[发明专利]薄膜晶体管、薄膜晶体管阵列基板及其制造方法

说明书

本申请要求2012年2月15日于韩国提交的韩国专利申请10-2012-0015290的权益，在此通过参考将其并入本文。

技术领域

本发明涉及一种薄膜晶体管（TFT）以及TFT阵列基板，更特别地，涉及一种使用铜信号线的TFT和TFT阵列基板及其制造方法。

背景技术

例如等离子体显示面板（PDP）装置、液晶显示（LCD）装置和有机发光二极管（OLED）装置的平板显示器受到广泛的研究和使用。由于平板显示器在厚度、重量和功耗方面具有优势，因此用作取代阴极射线管（CRT）的显示器。

为了满足大尺寸和高分辨率的平板显示器的需求，需要降低信号线的宽度和增加信号线的长度，由此快速增大了线电阻且会发生压降。

为了降低线电阻，将相对低阻的材料，例如铜（Cu）和银（Ag）用于例如栅极线的信号线。特别是，Cu的图案化工艺比Ag简单，且Cu膜的电阻率（即2.1~2.3μΩcm）小于广泛用作信号线的铝膜的电阻率（即3.1μΩcm）。此外，Cu层比Al层对小丘问题（hillock problem）具有更强的抵抗性。因此在用作信号线的材料方面Cu膜受到关注。

但是，Cu与玻璃的粘附性较差。因此，会发生Cu线自玻璃基板剥落的问题。此外，由于Cu离子尺寸小，因此Cu离子容易扩散通过氧化硅膜。因此，在形成氧化硅的绝缘层于Cu线上的情况下，Cu线的Cu离子会扩散到绝缘层中，使得绝缘层的绝缘性变差。

而且，由于Cu具有高氧化性，因此当暴露到空气时Cu容易被氧化。被氧化的Cu增加了Cu线的电阻和应力，使得Cu线的电学特性变差。

发明内容

因此，本发明旨在提供一种薄膜晶体管、制造该薄膜晶体管的方法、以及制造平板显示器的方法，其基本避免了由于现有技术的限制和不足导致的一个或多个问题。

本发明的一个目的是提供一种具有改进性能的阵列基板。

本发明的另一目的是提供一种能够通过使用特别用于栅极的Cu层来防止压降问题的平板显示器。

具体地，本发明实现以下目标。

第一，存在由SiO₂制成的绝缘层自包括Cu的栅极剥落的问题。这可能是由于SiO₂和Cu之间粘附性较差导致的。这个问题导致Cu离子扩散到SiO₂中，这会降低绝缘性。第二，存在包括Cu的栅极自基板剥落的另一问题。这个问题也是由于Cu和例如由玻璃、塑料等制成的基板之间粘附性较差导致的。第三，必须改进包括Cu的栅极对氧化物和H₂O的抵抗性。这是由于Cu易被氧化。本发明解决了上述问题。

在下文描述中将列出本发明的其他特征和优势，且根据描述其一部分是显而易见的，或者可通过实践本发明获知。可通过在所撰写的说明书及其权利要求和所附附图中特别指出的结构实现并获得本发明目的和其它优势。

为了实现这些和其他优势且根据本发明的目的，如本文所体现且广泛描述的，一种制造薄膜晶体管的方法包括：顺序地在基板上形成第一金属层和在第一金属层上形成铜的第二金属层；执行等离子体工艺以在第二金属层上形成氮化铜层；图案化氮化铜层、第二金属层和第一金属层以形成栅极；在包括栅极的基板上形成氮化硅的第一栅极绝缘层；在第一栅极绝缘层上形成氧化硅的第二栅极绝缘层；在第二栅极绝缘层上形成由氧化物半导体材料形成的半导体层；和在半导体层上形成源极和漏极，所述源极与漏极分隔开。

另一方面，一种制造薄膜晶体管（TFT）阵列基板的方法包括：顺序形成在基板上的第一金属层和在第一金属层上的铜的第二金属层；执行等离子体工艺以在第二金属层上形成氮化铜层；图案化氮化铜层、第二金属层和第一金属层以形成栅极线和栅极；在包括栅极线和栅极的基板上形成氮化硅的第一栅极绝缘层；在第一栅极绝缘层上形成氧化硅的第二栅极绝缘层；在第二栅极绝缘层上形成由氧化物半导体材料成的半导体层；在半导体层上形成蚀刻停止层；在半导体层上形成源极和漏极和在第二栅极绝缘层上形成数据线，所述源极与漏极通过插入两者之间的蚀刻停止层而分隔开，且所述源极连接到数据线；和形成连接到漏极的像素电极。

另一方面，一种薄膜晶体管包括：在基板上的栅极，其中栅极包括由铜形成的第一层和第一层上由氮化铜形成的第二层；在包括栅极的基板上且由氮化硅形成的第一栅极绝缘层；在第一栅极绝缘层上且由氧化硅形成的第二栅极绝缘层；在第二栅极绝缘层上由氧化物半导体材料形成的半导体层；形成在半导体层上的蚀刻停止层；和形成在蚀刻停止层上且彼此间隔的源极和漏极。