JPH10133231A - 多層配線構造およびその製造方法と薄膜トランジスタアレイおよびその製造方法と液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ゲート配線とソース・ドレイン配線との交差
部等の重なり部での短絡欠陥を低減できるＴＦＴアレイ
を実現する。 【解決手段】 透光性ガラス基板１上に半導体層２，ゲ
ート絶縁層３，導電性薄膜４を形成し、導電性薄膜４を
加工してゲート電極４ａ，ゲート配線４ｃ，陽極酸化用
引き出し配線１４を形成する。ソース・ドレイン電極配
線１０と交差等で重なる領域のゲート配線４ｃを陽極酸
化して陽極酸化絶縁層１２を形成する。Ｐ型のソース・
ドレイン領域５を形成後、導電性薄膜４を加工してゲー
ト電極４ｂの形成と同時に陽極酸化用引き出し配線１４
を除去する。Ｎ型のソース・ドレイン領域６を形成後、
第１の層間絶縁層７，画素電極８，第２の層間絶縁層９
を形成し、ソース・ドレイン電極配線１０と保護絶縁層
１１を形成し、画素電極８上を開口する。陽極酸化絶縁
層１２によりゲート配線４ｃとソース・ドレイン電極配
線１０間の短絡欠陥を低減できる。

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、半導体装置等に
用いられる多層配線構造およびその製造方法と、薄膜ト
ランジスタアレイおよびその製造方法と、液晶表示装置
とに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、家庭用ビデオカメラのビューファ
インダーやノート型パソコンなどに液晶表示装置が搭載
されているが、これらの液晶表示装置のなかでも高画質
表示が可能なアクティブマトリックス型液晶表示装置が
特に注目されている。このアクティブマトリックス型液
晶表示装置には、画素電極のスイッチング素子として、
薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉ
ｓｔｏｒ：以下、ＴＦＴと略記する）がよく用いられて
いる。

【０００３】このようなＴＦＴの例が、特願平５−２５
０６８０号に記載されている。以下に、その一例として
図４に示すＴＦＴアレイについて説明する。図４は従来
の液晶表示装置に用いられるＴＦＴアレイの要部断面図
である。まず、透光性ガラス基板１上に半導体層２を形
成し、その上にゲート絶縁層３を形成する。そして、ゲ
ート絶縁層３ａ上にゲート電極配線となる導電性薄膜を
形成し、この導電性薄膜を加工してゲート電極４ａおよ
びゲート配線４ｃを形成した後、ゲート電極４ａをマス
クとして半導体層２の一部の領域に不純物を導入してＰ
型のソース・ドレイン領域５を形成する。さらに、導電
性薄膜を加工してゲート電極４ｂを形成した後、ゲート
電極４ｂをマスクとして半導体層２の一部の領域に不純
物を導入してＮ型のソース・ドレイン領域６を形成す
る。その上に、第１の層間絶縁層７を形成した後、画素
電極８および第２の層間絶縁層９を形成する。次に、コ
ンタクトホールを開口して、チタン等でソース・ドレイ
ン電極配線１０を形成し、その上に保護絶縁層１１を形
成した後、画素電極８上を開口してＴＦＴアレイが完成
する。

【０００４】また、ＴＦＴアレイ基板上にＰ型とＮ型の
ＴＦＴを作製し、画素ＴＦＴおよびその駆動用回路を形
成した例が、１９９４年インターナショナル・ディスプ
レイ・リサーチ・コンファレンスの４１４〜４１７頁お
よび４１８〜４２１頁（１９９４ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉ
ｏｎａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｏｎ
ｆｅｒｅｎｃｅ：Ｐ４１８〜４２１）などに記載されて
いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の液晶表示装置用
ＴＦＴアレイでは、画面部の画素ＴＦＴを駆動するため
にゲート配線とソース配線とが縦横に格子状に配置され
ており、両配線の交差部等の重なり部における短絡不良
などが発生することが多かった。また、ＴＦＴアレイ基
板上に画素ＴＦＴ駆動用の回路を形成することがある
が、この回路部でも多層配線が多用されており同様の問
題を有している。これを低減するためには、配線間の層
間絶縁膜を充分厚く形成するなどの必要があった。しか
し、この場合には、層間絶縁膜のコンタクトホール形成
工程が複雑化したり、ソース・ドレイン電極の膜厚増加
等による工程時間増大など、後工程の負担が増大するな
どの欠点があった。したがって、このような上下配線の
交差部等の重なり部における短絡を容易に低減する方法
が望まれていた。また、このような問題は、半導体装置
等の多層配線構造においても見られるものである。

【０００６】この発明の目的は、多層配線の交差部等の
重なり部での短絡欠陥を低減することのできる多層配線
構造およびその製造方法を提供することである。また、
この発明の他の目的は、ゲート配線とソース・ドレイン
配線との交差部等の重なり部での短絡欠陥を低減するこ
とのできるＴＦＴアレイおよびその製造方法を提供する
ことである。

【０００７】さらに、この発明の他の目的は、ＴＦＴア
レイ基板におけるゲート配線とソース配線との交差部等
の重なり部での短絡欠陥を低減することのできる液晶表
示装置を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の多層配線
構造は、基板上に少なくとも一部で重なる下層配線と上
層配線とを有した多層配線構造であって、下層配線の少
なくとも上層配線との重なり部に陽極酸化絶縁層を形成
したことを特徴とする。この構成によれば、下層配線の
少なくとも上層配線との重なり部に陽極酸化絶縁層を形
成することにより、陽極酸化絶縁層はピンホールが少な
く、かつ絶縁耐圧が高く、かつ被覆性が良い良質な絶縁
膜であるため、下層配線と上層配線との交差部等の重な
り部での短絡欠陥を低減することができる。

【０００９】請求項２記載の多層配線構造は、請求項１
記載の多層配線構造において、陽極酸化絶縁層を形成し
た下層配線と上層配線との間に層間絶縁層を形成してい
る。この構成によれば、下層配線に良質な絶縁膜である
陽極酸化絶縁層を形成しているため、層間絶縁層の膜厚
を厚くしなくても下層配線と上層配線との交差部等の重
なり部での短絡欠陥を低減することができる。

【００１０】請求項３記載の多層配線構造は、請求項１
または２記載の多層配線構造において、下層配線は、ア
ルミニウム，タンタルまたはケイ素を主成分とする材料
からなる。このように、下層配線に、アルミニウム，タ
ンタルまたはケイ素を主成分とする材料を用いることに
より、陽極酸化が容易に可能となり、より良質な絶縁層
を形成することができる。

【００１１】請求項４記載の多層配線構造の製造方法
は、基板上に少なくとも一部で重なる下層配線と上層配
線とを形成する多層配線構造の製造方法であって、基板
上に陽極酸化可能な下層配線を形成する第１の工程と、
下層配線の少なくとも上層配線と重なる部分を陽極酸化
して陽極酸化絶縁層を形成する第２の工程と、陽極酸化
絶縁層を形成した部位にて下層配線と重なり部を有する
上層配線を形成する第３の工程とを含むことを特徴とす
る。

【００１２】この製造方法によれば、下層配線の少なく
とも上層配線と重なる部分を陽極酸化して陽極酸化絶縁
層を形成することにより、陽極酸化絶縁層はピンホール
が少なく、かつ絶縁耐圧が高く、かつ被覆性が良い良質
な絶縁膜であるため、下層配線と上層配線との交差部等
の重なり部での短絡欠陥を低減することができる。請求
項５記載の多層配線構造の製造方法は、請求項４記載の
多層配線構造の製造方法において、第２の工程の後で第
３の工程の前に、層間絶縁層を形成する工程を有するこ
とを特徴とする。

【００１３】この製造方法によれば、下層配線に良質な
絶縁膜である陽極酸化絶縁層を形成しているため、下層
配線と上層配線との間に形成する層間絶縁層の膜厚を厚
くしなくても下層配線と上層配線との交差部等の重なり
部での短絡欠陥を低減することができる。請求項６記載
の多層配線構造の製造方法は、請求項４または５記載の
多層配線構造の製造方法において、下層配線は、アルミ
ニウム，タンタルまたはケイ素を主成分とする材料で形
成することを特徴とする。

【００１４】このように、下層配線を、アルミニウム，
タンタルまたはケイ素を主成分とする材料で形成するこ
とにより、陽極酸化が容易に可能となり、より良質な絶
縁層を形成することができる。請求項７記載の薄膜トラ
ンジスタアレイは、複数の薄膜トランジスタのゲート配
線およびソース・ドレイン配線が少なくとも一部で重な
り、かつゲート配線およびソース・ドレイン配線の重な
り部ではゲート配線がソース・ドレイン配線の下層に位
置した薄膜トランジスタアレイであって、ゲート配線の
少なくともソース・ドレイン配線との重なり部に陽極酸
化絶縁層を形成したことを特徴とする。

【００１５】この構成によれば、ゲート配線の少なくと
もソース・ドレイン配線との重なり部に陽極酸化絶縁層
を形成したことにより、陽極酸化絶縁層はピンホールが
少なく、かつ絶縁耐圧が高く、かつ被覆性が良い良質な
絶縁膜であるため、ゲート配線とソース・ドレイン配線
との交差部等の重なり部での短絡欠陥を低減することが
できる。

【００１６】請求項８記載の薄膜トランジスタアレイ
は、請求項７記載の薄膜トランジスタアレイにおいて、
陽極酸化絶縁層を形成したゲート配線とソース・ドレイ
ン配線との間に層間絶縁層を形成している。この構成に
よれば、ゲート配線に良質な絶縁膜である陽極酸化絶縁
層を形成しているため、層間絶縁層の膜厚を厚くしなく
てもゲート配線とソース・ドレイン配線との交差部等の
重なり部での短絡欠陥を低減することができる。

【００１７】請求項９記載の薄膜トランジスタアレイ
は、請求項７または８記載の薄膜トランジスタアレイに
おいて、ゲート配線は、アルミニウムまたはタンタルを
主成分とする材料からなる。このように、陽極酸化絶縁
層を形成するゲート配線に、アルミニウムまたはタンタ
ルを主成分とする材料を用いることにより、陽極酸化が
容易に可能となり、より良質な絶縁層を形成することが
できる。

【００１８】請求項１０記載の薄膜トランジスタアレイ
の製造方法は、表面が絶縁性の基板上に一導電型チャネ
ルおよび他導電型チャネルの薄膜トランジスタの半導体
層を形成する第１の工程と、半導体層上にゲート絶縁層
を形成する第２の工程と、ゲート絶縁層を形成した基板
上に陽極酸化可能な導電性薄膜を形成する第３の工程
と、導電性薄膜の一部を所定の形状に加工してゲート配
線および一導電型チャネルの薄膜トランジスタのゲート
電極を形成する第４の工程と、ゲート配線の所定の領域
を陽極酸化して陽極酸化絶縁層を形成する第５の工程
と、一導電型チャネルの薄膜トランジスタのゲート電極
をマスクとして一導電型チャネルの薄膜トランジスタの
半導体層に不純物を導入して一導電型のソース・ドレイ
ン領域を形成する第６の工程と、導電性薄膜の残りの部
分を所定の形状に加工して他導電型チャネルの薄膜トラ
ンジスタのゲート電極を形成する第７の工程と、他導電
型チャネルの薄膜トランジスタのゲート電極をマスクと
して他導電型チャネルの薄膜トランジスタの半導体層に
不純物を導入して他導電型のソース・ドレイン領域を形
成する第８の工程と、陽極酸化絶縁層上でゲート配線と
重なり部を有しかつ一導電型および他導電型のソース・
ドレイン領域に電気的に接続するソース・ドレイン電極
配線を形成する第９の工程とを含んでいる。

【００１９】この製造方法によれば、一導電型チャネル
および他導電型チャネルの薄膜トランジスタを有する薄
膜トランジスタアレイの製造方法であり、ソース・ドレ
イン電極配線と下層のゲート配線との重なり部に陽極酸
化絶縁層を形成することにより、ゲート配線とソース・
ドレイン電極配線との交差部等の重なり部での短絡欠陥
を低減することができる。

【００２０】請求項１１記載の薄膜トランジスタアレイ
の製造方法は、請求項１０記載の薄膜トランジスタアレ
イの製造方法において、第５の工程を第６の工程の後に
実施することを特徴とする。このように、ゲート配線に
陽極酸化絶縁層を形成する第５の工程と、一導電型のソ
ース・ドレイン領域を形成する第６の工程とは、どちら
を先に行ってもよい。

【００２１】請求項１２記載の薄膜トランジスタアレイ
の製造方法は、請求項１０または１１記載の薄膜トラン
ジスタアレイの製造方法において、第８の工程の後で第
９の工程の前に、層間絶縁層を形成する工程を有するこ
とを特徴とする。この製造方法によれば、ゲート配線と
ソース・ドレイン電極配線との間に層間絶縁層を形成
し、ゲート配線に良質な絶縁膜である陽極酸化絶縁層を
形成しているため、層間絶縁層の膜厚を厚くしなくても
ゲート配線とソース・ドレイン電極配線との交差部等の
重なり部での短絡欠陥を低減することができる。

【００２２】請求項１３記載の薄膜トランジスタアレイ
の製造方法は、請求項１０，１１または１２記載の薄膜
トランジスタアレイの製造方法において、第４の工程
で、導電性薄膜を加工することにより陽極酸化時の電圧
印加用配線の形成を同時に行うことを特徴とする。この
ように、陽極酸化時の電圧印加用配線を、ゲート配線お
よびゲート電極を形成する導電性薄膜で形成し、かつゲ
ート配線および一導電型チャネルの薄膜トランジスタの
ゲート電極と同時に形成することにより、陽極酸化時の
電圧印加用配線を形成するための工程を新たに設けなく
てすむ。

【００２３】請求項１４記載の薄膜トランジスタアレイ
の製造方法は、請求項１３記載の薄膜トランジスタアレ
イの製造方法において、第７の工程で、導電性薄膜を加
工することにより陽極酸化時の電圧印加用配線の除去を
同時に行うことを特徴とする。このように、他導電型チ
ャネルの薄膜トランジスタのゲート電極の形成と同時に
陽極酸化時の電圧印加用配線の除去を行うことにより、
陽極酸化時の電圧印加用配線を除去するための工程を新
たに設けなくてすむ。

【００２４】請求項１５記載の薄膜トランジスタアレイ
の製造方法は、請求項１０，１１，１２，１３または１
４記載の薄膜トランジスタアレイの製造方法において、
導電性薄膜は、アルミニウムまたはタンタルを主成分と
する材料で形成することを特徴とする。このように、陽
極酸化絶縁層を形成するゲート配線となる導電性薄膜
に、アルミニウムまたはタンタルを主成分とする材料を
用いることにより、陽極酸化が容易に可能となり、より
良質な絶縁層を形成することができる。

【００２５】請求項１６記載の液晶表示装置は、マトリ
クス状に配置した各画素電極に薄膜トランジスタのドレ
イン電極を接続し、薄膜トランジスタのゲート配線およ
びソース配線を画素電極の間に格子状に配置し、かつゲ
ート配線およびソース配線の重なり部ではゲート配線が
ソース配線の下層に位置した薄膜トランジスタアレイ基
板と、画素電極と対向配置する透明電極を設けた対向基
板との間に、液晶を挟持した液晶表示装置であって、薄
膜トランジスタアレイ基板のゲート配線の少なくともソ
ース配線との重なり部に陽極酸化絶縁層を形成したこと
を特徴とする。

【００２６】この構成によれば、薄膜トランジスタアレ
イ基板のゲート配線の少なくともソース配線との重なり
部に陽極酸化絶縁層を形成したことにより、陽極酸化絶
縁層はピンホールが少なく、かつ絶縁耐圧が高く、かつ
被覆性が良い良質な絶縁膜であるため、ゲート配線とソ
ース配線との交差部等の重なり部での短絡欠陥を低減す
ることができる。

【００２７】請求項１７記載の液晶表示装置は、請求項
１６記載の液晶表示装置において、薄膜トランジスタア
レイ基板の陽極酸化絶縁層を形成したゲート配線とソー
ス配線との間に層間絶縁層を形成している。この構成に
よれば、ゲート配線に良質な絶縁膜である陽極酸化絶縁
層を形成しているため、層間絶縁層の膜厚を厚くしなく
てもゲート配線とソース配線との交差部等の重なり部で
の短絡欠陥を低減することができる。

【００２８】請求項１８記載の液晶表示装置は、請求項
１６または１７記載の液晶表示装置において、薄膜トラ
ンジスタアレイ基板のゲート配線は、アルミニウムまた
はタンタルを主成分とする材料からなる。このように、
陽極酸化絶縁層を形成するゲート配線に、アルミニウム
またはタンタルを主成分とする材料を用いることによ
り、陽極酸化が容易に可能となり、より良質な絶縁層を
形成することができる。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて述べる。 〔第１の実施の形態〕図１はこの発明の第１の実施の形
態のＴＦＴアレイの製造方法を示す工程断面図であり、
ここではコプレナー型ＴＦＴアレイの製造工程の一例を
示す。

【００３０】まず、透光性ガラス基板１上に、半導体層
２の前駆体として、プラズマＣＶＤ法により膜厚５０ｎ
ｍの非晶質シリコンを成膜し、フォトリソグラフィーお
よびエッチングを用いて島状に加工する。次に、例えば
１ｍＴｏｒｒ程度の真空中において４００℃，３時間の
熱処理を行い、非晶質シリコン中の水素原子含有率を低
減させる。これは、次に行うレーザー光照射の際に多量
の水素が急激に膜中から放出してアブレーションを起こ
して、膜の表面状態等が悪化するのを防ぐためである。
次に、例えば波長３０８ｎｍのＸｅＣｌレーザを１００
〜５００ｍＪ／ｃｍ² のエネルギー密度で照射し、結晶
化させて半導体層２として多結晶シリコンを形成する
（図１（ａ））。

【００３１】その後、ゲート絶縁層３として常圧ＣＶＤ
法により膜厚１００ｎｍの二酸化シリコンを形成する。
このゲート絶縁層３の上に、陽極酸化可能な導電性薄膜
４として、例えば膜厚３５０ｎｍのアルミニウムをスパ
ッタ法により成膜する（図１（ｂ））。その後、フォト
リソグラフィーおよびエッチングを用いて導電性薄膜４
を、図１（ｃ）に示すような形状に加工する。この加工
により、Ｐ型（一導電型）チャネルのＴＦＴのゲート電
極４ａ，ゲート配線４ｃおよび陽極酸化用引き出し配線
１４を形成する。このとき、Ｎ型（他導電型）チャネル
のＴＦＴ領域は導電性薄膜４で被覆されている。

【００３２】その後、図１（ｄ）に示すように、陽極酸
化する領域を開口した陽極酸化用マスク１３を例えば絶
縁性フォトレジストなどを用いて形成する。そして、マ
スクを開口した部位の陽極酸化を行う。例えば、エチレ
ングリコールと硝石酸をｐＨが中性になるように混合し
た化成液にアレイ基板と白金電極を浸漬して、陽極酸化
用引き出し配線１４を用いてアレイ基板に１４０Ｖの電
圧を印加し、ゲート配線４ｃを陽極酸化して約２００ｎ
ｍの酸化アルミニウムである陽極酸化絶縁層１２を形成
する。この陽極酸化絶縁層１２は、ゲート配線４ｃとソ
ース・ドレイン電極配線１０との交差部等の重なる領域
に形成する（図１（ｈ）参照）。

【００３３】その後、陽極酸化用マスク１３を除去した
後、第１のドーピング工程として、ゲート電極４ａおよ
び導電性薄膜４をマスクとして、所定の半導体層２に例
えばイオン・シャワー・ドーピング法によりホウ素およ
び水素をドーピングして、Ｐ型のソース・ドレイン領域
５を形成する（図１（ｅ））。ここで言うイオン・シャ
ワー・ドーピング法とは、注入すべき元素を含むイオン
種を質量分離せずに加速して注入する方法であり、この
方法により形成したソース・ドレイン領域は４００℃程
度の低温でも活性化することが知られている。

【００３４】次に、導電性薄膜４をフォトリソグラフィ
ーおよびエッチングを用いて図１（ｆ）に示すような形
状に加工する。この加工により、Ｎ型チャネルのＴＦＴ
のゲート電極４ｂを形成すると同時に陽極酸化用引き出
し配線１４を除去している。次に、ゲート電極４ｂをマ
スクとして、所定の半導体層２にイオン・シャワー・ド
ーピング法により燐および水素をドーピングしてＮ型の
ソース・ドレイン領域６を形成する。但し、先の工程で
形成したＰ型のソース・ドレイン領域５は、第１のドー
ピング工程のホウ素を第２のドーピング工程の燐のドー
ズ量よりも多くするなどして、Ｎ型にならないようする
必要がある。

【００３５】そして、第１の層間絶縁層７として例えば
常圧ＣＶＤ法により膜厚３００ｎｍの二酸化シリコンを
形成した後、画素電極８としてスパッタ法によりＩＴＯ
薄膜を１００ｎｍ堆積しフォトリソグラフィーおよびエ
ッチングによって所定の形状に加工する。さらに、第２
の層間絶縁層９として例えば常圧ＣＶＤ法により膜厚２
００ｎｍの二酸化シリコンを形成する（図１（ｇ））。

【００３６】その後、フォトリソグラフィーおよびエッ
チングによってコンタクトホールを形成し、ソース・ド
レイン電極配線１０として例えば膜厚７００ｎｍのチタ
ンをスパッタ法により成膜して所定形状に加工する。次
に、保護絶縁層１１としてプラズマＣＶＤ法により窒化
シリコン膜を７００ｎｍ堆積し、画素電極８および外部
との配線接続部（図示せず）を開口して、ＴＦＴアレイ
が完成する（図１（ｈ））。

【００３７】なお、上記製造方法において、図１（ｄ）
の工程と、図１（ｅ）の工程とを逆に行ってもよい。す
なわち、図１（ｃ）のゲート電極４ａ，ゲート配線４ｃ
および陽極酸化用引き出し配線１４を形成した後、所定
の半導体層２にＰ型のソース・ドレイン領域５を形成
し、その後、陽極酸化用マスク１３を形成してゲート配
線４ｃの陽極酸化を行い、陽極酸化絶縁層１２を形成す
る。その後、陽極酸化用マスク１３を除去し、図１
（ｆ）のゲート電極４ｂの形成および陽極酸化用引き出
し配線１４の除去を行い、Ｎ型のソース・ドレイン領域
６を形成するようにしてもよい。

【００３８】なお、上記実施の形態では、一導電型をＰ
型とし、他導電型をＮ型として説明したが、一導電型を
Ｎ型とし、他導電型をＰ型としてもよいことは言うまで
もない。この第１の実施の形態によれば、ゲート配線４
ｃとソース・ドレイン電極配線１０との交差部等の重な
り部において、ゲート配線４ｃを陽極酸化して陽極酸化
絶縁層１２を形成しているため、ゲート配線４ｃとソー
ス・ドレイン電極配線１０との間の短絡欠陥の発生を低
減することができる。また、陽極酸化法による陽極酸化
絶縁層１２は、ピンホールが少なく、かつ絶縁耐圧が高
く、かつ被覆性が良い良質な絶縁膜が得られる。

【００３９】また、陽極酸化絶縁層１２の形成に際し、
陽極酸化用引き出し配線１４をゲート電極配線（４ａ，
４ｂ，４ｃ）と同材料で形成し、ゲート電極配線（４
ａ，４ｂ，４ｃ）を形成するための２回の導電性薄膜４
の形状加工に合わせて、陽極酸化用引き出し配線１４の
形成および除去を行うことができるため、陽極酸化用マ
スク１３の形成工程およびその除去工程と陽極酸化工程
とを追加するだけで、工程の大幅な増加・変更を伴うこ
とがない。

【００４０】また、この実施の形態によれば、前述のよ
うにイオン・シャワー・ドーピング法により形成したソ
ース・ドレイン領域５，６は４００℃程度の低温で活性
化できるため、基板温度の最高値は常圧ＣＶＤ法による
二酸化シリコンの形成工程の４５０℃程度である。この
ように、全製造工程において基板温度を５００℃以下に
することができるため、透光性ガラス基板１として安価
な無アルカリガラス基板を用いることができる。

【００４１】なお、この実施の形態では、半導体層２の
前駆体（非晶質シリコン）の形成方法としてプラズマＣ
ＶＤ法を用いたが、減圧ＣＶＤ法，スパッタ法，真空蒸
着法，または光ＣＶＤ法など、所定の前駆体を形成でき
るものなら何でもよい。なお、この実施の形態では、半
導体層２の前駆体（非晶質シリコン）を結晶化するため
にＸｅＣｌレーザ光を照射したが、これは前駆体を結晶
化できる方法ならば何でもよく、Ａｒイオンレーザ光の
照射やランプ光の照射や炉による熱アニールなどでもよ
い。

【００４２】なお、この実施の形態では、半導体層２
に、非晶質シリコンにＸｅＣｌレーザー光を照射して形
成した多結晶シリコンを用いたが、半導体として働くも
のなら何でもよく、直接堆積した多結晶シリコンや熱に
よる固層成長した多結晶シリコンなど形成手法は何でも
良いし、また、多結晶シリコンの他、非晶質シリコン，
微結晶シリコン，単結晶シリコン，多結晶シリコンゲル
マニウム，ゲルマニウム，ガリウム砒素などでもよい。

【００４３】なお、この実施の形態では、ゲート絶縁層
３として常圧ＣＶＤ法により形成した二酸化シリコンを
用いたが、これはゲート絶縁層３として働くものなら何
でもよく、例えば減圧ＣＶＤ法，プラズマＣＶＤ法，ス
パッタ法，またはＥＣＲ−ＣＶＤ法などの成膜手法を用
いて形成した二酸化シリコンや窒化シリコンや酸化タン
タルなどでもよい。

【００４４】なお、この実施の形態では、ゲート電極配
線（４ａ，４ｂ，４ｃ）を形成するための導電性薄膜４
としてアルミニウムを用いたが、これは陽極酸化可能で
電極配線として働くものなら何でもよく、例えばアルミ
ニウムまたはタンタル等を主成分とする材料や、不純物
を大量にドープした多結晶シリコン等でもよい。なお、
アルミニウムまたはタンタルを主成分とする材料を用い
ることにより、陽極酸化が容易に可能となり、より良質
な絶縁層を形成することができる。

【００４５】なお、この実施の形態では、所定の元素を
導入する方法としてイオン・シャワー・ドーピング法を
用いたが、これは所定の元素を導入できる方法ならば何
でもよく、イオン注入法やプラズマドーピング法などで
もよい。なお、この実施の形態では、ソース・ドレイン
領域５，６を形成するドナーとして燐を、アクセプタと
してホウ素を用いたが、これはＮチャネルのＴＦＴを作
製する場合には砒素などドナーとして働くものなら何で
もよく、ＰチャネルのＴＦＴを作製する場合にはアルミ
ニウムなどアクセプターとして働くものならば何でもよ
い。

【００４６】なお、この実施の形態では、ソース・ドレ
イン電極配線１０としてチタンを用いたが、これは電極
として働くものなら何でもよく、たとえばクロム，タン
タル，モリブデン，アルミニウムなどの金属や、不純物
を大量にドープした多結晶シリコンや、ＩＴＯ（インジ
ウムスズオキシド）等の透明導電層等でもよい。なお、
この実施の形態では、層間絶縁層７，９として常圧ＣＶ
Ｄ法により形成した二酸化シリコンを用いたが、これは
絶縁層として働くものなら何でもよく、例えば減圧ＣＶ
Ｄ法，プラズマＣＶＤ法，スパッタ法，またはＥＣＲ−
ＣＶＤ法などの成膜手法を用いて形成した窒化シリコン
や酸化タンタルなどでもよい。

【００４７】また、ゲート配線４ｃに形成した陽極酸化
絶縁層１２の絶縁耐圧が充分であれば、陽極酸化絶縁層
１２上に層間絶縁層は必要ない。なお、第１の実施の形
態では、透過型の液晶表示装置用のＴＦＴアレイである
ため透光性ガラス基板１を用いたが、これは透明で表面
が絶縁性のものならば何でもよく、プラスチック製基板
でもよい。また、光反射型の液晶表示装置用のＴＦＴア
レイや液晶表示装置用に限定されないＴＦＴアレイの場
合には、表面に二酸化シリコンを形成した結晶シリコン
基板や金属板などでもよい。

【００４８】なお、第１の実施の形態では、ＴＦＴアレ
イについて説明したが、基板上に上層配線が下層配線と
交差したり下層配線上に沿って配置されることにより、
上層配線と下層配線とが少なくとも一部で重なる重なり
部を有する多層配線構造において、下層配線の少なくと
も上層配線との重なり部に陽極酸化絶縁層を形成するこ
とにより、下層配線と上層配線との交差部等の重なり部
での短絡欠陥を低減することができる。この場合の製造
方法は、基板上に、陽極酸化可能な材料からなる下層配
線を形成した後、下層配線を第１の実施の形態における
ゲート配線４ｃと同様にして陽極酸化を行い、下層配線
の少なくとも上層配線との交差部等の重なり部に陽極酸
化絶縁層を形成する。その後、層間絶縁層を形成した
後、上層配線を形成する。なお、層間絶縁層は、陽極酸
化絶縁層だけで絶縁耐圧が充分である場合には必要な
い。

【００４９】この場合、下層配線として、アルミニウ
ム，タンタルまたはケイ素を主成分とする材料を用いる
ことにより、陽極酸化が容易に可能となり、良質な絶縁
層を形成することができる。なお、ケイ素を主成分とす
る材料（例えば、ケイ素を大量にドープした多結晶シリ
コン）は、液晶表示装置のゲート配線としては抵抗が高
いので、液晶表示装置のゲート配線には使えない。ま
た、基板としては、表面が絶縁性のものであればよく、
ガラス基板やプラスチック製基板、表面に二酸化シリコ
ン等の絶縁膜を形成した結晶シリコン基板や金属板など
でもよい。

【００５０】〔第２の実施の形態〕この第２の実施の形
態では、第１の実施の形態と同様な工程で作製したＴＦ
Ｔアレイ基板を用いて製造した液晶表示装置について説
明する。図２は第１の実施の形態と同様にして作製した
ＴＦＴアレイ基板の平面配置構成を示す概念図である。
また、図３はこのＴＦＴアレイ基板を用いて製造した液
晶表示装置の断面構成を示す概念図である。図２におい
て、２１はＴＦＴ、２２はゲート配線、２３はソース配
線、２４は画素電極、２５はゲート配線２２に走査信号
を印加するためのＴＦＴで構成した駆動回路、２６はソ
ース配線２３に映像信号Ｖ_S を与えるためのＴＦＴで構
成した駆動回路、３０はＴＦＴアレイ基板である。図３
において、３１は透光性ガラス基板３２に透明な対向電
極３３を形成した対向基板、３４は配向層、３５は液
晶、３６は周辺封着剤、３７は偏光板、３８はパッドで
ある。

【００５１】図２に示すように、この第２の実施の形態
で用いる、第１の実施の形態と同様な工程で作製したＴ
ＦＴアレイ基板３０は、格子状に配置したゲート配線２
２およびソース配線２３に接続されたＴＦＴ２１および
画素電極２４をマトリクス状に配置した画面領域と、こ
の画面領域のＴＦＴ２１を駆動するためのＣＭＯＳ−Ｔ
ＦＴを用いた周辺回路（駆動回路２５，２６等）とを有
しており、ゲート配線２２とソース配線２３との交差部
等の重なり部には、ゲート配線２２の表面に陽極酸化絶
縁層（図示せず）を形成している。

【００５２】そして、図３に示すように、この実施の形
態の液晶表示装置は、ＴＦＴアレイ基板３０および対向
基板３１の表面を配向処理し、配向層３４を形成した両
基板３０，３１間に液晶３５を封入し、両基板３０，３
１の両外側に一対の偏光板３７を貼り付けている。この
第２の実施に形態により作製した液晶表示装置は、ＴＦ
Ｔアレイ基板３０において、ソース配線２３との交差部
等の重なり部にあたるゲート配線２２の表面に陽極酸化
絶縁層（図示せず）を形成しているため、ゲート配線２
２とソース配線２３との間の短絡欠陥の発生を低減する
ことができる。

【００５３】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、基板上
に少なくとも一部で重なる下層配線と上層配線とを有し
た多層配線構造で、下層配線の少なくとも上層配線との
重なり部に陽極酸化絶縁層を形成することにより、陽極
酸化絶縁層はピンホールが少なく、かつ絶縁耐圧が高
く、かつ被覆性が良い良質な絶縁膜であるため、下層配
線と上層配線との交差部等の重なり部での短絡欠陥を低
減することができる。

【００５４】また、複数の薄膜トランジスタのゲート配
線およびソース・ドレイン配線が少なくとも一部で重な
り、かつゲート配線およびソース・ドレイン配線の重な
り部ではゲート配線がソース・ドレイン配線の下層に位
置した薄膜トランジスタアレイで、ゲート配線の少なく
ともソース・ドレイン配線との重なり部に陽極酸化絶縁
層を形成することにより、ゲート配線とソース・ドレイ
ン配線との交差部等の重なり部での短絡欠陥を低減する
ことができる。

【００５５】また、マトリクス状に配置した各画素電極
に薄膜トランジスタのドレイン電極を接続し、薄膜トラ
ンジスタのゲート配線およびソース配線を画素電極の間
に格子状に配置し、かつゲート配線およびソース配線の
重なり部ではゲート配線がソース配線の下層に位置した
薄膜トランジスタアレイ基板と、画素電極と対向配置す
る透明電極を設けた対向基板との間に、液晶を挟持した
液晶表示装置で、薄膜トランジスタアレイ基板のゲート
配線の少なくともソース配線との重なり部に陽極酸化絶
縁層を形成することにより、薄膜トランジスタアレイ基
板のゲート配線とソース配線との交差部等の重なり部で
の短絡欠陥を低減することができる。

【００５６】このように、上層の配線が下層の配線と交
差したり下層の配線上に沿って配置されて重なる重なり
部にあたる下層の配線に陽極酸化絶縁層を形成すること
によって、下層と上層の配線間の絶縁性能を向上し、短
絡不良を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施の形態のＴＦＴアレイの
製造方法を示す工程断面図。

【図２】この発明の第２の実施の形態におけるＴＦＴア
レイ基板の平面配置構成を示す概念図。

【図３】この発明の第２の実施の形態における液晶表示
装置の断面構成を示す概念図。

【図４】従来の液晶表示装置に用いられるＴＦＴアレイ
の要部断面図。

【符号の説明】

１ 透光性ガラス基板 ２ 半導体層 ３ ゲート絶縁層 ４ 導電性薄膜 ４ａ，４ｂ ゲート電極 ４ｃ ゲート配線 ５ Ｐ型のソース・ドレイン領域 ６ Ｎ型のソース・ドレイン領域 ７ 第１の層間絶縁層 ８ 画素電極 ９ 第２の層間絶縁層 １０ ソース・ドレイン電極配線 １１ 保護絶縁層 １２ 陽極酸化絶縁層 １３ 陽極酸化用マスク １４ 陽極酸化用引き出し配線 ２１ ＴＦＴ ２２ ゲート配線 ２３ ソース配線 ２４ 画素電極 ２５，２６ 駆動回路 ３０ ＴＦＴアレイ基板 ３１ 対向基板 ３２ 透光性ガラス基板 ３３ 対向電極 ３４ 配向層 ３５ 液晶 ３６ 周辺封着剤 ３７ 偏光板 ３８ パッド

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 21/336 Ｈ０１Ｌ 29/78 ６１７Ｗ (72)発明者 川村 哲也 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 宮田 豊 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 (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に少なくとも一部で重なる下層配
   線と上層配線とを有した多層配線構造であって、前記下
   層配線の少なくとも前記上層配線との重なり部に陽極酸
   化絶縁層を形成したことを特徴とする多層配線構造。
2. 【請求項２】 陽極酸化絶縁層を形成した下層配線と上
   層配線との間に層間絶縁層を形成した請求項１記載の多
   層配線構造。
3. 【請求項３】 下層配線は、アルミニウム，タンタルま
   たはケイ素を主成分とする材料からなる請求項１または
   ２記載の多層配線構造。
4. 【請求項４】 基板上に少なくとも一部で重なる下層配
   線と上層配線とを形成する多層配線構造の製造方法であ
   って、 前記基板上に陽極酸化可能な前記下層配線を形成する第
   １の工程と、前記下層配線の少なくとも前記上層配線と
   重なる部分を陽極酸化して陽極酸化絶縁層を形成する第
   ２の工程と、前記陽極酸化絶縁層を形成した部位にて前
   記下層配線と重なり部を有する前記上層配線を形成する
   第３の工程とを含むことを特徴とする多層配線構造の製
   造方法。
5. 【請求項５】 第２の工程の後で第３の工程の前に、層
   間絶縁層を形成する工程を有することを特徴とする請求
   項４記載の多層配線構造の製造方法。
6. 【請求項６】 下層配線は、アルミニウム，タンタルま
   たはケイ素を主成分とする材料で形成することを特徴と
   する請求項４または５記載の多層配線構造の製造方法。
7. 【請求項７】 複数の薄膜トランジスタのゲート配線お
   よびソース・ドレイン配線が少なくとも一部で重なり、
   かつ前記ゲート配線およびソース・ドレイン配線の重な
   り部では前記ゲート配線が前記ソース・ドレイン配線の
   下層に位置した薄膜トランジスタアレイであって、 前記ゲート配線の少なくとも前記ソース・ドレイン配線
   との重なり部に陽極酸化絶縁層を形成したことを特徴と
   する薄膜トランジスタアレイ。
8. 【請求項８】 陽極酸化絶縁層を形成したゲート配線と
   ソース・ドレイン配線との間に層間絶縁層を形成した請
   求項７記載の薄膜トランジスタアレイ。
9. 【請求項９】 ゲート配線は、アルミニウムまたはタン
   タルを主成分とする材料からなる請求項７または８記載
   の薄膜トランジスタアレイ。
10. 【請求項１０】 表面が絶縁性の基板上に一導電型チャ
    ネルおよび他導電型チャネルの薄膜トランジスタの半導
    体層を形成する第１の工程と、前記半導体層上にゲート
    絶縁層を形成する第２の工程と、前記ゲート絶縁層を形
    成した基板上に陽極酸化可能な導電性薄膜を形成する第
    ３の工程と、前記導電性薄膜の一部を所定の形状に加工
    してゲート配線および一導電型チャネルの薄膜トランジ
    スタのゲート電極を形成する第４の工程と、前記ゲート
    配線の所定の領域を陽極酸化して陽極酸化絶縁層を形成
    する第５の工程と、前記一導電型チャネルの薄膜トラン
    ジスタのゲート電極をマスクとして前記一導電型チャネ
    ルの薄膜トランジスタの半導体層に不純物を導入して一
    導電型のソース・ドレイン領域を形成する第６の工程
    と、前記導電性薄膜の残りの部分を所定の形状に加工し
    て他導電型チャネルの薄膜トランジスタのゲート電極を
    形成する第７の工程と、前記他導電型チャネルの薄膜ト
    ランジスタのゲート電極をマスクとして前記他導電型チ
    ャネルの薄膜トランジスタの半導体層に不純物を導入し
    て他導電型のソース・ドレイン領域を形成する第８の工
    程と、前記陽極酸化絶縁層上で前記ゲート配線と重なり
    部を有しかつ前記一導電型および他導電型のソース・ド
    レイン領域に電気的に接続するソース・ドレイン電極配
    線を形成する第９の工程とを含む薄膜トランジスタアレ
    イの製造方法。
11. 【請求項１１】 第５の工程を第６の工程の後に実施す
    ることを特徴とする請求項１０記載の薄膜トランジスタ
    アレイの製造方法。
12. 【請求項１２】 第８の工程の後で第９の工程の前に、
    層間絶縁層を形成する工程を有することを特徴とする請
    求項１０または１１記載の薄膜トランジスタアレイの製
    造方法。
13. 【請求項１３】 第４の工程で、導電性薄膜を加工する
    ことにより陽極酸化時の電圧印加用配線の形成を同時に
    行うことを特徴とする請求項１０，１１または１２記載
    の薄膜トランジスタアレイの製造方法。
14. 【請求項１４】 第７の工程で、導電性薄膜を加工する
    ことにより陽極酸化時の電圧印加用配線の除去を同時に
    行うことを特徴とする請求項１３記載の薄膜トランジス
    タアレイの製造方法。
15. 【請求項１５】 導電性薄膜は、アルミニウムまたはタ
    ンタルを主成分とする材料で形成することを特徴とする
    請求項１０，１１，１２，１３または１４記載の薄膜ト
    ランジスタアレイの製造方法。
16. 【請求項１６】 マトリクス状に配置した各画素電極に
    薄膜トランジスタのドレイン電極を接続し、前記薄膜ト
    ランジスタのゲート配線およびソース配線を前記画素電
    極の間に格子状に配置し、かつ前記ゲート配線およびソ
    ース配線の重なり部では前記ゲート配線が前記ソース配
    線の下層に位置した薄膜トランジスタアレイ基板と、前
    記画素電極と対向配置する透明電極を設けた対向基板と
    の間に、液晶を挟持した液晶表示装置であって、 前記薄膜トランジスタアレイ基板の前記ゲート配線の少
    なくとも前記ソース配線との重なり部に陽極酸化絶縁層
    を形成したことを特徴とする液晶表示装置。
17. 【請求項１７】 薄膜トランジスタアレイ基板の陽極酸
    化絶縁層を形成したゲート配線とソース配線との間に層
    間絶縁層を形成した請求項１６記載の液晶表示装置。
18. 【請求項１８】 薄膜トランジスタアレイ基板のゲート
    配線は、アルミニウムまたはタンタルを主成分とする材
    料からなる請求項１６または１７記載の液晶表示装置。