用于薄膜晶體管的鋁基板的制作方法
【專利說明】用于薄膜晶體管的鋁基板
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本專利申請要求享有2014年4月30日提交的美國臨時(shí)專利申請第61/986，640號的優(yōu)先權(quán)，通過引用將其整體并入本文。
【背景技術(shù)】
[0003]薄膜晶體管(TFT)是通過在支承(但非導(dǎo)電的)基板上方沉積有源半導(dǎo)體層的薄膜而制造的特殊種類的場效應(yīng)晶體管。這不同于其中半導(dǎo)體材料通常為基板(例如硅晶片)的傳統(tǒng)晶體管。這些TFT是現(xiàn)代電子器件中的基本部件，所述現(xiàn)代電子器件包括例如傳感器、成像器件和顯示器件。由于TFT的主要應(yīng)用是在液晶顯示器中，因此常見的基板是玻璃。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]參照圖1，器件包含再結(jié)晶的鋁基板110，在鋁基板110的頂表面上的有機(jī)聚合物120，在有機(jī)聚合物120上的二氧化硅層130以及附著于二氧化硅130的電極140。在一些實(shí)施方案中，若干其它層位于電極140和二氧化硅130上方從而形成薄膜晶體管100。在一些實(shí)施方案中，有機(jī)聚合物120直接位于鋁基板110的頂表面上。在一些實(shí)施方案中，二氧化硅層130直接位于有機(jī)聚合物120上。
[0005]在一些實(shí)施方案中，再結(jié)晶的鋁基板110包含lxxx、3xxx、5xxx或8xxx鋁合金中的一種。在一些實(shí)施方案中，再結(jié)晶的鋁基板110具有O狀態(tài)。在一些實(shí)施方案中，再結(jié)晶的鋁基板110具有0.005-0.020英寸范圍內(nèi)的厚度。在一些實(shí)施方案中，再結(jié)晶的鋁基板110具有0.006-0.020英寸范圍內(nèi)的厚度。在一些實(shí)施方案中，再結(jié)晶的鋁基板110具有0.013-0.014英寸范圍內(nèi)的厚度。
[0006]在一些實(shí)施方案中，有機(jī)聚合物120包含環(huán)氧樹脂、丙烯酸樹脂(acrylic)、聚酯或乙烯基樹脂(vinyl)中的一種。在一些實(shí)施方案中，有機(jī)聚合物120具有800至2000道爾頓范圍內(nèi)的分子量。在一些實(shí)施方案中，有機(jī)聚合物120具有1000至2000道爾頓范圍內(nèi)的分子量。在一些實(shí)施方案中，能夠通過棍涂(roll-coating)將有機(jī)聚合物120施加到鋁的卷材(coil)。在一些實(shí)施方案中，有機(jī)聚合物120具有2.5-50微米范圍內(nèi)的厚度。在一些實(shí)施方案中，有機(jī)聚合物120具有5-12微米范圍內(nèi)的厚度。在一些實(shí)施方案中，有機(jī)聚合物120附著于再結(jié)晶鋁基板110。
[0007]在一些實(shí)施方案中，作為二氧化硅的替代，在有機(jī)聚合物120上存在SiN層。在一些實(shí)施方案中，作為二氧化硅的替代，在有機(jī)聚合物120上存在Al2O3層。二氧化硅、SiN或Al2O3的層130足夠厚使得電極140附著至二氧化硅、SiN或Al 203的層130。在一些實(shí)施方案中，二氧化硅、SiN或Al2O3的層130具有750-1500埃范圍內(nèi)的厚度。在一些實(shí)施方案中，二氧化硅、SiN或Al2O3的層130具有1000-1250埃范圍內(nèi)的厚度。
[0008]附著的意思是不存在通過肉眼檢查到的柵極電介質(zhì)層或柵極的剝離。
[0009]在一些實(shí)施方案中，該器件包括薄膜晶體管100。
[0010]參考圖2，一種方法包括:在招基板上沉積有機(jī)聚合物200 ;退火該招基板210 ;在鋁基板上沉積二氧化硅、SiN或Al2O3的層220 ;以及將電極附著到二氧化硅的層230。
[0011]參考圖3，在一些實(shí)施方案中，退火210包括將鋁基板加熱到550至650° F范圍內(nèi)的溫度持續(xù)2至4小時(shí)300。在一些實(shí)施方案中，在退火期間，將鋁基板保持在550至650° F范圍內(nèi)的溫度下持續(xù)2至4小時(shí)。在一些實(shí)施方案中，退火包括將鋁基板加熱到600° F的溫度持續(xù)4小時(shí)。
[0012]參考圖4，在一些實(shí)施方案中，沉積有機(jī)聚合物200包括如下之一:逆向輥涂(reverse roll coating)、棍涂、狹縫模具式涂覆(slot die coating)、幕涂(curtaincoating)或噴涂(spray coating)400。
[0013]在一些實(shí)施方案中，沉積二氧化硅、SiN或Al2O3的層包括射頻(“RF”)濺射。在一些實(shí)施方案中，沉積二氧化硅、SiN或Al2O3的層包括在室溫下的RF濺射。室溫是在60° F-85° F范圍內(nèi)。RF濺射涉及使無線電波穿過惰性氣體以產(chǎn)生正離子。靶材(其最終將成為沉積的層)被這些離子撞擊并分解成覆蓋該基板的細(xì)霧。
[0014]參考圖5，在一些實(shí)施方案中，精加工鋁基板500以使該鋁基板具有25至10nm范圍內(nèi)的Ra值。在一些實(shí)施方案中，其中基板是金屬基板，精加工步驟包括乳制(rolling)。在其它實(shí)施方案中該精加工包括化學(xué)增亮(chemical brightening) ο
[0015]乳制意味著使用反向相對的機(jī)加工棍(machined rolls)，其中金屬基板在棍隙(nip)之間穿過。這減小金屬基板的厚度，并且在輥被充分拋光的條件下，金屬基板將具有光亮的表面以及在25至200nm范圍內(nèi)的Ra值。
[0016]化學(xué)增亮意味著使用升高溫度的酸，其選擇性刻蝕金屬表面。該刻蝕去除金屬表面上的尖峰(peak)，進(jìn)而產(chǎn)生具有增加的鏡面反射的表面。
[0017]一種方法包括在再結(jié)晶鋁基板上的有機(jī)聚合物層上沉積二氧化硅層；以及將電極附著至二氧化硅層。
[0018]基板是支承材料。
[0019]電極是導(dǎo)體，通過該電板可使電進(jìn)入或離開物體。
[0020]輥涂是通過使平坦基板穿過輥之間向其施加涂層的工藝。通過一個(gè)輔助輥將涂層施加到施加輥上，該施加輥跨傳送的平坦基板滾動。存在兩種類型的輥涂正向輥涂和逆向輥涂。在正向輥涂中，施料輥在與基板運(yùn)動相同的方向上旋轉(zhuǎn)。在逆向輥涂中，施料輥在基板的相反方向上旋轉(zhuǎn)。狹縫模具式涂覆包括通過壓力迫使涂覆液從儲存室流出、穿過狹縫并且到達(dá)相對于狹縫運(yùn)動的基板上。幕涂包括使傳送裝置上的水平平坦基板在落向基板的涂覆材料穩(wěn)定流下方穿過。噴涂包括用液體噴霧涂覆基板。關(guān)于這些涂覆技術(shù)的更多信息可以參見《現(xiàn)代涂覆與干燥技術(shù)》(Modern Coating and Drying Technology)，編者EdwardCohen 和 Edgar Gutoff，ffiley-VCH, Inc., isbn 1-56081-097-1，1992，通過引用將其并入本文。
[0021]本文所提及的合金由2009年2月修訂的《用于形變鋁和形變鋁合金的鋁業(yè)協(xié)會國際合金命名和化學(xué)組成范圍》(Aluminum Associat1n Internat1nal AlloyDesignat1ns and Chemical Composit1n Limits for Wrought Aluminum and WroughtAluminum Alloys)定義。
【附圖說明】
[0022]圖1描繪了根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的TFT的側(cè)剖視圖；
[0023]圖2說明了根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的方法；
[0024]圖3說明了根據(jù)另一實(shí)施方案的方法；
[0025]圖4說明了根據(jù)又一實(shí)施方案的方法；
[0026]圖5說明了根據(jù)再一實(shí)施方案的方法；
[0027]圖6示出了基板在退火前后的晶粒組織的比較；
[0028]圖7說明了 TFT的側(cè)剖視圖；
[0029]圖8是具有W40 μ m和L26 μ m的溝道區(qū)域的圖7所示TFT的版圖的頂視圖；
[0030]圖9是示出了實(shí)施例2中的TFT的漏極電流相對于漏極電壓的坐標(biāo)圖；和
[0031]圖10是示出了實(shí)施例2中的TFT的傳輸特性的坐標(biāo)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]實(shí)施例1
[0033]在未退火的、H狀態(tài)(H-temper)招基板上沉積有機(jī)聚合物層。這些有機(jī)聚合物層提供TFT制造所要求的絕緣特性和平坦化(即平滑)性質(zhì)。將具有該有機(jī)聚合物層的鋁基板在高溫(例如300-325Γ)下退火以獲得所要求的熱穩(wěn)定性。典型地，當(dāng)長時(shí)間暴露在高于260°C的溫度時(shí)，有機(jī)聚合物涂層顯示出差的性能。在316-320°C (600-610° F)的溫度下進(jìn)行熱處理/退火研究持續(xù)三至四小時(shí)以研究絕緣的(例如涂覆有機(jī)聚合物的)鋁基板的熱穩(wěn)定性。對于有機(jī)涂層性質(zhì)領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，執(zhí)行該退火步驟不是顯而易見的，因?yàn)橛袡C(jī)層可能劣化。
[0034]測試鋁基板的三種不同變體:(I型):兩側(cè)均涂覆有機(jī)聚合物(環(huán)氧樹脂聚合物)并在316-320°C下退火4小時(shí)(在退火后基板具有T-狀