低粗糙度薄膜晶体管制造技术

一种薄膜晶体管包括形成在非导电衬底上的栅电极。栅电极的顶面具有小于2nm的RMS粗糙度。厚度小于25nm的栅极绝缘体形成在栅电极上。厚度小于50nm的半导体材料形成在栅极绝缘体上。栅极绝缘体的平滑顶面促进半导体材料的平滑表面。平滑表面。平滑表面。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】低粗糙度薄膜晶体管


[0001]本公开涉及薄膜晶体管。

技术介绍

[0002]薄膜晶体管通常形成在非导电衬底上。薄膜晶体管可以使用与传统CMOS工艺不同的工艺形成。因为薄膜晶体管不受传统CMOS晶体管的一些工艺约束的限制，所以薄膜晶体管可以用于其中可能难以利用传统CMOS晶体管的各种应用中。这些应用可以包括OLED显示器和其它类型的显示器。尽管薄膜晶体管具有各种优点，但是在薄膜晶体管内可能仍然难以实现期望的晶体管导电特性。

技术实现思路

[0003]本公开涉及一种晶体管，包括：非导电衬底；栅电极，该栅电极定位于衬底上且具有均方根粗糙度小于3nm的顶面；栅极绝缘体，该栅极绝缘体定位于栅电极上且具有小于25nm的厚度；以及半导体材料，该半导体材料定位于栅极绝缘体上且具有小于50nm的厚度。
[0004]一种方法包括在非导电衬底上形成栅电极。栅电极的顶面具有小于3nm的均方根粗糙度。该方法包括：在栅电极上形成具有小于25nm的厚度的栅极绝缘体，以及在栅极绝缘体上形成包括具有小于50nm的厚度的沟道区的半导体材料。
[0005]在一个实施例中，一种方法包括：在非导电衬底上形成具有均方根粗糙度小于2nm的顶面的非晶金属栅电极，以及在金属栅电极上形成具有小于15nm的厚度的栅极绝缘体。该方法包括：在栅极绝缘体上形成包括晶体管沟道区的半导体材料。栅极绝缘体定位于栅电极与沟道区之间。方法包括：形成与半导体材料接触的源电极和漏电极。
【附图说明】
[0006]参见附图描述详细描述。附图中元件的尺寸和相对位置不一定按比例绘制。例如，各种元件的形状和角度未按比例绘制，并且这些元件中的一些被放大并定位为提高图形的易读性。如本领域技术人员所理解的，可以修改(例如，磨圆、使变细、拉长等)特定元件的形状，以适合特定应用。
[0007]图1A至图1I是根据一个实施例的微电子器件在形成薄膜晶体管的各个阶段的剖视图。
[0008]图1J是根据一个实施例的图1I的微电子器件的顶视图。
[0009]图2A是根据一个实施例的包括薄膜晶体管的微电子器件的剖视图。
[0010]图2B是根据一个实施例的图2A的微电子器件的顶视图。
[0011]图3A是根据一个实施例的包括薄膜晶体管的微电子器件的剖视图。
[0012]图3B是根据一个实施例的图2A的微电子器件的顶视图。
[0013]图4A是根据一个实施例的包括薄膜晶体管的微电子器件的剖视图。
[0014]图4B是根据一个实施例的图2A的微电子器件的顶视图。
[0015]图5是根据一个实施例的用于形成薄膜晶体管的方法的流程图。
[0016]图6是根据一个实施例的用于形成薄膜晶体管的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0017]将理解，虽然出于例示的目的描述了本公开的特定实施例，但是在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以进行各种修改。
[0018]在本说明书中，为了提供对所公开主题的各个方面的透彻理解，阐述了某些具体细节。然而，可以在没有这些具体细节的情况下实践所公开的主题。在一些情况下，没有详细描述包括本文公开的主题的实施例的半导体处理的众所周知的结构和方法，以避免使本公开的其他方面的描述模糊。
[0019]贯穿本说明书对“一个实施例”或“实施例”的引用意指关于实施例描述的特定特征、结构或特性被包括在至少一个实施例中。由此，短语“在一个实施例中”或“在实施例中”在贯穿本说明书的各处的出现不是必须全部提及同一方面。此外，特定特征、结构或特性可以以任何合适的方式组合在本公开的一个或多个方面中。
[0020]本公开致力于并入有非晶金属薄膜的晶体管的各种实施方式。与绝缘层结合使用的非晶金属薄膜执行晶体管功能，而没有标准的基于硅的晶体管的复杂性。这种非晶金属晶体管可以形成在任意数量的支撑衬底上，这关于可以并入有晶体管(即有源电路)的材料和产品的类型给设计者以灵活性。这些非晶金属晶体管可以形成在柔性衬底上，因为它们可以弯曲和改变形状而不损坏电路。这些柔性衬底可以是聚合物、玻璃或其他材料。
[0021]通过利用越来越小的电子器件，使人们生活的许多方面受益。这些方面包括电视，移动电子装置，如蜂窝电话、智能电话、平板计算机，以及可穿戴电子器件，如智能手表和计步器。建立在半导体衬底上的晶体管受到用于形成这些电路的材料，即硅或其他半导体晶片的限制。凭借柔性晶体管，电子器件的潜在用途可以得到进一步扩展和改善，诸如更轻且更快的显示器、可穿戴显示器、移动或易于移动的显示器、集成到物联网应用中或集成到医疗装置中。
[0022]取决于最终应用，这些晶体管结构可以用于形成高性能模拟装置或数字装置。
[0023]图1A是根据一个实施例的薄膜电子器件100在处理的中间阶段的剖视图。薄膜电子器件100包括衬底102。衬底102对应于上面将形成薄膜晶体管的支撑衬底。薄膜晶体管可以包括相对于传统互补金属氧化物半导体(CMOS)晶体管而言是非传统的许多材料和结构。因此，衬底102可包括相对于CMOS晶体管的非传统材料和特性。例如，传统的CMOS晶体管通常在单晶半导体衬底上执行。然而，衬底102可以包括除了单晶半导体之外的材料，但在一些实施例中可以使用单晶半导体。使用单晶半导体以外的材料的能力可以大大简化制造工艺并降低制造成本。
[0024]衬底102可以包括基本上不导电的材料。衬底可以是玻璃、聚合物、塑料或其它材料。在一些实施例中，衬底是玻璃、聚合物、塑料或其他材料。在其他实施例中，衬底是橡胶。如本文所用的，“橡胶”包括异戊二烯的聚合物以及聚异戊二烯的形式。在一些这种实施例中，衬底是塑料。可以使用任何合适的塑料。在一些实施例中，塑料是聚酰亚胺、芳基酰胺、丙烯酰胺、聚苯并咪唑(PBI)、聚醚酰亚胺、聚醚酮酮(PEKK)、聚醚醚酮(PEEK)、聚酰胺、聚酰亚胺、聚酰胺
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酰亚胺、聚苯乙烯(PS)、聚苯醚(PPO)、聚邻苯二甲酰胺(PPA)、聚乙烯醇
(PVA)、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、聚碳酸酯(PC)、热固性塑料、PBI
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PEEK、尿素、环氧树脂、聚氨酯或其任意组合。在一些实施例中，塑料是聚乙烯。在特定实施例中，塑料是高密度聚乙烯。
[0025]在另外的实施例中，柔性衬底可以变形(例如，弯曲、卷起等)，以形成具有至少约5度的中心角的曲线。在一些实施例中，柔性衬底可以变形(例如，弯曲、卷起等)，以形成具有至少约10度的中心角的曲线。除非另外指定，否则相对于曲线的顶点测量曲线的中心角。
[0026]支撑衬底的材料可以由制造商基于晶体管结构的最终应用和所制造的最终装置来选择。例如，如果晶体管结构与晶体管结构的阵列合并，则该阵列可以在液晶显示器内实施。其他最终应用包括可穿戴电子器件。支撑衬底可以是透明或不透明的，诸如可以在某些反射显示器中使用的衬底。
[0027]在不导电的柔性支撑衬底上进行制造可以大大降低制造成本。这种本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种器件，包括：非导电衬底；栅电极，该栅电极定位于所述衬底上且具有均方根粗糙度小于3nm的顶面；栅极绝缘体，该栅极绝缘体定位于所述栅电极上且具有小于25nm的厚度；以及半导体材料，该半导体材料定位于所述栅极绝缘体上且具有小于50nm的厚度。2.根据权利要求1所述的器件，其中，所述栅电极的所述顶面的表面粗糙度小于2nm。3.根据权利要求2所述的器件，其中，所述栅电极的所述顶面的表面粗糙度小于1nm。4.根据权利要求1所述的器件，其中，所述栅电极包括非晶金属。5.根据权利要求4所述的器件，其中，所述栅电极包括TiAl3。6.根据权利要求1所述的器件，其中，所述栅电极包括晶体材料。7.根据权利要求6所述的器件，其中，所述栅电极包括Ti。8.根据权利要求1所述的器件，其中，所述栅电极包括Cu。9.根据权利要求1所述的器件，其中，所述栅电极包括Mo。10.根据权利要求1所述的器件，其中，所述栅电极具有小于90nm的厚度。11.根据权利要求10所述的器件，其中，所述栅电极具有小于25nm的厚度。12.根据权利要求1所述的器件，其中，所述栅极绝缘体具有小于15nm的厚度。13.根据权利要求12所述的器件，其中，所述栅极绝缘体具有小于5nm的厚度。14.根据权利要求1所述的器件，其中，所述栅极绝缘体包括Al2O3。15.根据权利要求1所述的器件，其中，所述栅极绝缘体包括Hf。16.根据权利要求1所述的器件，其中，所述半导体材料包括沟道区，其中，所述栅极绝缘体定位于所述沟道区与所述栅电极之间。17.根据权利要求16所述的器件，其中，所述沟道区具有小于50nm的厚度。18.根据权利要求17所述的器件，其中，所述沟道区具有小于20nm的厚度。19.根据权利要求16所述的器件，其中，所述半导体材料包括InGaZnO。20.根据权利要求16所述的器件，其中，所述半导体材料包括低温多晶硅。21.根据权利要求16所述的器件，其中，所述半导体材料包括非晶硅。22.根据权利要求16所述的器件，还包括：源电极，该源电极与所述半导体材料接触；以及漏电极，该漏电极与所述半导体材料接触。23.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖恩，
申请(专利权)人：非结晶公司，
类型：发明
国别省市：