[發明專利]高速沉積混合氧化物阻擋膜

在審

• 申請號: 201580055457.5
• 申請日: 2015-10-16
• 公開（公告）號: CN107210199A
• 公開（公告）日: 2017-09-26
• 發明（設計）人: 艾瑞克·R·迪基;布萊恩·拉森·丹費斯
• 申請（專利權）人: 路特斯應用技術有限責任公司
• 主分類號: H01L21/205
• 分類號: H01L21/205
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司11002
• 代理人: 王朋飛,張晶

相關申請的交叉引用

本申請要求于2014年10月17提交的標題為“高速沉積混合氧化物阻擋膜”的第62/065,487號美國臨時專利申請的優先權，其內容通過引用整體并入本文。

技術領域

本發明涉及金屬氧化物阻擋膜，并且具體地涉及用于高速沉積這種阻擋膜的方法。

背景技術

原子層沉積(ALD)類似于常規化學氣相沉積(CVD)工藝，但是在襯底表面原子水平上的自限制生長是不同的。傳統上，ALD膜生長通過在容納有襯底的共同反應空間中對兩種單獨的前體依次施加脈沖并清除來實現。例如，參見第4,058,430號美國專利。ALD是產生非常適形(conformal)的、高密度的、并提供無針孔覆蓋的薄膜的工藝。這些特性使得ALD特別適用于高質量的阻擋膜，并且一些組織已經證明薄的單層ALD阻擋膜能夠提供“超阻擋”性能，該性能適合包括薄膜光伏(TFP)和有機發光二極管(OLED)在內的對濕度高度敏感的應用。

ALD工藝已經被商業化地用于半導體工業中的應用，但是尚未商業化地用于商業包裝工業中的應用。到目前為止，商業化的半導體級超阻擋工藝具有極低的生長速率，并且與移動的襯底不相容。相反，商業包裝操作常常利用高速帶狀物(幅材，web)。另外，商業包裝的阻擋性能通常比半導體級阻擋物所需的阻擋性能低幾個數量級。

仍然需要能夠用于在移動的襯底的情況下生產滿足商業包裝工業的較不嚴格的阻擋性能規格的阻擋膜的ALD工藝。

附圖說明

圖1與第8,137,464號和第8,202,366號美國專利的圖1相似。

圖2與公開號為2012/0021128的美國專利申請的圖4相似。

圖3是在實施例1的實驗中使用的非限制性、示例性臺式研究級反應器的示意圖。

圖4描繪了實施例1的實驗期間膜生長速率的非限制性曲線，該膜生長速率是為沉積的混合氧化物原子層沉積(ALD)涂層設定的帶狀物速度的函數。

圖5描繪了實施例1中通過水蒸汽透過率(WVTR)測量的阻擋性能的非限制性曲線，該阻擋性能為實施例1中測試的幾種生產速率下的膜厚度的函數。

具體實施方式

本發明涉及金屬氧化物阻擋膜，并且具體地涉及用于高速沉積這種阻擋膜的方法。在其它可能的應用中，本文公開的實施方案可用于制造具有合適的水蒸汽透過率的商業包裝。

在于襯底上制作阻擋層的方法的一些實施方案中，該方法可以包括在原子層沉積(ALD)反應器內以至少約2米每秒(m/s)的速度連續地輸送襯底。該方法可進一步包括在襯底移動的同時，在第一ALD循環中將氧化鋁或二氧化鈦中的一種沉積在襯底的一部分上，然后在襯底移動的同時，在第二ALD循環中將氧化鋁或二氧化鈦中的另一種沉積在襯底的相同部分上，并且重復該沉積步驟總共約50個或更少的ALD循環，從而形成包含氧化鋁和二氧化鈦并且具有小于約0.1g/(m²·天)的水蒸汽透過率(WVTR)的阻擋層。

在一些這樣的實施方案中，沉積氧化鋁或二氧化鈦中的一種可以包括在沉積氧化鋁或二氧化鈦中的一種連續約五次或更少次，約四次或更少次，約三次或更少次，約兩次或更少次，或者一次之后，沉積氧化鋁或二氧化鈦中的另一種。或換句話說，可重復第一ALD循環五次或更少次，之后再在第二ALD循環中將氧化鋁或二氧化鈦中的另一種沉積在襯底的相同部分上。

在一些這樣的實施方案中，在第一ALD循環中將氧化鋁或二氧化鈦中的一種沉積在襯底的一部分上可以包括在第一用等離子體實現(plasma-enabled)的ALD循環中將氧化鋁或二氧化鈦中的一種沉積在襯底的一部分上。例如，在襯底移動的同時，在第一ALD循環中將氧化鋁或二氧化鈦中的一種沉積在襯底的一部分上可包括在襯底移動的同時將襯底的一部分暴露于前體，將襯底移動至隔離區，然后在襯底移動的同時將襯底的相同部分暴露于含氧和含氮的等離子體。前體的實例包括異丙醇鹽和金屬有機物。因此，在另一個實例中，將氧化鋁或二氧化鈦中的一種沉積在襯底的一部分上可以包括將襯底的該部分暴露于異丙醇鹽或金屬有機物中的一種。