TWI316735B

TWI316735B - Method to improve transmittance of an encapsulating film

Info

Publication number: TWI316735B
Application number: TW095128918A
Authority: TW
Inventors: Tae Kyung Won; Sanjay Yadav
Original assignee: Applied Materials Inc
Priority date: 2005-09-15
Filing date: 2006-08-07
Publication date: 2009-11-01
Also published as: TW200710956A; KR101135775B1; CN101512728A; KR20080046734A; WO2007040798A3; US7214600B2; JP5544086B2; WO2007040798A2; CN101512728B; JP2009509036A; US20060078677A1

Description

1316735 九、發明說明：【發明所屬之技術領域】本聲明實施例大致係有關於以化學氣相沉積處理來沉積4膜。詳言之，本發明係有關用來沉積薄膜至大面積基板上的方法。【先前技術】近年來’由於有機發光二極體（OLED)顯示器具有反應時間陕觀賞視角大、高對比、重量輕、低耗電及可於各式基板上操作等優點，因此較液晶顯示器（LCDs)更常被用於各種顯示應用中。0LED的實際應用（如第！圖所示）可利用架在基板101上且夾在兩電極1〇2、ι〇4間之有機材料層來達成。舉例來說，兩有機層（與習知單一有機層不同）（其包括一層可單極（洞）傳輸的層及用來電致發光的另一層）可與一陽極層和一陰極層一起使用，以降低OLED顯示器所需的操作電壓。該陰極層一般包括一金屬材料且該陽極層可包括一透明材料（例如，銦錫氧化物（IT〇)材料），沉積在底部與基材鄰接處或沉積在該0LED頂部用以分別在一底發射元件或一頂發射元件中發光。有機薄膜電晶體（TFT)元件、主動陣列元件及其他元件均可包括另外的其他結構，例如TFT結構。多年來，顯示器元件層已發展成多層結構，每一層均具有不同的功能。舉例來說，一有機層積疊可包含一注入電洞層、一傳送電洞層、一發射層、一傳送電子層及一注入電子 5 1316735 . -A知隹恿搆―〇LED胞時，並非全部5層有機材要。舉例來說，在某些情況下，只需要-傳送電洞層 • ㈣°當—適當電位（典型情況是幾伏特）被施加至該 ^ 胞時，所注人的正電荷與負電荷會在該發射層105中合，而產生光（即，電致冷光）。該有機層的結構以及的陽極與陰極係用來使發散層巾的再結合步驟最大化能將從OLED元件所發出的光最大化。 • 除了用在〇LED中的有機材料外，也已研發出許供小分子、㈣有機發光二極體（F〇LED)及聚合物發體（PLED)顯示器用的聚合物材料。許多這種有機及聚料係可供在多種基板上製造複雜、多層元件，使其成透明多色顯示器應用（例如，薄型平面顯示器（FpD)、機雷射及有機光學放大器）的理想材料。顯示器的使用當短，特徵是EL效率降低及驅動電位升高，造成其主要原因是該有機或聚合性材料劣辯形成不發光 (non-emissive dark spots)，及該有基層在約55r或以 φ 溫結晶所致’例如傳送電洞之材料會在室溫下出現結此，需要這些材料的低溫沉積製程，例如，約1 〇〇〇C 溫0 . 此外’出現材料劣化及形成不發光之暗點的原因納入水分或氧氣。舉例來說’已知暴露在潮濕環境下一般作為發射層使用之8-羥基喹啉鋁（Alq3)出現結晶陰極出現分層現象，因此’該不發光的暗點將會隨著變大。此外，已知暴露在空氣或氧氣下也會造成陰極料都需及一發 OLED 重新結所選擇 ’因而多可供光二極合性材為各種電動有哥命相劣4匕的的暗點上的向晶。因或更低也包括會誘發，造成時間而 ί氧化， 6 1316735 而二有目ΓΓ水或氧氣反應後，該有機材料即不再具有材料作為包封層部=示器製造商係使用金屬罐或破璃罐攻擊。使用-箱中的有機枯料不受水或氧氣的料點附到基拓先可硬化的環氧樹脂珠將金屬或玻璃材穿透樹脂並傷害元件。刀還疋可…地的其=用::如學氣相沉積法(。EC，製備而成 (Si0)之類的無機材二：：化邦i0N)及氧化矽氣_…的包封：障:類::—= 將一包封/阻陸® , 如弟1圖所不， 102 ㈨積在基板1G1的頂部上以保護電極積製程^方的有機材料1G3。但是，非常難以低溫沉層較不P生這類可阻絕水氣的無機包封材料，因為所得模緊在且具有南缺陷的針孔狀結構有機層中殘留的水氣會促“… 的疋’須知 …亦然。此外，包封時被陷在其中的氧氣及水氣二將會與陰極和有機材料接觸的該0咖元件令；致二點的形成’此係造成则D元件失效的主要原因。因：致暗良好的包封/阻障層也需要低水氣傳輸率（WVTR)。當以薄膜無機氮切_)相關材料作為包封/阻障出現其他問題。如果包封層具有足夠厚度，可氧氣及水分，豆诵赍士成 β rrt *, ®丨且絕板表面黏合，導致里自基板表面服’且因為太厚而無法與基一等致’'自基板表面脫離或出現縫隙，特別8 乂南溫及高濕氣環境下。如杲白封思# 疋哀兗下如果包封層太薄，將無法改善黏性與 7

*1316735 熱安定性，因為其將因厚度不足而無法作為水氣的阻障因此，將會需要額外的層或其他方式來解決問題。舉說，吾人之前曾交替使用一或多介電材料層和一或多無封/阻障層來改善隔絕水及熱應力效果並保護其下方件。但疋，儘管具有良好可阻絕水氣的效果，該低介電材料並沒有很透明且當有多層一起使用時，透光性更差此，交替形成的低介電常數材料層並不適合某些需要從多層中發光的應用。第2圖示出不同厚度之低介電常數層與可見光光譜中的發光程度兩者間的直接依附關係 240代表最厚的膜層且線21〇代表最薄的膜層，線21〇、 23 0、240四個介電常數材料層的透光度在低波長下特另其將直接影響這些波長下的發光品質，導致顏色顯示不因此’亟需一種可沉積多層能釋放應力之材料及阻障材料的方法，使大面積基板具有較佳的透光度。【内容】因此，本發明實施例大致係提供一種用以沉積一包層（an encapsulating film)至一基板上的方法及設備。在施例中，一種用以形成一多層的包封膜層至一基板（其係在一基板處理系統中）上的方法，包含：藉由傳送一第一化合物進入該基板處理系統中而沉積多數之含梦無機層至該基板表面上。該方法更包含在约200 °C或更低的溫度下，傳送一前驅物混合物至該基板處理系統中而於多含矽無機阻障層之間沉積一或多含碳材料層和/或與層。例來機包的元常數 °因包封材料。線 220 ' 丨J差， :佳。包封/ 封膜一實置放含梦阻障基板一或該一 8

1316735 或多含石夕無機阻障層交替沉積該一或多含碳材料前驅物混合物包含以下成份：一含碳化合物、一合物及一含氮化合物。在另一實施例中，本發明提供一種用以在-係位於一基板處理系統中）之一多層的包封膜層晶形碳層的方法，包含：傳送一含碳氫化物之前供沉積非晶形碳層之用；傳送一適以改善該非晶層均一性的氫氣進入該基板處理系統中；及傳送該非晶形碳層之透光度至可見光譜内所有波長約之含矽前驅物及一含氮前驅物進入該基板處理系法更包括控制基板溫度至約1 5 0 °C或更低，產生積該非晶形碳層至該基板表面；並沉積該非晶形上直到獲得該非晶形碳層之一欲求厚度為止。在另一實施例中，本發明提供一種在一基板用以沉積一包封層至一基板上的方法，其中該包或多層之含矽無機組障材料及含碳材料。該方法用以沉積一含矽無機阻障層之第一前驅物混合板處理系統中；傳送一氫氣至該基板處理系統中板溫度至約1 5 0 °c或以下，並產生一電漿以沉積阻障層至該基板表面上。該方法更包括傳送用以電常數材料層之第二前驅物混合物及傳送一氫板處理系統中；控制該基板溫度至約1 5 0 °C或以電漿以沉積該含碳材料層至該含矽無機阻障層表層，其中該第二含矽化 -基板上（其中形成一非驅物，其係形碳層之膜一適以改善 8 0 %或以上統中。該方一電漿以沉碳層至基板處理系統中封層具有一包括傳送一物進入該基 ;控制該基該含矽無機沉積一低介氣進入該基下並產生一面。該第二 9

*1316735 前驅物混合物包含含板氣化物之前驅物、一及一含氣之前驅物。該包封層被'儿積在該基板度約為15，000人或以上的膜層為止。在本發明另一實施例中，提供一種在一基用以在一基板之〆多層的包封層上形成一非法，包括以第一流速傳送一含破氫化物之前驅晶形碳層’及傳送一適以改善該非晶形碳層之氫氣進入該基板處理系統中。該方法更包括以送一含石夕前艇物及以一第三流速傳送一含氣基板處理系統中；控制該基板溫度在約1 5 0 =>c 該基板處理系統中產生一電漿一段時間，其中該第二流速之比為4: 1或更高，以便沉積該非基板表面並以發摻雜該非晶形碳層。在本發明另一實施例中，提供一用以沉至一基板上的設備。該設備包括，一基板支一製程室中用以支撑—基板’例如大面積基被耦合至該製程室以於該製程室中提供電漿供應源係被耦合至該製程室；一或多含氮化柄合至該製程室；一氫氣供應源係被耦合至碳化合物供應源係被耦合至該製程室；及一麵合至該製程室中’用以在基板處理期間控約20(TC或以下並可適以沉積一包封層（& laye〇,該包封層具有一或多含碳材料層介: 含矽之前驅物上直到獲得厚板處理系統中晶形碳層的方物來形成該非膜層均一性的一第二流速傳前驅物進入該或以下；並在該第一流速與晶形碳層於該一低溫材料層座，其係位於 ;一 RF源其係一含梦化合物物供應源係被製程室；一含制器，其係被該基板溫度至 encapsulating 一或多含珍無 10 .1316735 積阻障層之間【實施方式】本發明大致係關於一種用以改良在一基板與沉積在該基板上之一膜/層之間的水阻障性及熱安定性效能的方法。本發明揭示如何利用一氫氣來降低膜層表面粗糙度，以在一基板表面上獲得一平滑的膜層表面及高度的膜層均一性。該沉積膜層的平滑表面更可防止水及氧氣從大氣環境滲透進入膜層中，並表現出相當低的水蒸氣穿透速率（water vap〇r transmission rate，VWTR)值。WVTR是平面面板顯示器產業中-種可代表水阻障效能的關鍵因子。此外，本發明提供一種用以沉積一包封/阻障層至一基板表面（例如，一顯示器元件），以大幅促進/延長該元件壽命的方法與設備。此外，本發明揭示一種用以在低、、W , v , 社低，皿下（例如，約20(TC或以下）沉積一低介電常數材料層至一士 .、寸層主大面積基板表面的方法，並克服如第2圖所示在介於43〇 57 〇nm間之低波長下所觀察到的低光穿透度。因此，本免月了k供含碳材料層在所有可見光光譜波長下（例如，在也土你在400 nmi900 n„^)的光穿透度至約80%或更高。該含碳材料層可以是一非晶报# u 非日日形兔材料、摻

材料 '一類似鑽石的碳材料、摻雜了妒， " S 含碳材料層和/或非晶形碳材料可作為二含石夕材料等等。該善膜層的均一性、膜層黏附性及岑^包封層的部分，以改 ^匕封層的熱安定性。因 11

1316735 此，可在一基板表面沉積—或多層之含碳材料或料作為一黏性強化層或熱應力放鬆層，以改善驾件等等之類的顯示器元件的阻水效能。本發明更提供可用來防止水及氧氣不致擴. 面的一單層的或多層的包封層。此單層包封層可無機阻障材料’例如氮化妙、氧氣化破、氧化珍等。該多層的包封層可包括一或多層阻障層及一材料層。該一或多層含碳材料層的功用係用來提和/或一或多阻障層的黏附性及熱安定性。在一實施例中’該一或多層含碳材料層係沉多層阻障層間。舉例來說，至少一層非晶形碳材一層阻障層係交錯地沉積在一基板表面上，例如件的表面上。在另一實施例中’在沉積一第一非晶形碳材先於一基板之一表面上沉積一第一阻障層，以提阻障效能。在另一實施例中，在一基板表面上沉包封層，使得可沉積一含矽無機阻障材料之最後該多層的包封層良好的水阻障效能。用於本發明的基材可以是半導體晶圓製造顯示器製造可用的圓形或多邊形形狀。平面面板的一長方形基板的表面積一般來說很大，例如毫米或以上，例如至少約3 0 0毫米乘約4 〇〇毫米，即平方毫米或以上。此外’本發明可用於任一元非晶形碳材 f如Ο L E D元敗至基板表 •^是一含碎、碳化矽等或多層含碳兩該包封層積在該一或料層及至少一顯示器元料層之前，供良好的水積一多層的一層來提供及平面面板顯示器可用 1約500平方 ’約 12〇,〇〇〇件中’例如 12 Ϊ316735 OLED、 FOLED、pled、

有機TFT 主動矩陣列、

列、頂部發射元件、底部發射元件、太陽電池等，以下任-種’包括m'玻璃基板、金屬基板、 (例如，聚乙烯對苯二曱酸醋（pet)、聚乙烯萘酸I 等）塑膠環氧樹脂膜層等等。對頂部發射元件及主件來說，特別需要改善的光穿透度及位在_元件頂包封/阻障層。

沉積至少一含碳材料層牟發明態樣提供沉積一含碳材料層，其具有光光譜波長下，例如，在400 nm至900 nm間改度。此改良效果對介於43 0 nm至570 nm間的波長著。具有低於約4之介電常數值之含碳材料層的非晶型碳材料。含碳材料層的其他例子包括含碳材料、掺雜了矽的碳材料、摻雜了碳的矽材料、碳材料等等。

第3圖的流程圖顯示依據本發明一實施例所進方法3〇0。在步驟31〇中，將一基板置放在一處理室積一含碳材料（例如’非晶形碳材料層）在該基板上在步驟320中，將用以沉積該非晶形碳材料層驅物組成的混合物傳送至該處理室中。有多種氣體供選擇以沉積該含碳材料層，以下將提供該等氣體非窮盡實例。一般來說，該氣體混合物可包括一或合物和/或碳氫化物。適當的有機含碳化物包括脂肪被動矩障且可以是塑膠犋層旨（PEM)等動陣列元部的透明 -所有可見的光穿透 -說最為顯實例為— 、介電常數丨似鑽石的行的沉積中’以沉〇之—由前混合物可混合物的多含碳化性有機化 13 P316735 合物、環狀有機化合物或其之組合。脂肪性有機化合物可為直鏈或具有枝鏈結構且包含有一或多個碳原子。有機含碳化合物在其有機基團中含有碳原子。該等有機基團可包括烷基、烯基、炔基、環己烯基、及芳基，及其之功能性衍生物。對尺寸為約400 mm X 約500 mm的基板來說，可以約1 0標準立方公分/分鐘（s c c m)或以上的流速，例如約1 0 0 s c c m至約 5 00 seem間的流速，傳送該含碳前驅物/化合物。

舉例來說，該含碳化合物的結構式可為CxHy，其中X介於1至8間，且y介於2至18間，包括（但不限於）乙炔（C2H2)、乙烷（C2H6)、乙烯（C2H4)、丙烯（C3H6)、丙炔（C3H4)、丙烷 (C3H8)、曱烷（CH4)、丁烷（C4H10)、丁烯（C4H8)、丁二烯 (CUH6)、苯（C6H6)、甲苯（C7H8)及其之組合。或者，可使用該含碳化合物的部份或全部氟化的衍生物，例如，C3F8或C4F8，來沉積一氟化的非晶形碳材料層，其可被稱為一非晶形氟化碳層。可組合使用該碳氫化物與該碳氫化物之氟化衍生物來沉積該非晶形碳材料層或非晶形氟化碳層。在步驟3 3 0中’可傳輸一含矽前驅物及一含氮前駆物潤該處理室中，以沉積出該非晶形碳材料層並改善該非晶形碳材料層的光穿透度。例示用以沉積該非晶形碳材料層的含矽前驅物可包括矽烷（SiH4)、全氟化矽烷（SiF4)、及乙矽烷（si2H6)等等。可以約1 0彳示準立方公分/分鐘（s c c m)或以上的流速，例如約2 〇 seem至約80 seem間的流速或約5 0 seem的流速，傳送該含石夕 14 1316735

前驅物/化合物。在一實施例中，該含碳化物之流速’較佳係在約3 : 1間以沉積出該含碳材料層，其中一實施例中，以該含石夕前驅物該含碳材料的光穿透度。 &的流速係高於該含矽化合或以上，例如約4 : 1或以上，大。P份為碳少部份為矽。在另來揭"雜所得的含碳材料並改善用以沉積該非晶形碳材料層 (NH3)、氮氣（N2)、氨氣與氣氣一氧化氮（NO)及其之組合等等的含氮前驅物可包括氨的組合、一氧化二氮（N20)、。舉例來說，用以沉積該非晶形碳材料層並改善光穿透度的含氮前驅物可以是氨（NH3)、或氮氣（N2) ’或是氨氣與氮氣的混合物，並由連接到處理室的個別氣體源傳送出來。例如’可以約1 00 sccm或以上的流速，例如約2 0 0 s c c m至約5 0 0 0 s c c m間的流速，較佳是約5 〇〇 seem至約1 500 seem的流速，傳送該含氮前驅物/化合物。在一實施例中，該含氮前驅物係用來改善該含碳材料的光穿透

度。當添加含梦前躁物及含氮前驅物作為氣體源時，可獲得更透明的非晶形域層。因此可改善所有可見光範圍内（即’在 400 nm至900 nm間）之光線的穿透度至約8〇°/°或以上，例如約 90%或以上，約95%或以上或約97%或以上。相反的，在沒有添加含矽前驅物及含氮前驅物時，所沉積的低介電常數非晶形碳材料並沒有很透明，在可見光範圍内的光穿透度極低，特別是在低波長的吁見光範圍内° 15 1316735 此外，可在該氣體混合物中添加多種氣體來改變該非晶形碳材料層的性質。以約5 seem或以上的流迷，例如約j 〇〇 seem至約600 0 seem間的流速，傳送一惰性氣體（即，氦、氬、氖、氙、氪等等）’以控制該非晶形碳材料層的密度及沉積速率。此外，添加的Hz和/或NH3可被用來控制該非晶形碳材料層中的氫比例，以控制該非晶形碳材料層的性質，例如反射性。舉例來說’可傳送氫氣至處理室中來提高膜層均一性 (降低％均一性測量和降低表面粗糙度）。當添加氫氣作為氣體源時，可獲得約+/-〗0%或以下，例如約+/_5%或以下或約 +/-3%或以下的膜層均一性。相反的，沒有添加氫氣時，所沉積的非晶形碳材料層非常粗糙且不均勻，所測量到的膜層均一性在+/-15%至約+/_35%間。沒有使用氫氣來改善膜層均一性時，在沉積多層時，其會對步覆蓋率（step c〇verage)產生較大的衝擊。具有較佳膜層均一性（一平滑且均勻的表面）的非晶形碳材料層明顯可改善步覆蓋率（step c〇verage)至約 8/%或以上，或甚至高達95¾或以上，且可良好地黏附在一多層積層之含矽無機阻障層之間。。在步驟340中，在處理室内施加一電場並產生電漿。該電場可藉由一電源來產生’例如無線電波電力 '微波頻率電力該電力可以電感式或電容式的方式耦合至該處理室◊可施加~ U.56 MHz RF電力至處理$中以於電力密度介於約瓦/平方公分至約8.6瓦/平方公分間，或是電力介於約i 〇〇瓦至約6000瓦間’形成電漿。較佳是供應一介於約…乃瓦/ 16 1316735 平方公分至約0.6瓦/平方公分間的電力密度至處理室中以形成電漿。可在約0.01 MHz至約300MHz間來提供該RF電力。玄RF電力可以連續方式或脈衝方式來提供。輕合rf電力至製程室以提高化合物的解離率，也可在化合物進入沉積室之則’以微波電力先將化合物解離。但是，可改變個別參數以於不同製程室與不同大小的基板上執行電漿製程。

可藉由一氣體分配系統而將該含碳化合物、該含石夕前驅物、該含氮前驅物、和/或氫氣自不同氣體供應源中引入至處理室中。該氣體分配系統大致係放置在距離將於其上沉積該非晶形碳層之基板約1 8 0密耳至約2 〇〇 0密耳的距離之處，例如約9 0 〇密耳。此外，該處理室壓力係維持在约1 〇〇毫牦耳至約2 0托耳間。在步驟350中，該具有高光穿透度的非晶形碳材料層係在約2 0 〇 °C或更低溫度的基板溫度下，例如介於約_ 2 〇至1 〇〇 °C間的基板溫度下，較佳係介於約2 〇。(：至8 0。(：間的基板溫度下’被沉積在該基板上。在一實施例中，一較佳的非晶形碳層係藉由以約100 seem至約5,000 scm間的流速，例如約200 seem的流速’將乙快供應至一電漿處理室中而被沉積。同時也以介於約10 seem至約200 seem間的流速，例如約50 seem 的流速來供應矽烷。以介於約300 seem至約2000 seem的流速，例如約1 000 seem的流速來供應氨氣和/或氮氣。以介於約1 00 seem至約2500 seem間的流速，例如約200 seem至約 600 seem的流速來添加氫氣到處理室申。 17 Ί316735 重複上述步驟直到獲得一欲求厚度的含碳材料層為止。上述製程參數可提供一典型介於約5 00入/分鐘或更高的沉積速率，例如介於約1 ,ΟΟΟΑ/分鐘至約2,000人/分鐘間的沉積速率，於習知平行板式無線電波（RF)電漿強化化學氣相沉積系統（PECVD)(購自加州，美商應用材料公司）之化學氣相沉積室中，來沉積該非晶形碳層。在此所提供的該非晶形碳沉積參數僅供闡述本發明概念之用，非用以限制本發明範

所沉積的非晶形碳材料包括碳及氫原子，其中碳原子與氫原子之比例係可調節的，從介於約1 0%氫至約60%氫間。控制該非晶形碳層中的氫的比例，以微調其光學性質、蝕刻選擇性及耐化學機械研磨特性。明確的說，隨著氫含量降低，沉積層的光學性質，例如折射率（η )及吸收係數（k )，會隨之增加。類似的，隨著氫含量降低，非晶形碳層的耐蝕刻性會跟著提高。此外，可調整用以沉積該非晶形碳材料之該含碳化合物與該含矽前驅物兩者間的流速比至約4 : 1間或以上，使得所沉積的該非晶形礙材料層中的碳含量高於矽含量。此外，實驗結果顯示在有含矽前驅物及含氮前驅物存在下沉積該非晶形碳材料不僅可改善最終膜層的光穿透度還可降低最終非晶形碳材料層中的C-H鍵含量並提高N-H鍵與Si-C鍵含量。因此，較佳是在沉積該非晶形碳材料期間，除了含碳氣體混合物及調整其流速之外，還可藉由添加含矽前驅物、含 18 1316735 氮前驅物和/或氫氣來控制共價鍵的組合及不同層原；丁間的比例，以便改善該非晶形碳材的光穿透度。需知本發明實施例包括依據基板大小、製程室條件等等來放大或縮小在此所述之任一製程參數/變數。同時須知本發明實施例並不一定需要依照所述步驟來執行。例如，可在傳送一前驅物之混合物至處理室之前，即先行傳送氫氣到處理室中’在某些情況下，可同時執行步驟3 20及步驟330。沉積一包封層本發明態樣提供交替沉積一含碳材料層及一含發無機阻障層。第4圖示出一依據本發明方法所製備而成之—顯示器500其包括一多層的包封層’該包封層具有一或多層依據本發明方法製成之具有改良透光性的含碳材料層。該顯示器 500可包括一基板5〇1及一元件502。之後，以本發明方法沉積一厚約1，000A或以上的包封層510，以防止水/濕氣及空氣滲透進入該基板501與該元件502中，並可提供高透光度以便當施加電位時可從元件502頂部發光。該元件502可包括一透明陽極層，其可由玻璃或塑膠製成’例如聚乙烤苯對二甲酸酯（PET)或聚乙稀萘酯（pen)。一透明陽極層302(其可以為玻璃或塑膠製成，例如pet或pen) 係沉積在該基板3 0 1上。該透明陽極層的例子之一是一厚度介於約200A至約2000A的銦錫氧化物（IT0)。此外，也可在元件502中沉積多層的有機或聚合物材料，並加以圖案化。舉例來5兒，厚度約2 0 0 Α至約1 〇〇〇入的傳送電洞層，例如那些二 19 131石735 類，如一有奈基取代基的聯笨胺（NpB)衍生物’或N N，_二笨基心’.雙（3·甲基笨基）-(1，1，_聯苯基K4，-二胺（TPD)r 均可被包括在該元件502中。可在το件502中沉積-發射層。發射層的材料典型屬於金屬螯合螢光錯化物，其例子之一為8_羥基喹啉鋁⑷⑼。該發射層的厚度-般在罐以，则人間。在沉積該發射層之

後，可將這些有機層加以圖案化。〇LED顯示器通常藉由喷墨印刷或揮發法而沉積在一預_圖案化的基材表面上。同時也需要在元件502中沉積並圖案化一陰極層，其可以是一種金屬 '一種金屬混合物或一種金屬合金。該陰極材料的實例之一是一種由鎂、銀及鋁三者所組成的合金，其厚度一般在 l，〇〇〇A至 3,〇〇〇人間。

該元件502可以是任一種需要包封的顯示元件。舉例來說’該元件502可以是〇LED、FOLED、PLED、有機TFT、太陽電池 '頂部發射元件、底部發射元件等等。在建構好該元件502 (例如，一 0LED顯示元件）之後，可在基板表面頂部沉積該包封層5 10。該包封層510的材料可包括薄層的無機氮化物層、無機氧化物層、聚合物形式的有機層，其沉積厚度為約500A至約500,000A，例如約2〇〇〇A至約5〇〇〇〇A。舉例來說，氮化矽（SiN)、氧氮化矽（SiON)、二氧化矽及碳化矽等等，均可用來作為該包封層。依據本發明實施例，該沉積在基板5〇1表面之元件5〇2上方的包封層510包括一或多層之阻障/包封材料，例如無機氮 20 1316735 化物、無機氡化物層及聚合物的材料層，例如各種含碳材料常數材料、摻雜碳的含矽材料並軟化該包封層。型有機材料等；及一或多額外及t合物型有機材料及低介電等’於該包封層中以提高黏性

在一實施例中，提供~多層的包封層，其具有至少1 障層及至少一層以本發明方法沉積而成具有改良透光度的非晶型碳材料層，其係藉由在沉積該至少一層非晶型碳材料層時添加-含矽前趨物及—含氮前趨物的方式來達成。在另 -實施例時，將具有至少—層阻障層及至少一非晶型碳材料層的夕層的包封層沉積在元件502頂部以防止水及其他氣體擴散進入元件502而使該元件5〇2短路，且不會使該多層的包封膜層破裂或因黏性差或熱安定性不佳而自該元件5 〇2表面脫落。如第4圖所示，該多層的包封膜層包括一或多層交互堆疊的阻障層511、512、513等，及一或多含破材料層521、 522 等。在一態樣中，本發明提供沉積在該一或多層阻障層 511、512及513之間的一或多層該含碳材料層521、522。在另一態樣中，以本發明方法沉積在一基板表面頂部之該多層的包封膜層的最後一層乃是一阻障層，例如該阻障層5丨3。該最後一層包括一阻障材料，例如氮化矽、氧氮化矽、氧化矽、及碳化矽等等，以作為該顯示器500最終表面之良好的水分及氧氣阻障層。在元件502頂部的第—層可以是一含碳材料層或一阻障 21 13.16735 層。在—較佳實施例中，本發明提m其係沉積在該το件502頂部作為—阻障層以提高該例示的顯示器5〇〇之水分阻絕效能。舉例來說，_第—阻障層，例如該阻障層 51卜可在一助黏層和/或一含碳材料層（例如，該含碳材料層 52 1)之刖被積。因此，該含碳材料層係沉積在該阻障層頂部，以促進相鄰阻障層之間的黏性，使得該多層的包封膜層克被％積至足夠的厚度，例如約8,〇〇〇a或以上的厚度。第5圖不出依據本發明—實施例之沉積方法6〇〇的一流程圖。首先，漿一基板置於一用以沉積一材料層（例如，一包封層510)於一基板上之基板處理系統的一處理室中。該方法 600可選擇性地包含—用以在該基板上形成一元件的步驟。例示的元件包括（但不限於）〇LED、PLED及FOLED等等。在步驟602中，用以沉積一阻障層（例如，一含矽阻障層）之一第一前驅物混合物，係被傳送進入該基板處理系統中。該第一前驅物混合物可包括一或多種含矽氣體，例如矽烷 (SiHO、SiF4、及ShH6等等。該第一前驅物混合物可更包括一或多種含氮氣體，例如NH3、N2〇、NO及N2等等。該第一前驅物混合物可更包括一或多種含碳氣體和/或含氧氣體。舉例來說’可自由一含矽氣體與一含氮氣體組成之混合物（例如’一由梦烧、氨和/或氮氣組成的混合物）中沉積出一氮化石夕阻障層。另一例，可自由一含石夕氣體、一含氧氣體與一含氮氣體組成之混合物（例如，一由石夕坑、·-氧化二氣（n2〇) 和/或氮氣組成的混合物）中沉積出一氧氮化砂阻障層。 22 1316735 在步驟604中，將一氫氣傳送至該基板處理系統中’且在步驟606中，於約200 °C或以下之基板溫度將一含石夕無機阻障層沉積在該基板表面。在一顯示器元件（例如，一〇LED元件3 00)的基板處理期間，因該OLED元件中有機層熱不安定性之故，因此須保持該基板溫度在低溫下。一般來說，較佳的溫度係在15(TC或以下，例如約100°C或以下，約8〇t：或以下，或介於约20°C至約80°C間。

已知氫氣可降低所沉積含矽無機阻障層表面的粗糙度’使得介於約40A至約7〇A的表面粗糙度測量（surface roughness measurement, RMS)可降低至約4〇A或更低，例如約15A，較佳是約10人或更低。吾人發現具有較低表面粗糙度 (即’平滑表面）的阻障層可明顯防止水分滲透入該阻障層中’使其成為其底下任何材料（即，用於顯示器元件中的有機和/或聚合物材料）的良好包封層。引入氫氣可防止水分滲透’其水蒸氣穿透速率低於約1 X 1〇-2克/平方公尺/天，例如介於約1 X 10·3克/平方公尺/天至約1 X 1〇-4克/平方公尺/天之間’此係在38〇C、90%相對溼度下測量所得。在步驟608中，將用以沉積—含碳材料層之第二前驅物扣〇物傳送至相同或不同的基板處理系統中。較佳是，該含碳材料層是在—用卩沉積該阻障層的相同基板處理系統中功灯處理’以提高該基板處理的產率。此外，為了操作方便 :降：自一基板處理系統中取出或放入基板時基板必須暴路於空氣及湯氣下的機率，該基板可被置放在用以沉積該阻 23 1316735 統的相同或不同處理障層和/或含破材料層之一基板處理系室中。 ’例如乙、丁烯、該第二前驅物混合物可包括一或多含碳化合物炔、乙烷、乙烯、曱烷、丙烯、丙炔、丙烷、丁浐丁二烯、苯、及曱苯等等。該含碳材料層可尖貝似鑕石的

碳材料、及一摻雜了碳的含矽材料等等。舉例來說，可足含碳化合物（例如’乙炔）的混合物中沉積出一非晶形礙材料。在步驟610中，傳送一含矽化合物與一含氮化合物進入該基板處理系統中且在約2 0 0 °C或以下之基板溫度下，基板表面上沉積一含破材料層（步驟612)。此外，也可將氣$ 與不同含氮氣體的組合傳送進入該基板處理系統中以沉積出該非晶形碳層。較佳是’使用約1 5 0 C或以下’例如約1 〇〇 °C或以下，約80t或以下，或介於約20°C至約8〇。(：間之基板溫度。已知有一含矽化合物及/含氮化合物時可改善所沉積非晶形碳層的光穿透度，導致在所有可見光波長範圍下之光穿透度達80%或以上，例如約90¾或以上。因此，所沉積的非晶形碳層將比前技所沉積出來的層更為透明，適合用在需要發光的透明膜層的應用中。已知氫氣可改善所沉積之含碳材料層的膜層均一性，使得膜層均一性測量值從介於約+/-15%至約+/-35%間，被改善至約+/-10%或更低，例如約+/-5%或更低，或約+/_3%或更 24 1316735 之膜層均一性的含碳材料層可明的步覆蓋率（step coverage)，使率而被沉積。舉例來說，對所觀率約達8 0 %或更高，例如約9 5 % 低。吾人也發現一具有改良顯改善所沉積之含碳材料層得額外的多層可以良好覆蓋察的多層包封層，其步覆蓋或更尚。在步驟614中’如果择p 又寸—預定厚度之具有含矽無機阻障層及非晶型碳材料層的包沉積製程。如果並未獲得— 匕封層’即可在步驟6丨6中結束該

預定厚度之包封層，則可重複述步驟 602、604 ' 6〇6、、6 1 0、6 1 2之組合。舉例來說，一旦在沉積了一或多層合功_ Λ 無機阻障層及一或多層含碳材料層後，且獲得欲求膜層厚子度時，即結束該方法6〇〇，直中最後沉積的膜層是一含矽無'、 3尽無機阻障層或一含碳材料層。該包封層的厚度可以*„ ,、，力从變化。舉例來說，約L000A或更大，例如約1 0,000人或# 炅大’例如介於約20,000 A至約 60,000人間。吾人發現元件5〇〇>^>^4_113 ^件5〇2之包封&的厚度與空氣及濕氣阻障效能相關’因此可延長 _ 食该几件502的壽命。使用本發明方法’可使元件502的壽命達丨 π P %到約40天或更長，例如約45天或更長，或約60天或更長。此外，由於該非晶型碳材料層的透光度獲得改善，且該含梦無機阻障層一般具有高透光度’因此具有該含矽無機阻障層及該非晶型碳材料層之包封層的整體透光度也將獲得大幅改善。結果，該包封層可被做得較厚以延長元件5 〇2的使用壽命但仍然保持非常透明，使可見光可以穿透。 25 1316735

在一態樣中，可將以本發明方法沉積之一單層阻障層作為一顯示器元件的包封層來用。舉例來說，可將一厚約10,000 A之單層氮化梦阻障層作為一包封層使用。在另一態樣中，本發明提供一多層的包封層，其包含至少一含石夕無機阻障層及至少一含碳材料層。該含矽無機阻障層的厚度介於約 1，000A至約1 0,000A間，例如介於約2,000A至約8,000A間。該含碳材料層的厚度介於約1，〇〇〇Α至約ΙΟ,ΟΟΟΑ間。已知一含碳材料層可提高其相鄰阻障層之間的黏性，使具有教佳的熱安定性，也使得欲獲得一定厚度之多層的含矽無機阻障層變成可行。一例示的本發明包封層可包括兩層氮化梦層及一介於該氮化矽層間的非晶形碳材料層，總厚度介於約3，000 Α至約 3 0,000A間。另一例示的本發明包封層可包括五層氮化矽層及介於該五層氮化矽層間的四層非晶形碳材料層，總厚度介於約9,000人至約90,000A間。在每一層沉積前或沉積後，可以電衆來清潔基板表面。舉例來說，可提供一或多種清潔氣體至處理室中並施加一由 RF電力或微波電力所產生的電場，以產生一清潔用電漿。該等清潔氣體可包括（但不限於）含氧氣體（例如，氧氣、二氧化碳）、含氫氣體（例如，氫氣）、含氮氣體（例如，氨、一氧化二氮）、惰性氣體（例如，氦氣、氬氣）等等。含氫氣體的例子可包括（但不限於）氫氣及氨等等。此外，當以一清潔氣體所形成的電漿來清潔該處理室時，該清潔氣體可選擇性地與一 26 1316735 栽氣一起被傳送到該處理室中。載氣的例子包括惰性氣體，例如氦氣、氬氣等等。舉例來說，可原位產生一氧氣電漿來 ^除在前一基板處理中及基板移除後，仍然殘存在處理室中的任何殘餘材料’例如殘留在處理室牆、氣體分配面板、任何一處的殘餘材料。唄却枣發明貫施例並不限制所

來說’可在傳送一由前驅物組成之混合物到處理室之前，先傳送一氫氣至處理室中，且在某些情況下，可同時執行步驟 602及604。同樣的，也可同時執行步驟608及61〇。沉積至少一含梦阻障層

從被傳送到處理室中之由前驅物組成的混合物中沉積出一或多含矽無機阻障層。該等前驅物可包括一含矽前驅物，例如矽烷（SiH4)、sih、及⑴2^等等，用以沉積一氮化石夕層、氧氮化⑦層或氧化♦層、破化⑦層等等，以作為該基板上的包封層。可以如，1〇 sccm或更高的流速來傳送該含矽前驅物，例如，對約400毫米以勺5〇〇毫米的基板而言，可以介於約1〇咖至約500咖間的流速來傳送。-含氮前驅物則可以約5咖或更高的流速來傳送，例如介於約刚sccm 至約6,〇〇〇 sccm間的流速來傳送。舉例來說’-用以沉積一氧氮化石夕層之由前驅物組成之混合物可包㈣院、-氧化二氮及氮氣等等。或者，也可以矽烷、氨及氮氣等等夾沉镥—备等來，儿積氮切層。此外，該等前驅物可包括矽烷及一氧化二氮’ W^化矽層。此外，每一 27

1316735 前驅物可以相同或不同的速率傳送，視所需的沉積參數定。須知本發明實施例涵蓋可依據一基板面積、處理條件等來放大或縮小製程參數/變數。在沉積該一或多含矽無機阻障層時，將一氫氣傳送至處理室以改善本發明包封層其阻障水滲透的效能。此外，知引入氫氣可降低該一或多含矽無機阻障層的表面粗度，使其更適宜作為一包封層。該一或多含矽無機阻障層係藉由施加電場在該處理中產生電漿的方式而被沉積到基板表面。該電場係藉由施 —電力（例如無線電波頻率電力、微波頻率電力）至處理室產生的。可電感式地或電容式地將該電力耦接到該處理中。此外’將處理室的壓力維持在約0.5拢耳至約10牦耳K 結果’該一或多含碎無機阻障層係以約5〇〇人/分鐘或局的速率被沉積，例如介於約100A/分鐘至約3000A/分鐘速率。該一或多含矽無機阻障層的厚度可在約1000 A至 30,000A間變化。一般來說，對於防止水分滲透的功效來額 —厚的阻障層要比一薄的阻障層來得好。傳統低溫無機膜層的沉積製程會對包封層產生不欲的性質。舉例來說，膜層會變得較不緊密、表面粗糙也具、/W同時媒層性能不佳，例如在水分測試後其折射率變间，穿透性富立葉轉換紅外光光譜（FTIR)變化高及水分測後其水蒸氣穿透率（WVTR)高。可作為良好水分阻障/膜層具有良好水阻障效能之氮化矽薄膜將詳細說明如下，但本而等該已糙室加而室丨0 更的約求有化試之發 28 1316735 明並不僅限於以下搞_ & 卜揭不内容之細節。將位於一傳統平〜板- ·，，、線電波電漿強化化學氣相沉積系統（PECVD)(例如，呈右*

夭陶應用材料公司之ΑΚΤ 1 600 PECVD 系統’其約具有9 〇〇密五沾叫今的間距）之一處理室中的基板（400毫米χ500毫米），帶5吉。真二狀態。將基板支撐的溫度設定在約6 0 C以進行一低溫沉積絮 ^ 由矽烷、氨及氮氣組成的混合物在氣氣存在下一起被值这，# λ + 得廷進入處理室，以作為用來沉積可阻障濕氣及氧氣之氮化软w _ 妙膜的剛驅物物氣體。為比較之故，在相同處理條件下，同眭也—，1 時執仃了則技使用矽烷、氨及氮氣來沉積氮切膜的方法。處理室中的壓力㈣_耳。Μ定在 13.56ΜΗζ、900瓦的RF電力來維持電聚的產生。較兩種方法所產生臈層的基本性質。結果顯示在有或無氫氣存在下沉積之氮切膜層表現出類似的基本性質，其 -開始的折射率約介於^至”間，且膜層應力在。至約 W09達因/平方公分間。兩膜層的沉積速率也幾乎相當，介於約!，_人/分鐘至約U00A/分鐘間。目此，有無氫氣的存在並不會影響膜層的基本性質或其沉積逮率。但是，兩膜層在沉積後的表面粗糙度（其單位為平方根，RMS (r〇ot mean square))卻有極大的差異。在顯微鏡下比較兩膜層，並測量其之3_維的表面粗糙度。沒有氫氣下所沉積氣化矽膜層的平均表面粗糙度約介於4〇A至7〇A間，顯示其表面相當粗糙。相反的，在有氫氣下所沉積氮化矽膜層的平均表面粗梭度則介於約9A至12A間’顯示其表面相當平滑。 29 1316735

在水分測試後，兩膜層用以阻障水/濕氣的性質差異就相當明顯。依據表1之關鍵水阻障效能比較結果，可知氫氣源在降低膜層表面粗糙度使成為平滑表面這點上，扮演了相當重要的角色，且一平滑表面可防止大器中的水/氧氣滲透進入膜層内部，造成較低的WVTR(水蒸氣穿透率）值，其係平面面板顯示器產業中用來表示耐濕氣/水分的一種關鍵數值。用來量測WVTR的水分測試是一種高溼度測試，通常藉由將測試基板放在一溫度約25°C至約l〇〇°C、相對溼度（RH)在40%至 1 00%間的溼度室中一段指定的時間（通常是數小時或數天等）來進行測試。計算每單位測試時間中留存在該特定大小之測試結構上的水量，以代表在該測試的溫度及相對溼度下之一水蒸氣穿透速率（WVTR)。表1 關鍵水分阻障效能之比較沒有H2之氮化矽膜有H2之氮化矽膜沉積後之表面粗糙度約40人至約70A 約9人至約12A (RMS) 水處理（100 °C/100小 15% 0% 時）之後的折射率(RI) 變化水處理（100 °C/100小 0-H鍵增加沒有變化時)之後的FTIR變化 Si-H鍵減少 N-H鍵減少 38°C、90%相對溼度下超過1.0 X 10_2克/平方公尺/天約l.Ox 10_4克/平方公尺/天的水蒸氣穿透率至 (WVTR) 約l.Ox 1〇-3克/平方公尺/天 30 13-16735 同時也比較以氫氣沉積之氮化矽層在水分測試前後的穿透性富立葉轉換紅外光光譜（FTIR)變化。同時也藉由將膜層浸泡在諸如l〇〇t：的熱水中一段時間，例如約1〇小時，來比較水分處理對FTIR及折射率（RI)變化的影響。紀錄在1500 cm·1至4000 cm_i間之fitr光譜，並在光譜中標出Si_H、 N-H、0-H鍵的位置。光譜在水處理前後並無太大差異，顯示在以氫氣同時沉積的氮化石夕膜中並沒有任何鍵結因水分處理而有變化。表1結果顯示，將氮化矽膜在約1 0 〇 t:的水中處理約1 00小時（熱且潮濕），在有氫氣存在條件下沉積的氮化矽膜之折射率並無明顯變化。這些結果加上水分測試後之較低的水蒸氣穿透率（WVTR)結果’均顯示以氫氣作為前驅物氣體之一所沉積而成的高品質氮化矽膜具有良好的水分阻障效能。為比較之故，同樣也進行了先前技術之沒有添加氫氣作為前驅物氣體所沉積而成之氮化矽層在水分測試前後的穿透性富立葉轉換紅外光光譜（FTIR)變化。結果顯示膜層中

Si-H鍵數目大量減少，N_H鍵數目微量減少且〇_H鍵數目微量增加。一如表1結果所示，在沒有氫氣作為前驅物氣體源之下，所沉積而成的氮化矽膜其折射率約出現丨5%的改變。此外，水分測試後也可量測到較高的水蒸氣穿透率。所有這些結果均顯示在沒有氫氣丁沉積而成的氮化矽膜其水分阻障效能不佳。基板處理系統 31 1316735 以下參照一用來處理大面積基板之電漿增強化學氣相沉積系統來闡述本發明，該等大面積基板包括，例如各種平行面板-無線電波（RF)電漿增強化學氣相沉積（PECVD)系統’包括AKT(美商應用材料公司的一分公司）出品之供各種大小基板使用的 AKT 1 600、AKT 3500、AKT 4300、AKT 5 5 00、AKT 10K、AKT 15K及 AKT 25K。但是，須知本發明在其他系統中同樣具有用途，例如其他類型的化學氣相沉積

系統及其他膜層沉積系統中，包括那些用來處理圓形基板的系統。

本發明提供一種基板處理系統，其具有一或多個處理室，用以沉積一單層或多層包封層於一基板表面。本發明該多層包封層可在相同或不同的基板處理系統中沉積、或可在同一基板處理系統之相同或不同的處理室中沉積。在一實施例中’該多層包封層係在相同的真空基板處理系統中進行沉積’以節省時間並改善產出速率。在另一實施例中，該多層包封層可在一多室-基板處理系統中的相同或不同處理室中 >儿積至一基板表面。舉例來說’該具有一或多含矽無機阻障層及一或多含碳材料層之多層包封層可在不將基板由CVD 系統中取出及降低水或氧氣擴散至基板表面的情況下，被有效地在一化學氣相沉積系統中沉積。第6圖示出具有一或多個電漿強化化學氣相沉積處理室之一基板處理系統400 (可購自美商應用材料公司的分公司’ AKT)的截面示意圖。該系統4〇〇大致包括一或多個處理 32 ‘1316735 室402、多個基板輸入/輸出室、一主要傳送機器人用以在該等基板輸入/輸出室與該處理室402間傳送基板，及一主機控制器用以將基板處理控制加以自動化。

該處理室402通常耦接至一或多個氣體供應源404，用以傳輸一或多種來源化合物和/或前驅物。該或多個氣體供應源 404可包括一含矽化合物供應源、一氫氣供應源、一含碳化合物供應源等等。該處理室402具有多個壁406及一底部 408，用以部分界定出一處理空間412。該處理空間412典型可由位於406上的一埠或一閥（未示出）來進出，以幫助移動一基板440，例如一大面積的玻璃基板，進出該處理室402。該多個壁406可支持一蓋組件410，該蓋組件410中含有一抽吸氣室414以耦接該處理空間412至一排氣埠（其包括各種抽吸組件’未示出）以將任一種氣體及製程副產物排出該處理室 402 外。一控溫的基板支撐組件438係放置在處理室402中央。該支撐組件43 8可於處理期間支撐玻璃基板440。在一實施例中，該基板支撐組件438包含一鋁製主體424，其包納至少一埋設於其中的加熱器432。位在支撑組件438中的該加熱器 43 2(例如電阻式元件），係被耦接至一選擇性使用的電源474 上以控制加熱該支撐組件43 8及位於該組件上的玻璃基板 440至一預設溫度。在一實施例中，該加熱器4 3 2的溫度可被設定在約2 0 0 C 或以下，例如約1 5 01；或以下，或介於約2 〇。(：至約1 0 0 °C間’ 33 1316735 視被沉積的一材料層的沉積/處理參數而定。舉例來說，對一低溫製程來說’該加熱器可被設定在介於約6 01至約8 0 °C的溫度間，例如約7 0 °C。

在另一實施例中，具有熱水流過其中的一埠被設置在該基板支撐組件438中以維持基板440溫度在一均勻的200。(：或以下的溫度’例如約20。(：至約1 〇(TC間。或者，在處理期間，也可將該加熱器432關掉，只留下流動穿過該基板支撐組件 4 3 8中的熱水來控制該基板的溫度，以獲致一低溫沉機製程約100°C或以下的基板溫度。該基板支撐組件438 —般係被接地，使得供給至一氣體分配板組件4 1 8 (位於蓋組件4 1 〇與基板支撐組件4 3 8之間）的 RF電力（其係由一電源422供給電力）可激發該處理空間 412(位於該基板支撐組件43 8與該氣體分配板組件4 1 8之間）中的氣體。一般來說，來自該電源422之rf電力係可符合該基板大小以驅動該化學氣相沉積製程。在一實施例中，約1 0瓦或1 0瓦以上的RF電力，例如介於約400瓦至約5000瓦間，係被施加至該以在該處理空間412中產生一電場。舉例來說，可使用約〇2瓦/平方公分或更大的電力密度’例如約〇·2瓦/平方公分至0.80瓦/平方公分間，或約0.45瓦/平方公分，以與本發明一低溫基板沉積方法配合。該電源422及匹配網路（未示出）可創造並維持一由製程氣體所產生的電漿，該製程氣體係來自該處理空間422中的前驅物氣體°較佳是使用〗3.56 MHz之高頻RF電力，但此並不是 34 1316735 非常關鍵’也可使用較低頻率的電力。此外，可以一陶变材料或陽極化鋁材料來覆蓋處理室的多面牆，來保護該多面牆。一般來說，該基板支撐組件438具有一底表面426及一上表面434,用以支樓該基板44〇。該底表面426具有一耗接至該表面的柱442。該柱442可耦接該支撐组件43 8至一舉升系統（未示出），該舉升系統係可移動該支撐組件4 3 8於一升高的處理位置（如圖上所示）及一較低位置之間。該柱以2還額外提供介於該支撐組件43 8及系統400其他組件之間的一種電及熱耦的管道。一摺管446係耦接至該基板支撐組件43，以在幫助該支撐組件43 8垂直移動的同時，於該處理空間412與該處理室402之外的氣壓間提供一真空密閉效果。在Λ施例中，該舉升系統係可調整使得在處理期間介於該基板與該氣體分配板組件4 1 8間的空間係約為4 〇〇密耳或更大，例如介於約400密耳至約1 600間，亦即，約9〇〇密耳。了調整空間的能力使得製程得以在多種數程條件下被最佳化’同時可維持在一大面積基板上所需要的沉積膜層厚度。接地的基板支撐組件、陶瓷襯墊、高壓及緊密空間這樣的組合’可在該氣體分配板組件4 1 8與該基板支撐組件43 8間創造出高度集中的電漿，藉以提高反應物種濃度與該處理膜層的沉積厚度。該基板支撐組件438還可支撐一限制陰影框448。一般來說，該陰影框448可防止該基板440邊緣及支揮組件438出現 35 13.16735 沉積，使得基板不會黏在該支撐組件4 3 8上。該盘組件4 1 0典型包括一入口埠480，由氣體源404所供應的氣體係由該入口埠480被引入至該處理室402中。該入口埠480也被耦接到一清潔氣體源482上。該清潔氣體源482典型可提供一清潔劑，例如解離的氟，將其引入至該處理室402中以移除沉積的副產物及處理室硬體上（包括氣體分配板組件418)的沉積膜層。

該氣體分配板組件4 1 8典型係設計成可實質依循該基板 440的輪廓，例如大面積基板的多邊形或晶圓之圓形等，來流動氣體。該氣體分配板組件4 1 8包括一孔狀表面4 1 6，由氣體源404供應的製程氣體及其他氣體可被傳送通過其t而抵達處理空間4 1 2。該氣體分配板組件4 1 8之孔狀表面4 1 6係被設計成能提供氣體均勻分散穿過該氣體分配板組件4 1 8而進入處理室402。該氣體分配板組件418典型包括一擴散板 458，自一懸掛板460懸垂出來《複數個氣體通道462貫穿形成於該擴散板458中’以容許一預定量的氣體被分散通過§亥氣體分配板組件4 1 8並進入該處理空間4 1 2。適用於本發明之氣體分散板揭示於2001年8月8曰Keller等人提申之美國專利申請案第09/922,219號；2002年5月6曰提申之美國專利申請案第1〇/140,3 24號；2003年1月7曰Blonigan等人提申之美國專利申請案第10/337,483號；2002年11月12日授與White等人之美國專利第6,477,980號及2003年4月16曰Choi等人提申之美國專利申請案第10/47 1，5 92號，其全部内容在此並入作為參考。雖然本發明已藉由特定實施例揭示說明於上，但本發明 36 1316735 並不偈限於該等實施例中’在此所述的CVD製程可藉由其他的CVD處理室、調整氣體流動速率、壓力、電漿密度、及溫度來實施，以在實際沉積速率下獲得高品質沉積膜層。實施例

本發揭示一種用以在低溫下（例如，約2 0 0。(：或以下）沉積一含碳材料層到一大面積基板表面的方法。本發明克服第2 圖所示各種厚度膜層在430 nm至570 nm低波長範圍下透光度低的問題’並提供含碳材料層在所有可見光波長範圍下透光度提高至約8 0 %或以上’例如約9 〇 %或以上，約9 5 %或以上’或約97%或以上。未經本發明方法改良之含碳材料層的透光度在膜層變厚時’會變得彳艮遭，例如第2圖中所示，當線210、220、230及240的厚度分別為0.8微米、15微米、2微米、及3.2微米時’其透光度隨著膜層厚度增加而減少。第7圖示出數個例示的含碳材料層的光學穿透性結果，顯示在可見光波長範圍内不同波長其透光度的改善情形。該例示的膜層為以本發明方法沉積而成的非晶型碳層。一由前驅物所組成的混合物中包括乙炔、矽烷、氮氣及氫氣。在一實例7 1 2中，一由前驅物所組成的混合物中包括乙炔、矽烷、氣、氣氣及氫氣。在一實例713中，一由前驅物所組成的混合物中包括乙炔、矽烷、氨及氫氣。在一實例714中，一由前驅物所組成的混合物中包括乙炔、矽烷、氨、氮氣及氫氣。可以約100 seem至約500 seem的流速傳送乙炔、約10 seem 至約300 seem的流速傳送矽烷、約300 seem至約2000 37 •1316735 seem的流速傳送氨氣、約300 seem至約2500 seem的流速傳送氮氣、約200 seem至約800 seem的流速傳送氫氣至peCVD處理室中。將基板以約900密耳的間距置放在該pecVD室中，並為維持壓力在約1.5拢耳。從一電力密度約為〇25瓦/平方公分之RF電力施加一電漿，在—基板偏壓下進行沉積約4〇〇秒。沉積時維持基板溫度在約1 〇(TC，可獲得一約i，600 A/分鐘的速率。

所沉積的實例701、711、712、713、714中膜層的光穿透性示於第7圖並綜合結果於表2中。整體來說，所有例示的非晶型碳材料層在不同波長夏的透光度都非常高。實例 711、712、713、714顯示，當該前驅物混合物中含有一含矽化合物及一含氮化合物時，透光度在個別測定波長下可改善至約80%或更高’例如約90%或更高或95%或更高。透光度的改善在低波長時最顯著，例如波長在4〇〇 nm至560 nm間，如第7圖及表2所示。結果顯示本發明的非晶型碳層可被用在多種用途上，包括項部及底部發光（發射）顯示元件。 38 1316735 表2 透光度比較不同波長下各實例的透光度％ 43 0 nm 5 0 0 nm 6 0 0 nm 700 nm 701 7 7% 92% 9 8% 9 9% 711 95% 99% 100% 100% 712 94% 9 8% 9 8% 9 9% 713 9 7% 9 9% 100% 9 9% 714 91% 9 7% 9 9% 9 9%

本發明也提供具有一層、兩層、三層、四層或五層非晶型碳材料層分別夾在兩層、三層、四層、五層或六層氮化矽材料層中的包封層，並分別比較/測試這些包封層。此外，分別沉積出不同厚度的含矽無機阻障層及非晶型碳材料層或在有或無氫氣源下測試這些膜層。以膠帶剝離測試及一鈣測試來檢驗本發明具有該含矽無機阻障層及非晶形碳層的包封層的效果。結果非常好，顯示該多層的包封層中的任一層並不會輕易地自基板剝離，同時其受水及氧氣腐蝕的情形相當輕微（在一鈣測試中，僅有少量或沒有透明的鈣鹽形成）。同時也在諸如OLED元件之類的元件上測試本發明包封層，其被沉積至欲求厚度的能力，而不會出現剝離並可防止水分滲透進入元件以延長元件壽命。在約60 °C及約85 %的高濕度下測試，本發明包封層可延長元件壽命至超過約1 440小時以上。 39 1*316735 第8圖不出一基板8i〇的橫斷面電子顯微鏡掃描圖，該基板810具有—多層的包封層820沉積在其頂部。該多層的包封層820包括以本發明方法沉積成之四層的氮化矽無機阻障層及二層的非晶形碳材料層。本發明的多層包封層8 2 〇包括四層的氮化矽無機阻障層811、812、813、814，及三層的非晶形碳材料層821、822、823介於該氮化矽層之間，以促進氮化矽層材料間的黏合，使該多層的包封層82〇的最終膜層厚度達到約35,000人。該具有9層沉積材料層之多層的包封層 820全體的每一層覆蓋率可達到約95 %的覆蓋率。以下揭示非晶型破層的沉積步驟。該例示的阻障層為一氮化石夕層’其係以傳送入一 PECvd處理室内之一種由矽烷 (約 150 secm)、氨（約 400 sccm)、氮氣（約 15〇〇 sccm)及氫氣（約 4000 seem)組成的混合物沉積而成。將基板以約9〇〇密耳的間距置放在該PECVD室中’並為維持壓力在約2.1托耳。從一電力密度約為〇·45瓦/平方公分之rf電力施加一電漿，在一基板偏壓下進行沉積約390秒。沉積時維持基板溫度在約7(rc，可獲得一約1，70〇Α /分鐘的速率。雖然本發明已藉較佳實施例詳述於上，但習知技藝人士應能了解本發明尚有許多變化，其仍屬於附隨之申請專利範圍的範嗓。【圖式簡單說明】第1圖示出一 OLED元件的載面示意圖，該〇LED元件 40 1316735 具有一包封層附接在其元件頂部；第2圖示出低k材料層對可見光中不同波長之透光度的影響；第3圖不出依據本發明實施例在一基板處理系統中於一基板上生成一在可見光光譜中具有較佳透光度之含碳材料層之方法的流程圖；包封層（其具有依據本發明方法製光度之含碳材料層）實例的截面示

第4圖示出本發明一備之一或多層具有較佳透意圖；

第5圖示出依據本發明實施基板上生成一多層包封層之方法第6圖示出依據本發明實施图 · 園，第7圖示出以本發明方法沉可見光波長下其透光度的改善情第8圖示出以本發明方法沉阻障層及3層非晶型碳低介電常例在一基板處理系統中於一流程圖；例一處理室實例的戴面示意積而成的含碳材料層在不同形；積之一具有4層氮化矽無機數層的多層包封層。【主要元件符號說明】 101 、 501 102 、 104 有機材料 300 、 600 方法基板電極 1 α 5 包封/阻障層 41 1316735 3 10、 320 ' 330 ' 340 、 350 、步驟 602 ' 604 ' 606 、 608 、 610 、 612、 614' 616 414 抽吸氣室 418 氣體分配 422 電源 426 底表面 428 孔洞 432 加熱器 434 上表面 438 基板支撙組件 440 基板 442 柱 446 摺管 448 限制陰影框 458 擴散板 460 懸掛板 462 氣體通道 474 電源 480 入口埠 482 清潔氣體源 500 顯示裝置 502 元件 510 包封層 5 11' 512 、 513 阻障層 521 > 522 含碳材料層 600 沉積方法 701、 711' 712' 713' 714 實例 811' 812 ' 813 > 814 氮化矽層 821、 822 > 823 非晶形$炭材料層 820 多層的包封層 42

Claims

* 1316735 奶草；Μ’日修(更)正替換頁 ’第奸/2対这號專利案巧年）月修正拾、申請專利範圍 1. 一種在一基板處理系統中沉積一多層的包封層至一基板上的方法，包含：沉積多層含碳無機阻障層至該基板表面上，包含傳送一第一含矽化合物進入該基板處理系統中；及

在約2 0 0 °c或更低的基板溫度下在該一或多層含矽無機阻障層間沉積一或多含碳_材料層，其包含傳送一由前驅物組成之混合物（包含一含礙化合物、一第二含^夕化合物、及一含氮化合物）至該基板處理系統中。 2.如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該一或多含碳材料層在4 0 0 nm至9 0 0 nm波長間具有約8 0 %或以上的透光度。 3.如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該一或多含碳材料層在400 nm至900 nm波長間具有約90%或以上的透光度。 4.如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該一或多含碳材料層在400 nm至900 nm波長間具有約95%或以上的透光度。 5.如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該一或多含 43 •1316735 日修(更)正替換頁碳材料層在400 nm至900 nm波長間具有約97%或以上的透光度。 6.如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該一或多含碳材料層係在約20 °C至約1 5 0 °C的基板溫度下沉積而成的。

7.如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該多層含矽無機阻障層包含一種材料其係選自由氮化矽、氧氮化矽、氧化矽、碳化；ε夕及其之組合所組成之群組中。 8 ·如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該一或多含碳材料層包含一種材料其係選自由非晶型碳、推雜了珍的碳材料、類似鑽石的碳及其之組合所組成之群組中。 9.如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該一或多含石炭材料層包含一種化合物，其係選自由乙炔、乙烧、乙稀、曱烷、丙烯、丙炔'丙烷、丁烷、丁烯、丁二烯、苯、曱苯及其之組合所.組成之群組中。 1 0.如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該第二含矽化合物包含一種選自下列的化合物：矽烷、SiF4、Si2H6及其之組合。 44 *1316735 货年3‘月1修(更)正替換頁 1 1 ·如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該含氮化合物包含一種選自下列的化合物：氨（NH3)、N20、NO、N2及其之組合中。 1 2.如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該由前驅物組成之混合物更包含氫氣。

1 3 ·如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該由前驅物組成之混合物包含乙炔、氫氣、矽烷及氨。 1 4 ·如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該由前驅物組成之混合物包含乙炔、氫氣、矽烷及氮氣。 1 5 .如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該由前驅物組成之混合物包含乙炔、氫氣、矽烷、氨及氮氣。

1 6.如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該一或多層含矽無機阻障層及該一或多含碳材料層係在該基板處理系統内的一單一處理室中沉積而成。 1 7 · —種在一基板處理系統中形成一多層之包封層内之一非晶型碳層至一基板上的方法，包含：傳送一含竣氫化物前驅物，用以沉積該非晶型石炭層； 45

-1316735 傳送一適以改善該非晶型碳層之膜層均一性的氫氣進入該基板處理系統中；傳送一含矽前驅物及一含氮前驅物化合物進入該基板處理系統中，該等前驅物係適以改善該非晶型碳層在一可見光光譜中所有波長下的透光度到約80%或更高；控制該基板溫度至在約1 5 0 °C或更低的溫度下；

產生一電漿以沉積該非晶型碳層在該基板表面上；及沉積該非晶型礙層在該基板表面上直到獲得一欲求厚度的非晶型碳層為止。 1 8.如申請專利範圍第1 7項所述之方法，其中該非晶型碳層在400 nm至900 nm波長間具有約90%或以上的透光度。 1 9.如申請專利範圍第1 7項所述之方法，其中該非晶型碳層在400 nm至900 nm波長間具有約95%或以上的透光度。

2 0.如申請專利範圍第1 7項所述之方法，其中該非晶型碳層在400 nm至900 nm波長間具有約97%或以上的透光度。 2 1.如申請專利範圍第1 7項所述之方法，其中該非晶型碳層係在約2 0 °C至約1 〇〇 °C的基板溫度下沉積而成的。 22.如申請專利範圍第1 7項所述之方法，其中該含矽前驅 46 1316735 郎· 岸ί日修(更)正替換頁物包含一種選自下列的化合物：矽烷、SiF4、Si2H6及其之組合。 23 ·如申請專利範圍第1 7項所述之方法，其中該含氮前驅物包含一種選自下列的化合物：氨（NH3)、N20、NO、N2及其之組合中。

24.如申請專利範圍第1 7項所述之方法，其中該含氮前驅物包含氨及氮氣。 2 5.如申請專利範圍第1 7項所述之方法，其中該含碳氫化物之前驅物包含一種化合物，其係選自由乙炔、乙烧、乙烯、甲烷、丙烯、丙炔、丙烷、丁烷、丁烯、丁二烯、苯、甲苯及其之組合所組成之群組中。

2 6. —種在一基板處理系統中沉積一包封層至一基板上的方法，其中該包封層具有一或多層之含矽無機阻障材料及含碳材料，該方法包含：傳送一用以沉積出一含石夕無機阻障層之第一前驅物混合物及傳送一氫氣進入該基板處理系統中；控制該基板溫度至在約1 5 0 °C或更低的溫度下；產生一電漿以沉積該含矽無機阻障層在該基板表面上；傳送一用以沉積出一含碳材料層之第二前驅物混合物 47

-1316735 及傳送一氳氣進入該基板處理系統中，該第二前驅物混合物包含一内含碳_氫化物之前驅物、一含石夕前驅物及一含氮前驅物；控制該基板溫度至在約1 5 0 °C或更低的溫度下；產生一電漿以沉積該含碳材料層在該含矽無機阻障層表面上；及

藉由重複上述步驟來沉積該包封層至該基板上直到獲得一厚度約1 5,000人或以上的包封層為止。 2 7.如申請專利範圍第26項所述之方法，其中該含碳材料層包含一種選自以下的材料：非晶型碳、摻雜了矽的碳材料、類似鑽石的碳及其之組合。 2 8.如申請專利範圍第26項所述之方法，其中一含矽無機阻障層係被沉積在該基板表面上做為該包封層之最後一

2 9.如申請專利範圍第26項所述之方法，其中該含矽無機阻障層及該含碳材料層係在該基板處理系統内的一單一處理室中沉積而成。 3 0. —種在一基板處理系統中形成一多層之包封層内之一非晶型碳層至一基板上的方法，包含： 48 1316735 δ, ^ Ψ· Μ Ι ^修便)正替換頁I 1 ' ....... ' ' """ ' *...... 以一第一流速傳送一内含碳氫化物之前驅物以沉積出該非晶型碳層；傳送一適以改善該非晶型碳層之膜層均一性的氫氣進入該基板處理系統中；以一第二流速傳送一含矽前驅物及以一第三流速傳送一含氮前驅物進入該基板處理系統中；控制該基板溫度至在約1 5 0 °c或更低的溫度下；

在該基板處理系統中產生一段時間之電漿，其係足以沉積該非晶型碳層至該基板表面，其中該第一流速與第二流速間的比例在4 : 1間或以上。 3 1.如申請專利範圍第3 0項所述之方法，其中該非晶型碳層在400 nm至900 nm波長間具有約80 %或以上的透光度。

3 2 ·如申請專利範圍第3 0項所述之方法，其中該非晶型碳層在40 0 nm至900 nm波長間具有約90%或以上的透光度。 3 3 .如申請專利範圍第3 0項所述之方法，其中該非晶型碳層在400 nm至900 nm波長間具有約95%或以上的透光度。 3 4.如申請專利範圍第3 0項所述之方法，其中該非晶型碳層在400 nm至900 nm波長間具有約97%或以上的透光度。 49 .1316735 π年3月i ti修(更)正替換頁‘ 3 5 ·如申請專利範圍第3 0項所述之方法，其中該非晶型碳層係在約2 0 °C至約1 0 〇 °C的基板溫度下沉積而成的。 3 6. —種用以沉積一包封層至一基板上的設備，包含·· 一處理室；一基板支撐座，其係位於該處理室中用以支撐該基板於其上；

一 RF電力，其係被耦接至該處理室以於該處理室中提供一電漿；一含矽化合物供應源，其係被耦接至該處理室；一含氮化合物供應源，其係被耦接至該處理室；一氫氣供應源，其係被耦接至該處理室；一含碳氫化合物前驅物化合物供應源，其係被耦接至該處理室；及一控制器，其係被耦接至該處理室，以於基板處理期間控制該基板溫度在約2 0 0 °C或以下，並適以在相同處理室中沉積該包封層（其具有一或多含矽無機阻障材料層及夾在該一或多含矽無機阻障層之間的一或多含碳材料層）直到其厚度達約1 5,000A或以上為止，其中該一或多含矽無機阻障層係從一第一前驅物混合物（其包含自該含矽化合物供應源及該氫氣供應源中傳送來的化合物）中沉積而成，且該一或多含碳材料層係從一第二前驅物混合物（其包含自該含$炭氫化合物前趨物供應源、該氫氣供應源、該含矽化合物供應源及該 50 .1316735 81參戽修(更)正替換頁含氮化合物供應源中傳送來的化合物）中沉積而成。 3 7.如申請專利範圍第3 6項所述之設備，其中該一或多含碳材料層包含一選自下列的材料：非晶型碳、摻雜了矽的碳材料、類似鑽石的碳及其之組合。

3 8 .如申請專利範圍第3 6項所述之設備，其中該一或多含矽無機阻障層係被沉積在該基板表面上做為該包封層之最後一層材料層。 3 9 .如申請專利範圍第3 6項所述之設備，其中該一或多含竣材料層在4 0 0 n m至9 0 0 n m波長間具有約8 0 %或以上的透光度。 51