JP3106786B2 - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

半導体装置およびその製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置、特に液晶な
どと組み合わせて画像表示装置を構成するための薄膜ト
ランジスタ(以後TFTと呼ぶ)製造方法に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】従来のTFTの構造およびその製造方法
を図6を参照して説明する。まず、ガラスなどの透明絶
縁基板1上にCrを成膜して、フォトリソグラフィー技
術によりゲート電極2を形成する。次にTFTの主材料
である窒化シリコン(SiNx)からなるゲート絶縁体
層3、アモルファスシリコン(a−Si)半導体層4、
およびソース、ドレイン電極−半導体層間でオーミック
接触を得るためのn+−a−Siからなるオーミックコ
ンタクト層5をプラズマCVD法により連続成膜し、T
FTを形成するところ以外のa−Si半導体層4および
オーミックコンタクト層5をフォトリソグラフィ技術に
よりエッチング除去する。次に酸化インジウムズズ(I
TO)を成膜して、フォトリソグラフィー技術により透
明画素電極6を形成する。
【0003】次に、チタン(Ti)およびアルミニウム
(Al)の順に成膜して、フォトリソグラフィー技術に
より拡散防止層7、ソース、ドレイン電極8a、8bを
形成し、TFTのチャンネル部上のn+−a−Si層5
を除去してTFTが完成する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の構
成を有するTFTの製造方法では、ソース、ドレイン電
極7a、7bを形成する際のフォトリソグラフィにポジ
型レジストを用いた場合、現像液がアルカリ性であるこ
とから、図4に示すように、アルカリ水溶液中ではIT
Oの還元電位よりもアルミニウムの酸化電位の方が卑で
あるために、レジストの現像工程中にアルミニウムとI
TO間で酸化還元反応を起こしてITOが還元され、腐
食するという課題が発生した。従って、上述のフォトリ
ソグラフィではネガ型レジストしか使用できないため、
フォトリソグラフィを加工精度が高く剥離の容易なポジ
型に統一することができず、製造工程上不合理であっ
た。
【0005】本発明は、このような従来の問題を解決す
るものであり、ITOと電食反応を起こすことなく、ポ
ジ型レジストを用いてAlを主材とする金属配線を形成
することのできる半導体装置およびその製造方法を提供
することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、配線金属としてアルミニウムに標準単極電
位がアルミニウムよりも貴である金属を添加したものを
用いるようにしたものである。添加する金属は、好まし
くはパラジウム、バナジウム、タングステン、タンタ
ル、ニッケル、インジウム、チタン等があげられる。
【0007】
【作用】本発明は上記構成により、ポジ型レジスト用現
像液中におけるアルミニウム主材とする配線金属の酸化
電位が純粋なAlの酸化電位よりも貴側にシフトしてI
TOの還元電位よりも貴になるため、配線金属−ITO
間でのの電池反応が成立せず、ITOの還元反応による
腐食を防止でき、従ってポジ型のフォトリソグラフィに
よりソース、ドレイン電極等の配線を形成でき、その結
果、ネガレジストを使用するときよりも微細加工が可能
となり、高精細のTFTアレイを形成することができ
る。
【0008】
【実施例】以下、本発明の実施例を図を用いて説明す
る。
【0009】図1は、本実施例によるよるTFTの構造
および製造方法を示す。図1(a)に示すように、第1
の工程として絶縁透明基板上11に金属を成膜し、ポジ
形フォトリソグラフィにより所定の形状にパタ−ニング
してゲート電極12とする。次に、図1(b)に示すよ
うに、第2の工程として透明基板11上にP−CVD法
等でゲ−ト絶縁体層13、非晶質シリコン半導体層1
4、チャネル保護絶縁体層15を成膜する。次に図1
(c)に示すように、第3の工程として透明絶縁基板1
1上のゲ−ト電極12上のチャネル保護絶縁体層15を
TFTが形成できるようにポジ形フォトリソグラフィに
よりパタ−ニングする。次に図1(d)に示すように、
第4の工程としてP−CVD法で透明絶縁基板11上に
P(リン)を不純物とした不純物半導体であるn+:非
晶質シリコン層16を形成する。さらに図1(e)に示
すように、第5の工程としてチャネル保護絶縁体層15
を覆うようにn+:非晶質シリコン層16と非晶質シリ
コン半導体層14とを将来ソ−ス・ドレイン電極になる
ようにポジ形フォトリソグラフィによりパタ−ニングす
る。次に図1(f)に示すように、第6の工程として透
明絶縁基板11上に表示用透明画素電極材料であるIT
Oを成膜し、画素電極17になるようにポジ形フォトリ
ソグラフィによりパタ−ニングする。そして図1(g)
に示すように、第7の工程として透明絶縁基板11上に
Ti等の拡散防止バリヤ金属18、パラジウム(Pd)
を5at%添加したAl19を成膜し、そのAl19の
一部をすでにパターニングされている表示用透明画素電
極17であるITOの上とn+:非晶質シリコン層16
の上とに重ねて接続するようにポジ形フォトリソグラフ
ィによりパタ−ニングして、液晶表示装置のためのTF
Tアレイを形成する。通常は最終SiNx膜等のパッシ
ベ−ション膜20を形成、パタ−ニングする工程をへて
TFTアレイが完成する。
【0010】本実施例によれば、ソース、ドレイン電極
19材料であるPdを添加したAlは、ポジ現像液中で
ITOとの間の酸化還元反応が抑制され、ITOの腐食
を防止できる。これは、図4に示すように、Pdを添加
したAlのアノード分極電位がITOのカソード分極電
位よりも貴であるために、ITOとの間で電池反応が成
立しないためである。従って、本実施例では基本的に全
てポジレジストを使用して、パタ−ニング形成できる。
また、Pdの添加量も数at%であるため、比抵抗の増
加も小さい。
【0011】また、Alに添加する金属として、Pd以
外にバナジウム、タングステン、タンタル、ニッケル、
インジウム、チタンを使用しても同様の効果があること
を確認した。
【0012】図5に、各種金属を添加したAlの比抵抗
および酸化電位のシフト量と添加濃度の関係を示す。図
に示すごとく、添加濃度が大きくなると比抵抗が増加
し、また、酸化電位のシフト量も大きくなる。酸化電位
のシフト量は添加する金属の種類により異なり、添加濃
度は比抵抗も考慮しながら適正に決定する。
【0013】次に本発明の第2の実施例におけるTFT
の製造工程について図2を用いて説明する。まず図2
(a)に示すように、第1の工程として絶縁透明基板3
1上に光遮弊金属膜32を成膜し、ポジ形フォトリソグ
ラフィにより所定の形状にパタ−ニングする。次に図2
(b)に示すように、層間絶縁膜33としてSiO2を
成膜し、続いてITOを成膜して画素電極34およびソ
ース電極35になるようにポジ形フォトリソグラフィに
よりパタ−ニングする。
【0014】次に図2(c)で示すように、P−CVD
法により非晶質シリコン半導体層36を成膜し、図のご
とくポジ形フォトリソグラフィにより島状にパターニン
グする。その後、図(d)に示すように、Mo層37、
Pdを添加したAl層38を成膜し、そのAl層38の
一部をソース電極35であるITO上に重ねて接続する
ようにポジ形フォトリソグラフィによりパタ−ニングし
てソース配線を形成し、P−CVD法等でゲ−ト絶縁体
層39を成膜する。最後に図(e)で示すように、Al
を成膜してポジ形フォトリソグラフィによりパターニン
グしてゲート電極40を形成し、本実施例のTFTアレ
イが完成する。本実施例においても全てポジレジストを
用いてパターニングできる。
【0015】次に本発明の第3の実施例におけるTFT
の製造工程について図3を用いて説明する。まず図3
(a)に示すように、透明絶縁基板41上に多結晶シリ
コン半導体42を成膜し、図のごとくパターニングす
る。次に図3(b)に示すように、LPCVD法により
SiO2ゲート絶縁膜43を成膜した後、ゲート電極4
4を形成し、SiO2層間絶縁膜45を成膜する。次に
図3(c)に示すように、ソース領域46およびドレイ
ン領域47となる位置のゲート絶縁膜43に開孔し、リ
ンをイオン注入してソース電極およびドレイン電極を形
成する。次に図3(d)に示すように、ITOからなる
表示電極48を形成し、最後に、Pdを添加したAl層
49を成膜し、パターニングしてソース配線を形成し、
本実施例のTFTを完成する。本実施例においても前述
の実施例同様全てポジレジストを用いてパターニングで
きる。
【0016】次に本発明の第4の実施例におけるTFT
の加工方法について説明する。上述してきた第1〜第3
の実施例のTFTにおいて、ソース配線のパターニング
後、陽極酸化法によりソース配線の表面を酸化する。本
実施例によれば、ソース配線の表面が酸化膜で被覆され
るため、耐腐食性が増して信頼性が向上した。
【0017】以上、実施例ではソース配線金属のみに本
発明を適応したが、ゲート金属においても本発明は適応
できる。たとえば、実装部にITOを用いてゲート金属
と接続する場合である。この場合でも同様の効果が得ら
れる。
【0018】
【発明の効果】以上述べてきたように本発明によれば、
低抵抗金属であるAlを主材料とする配線と、表示用透
明画素電極であるITOが同一平面上に存在する構造を
有するTFTの製造方法において、全てポジレジストを
使用してパタ−ニングすることができるるため、製造工
程が合理化でき、製造コストを低減できる効果を有す
る。さらに、ポジレジストを使用してパタ−ニングする
ため、微細加工が可能となり、高精細のTFTアレイを
形成を容易にできる効果をも有する。以上、実施例とし
てTFTアレイを代表例として述べたが、これに限るも
のではなく本発明はITOとアルミニウムを主材とする
配線を同一平面上への形成を必要とする薄膜装置すべて
に適用できることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例におけるTFTアレイの
製造工程を示す断面構造模式図
【図2】本発明の第2の実施例におけるTFTアレイの
製造工程を示す断面構造模式図
【図3】本発明の第3の実施例におけるTFTアレイの
製造工程を示す断面構造模式図
【図4】現像液中でのITOおよび各種金属のカソード
分極特性とアノード分極特性を示すグラフ
【図5】各種金属を添加したAlの比抵抗および酸化電
位のシフト量と添加濃度の関係を示すグラフ
【図6】従来におけるTFTの断面構造模式図
【符号の説明】
11 透明絶縁基板 12 ゲート電極 13 ゲート絶縁体層 14 非晶質シリコン半導体層 15 チャンネル保護絶縁体層 16 n+:非晶質シリコン層 17 画素電極 18 拡散防止バリア層 19 ソース・ドレイン電極 20 パシベーション膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−196961(JP,A) 特開 平5−181162(JP,A) 特開 平4−130776(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 29/786 H01L 21/336 G02F 1/1368 H01L 21/28 301 H01L 29/40

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板の同一平面上に酸化インジウムまた
    は酸化錫または酸化インジウムスズ導電体と金属層とが
    形成され、前記金属層の一部が酸化インジウムまたは酸
    化錫または酸化インジウムスズ導電体の上に重なってい
    る半導体装置において、前記金属層がアルミニウムに標
    準単極電位がアルミニウムよりも貴である金属を含むこ
    とを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 金属層の下側に拡散防止金属層を配置し
    たことを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
  3. 【請求項3】 基板の一主面上に酸化インジウムまたは
    酸化錫または酸化インジウムスズ導電体を被着し、フォ
    トリソグラフィにより加工する工程と、前記酸化インジ
    ウムまたは酸化錫または酸化インジウムスズ導電体上に
    標準単極電位がアルミニウムよりも貴である金属を含む
    アルミニウムを被着し、前記標準単極電位がアルミニウ
    ムよりも貴である金属を含むアルミニウム合金をポジ型
    フォトリソグラフィにより加工する工程とを含む半導体
    装置の製造方法。
  4. 【請求項4】 標準単極電位がアルミニウムよりも貴で
    ある金属を含むアルミニウムの下側に拡散防止金属層を
    配置する工程を含むことを特徴とする請求項3記載の半
    導体装置の製造方法。
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