JPH0566421A - 多層配線の形成方法 - Google Patents

多層配線の形成方法

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JPH0566421A
JPH0566421A JP22910691A JP22910691A JPH0566421A JP H0566421 A JPH0566421 A JP H0566421A JP 22910691 A JP22910691 A JP 22910691A JP 22910691 A JP22910691 A JP 22910691A JP H0566421 A JPH0566421 A JP H0566421A
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JP
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wiring pattern
resist
wiring
thin film
conductive material
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JP22910691A
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Norio Nakatani
紀夫 中谷
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Sanyo Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 ガラス基板との密着性が良く、低抵抗のメサ
型電極配線を多層構造により実現し、メサ型多層電極を
ゲート電極に用いることにより大画面のアクティブマト
リクス型液晶表示装置の高精細化と無欠陥化を達成す
る。 【構成】 透明な絶縁基板1上に第一配線パターン2と
第一配線パターン上に第一配線パターンより小さな低抵
抗の第二配線パターン6を積層し、メサ状の配線パター
ン上に絶縁膜を被覆してから別の配線を絶縁膜上に形成
する。

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
液晶表示装置に装備されるアクティブ素子、特に薄膜ト
ランジスタに好適な配線電極の形成方法に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】近年、マトリクス配置された多数の画素
単位の表示電極毎にスイッチング素子として働く薄膜ト
ランジスタ(以下TFTと称する)を結合したアクティ
ブマトリクス液晶表示装置が商品化されているが、現在
でも表示品質と製造歩留まり向上のための改良研究が盛
んに行われている。
【0003】アクティブマトリクス液晶表示装置の最大
の応用分野はワードプロセッサ、ラップトップパソコン
等のOA分野であり、このためアクティブマトリクス液
晶表示装置は大型化及び高精細化という性能アップが強
く望まれている。
【0004】大型化及び高精細化を実現するためには、
TFTアレーにおける走査信号を供給するゲート配線と
表示信号を供給するドレイン配線の各配線抵抗を低減
し、信号遅延を極力抑える必要がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】この低抵抗配線材料と
して注目されているのがCuである。Cuは比抵抗が小
さいだけでなく、高融点でEM(Electro Mi
gration)耐性が高いという特徴を有する。
【0006】他低抵抗配線材料であるAlは300〜4
00℃程度の熱処理でヒロックが発生するが、Cu膜は
そのようなヒロックが発生せず、TFTアレーのゲート
配線材料として優れている。
【0007】ところがCu膜はガラス(SiO2)、S
iNx等の絶縁膜との密着性が悪く、また、酸素雰囲気
下でCu膜の酸化が内部まで進行し抵抗が増加するとい
う問題があり、ガラス基板上にCu配線パターンを形成
する場合は、Cu膜の下層には密着性向上のための他金
属膜を、Cu膜の上層には酸化防止用の他金属膜を形成
する必要がある。
【0008】即ち、Cu膜をゲート配線材料に使用する
ためには、他金属膜を付加した多層構造にする必要があ
る。
【0009】このような多層膜を微細パターンに加工
(エッチング)すると、図5のAに示すようにオーバハ
ング状のエッジプロファイルになりやすい。
【0010】上のようなエッチング形状のゲート電極を
用いて、TFTアレーを試作するとゲート絶縁膜を介し
ての層間ショート不良を発生しやすく、TFTアレーの
製造歩留まり低下を招く。
【0011】ゲート電極形状としては多層構造薄膜にお
ける上層膜パターンが下層膜パターンよりも小さい階段
形状(図5のB)またはテーパ形状(図5のC)が好ま
しい。
【0012】多層膜をこのような形状にエッチングする
ことは非常に困難である。
【0013】多層膜を全てエッチングし、そのエッチン
グレートが上層膜になるほど小さいエッチャントまたは
エッチングガスを用いると階段形状(図5のB)または
テーパ形状(図5のC)のエッジプロファイルが得られ
るが、材料の異なる多層膜に対してそのようなエッチン
グ条件を見いだすことが困難であり、多層膜をエッチン
グ法で微細加工するとどうしても図5のAに示すエッジ
プロファイルになってしまう。
【0014】その他の多層膜の微細加工方法としてリフ
トオフ法があり、リフトオフ材料のレジスト形状をコン
トロールすればゲート電極に適したエッジプロファイル
の多層配線パターンが得られるが、リフトオフ法では金
属材料を成膜するときに成膜温度を高くすることができ
ず、その様な条件で成膜した金属膜はガラス基板との密
着性が悪いという問題があった。
【0015】このように、低抵抗のCuを配線材料に使
用するためには他金属材料を付加した多層構造とする必
要があるが、その場合従来のフォトエッチング法だけで
はゲート電極に適したエッジプロファイルに加工するこ
とが難しいという問題があった。
【0016】
【課題を解決するための手段】本発明は、透光性の絶縁
基板上に不透光性の第一導電薄膜を堆積し、所定の形状
にパターニングする第一工程、基板裏面からの露光で第
一導電薄膜と反転形状のレジストパターンを形成する第
二工程、第二導電薄膜を堆積し、該レジストをマスクに
して第一導電薄膜と同形状の第二導電薄膜パターンをリ
フトオフ形成する第三工程から多層配線を形成するもの
である。
【0017】さらに、第二導電薄膜がCu単層膜、又は
Cuを少なくとも一層含む多層膜からなるものである。
【0018】または、第二導電薄膜パターン寸法が大き
くとも第一導電薄膜パターン寸法以下とするものであ
る。
【0019】
【作用】ガラス基板上に第一導電材料を堆積し、フォト
エッチ法で配線パターンを形成するので、第一導電材料
の堆積温度を高くでき、ガラス基板との密着性に優れた
薄膜が得られる。
【0020】さらに、第一導電材料の上に第二導電材料
を堆積し、リフトオフ法で配線パターンを形成するの
で、下層膜がサイドエッチして発生する上層膜のオーバ
ハングが発生せず、ゲート電極に適したエッジプロファ
イルの配線パターンが得られる。
【0021】即ち、リフトオフレジストは基板裏面から
の露光により第一導電材料に対して自己整合的に形成す
るので、このレジストを用いて形成した第二導電材料配
線パターンは第一導電材料に非常に高精度に位置合わせ
される。
【0022】厳密にはリフトオフレジストは、光の回折
作用で第一導電材料配線パターン寸法よりも小さな開口
寸法で形成されるので、第二導電材料の配線パターン寸
法は第一導電材料の配線パターン寸法よりも小さなパタ
ーンが形成され、いわゆる階段状のエッジプロファイル
が得られる。
【0023】このように、本発明によればTFTアレー
のゲート配線に好適な多層構造の配線パターンが容易に
得られる。
【0024】
【実施例】
第一実施例 図1に本発明によって得られる多層配線パターンの形成
方法を説明する。
【0025】第一工程[第1図(i)] ガラス基板1上にCrからなる不透光性の第一導電材料
で、第一配線パターン2を形成する。第一導電材料はM
o、W、Ta、Al、Co、Ni等の材料でもよく、要
はガラス基板1と密着性に優れた不透光性の導電材料で
あればよい。
【0026】第二工程[第1図(ii)] ネガレジストを塗布し、ガラス裏面からの露光で第一配
線パターン2と反転形状のレジスト3を形成する。
【0027】厳密には光回折作用により、第一配線パタ
ーン2の端部とレジスト3はオーバラップする。
【0028】従って、第一配線パターン2の線幅WPと
レジスト3の開口寸法WRは、WP>WRという関係に
なる。
【0029】また、基板裏面から照射する露光量を大き
くすると、レジスト3の開口寸法WRは小さくなり、こ
の露光量を調整することでレジスト3の開口寸法WRを
ある範囲で調整可能となる。
【0030】ここではネガレジストを用いたが、ポジレ
ジストを用いたイメージリバーサル法で第一配線パター
ン2と反転形状のレジスト3を形成してもよい。
【0031】第三工程[第1図(iii)] 第二導電材料として、Cu4とCr5を堆積し、レジス
ト3を剥離をすることで、第二配線パターン6をリフト
オフ形成する。
【0032】第二配線パターン6の線幅はレジスト3の
開口寸法WRとなる。
【0033】CrはCuの内部酸化を防止する目的で堆
積しており、Pt、Au、ITO、SnO2等の耐酸化
材料であってもよく、Al、Mo、Ti等の酸化が内部
まで進行しない導電材料であってもよい。
【0034】従来、Cu膜を一成分とする多層配線パタ
ーンを形成する場合、Cu膜が化学的に侵されやすいた
めにエッチング法だけではパターニングが困難であった
が、Cu膜の微細加工法にリフトオフ法を採用すること
により微細加工が可能となった。
【0035】この様に第一配線パターン2上に容易に低
抵抗材料(Cu)で第二配線パターン6が形成され、配
線抵抗の低抵抗化が可能となる。
【0036】また、形成された多層配線のエッジプロフ
ァイルは第一配線パターン2よりも第二配線パターン6
が内側に形成された階段状であり、第二配線パターンが
外側に突き出したオーバハング状にならない。
【0037】このことは、多層配線を下部電極として使
用する薄膜トランジスター等の用途に適している。
【0038】また、第二導電材料は第一導電材料の抵抗
を下げる目的で形成しており、Cu以外にAl、Ag、
Au等の低抵抗材料でもよく、Cr、Mo、W等の材料
であってもよい。当然であるが、単層膜であってもよ
く、本実施例のように複数膜であってもよい。
【0039】第二実施例 図2に本発明によって得られる他の多層配線パターンの
形成方法を説明する。
【0040】第一工程[第1図(i)] ガラス基板1上にCrからなる不透光性導電材料7とI
TOからなる透光性導電材料8で第一配線パターン2を
形成する。
【0041】第二工程[第1図(ii)] ネガレジストを塗布し、ガラス裏面からの露光で不透光
性導電材料7で形成された第一配線パターン2と反転形
状のレジスト3を形成する。
【0042】厳密には光回折作用により、第一配線パタ
ーン2の端部とレジスト3はオーバラップする。
【0043】従って、不透光性導電材料7で形成された
第一配線パターン2の線幅WPとレジスト3の開口寸法
WRは、WP>WRという関係になる。
【0044】この時、透光性導電材料8上と非遮光部分
のガラス基板上には、レジスト3がに形成される。
【0045】ここではネガレジストを用いたが、ポジレ
ジストを用いたイメージリバーサル法で第一配線パター
ン2と反転形状のレジスト3を形成してもよい。
【0046】第三工程[第1図(iii)] 第二導電材料として、Cu4とCr5を堆積し、レジス
ト3を剥離をすることで、第二配線パターン6をリフト
オフ形成する。第二配線パターン6の線幅はレジスト3
の開口寸法WRとなる。
【0047】この様に第一配線パターン2上に容易に低
抵抗材料(Cu)で第二配線パターン6が形成され、配
線抵抗の低抵抗化が可能となる。
【0048】また、形成された多層配線のエッジプロフ
ァイルは第一配線パターンよりも第二配線パターン6が
内側に形成された階段状であり、第二配線パターン6が
外側に突き出したオーバハング状にならない。
【0049】このことは、多層配線を下部電極として使
用する薄膜トランジスター等の用途に適している。
【0050】図3は第一実施例で形成した多層配線電極
をゲート電極9に用いて形成した、液晶表示装置用の薄
膜トランジスターである。
【0051】薄膜トランジスターはゲート電極9、ゲー
ト絶縁膜10、半導体膜11、ドレイン電極12、ソー
ス電極13及び表示電極14で構成されている。
【0052】図4は第二実施例で形成した多層配線電極
をゲート電極10に用いて形成した、液晶表示装置用の
薄膜トランジスターである。
【0053】薄膜トランジスターはゲート電極9、ゲー
ト絶縁膜10、半導体膜11、ドレイン電極12、ソー
ス電極13及び表示電極14で構成されている。
【0054】ゲート電極9を構成する透明導電材料で構
成されたパターンは隣のラインの表示電極とオーバラッ
プし、補助容量を形成している。
【0055】この素子構造では、補助容量を形成しても
開口率が低下しないという長所がある。
【0056】尚、本発明の実施例においては逆スタガー
ド型TFTを例に挙げたがスタガード型TFTまたはプ
レーナー型TFTでも容易に実施できる。
【0057】
【発明の効果】本発明により、エッチング法とリフトオ
フ法を併用することにより、エッチング法だけでは微細
加工が困難な材料(Cu)を用いて、オーバハングのな
い多層構造の低抵抗の配線パターンを形成できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一実施例の多層配線の形成方法の工
程図である。
【図2】本発明の第二実施例の多層配線の形成方法の工
程図である。
【図3】本発明の第一実施例の多層配線を用いた薄膜ト
ランジスタの断面図である。
【図4】本発明の第二実施例の多層配線を用いた薄膜ト
ランジスタの断面図である。
【図5】従来の多層配線の断面図である。
【符号の説明】
1 ガラス基板 2 第一配線パターン 3 レジスト 4 Cu 5 Cr 6 第二配線パターン 7 不透光性導電材料 8 透光性導電材料 9 ゲート電極 10 ゲート絶縁膜 11 半導体膜 12 ドレイン電極 13 ソース電極 14 表示電極
───────────────────────────────────────────────────── 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 29/40 A 7738−4M 29/784 9056−4M H01L 29/78 311 A

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 透光性の絶縁基板上に不透光性の第一導
    電薄膜を堆積し、所定の形状にパターニングする第一工
    程、絶縁基板裏面からの露光で第一導電薄膜と反転形状
    のレジストパターンを形成する第二工程、第二導電薄膜
    を堆積し、該レジストをマスクにして第一導電薄膜と同
    形状の第二導電薄膜パターンをリフトオフ形成する第三
    工程からなることを特徴とした多層配線の形成方法。
  2. 【請求項2】 第二導電薄膜がCu単層膜、又はCuを
    少なくとも一層含む多層膜からなることを特徴とした請
    求項1の多層配線の形成方法。
  3. 【請求項3】 第二導電薄膜パターン寸法が大きくとも
    第一導電薄膜パターン寸法以下であることを特徴とした
    請求項1の多層配線の形成方法。
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