JP2865039B2 - 薄膜トランジスタ基板の製造方法 - Google Patents
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Description
に応用される薄膜トランジスタ基板の製造方法に関し、
特に、低抵抗で信頼性の高い配線構造を有する薄膜トラ
ンジスタ基板の製造方法に関する。
ansistor)(以下、TFTという)を応用した液晶表示
装置は市場のニーズにより大型化および高精細化が急速
に進んでおり、10インチ以上の画面サイズ、0.24
mm以下の画素ピッチを有するディスプレイが実用化さ
れている。
成例を示す模式図である。複数本のゲートバス配線9と
これらと直交するように設けられた複数のソースバス配
線16との各交点にスイッチング素子としてTFT30
が備えられている。ゲートバス配線9のなかで、例えば
ゲートバス配線Xiが選択されると、これに連なるTF
T30のゲートは一斉にオンとなり、これらオンとなっ
たTFT30のソースを通して、ソースバス配線16か
ら画像情報に対応した信号電圧がTFT30のドレイン
に伝達される。
り、この画素電極25と液晶層26を挟んで他方の基板
上に形成された対向電極27との電位差により、液晶層
26の光透過率を変化させることにより画像表示が行わ
れる。
なると、これに連なるTFT30のゲートはオフとな
り、引き続きゲートバス配線Xjが選択され上述と同様
な動作が行われる。なおゲートがオフとなった後も、画
素電極25と対向電極27との電位差は、次に同一のゲ
ートバス配線が選択されるまでは液晶層26により保存
される。
伴い、配線長は長く、また配線幅は細くしなければなら
ないため、必然的に配線抵抗が増大することになる。配
線に供給される信号は、配線抵抗と配線に接続された各
種の寄生容量によって規定される時定数によって信号遅
延が発生する。配線抵抗が増大すれば、それだけ時定数
も大きくなるので、信号の立上がりおよび立下がり特性
の劣化が著しくなり、よって所定の時間内に正常な信号
を電極に伝達することが困難になる。
化が必要となるが、配線膜厚を厚くすることで配線抵抗
を低減させようとすると、電極端部が高段差になるた
め、後工程で成膜される各種薄膜の段差被覆性が劣化
し、この結果、断線欠陥の発生やゲート電極端部の段差
部での絶縁不良の増加などの問題が生じる。
めには、配線をアルミニウム、モリブデン、タングステ
ンなどの比抵抗の小さな金属材料で形成する必要があ
る。ところが、これらの低抵抗金属は耐酸性に乏しいと
いう欠点があるので、後工程の例えば画素電極25の形
成に用いられるエッチ液(Etchant )として使用される
塩酸と硝酸の混合液などにより浸食されるという問題が
ある。
性にも乏しく、フォトリソグラフィー工程に使用する現
像液・レジスト剥離液・洗浄液といった各種薬液に対し
て溶け出すため、これら薬液の劣化を速めるという問題
が発生する。
特開平3−72319号公報に記載されている。図6
は、特開平3−72319号公報に開示されたTFTの
平面図であり、また図7には図6におけるB−B断面図
が示されている。
T)では、図6に示されるように、ゲートバス配線67
は第1のゲートバス配線65および第2のゲートバス配
線66から成り、第2のゲートバス配線66は第1のゲ
ートバス配線65を完全に覆うように形成されている。
第2のゲートバス配線66から分岐してTFT39のゲ
ート電極62が設けられており、画素電極25とTFT
39とは、ドレイン電極64によって接続されている。
ガラス基板1上に第2のゲートバス配線66から分岐し
て設けられたゲート電極62が形成され、ゲート電極6
2を覆ってガラス基板1全面に窒化シリコンから成るゲ
ート絶縁膜10が形成されている。ゲート電極62上に
は上述のゲート絶縁膜10を介して、アモルファスシリ
コンから成る半導体層11が形成され、半導体層11上
にはn型アモルファスシリコンから成るコンタクト層1
2が形成されている。コンタクト層12は、半導体層1
1とその上に形成されるソース電極63およびドレイン
電極64とのオーミックコンタクトをとるために設けら
れている。ソース電極63はソースバス配線61から分
岐して形成されている。ドレイン電極64の端部には画
素電極25が重畳されている。
技術の特徴は、まず低抵抗の金属材料で第1のゲートバ
ス配線を形成し、次にタンタル等の耐酸性に優れた金属
材料を用いて、第1のゲートバス配線を完全に覆った形
で第2のゲートバス配線を形成することにより、ゲート
バス配線の低抵抗化と後工程で用いるエッチ液による浸
食の防止とを可能にした点である。すなわち、第2のゲ
ートバス配線が第1の低抵抗のゲートバス配線を後のエ
ッチング工程で用いられるエッチ液等から保護し、フォ
トリソグラフィー工程で用いる各種薬液への溶出を押さ
える構成となっている。
線65を形成する際に、配線や電極に用いる低抵抗の金
属材料がフォトリソグラフィー工程に用いる各種薬液に
溶出するという欠点がある。
ラフィー技術による配線構造の形成方法を説明する。図
8(A)〜(D)はこの工程の一例を示す断面図であ
る。
工程は、TFT用基板31上に金属膜38を形成した
後、この金属膜38上に感光性レジスト膜34を塗布す
る。次の工程は、図8(B)に示されるように、レジス
ト膜34を露光・現像処理して所定の配線形状にパター
ニングする。この際、レジスト膜34のエッチ液として
現像液を用いるが、この現像液と金属膜38の上面とが
接触する。
に、レジスト膜34をエッチングマスクとして金属膜3
8をエッチングして配線構造を形成する。最後の工程
は、図8(D)に示されるように、レジスト膜34を除
去して配線構造の形成を完了する。この際レジスト膜3
4のエッチ液としてレジスト剥離液を使用するが、この
剥離液と金属膜38の上面および側面とが接触すること
になる。
入る前に基板を洗浄する必要がある。つまり図8(D)
の状態で洗浄に必要な洗浄液を使用するため、この洗浄
液と金属膜38の上面および側面とが接触することにな
る。
工程では、金属膜のエッチ液以外に3種類の薬液が、使
用され、金属膜と接触することになる。この金属膜に低
抵抗金属であるアルミニウム合金、アルミニウム、モリ
ブデン、タングステン等を用いた場合、一般に薬液がア
ルカリであることから、これら金属がこれら薬液に溶け
出すため、薬液の劣化が急速に生じ、歩留まり低下の原
因となる。
の配線構造の形成には、第1のゲートバス配線65に対
して第1回目のフォトリソグラフィー工程があり、更
に、第2のゲートバス配線66に対して第2回目のフォ
トリソグラフィー工程がある。すなわち、2回のフォト
リソグラフィー工程が必要である。別々のレジスト膜マ
スクを設けて2回露光・現像処理するということは、そ
れだけ処理工程が増加することになるので、歩留まり低
下やコスト増大の原因になるとともに、その分、位置合
わせ誤差を考慮する必要があり、この結果としてTFT
の微細化が阻害されるという問題がある。
ス配線61の低抵抗化に関して何ら対策が講じられてい
ない。このため、画面サイズが大型で13インチを越え
るような場合には、ゲート信号の劣化のみならず、ソー
ス信号の劣化も無視できなくなる。この結果、ソースバ
ス配線においても低抵抗化を実現する必要がある。
してアルミニウムを使用した場合についての技術が、例
えば、特開平4−240824号公報に記載されてい
る。
ー工程のみで低抵抗電極配線の上面と側面を耐エッチ液
性に優れた膜で被覆する技術が開示されている。図9
は、その実施例を示すTFTの断面図である。
のガラス基板1上に、アルミニウム膜の第1のゲート電
極膜3、続いてタンタル、ニオブ、タングステン、モリ
ブデンおよびこれらの合金のうち少なくとも一つからな
る金属膜の第2のゲート電極膜4を堆積させ、次いで、
第2のゲート電極膜(金属膜)4および第1のゲート電
極膜(アルミニウム膜)3を所定の配線形状にパターニ
ングした後、70〜100℃の純水中で加熱処理して第
1のゲート電極膜(アルミニウム膜)3の側面にのみア
ルミニウム酸化膜の第3のゲート電極膜5を形成してゲ
ート電極2を成型している。
属膜)4にタンタルを用いた場合、低抵抗金属であるア
ルミニウムで構成される第1のゲート電極膜3の上面お
よび側面を耐薬品性に優れたタンタルおよびアルミニウ
ム酸化膜で被覆した構造になるため、電極配線を形成し
た後に用いられるエッチ液による電極の腐食、およびフ
ォトリソグラフィー工程に用いる各種薬液へのアルミニ
ウムの溶出を押さえる効果が期待できる。
ート電極膜(金属膜)4と第1のゲート電極膜(アルミ
ニウム膜)3の積層配線をパターニング形成する際、ア
ルミニウムがフォトリソグラフィー工程に用いる各種薬
液に溶出するため、それら薬液の劣化を速めるという問
題がある。
ト絶縁膜10、更に、半導体層11、コンタクト層12
を介しているソースバス配線16およびソース電極20
を形成することに関しては対応できないが、積層構造に
よりアルミニウム膜の第1のソースバス配線13および
第1のソース電極膜17それぞれの上面を耐薬品性に優
れた金属膜の第2のソースバス配線14および第2のソ
ース電極膜18それぞれで被覆することができる。同様
に、ドレイン電極24に関して、積層構造により第1の
ドレイン電極膜(アルミニウム膜)21の上面を耐薬品
性に優れた金属膜の第2のドレイン電極膜22で被覆す
ることができる。また、図9では、半導体層11の上部
開口部分はチャネル保護膜28により閉鎖されているこ
とが示されている。
側面は露出しているので、そこから生じるアルミニウム
の溶出が薬液劣化の原因となる。
ウムを用いた場合、画素電極29とアルミニウム膜の第
1のドレイン電極膜21が露出した状態でフォトリソグ
ラフィー工程に用いるアルカリ性のレジスト剥離液およ
び洗浄液に基板を浸した際には、アルミニウムとスズ添
加酸化インジウムの間に電解液を介した局部電池系が形
成されるので、アルミニウム膜が腐食されるという問題
がある。
を被覆する技術が、例えば、特開平1−94664号公
報に記載されている。この公報では、タングステンのよ
うな高融点金属をその窒化物で被覆する技術が開示され
ている。図10はその一実施例を示すMOS型トランジ
スタの断面図である。
ランジスタは、シリコン基板41の素子形成領域の表面
に、ゲート絶縁膜43をソース領域47およびドレイン
領域48の橋渡しに設け、更にゲート絶縁膜43の上
に、障壁層となる厚さ50nmの窒化タングステン層4
4を下層に、また、厚さ400nmのタングステン層4
5を上層に積層して設け、且つタングステン層45の上
面と側面を被覆する厚さ50nmの窒化タングステン層
46を設けてゲート電極を形成している。
点金属層の周囲をシリコン元素Siとの反応性の少ない
高融点金属窒化物層で被覆することにより、ゲート絶縁
膜または層間絶縁膜とゲート電極の高融点金属層とが反
応して生ずる絶縁耐圧の劣化およびトランジスタのしき
い電圧の変動抑制を目的としている。
ステン層45で構成されるゲート電極の全面を耐薬品性
に優れた窒化タングステン層44・46で被覆した構造
であるため、薄膜トランジスタ基板(TFT)に応用し
た場合、電極形成後に用いられるエッチ液による電極の
腐食およびフォトリソグラフィー工程に用いる各種薬液
への電極材料の溶出を抑える効果が期待できる。
様、タングステン層45の形成時において、タングステ
ンがフォトリソグラフィー工程に用いる各種薬液に溶出
するため、それら薬液の劣化を速めるという問題があ
る。またタングステン層45と窒化タングステン層46
の形成には、2回のフォトリソグラフィー工程が必要な
ため、処理工程の増加ならびに素子微細化の阻害といっ
た問題がある。
用される酸化シリコン膜と下層の窒化タングステン膜4
4の密着性が悪いという構造上の問題が避けられない。
ランジスタ基板のうち、最後に述べた公開公報に記載さ
れたような低抵抗の金属材料の周囲を耐薬品性を有する
金属材料で被覆された場合でも、低抵抗で且つ後の工程
において充分な耐薬品性を有する配線構造を形成する過
程で、低抵抗の金属材料で構成される内部の金属層が、
耐薬品性を有する金属材料で被覆される以前の工程で、
フォトリソグラフィー工程において使用される現像液、
レジスト剥離液、洗浄液に接触する。この結果、低抵抗
の金属材料で構成される内部の金属層が使用される現像
液、レジスト剥離液、洗浄液に対して溶け出すので、使
用される各種薬液の劣化が速まるという問題点がある。
れる第1の配線を、耐薬品性に優れた金属で構成される
第2の配線で完全に被覆した構造を形成するためには、
2回のフォトリソグラフィー工程が必要になる。この結
果、処理工程数の増加ならびに素子の微細化が阻害され
るといった問題点がある。
おいて充分な耐薬品性のある電極の配線構造を有する薄
膜トランジスタ基板を提供すると共に、フォトリソグラ
フィー工程に用いる各種薬液の劣化を低減し、且つ1回
のフォトリソグラフィー工程のみで前記低抵抗電極の配
線構造を形成することが可能な薄膜トランジスタ基板の
製造方法を提供することにある。
ジスタ基板の第1の製造方法は、配線構造を形成する面
の上に低抵抗の金属材料からなる第1の金属膜、次いで
耐薬品性に優れ且つ低抵抗の金属材料からなる第2の金
属膜を順次スパッタ法により成膜する第1の工程と、前
記第2の金属膜の上に感光性レジストを塗布し、この感
光性レジストを露光・現像処理して所定の配線形状にエ
ッチングマスクを形成する第2の工程と、前記第2の金
属膜および前記第1の金属膜をプラズマエッチング法に
よって等方的にエッチングを行なう第3の工程と、耐薬
品性に優れた金属材料からなる第3の金属膜をスパッタ
法により基板全面に成膜する第4の工程と、次にリアク
ティブイオンエッチング法によって前記第3の金属膜を
異方的にエッチングを行うことにより、配線形状にパタ
ーニングされた前記第1の金属膜の側面を第3の金属膜
で被覆する第5の工程と、前記感光性レジストによるマ
スクを除去する第6の工程とからなり、上記各工程にお
いて前記第1の金属膜が現像液、レジスト剥離液、洗浄
液に溶出することなく配線構造を形成している。
1の金属膜はタングステン、モリブデン、アルミニウム
およびアルミニウム合金のいずれか1つ、第2の金属膜
はタンタル、タンタル合金およびクロムのいずれか1
つ、且つ第3の金属膜はタンタル、タンタル合金、窒化
タングステンおよびクロムのいずれか1つである。
の第2の製造方法は、配線構造を形成する面の上にタン
グステンからなる第1の金属膜、次いでタンタル、タン
タル合金、窒化タングステン、およびクロムのいずれか
1つの耐薬品性に優れた金属材料からなる第2の金属膜
を順次スパッタ法により成膜する第1の工程と、前記第
2の金属膜の上に感光性レジストを塗布し、この感光性
レジストを露光・現像処理して所定の配線形状にエッチ
ングマスクを形成する第2の工程と、前記第2の金属膜
および前記第1の金属膜のエッチングを行なう第3の工
程と、前記第1の金属膜であるタングステン膜の側面を
窒素およびアンモニアガスのいずれか1つの中でプラズ
マ放電処理して窒化タングステンに変成させることによ
り、配線形状にパターニングされた前記第1の金属膜の
側面を被覆した第3の金属膜を形成する第4の工程と、
前記感光性レジストによるマスクを除去する第5の工程
とにより構成されている。
の第3の製造方法は、配線構造を形成する面の上にタン
グステンからなる第1の金属膜、次いでタンタル、タン
タル合金、窒化タングステン、およびクロムのいずれか
1つの耐薬品性に優れた金属材料からなる第2の金属膜
を順次スパッタ法により成膜する第1の工程と、前記第
2の金属膜の上に感光性レジストを塗布し、この感光性
レジストを露光・現像処理して所定の配線形状にエッチ
ングマスクを形成する第2の工程と、前記第2の金属膜
および前記第1の金属膜のエッチングを、窒素を含む混
合ガス中でリアクティブイオンエッチングにより行うこ
とにより、前記第2の金属膜および前記第1の金属膜を
エッチングすると同時に、前記第1の金属膜であるタン
グステン膜の側面を窒化タングステンに変成させ、前記
第1の金属膜側面を被覆した第3の金属膜を形成する第
3の工程と、前記感光性レジストによるマスクを除去す
る第4の工程とにより構成されている。
現像処理する工程において、低抵抗で耐薬品性に乏しい
金属材料で構成される第1の金属膜の上面は耐薬品性に
優れた金属材料で構成される第2の金属膜に被覆されて
いるので、現像液に接触するのは第2の金属膜である。
またレジスト除去の工程およびTFT基板洗浄の工程に
おいては、低抵抗金属材料で構成される第1の金属層の
上面と側面とは耐薬品性に優れた金属で構成される第2
の金属層および第3の金属層に被覆されているので、レ
ジスト剥離液、洗浄液に接触するのは第2の金属層およ
び第3の金属層である。
グと異方性エッチングを使い分けることにより、また、
第2および第3の手段では低抵抗金属膜の側面をプラズ
マ窒化することにより、1回のフォトリソグラフィー工
程のみで、低抵抗で耐薬品性に乏しい金属材料で構成さ
れる第1のバス配線の上面と側面とを耐薬品性に優れた
金属材料で構成される第2の金属層および第3の金属層
で被覆した配線構造が形成されることを可能にしてい
る。
て図面を参照して説明する。
であり、図2は図1におけるA−A断面図である。
トランジスタ(TFT)基板について説明する。図2に
示される低抵抗で耐薬品性に乏しい金属材料の周囲を耐
薬品性に優れた金属材料により被覆された配線構造と従
来の配線構造との相違点は、非常に低抵抗な配線の上面
および側面を耐薬品性に優れた金属材料で被覆するだけ
でなく、上面に関しては比較的低抵抗の金属材料で構成
するところにある。また、側面については耐薬品性に優
れていれば十分であり、上面および側面を構成する材料
は同一である必要がない。
ラス基板1上にゲートバス配線9とゲート電極2とが同
時に形成される。ゲートバス配線9は、第1のゲートバ
ス配線6、第2のゲートバス配線7および第3のゲート
バス配線8からなる。第2のゲートバス配線7および第
3のゲートバス配線8それぞれは第1のゲートバス配線
6の上面および側面それぞれを完全に覆うように形成さ
れている。ゲート電極2には、ゲートバス配線9から分
岐したTFT30の第1、第2および第3のゲート電極
膜3、4および5が設けられている。第2および第3の
ゲート電極膜4および5それぞれは第1のゲート電極膜
3の上面および側面それぞれを完全に覆うように構成さ
れている。
全面に窒化シリコンから成るゲート絶縁膜10、アモル
ファスシリコンから成る半導体層11、n型アモルファ
スシリコンから成るコンタクト層12の順に成膜した
後、半導体層11およびコンタクト層12が所定のパタ
ーンで島状にエッチング処理される。
ースバス配線16ならびにソース電極20、ドレイン電
極24が同時に形成される。ソースバス配線16は、第
1のソースバス配線13、第2のソースバス配線14お
よび第3のソースバス配線15からなる。第2のソース
バス配線14および第3のソースバス配線15それぞれ
は第1のソースバス配線13の上面および側面それぞれ
を完全に覆うように形成されている。
ら分岐して形成されており、第1のソース電極膜17、
第2のソース電極膜18および第3のソース電極膜19
からなっている。第2のソース電極膜18および第3の
ソース電極膜19それぞれは第1のソース電極膜17の
上面および側面それぞれを完全に覆うように形成されて
いる。
電極膜21、第2のドレイン電極膜22および第3のド
レイン電極膜23からなっている。第2のドレイン電極
膜22および第3のドレイン電極膜23それぞれは第1
のドレイン電極膜21の上面および側面それぞれを完全
に覆うように形成されている。
ドレイン電極側とに分割するため、ソース電極20およ
びドレイン電極24をマスクとして、コンタクト層12
がエッチングされる。
電極25とTFT30とは、ドレイン電極24によって
接続されている。
T基板は、逆スタガチャネルエッチ型TFTであるが、
本発明は、チャネル上部に保護絶縁膜を設けた逆スタガ
チャネル保護型TFT、およびゲート電極に対してドレ
イン・ソース電極がアモルファスシリコン層を挟んで下
側にある順スタガ型TFTにおいても勿論適用可能であ
る。
トランジスタの第1の製造方法について説明する。
るように、TFT用基板31の上に低抵抗金属であるタ
ングステン膜32、耐薬品性に優れたタンタル膜33の
順にDCスパッタ法またはRFスパッタ法で被着した
後、その上からレジスト膜34をスピン塗布する。
ように、レジスト膜34を所定パターンで露光・現像処
理して配線パターンマスクを形成する。このときレジス
ト膜34のエッチ液としてアルカリ性の現像液が使用さ
れるが、タングステン膜32の上面はタンタル膜33で
覆われているので、タングステン膜32が現像液に溶出
することはない。
ように、レジスト膜34をマスクとして、タンタル膜3
3およびタングステン膜32を同時に、例えば四フッ化
炭素と酸素とを反応ガスとして用い、ラジカルによるエ
ッチングを主体とするプラズマエッチングを行うことに
よって等方的にエッチングする。したがってタンタル膜
33およびタングステン膜32はレジストマスク34に
対応して側面がエッチングされる。
ように、図3(C)に示されるTFT基板の表面にタン
タル膜35をDCスパッタ法またはRFスパッタ法で被
着する。このとき配線パターン化されたタングステン膜
32の側面は、タンタル膜35で覆われる。
ように、タンタル膜35を、例えば四フッ化炭素と酸素
とを反応ガスとして用い、活性イオンによるエッチング
が主体のリアクティブイオンエッチングを行うことによ
って異方的にエッチングする。この工程では、TFT基
板に垂直にエッチングが進むため、タングステン膜32
の側面に被着したタンタル膜35はエッチングされずに
残る。
るように、レジスト膜34を除去する。このときレジス
ト膜34のエッチ液として中性のレジスト剥離液を使用
する。この有機薬液であるレジスト剥離液は大気中に放
置すると水分を吸収して通常アルカリ性を示すようにな
るので、タングステンなどの低抵抗金属はこの液に溶け
出してしまう。しかし、タングステン膜32はタンタル
膜33および35に覆われているので、タングステン膜
32がレジスト剥離液に溶出することはない。
によれば、TFT基板で、第1のバス配線に低抵抗金属
材料であるタングステンが使用され、第2および第3の
バス配線に耐薬品性に優れた金属材料であるタンタルが
使用されている。そして、第2のバス配線が第1のバス
配線の上面、また第3のバス配線が第1のバス配線の側
面それぞれを被覆した構造が、フォトリソグラフィー工
程に必要な現像液、レジスト剥離液、洗浄液に対してタ
ングステンを溶出させることなく、また、一度のフォト
リソグラフィー工程のみで形成できる。
ンタル膜33も前記3種類の薬液に溶け出しはするが、
タングステン膜と比較するとその溶出度は10-3以下で
あるため、薬液の劣化は大幅に低減される。このことか
ら、歩留まりが高く、信頼性に優れた薄膜トランジスタ
基板を製造することができる。また劣化の低減により、
これら薬液の再利用が可能となり、コストを低減させる
ことができる。
ラフィー工程が1回に低減されるので、コストを低減
し、製造工期を短縮して、歩留まりを向上させることが
できると共に、2回の露光・現像処理で生じる位置合わ
せ誤差を考慮する必要がなくなるので、TFTの微細化
を促進させる効果がある。
グステンの他に、モリブデン、アルミニウム(合金)、
モリブデン・タングステン合金などの低抵抗の金属材料
が使用可能である。また、第2の金属膜に用いる材料に
は、タンタルの他に、タンタル合金、クロムなどの耐薬
品性に優れ且つ比較的低抵抗の金属材料が使用可能であ
り、また第3の金属膜に用いる材料には、タンタル合
金、窒化タングステン、クロムなどの耐薬品性に優れた
金属材料が使用可能である。ここで、低抵抗の金属材料
とは、抵抗率が10μΩcm程度またはそれ以下の材料
のことであり、耐薬品性に優れた金属材料とは、各種薬
液への溶出度が上記第1の金属膜の溶出度の10-1〜1
0-4である材料のことであり、また比較的低抵抗の金属
材料とは、抵抗率が上記第1の金属膜の数倍以内である
材料のことを意味している。
トランジスタの第2の製造方法について説明する。
ように、TFT用基板31の上に低抵抗金属材料である
タングステン膜32をDCスパッタ法またはRFスパッ
タ法により被着し、次いで、窒化タングステン膜36を
窒素またはアンモニアを用いた反応性スパッタ法で被着
し、更に、その上からレジスト膜34をスピン塗布し
て、3層の膜を生成する。
ように、レジスト膜34を所定のパターンで露光・現像
処理して配線パターンマスクを形成する。このときレジ
スト膜34のエッチ液としてアルカリ性の現像液を使用
するが、タングステン膜32の上面は窒化タングステン
膜36で覆われているので、タングステン膜32が現像
液に溶出することはない。
ように、レジスト膜34をマスクとして、窒化タングス
テン膜36およびタングステン膜32を同時に、例えば
四フッ化炭素と酸素とを反応ガスとして用い、プラズマ
エッチングまたはリアクティブイオンエッチングにより
エッチングする。
ように、窒素またはアンモニアガスの中でプラズマ処理
することによって、タングステン膜32の側面部分を窒
化タングステン膜37に変成する。これでタングステン
膜32の上面および側面それぞれは、窒化タングステン
膜36および37それぞれにより完全に覆われた構造と
なる。
るように、レジスト膜34を除去する。このときレジス
ト膜34のエッチ液としてレジスト剥離液を使用する
が、タングステン膜32の上面は窒化タングステン膜3
6に、タングステン膜32の側面は窒化タングステン膜
37によって完全に覆われているので、タングステン膜
32がレジスト剥離液に溶出することはない。
第3の製造方法については、上記第2の製造方法におい
て、第3の工程でタングステン膜32と窒化タングステ
ン膜36とのエッチング法として四フッ化炭素と酸素と
を反応ガスとして用いるエッチングを行う代わりに、六
フッ化硫黄と窒素の混合ガスを用いたリアクティブイオ
ンエッチングを行うことにより、窒化タングステン膜3
6とタングステン膜32とのエッチングをすると同時
に、配線パターン化されたタングステン膜32の側面部
分を窒化タングステンに変成することが可能である。す
なわち、図4(B)に示される構造から図4(C)を飛
び越して図4(D)の構造が直接形成されたことにな
る。
造方法によれば、第1のバス配線に低抵抗金属材料であ
るタングステンが使用され、第2および第3のバス配線
に耐薬品性に優れた金属材料である窒化タングステンが
使用されている。第2のバス配線が第1のバス配線の上
面を、また第3のバス配線が第1のバス配線の側面を、
それぞれ覆った構造が、フォトリソグラフィー工程に必
要な現像液、レジスト剥離液、洗浄液に対してタングス
テンを溶出させることなく、一度のフォトリソグラフィ
ー工程のみで形成できる。
め、タングステン膜の上面に窒化タングステン膜を形成
したが、図3と同様、窒化タングステン膜の代わりに低
抵抗で耐薬品性の優れたタンタル膜を形成することによ
り、低抵抗の配線構造を構成することができる。この製
造方法の場合、タンタル膜および窒化タングステン膜そ
れぞれの前記薬液に対する溶出度は、タングステン膜の
場合と比較して、それぞれ10-4および10-1以下であ
ることから、第1の製造方法と同様の効果が期待でき
る。
法の相違は、第1の製造方法では、第1のバス配線の側
面を第3のバス配線で被覆する工程が、第3のバス配線
に用いる金属膜のスパッタおよびエッチングの2工程で
行われるのに対して、第2の製造方法では、第1のバス
配線の側面をプラズマ窒化するという1工程のみで行わ
れている。更に、第3の製造方法では、第2のバス配線
および第1のバス配線のエッチングと同時に第3のバス
配線を形成することが可能であるため、特に第3のバス
配線を形成する工程を設ける必要がないことにある。
方法よりも、更に第3の製造方法では第2の製造方法よ
りも処理工程が減少するため、より製造工期が短く、よ
りコストの低い薄膜トランジスタ基板を製造することが
可能である。
タングステンのように耐薬品性に優れた金属材料のほか
に、タンタル、タンタル合金、クロムなどの耐薬品性に
優れ且つ比較的低抵抗の金属材料が使用可能であり、低
抵抗の配線構造を構成するた
まずレジスト膜を露光現像処理する工程において、低抵
抗金属材料で構成される第1の金属膜の上面は耐薬品性
に優れた金属材料で構成される第2の金属膜に被覆され
ており、またレジスト除去の工程およびTFT基板洗浄
の工程においては、低抵抗金属材料で構成される第1の
金属層の上面と側面とは耐薬品性に優れた金属で構成さ
れる第2の金属層および第3の金属層に被覆されている
薄膜トランジスタ基板の製造方法が得られる。この構造
および製造方法によって、現像液、レジスト剥離液、洗
浄液に接触するのは第2の金属層および第3の金属層で
あるので、これら各種の薬液に金属材料が溶出すること
が少なく、工程に必要な各種薬液の劣化を大幅に低減さ
せることができる。
グと異方性エッチングを使い分けることにより、また、
第2および第3の製造方法では低抵抗金属膜の側面をプ
ラズマ窒化することにより、1回のフォトリソグラフィ
ー工程のみで、低抵抗金属材料で構成される第1のバス
配線の上面と側面とを耐薬品性に優れた金属材料で構成
される第2の金属層および第3の金属層で被覆した配線
構造を形成することができる。この製造方法によって、
低抵抗で且つ後のエッチング工程において充分な耐薬品
性を有する配線構造を1回のフォトリソグラフィー工程
のみで形成することができる。
た薄膜トランジスタ基板を製造することができる。また
劣化の低減より、これら薬液の再利用が可能となり、コ
ストを低減させることができる。
ラフィー工程が1回に低減されるので、製造工期を短縮
させることができるとともに、2回の露光・現像処理で
生じる位置合わせ誤差を考慮する必要がなくなるので、
TFTの微細化を促進させる効果がある。
を液晶表示装置などに応用すれば、表示装置の大型化、
高精細化にともなう信号遅延の問題を解消できるだけで
なく、表示装置のコストを低減させ、かつ歩留まりが高
く、信頼性に優れた表示装置を実現することができる。
の実施の一形態を示す平面図である。
示す工程順断面図である。
示す工程順断面図である。
の一構成例を示した電気回路図である。
図である。
す工程順断面図である。
ある。
を示す断面図である。
Claims (4)
- 【請求項1】配線構造を形成する面の上に低抵抗の金属
材料からなる第1の金属膜、次いで耐薬品性に優れ且つ
低抵抗の金属材料からなる第2の金属膜を順次スパッタ
法により成膜する第1の工程と、前記第2の金属膜の上
に感光性レジストを塗布し、この感光性レジストを露光
・現像処理して所定の配線形状にエッチングマスクを形
成する第2の工程と、前記第2の金属膜および前記第1
の金属膜をプラズマエッチング法によって等方的にエッ
チングを行なう第3の工程と、耐薬品性に優れた金属材
料からなる第3の金属膜をスパッタ法により基板全面に
成膜する第4の工程と、次にリアクティブイオンエッチ
ング法によって前記第3の金属膜を異方的にエッチング
を行うことにより、配線形状にパターニングされた前記
第1の金属膜の側面を第3の金属膜で被覆する第5の工
程と、前記感光性レジストによるマスクを除去する第6
の工程とからなり、上記各工程において前記第1の金属
膜が現像液、レジスト剥離液、洗浄液に溶出することな
く配線構造を形成することを特徴とする薄膜トランジス
タ基板の製造方法。 - 【請求項2】請求項1において、第1の金属膜はタング
ステン、モリブデン、アルミニウムおよびアルミニウム
合金のいずれか1つの金属材料、第2の金属膜はタンタ
ル、タンタル合金およびクロムのいずれか1つの金属材
料、且つ第3の金属膜はタンタル、タンタル合金、窒化
タングステンおよびクロムのいずれか1つの金属材料で
あることを特徴とする薄膜トランジスタ基板の製造方
法。 - 【請求項3】配線構造を形成する面の上にタングステン
からなる第1の金属膜、次いでタンタル、タンタル合
金、窒化タングステンおよびクロムのいずれか1つの耐
薬品性に優れた金属材料からなる第2の金属膜を順次ス
パッタ法により成膜する第1の工程と、前記第2の金属
膜の上に感光性レジストを塗布し、この感光性レジスト
を露光・現像処理して所定の配線形状にエッチングマス
クを形成する第2の工程と、前記第2の金属膜および前
記第1の金属膜のエッチングを行なう第3の工程と、前
記第1の金属膜であるタングステン膜の側面を窒素およ
びアンモニアガスのいずれか1つの中でプラズマ放電処
理して窒化タングステンに変成させることにより、配線
形状にパターニングされた前記第1の金属膜の側面を被
覆した第3の金属膜を形成する第4の工程と、前記感光
性レジストによるマスクを除去する第5の工程とにより
構成されることを特徴とする薄膜トランジスタ基板の製
造方法。 - 【請求項4】配線構造を形成する面の上にタングステン
からなる第1の金属膜、次いでタンタル、タンタル合
金、窒化タングステンおよびクロムのいずれか1つの耐
薬品性に優れた金属材料からなる第2の金属膜を順次ス
パッタ法により成膜する第1の工程と、前記第2の金属
膜の上に感光性レジストを塗布し、この感光性レジスト
を露光・現像処理して所定の配線形状にエッチングマス
クを形成する第2の工程と、前記第2の金属膜および前
記第1の金属膜のエッチングを、窒素を含む混合ガス中
でリアクティブイオンエッチングにより行うことによ
り、前記第2の金属膜および前記第1の金属膜をエッチ
ングすると同時に、前記第1の金属膜であるタングステ
ン膜の側面を窒化タングステンに変成させ、前記第1の
金属膜側面を被覆した第3の金属膜を形成する第3の工
程と、前記感光性レジストによるマスクを除去する第4
の工程とにより構成されることを特徴とする薄膜トラン
ジスタ基板の製造方法。
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