JP2756841B2 - 表示装置 - Google Patents

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、酸化物透明電極と耐酸化性の導電膜とを接
続した配線構造を有する表示装置に関する。
〔従来の技術〕
近年、ガラス等の絶縁基板上に薄膜トランジスタ(以
下TFTと略記する。)を形成した液晶ディスプレイ(以
下LCDと略記する。)がフラット・パネル・ディスプレ
イの本命として注目されている。第9図を用いて液晶の
一画素及び電荷保持用キャパシタ部の下部電極を兼ねた
コモン電極の引き出し部分として一般に用いられている
配線構造を説明する。第9図に示すLCDを3ブロックに
分類すると、スイッチングTFT部914、電荷保持用キャパ
シタ部915、コモン電極の引き出し部916となる。スイッ
チングTFT部914は、ガラス等の透明基板901の上に多結
晶シリコン膜(チヤネル部)902、ゲート酸化膜903、ゲ
ート電極904が順次形成され、同じく透明基板901上で多
結晶シリコン膜902に隣接して不純物をドープした多結
晶シリコン膜からなるソース領域905とドレイン領域906
が形成され、ソース領域905にはAlから成るソース電極9
09が接続され、ドレイン領域906にはAlから成るドレイ
ン電極912が接続される構成となっている。電荷保持用
キャパシタ部915はTFTのオフ電流の経時変化及びLCD抵
抗の低下等により発生する画像表示のむらを補償し、良
好な画質を得る為のもので、透明基板901上に酸化イン
ジウム・錫(以下ITOと略記する。)膜であるITO膜から
成る電荷保持用キャパシタの下部電極を兼ねたコモン電
極907が形成され、誘電体を介してITO膜から成る画素電
極911がキャパシタを構成している。コモン電極の引き
出し部916は透明基板901上にコモン引き出し用下部電極
913が形成されコモン電極907と接続し、その上部はコモ
ン引き出し電極910に接続する構成となっている。ITO膜
から成る画素電極911はAlから成るドレイン電極912と接
続し、同様にITO膜から成るコモン電極907はAlから成る
コモン引き出し用下部電極913と接続している。しかし
ながら接続面であるコンタクト形成部でITOとAlが相互
に反応し、絶縁物であるAlの酸化物Al2O3が界面に形成
する為、オーミックなコンタクト特性が得られずコンタ
クト形成部の信頼性に問題があった。また、上記反応は
300℃程度の比較的低温の熱処理工程でも顕著に起り、
コンタクト抵抗が著しく増加することが文献、第49回応
用物理学会予稿集409頁(1988.秋季)に報告されてお
り、コンタクト形成後に400℃程度の各種低温の熱処理
を受けるLCD形成工程では上記導通不良が原因で歩留ま
りが悪い問題があった。
上記問題を解決する為に、特開昭58−190063号公報で
は、ドレイン領域であるドープした多結晶シリコン膜
と、ITOから成る画素電極を直接接続する方法が提案さ
れている。しかしながら多結晶シリコン膜とITOを接続
した場合においても、Al等の金属とITOを接続した場合
と同様に、熱処理工程でコンタクト面に反応が起り接触
抵抗が増加するという現象が文献、アイ・イー・イー・
イー・エレクトロン・デバイス・レターズの134−136
頁、EDL−7巻、第2号、1986年(IEEE,Electron Devic
e Letters,p134−136.Vol.EDL−7,No.2,1986)に報告さ
れている。このように従来技術ではITOと良好なコンタ
クト特性が得られる構造は実現されていなかった。
上記問題はITOに限らず、透明電極として酸化錫(SnO
2)、酸化インジウム(In2O3)、酸化亜鉛(ZnO)、酸
化亜鉛・アルミニウム(ZnOAl)の各種酸化物膜を用い
る場合は何れも同様であり、LCDのみならず、エレクト
ロ・ルミネッセンス・ディスプレイ等の各種フラット・
パネル・ディスプレイ及び太陽電池において透明電極と
配線を備えた半導体では問題となっていた。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記従来技術はITO等の各種酸化物膜からなる透明電
極と、Al等の金属やドープした多結晶シリコン膜からな
る配線とのコンタクトにおいて、コンタクトの界面で金
属や多結晶シリコン膜が酸化物に含まれる酸素により酸
化されて絶縁性の金属酸化物が生成し接触不良等の欠陥
をもたらすことについて配慮がされておらず、熱処理時
に上記欠陥が発生し製品の歩留まりが悪いという問題が
あった。
本発明の目的は、上記問題を解決し透明電極とオーミ
ックな接続特性を有し、耐熱性に優れた接続部の配線構
造を有する表示装置を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的は、酸化されやすい金属の膜もしくは不純物
をドープしたシリコン膜に直接接触する耐酸化性の導電
膜と、この耐酸化性の導電膜に直接接触し該耐酸化性の
導電膜を介して前記酸化されやすい金属の膜もしくは不
純物をドープしたシリコン膜に電気的に接続された酸化
物透明電極とを含んでなり、前記耐酸化性の導電膜は、
白金、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウ
ム、ニオブ、タンタル、クロム、モリブデン、タングス
テン、コバルト、ニッケル、パラジウムのうちのいずれ
かの金属シリサイドであり、前記酸化物透明電極は、酸
化インジウム・錫、酸化インジウム、酸化錫、酸化亜
鉛、酸化亜鉛・アルミニウムのうちのいずれかである表
示装置により達成される。
〔作用〕
上記構成によれば、耐酸化性の導電膜例えば白金シリ
サイドはその貴金属としての物性から酸化されることが
無く、酸化物透明電極と耐酸化性の導電膜とを接続した
接続部界面において、熱処理時に透明電極を構成する酸
化物に含まれる酸素によって耐酸化性の導電膜は酸化さ
れることが無く、酸化によって生成する絶縁物がもたら
す導通不良の欠陥の発生が無い。
耐酸化性の導電膜としてシリサイド以外のクロム、チ
タンの金属及びその窒化物を用いても同じ作用で同様に
酸化されることが無い。
このような配線構造とすることにより耐熱性に優れ、
熱処理時に発生する導通不良欠陥が低減された透明電極
と配線の接続部を有する表示装置を提供することができ
る。
〔実施例〕
本発明の実施例を図や表を用いて説明する。
第1a図から第1c図は透明電極として酸化インジウム・
錫すなわちITO、耐酸化性の導電膜として白金シリサイ
ドを用いたコンタクトの実施例でITOとAl等の金属から
なる配線をシリサイドを介して接続したコンタクトの基
本的な構造の断面を示した断面図である。
第1a図はガラス等の絶縁性基板101上にコンタクト部
分形成用としてのシリサイド例えば白金シリサイド膜か
らなるパツド電極102がITOからなる第1の配線103と接
続して形成され、パツド電極102にAl等の金属からなる
第2の配線105が接続され、第1の配線103とパツド電極
102はSiO2等の層間絶縁膜104で被覆されている構造の断
面を示した断面図である。言わば第1の配線103と第2
の配線105はシリサイドからなるパツド電極102を介して
接続されていることになる。従ってITOからなる第1の
配線103とシリサイドからなるパツド電極102の接続部は
耐熱性に優れた良好なコンタクト特性が得られ、シリサ
イドからなるパツド電極102とAl等の金属からなる第2
の配線105とのコンタクト特性は問題無くオーミックと
なる。
第1b図は第1a図のそれぞれの配線におけるITOとAl等
の金属を入替えた構成の断面を示した断面図で、第1の
配線106にAl等の金属を用い、第2の配線107にITOを用
いた例でITOとシリサイド108のコンタクト特性は第1a図
のそれとなんら異なるものではない。
第1c図はシリサイドからなるパツド電極109を介してA
l等の金属からなる第1の配線110とITOからなる第2の
配線111とを接続した構成の断面を示した断面図で、ITO
は金属に比べて比抵抗が大きいため配線材料そのものの
抵抗が問題となる場合にはITOの部分をシリサイドを介
して金属に置き換えて短縮し抵抗値を小さくする手段と
して有効である。シリサイドは白金の外に、チタン、ジ
ルコニウム、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタ
ル、クロム、モリブデン、タングステン、コバルト、ニ
ッケル、パラジウムの内の何れかの耐酸化性の大きな金
属のシリサイドを用いても同様な効果が得られる。シリ
サイド膜はメタル−シリコン直接反応(シリサイド化反
応)を用いるかスパッタリング法により形成してもよ
い。
第2図は第1a図に示した構造を実際にLCDの電荷保持
用キャパシタの下部電極を兼ねたコモン電極引き出し部
分に適用した断面図である。
ガラス等の絶縁性基板201上にITOからなるコモン電極
207が白金シリサイド膜からなるコモン引き出し用下部
電極213と接続してコンタクト部分を形成し、コモン引
き出し用下部電極213にAl等の金属からなるコモン引き
出し電極210が接続されている。
第3a図から第3b図はITOと不純物をドープしたシリコ
ン膜からなる配線をシリサイドを介して接続したコンタ
クトの基本的な構造の断面を示した断面図である。
第3a図はガラス等の絶縁性基板301上にドープしたシ
リコン膜からなる第1の配線302と第1の配線302の一部
をシリサイド化して形成したコンタクト部分303が形成
され、コンタクト部分303にITOからなる第2の配線305
が接続されている構造の断面を示した断面図である。第
1の配線302とコンタクト部分303は層間絶縁膜304で被
覆されている。ITOからなる第2の配線305と接続する第
1の配線302の一部であるコンタクト部分303はシリサイ
ドである為、良好なコンタクト特性が得られる。
第3b図はシリサイド部分307を介してドープしたシリ
コン膜からなる第1の配線306とITOからなる第2の配線
308とを接続した構成の断面を示した断面図で、ITOは金
属に比べて比抵抗が大きいため配線材料そのものの抵抗
が問題となる場合にはITOの部分をシリサイドを介して
ドープしたシリコン膜に置き換えて短縮し抵抗値を小さ
くする手段として有効である。
第4図は第3a図に示したLCDのドレン電極406とITOか
らなる画素電極411をドレン電極406の一部をシリサイド
化したコンタクト部分407を介しての接続を実際に適用
した構造の断面図である。第3a図、第3b図及び第4図に
は不純物をドープしたシリコン膜からなる第1の配線30
2の一部をシリサイド化してコンタクト部分にシリサイ
ド膜を形成しているが、第1a図、第1b図、第1c図及び第
2図のようにシリサイド膜をスパッタリング法により形
成してもよい。
第5a図はITOとの接続に用いたシリサイドをそのまま
配線として利用した際のコンタクトの構造を示す断面図
である。ガラス等の絶縁性基板501上にシリサイドから
なる配線502を形成し、ITOからなる電極504を接続し、
層間絶縁膜503で被覆している。
第5b図も同じくITOとの接続に用いたシリサイドをそ
のまま配線として利用した際のコンタクトの構造を示す
断面図である。ガラス等の絶縁性基板501上にシリサイ
ドからなる第1の配線505を形成し、ITOからなる第2の
配線506を接続している。第5a図と第5b図のコンタクト
部分はシリサイドとITOからなっているのでコンタクト
特性は良好であることは云うまでもない。
次に透明電極としてのITOと耐酸化性の導電膜として
のシリサイドを接続するコンタクトのコンタクト特性に
ついて詳細に述べる。
第6a図から第6c図は発明者らが見出したITOと従来の
材料及びシリサイドのコンタクト特性に関する図表であ
る。
第6a図は従来のITOと金属Alのコンタクトに電圧を印
加しそこに流れる電流を示したもので、不規則な電流の
変化はコンタクト界面の不安定な状態を示している。
第6b図は従来のITOとn+Siのコンタクトに電圧を印加
しそこに流れる電流を示したもので、非直線的に増加す
る電流はコンタクト界面が正常な状態にないことを示し
ている。
第6c図はITOとシリサイドのコンタクトに電圧を印加
しそこに流れる電流を示したもので、電圧の増加に対し
直線的に増加する電流はコンタクト界面が正常でオーミ
ックなコンタクト特性が得られていることを示してい
る。
第7図はITOと従来の材料及びシリサイドとのコンタ
クト構造において熱処理温度と接触抵抗の関係を示した
図表である。従来のITOと金属Alのコンタクト(a)
と、ITOとn+Siのコンタクト(b)は200℃の低温熱処理
温度で既に10-2(Ω・cm2)の接触抵抗値を示してお
り、450℃の熱処理温度で接触抵抗値は著しく増加して
いる。一方ITOとシリサイドのコンタクト(c)は450℃
の熱処理温度で接触抵抗値の増加が認められず、450℃
以下の熱処理時に於ける耐熱性は極めて優れている。
第8図は450℃で熱処理をした後のITOとシリサイド
(白金シリサイド)のコンタクトに電圧を印加しそこに
流れる電流を示したもので、熱処理前と同様にオーミッ
クなコンタクト特性が得られていることを示している。
以上は透明電極としてITO(酸化インジウム・錫)を
用いた例について説明したが、それ以外の酸化物透明電
極、例えば酸化インジウム、酸化錫、酸化亜鉛、酸化亜
鉛・アルミニウムを用いた場合についても同様の効果が
得られる。
また、耐酸化性の導電膜としてシリサイドを用いた例
について説明したが、それ以外の耐酸化性の導電膜例え
ばクロム・チタン等の金属及びその窒化物を用いても同
様の効果が得られる。
更に、本発明の適用例としてLCDの配線構造を説明し
たが、ELディスプレイ等の各種フラットディスプレイ及
び太陽電池等の透明電極配線を備える半導体装置に適用
することが出来る。
〔発明の効果〕
本発明によれば、酸化物透明電極と耐酸化性の導電膜
とを直接接触させて接続した配線構造とすることによ
り、耐酸化性の導電膜はその耐酸化性故に上記接続部界
面において、熱処理時に酸化物透明電極に含まれる酸素
によって酸化されることが無く、酸化によって生成する
絶縁物がもたらす導通不良欠陥の発生も無い。従って熱
処理工程における問題が解決され表示装置を歩止まり良
く製造出来る効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1a図、第1b図、第1c図、第2図、第3a図、第3b図、第
4図、第5a図、第5b図は本発明の実施例に係るコンタク
トの構造を示す断面図、第6a図、第6b図は従来のコンタ
クトにおける印加電圧と電流の関係を示した図表、第6c
図は本発明の実施例に係るコンタクトにおける熱処理前
の印加電圧と電流の関係を示した図表、第7図は本発明
の実施例に係るコンタクトと従来のコンタクトの熱処理
温度と接触抵抗の関係を示した図表、第8図は本発明の
実施例に係るコンタクトのにおける熱処理後の印加電圧
と電流の関係を示した図表、第9図は従来のLCDの構造
を示す断面図である。 101……絶縁性基板、 102……白金シリサイド膜からなるパツド電極、 103……ITOからなる第1の配線、 104……層間絶縁膜、 105……金属からなる第2の配線、 106……Al等の金属を用いた第1の配線、 107……ITOを用いた第2の配線、 108……白金シリサイド膜からなるパツド電極、 109……白金シリサイドからなるパツド電極、 110……Al等の金属からなる第1の配線、 111……ITOからなる第2の配線。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01L 31/04 (72)発明者 小野 記久男 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社 日立製作所日立研究所内 (56)参考文献 特開 昭63−275144(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】酸化されやすい金属の膜もしくは不純物を
    ドープしたシリコン膜に直接接触する耐酸化性の導電膜
    と、この耐酸化性の導電膜に直接接触し該耐酸化性の導
    電膜を介して前記酸化されやすい金属の膜もしくは不純
    物をドープしたシリコン膜に電気的に接続された酸化物
    透明電極とを含んでなり、前記耐酸化性の導電膜は、白
    金、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、
    ニオブ、タンタル、クロム、モリブデン、タングステ
    ン、コバルト、ニッケル、パラジウムのうちのいずれか
    の金属シリサイドであり、前記酸化物透明電極は、酸化
    インジウム・錫、酸化インジウム、酸化錫、酸化亜鉛、
    酸化亜鉛・アルミニウムのうちのいずれかである表示装
    置。
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