[发明专利]金属氧化物薄膜的生产方法及薄膜晶体管基板的生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体领域，具体涉及一种金属氧化物薄膜的生产方法以及薄膜晶体管(TFT)基板的生产方法。

背景技术

TFT(Thin Film Transistor)LCD即薄膜场效应薄膜晶体管液晶显示器，是有源矩阵类型液晶显示器(AM-LCD)中的一种。液晶平板显示器，特别TFT-LCD，是目前唯一在亮度、对比度、功耗、寿命、体积和重量等综合性能上全面赶上和超过CRT的显示器件，它的性能优良、大规模生产特性好，自动化程度高，原材料成本低廉，发展空间广阔，将迅速成为新世纪的主流产品，是21世纪全球经济增长的一个亮点。TFT薄膜主要分金属薄膜和非金属薄膜，金属薄膜用来形成TFT的电极，非金属薄膜(半导体薄膜)用来形成沟道和保护层。

金属薄膜的制造工艺主要利用射频电流物理气相沉积法(RF-PVD)，使用射频放电等离子体中的正离子轰击靶材、溅射出靶材原子从而沉积在接地的基板表面上。

在该金属薄膜制造工艺中，由于IGZO(铟镓锌氧成分)材料制作的TFT组件具有更高的关合电流(I_on)与迁移率(Mobility)，更低的开断电流(I_off)及均匀性等特性，具符合未来技术延伸高解析度发展趋势之特性。尤其是在室温20-30的成膜温度，使得IGZO逐渐成为高阶显示器的首选材料，并且呈现取代非晶硅材料的趋势。

然而，传统使用单一的IGZO(特定的In:Ga:Zn:O成分比例)的靶材在基板上成膜，所成膜质的成分比例由靶材决定，使得膜质的成分依赖于靶材本身，限制膜质的选择与调整。而且如果需要生产不同膜质成分的金属薄膜，需要关停设备，更换靶材，使得生产流程变得复杂，不够灵活。

发明内容

本发明专利提供一种金属薄膜成膜工艺，可同时满足不同膜质成分比例选择的制造工艺。而且利用该方法制备的TFT元件的制作具有选择性，满足不同产品的性能要求。

1)本发明的涉及一种金属薄膜的生产方法，包括根据目标产品所需的不同膜质成分，使用两种以上不同成分比例的靶材，通过控制成膜速度和成膜时间，将所述靶材上的物质沉积在基板上，来得到含有不同的膜质成分的金属氧化物薄膜。

2)根据本发明的第1)项所述的实施方式，所述靶材为铟镓锌氧(IGZO)靶材。

3)根据本发明的第1)或第2)项所述的实施方式，可使用两种不同成分比例的铟镓锌氧靶材。

4)根据本发明的第3)项所述的实施方式，使用的第一靶材的In:Ga:Zn:O＝2:m:n:9，其中m选自1.2-2.8，n选自1.5-3.2；使用的第二靶材的In:Ga:Zn:O＝2:2:j:k，其中j值介于1.0-3.0，k介于5-10。

5)根据本发明的第1)-第4)项中任一项所述的实施方式，根据金属氧化物薄膜的薄膜阻抗(Film Resistivity)、迁移率(Mobility)和透明度(transparency)的要求，控制所述成膜速度和成膜时间得到所述金属氧化物薄膜。

6)根据本发明的第5)项所述的实施方式，所述金属氧化物薄膜的薄膜阻抗(Film Resistivity)为0.1～1000Ω*cm。

7)根据本发明的第5)或6)项所述的实施方式，所述金属氧化物薄膜的迁移率(Mobility)为10～20cm²/VS。

8)根据本发明的第5)-第7)项中任一项所述的实施方式，所述金属氧化物薄膜的的透明度大于80％。

9)根据本发明的第4)-第8)项中任一项所述的实施方式，将所述第一靶材和第二靶材交错设置在同一成膜设备中，通过轰击所述交错设置的第一靶材和第二靶材来得到所述金属氧化物薄膜。

10)根据本发明的第4)-第8)项中任一项所述的实施方式，将所述第一靶材和第二靶材分别置于不同成膜设备中，将所述基板分别依次置入不同成膜设备中进行成膜，得到所述金属薄膜。

11)一种薄膜晶体管基板的生产方法，包括使用上述任一项的方法来生产金属薄膜层。

12)一种根据根据本发明的第11)项所述的生产方法生产的薄膜晶体管基板。

本发明的有益效果：

本发明使用有两种或以上不同In:Ga:Zn:O成分比例的靶材，通过控制两者相应的成膜速度或者靶材大小，达到在基板上成所需成分比例的半导体薄膜。使得TFT元件的制作具有选择性，满足不同产品的性能要求。