JP2010087068A - Display - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a display of low cost and high picture quality, in which a stagger type polycrystal Si-TFT structure with good characteristic is compatible with a low resistance wiring structure which is advantageous to a larger display. <P>SOLUTION: A TFT driving a plurality of pixels arranged in matrix is configured as a stagger type polycrystal Si-TFT. An electrode wiring 2 positioned at a layer lower than a polycrystal Si layer 4 which forms a channel of the TFT has a lamination structure including the first alloy layer 2a consisting of an Al alloy containing rare earth element as an additive element and the second alloy layer 2b which is made of an alloy of rare earth element, high melting-point metal, and Al and is positioned at a layer higher than the first layer. Thus, a low resistance wiring configuration is provided which resists a high temperature at the time of forming polycrystal Si. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、有機発光表示装置や液晶表示装置などの表示装置に関する。   The present invention relates to a display device such as an organic light emitting display device or a liquid crystal display device.

有機発光表示装置や液晶表示装置などの表示装置に適用可能な薄膜トランジスタとして多結晶シリコン(多結晶Si,p−Siとも表記する)からなる半導体層を用いた薄膜トランジスタ(TFT)がある。   As a thin film transistor applicable to a display device such as an organic light emitting display device or a liquid crystal display device, there is a thin film transistor (TFT) using a semiconductor layer made of polycrystalline silicon (also expressed as polycrystalline Si or p-Si).

一例として、アクティブマトリクス型の有機発光表示装置では、各画素を構成する有機発光素子に、複数個のTFTからなるスイッチング素子及び容量から構成される駆動素子が接続されており、1フレーム期間中の全点灯が可能な構成である。輝度を高くする必要がなく、有機発光素子の寿命が長くなる分、高精細,大画面化においては、アクティブマトリクス型有機発光表示装置が有利であると考えられている。   As an example, in an active matrix organic light emitting display device, a switching element made up of a plurality of TFTs and a drive element made up of a capacitor are connected to the organic light emitting elements that make up each pixel. It is a configuration that can be fully lit. It is considered that an active matrix organic light emitting display device is advantageous in terms of high definition and large screen because the lifetime of the organic light emitting element is increased without increasing the luminance.

有機発光素子を駆動するTFTには、移動度が高く、閾値(Vth)シフトが少ない特性が求められる。通常、液晶表示装置等に用いられるスタガ型のアモルファスSi−TFTに替わって、特性の良好な多結晶Siを半導体層に適用したコプレナー型のTFTが用いられている。   TFTs that drive organic light emitting elements are required to have high mobility and low threshold (Vth) shift characteristics. Usually, instead of a staggered amorphous Si-TFT used for a liquid crystal display device or the like, a coplanar TFT in which polycrystalline Si having good characteristics is applied to a semiconductor layer is used.

多結晶Si膜の形成には、通常、原料ガスの熱分解温度以上、600℃程度の高温成膜、または高温熱処理工程を必要とする。しかしながら、大面積の表示装置等へ適用するためには、該表示装置等が軟化温度の低い安価なガラス基板を用いていることから、多結晶Si膜は500℃以下の低温形成が必要である。   Formation of a polycrystalline Si film usually requires a high-temperature film formation at a temperature higher than the thermal decomposition temperature of the source gas and about 600 ° C., or a high-temperature heat treatment process. However, in order to apply to a large-area display device or the like, since the display device or the like uses an inexpensive glass substrate having a low softening temperature, the polycrystalline Si film needs to be formed at a low temperature of 500 ° C. or lower. .

低温で多結晶Si膜を形成する方法としては、例えば水素(H2)希釈したSiH4,SiF4等を原料ガスに用いたプラズマCVD法や、水素を含む化合物とハロゲンを含む化合物を用いる熱CVD(以下、反応熱CVDと呼ぶ)法(非特許文献1)が提案されている。 As a method for forming a polycrystalline Si film at a low temperature, for example, a plasma CVD method using SiH 4 or SiF 4 diluted with hydrogen (H 2 ) as a source gas, or heat using a compound containing hydrogen and a compound containing halogen. A CVD (hereinafter referred to as reactive thermal CVD) method (Non-Patent Document 1) has been proposed.

また、低抵抗金属配線材料としては、下地との密着性や耐酸化性、加工性や耐腐食性の確保、及び半導体層や絶縁膜の構成材料であるSiとの反応抑制の点から、Cuよりも汎用性に優れるAlを用いることができればより望ましい。Alを配線材料に用いる場合、Alの熱膨張係数がガラス等の絶縁基板よりも大きいために、熱処理時に引っ張り応力から圧縮応力へと弾性的に変化する。この圧縮応力がAl薄膜の降伏応力を超えると塑性変形による応力緩和が発生し、ヒロックと呼ばれる突起部分を形成する。冷却時には逆に引っ張り応力側に変化することでボイドと呼ばれる欠損部分を形成し、これらが配線短絡や断線の要因となる。Al合金のヒロック,ボイド形成を抑制する技術としては非特許文献2,3がある。   In addition, as a low resistance metal wiring material, Cu adhesion, oxidation resistance, workability and corrosion resistance are ensured, and the reaction with Si that is a constituent material of a semiconductor layer or an insulating film is suppressed, so that Cu is Cu. It is more desirable if Al, which is more versatile than can be used. When Al is used as a wiring material, since the thermal expansion coefficient of Al is larger than that of an insulating substrate such as glass, it elastically changes from tensile stress to compressive stress during heat treatment. When this compressive stress exceeds the yield stress of the Al thin film, stress relaxation occurs due to plastic deformation, and a projection called hillock is formed. On the other hand, when it cools, it changes to the tensile stress side to form a defective portion called a void, which causes wiring short-circuiting or disconnection. Non-patent documents 2 and 3 are techniques for suppressing the formation of hillocks and voids in an Al alloy.

また、低温で高品質の多結晶Si膜を形成する方法としてレーザアニールを適用し、配線部分を高耐熱金属からなる電極と低抵抗金属からなる主配線部分とのクラッド積層配線構造とし、主配線部分を避けてレーザを選択照射することにより、配線の熱ダメージを回避する方法が特許文献1に提案されている。   In addition, laser annealing is applied as a method for forming a high-quality polycrystalline Si film at a low temperature, and the wiring portion has a clad laminated wiring structure composed of an electrode made of a high heat-resistant metal and a main wiring portion made of a low-resistance metal. Patent Document 1 proposes a method for avoiding thermal damage of wiring by selectively irradiating a laser while avoiding the portion.

特開2007−35963号公報JP 2007-35963 A J.Vac.Soc.Jpn.(真空)、Vol.47、No.9、p.702〜711(2004)J.Vac.Soc.Jpn. (Vacuum), Vol.47, No.9, p.702-711 (2004) J.Vac.Sci.Technol.B、Vol.14、No.5、p.3257〜3262(1996)J. Vac. Sci. Technol. B, Vol. 14, No. 5, p. 3257-3262 (1996) J.Vac.Sci.Technol.A、Vol.15、No.4、p.2339〜2348(1997)J.Vac.Sci.Technol.A, Vol.15, No.4, p.2339-2348 (1997)

多結晶Siに用いられるコプレナー型TFT構造の場合、スタガ型のTFTに較べると特性確保は容易なものの、構造が複雑になる分工程数が増加する。また、製造にはチャネル接合部分への不純物の選択ドーピング等の固有プロセス,イオンインプランテーション装置等の固有製造設備が必要となるため、コスト的に大幅に不利となる。不純物の活性化工程等、プロセス温度も高い。スタガ型の多結晶SiTFT構造を実現できればコスト的に望ましいが、実用には下記のような解決すべき課題がある。   In the case of a coplanar type TFT structure used for polycrystalline Si, the characteristics can be easily secured as compared with a stagger type TFT, but the number of processes increases because the structure becomes complicated. In addition, the manufacturing requires a specific process such as selective doping of impurities into the channel junction and a specific manufacturing facility such as an ion implantation apparatus, which is a significant disadvantage in terms of cost. The process temperature is high, such as the impurity activation step. Although it is desirable in terms of cost if a staggered polycrystalline Si TFT structure can be realized, there are the following problems to be solved in practical use.

スタガ型のTFTでは、原理的にTFTのゲート電極、またはソース・ドレイン電極のうちのどちらか一方が、チャネルを形成する半導体層より下層に配置される構造になる。具体的には、逆スタガTFT構造であればゲート電極が、正スタガTFT構造であればソース・ドレイン電極が、半導体層より下層に配置される。   A staggered TFT has a structure in which either the gate electrode or the source / drain electrode of the TFT is disposed below the semiconductor layer forming the channel in principle. Specifically, in the case of an inverted stagger TFT structure, the gate electrode is disposed below the semiconductor layer in the case of a normal stagger TFT structure.

従って、下層に配置される電極あるいは配線には、熱処理に伴うヒロックやボイド発生による配線の短絡や断線,熱拡散によるコンタクト不良等についても耐性が必要となり、通常用いられるAlやCu等の低抵抗金属に替わって高融点金属材料を用いなければならない等、配線材料や構造に制限があった。配線を厚膜化することでも低抵抗化は図れるが、厚膜配線の順テーパー加工の制御は難しく、また、厚膜配線により生じる高段差部分では、上層に配置される層間絶縁膜のつきまわり確保が難しくなるため、配線交差部分での短絡や更に上層に配置される配線の断線不良の原因となり、厚膜化にも限界があった。そのため、配線抵抗による信号遅延を考慮する必要があり、特にディスプレイの大型化には限界があった。   Therefore, it is necessary for the electrode or wiring arranged in the lower layer to be resistant to wiring short-circuiting or disconnection due to generation of hillocks or voids due to heat treatment, contact failure due to thermal diffusion, etc., and low resistance such as commonly used Al or Cu There was a limit to wiring materials and structures, such as the use of refractory metal materials instead of metals. Although it is possible to reduce resistance by increasing the thickness of the wiring, it is difficult to control the forward taper processing of the thick film wiring. Since it becomes difficult to ensure, a short circuit at the wiring intersection and a disconnection failure of the wiring arranged in the upper layer are caused, and there is a limit to increasing the film thickness. For this reason, it is necessary to consider signal delay due to wiring resistance, and there is a limit to enlargement of the display.

上記非特許文献1に記載のような低温形成プロセスに拠っても、多結晶Siの形成には依然として400℃以上の高温を必要とする。   Even according to the low-temperature formation process as described in Non-Patent Document 1, the formation of polycrystalline Si still requires a high temperature of 400 ° C. or higher.

また、上記非特許文献2,3に記載のような合金析出反応はいずれも200〜350℃の温度範囲で完了するため、400℃以上の耐熱性が要求される用途への適用は困難であった。また、これらの不純物添加が比抵抗増加を招くために添加量には制限があり、低抵抗性と耐熱性の両立の点でも困難であった。   In addition, since the alloy precipitation reactions described in Non-Patent Documents 2 and 3 are all completed within a temperature range of 200 to 350 ° C., it is difficult to apply to applications that require heat resistance of 400 ° C. or higher. It was. Moreover, since the addition of these impurities causes an increase in specific resistance, the amount of addition is limited, and it is difficult to achieve both low resistance and heat resistance.

また、上記特許文献1の場合、レーザ照射により一度に結晶化させることのできる面積には限りがあるため、大面積に均一な多結晶Si膜を形成することが困難であり、ディスプレイの大型化にはやはり限界がある。また、新たにレーザアニール工程を必要とし、積層配線形成にもホトリソグラフィーによるパターニング工程を通常よりも多く行う必要があるため、プロセスコストが高くなる。   In the case of Patent Document 1, since there is a limit to the area that can be crystallized at a time by laser irradiation, it is difficult to form a uniform polycrystalline Si film over a large area, which increases the size of the display. Is still limited. In addition, since a new laser annealing process is required, and it is necessary to perform a patterning process by photolithography more than usual for forming the laminated wiring, the process cost becomes high.

本発明の目的は、工程やプロセスを増加させることなく、良好な特性を有するスタガ型のTFT構造と、ディスプレイの大型化に有利な低抵抗配線構造を両立でき、コスト的にも性能的にも有利な表示装置を提供することにある。   The object of the present invention is to achieve both a staggered TFT structure having good characteristics and a low-resistance wiring structure that is advantageous for increasing the size of the display without increasing the number of steps and processes. It is to provide an advantageous display device.

上記課題に鑑み、本発明は、マトリックス状に配置された複数の画素と、この画素を駆動するTFTを有する表示装置であって、TFTは、絶縁基板上に、ゲート電極,絶縁膜,半導体層,ソース電極及びドレイン電極をこの順で配置した逆スタガ型のTFTであり、そのTFTは、ゲート電極に接続するゲート配線と、ソース電極及びドレイン電極に接続するドレイン配線を有し、ゲート電極及びゲート配線は、半導体層よりも絶縁基板側に配置され、ゲート電極及びゲート配線は、絶縁基板側から順に、希土類元素のうちの少なくとも1つを添加元素として含むAl合金からなり第一の合金層、希土類元素のうちの少なくとも1つと高融点金属のうちの少なくとも1つとAlとの合金からなる第二の合金層、が積層配置された構成とする。   In view of the above problems, the present invention is a display device having a plurality of pixels arranged in a matrix and a TFT for driving the pixel, and the TFT is formed on a gate electrode, an insulating film, and a semiconductor layer on an insulating substrate. , An inverted stagger type TFT in which a source electrode and a drain electrode are arranged in this order. The TFT has a gate wiring connected to the gate electrode and a drain wiring connected to the source electrode and the drain electrode. The gate wiring is disposed closer to the insulating substrate than the semiconductor layer, and the gate electrode and the gate wiring are made of an Al alloy containing at least one of rare earth elements as an additive element in order from the insulating substrate side. And a second alloy layer made of an alloy of at least one of rare earth elements and at least one of refractory metals and Al.

また、マトリックス状に配置された複数の画素と、この画素を駆動するTFTを有する表示装置であって、TFTは、絶縁基板上に、ソース電極及びドレイン電極,絶縁膜,半導体層,ゲート電極をこの順で配置した正スタガ型のTFTであり、そのTFTは、ゲート電極に接続するゲート配線と、ソース電極及びドレイン電極に接続するドレイン配線を有し、ソース電極及びドレイン電極、及びドレイン配線は、半導体層よりも絶縁基板側に配置され、ソース電極及びドレイン電極、及びドレイン配線は、絶縁基板側から順に、希土類元素のうちの少なくとも1つを添加元素として含むAl合金からなる第一の合金層,希土類元素のうちの少なくとも1つと高融点金属のうちの少なくとも1つとAlとの合金からなる第二の合金層が積層配置された構成とする。   The display device includes a plurality of pixels arranged in a matrix and a TFT for driving the pixel. The TFT includes a source electrode, a drain electrode, an insulating film, a semiconductor layer, and a gate electrode on an insulating substrate. This is a positive stagger type TFT arranged in this order. The TFT has a gate wiring connected to the gate electrode and a drain wiring connected to the source electrode and the drain electrode. The source electrode, the drain electrode, and the drain wiring are The first alloy is arranged on the insulating substrate side of the semiconductor layer, and the source electrode, the drain electrode, and the drain wiring are made of an Al alloy containing at least one of rare earth elements as an additive element in order from the insulating substrate side. A second alloy layer comprising an alloy of at least one of the rare earth elements and at least one of the refractory metals and Al. And configuration.

工程やプロセスを増加させることなく、良好な特性を有するスタガ型のTFT構造と、ディスプレイの大型化に有利な低抵抗配線構造を両立でき、コスト的にも性能的にも有利な表示装置を提供できる。   Provides a staggered TFT structure with good characteristics and a low-resistance wiring structure that is advantageous for increasing the size of the display without increasing the number of processes and processes, providing a display device that is advantageous in terms of cost and performance it can.

以下、本発明の最良の実施形態について、図面を参照して実施例により詳細に説明する。   DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The best mode for carrying out the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明の実施例1である表示装置の画素を構成するスタガ型TFTとして、逆スタガ型TFTへの適用例を説明する要部断面図である。   FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part for explaining an application example to a reverse stagger type TFT as a stagger type TFT constituting a pixel of a display device which is Embodiment 1 of the present invention.

逆スタガ型TFTの場合、本発明が適用される電極及び配線は、高温形成が必要なチャネル半導体層よりも下層に配置されるゲート電極、及びゲート配線となる。   In the case of an inverted staggered TFT, an electrode and a wiring to which the present invention is applied are a gate electrode and a gate wiring that are disposed below a channel semiconductor layer that requires high temperature formation.

本実施例は、マトリックス状に配置された複数の画素と、この画素を駆動するTFTを有する表示装置であって、そのTFTは、絶縁基板上に、ゲート電極,絶縁膜,半導体層,ソース電極及びドレイン電極をこの順で配置した逆スタガ型のTFTであり、そのTFTは、ゲート電極に接続するゲート配線と、ソース電極及びドレイン電極に接続するドレイン配線を有し、ゲート電極及びゲート配線は、TFTの半導体層よりも絶縁基板側に配置された構造である。   The present embodiment is a display device having a plurality of pixels arranged in a matrix and a TFT for driving the pixel, and the TFT is formed on a gate electrode, an insulating film, a semiconductor layer, and a source electrode on an insulating substrate. And a reverse stagger type TFT in which the drain electrodes are arranged in this order. The TFT has a gate wiring connected to the gate electrode and a drain wiring connected to the source electrode and the drain electrode. The gate electrode and the gate wiring are In this structure, the TFT is disposed closer to the insulating substrate than the semiconductor layer of the TFT.

まず、ガラス基板を好適とする絶縁性基板1の上に、絶縁性基板1側から順に、低抵抗層の役割を担うAl合金層からなる第一の合金層2aと、該第一の合金層の上層に位置し、ヒロック,ボイド抑制層となる該第二の合金層2bを連続形成して、本実施例のゲート電極配線2となる積層膜を形成した。本発明では、第一の合金層2aは、希土類元素として、Sc,Y,La,Ce,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Lu、のうちの少なくともひとつを添加元素として含むAl合金で形成され、上記の希土類元素のうちの少なくともひとつと、高融点金属として、Mo,Ti,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Cr,W、のうちの少なくともひとつを含むAlとの合金でそれぞれ形成される。上記の合金膜はいずれも、これらの組成からなる合金ターゲットを用いたスパッタリング法で形成することができる。上記希土類元素は、Alに対する固溶限が小さいために合金を析出形成しやすく、該合金の析出硬化によりAl原子の移動を阻害し易い。   First, a first alloy layer 2a made of an Al alloy layer that plays a role of a low resistance layer, in order from the insulating substrate 1 side, on the insulating substrate 1 suitable for a glass substrate, and the first alloy layer The second alloy layer 2b located on the upper layer and serving as a hillock and void suppression layer was continuously formed to form a laminated film serving as the gate electrode wiring 2 of this example. In the present invention, the first alloy layer 2a includes, as rare earth elements, Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, and Lu. Is formed of an Al alloy containing at least one of the above as an additive element, and includes at least one of the rare earth elements described above and Mo, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, W as the refractory metal. Each of them is made of an alloy with Al containing at least one of the above. Any of the above alloy films can be formed by a sputtering method using an alloy target having these compositions. Since the rare earth element has a small solid solubility limit with respect to Al, an alloy is easily formed by precipitation, and movement of Al atoms is easily inhibited by precipitation hardening of the alloy.

また、上記希土類元素以外の添加元素として、Si,Cu,Mg,Niのうちの少なくともひとつを含む構成とすることも可能である。上記の構成において、半導体層については、配線の熱ダメージを考慮する必要がなくなるため、高温形成が必要なSi、またはSiGeの多結晶膜を含む膜を用いることができる。該半導体層として、例えば、水素を含む化合物とハロゲンを含む化合物を用いた熱CVD法で形成した多結晶膜を用いることができる。   Moreover, it is also possible to set it as the structure containing at least one of Si, Cu, Mg, and Ni as additive elements other than the said rare earth elements. In the above structure, since it is not necessary to consider thermal damage of the wiring for the semiconductor layer, a film including a Si or SiGe polycrystalline film that needs to be formed at a high temperature can be used. As the semiconductor layer, for example, a polycrystalline film formed by a thermal CVD method using a compound containing hydrogen and a compound containing halogen can be used.

本実施例では、第一の合金層2aとしてNdとAlの2元合金膜を、第二の合金層2bとしてNdとMoとAlとの合金膜をそれぞれ形成した。膜厚は、それぞれ400nm,50nmとした。   In this example, a binary alloy film of Nd and Al was formed as the first alloy layer 2a, and an alloy film of Nd, Mo, and Al was formed as the second alloy layer 2b. The film thickness was 400 nm and 50 nm, respectively.

Alの融点は660℃と低く、これがAlの耐熱性が劣る一因であるが、本実施例では、高融点金属とAlを合金化することで高融点化が期待でき、合金中のAl原子の移動を抑制できると考えた。特にMoは、後述する積層配線の加工性、及び結晶粒界の固定の点でも有利である。上記した希土類元素と高融点金属とAlとからなる新規な多元合金層を第二の合金層として用いた実験を行い、実際にAl合金配線の耐熱性を著しく向上できることを見出した。通常上層配線とのコンタクト特性改善のために用いられるMoやTi,Cr等の高融点金属層を積層した場合と比べても、また、希土類元素を含まない、高融点金属とAlとの合金層を積層した場合と比べても著しく耐熱性を向上でき、450℃熱処理後もヒロックやボイドの発生及びその成長を大幅に抑制できた。本発明の多元合金の一例として、希土類元素としてNdやCe、高融点金属としてMoを用いた場合には、Al20XMo2(X:希土類元素)からなる3元合金層の形成が可能である。Moとの2元合金についてはMoAl12,Mo3Al等の合金組成がよく知られているが、このような2元合金層を形成した場合と比べても、ヒロックやボイドに対する耐熱性を著しく向上できた。 The melting point of Al is as low as 660 ° C., and this is one reason why the heat resistance of Al is inferior. However, in this example, a high melting point can be expected by alloying a refractory metal with Al, and the Al atoms in the alloy It was thought that the movement of can be suppressed. In particular, Mo is advantageous in terms of workability of the laminated wiring described later and fixing of the crystal grain boundaries. An experiment was conducted using the above-described novel multi-element alloy layer made of a rare earth element, a refractory metal and Al as the second alloy layer, and it was found that the heat resistance of the Al alloy wiring can actually be remarkably improved. Compared to the case of laminating refractory metal layers such as Mo, Ti, Cr, etc., which are usually used to improve contact characteristics with upper layer wiring, and also an alloy layer of refractory metal and Al that does not contain rare earth elements Compared with the case of laminating, heat resistance can be remarkably improved, and generation and growth of hillocks and voids can be significantly suppressed even after heat treatment at 450 ° C. As an example of the multi-element alloy of the present invention, when Nd or Ce is used as a rare earth element and Mo is used as a refractory metal, a ternary alloy layer made of Al 20 XMo 2 (X: rare earth element) can be formed. . Although the alloy composition of MoAl 12 , Mo 3 Al, etc. is well known for binary alloys with Mo, the heat resistance against hillocks and voids is remarkably higher than when such binary alloy layers are formed. I was able to improve.

次に、この積層膜を、ホトリソグラフィー法によりゲート電極配線2のパターンに一括加工した。該第一の合金層2aと該第二の合金層2bがいずれもAl合金層で構成されるため、積層膜の一括加工が容易となり、その分ホトリソグラフィー工程の増加を避けることができる。   Next, this laminated film was collectively processed into a pattern of the gate electrode wiring 2 by a photolithography method. Since both the first alloy layer 2a and the second alloy layer 2b are composed of an Al alloy layer, batch processing of the laminated film is facilitated, and an increase in the photolithography process can be avoided.

次に、このゲート電極配線2上にゲート絶縁膜3を形成した。ゲート絶縁膜3の材料としては、SiO2やSiN等を用いることができる。これらの絶縁膜はPECVD法またはスパッタリング法等で成膜できる。または、プラズマ酸化,光酸化などを併用しても良い。本実施例では、TEOSを用いたプラズマCVD法により形成したSiO2膜を用いた。膜厚は300nmとした。 Next, a gate insulating film 3 was formed on the gate electrode wiring 2. As a material of the gate insulating film 3, it is possible to use SiO 2 or SiN. These insulating films can be formed by PECVD or sputtering. Alternatively, plasma oxidation, photooxidation, or the like may be used in combination. In this example, a SiO 2 film formed by a plasma CVD method using TEOS was used. The film thickness was 300 nm.

次に、このゲート絶縁膜3の上に、半導体層4として、400℃以上の高温で良好な結晶性が得られる熱CVD法で多結晶膜を形成した。具体的には、反応ガスとしてGeF4,F2,Si26、希釈ガスとしてHeを用い、基板温度450℃の条件で多結晶SiGe膜を形成した。膜厚は200nmとした。本実施例では、反応ガスとしてGeF4とSi26の組合せを用いたが、例えばGeF4に替わってF2を用いることで、多結晶Si膜を形成することも可能である。また熱CVD法に替わってプラズマCVD法を用いることも可能である。 Next, a polycrystalline film was formed as a semiconductor layer 4 on the gate insulating film 3 by a thermal CVD method capable of obtaining good crystallinity at a high temperature of 400 ° C. or higher. Specifically, a polycrystalline SiGe film was formed under the conditions of a substrate temperature of 450 ° C. using GeF 4 , F 2 , Si 2 H 6 as a reactive gas and He as a diluent gas. The film thickness was 200 nm. In this embodiment, a combination of GeF 4 and Si 2 H 6 is used as a reactive gas. However, for example, by using F 2 instead of GeF 4 , a polycrystalline Si film can be formed. Moreover, it is also possible to use a plasma CVD method instead of the thermal CVD method.

次に、コンタクト層であるドープ層5,6となるp+Si膜を、プラズマCVD法で形成した。膜厚は40nmとした。ちなみにドープ層5,6の極性についてはn+Si膜に限定されるものではなく、画素回路のTFT構成により任意にp+Si膜に変更することが可能である。この後、ホトリソグラフィー法を用いて、ドープ層5,6であるn+Si膜と、半導体層4の積層膜を島状に加工した。   Next, p + Si films to be the doped layers 5 and 6 as contact layers were formed by a plasma CVD method. The film thickness was 40 nm. Incidentally, the polarity of the doped layers 5 and 6 is not limited to the n + Si film, and can be arbitrarily changed to a p + Si film depending on the TFT configuration of the pixel circuit. Thereafter, the n + Si film as the doped layers 5 and 6 and the laminated film of the semiconductor layer 4 were processed into an island shape by using a photolithography method.

次に、この上に、ソース電極配線7,ドレイン電極配線8を形成した。ソース電極配線7,ドレイン電極配線8の材料としては、Nb,Mo,W,Ta,Cr,Ti,Fe,Ni,Co等の金属やそれらの合金、及びそれらの積層膜を用いることができる。更には、高温が必要な半導体層形成後の工程となるため、プロセスの上限温度を低くできることから、AlやCu等の低抵抗金属を用いることも可能である。これらの膜は、スパッタリング法で形成した。本実施例では、コンタクト特性との両立を考慮してTi/AlSi合金/Ti積層膜を用い、膜厚は50/300/50nmとした。次いで、ホトリソグラフィー法を用いてソース電極配線7,ドレイン電極配線8のパターンに加工した。次に、ソース電極配線7,ドレイン電極配線8をマスクにしてチャネル領域9上のn+Si膜をエッチングして、コンタクト層(ドープ層5,6)を形成した。   Next, a source electrode wiring 7 and a drain electrode wiring 8 were formed thereon. As materials for the source electrode wiring 7 and the drain electrode wiring 8, metals such as Nb, Mo, W, Ta, Cr, Ti, Fe, Ni, Co, and alloys thereof, and laminated films thereof can be used. Furthermore, since it is a step after the formation of a semiconductor layer that requires a high temperature, the upper limit temperature of the process can be lowered. Therefore, it is possible to use a low resistance metal such as Al or Cu. These films were formed by a sputtering method. In this example, a Ti / AlSi alloy / Ti laminated film was used in consideration of the compatibility with the contact characteristics, and the film thickness was 50/300/50 nm. Subsequently, the pattern of the source electrode wiring 7 and the drain electrode wiring 8 was processed using the photolithography method. Next, the n + Si film on the channel region 9 was etched using the source electrode wiring 7 and the drain electrode wiring 8 as a mask to form contact layers (dope layers 5 and 6).

次に、ソース電極配線7,ドレイン電極配線8上に、保護性絶縁膜10としてSiN膜をプラズマCVD法で形成した。膜厚は500nmとした。次いで、ホトリソグラフィー法を用いて保護性絶縁膜10にスルーホール11を形成した。   Next, a SiN film was formed as a protective insulating film 10 on the source electrode wiring 7 and the drain electrode wiring 8 by a plasma CVD method. The film thickness was 500 nm. Next, a through hole 11 was formed in the protective insulating film 10 using a photolithography method.

最後に、画素電極12の電極材料として、反射金属膜や透明導電膜を形成した。本実施例では、画素電極12として透明導電膜であるITO膜をスパッタリング法で形成し、ホトリソグラフィー法を用いて加工した。膜厚は70nmとした。   Finally, a reflective metal film or a transparent conductive film was formed as the electrode material of the pixel electrode 12. In this embodiment, an ITO film, which is a transparent conductive film, is formed as the pixel electrode 12 by a sputtering method and processed using a photolithography method. The film thickness was 70 nm.

また、本実施例では、第二の合金層のヒロック,ボイド抑制能を高くできる分、第二の合金層の必要膜厚を薄く押さえることが可能となる。第二の合金層の膜厚は、望ましくは5〜200nm、より望ましくは10〜100nmとした。これにより、電極や配線パターンにより発生する段差を小さくできるため、電極や配線の上に形成する絶縁膜や配線、具体的にはTFTのゲート絶縁膜や半導体層、更には上層に位置するドレイン配線(図5の正スタガTFTの場合、ゲート配線)のつきまわりを確保でき、段差起因の短絡や断線を抑制することができる。また、薄膜化により、電極や配線パターン自身の順テーパー加工形状の確保も容易となる。   Further, in this embodiment, the required film thickness of the second alloy layer can be reduced as much as the hillock and void suppressing ability of the second alloy layer can be increased. The film thickness of the second alloy layer is desirably 5 to 200 nm, more desirably 10 to 100 nm. As a result, the step generated by the electrode and wiring pattern can be reduced, so that the insulating film and wiring formed on the electrode and wiring, specifically, the gate insulating film and semiconductor layer of the TFT, and further the drain wiring located in the upper layer (In the case of the positive stagger TFT of FIG. 5, the gate wiring) can be secured, and a short circuit and disconnection due to a step can be suppressed. In addition, it becomes easy to secure the forward tapered shape of the electrode and the wiring pattern by thinning the film.

本実施例では、半導体層4よりも下層に配置された逆スタガ型TFTのゲート電極配線2に、ヒロックやボイドの耐熱性に優れた本発明の合金積層構造を適用する、つまり、第一の合金層の上層に連続して、希土類元素と高融点金属とAlとからなる第二の合金層を形成することにより、ヒロックやボイドの原因となる、第一の合金層中のAl原子の電極や配線表面及び側面への移動を、希土類元素添加のみの第一の合金層を単層で用いた場合に比べて大幅に制限することができ、熱処理に伴うヒロックやボイドの発生、及びその成長を大幅に抑制することができる。その分、抵抗増加要因となる第一の合金層中の希土類添加元素濃度を大幅に低減することができ、低抵抗確保も容易となる。   In the present embodiment, the alloy laminated structure of the present invention excellent in heat resistance of hillocks and voids is applied to the gate electrode wiring 2 of the inverted stagger type TFT disposed below the semiconductor layer 4, that is, the first An electrode of Al atoms in the first alloy layer that causes hillocks and voids by forming a second alloy layer composed of a rare earth element, a refractory metal, and Al continuously on the upper layer of the alloy layer. As compared with the case where the first alloy layer containing only rare earth elements is used as a single layer, the generation of hillocks and voids caused by heat treatment and its growth can be greatly restricted. Can be greatly suppressed. Accordingly, the concentration of the rare earth added element in the first alloy layer, which becomes a resistance increasing factor, can be greatly reduced, and it is easy to secure low resistance.

上記により、通常の多結晶SiTFTプロセスでは使用が限定されるAl合金配線材料を用いることができる。また、低抵抗Alの適用により配線抵抗を大幅に低減できるため、配線抵抗による信号遅延を考慮することなく、容易に表示装置を大型化できる。また、半導体層4に、良好な特性を有する多結晶膜を用いることが可能となるため、移動度が高く、閾値(Vth)シフトが少ない、良好な特性のスタガ型TFTを得ることができ、コスト的にも性能的にも有利な表示装置を提供できる。   As described above, it is possible to use an Al alloy wiring material whose use is limited in a normal polycrystalline Si TFT process. Further, since the wiring resistance can be significantly reduced by applying the low resistance Al, the display device can be easily enlarged without considering the signal delay due to the wiring resistance. Further, since a polycrystalline film having good characteristics can be used for the semiconductor layer 4, a staggered TFT having high characteristics with high mobility and a small threshold (Vth) shift can be obtained. A display device advantageous in terms of cost and performance can be provided.

また、高融点金属を含む第二の多元合金層を上層に用いることにより、第一の合金層を単層で用いた場合に比べて、電極や配線表面の耐酸化性を向上することができるため、その分、画素電極等の上層電極との接続部分や上層配線との回路接続部分、または端子接続部分等におけるコンタクト特性の確保も容易となる。また、実際に上層電極や配線との接続に際しては、該TFT電極及び配線上に形成されたSiO2やSiNからなる層間絶縁膜に、フッ酸系のエッチング液を用いたウエットエッチング法、またはフッ素系のガスを用いたドライエッチング法によりスルーホールを開口する必要があるが、Alを含む該第二の多元合金層を上層に用いることにより、これらのスルーホール開口プロセスに対する耐性向上も容易となる。 Further, by using the second multi-component alloy layer containing a refractory metal as an upper layer, the oxidation resistance of the electrode and the wiring surface can be improved as compared with the case where the first alloy layer is used as a single layer. Therefore, it is easy to secure the contact characteristics at the connection portion with the upper layer electrode such as the pixel electrode, the circuit connection portion with the upper layer wiring, or the terminal connection portion. In actual connection with an upper layer electrode or wiring, a wet etching method using a hydrofluoric acid-based etching solution or an fluorine film is used for an interlayer insulating film made of SiO 2 or SiN formed on the TFT electrode and wiring. Although it is necessary to open through-holes by dry etching using a system gas, the use of the second multi-component alloy layer containing Al as an upper layer makes it easy to improve resistance to these through-hole opening processes. .

図2は、本発明の実施例2である表示装置の画素を構成するスタガ型TFTとして、逆スタガ型TFTへの適用例を説明する要部断面図である。   FIG. 2 is a cross-sectional view of a main part for explaining an application example to a reverse stagger type TFT as a stagger type TFT constituting a pixel of a display device that is Embodiment 2 of the present invention.

実施例1と異なる点は、実施例1の構成において、該第一、及び第二の合金層の上層に、高融点金属または高融点金属の合金からなる第三の合金層2cを設けた三層積層のゲート電極配線2とした点である。つまり、ゲート電極及びゲート配線は、第二の合金層2bに対して、第一の合金層2aが配置された側とは反対側に積層配置され、高融点金属のうち少なくとも1つからなる第三の合金層2cを有する点である。   The difference from Example 1 is that in the configuration of Example 1, a third alloy layer 2c made of a refractory metal or an alloy of a refractory metal is provided on the first and second alloy layers. This is the point that the layered gate electrode wiring 2 is formed. That is, the gate electrode and the gate wiring are stacked on the opposite side of the second alloy layer 2b from the side on which the first alloy layer 2a is disposed, and are formed of at least one of the refractory metals. This is a point having three alloy layers 2c.

実施例2の三層積層配線構成においては、希土類添加元素と高融点金属とAlとからなる該第二の合金層2bについては、実施例1と同様の方法で形成することももちろん可能であるが、該第一の合金層2a上に該第三の合金層2cを積層後に熱処理工程を設け、該第一の合金層2aに含まれるAlと希土類元素、該第三の合金層2cに含まれる高融点金属との界面相互反応の結果として、該第二の合金層2bを形成することもできる。   In the three-layer laminated wiring configuration of the second embodiment, the second alloy layer 2b made of a rare earth additive element, a refractory metal, and Al can be formed by the same method as that of the first embodiment. However, after the third alloy layer 2c is laminated on the first alloy layer 2a, a heat treatment step is provided, and Al and rare earth elements contained in the first alloy layer 2a are contained in the third alloy layer 2c. As a result of the interfacial interaction with the refractory metal, the second alloy layer 2b can be formed.

まず、ガラス基板を好適とする絶縁性基板1の上に、絶縁性基板1側から順に、低抵抗層の役割を担うAl合金層からなる第一の合金層2aと、該第一の合金層の上層に位置し、ヒロック,ボイド抑制層となる該第二の合金層2bを形成するための高融点金属供給層となる第三の合金層2cを連続形成した。本発明では、第一の合金層2aは、希土類元素として、Sc,Y,La,Ce,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Lu、のうちの少なくともひとつを含むAl合金膜で形成され、第三の合金層2cは、高融点金属として、Mo,Ti,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Cr,W、のうちの少なくともひとつ、またはこれらの金属の合金であり、より望ましくはMo、またはMoとの合金膜それぞれ形成される。上記の合金膜はいずれも、これらの組成からなる合金ターゲットを用いたスパッタリング法で形成することができる。本実施例では、第一の合金層2aの元になる合金層としてNdとAlの2元合金を、第三の合金層2cとしてMo膜をそれぞれ形成した。膜厚は、それぞれ450nm,100nmとした。次に、この積層膜を、ホトリソグラフィー法を用いてゲート電極配線2のパターンに一括加工した。   First, a first alloy layer 2a made of an Al alloy layer that plays a role of a low resistance layer, in order from the insulating substrate 1 side, on the insulating substrate 1 suitable for a glass substrate, and the first alloy layer A third alloy layer 2c serving as a refractory metal supply layer for forming the second alloy layer 2b serving as a hillock / void suppressing layer was continuously formed. In the present invention, the first alloy layer 2a includes, as rare earth elements, Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, and Lu. The third alloy layer 2c is made of at least one of Mo, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, and W as a refractory metal, or It is an alloy of these metals, and more desirably, Mo or an alloy film with Mo is formed. Any of the above alloy films can be formed by a sputtering method using an alloy target having these compositions. In this example, a binary alloy of Nd and Al was formed as an alloy layer that is the basis of the first alloy layer 2a, and a Mo film was formed as the third alloy layer 2c. The film thickness was 450 nm and 100 nm, respectively. Next, this laminated film was collectively processed into a pattern of the gate electrode wiring 2 by using a photolithography method.

次に、真空中450℃で熱処理することにより、該第一の合金層2aと該第三の合金層2cとの積層界面に、界面相互反応を利用して、NdとMoとAlとの第二の合金層2bを形成した。第二の合金層2bの膜厚は50nmとし、低抵抗に寄与する該第一のAl合金層2aの膜厚については、第二の合金層2bの形成膜厚分だけ予め厚く形成することで、配線抵抗を確保した。   Next, heat treatment is performed at 450 ° C. in a vacuum, so that a first interface between Nd, Mo, and Al is applied to the stacked interface between the first alloy layer 2a and the third alloy layer 2c using an interfacial interaction. A second alloy layer 2b was formed. The film thickness of the second alloy layer 2b is 50 nm, and the film thickness of the first Al alloy layer 2a that contributes to low resistance is formed in advance by the thickness of the second alloy layer 2b. , Ensure wiring resistance.

次に、このゲート電極配線2上にゲート絶縁膜3を形成した。以降の工程は、実施例1と同様な方法で、本発明のゲート電極配線2,半導体層4を有する逆スタガ型TFTを形成した。   Next, a gate insulating film 3 was formed on the gate electrode wiring 2. In the subsequent steps, an inverted staggered TFT having the gate electrode wiring 2 and the semiconductor layer 4 of the present invention was formed in the same manner as in Example 1.

上記の実施例2において、該第二の合金層2b形成に必要な熱処理工程については、そのまま高耐熱性を要する多結晶Si膜形成工程で兼用することも可能である。この場合、耐熱性確保を同時に行うことができる分、余分な熱処理工程増加を回避できる。また、400℃以上の熱処理工程が確保できれば、ゲート絶縁膜3の形成工程で兼用することももちろん可能である。   In the second embodiment, the heat treatment process necessary for forming the second alloy layer 2b can be used as it is in the polycrystalline Si film forming process requiring high heat resistance. In this case, since heat resistance can be ensured at the same time, it is possible to avoid an extra increase in the heat treatment step. In addition, if a heat treatment step of 400 ° C. or higher can be secured, it is of course possible to also use the gate insulating film 3 formation step.

図8は、実施例2において、本発明者等が実験により得た、該第二の合金層2bの形成例である。希土類元素としてNdを、高融点金属としてMoを用いた場合であり、該第二の合金層2bとして、NdとMoとAlとの3元合金が形成される。縦軸は第二の合金層2bの形成膜厚、横軸は熱処理温度で示した。400℃以上の熱処理で、該第二の合金層2bを制御性良く形成できることがわかる。   FIG. 8 is an example of formation of the second alloy layer 2b obtained by experiments by the present inventors in Example 2. This is a case where Nd is used as the rare earth element and Mo is used as the refractory metal, and a ternary alloy of Nd, Mo and Al is formed as the second alloy layer 2b. The vertical axis represents the formed film thickness of the second alloy layer 2b, and the horizontal axis represents the heat treatment temperature. It can be seen that the second alloy layer 2b can be formed with good controllability by heat treatment at 400 ° C. or higher.

図9は、実施例2において、希土類元素としてCeを、高融点金属としてMoを用いた場合の、該第二の合金層2bの形成例である。この場合は、該第二の合金層2bとして、CeとMoとAlとの3元合金が形成される。上記した図8の場合と同様に、400℃以上の熱処理で、該第二の合金層2bを制御性良く形成できることがわかる。   FIG. 9 is an example of forming the second alloy layer 2b in Example 2 when Ce is used as the rare earth element and Mo is used as the refractory metal. In this case, a ternary alloy of Ce, Mo, and Al is formed as the second alloy layer 2b. As in the case of FIG. 8 described above, it can be seen that the second alloy layer 2b can be formed with good controllability by heat treatment at 400 ° C. or higher.

上記した実施例では、該希土類元素としてNd,Ceを用いた場合を説明したが、Nd,Ceに替わって、Sc,Y,La,Pr,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm、Yb、Luを用いることができる。また、上記した実施例では、高融点金属としてMoを用いた場合を説明したが、Moに替わってTi,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Cr,Wを用いることももちろん可能である。   In the above-described embodiment, the case where Nd and Ce are used as the rare earth element has been described. However, instead of Nd and Ce, Sc, Y, La, Pr, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er , Tm, Yb, and Lu can be used. In the above-described embodiments, the case where Mo is used as the refractory metal has been described, but it is of course possible to use Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, W instead of Mo.

上記した実施例では、該第二の合金層2bを界面相互反応により連続形成できるため、該第一の合金層2a中のAl原子の移動をより制限することができる。また、該第二の合金層2bは、膜厚方向に一様に均一形成されるため、該第一の合金層2a、及び該第二の合金層2bへの局所的な応力集中や応力緩和を防ぐことができ、ヒロックやボイドの発生や成長を大幅に抑制できる。   In the above-described embodiment, the second alloy layer 2b can be continuously formed by interfacial interaction, so that the movement of Al atoms in the first alloy layer 2a can be more restricted. Further, since the second alloy layer 2b is uniformly formed in the film thickness direction, local stress concentration and stress relaxation on the first alloy layer 2a and the second alloy layer 2b are performed. , And the generation and growth of hillocks and voids can be greatly suppressed.

このように三層積層の配線構成においては、希土類添加元素と高融点金属とAlとからなる第二の合金層については、第一の合金層上に第三の合金層を積層後に熱処理工程を設け、第一の合金層に含まれるAlと希土類元素、第三の合金層に含まれる高融点金属との界面相互反応の結果として、第二の合金層を形成することができる。   As described above, in the three-layer laminated wiring structure, the second alloy layer composed of the rare earth additive element, the refractory metal, and Al is subjected to the heat treatment step after the third alloy layer is laminated on the first alloy layer. The second alloy layer can be formed as a result of the interfacial interaction between the Al and rare earth elements contained in the first alloy layer and the refractory metal contained in the third alloy layer.

本発明者等の検討結果によれば、界面相互反応の発現温度は該して400℃以上であった。これにより、第二の合金層形成に必要な熱処理工程を、そのまま高耐熱性を要する多結晶Si膜形成工程で兼用することが可能となり、耐熱性確保を同時に行うことができる分、工程増加についても回避できる。この場合、第一の合金層と該第二の合金層とに含まれる希土類添加元素の種類は同一となる。   According to the examination results of the present inventors, the onset temperature of the interfacial reaction was 400 ° C. or higher. As a result, the heat treatment step necessary for forming the second alloy layer can be used as it is in the polycrystalline Si film forming step requiring high heat resistance as it is, and the heat increase can be ensured at the same time. Can also be avoided. In this case, the kind of rare earth additive elements contained in the first alloy layer and the second alloy layer is the same.

また、界面相互反応の結果として、低抵抗に寄与する該第一のAl合金層の膜厚については界面反応分だけロスが発生するが、ロス膜厚分を予め厚く形成することで抵抗増加についても回避できる。   In addition, as a result of the interfacial interaction, a loss occurs for the film thickness of the first Al alloy layer that contributes to low resistance by an amount corresponding to the interface reaction. Can also be avoided.

一方で、第二の合金層形成,析出反応に消費されるため、第一の合金層中の希土類添加元素の界面への拡散が促進され、その分については第一の合金層中の希土類添加元素濃度を実質的に低減することができる。その分、第一の合金層の比抵抗を純Alに近づけることができ、比抵抗低減が可能となる。この場合も、上記の拡散促進により、多元合金として析出する第二の合金層中の希土類添加元素濃度は、第一の合金層を構成するAl合金層中の希土類添加元素の濃度よりも高くなる。   On the other hand, since it is consumed in the formation and precipitation reaction of the second alloy layer, the diffusion of the rare earth-added element in the first alloy layer to the interface is promoted. The element concentration can be substantially reduced. Accordingly, the specific resistance of the first alloy layer can be brought close to that of pure Al, and the specific resistance can be reduced. Also in this case, due to the above diffusion promotion, the concentration of the rare earth additive element in the second alloy layer precipitated as a multi-element alloy is higher than the concentration of the rare earth additive element in the Al alloy layer constituting the first alloy layer. .

また、第一の合金層と該第三の合金層との界面相互反応の結果として第二の合金層が形成されるため、第一の合金層中の結晶粒や結晶粒界とのつながりを膜厚方向に維持した状態で、第二の合金層を連続形成することができる。これにより、膜厚方向に連続形成した第二の合金層中の結晶粒の存在で、第一の合金層中の結晶粒や結晶粒界の位置を規制できるため、第一の合金層中のAl原子の移動を、膜厚方向のみならず面内方向へもより制限することができ、電極や配線表面のみならず側面においてもボイドやヒロックの成長を抑制できる。また、第二の合金層を反応形成する過程で、第一の合金層にかかる膜応力も緩和される。   In addition, since the second alloy layer is formed as a result of the interfacial interaction between the first alloy layer and the third alloy layer, the connection with the crystal grains and grain boundaries in the first alloy layer is reduced. The second alloy layer can be continuously formed while maintaining the film thickness direction. As a result, the presence of crystal grains in the second alloy layer continuously formed in the film thickness direction can regulate the position of crystal grains and crystal grain boundaries in the first alloy layer. The movement of Al atoms can be more restricted not only in the film thickness direction but also in the in-plane direction, and the growth of voids and hillocks can be suppressed not only on the electrode and wiring surfaces but also on the side surfaces. Further, in the process of forming the second alloy layer by reaction, the film stress applied to the first alloy layer is also relaxed.

また、界面相互反応の結果として連続形成した第二の合金層は、第一の合金層上を全面被覆するように膜厚方向に一様に形成されるため、第二、及び第一の合金層への局所的な応力集中や、第一の合金層中の局所的な応力緩和を防ぐことができ、該合金層中のAl原子の移動を一様に抑制できる。   In addition, since the second alloy layer continuously formed as a result of the interfacial interaction is uniformly formed in the film thickness direction so as to cover the entire surface of the first alloy layer, the second and first alloys Local stress concentration in the layer and local stress relaxation in the first alloy layer can be prevented, and movement of Al atoms in the alloy layer can be suppressed uniformly.

また、第一の合金中にボイドが発生,成長した場合においても、上層に膜厚方向に一様に形成された該第二の合金層部分で配線経路が確保されるため、ボイドによる断線を回避できる。   Even when voids are generated and grown in the first alloy, the wiring path is secured in the second alloy layer portion formed uniformly in the film thickness direction on the upper layer, so that disconnection due to voids is prevented. Can be avoided.

上記した、本発明の積層配線の断面構成に関しては、Al,Mo,希土類元素の膜厚方向の各濃度分布を評価することで調べることが可能である。分析手段としては、例えばAES(Auger Electron Spectrometer),SIMS(Secondary ion mass spectrometry)等の深さ方向組成分析法を用いることができる。   The above-described cross-sectional configuration of the multilayer wiring of the present invention can be examined by evaluating each concentration distribution in the film thickness direction of Al, Mo, and rare earth elements. As the analysis means, for example, a depth direction composition analysis method such as AES (Auger Electron Spectrometer) or SIMS (Secondary ion mass spectrometry) can be used.

図10に、実施例2において、希土類元素としてNdを、高融点金属としてMoを用いた場合の、該ゲート電極配線膜2の深さ方向AES組成分析例を示した。縦軸は積層膜、及び絶縁性基板の構成要素であるNd,Mo,Al,Oの各組成比、横軸は膜厚方向のスパッタリング時間である。絶縁性基板1側から順に、希土類とAlの合金層からなる該第一の合金層2a,Nd,Mo,Alからなる該第二の合金層2b、Moからなる該第三の合金層2cが順次積層されている様子がわかる。該第二の合金層の主成分はAlであり、また、該第二の合金層中の希土類添加元素であるNdの濃度は、該第一の合金層中の2at%に対して、該第二の合金層中で7at%と高くできていることがわかる。これにより、該第一の合金層の役割である低抵抗性確保と、該第二の合金層の役割であるヒロック,ボイド抑制との両立がより容易となる。上記特性の両立の観点から、本発明の該第二の合金層中の該希土類添加元素濃度は、望ましくは1〜10at%、より望ましくは2〜7at%とした。また、該第一のAl合金層中の希土類添加元素濃度は、望ましくは0.01〜3at%、より望ましくは0.05〜2at%とした。   FIG. 10 shows a depth direction AES composition analysis example of the gate electrode wiring film 2 in Example 2 when Nd is used as the rare earth element and Mo is used as the refractory metal. The vertical axis represents the composition ratio of Nd, Mo, Al, and O, which are components of the laminated film and the insulating substrate, and the horizontal axis represents the sputtering time in the film thickness direction. In order from the insulating substrate 1 side, the first alloy layer 2a made of an alloy layer of rare earth and Al, the second alloy layer 2b made of Nd, Mo, Al, and the third alloy layer 2c made of Mo You can see how they are stacked one after another. The main component of the second alloy layer is Al, and the concentration of Nd, which is a rare earth additive element in the second alloy layer, is 2 at% in the first alloy layer. It can be seen that the second alloy layer is as high as 7 at%. This makes it easier to ensure both low resistance, which is the role of the first alloy layer, and hillock and void suppression, which are the roles of the second alloy layer. From the viewpoint of coexistence of the above characteristics, the rare earth additive element concentration in the second alloy layer of the present invention is desirably 1 to 10 at%, more desirably 2 to 7 at%. Moreover, the rare earth additive element concentration in the first Al alloy layer is preferably from 0.01 to 3 at%, more preferably from 0.05 to 2 at%.

図3は、本発明の実施例3である表示装置の画素を構成するスタガ型TFTとして、逆スタガ型TFTへの適用例を説明する要部断面図である。   FIG. 3 is a cross-sectional view of an essential part for explaining an application example to a reverse stagger type TFT as a stagger type TFT constituting a pixel of a display device which is Embodiment 3 of the present invention.

実施例2と異なる点は、実施例2の構成において、該第一の合金層の下層に、希土類元素と高融点金属とAlとの合金からなる第四の合金層2dを設けた4層積層のゲート電極配線2とした点である。つまり、ゲート電極及びゲート配線は、第一の合金層に対して、第二の合金層が配置された側とは反対側に積層配置され、希土類元素のうち少なくとも1つと高融点金属のうちの少なくとも1つとAlとの合金からなる第四の合金層2dを有する点である。   The difference from Example 2 is that in the configuration of Example 2, a four-layer laminate in which a fourth alloy layer 2d made of an alloy of a rare earth element, a refractory metal and Al is provided below the first alloy layer. The gate electrode wiring 2 is used. That is, the gate electrode and the gate wiring are stacked on the opposite side of the first alloy layer from the side on which the second alloy layer is disposed, and at least one of the rare earth elements and the refractory metal This is a point having a fourth alloy layer 2d made of an alloy of at least one and Al.

該第四の合金層2dの存在により、該第一の合金層2a中のAl原子の電極や配線表面及び側面への移動を、該第一の合金層2aの下層界面側からも制限できるため、上記した該第二,第三の合金層2b,2cを上層に積層した場合に比べて、ヒロックやボイドの発生をより抑制することが可能となる。該第四の合金層2dは、実施例1の該第二の合金層2bと同様な方法で形成することができる。   Because of the presence of the fourth alloy layer 2d, the movement of Al atoms in the first alloy layer 2a to the electrode and wiring surface and side surfaces can be restricted from the lower interface side of the first alloy layer 2a. As compared with the case where the second and third alloy layers 2b and 2c are laminated on the upper layer, generation of hillocks and voids can be further suppressed. The fourth alloy layer 2d can be formed by the same method as the second alloy layer 2b of the first embodiment.

図4は、本発明の実施例4である表示装置の画素を構成するスタガ型TFTとして、逆スタガ型TFTへの適用例を説明する要部断面図である。   FIG. 4 is a cross-sectional view of an essential part for explaining an application example to a reverse stagger type TFT as a stagger type TFT constituting a pixel of a display device which is Embodiment 4 of the present invention.

実施例3と異なる点は、実施例3の構成において、該第四の合金層の更に下層に、高融点金属または高融点金属の合金からなる第五の合金層2eを設けた五層積層のゲート電極配線2とした点である。つまり、ゲート電極及びゲート配線は、第四の合金層に対して、第一の合金層が配置された側とは反対側に積層配置され、高融点金属のうちの少なくとも1つからなる第五の合金層を有する点である。   The difference from Example 3 is that in the configuration of Example 3, a five-layer laminated structure in which a fifth alloy layer 2e made of a refractory metal or an alloy of a refractory metal is provided in the lower layer of the fourth alloy layer. This is the gate electrode wiring 2. In other words, the gate electrode and the gate wiring are stacked on the side opposite to the side on which the first alloy layer is disposed with respect to the fourth alloy layer, and the fifth electrode made of at least one of the refractory metals. It is the point which has the alloy layer of.

本実施例では、希土類添加元素と高融点金属とAlとからなる該第四の合金層2dについては、実施例1と同様の方法で形成することももちろん可能であるが、実施例2の三層積層配線構成と同様に、該第一の合金層2a上に該第五の合金層2eを積層後に熱処理工程を設け、該第一の合金層2aに含まれるAlと希土類元素、該第五の合金層2eに含まれる高融点金属との界面相互反応の結果として、該第四の合金層2dを形成することもできる。   In the present embodiment, the fourth alloy layer 2d made of the rare earth additive element, the refractory metal, and Al can of course be formed by the same method as in the first embodiment. Similar to the layered wiring structure, a heat treatment step is provided after the fifth alloy layer 2e is laminated on the first alloy layer 2a, and the Al and rare earth elements contained in the first alloy layer 2a, the fifth As a result of the interfacial interaction with the refractory metal contained in the alloy layer 2e, the fourth alloy layer 2d can be formed.

界面相互反応での形成によれば、第一の合金層中の結晶粒や結晶粒界とのつながりを膜厚方向に維持した状態で第四の合金層が連続形成されるため、第一の合金層中の結晶粒や結晶粒界の位置を下層界面側からも規制できる。これにより、第一の合金層中のAl原子の移動をより制限することができ、ボイドやヒロックの成長を更に抑制できる。但し、界面相互反応の結果として、低抵抗に寄与する該第一のAl合金層の膜厚については、上層と下層、両界面反応分のロスが発生するため、その分を予め厚く形成する必要がある。   According to the formation by the interfacial interaction, the fourth alloy layer is continuously formed in a state where the connection with the crystal grains and crystal grain boundaries in the first alloy layer is maintained in the film thickness direction. The positions of crystal grains and crystal grain boundaries in the alloy layer can also be regulated from the lower layer interface side. Thereby, the movement of Al atoms in the first alloy layer can be further restricted, and the growth of voids and hillocks can be further suppressed. However, the film thickness of the first Al alloy layer contributing to low resistance as a result of the interfacial interaction results in loss of reaction between the upper layer and the lower layer, and both interfaces need to be thickened in advance. There is.

まず、ガラス基板を好適とする絶縁性基板1の上に、絶縁性基板1側から順に、該第一の合金層の下層に位置し、ヒロック,ボイド抑制層となる該第四の合金層2dを形成するための高融点金属供給層となる第五の合金層2eと、低抵抗層の役割を担うAl合金層からなる第一の合金層2aと、該第一の合金層の上層に位置し、ヒロック,ボイド抑制層となる該第二の合金層2bを形成するための高融点金属供給層となる第三の合金層2cを連続形成した。本発明では、第一の合金層2aは、希土類元素として、Sc,Y,La,Ce,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Lu、のうちの少なくともひとつを含むAl合金膜で形成され、第三の合金層2c及び第五の合金層2eは、高融点金属として、Mo,Ti,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Cr,W、のうちの少なくともひとつ、またはこれらの金属の合金であり、より望ましくはMo、またはMoとの合金膜それぞれ形成される。上記の合金膜はいずれも、これらの組成からなる合金ターゲットを用いたスパッタリング法で形成することができる。本実施例では、第一の合金層2aの元になる合金層としてNdとAlの2元合金を、第三の合金層2c、及び第五の合金層2eとしてMo膜をそれぞれ形成した。膜厚は、それぞれ450nm,100nm,100nmとした。次に、この積層膜を、ホトリソグラフィー法を用いてゲート電極配線2のパターンに一括加工した。   First, the fourth alloy layer 2d which is located on the lower side of the first alloy layer in this order from the insulating substrate 1 side on the insulating substrate 1 suitable for the glass substrate and serves as a hillock and void suppression layer. A fifth alloy layer 2e serving as a refractory metal supply layer for forming metal, a first alloy layer 2a composed of an Al alloy layer serving as a low resistance layer, and an upper layer of the first alloy layer Then, a third alloy layer 2c serving as a refractory metal supply layer for forming the second alloy layer 2b serving as a hillock / void suppressing layer was continuously formed. In the present invention, the first alloy layer 2a includes, as rare earth elements, Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, and Lu. The third alloy layer 2c and the fifth alloy layer 2e are made of Mo, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, W, refractory metals. At least one of these, or an alloy of these metals, and more desirably, Mo or an alloy film with Mo is formed. Any of the above alloy films can be formed by a sputtering method using an alloy target having these compositions. In this example, a binary alloy of Nd and Al was formed as an alloy layer that is the basis of the first alloy layer 2a, and a Mo film was formed as the third alloy layer 2c and the fifth alloy layer 2e. The film thickness was 450 nm, 100 nm, and 100 nm, respectively. Next, this laminated film was collectively processed into a pattern of the gate electrode wiring 2 by using a photolithography method.

次に、真空中450℃で熱処理することにより、該第一の合金層2aと該第三の合金層2c、及び該第一の合金層2aと該第五の合金層2eとの積層界面に、界面相互反応を利用して、NdとMoとAlとの第二の合金層2b、及び第四の合金層2dをそれぞれ形成した。第二の合金層2b、及び第四の合金層2dの膜厚はそれぞれ50nmとし、低抵抗に寄与する該第一の合金層2aの膜厚については、第二の合金層2b、及び第四の合金層2dの形成膜厚分だけ予め厚く形成することで、配線抵抗を確保した。   Next, heat treatment is performed in vacuum at 450 ° C., so that the first alloy layer 2a and the third alloy layer 2c and the first alloy layer 2a and the fifth alloy layer 2e are stacked at the interface. The second alloy layer 2b and the fourth alloy layer 2d of Nd, Mo, and Al were formed by utilizing the interfacial interaction. The film thicknesses of the second alloy layer 2b and the fourth alloy layer 2d are each 50 nm, and the film thicknesses of the first alloy layer 2a contributing to low resistance are the second alloy layer 2b and the fourth alloy layer 2d. The wiring resistance was ensured by forming the alloy layer 2d thick in advance by the thickness of the alloy layer 2d.

図11に、実施例4において、希土類元素としてNdを、高融点金属としてMoを用いた場合の、該ゲート電極配線2の深さ方向AES組成分析例を示した。縦軸は積層膜、及び絶縁性基板の構成要素であるNd,Mo,Al,Oの各組成比、横軸は膜厚方向のスパッタリング時間である。深さ方向分析時のサンプリングのためのスパッタリングのばらつきと、絶縁性基板1のチャージアップの影響で、絶縁性基板1側に位置する該第五の合金層中のプロファイルにだれが認められるものの、絶縁性基板1側から順に、Moからなる該第三の合金層2c、Nd,Mo,Alからなる該第四の合金層2d、希土類とAlの合金層からなる該第一の合金層2a、Nd,Mo,Alからなる該第二の合金層2b、Moからなる該第三の合金層2cが順次積層されている様子がわかる。該第二、及び第四の合金層の主成分はAlであり、また、該第二、及び第四の合金層中の希土類添加元素であるNdの濃度は、該第一の合金層中の0.5at%に対して、該第二、及び該第四の合金層中で5at%と高くできていることがわかる。これにより、該第一の合金層の役割である低抵抗性確保と、該第二、及び第四の合金層の役割であるヒロック,ボイド抑制との両立がより容易となる。   FIG. 11 shows a depth direction AES composition analysis example of the gate electrode wiring 2 in Example 4 when Nd is used as the rare earth element and Mo is used as the refractory metal. The vertical axis represents the composition ratio of Nd, Mo, Al, and O, which are components of the laminated film and the insulating substrate, and the horizontal axis represents the sputtering time in the film thickness direction. Although the variation in the sputtering for sampling during the depth direction analysis and the influence of the charge-up of the insulating substrate 1, who is recognized in the profile in the fifth alloy layer located on the insulating substrate 1 side, In order from the insulating substrate 1 side, the third alloy layer 2c made of Mo, the fourth alloy layer 2d made of Nd, Mo, Al, the first alloy layer 2a made of an alloy layer of rare earth and Al, It can be seen that the second alloy layer 2b made of Nd, Mo, and Al and the third alloy layer 2c made of Mo are sequentially laminated. The main component of the second and fourth alloy layers is Al, and the concentration of Nd, which is a rare earth additive element in the second and fourth alloy layers, is in the first alloy layer. It can be seen that it is as high as 5 at% in the second and fourth alloy layers with respect to 0.5 at%. Thereby, it becomes easier to ensure low resistance, which is the role of the first alloy layer, and to suppress hillocks and voids, which are the roles of the second and fourth alloy layers.

表1は、実施例2及び実施例4で説明した、三層積層及び五層積層構成を、下層電極配線構造に適用して得られた、ヒロック,ボイド抑制効果を示す例である。希土類添加元素としてNdまたはCeを、高融点金属としてMoを用い、プロセスの熱処理温度は450℃とした。サイズ毎のヒロック,ボイドの数を、倍率2000倍での表面SEM観察により求めた。いずれの場合も、本発明の三層積層及び五層積層構成を適用することで、第一の合金層2aを単層で用いる場合に比べて、ヒロック,ボイドの数及びサイズを大幅に抑制できていることがわかる。   Table 1 is an example showing the hillock and void suppression effect obtained by applying the three-layer laminated structure and the five-layer laminated structure described in Example 2 and Example 4 to the lower electrode wiring structure. Nd or Ce was used as the rare earth additive element, Mo was used as the refractory metal, and the heat treatment temperature of the process was 450 ° C. The number of hillocks and voids for each size was determined by surface SEM observation at a magnification of 2000 times. In any case, the number and size of hillocks and voids can be greatly suppressed by applying the three-layer and five-layer structure of the present invention as compared with the case where the first alloy layer 2a is used as a single layer. You can see that

Figure 2010087068
Figure 2010087068

上記の第二から第四の実施例において、該高融点金属としてMoを選択した構成においては、燐酸,酢酸,硝酸の混酸水溶液を用いることで、該第三の合金層2c、及び該第五の合金層2eについても、該第一、及び第二、及び第四の合金層を構成するAl合金層との一括加工が容易となり、その分ホトリソグラフィー工程の増加についても避けることができる。   In the second to fourth embodiments described above, in the configuration in which Mo is selected as the refractory metal, a mixed acid aqueous solution of phosphoric acid, acetic acid and nitric acid is used, whereby the third alloy layer 2c and the fifth The alloy layer 2e can be easily processed together with the Al alloy layers constituting the first, second, and fourth alloy layers, and an increase in the number of photolithography processes can be avoided.

また、第一の合金層の下層に、第四の合金層、第五の合金層を設けた場合についても、同様に一括加工が可能となる。また、AlとMoはエピタキシャル方位の整合が良いため結晶成長が連続しやすく、Al原子の移動を阻害する結晶粒、結晶粒界の維持という点でも有利である。   Also, when the fourth alloy layer and the fifth alloy layer are provided below the first alloy layer, batch processing can be similarly performed. Further, since Al and Mo have good epitaxial orientation alignment, crystal growth is easy to continue, and it is advantageous in terms of maintaining crystal grains and crystal grain boundaries that inhibit the movement of Al atoms.

以上は、逆スタガ型TFTへ適用した例について記述したが、後述の実施例で示すように、正スタガ型のTFTに適用することも可能である。   Although the example applied to the reverse stagger type TFT has been described above, the present invention can also be applied to a normal stagger type TFT as shown in an example described later.

図5は、本発明の実施例5である表示装置の画素を構成するスタガ型TFTとして、正スタガ型TFTへの適用例を説明する要部断面図である。   FIG. 5 is a cross-sectional view of a main part for explaining an application example to a positive stagger type TFT as a stagger type TFT constituting a pixel of a display device which is Embodiment 5 of the present invention.

本実施例では、マトリックス状に配置された複数の画素と、この画素を駆動するTFTを有する表示装置において、そのTFTは、絶縁基板上に、ソース電極及びドレイン電極,絶縁膜,半導体層,ゲート電極をこの順で配置した正スタガ型のTFTであり、そのTFTは、ゲート電極に接続するゲート配線と、ソース電極及びドレイン電極に接続するドレイン配線を有し、ソース電極及びドレイン電極、及びドレイン配線は、TFTの半導体層よりも絶縁基板側に配置された構造である。   In this embodiment, in a display device having a plurality of pixels arranged in a matrix and a TFT for driving the pixels, the TFT is formed on a source substrate, a drain electrode, an insulating film, a semiconductor layer, and a gate on an insulating substrate. The TFT is a positive stagger type TFT in which electrodes are arranged in this order. The TFT has a gate wiring connected to the gate electrode, a drain wiring connected to the source electrode and the drain electrode, and the source electrode, the drain electrode, and the drain. The wiring has a structure arranged on the insulating substrate side of the TFT semiconductor layer.

正スタガ型TFTの場合には、本発明が適用される電極及び配線は、高温形成が必要なチャネル半導体層よりも下層に配置されるソース電極配線、及びドレイン電極配線となる。   In the case of a positive stagger type TFT, the electrodes and wirings to which the present invention is applied are source electrode wirings and drain electrode wirings disposed below the channel semiconductor layer that requires high temperature formation.

まず、ガラス基板を好適とする絶縁性基板1の上に、絶縁性基板1側から順に、低抵抗層の役割を担うAl合金層からなる第一の合金層7a,8aと、第一の合金層7a,8aの上層に位置し、ヒロック,ボイド抑制層となる第二の合金層7b,8bと、高融点金属または高融点金属の合金からなる第三の合金層7cをを連続形成して、本実施例のソース電極配線7,ドレイン電極配線8となる積層膜を形成した。なお、実施例2と同様に第一の合金層7a上に第三の合金層7cを積層後に熱処理工程を設け、第一の合金層7aに含まれるAlと希土類元素、第三の合金層6cに含まれる高融点金属との界面相互反応の結果として、第二の合金層7bを形成することもできる。   First, a first alloy layer 7a, 8a made of an Al alloy layer serving as a low resistance layer, in order from the insulating substrate 1 side, on the insulating substrate 1 suitable for a glass substrate, and a first alloy The second alloy layers 7b and 8b, which are located on the layers 7a and 8a and serve as hillock and void suppression layers, and the third alloy layer 7c made of a refractory metal or a refractory metal alloy are continuously formed. A laminated film to be the source electrode wiring 7 and the drain electrode wiring 8 of this example was formed. As in Example 2, the third alloy layer 7c is laminated on the first alloy layer 7a, and then a heat treatment step is provided, and Al and rare earth elements contained in the first alloy layer 7a, the third alloy layer 6c. As a result of the interfacial interaction with the refractory metal contained in the second alloy layer 7b, the second alloy layer 7b can also be formed.

本発明では、第一の合金層7a,8aは、希土類元素として、Sc,Y,La,Ce,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Lu、のうちの少なくとも1つを添加元素として含むAl合金膜で形成され、第二の合金層7b,8bは、上記の希土類元素のうちの少なくともひとつと、高融点金属として、Mo,Ti,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Cr,W、のうちの少なくともひとつを含むAlとの合金膜で形成され、第三の合金層7cは、高融点金属として、Mo,Ti,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Cr,W、のうちの少なくともひとつ、またはこれらの金属の合金であり、より望ましくはMo、またはMoとの合金膜で、それぞれ形成される。上記の合金膜はいずれも、これらの組成からなる合金ターゲットを用いたスパッタリング法で形成することができる。   In the present invention, the first alloy layers 7a and 8a are composed of rare earth elements such as Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, The second alloy layers 7b and 8b are made of at least one of the rare earth elements and Mo, Ti, Zr, and refractory metals. The third alloy layer 7c is formed of an alloy film with Al containing at least one of Hf, V, Nb, Ta, Cr, and W, and the third alloy layer 7c is made of Mo, Ti, Zr, Hf, V as a refractory metal. , Nb, Ta, Cr, W, or an alloy of these metals, more preferably Mo or an alloy film with Mo. Any of the above alloy films can be formed by a sputtering method using an alloy target having these compositions.

本実施例では、第一の合金層7a,8aとしてCeとAlの2元合金を、第二の合金層7b,8bとしてCeとMoとAlとの3元合金膜を、第三の合金層2cとしてMo膜を、それぞれ形成した。膜厚は、それぞれ300nm,50nm,50nmとした。次に、この積層膜を、ホトリソグラフィー法を用いてソース電極配線7,ドレイン電極配線8のパターンに加工した。   In this embodiment, the first alloy layers 7a and 8a are Ce and Al binary alloys, the second alloy layers 7b and 8b are Ce, Mo and Al ternary alloy films, and the third alloy layers. Mo films were formed as 2c, respectively. The film thicknesses were 300 nm, 50 nm, and 50 nm, respectively. Next, this laminated film was processed into a pattern of the source electrode wiring 7 and the drain electrode wiring 8 by using a photolithography method.

次に、このソース,ドレイン電極配線7,8上に、コンタクト層であるドープ層5,6となるn+Si膜を、プラズマCVD法で形成した。膜厚は30nmとした。ちなみにドープ層5,6の極性についてはp+Si膜に限定されるものではなく、画素回路のTFT構成により任意にp+Si膜に変更することが可能であることは言うまでもない。この後、ホトリソグラフィーを用いて、上層のn+Si膜毎、ソース電極配線7、及びドレイン電極配線8を一括加工した。   Next, n + Si films to be doped layers 5 and 6 as contact layers were formed on the source and drain electrode wirings 7 and 8 by a plasma CVD method. The film thickness was 30 nm. Incidentally, the polarity of the doped layers 5 and 6 is not limited to the p + Si film, and it is needless to say that it can be arbitrarily changed to the p + Si film depending on the TFT configuration of the pixel circuit. Thereafter, the upper n + Si film, the source electrode wiring 7 and the drain electrode wiring 8 were collectively processed using photolithography.

次に、ドープ層5,6上に、半導体層4として、反応ガスとしてGeF4とSi26の組合せを用いた熱CVD法で多結晶Si膜を、基板温度450℃の高温で形成した。膜厚は100nmとした。この後、ホトリソグラフィーを用いて、ドープ層5,6であるn+Si膜と半導体層4との積層膜を、島状に一括加工した。これにより、半導体層4とのコンタクト部分を除いた、ソース電極配線7,ドレイン電極配線8上のn+Si膜を除去して、コンタクト層を形成した。 Next, a polycrystalline Si film was formed as a semiconductor layer 4 on the doped layers 5 and 6 by a thermal CVD method using a combination of GeF 4 and Si 2 H 6 as a reaction gas at a substrate temperature of 450 ° C. . The film thickness was 100 nm. Thereafter, the laminated film of the n + Si film as the doped layers 5 and 6 and the semiconductor layer 4 was collectively processed into an island shape by using photolithography. As a result, the n + Si film on the source electrode wiring 7 and the drain electrode wiring 8 except for the contact portion with the semiconductor layer 4 was removed to form a contact layer.

次に、この半導体層4、及びソース電極配線7,ドレイン電極配線8上にゲート絶縁膜3を形成した。ゲート絶縁膜3の材料としては、SiO2やSiN等を用いることができる。これらの膜はプラズマCVD法またはスパッタリング法等で成膜できる。または、プラズマ酸化,光酸化などを併用しても良い。本実施例では、TEOSを用いたプラズマCVD法により形成したSiO2膜を用いた。膜厚は150nmとした。 Next, the gate insulating film 3 was formed on the semiconductor layer 4, the source electrode wiring 7, and the drain electrode wiring 8. As a material of the gate insulating film 3, it is possible to use SiO 2 or SiN. These films can be formed by a plasma CVD method or a sputtering method. Alternatively, plasma oxidation, photooxidation, or the like may be used in combination. In this example, a SiO 2 film formed by a plasma CVD method using TEOS was used. The film thickness was 150 nm.

次に、この上に、ゲート電極配線2を形成した。これらについては、半導体層4の形成後でありプロセスの上限温度を低くできることから、低抵抗金属であるAl,Cu,Ag、またはその合金、またはこれらを含む積層膜を用いることができる。本実施例では、コンタクト特性との両立を考慮してMo/AlSi合金/Mo積層膜をスパッタリング法で形成した。膜厚は40/400/40nmとした。次いで、ホトリソグラフィー法を用いてゲート電極配線2に加工した。   Next, the gate electrode wiring 2 was formed thereon. For these, since the upper limit temperature of the process can be lowered after the semiconductor layer 4 is formed, a low-resistance metal such as Al, Cu, Ag, or an alloy thereof, or a laminated film containing them can be used. In this example, a Mo / AlSi alloy / Mo laminated film was formed by sputtering in consideration of compatibility with contact characteristics. The film thickness was 40/400/40 nm. Next, the gate electrode wiring 2 was processed using a photolithography method.

次に、ゲート電極配線2上に、保護性絶縁膜10としてSiN膜をプラズマCVD法で形成した。膜厚は500nmとした。次いで、ホトリソグラフィー法を用いて保護性絶縁膜10にスルーホール11を形成した。   Next, a SiN film was formed as a protective insulating film 10 on the gate electrode wiring 2 by a plasma CVD method. The film thickness was 500 nm. Next, a through hole 11 was formed in the protective insulating film 10 using a photolithography method.

最後に、画素電極12の電極材料として、反射金属膜や透明導電膜を形成した。本実施例では、画素電極12として透明導電膜であるITO膜をスパッタリング法で形成し、ホトリソグラフィー法を用いて加工した。膜厚は70nmとした。   Finally, a reflective metal film or a transparent conductive film was formed as the electrode material of the pixel electrode 12. In this embodiment, an ITO film, which is a transparent conductive film, is formed as the pixel electrode 12 by a sputtering method and processed using a photolithography method. The film thickness was 70 nm.

本実施例においても、半導体層4よりも下層に配置された正スタガ型TFTのソース,ドレイン電極配線7,8に、ヒロックやボイドの耐熱性に優れた本発明の合金積層構造を適用することで、通常の多結晶SiTFTプロセスでは使用が限定されるAl合金配線材料を用いることができた。また、低抵抗Alの適用により配線抵抗を大幅に低減できるため、配線抵抗による信号遅延を考慮することなく、容易に表示装置を大型化できる。また、半導体層4に、良好な特性を有する多結晶膜を用いることが可能となるため、移動度が高く、閾値(Vth)シフトが少ない、良好な特性のスタガ型TFTを得ることができ、コスト的にも性能的にも有利な表示装置を提供できる。   Also in this embodiment, the alloy laminated structure of the present invention excellent in heat resistance of hillocks and voids is applied to the source and drain electrode wirings 7 and 8 of the positive stagger type TFT disposed below the semiconductor layer 4. Thus, it was possible to use an Al alloy wiring material whose use is limited in a normal polycrystalline Si TFT process. Further, since the wiring resistance can be significantly reduced by applying the low resistance Al, the display device can be easily enlarged without considering the signal delay due to the wiring resistance. Further, since a polycrystalline film having good characteristics can be used for the semiconductor layer 4, a staggered TFT having high characteristics with high mobility and a small threshold (Vth) shift can be obtained. A display device advantageous in terms of cost and performance can be provided.

なお、上記では、実施例2と同様に第三の合金層を有する3層積層構造について説明したが、上記実施例1のように2層積層構造(ソース電極及びドレイン電極、及びドレイン配線は、絶縁基板側から順に、希土類元素のうちの少なくとも1つを添加元素として含むAl合金からなる第一の合金層、希土類元素のうちの少なくとも1つと高融点金属のうちの少なくとも1つとAlとの合金からなる第二の合金層、と積層配置した構造)、実施例3のように4層積層構造(ソース電極及びドレイン電極、及びドレイン配線は、第一の合金層に対して、第二の合金層が配置された側とは反対側に積層配置され、希土類元素のうち少なくとも1つと高融点金属のうちの少なくとも1つとAlとの合金からなる第四の合金層を有する構造),実施例4のように5層積層構造(ソース電極及びドレイン電極、及びドレイン配線は、第四の合金層に対して、第一の合金層が配置された側とは反対側に積層配置され、高融点金属のうちの少なくとも1つからなる第五の合金層を有する構造)も同様に正スタガ型TFTにも適用できる。   In the above description, the three-layer stacked structure having the third alloy layer is described as in the second embodiment. However, as in the first embodiment, the two-layer stacked structure (the source electrode, the drain electrode, and the drain wiring are A first alloy layer made of an Al alloy containing at least one rare earth element as an additive element in order from the insulating substrate side, an alloy of Al with at least one of the rare earth elements and at least one of the refractory metals A second alloy layer composed of a four-layer structure as in Example 3 (the source electrode, the drain electrode, and the drain wiring are formed with respect to the first alloy layer with respect to the second alloy layer). A structure having a fourth alloy layer formed of an alloy of Al and at least one of rare earth elements, at least one of refractory metals, and laminated on the side opposite to the side on which the layer is disposed), Example 4 Thus, a five-layer structure (the source electrode, the drain electrode, and the drain wiring are stacked on the opposite side of the fourth alloy layer from the side on which the first alloy layer is disposed, Similarly, a structure having a fifth alloy layer made of at least one of them can also be applied to a positive staggered TFT.

図6は、本発明の表示装置の実施例6である液晶表示装置への適用例を説明する要部断面図である。   FIG. 6 is a cross-sectional view of an essential part for explaining an application example to a liquid crystal display device which is Embodiment 6 of the display device of the present invention.

この実施例の液晶表示装置は、複数のTFTをマトリクス状に配置されたアクティブマトリクス型液晶表示装置であり、絶縁性基板1と対向する位置に配置された対向基板16と、その絶縁性基板1と対向基板16間に配置された液晶層22と、その液晶層22を挟持する一対の配向膜(配向膜15,20)と、を有し、配向膜20と対向基板16間には、配向膜20側から順に、対向電極19,オーバーコート層18,カラーフィルタ層17を有し、液晶層22中に設けられたスペーサ21を有する。   The liquid crystal display device of this embodiment is an active matrix type liquid crystal display device in which a plurality of TFTs are arranged in a matrix, a counter substrate 16 disposed at a position facing the insulating substrate 1, and the insulating substrate 1. And the liquid crystal layer 22 disposed between the counter substrate 16 and a pair of alignment films (alignment films 15 and 20) sandwiching the liquid crystal layer 22. The counter electrode 19, the overcoat layer 18, and the color filter layer 17 are provided in this order from the film 20 side, and a spacer 21 is provided in the liquid crystal layer 22.

まず、実施例2と同様な方法で、本発明のゲート電極配線2,半導体層4を有する逆スタガ型TFTを形成した。実施例2と異なる点は、保護性絶縁膜10上に、層間絶縁膜13として感光性の有機樹脂を形成した点である。層間絶縁膜13の膜厚は2μmとし、ホトリソグラフィー法を用いて、保護性絶縁膜10と層間絶縁膜13に、接続のためのスルーホール14を開口した。次に、画素電極12として、透明導電膜であるITO膜をスパッタリング法で形成し、ホトリソグラフィー法を用いて加工した。膜厚は70nmとした。次に、画素電極12上に配向膜15を形成した。次に、カラーフィルタ層17,オーバーコート層18,ITO膜からなる対向電極19,配向膜20を順番に形成した対向基板16を、スペーサ21を介して張り合わせた。これに液晶を封入し液晶層22を形成し、液晶表示装置を作製した。   First, an inverted staggered TFT having the gate electrode wiring 2 and the semiconductor layer 4 of the present invention was formed by the same method as in Example 2. A difference from the second embodiment is that a photosensitive organic resin is formed as an interlayer insulating film 13 on the protective insulating film 10. The film thickness of the interlayer insulating film 13 was 2 μm, and through holes 14 for connection were opened in the protective insulating film 10 and the interlayer insulating film 13 by using a photolithography method. Next, an ITO film, which is a transparent conductive film, was formed as the pixel electrode 12 by a sputtering method and processed using a photolithography method. The film thickness was 70 nm. Next, an alignment film 15 was formed on the pixel electrode 12. Next, the counter substrate 16 in which the color filter layer 17, the overcoat layer 18, the counter electrode 19 made of an ITO film, and the alignment film 20 were formed in this order was bonded to each other through a spacer 21. Liquid crystal was sealed in this to form a liquid crystal layer 22, and a liquid crystal display device was produced.

本実施例は、画素電極12に対して、液晶層22を介して配置される対向電極(あるいは共通電極)19を対向基板16の側に配置したTN型の液晶表示装置への適用例であるが、対向電極(あるいは共通電極)をTFT基板1の側に配置したIPS型の液晶表示装置についても、同様に適用可能であることは言うまでもない。   The present embodiment is an application example to a TN type liquid crystal display device in which a counter electrode (or common electrode) 19 disposed on the counter substrate 16 side with respect to the pixel electrode 12 via the liquid crystal layer 22 is disposed. However, it goes without saying that the present invention can be similarly applied to an IPS liquid crystal display device in which a counter electrode (or a common electrode) is disposed on the TFT substrate 1 side.

前記実施例1〜5で説明したように、耐熱性に優れる本発明のゲート電極配線2を用いたTFTは、電極配線への熱ダメージを回避しつつ、良好な結晶性を有する半導体層4を高温で形成することが可能となる。これにより、オフ電流を10-12A以下に低減でき、良好な特性が安定して得られるため、液晶表示装置の画素駆動に適用した場合においてもリーク電流が小さく、高画質の映像を得ることができた。また、良好な特性を有するスタガ型の多結晶SiTFT構造と、大型化に有利な低抵抗Al合金配線構造を両立でき、コスト的にも性能的にも有利な液晶表示装置を歩留まりよく形成できた。なお、実施例6では、実施例2の逆スタガ型TFTを用いた液晶表示装置への適用例を説明したが、本発明の実施形態はこれに限定されない。一例として、実施例5の正スタガ型TFTを用いた場合についても同様に適用可能であることは言うまでもない。 As described in the first to fifth embodiments, the TFT using the gate electrode wiring 2 of the present invention having excellent heat resistance has the semiconductor layer 4 having good crystallinity while avoiding thermal damage to the electrode wiring. It can be formed at a high temperature. As a result, the off-current can be reduced to 10 -12 A or less, and good characteristics can be stably obtained. Therefore, even when applied to pixel driving of a liquid crystal display device, the leakage current is small and high-quality images can be obtained. I was able to. In addition, a staggered polycrystalline Si TFT structure with good characteristics and a low-resistance Al alloy wiring structure advantageous for upsizing can be compatible, and a liquid crystal display device advantageous in terms of cost and performance can be formed with high yield. . In the sixth embodiment, the application example to the liquid crystal display device using the inverted staggered TFT of the second embodiment has been described. However, the embodiment of the present invention is not limited to this. As an example, it goes without saying that the present invention can be similarly applied to the case where the positive staggered TFT of the fifth embodiment is used.

図7は、本発明の表示装置の実施例7である有機発光層を上部電極と下部電極とで挟持された有機発光素子で構成された有機EL表示装置の画素を構成するTFTへの適用例を説明する要部断面図である。   FIG. 7 shows an application example to a TFT constituting a pixel of an organic EL display device which is composed of an organic light emitting element in which an organic light emitting layer which is a seventh embodiment of the display device of the present invention is sandwiched between an upper electrode and a lower electrode. It is principal part sectional drawing explaining these.

まず、実施例2と同様な方法で、本発明のゲート電極配線2を用いた逆スタガ型TFTを形成する。次に、有機EL素子を作製するための平坦化層を兼ねて、感光性有機樹脂からなる層間絶縁膜13を形成した。膜厚は2μmとし、ホトリソグラフィー法を用いて、保護性絶縁膜10と層間絶縁膜13に、接続のためのスルーホール14を開口した。次に、この層間絶縁膜13の上に、有機EL素子の下部電極23を形成後、この下部電極23上に、有機EL素子の電荷輸送層24,発光層25,電荷輸送層26を蒸着法などにより形成し、さらに上部電極27として透明導電膜を蒸着やスパッタリング法などで形成し、封止層28を形成して、有機EL表示装置を作製した。   First, an inverted stagger type TFT using the gate electrode wiring 2 of the present invention is formed by the same method as in the second embodiment. Next, an interlayer insulating film 13 made of a photosensitive organic resin was formed also as a planarizing layer for manufacturing the organic EL element. The film thickness was 2 μm, and through holes 14 for connection were opened in the protective insulating film 10 and the interlayer insulating film 13 using a photolithography method. Next, after forming the lower electrode 23 of the organic EL element on the interlayer insulating film 13, the charge transport layer 24, the light emitting layer 25, and the charge transport layer 26 of the organic EL element are deposited on the lower electrode 23 by vapor deposition. In addition, a transparent conductive film was formed as the upper electrode 27 by vapor deposition or sputtering, and a sealing layer 28 was formed to produce an organic EL display device.

また、この画素は、画素を駆動するTFTを備えたTFT駆動回路を表示装置の周辺回路として備え、このTFTにも、上記実施例1〜5の積層合金層を適用することができる。   In addition, this pixel includes a TFT drive circuit including a TFT for driving the pixel as a peripheral circuit of the display device, and the laminated alloy layers of the first to fifth embodiments can be applied to this TFT.

前記実施例1〜5で説明したように、耐熱性に優れる本発明のゲート電極配線2を用いたTFTは、電極配線への熱ダメージを回避しつつ、良好な結晶性を有する半導体層4を高温で形成することが可能となる。これにより、移動度5cm2/VS以上を容易に達成できる。有機EL素子の駆動に適した、移動度が高く、閾値(Vth)シフトが少ない、良好な特性のスタガ型TFTを安定して得ることができるため、作製した有機EL素子は、高輝度で長寿命の特性を示した。また、良好な特性を有するスタガ型の多結晶SiTFT構造と、大型化に有利な低抵抗Al合金配線構造を両立でき、コスト的にも性能的にも有利な有機EL表示装置を歩留まりよく形成できた。なお、実施例7では、実施例2の逆スタガ型TFTを用いた有機EL表示装置への適用例を説明したが、本発明の実施形態はこれに限定されない。実施例5の正スタガ型TFTを用いた場合においても同様に適用可能であることは言うまでもない。 As described in the first to fifth embodiments, the TFT using the gate electrode wiring 2 of the present invention having excellent heat resistance has the semiconductor layer 4 having good crystallinity while avoiding thermal damage to the electrode wiring. It can be formed at a high temperature. Thereby, a mobility of 5 cm 2 / VS or more can be easily achieved. Since a staggered TFT with high mobility and low threshold (Vth) shift suitable for driving an organic EL element can be stably obtained, the produced organic EL element has high luminance and long length. The life characteristics are shown. In addition, a staggered polycrystalline Si TFT structure with good characteristics and a low-resistance Al alloy wiring structure advantageous for upsizing can be compatible, and an organic EL display device advantageous in terms of cost and performance can be formed with high yield. It was. In Example 7, the application example to the organic EL display device using the inverted staggered TFT of Example 2 has been described, but the embodiment of the present invention is not limited to this. Needless to say, the present invention can be similarly applied to the case where the positive staggered TFT of the fifth embodiment is used.

尚、上記した実施例1〜7では、液晶表示装置や、有機EL表示装置等のアクティブ駆動型表示装置のTFT、画素回路への適用例を説明したが、本発明の実施形態はこれに限定されず、これらの表示装置の周辺に設ける駆動回路用のTFTにも同様に適用することができる。   In the first to seventh embodiments described above, the application examples to the TFT and the pixel circuit of the active drive display device such as the liquid crystal display device and the organic EL display device have been described. However, the embodiment of the present invention is limited to this. However, the present invention can be similarly applied to TFTs for driver circuits provided around these display devices.

本発明に係る逆スタガ型TFTの表示装置の実施例1を示す断面図である。It is sectional drawing which shows Example 1 of the display apparatus of the reverse stagger type TFT which concerns on this invention. 本発明に係る逆スタガ型TFTの表示装置の実施例2を示す断面図である。It is sectional drawing which shows Example 2 of the display apparatus of the reverse stagger type TFT which concerns on this invention. 本発明に係る逆スタガ型TFTの表示装置の実施例3を示す断面図である。It is sectional drawing which shows Example 3 of the display apparatus of the reverse stagger type TFT which concerns on this invention. 本発明に係る逆スタガ型TFTの表示装置の実施例4を示す断面図である。It is sectional drawing which shows Example 4 of the display apparatus of the reverse stagger type TFT which concerns on this invention. 本発明に係る正スタガ型TFTの表示装置の実施例5を示す断面図である。It is sectional drawing which shows Example 5 of the display apparatus of the positive stagger type TFT which concerns on this invention. 本発明に係る逆スタガ型TFTの液晶表示装置の実施例6を示す断面図である。It is sectional drawing which shows Example 6 of the liquid crystal display device of the reverse stagger type TFT which concerns on this invention. 本発明に係る逆スタガ型TFTの有機EL表示装置の実施例7を示す断面図である。It is sectional drawing which shows Example 7 of the organic electroluminescence display of the reverse stagger type TFT which concerns on this invention. 本発明の実施例2における第二の合金層2bの形成例を示す図である。It is a figure which shows the example of formation of the 2nd alloy layer 2b in Example 2 of this invention. 本発明の実施例2における第二の合金層2bの他の形成例を示す図である。It is a figure which shows the other example of formation of the 2nd alloy layer 2b in Example 2 of this invention. 本発明の実施例2におけるAES分析例を示す図である。It is a figure which shows the example of AES analysis in Example 2 of this invention. 本発明の実施例4におけるAES分析例を示す図である。It is a figure which shows the example of AES analysis in Example 4 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 絶縁性基板
2 ゲート電極配線
2a,7a,8a 第一の合金層
2b,7b,8b 第二の合金層
2c,7c,8c 第三の合金層
2d 第四の合金層
2e 第五の合金層
3 ゲート絶縁膜
4 半導体層
5,6 ドープ層
7 ソース電極配線
8 ドレイン電極配線
9 チャネル領域
10 保護性絶縁層
11,14 スルーホール
12 画素電極
13 層間絶縁膜
15,20 配向膜
16 対向基板
17 カラーフィルタ層
18 オーバーコート層
19 対向電極
21 スペーサ
22 液晶層
23 下部電極
24,26 電荷輸送層
25 発光層
27 上部電極
28 封止層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Insulating substrate 2 Gate electrode wiring 2a, 7a, 8a 1st alloy layer 2b, 7b, 8b 2nd alloy layer 2c, 7c, 8c 3rd alloy layer 2d 4th alloy layer 2e 5th alloy layer 3 Gate insulating film 4 Semiconductor layers 5 and 6 Doped layer 7 Source electrode wiring 8 Drain electrode wiring 9 Channel region 10 Protective insulating layers 11 and 14 Through-hole 12 Pixel electrode 13 Interlayer insulating films 15 and 20 Alignment film 16 Counter substrate 17 Color Filter layer 18 Overcoat layer 19 Counter electrode 21 Spacer 22 Liquid crystal layer 23 Lower electrodes 24 and 26 Charge transport layer 25 Light emitting layer 27 Upper electrode 28 Sealing layer

Claims (19)

マトリックス状に配置された複数の画素と、この画素を駆動するTFTを有する表示装置であって、
前記TFTは、絶縁基板上に、ゲート電極,絶縁膜,半導体層,ソース電極及びドレイン電極をこの順で配置した逆スタガ型のTFTであり、
前記TFTは、前記ゲート電極に接続するゲート配線と、前記ソース電極及びドレイン電極に接続するドレイン配線を有し、
前記ゲート電極及び前記ゲート配線は、前記TFTの前記半導体層よりも前記絶縁基板側に配置され、
前記ゲート電極及び前記ゲート配線は、前記絶縁基板側から順に、希土類元素のうちの少なくとも1つを添加元素として含むAl合金からなる第一の合金層、希土類元素のうちの少なくとも1つと高融点金属のうちの少なくとも1つとAlとの合金からなる第二の合金層、が積層配置された表示装置。
A display device having a plurality of pixels arranged in a matrix and a TFT for driving the pixels,
The TFT is a reverse stagger type TFT in which a gate electrode, an insulating film, a semiconductor layer, a source electrode and a drain electrode are arranged in this order on an insulating substrate,
The TFT has a gate wiring connected to the gate electrode, and a drain wiring connected to the source electrode and the drain electrode,
The gate electrode and the gate wiring are disposed closer to the insulating substrate than the semiconductor layer of the TFT,
The gate electrode and the gate wiring are, in order from the insulating substrate side, a first alloy layer made of an Al alloy containing at least one rare earth element as an additive element, at least one rare earth element and a refractory metal A display device in which a second alloy layer made of an alloy of Al and at least one of them is laminated.
請求項1記載の表示装置において、
前記ゲート電極及び前記ゲート配線は、前記第二の合金層に対して、前記第一の合金層が配置された側とは反対側に積層配置され、高融点金属のうち少なくとも1つからなる第三の合金層を有する表示装置。
The display device according to claim 1,
The gate electrode and the gate wiring are stacked on the opposite side of the second alloy layer from the side on which the first alloy layer is disposed, and are formed of at least one of refractory metals. A display device having three alloy layers.
請求項1記載の表示装置において、
前記ゲート電極及び前記ゲート配線は、前記第一の合金層に対して、前記第二の合金層が配置された側とは反対側に積層配置され、希土類元素のうち少なくとも1つと高融点金属のうちの少なくとも1つとAlとの合金からなる第四の合金層を有する表示装置。
The display device according to claim 1,
The gate electrode and the gate wiring are stacked on the opposite side of the first alloy layer from the side where the second alloy layer is disposed, and are formed of at least one rare earth element and a refractory metal. A display device having a fourth alloy layer made of an alloy of at least one of them and Al.
請求項3記載の表示装置において、
前記ゲート電極及び前記ゲート配線は、前記第四の合金層に対して、前記第一の合金層が配置された側とは反対側に積層配置され、高融点金属のうちの少なくとも1つからなる第五の合金層を有する表示装置。
The display device according to claim 3, wherein
The gate electrode and the gate wiring are stacked on the opposite side of the fourth alloy layer from the side on which the first alloy layer is disposed, and are made of at least one of refractory metals. A display device having a fifth alloy layer.
マトリックス状に配置された複数の画素と、この画素を駆動するTFTを有する表示装置であって、
前記TFTは、絶縁基板上に、ソース電極及びドレイン電極,絶縁膜,半導体層,ゲート電極をこの順で配置した正スタガ型のTFTであり、
前記TFTは、前記ゲート電極に接続するゲート配線と、前記ソース電極及びドレイン電極に接続するドレイン配線を有し、
前記ソース電極及びドレイン電極、及び前記ドレイン配線は、前記TFTの前記半導体層よりも前記絶縁基板側に配置され、
前記ソース電極及びドレイン電極、及び前記ドレイン配線は、前記絶縁基板側から順に、希土類元素のうちの少なくとも1つを添加元素として含むAl合金からなる第一の合金層、希土類元素のうちの少なくとも1つと高融点金属のうちの少なくとも1つとAlとの合金からなる第二の合金層、が積層配置された表示装置。
A display device having a plurality of pixels arranged in a matrix and a TFT for driving the pixels,
The TFT is a positive stagger type TFT in which a source electrode and a drain electrode, an insulating film, a semiconductor layer, and a gate electrode are arranged in this order on an insulating substrate,
The TFT has a gate wiring connected to the gate electrode, and a drain wiring connected to the source electrode and the drain electrode,
The source electrode, the drain electrode, and the drain wiring are disposed closer to the insulating substrate than the semiconductor layer of the TFT,
The source electrode, the drain electrode, and the drain wiring are, in order from the insulating substrate side, a first alloy layer made of an Al alloy containing at least one rare earth element as an additive element, and at least one rare earth element. And a second alloy layer made of an alloy of Al and at least one of the two refractory metals and a display device.
請求項5記載の表示装置において、
前記ソース電極及びドレイン電極、及び前記ドレイン配線は、前記第二の合金層に対して、前記第一の合金層が配置された側とは反対側に積層配置され、高融点金属のうち少なくとも1つからなる第三の合金層を有する表示装置。
The display device according to claim 5, wherein
The source electrode, the drain electrode, and the drain wiring are stacked on the opposite side of the second alloy layer from the side on which the first alloy layer is disposed, and at least one of the refractory metals. A display device having a third alloy layer made of two.
請求項5記載の表示装置において、
前記ソース電極及びドレイン電極、及び前記ドレイン配線は、前記第一の合金層に対して、前記第二の合金層が配置された側とは反対側に積層配置され、希土類元素のうち少なくとも1つと高融点金属のうちの少なくとも1つとAlとの合金からなる第四の合金層を有する表示装置。
The display device according to claim 5, wherein
The source electrode, the drain electrode, and the drain wiring are stacked on the opposite side of the first alloy layer from the side on which the second alloy layer is disposed, and at least one of rare earth elements A display device having a fourth alloy layer made of an alloy of Al and at least one of refractory metals.
請求項7記載の表示装置において、
前記ソース電極及びドレイン電極、及び前記ドレイン配線は、前記第四の合金層に対して、前記第一の合金層が配置された側とは反対側に積層配置され、高融点金属のうちの少なくとも1つからなる第五の合金層を有する表示装置。
The display device according to claim 7, wherein
The source electrode, the drain electrode, and the drain wiring are stacked on the side of the fourth alloy layer opposite to the side on which the first alloy layer is disposed, and at least of the refractory metals. A display device having a fifth alloy layer made of one.
請求項1または請求項5記載の表示装置において、
前記希土類元素は、Sc,Y,La,Ce,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Lu、のうちの少なくとも1つである表示装置。
The display device according to claim 1 or 5,
The display device, wherein the rare earth element is at least one of Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, and Lu.
請求項1または請求項5記載の表示装置において、
前記高融点金属は、Mo,Ti,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Cr,W、のうちの少なくとも1つ、またはこれらの金属の合金である表示装置。
The display device according to claim 1 or 5,
The display device, wherein the refractory metal is at least one of Mo, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, and W, or an alloy of these metals.
請求項9記載の表示装置において、
前記高融点金属は、Mo、またはMoとの合金である表示装置。
The display device according to claim 9, wherein
The display device in which the refractory metal is Mo or an alloy with Mo.
請求項1または請求項5記載の表示装置において、
前記第二の合金層は、Alを主成分とし、前記希土類元素の濃度は、前記第一の合金層の前記希土類元素の濃度よりも高い表示装置。
The display device according to claim 1 or 5,
The second alloy layer includes Al as a main component, and the concentration of the rare earth element is higher than the concentration of the rare earth element in the first alloy layer.
請求項1または請求項5記載の表示装置において、
前記第二の合金層の前記希土類元素の濃度は、1〜10at%であり、
前記第一の合金層の前記希土類元素の濃度は、0.01〜3at%である表示装置。
The display device according to claim 1 or 5,
The concentration of the rare earth element in the second alloy layer is 1 to 10 at%,
The display device in which the concentration of the rare earth element in the first alloy layer is 0.01 to 3 at%.
請求項1または請求項5記載の表示装置において、
前記第二の合金層の膜厚は、5〜200nmである表示装置。
The display device according to claim 1 or 5,
The display device having a thickness of the second alloy layer of 5 to 200 nm.
請求項1または請求項5記載の表示装置において、
前記第一の合金層の前記添加元素は、Si,Cu,Mg,Niのうちの少なくとも1つを含む表示装置。
The display device according to claim 1 or 5,
The display device, wherein the additive element of the first alloy layer includes at least one of Si, Cu, Mg, and Ni.
請求項1または請求項5記載の表示装置において、
前記半導体層は、SiまたはSiGeの多結晶膜を含む表示装置。
The display device according to claim 1 or 5,
The semiconductor device includes a display device including a polycrystalline film of Si or SiGe.
請求項1または請求項5記載の表示装置において、
前記絶縁基板と対向する位置に配置された対向基板と、
前記絶縁基板と前記対向基板間に配置された液晶層と、
前記液晶層を挟持する一対の配向膜と、
を有する表示装置。
The display device according to claim 1 or 5,
A counter substrate disposed at a position facing the insulating substrate;
A liquid crystal layer disposed between the insulating substrate and the counter substrate;
A pair of alignment films sandwiching the liquid crystal layer;
A display device.
請求項1または請求項5記載の表示装置において、
前記画素は、有機発光層を上部電極と下部電極とで挟持された有機発光素子で構成され、
前記画素は、前記画素を駆動するTFT駆動回路を有する表示装置。
The display device according to claim 1 or 5,
The pixel is composed of an organic light emitting element in which an organic light emitting layer is sandwiched between an upper electrode and a lower electrode,
The display device in which the pixel has a TFT drive circuit for driving the pixel.
請求項1または請求項5記載の表示装置において、
前記マトリクス状に配置された前記画素と共に、前記TFTを具備した周辺回路を有する表示装置。
The display device according to claim 1 or 5,
The display apparatus which has the peripheral circuit which comprised the said TFT with the said pixel arrange | positioned at the said matrix form.
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