CN101771072A

CN101771072A - 主动元件阵列基板及其制作方法

Info

Publication number: CN101771072A
Application number: CN201010118239A
Authority: CN
Inventors: 陈柏林; 林瑜旻; 林致远; 陈惠军; 林俊男; 蔡文庆
Original assignee: AU Optronics Corp
Current assignee: AU Optronics Corp
Priority date: 2010-02-23
Filing date: 2010-02-23
Publication date: 2010-07-07

Abstract

本发明是关于一种主动元件阵列基板及其制作方法，主动元件阵列基板包括基材及至少一图案化多层金属层。图案化多层金属层配置于基材上，其中图案化多层金属层至少包括铜层。图案化多层金属层是以蚀刻液蚀刻而成，蚀刻液包括氧化剂、酸碱值调整剂与金属离子螯合剂。图案化多层金属层在垂直基材的剖面是梯形，且梯形的底角小于60°。

Description

主动元件阵列基板及其制作方法

技术领域

本发明是有关于一种主动元件阵列基板，且特别是有关于一种具有铜金属层的主动元件阵列基板。

背景技术

随着薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)面板尺寸愈做愈大，伴随的是金属导线阻值不够低所产生的电阻电容(RC)延迟效应，因而，导致信号在传输的过程中产生扭曲失真，而影响面板画质的呈现。利用阻值低的铜金属来形成金属导线，可以有效降低RC延迟效应。同时，铜层与基板之间还需要一钼层以避免铜离子扩散至基板中。然而，铜层与钼层的双层结构在蚀刻后，常存在倾斜角(taper angle)过高，即大于60度、关键尺寸误差(critical dimension(CD)bias)过大与钼层底切等问题。

发明内容

本发明提供一种主动元件阵列基板，其具有较佳的电性效能。

本发明提供一种主动元件阵列基板的制作方法，其可避免后续制造工艺薄膜的缺陷或断路等问题。

本发明提出一种主动元件阵列基板，其包括基材及至少一图案化多层金属层。图案化多层金属层配置于基材上，其中图案化多层金属层至少包括铜层。图案化多层金属层是以蚀刻液蚀刻而成，蚀刻液包括氧化剂、酸碱值调整剂与金属离子螯合剂。图案化多层金属层在垂直基材的剖面是梯形，且梯形的底角小于60°。

本发明提出一种主动元件阵列基板的制作方法，包括下列步骤。首先，提供基材。接着，以蚀刻液蚀刻形成图案化多层金属层配置于基材上，其中图案化多层金属层至少包括铜层。图案化多层金属层是以蚀刻液蚀刻而成，蚀刻液包括氧化剂、酸碱值调整剂与金属离子螯合剂。图案化多层金属层在垂直基材的剖面是梯形，且梯形的底角小于60°。

在本发明的一实施例中，上述的图案化多层金属层更包括第一金属层与第二金属层，铜层位于第一金属层与第二金属层之间，第一金属层与第二金属层例如是分别为钼、钛、铝、氮化钼、氮化钛、氮化铝、钼合金、钛合金或铝合金。

在本发明的一实施例中，上述的铜层的厚度例如是介于1000埃至6000埃，第一金属层与第二金属层的厚度例如是介于100埃至500埃。

在本发明的一实施例中，上述的梯形的底角例如是介于25°至45°。

在本发明的一实施例中，上述的氧化剂例如是双氧水、过硫酸钾(KHSO₅)、氯化铜(CuCl₂)或氯化铁(FeCl₃)。

在本发明的一实施例中，上述的金属离子螯合剂例如是柠檬酸、草酸、乙二胺四乙酸(ethylenediaminetetraacetic acid，EDTA)或反-环己烯二胺四酸(cyclohexanedinitrilotetraacetic acid，CDTA)。

在本发明的一实施例中，上述的蚀刻液的酸碱值例如是小于6。

基于上述，在本发明所提出的主动元件阵列基板中，由于图案化多层金属层在垂直基材的剖面是梯形，且梯形的底角小于60°，因此可使得主动元件阵列基板具有较佳的电性效能。

此外，通过本发明所提出的主动元件阵列基板的制作方法，能制作出在垂直基材的梯形剖面的底角小于60°的图案化多层金属层，进而可避免后续制造工艺薄膜的缺陷或断路等问题。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。

附图说明

图1A至图1E是依照本发明的一实施例的主动元件阵列基板的制造流程剖面图。

图2为图1C沿着另一剖面方向的剖面图，其中图2的剖面方向与图1C的剖面方向互相垂直。

图3A至图3C为说明使图案化多层金属层102的梯形剖面的底角小于60°的作用机制的流程剖面图。

附图标号：

100：基材

102、110：图案化多层金属层

102a、102c、110a、110c：金属层

110b、102b：铜层

104：介电层

106：通道层

108、108a：欧姆接触层

112：薄膜晶体管

114：保护层

116：开口

118：像素电极

120：光刻胶层

122：蚀刻液

具体实施方式

图1A至图1E是依照本发明的一实施例的主动元件阵列基板的制造流程剖面图。图2为图1C中的图案化多层金属层110沿着另一剖面方向的剖面图，其中图2的剖面方向与图1C的剖面方向互相垂直。

首先，请先参照图1A，提供基材100。基材100的材料例如是透明材料、不透明材料、可挠性材料、或上述材料的组合。

接着，于基材100上形成栅极。栅极的形成方法例如是以蚀刻液蚀刻形成作为栅极的图案化多层金属层102。其中，图案化多层金属层102至少包括铜层102b。在本实施例中，图案化多层金属层102，除了包括铜层102b之外，更可包括金属层102a、102c，金属层102a位于基材100上，且铜层102b位于金属层102a与金属层102c之间。金属层102a、102c例如是分别为钼、钛、铝、氮化钼、氮化钛、氮化铝、钼合金、钛合金或铝合金。铜层102b的厚度例如是介于1000埃至6000埃，金属层102a、102c的厚度例如是分别介于100埃至500埃。

此外，图案化多层金属层102在垂直基材100的剖面是梯形，且梯形的底角01小于60°。梯形的底角θ1例如是介于25°至45°。需注意的是，在此实施例中所谓的梯形是指“大体上(substantially)”为梯形的情况，亦即只要是外观上近似梯形，即属于本案所称的梯形。此外，在此实施例中，梯形的底角即为现有所称的“倾斜角(taper angle)”。

此外，在形成图案化多层金属层102的过程中所使用的蚀刻液包括氧化剂、酸碱值调整剂与金属离子螯合剂。其中，氧化剂例如是双氧水、过硫酸钾、氯化铜或氯化铁。金属离子螯合剂例如是柠檬酸、草酸、乙二胺四乙酸或反-环己烯二胺四酸。此外，蚀刻液为酸性溶液，其酸碱值例如是小于6。

然后，请参照图1B，于基材100上形成介电层104，以覆盖图案化多层金属层102。介电层104的形成方法例如是通过化学气相沉积法(chemicalvapor deposition，CVD)或其它合适的薄膜沉积技术，但不限于此。介电层104可为单层结构或多层结构，且其材料例如是无机材料、其它介电材料、或上述的组合。本实施例的介电层104的材料是以氧化硅、氮化硅或氮氧化硅等介电材料为例进行说明。

接下来，于图案化多层金属层102上方的介电层104上形成堆栈设置的信道层106以及欧姆接触层108。通道层106与欧姆接触层108例如是掺杂浓度不同的半导体层。通道层106与欧姆接触层108的形成方法例如是使用合适的沉积法及图案化方法所形成，于此不再赘述。

之后，请参照图1C，于图案化多层金属层102两侧的通道层106上方分别形成作为源极与漏极的图案化多层金属层110，且在形成图案化多层金属层110之后可移除部份欧姆接触层108，以形成欧姆接触层108a。源极与漏极的形成方法例如是以蚀刻液蚀刻形成作为源极与漏极的图案化多层金属层110。其中，图案化多层金属层110至少包括铜层110b。在本实施例中，图案化多层金属层110，除了包括铜层110b之外，更可包括金属层110a、110c，金属层110a位于欧姆接触层108a，且铜层110b位于金属层110a与金属层110c之间。金属层110a、110c例如是分别为钼、钛、铝、氮化钼、氮化钛、氮化铝、钼合金、钛合金或铝合金。铜层110b的厚度例如是介于1000埃至6000埃，金属层110a、110c的厚度例如是分别介于100埃至500埃。

此外，请一并参照图2，图案化多层金属层110的边缘在垂直基材的剖面是梯形，且梯形的底角θ2小于60°。梯形的底角θ2例如是介于25°至45°。

此外，在形成图案化多层金属层110的过程中所使用的蚀刻液包括氧化剂、酸碱值调整剂与金属离子螯合剂。其中，氧化剂例如是双氧水、过硫酸钾、氯化铜或氯化铁。金属离子螯合剂例如是柠檬酸、草酸、乙二胺四乙酸或反-环己烯二胺四酸。此外，蚀刻液为酸性溶液，其酸碱值例如是小于6。

至此，已初步完成薄膜晶体管112的制作，薄膜晶体管112包括图案化多层金属层102(作为栅极)、通道层106、欧姆接触层108a与图案化多层金属层110(作为源极与漏极)。

接着，请参照图1D，于薄膜晶体管112上形成保护层114，其中保护层114具有开口116，开口116暴露出图案化多层金属层110中作为漏极的部份。其中，保护层114可为单层结构或多层结构，且其材料包含无机材料、有机材料、其它介电材质、或上述的组合。当保护层114的材料为如氮化硅或氧化硅的无机材质时，具有开口116的保护层114的形成方法例如是先以化学气相沉积法全面性地在基材100上形成保护材料层(未绘示)，之后再对保护材料层进行图案化制造工艺而形成的。

之后，请参照图1E，于保护层114上形成像素电极118，且像素电极118通过开口116与薄膜晶体管112的图案化多层金属层110中作为漏极的部份电性连接。像素电极118可为单层结构或多层结构，且其材料例如是透明材料、非透明材料、或上述的组合。本实施例是如铟锡氧化物及/或铟锌氧化物的透明材质为例进行说明，但不限于此。像素电极118的形成方法例如是通过溅镀法于保护层114上形成于像素电极层(未绘示)，再对像素电极层进行图案化制造工艺而形成的。

由上述实施例可知，通过主动元件阵列基板的制作方法可制作出在垂直基材100的梯形剖面的底角θ1、θ2分别小于60°的图案化多层金属层102、110，因此能防止图案化多层金属层102、110产生倾斜角过高、关键尺寸误差过大及底切现象等缺陷，进而避免后续制造工艺薄膜的缺陷或断路等问题。

以下，通过图案化多层金属层102的制作，以详细地说明使图案化多层金属层在垂直基材100的梯形剖面的底角小于60°的机制。

请同时参照图3A至图3C，在经由蚀刻形成图案化多层金属层102的过程中，位于光刻胶层120下方的铜层102b与金属层102c会同时接触蚀刻液122，由于铜层102b与金属层102c具有不同的氧化还原电位，因此会产生电池效应(galvanic effect)。举例来说，当金属层102c的材料为钼的情况下，由于铜与钼的标准还原电位分别为+0.34V与-0.20V，因此在蚀刻的过程中铜层102b会形成阴极且金属层102c会形成阳极，进而加速蚀刻速率。尤其是在图3A所示的蚀刻初期，铜层102b对金属层102c的高面积比产生面积效应，更加促进电池效应的反应。金属层102c在电池效应的作用下，关键尺寸快速缩减，因而降低铜层102b的底角θ1。

值得注意的是，虽然在上述实施例中，上述图案化多层金属层的形成方法是以分别用于形成主动元件阵列基板中的栅极、源极与漏极为例进行说明，但并不以此限。亦即，只要主动元件阵列基板中的栅极、扫描线、源极、漏极、数据线、其它金属导线、及其它金属电极中的任何一者是使用上述图案化多层金属层的形成方法所制造，均属于本发明的主动元件阵列基板的制造方法所涵盖的范围。

以下，通过图1E来说明本发明的一实施例的主动元件阵列基板。此主动元件阵列基本可应用于液晶显示器(liquid crystal display，LCD)、有机发光二极管(organic light emitting diode，OLED)、电子纸(electronic paper)、其它合适的产品、或上述的组合。

请参照图1E，主动元件阵列基板包括基材100及至少一图案化多层金属层。基材100的材料例如是透明材料、不透明材料、可挠性材料、或上述材料的组合。

主动元件阵列基板中的图案化多层金属层例如是用以作为栅极的图案化多层金属层102及用以作为源极与漏极的图案化多层金属层110。图案化多层金属层102、110至少分别包括铜层102b、110b。在本实施例中，图案化多层金属层102、110，除了分别包括铜层102b、110b之外，更可分别包括金属层102a、102c及金属层110a、110c，且铜层102b位于金属层102a与金属层102c之间，铜层110b位于金属层110a与金属层110c之间。金属层102a、102c、110a、110c例如是分别为钼、钛、铝、氮化钼、氮化钛、氮化铝、钼合金、钛合金或铝合金。铜层102b、110b的厚度例如是分别介于1000埃至6000埃，金属层102a、102c、110a、110c的厚度例如是分别介于100埃至500埃。

其中，图案化多层金属层102、110在垂直基材的剖面是梯形，且梯形的底角θ1、θ2分别小于60°。梯形的底角θ1、θ2例如是分别介于25°至45°。

此外，在形成图案化多层金属层102、110的过程中所使用的蚀刻液包括氧化剂、酸碱值调整剂与金属离子螯合剂。其中，对于蚀刻液的组成成分已于前文的实施例中进行详尽地描述，故于此不再赘述。

另外，主动元件阵列基板更包括介电层104、通道层106、欧姆接触层108a、保护层114及像素电极118等构件，然而这些构件的配置方式、材料及形成方法已于前文的实施例中进行详尽地说明，故于此不再赘述。

基于上述，在本发明所提出的主动元件阵列基板中，由于上述图案化多层金属层102、110在垂直基材100的梯形剖面的底角θ1及θ2分别小于60°，因此能防止图案化多层金属层102、110产生结构缺陷，而具有较佳的电性效能。

虽然，本实施例中的图案化多层金属层是以作为主动阵列基板中的栅极、源极与漏极为例进行说明，然而只要是主动阵列基板中的栅极、扫描线、源极、漏极、数据线、其它金属导线、及其它金属电极中的任何一者为在垂直基材的梯形剖面的底角小于60°的图案化多层金属层，则均属于本发明所涵盖的范围。

综上所述，上述实施例至少具有下列优点：

1.上述主动元件阵列基板的制作方法可避免后续制造工艺薄膜的缺陷或断路等问题。

2.上述主动元件阵列基板具有较佳的电性效能。

虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，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，故本发明的保护范围当视权利要求范围所界定者为准。

Claims

1.一种主动元件阵列基板，其特征在于，所述的主动元件阵列基板包括：

一基材；以及

至少一图案化多层金属层配置于所述的基材上，其中所述的图案化多层金属层至少包括一铜层，所述的图案化多层金属层是以一蚀刻液蚀刻而成，所述的蚀刻液包括氧化剂、酸碱值调整剂与金属离子螯合剂，且所述的图案化多层金属层在垂直所述的基材的一剖面是一梯形，所述的梯形的底角小于60°。

2.如权利要求1所述的主动元件阵列基板，其特征在于，其中所述的图案化多层金属层更包括一第一金属层与一第二金属层，所述的铜层位于所述的第一金属层与所述的第二金属层之间，所述的第一金属层与所述的第二金属层分别为钼、钛、铝、氮化钼、氮化钛、氮化铝、钼合金、钛合金或铝合金。

3.如权利要求2所述的主动元件阵列基板，其特征在于，其中所述的铜层的厚度介于1000埃至6000埃，所述的第一金属层与所述的第二金属层的厚度介于100埃至500埃。

4.如权利要求1所述的主动元件阵列基板，其特征在于，其中所述的梯形的底角介于25°至45°。

5.如权利要求1所述的主动元件阵列基板，其特征在于，其中所述的氧化剂为双氧水、过硫酸钾、氯化铜或氯化铁。

6.如权利要求1所述的主动元件阵列基板，其特征在于，其中所述的金属离子螯合剂为柠檬酸、草酸、乙二胺四乙酸或反-环己烯二胺四酸。

7.如权利要求1所述的主动元件阵列基板，其特征在于，其中所述的蚀刻液的酸碱值小于6。

8.一种主动元件阵列基板的制作方法，其特征在于，所述的方法包括：

提供一基材；以及

以一蚀刻液蚀刻形成一图案化多层金属层配置于所述的基材上，其中所述的图案化多层金属层至少包括一铜层，所述的图案化多层金属层是以一蚀刻液蚀刻而成，所述的蚀刻液包括氧化剂、酸碱值调整剂与金属离子螯合剂，且所述的图案化多层金属层在垂直所述的基材的一剖面是一梯形，所述的梯形的底角小于60°。

9.如权利要求8所述的主动元件阵列基板的制作方法，其特征在于，其中所述的氧化剂为双氧水、过硫酸钾、氯化铜或氯化铁。

10.如权利要求8所述的主动元件阵列基板的制作方法，其特征在于，其中所述的金属离子螯合剂为柠檬酸、草酸、乙二胺四乙酸或反-环己烯二胺四酸。

11.如权利要求8所述的主动元件阵列基板的制作方法，其特征在于，其中所述的蚀刻液的酸碱值小于6。

12.如权利要求8所述的主动元件阵列基板的制作方法，其特征在于，其中所述的梯形的底角介于25°至45°。