腐蝕阻擋層阻擋特性的檢測結構及檢測方法
2023-06-12 07:29:26
專利名稱：腐蝕阻擋層阻擋特性的檢測結構及檢測方法
技術領域：
本發明涉及半導體和顯示面板領域，特別是涉及一種腐蝕阻擋層阻擋特性的檢測結構及檢測方法。
背景技術：
超薄、高對比度、快速響應的大尺寸電視的需求，促使有源矩陣有機發光二極體(AMOLED)背板技術的產生和發展。該背板技術要求作為開關管和驅動管的薄膜電晶體具有5cm2/V. s以上的遷移率，而目前量產的大尺寸有源矩陣液晶顯示(AMLCD)產業使用的氫化非晶矽(a-Si:H)薄膜電晶體的遷移率低(低於lcm2/V. s)，不能滿足上述要求。近年來，氧化物薄膜電晶體的研發和製造引起業內重視，各個研究機構和各大公司相繼發表相關報導，然而，氧化物薄膜電晶體技術的大尺寸發展也面臨著穩定性方面的問題，該問題制約著氧化物薄膜電晶體的產業化和實用化。其中包括溫度、偏壓應力導致的閾值電壓漂移、光照導致的閾值電壓漂移、以及環境氣氛，如氧氣、水汽對器件性能的影響等，為解決該問題，就需要在氧化物薄膜電晶體的器件結構設計、薄膜工藝研製開發和優化、以及材料的表面界面處理等方面加以突破。具有腐蝕阻擋層結構的氧化物薄膜電晶體的研製，能有效地提高氧化物薄膜電晶體的穩定性，這就需要對腐蝕阻擋層的材料、製造工藝和阻擋特性進行研發。腐蝕阻擋層對於氧化物薄膜電晶體穩定性的提高作用在於其避免了源漏電極(如金屬Mo)圖形化時腐蝕工藝對下層的氧化物溝道區(如非結晶氧化物半導體IGZO :In-Ga-Zn-O)的影響，從而提高器件的穩定性。為了有效地保護氧化物溝道區，通常使用SiOx來作為腐蝕阻擋層，這就要求製造緻密、無針孔和缺陷的SiOx薄膜。因此，矽基底的熱生長方法和玻璃基底的濺射方法曾被研發，然而，前者涉及高溫工藝，無法在玻璃基底上使用，後者需要增加靶材、並且需要換靶或增加濺射腔體，設備和材料投入較大，成本較高。另一種常用的方法是通過兼容的氫化非晶娃製造工藝，即通過PECVD (Plasma EnhancedChemical Vapor Deposition,等離子體增強化學氣相沉積)製造SiOx薄膜材料,而該方法製造的SiOx薄膜較疏鬆多孔、臺階覆蓋差、且缺陷較多，如引腳孔和開裂等，這就需要對製作的腐蝕阻擋層質量進行檢測，從而實現高質量腐蝕阻擋層的製造和優化。
發明內容
(一 )要解決的技術問題本發明要解決的技術問題是如何實現對腐蝕阻擋層阻擋特性的檢查，從而實現高質量腐蝕阻擋層的製造和優化。( 二 )技術方案為了解決上述技術問題，本發明提供一種腐蝕阻擋層阻擋特性的檢測結構，其包括基板、沉積在基板上的被保護層和沉積在被保護層上的腐蝕阻擋層。其中，所述被保護層包括第一區域和第二區域，所述第一區域的厚度大於第二區域的厚度。其中，所述基板和被保護層之間還沉積有中間層，所述中間層包括第一區域和第二區域，所述第一區域的厚度大於第二區域的厚度。
其中，所述第一區域與第二區域為相同的材料。其中，所述第一區域包括第一層和覆蓋在第一層上的第二層，所述第二層的厚度和材料與所述第二區域的厚度和材料相同。其中，所述中間層的材料為Si0x、Si3N4、A10x、TiOx或HfO2中的一種或幾種。其中，所述第一層的材料為鑰、鈦金、鉬金、SiNx和金屬氧化物中的一種。其中,所述基板為玻璃基板或娃基板。其中，所述被保護層的材料為金屬或金屬氧化物半導體材料。其中，所述腐蝕阻擋層的材料為SiOx或SiNx。本發明還提供了一種基於上述檢測結構的腐蝕阻擋層阻擋特性的檢測方法，其包括以下過程將檢測結構放入被保護層腐蝕液進行腐蝕；對腐蝕後的檢測結構進行圖形形貌分析。其中，將檢測結構上的腐蝕阻擋層去除之前，或將檢測結構上的腐蝕阻擋層去除之後，對腐蝕阻擋層進行圖形形貌分析，根據被保護層的被腐蝕結果，得出腐蝕阻擋層的阻擋特性。其中，檢測結構在被保護層腐蝕液中腐蝕的時間為20s_2min。其中，圖形形貌分析所採用的方法為圖形形貌檢查分析和掃描電子顯微鏡分析。(三)有益效果上述技術方案所提供的腐蝕阻擋層阻擋特性的檢測結構和檢測方法，利用被保護層腐蝕液穿過腐蝕阻擋層的缺陷以腐蝕被保護層，達到放大腐蝕阻擋層缺陷的目的，通過對腐蝕後的被保護層進行圖形形貌分析，觀察記錄腐蝕阻擋層的缺陷，為實現高質量腐蝕阻擋層的製造和優化提供依據；上述結構簡單、易製作，方法簡便易行，適用於多種材料特性的檢測。
圖I是本發明實施例I的腐蝕阻擋層阻擋特性的檢測結構的剖視圖；圖2是本發明實施例I的檢測結構被腐蝕後的剖視圖；圖3是本發明實施例2的腐蝕阻擋層阻擋特性的檢測結構的剖視圖；圖4是本發明實施例2的檢測結構被腐蝕後的剖視圖；圖5是本發明實施例3的腐蝕阻擋層阻擋特性的檢測結構的剖視圖；圖6是本發明實施例3的檢測結構被腐蝕後的剖視圖；圖7是本發明實施例4的腐蝕阻擋層阻擋特性的檢測結構的剖視圖；圖8是本發明實施例4的檢測結構被腐蝕後的剖視圖。其中，I :基板；2 :被保護層；3 :腐蝕阻擋層；4 :被腐蝕區域；5 :臺階層；6 :中間層。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例，對本發明的具體實施方式
作進一步詳細描述。以下實施例用於說明本發明，但不用來限制本發明的範圍。
實施例I圖I示出了本實施例的腐蝕阻擋層阻擋特性的檢測結構的剖視圖，其包括基板I、沉積在基板I上的被保護層2和沉積在被保護層2上的腐蝕阻擋層3。本實施例中，基板I可以採用玻璃基板或矽基板。為了適用於氧化物薄膜電晶體生產時氧化物溝道區腐蝕阻擋層的阻擋特性檢測，本實施例中被保護層2優選採用金屬或金屬氧化物半導體材料，如IGZO、IZO、ATZO等。腐蝕阻擋層3選用SiOx或SiNx材料。本實施例的腐蝕阻擋層阻擋特性的檢測結構的製造過程簡單，首先清洗基板1，在基板I上濺射被保護層2，然後進行光刻圖形化，並在被保護層2上通過PECVD生成腐蝕阻擋層3，即完成本實施例的檢測結構的製造。使用本實施例的檢測結構進行腐蝕阻擋層阻擋特性的檢測過程為根據被保護層2所選用的材料，選擇相對應的腐蝕液，將檢測結構浸入腐蝕液進行腐蝕，腐蝕時間在20s-2min之間,然後將檢測結構取出，利用圖形形貌檢查(Pattern Inspect,PI)和掃描電子顯微鏡(Scanning Electron Microscope, SEM)分析,對被保護層2的腐蝕情況進行檢查，得出腐蝕阻擋層3的阻擋特性。或者，將被保護層2上方的腐蝕阻擋層3去除，利用PI檢測和SEM分析，更直觀的得出腐蝕阻擋層3的阻擋特性。圖2示出了本實施例的檢測結構被腐蝕後的剖視圖，根據圖形形貌分析過程中所檢測到的被腐蝕區域4，可以相對應地得出被腐蝕區域4上方的腐蝕阻擋層3存在缺陷，從而對腐蝕阻擋層3的製造和優化提供參考依據。實施例2圖3示出了本實施例的腐蝕阻擋層阻擋特性的檢測結構的剖視圖，其與實施例I中的檢測結構的不同之處在於，本實施例中的被保護層2包括兩個區域，第一區域和第二區域，其中第一區域的厚度大於第二區域的厚度，腐蝕阻擋層3被沉積在被保護層2的上方，相對應的，第一區域上方的腐蝕阻擋層3高出第二區域上方的腐蝕阻擋層3 —定距離。為了直接模擬氧化物薄膜電晶體生產時器件最易發生問題的結構，被保護層2的第一區域和第二區域所形成的臺階以接近直角形臺階為佳。本實施例的檢測結構的製造方法與實施例I中檢測結構的製造方法的區別之處為被保護層2在沉積到基板I上之後，需要對其進行圖形化，即利用曝光機和掩模板對被保護層2進行曝光，然後顯影、蝕刻，使被保護層2形成厚度不同的兩個區域。然後將腐蝕阻擋層3沉積在被保護層2上即可。本實施例中利用被保護層2直接形成臺階結構，與氧化物薄膜電晶體生產時源漏電極的臺階結構相類似。被保護層2優選採用金屬或金屬氧化物半導體材料，如IGZ0、IZ0、ATZO等。腐蝕阻擋層3選用SiOx或SiNx材料。本實施例中，各層結構的生成方法可以根據所選用材料的不同，而選用濺射或PECVD0使用本實施例的檢測結構進行腐蝕阻擋層阻擋特性的檢測過程與實施例I相同，圖4示出了本實施例的檢測結構被腐蝕後的剖視圖，根據圖形形貌分析過程中所檢測到的被腐蝕區域4，可以相對應的得出被腐蝕區域4上方的腐蝕阻擋層3存在缺陷，從而對腐蝕阻擋層3的製造和優化提供參考依據。因為本實施例中檢測結構中的被保護層2具有臺階結構，所以腐蝕阻擋層阻擋特性的檢測分析結果更適用於氧化物薄膜電晶體生產中，在源漏電極進行腐蝕工藝時，對溝道區金屬氧化物半導體材料的腐蝕阻擋層進行優化。實施例3圖5示出了本實施例的腐蝕阻擋層阻擋特性的檢測結構的剖視圖，其與實施例2的結構相類似，均為在基板I上生成臺階狀的被保護層2，然後在被保護層2上沉積腐蝕阻擋層3。但是，本實施例中的被保護層2的臺階結構不是完全由被保護層2本身組成，其下方還設置了臺階層5，被保護層2沉積在臺階層5上，臺階層5將被保護層2分成了高度不同的兩個區域。本實施例中臺階層5的材料可以選用鑰、鈦金、鉬金、SiNj^P金屬氧化物中的一種或幾種，被保護層2優選採用金屬或金屬氧化物半導體材料，如IGZO、IZO, ATZO等，腐蝕阻擋層3選用SiOx或SiNx材料。本實施例的檢測結構的製造方法與實施例I中檢測結構的製造方法的區別之處 為首先從鑰、鈦金、鉬金、SiNj^P金屬氧化物中選擇一種或幾種材料，在清洗後的基板I上沉積，然後圖形化形成臺階層5，即利用曝光機和掩模板進行曝光、顯影和蝕刻，將臺階層5周圍的沉積材料刻蝕掉；然後將被保護層2沉積在臺階層5上，再將腐蝕阻擋層3沉積在被保護層2上，被保護層2即形成臺階結構，與氧化物薄膜電晶體生產中的臺階結構類似。本實施例中，各層結構的生成方法可以根據所選用材料的不同，而選用濺射或PECVD0使用本實施例的檢測結構進行腐蝕阻擋層阻擋特性的檢測過程與實施例I相同，圖6示出了本實施例的檢測結構被腐蝕後的剖視圖，根據圖形形貌分析過程中所檢測到的被腐蝕區域4，可以相對應的得出被腐蝕區域4上方的腐蝕阻擋層3存在缺陷，從而對腐蝕阻擋層3的製造和優化提供參考依據。因為本實施例中檢測結構中的被保護層2具有臺階結構，所以腐蝕阻擋層阻擋特性的檢測分析結果更適用於氧化物薄膜電晶體生產中，在源漏電極進行腐蝕工藝時，對溝道區金屬氧化物半導體材料的腐蝕阻擋層進行優化。實施例4圖7示出了本實施例的腐蝕阻擋層阻擋特性的檢測結構的剖視圖，其與實施例3的結構相類似，均為在基板I上生成臺階狀的被保護層2，然後在被保護層2上沉積腐蝕阻擋層3。但是，本實施例中的被保護層2的臺階結構不單單由臺階層5支撐形成，而是在臺階層5和被保護層2之間還沉積有中間層6，中間層6被臺階層5分成了高度不同的兩個區域，相對應的，沉積在中間層6上的被保護層2也被分成了高度不同的兩個區域，中間層6的材料可以選用Si0x、Si3N4、A10x、Ti0x和HfO2中的一種。中間層6不僅為被保護層2提供了臺階結構的基礎，還可以模擬氧化物薄膜電晶體生產中，溝道區的具體結構，使檢測結構更真實。本實施例中臺階層5的材料可以選用鑰、鈦金、鉬金、SiNx或金屬氧化物中的一種或幾種，被保護層2優選採用金屬或金屬氧化物半導體材料，如IGZO、IZO, ATZO等，腐蝕阻擋層3選用SiOx或SiNx材料。本實施例的檢測結構的製造方法與實施例3中檢測結構的製造方法的區別之處為在形成臺階層5之後，在臺階層5上沉積中間層6，然後將被保護層2沉積在中間層6上，再將腐蝕阻擋層3沉積在 被保護層2上，被保護層2即形成臺階結構，與氧化物薄膜電晶體生產中的臺階結構類似。本實施例中，各層結構的生成方法可以根據所選用的材料的不同，而選用濺射或PECVD0使用本實施例的檢測結構進行腐蝕阻擋層阻擋特性的檢測過程與實施例I相同，圖8示出了本實施例的檢測結構被腐蝕後的剖視圖，根據圖形形貌分析過程中所檢測到的被腐蝕區域4，可以相對應的得出被腐蝕區域4上方的腐蝕阻擋層3存在缺陷，從而對腐蝕阻擋層3的製造和優化提供參考依據。因為本實施例中檢測結構中的被保護層2具有多層臺階結構，所以腐蝕阻擋層阻擋特性的檢測分析結果更適用於氧化物薄膜電晶體生產中，在源漏電極進行腐蝕工藝時，對溝道區金屬氧化物半導體材料的腐蝕阻擋層進行優化。由以上實施例可以看出，本發明實施例利用被保護層腐蝕液穿過腐蝕阻擋層的缺陷以腐蝕被保護層，達到放大腐蝕阻擋層缺陷的目的，通過對腐蝕後的被保護層進行圖形形貌分析，觀察記錄腐蝕阻擋層的缺陷，為實現高質量腐蝕阻擋層的製造和優化提供依據；上述結構簡單、易製作，方法簡便易行，適用於多種材料特性的檢測。以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和替換，這些改進和替換也應視為本發明的保護範圍。
權利要求
1.腐蝕阻擋層阻擋特性的檢測結構，其特徵在於，包括基板、沉積在基板上的被保護層和沉積在被保護層上的腐蝕阻擋層。
2.如權利要求I所述的檢測結構，其特徵在於，所述被保護層包括第一區域和第二區域，所述第一區域的厚度大於第二區域的厚度。
3.如權利要求I所述的檢測結構，其特徵在於，所述基板和被保護層之間還沉積有中間層，所述中間層包括第一區域和第二區域，所述第一區域的厚度大於第二區域的厚度。
4.如權利要求3所述的檢測結構，其特徵在於，所述第一區域與第二區域為相同的材料。
5.如權利要求3所述的檢測結構，其特徵在於，所述第一區域包括第一層和覆蓋在第一層上的第二層，所述第二層的厚度和材料與所述第二區域的厚度和材料相同。
6.如權利要求4所述的檢測結構，其特徵在於，所述中間層的材料為Si0x、Si3N4、A10x、TiOx或HfO2中的一種或幾種。
7.如權利要求5所述的檢測結構，其特徵在於，所述第一層的材料為鑰、鈦金、鉬金、SiNx和金屬氧化物中的一種。
8.如權利要求1-7中任一所述的檢測結構，其特徵在於，所述基板為玻璃基板或矽基板。
9.如權利要求8所述的檢測結構，其特徵在於，所述被保護層的材料為金屬或金屬氧化物半導體材料。
10.如權利要求9所述的檢測結構，其特徵在於，所述腐蝕阻擋層的材料為SiOx或SiNx。
11.基於權利要求10中所述檢測結構的腐蝕阻擋層阻擋特性的檢測方法，其特徵在於，包括以下過程 將檢測結構放入被保護層腐蝕液進行腐蝕； 對腐蝕後的檢測結構進行圖形形貌分析。
12.如權利要求11所述的檢測方法，其特徵在於，將檢測結構上的腐蝕阻擋層去除之前，或將檢測結構上的腐蝕阻擋層去除之後，對腐蝕阻擋層進行圖形形貌分析，根據被保護層的被腐蝕結果，得出腐蝕阻擋層的阻擋特性。
13.如權利要求11所述的檢測方法，其特徵在於，檢測結構在被保護層腐蝕液中腐蝕的時間為20s-2min。
14.如權利要求11所述的檢測方法，其特徵在於，圖形形貌分析所採用的方法為圖形形貌檢查分析和掃描電子顯微鏡分析。
全文摘要
本發明涉及半導體和顯示面板領域，公開了一種腐蝕阻擋層阻擋特性的檢測結構，包括基板、沉積在基板上的被保護層和沉積在被保護層上的腐蝕阻擋層；還公開了一種基於上述檢測結構的檢測方法，包括以下過程將檢測結構放入被保護層腐蝕液進行腐蝕；對腐蝕後的檢測結構進行圖形形貌分析。本發明利用被保護層腐蝕液穿過腐蝕阻擋層的缺陷以腐蝕被保護層，達到放大腐蝕阻擋層缺陷的目的，通過對腐蝕後的被保護層進行圖形形貌分析，觀察記錄腐蝕阻擋層的缺陷，為實現高質量腐蝕阻擋層的製造和優化提供依據；上述結構簡單、易製作，方法簡便易行，適用於多種材料特性的檢測。
文檔編號G01N17/00GK102628788SQ20111015350
公開日2012年8月8日 申請日期2011年6月9日 優先權日2011年6月9日
發明者劉曉娣, 孫力 申請人:京東方科技集團股份有限公司