CN110164753B - 制造氧化物膜的设备和方法及包括该氧化物膜的显示设备 - Google Patents

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Abstract

公开了一种制造氧化物膜的设备和方法及包括该氧化物膜的显示设备。其中包括具有不同蒸气压的多个有机金属的氧化物膜形成在基板上并且具有均匀的成分和厚度。该制造氧化物膜的设备包括：下部腔室；基座；腔室盖，其包括第一气体注入口和一个或多个第二气体注入口；气体分配模块；第一源容器模块，其连接至第一气体注入口，用于提供具有第一蒸气压的第一源气体；第一载气供应模块，其给第一源容器模块供应第一载气；第二源容器模块，其连接至第一气体注入口，用于提供具有与第一蒸气压不同的第二蒸气压的第二源气体；推动气体供应模块，其给第二源容器模块与第一气体注入口之间的气体通路供应推动气体；反应气体供应模块；和吹扫气体供应模块。

Description

制造氧化物膜的设备和方法及包括该氧化物膜的显示设备
相关申请的交叉引用
本申请要求于2018年2月14日提交的韩国专利申请No.10-2018-0018599的权益，通过引用将该申请并入于此，如同完全在此阐述一样。
技术领域
本公开内容涉及一种制造氧化物膜的设备和方法及包括该氧化物膜的显示设备。
背景技术
氧化物膜、有机金属氧化物膜或金属氧化物膜(下文中，每一个都称为氧化物膜)用作设置在显示设备、太阳能电池或半导体发光装置的基板上的钝化层、透明导电层或半导体层。氧化物膜通过溅射沉积方法或有机金属化学气相沉积(MOCVD)方法形成在基板上。近来，正在对均匀控制沉积在基板上的氧化物膜的厚度和材料成分的MOCVD方法以及通过使用MOCVD方法制造氧化物膜的设备进行研究和开发。
相关技术的MOCVD方法给分别存储用于形成氧化膜的不同有机金属源材料的多个源供应设备供应相同的载气，并且将从多个源供应设备供应的多个源气体注入到反应室中，由此在基板上形成氧化物膜(专利文献1和专利文献2)。
然而，为了在具有与第五代基板(例如，1100mm×1250mm)对应的尺寸或更大尺寸的基板上沉积(或吸附)具有均匀的成分和厚度的氧化物膜，相关技术的MOCVD方法需要相对长时间的注入和吹扫源气体的工艺，因而，由于较低的沉积速度，生产率降低。由于该原因，难以将相关技术的MOCVD方法应用于制造大尺寸基板的工艺(特别是，制造显示设备的工艺)。
此外，用于形成氧化物膜的多个源气体的蒸气压具有不同的值。例如，多个源气体中的一些源气体具有几Torr至几十Torr的蒸气压，而其他源气体可具有几百Torr(1Torr＝101325/760Pa)的蒸气压。在通过将具有不同蒸气压的多个源气体中的每一个随着载气注入到反应室中来在基板上形成氧化物膜的情形中，难以精细控制注入到反应室中的多个源气体中的每一个的注入速率(或源流速)。例如，在通过使用相同的载气控制具有不同蒸气压的源气体中的每一个的注入速率的情形中，注入到反应室中的一个源气体的注入速率(或源流速)可与注入到此的另一源气体的注入速率差几百倍，由于该原因，不能均匀控制源气体的流速，特别是，不可能控制具有几百Torr的蒸气压的源气体的流速和/或密度。
因此，由于具有不同蒸气压的源气体的非均匀注入速率，形成在基板上的氧化物膜的成分或厚度是不均匀的。
[现有技术参考]
[专利文献]
1.韩国专利公开No.10-2015-0019623
2.韩国专利公开No.10-2010-0017554
发明内容
因此，本公开内容旨在提供一种其中基本上克服了由于相关技术的局限性和缺点而导致的一个或多个问题的制造氧化物膜的设备和方法及包括该氧化物膜的显示设备。
本公开内容的一方面旨在提供一种制造氧化物膜的设备和方法，其在基板上形成包括具有不同蒸气压的多个有机金属的氧化物膜，以具有均匀的成分和厚度。
本公开内容的另一方面旨在提供一种包括具有均匀的成分和厚度的氧化物膜的显示设备。
在下面的描述中将部分列出本公开内容的其它优点和特征，这些优点和特征的一部分在研究以下内容时对于本领域普通技术人员将变得显而易见或者可通过本公开内容的实践领会到。本公开内容的这些目的和其他优点可通过说明书及其权利要求书以及附图中特别指出的结构来实现和获得。
为了实现这些和其他优点并根据本公开内容的目的，如在此具体和概括描述的，根据独立权利要求，提供了一种用于制造氧化物膜的设备和一种制造氧化物膜的方法。在从属权利要求中描述了另外的实施方式。在一个或多个实施方式中，提供了一种用于制造氧化物膜的设备，所述设备包括：下部腔室，所述下部腔室包括反应空间；基座，所述基座安装在所述反应空间中以支撑基板；腔室盖，所述腔室盖包括第一气体注入口和一个或多个第二气体注入口并且密封所述反应空间；气体分配模块，所述气体分配模块安装在所述腔室盖中以面对所述基座并且连接至所述第一气体注入口和所述一个或多个第二气体注入口；第一源容器模块，所述第一源容器模块连接至所述第一气体注入口，用于提供具有第一蒸气压的第一源气体；第一载气供应模块，所述第一载气供应模块给所述第一源容器模块供应第一载气；第二源容器模块，所述第二源容器模块连接至所述第一气体注入口，用于提供具有与所述第一蒸气压不同的第二蒸气压的第二源气体；推动气体供应模块，所述推动气体供应模块给所述第二源容器模块与所述第一气体注入口之间的气体通路供应推动气体；反应气体供应模块，所述反应气体供应模块给所述一个或多个第二气体注入口供应反应气体；和吹扫气体供应模块，所述吹扫气体供应模块给所述第一气体注入口供应吹扫气体。
所述氧化物膜制造设备可进一步包括：第三源容器模块，所述第三源容器模块连接至所述第一气体注入口，用于提供具有与所述第二蒸气压不同的第三蒸气压的第三源气体；和第二载气供应模块，所述第二载气供应模块给所述第三源容器模块供应第二载气，其中通过所述第二载气控制供应至所述第一气体注入口的所述第三源气体的流速。
所述氧化物膜制造设备可进一步包括：第四源容器模块，所述第四源容器模块连接至所述第一气体注入口，用于提供具有与所述第二蒸气压不同的第四蒸气压的第四源气体；和第三载气供应模块，所述第三载气供应模块给所述第四源容器模块供应第三载气，其中通过所述第三载气控制供应至所述第一气体注入口的所述第四源气体的流速。
在本公开内容的另一个方面中，提供了一种用于制造氧化物膜的设备，所述设备包括：下部腔室，所述下部腔室包括反应空间；腔室盖，所述腔室盖包括气体注入口并且密封所述反应空间；源容器模块，所述源容器模块连接至所述气体注入口，用于提供源气体；和推动气体供应模块，所述推动气体供应模块给所述源容器模块与所述气体注入口之间的气体通路供应推动气体。
所述源气体具有等于或大于200Torr的蒸气压，并且供应至所述气体注入口的所述源气体的密度控制为3％或更小。
在本公开内容的另一个方面中，提供了一种通过使用所述用于制造氧化物膜的设备在基板上制造氧化物膜的方法。
在本公开内容的另一个方面中，提供了一种制造氧化物膜的方法，所述方法包括：通过使用连接至处理腔室的第一气体注入口的第一源容器模块产生具有第一蒸气压的第一源气体；通过使用连接至所述第一气体注入口的第二源容器模块产生具有与所述第一蒸气压不同的第二蒸气压的第二源气体；给所述第一源容器模块供应第一载气，以将所述第一源气体供应至所述第一气体注入口；给所述第二源容器模块与所述第一气体注入口之间的气体通路供应推动气体，以将所述第二源气体供应至所述第一气体注入口；给所述处理腔室的一个或多个第二气体注入口供应反应气体；给所述第一气体注入口供应吹扫气体；和将所述第一源气体、所述第二源气体、所述反应气体和所述吹扫气体分配至基板。
所述方法可进一步包括：通过使用连接至所述第一气体注入口的第三源容器模块产生具有与所述第二蒸气压不同的第三蒸气压的第三源气体；和给所述第三源容器模块供应第二载气，以将所述第三源气体供应至所述第一气体注入口，其中可通过所述第二载气控制供应至所述第一气体注入口的所述第三源气体的流速，并且所述第一源气体、所述第二源气体、所述反应气体和所述吹扫气体的分配可包括将所述第三源气体分配至所述基板。
在本公开内容的另一个方面中，提供了一种显示设备，包括通过使用所述用于制造氧化物膜的设备或所述制造氧化物膜的方法设置在基板上的氧化物膜。
在本公开内容的另一个方面中，提供了一种显示设备，包括：基板和所述基板上的薄膜晶体管，其中所述薄膜晶体管包括：所述基板上的氧化物半导体层；与所述氧化物半导体层绝缘的栅极电极，所述栅极电极的至少一部分与所述氧化物半导体层重叠；连接至所述氧化物半导体层的源极电极；和与所述源极电极分隔开并且连接至所述氧化物半导体层的漏极电极，所述氧化物半导体层是通过使用所述用于制造氧化物膜的设备或所述制造氧化物膜的方法形成的。
所述氧化物半导体层可包括：所述基板上的氢阻挡层；和所述氢阻挡层上的有源层，所述氢阻挡层或所述有源层可通过使用所述用于制造氧化物膜的设备或所述制造氧化物膜的方法形成。
所述显示设备可进一步包括所述基板与所述氧化物半导体层之间的遮光层，其中所述遮光层可通过使用所述用于制造氧化物膜的设备或所述制造氧化物膜的方法形成。
根据本公开内容的制造氧化物膜的设备和方法在基板上形成包括具有不同气压的多个有机金属的氧化物膜，以具有均匀的成分和厚度。
根据本公开内容的显示设备可包括具有均匀成分和厚度的氧化物膜或包括具有均匀成分和厚度的氧化物半导体层的薄膜晶体管。
除了本发明的前述目的以外，本发明的其他特征和优点将在下面描述，但本领域技术人员将从下面的描述清楚理解到。
应当理解，本公开内容前面的概括描述和下面的详细描述都是例示性的和解释性的，旨在对要求保护的本公开内容提供进一步的解释。
附图说明
给本公开内容提供进一步理解并并入本申请组成本申请一部分的附图图解了本公开内容的实施方式，并与说明书一起用于解释本公开内容的原理。
在附图中：
图1是图解根据本公开内容一实施方式的用于制造氧化物膜的设备的示图；
图2是图解图1中所示的处理腔室的示图；
图3是图解根据本公开内容一实施方式的制造氧化物膜的方法的示图；
图4是图解基于根据本公开内容一实施方式的制造氧化物膜的方法，氧化物膜的膜形成机理的示图；
图5是描述根据本公开内容另一实施方式的制造氧化物膜的方法的示图；
图6是描述根据本公开内容另一实施方式的制造氧化物膜的方法的示图；
图7是图解基于根据本公开内容另一实施方式的制造氧化物膜的方法，氧化物膜的膜形成机理的示图；
图8是图解在根据本公开内容一实施方式的用于制造氧化物膜的设备中，根据另一实施方式的处理腔室的示图；
图9是根据本公开内容一实施方式的薄膜晶体管的剖面图；
图10是根据本公开内容一实施方式的薄膜晶体管的另一剖面图；
图11是根据本公开内容一实施方式的显示设备的示意性剖面图。
具体实施方式
现在将详细参照本公开内容的示例性实施方式，附图中图解了这些实施方式的一些例子。只要可能，将在整个附图中使用相同的参考标记表示相同或相似的部分。将通过参照附图描述的以下实施方式阐明本公开内容的优点和特征以及其实现方法。然而，本公开内容可以以不同的形式实施，不应解释为限于在此列出的实施方式。而是，提供这些实施方式是为了使该公开内容全面和完整，并将本公开内容的范围充分地传递给本领域技术人员。另外，本公开内容仅由权利要求的范围限定。
为了描述本公开内容的实施方式而在附图中公开的形状、大小、比例、角度和数量仅仅是示例，因而本公开内容不限于图解的细节。相似的参考标记通篇指代相似的要素。在下面的描述中，当确定对相关已知技术的详细描述会不必要地使本公开内容的重点模糊不清时，将省略该详细描述。
在本申请中使用“包括”、“具有”和“包含”进行描述的情况下，可添加其他部分，除非使用了“仅”。单数形式的术语可包括复数形式，除非有相反指示。
在解释一要素时，尽管没有明确说明，但该要素应解释为包含误差范围。
在描述位置关系时，例如，当两部分之间的位置关系被描述为“在……上”、“在……上方”、“在……下方”和“在……之后”时，可在这两部分之间设置一个或多个其他部分，除非使用了“正好”或“直接”。
在描述时间关系时，例如，当时间顺序被描述为“在……之后”、“随后”、“接下来”和“在……之前”时，可包括不连续的情况，除非使用了“正好”或“直接”。
将理解到，尽管在此可使用术语“第一”、“第二”等来描述各种要素，但这些要素不应被这些术语限制。这些术语仅仅是用来将一要素与另一要素区分开。例如，在不背离本公开内容的范围的情况下，第一要素可能被称为第二要素，类似地，第二要素可能被称为第一要素。
术语“至少一个”应当理解为包括相关所列项目中的一个或多个的任意组合和所有组合。例如，“第一项目、第二项目和第三项目中的至少一个”可表示选自第一项目、第二项目和第三项目中的两个或更多个项目的所有组合以及第一项目、第二项目或第三项目。
本领域技术人员能够充分理解到，本公开内容各实施方式的特征可彼此部分或整体地结合或组合，且可在技术上彼此进行各种互操作和驱动。本公开内容的实施方式可彼此独立实施，或者以相互依赖的关系共同实施。
下文中，将参照附图详细描述根据本公开内容的制造氧化物膜的设备和方法及包括该氧化物膜的显示设备的实施方式。在给每幅图的要素添加参考标记时，尽管相同的要素显示在其他图中，但相似的参考标记可指代相似的要素。
图1是图解根据本公开内容一实施方式的用于制造氧化物膜的设备的示图，图2是图解图1中所示的处理腔室的示图。
参照图1和图2，根据本公开内容一实施方式的用于制造氧化物膜的设备(或氧化物膜制造设备)可基于源气体、反应气体和吹扫气体在设置于反应空间(或处理空间)中的基板S上形成氧化物膜、金属氧化物膜或有机金属氧化物膜(下文中，每一个都称为氧化物膜)。就是说，根据本公开内容一实施方式的氧化物膜制造设备可在标准低压(或低真空)环境中基于各自供应至反应空间的源气体、反应气体和吹扫气体，通过有机金属化学气相沉积(MOCVD)工艺在基板S上形成具有高密度和高纯度的氧化物膜。根据一实施方式的氧化物膜可以是设置在显示设备、太阳能电池或半导体发光装置的基板上的钝化层、透明导电层或半导体层。例如，用于形成氧化物半导体层的氧化物膜可包括IGZO(InGaZnO)、IGZTO(InGaZnSnO)、IZO(InZnO)或IGO(InGaO)。例如，用于形成透明导电层的氧化物膜可包括IZO(InZnO)。此外，用于形成钝化层的氧化物膜可包括GZO(GaZnO)。
根据本公开内容一实施方式的氧化物膜制造设备可包括处理腔室100、第一源容器模块210、第一载气供应模块220、第二源容器模块230、推动气体(force gas)供应模块240、反应气体供应模块250和吹扫气体供应模块260。此外，根据本公开内容一实施方式的氧化物膜制造设备可进一步包括气体注入管GIP和源气体管线SGPL。在此，第一源容器模块210、第一载气供应模块220、第二源容器模块230和推动气体供应模块240可构成源气体供应单元，反应气体供应模块250可构成反应气体供应单元，吹扫气体供应模块260可构成吹扫气体供应单元。
处理腔室100可基于各自从源容器模块210和230以及气体供应模块220、240、250和260供应至具有低压环境的反应空间中的源气体、反应气体和吹扫气体，通过MOCVD工艺在基板S上形成氧化物膜。根据一实施方式的处理腔室100可通过源气体注入工艺、源气体吹扫工艺、反应气体注入工艺和反应气体吹扫工艺在基板S上形成氧化物膜。在该情形中，源气体注入工艺、源气体吹扫工艺、反应气体注入工艺和反应气体吹扫工艺中的每一个的时间可设为一秒或更少(例如，0.3秒至0.7秒)，从而具有
Figure BDA0001956405240000081
/min(2.0nm/min)或更大的沉积速度，用来提高生产率。
根据一实施方式的处理腔室100可包括下部腔室110、基座120、腔室盖130和气体分配模块140。
下部腔室110可提供用于沉积氧化物膜的反应空间。下部腔室110可包括基板S通过其移进或移出的栅阀(gate valve)。此外，下部腔室110可包括用于从反应空间排出气体的排气口111。
基座120可安装在下部腔室110的反应空间中并且可支撑基板S。例如，基座120可支撑一个大尺寸基板S，在该情形中，一个大尺寸基板S可具有第五代基板(例如，1100mm×1250mm)的尺寸或更大。作为另一示例，基座120可支撑至少一个基板S，在该情形中，该至少一个基板S具有小于第五代基板的尺寸。
根据一实施方式的基座120可被穿过下部腔室110的地板表面的中部的支撑部121支撑。支撑部121的设置在下部腔室110的地板表面外部的下部可被安装在下部腔室110的地板表面外部的风箱(bellow)122密封。
腔室盖130可以在反应空间在腔室盖130与下部腔室110之间的情况下可拆卸地耦接至下部腔室110的上部，腔室盖130可密封下部腔室110的反应空间。密封构件125(例如，O形环)可安装在腔室盖130的壁与下部腔室110的腔室壁之间。
根据一实施方式的腔室盖130可包括第一气体注入口131和一个或多个第二气体注入口133。
第一气体注入口131可垂直穿过腔室盖130的中央。第一气体注入口131可被提供由源容器模块210和230、第一载气供应模块220和推动气体供应模块240供应的混合源气体或吹扫气体。在此，混合源气体可包括第一源气体、第二源气体、第一载气和推动气体。
一个或多个第二气体注入口133可垂直穿过腔室盖130的边缘部分。一个或多个第二气体注入口133可被提供来自反应气体供应模块250的反应气体。例如，腔室盖130可包括四个第二气体注入口133，该四个第二气体注入口133设置在腔室盖130的边缘部分中并且与第一气体注入口131分隔开相同的距离，但不限于此。在其他实施方式中，腔室盖130可包括以规则间隔或不规则间隔布置用于给基板S均匀地分配反应气体的四个或更多个第二气体注入口133。
根据一实施方式的腔室盖130可进一步包括设置在腔室盖130的面对基座120的后表面(或天花板表面)上的第一凹部135、第二凹部137和第三凹部139。
第一凹部135可从面对基座120的后边缘以外的后表面凹陷。第一凹部135可在一维上具有比腔室盖130的后表面的尺寸小的尺寸。
第二凹部137可从第一凹部135的边缘以外的部分凹陷。第二凹部137可在一维上具有比第一凹部135的尺寸小的尺寸。
第三凹部139可从第二凹部137的边缘以外的部分凹陷。第三凹部139可在一维上具有比第二凹部137的尺寸小的尺寸。
第一气体注入口131可暴露在第三凹部139的中央处，并且一个或多个第二气体注入口133可暴露在第二凹部137的边缘部分处。
气体分配模块140可安装在腔室盖130中以面对基座120并且可连接至第一气体注入口131和一个或多个第二气体注入口133。因此，腔室盖130的内表面与气体分配模块140之间的空间(即，第三凹部139)可形成气体扩散空间GDS，气体扩散空间GDS用于将通过第一气体注入口131注入的混合源气体或吹扫气体均匀扩散到气体分配模块140。气体分配模块140可将经由第一气体注入口131和第三凹部139供应的混合源气体、经由一个或多个第二气体注入口133供应的反应气体、以及经由第一气体注入口131和第三凹部139供应的吹扫气体中的对应于预定工艺周期(process cycle)的气体分配至基板S。此外，气体分配模块140可通过使用等离子体从反应气体产生等离子体反应气体并且可将等离子体反应气体分配至基板S。
根据一实施方式的气体分配模块140可包括喷头141、导电板143和绝缘板145。
喷头141可耦接至腔室盖131的面对基座120的后表面并且可连接至第一气体注入口131和一个或多个第二气体注入口133。例如，喷头141可安装或固定至第二凹部137的边缘部分，以覆盖设置在腔室盖130的后表面上的第三凹部139。
根据一实施方式的喷头141可包括喷头主体141a、多个突出部141b、多个第一喷孔SH1、多个气流通路GFP、一个或多个反应气体注入孔GIH、以及多个第二喷孔SH2。
喷头主体141a可安装或固定至第二凹部137的边缘部分，以覆盖设置在腔室盖130的后表面上的第三凹部139。喷头主体141a可包括导电材料并且可通过腔室盖130电性接地，因而喷头主体141a可称为第一电极或接地电极。
多个突出部141b可以以一定间隔布置在喷头主体141a的面对基座120的后表面(或气体分配表面)上并且可向基座120突出，以距喷头主体141a的后表面具有一定高度。基于分配至基板S的气体的均匀性，多个突出部141b可具有预定间隔。多个突出部141b中的每一个可用作第一电极或接地电极。
多个第一喷孔SH1中的每一个可将经由第一气体注入口131和气体扩散空间GDS供应的混合源气体分配至基板S。根据一实施方式的多个第一喷孔SH1中的每一个可设置成在喷头主体141a的厚度方向Z上垂直穿过喷头主体141a和多个突出部141b。
多个气流通路GFP可设置在喷头主体141a内部以在第一方向X上纵长地延伸并且可在与第一方向X交叉的第二方向Y上以一定间隔布置。在该情形中，多个第一喷孔SH1中的每一个可设置在多个气流通路GFP中的两个相邻气流通路之间，从而不与多个气流通路GFP中的每一个连接。
一个或多个反应气体注入孔GIH可设置在喷头主体141a内部，以与一个或多个第二气体注入口133重叠并且与多个气流通路GFP中的每一个的一侧和/或另一侧相交。一个或多个反应气体注入孔GIH可与多个气流通路GFP中的每一个和一个或多个第二气体注入口133连接，因而可将经由一个或多个第二气体注入口133供应的反应气体供应至多个气流通路GFP中的每一个。
多个第二喷孔SH2中的每一个可与多个突出部141b中的相应突出部相邻设置，并且可将通过多个气流通路GFP中的相应气流通路供应的反应气体分配至基板S。根据一实施方式的多个第二喷孔SH2中的每一个可设置成在喷头主体141a的厚度方向Z上垂直于喷头主体141a，从而与多个气流通路GFP中的、与多个突出部141b中的相应突出部相邻的相应气流通路连接。例如，可在多个突出部141b中的每一个附近设置至少四个第二喷孔SH2。
导电板143可与喷头141电绝缘并且可设置在喷头141的喷头主体141a的后表面上。导电板143可包括多个通孔143a。多个通孔143a中的每一个可设置成具有能使多个突出部141b中的相应突出部插入其中并且使多个第二喷孔SH2中的相应第二喷孔暴露的尺寸，并且多个通孔143a中的每一个可垂直穿过导电板143。
根据一实施方式的导电板143可电连接至等离子体供电单元101。导电板143可基于根据预定工艺周期从等离子体供电单元101选择性供应的包括高频电源或射频(RF)电源的等离子体电源，在多个突出部141b中的每一个周围产生等离子体，由此使通过多个第二喷孔SH2中的每一个分配至基板S的反应气体成为(激发为)等离子体。因此，导电板143可称为用于产生等离子体的第二电极或等离子体电极。任选地，导电板143可通过腔室盖130电性接地，在该情形中，喷头141可电连接至等离子体供电单元101。
绝缘板145可设置在喷头141与导电板143之间并且可将喷头141与导电板143电绝缘。
根据一实施方式的绝缘板145可包括与喷头141的气体分配表面重叠的一个开口145a。在该情形中，绝缘板145可耦接(或固定)至喷头141的后边缘，并且导电板143可耦接(或固定)至绝缘板145的后边缘。
根据另一实施方式，绝缘板145可包括分别与设置在导电板143中的多个通孔143a重叠的多个开口。在该情形中，绝缘板145可耦接(或固定)至除设置在喷头141中的多个突出部141b和设置在多个突出部141b附近的多个第二喷孔SH2以外的喷头141的其他后表面，并且导电板143可耦接(或固定)至除设置在绝缘板145中的多个开口以外的绝缘板145的其他后表面。
根据一实施方式的处理腔室100可进一步包括气体扩散构件150。
气体扩散构件150可设置在腔室盖130的第三凹部139或气体扩散空间GDS中。气体扩散构件150可控制经由第一气体注入口131供应的混合源气体或吹扫气体的流动，以将混合源气体或吹扫气体均匀扩散至气体扩散空间GDS，由此使混合源气体或吹扫气体均匀供应至气体分配模块140。气体扩散构件150可称为挡板(baffle plate)。
根据一实施方式的处理腔室100可进一步包括基座驱动设备160、边缘框架170、和框架支撑部175。
基座驱动设备160可基于对应于氧化物膜的工艺顺序升高或降低基座120。基座驱动设备160可升高或降低耦接至基座120的支撑部121。
边缘框架170可覆盖基座120的前边缘部分，包括安全设置在基座120中(或被基座120支撑)的基板S的前边缘部分。边缘框架170可界定出沉积在基板S上的氧化物膜的沉积区域并且可防止沉积材料沉积在除基板S的沉积区域以外的基板S、基座120和下部腔室110上。当其中安全设置有基板S的基座120被基座驱动设备160升高至处理位置时，边缘框架170可在设置于基座120上的情况下与基座120一起升高。
框架支撑部175可安装在下部腔室110的腔室壁上并且可在装载/卸载基板S时支撑边缘框架170。在基座120通过基座驱动设备160从处理位置降低至装载/卸载位置时，边缘框架170可被框架支撑部175支撑，因而可与降低至装载/卸载位置的基座120分离。
气体注入管GIP可连接至腔室盖130的第一气体注入口131。
源气体管线SGPL可连接在气体注入管GIP与第一源容器模块210和第二源容器模块230中的每一个之间。根据一实施方式的源气体管线SGPL可包括第一源气体供应管PL1、第二源气体供应管PL2和第一支管BP1。
第一源气体供应管PL1可连接在气体注入管GIP与第一源容器模块210之间。第一源气体供应管PL1的一端可通过第一支管BP1连接至气体注入管GIP的一端，并且第一源气体供应管PL1的另一端可连接至第一源容器模块210。在该情形中，第一源气体供应管PL1可具有直线形状，但不限于此。在其他实施方式中，基于气体注入管GIP和第一源容器模块210中的每一个的位置，第一源气体供应管PL1可包括至少一个弯折部。
第二源气体供应管PL2可连接在气体注入管GIP与第二源容器模块230之间。第二源气体供应管PL2的一端可通过第一支管BP1连接至气体注入管GIP的一端，并且第二源气体供应管PL2的另一端可连接至第二源容器模块230。在该情形中，第二源气体供应管PL2可具有直线形状，但不限于此。在其他实施方式中，基于气体注入管GIP和第二源容器模块230中的每一个的位置，第二源气体供应管PL2可包括至少一个弯折部。
第一源容器模块210可连接至第一气体注入口131并且可提供具有第一蒸气压的第一源气体。就是说，第一源容器模块210可通过源气体管线SGPL的第一源气体供应管PL1和第一支管BP1连接至第一气体注入口131。
根据一实施方式的第一源容器模块210可包括第一源容器211、第一有机材料(或第一有机材料前体)213、和第一加热部件。
第一源容器211可将第一有机材料213蒸发为第一源气体，并且可基于从第一载气供应模块220供应的第一载气将第一源气体供应至第一源气体供应管PL1。根据一实施方式的第一源容器211可包括存储第一有机材料213的存储空间、被供应第一载气的输入口、以及连接至第一源气体供应管PL1的输出口。
第一有机材料213可以是在用作设置于显示设备、太阳能电池或半导体发光装置的基板上的钝化层、透明导电层或半导体层的氧化物膜的材料之中的、具有第一蒸气压的有机金属材料。根据一实施方式的第一有机材料213可以是如表1中所示的锌基材料、镓基材料和铟基材料之中的、每个都具有小于200Torr的第一蒸气压的二乙基锌(DEZn)、三异丁基镓(TIBGa)、三乙基镓(TEGa)、三乙基铟(TEIn)、三甲基铟(TMIn)和(3-二甲基氨基丙基)二甲基铟(DADI)中的一种材料。
[表1]
Figure BDA0001956405240000141
例如，在通过MOCVD工艺在基板S上形成包括IZO(InZnO)或IGO(InGaO)的二元素氧化物膜的情形中，第一有机材料213可以是TEIn、TMIn和DADI中的一种材料。作为另一示例，在通过MOCVD工艺在基板S上形成包括GZO(GaZnO)的二元素氧化物膜的情形中，第一有机材料213可以是DEZn、TIBGa和TEGa中的一种材料。
第一加热部件可加热第一源容器211，以使存储在第一源容器211中的第一有机材料213蒸发。根据一实施方式的第一加热部件可包括围绕第一源容器211的加热套(heatingjacket)。
第一载气供应模块220可给第一源容器模块210供应第一载气，使得具有相对低的第一蒸气压的第一源气体以较高流速和较高压力注入到处理腔室100中。就是说，由于第一源气体具有相对低的小于200Torr的第一蒸气压，所以仅通过使用第一源容器211中蒸发的蒸气压可能不会控制第一源气体的流速。因此，第一载气供应模块220可将第一载气注入到第一源容器211中，以控制第一源气体供应管PL1的压力和从第一源容器211供应至第一源气体供应管PL1的包括第一载气的第一源气体的流速。第一载气可以是惰性气体(例如，氩气(Ar)或氮气(N2))。
根据一实施方式的第一载气供应模块220可包括：与第一源容器211的输入口连接的第一载气供应管221、给第一载气供应管221供应第一载气的第一载气供应源223、以及安装在第一载气供应管221中的第一流速控制构件225。
第一流速控制构件225可控制供应至第一源容器211的第一载气的流速和压力，以控制第一源气体供应管PL1的压力和在第一源容器211中被蒸发并且供应至第一源气体供应管PL1的第一源气体的流速。因此，可通过第一载气控制供应至第一气体注入口131的第一源气体的流速。
第一流速控制构件225可基于下面的等式(1)控制第一源气体的流速“FRsource1”和密度“Dsource1”。根据一实施方式的第一流速控制构件225可控制第一载气的流速“FRcarrier1”，以控制第一源气体的流速“FRsource1”，由此将从第一源容器211供应至第一源气体供应管PL1的第一源气体的密度“Dsource1”控制为3％或更小。为此，第一流速控制构件225可将第一载气的流速“FRcarrier1”控制为几百至几千每分钟标准立方厘米(sccm)，由此将第一源气体的流速“FRsource1”控制为几sccm至几十sccm。然而，第一源气体的流速“FRsource1”和密度“Dsource1”以及第一载气的流速“FRcarrier1”可基于第一有机材料与设置在基板S上的氧化物膜的组成比而变化。
Figure BDA0001956405240000161
Figure BDA0001956405240000162
在等式(1)中，Psource1可表示第一源气体的蒸气压，Pcontainer1可表示第一源容器的内部压力。在等式(1)中能够看出，可基于第一源气体的蒸气压“Psource1”、第一源容器的内部压力“Pcontainer1”、以及第一载气的流速“FRcarrier1”设定第一源气体的流速“FRsource1”和密度“Dsource1”。然而，第一源气体的蒸气压“Psource1”可对应于第一有机材料的特有性能，因而在没有单独设备的情况下，不能控制实际工艺中的温度且难以将第一源容器的内部压力“Pcontainer1”保持为760Torr的标准压力或更大。因此，在本实施方式中，可通过控制第一载气的流速“FRcarrier1”精细地控制具有相对低的200Torr或更小的第一蒸气压的第一源气体的流速“FRsource1”和密度“Dsource1”。
第二源容器模块230可连接至第一气体注入口131并且可提供具有与第一蒸气压不同的第二蒸气压的第二源气体。就是说，第二源容器模块230可通过源气体管线SGPL的第二源气体供应管PL2和第一支管BP1连接至第一气体注入口131。
根据一实施方式的第二源容器模块230可包括第二源容器231、第一有机材料(或第二有机材料前体)233、第二加热部件和第二流速控制构件235。
第二源容器231可将第二有机材料233蒸发为第二源气体并且可将第二源气体供应至第二源气体供应管PL2。根据一实施方式的第二源容器231可包括存储第二有机材料233的存储空间和连接至第二源气体供应管PL2的输出口。
第二有机材料233可以是在用作设置于显示设备、太阳能电池或半导体发光装置的基板上的钝化层、透明导电层或半导体层的氧化物膜的材料之中的、具有比第一有机材料213的第一蒸气压相对高的第二蒸气压的液体有机材料。根据一实施方式的第二有机材料233可以是如表1中所示的锌基材料、镓基材料和铟基材料之中的、具有200Torr或更大的第二气压的三甲基镓(TMGa)或二甲基锌(DMZn)。
例如，在通过MOCVD工艺在基板S上形成包括IZO(InZnO)的二元素氧化物膜的情形中，第二有机材料233可以是DMZn，第一有机材料213可以是DADI。在此，在第一有机材料213中，可用TEIn或TMIn替换DADI。
作为另一示例，在通过MOCVD工艺在基板S上形成包括IGO(InGaO)的二元素氧化物膜的情形中，第二有机材料233可以是TMGa，第一有机材料213可以是DADI。在此，在第一有机材料213中，可用TEIn或TMIn替换DADI。
作为另一示例，在通过MOCVD工艺在基板S上形成包括GZO(GaZnO)的二元素氧化物膜的情形中，第二有机材料233可以是TMGa，第一有机材料213可以是DEZn。在此，在第二有机材料233中，可用DMZn替换TMGa。此外，在此，在第一有机材料213中，可用TIBGa或TEGa替换DEZn。
第二加热部件可加热第二源容器231，以使存储在第二源容器231中的第二有机材料233蒸发。根据一实施方式的第二加热部件可包括围绕第二源容器231的加热套。
第二流速控制构件235可安装在第二源容器231的输出口与第二源气体供应管PL2之间。
第二流速控制构件235可控制从第二源容器231供应至第二源气体供应管PL2的第二源气体的流速。就是说，第二源气体可具有200Torr或更大的蒸气压，因而与具有相对低的小于200Torr的蒸气压的第一源气体不同，需要通过第二流速控制构件235控制流速。根据一实施方式的第二流速控制构件235可将从第二源容器231供应至第二源气体供应管PL2的第二源气体的流速控制为几sccm至几百sccm，但不限于此，第二源气体的流速可基于第二有机材料与设置在基板S上的氧化物膜的组成比而变化。
可省略第二流速控制构件235，第二源容器231中蒸发的第二源气体可通过与对应于第一源气体的供应方式相同的载气方式供应至第二源气体供应管PL2，但在该情形中，由于第二有机材料相对高的蒸气压，在与第一源气体相同的条件下，第二源气体的流速可具有几百sccm，这是第一源气体的流速的几倍至几百倍。因此，第一源气体的密度可与第二源气体的密度具有几十倍至几百倍的差别。由于第一源气体与第二源气体之间的流速差别和密度差别，设置在基板S上的氧化物膜的成分可能是不均匀的，为了给基板S均匀提供具有高密度的第二源气体，第二源气体应当吹扫(或稀释)足够的时间。因此，在本实施方式中，代替通过使用载气控制具有相对高的第二蒸气压的第二源气体的流速，可通过使用安装在第二源容器231的输出口与第二源气体供应管PL2之间的第二流速控制构件235控制第二源气体的流速。
推动气体供应模块240可给第二源容器模块230与第一气体注入口131之间的气体通路供应推动气体。就是说，推动气体供应模块240可给第二源气体供应管PL2供应推动气体，以控制通过第二源气体供应管PL2供应至第一气体注入口131的第二源气体的流速和压力(或管道压力)。此外，推动气体供应模块240可将推动气体与从第二源容器模块230供应至第一气体注入口131的第二源气体混合，由此控制供应至第一气体注入口131的第二源气体的密度。
根据一实施方式的推动气体供应模块240包括推动气体供应管241、推动气体供应源243和第三流速控制构件245。
推动气体供应管241可连接至第二源气体供应管PL2。在该情形中，推动气体供应管241可具有直线形状，但不限于此。在其他实施方式中，基于第二源气体供应管PL2和推动气体供应源243中的每一个的位置，推动气体供应管241可包括至少一个弯折部。
推动气体供应管241的一端可连接至第二源气体供应管PL2，并且推动气体供应管241的另一端可连接至推动气体供应源243。
根据一实施方式的推动气体供应管241的一端可在比气体注入管GIP相对更靠近第二源容器模块230的第二流速控制构件235的部分处连接至第二源气体供应管PL2。例如，第二流速控制构件235与第二源气体供应管PL2和推动气体供应管241之间的连接部CP之间的气体通路长度L可设为1m或更小，而连接部CP与连接至气体注入管GIP的第一支管BP1之间的气体通路可设为1m或更大。
当第二流速控制构件235与连接部CP之间的气体通路长度L小于1m时，从第二源容器模块230供应至第二源气体供应管PL2的第二源气体的密度快速得到控制，第二源气体可与推动气体更平稳地混合，并且可增加连接在连接部CP与第一气体注入口131之间的第二源气体供应管PL2和气体注入管GIP中的每一个的压力。
另一方面，当第二流速控制构件235与连接部CP之间的气体通路长度L为1m或更大时，第二流速控制构件235与连接部CP之间的气体通路可相对延长，而连接部CP与第一气体注入口131之间的气体通路可相对减小。因此，为了增加连接在连接部CP与第一气体注入口131之间的第二源气体供应管PL2和气体注入管GIP中的每一个的压力，应当增加推动气体的流速和压力，由此，难以快速控制供应至第二源气体供应管PL2的第二源气体的密度。
连接部CP可包括第二支管BP2。因此，推动气体供应管241的一端可通过第二支管BP2连接至第二源气体供应管PL2。
推动气体供应源243可给推动气体供应管241供应推动气体。推动气体供应源243可存储包括惰性气体(例如，氩气(Ar)或氮气(N2))的推动气体或者与第一载气相同的推动气体，并且可将存储的推动气体以一定速率和一定压力供应至推动气体供应管241。
第三流速控制构件245可安装在推动气体供应管241中并且可控制第二源气体供应管PL2的压力和从推动气体供应源243供应至第二源气体供应管PL2(即，第二支管BP2)的推动气体的流速。因此，可通过推动气体来控制供应至第一气体注入口131的第二源气体的流速和密度。此外，第三流速控制构件245可控制连接在连接部CP与第一气体注入口131之间的第二源气体供应管PL2和气体注入管GIP中的每一个的压力。
第三流速控制构件245可控制供应至第二源气体供应管PL2的与第二源气体混合的推动气体的流速“FRforce”，由此控制通过第二源气体供应管PL2供应至气体注入管GIP的第二源气体的密度“Dsource2”，如下面的等式(2)所示。根据一实施方式的第三流速控制构件245可将供应至第二源气体供应管PL2的推动气体的流速“FRforce”控制为几千sccm，由此将通过第二源容器模块230的第二流速控制构件235供应至第二源气体供应管PL2的第二源气体的密度“Dsource2”控制为3％或更小。在此，基于推动气体的流速“FRforce”的第二源气体的密度“Dsource2”不限于3％或更小，其可基于第二有机材料与设置在基板S上的氧化物膜的组成比而变化。
Figure BDA0001956405240000201
反应气体供应模块250可给一个或多个第二气体注入口133供应反应气体。反应气体供应模块250可包括：分别与一个或多个第二气体注入口133连接的一个或多个反应气体供应管251、给一个或多个反应气体供应管251供应反应气体的反应气体供应源253、以及安装在一个或多个反应气体供应管251中的每一个中的第四流速控制构件255。在此，反应气体可包括氧气(O2)。第四流速控制构件255可控制从反应气体供应源253供应至一个或多个反应气体供应管251的反应气体的流速和压力。
吹扫气体供应模块260可给第一气体注入口131供应吹扫气体。根据一实施方式的吹扫气体供应模块260可包括：与气体注入管GIP连接的吹扫气体供应管261、给吹扫气体供应管261供应吹扫气体的吹扫气体供应源263、以及安装在吹扫气体供应管261中的第五流速控制构件265。在此，吹扫气体可包括惰性气体(例如，氩气(Ar)或氮气(N2))或者可与第一载气或推动气体相同。第五流速控制构件265可控制从吹扫气体供应源263供应至吹扫气体供应管261的吹扫气体的流速和压力。
此外，根据本公开内容一实施方式的氧化物膜制造设备可进一步包括旁路排气模块400。
旁路排气模块400可根据预定的工艺周期选择性地排出各自供应至气体注入管GIP的第一源气体、第二源气体、反应气体和吹扫气体。根据一实施方式的旁路排气模块400可包括旁路排气管410、排气部件430、以及第一至第四阀门V1至V4。
旁路排气管410可连接至与气体注入管GIP相邻的第一源气体供应管PL1、第二源气体供应管PL2、反应气体供应管251和吹扫气体供应管261。
排气部件430可连接至旁路排气管410的外侧并且可排出通过旁路排气管410供应的气体。根据一实施方式的排气部件430可包括排气泵。
第一阀门V1可安装在与第一支管BP1相邻的第一源气体供应管PL1中并且可将第一源气体供应管PL1与气体注入管GIP或旁路排气管410连通。根据一实施方式的第一阀门V1可仅在对应于氧化物膜的沉积工艺周期中包括的源气体注入工艺期间将第一源气体供应管PL1与气体注入管GIP连通。
第二阀门V2可安装在与第一支管BP1相邻的第二源气体供应管PL2中并且可将第二源气体供应管PL2与气体注入管GIP或旁路排气管410连通。根据一实施方式的第二阀门V2可仅在对应于氧化物膜的沉积工艺周期中包括的源气体注入工艺期间将第二源气体供应管PL2与气体注入管GIP连通。
第三阀门V3可安装在与一个或多个第二气体注入口133相邻的反应气体供应管251中并且可将反应气体供应管251与一个或多个第二气体注入口133或旁路排气管410连通。根据一实施方式的第三阀门V3可仅在对应于氧化物膜的沉积工艺周期中包括的反应气体注入工艺期间将反应气体供应管251与一个或多个第二气体注入口133连通。
第四阀门V4可安装在与气体注入管GIP相邻的吹扫气体供应管261中并且可将吹扫气体供应管261与气体注入管GIP或旁路排气管410连通。根据一实施方式的第四阀门V4可仅在对应于氧化物膜的沉积工艺周期中包括的吹扫气体注入工艺期间将吹扫气体供应管261与气体注入管GIP连通。
根据本公开内容一实施方式的氧化物膜制造设备可通过使用载气直接控制具有不同蒸气压的源气体之中的具有相对低的第一蒸气压的第一源气体的流速和密度，并且可通过使用第三流速控制构件245和推动气体直接控制具有相对高的第二蒸气压的第二源气体的密度，因而可基于推动气体增加混合源气体流经的管道的压力，由此在相对短的时间(例如，小于一秒)以低密度和高压力将混合源气体分配至基板S。因此，由具有相对高的第二蒸气压的第二源气体的密度导致的氧化物膜的成分不均匀性可被最小化，并且沉积速度可增加至
Figure BDA0001956405240000221
/min或更大，由此提供具有5％或更小的厚度均匀性的氧化物膜。
根据本公开内容一实施方式的氧化物膜制造设备可通过使用MOCVD工艺在基板S上形成能够用作氧化物半导体层或透明导电层的包括IGZO(InGaZnO)、GZTO(GaZnSnO)或ITZO(InSnZnO)的三元素氧化物膜。在该情形中，根据本公开内容一实施方式的氧化物膜制造设备可进一步包括第三源容器模块270和第二载气供应模块280。
首先，源气体管线SGPL可进一步包括连接在第三源容器模块270与气体注入管GIP之间的第三源气体供应管PL3。
第三源气体供应管PL3的一端可通过第一支管BP1连接至气体注入管GIP的一端，并且第三源气体供应管PL3的另一端可连接至第三源容器模块270。
第三源容器模块270可连接至第一气体注入口131，并且可提供具有与第二源气体的第二蒸气压不同的第三蒸气压的第三源气体。就是说，第三源容器模块270可通过源气体管线SGPL的第三源气体供应管PL3和第一支管BP1连接至第一气体注入口131。
根据一实施方式的第三源容器模块270可包括第三源容器271、第三有机材料(或第三有机材料前体)273和第三加热部件。
第三源容器271可将第三有机材料273蒸发为第三源气体，并且可基于从第二载气供应模块280供应的第二载气将第三源气体供应至第三源气体供应管PL3。根据一实施方式的第三源容器271可包括存储第三有机材料273的存储空间、被供应第二载气的输入口、以及连接至第三源气体供应管PL3的输出口。
第三有机材料273可以是在用作设置于显示设备、太阳能电池或半导体发光装置的基板上的钝化层、透明导电层或半导体层的氧化物膜的材料之中的、具有第三蒸气压的有机金属材料。根据一实施方式的第三有机材料273可以是诸如表1中的DADI、TEIn或TMIn之类的铟基材料，或者可以是如下面表2中的具有小于200Torr的第三蒸气压的四乙基锡(TESn)或四甲基锡(TMSn)。
[表2]
化学名称 缩写 化学分子式 蒸气压
四乙基锡 TESn <![CDATA[(C<sub>2</sub>H<sub>5</sub>)<sub>4</sub>Sn]]> 0.6Torr@300K
四甲基锡 TMSn <![CDATA[(CH<sub>3</sub>)<sub>3</sub>Sn]]> 111Torr@300K
参照表1和表2，在通过MOCVD工艺在基板S上形成包括IGZO(InGaZnO)的三元素氧化物膜的情形中，第一有机材料213可以是DEZn，第二有机材料233可以是TMGa，第三有机材料273可以DADI。在此，在第一有机材料213中，可用TIBGa或TEGa替换DEZn。此外，在第二有机材料233中，可用DMZn替换TMGa。此外，在第三有机材料273中，可用TEIn或TMIn替换DADI。
作为另一示例，在通过MOCVD工艺在基板S上形成包括GZTO(GaZnSnO)的三元素氧化物膜的情形中，第一有机材料213可以是DEZn，第二有机材料233可以是TMGa，第三有机材料273可以TESn。在此，在第一有机材料213中，可用TIBGa或TEGa替换DEZn。此外，在第二有机材料233中，可用DMZn替换TMGa。此外，在第三有机材料273中，可用TMSn替换TESn。
作为另一示例，在通过MOCVD工艺在基板S上形成包括ITZO(InSnZnO)的三元素氧化物膜的情形中，第一有机材料213可以是DADI，第二有机材料233可以是DMZn，第三有机材料273可以TESn。在此，在第一有机材料213中，可用TEIn或TMIn替换DADI。此外，在第三有机材料273中，可用TMSn替换TESn。
第三加热部件可加热第三源容器271，以将存储在第三源容器271中的第三有机材料273蒸发。根据一实施方式的第三加热部件可包括围绕第三源容器271的加热套。
第二载气供应模块280可给第三源容器模块270供应第二载气，使得具有相对低于第二源气体的第二蒸气压的第三蒸气压的第三源气体以较高流速和较高压力注入到处理腔室100中。就是说，由于第三源气体具有相对低的小于200Torr的第三蒸气压，所以仅通过使用第三源容器271中蒸发的蒸气压可能不会控制第三源气体的流速。因此，第二载气供应模块280可将第二载气注入到第三源容器271中，以控制第三源气体供应管PL3的压力和从第三源容器271供应至第三源气体供应管PL3的包括第二载气的第三源气体的流速。第二载气可包括惰性气体(例如，氩气(Ar)或氮气(N2))，或者可与第一载气相同。
根据一实施方式的第二载气供应模块280可包括：与第三源容器271的输入口连接的第二载气供应管281、给第二载气供应管281供应第二载气的第二载气供应源283、以及安装在第二载气供应管281中的第六流速控制构件285。
第六流速控制构件285可控制供应至第三源容器271的第二载气的流速和压力，以控制第三源气体供应管PL3的压力和从第三源容器271供应至第三源气体供应管PL3的第三源气体的流速。因此，可通过第二载气控制供应至第一气体注入口131的第三源气体的流速。
第六流速控制构件285可基于下面的等式(3)控制第三源气体的流速“FRsource3”和密度“Dsource3”。根据一实施方式的第六流速控制构件285可控制第二载气的流速“FRcarrier2”，以控制第三源气体的流速“FRsource3”，由此将从第三源容器271供应至第三源气体供应管PL3的第三源气体的密度“Dsource3”控制为3％或更小。为此，第六流速控制构件285可将第二载气的流速“FRcarrier2”控制为几百sccm至几千sccm，由此将第三源气体的流速“FRsource3”控制为几sccm至几十sccm。然而，第三源气体的流速“FRsource3”和密度“Dsource3”以及第二载气的流速“FRcarrier2”可基于第三有机材料与设置在基板S上的氧化物膜的组成比而变化。
Figure BDA0001956405240000251
Figure BDA0001956405240000252
等式(3)中，Psource3可表示第三源气体的蒸气压，Pcontainer3可表示第三源容器的内部压力。在等式(3)中能够看出，可基于第三源气体的蒸气压“Psource3”、第三源容器的内部压力“Pcontainer3”、以及第二载气的流速“FRcarrier2”设定第三源气体的流速“FRsource3”和密度“Dsource3”。然而，第三源气体的蒸气压“Psource3”可对应于第三有机材料的特有性能，因而在没有单独设备的情况下，不能控制实际工艺中的温度且难以将第三源容器的内部压力“Pcontainer3”保持为760Torr的标准压力或更大。因此，在本实施方式中，可通过控制第二载气的流速“FRcarrier2”精细地控制具有相对低的小于200Torr的第三蒸气压的第三源气体的流速“FRsource3”和密度“Dsource3”。
根据本公开内容一实施方式的氧化物膜制造设备的旁路排气模块400可进一步包括第五阀门V5。
首先，旁路排气模块400的旁路排气管410可额外连接至与气体注入管GIP相邻的第三源气体供应管PL3。
第五阀门V5可安装在与第一支管BP1相邻的第三源气体供应管PL3中并且可将第三源气体供应管PL3与气体注入管GIP或旁路排气管410连通。根据一实施方式的第五阀门V5可仅在对应于氧化物膜的沉积工艺周期中包括的源气体注入工艺期间将第三源气体供应管PL3与气体注入管GIP连通。
根据本公开内容一实施方式的氧化物膜制造设备可通过使用MOCVD工艺在基板S上形成能够用作氧化物半导体层或透明导电层的包括IGZTO(InGaZnSnO)的四元素氧化物膜。在该情形中，根据本公开内容一实施方式的氧化物膜制造设备可进一步包括第四源容器模块290和第三载气供应模块300。
首先，源气体管线SGPL可进一步包括连接在第四源容器模块290与气体注入管GIP之间的第四源气体供应管PL4。第四源气体供应管PL4的一端可通过第一支管BP1连接至气体注入管GIP的一端，并且第四源气体供应管PL4的另一端可连接至第四源容器模块290。
第四源容器模块290可连接至第一气体注入口131，并且可提供具有与第二源气体的第二蒸气压不同的第四蒸气压的第四源气体。就是说，第四源容器模块290可通过源气体管线SGPL的第四源气体供应管PL4和第一支管BP1连接至第一气体注入口131。
根据一实施方式的第四源容器模块290可包括第四源容器291、第四有机材料(或第四有机材料前体)293和第四加热部件。除通过第四加热部件从第四有机材料293蒸发的第四源气体供应至源气体管线SGPL的第四源气体供应管PL4之外，具有这种构造的第四源容器模块290与第一源容器模块210或第三源容器模块270相同，因而省略其重复的描述。
第四有机材料293可以是在用作设置于显示设备、太阳能电池或半导体发光装置的基板上的钝化层、透明导电层或半导体层的氧化物膜的材料之中的、具有第四蒸气压的有机金属材料。根据一实施方式的第四有机材料293可以是表1和2中的锌基材料、镓基材料和铟基材料之中的除第一有机材料211和第三有机材料271以外的其他一种材料。
例如，在通过MOCVD工艺在基板S上形成包括IGZTO(InGaZnSnO)的四元素氧化物膜的情形中，第一有机材料213可以是DEZn，第二有机材料233可以是TMGa，第三有机材料273可以DADI，第四有机材料293可以是TESn。在此，在第一有机材料213中，可用TIBGa或TEGa替换DEZn。此外，在第二有机材料233中，可用DMZn替换TMGa。此外，在第三有机材料273中，可用TEIn或TMIn替换DADI。此外，在第四有机材料293中，可用TMSn替换TESn。
与第一载气供应模块220或第二载气供应模块280相同，第三载气供应模块300可给第四源容器模块290供应第三载气，使得具有相对低于第二源气体的第二蒸气压的第四蒸气压的第四源气体以较高流速和较高压力注入到处理腔室100中。就是说，第三载气供应模块300可将第三载气注入到第四源容器291中，以控制第四源气体供应管PL4的压力和从第四源容器291供应至第四源气体供应管PL4的包括第三载气的第四源气体的流速。第三载气可包括惰性气体(例如，氩气(Ar)或氮气(N2))，或者可与第一载气相同。
根据一实施方式的第三载气供应模块300可包括：与第四源容器291的输入口连接的第三载气供应管301、给第三载气供应管301供应第三载气的第三载气供应源303、以及安装在第三载气供应管301中的第七流速控制构件305。
第七流速控制构件305可控制供应至第四源容器291的第三载气的流速和压力，以控制第四源气体供应管PL4的压力和从第四源容器291供应至第四源气体供应管PL4的第四源气体的流速。因此，可通过第三载气控制供应至第一气体注入口131的第四源气体的流速。
第七流速控制构件305可与等式(3)类似控制第四源气体的流速和密度。根据一实施方式的第七流速控制构件305可控制第三载气的流速，以控制第四源气体的流速，由此将从第四源容器291供应至第四源气体供应管PL4的第四源气体的密度控制为3％或更小。为此，第七流速控制构件305可将第三载气的流速控制为几百sccm至几千sccm，由此将第四源气体的流速控制为几sccm至几十sccm。然而，第四源气体的流速和密度以及第三载气的流速可基于第四有机材料与设置在基板S上的氧化物膜的组成比而变化。
根据本公开内容一实施方式的氧化物膜制造设备的旁路排气模块400可进一步包括第六阀门V6。
首先，旁路排气模块400的旁路排气管410可额外连接至与气体注入管GIP相邻的第四源气体供应管PL4。
第六阀门V6可安装在与第一支管BP1相邻的第四源气体供应管PL4中并且可将第四源气体供应管PL4与气体注入管GIP或旁路排气管410连通。根据一实施方式的第六阀门V6可仅在对应于氧化物膜的沉积工艺周期中包括的源气体注入工艺期间将第四源气体供应管PL4与气体注入管GIP连通。
图3是图解根据本公开内容一实施方式的制造氧化物膜的方法的示图，图4是图解基于根据本公开内容一实施方式的制造氧化物膜的方法，氧化物膜的膜形成机理的示图。图3和图4是用于描述使用图1和图2中所示的根据本公开内容一实施方式的氧化物膜制造设备的氧化膜制造方法的示图。
结合图1和图2参照图3和图4，根据本公开内容一实施方式的制造氧化物膜的方法可包括：通过使用与处理腔室100的第一气体注入口131连接的第一源容器模块210产生具有第一蒸气压的第一源气体；通过使用与第一气体注入口131连接的第二源容器模块230产生具有与第一蒸气压不同的第二蒸气压的第二源气体；将第一载气供应至第一源容器模块210，以将第一源气体供应至第一气体注入口131；将推动气体供应至第二源容器模块230与第一气体注入口131之间的气体通路，以将第二源气体供应至第一气体注入口131；将反应气体供应至处理腔室100的一个或多个第二气体注入口133；将吹扫气体供应至第一气体注入口131；以及将第一源气体、第二源气体、反应气体和吹扫气体分配至基板S。
此外，根据本公开内容一实施方式的制造氧化物膜的方法可进一步包括：通过使用与第一气体注入口131连接的第三源容器模块270产生具有与第二蒸气压不同的第三蒸气压的第三源气体；以及将第二载气供应至第三源容器模块270，以将第三源气体供应至第一气体注入口131。
此外，根据本公开内容一实施方式的制造氧化物膜的方法可进一步包括：通过使用与第一气体注入口131连接的第四源容器模块290产生具有与第二蒸气压不同的第四蒸气压的第四源气体；以及将第三载气供应至第四源容器模块290，以将第四源气体供应至第一气体注入口131。
根据本公开内容一实施方式的制造氧化物膜的方法可依次执行源气体注入工艺P1、源气体吹扫工艺P2、反应气体注入工艺P3和反应气体吹扫工艺P4，以在基板S上形成氧化物膜。例如，氧化物膜可以是包括IZO(InZnO)、IGO(InGaO)或GZO(GaZnO)的二元素氧化物膜。作为另一示例，氧化物膜可以是包括IGZO(InGaZnO)、GZTO(GaZnSnO)或ITZO(InSnZnO)的三元素氧化物膜。作为另一示例，氧化物膜可以是包括IGZTO(InGaZnSnO)的四元素氧化物膜。
下文中，将描述根据本公开内容一实施方式的制造氧化物膜的方法。
首先，可在处理腔室100的反应空间中提供低压环境。
随后，可执行源气体注入工艺P1一秒或更少(例如，0.3秒至0.7秒)，源气体注入工艺P1将混合源气体MSG分配至基板S，以将混合到混合源气体MSG中的有机材料前体吸附到基板S上。更详细地说，在源气体注入工艺P1期间，通过经由气体注入管GIP将混合源气体MSG供应至处理腔室100的气体分配模块140，可在短时间内通过设置在气体分配模块140中的多个第一喷孔SH1将具有低密度的混合源气体MSG以相对高的压力分配至基板S。根据一实施方式的混合源气体MSG可以是包括第一载气的第一源气体和包括推动气体的第二源气体的混合气体。根据另一实施方式，混合源气体MSG可以是包括第一载气的第一源气体、包括推动气体的第二源气体和包括第二载气的第三源气体的混合气体。根据另一实施方式，混合源气体MSG可以是包括第一载气的第一源气体、包括推动气体的第二源气体、包括第二载气的第三源气体和包括第三载气的第四源气体的混合气体。混合源气体MSG可基于推动气体的流速和压力在气体注入管GIP中均匀混合，并且可通过处理腔室100的第一气体注入口131以较高压力供应至气体分配模块140。
随后，可执行源气体吹扫工艺P2一秒或更少(例如，0.3秒至0.7秒)，源气体吹扫工艺P2阻挡供应至处理腔室100的气体分配模块140的混合源气体MSG并且将吹扫气体PG分配至基板S，以吹扫(或去除)残留在处理腔室100的反应空间中而未吸附到基板S上的有机材料前体。更详细地说，在源气体吹扫工艺P2期间，通过经由气体注入管GIP将吹扫气体PG供应至处理腔室100的气体分配模块140，可通过设置在气体分配模块140中的多个第一喷孔SH1将吹扫气体PG分配至基板S，由此吹扫残留在处理腔室100的反应空间中的混合源气体MSG和有机材料前体并且同时诱使有机材料前体均匀吸附到基板S上。
随后，可执行反应气体注入工艺P3一秒或更少(例如，0.3秒至0.7秒)，反应气体注入工艺P3阻挡供应至处理腔室100的气体分配模块140的吹扫气体PG，将反应气体RG分配至基板S，并且产生等离子体以使反应气体RG与吸附在基板S上的有机材料前体反应。更详细地说，在反应气体注入工艺P3期间，通过经由处理腔室100的第二气体注入口133将反应气体RG供应至气体分配模块140，可通过设置在气体分配模块140中的多个第二喷孔SH2将反应气体RG分配至基板S，并且同时可给气体分配模块140的导电板143施加等离子体电源，由此在气体分配模块140的气体分配表面周围产生等离子体。因此，通过多个第二喷孔SH2分配至基板S的反应气体RG可被等离子体激活，激活的反应气体可与吸附到基板S上的有机材料前体反应，由此可在基板S上形成二元素氧化物膜或三元素氧化物膜。
随后，可执行反应气体吹扫工艺P4一秒或更少(例如，0.3秒至0.7秒)，反应气体吹扫工艺P4阻挡供应至处理腔室100的气体分配模块140的反应气体RG并且同时将吹扫气体PG分配至基板S，以吹扫(或去除)残留在处理腔室100的反应空间中的未反应气体。更详细地说，在反应气体吹扫工艺P4期间，通过经由气体注入管GIP将吹扫气体PG供应至处理腔室100的气体分配模块140，可通过设置在气体分配模块140中的多个第一喷孔SH1将吹扫气体PG分配至基板S，由此吹扫残留在处理腔室100的反应空间中的未反应气体。
通过使用根据本公开内容一实施方式的氧化物膜制造设备制造氧化物膜的方法可通过使用载气直接控制具有相对低的蒸气压的源气体的流速和密度，并且可通过使用第三流速控制构件245和推动气体直接控制具有相对高的蒸气压的源气体的密度，因而可基于推动气体增加混合源气体流经的管道的压力，由此在相对短的时间(例如，小于一秒)以低密度和高压力将混合源气体分配至基板S。因此，由具有相对高的蒸气压的源气体的流速和密度导致的氧化物膜的成分不均匀性可被最小化，并且可以以
Figure BDA0001956405240000301
/min或更大的沉积速度形成密度和纯度高的氧化物膜，由此提供具有5％或更小的厚度均匀性的氧化物膜。
任选地，在根据本公开内容一实施方式的制造氧化物膜的方法中，如图5中所示，可在源气体吹扫工艺P2和反应气体注入工艺P3期间供应反应气体RG。在该情形中，根据本公开内容一实施方式的制造氧化物膜的方法可缩短在反应气体注入工艺P3中在反应空间内形成用于产生氧等离子体的氧环境的时间，由此更增加沉积速度。
此外，在根据本公开内容一实施方式的制造氧化物膜的方法中，如图6和图7中所示，可执行一个集成工艺P2，该集成工艺P2包括每一个都在源气体注入工艺P1之后执行的源气体吹扫工艺、反应气体注入工艺和反应气体吹扫工艺。在该情形中，在根据本公开内容一实施方式的制造氧化物膜的方法中，可仅通过使用源气体注入工艺P1和集成工艺P2在基板上形成氧化物膜，因而可相当大地缩短工艺时间，由此更增加沉积速度。根据本公开内容一实施方式的制造氧化物膜的方法可应用于形成用作透明导电层的氧化物膜的工艺，而不是形成用作需要高密度和高纯度的氧化物半导体层的氧化物膜的工艺。
图8是图解在根据本公开内容一实施方式的用于制造氧化物膜的设备中，根据另一实施方式的处理腔室的示图，其图解了其中在图1和图2所示的处理腔室中对气体分配模块和基座中的每一个的结构进行修改的示例。因此，下文中，将仅描述气体分配模块和基座，省略其他元件的重复描述。
结合图1参照图8，在根据另一实施方式的处理腔室中，基座120可安装在下部腔室110的反应空间中，基座120可支撑基板S并且可以以工艺温度加热所支撑的基板S。根据一实施方式的基座120可包括基板加热设备127。
基板加热设备127可包括内置到基座120中以加热基板S的加热器。
加热器可通过使用采用加热丝的加热丝加热方式、采用由线圈产生的感应电流的感应加热方式、或采用包括生热灯丝的灯加热器的灯加热方式加热基板S。
在根据另一实施方式的处理腔室中，气体分配模块140可包括喷头主体141a、多个第一喷孔SH1、多个气流通路GFP、一个或多个反应气体注入孔GIH、以及多个第二喷孔SH2。根据本实施方式的气体分配模块140可具有其中省略了图2所示的气体分配模块140中的用于产生等离子体的多个突出部141b、导电板143和绝缘板145的结构。
喷头主体141a可安装或固定至第二凹部137的边缘部分，以覆盖设置在腔室盖130的后表面上的第三凹部139。喷头主体141a可包括导电材料并且可通过腔室盖130电性接地。
多个第一喷孔SH1中的每一个可将经由第一气体注入口131和气体扩散空间GDS供应的混合源气体分配至基板S。根据一实施方式的多个第一喷孔SH1以一定间隔布置并且可设置成在喷头主体141a的厚度方向Z上垂直穿过喷头主体141a。
多个气流通路GFP可设置在喷头主体141a内部以在第一方向X上纵长地延伸并且可在与第一方向X交叉的第二方向Y上以一定间隔布置。在该情形中，多个第一喷孔SH1中的每一个可设置在多个气流通路GFP中的两个相邻气流通路之间，从而不与多个气流通路GFP中的每一个连接。
一个或多个反应气体注入孔GIH可设置在喷头主体141a内部，以与一个或多个第二气体注入口133重叠并且与多个气流通路GFP中的每一个的一侧和/或另一侧相交。一个或多个反应气体注入孔GIH可与多个气流通路GFP中的每一个和一个或多个第二气体注入口133连接，因而可将经由一个或多个第二气体注入口133供应的反应气体供应至多个气流通路GFP中的每一个。
多个第二喷孔SH2中的每一个可与多个第一喷孔SH1中的相应第一喷孔相邻设置，并且可将通过多个气流通路GFP中的相应气流通路供应的反应气体分配至基板S。在此，反应气体可以是臭氧(O3)、水蒸气(H2O)或类似物。
根据一实施方式的多个第二喷孔SH2中的每一个可设置成在喷头主体141a的厚度方向Z上垂直于喷头主体141a，从而与多个气流通路GFP中的、与多个第一喷孔SH1中的相应第一喷孔相邻的相应气流通路连接。例如，可在多个第一喷孔SH1的每一个附近设置至少四个第二喷孔SH2。
除通过使用基板加热设备127加热基板来执行热反应工艺而不是等离子体反应之外，通过使用包括根据本公开内容另一实施方式的处理腔室的氧化物膜制造设备制造氧化物膜的方法与图3到图7中所示的制造方法相同，因而省略其重复描述。
通过使用包括根据本公开内容另一实施方式的处理腔室的氧化物膜制造设备制造氧化物膜的方法可提供与通过使用根据本公开内容一实施方式的氧化物膜制造设备制造氧化物膜的方法相同的效果。
下文中，将描述本公开内容的实施方式、比较例1和比较例2。
首先，在对本公开内容实施方式进行的实验中，通过在下面表3中所示的条件下给处理腔室供应铟源气体、锌源气体和镓源气体，在基板上形成包括IGZO(InGaZnO)的三元素氧化物膜。
[表3]
Figure BDA0001956405240000331
如表3中所示，基于等式(1)至(3)，通过控制载气的流速和推动气体的流速，具有不同蒸气压的铟源气体、锌源气体和镓源气体的流速可被相同地控制为15sccm，铟源气体的密度和镓源气体的密度可各自被控制为1.5％，并且锌源气体的密度可被控制为2.9％。通常，为了将氧化物膜吸附在大尺寸基板上并吹扫氧化物膜，可降低源气体的密度。因此，在本公开内容的实施方式中，通过将具有不同蒸气压的三元素源气体的密度控制为3％或更小的低密度，三元素源气体可以以相对高的压力供应至处理腔室，由此提高沉积在基板上的氧化物膜的成分均匀性并且增加沉积速度，以提高生产率。因此，本公开内容的实施方式可应用于制造大尺寸基板的工艺，特别是，可应用于制造显示设备的工艺。
在对比较例1进行的实验中，通过应用专利文献1和专利文献2中描述的气体供应方法，通过在下面表4中所示的条件下给处理腔室供应铟源气体、锌源气体和镓源气体，在基板上形成包括IGZO(InGaZnO)的三元素氧化物膜。
[表4]
Figure BDA0001956405240000341
如表4中所示，在比较例1中可以看出，由于通过使用具有相同条件的载气将具有不同蒸气压的铟源气体、锌源气体和镓源气体的混合源气体供应至处理腔室，所以在铟源气体、锌源气体和镓源气体的流速之间存在十倍至二百倍的差别，因而可以看出，镓源气体具有比铟源气体和锌源气体的密度相对高的密度。因此，在比较例1中，由于源气体之间的流速差别和密度差别，发生了形成在基板上的氧化物膜的成分不均匀性。特别是，与本公开内容的实施方式不同，在比较例1中可以看出，铟源气体、锌源气体和镓源气体的流速未被控制为相似的流速，由于该原因，比较例1不能应用于形成氧化物膜的工艺。
在比较例1中，作为通过控制其他条件从而将铟源气体、锌源气体和镓源气体中的每一个的流速控制为相同而获得的结果，如下面的表5中，可通过单独控制载气的流速，将具有几Torr至几十Torr的气压的铟源气体、锌源气体和镓源气体中的每一个的流速控制为相同。然而，仅通过控制载气的流速不可能控制具有几百Torr的蒸气压的镓源气体的流速，在氧化膜的均匀性方面将载气的流速设为最低限值并且控制容器的压力的情形中，载气的流速可被控制为与铟源气体和锌源气体中的每一个的流速相同。然而，容器的压力难以保持标准压力(760Torr)或更大，需要单独的设备将容器的气压保持为标准压力。
因此，与本公开内容的实施方式相比，可以看出在比较例1中难以将铟源气体、锌源气体和镓源气体的流速控制为相似的流速。
在对比较例2进行的实验中，通过在下面表5中所示的条件下使用载气给处理腔室供应铟源气体和锌源气体并且通过使用流速控制构件代替载气给处理腔室供应镓源气体，在基板上形成包括IGZO(InGaZnO)的三元素氧化物膜。
[表5]
Figure BDA0001956405240000351
如表5中所示，在比较例2中可以看出，由于通过使用单独的载气给处理腔室供应铟源气体和锌源气体并且通过使用流速控制构件给处理腔室供应镓源气体，所以铟源气体、锌源气体和镓源气体中的每一个的流速被控制为相同。然而，在比较例2中，由于镓源气体具有相对高的蒸气压，所以可通过流速控制构件的流速控制而不是通过载气将镓源气体的流速控制为与铟源气体和锌源气体中的每一个的流速相同，但是由于镓源气体的密度为100％，所以由于源气体之间的密度差别，发生了形成在基板上的氧化物膜的成分不均匀性。特别是，在比较例2中，为了将具有高密度的镓源前体均匀吸附到基板上，需要执行足够时间(大约几十秒)的吹扫工艺，因而，由于吹扫工艺，沉积速度降低，导致生产率的降低。由于该原因，比较例2不能应用于制造大尺寸基板的工艺(特别是，制造显示设备的工艺)。
通过使用根据本公开内容实施方式的制造方法和比较例2的制造方法在基板上形成氧化物膜，下面的表6显示了通过测量形成在基板的中央区域(中央)和中央区域与外部区域之间的内部区域(内侧)中的每一个中的氧化物膜的成分所获得的结果。在该情形中，电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)用于氧化物膜的成分测量。ICP-OES是通过使用能够获得大约10000K高温的电感耦合等离子体来获得和分析元素的发射光谱的设备。
[表6]
Figure BDA0001956405240000352
如表6中所示，在根据比较例2的制造氧化物膜的方法中，可以看出基板的中央区域(中央)与内部区域(内侧)之间的镓密度偏差为8％。另一方面，在根据公开内容实施方式的制造氧化物膜的方法中，可以看出基板的中央区域(中央)与内部区域(内侧)之间的镓密度偏差为1.5％。
根据公开内容实施方式的制造氧化物膜的设备和方法可提高包括IGZO(InGaZnO)的三元素氧化物膜的成分均匀性，而且可提高上述二元素氧化物膜或四元素氧化物膜的成分均匀性。
图9是根据本公开内容一实施方式的薄膜晶体管TFT的剖面图。
参照图9，根据本公开内容一实施方式的薄膜晶体管TFT可包括基板S上的氧化物半导体层530、与氧化物半导体层530绝缘并且与氧化物半导体层530的至少一部分重叠的栅极电极550、连接至氧化物半导体层530的源极电极570、以及与源极电极570分隔开并且连接至氧化物半导体层530的漏极电极580。
基板S可使用玻璃或塑料。塑料可使用具有柔性特性的透明塑料，例如可使用聚酰亚胺。
基板S的前表面可被缓冲层520覆盖。缓冲层520可包括氧化硅和氮化硅中至少之一。
缓冲层520可包括氢(H)。缓冲层520中包括的氢可移动至氧化物半导体层530并且可与氧化物半导体层530的氧键合，在氧化物半导体层530中导致氧空位(O-空位)或者致使氧化物半导体层530具有导电性。由于该原因，氧化物半导体层530可被损坏，导致薄膜晶体管TFT的可靠性降低。
氧化物半导体层530可包括缓冲层520上的氢阻挡层531和氢阻挡层531上的有源层533。
氢阻挡层531可设置在有源层533与缓冲层520之间并且可防止氢(H)流入有源层530中，由此充当用于保护有源层533的钝化层。
根据一实施方式的氢阻挡层531可包括镓(Ga)和锌(Zn)。
镓(Ga)可与氧形成稳定的键合，因而在抵抗气态材料的渗透方面优良。因此，氢可被氢阻挡层531的表面阻挡并且不会与镓键合，因而不会扩散至氢阻挡层531。
锌(Zn)可有助于层的稳定形成。可通过锌易于形成非晶层或结晶层。因此，镓可与锌一起形成稳定的层。
根据一实施方式的氢阻挡层531可包括诸如GZO(GaZnO)之类的氧化物半导体材料。诸如GZO(GaZnO)之类的氧化物半导体材料可以是金属组分并且可以是包括镓和锌的半导体材料。此外，氢阻挡层531可包括少量的铟(In)。例如，有源层533的铟可流入氢阻挡层531中，因而氢阻挡层531可包括铟。基于通过使用根据图1到图8中所示的根据本公开内容一实施方式的利用MOCVD工艺的氧化物膜制造设备制造氧化物膜的方法，氢阻挡层531可形成为具有氢阻挡功能的成分。
有源层533可称为沟道层。有源层533可包括氧化物半导体材料。例如，有源层533可包括氧化物半导体材料，诸如IZO(InZnO)、IGO(InGaO)、GZO(GaZnO)、IGZO(InGaZnO)、GZTO(GaZnSnO)、ITZO(InSnZnO)或IGZTO(InGaZnSnO)。基于通过使用根据图1到图8中所示的根据本公开内容一实施方式的利用MOCVD工艺的氧化物膜制造设备制造氧化物膜的方法，有源层533可形成为具有适于薄膜晶体管TFT的特性的成分。
氧化物半导体层530可被绝缘层540覆盖。绝缘层540可包括氧化硅和氮化硅中至少之一。
栅极电极550可设置在与氧化物半导体层530重叠的至少一部分绝缘层540上。
栅极电极550和氧化物半导体层530可被层间绝缘层560覆盖。层间绝缘层560可包括有机材料或无机材料，或者可形成为有机材料层和无机材料层的堆叠体。
源极电极570和漏极电极580可设置在层间绝缘层560上以与氧化物半导体层530重叠，源极电极570和漏极电极580彼此分隔开并且连接至氧化物半导体层530。
源极电极570可通过形成在层间绝缘层560中的源极接触孔连接至氧化物半导体层530(即，有源层533的源极区域)。漏极电极580可通过形成在层间绝缘层560中的漏极接触孔连接至氧化物半导体层530(即，有源层533的漏极区域)。
根据本公开内容一实施方式的薄膜晶体管TFT可包括氧化物半导体层530，氧化物半导体层530是基于通过使用根据本公开内容一实施方式的利用MOCVD工艺的氧化物膜制造设备制造氧化物膜的方法形成的，由此基于氧化物半导体层530的均匀成分，提高了电特性。
此外，如图10中所示，根据本公开内容一实施方式的薄膜晶体管TFT可进一步包括设置在基板S与缓冲层520之间的遮光层510。
遮光层510可与氧化物半导体层530重叠，以阻挡来自外部的入射到薄膜晶体管TFT的氧化物半导体层530上的光，由此防止氧化物半导体层530被外部入射光损坏或劣化。
根据一实施方式的遮光层510可包括诸如金属之类的导电材料，因而遮光层510可被缓冲层520覆盖，从而将遮光层510与氧化物半导体层530绝缘。因此，缓冲层520中包括的氢可扩散到氧化物半导体层530内部，但是可被设置在与遮光层510重叠的缓冲层520上的氧化物半导体层530的氢阻挡层531的表面阻挡并且不会与镓键合，由此防止缓冲层520的氢扩散到氢阻挡层531。
此外，图9和图10中所示的薄膜晶体管TFT可具有栅极电极设置在氧化物半导体层530上的顶栅结构，但不限于此，其可具有栅极电极设置在氧化物半导体层530下方的底栅结构。
图11是根据本公开内容一实施方式的显示设备的示意性剖面图。
参照图11，根据本公开内容一实施方式的显示设备可包括基板S、薄膜晶体管TFT、平坦化层600、有机发光器件700和堤层800。在此，有机发光器件700可包括第一电极710、有机层730和第二电极750。
基板S和薄膜晶体管TFT分别与图9或图10中所示的基板S和薄膜晶体管TFT的每一个相同，因而省略其重复描述。根据本公开内容一实施方式的显示设备可进一步包括栅极线、以及数据线和像素驱动电源线，栅极线与薄膜晶体管TFT的栅极电极540一起形成，数据线和像素驱动电源线的每一个与薄膜晶体管TFT的源极电极570和漏极电极580一起形成。
平坦化层600可设置在薄膜晶体管TFT上，以将基板S的上表面平坦化。平坦化层600可包括有机绝缘材料，诸如就有光敏性的压克力树脂，但不限于此。
第一电极710可设置在平坦化层600上。第一电极710可通过平坦化层600中包括的电极接触孔连接至薄膜晶体管TFT的源极电极570。
堤层800可设置在第一电极710和平坦化层600上，以界定出多个像素的每一个的发光区域。根据一实施方式的堤层800可在多个像素之间的边界区域中设置成矩阵结构，以界定出每个像素的发光区域。
有机层730可包括有机发光层。
根据一实施方式的有机层730可包括发射具有红色、绿色和蓝色中一种颜色的光的一个有机发光层。在该情形中，有机层730可设置在设置于由堤层800界定出的发光区域中的第一电极710上，从而以像素为单位进行划分。
根据另一实施方式，为了发射白色光，有机层730可包括垂直堆叠以发射不同颜色光的多个有机发光层。在该情形中，有机层730可设置在第一电极710和堤层800上，从而连接在相邻像素之间而不以像素为单位进行划分。
第二电极750可设置在基板S上并且可公共地连接至设置在多个像素的每一个中的有机层730。
任选地，在有机层730发射白色光的情形中，多个像素中的每一个可包括用于以波长为单位过滤从有机层730发射的白色光的滤色器。滤色器可设置在光移动路径中。
例如，在从有机层730发射的光通过基板S输出到外部的底部发光型中，滤色器可设置在有机层730下方以与每个像素的发光区域重叠。在该情形中，第一电极710可形成为透明导电层并且可包括基于通过使用根据本公开内容一实施方式的利用MOCVD工艺的氧化物膜制造设备制造氧化物膜的方法形成的透明导电层。
作为另一示例，在从有机层730发射的光通过第二电极750输出到外部的顶部发光型中，滤色器可设置在有机层730上以与每个像素的发光区域重叠。在该情形中，第二电极750可形成为透明导电层并且可包括基于通过使用根据本公开内容一实施方式的利用MOCVD工艺的氧化物膜制造设备制造氧化物膜的方法形成的透明导电层。
如图11中所示，根据本公开内容一实施方式的显示设备可具有包括有机发光层700的有机发光显示设备的结构，但不限于此，其可具有包括液晶层的液晶显示设备的结构。
本公开内容的上述特征、结构和效果包括在本公开内容的至少一个实施方式中，但不仅限于一个实施方式。此外，本领域技术人员可通过其他实施方式的组合或修改来实现本公开内容的至少一个实施方式中描述的特征、结构和效果。因此，与组合和修改相关的内容应当解释为在本公开内容的范围内。
在不背离本公开内容的范围的情况下，可在本公开内容中进行各种修改和变化，这对于本领域技术人员来说将是显而易见的。因此，本公开内容旨在覆盖落入所附权利要求范围内的本公开内容的修改和变化。

Claims (30)

1.一种用于制造氧化物膜的设备，所述设备包括：
下部腔室，所述下部腔室包括反应空间；
基座，所述基座安装在所述反应空间中以支撑基板；
腔室盖，所述腔室盖包括第一气体注入口和一个或多个第二气体注入口并且密封所述反应空间；
气体分配模块，所述气体分配模块安装在所述腔室盖中以面对所述基座并且连接至所述第一气体注入口和所述一个或多个第二气体注入口；
第一源容器模块，所述第一源容器模块连接至所述第一气体注入口，用于提供具有第一蒸气压的第一源气体；
第一载气供应模块，所述第一载气供应模块给所述第一源容器模块供应第一载气；
第二源容器模块，所述第二源容器模块连接至所述第一气体注入口，用于提供具有与所述第一蒸气压不同的第二蒸气压的第二源气体；
推动气体供应模块，所述推动气体供应模块给所述第二源容器模块与所述第一气体注入口之间的气体通路供应推动气体；
反应气体供应模块，所述反应气体供应模块给所述一个或多个第二气体注入口供应反应气体；和
吹扫气体供应模块，所述吹扫气体供应模块给所述第一气体注入口供应吹扫气体，
其中：
通过所述第一载气控制供应至所述第一气体注入口的所述第一源气体的流速，并且
通过所述推动气体控制供应至所述第一气体注入口的所述第二源气体的密度，并且
其中所述第二蒸气压高于所述第一蒸气压。
2.根据权利要求1所述的设备，其中：
所述第一蒸气压小于200Torr，并且
所述第二蒸气压等于或大于200Torr。
3.根据权利要求1所述的设备，进一步包括：
气体注入管，所述气体注入管连接至所述第一气体注入口；和
源气体管线，所述源气体管线连接在所述气体注入管与所述第一源容器模块和所述第二源容器模块中的每一个之间。
4.根据权利要求3所述的设备，其中：
所述源气体管线包括：
第一支管，所述第一支管连接至所述气体注入管；
第一源气体供应管，所述第一源气体供应管连接在所述第一支管与所述第一源容器模块之间；和
第二源气体供应管，所述第二源气体供应管连接在所述第一支管与所述第二源容器模块之间，并且
所述推动气体供应模块给所述第二源气体供应管供应所述推动气体。
5.根据权利要求4所述的设备，其中：
所述第一源容器模块包括第一源容器，所述第一源容器包括被供应所述第一载气的输入口和连接至所述第一源气体供应管的输出口，并且所述第一源容器将第一有机材料蒸发为所述第一源气体，并且
所述第一载气供应模块包括：
与所述第一源容器的所述输入口连接的第一载气供应管；
给所述第一载气供应管供应所述第一载气的第一载气供应源；以及
安装在所述第一载气供应管中的第一流速控制构件。
6.根据权利要求4所述的设备，其中：
所述第二源容器模块包括：
第二源容器，所述第二源容器包括连接至所述第二源气体供应管的输出口，并且所述第二源容器将第二有机材料蒸发为所述第二源气体；和
第二流速控制构件，所述第二流速控制构件安装在所述第二源容器的所述输出口与所述第二源气体供应管之间，并且
所述推动气体供应模块包括：
连接至所述第二源气体供应管的推动气体供应管；
给所述推动气体供应管供应所述推动气体的推动气体供应源；和
安装在所述推动气体供应管中的第三流速控制构件。
7.根据权利要求6所述的设备，其中所述推动气体供应管连接至比所述气体注入管相对更靠近所述第二流速控制构件的部分。
8.根据权利要求1所述的设备，其中：
所述反应气体包括氧气(O2)，并且
所述气体分配模块从所述反应气体产生等离子体反应气体并且将所述等离子体反应气体分配至所述基板。
9.根据权利要求1所述的设备，其中：
所述反应气体包括臭氧(O3)或水蒸气(H2O)，并且
所述基座包括加热所述基板的基板加热设备。
10.根据权利要求8所述的设备，其中：
所述第一源气体包括二乙基锌(DEZn)、三异丁基镓(TIBGa)、三乙基镓(TEGa)、三乙基铟(TEIn)、三甲基铟(TMIn)和(3-二甲基氨基丙基)二甲基铟(DADI)中的一种材料，并且
所述第二源气体包括三甲基镓(TMGa)或二甲基锌(DMZn)。
11.根据权利要求4所述的设备，进一步包括：
第三源容器模块，所述第三源容器模块连接至所述第一气体注入口，用于提供具有与所述第二蒸气压不同的第三蒸气压的第三源气体；和
第二载气供应模块，所述第二载气供应模块给所述第三源容器模块供应第二载气，
其中通过所述第二载气控制供应至所述第一气体注入口的所述第三源气体的流速。
12.根据权利要求11所述的设备，其中：
所述第一源气体包括二乙基锌(DEZn)、三异丁基镓(TIBGa)、三乙基镓(TEGa)、三乙基铟(TEIn)、三甲基铟(TMIn)和(3-二甲基氨基丙基)二甲基铟(DADI)中的一种材料，
所述第二源气体包括三甲基镓(TMGa)或二甲基锌(DMZn)，并且
所述第三源气体包括四乙基锡(TESn)或四甲基锡(TMSn)。
13.根据权利要求11所述的设备，其中：
所述第一源气体包括(3-二甲基氨基丙基)二甲基铟(DADI)、三乙基铟(TEIn)和三甲基铟(TMIn)中的一种材料，
所述第二源气体包括二甲基锌(DMZn)，并且
所述第三源气体包括四乙基锡(TESn)或四甲基锡(TMSn)。
14.根据权利要求11所述的设备，其中所述第一源气体、所述第二源气体和所述第三源气体中的每一个在等于或小于一秒的工艺时间分配至所述基板。
15.根据权利要求11所述的设备，进一步包括：
第四源容器模块，所述第四源容器模块连接至所述第一气体注入口，用于提供具有与所述第二蒸气压不同的第四蒸气压的第四源气体；和
第三载气供应模块，所述第三载气供应模块给所述第四源容器模块供应第三载气，
其中通过所述第三载气控制供应至所述第一气体注入口的所述第四源气体的流速。
16.根据权利要求15所述的设备，其中：
所述第一源气体包括二乙基锌(DEZn)、三异丁基镓(TIBGa)和三乙基镓(TEGa)中的一种材料，
所述第二源气体包括三甲基镓(TMGa)或二甲基锌(DMZn)，
所述第三源气体包括(3-二甲基氨基丙基)二甲基铟(DADI)、三乙基铟(TEIn)和三甲基铟(TMIn)中的一种材料，并且
所述第四源气体包括四乙基锡(TESn)或四甲基锡(TMSn)。
17.根据权利要求15所述的设备，其中所述第一源气体、所述第二源气体、所述第三源气体和所述第四源气体中的每一个在等于或小于一秒的工艺时间分配至所述基板。
18.一种用于制造氧化物膜的设备，所述设备包括：
下部腔室，所述下部腔室包括反应空间；
腔室盖，所述腔室盖包括气体注入口并且密封所述反应空间；
第一源容器模块，所述第一源容器模块连接至所述气体注入口，用于提供具有第一蒸气压的第一源气体；
第一载气供应模块，所述第一载气供应模块给所述第一源容器模块供应第一载气；
第二源容器模块，所述第二源容器模块连接至所述气体注入口，用于提供具有与所述第一蒸气压不同的第二蒸气压的第二源气体；和
推动气体供应模块，所述推动气体供应模块给所述第二源容器模块与所述气体注入口之间的气体通路供应推动气体，
其中：
通过所述第一载气控制供应至所述气体注入口的所述第一源气体的流速，并且
通过所述推动气体控制供应至所述气体注入口的所述第二源气体的密度，并且
其中所述第二蒸气压高于所述第一蒸气压。
19.根据权利要求18所述的设备，其中所述第二蒸气压等于或大于200Torr，并且供应至所述气体注入口的所述第二源气体的密度控制为3％或更小。
20.一种通过使用根据权利要求1至19之一所述的用于制造氧化物膜的设备在基板上制造氧化物膜的方法。
21.一种制造氧化物膜的方法，所述方法包括：
通过使用连接至处理腔室的第一气体注入口的第一源容器模块产生具有第一蒸气压的第一源气体；
通过使用连接至所述第一气体注入口的第二源容器模块产生具有与所述第一蒸气压不同的第二蒸气压的第二源气体；
给所述第一源容器模块供应第一载气，以将所述第一源气体供应至所述第一气体注入口；
给所述第二源容器模块与所述第一气体注入口之间的气体通路供应推动气体，以将所述第二源气体供应至所述第一气体注入口；
给所述处理腔室的一个或多个第二气体注入口供应反应气体；
给所述第一气体注入口供应吹扫气体；和
将所述第一源气体、所述第二源气体、所述反应气体和所述吹扫气体分配至基板，
其中：
通过所述第一载气控制供应至所述第一气体注入口的所述第一源气体的流速，并且
通过所述推动气体控制供应至所述第一气体注入口的所述第二源气体的密度，并且
其中所述第二蒸气压高于所述第一蒸气压。
22.根据权利要求21所述的方法，其中：
所述第一蒸气压小于200Torr，并且
所述第二蒸气压等于或大于200Torr。
23.根据权利要求21所述的方法，其中：
所述第一源气体基于所述第一载气，通过连接至所述第一源容器模块的第一源气体供应管和连接至所述第一源气体供应管的气体注入管供应至所述第一气体注入口，
所述第二源气体通过连接至所述第二源容器模块的第二源气体供应管和连接至所述第二源气体供应管的所述气体注入管供应至所述第一气体注入口，并且
所述推动气体供应至所述第二源气体供应管。
24.根据权利要求23所述的方法，其中：
通过给所述第一源容器模块供应所述第一载气的第一流速控制构件控制从所述第一源容器模块供应至所述第一源气体供应管的所述第一源气体的流速，
通过安装在所述第二源气体供应管中的第二流速控制构件控制从所述第二源容器模块供应至所述第二源气体供应管的所述第二源气体的流速，并且
通过推动气体供应管给所述第二源气体供应管供应所述推动气体，所述推动气体供应管连接至比所述气体注入管相对更靠近所述第二流速控制构件的部分。
25.根据权利要求23所述的方法，进一步包括：
通过使用连接至所述第一气体注入口的第三源容器模块产生具有与所述第二蒸气压不同的第三蒸气压的第三源气体；和
给所述第三源容器模块供应第二载气，以将所述第三源气体供应至所述第一气体注入口，
通过所述第二载气控制供应至所述第一气体注入口的所述第三源气体的流速，并且
所述第一源气体、所述第二源气体、所述反应气体和所述吹扫气体的所述分配包括将所述第三源气体分配至所述基板。
26.根据权利要求25所述的方法，进一步包括：
通过使用连接至所述第一气体注入口的第四源容器模块产生具有与所述第二蒸气压不同的第四蒸气压的第四源气体；和
给所述第四源容器模块供应第三载气，以将所述第四源气体供应至所述第一气体注入口，
通过所述第三载气控制供应至所述第一气体注入口的所述第四源气体的流速，并且
所述第一源气体、所述第二源气体、所述反应气体和所述吹扫气体的所述分配包括将所述第四源气体分配至所述基板。
27.一种显示设备，包括通过使用根据权利要求1至19之一所述的用于制造氧化物膜的设备或根据权利要求21至26之一所述的制造氧化物膜的方法设置在基板上的氧化物膜。
28.一种显示设备，包括：
基板；和
所述基板上的薄膜晶体管，
其中所述薄膜晶体管包括：
所述基板上的氧化物半导体层；
与所述氧化物半导体层绝缘的栅极电极，所述栅极电极的至少一部分与所述氧化物半导体层重叠；
连接至所述氧化物半导体层的源极电极；和
与所述源极电极分隔开并且连接至所述氧化物半导体层的漏极电极，
所述氧化物半导体层是通过使用根据权利要求1至19之一所述的用于制造氧化物膜的设备或根据权利要求21至26之一所述的制造氧化物膜的方法形成的。
29.根据权利要求28所述的显示设备，其中：
所述氧化物半导体层包括：
所述基板上的氢阻挡层；和
所述氢阻挡层上的有源层，并且
所述氢阻挡层或所述有源层是通过使用根据权利要求1至19之一所述的用于制造氧化物膜的设备或根据权利要求21至26之一所述的制造氧化物膜的方法形成的。
30.根据权利要求28所述的显示设备，进一步包括所述基板与所述氧化物半导体层之间的遮光层，
其中所述遮光层是通过使用根据权利要求1至19之一所述的用于制造氧化物膜的设备或根据权利要求21至26之一所述的制造氧化物膜的方法形成的。
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