[发明专利]铜线及其制造方法以及具有该铜线的薄膜晶体管基板

说明书

相关申请的交叉参考

本申请要求2007年12月26日提交的韩国专利申请No.10-2007-137386 的优先权，在这里将其并入本申请中作为参考，就像在这里完全列出的一样。

发明领域

本发明涉及半导体器件中的铜线，尤其涉及这样一种半导体器件中的铜 线，其中无需任何额外的制造步骤便可形成用以提高铜线附着力的阻挡层；以 及涉及制造该铜线的方法，和具有该铜线的平板显示设备。

背景技术

随着信息社会的发展，半导体器件的快速发展不断促进大量信息的快速存 储。将半导体器件集成为具有在较小的区域存储大量信息的高器件封装密度成 为一种趋势。

半导体器件作为向平板显示设备提供信号的普通集成电路或直接作为显 示图像的平板显示设备上的像素矩阵的驱动器件，来驱动显示图像的平板显示 设备。

因此要求应用于多种领域的半导体器件中布线的区域减小，使占用较少的 面积且能够快速处理大量信息。布线的区域的减小和因此造成的邻近图案间距 离的减小增加了布线的阻抗，造成信号延迟以及布线中电子迁移的问题。

为解决以上问题，需要开发一种具有低阻抗的布线的器件，具有高导电性 和低介电常数的铜Cu作为低阻抗布线的材料受到关注。

然而，铜用作低阻抗布线具有对硅的氧化物膜、硅的氮化物膜或主要用作 绝缘膜的玻璃的附着力差的特点。而且，由于铜在硅中的扩散系数是铝的大约 100倍，因此额外需要导电阻挡层来增加对绝缘膜的附着力及防止铜的扩散。

在相关技术中已出现由含Ti、TiN或TaN的材料构成阻挡层，但是由于 该材料包含不同于铜的金属，因此要求制造该材料的过程在一个和沉积铜的室 分开的室里进行。换句话说，形成阻挡层的过程变得复杂。

为解决上述问题，提出铜的氮化物阻挡层。

然而，由于铜和氮化物彼此间的溶解性差，所以尽管成分精确的材料的准 备是困难的，足以用作阻挡层的铜的氮化物是Cu₃N。

图1例示了形成在基板1上的Cu₃N阻挡层10上的铜线的铜导电层20的 截面。

由于Cu₃N具有相对稳定的特性，Cu₃N被用作光盘的存储介质。然而， 由于Cu₃N还具有低的热稳定性，举例来说，如果阻挡层形成之后由于制造步 骤中的基板温度升高而使Cu₃N受热，就会沉积铜，即Cu₃N中的Cu还原为 Cu而形成一个还原的Cu层15，如图1所示。

如果Cu₃N由此还原为Cu，那么阻挡层就失去了阻挡作用，导致其与下 面的膜的附着力变差，不能防止铜的扩散。

发明内容

因此，本发明旨在提供一种铜线及其制造方法，其能克服上述现有技术中 的一个或多个缺点。

本发明的目的是在提供一种铜线及其制造方法，其中，无需额外的制造步 骤便可容易地形成稳定的阻挡层，该阻挡层由包含铜的氧化物，尤其是Cu₂O 或CuO_xN_y的材料构成。

关于本发明其它的优点、目的和特征，一部分将在下文的说明书中阐明， 一部分对于所属领域普通技术人员将通过研究下文而变得显而易见，或者可从 本发明的实践领会到。通过书面说明书及其权利要求以及附图中特别指出的结 构可实现和获得本发明的目的和其它优点。

为了实现这些目的和其它的优点，依照本发明的意图，如这里具体化和广 泛描述的，铜线包括形成于底层结构上的阻挡层，和位于阻挡层上的铜导电层， 其中阻挡层包括Cu₂O层和CuO_xN_y层中的至少之一。

根据本发明的另一方面，提供一种薄膜晶体管基板，包括形成于基板上的 多条栅极线，和形成于所述栅极线和栅极绝缘膜之间用以定义像素区并垂直于 所述栅极线的多条数据线；形成于所述栅极线和数据线分别相交的区域的多个 薄膜晶体管；和形成于所述像素区并分别连接到所述薄膜晶体管的多个像素电 极，其中所述栅极线和数据线中的至少之一由所述铜线构成；其中所述铜线包 括阻挡层和位于所述阻挡层上的铜导电层，其中所述阻挡层包括Cu₂O层和 CuO_xN_y层中的至少之一。