(57)【要約】  処理チャンバ（１０４）内に配置される基板（１０２）上に薄膜トランジスタのゲート絶縁層（１００；３０２）を形成するための方法が提供される。その方法は、処理チャンバ（１０４）内にプラズマを生成するための処理ガス（１１６）を導入するステップと、基板（１０２）を５０℃〜３５０℃の基板処理温度まで加熱するステップと、中波においてターゲットアセンブリ（１０８）をスパッタリングすることによって加熱された基板（１０２）上に酸化ケイ素、酸窒化ケイ素または窒化ケイ素を堆積させるステップとを含む。
2013539219.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理チャンバ（１０４、２０４）内に配置される基板（１０２、２０２、７３０）上に薄膜トランジスタゲート絶縁層（１００、２００、７３４）を形成するための方法であって、
前記処理チャンバ（１０４、２０４）内にプラズマを生成するための処理ガス（１１６、２１６）を導入するステップと、
前記基板（１０２、２０２、７３０）を５０℃〜３５０℃の基板処理温度まで加熱するステップと、
中波においてターゲットアセンブリ（１０８、２０６）をスパッタリングすることによって前記加熱された基板（１０２、２０２、７３０）上に酸化ケイ素、酸窒化ケイ素または窒化ケイ素を堆積させるステップと
を含む、方法。
【請求項２】
酸化ケイ素、酸窒化ケイ素または窒化ケイ素の前記堆積は、１ｋＨｚから１００ｋＨｚの周波数において実行される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記堆積させるステップは、二重陰極（１３２ａ、１３２ｂ、２２６ａ、２２６ｂ）からのＭＦスパッタリングを含む、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記ターゲットアセンブリ（１０８、２０６）は、回転可能ターゲットを含む、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記スパッタリングは、完全反応性スパッタリングである、請求項１ないし４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記ターゲットアセンブリ（１０８、２０６）は、純粋なシリコンターゲットを含む、請求項１ないし５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
基板上に薄膜トランジスタの少なくとも一部を形成するための堆積システム（１８０、２８０、５００、６００）であって、
プラズマを内部に生成するための処理ガス（１１６、２１６）を収容するように構成される、処理チャンバ（１０４、２０４）と、
前記基板（１０２、２０２、７３０）を５０℃〜３５０℃の基板処理温度まで加熱するように構成される加熱システム（１１０、２１０）と、
前記基板（１０２、２０２、７３０）上にゲート絶縁層（１００、３０２、７３４）が形成されるように、中波においてターゲットアセンブリ（１０８、２０６）をスパッタリングすることによって前記加熱された基板（１０２、２０２、７３０）上に酸化ケイ素、酸窒化ケイ素または窒化ケイ素を堆積させるように構成されるスパッタリングシステム（１２８、２２８）と
を備える、堆積システム（１８０、２８０、５００、６００）。
【請求項８】
前記加熱システム（１１０、２１０）は、前記基板を加熱するために前記基板（１０２）に結合されるヒータ（１１２、２１２）と、前記基板処理温度を制御するために前記ヒータ（１１２、２１２）に関連付けられる加熱制御システム（２１４）とを備え、前記加熱制御システム（２１４）は、前記基板処理温度を５０℃〜３５０℃の温度に調整するように構成される、請求項７に記載の堆積システム（１８０、２８０、５００、６００）。
【請求項９】
前記スパッタリングシステム（１２８、２２８）は、少なくとも２つの電極（１３２ａ、１３２ｂ、２２６ａ、２２６ｂ）と、電源（１３０、２２２）とを含み、前記電源は、前記ターゲットアセンブリ（１０８、２０６）のスパッタリング中に前記プラズマに中波ＡＣ電力が結合されるように、前記少なくとも２つの電極に動作可能なように結合される、請求項７または８に記載の堆積システム（１８０、２８０、５００、６００）。
【請求項１０】
前記スパッタリングシステム（１２８、２２８）は、前記陰極アセンブリ（１０８、２０６）の一部を形成する二重陰極からのＭＦスパッタリングによって、酸化ケイ素、酸窒化ケイ素または窒化ケイ素を堆積させるように構成される、請求項７ないし９のいずれか一項に記載の堆積システム（１８０、２８０、５００、６００）。
【請求項１１】
前記ターゲットアセンブリ（１０８、２０６）は、回転可能ターゲットを含む、請求項７ないし１０のいずれか一項に記載の堆積システム（２８０）。
【請求項１２】
前記処理チャンバ（２０４）に関連付けられ、前記処理ガス（２１６）を前記処理チャンバ（２０４）に供給するためのガス供給源（２２４）を更に備え、前記ガス供給源および前記ターゲットアセンブリは、前記ターゲット（２３０ａ、２３０ｂ）の完全反応性スパッタリングによって、前記ゲート絶縁層（２００）を形成するように構成される、請求項７ないし１１のいずれか一項に記載の堆積システム（２８０）。
【請求項１３】
トランジスタ基板上に薄膜トランジスタの少なくとも一部を形成するように構成される堆積システム（１８０、２８０、５００、６００）とともに用いるための制御アセンブリ（３００）であって、前記堆積システム（１８０、２８０、５００、６００）は、前記トランジスタ基板を加熱するための加熱システム（１１０、２１０）と、スパッタリング周波数においてターゲットアセンブリ（１０６、２３０ａ、２３０ｂ）をスパッタリングすることによって酸化ケイ素、酸窒化ケイ素または窒化ケイ素を堆積させるためのスパッタリングシステム（１２８、２２８）とを備え、前記制御アセンブリ（３００）は、
前記トランジスタ基板の温度を基板処理温度に調整するために前記加熱システム（１１０、２１０）を動作させるように構成される加熱制御モジュール（３０２）と、
前記基板処理温度が約５０℃〜３５０℃であるときに、中波範囲内のスパッタリング周波数において前記ターゲット（１０６、２３０ａ、２３０ｂ）をスパッタリングすることによって前記薄膜トランジスタのゲート絶縁層（１００、２００、７３４）を形成するために前記スパッタリングシステム（１２８、２２８）を動作させるように構成されるスパッタリング制御モジュール（３０４）と
を備える、制御アセンブリ（３００）。
【請求項１４】
中波においてターゲットアセンブリ（１０８、２０６）をスパッタリングすることによって、５０℃〜３５０℃の基板処理温度において基板（１０２、２０２、７３０）上に堆積される酸化ケイ素、酸窒化ケイ素または窒化ケイ素を含むゲート絶縁層（１００、２００、７３４）を
備える、薄膜トランジスタ（７００）。
【請求項１５】
前記ターゲットアセンブリのスパッタリングは、二重陰極からのＭＦスパッタリングを含む、請求項１４に記載の薄膜トランジスタ（７００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の実施形態は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を堆積させるための方法およびシステムに関する。詳細には、本開示の実施形態は、ＴＦＴのゲート絶縁層を堆積させるための方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＴＦＴは薄膜から形成される特定の種類の電界効果トランジスタである。これらの薄膜は半導体層（例えばチャネルを構成するＴＦＴのアクティブ層）、誘電体層（例えばゲート絶縁層、エッチング停止層またはパッシベーション層）および金属コンタクト（例えばＴＦＴのゲート、ドレインまたはソース）を形成する。これらの薄膜は支持基板、例えば、ガラス上に形成される。少なくとも幾つかの既知のＴＦＴは液晶アクティブマトリックスディスプレイ（ＬＣＤ）内に実装されており、ＬＣＤはコンピュータおよびテレビモニタのために広く利用される。さらに、少なくとも幾つかの既知のＴＦＴは有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）内に実装されており、ＯＬＥＤは同じくアクティブマトリックスディスプレイのために用いられる。
【０００３】
一般的に、ＴＦＴはゲート端子を絶縁するためのゲート絶縁層を含む。詳細には、少なくとも幾つかの既知のＴＦＴは、酸化ケイ素（例えば、ＳｉＯ２）から形成されるゲート絶縁層を設けられる。ゲート絶縁層は、ＴＦＴの性能において重要な要因である。具体的には、ゲート絶縁層は、ＴＦＴの破壊電圧および漏れ電流に大きく影響を及ぼす。
【発明の概要】
【０００４】
したがって、ＴＦＴの性能を改善するのを容易にする、ゲート絶縁層を形成するための堆積方法および堆積システムを提供することが望ましい。
【０００５】
一態様では、処理チャンバ内に配置される基板上に薄膜トランジスタゲート絶縁層を形成するための方法が提供される。その方法は、処理チャンバ内にプラズマを生成するための処理ガスを導入するステップと、基板を５０℃〜３５０℃の基板処理温度まで加熱するステップと、中波においてターゲットアセンブリをスパッタリングすることによって、加熱された基板上に酸化ケイ素（例えば、ＳｉＯまたはＳｉＯ２などのＳｉＯｙ）、酸窒化ケイ素（例えば、ＳｉＯＮ）または窒化ケイ素（例えば、ＳｉＮ）を堆積させるステップとを含む。
【０００６】
別の態様では、基板上の薄膜トランジスタの少なくとも一部を形成するための堆積システムが提供される。その堆積システムは、処理チャンバ内にプラズマを生成するための処理ガスを収容するように適合される処理チャンバと、基板を５０℃〜３５０℃の基板処理温度まで加熱するように構成される加熱システムと、基板上にゲート絶縁層が形成されるように中波においてターゲットアセンブリをスパッタリングすることによって、加熱された基板上に酸化ケイ素（例えば、ＳｉＯまたはＳｉＯ２などのＳｉＯｙ）、酸窒化ケイ素（例えば、ＳｉＯＮ）または窒化ケイ素（例えば、ＳｉＮ）を堆積させるように構成されるスパッタリングシステムとを含む。
【０００７】
更に別の態様では、堆積システムとともに用いるための制御アセンブリが提供される。その堆積システムは、トランジスタ基板上に薄膜トランジスタの少なくとも一部を形成するように構成され、トランジスタ基板を加熱するための加熱システムと、スパッタリング周波数においてターゲットアセンブリをスパッタリングすることによって、加熱された基板上に酸化ケイ素（例えば、ＳｉＯまたはＳｉＯ２などのＳｉＯｙ）、酸窒化ケイ素（例えば、ＳｉＯＮ）または窒化ケイ素（例えば、ＳｉＮ）を堆積させるためのスパッタリングシステムとを含む。制御アセンブリは、トランジスタ基板の温度を基板処理温度に調整するために加熱システムを動作させるように構成される加熱制御モジュールと、基板処理温度が約５０℃〜３５０℃であるときに、中波範囲のスパッタリング周波数において前記ターゲットアセンブリをスパッタリングすることによって、薄膜トランジスタのゲート絶縁層を形成するためにスパッタリングシステムを動作させるように構成されるスパッタリング制御モジュールとを含む。
【０００８】
更なる態様では、薄膜トランジスタが提供される。その薄膜トランジスタは、中波においてターゲットアセンブリをスパッタリングすることによって５０℃〜３５０℃の基板処理温度において基板上に堆積される酸化ケイ素、酸窒化ケイ素または窒化ケイ素を含むゲート絶縁層を含む。
【０００９】
驚くことに、上記の方法、システムおよびアセンブリに従って、基板加熱と中波におけるスパッタリングとを組み合わせることによって、特に高い膜品質を有するゲート絶縁層を提供するのが容易になる。そのような特に高い膜品質は、ＴＦＴの性能を改善するのを容易にする。具体的には、本明細書において記述される実施形態は、少なくとも幾つかの既知のＴＦＴと比べて、高い破壊電圧および低い漏れ電流を有するＴＦＴの製造を容易にする膜品質を達成する。
【００１０】
本発明の更なる態様、利点および特徴は、従属請求項、本明細書および添付の図面から明らかである。
【００１１】
また、諸実施形態は、開示された方法を実行するための装置を、また上記の方法ステップを実行するための装置部品を含めて対象とする。さらに、諸実施形態は、上記の装置が動作する方法または上記の装置が作製される方法も対象とする。それらの方法は、装置の機能を実行するための方法ステップ、または装置の部品を作製するための方法ステップを含み得る。その方法ステップは、ハードウェア構成要素によって、ファームウェアによって、ソフトウェアによって、適切なソフトウェアによってプログラムされるコンピュータによって、それらの任意の組み合わせによって、または任意の他の様態において実行される場合がある。
【００１２】
その最良の形態を含む、当業者への完全で、かつ実施可能な開示は、添付の図面への参照を含む、本明細書の残りの部分においてより詳細に記載される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】例示的な堆積システムの概略図である。
【図２】別の例示的な堆積システムの概略図である。
【図３】本明細書における実施形態による、堆積システムとともに用いるための例示的な制御アセンブリを示すブロック図である。
【図４】例示的な堆積方法を示す流れ図である。
【図５】更に別の例示的な堆積システムの概略図である。
【図６】ＴＦＴを作製するための例示的なシステムの概略図である。
【図７】本明細書における実施形態に従って作製されるＴＦＴの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
ここで種々の実施形態が詳細に参照されることになり、その１つまたは複数の例が図に示される。各例は説明として与えられ、本発明を限定することは意図していない。１つの実施形態の要素は、更に列挙はしないが、有利にも他の実施形態においても利用できると考えられる。
【００１５】
本明細書において記述される実施形態はＴＦＴゲート絶縁層を形成するための方法を含み、その方法では、基板が５０℃〜３５０℃の基板処理温度まで加熱され、中波においてターゲットアセンブリをスパッタリングすることによって、酸化ケイ素、酸窒化ケイ素または窒化ケイ素のようなゲート絶縁材料が加熱された基板上に堆積される。典型的な実施形態によれば、ターゲットアセンブリは二重陰極を含む。具体的には、ターゲットアセンブリは少なくとも２つのターゲットサブアセンブリを含むことができ、ターゲットサブアセンブリはそれぞれ、ターゲット材料をスパッタリングするためにターゲット要素に動作可能なように結合される陰極を含む。
【００１６】
典型的な実施形態によれば、ゲート絶縁材料の堆積は、基板が５０℃〜３５０℃の温度にあるときに実行される。典型的な実施形態によれば、ゲート絶縁材料を堆積させるために、１ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの範囲内の周波数、例えば、２０ｋＨｚ〜５０ｋＨｚの周波数を有する中間周波数スパッタリングまたは中波スパッタリングを提供することができる。
【００１７】
本開示の典型的な実施形態によれば、中波スパッタリングは、スパッタリング中に、電極システムを通して処理チャンバ内のプラズマに中波ＡＣ電力を結合することによって実現される。電極システムは典型的には少なくとも２つのスパッタリング陰極によって形成される。具体的には、特定の実施形態によれば、ゲート絶縁材料の堆積は、二重陰極からの中波（ＭＦ）スパッタリングを含む。本明細書において用いられるときに、二重陰極からのＭＦスパッタリングは、二重ターゲットを含むターゲットアセンブリからのスパッタリングを指しており、ターゲットはそれぞれ１つの陰極を含み、それらの陰極がそれぞれ陽極および陰極として交互に機能するようにして、両方の陰極がＭＦ発生器から電力を供給される。典型的な実施形態によれば、ＭＦ発生器は、４０ｋＨｚのような、１ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの範囲内の周波数において陰極に電力を与える。
【００１８】
基板加熱および中波におけるスパッタリングのそのような組み合わせは、特に高い膜品質を有するゲート絶縁層を設ける効果を有する。ゲート絶縁層の膜品質がそのように高いことによって、少なくとも幾つかの既知のＴＦＴに対して改善された特性を有するＴＦＴを製造できるようになる。
【００１９】
具体的には、本明細書において記述される実施形態のうちの少なくとも幾つかによれば、限定はしないが、９ＭＶ／ｃｍのような高い破壊電圧と、限定はしないが、１ｎＡ／ｃｍ２のような低い漏れ電流とを有するＴＦＴを製造できるようになる。破壊電圧および漏れ電流のこれらの値は、少なくとも幾つかの既知のＴＦＴと比べて著しい改善を表す。具体的には、本明細書において記述される実施形態のうちの少なくとも幾つかによれば、少なくとも幾つかの既知のＴＦＴに対して１０倍〜１００倍の改善に相当する破壊電圧値および漏れ電流値を有するＴＦＴを製造できるようになる。
【００２０】
さらに、本発明の実施形態による、酸化ケイ素、酸窒化ケイ素または窒化ケイ素のようなゲート絶縁材料のスパッタリングはＴＦＴの製造を容易にし、ゲート絶縁層の膜品質を劣化させることなく、有毒ガスの使用を回避する。それとは対照的に、化学気相堆積（ＣＶＤ）のような、高い膜品質が必要とされる用途においてゲート絶縁層を形成するための少なくとも幾つかの既知の方法は、そのような有毒ガスを生成する。さらに、本発明の実施形態による、酸化ケイ素、酸窒化ケイ素または窒化ケイ素のスパッタリングは、高品質のＴＦＴ製造を容易にし、全ての堆積ステップが、大面積スパッタ堆積によって実行される。それにより、製造プロセスにおける効率の著しい向上を達成することができる。
【００２１】
それに加えて、本発明の実施形態のうちの少なくとも幾つかによる、酸化ケイ素、酸窒化ケイ素または窒化ケイ素のスパッタリングによれば、ゲート絶縁層の膜品質を劣化させることなく、ゲート絶縁層がその上に堆積されるときにＴＦＴのチャネル層の損傷を回避するＴＦＴを製造できるようになる。それとは対照的に、ゲート絶縁層を形成するための少なくとも幾つかの既知の方法は、堆積中に生成されるプラズマを通して、またはチャネルの中に水素が拡散することによって、チャネルに損傷を引き起こす。
【００２２】
特定の実施形態によれば、その堆積方法は、ゲート絶縁層に隣接する半導体層（すなわち、チャネル）を有するＴＦＴのゲート絶縁層を形成するための方法であり、半導体層は、限定はしないが、酸化インジウムガリウム亜鉛（ＩＧＺＯ）のような、スパッタリングされた金属酸化物を含む。そのような種類のＴＦＴでは、ゲート絶縁層の品質要件は特に高い。それゆえ、本明細書における実施形態によるゲート絶縁層の堆積は、特に高い膜品質が助長されるので、これらの種類のＴＦＴの場合に好都合である。
【００２３】
本明細書において記述される実施形態は、ＴＦＴの少なくとも一部を形成するための堆積システムを含む。図１は、そのような堆積システム１８０の一例を概略的に示す。例示的な実施形態では、堆積システム１８０は、処理ガス１１６を収容するのに適応した処理チャンバ１０４を含む。典型的な実施形態によれば、処理チャンバ１０４は高真空チャンバである。処理ガス１１６は、処理チャンバ１０４内にプラズマを生成するためのものである。処理ガス１１６はアルゴン、酸素または窒素のうちの少なくとも１つを含むことができる。例えば、処理ガス１１６はアルゴンを含むことができるか、代替的には、アルゴンおよび酸素を含むことができるか、代替的には、アルゴンおよび窒素を含むことができるか、代替的にはアルゴン、酸素および窒素を含むことができる。
【００２４】
例示的な実施形態は、基板１０２を５０℃〜３５０℃の基板処理温度まで加熱するための加熱システム１１２を更に含む。例示的な堆積システム１８０は、ターゲットアセンブリ１０８からターゲット材料をスパッタリングするように構成され、それにより、基板１０２上に酸化ケイ素、酸窒化ケイ素または窒化ケイ素のようなゲート絶縁材料を堆積できるようにするスパッタリングシステム１２８を更に含む。それにより、ＴＦＴを作製するために、ゲート絶縁層１００を基板上に堆積させることができる。その例示的な実施形態では、ターゲットアセンブリ１０８は、ターゲット材料を含むターゲット要素１０６ａ、１０６ｂと、陰極１３２ａ、１３２ｂとを含む。
【００２５】
特定の実施形態によれば、中波においてターゲットアセンブリ１０８をスパッタリングすることによって、加熱された基板１０２上に酸化ケイ素が堆積される。それにより、ゲート絶縁層が酸化ケイ素、具体的にはＳｉＯ２、すなわち、十分に特徴付けられた材料を堆積させることによって形成され、それによりゲート絶縁層を形成する際の高度な制御が容易になる。
【００２６】
特定の実施形態によれば、中波スパッタリングを実施するために、そのスパッタリングシステムは、ターゲットアセンブリの一部を形成する少なくとも２つの電極と、電源とを含むことができ、ターゲット材料のスパッタリング中に中波ＡＣ電力がプラズマに結合されるように、電源は電極に動作可能なように結合される。
【００２７】
図１に示されるように、例示的な堆積システム１８０は、電気的接続１３４ａおよび１３４ｂを通して、スパッタリングシステム１２８の陰極１３２ａおよび１３２ｂに結合されるＡＣ電源１３０を更に含む。ＡＣ電源１３０は、陰極１３２ａおよび１３２ｂに、スパッタリング中に処理チャンバ１０４内のプラズマを保持するための電力を供給する。典型的な実施形態によれば、陰極の動作電力は１ｋＷ〜２００ｋＷ、より具体的には、５ｋＷ〜１００ｋＷとすることができる。ＡＣ電源１３０は、任意の適切に配置される電極に結合することができ、その電極によって、堆積システム１８０は、本開示の実施形態に従って中波においてターゲット要素をスパッタリングできるようになる。
【００２８】
本明細書における実施形態に従ってターゲット材料をスパッタリングすることによって基板１０２上に酸化ケイ素、酸窒化ケイ素または窒化ケイ素のようなゲート絶縁材料を堆積できるように、陰極１３２ａおよび１３２ｂがそれぞれのターゲット要素１０６ａ、１０６ｂに対して配置される。具体的には、ターゲット要素１０６ａ、１０６ｂは、それぞれの陰極１３２ａ、１３２ｂに結合することができる。代替の実施形態では、ターゲット要素１０６ａ、１０６ｂはそれぞれの陰極に結合されない。スパッタリングシステム１２８（具体的には、ＡＣ電源１３０および電気的接続１３４ａ、１３４ｂ）は典型的には、各陰極１３２ａ、１３２ｂが陽極および陰極として交互に機能するように構成される。それにより、プロセスが不安定になるのを回避するのが容易になる。
【００２９】
陰極１３２ａ、１３２は水冷式とすることができ、埋込み磁石アセンブリ（図示せず）を更に含むことができる。さらに、スパッタリングシステム１２８は、適切な接地遮蔽材（図示せず）を含むことができる。本明細書における実施形態による堆積システムの特定の要件に対処するために、本開示は異なる設計、そして最終的には異なる磁石アセンブリ構成を考慮する。
【００３０】
例示的な実施形態では、加熱システム１１２は、基板１０２を５０℃〜３５０℃の基板処理温度まで加熱するように構成される。特定の実施形態によれば、加熱システムは、基板１０２を加熱するためのヒータガラスを含むことができる。それに加えて、スパッタリングシステム１２８は、中波スパッタリングによって、加熱された基板１０２上に酸化ケイ素、酸窒化ケイ素または窒化ケイ素を堆積させるように構成される。典型的な実施形態によれば、堆積システム１８０は、基板が５０℃〜３５０℃の温度にあるときに、酸化ケイ素、酸窒化ケイ素または窒化ケイ素の堆積を実行するように構成される。
【００３１】
例示的な実施形態では、堆積は中波（例えば、１ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの周波数）においてターゲット材料をスパッタリングすることによって実行される。すなわち、典型的な実施形態によれば、中波電力がＡＣ電源１３０によって生成され、スパッタリング中に処理チャンバ１０４内のプラズマに結合するために陰極１３２ａおよび１３２ｂに伝送される。それにより、中波電力はチャンバ１１６に収容されるプラズマに供給され、それにより、ターゲット要素１０６ａ、１０６ｂのスパッタリングが継続される。スパッタリング電力は典型的にはターゲットアセンブリに印加される電圧に比例することに留意されたい。０Ｖに近い値は別として、印加される電圧とスパッタリング電力との間の関係は典型的には第一の近似において線形である。それゆえ、経時的に変化する電圧がターゲットアセンブリに印加される結果として、概してスパッタリング電力も経時的に変化することになる。
【００３２】
特定の実施形態によれば、正の電位が印加される陽極（図１には示されない）が、ターゲットアセンブリに近接して配置される。そのような陽極は棒状の形状を有することができ、その棒の軸は典型的には角型管の軸に対して平行に配置される。代替的な実施形態では、基板に別のバイアス電圧が印加される場合がある。典型的な実施形態によれば、ＴＦＴの予め堆積／処理された層上にゲート絶縁層が堆積される（以下の例を参照）。
【００３３】
典型的な実施形態によれば、基板１０２はＴＦＴの複数の層を含み、それらの層はゲート絶縁層１００の堆積前に形成されている。例えば、限定はしないが、基板１０２はトランジスタ基板（例えば、ガラス）、ゲート材料（例えば、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ））を含むことができる。別の例として、基板１０２はトランジスタ基板（例えば、ガラス）、ソースコンタクトおよびドレインコンタクトを含む導電層（例えば、ＩＴＯ層）およびチャネル層（例えば、ＩＧＺＯ層）を含むことができる。
【００３４】
スパッタリングは、ダイオードスパッタリングまたはマグネトロンスパッタリングとして行うことができる。特定の実施形態では、マグネトロンスパッタリングは、達成される堆積速度がダイオードスパッタリングに比べて速いので特に好都合である。特定の実施形態によれば、スパッタリングシステムは、生成された磁界内に自由電子を捕捉するための磁石アセンブリ（限定はしないが、回転可能ターゲット内に配置される磁石など）を含む。典型的な実施形態によれば、そのような磁石アセンブリは、基板に面するターゲット表面に直に隣接して磁界が生成されるように配置される。それにより、自由電子が磁界内で動くことを余儀なくされ、脱出することができないので、ガス分子をイオン化する確率が典型的には数桁だけ高められ、それゆえ、堆積速度が著しく上昇する。
【００３５】
本明細書において用いられるとき、用語「磁石アセンブリ」は、少なくとも１つの磁石を含む、磁界を生成することができるユニットである。典型的な実施形態によれば、磁石アセンブリは複数の磁石を含む。磁石アセンブリは永久磁石を含むか、または永久磁石から成ることができる。そのような永久磁石は、生成された磁界内に自由電子が捕捉されるように、回転可能ターゲット内に配置することができる。典型的な実施形態によれば、スパッタリングシステムは、回転可能スパッタターゲットを含む。回転可能ターゲットは、堆積システムが本明細書において記述されるように機能できるようにする任意の適切な形状寸法を有することができる。典型的な実施形態によれば、回転可能ターゲットは円筒形の形状寸法を有する。
【００３６】
特定の実施形態によれば、ターゲットアセンブリは回転可能ターゲットを含む。具体的には、ターゲットアセンブリは二重回転可能ターゲット、具体的には、ＭＦスパッタリング用に構成される二重回転可能ターゲットを含むことができる。
【００３７】
図２は、堆積システム２８０の別の例を概略的に示す。例示的な実施形態では、スパッタリングシステムは、２つの回転可能円筒形ターゲットサブアセンブリ２０６ａ、２０６ｂを有するターゲットアセンブリ２０６を含む。本明細書において開示される他の実施形態と組み合わせることができる代替的な実施形態では、スパッタリングシステムは、限定はしないが、例示的な実施形態において記述されるもののように、１つ、３つ、または４つ以上のターゲットを有するターゲットアセンブリを含むことができる。回転可能円筒形ターゲットアセンブリの例は、２００９年１０月９日に出願された「Method for coating a substrate and coater」と題する米国特許出願第１２／５７７，０７３号において記述されており、その特許出願は、本開示と矛盾しない範囲で、参照により本明細書に援用される。
【００３８】
本明細書において開示される他の実施形態と組み合わせることができる典型的な実施形態では、回転する円筒形ターゲットサブアセンブリ２０６ａ、２０６ｂは、駆動アセンブリ（図示せず）によって駆動される。回転する円筒形ターゲットサブアセンブリ２０６ａ、２０６ｂのうちの少なくとも一方はバッキング管２２６ａ、２２６ｂを含むことができ、その中に磁石アセンブリ２２０ａ、２２０ｂが配置される。そのようなバッキング管２２６ａ、２２６ｂは銅、真鍮またはステンレス鋼のような適切な非磁性材料から形成することができ、実行されることになる動作の要件に応じて設計される。スパッタリングされることになるターゲット材料を含む円筒形ターゲット要素２３０ａ、２３０ｂは、それぞれのバッキング管２２６ａ、２２６ｂの周囲に配置される。
【００３９】
ターゲット要素はそれぞれのバッキング管に結合することができる。代替的には、ターゲット要素は、バッキング管に結合されることなく配置することができる。例えば、バッキング管は、１つまたは複数の非結合ターゲット円筒体がその周囲に配置されるように適応した管を含むことができる。その管は、ターゲット円筒体のうちの少なくとも１つに面するように適応した外面と、少なくとも３つ以上の突出部収容位置とを有することができる。その管は、ターゲット円筒体を中心に配置するために突出部収容位置のそれぞれにおいて管の外面上に取り付けられる突出部を更に含むことができる。そのようなバッキング管の例は、２００９年７月１７日に出願された「Target backing tube, cylindrical target, and cylindrical target assembly」と題する米国特許出願第１２／５０５，３６３号において記述されており、その特許出願は、本開示と矛盾しない範囲で、参照により本明細書に援用される。
【００４０】
典型的な実施形態によれば、磁石アセンブリ２２０ａ、２２０ｂは、その中にアセンブリが配置されるバッキング管２２６ａ、２２６ｂの長手方向延長部に対して平行に延在する細長い構造を有する。例えば、磁石アセンブリ２２０ａ、２２０ｂは、バッキング管２２６ａ、２２６ｂの長手方向軸または回転軸に対して平行に配置することができる。典型的な実施形態によれば、磁石アセンブリ２２０ａ、２２０ｂは、それらのそれぞれのバッキング管と実質的に同じ長さを有する。例えば、磁石構成は、処理チャンバ２０４内にあるバッキング管の部分の長手方向延長部の約８０％以上、例えば、９０％以上の長さを有することができる。磁石アセンブリは、スパッタリングされた材料が基板２０２上に適切に集中するように、互いに配置され、方向づけられる。典型的な実施形態では、磁石アセンブリは３つの磁石のアレイを含むことができる。そのような磁石アセンブリの例は、２００９年１２月１７日に出願された「Angle of magnetic field for rotary magnetrons」と題する米国特許出願第１２／６４１，０８０号において記述されており、その特許出願は、本開示と矛盾しない範囲で、参照により本明細書に援用される。
【００４１】
回転可能ターゲットは、平面的なターゲットのような他のターゲットに比べて、ターゲット材料の著しく高い利用率を助長する。すなわち、より多くの量のターゲット材料をスパッタリングすることができ、堆積プロセスが終了したときに、未使用のままターゲット上に残される材料が相対的に少ない。さらに、回転可能ターゲットを含む本明細書における実施形態による堆積システムは、ターゲット幾何学的形状と適切なスパッタリングパラメータ、すなわち、基板処理温度およびスパッタリング周波数とを組み合わせることに起因して、膜品質を劣化させることなく、ターゲット材料の高い利用率を助長する。
【００４２】
堆積システム２８０は、ターゲットアセンブリ２０６の陰極に結合されるＡＣ電源２２２を更に含むことができる。それにより、ＡＣ電源２２２によって中波電力を生成することができ、その電力をスパッタリング中に処理チャンバ２０４内のプラズマに結合することができる。例示的な実施形態では、ＡＣ電源２２２は、それぞれ電気的接続２２３ａ、２２３ｂを通してバッキング管２２６ａ、２２６ｂに結合され、それらの管は、スパッタリング中に処理チャンバ１０４内のプラズマに電力を結合するための陰極として機能する。代替的には、ＡＣ電源２２２は、本開示の実施形態に従って堆積システム２８０が中波においてターゲット材料をスパッタリングできるようにする任意の適切に配置された電極に結合することができる。
【００４３】
特定の実施形態によれば、図２の例示的な実施形態に示されるように、堆積システム２８０は、基板２０２を加熱するために基板に結合されるヒータ２１２を有する加熱システム２１０を含む。加熱システム２１０は、基板処理温度を制御するためにヒータ２１２に関連付けられる加熱制御システム２１４を更に含む。加熱制御システム２１４は、基板処理温度を５０℃〜３５０℃の温度に調整するように構成される。それにより、中波スパッタリングによってゲート絶縁層２００を形成中に基板処理温度を調整することができ、結果として、先に論じられたように、高品質の膜を達成することができる。
【００４４】
典型的な実施形態によれば、加熱システム２１０は、トランジスタ基板（すなわち、その上にＴＦＴの少なくとも一部が形成されつつある基板）の温度を調整するように構成される。代替的な実施形態では、加熱システム２１０は、限定はしないが、その上にＴＦＴのゲート絶縁層のような、ゲート絶縁層が形成される層の温度を調整するように構成される。
【００４５】
図２の例示的な実施形態に示されるような典型的な実施形態によれば、堆積システム２８０は、処理チャンバ２０４に関連付けられ、処理チャンバ２０４に処理ガス２１６を供給するためのガス供給源２２４を更に含む。典型的な実施形態によれば、ガス供給源２２４およびターゲットアセンブリ２０６は、反応性スパッタリングによってゲート絶縁層２００を形成するように構成される。具体的には、特定の実施形態によれば、ターゲットアセンブリ２０６はターゲット材料を含み、ターゲット材料は処理ガス２１６内の反応性材料と反応する。例えば、特定の実施形態によれば、ターゲット材料はシリコンを含み、処理ガスは酸素または窒素のうちの少なくとも１つを含み、それにより、シリコンがスパッタリングされるときに、スパッタリングされたシリコンが処理ガス内の酸素または窒素のうちの少なくとも１つと反応し、その結果、基板上に酸化ケイ素、酸窒化ケイ素または窒化ケイ素の膜が堆積され、それにより、ゲート絶縁層が形成される。
【００４６】
特定の実施形態によれば、ガス供給源２２４およびターゲットアセンブリ２０６は、完全反応性スパッタリングによってゲート絶縁層２００を形成するように構成される。具体的には、これらの実施形態では、ターゲット材料は反応性材料を含まず、実質的には、完全に堆積された酸化ケイ素、酸窒化ケイ素または窒化ケイ素は、スパッタリングされたシリコンと、処理ガス２１６内の酸素または窒素のうちの少なくとも１つとの反応から生じる。
【００４７】
反応性スパッタリングを実施する本開示の実施形態は、不活性ガスおよび反応性ガスの相対的な圧力を変更することによって、堆積される酸化ケイ素、酸窒化ケイ素または窒化ケイ素の組成を制御するのを容易にする。それにより、本開示の少なくとも幾つかの実施形態によれば、膜組成の適切な制御と、適切なスパッタリングパラメータ、すなわち、基板処理温度およびスパッタリング周波数とを組み合わせることによって、ゲート絶縁層を形成する場合の膜品質を特に高めることができるようになる。
【００４８】
ガス供給源２２４は、処理ガス２１６の成分の分圧の制御を容易にするための分圧制御（図示せず）も含む。例えば、ガス供給源２２４は、限定はしないが、酸素、窒素および／またはアルゴンのような処理ガスのうちの少なくとも１つの成分の分圧を正確に制御するために、動的フィードバック制御を通して制御される作動弁の配列を含むことができる。それに加えて、堆積システム２８０はポンピングシステム（図示せず）も含み、ポンピングシステムによって、１×１０−７ｍｂａｒという圧力など、特定の用途の場合に堆積システムを動作可能にできるほど十分に低い、処理チャンバ２０４内圧力を達成することができる。
【００４９】
堆積中の圧力（すなわち、堆積圧）は１μｂａｒ〜１０μｂａｒにすることができる。処理ガスがアルゴンと、酸素または窒素のうちの少なくとも１つとを含む特定の実施形態の場合、アルゴンの分圧は１μｂａｒ〜４μｂａｒにすることができ、酸素および／または窒素の分圧は１μｂａｒ〜８μｂａｒにすることができる。これらの圧力値は限定するものではなく、堆積のための圧力は、本明細書における実施形態に従ってゲート絶縁層を形成できるようにする任意の適切な値を有することができる。
【００５０】
図１および図２の例示的な実施形態は、水平に配置された基板の上方に配置されるターゲットアセンブリを示しており、それらの実施形態に対する、基板−ターゲット相互接続面の画定が例示的に説明されるが、空間内の基板の配向は垂直にできることにも言及されるべきである。具体的には、大面積コーティングの観点から、基板を垂直に向けることにより、垂直に配向された基板の輸送および取扱いが単純で容易になり得る。他の実施形態では、基板は、水平な配向と垂直な配向との間にあるいずれかの向きに配置される。
【００５１】
本開示の実施形態による堆積システムは、その特定の用途の場合に必要とされる任意の適切な構造、構成、配置および／または構成要素を含むことができることに留意されたい。
【００５２】
図３は、堆積システムとともに用いるための例示的な制御アセンブリ３００のブロック図を示す。例示的な制御アセンブリ３００を用いて、図１および図２の例示的な堆積システムを制御し、トランジスタ基板上にＴＦＴの少なくとも一部を形成することができる。先に論じられたように、例示的な堆積システムは、トランジスタ基板を加熱するための加熱システムと、スパッタリング周波数においてターゲットアセンブリをスパッタリングすることによって酸化ケイ素、酸窒化ケイ素または窒化ケイ素を堆積させるためのスパッタリングシステムとを含む。
【００５３】
例示的な制御システム３００は、トランジスタ基板の温度を基板処理温度に調整するために加熱システムを動作させるように構成される加熱制御モジュール３０２を含む。例示的な制御アセンブリ３００は、基板処理温度が約５０℃〜３５０℃にあるときに、中波範囲内のスパッタリング周波数においてターゲットをスパッタリングすることによってＴＦＴのゲート絶縁層を形成するためにスパッタリングシステムを動作させるように構成されるスパッタリング制御モジュール３０４を更に含む。
【００５４】
典型的な実施形態によれば、制御アセンブリ３００は、上記の堆積システムのような堆積システムとの通信を容易にするための入力／出力インターフェース３０６を更に含むことができる。例えば、入力／出力インターフェース３０６によって、加熱制御モジュール３０２は基板処理温度に関連する信号を受信し、基板処理温度を調整するための制御信号を送信できるようになる場合がある。
【００５５】
例示的な制御アセンブリ３００は典型的には、限定はしないが、基板温度およびスパッタリング電力、電圧、または電流のようなスパッタリングパラメータをリアルタイムに制御するためのリアルタイムコントローラ（図示せず）を含む。本開示の実施形態によれば、そのようなリアルタイムコントローラは、任意の適切なプロセッサに基づくシステム、またはマイクロプロセッサに基づくシステム、例えば、コンピュータシステムを含むことができ、そのシステムは、数ある中でも、マイクロコントローラ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、縮小命令セット回路（ＲＩＳＣ）、論理回路、および／またはそれに加えて、本明細書において記述される機能を実行することができる任意の他の回路またはプロセッサを含む。特定の用途では、コントローラ１０２は、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）および／またはランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を含むマイクロプロセッサであり、例えば、２ＭビットＲＯＭおよび６４ＫビットＲＡＭを備える３２ビットマイクロコンピュータである。用語「リアルタイム」は、入力の変化が結果に影響を及ぼした後のかなり短い時間内に結果が生じることを指しており、その時間は、結果の重要性、および／またはシステムが入力を処理して結果を生成する能力に基づいて選択することができる設計パラメータである。
【００５６】
典型的な実施形態によれば、加熱制御モジュール３０２は、基板処理温度を５０℃〜３５０℃の温度のような所定の温度に調整するために、ＰＩＤコントローラのような、加熱制御ループを実現する。スパッタリング制御モジュール３０４は、基板が所定の温度にあるときに、基板上に酸化ケイ素、酸窒化ケイ素または窒化ケイ素を堆積させるために、堆積システムのスパッタリングシステムを制御するためのスパッタリング制御ループを実現することができる。典型的な実施形態によれば、そのようなスパッタリング制御ループは、限定はしないが、スパッタリング電力、電圧または電流のようなスパッタリングパラメータを適切に制御するように構成される。
【００５７】
典型的な実施形態によれば、制御アセンブリ３００は、ＴＦＴ製造プロセス全体を制御するために制御ループを実現することができる。例えば、制御アセンブリ３００は、基板を処理チャンバシステム内に輸送するためにコンベヤシステムを動作させることができる。それに加えて、制御アセンブリ３００は、例えば、処理チャンバから空気を抜くために真空ポンプを動作させることによって、処理チャンバ内の雰囲気がスパッタリングを実行するのに相応しいのを確実にするために堆積システムを動作させることができる。それに加えて、制御アセンブリ３００は、処理チャンバ内にアルゴンのような特定の量の第１の成分ガスを供給するためにガス供給システムを動作させることができる。それに加えて、制御アセンブリ３００は、処理チャンバ内に、酸素および／または窒素のような、或る特定の量の第２の成分ガスおよび／または第３の成分ガスを供給するためにガス供給システムを動作させることができる。それに加えて、制御アセンブリ３００は、ターゲット内に含まれる磁石アセンブリを冷却するために冷却システムを動作させることができる。それに加えて、制御アセンブリ３００は、限定はしないが、２つの回転可能ターゲットを含むターゲットアセンブリなどのターゲットアセンブリを動作させて、スパッタリング中にそれらを回転させることができる。それに加えて、制御アセンブリ３００は、プラズマを通したターゲットアセンブリのスパッタリング中にチャンバ内のプラズマを保持するために、処理チャンバに動作可能なように接続されるＡＣ電源を動作させることができる。それにより、スパッタリングによってターゲット材料をスパッタリングすることができ、最終的には完全反応性スパッタリングを通して、酸化ケイ素、酸窒化ケイ素または窒化ケイ素のようなゲート絶縁材料を堆積させることによって、基板上にゲート絶縁層を形成することができる。
【００５８】
図４は、基板上にＴＦＴゲート絶縁層を形成するための例示的な堆積方法４００を示す流れ図である。そのような堆積方法４００を用いて、図１〜図３の例示的な堆積システム１８０、２８０および／または制御アセンブリ３００を動作させることができる。
【００５９】
例示的な堆積方法４００は、基板が配置される処理チャンバ内にプラズマを生成するために処理ガスを導入すること（４０２）を含む。典型的な実施形態によれば、処理ガスは、上記のように、処理チャンバに関連付けられるガス供給システムを動作させることによって導入される。
【００６０】
例示的な堆積方法４００は、基板を５０℃〜３５０℃の基板処理温度まで加熱すること（４０４）を更に含む。典型的な実施形態によれば、加熱すること（４０４）は、基板を５０℃〜３５０℃の基板処理温度まで加熱するために加熱システムを動作させることによって実行される。特定の実施形態によれば、加熱すること（４０４）は、加熱制御システムを動作させることによって実行され、加熱制御システムは、基板処理温度を５０℃〜３５０℃の温度に調整するように構成される。そのような加熱制御システムは、典型的な実施形態では、基板に結合されるヒータに関連付けられ、それにより、上記のように、基板処理温度を制御することができる。
【００６１】
例示的な堆積方法４００は、中波においてターゲットをスパッタリングすることによって、加熱された基板上に酸化ケイ素、酸窒化ケイ素または窒化ケイ素を堆積させること（４０６）を更に含む。典型的な実施形態によれば、加熱すること（４０４）は、堆積させること（４０６）の前および最中に実行され、それにより、５０℃〜３５０℃の基板処理温度にある基板上に酸化ケイ素、酸窒化ケイ素または窒化ケイ素が堆積される。典型的な実施形態によれば、堆積させることは、１ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの周波数において実行される。典型的な実施形態では、磁石アセンブリが上記のようにターゲットの一部を形成する。特定の実施形態によれば、スパッタリングは、処理ガスを用いて実行され、処理ガスは少なくとも、上記のように、アルゴンおよび／または酸素または窒素のうちの少なくとも１つを含む。
【００６２】
特定の用途によれば、スパッタリングすること（４０６）は、完全反応性スパッタリングとすることができる。完全反応性スパッタリングは、反応性材料を含む雰囲気内に反応性材料を含まないターゲットをスパッタリングすることを含むプロセスを意味する。例えば、完全反応性スパッタリングは、基板上に酸化ケイ素、酸窒化ケイ素または窒化ケイ素を堆積させるために、酸素および／または窒素のうちの少なくとも１つを含むチャンバ内で純粋なシリコンターゲット（例えば、４Ｎの純度を有するシリコンのような高い純度のシリコンを含むターゲット）をスパッタリングすることを含むことができる。完全反応性スパッタリングを実施することによって、堆積パラメータおよび層厚の適切な制御が助長される。完全反応性スパッタリングによって与えられるそのような適切な制御は、基板加熱および中波におけるスパッタリングと組み合わされて、形成されたゲート絶縁層の高い膜品質を達成するのを更に容易にする。
【００６３】
他の代替の実施形態では、スパッタリングは直接スパッタリングとすることができる。直接スパッタリングは、堆積されることになる材料を含むターゲットを、反応済みの形でスパッタリングすることを含むプロセスを意味する。例えば、スパッタリングは、基板上に酸化ケイ素を堆積させるために、酸化ケイ素、酸窒化ケイ素または窒化ケイ素を含むターゲットをスパッタリングすることを含むことができる。直接スパッタリングは、その際に反応性成分ガスがもはや必要とされないので、堆積方法４００を実行するための堆積システムの構成を簡単にするのを容易にする。さらに、これらのスパッタリング方法を実施する本開示の実施形態は、基板加熱および中波におけるスパッタリングの組み合わせのゆえに、形成されたゲート絶縁層の膜品質を低下させない。
【００６４】
特定の実施形態によれば、ターゲットアセンブリは純粋なシリコンターゲット、すなわち、ターゲット材料が高純度のシリコンであるターゲットを含む。例えば、限定はしないが、そのターゲットは、少なくとも２Ｎの純度を有するシリコン（すなわち、９９％純度を有するシリコン）、または少なくとも３Ｎの純度を有するシリコン（すなわち、９９．９％純度を有するシリコン）、さらには少なくとも４Ｎの純度を有するシリコン（すなわち、９９．９９％純度を有するシリコン）またはそれ以上の純度を有するシリコンを含むか、またはそのような純度を有するシリコンから実質的に成ることができる。さらに、特定の実施形態によれば、ターゲットアセンブリは、少なくとも４Ｎの純度を有する純粋なシリコンを含む。高純度のシリコンは、堆積された酸化ケイ素、酸窒化ケイ素または窒化ケイ素の化学量論の適切な制御を容易にする。そのような適切な化学量論制御は、基板加熱および中波におけるスパッタリングと組み合わされて、形成されたゲート絶縁層の高い膜品質を達成するのを更に容易にする。
【００６５】
特定の実施形態によれば、ターゲットアセンブリは鉄含有量の少ないシリコンターゲットを含む。具体的には、そのターゲットアセンブリは、シリコン含有スパッタ材料を含むことができ、そのスパッタ材料は２００ｐｐｍ（すなわち、１００万分の２００）未満の鉄を含む。鉄含有量の少ないターゲットの例は、２００９年２月１８日に出願された「Sprayed Si- or Si:Al-Target with low iron content」と題する米国特許出願第１２／３８８，３４２号、米国特許出願公開第２００９０２１８２１３号に記述されており、本開示と矛盾しない範囲で、参照により本明細書に援用される。
【００６６】
特定の実施形態によれば、ターゲットアセンブリはアルミニウム（Ａｌ）を含む。具体的には、ターゲットアセンブリ内のターゲット材料は、少なくとも０．５％、より具体的には１％のＡｌ含有量を有することができる。さらに、そのターゲットは、３％未満、より具体的には２％未満のＡｌ含有量を有することができる。特定の実施形態によれば、ターゲットアセンブリは、上記のようなＡｌ含有量と、それに加えて、２００ｐｐｍ未満の鉄含有量とを有することができる。
【００６７】
本開示の実施形態は、複数のモジュールを含む堆積システムを更に含む。典型的な実施形態によれば、複数のモジュールはそれぞれＴＦＴの少なくとも１つの層の堆積を実施する。図５は、ＴＦＴの少なくとも一部を形成するための別の例示的な堆積システム５００を示す。堆積システム５００は、ゲート絶縁層モジュール５０２（これ以降、ＧＩＬ−モジュール５０２と呼ばれる）を含む。ＧＩＬ−モジュール５０２は、ゲート絶縁層を堆積させるためのものであり、本開示の実施形態による堆積システムとして実現することができる。
【００６８】
特定の実施形態によれば、堆積モジュール５００は、ゲート絶縁層に隣接するように構成される半導体層を形成するように構成されるチャネル堆積モジュール５０４を更に含むことができる。典型的には、そのような半導体層はＴＦＴのチャネルとして動作するように構成される。典型的な実施形態によれば、チャネル堆積モジュール５０４は、スパッタリングによって半導体層を形成するように構成される。さらに、チャネル堆積モジュール５０４は、半導体層が、限定はしないが、酸化インジウムガリウム亜鉛（ＩＧＺＯ）、酸化亜鉛（例えば、ＺｎＯ）、ＺｎＳｎＯまたはＩＺＯのような金属酸化物を含むように、半導体層を形成するように構成することができる。例えば、半導体層は、ゲート絶縁層に隣接して堆積される金属酸化膜として形成することができる。金属酸化膜のような半導体層のスパッタリングを、本開示の実施形態によるゲート絶縁層を形成するための方法と組み合わせることによって、作製後のＴＦＴの性能を低下させることなく、高い生産率で、基板上に大面積でＴＦＴを作製するのを容易にする。
【００６９】
チャネル堆積モジュール５０４は、上記のような半導体層、具体的には、ＴＦＴのチャネルとして動作するように構成される半導体層を堆積できるようにする任意の適切な構成を含むことができる。例えば、チャネル堆積モジュール５０４は、ＩＧＺＯの直接スパッタリングのためのセラミックターゲットを含むことができる。代替的には、チャネル堆積モジュールは、ＩＧＺＯを堆積させるように構成される完全反応性スパッタリングシステムとして構成することができる。
【００７０】
特定の実施形態によれば、堆積モジュール５００は、ＴＦＴの半導体層、すなわち、ＴＦＴのアクティブ層またはチャネルに隣接するように構成されるエッチング停止層を形成するように構成されるエッチング停止層堆積モジュール５０６（これ以降、ＥＳＬ−モジュール５０６と呼ばれる）を更に含む。典型的な実施形態によれば、ＥＳＬ−モジュール５０６は、スパッタリングによってエッチング停止層を形成するように構成される。さらに、ＥＳＬ−モジュール５０６は、エッチング停止層が酸化ケイ素（例えば、ＳｉＯまたはＳｉＯｙ）を含むように、エッチング停止層を形成するように構成することができる。例えば、エッチング停止層は、ＴＦＴのアクティブ層に隣接して形成されるＳｉＯ２層として形成することができる。ＥＳＬ−モジュール５０６は、ＴＦＴのためのエッチング停止層を堆積できるようにする任意の適切な構成を含むことができる。例えば、ＥＳＬ−モジュール５０６は、ＳｉＯ２を堆積させるように構成される完全反応性スパッタリングシステムとして構成することができる。
【００７１】
代替的には、堆積モジュール５００は、ＴＦＴの少なくとも一部を形成するためのバックチャネルエッチ（ＢＣＥ）プロセスを実行するように構成することができる。それにより、エッチング停止層およびＥＳＬ−モジュール５０６の形成を省くことができる。特定の実施形態によれば、堆積モジュール５００は、共平面構造を有するＴＦＴの少なくとも一部を堆積させるように構成される。
【００７２】
典型的な実施形態によれば、堆積モジュールはチャネル堆積モジュール５０４によって堆積された半導体層をパターニングするためのパターニングモジュール（図示せず）を更に含む。
【００７３】
特定の実施形態によれば、堆積モジュール５００は、ＴＦＴのパッシベーション層を形成するように構成されるパッシベーション層堆積モジュール５０８（これ以降、ＰＬ−モジュール５０８と呼ばれる）を更に含むことができる。典型的な実施形態によれば、ＰＬ−モジュール５０８は、スパッタリングによってパッシベーション層を形成するように構成される。さらに、ＰＬ−モジュール５０８は、パッシベーション層が酸化ケイ素（例えば、ＳｉＯまたはＳｉＯｙ）を含むように、パッシベーション層を形成するように構成することができる。例えば、パッシベーション層は、ＳｉＯ２層として形成することができる。
【００７４】
ＰＬ−モジュール５０８は、ＴＦＴのためのパッシベーション層を堆積できるようにする任意の適切な構成を含むことができる。例えば、ＰＬ−モジュール５０８は、ＳｉＯ２層を堆積させるように構成される完全反応性スパッタリングシステムとして構成することができる。
【００７５】
本開示の実施形態による堆積システムのモジュール式設計は、コストの削減、著しく速いサイクル時間、および堆積システム５００の融通性のある構成を容易にし、生産効率を最大にする。さらに、本明細書における実施形態による、ゲート絶縁層を、または、例えば、ゲート絶縁層と、エッチング停止層またはパッシベーション層の少なくとも１つとを形成するように構成される堆積システムは、ＴＦＴの製造を容易にし、例えば、ＣＶＤ法に基づく堆積システムとは対照的に、ゲート絶縁層の膜品質を劣化させることなく有毒ガスの使用を回避する。
【００７６】
典型的な実施形態によれば、上記のモジュールは、ＴＦＴを形成するために共通の基板上に種々の層を形成するように構成される。そのような基板は、適切なコンベヤシステムによって種々のモジュール間で輸送される場合がある。代替的には、基板はフレキシブルバンドとして形成することができ、その基板は、ロールツーロールバンド輸送システムによって種々のモジュール間で輸送される。
【００７７】
本明細書における実施形態による堆積システムは、ＴＦＴを作製する、例えば、ゲート、ソースおよび／またはドレインコンタクトを形成するために、基板を更に処理するための１つまたは複数のモジュールと組み合わせることができる。さらに、後に説明される堆積ステップのうちの少なくとも幾つかまたは全てを同じモジュールにおいて実行することもできる。限定はしないが、原子層堆積、またはスピンオンプロセスのような他の方法を用いて、半導体層、パッシベーション層および／または最終的にはエッチング停止層を堆積させることができることは理解されたい。
【００７８】
図７は、本明細書における実施形態に従って作製されるＴＦＴ７００の概略図を示す。本開示の実施形態によれば、ＴＦＴ７００は、図６の例示的なモジュール式作製システム６００のようなモジュール式作製システムにおいて作製される。そのようなシステムは、図１もしく図２に示される薄膜トランジスタゲート絶縁層を形成するための例示的な堆積システムのうちの１つ、または図５に示されるモジュールのいずれかを含むことができる。
【００７９】
作製システム６００においてＴＦＴ７００を製造する場合、透明基板７３０（例えば、ガラス基板）が、輸送方向６０２に沿って作製システム６００の第１の堆積チャンバ６４０の中に透明基板７３０を輸送するための可動基板支持体（図示せず）に載置される場合がある。その中で、ガラス基板７３０の上面７３２上にゲート層７５２を堆積させることができる。ゲート層７５２の堆積は、例えば、堆積チャンバ６４０内に配置されるスパッタリングシステム６４２を用いて、スパッタリングによって実行することができる。ゲート層７５２は、限定はしないが、銅、金もしくチタンのような金属、または限定はしないが、ＩＴＯのような導電性透明材料を含むか、または実質的にそのような金属または材料から成ることができる。ゲート層７５２は、バリア／接着層７５３および導電層７５４を含むか、またはそれらの層から成ることができる。
【００８０】
透明基板７３０にゲート層７５２が堆積された後に、ゲート層７５２をパターニングするために、処理された基板をモジュール式作製システム６００の第１のパターニングチャンバ６４４に導入することができる。それにより、ＴＦＴ７００のゲート７５２を形成することができる。ここで「パターニングされる」は、例えば、選択性エッチング技法を用いて、堆積された材料層を所望の形および寸法を有するように成形することを指している。オプションでは、モジュール式作製システム６００の別のチャンバにおいて選択性エッチングを実行することができる。
【００８１】
更なるステップとして、本開示の実施形態に従ってゲート絶縁層７３４を形成するために、処理された基板をモジュール式作製システム６００の第２の堆積チャンバ６４６に導入することができる。第２の堆積チャンバ６４６は、ターゲットのスパッタリングによって、ゲート絶縁層７３４を形成するためのスパッタリングシステム６４８を含むことができる。具体的には、ゲート絶縁層７３４は、本開示の実施形態に従って、ゲート７５２上に、かつ基板上面７３２の露出した部分に堆積させることができる。ゲート絶縁層７３４は、酸化ケイ素（例えば、ＳｉＯ、またはＳｉＯ２のようなＳｉＯｙ）、酸窒化ケイ素（例えば、ＳｉＯＮ）、または窒化ケイ素（例えば、ＳｉＮ）を含むか、または実質的にそれらの物質から成ることができ、約２０ｎｍ〜約３００ｎｍの厚みまで堆積させることができる。
【００８２】
更なるステップとして、処理された基板をモジュール式作製システム６００の第３の堆積チャンバ６５０に導入することができ、そのチャンバは上記のチャネル堆積モジュール５０４として構成することができる。その後、ゲート絶縁層７３４上に半導体層７３６を堆積させることができる。本開示の典型的な実施形態によれば、半導体層７３６は、限定はしないが、ＩＧＺＯまたはドープされたシリコン等の半導体材料を含むか、または実質的にそれらの材料から成ることができ、約２０ｎｍ〜約３００ｎｍの厚みまで堆積させることができる。半導体層７３６は、この層がＴＦＴ７００のチャネルを構成するように堆積される。半導体層７３２の堆積は、例えば、堆積チャンバ６５０内に配置されるスパッタリングシステム６５２を用いることによって、スパッタリングによって実行することができる。
【００８３】
幾つかの実施形態では、更なるステップとして、半導体層７３６上にエッチング停止層７８２を形成するために、処理された基板をモジュール式作製システム６００の更なる堆積チャンバ（図示せず）に導入することができる。各エッチング停止層７８２は、酸化ケイ素（例えば、ＳｉＯ、またはＳｉＯ２などのＳｉＯｙ）を含むか、または実質的に酸化ケイ素から成ることができる。この更なる堆積チャンバは、上記のエッチング停止層堆積モジュール５０６として構成することができる。堆積後に、エッチング停止層７８２は、例えば、更なるパターニングモジュール（図示せず）において、または第１のパターニングモジュール６４４においてパターニングすることができる。その際、エッチング停止層７８２の一部が半導体層７３６上にとどまるように、パターニングが実行される。それにより、ＴＦＴ７００のソースおよびドレインコンタクトを形成するためのソース／ドレイン層の後続のエッチング中に、半導体層７３６がプラズマに暴露されない。半導体層７３６がそのように暴露されると、ＴＦＴ７００の性能が影響を受ける場合がある。
【００８４】
代替的には、モジュール式作製システム６００は、エッチング停止層７８２を堆積させることなく、ＴＦＴを作製するように構成することができる。例えば、モジュール式作製システム６００は、ＴＦＴ７００を形成するために、バックチャネルエッチ（ＢＣＥ）プロセスを実行するように構成することができる。それにより、エッチング停止層７８２の形成を省くことができる。特定の実施形態によれば、モジュール式作製システム６００は、共平面構造を有するＴＦＴの少なくとも一部を堆積させるように構成される。
【００８５】
更なるステップとして、ＴＦＴ７００のソースコンタクトおよびドレインコンタクトを形成するために、層７５２、７３４および７３６を含む処理された基板をモジュール式作製システム６００の第４の堆積チャンバ６５４に導入することができる。代替的には、ＴＦＴ７００のソースおよびドレインを形成するために、処理された基板を第１の堆積チャンバ６４０に再導入することができる。この作製ステップでは、ＴＦＴ７００のソースおよびドレインを形成するためのソース／ドレイン層７７０が半導体層７３６上に堆積される。ソース／ドレイン層７７０は、障壁／接着層７７２および導電層７７４を含むことができる。これを果たすために、チャンバ６５４のスパッタリングシステム６５６、または代替的には、チャンバ６４０のスパッタリングシステム６４２が用いられる。ソース／ドレイン層７７０は、限定はしないが、銅、金もしくチタンのような金属、または限定はしないが、ＩＴＯのような導電性透明材料を含むことができる。
【００８６】
更なるステップとして、ソース／ドレイン層７７０のパターニングのために、処理された基板をモジュール式作製システム６００の第２のパターニングチャンバ６５８に導入することができる。それにより、ソース電極７７０ａおよびドレイン電極７７０ｂを形成することができる。図７に示されるソース電極およびドレイン電極の配向は任意であることに留意されたい。デバイス構成に応じて、いずれかの電極がソースまたはドレインとしての役割を果たすことができる。ソース電極７７０ａおよびドレイン電極７７０ｂのパターニングは、ソース／ドレイン層７７０および下層を成す半導体層７３６の一部を除去することを含むことができる。この除去はゲート７５２に付近において実行され、それにより、半導体層７３６がそれぞれのソース電極とドレイン電極との間に残る。
【００８７】
更なるステップとして、処理された基板をモジュール式作製システム６００の第４の堆積チャンバ６６０に導入することができ、そのチャンバは上記のパッシベーション層堆積モジュール５０８として構成することができる。その後、完成したＴＦＴ７００上に、例えば、約１００ｎｍ〜約１０００ｎｍの厚みまで、パッシベーション誘電体層７８０を堆積させることができる。層７５２の堆積は、例えば、堆積チャンバ６６０内に配置されるスパッタリングシステム６６２を用いることによって、酸化ケイ素（例えば、ＳｉＯ、またはＳｉＯ２などのＳｉＯｙ）をスパッタリングすることによって実行することができる。
【００８８】
モジュール式作製システム６００は、上記の堆積ステップのうちの幾つかが同じ堆積チャンバ内で実行されるように構成できることに留意されたい。さらに、モジュール式作製システム６００は、上記の全ての堆積ステップが同じ堆積チャンバ内で実行されるように構成することもできる。モジュール式作製システム６００は、ロードロックモジュール、移送モジュール、プロセスモジュール（上記のモジュール等）、回転モジュール、カセットモジュールおよび／または雰囲気取扱いユニットを含む、モジュール式垂直インラインシステムとして構成することができる。さらに、モジュール式作製システム６００は、基板キャリアと、基板ローディングおよびアンローディング用一体型ロボットと、システムの動作制御用コンピュータワークステーションとを含むことができる。例えば、モジュール式作製システム６００は、本明細書において記述されるように機能するように構成されるＡＫＴ−Ｎｅｗ  Ａｒｉｓｔｏ  １８００（Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｓａｎｔａ  Ｃｌａｒａ）から成ることができる。
【００８９】
本明細書は複数の例を用いて、最良の形態を含む本発明を開示し、さらに、当業者ならだれでも本発明を形成し、使用できるようにする。本発明は種々の具体的な実施形態に関して記述されてきたが、本発明が特許請求の範囲の精神および範囲内で変更を加えて実施できることは当業者には理解されよう。特に、上記の本発明の実施形態または変更形態の例の互いに非排他的な機構は互いに組み合わせることができる。具体的には、本開示は、本明細書における実施形態に従って作製されるＴＦＴを検討する。さらに、本開示は、本明細書における実施形態に従って作製されるＴＦＴを形成するように構成される堆積システムおよび制御アセンブリを検討する。さらに、本発明の特許性のある範囲は、特許請求の範囲によって規定され、当業者に思い浮かぶ他の例を含むこともできる。そのような他の例は、特許請求の範囲内にあることを意図している。
【００９０】
これまでの説明は本発明の実施形態を対象にしているが、本発明の基本的な範囲から逸脱することなく本発明の他の実施形態および更なる実施形態を考案することができ、その範囲は添付の特許請求の範囲によって決定される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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