JPH05152572A - 金属配線、及びそれを用いた半導体装置及びtft液晶表示装置 - Google Patents

金属配線、及びそれを用いた半導体装置及びtft液晶表示装置

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JPH05152572A
JPH05152572A JP3317699A JP31769991A JPH05152572A JP H05152572 A JPH05152572 A JP H05152572A JP 3317699 A JP3317699 A JP 3317699A JP 31769991 A JP31769991 A JP 31769991A JP H05152572 A JPH05152572 A JP H05152572A
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JP
Japan
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aluminum
impurity
gate electrode
added
conductor layer
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JP3317699A
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English (en)
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Kazuyoshi Nakamura
和▲よし▼ 中村
Koji Matsunaga
浩二 松永
Ikunori Kobayashi
郁典 小林
Mamoru Takeda
守 竹田
Tomizo Matsuoka
富造 松岡
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 アルミニウムを主成分とした導電体層が、純
アルミニウム層と高融点金属を不純物として添加した不
純物添加アルミニウム層からなる多層構造であるという
構成を設けることにより、導電体層の配線抵抗を上げる
ことなく、ヒロックを生じずそれにともなう不良が発生
しない金属配線、及びそれを用いた半導体装置及びTF
T液晶表示装置を提供することを目的とする。 【構成】 導電体層であるゲート電極として、純アルミ
ニウムゲート電極1と、不純物添加アルミニウムゲート
電極2を用いた多層構造とすることにより、ヒロックの
発生をなくしたTFTが得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置、特に液晶
などと組み合わせて画像表示装置を構成するための薄膜
トランジスタ(TFT)のゲート電極、及び配線に用い
る材料に関するものである。
【0002】
【従来の技術】(図3)は従来のTFTの基本構成断面
図である。ガラス基板8上に、例えばアルミニウムを主
成分としたゲート電極9が形成され、非晶質シリコン半
導体層5が窒化シリコンゲート絶縁膜4を介して形成さ
れ、アルミニウムよりなるソース、ドレイン電極7a、
7bが、リンを含む非晶質シリコン半導体層6a、6b
を介して形成されている。
【0003】次に、上述の構造を持つTFTの製作工程
について簡単に説明する。まず、ガラス基板8上にアル
ミニウム膜を形成し、ホトリソグラフィ技術により加工
を行いゲート電極9とする。ついで全面に窒化シリコン
ゲート絶縁膜4、非晶質シリコン半導体層5、リンを含
む非晶質シリコン半導体層6を化学気相堆積法により順
次被着する。
【0004】その後、(図3)に示すように非晶質シリ
コン半導体層5、及びリンを含む非晶質シリコン半導体
層6を島状にする。さらに、ゲート電極の表面を露出さ
せてソース、ドレイン電極を形成する金属との電気的接
触を得るために窒化シリコンゲート絶縁膜4に開孔部を
設け、ソース、ドレイン電極7a、7bを形成した後、
チャンネル部となる非晶質シリコン半導体層5の上に被
着してあるリンを含む非晶質シリコン半導体層6を除去
して(図3)に示すTFTが完成する。
【0005】ここで、アルミニウムゲート電極のホトリ
ソグラフィ技術による加工時や、半導体層の製膜時等、
製造プロセス中に熱工程が存在するために、純アルミニ
ウムを用いたゲート電極ではヒロックが生じ、それにと
もないゲート電極とソース、ドレイン電極との間で短絡
が発生する。そこでアルミニウムにシリコン等の不純物
を添加しヒロックの発生を抑制し、それにともなうゲー
ト電極とソース、ドレイン電極との間での短絡を防い
だ。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来の構成では、アルミニウムに不純物を添加しているた
めに配線抵抗を上げてしまうといった問題点を有してい
た。
【0007】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、アルミニウムからなるゲート電極を、純アルミニウ
ム層と高融点金属を不純物として添加した不純物添加ア
ルミニウム層からなる多層構造とすることにより、電極
の配線抵抗を上げることなく、製造プロセス中の熱工程
によるヒロックを抑制し、それにともなうゲート電極と
ソース、ドレイン電極間での短絡が発生しない金属配
線、及びそれを用いた半導体装置及びTFT液晶表示装
置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の金属配線、及びそれを用いた半導体装置及び
TFT液晶表示装置は、金属配線が、純アルミニウムか
らなる導電体層と、融点が1400℃以上の高融点金属
を不純物として添加した不純物添加アルミニウムからな
る導電体層との多層構造であり、また高融点金属がシリ
コン、タンタル、チタン、モリブデン、タングステン、
ハフニウム、ニオブ、ジルコニウム、バナジウムのいず
れかであり、またこの金属配線を用いていることを特徴
とするものである。
【0009】
【作用】この構成によって、導電体層の配線抵抗を従来
の不純物添加アルミニウム1層を用いた場合よりも下げ
ることができる。しかも製造プロセス中の熱工程による
アルミニウムからなる導電体層のヒロックを抑制し、そ
れにともなうゲート電極とソース、ドレイン電極間での
短絡が発生しない金属配線、及びそれを用いた半導体装
置、及びTFT液晶表示装置を形成することができる。
【0010】
【実施例】(実施例1)以下本発明の一実施例につい
て、図面を参照しながら説明する。
【0011】(図1)は、本発明の一実施例における多
層構造のアルミニウムのゲート電極を用いた、TFTの
基本構成断面図である。(図1)において、1は純アル
ミニウムゲート電極(膜厚100nm)、2は不純物添
加アルミニウムゲート電極(膜厚50nm)、4は窒化
シリコンゲート絶縁膜(膜厚300nm)、5は非晶質
シリコン半導体層(膜厚100nm)、6a,6bはリ
ンを含む非晶質シリコン半導体層(膜厚50nm)、7
a,7bはそれぞれソース電極、ドレイン電極(膜厚7
00nm)、8はガラス基板である。
【0012】(図1)に示すようにガラス基板8上に純
アルミニウム膜、さらにその上に重なるように高融点金
属としてタンタルを2at%添加した不純物添加アルミ
ニウム膜を直流スパッタ法で形成し、ホトリソグラフィ
技術により加工を行い純アルミニウムゲート電極1、不
純物添加アルミニウムゲート電極2とした。
【0013】そして、窒化シリコンゲート絶縁膜4、非
晶質シリコン半導体層5、リンを含む非晶質シリコン半
導体層6を13.56MHzの周波数のグロー放電を用
いた化学気層堆積法により順次連続形成する。
【0014】つづいて形成された非晶質シリコン半導体
層5、リンを含む非晶質シリコン半導体層6を弗酸と硝
酸の混合液を用いて島状にする。その後ソース、ドレイ
ン電極7a、7bを形成し、最後にTFTチャンネル部
の非晶質シリコン半導体層5上に残存しているリンを含
む非晶質シリコン半導体層6を弗酸と硝酸の混合液を用
いて除去して本発明によるTFTが完成する。
【0015】本実施例によれば、ゲート電極である純ア
ルミニウム電極上に不純物添加アルミニウム電極を用い
ているために、熱工程を通ってもゲート電極のヒロック
の発生がない。従ってゲート電極と、ソース、ドレイン
電極との間での短絡を防止できる。
【0016】一方、本実施例のTFT特性は従来例の場
合と大差ない。すなわち本実施例によればTFT特性を
悪化させることなく、また工程において不良の発生をな
くしTFTを作製できる。また(図4)に不純物添加ア
ルミニウム単層の物と、2層構造の物の、添加量に対す
る抵抗値の関係図を示す。同図のごとく不純物添加アル
ミニウム単層の配線抵抗に比べ、本実施例では配線抵抗
を半減できる。
【0017】(実施例2)以下本発明の第2の実施例に
ついて、図面を参照しながら説明する。
【0018】(図2)は本発明の一実施例における多層
構造アルミニウムゲート電極を用いたTFTの基本構成
断面図である。(図2)において、2は高融点金属を不
純物として添加した不純物添加アルミニウムゲート電極
(膜厚100nm)、1は純アルミニウムゲート電極
(膜厚50nm)、3は酸化アルミニウムゲート絶縁膜
(膜厚200nm)、4は窒化シリコンゲート絶縁膜
(膜厚150nm)である。その他の構成は、前述の実
施例と同様である。
【0019】(図2)に示すようにガラス基板8上に高
融点金属としてチタンを3wt%添加した不純物添加ア
ルミニウム膜、さらに、その上に重なるように純アルミ
ニウム膜が膜厚200nmとなるように直流スパッタ法
で形成し、ホトリソグラフィ技術により加工を行い、不
純物添加アルミニウムゲート電極2、純アルミニウムゲ
ート電極1とした。そして、純アルミニウムゲート電極
1の上部を陽極酸化し、酸化アルミニウムゲート絶縁膜
3を形成する。ここで、陽極酸化液には、水に対しほう
酸アンモニウムを3%溶かした水溶液と、エチレングリ
コールを1:9の割合で混合したものを、pHを6〜7
に調整した中性のものを用いた。また、陽極酸化液温度
を30℃に保ち、さらに陽極酸化電圧を140V、陽極
酸化電流を5mA/cm2とし陽極酸化を行った。他の
製造方法は、前述の実施例と同様である。
【0020】本実施例によれば、前述の実施例と同様配
線抵抗を改善でき、TFT特性を悪化させることなく、
また工程において不良を発生することなくTFTを作製
できる。
【0021】なお、第1、及び第2の実施例においてア
ルミニウムゲート電極を、純アルミニウム層と高融点金
属を不純物として添加した不純物添加アルミニウム層か
らなる2層以上の多層構造とし、また不純物としてタン
タル、チタン以外の高融点金属であるシリコン、モリブ
デン、タングステン、ハフニウム、ニオブ、ジルコニウ
ム、バナジウムを用いても同様の効果がある。さらに、
不純物の添加濃度は、濃度が高くなるとヒロックの発生
はかなり抑えられるが、配線抵抗が高くなるので、必要
とする抵抗値によって適度な添加量を選択する。
【0022】
【発明の効果】以上のように本発明は、金属配線が、純
アルミニウムからなる導電体層と、高融点金属を不純物
として添加した不純物添加アルミニウムからなる導電体
層との多層構造であるという構成を設けることにより、
導電体層の配線抵抗を上げることなく熱工程を通っても
ヒロックが生じず、それにともなうゲート電極と、ソー
ス、ドレイン電極間での短絡が発生しない金属配線、及
びそれを用いた半導体装置及びTFT液晶表示装置を実
現できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例における多層構造アルミニウ
ムゲート電極を用いたTFTの基本構成断面図
【図2】本発明の一実施例における多層構造アルミニウ
ムゲート電極を用いたTFTの基本構成断面図
【図3】従来のTFTの基本構成断面図
【図4】不純物添加アルミニウム単層の物と、多層構造
の物の、添加量に対する抵抗値の関係図
【符号の説明】
1 純アルミニウムゲート電極 2 不純物添加アルミニウムゲート電極 3 酸化アルミニウムゲート絶縁膜 4 窒化シリコンゲート絶縁膜 5 非晶質シリコン半導体層 6a,6b リンを含む非晶質シリコン半導体層 7a,7b ソース・ドレイン電極 8 ガラス基板 9 ゲート電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/3205 27/12 A 8728−4M (72)発明者 竹田 守 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 松岡 富造 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 純アルミニウムからなる導電体層と、高
    融点金属を不純物として添加した不純物添加アルミニウ
    ムからなる導電体層との多層構造からなることを特徴と
    する金属配線。
  2. 【請求項2】 高融点金属が融点1400℃以上でかつ
    シリコン、タンタル、チタン、モリブデン、タングステ
    ン、ハフニウム、ニオブ、ジルコニウム、バナジウムの
    いずれかの1種以上であることを特徴とする請求項1記
    載の金属配線。
  3. 【請求項3】 請求項1または2記載の金属配線を用い
    ることを特徴とする半導体装置。
  4. 【請求項4】 請求項1または2記載の金属配線をゲー
    ト電極に用いることを特徴とするTFT液晶表示装置。
JP3317699A 1919-12-27 1991-12-02 金属配線、及びそれを用いた半導体装置及びtft液晶表示装置 Pending JPH05152572A (ja)

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EP92120366A EP0545327A1 (en) 1991-12-02 1992-11-28 Thin-film transistor array for use in a liquid crystal display
US07/983,826 US5349205A (en) 1991-12-02 1992-12-01 Thin-film transistor array with anodic oxide for use in a liquid crystal display
KR1019920023060A KR100190496B1 (ko) 1919-12-27 1992-12-02 박막트랜지스터어레이

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5811835A (en) * 1995-08-23 1998-09-22 Kabushiki Kaisha Toshiba Thin-film transistor with edge inclined gates and liquid crystal display device furnished with the same
KR100495797B1 (ko) * 1997-05-30 2005-09-28 삼성전자주식회사 버퍼층을 이용한 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판 및그 제조 방법
JP2008148474A (ja) * 2006-12-07 2008-06-26 Samsung Electronics Co Ltd Dc/dcコンバータ及び液晶表示装置

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