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▶ アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024026099
(43)【公開日】2024-02-28
(54)【発明の名称】薄膜トランジスタ用の窒素リッチな窒化ケイ素膜
(51)【国際特許分類】
H01L 21/31 20060101AFI20240220BHJP
H01L 21/318 20060101ALI20240220BHJP
H01L 29/786 20060101ALI20240220BHJP
H01L 21/336 20060101ALI20240220BHJP
H01L 27/088 20060101ALI20240220BHJP
H01L 21/8234 20060101ALI20240220BHJP
【ＦＩ】
H01L21/31 C
H01L21/318 M
H01L29/78 618B
H01L29/78 619A
H01L27/088 331E
H01L27/088 E
【審査請求】有
【請求項の数】20
【出願形態】ＯＬ
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2023195007
(22)【出願日】2023-11-16
(62)【分割の表示】P 2022511228の分割
【原出願日】2020-06-19
(31)【優先権主張番号】16/557,102
(32)【優先日】2019-08-30
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(71)【出願人】
【識別番号】390040660
【氏名又は名称】アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド
【氏名又は名称原語表記】ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ
【住所又は居所原語表記】３０５０ Ｂｏｗｅｒｓ Ａｖｅｎｕｅ Ｓａｎｔａ Ｃｌａｒａ ＣＡ ９５０５４ Ｕ．Ｓ．Ａ．
(74)【代理人】
【識別番号】110002077
【氏名又は名称】園田・小林弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】リム， ロドニー シュンロン
(72)【発明者】
【氏名】キム， ユン ベ
(72)【発明者】
【氏名】ワン， チアルイ
(72)【発明者】
【氏名】ツイ， イー
(72)【発明者】
【氏名】イム， ドンキル
(72)【発明者】
【氏名】チェ， スヤン
(57)【要約】 （修正有）
【課題】窒素リッチな窒化ケイ素と、窒素リッチな窒化ケイ素を堆積させる方法、窒素リッチな窒化ケイ素を含有するトランジスタおよび他のデバイスを提供する。
【解決手段】薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）８００は、パッシベーション膜スタック１５６が、ワークピース上に配置された酸化ケイ素層１６０と、酸化ケイ素層上に配置された窒素リッチな窒化ケイ素層１７０と、を含有する。窒素リッチな窒化ケイ素層は、ケイ素濃度が約２０原子パーセント（ａｔ％）～約３５ａｔ％、窒素濃度が約４０ａｔ％～約７５ａｔ％および水素濃度が約１０ａｔ％～約３５ａｔ％である。１つまたは複数の例では、パッシベーション膜スタックは、酸化ケイ素層と、窒素リッチな窒化ケイ素層と、窒素リッチな窒化ケイ素および／または水素リッチな窒化ケイ素などの任意のタイプの窒化ケイ素を含有する第３の層とを含有する。
【選択図】図８
【解決手段】薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）８００は、パッシベーション膜スタック１５６が、ワークピース上に配置された酸化ケイ素層１６０と、酸化ケイ素層上に配置された窒素リッチな窒化ケイ素層１７０と、を含有する。窒素リッチな窒化ケイ素層は、ケイ素濃度が約２０原子パーセント（ａｔ％）～約３５ａｔ％、窒素濃度が約４０ａｔ％～約７５ａｔ％および水素濃度が約１０ａｔ％～約３５ａｔ％である。１つまたは複数の例では、パッシベーション膜スタックは、酸化ケイ素層と、窒素リッチな窒化ケイ素層と、窒素リッチな窒化ケイ素および／または水素リッチな窒化ケイ素などの任意のタイプの窒化ケイ素を含有する第３の層とを含有する。
【選択図】図８
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ワークピース上に配置された酸化ケイ素層と、
前記酸化ケイ素層上に配置された窒素リッチな窒化ケイ素層と
を含むパッシベーション膜スタックであって、
前記窒素リッチな窒化ケイ素層は、ケイ素濃度が約２０原子パーセンテージ（ａｔ％）～約３５ａｔ％、窒素濃度が約４０ａｔ％～約７５ａｔ％、および水素濃度が約１０ａｔ％～約３５ａｔ％である、パッシベーション膜スタック。
前記酸化ケイ素層上に配置された窒素リッチな窒化ケイ素層と
を含むパッシベーション膜スタックであって、
前記窒素リッチな窒化ケイ素層は、ケイ素濃度が約２０原子パーセンテージ（ａｔ％）～約３５ａｔ％、窒素濃度が約４０ａｔ％～約７５ａｔ％、および水素濃度が約１０ａｔ％～約３５ａｔ％である、パッシベーション膜スタック。
【請求項2】
前記窒素リッチな窒化ケイ素層は、ケイ素濃度が約２７ａｔ％～約３４ａｔ％、窒素濃度が約４２ａｔ％～約６５ａｔ％、および水素濃度が約１８ａｔ％～約２５ａｔ％であり、前記窒素リッチな窒化ケイ素層は、ケイ素に対する窒素の比率が１．０３超～約２である、請求項１に記載のパッシベーション膜スタック。
【請求項3】
前記窒素リッチな窒化ケイ素層は、ケイ素－水素結合濃度が約０．５％～約６％である、請求項１に記載のパッシベーション膜スタック。
【請求項4】
前記窒素リッチな窒化ケイ素層は、全水素結合濃度が３０％未満である、請求項１に記載のパッシベーション膜スタック。
【請求項5】
前記窒素リッチな窒化ケイ素層は、水抵抗が約１×１０－８ｇ／ｍ２／日～約１×１０－４ｇ／ｍ２／日である、請求項１に記載のパッシベーション膜スタック。
【請求項6】
前記窒素リッチな窒化ケイ素層は、厚さが約１ｎｍ～約５００ｎｍである、請求項１に記載のパッシベーション膜スタック。
【請求項7】
前記酸化ケイ素層は、厚さが約５０ｎｍ～約１０００ｎｍである、請求項１に記載のパッシベーション膜スタック。
【請求項8】
前記窒素リッチな窒化ケイ素層上に配置された水素リッチな窒化ケイ素層をさらに含み、前記水素リッチな窒化ケイ素層は、水素濃度が前記窒素リッチな窒化ケイ素層よりも高い、請求項１に記載のパッシベーション膜スタック。
【請求項9】
請求項１に記載のパッシベーション膜スタックを含む薄膜トランジスタであって、
基板上に配置された緩衝層と、
前記緩衝層上に配置された第１の金属層と、
前記第１の金属層および前記緩衝層の上に配置されたゲート絶縁体層と、
前記ゲート絶縁体層上に配置された金属酸化物層と、
前記金属酸化物層および前記ゲート絶縁体層の上に配置された第２の金属層とを含み、
前記パッシベーション膜スタックの前記酸化ケイ素層が、前記第２の金属層、前記金属酸化物層、および前記ゲート絶縁体層のうちの少なくとも１つの上に配置される、薄膜トランジスタ。
基板上に配置された緩衝層と、
前記緩衝層上に配置された第１の金属層と、
前記第１の金属層および前記緩衝層の上に配置されたゲート絶縁体層と、
前記ゲート絶縁体層上に配置された金属酸化物層と、
前記金属酸化物層および前記ゲート絶縁体層の上に配置された第２の金属層とを含み、
前記パッシベーション膜スタックの前記酸化ケイ素層が、前記第２の金属層、前記金属酸化物層、および前記ゲート絶縁体層のうちの少なくとも１つの上に配置される、薄膜トランジスタ。
【請求項10】
前記パッシベーション膜スタックがさらに、前記窒素リッチな窒化ケイ素層上に配置された水素リッチな窒化ケイ素層を含み、前記水素リッチな窒化ケイ素層は、水素濃度が前記窒素リッチな窒化ケイ素層よりも高い、請求項９に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項11】
請求項１に記載のパッシベーション膜スタックを含む薄膜トランジスタであって、
基板上に配置された緩衝層と、
前記緩衝層上に配置された第１の金属層と、
前記第１の金属層および前記緩衝層の上に配置されたゲート絶縁体層と、
前記ゲート絶縁体層上に配置された金属酸化物層と、
前記金属酸化物層および前記ゲート絶縁体層の上に配置されたエッチング停止層と、
前記エッチング停止層および前記金属酸化物層の上に配置された第２の金属層とを含み、
前記パッシベーション膜スタックの前記酸化ケイ素層が、前記第２の金属層および前記エッチング停止層の少なくとも一方の上に配置される、薄膜トランジスタ。
基板上に配置された緩衝層と、
前記緩衝層上に配置された第１の金属層と、
前記第１の金属層および前記緩衝層の上に配置されたゲート絶縁体層と、
前記ゲート絶縁体層上に配置された金属酸化物層と、
前記金属酸化物層および前記ゲート絶縁体層の上に配置されたエッチング停止層と、
前記エッチング停止層および前記金属酸化物層の上に配置された第２の金属層とを含み、
前記パッシベーション膜スタックの前記酸化ケイ素層が、前記第２の金属層および前記エッチング停止層の少なくとも一方の上に配置される、薄膜トランジスタ。
【請求項12】
前記パッシベーション膜スタックがさらに、前記窒素リッチな窒化ケイ素層上に配置された水素リッチな窒化ケイ素層を含み、前記水素リッチな窒化ケイ素層は、水素濃度が前記窒素リッチな窒化ケイ素層よりも高い、請求項１１に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項13】
請求項１に記載のパッシベーション膜スタックを含む薄膜トランジスタであって、
基板上に配置された緩衝層と、
前記緩衝層上に配置された金属酸化物層と、
前記金属酸化物層上に配置されたゲート絶縁体層と、
前記ゲート絶縁体層上に配置された第１の金属層と、
前記緩衝層、前記金属酸化物層、前記ゲート絶縁体層、および前記第１の金属層のうちの少なくとも１つの上に配置された層間誘電体層と、
前記層間誘電体層および前記金属酸化物層の上に配置された第２の金属層とを含み、
前記パッシベーション膜スタックの前記酸化ケイ素層が、前記層間誘電体層および前記第２の金属層の少なくとも一方の上に配置される、薄膜トランジスタ。
基板上に配置された緩衝層と、
前記緩衝層上に配置された金属酸化物層と、
前記金属酸化物層上に配置されたゲート絶縁体層と、
前記ゲート絶縁体層上に配置された第１の金属層と、
前記緩衝層、前記金属酸化物層、前記ゲート絶縁体層、および前記第１の金属層のうちの少なくとも１つの上に配置された層間誘電体層と、
前記層間誘電体層および前記金属酸化物層の上に配置された第２の金属層とを含み、
前記パッシベーション膜スタックの前記酸化ケイ素層が、前記層間誘電体層および前記第２の金属層の少なくとも一方の上に配置される、薄膜トランジスタ。
【請求項14】
前記基板上に配置された第３の金属層をさらに含み、前記緩衝層が前記第３の金属層および前記基板の上に配置される、請求項１３に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項15】
請求項１に記載のパッシベーション膜スタックを含む薄膜トランジスタであって、
基板上に配置された、低温ポリシリコンを含む緩衝層と、
前記緩衝層上に配置されたポリシリコン層と、
前記ポリシリコン層および前記緩衝層の上に配置された第１のゲート絶縁体層と、
前記第１のゲート絶縁体層上に配置された第１の金属層と、
前記第１の金属層および前記第１のゲート絶縁体層の少なくとも一方の上に配置された第１の層間誘電体層と、
前記第１の層間誘電体上に配置された、窒素リッチな窒化ケイ素を含む第１の酸化物緩衝層と、
前記第１の酸化物緩衝層上に配置された、酸化ケイ素を含む第２の酸化物緩衝層と、
前記第１の酸化物緩衝層および前記ポリシリコン層と接触している第２の金属層と、
前記第２の酸化物緩衝層上に配置された金属酸化物層と、
前記金属酸化物層上に配置された第２のゲート絶縁体層と、
前記第２のゲート絶縁体層上に配置された第３の金属層と、
前記第２の酸化物緩衝層、前記金属酸化物層、前記第２のゲート絶縁体層、および前記第３の金属層のうちの少なくとも１つの上に配置された第２の層間誘電体層と、
前記第２の層間誘電体上に配置され、前記金属酸化物層もしくは前記第２の金属層に、またはその両方に接触している第４の金属層とを含み、
前記パッシベーション膜スタックの酸化ケイ素層が、前記第２の層間誘電体層および前記第４の金属層の少なくとも一方の上に配置される、薄膜トランジスタ。
基板上に配置された、低温ポリシリコンを含む緩衝層と、
前記緩衝層上に配置されたポリシリコン層と、
前記ポリシリコン層および前記緩衝層の上に配置された第１のゲート絶縁体層と、
前記第１のゲート絶縁体層上に配置された第１の金属層と、
前記第１の金属層および前記第１のゲート絶縁体層の少なくとも一方の上に配置された第１の層間誘電体層と、
前記第１の層間誘電体上に配置された、窒素リッチな窒化ケイ素を含む第１の酸化物緩衝層と、
前記第１の酸化物緩衝層上に配置された、酸化ケイ素を含む第２の酸化物緩衝層と、
前記第１の酸化物緩衝層および前記ポリシリコン層と接触している第２の金属層と、
前記第２の酸化物緩衝層上に配置された金属酸化物層と、
前記金属酸化物層上に配置された第２のゲート絶縁体層と、
前記第２のゲート絶縁体層上に配置された第３の金属層と、
前記第２の酸化物緩衝層、前記金属酸化物層、前記第２のゲート絶縁体層、および前記第３の金属層のうちの少なくとも１つの上に配置された第２の層間誘電体層と、
前記第２の層間誘電体上に配置され、前記金属酸化物層もしくは前記第２の金属層に、またはその両方に接触している第４の金属層とを含み、
前記パッシベーション膜スタックの酸化ケイ素層が、前記第２の層間誘電体層および前記第４の金属層の少なくとも一方の上に配置される、薄膜トランジスタ。
【請求項16】
前記第２の金属層がさらに、前記第１の層間誘電体層または前記第２の酸化物緩衝層と接触している、請求項１５に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項17】
ワークピース上に配置された酸化ケイ素層と、
前記酸化ケイ素層上に配置された窒素リッチな窒化ケイ素層と
を含むパッシベーション膜スタックであって、
前記窒素リッチな窒化ケイ素層は、水抵抗が約１×１０－８ｇ／ｍ２／日～約１×１０－４ｇ／ｍ２／日であり、ケイ素－水素結合濃度が約０．１％～約１０％であり、
前記窒素リッチな窒化ケイ素層は、ケイ素に対する窒素の比率が１．０３超～約２である、パッシベーション膜スタック。
前記酸化ケイ素層上に配置された窒素リッチな窒化ケイ素層と
を含むパッシベーション膜スタックであって、
前記窒素リッチな窒化ケイ素層は、水抵抗が約１×１０－８ｇ／ｍ２／日～約１×１０－４ｇ／ｍ２／日であり、ケイ素－水素結合濃度が約０．１％～約１０％であり、
前記窒素リッチな窒化ケイ素層は、ケイ素に対する窒素の比率が１．０３超～約２である、パッシベーション膜スタック。
【請求項18】
窒化ケイ素材料を堆積させる方法であって、
ワークピースを約２００℃～約２５０℃の温度に加熱すること、
プラズマ強化化学気相堆積プロセス中に前記ワークピースを堆積ガスに曝すこと、および
窒素リッチな窒化ケイ素層を前記ワークピース上に堆積させることを含み、
前記堆積ガスが、ケイ素前駆体、窒素前駆体、およびキャリアガスを含み、
前記堆積ガス中の前記ケイ素前駆体と前記窒素前駆体と前記キャリアガスとのモル比が、それぞれ約１：約４～約８の範囲：約２０～約８０の範囲である、方法。
ワークピースを約２００℃～約２５０℃の温度に加熱すること、
プラズマ強化化学気相堆積プロセス中に前記ワークピースを堆積ガスに曝すこと、および
窒素リッチな窒化ケイ素層を前記ワークピース上に堆積させることを含み、
前記堆積ガスが、ケイ素前駆体、窒素前駆体、およびキャリアガスを含み、
前記堆積ガス中の前記ケイ素前駆体と前記窒素前駆体と前記キャリアガスとのモル比が、それぞれ約１：約４～約８の範囲：約２０～約８０の範囲である、方法。
【請求項19】
前記堆積ガス中の前記ケイ素前駆体と前記窒素前駆体と前記キャリアガスとのモル比が、それぞれ約１：約５～約７の範囲：約３０～約５０の範囲であり、前記ケイ素前駆体がシランを含み、前記窒素前駆体がアンモニアを含み、前記キャリアガスが窒素（Ｎ２）を含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項20】
前記窒素リッチな窒化ケイ素層は、ケイ素濃度が約２０ａｔ％～約３５ａｔ％、窒素濃度が約４０ａｔ％～約７５ａｔ％、および水素濃度が約１０ａｔ％～約３５ａｔ％であり、前記窒素リッチな窒化ケイ素層は、ケイ素に対する窒素の比率が１．０３超～約２である、請求項１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示の実施形態は、一般に堆積プロセスに関し、詳細には、窒化ケイ素およびその他の材料をワークピース上に堆積させるための気相堆積プロセスに関する。
【背景技術】
【0002】
液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、およびマイクロＬＥＤパネルが、フラットパネルディスプレイにしばしば使用される。通常、ＬＣＤは、液晶材料の層を間に挟んで接合された２枚のガラス基板を一般に含有する。ガラス基板は、半導体基板であっても、ガラス、石英、サファイア、または透き通ったプラスチックフィルムなどの透明な基板であってもよい。ＬＣＤはまた、バックライト用の発光ダイオードを含有し得る。
【0003】
ＬＣＤの解像度要件が高くなるにつれて、ピクセルと呼ばれる液晶セルの多数の個別領域を制御することが望ましくなってきている。現代のディスプレイパネルは、約８００万ピクセル（４Ｋ解像度）、約３３００万ピクセル（８Ｋ解像度）、またはもっと多いピクセルを有し得る。少なくともこれと同数のトランジスタがガラス基板上に形成され、それにより各ピクセルを、基板上に配置された他のピクセルに対して通電状態と非通電状態に切り替えることができるようになる。
【0004】
シリコン含有材料が、ほとんどのＴＦＴの基本要素になっている。シリコン含有材料は、低温ポリシリコン（ＬＴＰＳ）ＴＦＴ用のポリシリコンなどのチャネル材料を形成するために使用されており、また、ＴＦＴのゲート誘電体層、インターフェース層、パッシベーション層、および／またはエッチング停止層を形成する際に利用される構成要素としてさえも使用されている。
【0005】
金属酸化物チャネルベースのＴＦＴでは、シリコン含有パッシベーション層は、特にＩｎ－Ｇａ－Ｚｎ酸化物（ＩＧＺＯ）チャネル半導体の場合に、湿度およびガス拡散に対してデバイスを保護することができない。湿気（Ｈ２Ｏ）および／またはガス（たとえば、Ｈ２、Ｏ２、および／またはＮ２）がＩＧＺＯチャネル半導体、ならびに他の層の中に拡散すると、デバイス全体が不安定になる。通常、湿気およびガスは、様々な下層によって生成され、水素リッチな酸化ケイ素および／または水素リッチな窒化ケイ素を含有するパッシベーション層を通り抜けて、またはパッシベーション層から、拡散する可能性がある。
【0006】
したがって、ＴＦＴまたは他のタイプのデバイス内の湿気および／またはガスの拡散を低減または除去するためのパッシベーション材料が必要とされている。
【発明の概要】
【0007】
本開示の実施形態は、一般に、窒素リッチな窒化ケイ素と、窒素リッチな窒化ケイ素を堆積させる方法と、窒素リッチな窒化ケイ素を含有するトランジスタおよび他のデバイスとに関する。１つまたは複数の実施形態では、パッシベーション膜スタックが、ワークピース上に配置された酸化ケイ素層と、酸化ケイ素層上に配置された窒素リッチな窒化ケイ素層とを含有する。窒素リッチな窒化ケイ素層は、ケイ素濃度が約２０原子パーセント（ａｔ％）～約３５ａｔ％、窒素濃度が約４０ａｔ％～約７５ａｔ％、および水素濃度が約１０ａｔ％～約３５ａｔ％である。１つまたは複数の例では、パッシベーション膜スタックは、酸化ケイ素層と、窒素リッチな窒化ケイ素層と、窒素リッチな窒化ケイ素および／または水素リッチな窒化ケイ素などの任意のタイプの窒化ケイ素を含有する第３の層とを含有する。
【0008】
他の実施形態では、パッシベーション膜スタックは、ワークピース上に配置された酸化ケイ素層と、酸化ケイ素層上に配置された窒素リッチな窒化ケイ素層とを含み、窒素リッチな窒化ケイ素層は、水抵抗が約１×１０－８ｇ／ｍ２／日～約１×１０－４ｇ／ｍ２／日であり、ケイ素－水素結合濃度が約０．１％～約１０％であり、窒素リッチな窒化ケイ素層は、ケイ素に対する窒素の比率が１．０３超～約２である。いくつかの例では、窒素リッチな窒化ケイ素層は、ケイ素－水素結合濃度が約０．５％～約６％であり、全水素結合濃度（窒素－水素結合濃度を含む）が３０％未満である。
【0009】
いくつかの実施形態では、窒化ケイ素材料を堆積させる方法は、ワークピースを約２００℃～約２５０℃の温度に加熱すること、プラズマ強化化学気相堆積（ＰＥ－ＣＶＤ）プロセス中にワークピースを堆積ガスに曝すこと、および窒素リッチな窒化ケイ素層をワークピース上に堆積させることを含む。堆積ガスは、ケイ素前駆体、窒素前駆体、およびキャリアガスを含有し、この堆積ガスは、堆積ガス中のケイ素前駆体と窒素前駆体とキャリアガスのモル比が、それぞれ約１：約４～約８の範囲：約２０～約８０の範囲である。いくつかの例では、堆積ガスは、堆積ガス中のケイ素前駆体と窒素前駆体とキャリアガスのモル比が、それぞれ約１：約５～約７の範囲：約３０～約５０の範囲である。１つまたは複数の例では、ケイ素前駆体はシランであるかこれを含有し、窒素前駆体はアンモニアであるかこれを含有し、キャリアガスは窒素（Ｎ２）であるかこれを含有する。
【0010】
本開示の上記に列挙された特徴の手法が詳細に理解できるように、上で簡潔に要約された本開示についてのより具体的な説明が、添付の図面に一部が示されている実施形態を参照することによって得られよう。しかし、添付の図面は例示的な実施形態を示すにすぎず、したがって、本発明の範囲を限定するものとみなされるべきでなく、他の同様に効果的な実施形態も認め得ることに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】本明細書で説明され論じられている１つまたは複数の実施形態による、窒素リッチな窒化ケイ素層を含有する薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）構造の概略図である。
【図2】本明細書で説明され論じられている１つまたは複数の実施形態による、窒素リッチな窒化ケイ素層を含有する別のＴＦＴ構造の概略図である。
【図3】本明細書で説明され論じられている１つまたは複数の実施形態による、窒素リッチな窒化ケイ素層を含有する別のＴＦＴ構造の概略図である。
【図4】本明細書で説明され論じられている１つまたは複数の実施形態による、窒素リッチな窒化ケイ素層を含有する別のＴＦＴ構造の概略図である。
【図5】本明細書で説明され論じられている１つまたは複数の実施形態による、窒素リッチな窒化ケイ素層を含有する別のＴＦＴ構造の概略図である。
【図6】本明細書で説明され論じられている１つまたは複数の実施形態による、窒素リッチな窒化ケイ素層を含有する別のＴＦＴ構造の概略図である。
【図7】本明細書で説明され論じられている１つまたは複数の実施形態による、２つの窒素リッチな窒化ケイ素層を含有するＴＦＴ構造の概略図である。
【図8】本明細書において説明され論じられる１つまたは複数の実施形態による、２つの窒素リッチな窒化ケイ素層を含有する別のＴＦＴ構造の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
理解しやすくするために、可能な場合には同じ参照数字が、各図面で共通である同じ要素を示すのに使用されている。１つまたは複数の実施形態の要素および特徴は、他の実施形態に有利に組み込まれてもよいことが企図されている。
【0013】
本開示の実施形態は、一般に、窒素リッチな窒化ケイ素を含有するパッシベーション膜スタックと、そのパッシベーション膜スタックを堆積させる方法と、そのパッシベーション膜スタックを含有するトランジスタおよび他のデバイスとに関する。１つまたは複数の実施形態では、パッシベーション膜スタックは、ワークピース上に配置された酸化ケイ素層と、酸化ケイ素層上に配置された窒素リッチな窒化ケイ素層とを含む。いくつかの例では、パッシベーション膜スタックは、ワークピース上に配置され、酸化ケイ素層と、窒素リッチな窒化ケイ素層と、窒素リッチな窒化ケイ素および／または水素リッチな窒化ケイ素などの任意のタイプの窒化ケイ素を含有する第３の層とを含有する。
【0014】
窒素リッチな窒化ケイ素層は、従来の窒化ケイ素よりも多い窒素および／または少ない水素を含有する。従来の窒化ケイ素は通常、窒素が乏しい窒化ケイ素および／または水素リッチな窒化ケイ素である。このように、水素リッチな窒化ケイ素層は、本明細書で説明され論じられている窒素リッチな窒化ケイ素層よりも水素濃度が高い。また、窒素リッチな窒化ケイ素層は、窒素が乏しい窒化ケイ素および／または水素リッチな窒化ケイ素よりも水抵抗が大きい。
【0015】
１つまたは複数の実施形態において、窒素リッチな窒化ケイ素層は、ケイ素濃度が約２０原子％（ａｔ％）、約２２ａｔ％、約２４ａｔ％、約２５ａｔ％、約２６ａｔ％、約２７ａｔ％、約２８ａｔ％、約２９ａｔ％、約３０ａｔ％、もしくは約３１ａｔ％～約３２ａｔ％、約３３ａｔ％、約３４ａｔ％、約３５ａｔ％、約３６ａｔ％、約３７ａｔ％、または約３８ａｔ％以上である。たとえば、窒素リッチな窒化ケイ素層は、ケイ素濃度が、約２０ａｔ％～約３８ａｔ％、約２２ａｔ％～約３８ａｔ％、約２５ａｔ％～約３８ａｔ％、約２７ａｔ％～約３８ａｔ％、約２８ａｔ％～約３８ａｔ％、約３０ａｔ％～約３８ａｔ％、約３１ａｔ％～約３８ａｔ％、約３２ａｔ％～約３８ａｔ％、約３３ａｔ％～約３８ａｔ％、約３５ａｔ％～約３８ａｔ％、約３６ａｔ％～約３８ａｔ％、約２０ａｔ％～約３５ａｔ％、約２２ａｔ％～約３５ａｔ％、約２５ａｔ％～約３５ａｔ％、約２７ａｔ％～約３５ａｔ％、約２８ａｔ％～約３５ａｔ％、約３０ａｔ％～約３５ａｔ％、約３１ａｔ％～約３５ａｔ％、約３２ａｔ％～約３５ａｔ％、約３３ａｔ％～約３５ａｔ％、約２０ａｔ％～約３４ａｔ％、約２２ａｔ％～約３４ａｔ％、約２５ａｔ％～約３４ａｔ％、約２７ａｔ％～約３４ａｔ％、約２８ａｔ％～約３４ａｔ％、約３０ａｔ％～約３４ａｔ％、約３１ａｔ％～約３４ａｔ％、約３２ａｔ％～約３４ａｔ％、約３３ａｔ％～約３４ａｔ％、約２０ａｔ％～約３３ａｔ％、約２２ａｔ％～約３３ａｔ％、約２５ａｔ％～約３３ａｔ％、約２７ａｔ％～約３３ａｔ％、約２８ａｔ％～約３３ａｔ％、約３０ａｔ％～約３３ａｔ％、約３１ａｔ％～約３３ａｔ％、または約３２ａｔ％～約３３ａｔ％である。
【0016】
いくつかの実施形態では、窒素リッチな窒化ケイ素層は、窒素濃度が、約４０ａｔ％、約４２ａｔ％、約４３ａｔ％、約４４ａｔ％、約４５ａｔ％、約４６ａｔ％、約４８ａｔ％、約５０ａｔ％、または約５２ａｔ％～約５４ａｔ％、約５５ａｔ％、約５８ａｔ％、約６０ａｔ％、約６５ａｔ％、約７０ａｔ％、約７２ａｔ％、もしくは約７５ａｔ％以上である。たとえば、窒素リッチな窒化ケイ素層は、窒素濃度が、約４０ａｔ％～約７５ａｔ％、約４２ａｔ％～約７５ａｔ％、約４３ａｔ％～約７５ａｔ％、約４４ａｔ％～約７５ａｔ％、約４５ａｔ％～約７５ａｔ％、約４８ａｔ％～約７５ａｔ％、約５０ａｔ％～約７５ａｔ％、約５５ａｔ％～約７５ａｔ％、約６０ａｔ％～約７５ａｔ％、約６５ａｔ％～約７５ａｔ％、約７０ａｔ％～約７５ａｔ％、約４０ａｔ％～約６５ａｔ％、約４２ａｔ％～約６５ａｔ％、約４３ａｔ％～約６５ａｔ％、約４４ａｔ％～約６５ａｔ％、約４５ａｔ％～約６５ａｔ％、約４８ａｔ％～約６５ａｔ％。約５０ａｔ％～約６５ａｔ％、約５５ａｔ％～約６５ａｔ％、約６０ａｔ％～約６５ａｔ％、約６２ａｔ％～約６５ａｔ％、約４０ａｔ％～約５８ａｔ％、約４２ａｔ％～約５８ａｔ％、約４３ａｔ％～約５８ａｔ％、約４４ａｔ％～５８ａｔ％、約４５ａｔ％～５８ａｔ％、約４８ａｔ％～約５８ａｔ％。約５０ａｔ％～約５８ａｔ％、約５５ａｔ％～約５８ａｔ％、約４０ａｔ％～約５５ａｔ％、約４２ａｔ％～約５５ａｔ％、約４３ａｔ％～約５５ａｔ％、約４４ａｔ％～約５５ａｔ％、約４５ａｔ％～約５５ａｔ％、約４８ａｔ％～約５５ａｔ％、約５０ａｔ％～約５５ａｔ％、または約５２ａｔ％～約５５ａｔ％である。
【0017】
１つまたは複数の実施形態では、窒素リッチな窒化ケイ素層は、水素濃度が、約１０ａｔ％、約１２ａｔ％、約１５ａｔ％、約１８ａｔ％、または約２０ａｔ％～約２１ａｔ％、約２２ａｔ％、約２３ａｔ％、約２５ａｔ％、約２７ａｔ％、約３０ａｔ％、約３２ａｔ％、もしくは約３５ａｔ％以上である。たとえば、窒素リッチな窒化ケイ素層は、水素濃度が、約１０ａｔ％～約３５ａｔ％、約１２ａｔ％～約３５ａｔ％、約１５ａｔ％～約３５ａｔ％、約１８ａｔ％～約３５ａｔ％、約１９ａｔ％～約３５ａｔ％、約２０ａｔ％～約３５ａｔ％、約２１ａｔ％～約３５ａｔ％、約２２ａｔ％～約３５ａｔ％、約２３ａｔ％～約３５ａｔ％、約２４ａｔ％～約３５ａｔ％、約２５ａｔ％～約３５ａｔ％、約２８ａｔ％～約３５ａｔ％、約３０ａｔ％～約３５ａｔ％、約１０ａｔ％～約２５ａｔ％、約１２ａｔ％～約２５ａｔ％、約１５ａｔ％～約２５ａｔ％、約１８ａｔ％～約２５ａｔ％、約１９ａｔ％～約２５ａｔ％、約２０ａｔ％～２５ａｔ％、約２１ａｔ％～２５ａｔ％、約２２ａｔ％～２５ａｔ％、約２３ａｔ％～２５ａｔ％、約２４ａｔ％～２５ａｔ％、約１０ａｔ％～約２３ａｔ％、約１２ａｔ％～約２３ａｔ％、約１５ａｔ％～約２３ａｔ％、約１８ａｔ％～約２３ａｔ％、約１９ａｔ％～約２３ａｔ％、約２０ａｔ％～約２３ａｔ％、約２１ａｔ％～約２３ａｔ％、または約２２ａｔ％～約２３ａｔ％である。
【0018】
１つまたは複数の例では、窒素リッチな窒化ケイ素層は、ケイ素濃度が約２０ａｔ％～約３５ａｔ％、窒素濃度が約４０ａｔ％～約７５ａｔ％、および水素濃度が約１０ａｔ％～約３５ａｔ％である。他の例では、窒素リッチな窒化ケイ素層は、ケイ素濃度が約２７ａｔ％～約３４ａｔ％、窒素濃度が約４２ａｔ％～約６５ａｔ％、および水素濃度が約１８ａｔ％～約２５ａｔ％である。いくつかの例では、窒素リッチな窒化ケイ素層は、ケイ素濃度が約２８ａｔ％～約３３ａｔ％、窒素濃度が約４３ａｔ％～約５８ａｔ％、および水素濃度が約１９ａｔ％～約２３ａｔ％である。
【0019】
１つまたは複数の実施形態では、窒素リッチな窒化ケイ素層は、ケイ素に対する窒素の比率が、１より大きく、１．０２より大きく、１．０３より大きく、または１．０５より大きく、たとえば約１．０６、約１．０８、約１．１０、約１．１２、約１．１５、約１．１８、約１．２０、約１．２２、または約１．２５～約１．２８、約１．３０、約１．３５、約１．３８、約１．４０、約１．４５、約１．５０、約１．５５、約１．６０、約１．８０、約１．９０、もしくは約２以上などである。たとえば、窒素リッチな窒化ケイ素層は、ケイ素に対する窒素の比率が、１．０３超～約２、１．０３超～約１．９、１．０３超～約１．８、１．０３超～約１．７、１．０３超～約１．６、１．０３超～約１．５、１．０３超～約１．４５、１．０３超～約１．４、１．０３超～約１．３９、１．０３超～約１．３８、１．０３～約１．３６、１．０３超～約１．３５、１．０３超～約１．３、１．０３超～約１．２５、１．０３超～約１．２、１．０３超～約１．１５、１．０３超～約１．１、約１．０５～約２、約１．０５～約１．９、約１．０５～約１．８、約１．０５～約１．７、約１．０５～約１．６、約１．０５～約１．５、約１．０５～約１．４５、約１．０５～約１．４、約１．０５～約１．３９、約１．０５～約１．３８、約１．０５～約１．３６、約１．０５～約１．３５、約１．０５～約１．３、約１．０５～約１．２５、約１．０５～約１．２、約１．０５～約１．１５、約１．０５～約１．１、約１．１～約２、約１．１～約１．９、約１．１～約１．８、約１．１～約１．７、約１．１～約１．６、約１．１～約１．５、約１．１～約１．４５、約１．１～約１．４、約１．１～約１．３９、約１．１～約１．３８、約１．１～約１．３６、約１．１～約１．３５、約１．１～約１．３、約１．１～約１．２５、約１．１～約１．２、約１．１～約１．１５、約１．２～約２、約１．２～約１．９、約１．２～約１．８、約１．２～約１．７、約１．２～約１．６、約１．２～約１．５、約１．２～約１．４５、約１．２～約１．４、約１．２～約１．３９、約１．２～約１．３８、約１．２～約１．３６、約１．２～約１．３５、約１．２～約１．３または約１．２～約１．２５である。
【0020】
いくつかの実施形態では、窒素リッチな窒化ケイ素層は、フーリエ変換赤外線（ＦＴ－ＩＲ）分光測定によって決定されたケイ素－水素結合濃度が、約０．０５％、約０．１％、約０．２％、約０．５％、約０．８％、約１％、約１．２％、約１．５％、約１．８％、または約２％～約２．２％、約２．５％、約２．８％、約３％、約３．５％、約４％、約５％、約６％、約８％、約１０％、約１２％、約１４％、約１５％、約１６％、約１７％、もしくは１８％未満である。たとえば、窒素リッチな窒化ケイ素層は、ＦＴ－ＩＲ分光測定によって決定されたケイ素－水素結合濃度が、約０．１％～約１８％未満、約０．１％～約１７％、約０．１％～約１５％、約０．１％～約１２％、約０．１％～約１０％、約０．１％～約８％、約０．１％～約６％、約０．１％～約５％、約０．１％～約４％、約０．１％～約３％、約０．１％～約２％、約０．１％～約１％、約０．５％～１８％未満、約０．５％～約１７％、約０．５％～約１５％、約０．５％～約１２％、約０．５％～約１０％、約０．５％～約８％、約０．５％～約６％、約０．５％～約５％、約０．５％～約４％、約０．５％～約３％、約０．５％～約２％、約０．５％～１％、約１％～約１８％未満、約１％～約１７％、約１％～約１５％、約１％～約１２％、約１％～約１０％、約１％～約８％、約１％～約６％、約１％～約５％、約１％～約４％、約１％～約３％、約１％～約２％、または約１％～約１．５％である。
【0021】
１つまたは複数の実施形態では、窒素リッチな窒化ケイ素層は、ＦＴ－ＩＲ分光測定によって決定された窒素－水素結合濃度が、約１％、約３％、約５％、約６％、約８％、約１０％、約１２％、約１５％、または約１８％～約２０％、約２２％、約２５％、約２６％、約２７％、約２８％、約２８％、もしくは約３０％である。たとえば、窒素リッチな窒化ケイ素層は、ＦＴ－ＩＲ分光測定によって決定された窒素－水素結合濃度が、約１％～約３０％、約３％～約３０％、約５％～約３０％、約８％～約３０％、約１０％～約３０％、約１２％～約３０％、約１５％～約３０％、約１８％～約３０％、約２０％～約３０％、約２５％～約３０％、約１％～約２５％、約３％～約２５％、約５％～約２５％、約８％～約２５％、約１０％～約２５％、約１２％～約２５％、約１５％～約２５％、約１８％～約２５％、約２０％～約２５％、約１％～約２２％、約３％～約２２％、約５％～約２２％、約８％～約２２％、約１０％～約２２％、約１２％～約２２％、約１５％～約２２％、約１８％～約２２％または約２０％～約２２％である。
【0022】
窒素リッチな窒化ケイ素層の総水素結合濃度は、ケイ素－水素結合濃度と窒素－水素結合濃度を合計したものである。１つまたは複数の実施形態では、窒素リッチな窒化ケイ素層は、ＦＴ－ＩＲ分光測定によって決定された総水素結合濃度が３０％未満であり、たとえば約１％、約２％、約３％、約５％、約６％、約８％、約１０％、約１２％、約１５％、約１６％、または約１８％～約２０％、約２２％、約２３％、約２４％、約２５％、約２６％、約２７％、約２８％、約２８％、約２９％、もしくは３０％未満などである。たとえば、窒素リッチな窒化ケイ素層は、ＦＴ－ＩＲ分光測定によって決定された窒素－水素結合濃度が、約１％～３０％未満、約３％～３０％未満、約５％～３０％未満、約８％～３０％未満、約１０％～３０％未満、約１２％～３０％未満、約１５％～３０％未満、約１８％～３０％未満、約２０％～３０％未満、約２５％～３０％未満、約１％～約２８％、約３％～約２８％、約５％～約２８％、約８％～約２８％、約１０％～約２８％、約１２％～約２８％、約１５％～約２８％、約１８％～約２８％、約２０％～約２８％、約１％～約２４％、約３％～約２４％、約５％～約２４％、約８％～約２４％、約１０％～約２４％、約１２％～約２４％、約１５％～約２４％、約１８％～約２４％、約２０％～約２４％、約１％～約２３％、約３％～約２３％、約５％～約２３％、約８％～約２３％、約１０％～約２３％、約１２％～約２３％、約１５％～約２３％、約１６％～約２３％、約１８％～約２３％、または約２０％～約２３％である。
【0023】
窒素リッチな窒化ケイ素層は、従来の窒化ケイ素と比較した場合、水抵抗が比較的高い。１つまたは複数の実施形態では、窒素リッチな窒化ケイ素層は、水抵抗が、相対湿度８５％、温度８５℃で実施された水蒸気透過率（ＷＶＴＲ）標準試験によれば、約１×１０－８ｇ／ｍ２／日以上であり、たとえば、約２×１０－８ｇ／ｍ２／日、約５×１０－８ｇ／ｍ２／日、約１×１０－７ｇ／ｍ２／日、約５×１０－７ｇ／ｍ２／日、約１×１０－６ｇ／ｍ２／日、または約５×１０－６ｇ／ｍ２／日～約１×１０－５ｇ／ｍ２／日、約５×１０－５ｇ／ｍ２／日、約１×１０－４ｇ／ｍ２／日、約５×１０－４ｇ／ｍ２／日、もしくは約１×１０－３ｇ／ｍ２／日である。たとえば、窒素リッチな窒化ケイ素層は、水抵抗が、８５％の相対湿度および８５℃で実施されたＷＶＴＲ標準試験によれば、約１×１０－８ｇ／ｍ２／日～約１×１０－４ｇ／ｍ２／日、約１×１０－７ｇ／ｍ２／日～約５×１０－４ｇ／ｍ２／日、または約５×１０－６ｇ／ｍ２／日～約１×１０－５ｇ／ｍ２／日である。１つまたは複数の例では、厚さが約２０００Åの窒素リッチな窒化ケイ素層は、水抵抗が、相対湿度１００％および４０℃で実施されたＷＶＴＲ標準試験によれば、約２．８×１０－４ｇ／ｍ２／日～約４×１０－４ｇ／ｍ２／日である。
【0024】
１つまたは複数の実施形態では、窒素リッチな窒化ケイ素材料または層を堆積させる方法は、ワークピースを処理温度に加熱し、プラズマ強化化学気相堆積（ＰＥ－ＣＶＤ）プロセス中にワークピースを堆積ガスに曝し、窒素リッチな窒化ケイ素材料または層をワークピース上に堆積させることを含む。他の実施形態では、窒素リッチな窒化ケイ素材料または層を堆積させる方法は、ワークピースを処理温度に加熱すること、熱原子層堆積（ＡＬＤ）プロセスまたはプラズマ強化ＡＬＤ（ＰＥ－ＡＬＤ）プロセス中にワークピースをケイ素前駆体および窒素前駆体に連続して暴露すること、ならびに窒素リッチな窒化ケイ素材料または層をワークピース上に堆積させることを含む。本明細書で説明され論じられている実施形態では、ワークピースは、基板、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）構造もしくはその一部分、ゲート構造もしくはその一部分、またはディスプレイ、半導体、光電池、超小型電子機器、および／もしくは他の分野に関連する他の任意のタイプの電子デバイスまたはその一部分であっても、これらを含んでいてもよい。いくつかの例では、ワークピースは、酸化ケイ素を含有する１つまたは複数の層を含む。１つまたは複数の例では、この方法は、酸化ケイ素層をワークピース上に堆積させ、次に、窒素リッチな窒化ケイ素層を酸化ケイ素層上に堆積させることを含む。
【0025】
ＰＥ－ＣＶＤまたは他の堆積プロセス中に、基板またはワークピースは、処理温度に加熱すること、または処理温度に維持することができる。処理温度は、約２５℃、約５０℃、約８０℃、約１００℃、約１５０℃、または約２００℃～約２２０℃、約２３５℃、約２５０℃、約２８０℃、約３００℃、約３５０℃、もしくは約４００℃以上とすることができる。たとえば、処理温度は、約２５℃～約４００℃、約２５℃～約３００℃、約２５℃～約２８０℃、約２５℃～約２６５℃、約２５℃～約２５０℃、約２５℃～約２３５℃、約２５℃～約２２０℃、約２５℃～約２００℃、約２５℃～約１８０℃、約２５℃～約１５０℃、約２５℃～約１２５℃、約２５℃～約１００℃、約２５℃～約８０℃、約２５℃～約５０℃、約１００℃～約４００℃、約１００℃～約３００℃、約１００℃～約２８０℃、約１００℃～約２６５℃、約１００℃～約２５０℃、約１００℃～約２３５℃、約１００℃～約２２０℃、約１００℃～約２００℃、約１００℃～約１８０℃、約１００℃～約１５０℃、約１００℃～約１２５℃、約２００℃～約４００℃、約２００℃～約３００℃、約２００℃～約２８０℃、約２００℃～約２６５℃、約２００℃～約２５０℃、約２００℃～約２３５℃、約２００℃～約２２０℃、約２２０℃～約２５０℃、約２３０℃～約２５０℃、または約２３５℃～約２５０℃とすることができる。１つまたは複数の例では、処理温度は、３５０℃未満、３００℃未満、２８０℃未満、２６５℃未満、２５０℃未満、２３５℃未満、または２００℃未満である。
【0026】
１つまたは複数の実施形態では、ＰＥ－ＣＶＤまたは他の堆積プロセス中に、堆積ガスは、１つまたは複数のケイ素前駆体、１つまたは複数の窒素前駆体、および１つまたは複数のキャリアガスを含み得る。ケイ素前駆体は、シラン、ジシラン、トリシラン、テトラシラン、四フッ化ケイ素のうちの１つもしくは複数、またはこれらの任意の組み合わせであっても、これらを含んでいてもよい。窒素前駆体は、アンモニア、ヒドラジン、メチルアミン、ジメチルアミン、窒素（Ｎ２）、これらのプラズマのうちの１つもしくは複数、またはこれらの任意の組み合わせであっても、これらを含んでいてもよい。キャリアガスは、窒素（Ｎ２）、水素（Ｈ２）、アルゴン、ヘリウム、ネオン、キセノン、クリプトンのうちの１つもしくは複数、またはこれらの任意の組み合わせであっても、これらを含んでいてもよい。１つまたは複数の例では、ケイ素前駆体はシランであるかこれを含有し、窒素前駆体はアンモニアであるかこれを含有し、キャリアガスは窒素であるかこれを含有する。
【0027】
堆積ガス中のケイ素前駆体の流量は、約１００ｓｃｃｍ（毎分標準立方センチメートル）、約１５０ｓｃｃｍ、約１８０ｓｃｃｍ、約２００ｓｃｃｍ、約２２０ｓｃｃｍ、または約２５０ｓｃｃｍ～約２８０ｓｃｃｍ、約３００ｓｃｃｍ、約３２０ｓｃｃｍ、約３５０ｓｃｃｍ、約４００ｓｃｃｍ、約４５０ｓｃｃｍ、約５００ｓｃｃｍ、約６５０ｓｃｃｍ、約８００ｓｃｃｍ、もしくは約１０００ｓｃｃｍとすることができる。たとえば、ケイ素前駆体の流量は、約１００ｓｃｃｍ～約１，０００ｓｃｃｍ、約１００ｓｃｃｍ～約８００ｓｃｃｍ、約１００ｓｃｃｍ～約５００ｓｃｃｍ、約１００ｓｃｃｍ～約４００ｓｃｃｍ、約１００ｓｃｃｍ～約３５０ｓｃｃｍ、約１００ｓｃｃｍ～約３００ｓｃｃｍ、約１００ｓｃｃｍ～約２５０ｓｃｃｍ、約１００ｓｃｃｍ～約２００ｓｃｃｍ、約２００ｓｃｃｍ～約１，０００ｓｃｃｍ、約２００ｓｃｃｍ～約８００ｓｃｃｍ、約２００ｓｃｃｍ～約５００ｓｃｃｍ、約２００ｓｃｃｍ～約４００ｓｃｃｍ、約２００ｓｃｃｍ～約３５０ｓｃｃｍ、約２００ｓｃｃｍ～約３００ｓｃｃｍ、約２００ｓｃｃｍ～約２５０ｓｃｃｍ、約２００ｓｃｃｍ～約２２５ｓｃｃｍ、約２５０ｓｃｃｍ～約１，０００ｓｃｃｍ、約２５０ｓｃｃｍ～約８００ｓｃｃｍ、約２５０ｓｃｃｍ～約５００ｓｃｃｍ、約２５０ｓｃｃｍ～約４００ｓｃｃｍ、約２５０ｓｃｃｍ～約３５０ｓｃｃｍ、約２５０ｓｃｃｍ～約３００ｓｃｃｍ、約２５０ｓｃｃｍ～約２８０ｓｃｃｍ、約２７０ｓｃｃｍ～約３００ｓｃｃｍ、約２８５ｓｃｃｍ～約３００ｓｃｃｍ、約２７０ｓｃｃｍ～約３２０ｓｃｃｍ、または約２８５ｓｃｃｍ～約３２０ｓｃｃｍとすることができる。
【0028】
堆積ガス中の窒素前駆体の流量は、約８００ｓｃｃｍ、約１０００ｓｃｃｍ、約１２００ｓｃｃｍ、約１３５０ｓｃｃｍ、約１５００ｓｃｃｍ、または約１６００ｓｃｃｍ～約１６５０ｓｃｃｍ、約１７００ｓｃｃｍ、約１８００ｓｃｃｍ、約２０００ｓｃｃｍ、約２２００ｓｃｃｍ、約２５００ｓｃｃｍ、約３０００ｓｃｃｍ、約３５００ｓｃｃｍ、約４０００ｓｃｃｍ、もしくは約５０００ｓｃｃｍとすることができる。たとえば、窒素前駆体の流量は、約１０００ｓｃｃｍ～約５０００ｓｃｃｍ、約１０００ｓｃｃｍ～約４０００ｓｃｃｍ、約１０００ｓｃｃｍ～約３０００ｓｃｃｍ、約１０００ｓｃｃｍ～約２５００ｓｃｃｍ、約１０００ｓｃｃｍ～約２０００ｓｃｃｍ、約１０００ｓｃｃｍ～約１８００ｓｃｃｍ、約１０００ｓｃｃｍ～約１５００ｓｃｃｍ、約１５００ｓｃｃｍ～約５０００ｓｃｃｍ、約１５００ｓｃｃｍ～約４０００ｓｃｃｍ、約１５００ｓｃｃｍ～約３０００ｓｃｃｍ、約１５００ｓｃｃｍ～約２５００ｓｃｃｍ、約１５００ｓｃｃｍ～約２０００ｓｃｃｍ、約１５００ｓｃｃｍ～約１８００ｓｃｃｍ、約１８００ｓｃｃｍ～約５０００ｓｃｃｍ、約１８００ｓｃｃｍ～約４０００ｓｃｃｍ、約１８００ｓｃｃｍ～約３０００ｓｃｃｍ、約１８００ｓｃｃｍ～約２５００ｓｃｃｍ、または約１８００ｓｃｃｍ～約２０００ｓｃｃｍとすることができる。
【0029】
堆積ガス中のキャリアガスの流量は、約１ＳＬＭ（毎秒標準リットル）、約３ＳＬＭ、約４ＳＬＭ、約５ＳＬＭ、約６ＳＬＭ、または約８ＳＬＭ～約９ＳＬＭ、約１０ＳＬＭ、約１２ＳＬＭ、約１５ＳＬＭ、約１８ＳＬＭ、約２０ＳＬＭ、約２２ＳＬＭ、約２５ＳＬＭ、もしくは約３０ＳＬＭとすることができる。たとえば、キャリアガスの流量は、約１ＳＬＭ～約３０ＳＬＭ、約５ＳＬＭ～約３０ＳＬＭ、約８ＳＬＭ～約３０ＳＬＭ、約１０ＳＬＭ～約３０ＳＬＭ、約１２ＳＬＭ～約３０ＳＬＭ、約１５ＳＬＭ～約３０ＳＬＭ、約２０ＳＬＭ～約３０ＳＬＭ、約１ＳＬＭ～約２０ＳＬＭ、約５ＳＬＭ～約２０ＳＬＭ、約８ＳＬＭ～約２０ＳＬＭ、約１０ＳＬＭ～約２０ＳＬＭ、約１２ＳＬＭ～約２０ＳＬＭ、約１５ＳＬＭ～約２０ＳＬＭ、約１８ＳＬＭ～約２０ＳＬＭ、約１ＳＬＭ～約１５ＳＬＭ、約５ＳＬＭ～約１５ＳＬＭ、約８ＳＬＭ～約１５ＳＬＭ、約１０ＳＬＭ～約１５ＳＬＭ、約１２ＳＬＭ～約１５ＳＬＭ、または約１３ＳＬＭ～約１５ＳＬＭとすることができる。
【0030】
１つまたは複数の例では、堆積ガスは、ケイ素前駆体が約１のケイ素前駆体と窒素前駆体とキャリアガスのモル比、すなわち、それぞれ、窒素前駆体が約４～約８の範囲、キャリアガスが約２０～約８０の範囲であるモル比を有する。他の例では、堆積ガスは、ケイ素前駆体が約１のケイ素前駆体と窒素前駆体とキャリアガスのモル比、すなわち、それぞれ、窒素前駆体が約５～約７の範囲、キャリアガスが約３０～約５０の範囲であるモル比を有する。いくつかの例では、堆積ガスは、ケイ素前駆体が約１のケイ素前駆体と窒素前駆体とキャリアガスのモル比、すなわち、それぞれ、窒素前駆体が約５．５～約６．５の範囲、キャリアガスが約３５～約４５の範囲であるモル比を有する。
【0031】
ＰＥ－ＣＶＤまたは他の堆積プロセスは、容量結合プラズマ（ＣＣＰ）システム、高密度プラズマ（ＨＤＰ）を有する誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）システム、もしくは遠隔プラズマシステム（ＲＰＳ）などの様々なプラズマシステム、または他のＰＥ－ＣＶＤもしくはＰＥ－ＡＬＤのプロセスチャンバもしくはシステムで実施することができる。ＰＥ－ＣＶＤまたは他の堆積プロセス中に、プラズマは、ＲＦ電力を２４００ワット（Ｗ）未満とすること、たとえば約８００Ｗ、約１０００Ｗ、約１２００Ｗ、約１５００Ｗ、約１７００Ｗ、または約１８００Ｗ～約１９００Ｗ、約２０００Ｗ、約２１００Ｗ、約２２００Ｗ、もしくは約２３００Ｗなどとすることができる。たとえば、プラズマは、ＲＦ電力を約８００Ｗ～２４００Ｗ未満、約８００Ｗ～約２２００Ｗ、約８００Ｗ～約２０００Ｗ、約８００Ｗ～約１９００Ｗ、約８００Ｗ～約１８００Ｗ、約８００Ｗ～約１６００Ｗ、約８００Ｗ～約１２００Ｗ、約１２００Ｗ～２４００Ｗ未満、約１２００Ｗ～約２２００Ｗ、約１２００Ｗ～約２０００Ｗ、約１２００Ｗ～約１９００Ｗ、約１２００Ｗ～約１８００Ｗ、約１２００Ｗ～約１６００Ｗ、約１２００Ｗ～約１５００Ｗ、約１５００Ｗ～２４００Ｗ未満、約１５００Ｗ～約２２００Ｗ、約１５００Ｗ～約２０００Ｗ、約１５００Ｗ～約１９００Ｗ、または約１５００Ｗ～約１８００Ｗとすることができる。
【0032】
１つまたは複数の実施形態では、窒素リッチな窒化ケイ素層は、酸化ケイ素層と、酸化ケイ素層上に配置された窒素リッチな窒化ケイ素層とを含むパッシベーション膜スタックの一部分である。いくつかの例では、パッシベーション膜スタックはまた、窒素リッチな窒化ケイ素層上に配置された窒化ケイ素を含有する第３の層も含む。第３の層は、窒素リッチな窒化ケイ素、窒素が乏しい窒化ケイ素、および／または水素リッチな窒化ケイ素などの、任意のタイプの窒化ケイ素であっても、これらを含んでいてもよい。他の実施形態では、窒素リッチな窒化ケイ素層は、酸化ケイ素を含有する酸化物緩衝層上に配置された、窒素リッチな窒化ケイ素を含有する酸化物緩衝層を含む酸化物緩衝膜スタックの一部分である。
【0033】
いくつかの実施形態では、酸化ケイ素層および／または酸化ケイ素を含有する酸化物緩衝層は、ＰＥ－ＣＶＤプロセス中に堆積または他の方法で形成することができる。ＰＥ－ＣＶＤプロセスは、ワークピースを酸化物堆積ガスに曝すこと、ならびに、酸化ケイ素層および／または酸化ケイ素を含有する酸化物緩衝層をワークピース上に堆積させることを含む。酸化物堆積ガスは、１つまたは複数のケイ素前駆体、１つまたは複数の酸化剤、および任意選択で１つまたは複数のキャリアガスを含み得る。ケイ素前駆体は、シラン、ジシラン、トリシラン、テトラシラン、四フッ化ケイ素のうちの１つもしくは複数、またはこれらの任意の組み合わせであっても、これらを含んでいてもよい。酸化剤は、亜酸化窒素、酸素、オゾン、水、１つもしくは複数の過酸化物、これらのプラズマのうちの１つもしくは複数、またはこれらの任意の組み合わせであっても、これらを含んでいてもよい。キャリアガスは、含まれる場合には、窒素（Ｎ２）、水素（Ｈ２）、アルゴン、ヘリウム、ネオン、クリプトンのうちの１つもしくは複数、またはこれらの任意の組み合わせであっても、これらを含んでいてもよい。１つまたは複数の例では、ケイ素前駆体はシランであるかこれを含有し、酸化剤は、亜酸化窒素であるかこれを含有する。
【0034】
酸化物堆積ガス中のケイ素前駆体の流量は、約２０ｓｃｃｍ、約３５ｓｃｃｍ、約５０ｓｃｃｍ、約６０ｓｃｃｍ、約８０ｓｃｃｍ、または約１００ｓｃｃｍ～約１２０ｓｃｃｍ、約１３５ｓｃｃｍ、約１５０ｓｃｃｍ、約１６５ｓｃｃｍ、約１８０ｓｃｃｍ、約２００ｓｃｃｍ、約２５０ｓｃｃｍ、約２８０ｓｃｃｍ、約３００ｓｃｃｍ、約３５０ｓｃｃｍ、約４００ｓｃｃｍ、もしくは約５００ｓｃｃｍとすることができる。たとえば、ケイ素前駆体の流量は、約２０ｓｃｃｍ～約５００ｓｃｃｍ、約２０ｓｃｃｍ～約４００ｓｃｃｍ、約２０ｓｃｃｍ～約３５０ｓｃｃｍ、約２０ｓｃｃｍ～約３００ｓｃｃｍ、約２０ｓｃｃｍ～約２５０ｓｃｃｍ、約２０ｓｃｃｍ～約２２０ｓｃｃｍ、約２０ｓｃｃｍ～約２００ｓｃｃｍ、約２０ｓｃｃｍ～約１８０ｓｃｃｍ、約２０ｓｃｃｍ～約１６５ｓｃｃｍ、約２０ｓｃｃｍ～約１５０ｓｃｃｍ、約２０ｓｃｃｍ～約１３５ｓｃｃｍ、約２０ｓｃｃｍ～約１２０ｓｃｃｍ、約２０ｓｃｃｍ～約１００ｓｃｃｍ、約２０ｓｃｃｍ～約８０ｓｃｃｍ、約２０ｓｃｃｍ～約５０ｓｃｃｍ、約１００ｓｃｃｍ～約５００ｓｃｃｍ、約１００ｓｃｃｍ～約４００ｓｃｃｍ、約１００ｓｃｃｍ～約３５０ｓｃｃｍ、約１００ｓｃｃｍ～約３００ｓｃｃｍ、約１００ｓｃｃｍ～約２５０ｓｃｃｍ、約１００ｓｃｃｍ～約２２０ｓｃｃｍ、約１００ｓｃｃｍ～約２００ｓｃｃｍ、約１００ｓｃｃｍ～約１８０ｓｃｃｍ、約１００ｓｃｃｍ～約１６５ｓｃｃｍ、約１００ｓｃｃｍ～約１５０ｓｃｃｍ、約１００ｓｃｃｍ～約１３５ｓｃｃｍ、約１００ｓｃｃｍ～約１２０ｓｃｃｍ、約１４０ｓｃｃｍ～約５００ｓｃｃｍ、約１４０ｓｃｃｍ～約４００ｓｃｃｍ、約１４０ｓｃｃｍ～約３５０ｓｃｃｍ、約１４０ｓｃｃｍ～約３００ｓｃｃｍ、約１４０ｓｃｃｍ～約２５０ｓｃｃｍ、約１４０ｓｃｃｍ～約２２０ｓｃｃｍ、約１４０ｓｃｃｍ～約２００ｓｃｃｍ、約１４０ｓｃｃｍ～約１８０ｓｃｃｍ、約１４０ｓｃｃｍ～約１６５ｓｃｃｍ、または約１４０ｓｃｃｍ～約１５０ｓｃｃｍとすることができる。
【0035】
酸化物堆積ガス中の酸化剤の流量は、約１ＳＬＭ、約２ＳＬＭ、約３ＳＬＭ、約４ＳＬＭ、約５ＳＬＭ、または約６ＳＬＭ～約７ＳＬＭ、約８ＳＬＭ、約９ＳＬＭ、約１０ＳＬＭ、約１１ＳＬＭ、約１２ＳＬＭ、約１４ＳＬＭ、約１６ＳＬＭ、約１８ＳＬＭ、もしくは約２０ＳＬＭとすることができる。たとえば、酸化物堆積ガス中の酸化剤の流量は、約１ＳＬＭ～約２０ＳＬＭ、約１ＳＬＭ～約１８ＳＬＭ、約１ＳＬＭ～約１５ＳＬＭ、約１ＳＬＭ～約１２ＳＬＭ、約１ＳＬＭ～約１０ＳＬＭ、約１ＳＬＭ～約８ＳＬＭ、約１ＳＬＭ～約６ＳＬＭ、約１ＳＬＭ～約５ＳＬＭ、約４ＳＬＭ～約２０ＳＬＭ、約４ＳＬＭ～約１８ＳＬＭ、約４ＳＬＭ～約１５ＳＬＭ、約４ＳＬＭ～約１２ＳＬＭ、約４ＳＬＭ～約１０ＳＬＭ、約４ＳＬＭ～約８ＳＬＭ、約４ＳＬＭ～約６ＳＬＭ、約８ＳＬＭ～約２０ＳＬＭ、約８ＳＬＭ～約１８ＳＬＭ、約８ＳＬＭ～約１５ＳＬＭ、約８ＳＬＭ～約１２ＳＬＭ、または約８ＳＬＭ～約１０ＳＬＭとすることができる。
【0036】
いくつかの例では、ＰＥ－ＣＶＤプロセス中に酸化物堆積ガスは、ＲＦ電力が約８００Ｗ、約１０００Ｗ、約１５００Ｗ、約１８００Ｗ、または約２０００Ｗ～約２２００Ｗ、約２５００Ｗ、約２８００Ｗ、約３０００Ｗ、約３５００Ｗ、約４０００Ｗ、約４５００Ｗ、もしくは約５０００Ｗ以上のプラズマに曝される。たとえば、ＰＥ－ＣＶＤプロセス中に酸化物堆積ガスは、ＲＦ電力が約８００Ｗ～５０００Ｗ、約１０００Ｗ～約４０００Ｗ、約１０００Ｗ～約３５００Ｗ、約１０００Ｗ～約３０００Ｗ、約１０００Ｗ～約２５００Ｗ、約１０００Ｗ～約２０００Ｗ、約２０００Ｗ～約４０００Ｗ、約２０００Ｗ～約３５００Ｗ、約２０００Ｗ～約３０００Ｗ、約２０００Ｗ～約２５００Ｗ、約２０００Ｗ～約２２００Ｗ、または約２８００Ｗ～約３２００Ｗのプラズマに曝される。
【0037】
図１は、本明細書で説明され論じられている１つまたは複数の実施形態による、酸化ケイ素層１６０および窒素リッチな窒化ケイ素層１７０を含むパッシベーション膜スタック１５６を含有している、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）構造１００の概略図である。ＴＦＴ構造１００は、基板１０２上に配置された緩衝層１１０と、緩衝層１１０上に配置された第１の金属層１２０とを含有する。緩衝層１１０は、基板１０２と第１の金属層１２０の間に配置される。
【0038】
基板１０２は、半導体基板、ディスプレイ基板、または他の任意のタイプの基板とすることができる。いくつかの例では、基板１０２は透明とすることができる。基板１０２は、ガラス、石英、サファイア、プラスチックもしくはポリマー（たとえば、透き通ったプラスチックフィルム）、ケイ素、酸化ケイ素、ガリウム、ガリウムヒ素、これらのドープされた変種、またはこれらの任意の組み合わせであっても、これらを含んでいてもよい。緩衝層１１０は、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、これらのドーパント、またはこれらの任意の組み合わせであっても、これらを含んでいてもよい。緩衝層１１０は、同じ材料および／または異なる材料からなる１つ、２つ、３つ、または４つ以上の層を含み得る。いくつかの例では、緩衝層１１０は、酸化ケイ素スタックおよび窒化ケイ素スタックであっても、これらを含んでいてもよい。たとえば、緩衝層１１０は、第１の酸化ケイ素層と、第１の酸化ケイ素層上の第１の窒化ケイ素層と、第１の窒化ケイ素層上の第２の酸化ケイ素層とを含み得る。緩衝層１１０は、厚さを約５０Å、約１００Å、約２５０Å、約５００Å、約８００Å、約１０００Å、約１５００Å、または約２０００Å～約２５００Å、約３０００Å、約４０００Å、約５０００Å、約８０００Å、もしくは約１００００Åとすることができる。たとえば、緩衝層１１０は、厚さを約５０Å～約１００００Å、約５００Å～約１００００Å、または約１０００Å～約８０００Åとすることができる。
【0039】
第１の金属層１２０は、クロム、モリブデン、銅、チタン、タンタル、アルミニウム、クロム－モリブデン、銅－モリブデン、これらの合金、これらのドーパント、またはこれらの任意の組み合わせであっても、これらを含んでいてもよい。第１の金属層１２０は、厚さを約５００Å、約８００Å、約１０００Å、約１５００Å、または約２０００Å～約２５００Å、約３０００Å、約４０００Å、約５０００Å、約８０００Å、もしくは約１００００Åとすることができる。たとえば、第１の金属層１２０は、厚さを約５００Å～約１００００Å、約１０００Å～約１００００Å、または約１５００Å～約８０００Åとすることができる。
【0040】
ＴＦＴ構造１００は、第１の金属層１２０上に、および／またはこれを覆って配置された、かつ緩衝層１１０上に配置されたゲート絶縁体層１３０を含有する。金属酸化物層１４０は、ゲート絶縁体層１３０上に配置される。第２の金属層すなわちコンタクト金属層１５０は、金属酸化物層１４０上に、および／またはこれを覆って配置され、かつゲート絶縁体層１３０上に配置されてゲート構造を形成する。
【0041】
ゲート絶縁体層１３０は、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化タンタル、これらのケイ酸塩、これらの窒化物、これらのドーパント、またはこれらの任意の組み合わせであっても、これらを含んでいてもよい。ゲート絶縁体層１３０は、厚さを約５０Å、約１００Å、約２５０Å、約５００Å、約８００Å、約１０００Å、約１５００Å、または約２０００Å～約２５００Å、約３０００Å、約４０００Å、約５０００Å、約８０００Å、もしくは約１００００Åとすることができる。たとえば、ゲート絶縁体層１３０は、厚さを約５０Å～約１００００Å、約５００Å～約１００００Å、または約１０００Å～約８０００Åとすることができる。
【0042】
金属酸化物層１４０は、酸化モリブデン、酸化銅、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化インジウム、酸化スズ、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、酸化インジウムスズ亜鉛（ＩＴＺＯ）、これらの合金、これらのドーパント、またはこれらの任意の組み合わせであっても、これらを含んでいてもよい。金属酸化物層１４０は、厚さを約５０Å、約１００Å、約２５０Å、または約５００Å～約８００Å、約１０００Å、約１２００Å、約１５００Å、約１８００Å、もしくは約２０００Åとすることができる。たとえば金属酸化物層１４０は、厚さを約５０Å～約２０００Å、約１００Å～約２０００Å、または約５００Å～約１５００Åとすることができる。
【0043】
第２の金属層すなわちコンタクト金属層１５０は、クロム、モリブデン、銅、チタン、タンタル、アルミニウム、クロム－モリブデン、銅－モリブデン、これらの合金、これらのドーパント、またはこれらの任意の組み合わせであっても、これらを含んでいてもよい。第２の金属層すなわちコンタクト金属層１５０は、厚さを約５０Å、約１００Å、約２５０Å、約５００Å、約８００Å、約１０００Å、約１５００Å、または約２０００Å～約２５００Å、約３０００Å、約４０００Å、約５０００Å、約８０００Å、もしくは約１００００Åとすることができる。たとえば、第２の金属層すなわちコンタクト金属層１５０は、厚さを約５０Å～約１００００Å、約５００Å～約１００００Å、または約１０００Å～約８０００Åとすることができる。
【0044】
パッシベーション膜スタック１５６は、酸化ケイ素層１６０がコンタクト金属層１５０、金属酸化物層１４０、ゲート絶縁体層１３０、またはこれらの任意の組み合わせのうちの少なくとも１つに、または２つ以上に配置されるように、ゲート構造上に、これらを覆って配置される。１つまたは複数の例では、シリコン酸化物層１６０は、コンタクト金属層１５０、金属酸化物層１４０、およびゲート誘電体層１３０の上に配置される。窒素リッチな窒化ケイ素層１７０は、酸化ケイ素層１６０の上に配置される。
【0045】
酸化ケイ素層１６０は、二酸化ケイ素またはシリカであっても、これらを含んでいてもよい。酸化ケイ素層１６０は、厚さを約５０ｎｍ、約１００ｎｍ、または約２００ｎｍ～約３００ｎｍ、約５００ｎｍ、約８００ｎｍ、もしくは約１，０００ｎｍ以上とすることができる。たとえば、酸化ケイ素層１６０は、厚さを約５０ｎｍ～約１，０００ｎｍ、約５０ｎｍ～約８００ｎｍ、約５０ｎｍ～約５００ｎｍ、約５０ｎｍ～約３００ｎｍ、約５０ｎｍ～約２００ｎｍ、約５０ｎｍ～約１００ｎｍ、約１００ｎｍ～約１，０００ｎｍ、約１００ｎｍ～約８００ｎｍ、約１００ｎｍ～約５００ｎｍ、約１００ｎｍ～約３００ｎｍ、または約１００ｎｍ～約２００ｎｍとすることができる。
【0046】
窒素リッチな窒化ケイ素層１７０は、本明細書で説明され論じられている組成物を含有する。窒素リッチな窒化ケイ素層１７０は、厚さを約１ｎｍ、約５ｎｍ、約１０ｎｍ、約２０ｎｍ、約３０ｎｍ、約５０ｎｍ、約８０ｎｍ、または約１００ｎｍ～約１２０ｎｍ、約１５０ｎｍ、約２００ｎｍ、約２５０ｎｍ、約３００ｎｍ、約４００ｎｍ、約５００ｎｍ、約８００ｎｍ、もしくは約１０００ｎｍ以上とすることができる。たとえば、窒素リッチな窒化ケイ素層１７０は、厚さを約１ｎｍ～約１０００ｎｍ、約１ｎｍ～約８００ｎｍ、約１ｎｍ～約５００ｎｍ、約１ｎｍ～約３００ｎｍ、約１ｎｍ～約２５０ｎｍ、約１ｎｍ～約２００ｎｍ、約１ｎｍ～約１５０ｎｍ、約１ｎｍ～約１００ｎｍ、約１ｎｍ～約８０ｎｍ、約１ｎｍ～約５０ｎｍ、約１ｎｍ～約２５ｎｍ、約１ｎｍ～約１５ｎｍ、約１ｎｍ～約１０ｎｍ、約１ｎｍ～約５ｎｍ、約２０ｎｍ～約１０００ｎｍ、約２０ｎｍ～約８００ｎｍ、約２０ｎｍ～約５００ｎｍ、約２０ｎｍ～約３００ｎｍ、約２０ｎｍ～約２５０ｎｍ、約２０ｎｍ～約２００ｎｍ、約２０ｎｍ～約１５０ｎｍ、約２０ｎｍ～約１００ｎｍ、約２０ｎｍ～約８０ｎｍ、約２０ｎｍ～約５０ｎｍ、約２０ｎｍ～約２５ｎｍ、約５０ｎｍ～約１０００ｎｍ、約５０ｎｍ～約８００ｎｍ、約５０ｎｍ～約５００ｎｍ、約５０ｎｍ～約３００ｎｍ、約５０ｎｍ～約２５０ｎｍ、約５０ｎｍ～約２００ｎｍ、約５０ｎｍ～約１５０ｎｍ、約５０ｎｍ～約１００ｎｍ、または約５０ｎｍ～約８０ｎｍとすることができる。
【0047】
１つまたは複数の例では、酸化ケイ素層１６０は、厚さが約５０ｎｍ～約５００ｎｍであり、窒素リッチな窒化ケイ素層１７０は、厚さが約１ｎｍ～約２００ｎｍである。
【0048】
図２は、本明細書で説明され論じられている１つまたは複数の実施形態による、ＴＦＴ構造２００の概略図である。ＴＦＴ構造２００は、酸化ケイ素層１６０と、窒素リッチな窒化ケイ素層１７０と、窒素リッチな窒化ケイ素層１７０上に配置された、窒化ケイ素を含有する第３の層１８０とを含む、パッシベーション膜スタック１５８を含有する。第３の層１８０は、窒素リッチな窒化ケイ素、窒素が乏しい窒化ケイ素、および／または水素リッチな窒化ケイ素などの、任意のタイプの窒化ケイ素であっても、これらを含んでいてもよい。第３の層１８０中のシリコンと窒素は、化学量論比またはＳｉ：Ｎ比を約１：１、約１：１．１、約１：１．２、約１：１．３、または約３：４とすることができる。いくつかの例では、第３の層１８０は、窒素リッチな窒化ケイ素層１７０よりも水素濃度が高い、水素リッチな窒化ケイ素層であるかこれを含有する。他の例では、第３の層１８０は、窒素リッチな窒化ケイ素層１７０と窒素濃度が同じである、または実質的に同じである、窒素リッチな窒化ケイ素層であるかこれを含有する。
【0049】
窒化ケイ素を含有する第３の層１８０は、１つまたは複数の熱気相堆積プロセスおよび／またはプラズマ気相堆積プロセスなどの、任意の堆積プロセスによって堆積させることができる。例示的な堆積プロセスは、化学蒸気堆積（ＣＶＤ）、プラズマ強化ＣＶＤ（ＰＥ－ＣＶＤ）、スパッタリングもしくは物理的気相堆積（ＰＶＤ）、またはこれらの任意の組み合わせであっても、これらを含んでいてもよい。いくつかの例では、窒化ケイ素を含有する第３の層１８０は、容量結合プラズマ（ＣＣＰ）システム、または高密度プラズマ（ＨＤＰ）を用いる誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）システムなどのプラズマシステムによって堆積される。
【0050】
窒化ケイ素を含有する第３の層１８０は、本明細書で説明され論じられている組成物を含有する。窒素リッチな窒化ケイ素層１７０は、厚さを約１ｎｍ、約５ｎｍ、約１０ｎｍ、約２０ｎｍ、約３０ｎｍ、約５０ｎｍ、約８０ｎｍ、または約１００ｎｍ～約１２０ｎｍ、約１５０ｎｍ、約２００ｎｍ、約２５０ｎｍ、約３００ｎｍ、約４００ｎｍ、約５００ｎｍ、約８００ｎｍ、もしくは約１，０００ｎｍ以上とすることができる。たとえば、窒化ケイ素を含む第３層１８０は、厚さを約１ｎｍ～約１，０００ｎｍ、約５ｎｍ～約１，０００ｎｍ、約５ｎｍ～約８００ｎｍ、約５ｎｍ～約５００ｎｍ、約５ｎｍ～約３００ｎｍ、約５ｎｍ～約２５０ｎｍ、約５ｎｍ～約２００ｎｍ、約５ｎｍ～約１５０ｎｍ、約５ｎｍ～約１００ｎｍ、約５ｎｍ～約８０ｎｍ、約５ｎｍ～約５０ｎｍ、約５ｎｍ～約２５ｎｍ、約５ｎｍ～約１５ｎｍ、約５ｎｍ～約１０ｎｍ、約２０ｎｍ～約１，０００ｎｍ、約２０ｎｍ～約８００ｎｍ、約２０ｎｍ～約５００ｎｍ、約２０ｎｍ～約３００ｎｍ、約２０ｎｍ～約２５０ｎｍ、約２０ｎｍ～約２００ｎｍ、約２０ｎｍ～約１５０ｎｍ、約２０ｎｍ～約１００ｎｍ、約２０ｎｍ～約８０ｎｍ、約２０ｎｍ～約５０ｎｍ、約２０ｎｍ～約２５ｎｍ、約５０ｎｍ～約１，０００ｎｍ、約５０ｎｍ～約８００ｎｍ、約５０ｎｍ～約５００ｎｍ、約５０ｎｍ～約３００ｎｍ、約５０ｎｍ～約２５０ｎｍ、約５０ｎｍ～約２００ｎｍ、約５０ｎｍ～約１５０ｎｍ、または約５０ｎｍ～約１００ｎｍとすることができる。
【0051】
１つまたは複数の例では、酸化ケイ素層１６０は厚さが約５０ｎｍ～約５００ｎｍ、窒素リッチな窒化ケイ素層１７０は厚さが約１ｎｍ～約２００ｎｍ、窒化ケイ素を含有する第３層１８０は厚さが約５ｎｍ～約５００ｎｍである。
【0052】
図３は、本明細書で説明され論じられている１つまたは複数の実施形態による、ＴＦＴ構造３００の概略図である。ＴＦＴ構造３００は、基板１０２上に配置された緩衝層１１０と、緩衝層１１０上に配置された第１の金属層１２０と、第１の金属層１２０および緩衝層１１０の上に配置されたゲート絶縁体層１３０とを含有する。
【0053】
ＴＦＴアセンブリ３００はさらに、ゲート絶縁体層１３０上に配置された金属酸化物層１４０と、金属酸化物層１４０上に、これを覆って配置され、かつゲート絶縁体層１３０上に配置されたエッチング停止層（ＥＳＬ）３２０とを含有する。ＴＦＴアセンブリ３００はまた、エッチング停止層３２０および金属酸化物層１４０の上に配置された第２の金属層すなわちコンタクト金属層１５０を含有する。第２の金属層すなわちコンタクト金属層１５０は、エッチング停止層３２０を通り抜け、または貫通して延び、ビアまたはコンタクト通路によって金属酸化物層１４０と接触する。
【0054】
エッチング停止層３２０は、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化タンタル、これらのケイ酸塩、これらの窒化物、これらのドーパント、またはこれらの任意の組み合わせであっても、これらを含んでいてもよい。エッチング停止層３２０は、厚さを約５０Å、約１００Å、約２５０Å、約５００Å、約８００Å、約１０００Å、または約１５００Å～約２０００Å、約２５００Å、約３０００Å、約３５００Å、約４０００Å、もしくは約５０００Åとすることができる。たとえば、エッチング停止層３２０は、厚さを約５０Å～約５０００Å、約１００Å～約５０００Å、または約１０００Å～約５０００Åとすることができる。
【0055】
酸化ケイ素層１６０は、第２の金属層もしくはコンタクト金属層１５０、エッチング停止層３２０の少なくとも一方、または両方の上に、および／またはこれらを覆って配置される。たとえば、パッシベーション膜スタック１５６の酸化ケイ素層１６０は、第２の金属層すなわちコンタクト金属層１５０上に、これを覆って配置され、かつエッチング停止層３２０上に配置される。窒素リッチな窒化ケイ素層１７０は、酸化ケイ素層１６０上に配置される。
【0056】
図４は、本明細書で説明され論じられている１つまたは複数の実施形態による、ＴＦＴ構造４００の概略図である。ＴＦＴ４００は、酸化ケイ素層１６０と、窒素リッチな窒化ケイ素層１７０と、窒素リッチな窒化ケイ素層１７０上に配置された、窒化ケイ素を含有する第３層１８０とを含む、パッシベーション膜スタック１５８を含有する。
【0057】
図５は、本明細書で説明され論じられている１つまたは複数の実施形態による、ＴＦＴ構造５００の概略図である。ＴＦＴ５００のシステムは、基板１０２上に配置された緩衝層１１０と、緩衝層１１０上に配置された金属酸化物層１４０と、金属酸化物層１４０上に配置されたゲート絶縁体層５２０と、ゲート絶縁体層５２０上に配置された第１の金属層すなわちゲート金属層５３０とを含有する。ゲート絶縁体層５２０は、金属酸化物層１４０と第１の金属層すなわちゲート金属層５３０との間に配置される。
【0058】
ゲート絶縁体層５２０は、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化タンタル、これらのケイ酸塩、これらの窒化物、これらのドーパント、またはこれらの任意の組み合わせであっても、これらを含んでいてもよい。ゲート絶縁体層５２０は、厚さを約５０Å、約１００Å、約２５０Å、約５００Å、約８００Å、約１０００Å、または約１５００Å～約２０００Å、約２５００Å、約３０００Å、約３５００Å、約４０００Å、もしくは約５０００Åとすることができる。たとえば、ゲート絶縁体層５２０は、厚さを約５０Å～約５０００Å、約１００Å～約５０００Å、または約１０００Å～約５０００Åとすることができる。
【0059】
第１の金属層すなわちゲート金属層５３０は、クロム、モリブデン、銅、チタン、タンタル、アルミニウム、クロム－モリブデン、銅－モリブデン、これらの合金、これらのドーパント、またはこれらの任意の組み合わせであっても、これらを含んでいてもよい。第１の金属層すなわちゲート金属層５３０は、厚さを約５０Å、約１００Å、約２５０Å、約５００Å、約８００Å、約１０００Å、約１５００Å、または約２０００Å～約２５００Å、約３０００Å、約４０００Å、約５０００Å、約８０００Å、もしくは約１００００Åとすることができる。たとえば、第１の金属層すなわちゲート金属層５３０は、厚さを約５０Å～約１００００Å、約５００Å～約１００００Å、または約１０００Å～約８０００Åとすることができる。
【0060】
ＴＦＴ５００はまた、緩衝層１１０、金属酸化物層１４０、ゲート絶縁体層５２０、および／またはゲート金属層５３０のうちの少なくとも１つの上に、および／またはこれらを覆って配置された層間誘電体（ＩＬＤ）層５４０も含有する。１つまたは複数の例では、少なくとも１つの緩衝層１１０上に配置された層間誘電体層５４０は、金属酸化物層１４０、ゲート誘電体層５２０、およびゲート金属層５３０の上に、これらを覆って配置される。
【0061】
層間誘電体層５４０は、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化タンタル、これらのケイ酸塩、これらの窒化物、これらのドーパント、またはこれらの任意の組み合わせからなる１つまたは２つ以上の層であっても、これらを含んでいてもよい。１つまたは複数の例では、層間誘電体層５４０は、酸化ケイ素上に配置された窒化ケイ素の二重層を含み得る。他の例では、層間誘電体層５４０は、窒化ケイ素上に配置された酸化ケイ素の二重層を含み得る。層間誘電体層５４０は、厚さを約５０Å、約１００Å、約２５０Å、約５００Å、約８００Å、約１０００Å、約１５００Å、または約２０００Å～約２５００Å、約３０００Å、約４０００Å、約５０００Å、約８０００Å、もしくは約１００００Åとすることができる。たとえば、層間誘電体層５４０は、厚さを約５０Å～約１００００Å、約５００Å～約１００００Å、または約１０００Å～約８０００Åとすることができる。
【0062】
第２の金属層すなわちコンタクト金属層１５０は、ＩＬＤ層５４０および金属酸化物層１４０の上に配置される。第２の金属層すなわちコンタクト金属層１５０は、層間誘電体層５４０を通り抜け、または貫通して延び、ビアまたはコンタクト通路によって金属酸化物層１４０と接触する。
【0063】
パッシベーション膜スタック１５６の酸化ケイ素層１６０は、ＩＬＤ層５４０、コンタクト金属層１５０の少なくとも一方、または両方の上に配置される。たとえば、酸化ケイ素層１６０は、ＩＬＤ層５４０およびコンタクト金属層１５０の上に、これらを覆って配置される。窒素リッチな窒化ケイ素層１７０は、酸化ケイ素層１６０上に配置される。
【0064】
図６は、本明細書で説明および議論されている１つまたは複数の実施形態による、ＴＦＴ構造６００の概略図である。ＴＦＴシステム６００は、ＴＦＴシステム５００としての層または構成要素の全てを有するが、基板１０２上に配置された第３の金属層５５０もまた含む。緩衝層１１０は、第３の金属層５５０上に、および／またはこれを覆って配置され、かつ基板１０２上に配置される。
【0065】
第３の金属層５５０は、クロム、モリブデン、銅、チタン、タンタル、アルミニウム、クロム－モリブデン、銅－モリブデン、これらの合金、これらのドーパント、またはこれらの任意の組み合わせであっても、これらを含んでいてもよい。第３の金属層５５０は、厚さを約５０Å、約１００Å、約２５０Å、約５００Å、約８００Å、約１０００Å、または約１５００Å～約２０００Å、約２５００Å、約３０００Å、約３５００Å、約４０００Å、もしくは約５０００Åとすることができる。たとえば、第３の金属層５５０は、厚さを約５０Å～約５０００Å、約１００Å～約５０００Å、または約１０００Å～約５０００Åとすることができる。
【0066】
図７は、本明細書で説明され論じられている１つまたは複数の実施形態による、ＴＦＴ７００の概略図である。図８は、本明細書において説明され論じられている実施形態による、ＴＦＴ８００の概略図である。ＴＦＴ７００、８００のそれぞれは、窒素リッチな窒化ケイ素層１７０、および窒素リッチな窒化ケイ素材料を含有する第１の酸化物緩衝層７６０などの、少なくとも２つの窒素リッチな窒化ケイ素層を含有する。
【0067】
ＴＦＴ７００、８００は、基板１０２上に配置された緩衝層７１０を含有し、緩衝層７１０は、１つまたは複数の低温ポリシリコン（ＬＴＰＳ）材料を含有する。ＬＴＰＳ材料は、１つまたは複数のポリシリコン材料、アモルファスシリコン（α－Ｓｉ）材料、微結晶シリコン材料、これらのドーパント、またはこれらの任意の組み合わせであっても、これらを含んでいてもよい。緩衝層７１０は、厚さを約５０Å、約１００Å、約２５０Å、約５００Å、約８００Å、約１０００Å、約１５００Å、または約２０００Å～約２５００Å、約３０００Å、約４０００Å、約５０００Å、約８０００Å、もしくは約１００００Åとすることができる。たとえば、緩衝層７１０は、厚さを約５０Å～約１００００Å、約５００Å～約１００００Å、または約１０００Å～約８０００Åとすることができる。
【0068】
ＴＦＴ７００、８００は、緩衝層７１０上に配置されたポリシリコン層７２０と、ポリシリコン層７２０および緩衝層７１０の上に配置された第１のゲート絶縁体層７３０と、第１のゲート絶縁体層７３０上に配置された第１の金属層７３２と、第１の金属層７３２および第１のゲート絶縁体層７３０の少なくとも一方の上に配置された第１の層間誘電体（ＩＬＤ）層７４０とを含有する。ポリシリコン層７２０は、１つまたは複数のポリシリコン材料、アモルファスシリコン（α－Ｓｉ）材料、微結晶シリコン材料、これらのドーパント、またはこれらの任意の組み合わせであっても、これらを含んでいてもよい。ポリシリコン層７２０は、厚さを約５０Å、約１００Å、約２５０Å、または約５００Å～約６００Å、約８００Å、約１０００Å、約１５００Å、約１８００Å、もしくは約２０００Åとすることができる。たとえばポリシリコン層７２０は、厚さを約５０Å～約２０００Å、約１００Å～約２０００Å、または約５００Å～約１５００Åとすることができる。
【0069】
第１のゲート絶縁体層７３０は、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化タンタル、そのケイ酸塩、これらの窒化物、これらのドーパント、またはこれらの任意の組み合わせであっても、これらを含んでいてもよい。第１のゲート絶縁体層７３０は、厚さを約５０Å、約１００Å、約２５０Å、約５００Å、約８００Å、約１０００Å、または約１５００Å～約２０００Å、約２５００Å、約３０００Å、約３５００Å、約４０００Å、もしくは約５０００Åとすることができる。たとえば、第１のゲート絶縁体層７３０は、厚さを約５０Å～約５０００Å、約１００Å～約５０００Å、または約１０００Å～約５０００Åとすることができる。
【0070】
第１の金属層７３２は、クロム、モリブデン、銅、チタン、タンタル、アルミニウム、クロム－モリブデン、銅－モリブデン、これらの合金、これらのドーパント、またはこれらの任意の組み合わせでであっても、これらを含んでいてもよい。第１の金属層７３２は、厚さを約１００Å、約１５０Å、約２００Å、約２５０Å、約５００Å、約８００Å、約１０００Å、約１５００Å、または約２０００Å～約２５００Å、約３０００Å、約４０００Å、約５０００Å、約８０００Å、もしくは約１００００Åとすることができる。たとえば、第１の金属層７３２は、厚さを約１００Å～約１００００Å、約５００Å～約１００００Å、または約１０００Å～約８０００Åとすることができる。
【0071】
第１のＩＬＤ層７４０は、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化タンタル、これらのケイ酸塩、これらの窒化物、これらのドーパント、またはこれらの任意の組み合わせからなる１つまたは２つ以上の層であっても、これらを含んでいてもよい。１つまたは複数の例では、層間誘電体７４０は、酸化ケイ素上に配置された窒化ケイ素の二重層を含み得る。他の例では、第１のＩＬＤ層７４０は、窒化ケイ素上に配置された酸化ケイ素の二重層を含み得る。第１のＩＬＤ層７４０は、厚さを約５０Å、約１００Å、約２５０Å、約５００Å、約８００Å、約１０００Å、約１５００Å、または約２０００Å～約２５００Å、約３０００Å、約４０００Å、約５０００Å、約８０００Å、もしくは約１００００Åとすることができる。たとえば、第１のＩＬＤ層７４０は、厚さを約５０Å～約１００００Å、約５００Å～約１００００Å、または約１０００Å～約８０００Åとすることができる。
【0072】
１つまたは複数の実施形態では、ＴＦＴ７００、８００は、１つまたは複数の第１の酸化物緩衝層７６０および１つまたは複数の第２の酸化物緩衝層７７０を含有する、酸化物緩衝膜７５６を含む。第１の酸化物緩衝層７６０は、窒素リッチな窒化ケイ素材料を含有し、第１のＩＬＤ層７４０上に配置される。第２の酸化物緩衝層７７０は、酸化ケイ素材料を含有し、第１の酸化物緩衝層７６０上に配置される。
【0073】
窒素リッチな窒化ケイ素材料を含有する第１の酸化物緩衝層７６０は、厚さが約１ｎｍ、約５ｎｍ、約１０ｎｍ、約２０ｎｍ、約３０ｎｍ、約５０ｎｍ、約８０ｎｍ、または約１００ｎｍ～約１２０ｎｍ、約１５０ｎｍ、約２００ｎｍ、約２５０ｎｍ、約３００ｎｍ、約４００ｎｍ、約５００ｎｍ、約８００ｎｍ、もしくは約１０００ｎｍ以上である。たとえば、窒素リッチな窒化ケイ素材料を含有する第１の酸化物緩衝層７６０は、厚さを約１ｎｍ～約１０００ｎｍ、約５ｎｍ～約１０００ｎｍ、約５ｎｍ～約８００ｎｍ、約５ｎｍ～約５００ｎｍ、約５ｎｍ～約３００ｎｍ、約５ｎｍ～約２５０ｎｍ、約５ｎｍ～約２００ｎｍ、約５ｎｍ～約１５０ｎｍ、約５ｎｍ～約１００ｎｍ、約５ｎｍ～約８０ｎｍ、約５ｎｍ～約５０ｎｍ、約５ｎｍ～約２５ｎｍ、約５ｎｍ～約１５ｎｍ、約５ｎｍ～約１０ｎｍ、約２０ｎｍ～約１０００ｎｍ、約２０ｎｍ～約８００ｎｍ、約２０ｎｍ～約５００ｎｍ、約２０ｎｍ～約３００ｎｍ、約２０ｎｍ～約２５０ｎｍ、約２０ｎｍ～約２００ｎｍ、約２０ｎｍ～約１５０ｎｍ、約２０ｎｍ～約１００ｎｍ、約２０ｎｍ～約８０ｎｍ、約２０ｎｍ～約５０ｎｍ、約２０ｎｍ～約２５ｎｍ、約５０ｎｍ～約１０００ｎｍ、約５０ｎｍ～約８００ｎｍ、約５０ｎｍ～約５００ｎｍ、約５０ｎｍ～約３００ｎｍ、約５０ｎｍ～約２５０ｎｍ、約５０ｎｍ～約２００ｎｍ、約５０ｎｍ～約１５０ｎｍ、または約５０ｎｍ～約１００ｎｍとすることができる。
【0074】
酸化ケイ素材料を含有する第２の酸化物緩衝層７７０は、厚さが約１ｎｍ、約５ｎｍ、約１０ｎｍ、約２０ｎｍ、約３０ｎｍ、約５０ｎｍ、約８０ｎｍ、または約１００ｎｍ～約１２０ｎｍ、約１５０ｎｍ、約２００ｎｍ、約２５０ｎｍ、約３００ｎｍ、約４００ｎｍ、約５００ｎｍ、約８００ｎｍ、もしくは約１０００ｎｍ以上である。たとえば、酸化ケイ素材料を含有する第２の酸化物緩衝層７７０は、厚さを約１ｎｍ～約１０００ｎｍ、約５ｎｍ～約１０００ｎｍ、約５ｎｍ～約８００ｎｍ、約５ｎｍ～約５００ｎｍ、約５ｎｍ～約３００ｎｍ、約５ｎｍ～約２５０ｎｍ、約５ｎｍ～約２００ｎｍ、約５ｎｍ～約１５０ｎｍ、約５ｎｍ～約１００ｎｍ、約５ｎｍ～約８０ｎｍ、約５ｎｍ～約５０ｎｍ、約５ｎｍ～約２５ｎｍ、約５ｎｍ～約１５ｎｍ、約５ｎｍ～約１０ｎｍ、約２０ｎｍ～約１０００ｎｍ、約２０ｎｍ～約８００ｎｍ、約２０ｎｍ～約５００ｎｍ、約２０ｎｍ～約３００ｎｍ、約２０ｎｍ～約２５０ｎｍ、約２０ｎｍ～約２００ｎｍ、約２０ｎｍ～約１５０ｎｍ、約２０ｎｍ～約１００ｎｍ、約２０ｎｍ～約８０ｎｍ、約２０ｎｍ～約５０ｎｍ、約２０ｎｍ～約２５ｎｍ、約５０ｎｍ～約１０００ｎｍ、約５０ｎｍ～約８００ｎｍ、約５０ｎｍ～約５００ｎｍ、約５０ｎｍ～約３００ｎｍ、約５０ｎｍ～約２５０ｎｍ、約５０ｎｍ～約２００ｎｍ、約５０ｎｍ～約１５０ｎｍ、または約５０ｎｍ～約１００ｎｍとすることができる。
【0075】
１つまたは複数の例では、窒素リッチな窒化ケイ素材料を含有する第１の酸化物緩衝層７６０は、厚さが約５０ｎｍ～約５００ｎｍであり、酸化ケイ素材料を含有する第２の酸化物緩衝層７７０は、厚さが約５ｎｍ～約５００ｎｍである。
【0076】
第２の金属層７５０は、ＴＦＴ７００、８００の両方において、第１の酸化物緩衝層７６０およびポリシリコン層７２０と接触している。ＴＦＴ７００の１つまたは複数の実施形態では、図７に示されるように、第２の金属層７５０はさらに、第１のＩＬＤ層７４０と接触している。たとえば、第２の金属層７５０は、第１のＩＬＤ層７４０上に配置され、窒素リッチな窒化ケイ素材料を含有する第１の酸化物緩衝層７６０は、第２の金属層７５０上に、および／またはこれを覆って配置される。ＴＦＴ８００の１つまたは複数の実施形態では、第２の金属層７５０はさらに、図８に示されるように、第２の酸化物緩衝層７７０と接触している。たとえば、第２の金属層７５０は、窒素リッチな窒化ケイ素材料を含有する第１の酸化物緩衝層７６０上に配置され、第２の酸化物緩衝層７７０は、第２の金属層７５０上に、および／またはこれを覆って配置される。
【0077】
ＴＦＴ７００、８００はまた、第２の酸化物緩衝層７７０上に配置された金属酸化物層１４０と、金属酸化物層１４０上に配置された第２のゲート絶縁体層５２０と、第２のゲート絶縁体層５２０上に配置されたゲート金属層５３０などの第３の金属ゲート層とを含有する。ＴＦＴ７００、８００はさらに、第２の酸化物緩衝層７７０、金属酸化物層１４０、第２のゲート絶縁体層５２０およびゲート金属層５３０のうちの少なくとも１つの上に配置されたＩＬＤ層５４０などの、第２のＩＬＤ層を含有する。
【0078】
図７および図８にさらに示されているように、ＴＦＴ７００、８００は、第２のＩＬＤ層５４０上に配置されている、かつ金属酸化物層１４０もしくは第２の金属層７５０と、または両方と接触しているコンタクト金属層１５０などの、第４のコンタクト金属層を含有する。パッシベーション膜スタック１５６の酸化ケイ素層１６０は、少なくとも１つの第２のＩＬＤ層５４０上に、かつコンタクト金属層１５０上に、および／またはこれを覆って配置される。窒素リッチな窒化ケイ素層１７０は、酸化ケイ素層１６０上に配置される。
【0079】
本開示の実施形態はさらに、以下の第１～２３項のうちのいずれか１つ以上に関連する。
【0080】
１．ワークピース上に配置された酸化ケイ素層と、酸化ケイ素層上に配置された窒素リッチな窒化ケイ素層とを含むパッシベーション膜スタックであって、窒素リッチな窒化ケイ素層は、ケイ素濃度が約２０原子パーセンテージ（ａｔ％）～約３５ａｔ％、窒素濃度が約４０ａｔ％～約７５ａｔ％、および水素濃度が約１０ａｔ％～約３５ａｔ％である、パッシベーション膜スタック。
【0081】
２．第１項に記載のパッシベーション膜スタックを含む薄膜トランジスタであって、基板上に配置された緩衝層と、緩衝層上に配置された第１の金属層と、第１の金属層および緩衝層の上に配置されたゲート絶縁体層と、ゲート絶縁体層上に配置された金属酸化物層と、金属酸化物層およびゲート絶縁体層の上に配置された第２の金属層とを含み、パッシベーション膜スタックの酸化ケイ素層が、第２の金属層、金属酸化物層、およびゲート絶縁体層のうちの少なくとも１つの上に配置される、薄膜トランジスタ。
【0082】
３．パッシベーション膜スタックがさらに、窒素リッチな窒化ケイ素層上に配置された水素リッチな窒化ケイ素層を含み、水素リッチな窒化ケイ素層は、水素濃度が窒素リッチな窒化ケイ素層よりも高い、第２項に記載の薄膜トランジスタ。
【0083】
４．第１項に記載のパッシベーション膜スタックを含む薄膜トランジスタであって、基板上に配置された緩衝層と、緩衝層上に配置された第１の金属層と、第１の金属層および緩衝層の上に配置されたゲート絶縁体層と、ゲート絶縁体層上に配置された金属酸化物層と、金属酸化物層およびゲート絶縁体層の上に配置されたエッチング停止層と、エッチング停止層および金属酸化物層の上に配置された第２の金属層とを含み、パッシベーション膜スタックの酸化ケイ素層が、第２の金属層およびエッチング停止層の少なくとも一方の上に配置される、薄膜トランジスタ。
【0084】
５．パッシベーション膜スタックがさらに、窒素リッチな窒化ケイ素層上に配置された水素リッチな窒化ケイ素層を含み、水素リッチな窒化ケイ素層は、水素濃度が窒素リッチな窒化ケイ素層よりも高い、第４項に記載の薄膜トランジスタ。
【0085】
６．第１項に記載のパッシベーション膜スタックを含む薄膜トランジスタであって、基板上に配置された緩衝層と、緩衝層上に配置された金属酸化物層と、金属酸化物層上に配置されたゲート絶縁体層と、ゲート絶縁体層上に配置された第１の金属層と、緩衝層、金属酸化物層、ゲート絶縁体層、および第１の金属層のうちの少なくとも１つの上に配置された層間誘電体層と、層間誘電体層および金属酸化物層の上に配置された第２の金属層とを含み、パッシベーション膜スタックの酸化ケイ素層が、層間誘電体層および第２の金属層の少なくとも一方の上に配置される、薄膜トランジスタ。
【0086】
７．基板上に配置された第３の金属層をさらに含み、緩衝層が第３の金属層および基板の上に配置される、第６項に記載の薄膜トランジスタ。
【0087】
８．第１項に記載のパッシベーション膜スタックを含む薄膜トランジスタであって、基板上に配置された、低温ポリシリコンを含む緩衝層と、緩衝層上に配置されたポリシリコン層と、ポリシリコン層および緩衝層の上に配置された第１のゲート絶縁体層と、第１のゲート絶縁体層上に配置された第１の金属層と、第１の金属層および第１のゲート絶縁体層の少なくとも一方の上に配置された第１の層間誘電体層と、第１の層間誘電体上に配置された、窒素リッチな窒化ケイ素を含む第１の酸化物緩衝層と、第１の酸化物緩衝層上に配置された、酸化ケイ素を含む第２の酸化物緩衝層と、第１の酸化物緩衝層およびポリシリコン層と接触している第２の金属層と、第２の酸化物緩衝層上に配置された金属酸化物層と、金属酸化物層上に配置された第２のゲート絶縁体層と、第２のゲート絶縁体層上に配置された第３の金属層と、第２の酸化物緩衝層、金属酸化物層、第２のゲート絶縁体層、および第３の金属層のうちの少なくとも１つの上に配置された第２の層間誘電体層と、第２の層間誘電体上に配置され、金属酸化物層もしくは第２の金属層に、または両方に接触している第４の金属層とを含み、パッシベーション膜スタックの酸化ケイ素層が、第２の層間誘電体層および第４の金属層の少なくとも一方の上に配置される、薄膜トランジスタ。
【0088】
９．第２の金属層がさらに、第１の層間誘電体層または第２の酸化物緩衝層と接触している、第８項に記載の薄膜トランジスタ。
【0089】
１０．ワークピース上に配置された酸化ケイ素層と、酸化ケイ素層上に配置された窒素リッチな窒化ケイ素層とを含むパッシベーション膜スタックであって、窒素リッチな窒化ケイ素層は、水抵抗が約１×１０－８ｇ／ｍ２／日～約１×１０－４ｇ／ｍ２／日であり、ケイ素－水素結合濃度が約０．１％～約１０％であり、窒素リッチな窒化ケイ素層は、ケイ素に対する窒素の比率が１．０３超～約２である、パッシベーション膜スタック。
【0090】
１１．窒化ケイ素材料を堆積させる方法であって、ワークピースを約２００℃～約２５０℃の温度に加熱すること、プラズマ強化化学気相堆積プロセス中にワークピースを堆積ガスに曝すこと、および窒素リッチな窒化ケイ素層をワークピース上に堆積させることを含み、堆積ガスが、ケイ素前駆体、窒素前駆体、およびキャリアガスを含み、堆積ガス中のケイ素前駆体と窒素前駆体とキャリアガスのモル比が、それぞれ約１：約４～約８の範囲：約２０～約８０の範囲である、方法。
【0091】
１２．堆積ガス中のケイ素前駆体と窒素前駆体とキャリアガスのモル比が、それぞれ約１：約５～約７の範囲：約３０～約５０の範囲であり、ケイ素前駆体がシランを含み、窒素前駆体がアンモニアを含み、キャリアガスが窒素（Ｎ２）を含む、第１１項に記載の方法。
【0092】
１３．窒素リッチな窒化ケイ素層は、ケイ素濃度が約２０ａｔ％～約３５ａｔ％、窒素濃度が約４０ａｔ％～約７５ａｔ％、および水素濃度が約１０ａｔ％～約３５ａｔ％であり、窒素リッチな窒化ケイ素層は、ケイ素に対する窒素の比率が１．０３超～約２である、第１１項に記載の方法。
【0093】
１４．窒素リッチな窒化ケイ素層は、ケイ素濃度が約２７ａｔ％～約３４ａｔ％である、第１～１３項のいずれか一項に記載のパッシベーション膜スタック、薄膜トランジスタ、および／または方法。
【0094】
１５．窒素リッチな窒化ケイ素層は、窒素濃度が約４２ａｔ％～約６５ａｔ％である、第１～１４項のいずれか一項に記載のパッシベーション膜スタック、薄膜トランジスタ、および／または方法。
【0095】
１６．窒素リッチな窒化ケイ素層は、水素濃度が約１８ａｔ％～約２５ａｔ％である、第１～１５項のいずれか一項に記載のパッシベーション膜スタック、薄膜トランジスタ、および／または方法。
【0096】
１７．窒素リッチな窒化ケイ素層は、ケイ素に対する窒素の比率が、１．０３超～約２である、第１～１６項のいずれか一項に記載のパッシベーション膜スタック、薄膜トランジスタ、および／または方法。
【0097】
１８．窒素リッチな窒化ケイ素層は、ケイ素－水素結合濃度が約０．５％～約６％である、第１～１７項のいずれか一項に記載のパッシベーション膜スタック、薄膜トランジスタ、および／または方法。
【0098】
１９．窒素リッチな窒化ケイ素層は、全水素結合濃度が３０％未満である、第１～１８項のいずれか一項に記載のパッシベーション膜スタック、薄膜トランジスタ、および／または方法。
【0099】
２０．窒素リッチな窒化ケイ素層は、水抵抗が約１×１０－８ｇ／ｍ２／日～約１×１０－４ｇ／ｍ２／日である、第１～１９項のいずれか一項に記載のパッシベーション膜スタック、薄膜トランジスタ、および／または方法。
【0100】
２１．窒素リッチな窒化ケイ素層は、厚さが約１ｎｍ～約５００ｎｍである、第１～２０項のいずれか一項に記載のパッシベーション膜スタック、薄膜トランジスタ、および／または方法。
【0101】
２２．酸化ケイ素層は、厚さが約５０ｎｍ～約１０００ｎｍである、第１～２１項のいずれか一項に記載のパッシベーション膜スタック、薄膜トランジスタ、および／または方法。
【0102】
２３．窒素リッチな窒化ケイ素層上に配置された水素リッチな窒化ケイ素層をさらに含み、水素リッチな窒化ケイ素層は、水素濃度が窒素リッチな窒化ケイ素層よりも高い、第１～２２項のいずれか一項に記載のパッシベーション膜スタック、薄膜トランジスタ、および／または方法。
【0103】
以上は本開示の実施形態を対象とするが、本開示の基本的な範囲から逸脱することなく、他のさらなる実施形態を考案することができ、また本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によって決定される。本明細書に記載された全ての文書は、本明細書と矛盾しない範囲で、あらゆる優先権文書および／または試験手順を含めて、参照により本明細書に組み込まれる。前述の一般的な説明および特定の実施形態から明らかなように、本開示の諸形態が図示され説明されたが、本開示の趣旨および範囲から逸脱することなく様々な変更を加えることができる。したがって、本開示は、前述の一般的な説明および特定の実施形態によって限定されるものではない。同様に、用語「含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、米国法律の目的上、用語「含んでいる（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」と同義であると考えられる。同様に、組成物、要素、または要素群に移行句「含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」が先行するときにはいつでも、組成物、要素、または要素についての記述に移行句「本質的に～から成る（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ ｏｆ）」、「～から成る（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｏｆ）」、「～から成る群から選択された（ｓｅｌｅｃｔｅｄ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｇｒｏｕｐ ｏｆ ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｏｆ）」または「である（ｉｓ）」が先行する、同じ組成または要素群もまた企図されており、逆も同様であると理解されたい。
【0104】
いくつかの実施形態および特徴については、一組の数値的上限および一組の数値的下限を用いて説明された。任意の２つの値の組み合わせ、たとえば、任意の下方値と任意の上方値との組み合わせ、任意の２つの下方値の組み合わせ、および／または任意の２つの上方値の組み合わせを含む範囲が、特に指示がない限り企図されていることを理解されたい。特定の下方値、上方値および範囲が、添付の１つまたは複数の請求項に現れる。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【手続補正書】
【提出日】2023-12-18
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ワークピース上に配置された酸化ケイ素層と、
前記酸化ケイ素層上に配置された窒素リッチな窒化ケイ素層と
を含むパッシベーション膜スタックであって、
前記窒素リッチな窒化ケイ素層は、ケイ素－水素結合濃度が約０．５％～約６％であり、全水素結合濃度が３０％未満である、パッシベーション膜スタック。
前記酸化ケイ素層上に配置された窒素リッチな窒化ケイ素層と
を含むパッシベーション膜スタックであって、
前記窒素リッチな窒化ケイ素層は、ケイ素－水素結合濃度が約０．５％～約６％であり、全水素結合濃度が３０％未満である、パッシベーション膜スタック。
【請求項2】
前記窒素リッチな窒化ケイ素層は、ケイ素濃度が約２０原子パーセンテージ（ａｔ％）～約３５ａｔ％、窒素濃度が約４０ａｔ％～約７５ａｔ％、および水素濃度が約１０ａｔ％～約３５ａｔ％であり、ケイ素に対する窒素の比率が１．０３超～約２である、請求項１に記載のパッシベーション膜スタック。
【請求項3】
前記窒素リッチな窒化ケイ素層は、ケイ素濃度が約２７ａｔ％～約３４ａｔ％、窒素濃度が約４２ａｔ％～約６５ａｔ％、および水素濃度が約１８ａｔ％～約２５ａｔ％であり、前記窒素リッチな窒化ケイ素層は、ケイ素に対する窒素の比率が１．０３超～約２である、請求項１に記載のパッシベーション膜スタック。
【請求項4】
前記窒素リッチな窒化ケイ素層は、水抵抗が約１×１０－８ｇ／ｍ２／日～約１×１０－４ｇ／ｍ２／日である、請求項１に記載のパッシベーション膜スタック。
【請求項5】
前記窒素リッチな窒化ケイ素層は、厚さが約１ｎｍ～約５００ｎｍである、請求項１に記載のパッシベーション膜スタック。
【請求項6】
前記窒素リッチな窒化ケイ素層上に配置された水素リッチな窒化ケイ素層をさらに含み、前記水素リッチな窒化ケイ素層は、水素濃度が前記窒素リッチな窒化ケイ素層よりも高い、請求項１に記載のパッシベーション膜スタック。
【請求項7】
前記窒素リッチな窒化ケイ素層は、プラズマ強化化学気相堆積によって、ケイ素前駆体、窒素前駆体、およびキャリアガスを含む堆積ガスから堆積され、前記堆積ガス中の前記ケイ素前駆体と前記窒素前駆体と前記キャリアガスのモル比が、それぞれ約１：約４～約８の範囲：約２０～約８０の範囲である、請求項１に記載のパッシベーション膜スタック。
【請求項8】
前記堆積ガス中の前記ケイ素前駆体と前記窒素前駆体と前記キャリアガスのモル比が、それぞれ約１：約５～約７の範囲：約３０～約５０の範囲であり、前記ケイ素前駆体はシランを含み、前記窒素前駆体はアンモニアを含み、前記キャリアガスは窒素（Ｎ２）を含む、請求項７に記載のパッシベーション膜スタック。
【請求項9】
ワークピース上に配置された酸化ケイ素層と、
前記酸化ケイ素層上に配置された窒素リッチな窒化ケイ素層と
を含むパッシベーション膜スタックであって、
前記窒素リッチな窒化ケイ素層は、水抵抗が約１×１０－８ｇ／ｍ２／日～約１×１０－４ｇ／ｍ２／日であり、ケイ素－水素結合濃度が約０．１％～約１０％である、パッシベーション膜スタック。
前記酸化ケイ素層上に配置された窒素リッチな窒化ケイ素層と
を含むパッシベーション膜スタックであって、
前記窒素リッチな窒化ケイ素層は、水抵抗が約１×１０－８ｇ／ｍ２／日～約１×１０－４ｇ／ｍ２／日であり、ケイ素－水素結合濃度が約０．１％～約１０％である、パッシベーション膜スタック。
【請求項10】
前記窒素リッチな窒化ケイ素層は、ケイ素濃度が約２０ａｔ％～約３５ａｔ％、窒素濃度が約４０ａｔ％～約７５ａｔ％、および水素濃度が約１０ａｔ％～約３５ａｔ％であり、前記窒素リッチな窒化ケイ素層は、ケイ素に対する窒素の比率が１．０３超～約２である、請求項９に記載のパッシベーション膜スタック。
【請求項11】
前記窒素リッチな窒化ケイ素層は、ケイ素濃度が約２７ａｔ％～約３４ａｔ％、窒素濃度が約４２ａｔ％～約６５ａｔ％、および水素濃度が約１８ａｔ％～約２５ａｔ％であり、前記窒素リッチな窒化ケイ素層は、ケイ素に対する窒素の比率が１．０３超～約２である、請求項９に記載のパッシベーション膜スタック。
【請求項12】
前記窒素リッチな窒化ケイ素層は、ケイ素－水素結合濃度が約０．５％～約６％である、請求項９に記載のパッシベーション膜スタック。
【請求項13】
前記窒素リッチな窒化ケイ素層は、全水素結合濃度が３０％未満である、請求項９に記載のパッシベーション膜スタック。
【請求項14】
前記窒素リッチな窒化ケイ素層は、厚さが約１ｎｍ～約５００ｎｍである、請求項９に記載のパッシベーション膜スタック。
【請求項15】
前記酸化ケイ素層は、厚さが約５０ｎｍ～約１，０００ｎｍである、請求項９に記載のパッシベーション膜スタック。
【請求項16】
前記窒素リッチな窒化ケイ素層上に配置された水素リッチな窒化ケイ素層をさらに含み、前記水素リッチな窒化ケイ素層は、水素濃度が前記窒素リッチな窒化ケイ素層よりも高い、請求項９に記載のパッシベーション膜スタック。
【請求項17】
ワークピース上に配置された酸化ケイ素層と、
前記酸化ケイ素層上に配置された窒素リッチな窒化ケイ素層と
を含むパッシベーション膜スタックであって、
前記窒素リッチな窒化ケイ素層は、ケイ素に対する窒素の比率が１．０３超～約２であり、ケイ素－水素結合濃度が約０．５％～約６％である、パッシベーション膜スタック。
前記酸化ケイ素層上に配置された窒素リッチな窒化ケイ素層と
を含むパッシベーション膜スタックであって、
前記窒素リッチな窒化ケイ素層は、ケイ素に対する窒素の比率が１．０３超～約２であり、ケイ素－水素結合濃度が約０．５％～約６％である、パッシベーション膜スタック。
【請求項18】
前記窒素リッチな窒化ケイ素層は、全水素結合濃度が３０％未満である、請求項１７に記載のパッシベーション膜スタック。
【請求項19】
前記窒素リッチな窒化ケイ素層は、厚さが約１ｎｍ～約５００ｎｍであり、前記酸化ケイ素層は、厚さが約５０ｎｍ～約１，０００ｎｍである、請求項１７に記載のパッシベーション膜スタック。
【請求項20】
前記窒素リッチな窒化ケイ素層上に配置された水素リッチな窒化ケイ素層をさらに含み、前記水素リッチな窒化ケイ素層は、水素濃度が前記窒素リッチな窒化ケイ素層よりも高い、請求項１７に記載のパッシベーション膜スタック。
【外国語明細書】