专利名称：制备tft-lcd阵列基板铜导线用靶材的方法及靶材的制作方法
技术领域：
本发明涉及溅射靶材领域，尤其涉及一种制备TFT-LCD阵列基板铜导线用靶材的方法及靶材。
背景技术：
液晶显示装置(LCD, Liquid Crystal Display)具有机身薄、省电、无福射等众多优点，得到了广泛的应用。现有市场上的液晶显示装置大部分为背光型液晶显示器，其包括液晶显示面板及背光模组(backlight module)。液晶显示面板的工作原理是在两片平行的玻璃基板当中放置液晶分子，两片玻璃基板中间有许多垂直和水平的细小电线，通过通电与否来控制液晶分子改变方向，将背光模组的光线折射出来产生画面。通常液晶显不面板由CF (Color Filter)基板、TFT (Thin Film Transistor)基板、设于CF基板与TFT基板之间的液晶(LC，Liquid Crystal)，TFT基板上形成有薄膜晶体管，在薄膜晶体管的形成制程中，金属层一般通过溅射(sputtering)形成，其原理为用带电粒子轰击靶材，加速的离子轰击固体表面时，发生表面原子碰撞并发生能量和动量的转移，使靶材原子从表面逸出并淀积在衬底材料上的过程。薄膜晶体管中的金属导线一般由铝(Al)导线靶材溅射形成铝薄膜后再通过掩膜エ艺形成，但随液晶显示器等显示终端的大尺寸化、高解析度以及驱动频率高速化的趋势及要求，面板开发商开始采用低电阻率(约2μ Qcm)的铜(Cu)导线靶材代替高电阻率(约4μ Qcm)的铝导线靶材来克服TFT阵列系统中电阻/电容时间延迟问题。请參阅图I至图3，铜的电阻率受晶面取向及晶粒尺寸影响大，就面心立方的铜而言，其在晶面(111)表现出最致密的排列，使用该种铜靶材溅射出来的金属薄膜更倾向位于晶面(111)，则能够表现出更低的电阻率、较小的薄膜应カ及较低的表面粗糙度。现有的靶材制程一般为烧结一热扎制/热挤出成型一退火回复再結晶一机械加エ等；该制程在热轧制/热挤出成型和退火回复再结晶时不易控制晶粒取向，在制备Cu薄膜时不易产生择优于晶面(111)取向。请參阅图4为常规制备方法制备的铜靶材溅射形成的铜薄膜的表面粗糙度示意图，其表面粗糙度Ra = 2. 73nm，相对较高，不利于TFT-LCD阵列基板品质的提升。
发明内容
本发明的目的在于提供一种制备TFT-LCD阵列基板铜导线用靶材的方法，其制得的靶材溅射形成的铜薄膜具有较低的电阻率、较小的薄膜应カ及较低的表面粗糙度，且制程简单，成本低。本发明的另一目的在于提供一种靶材，其相对致密度高，含氧量低，利于制成TFT-IXD阵列基板铜导线。为实现上述目的，本发明提供一种制备TFT-IXD阵列基板铜导线用靶材的方法，该方法包括如下步骤
步骤I、提供铜粉及放电等离子体活化烧结装置；步骤2、将铜粉添加入放电等离子体活化烧结装置中进行烧结，制得制备TFT-LCD阵列基板铜导线用靶材。所述铜粉的质量根据预定溅射形成的铜薄膜面积及厚度计算得出。所述步骤2中，烧结温度为400_550°C，烧结时间为3_5分钟。所述烧结温度为480°C，所述烧结时间为3分钟。所述铜粉纯度为99. 99 %。本发明还提供一种靶材，用于制备TFT-IXD阵列基板铜导线，其通过铜粉添加入放电等离子体活化烧结装置中烧结制成。
该靶材的相对密度大于或等于99. 5 %，氧含量小于或等于50ppm。所述铜粉纯度为99. 99 %。所述铜粉在放电等离子体活化烧结装置中烧结的烧结温度为400-550°C，烧结时间为3-5分钟。所述铜粉在放电等离子体活化烧结装置中烧结的烧结温度为480°C，所述烧结时间为3分钟。本发明的有益效果本发明制备TFT-LCD阵列基板铜导线用靶材的方法，通过放电等离子体活化烧结装置将铜粉烧结为靶材，其制程简单，效率高，且能有效控制靶材晶面取向，提升靶材性能，进而使得用该靶材形成的铜导线电阻率低，薄膜应カ小，且表面粗糙度低；本发明靶材通过放电等离子体活化烧结装置将铜粉烧结制成，其相对致密度高，含氧量低，有利于制成TFT-LCD阵列基板铜导线。为了能更进一歩了解本发明的特征以及技术内容，请參阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而附图仅提供參考与说明用，并非用来对本发明加以限制。
下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式
详细描述，将使本发明的技术方案及其它有益效果显而易见。附图中，图I为铜衍射峰强度分布图；图2为铜的面心立方晶胞构成的晶面(111)示意图；图3为图2中晶面(111)的面心立方晶体结构(FCC)示意图；图4为常规制备方法制备的铜靶材溅射形成的铜薄膜的表面粗糙度示意图；图5为本发明制备TFT-LCD阵列基板铜导线用靶材的方法的流程图；图6为本发明制备TFT-LCD阵列基板铜导线用靶材的方法制备的铜靶材与现有技术制备的铜靶材的对比衍射峰图；图7为用本发明制备TFT-LCD阵列基板铜导线用靶材的方法制备的铜靶材制备铜薄膜时的溅射速率和晶面(111)晶粒取向比率的关系图；图8为本发明制备铜靶材溅射形成的铜薄膜的表面粗糙度示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明所采取的技术手段及其效果，以下结合本发明的优选实施例及其附图进行详细描述。请參阅图2至图6，本发明提供一种制备TFT-IXD阵列基板铜导线用靶材的方法，该方法包括如下步骤步骤I、提供铜粉及放电等离子体活化烧结装置。所述铜粉的质量根据预定溅射形成的铜薄膜面积及厚度计算得出。所述铜粉的纯度可根据需要制备的铜薄膜的性能具体确定，在本实施例中，所述铜粉的纯度为99. 99%。步骤2、将铜粉添加入放电等离子体活化烧结装置中进行烧结，制得制备TFT-LCD阵列基板铜导线用靶材。 所述放电等离子体活化烧结装置在烧结过程中其在电极处放出高压电，瞬间将部分铜粉激发为等离子体，由于使烧结铜粉处于了激发态，这能够使烧结温度降低并缩短了烧结时间，其烧结温度为400-550°C，烧结时间为3-5分钟，在本实施例中，所述烧结温度为480°C，所述烧结时间为3分钟。请參阅图3及图6，相比现有技术，本发明用于制备TFT-IXD阵列基板铜导线用靶材的方法能够使得铜依据其面心立方晶体结构特性(FCC)在结合能最低处的晶面(111)结晶，进而使得本发明制得的靶材通过溅射形成铜薄膜后，再通过掩膜エ艺形成的铜导线具有较低的电阻率、较小的薄膜应カ及较低的表面粗糙度。由于本发明采用的是用铜粉进行烧结，继而可避免后续机加工制程，进而避免带来切削等机加工产生的附帯织构，进而降低了生产成本。本发明制备TFT-LCD阵列基板铜导线用靶材的方法，通过放电等离子体活化烧结装置将铜粉烧结为靶材，其制程简单，效率高，且能有效控制靶材晶面取向，提升靶材性能，进而使得用该靶材形成的铜导线电阻率低，薄膜应カ小，且表面粗糙度低。本发明还提供一种靶材，用于制备TFT-IXD阵列基板铜导线，其通过铜粉添加入放电等离子体活化烧结装置中烧结制成。该靶材的相对密度大于或等于99. 5%，氧含量小于或等于50ppm。所述铜粉纯度为99. 99%，其在放电等离子体活化烧结装置中烧结的烧结温度为400-550°C，烧结时间为3-5分钟。优选地，所述铜粉在放电等离子体活化烧结装置中烧结的烧结温度为480°C，所述烧结时间为3分钟。请參阅图2、图3及图6，相比现有技木，本发明靶材依据其面心立方晶体结构特性(FCC)在结合能最低处的晶面(111)结晶，进而使得本发明制得的靶材通过溅射形成铜薄膜后，再通过掩膜エ艺形成的铜导线具有较低的电阻率、较小的薄膜应カ及较低的表面粗糙度。请參阅图7，本发明靶材在晶面(111)的取向结晶比率与溅射速度呈正比，即靶材在晶面(111)的取向结晶比率越高，其在溅射形成铜薄膜时的速度就越快。而本发明制备TFT-LCD阵列基板铜导线用靶材的方法能够使得铜依据其面心立方晶体结构特性(FCC)在结合能最低处的(111)晶面結晶，进而提升了靶材在晶面(111)的取向结晶比率，有利于溅射速度的提升，进而缩短了生产时间，降低了生产成本。请參阅图8为本发明制备铜靶材溅射形成的铜薄膜的表面粗糙度示意图，本发明靶材在溅射形成铜薄膜吋，其表面粗糙度Ra = O. 69nm，相比常规制备方法制备的靶材溅射形成铜薄膜的表面粗糙度Ra = 2. 73nm，要低的多，即用本发明靶材溅射形成的铜薄膜的表面较光滑，其在形成反射电极时具有更高的反射率，进ー步提升了 TFT-LCD阵列基板的质量。
本发明靶材通过放电等离子体活化烧结装置将铜粉烧结制成，其相对致密度高，含氧量低，有利于制成TFT-LCD阵列基板铜导线。以上所述，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。
权利要求
1.一种制备TFT-LCD阵列基板铜导线用靶材的方法，其特征在于，包括如下步骤 步骤I、提供铜粉及放电等离子体活化烧结装置； 步骤2、将铜粉添加入放电等离子体活化烧结装置中进行烧结，制得制备TFT-LCD阵列基板铜导线用靶材。
2.如权利要求I所述的制备TFT-LCD阵列基板铜导线用靶材的方法，其特征在于，所述铜粉的质量根据预定溅射形成的铜薄膜面积及厚度计算得出。
3.如权利要求I所述的制备TFT-LCD阵列基板铜导线用靶材的方法，其特征在于，所述步骤2中，烧结温度为400-550°C，烧结时间为3-5分钟。
4.如权利要求3所述的制备TFT-LCD阵列基板铜导线用靶材的方法，其特征在于，所述烧结温度为480°C，所述烧结时间为3分钟。
5.如权利要求I所述的制备TFT-LCD阵列基板铜导线用靶材的方法，其特征在于，所述铜粉纯度为99. 99%。
6.一种靶材，用于制备TFT-LCD阵列基板铜导线，其特征在于，通过铜粉添加入放电等离子体活化烧结装置中烧结制成。
7.如权利要求6所述的靶材，其特征在干，该靶材的相对密度大于或等于99.5%，氧含量小于或等于50ppm。
8.如权利要求6所述的靶材，其特征在于，所述铜粉纯度为99.99%。
9.如权利要求6所述的靶材，其特征在于，所述铜粉在放电等离子体活化烧结装置中烧结的烧结温度为400-550°C，烧结时间为3-5分钟。
10.如权利要求9所述的靶材，其特征在于，所述铜粉在放电等离子体活化烧结装置中烧结的烧结温度为480°C，所述烧结时间为3分钟。
全文摘要
本发明涉及一种制备TFT-LCD阵列基板铜导线用靶材的方法及靶材，所述制备TFT-LCD阵列基板铜导线用靶材包括如下步骤步骤1、提供铜粉及放电等离子体活化烧结装置；步骤2、将铜粉添加入放电等离子体活化烧结装置中进行烧结，制得制备TFT-LCD阵列基板铜导线用靶材。本发明制备TFT-LCD阵列基板铜导线用靶材的方法，通过放电等离子体活化烧结装置将铜粉烧结为靶材，其制程简单，效率高，且能有效控制靶材晶面取向，提升靶材性能，进而使得用该靶材形成的铜导线电阻率低，薄膜应力小，且表面粗糙度低。
文档编号B22F3/105GK102703869SQ20121017428
公开日2012年10月3日 申请日期2012年5月30日 优先权日2012年5月30日
发明者寇浩 申请人:深圳市华星光电技术有限公司