信号线、有该信号线的薄膜晶体管阵列面板及其制造方法

专利名称：信号线、有该信号线的薄膜晶体管阵列面板及其制造方法
技术领域：
本发明涉及信号线、用于液晶显示器(LCD)或者有机发光显示器(OLED)的薄膜晶体管(TFT)阵列面板、及其制造方法。
背景技术：
液晶显示器(LCD)是广泛使用的平板显示器类型。LCD包括置于设置有场生成电极的两个面板之间的液晶(LC)层。LCD通过施加适当的电压到场生成电极从而在LC层中产生电场来显示图像。所施加的电压决定LC层中LC分子的取向从而调节入射光的偏振(polarization)。
LCD市场被包括两个面板的显示器所主导，所述两个面板中的每个设置有场生成电极。两个面板之一具有矩阵形式的多个象素电极，另一个具有覆盖该面板的整个表面的公共电极。
LCD通过施加象素电压到每个象素电极来显示图像。为此，具有三个端子从而开关施加到象素电极的电压的薄膜晶体管(TFT)被连接到象素电极。传输用于控制薄膜晶体管的信号的栅极线和传输施加到象素电极的象素电压的数据线形成在薄膜晶体管阵列面板上。
TFT是开关元件，用于响应于来自栅极线的扫描信号将来自数据线的图像数据信号传输到适当的象素电极。
在有源矩阵有机发光显示器中，TFT可用作用于控制各个发光元件的开关元件。
近来，铬(Cr)是用于TFT阵列面板的栅极线和数据线的主要材料。然而，由于其相对高的电阻率，所以对于具有较长栅极线和数据线的较大显示器而言铬不是理想的。
由于其低电阻率，铜(Cu)是公知的可用来替代Cr的材料。然而，对于玻璃基板而言Cu一般具有差的粘附性，且相对扩散到其它层中。因此，Cu可能不是用于显示器栅极线和数据线的理想材料。

发明内容
这里描述的系统和技术可以提供具有低电阻率和良好可靠性的信号线、以及包括该信号线的薄膜晶体管阵列面板。
大体上，在一方面中，本公开提供一种包含铜(Cu)合金的信号线，所述铜合金包括Cu和从钼(Mo)、钨(W)、以及铬(Cr)中选择的至少一种。
大体上，在另一方面中，本公开提供一种薄膜晶体管阵列面板，其包括绝缘基板；形成在该绝缘基板上的栅极线；与该栅极线交叉的数据线；连接到该栅极线和该数据线的薄膜晶体管；以及连接到该薄膜晶体管的象素电极，其中该栅极线和该数据线中的至少一种包括Cu合金，所述Cu合金包括Cu和从钼(Mo)、钨(W)、以及铬(Cr)中选择的至少一种。
大体上，在另一方面中，本公开提供一种薄膜晶体管阵列面板，其包括绝缘基板；形成在该绝缘基板上的栅极线；形成在该栅极线上的栅极绝缘层；形成在该栅极绝缘层上的半导体层；形成在该栅极绝缘层和该半导体层上的欧姆接触；具有源极电极的数据线，该源极电极形成在该欧姆接触之一上且具有比其下的欧姆接触窄的宽度；以其间一间隙对着该源极电极且具有比其下的欧姆接触窄的宽度的漏极电极；以及连接至该漏极电极的象素电极，其中该栅极线和该数据线中的至少一种包括Cu合金，所述Cu合金包括Cu以及选自钼(Mo)、钨(W)和铬(Cr)中的至少一种。
大体上，在另一方面中，本公开提供一种薄膜晶体管阵列面板的制造方法，包括在绝缘基板上形成具有栅极电极的栅极线；在该栅极线上沉积栅极绝缘层、半导体层、以及欧姆接触层；构图该欧姆接触层和该半导体层从而形成欧姆接触图案和半导体图案；沉积包括Cu以及选自钼(Mo)、钨(W)和铬(Cr)中的至少一种的Cu合金层；在该Cu合金层上形成光致抗蚀剂图案；利用该光致抗蚀剂图案通过蚀刻该Cu合金层形成漏极电极和具有源极电极的数据线；利用该光致抗蚀剂图案蚀刻该欧姆接触图案；以及形成连接至该漏极电极的象素电极


通过参照附图详细描述其实施例，本发明的上述和其它特征和优点将变得更加明显，附图中
图1是根据本发明一实施例的用于LCD的TFT阵列面板的布置图；图2是图1所示的TFT阵列面板沿线II-II′截取的剖视图；图3A、4A、5A和7A是顺序示出制造根据图1和2的实施例的用于LCD的TFT阵列面板的方法的中间步骤的布置图；图3B是图3A所示的TFT阵列面板沿线IIIB-IIIB′截取的剖视图；图4B是在图3B所示的步骤之后的步骤中图4A所示的TFT阵列面板沿线IVB-IVB′截取的剖视图；图5B是在图4B所示的步骤之后的步骤中图5A所示的TFT阵列面板沿线VB-VB′截取的剖视图；图6是在图5B所示的步骤之后的步骤中TFT阵列面板的剖视图；图7B是在图6所示的步骤之后的步骤中图7A所示的TFT阵列面板沿线VIIB-VIIB′截取的剖视图；图8是根据本发明另一实施例的用于OLED的TFT阵列面板的布置图；图9A和9B是图8所示的TFT阵列面板分别沿线IXA-IXA′和线IXB-IXB′截取的剖视图；图10至24B是图8至9B所示的TFT阵列面板在根据本发明一实施例的制造方法的中间步骤中的布置图或剖视图。
具体实施例方式
现在将参照附图更充分地描述本发明的示例性实施例，附图中示出本发明地优选实施例。但是，本发明可以以不同的形式实现且不应被理解为局限于这里提出的实施例。相反，提供这些实施例使得本公开彻底和完整，且将向本领域技术人员充分描述本发明。
附图中，为了清晰起见而放大了层的厚度、膜、以及区域。相似的附图标记始终表示相似的元件。将理解，当诸如层、膜、区域、或者基板的元件被称为在另一元件“上”时，它可以直接在另一元件上或者还可以存在中间元件。
下面，将参照附图详细描述用于LCD和OLED显示器的TFT阵列面板的实施例及其制造方法。
首先，将参照图1和2详细描述根据本发明一实施例的用于LCD的TFT阵列面板。
图1是根据本发明一实施例的用于LCD的TFT阵列面板100的布置图。图2是图1所示的TFT阵列面板100沿线II-II′截取的剖视图。
用于传输栅极信号的多条栅极线121形成在绝缘基板110上。栅极线121主要形成在水平方向上，其局部部分变成多个栅极电极124。另外，其不同的局部部分在向下方向上延伸为多个扩展部(expansion)127。栅极线121的端部129具有扩展的宽度用于连接至外部器件例如驱动电路。
栅极线121包括Cu合金，其含有作为主要元素的Cu以及选自钼(Mo)、钨(W)和铬(Cr)中的一种。
因为Cu是低电阻率材料，所以当Cu用作信号线的材料时，减少了与高电阻有关的问题例如信号延迟。然而，由于Cu较差地粘附到玻璃基板，所以Cu信号线会容易地翘起(lift)或剥落。此外，Cu容易被氧化(其增大信号线电阻)和扩散到其它层。
这里的系统和技术提供由铜(Cu)合金制成的信号线，所述铜合金包括Cu和选自钼(Mo)、钨(W)、铬(Cr)中的至少一种。所得信号线具有低电阻，增强的基板粘附性、以及减小的到下面和/或上面的层的扩散。
为了利用Cu合金获得上述特性，Cu合金的少量组分，即金属例如Mo、W、以及Cr，优选在Cu合金中占有0.1至3wt％。如果少量组分的量降到下边界0.1wt％以下，则所得合金的粘附性和扩散属性会不满足要求。如果少量组分的量在高水平3wt％以上，则电阻会比所期望的高。
Cu合金还可包括选自铝(Al)、金(Au)、镍(Ni)、钴(Co)、硅(Si)、钛(Ti)、以及钽(Ta)中的至少一种金属。此处，优选地在Cu合金中含有0.1至3.0wt％的所述额外金属。
栅极线121的侧面相对于基板110的表面倾斜，其倾斜角在约30度至约80度的范围。
优选包括硅氮化物(SiNx)的栅极绝缘层140形成在栅极线121上。
优选含有氢化非晶硅(缩写为“a-Si”)的多个半导体条(stripe)151形成在栅极绝缘层140上。每个半导体条151基本在纵向方向上(即图2中进入页面和图1中垂直方向)延伸。每个半导体条151具有朝向栅极电极124伸出的多个突出部(projection)154。每个半导体条151的宽度在栅极线121附近变大，使得半导体条151覆盖大面积的栅极线121。
优选含有硅化物或重掺杂以n型杂质的n+氢化a-Si的多个欧姆接触条161和岛(island)165形成在半导体条151上。每个欧姆接触条161具有多个突出部163，突出部163和欧姆接触岛165成对位于半导体条151的突出部154上。
半导体条151以及欧姆接触161和165的边缘表面是倾斜的，且半导体条151以及欧姆接触161和165的边缘表面的倾斜角优选在从约30度至约80度的范围。
多条数据线171、多个漏极电极175、以及多个存储电容器导体177形成在欧姆接触161和165以及栅极绝缘层140上。
用于传输数据电压的数据线171基本在纵向方向上延伸且交叉栅极线121从而定义以矩阵布置的象素区域。每条数据线171具有朝向漏极电极175突出的多个分支(branch)。该分支形成多个源极电极173，且具有端部179，端部179具有扩大的宽度。每对源极电极173和漏极电极175在栅极电极124处彼此分隔开，且彼此相对。
数据线171、漏极电极175、以及存储电容器导体177由Cu合金制成，所述Cu合金含有作为主要元素的Cu以及选自钼(Mo)、钨(W)和铬(Cr)中的至少一种。
由于Cu具有低电阻率，所以当Cu用作信号线的材料时，减少了由高电阻引起的问题(例如信号延迟)。然而，Cu容易氧化(其增大了信号线电阻)且容易扩散到其它层。例如，当数据线171由Cu形成时，Cu会扩散到下面的半导体条151或者上面的层。
为了减少氧化和扩散，本公开提供由铜(Cu)合金制成的信号线，该铜合金含有Cu以及选自钼(Mo)、钨(W)和铬(Cr)中的至少一种。
含有Cu合金的信号线与含纯Cu的那些相比具有较低电阻、提高的粘附属性、以及显著减小的到下面和/或上面的层的扩散。
为了获得上述益处，Cu合金的少量组分(即金属例如Mo、W、以及Cr)优选在Cu合金中占有0.1至3wt％。小于较低水平0.1wt％的重量百分比不能提供期望的粘附性以及扩散的减小。大于较高水平3wt％的重量百分比会导致信号线具有比期望的电阻大的电阻。
Cu合金还可包括选自铝(Al)、金(Au)、镍(Ni)、钴(Co)、硅(Si)、钛(Ti)、以及钽(Ta)中的至少一种金属。此处，优选地在Cu合金中含有0.1至3.0wt％的所述额外金属。
数据线171、漏极电极175、以及存储电容器导体177具有倾斜的边缘表面，该边缘表面的倾斜角在约30度至约80度的范围。
栅极电极124、源极电极173、以及漏极电极175与半导体条151的突出部154一起形成TFT，其具有设置在源极电极173与漏极电极175之间形成在突出部154中的沟道。存储电容器导体177与栅极线121的扩展部127交迭。
欧姆接触161和165置于半导体条151与数据线171之间以及漏极电极175与半导体条151的突出部154之间，以减小其间的接触电阻。欧姆接触161和165在源极电极173和漏极电极175的下面位置处具有比源极电极173和漏极电极175大的宽度。因此，如图2所示，欧姆接触161和165在沟道区域上具有不在源极电极173和漏极电极175下面的暴露部分。
半导体条151部分地暴露在源极电极173与漏极电极175之间的位置处以及未覆盖以数据线171和漏极电极175的其它位置处。半导体条151的大部分比数据线171窄，但是半导体条151的宽度在半导体条151与栅极线121彼此相遇的位置附近变宽从而防止数据线171断开。
钝化层180设置在数据线171、漏极电极175、存储电容器导体177、以及半导体条151的暴露部分上。在一些实施例中，钝化层180包括基本平坦的光敏有机材料，而在一些实施例中，钝化层180包括具有低介电常数的绝缘材料例如a-Si:C:O、a-Si:O:F等。在一些实施例中，钝化层180通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)形成。为了防止钝化层180的有机材料与暴露在数据线171和漏极电极175之间的半导体条151接触，可构建钝化层180使得绝缘层(例如含有SiNx或者SiO2)形成在该有机材料层之下。
在钝化层180中，形成多个接触孔181、185、187和182从而分别暴露栅极线121的端部129、漏极电极175、存储电容器导体177、以及数据线171的端部179。
可含有IZO或者ITO的多个象素电极190以及多个接触辅助件81和82形成在钝化层180上。
因为象素电极190分别通过接触孔185和187与漏极电极175和存储电容器导体177接触，所以象素电极190接收来自漏极电极175的数据电压且将其传输到存储电容器导体177。
当数据电压施加到象素电极190时，电场产生在象素电极190与相对的面板(未示出)的施加有公共电压的公共电极(未示出)之间。结果，液晶层中的液晶分子被重排(rearrange)。
另外，如上所述，象素电极190和公共电极形成电容器从而在TFT被关断之后存储且保持所接收的电压。此电容器将被称为“液晶电容器”。为了增强电压存储能力，可提供另一电容器，其并联连接到液晶电容器且将被称为“存储电容器”。存储电容器形成在象素电极190与将被称为“在前栅极线(previous gate line)”的相邻栅极线121的交迭部分。在一些实施例中，提供栅极线121的扩展部127从而确保最大可能交迭尺寸且因而提高存储电容器的存储容量。存储电容器导体177连接到象素电极190并与扩展部127交迭，且设置在钝化层180底部使得象素电极190变得接近于当前栅极线121。
当钝化层180由具有低介电常数的有机材料形成时，象素电极190可形成为至少部分地交迭栅极线121和数据线171。
接触辅助件81连接到栅极线121的端部129，接触辅助件82连接到数据线171的端部179。接触辅助件81增强栅极线121的端部129与一个或更多外部器件(例如驱动集成电路)之间的粘附，接触辅助件82增强数据线171的端部179与外部器件之间的粘附。接触辅助件81和82还可保护外部器件。应用接触辅助件81和82是可选的。
下面将参照图3A至7B以及图1和2详细描述制造TFT阵列面板的方法。
图3A、4A、5A和7A是顺序示出制造TFT阵列面板的方法的中间步骤的布置图，所述TFT阵列面板用于显示器件例如根据图1和2的实施例的LCD。图3B是图3A所示的TFT阵列面板沿线IIIB-IIIB′截取的剖视图。图4B是在图3B所示的步骤之后的步骤中图4A所示的TFT阵列面板沿线IVB-IVB′截取的剖视图。图5B是在图4B所示的步骤之后的步骤中图5A所示的TFT阵列面板沿线VB-VB′截取的剖视图。图6是在图5B所示的步骤之后的步骤中TFT阵列面板的剖视图。图7B是在图6所示的步骤之后的步骤中图7A所示的TFT阵列面板沿线VIIB-VIIB′截取的剖视图。
初始，如图3A和3B所示，Cu合金层形成在绝缘基板110上，然后被处理从而形成具有多个栅极电极124、扩展部127、以及端部129的多条栅极线121。
Cu合金层包括作为主要元素的Cu以及选自钼(Mo)、钨(W)和铬(Cr)中的一种或更多种。Cu合金中的少量组分，即包括Mo、W、以及Cr和/或其它合适金属的金属，优选在Cu合金层中占有0.1至3wt％。
Cu合金层还可包括选自铝(Al)、金(Au)、镍(Ni)、钴(Co)、硅(Si)、钛(Ti)、以及钽(Ta)中的至少一种金属。优选地在Cu合金中含有0.1至3.0wt％的这些额外金属。
在基板110上形成Cu合金层之后，其被处理从而形成所需结构。例如，Cu合金层利用适当的蚀刻剂被光蚀刻(photo-etch)从而形成多条栅极线121。在一些实施例中，蚀刻剂可以是过氧化氢(H2O2)或者含50至80wt％的磷酸(H2PO3)、2至10wt％的硝酸(HNO3)、2至15wt％的醋酸(CH3COOH)、以及其余为去离子水的普通蚀刻剂中的一种。
利用上述工序，形成具有多个栅极电极124、扩展部127、以及端部129的多条栅极线121。
参照图4A和4B，在相继沉积栅极绝缘层140、本征a-Si层、以及非本征a-Si层之后，非本征a-Si层和本征a-Si层被光蚀刻从而形成多个非本征半导体条161和多个本征半导体条151。非本征半导体条161具有突出部164，本征半导体条151具有突出部154。栅极绝缘层140优选包括具有约2000至约5000的厚度的硅氮化物，沉积温度优选在约250℃与约500℃之间的范围。
接着，参照图5A和5B，Cu合金层形成在非本征半导体条161上。Cu合金层包括作为主要元素的Cu以及选自钼(Mo)、钨(W)和铬(Cr)中的至少一种。Cu合金层优选形成为具有约3000的厚度，沉积温度优选在约150℃。
然后，光致抗蚀剂涂覆在Cu合金层上并通过光掩模用光照射。接着，被照射的光致抗蚀剂被显影从而形成光致抗蚀剂图案。
利用该光致抗蚀剂图案，Cu合金层用蚀刻剂被蚀刻从而形成多条数据线171、漏极电极175、以及存储电容器导体177。在一些实施例中，蚀刻剂可以是过氧化氢(H2O2)或者含50至80wt％的磷酸(H2PO3)、2至10wt％的硝酸(HNO3)、2至15wt％的醋酸(CH3COOH)、以及其余为去离子水的普通蚀刻剂中的一种。
利用上述工序，形成具有多个源极电极173的多条数据线171、多个漏极电极175、端部179、以及存储电容器导体177。
接着，未除去光致抗蚀剂图案，非本征半导体条161的未覆盖以光致抗蚀剂图案的部分通过干蚀刻被除去，从而完成多个欧姆接触163和165且从而暴露部分本征半导体条151。
因为非本征半导体条161利用形成用于数据线171的光致抗蚀剂图案被干蚀刻，所以欧姆接触161和165具有在数据线171和漏极电极175外面的暴露部分。此外，因为蚀刻非本征半导体条161时数据线171和漏极电极175通过光致抗蚀剂图案被覆盖，所以数据线171和漏极电极175(其包括Cu合金)不接触蚀刻气体例如氯气(Cl2)。
通过上述工序，参照图6，完成具有突出部163的欧姆接触条161和欧姆接触岛165。其后可进行氧等离子体处理从而稳定化半导体条151的暴露表面。
参照图7A和7B，钝化层180被沉积且与栅极绝缘层140一起被干蚀刻从而形成多个接触孔181、185、187和182。用氟基气体(例如CF4或者SF6)和氮气(N2)进行干蚀刻从而避免Cu合金被氧气(O2)氧化。
在一些实施例中，钝化层可包括光敏材料，接触孔可通过光刻形成。
接着，参照图1和2，铟锡氧化物(ITO)层在钝化层180上沉积至约400至1500的厚度且被构图从而形成多个象素电极190和接触辅助件81和82。
下面将描述根据本发明另一实施例的用于有源矩阵有机发光显示器(AM-OLED)的TFT面板。
图8是根据本发明另一实施例的用于OLED的TFT阵列面板的布置图。图9A和9B是图8所示的TFT阵列面板分别沿线IXA-IXA′和线IXB-IXB′截取的剖视图。
多个栅极导体包括多条栅极线121。栅极线121包括多个第一栅极电极124a和多个第二栅极电极124b，且形成在绝缘基板110例如透明玻璃上。
传输栅极信号的栅极线121基本在横向方向(即图8中水平方向)上延伸且彼此分隔开。第一栅极电极向上突出。栅极线121可延伸从而连接至集成在基板110上的驱动电路(未示出)，或者可以具有端部(未示出)，所述端部具有大的面积用于连接其它层、安装在基板110上或者在可附于基板110的其它器件例如柔性印刷电路膜(未示出)上的外部驱动电路。
每个第二栅极电极124b与栅极线121分隔开且包括基本在两个相邻栅极线121之间在横向方向上延伸的存储电极133。
栅极线121、第一和第二栅极电极124a和124b以及存储电极133由Cu合金制成，所述Cu合金包括作为主要元素的Cu以及选自钼(Mo)、钨(W)和铬(Cr)中的至少一种。
因为Cu具有低电阻率，所以当Cu用作信号线的材料时，减少了与高电阻有关的问题例如信号延迟。然而，因为Cu具有差的与玻璃基板的粘附属性，所以所得信号线会容易地从基板翘起或被剥落。此外，Cu容易氧化(其增大信号线电阻)且容易扩散到其它层中。
本公开提供一种由铜(Cu)合金制成的信号线，所述Cu合金包括Cu以及选自钼(Mo)、钨(W)和铬(Cr)中的至少一种。所得信号线具有改善的电阻、基板粘附性、以及扩散特性。
为了利用Cu合金获得上述特性，Cu合金的少量组分，即金属例如Mo、W和Cr，优选在Cu合金中占有0.1至3wt％。如果少量组分的量降在下边界0.1wt％以下，则所得合金的粘附性和扩散属性会不满足要求。如果少量组分的量在高水平3wt％以上，则电阻会比所期望的高。
Cu合金还可包括选自Al、Au、Ag、Ni、Co、Si、Ti和Ta中的至少一种金属。此处，优选在Cu合金中含有0.1至3.0wt％的所述额外金属。
另外，栅极导体121、124b和133的侧面相对于基板110的表面倾斜，其倾斜角在约30度至约80度的范围。
优选包括硅氮化物(SiNx)的栅极绝缘层140形成在栅极导体121、124b和133上。
优选包括氢化非晶硅(缩写为“a-Si”)或多晶硅的多个半导体条151和岛154b形成在栅极绝缘层140上。每个半导体条151基本在纵向方向上延伸且具有朝向第一栅极电极124a伸出的多个突出部154a。每个半导体岛154b交叉第二栅极电极124b且包括与第二栅极电极124b的存储电极133交迭的部分157。
优选包括硅化物或者重掺杂以n型杂质例如磷的n+氢化a-Si的多个欧姆接触条161和欧姆接触岛163b、165a和165b形成在半导体条151和岛154b上。每个欧姆接触条161具有多个突出部163a，突出部163a和欧姆接触岛165a成对位于半导体条151的突出部154a上。欧姆接触岛163b和165b成对位于半导体岛154b上。
半导体条151和岛154b以及欧姆接触161、163b、165a和165b的侧面相对于基板的表面倾斜，其倾斜角优选在从约30度至约80度的范围。
包括多条数据线171、多个电压传输线172、以及多个第一和第二漏极电极175a和175b的多个数据导体形成在欧姆接触161、163b、165a和165b以及栅极绝缘层140上。
用于传输数据信号的数据线171基本在纵向方向上延伸且交叉栅极线121。每条数据线171包括多个第一源极电极173a和具有大的面积用于与另一层或外部器件接触的端部。在一些实施例中，数据线171可直接连接至用于产生数据信号且可集成在基板110上的数据驱动电路。
用于传输驱动电压的电压传输线172基本在纵向方向上延伸且交叉栅极线121。每条电压传输线172包括多个第二源极电极173b。电压传输线172可彼此连接。电压传输线172交迭半导体岛154b的存储区域157。
第一和第二漏极电极175a和175b与数据线171和电压传输线172分隔开，且彼此分隔开。每对第一源极电极173a和第一漏极电极175a相对于第一栅极电极124a彼此相对设置，且每对第二源极电极173b和第二漏极电极175b相对于第二栅极电极124b彼此相对设置。
第一栅极电极124a、第一源极电极173a、以及第一漏极电极175a与半导体条151的突出部154a一起形成具有设置在第一源极电极173a与第一漏极电极175a之间形成在突出部154a中的沟道的开关TFT。同时，第二栅极电极124b、第二源极电极173b、以及第二漏极电极175b与半导体岛154b一起形成具有设置在第二源极电极173b与第二漏极电极175b之间形成在半导体岛154b中的沟道的驱动TFT。
数据导体171、172、175a和175b包括Cu合金，所述Cu合金包括作为主要元素的Cu以及选自钼(Mo)、钨(W)和铬(Cr)中的至少一种。
由于Cu具有低电阻率，所以当Cu用作信号线的材料时，减少了由高电阻引起的问题(例如信号延迟)。然而，Cu容易氧化(其增大了信号线电阻)且容易扩散到其它层。例如，当数据线171由Cu形成时，Cu会扩散到下面的半导体条151或者上面的层。
为了减小电阻、氧化和扩散，本公开提供包括铜(Cu)合金的信号线，该铜合金含有Cu以及选自钼(Mo)、钨(W)和铬(Cr)中的至少一种。
含有Cu合金的信号线与含纯Cu的那些相比具有较低电阻、提高的粘附属性、以及显著减小的到下面和/或上面的层的扩散。
为了获得上述益处，Cu合金的少量组分(即金属例如Mo、W、以及Cr)优选在Cu合金中占有0.1至3wt％。小于较低水平0.1wt％的重量百分比不能提供期望的粘附性以及扩散的减小。大于较高水平3wt％的重量百分比会导致信号线具有比期望的电阻大的电阻。
Cu合金还可包括选自Al、Au、Ag、Ni、Co、Si、Ti、以及Ta中的至少一种金属。此处，优选地在Cu合金中含有0.1至3.0wt％的所述额外金属。
与栅极导体121和124b类似，数据导体171、172、175a和175b相对于基板110的表面具有倾斜的侧面，其倾斜角在约30度至约80度的范围。
欧姆接触161、163b、165a和165b仅置于下面的半导体条151和岛154b与上面的数据导体171、172、175a和175b之间，且减小其间的接触电阻。
欧姆接触163a和165a在第一源极电极173a和第一漏极电极175a的下面位置处具有比第一源极电极173a和第一漏极电极175a大的宽度。欧姆接触163b和165b在第二源极电极173b和第二漏极电极175b的下面位置处具有比第二源极电极173b和第二漏极电极175b大的宽度。因此，如图9A和9B所示，欧姆接触163a、165a、163b和165b具有在沟道区域上不在源极电极173a和173b以及漏极电极175a和175b下面的暴露部分。
半导体条151包括未覆盖以数据导体171、172、175a和175b的多个暴露部分。
如上所述，半导体条151的大部分比数据线171窄，但是半导体条151的宽度在半导体条151与栅极线121相遇的位置附近变宽，从而防止数据线171断开。
钝化层180设置在数据导体171、172、175a和175b以及半导体条151和岛154b的暴露部分上。在一些实施例中，钝化层180优选包括诸如硅氮化物或硅氧化物的无机材料、具有良好平坦特性的光敏有机材料、或者具有小于4.0的介电常数的低介电绝缘材料例如a-Si:C:O和a-Si:O:F，其可以由等离子体增强化学气相沉积(PECVD)形成。钝化层180可包括无机绝缘体的下层膜和有机绝缘体的上层膜。
钝化层180具有分别暴露第一漏极电极175a、第二栅极电极124b、第二漏极电极175b、以及栅极线121和数据线171的端部129和179的一部分的多个接触孔189、183、185、181和182。
接触孔181和182暴露栅极线121和数据线171的端部129和179从而将它们与外部驱动电路连接。各向异性导电膜可设置在外部驱动电路的输出端子与端部129和179之间从而增强电连接和物理粘附。然而，当驱动电路直接制造在基板110上时，不形成接触孔。当栅极驱动电路直接制造在基板110上且数据驱动电路形成为单独的芯片时，仅形成暴露数据线171的端部179的接触孔182。
多个象素电极190、多个连接部件192、以及多个接触辅助件81和82形成在钝化层180上。
象素电极190通过接触孔185连接至第二漏极电极175b。连接部件192通过接触孔189和183连接第一漏极电极175a和第二栅极电极124b。接触辅助件81和82分别通过接触孔181和182连接至栅极线121和数据线171的端部129和179。
象素电极190、连接部件192、以及接触辅助件81和82包括透明导体例如ITO或IZO。
隔离物(partition)803、辅助电极(auxiliary electrode)272、多个发光部件70、以及公共电极270形成在钝化层180和象素电极190上。
隔离物803包括有机或无机绝缘材料且形成有机发光单元的框架(frame)。隔离物803沿象素电极190的边界形成且定义用于填充以有机发光材料的空间。
发光部件70设置在象素电极190上且被隔离物803围绕。发光部件70包括发红光、绿光或蓝光的一种发光材料。红、绿和蓝发光部件70以重复序列设置。
空穴注入层(未示出)可置于象素电极190和发光部件70之间。空穴注入层可包括聚(3，4-亚乙基二氧基噻吩)-聚(苯乙烯砜酸)(poly(3，4-ethylenedioxy thiophene)-poly(styrene sulphone acid))(PEDOT/PSS)。
辅助电极272具有与隔离物803基本相同的平面图案。辅助电极272与公共电极270接触从而减小公共电极270的电阻。
公共电极270形成在隔离物803、辅助电极272、以及发光部件70上。公共电极270包括具有低电阻率的金属例如Al。图9A和9B的实施例示出背发射型(back emitting)OLED。然而，前发射型(front emitting)OLED或者双发射型(dual-emitting)OLED可被使用。对于前发射型或双发射型OLED，公共电极270包括透明导体例如ITO或IZO。
现在将参照图10至24B以及图8至9B详细描述根据本发明一实施例的制造图8至9B所示的TFT阵列面板的一种方法。
首先，如图10和11B所示，Cu合金层形成在绝缘基板110上。
Cu合金层包括作为主要元素的Cu以及选自钼(Mo)、钨(W)和铬(Cr)中的至少一种。Cu合金的少量组分，即金属例如Mo、W和Cr，优选在Cu合金层中占有0.1至3wt％。
Cu合金层还可包括选自铝(Al)、金(Au)、镍(Ni)、钴(Co)、硅(Si)、钛(Ti)、以及钽(Ta)中的至少一种金属。优选地在Cu合金层中含有0.1至3wt％的这些额外金属。
Cu合金层用蚀刻剂被光蚀刻从而形成多个栅极线121、第二栅极电极124b、以及存储电极133。在一个实施例中，蚀刻剂可包括过氧化氢(H2O2)，而在另一实施例中蚀刻剂可包括含50至80wt％的磷酸(H2PO3)、2至10wt％的硝酸(HNO3)、2至15wt％的醋酸(CH3COOH)、以及其余为去离子水的普通蚀刻剂。
参照图12-13B，在相继沉积栅极绝缘层140、本征a-Si层、以及非本征a-Si层之后，非本征a-Si层和本征a-Si层被光蚀刻从而在栅极绝缘层140上形成多个非本征半导体条164以及包括突出部154a的多个本征半导体条151和岛154b。栅极绝缘层140优选包括具有约2000至约5000厚度的硅氮化物，沉积温度优选在约250-500℃的范围。
接着，参照图14A和14B，Cu合金层形成在非本征半导体条161上。Cu合金层包括作为主要元素的Cu以及选自钼(Mo)、钨(W)和铬(Cr)中的至少一种。Cu合金层优选形成为具有约3000的厚度，沉积温度优选在约150℃。
然后，光致抗蚀剂涂覆在Cu合金层上并通过光掩模用光照射。接着，被照射的光致抗蚀剂被显影从而形成光致抗蚀剂图案。
利用该光致抗蚀剂图案，Cu合金层用蚀刻剂被蚀刻。在一些实施例中，蚀刻剂可包括过氧化氢(H2O2)。在另一些实施例中，蚀刻剂可包括含50至80wt％的磷酸(H2PO3)、2至10wt％的硝酸(HNO3)、2至15wt％的醋酸(CH3COOH)、以及其余为去离子水的普通蚀刻剂。
通过上述工序，形成具有多个第一源极电极173a的多条数据线171、多个第一和第二漏极电极175a和175b、以及具有第二源极电极173b的多条电压传输线172。
在除去光致抗蚀剂图案之前，非本征半导体条164的未覆盖以光致抗蚀剂图案的部分通过干蚀刻被除去。这完成了包括突出部163a的多个欧姆接触条161以及多个欧姆接触岛163b、165a和165b且暴露部分本征半导体条151和岛154b。
参照图16A和16B，因为非本征半导体条164利用被形成用于形成数据导体171、172、175a和175b的光致抗蚀剂图案被干蚀刻，所以欧姆接触163a、165a、163b和165b具有在沟道区域上在源极电极173a和173b以及漏极电极175a和175b外面的暴露部分。此外，因为蚀刻非本征半导体条164时数据导体171、172、175a和175b被覆盖以光致抗蚀剂图案，所以数据导体171、172、175a和175b(其包括Cu合金)不接触蚀刻气体例如氯气(Cl2)。
其后可进行氧等离子体处理从而稳定化半导体条151的暴露表面。
参照图17至18B，钝化层180由有机绝缘材料或者无机绝缘材料形成。
钝化层180被构图从而形成暴露第一和第二漏极电极175a和175b、第二栅极电极124b、栅极线121的端部129、以及数据线171的端部179的多个接触孔189、185、183、181、以及182。
参照图19至20B，用透明导电材料例如ITO或IZO在钝化层180上形成多个象素电极190、多个连接部件192、以及接触辅助件81和82。
参照图21至22B，利用单个光刻步骤形成隔离物803和辅助电极272。
最后，优选包括多个层的多个有机发光部件70在掩模步骤之后通过沉积或喷墨印刷形成在开口中，接着如图23-24B所示地形成公共电极270。
在本发明中，因为信号线由含有Mo、W和Cr中的至少一种的Cu合金形成，所以所得信号线具有低电阻率和良好的可靠性。
尽管已经详细描述了本发明的优选实施例，但是应清楚明白，对本领于技术人员显见的这里教导的基本发明概念的许多变化和/或修改仍将落入所附权利要求定义的本发明的思想和范围内。
权利要求
1.一种包括Cu合金的信号线，包括铜(Cu)以及选自包括钼(Mo)、钨(W)和铬(Cr)的组的至少一种金属。
2.如权利要求1所述的信号线，其中所述Cu合金中含有0.1至3wt％的选自包括钼(Mo)、钨(W)和铬(Cr)的组的至少一种金属。
3.如权利要求1所述的信号线，还包括选自包括铝(Al)、金(Au)、镍(Ni)、钴(Co)、硅(Si)、钛(Ti)和钽(Ta)的组的至少一种金属。
4.一种薄膜晶体管阵列面板，包括绝缘基板；栅极线，其形成在该绝缘基板上，所述栅极线配置为提供栅极信号；数据线，其配置为提供表示所需图像部分的数据信号；薄膜晶体管，其连接至所述栅极线和所述数据线；以及象素电极，其连接至所述薄膜晶体管，其中所述栅极线和所述数据线中的至少一种包括Cu合金，所述Cu合金包括Cu以及选自包括钼(Mo)、钨(W)和铬(Cr)的组的至少一种金属。
5.如权利要求4所述的薄膜晶体管阵列面板，其中在所述Cu合金中含有0.1至3wt％的选自包括钼(Mo)、钨(W)和铬(Cr)的组的至少一种金属。
6.如权利要求4所述的薄膜晶体管阵列面板，其中所述Cu合金还包括选自包括铝(Al)、金(Au)、镍(Ni)、钴(Co)、硅(Si)、钛(Ti)和钽(Ta)的组的至少一种金属。
7.如权利要求6所述的薄膜晶体管阵列面板，其中在所述Cu合金中含有0.1至3wt％的选自包括铝(Al)、金(Au)、镍(Ni)、钴(Co)、硅(Si)、钛(Ti)和钽(Ta)的组的至少一种金属。
8.一种薄膜晶体管阵列面板，包括绝缘基板；栅极线，其形成在该绝缘基板上；栅极绝缘层，其形成在该栅极线上；半导体层，其形成在该栅极绝缘层上；欧姆接触，其形成在该栅极绝缘层和该半导体层上；数据线，其具有形成在该欧姆接触之一上且具有比其下的欧姆接触窄的宽度的源极电极；漏极电极，其形成在该欧姆接触之一上且对着该源极电极，所述漏极电极具有比其下的欧姆接触窄的宽度，其中所述源极电极和所述漏极电极被一间隙分隔开；以及象素电极，其连接至所述漏极电极，其中所述栅极线和所述数据线中的至少一种包括Cu合金，所述Cu合金包括Cu以及选自包括钼(Mo)、钨(W)和铬(Cr)的组的至少一种金属。
9.如权利要求8所述的薄膜晶体管，其中在所述Cu合金中含有0.1至3wt％的选自包括钼(Mo)、钨(W)和铬(Cr)的组的至少一种金属。
10.如权利要求8所述的薄膜晶体管，其中所述Cu合金还包括选自包括铝(Al)、金(Au)、镍(Ni)、钴(Co)、硅(Si)、钛(Ti)和钽(Ta)的组的至少一种金属。
11.如权利要求10所述的薄膜晶体管，其中在所述Cu合金中含有0.1至3wt％的选自包括铝(Al)、金(Au)、镍(Ni)、钴(Co)、硅(Si)、钛(Ti)和钽(Ta)的组的至少一种金属。
12.一种薄膜晶体管阵列面板的制造方法，包括在绝缘基板上形成具有栅极电极的栅极线；在所述栅极线上沉积栅极绝缘层、半导体层、以及欧姆接触层；构图该欧姆接触层和该半导体层从而形成欧姆接触图案和半导体图案；沉积包括Cu以及选自包括钼(Mo)、钨(W)和铬(Cr)的组的至少一种的Cu合金层；在该Cu合金层上形成光致抗蚀剂图案；利用该光致抗蚀剂图案通过蚀刻所述Cu合金层形成漏极电极和具有源极电极的数据线；利用该光致抗蚀剂图案蚀刻该欧姆接触图案；以及形成连接至所述漏极电极的象素电极。
13.如权利要求12所述的方法，其中所述栅极线包括Cu合金层，所述Cu合金层包括Cu以及选自包括钼(Mo)、钨(W)和铬(Cr)的组的至少一种。
14.如权利要求13所述的方法，其中所述Cu合金中含有0.1至3wt％的选自包括钼(Mo)、钨(W)和铬(Cr)的组的至少一种金属。
15.如权利要求12所述的方法，其中所述Cu合金中含有0.1至3wt％的选自包括钼(Mo)、钨(W)和铬(Cr)的组的至少一种金属。
全文摘要
本发明涉及一种用于提供包括铜合金的信号线的系统和技术，所述铜合金包括钼、钨和铬中的至少一种。本公开提供薄膜晶体管阵列面板，包括绝缘基板；形成在该绝缘基板上的栅极线；形成在该栅极线上的栅极绝缘层；形成在该栅极绝缘层上的半导体层；形成在该栅极绝缘层和该半导体层上的欧姆接触；具有形成在该欧姆接触之一上且具有比其下的欧姆接触窄的宽度的源极电极的数据线；以其间一间隙对着该源极电极且具有比其下的欧姆接触窄的宽度的漏极电极；以及连接至所述漏极电极的象素电极，其中所述栅极线和所述数据线中的至少一种包括Cu合金，所述Cu合金包括Cu以及选自含有钼(Mo)、钨(W)和铬(Cr)的组的一种。
文档编号H01L27/12GK1828886SQ200610006610
公开日2006年9月6日 申请日期2006年1月26日 优先权日2005年2月7日
发明者许成权, 闵勋基, 姜镐民, 李仁成, 洪性秀, 安基完 申请人:三星电子株式会社