DE2802822A1

DE2802822A1 - Matrixfeld aus duennschichttransistoren

Info

Publication number: DE2802822A1
Application number: DE19782802822
Authority: DE
Inventors: Fang-Chen Luo
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1977-01-26
Filing date: 1978-01-23
Publication date: 1978-07-27
Also published as: US4115799A; NL7714469A; JPS628953B2; FR2378355A1; JPS5394188A; GB1558055A; DE2802822C2

Description

PATENTANWÄLTE

8 MÖNCHEN 71, ₁₇. _Jan. I₉₇₈ Melchiorstraße 42

Westinghouse Electric Corp. Westinghouse Building, Gateway Center, Pittsburgh, Pennsylvania 15222, USA

WS104P-1652

Matrixfeld aus Dünnschichttransistoren

Die Erfindung betrifft ein Matrixfeld aus Dünnschichttransistoren, bei welchen die einzelnen Transistorschaltungen mit Aluminiumleitungen in Verbindung stehen.

In der Halbleitertechnik ist es allgemein üblich, zwischen Dünnschichttransistoren und zugeordneten Schaltungsteilen aus Dünnschichten leitende Verbindungen aus dünnen Aluminium schichten herzustellen. Derartige dünne Aluminiumschichten finden auch als bei Matrixnetzwerken als Versorgungsleitungen bzw. Anschlußleitungen Verwendung. Mit Hilfe dieser Technik ist es möglich, große flächenhafte Matrixfelder von Anzeigeeinrichtungen aufzubauen, wobei Aluminiumleitungen in Art einer Kreuzschienenanordnung das Feld überziehen und die einzelnen Transistorschaltungen zwischen den sich überschneidenden Leitungen elektrisch verbinden. Für derartige Anschlußleitungen in Kreuzschienenanordnung ist Aluminium als Leitermaterial besonders günstig, da an den Überkreuzungspunkten zum Isolieren der Leitungen gegeneinander Aluminiumoxidschichten als Isolierschicht angebracht werden können. Gut

Fs/mü 809830/0941 isolierte

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isolierte Überkreuzungsbereiche für die Aluminiumleitungen sind wesentlich, um die Möglichkeit von Übersprechen zwischen einzelnen Anzeigeelementen auszuschalten und um eine einwandfreie Adressierung einzelner Elemente zu gewährleisten.

Ein besonders vorteilhafter Dünnschichttransistor ist in der US-PS 4 040 073 beschrieben, bei welchem die Anschlußkontakte zu den Source- und Drainbereichen aus Indium-Kupfer hergestellt sind. Bei der Herstellung eines Matrixfeldes aus solchen Dünnschichttransistoren mit Indium-Kupferkontakten wird es nötig, daß Tausende von Kontaktanschlüssen zwischen den Dünnschichttransistoren und den kreuzschienenartig verlaufenden Aluminiumleitungen hergestellt werden. Bei derartigen Matrixfeldern ist es auch üblich, Aluminiumschichten für den Aufbau von Kondensatoren zu benutzen und die einzelnen Kondensatorelektroden mit den Indium-Kupferkontakten der Dünnschichttransistoren zu verbinden. Dabei ergeben sich Schwierigkeiten aufgrund der Unverträglichkeit von Aluminium mit den Indium-Kupferkontakten. Wenn nämlich die Aluminiumschicht die Indium-Kupferschicht überlappt, können in diesen Bereichen unzuverlässige Kontaktverbindungen während einer Hoehtemperaturbehandlung der Dünnschichttransistoren entstehen. Eine solche Hochtemperaturbehandlung kann bei Temperaturen von etwa 350 C stattfinden. Bei diesen Temperaturen ergeben sich durch Diffusion bzw. L egierungs effekte zwischen dem Indium und dem Aluminium Widerstands behaftete Kontaktverbindungen, für welche strukturelle Unregelmäßigkeiten und Ausfallserscheinungen charakteristisch sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit für eine stabile elektrische Kontaktverbindung mit niederem Widerstand zwischen Aluminium-Dünnschichtbereichen und leitenden Bereichen aus Indium-Kupferschichten zu schaffen, wobei dies durch besonders wirtschaftliche und einfache Maßnahmen möglich sein soll.

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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Source- und Drainbereiche der Transistoren mit Indium-Kupferkontakten versehen sind, und daß zwischen den Alu-Leitungen und den Indium-Kupferkontakten der einzelnen Transistoren Übergangsbereiche aus Kupfer-Dünnschichten angebracht sind.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von weiteren Ansprüchen.

Die Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit den Ansprüchen und der Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Schaltungsanordnung aus Transistorschaltungen in Dünnschichttechnik, wie sie für ein Anzeigefeld Verwendung finden kann;

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II der Fig. 1.

Bei dem inFig. 1 schematisch dargestellten Schaltungsaufbau handelt es sich um einen Teilausschnitt aus einem Matrixfeld mit Transistorschaltungen in Dünnschichttechnik. Die Schaltung ist auf einem isolierenden Substrat S aufgebaut und wiederholt sich entsprechend der Ausgestaltung der Anzeigetafel, welche unter Verwendung von elektroluminiszierendem Phosphor aufgebaut sein kann. Die Dünnschicht-Transistorschaltungen werden in herkömmlicher Weise unter Verwendung von Lochmasken durch Ablagerung ausgewählter Materialien in einem Vakuum hergestellt, so daß nach einer entsprechenden Folge von Verfahrensschritten das gewünschte Schaltungsmuster entsteht.

Die in der Regel vertikal und horizontal verlaufenden Aluminiumleitungen 10 bzw. 12a und 12b wiederholen sich entsprechend der Anzahl der ver-

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wendeten

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wendeten Transistorschaltungen und verlaufen bis zur Peripherie des Substrats. In diesem Bereich sind die Leitungen mit Adressier- und Treiberschaltungen verbunden.

Der grundsätzliche Aufbau der Transistorschaltung zwischen den Aluminiumleitungen 10, 12a und 12b umfaßt einen Dünnschichttransistor Tl, einen Dünnschichttransistor T2 und einen Kondensator C zur Signalspeicherung. Ein Bereich 14 für die Modulations elektrode des Display-Mediums ist ebenfalls aus einer Aluminiumdünnschicht hergestellt und steht mit dem Transistor T2 in Verbindung. Der Speicherkondensator C kann dreischichtig aufgebaut sein, wobei eine isolierende Schicht 18a aus Aluminiumoxid zwischen den beiden übereinanderliegenden Aluminiumschichten ausgebildet ist. Diese Aluminiumschichten sind längs ihrem Umfang miteinander verbunden und stehen mit dem Drain-Bereich des Transistors Tl unter Verwendung eines Übergangsbereichs aus einer Kupfer-Dünnschicht in Verbindung. In entsprechender Weise sind die Aluminiumschichten mit dem Aluminium-Gate des Transistors T2 verbunden. Der mittlere leitende Bereich des Speicherkondensators C ist zwischen die obere und untere Aluminiums chi cht eingefügt und gegenüber diesen durch eine Aluminiumoxidschicht 18a isoliert. Diese mittlere leitende Schicht stellt die zweite Kondensatorplatte des Speicherkondensators C dar und ist mit dem Indium-Kupferkontakt des Drain-Bereiches des Transistors T2 mittels eines Übergangsbereichs aus einer Kupfer-Dünnschicht verbunden. Die isolierenden Aluminiumoxidschichten werden zwischen allen leitenden Bereichen angeordnet, die elektrisch gegeneinander zu isolieren sind. Dementsprechend sind auch Aluminiumoxidschichten 18b bzw. 18c an den Kreuzungsbereichen der Aluminiumleitungen ausgebildet.

Die Transistoren Tl und T2 haben jeweils einen halbleitenden Kanalbereich 20, der typischerweise aus Cadmiumselenid hergestellt ist. In einem Abstand voneinander sind die Source- und Drain-Kontakte 22 und

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angeordnet, welche aus einer Indium-Kupfers chi cht bestehen und über den Kanalbereich am Rand übergreifen und mit diesem in elektrischer Kontaktverbindung stehen, wie dies aus Fig. 2 hervorgeht. Über den Source- und Drainkontakten ist eine Isolierschicht 26 aus Aluminiumoxid ausgebildet, die auch den Kanalbereich 20 überdeckt. Als Gate 28 dient eine Aluminiumschicht, die auf der isolierenden Schicht 26 ausgebildet ist und über dem Kanalbereich 20 liegt.

An allen Bereichen der Schaltung, in welchen die Indium-Kupfer schichten die Kontaktverbindung zu den Source- und Drainbereichen der Transistoren herstellen, ist eine Kupfer-Dünnschicht ausgebildet, die sowohl den Indium-Kupferkontakt als auch die Aluminiumleitung überlappt. Diese Übergangsbereiche aus Kupfer dünnschicht en sind notwendig, um die eingangs erwähnten Schwierigkeiten auszuschalten.

Auf diese Weise werden die Source- und Drain-Bereiche der Transistoren mit den Aluminiumleitungen bzw. mit den Aluminiumschichten der Speicherkondensatoren und der Modulations elektroden 14 verbunden.

Die Indium-Kupferkontakte der Source- und Drain-Bereiche werden in typischer Weise dadurch hergestellt, daß zuerst eine Schicht von etwa 100 Α Dicke aus Indium in teilweiser Überlappung mit der Cadmiumselenidschicht aufgebracht wird. Anschließend wird eine etwa 1000 A dicke Kupferschicht auf der Indiumschicht abgelagert. Nach der Fertigstellung ist es üblich, die Anordnung bei einer Temperatur von etwa 350 C in einer Stickstoff atmosphäre zu glühen, so daß auf diese Weise eine Dotierung der Kupferschicht mit Indium stattfindet und eine Art Legierung erfolgt.

Die Aluminiumschichten, welche als Aluminiumleitungen oder leitende Flächen der Kondensatoren bzw. der Modulations elektroden Verwen-

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dung finden, sind üblicherweise etwa 1000 A dick. Auch der Übergangsbereich aus der Kupfer-Dünnschicht zwischen dem Indium-Kupfer kontakt und den Aluminiumbereichen ist vorzugsweise etwa 1000 A dick, so da/3 eine sehr stabile elektrische Verbindung mit niederem Widerstand entsteht. Diese Übergangsbereiche aus Kupfer-Dünnschicht en sind strukturell weich und gewährleisten eine elektrische Kontaktverbindung mit -hoher Zuverlässigkeit und Lebensdauer. Diese Eigenschaften sind für großflächige Anzeigefelder mit Tausenden von Kontaktanschlüssen äußerst wichtig, da alle diese Kontaktverbindungen für ein fehlerfreies Anzeigefeld zuverlässig arbeiten müssen.

Patentansprüche

Claims

Patentansprüche

1. Matrixfeld aus Dünnschichttransistoren, bei welchen die einzelnen Transistorschaltungen mit Aluminiumleitungen in Verbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Source- und Drainbereiche der Transistoren (Tl, T2) mit Indium-Kupferkontakten (22, 24) versehen sind, und daß zwischen den Alu-Leitungen (10, 12a, 12b) und den Indium-Kupferkontakten der einzelnen Transistoren Übergangsbereiche aus Kupfer-Dünnschichten (Cu) angebracht sind.

2. Matrixfeld nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Indium-Kupferkontakte (22, 24) aus einer auf dem Halbleitermaterial aufliegenden Indiumschicht und einer darüber angeordneten Kupferschicht bestehen.

3. Matrixfeld nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichne t, daß die Indium-Kupferkontakte als Dünnschichten ausgebildet sind.

4. Matrixfeld nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Übergangsbereiche aus Kupfer-Dünnschichten etwa 1000 A dick sind.

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5. Matrixfeld nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß vergrößerte Aluminiums chichten in Form von Kondensatorplatten (16) oder Modulations elektroden für Anzeigeelemente (14) an die Übergangsbereiche aus Kupfer-Dünnschichten angeschlossen sind.

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