專(zhuān)利名稱(chēng)：一種改善蒸發(fā)薄膜半導(dǎo)體器件性能的工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于二次抽真空條件下制作薄膜半導(dǎo)體的技術(shù)，涉及一種在二次抽真空條件下分別制作介質(zhì)膜和半導(dǎo)體層工藝方法的改進(jìn)。
已有技術(shù)在兩個(gè)系統(tǒng)亦即二次抽真空條件下分別制作介質(zhì)膜和半導(dǎo)體層是比效適宜于生產(chǎn)的工藝。這樣，可以任選所需尺寸和形狀的掩模來(lái)形成圖形，并且可以采用不同的成膜方法。但是，樣品在兩個(gè)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)移過(guò)程中，首先形成的介質(zhì)膜表面難免受到系統(tǒng)外的環(huán)境污染，這種污染在二次半導(dǎo)體蒸鍍之前難以予以徹底清除，給介質(zhì)膜與半導(dǎo)體的界面上留下的雜質(zhì)和缺陷，在溝道區(qū)形成復(fù)雜的界面態(tài)，嚴(yán)重地破壞器件的特性。從文獻(xiàn)資料中見(jiàn)到，有許多實(shí)驗(yàn)室里的薄膜晶體管(TFT)研制中采用二種辦法來(lái)克服這一問(wèn)題一是將介質(zhì)膜和半導(dǎo)體膜的成膜裝置設(shè)計(jì)在一個(gè)真空系統(tǒng)中，也就是說(shuō)在完成這兩種成膜的過(guò)程中樣品不出真空，在真空系統(tǒng)中更換蒸鍍兩種材料時(shí)使用的不同掩模，則使得更換機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜且要求精度高；二是在二次真空系統(tǒng)條件分別制備介質(zhì)膜和半導(dǎo)體膜的情況，首先在一次真空條件下形成了介質(zhì)膜，二次真空中在蒸發(fā)半導(dǎo)體膜之前，用反濺的方法，去掉一次真空系統(tǒng)中形成的介質(zhì)膜表面的薄薄一層，實(shí)際上將樣品表面暴露于空氣時(shí)所受的沾污一起去掉，露出“新鮮”的介質(zhì)層表面，然后蒸發(fā)半導(dǎo)體。這種辦法都取得了改善器件性能的一定效果，但是使用反濺射方法能引起介質(zhì)膜表面損傷的負(fù)面影響，不宜用于生產(chǎn)。
本發(fā)明的目的是解決上述在一次真空中樣品不出真空，更換不同掩模時(shí)帶來(lái)機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜的問(wèn)題；二次真空系統(tǒng)用反濺射方法引起介質(zhì)膜表面損傷的負(fù)面影響，不宜用于生產(chǎn)等問(wèn)題，本發(fā)明提供一種能改善蒸發(fā)薄膜半導(dǎo)體器件性能的工藝方法。
本發(fā)明的詳細(xì)內(nèi)容蒸發(fā)的薄膜半導(dǎo)體器件的特性一方面取決于器件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及選材；另一方面很大程度上取決于半導(dǎo)體和介質(zhì)膜絕緣層界面的狀態(tài)，因?yàn)樵摻缑嬉话銥槠骷臏系佬纬蓞^(qū)。本發(fā)明濺射介質(zhì)膜絕緣層和蒸發(fā)半導(dǎo)體分別在二個(gè)系統(tǒng)中二次抽真空條件下完成，特別有利于器件在生產(chǎn)工藝中執(zhí)行。本發(fā)明的工藝步驟如下(1)、在一次真空系統(tǒng)下將樣品形成足夠厚度圖形的介質(zhì)膜；(2)、將帶有介質(zhì)膜的樣品出一次真空系統(tǒng)；(3)、在真空系統(tǒng)外將介質(zhì)膜的掩模更換成半導(dǎo)體掩模；(4)、將帶有介質(zhì)膜的樣品轉(zhuǎn)移到二次真空系統(tǒng)內(nèi)，對(duì)介質(zhì)膜表面進(jìn)行真空清潔處理；(5)、用半導(dǎo)體掩模在介質(zhì)膜表面酌量濺射上一層的介質(zhì)膜；(6)、將樣品轉(zhuǎn)動(dòng)到蒸發(fā)半導(dǎo)體材料的位置，再蒸上所需要的半導(dǎo)體薄膜，這樣制備獲得的蒸發(fā)薄膜半導(dǎo)體器件的性能可得到一定改善。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是在蒸發(fā)薄膜半導(dǎo)體器件的工藝過(guò)程中，介質(zhì)膜絕緣層和半導(dǎo)體層是在二個(gè)系統(tǒng)二次真空條件下來(lái)完成的。為了保證介質(zhì)膜絕緣層與半導(dǎo)體薄膜界面的完善，必須避免系統(tǒng)轉(zhuǎn)移過(guò)程中對(duì)樣品帶來(lái)的環(huán)境污染。本發(fā)明二次抽真空系統(tǒng)中在介質(zhì)膜絕緣層上濺射淀積上一層“新鮮”的介質(zhì)膜，然后再蒸發(fā)半導(dǎo)體薄膜。這樣半導(dǎo)體薄膜與“新鮮”的介質(zhì)膜之間由于不出真空而避免了空氣環(huán)境帶入的沾污，克服了已有技術(shù)二次真空系統(tǒng)用反濺射方法引起介質(zhì)膜表面損傷的負(fù)面影響，減少了由雜質(zhì)或缺陷形成的界面態(tài)密度從而達(dá)到器件性能的改善。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例中使用的二次真空蒸發(fā)半導(dǎo)體裝置示意圖本發(fā)明的實(shí)施例如圖1所示樣品架1、帶有介質(zhì)膜的樣品2、濺射靶3、隔離板4、半導(dǎo)體蒸發(fā)源5。我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室制作CdSe-TFT的過(guò)程中，首先在玻璃襯底上制作鋁柵，然后在一次真空系統(tǒng)中用反應(yīng)濺射鍍制3000∽4000A厚的SiO2介質(zhì)膜，將此樣品從一次真空系統(tǒng)取出，方便地將濺射介質(zhì)膜的掩模更換上蒸發(fā)半導(dǎo)體的掩模，然后，放置到二次真空系統(tǒng)中。二次真空系統(tǒng)包含一個(gè)半導(dǎo)體阻熱蒸發(fā)裝置和一個(gè)SiO2濺射裝置。首先轉(zhuǎn)動(dòng)樣品架1上的樣品至濺射靶3的上方，將樣品烘烤攝氏120度二十分鐘并等待樣品自然冷卻到室溫時(shí)，用反應(yīng)濺射方法再濺射一層“新鮮”的SiO2膜，厚度約100∽200A。然后將樣品轉(zhuǎn)到阻熱蒸發(fā)源5上方，待真空度抽到5×10-4帕左右，開(kāi)始蒸發(fā)CdSe，蒸發(fā)厚度約200A。取出蒸好CdSe的樣品再蒸發(fā)上源漏電極，再經(jīng)SiO2膜的保護(hù)及真空中退火，完成CdSe-TFT的制作全過(guò)程。對(duì)所得CdSe-TFT與采取通常的二次真空法鍍制介質(zhì)膜半導(dǎo)體所得的器件測(cè)試相比較，調(diào)制波形要好，亦即穩(wěn)定性好。當(dāng)源漏電壓Vd為15伏，柵極電壓Vg為10伏，經(jīng)過(guò)16小時(shí)連續(xù)測(cè)試，前2小時(shí)內(nèi)，源漏電流Id僅降到初始值的80％，隨后保持不變；而采用已有技術(shù)制備的CdSe-TFT用同樣條件來(lái)測(cè)試，一開(kāi)始Id的下降就很快，幾分鐘內(nèi)就可以下降70％左右。
權(quán)利要求
1.一種改善蒸發(fā)薄膜半導(dǎo)體器件性能的工藝方法，其工藝步驟如下(1)、在一次真空系統(tǒng)下將樣品形成足夠厚度圖形的介質(zhì)膜；(2)、將帶有介質(zhì)膜的樣品出一次真空系統(tǒng)；(3)、在真空系統(tǒng)外將介質(zhì)膜的掩模更換成半導(dǎo)體掩模；(4)、將帶有介質(zhì)膜的樣品轉(zhuǎn)移到二次真空系統(tǒng)內(nèi)，對(duì)介質(zhì)膜表面進(jìn)行真空清潔處理；其特征在于(5)、用半導(dǎo)體掩模在介質(zhì)膜表面上酌量濺射上一層的介質(zhì)膜；(6)、樣品轉(zhuǎn)動(dòng)到蒸發(fā)半導(dǎo)體材料的位置，再蒸上所需要的半導(dǎo)體薄膜。
全文摘要
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域,涉及一種對(duì)蒸發(fā)薄膜半導(dǎo)體器件性能的工藝方法的改進(jìn)。首先在一次抽真空條件下先制備薄膜半導(dǎo)體器件的介質(zhì)膜絕緣層,然后,在二次抽真空條件下采用濺射方法于蒸發(fā)半導(dǎo)體材料之前,首先在介質(zhì)膜絕緣層上淀積一層“新鮮”的介質(zhì)膜,再蒸發(fā)半導(dǎo)體材料,以保證薄膜半導(dǎo)體器件構(gòu)造中介質(zhì)膜和半導(dǎo)體膜界面上的“清潔”,減少了其中雜質(zhì)和缺陷形成的界面態(tài)密度,使器件的特性得到改善。
文檔編號(hào)C23C14/06GK1343003SQ00126530
公開(kāi)日2002年4月3日 申請(qǐng)日期2000年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2000年9月13日
發(fā)明者李志明, 景玉梅, 葉如華, 李菊生 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所