JP3062514B2 - 薄膜トランジスタ - Google Patents
薄膜トランジスタInfo
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体素子、例えば
マトリクス型表示装置用薄膜トランジスタ等の電極配線
の形成方法に関するものである。
マトリクス型表示装置用薄膜トランジスタ等の電極配線
の形成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図３は例えば特開平２−１８８９２２号
公報に開示された従来の電極配線の形成方法により形成
された電極配線の断面であり、図３において、１は絶縁
性基板、６は窒化シリコン膜層、８は高融点金属（Ｔｉ
Ｗ）膜層、１１はアルミニウム合金膜層である。
公報に開示された従来の電極配線の形成方法により形成
された電極配線の断面であり、図３において、１は絶縁
性基板、６は窒化シリコン膜層、８は高融点金属（Ｔｉ
Ｗ）膜層、１１はアルミニウム合金膜層である。
【０００３】図３において、電極配線を構成するアルミ
ニウム合金膜層１１中にはシリコン（Ｓｉ）、銅（Ｃ
ｕ）等の不純物が添加されている。この電極配線がアル
ミニウム膜のみにより形成されている場合、電極配線の
形成後に熱処理を加えると、電極配線中のアルミニウム
原子がマイグレーションを起こし、ホイスカ（針状結
晶）等の粒成長が起きる。これらの粒成長は、電極配線
上の保護膜を突き破り、絶縁不良や信号漏れ等の障害を
引き起こす。
ニウム合金膜層１１中にはシリコン（Ｓｉ）、銅（Ｃ
ｕ）等の不純物が添加されている。この電極配線がアル
ミニウム膜のみにより形成されている場合、電極配線の
形成後に熱処理を加えると、電極配線中のアルミニウム
原子がマイグレーションを起こし、ホイスカ（針状結
晶）等の粒成長が起きる。これらの粒成長は、電極配線
上の保護膜を突き破り、絶縁不良や信号漏れ等の障害を
引き起こす。
【０００４】図３のようにシリコン（Ｓｉ）、銅（Ｃ
ｕ）をアルミニウム合金膜層１１中に添加した場合、シ
リコン、銅はアルミの粒界等に析出するため上記のよう
なアルミニウムのマイグレーションを抑制する働きを持
つ。そのため、ホイスカの様な粒成長も抑制され、上記
のような障害も軽減される。
ｕ）をアルミニウム合金膜層１１中に添加した場合、シ
リコン、銅はアルミの粒界等に析出するため上記のよう
なアルミニウムのマイグレーションを抑制する働きを持
つ。そのため、ホイスカの様な粒成長も抑制され、上記
のような障害も軽減される。
【０００５】図４は、例えば特開平２−８５８２６号公
報に開示された従来の電極配線の形成方法により形成し
た電極配線の断面であり、図４において、１は絶縁性基
板、３は透明電極層、６は窒化シリコン膜層、９はアル
ミニウム膜層、１２は酸化アルミニウム膜層である。
報に開示された従来の電極配線の形成方法により形成し
た電極配線の断面であり、図４において、１は絶縁性基
板、３は透明電極層、６は窒化シリコン膜層、９はアル
ミニウム膜層、１２は酸化アルミニウム膜層である。
【０００６】図４において、電極配線上にはアルミニウ
ム膜層９を陽極酸化する事により得られた酸化アルミニ
ウム膜層１２が形成されている。この酸化アルミニウム
膜層１２は、電極配線形成後の熱処理により生じるアル
ミニウム膜層９からの粒成長を抑制するため、ホイスカ
等による絶縁不良を軽減する効果をもつ。
ム膜層９を陽極酸化する事により得られた酸化アルミニ
ウム膜層１２が形成されている。この酸化アルミニウム
膜層１２は、電極配線形成後の熱処理により生じるアル
ミニウム膜層９からの粒成長を抑制するため、ホイスカ
等による絶縁不良を軽減する効果をもつ。
【０００７】以上のように、アルミニウム電極配線を熱
処理することにより生じるホイスカ等の異常突起を抑制
し、電極配線上の保護膜の絶縁不良等の障害を軽減する
ためには、アルミニウム電極配線中にシリコン、銅等の
不純物を添加する方法、アルミニウム電極配線上に酸化
アルミニウムを形成する方法といった従来例が存在す
る。
処理することにより生じるホイスカ等の異常突起を抑制
し、電極配線上の保護膜の絶縁不良等の障害を軽減する
ためには、アルミニウム電極配線中にシリコン、銅等の
不純物を添加する方法、アルミニウム電極配線上に酸化
アルミニウムを形成する方法といった従来例が存在す
る。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従来の電極配線の形成
方法は以上のようなので、シリコンや銅等の添加不純物
をアルミニウムに添加した場合、これらの添加不純物が
アルミニウム合金電極配線のパターニング時にエッチン
グ残渣として析出するので、その除去工程を増やさなけ
ればならない問題点があった。
方法は以上のようなので、シリコンや銅等の添加不純物
をアルミニウムに添加した場合、これらの添加不純物が
アルミニウム合金電極配線のパターニング時にエッチン
グ残渣として析出するので、その除去工程を増やさなけ
ればならない問題点があった。
【０００９】また、電極配線上に酸化アルミニウム膜を
形成する方法は、陽極酸化の工程が増える、あるいは陽
極酸化の制御が比較的困難である問題点があった。さら
に、電極配線のパターニング後に陽極酸化を行う場合に
は、電極部のように孤立したパターン部には陽極酸化は
不可能である。また、電極配線のパターニング前に電極
配線部のみ全面に陽極酸化を行う場合には、パターニン
グ時にアルミニウムと酸化アルミニウムとの選択エッチ
ング技術が必要であり、それに加えて配線抵抗が増加す
るなどの問題点があった。
形成する方法は、陽極酸化の工程が増える、あるいは陽
極酸化の制御が比較的困難である問題点があった。さら
に、電極配線のパターニング後に陽極酸化を行う場合に
は、電極部のように孤立したパターン部には陽極酸化は
不可能である。また、電極配線のパターニング前に電極
配線部のみ全面に陽極酸化を行う場合には、パターニン
グ時にアルミニウムと酸化アルミニウムとの選択エッチ
ング技術が必要であり、それに加えて配線抵抗が増加す
るなどの問題点があった。
【００１０】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、シリコン、銅等の添加不純物の
添加、あるいはアルミニウム電極配線上の酸化アルミニ
ウム膜形成工程を要することなく、アルミニウムからの
ホイスカ等の異常突起を大幅に抑制し、電極配線上の保
護膜の被覆性を向上させることのできる電極配線の形成
方法を提供することを目的とする。
ためになされたもので、シリコン、銅等の添加不純物の
添加、あるいはアルミニウム電極配線上の酸化アルミニ
ウム膜形成工程を要することなく、アルミニウムからの
ホイスカ等の異常突起を大幅に抑制し、電極配線上の保
護膜の被覆性を向上させることのできる電極配線の形成
方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】この発明の電極配線の形
成方法は、アルミニウム膜層またはアルミニウム合金膜
層とその下の高融点金属膜層との２層から成り、高融点
金属膜層の重量密度を高融点金属の重量密度の７０〜８
５％にしたものである。
成方法は、アルミニウム膜層またはアルミニウム合金膜
層とその下の高融点金属膜層との２層から成り、高融点
金属膜層の重量密度を高融点金属の重量密度の７０〜８
５％にしたものである。
【００１２】
【作用】この発明に係る電極配線の形成方法は、高融点
金属膜層と、アルミニウム膜層またはアルミニウム合金
膜層を形成し、この後に成膜等の加熱処理を行っても、
高融点金属膜層の重量密度が、その高融点金属の重量密
度の７０〜８５％である高融点金属膜層においては、格
子定数、熱膨張率ともに大きく、従って、高融点金属膜
層がアルミニウム膜層またはアルミニウム合金膜層と絶
縁性基板との熱膨張率差を緩和する作用をなし、アルミ
ニウム膜層またはアルミニウム合金膜層に対する高温下
での膜応力を少なくし、ホイスカ等の異常突起が発生す
るのを抑制する。
金属膜層と、アルミニウム膜層またはアルミニウム合金
膜層を形成し、この後に成膜等の加熱処理を行っても、
高融点金属膜層の重量密度が、その高融点金属の重量密
度の７０〜８５％である高融点金属膜層においては、格
子定数、熱膨張率ともに大きく、従って、高融点金属膜
層がアルミニウム膜層またはアルミニウム合金膜層と絶
縁性基板との熱膨張率差を緩和する作用をなし、アルミ
ニウム膜層またはアルミニウム合金膜層に対する高温下
での膜応力を少なくし、ホイスカ等の異常突起が発生す
るのを抑制する。
【００１３】
【実施例】実施例１．図１はこの発明の一実施例による
電極配線の形成方法を用いて作製した薄膜トランジスタ
の断面を示している。以下、この薄膜トランジスタの製
造方法について説明する。
電極配線の形成方法を用いて作製した薄膜トランジスタ
の断面を示している。以下、この薄膜トランジスタの製
造方法について説明する。
【００１４】まず、絶縁性基板１上にゲート電極配線層
２としてクロムを膜厚２０００〜３０００Åに電子線加
熱蒸着法もしくはスパッタリング法により堆積し、パタ
ーニングする。次に酸化インジウムから成る透明電極層
３を絶縁性基板１上に膜厚５００〜１５００Åに堆積
し、パターン化して、画素電極を形成する。全面にゲー
ト絶縁膜層４として例えばプラズマＣＶＤ法により窒化
シリコン膜を膜厚１０００〜４０００Åに堆積する。
２としてクロムを膜厚２０００〜３０００Åに電子線加
熱蒸着法もしくはスパッタリング法により堆積し、パタ
ーニングする。次に酸化インジウムから成る透明電極層
３を絶縁性基板１上に膜厚５００〜１５００Åに堆積
し、パターン化して、画素電極を形成する。全面にゲー
ト絶縁膜層４として例えばプラズマＣＶＤ法により窒化
シリコン膜を膜厚１０００〜４０００Åに堆積する。
【００１５】さらに、非晶質シリコン膜層５を膜厚５０
０〜１０００Åに、窒化シリコン膜層６を膜厚１０００
〜３０００Åに順次堆積する。その後、窒化シリコン膜
層６をパターニングして、薄膜トランジスタのチャネル
となる部分および透明電極層３上の部分を局所的に除去
する。次に、リンを０．５〜３％ドーピングした非晶質
シリコン膜層７を膜厚５００〜１０００Åに堆積した
後、透明電極層３のコンタクト部上でゲート絶縁膜層
４、非晶質シリコン膜層５、リンドープ非晶質シリコン
膜層７を局所的に除去し、コンタクトホールを形成す
る。
０〜１０００Åに、窒化シリコン膜層６を膜厚１０００
〜３０００Åに順次堆積する。その後、窒化シリコン膜
層６をパターニングして、薄膜トランジスタのチャネル
となる部分および透明電極層３上の部分を局所的に除去
する。次に、リンを０．５〜３％ドーピングした非晶質
シリコン膜層７を膜厚５００〜１０００Åに堆積した
後、透明電極層３のコンタクト部上でゲート絶縁膜層
４、非晶質シリコン膜層５、リンドープ非晶質シリコン
膜層７を局所的に除去し、コンタクトホールを形成す
る。
【００１６】次に、アルミニウムとシリコンとの反応を
阻止する高融点金属膜層８として例えばクロム膜を膜厚
５００〜１０００Åに、アルミニウム膜層９を膜厚２０
００〜６０００Åに電子線加熱蒸着法あるいはスパッタ
リング法により順次堆積した後、電極配線の形状にパタ
ーニングする。この際、高融点金属膜層８は透明電極層
３に電気的にコンタクトする。また、この時のクロム膜
の重量密度はその高融点金属の重量密度の７０〜８５％
となるようにする。この後、表面が露出したリンドープ
非晶質シリコン膜層７の部分とその下側の非晶質シリコ
ン膜層５の部分を除去する。この際、ゲート電極配線層
２上にある窒化シリコン膜層６の表面が露出する。
阻止する高融点金属膜層８として例えばクロム膜を膜厚
５００〜１０００Åに、アルミニウム膜層９を膜厚２０
００〜６０００Åに電子線加熱蒸着法あるいはスパッタ
リング法により順次堆積した後、電極配線の形状にパタ
ーニングする。この際、高融点金属膜層８は透明電極層
３に電気的にコンタクトする。また、この時のクロム膜
の重量密度はその高融点金属の重量密度の７０〜８５％
となるようにする。この後、表面が露出したリンドープ
非晶質シリコン膜層７の部分とその下側の非晶質シリコ
ン膜層５の部分を除去する。この際、ゲート電極配線層
２上にある窒化シリコン膜層６の表面が露出する。
【００１７】最後に、保護膜１０として例えばプラズマ
ＣＶＤ法により窒化シリコン膜を６０００〜１００００
Åの膜厚に堆積した後、端子部上の保護膜１０部分を除
去して、薄膜トランジスタアレイ基板が完成する。
ＣＶＤ法により窒化シリコン膜を６０００〜１００００
Åの膜厚に堆積した後、端子部上の保護膜１０部分を除
去して、薄膜トランジスタアレイ基板が完成する。
【００１８】以下に、この実施例での作用について説明
する。保護膜層１０の堆積時に通常約３００℃の加熱が
行われるが、この時に、アルミニウム膜層９からの粒成
長が発生するため、保護膜層１０の被覆不良等の障害が
発生すると想定される。粒成長の中でも特にホイスカ等
の異常突起は保護膜層１０によっても被覆が困難であ
り、重大な影響を及ぼす。
する。保護膜層１０の堆積時に通常約３００℃の加熱が
行われるが、この時に、アルミニウム膜層９からの粒成
長が発生するため、保護膜層１０の被覆不良等の障害が
発生すると想定される。粒成長の中でも特にホイスカ等
の異常突起は保護膜層１０によっても被覆が困難であ
り、重大な影響を及ぼす。
【００１９】図２に、この時のアルミニウム膜層からの
ホイスカの発生密度と、高融点金属膜層であるクロム膜
層の重量密度とクロム密度の比との関係を示す。また、
アルミニウム配線膜層下にクロム膜層がない場合のホイ
スカ発生密度も破線で併せて示した。図示実線で示すよ
うに、クロム膜層の重量密度とクロム重量密度との比が
９０％以上においては、重量密度の増加に伴ないホイス
カ発生密度も増大しており、最大１０００（a.u.）にも
達する。
ホイスカの発生密度と、高融点金属膜層であるクロム膜
層の重量密度とクロム密度の比との関係を示す。また、
アルミニウム配線膜層下にクロム膜層がない場合のホイ
スカ発生密度も破線で併せて示した。図示実線で示すよ
うに、クロム膜層の重量密度とクロム重量密度との比が
９０％以上においては、重量密度の増加に伴ないホイス
カ発生密度も増大しており、最大１０００（a.u.）にも
達する。
【００２０】一方、本実施例のようにクロム膜層の重量
密度とクロム重量密度との比が７０〜８５％の場合に
は、ホイスカの発生がほぼ皆無であり、この場合、薄膜
トランジスタの電極配線上の保護膜１０の被覆不良も大
幅に低減できる。
密度とクロム重量密度との比が７０〜８５％の場合に
は、ホイスカの発生がほぼ皆無であり、この場合、薄膜
トランジスタの電極配線上の保護膜１０の被覆不良も大
幅に低減できる。
【００２１】上記のようにシリコン系半導体層上の電極
配線をアルミニウム膜層および高融点金属膜層の２層で
形成し、その後に成膜等の加熱処理を行った場合、アル
ミニウム膜層と高融点金属膜層や絶縁性基板（例えばガ
ラス）との熱膨張率の差によりアルミニウム膜層には圧
縮応力が発生する。高温下でのこのような膜応力により
アルミニウム膜層中ではアルミニウム原子が移動し、ホ
イスカ等の異常突起が発生することが知られている。
配線をアルミニウム膜層および高融点金属膜層の２層で
形成し、その後に成膜等の加熱処理を行った場合、アル
ミニウム膜層と高融点金属膜層や絶縁性基板（例えばガ
ラス）との熱膨張率の差によりアルミニウム膜層には圧
縮応力が発生する。高温下でのこのような膜応力により
アルミニウム膜層中ではアルミニウム原子が移動し、ホ
イスカ等の異常突起が発生することが知られている。
【００２２】この時、アルミニウム膜層の下部の高融点
金属膜層の重量密度がその高融点金属の重量密度に近い
場合、熱膨張率はアルミニウム膜層の熱膨張率に比較し
て小さく、ガラスといった絶縁性基板とほぼ同等とな
る。
金属膜層の重量密度がその高融点金属の重量密度に近い
場合、熱膨張率はアルミニウム膜層の熱膨張率に比較し
て小さく、ガラスといった絶縁性基板とほぼ同等とな
る。
【００２３】しかし、上記実施例のように、高融点金属
膜層８の重量密度が、その金属の重量密度の７０〜８５
％であることを特徴とする高融点金属膜層８において
は、格子定数、熱膨張率ともに大きく、従って、この場
合、高融点金属膜層８はアルミニウム膜層９と絶縁性基
板１との熱膨張率差を緩和する働きを持ち、保護膜１０
形成時のアルミニウム膜層９のホイスカ等の発生を抑制
する。なお、上記重量密度範囲においては、高融点金属
膜層８はアルミニウムと半導体層中のシリコンとの共晶
反応を有効に阻止することができる。
膜層８の重量密度が、その金属の重量密度の７０〜８５
％であることを特徴とする高融点金属膜層８において
は、格子定数、熱膨張率ともに大きく、従って、この場
合、高融点金属膜層８はアルミニウム膜層９と絶縁性基
板１との熱膨張率差を緩和する働きを持ち、保護膜１０
形成時のアルミニウム膜層９のホイスカ等の発生を抑制
する。なお、上記重量密度範囲においては、高融点金属
膜層８はアルミニウムと半導体層中のシリコンとの共晶
反応を有効に阻止することができる。
【００２４】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、薄膜
トランジスタにおいて、絶縁性基板上に形成された半導
体層と、この半導体層に接するように形成された電極配
線であって、高融点金属膜層とこの金属膜層上部のアル
ミニウム膜層またはアルミニウム合金膜層とが積層され
てなる電極配線とを備え、上記高融点金属膜層の重量密
度がその高融点金属の重量密度の７０〜８５％であるこ
とを規定したので、工程の追加や不純物の添加等を行う
ことなしに、電極配線形成後加熱処理時のアルミニウム
膜層からのホイスカ発生密度を低減できる。また、電極
配線上の保護膜の被覆不良による絶縁不良や信号漏れ等
の障害も大幅に改善されるため、素子の信頼性が向上す
る効果がある。
トランジスタにおいて、絶縁性基板上に形成された半導
体層と、この半導体層に接するように形成された電極配
線であって、高融点金属膜層とこの金属膜層上部のアル
ミニウム膜層またはアルミニウム合金膜層とが積層され
てなる電極配線とを備え、上記高融点金属膜層の重量密
度がその高融点金属の重量密度の７０〜８５％であるこ
とを規定したので、工程の追加や不純物の添加等を行う
ことなしに、電極配線形成後加熱処理時のアルミニウム
膜層からのホイスカ発生密度を低減できる。また、電極
配線上の保護膜の被覆不良による絶縁不良や信号漏れ等
の障害も大幅に改善されるため、素子の信頼性が向上す
る効果がある。
【図１】この発明の一実施例による電極配線の形成方法
を適用した薄膜トランジスタを示す断面図である。
を適用した薄膜トランジスタを示す断面図である。
【図２】アルミニウム膜層からのホイスカの発生密度
と、高融点金属膜層であるクロム膜層の重量密度とクロ
ム重量密度との比との関係を示す図である。
と、高融点金属膜層であるクロム膜層の重量密度とクロ
ム重量密度との比との関係を示す図である。
【図３】従来の電極配線の形成方法の一例により形成さ
れた電極配線を示す断面図である。
れた電極配線を示す断面図である。
【図４】従来の電極配線の形成方法の他の一例により形
成された電極配線を示す断面図である。
成された電極配線を示す断面図である。
１ 絶縁性基板 ２ ゲート電極配線層 ３ 透明電極層 ４ ゲート絶縁膜層 ５ 非晶質シリコン膜層 ６ 窒化シリコン膜層 ７ リンドープ非晶質シリコン膜層 ８ 高融点金属膜層 ９ アルミニウム膜層 １０ 保護膜層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/28 301 H01L 21/768
Claims (1)
- 【請求項１】 絶縁性基板上に形成された半導体層と、
この半導体層に接するように形成された電極配線であっ
て、高融点金属膜層とこの金属膜層上部のアルミニウム
膜層またはアルミニウム合金膜層とが積層されてなる電
極配線とを備えた薄膜トランジスタにおいて、上記高融
点金属膜層の重量密度がその高融点金属の重量密度の７
０〜８５％であることを特徴とする薄膜トランジスタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4183735A JP3062514B2 (ja) | 1992-07-10 | 1992-07-10 | 薄膜トランジスタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4183735A JP3062514B2 (ja) | 1992-07-10 | 1992-07-10 | 薄膜トランジスタ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0629238A JPH0629238A (ja) | 1994-02-04 |
| JP3062514B2 true JP3062514B2 (ja) | 2000-07-10 |
Family
ID=16141060
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4183735A Expired - Lifetime JP3062514B2 (ja) | 1992-07-10 | 1992-07-10 | 薄膜トランジスタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3062514B2 (ja) |
-
1992
- 1992-07-10 JP JP4183735A patent/JP3062514B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0629238A (ja) | 1994-02-04 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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