DE4337849A1 - Signalleitungsstruktur für eine Dünnfilmtransistor-Flüssigkristallanzeige (TFT-LCD) und Verfahren zur Herstellung derselben - Google Patents
Signalleitungsstruktur für eine Dünnfilmtransistor-Flüssigkristallanzeige (TFT-LCD) und Verfahren zur Herstellung derselbenInfo
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Description
Die Erfindung befaßt sich allgemein mit einer Dünnfilmtransi
stor-Flüssigkristallanzeige (nachstehend bezeichnet mit "TFT-
LCD"), und insbesondere mit einer Signalleitungsstruktur für
eine TFT-LCD und ein Verfahren zur Herstellung derselben, welche
den Widerstand der Signalleitung reduzieren können und mit denen
sich die Herstellungsausbeute steigern läßt.
Nachstehend wird eine übliche TFT-LCD und ein Herstellungsver
fahren in Verbindung mit den hierbei auftretenden Schwierig
keiten unter Bezugnahme auf einige Figuren der Zeichnung näher
beschrieben.
Unter Bezugnahme auf Fig. 5 ist eine Signalleitungsstruktur für
eine TFT-LCD gezeigt, welche in "Japan display (89), Kyoto",
Seiten 498 von Ikeda angegeben ist.
Wie in Fig. 5 gezeigt ist, wird die TFT-LCD Struktur von einem
Glassubstrat 1 gebildet, welche ein erstes Metall (Tantalfilm)
2, ein zweites Metall (Kupferfilm) 3 und ein drittes Metall
(Tantalfilm) 4 aufweist, welche zur Bildung der Signalleitungen,
d. h. einer Gate-Elektrode 13a und einer Datenleitung 13b über
einandergeschichtet sind, sowie einen Isolierfilm 5, welcher die
Signalleitungen bedeckt, eine amorphe Siliziumschicht 6, eine n⁺
amorphe Siliziumschicht 7 und eine Source/Drain-Elektrode 8
umfaßt, welche in der geeigneten Reihenfolge über der Gate-Elek
trode 13a ausgebildet sind.
Nunmehr bezieht sich das Anwendungsgebiet der Erfindung auf die
Signalleitungen. Von den Komponenten, welche die Signalleitungen
bilden, spielt der erste Metallfilm 2 eine Rolle bei der Verbes
serung des Haftvermögens am Glassubstrat 1. Der zweite Metall
film 3 als weitere Komponente ermöglicht die Herabsetzung des
Widerstandes auf beispielsweise etwa 3 µΩ·cm, während der dritte
Metallfilm 4 als weitere Komponente ausgebildet ist, um die
Oxidation des zweiten Metallfilms zu verhindern, welcher oxida
tionsempfindlich ist.
Nunmehr unter Bezugnahme auf Fig. 6 ist ein übliches Verfahren
zum Herstellen der Signalleitung für die TFT-LCD verdeutlicht.
Zuerst wird auf einem Glassubstrat 1 ein erster Metall(Tantal)-
Film 2 mit einer Dicke von etwa 500 Å mittels Beschichten durch
Vakuumzerstäubung aufgetragen, anschließend wird durch Ablage
rung ein zweiter Metall(Kupfer)Film 3 sowie ein dritter Metall-
(Tantal)Film 4, welche etwa 2.000 bzw. 500 Å dick sind, jeweils
auf den ersten Metallfilm 2 in der angegebenen Reihenfolge abge
lagert, wie dies in Fig. 6a gezeigt ist.
Anschließend wird auf dem dritten Metallfilm 4 ein Fotolack
(Photoresist) 9 aufgebracht, welcher dann einem Fotoätzen aus
gesetzt wird, um die Breite der Signalleitung zu bestimmen. Der
dritte Metallfilm 4 wird einer Behandlung durch Trockenätzen und
einer Beaufschlagung mit CF4/O2-Gas ausgesetzt, um den zweiten
Metallfilm 3 freizulegen, wie dies in Fig. 6b gezeigt ist.
Dann wird das freigelegte zweite Metall 3 einem Naßätzverfahren
in einer Lösung des Essigsäuretyps unterworfen, und das erste
Metall 2 wird auf eine ähnliche Weise wie das dritte Metall 4
unter Anwendung von CF4/O2-Gas behandelt, wie dies in Fig. 6c
gezeigt ist.
Schließlich wird der Fotolack 9 entfernt, und ein Isolierfilm 5
wird mit einer Dicke von etwa 5.500Å mittels eines chemischen
Plasmadampfauftragsverfahrens ausgebildet, um eine Signalleitung
für die TFT-LCD herzustellen, wie dies in Fig. 6d gezeigt ist.
Bei der Durchführung des vorstehend genannten, üblichen Verfah
rens treten jedoch einige Schwierigkeiten auf. Insbesondere wenn
das Naßätzen für das zweite Metall 3 im Anschluß an das Trocken
ätzen für das dritte Metall 4 eingesetzt wird, wie dies in Fig.
6c gezeigt ist, wird die Seitenfläche des zweiten Metalls 3 wie
in Fig. 7a gezeigt, geätzt, welche eine teilweise vergrößerte
Teilansicht zeigt, da das Naßätzen im Prinzip die gleiche Ätz
geschwindigkeit in einer vertikalen und einer horizontalen Rich
tung hat. Da zusätzlich der Signalleitungs-Isolierfilm 5 von
einem Siliziumoxidfilm unter einer oxidierenden Atmosphäre ge
bildet wird, wird das zweite Metall 3 oxidiert, so daß das Volu
men des zweiten Metalls größer wird, wodurch verursacht wird,
daß das dritte Metall 4 gebogen wird, wie dies in Fig. 7b ge
zeigt ist, welche eine weitere vergrößerte Detailansicht des
Teils A in Fig. 6c zeigt.
Die deformierte Struktur führt dazu, daß ein Lecken zwischen der
Gate-Elektrode und der Source/Drain-Elektrode beim hergestellten
Dünnfilmtransistor erzeugt wird. Im schlechtesten Falle tritt
ein Kurzschluß zwischen der Gate-Elektrode und der Source-Drain-
Elektrode auf, so daß die Qualität der TFT-LCD beeinträchtigt
wird.
Um den Kurzschluß zwischen der Gate-Elektrode und der Source/-
Drain-Elektrode zu verhindern, wird die Gate-Elektrode einer
Behandlung einer anodischen Oxidation ausgesetzt, um einen ano
dischen Oxidfilm oder einen Isolierfilm zu bilden, welcher der
art strukturiert ist, daß er zwei Komponenten aus einem Sili
ziumoxidfilm und einem Siliziumnitridfilm aufweist, welche ge
bildet werden können. Der Einsatz einer Anodenoxidation bei der
Signalleitung jedoch, die derart strukturiert ist, daß sie drei
Komponenten, das erste Metall 2, das zweite Metall 3 und das
dritte Metall 4 aufweist, wie dies bei der üblichen Struktur
gezeigt ist, ist damit begleitet, daß die anodische Oxidation
auch bei dem oberen, dritten Metall 4 auftritt. Zu diesem Zeit
punkt wird das Seitenteil des zweiten Metalls 3 nicht oxidiert.
Zusätzlich ist dies unter der Gefahr angeordnet, daß es durch
eine Lösung für die anodische Oxidation korrodiert werden kann.
Folglich reicht selbst dieses Verfahren nicht aus, um einen
Leckstrom zwischen der Gate-Elektrode und der Source/Drain-Elek
trode bei der Herstellung einer TFT-LCD zu verhindern, und die
Herstellungsausbeute läßt sich nicht steigern.
Nach der Erfindung wird zur Überwindung der vorstehend genannten
Schwierigkeiten ein Bedürfnis nach einer neuartigen Signal
leitungsstruktur für die TFT-LCD befriedigt, bei der ein Lecken
und ein Kurzschluß zwischen der Gate-Elektrode und der Source/-
Drain-Elektrode des Transistors nicht auftreten. Ferner wird ein
Verfahren zur Herstellung einer derartigen Signalleitungsstruk
tur bereitgestellt. Nach der Erfindung wird somit eine Signal
leitungsstruktur für eine TFT-LCD bereitgestellt, welche einen
beträchtlich verminderten Widerstand hat.
Gemäß einem weiteren Aspekt nach der Erfindung wird eine Signal
leitungsstruktur für eine TFT-LCD bereitgestellt, bei der einer
Signalverzögerungserscheinung vorgebeugt wird.
Gemäß einem weiteren Gedanken nach der Erfindung wird ein Ver
fahren zum Herstellen einer Signalleitungsstruktur für die TFT-
LCD bereitgestellt, mittels welchem sich die Herstellungsaus
beute erhöhen bzw. die Herstellungsausstoßleistung verbessern
läßt.
Nach der Erfindung wird hierzu ein Verfahren zum Herstellen
einer Signalleitungsstruktur für eine TFT-LCD bereitgestellt,
welches die folgenden Schritte aufweist: Ausbilden eines ersten
Metalls und eines zweiten Metalls in der geeigneten Reihenfolge
auf einem Glassubstrat; Definieren der Breite (W1) des zweiten
Metalls und anschließendes Anwenden eines Ätzverfahrens auf das
zweite Metall; und Aufbringen eines dritten Metalls auf der
gesamten erhaltenen Struktur und Definieren der Breite (W2) der
Signalleitung derart, daß zugleich überflüssige Teile des ersten
Metalls und des dritten Metalls entfernt werden.
Die Signalleitung, die man beim erfindungsgemäßen Verfahren
erhält, ist somit derart strukturiert, daß sie ein isolierendes
Substrat, ein erstes Metall, welches auf dem isolierenden Subs
trat ausgebildet ist, wobei das erste Metall ein gutes Haftungs
vermögen an dem isolierenden Substrat hat, ein zweites Metall,
welches auf dem ersten Metall ausgebildet ist, wobei das zweite
Metall einen geringen Widerstand hat, und ein drittes Metall
aufweist, welches von dem gleichen Material wie das erste Metall
gebildet wird, wobei das dritte Metall zusammen mit dem ersten
Metall das zweite Metall umgibt, um die Oxidation des zweiten
Metalls zu verhindern.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung er
geben sich aus der nachstehenden Beschreibung.
Für die Erfindung werden nachstehend in der Beschreibung noch
nähere Einzelheiten angegeben, welche die Grundprinzipien der
Erfindung verdeutlichen.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden
nachstehend an Hand von bevorzugten Ausführungsform unter Bezug
nahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Darin
zeigt:
Fig. 1 eine schematische Schnittansicht zur Verdeutlichung
der Struktur der TFT-LCD nach der Erfindung,
Fig. 2a bis 2d schematische Schnittansichten zur Verdeut
lichung der Herstellungsschritte einer Signalleitung
für die TFT-LCD gemäß einer ersten bevorzugten Ausfüh
rungsform nach der Erfindung,
Fig. 3a und 3b schematische Schnittansichten zur Verdeut
lichung der Schritte zur Herstellung eines kissen
förmigen Teils für die TFT-LCD gemäß einer zweiten
bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung,
Fig. 4 eine schematische Schnittansicht zur Verdeutlichung
eines Anwendungsfalles, bei dem ein IC(integrierter
Schaltungs-)Chip mit dem kissenförmige Teil nach der
Erfindung verbunden ist,
Fig. 5 eine schematische Schnittansicht zur Verdeutlichung
der Struktur einer üblichen TFT-LCD,
Fig. 6a bis 6d schematische Schnittansichten zur Verdeut
lichung der Schritte zur Herstellung einer Signal
leitung bei der üblichen TFT-LCD, und
Fig. 7a und 7b schematische, vergrößerte Detailansichten eines
Teils A von Fig. 6 zur Verdeutlichung der Schwierig
keiten, welche jeweils bei dem üblichen Verfahren
auftreten.
Nachstehend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
detailliert unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher
erläutert, in welcher gleiche oder ähnliche Teile mit denselben
Bezugszeichen versehen sind. Fig. 1 ist eine schematische
Schnittansicht zur Verdeutlichung der Struktur einer TFT-LCD
nach der Erfindung. Wie in Fig. 1 gezeigt ist, wird diese TFT-
LCD von einem Glassubstrat 1 gebildet, welches ein erstes Metall
2 aufweist, welches ein gutes Haftungsvermögen, wie Tantal und
Niob, hat, welches ferner ein zweites Metall 3 aufweist, das
hinsichtlich der Leitungsfähigkeit ausgezeichnet ist, wie bei
spielsweise Kupfer, und es ist ein drittes Metall 4 vorgesehen,
wobei das erste Metall 2 und das dritte Metall 4 das zweite
Metall 3 zur Bildung einer Signalleitung, d. h. einer Gate-Elek
trode 13a und einer Datenleitung 13b, zusammen mit einem ersten
Isolierfilm 5a aus Ta2O5 oder Nb2O2 umgeben, welcher auf der
Oberfläche der Signalleitung durch Anwenden einer anodischen
Oxidation auf das erste Metall 2 und das zweite Metall 3 ausge
bildet ist. Ein zweiter Isolierfilm 5 wird insgesamt wie bei
einer üblichen Struktur ausgebildet, und es ist ein amorphes
Silizium 6, ein n⁺ amorphes Silizium 7 und eine Source- und
Drain-Elektrode 8 vorgesehen.
Das erste Metall und das dritte Metall können aus einer Gruppe
gewählt werden, welche Titan (Ti), Vanadium (V) und Metalle der
Gruppe 111 des Periodensystems an Stelle von Tantal (Ta) und
Niob (Nb) umfaßt. Aluminium oder Aluminiumlegierungen können für
das zweite Metall an Stelle von Kupfer eingesetzt werden.
Nachstehend erfolgt die Beschreibung des Verfahrens zum Herstel
lung einer TFT-LCD-Signalleitung unter Bezugnahme auf die Fig.
2 bis 4.
Zuerst werden unter Bezugnahme auf Fig. 2 Schnittansichten zur
Verdeutlichung der Schritte zur Herstellung einer Signalleitung
für die TFT-LCD beschrieben, welche zu einer ersten bevorzugten
Ausführungsform nach der Erfindung gehören.
Zuerst wird auf einem Glassubstrat 1 ein erstes Metall 2, wie
Tantal oder Niob, mit einer Dicke von etwa 200 bis 1.000Å auf
gebracht, und es wird ein zweites Metall 3, wie Kupfer, welches
einen niedrigen Widerstand hat, mit einer Dicke von etwa 500 bis
1.000 Å aufgebracht, wobei diese in der geeigneten Reihenfolge
beispielsweise mittels Beschichten durch Vakuumzerstäuben (Sput
tern) aufgebracht werden. Anschließend wird ein Überzug aus
einem Fotolack (Photoresist) über dem zweiten Metall 3 vorgese
hen. Ein Fotoätzverfahren wird bei dem Fotolack 3 derart einge
setzt, daß die vorbestimmt Breite (W1) des Fotolacks 9 definiert
wird. Anschließend wird das zweite Metall 3 einem Naßätzverfah
ren in einer Essigsäurelösung (CH3COOH) ausgesetzt. Das Naßätz
verfahren führt zu einer Ätzbehandlung des zweiten Metalls 3
sowohl in vertikaler als auch in horizontaler Richtung, so daß
das zweite Metall 3 derart strukturiert werden kann, daß er das
gleiche Muster wie in Fig. 2a gezeigt hat.
Anschließend wird der Fotolack 9 entfernt, und ein drittes Me
tall 4 wird dann vollständig auf der erhaltenen Struktur mit
einer Dicke von 500 bis 1.500 Å aufgebracht, wie dies in Fig. 2b
gezeigt ist.
Anschließend wird ein Fotolack (Photoresist) 9a über dem dritten
Metall 4 aufgetragen, und dann erfolgt eine Musterbildung mit
Hilfe eines Fotoätzverfahrens in einer solchen Weise, daß eine
vorbestimmte Breite (W2) hiervon definiert bzw. begrenzt wird,
welche um wenigstens 1 µm größer als die Breite (W1) des zweiten
Metalls 3 ist, wie dies in Fig. 2c gezeigt ist. Im Anschluß
daran wird ein Ätzverfahren eingesetzt, um die überflüssigen
Teile der ersten und der dritten Metalle 2 und 4 zu entfernen,
wie dies in Fig. 2c gezeigt ist. Wenn das erste Metall 2 und das
dritte Metall 4 von Tantal gebildet werden, erfolgt die Ätzbe
handlung unter Einsatz CF4/O2 Gas.
Schließlich wird der Fotolack 9a entfernt, und es wird ein anod
ischer Oxidationsprozeß für das erste Metall 2 und das dritte
Metall 4 in einer wäßrigen Ammoniumstanatlösung eingesetzt, wel
che eine Konzentration von etwa 0,1 bis 0,001 mol/l hat und bei
dem eine Spannung von etwa 50 bis 100 V zur Anwendung kommt, so
daß ein erster Isolierfilm 5a auf der freigelegten Fläche des
ersten Metalls 2 und des dritten Metalls 4 mit einer Dicke von
etwa 800 bis 1.600 Å gebildet wird, wie dies in Fig. 2d gezeigt
ist. Unter den angegebenen Bedingungen wird der erste Isolier
film 5a von TA2O5 oder Nb2O5 gebildet.
Im Anschluß daran werden dann die Schritte zur Herstellung einer
TFT-LCD-Signalleitung und eines kissenförmigen Bereichs durchge
führt, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist. Hierzu wird eine Sili
ziumnitridfilm oder ein Siliziumoxidfilm zu Beginn auf der er
haltenen Struktur mit einer Dicke von etwa 3.000 Å derart auf
gebracht, daß sich ein zweiter Isolierfilm 5 bildet, wie dies in
Fig. 3a gezeigt ist. Anschließend wird ein Fotolack (Photore
sist) 9b über dem zweiten Isolierfilm 5 aufgebracht, und dann
wird ein Fotoätzverfahren auf den oberen Teil des kissenförmigen
Teils angewandt, so daß dieses Teil derart gemustert ist, daß es
offen ist. Zur Bildung eines kissenförmigen Bereichs erfolgt die
Durchführung eines trockenen oder nassen Ätzverfahrens, um den
ersten Film 5a, den zweiten Isolierfilm 5 und das dritte Metall
4 in der angegebenen Reihenfolge zu ätzen.
Unter Bezugnahme auf Fig. 4 wird nunmehr ein Verfahren zum Ver
binden eines IC(integrierten Schaltungs-)Chips mit dem kissen
förmigen Teil nach der Erfindung erläutert. Zum Anschluß wird
Gold (Au) 10 elektrisch unter Einsatz eines Elektroplattierver
fahrens auf oder über dem zweiten Metall 3 der kissenförmigen
Struktur nach der Erfindung aufgebracht, und es wird unter Ver
wendung eines Verbindungsmaterials 11 aus Pb/Sm in Legierungs
form die Kupferschicht 12 eines IC-Chips, welcher über dem Ver
bindungsteil der Verschaltung angeordnet ist, mit dem zweiten
Metall 3 verbunden.
Daher ist es nicht erforderlich, wiederum ein Metall für die
Anbringung eines Chips auf dem Glassubstrat (COG) vorzusehen.
Als Folge hiervon wird das Verfahren unter Einsatz des Verschal
tungsmetalls in dem kissenförmigen Teil vereinfacht.
Wie vorstehend beschrieben worden ist, wird eine Unterbrechung
in der Signalleitung durch die doppelten Ätzverfahren nach der
Erfindung verhindert. Zusätzlich werden das Lecken und der Kurz
schluß zwischen der Source/Drain-Elektrode und der Gate-Elek
trode bei der erfindungsgemäßen TFT-LCD-Struktur verhindert.
Ferner erhält man bei dem Verfahren zum Herstellen einer TFT-
LCD-Signalleitung ein kissenförmiges Teil, bei dem COG einge
setzt werden kann, wodurch man Vorteile hinsichtlich einer ver
besserten Herstellungsausstoßleistung erhält.
Claims (8)
1. Verfahren zum Herstellen einer Signalleitung für eine TFT-
LCD, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
Ausbilden eines ersten Metalls und eines zweiten Me talls in der geeigneten Reihenfolge auf einem Glassubstrat; Definieren der Breite (W1) des zweiten Metalls und anschließendes Anwenden eines Ätzverfahrens auf das zweite Metall; und
Aufbringen eines dritten Metalls auf der gesamten erhaltenen Struktur und Definieren der Breite (W2) der Signalleitung derart, daß zugleich die überflüssigen Teile des ersten Metalls und des dritten Metalls entfernt werden.
Ausbilden eines ersten Metalls und eines zweiten Me talls in der geeigneten Reihenfolge auf einem Glassubstrat; Definieren der Breite (W1) des zweiten Metalls und anschließendes Anwenden eines Ätzverfahrens auf das zweite Metall; und
Aufbringen eines dritten Metalls auf der gesamten erhaltenen Struktur und Definieren der Breite (W2) der Signalleitung derart, daß zugleich die überflüssigen Teile des ersten Metalls und des dritten Metalls entfernt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, welches ferner den Schritt auf
weist, gemäß dem ein anodisches Oxidationsverfahren auf die
Oberflächen des ersten Metalls und des dritten Metalls
derart angewandt wird, daß ein erster Isolierfilm gebildet
wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das erste Metall und das dritte Metall aus der Gruppe
gewählt sind, welche Tantal, Niob, Titan, Vanadium und
Metalle der Gruppe III des Periodensystems umfaßt.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem
das zweiten Metall aus der Gruppe gewählt ist, welche Kup
fer, Kupferlegierungen, Aluminium und Aluminiumlegierungen
umfaßt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Breite (W2) der Signalleitung wenigstens
1 µm größer als die Breite (W1) des zweiten Metalls ist.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß das Ätzverfahren für das zweite Metall
ein Naßätzverfahren ist, welches in einer Lösung des Essig
säuretyps durchgeführt wird.
7. TFT-LCD-Signalleitungsstruktur, gekennzeichnet durch:
ein Isoliersubstrat (1);
ein erstes Metall (2), welches auf dem Isoliersubstrat (1) ausgebildet ist und ein gutes Haftungsvermögen mit dem Isoliersubstrat (1) hat;
ein zweites Metall (3), welches auf dem ersten Metall (2) ausgebildet ist und einen Widerstand von höchstens 20 µΩ·cm hat;
ein drittes Metall (4), welches von dem gleichen Me tall wie das erste Metall (2) gebildet wird, und das zusam men mit dem ersten Metall (2) das zweite Metall (3) umgibt; und
einen ersten Isolierfilm (5a), welcher durch Anwenden einer Anodenoxidation auf das erste Metall (2) und das dritte Metall (4) gebildet wird.
ein Isoliersubstrat (1);
ein erstes Metall (2), welches auf dem Isoliersubstrat (1) ausgebildet ist und ein gutes Haftungsvermögen mit dem Isoliersubstrat (1) hat;
ein zweites Metall (3), welches auf dem ersten Metall (2) ausgebildet ist und einen Widerstand von höchstens 20 µΩ·cm hat;
ein drittes Metall (4), welches von dem gleichen Me tall wie das erste Metall (2) gebildet wird, und das zusam men mit dem ersten Metall (2) das zweite Metall (3) umgibt; und
einen ersten Isolierfilm (5a), welcher durch Anwenden einer Anodenoxidation auf das erste Metall (2) und das dritte Metall (4) gebildet wird.
8. TFT-LCD-Signalleitungsstruktur nach Anspruch 7, dadurch
gekennzeichnet, daß ein Teil des zweiten Metalls (3) derart
freigelegt ist, daß eine kissenförmige Signalleitung mit
einer Peripherieschaltung elektrisch verbunden wird.
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|---|---|
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