[发明专利]在显示装置中利用的包含氧化锆的高k介电材料

说明书

本公开内容的实施方式总体提供一种形成具有高介电常数以及低膜电流泄漏和期望的膜质量的电容器层或栅极绝缘层以供显示器应用的方法。在一个实施方式中，一种薄膜晶体管结构包括：介电层，在基板上形成，其中介电层是包含铝的含锆材料；和栅极电极、源极电极和漏极电极，在基板上形成，其中栅极电极、源极电极和漏极电极在介电层之上或之下形成。

背景

技术领域

本公开内容的实施方式一般地涉及形成用于显示装置的具有高介电常数的介电层。尤其是，本公开内容的实施方式涉及用于通过原子层沉积(ALD)工艺形成包含氧化锆的高介电常数膜层以供显示器应用的方法。

背景技术

显示装置已经广泛地用于多种多样的电子应用，诸如TV、显示器、移动电话、MP3播放器、电子书阅读器、个人数字助理(PDAs)和类似装置。显示装置通常被设计为通过将电场施加到液晶来产生期望的图像，液晶填充两个基板(例如，像素电极和公共电极)之间的间隙并且具有控制介电场强度的各向异性介电常数。通过调整透过基板传输的光的量，可有效地控制光和图像强度、质量和功率消耗。

各种不同的显示装置，诸如主动矩阵液晶显示器(AMLCD)或主动矩阵有机发光二极管(AMOLED)，可以用作显示器的光源。在制造显示装置时，具有高电子迁移率、低漏电流和高击穿电压的电子装置将允许更多像素区域用于光传输和电路集成，由此产生较亮显示器、较高总电气效率、较快响应时间和较高分辨率显示器。在装置中形成的低膜质量的材料层，诸如具有杂质或低膜密度的介电层，经常导致不良的装置电气性能和短的装置服务寿命。因此，用于在TFT和OLED装置内形成和集成膜层的稳定且可靠的方法在以下情形中变得关键：提供在制造具有较低阈值电压偏移和改进的电子装置的总性能的电子装置时使用的具有低膜泄漏和高击穿电压的装置结构。

尤其是，由于在金属电极层与邻近绝缘材料之间的界面的不适当材料选择可能不利地导致不期望的元素扩散至相邻材料中，这可能最终导致电流短路、电流泄漏或装置失效，因此在金属电极层与邻近的绝缘材料之间的界面管理变得关键。另外，具有不同的较高介电常数的绝缘材料经常提供不同电气性能，诸如在装置结构中提供不同电容。绝缘材料的材料选择不仅影响装置的电气性能，绝缘材料的材料对电极的不相容性也可导致膜结构剥落、不良界面粘附或界面材料扩散，这可能最终导致装置失效和低产品产量。

在一些装置中，电容器(例如，放置在两个电极之间的介电层)经常被利用并且形成以在操作显示装置时存储电荷。所形成的电容器需要具有用于显示装置的高电容。电容可通过改变在电极之间形成的介电层的介电材料和尺寸和/或介电层的厚度来调整。例如，当利用具有较高介电常数的材料替代介电层时，电容器的电容也将增加。由于显示装置的分辨率需求(例如，大于800ppi的显示器分辨率)日渐具有挑战性，仅有限面积余留在显示装置中以允许其中形成电容器来增加电气性能。因此，将显示装置中形成的电容器维持在具有相对小的面积的受限位置已变得关键。

由此，存在对用于形成具有期望的膜质量和低泄漏的具有高介电常数的介电层以用以制造显示装置的改进方法的需要，所述显示装置产生改进的装置电气性能。

发明内容

本公开内容的实施方式一般地提供了通过原子层沉积工艺形成具有高介电常数以及期望的膜质量和低膜泄漏的介电层以供于显示器应用的方法。在一个实施方式中，一种薄膜晶体管结构包括：介电层，在基板上形成，其中介电层是包含铝的含锆材料；以及栅极电极、源极电极和漏极电极，在基板上形成，其中栅极电极、源极电极和漏极电极在介电层之上或之下形成。

在另一实施方式中，一种用于形成显示装置的复合膜层的方法包括：执行ALD工艺以形成包括设置在基板上的第一层和第二层的复合膜层，所述第一层包括在基板上形成的铝掺杂的含锆层，并且所述第二层包括含锆层。