用于在电子装置中金属化的铜合金阻挡层和覆盖层的利记博彩app
【专利说明】
[0001] 相关申请
[0002] 本申请要求2013年6月6日提交的美国临时专利申请No. 61/831,865,其通过引 用整体并入在此。
技术领域
[0003] 在多个实施例中，本发明涉及诸如平板显示器和触摸面板显示器的电子装置的金 属化，特别涉及用于这种金属化的覆盖层和阻挡层。
【背景技术】
[0004] 平板显示器已经迅速普遍存在于各种市场中，并且现在通常在各种家用电器、电 视、计算机、蜂窝电话以及其它电子装置中使用。通常使用的平板显示器的一个示例是薄膜 晶体管（TFT)液晶显示器（IXD)，或TFT-IXD。典型的TFT-IXD包含TFT阵列，每个TFT控 制从IXD的像素或子像素的发光。图1A示出如可能在TFT-IXD中发现的常规TFT 100的 横截面。如图所示，TFT 100包括在玻璃基板110上形成的栅电极105。栅绝缘体115将栅 电极105与上面的导电结构电绝缘。通常由非晶硅组成的有源层120在栅电极105的电控 制下在源电极125和漏电极130之间传导电荷，并且传导的电荷控制与其连接的像素或子 像素的操作（未示出）。源极/漏极绝缘体132将源电极125与漏电极130电隔离，并且保 护性地密封TFT 100。如图所示，栅电极105、源电极125以及漏电极130中的每一个电极 通常包括阻挡金属层135和在其上方的金属导体层140。阻挡层135提供在导体140和下 面玻璃和/或硅之间的良好粘附性，并减少或防止在其间的扩散。
[0005] 随着时间的推移，IXD面板的大小已经增加，并且基于TFT的像素大小已经下降， 使得在TFT-LCD结构内的导体的要求越来越高。为了降低在导体中的电阻，并且从而增加 在TFT-LCD中的电信号传播速度，制造商正在使用低电阻率的金属，诸如铜（Cu)，用于在显 示器内的导体140。诸如钼（Mo)、钛（Ti)或钼钛合金（Mo-Ti)的金属已被用于在Cu导体 140下面的阻挡层135 ;然而，这些金属受制于一种或多种缺陷，该缺陷限制了 TFT-IXD的性 能和/或在用于TFT-IXD的制造过程中存在困难。例如，一些常规的阻挡层135具有相对 高的电阻率，并且因此损害电极的总体导电性。此外，如图1B所示，在诸如栅电极105的电 极蚀刻期间，（一种或两种电极材料的）残留物145或蚀刻间断150,例如阶梯状或非线性 轮廓（由两种不同电极材料的非均匀蚀刻速率引起）可能产生。
[0006] 同样，触摸面板显示器在电子装置中变得更为常见，并且它们甚至可能随TFT-IXD 被利用。典型的触摸面板显示器包括排列成行和列并且经由电容耦合来感测手指触摸（或 接近）的传感器阵列。图2A示意性地示出用于触摸面板显示器的示例性传感器阵列200， 该触摸面板显示器包括互连以形成列220的多个导电的列传感器210,以及互连以形成行 240的多个导电的行传感器230。传感器210、230在基板250上方形成并且电耦接到处理器 260,这两个传感器感测表示"触摸"的电容耦接的变化，并向在装置内的其它电子组件（例 如包括触摸屏的计算机或移动计算装置）提供这些信号。传感器210、230可以由诸如氧化 铟锡（ITO)的透明导体形成，并且基板250可以是玻璃或任何其它合适的刚性（和/或透 明）支撑材料。
[0007] 图2B示出传感器阵列200内的一个点的放大立体图，其中互连的列传感器210与 行传感器230相交。为了避免在列220和行240之间的电短路（参见图2A)，在列传感器 210之间的互连与下面或上面的行传感器230隔离。例如，如图2B所示，绝缘体层270布置 在列传感器210的列220和导电互连（或"桥")280之间，该互连连接在行240内的行传感 器230。如图2C所示，互连280通常由具有上面阻挡层的A1导电层290或通常由Mo、Ti或 Mo-Ti组成的覆盖层295组成。覆盖层295有助于防止从导电层290的扩散并且保护导电 层290在加工和产品使用期间免受腐蚀。覆盖层295也可提高对上面层的粘附性。然而， 如对于TFT-LCD在上面所述的，金属通常用于覆盖层295的金属免受一种或多种缺陷，该缺 陷限制性能和/或在制造过程中存在困难。例如，覆盖层295可以具有相对高的电阻率，并 且因此损害互连280的整体导电性，从而降低电性能。此外，如图2D所示，在互连280的蚀 刻期间，（导电层290或覆盖层295中的一个或两个）残留物296或蚀刻间断297,例如，阶 梯状或非线性轮廓（由两种不同材料的非均匀的蚀刻速率引起）可能产生。
[0008] 鉴于上述情况，对于用于诸如TFT-IXD和触摸面板显示器的电子装置的阻挡层和 /或覆盖金属层存在需求，该阻挡层和/或覆盖金属层为下面的基板提供优异的粘附性，防 止导体金属扩散到附近层，保护导体金属免受腐蚀，并且在制造期间利用下面或上面的导 体金属被均匀地蚀刻。
【发明内容】
[0009] 根据本发明的多个实施例，诸如TFT-IXD和触摸面板显示器以及在其中的金属互 连和电极的电子装置利用覆盖层和/或阻挡层制造，所述覆盖层和/或阻挡层包括或基本 上由 Cu 和诸如钽（Ta)、铌（Nb)、Mo、钨（W)、锆（Zr)、铪（Hf)、铼（Re)、锇（Os)、钌（Ru)、铑 (Rh)、Ti、钒（V)、铬（Cr)或镍（Ni)的一种或多种难熔金属元素的合金组成。一种或多种 难熔金属元素可以以1至50百分比的重量浓度存在于合金中。在示例性实施方式中，合金 阻挡层直接形成在诸如玻璃和/或基于硅的层的基板层上，并且包括或基本上由诸如Cu、 银（Ag)、铝（A1)或金（Au)组成的高导电性金属形成于其上，以形成在TFT结构中的多个电 极。在另一个示例性实施方式中，诸如Cu、Ag、A1和/或Au的高导电性金属用作在触摸面 板显示器中的导电互连，并覆盖有保护覆盖层，该覆盖层包括或基本上由Cu与诸如Ta、Nb、 Mo、W、Zr、Hf、Re、0s、Ru、Rh、Ti、V、Cr或Ni的一种或多种难恪金属元素的合金组成。一种 或多种难熔元素可以以1至50百分比的重量浓度（以下称为重量％ )存在于合金中。
[0010] 令人惊讶地，即使阻挡层和覆盖层主要是Cu，当与Cu导体层共用时，（一种或多 种）难熔金属合金元素的存在阻碍或甚至阻止Cu扩散到附近层，例如下面的硅层，近似以 及纯的Mo阻挡层。虽然对于该现象，不希望受限于任何特定理论或机制，但是难熔金属合 金元素可以与硅层的原子反应以形成在阻挡层或覆盖金属中占据晶界的硅化物区域，并且 从而防止Cu沿晶界扩散到基板（或其它相邻层），所述晶界原本将是快速扩散路径。
[0011] 在多个实施例中，阻挡层和/或覆盖层包括或基本上由Cu与（i)Ta和Cr，（ii)Ta 和Ti，或（iii)Nb和Cr的合金组成。例如，阻挡层和/或覆盖层可包括（i)l重量％至12 重量％的1&(优选约5重量％的1&)和1重量％至5重量％的&(优选约2重量％的&)， (^)1重量％至12重量％的1&(优选约5重量％的1&)和1重量％至5重量％的11(优选 约2重量％的11)，或（iii)l重量％至10重量％的他（优选约5%重量的Nb)和1重量％ 至5重量％的Cr (优选约2重量％的Cr)。此外，当结合诸如Cu的高导电性导体层使用以 形成电极和/或互连时，阻挡层和/或覆盖层和导体层在诸如PAN蚀刻（即可与水混合并 且可加热到升高温度的磷酸、乙酸和硝酸的混合物）的优选蚀刻剂中显示出基本上相同的 蚀刻速率。因此，蚀刻有关的残留物和间断通过使用根据本发明的优选实施例的阻挡层和 /或覆盖层被最小化或消除。
[0012] 在一个方面，本发明的实施例特征在于薄膜晶体管，其包括或基本上由基板和电 极组成。基板可包括或基本上由娃和/或玻璃组成。电极包括或基本上由（i)布置在基板 上的阻挡层，所述阻挡层包括或由Cu与选自由Ta、Nb、Mo、W、Zr、Hf、Re、0s、Ru、Rh、Ti、V、 Cr以及Ni组成的列表的一种或多种难熔金属元素的合金组成，以及（ii)布置在阻挡层上 的导体层，所述导体层包括、基本上由或由Cu、Ag、Al和/或Au中的至少一种组成。
[0013] 本发明的实施例可包括在任何各种不同组合中的下列中的一个或多个。基板可包 括、基本上由，或由玻璃组成。基板可包括、基本上由，或由例如非晶硅的硅组成。阻挡层可 包括、基本上由，或由Cu、Ta以及Cr的合金组成。阻挡层可包括、基本上由，或由1重量％ 至12重量％的1曰、1重量％至5重量％的0,以及余量Cu组成。阻挡层可包括、基本上由， 或由约5%重量的Ta、约2%重量的Cr以及余量Cu组成。阻挡层可包括、基本上由，或由5 重量％的1&、2重量％的0以及余量Cu组成。阻挡层可包括、基本上由，或由约2%重量的 Ta、约1重量％的Cr以及余量Cu组成。阻挡层可包括、基本上由，或由2重量％的Ta、l重 量％的Cr以及余量Cu组成。
[0014] 阻挡层可包括、基本上由，或由Cu、Ta以及Ti的合金组成。阻挡层可包括、基本上 由，或由1重量％至12重量％的Ta、l重量％至5重量％的Ti以及余量Cu组成。阻挡层 可包括、基本上由，或由约5%重量的Ta、约2重量％的Ti以及余量Cu组成。阻挡层可包 括、基本上由，或由5重量％的Ta、2重量％的Ti以及余量Cu组成。
[0015] 阻挡层可包括、基本上由，或由Cu、Nb以及Cr的合金组成。阻挡层可包括、基本上 由，或由1重量％至10%重量的Nb、1重量％至5重量％的Cr以及