专利名称：用于显示设备的阵列基板及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种用于显示设备的阵列基板，更具体地涉及一种用于显示设备的阵 列基板及其制造方法，其能够通过使像素电极与障碍(barrier)金属接触来降低像素电极 和金属导线之间的接触电阻。
背景技术：
总体而言，金属导线用于向元件中继信号。用于中继信号的金属导线价格较低，并 具有低电阻值，并且由于金属具有很强的抗腐蚀性，其能够对产品的高可靠性和价格竞争 做出贡献。 在大多数情况下，液晶显示器(LCD)的阵列基板(即第一基板)的质量根据用于 各个元件的材料或各个元件的设计规格来确定。 例如，对于小LCD设备关系不大，但在具有18英寸或更大尺寸的大规模高分辨率 LCD设备的情况下，用于选通线和数据线的材料的特定电阻值是确定画面质量的优越性的 关键因素。 因此，在大规模/高分辨率LCD设备的情况下，优选地使用例如铝或铝合金的具有 低电阻的金属作为选通线或数据线的材料。 纯铝具有化学上较弱的抗腐蚀性，在随后的高温工序中从选通线和栅极的表面上
产生小丘(hillock, H)。小丘(H)会诱发覆盖选通线和栅极的栅绝缘层的异常增长，并会
由于有源层和栅极之间的绝缘失效而造成短路，导致不能用作开关元件。 由此，在铝导线的情况下，以合金形式进行使用，或使用层叠结构。然而，当选通线
被形成为层叠时，不利的是应额外地进行处理。 最近，在避免该问题的努力中，建议使用铜(Cu)，其可以通过简单工艺形成导线， 并具有低电阻以及低价格。 下面将参照图1和图2描述相关技术的用于显示设备的使用铜的阵列基板。
图1是相关技术的用于显示设备的阵列基板的示意截面图。 图2是相关技术的用于显示设备的阵列基板的示意截面图，示出了在漏极和像素 电极彼此接触的表面上形成的铜氧化物膜。 参照图l，相关技术的用于显示设备的阵列基板包括被形成为在透明基板11上沿 一个方向延伸的选通线(未示出)，以及垂直地与选通线交叉以限定像素区域(未示出)的 数据线(未示出)，栅绝缘层15夹在其间。 在此，尽管未示出，在选通线(未示出)和数据线(未示出)的交叉处形成薄膜晶 体管(TFT)(未示出)，即开关元件。TFT包括从选通线延伸的栅极13、从数据线延伸的源 极21、以及通过与源极21隔开特定距离的漏极23而形成沟道的有源层17。源极21和漏 极23由具有低电阻和低价格的铜(Cu)制成。有源层17在栅极13上方形成在栅绝缘层15 上，并由纯非晶硅层形成。 钼钛(MoTi)层19形成为源极21和漏极23与有源层17之间的障碍金属层。钼
4钛(MoTi)层19用于防止构成源极21和漏极23的铜(Cu)与有源层17彼此直接接触以相 互作用。 用于保护TFT、选通线以及数据线的钝化层25形成在基板11上。
像素电极29形成在像素区域的钝化层25上，并经由通过蚀刻钝化层25而形成的 接触孔27与漏极23电接触。像素电极29由例如ITO(或IZ0)的透明金属材料制成。
然而，相关技术的用于显示设备的阵列基板具有以下问题。 也就是说，在相关技术的用于显示设备的阵列基板中，如图2所示，当在钝化膜中 形成接触孔之后形成像素电极时，由于H^气体的影响，在与像素电极接触的漏极上产生铜 氧化物膜(Cu20)，以至于使得像素电极和漏极之间的接触特性劣化。即，向像素电极传输的 信号经由源极和漏极数据线传输。 在相同电压被施加到选通线的情形下，向像素电极输入的电流由沟道的电阻以及 像素电极与漏极之间的接触部分的电阻来确定。 因此，尽管铜导线和像素电极之间的接触电阻很低，但是因为铜导线的表面由于 工艺条件被氧化，导致接触电阻增加。 因而，因为漏极、铜导线、以及像素电极之间的接触电阻增加，当施加低Vgs电压 时，与应用例如铝的不同金属的情况相比，TFT充电特性不好。 因而，在相关技术的用于显示设备的阵列基板中，漏极、铜导线以及ITO、像素电极 之间的接触电阻的增加造成信号延迟。
发明内容
本发明的实施方式的目的是提供一种用于显示设备的阵列基板及其制造方法，其 通过使像素电极与障碍金属层接触以由此降低接触电阻而能够改善薄膜晶体管(TFT)的 电学特性。 根据本发明的一个方面，提供一种用于显示设备的阵列基板，该阵列基板包括形 成在基板上的选通线和连接到所述选通线的栅极；形成在所述栅极上的栅绝缘层；位于所 述栅极上的堆叠的有源层和障碍金属层，其中所述栅绝缘层夹在所述栅极与所述堆叠的有 源层和障碍金属层之间；形成在所述障碍金属层上的数据线以及连接到所述数据线的源极 和漏极；钝化膜，其形成在所述源极和漏极以及所述数据线上，并具有露出所述漏极的一部 分和下方的障碍金属层的一部分的接触孔；以及像素电极，其形成在所述钝化膜上，并与所 述漏极和下方的障碍金属层接触。 根据本发明的另一方面，提供一种制造用于显示设备的阵列基板的方法，该方法
包括以下步骤在基板上形成选通线和连接到所述选通线的栅极；在所述栅极上形成栅绝
缘层；在所述栅极上形成有源层，其中所述栅绝缘层夹在所述栅极和所述有源层之间；在
所述有源层上形成障碍金属层、数据线、以及连接到所述数据线的源极和漏极；在所述源极
和漏极以及所述数据线上形成钝化膜；选择性地蚀刻所述钝化膜的一部分和所述漏极的一
部分以形成露出所述漏极的一部分和下方的障碍金属层的一部分的接触孔；以及在所述钝
化膜上形成像素电极，该像素电极与所述漏极和下方的障碍金属层接触。 本发明的实施方式的附加特征和优点将在下面的描述中描述且将从描述中部分
地显现，或者可以通过本发明的实施方式的实践来了解。通过书面的说明书及其权利要求
5以及附图中特别指出的结构可以实现和获得本发明的实施方式的目的和其他优点。 应当理解，上述一般描述和下述详细描述是示例性和说明性的，且旨在提供所要
求保护的实施方式的进一步解释。
附图被包括在本说明书中以提供对本发明的进一步理解，并结合到本说明书中且 构成本说明书的一部分，附图示出了本发明的实施方式，且与说明书一起用于解释本发明 的原理。
附图中 图1是根据相关技术的用于显示设备的阵列基板的示意截面图； 图2是根据相关技术的用于显示设备的阵列基板的示意截面图，示出了在漏极和
像素电极的接触面上形成的铜氧化物膜； 图3是根据本发明的实施方式的用于显示设备的阵列基板的示意截面图；以及
图4a到4o是顺序地示出了根据本发明的实施方式的用于显示设备的阵列基板的 制造工艺的截面图。
具体实施例方式
下面将参照附图详细描述根据本发明的示例性实施方式的用于显示设备的阵列 基板及其制造方法。 图3是根据本发明的实施方式的用于显示设备的阵列基板的示意截面图。
参照图3，根据本发明的实施方式的用于显示设备的阵列基板包括被形成为在透 明基板101上沿一个方向延伸的选通线(未示出)、以及垂直地与选通线(未示出)交叉以 限定像素区域(未示出)的数据线(未示出)，栅绝缘层105夹在其间。
在此，尽管未示出，薄膜晶体管(TFT)(未示出)形成在选通线(未示出)和数据线 (未示出)的各个交叉处。TFT包括从选通线延伸的栅极103、从数据线延伸的源极11 la、与 源极llla隔开特定距离的漏极111b、以及形成沟道的有源层107。源极llla和漏极lllb 由铜制成，即一种具有低电阻和低价格的金属。 有源层107在栅极103的上部形成在栅绝缘层105上，并由纯非晶硅层形成。
由钼合金制成的障碍金属层109形成在源极111a、漏极lllb与有源层107之间。 此时，障碍金属层109用于防止构成源极llla和漏极lllb的铜(Cu)与有源层107直接 接触以相互作用。构成障碍金属层109的钼合金可以是从由钛(Ti)、钽(Ta)、铬(Cr)、镍 (Ni)、铟(In)、以及铝(Al)组成的组中选择的一种。在此，将描述钛(Ti)被用作钼合金的 情况。 钝化膜115形成在基板101上以保护TFT、选通线以及数据线。 像素电极123a形成在像素区域的钝化膜115上，并连同漏极lllb—起，经由通过
蚀刻钝化膜115和漏极lllb的一部分而形成的接触孔(见图4m中的121)与障碍金属层
109电接触。像素电极123a由IT0(或IZ0)，即一种透明金属材料制成。铜氧化物膜125
形成在与像素电极123a接触的漏极lllb上，并且不在与漏极lllb接触的障碍金属层109
上形成。
由此，在本发明的实施方式中，因为铜氧化物膜125不在像素电极123a和由MoTi
制成的障碍金属层109之间形成，所以能够降低低电压下的高电阻成分。 另外，在本发明中，通过使用障碍金属层109和像素电极123a的欧姆接触特性，能
够改善在低Vds电压下的TFT充电特性，还能够改善线性迁移率以极大地影响模型产品的特性。 下面将参照图4a到4o描述根据本发明的实施方式的用于显示设备的阵列基板的制造方法。 图4a到4o是顺序地示出了根据本发明的实施方式的用于显示设备的阵列基板的制造工艺的截面图。 如图4a所示，将从由铝(Al)、铝合金(AINd)、铬(Cr)、钨(W)、钼(Mo)、以及铜(Cu)组成的导电金属组中选择的一种沉积在透明基板101上，并对其构图以在一个方向上形成多条选通线(未示出)以及被形成为从选通线突出的多个栅极103。 从由氧化硅膜(Si02)、氮化硅膜(SiNx)组成的无机绝缘材料组中选择的一种，或根据情况从由苯并环丁烯以及丙烯酸基树脂组成的有机绝缘材料组中选择的一种被沉积或涂敷以形成栅绝缘层105。 随后，在栅绝缘层105上形成用作沟道区的由非晶硅(a-Si:H)形成的有源层107。 接着，尽管未示出，在有源层107上涂敷第一光敏膜，通过利用曝光掩模的光刻法
进行曝光和蚀刻工序以形成限定有源区的第一光敏膜图案(未示出)。 随后，如图4b所示，通过使用第一光敏膜图案作为掩模选择性地对有源层107构
图并去除第一光敏膜图案。 之后，如图4c所示，通过溅射法，在基板101的包括被构图的有源层107的整个表面上沉积钼合金，以形成障碍金属层109。此时，障碍金属层109用于防止构成要在后续工序中形成的源极和漏极的铜(Cu)与有源层107之间由于它们直接彼此接触而导致的相互作用。对于钼合金，可从由钛(Ti)、钽(Ta)、铬(Cr)、镍(Ni)、铟(In)、以及铝(Al)组成的组中选择一种。在本发明中，将描述利用钛(Ti)作为钼合金的情况。 随后，通过溅射在障碍金属层109上沉积铜(Cu)以形成铜金属层lll，并且在铜金属层111上涂敷第二光敏膜113。 接着，如图4d所示，通过利用衍射掩模(或狭缝掩模)(未示出)的光刻工序曝光和蚀刻第二光敏膜113，以形成第二光敏膜图案113a。在此情况下，使用半色调掩模作为衍射掩模，另外，也可使用狭缝掩模。 第二光敏膜图案113a包括光阻挡区和半色调区。对应于半色调区的图案部分的厚度比对应于光阻挡区的图案部分薄。这是因为尽管未示出，铬膜图案形成在与半色调掩模(未示出)的光阻挡区对应的位置，而半透明膜图案形成在与半色调掩模的半色调区对应的位置。另外，第二光敏膜图案113a的半色调区对应于沟道区，而第二光敏膜图案113a的光阻挡区对应于源区和漏区。 之后，如图4e所示，通过利用第二光敏膜图案113a作为掩模，选择性地蚀刻铜金属层111。此时，当蚀刻铜金属层111时，障碍金属层109也被蚀刻。 接着，如图4f所示，通过灰化工序选择性地蚀刻第二光敏膜图案113a，以露出铜金属层111的与沟道区的位置对应的上表面。
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随后，如图4g所示，利用被灰化的第二光敏膜图案113a选择性地蚀刻露出的铜金属层111，以形成垂直地与选通线(未示出)交叉以限定像素区域的数据线(未示出)、被形成为从数据线在栅极103的一侧向上突出的源极111a、以及与源极llla隔开特定距离的漏极lllb。此时，当铜金属层111被蚀刻时也对障碍金属层109进行蚀刻以露出有源层107的沟道区。 接着，如图4h所示，在去除第二光敏膜图案113a之后，从有机绝缘材料组中选择的一种，或根据情况从无机绝缘材料组中选择的一种被沉积以形成钝化膜115，接着，涂敷第三光敏膜117。此时，作为用于形成钝化膜115的材料，如上所述，从由氧化硅膜(Si02)、氮化硅膜(SiNx)组成的无机绝缘材料组中选择的一种，或根据情况从由苯并环丁烯以及丙烯酸基树脂组成的有机绝缘材料组中选择的一种被沉积或涂敷。 随后，如图4i所示，通过使用半色调掩模130的光刻法曝光和蚀刻第三光敏膜117以形成第三光敏膜图案117a。此时，除了半色调掩模，还可使用狭缝掩模。
第三光敏膜图案117a包括光阻挡区和半色调区。对应于半色调区的图案部分的厚度比对应于光阻挡区的图案部分薄。这是因为半透明膜图案130a被形成在与半色调掩模130的半色调区对应的位置，而铬膜图案130b被形成在与半色调掩模130的光阻挡区对应的位置。而且，第三光敏膜图案117a的半色调区对应于漏接触孔形成区域，而第三光敏膜图案117a的半色调区完全开放以露出钝化膜115的一部分。 接着，如图4j和4k所示，通过使用第三光敏膜图案117a作为掩模选择性地蚀刻钝化膜115，接着，选择性地蚀刻钝化膜115下面的漏极lllb的一部分以形成第一接触孔119。此时，使钝化膜115经历干刻(dryetching)工序，接着使漏极lllb经历湿刻工序。当形成第一接触孔119时，障碍金属层109的位于漏极lllb下面的一部分被露出。
在本发明的不同实施方式中，尽管未示出，在形成第一接触孔119的过程中，当蚀刻漏极lllb时，也可蚀刻障碍金属层109的一部分以露出其侧面。 随后，如图41所示，进行灰化工序以蚀刻第三光敏膜图案117a，直至与第三光敏膜图案117a的半色调区对应的部分被去除。 接着，如图4m所示，通过使用第三光敏膜图案113a作为掩模，选择性地蚀刻钝化膜115以形成露出漏极lllb的上表面的第二接触孔121。此时，第二接触孔121包括第一接触孔119，并具有比第一接触孔119大的直径。 之后，如图4n所示，通过溅射，在包括第一接触孔119的第二接触孔121以及钝化膜115上沉积基于ITO的透明材料，以形成透明金属层123。此时，基于ITO的透明材料可从AZO、 ZnO、 IZO或其他透明金属材料中选择。 尽管未示出，在透明金属层123上涂敷第四光敏膜(未示出)，并通过光刻工序将其曝光和蚀刻以形成第四光敏膜图案(未示出)。 接着，如图4o所示，通过使用第四光敏膜图案(未示出)作为掩模选择性地蚀刻透明金属层123，以形成经由第一和第二接触孔119和121与障碍金属层109和漏极lllb电连接的像素电极123a，并且去除剩余的第四光敏膜图案(未示出)以由此完成用于显示设备的阵列基板的制造。此时，在漏极lllb与像素电极123a接触的界面上产生铜氧化物膜125。同时，在障碍金属层109与像素电极123a接触的界面上不产生铜氧化物膜125。
如上所述，构成障碍金属层109的钼合金(S卩，钼钛(MoTi))与构成像素电极123a的I TO接触。 如至此所描述的，用于显示设备的阵列基板及其制造方法具有以下优点。
也就是说，因为钼钛(MoTi)、铜障碍金属、以及像素电极直接彼此接触以降低漏极(即，铜导线)与像素电极之间的接触电阻，因而能够降低漏极和像素电极之间的接触电阻。 因而，通过利用障碍金属层和像素电极的欧姆接触特性，能够改善低Vds电压下的TFT充电特性。另外，能够改善线性迁移率，从而对应用响应时间的模型的产品特性产生很大影响。 由于本发明可通过多种形式来实现而不脱离其精神或本质特征，应当理解上述实施方式不受限于上述描述的任何细节，除非另有规定，而应在所附权利要求限定的精神和范围内宽泛地进行理解，并且因此落入权利要求的边界和范围内的或落入所述边界和范围的等同物内的全部变化和修改由所附权利要求包含。
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权利要求
一种用于显示设备的阵列基板，该阵列基板包括形成在基板上的选通线和连接到所述选通线的栅极；形成在所述栅极上的栅绝缘层；位于所述栅极上的堆叠的有源层和障碍金属层，其中所述栅绝缘层夹在所述栅极与所述堆叠的有源层和障碍金属层之间；形成在所述障碍金属层上的数据线以及连接到所述数据线的源极和漏极；钝化膜，其形成在所述源极和漏极以及所述数据线上，并具有露出所述漏极的一部分和下方的障碍金属层的一部分的接触孔；以及像素电极，其形成在所述钝化膜上，并与所述漏极以及下方的障碍金属层接触。
2. 根据权利要求1所述的阵列基板，其中所述障碍金属层由钼合金制成，该钼合金使 用从由钛(Ti)、钽(Ta)、铬(Cr)、镍(Ni)、铟(In)、以及铝(Al)组成的组中选择的一种。
3. 根据权利要求1所述的阵列基板，其中所述像素电极由基于IT0的透明材料制成，所 述基于IT0的透明材料使用从由AZ0、 Zn0和IZ0组成的组中选择的一种。
4. 根据权利要求1所述的阵列基板，其中所述像素电极与所述障碍金属层的上表面接触。
5. —种制造用于显示设备的阵列基板的方法，该方法包括以下步骤 在基板上形成选通线和连接到所述选通线的栅极； 在所述栅极上形成栅绝缘层；在所述栅极上形成有源层，其中所述栅绝缘层夹在所述栅极和所述有源层之间； 在所述有源层上形成障碍金属层、数据线、以及连接到所述数据线的源极和漏极； 在所述源极和漏极以及所述数据线上形成钝化膜；选择性地蚀刻所述钝化膜的一部分和所述漏极的一部分以形成露出所述漏极的一部 分和下方的障碍金属层的一部分的接触孔；以及在所述钝化膜上形成像素电极，该像素电极与所述漏极以及下方的障碍金属层接触。
6. 根据权利要求5所述的方法，其中所述障碍金属层由钼合金制成，该钼合金使用从 由钛(Ti)、钽(Ta)、铬(Cr)、镍(Ni)、铟(In)、以及铝(Al)组成的组中选择的一种。
7. 根据权利要求5所述的方法，其中所述像素电极由基于IT0的透明材料制成，所述基 于ITO的透明材料使用从由AZO、 ZnO和IZO组成的组中选择的一种。
8. 根据权利要求5所述的方法，其中所述像素电极与所述障碍金属层的上表面接触。
9. 根据权利要求5所述的方法，其中选择性地蚀刻所述钝化膜的一部分和所述漏极的 一部分以形成露出所述漏极的一部分和下方的障碍金属层的一部分的接触孔的步骤通过 使用衍射掩模的光刻工序来进行。
10. 根据权利要求9所述的方法，其中所述衍射掩模包括半色调掩模和狭缝掩模。
11. 根据权利要求io所述的方法，其中通过使用所述半色调掩模来形成所述接触孔的步骤包括以下步骤通过使用半色调掩模的曝光和蚀刻工序对涂敷在所述源极和漏极以及所述数据线上 所形成的所述钝化膜上的光敏膜进行构图，以形成光敏膜图案，所述光敏膜图案的与对应 于所述漏极的一部分的区域对应的光敏膜部分已被完全去除，并且所述光敏膜在对应于所 述半色调区的区域的部分厚度已被去除；通过使用所述光敏膜图案作为掩模顺序地去除所述钝化膜的一部分和下方的漏极的 一部分，以形成露出所述障碍金属层的上表面的第一接触孔；对所述光敏膜图案进行灰化直至与所述半色调区对应的区域的所述光敏膜部分被去 除；以及通过使用灰化的光敏膜图案作为掩模来蚀刻所述钝化膜，以形成露出所述漏极的上表 面并且包括所述第一接触孔的第二接触孔。
全文摘要
本发明公开一种用于显示设备的阵列基板及其制造方法。用于显示设备的阵列基板包括形成在基板上的选通线和连接到所述选通线的栅极；形成在所述栅极上的栅绝缘层；位于所述栅极上的堆叠的有源层和障碍金属层，其中所述栅绝缘层夹在所述栅极与所述堆叠的有源层和障碍金属层之间；形成在所述障碍金属层上的数据线以及连接到所述数据线的源极和漏极；钝化膜，其形成在所述源极和漏极以及所述数据线上，并具有露出所述漏极的一部分和下方的障碍金属层的一部分的接触孔；以及像素电极，其形成在所述钝化膜上，并与所述漏极和下方的障碍金属层接触。
文档编号H01L21/768GK101752361SQ20091015095
公开日2010年6月23日 申请日期2009年6月29日 优先权日2008年12月18日
发明者安炳龙, 崔熙敬, 文教浩, 洪星旭, 赵容秀, 郑胜宇, 金哲泰 申请人:乐金显示有限公司