通过低温工艺制造的薄膜半导体制造技术

此处揭露的数个实施例有关于薄膜晶体管(TFT)与用以制造薄膜晶体管的方法。特别是，此处的实施例有关于用以在低温下形成半导体层的方法，半导体层用于TFT中。半导体层的形成可通过：沉积氮化物层或氮氧化物层，例如氮化锌或氮氧化锌，且接着将氮化物层为具有不同的氧成分的氮氧化物层。氮氧化物层通过将沉积的氮化物层暴露于约摄氏85度到约摄氏150度之间的温度下的湿空气来形成。暴露温度是低于一般用以直接地形成氮氧化物层或用以对氮氧化物层进行退火的沉积温度，退火可能在大约摄氏400度的温度下执行。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通过低温工艺制造的薄膜半导体本专利技术中的政府权利本专利技术根据由ARL奖励的第DAAD19-02-3-0001号协议下的政府支持而作出。政府对此专利技术有一定的权利。专利技术的背景
本专利技术的实施例大体上是有关于薄膜晶体管(thinfilmtransistor，TFT)与用以制造薄膜晶体管的方法。
技术介绍
现行对薄膜晶体管(TFT)阵列的关注特别高，因为这些装置可用于液晶有源矩阵显示器(liquidcrystalactivematrixdisplays，LCD)之类的产品，这些产品时常应用于计算机及电视平面面板。LCD亦可包含发光二极管(lightemittingdiodes，LED)，例如用于背光的有机发光二极管(organiclightemittingdiodes，OLED)。LED及OLED需要薄膜晶体管来定址(addressing)显示器的动作。经由TFT驱动的电流(换言之，导通电流(on-current))受限于通道材料(通常意指活性材料、半导体材料或半导体活性材料)及通道的宽度和长度。此外，启动电压(turn-onvoltage)通过半导体层的通道面积中的载子的堆积来确定，载子的堆积可随着半导体材料内的固定电荷(fixedcharge)或界面内的电荷捕获的移动(shift)、以及偏压温度加压(biastemperaturestress)或电流温度加压(currenttemperaturestress)后的阈值电压偏移而改变。目前制造TFT内的通道或半导体层的实施是于低温下沉积半导体层且接着以较高温度对半导体层进行退火，以增加半导体层的稳定性与迁移率。退火温度受限于基板可承受的温度。TFT的表现受限于沉积与退火的温度。半导体层可经由低温沉积工艺来沉积，例如物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)、溅镀、旋涂工艺(spinonprocess)等，但半导体层需要或者经退火来稳定薄膜结构且让电子装置达到较好的表现，或者半导体层需具有沉积于其上的保护层(passivationlayer)。举例来说，对于一些在摄氏50度进行沉积的氮氧化锌薄膜来说，例如迁移率与载子浓度的薄膜特性的改变在暴露于空气数周后被观察出来(值得注意的是，薄膜未于高温进行退火且不具有保护层形成于其上)。因此，在本
中，需要一种制造用于TFT的半导体层的方法，在该方法中，TFT的装置表现不受限于退火及沉积温度。
技术实现思路
此处揭露的数个实施例有关于薄膜晶体管(TFT)与用以制造薄膜晶体管的方法。特别是，此处的实施例有关于用以在低温下形成半导体层的方法，半导体层用于TFT中。半导体层可通过以下步骤形成：沉积氮化物层或氮氧化物层，例如氮化锌或氮氧化锌，且接着转换该层为具有相较于从前不同的氧成分的层。转换通过以下而发生：将氮化物层或氮氧化物层暴露于具有高达摄氏100度的高相对湿度的空气，或者暴露于在高于摄氏100度的温度下具有水汽的蒸汽或气体；将氮化物层或氮氧化物层完全地(physically)浸于水中；或在将氮化物层暴露于蒸汽的同时将基板加热至介于约摄氏100度与约摄氏200度之间的温度。于一实施例中，一种用以形成半导体氮氧化合物的方法包括：沉积氮化物层于基板上、以及暴露氮化物层于湿环境以将氮化物层转换为半导体氮氧化物层。于另一实施例中，一种用以形成半导体氮氧化合物的方法包括：沉积具有低氧成分的氮氧化物层于基板上、以及暴露氮氧化物层于湿环境以将该层转换为具有高氧成分的半导体氮氧化物层。于另一实施例中，一种用以形成半导体氮氧化合物的方法包括：沉积具有低氧成分的氮氧化物层于基板上、以及暴露氮氧化物层于湿环境以将该层的顶部转换为具有高氧成分的的半导体氮氧化物层。于另一实施例中，一种用以制造薄膜晶体管的方法包括：形成栅极电极于基板上，沉积栅极介电层于栅极电极与基板上，以及形成半导体层于栅极介电层上。半导体层的形成包括：沉积氮化物层于栅极介电层上、以及暴露氮化物层于湿空气以将氮化物层转换为氮氧化物层。此方法还包括形成源极电极及漏极电极于半导体层上。附图说明为了更详细地理解本专利技术的上述特征，可以参照实施例对以上简述的本专利技术作更具体的说明，一些实施例图示于附图中。然而，应当注意，附图仅图示本专利技术的典型实施例，因此不视为限制本专利技术的范围，本专利技术应当允许其他等效的实施例。图1A-1C是薄膜晶体管100在各种制造阶段的示意性剖面图。为便于理解，在可能的情况下使用相同的附图标记来指代附图中共同的相同元件。可以构想，在无须特别叙述的情况下，一个实施例中的元件便可有利地用于其他实施例。具体实施方式此处揭露的数个实施例有关于薄膜晶体管(TFT)及用于制造薄膜晶体管的方法。特别是，此处的实施例有关于用以在低温下形成TFT内的半导体层的方法。半导体层的形成可通过：沉积例如是氮化锌或氮氧化锌的氮化物层或氮氧化物层，且接着将该层转换为具有相较于以往的不同的氧成分的层。转换通过以下而发生：将氮化物层或氮氧化物层暴露于具有高达摄氏100度的相对高湿度的空气，或者暴露于在高于摄氏100度的温度下具有水汽的蒸汽或气体；将氮化物层或氮氧化物层完全地(physically)浸于水中；或在将氮化物层暴露于蒸汽的同时将基板加热至介于约摄氏100度及约摄氏200度之间的温度。图1A-1C是TFT100在各种制造阶段的示意性剖面图。如图1A所示，栅极电极104形成于基板102上。可用于基板102的适合的材料包括但不限于：硅、锗、硅锗、钠钙玻璃(sodalimeglass)、玻璃、半导体、塑胶、钢或不锈钢基板。可用于栅极电极104的适合的材料包括但不限于：铬、铜、铝、钽、钛、钼及其组合，或者是常用于作为透明电极的诸如氧化铟锡(ITO)或氟掺杂氧化锌(ZnO:F)这样的透明导电氧化物(TCO)。栅极电极104可通过适当的沉积技术来进行沉积，例如物理气相沉积(PVD)、有机金属化学气相沉积(MOCVD)、旋涂工艺(spin-onprocess)及印刷工艺。栅极电极104可利用蚀刻工艺进行图案化。栅极介电层106可沉积于栅极电极104上。可用于栅极介电层106的适合的材料包括二氧化硅、氮氧化硅、氮化硅、氧化铝或其组合。栅极介电层106可通过适当的沉积技术进行沉积，包括等离子体增强化学气相沉积(PECVD)。半导体层108接着形成于栅极介电层106上，如图1B所示。于实际应用中，半导体层108通常称为通道层、活性层或半导体活性层。半导体层108可包括氮氧化物，例如氮氧化铟镓锌(IGZON)及氮氧化锌(ZnON)。其他可被考虑的氮氧化物包括ZnOxNy、SnOxNy、InOxNy、CdOxNy、GaOxNy、ZnSnOxNy、ZnInOxNy、ZnCdOxNy、ZnGaOxNy、SnInOxNy、SnCdOxNy、SnGaOxNy、InCdOxNy、InGaOxNy、CdGaOxNy、ZnSnInOxNy、ZnSnCdOxNy、ZnSnGaOxNy、ZnInCdOxNy、ZnInGaOxNy、ZnCdGaOxNy、SnInCdOxNy、SnInGaOxNy、SnCdGaOxNy、InCdGaOxNy、ZnSnInCdOxNy、ZnSnInGaOxNy、ZnInCdGaOxNy、及SnInCd本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用以形成半导体氮氧化合物的方法，包括：沉积氮化物层于基板上；以及暴露所述氮化物层于湿环境以将所述氮化物层转换为半导体氮氧化物层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.01.13 US 61/586,5181.一种用以制造薄膜晶体管的方法，包括：形成栅极电极于基板上；沉积栅极介电层于所述栅极电极与所述基板上；形成半导体层于所述栅极介电层上，所述形成包括：沉积氮化物层于所述栅极介电层上；以及暴露所述氮化物层于湿空气以将所述氮化物层转换为氮氧化物层；以及形成源极电极及漏极电极于所述半导体层上。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述暴露包括在相对湿度为百分之95的空气中将所述氮化物层暴露于摄氏95度的温度下的蒸汽或水达30分钟。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述暴露包括在一环境内将所述氮化物层浸于水中，所述环境具有介于1与2atm之间的压力及少于摄氏100度的温度。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述暴露包括在将所述氮化物层暴露于蒸汽时，将所述基板加热至100度到250度的温度。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氮化物层包括Zn3N2。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氮氧化物层是非柱状。7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氮氧化物层于暴露后组成是渐变的，使得较大数量的氧相对于所述氮氧化物层的一表面存在于所述氮氧化物层中的另一表面。8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述湿空气包括水蒸汽。9.如权利要求1所述的方法，还包括在介于摄氏350度和摄氏400度之间的温度下且于包括N2O、N2、O2或其组合的空气中退火所述氮氧化物...

【专利技术属性】
技术研发人员：Y·叶，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：美国;US