本公开内容的实施方式总体提供一种形成具有高介电常数以及低膜电流泄漏和期望的膜质量的电容器层或栅极绝缘层以供显示器应用的方法。在一个实施方式中，一种薄膜晶体管结构包括：介电层，在基板上形成，其中介电层是包含铝的含锆材料；和栅极电极、源极电极和漏极电极，在基板上形成，其中栅极电极、源极电极和漏极电极在介电层之上或之下形成。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】在显示装置中利用的包含氧化锆的高k介电材料背景
本公开内容的实施方式一般地涉及形成用于显示装置的具有高介电常数的介电层。尤其是，本公开内容的实施方式涉及用于通过原子层沉积(ALD)工艺形成包含氧化锆的高介电常数膜层以供显示器应用的方法。
技术介绍
显示装置已经广泛地用于多种多样的电子应用，诸如TV、显示器、移动电话、MP3播放器、电子书阅读器、个人数字助理(PDAs)和类似装置。显示装置通常被设计为通过将电场施加到液晶来产生期望的图像，液晶填充两个基板(例如，像素电极和公共电极)之间的间隙并且具有控制介电场强度的各向异性介电常数。通过调整透过基板传输的光的量，可有效地控制光和图像强度、质量和功率消耗。各种不同的显示装置，诸如主动矩阵液晶显示器(AMLCD)或主动矩阵有机发光二极管(AMOLED)，可以用作显示器的光源。在制造显示装置时，具有高电子迁移率、低漏电流和高击穿电压的电子装置将允许更多像素区域用于光传输和电路集成，由此产生较亮显示器、较高总电气效率、较快响应时间和较高分辨率显示器。在装置中形成的低膜质量的材料层，诸如具有杂质或低膜密度的介电层，经常导致不良的装置电气性能和短的装置服务寿命。因此，用于在TFT和OLED装置内形成和集成膜层的稳定且可靠的方法在以下情形中变得关键：提供在制造具有较低阈值电压偏移和改进的电子装置的总性能的电子装置时使用的具有低膜泄漏和高击穿电压的装置结构。尤其是，由于在金属电极层与邻近绝缘材料之间的界面的不适当材料选择可能不利地导致不期望的元素扩散至相邻材料中，这可能最终导致电流短路、电流泄漏或装置失效，因此在金属电极层与邻近的绝缘材料之间的界面管理变得关键。另外，具有不同的较高介电常数的绝缘材料经常提供不同电气性能，诸如在装置结构中提供不同电容。绝缘材料的材料选择不仅影响装置的电气性能，绝缘材料的材料对电极的不相容性也可导致膜结构剥落、不良界面粘附或界面材料扩散，这可能最终导致装置失效和低产品产量。在一些装置中，电容器(例如，放置在两个电极之间的介电层)经常被利用并且形成以在操作显示装置时存储电荷。所形成的电容器需要具有用于显示装置的高电容。电容可通过改变在电极之间形成的介电层的介电材料和尺寸和/或介电层的厚度来调整。例如，当利用具有较高介电常数的材料替代介电层时，电容器的电容也将增加。由于显示装置的分辨率需求(例如，大于800ppi的显示器分辨率)日渐具有挑战性，仅有限面积余留在显示装置中以允许其中形成电容器来增加电气性能。因此，将显示装置中形成的电容器维持在具有相对小的面积的受限位置已变得关键。由此，存在对用于形成具有期望的膜质量和低泄漏的具有高介电常数的介电层以用以制造显示装置的改进方法的需要，所述显示装置产生改进的装置电气性能。
技术实现思路
本公开内容的实施方式一般地提供了通过原子层沉积工艺形成具有高介电常数以及期望的膜质量和低膜泄漏的介电层以供于显示器应用的方法。在一个实施方式中，一种薄膜晶体管结构包括：介电层，在基板上形成，其中介电层是包含铝的含锆材料；以及栅极电极、源极电极和漏极电极，在基板上形成，其中栅极电极、源极电极和漏极电极在介电层之上或之下形成。在另一实施方式中，一种用于形成显示装置的复合膜层的方法包括：执行ALD工艺以形成包括设置在基板上的第一层和第二层的复合膜层，所述第一层包括在基板上形成的铝掺杂的含锆层，并且所述第二层包括含锆层。在又一实施方式中，一种在显示装置中利用的装置结构包括电容器结构，所述电容器结构具有在显示装置中的两个电极之间形成的电容器层，其中所述电容器层为介电常数在约15与约25之间的具有无定形结构的铝掺杂的ZrO2层。附图说明以上简要概述的本公开内容的上述详述特征可以被获得并被详细理解的方式，以及本公开内容的更特定描述可以通过参照实施方式来获得，，其中一些实施方式绘示于附图中示出。图1描绘根据本公开内容的一个实施方式的可用于沉积高介电常数介电层的处理腔室的截面图；图2描绘在基板上形成高介电常数膜层的方法的一个实施方式的工艺流程图；图3A至图3C描绘包括电容器结构的薄膜晶体管装置的一部分的一个示例的截面图，所述电容器结构中形成有图2的高介电常数膜层；图4描绘在基板上形成具有高介电常数的复合膜层的方法的一个实施方式的工艺流程图；图5A至图5C描绘薄膜晶体管装置结构的一部分的一个示例的截面图，所述薄膜晶体管装置结构中形成有图4的具有高介电常数的复合膜层；图6A至图6B是在显示装置结构中形成的电容器结构的截面图；图7A是其中形成有电容器结构的显示装置结构的一个示例的横截面图；图7B是其中形成有电容器结构的显示装置结构的另一示例的横截面图；以及图8是具有电容器结构的显示装置结构的一个示例的截面图，所述电容器结构中形成有具有高介电常数的复合膜层。为了便于理解，尽可能地，使用了相同附图标号以标示附图中共通的相同元件。考虑到，在没有进一步描述下一个实施方式的元件和特征可能有利地并入其它实施方式。然而，应注意，附图仅绘示本公开内容的示例性实施方式，因而不应视为对本公开内容的范围的限制，因为本公开内容可能允许其它等同有效的实施方式。具体实施方式本公开内容的实施方式一般地提供形成具有增强的电气性能(例如，具有高电容和低泄漏)的高介电常数膜层以用于显示装置的方法。此高介电常数膜层(例如，介电常数大于10)可在显示装置中形成为电容器或任何合适的结构。介电层可通过原子层沉积(ALD)工艺制造，所述工艺可提供具有低缺陷密度、低杂质、低膜泄漏和高介电常数的膜层。通过ALD工艺形成的高介电常数膜层可在TFT装置或OLED装置中的任何绝缘结构和/或电容器结构中利用。在一个示例中，高介电常数膜层包括具有介电常数大于10(诸如至少在约15与45之间，诸如在约15与25之间)的含锆材料，诸如氧化锆(ZrO2)。高介电常数膜层中的含锆材料可进一步包括掺杂剂，用于致使高介电常数膜层为无定形结构。一种示例性掺杂剂可为含铝掺杂剂。包括铝掺杂剂的含锆材料可具有在相对低范围(例如，在约15与25之间)同时维持低膜泄漏的介电常数。包括铝掺杂剂的含锆材料可用于任何合适的层中，诸如显示装置中的栅极绝缘层、在两个电极之间形成的电容器层、层间绝缘层、蚀刻终止层或界面保护层中，以实现电气性能增强和改进。在一些示例中，如在本公开内容中描述的含锆材料可利用含铪(Hf)材料交换或替代，所述含铪材料包括氧化铪，掺杂铪、掺杂的氧化铪或类似物。在一些其它示例中，如在本公开内容中描述的含锆材料可用含铝(Al)材料交换或替代，所述含铝材料包括氧化铝、掺杂铝、掺杂的氧化铝或类似物。本公开内容的一些其它实施方式提供了形成具有增强的电气性能的具有高介电常数的复合膜层以用于显示装置的方法，增强的电气性能，例如，高电容和低泄漏。此高介电常数复合膜层(例如，介电常数大于10和/或25)可在显示装置中形成为电容器或任何合适的结构。具有高介电常数的复合膜层可通过原子层沉积(ALD)工艺制造，所述工艺可提供具有低缺陷密度、低杂质、低膜泄漏和高介电常数的膜层。通过ALD工艺形成的具有高介电常数的复合膜层可用于TFT装置或OLED装置中的任何绝缘结构和/或电容器结构。在一个示例中，具有高介电常数的复合膜层包括具有本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种薄膜晶体管结构，包括：介电层，在基板上形成，其中所述介电层是包含铝的含锆材料；和栅极电极、源极电极和漏极电极，在所述基板上形成，其中所述栅极电极、源极电极和漏极电极在所述介电层之上或之下形成。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.07.19 US 62/364,139;2016.07.19 US 62/364,1451.一种薄膜晶体管结构，包括：介电层，在基板上形成，其中所述介电层是包含铝的含锆材料；和栅极电极、源极电极和漏极电极，在所述基板上形成，其中所述栅极电极、源极电极和漏极电极在所述介电层之上或之下形成。2.如权利要求1所述的结构，其中所述介电层是具有由所述包含铝的含锆材料形成的第一层和由含锆材料形成的第二层的复合膜层。3.如权利要求2所述的结构，其中包括所述包含铝的含锆材料的所述第一层具有无定形结构。4.如权利要求2所述的结构，其中包括所述含锆层的所述第二层具有结晶结构。5.如权利要求2所述的结构，其中所述第一层是具有在约15与25之间的介电常数的铝掺杂的ZrO2层。6.如权利要求2所述的结构，其中所述第二层是具有在约25与约50之间的介电常数的ZrO2层。7.如权利要求1所述的结构，进一步包括：电容器层，在所述栅极电极上形成，其中所述电容器层由包含铝的含锆材料制造，或所述电容器层是具有由包含铝的含锆材料制造的第一部分和由所述含锆材料制造的第二部分的复合膜层。8.如权利要求7所述的结构，其中所述介电层或所述电容器层通过原子层沉积工艺形成。9.如权利要求1所述的结构，其中...
【专利技术属性】
技术研发人员：芮祥新，赵莱，伊恩·杰里·陈，崔寿永，宇佳·翟，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：美国,US
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