[发明专利]像素结构、显示面板、光电装置及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种显示装置，且尤其涉及一种具有铜电极的液晶显示装置。

背景技术

针对多媒体社会的急速进步，多半受惠于半导体元件或人机显示装置的飞跃性进步。就显示装置而言，具有高画质、空间利用效率佳、低消耗功率、无辐射等优越特性的平面显示装置已逐渐成为市场的主流。而在各种平面显示装置中，薄膜晶体管液晶显示装置(Thin Film Transistor Liquid CrystalDisplay，LCD)又为目前技术最为成熟的平面显示装置。特别是，在薄膜晶体管液晶显示器的大尺寸以及高分辨率的需求下，薄膜晶体管液晶显示器在制作时，高质量的电极导线技术是影响薄膜晶体管元件特性的关键。

在众多电极导线的材料中，铜具有低阻抗(Resistivity)、低热膨胀系数、高熔点(Melting Point)、高导热率以及高抗电致迁移能力等优点，而且铜导线可以改善薄膜晶体管元件的效能，相较于铝导线，铜导线可以提高约两倍的效能，利用铜作为导线的材料不但可以降低RC延迟，还可以降低导线之间的静电容量，因此铜成为近来用以作为电极以及导线的一种重要导电材料。

在现有技术的一种以铜作为导线材料的像素结构工艺中，由于铜在大气环境中无法形成自我保护氧化层，因此容易使得铜导线面临被氧化和腐蚀的问题。此外，以铜作为电极的薄膜晶体管常因铜的一些特性造成薄膜晶体管劣化。举例而言，铜电极与基板的附着力不佳、铜和硅在低温时就会反应生成硅化物以及铜于介电层中具有高扩散系数等，使得以铜作为电极或导线的像素结构面临实用化的挑战。

一般而言，当铜金属作为薄膜晶体管的源极以及漏极的材料使用时，为了避免铜金属与主动层、欧姆接触层以及介电层(即栅极绝缘层)直接接触，一种使用铜金属作为电极的现有技术的像素结构被提出。在此像素结构的薄膜晶体管中，通常在铜金属层与主动层之间及铜金属层与介电层之间配置一氧化铜层，用以作为阻挡铜金属扩散至主动层的阻障层，并且氧化铜层可以提升铜金属层与基板之间的附着力。必需说明的是，在此像素结构的储存电容的上电极也是使用铜金属，且在铜金属层与介电层之间配置一氧化铜层，用以作为阻挡铜金属扩散至主动层的阻障层，并且氧化铜层可以提升铜金属层与基板之间的附着力。

然而，在上述像素结构的后续工艺中，氧化铜层因与介电层直接接触，而使得接触介电层界面处的氧化铜及界面处附近的氧化铜容易受后续工艺中的反应气体影响而被还原，造成铜金属层剥落或产生气泡，如图1A与图1B所示，更甚者，于薄膜晶体管中，反应气体除了从接触介电层界面处的氧化铜及界面处附近的氧化铜容易受后续工艺中的反应气体影响而被还原外，更可能扩散至接触主动层及/或欧姆接触层界面处的氧化铜及界面处附近的氧化铜，而造成整片铜金属层剥落或产生气泡，其中后续工艺例如是使用化学气相沉积来形成氮化硅膜的保护层工艺，而上述工艺中所使用的气体具有反应气体(如：含硅源气体、含氮源气体)及运送气体，例如：含硅源气体包含甲硅烷(silane)、乙硅烷(disilane)、丙硅烷(trisilane)、四乙基硅烷(tetraethylorthosilane；TEOS)、丁硅烷(tetra-silane)、或其它气体、或上述的组合。含氮源气体包含：氮气、氨气、或其它气体、或上述的组合。运送气体包含氮气、氧气、氦气、氖气、氩气、氪气、氙气、氡气、或其它气体、或上述的气体。必需说明是，不同材质的保护层会有不同的反应气体及运送气体，都会造成上述的问题。图1A为上述像素结构的部分区域于光学显微镜下所观察到铜金属层产生气泡的现象，请参照图1A，以铜金属作为材料的铜电极12在后续工艺中产生气泡。图1B为上述像素结构的部分区域在电子显微镜下所观察到铜金属层剥落的现象，请参照图1B，铜电极22自底层21而剥落，使得位于铜电极22上的上层薄膜23随之剥落。请参照图1A，作为导线的铜电极12在后续工艺中，发生气泡B而剥落的现象。因此，应用于像素结构中的铜电极以及铜导线在工艺上面临一重大考验。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种像素结构，其具有附着力良好的含铜、铜合金或上述的组合的金属层。

本发明所要解决的另一技术问题在于提供一种像素结构的制作方法，其可避免含铜、铜合金或上述的组合的金属层剥落。

本发明所要解决的又一技术问题在于提供一种显示面板，其具有本发明所述的像素结构。

本发明所要解决的又一技术问题在于提供一种光电装置，其具有本发明所述的液晶显示装置。