薄膜图片

引言

对于先进的薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)制造工艺来说，薄膜层已逐渐取代传统的湿法蚀刻工艺。对于栅电极，一般使用铝(Al)，在Al中加入一些金属，除了可以保持低电阻率和增强Al薄膜的耐腐蚀性外，还可以防止在后退火过程中形成小丘。具体地说，铝合金薄膜最近已被用于互连薄膜晶体管液晶显示器中。

Al-Nd合金膜仍然是成功蚀刻的最具挑战性的膜类型之一。干法蚀刻技术目前已被积极研究用于下一代TFT-LCD的栅电极蚀刻。然而，在Al-Nd合金的干法蚀刻中，目前常见的问题是难以使该工艺具有足够的侵蚀性来去除任何残留物，同时保持相对于光致抗蚀剂的高选择性。在大衬底上获得所需的蚀刻均匀性是开发下一代工艺设备的另一个问题。

实验与讨论

英思特采用亥姆霍兹轴向电磁磁体和永磁桶蚀刻Al-Nd薄膜。为了形成优化的磁尖，在一个特殊设计的阳极氧化铝外壳中，沿腔室壁内部排列了8对永磁体，亥姆霍兹型轴向电磁铁位于腔室外。在LCD级玻璃基板上通过溅射沉积了300nm厚的Al-Nd薄膜,导致山丘密度低，其薄膜电阻率低于6µΩ·cm（图1）。

图1：栅极电极的薄膜晶体管的横截面

图2：临界介质扫描电镜显微图

研究表明诱导功率的增加一般会增加活性离子和自由基的数量；因此，随着诱导功率的增加，刻蚀刻率的增加似乎是由于活性离子和自由基数量的增加造成的。偏置电压的增加只增加了离子的能量，随着偏置电压的增加，铝-nd和光刻胶的刻蚀刻率的增加是由于反应产物的溅射去除增加引起的。操作压力的增加延长了蚀刻产物和蚀刻气体的停留时间，非挥发性蚀刻产物的再沉积，以及入射到基底上的离子的散射，从而降低蚀刻速率（图2）。

结论

在这项研究中，铝薄膜用于TFT-LCD的栅电极已经被铝-钕线的壁腐蚀。英思特通过使用Cl2/BCl3和HBr/BCl3气体混合物的磁化，研究了气体组合、感应功率、偏压和压强对Al-Nd刻蚀速率和刻蚀选择性的影响。XPS用于检测蚀刻过程中Al-Nd表面成分的变化，SEM用于比较蚀刻轮廓和剩余的蚀刻残留物。

Al-Nd大约是纯Al的1/3，并且蚀刻选择性小于0.9。为了改善Al-Nd蚀刻速率，英思特研究发现在50%HBr/50%BCl3的情况下，可以获得139nm/min的最高Al-Nd蚀刻速率，对光致抗蚀剂的蚀刻选择性为1.1。XPS表明HBr优先去除Nd，而C和BCl3优先去除Al。因此，在50%HBr/50%BCl3下的最高Al-Nd蚀刻速率似乎与最佳的。

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