CN100374948C

CN100374948C - 铜导线结构及其制造方法

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Publication number: CN100374948C
Application number: CNB2005100754955A
Authority: CN
Inventors: 甘丰源; 林汉涂; 杜国源
Original assignee: AU Optronics Corp
Current assignee: AU Optronics Corp
Priority date: 2005-06-02
Filing date: 2005-06-02
Publication date: 2008-03-12
Anticipated expiration: 2025-06-02
Also published as: CN1687837A

Abstract

一种铜导线结构，应用在薄膜晶体管液晶显示组件中。铜导线结构至少包括一缓冲层及一金属铜层。铜导线结构的制造方法包括下列步骤：首先，提供玻璃基板。然后，形成缓冲层于玻璃基板上，且缓冲层的材料系包括氮化铜。接着，形成金属铜层于缓冲层上。

Description

铜导线结构及其制造方法

【技术领域】

本发明是有关于一种铜导线结构及其制造方法，且特别是有关于一种具有缓冲层的铜导线结构及其制造方法。

【先前技术】

薄膜晶体管平面显示屏幕，特别是薄膜晶体管液晶显示(以下简称TFT-LCD)组件，主要是利用成矩阵状排列的薄膜晶体管，配合适当的电容、转接垫等电子组件来驱动液晶像素，以产生丰富亮丽的图形。由于TFT-LCD具有外型轻薄、耗电量少以及无辐射污染等特性，因此被广泛地应用在笔记型计算机(Notebook)、个人数字助理(PDA)等携带式信息产品上，甚至已经逐渐取代传统桌上型计算机的CRT监视器。

习知TFT-LCD组件结构都以铝合金或纯铝复合膜作为导线的材料。为了克服大尺寸、高分辨率TFT-LCD或LCD-TV所产生信号延迟(RCdelay)的现象，则选择导电率较高的材料。常用金属导线的材料包括：铜(Cu，copper)，导电率(electric resistance)约1.7×10^-6ncm；铝(Al，aluminum)，导电率约2.6×10^-6ncm；钛(Ti，titanium)，导电率约41.6×10^-6ncm；钼(Mo，molybdenum)，导电率约5.7×10^-6ncm；铬(Cr，chromium)，导电率约12.8×10^-6ncm；镍(Ni，nickel)，导电率约6.8×10^-6ncm。因此，以较高导电特性的铜材料取代铝合金或纯铝导线是目前产业界的热门研发方向。

请参照图1，其绘示依照传统铜导线结构的剖面图。传统铜导线结构的制造方法系于玻璃基板101上先溅镀金属铜层，再利用微影制程蚀刻金属铜层，以形成图案化铜导线层103。之后再进行其它后续制程，例如在图案化铜导线层103上方依序形成氧化硅层105、非晶硅层(a-Si Layer)107和n型非晶硅层(n+a-Si Layer)109。

虽然，铜导线具有较佳的导电度，但是由于铜与玻璃之间的附着力差，因此，图案化铜导线层与玻璃基板之间的接合强度不佳，降低了铜导线结构的电性。

【发明内容】

有鉴于此，本发明的目的就是在提供一种铜导线结构及其制造方法，于金属铜层及玻璃基板间形成一包括氮化铜的缓冲层，以增加金属铜层与玻璃基板之间的接合强度。

根据本发明的目的，提出一种铜导线结构，应用在薄膜晶体管液晶显示组件中。铜导线结构至少包括一图案化缓冲层及一图案化铜导线层。图案化缓冲层的材料系包括氮化铜，系形成于玻璃基板上。图案化铜导线层系形成于图案化缓冲层上且对应于图案化缓冲层。

根据本发明的目的，另提出一种铜导线结构的制造方法，包括下列步骤。首先，提供玻璃基板。然后，形成缓冲层于玻璃基板上，缓冲层的材料系包括氮化铜。接着，形成金属铜层于缓冲层上。

为让本发明的上述目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下：

【附图说明】

图1绘示依照传统铜导线结构的剖面图。

图2A绘示依照本发明的第一实施例的铜导线结构的剖面图。

图2B绘示依照本发明的第一实施例的铜导线结构的流程图。

图3A～3D绘示依照图2B的制造方法的示意图。

图4A绘示依照本发明的第二实施例的铜导线结构的剖面图。

图4B绘示依照本发明的第二实施例的铜导线结构的流程图。

图5A～5E绘示依照图4B的制造方法的示意图。

【具体实施方式】

本发明系于金属铜层及玻璃基板间形成一包括氮化铜的缓冲层，以提高金属铜层及玻璃基板之间的接合强度。以下，系以TFT-LCD组件应用本发明的铜导线结构为例做详细说明。并且依照结构与制造方法的些微差异，在不脱离本发明的精神及范围内，提出第一实施例及第二实施例。然而，此些实施例并不会限缩本发明所欲保护的范围。本发明的技术亦不限于实施例中所叙述的模式。

第一实施例

请参照图2A，其绘示依照本发明的第一实施例的铜导线结构的剖面图。本实施例的铜导线结构系应用于TFT-LCD组件中。铜导线结构至少包括图案化缓冲层(Patterned Buffer Layer)202及图案化铜导线层(Patterned Copper Layer)203。

图案化缓冲层202的材料系包括氮化铜，形成于玻璃基板201上。图案化缓冲层202的厚度例如为实质上小于3000nm，较佳地为实质上小于1000nm。

图案化铜导线层203系形成于图案化缓冲层202上，且对应于图案化缓冲层202。图案化铜导线层203亦可为一图案化铜合金层。由于包括氮化铜的图案化缓冲层202系形成于图案化铜导线层203与玻璃基板201之间，可增加图案化铜导线层203与玻璃基板201的接合强度。

请同时参照图2B及图3A～3D，图2B绘示依照本发明的第一实施例的铜导线结构的流程图，图3A～3D绘示依照图2B的制造方法的示意图。本实施例的铜导线制造方法包括步骤302～306。

首先，如步骤302及图3A所示，提供玻璃基板201。

接着，如步骤304及图3B，形成包括氮化铜的缓冲层212于玻璃基板201上，例如以溅镀方式形成缓冲层212。举例来说，先提供一铜靶材(Target)相对于玻璃基板201。然后，通入氩气及氮气于腔室中。氩气与氮气的流量比例如为1∶10至1∶20。接着，以溅镀方式形成缓冲层212于玻璃基板201上，使得缓冲层212包含氮化铜。

然后，如步骤306及图3C所示，形成金属铜层213于缓冲层212上，例如以溅镀方式形成金属铜层213于缓冲层212上。举例来说，先提供一铜靶材。接着，通入氩气于腔室中。然后，以溅镀方式形成金属铜层213于缓冲层212上。

上述步骤306中，金属铜层213亦可为铜合金层，例如是以溅镀方式形成铜合金层于缓冲层212。举例来说，先提供一铜靶材及一金属靶材。接着，通入氩气于腔室中。然后，以溅镀的方式形成铜合金层于缓冲层212上。

此外，上述的步骤304及步骤306中，形成缓冲层212及金属铜层213的步骤可使用溅镀的方式于同一腔室中一起完成，并可采用同一个铜靶材，以简化制造铜导线结构的流程。当形成缓冲层212时，系于此腔室中通入氩气及氮气。当形成金属铜层213时，仅需要关闭氮气气阀而于此腔室中通入氩气，即可进行溅镀制程。若使用的靶材不同，操作者须卸除腔室的气体更换靶材，并耗时一天形成真空进行下一步骤的溅镀制程。依此，可依序形成缓冲层212及金属铜层213，流程十分简便，缩短了制造本实施例的铜导线结构的时间。

请同时参照图2A及图3C，本实施例的铜导线结构的制造方法，于步骤306之后，更可包括将金属铜层213及缓冲层212图案化的步骤，以形成图案化铜导线层203及图案化缓冲层202。举例来说，先形成光阻层于金属铜层213上。接着，曝光显影光阻层，以形成一光阻图案。然后，根据光阻图案蚀刻金属铜层213及缓冲层212，以形成图案化铜导线层203及图案化缓冲层202。然后，去除光阻图案。

之后再进行其它后续制程，例如是如图3D所示，在图案化铜导线层203上方依序形成氧化硅层205、非晶硅层(amorphousSilicon layer，a-Si Layer)207及n型非晶硅层(n+a-Si Layer)209。

第二实施例

请参照图4A，其绘示依照本发明的第二实施例的铜导线结构的剖面图。本实施例的铜导线结构系应用于TFT-LCD组件中。铜导线结构至少包括图案化缓冲层(Patterned Buffer Layer)202、图案化铜合金层(Patterned Copper Alloy Layer)204及图案化铜导线层(Patterned Copper Layer)203。

图案化铜合金层204系形成于图案化缓冲层202上，且对应于图案化缓冲层202。图案化铜合金层204可稳定图案化缓冲层202，使本实施例的铜导线结构具有较佳的电性。

图案化铜导线层203系形成于图案化铜合金层204上，且对应于图案化铜合金层204。由于包括氮化铜的图案化缓冲层202及图案化铜合金层204系形成于图案化铜导线层203与玻璃基板201之间，可增加图案化铜导线层203与玻璃基板201的接合强度。

请同时参照图4B及图5A～5E，图4B绘示依照本发明的第二实施例的铜导线结构的流程图，图5A～5E绘示依照图4B的制造方法的示意图。本实施例的铜导线制造方法包括步骤402～408。

首先，如步骤402及图5A所示，提供玻璃基板201。

接着，如步骤404及图5B所示，形成包括氮化铜的缓冲层212于玻璃基板201上，例如以溅镀方式形成缓冲层212。举例来说，先提供一铜靶材(Target)相对于玻璃基板201。然后，通入氩气及氮气于腔室中。氩气与氮气的流量比例如为1∶10至1∶20。接着，以溅镀方式形成缓冲层212于该玻璃基板201上，使得缓冲层212包含氮化铜。

之后，如步骤406及图5C所示，形成铜合金层214于缓冲层212上，例如以溅镀的方式形成铜合金层214于缓冲层212上。举例来说，先提供一铜靶材及一金属靶材。接着，通入氩气于腔室中。然后，以溅镀的方式形成铜合金层214于缓冲层212上。

然后，如步骤408及图5D所示，形成金属铜层213于铜合金层214上，例如以溅镀方式形成金属铜层213。举例来说，先提供一铜靶材。接着，通入氩气于于腔室中。然后，以溅镀方式形成金属铜层213于铜合金层214上。

上述的步骤404、步骤406及步骤408中，形成缓冲层212、铜合金层214及金属铜层213的步骤可使用溅镀的方式于同一腔室中一起完成，并可采用同一个铜靶材，以简化制造铜导线结构的流程。当形成缓冲层212时，系采用铜靶材，并于此腔室中通入氩气及氮气。当形成铜合金层214时，系采用同一个铜靶材且另外提供一金属靶材，关闭氮气气阀而于此腔室中通入氩气，以进行溅镀制程。当形成金属铜层213时，仍使用同一个铜靶材，并于此腔室中通入氩气。依此，可依序形成缓冲层212、铜合金层214及金属铜层213。于同一腔室中以溅镀的方式形成缓冲层212、铜合金层214及金属铜层213的流程十分简便，缩短了制造本实施例的铜导线结构的时间。

请同时参照图4A及图5D，本实施例的铜导线结构的制造方法，于步骤408之后，更可包括将金属铜层213、铜合金层214及缓冲层212图案化的步骤，以形成图案化铜导线层203、图案化铜合金层204及图案化缓冲层202。举例来说，先形成光阻层于金属铜层213上。接着，曝光显影光阻层，以形成一光阻图案。然后，根据光阻图案蚀刻金属铜层213、铜合金层214及缓冲层212，以形成图案化铜导线层203、图案化铜合金层204及图案化缓冲层202。之后，去除光阻图案。

之后再进行其它后续制程，例如是如图5E所示，在图案化金属铜层203上方依序形成氧化硅层205、非晶硅层(amorphousSilicon layer，a-Si Layer)207及n型非晶硅层(n+s-Si Layer)209。

上述实施例的铜导线结构及其制造方法系于金属铜层与玻璃基板间形成包含氮化铜的缓冲层，可改善金属铜层与玻璃基板接合强度不佳的情形。若于金属铜层与缓冲层之间形成铜合金层，可稳定包括氮化铜的缓冲层，以提高铜导线结构的电性。因此，上述实施例的铜导线结构及其制造方法可有效地解决传统金属铜层与玻璃基板附着性不佳的问题，使应用上述实施例的铜导线结构的组件具有更佳的电性。

综上所述，虽然本发明已以上述实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。

Claims

1.一种铜导线结构，应用在一薄膜晶体管液晶显示组件中，该铜导线结构至少包括：

一图案化缓冲层，形成于一玻璃基板上；及

一图案化铜导线层，形成于该图案化缓冲层上且对应于该图案化缓冲层；

一图案化铜合金层，形成于该图案化缓冲层及该图案化铜导线层之间，且对应于该图案化缓冲层；

其中，该图案化缓冲层的材料包含氮化铜。

2.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，该图案化缓冲层的厚度小于3000nm。

3.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，该图案化缓冲层的厚度小于1000nm。

4.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，该图案化铜导线层系一图案化铜合金层。

5.一种铜导线结构的制造方法，包括步骤如下：

提供一玻璃基板；

形成一缓冲层于该玻璃基板上；

形成一铜合金层于该缓冲层上；

形成一金属铜层于该缓冲层上；其中，该缓冲层的材料包括氮化铜。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，形成该缓冲层于该玻璃基板上的步骤更包括：

提供一铜靶材(Target)相对于该玻璃基板；

通入氩气及氮气于一腔室中；以及

以溅镀方式形成该缓冲层于该玻璃基板上，且该缓冲层包含氮化铜。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，形成该金属铜层于该缓冲层上的步骤更包括：

采用该铜靶材；

通入氩气于该腔室中；以及

以溅镀方式形成该金属铜层于该缓冲层上。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，该缓冲层的厚度小于3000nm。

9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，该缓冲层的厚度小于1000nm。

10.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，该方法更包括：

图案化该金属铜层及该缓冲层，以形成一图案化铜导线层及一图案化缓冲层。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，图案化该金属铜层及该缓冲层的步骤包括：

形成一光阻层于该金属铜层上；

曝光显影该光阻层，以形成一光阻图案；

根据该光阻图案蚀刻该金属铜层及该缓冲层，以形成该图案化铜导线层及该图案化缓冲层；及

去除该光阻图案。

12.根据权利要求5所述的制造方法，其特征在于，在形成该金属铜层于该铜合金层上的步骤后更包括：

图案化该金属铜层、该铜合金层及该缓冲层，以形成该图案化金属铜层、一图案化铜合金层及该图案化缓冲层。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，图案化该金属铜层、该铜合金层及该缓冲层的步骤包括：

形成一光阻层于该金属铜层上；

曝光显影该光阻层，以形成一光阻图案；

根据该光阻图案蚀刻该金属铜层、该铜合金层及该缓冲层，以形成该图案化铜导线层、该图案化铜合金层及该图案化缓冲层；及

去除该光阻图案。