JP2948436B2 - 薄膜トランジスタおよびそれを用いる液晶表示装置 - Google Patents
薄膜トランジスタおよびそれを用いる液晶表示装置Info
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は薄膜トランジスタおよび
それを用いる液晶表示装置に関する。さらに詳しくは、
各画素をスイッチングする薄膜トランジスタ（以下、Ｔ
ＦＴという）のゲート絶縁膜や画素電極の電圧保持用の
補助容量の誘電体となる絶縁膜が、２種類以上の金属酸
化物膜の積層体からなる薄膜トランジスタおよびそれを
用いる液晶表示装置に関する。
それを用いる液晶表示装置に関する。さらに詳しくは、
各画素をスイッチングする薄膜トランジスタ（以下、Ｔ
ＦＴという）のゲート絶縁膜や画素電極の電圧保持用の
補助容量の誘電体となる絶縁膜が、２種類以上の金属酸
化物膜の積層体からなる薄膜トランジスタおよびそれを
用いる液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】液晶表示装置は、２枚の透明基板が互い
に平行となるように一定間隙で接着され、２枚の透明基
板の間隙には液晶層が挟持されてなるものである。
に平行となるように一定間隙で接着され、２枚の透明基
板の間隙には液晶層が挟持されてなるものである。
【０００３】２枚の透明基板の対向する面上には画素電
極がマトリックス状に設けられ、一方の透明基板上には
さらに図３に示すように、画素電極１をスイッチングす
るＴＦＴ２、画素電極１に印加された電圧を保持するた
めの補助容量（以下、キャパシタという）３などが設け
られている。
極がマトリックス状に設けられ、一方の透明基板上には
さらに図３に示すように、画素電極１をスイッチングす
るＴＦＴ２、画素電極１に印加された電圧を保持するた
めの補助容量（以下、キャパシタという）３などが設け
られている。
【０００４】このうちＴＦＴ２においては、ガラスなど
の透明な絶縁基板４上にゲート電極５、第１のゲート絶
縁膜６ａと第２のゲート絶縁膜６ｂとの２層構造からな
るゲート絶縁膜６、機能層となるアモルファスシリコン
やポリシリコンなどからなる半導体層７が順次積層され
て形成されている。また半導体層７上には一定間隙をお
いてｐ+ 型またはｎ+ 形の導電形の不純物を含むアモル
ファスシリコン、ポリシリコンなどの半導体層からなる
同じ導電形のソース領域８ａとドレイン領域８ｂとが形
成され、これらの領域上にはそれぞれアルミニウムなど
からなるソース電極９ａとドレイン電極９ｂとが設けら
れている。なお10は保護膜である。
の透明な絶縁基板４上にゲート電極５、第１のゲート絶
縁膜６ａと第２のゲート絶縁膜６ｂとの２層構造からな
るゲート絶縁膜６、機能層となるアモルファスシリコン
やポリシリコンなどからなる半導体層７が順次積層され
て形成されている。また半導体層７上には一定間隙をお
いてｐ+ 型またはｎ+ 形の導電形の不純物を含むアモル
ファスシリコン、ポリシリコンなどの半導体層からなる
同じ導電形のソース領域８ａとドレイン領域８ｂとが形
成され、これらの領域上にはそれぞれアルミニウムなど
からなるソース電極９ａとドレイン電極９ｂとが設けら
れている。なお10は保護膜である。
【０００５】また、キャパシタ３は、下部電極11、誘電
体となる第１の絶縁膜12ａと第２の絶縁膜12ｂとの２層
構造からなる絶縁膜12、上部電極13が順次積層されて形
成されている。上部電極13は、たとえばＩＴＯ、酸化ス
ズ、酸化インジウムなどからなる透明導電膜によって表
示画面となる画素電極１と一体となって形成されてい
る。
体となる第１の絶縁膜12ａと第２の絶縁膜12ｂとの２層
構造からなる絶縁膜12、上部電極13が順次積層されて形
成されている。上部電極13は、たとえばＩＴＯ、酸化ス
ズ、酸化インジウムなどからなる透明導電膜によって表
示画面となる画素電極１と一体となって形成されてい
る。
【０００６】前述のように、ＴＦＴ２のゲート絶縁膜６
やキャパシタ３の絶縁膜12は、最近、信頼性向上や歩留
り向上の観点から２層構造で形成され、そのうちの一方
は電極膜の陽極酸化によりえられる金属酸化膜が使用さ
れている。このばあい、ゲート電極５や下部電極11に
は、アルミニウムまたはタルタルなどの一層で形成され
ているため、第１のゲート絶縁膜６ａや第１の絶縁膜12
ａは、それぞれゲート電極５や下部電極11がたとえば陽
極酸化されることによって形成される酸化アルミニウム
（Ａｌ2 Ｏ3 ）または五酸化タルタル（Ｔａ2 Ｏ5 ）な
どからなっている。さらに第２のゲート絶縁膜６ｂや第
２の絶縁膜12ｂは、たとえばプラズマＣＶＤ法などによ
り、たとえばチッ化ケイ素などから形成されている。
やキャパシタ３の絶縁膜12は、最近、信頼性向上や歩留
り向上の観点から２層構造で形成され、そのうちの一方
は電極膜の陽極酸化によりえられる金属酸化膜が使用さ
れている。このばあい、ゲート電極５や下部電極11に
は、アルミニウムまたはタルタルなどの一層で形成され
ているため、第１のゲート絶縁膜６ａや第１の絶縁膜12
ａは、それぞれゲート電極５や下部電極11がたとえば陽
極酸化されることによって形成される酸化アルミニウム
（Ａｌ2 Ｏ3 ）または五酸化タルタル（Ｔａ2 Ｏ5 ）な
どからなっている。さらに第２のゲート絶縁膜６ｂや第
２の絶縁膜12ｂは、たとえばプラズマＣＶＤ法などによ
り、たとえばチッ化ケイ素などから形成されている。
【０００７】前述の陽極酸化は溶液中で行うため、たと
えばプラズマＣＶＤ法などの乾式の薄膜形成プロセスに
みられる不純物であるパーティクルによる成膜時の欠陥
の発生を抑制できる。したがってＴＦＴ２のゲート絶縁
膜６および／またはキャパシタ３の誘電体となる絶縁膜
12を前述のように、たとえばチッ化ケイ素膜と金属酸化
膜との２層構造とすることにより、絶縁膜での短絡を防
止でき歩留りの向上を図ることができる。
えばプラズマＣＶＤ法などの乾式の薄膜形成プロセスに
みられる不純物であるパーティクルによる成膜時の欠陥
の発生を抑制できる。したがってＴＦＴ２のゲート絶縁
膜６および／またはキャパシタ３の誘電体となる絶縁膜
12を前述のように、たとえばチッ化ケイ素膜と金属酸化
膜との２層構造とすることにより、絶縁膜での短絡を防
止でき歩留りの向上を図ることができる。
【０００８】なお陽極酸化によって形成された金属酸化
膜が緻密な膜に成膜され、耐電圧が高く、長期間使用後
も膜質劣化が少ないという条件を満たすためには、陽極
酸化される母体金属の種類が限定され、現在では前述の
ように一般的にタンタル（タンタルの合金を含む）やア
ルミニウム（アルミニウムの合金を含む）が用いられて
いる。
膜が緻密な膜に成膜され、耐電圧が高く、長期間使用後
も膜質劣化が少ないという条件を満たすためには、陽極
酸化される母体金属の種類が限定され、現在では前述の
ように一般的にタンタル（タンタルの合金を含む）やア
ルミニウム（アルミニウムの合金を含む）が用いられて
いる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】液晶表示装置を構成す
る、たとえばＴＦＴ２においては、ゲート電極５は、製
造工程の簡素化の都合上、ゲート信号配線も兼ねており
ゲートパルスの伝播時間の短縮のためには比抵抗が小さ
い材料が用いられることが好ましい。これは、液晶表示
パネルが大画面化されるにしたがって信号配線が長くな
り、また画素が高精細化されるにしたがって信号配線が
細くなるので、ますます必要となる。この見地からする
とゲート電極５となる金属としては、タンタルよりも比
抵抗の小さいアルミニウムを用いる方が好ましい。ちな
みに比抵抗はアルミニウムでは約４Ω・cm、タンタルで
は約25Ω・cmである。
る、たとえばＴＦＴ２においては、ゲート電極５は、製
造工程の簡素化の都合上、ゲート信号配線も兼ねており
ゲートパルスの伝播時間の短縮のためには比抵抗が小さ
い材料が用いられることが好ましい。これは、液晶表示
パネルが大画面化されるにしたがって信号配線が長くな
り、また画素が高精細化されるにしたがって信号配線が
細くなるので、ますます必要となる。この見地からする
とゲート電極５となる金属としては、タンタルよりも比
抵抗の小さいアルミニウムを用いる方が好ましい。ちな
みに比抵抗はアルミニウムでは約４Ω・cm、タンタルで
は約25Ω・cmである。
【００１０】一方、ＭＯＳトランジスタであるＴＦＴ２
においては、ゲート絶縁膜６は、ゲート電極５と半導体
層７とから構成されるキャパシタの誘電体として機能す
るので、ゲート電極５の表面が陽極酸化されることによ
って形成される第１のゲート絶縁膜６ａは、酸化アルミ
ニウムよりも比誘電率が高い五酸化タンタルが用いられ
る方が好ましい。この見地からするとゲート電極５に
は、タンタルを用いる方がＴＦＴを小型化して液晶表示
装置の開口率を向上させるのに好ましい。ちなみに比誘
電率はＡｌ2 Ｏ3 は約9.2 、Ｔａ2 Ｏ5 は約25、ＳｉＮ
x は約6.7 である。
においては、ゲート絶縁膜６は、ゲート電極５と半導体
層７とから構成されるキャパシタの誘電体として機能す
るので、ゲート電極５の表面が陽極酸化されることによ
って形成される第１のゲート絶縁膜６ａは、酸化アルミ
ニウムよりも比誘電率が高い五酸化タンタルが用いられ
る方が好ましい。この見地からするとゲート電極５に
は、タンタルを用いる方がＴＦＴを小型化して液晶表示
装置の開口率を向上させるのに好ましい。ちなみに比誘
電率はＡｌ2 Ｏ3 は約9.2 、Ｔａ2 Ｏ5 は約25、ＳｉＮ
x は約6.7 である。
【００１１】しかし従来のＴＦＴでは、ゲート電極５が
タンタルまたはアルミニウムのどちらかの単一金属から
なるため、電極の比抵抗が小さく、かつ誘電体の比誘電
率も大きいというＴＦＴはえられないという問題があ
る。
タンタルまたはアルミニウムのどちらかの単一金属から
なるため、電極の比抵抗が小さく、かつ誘電体の比誘電
率も大きいというＴＦＴはえられないという問題があ
る。
【００１２】また、アルミニウムなどの軽金属とタンタ
ルなどの重金属とは、格子定数の違いにより一般的に合
金化しにくい。一方、ゲート電極５をタンタルで形成
し、ゲート信号配線をアルミニウムで形成することは可
能であるが、このばあい製造段階でリソグラフィ工程数
が増え歩留りが低下したり製造コストが上昇するという
問題がある。
ルなどの重金属とは、格子定数の違いにより一般的に合
金化しにくい。一方、ゲート電極５をタンタルで形成
し、ゲート信号配線をアルミニウムで形成することは可
能であるが、このばあい製造段階でリソグラフィ工程数
が増え歩留りが低下したり製造コストが上昇するという
問題がある。
【００１３】なお前述のキャパシタ３の下部電極11と第
１の絶縁膜12ａにおいてもＴＦＴと同様の問題がある。
１の絶縁膜12ａにおいてもＴＦＴと同様の問題がある。
【００１４】本発明はかかる問題を解決するためになさ
れたものであり、電極の比抵抗が小さく、かつ、誘電体
として機能する絶縁膜の比誘電率が大きいＴＦＴやキャ
パシタをうると共に、これらの素子が用いられた高特性
の液晶表示装置を提供することを目的とする。
れたものであり、電極の比抵抗が小さく、かつ、誘電体
として機能する絶縁膜の比誘電率が大きいＴＦＴやキャ
パシタをうると共に、これらの素子が用いられた高特性
の液晶表示装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明による液晶表示装
置は、各画素ごとにスイッチング用薄膜トランジスタと
補助容量とを有するアクティブマトリックス形液晶表示
装置であって、前記薄膜トランジスタのゲート絶縁膜お
よび／または前記補助容量の絶縁膜の少なくとも一部が
２種類以上の金属薄膜からなる３層以上の積層体のうち
少なくとも２層が完全に陽極酸化された酸化物からなる
ものである。
置は、各画素ごとにスイッチング用薄膜トランジスタと
補助容量とを有するアクティブマトリックス形液晶表示
装置であって、前記薄膜トランジスタのゲート絶縁膜お
よび／または前記補助容量の絶縁膜の少なくとも一部が
２種類以上の金属薄膜からなる３層以上の積層体のうち
少なくとも２層が完全に陽極酸化された酸化物からなる
ものである。
【００１６】
【００１７】さらに、本発明によるＴＦＴは、絶縁基板
上にゲート電極、ゲート絶縁膜および半導体層が順次積
層されてなる薄膜トランジスタであって、前記ゲート絶
縁膜の少なくとも前記ゲート電極側は２種類以上の金属
薄膜からなる３層以上の積層体のうち少なくとも２層が
完全に陽極酸化された酸化物からなるものである。
上にゲート電極、ゲート絶縁膜および半導体層が順次積
層されてなる薄膜トランジスタであって、前記ゲート絶
縁膜の少なくとも前記ゲート電極側は２種類以上の金属
薄膜からなる３層以上の積層体のうち少なくとも２層が
完全に陽極酸化された酸化物からなるものである。
【００１８】
【作用】本発明によれば、ＴＦＴのゲート電極および／
またはキャパシタの下部電極が２種類以上の金属薄膜の
積層体からなるので、異なった金属の長所を兼ね備える
ことができ、電極の比抵抗を小さくすることができる。
またはキャパシタの下部電極が２種類以上の金属薄膜の
積層体からなるので、異なった金属の長所を兼ね備える
ことができ、電極の比抵抗を小さくすることができる。
【００１９】またゲート絶縁膜および／またはキャパシ
タの誘電体となる絶縁膜が、前記積層体が酸化されて形
成されているため、異なった金属酸化物の長所を兼ね備
えることができ、比誘電率が大きく、かつ、ピンホール
がなく絶縁性のよい絶縁膜を形成することができる。
タの誘電体となる絶縁膜が、前記積層体が酸化されて形
成されているため、異なった金属酸化物の長所を兼ね備
えることができ、比誘電率が大きく、かつ、ピンホール
がなく絶縁性のよい絶縁膜を形成することができる。
【００２０】さらにゲート絶縁膜および／またはキャパ
シタの誘電体となる絶縁膜は、前記金属薄膜が数十〜数
百Å単位で積層されているので、均一に酸化され、か
つ、安定した積層酸化膜となる。
シタの誘電体となる絶縁膜は、前記金属薄膜が数十〜数
百Å単位で積層されているので、均一に酸化され、か
つ、安定した積層酸化膜となる。
【００２１】
【実施例】つぎに図面を参照しながら本発明について説
明する。
明する。
【００２２】図１は本発明のＴＦＴのゲート絶縁膜の一
実施例の要部拡大図、図２は図１に示されたゲート絶縁
膜の製造工程の説明図、図３は液晶表示装置の一方の透
明基板にＴＦＴとキャパシタとが形成された状態の断面
説明図である。
実施例の要部拡大図、図２は図１に示されたゲート絶縁
膜の製造工程の説明図、図３は液晶表示装置の一方の透
明基板にＴＦＴとキャパシタとが形成された状態の断面
説明図である。
【００２３】本発明の液晶表示装置は、図３に示すよう
に、一方の透明基板４上にＴＦＴ２、画素電極１、補助
容量のキャパシタ３が形成され、さらに配向膜（図示さ
れていない）が設けられたのち、同様に電極膜、配向膜
などが設けられた他方の透明基板（図示されていない）
と一定間隙で接着され、液晶材料（図示されていない）
がその間隙に充填されて形成されている。
に、一方の透明基板４上にＴＦＴ２、画素電極１、補助
容量のキャパシタ３が形成され、さらに配向膜（図示さ
れていない）が設けられたのち、同様に電極膜、配向膜
などが設けられた他方の透明基板（図示されていない）
と一定間隙で接着され、液晶材料（図示されていない）
がその間隙に充填されて形成されている。
【００２４】本発明ではＴＦＴ２のゲート電極５および
ゲート絶縁膜６ａ部分とキャパシタ３の電極11と絶縁膜
12ａ部分に特徴があり、絶縁膜の構造についてまず説明
する。
ゲート絶縁膜６ａ部分とキャパシタ３の電極11と絶縁膜
12ａ部分に特徴があり、絶縁膜の構造についてまず説明
する。
【００２５】図１に示されるように、たとえばＴＦＴの
ばあいゲート電極５は、ガラスなどの透明な絶縁基板４
上に厚さが約50〜500 Åのタンタル層51とアルミニウム
層52とが交互に積層され、約500 〜5000Åの厚さに形成
されてなり、第１のゲート絶縁膜６ａは、ゲート電極５
の表面から約300 〜3000Åの範囲のタンタル層51とアル
ミニウム層52とが陽極酸化されることにより形成され
る、五酸化タンタル（Ｔａ2 Ｏ5 ）層61と酸化アルミニ
ウム（Ａｌ2 Ｏ3 ）層62との積層体からなっている。ま
た第１のゲート絶縁膜６ａ上には、たとえばチッ化ケイ
素などからなる厚さが約1500〜3000Åの第２のゲート絶
縁膜６ｂ（図１では２点鎖線で示されている）が設けら
れている。なお図１においては、便宜上６層からなる積
層体が示されているが、実施例においても本発明におい
ても、積層の数は６層には限定されない。
ばあいゲート電極５は、ガラスなどの透明な絶縁基板４
上に厚さが約50〜500 Åのタンタル層51とアルミニウム
層52とが交互に積層され、約500 〜5000Åの厚さに形成
されてなり、第１のゲート絶縁膜６ａは、ゲート電極５
の表面から約300 〜3000Åの範囲のタンタル層51とアル
ミニウム層52とが陽極酸化されることにより形成され
る、五酸化タンタル（Ｔａ2 Ｏ5 ）層61と酸化アルミニ
ウム（Ａｌ2 Ｏ3 ）層62との積層体からなっている。ま
た第１のゲート絶縁膜６ａ上には、たとえばチッ化ケイ
素などからなる厚さが約1500〜3000Åの第２のゲート絶
縁膜６ｂ（図１では２点鎖線で示されている）が設けら
れている。なお図１においては、便宜上６層からなる積
層体が示されているが、実施例においても本発明におい
ても、積層の数は６層には限定されない。
【００２６】タンタルとアルミニウムなど、酸化レート
や特性の異なる材料を重ねて酸化法による絶縁膜を形成
しようとしても、酸化レートの大きい金属（たとえばア
ルミニウム）は内部まで酸化が進み、酸化レートの小さ
い金属（たとえばタンタル）は酸化が進まず、均一な絶
縁膜がえられない。しかし、各金属膜を50〜500 Å程度
の薄い金属膜の積層体にすることにより、酸化レートの
小さい金属も上下の酸化レートの大きい金属から酸化を
促進され、均一な酸化膜がえられることを見出したもの
である。
や特性の異なる材料を重ねて酸化法による絶縁膜を形成
しようとしても、酸化レートの大きい金属（たとえばア
ルミニウム）は内部まで酸化が進み、酸化レートの小さ
い金属（たとえばタンタル）は酸化が進まず、均一な絶
縁膜がえられない。しかし、各金属膜を50〜500 Å程度
の薄い金属膜の積層体にすることにより、酸化レートの
小さい金属も上下の酸化レートの大きい金属から酸化を
促進され、均一な酸化膜がえられることを見出したもの
である。
【００２７】つぎに図２を参照しながら本発明の絶縁膜
の製造工程について、ＴＦＴのゲート絶縁膜を例にとっ
て説明する。
の製造工程について、ＴＦＴのゲート絶縁膜を例にとっ
て説明する。
【００２８】まず図２（ａ）に示すように、ガラスなど
の絶縁基板４上に、異種の金属の薄膜をスパッタ法や真
空蒸着法などにより順次積層したのち、エッチングを施
しパターニングすることによりゲート電極５を形成す
る。具体的には、スパッタ法により50〜500 Åの均一な
厚さのタンタル層51とアルミニウム層52とを交互に約２
〜10層積み重ねたのち、塩素とフッ素とを適当な比率で
混合してタンタル層51とアルミニウム層52のエッチング
レートを１に調整した混合ガスを用いて、ＲＩＥ法によ
りゲート電極５を形成した。
の絶縁基板４上に、異種の金属の薄膜をスパッタ法や真
空蒸着法などにより順次積層したのち、エッチングを施
しパターニングすることによりゲート電極５を形成す
る。具体的には、スパッタ法により50〜500 Åの均一な
厚さのタンタル層51とアルミニウム層52とを交互に約２
〜10層積み重ねたのち、塩素とフッ素とを適当な比率で
混合してタンタル層51とアルミニウム層52のエッチング
レートを１に調整した混合ガスを用いて、ＲＩＥ法によ
りゲート電極５を形成した。
【００２９】つぎに図２（ｂ）に示すように、ゲート電
極５の表面を陽極酸化し、表面に第１のゲート絶縁膜６
ａを形成する。具体的には温度が約20〜100 ℃、濃度が
約２〜10重量％の酒石酸とアンモニアとエチレングリコ
ールなどの混合溶液中で、ゲート電極５を陽極とし、白
金またはパラジウムを陰極として両極間に電圧を印加し
た。この際、陽極酸化が適切な速度で行われるように、
電流値と電圧値とを細かく制御し、ゲート電極５の表面
から約300 〜3000Åの範囲まで酸化し、五酸化タンタル
層61と酸化アルミニウム層62との積層からなる第１のゲ
ート絶縁膜６ａを形成した。タンタル層51はアルミニウ
ム層52と比較して酸化されにくいのであるが、アルミニ
ウム層52とタンタル層51とは前述のように、約50〜500
Åの厚さで交互に積層されているので、タンタル層51で
は活性酸素がゲート電極５の表面や側面からだけでなく
上下に隣接するアルミニウム層52からも浸透する。その
結果、見かけ上タンタル層51とアルミニウム層52とは同
じ酸化速度で酸化されることとなる。そして陽極酸化の
のち、たとえば約200 〜350 ℃の空気雰囲気中で約１時
間のアニール処理を行うことにより、緻密な第１のゲー
ト絶縁膜６ａがえられる。
極５の表面を陽極酸化し、表面に第１のゲート絶縁膜６
ａを形成する。具体的には温度が約20〜100 ℃、濃度が
約２〜10重量％の酒石酸とアンモニアとエチレングリコ
ールなどの混合溶液中で、ゲート電極５を陽極とし、白
金またはパラジウムを陰極として両極間に電圧を印加し
た。この際、陽極酸化が適切な速度で行われるように、
電流値と電圧値とを細かく制御し、ゲート電極５の表面
から約300 〜3000Åの範囲まで酸化し、五酸化タンタル
層61と酸化アルミニウム層62との積層からなる第１のゲ
ート絶縁膜６ａを形成した。タンタル層51はアルミニウ
ム層52と比較して酸化されにくいのであるが、アルミニ
ウム層52とタンタル層51とは前述のように、約50〜500
Åの厚さで交互に積層されているので、タンタル層51で
は活性酸素がゲート電極５の表面や側面からだけでなく
上下に隣接するアルミニウム層52からも浸透する。その
結果、見かけ上タンタル層51とアルミニウム層52とは同
じ酸化速度で酸化されることとなる。そして陽極酸化の
のち、たとえば約200 〜350 ℃の空気雰囲気中で約１時
間のアニール処理を行うことにより、緻密な第１のゲー
ト絶縁膜６ａがえられる。
【００３０】一方、アルミニウム層52とタンタル層51と
からなる積層体の各層の厚さが約500 Åを超えると、こ
のアルミニウム層52からタンタル層51への活性酸素の浸
透が、タンタル層51の厚さの中心にまで達するのに時間
を必要とするようになるため、ゲート電極５の酸化状態
が一様ではなくなり、膜質が均一である第１のゲート絶
縁膜６ａがえられなくなる。
からなる積層体の各層の厚さが約500 Åを超えると、こ
のアルミニウム層52からタンタル層51への活性酸素の浸
透が、タンタル層51の厚さの中心にまで達するのに時間
を必要とするようになるため、ゲート電極５の酸化状態
が一様ではなくなり、膜質が均一である第１のゲート絶
縁膜６ａがえられなくなる。
【００３１】なお、約400 〜500 ℃まで昇温可能なばあ
いには前述の湿式の陽極酸化の代わりにプラズマアシス
トによる乾式の陽極酸化を用いることができる。そして
陽極酸化ののち、たとえば温度約450 ℃の水素雰囲気中
で約40分間アニール処理する。これによって第１のゲー
ト絶縁膜６ａやゲート電極５中の残留応力が除去され
る。
いには前述の湿式の陽極酸化の代わりにプラズマアシス
トによる乾式の陽極酸化を用いることができる。そして
陽極酸化ののち、たとえば温度約450 ℃の水素雰囲気中
で約40分間アニール処理する。これによって第１のゲー
ト絶縁膜６ａやゲート電極５中の残留応力が除去され
る。
【００３２】つぎに図２（ｃ）に示すように、前述の第
１のゲートの絶縁膜６ａ上にさらに第２のゲート絶縁膜
６ｂを形成する。具体的には、プラズマＣＶＤ法により
厚さが約1500〜3000μm のチッ化ケイ素を形成した。こ
れにより２層構造のゲート絶縁膜６を完成した。
１のゲートの絶縁膜６ａ上にさらに第２のゲート絶縁膜
６ｂを形成する。具体的には、プラズマＣＶＤ法により
厚さが約1500〜3000μm のチッ化ケイ素を形成した。こ
れにより２層構造のゲート絶縁膜６を完成した。
【００３３】なお図１および図２の説明では、ＴＦＴの
ゲート絶縁膜を例に挙げたが、キャパシタの下部電極11
と絶縁膜12の構造とその製法についても同様であり、液
晶表示などに用いられるキャパシタに限らず、一般の誘
電体膜を電極で挟持するキャパシタについても同様に形
成できることはいうまでもない。
ゲート絶縁膜を例に挙げたが、キャパシタの下部電極11
と絶縁膜12の構造とその製法についても同様であり、液
晶表示などに用いられるキャパシタに限らず、一般の誘
電体膜を電極で挟持するキャパシタについても同様に形
成できることはいうまでもない。
【００３４】一般にアルミニウムなどの軽金属とタンタ
ルなどの重金属とは格子定数が異なり合金化しにくい
が、数十〜数百Åの膜厚とくに金属の結晶粒径以下の膜
厚で周期的に積層することにより、異種金属間に作用す
る、たとえば電触や残留応力などの干渉が緩和され、陽
極酸化を行う際、金属間での酸化種拡散定数の差や膨張
係数の差が見かけ上緩和されるので、均一に酸化され、
安定した金属酸化膜がえられる。
ルなどの重金属とは格子定数が異なり合金化しにくい
が、数十〜数百Åの膜厚とくに金属の結晶粒径以下の膜
厚で周期的に積層することにより、異種金属間に作用す
る、たとえば電触や残留応力などの干渉が緩和され、陽
極酸化を行う際、金属間での酸化種拡散定数の差や膨張
係数の差が見かけ上緩和されるので、均一に酸化され、
安定した金属酸化膜がえられる。
【００３５】なお前述の実施例では２種類の金属を交互
に積層するばあいについて説明したが、３種類以上の異
なる金属を順次積層してもよい。
に積層するばあいについて説明したが、３種類以上の異
なる金属を順次積層してもよい。
【００３６】
【発明の効果】本発明によれば、複数種類の金属膜積層
体の一部を酸化することにより絶縁膜を形成しているた
め、比誘電率など電気的特性とピンホールなどが発生し
にくい絶縁特性とを兼ね備えた絶縁膜がえられると共
に、電極および配線の比抵抗が小さいＴＦＴのゲートや
キャパシタがえられる。しかもリソグラフィ工程でのマ
スク枚数を増やすことなく、高歩留りでうることができ
る。
体の一部を酸化することにより絶縁膜を形成しているた
め、比誘電率など電気的特性とピンホールなどが発生し
にくい絶縁特性とを兼ね備えた絶縁膜がえられると共
に、電極および配線の比抵抗が小さいＴＦＴのゲートや
キャパシタがえられる。しかもリソグラフィ工程でのマ
スク枚数を増やすことなく、高歩留りでうることができ
る。
【００３７】したがって、ＴＦＴやキャパシタの小型化
を達成でき、液晶表示装置に適用することによりスイッ
チング動作が速く、開口率が大きい液晶表示装置をうる
ことができる。
を達成でき、液晶表示装置に適用することによりスイッ
チング動作が速く、開口率が大きい液晶表示装置をうる
ことができる。
【図１】本発明のＴＦＴのゲート絶縁膜の一実施例の要
部拡大図である。
部拡大図である。
【図２】図１に示されたゲート絶縁膜の製造工程の説明
図である。
図である。
【図３】液晶表示装置の一方の透明基板にＴＦＴとキャ
パシタとが形成された状態の断面説明図である。
パシタとが形成された状態の断面説明図である。
２ ＴＦＴ ３ キャパシタ ４ 絶縁基板 ５ ゲート電極 ６ ゲート絶縁膜 ６ａ 第１のゲート絶縁膜 ６ｂ 第２のゲート絶縁膜 ７ 半導体層 11 下部電極 12 絶縁膜 12ａ 第１の絶縁膜 12ｂ 第２の絶縁膜 13 上部電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 波多 俊弘 京都市右京区西院溝崎町21番地 ローム 株式会社内 (56)参考文献 特開 昭64−35421（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−48639（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−232399（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G02F 1/136
Claims (2)
- 【請求項１】 各画素ごとにスイッチング用薄膜トラン
ジスタと補助容量とを有するアクティブマトリックス形
液晶表示装置であって、 前記薄膜トランジスタのゲート絶縁膜および／または前
記補助容量の絶縁膜の少なくとも一部が２種類以上の金
属薄膜からなる３層以上の積層体のうち少なくとも２層
が完全に陽極酸化された酸化物からなる液晶表示装置。 - 【請求項２】 絶縁基板上にゲート電極、ゲート絶縁膜
および半導体層が順次積層されてなる薄膜トランジスタ
であって、 前記ゲート絶縁膜の少なくとも前記ゲート電極側は２種
類以上の金属薄膜からなる３層以上の積層体のうち少な
くとも２層が完全に陽極酸化された酸化物からなる薄膜
トランジスタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5220693A JP2948436B2 (ja) | 1993-03-12 | 1993-03-12 | 薄膜トランジスタおよびそれを用いる液晶表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5220693A JP2948436B2 (ja) | 1993-03-12 | 1993-03-12 | 薄膜トランジスタおよびそれを用いる液晶表示装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06265936A JPH06265936A (ja) | 1994-09-22 |
| JP2948436B2 true JP2948436B2 (ja) | 1999-09-13 |
Family
ID=12908305
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5220693A Expired - Fee Related JP2948436B2 (ja) | 1993-03-12 | 1993-03-12 | 薄膜トランジスタおよびそれを用いる液晶表示装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2948436B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0775931B1 (en) | 1995-11-21 | 2005-10-05 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method of manufacturing a liquid crystal display |
| JPH10163501A (ja) * | 1996-11-29 | 1998-06-19 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 絶縁ゲイト型トランジスタ |
| KR100524873B1 (ko) * | 1998-04-02 | 2005-12-30 | 엘지.필립스 엘시디 주식회사 | 액정표시장치및그제조방법 |
| JP3890270B2 (ja) | 2002-07-19 | 2007-03-07 | Ｎｅｃ液晶テクノロジー株式会社 | 薄膜トランジスタの製造方法 |
-
1993
- 1993-03-12 JP JP5220693A patent/JP2948436B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06265936A (ja) | 1994-09-22 |
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