氧化鋅基濺射靶及其制備方法和薄膜晶體管的制作方法
【專利摘要】提供了一種氧化鋅基濺射靶、一種制備氧化鋅基濺射靶的方法以及一種包括通過氧化鋅基濺射靶沉積的阻擋層的薄膜晶體管。所述氧化鋅基濺射靶包括燒結(jié)體，所述燒結(jié)體由摻雜大約1%w/w至大約50%w/w范圍內(nèi)的氧化銦的氧化鋅組成。背襯板結(jié)合到燒結(jié)體的背面。背襯板支撐燒結(jié)體。
【專利說明】氧化鋅基濺射靶及其制備方法和薄膜晶體管
[0001]本申請(qǐng)要求于2013年2月27日在韓國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的第10-2013-0020890號(hào)韓國(guó)專利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，該韓國(guó)專利申請(qǐng)的公開通過引用全部包含于此。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明的示例性實(shí)施例涉及一種氧化鋅基濺射靶，更具體地講，涉及一種制備氧化鋅基濺射靶的方法以及一種包括通過該氧化鋅基濺射靶沉積的阻擋層的薄膜晶體管。
【背景技術(shù)】
[0003]液晶顯示裝置或電致發(fā)光顯示裝置提供高顯示性能和低功率消耗。液晶顯示裝置或電致發(fā)光顯示裝置被廣泛用于蜂窩電話、個(gè)人計(jì)算機(jī)、文字處理機(jī)和電視機(jī)。此類顯示裝置可以通過晶體管來驅(qū)動(dòng)，所述晶體管包括由精細(xì)圖案形成的薄膜晶體管(TFT)。
[0004]精細(xì)圖案的電極可以是例如柵電極、源電極和漏電極。示例性電極材料可包括鋁、鑰等。然而，對(duì)于高清顯示器而言，會(huì)需要具有高導(dǎo)電率的材料。銅，與其他金屬材料相比具有相對(duì)高的電導(dǎo)率并且較便宜，可被用作電極材料。
[0005]銅電極具有優(yōu)異的電導(dǎo)率，因此即使當(dāng)銅電極比其他電極薄時(shí)也能實(shí)現(xiàn)同樣的特性。于是，在加工中可以減少節(jié)拍時(shí)間，并且也可以降低生產(chǎn)成本。銅電極可應(yīng)用于要求高電導(dǎo)率規(guī)格的產(chǎn)品。
[0006]然而，銅電極具有與其他材料的高反應(yīng)性。因此，在TFT構(gòu)造中，銅原子可以在銅電極上部或下部上的由其他材料形成的層中到處擴(kuò)散。銅電極可以與其他層反應(yīng)，因此會(huì)發(fā)生TFT性能劣化的問題。當(dāng)保護(hù)層(被稱為，例如鈍化層)被沉積在源電極的頂表面和漏電極的頂表面時(shí)，銅會(huì)被氧化，并且與保護(hù)層的接觸會(huì)減弱。從而，會(huì)發(fā)生諸如保護(hù)層分層和TFT性能劣化的問題。
[0007]因此，阻擋層的引入關(guān)系到銅電極的形成。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]提供了本發(fā)明的示例性實(shí)施例。提供了一種氧化鋅基濺射靶，所述氧化鋅基濺射靶可執(zhí)行直流(DC )濺射，并且可增強(qiáng)通過所述氧化鋅基濺射靶沉積的阻擋層的接觸特性和蝕刻特性。提供了一種制備所述氧化鋅基濺射靶的方法以及一種包括所述阻擋層的薄膜晶體管(TFT)。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，一種氧化鋅基濺射靶包括燒結(jié)體，所述燒結(jié)體包括用基于氧化鋅重量的大約Yl糧h至大約50%w/w范圍內(nèi)的氧化銦摻雜的氧化鋅。背襯板結(jié)合到燒結(jié)體的背面，背襯板支撐燒結(jié)體。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的示例 性實(shí)施例，所述燒結(jié)體可以具有小于1Χ10_2Ω.αη以下的電阻率。
[0011 ] 根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，所述氧化鋅基濺射靶可能夠執(zhí)行直流(DC)濺射。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，可以向所述氧化鋅基濺射靶施加大約0.1ff/cm2至大約8W/cm2范圍內(nèi)的功率密度。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，所述燒結(jié)體可具有5.6g/cm3以上的密度。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，氧化銦的聚集體可以以小于Iym的尺寸分散在所述燒結(jié)體內(nèi)。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，所述燒結(jié)體可以包括屬于元素周期表第3族的一種或更多種元素，或者可以包括屬于元素周期表第4族的一種或更多種元素，或者可以包括來自元素周期表第3族或第4族的兩種或更多種元素的組合。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，一種薄膜晶體管包括銅層，所述銅層包括柵電極、源電極、漏電極和/或布線。阻擋層通過使用氧化鋅基濺射靶的濺射沉積在銅層上。所述氧化鋅基濺射靶具有燒結(jié)體，所述燒結(jié)體包括用基于氧化鋅重量的大約l%w/w至大約50%w/w范圍內(nèi)的氧化銦摻雜的氧化鋅。氧化物層沉積在阻擋層的頂部上。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，所述阻擋層可以具有大約ΙΟμπι至大約5000μπι范圍內(nèi)的晶體尺寸。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，所述阻擋層具有大約30nm至大約50nm范圍內(nèi)的厚度。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，所述阻擋層具有大約1X10_4.cm至大約
IX IO-3 Ω.cm范圍內(nèi)的電阻率。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，一種制備氧化鋅基濺射靶的方法包括將基于氧化鋅重量的大約l%w/w至大約50%w/w范圍內(nèi)的氧化銦添加到氧化鋅中。所述方法包括將漿體干燥成粒狀粉末。所述方法包括將粒狀粉末成型成成型體，并且將成型體燒結(jié)成燒結(jié)體。[0021 ] 根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，所述方法可包括第一分散，在該步驟中，通過將第一量的氧化鋅與蒸餾水和第一分散劑的溶液相混合來形成懸浮物，然后將所述懸浮物濕磨。所述方法可包括第二分散，在該步驟中，將第二分散劑和第二量的氧化銦混合在由第一分散步驟獲得的懸浮物中以制備漿體，然后將所述漿體濕磨。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，在第一分散步驟中，第一量的氧化鋅的平均粒度可以保持在大約0.1 μ m至大約0.8 μ m的范圍內(nèi)。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，在第一分散步驟中，可以以基于氧化鋅重量的大約
0.l%w/w至大約2%w/w的范圍添加所述第一分散劑。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，在第二分散步驟中，可以以基于氧化銦重量的大約
0.3%w/w至大約2.5%w/w的范圍添加所述第二分散劑。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，在第二分散步驟中，可以將所述漿體控制成具有大約0.1 μ m至大約0.5 μ m范圍內(nèi)的平均粒度。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，所述方法可包括向漿體中添加粘合劑。
[0027]根據(jù)本發(fā)明 的示例性實(shí)施例，燒結(jié)成型體的步驟可在空氣和氧氣的氣氛中在大約1200°C至大約1500°C范圍內(nèi)的溫度下執(zhí)行。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，一種薄膜晶體管(TFT)包括銅電極、沉積在銅電極上的氧化物層、以及通過如上所述的氧化鋅基濺射靶沉積在銅電極上的氧化鋅基阻擋層，所述氧化鋅基阻擋層適合于抑制銅向氧化物層中的擴(kuò)散?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0029]參照附圖，通過對(duì)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述和其他特征將變得更加清楚，在附圖中:
[0030]圖1是示出用電子探針顯微分析儀(EPMA)分析燒結(jié)體的結(jié)果的圖像，所述燒結(jié)體是通過根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的制備濺射靶的方法而制備的；
[0031]圖2是示出與通過根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的濺射靶沉積的阻擋層有關(guān)的蝕刻試驗(yàn)結(jié)果的透射電子顯微鏡(TEM)圖像；
[0032]圖3中的(a)和(b)是舉例說明阻擋層對(duì)銅氧化的效果的電子顯微鏡圖像，其中所述阻擋層是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例而沉積的；以及
[0033]圖4中的(a)和(b)是用于觀察阻擋層對(duì)銅氧化的效果的電子顯微鏡圖像，其中所述阻擋層是通過由銅合金和錳合金形成的濺射靶沉積的阻擋層。
【具體實(shí)施方式】
[0034]以下，將參照附圖詳細(xì)地描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例。然而，本發(fā)明不應(yīng)被理解為限于在此闡述的示例性實(shí)施例，而可以以不同形式體現(xiàn)。
[0035]根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，氧化鋅基濺射靶可以是用于沉積氧化鋅基阻擋層的靶。在可構(gòu)成包括銅電極的平板顯示器的薄膜晶體管(TFT)的制造工藝中，氧化鋅基濺射靶可用于形成阻擋層。阻擋層可抑制銅向氧化物層中的擴(kuò)散。阻擋層可以是形成在柵電極、源電極、漏電極或金屬布線上的保護(hù)層。阻擋層可抑制銅與氧化物層的反應(yīng)。由于阻擋層具有高透射率并且可在現(xiàn)有蝕刻條件下與銅同時(shí)被蝕刻，因而阻擋層可應(yīng)用于顯示器。阻擋層可調(diào)節(jié)蝕刻速率以防止諸如底切和尖端的問題的發(fā)生。
[0036]以上所述的氧化鋅基濺射靶可包括燒結(jié)體和背襯板(backing plate)。
[0037]燒結(jié)體可由以大約l%w/w (即，wt%)至大約50%w/w范圍摻雜了氧化銦的氧化鋅形成。當(dāng)以小于1%?/?的范圍摻雜氧化銦時(shí)，由此沉積的氧化鋅基阻擋層會(huì)具有低電阻率并因此會(huì)適合用作透明導(dǎo)電層。阻擋層可以具有用于制造TFT的快速蝕刻速率，因此在蝕刻工藝中會(huì)發(fā)生諸如被底切或尖端所侵蝕的問題。當(dāng)以大于50%w/w的范圍摻雜氧化銦時(shí)，所述靶可能無法執(zhí)行直流(DC)濺射工藝。因此，可在氧化鋅中例如以大約20%w/w至大約40%w/w的范圍內(nèi)摻雜氧化銦。能夠執(zhí)行直流(DC)濺射的氧化鋅基濺射靶可改善通過該氧化鋅基濺射靶沉積的阻擋層的接觸特性和蝕刻特性。
[0038]根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，氧化銦可均勻地分散在氧化鋅中。在燒結(jié)體內(nèi)分散的氧化銦的聚集體可具有小于Iym的尺寸。燒結(jié)體電阻的局部均勻性可在大約0%至大約10%的范圍內(nèi)，組成物的均勻性也可在大約0%至大約10%的范圍內(nèi)。因此，通過燒結(jié)體沉積的阻擋層也可具有均勻的特性。根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，燒結(jié)體可包括屬于元素周期表的第3族和/或第4族的元素。例如，第3族元素可包括鎵(Ga)和/或鋁(Al)，第4族元素可包括鋯(Zr)、硅(Si)和/或錫(Sn)。
[0039]根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，燒結(jié)體可具有等于或小于1Χ10_2Ω.αη的電阻率和
5.6g/cm3或更大的密度。包括以上所述的燒結(jié)體的濺射靶可具有穩(wěn)定的放電特性，在施加功率密度在大約0.1ff/cm2至大約8W/cm2范圍內(nèi)的DC濺射工藝中沒有異常放電。
[0040]背襯板是可以支撐燒結(jié)體的構(gòu)件。背襯板可由高導(dǎo)電率和高熱導(dǎo)率的銅形成。背襯板可由例如無氧銅、鈦或不銹鋼形成。例如，背襯板可以通過利用由銦形成的粘合材料粘合到燒結(jié)體的背面，以形成氧化鋅基濺射靶。
[0041]包括燒結(jié)體和背襯板的氧化鋅基濺射靶很少會(huì)頻繁引起黑化現(xiàn)象。黑化現(xiàn)象典型地發(fā)生在普通濺射靶中。因此，在濺射沉積工藝期間可以減少顆粒缺陷?？赏ㄟ^控制制造工藝來制備氧化鋅基濺射靶，這將在下文更詳細(xì)地描述。
[0042]根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，氧化鋅基濺射靶可以用于包括在TFT中的氧化鋅基阻擋層的沉積中。TFT可包括銅層和保護(hù)層。銅層可包括柵電極、源電極、漏電極和/或布線，保護(hù)層可作為氧化物層被沉積在銅層的頂部上。當(dāng)SiOx基氧化物(氧化硅)層被沉積在銅層的頂部上時(shí)，來自銅層的銅可與氧化物層反應(yīng)并因此可以形成CuOx。當(dāng)通過銅與氧化物層的反應(yīng)形成CuOx時(shí)，銅層會(huì)脫色，并且銅層與氧化物層之間的接觸會(huì)減弱。因此，諸如氧化物層的分層和TFT性能的劣化的問題就會(huì)發(fā)生。當(dāng)在TFT的制造工藝期間通過利用氧化鋅基濺射靶在銅層的頂部上沉積氧化鋅基阻擋層時(shí)，銅層和氧化物層之間的反應(yīng)可被抑制。
[0043]通過氧化鋅基濺射靶沉積的阻擋層可具有大約10 μ m至大約5000 μ m范圍內(nèi)的晶體尺寸。阻擋層可以被沉積為大約30nm至大約50nm的范圍內(nèi)的厚度。阻擋層可以具有大約ΙΧΚ Ω.αη至大約1Χ10_3Ω.αη范圍內(nèi)的電阻率。為了形成阻擋層，除采用氧化鋅基濺射的沉積之外，還可以以預(yù)定比率混合氬氣和氧氣以執(zhí)行濺射。
[0044]在本發(fā)明的示例性實(shí)施例中，氧化鋅基濺射靶可以根據(jù)制備條件形成單相或復(fù)合相的阻擋層。阻擋層可由六邊形層狀化合物組成。當(dāng)執(zhí)行蝕刻時(shí)，可以用弱酸對(duì)通過氧化鋅基濺射靶沉積的阻擋層進(jìn)行蝕刻。因此，可通過調(diào)節(jié)蝕刻溶液(例如，以弱酸為例)的濃度和組成來控制蝕刻速率。在本發(fā)明的示例性實(shí)施例中，針對(duì)阻擋層的蝕刻的蝕刻速率可控制在大約I埃/秒(人/see)至大約500埃/秒的范圍內(nèi)，例如，大約5埃/秒至大約500埃/秒的范圍內(nèi)。因此，可使用用于形成銅層的現(xiàn)有蝕刻溶液將阻擋層與銅層同時(shí)蝕刻，而無需進(jìn)一步的工藝。因此，阻擋層可以有助于TFT制造工藝的簡(jiǎn)化和易化。為了改善阻擋層的蝕刻特性，例如，可以在大約200°C至大約400°C范圍內(nèi)的溫度下對(duì)阻擋層熱處理大約10分鐘至大約120分鐘。
[0045]以下，將詳細(xì)描述制備氧化鋅基濺射靶的方法。
[0046]如上所述，為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的示例性實(shí)施例中的通過氧化鋅基濺射靶沉積的阻擋層的特性，需要高度控制制備氧化鋅基濺射靶的方法。所述方法包括制備漿體、干燥、成型和燒結(jié)。
[0047]在制備漿體的步驟中，可將基于氧化鋅重量的大約l%w/w至大約50%w/w范圍內(nèi)的氧化銦添加到氧化鋅中。制備漿體可包括第一分散和第二分散。
[0048]在第一分散的步驟中，可以將氧化鋅與蒸餾水和第一分散劑的溶液混合，然后可將氧化鋅濕磨以具有大約0.1 μ m至大約0.8 μ m范圍內(nèi)的平均分散尺寸。添加的分散劑的量可在基于氧化鋅重量的大約0.l%w/w至大約2%w/w的范圍內(nèi)。可將分散劑構(gòu)造為容易被吸收在氧化鋅和/或氧化銦的表面上?？蓪⒎稚┖罄m(xù)添加到通過濕磨法制備的包括氧化鋅和/或氧化銦的懸浮物中?？蓪⒅T如檸檬酸和/或聚羧酸的有機(jī)酸用作分散劑。為了實(shí)現(xiàn)氧化鋅顆粒和氧化銦顆粒的高分散特性，分散劑實(shí)際上可以保持懸浮物的pH?？蓪⒕埕人岬柠}、聚丙烯酸酯的銨鹽或聚丙烯酸酯的胺鹽用作分散劑。在第一分散中，氧化鋅可以如上所述地被分散。
[0049]在第二分散的步驟中，可將大約l%w/w至大約50%w/w (例如,大約20%w/w至大約40%w/w)范圍內(nèi)的氧化銦添加到其中分散有氧化鋅的懸浮物中。然后，可以向其中添加基于氧化鋅重量的大約0.3%w/w至大約2.5%w/w的范圍內(nèi)第二分散劑，以制備漿體。然后,可以將漿體濕磨成具有大約0.Ιμπι至大約0.5μπι范圍內(nèi)的平均粒度。添加的分散劑的量和漿體的平均粒度可彼此密切相關(guān)。當(dāng)分散條件和粒度比率之間不相符時(shí)，由于燒結(jié)體內(nèi)的沒有電性質(zhì)的氧化鋅和氧化銦的聚集，導(dǎo)致通過后續(xù)工藝制備的燒結(jié)體會(huì)具有局部迅速增大的電阻。因此，會(huì)破壞制備出的氧化鋅基濺射靶的穩(wěn)定DC濺射，并且會(huì)影響作為通過氧化鋅基濺射靶沉積的阻擋層的薄膜的組成均勻性。在本發(fā)明的示例性實(shí)施例中，氧化銦顆粒和漿體顆粒兩者的分散尺寸的調(diào)節(jié)會(huì)與燒結(jié)溫度密切相關(guān)。當(dāng)分散顆粒的尺寸不在上述范圍內(nèi)時(shí)，在高溫?zé)Y(jié)過程中會(huì)引起氧化鋅的異常揮發(fā)。
[0050]可以向完成第二分散之后制得的漿體中添加粘合劑?？蓪⒄澈蟿┨砑拥綕{體中，以保持在漿體被干燥并制成粉末后進(jìn)行的成型工藝期間形成的成型體的成型強(qiáng)度。粘合劑的示例是聚乙烯醇和聚乙二醇。這里，可以以大約0.01%w/w至大約5%w/w (例如，大約
0.5%w/w至大約3%w/w)的范圍添加粘合劑。粘合劑的量可基于衆(zhòng)體中的氧化銦粉末和氧化鋅粉末的重量。粘合劑的量可以影響燒結(jié)體的燒結(jié)密度。當(dāng)粘合劑的量不在上述范圍內(nèi)時(shí)，成型密度會(huì)在粒狀粉末的成型過程中減小，并且燒結(jié)密度也會(huì)減小。燒結(jié)密度的減小可以指的是在燒結(jié)體的內(nèi)部形成孔隙，并在此處會(huì)造成局部高電阻。因此，當(dāng)制備可執(zhí)行DC濺射的氧化鋅基濺射靶時(shí)，孔隙會(huì)成為阻礙。
[0051]濕磨可在根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的分開的步驟中執(zhí)行如下。干燥的粉狀材料的平均粒度可以彼此不同，并且粉末本身的硬度和凝聚力可以不同。因此，當(dāng)所有材料被立刻混合并進(jìn)行濕磨時(shí)，將會(huì)難以按所期望地控制每種粉狀材料的顆粒尺寸。當(dāng)制備燒結(jié)體時(shí)氧化銦可能不會(huì)均勻地分散在氧化鋅基質(zhì)中，并且發(fā)生局部聚集現(xiàn)象。因此，靶的電性能和化學(xué)性能會(huì)降低。為了使氧化銦在氧化鋅中均勻地分散，可通過第一分散和第二分散來進(jìn)行分散。
[0052]在制備氧化鋅基濺射靶的方法中，漿體的干燥指的是將漿體被干燥成粒狀粉末。例如，可將漿體噴霧干燥成粒狀粉末。
[0053]在制備氧化鋅基濺射靶的方法中，粒狀粉末的成型指的是粒狀粉末被成型為成型體。例如，可通過冷壓機(jī)(即，油壓機(jī))和/或冷等靜壓機(jī)來使粒狀粉末成型。
[0054]在制備氧化鋅基濺射靶的方法中，成型體的燒結(jié)指的是成型體被燒結(jié)而制成燒結(jié)體。例如可在空氣中或氧氣的氣氛中在大約1200°C至大約1500°C范圍內(nèi)的溫度下燒結(jié)成型體。關(guān)于摻雜氧化銦的氧化鋅基濺射靶的制造工藝，可控制燒結(jié)溫度以提供大約1Χ10_3Ω至大約50 ω范圍內(nèi)的使DC濺射可能發(fā)生的靶電阻。成型體的燒結(jié)可作為具有高密度和低阻抗的工藝來進(jìn)行。
[0055]根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，當(dāng)將燒結(jié)體粘合到背襯板時(shí)，氧化鋅基濺射靶的制造可得以完成。
[0056]包括燒結(jié)體的氧化鋅基濺射靶可以具有小于IX 10_2Ω.αη的電阻率。因此，當(dāng)用DC濺射來制造TFT時(shí)，阻擋層可以在銅層的頂部上穩(wěn)定地形成為膜。在膜形成的過程中，DC濺射的施加功率密度可以保持在大約0.1ff/cm3至大約8W/cm3的范圍內(nèi)。當(dāng)施加的功率密度不在上述范圍內(nèi)時(shí)會(huì)發(fā)生輝光放電，但是會(huì)發(fā)生諸如異常放電的問題。因此，靶會(huì)含有裂縫，從而不值得工業(yè)使用。
[0057]當(dāng)通過利用氧化鋅基濺射靶的DC濺射來沉積阻擋層時(shí)，針對(duì)30nm的厚度，阻擋層可獲得大約IXKT1Q.cm至大約1Χ10_3Ω.cm范圍內(nèi)的電阻率。當(dāng)通過氧化鋅基濺射靶來沉積阻擋層時(shí)，室中的真空基準(zhǔn)壓強(qiáng)可保持在大約IX 10_7托至大約IX 10_5托。例如，當(dāng)真空基準(zhǔn)壓強(qiáng)在上述范圍內(nèi)時(shí)，可通過利用氧化鋅基濺射靶獲得高質(zhì)量的阻擋層。當(dāng)沉積阻擋層時(shí)，可注入類氧反應(yīng)氣體和/或氬氣以控制阻擋層的結(jié)晶度和電阻?？稍诖蠹s200°C至大約400°C范圍內(nèi)的溫度下對(duì)沉積的阻擋層進(jìn)行熱處理，以增強(qiáng)蝕刻特性。
[0058]由于在TFT制造工藝期間用于蝕刻銅層的蝕刻劑在上層和底層之間蝕刻時(shí)的優(yōu)異的直線性能力，使得通過根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的氧化鋅基濺射靶沉積的阻擋層和熱處理后的阻擋層不會(huì)引起諸如底切或尖端的問題。當(dāng)蝕刻速率過慢時(shí)，批量生產(chǎn)會(huì)減少。相反，當(dāng)蝕刻速率過快時(shí)，工藝會(huì)難于控制。當(dāng)利用根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的氧化鋅基濺射靶形成阻擋層并根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例執(zhí)行蝕刻時(shí)，蝕刻速率可保持在大約I埃/秒至大約500埃/秒的范圍內(nèi)。因此，可防止由不均勻的蝕刻引起的問題。
[0059]示例 I
[0060]將平均粒度為0.5μπι的氧化鋅添加到蒸餾水中，該蒸餾水包括基于氧化鋅重量的1.0%w/w的分散劑。基于用于濺射靶的燒結(jié)體總重量的65%w/w、70%w/w和75%w/w來添加氧化鋅。然后，利用濕磨將氧化鋅壓碎并分散為具有0.2μηι的平均粒度。接下來，向其中添加平均粒度為0.5 μ m的基于氧化鋅和氧化銦的重量的0.5%w/w的分散劑，并將其濕磨成具有0.2μπι的最終分散粒度。這里，分散劑是聚丙烯酸酯的胺鹽。在得到最終的氧化鋅基漿體后，添加1.0%w/w的PVA和0.5%w/w的PEG作為粘合劑，隨后再一次研磨，以制備均勻漿體。然后，將漿體噴霧干燥成粒狀粉末，再通過軸流式壓縮機(jī)壓縮以執(zhí)行冷等靜壓成型。
[0061]接下來，將成型體在空氣和氧的氣氛中在1400°C的溫度下燒結(jié)20小時(shí)。完成燒結(jié)后的成型體的電阻率分別為4.7 X 10-3Ω.cm、7.3Χ10-3Ω.cm和8.0 X 10-3 Ω.αη，它們的燒結(jié)密度分別為5.72g/cm3、5.81g/cm3和5.91g/cm3。根據(jù)用電子探針顯微分析儀(ΕΡΜΑ)對(duì)燒結(jié)體的分析，觀察分散在氧化鋅中的氧化銦的聚集體，并且其結(jié)果顯示在圖1中。參照?qǐng)D1，氧化銦在氧化鋅基質(zhì)中均勻地分散，并且氧化銦顆粒的尺寸全部小于Ιμπι。
[0062]示例 2
[0063]將示例I的燒結(jié)體粘合到由銅形成的背襯板上，以執(zhí)行濺射。濺射條件包括IX 10_6托的室真空基準(zhǔn)壓強(qiáng)和0.5Pa的操作壓強(qiáng)。通過在純氬氣的氣氛中在100°C的溫度下引起等離子體放電經(jīng)過派射沉積膜。祀的尺寸是565mmX690mm,施加功率是DClOkW。薄膜被沉積為30nm的厚度。針對(duì)TFT結(jié)構(gòu)，為了證實(shí)在源電極和漏電極的頂部上沉積SiOx的過程中，通過濺射靶沉積的阻擋層用作銅的保護(hù)層，采用了在非堿性玻璃上沉積有銅層的基底。利用濺射靶在基底上沉積包括氧化銦的氧化鋅薄膜，然后利用化學(xué)氣相沉積(CVD)法沉積SiOx薄膜。然后，用液態(tài)化學(xué)品執(zhí)行蝕刻以將銅蝕刻成樣品。通過透射電子顯微鏡觀察是否有殘余物留下。其結(jié)果顯示在圖2中。參照?qǐng)D2，確認(rèn)在執(zhí)行蝕刻后沒有殘余物。
[0064]圖3和圖4是顯示根據(jù)用于在銅電極上形成阻擋層的濺射靶是否形成有CuOx的圖像。圖3中的(a)和(b)是在通過根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的濺射靶沉積的阻擋層上沉積SiOx之前和之后的圖像。圖4中的(a)和(b)是在利用銅-錳(Cu/Mn)濺射靶在銅電極上沉積的阻擋層上沉積SiOx之前和之后的圖像。在圖3中，沉積SiOx之前和之后沒有變化。然而，在圖4中，沉積SiOx之前和之后有了變化。也就是說，當(dāng)利用根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的濺射靶在銅層上形成摻雜氧化銦的氧化鋅基阻擋層時(shí)(在可以形成SiOx薄膜的情形下)，銅電極和SiOx薄膜之間的反應(yīng)可以通過阻擋層得以抑制。然而，當(dāng)在銅電極上形成Cu/Mn基阻擋層時(shí)，Cu/Mn基阻擋層不會(huì)抑制銅電極和SiOx薄膜之間的反應(yīng)。因此，通過反應(yīng)可以形成CuOx，如圖4中的(b)中變黑的區(qū)域所示，因此，除TFT特性的劣化之外，銅電極和SiOx薄膜之間的接觸還會(huì)減弱。
[0065]如上所述，根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，將氧化銦摻雜在氧化鋅中以制備可執(zhí)行直流(DC )濺射的高密度濺射靶。
[0066]此外，當(dāng)SiOx基氧化物保護(hù)層被沉積在銅電極(例如，柵電極、源電極和漏電極)的頂部上，并且在TFT制造工藝期間利用根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的濺射靶沉積阻擋層時(shí)，可以防止CuOx的形成，因此可以增強(qiáng)銅電極和保護(hù)層之間的接觸。例如，根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的阻擋層可以應(yīng)用于顯示面板?？梢栽阢~層上沉積具有高透射率的阻擋層。可以在銅層和氧化物保護(hù)層之間形成阻擋層。
[0067]利用根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的濺射靶形成的阻擋層可以與銅電極同時(shí)被蝕亥IJ，并且可以調(diào)節(jié)蝕刻速率以防止發(fā)生諸如底切和尖端的問題。由于防止發(fā)生諸如以銅電極的侵蝕為例的問題的阻擋層的沉積，阻擋層可以有助于TFT制造工藝的簡(jiǎn)化和易化。通過根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的濺射靶沉積的阻擋層可以在銅電極圖案化工藝期間被圖案化，而無需進(jìn)一步的工 藝。
[0068]雖然已參照本發(fā)明的示例性實(shí)施例示出和描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將清楚的是，可以在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下作出各種形式和細(xì)節(jié)上的變化。
【權(quán)利要求】
1.一種氧化鋅基濺射靶，包括: 燒結(jié)體，包括摻雜有基于氧化鋅重量的l%w/w至50%w/w范圍內(nèi)的氧化銦的氧化鋅；以及 背襯板，背襯結(jié)合到燒結(jié)體的背面，背襯板支撐燒結(jié)體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧化鋅基濺射靶，其中，所述燒結(jié)體具有IX10_2Ω.αη或更小的電阻率。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氧化鋅基濺射靶，其中，所述氧化鋅基濺射靶能夠執(zhí)行直流濺射。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的氧化鋅基濺射靶，其中，向所述氧化鋅基濺射靶施加0.1ff/cm2至8W/cm2范圍內(nèi)的功率密度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧化鋅基濺射靶，其中，所述燒結(jié)體具有5.6g/cm3或更大的山/又ο
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧化鋅基濺射靶，其中，氧化銦的聚集體以小于Iμ m的尺寸分散在所述燒結(jié)體內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧化鋅基濺射靶，其中，所述燒結(jié)體包括屬于元素周期表第3族的一種或更多種元素，或者包括屬于元素周期表第4族的一種或更多種元素，或者包括來自元素周期表第3族或第4族的兩種或更多種元素的組合。
8.一種薄膜晶體管，包括: 銅層，包括柵電極、源電極、漏電極和/或布線； 阻擋層，通過使用氧化鋅基濺射靶的濺射沉積在銅層上，所述氧化鋅基濺射靶具有燒結(jié)體，所述燒結(jié)體包括摻雜有基于氧化鋅重量的l%w/w至50%w/w范圍內(nèi)的氧化銦的氧化鋅；以及 氧化物層，沉積在阻擋層的頂部上。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的薄膜晶體管，其中，所述阻擋層具有10μ m至5000 μ m范圍內(nèi)的晶體尺寸。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的薄膜晶體管，其中，所述阻擋層具有30nm至50nm范圍內(nèi)的厚度。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的薄膜晶體管，其中，所述阻擋層具有IXlO-1Q.cm至I X IO-3 Ω.cm范圍內(nèi)的電阻率。
12.—種制備氧化鋅基濺射靶的方法，所述方法包括下述步驟: 制備衆(zhòng)體，其中，制備衆(zhòng)體的步驟包括將基于氧化鋅重量的l%w/w至50%w/w范圍內(nèi)的氧化銦添加到氧化鋅中； 將漿體干燥成粒狀粉末； 將粒狀粉末成型成成型體；以及 將成型體燒結(jié)成燒結(jié)體。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，制備漿體的步驟包括: 第一分散，在該步驟中，通過將第一量的氧化鋅與蒸餾水和第一分散劑的溶液相混合來形成懸浮物，然后將所述懸浮物濕磨；以及 第二分散，在該步驟中，將第二分散劑和第二量的氧化銦混合在由第一分散步驟獲得的懸浮物中以制備漿體，然后將所述漿體濕磨。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，在第一分散步驟中，第一量的氧化鋅的平均粒度保持在0.1 μ m至0.8 μ m的范圍內(nèi)。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，在第一分散步驟中，第一分散劑是以基于氧化鋅重量的0.l%w/w至2%w/w的范圍添加的。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，在第二分散步驟中，第二分散劑是以基于氧化銦重量的0.3%w/w至2.5%w/w的范圍添加的。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，在第二分散步驟中，將所述漿體控制為具有0.Ιμπι至0.5μηι范圍內(nèi)的平均粒度。
18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，制備漿體的步驟還包括向漿體中添加粘合劑。
19.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，燒結(jié)成型體的步驟是在空氣和氧氣的氣氛中在1200°C至1500°C范圍內(nèi)的溫度下執(zhí)行的。
20.一種薄膜晶體管，包括: 銅電極； 氧化物層，沉積在銅電極上；以及 氧化鋅基阻擋層，通 過根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧化鋅基濺射靶沉積在銅電極上，所述氧化鋅基阻擋層適合于抑制銅向氧化物層中的擴(kuò)散。
【文檔編號(hào)】H01L23/485GK104005000SQ201410069734
【公開日】2014年8月27日 申請(qǐng)日期:2014年2月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月27日
【發(fā)明者】樸在佑, 金東朝, 樸柱玉, 孫仁成, 尹相元, 李建孝, 李镕晉, 李倫圭, 金度賢, 全祐奭 申請(qǐng)人:三星顯示有限公司