专利名称：具有铜电极的薄膜晶体管(tft)的制作方法
技术领域：
本发明涉及薄膜晶体管(TFT晶体管)，其中，TFT结构具有半导体材料和电连接于其上的电极。
背景技术：
薄膜晶体管首先应用于平面显示器领域(IXD、0LED、电子纸等)。首先，在大面积LCD电视和OLED应用中需要快速的开关电路和较高的电流。相对于目前主要得到采用的铝电极或铝合金电极，铜(Cu)具有显著的优势。根据标准所采用的a-Si-技术(不定形硅)仅可以困难地与Cu技术相结合，这是因为，铜在析出栅氧化物时或者在最终的用于使叠层结构钝化的CVD步骤中置于直到 400°C的温度条件下，并且例如源/漏触点在此与Si具有扩散反应。此外，铜的粘附性不佳。由于这个原因，人们寻找适宜的阻挡层/粘附层，其与铜一起可以良好地被浸蚀。除了使用阻挡层的可能性之外，还有这种尝试，即，使用铜合金，在该铜合金中添入了诸如Mg、Mo、W或Mn的合金元素，这些合金元素在层生长时或在后继的退火步骤中在层边界上析出，并且本身构成阻挡层和粘附层。迄今为止，还没有出现对生产适宜的解决方案。主要问题在于，对于析出元素的良好的粘附和阻挡性能，一直需要氧，这是因为，a-Si涂层本身在表面仅具有纯Si。处理该问题的尝试是耗费巨大的，这是因为，例如，首先必须在原地进行a-Si晶体管的表面氧化。此外，该方法隐含着这样的危险，即得到的是绝缘的边界层，该边界层妨碍了与Cu电极的预期的电阻接触。对于a-Si涂层的另一问题在于波动的而且过低的电流强化。这首先对于OLED是个问题。
发明内容
因此，本发明的目的在于，为改善的TFT晶体管/为连接有基于Cu的导体电路的改善的TFT结构寻求一个涂层复合结构。通过独立权利要求所述的特征实现了本发明的目的。在从属权利要求中给出了有利的实施方式。根据本发明的具有半导体材料和电极的TFT结构的特征在于，该半导体材料是氧化半导体材料，而且，至少一个电极由基于Cu合金的电极材料构成。优选至少源电极和漏电极由铜合金构成。特别是基于Cu的电极的至少一个合金元素可以在TFT结构的电极和氧化半导体材料之间的界面上形成一个氧化中间层。TFT结构可以形成为具有底栅或顶栅的结构。优势在于，氧化半导体材料基于由氧化铟、氧化锌、氧化铜构成的氧化物组群中至少一种而构成，或者基于混氧化物而构成，该混氧化物基于由铟、锌、铜构成的金属组群中至少一种而构成。特别可以采用In-Ga-Zn-氧化物，Cu-Cr-氧化物或者Cu-Al-氧化物。在TFT结构中适宜的是，Cu合金的至少一种合金元素具有比铜更高的氧亲和性。另外，有利的是，Cu合金的至少一种合金元素比TFT结构的氧化半导体材料的至少一种化学元素具有更高的氧亲和性。根据本发明的TFT结构特别可以如此形成，即，使Cu合金以0. 1-10原子％的浓度含有Mg、Mn、Ga、Li、Mo、W中的至少一种元素。作为另外的电极材料，优选可以采用纯度为至少99. 9%的Cu涂层，其中，Cu合金作为中间层在纯Cu涂层之上或之下进行涂覆，而且其中，中间层要薄于Cu涂层。另外，本发明特征在于叠层结构，其包括氧化半导体以及用于电极的具有合金元素的Cu合金，该合金元素具有比铜更高的氧亲和性并且优选具有比铜更高的自身扩散系数。因此，TFT结构基于氧化半导体而构成，氧化半导体与基于Cu的电极相接触(首先是用于源/漏触点)，其中，电极由铜合金构成，在铜基质中的合金添加物具有比铜更高的氧亲和性并具有比铜更高的自身扩散系数，而且该合金与氧化晶体管的氧一起形成良好粘附的导电的中间层，该中间层在必要时还满足阻挡功能。诸如In-Ga-Zn-氧化物的氧化半导体提供了对于a-Si的有趣的替代方案，这是因为它们都是不定形地生长。由此得到了十分均质的可浸蚀性、令人惊讶的良好的电子运动能力和均匀的电流强化。 作为氧化半导体可以考虑-基于铟(In)的氧化半导体-基于锌的氧化半导体-具有其它氧化添加物的基于In-Zn-氧化物的氧化半导体-基于In-Ga-Zn-氧化物的半导体-基于Cu-Cr-氧化物或Cu-Al-氧化物的半导体以及作为电极材料，以0. 1-10原子％的浓度范围具有至少一种合金元素的铜合金，比起氧化半导体表面的氧原子，该至少一种合金元素具有更高的对氧的亲和性，从而合金元素在表面发生反应，并且由此形成良好粘附的、导电的涂层。特别是-Cu: Mo-Cu: W-Cu: Mn-Cu: Mg-Cu: Ga-Cu: Li在此，氧化TFT晶体管既可以作为具有底栅(英文^bottom gate”)的晶体管又可以作为具有顶栅(英文“top gate”)的晶体管来形成。
具体实施例方式实施例首先，在玻璃基质上使由Cu:Mn I原子％构成的电极通过喷镀进行析出和结构化。接着，在它上面通过CVD涂覆一层由Si3N4构成的栅氧化物(Gate-Oxid)。下面,作为半导体析出一层由In-Ga-Zn-氧化物构成的涂层，其中，所述金属元素选择50 37 13原子％的原子比率。该接触通过再次由Cu:Mn I原子％构成的源/漏电极来实现。这样制成的叠层结构用Si3N4涂层经CVD进行钝化。在CVD步骤中，将温度设置在300-450°C的范围。由此制造的叠层结构具有至少10cm2/V*s的较高的电子运动能力。铜电极经受住用于无脱落的粘附的胶带测试(DIN EN ISO 2409)，具有与源/漏区域的良好电阻接触，并 且在温度处理之后，具有< 3. 5 ii 0hm*cm的特定电阻。
权利要求
1.ー种具有半导体材料和电极的TFT结构，其特征在于，所述半导体材料是氧化半导体材料，并且，至少ー个电极由基于铜合金的电极材料构成。
2.根据权利要求I所述的TFT结构，其特征在于，至少源电极和漏电极由铜合金构成。
3.根据权利要求I或2所述的TFT结构，其特征在于，基于铜的电极的至少ー种合金元素在TFT结构的电极和氧化半导体材料之间的界面上形成一个氧化中间层。
4.根据权利要求I至3的任意一项所述的TFT结构，其特征在干，形成为具有底栅或顶栅的结构。
5.根据前述权利要求的任意一项所述的TFT结构，其特征在于，氧化半导体材料基于由氧化铟、氧化锌、氧化铜构成的氧化物组群中至少ー种而构成，或者基于混氧化物而构成，该混氧化物基于由铟、锌、铜构成的金属组群中至少ー种而构成。
6.根据权利要求5所述的TFT结构,其特征在于,采用In-Ga-Zn-氧化物或Cu-Cr-氧化物或Cu-Al-氧化物。
7.根据前述权利要求的任意一项所述的TFT结构，其特征在于，所述铜合金的至少ー种合金元素具有比铜更高的氧亲和性。
8.根据前述权利要求的任意一项所述的TFT结构，其特征在于，铜合金的至少ー种合金元素具有比TFT结构的氧化半导体材料的至少ー种化学元素更高的氧亲和性。
9.根据前述权利要求的任意一项所述的TFT结构，其特征在于，所述铜合金以O.1-10原子％的浓度包括Mg、Mn、Ga、Li、Mo、W中的至少ー种元素。
10.根据权利要求7至9的任意一项所述的TFT结构，其特征在于，作为另外的电极材料采用纯度为至少99. 9%的铜涂层，其中，将铜合金作为中间层涂覆在纯铜涂层之上和/或之下，而且其中，所述中间层要薄于所述铜涂层。
全文摘要
本发明涉及一种TFT结构，其中，采用连接有基于铜合金的电极材料的氧化半导体。
文档编号H01L29/786GK102696111SQ201080037758
公开日2012年9月26日 申请日期2010年8月25日 优先权日2009年8月26日
发明者扎比内·施奈德-贝茨, 马丁·施洛特 申请人:贺利氏材料工艺有限及两合公司