JPH10173191A - 薄膜トランジスタおよびその製造方法並びにこれを搭載した液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 下地とのオーミックコンタクト特性の低下、
アルカリ性溶液中で画素電極を構成するＩＴＯ膜との電
池反応によるＩＴＯ膜の腐食、および生産性の低下を誘
発せずに、比抵抗が小さい材料を主構成要素として構成
されたソース配線、ソース電極およびドレイン電極を有
する薄膜トランジスタを得ることにより、高開口率な液
晶表示装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 基板１上にゲート電極２、ゲート絶縁膜
３、半導体層４、オーミックコンタクト層５を順次形成
する。次にＡｌ- １２. ５at％Ｍｏ／Ａｌ- ０.２at％
Ｃｕ／Ｃｒからなる三層膜を順次形成し、レジストを用
いてＡｌ- １２.５at％Ｍｏ膜とＡｌ- ０. ２at％Ｃｕ
膜を同時にエッチングしパターン形成する。次にＣｒ膜
をエッチングしてソース電極６、ドレイン電極７を形成
する。次にチャネル部８を形成することにより薄膜トラ
ンジスタを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば液晶表示
装置等に用いられる薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと
称する）およびその製造方法並びにこれを搭載した液晶
表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＴＦＴを搭載したＴＦＴ型液晶表
示装置は、大型かつ高精細化と共に、低消費電力化の観
点から開口率の向上が求められている。図４は従来の一
般的なＴＦＴ型液晶表示装置のＴＦＴを搭載したＴＦＴ
アレイ基板を示す断面図である。ＴＦＴは、ガラス基板
等の透明絶縁性基板１上にゲート電極２、ゲート絶縁膜
３、アモルファスシリコン膜からなる半導体層４、ｎ⁺
型アモルファスシリコン膜からなるオーミクコンタクト
層５、金属膜からなるソース電極６およびドレイン電極
７、チャネル部８およびパッシベーション膜９を順次形
成することにより構成されている。このようにして形成
されたＴＦＴを、ドレイン電極７と電気的に接続されて
いる透明導電膜からなる画素電極１０と共に透明絶縁性
基板１上にマトリクス状に配列することによりＴＦＴア
レイ基板が構成される。ここで、ソース電極６とドレイ
ン電極７、およびこれらと同時に形成されるソース電極
６に電圧を印加するソース配線（図示せず）は、Ｃｒ、
Ｔｉ、Ｔａ等比抵抗値が２０μΩ・ｃｍ〜２００μΩ・
ｃｍと大きい金属による単層膜を用いて形成されてい
る。

【０００３】上記のように、従来のＴＦＴ型液晶表示装
置では、ソース配線、ソース電極６およびドレイン電極
７を構成する材料として比抵抗が大きい金属が用いられ
ているが、液晶表示装置の高精細化、および高開口率化
の要求から、ソース配線、ソース電極６およびドレイン
電極７を比抵抗が小さい材料を用いて形成することによ
り、そのパターンを微細化することが必要となってい
る。このような理由から、ソース配線、ソース電極６お
よびドレイン電極７を構成する材料として、比抵抗が小
さく、低コストかつ微細加工が容易なＡｌまたはＡｌを
主成分とする合金が用いられるようになったが、Ａｌを
ソース電極６およびドレイン電極７の材料として用いる
場合、下地であるｎ⁺ 型アモルファスシリコン膜からな
るオーミックコンタクト層５およびＩＴＯ（Indium Tin
Oxide）膜からなる画素電極１０とのオーミックコンタ
クト特性が悪く、また、Ａｌ膜をパターニングしてソー
ス電極６およびドレイン電極７を形成する際には、パタ
ーン精度の観点から一般的に用いられているポジ型フォ
トレジストの現像液がアルカリ性溶液であるため、現像
工程でＡｌ膜が現像液中に溶解し、Ａｌ膜と下地となる
画素電極１０を構成するＩＴＯ膜が現像液中で電池反応
を起こしＩＴＯ膜が腐食されるという問題がある。

【０００４】ＡｌまたはＡｌ合金を用いて形成したソー
ス配線、ソース電極６およびドレイン電極７において、
オーミックコンタクト特性の低下およびアルカリ性の現
像液中での電池反応を防止する方法として、例えば図５
に示すように、ソース電極６およびドレイン電極７を、
一層目がオーミックコンタクト特性を向上させると共に
現像液中でのＡｌ膜とＩＴＯ膜の電池反応を防止するた
めのバリア層を形成する高融点金属であるＣｒまたはＴ
ｉによる下層膜６ｄ、７ｄ、二層目が低抵抗層を形成す
るＡｌによる上層膜６ｅ、７ｅである二層膜構造を用い
て構成する方法が提案されている。また、特開平３−２
４６５２４号公報や特開平４−２０９３０号公報では、
Ａｌ／Ｍｏ、Ａｌ／ＭｏＣｒ、Ａｌ／ＭｏＴａおよびＡ
ｌ／ＭｏＴｉのいずれかーつの二層膜を用いてソース電
極６およびドレイン電極７を構成する方法が提案されて
いる。

【０００５】また、図６に示すように、最下層膜６ａ、
７ａとして、オーミックコンタクト特性を向上させると
共にＡｌ膜とＩＴＯ膜の電池反応を防止するためのバリ
ア層となる高融点金属膜、中間層膜６ｂ、７ｂとして、
ＡｌまたはＡｌ系合金からなる低抵抗膜、最上層膜６
ｃ、７ｃとして、アルカリ性の現像液中での電極電位が
ＩＴＯの還元電位より大きいＣｒ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｍｏ、
Ｔａ、Ｗ、およびＺｒのいずれかーつによる金属膜から
なる三層膜構造を用いてソース電極６およびドレイン電
極７を構成する方法が提案されている。ここで、最上層
膜６ｃ、７ｃとして、現像液中での電極電位がＩＴＯの
還元電位より大きい金属による金属膜を形成することに
より、現像液中で最下層膜６ａ、７ａの欠陥等を通して
中間層膜６ｂ、７ｂであるＡｌ膜がＩＴＯ膜と接続され
た場合でも電池反応によるＩＴＯ膜の腐食を抑制するこ
とができる。三層膜構造を用いたソース電極６およびド
レイン電極７としては、例えば特開平４−２９３０２１
号公報ではＣｒ／Ａｌ／Ｃｒの三層構造、特開平６−２
３６８９３号公報ではＴｉ／Ａｌ／Ｔｉの三層構造、特
開平７−３０１１８号公報ではＺｒ／Ａｌ／Ｚｒの三層
構造が提案されている。また、特開平８−６２６２８号
公報ではＭｏ／Ａｌ／Ｍｏの三層構造が提案されてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、ＴＦＴ
型液晶表示装置において、オーミックコンタクト層を構
成するｎ⁺ 型アモルファスシリコン膜および画素電極を
構成するＩＴＯ膜とのオーミックコンタクト特性の低下
や、パターン形成時に用いるポジレジストのアルカリ性
の現像液中でのＩＴＯ膜との電池反応によるＩＴＯ膜の
腐食を誘発せずに、比抵抗が小さい材料を用いてソース
配線、ソース電極およびドレイン電極を形成する方法と
して、従来いくつかの方法が提案されてきたがいずれも
有効ではない。

【０００７】例えば、図５に示す、下層膜６ｄ、７ｄと
してバリア層となるＣｒあるいはＴｉ、あるいはＭｏＣ
ｒ等のＭｏ合金、および上層膜６ｅ、７ｅとして比抵抗
が小さいＡｌからなる二層膜を用いてソース電極６およ
びドレイン電極７を構成する方法では、現像液中におけ
るＡｌ膜との電池反応によるＩＴＯ膜の腐食防止には改
善効果が得られるが、バリア層となる金属膜に生じたピ
ンホール欠陥やダスト等が付着したことによるカバレッ
ジ不良部、あるいは金属膜の粒界部等を通してＡｌ膜と
ＩＴＯ膜が接触するため、現像液中でのＡｌ膜とＩＴＯ
膜の電池反応を完全に防止することはできない。

【０００８】また、図６に示す、最下層膜６ａ、７ａと
してバリア層となる金属膜、中間層膜６ｂ、７ｂとして
比抵抗が小さいＡｌ膜またはＡｌ合金膜、最上層膜６
ｃ、７ｃとしてＩＴＯの還元電位より電極電位が大きい
金属による金属膜からなる三層膜構造を用いてソース電
極６およびドレイン電極７を構成する方法では、ソース
電極６およびドレイン電極７をパターン形成する際、三
回のエッチング工程が必要であるため、生産性が低下す
ると共に、パターニングの寸法精度が悪くなり微細なパ
ターンを形成できず液晶パネルの開口率が低下するなど
の問題があった。また、ソース電極６およびドレイン電
極７をＭｏ／Ａｌ／Ｍｏの三層膜構造とすることによ
り、パターン形成時のエッチング工程において、燐酸系
のエッチング液を用いて一括エッチングすることが可能
であるが、Ｍｏは成膜後、自然酸化により表面に酸化モ
リブデンが形成され、酸化モリブデンは高い導電性を有
すると共に、水やアルカリに溶出する性質を有している
ため、形成された酸化モリブデンがウェットプロセスに
おいて溶出し、ＴＦＴアレイ基板上に付着してＴＦＴ特
性の低下を招くなどの問題があった。

【０００９】この発明は、上記のような問題を解決する
ためになされたもので、下地とのオーミックコンタクト
特性の低下、アルカリ性溶液中で画素電極を構成するＩ
ＴＯ膜との電池反応によるＩＴＯ膜の腐食、および生産
性の低下を誘発せずに、比抵抗が小さい材料を主構成要
素として構成されたソース配線、ソース電極およびドレ
イン電極を有する薄膜トランジスタを形成することを目
的とする。また、ソース配線、ソース電極およびドレイ
ン電極を比抵抗が小さい材料を主に用いて構成すること
により、パターンを微細化でき高開口率化による低消費
電力の液晶表示装置を得ることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明に係わる薄膜ト
ランジスタは、基板上に形成された制御電極と、制御電
極上に絶縁膜を介して設けられた半導体層と、半導体層
上に形成され、最下層が高融点金属膜、中間層がＡｌま
たはＡｌ合金膜、最上層がＡｌに高融点金属を添加した
合金膜である三層構造を有し、半導体層と共に半導体素
子を構成する一対の電極を備えたものである。また、一
対の電極を構成する三層膜の最下層は、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｔ
ａ、ＭｏおよびＷのいずれかーつの金属により形成され
ているものである。また、一対の電極を構成する三層膜
の最上層は、Ａｌに１０at％以上かつ２２at％以下のＭ
ｏが添加された合金により形成されているものである。
また、一対の電極を構成する三層膜の最上層は、Ａｌに
１０at％以上かつ２２at％以下のＭｏが添加された合金
により形成され、かつ最下層は、Ｍｏにより形成されて
いるものである。または、一対の電極を構成する三層膜
の最上層は、Ａｌに８at％以上かつ１５at％以下のＷが
添加された合金により形成されているものである。ま
た、一対の電極を構成する三層膜の最上層は、Ａｌに８
at％以上かつ１５at％以下のＷが添加された合金により
形成され、かつ最下層はＷにより形成されているもので
ある。

【００１１】また、この発明に係わる薄膜トランジスタ
の製造方法は、基板上に制御電極を形成する工程と、制
御電極上に絶縁膜を形成する工程と、制御電極上に絶縁
膜を介して半導体層を形成する工程と、半導体層上にコ
ンタクト層を形成する工程と、コンタクト層上に、高融
点金属膜、ＡｌまたはＡｌ合金膜およびＡｌに高融点金
属を添加した合金膜を順次形成する工程と、レジストを
形成し、Ａｌに高融点金属を添加した合金膜およびＡｌ
またはＡｌ合金膜を同時にエッチングする工程と、高融
点膜をエッチングし、一対の電極を形成する工程を含む
ものである。または、基板上に制御電極を形成する工程
と、制御電極上に絶縁膜を形成する工程と、制御電極上
に絶縁膜を介して半導体層を形成する工程と、半導体層
上にコンタクト層を形成する工程と、コンタクト層上
に、高融点金属膜、ＡｌまたはＡｌ合金膜およびＡｌに
高融点金属を添加した合金膜を順次形成する工程と、レ
ジストを形成し、Ａｌに高融点金属を添加した合金膜、
ＡｌまたはＡｌ合金膜および高融点金属膜を同時にエッ
チングし、一対の電極を形成する工程を含むものであ
る。

【００１２】また、この発明に係わる液晶表示装置は、
透明絶縁性基板と、透明絶縁性基板上に形成された上記
のいずれかーつの薄膜トランジスタと、薄膜トランジス
タを構成する一対の電極のいずれか一方に接続された透
明導電膜からなる画素電極と、透明絶縁性基板と共に液
晶材料を狭持する対向電極等を有する対向基板を備えた
ものである。また、画素電極は、酸化錫、酸化インジウ
ムおよびインジウム・錫酸化物のいずれかーつである。

【００１３】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．以下、この発明の一実施の形態である薄
膜トランジスタ（ＴＦＴ）およびこれを搭載した液晶表
示装置を図について説明する。図１は本発明の実施の形
態１を示す薄膜トランジスタを搭載したＴＦＴアレイ基
板の断面図である。図において、１は基板（本実施の形
態においては透明絶縁性基板）、２は基板１上に形成さ
れたゲート電極、３はゲート電極２上に形成されたゲー
ト絶縁膜、４はゲート絶縁膜３を介してゲート電極２上
に形成された半導体層、５は半導体層４上に形成された
オーミックコンタクト層、６、７はオーミックコンタク
ト層５上に形成されたソース配線を備えたソース電極と
ドレイン電極で、最下層膜６ａ、７ａ、中間層膜６ｂ、
７ｂおよび最上層膜６ｃ、７ｃの三層膜構造を有してい
る。８はチャネル部、９はパッシベーション膜、１０は
ドレイン電極７と電気的に接続された画素電極である。

【００１４】次に、本実施の形態による薄膜トランジス
タを搭載したＴＦＴアレイ基板の製造方法を説明する。
まず、透明絶縁性基板１の表面にＣｒをスパッタ法等に
より約３００ｎｍ成膜した後、写真製版法により形成し
たレジストを用いてパターニングし、ゲート電極２およ
びゲート配線（図示せず）を形成する。次に、プラズマ
ＣＶＤ法等によりゲート絶縁膜３となるシリコン窒化膜
を約４００ｎｍ、アモルファスシリコン膜を約２００ｎ
ｍ、不純物がドープされたｎ⁺ 型アモルファスシリコン
膜を約５０ｎｍ順次形成した後、写真製版法により形成
したレジストを用いて、アモルファスシリコン膜および
ｎ⁺ 型アモルファスシリコン膜を同時にパターニング
し、ゲート電極２の上方の位置に半導体層４およびオー
ミックコンタクト層５を形成する。次に、透明導電膜と
してＩＴＯをスパッタ法等により約１００ｎｍ成膜した
後、写真製版法により形成したレジストを用いてパター
ニングし、画素電極１０を形成する。

【００１５】次に、ソース電極６およびドレイン電極７
を形成するために、まず、スパッタ法等により、最下層
膜６ａ、７ａとして、オーミックコンタクト層５を構成
するｎ⁺ 型アモルファスシリコン膜および画素電極１０
を構成するＩＴＯ膜とオーミックコンタクト性が良いと
共に、上層に含有されるＡｌとＩＴＯ膜との電池反応を
防止するバリア層となるＣｒを約１００ｎｍ、中間層膜
６ｂ、７ｂとして、比抵抗が小さいＣｕを０. ２atomic
％添加したＡｌ（以下、Ａｌ- ０. ２at％Ｃｕと記載）
を約３００ｎｍ、最上層膜６ｃ、７ｃとして、アルカリ
性の現像液中で画素電極１０を構成するＩＴＯ膜との電
池反応を抑制するために、現像液中でＩＴＯの還元電位
より大きい電極電位を有するＡｌ- １２. ５at％Ｍｏを
約１００ｎｍ連続して成膜し三層膜を形成する。次に、
写真製版法によりエッチングレジストを形成する。この
とき、アルカリ性の現像液を用いてレジストを現像した
が、画素電極１０を構成するＩＴＯ膜に腐食は見られな
かった。

【００１６】次に、最上層膜６ｃ、７ｃのＡｌ- １２.
５at％Ｍｏ膜と中間層膜６ｂ、７ｂのＡｌ- ０. ２at％
Ｃｕ膜とを燐酸、硝酸、酢酸および水の混酸からなるエ
ッチング液を用いて同時にエッチングする。続けて、最
下層膜６ａ、７ａのＣｒ膜を硝酸セリウムアンモニウム
と過塩素酸からなるエッチング液を用いてエッチングし
て、Ａｌ- １２. ５at％Ｍｏ／Ａｌ- ０. ２at％Ｃｕ／
Ｃｒの三層膜構造を有したソース電極６およびドレイン
電極７を形成する。さらに続けて、例えば、ＣＦ₄ とＯ
₂ の混合ガスをエッチングガスとして用いたドライエッ
チング法により、半導体層４上のソース電極６とドレイ
ン電極７に覆われていない部分のｎ⁺ 型アモルファスシ
リコン膜（オーミックコンタクト層５）をエッチングし
てチャネル部８を形成した後にレジストを剥離する。最
後に、窒化シリコンをプラズマＣＶＤ法等により約４０
０ｎｍ成膜し、パッシベーション膜９を形成する。

【００１７】このようにして形成された、Ａｌ- １２.
５at％Ｍｏ／Ａｌ- ０. ２at％Ｃｕ／Ｃｒからなる三層
膜構造のソース配線、ソース電極６およびドレイン電極
７を有する薄膜トランジスタと、この薄膜トランジスタ
のドレイン電極７と電気的に接続された透明導電膜から
なる画素電極１０を、透明絶縁性基板１上にマトリクス
状に配列することにより構成されたＴＦＴアレイ基板
と、他の透明絶縁性基板上に遮光層、オーバーコート層
および対向電極が形成された対向基板の表面に配向膜を
形成後対向させ、この間に液晶を注入してシール剤で封
入すると共に、対向するＴＦＴアレイ基板と対向基板の
外側に偏光板を配置することにより液晶パネルを構成す
る。

【００１８】なお、三層膜構造を有するソース配線、ソ
ース電極６およびドレイン電極７において、最下層膜６
ａ、７ａであるＣｒ膜は、上層に含有されるＡｌと下地
層である画素電極１０を構成するＩＴＯ膜が現像液中で
接触して電池反応を起こすのを防止するために、ピンホ
ール等の欠陥がない均一な膜であることが必要であり、
そのため最下層膜６ａ、７ａの膜厚は１０ｎｍ以上であ
ることが望ましい。また、Ｃｒは比抵抗が大きいため、
ソース配線、ソース電極６およびドレイン電極７全体の
電気抵抗を低くするためには、最下層膜６ａ、７ａの膜
厚を１５０ｎｍ以下にすることが必要である。また、最
下層膜６ａ、７ａとして、Ｃｒの代わりにＴｉ、Ｔａ等
を用いてもよい。

【００１９】また、中間層膜６ｂ、７ｂを構成するＡｌ
- ０. ２at％Ｃｕ膜は、ソース配線、ソース電極６およ
びドレイン電極７を低抵抗にするための膜であり、その
膜厚は要求される抵抗値によって決めればよいが、ソー
ス配線、ソース電極６およびドレイン電極７全体の膜厚
によって生じる段差が後工程に及ぼす影響を考慮する
と、中間層膜６ｂ、７ｂの膜厚は５００ｎｍ以下にする
ことが望ましい。なお、中間層膜６ｂ、７ｂとしてＡｌ
- ０. ２at％Ｃｕ膜を用いたが、比抵抗が小さい膜であ
れば他の組成の膜でもよい。例えば、Ａｌ- ｘat％Ｓｉ
- ｙat％Ｃｕ（０≦ｘ≦１. ０、０≦ｙ≦１. ０）膜を
用いてもよく、この組成範囲では中間層膜６ｂ、７ｂと
しての比抵抗値が４μΩ・ｃｍ以下となる。また、添加
元素として、Ｃｕの代わりに他の元素を少なくとも一種
類以上添加した比抵抗が小さいＡｌ合金膜を用いて中間
層膜６ｂ、７ｂを構成してもよい。

【００２０】また、最上層膜６ｃ、７ｃを構成するＡｌ
- １２. ５at％Ｍｏ膜は、現像液中で画素電極１０を構
成するＩＴＯ膜との電池反応によるＩＴＯ膜の腐食を抑
制するために、ピンホール等の欠陥がない均一な膜であ
ると共に、現像液中でＩＴＯ膜の還元電位（−１. ４
Ｖ）より大きい電極電位を有することが必要である。ピ
ンホール等の欠陥がない均一な膜を形成するためには、
最上層膜６ｃ、７ｃの膜厚は１０ｎｍ以上であることが
望ましい。また、ソース配線、ソース電極６およびドレ
イン電極７全体の電気抵抗を低くするためには、最上層
膜６ｃ、７ｃの膜厚を１５０ｎｍ以下にすることが必要
である。

【００２１】また、図２はＡｌＭｏ合金膜におけるＭｏ
組成とアルカリ性の現像液中での電位の関係を調べた実
験結果を示す図である。実験に用いた現像液は東京応化
製のＴＦＲ−ＤＥ、液温は２３℃、基準電極はＡｇ／Ａ
ｇＣｌである。図２に示すように、現像液中でのＩＴＯ
膜との電池反応を抑制するためには、Ａｌに添加するＭ
ｏの量を１０at％以上にすることが必要である。しか
し、最上層膜６ｃ、７ｃとしてＡｌ- ２３at％Ｍｏ膜を
用いてソース配線、ソース電極６およびドレイン電極７
を形成したところ、その表面にシミのような斑点が生じ
た。これは、写真製版工程におけるレジストの密着力不
良によって生じていると考えられ、Ｍｏの添加量が２２
at％を超えると発生しやすくなることが明かになった。
シミの発生が直接不良や欠陥を引き起こすことにはなら
ないが、プロセスの安定性を考慮して、Ｍｏの添加量は
２２at％を超えないことが好ましい。従って、最上層膜
６ｃ、７ｃを構成するＡｌＭｏ合金膜のＭｏの組成範囲
は１０at％≦Ｍｏ≦２２at％であることが望ましい。

【００２２】この発明によれば、ソース配線、ソース電
極６およびドレイン電極７を、最下層膜６ａ、７ａとし
てオーミックコンタクト層５を構成するｎ⁺ 型アモルフ
ァスシリコン膜および画素電極１０を構成するＩＴＯ膜
とオーミックコンタクト性が良いと共に、上層に含有さ
れるＡｌとＩＴＯ膜との電池反応を防止するバリア層と
なる高融点金属膜、中間層膜６ｂ、７ｂとして比抵抗が
小さいＡｌ合金膜、最上層膜６ｃ、７ｃとしてアルカリ
性の現像液中でＩＴＯの還元電位より大きい電極電位を
有する金属膜からなる三層膜構造とすることにより、下
地とのオーミックコンタクト特性の低下、アルカリ溶液
中で画素電極を構成するＩＴＯ膜との電池反応によるＩ
ＴＯ膜の腐食、および最上層膜６ｃ、７ｃと中間層膜６
ｂ、７ｂを同時にエッチング可能な膜構成にすることに
より生産性の低下を誘発せずに、比抵抗が小さい金属を
主構成要素として形成されたソース配線、ソース電極６
およびドレイン電極７を有する薄膜トランジスタを形成
することができる。。また、ソース配線、ソース電極６
およびドレイン電極７を比抵抗が小さい金属を主構成要
素として構成することにより、そのパターンを微細化で
き高開口率化による低消費電力の液晶表示装置を得るこ
とができる。

【００２３】実施の形態２．実施の形態１では、ソース
電極６およびドレイン電極７の膜構成をＡｌ- １２. ５
at％Ｍｏ／Ａｌ- ０. ２at％Ｃｕ／Ｃｒとしたが、最下
層膜６ａ、７ａとしてＣｒ膜の代わりにＭｏ膜を用いる
ことにより、実施の形態１と同様の効果が得られると共
に、最上層膜６ｃ、７ｃ、中間層膜６ｂ、７ｂおよび最
下層膜６ａ、７ａを一回のエッチング工程で同時にエッ
チングしてパターンを形成することができるので、生産
性が向上する。なお、その他の構成は実施の形態１と同
様であるので説明を省略する。

【００２４】本実施の形態による薄膜トランジスタを搭
載したＴＦＴアレイ基板の製造方法は、実施の形態１と
同様に、透明絶縁性基板１上にＣｒ膜からなるゲート電
極２およびゲート配線、シリコン窒化膜からなるゲート
絶縁膜３、アモルファスシリコン膜からなる半導体層
４、ｎ⁺ 型アモルファスシリコン膜からなるオーミック
コンタクト層５およびＩＴＯ膜からなる画素電極１０を
順次形成する。次に、ソース電極６およびドレイン電極
７を形成するために、まず、スパッタ法等により、最下
層膜６ａ、７ａとして、オーミックコンタクト層５を構
成するｎ⁺ 型アモルファスシリコン膜および画素電極１
０を構成するＩＴＯ膜とオーミックコンタクト性が良い
と共に、上層に含有されるＡｌとＩＴＯ膜との電池反応
を防止するバリア層となるＭｏを約１００ｎｍ、中間層
膜６ｂ、７ｂとして、比抵抗が小さいＡｌ- ０. ２at％
Ｃｕを約３００ｎｍ、最上層膜６ｃ、７ｃとして、アル
カリ性の現像液中で画素電極１０を構成するＩＴＯ膜と
の電池反応を抑制するために、現像液中でＩＴＯの還元
電位より大きい電極電位を有するＡｌ- １２. ５at％Ｍ
ｏを約１００ｎｍ連続して成膜し三層膜を形成する。

【００２５】次に、写真製版法によりエッチングレジス
トを形成する。このとき、アルカリ性の現像液を用いて
レジストを現像したが、画素電極１０を構成するＩＴＯ
膜に腐食は見られなかった。次に、最上層膜６ｃ、７ｃ
のＡｌ- １２. ５at％Ｍｏ膜、中間層膜６ｂ、７ｂのＡ
ｌ- ０. ２at％Ｃｕ膜および最下層膜６ａ、７ａのＭｏ
膜を燐酸、硝酸、酢酸および水の混酸からなるエッチン
グ液を用いて三層同時にエッチングして、Ａｌ- １２.
５at％Ｍｏ／Ａｌ- ０. ２at％Ｃｕ／Ｍｏの三層膜構造
を有したソース電極６およびドレイン電極７を形成す
る。さらに続けて、例えば、ＣＦ₄ とＯ₂ の混合ガスを
エッチングガスとして用いたドライエッチング法によ
り、半導体層４上のソース電極６とドレイン電極７に覆
われていない部分のｎ⁺ 型アモルファスシリコン膜（オ
ーミックコンタクト層５）をエッチングしてチャネル部
９を形成した後にレジストを剥離する。最後に、窒化シ
リコンをプラズマＣＶＤ法等により約４００ｎｍ成膜
し、パッシベーション膜１０を形成する。

【００２６】なお、三層膜構造を有するソース配線、ソ
ース電極６およびドレイン電極７において、最下層膜６
ａ、７ａであるＭｏ膜は、ピンホール等の欠陥がない均
一な膜であり、かつソース配線およびソース電極６、ド
レイン電極７全体の電気抵抗を低くするために、その膜
厚は１０ｎｍ以上、かつ１５０ｎｍ以下であることが望
ましい。

【００２７】本実施の形態によれば、ソース配線、ソー
ス電極６およびドレイン電極７を、Ａｌ- １２. ５at％
Ｍｏ／Ａｌ- ０. ２at％Ｃｕ／Ｍｏの三層膜構造を用い
て形成することにより、三層膜を一回のエッチング工程
で同時にエッチングしてパターンを形成することができ
るので、生産性が向上する。

【００２８】実施の形態３．実施の形態１では、ソース
電極６およびドレイン電極７の膜構成をＡｌ- １２. ５
at％Ｍｏ／Ａｌ- ０. ２at％Ｃｕ／Ｃｒとしたが、最上
層膜６ｃ、７ｃとしてＡｌ- １２. ５at％Ｍｏ膜の代わ
りにＡｌ- １０. ０at％Ｗ膜を用いることにより、実施
の形態１と同様の効果が得られる。なお、その他の構成
は実施の形態１と同様であるので説明を省略する。

【００２９】本実施の形態による薄膜トランジスタを搭
載したＴＦＴアレイ基板の製造方法は、実施の形態１と
同様に、透明絶縁性基板１上にＣｒ膜からなるゲート電
極２およびゲート配線、シリコン窒化膜からなるゲート
絶縁膜３、アモルファスシリコン膜からなる半導体層
４、ｎ⁺ 型アモルファスシリコン膜からなるオーミック
コンタクト層５およびＩＴＯ膜からなる画素電極１０を
順次形成する。次に、ソース電極６およびドレイン電極
７を形成するために、まず、スパッタ法等により、最下
層膜６ａ、７ａとして、オーミックコンタクト層５を構
成するｎ⁺ 型アモルファスシリコン膜および画素電極１
０を構成するＩＴＯ膜とオーミックコンタクト性が良い
と共に、上層に含有されるＡｌとＩＴＯ膜との電池反応
を防止するバリア層となるＣｒを約１００ｎｍ、中間層
膜６ｂ、７ｂとして、比抵抗が小さいＡｌ- ０. ２at％
Ｃｕを約３００ｎｍ、最上層膜６ｃ、７ｃとして、アル
カリ性の現像液中で画素電極１０を構成するＩＴＯ膜と
の電池反応を抑制するために、現像液中でＩＴＯの還元
電位より大きい電極電位を有するＡｌ- １０. ０at％Ｗ
を約１００ｎｍ連続して成膜し三層膜を形成する。

【００３０】次に、写真製版法によりエッチングレジス
トを形成する。このとき、アルカリ性の現像液を用いて
レジストを現像したが、画素電極１０を構成するＩＴＯ
膜に腐食は見られなかった。次に、最上層膜６ｃ、７ｃ
のＡｌ- １０. ０at％Ｗ膜、中間層膜６ｂ、７ｂのＡｌ
- ０. ２at％Ｃｕ膜とを燐酸、硝酸、酢酸および水の混
酸からなるエッチング液を用いて同時にエッチングす
る。続けて、最下層膜６ａ、７ａのＣｒ膜を硝酸セリウ
ムアンモニウムと過塩素酸からなるエッチング液を用い
てエッチングして、Ａｌ- １０. ０at％Ｗ／Ａｌ- ０.
２at％Ｃｕ／Ｃｒの三層膜構造を有したソース電極６お
よびドレイン電極７を形成する。さらに続けて、例え
ば、ＣＦ₄ とＯ₂ の混合ガスをエッチングガスとして用
いたドライエッチング法により、半導体層４上のソース
電極６とドレイン電極７に覆われていない部分のｎ⁺ 型
アモルファスシリコン膜（オーミックコンタクト層５）
をエッチングしてチャネル部９を形成した後にレジスト
を剥離する。最後に、窒化シリコンをプラズマＣＶＤ法
等により約４００ｎｍ成膜し、パッシベーション膜１０
を形成する。

【００３１】なお、最上層膜６ｃ、７ｃを構成するＡｌ
- １０. ０at％Ｗ膜は、ピンホール等の欠陥がない均一
な膜であると共に、現像液中でＩＴＯ膜の還元電位（−
１.４Ｖ）より大きい電極電位を有することが必要であ
る。ピンホール等の欠陥がない均一な膜を形成するため
には、最上層膜６ｃ、７ｃの膜厚は１０ｎｍ以上である
ことが望ましい。また、ソース配線、ソース電極６およ
びドレイン電極７全体の電気抵抗を低くするためには、
最上層膜６ｃ、７ｃの膜厚を１５０ｎｍ以下にすること
が必要である。

【００３２】また、図３はＡｌＷ合金膜におけるＷ組成
とアルカリ性の現像液中での電位の関係を調べた実験結
果を示す図である。実験に用いた現像液は東京応化製の
ＴＦＲ−ＤＥ、液温は２３℃、基準電極はＡｇ／ＡｇＣ
ｌである。図３に示すように、現像液中でのＩＴＯ膜と
の電池反応を抑制するためには、Ａｌに添加するＷの量
を８at％以上にすることが必要である。しかし、最上層
膜６ｃ、７ｃとして１５at％を超えるＷを添加したＡｌ
Ｗ膜を用いてソース配線、ソース電極６およびドレイン
電極７を形成したところエッチング残さが生じた。これ
は、中間層膜６ｂ、７ｂを構成するＡｌ- ０. ２at％Ｃ
ｕ膜との界面付近に生じたＷ粒子がエッチング液に溶解
されずに残留し、これがエッチング時のマスクとなり中
間層膜６ｂ、７ｂのＡｌ- ０. ２at％Ｃｕ膜および最下
層膜６ａ、７ａのＣｒ膜がエッチングされずに残ったた
めである。一方、Ｗ組成が１５at％以下のＡｌＷ合金膜
を用いた場合には、Ｗ粒子が中間層膜６ｂ、７ｂを構成
するＡｌ- ０. ２at％Ｃｕ膜との界面付近に生じても、
Ａｌ- ０.２at％Ｃｕ膜のエッチング時にリフトオフさ
れるためエッチング残さは生じない。エッチング残によ
る不良発生を防止するために、Ｗの添加量は１５at％を
超えないことが好ましい。従って、最上層膜６ｃ、７ｃ
を構成するＡｌＷ合金膜のＷの組成範囲は８at％≦Ｗ≦
１５at％であることが望ましい。

【００３３】実施の形態４．実施の形態３では、ソース
電極６およびドレイン電極７の膜構成をＡｌ- １０. ０
at％Ｗ／Ａｌ- ０. ２at％Ｃｕ／Ｃｒとしたが、最下層
膜６ａ、７ａとしてＣｒ膜の代わりにＷ膜を用いること
により、実施の形態３と同様の効果が得られると共に、
実施の形態３においてソース電極６およびドレイン電極
７を構成する最上層膜６ｃ、７ｃであるＡｌ- １０. ０
at％Ｗ膜をエッチングしてパターン形成する際に生じた
Ｗ粒子のエッチング残さを、最下層膜６ａ、７ａである
Ｗ膜のエッチング時に同時にエッチング除去することが
できるので、エッチング残による不良発生を確実に防止
することができる。なお、最下層膜６ａ、７ａであるＷ
膜の膜厚は１０ｎｍ以上、かつ１５０ｎｍ以下とし、Ｗ
膜のエッチング液はフッ酸、硝酸、酢酸および水からな
る混酸を用い、その他の構成および製造方法は実施の形
態３と同様である。

【００３４】なお、実施の形態１、２、３、および４で
は、半導体層４としてアモルファスシリコン膜を用いた
が、他の多結晶シリコン膜等を用いてもよい。また、実
施の形態１、２、３、および４では、画素電極１０とソ
ース電極６およびドレイン電極７はゲート絶縁膜３上に
形成される構成を用いたが、他の構成を用いた場合で
も、画素電極１０を構成するＩＴＯとソース電極６およ
びドレイン電極７の主たる構成要素であるＡｌとのアル
カリ性溶液中における電池反応を防止することができ
る。また、実施の形態１、２、３、および４では、画素
電極１０としてＩＴＯ膜を用いたが、酸化スズ膜あるい
は酸化インジウム膜を用いてもよい。

【００３５】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、ソー
ス配線、ソース電極およびドレイン電極を、最下層膜と
してオーミックコンタクト層を構成するｎ⁺ 型アモルフ
ァスシリコン膜および画素電極を構成するＩＴＯ膜とオ
ーミックコンタクト性が良いと共に、上層に含有される
ＡｌとＩＴＯ膜との電池反応を防止するバリア層となる
高融点金属膜、中間層膜として比抵抗が小さいＡｌ合金
膜、最上層膜としてアルカリ性の現像液中でＩＴＯの還
元電位より大きい電極電位を有する金属膜からなる三層
膜構造とすることにより、下地とのオーミックコンタク
ト特性の低下、アルカリ溶液中で画素電極を構成するＩ
ＴＯ膜との電池反応によるＩＴＯ膜の腐食、および三層
膜を二回以下のエッチング工程によりパターン形成でき
る膜構成にすることにより生産性の低下を誘発せずに、
比抵抗が小さい金属を主構成要素としてソース配線、ソ
ース電極およびドレイン電極を形成することができ、高
性能かつ信頼性の高い薄膜トランジスタを高歩留まりで
形成することができる。。また、ソース配線、ソース電
極およびドレイン電極を比抵抗が小さい金属を主構成要
素として構成することにより、そのパターンを微細化で
き高開口率化による低消費電力の液晶表示装置を得るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１による薄膜トランジ
スタを示す断面図である。

【図２】 この発明の実施の形態１によるＡｌＭｏ合金
のＭｏ組成と現像液中の電極電位の関係を示す図であ
る。

【図３】 この発明の実施の形態３によるＡｌＷ合金の
Ｗ組成と現像液中の電極電位の関係を示す図である。

【図４】 従来のこの種薄膜トランジスタを示す断面図
である。

【図５】 従来の他の薄膜トランジスタを示す断面図で
ある。

【図６】 従来のさらに他の薄膜トランジスタを示す断
面図である。

【符号の説明】

１ 透明絶縁性基板、２ ゲート電極、３ ゲート絶縁
膜、４ 半導体層、５ オーミックコンタクト層、６
ソース電極、７ ドレイン電極、８ チャネル部、９
パッシベーション膜、１０ 画素電極。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に形成された制御電極と、 上記制御電極上に絶縁膜を介して設けられた半導体層
   と、 上記半導体層上に形成され、最下層が高融点金属膜、中
   間層がＡｌまたはＡｌ合金膜、最上層がＡｌに高融点金
   属を添加した合金膜である三層構造を有し、上記半導体
   層と共に半導体素子を構成する一対の電極を備えたこと
   を特徴とする薄膜トランジスタ。
2. 【請求項２】 一対の電極を構成する三層膜の最下層
   は、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｔａ、ＭｏおよびＷのいずれかーつの
   金属により形成されていることを特徴とする請求項１記
   載の薄膜トランジスタ。
3. 【請求項３】 一対の電極を構成する三層膜の最上層
   は、Ａｌに１０at％以上かつ２２at％以下のＭｏが添加
   された合金により形成されていることを特徴とする請求
   項１または請求項２記載の薄膜トランジスタ。
4. 【請求項４】 一対の電極を構成する三層膜の最上層
   は、Ａｌに１０at％以上かつ２２at％以下のＭｏが添加
   された合金により形成され、かつ最下層は、Ｍｏにより
   形成されていることを特徴とする請求項１記載の薄膜ト
   ランジスタ。
5. 【請求項５】 一対の電極を構成する三層膜の最上層
   は、Ａｌに８at％以上かつ１５at％以下のＷが添加され
   た合金により形成されていることを特徴とする請求項１
   または請求項２記載の薄膜トランジスタ。
6. 【請求項６】 一対の電極を構成する三層膜の最上層
   は、Ａｌに８at％以上かつ１５at％以下のＷが添加され
   た合金により形成され、かつ最下層はＷにより形成され
   ていることを特徴とする請求項１記載の薄膜トランジス
   タ。
7. 【請求項７】 基板上に制御電極を形成する工程と、 上記制御電極上に絶縁膜を形成する工程と、 上記制御電極上に絶縁膜を介して半導体層を形成する工
   程と、 上記半導体層上にコンタクト層を形成する工程と、 上記コンタクト層上に、高融点金属膜、ＡｌまたはＡｌ
   合金膜およびＡｌに高融点金属を添加した合金膜を順次
   形成する工程と、 レジストを形成し、上記Ａｌに高融点金属を添加した合
   金膜およびＡｌまたはＡｌ合金膜を同時にエッチングす
   る工程と、 上記高融点膜をエッチングし、一対の電極を形成する工
   程を含むことを特徴とする薄膜トランジスタの製造方
   法。
8. 【請求項８】 基板上に制御電極を形成する工程と、 上記制御電極上に絶縁膜を形成する工程と、 上記制御電極上に絶縁膜を介して半導体層を形成する工
   程と、 上記半導体層上にコンタクト層を形成する工程と、 上記コンタクト層上に、高融点金属膜、ＡｌまたはＡｌ
   合金膜およびＡｌに高融点金属を添加した合金膜を順次
   形成する工程と、 レジストを形成し、上記Ａｌに高融点金属を添加した合
   金膜、ＡｌまたはＡｌ合金膜および高融点金属膜を同時
   にエッチングし、一対の電極を形成する工程を含むこと
   を特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
9. 【請求項９】 透明絶縁性基板と、 上記透明絶縁性基板上に形成された請求項１〜請求項６
   のいずれか一項記載の薄膜トランジスタと、 上記薄膜トランジスタを構成する一対の電極のいずれか
   一方に接続された透明導電膜からなる画素電極と、 上記透明絶縁性基板と共に液晶材料を狭持する対向電極
   等を有する対向基板を備えたことを特徴とする液晶表示
   装置。
10. 【請求項１０】 画素電極は、酸化錫、酸化インジウム
    およびインジウム・錫酸化物のいずれかーつであること
    を特徴とする液晶表示装置。