沉積薄膜晶體管的方法與系統技術方案

本發明專利技術提供一種用于在基板(102)上方形成薄膜晶體管柵極絕緣層(100、302)的方法，該基板(102)設置在處理腔室(104)中。該方法包含：將處理氣體(116)引進，以在該處理腔室(104)中產生等離子體；將該基板(102)加熱到介于50℃與350℃之間的基板處理溫度；以及通過在中等頻率下濺射靶組件(108)來在經加熱的該基板(102)上方沉積氧化硅、氧氮化硅或氮化硅。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】沉積薄膜晶體管的方法與系統
本專利技術的實施例關于用于沉積薄膜晶體管(TFT)的方法與系統。具體而言，本專利技術的實施例關于用于沉積TFT的柵極絕緣層的方法與系統。
技術介紹
TFT是由多個薄膜所制造的特定類別的場效應晶體管。這些薄膜形成半導體層(諸如構成溝道的TFT的活性層)、介電質層(諸如柵極絕緣層、蝕刻終止層或鈍化層)及金屬接觸(諸如TFT的柵極、漏極或源極)。這些薄膜形成在諸如玻璃的支撐基板上方。至少一些已知的TFT是被實施在廣泛應用于計算機與電視監視器的液晶有源矩陣顯示器(LCDs)中。又，至少一些已知的TFT是被實施在亦用于有源矩陣顯示器的有機發光二極管(OLEDs)中。大致上，TFT包括用于將柵極端子予以絕緣的柵極絕緣層。尤其，至少一些已知的TFT被提供有由氧化硅(例如SiO2)形成的柵極絕緣層。在TFT的性能中，柵極絕緣層是重要因素。尤其，柵極絕緣層會大大影響TFT的擊穿電壓與漏電流。因此，需要提供一種用于形成柵極絕緣層的沉積方法與沉積系統，該柵極絕緣層有利于改善TFT的性能。
技術實現思路
在一方面中，本專利技術提供一種用于在基板上方形成薄膜晶體管柵極絕緣層的方法，該基板設置在處理腔室中。該方法包含：將處理氣體引進，以在該處理腔室中產生等離子體；將該基板加熱到介于50℃與350℃之間的基板處理溫度；通過在中等頻率下濺射靶組件來在經加熱的該基板上方沉積氧化硅(例如SiO或SiOy，諸如SiO2)、氧氮化硅(例如SiON)或氮化硅(例如SiN)。在另一方面中，本專利技術提供一種用于在基板上方形成薄膜晶體管的至少一部分的沉積系統。該沉積系統包含：處理腔室，該處理腔室適于容納處理氣體以在該處理腔室中產生等離子體；加熱系統，該加熱系統被配置成將該基板加熱到介于50℃與350℃之間的基板處理溫度；及濺射系統，該濺射系統用于通過在中等頻率下濺射靶組件來在經加熱的該基板上方沉積氧化硅(例如SiO或SiOy，諸如SiO2)、氧氮化硅(例如SiON)或氮化硅(例如SiN)，使得柵極絕緣層形成在該基板上方。在又另一方面中，本專利技術提供一種用于與沉積系統一同使用的控制組件。該沉積系統被配置成在晶體管基板上形成薄膜晶體管的至少一部分，并且該沉積系統包含加熱系統與濺射系統，該加熱系統用于加熱該晶體管基板，該濺射系統用于通過在濺射頻率下濺射靶組件來沉積氧化硅(例如SiO或SiOy，諸如SiO2)、氧氮化硅(例如SiON)或氮化硅(例如SiN)。該控制組件包含：加熱控制模塊，該加熱控制模塊被配置成運作該加熱系統，以將該晶體管基板的溫度調整到基板處理溫度；及濺射控制模塊，該濺射控制模塊被配置成運作該濺射系統，以當該基板處理溫度處于約介于50℃與350℃之間時通過在中等頻率范圍中的濺射頻率下濺射該靶組件來形成該薄膜晶體管的柵極絕緣層。在進一步方面中，本專利技術提供一種薄膜晶體管。該薄膜晶體管包括柵極絕緣層，該柵極絕緣層包括氧化硅、氧氮化硅或氮化硅，該柵極絕緣層通過在中等頻率下濺射靶組件而于介于50℃與350℃之間的基板處理溫度沉積在基板上方。令人驚訝地，根據上述方法、系統和組件的基板加熱與在中等頻率下的濺射的組合有利于提供具有特別高膜品質的柵極絕緣層。這樣的特別高膜品質有利于改善TFT的性能。尤其，本文所述的實施例可達到能促進TFT的制造的膜品質，該TFT相較于至少一些已知的TFT具有高擊穿電壓與低漏電流。可從從屬權利要求、實施方式與附圖知悉本專利技術的進一步方面、優點與特征。實施例亦針對用于實施所揭示的方法并包括用于執行所述方法步驟的裝置部件的裝置。又，實施例亦針對方法，所描述的裝置能通過這些方法運作或所描述的裝置能通過這些方法制造。這些方法可包括用于實施裝置功能或用于制造裝置部件的方法步驟。可通過硬件部件、固件、軟件、由適當軟件予以編程的計算機、上述的任何組合、或以任何其他方式來執行這些方法步驟。附圖說明對于本領域技術人員的完整及可實施的揭示(包括最佳模式)尤其被揭示在本說明書的其余部分，包括對附圖的參照，其中：圖1是示范性沉積系統的示意圖；圖2是另一示范性沉積系統的示意圖；圖3是根據本文實施例可與沉積系統一同使用的示范性控制組件的框圖；圖4是示范性沉積方法的流程圖；圖5是又另一示范性沉積系統的示意圖；圖6是用于制造TFT的示范性系統的示意圖；及圖7是根據本文實施例所制造的TFT的示意圖。具體實施方式下文將詳細地參照各種實施例，這些實施例的一或更多個實例被圖示在附圖中。各個實例是為了解釋而提供，并且各個實例不意圖構成本專利技術的限制。可了解的是，一實施例的元件可有利地被用在其他實施例中，而無需贅述。本文所述的實施例包括一種用于形成TFT柵極絕緣層的方法，在該方法中：基板被加熱到介于50℃與350℃之間的基板處理溫度；及通過在中等頻率下濺射靶組件，以在經加熱的基板上方沉積柵極絕緣材料(諸如氧化硅、氧氮化硅或氮化硅)。根據典型實施例，靶組件包括雙陰極。尤其，靶組件可包括至少兩個靶子組件，各個靶子組件包括可運作地耦接到靶構件的陰極，以濺射靶材料。根據典型實施例，柵極絕緣材料的沉積是在基板的溫度介于50℃與350℃之間時而被執行。根據典型實施例，可提供頻率在1kHz至100kHz范圍中(例如20kHz至50kHz)的中級或中等頻率濺射，以沉積柵極絕緣材料。根據本專利技術的典型實施例，通過在濺射期間經由電極系統將中等頻率AC功率耦接到處理腔室中的等離子體來實現中等頻率濺射。典型地，電極系統是由至少兩個濺射陰極所形成。尤其，根據特定實施例，柵極絕緣材料的沉積包括從雙陰極的中等頻率(MF)濺射。如本文所使用，從雙陰極的MF濺射是指從包括雙靶的靶組件的濺射，其中各個靶包括陰極，此兩陰極被供應有來自MF產生器的功率，使得各個陰極能以交替方式作用成陽極與陰極。根據典型實施例，MF產生器在1kHz至100kHz范圍中(諸如40kHz)的頻率下提供功率到這些陰極。這樣的基板加熱與中等頻率下的濺射的組合具有提供具有特別高膜品質的柵極絕緣層的效果。柵極絕緣層的這種高膜品質可容許TFT的制造，該TFT相較于至少一些已知的TFT具有改善的性質。尤其，至少一些本文所述的實施例可容許TFT的制造，該TFT具有高擊穿電壓(諸如但不限于9MV/cm)與低漏電流(諸如但不限于1nA/cm2)。相較于至少一些已知的TFT，這些擊穿電壓與漏電流的數值代表顯著的改善。尤其，至少一些本文所述的實施例可容許TFT的制造，該TFT相較于至少一些已知的TFT具有代表改善10至100倍的擊穿電壓與漏電流的數值。又，根據本專利技術的實施例的柵極絕緣材料(諸如氧化硅、氧氮化硅或氮化硅)的濺射有利于TFT的制造，該TFT的制造可避免使用有毒氣體而不會損壞柵極絕緣層的膜品質。相對地，至少一些在需要高膜品質的應用中形成柵極絕緣層的已知的方法(諸如化學氣相沉積(CVD))會產生這樣的有毒氣體。又，根據本專利技術的實施例的氧化硅、氧氮化硅或氮化硅的濺射有利于高品質TFT的制造，其中所有的沉積步驟是由大面積濺射沉積來執行。藉此，可顯著地增加在制造過程中的效率。此外，根據本專利技術的至少一些實施例的氧化硅、氧氮化硅或氮化硅的濺射可容許TFT的制造，該TFT的制造在柵極絕緣層沉積在TFT的溝道層上時可避免TFT的溝道層的損壞而本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2010.09.10 EP 10176247.41.一種用于在基板(102，202，730)上方形成薄膜晶體管柵極絕緣層(100，200，734)的方法，所述基板設置在處理腔室(104，204)中，所述方法包含：將處理氣體(116，216)引進，以在所述處理腔室(104，204)中產生等離子體；將所述基板(102，202，730)加熱到介于50℃與350℃之間的基板處理溫度；及通過在介于1kHz與100kHz之間的頻率下濺射靶組件(108，206)來在經加熱的所述基板(102，202，730)上方沉積氧化硅、氧氮化硅或氮化硅。2.如權利要求1所述的方法，其中沉積包括在介于1kHz與100kHz之間的頻率下從雙陰極(132a，132b，226a，226b)的濺射。3.如權利要求1或2所述的方法，其中所述靶組件(108，206)包括可旋轉的靶。4.如權利要求1或2所述的方法，其中所述濺射是完全反應濺射。5.如權利要求3所述的方法，其中所述濺射是完全反應濺射。6.如權利要求1或2所述的方法，其中所述靶組件(108，206)包括純硅靶。7.如權利要求4所述的方法，其中所述靶組件(108，206)包括純硅靶。8.如權利要求5所述的方法，其中所述靶組件(108，206)包括純硅靶。9.一種用于在基板上方形成薄膜晶體管的至少一部分的沉積系統(180，280，500，600)，所述沉積系統(180，280，500，600)包含：處理腔室(104，204)，所述處理腔室適于容納處理氣體(116，216)以在所述處理腔室(104，204)中產生等離子體；加熱系統(110，210)，所述加熱系統被配置成將所述基板(102，202，730)加熱到介于50℃與350℃之間的基板處理溫度；及濺射系統(128，228)，所述濺射系統被配置成通過在介于1kHz與100kHz之間的頻率下濺射靶組件(108，206)來在經加熱的所述基板(102，202，730)上方沉積氧化硅、氧氮化硅或氮化硅，使得柵極絕緣層(100，302，734)形成在所述基板(102，202，730)上方。10.如權利要求9所述的沉積系統(180，280，500，600)，其中所述加熱系統(110，210)包含加熱器(112，212)與加熱控制系統(214)，所述加熱器耦接到所述基板(102)以加熱所述基板，所述加熱控制系統與所述加熱器(112，212)相關聯以控制所述基板處理溫度，所述加熱控制系統(214)被配置成將所述基板處理溫度調整到介于50℃與350℃之間的溫度。11.如權利要求9或10所述的沉積系統(180，280，500，600)，其中所述濺射系統(128，228)包括至少兩個電極(132a，132b，226a，226b)與一電源(130，222)，所述電源可運作地耦接到所述至少兩個電極(132a，132b，226a，226b)，使得中等頻率AC功率在所述靶組件(108，206)的濺射期間耦接到...

【專利技術屬性】
技術研發人員：E·謝爾，O·格勞，R·韋伯，U·施賴伯，
申請(專利權)人：應用材料公司，
類型：
國別省市：