薄膜トランジスタの製造方法
【課題】低抵抗なＡｌ配線材料を用いて、生産コストの低下および生産性の向上を図ることができる薄膜トランジスタの製造方法を提供する。
【解決手段】本発明の薄膜トランジスタの製造方法は、Ａｒガスを用いたスパッタリングによって純ＡｌまたはＡｌ合金を第１層として成膜する工程と、前記第１層の上層に、Ａｒ＋Ｎ2混合ガスまたはＡｒ＋ＮＨ3混合ガスを用いたスパッタリングによって、前記第１層の材料に加えて窒化アルミニウムも部分的に含む第２層を成膜する工程と、別途形成するコンタクトホールを介して透明膜電極と第１電極の前記第２層とを電気的に接続する工程を含むものである。
【解決手段】本発明の薄膜トランジスタの製造方法は、Ａｒガスを用いたスパッタリングによって純ＡｌまたはＡｌ合金を第１層として成膜する工程と、前記第１層の上層に、Ａｒ＋Ｎ2混合ガスまたはＡｒ＋ＮＨ3混合ガスを用いたスパッタリングによって、前記第１層の材料に加えて窒化アルミニウムも部分的に含む第２層を成膜する工程と、別途形成するコンタクトホールを介して透明膜電極と第１電極の前記第２層とを電気的に接続する工程を含むものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと称す）の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
マトリックス型液晶表示装置は、通常半導体薄膜（以下、半導体膜と称す）などからなるＴＦＴなどが設けられたＴＦＴアレイ基板と対向基板との２枚の基板の間に液晶などの表示材料が挾持され、この表示材料に対して、画素ごとに選択的に電圧が印加されるようにして構成されている。対向基板上には、対向電極、カラーフィルタおよびブラックマトリックスなどが設けられている。このようなＴＦＴアレイ基板を用いた液晶表示装置（Liquid Crystal Display、以下ＬＣＤと略記する）を以下ＴＦＴ−ＬＣＤと称する。
【０００３】
ＴＦＴアレイ基板は、ガラスなどからなる絶縁性基板上に各素子ごとにアレイ状にゲート電極、ソース電極、ドレイン電極および半導体膜からなるＴＦＴならびに画素電極が少なくとも設けられ、その他、配向膜や必要に応じて蓄積容量などが設けられるとともに、各画素どうしのあいだにはゲート配線やソース配線などの信号線がそれぞれ互いにかつ並行に複数本ずつ設けられて表示領域が構成されている。さらに表示領域の外側に、各信号線に対応してそれぞれ入力端子や、ＴＦＴを駆動する駆動回路などが設けられている。
【０００４】
このようなＴＦＴアレイ基板を用いた液晶装置を作製するにはガラス基板上にＴＦＴ、ゲート（ゲート電極とゲート配線とをあわせて単にゲートという）、ソース／ドレイン（ソース電極とソース配線をあわせて単にソースといい、また、ドレイン電極を単にドレインともいう。さらに、ソースおよびドレインをソース／ドレインと表わす）およびその他の共通配線をアレイ状に作製して、表示領域とするとともに、入力端子、予備配線および駆動回路などを表示領域の周辺に配置する。このときそれぞれの機能を発現させるために導電性薄膜（以下、導電膜と称す）や絶縁性薄膜（以下、絶縁膜と称す）を必要に応じて配設する。また、対向基板上には対向電極を設けるとともにカラーフィルタ、ブラックマトリックスを設ける。
【０００５】
ＴＦＴアレイ基板と対向基板とを作製した後、２枚の基板のあいだに液晶材料が注入されうるように所望の隙間を有する状態にして両基板をその周囲で貼り合わせた後、２枚の基板の隙間に液晶材料を注入してＬＣＤを作製する。
【０００６】
ＬＣＤに用いられるＴＦＴアレイ基板や対向基板には、薄膜技術を利用して種々の半導体装置などが設けられている。これらの半導体装置には、半導体膜や絶縁膜、導電膜が形成されており、層間の電気的接続をとるために層間絶縁膜や半導体膜を貫通するコンタクトホールがさらに形成されている。
【０００７】
ＴＦＴ−ＬＣＤにおいては、大型化あるいは高精細化に伴い、ゲート配線やソース／ドレイン配線には信号の遅延を防止するために、純ＡｌあるいはＡｌを主成分とする電気的に低抵抗な合金材料を用いることが特性上およびプロセス上からは望ましいが、透明性の画素電極となるＩＴＯなどからなる第２電極と、これら純ＡｌあるいはＡｌ合金からなる第１電極とコンタクトさせると、そのコンタクト抵抗は１Ｅ１０〜１Ｅ１２Ωと非常に高く、良好なコンタクト特性をうることはできなかった。
【０００８】
したがって、絶縁膜に開口したコンタクトホールを介して純ＡｌまたはＡｌ合金からなる第１電極と画素電極となるＩＴＯなどの透明性導電膜からなる第２電極とを直接コンタクト（接続）するようなＴＦＴアレイ基板を実現することは不可能であった。
【０００９】
この問題を解決する方法として、従来では良好なコンタクトをうるために第１電極は、たとえば特開平４−２５３３４２、４−３０５６２７および８−１８０５８号公報に見られるように、純ＡｌまたはＡｌ合金上にＣｒ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｎｉなどを成膜する２層構造としていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
このように従来の製造方法においては、ＩＴＯなどからなる第２電極と純ＡｌまたはＡｌ合金からなる第１電極とのコンタクト抵抗が１×１０Ｅ１０〜１×１０Ｅ１２Ωと非常に高く、良好なコンタクト抵抗がえられなかった。また、良好なコンタクトをうるために第１電極を材料の異なる２層構造としたばあいは、同薬液および同時エッチングは不可能であり、２種類の薬液による２度のエッチング工程を必要とするため工程の複雑化を招いていた。本発明は、透明導電層と金属導電層とのコンタクト部において、良好なコンタクト抵抗をうるとともに、低抵抗なＡｌ配線材料を用いて、かつ生産コストの低下および生産性の向上を計ることができる表示装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の請求項１にかかわる薄膜トランジスタの製造方法は、
絶縁性基板上に、スパッタリングによって純ＡｌまたはＡｌ合金を第１層として成膜する工程と、
前記第１層の上層に、Ａｒ＋Ｎ2混合ガスまたはＡｒ＋ＮＨ3混合ガスを用いたスパッタリングによって、前記第１層の材料に加えて窒化アルミニウムも部分的に含む第２層を成膜する工程と、
前記第１層と前記第２層とをパターニングすることにより、ゲート、ソースおよびドレインのうちの少なくとも１つである第１電極を形成する工程と、
前記第１電極および前記基板を覆って絶縁膜を成膜する工程と、
該絶縁膜にパターニングを施しコンタクトホールを形成する工程と、
前記絶縁膜上に透明膜電極からなる第２電極を形成して該第２電極と第１電極の前記第２層とを前記コンタクトホールを介して電気的に接続する工程とを少なくとも含むことを特徴とする薄膜トランジスタの製法。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の請求項１にかかわる薄膜トランジスタの製造方法によれば、ＩＴＯ／Ａｌの低コンタクト抵抗が実現できる薄膜トランジスタを容易にうるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態１にかかわるＴＦＴ部および端子部の構造を示す断面説明図である。
【図２】本発明の実施の形態１にかかわるＴＦＴ部および端子部の構造を示す断面説明図である。
【図３】本発明の実施の形態１にかかわるＴＦＴ部および端子部の構造を示す断面説明図である。
【図４】本発明の実施の形態３にかかわるＴＦＴ部および端子部の構造を示す端面説明図である。
【図５】本発明の実施の形態９にかかわるＴＦＴの構造を示す断面説明図である。
【図６】本発明の実施の形態１１にかかわるＴＦＴの構造を示す断面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１５】
実施の形態１
図１、図２および図３は本発明に係わるＴＦＴアレイ基板のＴＦＴ部および端子部を製造工程順に示す工程断面説明図である。図１、図２および図３において、２１はＴＦＴ部であり、２２は端子部であり、１は透明性絶縁基板であり、２は第１電極（ＴＦＴ部の第１電極はゲート電極）の第１層であり、３は第１電極の第２層であり、４はゲート絶縁膜であり、５は半導体層ａ−Ｓｉ膜であり、６は半導体層ｎ+ａ−Ｓｉ膜であり、７は第１電極（ＴＦＴ部の第１電極はソース／ドレイン電極）の第１層であり、８は第１電極の第２層であり、９は層間絶縁膜であり、１０はコンタクトホールであり、１１は第２電極（画素電極）である。ＴＦＴ部２１は、ＴＦＴアレイ基板上の互いに直交するゲート配線とソース配線（共に図示せず）の交差部近傍に設けられ、液晶を駆動するスイッチング素子を構成する部分であり、端子部２２はゲート配線を延在して表示パネルの外側に配置され、ゲート電極に外部から信号を入力するための部分である。
【００１６】
本実施の形態を製造の順にしたがって説明する。透明性絶縁基板１上にスパッタリング法などを用いて純ＡｌまたはＡｌ合金（第１電極材料）を成膜し、フォトリソグラフィ法にてレジストパターニングを行った後で燐酸、硝酸および酢酸系のエッチング液を用いてエッチングし、ゲート配線（図示せず）およびゲート電極（第１電極）ならびに端子部を形成する（図１の（ａ）参照）。下層膜である第１電極（ゲート電極）の第１層２と、上層膜である第１電極（ゲート電極）の第２層３とについては、本発明の特徴であり形成方法の詳細は後述する。つぎに化学的気相成長法（以下、ＣＶＤ）などを用いて窒化シリコン（ＳｉＮｘ）または酸化シリコン（ＳｉＯ2）からなるゲート絶縁膜４を厚さ約４０００Å、半導体層を成膜し、半導体層をパターニングして半導体層ａ−Ｓｉ膜５（厚さ約１５００Å）、低抵抗の半導体層ｎ+ａ−Ｓｉ膜６（厚さ約３００Å）を順次形成する（図１の（ｂ）参照）。
【００１７】
さらに、スパッタリング法を用いてふたたび第１電極材料である純ＡｌまたはＡｌ合金を約３０００Å成膜し、パターニングを行ってトランジスタのチャネル部ならびにソース／ドレイン電極部を形成する。ここで下層膜である第１電極（ソース／ドレイン電極）の第１層７と上層膜である第１電極（ソース／ドレイン電極）の第２層８の２層構成については本発明の特徴であり、形成方法は後述する（図２の（ａ）参照）。
【００１８】
つぎに、層間絶縁膜９を形成したのち、パターニングを行いコンタクトホール１０を形成する。コンタクトホールはゲート端子部およびＴＦＴのドレイン電極部に形成する。ここで、層間絶縁膜９はたとえばＣＶＤ法による窒化シリコン膜、またはアクリル系の透明性樹脂などのいずれか一方、あるいは両方の組み合わせで形成することができる（図２の（ｂ）参照）。
【００１９】
最後に透明導電膜としてスパッタリング法を用いＩＴＯ膜（酸化インジウムすず）を厚さ約１０００Å成膜し、パターニングして画素電極（第２電極）１１を形成してＴＦＴアレイ基板をうる。画素電極１１は層間絶縁膜のコンタクトホール１０を介して第１電極材料からなるゲート電極、ソース／ドレイン電極のそれぞれの上層膜すなわち、第１電極（ゲート電極）の第２層３、第１電極（ソース／ドレイン電極）の第２層８と電気的に接続されている。
【００２０】
本実施の形態においては、スパッタリング法を用いて第１電極材料の純ＡｌまたはＡｌ合金を用いてゲート電極および端子部を形成する際に、まず純Ａｒガスを用いて第１電極の第１層２を約２０００Åの厚さで成膜し、つぎに連続してＡｒ＋Ｎ2混合ガスを用いて第１電極の第２層３を約２５０Å成膜した。この第２層目のＡｌ膜は、Ｎ2ガスによる反応性スパッタリングのため、窒素（Ｎ）元素が添加された膜が形成されている。ソース／ドレイン電極のばあいも同様の方法で、純ＡｌまたはＡｌ合金の下層膜である第２電極の第１層７（約２０００Å）と、これに窒素（Ｎ）元素が添加された上層膜である第２電極の第２層８（約２５０Å）が形成される。
【００２１】
本実施の形態に適用した成膜条件を表１に示す。このようにして作製されたＴＦＴアレイ基板のコンタクトホール１０における純ＡｌまたはＡｌ合金からなる第１電極と、ＩＴＯなどの透明導電膜からなる第２電極とのコンタクト表面部の電気抵抗値（コンタクト抵抗値）は、最小値で約５０μｍ□で約３５０Ωと低く良好な値を示した。
【００２２】
また本ＴＦＴアレイ基板に２５０℃×６０分の熱処理を行った後の同コンタクト抵抗値は約７℃×６０分の熱処理を行った後も同コンタクト抵抗値は約８００Ωと、従来技術のばあいの１Ｅ１０〜１Ｅ１２Ωに比べると極めて低く、優れた耐熱性を有していた。
【００２３】
なお、表１における成膜条件のパラメータ値は、装置によってそれぞれ固有に最適化されるものであって、この値に限定されるものではない。ただし、パラメータ値に対するコンタクト抵抗値の傾向として、第２層の成膜圧力が高いほどコンタクト抵抗値は小さくなる傾向が見られた。
【００２４】
また良好なコンタクト抵抗をうるための第１電極の第２層の膜厚は本実施の形態では２５０Åとしたが、これに限定されず５０〜１０００Åであればよい。これは５０Å以下ではＩＴＯとＡｌ界面のＯの拡散を抑制するのが難しいこと、また１０００Å以上では電極全体の抵抗値が高くなり、Ａｌを用いることによる配線の低抵抗化のメリットを享受できないためである。さらに１００〜５００Åがより好ましい。
【００２５】
【表１】
【００２６】
なお、本実施の形態では、スパッタリング法を用いて第１電極材料の純ＡｌまたはＡｌ合金を用いてゲート電極および端子部ならびにソース／ドレイン電極を形成する際に、まずＡｒガスを用いて第１層目を成膜し、続けてＡｒ＋Ｎ2混合ガスを用いて第２層目を成膜する２段階スパッタとしたが、初期のガスを純Ａｒとし、徐々にＮ2ガスの添加量を増加させていく連続スパッタリングで形成してもよい。このばあいはＡｌ膜の上層部（第２電極とのコンタクト表面部）に向かうほど窒素（Ｎ）元素添加量が多くなる連続した組成プロファイルを有する膜となる。
【００２７】
また、第１電極材料の母体となるＡｌとしては、純Ａｌのほか、Ａｌを主成分としてＡｌ合金を用いることができる。Ａｌ合金に添加する元素は、ヒロック抑制や耐食性の向上といった点からＣｕやＳｉ、あるいは希土類元素が望ましいが、Ａｌの電気的低抵抗というメリットを活かすために、その添加量は比抵抗が１０μΩ・ｃｍを超えない程度に抑えるのが好ましい。
【００２８】
ただし、本実施の形態のように、Ａｒ＋Ｎ2混合ガススパッタリングによって膜の上層部が部分的に窒化アルミニウム（ＡｌＮｘ）が形成された膜でキャッピングされた２層構造膜のばあいには、同時エッチングが可能であり純Ａｌを用いたばあいでもヒロックの発生が防止でき、さらに耐食性も向上する効果を有する。このためとくに耐ヒロック性に優れるＡｌ合金を用いなくても極めて信頼性の高いＴＦＴアレイを実現することが可能であることも本実施の形態の大きな特長である。
【００２９】
以下、実施の形態２〜１０は、実施の形態１において、第１電極材料のＡｌ膜と第２電極材料のＩＴＯ膜との低コンタクト抵抗をうるための、第１電極Ａｌの第２層を形成する方法以外のプロセスならびにその発明の効果はいずれも実施の形態１と同様である。したがって、第１電極Ａｌの第２層目の形成方法の記述のみにとどめる。
【００３０】
実施の形態２
図１、図２および図３のＴＦＴアレイ製造プロセスにおいて、第１電極は、純ＡｌまたはＡｌ合金をスパッタリング法を用いて純Ａｒガス中で成膜後、イオンドーピング法またはイオン注入法を用いて窒素（Ｎ）イオンを注入してＮを添加した第２層目すなわち、第１電極の第２層３、および第２電極の第２層８を形成してからパターニングを施して電極を形成する。なおドーズ量は５Ｅ１６〜１Ｅ１７個／ｃｍ3とした。
【００３１】
また、イオン種をＢイオン、Ｐイオンとしたばあいでも、Ｎイオンのばあいほど顕著ではないが同様のコンタクト低減効果がえられる。
【００３２】
実施の形態３
図４は本実施の形態にかかわるＴＦＴ部および端子部の構造を示す断面説明図である。図４において、１２はゲート電極におけるコンタクト部の第２層であり、１３はソース／ドレイン電極におけるコンタクト部の第２層であり、４２および４７は第１電極であり、その他の符号は図１と共通である。図１のＴＦＴアレイ製造プロセスにおいて、純ＡｌまたはＡｌ合金からなる第１電極を純Ａｒガスを用いたスパッタリング法により成膜後、パターニングにより形成する。層間絶縁膜９を形成し、コンタクトホール１０を開口した図１（ａ）の後に、イオンドーピング法を用いてＮイオンを注入し、それぞれの第１電極のコンタクト表面にＮイオンを添加した第２層目を形成する。したがって本実施の形態では図２に示すように第１電極の第２層目すなわち、ゲート電極におけるコンタクト部の第２層１２および、ソース／ドレイン電極におけるコンタクト部の第２層１３は第２電極ＩＴＯ膜からなる画素電極１１と接続されるコンタクト部分のみに形成された構造となる。
【００３３】
実施の形態４
実施の形態２および実施の形態３のＴＦＴ製造プロセスにおいて、純ＡｌまたはＡｌ合金からなる第１電極の第２層目をイオンドーピングではなく、窒化ガス雰囲気中で熱処理（アニール）することにより形成した。
【００３４】
熱処理は温度３００〜４５０℃、時間３０〜９０分の条件で行い、窒化ガスとして、Ｎ2ガスまたはＮＨ3ガスを用いた。これ以外にもメチルヒドラジン、ヒドラジンおよびエチルアニリンなどのガスを用いることができ、このばあいは低温度かつ短時間の熱処理で効率よくＡｌＮｘが形成された第２層目を形成することが可能である。
【００３５】
実施の形態５
実施の形態２および実施の形態３のＴＦＴ製造プロセスにおいて、純ＡｌまたはＡｌ合金からなる第１電極の第２層目をイオンドーピングではなく、Ｎ2プラズマ処理によって形成した。プラズマ処理条件は、ＰＥあるいはＲＩＥモードでＰｏｗｅｒ５００Ｗ、Ｎ2ガス圧７〜５００Ｐａ、処理時間は１５〜６０秒とした。なお、本成膜条件のパラメータ値も、処理する装置によってそれぞれ固有に最適化されるものであって、この値に限定されるものではない。
【００３６】
実施の形態６
実施の形態２および実施の形態３のＴＦＴ製造プロセスにおいて、純ＡｌまたはＡｌ合金からなる第１電極の第２層目を、ＴＦＴアレイ基板をアンモニア水ＮＨ4ＯＨに浸漬させて第１電極をＮＨ4ＯＨに浸すことにより形成する。また、ＮＨ4ＯＨに浸漬後、実施の形態４のごとく窒化ガス雰囲気中で熱処理を行ってもよい。
【００３７】
実施の形態７
実施の形態１に示すＴＦＴ製造プロセスにおいて、純ＡｌまたはＡｌ合金からなる第１電極の形成において、まず純Ａｒガスを用いたスパッタリング法を用いて第１層目を成膜し、つぎにＡｒ＋ＮＨ3混合ガスを用いた反応性スパッタリングにより第２層を成膜した後で、パターニングを行い、電極を形成した。
【００３８】
またこれ以外にも第２層目を成膜する際の混合ガスとして、Ａｒ＋Ｏ2、Ａｒ＋Ｎ2＋ＣＯ2、Ａｒ＋Ｎ2ＣＦ4を用いたばあいまたはこれらのガスにさらにＳｉＨ4を添加したばあいにも低コンタクト抵抗効果がえられた。したがって、第２層目のＡｌにＮ、ＯまたはＮ＋Ｃ＋Ｏ＋Ｓｉが不純物として添加されたばあいでも本発明の効果を充分にうることができる。
【００３９】
実施の形態８
実施の形態１に示すＴＦＴ製造プロセスにおいて、純Ａｒガスを用いたスパッタリング法により純ＡｌまたはＡｌ合金からなる第１電極（ゲート電極、ソース／ドレイン電極）において、それぞれ第１電極上に形成するゲート絶縁膜および層間絶縁膜として、プラズマＣＶＤ法でＳｉＨ4＋Ｈ2＋ＮＨ3＋Ｎ2混合ガスを用いて窒化シリコン膜を成膜し、界面拡散を利用してＳｉおよびＮ元素を添加することにより第１電極の第２層目を形成した。
【００４０】
実施の形態９
図５は、本発明の実施の形態９にかかわるＴＦＴ部および端子部の断面説明図であり、１４はゲート絶縁膜の第１層であり、１５はゲート絶縁膜の第２層であり、１６は層間絶縁膜の第１層であり、１７は層間絶縁膜の第２層であり、その他の符号は図１〜図４と共通である。
【００４１】
実施の形態８において、純ＡｌまたはＡｌ合金からなる第１電極上に形成する窒化シリコン膜を少なくとも図５に示すごとく２層以上とし、とくに初期の成膜を、プラズマＣＶＤ法でＳｉＨ4＋Ｈ2＋ＮＨ3＋Ｎ2混合ガスにさらにＣＦ4を加えた混合ガスで行う。ＣＦ4ガスを混ぜることによって、Ｎ元素リッチで化学的に不安定な窒化シリコン膜としてゲート絶縁膜の第１層１４およびゲート絶縁膜の第２層１６を形成することができるので、ＳｉおよびＮ元素が拡散し易く、効率よくＳｉおよびＮ元素を添加した第１電極の第２層目を形成することが可能である。
【００４２】
実施の形態１０
実施の形態８のＴＦＴアレイ製造プロセスにおいて、ゲート絶縁膜および層間絶縁膜を酸化シリコンＳｉＯ2とし、界面拡散によってＳｉおよびＯ元素を添加して第１電極の第２層目を形成しても同様のコンタクト抵抗低減効果をうることができる。
【００４３】
実施の形態１１
図６は、本発明の実施の形態１１にかかわるＴＦＴ部および端子部の断面説明図であり、１８はＩＴＯからなる画素電極の第１層であり、１９はＩＴＯからなる画素電極の第２層であり、その他の符号は図１〜５と共通である。図１に示す実施の形態１のＴＦＴアレイ製造プロセスにおいて、図１（ｃ）のＩＴＯ膜のような透明性導電酸化膜からなる第２電極である画素電極１１を２層構造とし、画素電極の第１層１８を純Ａｒガスのみを用いたスパッタリング法で約５００Å成膜し、その後、Ａｒ＋Ｏ2ガスを用いた従来の方法を用いて画素電極の第２層１９を厚さ約５００Å成膜した。
【００４４】
このように純ＡｌまたはＡｌ合金からなる第１電極に接する初期のＩＴＯ膜のＯ元素量を少なくしてやることによって、Ｏ元素拡散による第１電極界面でのＡｌｘＯｙ形成を抑制することができ、数１００〜数キロΩの低コンタクト抵抗値を実現することができる。
【００４５】
なお、ＩＴＯなどからなる第２電極の第１層の膜厚は１００〜５００Å程度が好ましい。これは、１００Å未満であるとコンタクト低減効果は充分でなく、またＯ元素が少ないＩＴＯ膜は比抵抗が高くかつ透過率も低いためあまり厚くするとＴＦＴアレイにおける光の透過率が下がり、特性を劣化させてしまうからである。
【００４６】
なお、以上の実施の形態１〜１１では、第１電極材料として純ＡｌまたはＡｌ合金、そして第２電極材料としてＩＴＯ膜を用いたばあいについて説明してきたが、本発明にかかる効果はこれらの電極材料に限られることはなく、たとえば第１の電極材料としてＴａ、そして第２の電極材料としてＩｎ2Ｏ3、ＳｎＯ2、ＺｎＯ2などのうちのいずれかをベースとした他の透明性酸化導電膜を用いたばあいでも同様の効果を奏する。
【００４７】
実施の形態１２
以上説明した実施の形態１から１１のいずれかによって形成したＴＦＴアレイ基板を用い、これと対向電極やカラーフィルタなどを有する対向基板を貼り合わせ、さらに液晶材料を注入挾持してＴＦＴアクティブマトリックス型の液晶表示装置（ＴＦＴ−ＬＣＤ装置）をえた。すなわち本実施の形態によれば、ＴＦＴアレイ基板の配線や電極に低抵抗配線であるＡｌが用いられ、またＡｌ以外を主成分とする別金属層を設けることなくＩＴＯ透明膜からなる画素電極がＡｌと直接コンタクトした構造を有しているので、高開口率で高性能を有し、かつ従来装置よりも生産性よく低コストで実施することができる優れた液晶表示装置をうることができた。
【符号の説明】
【００４８】
１ 透明性絶縁基板、２、７ 第１電極の第１層、３、８ 第１電極の第２層、
４ ゲート絶縁膜、５ 半導体層ａ−ｓｉ膜、６ 半導体層ｎ+ａ−Ｓｉ膜、
９ 層間絶縁膜、１０ コンタクトホール、１１ 画素電極、
１２ ゲート電極におけるコンタクト部の第２層、
１３ ソース／ドレイン電極におけるコンタクト部の第２層、
１４ ゲート絶縁膜の第１層、１５ ゲート絶縁膜の第２層、
１６ 層間絶縁膜の第１層、１７ 層間絶縁膜の第２層、１８ 画素電極の第１層、
１９ 画素電極の第２層、４２ 第１電極。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと称す）の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
マトリックス型液晶表示装置は、通常半導体薄膜（以下、半導体膜と称す）などからなるＴＦＴなどが設けられたＴＦＴアレイ基板と対向基板との２枚の基板の間に液晶などの表示材料が挾持され、この表示材料に対して、画素ごとに選択的に電圧が印加されるようにして構成されている。対向基板上には、対向電極、カラーフィルタおよびブラックマトリックスなどが設けられている。このようなＴＦＴアレイ基板を用いた液晶表示装置（Liquid Crystal Display、以下ＬＣＤと略記する）を以下ＴＦＴ−ＬＣＤと称する。
【０００３】
ＴＦＴアレイ基板は、ガラスなどからなる絶縁性基板上に各素子ごとにアレイ状にゲート電極、ソース電極、ドレイン電極および半導体膜からなるＴＦＴならびに画素電極が少なくとも設けられ、その他、配向膜や必要に応じて蓄積容量などが設けられるとともに、各画素どうしのあいだにはゲート配線やソース配線などの信号線がそれぞれ互いにかつ並行に複数本ずつ設けられて表示領域が構成されている。さらに表示領域の外側に、各信号線に対応してそれぞれ入力端子や、ＴＦＴを駆動する駆動回路などが設けられている。
【０００４】
このようなＴＦＴアレイ基板を用いた液晶装置を作製するにはガラス基板上にＴＦＴ、ゲート（ゲート電極とゲート配線とをあわせて単にゲートという）、ソース／ドレイン（ソース電極とソース配線をあわせて単にソースといい、また、ドレイン電極を単にドレインともいう。さらに、ソースおよびドレインをソース／ドレインと表わす）およびその他の共通配線をアレイ状に作製して、表示領域とするとともに、入力端子、予備配線および駆動回路などを表示領域の周辺に配置する。このときそれぞれの機能を発現させるために導電性薄膜（以下、導電膜と称す）や絶縁性薄膜（以下、絶縁膜と称す）を必要に応じて配設する。また、対向基板上には対向電極を設けるとともにカラーフィルタ、ブラックマトリックスを設ける。
【０００５】
ＴＦＴアレイ基板と対向基板とを作製した後、２枚の基板のあいだに液晶材料が注入されうるように所望の隙間を有する状態にして両基板をその周囲で貼り合わせた後、２枚の基板の隙間に液晶材料を注入してＬＣＤを作製する。
【０００６】
ＬＣＤに用いられるＴＦＴアレイ基板や対向基板には、薄膜技術を利用して種々の半導体装置などが設けられている。これらの半導体装置には、半導体膜や絶縁膜、導電膜が形成されており、層間の電気的接続をとるために層間絶縁膜や半導体膜を貫通するコンタクトホールがさらに形成されている。
【０００７】
ＴＦＴ−ＬＣＤにおいては、大型化あるいは高精細化に伴い、ゲート配線やソース／ドレイン配線には信号の遅延を防止するために、純ＡｌあるいはＡｌを主成分とする電気的に低抵抗な合金材料を用いることが特性上およびプロセス上からは望ましいが、透明性の画素電極となるＩＴＯなどからなる第２電極と、これら純ＡｌあるいはＡｌ合金からなる第１電極とコンタクトさせると、そのコンタクト抵抗は１Ｅ１０〜１Ｅ１２Ωと非常に高く、良好なコンタクト特性をうることはできなかった。
【０００８】
したがって、絶縁膜に開口したコンタクトホールを介して純ＡｌまたはＡｌ合金からなる第１電極と画素電極となるＩＴＯなどの透明性導電膜からなる第２電極とを直接コンタクト（接続）するようなＴＦＴアレイ基板を実現することは不可能であった。
【０００９】
この問題を解決する方法として、従来では良好なコンタクトをうるために第１電極は、たとえば特開平４−２５３３４２、４−３０５６２７および８−１８０５８号公報に見られるように、純ＡｌまたはＡｌ合金上にＣｒ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｎｉなどを成膜する２層構造としていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
このように従来の製造方法においては、ＩＴＯなどからなる第２電極と純ＡｌまたはＡｌ合金からなる第１電極とのコンタクト抵抗が１×１０Ｅ１０〜１×１０Ｅ１２Ωと非常に高く、良好なコンタクト抵抗がえられなかった。また、良好なコンタクトをうるために第１電極を材料の異なる２層構造としたばあいは、同薬液および同時エッチングは不可能であり、２種類の薬液による２度のエッチング工程を必要とするため工程の複雑化を招いていた。本発明は、透明導電層と金属導電層とのコンタクト部において、良好なコンタクト抵抗をうるとともに、低抵抗なＡｌ配線材料を用いて、かつ生産コストの低下および生産性の向上を計ることができる表示装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の請求項１にかかわる薄膜トランジスタの製造方法は、
絶縁性基板上に、スパッタリングによって純ＡｌまたはＡｌ合金を第１層として成膜する工程と、
前記第１層の上層に、Ａｒ＋Ｎ2混合ガスまたはＡｒ＋ＮＨ3混合ガスを用いたスパッタリングによって、前記第１層の材料に加えて窒化アルミニウムも部分的に含む第２層を成膜する工程と、
前記第１層と前記第２層とをパターニングすることにより、ゲート、ソースおよびドレインのうちの少なくとも１つである第１電極を形成する工程と、
前記第１電極および前記基板を覆って絶縁膜を成膜する工程と、
該絶縁膜にパターニングを施しコンタクトホールを形成する工程と、
前記絶縁膜上に透明膜電極からなる第２電極を形成して該第２電極と第１電極の前記第２層とを前記コンタクトホールを介して電気的に接続する工程とを少なくとも含むことを特徴とする薄膜トランジスタの製法。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の請求項１にかかわる薄膜トランジスタの製造方法によれば、ＩＴＯ／Ａｌの低コンタクト抵抗が実現できる薄膜トランジスタを容易にうるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態１にかかわるＴＦＴ部および端子部の構造を示す断面説明図である。
【図２】本発明の実施の形態１にかかわるＴＦＴ部および端子部の構造を示す断面説明図である。
【図３】本発明の実施の形態１にかかわるＴＦＴ部および端子部の構造を示す断面説明図である。
【図４】本発明の実施の形態３にかかわるＴＦＴ部および端子部の構造を示す端面説明図である。
【図５】本発明の実施の形態９にかかわるＴＦＴの構造を示す断面説明図である。
【図６】本発明の実施の形態１１にかかわるＴＦＴの構造を示す断面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１５】
実施の形態１
図１、図２および図３は本発明に係わるＴＦＴアレイ基板のＴＦＴ部および端子部を製造工程順に示す工程断面説明図である。図１、図２および図３において、２１はＴＦＴ部であり、２２は端子部であり、１は透明性絶縁基板であり、２は第１電極（ＴＦＴ部の第１電極はゲート電極）の第１層であり、３は第１電極の第２層であり、４はゲート絶縁膜であり、５は半導体層ａ−Ｓｉ膜であり、６は半導体層ｎ+ａ−Ｓｉ膜であり、７は第１電極（ＴＦＴ部の第１電極はソース／ドレイン電極）の第１層であり、８は第１電極の第２層であり、９は層間絶縁膜であり、１０はコンタクトホールであり、１１は第２電極（画素電極）である。ＴＦＴ部２１は、ＴＦＴアレイ基板上の互いに直交するゲート配線とソース配線（共に図示せず）の交差部近傍に設けられ、液晶を駆動するスイッチング素子を構成する部分であり、端子部２２はゲート配線を延在して表示パネルの外側に配置され、ゲート電極に外部から信号を入力するための部分である。
【００１６】
本実施の形態を製造の順にしたがって説明する。透明性絶縁基板１上にスパッタリング法などを用いて純ＡｌまたはＡｌ合金（第１電極材料）を成膜し、フォトリソグラフィ法にてレジストパターニングを行った後で燐酸、硝酸および酢酸系のエッチング液を用いてエッチングし、ゲート配線（図示せず）およびゲート電極（第１電極）ならびに端子部を形成する（図１の（ａ）参照）。下層膜である第１電極（ゲート電極）の第１層２と、上層膜である第１電極（ゲート電極）の第２層３とについては、本発明の特徴であり形成方法の詳細は後述する。つぎに化学的気相成長法（以下、ＣＶＤ）などを用いて窒化シリコン（ＳｉＮｘ）または酸化シリコン（ＳｉＯ2）からなるゲート絶縁膜４を厚さ約４０００Å、半導体層を成膜し、半導体層をパターニングして半導体層ａ−Ｓｉ膜５（厚さ約１５００Å）、低抵抗の半導体層ｎ+ａ−Ｓｉ膜６（厚さ約３００Å）を順次形成する（図１の（ｂ）参照）。
【００１７】
さらに、スパッタリング法を用いてふたたび第１電極材料である純ＡｌまたはＡｌ合金を約３０００Å成膜し、パターニングを行ってトランジスタのチャネル部ならびにソース／ドレイン電極部を形成する。ここで下層膜である第１電極（ソース／ドレイン電極）の第１層７と上層膜である第１電極（ソース／ドレイン電極）の第２層８の２層構成については本発明の特徴であり、形成方法は後述する（図２の（ａ）参照）。
【００１８】
つぎに、層間絶縁膜９を形成したのち、パターニングを行いコンタクトホール１０を形成する。コンタクトホールはゲート端子部およびＴＦＴのドレイン電極部に形成する。ここで、層間絶縁膜９はたとえばＣＶＤ法による窒化シリコン膜、またはアクリル系の透明性樹脂などのいずれか一方、あるいは両方の組み合わせで形成することができる（図２の（ｂ）参照）。
【００１９】
最後に透明導電膜としてスパッタリング法を用いＩＴＯ膜（酸化インジウムすず）を厚さ約１０００Å成膜し、パターニングして画素電極（第２電極）１１を形成してＴＦＴアレイ基板をうる。画素電極１１は層間絶縁膜のコンタクトホール１０を介して第１電極材料からなるゲート電極、ソース／ドレイン電極のそれぞれの上層膜すなわち、第１電極（ゲート電極）の第２層３、第１電極（ソース／ドレイン電極）の第２層８と電気的に接続されている。
【００２０】
本実施の形態においては、スパッタリング法を用いて第１電極材料の純ＡｌまたはＡｌ合金を用いてゲート電極および端子部を形成する際に、まず純Ａｒガスを用いて第１電極の第１層２を約２０００Åの厚さで成膜し、つぎに連続してＡｒ＋Ｎ2混合ガスを用いて第１電極の第２層３を約２５０Å成膜した。この第２層目のＡｌ膜は、Ｎ2ガスによる反応性スパッタリングのため、窒素（Ｎ）元素が添加された膜が形成されている。ソース／ドレイン電極のばあいも同様の方法で、純ＡｌまたはＡｌ合金の下層膜である第２電極の第１層７（約２０００Å）と、これに窒素（Ｎ）元素が添加された上層膜である第２電極の第２層８（約２５０Å）が形成される。
【００２１】
本実施の形態に適用した成膜条件を表１に示す。このようにして作製されたＴＦＴアレイ基板のコンタクトホール１０における純ＡｌまたはＡｌ合金からなる第１電極と、ＩＴＯなどの透明導電膜からなる第２電極とのコンタクト表面部の電気抵抗値（コンタクト抵抗値）は、最小値で約５０μｍ□で約３５０Ωと低く良好な値を示した。
【００２２】
また本ＴＦＴアレイ基板に２５０℃×６０分の熱処理を行った後の同コンタクト抵抗値は約７℃×６０分の熱処理を行った後も同コンタクト抵抗値は約８００Ωと、従来技術のばあいの１Ｅ１０〜１Ｅ１２Ωに比べると極めて低く、優れた耐熱性を有していた。
【００２３】
なお、表１における成膜条件のパラメータ値は、装置によってそれぞれ固有に最適化されるものであって、この値に限定されるものではない。ただし、パラメータ値に対するコンタクト抵抗値の傾向として、第２層の成膜圧力が高いほどコンタクト抵抗値は小さくなる傾向が見られた。
【００２４】
また良好なコンタクト抵抗をうるための第１電極の第２層の膜厚は本実施の形態では２５０Åとしたが、これに限定されず５０〜１０００Åであればよい。これは５０Å以下ではＩＴＯとＡｌ界面のＯの拡散を抑制するのが難しいこと、また１０００Å以上では電極全体の抵抗値が高くなり、Ａｌを用いることによる配線の低抵抗化のメリットを享受できないためである。さらに１００〜５００Åがより好ましい。
【００２５】
【表１】
【００２６】
なお、本実施の形態では、スパッタリング法を用いて第１電極材料の純ＡｌまたはＡｌ合金を用いてゲート電極および端子部ならびにソース／ドレイン電極を形成する際に、まずＡｒガスを用いて第１層目を成膜し、続けてＡｒ＋Ｎ2混合ガスを用いて第２層目を成膜する２段階スパッタとしたが、初期のガスを純Ａｒとし、徐々にＮ2ガスの添加量を増加させていく連続スパッタリングで形成してもよい。このばあいはＡｌ膜の上層部（第２電極とのコンタクト表面部）に向かうほど窒素（Ｎ）元素添加量が多くなる連続した組成プロファイルを有する膜となる。
【００２７】
また、第１電極材料の母体となるＡｌとしては、純Ａｌのほか、Ａｌを主成分としてＡｌ合金を用いることができる。Ａｌ合金に添加する元素は、ヒロック抑制や耐食性の向上といった点からＣｕやＳｉ、あるいは希土類元素が望ましいが、Ａｌの電気的低抵抗というメリットを活かすために、その添加量は比抵抗が１０μΩ・ｃｍを超えない程度に抑えるのが好ましい。
【００２８】
ただし、本実施の形態のように、Ａｒ＋Ｎ2混合ガススパッタリングによって膜の上層部が部分的に窒化アルミニウム（ＡｌＮｘ）が形成された膜でキャッピングされた２層構造膜のばあいには、同時エッチングが可能であり純Ａｌを用いたばあいでもヒロックの発生が防止でき、さらに耐食性も向上する効果を有する。このためとくに耐ヒロック性に優れるＡｌ合金を用いなくても極めて信頼性の高いＴＦＴアレイを実現することが可能であることも本実施の形態の大きな特長である。
【００２９】
以下、実施の形態２〜１０は、実施の形態１において、第１電極材料のＡｌ膜と第２電極材料のＩＴＯ膜との低コンタクト抵抗をうるための、第１電極Ａｌの第２層を形成する方法以外のプロセスならびにその発明の効果はいずれも実施の形態１と同様である。したがって、第１電極Ａｌの第２層目の形成方法の記述のみにとどめる。
【００３０】
実施の形態２
図１、図２および図３のＴＦＴアレイ製造プロセスにおいて、第１電極は、純ＡｌまたはＡｌ合金をスパッタリング法を用いて純Ａｒガス中で成膜後、イオンドーピング法またはイオン注入法を用いて窒素（Ｎ）イオンを注入してＮを添加した第２層目すなわち、第１電極の第２層３、および第２電極の第２層８を形成してからパターニングを施して電極を形成する。なおドーズ量は５Ｅ１６〜１Ｅ１７個／ｃｍ3とした。
【００３１】
また、イオン種をＢイオン、Ｐイオンとしたばあいでも、Ｎイオンのばあいほど顕著ではないが同様のコンタクト低減効果がえられる。
【００３２】
実施の形態３
図４は本実施の形態にかかわるＴＦＴ部および端子部の構造を示す断面説明図である。図４において、１２はゲート電極におけるコンタクト部の第２層であり、１３はソース／ドレイン電極におけるコンタクト部の第２層であり、４２および４７は第１電極であり、その他の符号は図１と共通である。図１のＴＦＴアレイ製造プロセスにおいて、純ＡｌまたはＡｌ合金からなる第１電極を純Ａｒガスを用いたスパッタリング法により成膜後、パターニングにより形成する。層間絶縁膜９を形成し、コンタクトホール１０を開口した図１（ａ）の後に、イオンドーピング法を用いてＮイオンを注入し、それぞれの第１電極のコンタクト表面にＮイオンを添加した第２層目を形成する。したがって本実施の形態では図２に示すように第１電極の第２層目すなわち、ゲート電極におけるコンタクト部の第２層１２および、ソース／ドレイン電極におけるコンタクト部の第２層１３は第２電極ＩＴＯ膜からなる画素電極１１と接続されるコンタクト部分のみに形成された構造となる。
【００３３】
実施の形態４
実施の形態２および実施の形態３のＴＦＴ製造プロセスにおいて、純ＡｌまたはＡｌ合金からなる第１電極の第２層目をイオンドーピングではなく、窒化ガス雰囲気中で熱処理（アニール）することにより形成した。
【００３４】
熱処理は温度３００〜４５０℃、時間３０〜９０分の条件で行い、窒化ガスとして、Ｎ2ガスまたはＮＨ3ガスを用いた。これ以外にもメチルヒドラジン、ヒドラジンおよびエチルアニリンなどのガスを用いることができ、このばあいは低温度かつ短時間の熱処理で効率よくＡｌＮｘが形成された第２層目を形成することが可能である。
【００３５】
実施の形態５
実施の形態２および実施の形態３のＴＦＴ製造プロセスにおいて、純ＡｌまたはＡｌ合金からなる第１電極の第２層目をイオンドーピングではなく、Ｎ2プラズマ処理によって形成した。プラズマ処理条件は、ＰＥあるいはＲＩＥモードでＰｏｗｅｒ５００Ｗ、Ｎ2ガス圧７〜５００Ｐａ、処理時間は１５〜６０秒とした。なお、本成膜条件のパラメータ値も、処理する装置によってそれぞれ固有に最適化されるものであって、この値に限定されるものではない。
【００３６】
実施の形態６
実施の形態２および実施の形態３のＴＦＴ製造プロセスにおいて、純ＡｌまたはＡｌ合金からなる第１電極の第２層目を、ＴＦＴアレイ基板をアンモニア水ＮＨ4ＯＨに浸漬させて第１電極をＮＨ4ＯＨに浸すことにより形成する。また、ＮＨ4ＯＨに浸漬後、実施の形態４のごとく窒化ガス雰囲気中で熱処理を行ってもよい。
【００３７】
実施の形態７
実施の形態１に示すＴＦＴ製造プロセスにおいて、純ＡｌまたはＡｌ合金からなる第１電極の形成において、まず純Ａｒガスを用いたスパッタリング法を用いて第１層目を成膜し、つぎにＡｒ＋ＮＨ3混合ガスを用いた反応性スパッタリングにより第２層を成膜した後で、パターニングを行い、電極を形成した。
【００３８】
またこれ以外にも第２層目を成膜する際の混合ガスとして、Ａｒ＋Ｏ2、Ａｒ＋Ｎ2＋ＣＯ2、Ａｒ＋Ｎ2ＣＦ4を用いたばあいまたはこれらのガスにさらにＳｉＨ4を添加したばあいにも低コンタクト抵抗効果がえられた。したがって、第２層目のＡｌにＮ、ＯまたはＮ＋Ｃ＋Ｏ＋Ｓｉが不純物として添加されたばあいでも本発明の効果を充分にうることができる。
【００３９】
実施の形態８
実施の形態１に示すＴＦＴ製造プロセスにおいて、純Ａｒガスを用いたスパッタリング法により純ＡｌまたはＡｌ合金からなる第１電極（ゲート電極、ソース／ドレイン電極）において、それぞれ第１電極上に形成するゲート絶縁膜および層間絶縁膜として、プラズマＣＶＤ法でＳｉＨ4＋Ｈ2＋ＮＨ3＋Ｎ2混合ガスを用いて窒化シリコン膜を成膜し、界面拡散を利用してＳｉおよびＮ元素を添加することにより第１電極の第２層目を形成した。
【００４０】
実施の形態９
図５は、本発明の実施の形態９にかかわるＴＦＴ部および端子部の断面説明図であり、１４はゲート絶縁膜の第１層であり、１５はゲート絶縁膜の第２層であり、１６は層間絶縁膜の第１層であり、１７は層間絶縁膜の第２層であり、その他の符号は図１〜図４と共通である。
【００４１】
実施の形態８において、純ＡｌまたはＡｌ合金からなる第１電極上に形成する窒化シリコン膜を少なくとも図５に示すごとく２層以上とし、とくに初期の成膜を、プラズマＣＶＤ法でＳｉＨ4＋Ｈ2＋ＮＨ3＋Ｎ2混合ガスにさらにＣＦ4を加えた混合ガスで行う。ＣＦ4ガスを混ぜることによって、Ｎ元素リッチで化学的に不安定な窒化シリコン膜としてゲート絶縁膜の第１層１４およびゲート絶縁膜の第２層１６を形成することができるので、ＳｉおよびＮ元素が拡散し易く、効率よくＳｉおよびＮ元素を添加した第１電極の第２層目を形成することが可能である。
【００４２】
実施の形態１０
実施の形態８のＴＦＴアレイ製造プロセスにおいて、ゲート絶縁膜および層間絶縁膜を酸化シリコンＳｉＯ2とし、界面拡散によってＳｉおよびＯ元素を添加して第１電極の第２層目を形成しても同様のコンタクト抵抗低減効果をうることができる。
【００４３】
実施の形態１１
図６は、本発明の実施の形態１１にかかわるＴＦＴ部および端子部の断面説明図であり、１８はＩＴＯからなる画素電極の第１層であり、１９はＩＴＯからなる画素電極の第２層であり、その他の符号は図１〜５と共通である。図１に示す実施の形態１のＴＦＴアレイ製造プロセスにおいて、図１（ｃ）のＩＴＯ膜のような透明性導電酸化膜からなる第２電極である画素電極１１を２層構造とし、画素電極の第１層１８を純Ａｒガスのみを用いたスパッタリング法で約５００Å成膜し、その後、Ａｒ＋Ｏ2ガスを用いた従来の方法を用いて画素電極の第２層１９を厚さ約５００Å成膜した。
【００４４】
このように純ＡｌまたはＡｌ合金からなる第１電極に接する初期のＩＴＯ膜のＯ元素量を少なくしてやることによって、Ｏ元素拡散による第１電極界面でのＡｌｘＯｙ形成を抑制することができ、数１００〜数キロΩの低コンタクト抵抗値を実現することができる。
【００４５】
なお、ＩＴＯなどからなる第２電極の第１層の膜厚は１００〜５００Å程度が好ましい。これは、１００Å未満であるとコンタクト低減効果は充分でなく、またＯ元素が少ないＩＴＯ膜は比抵抗が高くかつ透過率も低いためあまり厚くするとＴＦＴアレイにおける光の透過率が下がり、特性を劣化させてしまうからである。
【００４６】
なお、以上の実施の形態１〜１１では、第１電極材料として純ＡｌまたはＡｌ合金、そして第２電極材料としてＩＴＯ膜を用いたばあいについて説明してきたが、本発明にかかる効果はこれらの電極材料に限られることはなく、たとえば第１の電極材料としてＴａ、そして第２の電極材料としてＩｎ2Ｏ3、ＳｎＯ2、ＺｎＯ2などのうちのいずれかをベースとした他の透明性酸化導電膜を用いたばあいでも同様の効果を奏する。
【００４７】
実施の形態１２
以上説明した実施の形態１から１１のいずれかによって形成したＴＦＴアレイ基板を用い、これと対向電極やカラーフィルタなどを有する対向基板を貼り合わせ、さらに液晶材料を注入挾持してＴＦＴアクティブマトリックス型の液晶表示装置（ＴＦＴ−ＬＣＤ装置）をえた。すなわち本実施の形態によれば、ＴＦＴアレイ基板の配線や電極に低抵抗配線であるＡｌが用いられ、またＡｌ以外を主成分とする別金属層を設けることなくＩＴＯ透明膜からなる画素電極がＡｌと直接コンタクトした構造を有しているので、高開口率で高性能を有し、かつ従来装置よりも生産性よく低コストで実施することができる優れた液晶表示装置をうることができた。
【符号の説明】
【００４８】
１ 透明性絶縁基板、２、７ 第１電極の第１層、３、８ 第１電極の第２層、
４ ゲート絶縁膜、５ 半導体層ａ−ｓｉ膜、６ 半導体層ｎ+ａ−Ｓｉ膜、
９ 層間絶縁膜、１０ コンタクトホール、１１ 画素電極、
１２ ゲート電極におけるコンタクト部の第２層、
１３ ソース／ドレイン電極におけるコンタクト部の第２層、
１４ ゲート絶縁膜の第１層、１５ ゲート絶縁膜の第２層、
１６ 層間絶縁膜の第１層、１７ 層間絶縁膜の第２層、１８ 画素電極の第１層、
１９ 画素電極の第２層、４２ 第１電極。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性基板上に、スパッタリングによって純ＡｌまたはＡｌ合金を第１層として成膜する工程と、
前記第１層の上層に、Ａｒ＋Ｎ2混合ガスまたはＡｒ＋ＮＨ3混合ガスを用いたスパッタリングによって、前記第１層の材料に加えて窒化アルミニウムも部分的に含む第２層を成膜する工程と、
前記第１層と前記第２層とをパターニングすることにより、ゲート、ソースおよびドレインのうちの少なくとも１つである第１電極を形成する工程と、
前記第１電極および前記基板を覆って絶縁膜を成膜する工程と、
該絶縁膜にパターニングを施しコンタクトホールを形成する工程と、
前記絶縁膜上に透明膜電極からなる第２電極を形成して該第２電極と第１電極の前記第２層とを前記コンタクトホールを介して電気的に接続する工程とを少なくとも含むことを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の薄膜トランジスタの製造方法において、
前記第１層の上層に、Ａｒ＋Ｎ2混合ガスを用いたスパッタリングによって、前記第１層の材料に加えて窒化アルミニウムも部分的に含む第２層を成膜する工程において、
Ｎ2ガスの流量を徐々に増加させていくことにより、前記第１層と前記第２層とを連続的に形成することを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項３】
前記第１電極の前記第２層の膜厚は、５０〜１０００Ａであることを特徴とする請求項１または２に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項４】
前記第１電極の前記第２層の膜厚は、１００〜５００Ａであることを特徴とする請求項３記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項５】
前前記第１層と前記第２層とを同時にエッチングする工程をさらに含むことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項６】
前記第２電極は、透明性酸化導電膜であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項７】
前記第２電極材料は、ＩＴＯ膜、もしくは、Ｉｎ２Ｏ３、ＳｎＯ２、ＺｎＯのいずれかをベースとした透明性酸化導電膜であることを特徴とする請求項６に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項１】
絶縁性基板上に、スパッタリングによって純ＡｌまたはＡｌ合金を第１層として成膜する工程と、
前記第１層の上層に、Ａｒ＋Ｎ2混合ガスまたはＡｒ＋ＮＨ3混合ガスを用いたスパッタリングによって、前記第１層の材料に加えて窒化アルミニウムも部分的に含む第２層を成膜する工程と、
前記第１層と前記第２層とをパターニングすることにより、ゲート、ソースおよびドレインのうちの少なくとも１つである第１電極を形成する工程と、
前記第１電極および前記基板を覆って絶縁膜を成膜する工程と、
該絶縁膜にパターニングを施しコンタクトホールを形成する工程と、
前記絶縁膜上に透明膜電極からなる第２電極を形成して該第２電極と第１電極の前記第２層とを前記コンタクトホールを介して電気的に接続する工程とを少なくとも含むことを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の薄膜トランジスタの製造方法において、
前記第１層の上層に、Ａｒ＋Ｎ2混合ガスを用いたスパッタリングによって、前記第１層の材料に加えて窒化アルミニウムも部分的に含む第２層を成膜する工程において、
Ｎ2ガスの流量を徐々に増加させていくことにより、前記第１層と前記第２層とを連続的に形成することを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項３】
前記第１電極の前記第２層の膜厚は、５０〜１０００Ａであることを特徴とする請求項１または２に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項４】
前記第１電極の前記第２層の膜厚は、１００〜５００Ａであることを特徴とする請求項３記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項５】
前前記第１層と前記第２層とを同時にエッチングする工程をさらに含むことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項６】
前記第２電極は、透明性酸化導電膜であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項７】
前記第２電極材料は、ＩＴＯ膜、もしくは、Ｉｎ２Ｏ３、ＳｎＯ２、ＺｎＯのいずれかをベースとした透明性酸化導電膜であることを特徴とする請求項６に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−２３２６８２（Ｐ２０１０−２３２６８２Ａ）
【公開日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１４７７９３（Ｐ２０１０−１４７７９３）
【出願日】平成２２年６月２９日（２０１０．６．２９）
【分割の表示】特願２００８−１８４６１０（Ｐ２００８−１８４６１０）の分割
【原出願日】平成１０年３月３１日（１９９８．３．３１）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月２９日（２０１０．６．２９）
【分割の表示】特願２００８−１８４６１０（Ｐ２００８−１８４６１０）の分割
【原出願日】平成１０年３月３１日（１９９８．３．３１）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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