JPH0420930A - 配線構造 - 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、平面デイスプレィ等に用いられる液晶表示パ
ネル用アクティブマトリクスの配線構造に関する。

〔従来の技術〕

最近、液晶を用いた表示装置は、テレビ、グラフィック
デイスプレィなどを指向して、開発・実用化が盛んに進
められている。とりわけ各画素に薄膜トランジスタスイ
ッチを設置した１、いわゆるアクティブマトリクス液晶
パネルは、クロストークがなく、高いコントラストが得
られ、高画質平面デイスプレィとして集中的に開発が押
し進められている。

従来、アクティブマトリクス液晶表示装置の画面サイズ
は高々数インチのものが実用に供せられていたに過ぎな
い。しかし、製造装置および製造技術の進展にともない
、最近ＩＯインチ程度のパネルの実用化が開始され、さ
らに１４インチクラスのパネルが続々と開発されつつあ
る。今後この傾向は加速され、さらに大型化、かつ高精
細化に向かう趨勢にある。

このようなパネルの大型化、高精細化に伴い、マトリク
ス配線の電気抵抗が、表示画面の均一性に重大な影響を
及ぼし始める。液晶パネルは周知の通り、５μｍ程度の
液晶層とこれを挾んだ２枚の透明電極が基本であり、コ
ンデンサ構造となっている。セルギャップすなわち液晶
層の厚さは、表示としての光°学特性の要求から、任意
に調整することは不可能であり、マトリクス配線の単位
長さあたりの寄生容量は常に一定とみなす必要がある。

したがって、パネルの大型化に伴い、配線の寄生容量は
比例的に増大する。一方、パネルの高精細化に対する要
求はマトリクス配線層々に割り当てられる駆動時間の許
容値をますます短くする。

このため、配線の遅延が無視できなくなり、配線の時定
数削減が必須となる。前述のように寄生容量は増大の一
途にあり、この中で時定数を削減するにはそれを上回る
大幅な配線抵抗の低減が要求されることは明らかである
。

第１図は、従来の逆スタガードＴＰＴアクティブマトリ
クスの断面模式図である。１０はガラス基板、１はゲー
ト電極およびゲートバス、２はゲート絶縁膜、３は能動
層、４は能動層保護膜、５はソース・ドレイン層、６は
画素電極、７はソース・ドレイン電極およびデータバス
、８は保護膜である。

従来の数インチ程度の小型パネルのマトリクス配線、特
に下層にくる配線はＴａ、Ｃｒ、Ｔｉなど比較的高抵抗
の金属で構成していた。これらの金属は融点が高く、平
滑な表面の膜堆積が可能であり、この上に、絶縁膜を介
して、アモルファスＳ　ｉ　ＴＦＴを形成しても良好な
特性が得られていた。また、これらはカラス、シリコン
窒化膜などに対して単独でも接着性がよく、製造プロセ
スの安定性を保証できた。ところが、前述のように配線
の大幅な低抵抗化が要請された場合、配線を太く、ある
いは厚くするのは製造プロセス上などに限界があるため
、これらの金属では要求を満足し得なくなる。したがっ
て、超伝導材料を除けば、現存する材料で電気比抵抗の
小さな、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕ、ＡＩ、ＭＯなどに頼らざる
を得ない。このうちＬＳＩでも実績があり、ガラスなど
に対して接着性のよい材料は、ＡｌおよびＭｏに限定さ
れる。

このうち、Ｍｏはバルクの電気比抵抗が５μΩ・ｍ程度
と良好な値であるが、薄膜としては堆積条件による差異
はあっても、ｌＯ〜２０μΩ・ｍ程度であり、階調表示
など高画質の表示を考えた場合、１０インチ前後のパネ
ルへの適用が限界となる。

一方、Ａｌは従来からアクティブマトリクスの上層配線
としてすでに一般に使用され、当然ながら配線としての
抵抗も低く、接着性もよい。ところがこのＡＪも、アク
ティブマトリクスに適用する上で独特の欠点がある。ま
ず第１に、透明画素電極であるＩＴＯとの直接の接触が
電気化学的効果により、ＩＴＯの化学的耐性を弱めてし
まう。

また、同時にＩＴＯとの電気的接触は粗悪であり、接触
抵抗の経時劣化を引き起こす問題がある。この問題を避
けるには、ＡＩとＩＴＯの間にＭｏ、Ｏｒなど異種金属
を介在させ、直接の接触を絶つ必要がある。第２に、耐
熱性に欠ける問題もある。

２５０℃程度の加熱によりＡｌの粒子が荒れ、またヒロ
ックが発生しやすい。したがって、下層配線に使用する
場合、プロセス上の制約が厳しくなり、マトリクスの配
線として全面的に採用できなかった。これを改善するに
はＡｌ表面を高融点の金属で被覆する方法が簡便である
。

このようにＡｌをアクティブマトリクスの配線として用
いる場合、ＩＴＯとの接触のある配線層では接触部に異
種金属を介在させることになるが、二の介在を接触部の
みに止めた場合、この金属単独のバタン形成を要し、フ
ォトマスクの１枚増加およびフォトリソグラフィ工程の
増加を招く。これを避けるにはＡＩ配線マスクで一挙に
バタン形成する必要がある。結果的にＡｌ配線下すべて
にこの異種金属を介在させることになり、すなわち積層
配線にならざるを得ない。同様にＡｌの粒子荒れを防ぐ
場合も、Ａｌ表面を比較的高融点の金属で全面被覆する
方法を採る限り、積層配線となる。

以上のように今後の高精細・大型デイスプレィ用パネル
では低抵抗配線が必須であり、これにＡｌを適用する限
り、異種金属との積層配線が実用的である。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところがこのＡＩの積層配線形成にも、組み合わせる異
種金属に関していくつかの問題がある。

この材料への要求条件として、シリコン窒化膜やＩＴＯ
への接着性、それ自身の比抵抗とＩＴＯとの接触抵抗、
平坦表面を維持する耐熱性などが良好なことは勿論であ
るが、さらに前述のように、１回のフォトリソグラフィ
で配線バタンの形成を行うことを前提にするならば、バ
タン形成に関する以下の要求条件が挙げられる。

まず第１として、この積層膜をエツチングした際、オー
バハングが形成されてはならない。一般に積層構造では
局部電池作用などにより、一方が優先的に溶解して、バ
タン断面がオーバハング形状となることが多々ある。こ
の形状が形成されると、上層に堆積される絶縁膜の被覆
不良、配線の１線など、数々の不良を引き起こすことは
周知の通りである。

第２に、工程を煩雑にしないため、Ａｌをエツチングす
る薬剤、あるいはエツチングガスで、連続してエツチン
グ可能なことである。

以上のような諸条件縁てを満足する材料は従来見当たら
なかった。例えば上記条件に一番近い金属としてＭｏが
挙げられるが、接着性に若干問題がある、あるいはオー
バハングを形成しやすい等の難点があった。このため、
従来の小型のパネルではマトリクスの下層配線へのＡｌ
の導入はさして必要でなくＣｒ、Ｔａなどを用いるか、
またＡｌを使用した場合でも、上記問題を回避するため
、工程数の増加を厭わず複雑なプロセスで作り上げてい
る事例が多かった。

本発明の目的は、今後の高精細・大型パネルに必須な低
抵抗配線を実現するため、アクティブマトリクス製造プ
ロセスに適合した、ＡＩを主体とした積層配線を提供す
ることにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するために、本発明の配線構造は、液
晶表示パネル用アクティブマトリクスの配線の一部また
は全てが、少なくとも、ＡｌまたはＡｌ合金と、Ｃｒを
０．５〜１０重量％含有するＭＯ合金との積層からなる
ことを特徴とする。

〔作用Ｊ 前述したように、ＭｏはＡｌ積層のための必要要件を比
較的備えている。すなわちＡｌとＩＴＯとの反応を遮断
し、両者との接触抵抗も低い。

ＭＯ自身の比抵抗も低いため、積層によるシート抵抗増
大を最小限に抑えられる。また、耐熱性は高融点金属で
あるから当然であり、通常使用されるＡｌエツチング液
で容易に加工できる。ところがＭｏ／ＡＩの積層膜をエ
ツチングすると、ＭＯが優先的にエツチングされて、構
造的にオーバハングが形成されやすく、さらにシリコン
窒化膜やＩＴＯへの接着性がＴ１やＡｌに比較して劣る
ことが間順になる。

そこでこのＭｏの欠点を改善するため、幾多の検討を行
った。その中でＣｒを０．５〜ｌＯ重量％添加したとこ
ろ、シリコン窒化膜やＩＴＯへの接着性は大幅に改善さ
れることが判った。また、Ａｌエツチング液でのエツチ
ングは容易であり、積層膜のエツチング後のバタン側壁
は、傾斜（基板に向かって幅の広い傾斜）を持って連続
していることが見出され、Ｍｏ層の優先腐食も解消され
たことが判った。ＭｏとＣｒは全率固溶の合金であり、
膜組織の均一性も良好であり、この範囲の組成では耐熱
性の低下は少なく、アクティブマトリクス配線としての
用途を考えれば全く問題にならない。

したがって、Ｃｒを含有するＭｏをＡＩと積層すること
により、アクティブマトリクスにおけるＡＩの短所を十
分に補うことが可能となる。

〔実施例］ 以下、本発明の配線構造の実施例について説明する。

ガラス基板上にいわゆる逆スタガードＴＰＴによるアク
ティブマトリクスを作製した。その断面構造を第１図に
示す。

まず、ガラス基板ｌｏ上にＡｌを０．ｌＩＬｍ、Ｃｒ１
％含有Ｍｏを０．０５μｍ連続堆積し、レジストバタン
形成後、通常のＡｌエツチング液、すなわち硝酸を含有
する燐酸液により積層膜を連続エツチングし、ゲート電
極およびゲートバスｌを形成した。バタンの側壁の傾斜
は約５０６であり、この上に被覆される膜の段差部劣化
は回避できた。

次に、ゲート絶縁膜としてシリコン窒化膜２、能動層と
してアモルファスＳｉ３、さらに能動層保護膜としてシ
リコン窒化膜４をプラズマＣＶＤ法により連続堆積して
アクティブ領域を形成した。

Ａｌ単独のゲート層で形成した場合、プラズマＣＶＤの
基板加熱によりヒロックが成長し、表面が荒れてしまい
、この上に形成されたＴＰＴの特性の劣化、ショート箇
所の激増が認められた。

方、上記積層配線ではヒロック生成は防止され、表面は
平滑なままであった。次いで、能動層保護膜にソース・
ドレイン用コンタクトを開口した後、ソース・ドレイン
としてリンをドープしたアモルファスＳｉ５を堆積し、
バターニングした後、ＩＴＯを堆積して画素電極６を形
成した。さらに、Ｃｒ１％含有Ｍｏを０．１μｍ、ＡＩ
を０．４μｍ堆積した。レジストバタン形成後、通常の
Ａｌエツチング液によりこの積層膜を連続エツチングし
、ソース・ドレイン電極およびデータバス７を形成した
。最後に、保護膜としてシリコン窒化膜８を堆積し、外
部接続端子部分を開口してアクティブマトリクス基板の
作製を終了した。

検査用素子で試験した結果、ＩＴＯとデータバス層のコ
ンタクトは完全にオーミック性を示していた。また、デ
ータバスおよびゲートバスの実測抵抗値から算出したシ
ート抵抗はそれぞれ０，４Ωおよび０．１５Ωと良好な
値を示し、特にゲートバスにおいては従来のＣｒやＴａ
配線に比べて１桁以上の低減がなされている。

また、介在層にＭｏ単体を用いた場合、テープ剥離テス
トにより、バスが剥離する例が多かったが、本ＭＯ合金
を用いた上記実施例の場合、同条件のテープ剥離テスト
では剥離は全く認められなかった。したがって、接着性
の向上は明らかである。ＭｏへのＣｒ添加量増大と共に
接着性は増し、耐ドライエツチング性、耐酸化性も共に
良好となるが、一方、比抵抗の増大も著しいため、Ｃｒ
添加量は１０％以下が望ましい。なお、Ｃｒ添加量が０
．５重量％以下では上記特性が劣化し、実用性がない。

上記実施例ではＡｌ層として純Ａｌを用いたが、ＡＩ層
単独でもある程度の耐熱性を要求された場合、Ｃｕ、Ｔ
ｉ、Ｓｊ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｍｇなど公知の元素を添加して
耐熱性を高めたＡｌ合金を用いてもよい。また実施例で
はＡｌ、Ｃｒ含有Ｍ。

合金それぞれ１層づつの積層配線を例示したが、Ｃｒ含
有Ｍｏ合金がＡＩまたはＡｌ合金を挟む３層の積層構成
等でも可能なことは自明である。

なお、上記実施例では逆スタガードＴＰＴによるアクテ
ィブマトリクス製作工程を例示したが、スタガードＴＰ
Ｔによるアクティブマトリクスでも当然ながら使用でき
る。この場合、下層にくるデータバスの抵抗削減が可能
となり、一般に高速を要するデータバスが低抵抗化でき
るため、Ａ（積層配線の導入効果は特に顕著である。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明はアクティブマトリクス製造
プロセスに適合した、Ａｌを主体とした低抵抗な積層配
線を提供することができ、製造工程数の増加を最小限に
抑え、かつ従来のＣｒやＴａ配線の１／１０程度までの
低抵抗化が達成できる。このため、高精細な２０インチ
以上のパネルも色ムラなく実現可能となる。さらに、製
造工程数の増加も少なくて済むため、コストの増大およ
び歩留り低下を避けることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の配線構造を適用した逆スタガードＴ
ＰＴアクティブマトリクスの断面模式図である。 ■・・・ＡｌおよびＣｒ含有Ｍｏの順に堆積されて形成
されたゲート電極およびゲートバス２・・・ゲート絶縁
膜 ３・・・能動層 ４・・・能動層保護膜 ５・・・ソース・ドレイン層 ６・・・画素電極 ７・・・Ｃｒ含有ＭｏおよびＡｌの順に堆積されて形成
されたソース・ドレイン電極およびデータバス ８・・・保護膜

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、液晶表示パネル用アクティブマトリクスにおいて、
   該アクティブマトリクスの配線の一部または全てが、少
   なくとも、ＡｌまたはＡｌ合金と、Ｃｒを０．５〜１０
   重量％含有するＭｏ合金との積層からなることを特徴と
   する配線構造。