通过超循环原子层沉积的新颖无定形高K金属氧化物电介质的方法及应用与流程

本公开内容的实施方式涉及适用于显示装置的具有高介电常数的膜及物品。膜及物品可由无定形氧化物形成，例如，用第二氧化物掺杂的第一氧化物。也描述了所述膜及物品的制备及使用方法。

背景技术：

1、显示装置用于广泛的电子应用，诸如移动装置(即，电话、平板电脑、膝上型电脑、虚拟现实、增强现实)、电视、监视器、媒体播放机、电子书阅读器及类似者。显示装置经设计用于使用微米/纳米尺度的独立晶体管通过控制从每个像素发射的光来产生期望的图像。通过调整穿过基板传输的光的量，可有效地控制光及图像强度、质量及功率消耗。各种不同的显示装置(诸如有源矩阵液晶显示器(active matrix liquid crystal display；amcld)或有源矩阵有机发光二极管(active matrix organic light emitting diode；amoled))可用作显示器的光源。在制造显示装置时，具有较小的大小、较高电子迁移率、较低泄漏电流及较高击穿电压的电子装置将允许将更多像素面积用于光传输及电路系统整合，从而造成更亮的显示器、更高总体电气效率、更快响应时间及更高分辨率显示器。

2、具有较高介电常数的绝缘材料可为显示系统中的现代装置提供增强的电气性能(例如，更大电容、更高接通电流(on-current)、减少的迟滞、改进的驼峰效应及更少的短沟道效应等)。这些高k介电膜不仅由于较大介电常数而适于作为高性能储存电容器，而且也可用作理想的栅极绝缘体(gate insulator；gi)以提供高接通电流并且减少驼峰效应/短沟道效应，和优异阻挡层(由于所述绝缘材料的高密度)。高k电介质也允许进一步缩放底板薄膜晶体管(backplane thin-film-transistor；tft)，以便满足对显示装置日益需求的分辨率规格(例如，＞800ppi)。在仅有限面积(在所述面积上将形成电容器以增加电气性能)余留在显示装置中的情况下，高k电介质变得越来越先进，下一代装置可获益于每英寸较高像素(higher pixel per inch；ppi)，并且在诸如tft储存电容器(cst)、栅极绝缘体(gi)及氢阻挡层的各种应用中替代常规电介质(例如，二氧化硅)。

技术实现思路

1、根据一或多个实施方式，本文公开一种物品，包含：基板；和无定形氧化物膜，覆盖基板的至少一部分，其中无定形氧化物膜包含第一氧化物及第二氧化物，其中第一氧化物包含氧化锆(zro2)、氧化铪(hfo2)、或上述项的组合，其中第二氧化物包含二氧化硅(sio2)、氧化铝(al2o3)、一氧化氮(no)、或上述项的组合，其中无定形氧化物膜是保形的并且包含小于约1％的孔隙度，并且其中无定形氧化物膜包含约8至约28的介电常数(k)。

2、在进一步的实施方式中，本文公开一种晶体管结构，包含：栅极；源极；漏极；和无定形氧化物膜，使栅极与源极或漏极的至少一者分离，其中无定形氧化物膜包含第一氧化物及第二氧化物，其中第一氧化物包含氧化锆(zro2)、氧化铪(hfo2)、或上述项的组合，其中第二氧化物包含二氧化硅(sio2)、氧化铝(al2o3)、一氧化氮(no)、或上述项的组合，其中无定形氧化物膜包含小于约1％的孔隙度，并且其中无定形氧化物膜包含约8至约28的介电常数(k)。

3、在又一实施方式中，本文公开一种形成无定形氧化物膜的方法，包含：执行等离子体增强原子层沉积(atomic layer deposition；ald)工艺以形成包含第一氧化物及第二氧化物的无定形氧化物膜，其中第一氧化物包含zro2、hfo2或上述项的组合，其中第二氧化物包含sio2、al2o3、no、或上述项的组合，其中无定形氧化物膜包含约8至约28的介电常数(k)，并且其中执行等离子体增强ald工艺包含：执行一或多个ald沉积超循环，每个ald沉积超循环包含：执行一或多个第一ald沉积循环以沉积第一氧化物的第一氧化物层；和执行一或多个第二ald沉积循环以沉积第二氧化物层来形成第二氧化物的无定形氧化物层。

技术特征：

1.一种物品，包含：

2.如权利要求1所述的物品，其中所述基板包含硅(si)、锗(ge)、一或多个第iii-v族半导体、inp、inas、裸玻璃(sio2)或前述项的组合。

3.如权利要求1所述的物品，其中所述第一氧化物与所述第二氧化物的摩尔比率是约1:1至约100:1。

4.如权利要求1所述的物品，其中所述第一氧化物包含zro2并且所述第二氧化物包含sio2。

5.如权利要求1所述的物品，其中所述第二氧化物是掺杂的金属氧化物，并且其中所述无定形氧化物膜包含以约1mol％至约50mol％的量的所述第二金属。

6.如权利要求1所述的物品，其中所述第一氧化物包含zro2，其中所述第二氧化物包含sio2，并且其中所述sio2以至少约9mol％至约50mol％的量存在。

7.如权利要求1所述的物品，其中所述无定形氧化物膜包含至少约至约的厚度。

8.如权利要求1所述的物品，其中所述无定形氧化物膜包含在所述无定形氧化物膜的第一厚度内的所述第一金属与所述第二金属的第一比率，在所述无定形氧化物膜的第二厚度内的所述第一金属与所述第二金属的第二比率，和在所述无定形氧化物膜的第三厚度内的所述第一金属与所述第二金属的第三比率。

9.一种晶体管结构，包含：

10.如权利要求9所述的晶体管结构，其中所述基板包含硅(si)、锗(ge)、一或多个第iii-v族半导体、inp、inas、裸玻璃(sio2)或前述项的组合。

11.如权利要求9所述的晶体管结构，其中所述第一氧化物与所述第二氧化物的摩尔比率是约1:1至约100:1。

12.如权利要求9所述的晶体管结构，其中所述第一氧化物包含zro2并且所述第二氧化物包含sio2。

13.如权利要求9所述的晶体管结构，其中所述第二氧化物是掺杂的金属氧化物，并且其中所述无定形氧化物膜包含以约1mol％至约50mol％的量的所述第二金属。

14.如权利要求9所述的晶体管结构，其中所述第一氧化物包含zro2，其中所述第二氧化物包含sio2，并且其中所述sio2以至少约9mol％至约50mol％的量存在。

15.如权利要求9所述的晶体管结构，其中所述无定形氧化物膜包含至少约至约的厚度。

16.如权利要求9所述的晶体管结构，其中所述无定形氧化物膜包含在所述无定形氧化物膜的第一厚度内的所述第一氧化物与所述第二氧化物的第一比率，在所述无定形氧化物膜的第二厚度内的所述第一氧化物与所述第二氧化物的第二比率，和在所述无定形氧化物膜的第三厚度内的所述第一氧化物与所述第二氧化物的第三比率。

17.一种形成无定形氧化物膜的方法，包含以下步骤：

18.如权利要求17所述的方法，其中：

19.如权利要求17所述的方法，其中所述zr前驱物用于所述第一半反应，其中所述si前驱物用于所述第二半反应，并且其中所述第一氧反应物及所述第二氧反应物独立地选自由下列组成的群组：水(h2o)、臭氧(o3)、氧(o2)、过氧化氢(h2o2)、及氧自由基(o-)。

20.如权利要求17所述的方法，其中所述等离子体增强原子层沉积工艺进一步包含以下步骤：

技术总结
本公开内容的实施方式涉及包括基板及覆盖基板的至少一部分的无定形氧化物膜的物品及晶体管结构及所述物品及晶体管结构的制备及使用方法，其中无定形氧化物膜包括第一氧化物及第二氧化物。第一氧化物可以包括氧化锆(ZrO<subgt;2</subgt;)、氧化铪(HfO<subgt;2</subgt;)或上述项的组合，第二氧化物可以包括二氧化硅(SiO<subgt;2</subgt;)、氧化铝(Al<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;)、一氧化氮(NO)或上述项的组合。无定形氧化物膜可以是保形的并且具有小于约1％的孔隙度且可具有约8至约28的介电常数(k)。

技术研发人员：孙喆临,许光秀,赵来,崔寿永
受保护的技术使用者：应用材料公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15