[发明专利]TFT LCD电极薄膜制备所用的靶材及靶材和电极薄膜制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件电极的制备所用的靶材以及利用该靶材制造电极的方法，特别涉及薄膜晶体管液晶显示器(以下称TFT LCD)有源矩阵电极制备所用的靶材及利用该靶材制造电极的方法。

背景技术

目前液晶显示器(以下称TFT LCD)向大尺寸和高清晰度的发展趋势要求具有很低电阻率的金属电极薄膜作为栅极和源漏极。例如对于10英寸以上的TFT LCD，电极的电阻率需要小于20μΩcm。同时大规模集成电路制备中基板已经不足以提供足够的面积来沉积IC需要的互连线。因此多层金属互连线成为IC制造中必需要采用的技术。特别是对于具有复杂功能的IC如微处理器就要求具有4-5层的金属层实现IC器件之间的互连。因此从电阻率的角度考虑，Au、Cu和Al是最合适做IC及TFT中电极或者互连线材料的金属。但是对于Au而言，它和基板的结合力不良，另外它的刻蚀特性不好，还有就是价格太高的原因限制了它的广泛使用；Cu由于它和基板的结合力微弱和不良的抗腐蚀能力也限制了它的使用。金属Al不仅有好的电阻率，良好的刻蚀特性和与基板的结合力，而且Al的地球含量丰富，容易得到。因此得到大量的应用。

但是Al的最大缺点就是热稳定性差。这种不稳定性表现为由Al制备的金属电极薄膜的表面上在后续的热处理过程中(150-400℃)出现被成为小丘很小的突起。由于电极薄膜一般作为底层，而且当刻蚀形成图形后，电极或者互连线的宽度变得很细时，这种小丘的尺寸相对于金属线变得很大。如果在其上面沉积其它薄膜，小丘就会刺穿上面的绝缘薄膜形成短路，另外在形成小丘的地方会引起的断路。

为了在Al薄膜表面抑止小丘的形成，目前采用的方法由两种。第一个方法就是在Al金属层上面形成一层熔点很高的金属薄膜如难熔金属薄膜，另外一个方法就是在Al中添加其它元素形成合金，使用该合金形成电极薄膜。目前对于TFT电极中使用最多的就是AlNd作为导电层，Mo作为底层和覆盖在其上的方法。但是AlNd的价格很高。由于作为合金元素Nd稀土元素，在地壳中的含量很低，而且不容易得到。因此随着TFT快速的发展，对于Nd的消耗数量也日益增加。因此必须找到其它替代元素来代替Nd已经成为必然趋势。

发明内容

本发明目的就是针对现有技术AlNd的价格很高和不易提纯等缺陷，利用资源丰富的Fe、Ti或Ta代替资源稀缺高价格的Nd，即提供合适Al-Fe合金、Al-Ti合金或者Al-Ta合金来取代AlNd靶材，并且用该合金靶材来制备半导体器件中的电极薄膜。

本发明的另外一个目的就是提供制备一种制备半导体薄膜电极的方法。

为了实现上述目的，本发明提供一种TFT LCD有源矩阵电极薄膜制备所用的靶材，其中所述靶材为Al-Ta的合金、Al-Ti的合金或者Al-Fe合金。

上述方案中，所述中靶材合金元素的含量为1at％-3at％。

为了实现上述目的，本发明同时提供一种TFT LCD有源矩阵电极薄膜制备所用靶材的制备方法，包括：

首先，提供一基体；

接着，将混合充分的Al-Ti、Al-Fe或者Al-Ta合金粉末，加热使之完全熔化以后，将喷射工作气体通过雾化喷嘴将熔化的合金雾化成小液滴并在气流的带动下以一定的速度向冷却并旋转的基体快速运动并在所述基体表面获得具有一定密度的坯体；

然后，将坯体进行初步整形及进行热等静压致密化；

最后，经过机械加工到最终尺寸。

为了实现上述目的，本发明同时提供另一种TFT LCD有源矩阵电极薄膜制备所用靶材的制备方法，包括：

首先，提供一基体；

接着，将混合充分的Al-Fe、Al-Ti或者Al-Ta合金粉末，加热使之完全熔化以后，经过搅拌均匀化以后将合金液体到入预热到一定温度的型腔中，使之冷凝到室温以后，从型腔中取出；

最后，进行机械加工到最终尺寸。

为了实现上述目的，本发明同时也提供一种TFT LCD有源矩阵电极薄膜的制备方法，包括：

用直流磁控溅射Al-Fe、Al-Ta或者Al-Ti多元复合靶材的方法在基板上沉积得到电极薄膜。

上述方案中，可进一步在所述用直流磁控溅射Al-Fe、Al-Ta或者Al-Ti多元复合靶材的方法在基板上沉积得到电极薄膜之前首先在基板上沉积一层难熔金属。还可进一步在前述电极薄膜之上再沉积一层难熔金属，形成一种三层结构。

上述制备方法，在完成所述电极薄膜的制作后，在150-400℃温度范围内对沉积在基板的电极薄膜进行退火热处理，使得合金元素以金属间化合物的形式沉淀下来。