[发明专利]在平板显示器制造工艺中在基底上制造铜层的改进的方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求007年4月4日提交的美国临时申请系列第10/910,091 号的权益，该文献经引用完全并入本文。

技术领域

概括而言，本发明涉及TFT-LCD平板显示器制造领域。更具体地， 本发明涉及在基底上沉积铜互连层的方法。

背景技术

使用多种蚀刻方法制造晶体管。但是，铜的干蚀刻不够有效，因为多 数铜类物质不是挥发性的和/或蚀刻气体和副产物在多数情况下是腐蚀性 的。在半导体工业中，已经开发出镶嵌法，其中首先制造通孔，然后通过 干法(溅射)和湿法(电镀)的组合将铜填入孔中。在平板显示器工业中， 铜的使用被认为如在半导体工业中那样降低了信号延迟，但是镶嵌法被认 为不合适，因为这种方法需要比现有布线法多得多的步骤，且对于大的基 底(例如对于G5TFT-LCD板，1.5米×1.8米)并不总是有效。这种方法 的使用预计会产生一些技术障碍并提高制造成本。另一方面，也研究了铜 的湿蚀刻。但是，更难于控制铜互连的形状，因为湿蚀刻不是各向异性而 是各向同性的。

无电极镀铜在PCB(印刷线路板)工业中具有长的历史，且镀敷技术 本身已经成熟。镀敷在相对较低成本和低工艺温度下产生共形的、高质量 的铜。可以购得许多用于铜互连的铜溶液。多数传统铜溶液含有福尔马林 作为还原剂和/或含有乙二胺四乙酸(或“EDTA”)作为络合剂。从环境、 健康和安全(EHS)角度来说，福尔马林是应该尽可能减少应用的产品， 因为其已知是人类的致癌产品。为了使其更有效，推荐将含有这种产品的 溶液加热以提高铜的镀敷速率。但是，其在环境温度下已经是高度挥发性 的，在加热时更增加了对人类的危险。

EDTA也是出于不同原因受到关注的产品：EDTA能够形成稳定的络 合物，难以用废物处理设备处理。该产品的使用受到限制，因为必须使用 大量氧化剂使这类稳定络合物分解。但是，EDTA用于TFT-LCD制造的 应用需要极大量的氧化剂，这使得该方法成本太高。

这些市售铜溶液对于TFT-LCD用途不是令人满意的。因为所得互连 厚度均匀性差，与基础层的粘合性差，表面粗糙度高和/或缺乏镀敷可再现 性。

因此，需要比现有方法更环境友好、且不存在目前用于相同用途的溶 液的缺陷的用于TLF-LCD铜互连的铜镀敷溶液。

发明概要

本文描述了在平板TFT-LCD制造环境中制造镀铜基底的新型方法。

在一个实施方案中，提供了在制造平板显示器时使用的制造镀铜基底 的方法，其中该方法包括提供基底，在部分基底上提供催化层。然后通过 使基底的至少被催化的部分暴露于铜溶液而将铜层无电极地施用到这部分 上。该铜溶液包含：作为铜源的CuSO₄5H₂O；络合剂，可包括酒石酸钾钠 4H₂O或柠檬酸三钠2H₂O；还原剂，可包括乙醛酸盐/酯、乙醛酸(glyoxilic acid)或磷酸钠H₂O；作为稳定剂的硫有机化合物；和pH调节剂，其在 室温下将溶液pH值调节至9至12.5。

本发明的其它实施方案可以包括但不限于下列一种或多种特征：

-将催化层在大约15℃至大约35℃的温度调节大约5秒至大约3分钟 的时长；

-通过将镀铜基底在包含大约1体积％至大约3体积％的氢(余量为 氮)的气氛下加热而将镀铜基底退火；

-在铜层上提供抑制氧化的覆盖层，其中该覆盖层是NiP或NiXP层 (其中X是选自W、Mo或Re的难熔金属)，且覆盖层为大约100纳米 至大约300纳米厚；

-通过使基础层暴露于AgNO₃在NH₄OH溶液中的混合物而在基础层 上提供薄催化银层，由此提供催化层，其中所述混合物包含在大约0.01％ 至大约1％NH₄OH溶液中的大约0.1克/升至大约10克/升的AgNO₃，所 述混合物更优选包含在大约0.1％至大约0.5％NH₄OH溶液中的大约1克 /升至大约5克/升的AgNO₃；