一种栅金属结构及其制造方法
【专利摘要】本发明提供一种栅金属结构及其制造方法，其中栅金属结构包括：衬底和铜金属层；设置在所述衬底与铜金属层之间的阻挡层，所述阻挡层为氮氧化硅SiON或氧化硅SiOx。本发明通过在衬底与铜金属层之间设置SiON或SiOx阻挡层，使得在采用铜作为导电金属层材料时能够提高其电导率和黏附性，并降低铜的扩散性。
【专利说明】一种栅金属结构及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及图像显示领域，尤其涉及一种栅金属结构及其制造方法。
【背景技术】
[0002]随着平板显示(FPD)技术的发展，人们对显示器分辨率和画面刷新速率的追求越来越高，因此新材料和新工艺的发展也迫在眉睫。目前TFT-LCD领域，导电层金属材料主要以铝和钥为主，铝和钥的优点在于成膜工艺简单，黏附性和平坦性较好，较柔软不容易发生爬坡断线，而且不容易扩散(膜层污染)。对于小尺寸和低分辨率的面板而言，铝是首选的理想导电金属材料。但是，对于大尺寸和高分辨率而言，铝的电阻率相对较大，就不能满足需求了。作为导电金属材料，铜的导电率要远远优于铝，采用铜取代铝作为导电金属材料，其面板分辨率和亮度均可显著提高，同时画面闪烁(flicker)和线负载都能大大降低。
[0003]然而，采用铜作为导电金属层材料，其工艺中存在扩散和黏附性问题。为了解决这个问题，如图1所示，通常会在导电金属层(Cu)和衬底(通常为玻璃)间增加一层阻挡层(barrier),阻挡层为氧化铜CuOx,用来阻挡Cu的扩散。如图2所示,如果CuOx层太厚,经高温退火工艺(annealing)后，O原子的扩散会影响到Cu的电导率，因此CuOx需要做得相对较薄。再如图3所示，但薄薄的CuOx层又不足以锚定Cu导电金属层。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题在于，提供一种栅金属结构及其制造方法，在采用铜作为导电金属层材料时提高其电导率和黏附性，并降低铜的扩散性。
[0005]为了解决上述技术问题，本发明提供一种栅金属结构，包括:
衬底和铜金属层；
设置在所述衬底与铜金属层之间的阻挡层，所述阻挡层为氮氧化硅SiON或氧化硅SiOx0
[0006]其中，SiON或SiOx通过化学气相沉积工艺在所述衬底与铜金属层之间沉淀而成。
[0007]其中，所述衬底为玻璃衬底。
[0008]其中，所述阻挡层厚度为50nnT200nm。
[0009]其中，所述铜金属层中掺入有稀有金属、过渡元素或高熔点金属，包括镝、钐、钆、钦、俩、钦、給、银、错、猛、鹤、组、钉、怕、续中的一种或多种。
[0010]本发明还提供一种栅金属结构制造方法，包括:
步骤Si，提供衬底和铜金属层；
步骤S2，在所述衬底与铜金属层之间设置阻挡层，所述阻挡层为氮氧化硅SiON或氧化娃 SiOx。
[0011]其中，所述步骤S2具体是指,采用化学气相沉积工艺将SiON或SiOx沉淀在所述衬底与铜金属层之间。
[0012]其中，所述衬底为玻璃衬底。[0013]其中，所述阻挡层厚度为50nnT200nm。
[0014]其中，所述步骤SI还包括:
在铜金属层中掺入稀有金属、过渡元素或高熔点金属，具体是掺入镝、钐、钆、钕、镧、钦、給、银、错、猛、鹤、组、钉、怕、续中的一种或多种。
[0015]本发明提供的栅金属结构及其制造方法，通过在衬底与铜金属层之间设置SiON或SiOx阻挡层，使得在采用铜作为导电金属层材料时能够提高其电导率和黏附性，并降低铜的扩散性。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0017]图1是现有栅金属结构示意图；
图2是现有栅金属结构在高温退火工艺前后的对比示意图；
图3是现有栅金属结构在高温退火工艺前后的另一对比示意图；
图4是本发明实施例一一种栅金属结构示意图；
图5是图4所示本发明实施例的栅金属结构在经高温退火工艺后的示意图；
图6是本发明实施例二一种栅金属结构制造方法的流程示意图。
【具体实施方式】
[0018]下面参考附图对本发明的优选实施例进行描述。
[0019]请参照图4所示，本发明实施例一提供一种栅金属结构，包括:
衬底和铜金属层；
设置在衬底与铜金属层之间的阻挡层，阻挡层为氮氧化硅SiON或氧化硅SiOx。
[0020]其中，SiON/SiOx均属于无机非金属绝缘层，通过化学气相沉积(CVD)工艺在衬底与铜金属层之间沉淀而成。衬底优选为玻璃衬底。
[0021]本实施例采用SiON或SiOx作为阻挡层，其致密性远远小于衬底(尤其是玻璃)的致密性，而致密性越大越容易发生扩散，因此，基于Cu和SiOx/SiON的界面膜质差异特性，其扩散性大大降低。同时，如图5所示，SiOx/SiON中的氧原子在高温退火工艺中，又与铜金属层的Cu结合成铜-氧键(Cu-O),进而提高Cu和SiOx/SiON之间的黏附性。
[0022]对于SiON和SiOx，其区别主要在两个方面:一是致密性，SiON的致密性要优于SiOx ;二是氧含量，SiOx的氧含量要多于SiON，氧原子会影响Cu的性能。因此相比较而言，应用到本发明实施例，采用SiON做阻挡层要优于采用SiOx做阻挡层。
[0023]为降低在高温退火工艺中氧原子的扩散对铜的电导率的影响，本实施例的阻挡层比较薄，厚度为50nnT200nm。至于铜金属层的厚度则根据电阻要求来决定，而衬底的厚度取决于选择的衬底材料，如果是玻璃衬底，其厚度约为0.5^0.7T。
[0024]需要注意的是，如果阻挡层的氧原子量过多，在高温退火工艺中，一方面氧原子的扩散相对会增多，对铜的电导率影响增大；而另一方面大量的氧原子与铜会结合成更多的铜-氧键，能进一步提高铜和阻挡层之间的黏附性。反过来，如果阻挡层的氧原子量相对较少，在高温退火工艺中，氧原子的扩散较少，对铜的电导率影响也较小；但是氧原子与铜结合成的铜-氧键将减少，影响铜和阻挡层之间的黏附性。因此，这是相互制约的两个因素，需要达到一种平衡。就材料而言，本实施例选择SiON或SiOx作为阻挡层，能很好地形成前述平衡，兼顾电导率和黏附性问题。
[0025]另外，由于铜在高温制程中容易形成突起，当选择铜作为导电金属层的金属材料时，也需要考虑解决这一问题。本实施例是在铜金属层中掺入一些杂质分子，包括:稀有金属、过渡元素或高熔点金属，例如掺入镝、衫、礼、钕、镧、钛、铪、银、错、猛、鹤、钽、钌、钼、镁中的一种或多种。当然随着掺杂量的增加，电阻也会随之增加，因此通过选择合适的掺杂量可以平衡突起问题和电阻问题。
[0026]请再参照图6所示，相应于本发明实施例一栅金属结构，本发明实施例二供一种栅金属结构制造方法，包括:
步骤Si，提供衬底和铜金属层；
步骤S2，在衬底与铜金属层之间设置阻挡层，阻挡层为氮氧化硅SiON或氧化硅SiOx。
[0027]其中，步骤S2具体是指，采用化学气相沉积工艺将SiON或SiOx沉淀在衬底与铜金属层之间。衬底优选为玻璃衬底。
[0028] 本实施例采用SiON或SiOx作为阻挡层，其致密性远远小于衬底(尤其是玻璃)的致密性，而致密性越大越容易发生扩散，因此，基于Cu和SiOx/SiON的界面膜质差异特性，其扩散性大大降低。同时，如图5所示，SiOx/SiON中的氧原子在高温退火工艺中，又与铜金属层的Cu结合成铜-氧键(Cu-O),进而提高Cu和SiOx/SiON之间的黏附性。
[0029]对于SiON和SiOx，其区别主要在两个方面:一是致密性，SiON的致密性要优于SiOx ;二是氧含量，SiOx的氧含量要多于SiON，氧原子会影响Cu的性能。因此相比较而言，应用到本发明实施例，采用SiON做阻挡层要优于采用SiOx做阻挡层。
[0030]为降低在高温退火工艺中氧原子的扩散对铜的电导率的影响，本实施例的阻挡层比较薄，厚度为50nnT200nm。至于铜金属层的厚度则根据电阻要求来决定，而衬底的厚度取决于选择的衬底材料，如果是玻璃衬底，其厚度约为0.5^0.7T。
[0031]另外，由于铜在高温制程中容易形成突起，当选择铜作为导电金属层的金属材料时，也需要考虑解决这一问题。本实施例的步骤SI还包括:
在铜金属层中掺入杂质分子，包括:稀有金属、过渡元素或高熔点金属，具体是掺入镝、钐、礼、钕、镧、钛、铪、银、错、猛、鹤、钽、钌、钼、镁中的一种或多种。当然随着掺杂量的增加，电阻也会随之增加，因此通过选择合适的掺杂量可以平衡突起问题和电阻问题。
[0032]本发明提供的栅金属结构及其制造方法，通过在衬底与铜金属层之间设置SiON或SiOx阻挡层，使得在采用铜作为导电金属层材料时能够提高其电导率和黏附性，并降低铜的扩散性。
[0033]以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
【权利要求】
1.一种栅金属结构，其特征在于，包括:衬底和铜金属层； 设置在所述衬底与铜金属层之间的阻挡层，所述阻挡层为氮氧化硅SiON或氧化硅SiOx0
2.根据权利要求1所述的栅金属结构，其特征在于，SiON或SiOx通过化学气相沉积工艺在所述衬底与铜金属层之间沉淀而成。
3.根据权利要求2所述的栅金属结构，其特征在于，所述衬底为玻璃衬底。
4.根据权利要求1所述的栅金属结构，其特征在于，所述阻挡层厚度为50nnT200nm。
5.根据权利要求1所述的栅金属结构，其特征在于，所述铜金属层中掺入有稀有金属、过渡元素或高熔点金属，包括镝、钐、钆、钕、镧、钛、铪、铌、锆、锰、钨、钽、钌、钼、镁中的一种或多种。
6.一种栅金属结构制造方法，包括:步骤SI，提供衬底和铜金属层； 步骤S2，在所述衬底与铜金属层之间设置阻挡层，所述阻挡层为氮氧化硅SiON或氧化娃 SiOx。
7.根据权利要求6所述的栅金属结构制造方法，其特征在于，所述步骤S2具体是指，采用化学气相沉积工艺将SiON或SiOx沉淀在所述衬底与铜金属层之间。
8.根据权利要求7所述的栅金属结构制造方法，其特征在于，所述衬底为玻璃衬底。
9.根据权利要求6所述的栅金属结构制造方法，其特征在于，所述阻挡层厚度为50nm?200nm。
10.根据权利要求6所述的栅金属结构制造方法，其特征在于，所述步骤SI还包括:在铜金属层中掺入稀有金属、过渡元素或高熔点金属，具体是掺入镝、钐、钆、钕、镧、钛、铪、银、错、猛、鹤、组、钉、怕、续中的一种或多种。
【文档编号】H01L21/28GK103700699SQ201310702272
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年12月19日 优先权日:2013年12月19日
【发明者】徐向阳 申请人:深圳市华星光电技术有限公司