TW200529708A - Hillock-free aluminum metal layer and method of forming the same - Google Patents

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200529708 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種鋁金屬層，且特別是有關於一種不具 小凸起之鋁金屬層（Hillock-Free Aluminum Layer )及其製造方 法。 【先前技術】 在半導體製程中，一般係選用鉬（Molybdenum ’ Mo)、钽 (Tantalum，Ta)、鉻（Chromium,Cr)、鎢（Tungsten,W)等金屬或 合金做為金屬層之材料，然而，價格昂貴的鉬或鉻等金屬會使 整個製程成本居高不下。地球上含量最豐富的金屬礦-鋁，不但 各易取得，且價格便宜，一般多應用於金屬製程中，然而，若 應用鋁材料於金屬製程中，在後續的高溫製程之後，會有表面 小凸起或鋁尖凸（Hillock)的問題。 選用鋁的優點是：鋁具有低電阻係數，且與基板 (Substrate)間有良好的附著性（Adhesion)，在蝕刻製程中亦表 現出較佳的|虫刻特性（Etching Characteristics)。然而，使用熔 點（Melting Point)較一般金屬低的鋁作為金屬，仍有其缺點。 請參照第1A圖，其繪示金屬沉積於玻璃基板之示意圖。先在 較低的溫度下（約150°C)將金屬沉積在玻璃基板102上，因此 破螭基板102上有晶粒（Grain)104，晶粒104和晶粒104之間 則有晶界（Grain Boundary)106形成。當然，實際上的晶粒並 不會如第1A圖一樣方正，在此係為了方便說明，而以整齊的 方形晶粒表示。接著，將金屬層作退火（Anneal)處理，隨著溫 度的升高，金屬層與基材都會因為受熱而膨脹，但兩者之間的 熱膨脹係數（Thermal Expansion Coefficients)並不相同，如此 會使得金屬層與基材之間產生相當大的不協調（Mismatch)，由 200529708 於金屬層與基材熱膨脹係數間差異的存在，會在兩者的介面處 產生一個壓縮應力作用於金屬層，而金屬層為將此應力釋放而 產生表面小凸起或尖凸（Hillock)，來消除金屬層與基材介面間 的不協調。 使用鋁作為金屬層時，會有小凸起的問題產生。請參照第 1B圖，其繪示退火後的鋁於玻璃基板之示意圖。退火過程的高 溫，使銘晶粒104和玻璃基板1〇2均產生熱膨脹（Thermal Expansion) ’由於|呂係附著在玻璃基板iQ2上，但銘的熱膨脹 係數大於玻璃的熱膨脹係數，使銘晶粒1 〇4受到極大的壓應力 (Compressive Stress)，為使此壓應力舒緩，銘原子會沿著晶 界106擴散，進而累積成長，而在其上方形成小凸起或鋁尖凸 (Hillock)11〇。這種在金屬層上形成的小凸起或鋁尖凸11〇,會 造成元件表面粗糙而造成漏電、短路或影響場效應（Fje|d Effect) 等情形。 一般有兩種常見的傳統做法，以解決小凸起或鋁尖凸的問 題，方法如下：第一種傳統的解決方法，是在鋁中加入少許熔 點更南的其他元素，如鈦（Nd)、欽（Ti)、锆（Zr)、鈕（Ta)、矽（Si)、 或銅（Cu)。由於非鋁元素無法和鋁互溶，因此當晶粒成長時， 非鋁元素會轉移至晶界，而在晶界中聚集成一小顆粒，這些小 顆粒會堵住晶界之通道，使鋁沿著晶界成長時，無法通過小顆 粒而突出於晶粒上方，進而抑制小凸起之形成。其中，又以 Kobelco公司提出的鋁鈥（A1_Nd)合金最為知名而被廣泛應用。 然而，歛（Nd)為稀有金屬，成本昂貴，且因摻雜Nd，需使用較 慢的濺鍍速率（Sputtering Rate)以防止喷濺（Splash)之產生；更 重要的是，鈦具有高電阻值，使鋁鈦合金的總電阻值高於鋁甚 夕，絲合上述，利用此法將使得成本增加且使得電阻值提高。 第二種方法係在鋁上方覆蓋一層高熔點的金屬層，以阻止 200529708 小凸起之成長。此做法係在玻璃基板之鋁晶粒上方，先錢上一 層溶點較高之金屬層，再進行退火。由於此金屬層像蓋子一 樣，可蓋住晶界上方之出口，因此可阻擋鋁在晶界上方形成小 凸起。其中常用之金屬層為絡（Chromium，Cr)、鉬 (Molybdenum，Mo)、鈕（Tantalum，Ta)、鎢（Tungsten，W)等。 如此，雖然維持鋁之低電阻係數、與基板間有良好的附著性、及 在餘刻製程中亦表現出較佳的蝕刻特性優點，但須提供另一非 鋁金屬層製程，則增加成本。 本發明提供另一方法，只使用一鋁金屬層，將使其製作成 本較上述二種方法低廉，並可抑制小凸起，提供不具小凸起之 銘金屬層（Hillock-Free Aluminum Layer )及其製造方法，同 時’利用銘本身具有低電阻係數、與基板間有良好的附著性、 及在兹刻製程中亦表現出較佳的蝕刻特性之優點。 根據上述，如何在一般半導體製程或在液晶顯示器之鋁金 屬製程中，應用鋁以降低成本，但又可防制小凸起或鋁尖凸 (Hillock)的產生，係為業界一重要研究目標。 【發明内容】 有鑑於此，本發明的目的就是在提供一種不具小凸起之鋁 金屬層及其製造方法，利用熱膨脹係數介於基板和銘之間的緩 衝鋁層（Barrier Aluminum Layer)作為緩衝（Buffering)，以抑制 不平坦之小凸起或鋁尖凸（Hi||0Ck)的產生。不但使元件具良好 的電傳導性質，更使製造成本大幅降低。 根據本發明的目的，提出一種不具小凸起之鋁金屬層，係 於一基板上形成至少兩層的鋁層，此鋁金屬層包括··一緩衝鋁 層（Barrier Aluminum Layer)，形成於基板上；及一鋁層，形 200529708 成於緩衝鋁層之上方；其中，緩衝鋁層的組成可為氮化鋁 (Aluminum Nitride，AINx)、氧化铭(Aluminum Oxide » ΑΙΟχ) 或含氮氧化紹（Aluminum 〇xide_Nitride，AlOxNy)，或是以上 三者相互搭配之多層式複合金屬層等，而且缓衝鋁層的熱膨脹 係數（Thermal Expansion Coefficient)係小於紹層的熱膨脹係 數且大於基板的熱膨脹係數。其中，鋁層之厚度於1000 A 〜4500 A之間，且緩衝鋁層與鋁層之厚度比範圍約於1:6〜1:1 之間。 另外，為得到低電阻率（Resistivity)且可兼顧後續製程如 蝕刻後的元件具有良好的剖面（Profile)，緩衝鋁層之厚度係較 佳地小於鋁層之厚度；其中，鋁層之厚度於1000 A〜4500 A 之間，且緩衝鋁層與鋁層之厚度比範圍約於1:6〜1:2之間。 為讓本發明之上述目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下 文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下： 【實施方式】 本發明之技術特點在於，在基板上先形成一緩衝鋁層’然 後在緩衝鋁層上方再形成一鋁層。緩衝鋁層的熱膨脹係數 (Thermal Expansion Coefficient)係小於銘層的熱膨脹係數且 大於基板的熱膨脹係數，以抑制小凸起（Hmock)之產生。 請參照第2圖，其繪示依照本發明一較佳實施例之可抑制 小凸起之鋁層的示意圖。以玻璃基板202為例，其上方先形成 一緩衝鋁層204，例如是氮化鋁（Aluminum Nitride，AINx)、氧 化紹(Aluminum Oxide，ΑΙΟχ)或含氮氧化紹（Aluminum Oxide-Nitride，AlOxNy)，或是以上三者相互搭配之多層式複 合金屬層等，然後再形成一鋁層206於緩衝鋁層204的上方。 200529708 其中，夾在玻璃基板202和鋁層206中間的緩衝鋁層204，其 熱膨脹係數亦在兩者之間，因此，在後續高溫製程中可抑制小 凸起之形成。表一為退火前，鋁、氮化鋁、氧化鋁、含氮氧化 鋁及三家廠商所提供的不同玻璃基板之熱膨脹係數和電阻率 (Resistivity)。 表一

Corning (玻璃基板） NHT (玻璃基板） Asahi (玻璃基板） 鋁 (AI) 氮化紹 (AIN) 氧化鋁 (Al2〇3) 含氮氧化鋁 (AlOxNy) 型號 1737 E2000 NA35 NA25 NA30 AN100 熱膨脹係數 (X10'7/°C) 37.8 32 37 26 32 38 231 45 81 45 〜81 電阻率(Qcm) NA NA NA NA NA NA 2.65x10'6 5.6χ1〇13 2χ1〇13 2χ1〇13 〜5.6χ1013

於進行退火時，由於玻璃基板202與紹層2〇6的熱膨脹係 數差異過大，導致小凸起在鋁層206表面形成，若於玻璃基板 202與紹層206間加一緩衝銘層204，由於緩衝鋁層2〇4的熱 膨脹係數介於玻璃基板202與鋁層206之間，以此配置可減緩 玻璃基板202與鋁層206間的應力，使得最靠近破璃基板的緩 衝鋁層204具有類似緩衝（Buffering)的作用，因此，在退火後， 可抑制小凸起在鋁層206表面形成。同時，為得到低電阻率 (Resistivity)且可兼顧後續製程如蝕刻後的元件具有良好的剖 面（Profile)，其緩衝鋁層204之厚度係較佳地小於銘層2〇6之 厚度。 曰 以下則針對本發明之鋁金屬層結構，做一系列實驗，於一紹把 11 200529708 材之真空搶（Vacuum Chamber)通入氬氣（Ar)濺鍵（Sputtering) 可得到一 I呂層，至於緩衝is層則以氬氣及氮氣（N2)通入滅鍍可 得到一氮化鋁層（AINx)，以氬氣及氧氣（〇2)通入濺鍍可得到一 氧化鋁層（ΑΙΟχ)，以氬氣、氮氣及氧氣通入濺鍍可得到一含氮 氧化鋁層（AlOxNy)，並經過退火溫度（Annealing Temperature)340°C，退火時間（Annealing Time)30 分鐘後， 以掃描式電子顯微鏡（Scanning Electron Microscope)觀察鋁 層上方是否有小凸起形成以及其剖面結構（Profile)。本發明部 分實驗結果如表二所示。

實驗 緩衝鋁 層 膜厚（Α) 鋁層 膜厚（Α) 緩衝鋁層與 鋁層之膜厚 比 退火後是否 產生 小凸起 剖面結構 (Profile) 一 0 2000 0 是 - 200 2000 1:10 是 不佳 三 300 2000 1:6.7 是 不佳 四 400 2000 1:5 無 良好 五 500 2000 1:4 無 良好 六 600 2000 1:3.3 無 良好 七 1000 2000 1:2 無 良好 八 1500 2000 1:1.3 無 不佳 九 2000 2000 1:1 無 不佳 十 250 1800 1:7.2 是 不佳 Η— 300 1800 1:6 無 良好 十二 900 1800 1:2 無 良好 十三 1800 1800 1:1 無 不佳 12 200529708 十四 300 2500 1:8.3 是 不佳 十五 400 2500 1:6.3 無 良好 十六 600 2500 1:4.2 無 良好 十七 700 2500 1:3.6 無 良好 十八 1250 2500 1:2 無 良好 十九 2500 2500 1:1 無 不佳 二十 600 4500 1:7.5 是 不佳 二十一 750 4500 1:6 無 良好 二十二 1500 4500 1:3 無 良好 二十三 2250 4500 1:2 無 良好 二十四 4500 4500 1:1 無 不佳

實驗一（對照組） 以成膜壓力0.3 Pa，濺鑛（sputtering)單層鋁於玻璃基板 上，其膜厚約為2000 A。經過退火溫度340°C，退火時間30 分鐘後’以掃描式電子顯微鏡（Scanning electron microscope，SEM)觀察鋁層上方是否有小凸起形成。 觀察結果顯示：在沒有其他中間物做緩衝的情形下，鋁層 在退火後會產生小凸起。 實驗二 在玻璃基板上，先以成膜壓力0.5Pa，沈積一緩衝鋁層， 本實驗分別針對氮化鋁層（AINx)、氧化鋁層（ΑΙΟχ)及含氮氧化 鋁層（AlOxNy)其膜厚約為200A。接著，以成膜壓力0.3Pa， 在緩衝鋁層上方沈積一鋁層，其膜厚約為2000 A。即此時緩衝 鋁層與鋁層之膜厚比為1:10，分別得到200 A氮化鋁層（AINx) 13 200529708 上沈積一 2000 A之鋁層、200 A氧化鋁層（ΑΙΟχ)上沈積一 2000 Α之鋁層及200 Α含氮氧化鋁層（AlOxNy)上沈積一 2000 Α之 鋁層，經過退火溫度340°C，退火時間30分鐘後，以掃描式 電子顯微鏡（Scanning electron microscope，SEM)觀察鋁層上 方是否有小凸起形成及其剖面結構（Profile)。 觀察結果顯示：上述之200 A氮化鋁層（AINx)上沈積一 2000 A 之鋁層、200 A氧化鋁層（ΑΙΟχ)上沈積一 2000 A之鋁層及200 A含氮氧化鋁層（AlOxNy)上沈積一 2000 A之鋁層，在200A之 緩衝鋁層做緩衝的情形下，緩衝鋁層與鋁層之膜厚比為1:10， 觀察鋁層在退火後會產生小凸起及其剖面結構，發現此膜厚比 尚無法完全緩和基板與鋁層之應力且其剖面結構（Profile)不佳 造成緩衝銘層過餘刻。 實驗三 如實驗二之方法，先在玻璃基板上沈積一緩衝鋁層，其膜 厚約為300 A。接著，在緩衝鋁層上方沈積一鋁層，其膜厚約 為2000 A，此時緩衝鋁層與鋁層之膜厚比為1:6.7。 在退火溫度340°C，回火時間30分鐘後，以掃描式電子 顯微鏡（SEM)觀察鋁層上方，觀察鋁層在退火後會產生小凸起 及其剖面結構，此膜厚比尚無法完全緩和基板與鋁層之應力且 其剖面結構（Profile)不佳造成緩衝鋁層過蝕 刻0 實驗四 如實驗二、三的方法，在實驗四中，係在玻璃基板上先沈 積膜厚約為400 A之一緩衝鋁層。接著，在緩衝鋁層上方沈積 14 200529708 膜厚約為2000 A之一鋁層，此時之緩衝鋁層與鋁層之膜厚比 為1:5。觀察結果顯示：上述之400 A氮化鋁層（AINx)上沈積 一 2000 A之鋁層、400 A氧化鋁層（ΑΙΟχ)上沈積一 2000 A之 I呂層及400 A含氮氧化鋁層（AlOxNy)上沈積一 2000 A之鋁 層’在400A之緩衝鋁層做緩衝的情形下，緩衝鋁層與鋁層之 膜厚比為1:5，觀察鋁層在退火後小凸起可完全被抑制而無法 產生，由此可知，此1:5之膜厚比可有效抑制基板與鋁層之應 力且可得到良好之剖面結構。 宜j驗五一在玻璃基板上先沈積膜厚約500 A之緩衝鋁 層’再沈積膜厚約為2000 A之銘層，緩衝紹層與紹層之膜厚 比為1 ·4 ’銘層在退火後小凸起可完全被抑制而無法產生。 复屋在玻璃基板上先沈積膜厚約600 Α之緩衝銘 層，再沈積膜厚約為2000 A之鋁層，緩衝鋁層與鋁層之膜厚 比為1:3.3，鋁層在退火後小凸起可完全被抑制而無法產生且 可得到良好之剖面結構。 在玻璃基板上先沈積膜厚約1〇〇〇 A之緩衝叙 層，再沈積膜厚約為2000 A之鋁層，緩衝鋁層與鋁層之膜厚 比為1:2，鋁層在退火後小凸起可完全被抑制而無法產生且可 得到良好之剖面結構。 宜在玻璃基板上先沈積膜厚約1500 a之緩衝鋁 層’再沈積膜厚約為2000 A之鋁層，緩衝鋁層與鋁層之膜厚 比為1:1.3，鋁層在退火後小凸起可完全被抑制而無法產生但 15 200529708 其剖面結構因造成鋁層之過蝕刻使得緩衝鋁層蝕刻不足留下 過長之緩衝鋁層。 實驗九一在玻璃基板上先沈積膜厚約2000 A之緩衝鋁 層，再沈積膜厚約為2000 A之鋁層緩衝鋁層與鋁層之膜厚比 為1:1，鋁層在退火後小凸起可完全被抑制而無法產生但其剖 面結構因造成鋁層之過蝕刻使得缓衝鋁層蝕刻不足留下過長 之緩衝鋁層。同樣的，在實驗四〜九中，亦以溫度340°C、時 間30分鐘進行退火，再以掃描式電子顯微鏡（SEM)觀察鋁層上 方，發現小凸起可完全被抑制而無法產生。 實驗十一同上述實驗二在玻璃基板上先沈積膜厚約250 A 之緩衝鋁層，再沈積膜厚約為1800 A之鋁層，其中，緩衝鋁 層與鋁層之膜厚比為1:7·2，亦以溫度34CTC、時間30分鐘進 行退火，再以掃描式電子顯微鏡（SEM)觀察鋁層上方，在退火 後會產生小凸起，此膜厚比尚無法完全緩和基板與鋁層之應力 且其剖面結構（Profile)不佳造成緩衝鋁層過蝕刻。 實驗十——在玻璃基板上先沈精膜厚約300 A之緩衝鋁 層，再沈積膜厚約為1800 A之鋁層，其中，緩衝鋁層與鋁層 之膜厚比為1:6，亦以溫度340°C、時間30分鐘進行退火，再 以掃描式電子顯微鏡（SEM)觀察鋁層上方，發現小凸起可完全 被抑制而無法產生，且可得到良好之剖面結構。。 實驗十二一在玻璃基板上先沈精膜厚約900 A之緩衝鋁 層，再沈積膜厚約為1800 A之鋁層，其中，緩衝鋁層與鋁層 16 200529708 之膜厚比為1:2，亦以溫度340°C、時間30分鐘進行退火，再 以掃描式電子顯微鏡（SEM)觀察鋁層上方，發現小凸起可完全 被抑制而無法產生，且可得到良好之剖面結構。 實驗十三一在玻璃基板上先沈積膜厚約1800 A之緩衝鋁 層，再沈積膜厚約為1800 A之鋁層，其中，緩衝鋁層與鋁層 之膜厚比為1:1，亦以溫度340°C、時間30分鐘進行退火，再 以掃描式電子顯微鏡（SEM)觀察鋁層上方，發現小凸起可完全 被抑制而無法產生，但其剖面結構因造成銘層之過#刻使得緩 衝銘層钱刻不足留下過長之緩衝銘層。 實驗十四一在玻璃基板上先沈積膜厚約300 A之緩衝紹 層，再沈積膜厚約為2500 A之鋁層，其中，緩衝鋁層與鋁層 之膜厚比為1:8.3，亦以溫度340°C、時間30分鐘進行退火， 再以掃描式電子顯微鏡（SEM)觀察鋁層上方，在退火後會產生 小凸起，此膜厚比尚無法完全緩和基板與鋁層之應力，且其剖 面結構（P rof iIe)不佳造成緩衝銘層過钱刻。 實驗十五一在玻璃基板上先沈積膜厚約400 A之緩衝鋁 層，再沈積膜厚約為2500 A之鋁層，其中，緩衝鋁層與鋁層 之膜厚比為1:6.3，亦以溫度340°C、時間30分鐘進行退火， 再以掃描式電子顯微鏡（SEM)觀察鋁層上方，發現小凸起可完 全被抑制而無法產生，且可得到良好之剖面結構。 實驗十六一在玻璃基板上先沈積膜厚約600 A之緩衝鋁 層，再沈積膜厚約為2500 A之鋁層，其中，緩衝鋁層與鋁層 17 200529708 之膜厚比為1:4·2，亦以溫度340°C、時間30分鐘進行退火， 再以掃描式電子顯微鏡（SEM)觀察鋁層上方，發現小凸起可完 全被抑制而無法產生，且可得到良好之剖面結構。 在玻璃基板上先沈積膜厚約700 A之緩衝銘 層，再沈積膜厚約為2500 A之鋁層，其中，缓衝鋁層與鋁層 之膜厚比為1:3.6，亦以溫度34〇〇c、時間30分鐘進行退火， 再以掃描式電子顯微鏡（SEM)觀察鋁層上方，發現小凸起可完 全被抑制而無法產生，且可得到良好之剖面結構。 « 宜验一在玻璃基板上先沈積膜厚約1250 A之緩衝銘 層再’尤積膜厚約為2500 A之鋁層，其中，緩衝鋁層與鋁層 之膜厚比為1:2，亦以溫度340〇c、時間3〇分鐘進行退火，再 - 以掃描式電子顯微鏡（SEM)觀察鋁層上方，發現小凸起可完全 被抑制而無法產生，且可得到良好之剖面結構。 J1:驗十九-一在玻璃基板上先沈積膜厚約2500 A之緩衝鋁 層，再沈積膜厚約為25〇〇 A之銘層，其中，緩衝銘層與料 φ 之膜厚比為1:1，亦以溫度34(rc、時間3G分鐘進行退火 以掃描式電子顯微鏡（SEM)觀察銘層上方，發現小凸起可完全 被抑制而無法產生，但其剖面結構因造成銘層之祕刻使= 衝鋁層蝕刻不足留下過長之緩衝鋁層。 600 A之緩衝鋁 緩衝鋁層與鋁層 分鐘進行退火， 复驗=+ —在玻璃基板上先沈積膜厚約 層，再沈積膜厚約為4500 Α之鋁層，其中， 之膜厚比為1:7.5，亦以溫度340°C、時間3〇 18 200529708 再以掃描式電子顯微鏡（SEM)觀察鋁層上方，在退火後會產生 小凸起，此膜厚比尚無法完全緩和基板與鋁層之應力，且其剖 面結構（Profile)不佳造成緩衝鋁層過蝕刻。 實驗二十——在玻璃基板上先沈積膜厚約750 A之緩衝鋁 層，再沈積膜厚約為4500 A之鋁層，其中，緩衝鋁層與鋁層 之膜厚比為1:6，亦以溫度340°C、時間30分鐘進行退火，再 以掃描式電子顯微鏡（SEM)觀察鋁層上方，發現小凸起可完全 被抑制而無法產生，且可得到良好之剖面結構。 實驗二十二一在玻璃基板上先沈積膜厚約1500 A之緩衝 鋁層，再沈積膜厚約為4500 A之鋁層，其中，緩衝鋁層與鋁 層之膜厚比為1:3，亦以溫度340QC、時間30分鐘進行退火， 再以掃描式電子顯微鏡（SEM)觀察鋁層上方，發現小凸起可完 全被抑制而無法產生，且可得到良好之剖面結構。 實驗二十三一在玻璃基板上先沈積膜厚約2250 A之缓衝 鋁層，再沈積膜厚約為4500 A之鋁層，其中，緩衝鋁層與鋁 層之膜厚比為1:2，亦以溫度340°C、時間30分鐘進行退火， 再以掃描式電子顯微鏡（SEM)觀察鋁層上方，發現小凸起可完 全被抑制而無法產生，且可得到良好之剖面結構。 實驗二十四一在玻璃基板上先沈積膜厚約4500 A之緩衝 鋁層，再沈積膜厚約為4500 A之鋁層，其中，緩衝鋁層與鋁 層之膜厚比為1:1，亦以溫度340°C、時間30分鐘進行退火， 再以掃描式電子顯微鏡（SEM)觀察鋁層上方，發現小凸起可完 200529708 全被抑制而無法產生，但其剖面結構因造成鋁層之過蝕刻使得 緩衝鋁層蝕刻不足留下過長之緩衝鋁層。 綜合上述實驗可知，欲形成不具小凸起之紹金屬層此紹 金屬層係包括：-緩衝紹層，形成於基板上及一紹層形成於緩 衝鋁層之上方；其中，鋁層之厚度於1〇〇〇A〜45〇〇 A之間， ^該緩衝鋁層可有效抑制基板與鋁層因熱膨脹係數差異過大 造成之應力，而且該緩衝鋁層的組成可為氮化鋁（Α|Νχ)、氧化 鋁（ΑΙΟχ)或含氮氧化鋁（A|〇xNy)，而且緩衝鋁層盥鋁層之 比範圍約於1:6〜1:1之間。 又 ^ 另外，由表二之一系列實驗可知··欲得到良好的剖面 (Profile)，緩衝鋁層之厚度係較佳地小於鋁層之厚度；其中， 鋁層之厚度於1000 A〜4500 A之間，且緩衝鋁層與鋁層之厚 - 度比範圍約於1:6〜1:2之間。 雖然，在上述貫施例中係以一層鋁層為例做說明，但本發 =並不以此為限，也可以是二、三、四、五層或更多層銘層， 只要在玻璃基板和鋁層之間以一緩衝鋁層緩衝，即可達到抑制 凸起之效果。甚至在貫際應用時，本發明之紹層處亦可依需 鲁 要而添加其他元素。而且關於緩衝鋁層亦可以複合層之方式行 之，例如因不同的氮含量所形成之第—氮化、第二氮化紹、 第三氮化料，同樣的因不同的氧含量所形成之第一氧化銘、 第氧化紹、第二氧化紹等；另外因不同的氧、氣含量所形成 之第-含氮氧化紹、第二含氮氧化結、第三含氮氧化銘等；同 ^亦可由氮化紹與氧化銘、氮化銘與含氮氧化紹、氧化銘與含 氮氧化鋁、氮化鋁與氧化鋁與含氮氧化鋁等，以上三者相互搭 配之多層式複合緩衝鋁層。 20 200529708 本發明上述實施例所揭露之不具小凸起之鋁金屬層，其優 點是.成本較傳統使用顧或絡等材料要大幅降低’製程簡易’ 且可有效抑制小凸起的產生，因此，不會造成後續沉積他層的 不平坦，使元件的電子特性更穩定。 本發明之不具鋁尖凸之金屬層，可應用於一電子元件，以 作為一導電圖案如電極、導線等。以下則以一薄膜電晶體（Thin film transistor)為例，說明應用本發明形成其金屬閘極。第3圖 繪示一薄膜電晶體之底閘極（bottom gate)之剖面示意圖。首 先，提供一基板300，且於基板300上方沉積一閘極層，並利用 微影與蝕刻技術圖案化閘極層，以形成一閘極310。其中，閘極層 的沈積方法如前述之方法，先沉積一緩衝鋁層，然後，在緩衝鋁 層上方沉積一鋁層。其中，緩衝鋁層與鋁層之厚度比範圍約於 1:6〜1:2之間，經過蝕刻製程後，可得到良好剖面結構。接著， 在鋁層上方沉積一金屬鉬（Mo)層或氮化鉬（MoN)層，膜厚範圍 約在300A〜1200 A之間。 接著，於閘極310上方形成一閘極絕緣層320。然後，利用 沈積、微影和蝕刻製程，形成一非晶矽層330與一歐姆接觸層 (Ohmic Contact layer)340 於閘極絕緣層 320 之上。 接著，形成一汲極360與一源極365。形成方法是先將一金 屬層’如鉻、鋁等金屬，沉積於整個基板3〇〇之上，並利用微影 與餘刻製程，對金屬層進行圖案化的步驟，則於閘極上方的金屬 層中，形成一暴露非晶矽層330的開口，此時，一汲極360與一 源極365亦形成。其中汲極360及源極365係以一通道隔開。 然後，沉積一保護層370於整個基板300之上，並藉由微 影與蝕刻步驟，形成一開口於保護層37〇中，以暴露汲極36〇。 21 200529708 最後，一透明電極層380覆蓋於保護層370之上，並填滿暴露 至汲極360的開口，同樣的，再利用微影與蝕刻製程，圖案化 透明電極層380。 ’、 當然，電子元件的種類十分多樣，而薄膜電晶體亦有許多 不同之製程’上述只是其中一實施例’因此應用本發明作為閘 極之方法並不以上述為限’甚至可將此法應用於汲極與源極金 屬層。而應用本發明所製成之電子元件，不但成本大幅降低， 亦可有效抑制小凸起或鋁尖凸的產生，其總阻值也較傳统完全 使用㈣合金要來得低，對元件的電子特性有正面助益。 、、’’丁、上所述，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定 鲁 本發明’任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍内，當可作各 種之更動與潤飾’因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定 者為準。 【圖式簡單說明】 第1A圖繪示金屬沉積於破續基板之示意圖； 第1B圖繪示退火後的料破璃基板之示意圖； 第2圖繪示依照本發明1佳實施例之<抑制小凸起之 鋁層的示意圖；及 第3圖繪示-薄膜電晶體之底面板之别面示意圖。 【圖式標號說明】 102、202、300:基板 104 :晶粒（Grain) 22 200529708 106 ： 晶界（Grain Boundary) 110 ： 小凸起或鋁尖凸（Hillock) 204 ： 緩衝铭層（Barrier Aluminum Layer) 206 ： 鋁層 310 ： 閘極 320 ： 閘極絕緣層 330 ： 非晶矽層 340 ： 歐姆接觸層 360 ： 汲極 365 ： 源極 370 ： 保護層 380 ： 透明電極層 23

Claims (1)

1. 200529708 拾、申請專利範圍： 1 _ 一種不具小凸起之鋁金屬層，係於一基板上形成至少兩 層的鋁層，該鋁金屬層包括： 一緩衝鋁層，形成於該基板上；及 一鋁層，形成於該緩衝鋁層之上方； 其中，該緩衝銘層的熱膨脹係數（Thermal Expansion Coefficient)係小於該鋁層的熱膨脹係數。 2. 如申請專利範圍第1項所述之鋁金屬層，其中該緩衝鋁 層至少包括一氮化鋁（AINx)、氧化鋁（ΑΙΟχ)或含氮氧化鋁 (AlOxNy)。 3. 如申請專利範圍第1項所述之鋁金屬層，其中該鋁層之 厚度於1000 A〜4500 A之間，且該緩衝鋁層與該鋁層之厚度 比範圍約於1:6〜1:1之間。 4· 一種電子元件，具有一導電圖案，其中該導電圖案至少 包括： 一緩衝銘層，形成於該基板上；及 一紹層’形成於該緩衝紹層之上方； 其中’該緩衝鋁層的熱膨脹係數（Therma丨Expansi〇n Coefficient)係小於該鋁層的熱膨脹係數。 5·如申請專利範圍第4項所述之電子元件，其中該導電圖 案為一電極圖形。 200529708 6·如申請專利範圍第4項所述之電子元件，其中該導電圖 案為一導線圖形。 7·如申請專利範圍第4項所述之電子元件，其中該緩衝無 層至少包括一氮化鋁（Α丨Νχ)、氧化鋁（Α|0χ)或含氮氧化鋁 (AlOxNy) 〇 8.如申請專利範圍第4項所述之電子元件，其中該鋁層之 厚度於1000 A〜4500 A之間，且該緩衝鋁層與該鋁層之厚度 比範圍約於1:6〜1:2之間。 9· 一種不具小凸起之鋁金屬層之製造方法，用以避免產生 不平坦之鋁尖凸（hillock)，其中，該金屬層係位於一基板上， 至少包括兩層之鋁層，該製造方法包括步驟： 形成一緩衝鋁層於該基板上；以及 形成一鋁層於該緩衝鋁層之上方； 其中該鋁層之厚度於1000 A〜4500 A之間，且該緩衝銘 層之厚度與該鋁層之厚度比範圍約於1:6〜1:1之間。 如申請專利範圍第9項所述之製造方法，其中該緩衝 紹層的熱膨脹係數（Thermal Expansion Coefficient)係小於該 紹層的熱膨脹係數，但大於該基板的熱膨脹係數。 11.如申請專利範圍第9項所述之製造方法，其中該緩衝 鋁層至少包括一氮化鋁（A|Nx)、氧化鋁（ΑΙΟχ)或含氮氧化銘 (AlOxNy) 〇 25 200529708 種薄膜電晶體（Thln fiIm transist〇r)元件一 板，一閘極層置於哕其舡 匕括一基 緣声…非日❹: ㈣極層上方依序沈積—間極絕 、'曰 曰曰夕層和-歐姆接觸層，而位於該 通道，且該通道兩侧各有-金制以作為-源極和-^有：； :=霜及極並覆蓋該歐姆接觸層與部分該基板，在該源極;: 该汲極並覆盍一保護層’其中’該閘極之特徵在於： 由一緩衝紹層與一铭層所組成，其中該紹層係形成於該緩 衝銘層上方，以抑制結尖凸之形成，且其中該㈣之厚度於 1000 A〜45GG A之間’且該緩衝㈣之厚度與㈣層之厚度比 範圍約於1:6〜1:2之間。

   13_如申請專利範圍第12項所述之薄膜電晶體元件，其 、 中違緩衝紹層的熱膨脹係數（Thermal EXpansj〇n c〇effjCjent) . 係小於该鋁層的熱膨脹係數，但大於該基板的熱膨脹係數。 14·如申請專利範圍第12項所述之薄膜電晶體元件，其 ^該緩衝鋁層至少包括一氮化鋁（A|Nx)、氧化鋁（ΑΙ〇χ)或含氮 _ 氧化鋁（AlOxNy)。 26