铜合金缓冲层材料特性及其在显示器件中的应用研究

发布时间：2017-08-17 06:08

  本文关键词：铜合金缓冲层材料特性及其在显示器件中的应用研究

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【摘要】：铜合金具有材料成本低、易刻蚀等优点,被越来越多的科研机构研究开发,本课题着眼于铜合金缓冲层材料特性及其在显示器件中的应用研究,对于企业来讲具有成本降低、提升产品竞争力的作用。本文选择磁控溅射装置沉积了铜合金薄膜,并对单层铜合金薄膜特性、铜合金／铜叠层薄膜特性、铜合金／铜叠层薄膜刻蚀特性等方面进行了系统性的研究,此外还进行了将铜合金材料运用到显示器件的应用研究。论文主要研究工作如下：1、对CuMn合金薄膜的沉积速率和刻蚀速率进行了研究。CuMn合金薄膜的沉积速率与沉积功率正相关,其沉积速率比钼合金提升70%以上；CuMn合金/Cu叠层薄膜的刻蚀速率比钼合金提升44%以上。2、对CuMn合金薄膜的电阻、粘附力、防扩散性能进行了研究。CuMn合金薄膜的电阻显著低于钼合金,约为钼合金薄膜的1/5；在250-350-C的退火温度范围内,CuMn合金薄膜的电阻与退火的温度和时间正相关,退火温度越高、时间越长,电阻越低；铜合金／铜叠层薄膜的粘附力与钼合金／铜叠层薄膜相当,都为4B以上；铜合金对铜的扩散阻挡性与钼合金相当,都可阻挡铜对有源层的扩散。3、对CuMn/Cu叠层薄膜的刻蚀性能进行了研究。在过刻蚀量30%到100%的范围内,CuMn/Cu叠层薄膜的刻蚀形貌正常,无刻蚀残留、Tip、Undercut; CD bias≤2.0um; Tape angle≤60°。CuMn/Cu叠层薄膜的刻蚀特性符合平板显示器件的需求。4、以铜合金／铜为显示器件中的Gate和S/D电极,完成了a-si薄膜晶体管器件,使用高精度TFT特性测试仪器安捷伦4070对器件各项性能进行测试。实验结果表明器件开态电流为8.11uA、关态电流为6.95pA、开关比为1.17×106、迁移率为0.71 cm2/V·s,其特性与钼合金相当,符合显示器件的要求,铜合金材料可应用于显示器件当中。
【关键词】：铜合金 扩散阻挡层 低电阻 低成本 显示器件
【学位授予单位】：中国科学院大学(工程管理与信息技术学院)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG146.11;TN141
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 研究背景与意义10
• 1.2 铜合金缓存层材料在显示领域的研究进展10-13
• 1.3 本文主要研究内容13-16
• 第二章 铜制程沉积工艺和特性评价方法研究16-28
• 2.1 引言16
• 2.2 磁控溅射16-18
• 2.2.1 磁控溅射技术原理16-17
• 2.2.2 影响溅射的因素17-18
• 2.2.3 溅射成膜的过程18
• 2.3 蒸镀18-20
• 2.3.1 蒸镀的技术原理18-19
• 2.3.2 真空蒸发镀膜法的优缺点19
• 2.3.3 真空蒸发镀膜的三种基本过程19-20
• 2.4 薄膜特性的表征20-23
• 2.4.1 四探针方块电阻测试原理20-21
• 2.4.2 粘附力测试原理21-23
• 2.4.3 俄歇电子测试原理23
• 2.5 薄膜晶体管电学特性的表征23-26
• 2.5.1 非晶硅薄膜晶体管的工作原理23-25
• 2.5.2 非晶硅薄膜晶体管电学特性测试25-26
• 2.6 本章小结26-28
• 第三章 铜合金材料特性研究28-50
• 3.1 引言28
• 3.2 显示器件中CuMn合金的沉积速率研究28-31
• 3.2.1 不同缓冲层材料对沉积速率的影响28-30
• 3.2.2 不同溅射功率对沉积速率的影响30-31
• 3.3 显示器件中CuMn合金的电阻研究31-38
• 3.3.1 不同缓冲层材料的电阻特性31-32
• 3.3.2 不同退火温度对CuMn合金的电阻和电阻均匀性影响32-35
• 3.3.3 不同退火时间对CuMn合金的电阻和电阻均匀性影响35-36
• 3.3.4 不同CuMn薄膜厚度对CuMn/Cu叠层薄膜电阻影响36-38
• 3.4 显示器件中CuMn/Cu叠层薄膜的粘附力研究38-41
• 3.4.1 不同缓冲层材料对Cu粘附力的影响38-39
• 3.4.2 不同厚度的CuMn对Cu粘附力的影响39-41
• 3.5 显示器件中CuMn/Cu的防扩散性研究41-44
• 3.5.1 不同缓冲层材料对Cu的扩散阻挡性的影响41-43
• 3.5.2 不同厚度CuMn对Cu的扩散阻挡性的影响43-44
• 3.6 显示器件中CuMn/Cu叠层薄膜的刻蚀特性研究44-47
• 3.6.1 不同缓冲层材料对刻蚀速率的影响45-46
• 3.6.2 不同刻蚀时间下CuMn/Cu叠层薄膜的刻蚀特性46-47
• 3.7 本章小结47-50
• 第四章 铜合金缓冲层材料在显示器件中的应用研究50-58
• 4.1 引言50
• 4.2 显示器件介绍50-52
• 4.3 铜合金缓冲层材料在显示器件中的特性验证52-57
• 4.3.1 非晶硅薄膜晶体管的制造工艺52-54
• 4.3.2 不同缓冲层材料在显示器件中的特性54-57
• 4.4 本章小结57-58
• 第五章 结论与展望58-60
• 5.1 结论58-59
• 5.2 展望59-60
• 参考文献60-62
• 致 谢62-64
• 个人简历、在学期间发表的论文与研究成果64

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本文编号：687425