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    • 17. 发明专利
    • 源極/汲極電極,薄膜電晶體基板,彼之製造方法,以及顯示裝置 SOURCE/DRAIN ELECTRODES, THIN-FILM TRANSISTOR SUBSTRATES, MANUFACTURE METHODS THEREOF, AND DISPLAY DEVICES
    • 源极/汲极电极,薄膜晶体管基板,彼之制造方法,以及显示设备 SOURCE/DRAIN ELECTRODES, THIN-FILM TRANSISTOR SUBSTRATES, MANUFACTURE METHODS THEREOF, AND DISPLAY DEVICES
    • TWI324394B
    • 2010-05-01
    • TW095129678
    • 2006-08-11
    • 神戶製鋼所股份有限公司
    • 川上信之釘宮敏洋後藤裕史富久勝文日野綾
    • H01LC22C
    • H01L29/4908H01L27/124H01L29/458H01L29/66765
    • 在包含基板、薄膜電晶體半導體層、源極/汲極電極和透明像素電極的薄膜電晶體基板中使用源極/汲極電極。所述的源極/汲極電極包含含氮層和純鋁或鋁合金的薄膜。所述含氮層的氮結合至所述薄膜電晶體半導體層的矽上,且所述的純鋁或鋁合金的薄膜通過所述的含氮層連接至所述的薄膜電晶體半導體層。 A source/drain electrode is used in a thin-film transistor substrate containing a substrate, a thin-film transistor semiconductor layer, source/drain electrodes, and a transparent picture electrode. The source/drain electrode includes a nitrogen-containing layer and a thin film of pure aluminum or an aluminum alloy. Nitrogen of the nitrogen-containing layer binds to silicon of the thin-film transistor semiconductor layer, and the thin film of pure aluminum or aluminum alloy is connected to the thin-film transistor semiconductor layer through the nitrogen-containing layer. 【創作特點】 本發明是在這些情況下完成的,並且本發明的一個目的在於提供一種技術,該技術即使沒有下層金屬阻擋層也得到優異的薄膜電晶體性質,並且可以實現在源極/汲極互連和薄膜電晶體的半導體層之間直接和可靠的連接。
      本發明的另一個目的在於提供一種技術,該技術在沒有下層和上層金屬阻擋層的情況下確保優異的薄膜電晶體性質、高的熱穩定性和低的接觸電阻率,並且不僅可以實現源極/汲極互連與薄膜電晶體的半導體層的直接和可靠的連接,而且可以實現源極/汲極互連與透明像素電極的直接和可靠的連接。
      為了實現上述目的,本發明提供一種用於包含基板、薄膜電晶體半導體層、源極/汲極電極和透明像素電極的薄膜電晶體基板中的源極/汲極電極,所述的源極/汲極電極包含含氮層和純鋁或鋁合金的薄膜,其中源極/汲極電極設置成使得所述含氮層的氮結合至所述薄膜電晶體半導體層的矽上,並且其中源極/汲極電極設置成使得將所述的純鋁或鋁合金的薄膜通過所述的含氮層連接至所述的薄膜電晶體半導體層。
      一個較佳的實施方案中,所述的含氮層主要包含氮化矽。
      在另一個較佳的實施方案中的含氮層包含氧氮化矽。
      所述的含氮層的氮原子的表面密度(N1)較佳為大於等於10 14 cm -2 且小於等於2×10 16 cm -2 。
      所述的含氮層具有氧原子的表面密度(O1),其中N1與O1的比(N1/O1)較佳為1.0或更高。
      所述的含氮層的氮原子的表面密度較佳等於或高於構成所述半導體層的矽有效懸鍵的表面密度。
      所述的含氮層的厚度較佳在大於等於0.18 nm和小於等於20 nm的範圍內。
      在又一個較佳的實施方案中,所述的含氮層具有氮原子數(N)和矽原子數(Si),其中N與Si的最大比(N/Si)在大於等於0.5和小於等於1.5的範圍內。
      所述的薄膜電晶體半導體層較佳包含非晶矽或多晶矽。
      所述的鋁合金較佳包含6原子%或更低的鎳(Ni)作為合金元素。
      在另一個較佳的實施方案中,所述的純鋁或鋁合金的薄膜是鋁合金的薄膜,所述的鋁合金包含大於等於0.3原子%和小於等於6原子%的鎳(Ni)作為合金元素,並且源極/汲極電極設置成使得鋁合金的薄膜還直接連接至所述的透明像素電極。
      所述的鋁合金還可以包含大於等於0.1原子%和小於等於1.0原子%的選自下列中的至少一種元素作為合金元素:Ti、V、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta和W。
      在再一個實施方案中的鋁合金還可以包含大於等於0.1原子%和小於等於2.0原子%的選自下列中的至少一種元素作為合金元素:Mg、Cr、Mn、Ru、Rh、Pd、Ir、Pt、La、Gd、Tb、Dy、Nd、Y、Co和Fe。
      本發明還提供一種薄膜電晶體基板,其包含所述的源極/汲極電極。
      本發明還提供一種顯示裝置,其包含所述的薄膜電晶體基板。
      此外且有利的是,本發明提供一種製造所述的薄膜電晶體基板的方法,該方法包括以下步驟:(a)在基板上或之上(on or above)沉積半導體層,製備薄膜電晶體基板;(b)在所述的半導體層上形成含氮層;和(c)在所述的含氮層上沉積純鋁或鋁合金的層。
      在一個較佳的實施方案中,所述的半導體層是在步驟(a)中在沉積系統中沉積的,並且步驟(b)是在相同的沉積系統中進行的。
      在另一個較佳的實施方案中,所述的半導體層是在步驟(a)中在室中沉積的,並且步驟(b)是在相同的室中進行的。
      在再一個較佳的實施方案中,所述的半導體層是在步驟(a)中在沉積溫度下沉積的,並且步驟(b)是在與所述的沉積溫度基本上相同的溫度下進行的。
      在另一個較佳的實施方案中,所述的半導體層是在步驟(a)中使用氣體沉積的,並且步驟(b)是在所述的氣體與含氮氣體的混合物的氣氛中進行的。
      在再一個較佳的實施方案中,步驟(b)是在含氮氣體與還原氣體的混合物的氣氛中進行的。
      步驟(b)較佳是由電漿氮化方法進行的。
      所述的電漿氮化方法較佳是在55 Pa或更高的壓力下進行的。
      所述的電漿氮化方法較佳是在300℃或更高的溫度下進行的。
      所述的電漿氮化方法較佳是在含氮氣體與還原氣體的混合物的氣氛中進行的。
      步驟(b)中的電漿氮化方法較佳是在含氮氣體和步驟(a)中使用的氣體的混合物的氣氛中進行的。
      在另一個較佳的實施方案中,步驟(b)是由熱氮化方法進行的。
      所述的熱氮化方法較佳是在400℃或更低的溫度下進行的。
      可以由胺化方法進行步驟(b)。
      所述的胺化方法較佳使用紫外光輻射。
      所述的胺化方法較佳使用含有氮原子的溶液。
      可以由濺射方法進行步驟(c)。
      根據本發明的源極/汲極電極具有上述組態,可以使用常用的純鋁或鋁合金。此外,與習知技術相反,可以將它們在沒有金屬阻擋層的情況下通過含氮層連接到薄膜電晶體的半導體層。所述的源極/汲極電極具有良好的薄膜電晶體性質。
      藉由還使用含有特定量鎳的Al-Ni合金作為鋁合金,根據本發明的源極/汲極電極不僅可以直接連接到薄膜電晶體的半導體層,還可直接連接到透明像素電極。得到的源極/汲極電極具有優異的薄膜電晶體性質、接觸電阻率和熱穩定性。
      使用根據本發明的源極/汲極電極提供高性能的顯示裝置,其可以低成本優異生產力地製造。
      此外,從如下參考附圖的較佳實施方案描述中,本發明更多的目的、特徵和優點將會變得更明顯。
    • 在包含基板、薄膜晶体管半导体层、源极/汲极电极和透明像素电极的薄膜晶体管基板中使用源极/汲极电极。所述的源极/汲极电极包含含氮层和纯铝或铝合金的薄膜。所述含氮层的氮结合至所述薄膜晶体管半导体层的硅上,且所述的纯铝或铝合金的薄膜通过所述的含氮层连接至所述的薄膜晶体管半导体层。 A source/drain electrode is used in a thin-film transistor substrate containing a substrate, a thin-film transistor semiconductor layer, source/drain electrodes, and a transparent picture electrode. The source/drain electrode includes a nitrogen-containing layer and a thin film of pure aluminum or an aluminum alloy. Nitrogen of the nitrogen-containing layer binds to silicon of the thin-film transistor semiconductor layer, and the thin film of pure aluminum or aluminum alloy is connected to the thin-film transistor semiconductor layer through the nitrogen-containing layer. 【创作特点】 本发明是在这些情况下完成的,并且本发明的一个目的在于提供一种技术,该技术即使没有下层金属阻挡层也得到优异的薄膜晶体管性质,并且可以实现在源极/汲极互连和薄膜晶体管的半导体层之间直接和可靠的连接。 本发明的另一个目的在于提供一种技术,该技术在没有下层和上层金属阻挡层的情况下确保优异的薄膜晶体管性质、高的热稳定性和低的接触电阻率,并且不仅可以实现源极/汲极互连与薄膜晶体管的半导体层的直接和可靠的连接,而且可以实现源极/汲极互连与透明像素电极的直接和可靠的连接。 为了实现上述目的,本发明提供一种用于包含基板、薄膜晶体管半导体层、源极/汲极电极和透明像素电极的薄膜晶体管基板中的源极/汲极电极,所述的源极/汲极电极包含含氮层和纯铝或铝合金的薄膜,其中源极/汲极电极设置成使得所述含氮层的氮结合至所述薄膜晶体管半导体层的硅上,并且其中源极/汲极电极设置成使得将所述的纯铝或铝合金的薄膜通过所述的含氮层连接至所述的薄膜晶体管半导体层。 一个较佳的实施方案中,所述的含氮层主要包含氮化硅。 在另一个较佳的实施方案中的含氮层包含氧氮化硅。 所述的含氮层的氮原子的表面密度(N1)较佳为大于等于10 14 cm -2 且小于等于2×10 16 cm -2 。 所述的含氮层具有氧原子的表面密度(O1),其中N1与O1的比(N1/O1)较佳为1.0或更高。 所述的含氮层的氮原子的表面密度较佳等于或高于构成所述半导体层的硅有效悬键的表面密度。 所述的含氮层的厚度较佳在大于等于0.18 nm和小于等于20 nm的范围内。 在又一个较佳的实施方案中,所述的含氮层具有氮原子数(N)和硅原子数(Si),其中N与Si的最大比(N/Si)在大于等于0.5和小于等于1.5的范围内。 所述的薄膜晶体管半导体层较佳包含非晶硅或多晶硅。 所述的铝合金较佳包含6原子%或更低的镍(Ni)作为合金元素。 在另一个较佳的实施方案中,所述的纯铝或铝合金的薄膜是铝合金的薄膜,所述的铝合金包含大于等于0.3原子%和小于等于6原子%的镍(Ni)作为合金元素,并且源极/汲极电极设置成使得铝合金的薄膜还直接连接至所述的透明像素电极。 所述的铝合金还可以包含大于等于0.1原子%和小于等于1.0原子%的选自下列中的至少一种元素作为合金元素:Ti、V、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta和W。 在再一个实施方案中的铝合金还可以包含大于等于0.1原子%和小于等于2.0原子%的选自下列中的至少一种元素作为合金元素:Mg、Cr、Mn、Ru、Rh、Pd、Ir、Pt、La、Gd、Tb、Dy、Nd、Y、Co和Fe。 本发明还提供一种薄膜晶体管基板,其包含所述的源极/汲极电极。 本发明还提供一种显示设备,其包含所述的薄膜晶体管基板。 此外且有利的是,本发明提供一种制造所述的薄膜晶体管基板的方法,该方法包括以下步骤:(a)在基板上或之上(on or above)沉积半导体层,制备薄膜晶体管基板;(b)在所述的半导体层上形成含氮层;和(c)在所述的含氮层上沉积纯铝或铝合金的层。 在一个较佳的实施方案中,所述的半导体层是在步骤(a)中在沉积系统中沉积的,并且步骤(b)是在相同的沉积系统中进行的。 在另一个较佳的实施方案中,所述的半导体层是在步骤(a)中在室中沉积的,并且步骤(b)是在相同的室中进行的。 在再一个较佳的实施方案中,所述的半导体层是在步骤(a)中在沉积温度下沉积的,并且步骤(b)是在与所述的沉积温度基本上相同的温度下进行的。 在另一个较佳的实施方案中,所述的半导体层是在步骤(a)中使用气体沉积的,并且步骤(b)是在所述的气体与含氮气体的混合物的气氛中进行的。 在再一个较佳的实施方案中,步骤(b)是在含氮气体与还原气体的混合物的气氛中进行的。 步骤(b)较佳是由等离子氮化方法进行的。 所述的等离子氮化方法较佳是在55 Pa或更高的压力下进行的。 所述的等离子氮化方法较佳是在300℃或更高的温度下进行的。 所述的等离子氮化方法较佳是在含氮气体与还原气体的混合物的气氛中进行的。 步骤(b)中的等离子氮化方法较佳是在含氮气体和步骤(a)中使用的气体的混合物的气氛中进行的。 在另一个较佳的实施方案中,步骤(b)是由热氮化方法进行的。 所述的热氮化方法较佳是在400℃或更低的温度下进行的。 可以由胺化方法进行步骤(b)。 所述的胺化方法较佳使用紫外光辐射。 所述的胺化方法较佳使用含有氮原子的溶液。 可以由溅射方法进行步骤(c)。 根据本发明的源极/汲极电极具有上述组态,可以使用常用的纯铝或铝合金。此外,与习知技术相反,可以将它们在没有金属阻挡层的情况下通过含氮层连接到薄膜晶体管的半导体层。所述的源极/汲极电极具有良好的薄膜晶体管性质。 借由还使用含有特定量镍的Al-Ni合金作为铝合金,根据本发明的源极/汲极电极不仅可以直接连接到薄膜晶体管的半导体层,还可直接连接到透明像素电极。得到的源极/汲极电极具有优异的薄膜晶体管性质、接触电阻率和热稳定性。 使用根据本发明的源极/汲极电极提供高性能的显示设备,其可以低成本优异生产力地制造。 此外,从如下参考附图的较佳实施方案描述中,本发明更多的目的、特征和优点将会变得更明显。