JPH0584915B2

JPH0584915B2 -

Info

Publication number: JPH0584915B2
Application number: JP61141694A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Dojiro; Yasuhisa Oana
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1986-06-18
Filing date: 1986-06-18
Publication date: 1993-12-03
Also published as: JPS62297892A

Description

【発明の詳細な説明】

［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、薄膜トランジスタアレイにより液晶
等を駆動する表示装置用駆動回路基板に関する。（従来の技術）近年、非晶質シリコン（ａ−Si）膜を用いた薄
膜トランジスタをスイツチング素子とした、アク
テイブマトリクス型液晶表示装置が注目されてい
る。この液晶表示装置は、安価なガラス基板を用
いて低温膜形成技術によりアクテイブマトリクス
回路が形成できること、大面積化が容易であるこ
と、微細加工技術の適用により高精細化も可能で
あること、等から、フラツト型テレビジヨンの有
力候補と考えられている。絶縁性基板上への薄膜
トランジスタの構造には、ゲート電極を半導体薄
膜の下に置く逆スタガー型と、ゲート電極を半導
体薄膜上に形成するスタガー型とがある。通常ア
クテイブマトリクス基板では、アドレス配線をゲ
ート電極と一体的に絶縁性基板上に形成し、薄膜
トランジスタを逆スタガー型とする。逆スタガー
型薄膜トランジスタを用いたアクテイブマトリク
ス基板を形成する場合、大面積化、高精細化のた
めにアドレス配線兼ゲート電極に要求される特性
は、この上に半導体薄膜やデータ配線が重ねられ
るので薄くてしかも十分に低抵抗であること、で
きれば段差部にテーパがついていること、ゲート
絶縁膜として用いられる安定した酸化膜が表面に
形成できること、後の工程で用いられる例えば硫
酸と過酸化水素液等の洗浄液等に侵されないこ
と、等である。この様な要求を満たす上で好まし
いアドレス配線兼ゲート電極材料として、従来よ
りタンタル（Ta）が用いられている。一方、アクテイブマトリクス型液晶表示装置を
高精細且つ大面積に実現する場合、用いる薄膜ト
ランジスタの数が非常に多くなる。例えば、アド
レス400×データ400の場合、素子数は160000とな
る。これだけの多くの薄膜トランジスタアレイを
完全に製作することは難しく、種々の欠陥が発生
する。例えば、多層配線或いはキヤパシタの電気
的短絡、配線の解放、薄膜トランジスタの欠陥等
である。表示装置として点欠陥を許容した場合、
配線の解放は容易に救済することができる。例え
ばアドレス線が断線しても、両端から信号を供給
することによりこれを救済することができる。ま
た、信号電圧を保持するキヤパシタは、薄膜トラ
ンジスタのオフ抵抗を十分に大きくし、液晶の抵
抗率を大きくすれば設ける必要がないため、この
部分で致命的な画像欠陥とならない。これに対
し、配線の短絡事故は致命的な大きい欠陥とな
る。例えばアドレス配線とデータ配線が短絡する
と、これらの配線に沿つて線欠陥となる。しかも
この欠陥は簡単には補修により救済することがで
きない。この様な多層配線間の短絡を防止する方法とし
て、アドレス配線兼ゲート電極をTa膜により形
成し、その表面に陽極酸化膜を形成し、更にその
上にSiO₂膜又はSi₃N₄膜を堆積する、という積層
絶縁膜構造とすることが提案されている（特開昭
60−54478号公報）。しかしこの方法では、Ta膜
の陽極酸化によりアドレス配線の抵抗が大きいも
のとなつてしまう。例えば、220×240画素で44mm
×60mmの画面をつくる薄膜トランジスタアレイを
考える。1500ÅのTa膜で配線抵抗約60kΩのアド
レス配線を、表面から約700Å酸化すると、配線
抵抗は約110kΩになる。このように配線抵抗が大
きくなると、アドレスパルスの遅延による波形歪
みが大きくなる。この結果アドレス配線の信号入
力端部と終端部での画素への書込みに差が生じ、
画質の均一性が損なわれることになる。Ta膜の
膜厚を大きくすれば配線抵抗を小さくすることが
できるが、余り厚くすると膜のはがれやこの上に
形成されるデータ配線の断線の原因となる。 Ta膜よりも低抵抗の配線材料としてモリブデ
ン（Mo）がある。しかし、Mo膜は主として、
硫酸と過酸化水素水の混液での洗浄ができないこ
と、表面に良好な絶縁膜が形成できないこと、等
の理由でアクテイブマトリクス基板のアドレス配
線としては特性が不十分である。（発明が解決しようとする問題点）以上のように従来のアクテイブマトリクス基板
では、アドレス配線兼ゲート電極の性能が大面積
化、高精細化を妨げる原因となつていた。本発明は上記のような問題を解決した表示装置
用駆動回路基板を提供することを目的とする。［発明の構成］（問題点を解決するための手段）本発明は、アドレス配線とゲート電極を兼ねた
逆スタガー型薄膜トランジスタ構造を用いて構成
されるアクテイブマトリクス基板において、アド
レス配線材料として、Taの組成比が30〜95原子
％であるMo−Ta合金膜を用いたことを特徴とす
る。（作用）本発明によれば、アドレス配線兼ゲート電極が
極めて低抵抗になり、従つて大面積化，高精細化
した場合にもアドレス信号伝搬の遅延時間を十分
小さくすることができる。またアドレス配線の膜
厚を余り厚くすることなく低抵抗化でき、且つ容
易にテーパエツチングもできるため、この上に重
ねられるデータ配線の断線を防止することができ
る。また本発明のアドレス配線兼ゲート電極には
良質の陽極酸化膜を形成することができる。この
陽極酸化膜と例えばCVDSiO₂膜の積層絶縁膜構
造をゲート絶縁膜とし、またアドレス配線とデー
タ配線の交差部にはこの積層絶縁膜に更に薄膜ト
ランジスタ部に用いる半導体薄膜と同時に形成さ
れる半導体薄膜を重ねて層間絶縁膜とすることに
よつて、アドレス配線とデータ配線間の短絡事故
を確実に防止することができる。（実施例）具体的なデバイスの説明に先立ち、本発明にお
いて用いるMo−Ta合金膜そのものの各種特性を
他の電極材料と比較して測定した結果を下表に示
す。

【表】なお各電極配線膜は室温でのスパツタ法により
形成された。本発明に用いる合金膜は表から明ら
かなように、室温堆積後において、Ti，Cr，
Ta，MoSi₂のいずれよりも比抵抗が小さく、特
にTaが80原子％以下ではMoより小さい。堆積
後、熱処理を行うことにり、更に低い比抵抗が得
られている。またドライエツチングによる加工性
も、MoSi₂膜と同等の優れたものであり、テーパ
加工も容易であつた。Mo，Cr，Tiなどは良質の
熱酸化膜が形成されないが、Mo−Ta合金では良
質の熱酸化膜が得られている。洗浄液として広く
用いられる、H₂SO₄＋H₂O₂混液に対する耐性も
優れたものであつた。またSiO₂膜との反応も少
なく、Siを用いた半導体装置との適合性が良好で
あることが確認されている。なお表中の、○（良好），△（やや不良），×（不
良）の評価は、加工性についてはCF₄系のドライ
エツチングが可能か否かにより、またテーパ加工
性については同じくCF₄系のドライエツチングに
よりテーパ角度制御ができるか否かにより行つ
た。熱酸化膜形成については、400℃程度でピン
ホールがなく、３×10⁶Ｖ／cm以上の耐圧、１×
10^-10Ａ／mm²以下のリーク電流の酸化膜が得られ
るか否かにより、陽極酸化膜形成についてはピン
ホールがなく、３×10⁶Ｖ／cm以上の耐圧、１×
10^-10Ａ／mm²以下のリーク電流の酸化膜が得られ
るか否かにより行つた。またシリコンとのオーミ
ツク接触性については、良好なシリサイドが界面
に形成されているか否かにより、酸化膜との非反
応性については、400℃程度の温度で反応するか
否かにより行つた。半導体装置の電極材料としては、熱酸化膜形
成、陽極酸化膜形成、強酸処理等が必要になる場
合があり、従来のMo電極では表に示すようにこ
れらが良好に行なわれず、Ta電極ではこれらの
処理が可能であるが、比抵抗が高いという問題が
ある。この点本発明で用いるMo−Ta合金は、
Taの組成比が30原子％以上であれば、熱酸化膜
形成、陽極酸化膜形成、強酸処理等を行うことが
でき、しかもTa電極に比べて比抵抗を大幅に低
くし、Taの組成比が95原子％以下であれば、Mo
電極よりも低い抵抗を得ることができる。特に表
から明らかなように、Taの組成比を70原子％以
下にすれば、熱処理を行わなくても、Mo電極よ
り低い抵抗を得ることができる。以下、本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。第１図は一実施例のアクテイブマトリクス基板
の等価回路である。１はガラス基板であり、この
上に互いに交差する複数本ずつのアドレス配線２
とデータ配線３が配設されている。後に詳細に説
明するように、アドレス配線２はこの実施例では
Mo−Ta合金膜により形成している。アドレス配
線２とデータ配線３の各交差位置にスイツチング
トランジスタとして薄膜トランジスタ４が形成さ
れている。薄膜トランジスタ４のゲート電極はア
ドレス配線２に、ソース電極はデータ配線３にそ
れぞれ接続され、ドレイン電極は画素電極である
表示用電極５に接続されている。第２図は一画素部分をより具体的に示した平面
図であり、第３図ａおよびｂはそれぞれ第２図の
Ａ−A′およびＢ−B′断面図である。これを製造
工程に従つて説明すると、先ずガラス基板１上に
Mo−Ta合金膜がスパツタリングにより堆積さ
れ、パターニングしてアドレス配線２が形成され
る。この実施例ではMo−Ta合金膜は、Mo40原
子％−Ta60原子％の合金を用い、厚さ200nm、
配線幅30μｍとした。アドレス配線２のエツジに
はテーパをつけた。このテーパエツチングは、レ
ジストとCF₄＋O₂を用いたドライエツチングの条
件の組合わせにより、容易に可能である。薄膜ト
ランジスタ４のゲート電極４１は、アドレス配線
２と同じ材料を用いこれと一体形成される。表示面積が20cm×15cm（A4サイズ）の液晶表
示装置の場合、アドレス配線２の長さは約23cmと
なる。上記条件のMo−Ta膜アドレス配線２の長
さ23cmの抵抗は11.8kΩであつた。こうしてアドレス配線２およびゲート電極４１
が形成された後、これらの表面に陽極酸化膜４２
が形成される。この実施例では陽極酸化は、0.01
％クエン酸水溶液中で行なわれた。引続き全面に
プラズマCVDにより200nmのSiO₂膜４３が形成
される。この後、300nmのアンドープ非晶質シリ
コン（ａ−Si）膜４４，４４′、50nmのn⁺型ａ−
Si膜４５、50nmのMo膜４６がこの順に堆積され
る。これら３層は、薄膜トランジスタ部およびア
ドレス配線２とこの後形成されるデータ配線３の
各交差部に島状に残してエツチングされる。この
後150nmのITO膜により、各画素の表示用電極５
が形成される。続いてAl膜の蒸着、パターニン
グによりデータ配線３、このデータ配線３に連続
的につながるソース電極４７₁、およびドレイン
電極４７₂が形成される。ドレイン電極４７₂は表
示用電極５にコンタクトさせる。こうしてこの実施例のアクテイブマトリクス基
板では、陽極酸化膜４２とCVDSiO₂膜４３をゲ
ート絶縁膜として薄膜トランジスタが形成され
る。またアドレス配線２とデータ配線３の各交差
部では、陽極酸化膜４２とCVDSiO₂膜４３およ
び島状ａ−Si膜４４′の積層膜が層間絶縁膜とし
て用いられている。このアクテイブマトリクス基
板を用い、これと対向電極基板の間に液晶層を挟
めば、液晶表示装置が得られる。この実施例によれば、アドレス配線２の配線抵
抗は非常に小さいものとなり、従つてこの実施例
の基板を大面積表示装置用として用いて優れた性
能が得られる。アドレス配線２のエツジにはテー
パがついており、これによりデータ配線３の断切
れが確実に防止される。アドレス配線２のMo−
Ta合金膜を陽極酸化して得られた陽極酸化膜は
良質であり、この陽極酸化膜を含む層間絶縁膜を
用いることによつて、配線層間の短絡事故も確実
に防止される。従つてこの実施例によれば、大面
積、高精細且つ信頼性の高い表示装置が実現でき
る。実施例では、Ta組成比が60原子％のMo−Ta
合金膜を用いたが、Taの組成比30〜95原子％の
範囲で本発明は有効である。そしてこの範囲にお
いてはこの合金膜の熱酸化膜も良質であり、これ
をゲート絶縁膜および層間絶縁膜の一部として用
いることも有用である。更に本発明は液晶表示装
置に限らず、例えばEL表示装置等の駆動回路基
板としても有用である。［発明の効果］以上述べたように本発明によれば、アドレス配
線材料に低抵抗のMo−Ta合金膜を用いることに
より、表示装置の大面積化、高精細化を図ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のアクテイブマトリ
クス基板を示す等価回路図、第２図はその要部構
成を示す平面図、第３図ａ，ｂは第２図のＡ−
A′，Ｂ−B′断面図である。１……ガラス基板、２……アドレス配線、３…
…データ配線、４……薄膜トランジスタ、５……
表示用電極、４１……ゲート電極、４２……陽極
酸化膜、４３……CVDSiO₂膜、４４，４４′……
アンドープａ−Si膜、４５……n⁺型ａ−Si膜、４
６……Mo膜、４７₁……ソース電極、４７₂……
ドレイン電極。

Claims

【特許請求の範囲】１絶縁性基板と、この基板上に互いに交差して
複数本ずつ配設されたアドレス配線およびデータ
配線と、各アドレス配線とデータ配線の交差位置
に形成されゲート電極がアドレス配線に、ソース
電極がデータ配線にそれぞれ接続された複数の薄
膜トランジスタと、これら薄膜トランジスタのド
レイン電極にそれぞれ接続された複数の表示用電
極とを有する表示装置用駆動回路基板において、
前記アドレス配線を、タンタルの組成比が30〜95
原子％であるモリブデン−タンタル合金膜により
形成したことを特徴とする表示装置用駆動回路基
板。２前記合金はタンタルの組成比が30〜70原子％
である特許請求の範囲第１項記載の表示装置用駆
動回路基板。３前記合金中に占めるモリブデンとタンタルの
総量は95原子％以上である特許請求の範囲第１項
記載の表示装置用駆動回路基板。４前記合金を少なくとも一層以上用いた多層配
線を有する特許請求の範囲第１項記載の表示装置
用駆動回路基板。５前記薄膜トランジスタは、前記アドレス配線
と一体形成されたゲート電極と、このゲート電極
上にゲート電極の陽極酸化膜又は熱酸化膜を含む
ゲート絶縁膜を介して堆積された半導体薄膜と、
この半導体薄膜上に前記データ配線と同じ導体膜
により形成されたドレインおよびソース電極とを
有する特許請求の範囲第１項記載の表示装置用駆
動回路基板。６前記各アドレス配線とデータ配線の間に、ア
ドレス配線の陽極酸化膜又は熱酸化膜を含む層間
絶縁膜、および前記薄膜トランジスタに用いた半
導体薄膜と同時に形成された半導体薄膜を介在さ
せた特許請求の範囲第１項記載の表示装置用駆動
回路基板。