專利名稱：在覆有擴(kuò)散阻障層的基板上之半導(dǎo)體組件及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明與半導(dǎo)體組件的領(lǐng)域有夫。更具體來說，本發(fā)明之實(shí)施例系有關(guān)位于涂覆有擴(kuò)散阻障層的金屬基板上之半導(dǎo)體組件及其制作方法。
背景技術(shù)：
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在制造半導(dǎo)體組件時(shí)使用金屬箔基板(如不銹鋼、鋁、銅等)可制造出具可撓性的半導(dǎo)體產(chǎn)品。此外，使用金屬箔基板亦能讓形成于其上的電子組件層、特征與/或組件在高溫制程下，不會(huì)造成該金屬箔基板的性質(zhì)顯著劣化。然而，在較高的溫度環(huán)境下，金屬箔基板之組成成份(以不銹鋼基板為例，其組成成份為鐵與/或鉻、鎳、鑰、鈮等合金元素之原子)會(huì)具有較高的擴(kuò)散率，足以使其從該金屬箔基板擴(kuò)散進(jìn)入一或多個(gè)形成于其上的電子組件層(如半導(dǎo)體層或介電層)、特征與/或組件中，因而影響其電氣性質(zhì)。圖I顯示一例示半導(dǎo)體組件一薄膜晶體管(TFT) 5。圖中金屬箔基板10與半導(dǎo)體本體30間設(shè)置有一絕緣層20。半導(dǎo)體本體30中有源極/汲極區(qū)域60與70形成，且其上有一由閘極介電區(qū)域40與閘電極50構(gòu)成的閘極層迭結(jié)構(gòu)形成。于退火步驟期間，基板10上的TFT 5可能被加熱至足以活化該源極/汲極區(qū)域60與70中的摻雜物與/或使該半導(dǎo)體本體30至少局部結(jié)晶化之溫度。這樣的高溫(如大于350 C，特別是大于600 C)可能會(huì)使該金屬箔基板10中金屬原子的活動(dòng)性増加到足以使其擴(kuò)散長度相當(dāng)于絕緣層之厚度。如箭頭80所示，金屬原子從金屬箔基板10中擴(kuò)散穿過絕緣層20而進(jìn)入TFT 5的主動(dòng)區(qū)域(如半導(dǎo)體本體30的信道區(qū)域與/或源扱/汲極區(qū)域60與70)與/或門極介電區(qū)域40，此擴(kuò)散現(xiàn)象會(huì)使TFT 5的運(yùn)作特性(如TFT 30的臨界電壓、次臨界斜率、漏電流與/或開啟電流)劣化。因此，最好能在金屬基板10與形成于其上的半導(dǎo)體層30 (或其它組件層)之間設(shè)置一擴(kuò)散阻障層，以避免金屬原子從基板10擴(kuò)散穿過絕緣層20進(jìn)入TFT 5的主動(dòng)區(qū)域與/或其上方的閘極介電區(qū)域40。在理想的狀況下，金屬基板10與其上方其它組件(如電容、ニ極管、電感、電阻等)的任何組件層之間最好亦能設(shè)置ー擴(kuò)散阻障層，該組件層中若有金屬原子滲入將導(dǎo)致其性質(zhì)產(chǎn)生不期望的改變。

發(fā)明內(nèi)容
在ー態(tài)樣中，本發(fā)明系關(guān)于ー種位于涂覆有擴(kuò)散阻障層的金屬基板上之電子組件，該電子組件包含一金屬基板；一或多個(gè)位于該金屬基板上的擴(kuò)散阻障層；一或多個(gè)位于該擴(kuò)散阻障層上的絕緣層；以及一位于該絕緣層上的半導(dǎo)體層或其它組件層。
在另ー態(tài)樣中，本發(fā)明系關(guān)于ー種在金屬基板上制作電子組件之方法，其步驟包含在該金屬基板上形成一或多個(gè)擴(kuò)散阻障層；在該擴(kuò)散阻障層上形成一或多個(gè)絕緣層；以及在該絕緣層上形成一半導(dǎo)體層或其它組件層。本發(fā)明有助于提供位于涂覆有擴(kuò)散阻障層的金屬基板上之電子組件及其制作方法。該擴(kuò)散阻障層可避免金屬原子從金屬基板擴(kuò)散進(jìn)入形成于其上的電子組件中。透過下文中的詳細(xì)說明，閱者將更了解本發(fā)明上述與其它優(yōu)點(diǎn)。


圖I顯示一位于涂覆有絕緣層之金屬基板上的TFT組件；
圖2A 2E顯示本發(fā)明之實(shí)施例以ー用于在涂覆有擴(kuò)散阻障層的金屬基板上制作TFT組件之例示方法所形成之結(jié)構(gòu)； 圖3A 4C圖顯示另ー種在金屬基板上形成擴(kuò)散阻障層的之例示方法；
圖4A 4B顯示本發(fā)明之實(shí)施例以另ー種用于制造涂覆有擴(kuò)散阻障層的金屬基板之例示方法所形成之結(jié)構(gòu)；
圖5顯示SiO2層下方AlN層與TiN層的反射率與該SiO2層厚度之間的函數(shù)關(guān)系圖表。
實(shí)施方式
以下將參考隨附圖式詳述本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例。盡管本發(fā)明將結(jié)合下列實(shí)施例來進(jìn)行說明，閱者應(yīng)了解這類描述并非用以限制或限縮本發(fā)明。相反地，本發(fā)明欲涵蓋落入后附申請專利范圍所定義之本發(fā)明精神與范疇內(nèi)的其它選擇、修改及均等物。再者，下文中提出的許多特定細(xì)節(jié)系為使閱者對本發(fā)明有通盤的了解。然而，熟習(xí)此技藝之人當(dāng)可清楚了解，本發(fā)明可在不具備這類特定細(xì)節(jié)的情況下施行。在其它實(shí)例中，將不會(huì)詳述熟知的方法、程序、組成組件及電路，以避免對本發(fā)明之態(tài)樣在理解上造成不必要的障礙。在ー態(tài)樣中，本發(fā)明系關(guān)于ー種位于涂覆有擴(kuò)散阻障層的金屬基板上之電子組件，該電子組件包含一金屬基板；至少一位于該金屬基板上的擴(kuò)散阻障層；至少一位于該擴(kuò)散阻障層上的絕緣層；以及至少一位于該絕緣層上的組件層(如半導(dǎo)體層)。在另ー態(tài)樣中，本發(fā)明系關(guān)于ー種制作位于涂覆有擴(kuò)散阻障層的金屬基板上的電子組件之方法，該方法包含在該金屬基板上形成至少ー擴(kuò)散阻障層；在該擴(kuò)散阻障層上形成至少ー絕緣層；以及在該絕緣層上形成至少ー層組件層(如半導(dǎo)體層)。以下將以位于涂覆有擴(kuò)散阻障層的金屬基板上之電子組件之例示制作方法詳細(xì)說明本發(fā)明的各種不同態(tài)樣。位于涂覆有阻障層的金屬基板上之例示組件
請參照圖2A，金屬基板210可包含不銹鋼(任何等級，如304型、316型等)或任何其它軟化溫度高到足以耐受與制造電子組件相關(guān)的一般制程溫度(如高于350 C，或任何高于350 C但低于基板軟化溫度之?dāng)?shù)值)的合適元素金屬或合金的厚板、箔片或薄板等。在一實(shí)施例中，該金屬為304型不銹鋼，不過本發(fā)明亦可以使用任何類型的不銹鋼合金?；蛘?，金屬基板210可包含如鋁、銅、鈦或鑰等材料之厚板、箔片或薄板。金屬基板210的厚度可介于約10 u m 1000 Um之間(如10 Mm 500 Mm、50 Mm 200 Mm，或介于其間的任何其它數(shù)值或數(shù)值范圍)。金屬基板210基本上可為任何形狀，諸如方形、圓形、橢圓形、長方形等?；蛘撸饘倩?10之形狀可為預(yù)設(shè)不規(guī)則形與/或具有預(yù)設(shè)圖樣。在一些實(shí)施例中，金屬基板210可為方形或長方形，或是長X寬y的方形或長方形単元之薄板，或是寬為X個(gè)單位的卷材，其中每ー單元皆代表了ー個(gè)別、可分離的基板，用于單ー的集成電路中(如顯示裝置，太陽能電池、辨識標(biāo)簽等)。在沉積擴(kuò)散阻障層220前一般會(huì)先清洗金屬基板210。這類清洗動(dòng)作可清除諸如處理備料(用于準(zhǔn)備金屬基板210)所產(chǎn)生的殘留物、不利于擴(kuò)散阻障層220黏附在金屬基板210表面的殘留有機(jī)材料、粒子與/或其它污染物等。金屬基板210之清洗可包含濕洗與/或干洗。在一例中，清洗動(dòng)作包含蝕刻金屬基板210的表面，接著依照需要可潤洗(rinsing)該基板210與/或予以干燥。適合本發(fā)明的蝕刻技術(shù)可包含濕蝕刻制程(如濕式化學(xué)蝕刻)，或是干蝕刻(如反應(yīng)性離子蝕刻[RIE]或?yàn)R鍍蝕刻)。在一實(shí)施例中，金屬基板210是藉由將之浸入液態(tài)清洗劑中與/或以該清洗劑潤洗之方式來清洗(如清除有機(jī)殘留物)，接著再使用稀釋后的含水酸劑來進(jìn)行濕蝕刻(如稀釋后的氫氟酸[HF]水溶液，其中可加入氨水與/或氟化銨予以緩沖)。其它可用來進(jìn)行基板210濕蝕刻制程的酸劑包含硝酸、硫酸、鹽酸等，端視所用不銹鋼·或其它金屬的等級及該處理金屬基板210之溫度而定。在另ー實(shí)施例中，金屬基板210是以濺鍍蝕刻來進(jìn)行清洗。在干蝕刻制程中，選擇使用何種氣體來清洗金屬基板210并未有特別的限制。任何可從金屬基板210表面移除實(shí)質(zhì)上所有不想要的污染物而不留下無法清除的殘留物之氣體或多種氣體之組合皆可用于本發(fā)明。舉例言之，氬氣等惰性氣體便可用于金屬基板210的濺鍍清洗制程中。蝕刻之后，可對金屬基板210進(jìn)行潤洗動(dòng)作(如以去離子水潤洗)，之后依照需要可進(jìn)ー步將基板浸入有機(jī)溶劑或溶劑混合物中與/或以該溶劑潤洗，以清除金屬基板210表面可能存有的不想要的有機(jī)殘留物。或者，這類進(jìn)階清洗動(dòng)作可包含將金屬基板210浸入水溶液或含有界面活性劑的懸浮液中與/或以該溶液潤洗(接著再以去離子水加以潤洗)。舉例言之，上述進(jìn)階清洗動(dòng)作可包含以不會(huì)造成鋼材化學(xué)性傷害的清洗劑處理金屬基板210，如C6-C12烷烴(其可以ー或多個(gè)齒素加以取代)、C2-C2Q醇酸中的C1-C6烷基酷、C2-C6ニ烷基醚、甲氧基-C4-C6烷烴、C2-C4亞烷基こニ醇與C1-C4烷基醚與/或其C1-C4烷基酷、C6-C10芳烴(其可以ー或多個(gè)C1-C4烷基、C1-C4烷氧基與/或齒素取代)及C2-C6亞烷基或ニ烯基醚、硫醚類(包含這類硫醚類的亞砜與砜類衍生物)與酯類(諸如四氫呋喃、ニ氧雜環(huán)已烷、Y-丙內(nèi)酷，S-丁內(nèi)酷、及四亞甲基砜)。在一例中，清洗溶劑包含ニ丙ニ醇甲醚醋酸酯(dipropylene glycol methyl ether acetate, DPGMEA)與/或四亞甲基諷的混合物(如紐澤西州布蘭斯堡的AZ電子材料公司所生產(chǎn)的KWIK STRIP清洗劑，其內(nèi)含65-70%的DPGMEA與35-40%的四亞甲基砜)。在一些實(shí)施例中，金屬基板210之清洗動(dòng)作是在將金屬基板210切割或成形為最后的形狀前先在金屬基板210由之形成的ー備料卷帶或金屬薄板上進(jìn)行，以簡化其制程與處理。然而，在其它實(shí)施例中，金屬基板210可在清洗前就先進(jìn)行切割或成形?，F(xiàn)在請參照圖2B，金屬基板210經(jīng)清洗后，擴(kuò)散阻障層220會(huì)在其上形成。擴(kuò)散阻障層220的厚度最好大于(如來自金屬基板210的)擴(kuò)散物質(zhì)在特定時(shí)間與溫度下的總擴(kuò)散長度。舉例言之，總擴(kuò)散長度可以(I)擴(kuò)散物質(zhì)(在特定/預(yù)設(shè)制程溫度下)穿過擴(kuò)散阻障層及任何其它位在內(nèi)含擴(kuò)散物質(zhì)的薄層與欲保護(hù)的薄層(如迭加在上方的組件層)之間的薄層之?dāng)U散率與(2)結(jié)構(gòu)暴露在特定/預(yù)設(shè)制程溫度下的時(shí)間長度的乘積來度量。在不同的實(shí)施例中，擴(kuò)散阻障層220的厚度是比每種相關(guān)擴(kuò)散物質(zhì)的擴(kuò)散長度大上至少5%、10%或更多。如此，即便在較低的制程溫度下，擴(kuò)散阻障層220的設(shè)計(jì)可在所費(fèi)成本最低與/或?qū)φw制程造成的沖擊最小的情況下為擴(kuò)散物質(zhì)造成的負(fù)面影響提供適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)。擴(kuò)散阻障層其中一特定功能是要使擴(kuò)散物質(zhì)(如來自基板的金屬原子)之?dāng)U散率下降量(一般為ー或多個(gè)數(shù)量級)大于擴(kuò)散阻障層上任何組件層中擴(kuò)散物質(zhì)之?dāng)U散率下降量。擴(kuò)散阻障層220可包含如鎢鉭合金或鎢鈦合金等鎢或鈦合金，或氮化鈦、氮化鋁或鈦鋁氮化物等鈦或鋁化合物?；蛘?，擴(kuò)散阻障層220可包含ー絕緣阻障層，如氧化硅、氮化硅、氮氧化硅(即SixOyNz，其中X = 2y + [4z/3])、氧化鋁、氧化鈦、氧化鍺(GeO2)、氧化鉿、氧化鋯、氧化鈰與/或其它稀土氧化物，包含該等材料之組合與奈米迭層。含有氮化鈦與/或氮化鋁的化合物提供成本較低且可用許多不同方法沉積的阻 障層。在特定實(shí)施例中，擴(kuò)散阻障層220包含分子式為TixNy的鈦化合物，其中X和y的比例約介于3:4到3:2之間。在一例中，X與y皆約等于I。在其它實(shí)施例中，擴(kuò)散阻障層220包含分子式為TiaAlbNe的鈦鋁氮化物，其中(a+b)和c的比例約介于3:4到3:2之間。一般而言，a和b的比例約介于1:10至10:1之間(或介于其間的任何范圍)。在一例中，a + b c而c = I。適合用在擴(kuò)散阻障層220的化合物之判定標(biāo)準(zhǔn)一般包含(i)對來自金屬基板210的組成成分之?dāng)U散具有高度抗性；(ii)熱穩(wěn)定性達(dá)其上形成之組件與/或結(jié)構(gòu)之最大制程溫度(如高于約350 C，或任何高于350 C的值，但依照需要亦可低于金屬基板的軟化溫度)黏著特性，使擴(kuò)散阻障層220黏附在金屬基板210上，而絕緣層230黏附在擴(kuò)散阻障層220上；(iv)充分的光學(xué)性質(zhì)(如光學(xué)常數(shù)與/或反射率)，可進(jìn)行制程容許度(process window)的簡單檢視與/或建立與/或偵測等動(dòng)作；與/或(V)殘存應(yīng)カ與厚度，使得擴(kuò)散阻障層220在高溫制程期間(如高于350 C)不會(huì)脫層(delaminate)。故此，本發(fā)明中可對所采用的鎢合金或鈦化合物與/或鋁化合物的化學(xué)計(jì)量(如X與y的值，或a、b與c的值)進(jìn)行選擇來優(yōu)化一或多個(gè)這類判定標(biāo)準(zhǔn)。擴(kuò)散阻障層220可藉由物理氣相沉積法(PVD)、化學(xué)氣相沉積法(CVD)或原子層沉積法(ALD)等習(xí)知技術(shù)將適合的前驅(qū)物沉積在沉積腔體中的金屬基板210上。在特定實(shí)施例中，擴(kuò)散阻障層220包含以(例如)使用鈦與氮?dú)獾脑訉映练e法配合TiCl4與NH3、Ti(NMe2)4 (即TDMAT)或Ti (NEt2)4 (即TDEAT)等前驅(qū)物所形成的氮化鈦。在其它實(shí)施例中，氮化鈦系以濺鍍沉積法配合鈦靶材在含氮?dú)馀c/或氨氣的環(huán)境中形成?；蛘?，氮化鈦亦可以TiMe4或TiEt4與N2與/或NH3等為前驅(qū)物利用化學(xué)氣相沉積法而形成。CVD氮化鈦(即分子式為TixNy)的化學(xué)計(jì)量(如X與y的值)可藉由控制在擴(kuò)散阻障層220沉積的期間導(dǎo)入沉積腔體中的鈦與氮?dú)馇膀?qū)物之相對量值來加以控制。在其它實(shí)施例中，擴(kuò)散阻障層220包含以(例如)原子層沉積法配合上述鈦與氮?dú)馇膀?qū)物的混合物所形成的鈦鋁氮化物，或者是采用分子式為AlHnRm的鋁前驅(qū)物(依照需要可選擇N2與/或NH3),其中R為C1-C4烷基且n + m = 3。本發(fā)明中合適的鋁前驅(qū)物包含氫化鋁(AlH3)、氫化鋁 氨復(fù)合物(AlH3 NH3)、氫化鋁-三甲基胺復(fù)合物(AlH3 ^e3)、三異丁基鋁(TIBAL)、三甲基鋁(TMA)、三こ基鋁(TEA)或ニ甲基氫化鋁(DMAH)。鈦鋁氮化物的化學(xué)計(jì)量(即分子式TiaAlbNe中的a、b、c值)可藉由控制在擴(kuò)散阻障層220沉積期間導(dǎo)入沉積腔體中的鈦、鋁及氮?dú)馇膀?qū)物的相對量值來加以控制。
擴(kuò)散阻障層220 (見圖2B)的厚度可介于約I nm Iiim之間(如介于5 nm 500 nmUO nm 250 nm或是該數(shù)值范圍中的任何其它數(shù)值或范圍)。在一實(shí)施例中，擴(kuò)散阻障層220的厚度介于約30 nm 150 nm之間?；蛘撸?dāng)擴(kuò)散阻障層220包含以原子層沉積法形成的交替配置之氮化鈦層與氮化鋁層，薄層的數(shù)量可介于2 10，OOO之間(或介于其間的任何數(shù)值范圍)，且每個(gè)氮化鈦層與氮化鋁層的厚度可介于5A 1200A之間。在另一些實(shí)施例中，可采用導(dǎo)電性與絕緣性擴(kuò)散阻障材料形成之薄層交替層迭，或兩種或兩種以上不同絕緣性擴(kuò)散阻障材料形成之薄層交替層迭的方式。本發(fā)明可采用以此處所揭露或習(xí)知方法所制成、具有足夠的性質(zhì)以避免金屬原子擴(kuò)散進(jìn)入迭加在上方的組件層中的交替層迭的薄層或奈米迭層之任何此種組合。在特定實(shí)施例中，擴(kuò)散阻障層220大體上封住整個(gè)金屬基板210。舉例言之，如圖2B所示，若金屬基板210在清洗步驟之前或之后、但在沉積擴(kuò)散阻障層220之前進(jìn)行單切(singulate)、切割或成形等動(dòng)作，擴(kuò)散阻障層220大體上可封住金屬基板210，包含(除了主表面外的)邊緣。 本發(fā)明中亦可依照需要在沉積擴(kuò)散阻障層220之前或之后(例如在金屬基板210上或擴(kuò)散阻障層220上)厚厚地沉積ー層抗反射被覆層(圖未示)?？狗瓷浔桓矊涌砂瑹o機(jī)絕緣材料，如氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化鋁、氧化鈦、氧化鍺(GeO2)、氧化鉿、氧化鋯、氧化鈰、一或多種其它金屬氧化物或該等材料之組合與/或奈米迭層，且可藉由物理氣相沉積法(PVD)、化學(xué)氣相沉積法(CVD)、液態(tài)沉積法(如涂覆或印刷)或原子層沉積法(ALD)配合文中所描述之適合前驅(qū)物形成?？狗瓷浔桓矊拥暮穸瓤山橛?0A 1000 A之間(如50A 200A，或介于其間的任何其它數(shù)值范圍)。在一實(shí)施例中，抗反射被覆層包含ー以原子層沉積法形成的ニ氧化硅層(如見2008年10月10日提出的第12/249，841號美國專利申請案[代理人案號IDR1583]，其相關(guān)部分系并于文中作為參考)。此外，在沉積擴(kuò)散阻障層220與抗反射被覆層前，基板210上可以厚厚地沉積ー應(yīng)力釋放層(圖未示)。該應(yīng)カ釋放層可包含一有機(jī)材料或無機(jī)材料，該有機(jī)材料或無機(jī)材料能減少位于上方的薄層(如阻障層220)施加在基板210與任何位于基板210上方的絕緣層或抗反射被覆層上之應(yīng)力。該應(yīng)カ釋放層可包含一有機(jī)聚合物，如聚丙烯酸酷、聚甲基丙烯酸酯或其共聚物(如含有こ烯、丙烯、丁烯之烯烴類等)，該有機(jī)聚合物可藉由旋轉(zhuǎn)涂布(spin-coating)、印刷、浸沾涂布(dip-coating)等方式來沉積。或者，該應(yīng)カ釋放層可包含ー以氧化物為主的絕緣材料(如ニ氧化硅、氧化鋁)與/或一元素金屬，如鋁、鈦、銅等(及其合金)，該絕緣材料與或元素金屬可藉由物理氣相沉積法(PVD)、化學(xué)氣相沉積法(CVD)、液態(tài)沉積法或原子層沉積法(ALD)配合文中所述的合適前驅(qū)物來沉積。以氧化物為主的絕緣材料、元素金屬及合金等無機(jī)材料較適合用于高溫制程中。每ー應(yīng)力釋放層的厚度可介于5A 1000 A之間(如IOA 250A，或介于其間的任何其它數(shù)值范圍)。在ー實(shí)施例中，應(yīng)カ釋放層包含一 SiO2: Al絕緣層(亦稱為混合后的SiO2: Al2O3氧化物)，其厚度介于IOA 250A之間。在另ー實(shí)施例中，應(yīng)カ釋放層包含以PVD制程(如濺鍍)沉積的鋁，其厚度介于50A 100A之間(或介于其間的任何數(shù)值范圍)。在一例中，抗反射被覆層與應(yīng)カ釋放層的加總厚度約為150A?，F(xiàn)在請參照圖2C，一絕緣層230系形成在擴(kuò)散阻障層220上。絕緣層230可包含任何使擴(kuò)散阻障層220與后續(xù)的電子組件特征與/或接下來可能會(huì)形成于其上的組件電性絕緣的材料。舉例言之，絕緣層230可包含氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化鋁、氮化鋁或該等材料之組合。在一實(shí)施例中，絕緣層230包含ニ氧化硅與氧化鋁。絕緣層230可以物理氣相沉積法、化學(xué)氣相沉積法、原子層沉積法或液態(tài)沉積法(如旋轉(zhuǎn)涂布與固化，如同旋涂式玻璃制程[spin-on-glass]中所使用者)形成。舉例言之，在特定實(shí)施例中，絕緣層230包含ニ氧化硅且可藉由化學(xué)氣相沉積法(如電漿輔助式CVD)配合ー硅來源，如正硅酸こ酯(TEOS)或硅烷類(如SiH4或SiCl2H2),及一氧來源(如
02、03、N20、N0等)而形成。在其它實(shí)施例中，絕緣層230包含氮化硅，且其可以化學(xué)氣相沉積法配合一硅來源(如SiH4或SiCl2H2)及一氮來源(如NH3與/或N2)形成。在另ー些實(shí)施例中，絕緣層230包含氮氧化硅，且其可藉由化學(xué)氣相沉積法配合一硅來源(如SiH4)、一氮與氧來源(如NO2、NO與/或N2O)或一氮來源(如NH3與/或N2)與一氧來源(如02、O3與/或N2O)形成。在另ー些實(shí)施例中，絕緣層230可包含氧化鋁與/或氮化鋁，其可以原子層沉積法配合一鋁來源(如三甲基鋁或其它文中所述的鋁來源)與一氧來源(如02、O3與/或水)、一氮來源(如NH3與/或N2)與/或一氮與氧來源(如N02、NO與/或N2O)形 成。絕緣層可以2008年10月10日提出的第12/249,841號美國專利申請案(代理人案號IDR1583)中所提到的原子層沉積法形成，其相關(guān)部分并于文中作為參考。絕緣層230可在用來沉積擴(kuò)散阻障層220的相同沉積腔體中形成，依照需要其可在擴(kuò)散阻障層220沉積完成后立即進(jìn)行?；蛘撸^緣層230可在不同的步驟與/或和用來沉積擴(kuò)散阻障層220之腔體不同的腔體中形成。絕緣層230(見圖2C)的厚度可介于約IOnm IOiim之間(如50nm 5 y m、IOOnm 2 y m或介于其間的任何數(shù)值范圍)。在一實(shí)施例中，絕緣層230的厚度約為I y m。絕緣層230亦可以涂布或印刷方式形成(如以旋轉(zhuǎn)涂布、噴墨、滴注法、凹版印刷、柔版印刷、噴涂、網(wǎng)印、平版印刷、旋轉(zhuǎn)涂布、狹縫涂布、擠壓涂布、浸沾涂布、液面彎曲式涂布[Meniscus Coating]、微點(diǎn)觸[Microspotting]、筆涂布[pen-coating]、模印、壓印、點(diǎn)膠、泵配布[pump dispensing]等方式涂布或印刷含有絕緣性前驅(qū)物的墨水,如見2009年11月24日提出的第12/625，492號美國專利申請案[代理人案號IDR0872]，其相關(guān)部分并于文中作為參考)。在一些實(shí)施例中，絕緣層230可以藉由印上(如網(wǎng)印、凹版印刷、平版印刷、噴墨印刷等)內(nèi)含絕緣材料或絕緣性前驅(qū)物的墨水或組成物來形成。一般而言，在印上內(nèi)含絕緣材料與/或絕緣性前驅(qū)物的墨水或組成物后，印上的薄層會(huì)被加熱至約50 150 C(依照需要可在真空環(huán)境下進(jìn)行)以去除該印上的墨水或組成物中的任何溶劑，之后再進(jìn)ー步的予以加熱或固化(如在約300 600 C的溫度進(jìn)行，依照需要可在氧化或惰性環(huán)境中進(jìn)行)來形成該絕緣層230。在另ー實(shí)施例中(圖未示)，經(jīng)涂布的基板可進(jìn)ー步包含依次交替設(shè)置的擴(kuò)散阻障層與絕緣層。在此實(shí)施例中，經(jīng)涂布的基板可包含交替設(shè)置之至少兩層擴(kuò)散阻障層與至少兩層絕緣層(如由最下方到最上方分別為下擴(kuò)散阻障層、下絕緣層、上擴(kuò)散阻障層、上絕緣層)。在另ー些實(shí)施例中可具有三層、四層或更多(例如最多可至100、1000或10，000層)由擴(kuò)散阻障材料與絕緣材料所形成、交替設(shè)置的薄層。每個(gè)擴(kuò)散阻障層可能彼此相同或不同，且每個(gè)絕緣層亦可彼此相同或不同。每個(gè)擴(kuò)散阻障層與每個(gè)絕緣層的厚度約介于
0.5nm 2 ii m之間(如約2nm lMm、5nm 250nm或介于其間的任何其它數(shù)值或數(shù)值范圍)。擴(kuò)散阻障層與絕緣層可以ALD、PVD (如濺鍍)、CVD、文中所述或先前技術(shù)中使用的任何其它沉積方法來形成。請參照圖2D，本發(fā)明之方法進(jìn)ー步包含在絕緣層230上形成一組件層(如半導(dǎo)體層)240之步驟。當(dāng)基板210上的組件包含CMOS晶體管(即至少一 NMOS晶體管與至少ーPMOS晶體管)，組件層240可包含一或多個(gè)第一晶體管島(island) 240a，每ー第一晶體管島240a包含一具有一第一導(dǎo)電性類型(如NMOS或PMOS其中之一)的半導(dǎo)體材料(如硅)，以及ー或多個(gè)第二晶體管島240b，每ー第二晶體管島240b包含具有一第二導(dǎo)電性類型(不屬于該第一導(dǎo)電性類型之NMOS或PM0S)之相同或相異半導(dǎo)體材料。或者，組件層240可包含一或多個(gè)閘電極(即「底閘極」架構(gòu))，其中一第一閘電極240a可具有一第一組成物(如一具有一第一導(dǎo)電性類型的第一半導(dǎo)體材料)或一第一組性質(zhì)(如一具有一第一圖樣之金屬或ー第一組尺寸)，而ー第二閘電極240b可具有一第二組成物(如一具有一第二導(dǎo)電性類型的第二半導(dǎo)體材料)或一第二組性質(zhì)(如一具有一第二圖樣之金屬或一第二組尺寸)。在另ー些實(shí)施例中，組件層240可包含一或多個(gè)電容板，一或多個(gè)ニ極管層、一或多個(gè)電阻器或互聯(lián)機(jī)等。
在一些實(shí)施例中，組件層240包含硅與/或鍺。然而，在組件層240包含半導(dǎo)體材料的情況下，組件層240不會(huì)局限在硅與/或鍺材料，而可包含III-V族的半導(dǎo)體(如GaAs、InP及相關(guān)的化合物與/或合金)、II-VI族的半導(dǎo)體(如ZnO、ZnS、ZnSe, CdTe及相關(guān)的化合物與/或合金)、有機(jī)半導(dǎo)體(如聚硫代富瓦烯基[thiafulvalene-based]的半導(dǎo)體)或任何其它適用于本發(fā)明之方法的半導(dǎo)體材料。在特定實(shí)施例中，組件層240可包含非晶形、微晶形與/或多晶形的硅、鍺或硅鍺。在組件層240包含硅鍺的情況下，硅和鍺的比例可介于約10，000:1到I: I之間(或介于其間的任何數(shù)值范圍)。組件層240可進(jìn)ー步包含ー摻雜物，如硼、磷、砷或銻。在一實(shí)施例中，組件層240包含摻雜有硼或磷的多晶硅。在另一實(shí)施例中，組件層240包含ー摻雜有磷的第一多晶娃島240a及ー摻雜有硼的第二多晶娃島 240b。在一些實(shí)施例中，組件層240可以印刷方式(如文中所述者)形成。舉例言之，未摻雜與/或經(jīng)摻雜的半導(dǎo)體前驅(qū)物墨水可藉由合適的印刷方法(如噴墨印刷、平版印刷、網(wǎng)印等)在絕緣層230上沉積成或印上所欲圖形，該前驅(qū)物墨水包含未摻雜與/或經(jīng)摻雜的聚硅烷、雜環(huán)硅烷與/或未摻雜與/或經(jīng)摻雜的半導(dǎo)體奈米粒子。之后在予以固化與/或退火以形成組件層240。含有聚硅烷的半導(dǎo)體前驅(qū)物墨水之說明可見第7，422，708,7, 553，545,7, 498，015 與 7，485，691 號美國專利以及 2007 年 10 月 4 日提出的第11/867，587號美國專利申請案(代理人案號IDR0884)，其相關(guān)部分并于文中作為參考。含有雜環(huán)硅烷的半導(dǎo)體前驅(qū)物墨水之說明可見第7，314，513號美國專利及分別于2004年9月24日與2004年10月I日提出的第10/950，373與10/956，714號美國專利申請案(代理人案號IDR0301與IDR0303)，其相關(guān)部分并于文中作為參考。含有經(jīng)摻雜的聚硅烷的半導(dǎo)體前驅(qū)物墨水之說明可見2007年10月4日提出的第11/867,587號美國專利申請案(代理人案號IDR0884)，其相關(guān)部分并于文中作為參考。含有未摻雜與/或經(jīng)摻雜的半導(dǎo)體奈米粒子的半導(dǎo)體前驅(qū)物墨水之說明可見第7，422，708與7，553，545號美國專利，其相關(guān)部分并于文中作為參考。或者，組件層240可以ー或多種習(xí)知薄膜制程或技術(shù)形成。圖2E顯示根據(jù)本發(fā)明方法所形成的例示半導(dǎo)體組件一薄膜晶體管(TFTs)245a-b。一般而言，TFTs 245a_b分別包含一半導(dǎo)體層(如包含一晶體管通道242a-b、一第一源極/汲極端子244a-b及一第二源極/汲極端子246a_b);—位于該半導(dǎo)體層之至少一部分區(qū)域上或上方的閘極絕緣層250a-b ;—位于該閘極絕緣層250a-b上的閘極金屬層260a-b ;—或多個(gè)位于該半導(dǎo)體層與該閘極金屬層260a-b上的介電層；以及復(fù)數(shù)個(gè)與該閘極金屬層260a-b和源極/汲極端子244a-b與246a_b形成電性通訊的金屬導(dǎo)體(圖未示)。適合用于TFTs的例示半導(dǎo)體層、介電層與金屬層以及形成這類TFTs的材料與方法之詳細(xì)說明可見第7，619，248號美國專利以及第11/203,563 (2005年8月11日申請，代理人案號IDR0213)、ll/243，460 (2005年10月3日申請，代理人案號IDR0272)、11/452, 108 (2006 年 6 月 12 日申請，代理人案號 IDR0502)、11/888，949 (2007 年 8 月 3日申請，代理人案號IDR0742)、11/888，942 (2007年8月3日申請，代理人案號IDR0743)、11/818，078 (2007 年 6 月 12 日申請，代理人案號 IDR0813)、11/842，884 (2007 年 8 月 21日申請，代理人案號IDR0982)、12/175，450 (2008年7月17日申請，代理人案號IDR1052)、12/114, 741 (2008年 5 月 2 日申請，代理人案號 IDR1102)、12/131，002 (2008年 5 月 30 曰申請，代理人案號IDR1263)、及12/243，880號(2008年10月I日申請，代理人案號IDR1574)美國專利申請案，其相關(guān)部分并于文中作為參考。在TFTs 245a-b中，閘極介電層250a_b系形成在半導(dǎo)體島240a_b上。在一些實(shí)·施例中，閘極介電層250a_b可藉由印刷制程形成(例如印上氫娃氧燒[hydrosiIoxane]或氫娃酸[hydrosilicic acid]等ニ氧化娃前驅(qū)物,如見第7，709，307號美國專利或2009年11月24日提出的第12/625，492號美國專利申請案[代理人案號IDR0872]，其相關(guān)部分并于文中作為參考)。閘極介電層250a-b可藉由印上一合適的介電性前驅(qū)物來形成，如以分子態(tài)、有機(jī)金屬態(tài)、聚合物態(tài)與/或奈米粒子態(tài)形式存在于可溶解該介電性前驅(qū)物的溶劑或溶劑混合物中的前驅(qū)物?；蛘撸l極介電層250可藉由半導(dǎo)體層240厚沉積(如CVD或PVD)與/或熱氧化方式形成。舉例言之，閘極介電層250a-b可藉由ー習(xí)知方法形成(如以化學(xué)氣相沉積法沉積氧化硅或使半導(dǎo)體島240a-b的表面氧化來形成氧化膜)。在半導(dǎo)體層240包含ー摻雜具有第一導(dǎo)電性類型(如磷)的第一摻雜物之第一多晶硅島240a以及ー摻雜具有第二導(dǎo)電性類型(如硼)的第二摻雜物之第二多晶硅島240b的情況下，因?yàn)閾诫s物不同，半導(dǎo)體島會(huì)有不同的氧化率，故閘極介電層250a與閘極介電層250b的厚度會(huì)有些許差異。接著閘電極260a_b可形成在閘極介電層250a_b上?？赏高^習(xí)知的沉積方法(如化學(xué)氣相沉積法、物理氣相沉積法、濺鍍、原子層沉積法等)將第4，5，6，7，8，9，10，11或12族金屬或半導(dǎo)體材料(如硅、鍺等)沉積在閘極介電層250a-b上，之后再施以微影制程以形成閘電極260a-b。在一些實(shí)施例中，形成閘電極260的步驟可包含涂布或印上一含有一金屬前驅(qū)物的墨水組成物，其中該金屬前驅(qū)物包含一或多個(gè)溶在有助于金屬前驅(qū)物的涂布與/或印刷之溶劑或溶劑混合物中的第4，5，6，7，8，9，10，11或12族金屬鹽類、復(fù)合物、群集與/或奈米粒子。在特定實(shí)施例中，金屬前驅(qū)物包含結(jié)合有一或多個(gè)配體(ligand)之金屬鹽類、化合物與/或復(fù)合物，該(等)配體可在該金屬鹽類、化合物與/或復(fù)合物還原為元素金屬與/或合金時(shí)形成氣態(tài)或揮發(fā)性副產(chǎn)物。該金屬前驅(qū)物的成分可進(jìn)ー步包含一或多種亦可在該金屬鹽類、化合物與/或復(fù)合物還原為元素金屬與/或合金時(shí)形成氣態(tài)或揮發(fā)性副產(chǎn)物的添加劑(如一或多種還原劑)。這類金屬配方所使用的金屬前驅(qū)物與還原劑通常不會(huì)在薄膜中留下到達(dá)有害水平的雜質(zhì)粒子與/或殘留物，因此能印出純金屬膜。詳見2008年5月30日提出的第12/131,002號美國專利申請案[代理人案號IDR1263]，其相關(guān)部分并于文中作為參考。在涂布或印上墨水組成物之后，金屬前驅(qū)物可進(jìn)ー步藉由微影制程形成圖樣。源極與汲極區(qū)域244a_b與246a_b接著可藉由下列數(shù)種方法中的任何方法形成在半導(dǎo)體層240中，如離子布植、離子浴、氣體浸入式雷射沉積、在半導(dǎo)體層240與閘極260上印刷或沉積ー層重度摻雜的半導(dǎo)體層后接著再進(jìn)行固化與/或活化步驟、在半導(dǎo)體層240與閘極260上印刷或沉積ー或多層摻雜層(例如薄層270a與270b,其可代表內(nèi)含互補(bǔ)式摻雜物的兩種不同薄層)，接著再進(jìn)行驅(qū)入[drive-in]等步驟，如見第7，619，248與
7,701,011號美國專利以及2007年8月3日提出的第11/888，942號美國專利申請案(代理人案號IDR0742)，其相關(guān)部分并于文中作為參考。該源極區(qū)域244a-b與汲極區(qū)域246a-b形成后，信道區(qū)域242a_b會(huì)保持在閘極260a_b下方。閘極介電層250a_b未被閘極260a_b覆蓋而露出的區(qū)域一般可選擇以濕蝕刻或干 蝕刻的方式在源極區(qū)域244a-b與汲極區(qū)域246a-b形成之前或之后去除。假如該源極區(qū)域244a-b與汲極區(qū)域246a-b是藉由在半導(dǎo)體層240與閘極260上印刷或沉積ー層摻雜層再施以驅(qū)入與/或活化步驟而形成，該摻雜層一般會(huì)在進(jìn)行進(jìn)一歩的制程前被移除(且按照需要可在移除該露出的閘極介電層之前進(jìn)行)。接著閘極260a_b與源極區(qū)域244a_b及汲極區(qū)域246a_b上會(huì)沉積ー或多層介電層270(如第一與第二層間介電質(zhì)270a與270b)，其通常藉由(如文中所述的)厚沉積或印刷方式形成。在一些實(shí)施例中，介電層系藉由印上內(nèi)含一或多種介電性前驅(qū)物與一或多種溶劑之墨水的方式形成。一般而言，介電性前驅(qū)物包含ニ氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、鋁酸鹽、鈦酸鹽、硅酸鈦、氧化鋯、氧化鉿、或氧化鈰等來源。在其它實(shí)施例中，該介電性前驅(qū)物為一種有機(jī)聚合物或其前驅(qū)物(如丙烯酸[acrylic acid]、甲基丙烯酸[methacrylic acid]的聚合物或共聚物，與/或丙烯酸與/或甲基丙烯酸的酯類)。在介電性墨水印上之后使之干燥固化。使印上的墨水干燥之步驟包含在真空或惰性或氧化環(huán)境中加熱到50 150 C一段時(shí)間直到足以去除實(shí)質(zhì)上所有該印上的墨水中的溶剤。使經(jīng)干燥的介電前驅(qū)物固化之步驟可包含在惰性或氧化環(huán)境中加熱到200 500 C(或介于其間的任何數(shù)值范圍)一段時(shí)間直到足以將該(等)前驅(qū)物轉(zhuǎn)化成所欲的介電材料。再者，介電層270a_b中可以開出接觸孔(圖未示)，亦可形成能將ー或多個(gè)增設(shè)的組件連接到(如TFT245之)閘極260a/b與源極/汲極端子244a/b與246a/b的金屬線與/或互聯(lián)機(jī)(圖未示)?；蛘?，當(dāng)介電層270a-b是以印刷制程形成吋，印上的圖樣可包含復(fù)數(shù)個(gè)使每個(gè)閘極260a/b與源極/汲極端子244a/b與246a/b表面露出的接觸孔。在ー實(shí)施例中，金屬線/互聯(lián)機(jī)系以印刷制程形成(例如，見分別于2008年7月17日與同年5月30日提出的第12/175,450號美國專利申請案[代理人案號IDR1052]與第12/131，002號美國專利申請案[代理人案號IDR1263]，其相關(guān)部分并于文中作為參考)。在一例中，一由導(dǎo)電材料組成的晶種層大致會(huì)印成金屬線與/或互聯(lián)機(jī)的圖樣，且其上鍍有ー塊材金屬或合金(如藉由電鍍或無電電鍍方式)。或者，金屬線與/或互聯(lián)機(jī)是以習(xí)知的薄膜沉積與/或厚沉積及微影制程方式形成。薄膜晶體管(TFT) 245可為ー NMOS晶體管或一 PMOS晶體管，且可電性連接至如晶體管、ニ極管、電阻、電容或閉路連結(jié)(off-connected)的TFT等組件，與/或是被設(shè)定成具有上述組件之功能。圖2E系顯示一具有圓頂外形特征的例示TFT 245 (見2008年10月I日提出的第12/243，880號美國專利申請案[代理人案號IDR1574]，其相關(guān)部分并于文中作為參考)。一般而言，當(dāng)半導(dǎo)體島(如圖2D中的240a與/或240b)與閘極(如圖2E中的260a與/或260b)是以印刷方式形成時(shí)，其可具有圓頂外形。然而，制作TFT 245等薄膜晶體管用的「全印刷」(all-printed)方案中的每個(gè)制造步驟可能會(huì)具有與其有關(guān)的變異性，故TFT 245的尺寸、邊界與表面可能會(huì)不同。故此，每個(gè)印上的特征在每ー處的截面形狀與/或(由上而下)設(shè)置形狀與/或外形都可能不同。故在一實(shí)施例中，TFT 245可以「全印刷」制程來制作。在采用印刷一或多個(gè)TFT245層的實(shí)施例中，印上的前驅(qū)物墨水一般會(huì)進(jìn)行干燥與固化步驟。進(jìn)行墨水干燥以及使經(jīng)干燥的前驅(qū)物固化的時(shí)間與溫度系視特定墨水配方與特定前驅(qū)物而定，但一般而言墨水會(huì)在一溫度下進(jìn)行干燥一段時(shí)間直至足以從印上的墨水中去除實(shí)質(zhì)上所有的溶劑為止，而經(jīng)干燥的前驅(qū)物會(huì)在一溫度下進(jìn)行固化一段時(shí)間直至足以將該前驅(qū)物轉(zhuǎn)化成最終的薄膜材料為止(如半導(dǎo)體、介電體或金屬)。例示的印制式TFTs及其制作方法在2007年5月23日提出的第11/805，620號美國專利申請案(代理人案號IDR0712)以及2008年10月I日 提出的第12/243,880號美國專利申請案(代理人案號IDR1574)中有更多說明，其相關(guān)部分并于文中作為參考。或者，TFT 245可采用印刷結(jié)合習(xí)知制程步驟的方法，或是單以習(xí)知制程技術(shù)(如薄膜制程)制作而成。如上所述，「底閘極」組件可形成在經(jīng)涂布的基板上。閘電極240a_b (圖2D)形成后，可再藉由ー或多個(gè)上述圖2E之薄層250a-b之形成方法將閘極介電層形成于其上。晶體管(類似圖2E中的薄層260a-b)可根據(jù)已知制程(參見分別于2005年10月3日與2008年4月24日提出的第11/243,460號與第12/109，338號美國專利申請案[代理人案號IDR0272與IDR1322]，其相關(guān)部分并于文中作為參考)形成在閘極介電層上方并進(jìn)行摻雜。類似圖2E中之薄層270a-b的塊材式介電層可如文中所揭露般地進(jìn)行成形與/或形成圖樣，且接觸孔可形成于其中，而互聯(lián)機(jī)則如文中所揭露般地與位于下方的組件層(如晶體管的閘電極與源極和汲極端子)接觸。在另ー些實(shí)施例中，涂覆有擴(kuò)散阻障層的金屬基板上的組件可包含一或多個(gè)電容、ニ極管、電阻與/或互聯(lián)機(jī)。電容一般包含第一電容板、第二電容板以及一位于該第一電容板與第二電容板之間的介電材料。ニ極管一般包含復(fù)數(shù)個(gè)由具有不同摻雜類型與/或程度的導(dǎo)電或半導(dǎo)電材料構(gòu)成的ニ極管層(如2-5層)。舉例言之，在一雙層ニ極管中，第ー層可包含或其主要的組成元素為ー P型半導(dǎo)體，而第二層可包含或其主要的組成元素為一N型半導(dǎo)體；在一三層ニ極管中，第一層可包含或其主要的組成元素為ー重度摻雜的P型半導(dǎo)體，第二層可包含或其主要的組成元素為一本質(zhì)半導(dǎo)體(intrinsic)或ー輕度摻雜的P型或N型半導(dǎo)體，而第三層可包含或其主要的組成元素為ー重度摻雜的N型半導(dǎo)體。在例示的ニ極管中，任何P型或N型半導(dǎo)體層皆可包含或其主要的組成元素為復(fù)數(shù)個(gè)具有不同摻雜程度的子層(如一或多個(gè)重度摻雜或超重度摻雜的薄層及ー或多個(gè)輕度摻雜或超輕度摻雜的薄層)。電阻與/或互聯(lián)機(jī)一般會(huì)在經(jīng)涂覆的基板上與/或其上的組件層上形成一圖樣。電容板、電阻與/或互聯(lián)機(jī)可包含如文中所揭露的半導(dǎo)體與/或?qū)щ姴牧?，而ニ極管層一般包含如文中所揭露的半導(dǎo)體材料。上述電容板、ニ極管層、電阻與/或互聯(lián)機(jī)可藉由文中所揭露的任何制程形成。
在另ー實(shí)施例中，如圖3A-C所示，一般可藉由文中所述的ー或多個(gè)制程將ー擴(kuò)散阻障層320沉積在金屬基板310的一主表面上(見圖3B)。在另ー些實(shí)施例中(圖未示)，金屬基板310的至少ー(但非全部)表面會(huì)涂覆上一層擴(kuò)散阻障層320。舉例言之，在處理金屬基板310所由之形成的備料卷帶或薄板吋，擴(kuò)散阻障層320可涂覆在金屬基板310相對的兩個(gè)面(如之后可能會(huì)有半導(dǎo)體特征或組件形成于其上的金屬基板310主表面)，但未涂覆在金屬基板310的一或多個(gè)邊緣上?；蛘撸饘倩?10可在清洗制程之前或之后進(jìn)行成形或切割動(dòng)作，接著擴(kuò)散組障層320會(huì)形成，覆在金屬基板310的単一主表面及其邊緣。如圖3C所不,在擴(kuò)散阻障層320沉積在金屬基板310之一主表面上的實(shí)施例中，一絕緣層330 —般可藉由ー或多種文中所述的制程沉積，以覆蓋在金屬基板310上涂覆有擴(kuò)散阻障層320的區(qū)域。在另ー些實(shí)施例中(圖未示)，金屬基板310的至少ー(但非全部)表面會(huì)涂覆有擴(kuò)散阻障層320，那些涂覆有擴(kuò)散阻障層320的區(qū)域接著可涂覆上絕緣層330 (如金屬基板310的頂面與側(cè)面可為擴(kuò)散阻障層320與絕緣層330所覆蓋)。
具有抗反射性質(zhì)、涂覆有阻障層的例示金屬基板
使用金屬箔基板可能引起的問題包括金屬基板與/或阻障層會(huì)有較高的反射率(見圖4A-B)。舉例來說，組成的薄膜層迭結(jié)構(gòu)(如一金屬-阻障層-絕緣層層迭結(jié)構(gòu)一般包含一金屬箔片410、一或多個(gè)由擴(kuò)散阻障材料420/425所構(gòu)成之薄層及ー或多層絕緣層430)的光學(xué)常數(shù)與厚度可互相作用以不同程度地吸收或反射光，端視用來處理該組件的光波長而定，而在較小的程度上是視入射光的角度而定。具體來說，使用可見光波長(如以雷射與/或閃光燈等其它高密度光源)來結(jié)晶化沉積在一金屬-阻障層-絕緣層層迭結(jié)構(gòu)上的硅或其它電子組件層440之作法可能使硅膜440的穿透率明顯變高。穿過硅膜440的光至少部分會(huì)從金屬箔片410與/或阻障層(如圖4A中的420)反射回去。娃膜440可具有多變的光吸收率,無論是由于其對光交互作用(如直接吸收光與/或吸收從下方的薄層反射而來的光)的靈敏度較高、或是由于硅膜440本身與金屬-阻障層-絕緣層層迭結(jié)構(gòu)中組成的薄層兩者之厚度未予以優(yōu)化或不均之故。硅膜440對這類光交互作用的靈敏度可能會(huì)造成在結(jié)晶均勻度與晶粒結(jié)構(gòu)上顯著的差異，導(dǎo)致特定基板上及不同基板之間(如在同一制程槽體中)的組件有不期望的差異存在。這類效應(yīng)在使用氮化鋁(絕佳的擴(kuò)散阻障材料)結(jié)合發(fā)出可見光譜(如緑色光波長)中的光的雷射光來結(jié)晶化硅的例子中特別要注意。為了減少、消除或?qū)⒁蚬枘饨换プ饔糜休^高靈敏度而造成之光吸收率變化的問題降至最低，第一阻障層420上可形成一或多個(gè)抗反射層(如圖4B中的薄層425)作為金屬-阻障層-絕緣層層迭結(jié)構(gòu)的一部份?；蛘撸狗瓷鋵?25可形成在金屬基板410或絕緣層430上。吾人可對上述抗反射層425之材料加以選擇使其在硅結(jié)晶化所用的光波長環(huán)境下有較低的反射率?；蛘撸崛艘嗫蓪ι鲜隹狗瓷鋵?25之材料加以選擇使其在對光伏電池(PV)有用的光波長環(huán)境下有較低的反射率。抗反射層425可被沉積成擴(kuò)散阻障層420的一部分(如產(chǎn)生ー阻障/杭反射雙層結(jié)構(gòu)420/425)，增強(qiáng)其使用性、擴(kuò)大其結(jié)晶化時(shí)的制程容許度、提高組件良率與/或效能。理想上(但非必要)，抗反射層425可使用與阻障層420與/或絕緣膜430相同的沉積工具(如原子層沉積工具、整合式化學(xué)氣相沉積-濺鍍?nèi)杭ぞ摺⒉Ａ颗c固化裝置等)在一次的制程中完成沉積。
在單ー薄層中同時(shí)具備抗反射性質(zhì)與擴(kuò)散阻障性質(zhì)(如可作為防止雜質(zhì)從下方的金屬基板410向外擴(kuò)散的阻障結(jié)構(gòu))是種優(yōu)勢，但此非本發(fā)明的必要條件。換句話說，金屬-阻障層-絕緣層層迭結(jié)構(gòu)中的阻障層可包含(i) 一或多個(gè)僅具有擴(kuò)散阻障性質(zhì)的薄層以及至少一具有抗反射性質(zhì)的薄層；(ii) 一或多個(gè)僅具有抗反射性質(zhì)的薄層以及至少ー僅具有擴(kuò)散阻障性質(zhì)的薄層；(iii) 一或多個(gè)同時(shí)具有擴(kuò)散阻障與抗反射性質(zhì)的薄層；或(iv)其任意組合。抗反射被覆層(ARC)亦可同時(shí)具有絕緣特性(例如，氮氧化娃[Si:0:N之比例可調(diào)配]、高k值薄膜，如TiO2、氧化鋁、ZrO2與/或其它金屬氧化物)，端視薄層所需的光學(xué)性質(zhì)而定。具體來說，氮化鈦(或是如氮氧化硅)不論是其自身或是與氮化鋁膜420結(jié)合皆可用來作為抗反射膜425。上述薄膜可沉積成雙層阻障層迭結(jié)構(gòu)形式(如一金屬基板410-A1N 420-TiN 425-絕緣層430層迭結(jié)構(gòu)，或是一金屬基板-TiN-AlN-絕緣材料層迭結(jié)構(gòu))，或是沉積成薄層交替設(shè)置的奈米迭層形式(如一金屬基板-奈米迭層-絕緣材料層迭結(jié)構(gòu)，其中該奈米迭層的每ー薄層系由一或多個(gè)AlN單層或一或多個(gè)TiN單層所組成，且該奈米迭層之薄層數(shù)量可從I層到10，000層)。習(xí)知技藝人士可從經(jīng)驗(yàn)判定出能使作為阻障層與抗反射被覆層的奈米迭層之效能達(dá)到最佳化的厚度。奈米迭層厚度通常系介于I ·100 nm之間(或介于其間的任何數(shù)值范圍)。如圖5中所描繪者，相較于純AlN (或類似的材料)而言，使用TiN-AlN奈米迭層會(huì)使反射率降低75%、減少雷射結(jié)晶化期間光耦合現(xiàn)象及層迭結(jié)構(gòu)之敏感度。光耦合現(xiàn)象減少與層迭結(jié)構(gòu)靈敏度的降低可繼而改善硅膜結(jié)晶化的均勻度與/或其它性質(zhì)。使用抗反射材料(如氮化鈦)配合可見光波長的光源(如緑色光)來結(jié)晶化硅或其它組件層時(shí)可針對任何的光(或光源)波長進(jìn)行微調(diào)。這類微調(diào)動(dòng)作包含使用具有適用于整體組件整合方案的抗反射性質(zhì)之合適材料。具有應(yīng)カ釋放性質(zhì)、涂覆有阻障層之例示金屬基板
使用金屬箔基板可能引發(fā)的另ー個(gè)問題是金屬基板中晶粒凸顯(grainhighlighting)問題,其一般起因于應(yīng)力。晶粒凸顯會(huì)影響后續(xù)的制程步驟。一些阻障材料可能具有較高的固有應(yīng)力，而阻障層層迭結(jié)構(gòu)與/或其組成可以此為考慮進(jìn)行優(yōu)化動(dòng)作。為了有效保護(hù)內(nèi)含金屬箔片的基板(如圖2A中的基板210)并消除直接性(經(jīng)由外擴(kuò)散)或間接性(如經(jīng)由與可能會(huì)觸碰到未封住的金屬箔基板210的制程工具、浴槽等接觸)的污染，擴(kuò)散阻障層(如圖2A中的薄層220)應(yīng)該封住基板210所有露出的表面，包含基板邊緣。擴(kuò)散阻障層220的尺寸、組成與/或物理、化學(xué)與/或機(jī)械性質(zhì)亦可優(yōu)化來減少因金屬基板210與/或一或多個(gè)阻障層(如圖4A-B中的420與/或425)的光反射所造成的制程問題。一作為金屬擴(kuò)散阻障層的氮化鈦膜(如圖2A的薄層220)可直接沉積在不銹鋼基板210上，完全封住基板210所有的面與邊緣。在一些實(shí)施例中(如阻障層是以ALD方法沉積)，視制程需要，在阻障層220沉積之前基板210上可先形成ー層黏著層。接著可以類似的方式封上ー層絕緣層230 (如標(biāo)稱厚度為I U m的ニ氧化硅層)?；?10最好在阻障層220沉積之前先進(jìn)行清洗(移除殘留物、有機(jī)物、粒子等)以使阻障層220在高溫時(shí)有良好的黏著性。高溫時(shí)(如在850 C下經(jīng)過約數(shù)小時(shí)的多重?zé)嵫h(huán)測試)，一 TiN阻障層220可有效避免鐵與鉻(兩者為不銹鋼基板210中最主要且擴(kuò)散最快的成分)擴(kuò)散進(jìn)入5102絕緣層230(見圖5)表面上的主動(dòng)式硅薄膜晶體管組件中。此ー阻障層220同時(shí)避免不銹鋼中的鎳以及鈷、鑰、鈦、鈮等其它合金元素的擴(kuò)散。在一實(shí)施例中，阻障層包含一第一 AlN層作為黏著層、一 SiO2 = Al層作為應(yīng)カ釋放層，之后再以ー AlN層作為擴(kuò)散阻障層。第一 AlN層的厚度一般介于10 100A，不過其厚度可以是10 5000A范圍內(nèi)的任何數(shù)值。應(yīng)カ釋放層(如SiO2 = Al)的厚度可介于10 500A之間，不過其厚度可以是10 5000A范圍內(nèi)的任何數(shù)值。較佳地，應(yīng)カ釋放層是以ALD方式沉積。第二 AlN層的厚度一般介于200 2000A，不過其厚度可以是50 10，OOOA范圍內(nèi)的任何數(shù)值。本段落所述黏著層與應(yīng)力釋放層其它可供選擇之材料包含氧化鋁、氮化硅、氮氧化硅、氧化硅、氧化鈦、氧化鋯、鉿、稀土金屬或其組合或合金，其厚度范圍與上文所述者類似。其材料的選擇與尺寸可根據(jù)想要的材料性質(zhì)以及與整體制程整合方案的合適度而疋。如上所述，其它可用來作為擴(kuò)散阻障層的材料包含TiN與TiAlN (Ti和Al的比例可視其應(yīng)用而定；如擴(kuò)散阻障層層迭結(jié)構(gòu)的應(yīng)カ與反射值可藉由改變Ti和Al之比例來調(diào)整)。TiN與/或TiAlN膜可藉由以下所述的任何ー種方式來沉積，諸如濺鍍(可選擇是否 在沉積之前先在鋼表面進(jìn)行濺鍍蝕刻)或化學(xué)氣相沉積法(CVD)，其中較佳使用原子層沉積法(ALD)。這類應(yīng)力釋放層與/或增設(shè)的擴(kuò)散阻障層可在溫度高至850 C的多重?zé)嵫h(huán)期間提供組件(如圖2E中的TFT 245)適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)。此作法可結(jié)合絕緣涂層(如SiO2與/或Al2O3)，該涂層較佳在相同的沉積設(shè)備中形成(或可選擇ー獨(dú)立的沉積制程)，以使基板210及阻障層220與組件層(如圖2D-圖2E中的240)電性隔絕。擴(kuò)散阻障層亦可引起一或多種制程問題。舉例言之，金屬氮化物膜(或是金屬碳化物、氮化硅或碳化硅膜)可能存在相當(dāng)大的應(yīng)力，或是會(huì)在組件中的其它薄層上施加相當(dāng)大的應(yīng)力。此應(yīng)カ可能會(huì)導(dǎo)致薄膜脫層或下方的鋼基板變形。然吾人可藉由在層迭結(jié)構(gòu)中增加ー或多種材料來有效減少此應(yīng)力。在金屬氮化物下方加入ー層氧化層，或是作出如TiNiAlN (其為奈米迭層中TiN層和AlN層的比例)的迭層將可舒緩應(yīng)力。在一例中，先設(shè)八個(gè)TiN單層接著設(shè)置三個(gè)AlN單層之區(qū)塊(依上述方式重復(fù)設(shè)置直至達(dá)到預(yù)定的總膜厚)可提供絕佳的應(yīng)カ舒緩與擴(kuò)散阻障性質(zhì)，不過交替設(shè)置的TiN單層和AlN單層之?dāng)?shù)量可以是任何數(shù)值(如從5 100個(gè)TiN單層至I 50個(gè)AlN單層)。下方若未設(shè)置氧化物應(yīng)カ釋放層，AlN膜(如圖4A中的420)在高溫時(shí)可能會(huì)從基板410脫層。故在一實(shí)施例中，不銹鋼基板上的TFT組件(如圖2E中的245)可包含一厚度約介于I 1000 nm之間的TiN濺鍍層(如在一實(shí)施例中，其厚度約為100A)，以及ー以(文中所述的)ALD制程形成、厚度介于約10 1500 nm的TiAlN層(如在一實(shí)施例中，其厚度約為300 nm)。鋼基板中的晶粒與該鋼基板的高反射率會(huì)使得接下來制程步驟中的光學(xué)檢測或鋼箔基板對齊動(dòng)作變得相當(dāng)困難。基板的高反射率亦可能在以雷射制程進(jìn)行結(jié)晶的期間造成問題。由于經(jīng)反射的雷射能量會(huì)干擾入射的雷射能量而造成具有較高能/低能節(jié)點(diǎn)之駐波，故此種反射率可能會(huì)造成層迭結(jié)構(gòu)表面輻射劑量上的差異。為減少這類效應(yīng)的影響，可對擴(kuò)散阻障層的厚度與成分進(jìn)行優(yōu)化動(dòng)作來使其更不透光，并使ー或多個(gè)下方薄層的表面與/或金屬基板表面的反射率降至最低。 TiN與其合金比較便宜，經(jīng)常采單層設(shè)置，且通?？捎貌煌某练e方法處理(如許多實(shí)施例中的雙面沉積)。除了 TiN外，可用于本發(fā)明涂覆有擴(kuò)散阻障層的基板之金屬膜還可在美國電機(jī)電子工程師學(xué)會(huì)電子組件會(huì)刊(IEEE Transactions on Electron Devices)第53卷第4期第815頁(2006年4月)由Afentakis等人所著之內(nèi)容中找到，其相關(guān)部分系并于文中作為參考。結(jié)論/概要
綜上所述，本發(fā)明提供一種位于涂覆有擴(kuò)散阻障層的基板上之半導(dǎo)體組件。本發(fā)明有助于避免金屬原子從其上具有擴(kuò)散阻障層的金屬基板擴(kuò)散進(jìn)入形成在該金屬基板上的半導(dǎo)體組件。前文中關(guān)于本發(fā)明特定實(shí)施例之描述系為說明本發(fā)明而提出，該等實(shí)施例并非窮盡列舉或是將本發(fā)明限制在所揭露的精確形式中，且根據(jù)上述之教示顯然可對本發(fā)明進(jìn)行許多修改與變更。選擇特定實(shí)施例并加以說明是為清楚解說本發(fā)明的原理及其實(shí)施應(yīng)用，讓該領(lǐng)域其它熟習(xí)技藝人士能夠善加利用本發(fā)明及各種經(jīng)修改以適合所設(shè)想到之特殊用 途的實(shí)施例。故此，本發(fā)明之范疇意欲以文后所附之申請專利范圍及其均等物來定義。
權(quán)利要求
1.ー種組件，包含 一金屬基板； 一或多個(gè)位于該金屬基板上的擴(kuò)散阻障層； 一或多個(gè)位于該擴(kuò)散阻障層上的絕緣層；及 一位于該絕緣層上的組件層。
2.根據(jù)權(quán)利要求第I項(xiàng)之組件，其中至少ー該擴(kuò)散阻障層與至少ー該絕緣層封住該金屬基板。
3.根據(jù)權(quán)利要求第I項(xiàng)之組件，其中至少ー該擴(kuò)散阻障層與至少ー該絕緣層涂覆在該金屬基板的至少一面。
4.根據(jù)權(quán)利要求第I項(xiàng)之組件，其中該金屬基板包含鋁、銅、鈦、不銹鋼或鑰。
5.根據(jù)權(quán)利要求第I項(xiàng)之組件，其中該金屬基板的厚度約介于10iim 1000 iim之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求第I項(xiàng)之組件，其中至少ー該擴(kuò)散阻障層包含鈦化合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求第6項(xiàng)之組件，其中該鈦化合物包含TixNy或是TiaAlbNe,其中X+ y =1， a + b + c = I0
8.根據(jù)權(quán)利要求第I項(xiàng)之組件，其中該ー或多個(gè)擴(kuò)散阻障層的厚度約介于10nm IU m之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求第I項(xiàng)之組件，其中該ー或多個(gè)絕緣層包含氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化鋁或該等材料之組合。
10.根據(jù)權(quán)利要求第9項(xiàng)之組件，其中該ー或多個(gè)絕緣層的厚度約介于100nm 10U m之間。
11.根據(jù)權(quán)利要求第I項(xiàng)之組件，其中該組件層包含一半導(dǎo)體層。
12.根據(jù)權(quán)利要求第11項(xiàng)之組件，其中該半導(dǎo)體層包含硅與/或鍺。
13.根據(jù)權(quán)利要求第12項(xiàng)之組件，其中該半導(dǎo)體層包含多晶硅與/或鍺。
14.根據(jù)權(quán)利要求第13項(xiàng)之組件，其中該半導(dǎo)體層進(jìn)一歩包含一選自硼、磷、神、銻所組成的群組的摻雜物。
15.根據(jù)權(quán)利要求第11項(xiàng)之組件進(jìn)ー步包含一位于該半導(dǎo)體層上或下方之閘電極，該閘電極包含一閘極與一閘極介電層。
16.根據(jù)權(quán)利要求第11項(xiàng)之組件，其中該半導(dǎo)體層中含有一具有一第一導(dǎo)電性類型的第一摻雜物，且該組件進(jìn)ー步包含一位于該半導(dǎo)體層上或上方之第二半導(dǎo)體層，該第二半導(dǎo)體層中含有一具有一第二導(dǎo)電性類型的第二摻雜物。
17.根據(jù)權(quán)利要求第I項(xiàng)之組件，其中該組件層包含一第一導(dǎo)電層，該第一導(dǎo)電層系選自ー第一金屬層與ー第一重度摻雜的半導(dǎo)體層所組成的群組。
18.根據(jù)權(quán)利要求第17項(xiàng)之組件進(jìn)ー步包含一位于該第一導(dǎo)電層上的介電層以及一位于該第一導(dǎo)電層上的第二導(dǎo)電層，該第二導(dǎo)電層系選自一第二金屬層與ー第二重度摻雜的半導(dǎo)體層所組成的群組。
19.根據(jù)權(quán)利要求第I項(xiàng)之組件進(jìn)ー步包含一位于該金屬基板上或上方之抗反射層。
20.根據(jù)權(quán)利要求第19項(xiàng)之組件，其中該組件層是位于該抗反射層上方。
21.根據(jù)權(quán)利要求第I項(xiàng)之組件進(jìn)ー步包含一位于該金屬基板上或上方之應(yīng)カ釋放層。
22.一種用于在一金屬基板上制作一組件的方法，包含 在該金屬基板上形成一或多個(gè)擴(kuò)散阻障層； 在該擴(kuò)散阻障層上形成一或多個(gè)絕緣層；及 在該絕緣層上形成ー組件層。
23.根據(jù)權(quán)利要求第22項(xiàng)之方法，其中至少ー該擴(kuò)散阻障層與至少ー該絕緣層封住該金屬基板。
24.根據(jù)權(quán)利要求第22項(xiàng)之方法，其中至少ー該擴(kuò)散阻障層與至少ー該絕緣層涂覆在該金屬基板的至少一面。
25.根據(jù)權(quán)利要求第22項(xiàng)之方法進(jìn)ー步包含在形成該擴(kuò)散阻障層前清洗該金屬基板。
26.根據(jù)權(quán)利要求第25項(xiàng)之方法，其中清洗該金屬基板之步驟包含濺鍍蝕刻該金屬基板。
27.根據(jù)權(quán)利要求第22項(xiàng)之方法，其中該金屬基板包含鋁、銅、鈦或不銹鋼。
28.根據(jù)權(quán)利要求第22項(xiàng)之方法，其中該金屬基板的厚度約介于10ii m 1000 u m之間。
29.根據(jù)權(quán)利要求第22項(xiàng)之方法，其中形成該擴(kuò)散阻障層之步驟包含以物理氣相沉積法、原子層沉積法或化學(xué)氣相沉積法沉積ー鈦化合物。
30.根據(jù)權(quán)利要求第29項(xiàng)之方法，其中形成該擴(kuò)散阻障層之步驟包含原子層沉積法。
31.根據(jù)權(quán)利要求第29項(xiàng)之方法，其中該鈦化合物包含TixNy或是TiaAlbNe,其中X+ y=1， a + b + c = I0
32.根據(jù)權(quán)利要求第31項(xiàng)之方法，其中X約等于0.5而y約等于0. 5。
33.根據(jù)權(quán)利要求第22項(xiàng)之方法，其中該ー或多個(gè)擴(kuò)散阻障層的厚度約介于10nm I U m之間。
34.根據(jù)權(quán)利要求第22項(xiàng)之方法，其中該ー或多個(gè)絕緣層包含氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化鋁或該等材料之組合。
35.根據(jù)權(quán)利要求第34項(xiàng)之方法，其中形成該絕緣層之步驟包含以物理氣相沉積法、化學(xué)氣相沉積法或原子層沉積法沉積至少ー該絕緣層。
36.根據(jù)權(quán)利要求第34項(xiàng)之方法，其中形成該絕緣層之步驟包含印上一絕緣墨水與/或ー絕緣性前驅(qū)物。
37.根據(jù)權(quán)利要求第34項(xiàng)之方法，其中該絕緣層的厚度約介于100nm 10 之間。
38.根據(jù)權(quán)利要求第22項(xiàng)之方法，其中該組件層包含一半導(dǎo)體層。
39.根據(jù)權(quán)利要求第38項(xiàng)之方法，其中該半導(dǎo)體層包含硅與/或鍺。
40.根據(jù)權(quán)利要求第39項(xiàng)之方法，其中該半導(dǎo)體層進(jìn)一歩包含一選自硼、磷、神、銻所組成的群組之摻雜物。
41.根據(jù)權(quán)利要求第39項(xiàng)之方法進(jìn)ー步包含在該半導(dǎo)體層上或下方形成一閘電極，該閘電極包含一閘極與一閘極介電層。
42.根據(jù)權(quán)利要求第39項(xiàng)之方法，其中該半導(dǎo)體層中含有一具有一第一導(dǎo)電性類型的第一摻雜物，且該組件進(jìn)ー步包含一位于該半導(dǎo)體層上或上方之第二半導(dǎo)體層，該第二半導(dǎo)體層中含有一具有一第二導(dǎo)電性類型的第二摻雜物。
43.根據(jù)權(quán)利要求第22項(xiàng)之方法,其中該組件層包含一第一導(dǎo)電層,該第一導(dǎo)電層系選自ー第一金屬層與ー第一重度摻雜的半導(dǎo)體層所組成的群組。
44.根據(jù)權(quán)利要求第43項(xiàng)之方法進(jìn)ー步包含一位于該第一導(dǎo)電性層上的介電層，以及一位于該第一導(dǎo)電層上的第二導(dǎo)電層，該第二導(dǎo)電層系選自一第二金屬層與ー第二重度摻雜的半導(dǎo)體層所組成的群組。
45.根據(jù)權(quán)利要求第39項(xiàng)之方法進(jìn)ー步包含照射該半導(dǎo)體層使該半導(dǎo)體層至少局部結(jié)晶化。
46.根據(jù)權(quán)利要求第22項(xiàng)之方法進(jìn)ー步包含在該金屬基板上或上方形成ー抗反射層。
47.根據(jù)權(quán)利要求第46項(xiàng)之方法，其中該組件層形成于該抗反射層上方。
48.根據(jù)權(quán)利要求第22項(xiàng)之方法進(jìn)ー步包含在該金屬基板上或上方形成一應(yīng)カ釋放層。
49.根據(jù)權(quán)利要求第48項(xiàng)之方法，其中該應(yīng)カ釋放層形成在該金屬基板上，該方法進(jìn)一歩包含在該應(yīng)カ釋放層上形成ー抗反射層，而該一或多個(gè)擴(kuò)散阻障層是形成在該抗反射層上或上方。
全文摘要
本發(fā)明公開了位于覆有擴(kuò)散阻障層的基板上之半導(dǎo)體組件及其制作方法。該半導(dǎo)體組件包含一金屬基板、一位于該金屬基板上的擴(kuò)散阻障層、一位于該擴(kuò)散阻障層上的絕緣層以及一位于該絕緣層上的半導(dǎo)體層。該方法包含在該金屬基板上形成一擴(kuò)散阻障層、在該擴(kuò)散阻障層上形成一絕緣層以及在該絕緣層上形成一半導(dǎo)體層。這類覆有擴(kuò)散阻障層的金屬基板可避免其金屬原子擴(kuò)散進(jìn)入形成于其上的半導(dǎo)體組件中。
文檔編號H01L21/336GK102971849SQ201080023017
公開日2013年3月13日 申請日期2010年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月28日
發(fā)明者A·卡曼斯, M·科奇士, K·麥卡錫, G·曼亭·王 申請人:Kovio股份有限公司