JP2003202818A - 有機elディスプレイ装置 - Google Patents
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Abstract
ること。 【解決手段】基板101上に設けられた薄膜トランジス
タと、前記薄膜トランジスタ及び前記基板上に設けられ
た第1の層間絶縁膜110と、前記第1の層間絶縁膜を
エッチングして設けられた開口部と、前記薄膜トランジ
スタのドレイン領域107と電気的に接続し且つ前記開
口部に設けられた透明電極113と、前記透明電極上に
設けられた有機EL層114と、前記有機EL層上に設
けられた共通電極115とを有することを特徴とする。
Description
ネセンス(EL)ディスプレイ装置に係る。
ィスプレイ装置が開発されている。有機EL素子を多数
使用した有機ELディスプレイをアクティブマトリック
ス回路により駆動する場合、各有機ELのピクセル(画
素)には、このピクセルに対して供給する電流を制御す
るための薄膜トランジスタが一組ずつ接続される。
Lディスプレイ装置の回路図の一例を図6に示す(特開
平8−234683号公報)。この有機ELディスプレ
イ装置は、X方向信号線301−1、301−2・・
・、Y方向信号線302−1、302−2・・・、電源
(Vdd)線303−1、303−2・・・、スイッチ
用薄膜トランジスタ304−1、304−2・・・、電
流制御用薄膜トランジスタ305−1、305−2・・
・、有機EL素子306−1、306−2・・・、コン
デンサ307−1、307−2・・・、X方向周辺駆動
回路308、Y方向周辺駆動回路309等により構成さ
れる。
により画素が特定され、その画素においてスイッチ用薄
膜トランジスタ304がオンにされる。これにより電流
制御用薄膜トランジスタ305がオンにされ、電源線3
03より供給される電流により有機EL素子306に電
流が流れ、これが発光される。
タに応じた信号が出力され、Y方向信号線302−1に
Y方向走査信号が出力されると、これにより特定された
画素のスイッチ用薄膜トランジスタ304−1がオンに
なり、画像データに応じた信号により電流制御用薄膜ト
ランジスタ305−1が導通されて有機EL素子306
−1にこの画像データに応じた電流が流れ、発光され
る。
リックス回路を構成する場合、X方向周辺駆動回路30
8からの配線及びY方向周辺駆動回路309からの配
線、電源(Vdd)からの配線が必ず交差するため、こ
れらの配線が短絡しないように配線は層間絶縁膜を介し
た2層以上の積層構造とする必要がある。
ジスタのシリコン活性層あるいはゲート電極シリコン層
と接続される。また下層配線の上面は上層の電極配線あ
るいはEL画素の透明電極と接続される。
抗であること以外に、シリコンのアルミニウム配線中へ
の拡散を防ぐためのバリアメタルとしての機能、層間絶
縁膜のコンタクトホール開口エッチング時におけるダメ
ージ即ちウエットエッチング時においてはフッ化アンモ
ニウムにエッチングされない対薬品性、ドライエッチン
グ時においては層間絶縁膜との十分な選択比(エッチン
グ速度の比)が必要であること等の条件に耐えるととも
に、かつその後の上層配線と電気的に接続が可能な安定
性が求められる。
てもヒロックの発生、つまり材料が結晶化して突出部分
が形成されないことが要求される。そして他の材料と反
応を起こし易いITO(酸化インジューム・スズ)等の
透明電極とも安定に電気的接続ができる必要もある。
ンジスタ回路では、これらの機能を有する材料として、
50atm%以下の窒素を含有させた窒化チタンを使用
していた。
ィスプレイにおいて、下層配線の材料に窒化チタンを使
用した場合、抵抗が少し大きく、比抵抗で90μΩ・c
m、シート抵抗で5Ω/口以上であり、下層配線として
使用した場合、抵抗値を下げるため、膜厚を例えば25
00Å以上に厚くする必要がある。
ドライエッチングで膜厚の厚い窒化チタンを加工した場
合、処理時間が長くなって窒化チタン以外の部分に対す
るダメージが大きい上に、段差側壁に窒化チタン膜が残
ってショートが発生し易くなって電気不良を多発した。
はエッチングダメージや段差側壁部の膜残りの問題はな
くなるが、現在使用されている仕様以上の微細化・高解
像度化は不可能であった。
れている仕様以上の有機ELディスプレイの微細化、高
解像度化をはかることは不可能であった。
プレイの一層の微細化、高解像度化をはかることが可能
であるのみならず、高信頼性を可能にした配線材料を用
いたものを提供することである。
は、下記の如き構成により達成することができる。
する薄膜トランジスタと、これに接続される上層配線と
の間に、上に窒化チタン薄膜を積層したタングステンよ
りなるバリアメタルを有することを特徴とする半導体装
置。
する薄膜トランジスタと、これに接続される上層配線と
の間に、上に窒化チタン薄膜を積層したタングステンよ
りなる下層配線を有することを特徴とする半導体装置。
電流制御用薄膜トランジスタを具備するアクティブマト
リックス駆動型の有機ELディスプレイ装置において、
前記電流制御用薄膜トランジスタと前記有機EL素子を
構成する透明電極との間を、上に窒化チタン薄膜を積層
したタングステンよりなる配線により接続することを特
徴とする有機ELディスプレイ装置。
する薄膜トランジスタと、これに接続された、上に窒化
チタン薄膜を積層したタングステンよりなる配線を形成
し、下層配線と層間絶縁膜を介して交差する上層アルミ
ニウム配線を設けるとともに、前記下層配線を、上に窒
化チタンを積層したタングステンにより構成し、この下
層配線をアルミニウム配線と接続したことを特徴とする
半導体装置。
する薄膜トランジスタと、これに接続される上層配線と
の間に、上に窒化チタン薄膜を積層したモリブデンより
なるバリアメタルを有することを特徴とする半導体装
置。
する薄膜トランジスタと、これに接続される上層配線と
の間に、上に窒化チタン薄膜を積層したモリブデンより
なる下層配線を有することを特徴とする半導体装置。
電流制御用薄膜トランジスタを具備するアクティブマト
リックス駆動型の有機ELディスプレイ装置において、
前記電流制御用薄膜トランジスタと前記有機EL素子を
構成する透明電極との間を、上に窒化チタン薄膜を積層
したモリブデンよりなる配線により接続することを特徴
とする有機ELディスプレイ装置。
する薄膜トランジスタと、これに接続された、上に窒化
チタン薄膜を積層したモリブデンよりなる配線を形成
し、下層配線と層間絶縁膜を介して交差する上層アルミ
ニウム配線を設けるとともに、前記下層配線を、上に窒
化チタン薄膜を積層したモリブデンにより構成し、この
下層配線をアルミニウム配線と接続したことを特徴とす
る半導体装置。
層アルミニウム配線との間に窒化チタンとタングステン
を積層した膜、あるいは窒化チタンとモリブデンを積層
した膜を設けたので、耐熱、耐薬品性の安定した特性
の、しかも窒化チタン単層に比較して比抵抗を大幅に減
少したものとすることができるので配線を微細化するこ
とができる。
化チタンとタングステンを積層した膜、あるいは窒化チ
タンとモリブデンを積層した膜を設けたので、エッチン
グ時に電食を起こし易く、酸化作用により接触不良を起
こし易い透明電極との接続を安定して行うことができ
る。
タングステンを積層した膜、あるいは窒化チタンとモリ
ブデンを積層した膜を設けたので、その後の層間絶縁膜
形成に伴う熱ストレスを受けても、また電流を流して
も、アルミニウムのようにヒロックやエレクトロマイグ
レーションを発生せず、上部のアルミニウム配線との短
絡や断線の生じることがない。
に基づき説明する。第1の実施の形態では、薄膜トラン
ジスタのバリアメタル部分、配線部分あるいは有機EL
部分の透明電極との配線部分にタングステンと窒化チタ
ンを積層した材料を使用した例を示し、図6における電
流制御用薄膜トランジスタ305と、有機EL素子30
6に対する部分を示す。
に通常の固相成長法により多結晶シリコン薄膜を形成
し、この多結晶シリコン薄膜を島状に加工してシリコン
活性層102を得る。この基板101としては、例えば
石英基板を使用することができる。
iO2 よりなるゲート酸化膜103、Pをドープしたポ
リシリコンよりなるゲート電極104を形成する。その
後シリコン活性層102に不純物を選択的にドープして
ソース領域105、チャネル形成領域106及びドレイ
ン領域107が形成される。
縁膜103にエッチング処理を施し、ソース領域、ドレ
イン領域、ゲート領域に開口を設ける。そしてタングス
テンを100〜2000Å例えば1000Åの厚さで基
板全面にスパッタリングにより成膜形成し、それに連続
して窒化チタンをスパッタリングにより成膜する。この
場合、窒素を50atm%以下含有する、例えば40a
tm%含有する窒化チタンを膜厚50〜1000Å、例
えば300Åの厚さで、基板全面に成膜した。
積層膜を例えばドライエッチング処理して、ソース領域
105とドレイン領域107とゲート領域106、基板
101上で、バリアメタル108あるいは下層配線10
9として、所望の形状にエッチングした。そしてこの上
に層間絶縁膜110として、例えばPSG(リンシリケ
ートガラス)膜を例えば4000Åの厚さで全面に成膜
した。
処理して、先の下層配線109上の部分、バリアメタル
108上の部分等の層間絶縁膜110を除去し、上層配
線用のアルミニウムを5000Åスパッタリングにより
成膜する。そしてこのアルミニウム膜をエッチング処理
して、必要な上層配線111が形成される。
間絶縁膜112として、例えばNSG(ノンシリケート
ガラス)を厚さ3000Åの厚さで全面にCVD(ケミ
カルベーパーディポシット)により成膜する。そして必
要に応じて先の下層配線上、上層配線アルミニウム上及
びEL画素形成領域の、この第2の層間絶縁膜112を
エッチング処理により除去し、電気配線を可能にする。
極113用の電極材料、例えばITOを全面に成膜し、
EL画素領域に、該電流制御用薄膜トランジスタのドレ
イン電極からの下層配線109と接続されるようにウエ
ットエッチングして透明電極113を形成する。そして
有機EL層114と有機EL素子の上部共通電極115
を、画素領域全面にメタルマスクが設けられた状態で真
空蒸着法により形成する。この上部共通電極115は、
例えば銀を含むマグネシウム膜により構成される。
えばアルミニウムの保護膜の形成を行い、有機ELディ
スプレイ装置が構成される。
等を、窒化チタンに比較して、抵抗値の小さなタングス
テンを含む材料で積層構成して、しかも有機EL素子と
共用してもバリアメタルとしてクロムを使用した場合の
ようなバリアメタルの溶出が生じないような材料で構成
することができるので、有機EL装置の微細化、高解像
度化をはかることができる。
き説明する。第2の実施の形態ではソース領域105、
ゲート領域106、ドレイン領域107、ゲート酸化膜
103、ゲート電極104により構成される薄膜トラン
ジスタのソース電極、ドレイン電極に、前記第1の実施
の形態と同様にタングステンと窒化チタンの積層膜によ
りバリアメタル108あるいは下層配線109−1を形
成する。そして上層アルミニウム配線となるアルミニウ
ム配線111−0、111−1、111−2を形成し、
NSGで構成される第2層間絶縁膜112をその上に形
成する。なお110はPSGで構成される第1層間絶縁
膜である。
ンと窒化チタンの積層膜により下層配線を、バリアメタ
ルと同時に形成することができるので下層配線をアルミ
ニウムで作る必要がなく、特別に下層配線をアルミニウ
ムで構成する場合に比較して製造コストを抑制すること
ができる。
き説明する。第3の実施の形態ではソース領域121、
ゲート領域122、ドレイン領域123、ゲート酸化膜
124、ゲート電極125を具備する第1薄膜トランジ
スタのドレイン出力信号を、ソース領域又はドレイン領
域131、ゲート酸化膜132、ゲート電極133を具
備する第2薄膜トランジスタのゲート電極に伝達すると
き、前記第1の実施の形態と同様にタングステンと窒化
チタンの積層膜により形成された下層配線109−1に
よりこの伝達用の配線を構成したものである。
ジスタ304と電流制御用薄膜トランジスタ305の接
続状態を示すものである。
を、抵抗値の小さいタングステンと窒化チタンの積層膜
により、バリアメタルと同時に形成することができるの
で、このような薄膜トランジスタ間の配線回路をアルミ
ニウム配線により構成する場合に比較して製造コストを
低下することができる。
き説明する。第4の実施の形態では、前記の如きそのバ
リアメタルをタングステンと窒化チタンの積層膜により
形成された薄膜トランジスタ(図示省略)を有する半導
体装置において、下層配線141を、このタングステン
と窒化チタンの積層膜により構成するものである。図4
において、101は基板、110はPSGにより構成さ
れる第1層間絶縁膜、112はNSGで構成される第2
層間絶縁膜、142、143、144はそれぞれ上層ア
ルミニウム配線である。
線を、バリアメタルと同時にタングステンと窒化チタン
の積層膜により構成することができるので、この交差す
る下層部分を特別にアルミニウムで構成する場合に比較
して製造コストを安くすることができる。
き説明する。第5の実施の形態では、前記第1の実施の
形態におけるタングステンと窒化チタンの積層膜の代わ
りに、モリブデンと窒化チタンの積層膜を使用したもの
であり、この構成を除き同一のため簡単に説明する。
結晶シリコン薄膜を形成し、島状に加工してシリコン活
性層102を得る。この上にゲート酸化膜103、ゲー
ト電極104を形成し、シリコン活性層102に不純物
を選択的にドープしてソース領域105、チャネル形成
領域106及びドレイン領域107を形成する。
103にエッチング処理を施し、ソース領域、ドレイン
領域、ゲート領域に開口を設ける。そしてモリブデンを
100〜2000Å例えば1000Åの厚さで基板全面
にスパッタリングにより成膜し、それに連続して窒化チ
タンをスパッタリングにより成膜する。この場合、窒素
を50atm%以下含有する、例えば40atm%含有
する窒化チタンを膜厚50〜1000Å、例えば300
Åの厚さで、基板全面に成膜した。
を例えばドライエッチング処理して、ソース領域105
とドレイン領域107とゲート領域106、基板101
上で、バリアメタル108′あるいは下層配線109′
として所望の形状にエッチングし、この上に層間絶縁膜
110としてPSG膜を例えば4000Åの厚さで全面
に成膜した。
処理し、先の下層配線109′上の部分、バリアメタル
108′上の部分等の層間絶縁膜110を除去し、上部
配線用のアルミニウムを5000Åスパッタリングで成
膜する。そしてこのアルミニウム膜をエッチング処理し
て、必要な上層配線111を形成する。
層間絶縁膜112として、NSGを厚さ3000Åで全
面にCVDにより成膜し、必要に応じて先の下層配線
上、上層配線アルミニウム上及びEL画素形成領域の、
この第2の層間絶縁膜112をエッチング処理により除
去し、電気配線を可能にする。
113用のITOを全面に成膜し、EL画素領域にウエ
ットエッチングして透明電極113を形成する。そして
有機EL層114と有機EL素子の上部共通電極115
を、画素領域全面にメタルマスクが設けられた状態で真
空蒸着法により形成する。この上部共通電極115は、
例えば銀を含むマグネシウム膜により構成される。
えばアルミニウムの保護膜の形成を行い、有機ELディ
スプレイ装置が構成される。
等を、窒化チタンに比較して抵抗値の小さなモリブデン
を含む材料で構成して、しかも有機EL素子と共用して
もバリアメタルとしてクロムを使用した場合のようなバ
リアメタルの溶出が生じないような材料で構成すること
ができるので、有機EL装置の微細化、高解像度化をは
かることができる。
き説明する。第6の実施の形態では、前記第2の実施の
形態におけるバリアメタル108、下層配線109−1
をタングステンと窒化チタンの積層膜により構成する代
わりに、モリブデンと窒化チタンの積層膜によりバリア
メタル108′、下層配線109−1′を構成したもの
である。これにより前記第2の実施の形態と同様の作用
効果が得られる。
き説明する。第7の実施の形態では、前記第3の実施の
形態における下層配線109−1をタングステンと窒化
チタンの積層膜により構成する代わりに、モリブデンと
窒化チタンの積層膜により下層配線109−1′を構成
したものである。これにより前記第3の実施の形態と同
様の作用効果が得れる。
き説明する。第8の実施の形態では、前記第4の実施の
形態における下層配線141をタングステンと窒化チタ
ンの積層膜により構成する代わりに、モリブデンと窒化
チタンの積層膜により下層配線141′を構成したもの
である。これにより前記第4の実施の形態と同様の作用
効果が得られる。
90μΩ・cmであるのに対し、タングステン、モリブ
デンの比抵抗が10〜30μΩ・cm(モリブデンの方
がやや低い)と窒化チタンより抵抗値がはるかに小さな
ものを使用してバリアメタルや配線部分を構成したの
で、その電気抵抗を大幅に小さくすることができ、有機
EL装置の微細化、高解像度をはかることができる。
タングステンやモリブデンの表面が酸化して接続不良の
生ずることを抑制し、信頼性の高いものを提供すること
ができる。
に接続する上層アルミニウム配線の間に、窒化チタンと
タングステンを積層したバリアメタルを設けたので、熱
や薬品処理によっても腐食・変質せず、安定な電気的接
続が得られ、かつ活性層シリコンやゲートシリコンとも
安定な接続が得られるのみならず、従来の窒化チタン単
層と比べ、比抵抗が大幅に減少しかつ加工性も向上した
ものを提供することができる。
に接続する上層アルミニウム配線の間に、窒化チタンと
タングステンを積層した膜を設けたので、熱や薬品処理
によっても腐食・変質せず、安定な電気的接続が得ら
れ、かつ活性層シリコンやゲートシリコンとも安定な接
続が得られるため、下層配線と共にバリアメタルとして
の機能も有する。
が大幅に減少されかつ加工性も向上するため、微細化と
共に、薄膜化による薄膜トランジスタへの応力の低減も
可能である。
窒化チタンとタングステンを積層した膜を設けたので、
エッチング時に電食を起こしやすく、また酸化作用によ
り接触不良を起こしやすい透明電極との接続を安定して
行うことができるようになった。また、クロムを使用し
た場合のような、ELの動作電流によるメタルの溶出も
発生しない。
タングステンを積層した膜を設けたので、その後の層間
絶縁膜形成に伴う熱ストレスを受けても、また電流を流
しても、アルミニウムのようにヒロックやエレクトロマ
イグレーションを発生せず、交差部の上層アルミニウム
配線との短絡や、断線を発生する恐れのない高信頼性の
有機ELディスプレイ装置を提供できる。
に接続する上層アルミニウム配線の間に、窒化チタンと
モリブデンを積層したバリアメタルを設けたので、熱や
薬品処理によっても腐食・変質せず、安定な電気的接続
が得られ、かつ活性層シリコンやゲートシリコンとも安
定な接続が得られるのみならず、従来の窒化チタン単層
と比べ、比抵抗が大幅に減少しかつ加工性も向上したも
のを提供することができる。
に接続する上層アルミニウム配線の間に、窒化チタンと
モリブデンを積層した膜を設けたので、熱や薬品処理に
よっても腐食・変質せず、安定な電気的接続が得られ、
かつ活性層シリコンやゲートシリコンとも安定な接続が
得られるため、下層配線と共にバリアメタルとしての機
能も有する。
が大幅に減少されかつ加工性も向上するため、微細化と
共に、薄膜化による薄膜トランジスタへの応力の低減も
可能である。
窒化チタンとモリブデンを積層した膜を設けたので、エ
ッチング時に電食を起こしやすく、また酸化作用により
接触不良を起こしやすい透明電極との接続を安定して行
うことができるようになった。また、クロムを使用した
場合のような、ELの動作電流によるメタルの溶出も発
生しない。
モリブデンを積層した膜を設けたので、その後の層間絶
縁膜形成に伴う熱ストレスを受けても、また電流を流し
ても、アルミニウムのようにヒロックやエレクトロマイ
グレーションを発生せず、交差部の上層アルミニウム配
線との短絡や、断線を発生する恐れのない高信頼性の有
機ELディスプレイ装置を提供できる。
態説明図である。
態説明図である。
態説明図である。
Claims (6)
- 【請求項1】基板上に設けられた薄膜トランジスタと、 前記薄膜トランジスタ及び前記基板上に設けられた第1
の層間絶縁膜と、 EL画素領域を画定するため前記第1の層間絶縁膜をエ
ッチング処理して設けられた開口部と、 前記薄膜トランジスタのドレイン領域と電気的に接続
し、かつ前記開口部に設けられた透明電極と、 前記透明電極上に設けられた有機EL層と、 前記有機EL層上に設けられた共通電極とを有する有機
ELディスプレイ装置。 - 【請求項2】基板上に設けられた薄膜トランジスタと、 前記薄膜トランジスタ及び前記基板上に設けられた第1
の層間絶縁膜と、 前記薄膜トランジスタのシリコン活性層と重ならないよ
うに前記第1の層間絶縁膜をエッチング処理して設けら
れた開口部と、 前記薄膜トランジスタのドレイン領域と電気的に接続
し、かつ前記開口部に設けられた透明電極と、 前記透明電極上に設けられた有機EL層と、 前記有機EL層上に設けられた共通電極とを有する有機
ELディスプレイ装置。 - 【請求項3】基板上に設けられた薄膜トランジスタと、 前記薄膜トランジスタのドレイン領域と接続した下層配
線と、 前記薄膜トランジスタ及び前記基板上に設けられた第1
の層間絶縁膜と、 前記薄膜トランジスタのソース領域と電気的に接続し、
かつ前記第1の層間絶縁膜上に形成された上層配線と、 前記下層配線の一部を露出させるため前記第1の層間絶
縁膜をエッチング処理して設けられた開口部と、 前記下層配線と接続し、かつ前記開口部に設けられた透
明電極と、 前記透明電極上に設けられた有機EL層と、 前記有機EL層上に設けられた共通電極とを有する有機
ELディスプレイ装置。 - 【請求項4】基板上に設けられた薄膜トランジスタと、 前記薄膜トランジスタのドレイン領域と接続した下層配
線と、 前記薄膜トランジスタ及び前記基板上に設けられた第1
の層間絶縁膜と、 前記薄膜トランジスタのソース領域と電気的に接続し、
かつ前記第1の層間絶縁膜上に形成された上層配線と、 前記下層配線の一部を露出させるため前記第1の層間絶
縁膜をエッチング処理して設けられた開口部と、 前記下層配線と接続し、かつ前記開口部に設けられた透
明電極と、 前記透明電極上に設けられた有機EL層と、 前記有機EL層上に設けられた共通電極とを有し、 前記下層配線は、前記ドレイン領域と接続して設けられ
たタングステン又はモリブデン、及び前記透明電極と接
続し前記タングステン又はモリブデン上に設けられた窒
化チタンからなることを特徴とする有機ELディスプレ
イ装置。 - 【請求項5】前記第1の層間絶縁膜上に第2の層間絶縁
膜を有することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか
一項に記載の有機ELディスプレイ装置。 - 【請求項6】前記透明電極はITOからなることを特徴
とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の有機EL
ディスプレイ装置。
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WO2013005251A1 (ja) * | 2011-07-05 | 2013-01-10 | パナソニック株式会社 | 有機el素子およびその製造方法 |
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2002
- 2002-11-12 JP JP2002327827A patent/JP3895667B2/ja not_active Expired - Fee Related
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