JP3427550B2 - Thin film semiconductor device - Google Patents

Thin film semiconductor device

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JP3427550B2
JP3427550B2 JP04357695A JP4357695A JP3427550B2 JP 3427550 B2 JP3427550 B2 JP 3427550B2 JP 04357695 A JP04357695 A JP 04357695A JP 4357695 A JP4357695 A JP 4357695A JP 3427550 B2 JP3427550 B2 JP 3427550B2
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film
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は薄膜半導体装置に関す
る。より詳しくは、金属配線のパタン形状に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thin film semiconductor device. More specifically, it relates to a pattern shape of metal wiring.

【0002】[0002]

【従来の技術】薄膜半導体装置はアクティブマトリクス
型表示装置の駆動基板等に好適であり、近年盛んに開発
が進められている。図6は、従来の薄膜半導体装置の一
般的な構成を示す模式図である。図示する様に、薄膜半
導体装置は石英等の絶縁基板201を用いて形成され
る。絶縁基板201の上には、図示しないがポリシリコ
ン等の半導体薄膜が成膜されている。この半導体薄膜を
活性層として薄膜トランジスタ等が集積形成され、薄膜
半導体装置を構成する。薄膜トランジスタはPSG等か
らなる第1層間絶縁膜202により被覆されており、そ
の上にアルミニウム等からなる金属配線203がパタニ
ング形成されている。金属配線203は集積形成された
薄膜トランジスタ間を相互接続する為に用いられる。金
属配線203は同じくPSG等からなる第2層間絶縁膜
204により被覆されている。薄膜半導体装置をアクテ
ィブマトリクス型表示装置の駆動基板として用いる場合
には、この第2層間絶縁膜204の上に画素電極がパタ
ニング形成される。さらにその上にはプラズマ化学気相
成長により成膜された窒化シリコン等からなるパシベー
ション膜205が形成されている。
2. Description of the Related Art A thin film semiconductor device is suitable for a drive substrate of an active matrix type display device and has been actively developed in recent years. FIG. 6 is a schematic diagram showing a general configuration of a conventional thin film semiconductor device. As shown in the figure, the thin film semiconductor device is formed using an insulating substrate 201 such as quartz. Although not shown, a semiconductor thin film such as polysilicon is formed on the insulating substrate 201. A thin film transistor or the like is integrated and formed using this semiconductor thin film as an active layer to form a thin film semiconductor device. The thin film transistor is covered with a first interlayer insulating film 202 made of PSG or the like, and a metal wiring 203 made of aluminum or the like is patterned on the first interlayer insulating film 202. The metal wiring 203 is used for interconnecting the thin film transistors formed in an integrated manner. The metal wiring 203 is covered with a second interlayer insulating film 204 also made of PSG or the like. When the thin film semiconductor device is used as a drive substrate of an active matrix display device, a pixel electrode is patterned on the second interlayer insulating film 204. Furthermore, a passivation film 205 made of silicon nitride or the like is formed thereon by plasma chemical vapor deposition.

【0003】半導体薄膜がポリシリコンで構成されてい
る場合、従来から薄膜トランジスタの電気特性を改善す
る為水素化処理が製造工程中で行なわれている。この水
素化処理は、層間絶縁膜及び/又はパシベーション膜に
含有されている水素をアニールにより半導体薄膜に導入
するものである。これにより薄膜トランジスタのリーク
電流を低減化できる。パシベーション膜205をプラズ
マ化学気相成長により成膜された窒化シリコンで構成す
ると、パシベーション膜自体が適当な水素供給源とな
る。又、パシベーション膜が緻密な組成を有しているの
で、半導体薄膜に導入された水素が再び外部に離脱する
事を防止でき、キャップ膜としての機能も奏する。
When the semiconductor thin film is composed of polysilicon, hydrogenation treatment has been conventionally performed during the manufacturing process in order to improve the electrical characteristics of the thin film transistor. This hydrogenation treatment is to introduce the hydrogen contained in the interlayer insulating film and / or the passivation film into the semiconductor thin film by annealing. Thereby, the leak current of the thin film transistor can be reduced. When the passivation film 205 is composed of silicon nitride formed by plasma enhanced chemical vapor deposition, the passivation film itself serves as an appropriate hydrogen supply source. Further, since the passivation film has a dense composition, it is possible to prevent hydrogen introduced into the semiconductor thin film from being released to the outside again, and it also functions as a cap film.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】図6に示した積層構造
の薄膜半導体装置では、従来からアルミニウム等からな
る金属配線203の断線が問題となっている。これは、
図7に示す様に積層構造中に内在するストレスが金属配
線203に加わり、アルミニウムのマイグレーションが
生じ配線の断線をもたらすものと考えられている。特
に、配線長が長く配線幅が短い直線性のある金属配線部
分に断線が多発している。原因としては、金属配線20
3の上部に存在するパシベーション膜205の応力に影
響されるところが大きい。又、二次要因として金属配線
の上下に存在する層間絶縁膜202,204の応力も断
線を助長している。この様な状態では、金属配線のパタ
ニングの高密度化が困難であり、又製品の信頼性に悪影
響を与える。
In the thin film semiconductor device having the laminated structure shown in FIG. 6, the disconnection of the metal wiring 203 made of aluminum or the like has been a problem in the past. this is,
As shown in FIG. 7, it is considered that the stress inherent in the laminated structure is applied to the metal wiring 203, migration of aluminum occurs, and the wiring is broken. In particular, disconnection frequently occurs in a linear metal wiring portion having a long wiring length and a short wiring width. The cause is the metal wiring 20
3 is greatly influenced by the stress of the passivation film 205 existing on the upper part of the No. 3 structure. Further, as a secondary factor, the stress of the interlayer insulating films 202 and 204 existing above and below the metal wiring also promotes the disconnection. In such a state, it is difficult to increase the density of the patterning of the metal wiring, and the reliability of the product is adversely affected.

【0005】この点につき、さらに説明を加える。プラ
ズマ化学気相成長により成膜された窒化シリコン(P−
SiN)からなるパシベーション膜に含有された水素が
400℃程度のアニール処理(加熱処理)によりポリシ
リコンに拡散する時、パシベーション膜の応力が必然的
に増加する。これが、その下層に存在する膜に影響を与
え、応力による歪が金属配線まで達する事になる。この
状態では、直線性のある線幅が小さく且つ線長が長い金
属配線部分が断線に対して確率的に不利となる。金属配
線を構成するアルミニウム膜自体でその応力を吸収する
事は難かしい。結果として、膜応力はアルミニウムのマ
イグレーション(移動)を引き起し、金属配線の断線と
いう形になって現われる。
Further explanation will be added to this point. Silicon nitride formed by plasma enhanced chemical vapor deposition (P-
When hydrogen contained in a passivation film made of SiN diffuses into polysilicon by annealing (heating) at about 400 ° C., stress in the passivation film inevitably increases. This affects the film existing in the lower layer, and the strain due to the stress reaches the metal wiring. In this state, a metal wiring part having a linear line width and a long line length is stochastically disadvantageous to disconnection. It is difficult for the aluminum film itself forming the metal wiring to absorb the stress. As a result, the film stress causes migration of aluminum and appears in the form of disconnection of metal wiring.

【0006】この対策として、水素化処理後P−SiN
膜を全面的に除去する技術が既に提案されている。しか
しながら、これではP−SiN膜をドライエッチングで
除去する際プラズマダメージが加わり、薄膜トランジス
タの電気特性が変動する。又、キャップ膜が無い為、一
旦ポリシリコンに導入された水素が後工程のアニールで
離脱するので、同じく薄膜トランジスタの電気特性が変
化し、集積回路の劣化を引き起す。
As a countermeasure against this, P-SiN after hydrogenation treatment
Techniques for completely removing the film have already been proposed. However, this causes plasma damage when the P-SiN film is removed by dry etching, and the electrical characteristics of the thin film transistor change. Further, since there is no cap film, hydrogen once introduced into polysilicon is released by annealing in a later step, so that the electrical characteristics of the thin film transistor also change, causing deterioration of the integrated circuit.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上述した従来の技術の課
題に鑑み、本発明は薄膜半導体装置に含まれる金属配線
のパタン形状を改善し、断線故障を有効に防止する事を
目的とする。かかる目的を達成する為に以下の手段を講
じた。即ち、本発明にかかる薄膜半導体装置は基本的な
構成として、絶縁基板と、その上に成膜された半導体薄
膜と、該半導体薄膜を活性層として集積形成された薄膜
トランジスタと、層間絶縁膜を介して薄膜トランジスタ
上にパタニング形成された金属配線と、該金属配線より
上層に形成されたパシベーション膜とを備えている。特
徴事項として、前記パシベーション膜はプラズマ化学気
相成長により成膜された窒化シリコンからなり、該半導
体薄膜に水素を導入する際その拡散源として用いられる
とともに、該半導体薄膜に水素を導入した後その離脱を
防止する為のキャップ膜としても機能し、前記金属配線
は、アルミニウム、アルミニウム/シリコン合金、モリ
ブデン、チタン、金、銀、パラジウム、タンタル、タン
グステン、ニッケル、クロム、若しくはこれらのシリサ
イドからなり、前記金属配線は、5μmを超える線幅を
確保できる様にパタニングされ、5μmの線幅を確保で
きない部分についてはその線長を100μm以下に制限
されており、該パシベーション膜の応力による金属配線
の断線を抑制する。又、前記パシベーション膜は下層の
金属配線の線幅及び線長に重なる領域から選択的にエッ
チング除去されている。かかる構成を有する薄膜半導体
装置は薄膜トランジスタに加え画素電極を集積形成する
事により、アクティブマトリクス型表示装置の駆動基板
として好適である。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above-mentioned problems of the prior art, it is an object of the present invention to improve the pattern shape of metal wiring included in a thin film semiconductor device and effectively prevent disconnection failure. The following measures have been taken in order to achieve this object. That is, the thin film semiconductor device according to the present invention has, as a basic configuration, an insulating substrate, a semiconductor thin film formed thereon, a thin film transistor formed by using the semiconductor thin film as an active layer, and an interlayer insulating film. And a metal wiring patterning formed on the thin film transistor, and a passivation film formed above the metal wiring. Characteristically, the passivation film is made of silicon nitride formed by plasma enhanced chemical vapor deposition, and is used as a diffusion source when introducing hydrogen into the semiconductor thin film, and after introducing hydrogen into the semiconductor thin film, It also functions as a cap film for preventing separation, and the metal wiring is made of aluminum, aluminum / silicon alloy, molybdenum, titanium, gold, silver, palladium, tantalum, tungsten, nickel, chromium, or a silicide thereof, The metal wiring is patterned so that a line width of more than 5 μm can be secured, and the line length of the portion where the line width of 5 μm cannot be secured is limited to 100 μm or less, and the metal wiring is disconnected due to the stress of the passivation film. Suppress. The passivation film is selectively removed by etching from a region overlapping with the line width and line length of the underlying metal wiring. The thin film semiconductor device having such a configuration is suitable as a drive substrate of an active matrix type display device by integrally forming pixel electrodes in addition to thin film transistors.

【0008】[0008]

【作用】一般に断線故障は、配線長が長く且つ配線幅が
短い直線性のある部分に多発している。特に、発明者に
よる実測結果によれば、配線長が100μm以上で且つ
配線幅が5μm以下の直線的な金属配線のパタンに断線
故障が多発している。即ち、配線幅が小さくなるほど断
線確率が増加する。又、配線長が長くなるほど断線確率
が増加する。この事から、配線幅は5μm以上が好まし
く、配線長は100μm以下が望ましい。本発明は、金
属配線の線幅と線長を必要な限りの値に設定する事によ
り、断線故障を発生させない様にする事を特徴としてい
る。又、好ましくは膜応力を発生させるP−SiN等か
らなるパシベーション膜を金属配線の上部のみ選択的に
除去している。即ち、ポリシリコンに対する水素化処理
を行なった後、P−SiN膜を選択的に除去する構成で
ある。これにより、金属配線に印加される応力の歪を取
り去り、長期に渡る信頼性を確保する事ができる様にな
る。又、パタン設計上金属配線の線幅を5μm以下にし
たり線長を100μm以上に設計する必要がある場合に
は、P−SiN膜の選択的な除去が極めて有効である。
In general, disconnection failure frequently occurs in a linear portion having a long wiring length and a short wiring width. In particular, according to the actual measurement result by the inventor, disconnection failure frequently occurs in a linear metal wiring pattern having a wiring length of 100 μm or more and a wiring width of 5 μm or less. That is, the probability of disconnection increases as the wiring width decreases. Also, the probability of disconnection increases as the wiring length increases. Therefore, the wiring width is preferably 5 μm or more, and the wiring length is preferably 100 μm or less. The present invention is characterized in that the line width and line length of the metal wiring are set to necessary values so that disconnection failure does not occur. Further, preferably, the passivation film made of P-SiN or the like which causes film stress is selectively removed only on the upper portion of the metal wiring. That is, the P-SiN film is selectively removed after hydrogenation of polysilicon. As a result, the strain of the stress applied to the metal wiring can be removed, and long-term reliability can be secured. Further, when it is necessary to design the metal wiring to have a line width of 5 μm or less or a line length of 100 μm or more in pattern design, selective removal of the P—SiN film is extremely effective.

【0009】[0009]

【実施例】以下図面を参照して本発明の好適な実施例を
詳細に説明する。図1は本発明にかかる薄膜半導体装置
の第1実施例を示している。(A)は薄膜半導体装置の
部分断面図であり、(B)は金属配線のパタン形状の一
例を表わしている。(A)に示す様に、本薄膜半導体装
置は石英ガラス等からなる透明な絶縁基板1を用いて構
成されている。その上にはポリシリコン等からなる半導
体薄膜2が成膜されている。薄膜トランジスタ(TF
T)3はこの半導体薄膜2を活性層として集積形成され
ている。但し、図示を簡単にする為1個のTFTのみが
表わされている。TFTはゲート絶縁膜4を介して半導
体薄膜2の上にパタニング形成されたゲート電極5を備
えている。ゲート電極5の両側に位置する半導体薄膜2
の部分にはn型の不純物が高濃度で注入されており、T
FT3のソース領域S及びドレイン領域Dを形成してい
る。これにより、Nチャネル型のTFTが得られる。な
お、Pチャネル型のTFTを形成する場合には、p型の
不純物を半導体薄膜2に注入すれば良い。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a first embodiment of a thin film semiconductor device according to the present invention. (A) is a partial cross-sectional view of a thin film semiconductor device, and (B) shows an example of a pattern shape of metal wiring. As shown in (A), this thin film semiconductor device is configured using a transparent insulating substrate 1 made of quartz glass or the like. A semiconductor thin film 2 made of polysilicon or the like is formed thereon. Thin film transistor (TF
T) 3 is formed by using the semiconductor thin film 2 as an active layer. However, only one TFT is shown for simplicity of illustration. The TFT has a gate electrode 5 formed by patterning on the semiconductor thin film 2 via a gate insulating film 4. Semiconductor thin films 2 located on both sides of the gate electrode 5
N-type impurities are implanted at a high concentration in
A source region S and a drain region D of FT3 are formed. As a result, an N-channel type TFT is obtained. When a P-channel type TFT is formed, p-type impurities may be injected into the semiconductor thin film 2.

【0010】かかる構成を有するTFT3はPSG等か
らなる第1層間絶縁膜6により被覆されている。この第
1層間絶縁膜6の上には金属配線7a,7bがパタニン
グ形成されている。この金属配線7a,7bはアルミニ
ウムをスパッタリングにより成膜した後所定の形状にパ
タニングして得られる。アルミニウムに代えてシリコン
を1%程度含有したアルミニウム/シリコン合金を用い
ても良い。あるいは、アルミニウムに代えて、モリブデ
ン、チタン、金、銀、パラジウム、タンタル、タングス
テン、ニッケル、クロム等の金属材料を用いる事ができ
る。さらには、純粋な金属に代えて、シリコンとこれら
金属元素の化合物であるシリサイドを用いても良い。な
お、第1層間絶縁膜6には予めコンタクトホールが開口
しており、これを介して金属配線7aはTFT3のソー
ス領域Sに電気接続する。又、金属配線7bは同じくコ
ンタクトホールを介してTFT3のドレイン領域Dに電
気接続している。但し、薄膜半導体装置をアクティブマ
トリクス型表示装置の駆動基板として用いる場合、金属
配線7bに接続してさらに画素電極をパタニング形成す
る。これら金属配線7a,7bは同じくPSG等からな
る第2層間絶縁膜8により被覆されている。その上には
パシベーション膜9が成膜されている。本例では、この
パシベーション膜9はプラズマ化学気相成長により成膜
された窒化シリコン(P−SiN)からなる。P−Si
Nは1%以上の水素を含有しており、アニールで半導体
薄膜2に水素を導入する際、その拡散源として用いられ
る。同時に、半導体薄膜2に水素を導入した後、その離
脱を防止する為のキャップ膜としても機能する。このパ
シベーション膜9は成膜時にも相当程度の応力を含んで
いるが、水素化処理で水素が多量に離脱すると、さらに
応力が発生する。
The TFT 3 having such a structure is covered with a first interlayer insulating film 6 made of PSG or the like. Metal wirings 7a and 7b are patterned on the first interlayer insulating film 6. The metal wirings 7a and 7b are obtained by forming a film of aluminum by sputtering and then patterning it into a predetermined shape. Instead of aluminum, an aluminum / silicon alloy containing about 1% silicon may be used. Alternatively, instead of aluminum, a metal material such as molybdenum, titanium, gold, silver, palladium, tantalum, tungsten, nickel, or chromium can be used. Further, instead of a pure metal, silicon and a silicide which is a compound of these metal elements may be used. A contact hole is opened in advance in the first interlayer insulating film 6, and the metal wiring 7a is electrically connected to the source region S of the TFT 3 through the contact hole. The metal wiring 7b is also electrically connected to the drain region D of the TFT 3 via the contact hole. However, when the thin film semiconductor device is used as a drive substrate of an active matrix type display device, the pixel electrode is further formed by patterning by connecting to the metal wiring 7b. These metal wirings 7a and 7b are also covered with a second interlayer insulating film 8 made of PSG or the like. A passivation film 9 is formed thereon. In this example, the passivation film 9 is made of silicon nitride (P-SiN) formed by plasma enhanced chemical vapor deposition. P-Si
N contains 1% or more of hydrogen and is used as a diffusion source when hydrogen is introduced into the semiconductor thin film 2 by annealing. At the same time, after hydrogen is introduced into the semiconductor thin film 2, it also functions as a cap film for preventing the separation. Although this passivation film 9 contains a considerable amount of stress even during film formation, when a large amount of hydrogen is released during the hydrogenation process, further stress is generated.

【0011】本発明の特徴事項として(B)に示す様
に、金属配線7は5μmを超える線幅Wを確保できる様
にパタニングされている。但し、パタン設計上の制約か
ら、5μmの線幅Wを確保できない部分については、そ
の線長Lを100μm以下に制限する。
As shown in (B) as a feature of the present invention, the metal wiring 7 is patterned so that a line width W exceeding 5 μm can be secured. However, the line length L is limited to 100 μm or less for the portion where the line width W of 5 μm cannot be secured due to the restriction on the pattern design.

【0012】図2の(A)は金属配線の線幅Wと断線発
生率との関係を実測した結果を表わしている。又、図2
の(B)は線長Lと断線発生率との関係を実測した結果
を表わしている。これらのグラフから明らかな様に、配
線幅Wが5μm以下になると断線発生率が急激に増大す
る。又、配線長Lが100μmを超えると断線発生率が
増加傾向になる。この事からわかる様に線幅Wは5μm
以上が好ましく、線長Lは100μm以下である事が望
ましい。本発明は、金属配線の線幅Wと線長Lを必要な
限りの値に制限する事により、断線を発生させない様に
する事を特徴としている。即ち、金属配線7は原則的に
5μmを超える線幅Wを確保できる様にパタニングす
る。パタン設計上5μmの線幅Wを確保できない部分に
ついては、その線長Lを100μm以下に制限する事
で、断線発生率を抑えている。
FIG. 2A shows the result of actual measurement of the relationship between the line width W of the metal wiring and the rate of occurrence of wire breakage. Moreover, FIG.
(B) represents the result of actually measuring the relationship between the wire length L and the wire breakage occurrence rate. As is clear from these graphs, when the wiring width W is 5 μm or less, the disconnection rate increases rapidly. When the wiring length L exceeds 100 μm, the rate of occurrence of wire breakage tends to increase. As can be seen from this, the line width W is 5 μm
The above is preferable, and the line length L is preferably 100 μm or less. The present invention is characterized in that the line width W and the line length L of the metal wiring are limited to necessary values so that disconnection does not occur. That is, in principle, the metal wiring 7 is patterned so that the line width W exceeding 5 μm can be secured. In the part where the line width W of 5 μm cannot be secured due to the pattern design, the line length L is limited to 100 μm or less to suppress the occurrence rate of wire breakage.

【0013】図3は、本発明にかかる薄膜半導体装置の
第2実施例を表わしており、(A)は部分断面図を示
し、(B)は部分平面図である。基本的には図1に示し
た第1実施例と同様な構成を有しており、対応する部分
には対応する参照番号を付して理解を容易にしている。
但し、図示を容易にする為、TFT周りを省き金属配線
の周囲のみを表わしている。図示する様に、本実施例で
は、パシベーション膜9が下層の金属配線7に重なる領
域から選択的にエッチング除去されている事を特徴とす
る。なお、(B)に示す様に、パシベーション膜9が除
去された領域10は下地の金属配線7の領域に比べ若干
のマージンを含んでいる。かかる構成を有する薄膜半導
体装置の製造過程では、パシベーション膜9は予め全面
的に成膜しておく。この状態でアニールを行ない、ポリ
シリコンからなる半導体薄膜(図示せず)にパシベーシ
ョン膜9から水素を導入する。この後、パシベーション
膜9を選択的にパタニング除去する。これにより、金属
配線7に加わるパシベーション膜9の応力を取り去り、
長期に渡る信頼性を確保できる様になる。又、パタン設
計上の制約から、どうしても金属配線7の線幅Wを5μ
m以下にしたり、線長Lを100μm以上にしたりする
時には、このパシベーション膜9の選択的除去が効果的
である。
FIGS. 3A and 3B show a second embodiment of the thin film semiconductor device according to the present invention. FIG. 3A is a partial sectional view and FIG. 3B is a partial plan view. Basically, it has the same configuration as that of the first embodiment shown in FIG. 1, and corresponding parts are designated by corresponding reference numerals to facilitate understanding.
However, for ease of illustration, the periphery of the TFT is omitted and only the periphery of the metal wiring is shown. As shown in the figure, this embodiment is characterized in that the passivation film 9 is selectively removed by etching from a region overlapping the metal wiring 7 in the lower layer. As shown in (B), the region 10 where the passivation film 9 is removed includes a slight margin as compared with the region of the underlying metal wiring 7. In the manufacturing process of the thin film semiconductor device having such a structure, the passivation film 9 is formed over the entire surface in advance. Annealing is performed in this state, and hydrogen is introduced from the passivation film 9 into a semiconductor thin film (not shown) made of polysilicon. After that, the passivation film 9 is selectively removed by patterning. This removes the stress of the passivation film 9 applied to the metal wiring 7,
This will ensure long-term reliability. Also, due to pattern design restrictions, the line width W of the metal wiring 7 must be 5 μm.
The selective removal of the passivation film 9 is effective when the length is set to m or less or the line length L is set to 100 μm or more.

【0014】図4にパシベーション膜の選択的除去を行
なった場合における断線発生率の実測結果を表わす。図
4のグラフ(A)及び(B)は、図2のグラフ(A)及
び(B)に各々対応している。図2と図4を比較すれば
明らかな様に、金属配線の上部からパシベーション膜を
選択的に除去する事により、断線発生率は顕著に低下し
ている。特に、図4の(A)に示す様に、線幅Wが5μ
m以下の場合でも、図2の(A)に比べると断線発生率
が顕著に低下している。同様に、図4の(B)に示す様
に配線長Lが100μmを超える場合でも、図2の
(B)に比べると断線発生率が顕著に低下している。こ
の様に、P−SiN等からなるパシベーション膜をアル
ミニウム等からなる金属配線の上部から選択的にエッチ
ング除去する事により、断線発生率の低減化に大きく寄
与できる。
FIG. 4 shows an actual measurement result of the wire breakage occurrence rate when the passivation film is selectively removed. Graphs (A) and (B) of FIG. 4 correspond to graphs (A) and (B) of FIG. 2, respectively. As is clear from comparison between FIG. 2 and FIG. 4, the disconnection occurrence rate is remarkably reduced by selectively removing the passivation film from the upper portion of the metal wiring. Especially, as shown in FIG. 4A, the line width W is 5 μm.
Even in the case of m or less, the wire breakage occurrence rate is remarkably reduced as compared with FIG. Similarly, as shown in FIG. 4B, even when the wiring length L exceeds 100 μm, the wire breakage occurrence rate is significantly lower than that in FIG. 2B. As described above, by selectively removing the passivation film made of P-SiN or the like from the upper portion of the metal wiring made of aluminum or the like, it is possible to greatly contribute to the reduction of the disconnection rate.

【0015】最後に、図5は図1又は図3に示した構成
を有する薄膜半導体装置を駆動基板として用いたアクテ
ィブマトリクス型表示装置の一例を表わしている。図示
する様に、本表示装置は石英ガラス等からなる駆動基板
101と同じくガラス等からなる対向基板102と両者
の間に保持された液晶103等からなる電気光学物質と
で構成されている。駆動基板101には画素アレイ部1
04と駆動回路部とが集積形成されている。駆動回路部
は垂直駆動回路105と水平駆動回路106とに分かれ
ており、薄膜トランジスタの集積回路である。又、駆動
基板101の周辺部上端には外部接続用の端子部107
が形成されている。端子部107は金属配線108を介
して垂直駆動回路105及び水平駆動回路106に接続
している。画素アレイ部104は互いに交差した金属配
線からなるゲートライン109と同じく金属配線からな
る信号ライン110を備えている。両ライン109,1
10の交差部には画素電極111とこれを駆動する薄膜
トランジスタ112とが集積形成されている。一方、対
向基板102の内表面には図示しないが対向電極やカラ
ーフィルタが形成されている。
Finally, FIG. 5 shows an example of an active matrix type display device using the thin film semiconductor device having the structure shown in FIG. 1 or 3 as a drive substrate. As shown in the figure, this display device is composed of a drive substrate 101 made of quartz glass or the like, an opposite substrate 102 made of glass or the like, and an electro-optical substance made of a liquid crystal 103 held between the two. The pixel array unit 1 is provided on the drive substrate 101.
04 and the drive circuit unit are formed integrally. The drive circuit portion is divided into a vertical drive circuit 105 and a horizontal drive circuit 106, and is an integrated circuit of thin film transistors. Further, a terminal portion 107 for external connection is provided on the upper end of the peripheral portion of the driving substrate 101.
Are formed. The terminal portion 107 is connected to the vertical drive circuit 105 and the horizontal drive circuit 106 via the metal wiring 108. The pixel array section 104 includes a gate line 109 made of metal wiring and a signal line 110 made of metal wiring, which intersect each other. Both lines 109, 1
A pixel electrode 111 and a thin film transistor 112 for driving the pixel electrode 111 are integrally formed at the intersection of the ten. On the other hand, a counter electrode and a color filter (not shown) are formed on the inner surface of the counter substrate 102.

【0016】上述した様に、駆動基板101には画素電
極111、薄膜トランジスタ112及び金属配線(10
8,109,110等)が形成されている。対向基板1
02には少なくとも対向電極が形成されている。所定の
間隙を介して互いに接合した両基板101,102の間
には電気光学物質として液晶103が保持されている。
駆動基板101は透明な絶縁基材と、薄膜トランジスタ
112の活性層となる半導体薄膜と、第1層間絶縁膜
と、金属配線と、第2層間絶縁膜と、パシベーション膜
と、画素電極111とを順に重ねた積層構造を有する。
特徴事項として、金属配線は5μmを超える線幅を確保
できる様にパタニングされ、5μmの線幅を確保できな
い部分についてはその線長を100μm以下に制限す
る。あるいは、パシベーション膜が下層の金属配線に重
なる領域から選択的にエッチング除去された構成として
も良い。
As described above, the pixel electrode 111, the thin film transistor 112, and the metal wiring (10) are formed on the driving substrate 101.
8, 109, 110) are formed. Counter substrate 1
In 02, at least a counter electrode is formed. A liquid crystal 103 is held as an electro-optical substance between the substrates 101 and 102 bonded to each other with a predetermined gap.
The driving substrate 101 includes a transparent insulating base material, a semiconductor thin film that becomes an active layer of the thin film transistor 112, a first interlayer insulating film, a metal wiring, a second interlayer insulating film, a passivation film, and a pixel electrode 111 in this order. It has a laminated laminated structure.
Characteristically, the metal wiring is patterned so that a line width exceeding 5 μm can be secured, and the line length of the portion where the line width of 5 μm cannot be secured is limited to 100 μm or less. Alternatively, the passivation film may be selectively removed by etching from a region overlapping the underlying metal wiring.

【0017】[0017]

【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、金
属配線は5μmを超える線幅を確保できる様にパタニン
グされ、5μmの線幅を確保できない部分についてはそ
の線長を100μm以下に制限している。あるいは、パ
シベーション膜は下層の金属配線に重なる領域から選択
的にエッチング除去されている。かかる構成により、金
属配線の断線が防止できる為、薄膜半導体装置を駆動基
板としてアクティブマトリクス型表示装置等に組み込ん
だ場合、画像品質が向上する。又、安定してアクティブ
マトリクス型表示装置の生産が可能になる。さらには、
アクティブマトリクス型表示装置の長期信頼性が改善で
きる。
As described above, according to the present invention, the metal wiring is patterned so that the line width exceeding 5 μm can be secured, and the line length of the portion where the line width of 5 μm cannot be secured is set to 100 μm or less. I have a limit. Alternatively, the passivation film is selectively removed by etching from a region overlapping the underlying metal wiring. With such a configuration, disconnection of the metal wiring can be prevented, so that image quality is improved when the thin film semiconductor device is incorporated as a drive substrate into an active matrix display device or the like. Further, it becomes possible to stably produce the active matrix type display device. Moreover,
The long-term reliability of the active matrix display device can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明にかかる薄膜半導体装置の第1実施例を
示す模式的な部分断面図及び金属配線パタン図である。
FIG. 1 is a schematic partial cross-sectional view and a metal wiring pattern diagram showing a first embodiment of a thin film semiconductor device according to the present invention.

【図2】配線幅と断線発生率との関係及び配線長と断線
発生率との関係を示すグラフである。
FIG. 2 is a graph showing a relationship between a wiring width and a wire breakage occurrence rate and a relationship between a wire length and a wire breakage occurrence rate.

【図3】本発明にかかる薄膜半導体装置の第2実施例を
示す模式的な部分断面図及び部分平面図である。
FIG. 3 is a schematic partial cross-sectional view and partial plan view showing a second embodiment of a thin film semiconductor device according to the present invention.

【図4】配線幅と断線発生率及び配線長と断線発生率と
の関係を示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing a relationship between a wiring width and a wire breakage occurrence rate, and a wiring length and a wire breakage occurrence rate.

【図5】本発明にかかる薄膜半導体装置を駆動基板とし
て組み込んだアクティブマトリクス型表示装置の一例を
示す模式的な斜視図である。
FIG. 5 is a schematic perspective view showing an example of an active matrix type display device in which the thin film semiconductor device according to the present invention is incorporated as a drive substrate.

【図6】従来の薄膜半導体装置の一例を示す模式図であ
る。
FIG. 6 is a schematic view showing an example of a conventional thin film semiconductor device.

【図7】従来の薄膜半導体装置に形成された金属配線の
断線状態を示す模式的な平面図である。
FIG. 7 is a schematic plan view showing a disconnection state of a metal wiring formed in a conventional thin film semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 絶縁基板 2 半導体薄膜 3 薄膜トランジスタ 4 ゲート絶縁膜 5 ゲート電極 6 第1層間絶縁膜 7 金属配線 8 第2層間絶縁膜 9 パシベーション膜 1 Insulation board 2 Semiconductor thin film 3 thin film transistor 4 Gate insulation film 5 Gate electrode 6 First interlayer insulating film 7 Metal wiring 8 Second interlayer insulating film 9 passivation film

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−118446(JP,A) 特開 平2−10331(JP,A) 特開 平6−82826(JP,A) 特開 平5−249493(JP,A) 特開 平4−78826(JP,A) 特開 平1−237524(JP,A) 特開 昭54−133090(JP,A) 特開 昭57−17146(JP,A) 特開 平7−78996(JP,A) 特開 平6−214255(JP,A) 特開 平6−196704(JP,A) 特開 平6−77481(JP,A) 特開 平5−315328(JP,A) 特開 平6−252399(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 29/786 H01L 21/336 H01L 21/768 G02F 1/1368 Continuation of the front page (56) Reference JP-A-6-118446 (JP, A) JP-A-2-10331 (JP, A) JP-A-6-82826 (JP, A) JP-A-5-249493 (JP , A) JP 4-78826 (JP, A) JP 1-237524 (JP, A) JP 54-133090 (JP, A) JP 57-17146 (JP, A) JP 7-78996 (JP, A) JP-A-6-214255 (JP, A) JP-A-6-196704 (JP, A) JP-A-6-77481 (JP, A) JP-A-5-315328 (JP, A) A) JP-A-6-252399 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 29/786 H01L 21/336 H01L 21/768 G02F 1/1368

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 絶縁基板と、その上に成膜された半導体
薄膜と、該半導体薄膜を活性層として集積形成された薄
膜トランジスタと、層間絶縁膜を介して薄膜トランジス
タ上にパタニング形成された金属配線と、該金属配線よ
り上層に形成されたパシベーション膜とを備えた薄膜半
導体装置であって、 前記パシベーション膜はプラズマ化学気相成長により成
膜された窒化シリコンからなり、該半導体薄膜に水素を
導入する際その拡散源として用いられるとともに、該半
導体薄膜に水素を導入した後その離脱を防止する為のキ
ャップ膜としても機能し、 前記金属配線は、アルミニウム、アルミニウム/シリコ
ン合金、モリブデン、チタン、金、銀、パラジウム、タ
ンタル、タングステン、ニッケル、クロム、若しくはこ
れらのシリサイドからなり、 前記金属配線は、5μmを超える線幅を確保できる様に
パタニングされ、5μmの線幅を確保できない部分につ
いてはその線長を100μm以下に制限されており、該
パシベーション膜の応力による金属配線の断線を抑制
し、 前記パシベーション膜は、下層の金属配線に重なる領域
から選択的にエッチング除去されている 事を特徴とする
薄膜半導体装置。
1. An insulating substrate, a semiconductor thin film formed on the insulating substrate, a thin film transistor integrated with the semiconductor thin film as an active layer, and metal wiring patterned on the thin film transistor via an interlayer insulating film. A thin film semiconductor device having a passivation film formed above the metal wiring, wherein the passivation film is made of silicon nitride formed by plasma enhanced chemical vapor deposition, and hydrogen is introduced into the semiconductor thin film. When used as a diffusion source at that time, it also functions as a cap film for preventing the semiconductor thin film from being released after introducing hydrogen into the semiconductor thin film, and the metal wiring is aluminum, aluminum / silicon alloy, molybdenum, titanium, gold, Made of silver, palladium, tantalum, tungsten, nickel, chromium, or their silicides The metal wiring is patterned so that a line width of more than 5 μm can be secured, and the line length of the portion where the line width of 5 μm cannot be secured is limited to 100 μm or less, and the metal wiring is disconnected due to the stress of the passivation film. Suppress
The passivation film is a region that overlaps the underlying metal wiring.
A thin film semiconductor device characterized by being selectively etched away from .
【請求項2】 絶縁基板と、その上に成膜された半導体
薄膜と、該半導体薄膜を活性層として集積形成された薄
膜トランジスタと、層間絶縁膜を介して薄膜トランジス
タ上にパタニング形成された金属配線と、該金属配線よ
り上層に形成されたパシベーション膜とを備えた薄膜半
導体装置であって、 前記パシベーション膜はプラズマ化学気相成長により成
膜された窒化シリコンからなり、該半導体薄膜に水素を
導入する際その拡散源として用いられるとともに、該半
導体薄膜に水素を導入した後その離脱を防止する為のキ
ャップ膜としても機能し、 前記金属配線は、アルミニウム、アルミニウム/シリコ
ン合金、モリブデン、チタン、金、銀、パラジウム、タ
ンタル、タングステン、ニッケル、クロム、若しくはこ
れらのシリサイドからなり、 前記パシベーション膜は、下層の金属配線の線幅及び線
長に重なる領域から選択的にエッチング除去されてお
り、該パシベーション膜の応力による金属配線の断線を
抑制する事を特徴とする薄膜半導体装置。
2. An insulating substrate, a semiconductor thin film formed on the insulating substrate, a thin film transistor in which the semiconductor thin film is used as an active layer, and a metal wiring pattern-formed on the thin film transistor via an interlayer insulating film. A thin film semiconductor device having a passivation film formed above the metal wiring, wherein the passivation film is made of silicon nitride formed by plasma enhanced chemical vapor deposition, and hydrogen is introduced into the semiconductor thin film. When used as a diffusion source at that time, it also functions as a cap film for preventing the semiconductor thin film from being released after introducing hydrogen into the semiconductor thin film, and the metal wiring is aluminum, aluminum / silicon alloy, molybdenum, titanium, gold, Made of silver, palladium, tantalum, tungsten, nickel, chromium, or their silicides The passivation film is selectively etched away from the regions overlapping the line width and line length of the lower metal interconnect, a thin film semiconductor device, characterized in that to suppress the disconnection of the metal wiring due to the stress of the passivation film.
【請求項3】 画素電極、薄膜トランジスタ及び金属配
線が形成された駆動基板と、少なくとも対向電極を備え
た対向基板と、所定の間隙を介して互いに接合した両基
板の間に保持された電気光学物質とを有するアクティブ
マトリクス型表示装置であって、 前記駆動基板は、透明な絶縁基材と、該薄膜トランジス
タの活性層となる半導体薄膜と、第1層間絶縁膜と、該
金属配線と、第2層間絶縁膜と、パシベーション膜とを
順に重ねた積層構造を有し、 前記パシベーション膜はプラズマ化学気相成長により成
膜された窒化シリコンからなり、該半導体薄膜に水素を
導入する際その拡散源として用いられるとともに、該半
導体薄膜に水素を導入した後その離脱を防止する為のキ
ャップ膜としても機能し、 前記金属配線は、アルミニウム、アルミニウム/シリコ
ン合金、モリブデン、チタン、金、銀、パラジウム、タ
ンタル、タングステン、ニッケル、クロム、若しくはこ
れらのシリサイドからなり、 前記パシベーション膜は、下層の金属配線の線幅及び線
長に重なる領域から選択的にエッチング除去されてお
り、該パシベーション膜の応力による金属配線の断線を
抑制する事を特徴とするアクティブマトリクス型表示装
置。
3. An electro-optical material held between a driving substrate on which a pixel electrode, a thin film transistor and a metal wiring are formed, a counter substrate having at least a counter electrode, and both substrates bonded to each other with a predetermined gap. An active matrix type display device comprising: a driving substrate, a transparent insulating base material, a semiconductor thin film to be an active layer of the thin film transistor, a first interlayer insulating film, the metal wiring, and a second interlayer. It has a laminated structure in which an insulating film and a passivation film are sequentially stacked, and the passivation film is made of silicon nitride formed by plasma enhanced chemical vapor deposition, and is used as a diffusion source when hydrogen is introduced into the semiconductor thin film. And also functions as a cap film for preventing hydrogen from being removed after the hydrogen is introduced into the semiconductor thin film. The silicon / silicon alloy, molybdenum, titanium, gold, silver, palladium, tantalum, tungsten, nickel, chromium, or a silicide thereof, the passivation film is selected from a region overlapping with the line width and line length of the lower metal wiring. The active matrix type display device is characterized in that it is removed by etching to suppress the disconnection of the metal wiring due to the stress of the passivation film.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101819214B1 (en) 2015-12-30 2018-01-17 한국과학기술원 Semiconductor device and method of fabricating the same

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