采用直流磁控濺射方法制備了鉬/銅疊層結(jié)構(gòu)電極，其電阻率達到2.28 μΩ·cm，顯著低于鋁釹合金的電阻率；金屬鉬作為緩沖層，提高了銅電極在玻璃上的附著力；鉬作為阻擋層有效地阻擋了銅向非晶硅中的擴散，避免了銅對于薄膜晶體管有源層的影響。采用這種結(jié)構(gòu)的電極作為大尺寸高分辨平板顯示器的掃描線和數(shù)據(jù)線有望緩解信號延遲的問題。

　　有源型平板顯示器，如TFT-LCD或者AMOLED等，都需要采用薄膜晶體管(TFT) 的陣列基板。TFT基板具有正交的行電極線和列電極線，分別作為掃描線和數(shù)據(jù)線，而這樣的掃描線和數(shù)據(jù)線可以等效為分布式電阻和電容網(wǎng)絡(luò)。隨著平板顯示器尺寸的增大和分辨率的提高以及掃描頻率的提高，掃描線和數(shù)據(jù)線形成的分布式RC 網(wǎng)絡(luò)造成的數(shù)據(jù)線上和掃描線上的信號延遲越來越嚴重。為了減小信號的延遲，需要采用電阻率更低的金屬材料作為TFT 的柵極和源/漏極，已經(jīng)有幾種金屬材料被提出。

　　由于銅的電阻率很低，銅晶體材料電阻率為1.7 μΩ·cm，而TFT 中通常采用的鋁釹合金是鋁中摻雜2%的金屬釹，電阻率與鋁的電阻率接近，鋁的體材料電阻率為2.83 μΩ·cm，鋁釹合金的體材料的電阻率為2.83 μΩ·cm 左右，鋁釹薄膜的電阻率在3.2 μΩ·cm 左右，所以，銅的電阻率顯著低于TFT 中通常采用的鋁釹合金的電阻率，從而可用于大尺寸、高分辨率的有源平板顯示器AMLCD或者AMOLED。然而，銅作為TFT的電極時面臨著一些問題，主要的問題是銅在玻璃上的附著性較差，從而容易脫落；同時銅極易擴散，對于大面積應(yīng)用的氫化非晶硅(a-Si: H) TFT，Cu很容易擴散進入有源層非晶硅從而在Si 的能帶中形成深能級，并且與Si 反應(yīng)生成Cu3Si，從而影響TFT 的性能。

　　如果采用Cu 作為TFT 的柵極和源/漏極，必須設(shè)法解決上述問題。有的采用難熔金屬如Cr、Mn等或者金屬氧化物或氮化物作為緩沖/阻擋層來增加Cu 在玻璃上的附著力并且阻擋Cu 的擴散；還有采用自封裝的方法，在Cu 中摻入Mn、Mg 或者Cr 等金屬，通過退火的方法，使Mn、Mg 或者Cr 從Cu 中析出而在界面處形成MnO、MgO 或者CrO 而形成緩沖/阻擋層；也有采用金屬氮化物或氧化物作為緩沖層/阻擋層來提高Cu 的附著力，阻擋Cu 的擴散。

　　本文采用難熔金屬Mo 作為緩沖層來增加Cu在玻璃表面的附著性并阻擋Cu 與非晶硅之間的擴散，得到了可以適用于大尺寸高分辨率平板顯示器的TFT 陣列基板的疊層電極。

　　1、實驗

　　采用直流磁控濺射制備Cu 膜或Mo 膜，Cu 和Mo 靶材的純度均為99. 99%，直徑均為762 mm，靶材與基片距離均為10 cm，本底真空為5 × 10^-4 Pa，基片采用美國Coring 公司生產(chǎn)的玻璃EGAL2000。基片先用洗滌劑刷洗后再依次用丙酮、無水乙醇和去離子水超聲清洗15 min，然后用干燥的氮氣吹干。首先研究單層Cu 膜和Mo 膜的電阻率以及不同退火溫度對Cu 膜電阻率的影響；其次在玻璃襯底上制備Mo /Cu 疊層結(jié)構(gòu)的薄膜，研究疊層薄膜的電阻率和附著性；最后采用等離子增強化學氣相沉積( PECVD) 技術(shù)在玻璃襯底上沉積非晶硅，然后在非晶硅上沉積Mo/Cu 疊層電極，研究Cu 的擴散及疊層電極的電阻率。

　　薄膜Cu 和Mo 的厚度采用美國KLA Tencor 公司生產(chǎn)的Alpha Step IQ 臺階儀和日本HITACHI 生產(chǎn)的S - 4800 掃描電子顯微鏡(SEM) 來測量，方塊電阻采用韓國WOOSIN 公司的OmniProbe 四探針測試儀來測量，根據(jù)薄膜的方塊電阻與電阻率的關(guān)系ρ = Rs·d 來計算薄膜的電阻率，其中Rs為薄膜的方塊電阻，d 為薄膜的厚度。

　　薄膜的附著力采用3M 公司生產(chǎn)的附著力專用測試膠帶參照百格實驗來測試。百格實驗依照國標GB9286 - 1998 的標準來劃分等級，共分為六個等級，從0 級到5 級，附著力效果從最好到最差，0 級的附著力最好，切割邊緣完全平滑，無一格脫落，1級的附著力較好，在切割口交叉處有少許薄膜脫落，但交叉處脫落面積不大于5%，等級數(shù)越大，脫落情況越嚴重，薄膜附著力越差。本文中百格實驗按照國標采用齒數(shù)為10 間距為1 mm 的百格刀制備樣品，鍍有薄膜的玻璃板放置在堅硬平穩(wěn)的物體表面上，用百格刀均勻地在薄膜表面劃出平行線，然后再垂直所劃出的平行線劃出另一組平行線，從而形成100 個邊長為1 mm 的格子；然后用軟毛刷沿網(wǎng)格圖形每一條對角線輕輕地向后掃幾次，再向前掃幾次；之后再貼上附著力膠帶進行撕扯測試，拍照并記錄測試結(jié)果。

　　為了研究Mo作為阻擋層對Cu與非晶硅之間相互擴散的阻擋效果，使用俄歇電子能譜( AES) 測試Cu 的擴散情況。AES 實驗使用日本ULVAC-PHI公司生產(chǎn)的PHI -700 AES 系統(tǒng)。

　　3、結(jié)論

　　金屬Mo 作為緩沖/阻擋層，結(jié)構(gòu)為Mo ( 17nm) /Cu( 280 nm) 的疊層電極的電阻率達到2. 28μΩ·cm，方塊電阻達到0. 76 Ω/□，電阻率低于通常TFT 中采用的AlNd 合金的電阻率；采用Mo 后，電極在玻璃上的附著性很好，能夠滿足制作TFT 的要求；采用AES 測試非晶硅上的疊層電極在不同深度的元素含量，驗證了Mo 作為阻擋層能夠有效地阻擋Cu 和非晶硅之間的相互擴散，從而避免了Cu作為TFT 的源/漏電極時對TFT 的有源層非晶硅的影響。疊層結(jié)構(gòu)電極Mo( 17 nm) /Cu( 280 nm) 有望作為大尺寸、高分辨率平板顯示器的TFT 基板中TFT 的柵電極和源/漏電極，在TFT 基板中作為掃描線和數(shù)據(jù)線使用，從而有望緩解由于尺寸變大，分辨率變高所帶來的掃描線和數(shù)據(jù)線上信號延遲問題。