JPH06181208A - アルミニウム合金電極配線の形成方法 - Google Patents

アルミニウム合金電極配線の形成方法

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JPH06181208A
JPH06181208A JP33335592A JP33335592A JPH06181208A JP H06181208 A JPH06181208 A JP H06181208A JP 33335592 A JP33335592 A JP 33335592A JP 33335592 A JP33335592 A JP 33335592A JP H06181208 A JPH06181208 A JP H06181208A
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JP
Japan
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electrode wiring
film
alloy
pure
aluminum alloy
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Application number
JP33335592A
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English (en)
Inventor
Shinichi Soeda
信一 添田
Katsuyuki Miyazaki
克行 宮崎
Hiroyuki Shimada
裕行 嶋田
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 TFTマトリクスに配設されるアルミニウム
合金電極配線の形成方法に関し、ウェットエッチング手
段によるアルミニウム合金電極配線のパターニングに際
してAl合金中に含まれる高融点金属のエッチング残渣
を基板上に残留せしめないようにすることを目的とす
る。 【構成】 一真空雰囲気中で基板1上に配線の下地膜と
して純アルミニウム膜2を被着する工程、続いて同真空
雰囲気中で該純アルミニウム下地膜2上にアルミニウム
合金膜3を該純アルミニウム下地膜2よりも厚く被着す
る工程、該アルミニウム合金膜3と該純アルミニウム下
地膜2を、燐酸を主成分とするエッチング液を用いたウ
ェットエッチング手段により電極配線パターン3G形状に
一括パターニングする工程を有するように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はアルミニウム合金電極配
線の形成方法、特に液晶ディスプレイやエレクトロルミ
ネッセンス等の駆動に用いる薄膜トランジスタ(TF
T)マトリクスに配設されるアルミニウム合金電極配線
の形成方法に関する。
【0002】近年、液晶ディスプレイにおいてはより大
画面のものが求められており、それらの製造技術の開発
が急務になっている。特に、低コストでTFTマトリク
スパネルを製造するために、製造歩留りを向上させるこ
とが強く望まれている。
【0003】
【従来の技術】アルミニウム(Al)は低抵抗で且つ安
価であることにより、半導体装置の配線材料として従来
から広く用いられていた。しかし純Alを配線に用いた
際には、熱によりヒロックやウィスカが発生し配線の信
頼性が低下するという問題が生ずる。そこで、純Al中
にシリコン(Si)やチタン(Ti)等の高融点金属を
数パーセント添加して上記ヒロックやウィスカの発生を
抑えたAl合金材料が、熱に対して安定な電極配線材料
として多く用いられるようになった。
【0004】一方、TFTマトリクスにおいては、半導
体装置に比べて電極配線形成基板の面積が著しく大き
く、且つ形成する電極配線の幅もかなり大きいことか
ら、電極配線のパターニングが、従来から燐酸系の液に
よるウェットエッチング方法によってなされていた。
【0005】このウェットエッチング方法は、純Alに
対しては適した方法であり、特に問題を発生しない。し
かしながら、上記燐酸系の液によるウェットエッチング
方法を、前記高融点金属を含んだAl合金材料を用いた
電極配線形成に際しての前記Al合金膜のパターニング
に適用した場合、Al合金中に含まれるSiやTi等の
高融点金属がAl合金膜のエッチング除去された基板表
面にエッチング残渣として残留し、特にTFTマトリク
スパネルでは上記基板面に残留する高融点金属のエッチ
ング残渣によって電極配線間にリーク電流を生じ、この
リーク電流によってTFTマトリクスパネルの正常動作
が損なわれるという問題があった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、燐酸
系の液によるウェットエッチング方法によるAl合金電
極配線のパターニングに際して、Al合金中に含まれる
高融点金属をエッチング残渣として基板上に残留させる
ことのないAl合金電極配線の形成方法を提供すること
を目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題の解決は、一真
空雰囲気中で基板上に純アルミニウム下地膜を被着する
工程、続いて同一真空雰囲気中で該純アルミニウム下地
膜上に配線材料のアルミニウム合金膜を該純アルミニウ
ム下地膜よりも厚く被着する工程、該アルミニウム合金
膜と該純アルミニウム下地膜を、燐酸を主成分とするエ
ッチング液を用いたウェットエッチング手段により電極
配線パターン形状に一括パターニングする工程を有する
本発明によるアルミニウム合金電極配線の形成方法によ
って達成される。
【0008】
【作用】即ち本発明の方法においては、配線材料のAl
合金膜を形成するに先立って、一真空雰囲気中における
スパッタ法等のPVD手段により基板の全面上に電極配
線の下地膜として純Al膜を数10〜数100 Å程度の厚さ
で薄く被着させた後、引き続いて同一真空雰囲気中にお
けるPVD手段により前記純Al下地膜上に主たる電極
配線材料のAl合金膜を通常通り1000〜5000Å程度の厚
さに被着し、このAl合金膜と前記純Al下地膜とを燐
酸を主成分とするエッチング液によるウェットエッチン
グ手段により電極配線形状に一括パターニングする。
【0009】このようにすると、上部のAl合金膜がエ
ッチングされ終わった時点で、Al合金膜中に含まれて
いた高融点金属のエッチング残渣は、基板面に触れず純
Al下地膜上に残留する。そのため、このエッチング残
渣は引き続いて上記純Al下地膜がエッチングされる
際、この下地膜と共にリフトオフされて容易に且つ完全
に除去されるので、主たる電極配線材料のAl合金膜及
びその下部の純Al下地膜が共にエッチング除去された
基板の表出面上に上記Al合金膜中に含まれていた高融
点金属のエッチング残渣が残留することはなくなる。従
って、上記エッチング残渣を介して発生するAl合金電
極配線間の電流リークは防止される。
【0010】
【実施例】以下本発明を、図示実施例により具体的に説
明する。図1及び図2は本発明の一実施例の要部を示す
工程断面図、図3及び図4は本発明の他の実施例の要部
を示す工程断面図である。全図を通じ同一対象物は同一
符合で示す。
【0011】図1(a) 参照 本発明の方法を適用してAl合金からなるゲート電極配
線を有する下ゲート逆スタガード型TFTマトリクスを
形成するに際しては、ガラス等よりなる透明絶縁基板1
の全面上に一真空容器中における連続スパッタ法によ
り、基板1面に直に被着する例えば厚さ 100Å程度の純
Al下地膜2と、その上部に被着する主たる配線材料の
例えば厚さ1000Å程度のAl−1%Si合金膜3を形成
する。
【0012】図1(b) 参照 次いで、フォトリソグラフィにより上記Al−1%Si
合金膜3上にゲート電極配線の形状に対応するレジスト
パターン4を形成する。
【0013】図1(c) 参照 次いで、上記レジストパターン4をマスクにし、燐酸を
主成分とするエッチング液、例えば、燐酸(HPO4):硝酸
(HNO3);酢酸(HAc) :水(H2O) =15:1:3:1組成を
有する燐酸系混液を用い、表出するAl−1%Si合金
膜3及びその下部の純Al下地膜2を選択的に一括エッ
チング除去する。なおここで、Al−1%Si合金膜3
が除去された時点で、Al−1%Si合金膜3中に含ま
れていたSiのエッチング残渣が生ずるが、このSi残
渣は純Al下地膜2上に付着堆積されるので、引き続い
て純Al下地膜2がエッチング除去される際にこの純A
l下地膜2と共にリフトオフされる。
【0014】図1(d) 次いで、レジストパターン4をアセトン或いはレジスト
剥離液で除去し、透明絶縁基板1上に純Al下地膜2を
下部有するAl1%Si合金ゲート電極配線3Gが形成さ
れる。なお、前記のようにAl1%Si合金膜3中に含
まれていたSiのエッチング残渣はエッチング除去され
た純Al下地膜2と共にリフトオフされたので、上記ゲ
ート電極配線3Gが形成された透明絶縁基板1の表出面上
にSi残渣が残留することはない。
【0015】以上が、本発明に係るAl合金電極配線形
成方法の適用である。 図1(e) 参照 次いで、通常通りAl1%Si合金ゲート電極配線3Gの
形成された透明絶縁基板1上に、スパッタ等のPVD法
による厚さ4000Å程度の窒化シリコン(Si3N4)ゲート絶
縁膜5と、厚さ 150Å程度のアモーファスシリコン(a-S
i)動作層6及び厚さ1500Å程度のSi3N4 チャネル保護膜
7を連続して積層形成する。
【0016】図2(a) 参照 次いで、上記基板上に図示しないレジスト膜を形成し、
基板1の裏面側からゲート電極3Gをマスクにして露光を
行い、現像を行ってゲート電極配線3Gに自己整合する図
示しないレジストパターンを形成し、このレジストパタ
ーンをマスクにしドライエッチング手段によりSi3N4
ャネル保護膜7を選択的にエッチングし、次いでレジス
トパターンを除去して、図示のようにゲート電極配線3G
の上部のa-Si動作層6上にSi3N4 チャネル保護パターン
7Pを形成する。
【0017】図2(b) 参照 次いで、上記基板上にプラズマCVD(P−CVD)法
により厚さ 200Å程度のn+ 型a-Si層を形成し、次いで
PVD法により厚さ1000Å程度のチタン(Ti)膜を形成
し、ドライエッチング手段によりこれらを一括パターニ
ングして、n+ 型a-Siドレインコンタクト層8Dとその上
部のTiドレイン電極配線9D及びn+ 型a-Siソースコンタ
クト層8Sとその上部のTiソース電極配線9Sを形成し、更
に表出するa-Si動作層6をエッチング除去する。
【0018】図2(c) 参照 次いで、上記基板上にインジューム(In)と錫(Sn)の酸化
物よりなる透明で導電性を有するITO層をPVDによ
り厚さ1000Å程度に形成し、レジストをマスクにし例え
ば塩酸(HCl) と塩化鉄(FeCl3) の混液によりパターニン
グを行って、Si 3N4 ゲート絶縁膜4の表出面上に前記Ti
ソース電極配線9Sと接続するITOの透明画素電極10を
形成し、本発明をゲート電極の形成に適用した逆スタガ
ード型TFTマトリクスが完成する。
【0019】この実施例に示されるように、上記TFT
マトリクスのゲート電極配線にAl−Si合金を用いる
際に本発明を適用すれば、Al−Si合金配線のパター
ニングに際して発生するSiのエッチング残渣がゲート
電極配線3Gが配設される透明絶縁基板1上に残留するこ
とがなくなるので、隣接するゲート電極配線間の高絶縁
性は確保されて電流リークが防止される。
【0020】また、本発明をソース及びドレイン電極配
線に適用して逆スタガード型TFTマトリクスを製造す
る際は、例えば次のように行われる。 図3(a) 参照 先ず、透明絶縁基板1上にスパッタ法により厚さ1000Å
程度の純Al膜を形成し、通常のフォトリソグラフィ及
びエッチング工程を経てAlゲート電極配線11を形成す
る。
【0021】図3(b) 参照 次いで、PVD法により厚さ4000Å程度のSi3N4 ゲート
絶縁膜5と、厚さ 150Å程度のa-Si動作層6及び厚さ15
00Å程度のSi3N4 チャネル保護層7を連続して積層形成
する。
【0022】図3(c) 参照 次いで、前記実施例同様のフォトリソグラフィ手段によ
り上記Si3N4 チャネル保護層7をパターニングし、Si3N
4 チャネル保護パターン7Pを形成する。
【0023】図3(d) 参照 次いで上記基板上にP−CVD法により厚さ 500Å程度
のn+ 型a-Siオーミックコンタクト層を形成し、通常の
フォトリソグラフィ手段を用いパターニングを行ってn
+ 型a-Siドレインコンタクト層8D及びn+ 型a-Siソース
コンタクト層8Sを形成し、次いで表出するa-Si動作層6
をエッチング除去する。
【0024】図4(a) 参照 次いで、上記基板上にスパッタ法により厚さ 100Å程度
の純Al下地膜2と厚さ1000Å程度のAl−1%Si合
金膜13を連続して積層形成する。
【0025】図4(b) 参照 次いで、通常のフォトリソグラフィ手段によりAl−1
%Si合金膜13上にドレイン電極配線に対応する形状の
レジストパターン12D とソース電極配線に対応する形状
のレジストパターン12S を形成する。
【0026】図4(c) 参照 次いで、上記レジストパターン12D 及び12S をマスクに
し、前記実施例同様のHPO4:HNO3:HAc :H2O =15:
1:3:1組成を有する燐酸系混液によるウェットエッ
チング手段によりAl−1%Si合金膜13と純Al下地
膜2とを選択的に連続してエッチング除去し、下部に純
Al下地膜2を有しこの純Al下地膜2を介してn+
a-Siドレインコンタクト層8D及びn+ 型a-Siソースコン
タクト層8Sにそれぞれ接するAl−1%Si合金ドレイ
ン電極配線13D 及びAl−1%Si合金ソース電極配線
13S を形成する。
【0027】なおこの際も、Al−1%Si合金膜13の
エッチングにおいて生じたSi残渣はその下部の純Al
下地膜2のエッチングと共にリフトオフされるので、Si
3N4ゲート絶縁膜5の表出面上にSi残渣が残留付着す
ることはない。
【0028】図4(d) 参照 次いでレジストパターン12D 及び12S を除去した後、前
記実施例同様の方法によりゲート絶縁膜5の表出面上に
Al−1%Si合金ソース電極配線13S に接続するIT
Oの透明画素電極10を形成し、本発明の方法をドレイン
電極配線とソース電極配線に適用した逆スタガード型T
FTマトリクスが完成する。
【0029】この実施例に示されるように、上記TFT
マトリクスのドレイン電極配線13D及びソース電極配線1
3SにAl−Si合金を用いる際に本発明を適用すれば、
Al−Si合金配線のパターニングに際して発生するS
iのエッチング残渣が透明画素電極10が配設されるゲー
ト絶縁膜5上に残留することがなくなるので、ドレイン
電極配線13D と電位の異なる透明画素電極10の間の高絶
縁性は確保されてその間の電流リークは防止される。
【0030】なお実施例においては、ゲート電極配線あ
るいはドレイン電極配線及びソース電極配線にAl−S
i合金を用いたが、本発明は上記電極配線にTi等Si
以外の高融点金属を含んだAl合金を用いる際にも同様
の効果を奏する。
【0031】また本発明は正スタガード型TFTマトリ
クスにも有効に適用される。
【0032】
【発明の効果】以上説明のように本発明によれば、Al
合金電極配線の下地に純Al膜を薄く形成することで、
エッチング後に基板面に残留するTiやSi等合金成分
の残渣が全くなくなる。従って上記合金成分のエッチン
グ残渣に起因して生じていた電極配線間のリーク電流は
防止され、TFTマトリクスパネル等の製造歩留りや信
頼正が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例の工程断面図(その1)
【図2】 本発明の一実施例の工程断面図(その2)
【図3】 本発明の他の実施例の工程断面図(その1)
【図4】 本発明の他の実施例の工程断面図(その2)
【符号の説明】
1 透明絶縁基板 2 純Al下地膜 3 Al−1%Si合金膜 4 レジストパターン 5 Si3N4 ゲート絶縁膜 6 a-Si動作層 7 Si3N4 チャネル保護膜 7G Si3N4 チャネル保護パターン 8D n+ 型a-Siドレインコンタクト層 8S n+ 型a-Siソースコンタクト層 9D Tiドレイン電極配線 9S Tiソース電極配線 10 透明画素電極 11 純Alゲート電極配線 12S 、12D レジストパターン 13 Al−1%Si合金膜 13D Al−1%Si合金ドレイン電極配線 13S Al−1%Si合金ソース電極配線
───────────────────────────────────────────────────── 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 29/784 9056−4M H01L 29/78 311 G

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一真空雰囲気中で基板上に純アルミニウ
    ム下地膜を被着する工程、 続いて同真空雰囲気中で該
    純アルミニウム下地膜上にアルミニウム合金膜を該純ア
    ルミニウム下地膜よれも厚く被着する工程、 該アルミニウム合金膜と該純アルミニウム下地膜を、燐
    酸を主成分とするエッチング液を用いたウェットエッチ
    ング手段により電極配線パターン形状に一括パターニン
    グする工程を有することを特徴とするアルミニウム合金
    電極配線の形成方法。
JP33335592A 1992-12-15 1992-12-15 アルミニウム合金電極配線の形成方法 Pending JPH06181208A (ja)

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