JP2000081633A - アクティブマトリクス基板 - Google Patents
アクティブマトリクス基板Info
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Abstract
いは電極端子部の接続信頼性を高める。 【解決手段】 ガラス基板11上にゲートバス配線18
とドレインバス配線19とがマトリクス状に配線し、そ
の各交差位置にそれぞれ薄膜トランジスタ(以降TFT
と略す)23を設する。TFT23は、ゲート電極12
がゲートバス配線18に接続され、ドレイン電極17が
ドレインバス配線19に接続され、ソース電極16が画
素電極22に接続されている。ゲート電極12とゲート
バス配線18及びソース、ドレイン電極16、17とド
レインバス配線19とは、上下2層構造となっており、
いずれも上層は、Taを概ね90%以上含有するMo−
Ta合金膜33,43であり、下層は、純Mo膜32,
42である。Mo−Ta合金膜のTa含有率を少なくと
も90原子%以上とすることにより、腐食耐性が向上
し、積層配線に、純Ta膜と、純Mo膜との積層構造を
用いたものとほぼ同等となり、製品として十分な接続信
頼性が得られる。
Description
クス基板の配線、電極構造に関する。
は、安価なガラス基板を用いて低温膜成形技術によりア
クティブマトリクス回路が形成できること、大面積化が
容易であることからフラット型テレビジョンへの適用が
大いに期待されている。
極構造に関し、そのゲート電極やSD電極材料には、低
抵抗で、加工性、耐薬品性に優れたものが要求される。
この要求に適合する材料として、Mo−Ta合金があ
り、Ta含有率をコントロールすることによって、合金
膜の諸特性を改善できることが知られている。
限定することは、例えば特開昭63−276242号公
報(先行例1)に示されている。この先行例1ではTa
の含有率を30〜85原子%と限定しており、数値限定
の根拠を以下のように述べている。すなわち、
かも加工性、陽極酸化時における酸化膜形成性、耐薬品
性に優れている(Taが30原子%未満では比抵抗がM
oより大きく、また酸化膜形成性、耐薬品性に難があ
る。Taが85原子%を越えるとやはり電気抵抗がMo
より大きくなる)。というのである。
を単層配線電極として用いることを前提としているた
め、上記の数値限定が必要であることは理解できる。
ば、純Mo膜の比抵抗は約55μΩ・cm、Taの含有
率30〜85原子%のMo−Ta合金の比抵抗は、35
〜45μΩ・cmであるとしているのに対し、本発明者
が実測した純Mo膜の比抵抗は、約10μΩ・cmであ
った。
が、おそらく、スパッタリング条件が最適化されていな
い、ターゲットの純度が悪い、もしくは同時スパッタリ
ングのため、モリブデンターゲットの表面がタンタルで
汚染されており、ターゲットクリーニングが不十分であ
ったというような原因があったのではないかと推測され
る。
−Ta合金膜は、純Mo膜と比べて比抵抗が高く、単層
配線として用いる場合には配線抵抗という点からいえば
不利ではないかという見解をもつに至った。
知例として、例えば特開平4−37035号公報(先行
例2)に見られるような上層に純Mo膜、下層に純Ta
膜を用いた積層配線の技術や、SID93DIGEST
(P467)(先行例3)に見られるような、上層に純
Ta膜、下層に純Mo膜を用いた積層配線の技術があ
る。
純Ta膜を用いると、ドライエッチングの際のデポが深
刻な問題となる。さらに、先行例2では端子部について
の記述が全くないため不明であるが、特別な工夫がない
限り、おそらく端子部は上層が純Mo膜となり、接続信
頼性が十分に得られないではないかと思われる。この理
由は、純Mo膜の水に対する耐腐食性が悪く、その上層
に端子保護用として透明電極膜が被覆してあったとして
も、水分が侵入し、簡単に腐食してしまうからである。
であるため、この二者を混合したMo−Ta合金を用い
ることがある。そこで、上層より順に透明電極膜、Mo
−Ta合金膜、純Mo膜の積層構造をもつ端子部につい
て信頼性試験を行った結果を図8に示す。純Ta膜と純
Mo膜との積層構造と同等の信頼性を確保するには、図
7に示すように少なくとも90原子%以上のTaを含む
Mo−Ta合金を用いる必要があることが、本発明者の
実験の結果判明した。
(先行例4)には、アドレス配線材料としてTaの組成
比が30〜95原子%であるMo−Ta合金膜を用いる
ことが記載されているが、データとしてTaの組成比が
80%を越えると、比抵抗値が急激に大きくなることが
示されており、おそらく実用レベルは、Ta組成比60
%あたりが適当な範囲であると考えられているものと思
われる。
部の接続信頼性を高め、配線抵抗が格段に低く、ドライ
エッチングの際のデボを減少させたアクテティブマトリ
ックス基板を提供することにある。
め、本発明によるアクテティブマトリックス基板アクテ
ティブマトリックス基板においては、電極、配線に上下
2層の積層を有するアクティブマトリクス基板であっ
て、2層の積層は、純Mo膜と、Mo−Ta合金膜との
組合せであり、Mo−Ta合金膜中のTaの含有率は、
少なくとも90原子%以上である。
るアクティブマトリクス基板であって、上層は、純Mo
膜、下層はMo−Ta合金膜であり、下層のMo−Ta
合金膜のTaの含有率は,少なくとも90原子%以上で
ある。
るアクティブマトリクス基板であって、下層は、純Mo
膜、上層は、Mo−Ta合金膜であり、上層のMo−T
a合金のTaの含有率は,少なくとも90原子%以上で
ある。
レインバス配線とがマトリクス状に配設され、その各交
差位置にそれぞれ薄膜トランジスタが配設されたアクテ
ィブマトリクス基板であって、薄膜トランジスタは、ゲ
ート電極がゲートバス配線に、ドレイン電極がドレイン
バス配線に、ソース電極が画素電極に接続されたもので
あり、ゲートバス配線の端部には、それぞれ、外部駆動
回路に接続するためのゲート端子が配設され、ドレイン
バス配線にはドレイン端子が配設され、画素電極と、対
向基板上に設けられた対向電極との間に、液晶セルが形
成され、ゲート電極とゲートバス配線及びソース、ドレ
イン電極とドレインバス配線とは、いずれも上下2層の
積層構造となっており、2層は、純Mo膜と、Mo−T
a合金膜との積層であり、上層又は下層として積層され
るMo−Ta合金膜中のTaの含有率は、少なくとも9
0原子%以上である。
クティブマトリクス基板の第1の実施の形態を図に基づ
いて説明する。 図1は、本発明のアクティブマトリク
ス基板を示す回路概念図である。図において、ガラス基
板11上にゲートバス配線18とドレインバス配線19
とがマトリクス状に配設され、その各交差位置にそれぞ
れ薄膜トランジスタ(以降TFTと略す)23が配設さ
れる。TFT23は、ゲート電極12がゲートバス配線
18に接続され、ドレイン電極17がドレインバス配線
19に接続され、ソース電極16が画素電極22に接続
されている。
れぞれ、外部駆動回路に接続するためのゲート端子35
が配設され、ドレインバス配線19にはドレイン端子4
5が配設されている。また、画素電極22と、対向基板
上に設けられた対向電極36との間に液晶37が注入さ
れて、液晶セルが形成されている。
分の平面図、図2(b)は、そのA−A’断面図であ
る。図において、透明ガラス基板11の表面に選択的に
形成されたゲート電極12と、その上のゲート絶縁膜1
3を介してゲート電極12に対向する島状の半導体層
(ノンドープ半導体層14と、n型半導体層15)、n
型半導体層15にそれぞれ接続された一対のソース、ド
レイン電極16、17とを有する逆スタガ型構造になっ
ている。
バス配線18と、ゲート絶縁膜13を介してゲートバス
配線18と交差し、ドレイン電極17に接続されたドレ
インバス配線19と、その上の保護膜20に設けられた
開口部21を介してソース電極16に接続された透明な
画素電極22とを図1のようにマトリクス状に配設して
アクティブマトリクス基板が構成されている。
バス配線18及びソース、ドレイン電極16、17とド
レインバス配線19とは、上下2層構造となっており、
いずれも上層は、Taを少なくとも90%以上含有する
Mo−Ta合金膜であり、下層は、純Mo膜である。
ゲートバス配線18の上層のMo−Ta合金膜を33、
下層の純Mo膜を32とし、ソース、ドレイン電極1
6、17とドレインバス配線19の上層のMo−Ta合
金膜を43、下層の純Mo膜を42として両者を区別す
る。
(b)はそのB−B’断面図である。ゲートバス配線1
8の端部で、ゲート絶縁膜13と保護膜20に設けられ
た開口部31を通して、透明電極膜34とゲートバス配
線18の上層のMo−Ta合金膜33とが接続されてい
る。
(b)はそのC−C’断面図である。ドレインバス配線
19の端部で、保護膜20に設けられた開口部41を通
じて、透明電極膜44とドレインバス配線19の上層の
Mo−Ta合金膜43とが接続されている。
板の製造方法を工程順に説明する。図5(a)におい
て、透明ガラス基板11の上にまず、スパッタリングに
より純Mo膜32を約300nm、次にTaを概ね90
原子%以上含有するMo−Ta合金膜33を約50〜1
00nmこの順に連続して成膜し、次に後に説明するよ
うに、フォトリソグラフィー法を用い、ゲート電極1
2、ゲートバス配線、ゲート端子を順に形成する。
法により、窒化シリコンからなるゲート絶縁膜13を約
400nm、ノンドープ半導体膜14を約300nm、
その上にn型半導体膜15を約30nmこの順に連続し
て成膜する。次にゲート電極12に対向し、フォトリソ
グラフィー法により、ノンドープ半導体層14とn型半
導体層15を島状にドライエッチングして形成する。
リングにより純Mo膜42を約300nm、Taを概ね
90原子%以上含有するMo−Ta合金膜43を約50
〜100nmこの順に連続して成膜し、フォトリソグラ
フィー法によりソース電極16、ドレイン電極17、ド
レインバス配線、ドレイン端子を形成する。
6、ドレイン電極17をマスクとして不要なn型半導体
層15をエッチングにより除去する。次に、プラズマC
VD法により約200nmの窒化シリコンからなる保護
膜20を成膜した後、フォトリソグラフィー法により画
素電極22とソース電極16を接続する開口部21とゲ
ート、ドレイン端子接続用の開口部31、41をエッチ
ングして形成する。
ム錫(以下ITOと略す)からなる透明導電膜をスパッ
タリングにより約40nm成膜し、フォトリソグラフィ
ーとエッチングにより、画素電極22とゲート、ドレイ
ン端子用透明電極膜34、44を形成する。
膜の積層構造をもつゲートバス配線18、ゲート電極1
2、ゲート端子35及びドレインバス配線19、ドレイ
ン電極17、ドレイン端子45の製造方法について説明
する。
上に純Moターゲット、Taの含有率が少なくとも90
原子%以上のMo−Ta合金ターゲットを用いたスパッ
タリング法により純Mo薄膜32、Mo−Ta合金薄膜
33、をこの順に連続して成膜する。
ロンスパッタリング、RFマグネトロンスパッタリング
のどちらでもよい。その後フォトリソグラフィー法によ
り図7(b)に示すようにポジ型フォトレジスト51の
配線パターンを形成し、図7(c)のようにドライエッ
チングにて加工する。
ャントとしてウエットエッチングにより形成する方法も
考えられる。しかしこの場合には、純Moのエッチレー
トがMo−Ta合金に比べ極端に速いので、図7(d)
に見られるようなオーバーハング形状となり、上層に堆
積するゲート絶縁膜のカバレッジが悪くなり、絶縁耐性
が低下する恐れがある。
素(CF4)、6フッ化硫黄(SF6)等のフッ素系ガス
を用いたリアクティブイオンエッチングにより形成する
のが望ましい。リアクティブイオンエッチングであれ
ば、酸素の添加等により図7(c)に見られるようなテ
ーパー形状に加工することが可能である。
スト51を剥離し、ゲートバス配線18、ゲート電極1
2、ゲート端子35を形成し、図1に示すアクティブマ
トリクス基板を完成する。
7、ドレイン端子45についても同様であるが、エッチ
ングには、塩素系のガスを用い、下地(ゲート絶縁膜1
3、n型半導体膜)との選択比が高い条件で行う必要が
ある。
は、上層にMo−Ta合金膜、下層に純Mo膜を積層し
た配線について述べたが、本発明においては、上層と下
層を入れ替えることもできる。
示す。ただしこの配線構造の場合、第1の実施形態と同
じ製造方法のままでは、端子部分の断面構造が上層から
透明電極膜、純Mo膜、Mo−Ta合金膜となり、良好
な接続信頼性が得られない。
て端子部分の保護膜開口部31、41内の純Mo膜を除
去し、ゲート、ドレイン端子構造を上層から透明電極膜
34、44、Mo−Ta合金膜33、43とする。
の製造工程を説明する。図10(a)において、まず、
第1の実施形態と同様にしてスパッタリングとフォトリ
ソグラフィー法、ドライエッチングにより、透明ガラス
基板11上に、上層厚さ約200nmの純Mo膜32、
下層厚さ約200nmのMo−Ta合金膜33からなる
ゲート電極12、ゲートバス配線18、ゲート端子35
を形成する。
からなるゲート絶縁膜13を約400nm、ノンドープ
半導体膜を約300nm、その上にn型半導体膜を約3
0nmこの順に連続して成膜する。次にゲート電極12
に対向して、フォトリソグラフィー法により、ノンドー
プ半導体層14とn型半導体層15を島状にドライエッ
チングすることによって形成する。
18、ゲート端子35と同様に、図10(b)に示すよ
うに上層厚さ約200nmの純Mo膜42、下層厚さ約
200nmのMo−Ta合金膜43からなるソース電極
16、ドレイン電極17、ドレインバス配線19、ドレ
イン端子45を形成する。
イン電極17をマスクとして不要なn型半導体層15を
エッチングする。次に、プラズマCVD法により約20
0nmの窒化シリコンからなる保護膜20を成膜した
後、フォトリソグラフィー法により画素電極22とソー
ス電極16を接続する開口部21とゲート端子用開口部
31、ドレイン端子用開口部41をフッ酸とフッ化アン
モニウムの混液をエッチャントとしてウエットエッチン
グすることにより形成する。
レイン端子用開口部41より露出した純Mo膜32、4
2をドライエッチングし、取り除く。ドライエッチング
のガスとしては4フッ化炭素(CF4)、6フッ化硫黄
(SF6)等のフッ素系ガス用いる。最後にITOから
なる透明導電性膜をスパッタリングにより成膜し、フォ
トリソグラフィー法とエッチングにより、画素電極22
と透明電極膜34、44を形成する。
チ型逆スタガ型TFTについて述べたが、チャネル保護
型のTFTにも適用できる。さらに順スタガ型TFTに
も適用可能である。
により、本発明のアクティブマトリクス基板の図4に示
す端子部分の接続信頼性試験を行った結果である。横軸
はTa含有量、縦軸は端子部に腐食が発生し始めるまで
の時間を表す。ここでは、端子部の金属膜が純Mo単層
の場合を1とした相対値で示してある。
有率を少なくとも90原子%以上にすれば、腐食耐性が
向上し、積層配線の上層に純Ta膜を用いたものとほぼ
同等となり、製品として十分な接続信頼性を有すること
が判った。さらに、Mo−Ta合金を用いることにより
デポが減少するため、上層を純Ta膜、下層を純Mo膜
あるいは上層を純Mo膜、下層を純Ta膜とした場合と
比べ、装置のクリーニング頻度が減り、生産効率が上が
る。また、上層、下層のエッチングレートが純Taと純
Moの場合よりも近くなるため、テーパーエッチも容易
となる。
とに純Mo膜、Mo−Ta合金膜の積層の組み合わせを
用い、前記Mo−Ta合金膜のTaの含有率を少なくと
も90原子%以上に設定したことにより、純Mo単層配
線の場合よりも端子部での接続信頼性を格段に改善でき
る。
デポが問題となるが、Taの含有率が概ね90原子%以
上のMo−Ta合金を用いることによりデポが減少す
る。従って上層を純Ta、下層を純Moとした場合と比
べ、装置汚染が少なく、歩留まりが向上する。またドラ
イエッチング装置のクリーニング頻度も減るため、生産
効率が上がる。
よって固有の効果がえられる。すなわち、下層の金属を
比抵抗の低い純Mo膜で形成すれば、Mo−Ta合金単
層で配線電極を形成した場合に比べ、格段に配線抵抗が
低いため、大型かつ高精細液晶表示パネルの配線として
適用できる。
・cm、Taを95原子%含むMo−Ta合金薄膜の比
抵抗は約190μΩ・cmであるので、本発明第1の実
施形態における配線(純Mo膜厚300nm、Mo−T
a合金膜厚100nm)の配線抵抗は、Mo−Ta合金
単層配線(膜厚400nm)の配線抵抗に比べ約1/1
4になる。さらに、上層をMo−Ta合金とすること
で、配線、電極の断面をテーパー形状に加工することが
容易になる。
る。
ィブマトリクス基板の一画面を示す平面図、(b)は
(a)のA−A’断面図である。
ィブマトリクス基板のゲート端子平面図、(b)は
(a)のBーB’断面図である。
ィブマトリクス基板のドレイン端子平面図、(b)は
(a)のC−C’断面図である。
すアクティブマトリクス基板の製造フローを示す説明図
である。
すアクティブマトリクス基板の製造フローを示す説明図
である。
る配線、電極の製造方法を示す説明図である。】
Ta含有率と腐食開始時間との関係を示すグラフの一例
である。
リクス基板の薄膜トランジスタ部分の断面図である。
ティブマトリクス基板のゲート端子断面図、(b)は同
じくドレイン端子断面図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 電極、配線に上下2層の積層を有するア
クティブマトリクス基板であって、 2層の積層は、純Mo膜と、Mo−Ta合金膜との組合
せであり、Mo−Ta合金膜中のTaの含有率は、少な
くとも90原子%以上であることを特徴とするアクティ
ブマトリクス基板。 - 【請求項2】 電極、配線に上下2層の積層を有するア
クティブマトリクス基板であって、 上層は、純Mo膜、下層はMo−Ta合金膜であり、下
層のMo−Ta合金膜のTaの含有率は、少なくとも9
0原子%以上であることを特徴とするアクティブマトリ
クス基板。 - 【請求項3】 電極、配線に上下2層の積層を有するア
クティブマトリクス基板であって、 下層は、純Mo膜、上層は、Mo−Ta合金膜であり、
上層のMo−Ta合金のTaの含有率は、少なくとも9
0原子%以上であることを特徴とするアクティブマトリ
クス基板。 - 【請求項4】 ガラス基板上にゲートバス配線とドレイ
ンバス配線とがマトリクス状に配設され、その各交差位
置にそれぞれ薄膜トランジスタが配設されたアクティブ
マトリクス基板であって、 薄膜トランジスタは、ゲート電極がゲートバス配線に、
ドレイン電極がドレインバス配線に、ソース電極が画素
電極に接続されたものであり、 ゲートバス配線の端部には、それぞれ、外部駆動回路に
接続するためのゲート端子が配設され、ドレインバス配
線にはドレイン端子が配設され、 画素電極と、対向基板上に設けられた対向電極との間
に、液晶セルが形成され、 ゲート電極とゲートバス配線及びソース、ドレイン電極
とドレインバス配線とは、いずれも上下2層の積層構造
となっており、2層は、純Mo膜と、Mo−Ta合金膜
との積層であり、上層又は下層として積層されるMo−
Ta合金膜中のTaの含有率は、少なくとも90原子%
以上であることを特徴とするアクティブマトリクス基
板。
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-
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- 1998-09-03 JP JP24990598A patent/JP3107055B2/ja not_active Expired - Fee Related
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