一種低溫沉積氮化硅薄膜的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種低溫沉積氮化硅薄膜的方法，確切地說是一種適用于OLED封裝技術(shù)的氮化硅薄膜的方法，該方法屬于半導(dǎo)體薄膜制造技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]基于等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)技術(shù)的氮化硅薄膜技術(shù)主要應(yīng)用于半導(dǎo)體器件和集成電路的研制中，用作芯片的鈍化層和多層布線間的介質(zhì)膜。在大多數(shù)氮化硅薄膜的沉積工藝過程中，如果沉積溫度降低至400°C以下，薄膜性能會(huì)受到較大影響。因此，在低溫下沉積出性能穩(wěn)定的氮化硅薄膜，是工藝開發(fā)中的一個(gè)難題。
[0003]0LED，即有機(jī)發(fā)光二極管，因?yàn)榫邆漭p薄、省電等特性，從2003年開始，這種顯示設(shè)備在MP3播放器上得到了廣泛應(yīng)用。OLED顯示技術(shù)與傳統(tǒng)的IXD顯示方式不同，無需背光燈，具有自發(fā)光的特性，采用非常薄的有機(jī)材料涂層和玻璃基板，當(dāng)有電流通過時(shí)，這些有機(jī)材料就會(huì)發(fā)光。
[0004]隨著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷發(fā)展，OLED在平板顯示技術(shù)中擁有了更多的潛力。然而OLED技術(shù)的缺點(diǎn)是穩(wěn)定性差。由于水汽及氧氣進(jìn)入薄膜而導(dǎo)致黑斑的形成，是OLED性能衰減的一個(gè)主要原因。另外由于有機(jī)層的結(jié)晶，OLED在高于55°C的條件下壽命會(huì)變得很短，并且會(huì)隨著溫度的升高而加速。因此，需要在OLED封裝技術(shù)中，開發(fā)一種能夠在低溫下沉積的穩(wěn)定的薄膜技術(shù)，以提高OLED的穩(wěn)定性及壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明是鑒于提高OLED的壽命和穩(wěn)定性而提出的，其目的是提供一種在較低溫度下沉積出應(yīng)用于OLED封裝技術(shù)的氮化硅薄膜的方法。
[0006]本發(fā)明第一方面，是一種能夠在較低溫度下沉積適用于OLED封裝技術(shù)的氮化硅薄膜的方法。該方法在較低的基底溫度下，由射頻系統(tǒng)提供射頻，通過等離子體技術(shù)沉積出氮化硅薄膜，并在沉積結(jié)束后對(duì)薄膜進(jìn)行后處理(post treat),具體方法是通過下述步驟實(shí)現(xiàn)的:
[0007]I)載物臺(tái)控溫:下電極通過熱偶精確控制溫度；
[0008]2)裝樣:基板通過傳片系統(tǒng)傳入反應(yīng)腔室；
[0009]3)通氣:從反應(yīng)腔室內(nèi)的上電極，即噴淋頭，通入氣體SiH4、NH3、N2 ；
[0010]4)沉積:由射頻系統(tǒng)提供射頻，通過等離子體技術(shù)沉積薄膜；
[0011]5)后處理:停止通入主反應(yīng)源SiH4，利用射頻對(duì)薄膜表面進(jìn)行后處理；
[0012]6)抽真空:工藝停止，反應(yīng)腔室抽至真空。
[0013]進(jìn)一步地，所述氮化硅制備方法，其特征在于:該氮化硅薄膜的沉積溫度較低，沉積溫度可由30 °C -90 °C。
[0014]進(jìn)一步地，所述氮化硅制備方法，其特征在于:反應(yīng)氣體為SiH4、NH3和N2。
[0015]進(jìn)一步地，所述氮化硅制備方法，其特征在于:在通氣過程中，通過蝶閥(TV閥)控制反應(yīng)腔室壓力，反應(yīng)壓力可由1-OTorr。
[0016]進(jìn)一步地，所述氮化硅制備方法，其特征在于:通過載物臺(tái)的上下運(yùn)動(dòng)，來控制上下電極之間的距離。
[0017]進(jìn)一步地，所述氮化硅制備方法，其特征在于:反應(yīng)過程中，射頻系統(tǒng)提射頻功率，其功率可由100w-2000w。
[0018]進(jìn)一步地，所述氮化硅制備方法，其特征在于:在沉積結(jié)束后，通過射頻對(duì)薄膜表面進(jìn)行后處理，此時(shí)停止通入主反應(yīng)源SiH4。
[0019]進(jìn)一步地，所述氮化娃制備方法，其特征在于:薄膜可分層沉積，對(duì)薄膜性能無影響。
[0020]本發(fā)明的有益效果及特點(diǎn)在于:
[0021]本發(fā)明所采用的氮化硅制備方法，能夠?qū)崿F(xiàn)薄膜的低溫沉積，具有工藝過程中基板溫升較低及可分層沉積的特點(diǎn)?？蓮V泛地應(yīng)用于OLED封裝技術(shù)領(lǐng)域。
【附圖說明】
[0022]圖1給出了實(shí)施例1的傅里葉變換紅外吸收光譜(FTIR譜圖)。
[0023]圖2給出了實(shí)施例2的傅里葉變換紅外吸收光譜(FTIR譜圖)。
[0024]圖3給出了實(shí)施例3的傅里葉變換紅外吸收光譜(FTIR譜圖)。
[0025]圖4給出了實(shí)施例4的傅里葉變換紅外吸收光譜(FTIR譜圖)。
[0026]圖5給出了各實(shí)施例的應(yīng)力(Stress)監(jiān)測情況。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。根據(jù)下面說明，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征將更清楚。
[0028]實(shí)施例1
[0029]本發(fā)明第一實(shí)例在低溫下制備氮化硅薄膜的方法，具體步驟如下:
[0030]I)沉積腔室載物臺(tái)即加熱盤溫度為60°C，其控制方式為通過熱電偶實(shí)時(shí)監(jiān)測和控制溫度，精度范圍為±0.75% ;
[0031]2)通過上電極噴淋頭向反應(yīng)腔室通入氣體SiH4、NH3和N2，其中SiH4、NH3為主要反應(yīng)源，N2主要起到稀釋作用、同時(shí)可為反應(yīng)提供氮源，反應(yīng)氣體流量分別為SiH4:100-500sccm ；NH3:100-500sccm ；N2:500-10000sccm,向反應(yīng)腔室通入氣體過程可以使沉積襯底進(jìn)行充分預(yù)熱，同時(shí)可以給予氣流一定的穩(wěn)定時(shí)間；
[0032]3)在腔室通氣的同時(shí)，由蝶閥通過控制開度來控制腔室壓力，反應(yīng)腔室壓力為
l-5t0rr，此壓力即為沉積過程中的反應(yīng)壓力；
[0033]4)沉積襯底進(jìn)入反應(yīng)腔室時(shí)，載物臺(tái)位置處于初始位置，距離上電極噴淋頭的距離為5 O - 6 O mm，在通氣過程中載物臺(tái)向上運(yùn)動(dòng)，將載物臺(tái)與電極之間的距離控制在10-20mm，此距離即為沉積過程中的上下電極間距；
[0034]5)在通氣步驟基礎(chǔ)上，由射頻系統(tǒng)提供射頻開始薄膜沉積過程，射頻功率為100-1500?，射頻使各反應(yīng)氣體發(fā)生解離產(chǎn)生等離子體，在等離子體中氣體分子被電子撞擊大部分離解產(chǎn)生活潑的原子基團(tuán)，原子和離子，然后這些活性粒子在襯底表面凝結(jié)形成薄膜；
[0035]6)在沉積結(jié)束后，反應(yīng)腔室停止通入主反應(yīng)源SiH4，NH3、N2持續(xù)通入，流量不發(fā)生改變，射頻系統(tǒng)持續(xù)提供射頻，反應(yīng)腔室的壓力及上下電極距離仍保持與沉積過程一致，此步目的在于對(duì)薄膜表面進(jìn)行后處理，以使薄膜表面更加致密；
[0036]7)沉積結(jié)束后，反應(yīng)腔室停止通入反應(yīng)氣體，射頻系統(tǒng)停止提供射頻，載物臺(tái)向下運(yùn)動(dòng)恢復(fù)初始位置，蝶閥全開，將反應(yīng)腔室抽至真空狀態(tài)。
[0037]實(shí)施例2
[0038]本發(fā)明第二實(shí)例在低溫下制備氮化硅薄膜的方法，其步驟與實(shí)施例1相同，只是主反應(yīng)源SiH4的流量為300-600sccm。
[0039]實(shí)施例3
[0040]本發(fā)明第三實(shí)例在低溫下制備氮化硅薄膜的方法，其步驟與實(shí)施例1相同，只是反應(yīng)過程中上下電極之間的距離為6-15mm。
[0041]實(shí)施例4
[0042]本發(fā)明第四實(shí)例在低溫下制備氮化硅薄膜的方法，其步驟與實(shí)施例1相同，只是腔室的壓力控制為4-8Torr。
[0043]實(shí)施例2-4在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，對(duì)SiH4流量、上下電極間距、腔室壓力進(jìn)行了調(diào)整。
[0044]圖1給出了實(shí)施例1的FTIR譜圖。從圖中可以看出，實(shí)施例1中，在薄膜沉積后2天中，S1-N峰無明顯變化，但S1-H及N-H峰均有明顯上升，說明薄膜在環(huán)境中吸收了水分；
[0045]圖2給出了實(shí)施例2的FTIR譜圖，實(shí)施例2中，在薄膜沉積后2天中，S1-N峰無明顯變化，S1-H及2170cm-l處的N-H峰有少量增加；
[0046]圖3給出了實(shí)施例3的FTIR譜圖，實(shí)施例3中，在薄膜沉積后2天中，S1-N峰無明顯變化，S1-H及N-H峰均有上升，但上升幅度不大；
[0047]圖4給出了實(shí)施例4的FTIR譜圖，實(shí)施例4中，在薄膜沉積后2天中，S1-N峰、S1-H峰及N-H峰均無明顯變化，從FTIR譜圖來看，實(shí)施例2及實(shí)施例4薄膜性能穩(wěn)定、無明顯吸水現(xiàn)象、防水性能好。實(shí)施例2-4是在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，對(duì)SiH4流量、上下電極間距、腔室壓力進(jìn)行了調(diào)整。
[0048]圖5給出了各實(shí)施例的Stress監(jiān)測情況，從圖中可以看出，實(shí)例I在沉積后2天內(nèi)，其應(yīng)力波動(dòng)范圍在±20之間；實(shí)例2在沉積后2天內(nèi)，其應(yīng)力波動(dòng)范圍在±5之間；實(shí)例3在沉積后2天內(nèi)，其應(yīng)力波動(dòng)范圍在±20之間；實(shí)例I在沉積后2天內(nèi)，其應(yīng)力波動(dòng)范圍在±15之間。一般薄膜吸水或釋水后，其應(yīng)力會(huì)發(fā)生改變，從四個(gè)實(shí)施例的應(yīng)力監(jiān)測的結(jié)果來看，實(shí)施例2應(yīng)力穩(wěn)定，說明其薄膜致密、防水性能好。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種低溫沉積氮化硅薄膜的方法，該方法是在較低的基底溫度下，由射頻系統(tǒng)提供射頻，并通過等離子體技術(shù)沉積出氮化硅薄膜，具體實(shí)現(xiàn)步驟如下: 1)載物臺(tái)控溫:下電極通過熱偶精確控制溫度； 2)裝樣:基板通過傳片系統(tǒng)傳入反應(yīng)腔室； 3)通氣:從反應(yīng)腔室內(nèi)的上電極，即噴淋頭，通入氣體SiH42、NH3、N2； 4)沉積:由射頻系統(tǒng)提供射頻，通過等離子體技術(shù)沉積薄膜； 5)后處理:停止通入主反應(yīng)源SiH4，利用射頻對(duì)薄膜表面進(jìn)行后處理； 6)抽真空:工藝停止，反應(yīng)腔室抽至真空。2.如權(quán)利要求1所述的低溫沉積氮化硅薄膜的方法，其特征在于:該氮化硅薄膜的沉積溫度由30°C -90°C，反應(yīng)氣體為SiH4、NH3和N2。3.如權(quán)利要求1所述的低溫沉積氮化硅薄膜的方法，其特征在于:在通氣過程中，通過蝶閥控制反應(yīng)腔室壓力，反應(yīng)壓力由1-OTorr。4.如權(quán)利要求1所述的低溫沉積氮化硅薄膜的方法，其特征在于:通過載物臺(tái)的上下運(yùn)動(dòng)，來控制上下電極之間的距離。5.如權(quán)利要求1所述的低溫沉積氮化硅薄膜的方法，其特征在于:反應(yīng)過程中，射頻系統(tǒng)提射頻功率，其功率可由100w-2000w。6.如權(quán)利要求1所述的低溫沉積氮化硅薄膜的方法，其特征在于:在沉積結(jié)束后，通過射頻對(duì)薄膜表面進(jìn)行后處理，此時(shí)停止通入主反應(yīng)源SiH4。7.如權(quán)利要求1所述的低溫沉積氮化硅薄膜的方法，其特征在于:薄膜可分層沉積，對(duì)薄膜性能無影響。
【專利摘要】低溫沉積氮化硅薄膜的方法，是一種能夠在較低溫度下制備氮化硅薄膜的方法。采用本方法制備的薄膜主要應(yīng)用于OLED封裝技術(shù)。本發(fā)明由射頻系統(tǒng)提供穩(wěn)定的射頻，下電極通過熱偶精確控制一個(gè)較低的溫度，在基板上通過等離子體技術(shù)沉積出氮化硅薄膜，并在沉積結(jié)束后通過射頻對(duì)薄膜表面進(jìn)行后處理，以增加薄膜表面的致密度。本方法每次沉積過程中基板表面的溫升較小，可以采用分層沉積形式，分層沉積不會(huì)影響薄膜性能。
【IPC分類】H01L51/56
【公開號(hào)】CN105140422
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510455600
【發(fā)明人】于棚, 劉憶軍, 杜媛婷, 常曉娜, 吳圍, 劉婧婧, 商慶燕
【申請(qǐng)人】沈陽拓荊科技有限公司
【公開日】2015年12月9日
【申請(qǐng)日】2015年7月29日