JPH07297185A - 金属配線およびそれを用いた薄膜トランジスタとｔｆｔ液晶表示装置と金属配線の形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 金属配線のヒロックの発生を抑制するととも
に段差を緩やかにして、上部に形成する絶縁膜のカバー
レッジを良好にする。 【構成】 Ａｌを主成分とする薄膜の積層膜からなり、
かつ積層膜の上層膜をＴａを添加したＡｌ薄膜とするこ
とにより、ヒロックの発生を抑制できる。さらに、積層
膜の断面テーパー角θ₁ を３０゜以上、９０゜未満と
し、かつ積層膜の断面テーパー角θ₂ を１３０゜以上、
１８０゜未満として段差を緩やかにし、金属配線の上部
に形成する絶縁膜のカバーレッジを良好にできる。この
金属配線を薄膜トランジスタのゲート電極に用いること
により、層間絶縁膜の絶縁不良をなくし、ゲート電極の
断差部に半導体層であるａ−Ｓｉの残さがなく、またソ
ース電極・ドレイン電極に用いることにより、保護絶縁
膜のカバーレッジが良好となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、金属配線およびそれ
を用いた薄膜トランジスタ（以下「ＴＦＴ」という）と
ＴＦＴ液晶表示装置と金属配線の形成方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】以下に従来のＴＦＴについて説明する。
図１０は従来のＴＦＴの基本構成断面図である。図１０
において、１０１は基板、１０２はゲート電極、１０３
はゲート絶縁膜、１０４は第１の層間絶縁膜、１０５は
半導体層、１０６は第２の層間絶縁膜、１０７はオーミ
ックコンタクト層、１０８はソース電極・ドレイン電
極、１０９は保護絶縁膜である。

【０００３】次に、上述の構造を持つＴＦＴの製作工程
について、図１０を用いて簡単に説明する。以下、酸化
アルミニウム膜をＡｌＯ_X 膜、窒化シリコン膜をＳｉＮ
_X 膜と記述する。基板１０１としてガラス基板を用い、
このガラス基板上にＡｌ薄膜を直流スパッタリング法で
成膜を行い、ホトリソグラフィ技術により加工を行いゲ
ート電極１０２とする。そして、ゲート電極１０２の表
面を陽極酸化し、ＡｌＯ_X 膜を成膜することにより、ゲ
ート絶縁膜１０３が形成される。ついで全面に第１の層
間絶縁膜１０４としてＳｉＮ_X 膜、半導体層１０５とし
てａ−Ｓｉ膜、第２の層間絶縁膜１０６としてＳｉＮ_X
膜の３層を化学気相堆積法により順次成膜する。その
後、第２の層間絶縁膜１０６であるＳｉＮ_X 膜を島状に
形成し、オーミックコンタクト層１０７としてｎ⁺ 型ａ
−Ｓｉ膜を成膜する。さらにバリアメタル層としてＴｉ
薄膜、導電体層としてＡｌ薄膜を直流スパッタリング法
で連続して成膜した後、ドライエッチングによりＴｉ薄
膜、Ａｌ薄膜、およびａ−Ｓｉ膜を同時にパターン化す
る。これによりＴｉ薄膜およびＡｌ薄膜の２層からなる
ソース電極・ドレイン電極１０８が形成される。最後に
保護絶縁膜１０９としてＳｉＮ_X膜を全面に成膜してＴ
ＦＴが完成する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来の構成では、化学気相堆積法により成膜を行う時等、
製造プロセス中に熱工程が存在するために、ゲート電極
１０２上にヒロックが発生したり、コンタクト性が低下
し、さらにゲート配線部の段差が大きいためにその上に
成膜する層間絶縁膜のカバーレッジが悪くなり、パター
ンエッジ部での絶縁不良が発生したり、ソース電極・ド
レイン電極１０８のパターン形成時に半導体層１０５お
よびオーミックコンタクト層１０７であるａ−Ｓｉの残
さが発生するといった問題点がある。また、ソース電極
・ドレイン電極１０８上でも、保護絶縁膜１０９である
ＳｉＮ_X 膜の成膜によってヒロックが発生したり、段差
が大きいため保護絶縁膜１０９のカバーレッジが悪くな
るといった問題点もある。

【０００５】以上のように、従来のゲート電極１０２や
ソース電極・ドレイン電極１０８等の金属配線において
は、ヒロックの発生や段差等により、コンタクト性の低
下の問題や上部に形成する絶縁膜のカバーレッジが悪く
なるという問題があった。この発明の第１の目的は、ヒ
ロックの発生を抑制することのできる金属配線およびそ
の製造方法を提供することである。

【０００６】さらに、第２の目的は、段差を緩やかにし
て、上部に形成する絶縁膜のカバーレッジを良好にする
ことのできる金属配線およびその製造方法を提供するこ
とである。また、第３の目的は、製造プロセス中の熱工
程によるゲート電極上のヒロックの発生を抑えつつコン
タクト性が良好で、ゲート電極のパターンエッジ部での
層間絶縁膜の絶縁不良をなくし、さらにゲート配線部の
段差部に半導体層であるａ−Ｓｉの残さが発生すること
なく、また、ソース電極・ドレイン電極上のヒロックの
発生を抑え、その上の保護絶縁膜のカバーレッジが良好
となる薄膜トランジスタおよびそれを用いたＴＦＴ液晶
表示装置を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の金属配線
は、基板上にパターン化されたＡｌを主成分とする薄膜
の積層膜からなり、積層膜の上層膜がＴａを添加したＡ
ｌ薄膜からなるものである。請求項２記載の金属配線
は、請求項１記載の金属配線において、積層膜のパター
ンエッジ部の下層膜が基板となす断面テーパー角を３０
゜以上、９０゜未満とし、かつ積層膜のパターンエッジ
部の上層膜がこの上層膜の表面平坦部となす断面テーパ
ー角を１３０゜以上、１８０゜未満としている。

【０００８】請求項３記載の金属配線は、請求項１また
は２記載の金属配線において、上層膜であるＴａを添加
したＡｌ薄膜のＴａの濃度が１．０原子％以上、２．０
原子％以下であることを特徴とする。請求項４記載の金
属配線は、請求項１または２記載の金属配線において、
上層膜と下層膜との間に酸化膜を設けたことを特徴とす
る。

【０００９】請求項５記載の金属配線は、請求項４記載
の金属配線において、上層膜であるＴａを添加したＡｌ
薄膜のＴａの濃度が１．０原子％以上、３．０原子％以
下であることを特徴とする。請求項６記載の金属配線
は、請求項１，２，３，４または５記載の金属配線にお
いて、表面の一部を陽極酸化による陽極酸化膜で覆った
ことを特徴とする。

【００１０】請求項７記載の薄膜トランジスタは、基板
上に形成したゲート電極と、このゲート電極の上部に層
間絶縁膜および半導体層を介して形成したソース電極・
ドレイン電極と、このソース電極・ドレイン電極上に形
成した保護絶縁膜とを備えた薄膜トランジスタであっ
て、ゲート電極またはソース電極・ドレイン電極に請求
項１，２，３，４，５または６記載の金属配線を用いた
ことを特徴とする。

【００１１】請求項８記載のＴＦＴ液晶表示装置は、請
求項７記載の薄膜トランジスタを用いたことを特徴とす
る。請求項９記載の金属配線の形成方法は、スパッタリ
ング法により真空中において、基板上に下層膜となるＡ
ｌ薄膜と、Ａｌ薄膜の上に上層膜となるＴａの濃度が
１．０原子％以上、２．０原子％以下であるＴａを添加
したＡｌ薄膜とを連続成膜して積層膜を形成する工程
と、積層膜をエッチングしてパターン化する工程とを含
んでいる。

【００１２】請求項１０記載の金属配線の形成方法は、
スパッタリング法により真空中において、基板上に下層
膜となるＡｌ薄膜を形成する工程と、Ａｌ薄膜を形成し
た後、Ａｌ薄膜の表面に酸化膜を形成する工程と、スパ
ッタリング法により真空中において、酸化膜の上に上層
膜となるＴａの濃度が１．０原子％以上、３．０原子％
以下であるＴａを添加したＡｌ薄膜を形成する工程と、
下層膜となるＡｌ薄膜，酸化膜および上層膜となるＴａ
を添加したＡｌ薄膜からなる積層膜をエッチングしてパ
ターン化する工程とを含んでいる。

【００１３】請求項１１記載の金属配線の形成方法は、
請求項９または１０記載の金属配線の形成方法におい
て、積層膜をエッチングしてパターン化した後、陽極酸
化により積層膜の表面の一部を陽極酸化膜で覆う工程を
含むことを特徴とする。なお、積層膜のパターンエッジ
部の下層膜が基板となす断面テーパー角、および積層膜
のパターンエッジ部の上層膜がこの上層膜の表面平坦部
となす断面テーパー角とは、それぞれ図２（ａ）に示す
θ₁ 、θ₂ をさし、以下、断面テーパー角θ₁ 、断面テ
ーパー角θ₂ と記述する。

【００１４】さらに、Ｔａを添加したＡｌをＡｌ−Ｔ
ａ、また、Ｔａの添加濃度を固定し、例えばＴａの濃度
を１．５原子％添加したＡｌであればＡｌ−１．５ａｔ
％Ｔａと記述する。

【００１５】

【作用】この発明の構成によれば、金属配線がＡｌを主
成分とする薄膜の積層膜からなり、かつ積層膜の上層膜
をＴａを添加したＡｌ薄膜とすることにより、金属配線
上のヒロックの発生を抑制し、金属配線の上部に形成す
る絶縁膜のカバーレッジを良好にすることができる。さ
らに、積層膜のパターンエッジ部の下層膜が基板となす
断面テーパー角θ₁ を３０゜以上、９０゜未満とし、か
つ積層膜のパターンエッジ部の上層膜がこの上層膜の表
面平坦部となす断面テーパー角θ₂ を１３０゜以上、１
８０゜未満とすることにより、金属配線の段差を緩やか
にし、金属配線の上部に形成する絶縁膜のカバーレッジ
をより良好にすることができる。また、表面の一部を陽
極酸化による陽極酸化膜で覆うことにより、耐圧を向上
させることができる。

【００１６】なお、上記２つの断面テーパー角θ₁ ，θ
₂ は、スパッタリング法により真空中において、基板上
に下層膜となるＡｌ薄膜と、Ａｌ薄膜の上に上層膜とな
るＴａの濃度が１．０原子％以上、２．０原子％以下で
あるＴａを添加したＡｌ薄膜とを連続成膜した後、エッ
チングしてパターン化すること、または、スパッタリン
グ法により真空中において、基板上に下層膜となるＡｌ
薄膜を形成した後、真空を破って酸化膜を形成し、その
後、スパッタリング法により真空中において、酸化膜の
上に上層膜となるＴａの濃度が１．０原子％以上、３．
０原子％以下であるＴａを添加したＡｌ薄膜を形成し、
エッチングしてパターン化することにより得られる。

【００１７】また、この金属配線を薄膜トランジスタの
ゲート電極に用いることにより、製造プロセス中の熱工
程によるゲート電極上のヒロックの発生を抑えつつコン
タクト性が良好で、ゲート電極のパターンエッジ部での
層間絶縁膜の絶縁不良をなくし、さらにゲート配線部の
段差部に半導体層であるａ−Ｓｉの残さの発生を抑制す
ることができる。

【００１８】また、上記金属配線を薄膜トランジスタの
ソース電極・ドレイン電極に用いることにより、ソース
電極・ドレイン電極上のヒロックの発生を抑え、その上
の保護絶縁膜のカバーレッジを良好にすることができ
る。

【００１９】

【実施例】以下この発明の実施例について、図面を参照
しながら説明する。 〔第１の実施例〕図１はこの発明の第１の実施例におけ
る金属配線をゲート電極に用いたＴＦＴの基本構成断面
図である。図１において、１１は基板、１２はゲート電
極、１３はゲート電極下層部、１４はゲート電極上層
部、１５は第１の層間絶縁膜、１６は半導体層、１７は
第２の層間絶縁膜、１８はオーミックコンタクト層、１
９はソース電極・ドレイン電極、１１０は保護絶縁膜で
ある。

【００２０】以下、図１を用いてこのＴＦＴの製造方法
を具体的に説明する。基板１１としてガラス基板を用い
た。このガラス基板上に、ゲート電極下層部１３として
不純物の添加のない純Ａｌ薄膜、ゲート電極上層部１４
としてＡｌ−１．５ａｔ％Ｔａ薄膜が、それぞれ膜厚が
２５０ｎｍ、１００ｎｍとなるように直流スパッタリン
グ法で真空を破らずに連続して成膜した後、ホトリソグ
ラフィ技術により加工を行いゲート電極１２とする。エ
ッチング液には、燐酸：硝酸：酢酸：水系の液を用い、
液温を４０℃の一定とした。これにより、断面テーパー
角θ₁ （図２参照）は約５０゜となった。なお、ゲート
電極１２をエッチングする際のマスクとなるホトレジス
トパターンは図２（ａ）の符号２５で示すものである。
このエッチングの際、ゲート電極上層部１４の表面とホ
トレジストパターン２５（図２）との界面にエッチング
液が浸入し、ゲート電極上層部１４の表面が他の部分よ
りもはやくエッチングされるために断面テーパー形状と
なる。ここで、この実施例で用いたエッチング液に対す
る純Ａｌ薄膜（ゲート電極下層部１３）のエッチング速
度は、Ａｌ−１．５ａｔ％Ｔａ薄膜（ゲート電極上層部
１４）より高いにもかかわらず、図２（ａ）に示すよう
な断面テーパー形状となることが特徴である。

【００２１】つぎに、第１の層間絶縁膜１５としてＳｉ
Ｎ_X 膜を膜厚３００ｎｍ、半導体層１６としてａ−Ｓｉ
膜を膜厚５０ｎｍ、第２の層間絶縁膜１７としてＳｉＮ
_X 膜を膜厚２００ｎｍとなるように化学気相堆積法によ
り順次成膜する。そして第２の層間絶縁膜１７であるＳ
ｉＮ_X 膜を島状にする。次いでオーミックコンタクト層
１８としてｎ⁺ 型ａ−Ｓｉ膜を全面に膜厚５０ｎｍとな
るように成膜する。

【００２２】さらに、バリアメタル層としてＴｉ薄膜を
膜厚１００ｎｍ、その上に導電体層として純Ａｌ薄膜を
膜厚３５０ｎｍとなるように直流スパッタリング法で連
続して成膜した後、ドライエッチングによりＴｉ薄膜、
純Ａｌ薄膜、およびａ−Ｓｉ膜をパターン化する。これ
によりＴｉ薄膜および純Ａｌ薄膜の２層からなるソース
電極・ドレイン電極１９が形成される。最後に、保護絶
縁膜１１０としてＳｉＮ_X 膜を膜厚２００ｎｍとなるよ
うに全面に成膜し、この発明によるＴＦＴが完成する。

【００２３】また、ゲート電極１２を構成する純Ａｌ薄
膜およびＡｌ−１．５ａｔ％Ｔａ薄膜の膜厚は、ボイド
やヒロックの発生を抑制するために、それぞれ１５０ｎ
ｍ以上、８０ｎｍ以上必要であり、上限は必要に応じそ
の構成により決定する。さらに、以下に述べるが純Ａｌ
薄膜とＡｌ−１．５ａｔ％Ｔａ薄膜の成膜方法は非連続
成膜でも良い。

【００２４】図２にゲート電極に用いる積層膜とした金
属配線の断面テーパー形状を示す。断面テーパー形状は
積層膜の成膜方法および上層部のＴａの添加濃度によっ
て、滑らかなテーパー形状（図２（ｂ））、２段階テー
パー形状（図２（ｃ））、ヒサシ状テーパー形状（図２
（ｄ））の３通りになる。それぞれのテーパー形状につ
いて簡単に説明する。なお、図２（ａ）は前述したよう
に断面テーパー角の説明図である。

【００２５】図２（ｂ）に示す金属配線のテーパー形状
は、この実施例のゲート電極１２で用いているものであ
り、純Ａｌ薄膜２１とＡｌ−１．５ａｔ％Ｔａ薄膜２２
を連続して成膜することにより得られる。図２（ｃ）に
示すテーパー形状は、純Ａｌ薄膜２１の成膜の後、一度
真空を破り、Ａｌ−１．５ａｔ％Ｔａ薄膜２２の成膜を
行うことにより得られる。このテーパー形状は、純Ａｌ
薄膜２１とＡｌ−１．５ａｔ％Ｔａ薄膜２２の界面に酸
化膜２４が形成されるために、エッチング時間がそこで
費やされるので、Ａｌ−１．５ａｔ％Ｔａ薄膜２２でさ
らにテーパー角がつき、テーパー形状が２段階となり、
さらに図２（ｄ）に示すようなヒサシの発生もない。な
お、酸化膜２４は膜厚１０Å以下と非常に薄いため、絶
縁体としては機能せず、ゲート電極等あるいは配線とし
ての機能に影響はない。仮に、酸化膜２４の膜厚を１０
Åとすると、耐圧が０．７Ｖ以下であり、電圧印加時に
その絶縁性は失われることになる。

【００２６】図２（ｄ）に示すテーパー形状は、純Ａｌ
薄膜２１とＡｌ−２．５ａｔ％Ｔａ薄膜２３を、真空を
破らずに連続して成膜を行うことにより得られる。ここ
でＡｌ−２．５ａｔ％Ｔａ薄膜２３は、図２（ａ）のＡ
ｌ−１．５ａｔ％Ｔａ薄膜２２よりＴａの添加濃度が高
い。このヒサシ状のテーパー形状の金属配線を、ゲート
電極やソース電極・ドレイン電極に用いると、層間絶縁
膜や保護絶縁膜のカバーレッジが悪くなり、層間絶縁膜
では絶縁不良の原因となる。

【００２７】図３に純Ａｌ薄膜およびＡｌ−Ｔａ薄膜を
積層した金属配線のＡｌ中のＴａの添加濃度に対するヒ
ロックおよび異常ヒロックの発生量と、コンタクト抵抗
と、図２（ｄ）に示すヒサシの発生率の関係図を示す。
また、図４にここで述べる異常ヒロックの斜視図を示
し、４１は金属配線４２に発生した異常ヒロックであ
る。なお、図４は倍率８２００倍の拡大図であり、この
異常ヒロック４１の大きさは、縦４．５μｍ，横４．３
μｍ，高さ４．０μｍであった。

【００２８】図３に示すように、ヒロックを抑制し、か
つコンタクト抵抗の改善効果が現れるには、Ａｌ中のＴ
ａの添加濃度を１．０原子％以上にする必要があるが、
添加濃度が３．０原子％を超えると図４に示すような異
常ヒロックが増加する。また、純Ａｌ薄膜およびＡｌ−
Ｔａ薄膜を連続成膜する場合には、Ｔａの添加濃度が
２．０原子％を超えると図２（ｄ）に示すヒサシ状のも
のが増加する。なお、純Ａｌ薄膜およびＡｌ−Ｔａ薄膜
を非連続成膜する場合には、図２（ｃ）の説明で述べた
ようにヒサシ状のものは発生しない。

【００２９】以上のことから、Ａｌ中のＴａの添加量
は、連続成膜であればヒロックおよびコンタクト性の改
善、ヒサシの発生等の要因から１．０原子％以上、２．
０原子％以下が最適であり、また、非連続成膜であれば
ヒサシが発生しないので、ヒロックおよびコンタクト性
の改善といった要因から１．０原子％以上、３．０原子
％以下が最適である。

【００３０】図５（ａ）に金属配線（ゲート電極１２）
の断面テーパー角θ₁ に対するパターンエッジ部の欠け
発生率、図５（ｂ）に断面テーパー角θ₂ に対する層間
絶縁膜（第１の層間絶縁膜１５）のパターンエッジ部の
絶縁不良発生率の関係を示す。また、図６にパターンエ
ッジ部の欠け部分の斜視図を示し、６１は基板６２上に
形成した金属配線６３の欠け部分である。なお、図６は
倍率４９０００倍の拡大図であり、欠け部分６１の大き
さは、幅が約０．７μｍ，高さが約０．１５μｍ，奥行
きが約０．７μｍであった。

【００３１】図５に示すように、断面テーパー角θ₁ は
小さくなりすぎると、図６に示すようなパターンエッジ
部の欠けの発生率が上昇する。また、断面テーパー角θ
₂ は大きい方が層間絶縁膜のカバーレッジが良くなり、
パターンエッジ部の絶縁不良の発生率は低下する。さら
に、つぎに述べる第２の実施例のように、上記金属配線
をソース電極・ドレイン電極に使用すると、保護絶縁膜
のカバーレッジも良好となる。なお、この実施例のよう
に上記金属配線をゲート電極１２として用いた場合、断
面テーパー角θ₁ が小さくなるにともない半導体層１６
およびオーミックコンタクト層１８のａ−Ｓｉの残さの
発生の可能性は低くなる。

【００３２】以上のことから、断面テーパー角θ₁ は３
０゜以上９０゜未満、断面テーパー角θ₂ は１３０゜以
上、１８０゜未満が最適である。なお、断面テーパー角
θ₁、θ₂ は、エッチング液の硝酸濃度を変化させるこ
とによっても制御可能であり、硝酸の濃度を増やせば、
断面テーパー角θ₁ は小さく、断面テーパー角θ₂ は大
きくなるので、必要に応じ角度を調整することができ
る。

【００３３】この実施例によれば、ゲート電極１２に、
Ａｌを主成分とする薄膜の積層膜を用い、その成膜方法
が連続成膜であれば、ゲート電極上層部１４にＴａを
１．０原子％以上、２．０原子％以下添加したＡｌを用
い、また非連続成膜であれば、ゲート電極上層部１４に
Ｔａを１．０原子％以上、３．０原子％以下添加したＡ
ｌを用いることにより、断面テーパー角θ₁ が３０゜以
上、９０゜未満、断面テーパー角θ₂ が１３０゜以上、
１８０゜未満にテーパー化され、それによりゲート電極
１２上のヒロックおよびコンタクト性に問題を生じず、
パターンエッジ部の層間絶縁膜１５の絶縁不良をなく
し、またゲート電極１２の段差部に半導体層１６および
オーミックコンタクト層１８のａ−Ｓｉの残さの発生を
なくすことができる。

【００３４】一方、この実施例のＴＦＴ特性は従来例の
場合と同等である。すなわちこの実施例によれば優れた
ＴＦＴ特性を持ち、製造工程においての不良の発生をな
くし、製造歩留りを向上することができる。したがっ
て、このＴＦＴをＴＦＴ液晶表示装置に用いれば、ＴＦ
Ｔ液晶表示装置の製造歩留りを向上することができる。
このことは、以下に述べる第２，第３の実施例において
も同様である。

【００３５】〔第２の実施例〕以下この発明の第２の実
施例について、図面を参照しながら説明する。図７はこ
の発明の第２の実施例における金属配線をソース電極・
ドレイン電極の導電体層に用いたＴＦＴの基本構成断面
図である。図７において、７１は基板、７２はゲート電
極、７３は第１の層間絶縁膜、７４は半導体層、７５は
第２の層間絶縁膜、７６はオーミックコンタクト層、７
７はバリアメタル層７８，導電体層下層部７９ａおよび
導電体層上層部７９ｂからなるソース電極・ドレイン電
極、７１０は保護絶縁膜である。

【００３６】以下、図７を用いてこのＴＦＴの製造方法
を具体的に説明する。基板７１としてガラス基板を用い
た。このガラス基板上にＣｒ薄膜を膜厚２００ｎｍ成膜
した後、パターン化を行いゲート電極７２とした。そし
て、第１の層間絶縁膜７３としてＳｉＮ_X 膜を膜厚３０
０ｎｍ、半導体層７４としてａ−Ｓｉ膜を膜厚５０ｎ
ｍ、第２の層間絶縁膜７５としてＳｉＮ_X 膜を膜厚２０
０ｎｍとなるように化学気相堆積法により順次成膜した
後、第２の層間絶縁膜７５であるＳｉＮ_X 膜を島状にす
る。次いでオーミックコンタクト層７６としてｎ⁺ 型ａ
−Ｓｉ膜を全面に膜厚５０ｎｍとなるように成膜する。

【００３７】さらに、バリアメタル層７８としてＴｉ薄
膜を膜厚１００ｎｍ、導電体層下層部７９ａとして純Ａ
ｌ薄膜を膜厚２５０ｎｍ、導電体層上層部７９ｂとして
Ａｌ−１．５ａｔ％Ｔａ薄膜を膜厚１００ｎｍとなるよ
うに、直流スパッタリング法で連続して成膜する。その
後、純Ａｌ薄膜およびＡｌ−１．５ａｔ％Ｔａ薄膜をウ
エットエッチングによりパターン化する。エッチング液
には、燐酸：硝酸：酢酸：水系の液を用い、液温を４０
℃の一定とした。

【００３８】続いて、ドライエッチングによりバリアメ
タル層７８であるＴｉ薄膜と、半導体層７４およびオー
ミックコンタクト層７６のａ−Ｓｉ膜とをパターン化す
る。これで、ソース電極・ドレイン電極７７が形成され
る。最後に、保護絶縁膜７１０としてＳｉＮ_X 膜を膜厚
２００ｎｍとなるように全面に成膜し、この発明による
ＴＦＴが完成する。

【００３９】また、第１の実施例と同様に、導電体層下
層部７９ａの純Ａｌ薄膜と導電体層上層部７９ｂのＡｌ
−１．５ａｔ％Ｔａ薄膜の成膜方法は非連続成膜でも良
い。なお、非連続成膜のときは、純Ａｌ薄膜とＡｌ−
１．５ａｔ％Ｔａ薄膜との間に酸化膜が形成される。こ
の実施例によれば、ソース電極・ドレイン電極７７の導
電体層としてＡｌを主成分とする薄膜の積層膜を用い、
第１の実施例同様、その成膜方法が連続成膜であれば、
導電体層上層部７９ｂにＴａを１．０原子％以上、２．
０原子％以下添加したＡｌを用い、また非連続成膜であ
れば、導電体層上層部７９ｂにＴａを１．０原子％以
上、３．０原子％以下添加したＡｌを用いることによ
り、ソース電極・ドレイン電極７７の導電体層の断面テ
ーパー角θ₁ が３０゜以上、９０゜未満、断面テーパー
角θ₂ が１３０゜以上、１８０゜未満にテーパー化さ
れ、それによりソース電極・ドレイン電極７７上のヒロ
ックが抑制され、さらに保護絶縁膜７１０のカバーレッ
ジが良くなる。

【００４０】また、つぎに述べる第３の実施例に示すゲ
ート電極と同様に、この実施例のソース電極・ドレイン
電極７７の表面を陽極酸化することにより、さらにヒロ
ックの発生を抑制することができる。 〔第３の実施例〕以下この発明の第３の実施例につい
て、図面を参照しながら説明する。

【００４１】図８はこの発明の第３の実施例における金
属配線をゲート電極に用いたＴＦＴの基本構成断面図で
ある。図８において、８１は基板、８２はゲート電極、
８３はゲート絶縁膜、８４は第１の層間絶縁膜、８５は
半導体層、８６は第２の層間絶縁膜、８７はオーミック
コンタクト層、８８はソース電極・ドレイン電極、８９
は保護絶縁膜である。

【００４２】以下図８を用いてこのＴＦＴの製造方法を
具体的に説明する。基板８１としてガラス基板を用い
た。このガラス基板上に、第１の実施例と同様に、純Ａ
ｌ薄膜およびＡｌ−１．５ａｔ％Ｔａ薄膜をそれぞれ膜
厚が２５０ｎｍ、１００ｎｍとなるように直流スパッタ
リング法で真空を破らずに連続して成膜した後、ホトリ
ソグラフィ技術により加工を行い、ゲート電極８２とす
る。エッチング液には、燐酸：硝酸：酢酸：水系の液を
用い、液温を４０℃の一定とした。これにより、断面テ
ーパー角θ₁ は約５０゜となった。

【００４３】そして、後工程でコンタクトホールを形成
して電極取り出しを行う部分にレジストパターンを形成
し、レジストパターンが形成されていないゲート電極８
２の表面を陽極酸化し、ゲート電極８２を覆うように陽
極酸化膜（ＡｌＯ_X 膜）を２００ｎｍ成膜することによ
り、ゲート絶縁膜８３を形成する。ここで、陽極酸化液
は、１重量％ほう酸アンモニウム水溶液と、エチレング
リコールを混合したものを用い、また液の温度は３０℃
の一定とする。さらに陽極酸化時は定電流とし、電圧は
例えば陽極酸化膜を２００ｎｍ成膜する場合は、陽極酸
化膜が１Ｖ当り約１．４ｎｍ成膜されることから、１４
０Ｖとした。

【００４４】その後の工程は、第１の実施例と同じであ
り、説明を省略する。すなわち、第１の層間絶縁膜８
４，半導体層８５，第２の層間絶縁膜８６，オーミック
コンタクト層８７，ソース電極・ドレイン電極８８，保
護絶縁膜８９は、それぞれ図１に示す第１の層間絶縁膜
１５，半導体層１６，第２の層間絶縁膜１７，オーミッ
クコンタクト層１８，ソース電極・ドレイン電極１９，
保護絶縁膜１１０に対応する。

【００４５】また、第１の実施例と同様に、純Ａｌ薄膜
とＡｌ−１．５ａｔ％Ｔａ薄膜の成膜方法は非連続成膜
でも良い。図９にこの実施例の純Ａｌ薄膜およびＡｌ−
１．５ａｔ％Ｔａ薄膜の連続成膜による積層膜を用い、
テーパー形状を図２（ｂ）とした金属配線を陽極酸化し
たＡｌＯ_X 膜の耐圧を実線９１で示し、純Ａｌ薄膜およ
びＡｌ−１．５ａｔ％Ｔａ薄膜の非連続成膜による積層
膜を用い、テーパー形状を図２（ｃ）とした金属配線を
陽極酸化したＡｌＯ_X 膜の耐圧を一点鎖線９２で示し、
純Ａｌ薄膜およびＡｌ−２．５ａｔ％Ｔａ薄膜の連続成
膜による積層膜を用い、テーパー形状を図２（ｄ）とし
た金属配線を陽極酸化したＡｌＯ_X 膜の耐圧を破線９３
で示す。

【００４６】図９に示すように、図２（ｂ）および図２
（ｃ）のテーパー形状を持つ金属配線を陽極酸化するこ
とにより、耐圧の優れた絶縁膜を得ることができる。以
上のように、この第３の実施例によれば、第１の実施例
に加え、ゲート電極８２の表面を陽極酸化してＡｌＯ_X
膜のゲート絶縁膜８３で覆うことにより、ヒロックの発
生をより抑制することができるとともに、耐圧の優れた
ゲート絶縁膜８３とすることができる。

【００４７】

【発明の効果】以上のようにこの発明は、金属配線がＡ
ｌを主成分とする薄膜の積層膜からなり、かつ積層膜の
上層膜をＴａを添加したＡｌ薄膜とすることにより、金
属配線上のヒロックの発生を抑制し、金属配線の上部に
形成する絶縁膜のカバーレッジを良好にすることができ
る。さらに、積層膜のパターンエッジ部の下層膜が基板
となす断面テーパー角θ₁ を３０゜以上、９０゜未満と
し、かつ積層膜のパターンエッジ部の上層膜がこの上層
膜の表面平坦部となす断面テーパー角θ₂ を１３０゜以
上、１８０゜未満とすることにより、金属配線の段差を
緩やかにし、金属配線の上部に形成する絶縁膜のカバー
レッジをより良好にすることができる。また、表面の一
部を陽極酸化による陽極酸化膜で覆うことにより、耐圧
を向上させることができる。

【００４８】また、この金属配線を薄膜トランジスタの
ゲート電極に用いることにより、製造プロセス中の熱工
程によるゲート電極上のヒロックの発生を抑えつつコン
タクト性が良好で、ゲート電極のパターンエッジ部での
層間絶縁膜の絶縁不良をなくし、さらにゲート配線部の
段差部に半導体層であるａ−Ｓｉの残さの発生を抑制す
ることができる。

【００４９】また、上記金属配線を薄膜トランジスタの
ソース電極・ドレイン電極に用いることにより、ソース
電極・ドレイン電極上のヒロックの発生を抑え、その上
の保護絶縁膜のカバーレッジを良好にすることができ
る。したがってこの薄膜トランジスタの製造工程におい
ての不良の発生をなくし、製造歩留りを向上することが
できる。また、このＴＦＴをＴＦＴ液晶表示装置に用い
れば、ＴＦＴ液晶表示装置の製造歩留りを向上すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１はこの発明の第１の実施例における金属配
線をゲート電極に用いたＴＦＴの基本構成断面図であ
る。

【図２】（ａ）は金属配線の断面テーパー角θ₁ 、θ₂
の定義に用いる断面図、（ｂ）は滑らかなテーパー形状
の断面図、（ｃ）は２段階テーパー形状の断面図、
（ｄ）はヒサシ状テーパー形状の断面図である。

【図３】純Ａｌ薄膜およびＡｌ−Ｔａ薄膜を積層した金
属配線のＡｌ中のＴａの添加濃度に対するヒロックおよ
び異常ヒロックの発生量と、コンタクト抵抗と、ヒサシ
の発生率の関係図である。

【図４】異常ヒロックの斜視図である。

【図５】金属配線の断面テーパー角θ₁ に対するパター
ンエッジ部の欠け発生率、および断面テーパー角θ₂ に
対する層間絶縁膜のパターンエッジ部の絶縁不良発生率
の関係図である。

【図６】金属配線のパターンエッジ部の欠け部分の斜視
図である。

【図７】この発明の第２の実施例における金属配線をソ
ース電極・ドレイン電極の導電体層に用いたＴＦＴの基
本構成断面図である。

【図８】この発明の第３の実施例における金属配線をゲ
ート電極に用いたＴＦＴの基本構成断面図である。

【図９】この発明の第３の実施例においてテーパー形状
を図２（ｂ）〜（ｄ）とした金属配線を陽極酸化したＡ
ｌＯ_X 膜の耐圧を示す図である。

【図１０】従来のＴＦＴの基本構成断面図である。

【符号の説明】

１１ 基板 １２ ゲート電極 １３ ゲート電極下層部 １４ ゲート電極上層部 １５ 第１の層間絶縁膜 １６ 半導体層 １７ 第２の層間絶縁膜 １８ オーミックコンタクト層 １９ ソース電極・ドレイン電極 １１０ 保護絶縁膜 ２１ 純Ａｌ薄膜 ２２ Ａｌ−１．５ａｔ％Ｔａ薄膜 ２３ Ａｌ−２．５ａｔ％Ｔａ薄膜 ２４ 酸化膜 ７１ 基板 ７２ ゲート電極 ７３ 第１の層間絶縁膜 ７４ 半導体層 ７５ 第２の層間絶縁膜 ７６ オーミックコンタクト層 ７７ ソース電極・ドレイン電極 ７９ａ 導電体層下層部 ７９ｂ 導電体層上層部 ７１０ 保護絶縁膜 ８１ 基板 ８２ ゲート電極 ８３ ゲート絶縁膜 ８４ 第１の層間絶縁膜 ８５ 半導体層 ８６ 第２の層間絶縁膜 ８７ オーミックコンタクト層 ８８ ソース電極・ドレイン電極 ８９ 保護絶縁膜

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 9056−4Ｍ Ｈ０１Ｌ 29/78 ３１１ Ｇ 9056−4Ｍ ３１１ Ｓ (72)発明者 岩▲崎▼ 勝男 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 大塚 玲 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 松永 浩二 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 桑田 純 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 土橋 友次 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上にパターン化されたＡｌを主成分
   とする薄膜の積層膜からなり、前記積層膜の上層膜がＴ
   ａを添加したＡｌ薄膜からなる金属配線。
2. 【請求項２】 積層膜のパターンエッジ部の下層膜が基
   板となす断面テーパー角を３０゜以上、９０゜未満と
   し、かつ前記積層膜のパターンエッジ部の上層膜がこの
   上層膜の表面平坦部となす断面テーパー角を１３０゜以
   上、１８０゜未満とした請求項１記載の金属配線。
3. 【請求項３】 上層膜であるＴａを添加したＡｌ薄膜の
   Ｔａの濃度が１．０原子％以上、２．０原子％以下であ
   ることを特徴とする請求項１または２記載の金属配線。
4. 【請求項４】 上層膜と下層膜との間に酸化膜を設けた
   ことを特徴とする請求項１または２記載の金属配線。
5. 【請求項５】 上層膜であるＴａを添加したＡｌ薄膜の
   Ｔａの濃度が１．０原子％以上、３．０原子％以下であ
   ることを特徴とする請求項４記載の金属配線。
6. 【請求項６】 表面の一部を陽極酸化による陽極酸化膜
   で覆ったことを特徴とする請求項１，２，３，４または
   ５記載の金属配線。
7. 【請求項７】 基板上に形成したゲート電極と、このゲ
   ート電極の上部に層間絶縁膜および半導体層を介して形
   成したソース電極・ドレイン電極と、このソース電極・
   ドレイン電極上に形成した保護絶縁膜とを備えた薄膜ト
   ランジスタであって、 前記ゲート電極またはソース電極・ドレイン電極に請求
   項１，２，３，４，５または６記載の金属配線を用いた
   ことを特徴とする薄膜トランジスタ。
8. 【請求項８】 請求項７記載の薄膜トランジスタを用い
   たことを特徴とするＴＦＴ液晶表示装置。
9. 【請求項９】 スパッタリング法により真空中におい
   て、基板上に下層膜となるＡｌ薄膜と、前記Ａｌ薄膜の
   上に上層膜となるＴａの濃度が１．０原子％以上、２．
   ０原子％以下であるＴａを添加したＡｌ薄膜とを連続成
   膜して積層膜を形成する工程と、 前記積層膜をエッチングしてパターン化する工程とを含
   む金属配線の形成方法。
10. 【請求項１０】 スパッタリング法により真空中におい
    て、基板上に下層膜となるＡｌ薄膜を形成する工程と、 前記Ａｌ薄膜を形成した後、前記Ａｌ薄膜の表面に酸化
    膜を形成する工程と、 スパッタリング法により真空中において、前記酸化膜の
    上に上層膜となるＴａの濃度が１．０原子％以上、３．
    ０原子％以下であるＴａを添加したＡｌ薄膜を形成する
    工程と、 前記下層膜となるＡｌ薄膜，前記酸化膜および前記上層
    膜となるＴａを添加したＡｌ薄膜からなる積層膜をエッ
    チングしてパターン化する工程とを含む金属配線の形成
    方法。
11. 【請求項１１】 積層膜をエッチングしてパターン化し
    た後、陽極酸化により前記積層膜の表面の一部を陽極酸
    化膜で覆う工程を含むことを特徴とする請求項９または
    １０記載の金属配線の形成方法。