專利名稱：具有銅電極的薄膜晶體管(tft)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及薄膜晶體管(TFT晶體管)，其中，TFT結(jié)構(gòu)具有半導體材料和電連接于其上的電極。
背景技術(shù)：
薄膜晶體管首先應用于平面顯示器領(lǐng)域(IXD、0LED、電子紙等)。首先，在大面積LCD電視和OLED應用中需要快速的開關(guān)電路和較高的電流。相對于目前主要得到采用的鋁電極或鋁合金電極，銅(Cu)具有顯著的優(yōu)勢。根據(jù)標準所采用的a-Si-技術(shù)(不定形硅)僅可以困難地與Cu技術(shù)相結(jié)合，這是因為，銅在析出柵氧化物時或者在最終的用于使疊層結(jié)構(gòu)鈍化的CVD步驟中置于直到 400°C的溫度條件下，并且例如源/漏觸點在此與Si具有擴散反應。此外，銅的粘附性不佳。由于這個原因，人們尋找適宜的阻擋層/粘附層，其與銅一起可以良好地被浸蝕。除了使用阻擋層的可能性之外，還有這種嘗試，即，使用銅合金，在該銅合金中添入了諸如Mg、Mo、W或Mn的合金元素，這些合金元素在層生長時或在后繼的退火步驟中在層邊界上析出，并且本身構(gòu)成阻擋層和粘附層。迄今為止，還沒有出現(xiàn)對生產(chǎn)適宜的解決方案。主要問題在于，對于析出元素的良好的粘附和阻擋性能，一直需要氧，這是因為，a-Si涂層本身在表面僅具有純Si。處理該問題的嘗試是耗費巨大的，這是因為，例如，首先必須在原地進行a-Si晶體管的表面氧化。此外，該方法隱含著這樣的危險，即得到的是絕緣的邊界層，該邊界層妨礙了與Cu電極的預期的電阻接觸。對于a-Si涂層的另一問題在于波動的而且過低的電流強化。這首先對于OLED是個問題。
發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于，為改善的TFT晶體管/為連接有基于Cu的導體電路的改善的TFT結(jié)構(gòu)尋求一個涂層復合結(jié)構(gòu)。通過獨立權(quán)利要求所述的特征實現(xiàn)了本發(fā)明的目的。在從屬權(quán)利要求中給出了有利的實施方式。根據(jù)本發(fā)明的具有半導體材料和電極的TFT結(jié)構(gòu)的特征在于，該半導體材料是氧化半導體材料，而且，至少一個電極由基于Cu合金的電極材料構(gòu)成。優(yōu)選至少源電極和漏電極由銅合金構(gòu)成。特別是基于Cu的電極的至少一個合金元素可以在TFT結(jié)構(gòu)的電極和氧化半導體材料之間的界面上形成一個氧化中間層。TFT結(jié)構(gòu)可以形成為具有底柵或頂柵的結(jié)構(gòu)。優(yōu)勢在于，氧化半導體材料基于由氧化銦、氧化鋅、氧化銅構(gòu)成的氧化物組群中至少一種而構(gòu)成，或者基于混氧化物而構(gòu)成，該混氧化物基于由銦、鋅、銅構(gòu)成的金屬組群中至少一種而構(gòu)成。特別可以采用In-Ga-Zn-氧化物，Cu-Cr-氧化物或者Cu-Al-氧化物。在TFT結(jié)構(gòu)中適宜的是，Cu合金的至少一種合金元素具有比銅更高的氧親和性。另外，有利的是，Cu合金的至少一種合金元素比TFT結(jié)構(gòu)的氧化半導體材料的至少一種化學元素具有更高的氧親和性。根據(jù)本發(fā)明的TFT結(jié)構(gòu)特別可以如此形成，即，使Cu合金以0. 1-10原子％的濃度含有Mg、Mn、Ga、Li、Mo、W中的至少一種元素。作為另外的電極材料，優(yōu)選可以采用純度為至少99. 9%的Cu涂層，其中，Cu合金作為中間層在純Cu涂層之上或之下進行涂覆，而且其中，中間層要薄于Cu涂層。另外，本發(fā)明特征在于疊層結(jié)構(gòu)，其包括氧化半導體以及用于電極的具有合金元素的Cu合金，該合金元素具有比銅更高的氧親和性并且優(yōu)選具有比銅更高的自身擴散系數(shù)。因此，TFT結(jié)構(gòu)基于氧化半導體而構(gòu)成，氧化半導體與基于Cu的電極相接觸(首先是用于源/漏觸點)，其中，電極由銅合金構(gòu)成，在銅基質(zhì)中的合金添加物具有比銅更高的氧親和性并具有比銅更高的自身擴散系數(shù)，而且該合金與氧化晶體管的氧一起形成良好粘附的導電的中間層，該中間層在必要時還滿足阻擋功能。諸如In-Ga-Zn-氧化物的氧化半導體提供了對于a-Si的有趣的替代方案，這是因為它們都是不定形地生長。由此得到了十分均質(zhì)的可浸蝕性、令人驚訝的良好的電子運動能力和均勻的電流強化。 作為氧化半導體可以考慮-基于銦(In)的氧化半導體-基于鋅的氧化半導體-具有其它氧化添加物的基于In-Zn-氧化物的氧化半導體-基于In-Ga-Zn-氧化物的半導體-基于Cu-Cr-氧化物或Cu-Al-氧化物的半導體以及作為電極材料，以0. 1-10原子％的濃度范圍具有至少一種合金元素的銅合金，比起氧化半導體表面的氧原子，該至少一種合金元素具有更高的對氧的親和性，從而合金元素在表面發(fā)生反應，并且由此形成良好粘附的、導電的涂層。特別是-Cu: Mo-Cu: W-Cu: Mn-Cu: Mg-Cu: Ga-Cu: Li在此，氧化TFT晶體管既可以作為具有底柵(英文^bottom gate”)的晶體管又可以作為具有頂柵(英文“top gate”)的晶體管來形成。
具體實施例方式實施例首先，在玻璃基質(zhì)上使由Cu:Mn I原子％構(gòu)成的電極通過噴鍍進行析出和結(jié)構(gòu)化。接著，在它上面通過CVD涂覆一層由Si3N4構(gòu)成的柵氧化物(Gate-Oxid)。下面,作為半導體析出一層由In-Ga-Zn-氧化物構(gòu)成的涂層，其中，所述金屬元素選擇50 37 13原子％的原子比率。該接觸通過再次由Cu:Mn I原子％構(gòu)成的源/漏電極來實現(xiàn)。這樣制成的疊層結(jié)構(gòu)用Si3N4涂層經(jīng)CVD進行鈍化。在CVD步驟中，將溫度設(shè)置在300-450°C的范圍。由此制造的疊層結(jié)構(gòu)具有至少10cm2/V*s的較高的電子運動能力。銅電極經(jīng)受住用于無脫落的粘附的膠帶測試(DIN EN ISO 2409)，具有與源/漏區(qū)域的良好電阻接觸，并 且在溫度處理之后，具有< 3. 5 ii 0hm*cm的特定電阻。
權(quán)利要求
1.ー種具有半導體材料和電極的TFT結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述半導體材料是氧化半導體材料，并且，至少ー個電極由基于銅合金的電極材料構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的TFT結(jié)構(gòu)，其特征在于，至少源電極和漏電極由銅合金構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的TFT結(jié)構(gòu)，其特征在于，基于銅的電極的至少ー種合金元素在TFT結(jié)構(gòu)的電極和氧化半導體材料之間的界面上形成一個氧化中間層。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3的任意一項所述的TFT結(jié)構(gòu)，其特征在干，形成為具有底柵或頂柵的結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求的任意一項所述的TFT結(jié)構(gòu)，其特征在于，氧化半導體材料基于由氧化銦、氧化鋅、氧化銅構(gòu)成的氧化物組群中至少ー種而構(gòu)成，或者基于混氧化物而構(gòu)成，該混氧化物基于由銦、鋅、銅構(gòu)成的金屬組群中至少ー種而構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的TFT結(jié)構(gòu),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.根據(jù)前述權(quán)利要求的任意一項所述的TFT結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述銅合金的至少ー種合金元素具有比銅更高的氧親和性。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求的任意一項所述的TFT結(jié)構(gòu)，其特征在于，銅合金的至少ー種合金元素具有比TFT結(jié)構(gòu)的氧化半導體材料的至少ー種化學元素更高的氧親和性。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求的任意一項所述的TFT結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述銅合金以O(shè).1-10原子％的濃度包括Mg、Mn、Ga、Li、Mo、W中的至少ー種元素。
10.根據(jù)權(quán)利要求7至9的任意一項所述的TFT結(jié)構(gòu)，其特征在于，作為另外的電極材料采用純度為至少99. 9%的銅涂層，其中，將銅合金作為中間層涂覆在純銅涂層之上和/或之下，而且其中，所述中間層要薄于所述銅涂層。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種TFT結(jié)構(gòu)，其中，采用連接有基于銅合金的電極材料的氧化半導體。
文檔編號H01L29/786GK102696111SQ201080037758
公開日2012年9月26日 申請日期2010年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月26日
發(fā)明者扎比內(nèi)·施奈德-貝茨, 馬丁·施洛特 申請人:賀利氏材料工藝有限及兩合公司