非連續(xù)復合阻擋層、其形成方法及包含其的封裝結構的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種非連續(xù)復合阻擋層及其形成方法。非連續(xù)復合阻擋層包括：一第一阻擋層，位于一基板上；以及一第二阻擋層，位于第一阻擋層上，其中第一、第二阻擋層皆包括間隔設置的多個無機材料區(qū)及多個有機硅化合物(organo-silicon?material)區(qū)，且第一、第二阻擋層的無機材料區(qū)與有機硅化合物區(qū)上下交替堆疊。本發(fā)明還提供包含上述非連續(xù)復合阻擋層的封裝結構。
【專利說明】非連續(xù)復合阻擋層、其形成方法及包含其的封裝結構
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及阻擋層，尤其涉及一種非連續(xù)復合阻擋層、其形成方法及其應用。
【背景技術】
[0002]隨著科技的進步，軟性電子裝置的相關技術也已逐漸成熟。其中，有機發(fā)光二極管(OLED)具有自發(fā)光、輕、薄、省電等優(yōu)勢，預期在未來可作為熒光燈管的替代產(chǎn)品。此外，有機發(fā)光二極管的發(fā)光材料為可撓曲的有機材料，其具有高對比度、反應速度快及廣視角等優(yōu)點，可制作為可撓式有機發(fā)光二極管軟性面板顯示器，以取代目前硬式顯示器。
[0003]一般而言，有機發(fā)光二極管軟性面板顯示器的高分子有機發(fā)光層及電極材料(如鈣、鎂等)對水氧敏感度高，因此當大氣中的水氣、氧氣由基板滲透時，會損害元件，因此，阻水、阻氣技術是相當重要的。綜上所述，目前仍需發(fā)展阻水、阻氣技術。

【發(fā)明內容】

[0004]在本發(fā)明一實施例中，提供一種非連續(xù)復合阻擋層，包括:一第一阻擋層，位于一基板上；以及一第二阻擋層，位于該第一阻擋層上，其中該第一、第二阻擋層皆包括間隔設置的多個無機材料區(qū)及多個有機娃化合物(organo-silicon material)區(qū),且該第一、第二阻擋層的所述無機材料區(qū)與所述有機硅化合物區(qū)上下交替堆疊。
[0005]在本發(fā)明一實施例中，提供一種具有非連續(xù)復合阻擋層的封裝結構，包括:一基板；一電子元件，位于該基板上；以及一非連續(xù)復合阻擋層，位于該電子元件上，其中該非連續(xù)復合阻擋層包括:一第一阻擋層，位于該電子元件上；以及一第二阻擋層，位于該第一阻擋層上，其中該第一、第二阻擋層皆包括間隔設置的多個無機材料區(qū)及多個有機硅化合物區(qū)，且該第一、第二阻擋層的所述無機材料區(qū)與所述有機硅化合物區(qū)上下交替堆疊。
[0006]在本發(fā)明一實施例中，提供一種非連續(xù)復合阻擋層的形成方法，包括:提供一基板；在該基板上形成一第一阻擋層；以及在該第一阻擋層上形成一第二阻擋層，其與該第一阻擋層形成一非連續(xù)復合阻擋層，其中該第一、第二阻擋層皆包括間隔設置的多個無機材料區(qū)及多個有機硅化合物區(qū)，且該第一、第二阻擋層的所述無機材料區(qū)與所述有機硅化合物區(qū)上下交替堆疊。
[0007]為了使本發(fā)明的上述和其它目的、特征、和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉出優(yōu)選實施例，并配合附圖，作詳細說明如下:
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1是在本發(fā)明一實施例中形成的非連續(xù)復合阻擋層的剖面圖；
[0009]圖2是在本發(fā)明一實施例中形成非連續(xù)復合阻擋層的方法流程圖；
[0010]圖3是在圖2的步驟204中形成第一阻擋層102的方法的流程圖；
[0011]圖4、5是以圖3的步驟形成的第一阻擋層102的各階段剖面圖；
[0012]圖6、7是圖案化掩模的例子；[0013]圖8更詳細地顯示出在圖2的步驟206中形成第二阻擋層204的方法的流程圖；
[0014]圖9、10是以圖的步驟形成的第二阻擋層104的各階段剖面圖；
[0015]圖11是在本發(fā)明一實施例中的具非連續(xù)復合阻擋層的封裝結構的剖面圖；
[0016]圖12是在另一實施例中的具非連續(xù)復合阻擋層的封裝結構的剖面圖；
[0017]圖13是在一比較例中的封裝結構的剖面圖；
[0018]圖14是在一實施例中的非連續(xù)復合阻擋層在撓曲時的示意圖；
[0019]圖15是在一實施例中水氣滲透率變化百分比關系圖。
[0020]【主要元件符號說明】
[0021]100、1100、1200、1300 基板；
[0022]102、1202a、1202b第一阻擋層；
[0023]104、1204a、1204b 第二阻擋層；
[0024]106、1206、1406 無機材料區(qū)； [0025]108、1208、1408 有機硅化合物區(qū)；
[0026]202,204,206,302,204,802,804 步驟；
[0027]Pl第一位置；
[0028]410圖案化掩模；
[0029]W1、W2、W寬度；
[0030]H1、H2高度；
[0031]d距離；
[0032]406第一區(qū)域；
[0033]408第二區(qū)域；
[0034]1114,1214非連續(xù)復合阻擋層；
[0035]1112、1212、1301 電子元件；
[0036]1303有機材料層；
[0037]1305無機材料層；
[0038]R曲率半徑。
【具體實施方式】
[0039]為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
[0040]以下根據(jù)本發(fā)明的不同特征舉出數(shù)個不同的實施例。本發(fā)明中特定的元件及安排是為了簡化，但本發(fā)明并不以這些實施例為限。舉例而言，在第二元件上形成第一元件的描述可包括第一元件與第二元件直接接觸的實施例，也包括具有額外的元件形成在第一元件與第二元件之間、使得第一元件與第二元件并未直接接觸的實施例。此外，為簡明起見，本發(fā)明在不同例子中以重復的元件符號及/或字母表示，但不代表所述各實施例及/或結構間具有特定的關系。
[0041]在本發(fā)明一實施例中，提出一種非連續(xù)復合阻擋層結構，通過非連續(xù)的無機材料區(qū)交錯排列于復合阻擋層中，并以有機硅化合物區(qū)來分隔非連續(xù)的無機材料區(qū)，據(jù)此形成具有阻水、阻氣效果的非連續(xù)復合阻擋層。[0042]圖1是在本發(fā)明一實施例中形成的非連續(xù)復合阻擋層的剖面圖。參照圖1，非連續(xù)復合阻擋層包括基板100、第一阻擋層102及第二阻擋層104。其中，第一阻擋層102位于基板100上，且第二阻擋層104位于第一阻擋層102上。如圖1所示，第一阻擋層102及第二阻擋層104皆包括間隔設置的多個無機材料區(qū)106及多個有機娃化合物(organo-siliconmaterial)區(qū)108,且無機材料區(qū)106與有機娃化合物區(qū)108上下交替堆疊。
[0043]在一實施例中，基板100可為可撓式基板，例如聚對苯二甲二乙酯(PET)基板、聚醚砜(PES)基板、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)基板、聚酰亞胺(PI)基板、或聚碳酸酯(PC)基板。在另一實施例中，基板100也可為剛性基板，例如玻璃基板，或其它適合的基板。
[0044]無機材料區(qū)106例如包括三氧化二鋁(Al2O3)、氧化硅、氮氧化硅、氮化硅、氮碳氧化硅(SiCxOyNz ；x = 1-3、y = 1-3, z = 1-3)、或前述的組合。無機材料區(qū)106的寬度W1例如約介于0.5mm至20mm,高度H1例如約介于50nm至500nm。有機娃化合物108可以是含娃碳(S1-C)鍵合、或硅氧碳(S1-O-C)鍵合的有機化合物，含硅碳(S1-C)鍵合的有機化合物例如包括含S1-(CH3)鍵合、S1-(CH2)鍵合、S1-(CH)鍵合的有機硅化合物。有機硅化合物區(qū)108的寬度W2例如約介于0.5mm至20mm,高度H2例如約介于50nm至500nm。亦即，無機材料區(qū)106的寬度W1可小于有機硅化合物區(qū)108的寬度W2。應注意的是，無機材料區(qū)106及有機硅化合物區(qū)108的尺寸可依據(jù)應用的需求調整。例如，當非連續(xù)復合阻擋層用于可撓性元件時，可依據(jù)撓曲程度的需求決定無機材料區(qū)106及有機硅化合物區(qū)108的尺寸。一般而言，撓曲程度越高時，可形成寬度較小的無機材料區(qū)106，以避免無機材料區(qū)因撓曲而破碎。例如，無機材料區(qū)106的寬度可小于撓曲的曲率半徑。
[0045]此外，如圖1所示，在一實施例中，上述非連續(xù)復合阻擋層的第一阻擋層102及第二阻擋層104的有機硅化合物區(qū)108相互連接呈一連續(xù)結構，而無機材料區(qū)106則彼此斷開呈一非連續(xù)結構。一般而言，連續(xù)的無機材料結構具有較好的阻水氣效果，但其硬度較大，故在用于可撓式元件時容易破裂而形成裂縫，使得水氣由裂縫進入元件中。然而，在圖1所示的非連續(xù)復合阻擋層中，無機材料區(qū)106交錯排列于非連續(xù)復合阻擋層內，因此不僅可阻擋水氣由主要表面滲入，也可防止由側邊入侵的水氣。此外，由于無機材料區(qū)106彼此斷開呈非連續(xù)結構，可避免連續(xù)的無機材料由于性質硬脆而破裂的問題。
[0046]另外，相較于一般的有機材料，有機硅化合物區(qū)108具有較佳的阻水氣能力(例如:< 0.01g/m2/day)。因此，在利用有機硅化合物區(qū)108作為無機材料區(qū)106的間隔時，仍可具有較佳的阻水性。此外，有機硅化合物區(qū)108還具有應力釋放的效果，據(jù)此吸收元件彎曲時的彎曲應力，避免阻擋層的破裂。在一實施例中，上述具有無機材料區(qū)106及有機硅化合物區(qū)108的非連續(xù)復合阻擋層的水氣滲透率(WVTR)低于約5X10_3 g/m2/day。
[0047]圖2是在本發(fā)明一實施例中形成非連續(xù)復合阻擋層的方法流程圖。參照圖1、2，在步驟202中，提供基板100。在步驟204中，在基板100上形成第一阻擋層102。在步驟206中，在第一阻擋層102上形成第二阻擋層104，其與第一阻擋層102形成非連續(xù)復合阻擋層。其中，第一阻擋層102、第二阻擋層104皆包括間隔設置的多個無機材料區(qū)108及多個有機硅化合物區(qū)110，且第一阻擋層102、第二阻擋層104的無機材料區(qū)108與有機硅化合物區(qū)110上下交替堆疊。
[0048]更詳細而言，圖3是在圖2的步驟204中形成第一阻擋層102的方法的流程圖。圖4、5則是以圖3的步驟形成的第一阻擋層102的各階段剖面圖。參照圖3、4，在步驟302中，在第一位置P1設置具有開口 412的圖案化掩模410，而后進行第一沉積工藝以在基板100上形成多個第一材料區(qū)406。在一實施例中，圖案化掩模410的圖案形成一維陣列，如圖6所示。在另一實施例中，圖案化掩模410的圖案形成二維陣列，如圖7所示。在此實施例中，第一材料區(qū)406即為圖1中的無機材料區(qū)106，第二材料區(qū)408即為有機硅化合物區(qū)108。然而，應注意的是，在本發(fā)明不同的實施例中，第一材料區(qū)406及第二材料區(qū)408相異地選擇自無機材料區(qū)與有機硅化合物區(qū)其中之一。在一實施例中，第一沉積工藝為等離子體加強化學氣相沉積(PECVD)工藝，其操作的等離子體功率為約200至2000W或約800至1200W,反應氣氛為:||氣約I至1000sccm或約30至80sccm與氧氣約I至1000sccm或約40至80sccm,工作壓力約I至1000mtorr或約I至lOmtorr。在另一實施例中，第一沉積工藝例如為等離子體加強化學氣相沉積工藝，其操作的等離子體功率為約1000W，反應氣氛為:気氣約50sccm與氧氣約60sccm,工作壓力約5mtorr,使用的前驅物包括六甲基硅氧烷(Hexamethyldisiloxane ;HMDS0)、六甲基二娃氮燒(Hexmethyldisilane ;HMDS)、或四甲基硅烷(tetramethylsilane ;TMS)。在一實施例中，各個第一材料區(qū)406之間以一距離間隔，例如介于約0.5mm至約20mm。[0049]在步驟304中，橫向移動圖案化掩模410至第二位置P2,而后進行第二沉積工藝以在基板100上形成多個第二材料區(qū)408。另外，也可根據(jù)需要使圖案化掩模410靠近或遠離基板100，以調整所形成第二材料區(qū)408的尺寸。在此實施例中，移動圖案化掩模410遠離基板100約2_，以使第二材料區(qū)的寬度W2大于第一材料區(qū)的寬度I。在另一實施例中，移動圖案化掩模410遠離基板100的距離可根據(jù)需求調整為約0.5mm至約20mm。此外，如圖5所示，將圖案化掩模410橫向移動一距離d至第二位置P2，在此實施例中，d為約2mm，以在基板100上不含第一材料區(qū)406的部分形成第二材料區(qū)408。在另一實施例中，d可根據(jù)需求調整為約0.5_至約20_。也就是說，第一材料區(qū)與第二材料區(qū)間隔設置。圖5是示意圖，目的是要表達第一材料區(qū)與第二材料區(qū)間隔設置且第二材料區(qū)的寬度W2大于第一材料區(qū)的寬度W1，至于第一材料區(qū)與第二材料區(qū)的交接處，第二材料區(qū)可小部分與第一材料區(qū)重疊或沒有重疊。在一實施例中，第二沉積工藝為等離子體加強化學氣相沉積(PECVD)工藝，其操作的等離子體功率為約200至2000W或約200至600W，反應氣氛為:氬氣約I至1000sccm或約10至30sccm與氧氣約I至IOOsccm或約I至IOsccm,工作壓力約I至1000mtorr或約30至60mtorr。應注意的是,第二沉積工藝的氧氣流量應小于第一沉積工藝的氧氣流量。在另一實施例中，第二沉積工藝例如為等離子體加強化學氣相沉積工藝，其操作的等離子體功率為約400W，反應氣氛為:氬氣約16sccm與氧氣約小于lOsccm，工作壓力約40mtorr,使用的前驅物包括六甲基硅氧烷(Hexamethyldisiloxane ;HMDS0)、六甲基二娃氮燒(Hexmethyldisilane ;HMDS)、或四甲基硅烷(tetramethylsilane ;TMS)。也就是說，第一、第二沉積工藝可在相同的腔體中進行，且可使用相同的前驅物。此外，在一實施例中，第一沉積工藝的等離子體功率可高于第二沉積工藝的等離子體功率，第一沉積工藝中氧的通入量可高于第二沉積工藝中氧的通入量。
[0050]圖8更詳細地顯示出在圖2的步驟206中形成第二阻擋層104的方法的流程圖。圖9、10是以圖8的步驟形成的第二阻擋層104的各階段剖面圖。參照圖8、9，在步驟802中，將圖案化掩模410維持在第二位置P2，并再次進行第一沉積工藝，以在第一阻擋層102的第二材料區(qū)408上更進一步地形成第一材料區(qū)406。參照圖8、10，在步驟804中，橫向移動圖案化掩模410回到第一位置P1，而后再次進行第二沉積工藝，以在第一阻擋層102的第一材料區(qū)406上更進一步地形成第二材料區(qū)408。如圖10所示，第一阻擋層102及第二阻擋層104的第一材料區(qū)406及第二材料區(qū)408上下交替堆疊。
[0051]應注意的是，在其它實施例中，也可先進行第二沉積工藝形成有機硅化合物區(qū)，而后再移動圖案化掩模進行第一沉積工藝而形成無機材料區(qū)。如圖10所示，第一、第二阻擋層102、104的有機硅化合物區(qū)408相互連接呈一連續(xù)結構，且無機材料區(qū)406彼此斷開呈一非連續(xù)結構，故可避免連續(xù)無機材料容易破裂的問題，且仍可維持非連續(xù)復合阻擋層整體的阻水氣效能。此外，上述非連續(xù)復合阻擋層可于同一設備中制備，因此可免去一般工藝的微粒污染及時間的浪費，故可縮短工藝時間與提高良率。
[0052]另外 ，在本發(fā)明其它實施例中，也可利用其它方法形成圖1所示非連續(xù)復合阻擋層。例如，可利用不同的前驅物及/或PECVD以外的沉積工藝分別形成無機材料區(qū)及有機硅化合物區(qū)。
[0053]圖11是在本發(fā)明一實施例中的具非連續(xù)復合阻擋層的封裝結構的剖面圖。參照圖11，具有非連續(xù)復合阻擋層的封裝結構包括基板1100、電子元件1112及非連續(xù)復合阻擋層1114。其中，電子元件1112位于基板1100上，且非連續(xù)復合阻擋層1114位于電子元件1112上。非連續(xù)復合阻擋層1114可包括:位于電子元件1112上的第一阻擋層102，以及位于第一阻擋層102上的第二阻擋層104。
[0054]在此實施例中，基板1100可為剛性基板，例如為玻璃基板，由于其本身具有阻水氣的能力，故僅需在電子元件1112上形成非連續(xù)復合阻擋層1114，即可避免水氣由外界入侵至電子元件中。
[0055]圖12是在另一實施例中的具非連續(xù)復合阻擋層的封裝結構的剖面圖。參照圖12，具有非連續(xù)復合阻擋層的封裝結構包括基板1200、電子元件1212及非連續(xù)復合阻擋層1214。其中，非連續(xù)復合阻擋層1214位于基板1200與電子元件1212之間及電子元件1212之上，使得非連續(xù)復合阻擋層1214完全包附電子元件1212。更詳細而言，非連續(xù)復合阻擋層1214可包括:位于電子元件1212下的第一阻擋層1202a及第二阻擋層1204a，以及位于電子元件1212上的第一阻擋層1202b及第二阻擋層1204b。如圖12所示，第一阻擋層1202a、1202b及第二阻擋層1204a、1204b皆包括間隔設置的多個無機材料區(qū)1206及多個有機硅化合物區(qū)1208，且所述無機材料區(qū)1206與有機硅化合物區(qū)1208上下交替堆疊。
[0056]在此實施例中，基板1200可為可撓式基板，例如包括聚對苯二甲二乙酯(PET)基板、聚醚砜(PES)基板、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)基板、聚酰亞胺(PI)基板、或聚碳酸酯(PC)基板。另外，電子元件1212可為可撓式電子元件，例如有機發(fā)光元件(0LED)、電泳顯示器(Electro-phoretic display ;ΕΡ?)、或薄膜太陽能電池。一般而言，由于可撓式基板無法有效阻水，故在電子元件1212及基板1200之間，需要以非連續(xù)復合阻擋層1214隔離，使得電子元件1212完全被非連續(xù)復合阻擋層1214包附，以避免水氣由基板滲入。
[0057]在傳統(tǒng)的阻水/阻氣技術中，通常在可撓式電子元件上直接沉積無機材料層。然而，此無機材料層的膨脹或收縮能力有限，容易出現(xiàn)因為內應力導致剝離的問題。另外，如圖13所示，若在基板1300上依序形成可撓式電子元件1301、有機材料層1303及無機材料層1305，則可將有機材料層1303作為應力釋放的緩沖層，減緩無機材料層1305在生成時的應力。然而，上述有機/無機(例如為高分子層/金屬氧化物)多層堆疊的結構，在高撓曲(彎曲曲率大時)情況下，則容易因無機材料過于硬脆而破裂形成裂縫，導致元件的阻水氣效果急劇降低。此外，由于有機材料層本身不具有阻水氣的效果，因此無法阻擋水氣由側邊進入。另外，上述有機、無機材料層的形成需要在不同腔體中鍍制，造成工藝時間冗長且成本較高。
[0058]相對的，在本發(fā)明一實施例中的非連續(xù)復合阻擋層可應用于高撓曲元件上。圖14是在一實施例中的非連續(xù)復合阻擋層在撓曲時的示意圖。當無機材料區(qū)1406四周接合上有機硅化合物區(qū)1408時，有機硅化合物區(qū)1408可作為緩沖層，故可避免無機材料區(qū)1406產(chǎn)生裂痕。在一實施例中，可透過屏蔽的設計讓無機材料區(qū)的寬度W小于撓曲的曲率半徑R，則可在撓曲過程中，將其無機材料區(qū)1406的損壞降至最低。在一實施例中，非連續(xù)復合阻擋層在撓曲10000次下的阻水率只下降2%。
[0059]此外，通過將無機材料區(qū)交錯排列于非連續(xù)復合阻擋層中，可有效阻擋水氣的侵入(包括側邊)。另外，由于有機硅化合物區(qū)本身也具有阻水氣功能，故不會造成非連續(xù)復合阻擋層的阻水氣率下降。因此，將上述非連續(xù)復合阻擋層應用于可撓性封裝結構時，可大幅增進軟性電子元件于撓曲使用條件下的壽命。
[0060]在一實施例中，上述非連續(xù)復合阻擋層的形成通過控制屏蔽(mask)位置、反應體氣流量與等離子體功率等成膜條件，即可在同一腔體中直接形成。因此，可以大幅節(jié)省工藝時間，且可達到良好的阻水氣效果。
[0061]【比較例1】形成連續(xù)的有機/無機阻擋層
[0062]首先，加熱反應前驅物六甲基硅烷(Hexamethyldisiloxane,C6H18Si2O,HMDS0)。接著，開始通入氬氣(Ar)以將揮發(fā)的HMDSO熱蒸氣帶入等離子體加強化學氣相沉積(PECVD)腔體中，以低等離子體功率與反應氣氛中的氬氣與氧氣的狀態(tài)下沉積有機硅化合物區(qū)(等離子體功率:400W、反應氣氛:IS氣16sccm與氧氣< IOsccm,工作壓力40mtorr)。由于等離子體功率較低且通入的氧氣較少，反應生成的材料其鍵合會含有大量的未解離的Si與CH3的鍵合，因此生成出有機硅化合物(包括含硅碳(S1-C)鍵合、或硅氧碳(S1-O-C)鍵合的有機化合物，例如包括含S1-(CH3)鍵合、S1-(CH2)鍵合、或S1-(CH)鍵合的有機硅化合物)，據(jù)此于基板上形成有機硅化合物層薄膜。上述有機硅化合物層做為緩沖層，為一連續(xù)薄膜層。
[0063]接著，在反應的氣氛中通入氬氣與較高含量的氧氣，并以將揮發(fā)的HMDSO熱蒸氣帶入等離子體加強化學氣相沉積(PECVD)腔體中(等離子體功率:1000W、反應氣氛:氬氣50sccm與氧氣60sccm,工作壓力5mtorr)。
[0064]利用在腔體中產(chǎn)生等離子體來解離通入的HMDSO熱蒸氣。此時，等離子體會將HMDSO較弱的C-H鍵合打斷，并與反應氣體中的氧結合形成無機二氧化硅(SiO2)。會于有機硅化合物層上形成無機材料層。上述步驟即完成連續(xù)的有機/無機阻擋層的生成。
[0065]【實施例1】形成非連續(xù)復合阻擋層
[0066](I)形成第一阻擋層的無機材料區(qū):
[0067]首先，加熱反應前驅物六甲基硅烷(Hexamethyldisiloxane,C6H18Si2O,HMDS0)。接著，開始通入氬氣(Ar)以將揮發(fā)的HM SO熱蒸氣帶入等離子體加強化學氣相沉積(PECVD)腔體中(等離子體功率:1000W、反應氣氛:IS氣50sccm與氧氣60sccm,工作壓力5mtorr)。在反應的氣氛中通入氧氣，并利用在腔體中產(chǎn)生等離子體來解離通入的HM SO熱蒸氣。此時，等離子體會將HM SO較弱的C-H鍵合打斷，并與反應氣體中的氧結合形成無機二氧化硅(SiO2)。所述無機二氧化硅會沉積在由圖案化掩模所定義的第一區(qū)域中，以在基板上形成間隔的無機材料區(qū)。
[0068](2)形成第一阻擋層的有機硅化合物區(qū):
[0069]在形成第一阻擋層的無機材料區(qū)的后，將圖案化掩模移動一距離d，并以低等離子體功率與反應的氣氛中以通入微量氧氣的狀態(tài)下沉積有機硅化合物區(qū)(等離子體功率:400W、反應氣氛:IS氣16sccm與氧氣< IOsccm,工作壓力40mtorr)。由于等離子體功率較低且通入的氧氣較少，反應生成的材料其鍵合會含有大量的未解離的Si與CH3的鍵合，因此生成出有機硅化合物(包括含硅碳(S1-C)鍵合、或硅氧碳(S1-O-C)鍵合的有機化合物)，據(jù)此形成有機硅化合物區(qū)域。上述有機材料區(qū)及有機硅化合物區(qū)組成第一阻擋層。
[0070](3)形成第二阻擋層的無機材料區(qū):
[0071]在形成第一阻擋層的有機硅化合物區(qū)后，不移動圖案化掩模，而調整反應氣體與等離子體功率成步驟(1)的條件，以在第一阻擋層的有機硅化合物區(qū)上再次生成無機材料區(qū)，以形成第二阻擋層的無機材料區(qū)。
[0072](4)形成第二阻擋層的有機硅化合物區(qū):
[0073]在形成第二阻擋層的無機材料 區(qū)的后，再將圖案化掩模位移一距離d回到步驟(I)的位置。之后，調整反應氣體與等離子體功率成步驟(2)的條件以形成第二阻擋層的有機硅化合物層。上述步驟即完成非連續(xù)復合阻擋層的生成，其中包含間隔設置的非連續(xù)的無機材料區(qū)及有機硅化合物區(qū)。
[0074](5)阻水氣率:
[0075]將實施例非連續(xù)復合阻擋層以量測儀器MOCON進行阻水率測試，其水氣滲透率(water vapor transmission rate ；WVTR)可達儀器的偵測極限約 lCT3g/m2/day。
[0076](6)阻水氣率:鈣測試法
[0077]鈣測試實驗中，由于鈣是活性相當大的金屬，只需要有微量的水氣即可將其反應為氧化鈣，并可利用光學顯微鏡觀察到的鈣金屬薄膜氧化反應形成氧化鈣過程。其中鈣金屬薄膜氧化形成氫氧化鈣薄膜化學反應式如下::
[0078]Ca (s) +H2O (I) — CaO (s) +H2 (g) (1-1)
[0079]CaO (s) +H2O (I) — Ca (OH) 2 (S) (1-2)
[0080]Ca (s) +2H20 (I) — Ca (OH) 2 (s) +H2 (g) (1-3)
[0081]由化學反應式(1-1)及(1-2)中可得知鈣金屬薄膜形成氫氧化鈣薄膜必須經(jīng)過兩次氧化還原反應，首次氧化還原反應將鈣金屬薄膜與空氣中水氣形成氧化鈣，接著經(jīng)過時間暴露于空氣中，氧化鈣薄膜會與空氣中水氣二次反應形成氫氧化鈣薄膜，因而得到(1-3)反應式。通過已知鈣的分子量為40g/mole、密度1.54g/cm3(at 20V )以及水(H2O)的分子量lSg/mole，來推算出薄膜總水含量。再以顯微鏡中觀察的鈣金屬氧化面積，利用影像分析分析計算出鈣氧化面積比例，用以換算出實際薄膜水含量，即可推算出單位時間內滲透過多層膜的水氣質量，最后，再除以量測的時間及觀察鈣氧化面積，經(jīng)由計算得到實際的水氣透過率。以上述鈣測試法進行阻水率測試，實施例非連續(xù)復合阻擋層水氣滲透率(WVTR)可達到約 10_6g/cm2/day。
[0082](7)撓曲測試:
[0083]比較例I的連續(xù)的有機/無機阻擋層與本實施例的非連續(xù)復合阻擋層在曲率半徑為IOmm時做撓曲測試。以掃描式電子顯微鏡(SEM)觀察，可發(fā)現(xiàn)連續(xù)的有機/無機阻擋層上具有微小的裂痕，這些裂痕會成為水氣、氧氣滲入的路徑，因此阻水/阻氣效果較差。
[0084]然而，在本實施例中的非連續(xù)復合阻擋層在相同的電子顯微鏡放大倍率約放大5000倍下未觀察出微小裂痕。也就是說，在撓曲測試后其阻水/阻氣效果無明顯劣化。
[0085](8)撓曲后的阻水氣率
[0086]為了進一步了解非連續(xù)復合阻擋層結構在可撓式塑料基材上的撓曲可靠度，量測其經(jīng)由不同撓曲測試前(Wtl)以及撓曲后(W)的水氣滲透率的變化情形，其水氣滲透率變化百分比定義為:
[0087]
【權利要求】
1.一種非連續(xù)復合阻擋層，包括: 一第一阻擋層，位于一基板上；以及 一第二阻擋層，位于該第一阻擋層上，其中該第一、第二阻擋層皆包括間隔設置的多個無機材料區(qū)及多個有機娃化合物(organo-silicon material)區(qū)，且該第一、第二阻擋層的所述無機材料區(qū)與所述有機硅化合物區(qū)上下交替堆疊。
2.如權利要求1所述的非連續(xù)復合阻擋層，其中該第一、第二阻擋層的所述有機硅化合物區(qū)相互連接呈一連續(xù)結構，且該第一、第二阻擋層的所述無機材料區(qū)彼此斷開呈一非連續(xù)結構。
3.如權利要求1所述的非連續(xù)復合阻擋層，其中所述有機硅化合物區(qū)包括含硅碳(S1-C)鍵合、或硅氧碳(S1-O-C)鍵合的有機化合物。
4.如權利要求1所述的非連續(xù)復合阻擋層，其中所述無機材料區(qū)包括三氧化二鋁(Al2O3)、氧化硅、氮氧化硅、氮化硅、氮碳氧化硅、或前述的組合。
5.一種具有非連續(xù)復合阻擋層的封裝結構，包括: 一基板； 一電子元件，位于該基板上；以及 一非連續(xù)復合阻擋層，位于該電子元件上，其中該非連續(xù)復合阻擋層包括: 一第一阻擋層，位于該電子元件上；以及 一第二阻擋層，位于該第一阻擋層上`，其中該第一、第二阻擋層皆包括間隔設置的多個無機材料區(qū)及多個有機硅化合物區(qū)，且該第一、第二阻擋層的所述無機材料區(qū)與所述有機硅化合物區(qū)上下交替堆疊。
6.如權利要求5所述的具有非連續(xù)復合阻擋層的封裝結構，其中該基板為可撓式基板，且該電子元件為可撓式電子元件。
7.如權利要求6所述的具有非連續(xù)復合阻擋層的封裝結構，其中該電子元件包括有機發(fā)光元件(OLED)、電泳顯示器(Electro-phoretic display ;ΕΡ?)、或薄膜太陽能電池。
8.如權利要求5所述的具有非連續(xù)復合阻擋層的封裝結構，其中所述有機硅化合物區(qū)包括含硅碳(S1-C)鍵合、或硅氧碳(S1-O-C)鍵合的有機化合物。
9.如權利要求5所述的具有非連續(xù)復合阻擋層的封裝結構，其中所述無機材料區(qū)包括三氧化二鋁(Al2O3)、氧化硅、氮氧化硅、氮化硅、氮碳氧化硅、或前述的組合。
10.如權利要求6所述的具有非連續(xù)復合阻擋層的封裝結構，其中，該非連續(xù)復合阻擋層更設于該基板及該電子元件之間，使得該非連續(xù)復合阻擋層完全包附該電子元件。
11.一種非連續(xù)復合阻擋層的形成方法，包括: 提供一基板； 在該基板上形成一第一阻擋層；以及 在該第一阻擋層上形成一第二阻擋層，其與該第一阻擋層形成一非連續(xù)復合阻擋層，其中該第一、第二阻擋層皆包括間隔設置的多個無機材料區(qū)及多個有機硅化合物區(qū)，且該第一、第二阻擋層的所述無機材料區(qū)與所述有機硅化合物區(qū)上下交替堆疊。
12.如權利要求11所述的非連續(xù)復合阻擋層的形成方法，其中所述有機硅化合物區(qū)包括含硅碳(S1-C)鍵合、或硅氧碳(S1-O-C)鍵合的有機化合物。
13.如權利要求11所述的非連續(xù)復合阻擋層的形成方法，其中所述無機材料區(qū)包括三氧化二鋁(Al2O3)、氧化硅、氮氧化硅、氮化硅、氮碳氧化硅、或前述的組合。
14.如權利要求11所述的非連續(xù)復合阻擋層的形成方法，其中該第一阻擋層的形成包括: 在一第一位置設置一圖案化掩模，而后進行一第一沉積工藝以在該基板上形成多個第一材料區(qū)；以及 橫向移動該圖案化掩模至一第二位置，而后進行一第二沉積工藝以在該基板上形成多個第二材料區(qū)，其中，所述第一、第二材料區(qū)相異地選擇自所述無機材料區(qū)與所述有機硅化合物區(qū)其中之一。
15.如權利要求14所述的非連續(xù)復合阻擋層的形成方法，其中該第二阻擋層的形成包括: 將該圖案化掩模維持在該第二位置，并再次進行該第一沉積工藝，以在該第一阻擋層的所述第二材料區(qū)上更進一步地形成所述第一材料區(qū)；以及 橫向移動該圖案化掩模至該第一位置，而后再次進行該第二沉積工藝，以在該第一阻擋層的所述第一材料區(qū)上更進一步地形成所述第二材料區(qū)，使得該第一、第二阻擋層的所述第一、第二材料區(qū)上下交替堆疊。
16.如權利要求14所述的非連續(xù)復合阻擋層的形成方法，其中該第一、第二沉積工藝為等離子體加強化學氣相沉積(PECVD)工藝。
17.如權利要求16所 述的非連續(xù)復合阻擋層的形成方法，其中該第一、第二沉積工藝在同一反應腔體中進行，且該第一沉積工藝的等離子體功率高于該第二沉積工藝的等離子體功率，該第一沉積工藝中氧的通入量高于該第二沉積工藝中氧的通入量。
18.如權利要求14所述的非連續(xù)復合阻擋層的形成方法，其中該圖案化掩模的圖案形成維陣列。
19.如權利要求14所述的非連續(xù)復合阻擋層的形成方法，其中該圖案化掩模的圖案形成一二維陣列。
20.如權利要求14所述的非連續(xù)復合阻擋層的形成方法，其中該第一、第二等離子體加強化學氣相沉積工藝包括使用相同的一前驅物，該前驅物包括六甲基硅氧烷(Hexamethyldisiloxane ;HMDS0)、六甲基二娃氮燒(Hexme thy ldisil an e ；HMD S)、或四甲基硅烷(tetramethylsilane ；TMS)。
【文檔編號】H01L51/52GK103633248SQ201210410391
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2012年10月24日 優(yōu)先權日:2012年8月24日
【發(fā)明者】陳俊廷, 賴豐文, 林昆蔚, 王登彥 申請人:財團法人工業(yè)技術研究院