TWI496932B - 用於顯示裝置的阻絕物材料 - Google Patents

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Description

用於顯示裝置的阻絕物材料
本發明關於於低溫下形成含矽膜的方法。該等低溫含矽膜具有高於1.9g/cm3 的密度；4E22原子/cm3 的氫含量及於400至700nm下>90%的透明度。
顯示裝置已經被製造用於廣範圍的電子應用，例如平板TV、平板監視器、行動電話、MP3播放器、電子書瀏覽器及個人數位助理器(PDA)等。該等顯示裝置係經設計以經由將電場加於液晶而產生所欲的影像，該液晶填於二基材之間的間隙並且具有控制介電場的各向異性介電常數。經由調整穿透該等基材的光量，便可有效率地控制光和影像強度、品質和電力消耗。
用於平板顯示器的薄膜電晶體(TFT)將因較低加工溫度，所以能使用可替換的基材(比現行玻璃更輕且更便宜)而獲益。非晶形氧化物半導體(AOS)快速脫穎而出成為能給予較高效能的TFT用之a-Si替代物，而且可於較低溫度下加工。氧化銦鎵鋅(IGZO)及變化體是主要候選物。替代物是 ITZO、AlInOx 、ZTO、ZnON、MgZnO等等。這些材料具有<350℃的溫度極限。再者，吾人所欲為將該加工溫度進一步降至<200℃以供塑膠基材之用。
多種不同顯示裝置，例如動態矩陣液晶顯示器(active matrix liquid crystal display)(AMLCD)或動態矩陣有機發光二極體(AMOLED)，可作為利用觸控面板的顯示裝置的光源。透明非晶形氧化物半導體(TAOS)或金屬氧化物材料廣泛用作顯示裝置的材料以改善裝置電氣效能。用於透明非晶形氧化物半導體(TAOS)或金屬氧化物材料的材料實例包括a-IGZO(非晶形氧化鎵銦鋅)、氧化鋅等等。
然而，透明非晶形氧化物半導體(TAOS)或金屬氧化物材料可能經由與該透明非晶形氧化物半導體(TAOS)或金屬氧化物材料反應被存於相鄰鈍化或閘極絕緣層中的氫原子損傷，因此造成漏電或其他類型的裝置故障。
JP62253771 A2教導經由使用具有Si-N鍵的氫化矽(例如，Hn Si(NH2 )4-n (n=1、2、3)或(SiH3 )3 N)沉積膜的方法。因此，Si/N比為0.75至0.80的膜係於30nm/min及300度基材溫度由H3 Si(NH2 )與He沉積。該膜具有9.8 * 1019 W-cm電阻率而且在IR光譜中沒有於2180cm-1的Si-H鍵峰。
US7351668 B2教導用於形成絕緣膜的方法，其於膜形成時運用較低加工溫度，並且造成該膜於清潔製程期間能被低量蝕刻，所以該清潔製程能伴隨高膜厚可控制性進行，同時讓該膜足以作為蝕刻擋止膜或層間絕緣膜。絕緣膜係於選擇性供應含矽烷族氣體的第一處理氣體、含氮化或氧 氮化氣體的第二處理氣體及含碳氫化合物氣體的第三處理氣體之加工場中，藉由CVD形成於標的基材上。此方法選擇性地包括第一至第四步驟。該第一步驟進行將該第一和第三種處理氣體供給該場同時停止將該第二種處理氣體供給該加工場。該第二步驟停止將該第一和第三種處理氣體供給該場。該第三步驟進行將該第二種處理氣體供給該場同時停止將該第一和第三種處理氣體供給該場。該第四步驟停止將該第一至第三種處理氣體供給該場。
WO2006018441教導經由蒸氣沉積，同時用三甲矽烷基胺作為前驅物製造氮化矽的方法，其能製造顯現優良膜性質的氮化矽膜並且能於較低溫及較高生長速率下完成。該用於製造氮化矽膜的方法之特徵為將氣態三甲矽烷基胺和包含至少兩種選自具有式NR1 R2 R3 (R1 、R2 及R3 係各自獨立地選自氫及C1-6 烴基)的胺型化合物之胺型化合物氣態氮來源供入盛裝至少二基材的反應艙並且藉由使該三甲矽烷基胺和該氮來源反應使氮化矽膜形成於至少一基材上。
JP61234534 A2教導將Si3 N4 膜沉積於基材上而不會損及該基材的方法涉及利用含具有N-H、Si-H和N-Si鍵的化合物(例如，三甲矽烷基胺)之N、NH3 或N2 H4 混合物。任意地，該化合物可由H3 Si(NHSiH2 )m NHSiH3 或(H3 Si)n NH3-n (m>=0及n=1至3)構成。該方法可用於沉積非單晶半導體膜。
Hayashi、R.,M.Ofuji、N.Kaji、K.Takahashi、K.Abe、H.Yabuta、M.Sano、H.Kumomi、K.Nomura、T. Kamiya、M.Hirano及H.Hosono於"Circuits using uniform TFTs based on非晶形In-Ga-Zn-O."Journal of the Society for Information Display 15(11)：915-921(2007)中揭露具有底部閘極構造的高效能且優良均勻性的薄膜電晶體(TFT)，該等底部閘極構造係分別利用非晶形氧化銦-鎵-鋅(IGZO)膜和非晶形二氧化矽膜作為通道層和閘極絕緣層裝配。全部94個裝配成1 cm2 面積的TFT顯示幾乎一致的轉移特性：平均飽和遷移率是14.6 cm2 /(V-sec)及0.11 cm2 /(V-sec)的小標準偏差。由這些TFT構成的五段環形振盪器於410 kHz及18 V的輸入電壓下運轉。以這些TFT為基礎的像素驅動電路也是以整塊集積於同一基材上的有機發光二極體(OLED)裝配。經證實該等OLED電池發光能藉由120-Hz交流信號輸入來開關及調變。以非晶形IGZO為基礎的TFT是大面積OLED顯示電子裝置構件的突出候選物。
JP633497A和JP2508581 B2教導膜中沒有濕氣及碳組分的高品質且優良塗佈性質的氮化矽及氧氮化矽膜。使艙3的內部成為約數托耳的減壓狀態，使用於膜形成的個別氣體在噴灑頭部電極4內部混合以便從該噴灑頭部電極4引進該艙3。從高頻電源供應器12將高頻電極加到該噴灑頭部電極4與下部電極1之間以便製造被該艙3內部的噴灑頭部電極4混合的氣體並且造成用於形成反應性中間產物的化學反應。由此反應性中間產物所獲得的膜於基材2上具有優良的塗佈性質。至於反應物氣體，當氮化物膜形成時及當氧氮化物膜形成時使用三甲矽烷基胺6及氨氣，除了三甲矽烷 基胺6及氨氣以外還使用一氧化二氮(N2 O)。
US7462376 B2教導用於形成氮化矽膜的CVD方法包含在從放置待處理基材的加工艙排出空氣的同時，把甲矽烷氣體及NH3 氣體供入該艙並且經由CVD將氮化矽膜形成於該基材上的步驟。此氮化矽膜形成步驟包含當該甲矽烷氣體供入該加工艙時的第一期間及當該甲矽烷氧體供應停止時的第二期間，而且該第一期間與該第二期間輪流交替。
US2010144162 A1教導經由電漿強化化學氣相沉積法(PECVD)於半導體基材上形成具有Si-N鍵的保形介電膜之方法包括：將含氮-和氫-的反應性氣體及添加物氣體引進放置半導體基材的反應空間；對該反應空間施加RF功率；及把含氫的矽前驅物分數個脈衝引進該反應空間，在其中激發電漿，藉以於該基材上形成具有Si-N鍵的保形介電膜。
Liu,S.-E.、M.-J.Yu、C.-Y.Lin、G.-T.Ho、C.-C.Cheng、C.-M.Lai、C.-J.Lin、Y.-C.King及Y.-H.Yeh於"Influence of鈍化層s on Characteristics of a-InGaZnO Thin-Film Transistors"Electron Device Letters，IEEE 32(2)：161-163(2011)中研究鈍化層沉積對於a-InGaZnO薄膜電晶體(TFT)的特性之影響。由於以上的鈍化層引發機械應力的結果使TFT的閾電壓(VT)顯著偏移。經由調節該鈍化製程期間的沉積參數，可調變TFT的效能。經過雙重鈍化之後的a-InGaZnO TFT顯現11.35 cm2/V．s的場效遷移率、2.86 V的閾電壓及108的開關比之良好效能。
US20060216950 A1教導能於較低溫形成氮化矽 膜而且能使該氮化矽膜中達成夠高抗張應力的膜形成方法。本發明是膜形成方法，其包括：長管形加工容器，其能於該容器中創造真空；盛裝待加工物體的單元，其依層狀方式盛裝多數待加工的物體並且能插入該加工容器及從該加工容器取出；裝設於該加工容器周圍的加熱單元；以甲矽為基礎的氣體供應單元，其將以甲矽為基礎的氣體供入該加工容器，該以甲矽為基礎的氣體不包括鹵素元素；氮化氣體供應單元，其將氮化氣體供入該加工單元；活化單元，其藉由電漿活化該氮化氣體；及控制單元，其控制該以甲矽為基礎的氣體供應單元、氮化氣體供應單元及活化單元，依此方式將該以甲矽為基礎的氣體及氮化氣體同時供入該加工容器同時活化該氮化氣體，以在多數待處理的物體各個上形成預定的薄膜。
Nomura,K.、T.Kamiya及H.Hosono於"Stability and high-frequency operation of amorphous In-Ga-Zn-O thin-film transistors with various鈍化層s." Thin Solid Films(2012)，中研究非晶形In-Ga-Zn-O(a-IGZO)薄膜電晶體(TFT)的安定性，其聚焦於鈍化層材料(Y2 O3 、Al2 O3 、HfO2 及SiO2 )及熱退火的影響。檢查正向遷移的恆電流應力(CCS)、不用光照的負向遷移應力(NBS)及負向遷移光照應力(NBLS)。已發現在此研究中從所有安定性試驗的觀點來看若該通道在該鈍化形成(沉積後退火)之前退火而且該鈍化層於250℃下退火(裝配後退火)，Y2 O3 是最佳的鈍化層材料。該Y2 O3 鈍化層的裝配後退火產生對於該CCS和NBS應力非常安定的TFT而且 消除達於2.9 eV光子能量的次間隙光敏反應。即使是2.7 eV光子的NBLS，經過3小時試驗之後該閾電壓偏移也能被適當抑制於-4.4 V。這些結果提供了下列資訊：(i)鈍化移除a-IGZO的表面縱深次間隙並且消除該次間隙光敏反應，但是(ii)a-IGZO中的大缺陷應該在該鈍化製程之前先除去。該Y2 O3 -鈍化TFT不僅對於這些應力條件安定，而且也與具有91 kHz電流增益截止頻率的高頻作業相容，其與靜態特性一致。
US6630413 B2教導經由各式各樣的CVD技術，較佳是熱CVD及PECVD，使用含矽原子、氮原子或二者的化學前驅物的沉積低氫含量氮化矽材料。較佳的化學前驅物含有一或更多N-Si鍵。另一個較佳化學前驅物是含<9.5%氫原子的含氮化學前驅物與含矽化學前驅物之混合物。較佳具體實施例使用氫來源使經由PECVD沉積的氮化矽材料鹵素含量最小化。
US2012045904A揭示形成TFT裝置中的不含氫之含矽層的方法。該不含氫之含矽層可作為鈍化層、閘極介電層、蝕刻擋止層或其他TFT裝置中的其他適合層、光電二極體、半導體二極體、發光二極體(LED)或有機發光二極體(OLED)，或其適合的顯示應用。在一具體實施例，形成薄膜電晶體中的不含氫之含矽層的方法包括把包含不含氫之含矽氣體和反應氣體的混合物供入電漿強化化學氣相沉積艙，其中該不含氫之含矽氣體係選自由SiF4，SiCl4，Si2Cl6所組成的群組，並且在該氣體混合物存在之下於該基材上形成不含 氫之含矽層。
KR2 0100030995 A、US2010059756A及US8120029 B2揭示薄膜電晶體(TFT)。該TFT可包括介於通道與源和汲極之間的中間層。可能發生於該TFT的汲極區的提高電流由於該中間層而降低了。因此該TFT可被穩定地驅動。
因此，有需要能製造薄鈍化膜以便讓該等顯示裝置具有改良電氣效能及長期安定性的沉積方法。
在本發明中，研發出含矽膜的低溫沉積方法。該等含矽膜係作為顯示裝置的鈍化層(阻絕物材料)。
在一方面中，提供一種將含矽膜沉積於基材的至少一表面上之方法，其包含：將該基材的至少一表面提供於一反應艙中；將選自由下列所組成的群組的矽前驅物引進該反應艙中：a)三甲矽烷基胺；b)具有式R1 R2 NSiH3 的二烷基胺基矽烷，其中R1 係選自由C1-10 線性或分支烷基、含氧或氮的烷基、環狀烷基、烯基、炔基、芳香族烴、C6-10 芳基所組成的群組；R2 係選自由C1-10 線性或分支烷基、含氧或氮的烷基、環狀烷基、烯基、炔基、芳香族烴、C6-10 芳基所組成的群組；R1 及R2 能形成經烷基取代的環狀烷基或芳基環；例示性二烷基胺基矽烷包括，但不限於，二異丙基胺基 矽烷、二第二丁基胺基矽烷、2,6-二甲基六氫吡啶基矽烷；c)具有式R1 n R2 m SiH4-m-n 的烷基矽烷，其中R1 係選自由C1-10 線性或分支烷基、含氧或氮的烷基、環狀烷基、烯基、炔基、芳香族烴、C6-10 芳基所組成的群組；R2 係選自由C1-10 線性或分支烷基、含氧或氮的烷基、環狀烷基、烯基、炔基、芳香族烴、C6-10 芳基所組成的群組；R1 及R2 能形成經烷基取代的環狀烷基或芳基環；m=0、1、2、3、4；n=1、2、3；例示性烷基矽烷包括，但不限於，二乙基矽烷，三乙基矽烷，1,4-二矽氮丁烷；d)具有式R1 n (OR2 )m SiH4-m-n 的烷基烷氧基矽烷，其中R1 係選自由C1-10 線性或分支烷基、含氧或氮的烷基、環狀烷基、烯基、炔基、芳香族烴、C6-10 芳基所組成的群組；R2 係選自由C1-10 線性或分支烷基、含氧或氮的烷基、環狀烷基、烯基、炔基、芳香族烴、C6-10 芳基所組成的群組；R1 及R2 能形成經烷基取代的環狀烷基或芳基環；m=0、1、2、3、4；n=1、2、3；例示性烷基烷氧基矽烷包括，但不限於，二乙氧基二甲基矽烷；e)具有式(R1 R2 N)n SiH4-n 的有機胺基矽烷，其中R1 係選自由氫、C1-10 線性或分支烷基、含氧或氮的烷基、環狀烷基、烯基、炔基、芳香族烴、C6-10 芳基所組成的群組；R2 係選自C1-10 線性或分支烷基、含氧或氮的烷基、環狀烷基、烯基、炔基、芳香族烴、C6-10 芳基所組成的群組；R1 及R2 能形成經烷基取代的環狀烷基或芳基環；n =2、3、4；例示性有機胺基矽烷包括，但不限於，三(二甲基胺基)矽烷、雙(第三丁基胺基)矽烷；f)包括四(異氰酸酯基)矽烷及三(異氰酸酯基)矽烷的異氰酸酯基矽烷；及g)具有式R1 R2 R3 SiN3 的烷基疊氮基矽烷，其中R1-3 係獨立地選自由C1-10 線性或分支烷基、含氧或氮的烷基、環狀烷基、烯基、炔基、芳香族烴、C6-10 芳基所組成的群組；實例包括但不限於Me3 SiN3 、Et3 SiN3 ；實例包括但不限於Me3 SiN3 、Et3 SiN3 ；h)具有式(R1 R2 R3 Si)2 (CH2 )n 的以烷基橋接的二矽烷，其中R1-3 係獨立地選自由C1-10 線性或分支烷基、含氧或氮的烷基、環狀烷基、烯基、炔基、芳香族烴、C6-10 芳基所組成的群組；而且n=1、2、3；例示性以烷基橋接的二矽烷包括，但不限於，1,4-二矽氮丁烷；將氧來源或含氮來源引進該反應艙中；於該反應艙中提供25℃至350℃的反應溫度；及將該低溫的薄含矽層沉積於該基材的至少一表面上；其中該沉積製程係選自由化學氣相沉積法(CVD)、電漿強化化學氣相沉積法(PECVD)、循環式化學氣相沉積法(CCVD)、電漿強化循環式化學氣相沉積法(PECCVD)、原子層沉積法(ALD)及電漿強化原子層沉積法(PEALD)所組成的群組。較佳地電漿強化製程例如PECVD或PECCVD運用低於400℃的沉積溫度。
在另一方面中，提供一種將低溫的薄含矽層沉 積於薄膜電晶體/顯示裝置的至少一表面上之方法，其包含：將該基材的至少一表面提供於一反應艙中；將三甲矽烷基胺與選自由下列所組成的群組的相容性矽前驅物之混合物引進該反應艙中：a)具有式R1 R2 NSiH3 的二烷基胺基矽烷，其中R1 係選自由C1-10 線性或分支烷基、含氧或氮的烷基、環狀烷基、烯基、炔基、芳香族烴、C6-10 芳基所組成的群組；R2 係選自由C1-10 線性或分支烷基、含氧或氮的烷基、環狀烷基、烯基、炔基、芳香族烴、C6-10 芳基所組成的群組；R1 及R2 能形成經烷基取代的環狀烷基或芳基環；例示性二烷基胺基矽烷包括，但不限於，二異丙基胺基矽烷、二第二丁基胺基矽烷、2,6-二甲基六氫吡啶基矽烷；b)具有式R1 n R2 m SiH4-m-n 的烷基矽烷；其中R1 係選自由C1-10 線性或分支烷基、含氧或氮的烷基、環狀烷基、烯基、炔基、芳香族烴、C6-10 芳基所組成的群組；R2 係選自由C1-10 線性或分支烷基、含氧或氮的烷基、環狀烷基、烯基、炔基、芳香族烴、C6-10 芳基所組成的群組；R1 及R2 能形成經烷基取代的環狀烷基或芳基環；m=0、1、2、3、4；n=1、2、3；例示性烷基矽烷包括，但不限於，二乙基矽烷、三乙基矽烷、1,4-二矽氮丁烷；c)具有式R1 n (OR2 )m SiH4-m-n 的烷基烷氧基矽烷，其中R1 係選自由C1-10 線性或分支烷基、含氧或氮的烷基、環狀烷基、烯基、炔基、芳香族烴、C6-10 芳基所組成的 群組；R2 係選自由C1-10 線性或分支烷基、含氧或氮的烷基、環狀烷基、烯基、炔基、芳香族烴、C6-10 芳基所組成的群組；R1 及R2 能形成經烷基取代的環狀烷基或芳基環；m=1、2、3；n=1、2、3；例示性烷基烷氧基矽烷包括，但不限於，二乙氧基二甲基矽烷；d)具有式(R1 R2 N)n SiH4-n 的有機胺基矽烷，其中R1 係選自由氫、C1-10 線性或分支烷基、含氧或氮的烷基、環狀烷基、烯基、炔基、芳香族烴、C6-10 芳基所組成的群組；R2 係選自C1-10 線性或分支烷基、含氧或氮的烷基、環狀烷基、烯基、炔基、芳香族烴、C6-10 芳基所組成的群組；R1 及R2 能形成經烷基取代的環狀烷基或芳基環；n =2、3、4。例示性有機胺基矽烷包括，但不限於，三(二甲基胺基)矽烷、雙(第三丁基胺基)矽烷；e)鹵矽烷類：例示性前驅物包括，但不限於，單氯矽烷、二氯矽烷、三氯矽烷、四氯矽烷、六氯二矽烷；f)具有式(R1 R2 )n SiR3 OR4 OR5 的烷氧基胺基矽烷；其中R1 係選自由C1-10 線性或分支烷基、含氧或氮的烷基、環狀烷基、烯基、炔基、芳香族烴所組成的群組；R2 及R3 係選自氫、C1-10 線性或分支烷基、含氧或氮的烷基、環狀烷基、烯基、炔基、芳香族烴所組成的群組；R4-5 係獨立地選自由C1-10 線性或分支烷基、含氧或氮的烷基、環狀烷基、烯基、炔基、芳香族烴所組成的群組；R1 及R2 能形成一環狀環；而且R4 及R5 也能形成一環狀環； g)包括四(異氰酸酯基)矽烷及三(異氰酸酯基)矽烷的異氰酸酯基矽烷；h)具有式R1 R2 R3 SiN3 的烷基疊氮基矽烷，其中R1-3 係獨立地選自由C1-10 線性或分支烷基、含氧或氮的烷基、環狀烷基、烯基、炔基、芳香族烴、C6-10 芳基所組成的群組；實例包括但不限於Me3 SiN3 、Et3 SiN3 ；i)具有式(R1 R2 R3 Si)2 (CH2 )n 的以烷基橋接的二矽烷類，其中R1-3 係獨立地選自由C1-10 線性或分支烷基、含氧或氮的烷基、環狀烷基、烯基、炔基、芳香族烴、C6-10 芳基所組成的群組；而且n=1、2、3；例示性以烷基橋接的二矽烷類包括，但不限於，1,4-二矽氮丁烷；將氧來源或含氮來源引進該反應艙中；於該反應艙中提供25℃至350℃的反應溫度；及將該低溫的薄含矽層沉積於該基材的至少一表面上；其中該混合物含有介於0.5至99%的三甲矽烷基胺；該沉積製程係選自由化學氣相沉積法(CVD)、電漿強化化學氣相沉積法(PECVD)、循環式化學氣相沉積法(CCVD)、電漿強化循環式化學氣相沉積法(PECCVD)、原子層沉積法(ALD)及電漿強化原子層沉積法(PEALD)所組成的群組。較佳地電漿強化製程例如PECVD或PECCVD運用低於400℃的沉積溫度。
該等低溫含矽層具有高於1.9g/cm3 的密度；4E22原子/cm3 或更低的氫含量及於400至700nm下>90%的透明度。在一個特定具體實施例中，該等含矽層係具有高於2.2g/cc 的密度；4E22原子/cm3 或更低的氫含量及於400至700nm下>90%的透明度之氮化矽或氧氮化矽。
在又另一方面中，提供一種三甲矽烷基胺與相容性含矽前驅物的混合物，該含矽前驅物係選自由下列所組成的群組：a)具有式R1 R2 NSiH3 的二烷基胺基矽烷，其中R1 係選自由C1-10 線性或分支烷基、含氧或氮的烷基、環狀烷基、烯基、炔基、芳香族烴、C6-10 芳基所組成的群組；R2 係選自由C1-10 線性或分支烷基、含氧或氮的烷基、環狀烷基、烯基、炔基、芳香族烴、C6-10 芳基所組成的群組；R1 及R2 能形成經烷基取代的環狀烷基或芳基環；例示性二烷基胺基矽烷包括，但不限於，二異丙基胺基矽烷、二第二丁基胺基矽烷、2,6-二甲基六氫吡啶基矽烷；b)具有式R1 n R2 m SiH4-m-n 的烷基矽烷；其中R1 係選自由C1-10 線性或分支烷基、含氧或氮的烷基、環狀烷基、烯基、炔基、芳香族烴、C6-10 芳基所組成的群組；R2 係選自由C1-10 線性或分支烷基、含氧或氮的烷基、環狀烷基、烯基、炔基、芳香族烴、C6-10 芳基所組成的群組；R1 及R2 能形成經烷基取代的環狀烷基或芳基環；m=0、1、2、3、4；n=1、2、3；例示性烷基矽烷包括，但不限於，二乙基矽烷、三乙基矽烷、1,4-二矽氮丁烷；c)具有式R1 n (OR2 )m SiH4-m-n 的烷基烷氧基矽烷，其中R1 係選自由C1-10 線性或分支烷基、含氧或氮的烷基、 環狀烷基、烯基、炔基、芳香族烴、C6-10 芳基所組成的群組；R2 係選自由C1-10 線性或分支烷基、含氧或氮的烷基、環狀烷基、烯基、炔基、芳香族烴、C6-10 芳基所組成的群組；R1 及R2 能形成經烷基取代的環狀烷基或芳基環；m=1、2、3；n=1、2、3；例示性烷基烷氧基矽烷包括，但不限於，二乙氧基二甲基矽烷；d)具有式(R1 R2 N)n SiH4-n 的有機胺基矽烷，其中R1 係選自由氫、C1-10 線性或分支烷基、含氧或氮的烷基、環狀烷基、烯基、炔基、芳香族烴、C6-10 芳基所組成的群組；R2 係選自C1-10 線性或分支烷基、含氧或氮的烷基、環狀烷基、烯基、炔基、芳香族烴、C6-10 芳基所組成的群組；R1 及R2 能形成經烷基取代的環狀烷基或芳基環；n=2、3、4。例示性有機胺基矽烷包括，但不限於，三(二甲基胺基)矽烷、雙(第三丁基胺基)矽烷；e)鹵矽烷類：例示性前驅物包括，但不限於，單氯矽烷、二氯矽烷、三氯矽烷、四氯矽烷、六氯二矽烷；f)具有式(R1 R2 )n SiR3 OR4 OR5 的烷氧基胺基矽烷；其中R1 係選自由C1-10 線性或分支烷基、含氧或氮的烷基、環狀烷基、烯基、炔基、芳香族烴所組成的群組；R2 及R3 係獨立地選自氫、C1-10 線性或分支烷基、含氧或氮的烷基、環狀烷基、烯基、炔基、芳香族烴所組成的群組；R4-5 係獨立地選自由C1-10 線性或分支烷基、含氧或氮的烷基、環狀烷基、烯基、炔基、芳香族烴所組成的群組；R1 及R2 能形成一環狀環；而且R4 及R5 也能形成一環狀 環；g)包括四(異氰酸酯基)矽烷及三(異氰酸酯基)矽烷的異氰酸酯基矽烷；及h)具有式R1 R2 R3 SiN3 的烷基疊氮基矽烷，其中R1-3 係獨立地選自由C1-10 線性或分支烷基、含氧或氮的烷基、環狀烷基、烯基、炔基、芳香族烴、C6-10 芳基所組成的群組；實例包括但不限於Me3 SiN3 、Et3 SiN3 。
i)具有式(R1 R2 R3 Si)2 (CH2 )n 的以烷基橋接的二矽烷類，其中R1-3 係獨立地選自由C1-10 線性或分支烷基、含氧或氮的烷基、環狀烷基、烯基、炔基、芳香族烴、C6-10 芳基所組成的群組；而且n=1、2、3；例示性以烷基橋接的二矽烷類包括，但不限於，1,4-二矽氮丁烷。
圖1顯示於300℃下使用三甲矽烷基胺(TSA)前驅物所沉積的膜之密度氫含量關係。
圖2顯示於較低溫度(150至325℃)下使用TSA前驅物所沉積的膜之密度氫含量的變化。
圖3顯示於300℃下使用二甲基二乙氧基矽烷(DMDES)前驅物所沉積的膜之密度氫含量關係。
圖4顯示由(A)三甲矽烷基胺+NH3 (密度=2.36 g/cc)，(B)二異丙基胺基矽烷+NH3 ，(C)二甲基二乙氧基矽烷+H2 (密度=1.95 g/cc)，(D)三甲基矽烷+NH3 (密度 =1.88g/cc)所沉積的100nm厚膜的濕氣阻絕效能比較。
以IGZO為基礎的TFT現在已供用於移動式顯示器。IGZO技術的熱預算(thermal budget)需要能於<=300℃的溫度下沉積並且具有良好厄米性(hermiticity)(2.4g/cm3 或更高的密度)及低氫含量(2E22原子/cm3 或更低)的鈍化膜。目前，使用以SiH4 為基礎的SiN：H及SiO2 膜的雙層構造使該a-Si TFT鈍化。然而，這些膜的密度及氫含量並未達成於<300℃下沉積時使IGZO TFT鈍化的必備條件。
關於良好鈍化層的基礎要求包括，但不限於：沉積溫度300℃或更低
良好厄米性(2.4g/cm3 或更高的密度)
低氫含量(2E22原子/cm3 或更低)
密度2.5g/cm3 或更高
於400至700nm的透明度>90%。
本發明係關於把含矽膜以單一鈍化層或雙重鈍化層的形式沉積於顯示裝置半成品，如以下流程1所示：
該鈍化層1及2能運用各種不同沉積技術沉積，其包括，但不限於，化學氣相沉積法(CVD)、電漿強化化學氣相沉積法(PECVD)、循環式化學氣相沉積法(CCVD)、電漿強化循環式化學氣相沉積法(PECCVD、原子層沉積法(ALD)、電漿強化原子層沉積法(PEALD)。鈍化層1係選自由氮化矽、碳氮化矽所組成的群組，而鈍化層2能選自由矽、碳化矽、氧化矽、碳氧化矽、碳氮化矽所組成的群組。該透明金屬氧化物包括，但不限於，a-IGZO(非晶形氧化銦鎵鋅)、InGaZnON、ZnO、ZnON、ZnSnO、CdSnO、GaSnO、TiSnO、CuAlO、SrCuo、LaCuOS、GaN、InGaN、AlGaN or InGaAlN。
在本發明中，已經研發出運用三甲矽烷基胺(TSA)的PECVD製程以於300℃下達成2.5g/cm3 的密度及2E22原子/cm3 的氫含量。較低溫膜(200℃)也符合此密度要求(2.4g/cm3 )。以TSA為基礎的膜滿足此應用的透明度要求(於400至700nm下>90%)。
在特定具體實施例中，使用上述方法沉積的供鈍化層2用的含矽膜係於氧存在之下使用氧來源、包含氧的試藥或前驅物形成。
氧來源可以至少一氧來源的形式引進該反應器及/或可附帶存在於該沉積製程所用的其他前驅物中。
適合的氧來源氣體可包括，舉例來說，水(H2 O)(例如，去離子水、純水及/或蒸餾水)、氧(O2 )、氧電漿、臭氧(O3 )、NO、NO2 、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2 )及其組合。
在特定具體實施例中，供鈍化層1用的含矽膜 包含矽及氮。在這些具體實施例中，使用本文所述方法沉積的介電膜係於含氮來源存在之下形成。含氮來源可以至少一氮來源的形式引進該反應器及/或可附帶存在於該沉積製程所用的其他前驅物中。
適合的含氮來源氣體可包括，舉例來說，氨、肼、單烷基肼、二烷基肼、氮、氮/氫、氨電漿、氮電漿、氮/氫電漿、NF3 及其混合物。指定具體實施例在於使用NF3 以縮減所得膜中的氫含量，因為氫會與該透明金屬氧化物反應，因此破壞該等顯示裝置的效能。
本文揭示的沉積方法可能涉及一或更多用於洗淨，控制該電漿或作為載體氣體的惰性氣體。例示性惰性氣體包括，但不限於，Ar、N2 、He、Xe、氖、H2 及其混合物。
在特定具體實施例中，鈍化層1及2係利用相同含矽前驅物沉積。供鈍化層1用的含矽膜包含矽及氮，其係於含氮來源存在之下形成。含氮來源可以至少一氮來源的形式引進該反應器及/或可附帶存在於該沉積製程所用的其他前驅物中。供鈍化層2用的含矽膜包含矽及氧，其係利用上述方法在氧來源存在之下使用包含氧的氧來源、試藥或前驅物沉積。
在特定具體實施例中，可能有益的是沉積從頂部至底部漸變的漸變層或雙層，其係由底部主要包含SiCO或SiO2 而且頂部主要包含SiNC or Si3 N4 的膜構成。該膜係由包含含矽前驅物及含氧前驅物，例如，三甲矽烷基胺及O2 、臭氧或N2 O，的最初試藥混合物沉積並且接著以含氮氣體，例 如，N2 、氨或肼，替代該含氧氣體流。若該含矽前驅物已經含有氮，則第二步驟可僅使用惰性氣體或氫進行。含氧換成含氮或惰性氣體可為漸變或急遽變化而造成一漸變層或一雙層構造。當該SiOC層預防下方層於該SiCN層沉積的期間產生氫，而該SiCN層扮作最終裝置的濕氣阻絕物時，這樣的漸變層或雙層將有助益。關於此應用的矽前驅物應該不得含有氧，因為難以預防該前驅物的氧併入該SiCN或Si3 N4 膜。
用於沉積含矽膜的含矽前驅物係選自由下列所組成的群組：a)三甲矽烷基胺；b)具有式R1 R2 NSiH3 的二烷基胺基矽烷，其中R1 係選自由C1-10 線性或分支烷基、含氧或氮的烷基、環狀烷基、烯基、炔基、芳香族烴、C6-10 芳基所組成的群組；R2 係選自由C1-10 線性或分支烷基、含氧或氮的烷基、環狀烷基、烯基、炔基、芳香族烴、C6-10 芳基所組成的群組；R1 及R2 能形成經烷基取代的環狀烷基或芳基環；例示性二烷基胺基矽烷包括，但不限於，二異丙基胺基矽烷、二第二丁基胺基矽烷、2,6-二甲基六氫吡啶基矽烷；c)具有式R1 n R2 m SiH4-m-n 的烷基矽烷；其中R1 係選自由C1-10 線性或分支烷基、含氧或氮的烷基、環狀烷基、烯基、炔基、芳香族烴、C6-10 芳基所組成的群組；R2 係選自由C1-10 線性或分支烷基、含氧或氮的烷基、環狀烷基、烯基、炔基、芳香族烴、C6-10 芳基所組成的群組； R1 及R2 能形成經烷基取代的環狀烷基或芳基環；m=0、1、2、3、4；n=1、2、3；例示性烷基矽烷包括，但不限於，二乙基矽烷、三乙基矽烷、1,4-二矽氮丁烷；d)具有式R1 n (OR2 )m SiH4-m-n 的烷基烷氧基矽烷，其中R1 係選自由C1-10 線性或分支烷基、含氧或氮的烷基、環狀烷基、烯基、炔基、芳香族烴、C6-10 芳基所組成的群組；R2 係選自由C1-10 線性或分支烷基、含氧或氮的烷基、環狀烷基、烯基、炔基、芳香族烴、C6-10 芳基所組成的群組；R1 及R2 能形成經烷基取代的環狀烷基或芳基環；m=1、2、3；n=1、2、3；例示性烷基烷氧基矽烷包括，但不限於，二乙氧基二甲基矽烷；e)具有式(R1 R2 N)n SiH4-n 的有機胺基矽烷，其中R1 係選自由氫、C1-10 線性或分支烷基、含氧或氮的烷基、環狀烷基、烯基、炔基、芳香族烴、C6-10 芳基所組成的群組；R2 係選自C1-10 線性或分支烷基、含氧或氮的烷基、環狀烷基、烯基、炔基、芳香族烴、C6-10 芳基所組成的群組；R1 及R2 能形成經烷基取代的環狀烷基或芳基環；n=2、3、4。例示性有機胺基矽烷包括，但不限於，三(二甲基胺基)矽烷、雙(第三丁基胺基)矽烷；f)包括四(異氰酸酯基)矽烷及三(異氰酸酯基)矽烷的異氰酸酯基矽烷；g)具有式R1 R2 R3 SiN3 的烷基疊氮基矽烷，其中R1-3 係獨立地選自由C1-10 線性或分支烷基、含氧或氮的烷基、環狀烷基、烯基、炔基、芳香族烴、C6-10 芳基所組成的 群組；實例包括但不限於Me3 SiN3 、Et3 SiN3 ；h)具有式(R1 R2 R3 Si)2 (CH2 )n 的以烷基橋接的二矽烷類，其中R1-3 係獨立地選自由C1-10 線性或分支烷基、含氧或氮的烷基、環狀烷基、烯基、炔基、芳香族烴、C6-10 芳基所組成的群組；而且n=1、2、3；例示性以烷基橋接的二矽烷類包括，但不限於，1,4-二矽氮丁烷。
本發明另一方面是三甲矽烷基胺與選自由下列所組成的群組之相容性含矽前驅物的混合物：a)具有式R1 R2 NSiH3 的二烷基胺基矽烷，其中R1 係選自由C1-10 線性或分支烷基、含氧或氮的烷基、環狀烷基、烯基、炔基、芳香族烴、C6-10 芳基所組成的群組；R2 係選自由C1-10 線性或分支烷基、含氧或氮的烷基、環狀烷基、烯基、炔基、芳香族烴、C6-10 芳基所組成的群組；R1 及R2 能形成經烷基取代的環狀烷基或芳基環；例示性二烷基胺基矽烷包括，但不限於，二異丙基胺基矽烷、二第二丁基胺基矽烷、2,6-二甲基六氫吡啶基矽烷；b)具有式R1 n R2 m SiH4-m-n 的烷基矽烷；其中R1 係選自由C1-10 線性或分支烷基、含氧或氮的烷基、環狀烷基、烯基、炔基、芳香族烴、C6-10 芳基所組成的群組；R2 係選自由C1-10 線性或分支烷基、含氧或氮的烷基、環狀烷基、烯基、炔基、芳香族烴、C6-10 芳基所組成的群組；R1 及R2 能形成經烷基取代的環狀烷基或芳基環；m=0、1、2、3、4；n=1、2、3；例示性烷基矽烷包括， 但不限於，二乙基矽烷、三乙基矽烷、1,4-二矽氮丁烷；c)具有式R1 n (OR2 )m SiH4-m-n 的烷基烷氧基矽烷，其中R1 係選自由C1-10 線性或分支烷基、含氧或氮的烷基、環狀烷基、烯基、炔基、芳香族烴、C6-10 芳基所組成的群組；R2 係選自由C1-10 線性或分支烷基、含氧或氮的烷基、環狀烷基、烯基、炔基、芳香族烴、C6-10 芳基所組成的群組；R1 及R2 能形成經烷基取代的環狀烷基或芳基環；m=1、2、3；n=1、2、3；例示性烷基烷氧基矽烷包括，但不限於，二乙氧基二甲基矽烷；d)具有式(R1 R2 N)n SiH4-n 的有機胺基矽烷，其中R1 係選自由氫、C1-10 線性或分支烷基、含氧或氮的烷基、環狀烷基、烯基、炔基、芳香族烴、C6-10 芳基所組成的群組；R2 係選自C1-10 線性或分支烷基、含氧或氮的烷基、環狀烷基、烯基、炔基、芳香族烴、C6-10 芳基所組成的群組；R1 及R2 能形成經烷基取代的環狀烷基或芳基環；n=2、3、4。例示性有機胺基矽烷包括，但不限於，三(二甲基胺基)矽烷、雙(第三丁基胺基)矽烷；e)鹵矽烷類：例示性前驅物包括，但不限於，單氯矽烷、二氯矽烷、三氯矽烷、四氯矽烷、六氯二矽烷；f)具有式(R1 R2 )n SiR3 OR4 OR5 的烷氧基胺基矽烷；其中R1 係選自由C1-10 線性或分支烷基、含氧或氮的烷基、環狀烷基、烯基、炔基、芳香族烴所組成的群組；R2 及R3 係選自氫、C1-10 線性或分支烷基、含氧或氮的烷基、環狀烷基、烯基、炔基、芳香族烴所組成的群組；R4-5 係獨立地選自由C1-10 線性或分支烷基、含氧或氮的烷基、環狀烷基、烯基、炔基、芳香族烴所組成的群組；R1 及R2 能形成一環狀環；而且R4 及R5 也能形成一環狀環；g)包括四(異氰酸酯基)矽烷及三(異氰酸酯基)矽烷的異氰酸酯基矽烷；h)具有式R1 R2 R3 SiN3 的烷基疊氮基矽烷，其中R1-3 係獨立地選自由C1-10 線性或分支烷基、含氧或氮的烷基、環狀烷基、烯基、炔基、芳香族烴、C6-10 芳基所組成的群組；實例包括但不限於Me3 SiN3 、Et3 SiN3 ；i)具有式(R1 R2 R3 Si)2 (CH2 )n 的以烷基橋接的二矽烷類，其中R1-3 係獨立地選自由C1-10 線性或分支烷基、含氧或氮的烷基、環狀烷基、烯基、炔基、芳香族烴、C6-10 芳基所組成的群組；而且n=1、2、3；例示性以烷基橋接的二矽烷類包括，但不限於，1,4-二矽氮丁烷。
端視所沉積的鈍化膜是否能符合目標顯示裝置的要求，三甲矽烷基胺的百分比介於0.5至99%。
一個較佳具體實施例是三甲矽烷基胺與二異丙基胺基矽烷的混合物，其可能使所沉積的膜能轉而符合應用要求。
另一個較佳具體實施例是三甲矽烷基胺與二乙基矽烷的混合物，該二者的沸點彼此接近而且讓其能依液態混合並且能經由直接液體注入輸送。
該反應器或沉積艙的溫度可介於周遭溫度(25℃) 至約400℃，較佳地100℃至370℃，更佳地150℃至325℃。
該反應器或沉積艙的壓力可介於約0.1 Torr至約100托耳。供應該等前驅物、該氧來源及/或其他前驅物、來源氣體及/或試藥的分別步驟可經由改變其供應時間以變更所得的介電膜的計量化學組成。
對該等前驅物、氧來源或其組合施以能量以引發反應並且將該介電膜或塗層形成於該基材上。此能量能藉由，但不限於，電漿、脈衝電漿、螺旋電漿、高密度電漿、誘導耦合電漿及遙距電漿方法提供。在特定具體實施例中，二次射頻來源可用以改變該基材表面的電漿特性。在該沉積製程涉及電漿的具體實施例中，該電漿產生製程可包含該反應器中直接產生電漿的直接電漿產生製程，或也可以是在該反應器外側產生電漿並且供入該反應器中的遙距電漿產生製程。
該等含矽前驅物及/或其他前驅物可依多變的方式運送至該反應艙。在一個具體實施例中，可利用液體運送系統。
在一替代具體實施例中，可運用聯合液體運送及閃蒸製程單元，例如，舉例來說，由明尼蘇達州，Shoreview的MSP股份有限公司所製造的渦輪汽化器以便能定量運送低揮發性材料，導致可再現的輸送及沉積而沒有該前驅物的熱分解。在液體運送配方中，本文所述的前驅物可依純液態的形式運送，或者，可用於溶劑配方或其組合物中。因此，在特定具體實施例中該等前驅物配方可能包括適當特性的溶劑 組分，因為在膜形成於基材上的指定最終用途方面可能有需要或有益處。
該等含矽膜的沉積速率可在每分鐘0.1 nm至5000 nm的範圍中。該速率可經由變化任一下列非限定參數來控制：沉積溫度、汽化器溫度、該LFC的流量、反應性O2 氣體的流速及/或該CVD反應器的壓力。前驅物的選擇也能決定該沉積速率。
所得的介電膜或塗層可暴露於沉積後處理例如，但不限於，電漿處理、化學處理、紫光光曝光、電子束曝光及/或其他處理以影響該膜的一或更多性質。
本文所述的方法可用以將介電膜沉積於基材的至少一部分上。適合基材的實例包括但不限於，矽、SiO2 、Si3 N4 、OSG、FSG、碳化矽、加氫碳化矽、氮化矽、加氫氮化矽、碳氮化矽、加氫碳氮化矽、硼氮化物、抗反射塗層、光阻劑、有機聚合物、多孔性有機和無機材料、金屬類例如銅、鋁、鉻、鉬及擴散阻絕物層例如但不限於TiN、Ti(C)N、TaN、Ta(C)N、Ta、W或WN。該等膜與各個不同後續處理步驟例如，舉例來說，化學機械平坦化(CMP)及各向異性蝕刻製程可相容。本文所述的介電膜具有4.0至5.5的介電常數。較佳地，該介電常數是4.0至4.5。
下列實施例舉例說明用於製備本文所述的介電膜的方法而且並不試圖以任何方式限制本發明。
工作實施例
把該等含矽膜沉積於中等電阻率(8至12Ωcm)的單晶矽晶圓基材。
該基材可能暴露於預沉積處理例如，但不限於，電漿處理、化學處理、紫外光曝光、電子束曝光及/或其他處理以影響該膜的一或更多性質。舉例來說，對該IGZO膜進行N2 O或O2 或O3 電漿處理或O3 化學處理以確保該IGZO的完全氧化可能有益處。這使半導性質能在膜沉積之前保持或增進。
所有沉積均在Applied Materials Precision 5000系統中的200mm DXZ艙進行，其裝配有Astron EX遙距電漿產生器。該系統利用甲矽烷或TEOS加工組。該PECVD艙具備直接液體液入輸送能力。除了甲矽烷以外，所有前驅物均為液體而且運送溫度取決於該等前驅物的沸點。典型的液態前驅物流速係100至800mg/min，電漿功率密度係0.75至2.5W/cm2 ，壓力係0.75至8托耳。厚度及折射率RI(於648nm)係藉由反射計測量。一般，RI不是此研究中的膜性質靈敏度指標。濕蝕刻速率(WER)係於10：1氧化物蝕刻緩衝液(BOE)中測量。所有膜測量均利用水銀探針，其中出現介電常數、擊穿電場及漏電。該等介電膜的接合性質係藉由Nicolet穿透式FTIR儀器分析。所有密度測量均利用X-射線反射率(XRR)完成。X-射線光電子光譜研究(XPS)及拉塞福(Rutherford)背向散射光譜研究(RBS)以測定膜組成。所有以上的分析的典型膜厚度是100至1000nm。
矽前驅物係利用以下彙總的實驗設計(DOE)方法 學來篩選：前驅物流量從100至600mgm；NH3 /He流量從100sccm至1000sccm，壓力從2至6托耳，射頻功率(13.56MHz)400至1000W；低頻功率0至100W；溫度25至3250C。沉積溫度是200至350C。所得的膜之密度及氫含量係分別藉由X-射線反射率(XRR)及傅利葉(Fourier)轉換紅外線光譜研究(FTIR)測量。
實施例1
矽膜係利用三甲矽烷基胺(TSA)作為前驅物來沉積。由XPS和RBS/HFS測量的膜組成是SixNy：Hz合金。
圖1顯示關於利用TSA前驅物沉積的這些阻絕膜的密度氫含量關係。
關於利用TSA沉積的阻絕膜的較佳加工條件是：TSA流量(100至200mgm)，NH3 流量(100sccm)，He(1000sccm)，壓力(2torr)，射頻(400W)，低頻(0至100W)，溫度(300C)。在這些條件之下的SiNH膜的密度及氫含量是2.4至2.5g/cm3 及2.0E22至2.2E22原子/cm3 。
利用TSA沉積的阻絕膜的另一較佳加工條件使用H2 作為稀釋劑氣體(100至1000sccm)：TSA流量(100mgm)，H2 流量(100sccm)，He(1000sccm)，壓力(4torr)，射頻(400W)，低頻(0至100W)，溫度(300C)。在這些條件之下的SiNH膜的密度及氫含量是2.3g/cm3 及0.8E22原子/cm3 。
圖2顯示關於於較低溫度(150至350℃)下沉積的膜的密度及氫含量變化。
實施例2
矽膜係利用二甲基二乙氧基矽烷(DMDES)作為前驅物來沉積。由XPS測量的膜組成是SixCyOa：Hz合金。圖3顯示關於利用DMDES前驅物沉積的這些阻絕膜的密度氫含量關係。
關於利用DMDES沉積的阻絕膜的較佳加工條件是：DMDES流量(200mgm)，H2 流量(1000sccm)，He(300sccm)，壓力(2torr)，射頻(400W)，低頻(0至100W)，溫度(300℃)。在這些條件之下的SiNH膜的密度及氫含量是2.0g/cm3 及1.6E22原子/cm3 。
實施例3
矽膜係利用二異丙基胺基矽烷(DIPAS)作為前驅物來沉積。測量的膜組成是SixCyNa：Hz合金。圖1顯示關於利用DIPAS前驅物沉積的這些阻絕膜的密度氫含量關係。
關於利用DIPAS沉積的阻絕膜的較佳加工條件是：DIPAS流量(200mgm)，NH3 流量(500sccm)，He(300sccm)，壓力(2torr)，射頻(800W)，低頻(0W)，溫度(300℃)。在這些條件之下的SiNH膜的密度及氫含量是2.3g/cm3 及3.1E22原子/cm3 。
實施例4
矽膜係利用1,4-二矽氮丁烷作為前驅物來沉 積。該等膜的組成是SixCyNa：Hz合金。圖3顯示關於利用1,4-二矽氮丁烷前驅物沉積的這些阻絕膜的密度氫含量關係。
關於利用1,4-二矽氮丁烷沉積的阻絕膜的較佳加工條件是：1,4-二矽氮丁烷流量(200mgm)，NH3 流量(500sccm)，He(300sccm)，壓力(2torr)，射頻(1000W)，低頻(100W)，溫度(300℃)。在這些條件之下的SiNH膜的密度及氫含量是2.3g/cm3 及2.95E22原子/cm3 。
實施例5
矽膜係利用TSA及叁(二甲基胺基)矽烷(TRDMAS)作為前驅物來沉積。該等膜的組成是SixCyNa：Hz合金。圖1顯示關於利用TSA-TRDMAS前驅物沉積的這些阻絕膜的密度氫含量關係。
關於利用TSA-TRDMAS混合物沉積的阻絕膜的較佳加工條件是：TSA流量(150mgm)，TRDMAS流量(250mgm)，H2 流量(300sccm)，He(1000sccm)，壓力(4torr)，射頻(600W)，低頻(0W)，溫度(300℃)。在這些條件之下的SiNH膜的密度及氫含量是1.9g/cm3 及3.7 E22原子/cm3 。
實施例6
為了評估此應用所沉積的層的相對濕度阻絕效能而開發一種試驗來測量此。在此試驗中先在使該膜變得對濕氣敏感的加工條件之下將SiO2 層沉積於矽晶圓上。當這樣的膜暴露於大氣濕氣時，或關於這個加速試驗運用於攝氏85 度具有85%濕度的氣氛之試驗，膜應力從伸張變成壓縮。
為了測量阻絕效能將該阻絕膜薄層沉積於該濕氣敏感的SiO2 層頂部上並且在暴露於該加速的85%濕度和攝氏85度環境的間隔時測量膜堆疊體的應力。如圖5所示，由TSA及NH3 所沉積的膜，其具有2.36 g/cc的膜厚度，是最佳的阻絕層，其不允許任何濕氣進入下方層，誠如要是該膜堆疊體的應力有任何變化也只有少許所證實。
標示為NBLoK的SiCN膜，其係由三甲基矽烷及氨沉積並且具有1.88 g/cc的密度，如該膜應力陡降證實並未顯現像TSA那麼好的阻絕效能(沒有阻絕物就位時在最初1小時中膜應力從250降至負100 MPa)。從阻絕效能的觀點來看由LKB500及H2 沉積並且具有1.95 g/cc的密度之SiOC阻絕膜落在TSA膜與NBLoK膜之間。由DIPAS及NH3 所沉積的SiCN膜顯現類似於由LKB500及H2 所沉積的膜之阻絕效能，同時此膜並未完成密度測量。
實施例7
矽膜係利用叁(二甲基胺基)矽烷(TRDMAS)作為前驅物及NH3 作為稀釋劑來沉積。該等膜的組成是SixCyNa：Hz合金。圖1顯示關於利用TSA-TRDMAS前驅物沉積的這些阻絕膜的密度氫含量關係。
實施例8
矽膜係利用叁(二甲基胺基)矽烷(TRDMAS)作為 前驅物及H2 作為稀釋劑的混合物來沉積。該等膜的組成是SixCyNa：Hz合金。圖1顯示關於利用TSA-TRDMAS前驅物沉積的這些阻絕膜的密度氫含量關係。
以上列示的本發明的工作實施例及具體實施例示範許多可由本發明完成的具體實施例。預期那些明確揭示者以外的許多材料均可完成。也可使用本製程的許多其他架構，而且此製程中使用的材料可選自那些明確揭示者以外的許多材料。

Claims (17)

  1. 一種顯示裝置，其包含：一基材，其包含金屬氧化物層；及一氮化矽層，其係沉積於該金屬氧化物層的至少一部分上，其中該氮化矽層包含2.4g/cm3 或更高的密度及4x1022 原子/cm3 或更低的氫含量。
  2. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中該氮化矽層具有於400至700奈米下約90%或更高的透明度。
  3. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中該裝置另外包含沉積於該金屬氧化物層與該氮化矽層之間的氧化矽層。
  4. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中該金屬氧化物層包含至少一選自由氧化銦鎵鋅(IGZO)、a-IGZO(非晶形氧化銦鎵鋅)、氧化銦錫鋅(ITZO)、氧化鋁銦(AlInOx)、氧化鋅錫(ZTO)、氧氮化鋅(ZnON)、氧化鎂鋅、氧化鋅(ZnO)、InGaZnON、ZnON、ZnSnO、CdSnO、GaSnO、TiSnO、CuAlO、SrCuo、LaCuOS、GaN、InGaN、AlGaN或InGaAlN所組成的群組及其組合。
  5. 一種顯示裝置，其包含：一基材，其包含金屬氧化物層；一氮化矽層，其係沉積於該金屬氧化物層的至少一部分 上，其中該氮化矽層包含下列的至少其一或更多：2.4g/cm3 或更高的密度、4x1022 原子/cm3 或更低的氫含量及於400至700奈米下約90%或更高的透明度；及一氧化矽層，其係沉積於該金屬氧化物層與該氮化矽層之間。
  6. 一種將含矽膜沉積於基材的至少一表面上之方法，其中該基材包含金屬氧化物，該方法包含：將該基材的至少一表面提供於一反應艙中；將選自由下列所組成的群組的矽前驅物引進該反應艙中：a.三甲矽烷基胺(TSA)；b.具有式R1 R2 NSiH3 的二烷基胺基矽烷，其中R1 係獨立地選自由C1-10 線性或分支烷基；C4 至C10 環狀烷基；C3 至C12 烯基；C3 至C12 炔基；及C6 至C10 芳基所組成的群組；R2 係獨立地選自C1-10 線性或分支烷基；C4 至C10 環狀烷基；C3 至C12 烯基；C3 至C12 炔基；及C6 至C10 芳基而且其中R1 及R2 連在一起形成一環或R1 及R2 沒連在一起形成一環；c.具有式R1 n R2 m SiH4-m-n 的烷基矽烷，其中R1 係獨立地選自由C1-10 線性或分支烷基；C4 至C10 環狀烷基；C3 至C12 烯基；C3 至C12 炔基；及C6 至C10 芳基所組成的群組；R2 係獨立地選自C1-10 線性或分支烷基；C4 至C10 環狀烷基；C3 至C12 烯基；C3 至C12 炔基；及C6 至C10 芳基而且其中R1 及R2 連在一起形成一環或R1 及R2 沒 連在一起形成一環；m係0、1、2、3、4；及n係1、2、3；d.具有式R1 n (OR2 )m SiH4-m-n 的烷基烷氧基矽烷，其中R1 係獨立地選自由C1-10 線性或分支烷基；C4 至C10 環狀烷基；C3 至C12 烯基；C3 至C12 炔基；及C6 至C10 芳基所組成的群組；R2 係獨立地選自C1-10 線性或分支烷基；C4 至C10 環狀烷基；C3 至C12 烯基；C3 至C12 炔基；及C6 至C10 芳基而且其中R1 及R2 連在一起形成一環或R1 及R2 沒連在一起形成一環；m係1、2、3或4；及n係0、1、2或3；e.具有式(R1 R2 N)n SiH4-n 的有機胺基矽烷，其中R1 係獨立地選自由C1-10 線性或分支烷基；C4 至C10 環狀烷基；C3 至C12 烯基；C3 至C12 炔基；及C6 至C10 芳基所組成的群組；R2 係獨立地選自C1-10 線性或分支烷基；C4 至C10 環狀烷基；C3 至C12 烯基；C3 至C12 炔基；及C6 至C10 芳基而且其中R1 及R2 連在一起形成一環或R1 及R2 沒連在一起形成一環；及n係2、3或4；f.選自由四(異氰酸酯基)矽烷及三(異氰酸酯基)矽烷所組成的群組的異氰酸酯基矽烷；g.具有式R1 R2 R3 SiN3 的烷基疊氮基矽烷，其中R1 、R2 及R3 係獨立地選自由C1-10 線性或分支烷基；C4 至C10 環狀烷基；C3 至C12 烯基；C3 至C12 炔基；及C6 至C10 芳基所組成的群組；h.具有式(R1 R2 R3 Si)2 (CH2 )n 、R1 R2 R3 SiN3 的以烷基橋接 的二矽烷，其中R1 、R2 及R3 係獨立地選自由C1-10 線性或分支烷基；C4 至C10 環狀烷基；C3 至C12 烯基；C3 至C12 炔基；及C6 至C10 芳基所組成的群組；而且n=1、2、3；i.具有式Si(OR1 )4 的烷氧基矽烷，其中R1 係獨立地選自由C1-10 線性或分支烷基；C4 至C10 環狀烷基；C3 至C12 烯基；C3 至C12 炔基；及C6 至C10 芳基所組成的群組；及其組合；將選自氧來源、含氮來源或其組合的來源引進該反應艙中；及經由沉積製程於介於約25℃至350℃的一或更多溫度下將一含矽層沉積於該基材的至少一表面上；其中該氣相沉積製程係選自由化學氣相沉積法(CVD)、電漿強化化學氣相沉積法(PECVD)、循環式化學氣相沉積法(CCVD)、電漿強化循環式化學氣相沉積法(PECCVD)、原子層沉積法(ALD)及電漿強化原子層沉積法(PEALD)所組成的群組。
  7. 如申請專利範圍第6項之方法，其中該含矽層包含下列性質的至少其一或更多：高於約1.9g/cm3 或更高的密度，4x1022 原子/cm3 或更低的氫含量及於400至700nm下>90%的透明度。
  8. 如申請專利範圍第6項之方法，其中該矽前驅物係選自由 三甲矽烷基胺、四乙氧基矽烷、二乙氧基二甲基矽烷、1,4-二矽氮丁烷、二乙基矽烷及三乙基矽烷所組成的群組。
  9. 如申請專利範圍第6項之方法，其中該氧來源係選自由水(H2 O)、氧(O2 )、氧電漿、臭氧(O3 )、NO、N2 O、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2 )及其組合所組成的群組。
  10. 如申請專利範圍第6項之方法，其中該含氮來源係選自由氨、肼、單烷基肼、二烷基肼、氮、氮/氫、氨電漿、氮電漿、氮/氫電漿、NF3 及其混合物所組成的群組。
  11. 如申請專利範圍第6項之方法，其中該沉積步驟的溫度介於約150℃至約350℃。
  12. 如申請專利範圍第6項之方法，其中該沉積製程係電漿強化化學氣相沉積法(PECVD)或PECCVD。
  13. 如申請專利範圍第6項之方法，其中該矽前驅物包含三甲矽烷基胺。
  14. 如申請專利範圍第6項之方法，其中該含矽膜包含單一鈍化層。
  15. 如申請專利範圍第6項之方法，其中該含矽膜包含雙重鈍 化層。
  16. 一種將含矽漸變層或雙層沉積於金屬氧化物基材的至少一表面上之方法，該方法包含：將該基材的至少一表面提供於一反應艙中；將選自由下列所組成的群組的矽前驅物引進該反應艙中：a)三甲矽烷基胺；b)具有式R1 R2 NSiH3 的二烷基胺基矽烷，其中R1 係選自由C1-10 線性或分支烷基、含氮烷基、環狀烷基、烯基、炔基、芳香族烴、C6-10 芳基所組成的群組；R2 係選自由C1-10 線性或分支烷基、含氮烷基、環狀烷基、烯基、炔基、芳香族烴、C6-10 芳基所組成的群組；R1 及R2 能形成經烷基取代的環狀烷基或芳基環；c)具有式R1 n R2 m SiH4-m-n 的烷基矽烷；其中R1 係選自由C1-10 線性或分支烷基、含氮烷基、環狀烷基、烯基、炔基、芳香族烴、C6-10 芳基所組成的群組；R2 係選自由C1-10 線性或分支烷基、含氮烷基、環狀烷基、烯基、炔基、芳香族烴、C6-10 芳基所組成的群組；R1 及R2 能形成經烷基取代的環狀烷基或芳基環；m=0、1、2、3、4；n=1、2、3；d)具有式(R1 R2 N)n SiH4-n 的有機胺基矽烷，其中R1 係選自由氫、C1-10 線性或分支烷基、含氮烷基、環狀烷基、烯基、炔基、芳香族烴、C6-10 芳基所組成的群組；R2 係選自C1-10 線性或分支烷基、含氮烷基、環狀烷基、烯 基、炔基、芳香族烴、C6-10 芳基所組成的群組；R1 及R2 能形成經烷基取代的環狀烷基或芳基環；n=2、3、4；e)包括四(異氰酸酯基)矽烷及三(異氰酸酯基)矽烷的異氰酸酯基矽烷；及f)具有式R1 R2 R3 SiN3 的烷基疊氮基矽烷，其中R1-3 係獨立地選自由C1-10 線性或分支烷基、含氮烷基、環狀烷基、烯基、炔基、芳香族烴、C6-10 芳基所組成的群組；及g)具有式(R1 R2 R3 Si)2 (CH2 )n 的以烷基橋接的矽烷，其中R1-3 係獨立地選自由C1-10 線性或分支烷基、含氮烷基、環狀烷基、烯基、炔基、芳香族烴、C6-10 芳基所組成的群組；而且n=1、2、3；h)具有式Si(OR1 )4 的烷氧基矽烷，其中R1 係獨立地選自由C1-10 線性或分支烷基；C4 至C10 環狀烷基；C3 至C12 烯基；C3 至C12 炔基；及C6 至C10 芳基所組成的群組；將氧來源引進該反應艙中；於該反應艙中提供25℃至350℃的反應溫度；及將該含矽漸變層的底部部分或該雙層的底層沉積於該基材的至少一表面上；停止該氧來源；將含氮來源引進該反應艙中；將該含矽漸變層的頂部部分或該雙層的頂層沉積於該基材的至少一表面上之底部含矽漸變層部分或雙層底層上； 其中該矽前驅物不含氧而且該沉積製程係選自由化學氣相沉積法(CVD)、電漿強化化學氣相沉積法(PECVD)、循環式化學氣相沉積法(CCVD)、電漿強化循環式化學氣相沉積法(PECCVD)、原子層沉積法(ALD)及電漿強化原子層沉積法(PEALD)所組成的群組。
  17. 如申請專利範圍第16項之方法，其中該矽前驅物係三甲矽烷基胺、該含矽漸變層的底部部分或該包含SiCO或SiO2 的雙層的底層及該含矽漸變層的頂部部分或該包含SiNC或Si3 N4 的雙層的頂層；而且該沉積製程係電漿強化化學氣相沉積法(PECVD)或電漿強化循環式化學氣相沉積法(PECCVD)。
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