JP3501874B2 - 金属配線の作製方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本明細書で開示する発明は、ガラ
ス等の絶縁基板、あるいは各種基板上に形成された半導
体装置、例えば薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）や薄膜ダイ
オ−ド（ＴＦＤ）、またはそれらを応用した薄膜集積回
路、特にアクティブ型液晶表示装置の作製方法のうち、
配線上に形成した金属膜の形成方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は、軽量薄型の表示装置と
してＴＶ、卓上型や携帯型の情報処理装置等に多用され
ている。特に、ＩＣやＬＳＩ等の集積回路の製造技術を
応用して各表示画素に薄膜トランジスタ（以後ＴＦＴと
記す）等を形成したアクティブマトリクス型の液晶表示
装置は良好な画像を表示することが可能で、しかも軽量
小型であるので、次世代の表示媒体装置として期待され
ている。

【０００３】アクティブマトリクス型の液晶表示装置
は、通常一対のガラス基板間に液晶材料を挟持し、その
一方のガラス基板の液晶に面する側にＴＦＴが形成され
ている構成を有している。ＴＦＴを形成する工程におい
ては、金属配線を多層に形成する必要があるので、一般
的には上下間の配線の間には絶縁膜（層間絶縁膜と称さ
れる）が形成される。

【０００４】配線としては、アルミニウムを利用するこ
とが望ましい。これは、その抵抗は低いためである。し
かし、アルミニウムを用いて配線を形成した場合、ＴＦ
Ｔの作製工程において不可避に加えられる熱のために、
ヒロックやウィスカーが発生してしまうという問題があ
る。

【０００５】ヒロックやウィスカーというのは、加熱
（一般的には４００℃以上の加熱）によって、アルミニ
ウム成分の以上成長が起こり、突起状の盛り上がりや刺
状の成長が見られてしまう現象である。

【０００６】 このヒロックやウィスカーは、その成長
距離が数μｍにも達するので、隣合う配線間におけるシ
ョートや上下に離間する配線の間におけるショートを引
き起こしてしまう。

【０００７】この問題を解決する手段として、陽極酸化
という方法を利用して、アルミニウム配線の表面に酸化
膜を形成する手段が存在する。これは、一般に電解溶液
として酒石酸を含有するエチレングリコール溶液をアン
モニア水で中和したものを用い、この溶液中で酸化させ
たいアルミニウム配線を陽極に接続し、陽極に電流を流
すことによって、アルミニウム配線上に陽極酸化膜を形
成する技術である。なお、陰極としては主にプラチナが
利用される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】一般に陽極酸化を全て
の配線で一度に行うために、配線パターンを独立した形
にせず、全てを一本の線でつないだ状態にして、陽極酸
化工程を行う。こうすることにより、陽極酸化の手間が
一度で済む。しかし、この状態では全ての配線がつなが
った状態であるので、適当な箇所で配線を分断（切断）
する必要がある。この分断の箇所は一般的に多数箇所と
なる。

【０００９】しかし、分断を行うと、アルミニウムが直
接露呈した面が現れることになる。上記分断の工程の後
にソース／ドレイン領域の形成、層間絶縁膜の形成が行
われるが、これらの工程においては、加熱がどうしても
行われてしまう。例えば、ソース／ドレイン領域の形成
のためには、不純物イオンの注入とその後の活性化処理
が必要とされるが、イオン注入時には４００℃以上の温
度に加熱が行われてしまう。また、ソース／ドレイン領
域の活性化の時に熱処理を利用する場合は５００℃以上
の温度が必要とされ、またレーザー光の照射を行う場合
にも、ヒロックやウィスカーが発生してしまうのに十分
なエネルギーが供給されてしまう。また、層間絶縁膜
（一般に酸化珪素膜が利用される）の成膜においても加
熱が必要とされる。さらに、各種パターニング工程にお
けるレジストのアッシングによる剥離においても不可避
に加熱が行われてしまい、ヒロックやウィスカーが発生
してしまう。

【００１０】このように分断の工程の後に加熱が行われ
てしまうことにより、分断面のアルミニウムの露呈した
表面には、ヒロックやウィスカーが発生してしまう。分
断箇所の面積を十分に大きなものとすれば、向かい合う
分断面の距離を十分大きくとることができ、ヒロックや
ウィスカーの発生によって、分断された部分がショート
してしまうことはない。しかし、回路パターンは今後増
々微細化されていく傾向にあり、分断箇所の面積もでき
る限り小さなものとすることが望まれている。このよう
な状況においては、分断箇所におけるヒロックやウィス
カーの発生に起因するショートの問題が顕在化する。

【００１１】本明細書で開示する発明は、このような問
題を解決する技術を提供することを課題とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本明細書で開示する発明
の一つは、アルミニウムまたはアルミニウムを主成分と
する材料でなる配線、または陽極酸化が可能な材料でな
り配線の前面または一部の表面に陽極酸化膜を形成し、
さらにその後の分断工程後の基板を洗浄する時に、純水
に酸化力の強い材料を溶解した溶液を用いることで、基
板の洗浄と同じ工程で上記配線の酸化膜が形成されてい
ない表面に酸化膜を形成することを特徴とする。

【００１３】このような構成とすることによって、配線
の表面を酸化膜で覆うことができ、ヒロックやウィスカ
ーの発生を防ぐことができる。また、上記純水に酸化力
の強い材料を溶解した溶液を用いた方法は、工程を増や
すことなく行うことができるので、ＴＦＴの作製におけ
るコストの上昇を招くこともない。

【００１４】ここで酸化力の強い材料としては、オゾン
を用いることができる。また、オゾンを純水に溶解する
方法としては気泡式、液滴式、充填塔式などを挙げられ
ることができる。ガスの有効利用の点からいうのなら
ば、気泡式による方法が望ましい。さらに気泡式でもガ
ス透過膜からなる散気管を用いる方法は溶解効率が高い
ので特に好ましい。またこのとき、溶液のオゾン濃度は
６〜１６ｍｇ／ｌであることが望ましい。

【００１５】また、基板の洗浄（配線の酸化を兼ねる）
は基板上に上記溶液を滴下し、スピナーを使用する方法
と、上記溶液を容器などに溜めておきバッチ式で行う方
法がある。酸化膜膜質の制御性を考慮すると溶液が常に
清浄であることが必要であり、この点からスピナーを利
用する方法が望ましい。スピナーを利用する場合、滴下
量は１〜２ｌ／ｍｉｎ、回転数は１００〜４０００ｒｐ
ｍとすればよい。なお、洗浄の点では高回転数の方が汚
濁物が除去されやすいので好ましい。

【００１６】

【作用】水中に溶解した酸化剤が基板上に形成されてい
る金属と反応して金属表面にこの金属酸化膜が形成され
る。特にオゾンを用いた場合には、オゾンの自己分解の
過程で強力な酸化剤を生成しながら酸素へと分解してい
くので金属酸化膜の形成が容易となる。

【００１７】また、洗浄の工程において酸化膜の形成を
行うので、従来の技術に比較して工程が増えることがな
いものとすることができる。

【００１８】このような酸化剤を用いた酸化膜の形成を
陽極酸化膜の形成の後に行われる分断工程の後に行うこ
とで、表面全体が酸化膜で覆われたものとすることがで
きる。そして、ヒロックやウィスカーの発生を抑制する
ことができる。

【００１９】

【実施例】

〔実施例１〕本発明を利用してＴＦＴ基板を作製した例
を図１、図２、図３、図４を用いて説明する。本実施例
は図２に示されるような構成を有するモノリシック型の
アクティブマトリクス回路を用いた液晶表示装置に関す
る。図１、図３はゲイトドライバーとゲイト線の境界付
近および画素ＴＦＴの部分を中心に示したものである。
図２に示されるように、ゲイトドライバーの最終段は、
バッファーとしてＣＭＯＳインバータが設けられてい
る。

【００２０】また、本実施例のアクティブマトリクス回
路の概観は図４（Ａ）に示すようになる。以下、本実施
例のモノリシック型アクティブマトリクス回路を得る作
製工程について、図１および図３を用いて説明する。

【００２１】まず、基板（コーニング＃７０５９ガラス
基板、１００ｍｍ×１００ｍｍ×１．１ｍｍt ）１０１
を作製工程中の熱収縮を低減させるため６４０℃、４時
間熱アニールする。この熱アニールにより基板は１３０
０ｐｐｍ程度収縮する。

【００２２】次に基板１０１上に下地酸化膜１０２とし
て厚さ１０００〜３０００Åの酸化珪素膜を形成する。
この酸化膜の形成方法としては、酸素雰囲気中でのスパ
ッタ法やプラズマＣＶＤ法を用いればよい。

【００２３】その後、プラズマＣＶＤ法やＬＰＣＶＤ法
によってアモルファス状もしくは結晶性のシリコン膜を
３００〜１５００Å、好ましくは５００〜１０００Å形
成する。結晶性シリコン膜を得るには、アモルファスシ
リコン膜を形成した後にレーザーもしくはそれと同等な
強度の光を照射する（光アニール）方法を採用してもよ
い。また、５００℃以上の温度で長時間の熱アニールを
行うことにより、結晶性珪素膜を得てもよい。また、熱
アニールによる結晶化の際に、特開平６−２４４１０
３、同６−２４４１０４に記述されているように、ニッ
ケル等のシリコンの結晶化を促進させる元素（触媒元
素）を添加してもよい。

【００２４】次にシリコン膜をエッチングして、周辺駆
動回路のＴＦＴ活性層１０３、１０４とマトリクス回路
のＴＦＴ活性層１０５を形成する。さらに、酸素雰囲気
中でのスパッタ法によって、厚さ５００〜２０００Åの
酸化珪素のゲイト絶縁膜１０６を形成する。ゲイト絶縁
膜の形成方法としては、プラズマＣＶＤ法を用いてもよ
い。

【００２５】本実施例に示す構成において、ゲイト絶縁
膜は耐圧が十分に高いことが好ましい。これは陽極酸化
工程の際に、ゲイト電極とシリコン活性層の間に高い電
界が印加されるためである。したがって、プラズマＣＶ
Ｄ法によって得られる酸化珪素膜によってゲイト絶縁膜
を形成する場合には、原料ガスとして、一酸化二窒素
（Ｎ₂ Ｏ）もしくは酸素（Ｏ₂ ）とモンシラン（ＳｉＨ
₄ ）を用いることが好ましい。（図１（Ａ））

【００２６】その後、厚さ２０００Å〜５μｍ、好まし
くは２０００〜６０００Åのアルミニウムを主成分とす
る膜（０．１〜０．５重量％のスカンジウムを含有す
る）をスパッタ法によって基板全面に形成する。そし
て、これをエッチングして、ゲイト電極もしくはゲイト
線１０７、１０８、１０９（１０９’）、１１０（１１
０’）および陽極酸化用の配線１２９を形成する。（図
１（Ｂ）、図３（Ａ））

【００２７】このエッチング工程において、ゲイト線１
０９（１０９’）は全て陽極酸化用の配線１２９につな
がるようにする。一方、周辺論理回路のゲイト電極１０
７、１０８は陽極酸化用の配線（給電線）１２９とは電
気的に絶縁されるように構成する。（図１（Ｂ）、図３
（Ａ））

【００２８】その後、基板を電解溶液中に置き、陽極酸
化用配線に電流を通じてゲイト線１０９（１０９’）、
およびゲイト電極１１０（１１０’）の陽極酸化を行
う。この時電解溶液として、３％の酒石酸を含有するエ
チレングリコール溶液をアンモニア水で中和したものを
用いる。

【００２９】陽極酸化工程においては図４（Ｂ）に示す
ように陽極酸化用配線１２９を鰐口クリップ等の給電ク
リップではさむことによって電流を供給する。この結
果、陽極酸化用の配線１２９（図３（Ａ）、図４（Ａ）
に記載）につながるゲイト線１０９（１０９’）やゲイ
ト電極１１０（１１０’）の上面および側面に陽極酸化
物膜１１１、１１２（図１（Ｃ）に記載）が得られる。
本実施例では１２０Ｖの電圧を印加し、１７００Åの厚
さに陽極酸化膜を成長させた。

【００３０】このようにほぼ中性の溶液での陽極酸化に
よって得られる陽極酸化膜は緻密で硬く、耐圧も高い。
耐圧は陽極酸化時に印加した最高電圧の７０％以上とな
る。このような陽極酸化膜はバリヤ型陽極酸化膜と呼ば
れる。（図１（Ｃ））

【００３１】次に、ゲイト線と陽極酸化用配線１２９の
境界部分のみをエッチングできるようレジストを形成
し、フッ酸、フッ化アンモニウム、純水を適当な比率で
混合したエッチャントにて分断エッチングを行う。エッ
チング後、溝１３０が形成され、ゲイト線と陽極酸化用
配線１２９を切断される。この工程が陽極酸化後の分断
工程となる。（図３（Ｂ））

【００３２】その後基板上に形成されたレジストを市販
の剥離液中にて剥離する。次に、基板の洗浄を行う。こ
の工程は、線状と先の分断工程においてアルミニウムを
主成分とする材料が露呈した分断面に酸化膜を形成する
工程を兼ねたものとなる。

【００３３】ここでは、洗浄液として濃度が１４ｍｇ／
ｌであるオゾン水溶液を基板上に滴下し、スピナーにて
洗浄する。流量は１ｌ／ｍｉｎ、スピナー回転数は１０
００ｒｐｍとする。その結果分断エッチング工程後むき
出しとなったゲイト電極分断面上に酸化膜が形成され
る。ここではその膜厚を５００Åとする。膜厚の制御
は、溶液の濃度制御と溶液に酸化膜の被形成面が触れて
いる時間によって制御することができる。なお、陽極酸
化膜とこの酸化膜との違いは、膜中に不純物を計測する
ことによって容易に判別することができる。即ち、陽極
酸化膜には、電解溶液中に含まれる元素が多く含まれて
いるが、上記オゾン水を用いた酸化膜には、そのような
元素が含まれていない。

【００３４】その後、イオンドーピング法によって、各
ＴＦＴの島状シリコン膜中に、ゲイト電極部（すなわち
ゲイト電極やその周囲の陽極酸化膜）をマスクとして自
己整合的に不純物を注入する。この際には、最初に全面
にフォスフィン（ＰＨ₃ ）をドーピングガスとして燐を
注入し、その後、図の島状領域１０３だけをフォトレジ
ストで覆って、ジボラン（Ｂ₂ Ｈ₆ ）をドーピングガス
として、島状領域１０４および１０５に硼素を注入す
る。ドーズ量は、燐は４×１０¹⁴〜４×１０¹⁵原子／ｃ
ｍ² 、硼素は１〜８×１０¹⁵原子／ｃｍ² とし、硼素の
ドーズ量が燐を上回るように設定する。この結果、Ｎ型
領域１１３、Ｐ型領域１１４、１１５が形成される。
（図１（Ｄ））

【００３５】その後、ＫｒＦエキシマーレーザー（波長
２４８ｎｍ、パルス幅２０ｎｓｅｃ）を照射して、上記
不純物領域の導入によって、結晶性の劣化した部分の結
晶性を改善させる。また同時に注入された不純物の活性
化を行う。

【００３６】レーザーのエネルギー密度は２００〜４０
０ｍＪ／ｃｍ2 、好ましくは２５０〜３００ｍＪ／ｃｍ
2 とする。この結果、Ｎ型およびＰ型領域が活性化され
る。これらの領域のシート抵抗は２００〜８００Ω／□
となる。次に４５０℃、２時間窒素雰囲気下で熱活性化
を行う。

【００３７】上記ソース／ドレイン領域を活性化におい
て、ゲイト電極の分断部分において、ヒロックやウィス
カーが発生することを抑制することができる。これは、
先の洗浄工程においてゲイト電極の分断面に酸化膜が形
成されているからである。

【００３８】その後、全面に層間絶縁膜１１６として、
プラズマＣＶＤ法によって窒化珪素膜を厚さ５００Åの
厚さに成膜する。さらに酸化珪素膜を厚さ９０００Åの
厚さに成膜する。こうして多層膜を形成する。そして、
層間絶縁膜１１６をウェットエッチング法によってエッ
チングする。このようにして、Ｎ型領域、Ｐ型領域にコ
ンタクトホール１１７、１１８、１１９を形成する。ま
た、同時にゲイト電極・ゲイト線にホール１２０を形成
する。ただし、この段階では陽極酸化物１１１がバリヤ
となって、エッチングが中断し、ゲイト線には到達して
いない。（図１（Ｅ）、図３（Ｃ））

【００３９】その後、再度、フォトリソ法により、先の
工程によって形成したホール１２０の中にコンタクトホ
ールのパターンを形成する。そして、上記分断エッチン
グを行ったのと同じ比率のエッチャントを用いて、エッ
チングを行う。こうしてコンタクトホール１２１を形成
する。（図１（Ｆ）、図３（Ｄ））

【００４０】その後、スパッタ法によって、厚さ５００
〜１０００Åのチタン膜を形成し、さらに厚さ６０００
〜８０００Åのアルミニウム膜を形成する。アルミニウ
ム膜にはヒロック防止のため２％スカンジウムを含ませ
る。次にこれをアンモニア過水（過酸化水素：アンモニ
ア：水＝５：２：２）を用いてエッチングする。さらに
アルミ混酸（燐酸＋酢酸＋硝酸）を用いてエッチングを
する。こうして周辺回路の電極・配線１２２、１２３、
１２４およびソース線１２５、画素ＴＦＴの電極１２６
を形成する。また配線１２３はゲイト線１０９と接続す
るようにする。（図１（Ｇ））

【００４１】さらに、スパッタ法で成膜した厚さ５００
〜１５００ÅのＩＴＯ（インディウム錫酸化物）膜をエ
ッチングして、画素電極１２７を形成する。最後に、プ
ラズマＣＶＤ法によって、厚さ１０００〜３０００Åの
窒化珪素膜１２８をパッシベーション膜として形成し
た。このようにして、周辺論理回路とアクティブマトリ
クス回路を一体化して形成する。（図１（Ｇ））

【００４２】〔実施例２〕本実施例では、本明細書で開
示する発明を利用して、結晶性を有する珪素薄膜を用い
た薄膜トランジスタでもって集積化された回路（薄膜集
積回路）を構成する例を示す。図５（Ａ）及び（Ｂ）に
本実施例で示す薄膜集積回路の例を示す。（Ｂ）に示す
のは、（Ａ）の等価回路である。図５に示す構成は、Ｎ
チャネル型の薄膜トラジスタとＰチャネル型の薄膜トラ
ンジスタとを相補型に構成したインバータ回路を２段に
配置したものである。

【００４３】図５に示すような回路は、図２に示すよう
なアクティブマトリクス型の液晶表示装置の周辺駆動回
路の一部のアナログバッファー回路に利用される。図５
には、基本的な構成が示されているが、実際には、図２
に示すような各種回路やその他必要とされる回路が複雑
に組み合わされて、薄膜集積回路が構成される。また、
アクティブマトリクス型の液晶表示装置を構成する回路
は、一般的に基板としてガラス基板上に形成される点に
留意する必要がある。

【００４４】図５に示す回路においては、１１で示され
る斜線部分がゲイト配線（延在した一部でゲイト電極を
構成している）である。また、１３で示されるのが、１
段目のインバータ回路の出力と２段目のインバータ回路
の入力とを接続する配線である。この配線１３は、ゲイ
ト配線１１の上に形成された層間絶縁膜（図示せず）上
に形成された２層目の配線でもって構成される。便宜上
１０１を１層目の配線といい、１０３を２層目の配線と
いう。

【００４５】一般に層間絶縁膜の厚さは５０００Å以上
ある。従って、１層目の配線であるゲイト配線１１と２
層目の配線である配線１３とは層間絶縁膜を挟んで５０
００Å以上の間隔を保って、上下に離間していることと
なる。

【００４６】図６以下に図５に示す薄膜半導体回路の作
製工程を示す。本実施例では、基板としてガラス基板を
用いた場合の例を示す。なお、ガラス基板以外には、そ
の表面に絶縁膜が形成された半導体基板やその他絶縁表
面を有する材料を用いることができる。

【００４７】まず、ガラス基板（図６には図示せず）上
に下地膜として酸化珪素膜を成膜する。この酸化珪素膜
は、スパッタ法やプラズマＣＶＤ法により３０００Å程
度の厚さに成膜すればよい。さらにその上にプラズマＣ
ＶＤ法または減圧熱ＣＶＤ法により、非晶質珪素膜（ア
モルファスシリコン膜）（図示せず）を成膜する。非晶
質珪素膜の膜厚は例えば５００Åとする。そして加熱処
理またはレーザー光の照射、またはそれらを組み合わせ
た方法により、非晶質珪素膜を結晶化させ、結晶性珪素
膜を得る。

【００４８】次に結晶性珪素膜をパターニングすること
により、図６（Ａ）に示すように薄膜トランジスタの活
性層となる島状の領域２０１〜２０４を形成する。パタ
ーニングは、公知のフォトリソグラフィー工程を用いれ
ばよい。

【００４９】図６（Ａ）における状態において、Ａ−
Ａ’で切り取られる断面を図８（Ａ）に示す。図８
（Ａ）において、４０１がガラス基板であり、４０２は
ガラス基板上に成膜された下地の酸化珪素膜である。

【００５０】次にゲイト絶縁膜として酸化珪素膜（図６
には図示せず）をプラズマＣＶＤ法やスパッタ法によっ
て成膜する。この酸化珪素膜の厚さは、一般的に１００
０〜１５００Å程度とすればよい。

【００５１】次にゲイト電極とゲイト電極から延在した
配線を構成するためのアルミニウムを主成分とする膜を
スパッタ法または電子ビーム蒸着法により成膜する。こ
のアルミニウムを主成分とする膜の膜厚は、例えば５０
００Åとする。

【００５２】ここでは、アルミニウムを主成分とする材
料として、アルミニウム中にスカンジウムを0.2wt ％含
有させたもの用いる。これは、後の工程における加熱や
レーザー光の照射によって、ヒロックやウィスカーが発
生することを抑えるためである。このようにアルミニウ
ム中に稀土類元素を含ませることにより、ヒロックやウ
ィスカーの発生を抑えることができるが皆無にするとこ
とはできない。また稀土類元素の代わりに珪素を用いる
こともできる。

【００５３】全面にアルミニウムを主成分とする膜を成
膜したら、ヒロックやウィスカーの発生を完全に抑制し
たい部分にスリットを形成する。この工程は、スリット
を形成しようとする領域をレジストマスクによって部分
的に露呈させ、ウェットエッチングまたはドライエッチ
ングを施すことにより行う。

【００５４】本実施例では、図６（Ｂ）の２０５で示す
斜線部分がスリット部分となる。このスリットはその幅
を１〜３０μｍ程度とすればよい。なおこの寸法は、デ
ザインルールにより適時選択すればよい。なおスリット
２０５が形成されていない部分には、全面にアルミニウ
ムを主成分とする膜２０６が存在している。

【００５５】なお、スリットを形成する部分は、最小限
に抑えることが必要である。これは、陽極酸化時に発生
する応力の影響を抑えるためである。例えば、全ての配
線パターンを形成した後に、陽極酸化を行うと、陽極酸
化時の応力によって、微細な配線が断線したり、道通不
良になってしまう。従って、配線同士の間隔が狭く、ヒ
ロックやウィスカーの発生によって、ショートが発生し
易い領域に陽極酸化を行うためのスリットの形成は限る
のが好ましい。

【００５６】図６（Ｂ）において、２０７で示されるの
が、後にアルミニウムを主成分とする膜２０６をパター
ニングすることによって得られる配線パターンである。
（当然この状態ではパターンは形成されていない）

【００５７】図６（Ｂ）を見れば分かるように、配線パ
ターンの一部の側面が露呈するようにスリットを形成す
る。これは、配線パターンの一部に選択的に陽極酸化膜
を形成するためである。

【００５８】この状態で電解溶液中でアルミニウムを主
成分とする膜を陽極として陽極酸化を行う。この陽極酸
化によって、６００Å程度の緻密な陽極酸化膜をその表
面に形成する。ここでは、電解溶液として、３％酒石酸
をアンモニアで中和した溶液をエチレングリコールで１
０倍に希釈したものを用いる。陽極酸化は、最高印加電
圧を４０Ｖとする。形成された陽極酸化膜は、Ａｌ₂ Ｏ
₃ を主成分とするもので、緻密で固い絶縁膜となる。

【００５９】この陽極酸化工程において、スリット２０
５の内部にも陽極酸化膜が形成される。この陽極酸化工
程においては、大部分の領域において、アルミニウムを
主成分とする膜が存在しているので、 ・陽極酸化時の応力の発生に起因するパターンの変形 ・電圧降下に起因する形成される陽極酸化膜の不均一性 といった問題を抑制することができる。

【００６０】特に長い配線を引き回した部分に陽極酸化
膜を形成するのでないので、電圧降下に起因する問題を
抑制することができる。また、この電圧降下の問題を抑
制することができるので、最終的に微細なパターンを形
成することが可能となる。

【００６１】図６（Ｂ）に示す状態において、Ｂ−Ｂ’
で切り取られた断面の状態を図８（Ｂ）に示す。図８
（Ｂ）において、４０３がゲイト絶縁膜として機能する
酸化珪素膜であり、４０４は後にゲイト電極を構成する
アルミニウムを主成分とする膜である。図８（Ｂ）に示
されるように、大部分にアルミニウムを主成分とする膜
４０４が残存しているので、上述したように、応力の発
生や電圧降下の問題を抑制することができる。

【００６２】また図６（Ｂ）において、Ｃ−Ｃ’で切り
取られた断面を図８（Ｃ）に示す。図８（Ｃ）におい
て、３０２で示されるのが、図６（Ｂ）には示されてい
ないが、陽極酸化工程において形成された陽極酸化膜で
ある。そして、２０５で示されるのが、スリット部分で
ある。

【００６３】陽極酸化が終了した後、２０７で示される
ようなパターンに配線を形成するためにアルミニウムを
主成分とする膜に対してパターニングを行う。このパタ
ーニングによって、必要とする配線パターンが形成され
る。なお、この工程は分断工程も兼ねることになる。

【００６４】こうして、図７（Ａ）に示すように３０１
と３０３で示されるゲイト配線が形成される。このゲイ
ト配線には、３０２で示されるように、その側面に選択
的に陽極酸化膜が形成されている。なお、ゲイト配線の
上面には、その全面に陽極酸化膜が形成されている。こ
うして図７（Ａ）に状態を得る。

【００６５】ここで、オゾン水による洗浄を行い、ゲイ
ト配線の露呈した表面に図示しない酸化膜（酸化アルミ
の膜）を形成する。この酸化膜の膜厚は３００Åとす
る。このアルミナ膜のヒロックやウィスカーに対する抑
制力は、陽極酸化膜程大きくない。しかし、数μｍにも
その成長距離が達するようなヒロックやウィスカーの成
長を抑制することはできる。従って、とりあえず、大き
なヒロックやウィスカーが発生を抑制すればよい領域に
おいては、上記オゾン水による酸化方法を利用して酸化
膜を形成すればよい。また、このオゾン水による酸化膜
の形成方法は、膜の緻密さは劣る分、陽極酸化工程にお
けるような応力の発生の問題はない。

【００６６】次に全面にＰ（リン）イオンの注入を行
う。次に２０２と２０４の領域をレジストマククで覆っ
てＢイオンの注入を行う。こうして、活性層２０１と２
０３とにはＮ型のソース／ドレイン領域が形成され、２
０２と２０４とには、Ｐ型のソース／ドレイン領域が形
成される。

【００６７】イオンの注入の終了後、レーザー光の照射
を行うことにより、注入されたイオンの活性化とイオン
の注入に従う活性層の損傷のアニールを行う。こうし
て、Ｎチャネル型とＰチャネル型の薄膜トランジスタを
形成する。こうして、図５（Ｂ）に示すようなインバー
タ回路を構成するためのＰおよびＮ型の薄膜トランジス
タを２組形成する。

【００６８】図７（Ａ）において、２０１と２０３で示
されるのが、Ｎチャネル型の薄膜トランジスタの活性層
であり、２０２と２０４で示されるのが、Ｐチャネル型
の薄膜トランジスタの活性層である。

【００６９】図７（Ａ）に示す状態において、Ｄ−Ｄ’
で切った断面を図８（Ｄ）に示す。

【００７０】上記イオンの注入時やレーザー光の照射の
際、ゲイト配線は加熱されることとなるが、３０２で示
される陽極酸化膜が形成された部分には、ヒロックやウ
ィスカーは発生しない。一方、陽極酸化膜３０２が形成
されていない部分においても、オゾン水によって形成さ
れた酸化膜の作用によってヒロックやウィスカーは発生
しない。しかし、オゾン水で形成れた酸化膜のヒロック
やウィスカーに対する抑制力は、陽極酸化膜程ではな
い。従って、信頼性の高さが要求される部分には、本実
施例に示すように陽極酸化膜を利用することが好まし
い。

【００７１】図７（Ａ）に示す状態を得たら、層間絶縁
膜（図７には図示せず）として酸化珪素膜を成膜する。
この酸化珪素膜によってゲイト配線３０１と３０３は覆
われる。この酸化珪素膜は、プラズマＣＶＤ法を用い、
６０００Å程度の厚さに成膜する。この酸化珪素膜は、
ステップカバレージのよい成膜方法で成膜する必要があ
る。

【００７２】次にゲイト配線や活性層のソース／ドレイ
ン領域に通じるコンタクホールを形成する。コンタクホ
ールは、例えば図７（Ｂ）の３００、３０４〜３０６で
示される。３００は活性層２０１のドレイン領域に通じ
るコンタクトホールである。また３０４は、活性層２０
２のドレイン領域に通じるコンタクトホールである。ま
た、３０５はゲイト配線３０１に通じるコンタクトホー
ルである。また、３０６は、活性層２０４のソース領域
に通じるコンタククトホールである。

【００７３】そして、全面に２層目の配線を形成するた
めのアルミニウムを主成分とする膜（図７には図示せ
ず）を成膜する。なお、ここで１層目の配線は、ゲイト
配線３０１と３０３ということとなる。さらにこのアル
ミニウムを主成分とする膜をパターニングして、３０７
〜３０９で示される２層目の配線を形成する。

【００７４】図７（Ｂ）において、この２層面の配線の
一部は、３０７〜３０９で示されている。３０７は、Ｐ
チャネル型の薄膜トランジスタのソース領域につながる
電極（配線）である。また、３０８で示される配線は、
３００と３０４で示されるコンタクトホールを通じて、
１層目のインバータ回路を構成する上下の薄膜トランジ
スタのドレイン領域にコンタクトしていると同時に、ゲ
イト配線３０１にコンタクトしている。この３０８で示
される配線は、１段目のインバータ回路の出力と２段目
のインバータ回路の入力とを接続するものである。３０
９で示される配線は、２段目のインバータ回路の出力に
つながる配線である。

【００７５】この３０７〜３０９で示される配線は、薄
膜トランジスタのソースまたはドレイン領域につながる
配線となる。また、これら３０７〜３０９で示される配
線は、図示しない層間絶縁膜上に形成されるもので、３
０１と３０３で示されるゲイト配線とは、層間絶縁膜を
介して上下に隔離されて存在している。

【００７６】図７（Ｂ）に示す状態において、Ｆ−Ｆ’
で切った断面を図９（Ａ）に示す。また、図７（Ｂ）の
Ｇ−Ｇ’で切った断面を図９（Ｂ）に示す。図９（Ａ）
において、４０４で示されるのが、酸化珪素膜でなる層
間絶縁膜である。

【００７７】なお、２層目の配線となる３０７〜３０９
で示される配線には、ヒロックやウィスカーが発生する
ことがない。これは、２層目の配線の形成後には、ヒロ
ックやウィスカーが発生するような加熱処理やレーザー
光の照射が行われないからである。

【００７８】しかし、２層目の配線を形成後に、素子の
特性を高めるために水素雰囲気中において加熱処理を行
う場合は、その工程の前にオゾン水による酸化膜の形成
を２層目の配線に施すことが必要となる。

【００７９】このようにして、図７（Ｂ）に示すような
回路（図５（Ａ）に示すものと等価）が完成する。図７
（Ｂ）に示すような回路を構成した場合、ゲイト配線３
０１と３０３とが、ヒロックやウィスカーの存在によっ
て、ショートしてしまうことを防ぐことができる。これ
は、ヒロックやウィスカーが発生することによって、ゲ
イト配線３０１と３０３とがショートしてしまう可能性
のある部分に陽極酸化膜３０２が形成されており、その
部分では陽極酸化膜がバリアとなって、ヒロックやウィ
スカーが発生しないからである。

【００８０】そしてその結果として、１段目インバータ
と２段目のインバータとを近づけて配置することができ
る。即ち、図９（Ｂ）の５０１で示される距離を短くす
ることができる。これは、集積回路の集積度を高める上
で重要なこととなる。

【００８１】なお図９（Ｂ）は、図７（Ｂ）のＧ−Ｇ’
で切った断面を示すものである。

【００８２】また、ゲイト配線３０３と３０１の一部分
に形成されている陽極酸化膜３０２によって、配線３０
３と３０１で示されるゲイト配線と３０７〜３０９で示
される２層目の配線とが、上下ショートしてしまうこと
を防ぐことができる。これは、上面（または下面）から
みて、３０３と３０１で示されるゲイト配線と３０７〜
３０９で示される２層目の配線とが近づく部分のゲイト
配線の上面および側面に陽極酸化膜が形成されているか
らである。即ち、この部分では、ゲイト配線部でのヒロ
ックやウィスカーの発生が陽極酸化膜によって抑制され
るので、この部分でのゲイト配線と２層目の配線とが接
触してしまうことを防ぐことができる。

【００８３】例えば、アルミニウムをゲイト配線（ゲイ
ト電極）の材料として用いた場合には、ソース／ドレイ
ン領域の形成のための不純物イオンの注入やソース／ド
レイン領域の活性化のためのレーザー光の照射や熱アニ
ール時において、不可避に加熱した状態となってしま
い。そして、ゲイト配線３０１の側面にヒロックやウィ
スカーが発生してしまう。この結果、図９（Ａ）で示さ
れるゲイト配線３０１（１層目の配線）とコンタクトホ
ール３０６内部に延在した２層目の配線３０７とがショ
ートしてしまう自体が往々にして発生してしまう。

【００８４】しかし、本実施例に示すような構成を採用
した場合、陽極酸化膜３０２が存在することで、図９
（Ａ）に示す断面部分においては、ゲイト配線３０１に
おけるヒロックやウィスカーの発生を抑えることができ
る。従って、ゲイト配線３０１と２層目の配線３０７と
のショートを防ぐことができる。また、ゲイト配線３０
１に発生したヒロックやウィスカーが存在することが原
因でコンタクトホール３０６の形成が困難になったり、
コンタクトホール３０６での配線３０７と活性層２０３
との接触（ここではソース領域）が不良になってしまう
ことを防ぐことができる。

【００８５】このことも、薄膜トランジスタを小型化し
たり、また集積化をはかる上で有効なこととなる。

【００８６】

【発明の効果】水中に溶解した酸化剤が基板上に形成さ
れている金属と反応して金属表面にこの金属酸化膜が形
成される。特にオゾンを用いた場合には、オゾンの自己
分解の過程で強力な酸化剤を生成しながら酸素へと分解
していくので金属酸化膜の形成が容易となる。このこと
を利用して、酸化膜を形成することで、例えば、アルミ
ニウムまたはアルミニウムを主成分とする配線の周囲に
酸化膜を形成することができ、デバイスの作製工程にお
けるヒロックやウィスカーの発生を抑制することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例１の作製工程を示す。

【図２】 モノリシック型アクティブマトリクス回路の
ブロック図を示す。

【図３】 実施例１の作製工程を示す。

【図４】 モノリシック型アクティブマトリクス回路の
概要と陽極酸化法を示す。

【図５】実施例の薄膜集積回路の例を示す図。

【図６】実施例の薄膜集積回路の作製工程を示す図。

【図７】実施例の薄膜集積回路の作製工程を示す図。

【図８】実施例の薄膜集積回路の作製工程を示す図。

【図９】実施例の薄膜集積回路の作製工程を示す図。

【符号の説明】

１０１ 基板 １０２ 下地膜 １０３〜１０５ 活性層（シリコン） １０６ ゲイト絶縁膜（酸化珪素） １０７〜１１０ ゲイト電極・ゲイト線 １１１、１１２ 陽極酸化物 １１３〜１１５ Ｎ／Ｐ型領域 １１６ 層間絶縁物 １１７〜１１９ コンタクトホール １２０ ホール １２１ コンタクトホール １２２〜１２６ 金属配線・電極 １２７ 画素電極 １２８ パッシベーション膜 １２９ 陽極酸化用配線 １３０ 陽極酸化用配線とゲイト線の分断部 １１ ゲイト配線 １３ ２層目の配線 １４ ２層目の配線 ２０１〜２０４ 活性層 ２０５ スリット ２０６ アルミニウムを主成分とする膜 ２０７ ゲイト配線パターン ３０１、３０３ ゲイト配線 ３０２ 陽極酸化膜 ３００ コンタクトホール ３０４〜３０６ コンタクトホール ３０７〜３０９ ２層目の配線 ４０１ ガラス基板 ４０２ 下地膜（酸化珪素膜） ４０３ ゲイト絶縁膜（酸化珪素膜） ４０４ 層間絶縁膜（酸化珪素膜）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−188394（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−203989（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−222581（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−226659（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−267667（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−315329（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−343688（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−289429（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/3205 H01L 21/3213 H01L 21/336 H01L 27/12 H01L 29/768 H01L 29/786 G02F 1/133

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属配線の表面に酸化膜を形成した後、
   前記金属配線を少なくとも一か所において分断し、 前記金属配線の露呈した断面に酸化剤を含む溶液を用い
   て酸化膜を形成する金属配線の作製方法であって、 前記金属配線は、アルミニウム又はアルミニウムを主成
   分とする材料からなる ことを特徴とする金属配線の作製
   方法。
2. 【請求項２】 金属膜を形成した後、前記金属膜の一部
   をエッチングにより除去してスリットを形成し、 前記金属膜の表面及び前記スリットの内部に酸化膜を形
   成し、 前記金属膜をパターニングして金属配線を形成し、 前記金属配線を少なくとも一か所において分断し、 前記金属配線の露呈した断面に酸化剤を含む溶液を用い
   て酸化膜を形成する金属配線の作製方法であって、 前記金属膜は、アルミニウム又はアルミニウムを主成分
   とする材料からなる ことを特徴とする金属配線の作製方
   法。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２において、前記
   酸化剤は、オゾンを含む水溶液であることを特徴とする
   金属配線の作製方法。