JP2866228B2 - 液晶ディスプレイ用半導体装置の製造方法 - Google Patents
液晶ディスプレイ用半導体装置の製造方法Info
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- JP2866228B2 JP2866228B2 JP26395291A JP26395291A JP2866228B2 JP 2866228 B2 JP2866228 B2 JP 2866228B2 JP 26395291 A JP26395291 A JP 26395291A JP 26395291 A JP26395291 A JP 26395291A JP 2866228 B2 JP2866228 B2 JP 2866228B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、液晶ディスプレイ用半
導体装置の製造方法に関し、詳細には、薄膜状の配線を
備えた液晶ディスプレイ用半導体装置の製造方法であ
り、特には薄膜トランジスター（：Thin Film Transist
er）を有する液晶ディスプレイ用半導体装置の製造に用
いて好適な製造方法に関する。
導体装置の製造方法に関し、詳細には、薄膜状の配線を
備えた液晶ディスプレイ用半導体装置の製造方法であ
り、特には薄膜トランジスター（：Thin Film Transist
er）を有する液晶ディスプレイ用半導体装置の製造に用
いて好適な製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】液晶ディスプレイ：Liquid Cristal Dis
play（以降 LCDという）は、従来のブラウン管に比し、
高い解像度の画像が得られる可能性が大きく、近年その
用途が拡大されつつある。かかるLCD として最近では、
画像品質を高めるために LCD内部に半導体装置である薄
膜トランジスター：Thin Film Transister（以降 TFTと
いう）を組み込んだ構造の LCDが提案され、広く用いら
れるようになってきた。
play（以降 LCDという）は、従来のブラウン管に比し、
高い解像度の画像が得られる可能性が大きく、近年その
用途が拡大されつつある。かかるLCD として最近では、
画像品質を高めるために LCD内部に半導体装置である薄
膜トランジスター：Thin Film Transister（以降 TFTと
いう）を組み込んだ構造の LCDが提案され、広く用いら
れるようになってきた。
【０００３】一般の半導体装置（即ちSiウェハー上に素
子を形成する半導体装置）の集積回路の電極・配線材料
としては、薄膜状のAl系金属材料が使用され、これらに
は大別して純Alと、Si又はCuを含有するAl基合金とがあ
る。これらの純Al及びAl基合金は、電気抵抗率（比抵
抗）：約３μΩcmであって電気抵抗が小さいという利点
を有するが、耐熱性に欠けるために製造プロセス中に受
ける比較的高温の熱履歴により、ヒロック（配線のふく
れ）や、ボイドといわれる配線表面上の微小な凹凸が発
生し易く、素子の信頼性に欠けるという欠点がある。
子を形成する半導体装置）の集積回路の電極・配線材料
としては、薄膜状のAl系金属材料が使用され、これらに
は大別して純Alと、Si又はCuを含有するAl基合金とがあ
る。これらの純Al及びAl基合金は、電気抵抗率（比抵
抗）：約３μΩcmであって電気抵抗が小さいという利点
を有するが、耐熱性に欠けるために製造プロセス中に受
ける比較的高温の熱履歴により、ヒロック（配線のふく
れ）や、ボイドといわれる配線表面上の微小な凹凸が発
生し易く、素子の信頼性に欠けるという欠点がある。
【０００４】TFT を搭載した LCD（以降 TFT-LCDとい
う）の配線材料としては、前記一般の半導体装置の場合
と異なり、TFT製造プロセス中に比較的高温（ 300〜 40
0℃程度の温度）に加熱されるため、前記純Al及びAl基
合金ではヒロックやボイドを生じるので、Ta、Mo、Cr、
Ti等の高融点金属材料が多用されているが、これらは薄
膜状態では比抵抗：約50μΩcm以上であって電気抵抗値
が大きいという問題点を有している。尚、これらの比抵
抗を金属別にみると、Taで約180 、Moで約50、Crで約5
0、Tiで約80μΩcmである。
う）の配線材料としては、前記一般の半導体装置の場合
と異なり、TFT製造プロセス中に比較的高温（ 300〜 40
0℃程度の温度）に加熱されるため、前記純Al及びAl基
合金ではヒロックやボイドを生じるので、Ta、Mo、Cr、
Ti等の高融点金属材料が多用されているが、これらは薄
膜状態では比抵抗：約50μΩcm以上であって電気抵抗値
が大きいという問題点を有している。尚、これらの比抵
抗を金属別にみると、Taで約180 、Moで約50、Crで約5
0、Tiで約80μΩcmである。
【０００５】更には、近年 LCDは大画面化・大型化し
て、各TFT 素子を結ぶ配線（アドレス配線）も増長化す
る傾向にあり、それに伴って抵抗及び容量が増大してア
ドレスパルスの遅延を引き起こし易くなり、上記高融点
金属材料は使用し難くなっており、従って、比抵抗（配
線抵抗）の小さい新規耐熱性金属材料の開発が望まれて
いる。
て、各TFT 素子を結ぶ配線（アドレス配線）も増長化す
る傾向にあり、それに伴って抵抗及び容量が増大してア
ドレスパルスの遅延を引き起こし易くなり、上記高融点
金属材料は使用し難くなっており、従って、比抵抗（配
線抵抗）の小さい新規耐熱性金属材料の開発が望まれて
いる。
【０００６】かかる配線抵抗としては略20μΩcm以下で
あることが望まれ、これを充たす金属種としてはAu、C
u、Alがあるが、Auは高価なため採用困難であり、Cuは
密着性及び耐酸性の点で問題があり、Alは前述の如くヒ
ロック等を生じるので、いづれも実用し得ない。従っ
て、かかる問題点を有さず、配線抵抗が小さく且つ耐熱
性に優れてヒロック等を生じない LCD（液晶ディスプレ
イ）用半導体装置の新規配線材料及び LCD用半導体装置
の製造方法の開発が望まれている現状にある。
あることが望まれ、これを充たす金属種としてはAu、C
u、Alがあるが、Auは高価なため採用困難であり、Cuは
密着性及び耐酸性の点で問題があり、Alは前述の如くヒ
ロック等を生じるので、いづれも実用し得ない。従っ
て、かかる問題点を有さず、配線抵抗が小さく且つ耐熱
性に優れてヒロック等を生じない LCD（液晶ディスプレ
イ）用半導体装置の新規配線材料及び LCD用半導体装置
の製造方法の開発が望まれている現状にある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこの様な事情
に着目してなされたものであって、その目的は、配線の
ヒロック及びボイド等の不具合を生じることなく、耐ヒ
ロック性及び耐ボイド性に優れ、且つ配線抵抗が小さい
LCD（液晶ディスプレイ）用半導体装置を製造し得る液
晶ディスプレイ用半導体装置の製造方法を提供しようと
するものである。
に着目してなされたものであって、その目的は、配線の
ヒロック及びボイド等の不具合を生じることなく、耐ヒ
ロック性及び耐ボイド性に優れ、且つ配線抵抗が小さい
LCD（液晶ディスプレイ）用半導体装置を製造し得る液
晶ディスプレイ用半導体装置の製造方法を提供しようと
するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は次のような構成の液晶ディスプレイ用半
導体装置の製造方法としている。即ち、本発明に係る製
造方法は、半導体装置の基板上に薄膜状の配線をスパッ
タリング等の物理蒸着法により形成する工程と、前記配
線をフォトリソグラフィー、ウェットエッチング、ドラ
イエッチング等の方法によりパターニングする工程と、
該パターニング工程の前または後に前記配線を熱処理す
る工程とを含む製造工程により、薄膜状の配線を備えた
液晶ディスプレイ用半導体装置を製造するに際し、前記
薄膜状の配線を合金成分としてTa、Ti、Zrの中の１種又
は２種以上を総量で 0.1〜10at％含有するAl基合金によ
り形成し、且つ、前記配線の熱処理を250 〜500 ℃の温
度で行うことを特徴とする液晶ディスプレイ用半導体装
置の製造方法である。
めに、本発明は次のような構成の液晶ディスプレイ用半
導体装置の製造方法としている。即ち、本発明に係る製
造方法は、半導体装置の基板上に薄膜状の配線をスパッ
タリング等の物理蒸着法により形成する工程と、前記配
線をフォトリソグラフィー、ウェットエッチング、ドラ
イエッチング等の方法によりパターニングする工程と、
該パターニング工程の前または後に前記配線を熱処理す
る工程とを含む製造工程により、薄膜状の配線を備えた
液晶ディスプレイ用半導体装置を製造するに際し、前記
薄膜状の配線を合金成分としてTa、Ti、Zrの中の１種又
は２種以上を総量で 0.1〜10at％含有するAl基合金によ
り形成し、且つ、前記配線の熱処理を250 〜500 ℃の温
度で行うことを特徴とする液晶ディスプレイ用半導体装
置の製造方法である。
【０００９】
【作用】本発明に係る液晶ディスプレイ用半導体装置の
製造方法は、前記のように、合金成分としてTa、Ti、Zr
の中の１種又は２種以上（以降、Ta等という）を総量で
0.1〜10at％含有するAl基合金により薄膜状の配線を形
成し、且つ、該配線のパターニング工程の前または後に
遂行する配線の熱処理を250 〜500 ℃の温度で行うよう
にしている。従って、この配線の材質組成と熱処理との
組合せによる下記の如き作用効果に起因して、配線のヒ
ロック及びボイド等の不具合を生じることなく、耐ヒロ
ック性及び耐ボイド性に優れ、且つ配線抵抗が小さい L
CD（液晶ディスプレイ）用半導体装置を製造し得るよう
になる。
製造方法は、前記のように、合金成分としてTa、Ti、Zr
の中の１種又は２種以上（以降、Ta等という）を総量で
0.1〜10at％含有するAl基合金により薄膜状の配線を形
成し、且つ、該配線のパターニング工程の前または後に
遂行する配線の熱処理を250 〜500 ℃の温度で行うよう
にしている。従って、この配線の材質組成と熱処理との
組合せによる下記の如き作用効果に起因して、配線のヒ
ロック及びボイド等の不具合を生じることなく、耐ヒロ
ック性及び耐ボイド性に優れ、且つ配線抵抗が小さい L
CD（液晶ディスプレイ）用半導体装置を製造し得るよう
になる。
【００１０】即ち、Ta等を含有するAl基合金よりなる薄
膜状の配線は、Ta等の含有量の増大に伴って比抵抗（配
線抵抗）が増大し、Ta等の含有量：５at％超のもので
は、薄膜状の配線形成後、熱処理前において比抵抗は20
μΩcm超になる。しかし、250℃以上で熱処理した後は
比抵抗が減少し、250 ℃で熱処理したものはTa等の含有
量：10at％以内であれば比抵抗は20μΩcm以内になる。
一方、250 ℃未満で熱処理したものは比抵抗が減少しな
い。従って、配線のTa等の含有量を10at％以内にすると
共に熱処理を250 ℃以上の温度で行うことにより、配線
の比抵抗を20μΩcm以内にし得る。
膜状の配線は、Ta等の含有量の増大に伴って比抵抗（配
線抵抗）が増大し、Ta等の含有量：５at％超のもので
は、薄膜状の配線形成後、熱処理前において比抵抗は20
μΩcm超になる。しかし、250℃以上で熱処理した後は
比抵抗が減少し、250 ℃で熱処理したものはTa等の含有
量：10at％以内であれば比抵抗は20μΩcm以内になる。
一方、250 ℃未満で熱処理したものは比抵抗が減少しな
い。従って、配線のTa等の含有量を10at％以内にすると
共に熱処理を250 ℃以上の温度で行うことにより、配線
の比抵抗を20μΩcm以内にし得る。
【００１１】又、上記Al基合金よりなる薄膜状の配線
は、Ta等の含有量： 0.1at％以上のとき、優れた耐ヒロ
ック性及び耐ボイド性を有しており、500 ℃で加熱され
る熱履歴を受けてもヒロックおよびボイドを生じない。
従って、配線のTa等の含有量を0.1at ％以上にすると共
に熱処理の温度を500 ℃以下にすることにより、ヒロッ
ク及びボイドを生じることなく熱処理をし得る。
は、Ta等の含有量： 0.1at％以上のとき、優れた耐ヒロ
ック性及び耐ボイド性を有しており、500 ℃で加熱され
る熱履歴を受けてもヒロックおよびボイドを生じない。
従って、配線のTa等の含有量を0.1at ％以上にすると共
に熱処理の温度を500 ℃以下にすることにより、ヒロッ
ク及びボイドを生じることなく熱処理をし得る。
【００１２】故に、上記Al基合金よりなる薄膜状の配線
のTa等の含有量を 0.1〜10at％にすると共に、熱処理の
温度を250 〜500 ℃にすれば、ヒロック及びボイドを生
じることなく配線の熱処理をし得ると共に、比抵抗：20
μΩcm以下の配線となる。本発明に係る LCD用半導体装
置の製造方法は、前記の如くTa等を総量で0.1〜10at％
含有するAl基合金により薄膜状の配線を形成し、且つ、
配線の熱処理を250 〜500 ℃の温度で行うようにしてお
り、従って、配線のヒロック及びボイド等の不具合を生
じることなく、比抵抗が20μΩcm以下であって配線抵抗
が小さい LCD用半導体装置を製造し得るようになる。
のTa等の含有量を 0.1〜10at％にすると共に、熱処理の
温度を250 〜500 ℃にすれば、ヒロック及びボイドを生
じることなく配線の熱処理をし得ると共に、比抵抗：20
μΩcm以下の配線となる。本発明に係る LCD用半導体装
置の製造方法は、前記の如くTa等を総量で0.1〜10at％
含有するAl基合金により薄膜状の配線を形成し、且つ、
配線の熱処理を250 〜500 ℃の温度で行うようにしてお
り、従って、配線のヒロック及びボイド等の不具合を生
じることなく、比抵抗が20μΩcm以下であって配線抵抗
が小さい LCD用半導体装置を製造し得るようになる。
【００１３】本発明に係る LCD用半導体装置の製造方法
において、Al基合金よりなる薄膜状配線のTa等の含有量
を 0.1〜10at％にしているのは、 0.1at％未満では耐ヒ
ロック性及び耐ボイド性が不充分であり、10at％超では
比抵抗が20μΩcm超になるからである。又、熱処理の温
度を250 〜500 ℃にしているのは、250 ℃未満では比抵
抗を20μΩcm以下にし得ず、500 ℃超ではヒロックやボ
イドを生じるようになるからである。
において、Al基合金よりなる薄膜状配線のTa等の含有量
を 0.1〜10at％にしているのは、 0.1at％未満では耐ヒ
ロック性及び耐ボイド性が不充分であり、10at％超では
比抵抗が20μΩcm超になるからである。又、熱処理の温
度を250 〜500 ℃にしているのは、250 ℃未満では比抵
抗を20μΩcm以下にし得ず、500 ℃超ではヒロックやボ
イドを生じるようになるからである。
【００１４】上記薄膜状の配線をスパッタリングにより
形成する場合、スパッタリングターゲットとしては溶解
・鋳造法又は粉末焼結法で製作したAl基合金（以降、溶
製Al合金ターゲットという）を使用することが望まし
い。かかる溶製Al合金ターゲットは組成的に均一であ
り、又、スパッタ率及び出射角度が均一であるので、均
質なAl基合金膜（即ち配線）が得られ、従って、より信
頼性に優れた半導体装置を製作し得るようになる。中で
も、溶解・鋳造法で製作したターゲットは酸素含有量を
100ppm以下にし得、そのため膜形成速度を一定に保持し
易くなると共に、Al基合金膜の酸素量を低くし得、従っ
て、Al基合金膜の電気抵抗の低下及び耐食性の向上がよ
り図り易くなる。
形成する場合、スパッタリングターゲットとしては溶解
・鋳造法又は粉末焼結法で製作したAl基合金（以降、溶
製Al合金ターゲットという）を使用することが望まし
い。かかる溶製Al合金ターゲットは組成的に均一であ
り、又、スパッタ率及び出射角度が均一であるので、均
質なAl基合金膜（即ち配線）が得られ、従って、より信
頼性に優れた半導体装置を製作し得るようになる。中で
も、溶解・鋳造法で製作したターゲットは酸素含有量を
100ppm以下にし得、そのため膜形成速度を一定に保持し
易くなると共に、Al基合金膜の酸素量を低くし得、従っ
て、Al基合金膜の電気抵抗の低下及び耐食性の向上がよ
り図り易くなる。
【００１５】尚、前記パターニングに関し、その方法は
特に限定されず、例えばフォトリソグラフィー、ウェッ
トエッチング、ドライエッチング等の方法により行うこ
とができる。
特に限定されず、例えばフォトリソグラフィー、ウェッ
トエッチング、ドライエッチング等の方法により行うこ
とができる。
【００１６】
（実施例１）純Alターゲット（純度99.999%)上に５mm角
のTa、Ti又はZr（純度99.9%)のチップを所定量設置した
複合ターゲット、又は、Ta、Ti又はZrを所定量含有する
溶製Al合金ターゲットを用いてDCマグネトロンスパッタ
リング法により、厚さ：0.15mmのガラス基板上に厚さ：
2000Åの２元系Al合金薄膜（配線）を形成した。
のTa、Ti又はZr（純度99.9%)のチップを所定量設置した
複合ターゲット、又は、Ta、Ti又はZrを所定量含有する
溶製Al合金ターゲットを用いてDCマグネトロンスパッタ
リング法により、厚さ：0.15mmのガラス基板上に厚さ：
2000Åの２元系Al合金薄膜（配線）を形成した。
【００１７】上記薄膜について、ICP により組成を分析
し、又、４端子法（４探針法）により比抵抗を測定し
た。更に、250 ℃で１時間保持する真空熱処理をした
後、４探針法により比抵抗を測定した。その結果を図１
に示す。この図から判る如く、Ta、Ti又はZrの含有量の
増大に伴って比抵抗が増大するが、250 ℃で熱処理した
ものはTa、Ti又はZrの含有量が10at％になっても比抵抗
は20μΩcm以下である。
し、又、４端子法（４探針法）により比抵抗を測定し
た。更に、250 ℃で１時間保持する真空熱処理をした
後、４探針法により比抵抗を測定した。その結果を図１
に示す。この図から判る如く、Ta、Ti又はZrの含有量の
増大に伴って比抵抗が増大するが、250 ℃で熱処理した
ものはTa、Ti又はZrの含有量が10at％になっても比抵抗
は20μΩcm以下である。
【００１８】（実施例２）Al-2at％Ta、Al-2at％Tiの組
成を有する溶製Al合金ターゲットを用い、実施例１の場
合と同様のスパッタリング法により、Al合金薄膜（配
線）を形成した。次いで、これらの薄膜について、100
〜500 ℃の熱処理（１時間保持）をした後、４端子法に
より比抵抗を測定した。その結果得られた熱処理温度と
比抵抗との関係を図２に示す。この図から判る如く、熱
処理温度が250 ℃以上になると、薄膜（配線）の比抵抗
が減少する。
成を有する溶製Al合金ターゲットを用い、実施例１の場
合と同様のスパッタリング法により、Al合金薄膜（配
線）を形成した。次いで、これらの薄膜について、100
〜500 ℃の熱処理（１時間保持）をした後、４端子法に
より比抵抗を測定した。その結果得られた熱処理温度と
比抵抗との関係を図２に示す。この図から判る如く、熱
処理温度が250 ℃以上になると、薄膜（配線）の比抵抗
が減少する。
【００１９】（実施例３）Al-2at％Ta、Al-2at％Tiの組
成を有する溶製Al合金ターゲットを用い、実施例１の場
合と同様のスパッタリング法により、Al合金薄膜（配
線）を形成した。次いで、これらの薄膜について、200
〜600 ℃の熱処理（１時間保持）をした後、顕微鏡によ
る表面観察を行った。その結果得られた熱処理温度とヒ
ロック密度との関係を図３に示す。この図から判る如
く、熱処理温度が500 ℃超になると、ヒロック密度が増
加し始める。
成を有する溶製Al合金ターゲットを用い、実施例１の場
合と同様のスパッタリング法により、Al合金薄膜（配
線）を形成した。次いで、これらの薄膜について、200
〜600 ℃の熱処理（１時間保持）をした後、顕微鏡によ
る表面観察を行った。その結果得られた熱処理温度とヒ
ロック密度との関係を図３に示す。この図から判る如
く、熱処理温度が500 ℃超になると、ヒロック密度が増
加し始める。
【００２０】
【発明の効果】本発明に係る液晶ディスプレイ用半導体
装置の製造方法によれば、配線のヒロック及びボイド等
の不具合を生じることなく、耐ヒロック性及び耐ボイド
性に優れ、且つ比抵抗が20μΩcm以下であって配線抵抗
が小さい液晶ディスプレイ用半導体装置を製造し得るよ
うになる。
装置の製造方法によれば、配線のヒロック及びボイド等
の不具合を生じることなく、耐ヒロック性及び耐ボイド
性に優れ、且つ比抵抗が20μΩcm以下であって配線抵抗
が小さい液晶ディスプレイ用半導体装置を製造し得るよ
うになる。
【図１】実施例１に係るAl合金薄膜（配線）についての
合金元素（Ta、Ti又はZr）量と熱処理前及び熱処理後に
おける比抵抗との関係を示す図である。
合金元素（Ta、Ti又はZr）量と熱処理前及び熱処理後に
おける比抵抗との関係を示す図である。
【図２】実施例２に係るAl合金薄膜の熱処理温度と比抵
抗との関係を示す図である。
抗との関係を示す図である。
【図３】実施例３に係るAl合金薄膜についての熱処理温
度とヒロック密度との関係を示す図である。
度とヒロック密度との関係を示す図である。
Claims (1)
- 【請求項１】 半導体装置の基板上に薄膜状の配線をス
パッタリング等の物理蒸着法により形成する工程と、前
記配線をパターニングする工程と、該パターニング工程
の前または後に前記配線を熱処理する工程とを含む製造
工程により、薄膜状の配線を備えた液晶ディスプレイ用
半導体装置を製造するに際し、前記薄膜状の配線を合金
成分としてTa、Ti、Zrの中の１種又は２種以上を総量で
0.1〜10at％含有するAl基合金により形成し、且つ、前
記配線の熱処理を250 〜500 ℃の温度で行うことを特徴
とする液晶ディスプレイ用半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26395291A JP2866228B2 (ja) | 1991-10-11 | 1991-10-11 | 液晶ディスプレイ用半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26395291A JP2866228B2 (ja) | 1991-10-11 | 1991-10-11 | 液晶ディスプレイ用半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05100248A JPH05100248A (ja) | 1993-04-23 |
| JP2866228B2 true JP2866228B2 (ja) | 1999-03-08 |
Family
ID=17396536
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26395291A Expired - Lifetime JP2866228B2 (ja) | 1991-10-11 | 1991-10-11 | 液晶ディスプレイ用半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2866228B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09266179A (ja) * | 1996-03-29 | 1997-10-07 | Nec Corp | タングステン合金電極および配線 |
| JP3365978B2 (ja) | 1999-07-15 | 2003-01-14 | 株式会社神戸製鋼所 | 半導体デバイス電極用Ａｌ合金薄膜及び半導体デバイス電極用Ａｌ合金薄膜形成用のスパッタリングターゲット |
-
1991
- 1991-10-11 JP JP26395291A patent/JP2866228B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05100248A (ja) | 1993-04-23 |
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