CN102881697B - 一种可提高tft背板良率的布线结构 - Google Patents

一种可提高tft背板良率的布线结构 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种可提高TFT背板良率的布线结构，包括主氧化线、电源线、连接金属、行扫描线、电源线与行扫描线刻断图形、电源线接触刻蚀孔。本发明将TFT背板驱动阵列的主氧化线设计成网格状结构，电源线和行扫描线在阵列外围连接在一起，且连接至主氧化线，待阳极氧化处理后，利用刻蚀方法，将电源线、行扫描线以及主氧化线分割开，实现各自的功能。通过这种布线设计，可以大大提高TFT背板栅极金属阳极氧化效率和均匀性。待阳极氧化形成栅极绝缘层薄膜后，通过接触孔，金属Ⅱ与金属Ⅰ相互搭接，进而形成网格状的电源线结构；通过这种布线设计，可以减小背板像素阵列电源线断线造成的显示屏线缺陷，从而提高TFT背板的良率。

Description

一种可提高TFT背板良率的布线结构
技术领域
本发明涉及一种可提高TFT背板良率的布线结构。
背景技术
金属铝，由于其优良的电学性能，被广泛应用于半导体制造工艺的金属布线中。
目前，金属铝及其合金被广泛应用于液晶和有机发光显示背板中作为金属走线。其阳极氧化处理后能形成性能优良的氧化物绝缘层薄膜Al2O3，作为背板阵列的电容绝缘层、薄膜晶体管的栅绝缘层以及不同导线层之间的绝缘层。
一般在进行铝阳极氧化处理的时候，是将图形化后的金属放入电解溶液中接电源正极，电源负极接石墨或金属板放入电解溶液中，通电进行处理，进而在金属铝表面形成致密的绝缘层。
通常情况下，电源线与行扫描线的布线方式都是单向走线，然后通电进行阳极氧化处理，如图1所示。图1中的11为背板阵列中主氧化线，12为背板阵列中电源线，13为背板阵列中行扫描线。在大尺寸面板中，11、12、13导线长度较长，通电后压降较大，从而导致氧化电流递减，这样就会影响铝氧化薄膜生成的效率和质量，从而导致阵列单元像素内器件的均匀性较差。
在电源线的布线中，一般采用条状方式进行布局，这样如果某一个像素位置的电源线断线就会造成该像素所在的行或列不能正常工作，形成十分严重的线缺陷。如图1所示，如果电源线12在某一像素点位置断线，其左边的所有像素都会不亮。
发明内容
本发明的目的是提供一种可提高TFT背板良率的布线结构。
本发明所采取的技术方案是： 
一种可提高TFT背板良率的布线结构，包括主氧化线、电源线、连接金属、行扫描线、电源线与行扫描线刻断图形、电源线接触刻蚀孔图形，电源线和行扫描线由栅极金属层以及栅极绝缘层组成；所述的栅极金属层为Al或Al合金单层薄膜结构，或者是以Al或Al合金薄膜作为上层金属，其它金属作为下层金属所组成的多层薄膜结构；所述的栅极绝缘层由阳极氧化法形成。
所述的主氧化线为网格状结构。
所述的电源线和行扫描线相互平行。
电源线、行扫描线与主氧化线相互连接。
所述的连接金属通过电源线接触刻蚀孔图形与电源线相互连接；所述的电源线与行扫描线在电源线与行扫描线刻断图形处相互断开连接。
所述的主氧化线由栅极金属层形成。
所述的阳极氧化方法为将栅极金属层置入电解溶液中接电源正极，电源负极接石墨或金属板放入电解溶液中，通电进行处理，进而在金属表面形成致密的绝缘层。
所述的连接金属为Al、Ti/Al/Ti、Mo/Al/Mo、Cu导电薄膜中的一种。
本发明的有益效果是：
（1）本发明将TFT背板驱动阵列的主氧化线设计成网格状结构，电源线和行扫描线连接在一起，且连接至主氧化线，待阳极氧化处理后，利用刻蚀方法，将电源线、行扫描线以及主氧化线分割开，实现各自的功能。通过这种布线设计，可以大大提高TFT背板栅极金属阳极氧化效率和均匀性。
（2）待阳极氧化形成栅极绝缘层薄膜后，通过接触孔，连接金属通过电源线接触刻蚀孔图形与电源线相互连接，进而形成网格状的电源线结构；通过这种布线设计，可以减小背板像素阵列电源线断线造成的显示屏线缺陷，从而提高TFT背板的良率。
附图说明
图1为现有的薄膜晶体管背板布线方法形成的金属图案示意图。
图2为本发明的TFT背板的布线结构图案示意图。
图3为阳极氧化和刻蚀后图2中A-A向剖视图。
图4为阳极氧化和刻蚀后图2中B-B向剖视图。
具体实施方式
实施例1：
如图2所述，一种提高TFT背板良率的布线结构，其包括主氧化线21、电源线22、连接金属23、行扫描线24、电源线与行扫描线刻断图形25、电源线接触刻蚀孔图形26。
在200mm×200mm的无碱玻璃衬底（型号：eagle2000，康宁）上利用磁控溅射沉积Al金属单质层，并使用光刻工艺将其图形化成栅极金属层，使用金属铝阳极氧化方法在栅极金属层上氧化形成一层绝缘层薄膜Al2O3（即是将图形化后的金属放入电解溶液中接电源正极，电源负极接石墨放入电解溶液中，通电进行处理即可；电解液为乙二醇、水杨酸氨、去离子水三者重量比为49:1:50的混合物；氧化电压为100V），该绝缘层薄膜作为TFT的栅极绝缘层，同时也作为电容的绝缘层以及连接金属23和行扫描线24之间的绝缘层；其厚度为200nm；栅极绝缘层下面为栅极金属层。
所述电源线22和连接金属23通过电源线接触刻蚀孔图形26相互连接，如图3所示，在阳极氧化完成后，电源线由两层薄膜构成，即未被氧化的金属导线221和绝缘层薄膜222，图中最下层为玻璃衬底20。酸液刻蚀绝缘层形成电源线接触刻蚀孔图形，连接金属23与未被氧化的电源线221连接在一起。
连接金属23的金属材料为Al、Ti/Al/Ti、Mo/Al/Mo、Cu的单层或基于以上材料的多层导电薄膜构成，其厚度为150nm。
所述网格状的主氧化线21、电源线22和行扫描线24是同种金属材料Al-Nd合金制作（Nd含量为3wt%），且在图形化时连接在一起，形成无端点的网格状结构，电源线22和行扫描线24相互平行，在进行阳极氧化处理完成后，通过酸液刻断电源线22和行扫描线24的连接处，形成电源线与行扫描线刻断图形25；Al-Nd合金薄膜的厚度是200nm；
如图4所示，阳极氧化完毕后，使用电感耦合等离子干法刻蚀机（ICP），采用反应气体Cl2/BCl3=35 sccm/5 sccm对电源线（由未被氧化的金属导线221和绝缘层薄膜222构成）与行扫描线（由未被氧化的金属导线241和绝缘层薄膜242构成）进行刻蚀分开，形成电源线与行扫描线刻断图形，图中最下层为玻璃衬底20。
电源线、连接金属以及行扫描线的金属线宽为10μm，主氧化线的线宽为5mm。 
实施例2：
如图2所示，一种提高TFT背板良率的布线结构，其包括主氧化线21、电源线22、连接金属23、行扫描线24、电源线与行扫描线刻断图形25、电源线接触刻蚀孔图形26。
在尺寸为2.2 m×2.5 m的8.5代线玻璃衬底上利用磁控溅射沉积Al金属单质层，并使用光刻工艺将其图形化成栅极金属层，使用金属铝阳极氧化方法在栅极金属层上氧化形成一层绝缘层薄膜Al2O3（即是将图形化后的金属放入电解溶液中接电源正极，电源负极接石墨放入电解溶液中，通电进行处理即可；电解液为乙二醇、水杨酸氨、去离子水三者重量比为48:2:50的混合物；氧化电压为100V），该绝缘层薄膜作为TFT的栅极绝缘层，同时也作为电容的绝缘层以及连接金属23和行扫描线24之间的绝缘层；其厚度为200nm；栅极绝缘层下面为栅极金属层。
所述电源线22和连接金属23通过电源线接触刻蚀孔图形26相互连接，如图3所示，在阳极氧化完成后，电源线由两层薄膜构成，即未被氧化的金属导线221和绝缘层薄膜222，图中最下层为玻璃衬底20。酸液刻蚀绝缘层形成电源线接触刻蚀孔图形，连接金属23与未被氧化的电源线221连接在一起。
连接金属23的金属材料可以是Al、Ti/Al/Ti、Mo/Al/Mo、Cu的单层或基于以上材料的多层导电薄膜构成，其厚度为150nm。
所述网格状的主氧化线21、电源线22和行扫描线24是同种金属材料Al-Nd合金制作（Nd含量为3wt.%），且在图形化时连接在一起，形成无端点的网格状结构，电源线22和行扫描线24相互平行，在进行阳极氧化处理完成后，通过酸液刻断电源线22和行扫描线24的连接处，形成电源线与行扫描线刻断图形25；Al-Nd合金薄膜的厚度是200nm；
如图4所示，阳极氧化完毕后，使用酸液（85vol%的H3PO4，80℃）对电源线（由未被氧化的金属导线221和绝缘层薄膜222构成）与行扫描线（由未被氧化的金属导线241和绝缘层薄膜242构成）进行刻蚀分开形成了电源线与行扫描线刻断图形，图中最下层为玻璃衬底20。
电源线、连接金属以及行扫描线的金属线宽为30μm，主氧化线的线宽为5cm。

Claims (8)

1.一种可提高TFT背板良率的布线结构，包括主氧化线、电源线、连接金属、行扫描线、电源线与行扫描线刻断图形、电源线接触刻蚀孔图形，其特征在于：电源线和行扫描线由栅极金属层以及栅极绝缘层组成；所述的栅极金属层为Al或Al合金单层薄膜结构，或者是以Al或Al合金薄膜作为上层金属，其它金属作为下层金属所组成的多层薄膜结构；所述的栅极绝缘层由阳极氧化法形成。
2.根据权利要求1所述的一种可提高TFT背板良率的布线结构，其特征在于：所述的主氧化线为网格状结构。
3.根据权利要求1所述的一种可提高TFT背板良率的布线结构，其特征在于：所述的电源线和行扫描线相互平行。
4.根据权利要求1所述的一种可提高TFT背板良率的布线结构，其特征在于：电源线、行扫描线与主氧化线相互连接。
5.根据权利要求1所述的一种可提高TFT背板良率的布线结构，其特征在于：所述的连接金属通过电源线接触刻蚀孔图形与电源线相互连接；所述的电源线与行扫描线在电源线与行扫描线刻断图形处相互断开连接。
6.根据权利要求1所述的一种可提高TFT背板良率的布线结构，其特征在于：所述的主氧化线由栅极金属层形成。
7.根据权利要求1所述的一种可提高TFT背板良率的布线结构，其特征在于：所述的阳极氧化方法为将栅极金属层置入电解溶液中接电源正极，电源负极接石墨或金属板放入电解溶液中，通电进行处理，进而在金属表面形成致密的绝缘层。
8.根据权利要求1所述的一种可提高TFT背板良率的布线结构，其特征在于：所述的连接金属为Al、Ti/Al/Ti、Mo/Al/Mo、Cu导电薄膜中的一种。
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