中之前被混合。针对样本HD1至HD14，没有载气流动。样本HD15具有1350sccm的氩(Ar)载气流动速率，样本HD16具有1350sccm的氮气(N2)气体流动速率。针对每一样本HD1-HD16，基板初始地加热至90℃的处理温度。在样本HD3至HD13的沉积期间，基板温度被监控，可观察的是，基板达到高达155℃的温度，然而，可以理解的是，OLED器件在大于约100℃的工艺温度将热劣化，而在预形成的OLED器件之上的TFE结构的制造的期间，基板温度应被维持在低于约100℃。LPS功率的频率是2.45GHz。表1显示高密度等离子体氮化硅样本的膜应力响应于基板支撑件的偏压的变化，其中正应力值表示拉伸应力，负应力值表示压缩应力。
表1
Figure BDA0003736517220000201
图5A-5F显示在阻挡上的基板偏压功率(s偏压设定功率(Bias set power)(W))的效果与使用根据本文所述的实施方式的线型微波等离子体源(LPS)高密度等离子体化学气相沉积方法所沉积的氮化硅层的其他性质。图5A-5F显示使用2000W(如图5A-5F中的2000WMW所述)、2500W(2500W MW)与3000W(3000W MW)的线型微波等离子体源射频功率所沉积的氮化硅层，其中射频功率具有2.45GHz的频率。通过使用373KHz频率的RF功率源而在0W与4000W之间的功率对基板支撑件施加偏压，使用2000W、3000W与5000W工艺的氮化硅层沉积在500mm乘以730mm的基板上。如同图5A-5F可以看出，当基板偏压功率从0W增加至4000W，沉积率(DR)、折射率(refractive indexes，RI)与Si-H浓度(Si-H％)的氮化硅层性质维持实质上未改变；而随着增加的基板偏压功率，N-H浓度(N-H％)看出少量的增加，湿蚀刻速率(wet etch rates，WER)看出少量的减少。显著地，当2500W至4000W施加至基板支撑件，通过不施加偏压功率，从100MPa(拉伸)至320MPa(拉伸)的范围中的高拉伸应力移动到150MPa(压缩)至250MPa(压缩)，高密度等离子体所沉积的氮化硅层的膜应力(Stress)基于基板支撑件偏压功率(substrate support bias power)是可调的(tunable)。整体来说，图4A-4I绘示相对于使用电容耦合等离子体化学气相沉积(CCP-CVD)所形成的氮化硅阻挡层，如何使用高密度等离子体化学气相沉积来形成有效的氮化硅阻挡层；图5A-5F绘示如何通过改变施加至基板支撑件的偏压来使用电容耦合等离子体化学气相沉积或高密度等离子体化学气相沉积来获得所形成的阻挡层的期望应力值(stress levels)。
因此，可使用图4A-4I和图5A-5F的数据以形成改善的包封件。举例而言，相对于由具有相同厚度的较低密度的等离子体所形成的阻挡层，由高密度等离子体所形成的一个或多个阻挡层可用以形成具有改善的氧气阻隔与水分阻隔性的阻挡层。此外，由较低密度的等离子体所形成的一个或多个阻挡层可帮助减少在多个阻挡层之间的在阻挡层与缓冲层之间的应力失调。当OLED器件受到外部应力，例如弯曲，此减少的应力失调可协助防止包封件破裂。因此，相对于包括仅由高密度等离子体或较低密度的等离子体所形成的阻挡层的包封件，包括由高密度等离子体所形成的一个或多个阻挡层与由较低密度的等离子体所形成的一个或多个阻挡层的包封件可产生具有改善的氧气阻隔性与水分阻隔性与改善的响应于外部应力的耐久性的包封件。
虽然上述内容涉及本公开内容的实施方式，但是在不脱离本公开内容的基本范围内，可设计本公开内容的其它或进一步的实施方式，并且本公开内容的保护范围由随附权利要求书所确定。

Claims (20)

1.一种有机发光二极管(OLED)器件，其中包封结构通过以下工艺设置在所述OLED器件之上，包括：
在所述OLED器件之上沉积包括氮化硅(SiN)、氧氮化硅(SiON)或二氧化硅(SiO2)中的至少一种的第一阻挡层；
在所述第一阻挡层之上沉积缓冲层；和
在所述缓冲层之上沉积包括SiN、SiON或SiO2中的至少一种的第二阻挡层，其中所述第一阻挡层或所述第二阻挡层中的至少一个经由高密度等离子体(HDP)辅助化学气相沉积(CVD)工艺沉积。
2.如权利要求1所述的器件，其中所述第一阻挡层经由所述HDP辅助CVD工艺沉积在所述OLED器件之上，并且所述第二阻挡层经由电容耦合等离子体(CCP)辅助CVD工艺沉积在所述缓冲层之上。
3.如权利要求2所述的器件，其中相对于经由所述CCP辅助CVD工艺沉积的所述第二阻挡层，经由所述HDP辅助CVD工艺沉积的所述第一阻挡层具有较低的水汽透过率(WVTR)。
4.如权利要求1所述的器件，其中所述第一阻挡层经由电容耦合等离子体(CCP)辅助CVD工艺沉积在所述OLED器件之上，并且所述第二阻挡层经由所述HDP辅助CVD工艺沉积在所述缓冲层之上。
5.如权利要求1所述的器件，其中所述第一阻挡层进一步包括：
经由所述HDP辅助CVD工艺沉积的第一部分；和
经由电容耦合等离子体(CCP)辅助CVD工艺在所述第一部分之上沉积的第二部分。
6.如权利要求1所述的器件，其中所述第一阻挡层、所述缓冲层和所述第二阻挡层具有从约
Figure FDA0003736517210000011
至约
Figure FDA0003736517210000012
的总厚度。
7.一种有机发光二极管(OLED)器件，其中包封结构通过以下工艺设置在所述OLED器件之上，包括：
经由高密度等离子体(HDP)辅助化学气相沉积(CVD)工艺或电容耦合等离子体(CCP)辅助CVD工艺中的至少一个在所述OLED器件之上沉积包括氮化硅(SiN)、氧氮化硅(SiON)或二氧化硅(SiO2)中的至少一种的第一阻挡层；
在所述第一阻挡层之上沉积缓冲层；和
经由所述HDP辅助CVD工艺或所述CCP辅助CVD工艺中的至少一个在所述缓冲层之上沉积包括SiN、SiON或SiO2中的至少一种的第二阻挡层，其中所述第一阻挡层或所述第二阻挡层中的至少一个经由所述HDP辅助CVD工艺沉积。
8.如权利要求7所述的器件，其中：
所述第一阻挡层是第一SiN层，并且所述第二阻挡层是第二SiN层；
所述第一SiN层或所述第二SiN层的一个经由所述HDP辅助CVD工艺沉积，并且所述第一SiN层或第二SiN层的一个经由CCP辅助CVD工艺沉积；并且
经由所述HDP辅助CVD工艺沉积的所述第一SiN层或所述第二SiN层中的一个具有比经由所述CCP辅助CVD工艺沉积的所述第一SiN层或所述第二SiN层中的一个更低的硅-氧键的浓度中的百分比变化。
9.如权利要求7所述的器件，其中：
所述第一阻挡层是第一SiN层，并且所述第二阻挡层是第二SiN层；
所述第一SiN层或所述第二SiN层中的至少一个经由所述CCP辅助CVD工艺沉积；并且
经由所述HDP辅助CVD工艺沉积的所述第一SiN层或所述第二SiN层中的至少一个具有比经由所述CCP辅助CVD工艺沉积的所述第一SiN层或所述第二SiN层中的至少一个更低的硅-氮键的浓度中的百分比变化。
10.如权利要求7所述的器件，其中经由所述HDP辅助CVD工艺沉积的所述第一阻挡层或所述第二阻挡层中的至少一个的厚度在约
Figure FDA0003736517210000021
与约
Figure FDA0003736517210000022
之间。
11.如权利要求7所述的器件，其中：
所述第一阻挡层是第一SiN层，并且所述第二阻挡层是第二SiN层；
所述第一SiN层或所述第二SiN层中的至少一个经由所述CCP辅助CVD工艺沉积；并且
经由所述HDP辅助CVD工艺沉积的所述第一SiN层或所述第二SiN层中的至少一个具有比经由所述CCP辅助CVD工艺沉积的所述第一SiN层或所述第二SiN层中的至少一个更低的硅-氢键的浓度中的百分比变化。
12.一种包封有机发光二极管(OLED)器件的方法，包括：
经由高密度等离子体(HDP)辅助化学气相沉积(CVD)工艺或电容耦合等离子体(CCP)辅助CVD工艺中的至少一个在所述OLED器件之上沉积包括氮化硅(SiN)、氧氮化硅(SiON)或二氧化硅(SiO2)中的至少一种的第一阻挡层；
在所述第一阻挡层之上沉积缓冲层；和
经由所述HDP辅助CVD工艺或所述CCP辅助CVD工艺中的至少一个在所述缓冲层之上沉积包括SiN、SiON或SiO2中的至少一种的第二阻挡层，其中所述第一阻挡层或所述第二阻挡层中的至少一个经由所述HDP辅助CVD工艺沉积。
13.如权利要求12所述的方法，其中所述HDP辅助CVD工艺包括经由HDP源来产生HDP，所述HDP源选自由线型微波等离子体源(LPS)、电子回旋加速器共振(ECR)等离子体源和感应耦合等离子体(ICP)源组成的组。
14.如权利要求12所述的方法，其中所述HDP辅助CVD工艺中的HDP具有至少1011cm-3的电子密度。
15.如权利要求12所述的方法，其中所述第二阻挡层经由所述CCP辅助CVD工艺沉积，并且所述HDP辅助CVD工艺中的等离子体的电子密度大于所述CCP辅助CVD工艺中的等离子体的电子密度。
16.如权利要求12所述的方法，其中经由所述HDP辅助CVD工艺沉积的所述第一阻挡层或所述第二阻挡层中的至少一个的厚度在约
Figure FDA0003736517210000031
与约
Figure FDA0003736517210000032
之间。
17.如权利要求12所述的方法，其中所述第一阻挡层、所述缓冲层和所述第二阻挡层具有约
Figure FDA0003736517210000033
至约
Figure FDA0003736517210000034
的总厚度。
18.如权利要求12所述的方法，其中：
所述第一阻挡层是第一SiN层，并且所述第二阻挡层是第二SiN层；
所述第一SiN层或所述第二SiN层中的至少一个经由所述CCP辅助CVD工艺沉积；并且
经由所述HDP辅助CVD工艺沉积的所述第一SiN层或所述第二SiN层中的至少一个具有比经由所述CCP辅助CVD工艺沉积的所述第一SiN层或所述第二SiN层中的至少一个更低的硅-氧键的浓度中的百分比变化。
19.如权利要求12所述的方法，其中：
所述第一阻挡层是第一SiN层，并且所述第二阻挡层是第二SiN层。
所述第一SiN层或所述第二SiN层中的至少一个经由所述CCP辅助CVD工艺沉积；并且
经由所述HDP辅助CVD工艺沉积的所述第一SiN层或所述第二SiN层中的至少一个具有比经由所述CCP辅助CVD工艺沉积的所述第一SiN层或所述第二SiN层中的至少一个更低的硅-氮键的浓度中的百分比变化。
20.如权利要求12所述的方法，其中：
所述第一阻挡层是第一SiN层，并且所述第二阻挡层是第二SiN层。
所述第一SiN层或所述第二SiN层中的至少一个经由所述CCP辅助CVD工艺沉积；并且
经由所述HDP辅助CVD工艺沉积的所述第一SiN层或所述第二SiN层中的至少一个具有比经由所述CCP辅助CVD工艺沉积的所述第一SiN层或所述第二SiN层中的至少一个更低的硅-氢键的浓度中的百分比变化。
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