JP2011215416A - 配線構造 - Google Patents

Abstract

【課題】クラックからの水分侵入に起因する金属配線端面の腐食防止、あるいは金属配線端面の腐食が生じている場合でも該腐食が液晶表示装置を駆動する液晶表示部分を構成するゲート線等の金属配線にまで到達することを防止する技術を提供する。
【解決手段】基板の上に、複数の金属配線が同一平面上に形成され、金属配線の上に絶縁膜が形成された積層構造を有し、切り出し加工により切断端面が露出している第１の金属配線を有する配線構造であって、
第１の金属配線の線幅をＸ（μｍ）、
第１の金属配線の長さをＹ（μｍ）としたとき、
（１）若しくは（２）、および／または下記（３）の要件を満足することを特徴とする配線構造。
（１）Ｘ≦２０μｍ
（２）Ｘ＞２０μｍのときは、Ｙ≧１０Ｘ−１６０、
（３）第１の金属配線の切断端面から、第１の金属配線に隣接する第２の金属配線までの間において、第１の金属配線は絶縁膜の存在しない領域Ｚを有する。
【選択図】なし

Description

本発明は、電子装置などに用いられる配線構造に関し、詳細には金属配線の切断端面からの腐食の進行が抑制された配線構造に関するものである。本発明の配線構造は、例えば、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイなどの液晶表示装置；ＵＬＳＩ（超大規模集積回路）、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ダイオード、薄膜トランジスタ、薄膜トランジスタ基板などの電子装置などに好適に用いられる。以下、本発明の配線構造について、液晶表示装置に基づいて説明するが、本発明の配線構造を液晶表示装置に限定する趣旨ではない。

小型の携帯電話から、３０インチを超す大型のテレビに至るまで様々な分野に用いられる液晶表示装置は、薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、以下「ＴＦＴ」と呼ぶ。）をスイッチング素子とし、画素電極を構成する透明導電膜（酸化物導電膜）と、ゲート線およびソース−ドレイン配線等の配線部と、アモルファス・シリコン（ａ−Ｓｉ）や多結晶シリコン（ｐ−Ｓｉ）などのＳｉ半導体層を備えたＴＦＴ基板と、ＴＦＴ基板に対して所定の間隔をおいて対向して配置され共通電極を備えた対向基板と、ＴＦＴ基板と対向基板との間に充填された液晶層と、から構成されている。

こうした液晶表示装置は、一般に、基板加工工程、アレイ工程、カラーフィルター工程、セル工程、モジュール工程を経て製造される。基板加工工程では、大判の基板を切断して数枚の基板（マザーパネル）に切り分け、研磨、洗浄等を行い、その後、前面板、背面板の２つの工程に分けられる。アレイ工程では、スパッタリング等による成膜、フォトリソグラフィ等による回路形成等を行って基板上に薄膜トランジスタを形成するとともに、金属配線や絶縁膜等が形成される。この際、液晶表示部分には金属配線がマトリクス状に形成されると共に、液晶表示部分の外側には金属配線が引き出され（引き出し線）、静電気不良発生防止のためのショートリングに接続されたり、あるいは液晶表示部分の電気的検査のための端子などに接続されている。カラーフィルター工程では、カラーフィルター（赤、青、緑）を基板上に着色し、その後、透明電極（ＩＴＯ）を成膜する。そしてセル工程ではアレイ工程とカラーフィルター工程で作製したそれぞれの基板を組み合わせて、基板の間に液晶物質を注入する。最後にモジュール工程では、バックライトや駆動用電源等の組み付けを行って、液晶表示装置が完成する。

このような液晶表示装置の製造工程のうち、セル工程では金属配線や絶縁膜などが形成されたマザーパネルを切断し、アレイ基板が切り出される。この際、引き出し線も分断されるため、切断端面または面取り加工端面には金属配線が露出する。また切断手段として例えばダイヤモンドカッターやレーザ等が用いられているが、切断時に冷却水を供給しながら切断することが行われている。さらに切断面の曲面加工のために、研磨処理が行なわれている。そのため、切断部分の基板や絶縁膜に微細なクラックが生じていると、該クラックから冷却水が侵入し、引き出し線が腐食するという問題が生じていた。また冷却水を供給しないドライカットであっても、基板の洗浄時に使用する洗浄水がクラックから侵入し、あるいは基板が高湿度下に晒された場合に大気中の水分がクラックから侵入し、上記と同様の問題が生じていた。特に引き出し線の腐食が進行してゲート線やソース線等、液晶表示部分を構成する金属配線にまで到達すると、動作不良等の配線欠陥の原因となり、液晶表示装置の性能が低下することから、対策が求められていた。

このような問題を解決する方法として、基板を切断した後、該切断部分を樹脂等でコーティングする方法が採用されているが、このようなコーティング工程を付加するためには新たな装置等の導入が必要であり、製造コストが増加するという問題があった。またこの方法では、切断時に既にクラックから侵入している水分を除去することができず、金属配線の腐食を十分に防止できなかった。

また特許文献１には、ＴＦＴ基板のゲート端子、及びドレイン端子を含む内部の表示領域を、基板周辺の静電保護配線や静電保護素子から切り離す際に、表示領域の切断面から配線腐食が進行しないように、ゲート端子電極、及びドレイン端子電極を大気中において耐腐食性を示す材料により形成することが提案されている。

しかし特許文献１の方法では、大気腐食が生じるゲート端子電極及びドレイン端子電極の材料を変更するというものであり、材料設計方針の転換を余儀なくされるという問題がある。

特開２００４−３５４７９８号公報

本発明は上記の様な事情に着目してなされたものであって、その目的は、従来のように樹脂コーティングの追加や端子電極の材料変更などの負荷を伴うことなく、基板切断などの切出し加工の際に生じるクラックからの水分侵入に起因する金属配線端面の腐食防止、あるいは金属配線端面の腐食が生じている場合でも該腐食が液晶表示装置を駆動する液晶表示部分を構成するゲート線等の金属配線にまで到達することを防止する技術を提供することである。

上記課題を達成できた本発明の配線構造は、基板の上に、複数の金属配線が同一平面上に形成され、前記金属配線の上に絶縁膜が形成された積層構造を有し、切り出し加工により切断端面が露出している第１の金属配線を有する配線構造であって、前記第１の金属配線の線幅をＸ（μｍ）、前記第１の金属配線の長さをＹ（μｍ）としたとき、下記（１）若しくは（２）、および／または下記（３）の要件を満足することを特徴とする。
（１）Ｘ≦２０μｍ
（２）Ｘ＞２０μｍのときは、Ｙ≧１０Ｘ−１６０、
（３）前記第１の金属配線の切断端面から、前記第１の金属配線に隣接する第２の金属配線までの間において、前記第１の金属配線は絶縁膜の存在しない領域Ｚを有する。

本発明では、前記領域Ｚの金属配線方向の長さは、前記絶縁膜の膜厚よりも同等か長いものも、好ましい実施態様である。

本発明によれば、基板を切断した際に生じるクラックからの水分侵入に起因する金属配線端面の腐食防止、あるいはクラックから進入した水分に起因して金属配線端面の腐食が生じている場合でも、該腐食が液晶表示装置を駆動する液晶表示部分を構成する金属配線に到達することを防止できる。したがって、本発明の配線構造は、金属配線端面の腐食による液晶表示装置の動作不良等の配線欠陥を防止できる。

図１はアレイ基板の配線構造を示す概略見取り図である。 図２は本発明の構成（１）を示す概略斜視図である。 図３は本発明の構成（２）を示す概略斜視図である。 図４Ａは本発明の構成（３）を示す概略斜視図である。 図４Ｂは本発明の構成（３）の他の例を示す概略斜視図である。 図５は実施例１の構成を示す概略見取り図（上図）および概略断面図（下図）である。 図６は実施例２の構成を示す概略見取り図（上図）および概略断面図（下図）である。

本発明において、「金属配線」には、配線のみならず配線を加工した電極も含まれ、例えばフォトリソグラフィ等によって一体的に形成された電極、配線、接続端子や、各種検査用の配線など、各種配線、電極、端子も含む趣旨である。

また「第１の金属配線」とは、基板の切断、面取り加工などの切り出し加工によって、基板切断端面おいて露出する金属配線をいう。以下では第１の金属配線として、引き出し線（液晶表示装置を駆動する液晶表示部分を構成する金属配線以外の配線）を例に説明するが、これに限定する趣旨ではない。

また「第２の金属配線」とは、第１の金属配線以外の金属配線をいう。例えばゲート線、ソース線など、液晶表示部分を構成する金属配線、これら金属配線の接続端子や各種電極（例えばゲートドライバー、ソースドライバー、各種接続パッド）が例示される。この「第２の金属配線」は、上述したように電極であっても良く、その場合は、「第１の金属配線の切断端面から第２の金属配線までの長さＹ」とは、厳密には、「第１の金属配線の切断端面から、電極（第２の金属配線）との接点までの長さＹ」を意味する。

また本明細書において、「電気的接触」とは、金属配線同士が交差、あるいは異なる機能を有する金属配線等と接続されることによって、通電可能状態にあることをいう。

また、「切り出し加工」とは、パネル形成前またはパネル形成後に通常実施される切り出し処理を意味し、例えば、金属配線と絶縁膜との積層構造を備えたＴＦＴ基板を、所定のサイズ（一画面分または数画面分）に切り出したり（スクライブ、分断、割断などと呼ばれる。）、ショートリングに接続した後に切り出したりすることを意味し、「切断端面」とは、これらの切り出し加工によって形成される金属配線端面を意味する。切り出し加工後に形状修正などの目的で面取加工や研磨加工を行ったときは、これらの加工を行った後の端面を「切断端面」と呼ぶ。

「積層構造」とは、基板上に少なくとも金属配線と絶縁膜が積層している構造であればよく、例えば基板上（直上）に絶縁膜等が積層され、その上に金属配線と絶縁膜が順次積層された積層構造でもよく、あるいは基板上に直接金属配線が積層され、その上に絶縁膜等が積層された積層構造でもよい。また絶縁膜の上には任意の材料が積層されていてもよく、例えば絶縁膜の上には、ＩＴＯ膜などが形成されていてもよい。

以下、切り出し加工により切断されたＴＦＴ基板（アレイ基板）の実施形態を、図１を用いて説明する。図１では引き出し線７が切断された例を示しているが、これに限定する趣旨ではない。

図１に例示されるように液晶表示装置の基板１上には、複数のゲート線２とソース線３が直交するように配置され、マトリクスを形成すると共に、各マトリクス内には、画素電極（画素パターン）と、この画素電極を駆動するための薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：スイッチ素子）４がそれぞれ形成され、ＴＦＴのゲート電極はゲート線に、ソース電極はソース線に接続されている（これらをまとめて図中４として示す）。そして各ゲートパッド５から各ゲート線２を介してＴＦＴ４にアドレス信号が供給され、各ソースパッド６からは各ソース線３を介してＴＦＴ４にデータ信号が供給される。またゲートパッド５、ソースパッド６には、それぞれ引き出し線７が接続され、該引き出し線７を利用して電気的特性の検査用の電気が供給できるように構成されている。なお、ゲートパッド５やソースパッド６に接続される引き出し線７は、図示する電気的特性の検査用配線に限定されず、ゲートドライバー、ソースドライバーなどの液晶表示装置を構成する電極、あるいは製造工程における静電気を防止するためのショートリング等へ接続するための配線であってもよい。またゲート線２、ソース線３、引き出し線７などは後記するように所望の金属からなる配線で構成されている（以下、単に「金属配線」ということがある）。

そして製造過程で金属配線上に絶縁膜等、必要な構成を形成した後、基板１を所望の切断ライン８で切断し、アレイ基板１ａが切り出される。図示例では切断ライン８で切断すると、引き出し線（金属配線）７が分断されるため、アレイ基板１ａの切断端面には引き出し線７の端面が露出することになる。この切断には、ダイヤモンドカッターやレーザ等が用いられるが、切断部分近傍の基板や絶縁膜には切断によってクラックが生じることがある。このクラックが引き出し線７まで到達していると、切断時に使用した冷却水、あるいは基板を洗浄した際に使用した洗浄水などが、クラックから侵入して引き出し線７と接触し、引き出し線７を腐食させる。更に腐食が引き出し線７を伝って進行して液晶表示部分を構成するゲートパッド５やゲート線２等の金属配線にまで到達すると、腐食による金属配線の断線、抵抗増大などが生じる原因となる。特にクラックに侵入した水分は除去が困難であるため、この水分が金属配線の腐食を進行させる原因となる。

本発明者らは、この腐食が配線を構成する金属の粒界を伝って進行する点に着目し、特に、クラックを起点にして進行する金属配線の腐食防止には、腐食の進行路である粒界の数を少なくすれば腐食の進行が抑えられるという観点から検討を重ねた結果、上記（１）および（２）に到達した。

具体的にはまず、金属配線（詳細には、切断端面が露出している第１の金属配線）の線幅Ｘについて検討した。その結果、線幅Ｘが細くなる程、腐食の進行が抑えられることが判明し、上記（１）に到達した。

更に第１の金属配線の線幅Ｘについて詳細に検討したところ、線幅Ｘによって腐食の進行度合い（腐食が生じた第１の金属配線の長さ）が異なることが判明した。すなわち、線幅Ｘが上記（１）の上限を外れて２０μｍより大きくなっても、線幅Ｘによって腐食の進行度合いが異なることから、腐食が生じる第１の金属配線の長さを超えて、第１の金属配線の切断端面から第２の金属配線との接点まで第１の金属配線の長さＹを制御すれば第２の金属配線の腐食が防止でき、腐食防止に有効な長さＹは、第１の金属配線の線幅Ｘとの関係で整理できることを突き止め、上記（２）に到達した。

一方、絶縁膜に生じたクラックを起点にして進行する金属配線切断端面腐食の防止には、第１の金属配線上に、腐食の伝播をストップする領域を設けることが有効であることも判明した。第１の金属配線の上（直上）には絶縁膜が形成されていることから、第１の金属配線に、絶縁膜の存在しない領域Ｚ（絶縁膜除去部分）を設ければ良いことが判明し、上記（３）に到達した。具体的には、領域Ｚの金属配線方向の長さは、絶縁膜の膜厚よりも同等か長くすれば、上記の端面腐食を抑制できることが判明した。上記（１）または（２）は、第１の金属配線の線幅Ｘとの関係で導き出されたものであるのに対し、上記（３）は、絶縁膜との関係（詳細には、絶縁膜不存在領域）との関係で導き出されたものである。

本発明で規定する上記（１）〜（３）の要件は、表示装置に用いられる金属材料のなかでも最も腐食し易いＡｌ基合金（純ＡｌまたはＡｌ合金）を用い、且つ、腐食が最も発生し易い環境下で切り出し加工を行ったときの実験結果に基づいて決定されたものである。すなわち、上記（１）〜（３）の要件は、最も苛酷な腐食環境下で実験を行なったときに導き出されたものであるため、本発明は、Ａｌ基合金以外の金属配線を用いた配線構造や、上記以外の環境下で切り出し加工を行なったときに得られる切断端面を有する配線構造にも適用可能である。

よって特許文献１のように材料側からのアプローチに依らずに金属配線端面腐食を防止するには、上記（１）〜（３）の構成にすることが有効である。

本発明は、基板の上（直接または絶縁膜を介しても良い）に、金属配線と絶縁膜との積層構造を有する配線構造を有する配線構造であって、切り出し加工により切断端面が露出している第１の金属配線を有する配線構造を対象とするものであり、このような配線構造であれば、上記（１）〜（３）の構成を満足させることによって切断端面の腐食を効果的に防止することができる。本発明で対象とする第１の金属配線は、一般的に配線厚さがおおむね、５０ｎｍ〜５００ｎｍ、線幅がおおむね、５μｍ〜１００μｍ、長さがおおむね１００μｍ以上のものである。また、第１の金属配線上に形成される絶縁膜の膜厚はおおむね、２００ｎｍ〜７００ｎｍであるが、本発明の上記（１）〜（３）の構成によってこれらの値を適宜変更できる。

以下、上記（１）〜（３）の要件について図２〜４を参照にしながら詳述する。図２は本発明の上記（１）を示す概略斜視図である。図３は本発明の上記（２）を示す概略斜視図である。図４Ａ、図４Ｂは本発明の上記（３）を示す概略斜視図である。

なお、図示例２〜４は図１で示す基板１上の切断ライン８で切り出されたアレイ基板１ａ切断部分近傍に存在する金属配線（図中では引き出し線７）と、該金属配線を被覆するように形成された絶縁膜９が積層されたアレイ基板１ａの一部分を拡大した概略斜視図であるが、本発明はもとより図示例に限定される訳ではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。

（１）第１の金属配線の線幅Ｘが２０μｍ以下
本発明者が切断端面から進行する第１の金属配線の腐食について検討した結果、第１の金属配線の線幅Ｘを細くすることによって、腐食の進行を著しく抑えることができることがわかった。すなわち、第１の金属配線の腐食は配線を構成する金属の粒界を伝って進行するが、第１の金属配線の線幅Ｘを細くすると、腐食の進行路である粒界の数が減少するため、腐食の進行が抑えられると考えられる。このような効果を得るには、第１の金属配線幅Ｘを２０μｍ以下とする必要がある。第１の金属配線の線幅Ｘを２０μｍ以下とすれば、腐食の進行を抑制できるため、腐食が液晶表示部分を構成する第２の金属配線（例えば図１に示すゲートパッド５やソースパッド６）にまで進行した場合に生じる動作不良等の配線欠陥を生じる恐れがない。第１の金属配線の線幅Ｘを細くすればするほど、第１の金属配線の腐食の進行が抑制されるため、第１の金属配線の線幅Ｘの下限については特に限定されないが、第１の金属配線の線幅Ｘを細くし過ぎると、例えば基板切断前に第１の金属配線から通電して液晶表示部分の電気的検査を行う際に、入力側の電圧が高くなりすぎるなどの障害が生じる恐れがある。このような場合は線幅Ｘを細くした第１の金属配線を複数本設置し、必要な電圧を確保できるようにすることが好ましい。例えば、第１の金属配線として合計４５μｍの線幅が必要な場合は、図２に示すように引き出し線７（第１の金属配線）の線幅Ｘを１５μｍとした配線を３本設ければよい。これにより第１の金属配線の端面腐食防止と必要な電圧確保の両方を達成できる。このような観点から、第１の金属配線の線幅は２０μｍ以下、好ましくは１８μｍ以下、より好ましくは１５μｍ以下である。またウェットエッチ加工性と電気抵抗の観点から、金属配線の線幅は好ましくは５μｍ以上である。

なお、第１の金属配線の長さは特に限定されず、通常の基板切断・面取加工でアレイ基板側に残存する引き出し線７の長さ（切断端面から第２の金属配線までの長さ）であれば、液晶表示部分を構成する第２の金属配線に腐食が到達することを抑制できる。もっとも第１の金属配線の線幅を２０μｍ以下とすることによって、第１の金属配線の長さは好ましくは少なくとも５０μｍ以上、より好ましくは少なくとも１００μｍ以上であればよく、このような第１の金属配線の長さがあれば、第２の金属配線に腐食が到達することを抑制できるので、液晶表示部分を構成する配線構造以外の面積を小さくでき、基板を有効活用できる。

（２）Ｙ≧１０Ｘ−１６０ （但し、Ｘ＞２０μｍ）
（式中、Ｙは第１の金属配線の長さ（μｍ）、Ｘは第１の金属配線の線幅（μｍ））
本発明者が第１の金属配線の線幅Ｘと第１の金属配線の腐食の進行との関係につて調べた結果、第１の金属配線の腐食は、第１の金属配線の線幅Ｘによって腐食の進行度合い（腐食が生じた第１の金属配線の長さ）が異なることが分かった。そして第１の金属配線の線幅Ｘが２０μｍを超える場合の第１の金属配線の腐食の進行は、１０Ｘ−１６０（Ｘは第１の金属配線の線幅Ｘ（μｍ））で算出される値を超えることがなく、図３に示すように第１の金属配線の切断端面（切断端面側）から該金属配線が第２の金属配線（図示例ではゲートパッド５）と電気的接触をする地点までの第１の金属配線の長さＹ（μｍ）を１０Ｘ−１６０で算出される値よりも長くすることによって、第１の金属配線の腐食が、該電気的接触地点に到達するのを防ぐことができる。第１の金属配線の長さを少なくとも１０Ｘ―１６０とすれば、第２の金属配線に腐食が到達することを抑制できるので、液晶表示部分を構成する配線構造以外の面積を小さくでき、基板を有効活用できる。

第１の金属配線の線幅Ｘの上限は特に限定されず、通常の特性検査用に形成される金属配線の線幅であれば、上記式から算出される値以上の引き出し線の長さにすることによって、液晶表示部分を構成する金属配線に腐食が到達することを防ぐことができる。第１の金属配線の線幅Ｘは好ましくは８０μm以下、より好ましくは５０μｍ以下である。

（３）第１の金属配線は、絶縁膜の存在しない領域Ｚを有する。

第１の金属配線上の絶縁膜の一部を除去し、第１の金属配線上に絶縁膜の存在しない領域Ｚを形成することによっても、クラックに起因する第１の金属配線の腐食の進行を防止できる。

すなわち、クラックに起因する第１の金属配線の腐食の進行は、上記のとおり配線を構成する金属の粒界を伝って進行するが、その際、腐食した金属配線の体積が膨張し、それに伴って絶縁膜と金属配線の間に隙間が形成され、該隙間に水分が侵入して金属配線が腐食すると共に、更に該隙間が伝播することによって腐食進行が増長されるものと考えられる。そこで、第１の金属配線上の絶縁膜の一部を除去し、絶縁膜の存在しない領域Ｚを形成しておけば、この領域Ｚによって上記隙間の伝播が防止できるため、該領域Ｚで金属配線の腐食の進行を防ぐことができる。

絶縁膜の存在しない領域Ｚは、第１の金属配線上の任意の箇所、すなわち第１の金属配線の切断端面から該金属配線が第２の金属配線と電気的接触をする地点までの間であれば、特に限定されない。例えば図４Ａに示すように切断箇所（図１中切断ライン８）に接している部分の絶縁膜であってもよく、あるいは図４Ｂに示すように第１の金属配線の切断端面から第２の金属配線と電気的接触地点までの中間地点など、第１の金属配線の任意の箇所において該金属配線上の絶縁膜の一部を除去して、絶縁膜の存在しない領域Ｚを設ければよい。また金属配線上に絶縁膜が存在しない領域Ｚは１ヶ所に限らず、２箇所以上存在していてもよい。

また図４Ａに示すように、切断ライン８に接しているアレイ基板１の絶縁膜を基板の切断に先立って予め除去し、引き出し線７上に絶縁膜の存在しない領域Ｚを形成しておけば、切断時にダイヤモンドカッターやレーザ等が絶縁膜と直接接触しないため、絶縁膜にクラックが生じるのを防止できるため、上記クラックに起因する腐食を防止できる。この際の絶縁膜の存在しない領域Ｚの長さは、切断時にカッターやレーザ等が絶縁膜と接触しない程度とすればよい。

絶縁膜の存在しない領域Ｚの長さ（金属配線の長さ方向）や幅（金属配線幅方向）は特に限定されないが、絶縁膜の存在しない領域Ｚの形成による上記効果を得る上で好ましいのは、絶縁膜の存在しない領域Ｚの長さを、除去する絶縁膜の膜厚と同等か長くすることである。なお、ここで絶縁膜の膜厚とは、第１の金属配線上に形成されている絶縁膜の膜厚である（図４Ａを参照）。

このように領域Ｚの長さを絶縁膜の膜厚（膜厚方向の長さ）以上の長さとすることが好ましいのは、領域Ｚに侵入した水分の除去が容易になるからである。すなわち、図４Ｂに示すように、引き出し線７の切断端面から第２の金属配線と電気的接触地点までの任意の箇所で、絶縁膜の存在しない領域Ｚを設けた場合、該除去部分に冷却水や洗浄液等の水分が入り込むことがある。この際に、絶縁膜の膜厚が厚く、絶縁膜の存在しない領域Ｚの長さが十分でない場合（領域Ｚの長さよりも絶縁膜の厚み方向の長さの方が長い場合）、領域Ｚに入り込んだ水分が除去されずに残存し、上記クラックと同様に第１の金属配線の腐食原因となることがある。一方、絶縁膜の存在しない領域Ｚの長さを、絶縁膜の膜厚以上の長さとすれば、入り込んだ水分は自然に流出するか、あるいは乾燥によって蒸発するなど、容易に除去されるため、領域Ｚに侵入した水分が第１の金属配線の腐食原因となることはなく、また絶縁膜の存在しない領域Ｚを超えて金属配線の腐食が進行することはない。

第１の金属配線の上に形成される絶縁膜の膜厚は、要求される特性に応じた膜厚とすればよく、特に限定されないが、好ましくは２００ｎｍ以上、より好ましくは３００ｎｍ以上、好ましくは７００ｎｍ以下、より好ましくは６５０ｎｍ以下である。また絶縁膜の存在しない領域Ｚの幅は、少なくとも絶縁膜を除去する部分の第１の金属配線の幅Ｘと同じとすることが好ましい。

また第１の金属配線の長さ、線幅は特に限定されず、上記第１の金属配線上に絶縁膜の存在しない領域が設けられる程度の長さとすればよい。第１の金属配線上に絶縁膜の存在しない領域Ｚを設ける場合、上記のように領域Ｚを超えて腐食が進行しないため、第１の金属配線の線幅が２０μｍを超える幅であっても、上記（２）で算出される値よりも第１の金属配線の長さを短くできる。そのため、液晶表示部分を構成する配線構造以外の面積を小さくでき、基板を有効活用できる。

上記（１）〜（３）の組み合わせについては特に限定されず、例えば（１）と（３）、または（２）と（３）の構成、あるいは（１）〜（３）のいずれかの構成としてもよい。

本発明の配線構造は上記構成を有する構造であれば、腐食防止効果を発現できるため、配線構造の他の構成については特に限定されない。

以下、本発明に係る配線構造の製造方法について、上記説明したアレイ基板の製造方法と共に説明するが、上記配線構造を備えたアレイ基板を製造するにあたっては、下記製造方法に限定されず、アレイ基板の一般的な工程を採用すればよい。

まず大判の基板を所望のサイズの基板（マザーパネル）に切り分け、適宜洗浄等を行う。そして基板に、スパッタリングなどの手法で所望の膜厚の金属配線膜を形成する。

基板の種類としては特に限定されず、公知の材料を用いればよいが、ガラス（無アルカリガラス、アルカリガラスなど）や、シリコンが例示される。これらの中でも安価で大型の基板を作成できるガラス基板が好ましい。

また金属配線となる金属配線膜の種類としては特に限定されず、表示装置に通常用いられる公知の材料を用いればよいが、低電気抵抗の観点から例えば純Ａｌ（Ａｌの含有量がおおむね、９９at％以上のもの）やＡｌ基合金（合金元素として例えば、Ａｌ−Ｎｄ、Ａｌ−Ｎｉ−Ｌａ、Ａｌ−Ｎｉ−Ｃｕ−Ｌａ、Ａｌ−Ｎｉ−Ｇｅ−Ｎｄなど）、純Ｃｕ（Ｃｕの含有量がおおむね、９９％以上のもの）やＣｕ基合金（合金元素として例えばＣｕ−Ｍｎ、Ｃｕ−Ｚｎ、Ｃｕ−Ｎｉ、Ｃｕ−Ｃａ、Ｃｕ−Ｍｇ、Ｃｕ−Ａｌなど）が好ましい。

更に金属配線膜は、複数の金属配線膜を積層させた構造としてもよく、純ＡｌとＡｌ基合金の積層構造や、純ＣｕとＣｕ基合金の積層構造などが例示される。

また金属配線膜の厚さは、必要とされるＴＦＴ特性などに応じて適宜調整することができるが、概ね、１０ｎｍ〜１μｍであることが好ましく、より好ましくは３０ｎｍ〜８００ｎｍ、更に好ましくは５０ｎｍ〜６００ｎｍである。

このような金属配線膜は、フォトリソグラフィ技術を用いてレジスト膜をパターニングし、レジストをマスクとして金属配線膜をエッチングすることにより、例えば図１に示すようなゲート電極、ゲート線２、ゲートパッド５、引き出し線７などの金属配線とする。この際、引き出し線７の線幅を２０μｍ以下とするか（上記構成（１））、あるいは引き出し線７の線幅Ｘが２０μｍを超える場合は、Ｙ≧１０Ｘ−１６０（上記構成（２））を満足するように予め設計しておくことが望ましい。なお、引き出し線の線幅を細くする場合は、負荷される電圧などを考慮し、図２に示すように引き出し線７を複数本設けてもよい。

次いで例えばプラズマＣＶＤ法等によってゲート絶縁膜（例えば窒化シリコン膜：ＳｉＮｘ）を形成する。続いて、ゲート絶縁膜をパターニングし、チャネル保護膜を形成する。更にその上に、膜厚１５０ｎｍ程度の水素化アモルファスシリコン膜（ａ-Ｓｉ：Ｈ）と、膜厚５０ｎｍ程度のＰをドーピングしたｎ＋型水素化アモルファスシリコン膜（ｎ+ａ−Ｓｉ：Ｈ）を成膜する。次いでｎ+型水素化アモルファスシリコン膜をエッチングしてパターニングすることによって、スイッチング素子（薄膜トランジスタ）を形成する。

そして、スパッタリング法などにより金属配線膜を成膜し、この金属配線膜をウエットエッチング等でパターニングすることにより、図１に示すソース線１と一体のソース電極と、ＩＴＯ透明導電膜にコンタクトするドレイン電極を形成する。更にチャネル保護膜（ＳｉＮｘ）上のｎ＋型水素化アモルファスシリコン膜（ｎ+ａ−Ｓｉ：Ｈ）をエッチングにより除去する。

次いでプラズマＣＶＤ装置で絶縁膜を成膜する。形成される絶縁膜は特に限定されず、通常用いられるもの、例えば、窒化シリコン、酸化シリコン、酸窒化シリコンなどが挙げられる。ただし、酸化物半導体の特性を有効に発揮させるという観点からすれば、酸性雰囲気下で成膜が可能な酸化シリコンや酸窒化シリコンの使用が好ましい。詳細には、上記絶縁膜は、酸化シリコンのみから構成されている必要は必ずしもなく、酸化物半導体の特性を有効に発揮させる程度の酸素を少なくとも含む絶縁性の膜であればよい。例えば、酸化シリコンの表面のみが窒化されたものや、Ｓｉの表面のみが酸化されたものなどを用いてもよい。絶縁膜の厚さは、特に限定されず、要求される特性に応じた厚みとすればよいが、おおむね、２００ｎｍ以上７００ｎｍ以下であることが好ましい。

なお、金属配線上の絶縁膜について、図４Ａや図４Ｂに示すように絶縁膜のない領域Ｚを設けるには（上記構成（３））、所望の箇所でエッチングを行うことが望ましい。この際、ウエットエッチングで行うと絶縁膜と共に金属配線もエッチングされることがあるため、好ましくはドライエッチングを行うことが望ましい。またドライエッチングを行う場合、通常行われているコンタクトホールを形成する装置を利用できるため、新たな装置を設置する必要がない。

最後に例えば１５０ｎｍ程度のＩＴＯ透明導電膜（例えばアモルファスＩＴＯ）をスパッタ法により成膜し、ウエットエッチングによるパターニングを行って画素電極５を形成すると、複数の金属配線が同一平面上に形成され、金属配線の上に絶縁膜が形成された積層構造を有する配線構造を備えた基板が得られる。このような基板を所望の切断手段（例えばダイアモンドカッターやレーザ等）で切り出すことによって、アレイ基板が完成する。

なお、このようなアレイ基板を用いて液晶表示装置を形成する場合は、公知の製造方法によればよく、その他の構成についても特に限定されない。液晶表示装置の概略としては、例えば上記アレイ基板と、別途、公知の製造方法で作成され対向基板とを公知の方法で張り合わせると共に、変更調層として機能する公知の材料からなる液晶をこれら張り合わせた基板の間に封入した後、バックライトやドライバＩＣなど液晶表示装置として必要な部品等を取り付けることによって、液晶表示装置とすることができる。

以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。

本実施例では表示装置に用いられる金属材料のなかでも最も腐食し易いＡｌ基合金（純ＡｌまたはＡｌ合金）を用い、且つ、通常の冷却水や洗浄水よりも腐食が発生し易い水酸化ナトリウム水溶液を用いて腐食の進行について調べた。

（実施例１）
本実施例では、上記（１）及び（２）について以下の方法で検討した。

ガラス基板（無アルカリ硝子板：板厚０．７ｍｍ：直径４インチサイズ）上に表１に示す組成の金属配線膜（膜厚３００ｎｍ）を成膜した。

なお、スパッタリング装置として島津製作所製の商品名「ＨＳＭ−５５２」を使用し、ＤＣマグネトロンスパッタリング法［背圧：０．２７×１０^−３Ｐａ以下、雰囲気ガス：Ａｒ、Ａｒガス圧：２ｍＴｏｒｒ、Ａｒガス流量：３０ｓｃｃｍ、スパッタパワー：ＤＣ２６０Ｗ、極間距離：５０．４ｍｍ、基板温度：２５℃（室温）］によって、基板上に表１に示す純Ａｌ膜、またはＡｌ合金膜を成膜した（以下、これらをまとめて「Ａｌ（合金）膜」ということがある）。

純Ａｌ膜の形成には、純Ａｌをスパッタリングターゲットに用いた。また、各種合金成分のＡｌ合金膜の形成には、真空溶解法で作成したスパッタリングターゲットを用いた。

上記のようにして成膜されたＡｌ（合金）膜の組成は、ＩＣＰ発光分光分析装置（島津製作所製のＩＣＰ発光分光分析装置「ＩＣＰ−８０００型」）を用い、定量分析して確認した。

次いでフォトリソグラフィ技術を用いてレジスト膜をパターニングし、レジストをマスクとして上記Ａｌ（合金）膜（線幅Ｘは表１に示すように１０〜５０μｍの間で変化させた。）をエッチングすることにより、５００本のＡｌ（合金）配線を形成した（各配線の線幅Ｘは同じである）。

次いでＣＶＤ装置にて膜厚３００ｎｍの窒化シリコン膜（ＳｉＮｘ）を形成し、試料を作成した。なお、この窒化シリコン膜は、ＳｉＨ_４，ＮＨ_３を原料としたプラズマＣＶＤを行うことによって形成した。プラズマＣＶＤの成膜温度は２７０℃、及び３２０℃とした。

続いて、試料をダイヤモンドカッターで切断して基板上にＡｌ（合金）配線、及び絶縁膜の積層構造が形成された配線構造とした。この配線構造全体を１質量％の塩化ナトリウム水溶液に６０時間浸漬させた後、腐食について評価した。

腐食の評価は、金属配線を光学顕微鏡で観察し金属配線切断端面（浸漬側）からの腐食長さ（腐食進行長さ）を光学顕微鏡で観察し、金属配線の切断端面からの腐食長さ（腐食進行長さ）を測定し（図５）、腐食長さの最も長いＡｌ（合金）配線について、表１にその長さを記載した。なお、腐食した箇所は水酸化Ａｌとなっており、また色は光沢を失った黒色に変色していた。

表１に、Ｎｏ．１〜４の各種金属配線を用い、各金属配線の線幅Ｘを１０〜５０μｍの範囲で変化させたときにおける金属配線切断端面からの腐食進行長さを示す。

（実施例２）
本実施例では、上記（３）について検討した。

実施例１と同様に、ガラス基板（無アルカリ硝子板：板厚０．７ｍｍ：直径４インチサイズ）上に純Ａｌの金属配線膜（膜厚３００ｎｍ）を成膜した。

次いでフォトリソグラフィ技術を用いてレジスト膜をパターニングし、レジストをマスクとして純Ａｌ膜（線幅Ｘ８０μｍ）をエッチングすることにより、第１の金属配線を形成した。次いでＣＶＤ装置にて表２に示す膜厚の窒化シリコン膜（ＳｉＮｘ）を形成した。続いてフォトリソグラフィ技術、ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）装置を用いて窒化シリコン膜の一部をドライエッチングして図６に示す様に除去し、絶縁膜のない領域Ｚを形成した。その後、ＩＴＯ膜を成膜し、リソグラフィー技術を用いてパターニングし、ウエットエッチングにてＩＴＯ膜パターンを形成し、試料を作製した。

なお、窒化シリコン膜のエッチングによりＡｌ配線が露出している部分（絶縁膜のない領域Ｚ）の長さＹは表２に示すように適宜変更した。

続いて、試料をダイヤモンドカッターで切断して基板上に純Ａｌ配線及び絶縁膜の積層構造が形成された配線構造を作製した。この配線構造全体を１質量％の塩化ナトリウム水溶液に６０時間浸漬させた後、腐食について評価した。結果を表２に示す。
（判定基準）
○：絶縁膜のない領域Ｚを超えてＩＴＯ膜側に腐食が進行しなかった。
×：絶縁膜がない領域Ｚを超えてＩＴＯ膜側に腐食が進行した。

表１より以下のように考察できる。

金属配線の線幅Ｘが１０μｍから５０μｍへと太くなるにつれ、腐食進行長さも長くなり、この傾向は、金属配線の組成に関わらず見られた。すなわち、金属配線の線幅Ｘは、金属配線の切断端面からの腐食と密接に関連しており、線幅Ｘを細くすれば切断端面腐食を防止できることが分かる。また、切断端面腐食を防止するには、金属配線の長さを、腐食進行長さを超えたものとすれば良いことも分かる。

具体的に、まず、金属配線の線幅Ｘが１０〜２０μｍの場合について考察する。

金属配線の線幅Ｘを１０μｍにすると、金属配線の組成にかかわらず腐食は全く生じなかった。すなわち、金属配線の線幅Ｘを細くすることにより、金属配線の長さにかかわらず切断端面腐食を防止できることが分かる。

次に、金属配線の線幅Ｘを２０μｍにすると、長さ１７〜２０μｍの腐食が発生した。しかしながら、金属配線の長さを通常よりも短く設定した場合（例えば５０μｍ）であっても、この程度の腐食であれば、第２の金属配線に腐食が到達して金属配線が脱落することもなく、表示装置に悪影響を及ぼさないと考えられる。

以上の実験結果より、本発明では上記要件（１）を決定した。

次に、金属配線の線幅Ｘが３０〜５０μｍの場合について考察する。

表１より、金属配線の線幅Ｘ＝３０μｍでは長さ１２４〜１３０μｍの腐食が発生し、線幅Ｘ＝４０μｍでは長さ１８８〜１９７μｍの腐食が発生し、線幅Ｘ＝５０μｍでは長さ３１８〜３２８μｍの腐食が発生した。このように腐食進行長さは金属配線の線幅Ｘと密接に関連していることが分かる。そして上記（２）を満足するように金属配線の長さＹを制御すれば、表１に記載の腐食進行長さを超えるようになるため、たとえ切断端面腐食が進行しても、腐食が進行しない部分が残存するようになり、腐食による悪影響を抑えることができる。

例えば線幅Ｘ＝３０μｍの場合、上記式（２）によれば長さＹ≧１４０μｍとなるが、表１より、いずれの金属配線を用いても腐食進行長さが１４０μｍ以下になるため、腐食による悪影響を防止することができる。

同様に線幅Ｘ＝４０μｍの場合、上記式（２）によれば長さＹ≧２４０μｍであり、線幅Ｘ＝５０μｍの場合、上記式（２）によれば長さＹ≧３４０μｍであり、いずれの場合も、表１より、腐食進行長さは上記下限以下になるため、腐食による悪影響を抑えられる。

以上の実験結果より、本発明では上記要件（２）を決定した。

表２より以下のように考察できる。

絶縁膜のない領域Ｚの長さを絶縁膜の膜厚と同等かそれ以上に長くすると、腐食の進行が抑制できた。一方、絶縁膜のない領域Ｚの長さを絶縁膜の膜厚よりも短いと、第１の金属配線の腐食は絶縁膜のない領域Ｚを超えて、第２の金属配線側に進行した。

なお、本実施例では、金属配線上に絶縁膜が存在しない領域Ｚが１ヶ所ある例を示しているが、これに限定されず、領域Ｚは、２箇所以上存在していても良い。すなわち、上記（３）に規定する領域Ｚの長さは合計長さであり、領域Ｚを２箇所以上有する金属配線を備えた配線構造も、本発明の範囲内に包含される。

１ 基板（マザーパネル）
１ａ アレイ基板
２ ゲート線
３ ソース線
４ ＴＦＴ
５ ゲートパッド（第２の金属配線）
６ ソースパッド（第２の金属配線）
７ 引き出し線（第１の金属配線）
８ 切断ライン
９ 絶縁膜
Ｚ 絶縁膜のない領域

Claims (2)

1. 基板の上に、複数の金属配線が同一平面上に形成され、前記金属配線の上に絶縁膜が形成された積層構造を有し、切り出し加工により切断端面が露出している第１の金属配線を有する配線構造であって、
   前記第１の金属配線の線幅をＸ（μｍ）、
   前記第１の金属配線の長さをＹ（μｍ）としたとき、
   下記（１）若しくは（２）、および／または下記（３）の要件を満足することを特徴とする配線構造。
   （１）Ｘ≦２０μｍ
   （２）Ｘ＞２０μｍのときは、Ｙ≧１０Ｘ−１６０、
   （３）前記第１の金属配線の切断端面から、前記第１の金属配線に隣接する第２の金属配線までの間において、前記第１の金属配線は絶縁膜の存在しない領域Ｚを有する。
2. 前記領域Ｚの金属配線方向の長さは、前記絶縁膜の膜厚よりも同等か長いものである請求項１に記載の配線構造。