专利名称：金属布线、薄膜制造方法、tft阵列面板及其制造方法
技术领域：
本发明涉及半导体制造。更具体地讲，本发明涉及一种用于显示面板的金属层、金属布线的制造方法、一种薄膜晶体管阵列面板及其制造方法。
背景技术：
目前，诸如液晶显示器或有机电致发光(EL)显示装置之类的显示器利用薄膜晶体管(TFT)阵列来驱动它们的像素，产生显示图像。薄膜晶体管阵列面板典型地包括扫描信号线或栅极线，传输扫描信号；图像信号线或数据线，传输图像信号；薄膜晶体管，连接到栅极线和数据线；像素电极，连接到所述薄膜晶体管。薄膜晶体管包括栅电极，栅电极是栅极布线的一部分；半导体层，半导体层形成沟道；源电极，源电极是数据布线的一部分；漏电极。薄膜晶体管用作开关元件，根据通过栅极线施加到栅电极的扫描信号来控制通过数据布线传输到像素电极的图像信号。虽然生产出也产生高质量图像的薄而小轮廓的显示器，但是TFT阵列面板仍然面临挑战。例如，面板尺寸的增加还导致了由布线长度相应增加而引起的增加的信号延迟，结果是它们的电阻和电容的增加。解决该问题的努力集中在降低布线电阻，主要通过使用诸如铜这样的具有相对低的电阻率的金属来实现。然而，铜具有相对差的与其他层接触的接触特性，经常需要加入在铜层和其他层之间的额外粘合层(例如，硅)的存在。此外，这些粘合层必须相对厚，以防止铜布线扩散到下层中。遗憾的是，用于形成这些厚的粘合层并使粘合层成形的沉积和蚀刻步骤是冗长的，这增加了工艺时间和投入。在背景技术部分公开的上述信息只为增加对本发明背景的理解，因此它们可能包含不构成现有技术的信息。
发明内容
本发明提供了一种薄膜晶体管阵列面板及其制造方法，该薄膜晶体管阵列面板在不使用厚的粘合层的情况下能够提高铜层和下层之间的粘合性，并且同时还防止铜扩散到下层中。根据本发明示例性实施例的通过溅射在基底上形成薄膜的方法包括以范围在大约1. 5ff/cm2至大约3W/cm2的功率密度以及以范围在大约0. 2Pa至大约0. 3Pa的惰性气体的压力形成薄膜。所述薄膜可具有非晶结构，并且该薄膜包含钛、钽和钼中的至少一种。薄膜的表面粗糙度可以小于大约0. 55nm。
惰性气体可以是氩气或者氦气。 根据本发明的用于显示面板的金属布线包括硅层，形成在基底上；阻挡层，形成在硅层上；铜布线，形成在阻挡层上，其中，阻挡层包含具有非晶结构的金属，并且该金属包含钛、钽和钼中的至少一种。
基底可以是玻璃基底，阻挡层的表面粗糙度小于大约0. 55nm。阻挡层的应力的幅值可小于大约-1. 19X108达因/cm2。根据本发明的薄膜晶体管阵列面板的制造方法包括在绝缘基底上形成栅电极； 在栅电极上形成栅极绝缘层；在栅极绝缘层上形成半导体；在半导体上形成欧姆接触层； 在欧姆接触层上形成数据线和漏电极中的至少一种，所述数据线和漏电极中的至少一种包括非晶阻挡层和形成在非晶阻挡层上的铜层；在数据线和漏电极中的至少一种上形成钝化层；在钝化层上形成像素电极，其中，像素电极连接到漏电极。可通过溅射工艺形成阻挡层，以范围在大约1. 5W/cm2至大约3W/cm2的功率密度以及以范围在大约0. 2Pa至大约0. 3Pa的惰性气体的压力执行溅射。阻挡层可包含钛、钽和钼中的至少一种。阻挡层的表面粗糙度可以小于大约0. 55nm。可使用一种感光膜图案形成欧姆接触层、半导体、数据线和漏电极。根据本发明的薄膜晶体管阵列面板包括栅极线，形成在基底上；数据线，与栅极线交叉；薄膜晶体管，连接到栅极线并具有连接到数据线的漏电极；像素电极，连接到薄膜晶体管，其中，数据线和薄膜晶体管的漏电极包含非晶阻挡层和铜层。非晶阻挡层的表面粗糙度可以小于大约0. 55nm。非晶阻挡层的应力的幅值可小于大约-1. 19X IO8达因/cm2。非晶阻挡层可具有小于大约200 A的厚度。非晶阻挡层可包含钛、钽和钼中的至少一种。根据本发明的示例性实施例，可减小薄膜的厚度，这也缩短了工艺时间。
图1是根据本发明示例性实施例的非晶硅层、阻挡层和铜层这三层薄膜的照片。图2是根据传统技术沉积的阻挡层的边缘和中心部分的表面照片。图3是根据本发明示例性实施例沉积的阻挡层的边缘和中心部分的表面照片。图4是通过X射线衍射仪(XRD)测量的根据传统技术的阻挡层的曲线图。图5是通过XRD测量的根据本发明示例性实施例的阻挡层的曲线图。图6是通过电子背散射衍射(EBSD)而拍摄的根据本发明示例性实施例的阻挡层的照片。图7是用于检查根据本发明示例性实施例的非晶硅层、阻挡层和铜层中的组分的曲线图。图8是根据本发明的薄膜晶体管阵列面板的一个像素的布局图。图9是沿图8的IX-IX线截取的剖视图。图10至图14是沿图8中示出的IX-IX线截取的顺序地示出根据本发明示例性实施例的薄膜晶体管阵列面板的制造方法的剖视图。
具体实施例方式将在下文中参照附图更充分地描述本发明，在附图中示出了本发明的示例性实施例。
然而，如本领域技术人员将认识到的，在全部不脱离本发明的精神或范围的情况下，可以以多种不同的方式修改所描述的实施例。在附图中，为了清楚起见，夸大了层、膜、面板、区域等的厚度。在说明书中相同的标号始终表示相同的元件。将理解的是，当诸如层、膜、区域或基板的元件被称作“在”另一元件“上”时，该元件可以直接在另一元件上，或者也可以存在中间元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。图1是根据本发明示例性实施例构造的具有非晶硅层、阻挡层和铜层的三层薄膜结构的照片。金属布线包括形成在基底上的硅层、形成在硅层上的阻挡层和形成在阻挡层上的铜布线，其中，阻挡层包含具有非晶结构的金属，并且所述金属包含钛、钽和钼中的至少一种。参照图1，阻挡层是位于三层薄膜中间的薄膜，尚未被剥离并且具有均勻的厚度并形成在非晶硅层上。在此，形成阻挡层的薄膜由金属钛制成。然而，也可以使用钽或钼来提高铜层与非晶硅层的结合。阻挡层中的应力的幅值可具有低于大约-1. 19E+8达因(dyne)/cm2的值。已经发现，当应力值大于该值时，阻挡层不足以附着到下面的非晶硅层并且阻挡层剥离(lift)。在此，阻挡层的粗糙度小于0. 55nm。这可以通过图2、图3以及表1来确认。图2 是根据现有技术沉积的阻挡层的边缘和中心部分的表面照片。图3是根据本发明示例性实施例沉积的阻挡层的边缘和中心部分的表面照片。表1示出了根据传统方法以及根据本发明形成的钛阻挡层的粗糙度值。在此，阻挡层具有300人的厚度。(表 1)
薄膜沉积条件厚度(A)Rms中心边缘Ti3.7(W/cm2), 0.5Pa3000.90.72.8(W/cm2), 0.5Pa0.520.51参照表1和图2，当根据现有技术以3. 7ff/cm2和0. 5Pa的条件沉积时，阻挡层的中心部分的微粗糙度(Rms)厚度是0. 9nm并且边缘部分的Rms厚度是0. 7nm。当根据本发明示例性实施例以2. 8ff/cm2和0. 5Pa的条件沉积时，阻挡层的中心部分的Rms厚度是0. 52nm 并且边缘部分的Rms厚度是0. 51nm。由此可见，与传统技术相比，根据本实施例的沉积得到表面粗糙度降低的结果。从图2和图3也可以看出，本实施例获得在沉积的层的整个表面上具有均勻的粗糙度的阻挡层。此外，阻挡层具有非晶结构，而不是具有结晶结构。非晶结构可意味着没有测量到与结晶对应的尺寸的结构。详细来讲，这可从图4至图6来确认。图4是通过X射线衍射仪(XRD)测量的阻挡层的曲线图，其中，阻挡层根据现有技术构建。图5是通过XRD测量的阻挡层的曲线图，其中，阻挡层根据本发明的示例性实施例构建。图6是通过电子背散射衍射(EBSD)而拍摄的阻挡层的照片，其中，阻挡层根据本发明的示例性实施例构建。在图4中，当XRD从0度到90度扫描时，值为2 θ的主峰出现在接近40度。相应的峰未出现在图5中。此外，在图4的曲线图中，强度弱于主峰的值为2 θ的峰出现在接近34度、53度、 62度和70度。对于接近40度的峰，这些强度低的峰未出现在图5的曲线图中。因此，图5的阻挡层具有非晶结构，而不是结晶结构。另外，已知的是EBSD照片中的黑色的量的增加表示了测量到材料的更强的非晶特性。参照图6的照片，可确认与由特定颜色表示的点相比，黑色占据了相对宽的区域。因此，图6确认了本发明的阻挡层具有非晶结构。可通过溅射形成阻挡层，并且使用的非活性气体可以是氩气或氦气。在此，溅射的压力在大约0. 2Pa至0. 3Pa的范围，并且功率密度可具有大约1. 5ff/cm2至3W/cm2范围的值。当溅射功率密度小于大约1. 5ff/cm2时，可能产生不了用于溅射的放电，当溅射功率密度大于大约3W/cm2时，会发生结晶。此外，当压力低于大约0.2 或高于大约0.3 时，得到的层的均勻性会是不充分的。如果根据上述条件形成阻挡层，则阻挡层的应力减小从而阻挡层不发生剥离。表2示出了根据本发明以及传统技术在示出的条件下形成阻挡层时的应力值。(表 2)
权利要求
1.一种通过溅射在基底上形成薄膜的方法，所述方法包括以范围在1. 5ff/cm2至3W/cm2的功率密度以及以范围在0. 2Pa至0. 3Pa的惰性气体的压力形成薄膜。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述薄膜具有非晶结构。
3.如权利要求1所述的方法，其中，所述薄膜包含钛、钽和钼中的至少一种。
4.如权利要求2所述的方法，其中，所述薄膜的表面粗糙度小于0.55nm。
5.如权利要求2所述的方法，其中，所述惰性气体是氩气或者氦气。
6.一种用于显示面板的金属布线，所述金属布线包括 硅层，形成在基底上；阻挡层，形成在硅层上；铜布线，形成在阻挡层上，其中，阻挡层包含具有非晶结构的金属，并且所述金属包含钛、钽和钼中的至少一种。
7.如权利要求6所述的金属布线，其中，所述基底是玻璃基底。
8.如权利要求6所述的金属布线，其中，所述阻挡层的表面粗糙度小于0.55nm。
9.如权利要求6所述的金属布线，其中，所述阻挡层的应力的幅值小于-1.19X108达因 /cm2。
10.一种薄膜晶体管阵列面板的制造方法，所述方法包括 在绝缘基底上形成栅电极；在栅电极上形成栅极绝缘层； 在栅极绝缘层上形成半导体； 在半导体上形成欧姆接触层；在欧姆接触层上形成数据线和漏电极中的至少一种，所述数据线和漏电极的至少一种包括非晶阻挡层和形成在非晶阻挡层上的铜层； 在数据线和漏电极中的至少一种上形成钝化层； 在钝化层上形成像素电极，其中，像素电极连接到漏电极。
11.如权利要求10所述的方法，其中，形成数据线和漏电极中的至少一种的步骤还包括通过溅射工艺形成阻挡层，以范围在1. 5ff/cm2至3W/cm2的功率密度以及以范围在0. 2Pa 至0. 3Pa的惰性气体的压力执行溅射。
12.如权利要求10所述的方法，其中，所述阻挡层包含钛、钽和钼中的至少一种。
13.如权利要求10所述的方法，其中，所述阻挡层的表面粗糙度小于0.55nm。
14.如权利要求10所述的方法，其中，使用一种感光膜图案形成欧姆接触层、半导体、 数据线和漏电极。
15.一种薄膜晶体管阵列面板，所述薄膜晶体管阵列面板包括 栅极线，形成在基底上；数据线，与栅极线交叉；薄膜晶体管，连接到栅极线并具有连接到数据线的漏电极； 像素电极，连接到薄膜晶体管，其中，数据线和薄膜晶体管的漏电极包含非晶阻挡层和铜层。
16.如权利要求15所述的薄膜晶体管阵列面板，其中，所述非晶阻挡层的表面粗糙度小于 0. 55nm。
17.如权利要求15所述的薄膜晶体管阵列面板，其中，所述非晶阻挡层的应力的幅值小于-1. 19X IO8 达因 /cm2。
18.如权利要求17所述的薄膜晶体管阵列面板，其中，非晶阻挡层具有小于200A的厚度。
19.如权利要求15所述的薄膜晶体管阵列面板，其中，非晶阻挡层包含钛、钽和钼中的至少一种。
全文摘要
本发明涉及金属布线、薄膜制造方法、TFT阵列面板及其制造方法。一种根据本发明示例性实施例的形成薄膜的方法包括以范围在大约1.5W/cm2至大约3W/cm2的功率密度以及以范围在大约0.2Pa至大约0.3Pa的惰性气体的压力形成薄膜。即使当该阻挡层比许多传统的阻挡层薄时，该工艺也获得了防止不期望的来自相邻层的扩散的非晶金属薄膜阻挡层。
文档编号C23C14/18GK102191467SQ20111003499
公开日2011年9月21日 申请日期2011年2月9日 优先权日2010年2月3日
发明者宋溱镐, 尹在亨, 朴帝亨, 金柄范, 金钟仁 申请人:三星电子株式会社