CN1238755C - 形成液晶显示器件的金属线的方法 - Google Patents

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Abstract

形成液晶显示器件的金属线的方法。一种形成LCD器件的线的方法包括：在玻璃基板上依次淀积第一和第二金属层；在第二金属层上形成掩模图形；利用掩模图形在第一和第二金属层上使用混合酸溶液作蚀刻剂进行第一湿法蚀刻工艺；利用掩模图形进行第二湿法蚀刻工艺，其中相对于混合酸溶液，第二金属层具有比第一金属层更强的抗腐蚀性；第二湿法蚀刻工艺的蚀刻剂对第二金属层具有高蚀刻速率，而对第一金属层具有可忽略的低蚀刻速率。

Description

形成液晶显示器件的金属线的方法
技术领域
本发明涉及液晶显示(LCD)器件，更为特别地，涉及用于形成LCD器件的钼Mo/铝Al双层金属线的方法。
背景技术
总的来说，对各种显示器的需求一直稳定增长。因此，已开始致力于研究和开发各种平面显示器，如液晶显示器(LCD)、等离子显示板(PDP)、电致发光显示器(ELD)和真空荧光显示器(VFD)。目前各种类型的平面显示器已经投入使用。
在各种平面显示器中，液晶显示(LCD)器件已经被最广泛地使用，因为其具有优良的特性，例如薄、重量轻和低功耗。因此，LCD器件已经逐渐替代了阴极射线管(CRT)。除了可移动型LCD器件，如用于笔记本计算机的显示器外，LCD器件还向计算机监视器、电视机和信息显示装置发展。
尽管LCD技术在不同领域的应用中已经发展了各种技术，对提高LCD器件图像质量的研究在某些方面与LCD的其它特征和优点相比较还存在不足。将LCD器件发展为各种领域的通用显示器的关键取决于LCD器件是否可以在大尺寸屏幕上产生高质量图像(例如高分辨率和高亮度)而仍保持轻重量、薄和低功耗。
一般的LCD显示器件包括用于显示图像的LCD板，和用于向LCD板施加驱动信号的驱动部分。此外，LCD板包括彼此以预定距离接合的第一和第二基板，液晶层夹在第一和第二基板之间。在这种情况下，第一基板(TFT阵列基板)包括：以固定间隔设置在一个方向的多个选通线(gateline)；垂直于多个选通线以固定间隔设置的多个数据线；形成矩阵的多个像素电极，在矩阵中各个像素区由多个选通线和数据线的交叉来限定；和多个薄膜晶体管，薄膜晶体管由来自于选通线的信号切换，以将来自数据线的信号传送到各自的像素电极。另外，第二基板(滤色器阵列基板)包括用于阻止光到达第一基板中除像素区以外的部分的黑底层，用于显示各种色彩的R/G/B滤色器层，和用于显示图像的公共电极。
根据液晶的光学各向异性和极化性来驱动LCD器件。具体地说，液晶分子根据由于液晶分子具有细长形状而导致的方向特性来排列。在此方面，向液晶施加电场来控制液晶分子的排列方向。具体地说，如果液晶分子的排列方向由电场控制，根据液晶的光学各向异性，光沿着排列方向折射，由此显示图像。
在一般的LCD器件中，选通线或数据线并不形成为铝Al层的单层结构，而是通过在铝Al层上或下淀积钼Mo层或铬Cr层(或钼Mo)而成的双层或三层结构，以阻止由于耦合电容而在线和电极之间产生的线号延迟。尽管选通线或数据线由具有大电阻特性的铝Al形成，但铝Al对化学物质具有弱抗腐蚀性。因此，当由铝Al层形成选通线或数据线时，很难在蚀刻工艺期间控制蚀刻速率。此外，铝制的选通线和数据线很容易被氧化，由此引起线的断裂。因此，在铝Al层上淀积钼Mo层，因为钼Mo对化学物质具有较强的抗腐蚀性，由此阻止了铝Al层和化学物质之间的直接接触。如果选通线或数据线由铝Al层和钼Mo层的双层结构形成，则使用湿法蚀刻工艺对线进行构图。在这种情况下，铝Al具有比钼Mo高的蚀刻速率。因此，根据电化腐蚀现象，在铝Al层上的钼Mo层中产生突出(overhang)。
在下文中，下面将描述一种根据现有技术形成LCD器件的线的方法。
图1A是示出根据现有技术形成LCD器件的线的方法的剖面图。如图1A中所示，在玻璃基板11上依序淀积铝Al层12和钼Mo层。在这种情况下，形成具有10埃至3000埃厚的铝Al层，且形成具有10埃至2000埃厚的钼Mo层13。
图1B是示出根据现有技术形成LCD器件的线的方法的剖面图。如图1B中所示，在钼Mo层13的整个表面上淀积光致抗蚀剂层，且使用掩模在其上进行曝光和显影工艺，由此在钼Mo层13的预定部分上形成光致抗蚀剂图形14。
图1C是示出根据现有技术形成LCD器件的线的方法的剖面图。参考图1C，使用光致抗蚀剂图形14作掩模进行喷涂法的湿法蚀刻工艺，由此钼Mo层13a和铝Al层12a被选择性地除去以形成金属线图形。在湿法蚀刻工艺中，由含比率30％-70％的磷酸、2％-30％的硝酸和1％-20％的乙酸的混合酸溶液形成蚀刻剂。另外，可以向蚀刻剂添加少量添加剂。
在湿法蚀刻工艺之后，根据在钼Mo层13a和铝Al层12a之间由电化腐蚀现象引起的的电势差，在钼Mo层13a中产生突出。根据电化腐蚀现象，如果具有不同电化学特性的两种金属层被浸入导电的蚀刻剂中，且两金属层彼此电连接，则下层金属层充当阳极。因此，首先电离下层金属层。具体地说，两金属层对相同的蚀刻剂具有不同的蚀刻速率。因此，在湿法蚀刻工艺之后需要附加工艺来除去钼Mo层13a的突出。
图1D是示出根据现有技术形成LCD器件的线的方法的剖面图。如图1D中所示，对光致抗蚀剂图形14a使用灰化工艺来减小光致抗蚀剂图形14a的尺寸。另外，进行干法蚀刻工艺来除去钼Mo层13a的突出。干法蚀刻工艺使用氟蚀刻剂，如SF6，由此形成具有阶梯式剖面的铝Al层和钼Mo层12a和13a的线。在此例中，如图1D的部分A中所示，玻璃基板11由于在干法蚀刻工艺中使用的蚀刻剂而沿线12a和13a周围遭受蚀刻损伤。
图1E是示出根据现有技术形成LCD器件的线的方法的剖面图。参考图1E，通过除去光致抗蚀剂图形完成根据现有技术的铝Al/钼Mo 12a和13a的双线形成工艺。
图2是示出根据现有技术的LCD器件的线和基板的SEM图。
用于形成LCD器件的线的现有技术方法具有下述缺点。如上所述，使用氟蚀刻剂如SF6进行干法蚀刻工艺以除去钼Mo层的突出。然而，如图1D的部分A中所示，在各向异性干法蚀刻工艺期间玻璃基板在对应于具有600埃厚度的铝Al层周围的部分被蚀刻。具体地说，根据钼Mo层的突出的尺寸，玻璃基板受损程度不同。随着钼Mo层的突出的增加，玻璃基板严重受损。因此，如果具有双层线结构的LCD器件的玻璃基板严重受损，则最终导致LCD器件的再加工处理失败，或使得再加工处理复杂化。
发明内容
因此，本发明涉及一种形成LCD器件的线的方法，其基本上消除了由于现有技术的限制和缺陷带来的一个或多个问题。
本发明的目的是提供一种形成LCD器件的线的方法以防止在除去突出时对玻璃基板造成的损伤。
本发明的另一目的是提供一种形成LCD器件的双层金属线的方法，该方法实质上减少了一金属线相对于另一金属线的突出。
本发明的又一目的是提供一种形成具有锥体形剖面的LCD器件的双层金属线的方法。
在随后的说明书中将阐述本发明的另外的特征和优点，且部分地可以从说明书中显而易见，或可以通过对本发明的实施而掌握。通过书面的说明书和权利要求书及附图中特别指出的结构将实现和获得本发明的目的和其它优点。
为了获得这些目的和其它优点并根据本发明的的目的，如此处所实施和广义描述的，用于形成LCD器件的方法包括：依次在玻璃基板上淀积第一和第二金属层；在第二金属层上形成掩模图形；在第一和第二金属层上使用混合酸溶液作为蚀刻剂、利用掩模图形进行第一湿法蚀刻工艺；和使用掩模图形进行第二湿法蚀刻工艺，其中相对于所述混合酸溶液，第二金属层具有比第一金属层更强的抗腐蚀性；并且第二湿法蚀刻工艺的蚀刻剂对第二金属层具有高蚀刻速率，而对第一金属层具有可忽略的低蚀刻速率。
在另一方案中，形成LCD器件的线的方法包括：依次在玻璃基板上淀积第一和第二金属层；在第二金属层上形成掩模图形；使用混合酸溶液对第一和第二金属层进行第一湿法蚀刻工艺以利用掩模图形形成突出结构；并在利用掩模图形的第二湿法蚀刻工艺中除去第二金属层的突出部分，其中相对于所述混合酸溶液，第二金属层具有比第一金属层更强的抗腐蚀性；第二湿法蚀刻工艺的蚀刻剂对第二金属层具有高蚀刻速率，而对第一金属层具有可忽略的低蚀刻速率。
在又一方案中，形成LCD器件的线的方法包括：在玻璃基板上淀积第一金属层，在第一层金属层上淀积第二金属层，在第二金属层上形成掩模图形，根据掩模图形向第二金属层和下面的第一金属层的暴露部分施加第一蚀刻剂来进行第一湿法蚀刻工艺，由此形成第二金属层的突出部分，和通过向第一和第二金属层施加第二蚀刻剂进行第二湿法蚀刻工艺来除去第二金属层的突出部分，其中相对于第一蚀刻剂，第二金属层具有比第一金属层更强的抗腐蚀性；其中第二蚀刻剂对第二金属层具有高蚀刻速率，而对第一金属层具有可忽略的低蚀刻速率。
应该理解上述总体描述和下面的详细描述是示例性和解释性的，其目的为了对所要求的本发明进行进一步的解释。
附图说明
附图提供了对本发明的进一步理解，其并入该说明书并作为说明书的一部分。附图示出本发明的实施例并和说明书一起用来解释本发明的原理。在图中：
图1A是示出根据现有技术形成LCD器件的线的方法的剖面图。
图1B是示出根据现有技术形成LCD器件的线的方法的剖面图。
图1C是示出根据现有技术形成LCD器件的线的方法的剖面图。
图1D是示出根据现有技术形成LCD器件的线的方法的剖面图。
图1E是示出根据现有技术形成LCD器件的线的方法的剖面图。
图2是示出根据现有技术的LCD器件的线和基板的SEM图。
图3A是示出根据本发明形成LCD器件的线的方法的示例性剖面图。
图3B是示出根据本发明形成LCD器件的线的方法的示例性剖面图。
图3C是示出根据本发明形成LCD器件的线的方法的示例性剖面图。
图3D是示出根据本发明形成LCD器件的线的方法的示例性剖面图。
图3E是示出根据本发明形成LCD器件的线的方法的示例性剖面图。
图4是示出根据本发明的LCD器件的线和基板的的示例性SEM图。
具体实施方式
将参考附图中的例子对本发明的优选实施例进行详细说明。
图3A是示出根据本发明形成LCD器件的线的方法的示例性剖面图。如图3A中所示，依次在玻璃基板21上淀积铝(纯铝)Al层22或铝合金(AlNd)层22和钼Mo层23。在此例中，可以形成10埃至3000埃厚度的铝Al层22，且可以形成10埃至2000埃厚度的钼Mo层23。
图3B是示出根据本发明形成LCD器件的线的方法的示例性剖面图。如图3B中所示，可以在钼Mo层23的整个表面上淀积光致抗蚀剂层，并在其上利用掩模(未示出)进行曝光和显影工艺来形成线，由此在钼Mo层23的预定部分上形成光致抗蚀剂图形24。
图3C是示出根据本发明形成LCD器件的线的方法的示例性剖面图。参考图3C，利用光致抗蚀剂图形24作掩模选择性地除去钼Mo层23a和铝Al层22a。在此例中，可以进行湿法蚀刻工艺来除去钼Mo层23a和铝Al层22a。在湿法蚀刻工艺中，通过向去离子水(D.I.)添加30％至70％的磷酸、2％至30％的硝酸和1％-20％的乙酸来形成蚀刻剂。优选地，磷酸为63-66％，硝酸为5-6％，乙酸为13％。另外，可以向蚀刻剂添加少量的添加剂。在完成湿法蚀刻工艺后，根据由于电化腐蚀现象在钼Mo层23a和铝Al层22a之间导致的电势差，在钼Mo层23a的剖面中可能产生突出。
图3D是示出根据本发明形成LCD器件的线的方法的示例性剖面图。如图3D中所示，可以附加地进行第二湿法蚀刻工艺来除去由第一湿法蚀刻工艺产生的钼Mo层23b的突出。在第二湿法蚀刻工艺中，需要一种蚀刻剂，其对钼Mo层具有高蚀刻速率，而对铝Al层具有可忽略的低蚀刻速率。因此，可以阻止在钼Mo层和铝Al层之间产生的电化腐蚀现象。例如，可以在第二湿法蚀刻工艺中使用双氧水H2O2或氮化铵铈(cericammonium nitride)C.A.N.作为蚀刻剂。因此，通过向铝/钼双层线施加混合酸溶液来进行第一湿法蚀刻之后，通过向其施加H2O2或C.A.N.溶液来进行第二湿法蚀刻工艺以除去上层钼23b层的突出。在此例中，可以阻止对下层铝层22a的损伤。结果，可以将铝/钼双层线构图成标准的锥体形。
可以向D.I.水中分别以1-30％和1-50％的重量比率添加Ce(NH4)2(NO3)6和硝酸来形成C.A.N.溶液。在第二湿法蚀刻工艺中，可以以固定比率提供蚀刻剂。具体地说，通过向D.I.水中添加重量比率为10％的Ce(NH4)2(NO3)6和16％的硝酸来形成C.A.N.溶液最为有效。在此例中，可以与在第一湿法蚀刻工艺中使用的相同的处理室中依次添加这两种蚀刻剂来进行第二湿法蚀刻工艺。另选地，可以在与利用混合酸溶液的第一湿法蚀刻工艺中使用的处理室不同的处理室中进行第二湿法蚀刻工艺。
图3E是示出根据本发明形成LCD器件的线的方法的示例性剖面图。参考图3E，可以除去余留的光致抗蚀剂图形来形成具有阶梯差的铝Al层22a和钼Mo层23b的双层线。前述根据本发明形成LCD器件的钼和铝层的双层线的方法可以应用于形成选通线和数据线的方法。
图4是示出根据本发明的LCD器件的线和基板的示例性SEM图。参考图4，可以通过除去钼Mo层的突出将根据本发明的LCD器件的铝Al和钼Mo层的双层线形成标准锥体状，由此可以防止对应于双层线周围的玻璃基板被蚀刻。根据本发明的使用湿法蚀刻工艺的前述方法可以适用于在玻璃基板上形成选通线的方法，或用于形成垂直于选通线的数据线且在二者之间夹着绝缘层的方法。
如上所述，根据本发明形成LCD器件的线的方法具有下述优点。在用于形成LCD器件的线的现有技术方法中，进行干法蚀刻以除去钼Mo层的突出，由此玻璃基板可能沿着线的周围很大程度地被蚀刻。然而，在根据本发明的形成LCD器件的线的方法中，进行湿法蚀刻工艺代替干法蚀刻工艺以除去钼Mo层的突出，由此防止了玻璃基板沿线的周围被蚀刻。
可以通过改变蚀刻剂在相同的处理室内进行第一和第二湿法蚀刻工艺，由此在湿法蚀刻工艺中形成线。这样，在根据本发明形成LCD器件的线的方法中不需要昂贵的干法蚀刻设备。因此，可以低成本的制造LCD器件。
在根据本发明形成LCD器件的线的方法中，进行湿法蚀刻工艺来除去钼Mo层的突出，由此防止玻璃基板沿线的周围被蚀刻。这样，可以在不引起LCD退化的情况下顺利地进行再加工工艺。
对本领域技术人员来说，在形成液晶显示器件的金属线的方法中作各种改变和变化是显而易见的。因此，本发明将覆盖在附加的权利要求书及其等同物范围内提供的该发明的改变和变化。

Claims (24)

1.一种形成LCD器件的线的方法，包括：
在玻璃基板上依次淀积第一和第二金属层；
在第二金属层上形成掩模图形；
使用混合酸溶液作蚀刻剂，在第一和第二金属层上利用掩模图形进行第一湿法蚀刻工艺；和
使用掩模图形进行第二湿法蚀刻工艺，
其中，相对于所述混合酸溶液，第二金属层具有比第一金属层更强的抗腐蚀性，
并且，第二湿法蚀刻工艺的蚀刻剂对第二金属层具有高蚀刻速率，而对第一金属层具有可忽略的低蚀刻速率。
2.权利要求1的方法，其中第一金属层为铝Al层，而第二金属层为钼Mo层。
3.权利要求2的方法，其中通过分别以63-66％、5-6％和13％的重量比率向去离子水添加磷酸、硝酸和乙酸来形成混合酸溶液。
4.权利要求2的方法，其中第二湿法蚀刻工艺的蚀刻剂包括双氧水H2O2。
5.权利要求2的方法，其中第二湿法蚀刻工艺的蚀刻剂通过分别以1-30％和1-50％的重量比率向去离子水添加Ce(NH4)2(NO3)6和硝酸来形成。
6.权利要求2的方法，其中第二湿法蚀刻工艺的蚀刻剂通过分别以10％和16％的重量比率向去离子水添加Ce(NH4)2(NO3)6和硝酸来形成。
7.权利要求2的方法，其中掩模图形包括光致抗蚀剂图形。
8.一种形成LCD器件的线的方法，包括：
在玻璃基板上依次淀积第一和第二金属层；
在第二金属层上形成掩模图形；
使用混合酸溶液，利用掩模图形对第一和第二金属层进行第一湿法蚀刻工艺以形成突出结构；和
利用掩模图形在第二湿法蚀刻工艺中除去第二金属层的突出部分，
其中，相对于所述混合酸溶液，第二金属层具有比第一金属层更强的抗腐蚀性，
并且，第二湿法蚀刻工艺的蚀刻剂对第二金属层具有高蚀刻速率，而对第一金属层具有可忽略的低蚀刻速率。
9.权利要求8的方法，其中第一金属层为铝Al层，第二金属层为钼Mo层。
10.权利要求9的方法，其中通过分别以63-66％、5-6％和13％的重量比率向去离子水添加磷酸、硝酸和乙酸来形成混合酸溶液。
11.权利要求9的方法，其中第二湿法蚀刻工艺的蚀刻剂包括双氧水H2O2。
12.权利要求9的方法，其中第二湿法蚀刻工艺的蚀刻剂通过分别以1-30％和1-50％的重量比率向去离子水添加Ce(NH4)2(NO3)6和硝酸来形成。
13.权利要求9的方法，其中第二湿法蚀刻工艺的蚀刻剂通过分别以10％和16％的重量比率向去离子水添加Ce(NH4)2(NO3)6和硝酸来形成。
14.权利要求9的方法，其中掩模图形包括光致抗蚀剂图形。
15.一种形成LCD器件的线的方法，包括下述步骤：
在玻璃基板上淀积第一金属层；
在第一金属层上淀积第二金属层；
在第二金属层上形成掩模图形；
根据掩模图形向第二金属层和下面的第一金属层的暴露部分施加第一蚀刻剂来进行第一湿法蚀刻工艺，由此形成第二金属层的突出部分；和
通过向第一和第二金属层施加第二蚀刻剂来进行第二湿法蚀刻工艺，以除去第二金属层的突出部分，
其中相对于第一蚀刻剂，第二二金属层具有比第一金属层更强的抗腐蚀性，
其中第二蚀刻剂对第二金属层具有高蚀刻速率，而对第一金属层具有可忽略的低蚀刻速率。
16.权利要求15的方法，其中第二蚀刻剂对第二金属层的蚀刻速率比第二蚀刻剂对第一金属层的蚀刻速率高。
17.权利要求16的方法，其中第一金属层包括铝Al，第二金属层包括钼Mo。
18.权利要求17的方法，其中第二蚀刻剂包括双氧水H2O2。
19.权利要求17的方法，其中第二蚀刻剂通过分别以1-30％和1-50％的重量比率向去离子水添加Ce(NH4)2(NO3)6和硝酸来形成。
20.权利要求17的方法，其中第二蚀刻剂通过分别以10％和16％的重量比率向去离子水添加Ce(NH4)2(NO3)6和硝酸来形成。
21.权利要求15的方法，其中第一金属层包括铝Al，第二金属层包括钼Mo。
22.权利要求15的方法，其中第二蚀刻剂通过分别以1-30％和1-50％的重量比率向去离子水添加Ce(NH4)2(NO3)6和硝酸来形成。
23.权利要求15的方法，其中第二蚀刻剂通过分别以10％和16％的重量比率向去离子水添加Ce(NH4)2(NO3)6和硝酸来形成。
24.权利要求15的方法，其中第一蚀刻剂是通过分别以63-66％、5-6％和13％的重量比率向去离子水添加磷酸、硝酸和乙酸来形成的混合酸溶液。
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