JPH06148658A

JPH06148658A - 配線構造

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Publication number: JPH06148658A
Application number: JP29462092A
Authority: JP
Inventors: Hidenori Otokoto; 秀則音琴; Yukiya Nishioka; 幸也西岡; Yukinobu Nakada; 幸伸中田; Tsuguyoshi Hirata; 貢祥平田; Mikio Katayama; 幹雄片山; Takayoshi Nagayasu; 孝好永安
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1992-11-02
Filing date: 1992-11-02
Publication date: 1994-05-27
Anticipated expiration: 2014-09-06
Also published as: JP2944336B2

Abstract

(57)【要約】【目的】低抵抗で電気化学的に安定な、アクティブマ
トリクス液晶表示装置に適した配線構造を得る。【構成】絶縁性基板１１上に形成されたＩＴＯ膜７、
１３の上に、バリアーメタル８ａ、９ａと、Ａｌ層８
ｂ、９ｂと、Ａｌ層８ｂ、９ｂの酸化膜８ｃ、９ｃとか
らなるソース電極８およびドレイン電極９が形成されて
いる。ＩＴＯ膜７、１３とＡｌ層８ｂ、９ｂとの間にバ
リアーメタル８ａ、９ａが介在しているので、ＩＴＯ膜
７、１３とＡｌ層８ｂ、９ｂとの間で起こる電池反応が
抑制される。また、Ａｌ層８ａ、９ａの表面にその酸化
膜８ｃ、９ｃが形成されているので、パターニング工程
においてＡｌ層８ａ、９ａが溶解することがなく、さら
に、上記電池反応を抑制することができる。

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
型液晶表示装置などの表示装置に用いられる配線構造に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、フラットパネルディスプレイは、
ＣＲＴに比べて薄型化できること、軽量化できることな
どの利点を有しているため、研究開発が盛んに行われて
いる。その内の１つである液晶表示装置は、高精細テレ
ビ、ＥＷＳ（エンジニアリングワークステーション）な
どに対応できる表示装置として、研究開発の主力におか
れている。特に、薄膜トランジスタ（以下ＴＦＴと称す
る）アレイを用いたアクティブマトリクス駆動方式の液
晶表示装置は、クロストークなく、高いコントラストが
得られるので、高画質平面ディスプレイとして注目を集
めている。このようなアクティブマトリクス型液晶表示
装置において、パネルサイズとして１０インチ程度の表
示パネルが実用化され、さらに、１４インチクラス、１
７インチクラスと、今後さらに大型化、かつ、高精細化
されていく方向にある。

【０００３】このような表示装置の大型化、高精細化に
伴って、配線の電気抵抗が表示画面の均一性に重要な影
響を及ぼすようになる。液晶表示装置においては、５μ
ｍ程度の液晶層が２枚の透明電極基板に挟まれて、コン
デンサー構造となっている。そして、液晶層の厚さは、
光学的特性に対する表示上の要求から設定されるので、
任意に変更することができない。このため、配線の単位
長さ当りの寄生容量は常に一定と考えられ、配線の寄生
容量は液晶表示装置の大型化に伴い比例的に増大する。

【０００４】一方、表示装置の高精細化に伴い、各配線
に割り当てられる駆動時間の許容値はさらに短くなって
いく。このため、配線によるパルスの遅延は無視できる
ものではなく、配線での時定数削減が必要である。しか
し、液晶表示装置の大型化に伴う配線の寄生容量は、上
述したように増加の一途にあるため、配線の時定数を削
減するには、それを上回る大幅な配線抵抗の低減が必要
となる。

【０００５】図２に従来のアクティブマトリクス型液晶
表示装置における逆スタガード型ＴＦＴ部分を示す。こ
こでは、ガラス基板１１０の上に、ゲートラインから分
岐されたゲート電極１０が形成され、その上に陽極酸化
膜２０が形成されている。さらに、基板１１０全体を覆
うようにして、ＳｉＮ_Xからなるゲート絶縁膜３０が形
成されている。その上に、ゲート電極１０と対向するよ
うに、アモルファスシリコン半導体膜４０、エッチング
ストッパー５０が形成されている。そして、エッチング
ストッパーの上で電気的に分断された状態でＮ⁺アモル
ファスシリコン膜６０が形成され、一方のＮ⁺アモルフ
ァスシリコン膜６０上にソースラインから分岐されたソ
ース電極８０ａが形成され、他方のＮ⁺アモルファスシ
リコン膜６０上にドレイン電極９０が形成されている。
ソース電極８０ａの上にはＩＴＯ膜８０ｂが形成されて
２層構造となっている。また、ドレイン電極９０の上に
は絵素電極７０が形成されている。その上に、保護膜１
２０がＴＦＴ部分を覆うようにして形成されている。

【０００６】上記のようなアクティブマトリクス型液晶
表示装置に設けられる配線において、特に、ソース電極
の下層配線などは、高融点であり、ガラス板やＳｉＮ_X
膜などに対して単独でも密着性がよく、製造工程の安定
性がよいことから、Ｔｉ、Ｔａ、Ｃｒなどの金属で構成
されていた。しかし、これらの金属は比較的高抵抗であ
るため、１０インチ程度以下の表示パネルを作製する場
合には対応できるが、さらに高精細・大型化された液晶
表示装置では、満足な性能が得られない。また、これら
の金属からなる配線の抵抗を低くするために、配線を太
くまたは厚くすると、表示パネルの開口率が低下して良
好な表示が得られないという問題があり、また、製造工
程上も問題がある。従って、電気抵抗の低いＡｌ、Ａ
ｇ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ａｕなどの材料を用いた配線を行うこ
とが必要である。特に、電気抵抗が低く、ガラス板やＳ
ｉＮ_X膜などに対して接着性がよいことから、配線材料
としてＡｌが適している。このＡｌは、従来より、アク
ティブマトリクス型液晶表示装置において、逆スタガー
ド型ＴＦＴのソース電極・ドレイン電極の上層配線など
として一般に用いられている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、Ａｌをアクテ
ィブマトリクス型液晶表示装置の配線材料として用いる
には、以下のような問題点がある。

【０００８】まず第１に、透明絵素電極であるＩＴＯ膜
とＡｌ膜とを直接接触させて配線すると、レジスト、露
光、現像などの工程の際に、ＩＴＯ膜の化学的耐性を低
下させる。これは、現在、レジスト現像液として使用さ
れているアルカリ系（ＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニ
ウムヒドロキシド）主成分）現像液がＡｌを溶解するこ
とにより微小なピンホールが多数形成され、ＩＴＯ膜と
Ａｌ膜との間で局部電池反応が起こるからである。ま
た、同時にＩＴＯ膜とＡｌ膜とでは、電気的接触が悪
く、接触抵抗の経時劣化が起こる。これを避けるため
に、Ａｌ膜とＩＴＯ膜との間にＭｏ、Ｃｒ、Ｔｉなどの
異種金属をバリアーメタルとして介在させて、直接接触
しないようにすることが考えられる。この際、接触部だ
けに介在させると、上記バリアーメタル単独のパターン
形成が必要となるので、工程の増加となる。よって、こ
のバリアーメタルは、Ａｌとの積層配線として形成され
る。

【０００９】しかし、上記のように、ＩＴＯ膜とＡｌ膜
との間に、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｏなどのバリアーメタルを介
在させても、ピンホール、デポダストなどにより、さら
に、局所的な電池反応が発生する場合がある。

【００１０】また、第２の問題点として、Ａｌにおいて
は、耐熱性に欠けるということがある。例えば、２５０
℃程度の加熱により、Ａｌの粒子が荒れ、また、ヒロッ
クが発生し易い。このため、下層配線として用いるのに
不適当であった。これを改善するには、Ａｌ膜表面を高
融点の金属により被覆する方法がある。この被覆する方
法においても、工程数の増加を防ぐために、被覆金属層
はＡｌとの積層配線として形成される。

【００１１】Ａｌ膜の上下にＭｏ、Ｃｒ、Ｔｉなどの膜
を形成して３層配線構造とすることにより、上記第１の
問題点と第２の問題点を解決することができるが、この
方法では成膜工程が３回必要となり、また、材料によっ
ては、各層を単独でエッチングすることが必要となるた
め、さらに製造工程が繁雑なものとなる。

【００１２】このため、１０インチ程度以下の表示パネ
ルを作製する場合には、比較的高抵抗なＴｉ、Ｔａ、Ｃ
ｒなどの金属が配線材料として用いられ、高精細・大型
化された表示装置を作製する場合には、上記のような複
雑な製造工程により作製することになり、製造コストが
高くなる。

【００１３】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたものであり、低抵抗で、耐熱性に優れ、電気化学的
に安定であり、アクティブマトリクス液晶表示装置の作
製に適した、簡略な製造工程で得られる配線構造を提供
することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の配線構造は、少
なくとも３層の配線を有し、最下層がＭｏ、Ｎｂ、Ｃ
ｒ、Ｔｉまたはそれらを主成分とする金属からなり、最
上層が該最上層の直下に形成されたＡｌまたはＡｌ合金
からなる層の表面を酸化して形成した酸化膜からなり、
該最上層の厚みが５０オングストローム以上５００オン
グストローム以下であり、そのことにより上記目的が達
成される。

【００１５】

【作用】基板上に形成された配線構造において、少なく
とも３層の配線を有している。その最下層は、Ｍｏ、Ｎ
ｂ、Ｃｒ、Ｔｉまたはそれらを主成分とする金属からな
り、最上層はその直下の層であるＡｌまたはＡｌ合金か
らなる層を酸化して形成した厚み５０オングストローム
以上５００オングストローム以下の酸化膜からなってい
る。

【００１６】ＡｌまたはＡｌ合金は、電気抵抗が低いの
で、低抵抗な配線を得ることができる。

【００１７】最下層に形成された金属層は、アクティブ
マトリクス液晶表示装置の配線として用いた場合に、バ
リアーメタルとして機能して、ＩＴＯ膜とＡｌまたはＡ
ｌ合金からなる配線との間で起こる電池反応が抑制され
る。さらに、配線抵抗を低くすることもできる。

【００１８】また、上層に酸化膜が５０から５００オン
グストロームの厚みに形成されているので、配線パター
ニング工程においてアルカリ現像液によりＡｌが溶解さ
れることがなく、ＩＴＯ膜とＡｌまたはＡｌ合金からな
る配線との間に電池反応は生じない。また、加熱により
Ａｌの粒子が荒れたり、ヒロックが発生することがな
い。また、Ａｌ表面を金属層などで保護する必要がない
ので、成膜工程やパターニング工程を減らすことができ
る。

【００１９】

【実施例】以下、本発明を図面を参照して説明する。

【００２０】（実施例１）図１に本発明の一実施例であ
る配線構造を用いたアクティブマトリクス型液晶表示装
置のＴＦＴ部分を示す。

【００２１】このＴＦＴは、ガラス板などからなる絶縁
性基板１１の上に、ゲートラインから分岐されたゲート
電極１が形成され、その上に陽極酸化膜２が形成されて
いる。さらに、基板１１全体を覆うようにして、ＳｉＮ
_Xからなるゲート絶縁膜３が形成されている。その上
に、ゲート電極１と対向するように、アモルファスシリ
コン半導体膜４、エッチングストッパー５が形成されて
いる。そして、エッチングストッパーの上で電気的に分
断された状態でＮ⁺アモルファスシリコン膜６が形成さ
れ、一方のＮ⁺アモルファスシリコン膜６上にＩＴＯ膜
１３が形成され、他方のＮ⁺アモルファスシリコン膜６
上にＩＴＯ膜からなる絵素電極７が形成されている。そ
して、ＩＴＯ膜１３の上にはソースラインから分岐され
たソース電極８が形成され、絵素電極７の上にはドレイ
ン電極９が形成されている。ソース電極８およびドレイ
ン電極９は、ＴｉまたはＭｏからなるバリアーメタル８
ａ、９ａと、Ａｌ層８ｂ、９ｂと、Ａｌ層８ｂ、９ｂの
酸化膜である８ｃ、９ｃとからなっている。その上に、
保護膜１２がＴＦＴ部分を覆うようにして形成されてい
る。

【００２２】このＴＦＴは、以下のようにして作製され
る。

【００２３】まず、ガラス基板１１上に、スパッタリン
グによりＴａを厚み３０００〜３５００オングストロー
ムに積層し、これをフォトリソグラフィーによりパター
ン化する。そして、この表面を陽極酸化して、厚み１５
００〜２０００オングストロームのゲートライン、ゲー
ト電極１および厚み３０００〜３５００オングストロー
ムの陽極酸化膜２０を形成する。

【００２４】次に、プラズマＣＶＤ法などにより、厚み
３０００オングストロームのＳｉＮ_Xからなるゲート絶
縁膜３、厚み５００オングストロームのアモルファスシ
リコン半導体層４を形成し、エッチングストッパ層とし
て厚み３０００オングストロームのＳｉＮ_X膜を積層す
る。このエッチングストッパ層はフォトリソグラフィー
によりパターニングされてエッチングストッパ５とされ
る。

【００２５】続いて、プラズマＣＶＤ法により、コンタ
クト層として厚み５００オングストロームのＮ⁺アモル
ファスシリコン層を積層する。これをフォトリソグラフ
ィーによりパターニングして、電気的に分断された２つ
のコンタクト層６とする。

【００２６】次に、スパッタリングにより、厚み１００
０オングストロームのＩＴＯ膜を積層する。これを、フ
ォトリソグラフィーによりパターニングして、絵素電極
７およびＩＴＯ膜１３を形成する。

【００２７】次に、本発明の配線構造を用いたソースラ
イン、ソース電極８、ドレイン電極９部分を以下のよう
にして形成する。まず、バリアーメタル８ａ、９ａとし
て、厚み３００〜２０００オングストロームのＴｉまた
はＭｏをスパッタリングにより積層し、その上に、Ａｌ
膜を厚み５００〜５０００オングストロームに積層す
る。その後、Ａｌ膜表面を酸化して、Ａｌ層８ｂ、９ｂ
と、厚み５０〜５００オングストロームの酸化膜８ｃ、
９ｃとを形成する。酸化膜８ｃ、９ｃは、例えば、Ｏ₂
イオンシャワー法、Ｏ₂アッシング法または酸素雰囲気
中、１００〜１２０℃でのオーブン酸化法などにより５
０オングストローム以上５００オングストローム以下の
厚みに形成する。

【００２８】その後、バリアーメタル８ａ、Ａｌ層８ｂ
および酸化膜８ｃをフォトリソグラフィーによりパター
ニングしてソースラインおよびソース電極８とし、同時
に、バリアーメタル９ａ、Ａｌ層９ｂおよび酸化膜９ｃ
をパターニングしてドレイン電極９とする。パターニン
グは、バリアーメタル８ａ、９ａとしてＭｏを用いた場
合には、汎用のＡｌ用エッチャントを用いて行うことが
でき、また、バリアーメタル８ａ、９ａとしてＴｉを用
いた場合には、フッ酸、硝酸および過酸化アンモニウム
の混合液により行うことができる。

【００２９】このパターニング工程において、レジスト
を塗布、露光して、レジスト現像を行う際に、Ａｌ層８
ｂ、９ｂ表面に酸化膜８ｃ、９ｃが厚み５０〜５００オ
ングストロームに形成されているので、レジスト現像液
として用いられるアルカリ系現像剤によってＡｌが溶解
することがなく、ＩＴＯ膜からなる絵素電極７やＩＴＯ
膜１３との間に電池反応が起こることがない。また、Ａ
ｌ酸化膜８ｃ、９ｃのエッチングは、エッチャントの毛
細管現象により行うことができる。

【００３０】その後、その上にＳｉＮ_Xを厚み３０００
オングストロームに積層し、外部に接続する端子部分を
開口して保護膜１２を形成し、アクティブマトリクス基
板とする。

【００３１】この実施例において、上記ソースライン、
ソースバスライン８、ドレイン電極９の抵抗を、０．２
オーム／ｃｍ²とすることができ、従来の抵抗１オーム
／ｃｍ²に比べて１桁以上小さくすることができた。ま
た、ＩＴＯ膜７、１３の劣化や腐食、Ａｌ表面のヒロッ
クや荒れなども生じず、良好な状態であった。上記のよ
うにして得られたアクティブマトリクス基板を用いて液
晶表示素子を作製したところ、良好な表示が得られた。

【００３２】上記実施例において、バリアーメタル８
ａ、９ａとしてＴｉまたはＭｏを用いたが、Ｃｒまたは
Ｎｂを用いて形成してもよい。また、Ａｌ層８ｂ、９ｂ
はＡｌ合金を用いて形成してもよい。

【００３３】また、上記実施例においては、本発明を逆
スタガード型ＴＦＴのソースラインに適用した例につい
て示したが、本発明はこれに限られず、ゲートラインや
その他の配線に適用することもできる。さらに、スタガ
ード型ＴＦＴに適用することもでき、ＴＦＴ以外のスイ
ッチング素子、例えば、ＭＩＭ素子、バリスタ、バルク
トランジスタなどを用いたアクティブマトリクス基板の
配線に適用することもできる。

【００３４】

【発明の効果】以上の説明から明かなように、本発明に
よれば、簡略な製造工程により歩留りよく作製すること
ができる、Ａｌを主体とする低抵抗な配線構造が得られ
る。また、本発明の配線構造を用いることにより、低抵
抗なアクティブマトリクス基板を良好な状態で作製する
ことができるので、表示不良の無い、大型・高精細化さ
れた表示装置を安価に提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である配線構造を用いたＴＦ
Ｔを示す断面図。

【図２】従来の液晶表示装置におけるＴＦＴ部分を示す
断面図。

【符号の説明】

１ゲート電極２陽極酸化膜３ゲート絶縁膜４アモルファスシリコン半導体膜５エッチングストッパー６Ｎ⁺アモルファスシリコン膜７絵素電極８ソース電極９ドレイン電極８ａ，９ａバリアーメタル８ｂ，９ｂＡｌ層８ｃ，９ｃＡｌ酸化膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者平田貢祥大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内 (72)発明者片山幹雄大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内 (72)発明者永安孝好大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも３層の配線を有し、最下層が
Ｍｏ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｔｉまたはそれらを主成分とする金
属からなり、最上層が該最上層の直下に形成されたＡｌ
またはＡｌ合金からなる層の表面を酸化して形成した酸
化膜からなり、該最上層の厚みが５０オングストローム
以上５００オングストローム以下である配線構造。