CN108172611A - 薄膜晶体管及其制作方法、阵列基板、金属膜的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种薄膜晶体管的制作方法，其包括：在基板上形成栅极、覆盖所述栅极的栅极绝缘层以及位于所述栅极绝缘层上的有源层；在混合有氮气或者氧气的氩气环境中利用溅射镀膜的方式在所述有源层和所述栅极绝缘层上形成阻挡金属层；在所述阻挡金属层上形成铜膜层；对所述铜膜层和所述阻挡金属层进行图案化处理，以形成分别与所述有源层接触的源极和漏极。本发明在混合有氮气或者氧气的氩气环境中利用溅射镀膜的方式制作阻挡金属层，可以提高阻挡金属层的致密性，从而能够更好的阻挡制作铜膜层时铜离子的扩散，从而提升薄膜晶体管器件特性。
Description
技术领域
本发明属于半导体器件制作技术领域，具体地讲，涉及一种薄膜晶体管及其制作方法、阵列基板、金属膜的制作方法。
背景技术
随着平板显示技术的发展，人们对显示面板大尺寸、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，采用铜取代铝作为导电金属材料，可以提高显示面板大的分辨率及响应速度，同时闪烁(flicker)和线负载都能大大降低。
在现阶段的显示面板的铜(Cu)制程中，通常用钼(Mo)或钼钛合金(MoTi)等做为阻挡层，但当阻挡层厚度较薄时，阻挡Cu的扩散效果不理想，会有部分Cu离子扩散到有源层，从而影响到器件的特性。Cu离子沿着阻挡层的晶界空隙进行扩散，并逐渐扩散至有源层，一般通过增加阻挡层的膜厚来解决Cu扩散的问题，但是这样会导致器件的整体厚度增加。
在用溅射镀膜(sputter)方法沉积钼(Mo)或钼钛合金(MoTi)层时，一般用氩气(Ar)做为工作气体，Ar为惰性气体，不易与Mo或MoTi形成分子键；Mo、Ti本身的原子半径较大，形成的晶粒也较大，其晶界空隙也比较大，从而影响膜层的致密性，导致对上层的Cu离子扩散的阻挡效果不佳。
发明内容
为了解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种能够提高阻挡金属层致密性的薄膜晶体管及其制作方法、阵列基板、金属膜的制作方法。
根据本发明的一方面，提供了一种薄膜晶体管的制作方法，其包括：在基板上形成栅极、覆盖所述栅极的栅极绝缘层以及位于所述栅极绝缘层上的有源层；在混合有氮气或者氧气的氩气环境中利用溅射镀膜的方式在所述有源层和所述栅极绝缘层上形成阻挡金属层；在所述阻挡金属层上形成铜膜层；对所述铜膜层和所述阻挡金属层进行图案化处理，以形成分别与所述有源层接触的源极和漏极。
进一步地，所述氮气或所述氧气与所述氩气的体积比为0.05:1～0.3:1。
进一步地，所述氮气或所述氧气与所述氩气的体积比为0.1:1。
进一步地，所述阻挡金属层的制作材料包括钼、钛、钼钛合金和钼铌合金中的一种。
进一步地，对所述铜膜层和所述阻挡金属层进行图案化处理的方法包括：在所述铜膜层上形成光阻层；将位于所述有源层上方的部分所述光阻层去除，以暴露部分所述铜膜层；将所述铜膜层的被暴露的部分及位于所述铜膜层的被暴露的部分下方的所述阻挡金属层去除，以形成彼此间隔的源极和漏极。
根据本发明的另一方面，还提供了一种由上述的制作方法制作而成的薄膜晶体管。
根据本发明的又一方面，又提供了一种阵列基板，其包括：上述的薄膜晶体管；钝化层，设置于所述薄膜晶体管的源极、漏极和有源层上，所述钝化层中具有暴露所述漏极或所述源极的过孔；像素电极，设置于所述钝化层上，且通过所述过孔与暴露的所述漏极或所述源极接触。
根据本发明的又一方面，又提供了一种金属膜的制作方法，其包括：在混合有氮气或者氧气的氩气环境中利用溅射镀膜的方式在基板上镀制金属膜。
进一步地，所述氮气或所述氧气与所述氩气的体积比为0.05:1～0.3:1。
进一步地，所述金属膜的制作材料包括钼、钛、钼钛合金和钼铌合金中的一种。
本发明的有益效果：本发明在混合有氮气或者氧气的氩气环境中利用溅射镀膜的方式制作阻挡金属层，可以提高阻挡金属层的致密性，从而能够更好的阻挡制作铜膜层时铜离子的扩散，从而提升薄膜晶体管器件特性。
附图说明
通过结合附图进行的以下描述，本发明的实施例的上述和其它方面、特点和优点将变得更加清楚，附图中：
图1是根据本发明的实施例的薄膜晶体管的制程图；
图2A至图2C是根据本发明的实施例的对铜膜层和阻挡金属层进行图案化处理的制程图；
图3是根据本发明的实施例的阵列基板的结构示意图。
具体实施方式
以下，将参照附图来详细描述本发明的实施例。然而，可以以许多不同的形式来实施本发明，并且本发明不应该被解释为限制于这里阐述的具体实施例。相反，提供这些实施例是为了解释本发明的原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员能够理解本发明的各种实施例和适合于特定预期应用的各种修改。
在附图中，为了清楚起见，夸大了层和区域的厚度。相同的标号在说明书和附图中始终表示相同的元件。
本发明的实施例提供了一种金属膜的制作方法。该金属膜的制作方法能够提高金属膜的致密性。
具体地，在混合有氮气或者氧气的氩气环境中利用溅射镀膜的方式在基板上镀制金属膜。
例如，现有的在仅有氩气环境下利用溅射镀膜的方式在基板上镀制300埃的钼钛合金金属膜，经检测，膜层致密性为3.1g/cm3。而在本实施例中，在混合有氮气或者氧气的氩气环境(氮气或氧气与氩气的体积比为0.1:1)中利用溅射镀膜的方式在基板上镀制300埃的钼钛合金金属膜，经检测，膜层致密性为3.3g/cm3，提升幅度达到6.5％，从而采用本实施例的镀制方式镀制的钼钛合金金属膜的的致密性有明显的提升效果。
此外，针对钼膜、钛膜或者钼铌膜的镀制，采用本实施例的镀制方式也可以提升膜层的致密性。进一步地，氮气或氧气与氩气的体积比为也不限制在0.1:1，其范围可以在0.05:1～0.3:1。
以下将对采用本实施例的镀制方法的薄膜晶体管的制作方法进行详细描述。图1是根据本发明的实施例的薄膜晶体管的制程图。
根据本发明的实施例的薄膜晶体管包括步骤一至步骤四。
步骤一：参照图1中的(a)图，在基板100上形成栅极200、覆盖栅极200的栅极绝缘层300以及位于栅极绝缘层300上的有源层400。这里，有源层400与栅极200具有重叠区域。栅极200可以由钼铜合金(MoCu)或钼钛铜合金(MoTiCu)制成，栅极绝缘层300可以由SiNx或SiOx制成、有源层400可以由非晶硅(α-Si)制成，但本发明并不限制于此。
步骤二：参照图1中的(b)图，在混合有氮气或者氧气的氩气环境中利用溅射镀膜的方式在有源层400和栅极绝缘层300上形成阻挡金属层500。
这里，阻挡金属层500的制作材料为钼钛合金，但本发明并不限制于此，例如也可以是钼、钛或者钼铌合金等。此外，在本实施例中，氮气或氧气与氩气的体积比为0.05:1～0.3:1；优选地，氮气或氧气与氩气的体积比为0.1:1。由于在氩气中掺杂了氮气或者阳极，氮(或氧)和MoTi形成分子键，由于氮(或氧)本身的原子半径小于MoTi的原子半径，在和MoTi形成分子键的同时，也填补了MoTi的晶界空隙，从而提高MoTi膜层的致密性。同样的机理适用于钼、钛或者钼铌合金等。
步骤三：参照图1中的(c)图，在阻挡金属层500上形成铜膜层600。这里，可以采用溅射镀膜的方式在阻挡金属层500上形成铜膜层600。
步骤四：参照图1中的(d)图，对铜膜层600和阻挡金属层500进行图案化处理，以形成分别与有源层400接触的源极710和漏极720。也就是说，源极710和漏极720都是由阻挡金属层500和其上的铜膜层600构成。
图2A至图2C是根据本发明的实施例的对铜膜层和阻挡金属层进行图案化处理的制程图。
首先，参照图2A，在铜膜层600上形成光阻层PR。
接着，参照图2B，将位于有源层400上方的部分光阻层PR去除，以暴露部分铜膜层600。这里，可采用预定的光罩对光阻层PR进行曝光，并且在显影之后将位于有源层400上方的部分光阻层PR刻蚀去除。
最后，参照图2C，将铜膜层600的被暴露的部分及位于铜膜层600的被暴露的部分下方的阻挡金属层500去除，并将剩余的光阻层PR去除，以形成彼此间隔的源极710和漏极720。这里，可利用干法刻蚀的方式将铜膜层600的被暴露的部分及位于铜膜层600的被暴露的部分下方的阻挡金属层500刻蚀去除。
此外，本发明还提供了一种由上述的制作方法制作而成的薄膜晶体管。
图3是根据本发明的实施例的阵列基板的结构示意图。
参照图3，根据本发明的实施例的阵列基板包括由图1所示的制作方法制成的薄膜晶体管、钝化层800和像素电极900。
具体地，钝化层800设置于所述薄膜晶体管的源极710、漏极720和有源层400上。钝化层800中具有暴露漏极720的过孔810。这里，像素电极900设置于钝化层800上，并通过过孔810与暴露的漏极720接触。通常薄膜晶体管的源漏极可以互换使用，因此当像素电极900与源极710接触时，过孔810开在源极710上方。
综上所述，根据本发明的实施例，在混合有氮气或者氧气的氩气环境中利用溅射镀膜的方式制作阻挡金属层，可以提高阻挡金属层的致密性，从而能够更好的阻挡制作铜膜层时铜离子的扩散，从而提升薄膜晶体管器件特性。
虽然已经参照特定实施例示出并描述了本发明，但是本领域的技术人员将理解：在不脱离由权利要求及其等同物限定的本发明的精神和范围的情况下，可在此进行形式和细节上的各种变化。
Claims (10)
1.一种薄膜晶体管的制作方法，其特征在于，包括：
在基板上形成栅极、覆盖所述栅极的栅极绝缘层以及位于所述栅极绝缘层上的有源层；
在混合有氮气或者氧气的氩气环境中利用溅射镀膜的方式在所述有源层和所述栅极绝缘层上形成阻挡金属层；
在所述阻挡金属层上形成铜膜层；
对所述铜膜层和所述阻挡金属层进行图案化处理，以形成分别与所述有源层接触的源极和漏极。
2.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述氮气或所述氧气与所述氩气的体积比为0.05:1～0.3:1。
3.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述氮气或所述氧气与所述氩气的体积比为0.1:1。
4.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述阻挡金属层的制作材料包括钼、钛、钼钛合金和钼铌合金中的一种。
5.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，对所述铜膜层和所述阻挡金属层进行图案化处理的方法包括：
在所述铜膜层上形成光阻层；
将位于所述有源层上方的部分所述光阻层去除，以暴露部分所述铜膜层；
将所述铜膜层的被暴露的部分及位于所述铜膜层的被暴露的部分下方的所述阻挡金属层去除，以形成彼此间隔的源极和漏极。
6.一种由权利要求1至5任一项所述的制作方法制作的薄膜晶体管。
7.一种阵列基板，其特征在于，包括：
权利要求6所述的薄膜晶体管；
钝化层，设置于所述薄膜晶体管的源极、漏极和有源层上，所述钝化层中具有暴露所述漏极或所述源极的过孔；
像素电极，设置于所述钝化层上，且通过所述过孔与暴露的所述漏极或所述源极接触。
8.一种金属膜的制作方法，其特征在于，包括：在混合有氮气或者氧气的氩气环境中利用溅射镀膜的方式在基板上镀制金属膜。
9.根据权利要求8所述的制作方法，其特征在于，所述氮气或所述氧气与所述氩气的体积比为0.05:1～0.3:1。
10.根据权利要求8所述的制作方法，其特征在于，所述金属膜的制作材料包括钼、钛、钼钛合金和钼铌合金中的一种。
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| CN102629609A (zh) * | 2011-07-22 | 2012-08-08 | 京东方科技集团股份有限公司 | 阵列基板及其制作方法、液晶面板、显示装置 |
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