[发明专利]薄膜晶体管及其制造方法

说明书

技术领域

本发明有关于一种主动元件及其制造方法，且特别有关于一种薄膜晶体管及其制造方法。

背景技术

在一般的液晶显示面板(liquid crystal display panel)的内连线中，一般是选用钼、钽、铬、钨等金属或其合金做为金属层的材料，其中又以铝为最常用。然而，与铝相比，铜具有较少的电迁移(electromigration)问题，且具有低阻抗(resistivity)，因此铜在近年来成为非常有吸引力的研发题材。

不过，以铜作为内连线有实际的困难。铜的热稳定性不佳。举例而言，在薄膜晶体管的制程中，作为栅极的铜很容易因高温而发生熔融现象，进而扩散并穿越铜与硅的界面或铜与二氧化硅的界面。铜的扩散现象会改变薄膜晶体管的电性，或降低薄膜晶体管的可靠度。再者，因为铜对硅的附着力(adhesion)不佳，所以铜掀起(peeling)的问题屡见不鲜。因此，产品良率无法提升。

发明内容

本发明提供一种薄膜晶体管的制造方法，以改善离子扩散的问题。

本发明提供一种薄膜晶体管，其具有较高的可靠度。

本发明提出一种薄膜晶体管的制造方法。首先依序形成第一含氮铜合金层及第一铜层于基板上，然后移除部分第一含氮铜合金层及第一铜层，以形成栅极于基板上。接着，形成栅绝缘层以覆盖栅极，并形成一层沟道层于栅极上方的部分栅绝缘层上。之后，形成源极及漏极于沟道层上，其中源极及漏极的形成方法例如是先于基板上方依序形成第二含氮铜合金层及第二铜层。之后，移除部分第二含氮铜合金层及第二铜层。

在本发明的一实施例中，第一含氮铜合金层的形成方法例如是物理汽相沉积制程。此物理汽相沉积制程的溅镀靶(sputtering target)或蒸镀源(evaporationsource)包括铜及选自于钼、钨、钛、铬、钽、铟、锡、铝、锰所组成的族群其中之一。

在本发明的一实施例中，第二含氮铜合金层的形成方法例如是物理汽相沉积制程。此物理汽相沉积制程的溅镀靶或蒸镀源包括铜及选自于钼、钨、钛、铬、钽、铟、锡、铝、锰所组成的族群其中之一。

在本发明的一实施例中，物理汽相沉积制程通入的气体包括含氮气体，且这种含氮气体及全部气体的流量比率例如为5％至50％。

在本发明的一实施例中，含氮气体例如是氨气或氮气。

本发明又提出一种薄膜晶体管，其包括栅极、栅绝缘层、沟道层、源极及漏极。栅极配置于基板上，且栅极包括第一含氮铜合金层及第一铜层。第一铜层配置于第一含氮铜合金层上。栅绝缘层覆盖栅极，且沟道层配置于栅极上方的部分栅绝缘层上。此外，源极及漏极配置于沟道层上，其中源极及漏极包括第二含氮铜合金层及第二铜层。第二含氮铜合金层配置于沟道层上，且第二铜层配置于第二含氮铜合金层上。。

在本发明的一实施例中，第一含氮铜合金层包括铜及选自于钼、钨、钛、铬、钽、铟、锡、铝、锰所组成的族群其中之一的氮化合金。

在本发明的一实施例中，第二含氮铜合金层包括铜及选自于钼、钨、钛、铬、钽、铟、锡、铝、锰所组成的族群其中之一的氮化合金。

在本发明的一实施例中，第一含氮铜合金层的厚度介于200至500埃。

在本发明的一实施例中，第二含氮铜合金层的厚度介于200至500埃。

在本发明的一实施例中，第一铜层的厚度介于1500至4000埃。

在本发明的一实施例中，第二铜层的厚度介于1500至4000埃。

在本发明的一实施例中，第一铜层与第一含氮铜合金层的厚度比值介于5至15之间。

在本发明的一实施例中，第二铜层与第二含氮铜合金层的厚度比值介于5至15之间。

在本发明的一实施例中，第一铜层与第一含氮铜合金层的总厚度介于2000至4000埃之间。

在本发明的一实施例中，第二铜层与第二含氮铜合金层的总厚度介于2000至4000埃之间。

由于本发明的薄膜晶体管以第二含氮铜合金层作为阻障层，因此能够改善第二铜层与沟道层之间的离子扩散问题。再者，第一含氮铜合金层还可以用来当作黏着层，以增进第一铜层与基板之间的接合强度，进而减少发生铜层剥离或铜掀起的可能性。

为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举一个实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1A至图1D是本发明一实施例的薄膜晶体管的制造流程上视图。

图2A至图2D分别是沿图1A至图1D的剖面线I-I的剖面图。

具体实施方式