TWI479574B - Ｔｆｔ陣列基板及其製造方法 - Google Patents
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Description
本發明係有關於一種TFT陣列基板製造方法，更特別有關於一種TFT陣列基板製造方法，可克服銅導線與玻璃基板之間附著性不佳的問題。
隨著高科技之發展，視訊產品，諸如數位化之視訊或影像裝置，係已經成為在一般日常生活中所常見的產品。該數位化之視訊或影像裝置中，其液晶顯示面板係為一重要元件，以顯示相關資訊。使用者係可由該液晶顯示面板讀取所需之資訊。
參考第1及2圖，一種習知液晶顯示面板10包含一TFT(THIN FILM TRANSISTOR)陣列基板20、一彩色濾光片基板40及一液晶層12。該液晶層12位於該TFT陣列基板20與彩色濾光片基板40之間。該TFT陣列基板20包含複數個閘極22(gate electrode)、一閘極絕緣層24、複數個通道元件25、複數個汲極(drain electrode)26、複數個源極(sourceelectrode)28、一護層30及複數個像素電極32，依序形成於一玻璃基板34上，其中每一閘極22、閘極絕緣層24、通道元件25、汲極26及源極28形成一薄膜電晶體21。該通道元件25包含第一及第二半導體層25a、25b，該第一半導體層25a係為主動層(active layer)，該第二半導體層25b係為含N型摻雜物質之歐姆接觸層(ohmic contact layer)。複數個閘極線52係配置於該玻璃基板34上。該閘極絕緣層24覆蓋該些閘極線52。複數個資料線54係配置該閘極絕緣層24上。相鄰之兩個閘極線52及兩個資料線54定義了一像素(pixel)56。該護層30覆蓋該些資料線54。複數個像素電極32係配置於該護層30上，並分別位於該些像素56內。該彩色濾光片基板40包含複數個黑色矩陣48、一彩色濾光片層42及一相應之透明電極層44，依序形成於另一玻璃基板46上。
目前液晶顯示面板所使用之導線材料係以鋁(Al)或鋁合金(Al alloy)為主，其原因在於其低阻值及可製造性。然而，隨著大尺寸液晶顯示面板愈來愈普及，更低阻值之導線材質開發已是當務之急，而銅(Cu)將可能成為導線材料之主流。
發展銅導線製程首先要克服的是銅導線與玻璃基板之間附著性不佳的問題。解決此問題之辦法為增加一黏層(adhesion layer)在該銅導線與玻璃基板之間，用以幫助該銅導線與玻璃基板之附著性。然而，該黏層之材質的阻值通常不低，如此將會增加該銅導線之阻值；或者，該黏層與銅在進行蝕刻製程時，不具有類似被蝕刻之特性，如此將增加製程成本。
另外，銅導線製程亦須克服銅導線與具有N型摻雜物質之半導體層間會有銅原子與矽原子的互相擴散問題。
因此，便有需要提供一種TFT陣列基板製造方法，能夠解決前述的問題。
本發明提供一種TFT陣列基板，包含一基板、至少一閘極線及一閘極、一閘極絕緣層、至少一通道元件、至少一源極、一汲極及一資料線。該閘極線及閘極配置於該基板上，其中該閘極線及閘極皆包含第一及第二導體層，該第一導體層形成於該基板上，該第一導體層係含鉬氮化合物，該第二導體層形成於該第一導體層上，且該第二導體層係含有銅元素。該閘極絕緣層配置於該閘極線、閘極及基板上。該通道元件配置於該閘極絕緣層上，其中該通道元件包含第一及第二半導體層，該第一半導體層形成於該閘極絕緣層上，該第二半導體層形成於該第一半導體層上，且該第二半導體層係含N型摻雜物質。該源極及汲極配置於該通道元件上，且該資料線配置於該閘極絕緣層上。
本發明由銅金屬層及鉬氮化合物層所組成之閘極線及閘極可克服銅導線與玻璃基板之間附著性不佳的問題。該鉬氮化合物層可作為一黏層(adhesion layer)在該銅金屬層與玻璃基板之間，用以幫助該銅金屬層與玻璃基板之附著性。再者，根據本發明之閘極線及閘極，其鉬氮化合物層之材質與銅金屬層皆具有低阻值，如此將不會增加該銅導線之阻值；且該鉬氮化合物與銅金屬層在進行蝕刻製程時皆具有類似被蝕刻之特性，如此將減少製程成本。另外，本發明在該閘極線及閘極之銅金屬層形成後，可提供去氧化劑去除氧化銅，如此以避免增加該閘極線及閘極之阻值。
為了讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯，下文將配合所附圖示，作詳細說明如下。
參考第3圖，其顯示本發明之一實施例之TFT(THIN FILM TRANSISTOR)陣列基板120。該TFT陣列基板120包含一基板(諸如玻璃基板134)。至少一閘極線(可參見第1圖之標號52)及一閘極122配置於該玻璃基板134上。該閘極線及閘極122皆包含第一導體層122a及第二導體層122b，該第一導體層122a形成於該玻璃基板134上，該第一導體層122a係含鉬氮化合物(諸如氮化鉬)。該第二導體層122b形成於該第一導體層122a上，且該第二導體層122b係含有銅元素。該第二導體層係可為銅金屬層或銅合金層。該銅合金層係含有銅元素大於95%，且含有少量金屬元素係選自鈦(Ti)、鉭(Ta)、鉻(Cr)、鎳(Ni)、釹(Nd)、銦(In)及鋁(Al)所構成之群組中至少一者。一閘極絕緣層124配置於該玻璃基板134上，並覆蓋該該閘極線及閘極122。該閘極線及閘極122之該第二導體層122b及第一導體層122a分別接觸於該閘極絕緣層124及玻璃基板134。一通道元件125配置於該閘極絕緣層124上。該通道元件125包含第一及第二半導體層125a、125b，該第一半導體層125a形成於該閘極絕緣層124上，該第一半導體層125a係可為主動層(active layer)，該第二半導體層125b形成於該第一半導體層125a上，且該第二半導體層125b係可為含N型摻雜物質之歐姆接觸層(ohmic contact layer)。至少一汲極126及一源極128配置於該通道元件125上，且至少一資料線154配置於該閘極絕緣層124上。該汲極126、源極128及資料線154皆包含第三導體層126a、128a、154a及第四導體層126b、128b、154b，該第三導體層126a、128a、154a形成於該通道元件125及閘極絕緣層124上，該第三導體層126a、128a、154a係含鉬氮化合物(諸如氮化鉬)，該第四導體層126b、128b、154b形成於該第三導體層126a、128a、154a上，且該第四導體層126b、128b、154b係含有銅元素。該第四導體層係可為銅金屬層或銅合金層。該銅合金層係含有銅元素大於95%，且含有少量金屬元素係選自鈦(Ti)、鉭(Ta)、鉻(Cr)、鎳(Ni)、釹(Nd)、銦(In)及鋁(Al)所構成之群組中至少一者。一護層130配置於該汲極126、源極128、資料線154及該閘極絕緣層124上。該汲極126及源極128之該第四導體層126b、128b及第三導體層126a、128a分別接觸於該護層130及通道元件125，且該資料線154之該第四導體層154b及第三導體層154a分別接觸於該護層130及閘極絕緣層124。一像素電極132配置於該護層130上，並電性連接於該汲極126。
參考第4至8圖，其顯示本發明之一實施例之TFT陣列基板製造方法。參考第4圖，提供一基板(諸如玻璃基板134)134。將至少一閘極線(可參見第1圖之標號52)及一閘極122形成於該玻璃基板134上，其中該閘極線及閘極122之形成包含下列步驟：藉由一第一濺鍍製程，將一第一導體層122a形成於該玻璃基板134上，其中該第一導體層122a係含鉬氮化合物；藉由一第二濺鍍製程，將一第二導體層122b形成於該第一導體層122a上，其中該第二導體層122b係含有銅元素；以及將該第一及第二導體層122a、122b圖案化成該閘極線及閘極122。在該第二導體層(諸如銅金屬層)122b形成後，通常在該銅金屬表面會產生氧化。若提供一去氧化劑去除氧化銅，則可避免增加該該閘極線及閘極122之阻值。
參考第5圖，將一閘極絕緣層124形成於該閘極線及閘極122及玻璃基板134上。參考第6圖，將一第一半導體層125a形成於該閘極絕緣層124上；將一第二半導體層125b形成於該第一半導體層125a上，其中該第二半導體層125b係含N型摻雜物質，以及將第一及第二半導體層125a、125b圖案化成至少一通道元件125。
參考第7圖，將至少一汲極126及一源極128形成於該通道元件125上，且同時將至少一資料線154形成於該閘極絕緣層124上。該汲極126、源極128及資料線154之形成包含下列步驟：藉由一第三濺鍍製程，將一第三導體層126a、128a、154a形成於該通道元件125及閘極絕緣層124上，其中該第三導體層126a、128a、154a係含鉬氮化合物；藉由一第四濺鍍製程，將一第四導體層126b、128b、154b形成於該第三導體層126a、128a、154a上，其中該第四導體層126b、128b、154b係含有銅元素；以及將該第三導體層126a、128a、154a及第四導體層126b、128b、154b圖案化成該汲極126、源極128及資料線154。在該第四導體層(諸如銅金屬層)126b、128b、154b形成後，通常在該銅金屬表面會產生氧化。若提供一去氧化劑去除氧化銅，則亦可避免增加該汲極126、源極128及資料線154之阻值。
參考第8圖，將一護層130形成於該汲極126、源極128、資料線154及閘極絕緣層124上。然後，將一貫穿孔131形成於護層130上。最後，將一像素電極132形成於該護層130上，並電性連接於該汲極126，如此以形成本發明之TFT陣列基板120，如第3圖所示。
本發明由銅金屬層及鉬氮化合物層所組成之閘極線及閘極可克服銅導線與玻璃基板之間附著性不佳的問題。該鉬氮化合物層可作為一黏層(adhesion layer)在該銅金屬層與玻璃基板之間，用以幫助該銅金屬層與玻璃基板之附著性。再者，根據本發明之閘極線及閘極，其鉬氮化合物層之材質與銅金屬層皆具有低阻值，如此將不會增加該銅導線之阻值；且該鉬氮化合物與銅金屬層在進行蝕刻製程時皆具有類似被蝕刻之特性，如此將減少製程成本。另外，本發明在該閘極線及閘極之銅金屬層形成後，可提供去氧化劑去除氧化銅，如此以避免增加該閘極線及閘極之阻值。本發明由銅金屬層及鉬氮化合物層所組成之汲極、源極及資料線可克服銅導線與具有N型摻雜物質之半導體層間會有銅原子與矽原子的互相擴散問題。該鉬氮化合物層可作為一黏層(adhesion layer)在該銅金屬層與具有N型摻雜物質之半導體層間，用以阻止銅原子與矽原子的互相擴散。再者，根據本發明之汲極、源極及資料線，其鉬氮化合物層之材質與銅金屬層皆具有低阻值，如此將不會增加該銅導線之阻值；且該鉬氮化合物與銅金屬層在進行蝕刻製程時皆具有類似被蝕刻之特性，如此將減少製程成本。另外，本發明在汲極、源極及資料線之銅金屬層形成後，可提供去氧化劑去除氧化銅，如此以避免增加該汲極、源極及資料線之阻值。
雖然本發明已以前述實施例揭示，然其並非用以限定本發明，任何本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與修改。因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
10．．．液晶顯示面板
12．．．液晶層
20．．．TFT陣列基板
21．．．薄膜電晶體
22．．．閘極
24．．．閘極絕緣層
25．．．通道元件
25a．．．半導體層
25a．．．半導體層
26．．．汲極
28．．．源極
30．．．護層
32．．．像素電極
34．．．基板
40．．．彩色濾光片基板
42．．．彩色濾光片層
44．．．透明電極層
46．．．基板
48．．．黑色矩陣
52．．．閘極線
54．．．資料線
56．．．像素
120．．．TFT陣列基板
121．．．薄膜電晶體
122．．．閘極
122a．．．導體層
122b．．．導體層
124．．．閘極絕緣層
125．．．通道元件
125a．．．半導體層
125b．．．半導體層
126．．．汲極
126a．．．導體層
126b．．．導體層
128．．．源極
128a．．．導體層
128b．．．導體層
130．．．護層
132．．．像素電極
131．．．貫穿孔
134．．．基板
154．．．資料線
154a．．．導體層
154b．．．導體層
第1圖為先前技術之液晶顯示面板之部分立體分解示意圖。
第2圖為先前技術之TFT陣列基板之部分剖面示意圖。
第3圖為本發明之一實施例之TFT陣列基板之部分剖面示意圖。
第4至8圖為本發明之一實施例之TFT陣列基板製造方法之部分剖面示意圖。
120．．．TFT陣列基板
121．．．薄膜電晶體
122．．．閘極
122a．．．導體層
122b．．．導體層
124．．．閘極絕緣層
125．．．通道元件
125a．．．半導體層
125b．．．半導體層
126．．．汲極
126a．．．導體層
126b．．．導體層
128．．．源極
128a．．．導體層
128b．．．導體層
130．．．護層
132．．．像素電極
134．．．基板
154．．．資料線
154a．．．導體層
154b．．．導體層
Claims (36)
- 一種TFT陣列基板製造方法，包含下列步驟：提供一基板；將至少一閘極線及一閘極形成於該基板上，其中該閘極線及閘極之形成包含下列步驟：將一第一導體層形成於該基板上，其中該第一導體層係含鉬氮化合物；將一第二導體層形成於該第一導體層上，其中該第二導體層係含有銅元素；以及將該第一及第二導體層圖案化成該閘極線及閘極；將一閘極絕緣層形成於該閘極線及閘極及該基板上；將一第一半導體層形成於該閘極絕緣層上；將一第二半導體層形成於該第一半導體層上，其中該第二半導體層係含N型摻雜物質；將第一及第二半導體層圖案化成至少一通道元件；以及將至少一源極及一汲極形成於該通道元件上，且同時將至少一資料線形成於該閘極絕緣層上。
- 依申請專利範圍第1項之陣列基板製造方法，其中該第二導體層係為一銅金屬層。
- 依申請專利範圍第1項之陣列基板製造方法，其中該第二導體層係為一銅合金層。
- 依申請專利範圍第3項之陣列基板製造方法，其中該銅合金層係含有銅元素大於95%，且含有少量金屬元素係選自鈦(Ti)、鉭(Ta)、鉻(Cr)、鎳(Ni)、釹(Nd)、銦(In)及鋁(Al)所構成之群組中至少一者。
- 依申請專利範圍第1項之陣列基板製造方法，其中該基板為一玻璃基板。
- 依申請專利範圍第1項之陣列基板製造方法，其中該鉬氮化合物為氮化鉬。
- 依申請專利範圍第1項之陣列基板製造方法，其中該第一導體層藉由一第一濺鍍製程而形成於該基板上，且該第二導體層藉由一第二濺鍍製程而形成於該第一導體層上。
- 依申請專利範圍第1項之陣列基板製造方法，其中在該第二導體層之形成步驟後，該陣列基板製造方法另包含下列步驟：提供一去氧化劑，用以去除氧化銅。
- 依申請專利範圍第1項之陣列基板製造方法，其中該源極、汲極及資料線之形成包含下列步驟：：將一第三導體層形成於該通道元件之第二半導體層及閘極絕緣層上，其中該第三導體層係含鉬氮化合物；將一第四導體層形成於該第三導體層上，其中該第四導體層係含有銅元素；以及將該第三及第四導體層圖案化成該源極、汲極及資料線。
- 依申請專利範圍第9項之陣列基板製造方法，其中該第三導體層藉由一第三濺鍍製程而形成於該通道元件之第二半導體層及閘極絕緣層上，且該第四導體層藉由一第四濺鍍製程而形成於該第三導體層上。
- 依申請專利範圍第10項之陣列基板製造方法，其中在該第四導體層之形成步驟後，該陣列基板製造方法另包含下列步驟：提供一去氧化劑，用以去除氧化銅。
- 依申請專利範圍第1項之陣列基板製造方法，另包含下列步驟：將一護層形成於該源極、汲極、資料線及閘極絕緣層；以及將一像素電極形成於該護層上，並電性連接於該汲極。
- 一種TFT陣列基板，包含：一基板；至少一閘極線及一閘極，配置於該基板上，其中該閘極線及閘極皆包含第一及第二導體層，該第一導體層形成於該基板上，該第一導體層係含鉬氮化合物，該第二導體層形成於該第一導體層上，且該第二導體層係含有銅元素；一閘極絕緣層，配置於該閘極線、閘極及基板上；至少一通道元件，配置於該閘極絕緣層上，其中該通道元件包含第一及第二半導體層，該第一半導體層形成於該閘極絕緣層上，該第二半導體層形成於該第一半導體層上，且該第二半導體層係含N型摻雜物質；以及至少一源極及一汲極，配置於該通道元件上，且至少一資料線，配置於該閘極絕緣層上。
- 依申請專利範圍第13項之陣列基板，其中該第二導體層係為一銅金屬層。
- 依申請專利範圍第13項之陣列基板，其中該第二導體層係為一銅合金層。
- 依申請專利範圍第15項之陣列基板，其中該銅合金層係含有銅元素大於95%，且含有少量金屬元素係選自鈦(Ti)、鉭(Ta)、鉻(Cr)、鎳(Ni)、釹(Nd)、銦(In)及鋁(Al)所構成之群組中至少一者。
- 依申請專利範圍第13項之陣列基板，其中該基板為一玻璃基板。
- 依申請專利範圍第13項之陣列基板，其中該鉬氮化合物為氮化鉬。
- 依申請專利範圍第13項之陣列基板，其中該源極、汲極及資料線皆包含第三及第四導體層，該第三導體層形成於該通道元件之第二半導體層及閘極絕緣層上，該第三導體層係含鉬氮化合物，該第四導體層形成於該第三導體層上，且該第四導體層係含有銅元素。
- 依申請專利範圍第13項之陣列基板，另包含：一護層，配置於該源極、汲極、資料線及閘極絕緣層上；以及一像素電極，配置於該護層上，並電性連接於該汲極。
- 一種TFT陣列基板製造方法，包含下列步驟：提供一基板；將至少一閘極線及一閘極形成於該基板上；將一閘極絕緣層形成於該閘極線及閘極及該基板上；將一第一半導體層形成於該閘極絕緣層上；將一第二半導體層形成於該第一半導體層上，其中該第二半導體層係含N型摻雜物質；將第一及第二半導體層圖案化成至少一通道元件；以及將至少一源極及一汲極形成於該通道元件上，且同時將至少一資料線形成於該閘極絕緣層上，其中該源極、汲極及資料線之形成包含下列步驟：將一第三導體層形成於該通道元件之第二半導體層及閘極絕緣層上，其中該第三導體層係含鉬氮化合物；將一第四導體層形成於該第三導體層上，其中該第四導體層係含有銅元素；以及將該第三及第四導體層圖案化成該源極、汲極及資料線。
- 依申請專利範圍第21項之陣列基板製造方法，其中該第四導體層係為一銅金屬層。
- 依申請專利範圍第21項之陣列基板製造方法，其中該第四導體層係為一銅合金層。
- 依申請專利範圍第23項之陣列基板製造方法，其中該銅合金層係含有銅元素大於95%，且含有少量金屬元素係選自鈦(Ti)、鉭(Ta)、鉻(Cr)、鎳(Ni)、釹(Nd)、銦(In)及鋁(Al)所構成之群組中至少一者。
- 依申請專利範圍第21項之陣列基板製造方法，其中該基板為一玻璃基板。
- 依申請專利範圍第21項之陣列基板製造方法，其中該鉬氮化合物為氮化鉬。
- 依申請專利範圍第21項之陣列基板製造方法，其中該第三導體層藉由一第三濺鍍製程而形成於該通道元件之第二半導體層及閘極絕緣層上，且該第四導體層藉由一第四濺鍍製程而形成於該第三導體層上。
- 依申請專利範圍第21項之陣列基板製造方法，其中在該第四導體層之形成步驟後，該陣列基板製造方法另包含下列步驟：提供一去氧化劑，用以去除氧化銅。
- 依申請專利範圍第21項之陣列基板製造方法，另包含下列步驟：將一護層形成於該源極、汲極、資料線及閘極絕緣層；以及將一像素電極形成於該護層上，並電性連接於該汲極。
- 一種TFT陣列基板，包含：一基板；至少一閘極線及一閘極，配置於該基板上，其中該閘極線及閘極皆包含第一及第二導體層，該第一導體層形成於該基板上，該第一導體層係含鉬氮化合物，該第二導體層形成於該第一導體層上，且該第二導體層係含有銅元素；一閘極絕緣層，配置於該閘極線、閘極及基板上；至少一通道元件，配置於該閘極絕緣層上，其中該通道元件包含第一及第二半導體層，該第一半導體層形成於該閘極絕緣層上，該第二半導體層形成於該第一半導體層上，且該第二半導體層係含N型摻雜物質；以及至少一源極及一汲極，配置於該通道元件上，且至少一資料線，配置於該閘極絕緣層上，其中該該源極、汲極及資料線皆包含第三及第四導體層，該第三導體層形成於該該通道元件之第二半導體層及閘極絕緣層上，該第三導體層係含鉬氮化合物，該第四導體層形成於該第三導體層上，且該第四導體層係含有銅元素。
- 依申請專利範圍第30項之陣列基板，其中該第四導體層係為一銅金屬層。
- 依申請專利範圍第30項之陣列基板，其中該第四導體層係為一銅合金層。
- 依申請專利範圍第32項之陣列基板，其中該銅合金層係含有銅元素大於95%，且含有少量金屬元素係選自鈦(Ti)、鉭(Ta)、鉻(Cr)、鎳(Ni)、釹(Nd)、銦(In)及鋁(Al)所構成之群組中至少一者。
- 依申請專利範圍第30項之陣列基板，其中該基板為一玻璃基板。
- 依申請專利範圍第30項之陣列基板，其中該鉬氮化合物為氮化鉬。
- 依申請專利範圍第30項之陣列基板，另包含：一護層，配置於該源極、汲極、資料線及閘極絕緣層上；以及一像素電極，配置於該護層上，並電性連接於該汲極。
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