JPH01205596A - 薄膜配線マトリツクス基板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、薄膜配線マｌ−リツクス基板、特に、７Ｗ膜
技術により製作される簿膜配線を基板の４−て用いる所
謂マイクロエレク１へロニクス製品の薄膜配線マトリッ
クス基板に関するものである。

〔従来の技術〕

ＩＣなとのマイタロエレク１−ロニクス製品では、回路
の高密度化を実現するためにｒ　ｃチプ内の配線を何層
にも重ねて形成する。また、最近性１−１を浴びている
平面デイスジ１ノイでは、その画）＋、を発光させるた
めに、または液晶デイスプレでは、その画素に対応した
液晶を駆動するために、Ｘ頓とＹＩＩＩｌｌＩとに電極
を配置しこれら２つの電極により同時に駆動された時に
初めてその画素か点灯する、７１−リクス方式の駆動方
法か一般に用いられている。このような電子式デイスプ
レィについては、例えは、電子材料、１９８２年２月号
等に解説がなされている。

このような配線は、一般に平らな基板−１Ｌに平面的に
形成されるので、同一基板−１−に上述のような２つの
種類のｆｉ号配線系か形成されろ場合には、これら２種
類の配線は絶、碌膜をはさんでお互に交差する。

第４図は、このような配線の交差部の断面構造を示した
もので、］は基板、２は基板１−」二に紙面に垂直なん
向に走っている配線膜、３は絶縁膜４を介して、配線膜
２の上を乗り越えて走っている配線膜である。（なお、
明細書中の各回において、同一部分には同一符号が付し
である）。そして、１１す膜配線の例では、普通、配線
膜２，３はそれぞれ］、　／２　ｍの厚さであり、絶縁
膜４も１μｍの厚さである。これらの膜の形成には種々
の方法があるか、配線膜２，３は金属で、スパッタリン
グ法により膜形成を行うのが一般的であり、絶縁膜４に
は、例えは、プラズマＣＶＤによるＳｉＮ膜などが用い
られる。

〔発明か解決しようとする課題〕

しかし、第４図に示すように、絶縁膜４を配線１１莫２
の」−から形成すると、配線膜２の段差部分のために、
程度の多少はあるが配線膜２と基板」−とで形成するコ
ーナ部分に対応した切れ込み５が発生してしまう。この
ような形状を一般にはオーバハングと呼んでいる。配線
膜３は更に絶縁膜４のオーバハングのうえから形成する
ので、配線膜３のオーバハングは更に強調された形とな
り、製造条件が適当でない場合には配線膜３の切れ込み
５の部分で、ついには断線による不良が発生してしまう
。断線が発生してしまわないまでも製品としての信頼性
が大きく低−ドしてしまう。配線膜の段差部分における
断線不良については特にＩＣ製造剤術においてその研究
が盛んであり、例えは、ヂエイ・リアン、デー・ドオウ
ス、エル・バーン。

エム・ルシアノ（Ｊ　、　Ｒｙａｎ、　Ｉｌｌ、　１）
ｏｕｓｅ、　Ｌ。

Ｉ−Ｊａｈｎ、　Ｍ、　Ｌ、ｕｃｊａｎｏ）による″蒸
着アルミニウム基板薄膜におけるトポロジーに関連する
欠陥の形成に及ぼす温度の影響について（ＴｈｅＥｆｆ
ｅｃｔ　ｏｆＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｏｎ　Ｔｏｐｏ
ｌ、ｏｇｙ　Ｒｅ］、ａｔｅｄ　ＤｅｆｆｅｃｔＦｏｒ
ｍａｔｉｏｎ　ｉｎ　Ｅｖａｐｏｒａｔｅｄ　Ａｌｕｍ
ｊｎｕｍ　Ｂａ５ｅｄ　Ｔｈ］ｎＦｉ］、ｍｓ）、金属
のコーティングに関する１９８５年のインターナショナ
ル・コンファレンスのプロシイデングス（Ｐｒｏｃｅｅ
ｄｊｎｇｏ　ｏｆ　］　９８５Ｔｎｔｅｒｎａｔｉｏｎ
　ａｌ、　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　ｏｎ　ｍｅｔａ］］
ｕｒＨｊｃａｌＣｏａｔｊ、Ｂｓ）　、ロス・アンジエ
ルス（１、ｏｓ　Ａｎｇｅ］ｅｓ）に開示されている。

上述の課題を解決するために種々の方法が試みられてい
るが、第５図はその一つで、絶縁膜４′を回転塗布でき
る有機物で形成する場合の断面構造を示したもので、形
状的な問題点は解決されているが、機械的強度が不足し
ていることが、吸湿性か高いために配線の腐食がおきや
すく、いまだ種々の問題点を抱えている。例えば、ポリ
イミドを絶縁膜に用いた多層配線については、例えば、
ティ・ニシダ、ケー・ムカイ、ティ・イナバ、ティ・力
１−オ、イー・テズカ、ニス・ホリイ（Ｔ、Ｎｊｓｈｊ
ｄａ＋に、Ｍｕｋａｊ−、Ｔ、Ｉｎａ）＋ａ、　’Ｉ’
、Ｋａｔｏ、　　１．Ｔｅｚｕｋａ。

Ｎ　、　Ｈｏｒｉｅ）　、　　”ポリイミド多層配線Ｌ
ＳＩの耐湿性について、（Ｍｏ、ｉ、５ｔｕｒｅ　Ｒｅ
５ｉｓｔ；ａｎｃｅ　ｏｆＰｏｌｙｊ、ｍｊｄｅ　　Ｍ
ｕｌｔｊ、］、ｅｖｅｌ　　工ｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ
　　ＬＳＩ５）”、　第２３回信頼性物理プロシイデン
グ（２３ｒｄ　ａｎｎｕａｌＰｒｏｃｅｅｄ」、ｎｇ、
Ｓ　ｏｆ　　１ｌｅＪｊ、ａｂｉｌ−ｉｔｙ　　ｒ’ｈ
ｙｓｊ、ｃｓ）　　　１　９　８　５に開示されている
。

薄膜トランジスタを使った表示基板では、−・般にこれ
ら二つの配線膜の間の絶縁膜は、薄膜トランジスタのケ
ート絶縁膜をそのまま用いる構成となっていることが多
い。ケー１へ絶縁膜には薄くてまた絶縁耐圧か高い材料
がｈランシスタ性能の点から用いられる。このため有機
絶縁膜は表示基板には用いることができない。

以−１−述べたように表示基板においては多Ｒり配線技
術が盛んで開発されているか、配線相互の交差部に於る
段切れの問題は依然として重要な課題となっている。

無機物を使った層間絶縁膜の平坦化の方法には石英（Ｓ
］０２）のバイアススパッタ法かある。この方法はスパ
ッタリングによりながら石英を基板」二に堆積しながら
、同時に基板側にも高周波電圧を印加し基板側に堆積し
た石英をスパッタリングによりその何分の−かを取り除
くというものである。この方法によれば突起部等か優先
的にスパッタリンクを受けるために、殆と平坦化された
石英の膜を形成できる。この方法についても多くの発表
がなされており、例えは、エイ・ｔ１タツ、アイ・ｌ−
ラブキン、アール・マシウ（Ａ、Ｍｕｍｔａｚ、　　Ｔ
。

Ｄｒａｐｋｊｎ、　Ｒ，Ｍａｔｈｅｗ）による″走査台
上の無線周波数でバイヤスされた石英板への無線周波数
マグネＩ〜ロンによるスパッタリング（Ｒａｄｉ。

Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ＭａＩ！１ｎｅＬｒｏｎ　５ｐｕ
ｔｔｅｒｊ、ｎｇｏｆ　Ｒａｄｉ。

Ｆｒｅｑｕ（！ｎｃｙ　Ｂ］ａＳＯｄ　Ｑｕａｒｔｚ　
ｏｎ　ａ　ＳｃａｎｎｉｎｇＰａｌｌｅｌ；）”　、ジ
ャーナル・オブ・バキューム・サイエンス・アン１〜・
チクノロシイ（Ｊｏｕｒｎａｌ、　ｏｆＶａｃｕｕｍ　
５ｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）、ハ
２（２）。

Ａｐｒ」１−Ｊｕｎｃｌ、９８４．、　ｐｐ２３７−）
などがある。しかしなからこの方法では、膜の堆積速度
が非常に低く　（１００〜２００人／分）生産性の点で
大きな問題点を持つ。また基板側でのスパッタリングの
ため、基板の温度１−昇が著しく安価なガラス基板を使
用することができない欠点がある。

また従来技術のもう一つの課題は断線である。

すなわち、長く配線導体を引き回せは、いかに清浄な環
境のなかで生産したとしても配線膜にはなんらかの確率
で欠陥を生ずることとなる。とくに例えは、平面デイス
ブＩノイのように１枚の基板全体か１つのデバイスであ
るなどという場合には、たった１つの欠陥であっても、
良品は得ることができない。このために、配線膜を縦方
向に２重にして断線に対して冗長性を持たさせることが
できる。第６図はこのような配線膜の構造を示したもの
で、この配線膜のより基板側にある配線膜２′について
のみ２重の積層化をしである。従って、なんらかの理由
で、配線膜２′を構成する第１１曽目の金属膜２’　　
ａに断線６かあっても、第２層１−１の金属膜２’ｂか
その」二からかぶさるので、断線とはならない。しかし
ながら、このために第７し１の断面構造に示す如く、配
線の厚みか過大となり、前述したごとく配線交差部にお
ける段切れの問題が発生する。もちろん配線膜２′を構
成する積層膜のそれぞれの膜厚を薄くすることもできる
が、デバイスの性能−ｆ：　１０００人内外の薄い膜を
対象にしている場合には、層膜の厚さを数１００Å以下
にすることは、簿膜効果によって、配線抵抗が−１−昇
する不利があって、好ましくない。

本発明は、層膜導体配線の交差部での信頼性の向上を１
」的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

」１記の課題を解決するためにとられた発明の主なるも
の構成は、一つば、基板上に形成された薄１模状の複動
の配線導体が層間絶縁１僅を介し−Ｃ交差するようにな
っている’Ａ’ｆ膜配線７１−リツクスを有し、前記配
線導体の少なくとも前記基板側に形成される配線導体か
２種類以１−の互いに異なる膜より形成される積層膜よ
りなる薄膜配線マＩ・リツクス基板において、ｉ「記載
板側に形成される積層膜のうち、より該基板側から遠い
膜よりなる配線パターンの幅が、より前記基板側に近い
膜よりなる配線パターンの幅よりも狭くなっていること
を特徴とするものであり、他の一つは、さらに、前記基
板側に位置する配線導体の膜厚か、前記交差する部分に
おいては該配線導体の他の部分に比して小さくなってい
ることを特徴とするものである。

すなわち、例えば、積層金属膜が第１層と第ン層とから
なる場合は、下側にくる積層された配線の幅を、第１層
の配線パターンの幅か第２層の配線のパターンの幅より
広くとり、上側にくる配線の一度に乗り越えなければな
らない段差の高さを下側配線の全体の厚さではなく、第
１層、第２層それぞれの高さにする。なお、このときこ
のような下側にくる配線を形成するためには第」層と第
２層の金属膜がお互いのエツチング剤に侵されないもの
を選択する。

〔作用〕

本発明では、例えば、積層金属膜が第１層と第２層とか
らなる場合、ド側配線の第１層のパターン幅を同第２層
のそれよりも大きくすることにより、■−側配線が経験
する段差の高さが１層ずっとなるので段差部の配線の乗
り越えに起因する断線不良はなくなる。また、このよう
な配線パターンは第１層と第２層の金属膜がお互いのエ
ツチング剤に侵されないことにより、形成される。

〔実施例〕

以下、実施例について説明する。

第１−図は一実施例の斜視図で、７は積層金属膜よりな
る下側配線膜で、下層に配線されるＣｒ（クロ１１）膜
７ａと」二層に配線されるＡＱ　　（アルミニラｌ、）
膜７ｂとからなり、８はＩ−測量線膜て、下側配線膜７
と１・、測量線膜８とは、例えば、プラズマ（、：　Ｖ
　Ｉ）法により形成される５ｉａＮ５（窒化硅素）１僕
、Ｉ　ｎ　Ｓ　ｎ○２　（インジウムネサ）膜よりなる
４０関絶縁膜９を介して交差Ｌ７ている。

ト側配線膜７を構成するＣｒ膜７ａのパターン幅はその
−１−に形成されるＡＱ膜７１〕のパターンに比しその
パターン幅が大きくとってあり、Ｃｒ膜７ε）とＡ、　
Ｑ膜７１）の厚さを１０００人で、ａＱ膜７１）のパタ
ーン幅かＣＩ・膜７ａのパターン幅の２倍の場合、Ｒり
間絶縁物９か経験する段差の高さは高々１．　ＯＯ０人
となる。

第２図は下側配線１１簗７の形成方法の説明図で、最初
、同図い）に示す如く、基板１の上に第１層目としてＣ
ｒ膜７ａｘを形成する。次いで、同図（１））に示ず如
く、フ第１〜レジスＩヘパターン１０を形成し、Ｃｒ・
膜７ａｘをエツチングし、同図（ｃ）に示す如く、Ｃ，
・パターンを構成するＣｒ・膜？　ａを得る。同図（ｄ
）に示す如く、フ第１・レジス１−パターン１０を除去
したＣｒ・膜７ａの−１−から、同図（ｅ）に示す如く
、第２層し１（上層の配線を構成する）ＡＱ膜７ｂｘを
形成した後、フオｌ−＋ノジス１へパターン１］を形成
し、ＡＱ膜７１）Ｘをエツチングして、同図（ｆ）に示
す如く、へ〇パターンを構成するΔＱ膜７１）を１１）
る９、 第３３図は、１；測量線膜７の他の形成力法の説明図で
、先ず同図（ａ）に示す如く、基板１のトに第」層目（
下層の配線膜を構成する）のＣｒ膜７２１Ｘと第２層目
（上層の配線膜を構成する）のＡＱ膜７ｂｘを形成する
。次いてフオトレジスＩ−パターンを形成しＡ　Ｑ、膜
７ｂｘをエツチングし、同図（ｂ）に示す如く、ＡＱ膜
パターン構成するＡＱ膜７ｂを得る。次いで、Ｃｒ膜７
ａｘとＡ　ＱＩＩＸ　’ｙ　ｂ上にフ第１〜レジスｌ−
パターンを形成し、Ｃｒ膜７ａｘをエツチングして同図
（ｃ）に示す如く、Ｃｒパターンを構成するＣ　ｒ膜７
ａをＣ１で、２層重ね膜パターンを得る。

この方法は第２層［］の金属膜に、例えば、ＡＱ、合金
膜を用いるときなどに有用である。２層重ね膜構造は配
線構造体の断線に対する冗長性を付−りするｌ」的をも
っているが、同時にこの配線の低抵粒化を行うこともて
きる。すなわち、例えは、第２　Ｊ・％ｉ　＋−，＋に
Ａ［ｌ又＋ｉ、Ａ（１合金膜を用いることにより、配線
全体の抵抗佃を大幅に低減することかできる。

この際、例えは、ＡＱ膜か１らヒロックスと呼はれる突
起状の成長か起こるのを防雨するために、銅やチタンな
どのＡＱとは原子半径か異なる物質を微−ｊ「：゛添加
することがよく行ねオしろ１、このようなＡＱ金合金翫
（式のエツチングによりパターニングをすると添加物が
Ａ、　ｆｌ、のエツチング剤に溶解せずに基板十に残さ
として残るので、通常はこのような残さをフッ素系のカ
スをエツチング剤としたドライエツチングにより、除去
する。この場合、ＩＺ地かカラスであるとこの］−ライ
エツチングによってカラスかエツチングされ、」、（板
に損傷を与えることがある。第３図に示したプロセスて
は第１層の金属膜かあるので、１〜ライエツチングによ
って」、（扱に損イａｋ与えることがない。

第７３図に示したプロセスを実施するためには、第１層
ＩＩと第２　Ｖｉ　Ｉｆの金属膜のエツチング剤がおｈ
゛いに他に１容解させるものであってはならない。

例えは、第３図の（ｂ）で示す段階で第１層［１の金属
膜をエツチングする際にもしも）第１・レシス１へ１コ
欠陥かあると第１層１ヨｌの金属ＩＢＸ　７　ａ　Ｘは
第２層目の金属ＩＩＩ　７１）ｘのエツチング剤に曝さ
４［、ることになる。もし第２層１」の金属膜７　ｂ　
ｘのエツチング剤か第１−層目の金属膜７ａｘを溶解す
るものであれは、この欠陥によ−）て第２層１−１およ
び第１層目」の両方の金属膜か溶解し２重重ね膜として
の冗長性かないことになるからである。

以上の如く、実施例の薄膜配線７１へりツクス基板にお
いては、お互いに交差する配線の段差部分での段切才し
を低減することかてぎる。

ここで、本発明の効果を従来技術の場合と対比する。測
定した薄膜配線７１−ワックス基板は、膜厚３００ｎ　
ｌ’ｎのＡ　Ｑよりなる上側配線ｌ漠と、膜厚１５０　
ｎ　ｍ　、配線パターンの幅２０　μｍのｃ　ｒ・より
なる第１層配線膜及び膜厚１５０　ｎ　ｍ　、配線パタ
ーンの幅１５μｍのＡＱよりなる第２層配線膜よりなる
合、１１膜厚；−３０Ｑ　ｎ　ＩＹＩのド測量線ｌ模と
１模厚３００　ｎ　ｍの層間絶縁膜からなっており、従
来技術に係る例では下側配線の単層膜の厚みは３００Ｉ
Ｉ　ｍで、配線幅は２０μｍである。このような薄膜配
線７１−ワックス基板を用いて、それぞれ従来技術と本
発明に係オ）ろ技術により形成された段差部を持つ上側
配線の不良本数を比較すると、従来技術では、第２層配
線１模厚が２００　ｎ　ｍ以−Ｌにならないと、断線不
良がゼロとならぬのに対し、本発明に係わる技術によれ
ば、５０ｎｍ以−Ｈにおいて断線不良がゼロとなる。こ
の実験結果は本発明に係わる技術によれは段差部分の高
さが低いために膜厚か小さいどきであっても、］分な段
差の被Ｉ’１１．かｉ’＋］’能であることを示してい
る。

従って、薄膜導体配線の交差部において、上側にくる配
線か越えなけれはならない下側にある配線によって形成
される段差の高さか過大とならないようにし、同１１、
♂に下側にくる配線の信頼性を損ねないようにすること
かてぎ、薄膜技術により製作される基膜配線を基板の」
二で用いる所謂マイクロエレク１へロニクス製品、特に
高い信頼性を有する薄膜配線に持つ平面型デイスプレィ
の実現を可能にするものである。

〔発明の効果〕

本発明は、薄膜導体配線の交差部での信頼性の１γ１ト
ヒを可能とするもので、産業上の効果の犬なるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の薄膜配線マＩ・ワックス基板の−・実
施例の斜視図、第２図は第１図の実施例の１へ細配線ｌ
嘆の形成二［程を示す断面図、第３図は第２図と異なる
下側配線膜の形成工程を示す断面図、第４図、第５図及
び第７図は従来のそれぞ才し異なる薄膜配線マトリック
ス基板の配線膜の交差部の断面図、第６図は従来の薄膜
配線７１ヘリツクス基板の配線の断面図である。 １　基板、７・下側配線膜、７　ａ　−（下側配線膜の
）第１層目の配線膜、７１〕・　（１〜側配線膜の）第
２層目の配線膜、７　上側配線膜、９　層間絶縁膜。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. １．基板上に形成された薄膜状の複数の配線導体が層間
   絶縁膜を介して交差するようになつている薄膜配線マト
   リックスを有し、前記配線導体の少なくとも前記基板側
   に形成される配線導体が２種類以上の互いに異なる膜よ
   り形成される積層膜よりなる薄膜配線マトリックス基板
   において、前記基板側に形成される積層膜のうち、より
   該基板側から遠い膜よりなる配線パターンの幅が、より
   前記基板側に近い膜よりなる配線パターンの幅よりも狭
   くなつていることを特徴とする薄膜マトリックス基板。
2. ２．前記積層膜が金属よりなる特許請求の範囲第１項記
   載の薄膜マトリックス基板。
3. ３．基板側に位置する金属よりなる前記積層膜が、より
   後から形成する膜を溶解するためのエッチング剤による
   エツチング工程の際に、より先に形成した金属膜を溶解
   することがない材料よりなつている特許請求の範囲第２
   項記載の薄膜マトリックス基板。
4. ４．基板側に位置する前記積層膜が、そのうちの少なく
   とも一つの金属がクロム，モリブデン，タングステン，
   チタン，タンタル，ジルコニウム，ハフニウム，ニッケ
   ルクロム合金の何れかよりなつている特許請求の範囲第
   ２項記載の薄膜マトリックス基板。
5. ５．基板側に位置する金属よりなる前記積層膜が、それ
   ぞれの金属膜を溶解するためのエッチング剤によるエツ
   チング工程の際にお互に溶解されない材料よりなつてい
   る特許請求の範囲第２項記載の薄膜マトリックス基板。
6. ６．基板側に位置する前記積層膜が、クロム，モリブデ
   ン，チタンの何れかよりなる膜と、アルミニウム，アル
   ミニウム合金の何れかよりなる膜とを積層したものであ
   る特許請求の範囲第２項記載の薄膜マトリックス基板。
7. ７．基板上に形成された薄膜状の複数の配線導体が層間
   絶縁膜を介して交差するようになつている薄膜配線マト
   リックスを有し、前記配線導体の少なくとも前記基板側
   に形成される配線導体が２種類以上の互いに異なる膜よ
   り形成される積層膜よりなる薄膜配線マトリックス基板
   において、前記基板側に形成される積層膜のうち、より
   該基板側から遠い膜よりなる配線パターンの幅が、より
   前記基板側に近い膜よりなる配線パターンの幅よりも狭
   くなつており、かつ、前記基板側に位置する配線導体の
   膜厚が、前記交差する部分においては該配線導体の他の
   部分に比して小さくなつていることを特徴とする薄膜マ
   トリックス基板。
8. ８．前記積層膜が金属よりなる特許請求の範囲第７項記
   載の薄膜マトリックス基板。