通过氟处理进行的IGZO钝化的氧空位制造技术

本公开内容的实施方式一般地涉及用于形成具有金属氧化物层的TFT的方法。所述方法可以包括形成金属氧化物层并且用含氟的气体或等离子体处理金属氧化物层。对金属氧化物层的氟处理帮助填充金属氧化物沟道层中的氧空位，从而产生更稳定的TFT并且防止TFT中的负阈值电压。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通过氟处理进行的IGZO钝化的氧空位
本公开内容的实施方式总体涉及用于形成薄膜晶体管(thinfilmtransistor,TFT)的方法，并且更特别地涉及用于形成具有金属氧化物层的TFT的方法。
技术介绍
诸如氧化锌(ZnO)和铟镓锌氧化物(IGZO)的金属氧化物半导体因其高载流子迁移率、低处理温度和光学透明性而对于器件制造来说有吸引力。由金属氧化物半导体(MO-TFTs)制成的TFT在光学显示器的有源矩阵寻址方案中特别有用。金属氧化物半导体的低处理温度允许在诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN))的廉价的塑料基板上形成显示器背板。氧化物半导体TFT的透明性产生经改进的像素孔径和更亮的显示器。然而，诸如金属氧化物沟道层的金属氧化物层容易在该层中形成氧空位，并且氧空位的形成产生不稳定的TFT。另外，由于氧空位是金属氧化物材料中的供体，因此氧空位的形成也导致了负阈值电压。因此，本领域中需要形成稳定的金属氧化物TFT。
技术实现思路
本公开内容的实施方式一般地涉及用于形成具有金属氧化物层的TFT的方法。所述方法可以包括形成金属氧化物层并且用含氟的气体或等离子体处理金属氧化物层。对金属氧化物层的氟处理填充金属氧化物沟道层中的氧空位，从而产生更稳定的TFT并且防止TFT中的负阈值电压。在一个实施方式中，一种方法包括：在基板上方形成栅极电极；将栅极介电层沉积在栅极电极上方；将金属氧化物层沉积在栅极介电层上方；生成第一远程等离子体；用第一氟自由基来处理金属氧化物层；和将导电层沉积在金属氧化物层上方。在另一实施方式中，一种方法包括：将金属氧化物层沉积在基板上方；用第一氟自由基或第一含氟气体来处理金属氧化物层；将栅极介电层沉积在金属氧化物层上；将层间介电层沉积在金属氧化物层上方；和将金属层沉积在层间介电层上。在另一实施方式中，一种方法包括：在基板上方形成栅极电极；将栅极介电层沉积在栅极电极上方；将金属氧化物层沉积在栅极介电层上方；用含氟气体来处理金属氧化物层；和将导电层沉积在金属氧化物层上方。附图说明以上简要概述的本公开内容的上述详述特征能够被具体理解的方式、以及本公开内容的更特定描述，可以通过参照实施方式获得，实施方式中的一些示出在随附图式中。然而，应当注意，随附图式仅示出了本公开内容的典型实施方式，因而不应视为对本公开内容的范围的限制，因为本公开内容可允许其他等同有效实施方式。图1是根据本文所公开的实施方式的物理气相沉积腔室的横截面示意图。图2是根据本文所公开的实施方式的等离子体增强化学气相沉积腔室的横截面示意图。图3A-3G是根据本文所公开的实施方式的在各种制造阶段的TFT的横截面示意图。图4A-4F是根据本文所公开的实施方式的在各种制造阶段的TFT的横截面示意图。图5A-5C是根据本文所公开的实施方式的示出了用于形成图3A-3G中所示的TFT的工艺的流程图。为了便于理解，已尽可能使用相同的元附图标号标示各图中共通的相同元件。另外，一个实施方式中的元件可有利地调适以用于本文所述的其他实施方式。具体实施方式本公开内容的实施方式一般地涉及用于形成具有金属氧化物层的TFT的方法。所述方法可以包括形成金属氧化物层并且用含氟的气体或等离子体处理金属氧化物层。对金属氧化物层的氟处理帮助填充金属氧化物沟道层中的氧空位，从而产生更稳定的TFT并且防止TFT中的负阈值电压。图1是根据本文所公开的实施方式的物理气相沉积(PVD)腔室100的横截面示意图。腔室100可以被真空泵114抽空。在腔室100内，基板102可以与靶材104相对地设置。基板102可以设置在腔室100内的基座106上。基座106可以通过致动器112如由箭头“A”所示被升高和降低。基座106可以被升高以使基板102上升到处理位置及被降低以使得基板102可以从腔室100中移除。当基座106处于基座降低位置时，升降杆108使基板102升高到在基座106上方。在处理期间，接地带110可以将基座106接地。可以使基座106在处理期间上升以有助于均匀沉积。靶材104可以包括一个或多个靶材。在一个实施方式中，靶材104可以是大面积溅射靶材。在另一实施方式中，靶材104可以是多个靶片(tile)。在又一实施方式中，靶材104可以是多个靶材条带。在又一实施方式中，靶材104可以是一个或多个圆柱形的旋转靶材。靶材104可以通过粘结层(未示出)粘结到背板116。一个或多个磁控管118可以设置在背板116上方。磁控管118可以以线性运动或二维路径扫描通过背板116。腔室的壁可以由暗空间遮蔽件120和腔室遮蔽件122被遮蔽来防止沉积。为了帮助在基板102上提供均匀的溅射沉积，可以将阳极124放置在靶材104与基板102之间。在一个实施方式中，阳极124可以是用电弧喷涂的铝涂覆的经喷丸处理的不锈钢。在一个实施方式中，阳极124的一端可以由支架130安装到腔室壁。阳极124提供与靶材104相反的电荷，使得带电离子将被吸引到阳极，而不被吸引到通常处于接地电位上的腔室壁。通过在靶材104与基板102之间提供阳极124，等离子体可以更为均匀，这可以有助于沉积。为了减少剥落，可以穿过一个或多个阳极124提供冷却流体。通过减少阳极124的膨胀和收缩的量，可以减少材料从阳极124的剥落。对于较小基板以及因此较小的处理腔室，横越工艺容积的阳极124可能并不是必需的，因为腔室壁可能足以提供通往接地的路径和均匀的等离子体分布。对于反应性溅射，将反应性气体提供到腔室100中可能是有益的。一个或多个引气管126也可横越跨靶材104与基板102之间的腔室100的距离。对于较小基板以及因此较小的腔室，横越工艺容积的引气管126可能并不是必需的，因为通过常规的引气装置就能实现均匀气体分布。引气管126可以从气体面板132引入溅射气体。在一些实施方式中，远程等离子体源150可以耦接在气体面板132与引气管126之间，并且引气管126可以用于将由远程等离子体源150产生的远程等离子体引入腔室100中。引气管126可以通过一个或多个耦接器128与阳极124耦接。耦接器128可以由导热材料制成以允许引气管126被传导地冷却。另外，耦接器128也可以是导电的，使得引气管126接地并且用作阳极。反应性溅射工艺可以包括在PVD腔室100中与基板相对地设置锌溅射靶材。锌溅射靶材可实质上包括锌或锌和掺杂元素。可使用的合适的掺杂剂包括Al、Sn、Ga、Ca、Si、Ti、Cu、Ge、In、Ni、Mn、Cr、V、Mg、SixNy、AlxOy和SiC。在一个实施方式中，掺杂剂包括铝。另一方面，基板可以是塑料、纸、聚合物、玻璃、不锈钢和它们的组合。当基板是塑料时，反应性溅射可能在低于约180摄氏度的温度下进行。在溅射工艺期间，可以将氩、含氮气体和含氧气体提供到腔室以用于对锌靶材进行反应溅射。附加的添加剂(例如B2H6、CO2、CO、CH4和它们的组合)也可在溅射期间被提供到腔室。在一个实施方式中，含氮气体包含N2。在另一实施方案中，含氮气体包含N2O、NH3或它们的组合。在一个实施方式中，含氧气体包含O2。在另一实施方案中，含氧气体包含N2O。含氮气体的氮和含氧气体的氧与来自溅射靶材的锌反应以在基板上形成包含锌本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种方法，包括：在基板上方形成栅极电极；将栅极介电层沉积在所述栅极电极上方；将金属氧化物层沉积在所述栅极介电层上方；用第一氟自由基来处理所述金属氧化物层；和将导电层沉积在所述金属氧化物层上方。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.01.14 US 62/278,955;2016.11.22 US 15/359,3251.一种方法，包括：在基板上方形成栅极电极；将栅极介电层沉积在所述栅极电极上方；将金属氧化物层沉积在所述栅极介电层上方；用第一氟自由基来处理所述金属氧化物层；和将导电层沉积在所述金属氧化物层上方。2.如权利要求1所述的方法，其中在第一远程等离子体中产生所述第一氟自由基。3.如权利要求1所述的方法，其中在设置有所述金属氧化物层的腔室内点燃的第一等离子体中产生所述第一氟自由基。4.如权利要求1所述的方法，进一步包括在用所述第一氟自由基来处理所述金属氧化物层之前使所述金属氧化物层退火。5.如权利要求1所述的方法，进一步包括在用所述第一氟自由基来处理所述金属氧化物层之后使所述金属氧化物层退火。6.如权利要求5所述的方法，进一步包括在使所述金属氧化物层退火之后用第二氟自由基来处理所述金属氧化物层，其中在第二远程等离子体中产生所述第二氟自由基。7.如权利要求5所述的方法，进一步包括在使所述金属氧化物层退火之后用第二氟自由基来处理所述金属氧化物层，其中在设置有所述金属氧化物层的腔室内点燃的第二远程等离子体中产生所述第二氟自由基。8.一种方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐豪键，任东吉，元泰景，张雪娜，元镐成，罗德尼·顺隆·利马，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：美国,US