一种氧化物薄膜晶体管纯铜复合结构源漏电极制造技术

本实用新型专利技术公开了一种氧化物薄膜晶体管纯铜复合结构源漏电极。所述的氧化物薄膜晶体管纯铜复合结构源漏电极包括依次沉积在有源层上的刻蚀缓冲层、黏附阻挡层和纯Cu电极层；所述刻蚀缓冲层为碳膜，所述黏附阻挡层为钛膜，所述纯Cu电极层为纯Cu薄膜。本实用新型专利技术中通过引入C膜作为刻蚀缓冲层，可避免刻蚀纯铜源漏电极时对氧化物有源层的破坏，同时可以避免铜刻蚀时双氧水基刻蚀液使用，降低生产成本和安全风险。

【技术实现步骤摘要】
一种氧化物薄膜晶体管纯铜复合结构源漏电极
本技术属于电子器件制备
，具体涉及一种氧化物薄膜晶体管纯铜复合结构源漏电极。
技术介绍
随着科技的进步和生活品味的提高，人们对显示面板提出了更高的要求：大尺寸、高分辨率、高刷新率、低RC延迟成为下一代显示面板重要参数特征。薄膜晶体管(TFT)阵列是当前AMLCD/AMOLED显示面板的像素驱动部件，在实现以上参数特征中起着决定性的作用。目前主流的TFT有源层材料有氢化非晶硅(a-Si:H)、低温多晶硅(LTPS)、有机半导体和氧化物半导体，其中氧化物半导体具有较高的电子迁移率和均匀性，适用于大尺寸LCD/LED显示面板。华南理工大学的彭俊彪教授团队用掺杂稀土的金属氧化物Ln-IZO攻破国外IGZO技术壁垒，使中国拥有自主知识产权的氧化物半导体材料，进一步扩展了金属氧化物TFT的发展前景。为了实现高分辨率显示，TFT器件尺寸需要“小型化”，采用背沟道刻蚀(BCE)结构是TFT器件尺寸“小型化”的关键。BCE-TFT的制作工艺简单，成本较低。更重要的是，其沟道尺寸定义精度高，容易实现器件尺寸的“小型化”。然而，在氧化物TFT中，由于有源层极易被大多数常用的刻蚀液腐蚀，源漏电极和有源层的刻蚀选择比很低，这往往导致器件制作失败。因此实现BCE结构的氧化物TFT关键在于提高源漏电极和有源层的刻蚀选择比。目前TFT的电极材料多数用的还是铝(Al)、钼(Mo)等材料，但随着显示面板尺寸的增加，“信号延迟”现象会越发严重，使用低电阻率的铜(Cu)电极作为TFT的电极和布线材料是行业迫切的需求。但纯Cu电极与基板结合强度低，易脱落，且铜易扩散到有源沟道层，产生“铜污染”问题。基于以上问题，目前的解决方法主要有：配制使用双氧水基刻蚀液，尽可能提高刻蚀选择比。这种处理方式，需要针对不同类型的源漏电极材料以及有源层氧化物材料配制专用的刻蚀液，应用面比较窄，研发成本高，不利量产。并且配制高选择比的Cu刻蚀液不可避免双氧水的使用，双氧水基的刻蚀液保质期很短，仅有2周左右，且运输、储存不当会有爆炸的危险，因此在面板厂附近还要建刻蚀液厂，导致相应的成本升高；采用铜合金材料代替纯铜材料作TFT的电极和布线材料。这种方法虽然可以解决铜附着强度差的问题，但是铜合金电阻率高于纯铜，导致铜制程优势明显下降甚至消失。针对以上种种不足，提供一种工艺简单、过程安全、性能优良的氧化物薄膜晶体管新型纯铜复合结构源漏电极是很有意义的。
技术实现思路
为了解决以上现有技术的缺点和不足之处，本技术的目的在于提供一种氧化物薄膜晶体管纯铜复合结构源漏电极本技术目的通过以下技术方案实现：一种氧化物薄膜晶体管纯铜复合结构源漏电极，所述的氧化物薄膜晶体管纯铜复合结构源漏电极包括依次沉积在有源层上的刻蚀缓冲层、黏附阻挡层和纯Cu电极层；所述刻蚀缓冲层为碳(C)膜，所述黏附阻挡层为钛(Ti)膜，所述纯Cu电极层为纯Cu薄膜。优选的，所述刻蚀缓冲层的厚度为3～15nm。优选的，所述黏附阻挡层的厚度为5～20nm。优选的，所述纯Cu电极层的厚度为20～100nm。本技术原理为：在制备氧化物TFT的过程中，由于非晶氧化物半导体薄膜易受大多数常用的刻蚀液腐蚀，直接在有源层上通过湿法刻蚀图形化源漏电极常常导致有源层被刻蚀液腐蚀甚至移除而无法完成器件的制备。为了解决这个问题，行业通常的做法是在刻蚀源漏电极之前，先在有源层上沉积一层刻蚀阻挡层(ESL)，该阻挡层几乎不被刻蚀液腐蚀，以保护有源沟道，形成的结构被称为ESL结构。但是随着技术的发展，ESL结构缺点凸显，限制其在技术中的应用。首先，在ESL结构中，有源沟道的定义需要两步光刻工艺：一是在刻蚀阻挡层上形成源漏电极与有源层的“接触孔”，二是源漏电极的图形化。两步光刻工艺积累的对准偏差限制了有源沟道尺寸的精度，这不利于TFT器件尺寸的“小型化”。其次，ESL结构中引入的刻蚀阻挡层增加了一道薄膜生长和光刻工序，相应增加了成本。ESL结构与目前面板厂主流的a-Si：HTFT采用的BCE结构差异较大，现有生产线难以通过升级改造成为非晶氧化物TFT生产线，导致成本增加。本技术采用C膜作为刻蚀缓冲层代替刻蚀阻挡层是基于以下两点：一是C膜十分稳定，不与刻蚀液反应，可以保护有源沟道不受刻蚀液腐蚀；二是C膜是良导体，因此不必考虑源漏电极与有源层“接触孔”的问题。兼备以上两种优良性质的C膜作为刻蚀缓冲层，可以减少一道形成源漏电极与有源层“接触孔”的光刻工序，从而减小积累对准偏差，提高有源沟道定义精度，更有利于器件“小型化”。有源沟道上的C膜刻蚀缓冲层可以通过O2plasma处理或者O2氛围下高温退火将其转化为CO2而去除。整个生产流程与BCE结构TFT相一致，有利于现有产品线的升级改造。此外，C膜可通过磁控溅射法制备，工艺简单，成本低，适合大面积薄膜制备。由于纯铜薄膜不易与玻璃衬底或单晶硅衬底发生较强的键合作用，导致纯铜薄膜在上述衬底上的附着强度很差，采用Ti薄膜作为黏附阻挡层可以在保证纯铜薄膜附着强度的同时，阻挡铜原子向有源沟道的扩散，避免“铜污染”问题。此外，Ti具有很高的强度，其刻蚀特性与铜差异较小，刻蚀使用同一种刻蚀液刻蚀，相应地减少了刻蚀步骤和刻蚀液的种类的使用，简化工艺流程，提高生产效率。相对于现有技术，本技术具有如下优点及有益效果：本技术的氧化物薄膜晶体管纯铜复合结构源漏电极，具有电阻率低，刻蚀兼容性好，工艺简单，成本低廉的优点。附图说明图1为本技术的氧化物薄膜晶体管纯铜复合结构源漏电极的结构示意图。具体实施方式下面结合实施例及附图对本技术作进一步详细的描述，但本技术的实施方式不限于此。实施例1如图1所示，本技术的氧化物薄膜晶体管纯铜复合结构源漏电极包括依次沉积在氧化物薄膜晶体管的有源层4上的刻蚀缓冲层3、黏附阻挡层2和纯Cu电极层1；所述刻蚀缓冲层3为碳(C)膜，所述黏附阻挡层2为钛(Ti)膜，所述纯Cu电极层1为纯Cu薄膜。图1中5为氧化物薄膜晶体管的绝缘层，6为氧化物薄膜晶体管的栅极，7为氧化物薄膜晶体管的衬底。优选的，所述刻蚀缓冲层的厚度为3～15nm。优选的，所述黏附阻挡层的厚度为5～20nm。优选的，所述纯Cu电极层的厚度为20～100nm。上述氧化物薄膜晶体管纯铜复合结构源漏电极可以通过以下步骤制得：(1)在薄膜晶体管的有源层上依次沉积3～15nm的碳(C)膜作为刻蚀缓冲层、5～20nm的钛(Ti)膜作为黏附阻挡层和20～100nm的纯Cu薄膜作为源漏电极；(2)旋涂光刻胶，曝光显影：保留有源沟道顶部一半的光刻胶，并使有源层、刻蚀缓冲层、黏附阻挡层和纯Cu薄膜在非有源沟道区部分的光刻胶图形化；(3)依次刻蚀非有源沟道区的纯Cu薄膜、黏附阻挡层、刻蚀缓冲层和有源层；(4)除去有源沟道顶部保留的光刻胶，使纯Cu薄膜暴露出来；(5)刻蚀纯Cu薄膜层和黏附阻挡层，使其图形化形成TFT的源漏电极；(6)除去有源沟道表面的刻蚀缓冲层；(7)除去源漏电极表面的光刻胶。步骤(1)中所述有源层为金属氧化物半导体材料。所述金属氧化物半导体材料包括铟镓锌氧化物(IGZO)、铟锌氧化物(IZO)或掺镧铟锌氧化物(Ln-IZO)。步骤(1)中以磁本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氧化物薄膜晶体管纯铜复合结构源漏电极，其特征在于：所述的氧化物薄膜晶体管纯铜复合结构源漏电极包括依次沉积在有源层上的刻蚀缓冲层、黏附阻挡层和纯Cu电极层；所述刻蚀缓冲层为碳膜，所述黏附阻挡层为钛膜，所述纯Cu电极层为纯Cu薄膜。

【技术特征摘要】
1.一种氧化物薄膜晶体管纯铜复合结构源漏电极，其特征在于：所述的氧化物薄膜晶体管纯铜复合结构源漏电极包括依次沉积在有源层上的刻蚀缓冲层、黏附阻挡层和纯Cu电极层；所述刻蚀缓冲层为碳膜，所述黏附阻挡层为钛膜，所述纯Cu电极层为纯Cu薄膜。2.根据权利要求1所述的一种氧化物薄膜晶体管纯铜复合结构...

【专利技术属性】
技术研发人员：宁洪龙，卢宽宽，姚日晖，胡诗犇，刘贤哲，郑泽科，章红科，徐苗，王磊，彭俊彪，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：新型
国别省市：广东,44