態(tài))的AA 8006 H25P狀態(tài)的基板；(2型):兩側(cè)均涂覆有機聚合物(環(huán)氧樹脂聚合物)但不退火的AA 8006 H25P狀態(tài)的基板；以及(3型):在前側(cè)上僅涂覆紫外線(UV)可固化的有機聚合物(環(huán)氧丙烯酸酯聚合物)但不退火的AA 5657 H18狀態(tài)的基板。
[0035]然后，對來自三種變體的每一種的幾個樣品進行RF濺射涂覆以150納米(nm)的鉬(Mo)，并然后使其經(jīng)受光刻處理以圖案化/刻蝕Mo-層以便形成Mo電極。成功地執(zhí)行該步驟證實了基板的完整性是與光刻加工是兼容的。
[0036]在脫膠(resist stripping)之后，使用娃燒和氧化亞氮作為反應氣體通過等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)沉積10nm厚的二氧化硅(S12)膜。沉積溫度是270°C并且在處理溫度下總共暴露50分鐘。在沉積步驟之后，評價基板和沉積的涂層的完整性。在PECVD步驟之后，僅I型鋁基板沒有任何裂紋。
[0037]在以上的PECVD步驟之后，通過執(zhí)行第二光刻加工步驟(其導致第二圖案)的來評價I型基板的尺寸穩(wěn)定性?；趦蓤D案之間的配準誤差(registrat1n error)，確定該I型表現(xiàn)出跨150mm基板的3+1 μ m的收縮。這一結(jié)果證實了 I型與IGZO TFT兼容。
[0038]尺度穩(wěn)定性增加的一個原因是在退火步驟之后鋁基板的顯微組織的變化。再結(jié)晶被定義為由存儲的變形能驅(qū)動的高角度晶界的形成和迀移，在變形的材料中形成新的晶粒組織。在這些研究中研究了應變/加工硬化的鋁合金。該退火步驟提供能量從而形成新晶粒，這些新晶粒導致當暴露于光刻步驟時熱穩(wěn)定的基板。圖6中描繪了再結(jié)晶的晶粒顯微組織中的變化。
[0039]在棚極上附著棚極電介質(zhì)層對于TFT的工作來說是重要的。在上述研究中，GaN2 (氮化鎵)柵極電介質(zhì)層的附著是不充分的，從而導致不能工作的TFT器件。還發(fā)現(xiàn)替換不同的柵極(鋁)結(jié)合相同的氮化鎵(GaN2)電介質(zhì)層也會產(chǎn)生附著問題。為了改善附著性，在平坦化的退火的I型鋁基板上方沉積S12B加層。該S12B加層在柵極電介質(zhì)層和柵極之間產(chǎn)生最佳的附著性。這種增加的附著性的原因在于該附加層(S12)有助于降低柵極和平坦化的鋁基板之間的熱膨脹系數(shù)(CTE)的失配。在沉積柵極電介質(zhì)期間使用的溫度使得附加層(S12)減輕/減小附著性損失的趨勢。
[0040]測試程序:
[0041]-對來自每種基板的具有不同尺寸的TFT進行測試。
[0042]-在Vds=0.1V和+1V下，對于在-1OV至+20V范圍內(nèi)的V ss，測量器件傳輸特性和柵極泄漏電流。
[0043]-使用線性外推法從在Vds=0.1V下得到的特性由最大跨導和閾值電壓得到迀移率。
[0044]-自動探針臺使得能夠在整個晶片上檢測器件特性。
[0045]實施例2
[0046]在上述實施例1的I型鋁基板上制造非晶InGaZnO TFT。用有機層涂覆鋁基板，該有機層不但用于平坦化鋁表面而且為在其上的器件制造提供絕緣涂層。
[0047]涂覆的鋁基板和在270°C下沉積的PECVD柵極電介質(zhì)之間的熱膨脹系數(shù)失配所引起的挑戰(zhàn)(該挑戰(zhàn)導致應力和附著性問題)被克服。通過在TFT制造開始之前在室溫下在鋁基板的有機涂層頂部上RF濺射薄S1Jl解決了該問題。
[0048]圖7和8所示的TFT器件結(jié)構(gòu)是具有S/D接觸窗口的改進的刻蝕停止結(jié)構(gòu)。首先，140nm的AlNd層形成柵極。然后，通過在270°C下的PECVD沉積IlOnm的S12疊層體作為柵極電介質(zhì)O然后通過RF磁控管沉積40nm的a-1GZO和50nm的S12層以分別形成溝道層和第一鈍化層。接下來，通過RIE系統(tǒng)干法刻蝕3102并通過稀HCl圖案化IGZO層。在活性刻蝕之后，沉積具有50nm厚度的3102的第二鈍化層。然后，通過干法刻蝕沉積柵極墊和源極/漏極接觸窗。最后，通過剝離工藝圖案化70nm的Mo和10nm的AlNd的雙層形成源極和漏極。然后將該晶片在隊氣氛中在300°C下退火持續(xù)總共兩小時。
[0049]從VDS = 0.1V下的最大跨導得到迀移率。具有26 μ m溝道長度和40 μ m溝道寬度的TFT顯示8.6cm2V-ls-l (最大13.3)的平均場效應迀移率，約5V的閾值電壓，小于IpA的最小截止電流，以及在Vds = +1V下大于107 (大于108的最大值)的開關電流比。在最后的熱退火之前，TFT表現(xiàn)出無調(diào)制以及由于IGZO膜的高電導率所致的高電流。
[0050]圖9示出了具有14 μπι長度和32 μm寬度的實施例2中的TFT上的晶體管的輸出特性，對于從10至25V的Vg增長。圖10示出了長度5 μπι和寬度20 μπι(右)的實施例2中的TFT上的晶體管的傳輸特性。
[0051]盡管已詳細描述了本公開的各種實施方案，但是顯然本領域技術(shù)人員將會想到這些實施方案的修改和調(diào)整。然而，應明確理解這些修改和調(diào)整是在本公開的精神和范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種器件，包括: a.由再結(jié)晶鋁合金構(gòu)成的基板； b.位于該鋁基板的頂表面上的有機聚合物； c.位于該有機聚合物上的Si02、SiN和Al2O3之一的層；以及 d.至少一個電極，其附著于所述Si02、SiN和Al2O3之一的層。2.如權(quán)利要求1的器件，其中該基板包括下列之一:AA lxxx、3xxx、5xxx和8xxx。3.如權(quán)利要求1的器件，其中所述再結(jié)晶鋁合金具有O狀態(tài)。4.如權(quán)利要求1的器件，其中所述有機聚合物具有在800至2000道爾頓范圍內(nèi)的分子量。5.如權(quán)利要求1的器件，其中所述有機聚合物具有在1000至2000道爾頓范圍內(nèi)的分子量。6.如權(quán)利要求1的器件，其中所述有機聚合物包括下列中的一種:環(huán)氧樹脂、丙烯酸樹月旨、聚酯和乙烯基樹脂。7.如權(quán)利要求1的器件，其中所述基板具有在0.005英寸-0.020英寸的范圍內(nèi)的厚度。8.如權(quán)利要求1的器件，其中所述基板具有在0.006英寸-0.020英寸的范圍內(nèi)的厚度。9.如權(quán)利要求1的器件，其中所述有機聚合物具有在2.5-50微米的范圍內(nèi)的厚度。10.如權(quán)利要求1的器件，其中所述有機聚合物具有在5-12微米的范圍內(nèi)的厚度。11.如權(quán)利要求1的器件，其中所述S12、SiN和Al2O3之一的層具有在750-1500埃范圍內(nèi)的厚度。12.如權(quán)利要求1的器件，其中所述S12、SiN和Al2O3之一的層具有在1000-1250埃范圍內(nèi)的厚度。13.如權(quán)利要求1的器件，其中該器件包括薄膜晶體管。14.一種方法，包括: a.在鋁基板上沉積有機聚合物； b.退火該招基板； c.在該有機聚合物上沉積Si02、SiN和Al2O3之一的層；以及 d.將電極附著至所述Si02、SiN和Al2O3之一的層。15.如權(quán)利要求17的方法，其中該鋁基板包括: a.頂表面；以及 b.頂表面上的孔。16.如權(quán)利要求17的方法，其中所述鋁基板在退火前具有H狀態(tài)并且在退火后具有O狀態(tài)。17.如權(quán)利要求17的方法，其中退火包括將鋁基板加熱到550°F至650° F范圍內(nèi)的溫度持續(xù)2小時至4小時。18.如權(quán)利要求17的方法，其中沉積有機聚合物包括下列之一:輥涂、逆向輥涂、狹縫模具式涂覆、幕涂和噴涂。19.如權(quán)利要求17的方法，其中沉積所述S12、SiN和Al2O3之一的層包括RF濺射。20.如權(quán)利要求17的方法，該方法還包括:在步驟a.在鋁基板上沉積有機聚合物之前，精加工該鋁基板以具有25至10nm范圍內(nèi)的Ra值。
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于薄膜晶體管的鋁基板。一種由再結(jié)晶鋁合金構(gòu)成的基板。有機聚合物層涂覆在該鋁基板的頂表面。SiO2、SiN和Al2O3之一的層位于該有機聚合物上并且至少一個電極附著于該SiO2、SiN和Al2O3之一的層。一種方法，該方法包括在鋁基板上沉積有機聚合物，退火該鋁基板；在該有機聚合物上沉積SiO2、SiN和Al2O3之一的層；以及將電極附著于該SiO2、SiN和Al2O3之一的層。
【IPC分類】H01L29/786, H01L27/12, H01L21/77
【公開號】CN105070721
【申請?zhí)枴緾N201510409901
【發(fā)明人】T·L·萊文達斯基, K·沙, M·格雷戈里, J·S·范布魯克霍芬, M·K·哈塔利斯
【申請人】美鋁公司
【公開日】2015年11月18日
【申請日】2015年4月30日
【公告號】US20150318403, WO2015168425A1