專(zhuān)利名稱(chēng)：用于大基板的低－k介電層的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施方式主要涉及等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積技術(shù)，尤其是，但不限于，用于生成應(yīng)用在等離子體顯示面板、太陽(yáng)能面板和其他基板中的低-K介電層的系統(tǒng)和方法。該低-K介電層可改善器件性能并因此得到消耗更少能量的電子器件。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體工業(yè)中，現(xiàn)已制造了具有低介電常數(shù)(K)的介電涂覆。例如，當(dāng)前半導(dǎo)體工業(yè)在硅晶圓上沉積薄SiO2層。這些介電層具有約3-4范圍內(nèi)的介電常數(shù)。然而，半導(dǎo)體工業(yè)只能在相對(duì)小的基板——當(dāng)前為1到12英寸的地方上生成這些介電層。另外，半導(dǎo)體工業(yè)只能沉積薄介電層——通常5到25納米范圍。
為了形成這些薄的低-K介電層，半導(dǎo)體工藝應(yīng)用公知的等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(“PECVD”)工藝。PECVD的一般工藝已公知并用于多種工業(yè)中以沉積不同類(lèi)型的薄膜。但是對(duì)于大部分情況來(lái)說(shuō)，PECVD在大尺寸基板上形成較厚的低-K介電層不是很成功。尤其是，PECVD工藝在大基板上沉積穩(wěn)定的SiO2層完全不成功。目前為止該工藝最大的失敗包括不能在高溫工藝中產(chǎn)生介電層以及不能產(chǎn)生厚介電層(例如，厚度大于1微米)。
PECVD在大基板上形成介電層中的失敗對(duì)于等離子體顯示面板(“PDP”)工業(yè)影響深遠(yuǎn)。該工業(yè)目前制造對(duì)角線(xiàn)尺寸大于102英寸的等離子體顯示面板。介電層為等離子體顯示面板的必要元件，但是目前的PECVD工藝不能在如此大的基板上沉積穩(wěn)定的低-K介電層。如前文所述，當(dāng)前PECVD工藝局限于在12英寸范圍內(nèi)的半導(dǎo)體晶圓上沉積薄的低-K介電層。
PECVD不能用于在大基板上沉積低-K介電層的主要原因在于該工業(yè)中還未發(fā)現(xiàn)如何處理熱應(yīng)力以及尤其當(dāng)熱循環(huán)時(shí)由于涂覆大基板而導(dǎo)致的薄膜斷裂。等離子體面板顯示器工業(yè)希望優(yōu)選使用PECVD制造其介電層，但是在這種情況下不能簡(jiǎn)單地這樣做。
由于PECVD在沉積介電材料失效，等離子體顯示面板工業(yè)不得不依賴(lài)于諸如絲網(wǎng)印刷和旋涂的傳統(tǒng)技術(shù)以在大基板上設(shè)置介電層。該絲網(wǎng)和旋涂工藝不如PECVD工藝?yán)硐搿?br> 在傳統(tǒng)的工藝中存在多種問(wèn)題。首先，這些傳統(tǒng)工藝導(dǎo)致具有非常高的介電常數(shù)的介電層。目前應(yīng)用絲網(wǎng)或旋涂技術(shù)涂敷的介電層的介電常數(shù)在15范圍內(nèi)而不是預(yù)期的3-5范圍內(nèi)。高介電常數(shù)導(dǎo)致介電層中的電容增加。并且為了適應(yīng)增加的電容，等離子體顯示面板必須在較高的電壓下工作，該電壓高于如果該介電層的介電常數(shù)較低時(shí)所需的電壓。高-K介電層所需的工作電壓的增加非常顯著。目前，等離子體顯示面板在約160-190伏下工作以克服額外的電容并提供所需的光輸出電平。為了維持該高電壓，需要昂貴的半導(dǎo)體元件、大功率源和復(fù)雜的散熱設(shè)備。總之，當(dāng)前等離子體顯示面板制造商采用的高-K介電層限制了等離子體顯示面板的尺寸并顯著增加了這些面板的成本。
由等離子體顯示面板中用于介電層的當(dāng)前材料引起的另一個(gè)問(wèn)題為該材料中的雜質(zhì)。這些雜質(zhì)為特意添加于介電材料中以降低其軟化溫度從而使其適于與以下的基板粘附。這些雜質(zhì)的不利副作用為廢氣，該廢氣在沉積期間進(jìn)入其他材料。這些廢氣明顯降低了等離子體顯示面板中其他材料的質(zhì)量并且甚至導(dǎo)致需要更多的電壓操作該等離子體顯示面板。廢氣和引起的較高電壓還可明顯縮短等離子體顯示面板的壽命。
假設(shè)等離子體顯示面板可用低-K介電層替代現(xiàn)在的高-K介電層，則預(yù)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)工作電壓降低50％。還可預(yù)見(jiàn)等離子體顯示面板的壽命可顯著延長(zhǎng)?？紤]到這兩個(gè)因素，等離子體顯示面板工業(yè)預(yù)計(jì)可降低普通等離子體顯示面板的制造成本達(dá)到40-50％。
然而，利用現(xiàn)有的技術(shù)，沒(méi)有可行的方法用低-K介電層替代應(yīng)用傳統(tǒng)的絲網(wǎng)和旋涂的高-K介電層。因此，利用現(xiàn)有技術(shù)沒(méi)有方法實(shí)現(xiàn)以上所述的節(jié)省功耗。
因此，需要一種新的系統(tǒng)、方法和制品解決基板涂覆工業(yè)中的這些和其他問(wèn)題。應(yīng)當(dāng)注意該問(wèn)題并不限于等離子體顯示面板工業(yè)并且任何方案不僅可用于等離子體顯示面板工業(yè)，而且可用于其他包括太陽(yáng)能顯示工業(yè)的其他產(chǎn)業(yè)中。

發(fā)明內(nèi)容
附圖中所示的本發(fā)明的示例性實(shí)施方式將在以下進(jìn)行概括性描述。這些和其他實(shí)施方式在具體實(shí)施方式
部分將進(jìn)行更詳細(xì)描述。然而，應(yīng)當(dāng)理解，并不意在將本發(fā)明限定于發(fā)明內(nèi)容中或具體實(shí)施方式
中所述的形式。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可明白還存在落入如權(quán)利要求書(shū)要求保護(hù)的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)多種改進(jìn)、等同物和替代的結(jié)構(gòu)。
現(xiàn)對(duì)一種用于生成薄膜的系統(tǒng)和方法進(jìn)行描述。該工藝的一實(shí)施方式包括以下工序提供包括玻璃板、電極的基板；以及母線(xiàn)；將基板加熱至近似臨界溫度；當(dāng)基板接近近似臨界溫度時(shí)，開(kāi)始化學(xué)氣相沉積工藝，從而在該基板上沉積薄膜；當(dāng)化學(xué)氣相沉積工藝進(jìn)行時(shí)，使該薄膜的上部分維持在接近臨界溫度；一旦該薄膜達(dá)到預(yù)期厚度時(shí)終止化學(xué)氣相沉積工藝；以及冷卻該襯底和所沉積的薄膜。
這里所述系統(tǒng)的實(shí)施方式可以顯著降低制造成本并顯著降低功率消耗。當(dāng)在多種電器例如等離子體TV中考慮降低功率消耗時(shí)，由于這里所述的本發(fā)明，該系統(tǒng)可為有優(yōu)勢(shì)的，可以實(shí)現(xiàn)非常省電。
如前文所述，以上所述的實(shí)施方式和執(zhí)行只用于說(shuō)明目的。本領(lǐng)域的技術(shù)人員從以下的說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)中可容易理解本發(fā)明的多種其他的實(shí)施方式、執(zhí)行和具體描述。


參照結(jié)合附圖的以下具體實(shí)施方式
和所附的權(quán)利要求書(shū)，本發(fā)明的各種目的和優(yōu)點(diǎn)以及更全面的解釋將明顯可見(jiàn)并更容易理解，其中
圖1為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方式構(gòu)成的一般等離子體顯示面板的截面圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方式構(gòu)成的等離子體顯示面板部分的截面圖；圖3為當(dāng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)的、非可行的PECVD工藝沉積介電層時(shí)基板和薄膜表面的表面溫度示意圖；圖4為根據(jù)非可行的、實(shí)驗(yàn)的PECVD工藝制造的等離子體顯示面板部分的截面圖；圖5為根據(jù)傳統(tǒng)的方法涂敷的介電層的截面圖；圖6為當(dāng)采用根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式的PECVD工藝沉積介電層時(shí)，基板和薄膜的表面溫度示意圖；圖7A為采用根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式的PECVD工藝形成的等離子體顯示面板部分的截面圖；圖7B為根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式一種沉積低-K介電薄膜方法的流程圖；圖8為等離子體顯示面板的部分放大圖，其示出了由PECVD引起的夾點(diǎn)；以及圖9為包括平整層的等離子體顯示面板的截面圖。
具體實(shí)施例方式
請(qǐng)參照?qǐng)D1，其示出了根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式構(gòu)成的等離子體顯示面板一部分的截面圖。為透視起見(jiàn)，觀(guān)察者將通過(guò)頂玻璃板105觀(guān)看該等離子體顯示面板。為清晰起見(jiàn)，對(duì)該等離子體顯示面板100從頂玻璃板105向內(nèi)開(kāi)始進(jìn)行描述。
該等離子體顯示面板的頂層為頂玻璃板105。固定于玻璃板內(nèi)側(cè)的為通稱(chēng)為X和Y電極的兩個(gè)電極110、115。這兩個(gè)電極輸送驅(qū)動(dòng)等離子體顯示面板100所需的電壓并產(chǎn)生必需的等離子體120。一般地，該電極110、115由濺射的氧化銦錫(“ITO”)形成。ITO為導(dǎo)電的、透明材料其不與從等離子體顯示面板發(fā)出的光發(fā)生干涉。
X和Y電極100、115與相應(yīng)的母線(xiàn)125相接觸。這些母線(xiàn)125一般為絲網(wǎng)銀膠或?yàn)R射的鋁化合物并具有高導(dǎo)電性。
玻璃板105、電極100、115和母線(xiàn)125的下方為上介電層130。在傳統(tǒng)的等離子體顯示面板中該上介電層由含鉛玻璃材料組成，其中利用絲網(wǎng)或旋涂技術(shù)涂敷該鉛玻璃材料。如前文所述，在傳統(tǒng)的系統(tǒng)中該上介電層一般具有不理想的高介電常數(shù)。然而，在本發(fā)明的該實(shí)施方式中，利用以新方式控制的PECVD工藝形成上介電層130從而生成低-K介電層。
直接位于該上介電層130下方為保護(hù)層135。該保護(hù)層通常由氧化鎂(MgO)形成并通過(guò)電子束工藝沉積。該保護(hù)層135阻擋來(lái)自等離子體的濺射，其一般為高腐蝕性。如果沒(méi)有該保護(hù)層135，產(chǎn)生的等離子體將快速破壞介電層130、母線(xiàn)125和電極100、115。
通過(guò)一系列隔離肋材140穿過(guò)保護(hù)層支撐由上玻璃板組成的整個(gè)上層。這些隔離肋材140提供隔離區(qū)并還隔離等離子體顯示面板的特定顏色部分。如在圖1中可見(jiàn)，兩個(gè)隔離肋材140使紅磷光層145與藍(lán)磷光層150、綠磷光層155隔離。因此，可以產(chǎn)生形成單顏色光的等離子體。
位于不同的磷光層下方為下介電層160。通常利用絲網(wǎng)或旋涂技術(shù)向下玻璃板上涂敷該下介電層160。該下介電層160的介電常數(shù)不如上介電層130的介電常數(shù)一樣重要。因此，絲網(wǎng)和旋涂技術(shù)一般可應(yīng)用于下介電層160。在一些實(shí)施方式中，也可采用PECVD工藝。
下介電層160和下玻璃板165之間的夾層為尋址電極170。該電極170通常為絲網(wǎng)的銀膠或?yàn)R射的鋁化合物。該尋址電極170用于在等離子體顯示面板內(nèi)選擇特定像素進(jìn)行激活。
圖1中的等離子體顯示面板示出了藍(lán)光進(jìn)入所示的區(qū)域中。開(kāi)始通過(guò)將電壓施加在尋址電極170上選擇用于照亮的區(qū)域。X電極100和Y電極115上的電壓差引起保護(hù)層135內(nèi)側(cè)上的電壓差。該電壓差通常被稱(chēng)為“壁電壓”。假設(shè)壁電壓足夠高，這兩個(gè)隔離肋材之間的氣體變?yōu)榧ぐl(fā)的氣體120。通常，該氣體為氖氣或氙氣。該激發(fā)的氣體，或等離子體利用紫外輻射轟擊藍(lán)磷光層150，從而導(dǎo)致藍(lán)磷光層150發(fā)出可見(jiàn)的藍(lán)光。
在現(xiàn)有的等離子體顯示面板中，施加在X和Y電極上的電壓為大約160-190伏。由于由傳統(tǒng)的上介電層引起的電容，電極和壁之間的電壓降非常明顯。換言之，由于高介電常數(shù)的傳統(tǒng)介電層的因素，在X和Y電極上必須施加較高的電壓以獲得足夠的壁電壓以產(chǎn)生所需的等離子體。
然而，利用結(jié)合新型的上介電層的本發(fā)明的一實(shí)施方式，壁電壓和電極電壓都更接近。在一系列實(shí)驗(yàn)中，施加在電極上以維持等離子體所需的電壓為大約90伏而不是采用傳統(tǒng)介電層的190伏。
現(xiàn)參照?qǐng)D2，其示出了根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式構(gòu)成的等離子體顯示面板175的截面示意圖。該實(shí)施方式示出了頂玻璃板180、電極185、母線(xiàn)190、根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式構(gòu)成介電層195，以及保護(hù)層200。標(biāo)記點(diǎn)A和點(diǎn)B以表示測(cè)試壁電壓的位置。然而，應(yīng)當(dāng)注意點(diǎn)A和點(diǎn)B為虛擬的點(diǎn)并僅用于描述的目而指出。
由于本發(fā)明的較低-K介電常數(shù)的介電層195的因素，施加在電極上的電壓將比采用現(xiàn)有技術(shù)的高-K介電層更好地傳送至壁電壓點(diǎn)A和點(diǎn)B——意味著該面板可在更低的電壓下工作。
現(xiàn)參照?qǐng)D3，其為當(dāng)根據(jù)不可行的實(shí)驗(yàn)方法試圖利用PECVD工藝沉積低-K介電材料時(shí)基板和介電質(zhì)的表面溫度的示意圖205。該圖示出了當(dāng)通過(guò)先前的不可行的PECVD工藝沉積介電層時(shí)，前玻璃板和上介電層的最上層的表面溫度圖。如前文所述，根據(jù)該一般PECVD工藝獲得的介電層由于它們破裂并不可用都是不可接受的。在本文所述的改進(jìn)之前，等離子體顯示面板工業(yè)已盡力限制這種破裂但不成功。
用于在大基板上沉積介電層的不可行的PECVD方法包括外部加熱器將基板加熱至起始溫度——以Tstart表示。當(dāng)在時(shí)間T1基板溫度達(dá)到起始溫度時(shí)，則PECVD工藝開(kāi)始。在這時(shí)外部加熱器關(guān)閉或者斷開(kāi)。(PECVD工藝和控制PECVD的方法已公知而不進(jìn)一步描述)。但是如圖3中所示，即使當(dāng)外部加熱器在T1關(guān)閉時(shí)，基板和介電層的表面溫度仍會(huì)繼續(xù)上升。即使在沒(méi)有外加熱源的情況下，表面溫度的這種升高由生長(zhǎng)的薄膜表面上的放熱反應(yīng)引起。
例如，用于沉積諸如SiO2的介電層的典型PECVD工藝?yán)猛ǚQ(chēng)為HMDSO的前驅(qū)氣體。當(dāng)在PECVD工藝期間發(fā)生分解時(shí)，HMDSO形成SiOx和預(yù)期的SiO2。(分解HMDSO的過(guò)程對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員熟知因而不在這進(jìn)行詳細(xì)描述)。SiOx游離基和其它游離基沉積在基板和現(xiàn)有薄膜的表面上。薄膜表面的熱量引起所沉積的材料進(jìn)一步破裂及化學(xué)反應(yīng)。所述進(jìn)一步的破裂導(dǎo)致額外的放熱反應(yīng)，其產(chǎn)生甚至更多的熱量。這種循環(huán)將持續(xù)直到薄膜層達(dá)到臨界溫度或最高溫度。在圖3中，在時(shí)間T2達(dá)到所述最高溫度并用Tmax表示。臨界溫度表示由于放熱反應(yīng)導(dǎo)致生長(zhǎng)的薄膜將達(dá)到的近似最高溫度?？蛇x地，臨界溫度一般為放熱反應(yīng)不再向薄膜表面增加熱量或者即使增加熱量，該熱量也不會(huì)再影響薄膜生長(zhǎng)時(shí)的溫度。
現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)這些放熱反應(yīng)以及從時(shí)間T1到T2表面溫度的相應(yīng)增加為造成等離子體顯示面板工業(yè)在其應(yīng)用PECVD涂敷介電層中遭受破裂的原因。一般認(rèn)為通過(guò)向PECVD工藝添加熱量，這些放熱反應(yīng)隨著介電層生長(zhǎng)而改變著介電層的密度。
現(xiàn)參照?qǐng)D4，其示出了通過(guò)不可行的實(shí)驗(yàn)的PECVD技術(shù)沉積的介電層210的示意圖。該等離子體顯示面板示出了頂玻璃面板215、電極220、母線(xiàn)225和PECVD所沉積的介電層230。介電層中的點(diǎn)表示介電層內(nèi)SiOx的密度。從圖可以看出，該密度從介電層的外部到介電層的內(nèi)部不斷增加。該密度的增加對(duì)應(yīng)于通過(guò)放熱反應(yīng)向PECVD添加的熱量的增加。例如，在約時(shí)間T1沉積最臨近玻璃面板的介電層的較低密度部分并在約時(shí)間T2沉積介電層的較高密度部分。
圖4所示的介電層具有的問(wèn)題在于當(dāng)它冷卻時(shí)將發(fā)生破裂235。介電層230內(nèi)SiOx的不同密度導(dǎo)致介電層具有不同的熱膨脹系數(shù)——這意味著當(dāng)介電層從開(kāi)始沉積進(jìn)行冷卻時(shí)，薄膜的不同部分以不同的速率收縮，從而導(dǎo)致介電層230發(fā)生破裂235。這種破裂可能為相當(dāng)強(qiáng)烈致使它將導(dǎo)致介電層230從下面的基板完全分離。另外，這種破裂問(wèn)題非常突出因而等離子體顯示面板工業(yè)已經(jīng)不能利用PECVD在大基板上沉積介電層。因此如前文所述，該工業(yè)已不得不依賴(lài)更不優(yōu)選的絲網(wǎng)應(yīng)用和旋涂應(yīng)用技術(shù)。
現(xiàn)參照?qǐng)D5，其示出了通過(guò)傳統(tǒng)的絲網(wǎng)和旋涂技術(shù)設(shè)置的介電層240。此外，這些技術(shù)為當(dāng)前等離子體顯示面板工業(yè)應(yīng)用的技術(shù)。該圖示出了玻璃板245、電極250、母線(xiàn)255和介電層260。
理想地，該介電層260可為純SiO2。然而，對(duì)于等離子體顯示面板制造工藝來(lái)說(shuō)，純SiO2的軟化溫度太高。在軟化純SiO2介電層所需的溫度時(shí)，玻璃板將被損壞。為了克服SiO2介電層的高軟化溫度，該工業(yè)已采用在介電材料中添加雜質(zhì)的方法。一般地，通過(guò)絲網(wǎng)或旋涂技術(shù)涂敷的介電材料為SiO2和PbO、ZnO或BaO的組合物。這些玻璃一起常被稱(chēng)為“鉛”玻璃。
雖然這些雜質(zhì)將介電材料的軟化溫度降低至合適點(diǎn)從而它們可應(yīng)用傳統(tǒng)的技術(shù)，但是這些雜質(zhì)導(dǎo)致明顯的副作用。這些副作用的其中之一在于該雜質(zhì)將提高介電材料的介電常數(shù)。一般地用于現(xiàn)有等離子體顯示面板制造中的鉛玻璃具有10-16k范圍的介電常數(shù)。正如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所知的，介電常數(shù)的提高導(dǎo)致電容增加。因此，具有高介電常數(shù)的鉛玻璃用作相對(duì)大的電容，該增大的電容導(dǎo)致需要附加電壓來(lái)驅(qū)動(dòng)等離子體顯示面板。實(shí)際上，該增大的電容導(dǎo)致在制造等離子體顯示面板中大量的額外成本。
雜質(zhì)的另一副作用在于鉛玻璃必須非常厚以提供適當(dāng)?shù)膿舸╇妷?。通常用于現(xiàn)有等離子體顯示面板中的鉛玻璃的厚度為25到30微米之間。
采用鉛玻璃的再一個(gè)缺點(diǎn)在于當(dāng)加熱時(shí)，鉛玻璃排出諸如O2、H2O、CO和CO2的雜質(zhì)。例如這些雜質(zhì)在保護(hù)層的沉積期間釋放并破壞該層的形成。通常這些排放的廢氣降低保護(hù)層的密度，改變?cè)摫Ｗo(hù)層的實(shí)際物理結(jié)構(gòu)，并且使雜質(zhì)直接殘留于該保護(hù)層中。
注意設(shè)計(jì)保護(hù)層的目的在于阻擋形成在等離子體顯示面板內(nèi)側(cè)的等離子體。等離子體為極度腐蝕性的并且在沒(méi)有保護(hù)層的情況下，等離子體將破壞上介電層、電極、母線(xiàn)并最終至上玻璃板。諸如氧化鎂MgO的保護(hù)層阻擋等離子體的腐蝕效應(yīng)。但是引入保護(hù)層的雜質(zhì)明顯降低保護(hù)層阻擋等離子體的能力。因此，由鉛玻璃介電層排出的這些廢氣降低保護(hù)層的效果。
還已發(fā)現(xiàn)這些雜質(zhì)對(duì)保護(hù)層的電學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生不利影響。
現(xiàn)參照?qǐng)D6，圖265示出了根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式執(zhí)行的利用PECVD工藝沉積的介電薄膜中基板的表面溫度。如圖所示，利用外部加熱器將基板加熱至以Tmax所示的臨界溫度。注意該臨界溫度為放熱反應(yīng)不再影響所沉積的介電層的密度時(shí)的近似溫度。在一實(shí)施方式中，SiO2的臨界溫度為約240℃。一旦基板加熱至該臨界溫度，外部加熱器可斷開(kāi)或者減少——使放熱反應(yīng)以在生長(zhǎng)的薄膜表面維持在恒定或者接近恒定溫度。該工序有助于在介電層內(nèi)形成均勻密度?？赏ㄟ^(guò)改變沉積速率改變放熱反應(yīng)和生成的熱量。例如，在沉積工藝期間可將施加在天線(xiàn)上的功率降低。所述功率的降低將使沉積速率下降。可選地，在沉積工藝期間可改變施加的功率信號(hào)——包括頻率、占空比、脈沖波形。
現(xiàn)參照?qǐng)D7A，其示出了具有根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式的方法沉積的介電層275的等離子體顯示面板270的示意圖。與前面的等離子體顯示面板相同，該面板包括頂玻璃板280、電極285和母線(xiàn)290。該等離子體顯示面板部分還包括整個(gè)具有均勻密度或者接近均勻密度的低-K介電層275。該均勻密度來(lái)源于在PECVD工藝期間控制放熱反應(yīng)以及控制薄膜表面溫度。這種均勻密度在整個(gè)介電層提供近似均勻的熱膨脹系數(shù)。因此，當(dāng)介電層冷卻時(shí)，它不會(huì)破裂或者只發(fā)生微小的破裂。這種介電層275具有低介電常數(shù)、具有低電容并且提供用于沉積保護(hù)層的優(yōu)良表面。
圖7B示出了一系列步驟295以形成圖7A的介電層——雖然這些步驟不限于等離子體顯示面板并且不限于形成介電層。由于基本的PECVD工藝為公知的現(xiàn)有技術(shù)，因此在該流程圖內(nèi)不包括對(duì)PECVD的基本說(shuō)明?？蛇x地，該流程圖主要描述其使在大基板上形成低-K介電層成為可能的最近進(jìn)步。
在該工藝中將諸如玻璃面板的基板開(kāi)始加熱至臨界溫度[方框300]。該臨界溫度將根據(jù)基板類(lèi)型、前驅(qū)物氣體工藝變化、預(yù)期的介電層厚度以及預(yù)期的介電常數(shù)值而不同。熟知本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解如何計(jì)算對(duì)于特定工藝參數(shù)的臨界溫度以及對(duì)于其特定方法的預(yù)期結(jié)果。另外，還可通過(guò)簡(jiǎn)單易行的實(shí)驗(yàn)技術(shù)容易確定對(duì)于特定的工藝參數(shù)和預(yù)期結(jié)果的臨界溫度。
在襯底預(yù)加熱至臨界溫度之后，可開(kāi)始PECVD工藝并且可在基板上沉積介電層[方框305]?？蛇x地，可沉積不同類(lèi)型的層。這里，外部加熱器可斷開(kāi)或者減少，從而允許在薄膜表面放熱反應(yīng)以產(chǎn)生使薄膜表面維持位于或接近臨界溫度所需的熱量。一旦介電層達(dá)到預(yù)期的厚度，就可以終止用于沉積介電層的PECVD工藝[方框310]。這時(shí)，可利用公知的PECVD或者其他技術(shù)在該介電層上沉積下一層、保護(hù)層[方框315]。
可以動(dòng)態(tài)地或靜態(tài)地使用該工藝以生產(chǎn)等離子體顯示面板。在現(xiàn)有的系統(tǒng)中，該工藝限制于靜態(tài)應(yīng)用。但是利用本發(fā)明的該實(shí)施方式的PECVD沉積工藝，介電層和保護(hù)層可以動(dòng)態(tài)方式應(yīng)用，從而降低制造成本和制造時(shí)間。
該工藝已成功地使介電層生長(zhǎng)至65微米厚，其在冷卻過(guò)程中沒(méi)有發(fā)生破裂。等離子體顯示面板中介電層的理想厚度為5到25微米之間，并可以考慮1微米及更厚的層。這里所述的PECVD工藝內(nèi)已成功生成在該厚度范圍內(nèi)的介電層。該介電層已具有高至560℃的耐熱性，98％的透射率以及4-5范圍內(nèi)的介電常數(shù)——小于現(xiàn)有工業(yè)要求的介電常數(shù)10。一系列實(shí)驗(yàn)表明用于點(diǎn)亮面板所需電壓小于50瓦，并且用于在等離子體顯示面板內(nèi)維持等離子體所需的能量小于35瓦，低于傳統(tǒng)的介電材料。在其它實(shí)驗(yàn)中還獲得了更好的結(jié)果。
現(xiàn)參照?qǐng)D8，當(dāng)利用PECVD在大基板上沉積低-K介電層時(shí)可出現(xiàn)一個(gè)問(wèn)題。該問(wèn)題為形成夾點(diǎn)。PECVD通常引起沉積材料的均勻分布。然而，在等離子體顯示面板沉積中，電極和母線(xiàn)可產(chǎn)生破壞介電材料均勻沉積的陰影效應(yīng)。
圖8示出了由陰影效應(yīng)產(chǎn)生的夾點(diǎn)325的放大圖。這些夾點(diǎn)325影響介電層330的擊穿電壓并提供等離子體用以可破壞電極285和母線(xiàn)290薄弱點(diǎn)。
圖9示出了具有通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的PECVD沉積的平整層340和介電層345的等離子體顯示面板部分335的示意圖。該平整層340降低了夾點(diǎn)的影響，并可通過(guò)包括絲網(wǎng)、旋涂、等離子體工藝及化學(xué)氣相沉積工藝的多種方法進(jìn)行沉積。
該實(shí)施方式示出了玻璃層280、電極285、母線(xiàn)290和介電層345。該實(shí)施方式還包括介電層和其它元件之間的平整層340。該平整層340可為通常厚度范圍為20到2000納米的薄鉛玻璃材料?？衫脗鹘y(tǒng)的絲網(wǎng)和旋涂技術(shù)涂敷該鉛玻璃層?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)這些薄平整層減少陰影效應(yīng)。
另外，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)加入平整層還降低電極和保護(hù)層之間的總電容。注意電容為一個(gè)主要問(wèn)題由于它需要在電極上施加額外的電壓以驅(qū)動(dòng)等離子體顯示面板。但是通過(guò)連續(xù)地設(shè)置本發(fā)明的平整層和介電層，總電容明顯降低。這兩個(gè)獨(dú)立層有效地作為串聯(lián)電容。
在另一實(shí)施方式中，采用兩層平整層。第一平整層與玻璃層280和電極285相鄰。該層類(lèi)似于平整層340。第二平整層設(shè)置于介電層345的頂部。該兩層有效地使介電層345夾入在中間。以及在另一實(shí)施方式中，僅平整層用作第二平整層。這些平整層可為非常薄。例如，它們可為小于500納米厚。一般地，平整層為250納米和500納米之間。
總之，本發(fā)明提供一種用于生成應(yīng)用在多種工業(yè)中的諸如介電層的薄膜的系統(tǒng)和方法。熟知本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易認(rèn)識(shí)到可對(duì)本發(fā)明、其用途和結(jié)構(gòu)進(jìn)行多種改變和替代以基本上獲得如本文所述實(shí)施方式得到的相同結(jié)果。因此，本發(fā)明不局限于所公開(kāi)的示例性形式。對(duì)本發(fā)明的各種改變、改進(jìn)和替代的結(jié)構(gòu)落入如權(quán)利要求書(shū)所要求保護(hù)本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種利用PECVD沉積介電層的方法，該方法包括將基板加熱至近似臨界溫度，其中所述臨界溫度對(duì)應(yīng)前驅(qū)物氣體；在大約基板接近臨界溫度時(shí)，將所述前驅(qū)物氣體導(dǎo)入工藝腔室；分解所述前驅(qū)物氣體，從而形成沉積材料；以及沉積所述沉積材料從而形成薄膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述沉積材料形成所述介電層的頂薄膜層，所述方法還包括使所述頂薄膜層維持在近似恒定溫度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述沉積材料形成所述介電層的頂薄膜層，所述方法還包括使所述頂薄膜層維持在近似臨界溫度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述前驅(qū)物氣體包括HMDSO。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，沉積所述沉積材料包括在整個(gè)所述薄膜上形成近似均勻的薄膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，沉積所述沉積材料包括形成具有接近或小于5的介電常數(shù)的薄膜。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將基板預(yù)熱至接近所述臨界溫度，包括預(yù)熱等離子體顯示面板的一部分。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括在所述薄膜上沉積保護(hù)層，所述保護(hù)層具有耐等離子體性。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，在薄膜上沉積保護(hù)層包括利用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積沉積所述保護(hù)層。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，沉積所述沉積材料包括沉積所述沉積材料從而形成厚度大約在5和25微米之間的薄膜。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，沉積所述沉積材料包括沉積所述沉積材料從而形成大于1微米厚的薄膜。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，沉積所述沉積材料包括沉積所述沉積材料從而形成大于25微米厚的薄膜。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括在基板上沉積平整層；其中沉積所述沉積材料包括在所述平整層上沉積所述沉積材料。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括在所述薄膜上沉積平整層。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，還包括在所述平整層上沉積保護(hù)層。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，沉積所述平整層包括沉積小于50納米厚的平整層。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，沉積所述平整層包括利用絲網(wǎng)、旋涂或者等離子體工藝進(jìn)行沉積。
18.一種用于生成等離子體顯示面板的方法，其特征在于，所述方法包括提供包括玻璃板、電極的基板以及母線(xiàn)；將所述基板加熱至近似臨界溫度；當(dāng)所述基板接近所述近似臨界溫度時(shí)開(kāi)始所述沉積工藝，從而沉積薄膜；在所述沉積工藝進(jìn)行的同時(shí)，使所述薄膜的上部分維持在約所述臨界溫度；一旦所述薄膜達(dá)到預(yù)期的厚度就終止所述沉積工藝；以及冷卻所述基板和所沉積的薄膜。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述終止步驟還包括當(dāng)所述薄膜大于5微米厚時(shí)，終止所述沉積工藝。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所沉積的薄膜具有小于10的介電常數(shù)。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，還包括在所沉積的薄膜上沉積保護(hù)層。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，還包括在所沉積的薄膜上動(dòng)態(tài)地沉積所述保護(hù)層。
23.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，還包括在所述基板上沉積平整層，其中所述薄膜沉積在所述平整層上。
24.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，還包括在所述薄膜上沉積平整層。
25.等離子體顯示面板部分，其特征在于，包括玻璃層；多個(gè)電極；多條母線(xiàn)；利用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積工藝沉積的介電層；以及保護(hù)層。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的等離子體顯示面板部分，其特征在于，所述介電層厚度大于5微米。
27.根據(jù)權(quán)利要求25所述的等離子體顯示面板部分，其特征在于，所述介電層具有低于約5的介電常數(shù)。
28.根據(jù)權(quán)利要求25所述的等離子體顯示面板部分，其特征在于，所述介電層具有低于約10的介電常數(shù)。
29.根據(jù)權(quán)利要求25所述的等離子體顯示面板部分，其特征在于，還包括所述玻璃層和所述介電層之間的平整層。
30.根據(jù)權(quán)利要求25所述的等離子體顯示面板部分，其特征在于，還包括所述介電層和所述保護(hù)層之間的平整層。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于生成薄膜的系統(tǒng)和方法。所述工藝的一實(shí)施方式包括以下工序提供包括玻璃板、電極的基板；以及母線(xiàn)；將所述基板加熱至近似臨界溫度；當(dāng)所述基板接近所述近似臨界溫度時(shí)開(kāi)始所述沉積工藝，從而在基板上沉積薄膜；在所述化學(xué)氣相沉積工藝進(jìn)行的同時(shí)，使所述薄膜的上部分維持在約所述臨界溫度；一旦所述薄膜達(dá)到預(yù)期的厚度就終止所述沉積工藝；以及冷卻所述基板和所沉積的薄膜。
文檔編號(hào)H01L21/02GK101054660SQ20071000079
公開(kāi)日2007年10月17日 申請(qǐng)日期2007年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月10日
發(fā)明者邁克爾·W·斯托厄爾, 喬斯·M·迭格斯－坎波, 邁克爾·里爾 申請(qǐng)人:應(yīng)用材料股份有限公司