專利名稱：金屬互接件以及采用金屬互接件的有源矩陣基底的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬互接件(interconnection)以及一種采用金屬互接件的有源矩陣基底，用于諸如液晶顯示器(LCD)、等離子體顯示板(PDP)、電致變色顯示器(ECD)以及電致發(fā)光顯示器(ELD)之類的平板式顯示器，涉及利用陶瓷板的印刷線路板和其它各種領(lǐng)域。
在具有液晶顯示器(LCD)特征的平板式顯示器中，諸如液晶和放電氣體之類的顯示材料通常情況下被密封和固定在一對基底之間，并通過向顯示材料供電而進行顯示操作。在此結(jié)構(gòu)中，要把包括傳導(dǎo)材料的布線布置在至少其中一個基底上。
例如，在一有源矩陣驅(qū)動顯示器中，門電極和數(shù)據(jù)電極的矩陣圖案設(shè)置在成對的、密封和固定顯示材料的基底的其中一個基底上(一有源矩陣基底)，而薄膜晶體管(TFTs)和象素電極設(shè)置在門電極和數(shù)據(jù)電極的每一交叉點上。通常情況下，這些門電極和數(shù)據(jù)電極由諸如鉭(Ta)、鋁(Al)、鉬(Mo)之類的金屬材料制成，并采用諸如濺射之類的干燥噴鍍技術(shù)沉積這些電極。
在試圖增加這種平板式顯示器的面積和清晰度的嘗試中，由于驅(qū)動頻率的增加和布線的阻抗和寄生電容的增加，出現(xiàn)了一種很嚴重的問題，即產(chǎn)生了驅(qū)動信號的延遲。
作為一種解決驅(qū)動信號延遲問題的嘗試方法，把具有較低電阻的銅(體電阻為1.7μΩ.cm)用作互接線材料，以代替常用的互接線材料鋁(Al)(體電阻為2.7μΩ.cm)、α-鉭(α-Ta)(體電阻為13.1μΩ.cm)和鉬(Mo)(體電阻為5.8μΩ.cm)。例如，在“用于TFT—LCD的低電阻銅地址線(Low ResistanceCopper Address Line for TFT-LCD)”的文章(日本顯示器，1989年，第489—501頁(Japan Display‘89，p.489-501))中，就已公開了對利用銅作為門電極材料的TFT—LCD的研究成果。在該文章中指出，采用濺射方法沉積而成的銅薄膜對接地玻璃基底具有很低的粘附力，為了提高粘附力，需要在接地玻璃基底上插入鉭之類的金屬薄膜。
在該文中公開的互連結(jié)構(gòu)要求銅膜和鉭之類的每一接地金屬膜單獨受到一次干沉積處理和一次蝕刻處理，因此增加了處理的次數(shù)，提高了成本。
日本專利特開平JP4—232922中提出了一種方法，即把包括ITO(銦錫氧化物)等物質(zhì)的透明電極用于接地薄膜，并采用噴鍍技術(shù)把銅之類的金屬膜沉積在接地膜上。作為該文獻中所述的一種效果，這種技術(shù)可使噴鍍金屬有選擇地僅沉積在ITO薄膜上，只是對透明電極的ITO薄膜需要進行圖案成形處理，并能有效地沉積大面積的銅互接件。該文獻中還描述了一種結(jié)構(gòu)，在此結(jié)構(gòu)中，對ITO有滿意粘接力的、諸如鎳之類的金屬膜插接在ITO和銅之間。
日本專利特開平JP10—321622中提出了一種方法，即在接地金屬上形成一層倒錐形的保護膜，并在該保護膜上進行電鍍處理，從而形成一正錐形薄膜。如圖8所示，對于所定義的“正錐形”和“倒錐形”，把在玻璃基底111上形成的噴鍍膜112兩側(cè)與玻璃基底111的表面構(gòu)成的錐角θ不大于90°的情況定義為“正錐形”。如圖9所示，把在玻璃基底121上形成的噴鍍膜122兩側(cè)與玻璃基底121的表面構(gòu)成的錐角θ大于90°的情況定義為“倒錐形”。
在日本專利特開平04—232922中公開的利用噴鍍技術(shù)在接地ITO薄膜上形成的金屬互接件結(jié)構(gòu)中，利用以HF(氟化氫)為基本成分的化學(xué)物質(zhì)進行噴鍍預(yù)處理，以便選擇沉積在玻璃和接地ITO薄膜上的金屬膜，并把噴鍍膜粘接到接地膜上。(為了清除粘附在玻璃上的催化劑，可進行這樣處理，在大多數(shù)情況下，不用考慮接地膜的類型，甚至還可對聚酰亞胺等進行這樣的處理)。采用噴鍍方法進行金屬膜沉積的過程中，或者為了清除表面的污垢、而采用堿性溶液去污的過程中，或者采用堿性噴鍍?nèi)芤簢婂冦~的過程中，沒有被接地圖案覆蓋的玻璃表面由于特有的噴鍍過程而受到蝕刻。本文所使用的術(shù)語“噴鍍”是指無電噴鍍、電鍍等等。
還可以發(fā)現(xiàn)，噴鍍膜隨著薄膜的增長而產(chǎn)生快速增長部分和慢速增長部分。
在此方法中，由于薄膜增長速度的不同，沒有被接地膜覆蓋的玻璃表面可能被蝕刻、而且所形成的薄膜可能是倒錐形的。
在噴鍍膜122為圖9所示倒錐形的情況下，在金屬互接件上沉積另一薄膜和在金屬互接件上制作圖案會遇到下面所述的問題。在沉積中，由于倒錐形部分的遮蓋，可能阻止了在互接線的端緣部分適當?shù)爻练e薄膜，從而在該端緣部分由于薄膜爆裂而產(chǎn)生步進式的斷開。此外，在蝕刻過程中，由于金屬線的遮蓋，可能在端緣部分產(chǎn)生殘留膜。
在通過形成一保護膜而形成正錐形金屬線的方法中，日本專利特開平10-321622中，描述了電鍍和接地蝕刻的方法，由于采用了電鍍方法，大基底(大玻璃)可能使薄膜的厚度在其整個寬度上產(chǎn)生很大的變化。在接地蝕刻過程中，即使可以蝕刻噴鍍膜之下的大量接地膜，而形成如

圖10所示的傘形結(jié)構(gòu)。(在濕蝕刻中，這種影響特別大；即便在干蝕刻中，接地膜也要受到這種影響，盡管該影響比濕蝕刻要小)本發(fā)明的目的就是通過在一接地圖案薄膜上沉積一滿意的錐形噴鍍膜，而提供一種可防止逐步斷接和殘留膜的金屬互接件以及一種使用該互接件的有源矩陣基底。
為達到上述目的，提供一種在玻璃基底上形成的并包括一用于互接線的接地圖案薄膜和一通過在接地圖案薄膜上有選擇也進行噴鍍而形成的噴鍍膜的金屬互接件，其特征在于噴鍍膜兩側(cè)與玻璃基底表面形成的錐角α的范圍為0＜α≤90°。
根據(jù)具有上述結(jié)構(gòu)的金屬互接件，通過在接地圖案薄膜上有選擇地噴鍍而形成的噴鍍膜兩側(cè)與玻璃基底表面形成的錐角α的范圍為0＜α≤90°。在該互接件上沉積和噴鍍另一薄膜時，由于噴鍍膜兩側(cè)至少不是倒錐形，因此可防止出現(xiàn)斷裂和殘留膜。因此，在金屬互接件上的新金屬線的結(jié)構(gòu)中，可形成新金屬線，而不會出現(xiàn)斷裂。除此之外，在位于金屬互接件上的新薄膜的圖案中，可防止出現(xiàn)由于對邊緣部件的不完全蝕刻而產(chǎn)生的殘留膜。
作為接地薄膜，只要薄膜能夠沉積噴鍍膜，就可使用包括金屬、諸如ITO之類的氧化膜和諸如聚酰亞胺之類的有機膜的各種類型的薄膜。
在本發(fā)明的一實施例中，接地圖案薄膜兩側(cè)與玻璃基底表面形成的錐角β的范圍為0＜β≤90°，在一不被接地圖案薄膜覆蓋的區(qū)域內(nèi)玻璃基底的采挖量(digging quantity)Y范圍為0≤Y≤2000，噴鍍膜厚度X的范圍為Y≤X≤8000。
例如，在把無電選擇性噴鍍作為噴鍍技術(shù)使用時，蝕刻玻璃基底表面，以便在玻璃基底和接地圖案薄膜之間進行選擇或者把噴鍍膜粘附到接地圖案薄膜上。蝕刻方式為濕蝕刻和各向同性蝕刻，而由此在玻璃上進行大量蝕刻可能涉及到對接地圖案薄膜兩側(cè)下面的玻璃的大量蝕刻，并有可能使這兩側(cè)形成傘形。由于采用這一形狀在接地圖案薄膜上進行噴鍍，因此不可能得到具有滿意錐形的噴鍍膜。為了使玻璃基底的采挖量(digging quantity)最小，鑒于玻璃的透明度，如果可能，可使采挖量(digging quantity)優(yōu)選為0，或者與其類似。由于噴鍍基本上是各向同性的沉積，由此，噴鍍膜厚度太厚可能使噴鍍膜兩側(cè)的錐形不能隨厚度的增加而垂直，而且其與玻璃緊密接觸的部分可能至少為倒錐形。對于噴鍍膜厚度為最薄的情況下，比玻璃采挖量(digging quantity)更薄的薄膜可能不能覆蓋玻璃的蝕刻部分，并不會形成滿意的錐形。由此，有必要使薄膜厚度大于玻璃采挖(digging quantity)量。在接地圖案薄膜兩側(cè)與玻璃基底之間形成的錐角大于90°的情況下，即為倒錐形的情況下，必然會產(chǎn)生在接地圖案(ground pattern)薄膜上形成的噴鍍膜為倒錐形的問題。
鑒于這種原因，根據(jù)上述實施例的金屬互接件，能可靠地形成其錐角α的范圍為0＜α≤90°的噴鍍膜，在這種結(jié)構(gòu)中，接地圖案薄膜兩側(cè)與玻璃基底表面形成的錐角β的范圍為0＜β≤90°，在一不被接地圖案薄膜覆蓋的區(qū)域內(nèi)玻璃基底的采挖量(digging quantity)Y的范圍為0≤Y≤2000，噴鍍膜厚度X的范圍為Y≤X≤8000。
在本發(fā)明的一實施例中，接地圖案薄膜包括ITO或二氧化錫。
上述實施例所述的金屬互接件具有很多優(yōu)點，例如，由于在有源矩陣基底的制作過程中，ITO對化學(xué)物質(zhì)具有很大的抵抗力，而二氧化錫對一般的化學(xué)物質(zhì)具有很大的抵抗力，由此可提高制作過程的安全系數(shù)。沉積ITO或二氧化錫的方法包括諸如濺射之類的干沉積和濕沉積(如溶膠-凝膠處理、液體增長、電沉積、噴霧和化學(xué)薄霧沉積(CMD))。例如，在利用濕沉積的溶膠-凝膠處理過程沉積ITO或二氧化錫膜時，可使用光敏材料。使用光敏材料可避免使用保護膜，并因此可降低成本、縮短處理過程。
在把金屬互接件應(yīng)用到有源矩陣基底的過程中，使用ITO或二氧化錫透明傳導(dǎo)膜作為接地圖案薄膜能夠同時形成金屬互接件的接地圖案薄膜和象素電極的結(jié)構(gòu)，而且僅對互接線區(qū)域進行噴鍍能夠同時形成互接線和象素電極結(jié)構(gòu)。
在本發(fā)明的一實施例中，接地圖案薄膜包括聚酰亞胺。
在上述實施例的金屬互接件中，在聚酰亞胺上噴鍍銅已在印刷電路板等制作過程的實踐中有所應(yīng)用。例如，考慮到采用無電選擇性噴鍍作為噴鍍技術(shù)，聚酰亞胺適合用作接地圖案薄膜。與其它樹脂相比較，聚酰亞胺的優(yōu)點如下
(1)在樹脂中，聚酰亞胺在抗熱和抗化學(xué)物質(zhì)方面具有優(yōu)勢，因此，把聚酰亞胺用作接地樹脂，可使后續(xù)處理中制作方法可從許多種選擇中進行選擇。例如，采用無電選擇性噴鍍作為噴鍍技術(shù)的實施例中，由于在大多數(shù)情況下，噴鍍液是強堿或強酸，所以對化學(xué)物質(zhì)具有很高的抵抗力是非常有用的。
(2)具有高抗熱性的聚酰亞胺提高了其它沉積過程的安全系數(shù)。例如，一般液晶的最大處理溫度大約為350℃，而聚酰亞胺的耐熱度大約為400℃。(通常在大約為350℃的溫度下設(shè)定聚酰亞胺，而其裂解溫度在大多數(shù)情況下不低于450℃)。因此，與使用其它樹脂相比較，在處理過程中并不需要低溫。并不需要改變處理過程的事實意味著避免了產(chǎn)生與這種改變有關(guān)的失敗、并為產(chǎn)品的制作帶來了極大優(yōu)勢。順便說明，表示其它樹脂抗熱性的溫度對于用于液晶的一般保護膜大約為200℃，而對于丙烯酸樹脂大約不高于250℃。
(3)使用光敏聚酰亞胺可縮短處理過程、降低成本。
在本發(fā)明的一實施例中，噴鍍膜是一包括由銅、金、鎳和銀組成的一組材料中的任何一種金屬的單層膜，或者是包括至少一單層膜的多層膜，該單層膜包括由銅、金、鎳和銀組成的一組材料中的任何一種金屬。
在上述實施例所述的金屬互接件中，銅的阻抗很低(體電阻為1.7μΩ.cm)，可長期抵抗電遷移，而且特別適合用作互接件材料。銀在所有這些金屬中阻抗最低，因此，把銀用于互接件具有許多優(yōu)點。金具有很強的抗腐蝕性，因此，可防止在其表面上形成氧化膜。這一特性對于在其上面形成噴鍍膜具有許多優(yōu)點。金的阻抗與銅相比雖然較高，但金的阻抗仍非常低，并且在電噴鍍過程中，金起著降低接地金屬層的阻抗的作用。在把無電選擇性噴鍍作為噴鍍技術(shù)的實施例中，盡管銅單質(zhì)的粘附特性很低，但是仍然可通過使用具有滿意的粘附性的鎳作為地線并在其上面沉積銅/金或者類似金屬而得到具有滿意的粘附性和低阻抗的互接線。另外，通過噴鍍在銅上有選擇地形成鎳可以形成一勢壘層。
在本發(fā)明的一實施例中，噴鍍是無電噴鍍。
根據(jù)上述實施例中的金屬互接件，即便由諸如聚酰亞胺之類的不導(dǎo)電材料制成地線，無電選擇性噴鍍也可形成金屬互接件。即便玻璃面積很大，由于表面上薄膜厚度的均勻性非常令人滿意、而且不導(dǎo)電，因此仍然可使用簡單的儀器。
還有，提供了一種使用本發(fā)明所述金屬互接件的有源矩陣基底。
根據(jù)上述有源矩陣基底，通過下述方法可得到大容量、高可靠性的有源矩陣基底，即把金屬互接件用于有源矩陣基底，其中在互接線上或者在大多數(shù)情況下在這些互接線的交點上形成一圖案，金屬線兩側(cè)的倒錐形將會導(dǎo)致薄膜破裂和殘留膜之類的問題。
在本發(fā)明的一實施例中，噴鍍膜兩側(cè)與玻璃基底表面形成的錐角α的范圍為20°≤α≤75°。
根據(jù)上述實施例所述的有源矩陣基底，噴鍍膜兩側(cè)與玻璃基底表面形成的錐角不小于20°。這樣可避免可能出現(xiàn)太小的錐角使錐形部分太寬、互接線的整個寬度可能被錐形部分占據(jù)的情況。另一方面，由于噴鍍膜兩側(cè)與玻璃基底表面形成的錐角不大于75°，可防止出現(xiàn)逐步斷接之類的情況發(fā)生。
從下文所給出的詳細說明和僅以圖示方式給出的附圖中，將會更全面地理解本發(fā)明，而且上述說明和附圖并不限定本發(fā)明。
圖1根據(jù)本發(fā)明的第一實施例所述金屬互接件的簡易截面示意圖；圖2A和2B是表示該金屬互接件制作方法的示意圖；圖3是表示該金屬互接件制作方法的詳細圖表；圖4A的示意圖表示一最小錐角，而圖4B的示意圖表示一最大錐角；圖5A和5B的顯微照片表示在錐角不大于90°的情況下利用SEM觀察到的結(jié)果；圖6A和6B的顯微照片表示在錐角大于90°的情況下利用SEM觀察到的結(jié)果；圖7是利用根據(jù)本發(fā)明的第二實施例所述的金屬互接件制作的有源矩陣基底的一主要部分的截面示意圖；圖8的示意圖表示其錐角不大于90°的金屬互接件；圖9的示意圖表示其錐角大于90°的倒錐形金屬互接件；圖10的示意圖表示一接地膜被蝕刻而形成一傘形結(jié)構(gòu)的情況。
下面，參照附圖所示的實施例，詳細說明根據(jù)本發(fā)明所述的金屬互接件以及利用該互接件制作的一有源矩陣基底。對將要描述的實施例，假設(shè)把根據(jù)本發(fā)明所述的金屬互接件和利用該互接件制作的有源基底應(yīng)用到一由一有源矩陣驅(qū)動的LCD。(第一實施例)
圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例所述的金屬互接件的簡易截面示意圖。參考標記11表示一玻璃基底。參考標記12表示一用于在玻璃基底11上形成的互接件的接地圖案薄膜。參考標記13表示通過噴鍍接地圖案薄膜12而形成的噴鍍膜。在圖1中，α表示金屬線(噴鍍膜13)兩側(cè)的錐角。而β表示接地圖案薄膜12兩側(cè)的錐角。X表示噴鍍膜13的薄膜厚度。而Y表示玻璃的采挖量(diggingquantity)。
在具有上述分布結(jié)構(gòu)的金屬互接件中，噴鍍膜13的錐角α的范圍為0＜α≤90°。接地圖案薄膜12的錐角β的范圍為0＜β≤90°。噴鍍膜13的薄膜厚度X范圍為Y≤X≤8000。玻璃基底11的玻璃的采挖量(digging quantity)Y的范圍為0≤Y≤2000。
圖2A和2B表示金屬互接件的一種制作方法。下面，參照圖2A和2B說明制作金屬互接件的方法。(第一過程)首先，使用強堿、酸或者有機溶劑對Corning公司(#1737)生產(chǎn)的玻璃基底11的表面進行去污和清洗。此時，同時使用超聲波進行更有效地清洗。也可使用下列材料代替玻璃基底(ⅰ)諸如玻璃、陶瓷之類的無機基底、以及其表面上設(shè)有絕緣層的半導(dǎo)體或?qū)w基底。
(ⅱ)有機基底或PET(聚對一酸乙二酯)、ABS(丁晴苯乙烯聚合物)、PC(聚碳酸酯聚)、PES(苯醚砜膜)等等隨后，采用濺射法在玻璃基底11上形成作為接地圖案薄膜的ITO膜(或者SnO2膜)。
在第一過程中，可通過干沉積制作ITO(或者SnO2膜)膜；但是，可采用濕沉積法(例如涂層、溶膠-凝膠處理、液態(tài)增長、電沉積、噴鍍和化學(xué)霧沉積(CMD))制作接地圖案薄膜。
例如，在采用溶膠-凝膠處理式的濕沉積方法沉積ITO膜或者SnO2膜的情況下，可使用光敏材料。使用光敏材料可以不再用保護膜、并不再進行保護膜的蝕刻處理，還可降低成本、縮減處理過程。
在不存在涉及化學(xué)耐性問題的情況下，可使用利用ZnO或In2O3等形成圖案的透明傳導(dǎo)膜作為接地圖案薄膜、也可作為ITO或SnO2膜。
除此之外，可想象的出，可由諸如聚酰亞胺之類的樹脂代替ITO或者SnO2形成接地圖案薄膜?？墒褂霉饷艟埘啺?，使用它具有諸如降低成本和縮短處理過程之類的效果。因此，使用聚酰亞胺具有很多優(yōu)點；但是，用作保護膜的樹脂并不是聚酰亞胺，即在例如處理溫度較低而且化學(xué)材料選擇適當時、可以使用樹脂的情況下，可使用用作印刷線路板的酚醛清漆樹脂、丙烯酸樹脂、環(huán)氧樹脂或類似物。
在本發(fā)明中，并沒有限定接地圖薄膜的厚度；但是，在與該薄膜與例如有源矩陣基底一起使用的情況下，該薄膜優(yōu)選較薄的。也就是說，減少接地圖案薄膜的厚度可降低金屬線的整體厚度，并因此降低由玻璃基底上的圖案引起的凸凹程度。因此，在第一實施例中，ITO膜的厚度設(shè)定為1000。
隨后對ITO膜進行曝光，經(jīng)過顯影過程，并在隨后通過蝕刻處理過程形成互接線的幾何圖案，從而形成接地圖案薄膜12。具體說來，首先把樹脂膜涂在接地ITO膜上，之后，使用遮光模進行曝光，之后再借助于堿性顯影形成圖案。在這之后，使用保護膜圖案對ITO膜進行蝕刻，并在最后脫落保護膜。
由于可通過單獨的光處理過程就可形成薄膜圖案，因此可最好優(yōu)選通過曝光和顯影可形成圖案的、具有光敏性的接地圖案，這樣可降低成本、簡化處理過程。(第二過程)采用無電選擇性噴鍍方法在接地圖案薄膜12上沉積一薄膜。
具體地說，圖3表示制作金屬互接件方法的步驟，下面，參照圖3詳細說明這些步驟。
在A至H的每一步驟中(退火步驟E之后的同期時間除外)，用水進行清洗，以便把處理液清洗掉；但是，由于在每種情況下都進行同樣的處理，因此僅參考在步驟A部分進行這種清洗處理，而省略了在其它步驟的這種處理。
〔步驟A〕首先，通過對基底表面的去污和清洗，清除玻璃基底11(如圖2B所示)表面上的和包括ITO的接地圖案薄膜12(如圖2B所示)表面上的污垢。使用由Meltex公司產(chǎn)生的MelcleanerITO-170在75℃情況下進行5分鐘的去污和清洗(同時使用超聲波)。為了清洗掉液體，使用純凈水連續(xù)清洗處理兩次。在室溫下，要進行大約5分鐘的第一次和第二次清洗。
〔步驟B〕對ITO表面進行一定程度的蝕刻處理，以激活(active)包含在接地圖案薄膜12中的Sn(錫)，并促進噴鍍膜與ITO的粘接。利用由Meltex公司產(chǎn)生的Melplate調(diào)節(jié)劑(Conditioner)478在室溫下進行5分鐘的蝕刻處理。
在步驟B中，通過包含在Melplate調(diào)節(jié)劑478中的氫氟酸的反應(yīng)，對玻璃基底11的表面進行蝕刻。通過改變Melplate調(diào)節(jié)劑478的濃度可改變玻璃的采挖量(digging quantity)。在此處理過程中，要控制Melplate調(diào)節(jié)劑478的濃度，以便在0至2000范圍內(nèi)實現(xiàn)對玻璃的采挖量(digging quantity)。
〔步驟C〕借助于活性Sn，使Pd(鈀)催化劑粘附到包括ITO的接地圖案薄膜12上(如圖2B所示)。為了達到這一目的，在室溫下，在由Meltex公司產(chǎn)生的Enplate活化劑(Activator)440中進行5分鐘的處理。這種處理可使鈀催化劑僅粘附在包括ITO的接地圖案薄膜12表面上，并能夠進行有選擇的噴鍍。
步驟C使用鈀作為無電噴鍍催化劑；但是，也可以使用下列金屬代替鈀即銀、鉑、鋅、銅和鎳，它們的合金、它們的金屬化合物；把這些金屬和其它金屬以特定比例混合在一起的合金；等等。
〔步驟D〕在無電鎳噴鍍?nèi)芤褐羞M行浸泡可使鎳涂層有選擇地沉積在包括ITO的接地圖案薄膜12上。這種操作過程就是想要使鎳增長，在此操作過程中，上述鈀催化劑起著核心作用。在70℃下，使用由Meltex公司生產(chǎn)的Melplate鎳-867進行無電噴鍍。通過改變無電噴鍍過程的周期，可沉積任意厚度的薄膜。在此步驟中，該周期大約為3至5分鐘。
〔步驟E〕進行退火處理，促進無電鎳噴鍍膜粘附到ITO膜上(接地圖案薄膜12)。由于在進行該處理過程時促進粘附，因此在該步驟E中運用了去火處理過程；但是，如果并不需要，也可省略該過程。
〔步驟F〕由于在步驟E中、在大氣中進行了去火處理，為了進行清洗，還要進行去污處理。在沒有進行去火處理的情況下，也可省略該步驟。
〔步驟G〕進行替換噴鍍，即通過用金替換鎳表面，實現(xiàn)沉積。使用由Meltex公司生產(chǎn)的Melplate金-601在90℃下進行替換噴鍍。這種噴鍍就是為了便于在下一步驟中進行銅噴鍍，這是因為金具有很高的抗腐蝕性和抗表面氧化性。
在采用電鍍方法制作下一層薄膜的情況下，根據(jù)對接地金屬薄膜低阻抗的要求，金噴鍍膜的厚度優(yōu)選值大約為0.01至0.1微米。在利用無電噴鍍方法制作下一層薄膜的情況下，可把金膜制作得更薄，這是因為金膜可足夠在一定程度上覆蓋該表面。由于金很昂貴，增加薄膜的厚度，會增加成本，金膜最好盡量薄。
作為無電噴鍍的溶液，由于對工作環(huán)境或類似環(huán)境有影響，與以氰為基礎(chǔ)的溶液相比較更應(yīng)優(yōu)選無氰化物的溶液。
〔步驟H〕通過在無電銅噴鍍?nèi)芤褐薪莼?，可用銅有選擇地噴鍍金/鎳/ITO膜。使用Melplate銅-390，在25℃下進行銅噴鍍處理?？筛鶕?jù)處理周期的變化任意改變銅膜的厚度。該步驟H使用甲醛以及類似噴鍍?nèi)芤?；但是，由于對環(huán)境有影響，更優(yōu)選使用不包含這些化學(xué)物質(zhì)的噴鍍?nèi)芤骸Ｔ摬襟EH使用無電銅噴鍍方法；但是，由于可以制作具有較低阻抗的薄膜，也可采用銅電鍍方法。(一般來說，無電噴鍍薄膜的阻抗高于電解噴鍍薄膜的阻抗)。
在此方法中，在包括ITO的接地圖案薄膜12上形成一銅/金/鎳多層膜作為噴鍍薄膜13。
下面，描述從涉及這些金屬線的錐角的條件中引出的一實施例。
首先，不考慮其錐形形狀，通過制作金屬互接件而制成一有源矩陣基底。當在具有倒錐形的金屬互接件的基底上沉積下一層薄膜時，如上所述，由于金屬線兩側(cè)倒錐形部分的遮蓋，使薄膜不能進行適當?shù)爻练e，并出現(xiàn)許多斷裂。此外，為形成薄膜圖案而采用的干蝕刻是各向異性的蝕刻，因此，由倒錐形引起的被遮蓋的端緣部分沒有被蝕刻，產(chǎn)生了殘留薄膜。
與此相對照，兩側(cè)錐角不大于90°的金屬互接件即不會產(chǎn)生斷裂，也不會留下殘留薄膜。
下面的研究成果是在錐角不大于90°的情況下得出的。表1是一次實驗的結(jié)果，是根據(jù)制作金屬互接件的上述方法、通過改變玻璃蝕刻量參數(shù)(玻璃的采挖量(digging quantity)Y)和噴鍍膜厚度(噴鍍膜厚度X)、而形成各種幾何形狀的金屬線情況下，根據(jù)該錐形形狀而得出的。
表1
○可沉積成滿意的錐形×倒錐形在表1所示的實驗結(jié)果中，玻璃的采挖量(digging quantity)接近0埃，可以看出，超出8000的薄膜厚度產(chǎn)生了倒錐形。這是因為在薄膜厚度超出特定數(shù)量時，噴鍍膜的增長速度不同會在與玻璃的緊密接觸部分產(chǎn)生倒錐形。
除此之外，還可觀察到下列情況，即超出2000的玻璃采挖量(diggingquantity)也產(chǎn)生了倒錐形?？梢岳斫?，由于玻璃的采挖量(digging quantity)超出2000，對接地圖案薄膜之下的玻璃區(qū)域進行蝕刻，形成一大傘形。其大小超出一特定程度的傘形(其玻璃采挖量(digging quantity)大約為100的傘形可產(chǎn)生滿意的錐形，并可進行噴鍍)會產(chǎn)生一不完全的錐形。
在噴鍍膜的厚度X相對較小的情況下，可以觀察到，相對于所給出的玻璃采挖量(digging quantity)較小的厚度X可產(chǎn)生倒錐形。在薄膜厚度小于玻璃采挖量(digging quantity)Y的情況下，這種情況很符合沿接地圖案實現(xiàn)沉積的噴鍍特征。
從這些結(jié)果中，可以確信，在范圍為0≤Y≤2000內(nèi)的玻璃采挖量(diggingquantity)Y和在范圍為Y≤X≤8000內(nèi)的噴鍍膜厚度X使金屬線的錐角α的范圍為0＜α≤90°。
圖5和6是利用SEM(掃描電子顯微鏡)觀察到的由制作金屬互接件的上述方法制成的金屬線截面的典型結(jié)果。如圖5A所示，錐角α不大于90°，而玻璃采挖量(digging quantity)大約為750、噴鍍膜厚度大約為2250。如圖5B所示，錐角α不大于90°，而玻璃果挖量(digging quantity)大約為1800、噴鍍膜厚度大約為5500。如圖6A所示，錐角α大于90°，而玻璃采挖量(digging quantity)大約為2250、噴鍍膜厚度大約為10000。如圖6B所示，錐角α大于90°，而玻璃采挖量(digging quantity)大約為2100、噴鍍膜厚度大約為4500。
已經(jīng)參照銅/金/鎳/ITO的壓層結(jié)構(gòu)說明了第一實施例，但是，也可由此想像諸如銅/鎳/ITO、銅/ITO、鎳/ITO和鎳/銅ITO之類的各種薄膜結(jié)構(gòu)。
由此，由于在上述金屬線上設(shè)置的新式金屬線結(jié)構(gòu)，金屬線兩側(cè)的錐形可以形成新式的金屬線，而不會發(fā)生斷裂。由于設(shè)置在金屬線上的新式薄膜的圖案，金屬線兩側(cè)的錐形防止了殘留薄膜可能被不完全地蝕刻。在第一實施例中，金屬互接件的噴鍍膜兩側(cè)與玻璃基底表面形成的錐角α的范圍為0＜α≤90°。為什么錐角α的最大值為90°的原因如下如圖4B所示，由于在一玻璃基底43上形成的噴鍍膜44上形成了新式薄膜和制作了新式薄膜圖案，如果至少避免出現(xiàn)倒錐形，就可防止出現(xiàn)斷裂和殘留膜。為什么錐角α大于0°的原因如下如圖4A所示，如果在玻璃基底41上制作的噴鍍膜42的兩側(cè)構(gòu)成的錐角大于其最小極限值接近于0的錐角，就可防止出現(xiàn)斷裂和殘留膜。
可可靠地形成其錐角α的范圍為0＜α≤90°的噴鍍膜13，而不必使錐體兩側(cè)倒置，同時還形成這樣的結(jié)構(gòu)，即由接地圖案薄膜12兩側(cè)與玻璃基底11表面形成的錐角β的范圍為0＜β≤9O°，在不被接地圖案薄膜12覆蓋的區(qū)域內(nèi)的玻璃基底11的采挖量(digging quantity)Y的范圍為0≤Y≤2000，而噴鍍膜13的厚度X的范圍為Y≤X≤8000。
對于接地圖案薄膜，可通過使用ITO或二氧化錫提高制作過程的安全系數(shù)，其中ITO對有源矩陣基底制作過程中使用的化學(xué)物質(zhì)具有很高的抵抗力，而二氧化錫對一般的化學(xué)物質(zhì)具有很高的抵抗力。在利用濕沉積方法的溶膠一凝膠過程沉積ITO或二氧化錫的情況下，使用光敏材料可省去使用抗蝕劑，并由此降低成本、縮短處理過程。在把這些金屬互接件應(yīng)用到有源矩陣基底的過程中，把ITO或二氧化錫透明傳導(dǎo)薄膜用作接地圖案薄膜，可同時形成金屬互接件的接地圖案薄膜和象素電極，而僅噴鍍互接線區(qū)域可同時形成互接線和象素電極。
在作為噴鍍技術(shù)使用無電選擇性噴鍍的過程中，把對熱和化學(xué)物質(zhì)具有很高抵抗力的聚酰亞胺應(yīng)用于接地圖案薄膜可以從許多種選擇中選擇一種后續(xù)處理過程的制作方法。除此之外，聚酰亞胺對熱具有如此的抵抗力，其它擴大的沉積處理過程的安全系數(shù)和不必要在低溫下進行處理可防止發(fā)生與低溫相關(guān)的失敗。除此之外，使用光敏聚酰亞胺可縮短處理過程、降低成本。
在作為銅/金/鎳多層薄膜的噴鍍膜13中，具有很強的抗腐蝕性和抗表面氧化性的金膜沉積在具有很滿意的粘附特性并用作地線的鎳上，而其上沉積的銅膜阻抗很低(體電阻為1.7μΩ.cm)、并能長期克服電遷移。通過這種布置，可得到粘附特性滿意、穩(wěn)定性好、低阻抗的金屬互接件。
在把金屬互接件應(yīng)用于有源矩陣基底的過程中，互接線的寬度為10微米，互接線的厚度為5000，錐角為30°，可在左右兩側(cè)得到總共為2微米寬的錐形部分。從這一方面來看，錐角太小，就不能得到很寬的錐形部分，互接線的總寬度可能由錐形部分占據(jù)。因此，最小錐角優(yōu)選為不大于20°。由于逐步斷開等可能性，優(yōu)選考慮的最大錐角不大于大約75°。因此，在應(yīng)用于有源矩陣基底的金屬互接件中，錐角α的優(yōu)選范圍為20°＜α≤75°。(第二實施例)圖7是薄膜晶體管的截面及其外圍，其中，在具有第一實施例中得到的金屬互接件的有源矩陣基底上使用了根據(jù)本發(fā)明一第二實施例所述的金屬互接件。
如圖7所示，在一玻璃基底100上設(shè)有門線101、一與門線101連接的門電極102、以及一用于輔助電容的電極103。門線101包括一設(shè)置為一接地圖案薄膜的ITO膜101A(厚度為1000)以及一設(shè)置為位于ITO薄膜101A上的噴鍍膜的銅/金/鎳膜101B(厚度為2000A)。同樣地，門電極102和用于輔助電容的電極103也包括一用作接地圖案薄膜的ITO膜和一用作噴鍍膜的銅/金/鎳膜。
采用VCD(化學(xué)蒸發(fā)沉積)方法，在其上設(shè)有門線101、門電極102和用于輔助電容的電極103的基底的整個表面上形成一包括SiNx的門絕緣膜104。在與門電極102相對應(yīng)的門絕緣膜104上設(shè)置一用作一通道105的硅膜、一用作一接觸層106的n+型硅膜、一包括鉬等的材料的電源電極107、以及一漏電極108，從而組成一TFT。還設(shè)有一與漏電極108連接并包括ITO的象素電極109、以及一包括SiNx的絕緣保護膜110。象素電極109和用于輔助電容的電極103以及插入在它們之間的門絕緣膜104組成一輔助電容。
可以確信，通過這種方法得到的TFT不會斷裂、不會顯示不出圖案等等，而且本發(fā)明所述的金屬互接件可應(yīng)用于一有源矩陣基底，并從而得到具有消除斷裂和殘留膜特征，即具有生產(chǎn)量大、可靠性高的特征的有源矩陣基底。
參照其TFT具有反向交錯結(jié)構(gòu)的有源矩陣基底說明了第二實施例；但是，本發(fā)明也可應(yīng)用于其TFT具有交錯結(jié)構(gòu)的有源矩陣基底。
上面對本發(fā)明進行了說明，但是，很顯然，可以對其進行多種方式的改變。并不認為這種改變超出了本發(fā)明的精神實質(zhì)和保護范圍，而且所有這些改進對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說都是很顯然的，并都試圖包含在下面的權(quán)利要求書所要求的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.在玻璃基底(11)上形成的金屬互接件，該金屬互接件包括一用于互接線的接地圖案薄膜(12)和一通過在接地圖案薄膜上有選擇地進行噴鍍而形成的噴鍍膜(13)，其特征在于噴鍍膜(13)兩側(cè)與玻璃基底(11)表面形成的錐角α的范圍為0＜α≤90°。
2.如權(quán)利要求1所述的金屬互接件，其特征在于接地圖案薄膜(12)兩側(cè)與玻璃基底(11)表面形成的錐角β的范圍為0＜β≤0°，在一不被接地圖案薄膜(12)覆蓋的區(qū)域內(nèi)玻璃基底(11)的采挖量(digging quantity)Y的范圍為0≤Y≤200，噴鍍膜(13)的厚度X的范圍為Y≤X≤8000。
3.如權(quán)利要求1所述的金屬互接件，其特征在于接地圖案薄膜(12)包括ITO或二氧化錫。
4.如權(quán)利要求1所述的金屬互接件，其特征在于接地圖案薄膜(12)包括聚酰亞胺。
5.如權(quán)利要求1所述的金屬互接件，其特征在于噴鍍膜(13)是一包括由銅、金、鎳和銀組成的一組材料中的任何一種金屬的單層膜，或者是包括至少一單層膜的多層膜，該單層膜包括由銅、金、鎳和銀組成的一組材料中的任何一種金屬。
6.如權(quán)利要求1所述的金屬互接件，其特征在于噴鍍是無電噴鍍。
7.一種使用如權(quán)利要求1所述金屬互接件的有源矩陣基底。
8.如權(quán)利要求7所述的有源矩陣基底，其特征在于噴鍍膜(13)兩側(cè)與玻璃基底(11)表面形成的錐角α的范圍為20°≤α≤75°。
全文摘要
在一玻璃基底11上形成的用于互接件的接地圖案薄膜12,以及一通過在接地圖案薄膜12上有選擇地進行噴鍍而形成的噴鍍膜13。噴鍍膜13兩側(cè)與玻璃基底11表面形成的錐角α的范圍為0<α≤90°。這種結(jié)構(gòu)可在噴鍍膜13上形成新的金屬線,而不會發(fā)生斷裂,并可在噴鍍膜13上制作一新的薄膜的圖案,而不會產(chǎn)生殘留膜。
文檔編號H05K3/24GK1326227SQ0112216
公開日2001年12月12日 申請日期2001年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2000年5月25日
發(fā)明者近間義雅, 和泉良弘 申請人:夏普公司