專利名稱：用于液晶顯示裝置的薄膜晶體管基板及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液晶顯示裝置的薄膜晶體管(以后稱為TFT)基板及其制造方法，更特別地，涉及一種用于液晶顯示裝置的具有低電阻的銅布線的TFT基板及其制造方法。
背景技術(shù)：
顯示裝置是將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光學(xué)圖像從而用戶能識(shí)別信息的電光學(xué)裝置。顯示裝置中的液晶顯示(以后稱為L(zhǎng)CD)裝置提供電場(chǎng)，從而利用液晶的光學(xué)特性，改變液晶分子的排列。
大顯示基板的TFT需要低柵極電阻，從而防止信號(hào)延遲和圖像閃爍。諸如銅或鋁的金屬具有低電阻和高電導(dǎo)率。然而，這些金屬不適合用于制造LCD裝置。在這些金屬中，銅具有最低的電阻率，但是，銅具有低的對(duì)含硅基板的附著性。銅還易于氧化。為了在TFT工藝中使用銅布線，要防止銅擴(kuò)散進(jìn)入含硅基板中，并且足夠的附著性是必需的。
銅擴(kuò)散進(jìn)入含硅基板中損害了元件的歐姆接觸特性，并且低附著性導(dǎo)致薄膜的浮脫(lift-off)及薄膜的磨損。浮脫和磨損在制造工藝中引起問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
因此，設(shè)計(jì)了本發(fā)明來(lái)解決上述常規(guī)技術(shù)的問(wèn)題，并且本發(fā)明提供了一種用于LCD裝置的具有低電阻的銅布線并防止銅擴(kuò)散進(jìn)入含硅的基板中的TFT基板，由此改善了元件特性。
本發(fā)明還提供了一種制造用于LCD裝置的具有銅布線的TFT基板的方法。
根據(jù)本發(fā)明一示例性實(shí)施例的用于LCD裝置的TFT基板包括基板、擴(kuò)散阻擋層和銅合金層。該基板包含硅。擴(kuò)散阻擋層形成在基板上，并且銅合金層形成在擴(kuò)散阻擋層上。下面，原子百分比用”at％”表示。銅合金層具有大約0.5at％至大約15at％的用于形成所述擴(kuò)散阻擋層的材料。
優(yōu)選地，所述擴(kuò)散阻擋層包括硅化物化合物，該硅化物化合物包含諸如Zr、Ti、Hf、V、Ta、Ni、Cr、Nb、Co、Mn、Mo、W、Rh、Pd和Pt等的金屬，并且擴(kuò)散阻擋層的厚度為大約50至大約5000。
另外，所述銅合金層可包括對(duì)應(yīng)于柵極線、源極電極、漏極電極或數(shù)據(jù)線的金屬層，并且基板可以是硅基板、玻璃基板或塑料基板。
制造根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的用于顯示裝置的TFT基板的方法提供如下。在含硅的基板上形成擴(kuò)散阻擋層。沉積包括銅和約0.5at％至約15at％的用于形成所述擴(kuò)散阻擋層的材料的合金，從而形成柵極布線層。然后蝕刻所述柵極布線層，從而形成柵極布線圖案。該柵極布線圖案具有柵極線、柵極焊盤和柵極電極。然后疊置柵極絕緣層。然后形成半導(dǎo)體層圖案和歐姆接觸層圖案。然后涂覆并構(gòu)圖數(shù)據(jù)布線材料從而形成數(shù)據(jù)布線。該數(shù)據(jù)布線具有數(shù)據(jù)線、數(shù)據(jù)焊盤、源極電極、及漏極電極。數(shù)據(jù)線與柵極線交叉。數(shù)據(jù)焊盤連接到數(shù)據(jù)線的端部部分。源極電極連接到數(shù)據(jù)線的端部部分，并且源極電極鄰近柵極電極。漏極電極通過(guò)置于其與源極電極之間的柵極電極而與源極電極相對(duì)。然后形成包括鈍化層的保護(hù)層。該保護(hù)層可包括有機(jī)層。然后構(gòu)圖所述保護(hù)層和所述柵極絕緣層從而形成接觸孔。所述柵極焊盤、所述數(shù)據(jù)焊盤和所述漏極電極分別通過(guò)所述接觸孔暴露。然后疊置透明導(dǎo)電層。然后蝕刻所述透明導(dǎo)電層從而形成輔助柵極焊盤、輔助數(shù)據(jù)焊盤和像素電極。輔助柵極焊盤連接到所述柵極焊盤，輔助數(shù)據(jù)焊盤連接到數(shù)據(jù)焊盤，并且像素電極連接到漏極電極。
特別地，沉積包含諸如Zr、Ti、Hf、V、Ta、Ni、Cr、Nb、Co、Mn、Mo、W、Rh、Pd和Pt等的金屬的化合物，從而形成具有約50到約5,000的厚度的擴(kuò)散阻擋層。通過(guò)熱處理工藝所沉積的化合物被轉(zhuǎn)變?yōu)楣杌锘衔铩?br> 所述熱處理工藝可以是疊置后續(xù)的柵極絕緣層的沉積處理工藝，并且所述熱處理工藝可以在真空、空氣或N2環(huán)境下在約200℃到約500℃的溫度進(jìn)行。
制造根據(jù)本發(fā)明的另一方面的用于顯示裝置的TFT基板的方法提供如下。在基板上形成擴(kuò)散阻擋層。沉積包括銅和約0.5at％至約15at％的用于形成所述擴(kuò)散阻擋層的材料的合金，從而形成柵極布線層。然后蝕刻所述柵極布線層，從而形成柵極圖案。柵極圖案包括柵極線、柵極焊盤和柵極電極。然后疊置柵極絕緣層。然后疊置半導(dǎo)體層、歐姆接觸層和導(dǎo)電層。然后形成光致抗蝕劑圖案。該光致抗蝕劑圖案具有第一部分、第二部分和第三部分。第二部分厚于第一部分。第三部分薄于所述第一部分。然后通過(guò)所述光致抗蝕劑圖案形成數(shù)據(jù)線、數(shù)據(jù)焊盤、數(shù)據(jù)布線、歐姆接觸層和半導(dǎo)體層圖案。數(shù)據(jù)焊盤連接到數(shù)據(jù)線的端部部分。數(shù)據(jù)布線具有源極電極和漏極電極。然后形成包括鈍化層的保護(hù)層。保護(hù)層可包括有機(jī)層。構(gòu)圖所述保護(hù)層和所述柵極絕緣層從而形成接觸孔，所述柵極焊盤、數(shù)據(jù)焊盤和漏極電極通過(guò)所述接觸孔暴露。然后疊置透明導(dǎo)電層。然后蝕刻所述透明導(dǎo)電層從而形成輔助柵極焊盤、輔助數(shù)據(jù)焊盤和像素電極。輔助柵極焊盤連接到所述柵極焊盤。輔助數(shù)據(jù)焊盤連接到所述數(shù)據(jù)焊盤。像素電極連接到所述漏極電極。
制造根據(jù)本發(fā)明的另一方面的用于顯示裝置的TFT基板的方法提供如下。在絕緣基板上形成擴(kuò)散阻擋層。包括銅和約0.5at％至約15at％的用于形成所述擴(kuò)散阻擋層的材料的合金形成數(shù)據(jù)布線。然后在所述基板上形成紅濾色器、綠濾色器和藍(lán)濾色器。然后沉積緩沖材料從而形成覆蓋所述數(shù)據(jù)布線和所述濾色器的緩沖層。然后在所述緩沖層上形成柵極布線層。然后蝕刻所述柵極布線層從而形成柵極布線。柵極布線包括柵極線和柵極電極。然后形成覆蓋所述柵極布線的柵極絕緣層。然后在柵極絕緣層上形成島狀形狀的歐姆接觸層圖案、半導(dǎo)體層圖案和第一接觸孔。所述數(shù)據(jù)線的一部分通過(guò)所述第一接觸孔暴露于所述柵極絕緣層和所述緩沖層。然后蝕刻透明導(dǎo)電材料從而形成源極電極、漏極電極和像素布線。漏極電極與源極電極分開。漏極電極與源極電極于是形成在相同的層上。具有像素電極的像素布線連接到所述漏極電極。具有島狀形狀的歐姆接觸圖案利用透明導(dǎo)電材料涂覆。然后去除所述歐姆接觸層圖案的暴露的部分從而將所述歐姆接觸層圖案分成兩部分。歐姆接觸層圖案設(shè)置在所述源極電極與所述漏極電極之間。


通過(guò)參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，本發(fā)明的上述目的和其他優(yōu)點(diǎn)將變得更加顯而易見，附圖中圖1A至1C是橫截面圖，示出根據(jù)本發(fā)明的方法的一示例性實(shí)施例的制造用于LCD裝置的TFT上的銅合金布線的工藝；圖2是平面圖，示出根據(jù)本發(fā)明一示例性實(shí)施例的用于LCD裝置的TFT基板；圖3是沿著圖2所示的線II-II′截取的橫截面圖；圖4至7是橫截面圖，示出根據(jù)本發(fā)明一示例性實(shí)施例的制造用于LCD裝置的TFT基板的工藝；圖8是平面圖，示出根據(jù)本發(fā)明另一示例性實(shí)施例的用于LCD裝置的TFT基板；圖9和圖10是分別沿著圖8所示的線VIII-VIII′和IX-IX′截取的橫截面圖；圖11A和11B至18A和18B是橫截面圖，分別示出制造圖9和圖10的TFT基板的工藝；圖19是平面圖，示出根據(jù)本發(fā)明另一示例性實(shí)施例的TFT基板；圖20是沿著圖19所示的線XIX-XIX′截取的橫截面圖；圖21至28是橫截面圖，示出制造圖20的TFT基板的工藝。
具體實(shí)施例方式
下面將詳細(xì)公開本發(fā)明。
為了在制造用于LCD裝置的TFT基板中使用銅布線，銅布線和含硅基板之間的附著性是必需的。另外，銅與含硅基板的反應(yīng)借助于后續(xù)高溫?zé)崽幚韥?lái)防止。熱處理可在沉積SiNx期間及氧化銦錫(ITO)退火工藝期間進(jìn)行。
根據(jù)本發(fā)明，擴(kuò)散阻擋層形成在含硅基板上。擴(kuò)散阻擋層利用諸如Zr、Ti、Hf、V、Ta、Ni、Cr、Nb、Co、Mn、Mo、W、Rh、Pd、Pt等的金屬形成。硅化物通過(guò)金屬與含硅基板之間的反應(yīng)容易地形成。使用包括部分金屬的合金而不是純銅。合金防止銅在界面上擴(kuò)散進(jìn)入含硅基板中。該合金具有大約0.5at％至大約15at％的用于形成擴(kuò)散阻擋層的材料。當(dāng)被加到銅的該材料的量小于大約0.5at％時(shí)，合金中的銅可擴(kuò)散到基板中。當(dāng)被加到銅的該材料的量增加時(shí)，銅布線的電阻率也增加，從而增加了布線的電阻。優(yōu)選地，被加到銅的該材料的量不超過(guò)大約15at％。
隨著擴(kuò)散阻擋層的厚度增加，擴(kuò)散阻擋層的特性得到改進(jìn)。然而，薄的擴(kuò)散阻擋層是優(yōu)選的，從而與銅合金布線一起蝕刻擴(kuò)散阻擋層。優(yōu)選地，擴(kuò)散阻擋層的厚度為大約50至大約1,000。
銅金屬布線形成之后，進(jìn)行諸如SiNx沉積的高溫工藝。擴(kuò)散阻擋層防止銅元素?cái)U(kuò)散到基板中。擴(kuò)散阻擋層通過(guò)高溫工藝轉(zhuǎn)變?yōu)楣杌铩．?dāng)加到銅中的材料在界面或表面上擴(kuò)散時(shí)，該材料被提供給擴(kuò)散阻擋層從而改進(jìn)擴(kuò)散阻擋層的特性，由此形成額外硅化物。另外，在表面上擴(kuò)散的合金元素可在后續(xù)工藝期間改善銅金屬層的耐化學(xué)性(cherical resistance)。
為了形成硅化物，可在沉積擴(kuò)散阻擋層之后進(jìn)行附加熱處理工藝。優(yōu)選地，該附加熱處理工藝在真空、大氣壓或N2環(huán)境下以大約200℃到大約500℃的溫度進(jìn)行。盡管該熱處理工藝可省略從而簡(jiǎn)化工藝并降低成本和時(shí)間。后續(xù)的熱處理工藝可提供同樣的熱處理效果。然而，借助于附加熱處理工藝可進(jìn)行更穩(wěn)定的熱處理工藝，后續(xù)工藝可在合金的熱處理工藝之后的更穩(wěn)定的條件中進(jìn)行。
因此，用于LCD裝置的TFT基板利用銅合金布線被制造，從而具有低電阻和高電導(dǎo)。
另外，銅布線利用薄的擴(kuò)散阻擋層和包括擴(kuò)散阻擋層的材料的銅合金形成，從而可實(shí)現(xiàn)同時(shí)蝕刻。利用薄的擴(kuò)散阻擋層，也防止了后續(xù)工藝中銅布線與基板之間的相互擴(kuò)散。
圖1A至1C是橫截面圖，示出根據(jù)本發(fā)明的方法的一示例性實(shí)施例的制造用于LCD裝置的TFT上的銅合金布線的工藝。
參照?qǐng)D1A，擴(kuò)散阻擋層11形成在含硅基板10上，并且銅合金布線12形成在擴(kuò)散阻擋層11上。參照?qǐng)D1B，該布線利用掩膜被蝕刻從而在基板10上形成擴(kuò)散阻擋層圖案11a和布線圖案12a。參照?qǐng)D1C，布線圖案12a中的擴(kuò)散阻擋層元素通過(guò)附加熱處理工藝或后續(xù)熱處理工藝擴(kuò)散到表面，并且擴(kuò)散阻擋層圖案11a轉(zhuǎn)變?yōu)楣杌锘衔?silicide compound)層11b。
下面將參照附圖，描述根據(jù)本發(fā)明的一示例性實(shí)施例的用于LCD裝置的TFT基板。
圖2是平面圖，示出根據(jù)本發(fā)明一示例性實(shí)施例的用于LCD裝置的TFT基板，圖3是沿著圖2所示的線II-II′截取的橫截面圖。
柵極布線形成在絕緣基板10上。柵極布線是雙層的，包括擴(kuò)散阻擋層221、241和261及柵極布線層222、242和262。擴(kuò)散阻擋層221、241和261包括金屬硅化物(metal silicide)，并且柵極布線層222、242和262包括具有擴(kuò)散阻擋層材料的銅合金。柵極布線包括柵極線22、柵極焊盤24和TFT的柵極電極26。柵極焊盤24連接到柵極線22的端部部分，其在關(guān)于TFT基板的水平方向上延展，從而將來(lái)自外部的柵極信號(hào)傳送到柵極線22，并且柵極電極26也連接到柵極線22。
形成在基板10上的柵極絕緣層30被形成在柵極布線22、24和26之上。柵極絕緣層30包括硅氮化物。
半導(dǎo)體層40形成在柵極電極24的柵極絕緣層30上。半導(dǎo)體層40具有諸如非晶硅的半導(dǎo)體材料。歐姆接觸層55和56形成在半導(dǎo)體層40上。歐姆接觸層55和56具有用N型摻雜劑以高濃度摻雜的硅化物或N+氫化非晶硅(hydrogenated amorphous silicon)。
數(shù)據(jù)布線層62、65、66和68形成在歐姆接觸層55和56及柵極絕緣層30上。數(shù)據(jù)布線層62、65、66和68具有鉬層或鉬鎢合金層。數(shù)據(jù)布線層62、65、66和68在關(guān)于基板10的縱向方向上延展。數(shù)據(jù)布線層62、65、66和68包括數(shù)據(jù)線62、源極電極65、數(shù)據(jù)焊盤68和漏極電極66。數(shù)據(jù)線62與柵極線22交叉，并且數(shù)據(jù)線62限定像素。源極電極65從數(shù)據(jù)線62分出，并且源極電極65延伸到歐姆接觸層55的上部。數(shù)據(jù)焊盤68連接到數(shù)據(jù)線62的端部部分，并且數(shù)據(jù)焊盤68接收來(lái)自外部的像素信號(hào)。漏極電極66與源極電極65分開，并且漏極電極66設(shè)置在歐姆接觸層56上。漏極電極與源極電極65相對(duì)，柵極電極26介于其間。包括鈍化層70的保護(hù)層形成在數(shù)據(jù)布線62、65、66和68上。保護(hù)層可包括有機(jī)層。
形成接觸孔76和78，漏極電極66和數(shù)據(jù)焊盤68分別通過(guò)所述接觸孔暴露。形成另一接觸孔74，柵極焊盤24和柵極絕緣層30通過(guò)其暴露。接觸孔76和78以多邊形形狀或圓形形狀形成，漏極電極66和數(shù)據(jù)焊盤68通過(guò)其暴露。每個(gè)接觸孔的尺寸不大于大約2mm×60μm。優(yōu)選地，該尺寸不小于大約0.5mm×15um。
像素中像素電極82形成在鈍化層70上。像素電極82通過(guò)接觸孔76電連接到漏極電極66。另外，輔助柵極焊盤86和輔助數(shù)據(jù)焊盤88形成在鈍化層70上。輔助柵極焊盤86和輔助數(shù)據(jù)焊盤88分別通過(guò)接觸孔74和78連接到柵極焊盤24和數(shù)據(jù)焊盤68。像素電極82、輔助柵極焊盤86和輔助數(shù)據(jù)焊盤88具有ITO。
參照?qǐng)D2和圖3，存儲(chǔ)電容器包括像素電極82和柵極線22。當(dāng)存儲(chǔ)電容器的存儲(chǔ)電容不足時(shí)，用于存儲(chǔ)電容器的附加布線可形成在與柵極布線22、24和26相同的層上。
另外，像素電極82與數(shù)據(jù)線62交迭，從而最大化開口率(aperture ratio)。盡管像素電極82交迭在數(shù)據(jù)線62上，由于鈍化層的低介電系數(shù)，寄生存儲(chǔ)電容仍是低的。
下面將參照?qǐng)D2至8公開一種制造根據(jù)本發(fā)明一示例性實(shí)施例的用于LCD裝置的TFT基板的方法。
參照?qǐng)D4，諸如Zr、Ti、Hf、V、Ta、Ni、Cr、Nb、Co、Mn、Mo、W、Rh、Pd、Pt等的金屬在基板10上沉積到大約50到大約1,000的厚度來(lái)疊置(stack)擴(kuò)散阻擋層221、241和261。然后包含約0.5at％到約15at％的材料的銅合金被沉積來(lái)疊置柵極布線層222、242和262。該材料用以形成擴(kuò)散阻擋層。疊置的柵極布線層222、242和262然后被構(gòu)圖，從而形成柵極布線。柵極布線橫向擴(kuò)展，且柵極布線具有柵極線22、柵極電極26和柵極焊盤24。
參照?qǐng)D5，然后形成包括硅氮化物的柵極絕緣層30。包括非晶硅層的半導(dǎo)體層40迭在柵極絕緣層30上。摻雜的非晶硅層迭在半導(dǎo)體層40上。然后蝕刻半導(dǎo)體層40和摻雜的非晶硅層。因此利用光刻工藝，島狀的半導(dǎo)體層40及歐姆接觸層55和56形成在柵極絕緣層30上。柵極絕緣層30設(shè)置在柵極電極26上。
參照?qǐng)D6，然后沉積鉬或鉬鎢合金來(lái)疊置數(shù)據(jù)布線層65、66和68。然后蝕刻數(shù)據(jù)布線層65、66和68從而形成包括數(shù)據(jù)線62、源極電極65、數(shù)據(jù)焊盤68和漏極電極66的數(shù)據(jù)布線。數(shù)據(jù)線62與柵極線22交叉。源極電極65連接到數(shù)據(jù)線62，并且源極電極65延伸到柵極電極26的上部部分。數(shù)據(jù)焊盤68連接到數(shù)據(jù)線22的一端部部分。漏極電極66與源極電極65分開，并且漏極電極66與源極電極65通過(guò)在其間插入柵極電極26而相對(duì)。
然后非晶硅圖案的未被數(shù)據(jù)布線62、65、66和68遮蔽的部分被蝕刻，使得非晶硅圖案分成兩個(gè)區(qū)域，從而暴露半導(dǎo)體層圖案40。非晶硅圖案用雜質(zhì)摻雜。半導(dǎo)體層圖案40設(shè)置在分開的非晶硅層55和56之間。優(yōu)選地，暴露的半導(dǎo)體層圖案40的表面然后通過(guò)氧等離子體被穩(wěn)定化。參照?qǐng)D7，然后形成鈍化層。
然后構(gòu)圖柵極絕緣層30和鈍化層，從而形成接觸孔74、76和78。柵極焊盤24、漏極電極66和數(shù)據(jù)焊盤68分別通過(guò)接觸孔74、76和78暴露。接觸孔74、76和78可具有圓形形狀或多邊形形狀。接觸孔74和78的尺寸等于或不大于大約2mm×60μm。焊盤24和68通過(guò)接觸孔74和78暴露。優(yōu)選地，接觸孔74和78的尺寸不小于0.5mm×15μm。
參照?qǐng)D2至3，然后沉積ITO層，然后蝕刻所沉積的ITO層。因此，輔助柵極焊盤86、輔助數(shù)據(jù)焊盤88和像素電極82通過(guò)光刻工藝形成。像素電極82、輔助柵極焊盤86和輔助數(shù)據(jù)焊盤88通過(guò)第一接觸孔76、第二接觸孔74和第三接觸孔78連接到漏極電極66、柵極焊盤24和數(shù)據(jù)焊盤68。優(yōu)選地，在預(yù)熱(pre-heating)工藝中使用氮?dú)?。該預(yù)熱可在沉積ITO之前進(jìn)行。氮?dú)夥乐乖谕ㄟ^(guò)接觸孔74、76和78暴露的金屬層24、66和68的上部部分上可能形成的金屬氧化物層的形成。
下面將參照?qǐng)D8至10公開根據(jù)使用4掩摸的本發(fā)明一示例性實(shí)施例的用于LCD裝置的TFT基板的單位像素。
圖8是平面圖，示出根據(jù)本發(fā)明另一示例性實(shí)施例的用于LCD裝置的TFT基板，圖9和10是分別沿著圖8所示的線VIII-VIII′和IX-IX′截取的橫截面圖。
具有雙層結(jié)構(gòu)的柵極布線形成在絕緣基板10上。雙層結(jié)構(gòu)具有擴(kuò)散阻擋層221、241和261以及柵極布線層222、242和262。擴(kuò)散阻擋層221、241和261具有金屬硅化物。柵極布線層222、242和262具有銅合金。柵極布線包括柵極線22、柵極焊盤24和柵極電極26。
存儲(chǔ)線28形成在基板10上。存儲(chǔ)線與柵極線22平行。存儲(chǔ)線28包括擴(kuò)散阻擋層281和柵極布線層282。存儲(chǔ)電容器具有存儲(chǔ)線28和導(dǎo)電圖案68。存儲(chǔ)電容器存儲(chǔ)電荷以提高像素的充電電容。存儲(chǔ)線28形成在導(dǎo)電圖案68之上。當(dāng)由像素電極82和柵極線22形成的充電電容足夠大來(lái)維持電壓差時(shí)，可省略存儲(chǔ)線。施加到公共電極的電壓可與施加到存儲(chǔ)線28的電壓相同。公共電極形成于上基板。
柵極絕緣層30形成在柵極布線22、24和26及存儲(chǔ)線28上。柵極絕緣層30形成在柵極布線22、24、26和28之上。柵極絕緣層30可具有硅氮化物SiNx。
半導(dǎo)體圖案42和48形成在柵極絕緣層30上。半導(dǎo)體圖案42和48具有諸如氫化非晶硅的半導(dǎo)體材料。歐姆接觸層圖案或中間層圖案55、56和58形成在半導(dǎo)體圖案42和48上。歐姆接觸層圖案和中間層圖案可具有非晶硅。非晶硅用諸如P(磷)的N型摻雜劑以高濃度摻雜。
數(shù)據(jù)布線層62、64、65、66和68形成在歐姆接觸層圖案55、56和58上。數(shù)據(jù)布線層62、64、65、66和68具有鉬或鉬合金。數(shù)據(jù)布線包括數(shù)據(jù)線組件62、68和65及用于存儲(chǔ)電容器的導(dǎo)電圖案64。數(shù)據(jù)線組件62、68和65具有數(shù)據(jù)線62、數(shù)據(jù)焊盤68和TFT的源極電極65。數(shù)據(jù)線62在相對(duì)于基板的縱向方向上延伸。數(shù)據(jù)焊盤68連接到數(shù)據(jù)線62的一端部部分且接收外部圖像信號(hào)。TFT的源極電極65從數(shù)據(jù)線62分出。用于存儲(chǔ)電容器的導(dǎo)電圖案64與數(shù)據(jù)線組件62、68和65分開，且導(dǎo)電圖案64形成在TFT的漏極電極66和存儲(chǔ)線28上。漏極電極66與源極電極65分開，且漏極電極66與源極電極65通過(guò)插在其間的柵極電極26而相對(duì)。當(dāng)存儲(chǔ)線28被省略時(shí)，用于存儲(chǔ)電容器的導(dǎo)電圖案64也被省略。
歐姆接觸層圖案55、56和58降低半導(dǎo)體圖案42和48與數(shù)據(jù)布線62、64、65、66和68之間的接觸電阻。歐姆接觸層圖案55、56和58具有與數(shù)據(jù)布線62、64、65、66和68基本相同的形狀。半導(dǎo)體圖案42和48形成在歐姆接觸層圖案55、56和58之下。數(shù)據(jù)布線62、64、65、66和68在歐姆接觸層圖案55、56和58上形成。數(shù)據(jù)線組件的中間層圖案具有與數(shù)據(jù)線組件62、65和68基本相同的形狀，且漏極電極的中間層圖案具有與漏極電極66基本相同的形狀。存儲(chǔ)電容器的中間層圖案具有與存儲(chǔ)電容器的導(dǎo)電圖案基本相同的形狀。
除了TFT的溝道區(qū)域外，半導(dǎo)體圖案42和48具有與數(shù)據(jù)布線62、64、65、66和68及歐姆接觸圖案55、56和68基本相同的形狀。特別地，存儲(chǔ)電容器的半導(dǎo)體圖案具有與存儲(chǔ)電容器的導(dǎo)電圖案基本相同的形狀，并且存儲(chǔ)電容器的導(dǎo)電圖案具有與存儲(chǔ)電容器的接觸層圖案基本相同的形狀。然而，TFT的半導(dǎo)體圖案與數(shù)據(jù)布線或接觸層圖案不同。即，數(shù)據(jù)線組件的源極電極65與數(shù)據(jù)線組件的漏極電極66在TFT的溝道區(qū)域中彼此分開。另外，數(shù)據(jù)線組件的中間層55與用于漏極電極的接觸層圖案56彼此分開。然而，連接用于TFT的半導(dǎo)體圖案42從而形成TFT的溝道。鈍化層70形成在數(shù)據(jù)布線62、64、65、66和68上。
鈍化層70具有接觸孔76、78和72及另一接觸孔74。漏極電極66、數(shù)據(jù)焊盤64和用于存儲(chǔ)電容器的導(dǎo)電圖案68通過(guò)接觸孔76、78和72暴露。柵極焊盤24和柵極絕緣層30通過(guò)另一接觸孔74暴露。
像素電極82形成在鈍化層上。像素電極82接收來(lái)自TFT的圖像信號(hào)從而與公共電極一起形成電場(chǎng)。像素電極82具有諸如ITO的透明導(dǎo)電材料。像素電極82通過(guò)接觸孔76電連接到漏極電極66從而接收?qǐng)D像信號(hào)。像素電極82與柵極線22和數(shù)據(jù)線62交迭從而增加開口率。柵極線22和數(shù)據(jù)線62鄰近像素電極82。像素電極82可不與柵極線22或數(shù)據(jù)線62交迭。像素電極82通過(guò)接觸孔72連接到用于存儲(chǔ)電容器的導(dǎo)電圖案從而傳送圖像信號(hào)至導(dǎo)電圖案64。輔助柵極焊盤86和輔助數(shù)據(jù)焊盤88分別通過(guò)接觸孔74和78連接到柵極焊盤24和數(shù)據(jù)焊盤68。輔助柵極焊盤86和輔助數(shù)據(jù)焊盤88提高了焊盤24、68與外部電路裝置之間的粘合強(qiáng)度(cohesive strength)。輔助柵極焊盤86和輔助數(shù)據(jù)焊盤88還分別保護(hù)焊盤24和68。然而，輔助柵極焊盤86和輔助數(shù)據(jù)焊盤88可被省略。
下面將參照?qǐng)D9至18B公開一種制造根據(jù)使用4掩摸的本發(fā)明一示例性實(shí)施例的用于LCD裝置的TFT基板的方法。
參照?qǐng)D11A和11B，諸如Zr、Ti、Hf、V、Ta、Ni、Cr、Nb、Co、Mn、Mo、W、Rh、Pd、Pt等的金屬沉積在基板10上從而形成擴(kuò)散阻擋層221、241、261和281。金屬層的厚度為約50至1,000。銅合金層形成在擴(kuò)散阻擋層221、241、261和281上，用于形成柵極布線層222、242、262和282。銅合金層包括約0.5at％至約15at％的用于形成擴(kuò)散阻擋層221、241、261和281的材料。柵極布線和存儲(chǔ)電容器線28通過(guò)光刻工藝形成。柵極布線具有柵極線22、柵極焊盤24和柵極電極26。
參照?qǐng)D12A和12B，然后形成柵極絕緣層30。半導(dǎo)體層40形成在柵極絕緣層30上。中間層50形成在半導(dǎo)體層40上。柵極絕緣層30、半導(dǎo)體層40和中間層50通過(guò)化學(xué)氣相沉積形成。柵極絕緣層30的厚度為大約1,500至大約5,000，半導(dǎo)體層40的厚度為大約500至大約2,000，中間層50的厚度為大約300至大約600。柵極絕緣層30、半導(dǎo)體層40和中間層50包括硅氮化物。MoW通過(guò)濺射沉積在中間層50上從而形成導(dǎo)電層60。然后在導(dǎo)電層60上形成光致抗蝕劑膜110。光致抗蝕劑膜110的厚度為大約1μm至大約2μm。
參照?qǐng)D13A和13B，然后通過(guò)曝光工藝和顯影工藝形成光致抗蝕劑膜圖案112和114。使用掩模進(jìn)行曝光工藝。光致抗蝕劑膜圖案112和114的第一區(qū)域114的厚度薄于光致抗蝕劑膜圖案112和114的第二區(qū)域112的厚度。第一區(qū)域114設(shè)置在TFT的溝道區(qū)域‘C’上。TFT的溝道區(qū)域設(shè)置在源極電極65和漏極電極66之間。第二區(qū)域設(shè)置在其上將形成數(shù)據(jù)布線62、64、65、66和68的數(shù)據(jù)布線組件‘A’上。去除設(shè)置在其余區(qū)域‘B’上的光致抗蝕劑膜。其余區(qū)域‘B’與第一區(qū)域114和第二區(qū)域112不同。第一區(qū)域114的光致抗蝕劑膜的保留厚度與第二區(qū)域112的比值根據(jù)蝕刻工藝的條件而改變。優(yōu)選地，第一區(qū)域114與第二區(qū)域112的比值不大于大約一半。第一區(qū)域114的光致抗蝕劑膜的保留厚度可不大于約4,000。
光致抗蝕劑膜的厚度可由第一區(qū)域114的光強(qiáng)度的控制來(lái)決定。光強(qiáng)度可借助于具有細(xì)縫(slit)的圖案、具有格狀形狀的圖案或半透明膜來(lái)控制。
優(yōu)選地，圖案的線之間的間隔或圖案之間的間隔小于曝光裝置的分辨率。圖案之間的間隔可以是細(xì)縫之間的間隔。當(dāng)使用半透明膜時(shí)，掩模的透射率可由半透明膜的透射率和厚度決定。
當(dāng)光致抗蝕劑膜通過(guò)掩模被曝光時(shí)，光致抗蝕劑膜的被光直接曝光的部分處的聚合物完全分解，光致抗蝕劑膜的其上設(shè)置半透明膜的部分處的聚合物部分分解，而光致抗蝕劑膜的被遮蔽部分處的聚合物未分解。
光致抗蝕劑膜被顯影時(shí)，其中的高聚合物未分解的部分保留。因此，部分地曝光的部分中的光致抗蝕劑膜的厚度薄于未曝光的部分中的光致抗蝕劑膜的厚度。曝光時(shí)間太長(zhǎng)時(shí)，所有高聚合物都被分解。因此，需要控制曝光時(shí)間從而高聚合物不全部分解。
可使用可回流材料(reflowable material)形成薄光致抗蝕劑膜114。薄光致抗蝕劑膜114可通過(guò)曝光工藝、顯影工藝和回流工藝(reflowing process)形成，由此將光致抗蝕劑膜的未曝光部分回流到光致抗蝕劑膜的曝光部分內(nèi)。使用常規(guī)掩模進(jìn)行曝光工藝。掩模具有光從其透過(guò)的區(qū)域，及光不從其透過(guò)的另一區(qū)域。
然后光致抗蝕劑膜圖案114和設(shè)置在光致抗蝕劑膜圖案114下面的層被蝕刻。設(shè)置在光致抗蝕劑膜圖案114下面的層具有導(dǎo)電層60、中間層50和半導(dǎo)體層40。數(shù)據(jù)布線和設(shè)置在數(shù)據(jù)布線下面的層保留在數(shù)據(jù)布線區(qū)域‘A’中。半導(dǎo)體層保留在溝道區(qū)域‘C’中。其余區(qū)域‘B’中的導(dǎo)電層、中間層和半導(dǎo)體層被去除從而暴露柵極絕緣層30。該其余區(qū)域‘B’與數(shù)據(jù)布線區(qū)域‘A’或溝道區(qū)域‘C’不同。
參照?qǐng)D14A和14B，然后去除該其余區(qū)域‘B’的暴露的導(dǎo)電層60從而暴露中間層50。暴露的導(dǎo)電層60設(shè)置在中間層50上?？墒褂酶晌g刻或濕蝕刻。優(yōu)選地，導(dǎo)電層60在光致抗蝕劑膜圖案112和114基本未被蝕刻的條件下蝕刻。然而，在干蝕刻中，導(dǎo)電層60在不蝕刻光致抗蝕劑膜圖案112和114的情況下可能不被蝕刻，從而導(dǎo)電層60與光致抗蝕劑膜圖案112和114一起蝕刻。干蝕刻中的第一區(qū)域114的厚度厚于濕蝕刻中的第一區(qū)域114的厚度，從而導(dǎo)電層60沒(méi)有通過(guò)在干蝕刻中蝕刻第一區(qū)域暴露。
參照?qǐng)D14A和14B，溝道區(qū)域‘C’的導(dǎo)電層和數(shù)據(jù)布線區(qū)域‘A’的導(dǎo)電層保留，但是其余區(qū)域‘B’的導(dǎo)電層60被去除，因此暴露中間層50。溝道區(qū)域‘C’和數(shù)據(jù)布線區(qū)域‘A’的導(dǎo)電層包括用于源極/漏極的導(dǎo)電圖案67和用于存儲(chǔ)電容器的導(dǎo)電圖案68。除源極電極65和漏極電極66外，其余導(dǎo)電圖案67和64具有與數(shù)據(jù)布線62、64、65、66和68基本相同的形狀。在其余導(dǎo)電圖案中源極電極65和漏極電極66相連。當(dāng)進(jìn)行干蝕刻時(shí)，光致抗蝕劑膜圖案112和114也被蝕刻。
參照?qǐng)D15A和15B，通過(guò)干蝕刻，然后去除其余區(qū)域‘B’的暴露的中間層50、其余區(qū)域‘B’中的暴露的半導(dǎo)體層40和光致抗蝕劑膜的第一區(qū)域。半導(dǎo)體區(qū)域40設(shè)置在中間層之下。在蝕刻中，柵極絕緣層30基本上未被蝕刻。半導(dǎo)體層40的蝕刻率與中間層50的蝕刻率基本相同。優(yōu)選地，光致抗蝕劑圖案112和114的蝕刻率與半導(dǎo)體層40的蝕刻率基本相同。例如，可以使用SF6和HCl的混合氣體或SF6和O2的混合氣體。當(dāng)光致抗蝕劑膜圖案112和114的蝕刻率與半導(dǎo)體層40的蝕刻率基本相同時(shí)，第一區(qū)域114的厚度不小于半導(dǎo)體層40的厚度與中間層50的厚度之和。
參照?qǐng)D15A和15B，去除溝道區(qū)域‘C’的第一部分從而暴露用于源極/漏極的導(dǎo)電圖案，并且其余區(qū)域‘B’中的中間區(qū)域50及其余區(qū)域‘B’中的半導(dǎo)體區(qū)域40被去除從而暴露柵極絕緣層30。蝕刻數(shù)據(jù)布線組件‘A’的第二區(qū)域112從而減小數(shù)據(jù)布線組件‘A’的第二區(qū)域112的厚度。因此，形成半導(dǎo)體圖案42和48。源極/漏極的導(dǎo)電圖案之下的中間層圖案及存儲(chǔ)電容器的導(dǎo)電圖案之下的中間層圖案分別由附圖標(biāo)記57和58表示。
然后，通過(guò)灰化工藝去除溝道區(qū)域‘C’中源極/漏極的導(dǎo)電圖案的表面上的其余光致抗蝕劑膜。
參照?qǐng)D16A和16B，溝道區(qū)域‘C’中用于源極/漏極的導(dǎo)電圖案及溝道區(qū)域‘C’中用于源極/漏極的中間圖案被蝕刻，由此被去除。源極/漏極的中間圖案設(shè)置在溝道區(qū)域‘C’中用于源極/漏極的導(dǎo)電圖案之下。
可干蝕刻用于源極/漏極的導(dǎo)電圖案及中間圖案。優(yōu)選地，因?yàn)楦晌g刻的終點(diǎn)檢測(cè)是困難的，所以干蝕刻中用于源極/漏極的導(dǎo)電圖案與中間圖案之間的蝕刻選擇性(etching selectivity)是大的。因此，當(dāng)蝕刻選擇性不大時(shí)，溝道區(qū)域‘C’中保留的半導(dǎo)體圖案的厚度控制是不容易的。
干蝕刻也可與濕蝕刻一起進(jìn)行。用于源極/漏極的導(dǎo)電圖案可濕蝕刻，而中間圖案57可干蝕刻。當(dāng)干蝕刻與濕蝕刻一起進(jìn)行時(shí)，用于源極/漏極的導(dǎo)電圖案的側(cè)壁被濕蝕刻，而中間層圖案57基本未被蝕刻，因而形成了臺(tái)階形狀。SF4和HCl的混合氣體、或者CF4和O2的混合氣體可用來(lái)蝕刻中間層圖案57和半導(dǎo)體圖案42。具有均勻厚度的半導(dǎo)體圖案可利用CF4和O2的混合氣體形成。參照?qǐng)D16B，可去除部分半導(dǎo)體圖案42從而降低半導(dǎo)體圖案的厚度，并且可蝕刻光致抗蝕劑膜圖案的第二區(qū)域112從而降低光致抗蝕劑膜圖案的第二區(qū)域112的厚度。優(yōu)選地，不蝕刻?hào)艠O絕緣層30，并且光致抗蝕劑膜圖案的厚度足夠厚，使得第二區(qū)域112不被蝕刻，從而數(shù)據(jù)布線62、64、65、66和68被光致抗蝕劑膜圖案涂覆。
因此，源極電極65和漏極電極66被分開從而形成數(shù)據(jù)布線62、64、65、66和68及接觸層圖案55、56和58。數(shù)據(jù)布線62、64、65、66和68設(shè)置在接觸層圖案55、56和58上。
然后去除保留在數(shù)據(jù)布線組件‘A’上的光致抗蝕劑膜的第二區(qū)域。然而，可在源極/漏極的在溝道區(qū)域‘C’中的導(dǎo)電圖案67去除之前去除第二區(qū)域。第二區(qū)域在導(dǎo)電圖案56之下的中間層圖案57去除之后被去除。
如上所述，干蝕刻可單獨(dú)進(jìn)行，或者濕蝕刻可與干蝕刻一起進(jìn)行。當(dāng)單獨(dú)進(jìn)行干蝕刻時(shí)，制造工藝簡(jiǎn)單但蝕刻條件不可控。然而，當(dāng)濕蝕刻與干蝕刻一起進(jìn)行時(shí)，制造工藝復(fù)雜但蝕刻條件可控。參照?qǐng)D17A和17B，然后形成鈍化層70。
參照?qǐng)D18A和18B，蝕刻鈍化層70和柵極絕緣層30從而形成接觸孔76、74、78和72，通過(guò)這些接觸孔漏極電極66、柵極焊盤24、數(shù)據(jù)焊盤68和存儲(chǔ)電容器64的導(dǎo)電圖案分別暴露。利用光刻工藝進(jìn)行蝕刻工藝。接觸孔74和78的尺寸不大于約2mm×60μm。焊盤24和68通過(guò)接觸孔74和78暴露。優(yōu)選地，接觸孔74和78的尺寸不小于大約0.5mm×15μm。
參照?qǐng)D9至11，然后沉積ITO層至約400到約500的厚度。然后構(gòu)圖ITO層。因此，通過(guò)光刻工藝形成像素電極82、輔助柵極焊盤86和輔助數(shù)據(jù)焊盤88。像素電極82連接到漏極電極66和存儲(chǔ)電容器的導(dǎo)電圖案，并且輔助柵極焊盤86連接到柵極焊盤24。輔助數(shù)據(jù)焊盤88連接到數(shù)據(jù)焊盤68。
優(yōu)選地，氮?dú)怏w用于預(yù)熱工藝中。在沉積ITO之前進(jìn)行預(yù)熱。氮?dú)怏w防止金屬氧化物層的形成。金屬氧化物層可形成在金屬層24、64、66和68的通過(guò)接觸孔72、74、76和78暴露的上部部分上。
根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例，數(shù)據(jù)布線62、64、65、66和68、接觸層圖案55、56和68以及半導(dǎo)體圖案42和48使用一個(gè)掩膜形成，并且源極電極與漏極電極分開，由此簡(jiǎn)化制造工藝。
根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的方法也可應(yīng)用于AOC(Array On Color Filter在濾色器上的陣列)結(jié)構(gòu)。在AOC結(jié)構(gòu)中，TFT陣列形成在濾色器上。
圖19是平面圖，示出根據(jù)本發(fā)明另一示例性實(shí)施例的TFT基板，圖20是沿圖19所示的線XIX-XIX′截取的橫截面圖并且上基板面對(duì)下基板。下基板是TFT基板。
擴(kuò)散阻擋層118、119和123及包括銅合金的數(shù)據(jù)布線120、121和124形成在下絕緣基板100上。
數(shù)據(jù)布線120、121和124包括數(shù)據(jù)線120、數(shù)據(jù)焊盤124和黑矩陣121。數(shù)據(jù)線120在關(guān)于基板的縱向方向上延伸。數(shù)據(jù)焊盤124連接到數(shù)據(jù)線120的端部部分并且接收來(lái)自外部的圖像信號(hào)，從而將所接收的圖像信號(hào)傳送到數(shù)據(jù)線120。黑矩陣從數(shù)據(jù)線120分出并且屏蔽從基板100的下表面到TFT的半導(dǎo)體層170的光。黑矩陣121可屏蔽泄漏的光，并且黑矩陣121可與數(shù)據(jù)線120分開從而形成斷開的布線。黑矩陣121具有與屏蔽泄漏的光的黑矩陣基本相同的功能。
紅(R)濾色器、藍(lán)(B)濾色器和綠(G)濾色器形成在下絕緣基板100上。濾色器131、132和133的周邊部分與數(shù)據(jù)布線120和121的周邊部分交迭。濾色器131、132和133可形成在數(shù)據(jù)線120之上。
緩沖層140形成在數(shù)據(jù)布線120、121和124及濾色器131、132和133上。緩沖層140防止濾色器131、132和133脫氣(outgassing)，并且緩沖層140還防止濾色器131、132和133被后續(xù)工藝中的熱或等離子體能量損傷。因?yàn)榫彌_層140將數(shù)據(jù)布線120、121和124與TFT陣列分開，所以更低介電常數(shù)和更厚的厚度是優(yōu)選的，從而降低寄生電容。
具有雙層結(jié)構(gòu)的柵極布線形成在緩沖層140上。該雙層結(jié)構(gòu)具有下層501和上層502。下層501具有諸如鋁和鋁合金的材料，上層502具有諸如鉬和鉬合金的材料。
柵極布線包括柵極線150、柵極焊盤152及TFT的柵極電極151。柵極線150橫向地延伸從而與數(shù)據(jù)線120相交，由此限定像素。柵極焊盤152連接到柵極線150的端部部分并接收來(lái)自外部的圖像信號(hào)從而將圖像信號(hào)傳送到柵極線150。柵極線150具有TFT的柵極電極151。
柵極線150與像素電極410交迭從而形成改善像素的存儲(chǔ)電容的存儲(chǔ)電容器。當(dāng)通過(guò)柵極線150與像素電極410的交迭形成的存儲(chǔ)電容不是足夠時(shí)，可形成用于存儲(chǔ)電容器的公共電極。
優(yōu)選地，當(dāng)柵極布線以多層結(jié)構(gòu)形成時(shí)，一層具有低電阻而另一層具有高附著性。雙層結(jié)構(gòu)可具有Al(或鋁合金)和MoW。
在低溫沉積的柵極絕緣層160形成在柵極布線150、151和152及緩沖層140上。低溫沉積的柵極絕緣層160可具有有機(jī)絕緣層、低溫形成的非晶硅氧化物層或低溫形成的非晶硅氮化物層。根據(jù)本發(fā)明另一示例性實(shí)施例濾色器形成在TFT結(jié)構(gòu)的下基板上。不是在高溫沉積柵極絕緣層，而是柵極絕緣層在諸如等于或不大于約250℃的溫度的低溫沉積。
雙層結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體層171形成在柵極電極151的柵極絕緣層160上。雙層結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體層171具有島狀形狀。半導(dǎo)體層171的下部半導(dǎo)體層701包括具有高帶隙能的非晶硅，并且半導(dǎo)體層171的上部半導(dǎo)體層702包括具有比下部半導(dǎo)體層701的帶隙能低的帶隙能的非晶硅。例如，下部半導(dǎo)體層701的帶隙能可為大約1.9eV至大約2.1eV，而上部半導(dǎo)體層702的帶隙能可為大約1.7eV至大約1.8eV。下部半導(dǎo)體層701的厚度可為大約50至大約200，而上部半導(dǎo)體層702的厚度可為大約1,000至大約2,000。
上部半導(dǎo)體層702與下部半導(dǎo)體層701之間形成帶隙能偏置(offset)。下部半導(dǎo)體層701具有與上部半導(dǎo)體層702不同的帶隙。帶隙能偏置與帶隙能之差基本相同。當(dāng)TFT接通時(shí)，溝道形成在設(shè)置于下部半導(dǎo)體層701和上部半導(dǎo)體層702之間的帶偏置(band offset)區(qū)域中。帶偏置區(qū)域的原子結(jié)構(gòu)基本彼此相同，從而帶偏置區(qū)域具有較少的缺陷。因此，改善了TFT的特性，半導(dǎo)體層171可具有單層結(jié)構(gòu)。
歐姆接觸層182和183形成在半導(dǎo)體層171上。歐姆接觸層182和183具有用雜質(zhì)以高濃度摻雜的n+非晶硅、n+微晶硅或n+金屬硅化物，并且歐姆接觸層182和183彼此分開。
像素布線410、411和412形成在歐姆接觸層上。像素布線410、411和412具有源極電極412、漏極電極411和像素電極410。源極電極412通過(guò)形成在柵極絕緣層160和緩沖層140中的接觸孔161連接到數(shù)據(jù)線120。漏極電極411連接到像素電極410，并將來(lái)自TFT的圖像信號(hào)傳送到像素電極。像素布線410、411和412具有ITO。該ITO是透明導(dǎo)電材料。
輔助柵極焊盤413和輔助數(shù)據(jù)焊盤414分別通過(guò)接觸孔162和164連接到柵極焊盤152和數(shù)據(jù)焊盤124。輔助柵極焊盤413和輔助數(shù)據(jù)焊盤414形成為與像素布線410、411和412基本相同的層。輔助柵極焊盤413與鉬鎢合金層直接接觸，并且輔助數(shù)據(jù)焊盤414與銅合金層直接接觸。鉬鎢合金層是柵極焊盤152的上層502，并且銅合金層是數(shù)據(jù)焊盤124的上層202。像素電極410與鄰近該像素電極410的柵極線150及鄰近該像素電極410的數(shù)據(jù)線120交迭，因此增加了開口率。像素電極410可不與柵極線150或數(shù)據(jù)線120交迭。
鈍化層190形成在源極電極412和漏極電極411上，并且光致抗蝕劑彩色有機(jī)層430形成在鈍化層190上。鈍化層190保護(hù)TFT。光致抗蝕劑彩色有機(jī)層430具有深的顏色和良好的吸光度。彩色有機(jī)層430屏蔽照射進(jìn)入TFT的半導(dǎo)體層171的光，并且彩色有機(jī)層430控制彩色有機(jī)層430的高度。因此，彩色有機(jī)層430維持下絕緣基板100與面對(duì)該下絕緣基板100的上絕緣基板之間的間隔。即，彩色有機(jī)層430用作間隔層。鈍化層190和有機(jī)層430可分別沿著柵極線和數(shù)據(jù)線120形成。有機(jī)層430還可屏蔽鄰近柵極布線和數(shù)據(jù)布線泄漏的光。
上基板200具有ITO或IZO，并且公共電極210形成在上基板200之上。公共電極210與像素電極410產(chǎn)生電場(chǎng)。
下面將參照?qǐng)D19至28公開一種制造根據(jù)本發(fā)明另一示例性實(shí)施例的TFT基板的方法。
參照?qǐng)D21，諸如Zr、Ti、Hf、V、Ta、Ni、Cr、Nb、Co、Mn、Mo、W、Rh、Pd、Pt等的金屬沉積在下絕緣基板100上從而形成擴(kuò)散阻擋層120、121和124。擴(kuò)散阻擋層120、121和124的厚度為大約50至1,000。包括銅和大約0.5at％至大約15at％的材料的合金然后沉積在擴(kuò)散阻擋層120、121和124上。該材料用于形成擴(kuò)散阻擋層。然后在所沉積的合金上形成光致抗蝕劑圖案。所沉積的合金然后被干蝕刻或濕蝕刻。因此，數(shù)據(jù)布線120、121和124使用掩模通過(guò)光刻工藝形成在下絕緣基板100上。數(shù)據(jù)布線120、121和124具有數(shù)據(jù)線120、數(shù)據(jù)焊盤124和黑矩陣121。然后擴(kuò)散阻擋層在大氣壓、大約400℃的溫度熱處理從而形成硅化物。
參照?qǐng)D22，然后包括紅(R)著色劑、綠(G)著色劑和藍(lán)(B)著色劑的光致抗蝕劑材料相繼被涂覆并構(gòu)圖。因此，使用掩模通過(guò)光刻工藝相繼形成R濾色器131、G濾色器132和B濾色器133。
然后，使用三掩模來(lái)形成R濾色器131、G濾色器132和B濾色器133。然而，可使用一掩模來(lái)形成R濾色器131、G濾色器132和B濾色器133，由此降低成本。還可以使用激光光刻工藝或印刷方法而不用掩模，由此最小化成本。優(yōu)選地，濾色器131、132和133的外圍部分與數(shù)據(jù)線120的外圍部分交迭。參照?qǐng)D23，然后在絕緣基板100上形成緩沖層140。
然后諸如Al或Al合金的第一導(dǎo)電材料及諸如Mo或Mo合金的第二導(dǎo)電材料通過(guò)諸如濺鍍的工藝相繼沉積，并且所沉積的導(dǎo)電材料隨后被構(gòu)圖。因此，柵極布線150、151和152使用掩模通過(guò)光刻工藝形成在緩沖層140上。柵極布線150、151和152包括柵極線150、柵極電極151和柵極焊盤152。柵極布線150、151和152可具有單層結(jié)構(gòu)。
參照?qǐng)D24，然后低溫沉積的柵極絕緣層160、第一非晶硅層701、第二非晶硅層702和摻雜非晶硅層180相繼沉積在柵極布線150、151和152及緩沖層140上。
柵極絕緣層160具有有機(jī)絕緣層、低溫沉積的非晶硅氧化物層和低溫沉積的非晶硅氮化物層。柵極絕緣層160可在例如不大于約250℃的溫度的低溫沉積。
第一非晶硅層701包括具有約1.9eV至約2.1eV的帶隙能的非晶硅，并且第二非晶硅層702包括具有約1.7eV至約1.8eV的帶隙能的非晶硅。第一非晶硅層701使用具有預(yù)定量的CH4氣體、C2H2氣體或C2H6氣體的SiH4氣體通過(guò)化學(xué)氣相沉積(CVD)沉積。SiH4用于形成非晶硅。例如，SiH4氣體和CH4氣體以1比9的比例應(yīng)用于CVD，由此沉積包括大約50at％的濃度的碳及大約2.0eV至大約2.3eV的帶隙能的非晶硅層。非晶硅層的帶隙能取決于沉積工藝的條件，并且根據(jù)碳化合物(carbon compound)的量，帶隙能可在約1.7eV至約2.5eV之間。
低溫沉積的柵極絕緣層160、第一非晶硅層701、第二非晶硅層702及摻雜的非晶硅層180可利用CVD相繼原位(in situ)沉積。
參照?qǐng)D25，第一非晶硅層701、第二非晶硅層702和摻雜的非晶硅層180被構(gòu)圖。因此，島狀形狀的半導(dǎo)體層171、歐姆接觸層181及接觸孔161、162和164使用掩模利用光刻工藝形成。接觸孔161、162和164設(shè)置在低溫沉積的柵極絕緣層160和有機(jī)絕緣層140中。數(shù)據(jù)線120、柵極焊盤152和數(shù)據(jù)焊盤124分別通過(guò)接觸孔161、162和164暴露。
然后第一非晶硅層701、第二非晶硅層702和摻雜的非晶硅層180被去除，除了層701、702和180的設(shè)置在柵極電極151上的一部分以外。層701、702和180的在柵極焊盤152上的一部分及柵極絕緣層160的在柵極焊盤152上的一部分被去除。層701、702、180和160的在數(shù)據(jù)線120和數(shù)據(jù)焊盤124上的一部分被去除。有機(jī)絕緣層140的在數(shù)據(jù)線120和數(shù)據(jù)焊盤124上的一部分也被去除。
為了僅使用一掩模進(jìn)行光刻工藝，使用具有不同厚度的部分的光致抗蝕劑膜圖案作為蝕刻掩模。
參照?qǐng)D26，光致抗蝕劑膜涂覆在摻雜的非晶硅層180的上部部分上。光致抗蝕劑膜的厚度在約1μm至約2μm之間。然后光致抗蝕劑膜圖案312和314通過(guò)光刻工藝形成。光刻工藝有使用掩模的曝光工藝和顯影工藝。
第一區(qū)域312厚于第二區(qū)域314。光致抗蝕劑膜的設(shè)置在數(shù)據(jù)線120、數(shù)據(jù)焊盤124和柵極焊盤152上的一部分被去除。第一區(qū)域312設(shè)置在柵極電極151上。優(yōu)選地，第一區(qū)域312與第二區(qū)域314的比值等于或不大于約一半。第一區(qū)域312的光致抗蝕劑膜的保留厚度可不大于約4,000。
可使用多種方法形成具有不同厚度的部分的光致抗蝕劑膜圖案。下面，使用正光致抗蝕劑膜。
當(dāng)光致抗蝕劑膜經(jīng)掩模曝光時(shí)，光致抗蝕劑膜的被光直接曝光的部分處的聚合物完全分解。光致抗蝕劑膜的其上設(shè)置有半透明膜的部分處的聚合物部分分解，而光致抗蝕劑膜的被遮蔽部分處的聚合物不分解。
當(dāng)光致抗蝕劑膜被顯影時(shí)，其中高聚合物未分解的部分保留。因此，部分曝光的部分中的光致抗蝕劑膜的厚度薄于未曝光的部分中的光致抗蝕劑膜的厚度。當(dāng)曝光時(shí)間太長(zhǎng)時(shí)，全部高聚合物都被分解。因此，需要控制曝光時(shí)間從而高聚合物不全部分解。
當(dāng)光致致抗蝕劑膜被顯影時(shí)，第一區(qū)域312中的聚合物保留，第二區(qū)域314中的聚合物被部分去除從而第二區(qū)域314的厚度薄于第一區(qū)域312的厚度，并且區(qū)域‘C’中的聚合物完全被去除。第二區(qū)域314被光部分地曝光。因此，形成了具有不同厚度的部分的光致抗蝕劑膜圖案。
參照?qǐng)D27，然后干蝕刻摻雜的非晶硅層180、第二非晶硅層702、第一非晶硅層701及低溫沉積的柵極絕緣層160從而形成暴露柵極焊盤152的接觸孔162并且暴露區(qū)域‘C’的緩沖層140。干蝕刻區(qū)域‘C’的緩沖層140從而形成接觸孔161和164，數(shù)據(jù)線120和數(shù)據(jù)焊盤124通過(guò)其被暴露。干蝕刻通過(guò)光致抗蝕劑膜圖案312和314作為蝕刻掩模來(lái)進(jìn)行。
然后使用氧氣通過(guò)灰化工藝完全去除光致抗蝕劑膜的第二區(qū)域314。
因此，光致抗蝕劑膜圖案的第二區(qū)域314被去除，摻雜的非晶硅層180被暴露，并且光致抗蝕劑圖案的第一區(qū)域312的厚度減小到與光致抗蝕劑圖案的第二區(qū)域314的厚度基本相同。
然后摻雜的非晶硅層180、第一非晶硅層701和第二非晶硅層702通過(guò)保留的光致抗蝕劑圖案的第一區(qū)域312作為蝕刻掩模被蝕刻。因此，摻雜的非晶硅層180、第一非晶硅層701和第二非晶硅層702被去除，并且半導(dǎo)體層171和歐姆接觸層181保留。具有島狀形狀的半導(dǎo)體層171形成在其下形成有柵極電極的柵極絕緣層160上。柵極絕緣層160設(shè)置在柵極電極151上。
然后去除保留的光致抗蝕劑圖案的第一區(qū)域312?？衫檬褂醚鯕獾幕一に噥?lái)去除保留的光致抗蝕劑圖案的第一區(qū)域312。
參照?qǐng)D28，然后沉積ITO層并對(duì)其構(gòu)圖。因此，使用掩模通過(guò)光刻工藝形成像素電極410、源極電極412、漏極電極411、輔助柵極焊盤413及輔助數(shù)據(jù)焊盤414。
利用源極電極412和漏極電極411作為蝕刻掩模蝕刻歐姆接觸層181，由此形成歐姆接觸層圖案而暴露半導(dǎo)體層171。歐姆接觸層181設(shè)置在源極電極412和漏極電極411之間。歐姆接觸層圖案182和183具有第一區(qū)域182及與第一區(qū)域182分開的第二區(qū)域183。半導(dǎo)體層171設(shè)置在源極電極412和漏極電極411之間。
參照?qǐng)D19至20，諸如硅氮化物或氧氮化物的第一絕緣層以及諸如包括黑染色劑的光致抗蝕劑有機(jī)材料的第二絕緣層相繼沉積在下絕緣基板100上，并且彩色有機(jī)層430利用掩膜通過(guò)光刻工藝形成。該光刻工藝具有曝光工藝和顯影工藝。第一絕緣材料和第二絕緣材料通過(guò)彩色有機(jī)層430作為蝕刻掩模被蝕刻從而形成鈍化層190。彩色有機(jī)層430可屏蔽照射進(jìn)TFT的光。黑矩陣121屏蔽泄漏的光，并且黑矩陣121可與數(shù)據(jù)線120分開從而形成斷開的布線。黑矩陣121具有與屏蔽泄漏的光的黑矩陣基本相同的功能。黑矩陣121還可形成在柵極布線或數(shù)據(jù)布線上從而屏蔽鄰近柵極布線和數(shù)據(jù)布線泄漏的光。黑矩陣121還可通過(guò)有機(jī)層430的高度控制來(lái)用作間隔層。
諸如ITO或IZO的透明導(dǎo)電材料疊置在上絕緣基板200上從而形成公共電極210。
根據(jù)本發(fā)明一示例性實(shí)施例，銅合金布線用作柵極布線或數(shù)據(jù)布線。然而，銅合金布線也可用作形成于基板上的任何金屬層。銅合金布線還可用作源極/漏極電極。
工業(yè)實(shí)用性如上所述，用于LCD裝置的TFT基板利用具有低電阻和高電導(dǎo)的銅合金布線進(jìn)行制造。
另外，銅合金布線利用薄擴(kuò)散阻擋層及包括該擴(kuò)散阻擋層的材料的銅合金形成，從而可以進(jìn)行同時(shí)蝕刻。利用薄擴(kuò)散阻擋層還防止了后續(xù)工藝中銅布線與基板之間的相互擴(kuò)散。
前面已經(jīng)參照上述實(shí)施例描述了本發(fā)明。然而，顯然，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，根據(jù)上述描述，各種替換的修改和變化是顯而易見的。因此，本發(fā)明包括落在所附權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)的所有替代修改和變化。
權(quán)利要求
1.一種用于LCD裝置的TFT基板，包括含硅的基板；形成在所述基板上的擴(kuò)散阻擋層；以及形成在所述擴(kuò)散阻擋層上的銅合金層，所述銅合金層包括大約0.5at％至大約15at％的用于形成所述擴(kuò)散阻擋層的材料。
2.如權(quán)利要求1的TFT基板，其中所述擴(kuò)散阻擋層包括硅化物化合物，該硅化物化合物包括從由Zr、Ti、Hf、V、Ta、Ni、Cr、Nb、Co、Mn、Mo、W、Rh、Pd和Pt構(gòu)成的組中選定的至少一種。
3.如權(quán)利要求1的TFT基板，其中所述擴(kuò)散阻擋層的厚度為大約50至大約5000。
4.如權(quán)利要求1的TFT基板，其中所述銅合金層包括對(duì)應(yīng)于柵極線、源極-漏極電極或數(shù)據(jù)線的金屬層。
5.如權(quán)利要求1的TFT基板，其中所述含硅的基板是硅基板、玻璃基板或塑料基板。
6.一種制造用于LCD裝置的TFT基板的方法，包括在含硅的基板上形成擴(kuò)散阻擋層；沉積包括銅和約0.5at％至約15at％的用于形成所述擴(kuò)散阻擋層的材料的合金，從而形成柵極布線層；蝕刻所述柵極布線層，從而形成包括柵極線、柵極焊盤和柵極電極的柵極圖案；疊置柵極絕緣層；形成半導(dǎo)體層圖案和歐姆接觸層圖案；涂覆并構(gòu)圖數(shù)據(jù)布線材料從而形成數(shù)據(jù)布線，其具有與柵極線交叉的數(shù)據(jù)線、連接到所述數(shù)據(jù)線的數(shù)據(jù)焊盤、連接到所述數(shù)據(jù)線并鄰近所述柵極電極的源極電極、及漏極電極，該漏極電極位于通過(guò)插入其與所述源極電極之間的所述柵極電極而與所述源極電極相對(duì)的位置處。形成保護(hù)層；構(gòu)圖所述保護(hù)層和所述柵極絕緣層從而形成接觸孔，所述柵極焊盤、所述數(shù)據(jù)焊盤和所述漏極電極通過(guò)所述接觸孔暴露；疊置透明導(dǎo)電層；以及蝕刻所述透明導(dǎo)電層從而形成分別連接到所述柵極焊盤、數(shù)據(jù)焊盤和漏極電極的輔助柵極焊盤、輔助數(shù)據(jù)焊盤和像素。
7.如權(quán)利要求6的方法，其中形成所述擴(kuò)散阻擋層包括沉積包括從Zr、Ti、Hf、V、Ta、Ni、Cr、Nb、Co、Mn、Mo、W、Rh、Pd和Pt構(gòu)成的組中選定的材料的至少一種化合物至約50到約5,000的厚度；以及通過(guò)熱處理工藝將所沉積的化合物轉(zhuǎn)變?yōu)楣杌锘衔铩?br> 8.如權(quán)利要求7的方法，其中所述熱處理工藝是疊置柵極絕緣層的沉積處理工藝。
9.如權(quán)利要求7的方法，其中所述熱處理工藝在真空、空氣或N2環(huán)境下在約200℃到約500℃的溫度進(jìn)行。
10.一種制造用于LCD裝置的TFT基板的方法，包括在基板上形成擴(kuò)散阻擋層；沉積包括銅和約0.5at％至約15at％的用于形成所述擴(kuò)散阻擋層的材料的合金，從而形成柵極布線層；蝕刻所述柵極布線層，從而形成包括柵極線、柵極焊盤和柵極電極的柵極圖案；疊置柵極絕緣層；疊置半導(dǎo)體層、歐姆接觸層和導(dǎo)電層；形成光致抗蝕劑圖案，其具有第一部分、厚于所述第一部分的第二部分和薄于所述第一部分的第三部分；通過(guò)所述光致抗蝕劑圖案形成數(shù)據(jù)布線、歐姆接觸層圖案和半導(dǎo)體層圖案，所述數(shù)據(jù)布線包括數(shù)據(jù)線、連接到所述數(shù)據(jù)線的數(shù)據(jù)焊盤、源極電極和漏極電極；形成保護(hù)層；構(gòu)圖所述保護(hù)層和所述柵極絕緣層從而形成接觸孔，所述柵極焊盤、所述數(shù)據(jù)焊盤和所述漏極電極通過(guò)所述接觸孔開放；疊置透明導(dǎo)電層；以及蝕刻所述透明導(dǎo)電層從而形成連接到所述柵極焊盤的輔助柵極焊盤、連接到所述數(shù)據(jù)焊盤的輔助數(shù)據(jù)焊盤和連接到所述漏極電極的像素電極。
11.如權(quán)利要求10的方法，其中所述擴(kuò)散阻擋層包括沉積包括從Zr、Ti、Hf、V、Ta、Ni、Cr、Nb、Co、Mn、Mo、W、Rh、Pd和Pt構(gòu)成的組中選定的材料的至少一種化合物至約50到約5,000的厚度；以及通過(guò)熱處理工藝將所沉積的化合物轉(zhuǎn)變?yōu)楣杌飶?fù)合物。
12.如權(quán)利要求11的方法，其中所述熱處理工藝是沉積后續(xù)柵極絕緣層的沉積處理工藝。
13.如權(quán)利要求11的方法，其中所述熱處理工藝在真空、空氣或N2環(huán)境下在約200℃到約500℃的溫度進(jìn)行。
14.如權(quán)利要求10的方法，其中所述第一部分設(shè)置在所述源極電極與所述漏極電極之間，所述第二部分設(shè)置在所述數(shù)據(jù)布線上。
15.一種制造用于LCD裝置的TFT基板的方法，包括在絕緣基板上形成擴(kuò)散阻擋層；沉積包括銅和約0.5at％至約15at％的用于形成所述擴(kuò)散阻擋層的材料的合金，從而形成數(shù)據(jù)布線；在所述基板上形成紅濾色器、綠濾色器和藍(lán)濾色器；沉積緩沖材料從而形成覆蓋所述數(shù)據(jù)布線和所述濾色器的緩沖層；在所述緩沖層上形成柵極布線層；蝕刻所述柵極布線層從而形成包括柵極線和柵極電極的柵極布線；形成覆蓋所述柵極布線的柵極絕緣層；形成被形成在所述柵極絕緣層上的島狀形狀的歐姆接觸層、被形成在所述柵極絕緣層上的半導(dǎo)體層圖案和第一接觸孔，所述數(shù)據(jù)線的一部分通過(guò)所述第一接觸孔暴露于所述柵極絕緣層和所述緩沖層；蝕刻覆蓋所述島狀形狀的歐姆接觸圖案的透明導(dǎo)電材料從而形成源極電極、與所述源極電極分開并形成在與所述源極電極基本相同的層上的漏極電極和包括連接到所述漏極電極的像素電極的像素布線；以及去除所述歐姆接觸層圖案的設(shè)置在所述源極電極與所述漏極電極之間的暴露的部分從而將所述歐姆接觸層圖案分成兩部分。
16.如權(quán)利要求15的方法，其中所述形成所述擴(kuò)散阻擋層包括沉積包括從Zr、Ti、Hf、V、Ta、Ni、Cr、Nb、Co、Mn、Mo、W、Rh、Pd和Pt構(gòu)成的組中選定的材料的至少一種化合物至約50到約5,000的厚度；以及通過(guò)熱處理工藝將所沉積的化合物轉(zhuǎn)變?yōu)楣杌锘衔铩?br> 全文摘要
提供一種用于LCD裝置的TFT基板及其制造方法?；?10)、擴(kuò)散阻擋層(11)和銅合金層(12)相繼形成在TFT基板上。銅合金包括約0.5at％至約15at％的一種材料從而形成柵極布線層。該材料用于形成擴(kuò)散阻擋層(11)。包括諸如Zr、Ti、Hf、V、Ta、Ni、Cr、Nb、Co、Mn、Mo、W、Rh、Pd、Pt等的材料的化合物沉積在擴(kuò)散阻擋層(11)上至約50至約5,000的厚度。然后所沉積的化合物被熱處理從而將所沉積的化合物轉(zhuǎn)變?yōu)楣杌锘衔?11b)。該晶體管基板具有低電阻和高電導(dǎo)。另外，利用薄擴(kuò)散阻擋層，蝕刻工藝被簡(jiǎn)化并且相互擴(kuò)散被防止。
文檔編號(hào)H01L27/12GK1714431SQ200380103627
公開日2005年12月28日 申請(qǐng)日期2003年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月19日
發(fā)明者趙范錫, 鄭敞午 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社