[发明专利]混合的金属-硅-氧化物阻隔膜

说明书

本发明公开了一种形成混合金属‑硅‑氧化物阻隔薄膜(200)的方法(600)。例如，一种形成折射率为1.8或更小的铝‑硅‑氧化物混合物的方法，包括使基板(210)依次接触非羟基化含硅前体、活性氧物质和含金属前体，直至在基板上形成厚度为500埃或更小的混合金属‑硅‑氧化物膜。

技术领域

本申请的领域涉及一种混合的金属-硅-氧化物阻隔膜及该阻隔膜的沉积方法。

背景技术

气体、液体和其它环境因素可能引起各种商品的恶化，例如食品、医疗和电子设备、药用物品。因此，传统上，与敏感性商品有关的包装上或其中含有阻隔膜以便在这些商品的生产、储存或使用过程中防止或限制气体或液体，例如氧气和水，通过包装渗透。

原子层沉积(ALD)是一种薄膜沉积方法，描述于如下专利文献中：迪基(Dickey)等的美国专利号8,137,464(“’464专利”)、美国申请号11/691,421、申请日为2007年3月26日、题目为《用于涂覆柔性基板的原子层沉积系统和方法》，和迪基(Dickey)等的美国专利号8,202,366(“’366专利”)、申请日为2010年4月6日、美国申请号12/755,239、题目为《用于涂覆柔性基板、利用多个前体区的原子层沉积系统》。依据’464和’366专利所公开的方法和系统的薄膜沉积，已被建议用于在柔性基板上沉积阻隔膜以用于包装敏感性商品，以及其它应用。

传统观念认为，纳米层压(nanolaminates)比混合材料可以得到更好的阻隔膜。参见，例如，美国专利号4,486,487公开的具有Al₂O₃层和TiO₂层的纳米层压和美国专利号7,294,360公开的具有由三甲基铝(TMA，或Al₂(CH₃)₆(一种二聚体))和三-(叔丁氧基)硅醇(tris-(tert-butoxy)silanol)形成的Al₂O₃层和SiO₂层的纳米层压。包括五对或六对交替的有机层和无机层的复合多层阻隔膜，已经被用于防止氧气和水通过有机发光二极管(OLEDs)的塑料基板渗透。一些这样的阻隔膜是所谓的由ALD制得、由一般厚度小于10纳米(nm)的分离的、单个层形成的纳米层压。然而，多层阻隔膜会导致相对高的整体阻隔膜厚度，这对薄膜软包装是不理想的。而且，厚的膜堆(film stacks)可能会影响穿过阻隔膜的光透射。

申请人认识到，混合的AlTiO膜可用作防潮层(例如，厚度小于约3或4nm的膜可具有小于0.005g/m²/天的水蒸汽透过率(WVTR))，且其折射率为约1.8～1.9，如美国申请号13/546,930(“’930申请”)、申请日2012年7月11日的专利申请所公开。虽然这些膜相对薄于由氧化铝和二氧化钛形成的纳米层压结构，但是仍然需要具有非常低的稳态渗透性和非常低的光透射损失的阻隔膜。

附图说明

图1是曲线图，显示了二氧化硅膜的自限沉积速率数据，其是硅前体气化温度的函数；

图2是横截面示意图，显示了一种具体实施方式的基板，该基板上沉积了单层混合金属-硅-氧化物膜；

图3是横截面示意图，显示了一种具体实施方式的基板，在该基板的相对两侧面上沉积了混合金属-硅-氧化物膜；

图4是曲线图，显示了一种具体实施方式的铝-硅氧化物膜的依赖时间的水蒸汽透过率数据；

图5是横截面示意图，显示了用于在循环中的柔性网上沉积薄膜的系统；以及

图6是沉积金属-氧化物-硅膜方法的一种具体实施方式的流程图。

优选具体实施方式的详细描述