合金靶材及其制备方法、应用、阵列基板技术

本申请涉及半导体器件领域，公开了一种合金靶材及其制备方法、应用、阵列基板。本申请为进一步改善Mo合金阻隔层特性，以Mo、Ti、Ni、Cu作为金属元素制备出可应用于半导体领域的MoTiNiCu合金靶材，所述合金靶材晶粒度<100μm，优于当前120μm技术水平，溅射效率更高，致密性、均匀性更好；同时，MoTiNiCu合金靶材耐氧化性、附着性、耐高温高湿性优异；与布线层搭配使用可以有效阻挡布线层金属扩散，蚀刻性能相比较MoTiNi合金有明显优势。比较MoTiNi合金有明显优势。比较MoTiNi合金有明显优势。

【技术实现步骤摘要】
合金靶材及其制备方法、应用、阵列基板


[0001]本申请涉及半导体器件领域，尤其涉及合金靶材及其制备方法、应用、阵列基板。

技术介绍

[0002]在半导体行业中，基于液晶显示器(LCD)、等离子体显示板(PDP)、电子纸等所利用的电泳型显示器等平面显示装置(FDP)，以及各种半导体器件、薄膜传感器、磁头等薄膜电子部件对布线层低电阻化的需求，一般使用Al、Cu作为导电层，其中由于Cu的电阻比Al更低，目前开展了使用Cu为主布线材料的应用。
[0003]然而，上述各部件的布线层制备过程中的加热工序会导致Cu扩散严重，且Cu层与基板的附着力也较差，因此需要一层金属阻隔层(barrier层)起到过渡和阻隔的作用。过渡层金属通常需要具有优异的抗高温、高湿和氧化性能，优异的阻隔Cu扩散性能，热膨胀系数低，以及优异的蚀刻性能。目前常用Mo金属层的电阻较低，但纯Mo抗氧化性较差，抗高温扩散性也未能达到预期，此外，Mo作为barrier层易出现逆蚀刻角度(taper)，Mo/Cu层profile较差，而且在高Cu离子浓度下，蚀刻剖面(profile)不稳定，关键尺寸偏差(CD bias)波动性大。
[0004]专利CN104046947A提供了一种金属薄膜形成用Mo合金溅射靶材，用于层叠布线层的覆盖膜，并提出该合金溅射靶材可以改善耐湿性和耐氧化性，但是根据该专利记载的相关实验数据可以看出，在85℃&85％RH条件下的抗高温抗高湿性能仍有一定的缺陷，存在进一步改善的空间。
[0005]此外，专利CN112941473A也公开了一种MoTiNi合金靶材，主要应用于LCD、PDP等平板显示器的薄膜电极或薄膜配线材料之中，以此满足对大尺寸、高密度、高纯度且非磁性的靶材需求，但其并未就是否适用于作为Cu层的barrier层金属作出明确的技术指导，而经过实际探索MoTiNi合金靶材作为Cu过渡层附着力和蚀刻性能都较差。
[0006]基于此，优异的抗高温高湿性能、抗氧化性能、蚀刻性能以及与Cu层高附着力性能成为对金属阻隔层(barrier层)金属的迫切需求。

技术实现思路

[0007]有鉴于此，本申请的目的在于提供一种合金靶材及其制备方法，使得所述合金靶材具有优异的高温抗Cu层扩散能力和优异的蚀刻能力，特别是与Cu层布线层搭配时，高、低Cu离子浓度均适用。
[0008]为了解决上述技术问题/达到上述目的或者至少部分地解决上述技术问题/达到上述目的，本申请提供了一种合金靶材，其为MoTiNiCu合金靶材，以原子数百分含量计，Mo为50％～70％，Ti为20％～30％，Ni为5％～29％，Cu为0.01％～2％。在本申请某些实施方式中，以原子数百分含量计，Mo为50％，Ti为22～26％，Ni为23～27％，Cu为1％。
[0009]基于所述合金靶材优异的性能，本申请提出了所述合金靶材在制备阵列基板中的应用。其中，所述阵列基板具有Cu层布线层。
[0010]同时，本申请还提供了所述合金靶材的制备方法，混合组成如本申请所述MoTiNiCu合金靶材的合金粉末和/或纯金属粉末进行粉末烧结，获得所述MoTiNiCu合金靶材。
[0011]此外，在本申请某些实施方式中，还提供了一种基于本申请所述合金靶材的阵列基板，包括基板、栅极电极、栅极绝缘层、通道层、源极电极和漏极电极，其中，在所述基板上设置栅极电极和栅极绝缘层，所述栅极绝缘层包覆所述栅极电极，所述栅极电极与所述基板和/或所述栅极绝缘层之间设置有所述合金靶材形成的金属阻隔层(barrier层)；在所述栅极绝缘层上设置通道层，所述通道层上设置有源极电极和漏极电极。
[0012]在本申请的另外一些实施方式中，所述阵列基板还包括在所述源极电极与所述通道层之间，以及所述漏极电极与所述通道层之间，同时或择一设置有所述合金溅射靶材形成的金属阻隔层(barrier层)。
[0013]与现有同类合金靶材相比，本申请MoTiNiCu合金靶材具有如下有益效果：(1)本申请合金靶材平均晶粒度<100μm，单膜高温氧化后电阻与可见光反射率波动小，85℃&85％RH下可见光反射率未发生明显变化，表面氧化层厚度与数量较少，随着氧化温度的增加，表面附着性逐渐增强；
[0014](2)与Cu布线层复合时，高温真空退火后，膜层界面清晰，热扩散后元素离散度变小，能有效阻挡铜扩散；在500
‑
10000ppmCu离子浓度下能够展现出更优异的蚀刻性能。
附图说明
[0015]图1所示为阵列基板的结构示意图；1表示玻璃基板，2表示添加了本申请金属阻隔层的栅极电极，在本申请中称为M1层；3表示G
‑
SiNx栅极绝缘层；4表示a
‑
Si层，5表示N
+
a
‑
Si层，两者组成通道层；6表示添加了本申请金属阻隔层的源极电极和漏极电极，在本申请中称为M2层；
[0016]图2所示为本申请MoTiNiCu合金靶材的工艺流程图；其中，CIP表示冷等静压，HIP表示热等静压，Bonding表示绑定；
[0017]图3所示为本申请MoTiNiCu合金靶材薄膜氧化后表面形貌；
[0018]图4所示为本申请MoTiNiCu/Cu复合层EDS线扫描示意图；
[0019]图5所示为本申请MoTiNiCu/Cu复合层截面EDS元素分布图；
[0020]图6所示为对照MoTiNi合金靶材刻后截面形貌图；放大倍数
×
60000；
[0021]图7所示为本申请MoTiNiCu合金靶材刻后截面形貌图；放大倍数
×
60000。
具体实施方式
[0022]本申请公开了一种合金靶材及其制备方法、应用、阵列基板，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本申请。本申请所述产品、工艺和应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本申请内容、精神和范围内对本文所述产品、工艺和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本申请技术。显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本
申请保护的范围。
[0023]需要说明的是，在本文中，如若出现诸如“第一”和“第二”、“步骤1”和“步骤2”以及“(1)”和“(2)”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种合金靶材，其为MoTiNiCu合金靶材，以原子数百分含量计，Mo为50％～70％，Ti为20％～30％，Ni为5％～29％，Cu为0.01％～2％。2.根据权利要求1所述合金靶材，其中，以原子数百分含量计，Mo为50％％，Ti为22％～26％，Ni为23％～27％，Cu为1％。3.根据权利要求1或2所述合金靶材，其中，以原子数百分含量计，Mo为50％，Ti为22％，Ni为27％，Cu为1％。4.根据权利要求1或2所述合金靶材，其中，以原子数百分含量计，Mo为50％，Ti为24％，Ni为25％，Cu为1％。5.根据权利要求1或2所述合金靶材，其中，以原子数百分含量计，Mo为50％，Ti为26％，Ni为23％，Cu为1％。6.权利要求1
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5任意一项所述合金靶材在制备阵列基板中的应用。7.根据权利要求6所述应用，其中，所述阵列基板具有Cu...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋智辉，王辉，康报虹，
申请(专利权)人：惠科股份有限公司，
类型：发明
国别省市：