CN101140899A

CN101140899A - 湿法制作金属导线的方法

Info

Publication number: CN101140899A
Application number: CNA2006101517326A
Authority: CN
Inventors: 吴健为; 梁硕玮; 陈琬琪; 杨承慈; 刘思呈; 陈柏求; 王敏全; 官永佳
Original assignee: TTLA; Industrial Technology Research Institute ITRI; Toppoly Optoelectronics Corp; Chunghwa Picture Tubes Ltd; Chi Mei Optoelectronics Corp; Hannstar Display Corp; AU Optronics Corp; Quanta Display Inc
Current assignee: TTLA; Industrial Technology Research Institute ITRI; Chunghwa Picture Tubes Ltd; Chi Mei Optoelectronics Corp; Hannstar Display Corp; AU Optronics Corp; Quanta Display Inc; TPO Displays Corp
Priority date: 2006-09-08
Filing date: 2006-09-08
Publication date: 2008-03-12

Abstract

一种湿法制作金属导线的方法，此方法是先在绝缘基板上形成催化黏合层，然后，以无电电镀方式沉积第一金属层，再使用电镀或无电电镀方式沉积第二金属层。之后，再图案化第二金属层与第一金属层，以形成导线。

Description

湿法制作金属导线的方法

技术领域

本发明涉及一种制作金属导线的方法，且特别涉及一种湿法制作金属导线的方法。

背景技术

当玻璃尺寸愈来愈大，溅镀薄膜所需真空设备亦愈来愈庞大与昂贵，若使用湿法镀膜方式，可以省下昂贵的真空设备，在工艺流程上由于不需进出真空腔体，可减少工艺时间，增加整体输出速度。

湿法镀膜方式包括电镀与无电电镀。传统无电电镀是将被镀物浸置于催化剂中，再浸入镀浴中沉积金属薄膜，由于催化剂会附着于基板正面与反面，使得薄膜亦会沉积于基板两面。在应用时，通常还必须将沉积于基板另一面上的镀膜去除，因此，不仅其工艺相当繁复，且催化剂的消耗量非常大，而且必须有许多空间来存放催化槽与镀槽。

目前已有许多采用无电电镀的方法被提出来，如美国专利第413845号与美国专利第6897135号等。

图1A至1D绘示美国专利第413845号的一种形成导线的方法的流程剖面图。请参照图1A，此方法是先在玻璃基板10上沉积无电电镀Ni层12，接着，形成光阻层14，再沉积Au层16。其后，请参照图1B，去除光阻层14。然后，请参照图1C，以Au层16为蚀刻掩模，蚀刻Ni层12。之后，请参照图1D，以无电电镀或电镀方式选择性沉积Cu导线18。

图2A至2D绘示美国专利第6897135号形成无电电镀金属膜的方法的流程剖面图。此方法是裂解感光型催化剂前驱物来形成Pd层。请参照图2A，催化剂前驱物22的型态可为化合物、离子或胶体。之后，请参照图2B，将催化剂前驱物溶于有机溶剂中，并涂布于玻璃基板20的表面，以形成一涂布层24。接着，请参照图2C，催化剂前驱物经照光裂解留下催化剂Pd 26于玻璃基板20上，并以有机溶剂剥除未照光部分，形成Pd图案。之后，请参照图2D，在催化剂Pd 26上形成Ni薄膜28与Cu薄膜29。

由于传统无电电镀的薄膜与玻璃基板之间的黏合度不佳，通常，需微蚀粗化玻璃基板的表面来增加薄膜与玻璃基板之间黏合度。然而，此方法会衍生薄膜粗糙度增加的问题，而且增加工艺的步骤。

发明内容

本发明的目的就是在提供一种金属导线的形成方法，其可以采用湿法电镀方式将金属薄膜沉积在基板的单面上。

本发明的目的就是在提供一种金属导线的形成方法，其可以采用湿法电镀方式来形成金属薄膜，但不需微蚀粗化玻璃基板，即可增加薄膜与玻璃基板之间黏合度。

本发明提出一种湿法制作金属导线的方法，此方法是先在绝缘基板上形成催化黏合层，然后，以无电电镀方式沉积第一金属层，再使用电镀或无电电镀方式沉积第二金属层。此外，还包括图案化第二金属层、第一金属层与催化黏合层至少其中之一的步骤。

依照本发明实施例所述，上述催化黏合层包含无电电镀用催化剂与作为黏合剂的有机聚合物，且无电电镀用催化剂与有机聚合物是同时形成在该绝缘基板上。

依照本发明实施例所述，上述催化黏合层的形成方法是先制备含有无电电镀用催化剂与有机聚合物的混合物，再将所形成的混合物涂布于绝缘基板上，并烘烤之，以形成催化黏合层。

依照本发明实施例所述，上述有机聚合物包括丙烯酸系共聚合物(acryliccopolymer)、聚酰亚胺(polyimide)、苯并环丁烯(benzocyclobutene)或聚芳香醚(polyarylene ether)。上述无电电镀用催化剂包括Pd、Sn或其混合物。

依照本发明实施例所述，上述图案化第二金属层、第一金属层与催化黏合层至少其中之一的步骤是在第二金属层与第一金属层形成之后进行，以图案化第二金属层与第一金属层。

依照本发明实施例所述，上述图案化第二金属层、第一金属层与催化黏合层至少其中之一的步骤是在第一金属层形成之后与在第二金属层形成之前进行，以图案化第一金属层，使第二金属层直接形成在图案化的第一金属层上。

依照本发明实施例所述，上述图案化第二金属层、第一金属层与催化黏合层至少其中之一的步骤是在催化黏合层形成之后与在第一金属层形成之前进行，以图案化催化黏合层，使第一金属层与第二金属层依序形成在图案化的催化黏合层上。

依照本发明实施例所述，上述第一金属层包括铜(Cu)、镍(Ni)、钴(Co)、钨(W)及其合金。上述第二金属层包括Cu及其合金。

本发明的金属导线的形成方法，可以采用无电电镀方式将金属薄膜沉积在基板的单面上。

本发明的金属导线的形成方法，可以采用无电电镀来形成金属薄膜，但，不需微蚀粗化玻璃基板，即可达到增加薄膜与玻璃基板之间黏合度的目的。

为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

附图说明

图1A至1D绘示现有的一种形成导线的方法的流程剖面图；

图2A至2D绘示现有的另一种形成无电电镀金属膜的方法的流程剖面图；

图3A至3D是依照本发明一实施例所绘示的一种金属导线的形成方法；

图4A至4C是依照本发明另一实施例所绘示的一种金属导线的形成方法；

图5A至5C是依照本发明另一实施例所绘示的一种金属导线的形成方法；

图6A至6E是依照本发明一实施例所绘示的薄膜晶体管的制造方法的流程剖面图。

主要组件符号说明

10、20、30、100：基板

12、28：Ni层

14：光阻层

16：Au层

18、29：铜导线

22：催化剂前驱物

24：涂布层

26：Pd

32：无电电镀用催化剂

34：聚合物

36：混合物

36a、36b、136a：催化黏合层

38、38a、40、40a、138a、140a、156、157、159：金属层

42：导线

142a：扫瞄配线

142b、142c：栅极导体层

142d、170c：电容器的电极

150、150a、150b、：介电层

152：沟道层

154：欧姆接触层

156a、156b：源极/漏极

156c：数据配线

160：保护层

155、162、164：开口

170：导电层

170a、170d：接触部

170b：像素电极

具体实施方式

图3A至3D是依照本发明一实施例所绘示的一种金属导线的形成方法。

请参照图3A，制备一混合物36，此混合物包括无电电镀用催化剂32、有机聚合物34以及适当的有机溶剂。无电电镀用催化剂32包括钯(Pd)、锡(Sn)或其混合物，其含量为混合物36的总重量的0.1％至5％。有机聚合物34包括丙烯酸系共聚合物、聚酰亚胺、苯并环丁烯(benzocyclobutene)或聚芳香醚(polyarylene ether)。较佳的有机聚合物34是丙烯酸系共聚合物、聚酰亚胺。有机溶剂与有机聚合物34的种类有关，可以采用N-甲基-吡咯烷酮(N-Methyl-2-Pyrrolidone，NMP)。无机材料如含氢硅酸盐类氢硅倍半硅酸盐(Hydrogen Silesquioxane，HSQ)、甲基硅倍半硅酸盐(Methylsilsesquioxane，MSQ)可以用于此工艺方式。

接着，请参照图3B，将混合物36涂布在绝缘基板30上，再经过高温热工艺，移除有机溶剂，以形成一催化黏合层36a，此催化黏合层36a包含催化剂32与作为黏合剂的有机聚合物34。绝缘基板30例如是玻璃基板或是塑料基板。涂布的方法可以采用旋涂(spin coating)、狭缝式涂布(slit coating)或印制(printing)等方式。高温热工艺的温度和时间与所使用的有机溶剂以及聚合物34的种类有关，通常，是摄氏150度至500度，工艺的时间例如10分钟至120分钟。例如当聚合物34为丙烯酸系共聚合物，且有机溶剂为NMP时，高温热工艺的温度例如是摄氏450度，工艺的时间例如是30分钟至60分钟。

然后，请参照图3C，在催化黏合层36a上形成金属层38。金属层38的材质例如是Cu、Ni、Co、W及其合金，形成的方法可以采用无电电镀方式。接着，在金属层38上形成另一层金属层40。金属层40的材质例如是Cu及其合金，形成的方法可以采用电镀或无电电镀等方式。

之后，请参照图3D，进行光刻与蚀刻工艺，以使金属层38与40图案化，形成图案化的金属层38a与40a，以构成一导线42。导线42的形状可以依照实际的需求而定，其形状例如是剖面为矩形或梯形者。

在上述的实施例中，金属层38与40的图案化是在第二层金属层40形成之后才进行光刻与蚀刻工艺来完成的。事实上，金属层38与40的图案化方法也可以采用其它的方式，以下举两个实施例来说明。

图4A至4C是依照本发明另一实施例所绘示的一种金属导线的形成方法。

请参照图4A，依照上述材料与方法在绝缘基板30上形成一层催化黏合层36a与第一层金属层38。接着，请参照图4B，进行光刻与蚀刻工艺，将第一层金属层38图案化成金属层38a。之后，请参照图4C，在金属层38a上形成另一层金属层40a，以构成一导线42。金属层40的材质例如是铜及其合金，形成的方法可以采用电镀或无电电镀等方式。

图5A至5C是依照本发明另一实施例所绘示的一种金属导线的形成方法。

请参照图5A，依照上述材料与方法在绝缘基板30上形成一层催化黏合层36a。接着，请参照图5B，进行光刻与蚀刻工艺，将催化黏合层36a图案化成催化黏合层36b。之后，请参照图5C，在金属层38a上形成金属层38a与金属层40a，以构成一导线42。金属层38a的材质例如是Cu、Ni、Co、W及其合金，形成的方法可以采用无电电镀方式。金属层40a的材质例如是Cu及其合金，形成的方法可以采用电镀或无电电镀等方式。

综合以上所述，本发明的金属导线的形成方法，可以仅在基底的单面上形成催化黏合层，因此，后续的金属薄膜可以采用无电电镀方式沉积在基板的单面上。

再者，本发明的金属导线的形成方法，在基底的单面上形成催化黏合层其可以增加薄膜与玻璃基板之间黏合度，故可以无电电镀来形成金属薄膜，但，不需微蚀粗化玻璃基板。

此外，本发明金属导线的形成方法中的催化黏合层的形成方法，不需要藉由浸泡催化槽来形成，因此，其工艺简便且可以节省储槽的空间。

以上的实施例是以两层的金属层所制作的金属导线来说明的，然而，本发明并不以此为限。本发明亦可用来制作单层金属层所构成的金属导线，也可以用来制作两层以上的金属层所构成的金属导线。

此外，本发明的金属导线可以应用于薄膜晶体管液晶显示器的金属导线或等离子体显示器的金属导线等的制作。以下特举薄膜晶体管的制作来说明。

请参照图6A，在基板100上形成催化黏合层136a。然后，在催化黏合层136a上形成金属层138a与140a，以形成扫瞄配线的端子部142a、第一栅极的栅极导体层142b、第二栅极的栅极导体层142c以及电容器的电极142d。催化黏合层136a的形成方法是将无电电镀用催化剂、有机聚合物以及适当的有机溶剂所形成的混合物涂布在基板100上，再经高温热工艺，移除有机溶剂，以形成者。无电电镀用催化剂包括Pd、Sn或其混合物，其为混合物的总重量的0.1％至5％。有机聚合物包括丙烯酸系共聚合物、聚酰亚胺、苯并环丁烯(benzocyclobutene)或聚芳香醚(polyarylene ether)。有机溶剂可以采用NMP。金属层138a的材质例如是Cu、Ni、Co、W及其合金，形成的方法可以采用无电电镀方式。接着，形成金属层140a。金属层140a的材质例如是Cu及其合金，形成的方法可以采用电镀或无电电镀等方式。金属层138a、140a图案化的方法可以采用以上所述的方式。

之后，请参照图6B，在基板100上方形成一层介电层150。覆盖在第一栅极的栅极导体层142b与第二栅极的栅极导体层142c上的介电层150作为栅极介电层150a；覆盖在电极148的介电层150作为储存电容器的介电层150b。介电层150的材质例如是氮化硅(SiN_x)、氧化硅(SiO₂)、氧化钛(Ta₂O₅)等。介电层150的形成方法可以采用化学气相沉积法。之后，在介电层150上形成一层图案化的沟道层152与图案化的欧姆接触层154。沟道层152的材质例如是非晶硅；欧姆接触层154的材质例如是具有n型掺杂的非晶硅。

其后，请参照图6C，在基板100上方形成图案化的金属层156，将下方的欧姆接触层154再次图案化成彼此分离的欧姆接触层154a与154b，并且将扫瞄配线端子部142a上的介电层150再次图案化以形成开口155。图案化的金属层156是用来作为源极/漏极156a、156b以及数据配线端子部156c。图案化的金属层156是由金属层157如铜、铝金属层与其下方的金属层159如钼金属或合金层所构成。

然后，请参照图6D，在基板100上方形成保护层160，并将其图案化以形成开口162、164。

之后，请参照图6E，在基板100上方形成导电层170。覆盖在扫瞄配线端子部142a上方的导电层170作为一接触部170a；覆盖在栅极导体层142b、142c的导电层170作为像素电极170b的一部分；覆盖在电极142d上方的导电层170作为储存电容器的另一电极170c；覆盖在数据配线端子部156c的导电层170作为一接触部170d。导电层170的材质例如是铟锡氧化物(ITO)。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，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，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定者为准。

Claims

1.一种湿法制作金属导线的方法，包括：

在绝缘基板上形成催化黏合层；

使用无电电镀方式沉积第一金属层；

使用电镀或无电电镀方式沉积第二金属层；以及

图案化该第二金属层、该第一金属层与该催化黏合层至少其中之一。

2.如权利要求1所述的湿法制作金属导线的方法，其中该催化黏合层包含无电电镀用催化剂与作为黏合剂的有机聚合物，且该无电电镀用催化剂与该有机聚合物同时形成在该绝缘基板上。

3.如权利要求2所述的湿法制作金属导线的方法，其中该催化黏合层的形成方法包括：

制备一混合物，其至少包括该无电电镀用催化剂与该有机聚合物；以及

将该混合物涂布于该绝缘基板上，并烘烤之，以形成该催化黏合层。

4.如权利要求3所述的湿法制作金属导线的方法，其中该有机聚合物包括丙烯酸系共聚合物、聚酰亚胺、苯并环丁烯(benzocyclobutene)或聚芳香醚(polyarylene ether)

5.如权利要求3所述的湿法制作金属导线的方法，其中该无电电镀用催化剂包括钯、锡或其混合物。

6.如权利要求3所述的湿法制作金属导线的方法，其中将该混合物涂布于该绝缘基板上的方法包括旋涂、狭缝式涂布或印制。

7.如权利要求1所述的湿法制作金属导线的方法，其中图案化该第二金属层、该第一金属层与该催化黏合层至少其中之一的步骤在该第二金属层与该第一金属层形成之后进行，以图案化该第二金属层与该第一金属层。

8.如权利要求1所述的湿法制作金属导线的方法，其中图案化该第二金属层、该第一金属层与该催化黏合层至少其中之一的步骤在该第一金属层形成之后与在该第二金属层形成之前进行，以图案化该第一金属层，使该第二金属层直接形成在该图案化的该第一金属层上。

9.如权利要求1所述的湿法制作金属导线的方法，其中图案化该第二金属层、该第一金属层与该催化黏合层至少其中之一的步骤是在该催化黏合层形成之后与在该第一金属层形成之前进行，以图案化该催化黏合层，使该第一金属层与该第二金属层依序形成在图案化的该催化黏合层上。

10.如权利要求1所述的湿法制作金属导线的方法，其中该第一金属层包括Cu、Ni、Co、W及其合金。

11.如权利要求1所述的湿法制作金属导线的方法，其中该第二金属层包括Cu及其合金。

12.如权利要求1所述的湿法制作金属导线的方法，其中该绝缘基板包括玻璃基板。

13.一种使用如权利要求1所述的湿法制作金属导线的方法以制作薄膜晶体管液晶显示器或等离子体显示器的平面显示器的金属导线。