JPH03293329A

JPH03293329A - 配線材料及び液晶表示装置

Info

Publication number: JPH03293329A
Application number: JP2335588A
Authority: JP
Inventors: Mitsushi Ikeda; 光志池田; Michio Murooka; 室岡　三千男
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-11-30
Filing date: 1990-11-30
Publication date: 1991-12-25
Anticipated expiration: 2016-03-05
Also published as: JP3139764B2

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】ｒ発明の目的］（産業上の利用分野）この発明は、電子回路の形成に適する配線材料とその配
線材料を用いた電子装置および液晶表示装置に関する。

（従来の技術）近年、非晶質シリコン（ａ−８ｌ）膜を用いた薄膜トラ
ンジスタ（ＴＰＴ）をスイッチング素子として構成され
たアクティブマトリクス型液晶表示素子が注目されてい
る。つまり、安価なガラス基板面に低温成膜ができるａ
−３１膜を用い、ＴＰＴアレイを構成することにより、
大面積、高精度、高画質で、かつ安価なパネルデイスプ
レィ（フラット型テレビジョン）が実現できる可能性が
あるからである。

ところで、この種のアクティブマトリクス型液晶表示素
子は、数１００本〜数１０００本のアドレス線とデータ
線から構成され、その交叉点ごとにＴＰＴと画素と蓄積
容量が設けられている。また、前記ＴＰＴもしくは蓄積
容量の数は数万〜数１００万にも達し、この歩留りがア
クティブマトリクス型液晶表示素子の欠陥に対して支配
的に影響する。

一方、前記アドレス線とデータ線との交叉点およびＴＦ
Ｔ部におけるアドレス線／データ線間は、絶縁膜により
絶縁されているが、この絶縁膜にピンホールが存在する
と、この部分を通るアドレス線とデータ線の２本の線欠
陥が発生する。同様に、蓄積容量素子用配線と画素電極
との間の絶縁膜に、ピンホールが存在すると点欠陥が発
生する。絶縁膜の形成には、低温成膜が可能なプラズマ
ＣＶＤが用いられるが、プラズマＣＶＤ膜の場合、チャ
ンバ壁に付着したゴミによるピンホールは避は得ない。

上記のような欠陥の発生防止には、陽極酸化膜が有望視
される。すなわち、陽極酸化膜はその形成過程において
、ピンホール部に電界が印加されて自己補修するため、
ピンホールがなくなるからである。このような陽極酸化
可能な金属材料としては、ＴａやＭｏ−Ｔａ合金を挙げ
得るが、Ｔａの酸化膜は抵抗率が十分でなく、またＭｏ
−Ｔａ合金の酸化膜は耐熱性に劣るという問題があり、
前記データ線やアドレス線について要求される、耐熱性
および高抵抗率を満足し得ない。

小形のデイスプレィの場合は、前記絶縁抵抗の高い酸化
膜という条件だけで十分であるが、アクティブマトリク
ス型液晶表示素子の表示画素をできるだけ小さくし、か
つ大面積にするためにはＴＦＴへの信号線すなわちゲー
ト配線とデータ配線を薄くかつ長くすることが必要であ
るため、配線抵抗の増大が必然的に生ずる。一方、パル
ス信号の波形歪みをなくするためには、配線抵抗を十分
低くする必要性から、配線用金属の抵抗率は小さいこと
が望まれる。しかも、たとえばゲート電極配線をガラス
基板上に形成し、この上にａ−３ｔ膜を重ねてＴｌ″Ｔ
を構成する逆スタガー型のＴＰＴ構造を採用する場合、
ゲート電極配線は薄くなければならず、かつその後の工
程で用いる薬品処理に耐え得る材料であることが要求さ
れる。

従来このような要求を満すデータ電極配線材料として、
ＴａやＴｉなどの金属が知られているが、さらに大面積
化、高精細化を図るためには抵抗率が大き過ぎる。この
ため、より低抵抗で加工性がよく、しかも各種の薬品処
理工程で耐性にすぐれた材料が望まれる。また、ソース
、ドレン電極配線を基板側に設けるスタガー型のＴＰＴ
構造の場合には、ソース、ドレイン電極材料に低抵抗で
加工性がよく、かつ各種の薬品処理工程で耐性にすぐれ
た特性が要求されることになる。同様の問題は、ＴＰＴ
以外のアクティブマトリックス型表示素子の場合にも存
在する。

（発明が解決しようとする課８）上記問題に対する改善策として、つまり、低抵抗性およ
び陽極酸化可能性を満足する配線パターン膜として、第
１８図に示すような特性を有するＭｏ−Ｔａ合金（特公
昭６１−４８９１０号公報）、立方晶金属上のＴａ膜（
特公昭６３−１３５６６９号公報）が提案されている。

しかし、これらのＭｏ−Ｔａ合金や立方晶金属（Ｔａを
除く）の陽極酸化膜は、耐熱性に劣るという不都合があ
る。すなわち、前記金属から形成される陽極酸化膜は、
形成直後においては良好な絶縁特性を示すが、２００℃
以上の熱処理を施すと絶縁特性の劣化が起る。しかして
、この理由は積層膜の下地層を成す立方晶金属やＭｏ−
Ｔａの陽極酸化膜の熱処理後の劣化によるものと考えら
れる。

本発明は低抵抗で酸化処理により容易に良質な絶縁膜の
形成が可能な配線材料の提供を目的とする。

また、本発明は低抵抗で酸化処理により容易に良質な絶
縁膜が形成された配線を備えた電子装置の提供を目的と
する。

さらに、本発明は構成が容易で信頼性の高い機能を呈す
る液晶表示装置の提供を目的とする。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）本発明の配線材料は、ＴａＮ合金、Ｔａ−Ｍｏ−Ｎ合金
、Ｔａ−Ｎｂ−Ｎ合金およびＴａ−Ｗ−Ｎ合金の群から
選ばれた少くとも１種の合金で構成された第１の金属で
あるＴａ系Ｎ合金層（下地層）と、この第１の金属面上
に一体的に形成されたＴａ、　Ｔａ−Ｍｏ合金、Ｔａ−
Ｎｂ合金、Ｔａ−Ｖ合金、ＴａＮ合金、Ｔａ−Ｍｏ−Ｎ
合金、Ｔａ−Ｎｂ−Ｎ合金およびＴａ−１１−Ｎ合金の
群から選ばれた少くとも１種の合金で構成された第２の
金属層および／またはピンホールのない酸化膜との積層
構造を有することを特徴とする。

さらに、本発明の電子装置は、前記積層構造の配線材料
でたとえば液晶表示装置などの信号配線ないし電極を構
成することを骨子とする。

ここで、第１の金属を成すＴａＮ合金の場合はＮの含有
量が３０原子％以上に選択される。

一方、第２の金属を成すＴａＮ合金の場合はＮの含有量
が２０原子％以下に選択され、Ｔａ−Ｍｏ合金、Ｔａ−
Ｎｂ合金、Ｔａ−Ｎ合金、ＴａＮ合金、Ｔａ−Ｍｏ−Ｎ
合金、Ｔａ−Ｎｂ−Ｎ合金およびＴａ−Ｗ−Ｎ合金の場
合は、前記したようにＮを全く含まなくともよい。ここ
で、Ｔａ−Ｍｏ−Ｎ合金の場合はＭｏの含有量を２６原
子％以下に、Ｔａ−Ｎｂ−Ｎ合金の場合はＮｂ含有量を
４０原子％以下に、さらにＴａ−Ｗ−Ｎ合金の場合はＶ
の含有量を４０原子％以下に、第２層がＴａＮの場合は
Ｎの組成比が第１層のＮの組成比よりも小さく、それぞ
れ選択される。

さらに本発明においては、前記第２の金属層上に、前記
より　Ｎの含有量の多いＴａ系合金窒化層をさらに積層
してもよい。

本発明に係る配線材料は、前記第１の金属と第２の金属
との積層によって構成される。ここで第１の金属層は１
．属する金属の１種または２種以上で構成されるが、２
種以上で構成する場合の形態は混合系もしくは積層型で
あってもよい。一方、第２の金属層の場合も同様に、属
する金属の１種または２種以上で構成されるが、２種以
上で構成する場合の形態は混合系もしくは積層型であっ
てもよい。

（作用）本発明によれば、ＴａＮ合金ないしＴａ−Ｍ−Ｎ　（た
だしＭはＭｏ、Ｎｂ、ν）を下地素材としたことにより
、ガラス基板上に堆積した場合形成される高抵抗である
β−Ｔａと異なり、低抵抗なα構造を容易に形成できる
。

また、第２の金属層がＮを含む系の場合、たとえば陽極
酸化処理を施して表面に一体的に形成した酸化膜は容易
に良好な絶縁性（高抵抗率）を呈し、熱処理によるリー
クの増加も低減し、耐熱性が向上する。つまり、下地層
を成すＴａＮやＴａ−Ｍ−Ｎの合金は、低抵抗配線（ラ
イン抵抗が低い）として機能する一方、上層を成す第２
の金属から形成される陽極酸化膜などが良質な層間絶縁
層として機能する。したがって、前記ＴａＮ　、　Ｔａ
−Ｍ−Ｎ／Ｔａ。

Ｔａ−Ｍもし゛くはＴａＮ　、　Ｔａ−Ｍ−Ｎの酸化膜
系の積層型配線材料をアドレスラインなどとして用いる
ことにより、熱処理後も欠陥の少ない液晶デイスプレィ
（液晶表示装置）などを容易に実現できる。

なお、ＴａＮ　　の陽極酸化膜コンデンサなどに用いら
れているが、ＴａＯのリーク電流がＮの添加により低下
するということは、今まで知られていない現象である。

（実施例）以下本発明の詳細な説明する。

実施例１先ず、本発明に係る一配線材料例およびその応用例につ
いて説明する。

第１図は本発明に係る配線材料、たとえば第１の金属と
してのＴａＮ　　合金層（下地層）上に、第２の金属と
してのＴａ層もしくはＮをドープしたＴａ層（上層）を
一体向に被着形成して成る積層型配線材料の構成例にお
いて、ＴａＮ　　合金の組成を変化させたときのＴａ層
（膜）の抵抗率を曲線ａもしくは曲線すで示したもので
ある。第１図の曲線ａから分るように、ＴａＮ　　合金
層（下地層）中のＮが約３５原子％を超えると、上層の
Ｔａ層の抵抗率が低下を始め、４０原子％で３５〜４０
μΩｅｌ、それ以上のＮで３０μΩＣ■となる。また曲
線すで示すように、上層のＴａ層にＮをドープした場合
には、下地層としてのＴａＮ　　の限界Ｎ濃度が下がる
ことが分る。

上層のＴａ層にＮをドープ（添加）することにより、低
抵抗化に対するＴａＮ　　（下地層）の限界Ｎ濃度は約
２０原子％である。

一方、第２図は上記積層型の配線材料において、上層を
成す第２の金属としてのＴａにＮを添加（ドブ）した構
成で、Ｎの添加（ドープ）量と上層Ｔａの抵抗率の関係
例を示し、Ｎの添加（ドープ）量が２０原子％程度まで
はβ−Ｔａの１８０μΩ０よりも低い抵抗を有している
。

さらに、第３図は上記積層型の配線材料において、上層
を成す第２の金属としてのＮをドープした１８層に、陽
極酸化処理を施して絶縁膜（絶縁層）を形成した場合の
絶縁特性例を示したもので、Ｎの添加により抵抗率が増
加し、絶縁特性が改善される。第４図から分るようにＮ
の添加量とともに絶縁特性が改善され、上層のＮドープ
Ｔａが形成する酸化膜中に含まれる　Ｎが４５原子％以
内で効果が認められた。

なお、上記積層型配線材料の構成において、下地層を成
す第１の金属としてのＴａＮ　　のＮ比（Ｘの数値）お
よび上層を成す第２の金属としてのＴａにＮをドープす
る場合のドープ量は、上記数値に限定されるものではな
い。つまり、ＴａＮ　　層やＮド−プＴａ層の形成条件
、たとえばスパッタ装置、スパッタ条件などによっても
左右されるからである。

積層金属としてはＴａＮに限らず、Ｔａ−Ｍ−Ｎ（Ｍ−
助。

Ｎｂ、Ｖ）でも同様の効果がある。この場合第２の金属
のＮ組成比は、第１の金属および第２の金属のＨが同一
で組成比も同じとき、第１の金属のＮ組成比より小さい
方が抵抗率の観点から好ましい。

次に本発明に係る積層型の配線材料を信号配線などに用
いた液晶表示装置の例について説明する。

第４図は一実施例のアクティブマトリクス型液晶表示素
子の等価回路である。ガラス基板面上にアドレス配線１
　（ｌａ、　ｌｂ、・・・）とデータ配線２（２ａ、　
２ｂ、・・・）がマトリクス状に配線され、その各交叉
位置にＴＦＴ　３が配置される。しかして、ＴＦＴ　３
は、ゲートがアドレス配線１に、ドレインがデータ配線
２にそれぞれ接続され、ソースが画素電極を介して液晶
セル４に接続されている。第５図では蓄積容量Ｃを付加
しているが、これは省略することができ、またＴＦＴ　
３のゲート電極はアドレス配線１と一体的に形成されて
いる。

第５図は、前記アクティブマトリクス型液晶表示装置の
構成に用いるアクティブマトリクス基板の要部断面図で
ある。ガラス基板５の面上にアドレス配線１と一体のゲ
ート電極６が、第１の金属としてのＴａＮ膜（Ｎ４０原
子％）　Ｇａと、第２の金属としてのＴａ膜６ｂの積層
膜により形成され、この上にゲート絶縁膜となる５ｉ０
２７が堆積され、さらにその絶縁膜７の上にノンドープ
のａ−ＳｉＨ２とｎ＋型ａ−Ｓ＋膜９が堆積され、ＴＰ
Ｔ領域に島状にパターン形成されている。表示用透明電
極層１０を形成した後にＭｏ／ＡＩ膜によるソース電極
１１　　ドレイン電極１２が形成されている。ドレイン
電極１２は、前記第４図で説明したデータ配線２と一体
形成されている。一方、蓄積容量線１３はアドレス線１
と同様にＴａＮ　　／Ｔａの積層型配線材料により形成
される。

以上のような構成で、表示面積が１９．２ｃｍ　Ｘ　２
５．６０、画素ピッチ４００μのアクティブマトリック
ス型基板を製作した。各部の具体的な数値ないし構成を
説明すると、ゲート電極６は、下地層を成す第１の金属
であるＴａＮ　　６ａが膜厚３００人、上層を成す第１
の金属であるＴａ膜６ｂが２２００人である。またアド
レス配線１は前記ゲート電極６と一体形成されており、
その幅は３０μ−とした。この電極配線などは、Ｃｒ４
と０２を用いたプラズマエツチングによりテーパ付けを
行った。上記により構成したアドレス配線１の抵抗は、
１２．３にΩであった。

ちなみに他の配線材料を用いて構成した厚さ２５００人
のアドレス配線の数値例を挙げると、ＴＩの場合１６０
．４にΩ、Ｍｏの場合２２．６にΩ、Ｔａの場合８８に
Ω、Ｔａ６０％のＭｏ−Ｔａ合金の場合１５．３にΩで
あった。

前記アドレス配線１形成後の基板は、Ｈ２ＳＯ４＋　Ｈ２０２の溶液により有機膜除去を行い
、洗浄して、ゲート絶縁層（Ｓ１０２膜）７をＣＶＤに
より厚さ３５００人堆積し、続いてａ−３ｉ膜８を厚さ
３０００人、ｎ十型ａ−３ｌ膜９を厚さ　５００人堆積
した。しかる後、前述のように、これらのａ−８ｌ！Ｉ
９をパターン形成してから、画素電極を形成し、ＴＰＴ
のドレイン電極１２を兼ねたデータ配線とソース電極１
１を形成した。

このようにして形成されたアクティブマトリ・ンクス型
基板を用いて構成した液晶表示素子では、データ配線１
とアドレス配線２間の短絡は殆ど認められなかった。こ
れに対し、アドレス配線としてＴｉ膜を用いた場合、短
絡事故が多く認められた。

この理由は、Ｈ２ＳＯ４＋Ｈ２０２など強酸による処理
ができないため、アドレス配線１上の有機物などの付着
ゴミを除去することができないからといえる。また、Ｔ
ＩやＣｒをアドレス配線ｌに用いた場合、テーバエツチ
ングができないため、配線端部で５１０２膜７が薄くな
り、やはりアドレス配線１とデータ配線２間の短絡事故
が多く発生した。

上記のようにしてＴａＮ　　／Ｔａ積層膜（配線材料）
を用いることにより、低抵抗で欠陥の少ない表示のでき
るアドレス線が形成できた。

なお、第５図に図示した構成において、厚さ３００人の
ＴａＮ（Ｎ４０原子％）層上に厚さ２２００人のＴａＮ
　　（Ｎ　２原子％）層を堆積し、アドレス線１、ゲー
ト電極６および蓄積容量線１３を形成し、これらの表面
に酸化物層（絶縁層）を形成した場合は、絶縁性の点で
より有効であった。すなわち、前記アドレス線１、ゲー
ト電極６および蓄積容量線１３の表面をクエン酸０．０
１重量％溶液中で陽極酸化し、上層を成すＴａＮ　　（
Ｎ　２原子％）層表面に厚さ約２０００人の酸化膜を形
成した後、上記と同様のプロセスによりＴＰＴアレイを
形成した。アドレス配線１、ゲート電極６および蓄積容
量線１３の表面にピンホールのない陽極酸化膜が形成さ
れており、ゴミなどにより　ＳＩＯ膜７にピンホールが
あっても、ＴａＮ　　／Ｔａ６の酸化膜により絶縁され
ているため、データ線２とアドレス線１のショート、表
示画素と蓄積容量線１３との間にショートの発生もなく
なり、欠陥の少ないデイスプレィが形成できた。

第６図は本発明に係る配線材料を、旧Ｈ素子に適用した
構成例であり、ガラス基板５面上に第１の金属としての
ＴａＮ膜Ｂａ（Ｎ４０原子％）を膜厚３００人、第２の
金属としてのＴａＮ膜６ｂ（Ｎ２原子％）を２２００人
堆積し、これをＣＤＨによりパターニングして下部電極
配線を形成した。この下部電極配線のコンタクト部をフ
ォトレジストでカバーした状態で配線積層膜の表面に選
択的に陽極酸化膜６ｃを形成した。陽極酸化の条件は、
０．０１％クエン酸を用い、２５Ｖまで定電流酸化とし
、続いて２５Ｖて１時間の定電圧酸化を行った、この後
、Ｃ「膜１０００人と＾１膜Ｉμｍとの積層膜を堆積し
、この積層膜をバターニングして上部電極配線１４を形
成した。

上記ＴａＮ／Ｔａ積層膜を下部電極として用いたことに
より、アドレスラインの抵抗が下げられ、耐熱性の良い
旧Ｘ素子を作成できた。また、小型液晶表示装置など、
抵抗の問題がない応用においては２層でなく１層構造で
もよい。

なお、上記例示の配線材料において、下地層を成す第１
の金属としてのＴａＮ　　の膜厚は３００人程度量下で
よく、スパッタ条件を最適化すると、５０Å以上であれ
ば、上層を成す第２の金属としてののＴａ膜はα型にな
る。さらに、八β、Ｃｕなどの低抵抗金属層を先ず形成
し、この上に前記ＴａＮ　　膜を形成してもよい。また
、電子部品（装置）の配線ないし電極としては、ＴＰＴ
　、　ＨＩＭに限らず他のデバイスへの適用においても
効果があり、さらにＴＦＴの半導体はａ−８ｉに限らず
、ｐ−ｓ　Ｉでもよく、ゲート絶縁層もＳｉＮ　　など
他の絶縁層や２種以上の積層構造であってもよい。しか
して、このＴＰＴの構造は、バックチャンネルカット型
に限らずゲートが下側になる構造であればよく、たとえ
ばチャンネル上に絶縁層によるエツチングストッパーを
設けた構造でもよい。

さらにまた、陽極酸化はクエン酸溶液の使用に限らず他
の処理溶液を用いてもよいし、酸化膜の形成も熱酸化法
などによってもよく、前記ＴａＮ／Ｔａ砧層型配線膜層
型配線膜として用いても同様の効果がある。

実施例２本実施例では、本発明に係る配線材料の他の実施例およ
びその応用例について説明する。

前記第３図に図示した特性を有する本発明に係る配線材
料、すなわち第１の金属としてのＴａＮ合金膜（下地層
）上に、第２の金属としてのＴａＮ合金の陽極酸化層な
いし膜（上層）を一体向に形成して成る積層型配線材料
の構成例において、第１の金属としてのＴａＮ合金膜の
組成を変化させたときの陽極酸化層（膜）の抵抗率を示
したものである。第３図の曲線から分るように、前記第
１の金属としてのＴａＮ合金中のＮ成分比を４５原子％
以下に選択した場合、ＴａＮ合金膜の形成条件などに依
存するが、Ｔａ膜膜よりも抵抗率の高い陽極酸化膜が形
成される。

次に上記積層型配線材料を、前記第４図に図示した場合
と等価回路のアクティブマトリクス型岐晶表示素子の構
成に応用した例を説明する。

第７図は、アクティブマトリクス基板の要部断面図であ
る。ガラス基板５面上にアドレス配線１と一体のゲート
電極６′が、ＴａＮ膜６ａとこのＴａＮ膜の陽極酸化に
よって形成されたＴａ−Ｎ−０膜６ｃとの積層膜により
形成され、この上にゲート絶縁膜となる５ｉ０２膜７が
堆積されている。さらに前記５１０２膜７上にノンドー
プのａ−３Ｉ膜８とｎ十型ａＳｉ膜９が堆積され、ＴＰ
Ｔ６Ｍ域に島状にパターンが形成されている。表示用Ｉ
ＴＯ電極１０を形成した後に、Ｍｏ／＾１膜によるソー
ス電極ＩＩ′　　　ドレイン電極１２’が形成されてい
る。ドレイン電極１２’　は、前記第４図で説明した場
合と同様にデータ配線２と一体形成されている。また、
蓄積容量線！３’　はアドレス線１と同様にＴａＮ　　
膜（６ａ）とＴａＮ−Ｏｘ膜（６ｃ）との積層により形
成されている。上記アドレス配線としては、ＴａＮに限
らずＴａ−トＮ（Ｍ＝Ｍｏ。

Ｎｂ、Ｗ）でもよく、良好な陽極酸化膜の絶縁特性が得
られる。

以上のような構成により、十分陽極酸化膜の絶縁抵抗が
高くなったために、Ｐ−ＣＶＤ絶縁膜ｓｉｏ。

膜７にピンホールがあっても十分陽極酸化膜により絶縁
が保たれ、線欠陥および点欠陥を大幅に減少させること
ができた。

なお、上記構成においては、小型デイスプレィの場合、
十分に所要の効果を発揮し得たが、大型デイスプレィで
はライン抵抗が高いために、アドレスパルスの遅延の発
生が認められる。この遅延はアドレスライン抵抗と負荷
容量のＣＲ遅延による。

この遅延発生の問題は次のようにすることで容易に解消
し得た。すなわち、第８図に要部を断面的に図示したよ
うに、Ｍｏ−Ｔａのスパッターにより、アドレス線６ｄ
および蓄積容量線ｃｄを形成した後、それらの表面に実
質的に第１および第２の金属を成すＴａＮ膜６ａをそれ
ぞれスパッターにより形成し、さらに、その表面を陽極
酸化処理を施してＴａ−Ｎ−０膜６ｃを形成する。しか
る後、前記と同様にしてアレイ基板を形成する。この構
成においては、前記Ｍｏ−Ｔａ膜６ｄの代りに、同様に
陽極酸化のできるＴａやＴａとＭｏ−Ｔａの積層膜、さ
らに低抵抗が必要ならば、＾１％Ｃｕ、　Ｃｒなどの低
抵抗金属や合金を用いてもよい。

さらに、前記構成のアクティブマトリックス基板におい
て、リーク電流に対する制限がゆるい場合には、Ｍｏ−
Ｔａ膜もしくはＴａ膜またはＴａとＭｏ−Ｔａの積層膜
６ｄ上にＴａＮ膜を積層してスパッターにより形成し、
その後、アドレスライン１と蓄積容量線１３′　とを形
成して、その表面を陽極酸化して酸化膜６Ｃを形成する
。この場合には、側面の酸化膜がＭｏ−Ｔａ−０膜また
はＴａ−０膜であるため、前記構成例の場合よりもリー
クが少し多いが、表面の大部分がＴａ−Ｎ−０膜である
ために、従来の構成の場合よりも絶縁抵抗を高めること
ができる。

さらに、第９図は他の構成例の要部を断面的に示したも
ので、この構成例では第１の金属としてのＴａＮ膜６ａ
の上に、第２の金属としてのＴａ膜もしくはＮを少量添
加したＴａ　（ＴａＮ　）膜６ｂ、その上にＴａＮ膜８
ａ’を積層してスパッターにより順次形成した後、バタ
ーニングして、アドレス線１、同様に蓄積容量線１３’
を形成し、その表面を陽極酸化して酸化膜６ｃを形成す
る。ここで、前記形成された側壁部の酸化膜６Ｃは、積
層膜６ａ、ｌ１ｉａ’　、６ｂに対応する酸化物が積層
した形で形成されることになる。

前記ＴａＮ膜６ａ上にＴａ膜もしくはＴａＮ膜６ｂを積
層した場合の抵抗率の変化は、前記第１図に図示した場
合と同様の傾向を示し、上層のＴａ膜もしくはＴａＮ膜
６ｂの抵抗が下げられるために、Ｍｏ−Ｔａ膜のように
陽極酸化膜の耐熱性を悪くさせずに低抵抗化させること
ができる。さらに、表面のＴａＮ陽極酸化膜は、Ｎを多
量添加して絶縁性を最適化したもの用いることができる
。この構成例においても、表面のＴａＮ膜ｆｉａ’　は
下地のＴａ／ＴａＮ膜６ａまたはＴａＮ／ＴａＮ膜６ｂ
をバターニングした後に表面全体をカバーしてもよく、
さらにリークを減少させることができる。また、ＴａＮ
の代りにＴａ−トＮ（Ｍ−Ｍｏ、Ｎｂ、Ｗ）を用いても
同様の効果がある。ライン抵抗を問題にしない場合には
、１層のみでもよい。

第１Ｏ図は、本実施例に係る配線材料を旧Ｈ素子に適用
した例である。ガラス基板５面上にＴａＮ膜６ａを２２
００人堆積し、これをＣＤＨによりバターニングして下
部電極配線を形成した。この下部電極配線のコンタクト
部をフォトレジストでカバーした状態で前記ＴａＮ膜６
ａの表面に陽極酸化膜６Ｃを形成した。陽極酸化の条件
は、０．０１％クエン酸を用い、２５Ｖまで定電流酸化
とし、続いて２５Ｖで１時間の定電圧酸化を行った。こ
の後＾１膜を１μ■堆積し、これをバターニングして上
部電極配線１４を形成した。

また、ＴＰＴの場合と同様に、下部電極として、Ｔａま
たはＭｏ−Ｔａ／Ｔａの積層構造もしくはＡ！、Ｃｕや
Ｃ「などの低抵抗金属もしくは合金６ｂをバターニング
し、その外表面にＴａＮ膜６ａをカバーして陽極酸化し
、Ｔａ−Ｎ−０膜６ｃを形成した構成例の要部を断面的
に第１１図に示す。さらに、第１１図の構成において、
ＴａＮ膜６ａを下部電極ＴａまたはＭｏ−Ｔａ／Ｔａの
積層膜６ｂ面上のみに積層した後、バターニングしてＴ
ａＮ膜６膜面８面びＴａまたはＭｏ−Ｔａ／Ｔａの積層
膜６ｂの側面を陽極酸化した構成としても、あるいはＴ
ａＮ膜Ｂａ、　Ｔａ膜６ｂ、　ＴａＮ膜　８ａ’　を順
次積層した後、バターニングしてＴａＮ膜６ａ’面、Ｔ
ａ膜６ｂおよびＴａＮ膜６ａの側面を陽極酸化した構成
としてもＴＰＴの場合と同様の効果がある。　さらに、
第１２図はＴａ。、９　ＮＯ，１の陽極酸化膜をＤＲＡ
Ｍに応用した例を断面的に示したもので、１５はＳｌ基
板、１６はｎ＋領領域１７はＬＯＣＯ８ＳｉＮ　　Ｓ１
８はＰｏ　ｌ　ｙ−８ｉからなるワード線、１９はＴａ
　　　Ｎ　　　の陽極酸化膜からなるキヤ０．９　０．
１パシタ、２０はプレートで、基本的には従来から知られ
ている常套の手段によって構成されている。

この構成例の場合、Ｔａ２０５膜の場合に比べて電流リ
ークか小さく、またＴａ−Ｎｂ−Ｘの陽極酸化膜、Ｔａ
−Ｍｏ−Ｘの陽極酸化膜、Ｔａ−Ｗ−Ｘの陽極酸化膜で
も同様の効果が認められた。なお、上記における酸化膜
の形成は、スパッタ法、ＣＶＤ法あるいはＰＣｖＤ法な
どによって行ってもよい。また、ＤＲＡＭの構造も例示
のものに限られないし、前記酸化膜の応用もＤＲＡＭ以
外の他の装置（素子）のキャパシタとして利用できる。

上記各実施例から分るように、上層を成す第２の金属と
してのＴａＮ合金膜のＮのｍは、第２図から明らかのよ
うに少量の添加含有でも効果があり、約４５原子％まで
は、陽極酸化で形成されるＴａ−Ｎ−０膜の方がＴａＯ
膜よりも抵抗率が高いという作用効果がある。

また、ＴａＮ膜の形成はスパッターのみによらず、Ｔａ
のプラズマ窒化または熱窒化することにより形成しても
よい。この場合は、表面全体がＴａＮとなり所望の効果
向上を図るうえで好ましい。さらに、下地を成すＴａＮ
膜の膜厚は３００Å以下でもよく、５０Å以上であれば
、上層のＴａ膜はα型になる。

本発明に係る配線材料は、ＴＰＴ　、旧Ｘに限らず、他
のデバイスへの適用ないし応用においても効果がある。

しかして、ＴＰＴの半導体はａ−３ｉに限らず、ｐ−ｓ
　Ｉでもよい。また、前記ＴａＮ酸化膜はリーク電流が
小さく　　ＳＩＯに比べ比誘電率が大きいためたとえば
ＤＲＡＭの蓄積容量の蓄積膜として用いることにより、
占有面積を小さくできるという利点がある。

本発明に係る配線材料の耐熱性は、４００℃程度では劣
化が十分に小さく　（はとんど無視し得る程度）、また
ＴａＮ／Ｔａ積層膜をデータ線と用いても、同様の効果
がある。さらに、陽極酸化はクエン酸に限らず、他の溶
液を用いても同様の効果がある。

さらにまた、ＴＰＴのゲート絶縁膜は５ＩＯｘ膜に限ら
ず、ＳＩＮ　　膜や他の絶縁膜あるいは２種類量上の絶
縁膜を積層してもよいし、ＴＰＴの構造も、前記実施例
のバックチャネルカット型のみに限らず、ゲートが下に
なる構造であれば、どの構造でも有効である。チャネル
上に絶縁膜によるエツチングストッパーを設けた構造で
もよい。

なお、上記各実施例において、第１の金属としてＴａＮ
の代りに、Ｔａ−Ｍｏ−Ｎ　、　Ｔａ−Ｎｂ−Ｎ　、も
しくはＴａ−Ｗ−Ｎを、また第２の金属としてＴａやＴ
ａＮの代りに、Ｔａ−ＭｏやＴａ　　−Ｍｏ−Ｎ　　（
ただしＭ０２６原子％以下）、Ｔａ−ＮｂやＴａ−Ｎｂ
−Ｎ　　（ただしＮｂ４０原子％以下）、もしくはＴａ
−ＶやＴａ−Ｗ−Ｎ　（ただしＶ　４０原子％以下）を
それぞれ用いた場合も、第１３図に特性例を示すごとく
同様の傾向が認められた。Ｎの組成比が０〜５０原子％
の全範囲内で、上層Ｔａの抵抗が１８０μΩ・より低下
する。

たとえば、下地層を成す第１の金属としてのＴａ−Ｎｂ
−Ｎ膜組成（Ｎ原子２０％）と、上層を成す第２の金属
としてのＴａ膜の抵抗率との関係は第１４図に示すごと
くであり、Ｎを合金化することによってＮｂの全組成範
囲内で抵抗率が低下してくる。すなわち、Ｎの添加によ
り抵抗率が１８０μΩｅｌｌｌから２５μΩｃＩ１１に
低下して同様の効果が認められた。

第１３図および第１４図よりＴａ−Ｎｂ−ＮのＮｂ、Ｎ
の全組成範囲において合金化の効果を想定し得る。さら
に、下地層を成す第１の金属としてのＴａ−Ｗ−Ｎ膜組
成と、上層を成す第２の金属としてのＴａ膜およびＴａ
−Ｍｏ−Ｎ　５Ｔａ−Ｍｏの場合も同様である。

前記Ｎの添加による抵抗率の減少の理由は、下地層を成
すＴａ−トＮ（Ｍ−Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗ）のＮが上層を成す
Ｔａ−Ｈの結晶形を正方品から立方晶に変えて、低抵抗
化させる効果を増大させるためと考えられる。

このような低抵抗性は、前記ＴａＮ／ＴａもしくはＴａ
Ｎ／ＴａＮの場合と同様である。さらに陽極酸化処理で
絶縁膜の形成も可能で、第１５図、第１６図および第１
７図にそれぞれ示すように、形成されたＴａ−Ｍ−Ｎ（
Ｍ＝Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗ）の酸化膜の絶縁性はＮの添加によ
って向上している。

前記ＮはＴａ−Ｍ　（Ｍ−Ｎｂ　、　Ｍｏ　、　Ｗ）の
酸化膜の抵抗を上げ、耐熱性を増す効果がある。ここで
、ＭはＴａと全率固溶体を形成する金属であればよく、
そのような観点から前記Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗが選ばれた。な
お、Ｔａ−Ｍ−Ｎの３元系だけでなく　、Ｎｂ、Ｍｏ、
νの中の２種もしくは３種を含む４元系もしくは４元系
で同様の効果が認められ、またこれらの陽極酸化膜同様
に耐リーク性および耐熱性がすぐれていた。

さらに、前記配線材料をたとえばＴａ−Ｍ−Ｎ／Ｔａ／
Ｔａ−Ｍ−Ｎ　（ただしＨはＭｏ、Ｎｂ、Ｗの少くとも
１種以上の原子）と３層構造とした場合は、０２の拡散
防止作用によって、抵抗変化なども抑制されてすぐれた
安定性を示めす。

さらにまた、本発明に係る配線材料において、酸化によ
る絶縁層の形成は、前記例示した陽極酸化処理がより好
ましいが、これに限定されるものではない。

［発明の効果］以上述べたように、本発明に係る配線材料は、低抵抗性
でかつ、陽極酸化などにより形成具備させた絶縁層（膜
）もすぐれた絶縁性と熱安定性を保持する。してかって
、各種型装置の信号用配線に利用した場合良好な機能発
揮に大きく寄与する。

また、たとえば液晶表示装置の信号配線や実装する駆動
用半導体素子の電極の形成に用いた場合は、低抵抗のア
ドレスラインなどを実現でき、さらに表面酸化によって
形成した絶縁膜も絶縁性耐熱性がよいため、液晶表示装
置製造工程での熱処理後においても十分所要の絶縁特性
を保持し、信頼性の高い機能を常に発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図および第３図は本発明に係る積層型の配
線材料の特性例を示す曲線図、第４図はアクティブマト
リックス型液晶表示装置の等価回路図、第５図は本発明
に係る積層型の配線材料を適用したアクティブマトリッ
クス型液晶表示装置用基板の構成を示す要部断面図、第
６図は本発明に係る積層型の配線材料を適用した旧暦素
子の構成を示す要部断面図、第７図、第８図および第９
図は本発明に係る他の積層型の配線材料を適用したアク
ティブマトリックス型液晶表示装置用基板の異なる構成
例を示す要部断面図、第１０図および第１１図は本発明
に係る他の積層型の配線材料を適用した旧暦素子の異な
る構成例を示す要部断面図、第１２図は本発明に係る積
層型の配線材料を適用したＤＲＡＭの構成例を示す要部
断面図、第１３図および第１４図は本発明に係る他の異
なる積層型配線材料の抵抗率特性例を示す曲線図、第１
５図、第１６図および第１７図は本発明に係る他の異な
る積層型配線材料の酸化膜についてそれぞれ電圧−電流
特性（抵抗性ないし絶縁性）を示す曲線図、第１８図は
従来のα−ＴａＭｏ／ＴａＭｏ系およびＴａＭｏの組成
と抵抗率との関係を示す曲線図である。１　（ｌａ、ｌｂ・・・）・・・・・・アドレス配線２
　（２ａ、２ｂ・・・）・・・・・・データ配線３・・
・・・・・・・ＴＰＴ４・・・・・・・・・液晶セル５・・・・・・・・・ガラス基板６・・・・・・・・・ゲート電極６ａ・・・・・・・・・ＴａＮ層６ｂ・・・・・・・・Ｔａ層６ｃ・・・・・・・・・酸化層６ｄ、１３・・・蓄積容量線７・・・・・・・・絶縁膜８・・・・・・・・・ａ−３ｊ膜９・・・・・・・・・ｎ　　”ａ−３ｔ膜１０・・・・
・・・・・透明電極１１・・・・・・・・・ソース電極１２・・・・・・・・・ドレイン電極１４・・・・・・・・・上部電極配線１５・・・・・・・・・Ｓ！基板１６・・・・・・・・・ｎ　＋領域１７・・・・・・・・・ＬＯＣＯ３５ＩＮ１８・・・・
・・・・・ワード線１９・・・・・・・・・キャパシタ２０・・・・・・・・・プレート

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ＴａＮ合金、Ｔａ−Ｍｏ−Ｎ合金、Ｔａ−Ｎｂ−
Ｎ合金およびＴａ−Ｗ−Ｎ合金から成る群から選ばれた
少くとも１種の金属で構成された第１の金属層と、前記
第１の合金層上に一体的に形成されたＴａ、Ｔａ−Ｍｏ
合金、Ｔａ−Ｎｂ合金、Ｔａ−Ｗ合金、Ｔａ−Ｎ合金、
Ｔａ−Ｍｏ−Ｎ合金、Ｔａ−Ｎｂ−Ｎ合金およびＴａ−
Ｗ−Ｎ合金から成る群から選ばれた少くとも１種の金属
で構成された第２の金属層とから成ることを特徴とする
積層型の配線材料（ただし第２層がＭｏ、Ｎｂ、Ｗを含
む場合、Ｍｏの組成比は２６原子％以下、Ｎｂ、Ｗの組
成比はそれぞれ４０原子％以下、第２層がＴａＮの場合
はＮの組成比が第１層のＮの組成比よりも小さい）。
（２）絶縁性基板と、前記絶縁性基板面に配設された電
子素子と、前記電子素子に電気的に接続する絶縁性基板
面に設けられた駆動用配線とを具備して成る電子装置に
おいて、前記駆動用配線がＴａＮ合金、Ｔａ−Ｍｏ−Ｎ合金、Ｔ
ａ−Ｎｂ−Ｎ合金およびＴａ−Ｗ−Ｎ合金から成る群か
ら選ばれた少くとも１種の金属で構成された第１の金属
層と、前記第１の合金層上に一体的に形成されたＴａ、
Ｔａ−Ｍｏ合金、Ｔａ−Ｎｂ合金、Ｔａ−Ｗ合金、Ｔａ
−Ｎ合金、Ｔａ−Ｍｏ−Ｎ合金、Ｔａ−Ｎｂ−Ｎ合金お
よびＴａ−Ｗ−Ｎ合金から成る群から選ばれた少くとも
１種の金属で構成された第２の金属層とから成る積層型
の配線材料（ただし第２層がＭｏ、Ｎｂ、Ｗを含む場合
、Ｍｏの組成比は２６原子％以下、Ｎｂ、Ｗの組成比は
それぞれ４０原子％以下、第２層がＴａＮの場合はＮの
組成比が第１層のＮの組成比よりも小さい）で形成され
ていることを特徴とする電子装置。
（３）駆動用配線基板と、前記駆動用配線基板に対向し
て配設された表示電極板と、前記駆動用配線基板−表示
電極板間に液密に封入された液晶材料層とを具備した液
晶表示装置において、駆動用信号配線あるいは駆動用配線基板に搭載・実装さ
れた電子部品素子の電極がＴａＮ合金、Ｔａ−Ｍｏ−Ｎ
合金、Ｔａ−Ｎｂ−Ｎ合金およびＴａ−Ｗ−Ｎ合金から
成る群から選ばれた少くとも１種の金属で構成された第
１の金属層と、前記第１の合金層上に一体的に形成され
たＴａ、Ｔａ−Ｍｏ合金、Ｔａ−Ｎｂ合金、Ｔａ−Ｗ合
金、Ｔａ−Ｎ合金、Ｔａ−Ｍｏ−Ｎ合金、Ｔａ−Ｎｂ−
Ｎ合金およびＴａ−Ｗ−Ｎ合金から成る群から選ばれた
少くとも１種の金属で構成された第２の金属層とから成
成された積層型の配線材料（ただし第２層がＭｏ、Ｎｂ
、Ｗを含む場合、Ｍｏの組成比は２６原子％以下、Ｎｂ
、Ｗの組成比はそれぞれ４０原子％以下、第２層がＴａ
Ｎの場合はＮの組成比が第１層のＮの組成比よりも小さ
い）とから成る積層型の配線材料で形成されていること
を特徴とする液晶表示装置。