一种阵列基板及其制备方法.pdf

本发明实施例公开了一种阵列基板及其制备方法，该方法包括：在衬底基板上形成介质层；在所述介质层的表面形成金属层；在所述金属层的表面形成抗反射层，所述抗反射层的材料为氮化钛TIN。本发明实施例中在金属层表面形成材料为TIN的抗反射层，该抗反射层质地均匀致密，表面光滑，弹性良好，附着性好，不但能够消除来自金属层表面的反射，而且能够有效地避免由于应力释放在金属层的有些部位形成空洞或是由金属原子的堆积而形成小丘，使金属层中的电迁移过程中引起的断路或短路的问题，从而提高产品的可靠性。

1.  一种阵列基板的制备方法，其特征在于，包括：
在衬底基板上形成介质层；
在所述介质层的表面形成金属层；
在所述金属层的表面形成抗反射层，所述抗反射层的材料为氮化钛 TIN。

2.  如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，利用物理气相沉积PVD 设备在所述金属层的表面形成抗反射层。

3.  如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在所述金属层的表面形 成抗反射层，具体包括：
向装有钛靶的PVD设备中置入形成有所述金属层的阵列基板；
向所述PVD设备中通入氩气和氮气；
所述氩气在直流电源产生的电场作用下轰击钛靶，使钛靶与氮气发生反 应，在所述金属层的表面形成抗反射层。

4.  如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述向装有钛靶的PVD 设备通入氩气和氮气，具体包括：
开启所述PVD设备的阀门，并向装有钛靶的PVD设备通入一定剂量的氩 气和氮气，维持5～8秒；
开启所述PVD设备的直流电源，并向所述PVD设备通入一定剂量的氩气 和氮气，维持3～5秒；
将直流电源的功率增加到反应功率，并继续向PVD设备通入一定剂量的 氩气和氮气，维持13～18秒。

5.  如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，每次通入氩气的剂量为 45scc-55scc，通入氮气的剂量为55scc-65scc。

6.  如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述直流电源的反应功 率为6400W～6500W。

7.  如权利要求1-6任一所述的制备方法，其特征在于，所述抗反射层的 厚度为30nm-40nm。

8.  一种阵列基板，其特征在于，所述阵列基板包括衬底基板，位于所述 衬底基板上的介质层，位于所述介质层表面的金属层以及位于所述金属层表 面的抗反射层，所述抗反射层的材料为氮化钛TIN。

9.  如权利要求8所述的阵列基板，其特征在于，所述抗反射层的厚度为 30nm-40nm。

一种阵列基板及其制备方法
技术领域
本发明涉及阵列基板制造工艺技术领域，尤其涉及一种阵列基板及其制备 方法。
背景技术
在CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半 导体）工艺制造工序中，通常在CMOS的阵列基板中的金属层表面溅射一层 薄薄的抗反射层，通常为10nm-20nm，用来消除来自金属层表面的反射，以使 在后续的光刻过程中维持较高的光刻精度。而对于传统的CMOS集成电路生 产，由于产品的要求不高，通常使用材料多晶硅α-Si来制备抗反射层，来消除 金属表面的反射，但这种抗反射层具有一定的局限性。
发明人在实现本发明的过程中发现现有使用α-Si作为抗反射层的技术方 案至少存在以下缺陷：
使用材料α-Si制备抗反射层，由于金属层和该金属层下面的介质层的热膨 胀系数不同,因此在热胀冷缩的过程中就会有一个应力的释放，在金属层的有些 部位形成空洞或是由金属原子的堆积而形成小丘，从而导致在金属层中的电迁 移过程中，可能会引起断路或短路，使产品的使用寿命缩短，因此使用材料α-Si 制备抗反射层不能够满足产品可靠性的要求。阵列基板的剖视图如图1a和1b所 示，俯视图如图2a和2b所示，其中空洞如图1b和图2b中标注1所示，小丘如图 1b和图2b中标注2所示。
由此可见，随着工艺发展的不断提升以及产品可靠性的要求的提高，目前 亟需一种新型的材料来制备金属表面的抗反射层，该抗反射层不但能消除来自 金属层表面的反射，而且能够有效地避免由于应力释放在金属层的有些部位形 成空洞或是由金属原子的堆积而形成小丘，使金属层中的电迁移过程中引起的 断路或短路的问题，从而提高产品的可靠性。
发明内容
本发明实施例中提供一种阵列基板及其制备方法，能够消除来自金属层表 面的反射，而且能够有效地避免由于应力释放在金属层的有些部位形成空洞或 是由金属原子的堆积而形成小丘，使金属层中的电迁移过程中引起的断路或短 路的问题，从而提高产品的可靠性。
本发明实施例提供一种阵列基板的制备方法，包括：
在衬底基板上形成介质层；
在所述介质层的表面形成金属层；
在所述金属层的表面形成抗反射层，所述抗反射层的材料为氮化钛 TIN。
优选地，利用物理气相沉积PVD设备在所述金属层的表面形成抗反射 层。
优选地，在所述金属层的表面形成抗反射层，具体包括：
向装有钛靶的PVD设备中置入形成有所述金属层的阵列基板；
向所述PVD设备中通入氩气和氮气；
所述氩气在直流电源产生的电场作用下轰击钛靶，使钛靶与氮气发生反 应，在所述金属层的表面形成抗反射层。
优选地，所述向装有钛靶的PVD设备通入氩气和氮气，具体包括：
开启所述PVD设备的阀门，并向装有钛靶的PVD设备通入一定剂量的氩 气和氮气，维持5～8秒；
开启所述PVD设备的直流电源，并向所述PVD设备通入一定剂量的氩气 和氮气，维持3～5秒；
将直流电源的功率增加到反应功率，并继续向PVD设备通入一定剂量的 氩气和氮气，维持13～18秒。
优选地，每次通入氩气的剂量为45scc-55scc，通入氮气的剂量为 55scc-65scc。
优选地，所述直流电源的反应功率为6400W～6500W。
优选地，所述抗反射层的厚度为30nm-40nm。
根据上述方法，本发明实施例提供了一种阵列基板，包括：
衬底基板，位于所述衬底基板上的介质层，位于所述介质层表面的金属 层以及位于所述金属层表面的抗反射层，所述抗反射层的材料为氮化钛TIN。
优选地，所述抗反射层的厚度为30nm-40nm。
本发明的上述实施例中，在金属层的表面形成材料为氮化钛TIN的抗反 射层，采用TIN材料制备的抗反射层质地均匀致密，表面光滑，弹性良好，附 着性好，不但能够消除来自金属层表面的反射，而且能够有效地避免由于应力 释放在金属层的有些部位形成空洞或是由金属原子的堆积而形成小丘，使金属 层中的电迁移过程中引起的断路或短路的问题，从而提高产品的可靠性。
附图说明
图1a为本发明实施例提供的使用α-Si作为抗反射层的阵列基板的剖面图；
图1b为本发明实施例提供的使用α-Si作为抗反射层的阵列基板的标注有 空洞和小丘的剖面图；
图2a为本发明实施例提供的使用α-Si作为抗反射层的阵列基板的俯视图；
图2b为本发明实施例提供的使用α-Si作为抗反射层的阵列基板的标注有 空洞和小丘的俯视图；
图3为本发明实施例提供的阵列基板的制备方法流程图；
图4为金属层表面形成材料为TIN的抗反射层的流程图。
具体实施方式
本发明实施例提出一种阵列基板及其制备方法，能够消除来自金属层表面 的反射，而且能够有效地避免金属层的电迁移，提高阵列基板的可靠性。
下面结合附图，对本发明提供的一种阵列基板的制备方法的具体实施方式 作进一步详细描述。
参见图3，本发明实施例提供的阵列基板的制备方法，包括步骤：
步骤301、在衬底基板上形成介质层；
步骤302、在该介质层的表面形成金属层；
步骤303、在该金属层的表面形成抗反射层，该抗反射层的材料为氮化 钛TIN。
通常，在阵列基板的制备工艺中，金属层的材料一般为金属铝，当然也 可以是其它的金属，这里对金属层的材料不作具体限定。
优选的，本发明实施例中在阵列基板中金属层表面形成抗反射层的制备工 艺中，采用的是PVD(Physical Vapor Deposition，物理气相沉积)技术。
PVD技术是指在真空条件下，用物理的方法使材料沉积在被镀工件上的 薄膜制备技术，即指利用物理过程实现物质转移，将原子或分子由源转移到基 材表面上的过程。将某些有特殊性能（强度高、耐磨性、散热性、耐腐性等） 的微粒喷涂在性能较低的基件上，使得基件具有更好的性能。采用PVD技术 镀膜的膜层与基件表面的结合力更大，膜层的硬度更高，耐磨性和耐腐蚀性更 好，膜层的性能也更稳定，并且采用PVD技术镀膜不会产生有毒或有污染的 物质。
PVD技术主要分为三类：真空蒸发镀膜、真空溅射镀膜、真空离子镀膜。 其中，真空直流磁控溅射技术是在真空环境下，通过电压和磁场的共同作用， 以被离化的惰性气体离子对靶材进行轰击，致使靶材以离子、原子或分子的形 式被弹出并沉积在基件上形成薄膜。采用真空直流磁控溅射技术镀出的膜层， 具有高硬度、高耐磨性、质地均匀、很好的耐腐蚀性和化学稳定性等特点，膜 层的寿命更长，并且采用真空直流磁控溅射镀膜工作过程稳定，镀膜沉积速度 和厚度容易控制。
在阵列基板中金属层表面制备抗反射层的技术实现方式可以采用多种，这 里不作具体限定，由于采用PVD中的真空直流磁控溅射技术镀出的膜层具有 上述优点，因此本发明实施例优选采用PVD中的真空直流磁控溅射技术来制 备阵列基板中金属层表面的抗反射层。
随着工艺发展的不断提升，以及产品可靠性的要求，由于新型材料TIN具 有高硬度，出色的耐磨损性和化学稳定性，并且不但能够消除来自金属表面的 反射，而且能有效地避免金属层中的电迁移，因此本发明实施例中采用材料 TIN来制备金属表面的抗反射层。
下面对步骤303中，在金属层表面形成材料为TIN的抗反射层的过程 进行详细说明，参见图4，具体包括以下步骤：
步骤401、向装有钛靶的PVD设备中置入形成有所述金属层的阵列基板；
步骤402、向该PVD设备中通入氩气和氮气；
步骤403、氩气在直流电源产生的电场作用下轰击钛靶，使钛靶与氮气发 生反应，在该金属层的表面形成抗反射层。
在步骤401中，采用PVD工艺中的真空直流磁控溅射技术，并将钛靶作 为主要材料装入PVD设备的腔体中，在装好了钛靶的PVD设备的腔体中置入 形成金属层后的阵列基板，金属层表面朝向钛靶。
在步骤402中，向该PVD设备中通入氩气和氮气的具体过程如下：
步骤1、开启所述PVD设备的阀门，并向该PVD设备通入一定剂量的氩 气和氮气。
优选地，通入氩气的剂量为45scc-55scc，通入氮气的剂量为55scc-65scc， 并维持5～8秒，其中scc为立方厘米，用以保证在PVD设备腔体阀门全开的 情况下，腔体能够维持一个稳定的压力。
步骤2、开启PVD设备的直流电源，并向该PVD设备通入一定剂量的氩 气和氮气。
优选地，通入氩气的剂量为45scc-55scc，通入氮气的剂量为55scc-65scc， 并维持3～5秒，其中scc为每立方厘米，用以在一定气体通入下确保功率正常 启动和稳定，优选地，所加的直流电源DC POWER的功率为500W。
步骤3、将直流电源的功率增加到反应功率，并继续向PVD设备通入一定 剂量的氩气和氮气。
优选地，通入氩气的剂量为45scc-55scc，通入氮气的剂量为55scc-65scc， 并维持13～18秒，其中scc为每立方厘米。
优选地，采用的直流电源的反应功率为6400W～6500W，可以使通入的氩 气在所加直流电源的作用下去轰击钛靶。
在步骤403中，氩气在所加反应功率为6400W～6500W的直流电源产生 的电场作用下轰击钛靶，具体过程为：氩气在所加反应功率为6400W～6500W 的直流电源产生的电场作用下，产生氩气离子并在所加直流电源产生的电场作 用下导向钛靶表面，将钛靶表面的原子撞击出来，该钛靶原子在电场作用下导 向阵列基板的金属层表面，此时该钛靶原子与氮气发生反应，其反应式为：
Ti+N₂==TiN
通常，该钛靶原子与氮气发生反应的时间为13～18秒，最终生成的物质 TiN在该金属层的表面形成抗反射层。
通过上述流程制备出的金属表面的抗反射层的厚度为30nm-40nm，因此 可以在几乎不影响阵列基板中金属层原来尺寸的情况下，提高金属层表面的各 种物理性能和化学性能。
本发明实施例中对阵列基板中的金属层的适用金属不作具体限定，下面以 金属铝为例，对材料为TIN的抗反射层的阵列基板，与材料为α-Si的抗反射 层的阵列基板的使用寿命进行测试。实验结果如表1所示。
表1