JP2022547125A - 表示用高密度プラズマｃｖｄの封入適用例 - Google Patents

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Abstract

本開示の実施形態は、一般に、有機発光ダイオードデバイスで利用される防湿フィルムに関する。防湿フィルムは、摂氏約２５０度未満の温度、約２ＭＨｚから約１３．５６ＭＨｚの誘導結合プラズマ電力周波数または約２．４５ＧＨｚのマイクロ波電力周波数、および約１０１１ｃｍ３から約１０１２ｃｍ３のプラズマ密度にある高密度プラズマ化学気相堆積チャンバ内で堆積する。防湿フィルムは、酸窒化ケイ素、窒化ケイ素、および酸化ケイ素からなるグループから選択された材料を含む。防湿フィルムは、約３，０００オングストローム未満の厚さ、約１．４５と１．９５との間の屈折率、およびＵＶ波長で約ゼロの吸収係数を有する。防湿フィルムは、薄膜封入構造または薄膜トランジスタにおいて利用される場合がある。【選択図】図３

Description

本開示の実施形態は、一般に、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）デバイスに関し、より詳細には、ＯＬＥＤデバイス内で利用される防湿フィルムに関する。
フラットパネルディスプレイの製造では、半導体基板、太陽電池基板、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）基板および／またはＯＬＥＤ基板などの基板上に防湿フィルムなどの薄膜を堆積させて、その上に電子デバイスを形成するために多くのプロセスが利用される。そのような薄膜の堆積は、一般に、温度制御された基板支持体上に配置された基板を有する真空チャンバに前駆ガスを導入することによって達成される。前駆ガスは、通常、真空チャンバの上部の近くに位置するガス分配板を通って向けられる。真空チャンバ内の前駆ガスは、チャンバに結合された１つまたは複数の高周波（ＲＦ）源からチャンバ内に配置された導電性シャワーヘッドにＲＦ電力を印加することにより、プラズマに付勢（たとえば、励起）される場合がある。励起ガスは、反応して基板の表面に材料層を形成する。
しばしば、ＯＬＥＤ基板およびＬＣＤ基板にバリアフィルムを堆積させるために、容量結合プラズマ（ＣＣＰ）設備が使用される。従来、プラズマは、ガス原子をイオン化し、基板上のフィルム層の堆積に有用な堆積ガスのラジカルを形成するためにＣＣＰ設備を利用する従来のチャンバ内で形成される。しかしながら、ＣＣＰ設備を使用して堆積したバリアフィルムは、全体的にかなり厚く、約７，０００オングストロームから約１０，０００オングストロームの厚さを有し、紫外線（ＵＶ）波長において非ゼロの吸収係数を有し、１．７よりも大きい屈折率を有する。
したがって、ＯＬＥＤ基板およびＬＣＤ基板用のバリアフィルムを堆積させる改善された方法が必要である。
本開示の実施形態は、一般に、有機発光ダイオードデバイス内で利用される防湿フィルムに関する。防湿フィルムは、摂氏約２５０度未満の温度、約２ＭＨｚから約１３．５６ＭＨｚの誘導結合プラズマ電力周波数または約２．４５ＧＨｚのマイクロ波電力周波数、および約１０１１ｃｍ３から約１０１２ｃｍ３のプラズマ密度にある高密度プラズマ化学気相堆積チャンバ内で堆積する。防湿フィルムは、酸窒化ケイ素、窒化ケイ素、および酸化ケイ素からなるグループから選択された材料を含む。防湿フィルムは、約３，０００オングストローム未満の厚さ、約１．４５と１．９５との間の屈折率、およびＵＶ波長で約ゼロの吸収係数を有する。防湿フィルムは、薄膜封入構造または薄膜トランジスタにおいて利用される場合がある。
バリア層を堆積させるための方法は、高密度プラズマアレンジメント（ｈｉｇｈ ｄｅｎｓｉｔｙ ｐｌａｓｍａ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ）を備える化学気相堆積（ＣＶＤ）チャンバ内に基板を置くことと、摂氏約２５０度未満の温度、約２ＭＨｚから約１３．５６ＭＨｚの電力周波数、および約１０１１ｃｍ３から約１０１２ｃｍ３のプラズマ密度にある高密度プラズマアレンジメントを使用して、基板の上方にバリア層を堆積させることとを含む。
薄膜封入構造は、高密度プラズマＣＶＤチャンバを使用して堆積した第１のバリア層であって、第１のバリア層が、酸窒化ケイ素、窒化ケイ素、および酸化ケイ素からなるグループから選択された材料を含み、第１のバリア層が、約３，０００オングストローム未満の厚さ、約１．４５と１．９５との間の屈折率、および約ゼロの吸収係数を有する、第１のバリア層と、第１のバリア層の上に配置された緩衝層と、緩衝層の上に堆積した第２のバリア層とを備える。
バリア層を堆積させるための方法は、高密度プラズマアレンジメントを備えるＣＶＤチャンバ内に基板を置くことと、摂氏約２５０度未満の温度、約２ＭＨｚから約１３．５６ＭＨｚの電力周波数、および約１０１１ｃｍ３から約１０１２ｃｍ３のプラズマ密度にある高密度プラズマアレンジメントを使用して基板の上方にバリア層を堆積させることであって、バリア層が、約３，０００オングストローム未満の厚さ、約１．４５と１．９５との間の屈折率、および約ゼロの吸収係数を有する、バリア層を堆積させることとを含む。
本開示の上述された特徴を詳細に理解することができる方式のため、上記で簡潔に要約された本開示のより詳細な説明は、そのうちの一部が添付図面に例示された実施形態を参照することによってもたれてもよい。しかしながら、添付図面は例示的な実施形態のみを示し、したがって、その範囲を限定するものとして見なされるべきではなく、他の等しく効果的な実施形態を認めることができることに留意されたい。
一実施形態による、化学気相堆積装置の概略断面図である。 一実施形態による、高密度プラズマアレンジメントを示す図である。 一実施形態による、その上に配置された薄膜封入構造を有するディスプレイデバイスの概略断面図である。 別の実施形態による、ディスプレイデバイス内で利用される薄膜トランジスタの概略断面図である。
理解を容易にするために、同一の参照番号は、可能な場合、図に共通する同一の要素を指定するために使用されている。一実施形態の要素および特徴は、有益なことに、さらなる記述なしに他の実施形態に組み込まれてもよいと考えられる。
本開示の実施形態は、一般に、有機発光ダイオードデバイス内で利用される防湿フィルムに関する。防湿フィルムは、摂氏約２５０度未満の温度、約２ＭＨｚから約１３．５６ＭＨｚの誘導結合プラズマ電力周波数または約２．４５ＧＨｚのマイクロ波電力周波数、および約１０１１ｃｍ３から約１０１２ｃｍ３のプラズマ密度にある高密度プラズマ化学気相堆積チャンバ内で堆積する。防湿フィルムは、酸窒化ケイ素、窒化ケイ素、および酸化ケイ素からなるグループから選択された材料を含む。防湿フィルムは、約３，０００オングストローム未満の厚さ、約１．４５と１．９５との間の屈折率、およびＵＶ波長で約ゼロの吸収係数を有する。防湿フィルムは、薄膜封入構造または薄膜トランジスタにおいて利用される場合がある。
図１は、本明細書に記載された動作を実行するために使用され得る化学気相堆積（ＣＶＤ）装置１０１の概略断面図である。ＣＶＤ装置１０１は、プラズマ助長ＣＶＤ装置であってもよい。ＣＶＤ装置１０１は、その中で１つまたは複数のフィルムが基板１２０の上に堆積する場合があるチャンバ１００を含む。チャンバ１００は、一般に、壁１０２と、底部１０４と、シャワーヘッド１０６とを含み、それらは集合的にプロセス量を画定する。プロセス量は真空環境であってもよい。基板支持体１１８はプロセス量内に配置される。プロセス量はスリットバルブ開口部１０８を介してアクセスされ、その結果、基板１２０はチャンバ１００の内外に移動することができる。基板支持体１１８を上げ下げするために、基板支持体１１８はアクチュエータ１１６に結合される場合がある。リフトピン１２２は、基板受容面との間で基板１２０を移動させるために、基板支持体１１８を通って移動可能なように配置される。基板支持体１１８はまた、基板支持体１１８を所望の温度に維持するために、加熱および／または冷却要素１２４を含む。基板支持体１１８はまた、基板支持体１１８の周辺にＲＦリターン経路を設けるために、ＲＦリターンストラップ１２６を含む。
シャワーヘッド１０６は、締結機構１５０によってバッキング板１１２に結合される。シャワーヘッド１０６は、沈下を防止し、かつ／またはシャワーヘッド１０６の真直度／曲率を制御するのを助けるために、１つまたは複数の締結機構１５０によってバッキング板１１２に結合される。
ガス源１３２は、シャワーヘッド１０６内のガス通路を通って、シャワーヘッド１０６と基盤１２０との間の処理エリアにガスを供給するために、バッキング板１１２に結合される。真空ポンプ１１０は、プロセス量を所望の圧力に維持するためにチャンバ１００に結合される。ＲＦ源１２８は、シャワーヘッド１０６にＲＦ電流を供給するために、整合ネットワーク１９０を介してバッキング板１１２および／またはシャワーヘッド１０６に結合される。ＲＦ電流は、シャワーヘッド１０６と基板支持体１１８との間に電場を生み出し、その結果、シャワーヘッド１０６と基板支持体１１８との間のガスからプラズマが生成される場合がある。
誘導結合遠隔プラズマ源１３０などの遠隔プラズマ源１３０はまた、ガス源１３２とバッキング板１１２との間に結合される場合がある。基板を処理している間に、洗浄ガスが遠隔プラズマ源１３０に供給される場合があり、その結果、遠隔プラズマが生成される。チャンバ１００の部品を洗浄するために、遠隔プラズマからのラジカルがチャンバ１００に供給される場合がある。洗浄ガスは、シャワーヘッド１０６に供給されたＲＦ源１２８によってさらに励起する場合がある。
シャワーヘッド１０６はさらに、シャワーヘッドサスペンション１３４によってバッキング板１１２に結合される。一実施形態では、シャワーヘッドサスペンション１３４は可撓性金属スカートである。シャワーヘッドサスペンション１３４はリップ１３６を有し、リップ１３６の上にシャワーヘッド１０６は静止することができる。バッキング板１１２は、チャンバ１００を密封して真空環境を形成するために、チャンバ壁１０２と結合されたレッジ１１４の上面に静止することができる。
図２は、一実施形態による、高密度プラズマ（ＨＤＰ）設備２００を示す。ＨＤＰ設備２００は、ＨＤＰ ＣＶＤチャンバを形成するために図１のＣＶＤ装置１０１とともに利用される場合がある（すなわち、ＣＶＤ装置１０１はＨＤＰ設備２００を備える）。ＨＤＰ設備２００は、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）設備またはマイクロ波（ＭＷ）設備であり得る。ＨＤＰ設備２００は、プラズマチャンバ２０２内に配置された基板支持体２０４を備える。ガスディフューザ２０６はプラズマチャンバ２０２の上側に配置され、誘電体板２０８はガスディフューザ２０６の上側に配置される。
１つまたは複数のＨＤＰアンテナコイル２１０は、誘電体板２０８の上または上方に配置される。端子コンデンサ２１２および中間コンデンサ２１４は、１つまたは複数のＨＤＰアンテナコイル２１０に結合される。端末コンデンサ２１２は接地される場合がある。中間コンデンサ２１４は、ＲＦ源などの電源２１８に結合される。電源２１８は、１つまたは複数のＨＤＰアンテナコイル２１０の電気特性を調整するための整合回路２１６またはチューニング能力を含む。ＩＣＰ設備の場合、電力周波数は、約２ＭＨｚから約１３．５６ＭＨｚであり得る。ＭＷ設備の場合、電力周波数は、約２．４５ＧＨｚなどの約２．４ＧＨｚと約２．５ＧＨｚとの間であり得る。
ガスディフューザ２０６は、プラズマチャンバ２０２にプロセスガスを送るように構成される。１つまたは複数のＨＤＰアンテナコイル２１０の各々は、ガスがその下のプラズマチャンバ２０２のボリュームに流入するにつれて、ガスディフューザ２０６の下のプラズマチャンバ２０２内でプロセスガスをプラズマに付勢する電磁場を生み出すように構成される。次いで、プラズマは、基板支持体２０４の上に配置された基板上に１つまたは複数のフィルムまたは層を形成する。
ＨＤＰ設備２００は、高イオン化効率および低プラズマ損傷をもたらす、約１０１１ｃｍ３から約１０１２ｃｍ３の高プラズマ密度、および約１０２ｅＶ未満の低イオン衝撃エネルギーを使用することにより、基板上に防湿フィルムなどのＨＤＰ ＣＶＤフィルムを堆積させるかまたは形成するように構成される。ＨＤＰ設備２００は、摂氏約２５０度未満などの低い温度で高品質のフィルムを形成するために利用することができ、アーク放電確率が低い高堆積速度を有する。ＨＤＰ設備２００のイオン／ラジカル束およびエネルギーは、ソース電力およびバイアス電力によって別々に制御される。その上、防湿層を堆積させるためにＨＤＰ設備２００を利用すると、防湿層が広範囲のＲＩ制御を有する低ＲＩをもつことが可能になる。
反対に、ＣＣＰ設備によって形成されるかまたは堆積したＣＶＤフィルムは、通常、約１０９ｃｍ３から約１０１０ｃｍ３の低プラズマ密度、および約１０２ｅＶよりも大きい高イオン衝撃エネルギーを有し、低イオン化効率および高プラズマ損傷をもたらす。その上、ＣＣＰ設備によって形成されたフィルムは、摂氏約２５０度未満などの低い温度で堆積したとき低い品質を有し、ＣＣＰ設備はアーク放電確率が高い低堆積速度を有する。ＣＣＰ設備のイオン／ラジカル束およびエネルギーは、ソース電力のみによって制御される。
図３は、一実施形態による、その上に配置された薄膜封入（ＴＦＥ）構造３１４を有するディスプレイデバイス３００の概略断面図である。ディスプレイデバイス３００は基板３０２を備える。基板３０２は、シリコン含有材料、ガラス、ポリイミド、または、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）もしくはポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）などのプラスチックから作られる場合がある。発光デバイス３０４は、基板３０２の上に配置される。発光デバイス３０４は、ＯＬＥＤ構造または量子ドット構造であり得る。コンタクト層（図示せず）は、発光デバイス３０４と基板３０２との間に配置される場合があり、コンタクト層は基板３０２および発光デバイス３０４とコンタクトしている。
キャッピング層３０６は、発光デバイス３０４および基板３０２の上方に配置される。キャッピング層３０６は、約１．７から約１．８の屈折率を有する場合がある。薄い金属層（図示せず）は、キャッピング層３０６の上方に配置される場合がある。第１のバリア層３０８は、キャッピング層３０６または薄い金属層の上に配置される。緩衝層３１０は、第１のバリア層３０８の上に配置される。第２のバリア層３１２は、緩衝層３１０の上に配置される。第１のバリア層３０８、緩衝層３１０、および第２のバリア層３１２は、ＴＦＥ構造３１４を構成する。第１のバリア層３０８および第２のバリア層３１２は、防湿フィルムまたは防湿層である。
緩衝層３１０は、約１．５の屈折率を有する有機材料を含む場合がある。緩衝層３１０は、プラズマ重合ヘキサメチルジシロキサン（ｐｐ－ＨＭＤＳＯ）、フッ素化プラズマ重合ヘキサメチルジシロキサン（ｐｐ－ＨＭＤＳＯ：Ｆ）、およびヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳＮ）などの有機ケイ素化合物を含む場合がある。あるいは、緩衝層３１０は、炭化水素化合物によって構成されたポリマー材料であり得る。ポリマー材料は化学式ＣｘＨｙＯｚを有することができ、ｘ、ｙ、およびｚは整数である。一実施形態では、緩衝層３１０は、ポリアクリル酸塩、パリレン、ポリイミド、ポリテトラフルオロエチレン、フッ素化エチレンプロピレンのコポリマー、ペルフルオロアルコキシコポリマー樹脂、エチレンおよびテトラフルオロエチレンのコポリマー、パリレンからなるグループから選択される場合がある。一具体例では、緩衝層３１０はポリアクリル酸塩またはパリレンである。
第１のバリア層３０８は、図２のＨＤＰ設備２００などのＨＤＰ設備を利用して、図１のＣＶＤ装置１０１などのＨＤＰ ＣＶＤチャンバ内に堆積する場合がある。第１のバリア層３０８は、窒化ケイ素（ＳｉＮ）、酸化ケイ素（ＳｉＯ）、および酸窒化ケイ素（ＳｉＯＮ）からなるグループから選択された材料から構成される。さらに、ＴＦＥ構造３１４の各層は、図２のＨＤＰ設備２００などのＨＤＰ設備を利用して、図１のＣＶＤ装置１０１などのＨＤＰ ＣＶＤチャンバ内に堆積する場合がある。ＣＶＤチャンバのパージは、汚染のリスクを最小限にするためにサイクル間で実行される場合がある。
ＩＣＰ ＨＤＰ設備を使用して第１のバリア層３０８を堆積させるために、電力周波数は約２ＭＨｚから約１３．５６ＭＨｚであり得る。ＭＷ ＨＰＤ設備を使用して第１のバリア層３０８を堆積させるために、電力周波数は、約２．４５ＧＨｚなどの約２．４ＧＨｚと約２．５ＧＨｚとの間であり得る。第１のバリア層は、高イオン化効率および低プラズマ損傷をもたらす、約１０１１ｃｍ３から約１０１２ｃｍ３の高プラズマ密度、および約１０２ｅＶ未満の低イオン衝撃エネルギーを使用して堆積する。第１のバリア層３０８は、摂氏約２５０度未満などの低い温度で、かつアーク放電確率が低い高堆積速度で、高品質フィルムとして堆積する。第１のバリア層３０８がＳｉＯを含む一実施形態では、第１のバリア層３０８は、摂氏約１００度の温度で、かつ毎分約２０００オングストロームの速度で堆積する場合がある。第１のバリア層３０８がＳｉＮを含む別の実施形態では、第１のバリア層３０８は、摂氏約１００度の温度で、かつ毎分約１，０００オングストロームの速度で堆積する場合がある。
その上、ＨＤＰ設備を使用して第１のバリア層３０８を堆積させると、第１のバリア層３０８が約１．４から２．１の屈折率（ＲＩ）および約ゼロの低い吸収係数（ｋ）を有することが可能になり、それにより、第１のバリア層３０８がＵＶ波長でゼロまたは非ゼロの吸収を有する結果になる。ＨＤＰ設備を使用して堆積した第１のバリア層３０８は、約２，０００オングストローム未満などの約３，０００オングストローム未満の厚さをさらに有し、それにより、バリアの厚さ要件が低減され、屈曲／折り畳み応力が低減され、第１のバリア層３０８を堆積させるために必要な時間が削減される。その上、ＨＤＰ設備により、第１のバリア層３０８が、酸化を引き起こさずに、側壁にまたは側壁バリアとして容易に堆積することが可能になり、側壁バリアの厚さ要件が低減される。
一実施形態では、第１のバリア層３０８はＳｉＮを含み、ＳｉＨ４ガスおよびＮＨ３ガスがＳｉＮの第１のバリア層３０８を堆積させるためにチャンバに導入される。たとえば、約１００ｓｃｃｍのＳｉＨ４および約６００ｓｃｃｍのＮＨ３が使用される場合がある。約１２０ｍトールのチャンバ圧、約２ＭＨｚのＩＣＰ電力周波数、約３，０００Ｗの電力、および約１．７２５Ｗ／ｃｍ２の電力密度が約３００秒間印加される場合がある。
ＨＤＰ設備を利用するとき、ＳｉＮを含む第１のバリア層３０８は、毎分約３２５オングストロームの湿式エッチング速度（ＷＥＲ）、約２．５２ｇ／ｃｍ３のフィルム密度、約１．９１から約１．９５のＲＩ、約１５０ＧＰａから約１６０ＧＰａの係数、摂氏４０度および１００％湿度における約５００オングストロームの深さまでの約１×１０－４ｇ／ｍ２／日から約３×１０－４ｇ／ｍ２／日の水蒸気透過速度（ＷＶＴＲ）、ならびにボイドが少ない高密度のＸＴＥＭ構造を有する場合がある。それに比べて、ＣＣＰ設備を利用するとき、ＳｉＮを含む第１のバリア層は、毎分約１３，６６０オングストロームのＷＥＲ、約２．１０ｇ／ｃｍ３のフィルム密度、約１００ＧＰａの係数、摂氏４０度および１００％湿度における約５，０００オングストロームの深さまでの約１×１０－４ｇ／ｍ２／日未満のＷＶＴＲ、ならびにいくつかの球形ボイドを有するＸＴＥＭ構造を有する場合がある。
別の実施形態では、第１のバリア層３０８はＳｉＯＮを含み、ＳｉＨ４ガス、Ｎ２Ｏガス、およびＮＨ３ガスがＳｉＯＮの第１のバリア層３０８を堆積させるためにチャンバに導入される。たとえば、約１００ｓｃｃｍのＳｉＨ４、約２００ｓｃｃｍから約５００ｓｃｃｍのＮＨ３、および約１００ｓｃｃｍから約４００ｓｃｃｍのＮ２Ｏが使用される場合がある。約１２０ｍトールのチャンバ圧、約２ＭＨｚのＩＣＰ電力周波数、約３，０００Ｗの電力、および約１．７２５Ｗ／ｃｍ２の電力密度が約３００秒間印加される場合がある。
ＨＤＰ設備を利用するとき、ＳｉＯＮを含む第１のバリア層３０８は、毎分約３，０００オングストロームのＷＥＲ、約２．１３ｇ／ｃｍ３から約２．２６ｇ／ｃｍ３のフィルム密度、約１．４７から約１．８４のＲＩ、ならびに摂氏４０度および１００％湿度における約２，０００オングストロームの深さまでの約１×１０－４ｇ／ｍ２／日から約７×１０－４ｇ／ｍ２／日のＷＶＴＲを有する場合がある。それに比べて、ＣＣＰ設備を利用するとき、ＳｉＯＮを含む第１のバリア層は、毎分約２０，０００オングストロームのＷＥＲ、約２．０４ｇ／ｃｍ３のフィルム密度、ならびに摂氏４０度および１００％湿度における約１０，０００オングストロームの深さまでの約１×１０－４ｇ／ｍ２／日未満のＷＶＴＲを有する場合がある。
さらに別の実施形態では、第１のバリア層３０８はＳｉＯを含み、ＳｉＨ４ガスおよびＮ２ＯガスがＳｉＯの第１のバリア層３０８を堆積させるためにチャンバに導入される。たとえば、約３０ｓｃｃｍのＳｉＨ４および約１，０００ｓｃｃｍのＮ２Ｏが使用される場合がある。約１２０ｍトールのチャンバ圧、約２ＭＨｚのＩＣＰ電力周波数、約４，０００Ｗの電力、および約２．３００Ｗ／ｃｍ２の電力密度が約１３０秒間印加される場合がある。
ＨＤＰ設備を利用するとき、ＳｉＯを含む第１のバリア層３０８は、毎分約３，４００オングストロームのＷＥＲ、約２．０９ｇ／ｃｍ３のフィルム密度、約１．４６のＲＩ、ならびに摂氏４０度および１００％湿度における約２，０００オングストロームの深さまでの約１×１０－３ｇ／ｍ２／日のＷＶＴＲを有する場合がある。それに比べて、ＣＣＰ設備を利用するとき、ＳｉＯを含む第１のバリア層は、毎分約２０，０００オングストロームのＷＥＲを有し、防湿性状をもたない場合がある。
第２のバリア層３１２は、ＳｉＮ、ＳｉＯ、およびＳｉＯＮからなるグループから選択された材料から構成される。第２のバリア層３１２は、第１のバリア層３０８と同じ材料または異なる材料を含む場合がある。いくつかの実施形態では、第２のバリア層３１２は、図１のＣＶＤ装置１０１および図２のＨＤＰ設備２００を使用する上述された同じプロセスおよびパラメータを使用して堆積する。そのため、低温度でＨＤＰ設備を使用して堆積した第１のバリア層３０８および／または第２のバリア層３１２は、低いＲＩおよび約ゼロの低い吸収係数を有する、品質が高く、薄く、高密度の防湿層である。
一実施形態では、ＴＦＥ構造３１４は、発光デバイス３０４を含む基板３０２をＨＤＰ ＣＶＤチャンバの中に置くことによって形成される。キャッピング層３０６は、ＣＶＤチャンバ内の発光デバイス３０４の上に堆積する場合があるか、またはキャッピング層３０６は、チャンバの中に置かれたときに発光デバイスの上にすでに堆積している場合がある。第１のバリア層３０８は、上述されたプロセスにより、チャンバ内でキャッピング層３０６の上に堆積する。
次いで、緩衝層３１０は、ＣＶＤプロセスにより、チャンバ内で第１のバリア層３０８の上方に堆積する。異なる前駆体が堆積プロセスに使用されるので、緩衝層３１０を堆積させるより前に、第１のバリア層３０８を堆積させた後にパージステップが実行される。緩衝層３１０が堆積した後に、別のパージステップが実行される。第２のバリア層３１２は緩衝層３１０の上方に堆積し、第２のバリア層３１２は、第１のバリア層３０８と同じプロセス条件下で堆積する場合がある。
図４は、様々な実施形態による、ディスプレイデバイス内で利用される薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）４００の概略断面図である。ＴＦＴ４００は金属酸化物ＴＦＴであり得る。ＴＦＴ４００は基板４０２を備える。基板４０２は、シリコン含有材料、ガラス、ポリイミド、または、ＰＥＴもしくはＰＥＮなどのプラスチックから作られる場合がある。ゲート電極４０４は、基板４０２の上に配置される。ゲート電極４０４は、数ある中で、銅、タングステン、タンタル、アルミニウムを含む場合がある。ゲート絶縁層４０６は、ゲート電極４０４および基板４０２の上方に配置される。
半導体層４０８は、ゲート絶縁層４０６の上方に配置される。半導体層４０８は、数ある中で、金属酸化物半導体材料、インジウムガリウム亜鉛酸化物（ＩＧＺＯ）などの金属酸窒化物半導体材料、またはアモルファスシリコン、結晶シリコン、およびポリシリコンなどのシリコンを含む場合がある。ドレイン電極４１２およびソース電極４１４は、半導体層４０８の上に配置される。ドレイン電極４１２は、ソース電極４１４から間隔をあけてソース電極４１４に隣接する。ドレイン電極４１２およびソース電極４１４は、各々、数ある中で、銅、タングステン、タンタル、アルミニウムを含む場合がある。パッシベーション層４１０は、半導体層４０８、ドレイン電極４１２、およびソース電極４１４の上方に配置される。パッシベーション層４１０およびゲート絶縁層４０６は、防湿フィルムまたは防湿層である。
パッシベーション層４１０およびゲート絶縁層４０６は、各々、図２のＨＤＰ設備２００などのＨＤＰ設備を利用して、図１のＣＶＤ装置１０１などのＨＤＰ ＣＶＤチャンバ内に堆積する場合がある。ゲート絶縁層４０６が最初に堆積し、半導体層４０８がその後に続き、パッシベーション層４１０がその後に続く。パッシベーション層４１０およびゲート絶縁層４０６は、各々別々に、図３の第１のバリア層３０８と同じ材料を含む。パッシベーション層４１０およびゲート絶縁層４０６は、各々、ＳｉＮ、ＳｉＯ、およびＳｉＯＮからなるグループから選択された材料から構成される場合がある。チャンバは、各層の堆積の間にパージされる場合がある。
パッシベーション層４１０およびゲート絶縁層４０６は、各々、高イオン化効率および低プラズマ損傷をもたらす、約１０１１ｃｍ３から約１０１２ｃｍ３の高プラズマ密度、および約１０２ｅＶ未満の低イオン衝撃エネルギーを使用して基板上に堆積する場合がある。ＩＣＰ ＨＰＤ設備の場合、電力周波数は、約２ＭＨｚから約１３．５６ＭＨｚであり得る。ＭＷ ＨＰＤ設備の場合、電力周波数は、約２．４５ＧＨｚなどの約２．４ＧＨｚと約２．５ＧＨｚとの間であり得る。パッシベーション層４１０およびゲート絶縁層４０６は、各々、摂氏約２５０度未満などの低い温度で高品質、高密度のフィルムとして堆積する。パッシベーション層４１０および／またはゲート絶縁層４０６がＳｉＯを含む一実施形態では、パッシベーション層４１０および／またはゲート絶縁層４０６は、摂氏約１３０度の温度で、かつ毎分約２，０００オングストロームの速度で堆積する場合がある。パッシベーション層４１０および／またはゲート絶縁層４０６がＳｉＮを含む別の実施形態では、パッシベーション層４１０および／またはゲート絶縁層４０６は、摂氏約１３０度の温度で、かつ毎分約１０００オングストロームの速度で堆積する場合がある。
その上、ＨＤＰ設備を使用してパッシベーション層４１０および／またはゲート絶縁層４０６を堆積させると、パッシベーション層４１０および／またはゲート絶縁層４０６が約１．４から２．１の屈折率および約ゼロの低い吸収係数（ｋ）を有することが可能になり、それにより、パッシベーション層４１０および／またはゲート絶縁層４０６がＵＶ波長でゼロまたは非ゼロの吸収を有する結果になる。ＨＤＰ設備を使用して堆積したパッシベーション層４１０および／またはゲート絶縁層４０６は、各々、約２，０００オングストローム未満などの約３，０００オングストローム未満の厚さを有し、それにより、バリアの厚さ要件が低減され、屈曲／折り畳み応力が低減され、パッシベーション層４１０および／またはゲート絶縁層４０６を堆積させるために必要な時間が削減される。その上、ＨＤＰ設備により、パッシベーション層４１０および／またはゲート絶縁層４０６が、酸化を引き起こさずに、側壁にまたは側壁バリアとして容易に堆積することが可能になり、側壁バリアの厚さ要件が低減される。
一実施形態では、パッシベーション層４１０および／またはゲート絶縁層４０６はＳｉＮを含み、ＳｉＨ４ガスおよびＮＨ３ガスがＳｉＮのパッシベーション層４１０および／またはＳｉＮのゲート絶縁層４０６を堆積させるためにチャンバに導入される。たとえば、約１００ｓｃｃｍのＳｉＨ４および約６００ｓｃｃｍのＮＨ３が使用される場合がある。約１２０ｍトールのチャンバ圧、約３，０００ＭＨｚのＩＣＰ電力周波数、および約１．７２５Ｗ／ｃｍ２の電力密度が約３００秒間印加される場合がある。
ＨＤＰ設備を利用するとき、ＳｉＮを含むパッシベーション層４１０および／またはゲート絶縁層４０６は、毎分約３２５オングストロームのＷＥＲ、約２．５２ｇ／ｃｍ３のフィルム密度、約１．９１から約１．９５のＲＩ、約１５０ＧＰａから約１６０ＧＰａの係数、摂氏４０度および１００％湿度における約５００オングストロームの深さまでの約１×１０－４ｇ／ｍ２／日から約３×１０－４ｇ／ｍ２／日のＷＶＴＲ、ならびにボイドが少ない高密度のＸＴＥＭ構造を有する場合がある。それに比べて、ＣＣＰ設備を利用するとき、ＳｉＮを含むパッシベーション層および／またはゲート絶縁層は、毎分約１３，６６０オングストロームのＷＥＲ、約２．１０ｇ／ｃｍ３のフィルム密度、約１００ＧＰａの係数、摂氏４０度および１００％湿度における約５０００オングストロームの深さまでの約１×１０－４ｇ／ｍ２／日未満のＷＶＴＲ、ならびにいくつかの球形ボイドを有するＸＴＥＭ構造を有する場合がある。
別の実施形態では、パッシベーション層４１０および／またはゲート絶縁層４０６はＳｉＯＮを含み、ＳｉＨ４ガス、Ｎ２Ｏガス、およびＮＨ３ガスがＳｉＯＮのパッシベーション層４１０および／またはＳｉＯＮのゲート絶縁層４０６を堆積させるためにチャンバに導入される。たとえば、約１００ｓｃｃｍのＳｉＨ４、約２００ｓｃｃｍから約５００ｓｃｃｍのＮＨ３、および約１００ｓｃｃｍから約４００ｓｃｃｍのＮ２Ｏが使用される場合がある。約１２０ｍトールのチャンバ圧、約３，０００ＭＨｚのＩＣＰ電力周波数、および約１．７２５Ｗ／ｃｍ２の電力密度が約３００秒間印加される場合がある。
ＨＤＰ設備を利用するとき、ＳｉＯＮを含むパッシベーション層４１０および／またはゲート絶縁層４０６は、毎分約３，０００オングストロームのＷＥＲ、約２．１３ｇ／ｃｍ３から約２．２６ｇ／ｃｍ３のフィルム密度、約１．４７から約１．８４のＲＩ、ならびに摂氏４０度および１００％湿度における約２，０００オングストロームの深さまでの約１×１０－４ｇ／ｍ２／日から約７×１０－４ｇ／ｍ２／日のＷＶＴＲを有する場合がある。それに比べて、ＣＣＰ設備を利用するとき、ＳｉＯＮを含むパッシベーション層および／またはゲート絶縁層は、毎分約２０，０００オングストロームのＷＥＲ、約２．０４ｇ／ｃｍ３のフィルム密度、ならびに摂氏４０度および１００％湿度における１０，０００オングストロームの深さまでの約１×１０－４ｇ／ｍ２／日未満のＷＶＴＲを有する場合がある。
さらに別の実施形態では、パッシベーション層４１０および／またはゲート絶縁層４０６はＳｉＯを含み、ＳｉＨ４ガスおよびＮ２ＯガスがＳｉＯのパッシベーション層４１０および／またはＳｉＯのゲート絶縁層４０６を堆積させるためにチャンバに導入される。たとえば、約３０ｓｃｃｍのＳｉＨ４および約１，０００ｓｃｃｍのＮ２Ｏが使用される場合がある。約１２０ｍトールのチャンバ圧、約４，０００ＭＨｚのＩＣＰ電力周波数、および約２．３００Ｗ／ｃｍ２の電力密度が約１３０秒間印加される場合がある。
ＨＤＰ設備を利用するとき、ＳｉＯを含むパッシベーション層４１０および／またはゲート絶縁層４０６は、毎分約３，４００オングストロームのＷＥＲ、約２．０９ｇ／ｃｍ３のフィルム密度、約１．４６のＲＩ、ならびに摂氏４０度および１００％湿度における約２，０００オングストロームの深さまでの約１×１０－３ｇ／ｍ２／日のＷＶＴＲを有する場合がある。それに比べて、ＣＣＰ設備を利用するとき、ＳｉＯを含むパッシベーション層および／またはゲート絶縁層は、毎分約２０，０００オングストロームのＷＥＲを有し、防湿性状をもたない場合がある。
ＴＦＥ構造３１４およびＴＦＴ４００は、ＨＤＰ設備を使用して低い温度で品質が高く、薄く、高密度の防湿フィルムを堆積させる２つの例示的な適用例である。他の適用例には、数ある中で、タッチスクリーンパネル、タッチセンサ、ポリイミド／無色ポリイミド（ＰＩ／ＣＰＩ）、活性化領域内の孔（ＨＩＡＡ）、および低温ポリシリコン（ＬＴＰＳ）向けの防湿層が含まれる。そのため、低いＲＩ、およびＵＶ波長で低いかまたはゼロの吸収係数を有する、品質が高く、薄く、高密度のバリアフィルムは、ＨＤＰ設備を使用して低い温度で堆積することができる。バリアフィルムが薄いほど、バリアの厚さ要件が低減され、屈曲／折り畳み応力が低減され、バリア層を堆積させるために必要な時間が削減される。広範囲のＲＩ制御を有する光吸収が低くＲＩが低いバリア層は、ディスプレイの発光効率を高めることができる。
上記は本開示の実施形態を対象とするが、その基本的な範囲から逸脱することなく、本開示の他のさらなる実施形態が考案されてもよく、その範囲は以下の特許請求の範囲によって決定される。

Claims (15)

  1. バリア層を堆積させるための方法であって、
    高密度プラズマアレンジメントを備える化学気相堆積（ＣＶＤ）チャンバ内に基板を配置することと、
    摂氏約２５０度未満の温度、約２ＭＨｚから約１３．５６ＭＨｚの電力周波数、および約１０１１ｃｍ３から約１０１２ｃｍ３のプラズマ密度にある前記高密度プラズマアレンジメントを使用して、前記基板の上にバリア層を堆積させることと
    を含む、方法。
  2. 前記バリア層が、薄膜封入構造の第１のバリア層または第２のバリア層である、請求項１に記載の方法。
  3. 前記バリア層が、薄膜トランジスタのパッシベーション層またはゲート絶縁層である、請求項１に記載の方法。
  4. 前記バリア層が、約２ＭＨｚから約１３．５６ＭＨｚの誘導結合プラズマ電力周波数を使用して堆積される、請求項１に記載の方法。
  5. 前記バリア層が、約２ＧＨｚから約３ＧＨｚのマイクロ波電力周波数を使用して堆積される、請求項１に記載の方法。
  6. 高密度プラズマＣＶＤチャンバを使用して堆積した第１のバリア層であって、前記第１のバリア層が、酸窒化ケイ素、窒化ケイ素、および酸化ケイ素からなるグループから選択された材料を含み、前記第１のバリア層が、約３，０００オングストローム未満の厚さ、約１．４５と１．９５との間の屈折率、および約ゼロの吸収係数を有する、第１のバリア層と、
    前記第１のバリア層の上に配置された緩衝層と、
    前記緩衝層の上に配置された第２のバリア層と
    を備える、薄膜封入構造。
  7. 前記第１のバリア層または前記第２のバリア層が、窒化ケイ素を含み、約１．９１と約１．９５との間の屈折率を有する、請求項６に記載の薄膜封入構造。
  8. 前記第１のバリア層または前記第２のバリア層が、酸窒化ケイ素を含み、約１．４７と約１．８４との間の屈折率を有する、請求項６に記載の薄膜封入構造。
  9. 前記第１のバリア層または前記第２のバリア層が、酸化ケイ素を含み、約１．４６の屈折率を有する、請求項６に記載の薄膜封入構造。
  10. 前記第２のバリア層が、前記高密度プラズマＣＶＤチャンバを使用して堆積され、前記第２のバリア層が、酸窒化ケイ素、窒化ケイ素、および酸化ケイ素からなるグループから選択された材料を含み、前記第２のバリア層が、約３，０００オングストローム未満の厚さ、約１．４５と１．９５との間の屈折率、および約ゼロの吸収係数を有する、請求項６に記載の薄膜封入構造。
  11. バリア層を堆積させるための方法であって、
    高密度プラズマアレンジメントを備えるＣＶＤチャンバ内に基板を配置することと、
    摂氏約２５０度未満の温度、約２ＭＨｚから約１３．５６ＭＨｚの誘導結合プラズマ電力周波数、および約１０１１ｃｍ３から約１０１２ｃｍ３のプラズマ密度にある前記高密度プラズマアレンジメントを使用して前記基板の上にバリア層を堆積させることであって、前記バリア層が、約３，０００オングストローム未満の厚さ、約１．４５と１．９５との間の屈折率、および約ゼロの吸収係数を有する、バリア層を堆積させることと
    を含む、方法。
  12. 前記バリア層が、酸窒化ケイ素、窒化ケイ素、および酸化ケイ素からなるグループから選択された材料を含む、請求項１１に記載の方法。
  13. 前記バリア層が発光デバイスの上に堆積する、請求項１１に記載の方法。
  14. 前記バリア層が、薄膜封入構造の第１のバリア層または第２のバリア層である、請求項１１に記載の方法。
  15. 前記バリア層が、薄膜トランジスタのパッシベーション層またはゲート絶縁層である、請求項１１に記載の方法。
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