CN1040914C - 薄膜晶体管液晶显示器用的信号线装置及其制造的方法 - Google Patents
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Abstract
一种TFT-LCD信号线装置和制造该装置的方法包括：在玻璃衬底上按预定顺序形成第一和第二金属；确定第二金属宽度后对其进行腐蚀处理；在绝缘结构上沉积第三金属并确定信号线的宽度(W2)，同时除去第一和第二金属的不必要部分。通过两次腐蚀处理避免了信号线的分离以及源/漏极和栅极间的漏电和短路。所述装置和方法提供了可用于COG的焊盘，提高了产量。
Description
本发明一般涉及一种薄膜晶体管液晶显示器(下文略作“TFT-LCD”)，更具体地说是涉及一种用于TFT-LCD的信号线装置和制造该装置的一种方法，本发明能够减小信号线电阻并提高产量。
下面将参照几幅附图描述一种常规TFT-LCD和一种制造方法以及由此产生的问题。
首先参考图1，它给出的是在《日本显示器》(89，京都，pp498)(Japan display(89)，Kyoto，pp498)中向Ikeda报告的TFT-LCD的一种信号装置。
如图1所示，TFT-LCD装置由一玻璃衬底1与覆盖于信号线上的绝缘膜5、非晶硅层6、n+非晶硅层7和源/漏极8一起构成。该衬底1包括第一金属(钽膜)2、第二金属(铜膜)3及第三金属(钽膜)4，它们叠起来构成信号线，亦即，栅极13a和数据线13b。绝缘膜5、非晶硅层6、n+非晶硅层7和源/漏极8按预定顺序在栅极13a上形成。
同时，本发明的领域是信号线。组成信号线的成分中，第一金属膜2起改善对玻璃衬底1的附着性的作用。第二金属膜3(又一成分)使得电阻被减小，例如减小至约3μΩ·cm，而形成第三金属膜4(另一成分)。是为防止易被氧化的第二金属膜的氧化。
现在参照图2，图释的是一种制作TFF-LCD信号线的常规方法。首先，第一金属(钽)膜2通过溅射沉积在玻璃衬底1上，其厚度约为500_，接着按阳预定顺序在第一金属膜2上沉积第二金属(铜)膜3和第三金属(钽)膜4，其厚度分别为2000_和500_，如图2A所示。
其次，在第三金属膜4上沉积一层光致抗蚀剂9，然后将其进行光刻照相以确定信号线的宽度，接着在CF4/O2气中对第三金属膜4进行干腐蚀处理以露出第二金属膜3(如图2B所示)。
然后，在醋酸溶液中对暴露出的第二金属膜3进行湿腐蚀处理，并按与在CF4/O2气中处理第三金属4相似的方式对第一金属2进行处理。
最后，除去光致抗蚀剂9，并通过等离子体化学气相沉积工艺形成厚度约为5500A的绝缘膜5，以便制成一个TFT-LCD的信号线，如图2D所示。
然而，实施上述常规方法时会出现几个问题。特别地，在对第三金属4进行干腐蚀之后(如图2C示)又对第二金属3进行湿腐蚀时，第二金属3的侧面也会被腐蚀，如图3A示(它被局部放大以便详细说明)，这是由于湿腐蚀在垂直和水平方向显示出大体相同的腐蚀速度的缘故。另外，由于信号线绝缘膜5是在氧化的气氛中由氧化硅构成，所以第二金属3被氧化，以致于第二金属体积膨胀，导致第三金属4弯曲，如图3B示(它是图2C的A部分的另一幅放大的详图)。
变形的结构导致在所制造的薄膜晶体管的栅极和源/漏极间产生漏电流。更糟糕的是，在栅极和源/漏极间会出现短路现象，以致于TFT-LCD的质量变坏。
为了防止栅极和源/漏极间的短路，栅极要经过阳极氧化处理以形成一层阳极氧化膜，或者也可形成一层绝缘膜，这层膜的组成可以包括氧化硅膜和氮化硅膜两种成分。然而，对结构包括第一金属2、第二金属3和第三金属4的三种成分的信号线(如常规结构中所示)进行阳极氧化会伴随上层的第三金属4的阳极氧化。此时，第二金属3的侧面部分没有被氧化。而且它还被置于可能会被用于阳极氧化的溶液侵蚀的危险之下。因此，即使用这种方法也不足以防止栅极和源/漏极间的漏电流在TFT-LCD中出现，也不能提高产量。
为解决上述问题，本发明的发明人认识到需要一种新的TFT-LCD信号线装置以及制造该装置的方法，其中晶体管的栅极和源/漏极间不会发生漏电和短路。
因此，根据本发明一方面，提供一种电阻显著减小的TFT-LCD信号线装置。
根据本发明的再一方面，提供了一种可防止信号延时现象的TFT-LCD信号线装置。
根据本发明的另一方面，提供了一种可提高产量的TFT-LCD信号线装置的制造方法。
根据本发明，上述目的可通过提供一种TFT-LCD信号线装置的制造方法来实现，这种方法包括这些步骤：在玻璃衬底上按预定顺序形成第一金属和第二金属；确定第二金属的宽度(W1)，随后对第二金属进行腐蚀处理；在所得的构造上完全沉积上第三金属，并确定信号线的宽度(W2)，以便同时除去第一金属和所述第三金属的不必要部分。
相应地，本发明的方法所制造出的信号线的构造包括：一个绝缘衬底；在该绝缘衬底上形成的第一金属，所述第一金属对所述绝缘衬底有良好的附着性；在所述第一金属上形成的第二金属，所述第二金属有较低的电阻；由与第一金属相同的材料构成的第三金属，所述第三金属与所述第一金属一起包围着所述第二金属以防其氧化。
本发明上述的及其它的目的和优点随着下面描述的进行将变得更明显。
为实现上述的及有关的目的，本发明包括下文在详细说明充分描述的特征，这些特征在权利要求书中被特别指明。下面的描述和附图具体给出一个本发明的例释性的实施例，然而该实施例仅说明了本发明原理不同应用方式中的一种。
在附图中：
图1是一幅显示常规TFT-LCD结构的剖面示意图；
图2A到2D分别是说明制造常规TFT-LCD信号线步骤的剖面示意图；
图3A和3B是分别说明常规制造方法产生的问题的图2之一部分放大的详细剖面示意图；
图4是显示根据本发明的TFT-LCD的结构的剖面示意图；
图5A到5D是分别说明根据本发明第一实施例所述的TFT-LCD信号线的制造步骤的剖面示意图；
图6A和6B是分别说明根据本发明第二实施例的TFT-LCD焊盘(pad)部分的制造步骤的剖面示意图；
图7是说明集成电路芯片与根据本发明的衬垫相连的情况的剖面示意图。
在下文将参照附图详细描述本发明的较佳实施例，附图中相同的参考数字表示相同的部分。图4给出根据本发明TFT-LCD结构的剖面示意图。如图4所示。这种TFT-LCD由玻璃衬底1与第一绝缘膜5a、第二绝缘膜5、非晶硅6、n+非晶硅7及源/漏极8一起构成。玻璃衬底1包括附着性良好的第一金属2(象钽和锟)、导电性能极佳的第二金属3(如铜)和第三金属4。第一金属2和第三金属4包围着第二金属3形成一个信号线，即栅极或数据线。Ta2O3和Nb2O2组成的第一绝缘膜5a通过对第一金属2和第三金属4进行阳极氧化在信号线表面上形成；第二绝缘膜5则完全在一常规结构中形成。
第一金属和第三金属可从由钛(Ti)钒(V)和III族金属组成的一组金属中选择，用来代替钽(Ta)和铌(Nb)。铝或铝合金可代替铜用作第二金属。
下面将参照图5到7描述制造TFT-LCD信号线的方法。
首先参照图5，几幅剖面图分别说明了根据本发明第一较佳实施例所述的TFT-LCD信号线制造方法的各步骤。
首先，在玻璃衬底1之上按预定顺序通过溅射沉积厚度约200-1000_的第一金属2(比如钽或铌)和厚度约为500-1000_的电阻很小的第二金属3(比如铜)，随后在第二金属3上涂覆一层光致抗蚀剂9。对光致抗蚀剂9进行光刻照相以便限定光致抗蚀剂9的预定宽度(W1)。在此之后，在一种醋酸(CH3COOH)溶液中对第二金属3进行湿腐蚀处理。湿腐蚀处理使第二金属3在垂直和水平方向都受到腐蚀以致第二金属3可被构形为具有如图5A所示的形状。
其次，除去光致抗蚀剂9，然后在所得的结构上整个沉积厚度约为500-1500_的第三金属4，如图5B所示。
接下来，在第三金属4上沉积光致抗蚀剂9a，然后通过光刻照相工艺进行构图以限定一个比第二金属3的宽度(W1)至少宽1μm的预定宽度(W2)，如图5C示。此后，进行腐蚀处理以除去第一金属2和第三金属4的不必要部分，如图5C示。如果第一金属2和第三金属4由钽组成，腐蚀过程在CF2/O2气中进行。
最后，除去光致抗蚀剂9a，在约为50至100V电压之下、浓度约为0.1-0.001mol/l的锡酸铵水溶液中对第一金属2和第三金属4进行阳极氧化处理，以便在第一金属2和第三金属4暴露出的表面上形成厚度为800-1600_的第一绝缘膜5a，如图5D示。在这种条件下，第一绝缘膜5a由Ta2O5或Nb2O5构成。
在完成了制造一个TFT-LCD信号线的步骤之后，如图6所示构成一个焊盘区。为此，首先在所得的结构上沉积厚度约为3000_的氮化硅或氧化硅膜，以形成第二绝缘膜5，如图6A所示。然后，在第二绝缘膜5之上沉积一种光致抗蚀剂9B，接着对焊盘的上面部分进行光刻照相处理，使这部分的图形呈开口状。为了形成一个焊盘区，采用干或湿腐蚀工艺按预定顺序对第一绝缘膜5a、第二绝缘膜5和第三金属4进行腐蚀。
现在转到图7，说明一个将一集成电路(IC)芯片与根据本发明的焊盘相连接的工艺。为实现这种连接，采用电镀工艺在根据本发明的焊盘结构的第二金属3上或上面电沉积一层金(Au)10，并采用Pb/Sm型合金连接材料11，将位于导线连接部分上面的IC芯片的铜12与第二金属3接起来。
因此，无需为采用玻璃衬底芯片(COG)再形成一层金属。结果，通过在焊盘中导线路金属的使用简化了工艺。
如上所述，根据本发明的两次腐蚀过程可避免了信号线的不良连接。另外，在本发明的TFT-LCD装置中源/漏极和栅极间的漏电和短路也被避免了。而且，这种用于制造TFT-LCD信号线的方法提供了一种可使用COG的焊盘，并导致了产量的提高。
Claims (9)
1.一种制造TFT-LCD用信号线的方法，它包括以下步骤：
按预定顺序在一玻璃衬底上形成第一金属和第二金属；
对所述第二金属进行腐蚀处理形成具有宽度W1的金属线；
在所得结构上沉积第三金属；以及
对所述第一金属和所述第二金属进行腐蚀处理以形成具有宽度W2的金属线，其中宽度W2大于宽度W1。
2.根据权利要求1所述的方法，该方法还包括对所述第一金属和第三金属的表面进行阳极氧化处理以形成第一绝缘膜的步骤。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一金属和第三金属从由钽、铌、钛、钒和III族金属组成的一组金属中选择。
4.根据权利要求1所述的一种方法，其中所述第二金属从铜、铜合金、铝和铝合金组成的一组金属中选择。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述信号线宽度W2至少比所述第二金属的宽度W1宽1μm。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二金属的腐蚀处理是在醋酸类溶液中完成的湿腐蚀过程。
7.一种TFT-LCD信号线装置，它包括：
一个绝缘衬底；
第一金属，它在所述绝缘衬底上形成，且对所述绝缘衬底具有良好的附着性；
第二金属，它在所述第一金属上形成，具有低于20μΩ·cm的电阻；
第三金属，它由与所述第一金属相同材料构成，所述第三金属与第一金属一起把所述第二金属包围起来；以及
第一绝缘膜，它通过对所述第一金属和第三金属进行阳极氧化而形成。
8.根据权利要求7所述的TFT-LCD信号线装置，其中所述第二金属的一部分被暴露出来以便将一焊盘信号线与一外围电路电连接。
9.根据权利要求7所述的TFT-LCD信号线装置，还包括：
第一绝缘膜，它通过对所述第一金属、所述第二金属和第三金属进行阳极氧化而形成。
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