用于薄膜晶体管的杂化的介电材料的制作方法

专利名称：：用于薄膜晶体管的杂化的介电材料的制作方法
技术领域：
：本发明涉及薄膜晶体管。相关申请本申请要求于2008年8月4日提交的美国临时申请号61/086，047的优先权，将其内容通过引用以其全文结合在此。背景薄膜晶体管(TFT)是一种特定类型的场效应晶体管，是通过在一个支撑基片之上沉积一个半导体活性层、一个介电层以及金属的触点来制造的。TFT的主要应用是在液晶显示器中，并且为此原因最常见的基片是玻璃。这不同于在电子装置中使用的常规的晶体管，在常规的晶体管中半导体材料(典型地是一种硅晶片)是基片。透明的TFT(TTFT)对于依赖于对背光所发出的光进行逐个像素调制的显示器而言是特别希望的。TFT可以使用多种多样的半导体材料来制造。一种常见的材料是硅。基于硅的TFT的特征取决于硅的结晶状态。这种半导体层可以是非晶态硅或微晶硅，或者它可以被退火成非晶态硅。其他的在TFT中用作半导体的材料包括化合物半导体，例如硒化镉(CdSe)以及金属氧化物，例如氧化锌。TFT还已使用了有机材料(有机TFT或0TFT)来制造。在典型的液晶显示器中使用的玻璃基片不能经受多晶硅晶体管制造的高的特征温度。为此原因，非晶态硅由于其低的暗电导率以及在中度温度下在大面积基片上相对很容易地制造而是一种非常有效的用于高分辨率大面积显示器的活性层材料。当今在使用中最常见的TFT是基于氢化的非晶态硅(“a_Si:H”)作为该半导体活性层。化学气相沉积(CVD)、等离子体增强化学气相沉积(PE-CVD)以及物理气相沉积法(例如溅射)最常被用来沉积构成TFT的硅的、绝缘的以及传导的层。还报告了基于氧化锌以及二氧化硅的化学沉淀的溶液加工的透明的TFT。在一个晶体管中，典型地存在三个电极，作为栅极、源极以及漏极。该栅电极向该晶体管供应控制电压，并且该晶体管的半导体通道响应该栅极电压从该源极向该漏极传导电流。一个TFT的栅极绝缘体，或栅极电介质使该栅极与该半导体通道电绝缘。在一个TFT中的优异性能要求一个高的通道电导、对于所施加的栅极电压的迅速的“开”和“关”响应、随着该栅极电压升至高于和降至低于一个阈值转换值时在源极至漏极的电流上的非常迅速的增加或降低、在缺少施加的栅极电压时从源极至漏极的最小的电流泄漏以及可忽略的从通道至栅极的电流泄漏。这些运行特征应该是稳定的，并且在长时间施加栅极电压之后不应改变或偏离。栅极介电材料在决定TFT的性能上起着关键性作用。总体上，更薄的栅极介电层产生更大的跨过该栅极介电层的电压梯度，并且这进而导致在该半导体中更迅速地产生更多的电荷载体，并且允许驱动电压的降低。栅极介电材料的特性设定了这个层可以有多薄的限度。该材料必须不击穿并且在电压梯度的作用下来传导电流，它必需结合到这些半导体通道材料中而不会留有太多的悬挂键(“界面状态”)，它必需足够坚韧至经受热循环而不会破裂或与其所键合的不同材料(典型地是该基片、栅极、以及介电层)分离，并且它必需在栅极电压的延长施加下呈现稳定的特性。此外，为了在商业上可行，这种材料应该很容易沉积并且使用现有的微制造技术图案化。它应该能够生产具有异常的均勻性的极其薄的层，因为大的显示器可能包含数百万的像素，并且在每个这样的显示器中在数百万的TFT中可接受的缺陷率总体上是零。在用于TFT的最合适的材料中是氧化硅(SiOx)以及氮化硅(SiNx)0尽管氮化硅总体上被认为是优异的用于a_Si:HTFT的栅极电介质，但是对于SiNx作为一种栅极电介质存在多项缺点它是脆性的，冷却时经受热应力，并且具有相对较低的透明性。栅偏置的长时间的应用可能引起电荷在与a-Si:H的界面上捕获，这会导致TFT的阈值电压的偏移。对于更稳定的、柔性的并且透明的栅极介电材料(尤其是用在柔性基片上)仍然存在需要。除了与该栅极电介质的界面，在a-Si:H通道的另一侧的界面，所谓的“反向通道”也影响该晶体管的性能。具体地，将一个电介质“钝化层”蚀刻并且随后施用到一个Si:H反向通道上可以降低表面态的密度，并且控制表面泄漏以及光泄漏电流。在一个反向通道蚀刻(BCE)的a-Si:HTFT中，必需有一个钝化层来保护该反向通道在随后的处理过程中免受损害以及污染。对于常规的BCETFT器件，通常使用PECVD-沉积的氮化硅(SiNx)作为钝化层。然而，SiNx由于其较高的介电常数、高的应力以及低的透光度而限制了器件的大小以及性能。对于用于TFT的反向通道钝化的更低介电、更低应力以及更高透明度的介电材料仍然存在需要。液晶显示器面板在计算机显示屏以及平板电视机中日益流行。这些商品的市场不断地需求更大尺寸的显示器、更高的分辨率、以及更高的颜色以及图像绘制能力。对于适合用作有源矩阵显示中的开关装置的薄膜晶体管的存在一种需要，这些晶体管是制造上经济的、具有低缺陷率以及改进的电的特征，例如高场效应迁移率、对于高频的可靠性以及低的泄漏电流。有机发光显示器是平板显示器的一项新技术。OLED显示器的商业生产由于它们优于液晶显示器的若干优点正在迅速地加速发展。有机发光显示器依赖连续地提供直流电的薄膜晶体管，并且因此对于在长期使用中特别稳定的薄膜晶体管存在一种需要。挥发性的硅烷以及有机硅通常被用作用于含碳氧化硅膜的等离子体增强化学气相沉积(PE-CVD)生长(有时候称为有机硅酸盐玻璃(OSG))的硅源气体。OSG常见的是用于无源传导元件之间的绝缘层(低_k电介质)并且作为嵌入式工艺(damasceneprocesses)中的下层绝缘体。在高的氧气/硅比率下，产生的膜比在低的氧气/硅比率下的膜更硬并且更像硅石，并且此种膜已经被用作聚合物以及金属的硬质保护涂层。概述本发明提供了具有一个或多个绝缘层的晶体管，这些绝缘层是由一种杂化的硅石-有机硅材料制造的，这种材料在本领域中称为有机硅酸盐玻璃(OSG)。本发明的OSG层具有使它们特别适合用于薄膜场效应晶体管的物理以及电特性。在某些实施方案中，本发明提供了栅极介电层、反向通道钝化层、和/或基片钝化层，它们主要由杂化的硅石-有机硅材料构成。这种杂化材料优选地通过从一种气体混合物的等离子体增强化学气相沉积法形成，该气体混合物包括一种挥发性的有机硅前体以及一种氧化剂。这种氧化剂可以是本领域已知的任何氧化剂，包括但不限于氧气、过氧化氢、臭氧以及氧化亚氮。氧气是优选的。这种气体混合物可以任选地包括惰性气体，例如氩气，以及为该栅极绝缘层贡献原子的反应性气体。例子包括但不限于向该有机硅酸盐玻璃提供氮原子的反应性气体。合适的氮供体包括但不限于有机硅氮烷以及甲硅烷基化的氮化合物、氨以及氮气。在一个方面，本发明提供了用于沉积一个有机硅酸盐玻璃的层的方法，以及在制造TFT、其他绝缘的栅极场效应晶体管以及相关的器件中使用这种方法来沉积栅极电介质、反向通道钝化以及基片钝化的层。在某些实施方案中，本发明提供了包括一个场效应晶体管的一个电子器件，该场效应晶体管包括一个包括一种半导体材料的半导体活性层；一个源极电极以及一个漏极电极；一个栅电极；以及置于该栅电极和该半导体活性层之间的一种绝缘材料，该绝缘材料主要由一种有机硅酸盐玻璃构成。在某些实施方案中，本发明提供了制造一种场效应晶体管的方法，该方法包括以下步骤提供一个基片；在该基片之上通过以下步骤形成一个栅极绝缘层，这些步骤包括(a)将该基片置于一个沉积室中；(b)向该室中引入一种源气体，该源气体包括一种挥发性的有机硅前体以及至少一种氧化剂气体，该氧化剂气体选自下组，其组成为氧气、臭氧、过氧化氢以及氧化亚氮；并且(c)向该室中施加射频、微波频率或直流电。这种电子器件可以是该场效应晶体管本身(例如安装在一个基片上)或使用一个场效应晶体管的任何器件，包括有机发光器件以及显示屏(例如在平板电视以及计算机显示器中使用的液晶显示器)。当一个部件与另一个部件是“电连接”或“电致连接”时，是指这些部件被安排为使得电流可以从一个部件流向另一个部件。在这两个部件之间物理上可以有或可以没有其他部件(例如传导或半传导的材料)。当一个第一部件被描述为在一个第二部件“之上”时，该第一部件的至少一部分与该基片更远地放置。这包括以下可能性该第一以及第二部件是彼此之间物理接触的(例如该第一部件被置于该第二部件上)或者在该第一以及第二部件之间可能存在其他部件。例如，在TFT的一个顶部-栅极构造中，该栅电极可以描述为被置于一个基片“之上”，尽管它们之间存在不同的部件。附图简要说明图1是根据本发明的一个实施方案的a_Si:HTFT的示意性截面视图，其中在标称的室温下沉积了一个250nm的杂化的介电栅极绝缘层。图2示出了图1的TFT的输出特性。图3示出了线性方案中图1的TFT的输出特性。图4示出了图1的TFT的转移特性以及栅极泄漏电流。图5示出了图1的具有杂化的栅极电介质的TFT以及在150°C、250°C、300°C和350°C下在玻璃或塑料基片上制造的具有常规的SiNx栅极电介质的TFT的阈值电压变化对比栅偏置场。图6是根据本发明的一个实施方案的a-Si:HTFT的示意性截面视图，其中在约300°C的温度下沉积一个IOOnm的杂化的介电栅极绝缘体。图7示出了图6的TFT在栅极偏置应力之前以及之后的输出特性。图8示出了图6的TFT在栅极偏置应力之前以及之后的转移特性以及栅极泄漏电流。图9示出了图6的TFT以及在300°C和350°C下制造的具有常规的SiNx栅极电介质的TFT的阈值电压变化对比栅极偏置场。图10示出了根据本发明的一个实施方案的a_Si:HTFT的示意性截面视图，具有一个100-nm的杂化的电介质栅极绝缘体、一个150-nm的a_Si:H通道以及在该通道和该源极/漏极之间的一个150-nm杂化电介质钝化层。图11示出了图10的TFT的输出特性。图12示出了图10的TFT的转移特性以及栅极泄漏电流。图13示出了一个杂化的介电层的击穿场作为用于沉积该层的六甲基二硅氧烷与氧气的摩尔比的函数。图14示出了具有一个杂化的OSG反向通道钝化层的柔性TFT。图15示出了怎样在一个玻璃基片上制造一个颠倒错置(inverted-staggered)的TFT的实例。图16示出了怎样在一个柔性的聚酰亚胺基片上制造一个颠倒错置的TFT的实例。图17示出了怎样在一个玻璃上制造一个顶部栅极错置(top-gatestaggered)的TFT的实例。发明详细说明本发明涉及包括一个或多个绝缘层的场效应晶体管，这些绝缘层主要由一种有机硅酸盐玻璃构成。在某些实施方案中，这个或这些绝缘层完全由有机硅酸盐玻璃构成。优选地，该晶体管包括置于一个栅电极以及一个半导体活性层之间的一种栅极绝缘体材料，其中该栅极绝缘体材料主要(或完全)由一种有机硅酸盐玻璃构成。本发明的晶体管可以任选地包括一个反向通道钝化层，和/或一个底层，该层主要(或完全)由一种有机硅酸盐玻璃构成。该有机硅酸盐玻璃优选地包括从约70%至约95%的二氧化硅以及约30%至约5%的硅氧烷聚合物。有机硅酸盐玻璃最合适地是通过等离子体增强化学气相沉积法从一种气体混合物来沉积，该气体混合物包括一种或多种挥发性的有机硅前体以及一种氧化剂气体(例如氧气)，其中氧化剂气体与该挥发性的有机硅前体的体积流量之比是至少251。以标准的立方厘米/分钟测量的挥发性有机硅前体在氧气中的体积流量之比优选在0.1%和10%之间，更优选在0.5%和8%之间，仍然更优选在1%和6%之间并且最优选在2%和5%之间。本发明的晶体管可以在一个刚性或柔性的基片上制造，它可以任选地包括一个或多个置于该基片和该晶体管之间的底层(来改进粘附性)或钝化层。该钝化层优选地主要(或完全)由有机硅酸盐玻璃构成，并且可以任选地沉积在一个改进了粘附性的SiNx(底)层之上。本发明还提供了形成具有一个有机硅酸盐玻璃栅极绝缘层的“颠倒错置”的场效应晶体管的一种方法，该方法包括以下步骤(a)将一个栅电极沉积到一个基片上；(b)将该基片以及栅电极置于一个PE-CVD室中；(c)向该室中引入一种源气体，该源气体包括一种挥发性的有机硅前体以及至少一种氧化剂气体，该氧化剂气体选自下组，其组成为氧气、臭氧、过氧化氢以及氧化亚氮；并且(d)向该室中施加射频、微波频率或直流电；这样使得一个有机硅酸盐玻璃的层被沉积到该栅电极和基片上。该方法进一步包括沉积源极以及漏极层的步骤，优选地通过沉积一个非晶态氢化硅的层、一个掺杂的(供体或受体)非晶态氢化硅的层以及一个纳米晶体的、微晶的或多晶的硅的层来完成。该方法进一步包括沉积一个传导层来作为源极和漏极电极。这种基片可以是本领域中已知的可以在其上面制造场效应晶体管的任何基片，例如一种玻璃、一种聚合物箔片或一种金属箔片。如本领域所熟知的，对这些不同的层进行光刻、图案化并且蚀刻以得到一种功能的晶体管。在一个替代实施方案中，本发明还提供了形成具有一个有机硅酸盐玻璃栅极绝缘层的“顶部栅极”场效应晶体管的一种方法，该方法包括以下步骤(a)在一个基片上沉积一个源极/漏极导体层；(b)在该源极/漏极导体层上沉积一个掺杂的非晶态氢化硅的层；(c)将该掺杂的非晶态氢化硅的层以及该源极/漏极导体层图案化，以便形成分开的源极和漏极电极；(d)沉积一个非晶态氢化硅的层；(e)将该具有电极以及硅层的基片安装在一个PE-CVD室中；(f)向该室中引入一种源气体，该源气体包括一种挥发性的有机硅前体以及至少一种氧化剂气体，该氧化剂气体选自下组，其组成为氧气、臭氧、过氧化氢以及氧化亚氮；并且(g)向该室中施加射频、微波频率或直流电；这样使得将一个有机硅酸盐玻璃层被沉积到该非晶态氢化硅的层上。典型地，以上方法将进一步包括将一个栅极导体层沉积到该非晶态氢化硅上、并且将该栅极导体图案化以形成一个栅电极的步骤，以及将该有机硅酸盐玻璃、非晶态氢化硅、以及掺杂的非晶态氢化硅的层图案化以暴露该源极和漏极电极的步骤。在又一个实施方案中，本发明提供了形成具有一个有机硅酸盐玻璃栅极绝缘体的晶体管的一种方法，包括以下步骤(a)在一个基片上制备一个硅的膜，其中该硅选自下组，其组成为非晶态硅、纳米晶体硅、微晶硅、或多晶硅；(b)将该基片置于一个PE-CVD室中；(c)向该室中引入一种源气体，该源气体包括一种挥发性的有机硅前体以及至少一种氧化剂气体，该氧化剂气体选自下组，其组成为氧气、臭氧、过氧化氢以及氧化亚氮；并且(d)将射频能施加到该室中；这样使得一个有机硅酸盐玻璃的层被沉积到该硅膜和基片上。上述的方法可以进一步包括以下步骤(a)将该有机硅酸盐玻璃层图案化以暴露该硅层；(b)在该暴露的硅上通过由离子植入法掺杂该暴露的硅或通过沉积一个掺杂的硅的层来提供一个掺杂的硅的层；(c)沉积一个电极材料的层；并且(d)将该电极材料图案化以便形成栅极、源极和漏极电极。所有上述的方法可以进一步包括将一个有机硅酸盐玻璃的钝化层沉积到任何暴露的非晶态氢化硅上的步骤。在某些实施方案中，本发明的一个栅极绝缘层包括一种杂化的硅石-有机硅材料，这种材料在本领域内还称为有机硅酸盐玻璃。等离子体增强的CVD(PE-CVD)优选地用来沉积该杂化的硅石-有机硅材料的层。出于多种原因，PE-CVD是所希望的，这些原因包括低温(例如小于150°C)沉积，均勻的涂覆结构以及可控的工艺参数。适合用在本发明中的不同的PE-CVD方法在本领域是已知的，包括那些使用射频(RF)、微波或直流电(DC)能量来产生等离子体。这种挥发性的有机硅前体可以是当通过化学气相沉积沉积时能够形成一个有机硅酸盐玻璃的层的任何材料。多种不同的此类前体材料适合用于本发明，并且由于它们的不同特征而被选择。例如，可以由于以下项而选择一种前体材料其化学元素的含量、存在的化学元素的化学计量比、和/或在PEVCD下形成的聚合的以及非聚合的材料。硅氧烷是一类特别适合用作前体材料的化合物。硅氧烷化合物的代表性例子包括六甲基二硅氧烷(HMDSO)以及二甲基二甲氧基硅烷。当在一种氧化剂的存在下通过PECVD沉积时，这些硅氧烷化合物能够形成硅氧烷聚合物以及二氧化硅两者，并且在合适的条件下沉积这两者的一个杂化层，一种有机硅酸盐玻璃。这种前体材料还可以基于其他特征例如成本、无毒性、粘度、凝固点、挥发性以及可得的纯度水平来选择。适合用作一种前体材料的其他的有机硅化合物包括但不限于甲基硅烷、二甲基硅烷、乙烯基三甲基硅烷、三甲基硅烷、四甲基硅烷、乙基硅烷、二硅羟基甲烷、双(甲基硅羟基)甲烷、1，2-二硅羟基乙烷、1，2-双(甲基硅羟基)乙烷、2，2_二硅羟基丙烷、1，3，5-三硅羟基-2，4，6-三亚甲基，以及这些化合物的氟化的衍生物。适合用作一种前体材料的含苯基的有机硅化合物包括二甲基苯基硅烷以及二苯基甲基硅烷。适合用作一种前体材料的含氧的有机硅化合物包括二甲基二甲氧基硅烷、四甲基二硅氧烷、1，3，5，7-四甲基环四硅氧烷、1，3-二甲基二硅氧烷、1，1，3，3-四甲基二硅氧烷、1，3-双(硅羟基亚甲基)二硅氧烷、双(1-甲基二硅氧烷基)甲烷、2，2_双(1-甲基二硅氧烷基)丙烷、2，4，6，8_四甲基环四硅氧烷、八甲基三硅氧烷、八甲基环四硅氧烷、2，4，6，8，10-五甲基环五硅氧烷、1，3,5,7-四硅羟基-2，6-二氧-4，8-二亚甲基、六甲基环三硅氧烷、1，3，5，7，9-五甲基环五硅氧烷、六甲氧基二硅氧烷、十甲基环五硅氧烷、2，2，-二烷基-1，3-二氧杂-2-硅环戊烷(其中烷基是甲基、乙基、丙基或异丙基)以及这些化合物的氟化的衍生物。优选地，这种挥发性的有机硅前体是四甲基二硅氧烷、六甲基二硅氧烷、八甲基三硅氧烷、六甲基环三硅氧烷、八甲基环四硅氧烷、十甲基环五硅氧烷、或2，2，-二烷基-1，3-二氧杂-2-硅杂环戊烷。最优选是六甲基二硅氧烷。该有机硅酸盐玻璃优选地通过等离子体增强化学气相沉积法(PE-CVD)从一种气体混合物沉积，该气体混合物包括一种挥发性的有机硅前体(如以上描述的)以及一种氧化剂气体(优选氧气)。任选地，这种前体气体混合物可以包括一种或多种挥发性的氮气源，例如像氮气、氨、有机硅氮烷以及甲硅烷基化的胺化合物。适合用作一种氮气源材料的含氮化合物包括但不限于六甲基二硅氮烷；二乙烯基四甲基二硅氮烷；六甲基环三硅氮烷；二甲基双(N-甲基乙酰氨基)硅烷；二甲基双-(N-乙基乙酰氨基)硅烷；甲基乙烯基双(N-甲基乙酰氨基)硅烷；甲基乙烯基双(N-丁基乙酰氨基)硅烷；甲基三(N-苯基乙酰氨基)硅烷；乙烯基三(N-乙基乙酰氨基)硅烷；四(N-甲基乙酰氨基)硅烷；联苯基双(二乙基氨氧基)硅烷；甲基三(二乙基氨氧基)硅烷；以及双(三甲基甲硅烷基)碳二亚胺。当通过PECVD沉积时，该前体材料可以按不同的量形成不同类型的聚合的材料，这取决于前体材料的类型、氧化剂以及其他反应性气体(例如氮气供体)的量和性质、以及物理反应条件。当有机硅化合物用作前体材料时，这种沉积的杂化层可以包括，例如结合有Si-O键、Si-C键、和/或Si-O-C键以形成聚硅氧烷、聚碳硅烷、以及聚硅烷的聚合物链，以及不同比例的一个主要是无机的硅石样的相。例如，当有机硅化合物与一种含氧的氧化剂气体相结合用作前体材料时，这种非聚合的材料可以包括氧化硅，例如SiO、SiO2、以及混合价的氧化物Si0x。当使用一种含氮的反应物气体沉积时，这种非聚合的材料还可以包括氮化硅(SiNx)、碳氧化硅以及氧氮化硅。当使用PE-CVD时，一种或多种前体材料可以结合一种或多种与这种前体材料在PE-CVD过程中反应的反应物气体来使用。在PE-CVD中使用反应物气体在本领域是已知的，并且多种反应物气体适合用在本发明中，包括含氧气体(例如，O2、臭氧、过氧化氢、氧化亚氮、有机过氧化物以及氢过氧化物，和水)以及含氮气体(例如氨以及六甲基二硅氮烷)。可以使用反应物气体来改变在该反应混合物中存在的化学元素的化学计量比。例如当一种硅氧烷前体材料与一种含氧或氮的反应物气体一起使用时，这种反应物气体将改变在反应混合物中的氧或氮相对于硅以及碳的化学计量比。在反应混合物中的不同化学元素(例如硅、碳、氧、氮)之间的化学计量关系可以以几种方式改变。反应中前体材料以及反应物气体的浓度可以通过改变前体材料以及反应物气体进入该反应中的流速而进行控制。另一种方式是改变在反应中使用的前体材料或反应物气体的类型。例如使用一种环状的硅氧烷来代替类似的直链的硅氧烷将产生在该有机硅酸盐玻璃中的一个更低的碳与硅的比率。改变反应混合物中的元素的化学计量比可以影响沉积的杂化层中的聚合的以及非聚合的材料的特性以及相对量。例如，一种硅氧烷气体可以与不同量的氧气相结合来调节杂化的层中的硅石样的以及有机硅样的材料的相对量。通过增加氧气相对于硅或碳的化学计量比，可以增加硅石样的材料的量。类似地，通过降低氧气的化学计量比，可以增加含碳的有机硅样的材料的相对量。杂化的层的组成还可以通过调节其他的反应条件来改变。例如，在PE-CVD的情况下，可以改变工艺参数，例如RF能以及频率、沉积压力、沉积时间以及气体流速。在本发明中，作为栅极绝缘层使用的有机硅酸盐玻璃是富含硅石样的相的。这最合适地是通过从一种富含氧气的前体气体混合物沉积该层来实现。例如，当在本发明中使用氧气作为氧化剂气体以及六甲基二硅氧烷作为挥发性的有机硅前体时，如以标准的立方厘米/分钟所测量的有机硅前体在氧气中的体积流量百分比是在0.和10%之间。该体积流量比大约对应在沉积过程中的CVD室中的两种分子种类的摩尔比。优选地，有机硅前体在氧气中的体积流量百分比是在0.5%和8%之间，更优选它是在和6%之间并且仍然更优选它是在2%和5%之间。必要时这些数字可以被调整以补偿具有不同的分子量、不同的化学组成以及对应地不同的每标准立方厘米的硅以及碳含量的有机硅前体。在六甲基二硅氧烷的情况下，“富含氧气”的条件是指相对于六甲基二硅氧烷的流速大于约251的相对氧气流速。HMDSO的百分比最优选在2%和4%之间。图13示出了氧气与六甲基二硅氧烷的摩尔比怎样影响所产生的杂化的电介质的击穿电压。因此，通过使用本发明的方法，有可能形成一个杂化的有机硅酸盐玻璃的层，该层具有聚合的(有机硅样)以及非聚合的(硅石样)的组分，并且具有适合用作栅极绝缘体的本体特征。本发明的有机硅酸盐玻璃栅极绝缘体包括从约70%至约95%的二氧化硅(硅石样材料)以及从约30%至约5%的硅氧烷聚合物(有机硅样材料)。如在此所使用的，二氧化硅与硅氧烷聚合物的百分比是指仅键合到氧上的硅原子与键合到至少一个碳上的硅原子的摩尔比。该比率可以通过适合于表面以及薄膜化学以及元素分析的不同技术来确定，例如红外吸收光谱、拉曼散射光谱、用于化学分析的电子谱(ESCA)、卢瑟福背散射以及类似的方法。本发明的方法提供了一种特别适合用于薄膜晶体管(TFT)的栅极绝缘层。该栅极绝缘层可以制造地极其薄，具有优异的均勻性以及非常低的缺陷水平，这些是在基于非常大阵列的TFT的显示器件的制造中所希望的特性。这种栅极绝缘层可以具有小于300nm的厚度，并且在一些情况下小于250nm，并且在一些情况下小于150nm。这是超过典型地要求至少300nm的厚度来有效运行的氮化硅栅极电介质的一个相当可观的改进。(参见，例如Linetal.,"Amorphoussiliconthin-filmtransistorswithfield-effectmobilitiesof2cm2/V·sforelectronsand0.lcm2/V·sforholes,"Appl.Phys.Lett.94=162105(April2009))。本发明的TFT可能能够以非常薄的栅极绝缘体厚度如此有效地运行，因为有机硅酸盐玻璃杂化的材料具有更少的允许电流泄漏的微裂缝。相比之下，已知脆性材料例如SiNx和SiO2受制于这些微裂缝从而导致电流泄漏。(参见例如LinHanetal.,"ANewGateDielectricforHighlyStableAmorphous-Si1iconThin-FiImTransistorsWith1.5_cm2/V·sElectronField-EffectMobi1ity,，，IEEEElectronDeviceLett.30:5，pp.502-504(May2009))。本发明的栅极绝缘体可以形成到制造TFT中使用的其他材料上的强的键合，并且产生更低数目的界面状态。由于在PE-CVD中涉及的低温，本发明的方法特别适合制造有机TFT，它们使用相对热敏感的有机半导体材料作为活性层。当通过PE-CVD沉积到保持在室温下的基片上时，本发明的杂化的电介质具有优异的特性。这种材料对于在柔性电子装置中使用的薄膜晶体管是特别有利的，因为它不会很容易地开裂，不像常规的栅极绝缘体，氮化硅以及二氧化硅(它们是脆性材料)。因为该杂化的电介质可以在更低的温度下沉积(例如约室温下)，在冷却时可能不存在收缩，并且一个结合层不会通过在与其他层的界面处的差异收缩而产生应力。由于基片的热膨胀系数不需要密切匹配，本发明的杂化电介质使之可行的是在更多种多样的基片材料上累积TFT，特别是用于轻质的、柔性的IXD以及OLED显示所希望的透明的柔性的塑性基片上。本发明还提供了一种场效应晶体管，该晶体管包括置于一个栅电极以及一个半导体活性层之间的一种栅极绝缘材料，其中该栅极绝缘材料包括或优选主要的构成为一种如上所述的有机硅酸盐玻璃。在此背景下，“主要的构成为”是指除了该硅、碳、氢、氧以及任选地通过在此描述的挥发性的前体气体提供的氮之外不存在其他材料，这些材料对本发明的有机硅酸盐玻璃绝缘层的绝缘、介电以及阻挡态的特性具有功能上相关的影响。在优选的实施方案中，该栅极绝缘材料是由如以上描述的一种有机硅酸盐玻璃构成的，它可以任选地具有一个氮组分。适合于本发明的TFT的半导体是本领域中的所有半导体，包括但不限于非晶态硅、纳米晶体硅、微晶硅、多晶硅、氧化锌、锌锡氧化物以及锌镓氧化物。考虑到现在的现有技术，非晶态硅是优选的，并且氢化的非晶态硅是更优选的。用于本发明的有机薄膜晶体管的有机半导体层的有机半导体材料可以是本领域中已知的任何此类材料。最常见地是，使用η-共轭材料。η-共轭材料的例子包括但不限于聚吡咯类，例如聚吡咯、聚(N-取代的吡咯)、聚(3-取代的吡咯)、以及聚(3，4-二取代的吡咯)；聚噻吩类例如聚噻吩、聚(3-取代的噻吩)、聚(3，4-二取代的噻吩)、以及聚苯并噻吩；聚异硫茚类例如聚异硫茚；聚噻吩乙烯类例如聚噻吩乙烯；聚(对苯撑乙烯)类，例如聚(对苯撑乙烯)；聚苯胺类例如聚苯胺、聚(N-取代的苯胺)、聚(3-取代的苯胺)、以及聚(2，3_取代的苯胺)；聚乙炔类例如聚乙炔；聚二乙炔类，例如聚二乙炔；聚奧类例如聚奧；聚芘类，例如聚芘；聚咔唑类例如聚咔唑以及聚(N-取代的咔唑)、聚硒吩类例如聚硒吩；聚呋喃类例如聚呋喃以及聚苯并呋喃；聚(对苯撑)类例如聚(对苯撑)；聚吲哚类例如聚吲哚；聚哒嗪类例如聚哒嗪；聚并苯类例如并四苯、并五苯、并六苯、并七苯、二苯并五苯、四苯并五苯、芘、二苯并芘、屈、二萘嵌苯、蔻、三萘嵌二苯(terylene)、卵苯、四萘嵌三苯(quoterylene)、以及循环蒽(circumanthracene)；衍生物(例如三苯二噁嗪、三苯二噻嗪、并六苯_6，15-醌)，其中聚并苯上的一些碳原子被N、S、和0原子或被官能团(例如一个羰基基团)取代；聚合物，例如聚乙烯基咔唑、聚苯硫醚、以及聚乙烯硫醚。此外可以适当地使用具有与以上的聚合物类似的方式的重复单元的低聚物，例如噻吩六聚物，包括α-六联噻吩、α，ω-二己基-α-六联噻吩、α，ω-二己基-α-五联噻吩以及α，ω-双(3-丁氧基丙基)_α-六联噻吩、或苯乙烯基苯衍生物。此外，列出了金属酞菁类，例如酞菁铜以及氟取代的酞菁铜；稠环化合物的四羧酸二酰亚胺类，包括萘四羧酸酰亚胺例如萘1，4，5，8_四羧酸二酰亚胺、Ν，Ν'-双(4-三氟甲基苄基)萘1，4，5，8_四羧酸二酰亚胺、Ν，Ν'-双(1Η，1Η-全氟辛基)萘1，4，5，8_四羧酸二酰亚胺衍生物类、N,N'-双(1Η，IH-全氟丁基)萘1，4，5，8_四羧酸二酰亚胺衍生物、N，N'-二辛基萘1，4，5，8_四羧酸二酰亚胺衍生物类、以及萘2，3，6，7-四羧酸二酰亚胺、以及蒽四羧酸二酰亚胺类例如蒽2，3，6，7_四羧酸二酰亚胺；富勒烯例如C6Q、C7Q、C76、C78、以及C84；碳纳米管例如SWNT以及染料类例如部花青以及半菁蓝。在这些π共轭的化合物中优选使用至少一种选自下组的物质，该组的构成为低聚物，这些低聚物具有噻吩、亚乙烯基、噻吩亚乙烯基、亚苯基亚乙烯基、对亚苯基，它们的取代产物或它们中至少两类作为一种重复单元并且具有从4至10的重复单元数η；聚合物，这些聚合物具有与以上相同的单元并且至少20的重复单元数η，稠合多环芳香族化合物，例如并五苯、富勒烯、稠合环化合物的稠合环四羧酸二酰亚胺，以及金属酞菁类。另外用作有机半导体的其他材料可以是有机分子络合物，例如四硫富瓦烯(TTF)-四氰基醌二甲烷盐(TCNQ)络合物，一种双亚乙基四硫富瓦烯(BEDTTTF)-高氯酸络合物，一种BEDTTTF-碘络合物以及一种TCNQ-碘络合物。这些有机半导体层可以通过在该层材料中掺入一种接受电子的分子(受体)或提供电子的分子(供体)而经受一个掺杂处理，这些分子包括但不限于苯醌衍生物、四氰基乙烯、四氰基醌；二甲烷盐取代的胺类例如苯二胺、蒽、苯并蒽以及取代的苯并蒽、芘以及取代的芘；咔唑以及其衍生物；以及四硫富瓦烯及其衍生物。本发明还提供了通过等离子体增强化学气相沉积法形成具有一个有机硅酸盐玻璃栅极绝缘层的晶体管的一种方法，该方法包括以下步骤(a)在一个基片上沉积一个栅电极；(b)将该基片以及栅电极安装在一个CVD室中；(c)向该室中引入一种源气体，该源气体包括一种挥发性的有机硅前体以及至少一种氧化剂气体，该氧化剂气体选自下组，其组成为氧气、臭氧、过氧化氢以及氧化亚氮；并且(d)向该室中施加射频、微波频率或直流电。由此在该栅电极以及基片上形成了一个有机硅酸盐玻璃的层，该层作为栅极绝缘体。合适的基片包括本领域已知的玻璃、金属以及高强度聚合物膜以及箔片基片。对于制造柔性显示器，高强度聚合物膜基片是所希望的，并且包括例如聚对苯二甲酸乙二酯(PET)以及聚酰胺箔片以及膜。该基片优选是用一种合适的底层涂覆的，如本领域中已知的。例如可以使用一种玻璃基片、氮化硅或有机硅酸盐玻璃(它可以是一种如在此所描述的有机硅酸盐玻璃)。对于不同的其他基片例如金属以及聚合物基片开发了多种聚合物底层。该方法进一步包括沉积一个活性半导体材料(优选硅，并且更优选非晶态氢化硅)的层的步骤。将一个掺杂的非晶态氢化硅的层沉积到该非晶态氢化硅上。最后沉积一个源极/漏极导体层，并且将该层图案化以生产源极和漏极电极。合适的导体是本领域中已知的那些中的任何一种，包括但不限于铟锡氧化物、铬、铝、铜以及类似物。如在实施本发明中所进行的将不同的层图案化可以通过本领域已知的不同手段中的任何一种完成。可以使用基于光刻法的方法，并且本领域的普通技术人员将熟悉合适的抗蚀刻以及蚀刻方法的使用。这些图案化的方法可以包括将这些层与先前图案化的层自对齐。蚀刻方法包括但不限于不同的湿法化学以及等离子体方法。合适的非限制性的方法在以下实例中指出。适当时，例如在沉积精细的铜导体时，可以使用嵌入式方法。还提供了通过等离子体增强化学气相沉积法形成具有一个有机硅酸盐玻璃栅极绝缘层的晶体管的一种可替代的方法，该方法包括以下步骤(a)在一个基片上沉积一个半导体通道层；(b)在该源极/漏极导体层上沉积一个掺杂的非晶态氢化硅的层；(C)将该掺杂的非晶态氢化硅的层以及该源极/漏极导体层图案化，以形成分开的源极和漏极电极；(d)沉积一个非晶态氢化硅的层；(e)将该基片以及栅电极中安在一个CVD室装；(f)向该室中引入一种源气体，该源气体包括一种挥发性的有机硅前体以及至少一种氧化剂气体，该氧化剂气体选自下组，其组成为氧气、臭氧、过氧化氢以及氧化亚氮；并且(g)向该室中施加射频、微波频率或直流电。以此方式，一个有机硅酸盐玻璃层被沉积到该非晶态氢化硅的层上。该晶体管是通过沉积一个栅极导体层并且将该栅极导体层图案化以形成一个栅极电极来完成的。该基片优选是用一种合适的底层或钝化层涂覆的，如本领域中已知的。例如可以使用一种玻璃基片、氮化硅或有机硅酸盐玻璃(它可以是一种如在此所描述的有机硅酸盐玻璃)。对于不同的其他基片例如金属以及聚合物基片发展了多种聚合物底层或钝化层。然后将该有机硅酸盐玻璃、非晶态氢化硅以及掺杂的非晶态氢化硅的层图案化以暴露该源极和漏极电极。适合用于硅石的用于图案化以及蚀刻的标准工业方法(例如反应性离子蚀刻)总体上适合本发明的杂化的OSG介电材料。还提供了另一种形成具有一个有机硅酸盐玻璃栅极绝缘体的晶体管的方法，该方法包括以下步骤(a)在一个基片上制备一个非晶态硅、纳米晶体硅、微晶硅或多晶硅的膜；(b)将该基片安装在一个CVD室中；(c)向该室中引入包括一种挥发性的有机硅前体以及一种以上描述的氧化剂气体的源气体；并且(d)将射频能施加到该室中；由此一个有机硅酸盐玻璃的层被沉积到该硅膜和基片上。该基片优选是用一种合适的底层或钝化层涂覆的，如本领域中已知的。例如可以使用一种玻璃基片、氮化硅或有机硅酸盐玻璃(它可以是一种如在此所描述的有机硅酸盐玻璃)。对于不同的其他基片例如金属以及树脂基片发展了多种聚合物底层。该方法进一步包括以下步骤(a)将该有机硅酸盐玻璃层图案化以暴露该硅层；(b)在该暴露的硅上通过由离子植入法掺杂该暴露的硅或通过沉积一个掺杂的硅的层来提供一个掺杂的硅的层；(c)沉积一个电极材料的层；并且⑷将该电极材料图案化以便形成栅极、源极和漏极电极。本发明还提供了通过任何一种以上描述的方法制造的晶体管。以下说明旨在示例性地说明本发明，并且不代表限制本发明或限制所附的权利要求的范围。实例1.0杂化的栅极绝缘层(“栅极电介质”)的沉积将该杂化层通过等离子体增强化学气相沉积法(PE-CVD)在一个单室反应器(以下称为“小PE-CVD”)中沉积。在发展杂化材料的过程中，将小PE-CVD重新配置几次。这种杂化的栅极电介质以两种构形沉积，这两种构形在电介质表面以及气体进料上不同，如以下所说明的。在富含氧气的条件(即，流速相对于六甲基二硅氧烷的流速大于约251的流速)下的杂化电介质的pe-cvd被发现产生了具有万M=8MV/cm(接近热的SiO2的值)的电介质击穿场的一种材料。(参见图13)1.IPECVD配置充电电极(poweredelectrode)以及气体进料室之上的栅极的表面积为102cm2。源气体流速氧气42sccm；六甲基二硅氧烷(HMDSO)1.17sccm；RF频率13.56MHz；用于沉积的RF功率50W(0.5ff/cm2)；沉积压力约120毫托=16Pa；基片温度标称的室温。1.2可替代的PECVD配置182cm2表面积的功率电极，以及7.5cm直径的气体进料环。源气体流速0233sccm；HMDSO1.25sccm；RF频率13·56MHz；沉积功率70ff(0.38ff/cm2)；沉积压力约115毫托=15Pa基片温度标称室温至310°c2.0薄膜晶体管(TFT)制造方法的顺序以下描述了用于两种不同的TFT几何构型的方法顺序。两者均使用了用于通道半导体的非晶态氢化硅(a_Si:H或a-Si)。第一种是常规的颠倒错置的几何构型，它是在玻璃以及Kapton聚酰亚胺箔片基片上制造的；第二种是顶部栅极错置的几何构型。在此的实例使用了两种PE-CVD装置进行。一种是以上描述的“小PE-CVD”，它被用来沉积该有机硅酸盐玻璃(OSG)栅极电介质、反向通道钝化以及基片钝化层。另一种是一个四室PE-CVD系统，其中沉积了所有的其他TFT层用作钝化层(并且作为常规的a-SiTFT中的栅极电介质)的氮化硅(SiNx)；用于该TFT半导体通道的非掺杂的非晶态氢化硅(a-Si:H或a-Si)；以及用于源极以及漏极触点的高度掺杂的η型a_Si:Η层。使用两种不同的PE-cvd装置来工作要求这些样品通过大气来回转移，这在薄膜电子装置中被认为是非常不希望的。原因是暴露于大气中以不能再现的方式改变了暴露表面(它们在沉积了随后的层之后变成界面)。最敏感的界面是在这种栅极绝缘体和该半导体通道之间(在这种情况下在该有机硅酸盐玻璃和a-SiH之间)，因为传导电子沿着这一界面运动。在两种不同的PE-cvd系统中进行该方法将这种界面暴露到大气中，并且出人意料的是用这种方法可以获得高的场效应迁移率。有可能的是在单独的TFT过程的行程之间的场效应迁移率的改变是由于室之间的转移引起的可再现性差的界面。以下详述了用于在玻璃(2.1)和Kapton聚酰亚胺(2.2)基片上制造颠倒错置的TFT的方法。在附图中，OSG层还可以特指为“杂化层”。2.1玻璃上的颠倒错置的几何构型将玻璃基片使用约250nmSiNx在该四室PECVD中在150°C或200°C下，或使用约250nmOSG在小PECVD中在室温下进行涂覆。然后热蒸镀50至70nm的Cr栅极触点金属。(参见图15A)。掩模#1栅极图案化。旋涂并且预烘焙光致抗蚀剂、通过一个具有栅极金属图案的光掩模将抗蚀剂暴露于UV光中，使抗蚀剂显影，使用铬蚀刻剂将铬进行湿法蚀刻，剥离剩余的光致抗蚀剂。(参见图15B)将样品装载到小PECVD中，并且沉积了约100-250nmOSG(有时跟随3分钟的氧气等离子体)。然后将样品转移到四室的PECVD中用于在150°C或约250°C下沉积无掺杂的a-Si:H和n+a-Si:H。在沉积a_Si:H之前，运行3分钟的Ar等离子体以清洁表面。然后在热蒸镀器中沉积约70nm的Cr用于源极以及漏极金属触点。(参见图15C)掩模#2源极以及漏极(S/D)图案化。光刻法是如在掩模#1下描述的。将铬使用Cr蚀刻剂进行湿蚀刻，并且将n+a-Si通过反应性离子蚀刻(RIE)除去。(参见图15D)掩模#3活性区域(a-Si岛)图案化。光刻法是如在掩模#1下描述的。将a-Si通过RIE除去。掩模#4:在杂化层中制造通路孔用于栅极电极触点。光刻法是如在掩模#1下描述的。将OSG使用RIE进行蚀刻。2.2在50-μm厚的Kapton聚酰亚胺箔片上的颠倒错置的几何构型将Kapton聚酰亚胺基片使用约250nmSiNx在四室PECVD中在150°C或200°C下，或使用约250nmOSG在小PECVD中在室温下涂覆。然后将20/50/20nm三层Cr/Al/Cr栅极触点金属进行热蒸镀。(参见图16A)掩模#1栅极图案化。旋涂并且预烘焙光致抗蚀剂、通过一个具有栅极金属图案的光掩模将抗蚀剂暴露于UV光中，将该抗蚀剂显影，使用Cr和Al蚀刻剂对Cr/Al/Cr进行湿法蚀刻，剥离剩余的光致抗蚀剂。(参见图16B)将样品装载到小PECVD中，并且沉积了约100-250nmOSG(有时跟随有3分钟的氧气等离子体)。然后将样品转移到四室PECVD中用于在150°C或约250°C下沉积a_Si和n+a-Si。在沉积a-Si之前，运行3分钟的Ar等离子体以清洁表面。然后在热蒸镀器中沉积约20/50/20nm的Cr/Al/Cr用于源极以及漏极触点。(参见图16C)掩模#2源极以及漏极(S/D)图案化。光刻法是如在掩模#1下描述的。将Cr和Al使用Cr和Al蚀刻剂进行湿法蚀刻，并且将n+a-Si通过反应性离子蚀刻(RIE)除去。(参见图16D)掩模#3活性区域(a-Si岛)图案化。光刻法是如在掩模#1下描述的。将a_Si通过RIE除去。(参见图16E)。掩模#4:在杂化层中制造通路孔用于栅极电极触点。光刻法是如在掩模#1下描述的。将OSG使用RIE进行蚀刻。2.3玻璃上的顶部栅极错置的几何构型将一个玻璃基片使用约250nmSiNx在该四室PECVD中在150°C或200°C下，或使用约250nm杂化层在小PECVD中在室温下涂覆。然后热蒸镀50至70nm的Cr源极以及漏极触点金属。转移到四室PECVD之后，沉积了约40nm的n+a-Si用于源极以及漏极层。(参见图17A)掩模#1源极以及漏极(S/D)图案化。光刻法是如在以上部分2.1的掩模#1下描述的。n+a-Si通过反应性离子蚀刻(RIE)进行蚀刻，并且将铬使用Cr蚀刻剂进行蚀刻。(参见图17B)在四室PECVD中沉积一个250-nm的a_Si层。然后在一个单室PECVD中沉积用于栅极电介质的250nmOSG层。最后热蒸镀70nm的Cr用于栅极电极。(参见图17C)掩模#2栅极图案化。旋涂并且预烘焙光致抗蚀剂、通过一个具有栅极金属图案的光掩模将抗蚀剂暴露于UV光中，将抗蚀剂显影，使用Cr蚀刻剂对Cr进行湿法蚀刻，剥离剩余的光致抗蚀剂。(参见图17D)掩模#3活性区域(a-Si岛)图案化。光刻法是如在掩模#1下描述的。将OSG和a-Si通过RIE除去。(参见图17E)2.4玻璃上的颠倒错置几何构型，具有反向通道钝化将该玻璃基片使用约250nmSiNx在四室PECVD中在150°C或200°C下涂覆，接着热蒸镀一个60nm的Cr金属层作为栅极触点。掩模#1栅极图案化。旋涂并且预烘焙光致抗蚀剂、通过一个具有栅极金属图案的光掩模将抗蚀剂暴露于UV光中，将抗蚀剂显影，使用铬蚀刻剂对铬进行湿法蚀刻，剥离剩余的光致抗蚀剂。将该样品装载到一个小PECVD中，并且沉积一个IOOnm的OSG层。将该样品转移到四室PECVD中用于在250°C下沉积150nm的a_Si:H，然后返回该小PECVD，并且沉积一个150nm的OSG层。然后使用掩模#2，将150nmOSG层图案化以形成该反向通道钝化层。将样品浸在1/100稀释的缓冲氧化物蚀刻(BOE)、一种基于HF的水性抗蚀剂中持续20秒，以除去任何氧化物，然后立刻装载到该四室PECVD中。然后在250°C下沉积一个40-nm的η+-掺杂的a_SiH层以提供该源极/漏极层。(在沉积n+a-Si之前可以使用3分钟长的Ar等离子体来清洁样品表面)源极以及漏极触点是通过将金属进行顺序热蒸镀而沉积的Cr/Al/Cr夹层(20/200/20nm)来提供的。掩模#3源极以及漏极(S/D)图案化。光刻法是如以上在掩模#1下描述的。使用Cr和Al蚀刻剂对Cr/Al/Cr进行湿法蚀刻。掩模M活性区域(a_Si岛)图案化。光刻法是如在掩模#1下描述的。如以上所描述，通过RIE去除a-Si以分离源极和漏极，。掩模#5:在杂化层中制造通路孔用于栅极电极触点。光刻法是如在掩模#1下描述的。使用RIE对OSG和a-SiH进行蚀刻。3.3.晶体管制造以及评估使用以上描述的方法，制备a-Si:HTFT，主要是以常规的、玻璃基片上的颠倒错置几何构型。这种几何构型的截面视图在图1和10中示出。以下描述了代表性的例子的制造、评估以及特征。这些样品被指定为TFTUTFT2、TFT3和TFT4。还在聚酰亚胺箔片上制备了一系列的TFT用于应力以及柔性试验，并且制备了处于顶部栅极共平面的几何构型的、具有OSG栅极电介质的TFT作为本发明的普遍性的例证。这些例子示出了在以下各项上的一些改变处理温度、基片、几何构型以及栅极绝缘体的厚度，使用杂化材料用于栅极电介质、反向通道钝化以及基片钝化，并且示出了可以获得的、改进的电的以及物理的特性。TFTl是在低温下处理的并且具有250-nm厚的0SG，这接近于常规使用的SiNx绝缘体的300nm的厚度。TFT2是在高温下处理的并且具有100-nmOSG的绝缘体，这相对于常规使用的SiNx绝缘体的标准是极薄的。TFT3是在低温下处理的，具有100-nm(薄)的OSG栅极绝缘体，并且其特征是150-nm厚的OSG反向通道钝化层。TFT4是在低温下处理的，并且其特征是具有一个杂化OSG钝化层、一个杂化OSG栅极绝缘体以及一个杂化OSG反向通道钝化层的柔性基片。为了制造TFT1，将该玻璃基片在TFT生长之前用通过PE-CVD在150°C下沉积的300-nm厚的SiNx层进行涂覆。蒸镀70nm的Cr作为栅极电极。在将该栅极电极以图1中的特定实例进行图案化之后，在标称室温下在一个单室PE-CVD机器中沉积一个250-nm厚的OSG层。用于SiO2-有机硅杂化OSG沉积的源气体是HMDSO以及氧气，它们是环境友好的并且是低成本的。OSG材料的特性落在热氧化物以及等离子体聚合的HMDSO之间。(L.Han，P.Mandlik,J.Gartside,andS.Wagner,Mater.Res.Soc.Symp.Proc.,2008,A18.3.))|f#nnn转移到一个四室PE-CVD系统中以沉积一个300-nm厚的a_Si:H通道层以及一个50-nm的n+a-Si:H源极/漏极触点层。该源极/漏极触点(70nmCr)是通过热蒸镀制成的。为了制造TFT2(图6)，将该玻璃基片在TFT生长之前用通过PE-CVD在250°C下沉积的200nm厚的SiNx层进行涂覆。蒸镀70nm的Cr作为栅极电极。将该栅极电极图案化之后，在一个单室PE-CVD机器中在310°C至280°C的基片温度下沉积一个100-nm厚的OSG层。然后将样品转移到一个四室PE-CVD系统中以沉积一个150-nm厚的a-Si:H通道层以及一个50-nm的n+a-SiH源极/漏极触点层。该源极/漏极触点是通过热蒸镀70nm的Cr制成的。为了制造TFT3(图10)，将该玻璃基片在TFT生长之前用通过PE-CVD在250°C下沉积的250-nm厚的SiNx层进行涂覆。蒸镀70nm的Cr作为栅极电极。将该栅极电极图案化之后，在一个单室PE-CVD机器中在室温下沉积一个约100-nm厚的OSG层。然后将样品转移到一个四室PE-CVD系统中以沉积一个150-nm厚的a_Si:H通道层。然后再次在室温下沉积一个150nm的OSG层，接着将该反向通道钝化层图案化。然后将样品浸入到1/100稀释的BOE中持续20秒以除去任何天然氧化物，并且迅速转移到四室PECVD系统中用于沉积40-nm的n+a-SiH源极/漏极层。将该源极/漏极触点(一种Cr/Al/Cr(20/200/20nm)夹层)通过热蒸镀来施用。通过以常规方式进行蚀刻而将源极以及漏极图案化、将多个岛分离并且将通路孔开至栅极电极。为了制造TFT4，通过在两个面上室温PE-CVD沉积250nm的OSG杂化层将一个50μm的聚酰亚胺箔片基片进行封装。将Cr/Al/Cr(15/40/15nm)金属夹层热蒸镀并且图案化用于栅极电极。在室温下通过PE-CVD沉积一个150-nm厚的OSG杂化栅极电介质，接着是在150°C下沉积一个150nm的a_Si:H层。然后沉积一个150-nm厚的OSG杂化层用于反向通道钝化。图案化之后，在150°C下沉积一个40nm的n+a-Si:H源极/漏极层，接着热蒸镀一个15/40/15nm的Cr/Al/Cr夹层用于源极/漏极触点。通过蚀刻将源极以及漏极图案化，将a-Si:H岛分离并且打开到栅极电极的通路孔。还制造了处于顶部栅极共平面几何构型的、具有OSG栅极电介质的a-Si:HTFT。这些TFT在本发明中不再进一步说明，但是它们同样有功能，并且可以使得能够将顶部栅极几何构型引入工业用途中。用一个HP4155A参数分析仪将这些TFT对它们的Ids-Vds输出特性、它们的Ids-Vcs转移特性以及它们的栅偏置应力稳定性进行评估。对于输出特性，将源极漏极电压从OV至20V扫描，并且将栅极电压以2V的梯级从10至22V扫描。对于转移特性，将栅极电压以IOV至0.IV的漏极-源极偏置从20至-IOV扫描。在栅极偏置应力过程中将源极以及漏极接地并且对该栅极施加一个正电压，持续600s。然后通过从20至IOV来扫描栅极电压再次对转移特性进行测量。栅极偏置电压从5V至80V改变，这意味着跨过该栅极绝缘体的电场从0.2至3.2MV/cm改变。阈值电压的偏移是基于转移曲线的亚阈值斜率以IXKTkiA的漏极电流值来测量的。4.结果TFT1.图2示出了分别具有80μm禾Π10μm的通道宽度以及通道长度的TFT1的Ids-Vds特征。线性区域被扩大并且在图3中示出。转移特征在图4中示出。在线性区域中1.Ilcm2/V·s的电子场效应迁移率是从漏极电流对比栅极电压的斜率、栅极宽度W与栅极长度L的比、栅极电容C以及0.IV的漏极-源极偏置电压来提取的。1.12cm2/V-s的饱和迁移率是从漏极电流的平方根对比栅极电压、W/L之比以及栅极电容获得的。阈值电压是约5V，开/关电流之比是大于107，并且亚阈值斜率是500mV/decade。栅极偏置应力后的阈值电压偏移在图5中示出，一起示出了具有在一定范围的基片温度之上沉积的SiNx-栅极电介质的其他TFT的文献数据。(K.Long，etal.,IEEEElectronDeviceLett.,27111-113,2006;Κ·H.Cherenack,etal.,IEEEElectronDeviceLett.，281004—1006，2007;F.R.LibschandJ.Kanicki,Appl.Phys.Lett.,621286-1288，1993)。这些文献传授了使用SiNx栅极电介质的a-Si:HTFT的阈值电压稳定性随着温度的升高而改进。对于TFT1，尽管SiO2-有机硅杂化栅极电介质是在标称室温下沉积的，但是TFT1的稳定性比得上使用常规SiNx用于栅极电介质的、在150°C下在塑料上制造的其他TFT。此外，在更高的栅极偏置应力下，TFT1的稳定性超过了使用常规的用于栅极电介质、在150°C下制造的TFT的值。在更多最近获得的数据中，根据本发明制造的TFT具有的阈值电压稳定性甚至超过了使用SiNx-栅极电介质在350°C下制造的TFT的值。(数据未在此示出，但是可以参见LinHanetal.,"ANewGateDielectricforHighlyStableAmorphous-SiliconThin-FilmTransistorsWith1.5_cm2/V·sElectronField-EffectMobility,"IEEEElectronDeviceLett.30:5，pp.502-504(May2009)，将其通过引用结合在此)TFT2.图7示出了具有60μm的通道宽度以及60μm的通道长度的TFT2的Ids-Vds特征。示出了偏置应力之前以及之后的特征。在图8中示出了在偏置应力之前以及之后的转移特性以及栅极泄漏电流。这个TFT具有2.9V的阈值电压；以及在线性方案中2.37cm2/V-s的电子场效应迁移率和在饱和方案中2.29Gm2/V·s的电子场效应迁移率。在偏置应力后TFT2的阈值电压变化在图9中示出，再次一起示出了具有在一定范围的基片温度之上沉积的SiNx-栅极电介质的其他TFT的文献数据。这些数据表明了TFT2的阈值电压偏移是具有在与TFT2的杂化电介质相同的温度下沉积的SiNx-栅极电介质的常规a-Si:HTFT的值的大约一半。以下表1示出了杂化的SiO2-有机硅电介质以及SiNx电介质的基本的电特性中某一些的对比。注意，该杂化的SiO2-有机硅电介质具有比该SiNx电介质金属更高的电容。表1.用于a-Si:HTFT的SiO2-有机鍾杂化牵介质的特性。,介质以及常規SiN1栅极电杂化层SiN11绝缘体厚度(nm)100300相对介电常数4.07.6特定电容(F/cm2)3.5xl0"82.2x10"8亚阈值斜率(mV/decade)270500电介质击穿电场KMV/cm)~85TFT3.图11以及12将具有杂化的电介质的TFT3的特征与具有SiNx作为栅极电介质制造的常规TFT的特征进行了比较。大小以及测量条件是相同的，除了栅极电介质以及反向通道层之外。在图11中绘出的输出(Ids-Vds)特征示出了“杂化层”TFT产生了约4X"SiNx"TFT的电流。图12的DC转移(Iogltl[Ids-Vcs])特征示出了对于两种TFT而言关电流以及约IpA的栅极泄漏电流是类似的，对于“杂化层”TFT而言开电流以及开/关比更高，以及对于“杂化层”为270mV/dec对比对于“SiNx”TFT为500mV/dec的亚阈值斜率。对于“杂化层”TFT饱和(Vds=10V)以及线性方案(Vds=0.IV)的图4的最小二乘拟合分别产生了μn,sat=2.0cm2/v·S禾口μn,lin=2.lcm2/v·s，以及Vt=2.0和2.5V。TFT4.这些TFT很好地粘附在该箔片基片(参见以下)上，并且发现所具有的电子场效应迁移率是1.2cm2/Vs，亚阈值斜率是300mV/decade，开/关比是IO7以及泄漏电流是1(Γ12Α。在杂化层OSG-钝化的聚酰亚胺上累积的TFT的柔性。在制造TFT之前使用有弹性的SiO2-有机硅杂化材料来钝化一个50μm厚的聚酰亚胺基片箔片(参见以上部分2.2)。这些基片是用约300-nm厚的杂化材料的层在该基片的两面上或仅在该基片的TFT面上钝化的。该钝化层至该聚酰亚胺基片的粘附可以任选地通过在沉积该杂化层之前沉积约IOnm厚的SiNx底层而改进。将在聚酰亚胺上累积的多个单独的TFT弯曲至已知的半径持续一分钟并且然后使其变平用于测量转移特性。弯曲的轴垂直于该源极-漏极电流路径。重复这个过程直至TFT电失效。当在压缩下拉紧时，使用杂化电介质制造的TFT表现出与使用SiNx制造的常规TFT类似的柔性，但是当在张力下拉紧时则表现出显著增加的柔性。在弯曲至压缩应力下，对于大于2%的压缩应力所有的TFT都与基片层离，不管该基片是在两个面上钝化的还是仅在一面上钝化的。之前已经发现了常规的a_Si:H/SiNxTFT在类似的压缩应力下层离。在弯曲至拉伸应力下，使用新杂化材料在两面钝化的基片上制造的TFT在高达约0.8%的应力下未呈现出转移特性上的显著变化并且在高达1.6%的应力下仍然是有功能的。已经发现在两面钝化的基片上的常规a-Si:H/SiNxTFT在约0.4%的拉伸应力下表现出了转移特性上的变化并且对于高达0.5%(比由新的杂化材料制造的TFT的值小3倍多的一个值)的应力仍然是有功能的。在仅在TFT—面上钝化的基片上，杂化的电介质TFT对于高达约2.5%的拉伸应力未呈现出转移特性上的显著改变。在仅在TFT—面上钝化的基片上的常规a-Si:H/SiNxTFT的性能仅在到约0.5%(比由新的杂化材料制造的TFT的值小5倍的一个值)的拉伸应力时变坏。这些结果表明，使用新的介电材料制造的TFT具有提高大面积电子装置(如显示器以及传感器)的柔性以及耐久性的潜在性。鉴于其他使用SiNx栅极电介质的a-Si:HTFT具有的电子场效应迁移率是约lcm2/V*s，在以上结果中实现的电子场效应出人意料地非常高(参见，例如D.Striakhilevetal.，J.DisplayTechnol.，vol.2，p.364(2006))。一个分析报告了，对于高性能的a-Si:HTFT，有效电子场效应迁移率在线性区域中达到了1.2cm2/V·s，在饱和区域内达到71.5cm2/V·s,并且具有1.6cm2/V·s的本征迁移率(参见J.Kanicki&S.Martin,"Thin-FilmTransistors,，，C.KaganandP.andry,eds.,p.108,MarcelDekker(2003))。因此，在以上描述的a-Si:HTFT中获得的电子场效应迁移率是出人意料地高的。在以上结果中的高的电子场效应迁移率表明了该栅极绝缘层与该a_Si:H通道之间的界面具有通常低的陷阱密度。在某些实施方案中，本发明的晶体管具有的有效的电子场效应迁移率在线性区域是大于1.5cm2/V·s,并且在一些情况下，是大于2.OcmVV·S。在某些实施方案中，本发明的晶体管具有的开/关电流比是大于IX105，并且在一些情况下是大于IX106，并且在一些情况下是大于IX107。在某些实施方案中，本发明的晶体管具有的阈值电压(Vth)是小于4.OV并且在一些情况下是小于2.0V。在某些实施方案中，本发明的晶体管具有的亚阈值斜率是小于500mV/dec并且在一些情况下是小于300mV/dec。该亚阈值斜率表征了场效应开始的陡度并且通过S=dVesAKlogIds)给出，其中Ves是栅极处的电压，并且Ids是漏极和源极之间(其中该行为是线性(即，Vgs<Vth)的区域中)的电流。此种性能特征可能难以使用具有小于300nm厚度的SiNx-栅极介电层来实现。应理解的是，在此描述的实施方案仅通过实例的方式说明，并且无意限制本发明的范围。例如，在不脱离本发明的精神时在此描述的材料以及结构中有多种可以用其他的材料和结构代替。应理解的是，关于为何本发明起作用的多种不同理论无意是限制性的。本发明的披露方面以及实施方案中每一种都可以认为是单独地或与本发明的其他方面、实施方案以及变体相结合。此外，除非另外指明，否则本发明的方法的步骤不受任何具体实施顺序的限制。权利要求1.一种电子器件，包括一个场效应晶体管，该场效应晶体管包括一个半导体活性层，该半导体活性层包括一种半导体材料；一个源极电极以及一个漏极电极；一个栅电极；以及置于该栅电极和该半导体活性层之间的一种绝缘材料，该绝缘材料主要由一种有机硅酸盐玻璃构成。2.如权利要求1所述的器件，其中该半导体材料是选自非晶态硅、纳米晶体硅、微晶硅、多晶硅、氧化锌、锌锡氧化物或锌镓氧化物。3.如权利要求2所述的器件，其中该半导体材料是非晶态硅。4.如权利要求3所述的器件，其中该半导体材料是氢化的非晶态硅。5.如权利要求1所述的器件，其中该半导体材料是一种有机半导体。6.如权利要求1-5中任一项所述的器件，其中该绝缘材料由一种有机硅酸盐玻璃构成。7.如权利要求1-6中任一项所述的器件，其中该有机硅酸盐玻璃包括从70%至95%的二氧化硅以及30%至5%的硅氧烷聚合物。8.如权利要求1-7中任一项所述的器件，进一步包括主要由一种有机硅酸盐玻璃构成的一个反向通道钝化层，该反向通道钝化层与该半导体活性层直接接触。9.如权利要求1-8中任一项所述的器件，其中该反向通道钝化层由一种有机硅酸盐玻璃构成。10.如权利要求1-9中任一项所述的器件，其中该有机硅酸盐玻璃是通过等离子体增强化学气相沉积法从一种气体混合物沉积的，该气体混合物包括一种或多种挥发性的有机硅前体以及氧气。11.如权利要求11所述的器件，其中该气体混合物进一步包括一种或多种挥发性的氮气来源。12.如权利要求11所述的器件，其中该挥发性的有机硅前体是选自下组，其组成为四甲基二硅氧烷、六甲基二硅氧烷、八甲基三硅氧烷、六甲基环三硅氧烷、八甲基环四硅氧烷、十甲基环五硅氧烷以及2，2，-二烷基-1，3-二氧杂-2-硅杂环戊烷。13.如权利要求12所述的器件，其中该挥发性的有机硅前体是六甲基二硅氧烷。14.如权利要求1-13中任一项所述的器件，进一步包括一个柔性基片，其中该场效应晶体管被安装在该柔性基片之上。15.如权利要求14所述的器件，进一步包括置于该基片和该场效应晶体管之间的一个底层或钝化层。16.如权利要求15所述的器件，其中该底层或钝化层主要由一种有机硅酸盐玻璃构成。17.如权利要求16所述的器件，其中该底层或钝化层由一种有机硅酸盐玻璃构成。18.如权利要求1所述的器件，其中该绝缘材料形成了一个栅极绝缘层，该栅极绝缘层具有小于300nm的厚度。19.如权利要求18所述的器件，其中该栅极绝缘层具有小于250nm的厚度。20.如权利要求1所述的器件，其中该晶体管具有的在线性区域中的有效的电子场效应迁移率是大于1.5cm2/V*s，开/关电流比是大于1XIO6,阈值电压是小于4.OV以及亚阈值斜率是小于500mV/dec。21.如权利要求1所述的器件，其中该器件是一个显示屏。22.如权利要求1所述的器件，其中该器件是一种有机发光器件。23.一种用于制造一种场效应晶体管的方法，包括以下步骤提供一个基片；在该基片之上通过以下步骤形成一个栅极绝缘层，这些步骤包括(a)将该基片置于一个沉积室中；(b)向该室中引入一种源气体，该源气体包括一种挥发性的有机硅前体以及至少一种氧化剂气体，该氧化剂气体选自下组，其组成为氧气、臭氧、过氧化氢以及氧化亚氮；并且(c)向该室中施加射频、微波频率或直流电。24.如权利要求23所述的方法，其中该氧化剂气体是氧气。25.如权利要求24所述的方法，其中以标准的立方厘米/分钟所测量的挥发性的有机硅前体比氧气的体积流量百分比是在0.和10%之间。26.如权利要求25所述的方法，其中该挥发性的有机硅前体比氧气的体积流量百分比是在0.5%和8%之间。27.如权利要求26所述的方法，其中该挥发性的有机硅前体比氧气的体积流量百分比是在和6%之间。28.如权利要求24所述的方法，其中该氧气比挥发性的有机硅前体的体积流量之比是至少251。29.如权利要求23-28中任一项所述的方法，其中该挥发性的有机硅前体是选自下组，其组成为四甲基二硅氧烷、六甲基二硅氧烷、八甲基三硅氧烷、六甲基环三硅氧烷、八甲基环四硅氧烷、十甲基环五硅氧烷以及2，2，-二烷基-1，3-二氧杂-2-硅杂环戊烷。30.如权利要求29所述的方法，其中该挥发性的有机硅前体是六甲基二硅氧烷。31.如权利要求23-30中任一项所述的方法，其中该基片具有一个底层或钝化层，该层由氮化硅或一种有机硅酸盐玻璃构成。32.如权利要求23-31中任一项所述的方法，进一步包括在该基片之上沉积一个非晶态氢化硅的层的步骤。33.如权利要求32所述的方法，其中该非晶态氢化硅的层被沉积在该绝缘层上。34.如权利要求33所述的方法，进一步包括将一个掺杂的非晶态氢化硅的层沉积在该非晶态氢化硅的层上的一个步骤。35.如权利要求30所述的方法，其中该基片具有一个栅电极，并且其中该栅极绝缘层在该栅电极之上形成。36.如权利要求35所述的方法，进一步包括将一种半导体材料沉积到该栅极绝缘层之上以形成一个活性半导体层；并且形成一个源极电极以及一个漏极电极，各自与该半导体活性层电连接。37.如权利要求23所述的方法，其中该基片包括一个源极电极、一个漏极电极、以及一个半导体活性层，该半导体活性层与该源极电极以及该漏极电极电连接；并且其中该栅极绝缘层在该半导体活性层之上形成。38.如权利要求37所述的方法，进一步包括在该栅极绝缘层之上形成一个栅极导体层；并且将该栅极导体层图案化以形成一个栅电极。39.如权利要求23所述的方法，进一步包括在形成该栅极绝缘层之前在该基片之上形成一个源极/漏极导体层；在该源极/漏极导体层上形成一个掺杂的非晶态氢化硅的层；将该掺杂的非晶态氢化硅层以及该源极/漏极导体层图案化以形成分开的源极和漏极电极；并且在该掺杂的非晶态氢化硅层上形成一个非晶态氢化硅的层；其中该栅极绝缘层在该非晶态氢化硅的层上形成。40.如权利要求39所述的方法，进一步包括通过将该栅极绝缘层、该非晶态氢化硅的层、以及该掺杂的非晶态氢化硅层图案化来暴露该源极和漏极电极。41.如权利要求23所述的方法，其中该基片具有一个包含一种硅材料的硅层，该硅材料选自下组，其组成为非晶态硅、纳米晶体硅、微晶硅、或多晶硅；并且其中该栅极绝缘层在该硅层上形成。42.如权利要求41所述的方法，进一步包括以下步骤将该栅极绝缘层图案化以暴露该硅层；在该暴露的硅上通过由离子植入法掺杂该暴露的硅或通过沉积一个掺杂的硅的层来形成一个掺杂的硅的层；沉积一个电极材料的层；并且将该电极材料图案化以形成一个栅电极、源极电极以及漏极电极。43.如权利要求23所述的方法，其中该栅极绝缘层是在小于150°C的温度下形成的。全文摘要薄膜晶体管是使用一种有机硅酸盐玻璃(OSG)作为一种绝缘材料来制造的。这些有机硅硅酸盐玻璃可以是通过等离子体增强化学气相沉积法从硅氧烷和氧气沉积的SiO2-有机硅杂化材料。这些杂化材料可以用作栅极电介质，作为一种底层，和/或作为一种反向通道钝化层。这些晶体管可以按任何TFT几何构型来制造。文档编号H01L29/49GK102113120SQ200980130189公开日2011年6月29日申请日期2009年7月30日优先权日2008年8月4日发明者P·曼德利克,S·瓦格纳,韩琳申请人:普林斯顿大学理事会