TWI424570B - 具有銅電極之tft電晶體 - Google Patents

具有銅電極之tft電晶體 Download PDF

Info

Publication number
TWI424570B
TWI424570B TW099125525A TW99125525A TWI424570B TW I424570 B TWI424570 B TW I424570B TW 099125525 A TW099125525 A TW 099125525A TW 99125525 A TW99125525 A TW 99125525A TW I424570 B TWI424570 B TW I424570B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
tft structure
alloy
oxide
pure copper
electrode
Prior art date
Application number
TW099125525A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201117384A (en
Inventor
Sabine Schneider-Betz
Martin Schlott
Original Assignee
Heraeus Materials Tech Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Heraeus Materials Tech Gmbh filed Critical Heraeus Materials Tech Gmbh
Publication of TW201117384A publication Critical patent/TW201117384A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI424570B publication Critical patent/TWI424570B/zh

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/786Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film
    • H01L29/7869Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film having a semiconductor body comprising an oxide semiconductor material, e.g. zinc oxide, copper aluminium oxide, cadmium stannate
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/43Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
    • H01L29/45Ohmic electrodes

Description

具有銅電極之TFT電晶體
本發明係關於一種基於與Cu基電極(主要針對源極/汲極)接觸之氧化半導體之薄膜電晶體,藉此該等電極由Cu合金組成,Cu基質中之合金添加劑具有高於銅之氧親和力及高於銅之自擴散係數,且該合金與該氧化電晶體之氧組合而形成充分黏附之導電中間層,該導電中間層亦在適用時作為障壁功能。
薄膜電晶體主要用於平面螢幕顯示器(LCD、OLED、電子紙張、…)中。尤其對於具有大表面之LCD-TV及OLED應用而言,需要快速電路及/或高電流。與當前最常用之Al電極及/或Al合金電極相比之下,銅(Cu)在此方面具有明顯優勢。
標準a-Si技術難以與Cu技術組合,因為在閘極氧化物之沈積期間及/或在用於層之堆疊之鈍化的最終CVD步驟中,Cu曝露於高達400℃之溫度,且(例如)源極/汲極接點藉此展示與Si之擴散反應。此外,銅展示不良之黏附性。是故,搜尋另外需要與Cu一起良好地蝕刻之障壁/黏附層。除了使用障壁層之選項以外,亦正試圖使用Cu合金,其中添加了諸如Mg、Mo、W或Mn之合金元素,該等合金元素在層生長或下游回火步驟期間在層邊界處沈澱,且因此本質地形成障壁及黏附層。然而,迄今為止,此等努力並未得到適用於生產之解決方案。一個主要問題在於:所沈澱之元素始終需要氧來展示良好之黏附及障壁功能,因為a:Si層自身僅在表面處具有純Si。試圖克服此問題係極為費力的,因為其需要(例如)對a:Si電晶體之表面進行初始原位氧化。此外,此程序與獲得絕緣邊界層之風險相關,該絕緣邊界層繼而會阻止與Cu電極之所要歐姆接觸。
與a-Si層相關聯之另一問題在於:電流放大率變化且過低。此主要為在OLED狀況下之問題。氧化半導體(諸如,In-Ga-Zn氧化物)為a-Si之引起關注之替代物,因為其非晶形地生長(->極均一之可蝕刻性)且展示驚人地良好之電子遷移率、甚至電流放大率。
因此,本發明之目標為尋求層之一組合,其含有與Cu基印刷導體組合的良好TFT電晶體。
所提議之解決方案在獨立項尤其顯而易見。其由層之堆疊組成,該堆疊使用氧化半導體,且電極使用具有合金元素之Cu合金,該合金元素具有比銅高之氧親和力,且較佳地,具有比銅高之自擴散係數。
以下為可想到之氧化半導體
- In基氧化半導體
- 鋅基氧化半導體
- 基於In-Zn氧化物以及其他氧化添加劑之氧化半導體
- 基於In-Ga-Zn氧化物之半導體
- 基於Cu-Cr氧化物或Cu-Al氧化物之半導體且,可想到之電極材料為具有濃度範圍為0.1 at%至10 at%之至少一合金元素的Cu合金,該至少一合金元素具有比氧化半導體之表面之氧原子高的對氧之親和力,以使得該合金元素在該表面處反應且因此形成充分黏附之導電層。具體言之
- Cu:Mo
- Cu:W
- Cu:Mn
- Cu:Mg
- Cu:Ga
- Cu:Li
在此上下文中,氧化TFT電晶體可設計為具有一底部閘極之電晶體,或亦可設計為一具有一頂部閘極之結構。
例示性實施例:
首先,藉由濺鍍而將一由1 at%之Cu:Mn製成之電極沈積並配置於玻璃基板上。隨後,藉由CVD而將一由SiNx 製成之閘極氧化物施加於此電極上方。接著,沈積由In-Ga-Zn氧化物製成之層以作為半導體,藉此在37:13%之原子比下選擇金屬。藉由源電極/汲電極而實現接觸,該等源電極/汲電極亦由1%之Cu:Mn製成。藉由CVD而將因此產生的層之堆疊以一SiNx 層鈍化。在CVD步驟中,使用在300℃至450℃之範圍內的溫度。
因此產生的層之堆疊具有至少10 cm2 /V*s之高電子遷移率。Cu電極通過針對黏附性之膠帶測試而不失效,與源極區及汲極區具有良好歐姆接觸,且在溫度處理之後具有<3.5微歐姆*公分之電阻。

Claims (10)

  1. 一種TFT結構,其包含半導體材料及至少一個電極,其中該半導體材料係一氧化半導體材料,該至少一個電極包含基於Cu合金之電極材料,其包含至少一個合金元素,其濃度範圍為0.1at%至10at%,該至少一個合金元素在該電極材料及該氧化半導體材料之間的邊界表面處形成氧化中間層,且其中該TFT結構包含至少一個基本上由該Cu合金所組成之源電極及汲電極。
  2. 如請求項1之TFT結構,其係以具有底部閘極或頂部閘極之結構的形式提供。
  3. 如請求項1之TFT結構,其特徵在於該氧化半導體材料包含選自氧化銦、氧化鋅及氧化銅之至少一氧化物,及基於至少一種選自銦、鋅及銅之金屬的混合氧化物。
  4. 如請求項3之TFT結構,其中該氧化半導體材料係選自In-Ga-Zn氧化物、Cu-Cr氧化物及Cu-Al氧化物。
  5. 如請求項1之TFT結構,其中該Cu合金之至少一合金元素具有比銅高之氧親和力。
  6. 如請求項1之TFT結構,其中該Cu合金之至少一合金元素具有比該氧化半導體材料之至少一種化學元素高之氧親和力。
  7. 如請求項1之TFT結構,其中該Cu合金含有濃度為0.1at%至10at%之以下元素中之至少一者:Mg、Mn、Ga、Li、Mo及W。
  8. 如請求項5之TFT結構,其進一步包含一純銅層,其具有 至少99.9%的純度以作為另一電極材料,其中該Cu合金係用於作為在該純銅層之上及/或下之中間層,且其中該中間層較該純銅層為薄。
  9. 如請求項6之TFT結構,其進一步包含一純銅層,其具有至少99.9%的純度以作為另一電極材料,其中該Cu合金係用於作為在該純銅層之上及/或下之中間層,且其中該中間層較該純銅層為薄。
  10. 如請求項7之TFT結構,其進一步包含一純銅層,其具有至少99.9%的純度以作為另一電極材料,其中該Cu合金係用於作為在該純銅層之上及/或下之中間層,且其中該中間層較該純銅層為薄。
TW099125525A 2009-08-26 2010-07-30 具有銅電極之tft電晶體 TWI424570B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009038589.4A DE102009038589B4 (de) 2009-08-26 2009-08-26 TFT-Struktur mit Cu-Elektroden

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201117384A TW201117384A (en) 2011-05-16
TWI424570B true TWI424570B (zh) 2014-01-21

Family

ID=43088070

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW099125525A TWI424570B (zh) 2009-08-26 2010-07-30 具有銅電極之tft電晶體

Country Status (7)

Country Link
US (1) US8581248B2 (zh)
JP (1) JP5774005B2 (zh)
KR (1) KR101413337B1 (zh)
CN (1) CN102696111A (zh)
DE (1) DE102009038589B4 (zh)
TW (1) TWI424570B (zh)
WO (1) WO2011023369A1 (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101934977B1 (ko) 2011-08-02 2019-03-19 삼성디스플레이 주식회사 박막 트랜지스터 표시판 및 그 제조 방법
JP2013118367A (ja) * 2011-11-02 2013-06-13 Hitachi Cable Ltd 薄膜トランジスタ及びその製造方法、並びに薄膜トランジスタを備えた表示装置、スパッタリングターゲット材
CN103219389B (zh) * 2013-03-21 2016-03-16 京东方科技集团股份有限公司 一种薄膜晶体管及其制作方法、阵列基板和显示装置
US20150155313A1 (en) * 2013-11-29 2015-06-04 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device
CN104952932A (zh) * 2015-05-29 2015-09-30 合肥鑫晟光电科技有限公司 薄膜晶体管、阵列基板及其制作方法、显示装置
CN105047568B (zh) 2015-09-07 2018-01-09 京东方科技集团股份有限公司 薄膜晶体管及其制作方法、显示面板

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020063287A1 (en) * 2000-11-28 2002-05-30 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and method of manufacturing the same
WO2005088726A1 (ja) * 2004-03-12 2005-09-22 Japan Science And Technology Agency アモルファス酸化物及び薄膜トランジスタ
US20060275618A1 (en) * 2005-06-07 2006-12-07 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho (Kobe Steel, Ltd.) Display device
US20070134915A1 (en) * 2005-12-14 2007-06-14 Han-Choon Lee Method of fabricating a metal line in a semiconductor device
US20070134832A1 (en) * 2005-12-13 2007-06-14 Samsung Electronics Co., Ltd. Display device and manufacturing method therefor
US20080023698A1 (en) * 2006-07-28 2008-01-31 Xerox Corporation Device having zinc oxide semiconductor and indium/zinc electrode
US20080099766A1 (en) * 2005-06-20 2008-05-01 Au Optronics Corp. Switching device for a pixel electrode

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6998656B2 (en) * 2003-02-07 2006-02-14 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Transparent double-injection field-effect transistor
JP3754011B2 (ja) * 2002-09-04 2006-03-08 デプト株式会社 電子部品用金属材料、電子部品、電子機器、金属材料の加工方法、電子部品の製造方法及び電子光学部品
KR20060090523A (ko) * 2005-02-07 2006-08-11 삼성전자주식회사 표시 장치용 배선 및 상기 배선을 포함하는 박막트랜지스터 표시판
JP5006598B2 (ja) * 2005-09-16 2012-08-22 キヤノン株式会社 電界効果型トランジスタ
US7772021B2 (en) * 2006-11-29 2010-08-10 Samsung Electronics Co., Ltd. Flat panel displays comprising a thin-film transistor having a semiconductive oxide in its channel and methods of fabricating the same for use in flat panel displays
EP2096666A4 (en) * 2006-12-28 2015-11-18 Ulvac Inc METHOD FOR PRODUCING A WIRING FOIL, TRANSISTOR AND ELECTRONIC DEVICE
JP2009010089A (ja) 2007-06-27 2009-01-15 Mitsubishi Materials Corp 密着性に優れた配線下地膜およびこの配線下地膜を含む密着性に優れた二重構造配線膜
US20110006297A1 (en) 2007-12-12 2011-01-13 Idemitsu Kosan Co., Ltd. Patterned crystalline semiconductor thin film, method for producing thin film transistor and field effect transistor
KR101518091B1 (ko) 2007-12-13 2015-05-06 이데미쓰 고산 가부시키가이샤 산화물 반도체를 이용한 전계 효과형 트랜지스터 및 그 제조방법
TWI627757B (zh) * 2008-07-31 2018-06-21 半導體能源研究所股份有限公司 半導體裝置
TWI424506B (zh) * 2008-08-08 2014-01-21 Semiconductor Energy Lab 半導體裝置的製造方法
WO2010038820A1 (en) * 2008-10-03 2010-04-08 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Display device
US8237163B2 (en) * 2008-12-18 2012-08-07 Lg Display Co., Ltd. Array substrate for display device and method for fabricating the same
WO2010137838A2 (ko) * 2009-05-26 2010-12-02 연세대학교 산학협력단 액상 공정용 조성물 그리고 이를 이용한 전자 소자 및 그 제조 방법
WO2011013683A1 (ja) * 2009-07-27 2011-02-03 株式会社神戸製鋼所 配線構造および配線構造を備えた表示装置
JP2011049543A (ja) * 2009-07-27 2011-03-10 Kobe Steel Ltd 配線構造およびその製造方法、並びに配線構造を備えた表示装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020063287A1 (en) * 2000-11-28 2002-05-30 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and method of manufacturing the same
WO2005088726A1 (ja) * 2004-03-12 2005-09-22 Japan Science And Technology Agency アモルファス酸化物及び薄膜トランジスタ
US20060275618A1 (en) * 2005-06-07 2006-12-07 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho (Kobe Steel, Ltd.) Display device
US20080099766A1 (en) * 2005-06-20 2008-05-01 Au Optronics Corp. Switching device for a pixel electrode
US20070134832A1 (en) * 2005-12-13 2007-06-14 Samsung Electronics Co., Ltd. Display device and manufacturing method therefor
US20070134915A1 (en) * 2005-12-14 2007-06-14 Han-Choon Lee Method of fabricating a metal line in a semiconductor device
US20080023698A1 (en) * 2006-07-28 2008-01-31 Xerox Corporation Device having zinc oxide semiconductor and indium/zinc electrode

Also Published As

Publication number Publication date
DE102009038589B4 (de) 2014-11-20
JP5774005B2 (ja) 2015-09-02
WO2011023369A1 (de) 2011-03-03
TW201117384A (en) 2011-05-16
US20120146018A1 (en) 2012-06-14
CN102696111A (zh) 2012-09-26
US8581248B2 (en) 2013-11-12
KR101413337B1 (ko) 2014-06-27
JP2013503459A (ja) 2013-01-31
DE102009038589A1 (de) 2011-03-24
KR20120046237A (ko) 2012-05-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI437697B (zh) Wiring structure and a display device having a wiring structure
KR101408445B1 (ko) 배선 구조 및 그 제조 방법 및 배선 구조를 구비한 표시 장치
TWI478308B (zh) Wiring construction and display device
KR101230758B1 (ko) 표시 장치용 구리 합금막
JP2011091364A (ja) 配線構造およびその製造方法、並びに配線構造を備えた表示装置
TWI424570B (zh) 具有銅電極之tft電晶體
JP5453663B2 (ja) 薄膜トランジスタ
TW201234433A (en) Wiring structure
JP6659255B2 (ja) 薄膜トランジスタ
JP2011049543A (ja) 配線構造およびその製造方法、並びに配線構造を備えた表示装置
JP6895544B2 (ja) 酸化物半導体薄膜、薄膜トランジスタおよびその製造方法、ならびにスパッタリングターゲット
Lu et al. High-performance and flexible neodymium-doped oxide semiconductor thin-film transistors with copper alloy bottom-gate electrode
JP5491947B2 (ja) 表示装置用Al合金膜
JP2011049542A (ja) 配線構造およびその製造方法、並びに配線構造を備えた表示装置
KR102376258B1 (ko) 산화물 반도체 박막
JP5416470B2 (ja) 表示装置およびこれに用いるCu合金膜
CN108010960B (zh) 一种氧化物薄膜晶体管栅电极及其制备方法
JP2010258347A (ja) 表示装置およびこれに用いるCu合金膜
JP2012109465A (ja) 表示装置用金属配線膜
JP2011091365A (ja) 配線構造およびその製造方法、並びに配線構造を備えた表示装置
WO2016161860A1 (zh) 阵列基板及其制作方法和显示装置
CN102315229A (zh) 薄膜晶体管基板及具备薄膜晶体管基板的显示装置

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees