[發(fā)明專利]作為薄膜晶體管的介電層或平面化層的低溫溶膠－凝膠硅酸鹽

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710152741.1
• 申請日: 2007-07-13
• 公開（公告）號: CN101257041A
• 公開（公告）日: 2008-09-03
• 發(fā)明（設計）人: T·A·布雷默;C·P·克雷茨;T·J·馬克利;S·J·韋格爾
• 申請（專利權(quán)）人: 氣體產(chǎn)品與化學公司
• 主分類號: H01L29/51
• 分類號: H01L29/51;H01L29/786;H01L21/31
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 劉健;韋欣華

本申請要求于2006年7月14日提交的美國臨時申請No60/831,161的優(yōu)先權(quán)。在此以引用的方式將該臨時申請的公開內(nèi)容并入本文。

相關(guān)申請的交叉引用

[0001]本申請的主題涉及美國專利申請公開No.2006/0097360A1和美國專利申請No.11/752,722；在此以引用的方式將它們并入本文。

背景技術(shù)

[0002]本申請涉及在較低溫度下使用經(jīng)低溫處理的含硅石溶膠-凝膠(silica)組合物來制備硅酸鹽膜。在一個方面，由這些組合物低溫處理而制成的膜可用作薄膜晶體管(TFTs)的柵極介電層或中間介電層。在另一個方面，這些組合物的高溫變體可用作例如不銹鋼箔或基底上(例如鋼箔上的TFTs)的平面化層。

[0003]電子工業(yè)正尋求用于在低溫或高溫下制造薄膜晶體管、特別是但不限制于印刷晶體管的可快速處理的柵極介電層、中間介電層和平面化膜。然而，在各種條件和沉積技術(shù)中、在等于或低于400℃的溫度下對材料的相容性、可加工性和優(yōu)良電性能的要求已經(jīng)帶來了重要的問題。這個問題是很難解決的問題，特別是對無機組合物(例如成膜組合物)來說，其中對于塑料上的薄膜晶體管(TFTs)用的柵極介電層材料或中間介電層材料而言，反應所需的溫度(即固化)低于180℃，對于玻璃上的薄膜晶體管(TFTs)用的柵極介電層材料或中間介電層材料而言，溫度要等于或低于250℃-300℃。相似的問題也存在于塑料、其它有機體或不銹鋼上的薄膜晶體管(TFTs)或者其它電子器件用基底的平面化膜中。通常需要厚的均勻膜(＞1μ)、耐溶劑性、用于塑料的平面化膜在等于或低于180℃下的處理溫度、用于鋼的平面化膜在250℃附近或以上的處理溫度、以及用于其它類型的薄膜晶體管(TFTs)的不銹鋼平面化膜在400℃或以上的處理溫度。用作有機基底上的平面化膜的硅酸鹽處理溫度可發(fā)生在400℃以下，但通常發(fā)生在250℃以下，更通常發(fā)生在180℃以下。

[0004]因此，電子工業(yè)中存在一種用低處理溫度的材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)的經(jīng)高溫處理(400℃)的硅石、硅酸鹽或氮化硅系中間介電層材料的需求，該低處理溫度材料可通過典型的溶液澆鑄技術(shù)例如旋涂、縫口模頭擠塑、噴涂或印刷加以沉積。硅酸鹽和它們的變體通常在400-450℃下進行處理并通常通過化學氣相沉積法或旋涂法加以沉積。然而，對許多薄膜晶體管(TFT)的應用來說，所需的處理溫度要比400℃低很多。盡管聚合物材料可作為柵極介電層材料或中間介電層材料代替硅石并在低于400℃的溫度下進行沉積，但是它們通常會因其吸水傾向而導致薄膜晶體管(TFT)遷移率下降、薄膜晶體管(TFT)性能劣化并且它們通常在氮氣(N₂)或真空下進行處理。經(jīng)測試，對作為薄膜晶體管或其它電子器件的中間層或柵極介電層或平面化材料的許多聚合物而言，因為它們不能充分地交聯(lián)，都不能經(jīng)受與沉積后續(xù)層時所用的其它溶劑接觸。因此，也期望這樣一種介電材料，其滿足上述的標準并且滿足獲得優(yōu)良耐溶劑性所需的交聯(lián)。

[0005]顯示和圖像化的薄膜晶體和薄膜晶體管陣列(也稱為背板)需要適合的介電膜。通常要求中間層和柵極介電層膜具有低的漏電流密度、高的擊穿電壓和130-180℃或250-300℃的固化溫度。這些膜固化以后，期望它們具有耐溶劑性、低的吸濕性和與薄膜晶體管(TFTs)中其它層的相容性。

[0006]當用于低溫多晶硅(LTPS)晶體管時，例如不銹鋼基底的平面化膜可在180℃或以上進行處理，但也可以在250℃或以上或者400℃-600℃之間進行處理。雖然已經(jīng)報導了一些用于該應用的硅酸鹽，但大部分都缺乏一步沉積厚度大于1μ同時具有充分平面度的性能，因此使得不銹鋼類似于玻璃。如果平面化膜是自平面化，意指為了足夠平滑地將晶體管陣列設置在其頂部，它不需要另外的機械處理(例如化學機械平面化或CMP)，那么它是最理想的。對于有機和無機(例如金屬)基底兩者來說，都需要平面化層。

發(fā)明簡述

[0007]本發(fā)明通過提供能在較低溫度進行處理的溶膠-凝膠硅酸鹽組合物解決了與傳統(tǒng)材料相關(guān)的問題。本發(fā)明的硅酸鹽可涂布在各種基底上，并且例如用作薄膜晶體管(TFTs)中的柵極介電層或中間介電層或者用作各種基底用的平面化膜。本發(fā)明硅酸鹽也可用于涂布組合物、從而形成薄膜晶體管(TFTs)中膜的方法中，它可用于各種應用中，例如不銹鋼和其它基底的平面化以及其它的最終用途。