JPH09127555A - 積層配線の形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 液晶表示装置等の信号配線等に用いる、Ａｌ
系金属層上にＭｏ等の高融点金属層が形成された積層配
線を、ウェットエッチングにより信頼性高く形成する方
法を提供する。 【解決手段】 燐酸、酢酸および硝酸を主体とする混酸
において、特定の容量混合比を採用してＡｌ系金属層と
高融点金属層を順次エッチングする。 【効果】 Ａｌ系金属層と高融点金属層のエッチングレ
ートがほぼ同じウェットエッチング条件を採用すること
により、Ａｌ系金属配線のアンダカットやボイドの発生
が防止される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は液晶表示装置等の信
号配線に用いる積層配線の形成方法に関し、更に詳しく
は、基板上にＡｌ系金属層と、Ｍｏ等の高融点金属層と
がこの順に積層された構造を有する信頼性の高い積層配
線の形成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガラス基板上にＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ
Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）等の透明画素電極をマトリクス状
に配列し、これをＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａ
ｎｓｉｓｔｏｒ）で駆動するアクティブマトリクス型の
液晶表示装置においては、ＴＦＴを駆動するためのゲー
ト電極、およびこのゲート電極から延在するゲート配線
や、データ配線等を同じガラス基板上に形成したＴＦＴ
パネル構造が採用される。

【０００３】最も一般的な逆スタガ型のＴＦＴパネル構
造の概略断面図を図４を参照して説明する。ガラス基板
１上にゲート電極２を順テーパ状に形成し、ゲート絶縁
膜３およびｉ型半導体層４、ｎ型半導体層５を介してソ
ース電極６とドレイン電極７をゲート電極２と対向して
配置することにより、ＴＦＴが構成される。通常ｉ型半
導体層４はノンドープのａ−Ｓｉから、ｎ型半導体層５
はｎ型不純物を含むｎ⁺ ａ−Ｓｉから形成されるが、レ
ーザアニール等により多結晶シリコン化する場合もあ
る。ゲート電極２はＡｌ系金属等からなり、この上層に
形成されるｉ型半導体層４のステップカバレッジを確保
したり、ゲート絶縁膜３の絶縁耐圧を向上するためにそ
の側面を順テーパ状に加工する。

【０００４】従来よりＡｌ系金属からなるゲート電極２
やここから延在するゲート配線を順テーパ状に加工する
ためには、ガラス基板１上に全面にＡｌ系金属層をスパ
ッタリング等で成膜し、この上にレジストパターンを選
択的に形成後、このレジストパターンをマスクとして等
方的にウェットエッチングする方法が採用されている。
Ａｌ系金属層のウェットエッチング液としては、燐酸、
酢酸および硝酸を７０：１０：３の容量比で混合した混
酸が用いられる。この混酸は、例えば大宮化成（株）か
らＡＬ−１という商品名で発売されているものであり、
４０℃の液温で約５００ｎｍ／ｍｉｎのエッチングレー
トが得られる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで近年のＴＦＴ
パネルにおいては、Ａｌ系金属配線と半導体層との拡散
を防止したり、Ａｌ系金属配線のヒロックを防止するた
めに、低抵抗のＡｌ系金属配線２１の上面と両側面をＭ
ｏ等の高融点金属配線２２で囲いこんだ積層配線構造が
採用される場合がある。かかる積層配線構造を図１に示
す。この場合にも高融点金属配線２２の側面を順テーパ
形状に加工することにより、絶縁耐圧等を向上すること
ができる。Ｍｏも燐酸、酢酸および硝酸を１０：７０：
３の容量比で混合したＡｌ系金属層用と同じ混酸による
ウェットエッチングが可能であり、そのエッチングレー
トは２３℃〜２４℃の液温度で約４０ｎｍ／ｍｉｎであ
る。この場合には、ガラス基板上にＡｌ系金属配線を形
成後、全面にＭｏ等の高融点金属層を成膜し、このＡｌ
系金属配線上の高融点金属層上にＡｌ系金属配線より幅
の広いレジストパターンを形成し、このレジストパター
ンをマスクとして高融点金属層をウェットエッチングす
ればよい。

【０００６】しかしながら、Ａｌ系金属配線上にＭｏ等
の高融点金属層を形成し、このＡｌ系金属配線部分の高
融点金属層上にＡｌ系金属配線より幅の広いレジストパ
ターンを形成し、このレジストパターンをマスクとして
高融点金属層を先の組成の混酸を用いてウェットエッチ
ングする際には、様々の原因により高融点金属層下のＡ
ｌ系金属配線にアンダカットやサイドエッチングが入
り、積層配線の信頼性を低下する場合がある。この問題
を図５〜図７を参照して説明する。

【０００７】図５（ａ）は高融点金属層２２ａパターニ
ング用のレジストパターン９にピンホール９ｄが有る場
合である。この場合にはレジストパターン９から露出す
る高融点金属層２２ａがウェットエッチングされると同
時にピンホール９ｄ下の高融点金属層２２ａもエッチン
グされ、さらにこの部分のＡｌ系金属配線２１表面が露
出した場合には速やかにエッチングされて、図５（ｂ）
に示すようにボイド１０が形成される。

【０００８】図６（ａ）はレジストパターン９直下の高
融点金属層２２ａにピンホール２２ｄが有る場合であ
る。この場合にはレジストパターン９から露出する高融
点金属層２２ａがウェットエッチングされる間に、ピン
ホール２２ｄから染み込んだ混酸によりサイドエッチン
グが進み、Ａｌ系金属配線２１の側面が露出した時点で
急速にエッチングされて、図６（ｂ）に示すようにボイ
ド１０が形成される。

【０００９】さらに図７（ａ）はＡｌ系金属配線２１上
に形成した高融点金属層２２ａのステップカバレッジが
充分でない場合を示す。この場合にも高融点金属層２２
ａの側面下部のくびれ部分から混酸が染み込み、図７
（ｂ）に示すようにＡｌ系金属配線２１にボイド１０が
形成される。

【００１０】以上いずれの場合にもＡｌ系金属配線２１
が浸食されボイドが形成されると、高信頼性を意図して
設計した積層配線の信頼性がむしろ低下し、断線に至る
場合も発生する。Ａｌ系金属配線２１にボイドが形成さ
れる浸食の原因は、高融点金属層のエッチングレートに
比してＡｌ系金属層のエッチングレートが１桁以上大き
いために、ピンホール欠陥部から急速にアンダカットが
進行するためと考えられる。

【００１１】Ａｌ系金属層のボイド防止のためには、Ａ
ｌ系金属層が基本的にエッチングされないフッ素系ガス
を用いて高融点金属層をプラズマエッチングする方法が
考えられるが、かかるプラズマエッエングではガラス基
板やＳｉ等他の材料層とのエッチング選択比がとれず、
またプラズマ照射によるダメージの虞れがある。またＡ
ｌ系金属層のウェットエッチング液とは別組成のウェッ
トエッチング液を採用してＡｌ系金属配線との選択比を
得る方法が考えられる。しかしながら、生産ラインでの
装置の耐薬品性や安全性、あるいはウェットエッチング
プロセスの整合性等を勘案すると、共通のウェットエッ
チング液によりＡｌ系金属層と高融点金属層とをエッチ
ングできる方法の採用が望ましい。

【００１２】したがって本発明の課題は、Ａｌ系金属層
とこの上のＭｏ等の高融点金属層との積層配線の形成に
あたり、共通のウェットエッチング液の使用が可能であ
り、下層のＡｌ系金属配線のボイドの発生のない積層配
線の形成方法を提供することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は上述の課題を解
決するために提案するものであり、Ａｌ系金属層と高融
点金属層との積層構造を有する積層配線の形成方法であ
って、基板上にＡｌ系金属配線を形成する工程、この基
板およびＡｌ系金属配線上全面に高融点金属層を形成す
る工程、高融点金属層上に、Ａｌ系金属配線の幅より広
い幅のレジストパターンを形成する工程、レジストパタ
ーンをマスクとして、高融点金属層をウェットエッチン
グする工程を含み、このウェットエッチング用のウェッ
トエッチング液は、燐酸、酢酸および硝酸を含む混酸か
らなり、混酸の容量混合比は、酢酸の容量混合比が、燐
酸の容量混合比および硝酸の容量混合比のいずれより大
きいことを特徴とするものである。

【００１４】本発明の積層配線構造は、高融点金属層
が、Ａｌ系金属配線の上面と側面とを被覆する構造であ
ることが望ましい。

【００１５】また本発明の積層配線構造に採用される高
融点金属層は、Ｍｏ層からなることが望ましい。

【００１６】さらに本発明の積層配線の形成方法におい
ては、Ａｌ系金属配線を形成する工程において、高融点
金属層をウェットエッチングする工程において用いるウ
ェットエッチング液を共通に用いることが望ましい。

【００１７】次に作用の説明に移る。本発明者らは、従
来からＡｌ系金属層のウェットエッチング液として採用
されている燐酸、酢酸および硝酸を含む混酸について検
討を加えた結果、Ａｌ系金属層のエッチングに寄与する
成分は主として燐酸であり、またＭｏのエッチングに寄
与する成分は硝酸であることを確認した。

【００１８】そこで硝酸の容量混合比を一定としてお
き、燐酸の容量混合比を増やしてゆき、これに見合う分
酢酸の容量混合比を減らしていったところ、Ａｌ系金属
層のエッチングレートは漸減してゆき、一方Ｍｏのエッ
チングレートは変化しないことが判明した。この関係を
図３に示す。同図は縦軸にエッチングレートをとり、横
軸には混酸の混合比をとったものである。同図から明ら
かなように、燐酸、酢酸および硝酸の容量混合比が１
０：７０：３のときに、Ａｌ系金属層とＭｏとのエッチ
ングレートはほぼ同等となる。このときのエッチングレ
ートは、液温４０℃でともに例えば約１００ｎｍ／ｍｉ
ｎである。

【００１９】この同一ウェットエッチング条件で積層配
線をパターニングしたところ、下層のＡｌ系金属配線の
アンダカットによるボイド形成は激減し、ほぼ完全に回
避することが可能となる。なおボイド回避の効果は、酢
酸の容量混合比が燐酸の容量混合比を超えた辺り、すな
わち燐酸、酢酸および硝酸の容量混合比が４０：４０：
３を境として顕著な有意差が見られた。

【００２０】Ａｌ系金属配線の形成と、高融点金属配線
の形成とに上述した組成の混酸を共通して用いれば、積
層配線形成のプロセスや設備の単純化に寄与する。

【００２１】また積層配線構造としては、Ａｌ系金属配
線の上面と側面をともに被覆する構造を採用する場合
に、アンダカットによるボイド防止の効果を発揮するこ
とができる。かかる積層配線は、先述したようにＡｌ系
金属配線のヒロック防止や、Ａｌ系金属配線と半導体層
との拡散を防止するために望ましい構造である。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の具体的実施例につき添付図面
を参照しながら説明する。

【００２３】本実施例は逆スタガ型ＴＦＴ構造による液
晶表示装置のゲート電極・配線の形成に本発明を適用
し、Ａｌ系金属層とＭｏからなる高融点金属層をともに
同じウェットエッチング液によりパターニングした例で
あり、これを図２（ａ）〜（ｄ）を参照して説明する。

【００２４】まず図２（ａ）に示すように、ガラス基板
１上に例えばＡｌ−１％ＳｉからなるＡｌ系金属層２１
ａをスパッタリング等により成膜し、この上にレジスト
パターン８を形成する。Ａｌ系金属層２１ａの厚さは一
例として４００ｎｍ、レジストパターン８の幅は０．７
μｍである。

【００２５】つぎに燐酸、酢酸および硝酸の容量混合比
が１０：７０：３のウェットエッチング液中に図２
（ａ）に示す被エッチング基板を浸漬してＡｌ系金属層
２１ａをウェットエッチングする。液温は４０℃であ
る。ウェットエッチング槽の上部には還流冷却装置を取
りつけ、酢酸の濃度を一定に保つことが好ましい。オー
バーエッチング時間を含め、約６分後にエッチングを停
止し、洗浄およびレジストパターンを剥離して図２
（ｂ）に示すように順テーパ形状のＡｌ系金属配線２１
を得た。

【００２６】つぎにＭｏからなる高融点金属層２２ａを
例えば３００ｎｍの厚さにＣＶＤ法やスパッタリング等
により全面に形成する。この後図２（ｃ）に示すように
すでに形成されているＡｌ系金属配線２１上の高融点金
属層２２ａ上に再びレジストパターン９を形成する。レ
ジストパターン９の幅はＡｌ系金属配線２１の幅より若
干広く例えば１．０μｍとし、Ａｌ系金属配線２１の左
右にほぼ均等に跨がるように形成する。

【００２７】つぎに先にＡｌ系金属層２１ａのパターニ
ングに使用した燐酸、酢酸および硝酸の容量混合比が１
０：７０：３のウェットエッチング液中に再び図２
（ｃ）に示す被エッチング基板を浸漬し、４０℃の液温
で高融点金属層２２ａをパターニングする。オーバーエ
ッチング時間を含め、約４分３０秒後にエッチングを停
止し、洗浄およびレジストパターン剥離の過程を経て高
融点金属配線２２のパターニングが完了する。完成され
た積層配線の状態は、図２（ｄ）に示すように高融点金
属配線２２の側面が順テーパ状に形成され、この後の工
程で形成するゲート絶縁膜や半導体層のステップカバレ
ッジに有利な形状となっている。またＡｌ系金属配線２
１にボイドが入る配線不良は、被エッチング基板上のど
の場所においてもほぼ観測されないレベルに迄低減され
た。この後の工程は、常法に準拠してゲート絶縁膜、ｉ
型半導体層、ｎ型半導体層およびソース・ドレイン電極
等を順次形成してゆき、ＴＦＴを形成すればよい。

【００２８】以上逆スタガ型ＴＦＴ液晶表示装置のゲー
ト電極・配線に用いる積層配線の形成方法について好適
な実施例を詳述したが、本発明は上述した実施例に何ら
限定されるものではない。例えば、燐酸、酢酸および硝
酸を含む混酸の混合比は、酢酸の容量混合比が他の酸の
容量混合比よりも大きければ、Ａｌ系金属配線のボイド
防止には効果があるものである。

【００２９】またこのウェットエッチング液によるパタ
ーニングは基本的に等方性エッチングであるので、レジ
ストパターン下にサイドエッチングが入り、テーパ形状
が得られるが、テーパ角度の制御は混酸の混合比やウェ
ットエッチング温度、あるいはレジストパターンの密着
性のコントロール等により制御可能である。例えば、レ
ジストパターンのベーキング温度を低めに設定すれば、
下地の被エッチング層との密着性は弱くなり、この場合
にはウェットエッチング期間中にウェットエッチング液
が隙間に浸透し、結果としてテーパ角度の緩い積層配線
が形成されることとなる。

【００３０】積層配線に採用するＡｌ系金属層として
は、Ａｌ−１％Ｓｉの他に、純ＡｌやＣｕ、Ｔｉ、Ｉｎ
やＧｅ等他の合金成分を含んでいてもよい。また高融点
金属層としてＭｏの他にＷ、Ｔａ等他の高融点金属を採
用してもよい。

【００３１】本発明のウェットエッチング液組成によ
り、Ａｌ系金属層と高融点金属層との積層構造を、１回
のウェットエッチングにより連続的にパターニングする
ことも可能である。かかる積層配線は、マイグレーショ
ン耐性の高い高信頼性配線として、液晶表示装置以外の
半導体装置にも適用することができる。

【００３２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によればＡｌ系金属層と高融点金属層が積層された積層
配線の形成方法において、特定組成の混酸を用いてウェ
ットエッチングすることにより、以下の効果を発揮す
る。

【００３３】Ａｌ系金属層と高融点金属層のエッチング
レートを同等あるいは近似させることにより、下層のＡ
ｌ系金属配線のアンダカットを防止し、ボイドの発生を
抑制することができる。これにより、液晶表示装置や半
導体装置の高信頼性配線を制御性高く形成することがで
きる。特に、本発明の積層配線の形成方法によれば、Ａ
ｌ系金属層と高融点金属層とを共通のウェットエッチン
グ液組成によりパターニングしても上述した効果が発揮
できるので、ウェットエッチング装置の耐薬品性の仕様
が一本化でき、また安全衛生上の管理項目を徒に増やす
ことがないので、実際の製造工程の簡素化にも寄与す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の積層配線の形成方法により得られる、
積層配線構造を示す概略斜視図である。

【図２】本発明の積層配線の形成方法を、その工程順に
示す概略断面図であり、（ａ）はガラス基板上にＡｌ系
金属層とレジストパターンを順次形成した状態、（ｂ）
はＡｌ系金属配線をウェットエッチングによりパターニ
ングしてＡｌ系金属配線を形成した状態、（ｃ）はＡｌ
系金属配線上に高融点金属層とレジストパターンを順次
形成した状態、（ｄ）は高融点金属層をパターニングし
て積層配線が完成した状態である。

【図３】燐酸、酢酸および硝酸を主体とした混酸の容量
混合比と、Ａｌ系金属層およびＭｏからなる高融点金属
層のエッチングレートの関係を示す図である。

【図４】逆スタガ型ＴＦＴの概略断面図である。

【図５】従来の積層配線形成方法における問題点を示す
概略断面図である。

【図６】従来の積層配線形成方法における、別の問題点
を示す概略断面図である。

【図７】従来の積層配線形成方法における、さらに別の
問題点を示す概略断面図である。

【符号の説明】

１ ガラス基板 ２ ゲート電極 ３ ゲート絶縁膜 ４ ｉ型半導体層 ５ ｎ型半導体層 ６ ソース電極 ７ ドレイン電極 ８、９ レジストパターン ９ｄ、２２ｄ ピンホール １０ ボイド ２１ Ａｌ系金属配線 ２１ａ Ａｌ系金属層 ２２ 高融点金属配線 ２２ａ 高融点金属層

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ａｌ系金属層と高融点金属層との積層構
   造を有する積層配線の形成方法であって、 基板上にＡｌ系金属配線を形成する工程、 前記基板および前記Ａｌ系金属配線上全面に高融点金属
   層を形成する工程、 前記高融点金属層上に、前記Ａｌ系金属配線の幅より広
   い幅のレジストパターンを形成する工程、 前記レジストパターンをマスクとして、前記高融点金属
   層をウェットエッチングする工程を含み、 前記ウェットエッチング用のウェットエッチング液は、 燐酸、酢酸および硝酸を含む混酸からなり、 前記混酸の容量混合比は、 前記酢酸の容量混合比が、前記燐酸の容量混合比および
   前記硝酸の容量混合比のいずれより大きいことを特徴と
   する、 積層配線の形成方法。
2. 【請求項２】 高融点金属層は、Ａｌ系金属配線の上面
   と側面とを被覆する構造であることを特徴とする、請求
   項１記載の積層配線の形成方法。
3. 【請求項３】 高融点金属層は、Ｍｏ層からなることを
   特徴とする、請求項１記載の積層配線の形成方法。
4. 【請求項４】 Ａｌ系金属配線を形成する工程におい
   て、 高融点金属層をウェットエッチングする工程において用
   いるウェットエッチング液を共通に用いることを特徴と
   する、請求項１記載の積層配線の形成方法。