显示器件的阻隔材料制造技术

本文中描述的是包含一个或多个含硅层和金属氧化物层的装置。本文中还描述了形成一个或多个含硅层以用作，例如，显示器装置中的钝化层的方法。在一个具体的方面，所述装置包含透明金属氧化物层、氧化硅层和氮化硅层。在这个或其他方面，所述装置在350℃或更低的温度下沉积。本文中描述的含硅层包括一种或多种以下性质：密度约1.9g/cm3或更高；氢含量约4x1022cm-3或更低，通过紫外-可见光分光光度计测量的在400-700nm下的透光度为约90％或更高。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】显示器件的阻隔材料 相关申请的夺叉引用 本专利申请要求2012年3月9日提交的序号为61/609,045的在先美国临时专利 申请的优先权权益。
技术介绍
显示器件已经生产用于范围广泛的电子应用，例如平板电视（TV)、平面监视器、移 动式电话、MP3播放器、电子书或电子书阅读器、和个人数字助手（PDA)等等。显示器件设 计成通过向液晶施加电场来产生想要的图像，所述液晶填充两衬底之间的间隙并具有各向 异性的介电常数来控制介电场的强度。通过调节传送过所述衬底的光的量，可以有效控制 光和图像强度、图像质量、和/或功耗。 用于平板显示器的薄膜晶体管（TFT)得益于较低的加工温度（例如，350°C或更 低），使得可以使用比当前使用的衬底或玻璃更轻和价格更便宜的替代衬底。各种显示器 件，例如有源矩阵液晶显示器（AMLCD)或有源矩阵有机发光二极管（AM0LED)，可以用作 使用触摸屏板的显示器件的光源。非晶氧化物半导体（A0S)、透明的非晶氧化物半导体 (TA0S)或金属氧化物材料迅速出现作为TFT的替代材料，其提供比玻璃更高的性能，改善 了所述器件的电性能，并且可在较低温度下加工。被认为是TFT替代品的A0S、透明非晶氧 化物半导体（TA0S)或金属氧化物材料的例子包括氧化铟镓锌（IGZ0)、a-IGZ0(非晶氧化镓 铟锌）、氧化铟锡锌（ITZ0)、氧化铝铟（AllnOx)、氧化锌锡（ZT0)、氮氧化锌（ZnON)、氧化镁 锌、氧化锌（ZnO)及其变体。虽然它们具有超过传统材料的优点，但这些材料具有约350°C 或更低的温度加工限制。另外，这些膜可以沉积在塑料衬底上，将它们的温度加工限制降至 约200°C。此外，某些A0S、TA0S或金属氧化物材料可由于在相邻的钝化栅极绝缘层中存在 氢原子、或由于与透明非晶氧化物半导体（TA0S)或金属氧化物材料二者反应而受损，从而 导致电流漏泄或其他类型的器件故障。 参考文献InfluenceofPassivationLayersonCharacteristicsof a-InGaZn0Thin-FilmTransistors，'，Liu等，ElectronDeviceLetters,IEEE,第 32 卷 (2)，（20110,161-63页（Liu等)，研究了在顶上由氧化硅和氮化硅构成的双重钝化层的 沉积条件对a-InGaZn0TFT的阈电压（Vt)的影响。Liu等采用的试验结构由用作栅电极的 具有娃衬底的P-型娃晶片、200纳米（nm)厚的充当栅极绝缘层的热生长二氧化娃层、45nm 厚的源/漏（A1)电极邻接50nm厚的a-IGZ0沟道层组成。所述A1电极和a-IGZ0层顶部 具有由30nm氧化娃层和180nm厚的氮化娃层构成的双重钝化层。所述氧化娃和氮化娃膜 通过分别在200°C使用SiH4/N20/N2和在250°C使用SiH4/NH3/N2进行等离子体增强的化学气 相沉积（PECVD)而沉积。所述TFT的阈电压（VT)由于上方钝化层引起的机械应力而显著 漂移。通过调节钝化过程期间氮化硅顶层的沉积参数，可以调整所述TFT的性能。在双重 钝化之后优化的a-InGaZn0TFT展现出以下特性：场效应迁移率为11. 35cm2/V?s，阈电压 为2. 86V，亚阈值摆幅为0. 5V，和开关比为108。 参考文献Impact of Hydrogenation of ZnO TFTs by Plasma-Deposited SiliconNitrideGateDielectric，'，Remashan等，IEEETransactionsonElectronic Devices,第55卷，No. 10 (2008年10月），2736-43页，描述了通过在具有底部栅极构造的氧 化锌（ZnO)TFT上PECVD具有可变折射率的氮化硅层用作栅极介电层的效应。作者说明，力口 氢是方法之一，其中因为氢在ZnO材料中充当缺陷钝化剂和浅n-型掺杂剂，ZnOTFT的性 能可得以改善。在Remashan等中，四个氮化硅膜在压力650毫托、温度300°C和功率30W下 通过PECVD沉积，但是使用硅烷相对于氨和氮的不同摩尔比以提供具有不同折射率（例如， 2. 39, 2. 26,1.92,和1.80)和介电常数（7. 9,8. 4,6. 7,和6. 1)的氮化硅膜。作者发现，在所 有的TFT之中，具有最高折射率氮化硅膜或SiN_2. 39的器件在场效应迁移率、亚阈值斜率 和最高界面状态密度方面展现出最好的性能。二次离子质谱（SIMS)数据的分析显示，利用 SiN_2. 39的TFT结构中存在于ZnO/绝缘材料界面处和ZnO沟道中的氢量比利用SiN_l. 80 的那些结构高得多。因此，作者得出结论，利用SiN_2. 39膜的TFT的性能增强归因于氢从 所述SiN_2. 39引入所述ZnO沟道和ZnO/绝缘材料界面中。 参考文献CircuitsUsingUniformTFTsBasedonAmorphousIn-Ga-Zn-〇，'， RyoHayashi等,JournaloftheSocietyforInformationDisplay,第 15卷（11) ,2007, 915-92页，公开了高性能和均匀性出色的薄膜晶体管（TFT)，其具有利用非晶氧化铟镓锌 (IGZ0)膜和非晶二氧化硅膜分别作为沟道层和栅极绝缘层制造的底部栅极结构。制造成 面积为lcm2的全部94个TFT显示出几乎一致的传输特性：平均饱和迁移率是14. 6cm2/ (V-sec)，0.llcmV(V-sec)的小标准差。由这些TFT构成的五级环型振荡器在18V的输入 电压下以410kHz运行。基于这些TFT的像素驱动电路也用有机发光二极管（0LED)制造， 其整体式集成在同一衬底上。它证明了从所述0LED电池发射的光可由120-Hz交流信号输 入来切换和调制。非晶IGZ0基TFT是大面积0LED显示器电子设备的结构单元的重要候选 对象。 参考文献StabilityandHigh-FrequencyOperationofAmorphous In-Ga-Zn-〇Thin-FilmTransistorswithVariousPassivationLayers，Kenji Nomura等，ThinSolidFilms，doi:10.1016/j.tsf. 2011.10. 068 (2011),研究 了非晶 In-Ga-Zn-O(a-IGZO)薄膜晶体管（TFT)的稳定性，集中在钝化层材料（￥203、4120 3、11?)2和 Si02)和热退火的效应上。考查了正偏压恒流应力（CCS)、没有光照的负偏压应力（NBS)、和 负偏压光照应力（NBLS)。发现如果沟道在钝化形成之前退火（沉积后退火）并且钝化层 在250°C下退火（制造后退火）的话，根据所有的稳定性试验，Y203是本研究中最好的钝化 层材料。所述Y203钝化层的制造后热退火产生对于所述CCS和NBS应力非常稳定的TFT， 并且消除了直至2. 9eV光子能量的亚带隙光响应。即使对于具有2. 7eV光子的NBLS，所述 阈电压漂移在测试3小时之后被本文档来自技高网...

【技术保护点】
装置，其包含：包含金属氧化物层的衬底；和沉积在至少一部分所述金属氧化物上的氮化硅层，其中所述氮化硅层的密度为2.4g/cm3或更高和氢含量为4x1022cm‑3或更低。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.03.09 US 61/609,0451. 装置，其包含： 包含金属氧化物层的衬底；和 沉积在至少一部分所述金属氧化物上的氮化硅层，其中所述氮化硅层的密度为2. 4g/ cm3或更高和氢含量为4xl022cnT3或更低。2. 权利要求1的装置，其中所述氮化硅层在400-700纳米下具有约90%或更高的透光 度。3. 权利要求1的装置，其中所述装置还包含在所述金属氧化物层和所述氮化硅层之间 沉积的氧化硅层。4. 权利要求3的装置，其中所述氧化硅层的密度为约2. 2g/cm3或更高。5. 权利要求3的装置，其中所述氧化硅层的氢含量为5原子％或更低。6. 权利要求1的装置，其中所述金属氧化物层包括选自以下的至少一种：氧化铟镓 锌（IGZO)、a-IGZO(非晶氧化铟镓锌）、氧化铟锡锌（ITZO)、氧化铝铟（AllnOx)、氧化锌锡 (ZT0)、氧氮化锌（ZnON)、氧化镁锌、氧化锌（ZnO)、InGaZnON、ZnON、ZnSnO、CdSnO、GaSnO、 TiSnO、CuAlO、SrCuo、LaCuOS、GaN、InGaN、AlGaN 或 InGaAIN 及其组合。7. 装置，其包含： 包含金属氧化物层的衬底； 沉积在至少一部分所述金属氧化物上的氮化硅层，其中所述氮化硅层的密度为2. 4g/ cm3或更高、氢含量为4xl022cnT3或更低、和在400-700纳米下的透光度为约90%或更高；和 在所述金属氧化物层和所述氮化硅层之间沉积的氧化硅层，其中所述氧化硅层的密度 为约2. 2g/cm3或更高。8. 权利要求7的装置，其中所述氧化硅层的氢含量为5原子％或更低。9. 在衬底的至少一个表面上沉积含硅膜的方法，其中所述衬底包含金属氧化物，所述 方法包括： 在反应室中提供所述衬底的所述至少一个表面； 将选自下列的硅前体引入所述反应室中： a. 三甲硅烷基胺（TSA); b. 具有式的二烷基氨基硅烷，其中R1独立地选自直链或支链烷基；C4至 C1(l环烷基；C3至C12烯基；C3至C 12炔基；和C6至C1(l芳基；R2独立地选自（^ 1(|直链或支链烷 基；C4至C1(l环烷基；C3至C 12烯基；C3至C12炔基；和C6至C1(l芳基；并且其中R 1和R2相连 形成环或R1和R2未相连形成环； c. 式的烷基硅烧，其中R1独立地选自直链或支链烷基；C4至C1(l环烷 基；C3至C12烯基；C3至C12炔基；和C 6至C1(l芳基；R2独立地选自（^1(|直链或支链烷基；C 4 至C1(l环烷基；C3至C12烯基；C3至C 12炔基；和C6至C1(l芳基；并且其中R1和R 2相连形成环 或R1和R2未相连形成环；m是0、1、2、3、4 ;和η是1、2、3 ; d. 具有式的烷基烷氧基硅烧，其中R1独立地选自Cu直链或支链烷 基；C4至C1(l环烷基；C3至C12烯基；C 3至C12炔基；和C6至C1(l芳基；R2独立地选自直链 或支链烷基；C 4至C1(l环烷基；C3至C12烯基；C3至C 12炔基；和C6至C1(l芳基；并且其中R1和 R2相连形成环或R1和R2未相连形成环；m是1、2、3或4;和η是0、1、2或3 ; e. 具有式（RfNhSiHh的有机氨基硅烷，其中R1独立地选自（^1(|直链或支链烷基；C 4 至C1(l环烷基；C3至C12烯基；C3至C 12炔基；和C6至C1(l芳基；R2独立地选自直链或支 链烷基；c4至C1(l环烷基；C3至C12烯基；C 3至C12炔基；和C6至C1(l芳基；并且其中R 1和R2 相连形成环或R1和R2未相连形成环；和η是2、3或4 ; f. 异氰酸根合硅烷，选自四（异氰酸根合）硅烷和三（异氰酸根合）硅烷； g. 具有式的烷基叠氮基硅烷，其中R1、R2和R3独立地选自直链或支链 烷基；C4至C1(l环烷基；C3至C12烯基；C 3至C12炔基；和C6至C1(l芳基； h. 具有式（RfPSi) 2 (CH2)n，#1--?的烷基桥接二硅烧，其中R1、!?2和R 3独立地选自 (^1(|直链或支链烷基；C4至C1(l环烷基；C 3至C12烯基；C3至C12炔基；和C6至C 1(l芳基；并且 η = 1、2、3 ; i. 具有式Si (OR%的烷氧基硅烷，其中R1独立地选自Cim直链或支链烷基；C4至C1Q 环烷基；C3至C12烯基；C3至C12炔基；和C 6至C1(l芳基；及其组合； 将选自氧源...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·G·里奇韦，A·D·约翰森，A·麦利卡尔珠南，R·N·弗尔蒂斯，雷新建，M·L·奥尼尔，萧满超，李建恒，M·T·萨沃，
申请(专利权)人：气体产品与化学公司，
类型：发明
国别省市：美国;US