态)的AA 8006 H25P状态的基板；(2型):两侧均涂覆有机聚合物(环氧树脂聚合物)但不退火的AA 8006 H25P状态的基板；以及(3型):在前侧上仅涂覆紫外线(UV)可固化的有机聚合物(环氧丙烯酸酯聚合物)但不退火的AA 5657 H18状态的基板。
[0035]然后，对来自三种变体的每一种的几个样品进行RF溅射涂覆以150纳米(nm)的钼(Mo)，并然后使其经受光刻处理以图案化/刻蚀Mo-层以便形成Mo电极。成功地执行该步骤证实了基板的完整性是与光刻加工是兼容的。
[0036]在脱胶(resist stripping)之后，使用娃烧和氧化亚氮作为反应气体通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)沉积10nm厚的二氧化硅(S12)膜。沉积温度是270°C并且在处理温度下总共暴露50分钟。在沉积步骤之后，评价基板和沉积的涂层的完整性。在PECVD步骤之后，仅I型铝基板没有任何裂纹。
[0037]在以上的PECVD步骤之后，通过执行第二光刻加工步骤(其导致第二图案)的来评价I型基板的尺寸稳定性。基于两图案之间的配准误差(registrat1n error)，确定该I型表现出跨150mm基板的3+1 μ m的收缩。这一结果证实了 I型与IGZO TFT兼容。
[0038]尺度稳定性增加的一个原因是在退火步骤之后铝基板的显微组织的变化。再结晶被定义为由存储的变形能驱动的高角度晶界的形成和迀移，在变形的材料中形成新的晶粒组织。在这些研究中研究了应变/加工硬化的铝合金。该退火步骤提供能量从而形成新晶粒，这些新晶粒导致当暴露于光刻步骤时热稳定的基板。图6中描绘了再结晶的晶粒显微组织中的变化。
[0039]在棚极上附着棚极电介质层对于TFT的工作来说是重要的。在上述研究中，GaN2 (氮化镓)栅极电介质层的附着是不充分的，从而导致不能工作的TFT器件。还发现替换不同的栅极(铝)结合相同的氮化镓(GaN2)电介质层也会产生附着问题。为了改善附着性，在平坦化的退火的I型铝基板上方沉积S12B加层。该S12B加层在栅极电介质层和栅极之间产生最佳的附着性。这种增加的附着性的原因在于该附加层(S12)有助于降低栅极和平坦化的铝基板之间的热膨胀系数(CTE)的失配。在沉积栅极电介质期间使用的温度使得附加层(S12)减轻/减小附着性损失的趋势。
[0040]测试程序:
[0041]-对来自每种基板的具有不同尺寸的TFT进行测试。
[0042]-在Vds=0.1V和+1V下，对于在-1OV至+20V范围内的V ss，测量器件传输特性和栅极泄漏电流。
[0043]-使用线性外推法从在Vds=0.1V下得到的特性由最大跨导和阈值电压得到迀移率。
[0044]-自动探针台使得能够在整个晶片上检测器件特性。
[0045]实施例2
[0046]在上述实施例1的I型铝基板上制造非晶InGaZnO TFT。用有机层涂覆铝基板，该有机层不但用于平坦化铝表面而且为在其上的器件制造提供绝缘涂层。
[0047]涂覆的铝基板和在270°C下沉积的PECVD栅极电介质之间的热膨胀系数失配所引起的挑战(该挑战导致应力和附着性问题)被克服。通过在TFT制造开始之前在室温下在铝基板的有机涂层顶部上RF溅射薄S1Jl解决了该问题。
[0048]图7和8所示的TFT器件结构是具有S/D接触窗口的改进的刻蚀停止结构。首先，140nm的AlNd层形成栅极。然后，通过在270°C下的PECVD沉积IlOnm的S12叠层体作为栅极电介质O然后通过RF磁控管沉积40nm的a-1GZO和50nm的S12层以分别形成沟道层和第一钝化层。接下来，通过RIE系统干法刻蚀3102并通过稀HCl图案化IGZO层。在活性刻蚀之后，沉积具有50nm厚度的3102的第二钝化层。然后，通过干法刻蚀沉积栅极垫和源极/漏极接触窗。最后，通过剥离工艺图案化70nm的Mo和10nm的AlNd的双层形成源极和漏极。然后将该晶片在队气氛中在300°C下退火持续总共两小时。
[0049]从VDS = 0.1V下的最大跨导得到迀移率。具有26 μ m沟道长度和40 μ m沟道宽度的TFT显示8.6cm2V-ls-l (最大13.3)的平均场效应迀移率，约5V的阈值电压，小于IpA的最小截止电流，以及在Vds = +1V下大于107 (大于108的最大值)的开关电流比。在最后的热退火之前，TFT表现出无调制以及由于IGZO膜的高电导率所致的高电流。
[0050]图9示出了具有14 μπι长度和32 μm宽度的实施例2中的TFT上的晶体管的输出特性，对于从10至25V的Vg增长。图10示出了长度5 μπι和宽度20 μπι(右)的实施例2中的TFT上的晶体管的传输特性。
[0051]尽管已详细描述了本公开的各种实施方案，但是显然本领域技术人员将会想到这些实施方案的修改和调整。然而，应明确理解这些修改和调整是在本公开的精神和范围内。
【主权项】
1.一种器件，包括: a.由再结晶铝合金构成的基板； b.位于该铝基板的顶表面上的有机聚合物； c.位于该有机聚合物上的Si02、SiN和Al2O3之一的层；以及 d.至少一个电极，其附着于所述Si02、SiN和Al2O3之一的层。2.如权利要求1的器件，其中该基板包括下列之一:AA lxxx、3xxx、5xxx和8xxx。3.如权利要求1的器件，其中所述再结晶铝合金具有O状态。4.如权利要求1的器件，其中所述有机聚合物具有在800至2000道尔顿范围内的分子量。5.如权利要求1的器件，其中所述有机聚合物具有在1000至2000道尔顿范围内的分子量。6.如权利要求1的器件，其中所述有机聚合物包括下列中的一种:环氧树脂、丙烯酸树月旨、聚酯和乙烯基树脂。7.如权利要求1的器件，其中所述基板具有在0.005英寸-0.020英寸的范围内的厚度。8.如权利要求1的器件，其中所述基板具有在0.006英寸-0.020英寸的范围内的厚度。9.如权利要求1的器件，其中所述有机聚合物具有在2.5-50微米的范围内的厚度。10.如权利要求1的器件，其中所述有机聚合物具有在5-12微米的范围内的厚度。11.如权利要求1的器件，其中所述S12、SiN和Al2O3之一的层具有在750-1500埃范围内的厚度。12.如权利要求1的器件，其中所述S12、SiN和Al2O3之一的层具有在1000-1250埃范围内的厚度。13.如权利要求1的器件，其中该器件包括薄膜晶体管。14.一种方法，包括: a.在铝基板上沉积有机聚合物； b.退火该招基板； c.在该有机聚合物上沉积Si02、SiN和Al2O3之一的层；以及 d.将电极附着至所述Si02、SiN和Al2O3之一的层。15.如权利要求17的方法，其中该铝基板包括: a.顶表面；以及 b.顶表面上的孔。16.如权利要求17的方法，其中所述铝基板在退火前具有H状态并且在退火后具有O状态。17.如权利要求17的方法，其中退火包括将铝基板加热到550°F至650° F范围内的温度持续2小时至4小时。18.如权利要求17的方法，其中沉积有机聚合物包括下列之一:辊涂、逆向辊涂、狭缝模具式涂覆、幕涂和喷涂。19.如权利要求17的方法，其中沉积所述S12、SiN和Al2O3之一的层包括RF溅射。20.如权利要求17的方法，该方法还包括:在步骤a.在铝基板上沉积有机聚合物之前，精加工该铝基板以具有25至10nm范围内的Ra值。
【专利摘要】本发明涉及用于薄膜晶体管的铝基板。一种由再结晶铝合金构成的基板。有机聚合物层涂覆在该铝基板的顶表面。SiO2、SiN和Al2O3之一的层位于该有机聚合物上并且至少一个电极附着于该SiO2、SiN和Al2O3之一的层。一种方法，该方法包括在铝基板上沉积有机聚合物，退火该铝基板；在该有机聚合物上沉积SiO2、SiN和Al2O3之一的层；以及将电极附着于该SiO2、SiN和Al2O3之一的层。
【IPC分类】H01L29/786, H01L27/12, H01L21/77
【公开号】CN105070721
【申请号】CN201510409901
【发明人】T·L·莱文达斯基, K·沙, M·格雷戈里, J·S·范布鲁克霍芬, M·K·哈塔利斯
【申请人】美铝公司
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2015年4月30日
【公告号】US20150318403, WO2015168425A1