本發(fā)明申請(qǐng)是申請(qǐng)?zhí)枮?01280028759.x，申請(qǐng)日為2012年6月8日，名稱為“用pecvdsio2鈍化保護(hù)(passivation)制造銦鎵鋅氧化物(igzo)和氧化鋅(zno)薄膜晶體管的方法”的發(fā)明專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。本發(fā)明的實(shí)施例是大體關(guān)于一種制造薄膜晶體管(tft)的方法。
背景技術(shù)：
：幾乎在所有的集成電路(ic)中皆使用薄膜晶體管作為開(kāi)關(guān)元件及驅(qū)動(dòng)元件。此外，薄膜晶體管亦被應(yīng)用在平板顯示器產(chǎn)業(yè)中以控制像素。多年以來(lái)，用于薄膜晶體管的制造的主要材料為硅。硅可作為薄膜晶體管內(nèi)的有源層(activelayer)，并可依照所需進(jìn)行摻雜以使薄膜晶體管具有對(duì)應(yīng)的功能。硅確實(shí)有其限制。其中一個(gè)限制為硅并非透明。越來(lái)越多公司正致力于開(kāi)發(fā)透明的薄膜晶體管。其中一種被認(rèn)為適合用于透明薄膜晶體管的材料為銦鎵鋅氧化物(igzo)。另一種被認(rèn)為適合用于透明薄膜晶體管的材料為氧化鋅。在本領(lǐng)域中，需要一種使用igzo及/或氧化鋅來(lái)制造薄膜晶體管的方法。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明是大體上關(guān)于一種制造薄膜晶體管的方法。薄膜晶體管具有包括igzo或氧化鋅的有源溝道。在形成源極電極與漏極電極之后，但在保護(hù)層(passivationlayer)或蝕刻停止層沉積于其上之前，該有源溝道被暴露于一氧化二氮(n2o)等離子體或氧氣(o2)等離子體。在形成源極電極與漏極電極的過(guò)程中，有源溝道與保護(hù)層或蝕刻停止層之間的界面會(huì)有所改變或損壞。n2o等離子體或o2等離子體改變并修復(fù)有源溝道與保護(hù)層或蝕刻停止層之間的界面。在一實(shí)施例中，一種方法包括通過(guò)定義源極電極及漏極電極而在一薄膜晶體管中形成有源溝道，將有源溝道暴露于n2o等離子體或o2等離子體，以及沉積一個(gè)或多個(gè)保護(hù)層或蝕刻停止層于經(jīng)過(guò)n2o等離子體或o2等離子體處理的有源溝道之上。在另一實(shí)施例中，一種方法包括形成柵極電極于基板之上，沉積柵極介電層于柵極電極及基板之上，沉積igzo有源層于柵極介電層之上，沉積導(dǎo)電層于該有源層之上，移除至少一部分的導(dǎo)電層以形成源極電極及漏極電極，并通過(guò)暴露出有源層的一部分而形成有源溝道，將有源溝道暴露于n2o等離子體或o2等離子體，以及沉積一個(gè)或多個(gè)保護(hù)層或蝕刻停止層于曾暴露于n2o等離子體或o2等離子體的有源溝道之上。在另一實(shí)施例中，一種方法包括形成柵極電極于基板之上，沉積柵極介電層于柵極電極及基板之上，沉積氧化鋅有源層于柵極介電層之上，沉積導(dǎo)電層于有源層之上，移除至少一部分的導(dǎo)電層以形成源極電極及漏極電極，并通過(guò)暴露出有源層的一部分形成有源溝道，將有源溝道暴露于n2o等離子體或o2等離子體，以及沉積一個(gè)或多個(gè)保護(hù)層或蝕刻停止層于曾暴露于n2o等離子體或o2等離子體的有源溝道之上。在另一實(shí)施例中，薄膜晶體管包括柵極電極、柵極介電層、經(jīng)過(guò)等離子體處理的有源層、源極電極及漏極電極、以及一個(gè)或多個(gè)保護(hù)層或蝕刻停止層。柵極電極沉積于基板之上。柵極介電層沉積于柵極電極及基板之上。經(jīng)過(guò)等離子體處理的有源層包括沉積于柵極介電層之上的氧化鋅或igzo。源極電極及漏極電極彼此分離且形成于經(jīng)過(guò)等離子體處理的有源層之上，使得經(jīng)過(guò)等離子體處理的有源層的一部分保持暴露。保護(hù)層或蝕刻停止層沉積在暴露的經(jīng)過(guò)等離子體處理的有源層之上。附圖說(shuō)明通過(guò)參照各實(shí)施例可以詳細(xì)理解本發(fā)明的上述特征，即上文簡(jiǎn)要概述的本發(fā)明的更特定描述(某些實(shí)施例圖示于附圖中)。然而，應(yīng)注意，這些附圖僅圖示本發(fā)明的典型實(shí)施例，且因此不視為本發(fā)明的范疇的限制，因?yàn)楸景l(fā)明可允許其它等效的實(shí)施例。。圖1-9為根據(jù)一實(shí)施例的薄膜晶體管在各個(gè)制造階段的示意圖。圖10a-10c顯示n2o等離子體處理對(duì)于薄膜晶體管的影響。圖11為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的pecvd裝置的剖面圖。具體實(shí)施方式本發(fā)明大體上關(guān)于一種制造薄膜晶體管的方法。該薄膜晶體管具有包括igzo或氧化鋅的有源溝道。在形成源極電極與漏極電極之后，但在保護(hù)層或蝕刻停止層沉積于其上之前，將有源溝道暴露于一氧化二氮(n2o)等離子體或氧氣(o2)等離子體。在形成源極電極與漏極電極的過(guò)程中，有源溝道與保護(hù)層或蝕刻停止層之間的界面會(huì)有所改變或損壞。n2o等離子體或o2等離子體改變并修復(fù)有源溝道與保護(hù)層或蝕刻停止層之間的界面。圖1－9為根據(jù)一實(shí)施例的薄膜晶體管在各個(gè)制造階段的示意圖。如圖1所示，通過(guò)沉積導(dǎo)電層104于基板102之上來(lái)制造薄膜晶體管?？蛇m用于基板102的材料包括玻璃、鈉鈣玻璃(sodalimeglass)、塑料、及半導(dǎo)體晶片。若使用鈉鈣玻璃作為基板102，則在沉積導(dǎo)電層104之前，會(huì)先沉積一個(gè)或多個(gè)阻擋層于基板102之上?？蛇m用于導(dǎo)電層104的材料包括鉻、鉬、銅、鋁、鎢、鈦及其組合。導(dǎo)電層104的形成可通過(guò)物理汽相沉積(pvd)或其他適合的沉積方法，例如電鍍、無(wú)電電鍍或化學(xué)汽相沉積(cvd)。如圖2所示，圖案化導(dǎo)電層104以形成柵極電極202。圖案化的進(jìn)行可通過(guò)在導(dǎo)電層104之上形成光刻掩膜與硬式掩膜(hardmask)兩者中的任一種，并將導(dǎo)電層104暴露于蝕刻劑。取決于導(dǎo)電層104所使用的材料，可通過(guò)使用濕蝕刻劑，或可通過(guò)將未被掩膜覆蓋的導(dǎo)電層104暴露于蝕刻等離子體來(lái)圖案化導(dǎo)電層104。在一實(shí)施例中，可通過(guò)以包括蝕刻劑的蝕刻等離子體，蝕刻導(dǎo)電層104未被掩膜覆蓋的區(qū)域，來(lái)圖案化導(dǎo)電層104，蝕刻劑例如是六氟化硫(sf6)、氧氣(o2)、氯氣(cl2)及其組合。如圖3所示，在形成柵極電極202后，沉積柵極介電層302于其上?？蛇m用于柵極介電層302的材料包括硅氮化物(siliconnitride)、硅氧化物(siliconoxide)及氮氧化硅(siliconoxynitride)。此外，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)能明白，雖然圖中只顯示了一單層，但柵極介電層302也可以包括多層，且各層可包括不同的化學(xué)組成。適合沉積柵極介電層302的方法包括共形沉積方法，例如等離子體增強(qiáng)化學(xué)汽相沉積(pecvd)、cvd及原子層沉積(ald)。如圖4所示，沉積具有高遷移率的有源層402?？蛇m用于具有高遷移率的有源層402的材料包括igzo及氧化鋅?？赏ㄟ^(guò)適合的沉積方法沉積有源層402，例如pvd。在一實(shí)施例中，pvd可包括施加直流偏壓至旋轉(zhuǎn)陰極。如圖5所示，可沉積導(dǎo)電層502于有源層402之上?？蛇m用于導(dǎo)電層502的材料包括鉻、鉬、銅、鋁、鎢、鈦及其組合。導(dǎo)電層502的形成可通過(guò)pvd或其他適合的沉積方法，例如電鍍、無(wú)電電鍍或cvd。如圖6所示，通過(guò)背溝道蝕刻工藝來(lái)圖案化導(dǎo)電層502，以形成源極電極602及漏極電極604。圖案化的進(jìn)行可通過(guò)在導(dǎo)電層502之上形成光刻掩膜與硬式掩膜兩者中的任一種，并將導(dǎo)電層502暴露于蝕刻劑。取決于導(dǎo)電層502所使用的材料，可通過(guò)濕蝕刻劑的使用，或可通過(guò)將未被掩膜覆蓋的導(dǎo)電層502暴露于蝕刻等離子體來(lái)圖案化導(dǎo)電層502。在一實(shí)施例中，可通過(guò)以包括例如是sf6、o2及其組合的蝕刻劑之蝕刻等離子體，蝕刻導(dǎo)電層502未被掩膜覆蓋的區(qū)域，來(lái)圖案化導(dǎo)電層502。在形成源極電極602及漏極電極604的過(guò)程中，有源層402的一部分608被暴露出來(lái)。暴露出的部分608位于源極電極602與漏極電極604之間。位于源極電極602與漏極電極604之間的區(qū)域被稱為有源溝道606。如后文討論的內(nèi)容，一個(gè)或多個(gè)保護(hù)層將形成于有源溝道606之上。由于igzo薄膜晶體管在igzo與保護(hù)層(pv)的界面處(更精確地說(shuō)，是在有源溝道606處)的高敏感度，已在薄膜晶體管的制造中使用蝕刻停止層，以避免在蝕刻導(dǎo)電層502的過(guò)程中的溝道損壞。然而，蝕刻停止層的制造需要更多掩膜步驟，且明顯地提高制造成本。在蝕刻停止器件制造工藝中，蝕刻停止層的沉積早于導(dǎo)電層的沉積，導(dǎo)電層被圖案化/蝕刻以定義源極電極及漏極電極?；蛘撸笆龅谋硿系牢g刻工藝相較于蝕刻停止層制造工藝而言使用的掩膜數(shù)目較少，且具備簡(jiǎn)單的工藝流程而能使igzo薄膜晶體管的制造低成本。然而，在通過(guò)蝕刻工藝形成源極與漏極的過(guò)程中，避免igzo-pv界面處的界面損壞以及電荷累積實(shí)為一項(xiàng)挑戰(zhàn)。因此，在蝕刻源極與漏極后，是直接進(jìn)行n2o等離子體或o2等離子體處理，而后才沉積保護(hù)層。若未經(jīng)過(guò)此等離子體預(yù)處理，igzo薄膜晶體管不是無(wú)法顯露出任何薄膜晶體管的特性，就是在熱偏壓應(yīng)力下呈現(xiàn)糟糕的表現(xiàn)。如圖7所示，將部分制造完成的薄膜晶體管暴露于n2o等離子體或o2等離子體702。n2o等離子體或o2等離子體702在導(dǎo)電層502被圖案化的腔室內(nèi)在原處(in-situ)形成。等離子體處理可于形成蝕刻停止層之前(對(duì)于蝕刻停止層器件而言)或沉積保護(hù)層之前(對(duì)于背溝道蝕刻元件而言)進(jìn)行。一項(xiàng)令人驚訝的發(fā)現(xiàn)在于，n2o等離子體或o2等離子體是確保制造出一致的薄膜晶體管的最有效的等離子體。由氬氣或氮?dú)庑纬傻牡入x子體過(guò)于溫和，而無(wú)法對(duì)有源溝道造成有效的影響。另外值得注意的一點(diǎn)是，n2o等離子體或o2等離子體處理對(duì)于硅基的薄膜晶體管并不具效果。n2o等離子體或o2等離子體中的氧會(huì)與有源溝道中的硅反應(yīng)，形成硅氧化物，而導(dǎo)致薄膜晶體管的失效。保護(hù)層為薄膜晶體管器件的最上層，保護(hù)器件免于受到環(huán)境的損壞，包括化學(xué)或機(jī)械方面的影響。保護(hù)層亦在長(zhǎng)時(shí)間的熱和電的偏壓應(yīng)力下提供穩(wěn)定且可靠的薄膜晶體管性能。由于有源材料(例如igzo及氧化鋅)對(duì)于氫及其他環(huán)境化學(xué)物質(zhì)的敏感度，相較于常規(guī)的硅氮化物(sinx)而言，高品質(zhì)的低含氫量氧化物為較佳的保護(hù)層材料，例如二氧化鈦(tio2)及硅氧化物。如圖8及9所示，沉積多層保護(hù)層802、902于有源溝道606、源極電極602及漏極電極604之上。與有源層402暴露出的部分608相接觸的第一層保護(hù)層802包括低含氫量的氧化物。第二層保護(hù)層902形成于第一層保護(hù)層802之上，第二層保護(hù)層902可包括低含氫量的氧化物、硅氮化物、氮氧化硅或其組合的一個(gè)或更多額外的層。當(dāng)使用硅氧化物作為第一層保護(hù)層802時(shí)，能夠以pvd及pecvd兩種方式的任一種來(lái)沉積硅氧化物?？紤]到與pvd有關(guān)的等離子體損壞，pecvd因其高度共形的沉積結(jié)果以及對(duì)于所沉積薄膜的較少等離子體損壞，成為目前最先進(jìn)的二氧化硅(sio2)保護(hù)層沉積方法。以pecvd沉積硅氧化物，通常是使用四乙氧基硅烷和氧氣(teos+o2)或硅烷和一氧化二氮(sih4+n2o)作為來(lái)源氣體，其中前者較后者提供了更佳的薄膜品質(zhì)?；趖eos的硅氧化物pecvd工藝難以大型化，特別是難以處理表面積為43,000cm2及以上的基板。然而，基于sih4的硅氧化物pecvd工藝可以大型化以處理表面積為43,000cm2及以上的基板。在沉積第一層保護(hù)層802之前，對(duì)于有源層進(jìn)行n2o等離子體或o2等離子體處理，可以讓基于teos的硅氧化物pecvd工藝大型化以處理表面積為43,000cm2及以上的基板。一旦第一層及第二層保護(hù)層802、902被沉積完畢，即完成薄膜晶體管900。一般而言，n2o等離子體或o2等離子體處理可在介于約0.8托耳(torr)與約2.5托耳之間的腔室壓力下進(jìn)行。施加于電極以激發(fā)等離子體和維持等離子體的射頻功率可介于約0.083瓦/平方厘米(watts/cm2,w/cm2)與約1.0瓦/平方厘米之間。在等離子體處理過(guò)程中，基板可維持在介于約150℃與270℃之間的溫度?；迮c電極間的間隔距離可介于約500密耳(mils)與約1100密耳之間。特別是對(duì)于n2o等離子體處理而言，壓力可介于約0.8托耳與約1.2托耳之間，而間隔距離則保持在介于約500密耳與約800密耳之間，以維持等離子體的均勻分布。表步驟1234567時(shí)間(秒)1203030151581597工藝功率設(shè)定點(diǎn)0060007150600工藝間隔距離(密耳)500500500500500800800工藝壓力(毫托耳)8001200120080080012001200n2o5658565856585658565800n20000035003500nh300000600600sih400048486060上表顯示根據(jù)一實(shí)施例的工藝條件，不僅用于n2o等離子體處理，也用于形成第一及第二保護(hù)層。上表中的各步驟于同一處理腔室在原處進(jìn)行，該處理腔室例如是可購(gòu)自應(yīng)用材料公司的子公司akt(加州，圣克拉拉)的pecvd處理腔室。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)能明白，工藝亦可在其他腔室中進(jìn)行，這些其他腔室包含了其他制造商出售的腔室。上表所列的工藝條件于其大小可處理表面積約為2,000cm2的基板的處理腔室中進(jìn)行。在步驟1，以約為5658sccm的流率將n2o供應(yīng)至處理腔室中，并將基板以約500密耳的距離與氣體分布噴頭間隔開(kāi)來(lái)。處理腔室的壓力維持在約800毫托耳(mtorr)約120秒。在步驟1中，并無(wú)其他氣體被供應(yīng)至處理腔室。接著，在步驟2，將基板與氣體分布噴頭間的間隔距離維持于約500密耳，并以一段超過(guò)約30秒的時(shí)間將腔室壓力增加至約1200毫托耳。步驟2中，沒(méi)有其它的氣體被供應(yīng)至處理腔室，位于處理腔室內(nèi)的n2o氣體被激發(fā)而形成等離子體。在步驟2中，繼續(xù)以約5658sccm的流率供應(yīng)n2o氣體。在步驟3，處理腔室的壓力已達(dá)到約1200毫托耳?；迮c氣體分布噴頭的間隔距離維持在約500密耳，且n2o氣體的流率維持在約5658sccm。在一段持續(xù)約30秒的時(shí)間，將一射頻偏壓施加至氣體分布噴頭，以將n2o氣體激發(fā)成等離子體。射頻偏壓約為600w，射頻偏壓的頻率約為13.56mhz。n2o等離子體處理的功率密度介于約0.10w/cm2與約0.35w/cm2之間。至此已完成n2o等離子體處理，保護(hù)層的沉積可以開(kāi)始進(jìn)行。為使處理腔室為第一層保護(hù)層的沉積做好準(zhǔn)備，在步驟4關(guān)閉施加于噴頭的射頻偏壓，并以一段超過(guò)約15秒的時(shí)間將腔室壓力降至約800毫托耳。在步驟4中，n2o氣體繼續(xù)以約5658sccm的流率流入腔室，且sih4氣體開(kāi)始以約48sccm的流率流入腔室。于步驟4中，基板與氣體分布噴頭的間隔距離仍維持在約500密耳。步驟5始于將sih4氣體流與n2o氣體流分別維持在約48sccm與約5658sccm，并將基板與氣體分布噴頭的間隔距離維持在約500密耳。約為800毫托耳的腔室壓力被保持約158秒，同時(shí)以約13.56mhz的頻率將約715w的射頻功率施加至氣體分布噴頭。在步驟5完成時(shí)，由硅氧化物組成的第一層保護(hù)層是已沉積完畢。在步驟6，處理腔室為第二層保護(hù)層的沉積做準(zhǔn)備。步驟6中，處理腔室的壓力以一段超過(guò)約15秒的時(shí)間增加至約1200毫托耳，同時(shí)基板與氣體分布噴頭的間隔距離增加至約800密耳。在步驟6中，關(guān)閉施加于噴頭的射頻偏壓以及n2o氣體流。另一方面，將sih4氣體流率增加至約60sccm，而分別以約3500sccm與約600sccm的流率供應(yīng)n2氣體與nh3氣體。在步驟6之后，步驟7始于施加約為600w、頻率約為13.56mhz的射頻偏壓至噴頭，持續(xù)約97秒。sih4、n2及nh3的流率分別維持在約60sccm、約3500sccm及約600sccm。在步驟7結(jié)束時(shí)，由氮化硅組成的第二層保護(hù)層已被沉積于第一層保護(hù)層之上。在步驟1-7的各步驟中，處理腔室被維持在介于約200℃與約250℃之間的溫度下。以此方式，n2o等離子體處理、第一層保護(hù)層的沉積以及第二層保護(hù)層的沉積皆于同一腔室在原處進(jìn)行。圖10a－10c顯示n2o等離子體處理對(duì)于薄膜晶體管的影響。圖10a顯示igzo-sio2界面的化學(xué)狀態(tài)呈現(xiàn)梯度變化。而圖10b則顯示由于缺少n2o等離子體處理，igzo-sio2界面的化學(xué)狀態(tài)呈現(xiàn)急劇地變化。用于為圖10a及10b創(chuàng)建x光光電子能譜深度分布所使用的光譜于深度方向每進(jìn)行分析。如圖10c所示，在未經(jīng)n2o等離子體處理的情況下，無(wú)法觀察到具有薄膜晶體管特性的電流-電壓曲線。圖11為可用于生產(chǎn)本文所述的薄膜晶體管的pecvd裝置的剖面圖。該裝置包括腔室1100，在腔室1100中，一層或多層薄膜可沉積于基板1120之上。腔室1100通常包括數(shù)個(gè)壁1102、底部1104及噴頭1106，由該些壁1102、底部1104與噴頭1106限定工藝空間?；逯渭?118設(shè)置于該工藝空間中。工藝空間通過(guò)長(zhǎng)條閥開(kāi)口1108與外部相通，使得基板1120可被運(yùn)送出、入腔室1100?；逯渭?118可耦接至致動(dòng)器1116，以升降該基板支撐件1118。舉升銷1122可動(dòng)地設(shè)置貫穿基板支撐件1118，以將基板移向基板接收表面，或?qū)⒒逡苿?dòng)以遠(yuǎn)離基板接收表面?；逯渭?118也可包括加熱及/或冷卻元件1124，以將基板支撐件1118維持在所需的溫度?；逯渭?118亦可包括射頻返回帶1126，以在基板支撐件1118周邊提供射頻返回路徑。噴頭1106通過(guò)固定機(jī)構(gòu)1150耦接至背板1112。噴頭1106可通過(guò)一個(gè)或多個(gè)固定機(jī)構(gòu)1150耦接至背板1112，以協(xié)助避免下垂并/或控制噴頭1106的直度/曲率。氣體源1132耦接至背板1112以提供氣體，氣體通過(guò)噴頭1106中的氣體通道而提供至噴頭1106與基板1120間的處理區(qū)域。真空泵1110耦接至腔室1100，以將工藝空間控制在所需的壓力。射頻源1128通過(guò)匹配網(wǎng)絡(luò)1190耦接至背板1112及/或噴頭1106，以便向噴頭1106提供射頻電流。該射頻電流于噴頭1106與基板支撐件1118間建立電場(chǎng)，使得等離子體可由噴頭1106與基板支撐件1118之間的氣體產(chǎn)生。遠(yuǎn)程等離子體源1130，例如電感耦合的遠(yuǎn)程等離子體源1130，也可被耦接于氣體源1132與背板1112之間。在處理多個(gè)基板的工藝間隔中，可提供清潔氣體至遠(yuǎn)程等離子體源1130，以產(chǎn)生遠(yuǎn)程等離子體。來(lái)自遠(yuǎn)程等離子體的自由基可被提供至腔室1100，以清潔腔室1100的組件。清潔氣體更可通過(guò)提供至噴頭1106的射頻源1128來(lái)激發(fā)。噴頭1106可額外地通過(guò)噴頭懸臂1134耦接至背板1112。在一實(shí)施例中，噴頭懸臂1134為柔性金屬裙邊。噴頭懸臂1134可具有端緣1136，而噴頭1106可停置于端緣1136上。背板1112可停置于凸部1114的上表面上，凸部1114與腔室壁1102耦接以密封腔室1100。通過(guò)在定義源極與漏極電極之后但于保護(hù)層或蝕刻停止層形成之前、以n2o等離子體或o2等離子體處理igzo薄膜晶體管或氧化鋅薄膜晶體管的有源溝道，可在等離子體損壞風(fēng)險(xiǎn)最小的情況下生產(chǎn)出一致的薄膜晶體管。雖然以上
發(fā)明內(nèi)容針對(duì)本發(fā)明的各實(shí)施例，然而在不背離本發(fā)明的基本范圍的情況下，可以設(shè)計(jì)本發(fā)明的其他和進(jìn)一步的實(shí)施例，且本發(fā)明的保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求來(lái)確定。當(dāng)前第1頁(yè)12