[发明专利]具铜导线结构的薄膜晶体管及其制造方法

说明书

技术领域

本发明是有关于一种薄膜晶体管液晶屏幕，特别是指一种具铜导线结构的薄膜晶体管及其制造方法。

背景技术

随着液晶显示器应用逐渐广泛，显示器的尺寸也随着逐渐在增加。然而，随着显示器的尺寸增加，RC电路的延迟问题也越来越严重，因此发展出以低阻值的铜金属作为导线。但是铜对绝缘基板的附着力较差，而且Cu离子易扩散至有源层，造成组件失效，为了增加Cu与下层附着力并抑制铜离子扩散，常会使用Mo、Ti、Ta等金属形成复层结构，但在蚀刻工艺时，需要分别蚀刻两种金属层，如欲使用单一蚀刻液蚀刻复层金属，由于金属种类不同，较难有理想的蚀刻结果。

此外，若是仅以铜合金来作为金属栅极，虽然铜合金已被证实可以抑制铜离子扩散并与底材有良好的黏合效果，但是铜合金由于阻值较高，且靶材制作成本高，在应用上仍有疑虑。

发明内容

本发明为一具铜导线结构的薄膜晶体管及其制造方法，是以至少一铜合金层与一铜金属层来形成多层金属结构的栅极，以降低阻值、改善铜金属层的附着度及抑制铜离子的扩散。此外，将铜合金层及铜金属层图形化时，仅需要单层铜蚀刻液，而无须蚀刻两种不同的金属薄膜，可简化导线的图形化工艺。

根据本发明所提供的一实施例中，依序形成具有至少一个铜合金层及一铜金属层的铜导线，接着，在定义铜导线的图形后，进行热处理的动作，以产生图形化的栅极，最后，依序由下而上堆栈形成图案化的栅极绝缘层、有源层、欧姆接触层、数据线、源极、漏极、保护层以及像素电极于栅极上，以形成具有多层金属结构铜导线的薄膜晶体管。

根据本发明所提供的另一实施例中，与上述实施例不同点在于，先作热处理后，在定义铜导线的图形，以产生图形化的栅极。

其中，热处理的温度约为100至500℃。铜合金层中除了其本身的合金元素外，其余的合金元素含量约为0.2至10的百分比。铜合金层的厚度约为10至2000埃，而铜金属层的厚度约为1000至4000埃。

附图说明

图1A～图1C为本发明内容的双层金属结构的栅极的工艺剖面图；

图2至图5为本发明内容的薄膜晶体管的工艺剖面图；以及

图6为本发明内容的三层金属结构的栅极的工艺剖面图。

符号说明：

基板121

栅极131

栅极线133

栅极绝缘层140

有源层150  

欧姆接触层160

源极171

漏极172

保护层180

像素电极190

铜合金层C1

铜金属层C2

漏极接触口D

具体实施方式

请同时参考图1A至图1C，其为本发明内容的双层金属结构的栅极的工艺剖面图。

首先，在本发明产生栅极(gate)131与栅极线(gate line)133的一实施例中，如图1A至图1B所示，是在基板(substrate)121上，依序沉积形成一层厚度大约10至2000埃(angstrom)的铜合金层(copper alloy layer)C1及一层厚度大约1000至4000埃的铜金属层(copper layer)C2。然后，如图1C所示，定义已形成的铜合金层C1与铜金属层C2等双层金属结构的图形，以产生双层金属结构的铜导线，再以大约100至500℃的温度进行热处理(heattreatment)。

在本发明产生栅极131与栅极线133的另一实施例中，如图1A至图1B所示，是在基板121上，依序沉积形成一层厚度大约为10至2000埃的铜合金层C1及一层厚度大约为1000至4000埃的铜金属层C2。接着，以大约100至500℃的温度，将基板121、铜合金层C1及铜金属层C2进行热处理，然后，如图1C所示，再定义已形成的铜合金层C1与铜金属层C2等双层金属结构的图形，以产生双层金属结构的铜导线。