導(dǎo)電膜及其制備方法、陣列基板的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明實(shí)施例提供了一種導(dǎo)電膜及其制備方法、陣列基板，屬于微小半導(dǎo)體器件的導(dǎo)電膜領(lǐng)域，以防止銅原子擴(kuò)散到半導(dǎo)體層中。所述導(dǎo)電膜包括銅或銅合金的基膜，所述基膜內(nèi)分布有元素氫或碳。本發(fā)明可用于陣列基板的制造中。
【專利說(shuō)明】導(dǎo)電膜及其制備方法、陣列基板
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微小半導(dǎo)體器件的導(dǎo)電膜領(lǐng)域，尤其涉及一種導(dǎo)電膜及其制備方法、陣列基板。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，在半導(dǎo)體集成電路或FPD (平板顯示器)的晶體管中，用于電子零件的金屬布線膜大多使用的是鋁或銅等低電阻材料。例如在薄膜晶體管顯示器中，隨著面板的大型化，對(duì)于布線電極的低電阻化的要求也在逐漸提高，因而使用鋁或銅作為低電阻布線的必要性也越來(lái)越高。 [0003]由于銅的電阻低于鋁，且不易氧化，同時(shí)還能避免鋁與由ITO構(gòu)成的透明電極的接觸電阻劣化的問(wèn)題，現(xiàn)階段大多把銅作為低電阻布線膜來(lái)使用。但銅與其他布線材料相t匕，當(dāng)其作為源/漏電極使用時(shí)，還存在著銅容易擴(kuò)散至硅半導(dǎo)體或氧化物半導(dǎo)體的問(wèn)題，尤其是在其與氧化物半導(dǎo)體或由氧化物構(gòu)成的層間絕緣膜接觸時(shí)，銅原子易向氧化物中擴(kuò)散的問(wèn)題。
[0004]在現(xiàn)有技術(shù)中，通常會(huì)在銅中添加鑰等元素或是純粹的在銅濺鍍的成膜工序中導(dǎo)入氮或氧以解決防止銅原子擴(kuò)散的問(wèn)題，但起到的效果均不佳。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種導(dǎo)電膜及其制備方法、陣列基板，以防止銅原子擴(kuò)散到半導(dǎo)體層中。
[0006]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的實(shí)施例采用如下技術(shù)方案:
[0007]—種導(dǎo)電膜，包括銅或銅合金的基膜，所述基膜內(nèi)分布有兀素氫或碳。
[0008]可選的，所述銅合金的成分包括錳、鋁、鎂、鈣、鋅、鈦、鋯、鉿、釩、鈮、鉭、鉻、鑰、鎢、鐵、釕、鋨、鈷、鉍、銀、錫、硼、硅、鑭、鈰、鐠和釹中的一種或幾種。
[0009]可選的，所述導(dǎo)電膜中銅所占比例為75%以上并且小于100%。
[0010]一種陣列基板，所述陣列基板的像素單元包括柵極、柵極絕緣層、有源層、源/漏極和像素電極，柵極、源/漏電極和/或像素電極為:本發(fā)明實(shí)施例提供的導(dǎo)電膜；
[0011]或者本發(fā)明實(shí)施例提供的導(dǎo)電膜和銅膜的組合膜層。
[0012]一種由本發(fā)明實(shí)施例提供的導(dǎo)電膜的制備方法，包括如下步驟:
[0013]提供銅或銅合金靶材；
[0014]在磁控濺射鍍膜設(shè)備的真空腔體中固定上述靶材，并將襯底放入真空腔體中，對(duì)真空腔體抽真空，并對(duì)所述襯底進(jìn)行預(yù)熱處理；
[0015]向真空腔體中通入工作氣體以及濺射調(diào)控氣體，調(diào)整濺射調(diào)控氣體在沉積時(shí)的溫度及分壓，并在所述襯底上進(jìn)行膜層沉積，制備得到所述導(dǎo)電膜。
[0016]可選的，所述濺射調(diào)控氣體為氫氣或甲烷。
[0017]可選的，所述濺射調(diào)控氣體在沉積時(shí)的分壓為1%_30%。[0018]優(yōu)選的，所述濺射調(diào)控氣體在沉積時(shí)的分壓為5%_15%。
[0019]可選的，所述濺射調(diào)控氣體在沉積時(shí)的溫度為0°C -800°C。
[0020]可選的，所述濺射調(diào)控氣體在沉積時(shí)的溫度為25°C -250°C。
[0021]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種導(dǎo)電膜及其制備方法、陣列基板，與現(xiàn)有的導(dǎo)電膜相比不同的是，在本發(fā)明實(shí)施例提供的導(dǎo)電膜中濺射滲透有元素氫或碳。當(dāng)元素氫或碳濺射滲入銅或銅合金膜內(nèi)后，可在膜內(nèi)形成有缺陷，通過(guò)該缺陷對(duì)其周?chē)你~原子形成束縛力，可有效的防止銅原子擴(kuò)散到半導(dǎo)體層中，進(jìn)而可增加導(dǎo)電膜的粘合力，提高導(dǎo)電膜的穩(wěn)定性。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的導(dǎo)電膜的制備方法的流程圖；
[0023]圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的FFS型陣列基板的示意圖；[0024]圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的又一 FFS型陣列基板的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0026]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例提供的一種導(dǎo)電膜及其制備方法、陣列基板進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0027]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種導(dǎo)電膜，包括銅或銅合金的基膜，所述基膜內(nèi)分布有元素氫或碳。
[0028]磁控濺射即電子在電場(chǎng)的作用下，在飛向襯底的過(guò)程中與氬原子發(fā)生碰撞，使其電離產(chǎn)生出氬離子和新電子；新電子飛向襯底，而氬離子在電場(chǎng)作用下加速飛向陰極靶，并以高能量轟擊靶表面，使靶材發(fā)生濺射，并在濺射粒子的過(guò)程中使中性靶原子或分子沉積在襯底上，從而形成薄膜。在本實(shí)施例中，采用磁控濺射法，通過(guò)調(diào)整反應(yīng)過(guò)程中所使用的工作氣體的氛圍，而使元素氫或碳濺射滲入銅或銅合金的基膜內(nèi)部。
[0029]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種導(dǎo)電膜，與現(xiàn)有的導(dǎo)電膜相比不同的是，在本發(fā)明實(shí)施例提供的導(dǎo)電膜中濺射滲透有元素氫或碳。當(dāng)元素氫或碳濺射滲入銅或銅合金膜內(nèi)后，可在膜內(nèi)形成有缺陷，通過(guò)該缺陷對(duì)其周?chē)你~原子形成束縛力，可有效的防止銅原子擴(kuò)散到半導(dǎo)體層中，進(jìn)而可增加導(dǎo)電膜的粘合力，提高導(dǎo)電膜的穩(wěn)定性。
[0030]為了使所述導(dǎo)電膜在濺射工藝中可在其內(nèi)部形成有缺陷，從而對(duì)靶材中的銅原子產(chǎn)生束縛，并防止銅原子擴(kuò)散到半導(dǎo)體材料中，這就需要濺射工藝中經(jīng)轟擊后產(chǎn)生的氣體原子具有較小的原子半徑，以便可以較好地滲入到銅或銅合金的基膜內(nèi)部?？蛇x的，在本實(shí)施例中，所述無(wú)機(jī)非金屬元素選自氫或碳，而非其他非金屬元素，同樣也是考慮到了轟擊后所產(chǎn)生的氣體原子的原子半徑大小。需要說(shuō)明的是，本發(fā)明實(shí)施例中所列舉的只為所述無(wú)機(jī)非金屬元素中的優(yōu)選方案，只要能達(dá)到在轟擊后所得到的氣體原子半徑較小，可較好地滲入到導(dǎo)電膜內(nèi)部的目的，本領(lǐng)域技術(shù)人員均可選擇使用。
[0031]在本實(shí)施例中，選擇銅或銅合金作為靶材主要是因?yàn)殂~具有低電阻且導(dǎo)電性能良好，考慮到對(duì)其的硬度要求，在本發(fā)明實(shí)施例中，選用銅或銅合金作為靶材，其中，可選的，所述銅合金的成分包括猛、招、鎂、?丐、鋅、鈦、錯(cuò)、鉿、銀、銀、鉭、鉻、鑰、鶴、鐵、釕、鋨、鈷、秘、銀、錫、硼、硅、鑭、鈰、鐠和釹中的一種或幾種。需要說(shuō)明的是，對(duì)于銅合金中合金成分的組合方式可以在上述范圍內(nèi)任意組合，本實(shí)施例中優(yōu)選為銅或銅鑰合金、銅或銅猛合金、銅或銅鎂鋁合金或其他合金。
[0032]在本實(shí)施例提供的所述導(dǎo)電膜的靶材中，為了在提高靶材機(jī)械性能的同時(shí)不影響導(dǎo)電膜良好的導(dǎo)電性，可選的，所述導(dǎo)電膜中銅所占比例為75%以上并且小于100%，優(yōu)選的，銅所占比例為80%-95%。
[0033]本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種陣列基板，所述陣列基板的像素單元包括柵極、柵極絕緣層、有源層、源/漏極和像素電極，其中，柵極、源/漏電極和/或像素電極為:本發(fā)明實(shí)施例提供的導(dǎo)電膜；
[0034]或?yàn)楸景l(fā)明實(shí)施例提供的導(dǎo)電膜和銅膜的組合膜層。
[0035]可選的，在本實(shí)施例中，由本發(fā)明實(shí)施例提供的導(dǎo)電膜可作為陣列基板中的柵極、源/漏電極和/或像素電極使用。需要說(shuō)明的是，當(dāng)作為柵極、源/漏電極和/或像素電極使用時(shí)，可由本發(fā)明實(shí)施例提供的導(dǎo)電膜單獨(dú)沉積形成，也可由本發(fā)明實(shí)施例提供的導(dǎo)電膜與銅膜連續(xù)沉積形成，即由導(dǎo)電膜-銅膜-導(dǎo)電膜組合沉積形成，當(dāng)使用后者作為柵極、源/漏電極和/或像素電極使用時(shí)，導(dǎo)電膜可較好地防止中間沉積的銅膜中的銅原子向兩個(gè)方向的半導(dǎo)體硅層中擴(kuò)散，還可進(jìn)一步提高銅的導(dǎo)電性能。需要說(shuō)明的是，在陣列基板中，不只是柵極、源/漏電極和/或像素電極可使用由本發(fā)明實(shí)施例提供的導(dǎo)電膜構(gòu)成，陣列基板中的其他金屬膜層也均可由其形成，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇，此處不再一一贅述。
[0036]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種陣列基板，在該陣列基板中，其中的金屬膜層均可由本發(fā)明實(shí)施例提供的導(dǎo)電膜形成。由于在本發(fā)明實(shí)施例提供的導(dǎo)電膜中濺射滲透有元素氫或碳，且元素氫或碳濺射滲入銅或銅合金膜內(nèi)后，可在膜內(nèi)形成有缺陷，通過(guò)該缺陷對(duì)其周?chē)你~原子形成束縛力，可有效的防止銅原子擴(kuò)散到半導(dǎo)體層中，進(jìn)而可增加導(dǎo)電膜的粘合力，將其應(yīng)用于各金屬膜層后，還可進(jìn)一步提高陣列基板的穩(wěn)定性。
[0037]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的導(dǎo)電膜的制備方法的流程圖。由圖1可知，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種導(dǎo)電膜的制備方法，包括如下步驟:
[0038]提供銅或銅合金靶材；
[0039]在磁控濺射鍍膜設(shè)備的真空腔體中固定上述靶材，并將襯底放入真空腔體中，對(duì)真空腔體抽真空，并對(duì)所述襯底進(jìn)行預(yù)熱處理；
[0040]向真空腔體中通入工作氣體以及濺射調(diào)控氣體，調(diào)整濺射調(diào)控氣體在沉積時(shí)的溫度及分壓，并在所述襯底上進(jìn)行膜層沉積，制備得到所述導(dǎo)電膜。
[0041]在本步驟中，需向真空腔體內(nèi)一同通入工作氣體與濺射調(diào)控氣體，所述工作氣體用于與電子發(fā)生碰撞從而形成高能量的氣體原子去轟擊靶材，以使靶材發(fā)生濺射，所述濺射調(diào)控氣體用于在碰撞過(guò)程中形成原子半徑較小的氣體原子，通過(guò)濺射滲透進(jìn)入由靶材濺射形成的基膜內(nèi)部，以在其內(nèi)部形成濺射后的缺陷，從而對(duì)靶材中的銅原子產(chǎn)生束縛，進(jìn)而防止其擴(kuò)散進(jìn)入半導(dǎo)體材料層中。
[0042]其中，所述工作氣體為氬氣，而對(duì)于所述濺射調(diào)控氣體而言，需選擇不與靶材發(fā)生反應(yīng)、且在轟擊后可產(chǎn)生較小原子半徑的氣體，在本實(shí)施例中，可選的，所述濺射調(diào)控氣體為氫氣或甲燒。
[0043]此外，所述濺射調(diào)控氣體在沉積時(shí)的分壓可調(diào)節(jié)為1%_30%。在該范圍內(nèi)對(duì)其分壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，可保證由此制備得到的導(dǎo)電膜在其內(nèi)部充分地形成了缺陷，從而可對(duì)其內(nèi)部的碳原子進(jìn)行較好地束縛。若小于1%，則不能很好地將元素氫或碳沉積在導(dǎo)電膜內(nèi)，若大于30%,則會(huì)影響在工作氣體在磁控濺射過(guò)程中的效果。優(yōu)選的，所述濺射調(diào)控氣體在沉積時(shí)的分壓為5%-15%，在該范圍，能夠很好地兼顧以上兩點(diǎn)問(wèn)題。
[0044]在濺射過(guò)程中，隨著碰撞次數(shù)的增加，電子的能量消耗殆盡，此事由于該電子的能量較低，所以由其傳遞給襯底的能量也較小，致使襯底的溫度較低。為了保證在反應(yīng)過(guò)程中的順利進(jìn)行，可選的，所述濺射調(diào)控氣體在沉積時(shí)的溫度為0°C -800°C，優(yōu)選的，所述溫度為25°C _250°C。需要說(shuō)明的是，反應(yīng)溫度可根據(jù)不同的磁控濺射工藝進(jìn)行調(diào)節(jié)，保持在相對(duì)較低的反應(yīng)溫度下進(jìn)行反應(yīng)，可使濺射形成的薄膜更加均勻，此外還可避免損害對(duì)熱承受度不高的元件。
[0045]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種導(dǎo)電膜的制備方法，由該方法可在所述導(dǎo)電膜中滲透有元素氫或碳，當(dāng)元素氫或碳濺射滲入銅及銅合金膜內(nèi)后，可在膜內(nèi)形成有缺陷，通過(guò)該缺陷對(duì)其周?chē)你~原子形成束縛力，可有效的防止銅原子擴(kuò)散到半導(dǎo)體層中，進(jìn)而可增加導(dǎo)電膜的粘合力，提高陣列基板的穩(wěn)定性。該方法易操作、適用性強(qiáng)，可廣泛的應(yīng)用在陣列基板的制造中。
[0046]為了更好說(shuō)明本發(fā)明提供的一種導(dǎo)電膜及其制備方法、陣列基板，下面以具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)施例1-2詳細(xì)說(shuō)明了將本發(fā)明實(shí)施例提供的導(dǎo)電膜應(yīng)用在FFS型陣列基板中的兩種【具體實(shí)施方式】，但可以理解的是，本發(fā)明實(shí)施例提供的導(dǎo)電膜還可應(yīng)用于TN、VA、IPS、ADS以及OLED類型的陣列基板中以及其所涉及的金屬電極領(lǐng)域中。需強(qiáng)調(diào)的是，在以上每種實(shí)施的方式中，由非晶硅和摻雜非晶硅制備得到的有源層均可被替代為氧化物半導(dǎo)體有源層進(jìn)行使用。
[0047]實(shí)施例1
[0048]如圖2所示，在基板21上采用磁控濺射沉積柵極層薄膜22(滲氫/碳的銅或銅合金層)，通過(guò)一次構(gòu)圖工藝，形成包括柵極的柵極層圖形；以其為襯底，采用化學(xué)氣相沉積法沉積柵絕緣層23和有源層(包括非晶硅層24和摻雜非晶硅層25)，通過(guò)一次構(gòu)圖工藝，形成有源層圖案；然后以此為襯底，采用磁控濺射沉積源/漏電極層26(滲氫/碳的銅或銅合金層)，通過(guò)一次構(gòu)圖工藝，形成包括源極、漏極的源漏極層圖形；之后再換用化學(xué)氣相沉積法沉積鈍化層薄膜27，通過(guò)一次構(gòu)圖工藝，形成包括過(guò)孔的鈍化層圖形；最后采用磁控濺射沉積像素電極層28 (滲氫/碳的銅或銅合金層)，通過(guò)一次構(gòu)圖工藝，形成包括像素電極的像素電極層圖形，所述像素電極通過(guò)所述過(guò)孔與所述漏極連接。其中，柵極層22、源/漏電極層26和/或像素電極層28為滲氫/碳的銅或銅合金層，其主要成份為銅或銅鑰合金、銅或銅錳合金、銅或銅鎂鋁或其他合金，在H2氣氛下通過(guò)濺射等方式濺射形成滲氫/碳的銅或銅合金電極層。其中，所述電極層Cu含量為80%，沉積時(shí)H2的分壓為5%，溫度為25°C。
[0049]實(shí)施例2
[0050]如圖3所示，在基板31上采用磁控濺射依次沉積滲氫/碳的銅或銅合金層33和柵極層薄膜(銅膜層)32，通過(guò)一次構(gòu)圖工藝，形成包括柵極的柵極層圖形；以其為襯底，采用化學(xué)氣相沉積法沉積柵絕緣層34和氧化物半導(dǎo)體層35，通過(guò)一次構(gòu)圖工藝，形成氧化物半導(dǎo)體層圖案；然后以此為襯底，采用磁控濺射依次沉積滲氫/碳的銅或銅合金層、源/漏電極層36 (銅膜層)和滲氫/碳的銅或銅合金層，通過(guò)一次構(gòu)圖工藝，形成包括源極、漏極的源漏極層圖形；之后再換用化學(xué)氣相沉積法沉積鈍化層薄膜37，通過(guò)一次構(gòu)圖工藝，形成包括過(guò)孔的鈍化層圖形；最后采用磁控濺射沉積像素電極層38 (滲氫/碳的銅或銅合金層)，通過(guò)一次構(gòu)圖工藝，形成包括像素電極的像素電極層圖形，所述像素電極通過(guò)所述過(guò)孔與所述漏極連接。其中，在柵極層32、源/漏電極層36層的上和/或下方覆有滲氫/碳的銅或銅合金層，可有效的防止銅膜層中的銅原子擴(kuò)散到周?chē)陌雽?dǎo)體層中，其主要成份為銅或銅鑰合金、銅或銅錳合金、銅或銅鎂鋁或其他合金，在CH4氣氛下通過(guò)濺射等方式濺射形成滲氫/碳的銅或銅合金電極層。其中，所述電極層Cu含量為85%，沉積時(shí)CH4的分壓為15%，溫度為150。。。
[0051]顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說(shuō)明所作的舉例，而并非對(duì)實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述說(shuō)明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無(wú)需也無(wú)法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見(jiàn)的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明 創(chuàng)造的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種導(dǎo)電膜，其特征在于，包括銅或銅合金的基膜，所述基膜內(nèi)分布有元素氫或碳。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電膜，其特征在于，所述銅合金的成分包括錳、鋁、鎂、鈣、鋅、鈦、錯(cuò)、鉿、銀、銀、鉭、鉻、鑰、鶴、鐵、釕、鋨、鈷、秘、銀、錫、硼、娃、鑭、鋪、鐠和釹中的一種或幾種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的導(dǎo)電膜，其特征在于，所述導(dǎo)電膜中銅所占比例為75%以上并且小于100%。
4.一種陣列基板，所述陣列基板的像素單元包括柵極、柵極絕緣層、有源層、源/漏極和像素電極，其特征在于，柵極、源/漏電極和/或像素電極為:權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的導(dǎo)電膜； 或者權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的導(dǎo)電膜和銅膜的組合膜層。
5.一種如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的導(dǎo)電膜的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: 提供銅或銅合金靶材； 在磁控濺射鍍膜設(shè)備的真空腔體中固定上述靶材，并將襯底放入真空腔體中，對(duì)真空腔體抽真空，并對(duì)所述襯底進(jìn)行預(yù)熱處理； 向真空腔體中通入工作氣體以及濺射調(diào)控氣體，調(diào)整濺射調(diào)控氣體在沉積時(shí)的溫度及分壓，并在所述襯底上進(jìn)行膜層沉積，制備得到導(dǎo)電膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求 5所述的制備方法，其特征在于，所述濺射調(diào)控氣體為氫氣或甲烷。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述濺射調(diào)控氣體在沉積時(shí)的分壓為 1%-30%。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述濺射調(diào)控氣體在沉積時(shí)的分壓為 5%-15%。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述濺射調(diào)控氣體在沉積時(shí)的溫度為(TC -800。。。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制備方法，其特征在于，所述濺射調(diào)控氣體在沉積時(shí)的溫度為 25 °C -250 °C。
【文檔編號(hào)】H01L29/45GK103839604SQ201410067432
【公開(kāi)日】2014年6月4日 申請(qǐng)日期:2014年2月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月26日
【發(fā)明者】張斌, 李正亮, 劉震, 丁錄科, 曹占鋒, 惠官寶 申請(qǐng)人:京東方科技集團(tuán)股份有限公司