用于薄膜晶体管的铝基板的制作方法
【专利说明】用于薄膜晶体管的铝基板
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本专利申请要求享有2014年4月30日提交的美国临时专利申请第61/986，640号的优先权，通过引用将其整体并入本文。
【背景技术】
[0003]薄膜晶体管(TFT)是通过在支承(但非导电的)基板上方沉积有源半导体层的薄膜而制造的特殊种类的场效应晶体管。这不同于其中半导体材料通常为基板(例如硅晶片)的传统晶体管。这些TFT是现代电子器件中的基本部件，所述现代电子器件包括例如传感器、成像器件和显示器件。由于TFT的主要应用是在液晶显示器中，因此常见的基板是玻璃。
【发明内容】
[0004]参照图1，器件包含再结晶的铝基板110，在铝基板110的顶表面上的有机聚合物120，在有机聚合物120上的二氧化硅层130以及附着于二氧化硅130的电极140。在一些实施方案中，若干其它层位于电极140和二氧化硅130上方从而形成薄膜晶体管100。在一些实施方案中，有机聚合物120直接位于铝基板110的顶表面上。在一些实施方案中，二氧化硅层130直接位于有机聚合物120上。
[0005]在一些实施方案中，再结晶的铝基板110包含lxxx、3xxx、5xxx或8xxx铝合金中的一种。在一些实施方案中，再结晶的铝基板110具有O状态。在一些实施方案中，再结晶的铝基板110具有0.005-0.020英寸范围内的厚度。在一些实施方案中，再结晶的铝基板110具有0.006-0.020英寸范围内的厚度。在一些实施方案中，再结晶的铝基板110具有0.013-0.014英寸范围内的厚度。
[0006]在一些实施方案中，有机聚合物120包含环氧树脂、丙烯酸树脂(acrylic)、聚酯或乙烯基树脂(vinyl)中的一种。在一些实施方案中，有机聚合物120具有800至2000道尔顿范围内的分子量。在一些实施方案中，有机聚合物120具有1000至2000道尔顿范围内的分子量。在一些实施方案中，能够通过棍涂(roll-coating)将有机聚合物120施加到铝的卷材(coil)。在一些实施方案中，有机聚合物120具有2.5-50微米范围内的厚度。在一些实施方案中，有机聚合物120具有5-12微米范围内的厚度。在一些实施方案中，有机聚合物120附着于再结晶铝基板110。
[0007]在一些实施方案中，作为二氧化硅的替代，在有机聚合物120上存在SiN层。在一些实施方案中，作为二氧化硅的替代，在有机聚合物120上存在Al2O3层。二氧化硅、SiN或Al2O3的层130足够厚使得电极140附着至二氧化硅、SiN或Al 203的层130。在一些实施方案中，二氧化硅、SiN或Al2O3的层130具有750-1500埃范围内的厚度。在一些实施方案中，二氧化硅、SiN或Al2O3的层130具有1000-1250埃范围内的厚度。
[0008]附着的意思是不存在通过肉眼检查到的栅极电介质层或栅极的剥离。
[0009]在一些实施方案中，该器件包括薄膜晶体管100。
[0010]参考图2，一种方法包括:在招基板上沉积有机聚合物200 ;退火该招基板210 ;在铝基板上沉积二氧化硅、SiN或Al2O3的层220 ;以及将电极附着到二氧化硅的层230。
[0011]参考图3，在一些实施方案中，退火210包括将铝基板加热到550至650° F范围内的温度持续2至4小时300。在一些实施方案中，在退火期间，将铝基板保持在550至650° F范围内的温度下持续2至4小时。在一些实施方案中，退火包括将铝基板加热到600° F的温度持续4小时。
[0012]参考图4，在一些实施方案中，沉积有机聚合物200包括如下之一:逆向辊涂(reverse roll coating)、棍涂、狭缝模具式涂覆(slot die coating)、幕涂(curtaincoating)或喷涂(spray coating)400。
[0013]在一些实施方案中，沉积二氧化硅、SiN或Al2O3的层包括射频(“RF”)溅射。在一些实施方案中，沉积二氧化硅、SiN或Al2O3的层包括在室温下的RF溅射。室温是在60° F-85° F范围内。RF溅射涉及使无线电波穿过惰性气体以产生正离子。靶材(其最终将成为沉积的层)被这些离子撞击并分解成覆盖该基板的细雾。
[0014]参考图5，在一些实施方案中，精加工铝基板500以使该铝基板具有25至10nm范围内的Ra值。在一些实施方案中，其中基板是金属基板，精加工步骤包括乳制(rolling)。在其它实施方案中该精加工包括化学增亮(chemical brightening) ο
[0015]乳制意味着使用反向相对的机加工棍(machined rolls)，其中金属基板在棍隙(nip)之间穿过。这减小金属基板的厚度，并且在辊被充分抛光的条件下，金属基板将具有光亮的表面以及在25至200nm范围内的Ra值。
[0016]化学增亮意味着使用升高温度的酸，其选择性刻蚀金属表面。该刻蚀去除金属表面上的尖峰(peak)，进而产生具有增加的镜面反射的表面。
[0017]一种方法包括在再结晶铝基板上的有机聚合物层上沉积二氧化硅层；以及将电极附着至二氧化硅层。
[0018]基板是支承材料。
[0019]电极是导体，通过该电板可使电进入或离开物体。
[0020]辊涂是通过使平坦基板穿过辊之间向其施加涂层的工艺。通过一个辅助辊将涂层施加到施加辊上，该施加辊跨传送的平坦基板滚动。存在两种类型的辊涂正向辊涂和逆向辊涂。在正向辊涂中，施料辊在与基板运动相同的方向上旋转。在逆向辊涂中，施料辊在基板的相反方向上旋转。狭缝模具式涂覆包括通过压力迫使涂覆液从储存室流出、穿过狭缝并且到达相对于狭缝运动的基板上。幕涂包括使传送装置上的水平平坦基板在落向基板的涂覆材料稳定流下方穿过。喷涂包括用液体喷雾涂覆基板。关于这些涂覆技术的更多信息可以参见《现代涂覆与干燥技术》(Modern Coating and Drying Technology)，编者EdwardCohen 和 Edgar Gutoff，ffiley-VCH, Inc., isbn 1-56081-097-1，1992，通过引用将其并入本文。
[0021]本文所提及的合金由2009年2月修订的《用于形变铝和形变铝合金的铝业协会国际合金命名和化学组成范围》(Aluminum Associat1n Internat1nal AlloyDesignat1ns and Chemical Composit1n Limits for Wrought Aluminum and WroughtAluminum Alloys)定义。
【附图说明】
[0022]图1描绘了根据一个实施方案的TFT的侧剖视图；
[0023]图2说明了根据一个实施方案的方法；
[0024]图3说明了根据另一实施方案的方法；
[0025]图4说明了根据又一实施方案的方法；
[0026]图5说明了根据再一实施方案的方法；
[0027]图6示出了基板在退火前后的晶粒组织的比较；
[0028]图7说明了 TFT的侧剖视图；
[0029]图8是具有W40 μ m和L26 μ m的沟道区域的图7所示TFT的版图的顶视图；
[0030]图9是示出了实施例2中的TFT的漏极电流相对于漏极电压的坐标图；和
[0031]图10是示出了实施例2中的TFT的传输特性的坐标图。
【具体实施方式】
[0032]实施例1
[0033]在未退火的、H状态(H-temper)招基板上沉积有机聚合物层。这些有机聚合物层提供TFT制造所要求的绝缘特性和平坦化(即平滑)性质。将具有该有机聚合物层的铝基板在高温(例如300-325Γ)下退火以获得所要求的热稳定性。典型地，当长时间暴露在高于260°C的温度时，有机聚合物涂层显示出差的性能。在316-320°C (600-610° F)的温度下进行热处理/退火研究持续三至四小时以研究绝缘的(例如涂覆有机聚合物的)铝基板的热稳定性。对于有机涂层性质领域的技术人员来说，执行该退火步骤不是显而易见的，因为有机层可能劣化。
[0034]测试铝基板的三种不同变体:(I型):两侧均涂覆有机聚合物(环氧树脂聚合物)并在316-320°C下退火4小时(在退火后基板具有T-状