一種薄膜封裝方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及器件封裝領(lǐng)域，具體涉及一種薄膜封裝方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電子器件尤其是有機(jī)電子器件對空氣中的水汽和氧氣特別敏感，因此需要對有機(jī)器件進(jìn)行封裝以保證器件的性能和使用壽命。目前柔性有機(jī)電子器件封裝主要方法，是直接在器件表面制作阻擋水氧滲透性能優(yōu)異的柔性薄膜結(jié)構(gòu)。由于柔性的聚合物膜阻擋水氧滲透能力非常有限，而致密無針孔的無機(jī)膜阻擋水氧能力雖較高但達(dá)到一定厚度時則表現(xiàn)為剛性結(jié)構(gòu)且易碎裂，因而目前國際上絕大多數(shù)的柔性封裝研究都是基于有機(jī)/無機(jī)多層膜交替復(fù)合結(jié)構(gòu)的Barix?封裝技術(shù)開展的。實現(xiàn)有機(jī)/無機(jī)交替結(jié)構(gòu)的主要方法有:(I )PECVD方法，如中科院蘇州納米所采用PECVD方法，通過改變沉積過程中工藝氣體組分，從而沉積無明顯界面的有機(jī)/無機(jī)交替結(jié)構(gòu)；(2) ALD方法，如BENEQ公司采用ALD方法沉積Al203/Zr02多層膜，實現(xiàn)有機(jī)電子器件的封裝。上述兩種方法中，PECVD的方法薄膜沉積速度較快，但由于PECVD方法基于島狀生長，島邊界等處就會存在缺陷，因此沉積的無機(jī)薄膜的質(zhì)量相對較差；ALD的方法基于原子層式生長，生長無缺陷，雖能沉積高質(zhì)量的無機(jī)薄膜，但沉積速度太慢，一般不超過2nm/min，且ALD方法制備的Al203/Zr02等多層膜由于Al2O3和ZrO2都是無機(jī)薄膜，厚度一定時就呈現(xiàn)出剛性，所以嚴(yán)格意義上不屬于柔性封裝。因此，高效、高質(zhì)量、柔性薄膜封裝成為制約有機(jī)電子器件發(fā)展的最主要瓶頸。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種薄膜封裝方法，通過PECVD方法沉積有機(jī)功能層并通過脈沖流量PECVD方法沉積無機(jī)功能層，實現(xiàn)了速度可控、快速沉積較高質(zhì)量的薄膜。
[0004]包括如下步驟:通過PECVD方法沉積有機(jī)功能層；通過脈沖流量PECVD方法沉積無機(jī)功能層，所述脈沖流量PECVD方法是將PECVD方法中的前驅(qū)體通過脈沖輸入方式輸入；沉積若干有機(jī)功能層和無機(jī)功能層交替結(jié)構(gòu)的薄膜。
[0005]在上述技術(shù)方案中，所述沉積有機(jī)功能層的等離子體材料包括S1xCyHz、SiNxCyHz或S1xNyCzHm,所述PECVD方法中使用前驅(qū)體包括HMDSO、TEOS,所述前驅(qū)體在沉積過程中中持續(xù)通入。
[0006]在上述技術(shù)方案中，每一層所述有機(jī)功能層沉積的厚度為100_2000nm。
[0007]在上述技術(shù)方案中，所述沉積無機(jī)功能層的等離子體材料包括S1x、SiNx, S1xNy或S1xCyHz,所述脈沖流量PECVD的方法中使用的前驅(qū)體包括HMDSO、TEOS，所述HMDSO或TEOS采用脈沖輸出的方式通入沉積腔室，所述脈沖持續(xù)時間10-200ms，脈沖周期為0.5_5s0
[0008]在上述技術(shù)方案中，每一層無機(jī)功能層沉積的厚度為10_300nm。
[0009]在上述技術(shù)方案中，所述有機(jī)功能層和無機(jī)功能層交替一次為一周期，所述周期為2-20個。
[0010]本發(fā)明通過結(jié)合PECVD方法和脈沖流量PECVD方法控制薄膜沉積過程，使薄膜在PECVD方法為島狀沉積，使用脈沖流量PECVD方法事由島狀沉積轉(zhuǎn)變成層狀沉積，填補島狀沉積中各島邊緣的凹陷，彌補島狀沉積的缺陷，實現(xiàn)可控薄膜生長模式在島狀生長和層狀生長間之間的切換，實現(xiàn)了速度可控、快速沉積較高質(zhì)量薄膜的方法。
【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明實施例提供的薄膜封裝方法的流程圖；
[0012]圖2為本發(fā)明實施例提供的薄膜封裝方法所用裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖3為本發(fā)明實施例提供的薄膜封裝方法所得薄膜的結(jié)構(gòu)圖；
[0014]圖4為本發(fā)明實施例提供的薄膜封裝方法所得薄膜的水氧滲透率數(shù)據(jù)圖。
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0016]實施例1
[0017]參見圖1，一種薄膜封裝方法，包括如下步驟:
[0018]步驟一:通過PECVD方法沉積有機(jī)功能層(PECVD方法在現(xiàn)有技術(shù)中已公開，可參考 A.Bieder, A.Gruniger, Ph.Rudolf von Rohr, Surface&CoatingsTechnology, 200, 928-931，2005.)沉積所用的等離子體材料為S1xCyHz,使用的前驅(qū)體為HMDSO,使用的反應(yīng)氣體為02，前驅(qū)體和反應(yīng)氣體在沉積過程中持續(xù)通入沉積腔室3，通入量可通過普通閥I和流量計4監(jiān)測和控制，有機(jī)功能層沉積的厚度為300nm。
[0019]步驟二:通過脈沖流量PECVD方法沉積無機(jī)功能層，沉積所用的等離子體材料為S1xCyHz,使用的前驅(qū)體為HMDS0，使用的反應(yīng)氣體為02，其中前驅(qū)體HMDSO通過脈沖輸入方式輸入，脈沖持續(xù)時間50ms，脈沖周期為2s，反應(yīng)氣體O2在沉積過程中持續(xù)通入，通入量可通過普通閥I和流量計4監(jiān)測和控制，無機(jī)功能層沉積的厚度為50nm。所述脈沖輸入的完成是通過在現(xiàn)有的PECVD設(shè)備的前驅(qū)體輸入管路上并聯(lián)一脈沖閥2，將所需前驅(qū)體通過脈沖閥2控制輸入來完成的，具體參見附圖2。
[0020]重復(fù)步驟一和步驟二共三次，沉積三個有機(jī)功能層和無機(jī)功能層交替結(jié)構(gòu)的薄膜，交替一次為一周期，制備的薄膜共四個周期，制備成品參見附圖3。
[0021]經(jīng)測試，該實施例制備的4個周期有機(jī)功能層和無機(jī)功能層交替的結(jié)構(gòu)的平均水氧滲透率可低至5.0X10_5g/m2.day，具體測試數(shù)據(jù)圖參見圖4。
[0022]實施例2
[0023]參見圖1，一種薄膜封裝方法，包括如下步驟:
[0024]步驟一:通過PECVD方法沉積有機(jī)功能層(PECVD方法在現(xiàn)有技術(shù)中已公開，可參考 A.Bieder, A.Gruniger, Ph.Rudolf von Rohr, Surface&CoatingsTechnology, 200, 928-931，2005.)沉積所用的等離子體材料為SiNxCyHz,使用的前驅(qū)體為TE0S，反應(yīng)氣體為N2，前驅(qū)體和反應(yīng)氣體在沉積過程中持續(xù)通入沉積腔室3，通入量可通過普通閥I和流量計4監(jiān)測和控制，有機(jī)功能層沉積的厚度為400nm。
[0025]步驟二:通過脈沖流量PECVD方法沉積無機(jī)功能層，沉積所用的等離子體材料為SiNx,使用的前驅(qū)體為TEOS，反應(yīng)氣體為N2，其中前驅(qū)體TEOS通過脈沖輸入方式輸入，脈沖持續(xù)時間100ms，脈沖周期為ls，反應(yīng)氣體02在沉積過程中持續(xù)通入，通入量可通過普通閥I和流量計4監(jiān)測和控制，無機(jī)功能層沉積的厚度為90nm。所述脈沖輸入的完成是通過在現(xiàn)有的PECVD設(shè)備的前驅(qū)體輸入管路上并聯(lián)一脈沖閥2，將所需前驅(qū)體通過脈沖閥2控制輸入來完成的，具體參見附圖2。
[0026]重復(fù)步驟一和步驟二共三次，沉積三個有機(jī)功能層和無機(jī)功能層交替結(jié)構(gòu)的薄膜，交替一次為一周期，制備的薄膜共四個周期，制備成品參見附圖3。
[0027]經(jīng)測試，該實施例制備的4個周期有機(jī)功能層和無機(jī)功能層交替的結(jié)構(gòu)的平均水氧滲透率可低至4.7 X 10_5g/m2.day ο
[0028]傳統(tǒng)PECVD技術(shù)是基于島狀生長機(jī)理的快速沉積技術(shù)，特點是沉積速度快、但島狀沉積的各島邊緣部分容易存在缺陷，導(dǎo)致薄膜質(zhì)量較差，ALD技術(shù)是基于自限制生長機(jī)理的層層式沉積技術(shù)，特點是沉積薄膜質(zhì)量高，但沉積速度過慢。脈沖流量PECVD技術(shù)是一種介于傳統(tǒng)PECVD技術(shù)和ALD技術(shù)之間的技術(shù)，通過脈沖閥2對脈沖時間和周期的控制，在脈沖閥2進(jìn)行脈沖氣體輸入時，薄膜為島狀沉積模式，在脈沖閥2周期的間歇、不輸入前驅(qū)體時，薄膜生長過程可由島狀沉積轉(zhuǎn)變成層狀沉積，填補島狀沉積中各島邊緣的凹陷，彌補島狀沉積的缺陷，實現(xiàn)可控薄膜生長模式在島狀生長和層狀生長間之間的切換，可根據(jù)實際生產(chǎn)需要控制薄膜質(zhì)量同時控薄膜生長速度，可實現(xiàn)較快速度沉積較高質(zhì)量的薄膜。
[0029]最后所應(yīng)說明的是，以上實施例僅用以說明本材料的技術(shù)實施方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項】
1.一種薄膜封裝方法，其特征在于:包括如下步驟: 通過PECVD方法沉積有機(jī)功能層； 通過脈沖流量PECVD方法沉積無機(jī)功能層，所述脈沖流量PECVD方法是將PECVD方法中的前驅(qū)體通過脈沖輸入方式輸入； 沉積若干有機(jī)功能層和無機(jī)功能層交替結(jié)構(gòu)的薄膜。
2.如權(quán)利要求1所述的薄膜封裝方法，其特征在于:所述沉積有機(jī)功能層的等離子體材料包括S1xCyHz、SiNxCyHz或S1xNyCzHm，所述PECVD方法中使用前驅(qū)體包括HMDSO、TEOS,所述前驅(qū)體在沉積過程中持續(xù)通入。
3.如權(quán)利要求1所述的薄膜封裝方法，其特征在于:每一層所述有機(jī)功能層沉積的厚度為 100-2000nm。
4.如權(quán)利要求1所述的薄膜封裝方法，其特征在于:所述沉積無機(jī)功能層的等離子體材料包括S1x、SiNx, S1xNy或S1xCyHz,所述脈沖流量PECVD的方法中使用的前驅(qū)體包括HMDS0.TE0S,所述HMDSO或TEOS采用脈沖輸出的方式通入沉積腔室(3)，所述脈沖持續(xù)時間10-200ms，脈沖周期為 0.5-5s。
5.如權(quán)利要求1所述的薄膜封裝方法，其特征在于:每一層無機(jī)功能層沉積的厚度為10_300nm。
6.如權(quán)利要求1所述的薄膜封裝方法，其特征在于:所述有機(jī)功能層和無機(jī)功能層交替一次為一周期，所述周期為2-20個。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種薄膜封裝方法，包括如下步驟：通過PECVD方法沉積有機(jī)功能層；通過脈沖流量PECVD方法沉積無機(jī)功能層，所述脈沖流量PECVD方法是將PECVD方法中的前驅(qū)體通過脈沖輸入方式輸入；沉積若干有機(jī)功能層和無機(jī)功能層交替結(jié)構(gòu)的薄膜。實現(xiàn)了速度可控、快速沉積較高質(zhì)量的薄膜。
【IPC分類】C23C16-06, H01L51-00
【公開號】CN104746036
【申請?zhí)枴緾N201310753356
【發(fā)明人】劉杰, 劉鍵, 冷興龍, 屈芙蓉, 李超波, 夏洋
【申請人】中國科學(xué)院微電子研究所
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2013年12月31日