JPH05203993A - 金属配線基板及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 金属配線基板の絶縁膜の絶縁性を向上させ、
且つ膜厚分布差を小さくし、アクティブマトリクスアレ
イの構成にした場合は、液晶表示装置の大型化を可能に
し、表示特性を向上させる。 【構成】 基板１上に形成された陽極酸化可能な金属配
線２上に絶縁膜６ａを被着した後に、金属配線２を陽極
酸化しているので、絶縁膜６ａ中のピンホール、酸素欠
陥及び膜厚異常等が取り除かれると共に、金属配線２と
絶縁膜６との境界面が良好になり、絶縁膜６の絶縁性が
増す。絶縁膜に窒素原子を混入することによって、電圧
印加時に、金属配線の材料の金属原子を窒素原子がゲッ
タリングし、金属原子の移動を妨げ、絶縁膜の絶縁性が
高くなる。窒素原子を含んだ絶縁膜の場合は、絶縁膜の
加熱工程を経た場合の特性変動が小さくなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、アクティブマトリクス
表示装置の液晶駆動を行う薄膜トランジスタアレイ及び
薄膜ダイオードアレイなどの金属配線基板に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近脚光を浴びている液晶表示装置に
は、大きく分けて単純マトリクス方式とアクティブマト
リクス方式がある。中でもアクティブマトリクス方式の
液晶表示装置はその表示品位の高さから、近年研究開発
が盛んに行われている。アクティブマトリクス方式と
は、２つの基板を対向させ、両基板間に液晶を封入して
表示を行う液晶表示装置において、一方の基板に、液晶
駆動を行うアクティブ素子をマトリクス状に形成し、直
接液晶を駆動する方法である。アクティブマトリクス方
式には主に２つの方式があり、１つはアクティブ素子と
して薄膜トランジスタ（以下「ＴＦＴ」と略す）を用い
たもの、もう１つはアクティブ素子として薄膜ダイオー
ド（以下ＴＦＤと略す）と呼ばれる素子を用いたもので
ある。これらアクティブ素子が形成された基板をアクテ
ィブマトリクスアレイと呼ぶ。

【０００３】ＴＦＴはＴＦＤに比べコントラストが高く
応答速度が速いなど高性能であるが、以下に示すよう
に、構造が複雑であるため量産が難しくコストが高くな
る。一方、ＴＦＤはＴＦＴに比べ表示品位が劣るものの
構造が比較的単純でコストも安くなる。

【０００４】アクティブマトリクスアレイの１種である
ＴＦＴアレイの従来の構造を、図面に基づいて説明す
る。図１１に、１従来例であるＴＦＴアレイを構成する
１ＴＦＴの平面図を示し、図１２に、図１１に示すＴＦ
ＴのＣ−Ｃ線による断面図を示す。

【０００５】図１１に示すように、ガラス基板１０１上
に、複数のゲート配線１０２と複数のソース配線１０３
とが直交するように設けられており、ゲート配線１０２
とソース配線１０３とが交差するところに、ＴＦＴ１０
４が形成されている。図１２に示すように、ガラス基板
１０１上に形成されたゲート配線１０２の表面を覆っ
て、第１のゲート絶縁膜１０５が形成され、第１のゲー
ト絶縁膜１０５及びガラス基板１０１上全面に、第２の
ゲート絶縁膜１０６が形成されている。

【０００６】ＴＦＴ１０４は、図１１に示すように、ゲ
ート配線１０２の一部をゲート電極１０２ａとしてい
る。第２のゲート絶縁膜１０６上でゲート電極１０２ａ
と重なるように島状に、アモルファスシリコン（以下
「ａ−Ｓｉ」と略す）からなる半導体層１０７が形成さ
れている。半導体層１０７上のＣ−Ｃ線方向中央部に
は、エッチングストッパ１０８が形成されている。半導
体層１０７及びエッチングストッパ１０８上には、エッ
チングストッパ１０８上で分離されて、オーミックコン
タクトをとるための２つのコンタクト層１０９ａ、１０
９ｂが形成されている。一方のコンタクト層１０９ａ全
面と第２のゲート絶縁膜１０６の一部とを覆って、ソー
ス配線１０３から分枝したソース電極１０３ａが形成さ
れている。他方のコンタクト層１０９ｂ全面と第２のゲ
ート絶縁膜１０６の一部とを覆って、ドレイン電極１１
０が形成され、ドレイン電極１１０と一部重なるように
第２のゲート絶縁膜１０６上に、画素電極１１１が形成
されている。

【０００７】本従来例では、ゲート配線１０２の一部を
ゲート電極１０２ａとしているが、ゲート配線からゲー
ト電極を分岐させた構造のＴＦＴアレイもある。本願で
は、この様にゲート配線から分岐したゲート電極も含め
てゲート配線と称す。

【０００８】上記構造を有するＴＦＴアレイは、以下の
ようにして製作される。

【０００９】先ず、ガラス基板１０１上にスパッタリン
グによりＴａ膜を被着して、ゲート配線１０２とゲート
電極１０２ａとをパターン形成する。ゲート配線１０２
及びゲート電極１０２ａの表面を陽極酸化して第１のゲ
ート絶縁膜１０５を形成する。更に、第１のゲート絶縁
膜１０５とガラス基板１０１との全面を覆うように、プ
ラズマＣＶＤ法により窒化シリコン（以下「ＳｉＮ_x」
と略す）を被着して、第２のゲート絶縁膜１０６を形成
する。

【００１０】次に、第２のゲート絶縁膜１０６のゲート
電極１０２ａの位置上に、半導体層１０７となるａ−Ｓ
ｉ層及びエッチングストッパ１０８となるＳｉＮ_x層
を、順にプラズマＣＶＤ法で積層し、ＳｉＮ_x層をパタ
ーニングしてエッチングストッパ１０８を形成する。

【００１１】更に、エッチングストッパ１０８の両端部
及び上記ａ−Ｓｉ層を覆うように、Ｐ（リン）をドープ
したａ−Ｓｉ層を被着させ、上記ａ−Ｓｉ層と共にパタ
ーニングして、コンタクト層１０９ａ、１０９ｂ及び半
導体層１０７を形成する。この様な状態のガラス基板１
０１上に、Ｍｏ、Ｔｉ等の金属を被着して、ソース電極
１０３ａ、ソース配線１０３及びドレイン電極１１０を
形成する。

【００１２】最後に、ガラス基板１０１上に、酸化イン
ジウム等を被着して、ドレイン電極１１０と一部重ね
て、第２のゲート絶縁膜１０６上に、透明な画素電極１
１１を形成する。

【００１３】アクティブマトリクスアレイの他の１種で
あるＴＦＤアレイの従来の構造を、図面に基づいて説明
する。図１３に、１従来例であるＴＦＤアレイを構成す
る１ＴＦＤの平面図を示し、図１４に、図１３に示すＴ
ＦＴのＤ−Ｄ線による断面図を示す。

【００１４】図１３に示すように、ガラス基板１５１上
に、複数の下部金属配線１５２が設けられており、下部
金属配線１５２から分岐した下部金属電極１５２ａ部分
に、ＴＦＤ１５３が形成されている。図１４に示すよう
に、ガラス基板１５１上に形成された下部金属配線１５
２（下部金属電極１５２ａを含む）の表面に、絶縁膜１
５４が形成されている。尚、絶縁膜１５４が、下部金属
配線１５２（下部金属電極１５２ａを含む）を覆って、
ガラス基板１５１上全面に形成される構造のものもあ
る。

【００１５】ＴＦＤ１５３は、図１３に示すように、下
部金属電極１５２ａと、絶縁膜１５４を介して島状に形
成された上部電極１５５とからなる。上部電極１５５と
一部重なって、ガラス基板１５１上には画素電極１５６
が形成されている。上部電極１５５の材料によっては、
画素電極１５６が上部電極１５５と一体形成される構造
のものもある。

【００１６】上記構造を有するＴＦＤアレイは次のよう
にして製作される。

【００１７】先ず、ガラス基板１５１上にスパッタリン
グによりＴａ膜を被着して、下部金属配線１５２（下部
金属電極１５２ａを含む）をパターン形成し、下部金属
配線１５２（下部金属電極１５２ａを含む）の表面を陽
極酸化して、絶縁膜１５４を形成する。絶縁膜１５４
が、ガラス基板１５１上全面に形成される構造の場合
は、Ｔａ₂Ｏ₅又はＳｉＮ_xをスパッタリング又はプラズ
マＣＶＤ法により、ガラス基板１５１上全面に形成す
る。

【００１８】次に、下部金属電極１５２ａ上に絶縁膜１
５４と重なるように、Ａｌ、Ｔｉ、ＩＴＯ等の金属又は
酸化物導電膜を被着して、上部電極１５５をパターン形
成する。

【００１９】最後に、この様なガラス基板１５１上に、
酸化インジウム等を被着して、透明な画素電極１５６を
形成する。上部電極１５５の材料が酸化物導電膜の場合
は、上部電極１５５と画素電極１５６とを同時に形成す
る。

【００２０】上記２種のアクティブマトリクスアレイ
は、何れも基板上に金属配線を形成し、その一部を構成
要素としてＴＦＴ又はＴＦＤが形成された金属配線基板
である。ＴＦＴアレイの場合は、ゲート配線１０２がこ
の場合の金属配線に相当し、ＴＦＤアレイの場合は、下
部金属配線１５２（下部金属電極１５２ａを含む）がこ
の金属配線に相当する。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】ＴＦＴアレイを用いた
液晶表示装置では、隣合うゲート配線１０２と隣合うソ
ース配線１０３とで囲まれる部分に形成された各画素
に、上述のＴＦＴ１０４が１個若しくは複個設けられ、
ゲート配線１０２から入力される垂直走査信号及びソー
ス配線１０３から入力される画像信号によって、順次ド
レイン電極１１０に電圧を印加する。ＴＦＴアレイは対
向電極が形成された対向基板と対向配設され、両基板の
間には液晶が挟持されており、ドレイン電極１１０に接
続された画素電極１１１と対向電極との間の液晶に電界
をかけて駆動させる。

【００２２】ＴＦＤアレイを用いた液晶表示装置では、
下部金属配線１５２に沿って形成される各画素に上述の
ＴＦＤが１個若しくは複個設けられ、下部金属電極１５
２から入力される画像信号及び対向基板上に形成された
透明配線から入力される垂直走査信号によって、上部電
極１５５に連なる画素電極１５６と透明配線に連なる対
向電極とに挟持された液晶に順次電界をかけて駆動させ
る。

【００２３】液晶表示装置に於ける１画面中の画素数
は、例えば４８０×６４０マトリクスでは３０７２００
個にも達する。これら多数の画素のうち１ヶ所でも、ソ
ース電極１０３ａ、ドレイン電極１１０及びゲート電極
１０２ａの各電極間、若しくは上部電極１５５と下部電
極１５２ａとの間にリークが生じると、必然的に該当す
る画素において画面表示時に点欠陥や線欠陥が発生す
る。その結果、その液晶表示装置は実用品としての価値
はなくなる。

【００２４】この様な電極間のリークを防止するために
は、アクティブマトリクスアレイに形成されている各絶
縁膜の材料であるＴａ₂Ｏ₅膜若しくはＳｉＮ_x膜等の絶
縁性を高めることにより、ＴＦＴアレイの場合は、ソー
ス電極１０３ａ、ドレイン電極１１０及びゲート電極１
０２ａ間の欠陥発生を防ぎ、ＴＦＤアレイの場合は、上
部電極１５５と下部電極１５２ａ間の欠陥の発生を防が
なければならない。

【００２５】絶縁性向上のために、陽極酸化により得ら
れる第１の絶縁膜１０６及び絶縁膜１５４の膜厚が大き
い場合は、ＴＦＴアレイ及びＴＦＤアレイの表示特性が
悪化したり、ＴＦＴ及びＴＦＤ部分の段差の増大に起因
する電極配線の断線や液晶の配向不良が発生する可能性
が大きい。また、陽極酸化工程によって、導電性の金属
層の厚さが減少するので、ゲート配線１０２及び下部電
極配線１５２の抵抗が上昇する。その結果、ゲート配線
１０２及び下部電極配線１５２によって送られる信号の
遅延時間が長くなるので、アクティブマトリクスアレイ
の大型化には不向きである。

【００２６】一方、スパッタリングやＣＶＤ法などによ
り被着形成された絶縁膜では、陽極酸化により得られる
絶縁膜と比較して、欠陥密度が高いのみならず、膜厚分
布差が大きいという欠点がある。 更に、被着した絶縁
膜は陽極酸化膜に比べて、表面が粗く、また段差被覆性
が劣る場合には、金属配線の側面部の段差において膜厚
が薄くなるという欠点がある。

【００２７】本発明は、上記従来技術の課題を解決する
ためになされたものであり、絶縁性が高く、且つ膜厚分
布差が小さい良質な絶縁膜を有し、アクティブマトリク
スアレイの構成にする場合は、液晶表示装置の大型化が
可能で、表示特性の良い金属配線基板を提供することを
目的とする。

【００２８】

【課題を解決するための手段】本発明の金属配線基板
は、基板と、該基板上に配設された陽極酸化可能な金属
からなる金属配線と、少なくとも該金属配線の表面を覆
って形成され、該金属配線と共に陽極酸化された絶縁膜
とを備えており、そのことによって、上記目的が達成さ
れる。

【００２９】前記金属配線の上に、該金属配線の一部を
構成要素として薄膜トランジスタが形成されてもよい。

【００３０】前記金属配線の上に、該金属配線の一部を
構成要素として薄膜ダイオードが形成されてもよい。

【００３１】前記絶縁膜が、前記金属配線に使用されて
いる金属の酸化物であってもよい。

【００３２】前記絶縁膜が、窒素原子を含んでいてもよ
い。

【００３３】本発明の金属配線基板の製造方法は、基板
上に陽極酸化可能な金属からなる金属配線を形成する工
程と、少なくとも該金属配線を覆って絶縁膜を形成する
工程と、該絶縁膜の上から該金属配線を陽極酸化する工
程とを包含しており、そのことによって、上記目的が達
成される。

【００３４】前記絶縁膜を、窒素原子を含むように形成
してもよい。

【００３５】前記絶縁膜を、イオンドーピング法によっ
て窒素原子を含むように形成してもよい。

【００３６】前記絶縁膜を、プラズマドーピング法によ
って窒素原子を含むように形成してもよい。

【００３７】又、本発明の金属配線基板の製造方法は、
基板上に陽極酸化可能な金属からなる金属配線を形成す
る工程と、少なくとも該金属配線を覆って絶縁膜を形成
する工程と、該絶縁膜の上から該金属配線を陽極酸化す
る工程と、該金属配線上に間に該絶縁膜を介して半導体
層及び金属電極を形成して薄膜トランジスタを形成する
工程とを包含しており、そのことによって、上記目的が
達成される。

【００３８】更に、本発明の金属配線基板の製造方法
は、基板上に陽極酸化可能な金属からなる金属配線を形
成する工程と、少なくとも該金属配線を覆って絶縁膜を
形成する工程と、該絶縁膜の上から該金属配線を陽極酸
化する工程と、該金属配線上に間に該絶縁膜を介して上
部金属電極を形成して薄膜ダイオードを形成する工程と
を包含しており、そのことによって、上記目的が達成さ
れる。

【００３９】

【作用】本発明の金属配線基板は、基板上に形成された
陽極酸化可能な金属配線上に絶縁膜を被着した後に、金
属配線を陽極酸化しているので、絶縁膜中のピンホー
ル、酸素欠陥及び膜厚異常等が取り除かれると共に、金
属配線と絶縁膜との境界面が良好になり、絶縁膜の絶縁
性が増す。又、従来の陽極酸化法に比べて段差は小さく
なる。更に、陽極酸化の電圧及び時間を調節することよ
って、絶縁膜の膜厚の制御を行うことができる。

【００４０】絶縁膜に窒素原子を混入することによっ
て、電圧印加時に、金属配線の材料の金属原子を窒素原
子がゲッタリングし、金属原子の移動を妨げ、絶縁膜の
絶縁性が高くなる。窒素原子を含んだ絶縁膜の場合は、
絶縁膜の加熱工程を経た場合の特性変動が小さくなる。

【００４１】

【実施例】本発明を実施例について以下に説明する。

【００４２】＜第１実施例＞図１（ｃ）に、本実施例の
金属配線基板の要部断面図を示す。

【００４３】本実施例の金属配線基板は、基板１と、基
板１上に配設された金属配線２と、金属配線２の表面を
覆って形成された絶縁膜６とを備えている。金属配線２
には、金属電極を含む。

【００４４】本実施例の金属配線基板の製造方法を、図
１（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。

【００４５】先ず、図１（ａ）に示すように、ガラス基
板１上に、膜厚が２０００〜４０００オングストローム
のＴａ、Ａｌ又はＮｂ層をスパッタリングにより連続的
に全面に被着した後、上記Ｔａ、Ａｌ又はＮｂ層の表面
の必要部分をホトレジスト膜からなるマスクで覆ってエ
ッチングを行い、図示するようなパターンの金属配線２
を形成する。

【００４６】次に、図１（ｂ）に示すように、スパッタ
リング又はプラズマＣＶＤ法によりＴａ₂Ｏ₅、Ａｌ
₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂又はＳｉＮ_x膜を全面にわたって被着し絶
縁膜６ａを形成する。これらの膜厚は、ＴＦＴアレイの
場合は、１０００〜５０００オングストロームで、ＴＦ
Ｄアレイの場合は、３００〜２０００オングストローム
にする。

【００４７】最後に、金属配線２を、絶縁膜６ａと共に
陽極酸化する。この時、絶縁膜６ａの欠陥部分又は膜厚
が薄い部分に陽極酸化膜が形成される場合がある。陽極
酸化工程後の絶縁膜６ａ及び形成された陽極酸化膜をま
とめて絶縁膜６とする。

【００４８】上述のような製造工程における絶縁膜６ａ
の変化を、図に基づいて説明する。図２（ａ）に、陽極
酸化工程前の金属配線２上に被着した絶縁膜６ａの断面
を示し、図２（ｂ）に、陽極酸化工程後の金属配線２上
に被着した絶縁膜６の断面を示す。

【００４９】図２（ａ）に示すように、陽極酸化工程前
の絶縁膜６ａには、ピンホール６Ａ、酸素欠陥６Ｂ若し
くは膜厚の薄い部分６Ｃ等が存在する。これらは何れ
も、絶縁破壊やリーク等の不良原因である。この様な不
良原因を含む絶縁膜６ａを、陽極酸化可能な金属配線２
と共に陽極酸化工程を行うことにより、図２（ｂ）に示
すように、絶縁膜６ａから不良原因が取り除かれ、欠陥
密度が低く、膜厚分布差が小さい良質な絶縁膜６が得ら
れる。

【００５０】又、陽極酸化工程を行うことによって、金
属配線２と絶縁膜６との境界面の状態も良好となるの
で、絶縁特性は向上する。従って、従来のように陽極酸
化による絶縁膜（陽極酸化膜）を厚くして絶縁性を向上
させる必要がないので、金属配線による断差を低減させ
ると共に、金属配線２の膜厚を充分に維持できる。

【００５１】尚、絶縁膜６ａの材料として、金属配線２
を構成する金属の酸化物を選択すると、陽極酸化工程後
の金属配線２と絶縁膜６との境界面の状態及び絶縁膜６
の内部状態が、金属配線２を構成する金属の酸化物以外
の材料を選択した場合の絶縁膜６と比べて、更に良好に
なる。

【００５２】＜第２実施例＞図３（ｃ）に、本実施例の
金属配線基板の要部断面図を示す。

【００５３】本実施例の金属配線基板は、基板２１と、
基板２１上に配設された金属配線２２と、金属配線２２
の表面を覆って形成され、窒素原子を含んだ絶縁膜２６
とを備えている。金属配線２２には、金属電極を含む。

【００５４】本実施例の金属配線基板の製造方法を、図
３（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。

【００５５】先ず、図３（ａ）に示すように、ガラス基
板２１上に、膜厚が２０００〜４０００オングストロー
ムのＴａ、Ａｌ又はＮｂ層をスパッタリングにより連続
的に全面に被着した後、上記Ｔａ、Ａｌ又はＮｂ層の表
面の必要部分をホトレジスト膜からなるマスクで覆って
エッチングを行い、図示するようなパターンの金属配線
２２を形成する。

【００５６】次に、図３（ｂ）に示すように、スパッタ
リング又はプラズマＣＶＤ法によりＴａ₂Ｏ₅、Ａｌ
₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂又はＳｉＮ_x膜を全面にわたって被着し絶
縁膜２６ａを形成する。これらの膜厚は、ＴＦＴアレイ
の場合は、１０００〜５０００オングストロームで、Ｔ
ＦＤアレイの場合は、３００〜２０００オングストロー
ムにする。この時、絶縁膜２６ａの成膜に使用する装置
内に、Ｎ₂、ＮＨ₃等の窒素原子を含んだガスを流すと、
絶縁膜２６ａには、０．１％以上の窒素原子が含まれ
る。

【００５７】最後に、金属配線２２を、絶縁膜２６ａと
共に陽極酸化する。この時、絶縁膜２６ａの欠陥部分又
は膜厚が薄い部分に陽極酸化膜が形成される場合があ
る。陽極酸化工程後の絶縁膜２６ａ及び形成された陽極
酸化膜をまとめて絶縁膜２６とする。

【００５８】上述のように陽極酸化工程を行うことによ
って、第１実施例と同様に、絶縁膜２６ａ中のピンホー
ル、酸素欠陥及び膜厚の薄い部分等の不良原因が取り除
かれ、欠陥密度が低く、膜厚分布差の小さい良質な絶縁
膜２６が得られ、絶縁特性が向上すると共に、金属配線
２２による断差が低減でき、金属配線２２の膜厚を充分
に維持できる。

【００５９】本実施例のように絶縁膜２６中に窒素を含
ませることによって、絶縁膜２６の絶縁性及び熱特性の
向上が図れる。絶縁性及び熱特性の向上ついては、後に
詳述する。

【００６０】尚、第１実施例と同様に、絶縁膜２６ａの
材料として、金属配線２２を構成する金属の酸化物を選
択すると、更に効果が上がる。

【００６１】＜第３実施例＞図４（ｄ）に、本実施例の
金属配線基板の要部断面図を示す。

【００６２】本実施例の金属配線基板は、基板３１と、
基板３１上に配設された金属配線３２と、金属配線３２
の表面を覆って形成され、窒素原子を含んだ絶縁膜３６
とを備えている。金属配線３２には、金属電極を含む。

【００６３】本実施例の金属配線基板の製造方法を、図
４（ａ）〜（ｃ）を参照して説明する。

【００６４】先ず、図４（ａ）に示すように、ガラス基
板３１上に、膜厚が２０００〜４０００オングストロー
ムのＴａ、Ａｌ又はＮｂ層をスパッタリングにより連続
的に全面に被着した後、上記Ｔａ、Ａｌ又はＮｂ層の表
面の必要部分をホトレジスト膜からなるマスクで覆って
エッチングを行い、図示するようなパターンの金属配線
３２を形成する。

【００６５】次に、図４（ｂ）に示すように、スパッタ
リング又はプラズマＣＶＤ法によりＴａ₂Ｏ₅、Ａｌ
₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂又はＳｉＮ_x膜を全面にわたって被着し絶
縁膜３６ａを形成する。これらの膜厚は、ＴＦＴアレイ
の場合は、１０００〜５０００オングストロームで、Ｔ
ＦＤアレイの場合は、３００〜２０００オングストロー
ムにする。

【００６６】更に、図４（ｃ）に示すように、絶縁膜３
６ａに、イオンドーピング法又はプラズマドーピング法
によって窒素原子を混入させる。

【００６７】イオンドーピング法では、イオンシャワー
の条件を、入力電力は、５ｋＶ〜２００ｋＶとし、ドー
プ量は、１．０×１０¹¹〜１．０×１０²⁰原子量／ｃｍ
²として、窒素原子を含むイオンを絶縁膜３６ａに注入
する。イオンシャワーの条件は、望ましくは、入力電圧
では、２０ｋＶ〜１５０ｋｖであり、ドープ量では、
１．０×１０¹⁴〜１．０×１０¹⁷原子量／ｃｍ²であ
る。

【００６８】プラズマドーピング法では、プラズマ発生
条件を、圧力は、５Ｐａ〜５００Ｐａとし、パワー密度
は、３０ｍＷ／ｃｍ²〜４００ｍｗ／ｃｍ²とし、更に温
度は、２５０℃〜４５０℃として、窒素原子を含むイオ
ンを絶縁膜３６ａに注入する。プラズマ発生条件は、望
ましくは、圧力は、２０Ｐａ〜１００Ｐａであり、パワ
ー密度は、６０ｍｗ／ｃｍ²〜２４０ｍｗ／ｃｍ²であ
る。

【００６９】上記イオンドーピング又はプラズマドーピ
ングした絶縁膜３６ａを絶縁膜３６ｂとする。

【００７０】最後に、金属配線３２を、絶縁膜３６ｂと
共に陽極酸化する。この時、絶縁膜３６ａの欠陥部分又
は膜厚が薄い部分に陽極酸化膜が形成される場合があ
る。陽極酸化工程後の絶縁膜３６ｂ及び形成された陽極
酸化膜をまとめて絶縁膜３６とする。

【００７１】上記製造工程において、窒素原子を絶縁膜
３６の表面よりさらに金属配線３２側に拡散させるため
に、陽極酸化工程の前又は後に、アニールを行うとよ
い。

【００７２】又は、本実施例の順序を逆にして、図４
（ｂ）に示す、金属配線３２に被着形成した絶縁膜３６
ａを、先に陽極酸化した後に、イオンドーピング又はプ
ラズマドーピング法によって窒素原子を絶縁膜中に導入
してもよい。

【００７３】上述のように陽極酸化工程を行うことによ
って、第１実施例及び第２実施例と同様の効果が得られ
る。又、第２実施例と同様に絶縁膜３６中に窒素が含ま
れるので、絶縁膜３６の絶縁性及び熱特性が向上する。

【００７４】尚、本実施例においても、絶縁膜３６ａの
材料として、金属配線３２を構成する金属の酸化物を選
択する方がよい。

【００７５】上記第１乃至第３実施例の金属配線基板の
金属配線の一部を構成要素として、ＴＦＴアレイ及びＴ
ＦＤアレイを作成することができる。この場合は、金属
配線２、２２、３２は、ＴＦＴアレイでは、ゲート配線
に相当し、ＴＦＤアレイでは、下部配線に相当する。

【００７６】＜第４実施例＞本実施例は、第１実施例の
金属配線基板をＴＦＴアレイとなしたものである。本実
施例のＴＦＴアレイの構造を、図面を参照して説明す
る。図５は、本実施例のＴＦＴアレイの要部平面図であ
り、図６は、図５に示すＴＦＴアレイのＡ−Ａ線による
断面図である。

【００７７】図５に示すように、ガラス基板１上に、陽
極酸化可能な金属であるＴａ、Ａｌ、Ｎｂ等を材料とす
る複数のゲート配線２と複数のソース配線３とが直交す
るように設けられており、ゲート配線２とソース配線３
とが交差するところに、ＴＦＴ４が形成されている。図
６に示すように、ガラス基板１上に形成されたゲート配
線２及びガラス基板１上全面に、ゲート絶縁膜６が形成
されている。

【００７８】ＴＦＴ４は、図５に示すように、ゲート配
線２の一部をゲート電極２ａとしている。ゲート絶縁膜
６上でゲート電極２ａと重なるように島状に、ａ−Ｓｉ
からなる半導体層７が形成されている。半導体層７上の
Ａ−Ａ線方向中央部には、エッチングストッパ８が形成
されている。半導体層７及びエッチングストッパ８上に
は、エッチングストッパ８上で分離されて、オーミック
コンタクトをとるための２つのコンタクト層９ａ、９ｂ
が形成されている。一方のコンタクト層９ａ全面とゲー
ト絶縁膜６の一部とを覆って、ソース配線３から分枝し
たソース電極３ａが形成されている。他方のコンタクト
層９ｂ全面とゲート絶縁膜６の一部とを覆って、ドレイ
ン電極１０が形成され、ドレイン電極１０と一部重なる
ようにゲート絶縁膜６上に、画素電極１１が形成されて
いる。

【００７９】上記構造を有するＴＦＴアレイの製造方法
の一例を、図面に基づいて説明する。図７に、本実施例
のＴＦＴアレイの製造過程を表す断面図を示す。

【００８０】先ず、図７（ａ）に示すように、第１実施
例の金属配線基板における絶縁膜６上全面に、プラズマ
ＣＶＤ法により、半導体層７となる膜厚が３００オング
ストロームのａ−Ｓｉ層及びエッチングストッパ８とな
る膜厚が２０００オングストロームのＳｉＮ_x膜とをこ
の順に連続的に被着する。その後、ホトエッチング法に
より、ＳｉＮ_x膜をエッチングして、エッチングストッ
パ８をパターン形成する。ここで、半導体層７とゲート
絶縁膜６との境界面を良好にするために、膜厚が５００
〜３０００オングストローム程度のＳｉＮ_xを半導体層
７の成膜前に連続成膜を行うこともある。

【００８１】次に、プラズマＣＶＤ法により、コンタク
ト層９ａ、９ｂとなるＰをドープしたａ−Ｓｉ層を、１
０００オングストロームの膜厚で、図７（ａ）に示す状
態の基板１上全面に亘って被着する。その後、ホトエッ
チング法により、上記ａ−Ｓｉ層とＰをドープしたａ−
Ｓｉ層とを同時に除去して、図７（ｂ）に示すように、
半導体層７及び２つに分離されていないコンタクト層９
ａ、９ｂにパターン形成する。

【００８２】更に、スパッタリングによって、ソース電
極３ａ及びドレイン電極１０となるＴｉ層を、３０００
オングストロームの膜厚で、図７（ｂ）に示す状態の基
板１上全面に亘って被着する。ホトエッチング法によ
り、Ｔｉ層と上記Ｐをドープしたａ−Ｓｉ層とをエッチ
ングして、図７（Ｃ）に示すように、ソース電極３ａ、
ソース配線３及びドレイン電極１０を形成する。

【００８３】最後に、図７（ｄ）に示すように、ドレイ
ン電極１０に一部重なるようにゲート絶縁膜６上に酸化
インジウム膜をスパッタリングによって被着した後、ホ
トエッチングにより絵素電極１１を形成する。

【００８４】上述のようにして形成されたＴＦＴアレイ
では、第１実施例で述べたように、ゲート絶縁膜６の絶
縁性が高いので、ソース電極３ａ、ドレイン電極１０及
びゲート電極２ａ間のリークが防止でき、欠陥発生を防
ぐことが出来る。又、ゲート電極２ａの断差が小さいの
で、ソース配線３における断線の発生確率を低減するこ
とが出来ると共に、液晶の配向状態が良好になる。更
に、ゲート絶縁膜６は、良質な基板１の保護膜として機
能する。その結果、本実施例のＴＦＴアレイを用いた液
晶表示装置では、表示特性が向上する。

【００８５】更に、本実施例のゲート配線２は殆ど陽極
酸化されないので、導電性の金属層の厚さが減少せず、
抵抗が大きくならない。従って、本実施例のＴＦＴアレ
イを用いた液晶表示装置では、大型化が可能である。

【００８６】本実施例では、第１実施例の金属配線基板
の一部を構成要素としたＴＦＴアレイであるが、第２実
施例又は第３実施例の金属配線基板を用いてもよい。そ
の場合、金属配線２２、３２がゲート配線に相当し、絶
縁膜２６、３６がゲート絶縁膜に相当する。

【００８７】第２実施例又は第３実施例の金属配線基板
を用いたＴＦＴアレイでは、ゲート絶縁膜２６、３６が
窒素原子を含んでいるので、第４実施例のＴＦＴアレイ
における効果に加えて、ゲート絶縁膜２６、３６の絶縁
性が向上する。これは、以下の理由による。

【００８８】通常、金属を陽極酸化することによって得
られる酸化膜（陽極酸化膜）は、表面付近に酸素原子
（陰イオン）が過剰に存在し、陽極酸化されなかった金
属との境界面付近に金属原子（陽イオン）が過剰に存在
する。例えばＴａを陽極酸化した場合は、陽極酸化膜と
Ｔａとの境界面付近にはＴａ⁵⁺が過剰に存在する。この
ため、陽極酸化膜に電圧をかけたときに、このＴａ⁵⁺が
格子間を移動するため、陽極酸化膜の絶縁性が劣化す
る。陽極酸化膜に窒素原子が混入された場合は、この窒
素原子がＴａ原子をゲッタリングしＴａ原子の移動を妨
げる効果がある。その結果、陽極酸化膜の絶縁性が高く
なる。即ち、ゲート絶縁膜２６、３６の絶縁性が向上す
る。

【００８９】従って、第２実施例又は第３実施例の金属
配線基板を用いたＴＦＴアレイを備えた液晶表示装置で
は、表示特性が更に向上する。

【００９０】＜第５実施例＞本実施例は、第１実施例の
金属配線基板をＴＦＤアレイとなしたものである。本実
施例のＴＦＤアレイの構造を、図面を参照して説明す
る。図８は、本実施例のＴＦＤアレイの要部平面図であ
り、図９は、図８に示すＴＦＤアレイのＢ−Ｂ線による
断面図である。

【００９１】図８に示すように、ガラス基板５１上に、
複数の下部金属配線５２が設けられており、下部金属配
線５２から分岐した下部金属電極５２ａ部分に、ＴＦＤ
５３が形成されている。図９に示すように、下部金属配
線５２（下部金属電極５２ａを含む）を覆って、ガラス
基板５１上全面に絶縁膜５４が形成されている。本実施
例では、第１実施例におけるガラス基板１がガラス基板
５１に、金属配線２が下部金属配線５２（下部金属電極
５２ａを含む）に、絶縁膜６が絶縁膜５４に相当する。

【００９２】ＴＦＤ５３は、図８に示すように、下部金
属電極５２ａと、絶縁膜５４を介して島状に形成された
上部電極５５とからなる。上部電極５５と一部重なっ
て、ガラス基板５１上には画素電極５６が形成されてい
る。

【００９３】上記構造を有するＴＦＤアレイの製造方法
の一例を、図面に基づいて説明する。図１０に、本実施
例のＴＦＤアレイの製造過程を表す断面図を示す。

【００９４】先ず、図１０（ａ）に示すように、第１実
施例の金属配線基板における絶縁膜６即ち上記絶縁膜５
４上全面に、スパッタリングによって、膜厚が３０００
オングストロームのＴｉ層を被着する。その後、ホトエ
ッチングにより図８に示すようなパターンの上部電極５
５を形成する。

【００９５】最後に、図１０（ｂ）に示すように、上部
電極５５に一部重なるように絶縁膜４上に酸化インジウ
ム膜をスパッタリングによって被着した後、ホトエッチ
ングにより画素電極５６を形成する。

【００９６】上述のようにして形成されたＴＦＤアレイ
では、第１実施例で述べたように、絶縁膜５４の絶縁性
が高いので、上部電極５５と下部金属電極５２ａと間の
リークが防止でき、欠陥発生を防ぐことが出来る。又、
下部金属電極５２ａの断差が小さいので、上部電極５５
における断線の発生確率を低減することが出来ると共
に、液晶の配向状態を良好に出来る。更に、絶縁膜５４
は、良質な基板５１の保護膜として機能する。その結
果、本実施例のＴＦＤアレイを用いた液晶表示装置で
は、表示特性が向上する。

【００９７】更に、本実施例の下部金属配線５２（下部
金属電極５２ａを含む）は殆ど陽極酸化されないので、
導電性の金属層の厚さが減少せず、抵抗が大きくならな
い。従って、本実施例のＴＦＤアレイを用いた液晶表示
装置では、大型化が可能である。

【００９８】本実施例では、第１実施例の金属配線基板
の一部を構成要素としたＴＦＤアレイであるが、第２実
施例又は第３実施例の金属配線基板を用いてもよい。そ
の場合、金属配線２２、３２が下部金属配線５２（下部
金属電極５２ａを含む）に相当し、絶縁膜２６、３６が
絶縁膜５４に相当する。

【００９９】第２実施例または第３実施例の金属配線基
板を用いたＴＦＤアレイでは、絶縁膜２６、３６が窒素
原子を含んでいるので、第５実施例のＴＦＤアレイにお
ける効果に加えて、絶縁膜２６、３６の熱特性が向上す
る。これは、以下の理由による。

【０１００】ＴＦＤアレイの動作原理は、絶縁膜中を流
れる電流を制御することによって液晶を駆動させるとい
うものである。しかし、ＴＦＤはＴＦＴに比べて絶縁膜
の膜厚が薄いので、加熱工程を経た場合に、その素子特
性が大きく変わることがある。しかし、窒素原子を含ん
だ絶縁膜の場合、熱による特性変動が小さくなる。即
ち、絶縁膜２６、３６の熱特性が向上する。

【０１０１】従って、第２実施例又は第３実施例の金属
配線基板を用いたＴＦＤアレイを備えた液晶表示装置で
は、表示特性が更に向上する。

【０１０２】尚、本発明のＴＦＴアレイ及びＴＦＤアレ
イを含む金属配線基板の構造及びその製造方法は、上記
実施例に限られない。

【０１０３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の金属配線基板及びその製造方法によれば、従来よりも
欠陥密度が小さく、膜厚分布差が小さい高品質な絶縁膜
を提供できる。又、本発明の金属配線基板をＴＦＴアレ
イ又はＴＦＤアレイの構成とした場合には、ＴＦＴ及び
ＴＦＤの動作特性を向上させることができる。

【０１０４】本発明の金属配線基板であるＴＦＴアレイ
及びＴＦＤアレイの何れを液晶表示装置に用いた場合で
も、ＴＦＴ及びＴＦＤの動作特性の向上ににより、高品
質の表示が得られ、且つ絶縁膜等による段差が減少する
ので、段差による配線等の断線が低減され、液晶の配向
状態が良好になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の金属配線基板の製造過程を示す断
面図である。

【図２】第１実施例の金属配線基板の効果を説明するた
めの拡大断面図であり、（ａ）は陽極酸化工程前の図
で、（ｂ）は陽極酸化工程後の図である。

【図３】第２実施例の金属配線基板の製造過程を示す断
面図である。

【図４】第３実施例の金属配線基板の製造過程を示す断
面図である。

【図５】第４実施例のＴＦＴアレイの要部平面図であ
る。

【図６】図５に示すＴＦＴアレイのＡ−Ａ線による断面
図である。

【図７】図５に示すＴＦＴアレイの製造過程を示す断面
図である。

【図８】第５実施例のＴＦＤアレイの要部平面図であ
る。

【図９】図８に示すＴＦＤアレイのＢ−Ｂ線による断面
図である。

【図１０】図８に示すＴＦＤアレイの製造過程を示す断
面図である。

【図１１】従来のＴＦＴアレイの要部平面図である。

【図１２】図１１に示すＴＦＴアレイのＣ−Ｃ線による
断面図である。

【図１３】従来のＴＦＤアレイの要部平面図である。

【図１４】図１３に示すＴＦＤアレイのＤ−Ｄ線による
断面図である。

【符号の説明】

１、２１、３１、５１ ガラス基板 ２、２２、３２、金属配線（ゲート配線、下部金属配
線） ２ａ ゲート電極 ３ ソース配線 ３ａ ソース電極 ４ ＴＦＴ ６、２６、３６ 絶縁膜（陽極酸化工程後） ６ａ、２６ａ 絶縁膜（陽極酸化工程前） ７ 半導体層（ａ−Ｓｉ） ８ エッチングストッパ ９ａ、９ｂ コンタクト層（Ｐドープａ−Ｓｉ） １０ ドレイン電極 １１、５６ 画素電極 ３６ａ 絶縁膜（窒素未含有） ３６ｂ 絶縁膜（窒素含有） ５２ａ 下部金属電極 ５３ ＴＦＤ ５４ 絶縁膜 ５５ 上部電極

───────────────────────────────────────────────────── 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 27/12 Ａ 8728−4Ｍ 29/784

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板と、 該基板上に配設された陽極酸化可能な金属からなる金属
   配線と、 少なくとも該金属配線の表面を覆って形成され、該金属
   配線と共に陽極酸化された絶縁膜とを備えた金属配線基
   板。
2. 【請求項２】 前記金属配線の上に、該金属配線の一部
   を構成要素として薄膜トランジスタが形成された請求項
   １に記載の金属配線基板。
3. 【請求項３】 前記金属配線の上に、該金属配線の一部
   を構成要素として薄膜ダイオードが形成された請求項１
   に記載の金属配線基板。
4. 【請求項４】 前記絶縁膜が、前記金属配線に使用され
   ている金属の酸化物である請求項１、２又は３に記載の
   金属配線基板。
5. 【請求項５】 前記絶縁膜が、窒素原子を含んでいる請
   求項１、２又は３に記載の金属配線基板。
6. 【請求項６】 基板上に陽極酸化可能な金属からなる金
   属配線を形成する工程と、 少なくとも該金属配線を覆って絶縁膜を形成する工程
   と、 該絶縁膜の上から該金属配線を陽極酸化する工程と、を
   包含する金属配線基板の製造方法。
7. 【請求項７】 前記絶縁膜を、窒素原子を含むように形
   成する請求項６に記載の金属配線基板の製造方法。
8. 【請求項８】 前記絶縁膜を、イオンドーピング法によ
   って窒素原子を含むように形成する請求項７に記載の金
   属配線基板の製造方法。
9. 【請求項９】 前記絶縁膜を、プラズマドーピング法に
   よって窒素原子を含むように形成する請求項７に記載の
   金属配線基板の製造方法。
10. 【請求項１０】 基板上に陽極酸化可能な金属からなる
    金属配線を形成する工程と、 少なくとも該金属配線を覆って絶縁膜を形成する工程
    と、 該絶縁膜の上から該金属配線を陽極酸化する工程と、 該金属配線上に間に該絶縁膜を介して半導体層及び金属
    電極を形成して薄膜トランジスタを形成する工程とを包
    含する金属配線基板の製造方法。
11. 【請求項１１】 基板上に陽極酸化可能な金属からなる
    金属配線を形成する工程と、 少なくとも該金属配線を覆って絶縁膜を形成する工程
    と、 該絶縁膜の上から該金属配線を陽極酸化する工程と、 該金属配線上に間に該絶縁膜を介して上部金属電極を形
    成して薄膜ダイオードを形成する工程とを包含する金属
    配線基板の製造方法。