CN101809190A - 由原子层沉积制造薄膜晶体管的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种制造例如薄膜晶体管、环境阻隔层、电容、绝缘器和总线的薄膜电子器件和设备的方法，其中大部分或所有层由大气压原子层沉积方法制造。

Description

由原子层沉积制造薄膜晶体管的方法
技术领域
本发明总体上涉及例如薄膜晶体管、环境阻隔层、电容、绝缘器和总线的薄膜电子器件和设备，其中多个层由大气压原子层沉积方法制造。具体地，本发明涉及一种方法，该方法用于制造可在电子设备，特别是显示器中使用的薄膜晶体管的半导体材料层、介电材料层、导电电极材料层和保护层。
背景技术
材料沉积是薄膜电子设备制造中的一个主要步骤，所述薄膜电子设备包括半导体设备和承载电子器件，例如电阻和电容、绝缘器、保护层、总线和其它导电结构。传统薄膜电子材料沉积使用包括蒸发、CVD和溅射的昂贵真空沉积方法进行。在应用不涉及有关真空操作的费用的沉积方法方面存在相当大的关注。在典型的真空操作中，需要大型的金属室和复杂的抽真空系统，以便提供必要的环境。这些项目增加了系统的造价并妨碍连续网片基系统的便利使用。
就起始费用、循环时间和占地面积而言，用于电子设备制造的沉积设备的成本仍是推动制造生产率改进的一个主要因素。传统上，半导体制造商设法改进工艺循环时间布置设备，以将材料在各工艺步骤之间的移动距离减到最小。令人遗憾地，这种方法经常导致不同尺寸的工具以工厂空间的有效利用为代价而彼此紧挨着设置。相反，类似设备组合布置在一起导致可能的工具堆积密度最高；但是材料流和循环时间经常受到损害。
采用用于沉积各种电子材料的常用工具组合为改进生产设备的设计提供了一些机会。常用的设备基础提供高工具堆积密度，仅是因为相同尺寸的堆积模块彼此配合并将浪费的空间量减到最少。能够通过特定设备模块改变堆积的材料使工艺流程具有巨大适应性，甚至能够由单一生产设备得到多种产品。从保留很少的设备类型也获得许多其它成本效益。
在塑料或柔性基材上沉积电子材料同样存在关注，特别是因为这些载体将更加机械稳固、重量更轻，并可通过允许辊到辊加工而使得制造更便宜。柔性基材的一个可用实例为聚对苯二甲酸乙二酯。但是这种塑料限制设备工艺低于200℃。
薄膜晶体管(TFTs)是大多数薄膜元件的电子和制造问题的代表。薄膜晶体管(TFTs)广泛用作电子设备，例如有源矩阵液晶显示器、智能卡和各种其它电子设备及其部件中的开关元件。薄膜晶体管(TFT)是场效应晶体管(FET)的一个实例。FET的最著名实例为MOSFET(金属氧化物半导体-FET)，当今用于高速应用的常规开关元件。对于其中晶体管需要施加到基材的应用，通常使用薄膜晶体管。制造薄膜晶体管的关键为包括半导体或通道材料、栅极电介质、导电电极和保护材料的材料在基材上的沉积。目前，大多数薄膜器件使用真空沉积的无定形硅作为通道材料来制造。
无定形硅作为TFTs中使用的半导体仍然具有缺点。无定形硅在制造晶体管期间的沉积需要相对困难或复杂的工艺，例如等离子体增强的化学汽相沉积和高温(通常为360℃)，以获得对于显示器应用而言足够的电气特性。这种高工艺温度不允许在由某些塑料制成的基材上沉积，而所述塑料另外可能适用于例如柔性显示器的一些应用。
过去十年中，各种材料已经受到关注，作为薄膜晶体管的半导体通道中使用的无定形硅的潜在替代物。半导体、电介质、导体和保护材料理想的是它们处理起来更简单，特别是能够通过相对简单的工艺施加到大面积。可以在较低温度沉积的半导体、电介质、导体和保护材料将开拓许多用于柔性电子设备的基材材料，包括塑料。
发现实用的无机半导体作为现有硅基技术的替代也已是相当多研究工作的目标。例如，金属氧化物半导体是已知的，包括氧化锌、氧化铟、氧化镓铟锌、氧化锡或氧化镉，其沉积有包括例如铝的金属的额外掺杂元素或者没有。这种半导体材料是透明的，对于下述某些应用可能具有额外的优点。
可用于TFT的半导体材料必须显示一些特性。在薄膜晶体管的一般应用中，要求能够控制电流通过设备的开关。因此，需要在开关接通时，高电流可以通过设备。电流的范围与半导体电荷载流子迁移率有关。当设备被切断时，需要电流很小。这与固有的电荷载流子浓度有关。此外，需要设备微弱地或完全不受可见光的影响，以免除光线保护层。为了使其成为现实，半导体带隙必须足够大(＞3eV)，使得暴露于可见光不产生带间跃迁。氧化锌基材材料能够提供这些特征。此外，在一个真实的高容量网片基常压制造系统中，高度理想的是工艺中使用的化学品廉价和低毒，这也可以通过使用ZnO基材材料及其大部分前体得到满足。
高通/断比率导致设备在其断开状态下具有极低电流，这经常称为漏电。存在许多应用，其中低漏电是必需的。在显示器应用中，像素选择晶体管需要低漏电。这种选择晶体管是允许电荷进入像素并储存在像素中的开关。在没有漏电的完好晶体管中，一旦电荷储存在像素中，晶体管切换到其断开状态，电荷不能由于经由选择晶体管漏电加以削减。晶体管中过高的断开电流将引起像素中储存的电荷衰减，导致显示器性能差。
与有效工作有关的另一个晶体管特性为由亚阈值斜率(subthresholdslope)表示的晶体管接通的陡度。随着晶体管的栅极电压变化，晶体管将以低电流为特征的断开状态启动，以及跃迁到以高电流为特征的接通状态。当栅极电压达到晶体管开始接通的点时，随着增长的栅极电压，漏极电流存在显著增长。这种增长被称为亚阈值斜率，以每十倍漏极电流，栅极电压的伏特数计量。因此该词语表示在漏极电流中产生10倍增长所需的栅极电压的伏特数。较低的亚阈值斜率值表示设备接通更快并且是理想的。
已经公开了各种制造氧化锌薄膜的方法，高温和低温方法都有，包括射频磁控溅射或改进的反应性平面磁控溅射。
Ohya等人(Japanese Journal of Applied Physics，1部分，2001年1月，40卷，1期，297-8页)公开由化学溶液沉积制造的ZnO的薄膜晶体管。
2000年8月发行的Materials Research Bulletin，25卷(8)2000中综述了透明导电氧化物，致力于透明导电氧化物的材料和性能。
一种沉积这种氧化物半导体的低温方法在Carcia等人的US2004/0127038中公开。该专利公开一种半导体沉积方法，在具有惰性气体中的受控氧分压的气氛中磁控溅射金属氧化物(ZnO、In2O3、SnO2、CdO)或金属(Zn、In、Sn、Cd)目标物。这是一种低温方法，与热敏基材和部件，例如柔性聚合物基材上的显示器的驱动电路匹配。Carcia等人的场效应晶体管基于必须使用物理汽相沉积或化学汽相沉积，优选rf(射频)磁控溅射沉积的标称无掺杂的金属氧化物半导体。
日本公开JP2004349583公开一种制造薄膜晶体管的方法，其中氧化锌纳米颗粒的分散体被喷射形成半导电通道。但是没有描述与分散体制备有关的实际实施例。
US 2004/0127038公开一种制造高品质氧化锌薄膜晶体管的方法，使用溅射作为真空沉积法。
Steven K.Volkman等人在“A novel transparent air-stable printablen-type semiconductor technology using ZnO nanoparticles(使用ZnO纳米粒子的新型透明空气稳定的可印刷n-型半导体技术)”，2004IEEEInternational Electron Device meeting Technical Digest，2004年，769页中公开一种使用有机稳定的氧化锌纳米颗粒制造薄膜晶体管的方法。该公开的方法涉及暴露于400℃的温度。
虽然已经成功地利用溅射技术制造氧化锌基设备，但是很明显为制造优质设备需要对反应性气体组成(例如氧气含量)加以非常精确的控制。化学汽相沉积(CVD)技术，其中两种反应性气体混合形成所需薄膜材料，可能是获得高品质薄膜增长的有效方法。原子层沉积(“ALD”)是另一种替代的薄膜沉积技术，与CVD前身相比，原子层沉积可以提供改善的厚度分辨率和保形能力。ALD方法将常规CVD的常规薄膜沉积方法分成单原子层沉积步骤。
ALD可以用作形成多种薄膜电子设备的制造步骤，所述薄膜电子设备包括半导体设备和负载的电子元件，例如电阻和电容、绝缘体、总线和其它导电结构。ALD特别适合于形成电子设备各部件中的金属氧化物薄层。可以利用ALD沉积的功能材料的一般类别包括导体、电介质或绝缘体，以及半导体。
有用的半导体材料的实例为化合物半导体，例如砷化镓、氮化镓、硫化镉、氧化锌和硫化锌。
有利地，ALD步骤自我终止并且当实施直至或者超过自我终止暴露时间时可以精确地沉积一个原子层。原子层通常为0.1至0.5个分子单层，典型尺寸数量级为至多几埃。ALD中，原子层的沉积为反应性分子前体和基材之间的化学反应的结果。在各个分离的ALD反应-沉积步骤中，净反应沉积所需原子层并基本消除最初包括在分子前体中的“额外”原子。在其最纯态，ALD在完全没有其它一种或多种前体存在下，涉及各个前体的吸附和反应。实际上在任何方法中难以避免产生少量化学汽相沉积反应的不同前体的某种直接反应。任何声称能进行ALD的方法的目标是获得与ALD方法相当的设备性能和特征，同时认识到可以允许少量CVD反应。
在ALD应用中，通常在分离的步骤中将两种分子前体引入ALD反应器。例如，金属前体分子MLx包括键合到原子或分子配体L的金属元素M。例如M可以为但不限于Al、W、Ta、Si、Zn等。当基材表面被制造来与分子前体直接反应时，金属前体与基材反应。例如，通常基材表面被制备来包括与金属前体反应性的含氢配体AH等。硫(S)、氧(O)和氮(N)为一些典型的A物质。气态前体分子有效地与基材表面上的所有配体反应，导致金属的单原子层的沉积：
基材-AH+MLx→基材-AMLx-1+HL
(1)
其中HL为反应副产物。反应期间，初始表面配体AH被消耗，表面变为由AMLx-1配体覆盖，不能与金属前体MLx进一步反应。因此，当表面上的所有初始AH配体由AMLx-1物质取代时，该反应自我终止。反应步骤之后通常为惰性气体吹扫步骤，惰性气体吹扫步骤在单独引入其它前体之前从室清除过量的金属前体和HL副产物。
第二分子前体然后用来恢复基材对金属前体的表面反应性。这一点例如通过去除L配体并再次沉积AH配体来实现。在这种情况下，第二前体通常包括所需(通常非金属的)元素A(即O、N、S)，和氢(即H2O、NH3、H2S)。接下来的反应如下：
基材-A-ML+AHY→基材-A-M-AH+HL
(2)
这样将表面转化回到其AH覆盖状态。(这里，为了简化起见，化学反应并未平衡。)所需的添加元素A结合进薄膜中，不希望有的配体L以挥发性副产物的形式被清除。反应重新消耗反应性位点(此时L终止的位点)，并在基材上的反应性位点完全消耗时自我终止。第二分子前体然后通过在第二吹扫步骤中流动惰性吹扫气体，从沉积室中去除。
于是概括地说，ALD方法需要对于基材依次交替的化学品流。上述代表性ALD方法为一个具有四个不同的工作步骤的循环：
1.MLx反应；
2.MLx吹扫；
3.AHY反应；和
4.AHY吹扫，然后回到步骤1。
这种交替的表面反应和前体去除，并且插入吹扫工作的重复顺序是一种典型的ALD沉积循环，其将基材表面恢复至其初始反应状态。ALD工作的关键特征为将基材恢复至其初始表面化学状态。使用这种重复的步骤组合，薄膜可以以化学动力学、每循环沉积、组成和厚度都相同的等计量层的形式铺设到基材上。
自饱和表面反应使ALD对传送不均匀性较不敏感，这可能另外损害表面均匀性，原因是工程公差和流动工艺的限制或者与表面形貌有关(即沉积成三维高长宽比结构)。一般，反应过程中化学品的不均匀流通常导致在不同区域完成次数不同。但是利用ALD允许各反应在整个基材表面上完成。因此，完成动力学的差异对均匀性没有不利影响。这是因为首先完成反应的区域自身终止反应；其它区域能够继续，直到完全处理的表面经历预定反应。
通常，ALD工艺在单一ALD循环中沉积0.1-0.2nm薄膜(利用如前所列编号步骤1至4)。必须达到有用且经济可行的循环时间，以便对于许多或大多数半导体应用提供3nm至300nm的均匀薄膜厚度，以及对于其它应用，提供甚至更厚的薄膜。工业生产率标准要求基材在2分钟至3分钟内进行处理，这意味着ALD循环时间必须在0.6秒至6秒内。
为了允许划算地涂布许多基材，ALD方法必须能够将这一顺序高效地和可靠地执行多个循环。为了在任何给定反应温度使ALD反应需要达到自身终止的时间减到最少，一种方法使用所谓的“脉冲”方法已使流入ALD反应器的化学品流达到最大。在脉冲ALD方法中，基材放置在室中并暴露于上述气体顺序，所述气体顺序为使第一气体进入室，随后进行泵送循环去除该气体，随后将第二气体引入室，随后进行泵送循环去除第二气体。这一顺序可以在任何频率和气体类型和/或浓度方面的任何变化下重复。实际效果为整个室经历气体组成随时间的变化，因此这种ALD可以称为时间依赖ALD。大多数现有ALD方法为时间依赖ALD。
为了使进入ALD反应器的化学品流达到最大，有利的是以最小惰性气体稀释并在高压下将分子前体引入ALD反应器中。但是，这些措施对达到短循环时间的需求和从ALD反应器中快速去除这些分子前体产生消极影响。快速去除进而要求将ALD反应器中的气体停留时间减到最少。
现有ALD方法已经在缩短反应时间的需求和提高化学品使用效率之间采取折衷选择，另一方面，需要使吹扫气体停留和化学品去除时间减到最少。克服时间依赖ALD系统的固有限制的一种方法为连续提供各反应气体，并移动基材连续通过各气体。这些系统中，存在相对固定的气体组成，但是其位于处理系统的特定区域或空间。因此，这些系统将称为空间依赖ALD系统。
例如，Yudovsky的名为“GAS DISTRIBUTION SYSTEM FORCYCLICAL LAYER DEPOSITION(用于循环层沉积的气体分布系统)”的US 6,821,563描述一种空间依赖ALD处理系统，其在真空下具有用于前体和吹扫气体的单独气体口，各气体口之间交替具有真空泵口。各气体口将其气流垂直向下引向基材。单独的气流由壁或隔断分隔，用于抽空气体的真空泵在各气流的两侧。各隔断的下部延伸接近基材，例如距离基材表面0.5mm或更大。以这种方式，隔断的下部与基材表面间隔一定距离，该距离足以允许气流在与基材表面反应之后绕过下部流向真空口。
提供了可旋转转盘或其它输送设备用于容纳一个或多个基材晶片。以这种布置，基材在不同的气体流下方往复运动，由此实现ALD沉积。在一个实施方案中，基材以线性路径移动通过室，基材在其中来回通过多次。
使用连续气流空间依赖ALD的另一种方法在Suntola等人的标题为“METHOD FOR PERFORMING GROWTH OF COMPOUND THINFILMS(进行化合物薄膜增长的方法)”的US 4,413,022中说明。气流阵列具有交替的源气体口、载气口和真空排气口。在该阵列上往复移动基材同样实现ALD沉积，而不需要脉冲工作。在图13和14的实施方案中，具体地，通过在源口的固定阵列上往复移动基材产生基材表面和反应性蒸气之间的连续相互作用；扩散壁垒由排气口之间的载气口形成。Suntola等人声称这种实施方案甚至可以在大气压下工作，但是几乎没有或者没有提供该方法或实施例的细节。
虽然例如′563Yudovsky和′022Suntola等人的专利中描述的那些方法可以避免脉冲气体方法固有的一些难题，但是这些方法具有其它缺点。例如，可能很难在阵列中的不同点处保持均匀真空，以及在互补压力下保持同步气流和真空，因此损害提供到基材表面的气流的均匀性。′563Yudovsky专利的气流输送装置和′022Suntola等人的专利的气流阵列均不能以比0.5mm更接近于基材的形式使用。
Selitser的US 2005/0084610公开一种大气压原子层化学汽相沉积方法。Selitser声称通过改变工作压力至大气压额外提高反应速率，这将涉及反应物浓度的数量级增加，以及随之而来的表面反应物速率的增加。Selitser的实施方案涉及用于方法各步骤的单独的室，但是图10说明其中去除室壁的实施方案。一系列单独的注射器围绕旋转的圆形基材支架轨道被间隔。各注射器独立结合工作的反应物、吹扫和排气歧管，控制和作为在工艺下通过的各基材的一个完全单层沉积和反应物吹扫循环。Selitser几乎没有或者没有描述气体注射器或歧管的具体细节，尽管声称选择注射器的间距，以便通过吹扫各注射器中结合的气流和排气歧管，防止相邻注射器受到交叉污染。
空间依赖ALD方法可以用其它装置或系统实现，所述装置或系统更详细地描述在Levy于2007年1月08日提交的名为“DEPOSITIONSYSTEM AND METHOD USING A DELIVERY HEAD SEPARATEDFROM A SUBSTRATE BY GAS PRESSURE(使用借助于气压与基材间隔开的输送头的沉积系统和方法)”的普通转让美国申请序列号11/392,007；美国申请序列号11/392,006；美国申请序列号11/620,740；和美国申请序列号11/620,744中。这些系统试图克服空间ALD系统的难题之一，即连续流动的互相反应性气体的不希望有的混合。具体地，美国序列号11/392,007使用新的横向流模式来阻止混合，而美国序列号11/620,744和美国序列号11/620,740使用由方法的反应性气体压力部分悬浮的涂布头来实现改进的气体分离。
上述参考文献主要涉及通过使用各种ALD方法制造单层。没有认识到单部件沉积设备在TFT设备中沉积大部分(即使不是全部)的活性层的潜在制造优点。
Sugihara等人的US 2006/0244107公开一种制造具有相邻阻隔层的受体掺杂ZnO基TFTs的方法。在他们的方法中，通过使用基材温度为300℃的脉冲激光器沉积和使用一氧化氮作为ZnO基半导体层的N-掺杂剂来制造薄膜。Sugihara等人讨论了其中电介质(Al2O3)、半导体(ZnO)和保护层(Al2O3)均使用相同的方法沉积的TFTs。但是，Sugihara等人中公开的脉冲激光器沉积方法为真空法且并不特别适合高生产率。另外，Sugihara等人没有认识到使用共同方法是一个制造优势；实际上他们建议保护层的替代材料，包括树脂，其不能由用于沉积半导体的脉冲激光器沉积方法来沉积。
因此，仍然需要能够以低成本，无需多种沉积设备类型来制造高品质TFT设备。
发明内容
本发明涉及一种制造薄膜晶体管的方法，该薄膜晶体管包括至少五层，包括栅极层、电介质层、通道层、源极-漏极层和保护层，其中至少三个层由基本在大气压或高于大气压下进行的原子层沉积(ALD)方法产生，其中沉积期间基材的温度低于300℃，并且其中ALD方法包括同时引导依次包括至少第一反应性气态材料、惰性吹扫气体和第二反应性气态材料的一系列气流通过与基材间隔开的多个输出口，和相对于多个输出口在一个方向移动基材，使得基材经历第一、第二和第三气态材料的顺序，并借此顺序使得通过ALD在基材上形成层。
本发明进一步涉及一种制造薄膜晶体管的半导体材料层、介电材料层、导电电极材料层和保护层的方法，所述各层使用共用的设备部件沉积，其中该方法基本在大气压或高于大气压下进行并且沉积期间基材的温度低于300℃。该方法期间，基材或气态材料的沉积设备或两者能够在沉积设备的输出面和基材之间提供相对运动，同时保持紧密的接近度。
在优选的实施方案中，该方法可以利用经历薄膜沉积的基材的连续移动来工作，其中该方法能够优选在对基本大气压下的环境开放的未密封的环境中输送网片上的载体或作为网片的载体经过沉积设备。
本发明的优点为提供一种在基材上原子层沉积氧化锌基n-型半导体的有利方法，非常适合于许多不同类型的基材和沉积环境。
本发明的另一个优点为适合在网片或其它移动基材上沉积，包括在大面积基材上沉积。
本发明的另一个优点为在优选实施方案中允许在大气压条件下工作。
本发明的另一个优点为可以用于大气压下的低温方法，该方法可以在对环境大气开放的非密封环境中实施。
本发明还涉及一种由本方法制造的晶体管，包括优选在柔性基材上的氧化锌基半导体。
由本方法制造的半导体薄膜能够以薄膜形式显示大于0.1cm2/Vs的优异场效应电子迁移率和大于104的通-断比，其中操作性能足以满足用于各种相关技术，包括有源矩阵显示器底板。
除了半导体之外，TFT结构包括通常称为源极和漏极的导电电极，用于将电流注入半导体中。由本发明制造的半导体薄膜可以用于各自包括连接到半导体薄膜的间隔的第一和第二触点装置的薄膜晶体管。第三触点装置可以通过绝缘器与所述半导体薄膜间隔，并且适合于通过施加到第三触点装置的电压来控制通过所述薄膜的第一和第二触点装置之间的电流。第一、第二和第三触点装置可以对应于场效应晶体管中的漏极、源极和栅极。
通过阅读以下详细说明并结合显示和描述本发明示例实施方式的附图，本发明的目的、特征和优点将对于本领域技术人员来说变得显而易见。
附图说明
虽然本说明书以特别指出并清楚地要求本发明主题的权利要求结束，但是据信本发明将根据以下说明并结合附图得到更好地理解，其中：
图1为描述本方法的步骤的流程图；
图2为一种可以用于本方法的原子层沉积的沉积设备的实施方案的剖面侧视图；
图3为分配气态材料到经历薄膜沉积的基材的一种示例性气态材料系统的实施方案的剖面侧视图；
图4A和4B为示意性显示伴随沉积工作的气态材料系统分布的一种实施方案的剖面侧视图；
图5为可以用于在基材上沉积的沉积设备实施方案的一部分从输出面侧观看的透视图，显示输出通道相对于基材的方向和往复运动；
图6为图5中的透视图，显示气流在沉积设备中的示例性布局；
图7A、7B、7C和7D为以正交方式取自前述图2-4B的剖面图的剖面图，显示各个实施方案中的输出通道的气流方向；
图8A和8B为显示与沉积设备输出面的距离减小对向基材表面提供气态材料的影响的剖面图；
图9为可以用于本方法的如图3中显示的沉积设备输出面的平面图，显示通过根据一个本发明实施方案的输出通道布局的气态材料移动；
图10为一种可以用于本方法的由层叠板形成的沉积设备的实施方案的透视图；
图11A和11B为使用图10中所示层叠板结构的沉积设备的结构立体图，该立体图显示该方法中使用的用于不同气体的两个不同的输出通道；
图12为显示使用包围管罩沿着沉积设备边缘引导惰性气体的实施方案的透视图；
图13为显示往复和正交移动的往复运动模式的示意图；
图14为使用本发明方法的沉积系统的一个实施方案的框图；
图15为显示根据本方法应用于移动网片的沉积系统的一个实施方案的框图；
图16为显示根据本方法应用于移动网片的沉积系统的另一个实施方案的框图，沉积设备是静止的；
图17为一种可以用于本方法的输出面具有曲率的沉积设备实施方案的剖面侧视图；
图18为根据实施例用于薄膜沉积方法的源材料的框图；
图19为用于本方法的沉积设备的剖面侧视图，显示提供到经历实施例薄膜沉积方法的基材的气态材料布局；
图20说明具有底部栅极/底部触点构造的典型薄膜晶体管的剖视图；
图21说明具有底部栅极/顶部触点构造的典型薄膜晶体管的剖视图；
图22说明具有顶部栅极/底部触点构造的典型薄膜晶体管的剖视图；
图23说明具有顶部栅极/顶部触点构造的典型薄膜晶体管的剖视图；
图24说明一种典型的有源矩阵像素设计，包括一种选择晶体管和表示归因于显示器设计的电容的电容器；
图25说明一种典型的像素布局，包括数据线、控制线、薄膜晶体管和像素导体垫；
图26为显示主要的涂布部分以及入口和出口部分的沉积系统的侧视图；
图27为显示含有符合本发明的模块的沉积系统的透视图；和
图28为说明使用本发明的沉积系统的一个实施方案形成薄膜的透视图；
发明详述
本发明的制造薄膜晶体管或电子设备的整个方法，或至少薄膜半导体的制造可以在低于300℃，更优选低于250℃的最高载体温度，或甚至大约室温(25℃至70℃)的温度下进行。温度选择通常取决于本领域中已知的载体和工艺参数，一旦人们具有在此包含的本发明的知识。这些温度充分低于常规的集成电路和半导体加工温度，这样能够使用各种相对廉价的载体，例如柔性聚合载体的任一种。因此，本发明能够制造包含具有显著改进的性能的薄膜晶体管的相对廉价的电路。
对于以下说明，术语“气体”或“气态材料”用来在广义上包括任何范围的蒸发或气态元素、化合物或材料。在此使用的其它术语，例如：反应物、前体、真空和惰性气体，均具有材料沉积技术领域技术人员公知的常规含义。提供的附图未按比例绘制，而是用来显示本发明的一些实施方案的整体功能和结构布置。
本发明的方法显著偏离制造薄膜晶体管的常规方法，使用将气态材料输送到基材表面沉积功能层的系统，适合于在较大的和基于网片的基材上沉积，并且能够以提高的通过速率获得高度一致的薄膜沉积。本发明的方法对于三个或更多晶体管部件使用连续空间依赖ALD(与脉冲或时间依赖ALD相反)气态材料分布。本发明的方法允许在大气压或接近大气压下工作，能够在未密封或开放空气环境中工作。
在本方法的一个实施方案中，薄膜晶体管中的栅极层、栅极层的电介质层、通道层、源极漏极层和保护层由原子层沉积方法产生。在另一个实施方案中，仅(或至少)电介质层、通道层和保护层由本发明原子层沉积方法产生。在另一实施方案中，仅(或至少)栅极层、电介质层、通道层和保护层由本发明原子层沉积方法产生。在一个特殊实施方案中，五个层的至少三个为氧化物层。在另一个特殊实施方案中，栅极层由本发明原子层沉积方法产生，并且栅极层为掺杂有选自铟、铝、硼和氟的元素的氧化锌。在另一个特殊实施方案中，源极-漏极层由本发明原子层沉积方法产生，并且源极-漏极层为掺杂有选自铟、铝、硼和氟的元素的氧化锌。在本方法的另一个实施方案中，栅极层为由本发明原子层沉积方法产生的金属，栅极层和源极-漏极层为由本发明所述原子层沉积方法产生的金属。
图1为制造薄膜的方法的一个实施方案的概括步骤图示，所述薄膜用于本发明实施方案的TFT的活性层，其中使用两种反应性气体，第一分子前体和第二分子前体。气体由气源供给并且可以例如经由沉积设备输送至基材。可以使用用于提供气态材料至沉积设备的计量和阀门设备。
如步骤1所示，向系统连续供给气态材料用于将材料薄膜沉积到基材上。连续实施顺序15的步骤。步骤2中，相对于基材的给定区域(称为通道区域)，引导第一分子前体或反应性气态材料在基材的通道区域上在第一个通道中流动并与基材的通道区域反应。步骤3中，基材和系统中的多通道流发生相对运动，设定为步骤4，其中具有惰性气体的第二个通道(吹扫)流在给定通道区域发生。然后，在步骤5中，基材和多通道流的相对运动设定步骤6的步骤，其中给定通道区域进行原子层沉积，其中第二分子前体现在在基材的给定通道区域上横向流动(该特殊实施方案中，横向和基本平行于基材表面)并与基材上的前述层反应产生(理论上)所需材料的单层。第一分子前体为气体形式，例如有机金属化合物，例如二乙基锌或三甲基铝。在这种实施方案中，第二分子前体也为气体形式，并且可以为例如非金属氧化剂。任选，挥发性受体掺杂化合物可以以任何方式供给到系统，其中允许其与生长膜中的位点反应。因此，其可以与第一或第二分子前体，或吹扫气体一起输送。优选挥发性受体与氧化性分子前体同样输送。
步骤7中，基材和多通道流的相对运动然后设定步骤8的步骤，其中再次使用惰性气体，此次用来吹扫来自前述步骤6的给定通道区域的过量第二分子前体。步骤9中，基材和多通道再次发生相对运动，设定返回至步骤2的重复顺序的步骤。该循环根据需要重复多次，以产生所需薄膜。在本方法的实施方案中，各步骤可以对于与由流动通道覆盖的区域对应的基材的给定通道区域进行重复。同时，各个通道以步骤1中的必要的气态材料供给。与图1中的方框15的顺序同时，其它相邻通道区域被处理，产生平行的多通道流，如整体步骤11中指明的。平行流可以与沉积设备的输出面基本正交或基本平行。
第二分子前体的主要目的是调理基材表面使之重新与第一分子前体呈反应性。第二分子前体还提供来自分子气体的材料在表面处与金属结合，例如在ZnO实施例中，与新沉积的含锌前体形成氧化物。
将分子前体施加到基材之后，该特殊实施方案不需要使用真空吹扫去除分子前体。大多数研究人员预期吹扫步骤是ALD方法中最重要的生产率限制步骤。
对于图1中的两种反应性气体，假定使用例如AX和BY。当供给反应气体AX流并在给定基材区域上流动时，反应气体AX的原子化学吸附到基材上，产生A的层和配体X的表面(缔合化学吸附)(步骤2)。然后，剩余的反应气体AX用惰性气体吹扫(步骤4)。然后，反应气体BY流动，在AX(表面)和BY(气体)之间发生化学反应，在基材上产生AB分子层(离解化学吸附)(步骤6)。吹扫剩余的气体BY和反应的副产物(步骤8)。薄膜的厚度可以通过多次重复处理循环(步骤2-9)来增加。
因为薄膜可以一次沉积一层，所以其倾向于是形状一致的并具有均匀厚度。
可以使用本发明方法制造的氧化物包括但不限于：ZnO、Al2O3、氧化钛、氧化铟和氧化锡。可以使用本发明方法制造的混合的结构氧化物可以包括例如InZnO。可以使用本发明方法制造的掺杂材料可以包括例如ZnO:Al，MgxZn1-xO和LiZnO。
可以使用本发明方法制造的金属包括但不限于：铜、钨、铝、镍、钌和铑。对于本领域技术人员将显而易见的是可以沉积两种、三种或更多金属的合金，可以沉积具有两种、三种或更多组分的化合物，以及此类材料也可以以递变薄膜和纳米层压材料的形式产生。
这些变化只不过是在替代循环中使用本发明的特殊实施方案的变体。在本发明的精神和范围内存在许多其它变化，因此本发明仅由以下权利要求加以限制。
对于ALD薄膜方法中有用的各种挥发性含锌前体、前体组合和反应物，参考由Glocker和Shah编著的Handbook of Thin Film Process Technology，1卷，Institute of Physics (IOP)Publishing，Philadelphia 1995，B 1.5：1至B 1.5：16页，在此引用；和由Nalwa编著的Handbook of Thin Film Materials，1卷，103至159页，在此引用，包括前一参考文献的表格V1.5.1。
尽管氧化物基材为ALD沉积提供基团，但是通过合适的表面处理可以使用塑料基材。
现在参照图2，显示沉积设备10的一个实施方案的剖面侧视图，根据本发明，该沉积设备10可以在本方法中用于在基材20上进行半导体的原子层沉积。沉积设备10具有接收第一气态材料的进气口14，接收第二气态材料的进气口16，和接收第三气态材料的进气口18。这些气体经由具有下述结构布置的输出通道12排射到输出面36。图2和随后的图3-4B中的箭头表示由输出通道接收的气态材料，而非流的扩散输送。在该特殊实施方案中，流实质上被引出附图页面，如以下进一步描述的。
在一个实施方案中，进气口14和16适合于接收第一和第二气体，该第一和第二气体随后在基材表面上反应实现ALD沉积，进气口18接收对第一和第二气体惰性的吹扫气体。沉积设备10与在基材载体上提供的基材20隔开距离D，如随后更详细描述的。通过移动基材20，移动沉积设备10，或移动基材20和沉积设备10两者，可以在基材20和沉积设备10之间提供往复运动。在图2中所示的特殊实施方案中，基材20以往复方式横跨输出面36移动，如图2中的箭头R和基材20的左右两边的虚线轮廓所示。应理解对于使用沉积设备10的薄膜沉积来说，往复运动并不总是必须的。也可以在基材20和沉积设备10之间提供其它类型相对运动，例如在一个或多个方向移动基材20或沉积设备10，如随后更详细描述的。
图3的剖视图显示在沉积设备10的一部分输出面36上排射的气流。在该特殊布局中，由隔断22隔开的各输出通道12与图2中看到的进气口14、16或18之一气流连通。各输出通道12通常输送第一反应物气态材料O，或第二反应物气态材料M，或第三惰性气态材料I。
图3显示气体的较基础或简单的布置。可能的是在薄膜单一沉积中在不同的孔口可以依次输送多种非金属沉积前体(例如材料O)或多种含金属前体材料，包括至少一种含锌前体(例如材料M)。可选地，当制造复杂薄膜材料，例如具有交替的金属层或具有少量混合在金属氧化物材料中的掺杂剂的薄膜材料时，可以在单一输出通道处施加反应性气体的混合物，例如金属前体材料的混合物或金属和非金属前体的混合物。标记为I的间流分隔其中气体可能互相反应的任何反应物通道。第一和第二反应物气态材料O和M互相反应实现ALD沉积，但是反应物气态材料O和M都不与惰性气态材料I反应。图3和以下使用的命名表示反应性气体的一些典型类型。例如，第一反应物气态材料O可以为氧化性气态材料；第二反应物气态材料M可以为含金属锌化合物。惰性气态材料I可以为氮气、氩气、氦气，或在ALD方法中通常用作吹扫气体的其它气体。惰性气态材料I对第一或第二反应物气态材料O和M为惰性。第一和第二反应物气态材料之间的反应可以形成金属氧化物或其它二元化合物，例如在一个实施方案中为氧化锌ZnO。多于两种反应物气态材料之间的反应可以形成其它氧化锌基材料，例如三元化合物，例如ZnAlO。
图4A和4B的剖面图以简化的原理图形式显示如下进行的ALD涂布操作：当输送反应物气态材料O和M时，基材20沿沉积设备10的输出面36经过。图4A中，基材20的表面首先接收来自指定为供给第一反应物气态材料O的输出通道12的氧化剂。基材的表面现在包含对与材料M反应敏感的材料O的部分反应形式。然后，随着基材20经过第二反应物气态材料M的金属化合物的通路，其与M发生反应，形成金属氧化物或可以由两种反应物气态材料形成的某些其它薄膜材料。
如图4A和4B所示，在第一和第二反应物气态材料O和M流之间，每隔一个输出通道12提供惰性气态材料I。连续的输出通道12是相邻的，也即共享一个由所示实施方案中的隔断22形成的公用边界。这里，输出通道12彼此由垂直延伸到基材20表面的隔断22界定和分隔。
如上所述，在该特殊实施方案中，输出通道12之间没有引入真空通道，也即输送气态材料的通道两侧上没有真空通道来抽出隔断周围的气态材料。借助于使用本发明的气流，这种有利的紧凑布置是可能的。不同于早期方法的气体输送阵列，早期方法相对基材施加基本垂直的(也即正交的)气流，并且然后以相反的垂直方向抽出废气，沉积设备10对于各反应物和惰性气体沿着表面引导气流(在一个实施方案中优选为基本层流)，并以不同的方式处理废气和反应副产物，如随后描述的。本发明中使用的气流沿着基材表面的平面并且通常平行于表面基材的平面引入。换言之，气体流基本横贯基材平面，而不是垂直于处理的基材。
图5和6显示可以用于本方法的沉积设备10的一个实施方案的从输出面36(也即从相对于图2-4B的下侧)看到的透视图。该实施方案中界定和分隔相邻输出通道12的隔断22以部分剖开的形式显示，以允许从出气口24流动的气流的更好可视性。图5和6还显示本公开内容的附图中使用的基准x，y，z坐标轴的指定。输出通道12在对应于x坐标轴的长度方向中基本平行和扩展。基材20的往复运动，或相对于基材20的运动为使用本坐标的y坐标方向。
图6显示根据本实施方案，从沉积设备10输送的各种气态材料的气流FI、FO和FM。气流FI、FO和FM为x方向，也即沿着细长输出通道12的长度。
图7A、7B、7C和7D的剖面图以正交方式取自图2-4B的剖面，并显示来自该视图的一个方向的气流。各输出通道12内，相应的气态材料由图7A、7B、7C和7D中的剖视图显示的出气口24流。在图7A的实施方案中，气流F1沿着输出通道12的长度引导气态材料并横跨基材20，如参照图5和6所述的。流F1继续经过该布局中的沉积设备10的边缘，向外流入环境，或如果需要，流入气体收集歧管(未示出)。图7B显示气流F2的替代实施方案，其中输出通道12还提供用于改变气流方向或引出气流的排气口26。图7C显示气流F3的替代实施方案，其中出气口24居中设置在输出通道12内，并沿着两个方向中的通道引导气流中的气态材料。图7D显示气流F4的替代实施方案，其中出气口24同样居中设置，靠近输出通道12的末端适当设置多个排气口26。尽管单向流是优选的，但是可以发生一定程度的混合，并且甚至在某种程度上可能是有利的，取决于流速和特殊应用中涉及的其它情况。
特殊的沉积设备10可以使用输出通道12，所述输出通道12被配制成使用气流构造的任何一个或其组合，所述气流为图7A的F1流、图7B的F2流、图7C的F3流、图7D的F4流，或其中气态材料优选以基本层流或平稳形式伴随受控混合被沿着输出通道12引导流过基材20的某种其它变化。在一个实施方案中，对于输送反应物气态材料的每个输出通道12提供一个或多个排气口26。例如，参照图6，标记为O和M的第一和第二反应物气态材料的输出通道12配置有排气口26，以按照流F2的模式(图7B)排空或抽出反应物。这一点允许回收材料并防止不合要求的混合以及歧管终点附近的反应。标记为I的惰性气态材料的输出通道12不使用排气口26并因此按照F1的模式(图7A)。尽管层流在一些实施方案中是优选的，但是可以发生一定程度的混合，并且甚至在某种程度上可能是有利的，取决于流速和特殊应用中涉及的其它情况。
排气口26不是常规含义上的真空口，而是简单地被提供来抽取其相应输出通道12中的气流，由此促进通道内的均一气流模式。仅略微低于出气口24的对应气压的负向抽吸可以有助于促进有序气流。负向抽吸可以例如在0.9至1.0大气压的压力下工作，而典型的真空例如为低于0.1大气压。可以提供如图7B和7D中的虚线轮廓所示的任选的挡板58来重新引导流模式进入排气口26。
因为不需要隔断22周围气流至真空排气，输出面36可以非常接近地定位于基材表面，在1密耳(大约0.025mm)内。比较起来，以前的方法，例如先前引用的Yudovsky的US 6,821,563中描述的方法需要气流围绕通道侧壁的边缘，并因此限制与基材表面的距离为0.5mm或更大。将沉积设备10接近于基材表面定位在本发明中是优选的。在优选的实施方案中，沉积设备的输出面或提供流道的导流壁的底部离开基材表面的距离D可以为0.4mm或更小，优选在0.3mm内，更优选在0.25mm内。
图8A和8B的剖面图显示按照本发明的操作，希望具有相对小的距离D的原因。在这些图中，沉积设备10从左至右在基材20之上移动，如箭头标明的。随着携带反应性气态材料M的输出通道12移动到区域正上方，其遇到来自下一个相邻(时间在前)的主要是惰性气态材料I的输出通道的扩散层72。为了在基材20的表面上反应，反应性气态材料M必须通过厚度与距离D成正比的扩散层72扩散。比较起来，图8B显示当距离D缩小时发生的情况：扩散层72成比例地缩小。通过扩散层72的扩散更快速和更高效地发生，允许废弃物更少并且减少了在基材20表面上反应所需的时间总量。较低的隔断壁22还防止较少的来自时间在前的输出通道气体的保留。应注意通道中的气流垂直于图8A和8B的页面，如由箭头的反向所示，该流保持有助于扩散通过薄的扩散层72到达基材20表面的浓度梯度。表面暴露于M的气流充足的时间，用于扩散和任何混合，以替代时间在前的输出通道气体。在该特殊实施方案中，气流跨越表面而不是直接进入表面，使得其限制了可能另外由歧管和/或基材的相对摆动加剧的输出通道之间的反应性气体的不合要求的混合。
为了沿着输出通道12的长度提供平稳流，出气口24可以以偏离正交的角度倾斜，如图7A和7B中所示。任选，也可以使用某种气流重新引导结构来重新引导来自出气口24的向下流，使其形成基本与输出面36平行移动的气流。
图9的平面图显示可以用于一个实施方案的沉积设备10的一部分的输出面36。为了优化该特殊实施方案中的定向的气流，重新引导板38可以设置在每个输出通道12中用于引导反应物气态材料。在所示的实施方案中，仅输送反应物气态材料的输出通道12装有重新引导板38和排气口26。这种特殊布局在一些应用中可能是有利的，其中有利的是用惰性气体包围沉积设备10，以减少不希望有的环境气体的引入。但是，重新引导板38可以在所有输出通道12上使用。此外，排气口26可以在一些或所有输出通道12上使用。在另一个可能的实施方案中，重新引导板可以在所有通道上使用，但是重新引导板的输出边缘可以处于不同的x轴位置，取决于所考虑的通道。具体地，可能理想的是惰性流的挡板58(如图7B和7D所示)的输出边缘位置比反应性气体的那些处于更低的x轴位置，使得惰性吹扫流可以起上述作用来分隔各个通道。
图9还显示一个实施方案中的输出通道的模式。这里，现已发现特别有利的是提供惰性气体通道I作为沉积设备10的最外通道。具有第一反应物气态材料O的氧化通道紧挨着最外通道，因为这些调理表面用于与第二反应物气态材料M的金属成份的ALD反应。
图10显示可以用于本方法的沉积设备10的一个实施方案，其中宽W、长L和高H的通道由具有形成管道46a、b、c的孔口40的层叠金属板42和44形成。图11A显示用这种方法形成的沉积设备10的单一输出通道12部分的立体图，显示孔口40在交替的隔板42和输送板44中的布局。图11B显示相邻输出通道12的相似立体图。由排成直线的孔口40形成的管道46a、46b和46c贯穿沉积设备10并为气流联通提供输入管道，接收来自外部源的不同反应物和惰性气态材料，并提供沿着前述输出面36提供气流的重新引导结构。挡板和其它重新引导结构在这些图中未示出，但是可以使用适当构造的层叠板来提供，或在设备组装之后应用。
图11A和11B的立体图各自显示由层叠板42和44形成的单一输出通道12。在图11A的实施例中，输出通道12提供来自管道46b的气态材料。在图11A中显示的实施方案中，管道46a和46c引导其它气体通过该通道。与限制输出通道12的隔板42尺寸和孔径不同的输送板44包含重新引导室48，该室重新引导管道46b中的一部分气体进入气流F1。在图11B的实施例中，输出通道12提供来自管道46a的气态材料。在图11B中显示的实施方案中，管道46b和46c引导其它气体通过该通道。板42和44应为适合于引导反应性气态材料的金属，例如不锈钢或其它金属。
理想的是当在这种实施方案中组装大量板时，输送至基材的气流均匀穿过所有输送颗粒流的通道(I、M或O)。这一点可以通过适当设计板来实现，例如在各板的流动模式的某部分中具有节流器，该节流器被精加工以便为各通道提供可再现的压降。
尽管层叠板的方法是构造本发明中使用的沉积设备的特别有用的方法，仍然存在许多其它方法来构造这种结构，并且可用于可在本方法中使用的沉积设备的替代实施方案。例如，可以通过直接机械加工一个金属块或粘合在一起的若干金属块来制造本方法中使用的沉积设备。此外，如本领域技术人员将了解的，可以使用涉及内模特征的模塑技术。沉积设备也可以使用许多立体光刻技术的任一种来构造。
如可以从图10、11A和11B的示例实施方案中看到的，沉积设备10可以构造为具有非常小的尺寸，各输出通道12具有一片金属镀层的宽度。例如，在一个使用图10、11A和11B的布局的实施方案中，输出通道12的宽度W为0.034英寸(0.86mm)。不同材料的输出通道12可以以不同厚度制造，以获得紧凑布局的优选0.01英寸(0.25mm)至0.1英寸(2.5mm)的宽度W范围。输出通道12的长度L可以变化，取决于所需的均匀性和气压。在一个实施方案中，输出通道长度L为3英寸(75mm)。在一个实施方案中，由层叠板42的延伸部分形成的输出通道12的高度H为0.1英寸。
因为气流可能由于产生低压区而无意中吸入环境气体，所以可能有利的是提供来自惰性层的额外的保护隔层。参照图12，显示了包封气流FE，在沉积设备10的一侧或多侧使用额外的惰性气体流来防止环境气体污染工艺气体。
如根据图4A和4B特别描述的，沉积设备10需要相对于基材20的表面移动，以执行其沉积功能。这种相对运动可以用许多方法获得，包括移动沉积设备10和基材20之一或两者，例如按照提供基材载体的方法的移动。移动可以为摇摆或往复运动或者可以为连续移动，取决于需要多少沉积循环。也可以使用基材的旋转，特别是在间歇方法中，尽管连续方法是优选的。
通常，ALD需要多个沉积循环，每个循环形成受控的薄膜厚度。使用先前给定的气态材料类型的命名，例如在简单设计中，单一循环可以提供第一反应物气态材料O的一个施加和第二反应物气态材料M的一个施加。
O和M反应物气态材料的输出通道之间的距离决定完成每个循环的往复运动的所需距离。对于图9的实例沉积设备10，每个输出通道12的额定通道宽度W为0.034英寸，将需要至少0.20英寸的往复运动(沿着如在此使用的y轴)。对于该实例，随着在该距离上移动，基材20的区域将暴露于第一反应物气态材料O和第二反应物气态材料M两者。有时，均匀性的考虑可能要求对每个循环中往复运动量进行随机性测量，以减少边缘效应或沿往复运动行程的末端的堆积。
沉积设备10可以仅具有足够的输出通道12来提供单一循环。可选地，沉积设备10可以具有多循环布局，使其能够覆盖较大的沉积区域或能够在一个往复运动距离行程中允许两个或多个沉积循环的距离上往复运动。
在一个实施方案中，基材的给定区域暴露于通道中的气流少于500毫秒，优选少于100毫秒。摆动过程中基材对于通道的相对运动的速率为至少0.1cm/sec，和通道中的气流为至少1cm/sec。优选，沉积期间基材的温度低于300℃，更优选低于250℃。
例如，在一个特殊应用中，人们发现每个O-M循环在1/4处理表面上形成一个原子直径的层。因此，在这种情况下，在处理表面上形成1原子直径的均匀层需要四个循环。类似地，在这种情况下形成10原子直径的均匀层于是将需要40个循环。
用于本方法的一个实施方案中使用的沉积设备10的往复运动的优点为其允许在面积超过输出面36的面积的基材20上沉积。图13示意性地显示使用沿着由箭头R所示的y轴的往复运动以及相对于x轴对于往复运动正交或横向的移动，可以怎样覆盖这一较宽的区域范围。此外，必需强调，如图13所示，x或y方向中的运动可以借助于沉积设备10的移动，或基材20的移动，或沉积设备10和基材20两者的移动来实现，所述基材20的移动利用提供移动的基材载体74来提供。
图13中，沉积器和基材的相对运动为彼此垂直。以平行的方式相对运动也是可能的。在这种情况下，相对运动需要具有描述摆动的非零频率分量和描述基材偏移的零频率分量。这种组合可以由以下获得：与沉积设备在固定基材上位移结合的摆动；与基材相对于固定基材沉积设备位移结合的摆动；或其中摆动和固定运动由基材的移动提供的任何组合。
在优选的实施方案中，ALD可以在大气压或接近大气压下，和在宽的环境和基材温度范围内，优选在低于300℃的温度下进行。优选，为将污染可能性减到最小，需要相对清洁的环境；但是当使用本发明方法的优选实施方案时，获得良好性能将不需要完全“清洁室”条件或充有惰性气体的外罩。
图14显示用于制造薄的金属或金属氧化物薄膜的原子层沉积(ALD)60方法，具有室50用于提供相对良好的受控和无污染物环境。气体源28a、28b和28c通过供给管线32向沉积设备10提供第一、第二和第三气态材料。任选使用柔性供给管线32使沉积设备10容易移动。为简单起见，任选的真空蒸气回收方法和其它载体部件在图13中未示出，但是也可以使用。移动子系统54提供基材载体，基材载体沿着沉积设备10的输出面36输送基材20，在x方向中提供移动，使用本公开内容中使用的坐标轴系统。运动控制以及阀门和其它承载部件的总体控制可以由控制逻辑处理器56提供，例如计算机或专用微型处理机组合件。在图14的布局中，控制逻辑处理器56控制执行器30为沉积设备10提供往复运动以及控制移动子系统54的移动发动机52。
图15显示用于在网片基材66上进行薄膜沉积的原子层沉积(ALD)方法70的替代实施方案，所述网片基材66沿着网片传送带62被输送通过沉积设备10，起基材载体的作用。沉积设备移动64输送沉积设备10在与网片移动方向横向的方向中横跨网片基材66的表面。在一个实施方案中，沉积设备移动64使用横跨网片基材66宽度的导杆。在另一个实施方案中，在沿着网片62的合适位置使用多个沉积设备10。
图16显示用于在网片布局中沉积金属或金属氧化物薄膜的另一种原子层沉积(ALD)系统70，使用静止的沉积设备10，其中流模式与图14的构造成直角取向。在这一布局中，网片传送带62的运动本身提供ALD沉积所需的移动。往复运动也可以用于这种情况，例如通过反复反转网片辊的转动方向以相对于沉积设备10向前和向后移动基材66。往复运动也可以通过使沉积设备横跨一个拱形往复运动来获得，该拱形的轴与滚动轴一致，同时网片以恒定运动形式移动。参照图17，显示沉积设备10的一部分的实施方案，其中输出面36具有一定曲率，这可能对于一些网片涂布应用是有利的。可以提供凸曲率或凹曲率。
任选，本方法可以用普通转让的美国申请序列号11/392,007；美国申请序列号11/392,006；美国申请序列号11/620,744；和美国申请序列号11/620,740中更详细描述的其它装置或系统实现。
在后三个申请中的实施方案中，输送装置具有提供气态材料用于在基材上薄膜材料沉积的输出面，输送装置包括三组细长喷射通道的至少一组细长喷射通道的细长喷射通道，(即以下的至少一组：(i)一个或多个第一细长喷射通道，(ii)一个或多个第二细长通道，和(iii)多个第三细长通道)，所述细长通道能够以相对于输送装置输出面基本成直角的方式分别引导第一气态材料、第二气态材料和第三气态材料的至少一个的流，气态材料的流能够由至少一组中的每个细长喷射通道直接或间接地以基本成直角的方式向基材表面提供。
在一个实施方案中，有孔板基本平行于输出面布置，至少一个有孔板上的孔口形成第一、第二和第三细长喷射通道。在替代实施方案中，有孔板相对于输出面基本垂直布置。
在一个这样的实施方案中，沉积设备包括排气通道，例如用于在基材上薄膜材料沉积氧化锌基半导体的输送装置，该输送装置包括：(a)多个入口，该入口包括能够分别接收第一反应性气态材料、第二反应性气态材料和第三(惰性吹扫)气态材料的共用源的至少一个第一入口、第二入口和第三入口；(b)能够接收来自薄膜材料沉积的排气的至少一个排气口，和至少两个细长排气通道，每个细长排气通道能够与至少一个排气口气流联通；和(c)至少三组细长输出通道，(i)第一组第一细长输出通道，(ii)第二组第二细长输出通道，和(iii)第三组第三细长输出通道，第一、第二和第三细长输出通道的每一个能够分别与相应的第一入口、第二入口和第三入口之一气流联通；其中第一、第二和第三细长输出通道的每一个和细长排气通道的每一个在基本平行的长度方向上延伸；其中每个第一细长输出通道在其至少一个细长侧由相对较近的细长排气通道和相对较远的第三细长输出通道将其与最近的第二细长输出通道隔开；和其中每个第一细长喷射通道和每个第二细长喷射通道位于相对较近的细长排气通道之间和相对较远的细长喷射通道之间。
其它实施方案可以包括与三组细长喷射通道的至少一组结合的气体扩散器，使得第一、第二和第三气态材料的至少一个分别能够在基材上薄膜材料沉积期间在由输送装置输送到基材之前经过气体扩散器，和其中气体扩散器保持至少一组细长喷射通道中的每个细长喷射通道下游的第一、第二和第三气态材料的至少一个的流分离。
在一个实施方案中，这样的气体扩散器能够为经过的气态材料提供大于1×102的摩擦系数，由此提供反压和在至少一个第一、第二和第三气态材料的流离开输送装置时促进压力均衡。在本发明的一个实施方案中，气体扩散器包括多孔材料，第一、第二和第三气态材料通过该多孔材料。在本发明的第二个实施方案中，气体扩散器包括机械形成的包括至少两个部件的组合件，该部件包括互连通道，例如其中喷口连接到由两个部件中的平行表面积之间的细小空间提供的流路。
在一个实施方案中，来自沉积设备的一个或多个气流提供至少有助于将基材表面与输送头表面隔开的压力，由此提供“悬浮头”或“空气支撑”型沉积头，其可以有助于稳定气流和限制气流的混合。
虽然沉积仅在沉积头的具有交替顺序反应性气体的区域中发生，但是实际情况要求沉积系统具有靠近沉积头的多个部分，以提供在其上装载和卸载基材进入或离开涂布部分的区域，以及任选为延伸超过如图26的沉积方法60中所示沉积区域的基材部分提供支撑，其中基材20的部分以放大部分21a和21b的形式示出。为了明确起见，鉴于基材移动的方向，入口部分200为沉积或涂布部分220之前的部分，出口部分240为沉积或涂布部分220之后的部分。
因为沉积头任选通过气体支撑效应保持接近基材，所以入口和出口部分也使用类似的效应是适当的。这些部分可以具有与沉积部分的配置非常相似的气体输送狭槽(或更通常为口)的配置。实际上，在一些情况下可能的是入口和出口狭槽与沉积区域中的输出狭槽相同，除了它们仅用单一气体供给。
入口部分200和出口部分240可以用对薄膜的制造和性能没有不利影响的用于漂浮的任何气体供给。在很多情况下，可能理想的是使用惰性气体作为入口部分200和出口部分240的漂浮气体。可选地，因为基材在沉积之前和之后可能接触空气，所以就气体利用率而言，使用空气作为这些单元之一或两者的漂浮气体可以实现成本节约。
入口部分200和出口部分240可以任选仅使用单一气体供给源，而无需额外的气体控制。在优选的实施方案中，入口部分200和出口部分240的非沉积输出面具有向入口或出口部分的非沉积输出表面供给气体的非沉积输出开口252的布置，以及从非沉积输出表面的表面排出气体的排气阀口254的布置。使用排气阀口254允许更稳固地定位基材和保持基材和非沉积输出面之间的适当间隙。
如上所述，对于入口部分200和出口部分240，非沉积输出面可以具有根据沉积或涂布部分的需要成狭槽形状的输出口252和排气口254。但是，这些口可以具有任何适当的形状，因为与涂布部分相比，这些部分中不需要将来自一种口的气体与另一种口的气体容纳或分离。其它类型的口的实例将是正方形、五边形，或优选圆形口，仅举几个例子。
在其中非沉积输出口252和排气口254是狭槽的情况下，优选的狭槽布局将是在非沉积输出开口252每侧上环绕各排气口或通道254，以及同样地在排气口254每侧上环绕各非沉积输出开口252。在优选的实施方案中，入口和出口部分的最远端处的口将为非沉积输出口。在其中非沉积输出口252和排气口254为圆形口的情况下，这些可以以提供交替的所述类型口的任何方式布置。一个优选的布局为方形图案的孔，其中各输出口252由排气口254最接近地环绕，同样各排气口由非沉积输出口252环绕。
可选地，入口和出口部分可以使用多孔材料来向非沉积输出面输送气体。
入口、出口和涂布部分可以保持在规定的预先选择的温度或温度范围，任选对于各部分具有不同的温度设定值。
其中基材可以反复暴露于来自涂布头的交替顺序的气体的任何方式将引起薄膜的ALD增长。现有技术中已经预期了往复运动用于这种增长。但是，往复运动涉及允许基材装载和基材方向反复反转的复杂的机械系统。关于往复运动的较不明显但是仍然重要的问题是至少一部分基材在其增长期间必须在各冲程之间退出沉积区域，导致退出区域暴露于可能不受控制的环境。
上述问题的解决方案包括设计涂布或输送头具有足够的ALD循环，基材仅需要进行单次或至多单次双向通过涂布区域，以便接收特定薄膜所需的沉积量。可见在这种构造中可以实现基材上任何位置的整体ALD增长，在一个优选的实施方案中，无须使基材为了沉积目的而发生方向反转。
再次参照图26的实施方案的沉积系统60，通过将基材装载进入入口部分200，移动基材通过入口部分200，到达并通过涂布部分220，继续移动基材进入出口部分240，在其中具有完成的薄膜的基材20可以被除去，可以形成所需厚度的完成薄膜层。这一点具有额外的优点，在完成所需层厚之前不存在从涂布区域移出基材的理由。除了避免对不受控制的环境的任何暴露之外，单次通过中的连续增长将增加基材上任何给定点的总沉积速率。
上述单向运动的另一个优点是简化了基材移动所需的机械系统。基材移动可以借助于引起线性运动的任何种类设备实现，所述线性运动例如线性发动机驱动的线性行程、旋转发动机驱动的线性行程、皮带驱动或如本领域技术人员知晓的引入线性运动的任何其它方法。也可以实现移动基材的非接触法。这种方法包括粘滞力，例如引导气流、磁性和电势差。
因为该系统无须改变基材方向，并且气体支撑效应产生低摩擦力，所以也可以通过为基材提供初速度，然后允许基材靠其自身惯性至少在一定程度上滑动通过沉积区域，实现基材移动通过沉积区域。可以通过上述任何运动方法赋予基材初速度。
也可以通过重力作用赋予基材速率。因此，涂布、入口和出口部分可以倾斜以允许重力给料，以实现部分或全部基材运动。此外，这些部分的倾斜程度可以是机械可调的，使得在沉积过程中，可以通过将涂布部分、入口部分或出口部分的斜度从水平改变至某一斜度水平，使静止的基材加速。
虽然为基材移动简单起见，单向单次通过沉积系统可能是优选的，但是对于具有较小脚印(foot-print)的沉积系统，双向系统可能是优选的。相对而言，在双向系统的情况下，入口和出口部分将具有与单向系统类似的长度，但是涂布部分将仅需要一半的长度。再次参照图26，在这种实施方案中，通过装载基材20进入入口部分200，移动基材通过入口部分200，到达并通过涂布部分220，继续移动基材进入出口部分240，在其中基材移动方向将反转并且基材将向后移动通过涂布部分220，进入入口部分200，在其中具有完成的薄膜的基材可以被除去，将形成所需厚度的完成薄膜层。
本发明的涂布部分220、入口部分200和出口部分240为复杂的机械系统，具有大量内部通路和沉积输出面口。这些系统常常由大量连接部件构成。此外，为了实现单次通过沉积，涂布部分的长度和沉积输出面狭槽的数目可以非常大。例如，单一沉积循环可能需要八个细长狭槽：吹扫-排气-第一反应性气体-排气-吹扫-排气-第二反应性气体-排气。如果假设单一沉积循环产生
Figure GPA00001073331500271
的层厚，则为获得
Figure GPA00001073331500272
的层厚，将需要1000次上述循环。如果我们进一步假定各细长狭槽与其相邻的狭槽隔开0.025英寸，则沉积区域的总长度将为16.7英尺。此外，如果入口部分和出口部分需要处于某种适当的长度以承载基材，则这些部分很可能超过5英尺长。
通过制造单一的单块沉积设备可能难以制造这种大型沉积区域。困难由几种因素产生。首先，这种长的头将由数千部件组成，并且成功构造的头将需要在没有重大或不可接受的缺陷的前提下组装这许多的部件。此外，主要问题可能在于将非常大的头安装和装载进入整个沉积系统中。最后，如果头在操作中损坏，则替换单个大型头将非常昂贵和费时。
单个大型沉积头的替代为构造具有独立模块的头。模块可以表示完整部分，例如入口、出口或涂布部分。另外，给定部分可以由许多模块构造。图27显示涉及模块构造的一个实施方案的视图。在图27中，入口部分200由4个模块202a、202b、202c和202d组成。沉积系统60的涂布部分220由5个模块222a、222b、222c、222d和222e组成。涂布部分的放大部分显示两个模块靠近基材部分21c，其中为了改善效果，模块的表面布局相对基材的变化限制在距离xx的最大所需变化之内。这些涂布部分模块可以相同或不同，取决于最终沉积系统60的设计。从实际目的出发，多个涂布部分模块的每一个至少包含适当数目的输出口和排气口以完成单个ALD循环。优选，模块将设计用于一至五十个完整ALD循环。图27显示出口部分240由单一模块组成。本领域技术人员应理解许多模块组合可用于最终沉积系统的结构，图27仅起说明一个说明性实施方案或可能布局的作用，实施方案或布局毫无疑问将取决于并适合于待涂布的具体基材、具体工艺、涉及的材料和薄膜，以及待制造的设备的具体类型。
在一个优选的实施方案中，沉积系统可以在涂布部分中包括例如8个或更多模块，优选10至100个模块。这种模块的每一个可以包括在沉积系统中基本分离和独立构造、组装和定位的输送头。
为理解模块的数目如何在构造涂布部分中影响产率，研究由8000个板组成的涂布部分的实例。假定在组合件中存在缺陷率，使得在组装每200个板中，组合件中具有缺陷的概率为2％。在根据每个模块200个板组装这一部分中，将需要40个工作模块，因此为生产40个可用的模块将需要组装大约41个模块(大约2％损耗)。为尝试8000个板的单一结构，单一结构工作的概率为0.9840＝44％。结果，生产单一工作单元将需要大约2个完全的涂布部分(大约50％损耗)。本发明的一个实施方案中的本模块情况可以显著避免或减少该问题。
在优选的实施方案中，本发明的涂布、入口和出口部分全部利用气体支撑效应工作。照此，基材和沉积设备之间的间隙可以非常小，有时低到10微米。因此非常重要的是部分的沉积输出面的表面没有不连续性。在模块结构中，以图27的涂布部分说明的部分的模块必须很好地对准沉积输出面。图27的插图的距离xx要求小，以便实现这种对准并在位置/高度方面具有极低的错位。距离xx将小于10微米，优选小于5微米，甚至更优选小于2微米。
有许多方法来获得模块的适当高度定位。模块可以分别安装在位置调整装置上和在给定模块的安装物上，该位置调整装置可用于调整沉积输出面的高度至某一所需位置。高度调整装置的实例为旋转微米定位器、压电定位器和本领域中已知的其它装置。
经常希望涂布由单一材料组成的薄膜。但是可能希望的是这样的薄膜，其中包含许多不同材料层的完成的薄膜可能是有用的。在模块化涂布部分的情况下，涂布部分内的多个模块能够输送不同气体，因此并非所有的模块产生相同的涂层。图28说明沉积系统60的一个实施方案，其中涂布部分的模块输送不同的沉积化学品。涂布部分220由九个模块组成。模块232a适合于输送化学品形成第一薄膜材料，模块232b适合于输送化学品形成第二薄膜材料，模块232c适合于输送化学品形成第三薄膜材料。模块232a、232b和232c加以排列，使得进入出口部分240的完成的薄膜涂层含有在相对于基材部分21d显示的整个多重薄膜结构330中分别具有第一薄膜材料332a、第二薄膜材料332b和第三薄膜材料332c的交替薄膜层。这些层的每一个的厚度由相应的涂布部分220模块内的ALD循环数决定。本领域技术人员应理解第一、第二和第三材料可以为能够使用前述ALD沉积系统适当沉积的任何材料。图28不应被认为是限制性的，相反其应作为形成多层薄膜的一种可能结构。图28中的出口部分240和入口部分200中的模块202a至202d与先前附图中解释的那些相似。
本发明的方法优点在于其能够在宽的温度范围内，包括在一些实施方案中在室温或接近室温下，在基材上进行沉积。本发明的方法可以在真空环境中工作，但是特别适合于在大气压或接近大气压下工作。
由ALD沉积的半导体、电介质、导体和保护材料生产薄膜晶体管和电子设备可以由本领域技术人员已知的传统方法实现。在一个实施方案中，提供基材，如上所述的活性材料的薄膜或层可以施加到基材上，并且与该层构成电接触。精确的工艺程序由所需晶体管的结构决定。因此，例如在场效应晶体管的生产中，栅极可以首先沉积在基材上，例如真空或溶液沉积的金属或有机导体或ALD沉积的导体。栅极然后可以与电介质绝缘，然后可以在其上施加源极和漏极以及一个n-通道半导体材料层。这种晶体管的结构和由此其生产顺序可以以本领域技术人员已知的通常方式变化。因此，可选地，可以首先沉积栅极，随后沉积栅极电介质，然后可以施加半导体，以及最后连接沉积在半导体层上的源极和漏极。第三种结构可以具有首先沉积的源极和漏极，然后为半导体，以及在顶部沉积的电介质和栅极。
本领域技术人员将公认可以构造其它结构和/或可以在上述薄膜晶体管部件之间插入中间表面改性层。在大多数实施方案中，场效应晶体管包括绝缘层、栅极、包括在此描述的ZnO材料的半导体层、源极和漏极，其中绝缘层、栅极、半导体层、源极和漏极为任何顺序，只要栅极和半导体层接触绝缘层的相对侧，源极和漏极接触半导体层。
制造这些结构的技术包括选择性沉积、顺序掩模、光刻法、激光器和/或本领域技术人员已知的其它手段。
薄膜晶体管(TFT)为有源器件，其为转换和放大电子信号的电子电路的构件。有吸引力的TFT设备特性包括高电流通断比，和陡的亚阈值斜率。在这种TFT设备的操作中，只有当控制栅极被激发时，源极和漏极之间施加的电压才产生显著的电流。也即源极和漏极之间的电流由施加于栅极的偏压调制或控制。氧化锌基半导体TFT的材料和设备参数之间的关系可以由以下近似方程表达(参见Sze的SemiconductorDevices-Physics and Technology，John Wiley&Sons(1981))：
I d = W 2 L μ C ox ( V g - V th ) 2
其中Id为饱和源极-漏极电流，C为与绝缘层有关的几何栅极电容，W和L为物理设备尺寸，μ为氧化锌基半导体中的载流子(空穴或电子)迁移率，和Vg为施加的栅电压，和Vth为阈值电压。理想地，只有当施加适当极性的栅电压时，TFT才允许电流通路。但是，对于零值栅电压，源极和漏极之间的“断”电流将取决于氧化锌基半导体的本征电导率σ，
σ＝nqμ
其中n为电荷载流子密度和q为电荷，使得
(Isd)＝σ(Wt/L)Vsd@Vg＝0
其中t为氧化锌基半导体层厚度，Vsd为源极和漏极之间施加的电压。因此，为了TFT例如在显示器中作为具有高通/断电流比的优良电子开关，半导体需要具有高载流子迁移率但是非常小的本征电导率，或相当于低的电荷载流子密度。对于实际设备，通/断比＞104是理想的。
在此描述的TFT结构包括金属氧化物基半导体或通道，具有用于将电流注入半导体中的通常称为源极和漏极的导电电极，和用于控制和/或调制源极-漏极电流的电容电荷注入机制。金属氧化物基半导体TFT的一种特别有吸引力的应用为柔性聚合物基材上的显示器的驱动电路。金属氧化物半导体晶体管和/或晶体管阵列可用于以下应用，包括但不限于平板显示器，例如有源矩阵成像器、传感器、rf价格标签、电子纸系统、rf识别标签和rf库存标签。
本发明优选用于制造“放大-模式晶体管”，其表示其中在零值栅电压下在源极和漏极之间存在相对于接通电流可忽略的中断电流的晶体管。换言之，晶体管设备为“常断状态”。(相反，耗尽-模式晶体管为“常通状态”，表示在零值栅电压下在源极和漏极之间超过基本可忽略的电流。放大-模式设备通常是优选的。)
现在转到图20至25，根据这些特殊附图，相对于薄膜晶体管中的各层，术语“之上”、“高于”、“低于”等表示各层的顺序，其中薄膜半导体层在栅极之上，但是并不必然指明各层紧密相邻或没有中间层。描述词“顶部”和“底部”也表示触点相对于半导体的布置，底部表示较接近基材，顶部表示较远离基材。“垂直”表示基本垂直于基材表面。
图20至25的实施方案中描述的是场效应晶体管，其中晶体管结构的至少一部分可以是基本透明的。相应地，使用本发明制造的晶体管结构的任选特性为构造的选定实施方案或其子集，包括半导体通道层和栅极绝缘器层，可以具有横跨电磁波谱的可见光部分(和/或某些变体中的红外部分)的至少90％，更具体地至少95％的光透射。结构的每个辅助部件(即基材、栅极、源极/漏极端子)可以是任选不透明的或基本透明的，取决于晶体管的所需最终用途。在某些实施方案中，晶体管结构总体上(和/或晶体管的独立部件)可以具有横跨电磁波谱的可见光部分(和/或某些变体中的红外部分)的至少50％，更具体地至少70％，和最特别地至少90％的光透射。因为任选的透明性，根据本发明制造的晶体管可以有利地包括在光电子显示设备中作为联接于至少一个显示元件的转换开关，如以下非常详细描述的。
典型的沉积薄膜晶体管的横剖面图在图20-25中显示。例如，图20说明典型的底部触点构造，和图21说明典型的顶部触点构造。
图20和21的实施方案中的每个薄膜晶体管(TFT)包含将源极120连接至漏极130的薄膜形式的本发明的保护层175、源极120、漏极130、栅极144、栅极电介质156、基材128和半导体170。当TFT以放大-模式工作时，从源极注入半导体的电荷是可移动的，电流从源极流至漏极，主要在半导体-电介质界面的100埃内的细小通道区中。参见A.Dodabalapur，L.Torsi H.E.Katz，Science 1995，268，270。在图20的构造中，电荷仅需要从源极120横向注入以形成通道。在没有栅极区域的情况下，通道理想地几乎没有电荷载流子；结果当设备处于中断模式时理想地不存在源极-漏极导电。
中断电流定义为没有通过使用栅电压将电荷有意注入到通道中时，源极120和漏极130之间的电流。假设n-通道，这发生在比被称为阈值电压的某一电压更负的栅极-源极电压下。参见Sze的SemiconductorDevices-Physics and Technology，John Wiley&Sons(1981)，438-443页。接通电流定义为当通过向栅极144施加适当电压，通道中已经有意聚集电荷载流子，并且通道导电时，源极120和漏极130之间的电流。对于n-通道聚集-模式TFT，这发生在栅极-源极电压比阈值电压更正的情况下。理想的是对于n-通道操作，阈值电压为零或略微正值。通断之间的转换通过从栅极144穿过栅极电介质156向半导体-介电界面施加和去除电场，有效地使电容器带电来实现。
在此描述的晶体管构造的特殊实例是为了说明性目的，不应被认为是限制所附权利要求的范围。例如，另一(第三)特殊晶体管结构在图22中显示，其中TFT结构的第三种变化包括绝缘基材128，其上配置源极120和漏极130。提供半导体薄膜170，以制造源极和漏极之间的触点。栅极144配置在栅极电介质156的顶部表面上(根据垂直透视图)。换言之，栅极144和半导体薄膜170提供在栅极电介质156的相对表面。保护层175提供在晶体管结构之上。
TFT结构的第四种变化在图23中显示。TFT结构包括玻璃基材128，其上配置半导体通道层170。源极120和漏极130在与玻璃基材128邻接的表面相对的半导体通道层170的表面上提供。栅极电介质156配置在半导体通道层170、源极120和漏极130之上。栅极144配置在栅极电介质156的顶部表面上(根据垂直透视图)。换言之，栅极144和半导体通道层170提供在栅极电介质156的相对表面。保护层175提供在晶体管结构之上。
图23的TFT结构可以例如通过使划定半导体通道层170的薄膜沉积和形成图案来制造。例如，经由光刻法可以将500埃ZnO基薄膜沉积和形成图案。源极120和漏极130然后可以沉积和形成图案。例如，可以以所需图案沉积500埃铝或铟掺杂氧化锌或铝或银或其它金属源极/漏极薄膜。随后，栅极电介质156然后可以在半导体通道层170、源极120和漏极130之上沉积和形成图案。例如，2000埃氧化铝电介质可以沉积和形成图案或有选择地沉积。可以通过栅极电介质156形成通路(未示出)与源极120和漏极130电连接。栅极144然后可以在栅极电介质156之上沉积和形成图案。例如，2000埃铝或铟掺杂氧化锌或ITO或金属薄膜可以沉积和/或形成图案。保护层175然后可以在晶体管结构之上沉积和形成图案。可以通过保护层形成通路(未示出)与源极120、栅极144和漏极130电连接。例如，2000埃氧化铝保护层体可以沉积和形成图案或有选择地沉积。
可选地，上述图23的构造中的触点可以通过将半导体通道层末端用In、Al、Ga或任何其它合适的n-型掺杂剂选择性掺杂来制造。
制造、测试和/或使用期间支持TFT的载体可以包括有机或无机材料。例如，载体可以包括无机玻璃、陶瓷箔、聚合物材料、填充聚合物材料、涂布金属箔、丙烯酸树酯、环氧树脂、聚酰胺、聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚酮、聚(氧-1，4-亚苯氧基-1，4-亚苯基羰基-1，4-亚苯基)(有时称为聚(醚酮醚)或PEEK)、聚降冰片烯、聚氧化亚苯基、聚(萘二甲酸乙二醇酯)(PEN)、聚(对苯二甲酸乙二醇酯)(PET)、聚(醚砜)(PES)、聚(苯硫醚)(PPS)和纤维增强塑料(FRP)。柔性基材也可以为薄的金属箔，例如不锈钢，条件是它们涂有绝缘层以与薄膜晶体管电学绝缘。在本发明的一些实施方案中，柔性载体允许辊加工，该辊加工可以是连续的，提供规模经济性和在平坦和/或刚性载体之上制造的经济性。选择的柔性载体优选能够使用少量力，例如用未受协助的手，包裹少于50cm直径，更优选25cm直径，最优选10cm直径的筒的圆周，没有扭曲或断裂。优选的柔性载体可以在其自身上辊压。但是，如果柔韧性不是关注点，则基材可以为由包括玻璃和硅的材料制造的晶片或片材。基材的厚度可以变化，并且根据特殊实施例，其可以为100μm至1cm。
在本发明的一些实施方案中，载体可以是任选的。例如，在图21中的顶部构造中，当栅极和/或栅极电介质为所得TFT的预定用途提供充分的支持时，载体是不需要的。此外，载体可以与临时载体结合。在这种实施方案中，载体可以为可分离地粘合或机械地固定到载体，例如当希望该载体用于临时目的，例如制造、移动、测试和/或存储时。例如，柔性聚合物载体可以粘合到刚性玻璃载体，该载体可以从玻璃载体去除。
栅极可以为任何有用的导电材料。本领域中已知的各种栅极材料也是合适的，包括金属，退化掺杂(degenerately doped)半导体、导电聚合物和可印刷材料，例如碳墨、银-环氧，或可烧结金属纳米颗粒悬浮体。例如，栅极可以包括掺杂硅，或金属，例如铝、铬、金、银、镍、铜、钨、钯、铂、钽和钛。栅极材料也可以包括透明导体，例如氧化铟锡(ITO)、ZnO、SnO2或In2O3。也可以使用导电聚合物，例如聚苯胺、聚(3，4-乙二氧基噻吩)/聚(苯乙烯磺酸盐)(PEDOT:PSS)。此外，可以使用这些材料的合金、组合和多层物。在本发明的优选实施方案中，栅极包括导电氧化物或金属，由用来沉积半导电层的相同ALD方法沉积。
栅极的厚度可以变化，并且根据特殊实施例，其厚度可以为50至1000nm。栅极可以由化学汽相沉积、溅射、蒸发和/或掺杂或溶液方法引入到该结构中。
相同的材料可以提供栅极功能以及提供载体的支撑功能。例如，掺杂硅可以起栅极和支撑TFT的作用。
提供栅极电介质与栅极接触。栅极电介质将栅极与TFT设备的其余部分电绝缘。因此，栅极电介质包括电学绝缘材料。栅极电介质应具有合适的介电常数，该介电常数可以广泛地变化，取决于特定设备和使用情况。例如，对于栅极电介质已知的是介电常数为2至100或甚至更高。有用的栅极电介质材料可以包括例如无机电学绝缘材料。栅极电介质可以包括具有不同介电常数的不同材料的多个层。
可用于该栅极电介质的材料的具体实例包括锶酸盐(strontiate)、钽酸盐、钛酸盐、锆酸盐、氧化铝、氧化硅、氧化钽、氧化铪、氧化钛、钛酸钡、钛酸锶钡、钛酸锆酸钡、硒化锌和硫化锌。此外，这些实例的合金、组合和多层物可以用于栅极电介质。这些材料中，氧化铝、氧化硅和硒化锌是优选的。栅极电介质优选由用于沉积半导电层的相同ALD方法沉积。栅极电介质可以在TFT中以单独的层的形式提供，或例如通过氧化栅极材料形成栅极电介质，在栅极上形成。电介质层可以包括两个或多个具有不同介电常数的层。这种绝缘体在引用的US 5,981,970和共同未决US 2006/0214154中讨论。栅极绝缘体材料通常显示大于5eV的带隙。
栅极绝缘体层的厚度可以变化，根据特殊实例，其厚度可以为10至300nm。栅极电介质层可以由例如化学汽相沉积、溅射、原子层沉积或蒸发、溶液的技术引入到该结构中。
源极/漏极端子表示TFT的未端，它们之间在电场的影响下存在传导性。设计师经常根据TFT在电路中工作时施加于端子的电压，将特定的源极/漏极端子称为“源极”或“漏极”。
源极和漏极通过至少栅极电介质与栅极隔开，同时氧化锌基半导体层可以在源极和漏极之上或之下。源极和漏极可以为任何有用的导电材料。有用的材料包括上述用于栅极的那些材料的大多数，例如铝、钡、钙、铬、金、银、镍、钯、铂、钛、铜、钨、聚苯胺、PEDOT:PSS、其它导电聚合物、其合金、其组合及其多层物。其它说明性材料包括透明的n-型导体，例如氧化铟锡(ITO)、ZnO、SnO2或In2O3。优选的电极为银、金、PEDOT:PSS或铝。
源极和漏极可以由任何有用的手段提供，例如化学或物理汽相沉积(例如热蒸发、溅射)、蒸发、喷墨印刷或半导体通道层材料经由扩散或离子注入的掺杂，以及溶液沉积。在本发明的优选实施方案中，源极和漏极包括导电氧化物或金属，和由用来沉积半导体层的相同ALD方法沉积。可以由已知的方法实现使这些电极形成图案，所述方法例如阴影掩模、助剂光刻法、负光刻法、印刷、微接触印刷和图案涂布。可以制造源极和漏极端子，使得它们几何对称或非对称。
可以以任何方式提供与栅极、源极、漏极和基材的电触点。例如，金属线、迹线(trace)、线路、互联、导体、信号通路和信号介质可以用于提供所需电连接。上述术语通常可互换，并且以从特殊到一般的顺序出现。金属线，通常铝(Al)、铜(Cu)，或Al和Cu的合金，是提供用于偶联或互联电路的信号通路的典型导体。也可以使用不同于金属的导体。
在其中另一个层覆盖所考虑的电触点的情况下，通过产生一个穿透到触点的“通路”，可以完成与电触点的连接。这种通路可以由适当的形成图案操作，例如平版印刷、蚀刻，或激光器基方法来制造。
晶体管的说明性n-通道操作涉及向栅极施加正电压，将源极接地，和向漏极施加正电压。例如，可以在操作期间向栅极和漏极施加5至40V的电压。阈值电压可以为负10至20V，尽管设备可以以更大的范围工作。电子从源极，沿着半导体薄膜流动，经过漏极流出晶体管。电子的有效迁移率可以变化，取决于特定的结构，但是对于有用的实际应用，通常应大于0.01cm2V-1s-1。当晶体管为放大-模式晶体管时，仅去除施加到栅极的正电压使晶体管中断。
其中可使用TFTs和其它设备的电子设备包括例如更复杂的电路，例如移位存储器、集成电路、逻辑电路、智能卡、存储装置、射频识别标签、有源矩阵显示器的底板、有源矩阵显示器(例如液晶或OLED)、太阳能电池、环形振荡器和互补电路，例如反相电路，与使用可用的p-型有机半导体材料，例如并五苯制造的其它晶体管结合。在有源矩阵显示器中，本发明的晶体管可以用作显示器的像素的电压维持电路的一部分。在包含TFTs的设备中，这种TFTs由本领域中已知的手段有效连接。
微电子设备的实例为有源矩阵液晶显示器(AMLCD)。一种此类设备为光电子显示器，包括具有电极和布置在电极之间的电光材料的部件。透明晶体管的连接电极可以连接到显示元件的电极，同时开关元件和显示元件彼此至少部分重叠。光电子显示元件这里理解为一种显示元件，其光学性质在电量，例如电流或电压的影响下发生变化，例如通常称为液晶显示器(LCD)的元件。所述晶体管具有充足的载流量用于在高频下转换显示元件，可以将晶体管用作液晶显示器中的开关元件。显示元件在电气术语中起由附带的晶体管充电或放电的电容器的作用。光电子显示器件可以包括许多显示元件，其自身具有晶体管，例如布置在矩阵中。某些有源矩阵像素设计，特别是提供电流驱动的显示效果的那些，在像素电路中可能需要一些晶体管和其它电气部件。
基础AMLCD电池电路的特殊实例在图24中描绘。AMLCD电池电路包括上述晶体管100，和与其电学偶联的LCD像素102。晶体管100和LCD像素102一起形成晶体管/像素电池104。在所示布局中，晶体管100通过漏极130与LCD像素102电学偶联。晶体管100的栅极144与接收晶体管100的通/断输入的行线或控制线108(也称为选择线或栅线)电学偶联。晶体管100的源极120与接收用于控制LCD像素102的信号的列线或数据线106电学偶联。每个LCD像素102也可以被视为根据显示器设计显示电容的电容器。
图25显示一种典型的像素布局，其中数据线106引向独立的源极120，控制线108引向独立的各自形成像素导体衬垫的栅极144、半导体170和漏极130。
具体实施方式
实施例
涂布装置的说明
所有以下薄膜实施例使用如图18中标明的流设置。流设置以氮气流81供给，所述氮气流已经净化去除氧气和水污染物至低于1ppm。气体由歧管引入到若干流量计，其控制吹扫气体流以及经过鼓泡器引导以选择反应性前体的气流。除了氮气供应之外，也将空气流90输送至该装置。空气被预先处理以去除水汽。
将以下流输送至ALD涂布装置：包含在氮气中稀释的金属前体的金属(锌)前体流92；包含在氮气中稀释的非金属前体或氧化剂的含氧化剂流93；仅由惰性气体组成的氮气吹扫流95。这些流的组成和流动如下所述控制。
气体鼓泡器82包含二乙基锌。气体鼓泡器83包含三甲基铝。两个鼓泡器都保持在室温下。流量计85和86分别向二乙基锌鼓泡器82和三甲基铝鼓泡器83中输送纯氮气流。鼓泡器的输出现在包含用相应的前体溶液饱和的氮气。这些输出流与从流量计87输送的氮气稀释流混合，产生金属前体流92的整体流。在以下实施例中，各流将如下：
流量计85：至二乙基锌鼓泡器流
流量计86：至三甲基铝鼓泡器流
流量计87：至金属前体稀释流
气体鼓泡器84包含室温下的用于控制的纯水(或本发明实施例的氨水)。流量计88输送纯氮气流至气体鼓泡器84，其输出表示一股饱和水蒸汽。空气流由流量计91控制。水鼓泡器输出和空气流与来自流量计89的稀释流混合，产生含氧化剂流93的整体流，其具有可调的水组成、氨组成、氧气组成和总流量。在以下实施例中，各流将如下：
流量计88：至水鼓泡器
流量计89：至氧化剂稀释流
流量计91：至空气流
流量计94控制输送至涂布装置的纯氮气流。
物流或流92、93和95然后输送至大气压涂布头，在其中它们被引出通道或微室狭槽，如图19中所示。细长通道和基材97之间存在大约0.15mm的间隙96。微室为大约2.5mm高，0.86mm宽，运行涂布头的长度，为76mm。这一构造中的反应物材料被输送至狭槽的中部并向前和向后流出。
为了进行沉积，涂布头位于一部分基材之上，然后以往复形式在基材之上移动，如箭头98所示。往复运动循环的长度为32mm。往复运动循环的运动速率为30mm/sec。
使用以下表征：
晶体管测量和分析的说明
使用本发明制造的设备的晶体管表征用Hewlett Packard HP 4156参数分析仪执行。在黑暗外罩中的空气中完成设备测试。
结果通常根据若干设备取平均值。对于各设备，漏极电流(Id)作为源极-漏极电压(Vd)对于栅极电压的各个值(Vg)的函数测量。此外，对于各设备，漏极电流作为栅极电压对于各个源极-漏极电压值的函数测量。对于大多数设备，Vg从-10V至20V波动，漏极电压保持在20V。
从数据提取的参数包括场效应迁移率(μ)，阈值电压(Vth)，和测量的漏极电流的I通/I断比率。这些测量可以在半导体薄膜上没有任何保护薄膜的基础上进行，有或没有保护薄膜产生基本相同的结果。场效应迁移率在饱和区中提取，其中Vd＞Vg-Vth。在该区域中，漏极电流由以下公式给出(参见Sze的Semiconductor Devices-Physics and Technology，JohnWiley&Sons(1981))：
I d = W 2 L μ C ox ( V g - V th ) 2
其中，W和L分别为通道宽度和长度，COX为电介质层的电容，其为电介质厚度和材料的介电常数的函数。按照该公式，饱和场效应迁移率从对√Id对Vg曲线的线性部分的直接拟合中提取。阈值电压Vth为该直接拟合的x-截距。
绘制漏极电流的对数作为栅极电压的函数的曲线。从对数Id曲线提取的参数包括I通/I断比率。I通/I断比率简单地为最大漏极电流对最小漏极电流的比率。为了请求保护的发明的目的，通/断比率由接通电流对中断电流的比率计量，所述接通电流定义为在超过阈值电压10V的栅极电压下的漏极电流，中断电流定义为晶体管处于中断状态的栅极电压下的漏极电流。以超过10V进行本实施例中的测量，这将导致测量具有很小变化。
使用的材料：
(1)导电ITO基材(在碱石灰玻璃上100nm厚，商购自MBC，产品#255)。
(2)Me3Al(商购自Aldrich Chemical Co.)。
(3)Et2Zn(商购自Aldrich Chemical Co.)
(4)氢氧化铵[氨水]，(试剂级，～29wt％氨水，购自J.T.BakerChemical Co.)
实施例1
本实施例的目的为制备具有由上述ALD涂布装置制备的电介质、半导体和保护层的TFT设备。本薄膜晶体管设备(TFT)由玻璃基材、ITO(氧化铟锡)栅极、
Figure GPA00001073331500391
厚Al2O3电介质层、
Figure GPA00001073331500392
厚ZnO层、蒸发Al金属源极/漏极和
Figure GPA00001073331500393
Al2O3保护层组成。用来制备Al2O3和ZnO层的设备已经在图5至12中详细地描述。将2.5×2.5英寸正方形(62.5mm正方形)ITO涂布玻璃片放置在本设备的压板上，由真空助推器固定就位并加热至200℃。将具有玻璃基材的压板放置在涂布头下，该涂布头引导活性前体气流。使用测微计将ITO基材和涂布头之间的空隙调整至30微米。
涂布头具有隔离的通道，其中流动：(1)惰性氮气；(2)氮气和水蒸汽的混合物；和(3)活性烷基金属蒸气(Me3Al或Et2Zn)在氮气中的混合物。借助于独立的质量流量控制计，通过鼓泡氮气经过包含在气密鼓泡器中的纯液体(Me3Al或Et2Zn)控制活性烷基金属蒸气的流速。通过调整经过鼓泡器中的纯水的氮气鼓泡速率控制水蒸汽流。涂布头的温度保持在40℃。调整独立的气体的流速至以下表1中所示的设定值，通过摆动涂布头横跨基材达到规定的循环数，开始涂布工艺。以下表2中示出具有ITO栅电极和ALD-涂布的电介质、半导体和保护层的上述设备(试样1)的电气测验结果。
表1
Figure GPA00001073331500401
·所有流值以sccm计(标准立方厘米/分钟)。
·**水中的29wt％NH3
实施例2
本实施例的目的为制备具有由用于电介质和半导体层的相同ALD涂布系统制备的In掺杂ZnO的透明导电栅极的TFT设备。该设备具有以下剖面组成：玻璃基材/In掺杂ZnO栅极/Al2O3电介质/ZnO半导体/Al源极和漏极。In掺杂ZnO栅极，层7A，按照ZnO半导体层制备，除了将三甲基铟蒸汽流以40sccm的流速加入到二乙基锌流中，并且该层增长至大约
Figure GPA00001073331500402
厚。In掺杂ZnO栅极层的电阻率测定为3.3E-02欧姆*cm。然后使用表1中规定的设定值将Al2O3电介质层(7B)和ZnO半导体层(7C)涂布在层7A的顶部上。通过阴影掩模将铝源极和漏极接点蒸发到层7C顶部上，产生具有50、100或150μm通道长度和600μm通道宽度的薄膜晶体管。光刻工艺用来隔离基材上的设备，产生ZnO的岛。以下表2中示出具有In掺杂ZnO栅极的上述设备(试样2)的电气测验结果。
实施例3
本实施例的目的为制备具有由用于电介质、半导体和保护层的相同ALD涂布系统制备的In掺杂ZnO的透明导电栅极的TFT设备。该设备具有以下剖面组成：玻璃基材/In掺杂ZnO栅极/Al2O3电介质/ZnO半导体/Al源极和漏极/Al2O3保护层。如实施例2制备试样并进行电学测试，和随后使用ALD涂布系统和以上表1中对于保护层列出的条件施加保护层。然后再次对试样进行电学测试。以下表2中示出具有In掺杂ZnO栅极的上述设备(试样3)的电气测验结果，并与除了没有保护层之外相同的试样2的那些测验结果比较。
表2
  试样   平均迁移率(cm2/Vs)   平均I通/I断
  1(具有ITO栅极和ALD沉积的电介质、半导体和保护层的设备)   5.3   4×108
  2(具有ALD沉积的栅极、电介质和半导体层的设备)   5.0   6×108
  3(具有ALD沉积的栅极、电介质、半导体和保护层的设备)   4.9   8×107
表2中的数据表明该设备作为场效应晶体管全部工作良好，迁移率为5cm2/Vs，电流通/断比率超过1×107。试样2和3的数据另外显示根据本研究中的大气压原子层沉积设备产生的InZnO层是充分导电的，使得其作为TFT设备中的栅极工作良好。
部件清单
1系统的气态材料的连续供应
2基材通道区域之上的第一分子前体的第一通道流
3基材和多通道流的相对运动
4通道区域之上的具有惰性气体的第二通道流
5基材和多通道流的相对运动
6通道区域之上的第二分子前体的第三通道流
7基材和多通道流的相对运动
8通道区域之上的具有惰性气体的第四通道流
9基材和多通道流的相对运动
10沉积设备
11平行的多通道流
12输出通道
14、16、18进气口
15顺序
20基材
21a、21b、21c、21d基材部分
22隔断
24出气口
26排气口
28a、28b、28c气体源
30执行器
32供给管线
36输出面
38重新引导板
40孔口
42隔板
44输送板
46a、46b、46c管道
48重新引导室
50室
部件清单-续
52移动发动机
54移动子系统
56控制逻辑处理器
58挡板
60原子层沉积(ALD)方法
62网片传送带
64沉积设备移动
66网片基材
70原子层沉积(ALD)方法
72扩散层
74基材载体
81氮气流
82、83、84气体鼓泡器
85、86、87、88、89流量计
90空气流
91流量计
92金属前体流
93含氧化剂流
94流量计
95氮气吹扫流
96间隙
97示例基材
98箭头
100晶体管
102LCD像素
104晶体管/像素电池
106列或数据线
108行或控制线
120源电极
128基材
130漏电极
部件清单-续
144栅电极
156栅极电介质
170半导体
175保护层
200入口部分
202a、202b入口部分模块
202c、202d入口部分模块
220涂布部分
222a、222b涂布部分模块
222c、222d、222e涂布部分模块
232a适合于第一薄膜材料的模块
232b适合于第二薄膜材料的模块
232c适合于第三薄膜材料的模块
240出口部分
252输出开口
254排气口
332a第一薄膜材料的薄膜
332b第二薄膜材料的薄膜
332c第三薄膜材料的薄膜
D距离
F1、F2、F3、F4气流
FI、FO、FM、FE气流
H通道高度
I惰性气态材料
L通道长度
M第二反应物气态材料
O第一反应物气态材料
R箭头
W通道宽度
XX距离

Claims (24)

1.一种制造薄膜晶体管的方法，该薄膜晶体管包括至少五个层，包括栅极层、电介质层、通道层、源极-漏极层和保护层，其中五个层的至少三个由基本在大气压下或高于大气压下进行的原子层沉积方法在基材上形成，其中沉积期间基材的温度低于300℃，并且其中原子层沉积方法包括同时引导一系列气流通过与基材间隔开的多个输出口，该一系列气流依次包括至少第一反应性气态材料、惰性吹扫气体和第二反应性气态材料，并且相对于多个输出口，在一个方向中移动基材，使得基材上的任一点经历第一、第二和第三气态材料的顺序，由此该顺序通过原子层沉积形成层。
2.权利要求1的方法，其中在沉积通道层期间，第一反应性气态材料为包括锌和有机基团两者的挥发性有机锌前体化合物，以产生氧化锌基薄膜半导体。
3.权利要求2的方法，其中挥发性受体掺杂剂前体在通道层形成期间被引入第一反应性气态材料、第二反应性气态材料、惰性吹扫气体或另外的辅助气态材料气流中，由此挥发性受体掺杂剂前体反应并作为受体掺杂剂结合进入n-型氧化锌基薄膜半导体。
4.权利要求3的方法，其中挥发性受体掺杂剂前体包括选自N、P、As、Li、Na、K、Cu、Ag或其混合物的元素。
5.权利要求3的方法，其中挥发性受体掺杂剂前体包括NO、N2O、NO2或氨形式的氮。
6.权利要求1的方法，其中栅极层、栅极层的电介质层、通道层、源极-漏极层和保护层由原子层沉积方法产生。
7.权利要求1的方法，其中电介质层、通道层和保护层由原子层沉积方法产生。
8.权利要求1的方法，其中栅极层、电介质层、通道层和保护层由原子层沉积方法产生。
9.权利要求1的方法，其中所述五个层的至少三个为氧化物层。
10.权利要求1的方法，其中栅极层由原子层沉积方法产生，栅极层为掺杂有选自铟、铝、硼和氟的元素的氧化锌。
11.权利要求1的方法，其中源极-漏极层由原子层沉积方法产生，源极-漏极层为掺杂有选自铟、铝、硼和氟的元素的氧化锌。
12.权利要求1的方法，其中栅极层由原子层沉积方法产生，栅极层为金属，并且其中源极-漏极层由源极漏极层沉积方法产生，源极-漏极层为金属。
13.权利要求1的方法，其中一系列气流由沉积设备提供，从朝向基材的平面上看该沉积设备包括沉积设备输出面中的一系列平行的开放的细长输出口，所述输出口与基材紧密接近地定位，所述输出面距离经历沉积的基材表面在1mm内。
14.权利要求13的方法，其中基材的给定区域暴露于通道中的气流少于100毫秒，并且基材对沉积设备的相对运动的速率为至少0.1cm/sec。
15.权利要求13的方法，其中沉积设备进一步包括第一和第二反应性气态材料的基本平行的细长输出口之间的排气口。
16.权利要求15的方法，其中一种或多种气态材料至薄膜沉积用基材表面的流提供至少部分将输送头的沉积输出面与基材表面分开的力。
17.权利要求1的方法，其中基材或基材的载体包括移动网片，其中载体保持基材表面处于沉积设备输出面的0.3mm内的间距。
18.权利要求1的方法，包括用于在基材上薄膜沉积固体材料的沉积系统，该沉积系统顺序包括：
(A)入口部分；
(B)涂布部分，包括：
(i)分别为多种气态材料提供的多个源，包括至少分别为第一、第二和第三气态材料提供的第一、第二和第三源；
(ii)向接收薄膜沉积的基材输送多种气态材料的输送头，该输送头包括：
(a)多个入口，包括至少分别接收第一、第二和第三气态材料的第一、第二和第三入口；和
(b)沉积输出面，其与基材隔开一定距离并且包括为第一、第二和第三气态材料各自提供的多个基本平行的细长输出口，其中输送头被设计用来从沉积输出面的输出口同时输送第一、第二和第三气态材料；
(C)出口部分；
(D)仅以单向通过方式移动基材通过涂布部分的装置；和
(E)在薄膜沉积期间保持输送头的沉积输出面和基材表面之间距离基本一致的装置，其中涂布部分中的输送头被设计用来向用于薄膜沉积的基材表面提供一种或多种气态材料的流，也提供将输送头的沉积输出面与基材表面分离的至少部分力，其中任选地入口部分和/或出口部分各自包括具有多个非沉积输出口的非沉积输出面，所述非沉积输出口被设计用来在基材通过沉积系统的至少部分期间向基材表面提供非反应性气体的气流。
19.权利要求18的方法，其中涂布部分由多个沉积模块组成，其中多个模块中的每个沉积模块至少部分参与涂布部分的沉积工作，并且其中任选地入口部分和/或出口部分由多个非沉积模块组成，其中多个非沉积模块中的每个非沉积模块分别至少部分参与入口或出口部分的输送和/或任选的物理处理工作。
20.权利要求19的方法，其中涂布部分由至少第一和第二沉积模块组成，并且其中第一沉积模块形成不同于由第二沉积模块形成的薄膜的组成的薄膜。
21.权利要求1的方法，其中该方法用来制造薄膜晶体管中的半导体，其中薄膜包括氧化锌基材料，该方法包括在300℃或更低温度下在基材上形成至少一个氧化锌基材料层，其中氧化锌基材料为至少两种反应性气体的反应产物，第一反应性气体包括有机锌前体化合物，第二反应性气体包括反应性含氧气态材料，其中该方法进一步包括形成间隔开的源极和漏极，其中源极和漏极由n-型氧化锌基薄膜半导体隔开和电连接；和形成与n-型氧化锌基薄膜半导体间隔开的栅极。
22.权利要求21的方法，不必需按顺序地包括以下步骤：
提供基材；
在基材之上提供栅极材料；
在栅极材料之上提供电介质层；
在栅极电介质之上形成n-型氧化锌基薄膜半导体；和
相邻于n-型氧化锌基薄膜半导体提供源极和漏极。
23.一种电子设备，包括根据权利要求22制造的许多薄膜晶体管，其中该电子设备选自集成电路、有源矩阵显示器、太阳能电池、有源矩阵成像器、传感器和rf价格、识别或库存标签。
24.一种制造薄膜晶体管的方法，该薄膜晶体管包括基材、栅极、栅极电介质、半导体、保护层和源极和漏极，其中栅极电介质、半导体以及保护层、栅极或源极和漏极的至少一个各自由一种方法形成，其中沉积方法为基本在大气压下或高于大气压下进行的原子层沉积(ALD)方法，其中沉积期间基材的温度低于300℃，和其中ALD方法包括同时引导一系列气流通过与基材间隔开的多个输出口，所述一系列气流依次包括至少第一反应性气态材料、惰性吹扫气体和第二反应性气态材料，和相对于多个输出口在一个方向中移动基材，并使得基材上的任一点经历第一、第二和第三气态材料的顺序，由此该顺序通过原子层沉积形成层。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102021535A (zh) * 2010-12-21 2011-04-20 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 铝掺杂氧化锌透明导电薄膜的低温制备方法
CN106415876B (zh) * 2014-01-21 2018-06-26 应用材料公司 允许低压力工具替换的薄膜封装处理系统和工艺配件
CN110382737A (zh) * 2017-03-14 2019-10-25 伊斯曼柯达公司 带有模块化沉积头的沉积系统

Families Citing this family (43)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11136667B2 (en) * 2007-01-08 2021-10-05 Eastman Kodak Company Deposition system and method using a delivery head separated from a substrate by gas pressure
US7789961B2 (en) * 2007-01-08 2010-09-07 Eastman Kodak Company Delivery device comprising gas diffuser for thin film deposition
US8398770B2 (en) * 2007-09-26 2013-03-19 Eastman Kodak Company Deposition system for thin film formation
US8211231B2 (en) * 2007-09-26 2012-07-03 Eastman Kodak Company Delivery device for deposition
US7972898B2 (en) * 2007-09-26 2011-07-05 Eastman Kodak Company Process for making doped zinc oxide
US20090081360A1 (en) * 2007-09-26 2009-03-26 Fedorovskaya Elena A Oled display encapsulation with the optical property
EP2159304A1 (en) * 2008-08-27 2010-03-03 Nederlandse Organisatie voor toegepast- natuurwetenschappelijk onderzoek TNO Apparatus and method for atomic layer deposition
FR2944140B1 (fr) * 2009-04-02 2011-09-16 Commissariat Energie Atomique Dispositif de detection d'image electronique
WO2010151430A1 (en) * 2009-06-22 2010-12-29 Arkema Inc. Chemical vapor deposition using n,o polydentate ligand complexes of metals
GB0916700D0 (en) * 2009-09-23 2009-11-04 Nanoco Technologies Ltd Semiconductor nanoparticle-based materials
EP2494594B1 (en) 2009-10-29 2020-02-19 Semiconductor Energy Laboratory Co. Ltd. Semiconductor device
US8691675B2 (en) * 2009-11-25 2014-04-08 International Business Machines Corporation Vapor phase deposition processes for doping silicon
EP2360293A1 (en) 2010-02-11 2011-08-24 Nederlandse Organisatie voor toegepast -natuurwetenschappelijk onderzoek TNO Method and apparatus for depositing atomic layers on a substrate
EP2362411A1 (en) 2010-02-26 2011-08-31 Nederlandse Organisatie voor toegepast -natuurwetenschappelijk onderzoek TNO Apparatus and method for reactive ion etching
JP5569084B2 (ja) * 2010-03-25 2014-08-13 セイコーエプソン株式会社 画像表示装置および画像表示方法
US8865259B2 (en) 2010-04-26 2014-10-21 Singulus Mocvd Gmbh I.Gr. Method and system for inline chemical vapor deposition
US8728860B2 (en) 2010-09-03 2014-05-20 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method for manufacturing semiconductor device
US20120073568A1 (en) * 2010-09-23 2012-03-29 Applied Nanstructured Solutions, Llc. Methods for in situ deposition of coatings and articles produced using same
US8133806B1 (en) 2010-09-30 2012-03-13 S.O.I.Tec Silicon On Insulator Technologies Systems and methods for forming semiconductor materials by atomic layer deposition
US8486192B2 (en) 2010-09-30 2013-07-16 Soitec Thermalizing gas injectors for generating increased precursor gas, material deposition systems including such injectors, and related methods
KR101565920B1 (ko) * 2010-10-21 2015-11-05 비코 에이엘디 인코포레이티드 원자층 증착을 이용한 장치상의 배리어 층 형성
EP2481830A1 (en) * 2011-01-31 2012-08-01 Nederlandse Organisatie voor toegepast -natuurwetenschappelijk onderzoek TNO Apparatus for atomic layer deposition.
KR101192221B1 (ko) * 2011-03-25 2012-10-17 서울대학교산학협력단 산화아연 박막 트랜지스터 및 이의 제조방법
JP5933895B2 (ja) * 2011-11-10 2016-06-15 株式会社半導体エネルギー研究所 半導体装置および半導体装置の作製方法
WO2013078040A1 (en) 2011-11-23 2013-05-30 Corning Incorporated Vapor deposition systems and processes for the protection of glass sheets
CN103165454B (zh) * 2011-12-12 2016-08-17 中芯国际集成电路制造(北京)有限公司 半导体器件及其制造方法
US9054255B2 (en) * 2012-03-23 2015-06-09 Sunpower Corporation Solar cell having an emitter region with wide bandgap semiconductor material
US8653516B1 (en) 2012-08-31 2014-02-18 Eastman Kodak Company High performance thin film transistor
CN102953048B (zh) * 2012-11-13 2015-03-04 西安交通大学 一种纳米掺杂结构及其制备方法
US20140206137A1 (en) * 2013-01-23 2014-07-24 David H. Levy Deposition system for thin film formation
KR101933727B1 (ko) * 2013-08-26 2018-12-31 연세대학교 산학협력단 원자층 증착법으로 산화물 박막의 일부를 할로겐 원소로 도핑할 수 있는 할로겐 도핑 소스, 상기 할로겐 도핑 소스의 제조 방법, 상기 할로겐 원소 소스를 이용하여 원자층 증착법으로 산화물 박막의 일부를 할로겐으로 도핑하는 방법, 및 상기 방법을 이용하여 형성된 할로겐 원소가 도핑된 산화물 박막
TWI480406B (zh) * 2013-11-28 2015-04-11 Metal Ind Res & Dev Ct 鍍膜設備及輸送模組
JP6228444B2 (ja) * 2013-12-06 2017-11-08 東京エレクトロン株式会社 有機ｅｌ表示装置およびその製造方法
KR102244070B1 (ko) * 2014-01-07 2021-04-26 삼성디스플레이 주식회사 기상 증착 장치, 기상 증착 방법 및 유기 발광 표시 장치 제조 방법
JP2016001722A (ja) * 2014-04-08 2016-01-07 株式会社半導体エネルギー研究所 半導体装置及び該半導体装置を含む電子機器
KR102420015B1 (ko) * 2015-08-28 2022-07-12 삼성전자주식회사 Cs-ald 장치의 샤워헤드
CN108028297A (zh) 2015-09-15 2018-05-11 加利福尼亚大学董事会 氧化锌在氮化镓上的多步沉积
US10400332B2 (en) * 2017-03-14 2019-09-03 Eastman Kodak Company Deposition system with interlocking deposition heads
CN107604340B (zh) * 2017-08-31 2023-09-01 安徽光智科技有限公司 化学气相沉积炉
CN112447855A (zh) * 2019-09-03 2021-03-05 北京大学 一种薄膜晶体管的制备方法
EP4076726A4 (en) * 2019-12-18 2024-02-14 DEVICE AND METHOD FOR THIN FILM DEPOSITION
JP7098677B2 (ja) * 2020-03-25 2022-07-11 株式会社Kokusai Electric 基板処理装置、半導体装置の製造方法及びプログラム
US20230047186A1 (en) * 2021-08-13 2023-02-16 Nano-Master, Inc. Apparatus and Methods for Roll-to-Roll (R2R) Plasma Enhanced/Activated Atomic Layer Deposition (PEALD/PAALD)

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI57975C (fi) * 1979-02-28 1980-11-10 Lohja Ab Oy Foerfarande och anordning vid uppbyggande av tunna foereningshinnor
US4430149A (en) * 1981-12-30 1984-02-07 Rca Corporation Chemical vapor deposition of epitaxial silicon
JPS5941470A (ja) * 1982-08-31 1984-03-07 Shimadzu Corp 多室形薄膜作成装置
US7563715B2 (en) * 2005-12-05 2009-07-21 Asm International N.V. Method of producing thin films
US20050084610A1 (en) * 2002-08-13 2005-04-21 Selitser Simon I. Atmospheric pressure molecular layer CVD
US6821563B2 (en) * 2002-10-02 2004-11-23 Applied Materials, Inc. Gas distribution system for cyclical layer deposition
JP4108633B2 (ja) * 2003-06-20 2008-06-25 シャープ株式会社 薄膜トランジスタおよびその製造方法ならびに電子デバイス
US20060003485A1 (en) * 2004-06-30 2006-01-05 Hoffman Randy L Devices and methods of making the same
US7265003B2 (en) * 2004-10-22 2007-09-04 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Method of forming a transistor having a dual layer dielectric
JP4803578B2 (ja) * 2005-12-08 2011-10-26 東京エレクトロン株式会社 成膜方法
JP2009531535A (ja) * 2006-03-03 2009-09-03 ガードギール，プラサード 薄膜の広範囲多層原子層の化学蒸着処理のための装置および方法
US11136667B2 (en) * 2007-01-08 2021-10-05 Eastman Kodak Company Deposition system and method using a delivery head separated from a substrate by gas pressure
US20080296567A1 (en) * 2007-06-04 2008-12-04 Irving Lyn M Method of making thin film transistors comprising zinc-oxide-based semiconductor materials

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102021535A (zh) * 2010-12-21 2011-04-20 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 铝掺杂氧化锌透明导电薄膜的低温制备方法
CN106415876B (zh) * 2014-01-21 2018-06-26 应用材料公司 允许低压力工具替换的薄膜封装处理系统和工艺配件
CN110382737A (zh) * 2017-03-14 2019-10-25 伊斯曼柯达公司 带有模块化沉积头的沉积系统
CN110382737B (zh) * 2017-03-14 2021-09-07 伊斯曼柯达公司 一种用于薄膜沉积系统的沉积单元

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CN101809190B (zh) 2013-10-16
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US7851380B2 (en) 2010-12-14

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