TW464880B - Method for fabricating metal interconnections and wiring board having the metal interconnections - Google Patents

Method for fabricating metal interconnections and wiring board having the metal interconnections Download PDF

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Description

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五、發明說明（1) 發明之背景說明 本心明係、與—種製造金屬佈線板的方法有關，此種佈線 板可用於右干種—平板狀顯示器上，諸如：液晶顯示器 ( = 1))，，電_漿顯示板（PDp)，電子彩色顯示器（ecd)，和電 場發光顯不斋(ELD) ’以及陶瓷基質印刷電路板，或其他 各種不同用途。 在一 LCD(液晶 料，例如液晶或 一電壓碑加在該 料製成的連接線 例如：在一活 都是以矩陣形式 間失有顯示材料 之每一個交又點 極。通常，些閘 銘（A1)或鉬（M〇) 蒸汽沉積，濺噴 電極。 \式平板狀顯示器中，通常使用的顯示材 電荷瓦斯’係裝設於二塊基質之間，並將 顯示材料上。在這種情況下，以電導性材 至少排列在其中一片基質上。 性矩陣驅動式LCD中，各閘極和各資料極 佈設在一基質（活性矩陣基質）上，亦即中 之一對基質中之一個基質上。在該等電極 處都有一薄膜電晶體（TFT)和一像素電 ，和資料極是以金屬材料諸如：钽（Ta)， 製成，並利用一種乾式沉積技術’諸如： ，或化學蒸汽沉積（CVD)等處理法澱積成 在试圖獲得面積大而4士播知f ^ τ 用的驅動頻率即會提古二而的平板式顯示器所使 值以及寄生電容提Ϊ而亦使該等金屬佈線區的電阻 遲之重大缺點。 阿。結果，就會發生驅動信號延 因此，為解決驅動信號遲 值較低的銅為相互連接材料藉^有，設法使用重阻 刊竹1合積電阻係數為1. 7微歐姆/
Λ 6 4 8 8 G 五、發明說明（2) 公分），替代鉛（容積電阻係數：2· 7微歐姆/公八 (容積電阻係數：13.1微歐姆/公分）或鉬（容積$ ’ α —鈕 5合8微歐姆/公分）等傳統使用的互連材料。該等金屬 '數. 線的製作方法’可參見下列⑴及⑺兩項所舉範連接 (1)在「TFT-LCD用低電阻銅質存取連接線」—人 U 989年「日本顯示器」年刊第498頁至5〇1頁）中* 2 種利用銅金屬做為閘極材料之TFT_LCD有關的 ^ — ，此-文獻，作者明確說明，_用难喷處理:果。 成形用以降低電阻值的一種銅金屬薄臈（低屬：積 膜），對背景玻璃基質的附著力甚差，必須在該層- ::膜和該背景玻璃基質之間以Μ法殿積—層金屬 膜，以加強其附著力。 ，、金屬缚 (』)日本專利Laid-0pen Publicati〇n _ 2、 :發表了-種形成銅金屬連接線…，該方法 二 ，鍍澱積技術’而未採用任何乾式澱積技術(例如 ;處理法）。在本發明中，為了解決銅薄m低電阻金屬薄 ，)與背景氧⑽)之附著性不良缺點，本發明揭示的 二採用一種以/仏/…疊層結構’在銅（Cu)金屬薄膜和 ^層之間以非電鍵澱積法夹放一層錄（Ni)金屬薄 不 景金屬膜)和-層金質薄膜（防錄金屬薄膜）。 “旁 惟，上述兩層夾層金屬連接線結構有下列一些缺點。 在先前技術範例⑴處理形成一層⑼薄膜和一 泌膜或類似金屬薄膜時’係利用一種乾式澱積技術 機噴處理法形成一Cu/Ta養層薄膜，形成銅金屬薄膜和形
第6頁 4 6 4 8 8 0 五、發明說明（3) 成鈕金屬薄膜分別需要採用乾式澱積處理法和蝕刻處理 法。因而使處理程序之次數增加，導致成本上昇之缺點。 在前述第（2 )個先前技術範例中，以電鍍澱積處理法形 成一 Cu/Au/Ni金屬疊層薄膜過程中，需要使用啡電鍍處理 法形成該鎳金屬薄膜，因為，如欲在一玻璃絕緣基質上或 一氧化物薄膜上時，通常係在該絕緣基質或該氧化薄膜上 黏著P d或類似觸媒之後再以非電鍍方法為之。但是，在一 觸媒劑集中地帶，亦即在一觸媒分佈不均勻的地帶，就會 導致鎳薄膜之不正常提高。因而可能會在所澱積之鎳金屬 薄膜的表面上出現若干微小的突出鎳金屬微小突出物。 圖4係一鎳金屬薄膜1 0 2之剖面略圖，該層薄膜係利用非 電鍍處理法，在一塗有P d觸媒劑的玻璃基質1 0 1上形成。 於圖4中可看到，在該一鎳金屬薄膜1 0 2上Pd觸媒劑集中的 部位，有一個呈現不正常圓柱狀昇起的突出物1 0 3。這種 突出物在非電鍍處理法中常會出現，其原因係因Pd觸媒劑 粒子大小或分散比例不同所致。 在正常電鍍處理技術中，電鍍效果即使須視電鍍池的溶 液成份，酸鹼值及溫度不同而各異，也使所形成的鎳金屬 薄膜的結晶性和分佈狀態各有差異。有時，所形成的鎳金 屬薄膜就會出現部分稀薄的狀態。此時，該N i金属薄膜中 就易於出現針孔現象。如果使用這種劣質N i金屬薄膜做為 底基，則疊加於該層Ni金屬薄膜上的Cu/Au薄膜，在前述 N i薄膜的針孔部位的相對部位上，更易發生局部薄膜浮 泡，亦即所謂之「腫脹」缺點現象。
O:\65\65241.ptd 第7頁 464880 五、發明說明（4) ' 因此’為避免N i薄膜此種針孔現象品質缺點對其上層 Cu/Au薄膜造成不利影響’上述先前技術範例（2 )就介紹了 一種方法’將各層薄膜的厚度設定為：Ni薄膜為〇 4微米 以上；Au薄膜為0. 1微米以上；Cu薄膜為〇. 8微米以上。結 果，所製成的Cu/Au/Ni金屬疊層薄膜式之互連接線之整體 厚度為不可避免的會在1.0微米以上。不過，上述先前技 術範例（2)係假定所製成之金屬互連接線專供液晶顯示 的週邊终端零件使用，因此 現象視為一嚴重問題。 但當前述金屬互連接線之 邊終端零件使用，而也是應 (知'描線路及信號線路），則 問題將會造成下列各種缺點 第一點，如果某一裝置結 膜上面形成其他金屬互連接 該等其他金屬互連接線或薄 金屬互連接線薄膜厚度之— 質及該等金屬互連接線之間 生該等其他金屬互連接線部 等現象。 第二點，如果該金屬互連 内之匯流線使用時，其缺點 絕基質和金屬互連接線部分 晶分子方向定位擾動的發生 ’並不將上述薄膜厚度增加之 用途並非專供液晶顯示器之週 用於§玄顯示器内部的匯流線路 上述金屬互連接線的薄膜厚度 » 構係在上述金屬互連接線或薄 線’即會發生一種缺點，亦即 膜無法完全覆蓋相當於該底層 個階級間隙，亦即在該絕緣基 的一個階級間隙，因此即易發 分之斷接或各薄膜間連接中斷 接線係當做液晶顯示板員示區 乃是，上述階級間隙（亦即該 之間的階級間隙寬度會提高液 可能性。
6 48 - Ο 五、發明說明（5) 因此’為提高金屬互連接線的應用範圍，最好儘可能將 Cu/Au/Ni金屬疊.層式金屬互連接線的薄膜厚度設定在报薄 的數值上，明確言之，最理想厚度數值為不超過〇_ 5微 米。故極須改善鎳薄膜之薄膜品質。 - 綜上所述，本發明目的之一乃係提供—種製造含有金屬 互連接線部份以及接線板的方法，能夠免除使用乾式澱積 處理及蝕刻處理方法而以低廉成本製造該等產品，能夠防 止如上述先前技術範例（2)所發生的背景金屬薄膜表面微 小突出物現象，以及能夠使製造出來的金屬薄厚度更薄。 為達到上述目的，本發明提供之金屬互連接線薄膜製造 方法包括.第一步，以乾式澱積技術形成一第一層金屬薄 骐，第一步，以濕式澱積技術選擇性地在該第一層金屬薄 膜上一第一層形成金屬薄臈；第三步：以濕式澱積處理技 術在該第二層金屬薄膜上形成一第三層金屬薄膜。 根據本發明原則，僅在第一程序中使用—次乾式澱積處 理技術。此外，該第二層金屬薄膜是以選擇性原則在第一 層金屬薄膜上形成，第三層金屬薄膜是以選擇性方式在該 第二層金屬薄膜上形成。所以’連接圖型之形成（蝕刻處 ^程序）僅於製作第-層金屬薄膜時使用一次，從而與先 前上述技術範例⑴中的製作步驟相&，其處理程序次數 已降低，因而可達成降低成本之經濟效益。 此外，第一層金屬薄膜是利用乾式澱積技術而非使用涉 及催化劑分配問題之電鍍澱積技術在該絕緣基質上形成。 因此，與上述先前技術金屬互連接線薄膜製造方法範例
第9頁 48 8 1 五、發明說明（6) 相較’可免除執行催化劑分配卫作之預 程序， 從而可避免在第一金屬薄胺矣 象。 厲濟膜表面上發生微小突出物之現 即：Ϊt ^ a ΐ屬溥膜之形成是利用乾式澱積技術， :使第：層薄膜的厚度甚薄’也可完全根除針孔現象之發 u此乃可使第-金屬薄膜的厚度更薄，且整個金屬互 連接線部份的薄膜的厚度也隨之變薄。 在本發明的一種具體實例中，第二步驟所採用之濕性澱 積技術為電鍍技術或非電鍍澱積技術。 根據該具體實例之設計，在第二步驟中係採用電鍍或非 電鍍澱積技術形成該第二層金屬薄膜。因此，該第二層薄 膜僅可在並未為第二層金屬薄膜執行圖型處理作業的第一 層金屬薄膜上形成。 〃 Ρ同時，如果第二步驟中是採用非電鍍技術之濕性.澱積技 術，即使該絕緣基質的面積擴大，第二層金屬薄膜也能夠 以均勻的厚度形成。 在本發明另一具體實例中，第二步驟所採用的濕性澱積 技術是一種位移電鍍技術。 根據該具體κ例之設計’因為第二步驟中採用之濕性澱 積技術是位移電鍍技術，就不再需要進行催化劑分配的預 鍵處理程序’因而可改進形成第二層金屬薄膜過 作效率。 在本發明另—具體實例中，第三步驟所採用之濕性殿積 技術為電鍍技術或非電鍍技術。
第10頁 464880 五、發明說明（7) 根據該具體實例之設計，第三層金屬薄膜的形成技術係 電鍍技術或非電·鍍技術。因此，該第三層金屬薄膜僅可在 第二金屬薄膜上形成而不須為第三金屬薄膜執行圖型設定 處理程序。 _ 此外，如果第三步驟中採用的濕性澱積技術為非電鍍技 術’即使該絕緣基質的面積加大，該第三層金屬薄膜仍能 以均勻厚度形成之。 在本發明另一具體實例，第三步驟採用的濕性澱積技術 為非電鍍技術；且第二層金屬薄膜有一種促成第三層金眉 薄膜澱積反應的催化作用。 根據該具體實例之設計，第三金屬薄膜係在第三步驟中 利用非電鍍技術形成的。在此一處理過程中，因為第二金 屬薄膜有一種促進第三層金屬薄膜澱積反應之催化作用， 已不需要再以非電鍍處理程序執行預先處理程序。從而可 改善第三層金屬薄膜形成過程中之工作效率。 在本發明一種具體實例中，其第一金屬薄膜是一種至少 係以鎳，钽，鉬，鉻，鈦及鋁等金屬製成。 根據这具體實例之设计，其第一層金屬薄膜包含的主要 成份至少有鎳，鈕，鉬，鉻，鈦及鋁等元素中之一種元 ，。因此，可採用一種乾性澱積技術諸如濺喷處理法或蒸 汽澱積處理法以良好的附著性在其絕緣基質上形成該第一 金屬薄膜。 在本發明另一種具體實例中，其第二層金屬薄膜的主要 成份是一種貴重金屬。
464880 五、發明說明（8) 根據該具體 成份是一種具 不可能產生氧 屬薄膜之間不 澱積法在該第 層金屬薄膜。 在本發明另 份為鋁金屬。 根據該具體 成份為低電阻 屬薄膜組成之 流。因此，在 合成薄膜上形 總電阻值亦甚 金屬金元素， 格低廉之紹元 成本低廉之效 在本發明另 成份為銅（Cu) 根據該具體 主要成份的容 微歐姆/公分（ 因此，銅和銀 最適當材料。 實例之設叶，由於其第一層金屬薄膜之主要 有超高防錄特性的貴重金屬，故在其表面上 化層二因此’在第二層金屬薄膜和第三層金 會有氧之存在，而且可利用電鍍法或非電鍍 二層金屬薄膜上形成~層附著力良好的第三 一具體實例中，其第二層金屬薄膜之主要成 實例之設計，由於其第二層金屬薄膜之主要 性鋁7G素，故由第一層金屬薄膜和第二層金 疊層式金屬薄膜之電阻值亦低，易於通過電 第三步驟中以電鍍技術於第一和第二層金屬 成第三層金屬薄膜後之三層疊夾金屬薄膜之 低。再者，因為第二層金屬薄膜之 且其厚度極薄，而其第三層金屬薄膜又是價 素其合成後之金屬互連接線（薄膜）亦可收 益。 7種具體實例中，其第三層金屬薄膜之主要 或銀（Ag3。 實例之設計，由於其第三層金屬薄膜之兩種 積電阻係數各為1.7微歐姆/公分（銅）及1.6 銀）則该第三層金屬薄膜之電阻值較低。 兩種金屬乃是製造低電阻值金屬互連接線之
第12頁 4648 8 0 — 五、發明說明（9) 明確言之，因為銅金屬（C 且成本低廉’故用以製金屬 低。 在本發明另一具體實例中 法另亦包括：一個第四步驟 屬薄膜上面形成一覆蓋薄膜 根據該具體實例之設計， 技術在第三層金屬薄膜上面 免於曝露在大氣層的空氣中 在本發明另一具體實例中 積技術是電鍍技術或非電鍍 根據該具體實例之設計中 鑛技術或非電鍍技術形成該 層金屬薄膜上形成該覆蓋薄 執行圖型設定處理作業D 此外，如果在第四步驟中 技術’即使其絕緣基質的面 勻的厚度形成。 在本發明另一具體實例中 用上述製造金屬互連接線方 根據該具體實例之設計， 作成厚度較薄之薄膜，而可 本發明另亦提供另一種製 法包括：第一步驟，利用乾 u)的抗電鍍漂移壽命甚長，而 互連接線之成本亦必隨之降 ’用以製造金屬互連接線之方 ’利用濕性澱積技術在第三金 〇 因為該覆蓋薄膜是以濕性澱積 形成’故可使第三層金屬薄膜 ，而不致被氧化。 ，其第四步驟所採用之濕性殿 技術。 ’因為在第四步驟中係採用電 覆蓋薄膜，因此，僅須在第= 膜即可，而無須為該覆.蓋薄膜 採取之濕性澱積技術為非電鍵 積增加，該覆蓋薄膜亦能以均 ，有一接線板，其上有若干利 法製成之金屬互連接線部位。 由於該等金屬互連接線薄膜可 改進其適用性。 作金屬互連接線的方法，該方 性殿積技術在一絕緣基質上形
第13頁
五、發明說明（10) 成一層背景金屬薄膜； 狀設定為一特定圖型； 選擇性澱積技術在該特 鏽金屬薄膜；及一第四 在該層防鏽金屬薄膜上 根據本發明之設計原 步驟中執行一次即可， 僅須在第二步驟中執行 行的處理程序次數低於 屬互連接線薄膜製造方 此，可收降低製造成本 此外，在絕緣基質上 性殿積技術以取代涉及 所以’與上述先前技術 膜製造方法相較，已不 序’因此可避免發生因 上發生微小突出物之缺 再者，當第三步驟及 時’該防錢金屬薄膜和 性亦較採用電鍍技術時 在本發明另一具體實 為鎳Ni。 根據該具體實例之設 份為鎳N i，只須利用乾 第二步驟，將該背景金屬薄膜的形 第三步驟，利用電鍍技術或非電鍍 定圖型背景金屬薄膜上形成一層防 步驟’利用電鍍技術或非電鍍技術 形成一抵電阻值金屬薄膜。 則’乾性澱積處理程序僅須在第一 而圓型設定處理（蝕刻處理）程序也 一次即可。所以’本方法中必須執 上述先前技術範例（1)中說明之拿 法中必須執行的處理程序項數。因 之經濟效益。 形成該背景金屬薄膜時，係利用乾 催化劑分配問題之電錢澱積技術。 範例（2)所說明之金屬互連接線薄 再需要執行催化劑分配預鍍處理程 催化劑分配所引起之絕緣基質表面 點。 第四步驟中採用選擇性非電鍍技術 該低電阻金屬薄膜之薄膜厚度均勻 之厚度均勻性有明顯的改善。 例中’其背景金屬薄膜之主要成份 計’由於其背景金屬薄膜之主要成 性殿積技術，諸如機喷處理程序或
第14頁 4 6 4 8 8 0 五、發明說明（π) —^- 蒸汽殿積處理程序即可在該絕緣基質上形成一層附 好的背景金屬薄膜。 在本發明另一具體實例中，其防鏽金屬薄膜之主 為金（Au)元素。 . 取如 根據該具體實例之設計，由於其防鏽金屬薄膜之主要 份為具有優異防鏽特性之金（Au)元素，故在該層防鱗薄膜 的表面上不會形成氧化層。因此，在該防鏽金屬薄犋和該 低電阻值金屬薄膜之間不會有氧化物存在，並可利用電鍛 技術或選擇性非電鍍技術在該防鏽金屬薄膜上形成附著^ 良好的一層低電阻性金屬薄膜。 同時，由於該層防鏽金屬薄臈之主要成份為低電阻性金 (Au)元素，故合成後之背景金屬薄膜和該防鏽金屬薄膜的 電阻值亦低，乃可使電流更易於通過該疊層金屬薄膜。因 此’在第四步驟中使用電鍍技術將兩層金屬薄膜結合後的 叠層金屬薄膜亦具有低電阻特性。再者，由於金（Au)元素 是一種高價金屬’故將該防鏽金屬層薄膜儘可能薄化，並 利用一種低價低電阻特性的金屬薄膜疊在其上，即可製造 價格低廉的金屬互連接線。 在本發明另一具體實例中，該層低電阻性金屬薄膜之主 要成份為銅（Cu)金屬。 根據該具體實例之設計，由於該低電阻金屬薄膜之主要 成份為銅（Cu) ’其電阻係數甚低，約為1. 7微歐姆/公分， 而且具有長久抗電鍍漂移特性，故為一種製作低電阻金屬 互連接線之最理想材料。同時，由於銅（C u)是一種廉價金
第15頁 464880 五、發明說明（12) 屬’故利用銅製造金屬互連接線時，可收成本降低之效 益。 ' 在本發明另一具體實例中’第三步驟採用之無擇性非電 鍍技術是一種移位鍍層技術。 根據該具體實例之設計，由於第三步驟採用移位鍍層技 術，故無須執行催化劑分配之預先處理作業，因而可改進 形成該防鏽金屬薄膜過程中之工作效率。 此外，由於第三步驟採用選擇性移位鍍層技術之事實， 即使在該背景金屬薄膜表面上可能形成一層天然氧化物薄 膜，且如該天然氧化物薄膜甚薄時，該移位鍍層用溶液仍 可穿透該層天然形成的氧化物薄膜。因此，乃可在該背景 金屬薄膜的表面上形成一層防鏽金屬薄膜。 在本發明另一具體實例中，其用以製造金屬互連接線之 方法另以包括一第五步驟，以電鍍技術或選擇性非.電鈹鑪 層技術在該層低電阻金屬薄膜上形成一層覆蓋薄膜。 根據該具體實例之設計，由於採用電鍍技術或選擇性井 電鍍技術在該低電阻金屬薄膜上形成該層覆蓋薄獏，故该 層低電阻金屬薄膜不致曝露於大氣層空氣中，因而可防止 該層低電阻金屬薄膜被氧化。 附圖簡略說明 圖1 A至1D所示係一製程流程圖，顯示根據本發明原則用 以製造一種金屬互連接線之方法的具體實例製造程序； 圖2所示乃係一金屬互連接線部份的簡略剖面圖，在其 表面上可形成一層覆蓋薄膜； '
第16頁 6 4 8
五、發明說明（13) 圖3所示乃係一活性矩陣 明所揭示製造金屬互連接巧*基質，其上有若千利用本發 部份；及 ' 之方法所形成之金屬互連接線 圖4所示乃一利用電鍍技 個鎳金屬薄骐之戴面圖。T在—破璃基質上所形成之一 具體實例之詳細說明 以下特參考各附圖以若干 _ 金屬互連接線的方法，以及二實例對本發明揭不之製造 互連接線的佈線板，做一羊$含有依該方法製作之金屬 係根據-項假定狀況，‘田；明。此等具體實例的說，明 互連接線之方法係應用於—種；；本發明所揭示製造金屬 (LCD)之金屬互連接線部份。/矩陣推動式液晶顯示器 圖1A至1D乃一製程簡 屬互連接線的方法之一 (第一步驟） 圖顯示根據本發明所揭示製造金 種具體實例。 ’先使用驗或酸或任何有機溶液對—玻璃或類似物 =製^絕緣基質1 (圖i A所示）表面進行去油垢及清洗處 主 處理程序中如配合使用超音波清潔技術，將可 k局μ洗成效。然後，利用一種直流磁控濺喷處理程序之 乾陡殿積技術在该絕緣基質1的表面上形成一層細丄金屬 薄，2做為一背景金屬薄膜（第一金屬薄膜）。該層鎳Ni金 屬薄膜之厚度約為0.1至0.2微米。但，由於此—薄膜是在 —真空環境中以乾性激:積技術形成’故此一錄N丨金屬薄膜 2應係一絕無任何突出物缺點及針孔，且即使其厚度在〇· 2
第17頁 1^ 48 8 0 五、發明說明（14) 微米以下，仍有完美表面結構之薄膜。此外，可利用直流 磁控濺喷處理程序輕易地在該絕緣基質1上形成該層錄Ni 金屬薄膜2。 同時，即使利用另一種乾性澱積技術，例如CVD處理程 序或蒸汽澱積技術取代上述磁控濺噴處理程序，亦可輕易 地形成一層具可展現與該絕緣基質有良好附著特性的錄金 屬溥膜2。此種乾性澱積技術乃係一種薄膜j殿積技術，諸 如：蒸汽澱積，濺噴’以及CVD技術，類稱為利用真空系 統之薄膜澱積技術。 在絕緣基質1形成的背景金屬薄膜所使用之材料並不侷 限於鎳Ni金屬。任何可與該絕緣基質構成良 其他薄膜材料均可採用。惟，如在背景金屬薄膜 金屬溥膜是採用金（Au)為材料者，則該背景金屬薄膜以採 料為宜。鈕’鉬’鉻’鈦及鋁和鎳乃是用以在 ，，息緣土質1上形成背景金屬薄膜之理想材料。古 絕緣基η上形成的金屬薄膜只需含有以錄，纽：钥，在 3或ί其中之—種金屬為其主要成份的材料即可。原 =，鎳具有良好的金（Au)-置換特性，而釦，鉬， 鈦，鉻，和鋁也與金（Au)置換。钽，鉬， 造液晶顯示器時廣妯蚀 „ g . ^ 鉻及鋁在製 的特性。i U廣被使用，且具有可與玻璃基質黏著良好 材料。 下的說明中，係以鎳金屬為背景金屬薄膜的 戍ίίί::”用之絕緣基質，包括玻璃，心基質， ^如半導體基質（或導體基質）表面上附加-絕
第18頁 4 6 48 五、發明說明（15) 緣層。 其次，鎳N i金屬薄膜2被設定為一種特定佈線圖型，成 為如圖1 B所顯示之特定佈線圖型之錄N i薄膜1 2。此一圖型 設定作業是以一般的影印石板技術和蝕刻技術—為之。更明 確言之，圖中雖未顯示，其製圖方法是在該鎳金屬薄膜上 施加一種正影像版面阻光物質之後，連同一光罩被曝光， 然後再以鹼水沖洗。其後，利用一種商用鎳N i蝕刻溶液進 行蝕刻處理，將不需要的鎳N i薄膜部份袪除。最後，利用 一種阻光物質清除溶液將該阻光物質清除，即完成如圖1 B 所示之特定佈線圖型鎳N i金屬薄膜1 2。 . (步驟2 ) 其次，如圖1 c所示，在步驟1中所製成之設定為佈線圖 型之鎳N i金屬薄膜1 2的表面上，有一層利用選擇性非電鍍 技術形成厚度為0 . 01至0 . 1微米（最好在0 . 0 2至0 . 0 5微米之 間）之金（Au)元素防鏽金屬薄膜3(第二層金屬薄膜）。 由於鎳i )薄膜1 2被金（A u)薄膜3所覆蓋，故鎳（N i )薄 膜12不會曝露在大氣層之空氣中，因而可防止表面被氧 化。同時，金薄3因有高度的防腐特性，故而其表面亦不 致被氧化。復因該層金（Au )薄膜3是利用選擇性非電鍍鍍 層處理形成之薄膜，故其薄膜厚度分佈非常均勻。 此外，在本發明中，如上所述，該層背景錄（N i )金屬薄 臈1 2是以乾性澱積技術形成，其表面結構形態優於利用濕 性澱積技術（例如電鍍）形成之鎳（N i )薄膜的表面結構形 態。因此，即使金（A u )薄膜3防鏽金屬薄膜3的厚度不過
O:\65\65241.ptd 第19頁 4648 8 五、發明說明（16) 0 . 1微米，該層鎳（N i )薄膜1 2的表面可完全被金（Au )薄膜 3覆蓋。 - 雖然非電鍍鍍層處理包括置換鍍層處理，還原鍍層處 理，熱分解鍍層處理及類似處理方法，但是鑒於無須催化 劑分配程序，和設定佈線圖型之鎳（N i )金屬薄膜1 2有良好 附著力，可在有鎳（N i )薄膜1 2之位址處以選擇性方式執行 鍍層作業等優點，該層金（Au)金屬薄膜3最好利用置換鍍 層處理方法形成之。使用置換鑛層處理技術形成該層金 (A u )薄膜3時，不須執行催化劑分配處理程序，故可改善 工作效率。此外，就工作環境方面考量，非電鍵置換鑛層 處理以使用不含氰鍍液，而非使用含氰鍍液為宜。 在上述情況中，係利用非電鍍選擇性鍍層技術在鎳（N i ) 金屬薄膜1 2表面上形成該層金（A u)薄膜3。但也可利用電 鍍技術在該設定成佈線圖型的鎳（N i )金屬薄膜的表面上形 成該層金（Au)薄膜。 再者，該防鏽金屬薄膜之材料並不只限於金（Au )元素， 但必須為貴重金屬。 (步驟3 ) 其次，如圖1D所示，在該包括金（Au)薄膜3和鎮薄膜12 之疊層薄膜上有一低電阻銅（Cu)金屬薄膜4(第三層金屬薄 膜），是利用電鍍技術處理法形成者，其薄膜厚度為0. 1微 米至0.5微米。在此一製程中，藉由在該一由金（Au)薄膜3 和鎳（Ni)薄膜12合成之疊層薄膜中通過一定值電流，將銅 (Cu)金屬殿積在該層金（Au)薄膜的表面上，形成該層銅
O:\65\65241.ptd 第20頁 五、發明說明（π) (Cu)薄膜4。合成後之疊層薄膜（包括金（Au)薄膜3)之電阻 值甚低，故電流可輕易通過該疊薄膜。因此，可輕易的在 該層金（A u )薄膜3上以電鍍處理法形成一層銅（C u)薄膜4。 將銅（C u )薄膜4的厚度設定在0 . 1微米至0 . 5微米之間，可 獲得一層具有足夠低電阻值之金屬互連接線薄膜。 同時，藉由調整電流繼續通過由金薄膜3和鎳薄膜1 2合 成之豐層金屬薄腹的導電時間，即可自行決定該銅（C u );'專 膜4之薄膜厚度。因此，該銅（Cu)薄膜4形成之薄膜厚度可 設定在可以獲一種金屬互連接線所需要的平片電阻係數的 厚度即可。 . 此外，由於該銅薄膜4的背景是該金（A u )薄膜3，故可獲 得一種銅薄膜4和金（A u )薄膜3之間的良好附著關係。再 者，由於銅Cu金屬是一種廉金屬，有助於降低製造成本。 此外，另一優點乃係，以電鍍處理法澱積之金屬薄膜，所 使用的材料，銅，鎳，錫，金，鉻，把，姥，錫紹，以及 其他類似金屬均為可用之材。 在本製程中，是利用電鍍處理法在金（Au )薄膜3上形成 該銅（C u )薄膜4。利用非電鍍處理法時，則僅可在該金屬 薄膜3上以選擇性方式形成該銅（Cu)薄膜4，並以金（Au)薄 膜3做為一種催化劑。在此一情況下，非電鑛處理法比電 鍍處理法能夠獲得一種具有更良好厚度均勻性的銅（Cu)薄 膜4，此一特點有利於在一較大面積基質上形成金屬互連 接線。同時，如製造可供活性矩陣驅動式LCD使用的金屬 互連接線，就金屬材料成本和其電阻特性而論，銅（C u)和
O:\65\65241.ptd 第21頁 46. 五、發明說明（18) 銀（A g )應是較佳之低電阻金屬薄膜之材料。 再者，通常銅（C u )和銀（A g )難以接受乾式蝕刻處理，也 難以在濕式蝕刻處理中加以精密地控制，從而，也難以進 行精細圊型設定處理。不過，如果利用將銅（C ύ )和銀（A g ) 在背景金（Au) /鎳（Ni)薄膜圖型上形成一種較精細的圖型 時，也就可能容易地一種銅（C u )和銀（A g )的較精細圖型之 金屬薄膜。 如上所述，在其中之第一至第三個處理步驟過程中，必 須在第一次處理時一次完成濺喷或其他乾性澱積處理或蝕 刻處。因此，與先前技術範例（1 )以濺喷或其他乾式殿.積 處理及蝕刻處理個別形成銅（C u )薄膜，钽（T a)薄膜或類似 金屬薄膜的製程相比較，可簡化必要的處理步驟，進而可 降低製造成本。 同時，由於鎳（N i )薄膜2是利用乾式澱積技術形成，而 非利用先前技術範例（2 )所採用包括催化劑分配處理之電 鍍澱積技術，故無須使用預先鍍層處理法執行催化劑分配 處理，乃可防止發生在鎳（N i )薄膜2表面上因催化劑分配 不均勻而產生微小突出物的缺點。 再者，即使鎳（Ni)薄膜2或金（Au)薄膜3的薄膜厚度不如 先前技術範例（2 )中的薄膜厚度，但可防止發生銅（C u )薄 膜4之腫大缺點。因此，該金屬互連接線（亦即鎳N i /金 (Au) /銅（Cu)合成之疊層薄膜）之總厚度可以做得比先前技 術範例（2)中的薄膜厚度更薄的金屬薄膜。 本發明揭示的方法亦可增加一第四步驟，利用電鍍技術
O:\65\6524I.ptd 第22頁 4 6 4 8 8 五、發明說明（19) '-- 或非電鐘選擇性鍍層技術在第一步驟至第三步驟中製成的 金屬互連接線（亦即鎳（Ni) /金（Au) /銅（Cu)疊層薄臈）之表 面上形成一覆蓋薄膜。例如，如果在該金屬互連接線之表 面上形成一覆蓋薄膜7時’如圖2所示，此一覆蓋薄膜7的 功能就是保護該金屬互連接線。此一覆蓋薄膜7包括一層 疊加在該銅（Cu)薄膜4上之鎳（Ni)薄臈5，和一層疊加在該 鎳（Νι)薄膜5上之金（Au)薄膜6。參閱該覆蓋薄膜7的形成 方法，在用以形成上述金屬互連接線（亦即該鎳/金/銅疊 層薄膜）（如圖1D所示）的表面上，必須先經過—次催化鄭 分配處理程序，然後再將其浸入一種非電鍍鍍層處理溶液 中其後，在該金屬互連接線C銅薄膜4)上以選擇性的方 式版積一層鎳（N i )薄膜5。然後，利用第二步驟中的相同 處理程序，在該鎳（Ni)薄膜5上形成另一層金（Au)薄膜6。 再以上述處理程序在該金屬互連接線（銅（Cu)薄臈）上形成 該層覆，薄膜7，如此處理之後，該層銅（Cu)薄膜4(低電 阻金屬薄膜）即不會與大氣層中之空氣直接接觸，從而可 防止該層銅薄膜4被氧化。 當該銅（Cu)薄膜4被用作低電阻金屬薄膜時，上述第四 步驟特別有效。這是因為覆蓋薄膜7(鎳（Ni)薄膜，金 薄，）對銅（Cu)薄膜來說，相當於一層防氧化薄膜，它是 非常易於氧化的薄膜，以致其薄膜内部都會被完全氧化疋。 銅（Cu)薄膜的氧化作用，即使沒有那層覆蓋薄臈，也可防 止其被氧化。其方法是在銅（Cu)薄膜澱積完成後，立即在 其表面上塗敷一層有機薄膜，或在該銅（Cu)薄臈澱積完成
第23頁 c c
五'發明說明（20) 後’立即在其表面上覆蓋一層非氧化物，諸如giNx。 此外，銀和鉻也可替代銀N i和金Au，做為第四步驟 蓋薄膜的材料。 復 圖3所不係—活性矩陣基質’其上有利用本發明所揭示 的方法作成之金屬互連接線部份的截面圖。如圖3所示， 在一玻璃基質31上形成一閘極連接線32和一閘極33。該閉 連接部份32和該閘極33包括一層鎳（Ni)薄膜51，61為其背 景金屬薄膜’其澱積厚度為〇.17微米，一層金（Au)薄獏 52 ’以62為其防腐金屬薄膜，澱積厚度為〇〇3微米，以及 一層銅（Cu)薄膜53 ’以63為其低電阻金屬薄膜，其厚度為 〇. 3微来。該閘連接物32和該閘極33的片阻係數為〇. 1微^ 姆/公分’在該閘連接物32和該閘極33上，另外形成一間 絕緣器34，係以CVD處理法將SiNx形成該閘絕緣器34。另 有一 TFT裳置41，包含一利用a_si製成的通道層36.，一層 利用type a-Si製成的接觸層37，以及利用鋁A1在該閘 極3 3上形成之一個源極3 8和一個吸極3 9。此一 τ F τ裝置4工 上覆蓋一層以S i Nx製成之絕緣保護薄膜4 〇 ^同時，在此_ 絕緣保護薄膜40 —側端部和該吸極39 一側端部之間插入一 個以ITO(銦-錫-氧）製成之像素極35。 經確認’該一 T F T裝置41所展示的特性，一般而言和含 有以乾式澱積技術諸如濺喷處理法所形成的傳統式閘極之 TFT裝置所展示的特性極為類似。另亦發現，此種ΤΙ?Τ裝置 可適用於活性矩陣驅動式液晶顯示器LC])。雖然前述之TFT 裝置41是一種倒置交錯結構（底部閘極結構），但^丁裝置
第24頁 五、發明說明（21) 4 1也可設計為交錯处描广π + (金屬絕緣層金屬，:B，Λ部閘極結構）。再*，採用Μ!Μ 阻器，電聚交換裝置，以于^ 體）’二極體環，變 廣泛地應用於各種顯亍梦 種 S之活性矩陣基質也可 里顯不裝置及影後咸 連接線式結構也可_ " 、j态。此外，金屬互 明 I J愿用於未含活性货 矩陣式顯示裝置也可利% % &裒置之佈線板，而被動 雜缺 衣直乜了利用該種佈置板製成。 h'，、，以上說明之具體實例係以一種用 (主動式）矩陣基質為依據’但 /CDs之活性 構設計，而且本發明也可席、.多庙田f置並不侷限於此種結 外其他光學媒體之各種顯示裝置，勺採=液晶顯示媒體，以 設計之每種顯示裝置：， ，0括含有金屬互連接線 •電漿顯示裝置（pDPs)， •無機或有機EL顯示裝置， •液晶顯示袭置， •電渗顯示器， •電場放射顯示裝置， 大面積，成本低以及其他 以及’特別是要求具有低電阻 特性之各種顯示裝置。 再者本發明所揭示之金屬互ig接螅迤、it + + 應用於各種活性（主動）矩陣m ^ ^接線製造方法也可廣泛 15 +哭亚， 騙動式及被動矩陣驅動式平板 顯不益，平板形-序fAr租影你 、卞极* 各麗η:: 像感測器裝置，以及每種含有 金屬互連接線之電子設備。 ^可里各有 法’可利用許多不同方式 視為是偏離本發明精神及 顯然地，以上說明之本發明方 實行之。忒等不同實行方式並不
464880 五、發明說明（22) 範圍之方法。熟諳本技術領域者應知，所有該等修改方式 均應包含在本發明申請專利事項範圍以内。 符號： 1 :絕緣基質 — 2，5，1 2，5 1 ，6 1 :鎳（N i )薄膜 3，6 ’52，62 :金（Au)薄膜 7 :覆蓋薄膜
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Claims (1)

  1. 4 6 4 8 案號 89113770 修正丨Μ$Λ ί 六、申請專利範圍 1 . 一種用以製造金屬互連接線的方法，包含： 第一步驟，利用乾式澱積技術在一絕緣基質上形成第一 層金屬薄膜； 第二步驟，利用濕式澱積技術在該第一層金屬薄膜上以 選擇性地方式形成一第二層金屬薄膜；及 第三步驟，利用濕式澱積技術在該第二層金屬薄膜上以 選擇性方式形成一第三層金屬薄膜。 2. 如申請專利範圍第1項之製造金屬互連接線方法，其 中： 第二步驟採用的濕式澱積技術是電鍍技術或非電鍍鍍層 技術。 3. 如申請專利範圍第2項之製造金屬互連接線方法，其 中： 第二步驟f採用之濕式澱積技術是移位鍍層技術。 4. 如申請專利範圍第1項之製造金屬互連接線方法，其 中： 第三步驟中採用之濕式澱積技術是電鍍技術，或非電鍍 鍍層技術。 5. 如申請專利範圍第4項之製造金屬互連接線方法，其 中： 第三步驟中採用之濕式澱積技術是非電鍍鍍層技術，且 第二層金屬薄膜對第三層金屬薄膜澱積反應，有一種催 化作用。 6 . 如申請專利範圍第1項之製造金屬互連接線方法，其
    O:\65\65241.ptc 第1頁 2001. 10. 03.028 4 S U _案號 89113Ή0_年月曰____ 六、申請專利範圍 中： 第一層金屬薄膜的主要成份至少是鎳（Ni)，钽（Ta)，鉬 (Mo)，絡（Cr)，鈦（Ti)及紹（A1)中之任一種金屬。 7. 如申請專利範圍第1項之製造金屬互連接線方法，其 中： 第二層金屬薄膜的主要成份是一種貴重金屬。 8. 如申請專利範圍第7項之製造金屬互連接線方法，其 中第二層金屬薄膜的主要成份是金（Au)。 9. 如申請專利範圍第1項之製造金屬互連接線方法，其 中： 第三層金屬薄膜的主要成份是銅（Cu)及銀（Ag)二者中之 一種金屬。 10. 如申請專利範圍第1項之製造金屬互連接線方法， 另亦包含： 一第四步驟，利用之濕式澱積技術在第三層金屬薄膜上 形成一層覆蓋薄膜。 11. 如申請專利範圍第1 0項之製造金屬互連接線方法， 其中： 第四步驟t採用之濕式澱積技術是電鍍技術或非電鍍鍍 層技術。 12. —種佈線板，其上載有金屬互連接線，該金屬互連 接線包含： 第一層金屬薄膜，由乾式澱積技術在一絕緣基質上形 成；
    O:\65\65241.ptc 第2頁 2001. 10. 03.029 6 H S Ο : '_案號 89113770_年月日_ί±Ζ._ 六、申請專利範圍 第二層金屬薄膜，由溼式澱積技術在該第一層金屬薄膜 上；及 第三層金屬薄膜，由溼式澱積技術在該第二層金屬薄膜 上以選擇性方式形成。 13. 一種用以製造金屬互連接線的方法，包含： 第一步驟，利用乾式澱積技術在一絕緣基質上形成一層 背景金屬薄膜； 第二步驟，將該層背景金屬薄膜的圊型設定在一特定的 圖型； .第三步驟，利用電鍍技術或非電鍍選擇性鍍層技術在該 特定圖型之背景金屬薄膜上形成一層防鏽金屬薄膜；及 第四步驟，利用電鍍技術或非電鍍層技術在該層防鏽金 屬薄膜上形成一層低電阻金屬薄膜。 14. 如申請專利範圍第1 3項之製造金屬互連接線方法， 其中： 該背景金屬薄膜之主要成份為鎳N i 。 15. 如申請專利範圍第1 3項之製造金屬互連接線方法， 其中： 該層防鏽金屬薄膜的主要成份是金Au。 16. 如申請專利範圍第1 3項之製造金屬互連接線方法， 其中： 該層低電阻金屬薄膜的主要成份是銅Cu。 17. 如申請專利範圍第1 3項之製造金屬互連接線方法， 其中：
    O:\65\65241.ptc 苐3頁 2001.10.03. 030 6 4 8 b 案號 89113770 年月曰 修正 六、申請專利範圍 第三步驟中採用的非電鍍選擇性鍍層技術是移位鍍層技 術。 18.如申請專利範圍第1 3〜1 7項中任一項之製造金屬互 連接線方法，另亦包括： 一第五步驟，利用電鍍技術或非電鍍鍍層技術在該層低 電阻金屬薄膜上形成一層覆蓋薄膜。
    O:\65\65241.ptc 第4頁 2001. 10. 03. 031
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