特許 7304966 低い屈折率及び低い水蒸気透過率を有する水分バリア膜

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-06-29

(45)【発行日】2023-07-07

(54)【発明の名称】低い屈折率及び低い水蒸気透過率を有する水分バリア膜

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/31 20060101AFI20230630BHJP

   H01L 29/786 20060101ALI20230630BHJP

   H01L 21/336 20060101ALI20230630BHJP

   H01L 21/318 20060101ALI20230630BHJP

   H10K 50/10 20230101ALI20230630BHJP

   H05B 33/04 20060101ALI20230630BHJP

   C23C 16/42 20060101ALI20230630BHJP

【ＦＩ】

H01L21/31 C

H01L29/78 617T

H01L29/78 617U

H01L29/78 617V

H01L29/78 619A

H01L21/318 C

H05B33/14 A

H05B33/04

C23C16/42

【請求項の数】 15

(21)【出願番号】P 2021562325

(86)(22)【出願日】2019-07-10

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-06-29

(86)【国際出願番号】 US2019041163

(87)【国際公開番号】W WO2020219087

(87)【国際公開日】2020-10-29

【審査請求日】2021-12-16

(31)【優先権主張番号】62/838,883

(32)【優先日】2019-04-25

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】390040660

【氏名又は名称】アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ

【住所又は居所原語表記】３０５０ Ｂｏｗｅｒｓ Ａｖｅｎｕｅ Ｓａｎｔａ Ｃｌａｒａ ＣＡ ９５０５４ Ｕ．Ｓ．Ａ．

(74)【代理人】

【識別番号】110002077

【氏名又は名称】園田・小林弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】ウー， ウェン－ハオ

(72)【発明者】

【氏名】チェン， ジャージャン ジェリー

(72)【発明者】

【氏名】イム， ドンギル

【審査官】長谷川 直也

(56)【参考文献】

【文献】韓国公開特許第１０－２０１８－０００３２８７（ＫＲ，Ａ）

【文献】特開２０１５－２２８４９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０２４５３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／０１０４０４８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開平０７－２１１７１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－２５８９４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－２３２２７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特許第６４４２１１７（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１４／０２５６０７０（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／３１

Ｈ０１Ｌ ２９／７８６

Ｈ０１Ｌ ２１／３３６

Ｈ０１Ｌ ２１／３１８

Ｈ１０Ｋ ５０／００

Ｈ０５Ｂ ３３／０４

Ｈ１０Ｋ ５９／００

Ｃ２３Ｃ １６／４２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１のバリア層であって、１．４６から１．４８の屈折率、５．０×１０^－５ｇ／ｍ^２／日未満の水蒸気透過率、及び８％未満の水素含有量を有し、Ｏ／Ｓｉが１．７０から２．１５であり、Ｎ／Ｓｉが０．０１から０．０５の組成を有する酸窒化ケイ素材料を含む第１のバリア層と、
前記第１のバリア層上に配置された緩衝層と、
前記緩衝層上に配置された第２のバリア層と
を含む、薄膜封入構造。

【請求項2】

前記第２のバリア層が、前記第１のバリア層と同じ材料を含む、請求項１に記載の薄膜封入構造。

【請求項3】

前記第２のバリア層が、前記第１のバリア層とは異なる材料を含む、請求項１に記載の薄膜封入構造。

【請求項4】

前記第１のバリア層が、０．５マイクロメートルから３マイクロメートルの厚さを有する、請求項１に記載の薄膜封入構造。

【請求項5】

前記酸窒化ケイ素材料が、摂氏８５度及び相対湿度８５％で、１０４％から１０６％の厚さ変化率を有する、請求項１に記載の薄膜封入構造。

【請求項6】

ゲート電極と、
前記ゲート電極の上方に配置されたゲート絶縁層であって、１．４６から１．４８の屈折率、５．０×１０^－５ｇ／ｍ^２／日未満の水蒸気透過率、及び６％未満の水素含有量を有し、Ｏ／Ｓｉが１．７０から２．１５であり、Ｎ／Ｓｉが０．０１から０．０５の組成を有する酸窒化ケイ素材料を含むゲート絶縁層と、
前記ゲート絶縁層の上方に配置された半導体層と、
前記半導体層の上方に配置されたドレイン電極と、
前記ドレイン電極に隣接して配置されたソース電極と、
前記ドレイン電極、前記ソース電極、及び前記半導体層の上方に配置された安定化処理層と
を含む、薄膜トランジスタ。

【請求項7】

前記安定化処理層が、１．４６から１．４８の屈折率、５．０×１０^－５ｇ／ｍ^２／日未満の水蒸気透過率、及び６％未満の水素含有量を有する酸窒化ケイ素材料を含む、請求項６に記載の薄膜トランジスタ。

【請求項8】

前記安定化処理層が、摂氏３００度未満の温度でプラズマ化学気相堆積プロセスによって堆積され、又は
前記酸窒化ケイ素材料が、摂氏８５度及び相対湿度８５％で、１０４％から１０６％の厚さ変化率を有する、請求項７に記載の薄膜トランジスタ。

【請求項9】

前記ゲート絶縁層の前記酸窒化ケイ素材料が、酸化ケイ素を含む層と組み合わされて、二層を形成する、請求項７に記載の薄膜トランジスタ。

【請求項10】

前記二層の前記酸窒化ケイ素材料が、前記ゲート電極に隣接して配置され、酸化ケイ素を含む前記層が、前記半導体層、前記ドレイン電極、及び前記ソース電極に隣接して配置される、請求項９に記載の薄膜トランジスタ。

【請求項11】

前記安定化処理層の前記酸窒化ケイ素材料が、酸化ケイ素を含む層と組み合わされて、二層を形成する、請求項７に記載の薄膜トランジスタ。

【請求項12】

前記二層の酸化ケイ素を含む前記層が、前記半導体層、前記ドレイン電極、及び前記ソース電極に隣接して配置され、前記酸窒化ケイ素材料が、酸化ケイ素を含む前記層上に配置される、請求項１１に記載の薄膜トランジスタ。

【請求項13】

発光デバイスと、
前記発光デバイスの上方に配置されたキャッピング層と、
前記キャッピング層の上方に配置された薄膜封入構造と
を含み、前記薄膜封入構造が、
前記キャッピング層の上方に配置された第１のバリア層であって、１．４６から１．４８の屈折率、５．０×１０^－５ｇ／ｍ^２／日未満の水蒸気透過率、及び８％未満の水素含有量を有し、Ｏ／Ｓｉが１．７０から２．１５であり、Ｎ／Ｓｉが０．０１から０．０５の組成を有する酸窒化ケイ素材料を含む第１のバリア層と、
前記第１のバリア層上に配置された緩衝層と、
前記緩衝層上に配置された第２のバリア層と
を含む、ディスプレイデバイス。

【請求項14】

前記発光デバイスが、有機発光ダイオードデバイスであるか、又は
前記第２のバリア層が、前記第１のバリア層と同じ材料を含む、請求項１３に記載のディスプレイデバイス。

【請求項15】

前記酸窒化ケイ素材料が、摂氏８５度及び相対湿度８５％で、１０４％から１０６％の厚さ変化率を有する、請求項１３に記載のディスプレイデバイス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

［０００１］ 本開示の実施形態は、概して、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）デバイスに関し、より詳細には、ＯＬＥＤデバイスにおいて利用される水分バリア膜に関する。

【背景技術】

【0002】

［０００２］ ＯＬＥＤ構造は、情報を表示するためのテレビ画面、コンピュータモニタ、携帯電話、他の携帯型デバイス等の製造に使用される。ＯＬＥＤディスプレイは、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）などと比較して、高速な応答時間、大きな視野角、高コントラスト、軽量、低電力、フレキシブル基板への従順性（ａｍｅｎａｂｉｌｉｔｙ）のため、最近、ディスプレイ用途に大きな関心が集まっている。

【0003】

［０００３］ ＯＬＥＤ構造は寿命が限られることがあり、エレクトロルミネセンス効率の低下と駆動電圧の増加を特徴とする。ＯＬＥＤ構造が劣化する主な理由は、水分又は酸素が進入することにより、非発光暗点が形成されることである。この理由のため、ＯＬＥＤ構造は、通常、無機層の間に挟まれた有機層によって封入され、無機層が水分バリア層として作用する。しかしながら、このような封入構造は、各層間の干渉を引き起こし、約３０％以上の光学損失をもたらす。

【0004】

［０００４］ したがって、ＯＬＥＤ構造のための改善された封入構造が必要とされている。

【発明の概要】

【0005】

［０００５］ 本開示の実施形態は、概して、有機発光ダイオードデバイスに関し、より詳細には、ＯＬＥＤデバイスにおいて利用される水分バリア膜に関する。ＯＬＥＤデバイスは、薄膜封入構造及び／又は薄膜トランジスタを含む。水分バリア膜は、薄膜封入構造における第１のバリア層として、及び薄膜トランジスタにおける安定化処理層及び／又はゲート絶縁層として使用される。水分バリア膜は、約１．５未満の低い屈折率、約５．０×１０^－５ｇ／ｍ^２／日未満の低い水蒸気透過率、及び約８％未満の低い水素含有量を有する酸窒化ケイ素材料を含む。

【0006】

［０００６］ １つの実施形態では、薄膜封入構造は、第１のバリア層を含み、第１のバリア層は、約１．４６から約１．４８の屈折率、約５．０×１０^－５ｇ／ｍ^２／日未満の水蒸気透過率、及び約８％未満の水素含有量を有する酸窒化ケイ素材料を含む。第１のバリア層上に緩衝層が配置され、緩衝層上に第２のバリア層が配置される。

【0007】

［０００７］ 別の実施形態では、薄膜トランジスタは、ゲート電極と、ゲート電極の上方に配置されるゲート絶縁層とを含み、ゲート絶縁層は、約１．４６から約１．４８の屈折率、約５．０×１０^－５ｇ／ｍ^２／日未満の水蒸気透過率、及び約６％未満の水素含有量を有する酸窒化ケイ素材料を含む。ゲート絶縁層の上方に半導体層が配置され、半導体層の上方にドレイン電極が配置され、ドレイン電極に隣接してソース電極が配置され、ドレイン電極、ソース電極、及び半導体層の上方に安定化処理層が配置される。

【0008】

［０００８］ 更に別の実施形態では、ディスプレイデバイスが、発光デバイスと、発光デバイスの上方に配置されたキャッピング層と、キャッピング層の上方に配置された薄膜封入構造とを備える。薄膜封入構造は、キャッピング層の上方に配置された第１のバリア層を含み、第１のバリア層は、約１．４６から約１．４８の屈折率、約５．０×１０^－５ｇ／ｍ^２／日未満の水蒸気透過率、及び約８％未満の水素含有量を有する酸窒化ケイ素材料を含む。第１のバリア層上に緩衝層が配置され、緩衝層上に第２のバリア層が配置される。

【0009】

［０００９］ 本開示の上述の特徴を詳細に理解できるように、上記で簡単に要約されている本開示のより詳細な説明が、実施形態を参照することによって得られ、それらの実施形態のいくつかが添付図面に示される。しかしながら、添付図面は例示的な実施形態を示しているにすぎず、従って、本開示の範囲を限定するものと見なされるべきではなく、その他の等しく有効な実施形態を許容しうることに留意されたい。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】［００１０］ １つの実施形態によるプラズマ化学気相堆積装置の概略断面図である。

【図2】［００１１］ １つの実施形態による、上部に配置された薄膜封入構造を有するディスプレイデバイスの概略断面図である。

【図3】［００１２］ Ａ－Ｂは、様々な実施形態による、ディスプレイデバイスにおいて利用される薄膜トランジスタの概略断面図を示す。

【発明を実施するための形態】

【0011】

［００１３］ 理解が容易になるよう、可能な場合には、複数の図に共通する同一の要素を指し示すために同一の参照番号を使用した。１つの実施形態の要素及び特徴は、更なる記述がなくとも、他の実施形態に有益に組み込まれうると想定される。

【0012】

［００１４］ 本開示の実施形態は、概して、有機発光ダイオードデバイスに関し、より詳細には、ＯＬＥＤデバイスにおいて利用される水分バリア膜に関する。ＯＬＥＤデバイスは、薄膜封入構造及び／又は薄膜トランジスタを含む。水分バリア膜は、薄膜封入構造における第１のバリア層として、及び薄膜トランジスタにおける安定化処理層及び／又はゲート絶縁層として使用される。水分バリア膜は、約１．５未満の低い屈折率、約５．０×１０^－５ｇ／ｍ^２／日未満の低い水蒸気透過率、及び約８％未満の低い水素含有量を有する酸窒化ケイ素材料を含む。

【0013】

［００１５］ 図１は、本明細書で説明される動作を実行するために使用されうるプラズマ化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）装置１０１の概略断面図である。ＰＥＣＶＤ装置１０１は、１つ又は複数の膜を基板１２０上に堆積させることができるチャンバ１００を含む。チャンバ１００は、概して、壁１０２、底部１０４、及びシャワーヘッド１０６を含み、これらは集合的に処理空間を画定する。処理空間は、真空環境でありうる。処理空間内に基板支持体１１８が配置される。処理空間は、基板１２０がチャンバ１００内外に移送されうるように、スリットバルブ開口部１０８を通してアクセスされる。基板支持体１１８を昇降させるために、基板支持体１１８は、アクチュエータ１１６に接続されうる。基板支持体１１８を通ってリフトピン１２２が移動可能に配置され、基板１２０を基板受容面に、かつ基板受容面から移動させる。基板支持体１１８はまた、基板支持体１１８を所望の温度に維持するための加熱及び／又は冷却要素１２４を含みうる。基板支持体１１８はまた、基板支持体１１８の周辺部にＲＦリターン経路を設けるためのＲＦリターンストラップ１２６を含みうる。

【0014】

［００１６］ シャワーヘッド１０６は、締結機構１５０によってバッキング板１１２に接続される。シャワーヘッド１０６は、たるみの防止及び／又はシャワーヘッド１０６の真直度／曲率の制御を助けるために、１つ又は複数の締結機構１５０によってバッキング板１１２に接続されうる。

【0015】

［００１７］ バッキング板１１２にガス源１３２が接続され、シャワーヘッド１０６内のガス通路を通って、シャワーヘッド１０６と基板１２０との間の処理領域にガスを供給する。処理空間を所望の圧力に維持するために、真空ポンプ１１０がチャンバ１００に接続される。整合ネットワーク１９０を通して、ＲＦ源１２８がバッキング板１１２及び／又はシャワーヘッド１０６に接続され、ＲＦ電流をシャワーヘッド１０６に供給する。ＲＦ電流は、シャワーヘッド１０６と基板支持体１１８との間に電場を発生させ、その結果、シャワーヘッド１０６と基板支持体１１８との間のガスからプラズマが生成されうる。

【0016】

［００１８］ 誘導結合遠隔プラズマ源１３０のような遠隔プラズマ源１３０はまた、ガス源１３２とバッキング板１１２との間に接続されうる。基板の処理と処理との間に、遠隔プラズマが生成されるように、遠隔プラズマ源１３０に洗浄ガスが供給されうる。チャンバ１００の部品を洗浄するために、遠隔プラズマからのラジカルがチャンバ１００に供給されうる。洗浄ガスは、シャワーヘッド１０６に設けられたＲＦ源１２８によって、更に励起されうる。

【0017】

［００１９］ シャワーヘッド１０６は、加えて、シャワーヘッドサスペンション１３４によってバッキング板１１２に接続されうる。１つの実施形態では、シャワーヘッドサスペンション１３４は、可撓性の金属スカート（ｍｅｔａｌ ｓｋｉｒｔ）である。シャワーヘッドサスペンション１３４は、シャワーヘッド１０６が静止しうるリップ１３６を有しうる。チャンバ１００を密閉して真空環境を形成するために、バッキング板１１２は、チャンバ壁１０２に接続されたレッジ１１４の上面に静止しうる。

【0018】

［００２０］ 図２は、１つの実施形態による、上部に配置された薄膜封入（ＴＦＥ）構造２１４を有するディスプレイデバイス２００の概略断面図である。ディスプレイデバイス２００は、基板２０２を含む。基板２０２は、ケイ素含有材料、ガラス、ポリイミド、又はポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）若しくはポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）などのプラスチックから形成されうる。基板２０２上に、発光デバイス２０４が配置される。発光デバイス２０４は、ＯＬＥＤ構造又は量子ドット構造でありうる。発光デバイス２０４と基板２０２との間に、コンタクト層（図示せず）が配置されてもよく、コンタクト層は、基板２０２及び発光デバイス２０４と接触している。

【0019】

［００２１］ 発光デバイス２０４及び基板２０２の上方に、キャッピング層２０６が配置される。キャッピング層２０６は、約１．７から約１．８の屈折率を有しうる。キャッピング層２０６の上方に、薄い金属層（図示せず）が配置されうる。キャッピング層２０６又は薄い金属層の上に、第１のバリア層２０８が配置される。第１のバリア層２０８上に、緩衝層２１０が配置される。緩衝層２１０上に、第２のバリア層２１２が配置される。第１のバリア層２０８、緩衝層２１０、及び第２のバリア層２１２は、ＴＦＥ構造２１４を含む。第１のバリア層２０８及び第２のバリア層２１２は、水分バリア膜又は層である。

【0020】

［００２２］ ＴＦＥ構造２１４は、約２μｍから約１０μｍ、例えば約４μｍの厚さを有しうる。緩衝層２１０は、約２μｍから約５μｍの範囲の厚さを有する。第１のバリア層２０８及び第２のバリア層２１２は各々、約０．５μｍから約３μｍの厚さを有しうる。例えば、第１のバリア層２０８及び第２のバリア層２１２は各々、約１μｍの厚さを有し、緩衝層２１０は、約２μｍの厚さを有しうる。第１のバリア層２０８及び第２のバリア層２１２は、同じ材料を含んでもよく、又は第１のバリア層２０８及び第２のバリア層２１２は、異なる材料を含んでもよい。加えて、第１のバリア層２０８及び第２のバリア層２１２は、同じ厚さを有していてもよく、又は第１のバリア層２０８及び第２のバリア層２１２は、異なる厚さを有していてもよい。

【0021】

［００２３］ 緩衝層２１０は、約１．５の屈折率を有する有機物質を含みうる。緩衝層２１０は、プラズマ重合ヘキサメチルジシロキサン（ｐｐ－ＨＭＤＳＯ）、フッ素化プラズマ重合ヘキサメチルジシロキサン（ｐｐ－ＨＭＤＳＯ：Ｆ）、及びヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳＮ）などの有機ケイ素化合物を含みうる。あるいは、緩衝層２１０は、炭化水素化合物によって構成されるポリマー材料であってもよい。ポリマー材料は、式Ｃ_ｘＨ_ｙＯ_ｚを有しうる。ここで、ｘ、ｙおよびｚは整数である。１つの実施形態では、緩衝層２１０は、ポリアクリレート、パリレン、ポリイミド、ポリテトラフルオロエチレン、フッ素化エチレンプロピレンのコポリマー、ペルフルオロアルコキシコポリマー樹脂、エチレンとテトラフルオロエチレンとのコポリマー、パリレンからなる群から選択されうる。１つの特定の例では、緩衝層２１０は、ポリアクリレート又はパリレンである。

【0022】

［００２４］ 第１のバリア層２０８は、酸窒化ケイ素（ＳｉＯＮ）を含む材料からなる。第１のバリア層１０８のＳｉＯＮ材料は、６３２ｎｍで約１．５未満（例えば約１．４６から約１．４８）の屈折率、並びに摂氏４０度及び相対湿度１００％で約５．０×１０^－５ｇ／ｍ^２／日未満の水蒸気透過率（ＷＶＴＲ）を有する。第１の緩衝層１０８のＳｉＯＮ材料は、約１．７０から約２．１５のＯ／Ｓｉ及び約０．０１から約０．０５のＮ／ＳｉのＸ線光電子分光法（ＸＰＳ）による組成物を有する。第１のバリア層２０８のＳｉＯＮ材料は、約２．１５ｇ／ｃｍ^３から約２．２０ｇ／ｃｍ^３（約２．１８ｇ／ｃｍ^３など）のＸＰＳによる密度を更に有する。第１のバリア層２０８のＳｉＯＮ材料は、水素（Ｈ_２）の水素前方散乱（ＨＦＳ）による組成物が約８％未満である。第１のバリア層２０８のＳｉＯＮ材料は、フーリエ変換赤外分光法（ＦＴＩＲ）によって測定した場合、約１０５０ｃｍ^－１から約１０８０ｃｍ^－１のＳｉ－Ｏ－Ｓｉピーク位置を有する。加えて、第１のバリア層２０８のＳｉＯＮ材料は、摂氏８５度及び相対湿度８５％（すなわち、飽和）で、約１０４％から約１０６％の厚さ変化率を有する。いくつかの実施形態では、第２のバリア層２１２は、第１のバリア層２０８と同じ材料（すなわち、上述の特性及び組成物を有するＳｉＯＮ膜）を含みうる。

【0023】

［００２５］ ＴＦＥ構造２１４の各層は、図１のＰＥＣＶＤ装置１０１などのＰＥＣＶＤプロセス及び装置を使用して堆積されうる。いくつかの実施形態では、ＴＦＥ構造２１４の各層は、化学気相堆積（ＣＶＤ）プロセス及び装置、又は原子層堆積（ＡＬＤ）プロセス及び装置を使用して堆積されうる。ＴＦＥ構造２１４の各層は、図１のチャンバ１００のような単一のＰＥＣＶＤチャンバ内で堆積されうる。ＰＥＣＶＤチャンバのパージは、汚染の危険性を最小限に抑えるためにサイクル間で実行されうる。単一のチャンバプロセスは、複数のチャンバプロセスを使用するチャンバの数（及び機器のコスト）を減らすとともに、サイクル時間を削減する点で有利である。

【0024】

［００２６］ １つの実施形態では、ＴＦＥ構造２１４は、発光デバイス２０４を含む基板２０２を、図１のチャンバ１００などのチャンバ内に配置することによって形成される。キャッピング層２０６は、ＰＥＣＶＤチャンバ内の発光デバイス２０４上に堆積されてもよく、又はキャッピング層２０６は、チャンバ内に配置されるときに、既に発光デバイス上に堆積されていてもよい。第１のバリア層２０８は、ＰＥＣＶＤプロセスによってチャンバ内のキャッピング層２０６上に堆積される。第１のバリア層２０８を堆積させるためのＰＥＣＶＤプロセスは、摂氏約１００度未満の温度で、ＰＥＣＶＤチャンバ内にケイ素含有前駆体及び窒素含有前駆体を導入することを含みうる。

【0025】

［００２７］ １つの実施形態では、第１のバリア層２０８はＳｉＯＮであり、ＳｉＨ_４ガス、Ｎ_２Ｏガス、ＮＨ_３ガス、Ｎ_２ガス、及びＨ_２ガスが、ＳｉＯＮの第１のバリア層２０８を堆積させるためにチャンバ内に導入される。ＮＨ_３ガス対ＳｉＨ_４ガスの流量比は約０．９から１．１の範囲にあり、Ｎ_２Ｏガス対ＳｉＨ_４ガスの流量比は約１５．５から１６．５の範囲にあり、Ｎ_２ガス対ＳｉＨ_４ガスの流量比は約８．４から８．５の範囲にあり、Ｈ_２ガス対総流量比の流量比は約０．１３から０．１６の範囲にあり、Ｎ_２Ｏガス対総流量比の流量比は約０．２３から０．３６の範囲にある。チャンバ圧力は約０．１３Ｔｏｒｒから約０．１４Ｔｏｒｒの範囲にあり、電力密度は約４．５ｍＷ／ｍｍ^２から約６．５ｍＷ／ｍｍ^２の範囲にある。

【0026】

［００２８］ 緩衝層２１０は、ＰＥＣＶＤプロセスによってチャンバ内の第１のバリア層２０８の上に堆積される。異なる前駆体が堆積プロセスに使用されているので、第１のバリア層２０８を堆積した後であって緩衝層２１０を堆積させる前に、パージステップが実行される。緩衝層２１０が堆積された後に、別のパージステップが実行される。第２のバリア層２１２は緩衝層２１０の上に堆積され、第２のバリア層２１２は、第１のバリア層２０８と同じプロセス条件下で堆積されうる。

【0027】

［００２９］ 約１．５未満の低い屈折率、約５．０×１０^－５ｇ／ｍ^２／日未満の低いＷＶＴＲ、及び約８％未満の低いＨ_２含有量を有するＳｉＯＮを含む第１のバリア層２０８を有するＴＦＥ２１４を利用することにより、第１のバリア層２０８は、水分感受性、Ｈ結合感受性、及び／又はＯＨ結合感受性デバイスである透明又は可撓性ディスプレイデバイスにおいて信頼できるバリア層になりうる。加えて、上述の特性を有する第１のバリア層２０８は、窒化ケイ素膜と比較して、約１０％ほど光学損失を低減し、ディスプレイデバイス内での水分及び／又は水素拡散の発生を防止するのに役立ち、更にＴＦＥ２１４の故障を防止する。

【0028】

［００３０］ 図３Ａ－３Ｂは、様々な実施形態による、ディスプレイデバイスにおいてそれぞれ利用される薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）３００、３５０の概略断面図である。図３ＡのＴＦＴ３００及び図３ＢのＴＦＴ３５０は同じである。しかしながら、図３ＡのＴＦＴ３００のゲート絶縁層３０６が単一層である一方で、図３ＢのＴＦＴ３５０のゲート絶縁層３０６は二層であり、図３ＡのＴＦＴ３００の安定化処理層３１０が単一層である一方で、図３ＢのＴＦＴ３５０の安定化処理層３１０は二層である。図３ＡのＴＦＴ３００及び図３ＢのＴＦＴ３５０は各々、基板３０２を含む。基板３０２は、シリコン含有材料、ガラス、ポリイミド、又はＰＥＴ若しくはＰＥＮのようなプラスチックから形成されうる。基板３０２上に、ゲート電極３０４が配置される。ゲート電極３０４は、とりわけ、銅、タングステン、タンタル、アルミニウムを含みうる。ゲート電極３０４及び基板３０２の上方に、ゲート絶縁層３０６が配置される。

【0029】

［００３１］ ゲート絶縁層３０６の上方に、半導体層３０８が配置される。半導体層３０８は、とりわけ、金属酸化物半導体材料、インジウムガリウム亜鉛酸化物（ＩＧＺＯ）などの金属酸窒化物半導体材料、又はアモルファスシリコン、結晶シリコン、及び多結晶シリコンなどのシリコンを含みうる。半導体層３０８上には、ドレイン電極３１２及びソース電極３１４が配置される。ドレイン電極３１２は、ソース電極３１４から離間し、かつソース電極３１４に隣接している。ドレイン電極３１２及びソース電極３１４は各々、とりわけ、銅、タングステン、タンタル、アルミニウムを含みうる。半導体層３０８、ドレイン電極３１２、及びソース電極３１４の上方に、安定化処理層３１０が配置される。安定化処理層３１０及びゲート絶縁層３０６は、水分バリア膜又は層である。

【0030】

［００３２］ 安定化処理層３１０及びゲート絶縁層３０６は各々、図２の第１のバリア層２０８と同じ材料を個々に含みうる。安定化処理層３１０及び／又はゲート絶縁層３０６は、少なくとも部分的に、酸窒化ケイ素（ＳｉＯＮ）を含む材料から構成される。安定化処理層３１０及び／又はゲート絶縁層３０６のＳｉＯＮ材料は、６３２ｎｍで約１．５未満（約１．４６から約１．４８など）の屈折率、並びに摂氏４０度及び１００％の相対湿度で約５．０×１０^－５ｇ／ｍ^２／日未満のＷＶＴＲを有する。安定化処理層３１０及び／又はゲート絶縁層３０６のＳｉＯＮ材料は、約１．７０から約２．１５のＯ／Ｓｉ及び約０．０１から約０．０５のＮ／ＳｉのＸＰＳによる組成物を有する。安定化処理層３１０及び／又はゲート絶縁層３０６のＳｉＯＮ材料は、更に、約２．１５ｇ／ｃｍ^３から約２．２０ｇ／ｃｍ^３のＸＰＳによる密度を有する。安定化処理層３１０及び／又はゲート絶縁層３０６のＳｉＯＮ材料は、ＦＴＩＲによって測定される場合、約１０５０ｃｍ^－１から約１０８０ｃｍ^－１のＳｉ－Ｏ－Ｓｉピーク位置を有する。加えて、安定化処理層３１０及び／又はゲート絶縁層３０６のＳｉＯＮ材料は、摂氏８５度及び相対湿度８５％（すなわち、飽和）で、約１０４％から約１０６％の厚さ変化率を有する。

【0031】

［００３３］ 安定化処理層３１０及び／又はゲート絶縁層３０６のＳｉＯＮ材料は、水素のＨＦＳによる組成物が約８％未満である。１つの実施形態では、安定化処理層３１０のＳｉＯＮ材料は、水素のＨＦＳによる組成物が約６％未満であり、ゲート絶縁層３０６のＳｉＯＮ材料は、水素のＨＦＳによる組成物が約５％未満である。安定化処理層３１０及びゲート絶縁層３０６が各々、上述の特性及び組成物を有するＳｉＯＮ材料を含んでもよく、又は安定化処理層３１０又はゲート絶縁層３０６の一方のみが、上述の特性及び組成物を有するＳｉＯＮ材料を含んでもよい。

【0032】

［００３４］ 図３Ａは、単一層のゲート絶縁層３０６及び単一層の安定化処理層３１０を示す。単一層のゲート絶縁層３０６及び単一層の安定化処理層３１０は各々、個別にＳｉＯＮを含みうる。図３Ｂは、二層のゲート絶縁層３０６及び二層の安定化処理層３１０を示す。図３ＢのＴＦＴ３５０において、ゲート絶縁層３０６は、ＳｉＯＮを含む層３０６Ａと、酸化ケイ素（ＳｉＯｘ）を含む層３０６Ｂとを含む。ゲート絶縁層３０６のＳｉＯＮを含む層３０６Ａは、基板３０２及びゲート電極３０４上に配置され、これらと接触する。ゲート絶縁層３０６のＳｉＯｘを含む層３０６Ｂは、誘電体層３０８と、ＳｉＯＮを含む層３０６Ａとの間に配置され、これらと接触する。図３ＢのＴＦＴ３５０の安定化処理層３１０は、ＳｉＯｘを含む層３１０Ａと、ＳｉＯＮを含む層３１０Ｂとを含む。安定化処理層３１０のＳｉＯｘを含む層３１０Ａは、誘電体層３０８、ドレイン電極３１２、及びソース電極３１４上に配置される。安定化処理層３１０のＳｉＯＮを含む層３１０Ｂは、ＳｉＯｘを含む層３１０Ａの上に配置される。

【0033】

［００３５］ 安定化処理層３１０及びゲート絶縁層３０６は、図２の第１のバリア層２０８と同じＰＥＣＶＤプロセスによって形成されうる。いくつかの実施態様では、安定化処理層３１０及びゲート絶縁層３０６は、ＣＶＤ又はＡＬＤプロセスによって形成されうる。安定化処理層３１０及び／又はゲート絶縁層３０６を堆積させるためのＰＥＣＶＤプロセスは、ケイ素含有前駆体及び窒素含有前駆体を、図１のチャンバ１００などのＰＥＣＶＤチャンバ内に導入することを含みうる。いくつかの実施態様において、安定化処理層３１０は、摂氏約３００度未満の温度で堆積され、ゲート絶縁層３０６は、摂氏約１００度未満の温度で堆積される。１つの実施形態では、安定化処理層３１０及びゲート絶縁層３０６は各々ＳｉＯＮであり、ＳｉＯＮ安定化処理層３１０及びＳｉＯＮゲート絶縁層３０６を堆積させるために、ＳｉＨ_４ガス、Ｎ_２Ｏガス、ＮＨ_３ガス、Ｎ_２ガス、及びＨ_２ガスがチャンバ内に導入される。ゲート絶縁層３０６が最初に堆積され、次いで半導体層３０８、次いで安定化処理層３１０が堆積される。チャンバは、各層堆積の間にパージされうる。

【0034】

［００３６］ 安定化処理層３１０及びゲート絶縁層３０６の両方について、ＮＨ_３ガス対ＳｉＨ_４ガスの流量比は約０．９から１．１の範囲にあり、Ｎ_２Ｏガス対ＳｉＨ_４ガスの流量比は約１５．５から１６．５の範囲にあり、Ｎ_２ガス対ＳｉＨ_４ガスの流量比は約８．４から８．５の範囲にあり、Ｈ_２ガス対総流量比の流量比は約０．１３から０．１６の範囲にあり、Ｎ_２Ｏガス対総流量比の流量比は約０．２３から０．３６の範囲にある。チャンバ圧力は約０．１３Ｔｏｒｒから約０．１４Ｔｏｒｒの範囲にあり、電力密度は約４．５ｍＷ／ｍｍ^２から約６．５ｍＷ／ｍｍ^２の範囲にある。

【0035】

［００３７］ 約１．５未満の低い屈折率、約５．０×１０^－５ｇ／ｍ^２／日未満の低いＷＶＴＲ、及び約８％未満の低いＨ_２含有量を有するＳｉＯＮを含む安定化処理層３１０及び／又はゲート絶縁層３０６を有するＴＦＴ３００、３５０を利用することにより、安定化処理層３１０及び／又はゲート絶縁層３０６は、水分感受性、Ｈ結合感受性、及び／又はＯＨ結合感受性デバイスである透明又は可撓性ディスプレイデバイスにおいて信頼性のあるバリア層になりうる。上記の特性を有する安定化処理層３１０及び／又はゲート絶縁層３０６は、窒化ケイ素膜と比較して約１０％ほどの光学損失を低減し、ディスプレイデバイス内での水分及び／又は水素拡散の発生を防止するのに役立ち、更にＴＦＴ３００、３５０の特性が不所望にシフトするのを防止する。

【0036】

［００３８］ 更に、約１．５未満の低い屈折率、約５．０×１０^－５ｇ／ｍ^２／日未満の低いＷＶＴＲ、及び約８％未満の低いＨ_２含有量を有する安定化処理層３１０及び／又はゲート絶縁層３０６を利用すると、正のバイアス温度ストレス、負のバイアス温度ストレス、及び負のバイアス温度照明ストレスの変化が少なくなる。よって、上述の特性を有する安定化処理層３１０及び／又はゲート絶縁層３０６により、ＴＦＴ３００、３５０に統合される場合に、より良好なバイアス安定性及びより低いターンオン電圧（ｔｕｒｎ－ｏｎ ｖｏｌｔａｇｅ）が可能になる。

【0037】

［００３９］ したがって、約１．５未満の低い屈折率、約５．０×１０^－５ｇ／ｍ^２／日未満の低いＷＶＴＲ、及び約８％未満の低いＨ_２含有量を有するＳｉＯＮを含む、ＴＦＥにおける第１のバリア層として、又はＴＦＴにおける安定化処理層及び／又はゲート絶縁層として、水分バリア膜を利用することにより、層は、水分感受性、Ｈ結合感受性、及び／又はＯＨ結合感受性デバイスである透明又は可撓性ディスプレイデバイスにおいて、信頼できるバリア層になりうる。加えて、各々が上記のような特性を有する水分バリア層は、窒化ケイ素膜に比べて光学損失を約１０％ほど低減し、ディスプレイデバイス内での水分及び／又は水素拡散の発生を防止するのに役立ち、更にＴＦＥの故障を防止し、ＴＦＴの特性が不所望にシフトすることを防止する。

【0038】

［００４０］ 上記の説明は本開示の実施形態を対象としているが、本開示の基本的な範囲から逸脱しなければ、本開示の他の実施形態及び更なる実施形態が考案されてよく、本開示の範囲は、以下の特許請求の範囲によって決定される。

【図1】

【図2】

【図3】