CN104795402B - 阵列基板及其制作方法和显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种阵列基板及其制作方法，以及一种显示装置，上述阵列基板包括：采用铜形成于蚀刻阻挡层上的源漏金属层；采用铜合金形成于源漏金属层上的合金层，铜合金中的非铜金属比铜更易被氧化；形成于合金层上的钝化层；形成于合金层与钝化层之间氧化物层。通过本发明的技术方案，可以采用铜形成源极和漏极，同时使得源极和漏极与钝化层具有较高的结合强度，并且可以避免源极和漏极被氧化，还可以避免源极和漏极中的铜原子扩散。
Description
技术领域
本发明涉及显示技术领域，具体而言，涉及一种阵列基板、一种显示装置和一种阵列基板制作方法。
背景技术
如图1所示，在显示器背板的制造工艺中，铝(Al)是最早使用的金属导线材料，例如作为驱动晶体管(TFT)的源极和漏极。随着显示背板分辨率的不断跳高，铝线逐渐不能适应新的要求。其中电阻率偏高和易产生电迁移失效、在制备过程中形成Hillock等问题是铝线的主要不足。
而采用铜(Cu)导线则有以下优点：
1.电阻率低，Cu的电阻率是1.7μΩ·cm，比Al的电阻率2.7μΩ·cm(200℃)低，降低了IR Drop，提高了响应速率；
2.降低损耗，窄的线宽消耗更少的能量；
3.高的布线密度，有利于高分辨率的实现；
4.高的抗点迁移能力，Cu的熔点比Al高，因此有更好的抗电迁移能力。
虽然Cu金属有良好的电学性能，但是引入Cu作为源、漏极和布线可能会产生新的力学和电学问题。
1.Cu有很强的扩散能力，容易导致TFT器件的失效；
2.Cu金属和SiNx、SiOx(可以作为钝化层材料)的结合强度不高，需要其他金属材料进行过渡，但是增加了Cu金属刻蚀的难度；
3.Cu在低温下(<200℃)易氧化，而且不会形成致密的氧化物薄膜以防止进一步氧化，由于Cu金属的氧化会使得显示器出现很明显的Mura缺陷。
因此需要考虑如何在使用铜金属作为导线的情况下，避免铜金属的上述缺陷。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，将铜金属作为源极和漏极时，使得源极和漏极与钝化层具有较高的结合强度，并且可以避免源极和漏极被氧化。
为此目的，本发明提出了一种阵列基板，包括：
采用铜形成于蚀刻阻挡层上的源漏金属层；
采用铜合金形成于所述源漏金属层上的合金层，所述铜合金中的非铜金属比铜更易被氧化；
形成于所述合金层上的钝化层；
形成于所述合金层与所述钝化层之间氧化物层。
优选地，所述氧化物层由所述合金层中的非铜金属与所述钝化层中的氧化性原子结合形成。
优选地，还包括设置于所述蚀刻阻挡层和所述源漏金属层之间的防扩散层。
优选地，所述防扩散层的材料为钼铌合金。
优选地，还包括：
采用铜形成于基底上的数据线。
优选地，还包括：
形成于基底之上的栅极；
形成于所述栅极之上的栅绝缘层；
形成于所述栅绝缘层之上的有源层；
形成于所述有源层之上的所述蚀刻阻挡层。
优选地，所述非铜金属与在所述合金中的原子百分比为5at％至12at％。
优选地，所述铜合金为铜镁合金或铜铝合金。
本发明还提出了一种显示装置，包括上述任一项所述的阵列基板。
本发明还提出了一种阵列基板制作方法，包括：
在蚀刻阻挡层上采用铜形成源漏金属层；
在所述源漏金属层上采用铜合金形成合金层，所述铜合金中的非铜金属比铜更易被氧化；
在所述合金层上形成钝化层；
进行退火处理，使所述合金层中的非铜金属与所述钝化层中的氧化性原子结合，以形成位于所述合金层与所述钝化层之间的氧化物层。
优选地，所述退火处理包括：在280℃的空气环境中退火处理一小时。
优选地，在形成所述源漏金属层之前还包括：
在所述蚀刻阻挡层上形防扩散层。
优选地，在形成所述源漏金属层之前，还包括：
采用铜在基底上形成数据线。
优选地，在形成所述源漏金属层之前，还包括：
在基底之上形成栅极；
在所述栅极之上形成栅绝缘层；
在所述栅绝缘层之上形成有源层；
在所述有源层之上形成所述刻蚀阻挡层。
通过上述技术方案，可以采用铜形成源极和漏极，同时使得源极和漏极与钝化层具有较高的结合强度，并且可以避免源极和漏极被氧化，还可以避免源极和漏极中的铜原子扩散。
附图说明
通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：
图1示出了现有技术中阵列基板的结构示意图；
图2示出了根据本发明一个实施例的阵列基板的结构示意图；
图3示出了根据本发明一个实施例的阵列基板制作方法示意流程图；
图4至图8示出了根据本发明一个实施例的阵列基板制作方法的具体示意流程图。
附图标号说明：
1-源漏金属层；2-合金层；3-钝化层；4-氧化物层；5-阻挡层；7-基底；8-栅极；9-栅绝缘层；10-有源层；11-数据线。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
如图2所示，根据本发明一个实施例的阵列基板，包括：
采用铜形成于蚀刻阻挡层5上的源漏金属层1；
采用铜合金形成于源漏金属层1上的合金层2，铜合金中的非铜金属比铜更易被氧化；
形成于合金层2上的钝化层3；
形成于合金层2与钝化层3之间氧化物层4。
由于铜合金中的非铜金属，例如镁(Mg)或铝(Al)，相对于铜更易被氧化，需要说明的是，本实施例中的氧化是广义上的氧化，即物质失电子(价位升高)的过程，例如金属与氮原子或氯原子结合。
从而在形成钝化层3之后，对阵列基板进行退火，使得铜合金中靠近钝化层3中的非铜金属与钝化层3中的氧化性原子结合，在钝化层3和合金层2之间形成致密的氧化物层4。
需要说明的是，本实施例中的氧化物是广义上的氧化物，即金属原子与非金属原子结合形成的化合物。当钝化层3的材料为SiOx时，铜合金中的非铜金属为Mg，那么形成的氧化物层材料为氧化镁，而当钝化层3的材料为SiNx时，那么形成的氧化物层材料为氮化镁。
氧化物层4可以防止源极和漏极中的铜原子受到氧化，提高阵列基板在使用过程中驱动晶体管的稳定性。并且由于氧化物层4是合金层2中的原子与钝化层3中的原子结合形成的，加强了合金层2与钝化层3的结合强度，无需其他金属材料进行过渡，也就无需增加铜金属的蚀刻难度。另外，形成的氧化物层4还可以使得驱动晶体管的薄膜电阻增大。
并且相对于现有技术中的铝金属，铜金属电阻率低，采用铜金属作为源极和漏极可以降低IR Drop，提高了响应速率；铜金属还具有更高的熔点，从而具有更高的抗点迁移能力。
优选地，氧化物层4由合金层2中的非铜金属与钝化层3中的氧化性原子结合形成。
优选地，还包括设置于蚀刻阻挡层5和源漏金属层1之间的防扩散层(图中未示出)。
优选地，防扩散层的材料为钼铌合金。
防扩散层可以有效防止铜原子扩散到驱动晶体管的其他层中，从而保证驱动晶体管运行的稳定性。
优选地，还包括：
采用铜形成于基底7上的数据线11。
铜金属可以制作为更窄的线宽，从而消耗更少的能量，降低损耗；并且铜金属可以实现更高的布线密度，有利于高分辨率的实现。
优选地，还包括：
形成于基底7之上的栅极8；
形成于栅极8之上的栅绝缘层9；
形成于栅绝缘层9之上的有源层10；
形成于有源层10之上的蚀刻阻挡层5。
优选地，非铜金属与在合金中的原子百分比为5at％至12at％。
将非金属原子的原子百分比设置在5at％至12at％之间，可以保证非金属原子形成致密的氧化物层4，进一步降低源极和漏极被氧化。
优选地，铜合金为铜镁合金或铜铝合金。
本发明还提出了一种显示装置，包括上述任一项的阵列基板。
需要说明的是，本实施例中的显示装置可以为：电子纸、手机、平板电脑、电视机、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。
如图3所示，根据本发明一个实施例的阵列基板制作方法，包括：
S1，在蚀刻阻挡层5上采用铜形成源漏金属层1，如图4所示；
S2，在源漏金属层1上采用铜合金形成合金层2，铜合金中的非铜金属比铜更易被氧化，如图5所示，在形成合金层2之后还可以对合金层2进行蚀刻，在源漏金属层1上形成源极和漏极图案，如图6所示；
S3，在合金层2上形成钝化层3，如图7所示；
S4，进行退火处理，使合金层2中的非铜金属与钝化层3中的氧化性原子结合，以形成位于合金层2与钝化层3之间的氧化物层4，如图8所示。
优选地，退火处理包括：在280℃的空气环境中退火处理一小时。在空气环境中进行退火操作，无需复杂的操作环境，有利于降低成本。在280℃的环境下进行氧化处理一小时，可以使得合金层2中的废铜金属原子缓慢地向钝化层3移动，以与钝化层3中的非金属原子结合，形成致密的氧化物层4，保证源极和漏极不被氧化。
优选地，在形成源漏金属层之1前还包括：
在蚀刻阻挡层5上形防扩散层(图中未示出)。
优选地，在形成源漏金属层之1前，还包括：
采用铜在基底7上形成数据线11。
优选地，在形成源漏金属层1之前，还包括：
在基底7之上形成栅极8；
在栅极8之上形成栅绝缘层9；
在栅绝缘层9之上形成有源层10；
在有源层10之上形成刻蚀阻挡层5。
以上结合附图详细说明了本发明的技术方案，考虑到相关技术中，采用铝金属制作驱动晶体管的源极和漏极，以及作为布线无法满足逐渐提高的分辨率要求，而采用铜金属又会引发诸多新问题。通过本发明的技术方案，可以采用铜形成源极和漏极，同时使得源极和漏极与钝化层具有较高的结合强度，并且可以避免源极和漏极被氧化，还可以避免源极和漏极中的铜原子扩散。
需要指出的是，在附图中，为了图示的清晰可能夸大了层和区域的尺寸。而且可以理解，当元件或层被称为在另一元件或层“上”时，它可以直接在其他元件上，或者可以存在中间的层。另外，可以理解，当元件或层被称为在另一元件或层“下”时，它可以直接在其他元件下，或者可以存在一个以上的中间的层或元件。另外，还可以理解，当层或元件被称为在两层或两个元件“之间”时，它可以为两层或两个元件之间惟一的层，或还可以存在一个以上的中间层或元件。通篇相似的参考标记指示相似的元件。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (14)
1.一种阵列基板，其特征在于，包括：
采用铜形成于蚀刻阻挡层上的源漏金属层；
采用铜合金形成于所述源漏金属层上的合金层，所述铜合金中的非铜金属比铜更易被氧化；
形成于所述合金层上的钝化层；
形成于所述合金层与所述钝化层之间氧化物层，氧化物层是合金层中的原子与钝化层中的原子结合形成的。
2.根据权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，所述氧化物层由所述合金层中的非铜金属与所述钝化层中的氧化性原子结合形成。
3.根据权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，还包括设置于所述蚀刻阻挡层和所述源漏金属层之间的防扩散层。
4.根据权利要求3所述的阵列基板，其特征在于，所述防扩散层的材料为钼铌合金。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的阵列基板，其特征在于，还包括：
采用铜形成于基底上的数据线。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的阵列基板，其特征在于，还包括：
形成于基底之上的栅极；
形成于所述栅极之上的栅绝缘层；
形成于所述栅绝缘层之上的有源层；
形成于所述有源层之上的所述蚀刻阻挡层。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的阵列基板，其特征在于，所述非铜金属与在所述合金中的原子百分比为5at％至12at％。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的阵列基板，其特征在于，所述铜合金为铜镁合金或铜铝合金。
9.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求1至8中任一项所述的阵列基板。
10.一种阵列基板制作方法，其特征在于，包括：
在蚀刻阻挡层上采用铜形成源漏金属层；
在所述源漏金属层上采用铜合金形成合金层，所述铜合金中的非铜金属比铜更易被氧化；
在所述合金层上形成钝化层；
进行退火处理，使所述合金层中的非铜金属与所述钝化层中的氧化性原子结合，以形成位于所述合金层与所述钝化层之间的氧化物层。
11.根据权利要求10所述的阵列基板制作方法，其特征在于，所述退火处理包括：在280℃的空气环境中退火处理一小时。
12.根据权利要求10所述的阵列基板制作方法，其特征在于，在形成所述源漏金属层之前还包括：
在所述蚀刻阻挡层上形成防扩散层。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的阵列基板制作方法，其特征在于，在形成所述源漏金属层之前，还包括：
采用铜在基底上形成数据线。
14.根据权利要求10至12中任一项所述的阵列基板制作方法，其特征在于，在形成所述源漏金属层之前，还包括：
在基底之上形成栅极；
在所述栅极之上形成栅绝缘层；
在所述栅绝缘层之上形成有源层；
在所述有源层之上形成所述刻蚀阻挡层。
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