具有改善的蝕刻角度的柵極絕緣層及其形成方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及半導體領域，特別是涉及一種具有改善的蝕刻角度的柵極絕緣層及其 制造方法。
【背景技術】
[0002] 目前，平板顯示器，例如液晶顯示裝置、有機電致發光顯示裝置等，主要采用有源 矩陣驅動模式，通過驅動電路部分的薄膜晶體管（TFT)作為開關元件，為像素電極輸出信 號。常見的薄膜晶體管一般包括；絕緣基板、柵極層、柵極絕緣層、有源半導體層和源電極/ 漏電極層。在制作過程中，薄膜晶體管中各層需經歷多個蝕刻處理工藝進行圖案化。對于柵 極絕緣層，一般采用干法蝕刻例如反應離子蝕刻或等離子蝕刻進行各項異性蝕刻，蝕刻后 形成斜坡狀側壁輪廓，對于蝕刻角度e，即經蝕刻的柵極絕緣層的斜坡狀側面部分與底面 部分之間的夾角，達到40~100°較為理想，由此可防止其上有源半導體生長層中產生裂 紋W及底部生長部分出現蠕升生長，并有利于形成具有良好表面平坦度的半導體生長層。
[0003] 目前，薄膜晶體管中的柵極絕緣層多為氧化娃膜與氮化娃膜層疊構成，例如 CN101300681A公開了一種氧化娃膜/氮化娃膜雙層結構柵極絕緣層，來克服氧化娃膜單層 構造柵極絕緣層薄膜化引發的擊穿耐壓降低的問題。然而，氧化娃膜與氮化娃膜為異質膜， 蝕刻速率不同，對該種氧化娃膜/氮化娃膜雙層結構柵極絕緣層進行蝕刻時易造成鉆蝕 (under州t)，不利于后續膜層的生長。
[0004] 因而，仍需要一種改善的柵極絕緣層，能夠在經過蝕刻處理后達到理想的蝕刻角 度，W利于后續膜層的生長，同時兼顧柵極絕緣層的介電性能，進而提高薄膜晶體管的性能 和品質。
【發明內容】
[0005] 為解決上述問題，本發明利用蝕刻速度與材料密度的關系W及氮化娃膜的致密性 與其中N-H鍵含量的關系，通過改變成膜結構和成膜膜質，形成具有H層氮化娃膜層疊結 構且各膜層N-H鍵含量不同即致密度不同的柵極絕緣層，其中中間氮化娃膜作為主體相對 疏松W兼顧產能，上層和下層氮化娃膜之間存在一定的密度差而具有不同的蝕刻速度，由 此實現理想蝕刻角度。
[0006] 因此，一方面，本發明提供一種具有改善的蝕刻角度的柵極絕緣層，該柵極絕緣層 包括；第一氮化娃膜；設置于所述第一氮化娃膜之上的第二氮化娃膜；設置于所述第二氮 化娃膜之上的第H氮化娃膜，其中所述第一氮化娃膜與所述第H氮化娃膜的厚度小于所述 第二氮化娃膜的厚度，所述第一氮化娃膜與所述第H氮化娃膜中的N-H鍵含量低于所述第 二氮化娃膜中的N-H鍵含量，且所述第H氮化娃膜與第一氮化娃膜中的N-H鍵含量之差不 小于5〇/〇。
[0007] 在根據本發明的一種實施方式中，所述第一氮化娃膜中的N-H鍵含量低于10%，所 述第二氮化娃膜中的N-H鍵含量高于20%，所述第H氮化娃膜中的N-H鍵含量低于15%，且 所述第一氮化娃膜與第H氮化娃膜中的N-H鍵含量之差不小于5%。
[0008] 在根據本發明的另一種實施方式中，所述第一氮化娃膜和所述第H氮化娃膜的厚 度為10~500 A，所述第二氮化娃膜的厚度為500~1000 A。
[0009] 在根據本發明的另一種實施方式中，所述柵極絕緣層的蝕刻角度介于40~60° 之間。
[0010] 另一方面，本發明提供一種上述柵極絕緣層的形成方法，該方法包括：采用化學氣 相沉積法，在同一腔室中，采用相同的原料氣體和沉積溫度，分別W第一功率、第二功率和 第H功率連續沉積第一氮化娃膜、第二氮化娃膜和第H氮化娃膜，且所述第一功率和第H 功率低于所述第二功率，所述第H功率與所述第一功率之差不低于1000W，制成所述第一氮 化娃膜、第二氮化娃膜和第H氮化娃膜順次層疊的柵極絕緣層。
[0011] 在根據本發明方法的一種實施方式中，所述化學氣相沉積法為等離子體增強化學 氣相沉積法。
[0012] 在根據本發明方法的另一種實施方式中，所述原料氣體為甲娃焼、氨氣和氮氣，甲 娃焼與氨氣的流量比（即摩爾比）為0. 2~0. 4。
[0013] 在根據本發明方法的另一種實施方式中，所述沉積溫度為340~38(TC。
[0014] 在根據本發明方法的另一種實施方式中，所述第一功率為800~1000W、所述第二 功率為3000~5000W、所述第H功率為1500~2000W。
[0015] 在根據本發明方法的另一種實施方式中，所述第一氮化娃膜與所述第H氮化娃膜 中的N-H鍵含量低于所述第二氮化娃膜中的N-H鍵含量，且所述第H氮化娃膜與第一氮化 娃膜中的N-H鍵含量之差不小于5%。
[0016] 在根據本發明方法的另一種實施方式中，所述第一氮化娃膜中的N-H鍵含量低于 10%、所述第二氮化娃膜中的N-H鍵含量高于20%、所述第H氮化娃膜中的N-H鍵含量低于 15%,且所述第一氮化娃膜與第H氮化娃膜中的N-H鍵含量之差不小于5%。
[0017] 在根據本發明方法的另一種實施方式中，所述第一氮化娃膜和所述第H氮化娃膜 的厚度小于所述第二氮化娃膜的厚度。
[0018] 在根據本發明方法的另一種實施方式中，所述第一氮化娃膜和所述第H氮化娃膜 的厚度為10~500 A，所述第二氮化娃膜的厚度為500~1000 A。
[0019] 再一方面，本發明提供一種上述柵極絕緣層的形成方法，該方法包括：采用化學氣 相沉積法，在同一腔室中，采用相同的功率、沉積溫度和原料氣體種類，分別按照第一原料 氣體比例、第二原料氣體比例和第H原料氣體比例連續沉積第一氮化娃膜、第二氮化娃膜 和第H氮化娃膜，制成所述第一氮化娃膜、第二氮化娃膜和第H氮化娃膜順次層疊的柵極 絕緣層。
[0020] 在根據本發明方法的一種實施方式中，所述化學氣相沉積法為等離子體增強化學 氣相沉積法。
[0021] 在根據本發明方法的另一種實施方式中，所述功率為3000~5000W。
[0022] 在根據本發明方法的另一種實施方式中，所述沉積溫度為340~38(TC。
[0023] 在根據本發明方法的另一種實施方式中，所述原料氣體為甲娃焼、氨氣和氮氣。
[0024] 在根據本發明方法的另一種實施方式中，所述第一原料氣體比例為甲娃焼與氨氣 的摩爾比介于0. 8至1之間、所述第二原料氣體比例為甲娃焼與氨氣的摩爾比介于0. 05至 0. 1之間、所述第H原料氣體比例為甲娃焼與氨氣的摩爾比介于0. 2至0. 4之間。
[0025] 在根據本發明方法的另一種實施方式中，所述第一原料氣體比例為甲娃焼與氨氣 的摩爾比等于1、所述第二原料氣體比例為甲娃焼與氨氣的摩爾比等于0. 1、所述第H原料 氣體比例為甲娃焼與氨氣的摩爾比等于0. 2。
[0026] 在根據本發明方法的另一種實施方式中，所述第一氮化娃膜與所述第H氮化娃膜 中的N-H鍵含量低于所述第二氮化娃膜中的N-H鍵含量，且所述第H氮化娃膜與第一氮化 娃膜中的N-H鍵含量之差不小于5%。
[0027] 在根據本發明方法的另一種實施方式中，所述第一氮化娃膜中的N-H鍵含量低于 10%、所述第二氮化娃膜中的N-H鍵含量高于20%、所述第H氮化娃膜中的N-H鍵含量低于 15%，且所述第一氮化娃膜與第H氮化娃膜中的N-H鍵含量之差不小于5%。
[0028] 在根據本發明方法的另一種實施方式中，所述第一氮化娃膜和所述第H氮化娃膜 的厚度小于所述第二氮化娃膜的厚度。
[0029] 在根據本發明方法的另一種實施方式中，所述第一氮化娃膜和所述第H氮化娃膜 的厚度為10~500 A，所述第二氮化娃膜的厚度為500~1000 A。
[0030] 本發明通過改變柵極絕緣層的成膜結構形成H層氮化娃膜疊層構造，并通過調整 成膜工藝條件控制H層氮化娃膜中的N-H鍵含量，改變H層氮化娃膜的成膜膜質，形成致 密氮化娃膜-疏松