三元铝合金薄膜和靶制造技术

提供了平板显示器制造用的物理蒸气沉积靶。该靶包括一种三元合金体系，该体系以原子百分率计有数量约９０～９９．９８的第一组分，其中第一组分是铝；数量约０．０１～２．０的第二组分，其中第二组分是一种选自Ｎｄ、Ｃｅ、Ｄｙ和Ｇｄ组成的一组的稀土元素；和数量约０．０１～８．０的第三组分，其中第三元素选自Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｓｃ、和Ｈｆ。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于制造平板显示器的三元合金薄膜和用来生产此类薄膜的物理蒸气沉积靶。具体地说，在玻璃基材上沉积的薄 膜显示出低电阻率和高小丘电阻。相关技术描述 平板显示器例如液晶显示器(LCD)用于很多应用，例如 电一见机和笔记本型个人计算机。为了改善影〗象品质例如分辨率和对比 度，薄膜晶体管(TFTs)已经用来作为开关元件。TFTs是活性器件， 包含在一种绝缘基材例如玻璃基材上形成的半导体薄膜，而且也包括由 金属薄膜构成的电极，其中该电极是与该半导体薄膜连接的。 在LCD的最近发展中，有朝着更大尺寸板和更高分辨率发 展的日益强劲趋势。作为结果， 一直需要的是形成更小尺寸的LCD的 电极薄膜。这样一种尺寸减小造成了互连和电极的电阻增大。这导致电 信号延迟时间增加。为了将LCD中薄膜电极尺寸减少所引起的信号脉 冲延迟抑制到足够低水平以适用于彩色LCD、尤其适用于IO英寸或更 大平板尺寸的大尺寸彩色LCD,需要使半导体器件的电极的电阻率等于 或小于5 luI2cm。 作为结果，用来形成LCD中半导体器件的电极的薄膜必须 有各种特4i,例如4氐电阻率和高小丘电阻等。用来形成LCD中电才及薄 膜的材料的电阻率对传输的信号有影响。具体地说，如果使用高电阻率 的材料来形成薄膜电极，则高电阻率引起电信号构建速度降低和产生信 号脉冲延迟增加。这样的信号脉冲延迟是确定该LCD总体特征的一个 重要因素。在大尺寸和高分辨率LCD中，低电阻率是防止信号延迟的 最重要因素。 小丘形成减少同样是重要的。用来形成电极薄膜的材料在 该薄膜于该基材上沉积形成后和在随后使用等离子体增强化学蒸气沉 积法(PECVD )的绝缘薄膜沉—积中遭遇到20 ~ 30 min、 300°C ~ 400°C范围内的温度。当采用铝作为形成LCD中的电极的材料时，在绝缘薄膜 的PECVD沉积期间在该薄膜的表面上产生称为小丘的小尺寸半球状凸 起。呈半球状凸起形式的小丘是由于玻璃基材与铝薄膜之间热膨胀系数 差异引起的压缩应力而产生的。在TFT-LCDs中，电极薄膜一般位于该 多层结构底部。因此，该电极薄膜上的小丘使得不可能以平坦形状在其 上形成其它薄膜。进而，当在电极薄膜上形成绝缘薄膜时，如果在电极 薄膜上产生小丘，则该小丘就会使该绝缘薄膜凸起，从而引起层与层之 间的电短路(电绝缘击穿)。 因此，除低电阻率外，还要求该LCD中电极薄膜材料较好 在退火期间不形成小丘和须晶或形成0.5 )um以下小丘尺寸。为了解决这 些课题，在相关技术上已经有人提出了许多铝合金'减射耙。例如，Onishi et al Effects of Nd content in Al thin films on hillock formation, J. Vac. Sci. Technol. A, Vol. 15 (1997)涉及A1-Nd薄膜，其中小丘密度强烈依赖于 Nd含量。 Yamamoto et al (U. S. Patent No. 6,033,542)涉及一种由Al 合金构成的半导体器件用电极，该合金含有一种或多种选自Al、 Co、 Ni、 Ru、 Rh和Ir的合金元件。 Hiroshi (Japanese Patent Document No. 10-199830)涉及一 种由A1基体结构形成的靶材料，该结构含有 一 种选自过渡元素的元素。 Onishi et al (Japanese Patent Document No. 2000-199054) 涉及一种铝合金溅射革巴，其组成为铝基体相和铝与该金属间基体相之间 晶粒边界上的合金元素的金属间化合物相。 Yoshikawa et al Spray formed aluminium alloys for sputtering targets Power Metallurgy, Vol. 43 (2000) 乂>开了用喷雾成形法 制造的、Al-Nd和Al-Ti材料的精细均匀微结构、践射耙。 Takagi et al (U. S. Patent Nos. 6,096,438和6,387,536 Bl)涉 及一种用来作为半导体器件的电极的Al合金薄膜及其沉积用Al合金溅 射靶。 Nishi et al (U. S. Patent Application Publication No. 2001/0004856 Al)涉及一种用喷雾成形法制造的且其中所有包合物的 最大长度为20 )Lim或以下的铝或铝合金溅射革巴。与惯常薄薄膜材料和用来制造该材料的靶相联系的缺点是，它们没有满足制造平板显示器用电极薄膜所需要的要求。 为了克服相关技术的缺点，本专利技术的目标是消除二元Al-Nd 合金并提供一种铝三元合金薄膜和用来沉积此类薄膜的溅射靶。具体地 说，所沉积的薄膜在该薄膜退火之后有较好<5 iLiQcm的电阻率和高小丘 电阻。 本专利技术的另一个目标是通过减少或用Ce、 Dy、 Gd等稀土 金属代替第二组分(即Nd)来降低铝三元(合金)体系的成本，并通 过添加一种不太昂贵的第三组分来减少稀土元素含量。 本专利技术的 一个进一步目标是提供该賊射輩巴的 一种新颖制造 方法，从而减少产生所述靶的均匀而精细微结构所需要的必要步骤数 目。 本专利技术的其它目标和方面，对于业内普通技术人员来说， 在重温本说明书、其附图及其所附权利要求书时将变得显而易见。专利技术概要 按照本专利技术的第一方面，提供了一种平板显示器制造用物 理蒸气测定积靶。该靶包括一种三元合金体系，该体系以原子百分率计 有数量约90- 99.98的第一组分，其中第一组分是铝；数量约0.01-2.0 的第二组分，其中第二组分是一种稀土元素，选自Nd、 Ce、 Dy和Gd 组成的一组；和数量约0.01 ~ 8.0的第三组分，其中第三种元素选自Ni、 Co、 Mo、 Sc、和Hf纟且成的一纟且。 按照本专利技术的另一个方面，提供了一种沉积于玻璃基材上 的三元合金薄膜。该薄膜包括数量约96 - 99.98原子％的第一组分，其 中第一组分是铝；数量约0.01 ~ 2.0原子％的第二组分，其中第二组分是 Nd;和数量约0.01-2.0原子％的第三组分，其中第三元素是一种选自 Ce、 Dy和Gd组成的一组的稀土元素。附图简述 本专利技术的目标和优点，/人其4交好实施方案结合附图的以下 详细描述将会更好地理解，其中同样的数字表示完全相同的特色，且其 中附图说明图1说明该溅射靶和薄膜沉积的制造方法工艺流程图。 图2说明一种用本专利技术的耙沉积的三元合金薄膜的SEM照 片，其中该薄膜是一种Al-0.5Nd-1.85Ce;和 图3说明一种用本专利技术的耙沉积的三元合金薄膜的SEM照 片，其中该薄膜是一种Al-0.6Nd-2.40Ni。专利技术详细描述 平板显示器、LEDs和LCDs的制造需要许多加工步骤，包 括濺射靶的物理蒸气沉积，以使一种薄的铝薄膜沉积到一种基材上。就 磁控管賊射而言，磁石以 一种能引起闭合磁场回路切割阴极的方式位于 该阴极耙背后。该》兹场回路的一部分位于与该阴极的前面相邻的位置。 磁场与电场的组合使电子沿长长的限定路线盘旋而在紧邻把材料面的 位置产生非常稠密的等离子体。这种稠密等离子体便利本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种平板显示器制造用物理蒸气沉积靶，包含：　一种三元合金体系，包含以原子％计，数量约９０～９９．９８的第一组分，其中第一组分是铝；数量约０．０１～２．０的第二组分，其中第二组分是一种稀土元素，选自Ｎｄ、Ｃｅ、Ｄｙ和Ｇｄ组成的一组；和数 量约０．０１～８．０的第三组分，其中第三元素选自Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｓｃ、和Ｈｆ组成的一组。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：J萨卡，C罗，PS吉尔曼，
申请(专利权)人：普莱克斯技术有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]