表示素子用配線、これを利用した薄膜トランジスタ基板及びその製造方法
【課題】 物理的に接着力が向上し、電気的には接触抵抗が良好な特性を有する表示素子用配線及びこれを利用した薄膜トランジスタ基板並びにその製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】 表示素子用配線を、低融点金属の合金元素が少なくとも一つ以上合金されているＡｇ合金で形成する。液晶表示パネルにおいて、このような表示素子用配線を用いてゲート配線２２，２４，２６及びデータ配線６５，６６，６８を形成すれば、接触部で他の導電物質と連結される過程で腐食が発生して素子の特性を低下させるのを防止できる。
【解決手段】 表示素子用配線を、低融点金属の合金元素が少なくとも一つ以上合金されているＡｇ合金で形成する。液晶表示パネルにおいて、このような表示素子用配線を用いてゲート配線２２，２４，２６及びデータ配線６５，６６，６８を形成すれば、接触部で他の導電物質と連結される過程で腐食が発生して素子の特性を低下させるのを防止できる。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は表示素子用配線及びこれを利用した薄膜トランジスタ基板並にその製造方法に係わり、特に、液晶表示装置に用いられる表示素子用配線とこれを利用した薄膜トランジスタ基板及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、半導体装置における配線は信号が伝達される手段として用いられるため、信号遅延を最少化することが要求される。
【０００３】特に、液晶表示装置に用いられる薄膜トランジスタ基板は、大面積化と高精細化によって低抵抗配線の必要性が重要視されている。現在、信号遅延を防止するために表示素子の配線物質としては低抵抗を有する金属物質、特にＡｌ（アルミニウム）またはＡｌ合金のような金属物質を用いるのが一般的である。
【０００４】しかし、ＡｌまたはＡｌ合金の配線は物理的または化学的特性が弱いため、接触部で他の導電物質と連結される過程で腐食が発生して素子の特性を低下させるという問題点がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明が目的とする技術的課題は、物理的に接着力が向上し、電気的には接触抵抗が良好な特性を有する表示素子用配線及びこれを利用した薄膜トランジスタ基板並びにその製造方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決するために本発明では、低融点金属元素が合金されたＡｇ合金で表示素子用配線を形成し、このような配線を薄膜トランジスタ基板に採用する。
【０００７】詳しくは、本発明による表示素子用配線は、低融点金属元素を合金元素とし、前記合金元素が少なくとも一つ以上合金されているＡｇ合金で形成されている。
【０００８】ここで、合金元素は１.５Ｅ−１２ｃｍ2／ｓｅｃ以上の拡散係数を有したり、または１５００Ｋ以下の融点を有することが望ましい。また、Ａｇ合金に合金されている合金元素はＡｇ合金に２０ａｔ％以下の構成比率を有するようにすることが好ましく、合金元素としてはＬｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｍ、あるいはＭｎであり得る。また、Ａｇ合金は反射用液晶表示装置の反射電極に用いることができる。
【０００９】また、このような表示素子用配線を用いて構成される薄膜トランジスタ基板には、低融点金属元素を合金元素とし、前記合金元素が少なくとも一つ以上合金されているＡｇ合金で形成されたゲート電極及びゲート線を含むゲート配線が形成されており、ゲート配線に絶縁するように交差するソース電極、ドレーン電極及びデータ線を含むデータ配線が形成されている。ソース電極とドレーン電極に接触されており、ゲート電極、ソース電極及びドレーン電極と共に薄膜トランジスタを構成する半導体層が形成されており、ドレーン電極には画素電極が連結されている。ここで、データ配線は低融点金属元素を合金元素とし、前記合金元素が少なくとも一つ以上合金されているＡｇ合金で形成されることが好ましい。
【００１０】この時、配線を構成するＡｇ合金層の合金元素は１.５Ｅ−１２ｃｍ2／ｓｅｃ以上の拡散係数を有したり、または１５００Ｋ以下の融点を有することが望ましい。また、Ａｇ合金に合金されている合金元素は２０ａｔ％以下の構成比率を有するようにするのが好ましいが、合金元素としてはＬｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｍ、あるいはＭｎが利用できる。
【００１１】ここで、第１の構造を有する薄膜トランジスタ基板はゲート配線が絶縁基板の上に形成され、ゲート配線を覆うゲート絶縁膜をさらに含み、ゲート絶縁膜の上に半導体層が形成され、半導体層の上にソース電極とドレーン電極が接触されており、データ配線を覆う保護膜をさらに含み、保護膜にドレーン電極を露出する接触孔をさらに含み、接触孔を介して画素電極がドレーン電極に連結されている構造を有することができる。
【００１２】この時、半導体層は水素化非晶質ケイ素で形成されることができ、ゲート配線の表面に形成される酸化膜をさらに含むことができる。また、ソース電極と半導体層の間及びドレーン電極と半導体層の間に介される合金元素の酸化膜をさらに含むことができる。
【００１３】また、第２の構造を有する薄膜トランジスタ基板は、半導体層が絶縁基板の上に形成されるが、ソース領域、ドレーン領域及びチャンネル領域を含み、半導体層を覆うゲート絶縁膜をさらに含み、ゲート絶縁膜の上にゲート配線が形成され、ゲート配線を覆う層間絶縁膜をさらに含み、層間絶縁膜とゲート絶縁膜にソース領域とドレーン領域を各々露出する接触孔をさらに含み、層間絶縁膜の上にはデータ配線があって、ソース電極が半導体層のソース領域に、ドレーン電極が半導体層のドレーン領域に各々連結され、データ配線を覆う保護膜をさらに含み、保護膜にドレーン電極を露出する接触孔をさらに含み、接触孔を介して画素電極がドレーン電極に連結される構造を有することができる。
【００１４】この時、半導体層は多結晶ケイ素で形成されることができ、ソース電極と半導体層の間及びドレーン電極と半導体層の間に介される合金元素の酸化膜をさらに含むことができる。
【００１５】本発明による前記第１の構造を有する薄膜トランジスタ基板を製造するために、絶縁基板の上に低融点金属元素を合金元素とし、前記合金元素が少なくとも一つ以上合金されているＡｇ合金を用いてゲート電極及びゲート線を含むゲート配線を形成し、ゲート配線を覆うゲート絶縁膜を形成する。次に、ゲート絶縁膜の上に半導体層を形成し、半導体層の上にソース電極、ドレーン電極及びデータ線を含むデータ配線を形成する。次に、データ配線を覆う保護膜を形成し、保護膜にドレーン電極の少なくとも一部を露出する接触孔を形成した後、接触孔を介してドレーン電極に連結される画素電極を形成する。この時、データ配線を低融点金属元素を合金元素とし、前記合金元素が少なくとも一つ以上合金されているＡｇ合金で形成することが好ましい。
【００１６】ここで、ゲート配線またはデータ配線は含有酸素濃度が５０００ｐｐｍ以下であるＡｇ合金ターゲットをスパッタリングしてＡｇ合金層を蒸着し、Ａｇ合金層を写真エッチングして形成することができる。また、保護膜形成のための熱処理工程は２００℃以上で進行させることが好ましいが、保護膜形成のための熱処理工程の際、データ配線となるＡｇ合金層の合金元素が半導体層の上に自然に形成される酸化ケイ素膜と反応して、合金元素の酸化膜を形成することができる。
【００１７】また、本発明による前記第２の構造を有する薄膜トランジスタ基板を製造するために絶縁基板の上に半導体層を形成し、半導体層を覆うゲート絶縁膜を形成する。次に、ゲート絶縁膜の上に低融点金属元素を合金元素とし、前記合金元素が少なくとも一つ以上合金されているＡｇ合金を用いてゲート電極及びゲート電極に連結されるゲート線を含むゲート配線を形成し、半導体層に不純物をドーピングしてソース領域及びドレーン領域を形成し、チャンネル領域を定義する。次に、ゲート配線を覆う層間絶縁膜を形成し、層間絶縁膜とゲート絶縁膜にソース領域とドレーン領域とを各々露出する接触孔を形成し、ソース領域に連結されるソース電極、ドレーン領域に連結されるドレーン電極及びデータ線を含むデータ配線を形成する。次に、データ配線を覆う保護膜を形成し、保護膜にドレーン電極を露出する接触孔を形成した後、接触孔を介してドレーン電極に連結される画素電極を形成する。この時、データ配線を低融点金属元素を合金元素とし、前記合金元素が少なくとも一つ以上合金されているＡｇ合金で形成することができる。
【００１８】ここで、ゲート配線またはデータ配線は含有酸素濃度が５０００ｐｐｍ以下であるＡｇ合金ターゲットをスパッタリングしてＡｇ合金層を蒸着し、Ａｇ合金層を写真エッチングして形成することが好ましい。保護膜形成のための熱処理工程は２００℃以上で進行させることが好ましいが、この時、データ配線をなすＡｇ合金層の合金元素が半導体層の上に自然に存在する酸化ケイ素膜と反応して、合金元素の酸化膜を形成することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、添付した図面を参考として本発明の実施例による表示素子用配線、これを利用した薄膜トランジスタ基板及びその製造方法について詳細に説明する。
【００２０】大面積、高解像度液晶表示装置において、低抵抗金属配線の開発は絶対的に要求されている。したがって、金属のうち最も低い比抵抗を有するＡｇ材料に対する工程の開発は非常に大きな関心を受けている。
【００２１】しかし、液晶表示装置に適合したＡｇ材料の配線工程の開発のためには、Ａｇの材料的な問題点と共に工程で要求される問題に対する解決がまず要求されている。
【００２２】Ａｇはガラスに対する接着力が劣り、化学的雰囲気（Ｈ2ＳＯ4、ＮａＣｌ、ＫＯＨ）で材料特性が低下しやすいという短所がある。これを解決するために、合金元素（ａｌｌｏｙｉｎｇ ｅｌｅｍｅｎｔ）をＡｇに添加する方法は非常に効率的であるといえる。
【００２３】まず、図１乃至図８を参照してＡｇ合金の特性について説明する。
【００２４】図１はＡｇ、ＡｇＡｌ、ＡｇＭｇ及びＣｒの接着力テスト結果を示したグラフである。ガラス基板の上に厚さ１μｍの薄膜をスパッタリングで積層した後、スクラッチテスター（ｓｃｒａｔｃｈ ｔｅｓｔｅｒ）で接着力（ａｄｈｅｓｉｏｎ）を測定したものである。
【００２５】スクラッチテスターとは、試料を所定の角度に傾くようにした後、ダイアモンドチップで表面を掻く時に出る音波（ａｃｏｕｓｔｉｃ ｅｍｉｓｓｉｏｎ）を測定する道具である。波形は薄膜が破裂される時にピークを示し、この時の荷重（ロード）が臨界ロード（ｃｒｉｔｉｃａｌ ｌｏａｄ）であって、薄膜と基板との接着力を示す数値として用いられる。
【００２６】グラフで臨界ロードを見てみれば、Ａｇが２０Ｎであり、ＡｇＭｇが２５Ｎを示している。また、ＡｇＡｌとＣｒは３５Ｎ以下のロードではピークを見せていない。従って、ＡｇにＭｇ、Ａｌなどの合金元素を添加したＡｇ合金で基板の上に配線を形成すれば、基板との接着力を純銀Ａｇに比して、改善させることができることが分かる。
【００２７】下の表１はＡｇ、ＡｇＡｌ、ＡｇＭｇのアニールによる比抵抗変化を示したものである。
【００２８】ＡｇＭｇの場合、Ａｌに近い比抵抗を示している。ＡｇＡｌの場合、Ａｌの含量が多くて比抵抗が高いが、Ａｌの含量を低くすれば比抵抗を十分低くすることができる。
【００２９】
【表１】
【００３０】図１と表１によれば、ＡｇにＭｇやＡｌのような合金元素を適切な割合で添加して配線を形成すれば、基板との接着力を改善できるとともに比抵抗もＡｇに近くすることができることが分かる。
【００３１】図２乃至図５は、Ａｇ合金ターゲットを用いてＡｇ合金層／ケイ素酸化膜／ケイ素膜構造をアニール前後にオージェ分析（ＡＥＳ：Ａｕｇｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）で分析したデータを示したものである。
【００３２】図２はＡｇＭｇ配線を蒸着する当時の試片をＡＥＳ分析した結果を示したグラフであり、図３はＡｇＭｇ配線を４００℃において真空熱処理した後の試片をＡＥＳ分析した結果を示したグラフであり、図４はＡｇＡｌ配線を蒸着しただけの試片をＡＥＳ分析した結果を示したグラフであり、図５はＡｇＡｌ配線を４００℃において真空熱処理した後の試片をＡＥＳ分析した結果を示したグラフである。
【００３３】グラフで横軸のスパッタエッチ時間を見れば、アニールする前は８ｍｉｎ、アニールした後にはは２０ｍｉｎになっているが、これはアニールする前は表面の付近のみ測定し、アニールした後には界面まで深く測定した結果を示したものである。
【００３４】ＡｇＭｇまたはＡｇＡｌのスパッタリングは１５０℃において実施したが、スパッタリング直後にもＡｇ合金層の表面に合金元素の酸化膜、つまりＭｇＯまたはＡｌ2Ｏ3が形成されることが分かる。
【００３５】真空中４００℃での熱処理によってＭｇまたはＡｌが界面へ移動して、界面の酸素と共にＭｇＯまたはＡｌ2Ｏ3を形成することが分かる。また、酸素はアニールする前にも表面に現れることから、Ａｇ合金の蒸着温度だけでも表面に析出されることが分かる。
【００３６】このような結果は合金元素、つまりＭｇまたはＡｌの速い拡散速度と表面析出効果に起因したことである。特に、Ｍｇに対するデータを見ると、アニールした後にはＭｇが表面と界面のみに現れるようになることから、析出効果が大きいことが分かる。
【００３７】前記のデータに対する理論的背景として図６ａと図６ｂのような模式図を考えることができる。
【００３８】図６ａに示したように、Ａｇに合金元素としてＭｇを添加して作り出したＡｇＭｇを酸素雰囲気で熱処理を実施すれば、図６ｂに示したように合金元素が表面に移動してＭｇＯを形成する。
【００３９】また、Ｍｇは界面にも移動してＳｉＯ2と反応してＭｇＯを形成するが、これを式（１）のような反応式で示すことができる。
２Ｍｇ＋ＳｉＯ2→２ＭｇＯ＋Ｓｉ，ΔＨ298＝−１４３．７（Ｋｃａｌ／ｍｏｌ）……（１）
【００４０】配線薄膜自体では合金元素が枯渇されて、純粋なＡｇに近い低い比抵抗を有するようになる。
【００４１】このように、Ａｇ合金層の表面と界面では合金元素が主成分である新たな化合物層、つまり合金元素の酸化膜が形成される。この酸化膜はＡｇ合金層の上・下部の膜または基板との接着力を向上させる。特に、下部膜がケイ素膜である場合、このような酸化膜はＡｇ合金層とケイ素膜の間の接触抵抗を低くし、Ａｇ合金層のＡｇがケイ素膜に拡散することを抑制するので、Ａｇ合金層とケイ素膜とが安定的に接触できるようにする。
【００４２】前記のような反応はガラスが耐えられる低い温度でならなければならず、また、Ａｇ合金層の合金元素を十分に枯渇させてＡｇの比抵抗を十分低くしなければならないので、高い拡散速度を有する合金元素の選択が重要である。
【００４３】本発明ではＡｇ合金層における合金元素の拡散速度と融点が非常に密接な関係にあることを勘案して、Ａｇ合金層内で合金元素が表面と界面へ十分に移動する拡散速度を計算してこれに基づいて融点を計算し、これに対応する合金元素を決定することにする。
【００４４】例えば、合金元素の拡散が２５０℃基準に行われており、０.３μｍ厚さのＡｇ配線薄膜を１０分間で移動することができる元素を選択すると、拡散距離（ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ｌｅｎｇｔｈ）は、（Ｄｔ）1/2＝０．３μｍ……（２）となる。この時、Ｄは拡散係数を、ｔは時間を示す。
【００４５】式（２）によってＤ＝１.５Ｅ−１２ｃｍ2／ｓｅｃになるので、拡散係数がこの数値以上を有する合金元素を選択することが好ましい。
【００４６】一方、０.５×Ｔｍ（Ｔｍ：合金元素の溶融点）より低い温度で粒子界面拡散が全体拡散を支配するので、Ｔ＜０.５×Ｔｍ……（３） にならなければならない。この時、Ｔは現在温度を、Ｔｍは合金元素の融点を示す。
【００４７】また、面心立方格子（ＦＣＣ）の結晶構造を有する金属において、その拡散係数は式（４）に従う。
Ｄ＝０.３×ｅｘｐ（−８.５×Ｔｍ／Ｔ）ｃｍ2／ｓｅｃ……（４）
【００４８】このような条件を考えれば、合金元素が有するべき融点と拡散係数値の領域を規定することができる。
【００４９】図７は式（４）をグラフに示したものである。温度Ｔには５２３Ｋ（２５０℃）を代入した。グラフにおいて、ｘ軸は融点Ｔｍ、ｙ軸は拡散係数Ｄを示す。
【００５０】グラフから分かるように、合金元素が１.５Ｅ−１２ｃｍ2／ｓｅｃ以上の拡散係数を現すためには、融点Ｔｍは１５００Ｋ以下でなければならない。
【００５１】図８は、合金元素として好適な融点とエンタルピー（ｅｎｔｈａｌｐｙ）値の領域（左下のブロック）を示したグラフである。
【００５２】この領域は、前記で得た融点である１５００Ｋより低い融点を有し、酸化ケイ素膜に比べて酸化膜形成エネルギーが大きな元素を表示したものである。
【００５３】一般に、低融点金属元素は低い表面エネルギーを有していて表面析出が大きくなる傾向がある。従って、図８に示したように、Ｌｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｍ、Ｍｎなどを合金元素として考慮することができる。
【００５４】配線材料に用いられるＡｇ合金はＡｇとＬｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｍ、Ｍｎなどのような合金元素間の２元系合金以外に、これら元素間の３元系または４元系合金までも含むことができる。
【００５５】この時、合金元素の構成比率はＡｇ合金の比抵抗を考慮して総量で２０ａｔ％以下になるようにする。例えば、Ａｇ−ａ−ｂ−ｃの４元系合金を考慮する場合のａ、ｂ、ｃの構成比率は０.１ａｔ％≦ａ≦２０ａｔ％、０.１ａｔ％≦ｂ≦２０ａｔ％、０.１ａｔ％≦ｃ≦２０ａｔ％、ａ＋ｂ＋ｃ≦２０ａｔ％とすることが好ましい。
【００５６】詳述した説明によれば、適切な合金元素、例えばＬｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｍ、Ｍｎが添加されたＡｇ合金で大画面表示装置に適合した低抵抗配線を形成することができる。また、このようなＡｇ合金で配線を形成する場合にはそれと接触する接触層との接着力と接触抵抗を向上させることができ、界面の安定性を確保することができる。
【００５７】そして、このようなＡｇ合金を用いて反射形液晶表示装置の反射電極を形成することも可能である。
【００５８】以下では、このような物理的特性を有するＡｇ合金配線を適用した薄膜トランジスタ基板及びその製造方法について、図面を参照して詳細に説明する。
【００５９】まず、前記第１構造について図９及び図１０R>０を参考として本発明の第１実施例による薄膜トランジスタ基板の構造について説明する。
【００６０】図９は本発明の第１実施例による薄膜トランジスタ基板の配置図であり、図１０は図９に示した薄膜トランジスタ基板をX−X'線に沿って示した断面図である。
【００６１】絶縁基板１０の上に低抵抗を有するＡｇ合金からなるゲート配線２２、２４、２６が形成されている。ゲート配線は横方向に延びているゲート線２２、ゲート線２２の端に連結されていて外部からゲート信号を受けてゲート線２２に伝達するゲートパッド２４及び薄膜トランジスタ用ゲート電極２６を含む。
【００６２】ゲート配線２２、２４、２６に用いられるＡｇ合金には、Ｌｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｍ、Ｍｎのように高い拡散係数を有する低融点金属元素が合金されている。この時、Ａｇ合金に合金された元素は１.５Ｅ−１２ｃｍ2／ｓｅｃ以上の拡散係数（２５０℃のＡｇに対して）を有したり、または１５００Ｋ以下の融点を有することが好ましい。
【００６３】ここで、ゲート配線２２、２４、２６に用いられるＡｇ合金はＡｇとＬｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｍ、Ｍｎなどのような合金元素間の２元系合金以外に、これら元素間の３元系または４元系合金までも含むことができる。この時、これら合金元素がＡｇ合金で２０ａｔ％以下の構成比率を有するようにすることが好ましい。
【００６４】以下の配線に用いられるＡｇ合金は詳述したゲート配線のためのＡｇ合金と物理的及び化学的特性が同一であるので、これに対する説明は省略する。
【００６５】すでに言及したようにＡｇ合金はガラス基板との接着力が良いため、ゲート配線２２、２４、２６はパターンが浮き上がることなく良好に基板１０に接着される。
【００６６】基板１０の上には、窒化ケイ素などのゲート絶縁膜３０がゲート配線２２、２４、２６を覆っている。
【００６７】ゲート電極２６上のゲート絶縁膜３０上部には水素化非晶質ケイ素などの物質からなる半導体層４０が島形に形成されており、半導体層４０の上部にはｎ形不純物が高濃度にドーピングされている水素化非晶質ケイ素などの物質からなる抵抗性接触層５５、５６が形成されている。
【００６８】そして、金属酸化膜５１０が抵抗性接触層５５、５６の上に形成されている。この時、金属酸化膜５１０としては後述のデータ配線に含まれる物質にしたがってＭｇＯ、Ａｌ2Ｏ3、Ｌｉ2Ｏなどが形成される。例えば、データ配線がＡｇＭｇまたはＡｇＡｌからなる場合には金属酸化膜としてＭｇＯまたはＡｌ2Ｏ3が形成される。
【００６９】金属酸化膜５１０及びゲート絶縁膜３０の上には、低抵抗を有するＡｇ合金の金属物質からなるデータ配線６２、６５、６６、６８が形成されている。
【００７０】データ配線６２、６５、６６、６８に用いられるＡｇ合金もゲート配線２２、２４、２６と同様に、Ｌｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｍ、Ｍｎのような高い拡散係数を有する低融点金属元素が合金元素として合金されて形成されている。
【００７１】データ配線６２、６５、６６、６８は、縦方向に形成されてゲート線２２と交差して画素を定義するデータ線６２、データ線６２の分枝であり、抵抗接触層５５上端の金属酸化膜５１０の上部まで延びているソース電極６５、データ線６２の一端に連結されており、外部からの画像信号の印加を受けるデータパッド６８、ソース電極６５と分離されており、ゲート電極２６に対してソース電極６５の反対側抵抗接触層５６の上部に形成されているドレーン電極６６を含む。
【００７２】このような構造で金属酸化膜５１０が、データ配線６２、６５、６６、６８をなすＡｇ合金層と抵抗性接触層５５，５６をなすケイ素層の間に形成されていて、二つの層の接触抵抗を低くすると同時に二つの層の接着力を向上させ、Ａｇ合金層のＡｇがケイ素層へ拡散することを抑制する。
【００７３】データ配線６２、６５、６６、６８の上には、窒化ケイ素からなる保護膜７０が形成されている。
【００７４】保護膜７０には、ドレーン電極６６及びデータパッド６８を各々露出する接触孔７６、７８が形成されており、ゲート絶縁膜３０と共にゲートパッド２４を露出する接触孔７４が形成されている。
【００７５】保護膜７０の上には、接触孔７６を介してドレーン電極６６と電気的に連結されており画素に位置する画素電極８２が形成されている。また、保護膜７０の上には接触孔７４、７８を介して各々ゲートパッド２４及びデータパッド６８と連結されている補助ゲートパッド８６及び補助データパッド８８が形成されている。ここで、画素電極８２と補助ゲート及びデータパッド８６、８８は、ＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）またはＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）からなる。
【００７６】それでは、このような本発明の第１実施例による薄膜トランジスタ基板の製造方法について、図９及び図１０と図１１ａ乃至図１５ｂを参考として詳細に説明する。
【００７７】まず、図１１ａ及び１１ｂに示したように、基板１０の上に高い拡散係数を有する低融点金属元素を合金元素とするＡｇ合金からなるＡｇ合金層を蒸着しパターニングして、ゲート線２２、ゲート電極２６及びゲートパッド２４を含むゲート配線２２、２４、２６を形成する。
【００７８】このように、Ａｇ合金で形成されるゲート配線２２、２４、２６は低抵抗特性を維持することができ、ガラス基板との接着特性が良好である。
【００７９】液晶表示装置の工程で要求される低い工程温度は、合金元素の高い拡散係数を要求している。したがって酸化性向の大きい合金元素がＡｇ合金層内部で酸化を起こせないように、合金層内の酸素温度を最小限低くすることが要求される。合金元素がＡｇ合金層内部で酸化を起こすようになると、合金元素の拡散速度が遅くなって詳述したような効果が得られないためである。従って、ゲート配線のためのＡｇ合金層を蒸着する過程でＡｇ合金ターゲット内の酸素濃度を５０００ｐｐｍ以下に制限することが好ましい。また、炭素、窒素の濃度も５０００ｐｐｍ以下に制限することが有利である。
【００８０】以下の配線に用いられるＡｇ合金層の形成方法は詳述したゲート配線のためのＡｇ合金層の形成方法と同一であるので、これに対する説明は省略する。
【００８１】その後、２００℃以上の酸素雰囲気下で熱処理を通じてゲート配線２２、２４、２６の表面に金属酸化膜（図示せず）を形成することができる。この時、ゲート配線２２、２４、２６がＡｇＭｇで形成された場合にはＭｇＯがこの界面に形成され、ＡｇＡｌで形成された場合にはＡｌ2Ｏ3が形成される。この場合、熱処理を通じて合金元素が表面及び界面に拡散するので、配線の比抵抗は減少し、基板との接着力は向上する。これに対する説明は既に図２乃至図６ｂを参照して説明したようである。
【００８２】このようなゲート配線の熱処理は別途に行わなくても後続工程である絶縁膜蒸着工程で自然に行われる。
【００８３】次に、図１２ａ及び図１２ｂに示したように、窒化ケイ素からなるゲート絶縁膜３０、水素化非晶質ケイ素膜４０、不純物がドーピングされた水素化非晶質ケイ素膜５０の三重膜を連続して積層し、マスクを用いた写真エッチング工程で水素化非晶質ケイ素膜４０と不純物がドーピングされた水素化非晶質ケイ素膜５０をパターニングして、ゲート電極２４上部のゲート絶縁膜３０の上に島形の半導体層４０と抵抗接触層５０を形成する。
【００８４】次に、図１３ａ乃至図１３ｂに示したように、抵抗性接触層５５、５６及びゲート絶縁膜３０の上に高い拡散係数を有する低融点金属元素からなるＡｇ合金で形成されたＡｇ合金層を蒸着した後、マスクを用いた写真工程でパターニングして、データ配線６２、６５、６６、６８を形成する。データ配線６２、６５、６６、６８６は、ゲート線２２と交差するデータ線６２と、データ線６２と連結されてゲート電極２６上部まで延びているソース電極６５と、データ線６２の一端に連結されているデータパッド６８と、ソース電極６５と分離されており、ゲート電極２６を中心にソース電極６５と対向するドレーン電極６６とを含んでいる。
【００８５】次に、ソース電極６５とドレーン電極６６をマスクとしてその間に露出された抵抗性接触層をエッチングして、各々ソース電極６５に接触される抵抗性接触層５５とドレーン電極６６に接触される抵抗性接触層５６に分離する。
【００８６】次に、図１４ａ及び１４ｂのように、窒化ケイ素のような無機絶縁膜を積層して保護膜７０を形成する。この時、保護膜７０を２００℃以上の温度範囲で積層するのが好ましい。
【００８７】保護膜７０を形成する工程で、ソース電極６５と抵抗性接触層５５及び半導体層４０のようなケイ素膜との間、及び、ドレーン電極６６と抵抗性接触層５６及び半導体層４０のようなケイ素膜との間に金属酸化膜５１０が形成されることができる。
【００８８】金属酸化膜５１０が形成されるのは、データ配線６２、６５、６６、６８を形成するためのＡｇ合金層を形成する前にケイ素膜５５、５６、４０の上に自然に形成される自然酸化膜である酸化ケイ素膜に起因する。
【００８９】保護膜工程の際の熱処理を通じてデータ配線６２、６５、６６、６８のＡｇ合金の合金元素が界面に拡散して、酸化ケイ素膜を緻密な組織の合金元素の酸化膜５１０に作る。データ配線６２、６５、６６、６８がＡｇＭｇで形成された場合にはＭｇＯがこの界面に形成され、ＡｇＡｌで形成された場合にはＡｌ2Ｏ3が形成される。
【００９０】このような合金元素の酸化膜５１０はデータ配線６２、６５、６６、６８とケイ素膜４０、５５、５６の界面で二つの層の接触抵抗を低くし、二つの層の接着力を向上させる役割を果たすなど、安定した界面特性を有するようにする。また、データ配線６２、６５、６６、６８は配線自体内で合金元素が枯渇され、純粋なＡｇの特性に近くなって比抵抗が小さくなるという長所がある。
【００９１】通常の場合、データ配線を形成する前にケイ素膜４０、５０表面にＨＦ洗浄を実施するが（図１２ｂ参照）、ＨＦ洗浄をしなくても合金元素の酸化によって半導体層及び抵抗性接触層４０、５５、５６のようなケイ素膜とそれに接触するソース電極及びドレーン電極６５、６６の接触特性を向上させることができる。この時、ケイ素膜の上にＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）による酸化ケイ素膜を３０Å以下に蒸着した後、これを用いることもできる。
【００９２】次に、図１５ａ乃至図１５ｂに示したようにマスクを用いた写真エッチング工程でゲート絶縁膜３０と共にパターニングして、ゲートパッド２４、ドレーン電極６６及びデータパッド６８を露出する接触孔７４、７６、７８を形成する。
【００９３】次に、ＩＴＯまたはＩＺＯ膜を積層しマスクを用いたパターニングを実施して、接触孔７６を介してドレーン電極６６と連結される画素電極８２と接触孔７４、７８を介してゲートパッド２４及びデータパッド６８と各々連結される補助ゲートパッド８６及び補助データパッド８８を各々形成する。
【００９４】このような本発明の実施例による薄膜トランジスタ基板の構造では、ゲート配線とデータ配線が低抵抗を有するＡｇ合金で形成されているため、信号遅延防止の観点で大画面高精細の液晶表示装置への適用に有利であり、各々の配線とその上下部に位置する配線層との接触抵抗を低くし接着力を向上させ得るなどの界面特性を向上させることができる。
【００９５】本発明の配線の接触構造及び製造方法は、多結晶ケイ素薄膜トランジスタを用いる薄膜トランジスタ基板にも適用することができる。
【００９６】以下では、図１６及び図１７を参考として本発明の第２実施例による薄膜トランジスタ基板の構造について詳細に説明する。
【００９７】図１６は本発明の第２実施例による薄膜トランジスタ基板の配置図であり、図１７は図１６に示した薄膜トランジスタ基板をXVII−XVII'線に沿って示した断面図である。
【００９８】絶縁基板１００の上に多結晶ケイ素からなる半導体層１２１が島形に形成されている。半導体層１２１にはチャンネル領域１２２、高濃度不純物領域であるソース領域１２５とドレーン領域１２６、そしてチャンネル領域１２２とソース領域１２５の間及びチャンネル領域１２２とドレーン領域１２６の間に位置する低濃度不純物領域であるＬＤＤ領域１２３、１２４が形成されている。
【００９９】ＬＤＤ領域１２３、１２４は多結晶ケイ素からなる半導体層を備えた薄膜トランジスタがＯＦＦ状態で発生する漏れ電流を最少化するために、チャンネル領域１２２と高濃度不純物領域１２５、１２６の間に位置させた抵抗層である。
【０１００】絶縁基板１００の上には窒化ケイ素などからなるゲート絶縁膜１３０が半導体層１２１を覆っている。
【０１０１】そして、ゲート絶縁膜１３０の上には、高い拡散係数を有する低融点金属元素を合金元素とするＡｇ合金からなるゲート配線が形成されている。ゲート配線はゲート線１４１、ゲート線１４１の端に連結されており、外部からのゲート信号の印加を受けてゲート線１４１に伝達するゲートパッド１４２及びゲート線１４１に連結されるとともに半導体層１２１のチャンネル領域１２２に対応するゲート電極１４３を含む。
【０１０２】このように、ゲート配線をＡｇ合金で形成する場合には低抵抗特性を維持することができ、下部層との界面特性が良好であるので安定した界面特性を維持することができる。
【０１０３】そして、ゲート配線１４１、１４２、１４３を窒化ケイ素などからなる層間絶縁膜１５０が覆っている。
【０１０４】また、層間絶縁膜１５０とゲート絶縁膜１３０にはソース領域１２５を露出する接触孔１６１と、ドレーン領域１２６を露出する接触孔１６２とが形成されている。
【０１０５】なお、層間絶縁膜１５０の上にはゲート配線１４１、１４２、１４３のように高い拡散係数を有する低融点金属元素を合金元素とするＡｇ合金からなるデータ配線１７１、１７２、１７３、１７４が形成されている。データ配線はゲート線１４１と交差して画素を定義するデータ線１７１、データ線１７１の端部に延びるデータパッド１７２、データ線１７１から突出して半導体層１２１のソース領域１２５に接触されるソース電極１７３と、ソース電極１７３に対応して半導体層１２１のドレーン領域１２６に接触されるドレーン電極１７４を含む。
【０１０６】そして、ソース電極１７３とこれに接触する半導体層１２１のソース領域１２５の界面、及び、ドレーン電極１７４とこれに接触する半導体層１２１のドレーン領域１２６の界面には合金元素の金属酸化膜５１０が形成されている。
【０１０７】この時、金属酸化膜５１０としてはデータ配線用物質の材質にしたがってＭｇＯ、Ａｌ2Ｏ3、Ｌｉ2Ｏなどが形成される。例えば、データ配線がＡｇＭｇまたはＡｇＡｌからなる場合には金属酸化膜としてＭｇＯまたはＡｌ2Ｏ3が形成される。
【０１０８】金属酸化膜５１０はソース電極１７３とドレーン電極１７４をなすＡｇ合金層と半導体層１２１をなすケイ素層との間に形成されて、その界面で二つの層の接触抵抗を低くし二つの層の接着力を向上させ、Ａｇ合金層１７３、１７４のＡｇがケイ素層１２１に拡散することを抑制するバリヤー兼界面クリーナとしての役割を果たしている。
【０１０９】このようなデータ配線１７１、１７２、１７３、１７４を窒化ケイ素からなる保護膜１８０が覆っている。
【０１１０】保護膜１８０にはドレーン電極１７４及びデータパッド１７２を各々露出する接触孔１９２、１９３が形成されており、層間絶縁膜１５０と共にゲートパッド１４２を露出する接触孔１９３が形成されている。
【０１１１】そして、保護膜１８０の上には接触孔１９１を介してドレーン電極１７４と電気的に連結されており、画素に位置する画素電極２０１が形成されている。また、保護膜１８０の上には接触孔１９２、１９３を介して各々データパッド１７２及びゲートパッド１４２と連結されている補助データパッド２０２及び補助ゲートパッド２０３が形成されている。ここで、画素電極２０１と補助データ及びゲートパッド１７２、１４２はｌＴＯまたはＩＺＯからなる。
【０１１２】以下では、このような本発明の第２実施例による薄膜トランジスタ基板の製造方法について、図１６R>６及び図１７と図１８ａ乃至図２２ｂを参考として詳細に説明する。
【０１１３】まず、図１８ａ乃至図１８ｂに示したように、絶縁基板１００の上に多結晶ケイ素層を形成した後、マスクを用いた写真エッチング工程を進行して島形の半導体層１２１を形成する。
【０１１４】この時、多結晶ケイ素層は基板の上に非晶質ケイ素層を蒸着した後、レーザーアニーリングあるいは高温固形状化などのようなケイ素結晶化技術によって非晶質ケイ素を結晶化して形成することができる。
【０１１５】次に、図１９ａ乃至図１９ｂに示したように、半導体層１２１を覆うゲート絶縁膜１３０と高い拡散係数を有する低融点金属元素が合金されているＡｇ合金からなるＡｇ合金層を蒸着しパターニングして、ゲート線１４１、ゲートパッド１４２及びゲート電極１４３を含むゲート配線を形成する。
【０１１６】次に、図２０ａ乃至図２０ｂに示したように、半導体層１２１に高濃度不純物領域であるソース領域１２５とドレーン領域１２６及び低濃度不純物領域であるＬＤＤ領域１２３、１２４を形成する。この時、ゲート電極１４３に重なって不純物がドーピングされない半導体層１２１部分はチャンネル領域１２２で定義される。
【０１１７】半導体層１２１に不純物領域１２３、１２４、１２５、１２６を形成するためには、ゲート電極１４３をマスクとしてｎ形不純物を低濃度にドーピングする低濃度不純物ドーピング工程を行って、チャンネル領域１２２を除いた半導体層１２１部分を低濃度にドーピングする。次に、ゲート電極１４３とその周辺部、つまり半導体層１２１のチャンネル領域１２２及びＬＤＤ領域１２３、１２４で定義される部分を覆うドーピングマスクを形成した後、ｎ形不純物を高濃度にドーピングする高濃度不純物ドーピング工程をおこなって、ドーピングマスクによってブロッキングされない半導体層１２１の端部部分を高濃度にドーピングする。
【０１１８】この時、低濃度にドーピングされた後に再び高濃度にドーピングされた半導体層１２１の端部部分は高濃度不純物領域であるソース領域１２５とドレーン領域１２６となり、低濃度にドーピングされてドーピングマスクによって高濃度にドーピングされない部分は、低濃度不純物領域であるＬＤＤ領域１２３、１２４となり、不純物がドーピングされない部分はチャンネル領域１２２となる。
【０１１９】前記では低濃度不純物ドーピング工程後にドーピングマスクを使用する高濃度不純物ドーピング工程を実施したが、これらの順序を変えて進行しても差支えない。
【０１２０】次に、図２１ａ乃至図２１ｂに示したように、ゲート配線１４１、１４２、１４３を含む基板の前面を覆った層間絶縁膜１５０を形成する。次に、層間絶縁膜１５０とゲート絶縁膜１３０を写真エッチング工程によってパターニングして、ソース領域１２５を露出する接触孔１６１とドレーン領域１２６を露出する接触孔１６２を形成する。
【０１２１】次に、その上にゲート配線と同様に高い拡散係数を有する低融点金属元素が合金されているＡｇ合金からなるＡｇ合金層を蒸着しパターニングして、データ配線１７１、１７２、１７３、１７４を形成する。データ配線１７１、１７２、１７３、１７４は、ゲート線１４１と交差するデータ線１７１と、データ線１７１と連結されて接触孔１６１を介してソース領域１２５に連結されるソース電極１７３と、データ線１４１の一端に連結されているデータパッド１７２と、ソース電極１７３と分離されており、接触孔１６２を介してドレーン領域１２６に連結されるドレーン電極１７４とを含んでいる。
【０１２２】次に、図２２ａ乃至図２２ｂに示したように、窒化ケイ素のような無機絶縁膜を積層して保護膜１８０を形成する。この時、保護膜１８０を２００℃以上の温度範囲で積層することが好ましい。
【０１２３】保護膜１８０を形成するための熱工程で、ソース電極１７３と半導体層１２１との間、及び、ドレーン電極１７４と半導体層１２１との間に金属酸化膜５１０が形成されることができる。このように、金属酸化膜５１０が形成されるのはデータ配線１７１、１７２、１７３、１７４を形成するためのＡｇ合金層を形成する前に、半導体層１２１の上に自然に形成される自然酸化膜である酸化ケイ素膜に起因する。
【０１２４】保護膜工程時の熱処理を通じてデータ配線１７１、１７２、１７３、１７４のＡｇ合金の合金元素が界面に拡散し、酸化ケイ素膜を緻密な組織の合金元素の酸化膜５１０を作る。データ配線１７１、１７２、１７３、１７４がＡｇＭｇで形成された場合にはＭｇＯがこの界面に形成され、ＡｇＡｌで形成された場合にはＡｌ2Ｏ3が形成される。
【０１２５】このような合金元素の酸化膜５１０はデータ配線１７１、１７２、１７３、１７４と半導体層１２１の界面で二つの層の接触抵抗を低くし、二つの層の接着力を向上させる役割を果たすなどの安定した界面特性を有するようにする。
【０１２６】次に、図２３ａ乃至図２３ｂに示したように、マスクを用いた写真エッチング工程で保護膜１８０をパターニングして、ドレーン電極１７４を露出する接触孔１９１とデータパッド１７２を露出する接触孔１９２、保護膜１８０と層間絶縁膜１５０を共にパターニングして、ゲートパッド１４２を露出する接触孔１９３を形成する。
【０１２７】最後に、ＩＴＯ膜またはＩＺＯ膜を積層しマスクを用いたパターニングを実施して、接触孔１９１を介してドレーン電極１７４と連結される画素電極２０１と、接触孔１９２を介してデータパッド１７２に連結される補助データパッド２０２と、接触孔１９３を介してゲートパッド１４２を覆う補助ゲートパッド２０３とを各々形成する。
【０１２８】このような本発明の第２実施例による薄膜トランジスタ基板でもゲート配線とデータ配線は低抵抗を有するＡｇ合金で形成されているため、大画面高精細の液晶表示装置への適用が有利であり、それぞれの配線とその上下部に位置する配線層との接触抵抗などの界面特性を向上させることができる。
【０１２９】図２４はＡｇ合金で形成された電極を採用する薄膜トランジスタの電気的特性を示したグラフである。
【０１３０】Ａｇ合金で２０００〜４０００Åのゲート電極を形成し、ＳｉＮｘで４５００Åのゲート絶縁膜を形成し、ａ−Ｓｉで５００Åの半導体層を形成し、ｎ＋ａ−Ｓｉで２５００Åの抵抗性接触層を形成し、Ａｇ ａｌｌｏｙで２０００〜４０００Åのソース及びドレーン電極を形成して製造した、薄膜トランジスタのゲート電圧によるドレーンの電流を測定して示したものである。
【０１３１】オフ電流はゲート電圧が−５Ｖの時に０.１ｐＡであるが、オン電流はゲート電圧が２０Ｖの時に１.６μＡを示している。オフ電流に対するオン電流の比は１０7を示していることから、オン電流／オフ電流特性が優れていることが分かる。
【０１３２】このような実験結果は、本発明が電気的特性に優れた薄膜トランジスタを提供できることを提示している。
【０１３３】
【発明の効果】前述したように、本発明は適切な合金元素が添加されたＡｇ合金の配線を形成することにより、低抵抗配線を形成できるので大画面高精細の製品の特性を向上させることができ、上部及び下部の接触物質層との接触抵抗を少なくさせることができ、界面の安定性を確保することができ、かつ信頼性のある液晶表示装置を製作することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ａｇ、ＡｇＡｌ、ＡｇＭｇ及びＣｒの接着力テスト結果を示すグラフである。
【図２】ＡｇＭｇ配線を蒸着する当時の試片をオージェ（ＡＥＳ）分析した結果を示すグラフである。
【図３】ＡｇＭｇ配線を４００℃において真空熱処理した後の試片をＡＥＳ分析した結果を示すグラフである。
【図４】ＡｇＡｌ配線を蒸着する当時の試片をＡＥＳ分析した結果を示すグラフである。
【図５】ＡｇＡｌ配線を４００℃において真空熱処理した後の試片をＡＥＳ分析した結果を示すグラフである。
【図６ａ】合金配線に熱処理を通じて表面と界面に酸化膜が形成される過程を示すものである。
【図６ｂ】合金配線に熱処理を通じて表面と界面に酸化膜が形成される過程を示すものである。
【図７】合金元素として好適な溶解点と拡散係数値の領域を示すたグラフである。
【図８】合金元素として好適な溶解点とエンタルピー値の領域を示すグラフである。
【図９】本発明の第１実施例による薄膜トランジスタ基板の配置図である。
【図１０】図９に示した薄膜トランジスタ基板をX−X'線に沿って示す断面図である。
【図１１ａ】本発明の第１実施例によって製造する最初の段階における薄膜トランジスタ基板の配置図である。
【図１１ｂ】図１１ａにおいてXIｂ−XIｂ'線に沿って切断して示す断面図である。
【図１２ａ】図１１ａの次の段階での薄膜トランジスタ基板の配置図である。
【図１２ｂ】図１２ａにおいてXIIｂ−XIIｂ'線に沿って切断して示す断面図である。
【図１３ａ】図１２ａの次の段階での薄膜トランジスタ基板の配置図である。
【図１３ｂ】図１３ａにおいてXIIIｂ−XIIIｂ'に沿って切断して示す断面図である。
【図１４ａ】図１３ａの次の段階での薄膜トランジスタ基板の配置図である。
【図１４ｂ】図１４ａにおいてXIVｂ−XIVｂ'線に沿って切断して示す断面図である。
【図１５ａ】図１４ａの次の段階での薄膜トランジスタ基板の配置図である。
【図１５ｂ】図１５ａにおいてXVｂ−XVｂ'線に沿って切断して示す断面図である。
【図１６】本発明の第２実施例による薄膜トランジスタ基板の配置図である。
【図１７】図１６に示した薄膜トランジスタ基板を、XVII−XVII'線に沿って示す断面図である。
【図１８ａ】本発明の第２実施例によって製造する最初の段階における薄膜トランジスタ基板の配置図である。
【図１８ｂ】図１８ａにおいてXVIIIｂ−XVIIIｂ'線に沿って切断して示す断面図である。
【図１９ａ】図１８ａの次の段階での薄膜トランジスタ基板の配置図である。
【図１９ｂ】図１９ａにおいてXIXｂ−XIXｂ'線に沿って切断して示す断面図である。
【図２０ａ】図１９ａの次の段階での薄膜トランジスタ基板の配置図である。
【図２０ｂ】図２０ａにおいてXXｂ−XXｂ'線に沿って切断して示す断面図である。
【図２１ａ】図２０ａの次の段階での薄膜トランジスタ基板の配置図である。
【図２１ｂ】図２１ａにおいてXXIｂ−XXIｂ'線に沿って切断して示す断面図である。
【図２２ｂ】図２１ａの次の段階での薄膜トランジスタ基板の配置図である。
【図２２ｂ】図２２ａにおいてXXIIｂ−XXIIｂ'線に沿って切断して示す断面図である。
【図２３ａ】図２２ａの次の段階での薄膜トランジスタ基板の配置図である。
【図２３ｂ】図２３ａにおいてXXIIIｂ−XXIIIｂ'線に沿って切断して示す断面図である。
【図２４】本発明によって製造される薄膜トランジスタ基板における薄膜トランジスタのオン／オフ電流特性を示すグラフである。
【符号の説明】
１０、１００ 絶縁基板
２２、１４１ ゲート線
２４、１４２ ゲートパッド
２６、１４３ ゲート電極
３０、１３０ ゲート絶縁膜
４０、１２１ 半導体層
５０、５５、５６ 抵抗接触層
６２、１７１ データ線
６５、１７３ ソース電極
６６、１７４ ドレーン電極
６８、１７２ データパッド
７０、１８０ 保護膜
７４、７６、７８、１６１、１６２、１９１、１９２、１９３ 接触孔
８２、２０１ 画素電極
８６、２０３ 補助ゲートパッド
８８、２０２ 補助データパッド
１２２ チャンネル領域
１２３、１２４ ＬＤＤ領域
１２５ ソース領域
１２６ ドレーン領域
１５０ 層間絶縁膜
５１０ 金属酸化膜
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は表示素子用配線及びこれを利用した薄膜トランジスタ基板並にその製造方法に係わり、特に、液晶表示装置に用いられる表示素子用配線とこれを利用した薄膜トランジスタ基板及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、半導体装置における配線は信号が伝達される手段として用いられるため、信号遅延を最少化することが要求される。
【０００３】特に、液晶表示装置に用いられる薄膜トランジスタ基板は、大面積化と高精細化によって低抵抗配線の必要性が重要視されている。現在、信号遅延を防止するために表示素子の配線物質としては低抵抗を有する金属物質、特にＡｌ（アルミニウム）またはＡｌ合金のような金属物質を用いるのが一般的である。
【０００４】しかし、ＡｌまたはＡｌ合金の配線は物理的または化学的特性が弱いため、接触部で他の導電物質と連結される過程で腐食が発生して素子の特性を低下させるという問題点がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明が目的とする技術的課題は、物理的に接着力が向上し、電気的には接触抵抗が良好な特性を有する表示素子用配線及びこれを利用した薄膜トランジスタ基板並びにその製造方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決するために本発明では、低融点金属元素が合金されたＡｇ合金で表示素子用配線を形成し、このような配線を薄膜トランジスタ基板に採用する。
【０００７】詳しくは、本発明による表示素子用配線は、低融点金属元素を合金元素とし、前記合金元素が少なくとも一つ以上合金されているＡｇ合金で形成されている。
【０００８】ここで、合金元素は１.５Ｅ−１２ｃｍ2／ｓｅｃ以上の拡散係数を有したり、または１５００Ｋ以下の融点を有することが望ましい。また、Ａｇ合金に合金されている合金元素はＡｇ合金に２０ａｔ％以下の構成比率を有するようにすることが好ましく、合金元素としてはＬｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｍ、あるいはＭｎであり得る。また、Ａｇ合金は反射用液晶表示装置の反射電極に用いることができる。
【０００９】また、このような表示素子用配線を用いて構成される薄膜トランジスタ基板には、低融点金属元素を合金元素とし、前記合金元素が少なくとも一つ以上合金されているＡｇ合金で形成されたゲート電極及びゲート線を含むゲート配線が形成されており、ゲート配線に絶縁するように交差するソース電極、ドレーン電極及びデータ線を含むデータ配線が形成されている。ソース電極とドレーン電極に接触されており、ゲート電極、ソース電極及びドレーン電極と共に薄膜トランジスタを構成する半導体層が形成されており、ドレーン電極には画素電極が連結されている。ここで、データ配線は低融点金属元素を合金元素とし、前記合金元素が少なくとも一つ以上合金されているＡｇ合金で形成されることが好ましい。
【００１０】この時、配線を構成するＡｇ合金層の合金元素は１.５Ｅ−１２ｃｍ2／ｓｅｃ以上の拡散係数を有したり、または１５００Ｋ以下の融点を有することが望ましい。また、Ａｇ合金に合金されている合金元素は２０ａｔ％以下の構成比率を有するようにするのが好ましいが、合金元素としてはＬｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｍ、あるいはＭｎが利用できる。
【００１１】ここで、第１の構造を有する薄膜トランジスタ基板はゲート配線が絶縁基板の上に形成され、ゲート配線を覆うゲート絶縁膜をさらに含み、ゲート絶縁膜の上に半導体層が形成され、半導体層の上にソース電極とドレーン電極が接触されており、データ配線を覆う保護膜をさらに含み、保護膜にドレーン電極を露出する接触孔をさらに含み、接触孔を介して画素電極がドレーン電極に連結されている構造を有することができる。
【００１２】この時、半導体層は水素化非晶質ケイ素で形成されることができ、ゲート配線の表面に形成される酸化膜をさらに含むことができる。また、ソース電極と半導体層の間及びドレーン電極と半導体層の間に介される合金元素の酸化膜をさらに含むことができる。
【００１３】また、第２の構造を有する薄膜トランジスタ基板は、半導体層が絶縁基板の上に形成されるが、ソース領域、ドレーン領域及びチャンネル領域を含み、半導体層を覆うゲート絶縁膜をさらに含み、ゲート絶縁膜の上にゲート配線が形成され、ゲート配線を覆う層間絶縁膜をさらに含み、層間絶縁膜とゲート絶縁膜にソース領域とドレーン領域を各々露出する接触孔をさらに含み、層間絶縁膜の上にはデータ配線があって、ソース電極が半導体層のソース領域に、ドレーン電極が半導体層のドレーン領域に各々連結され、データ配線を覆う保護膜をさらに含み、保護膜にドレーン電極を露出する接触孔をさらに含み、接触孔を介して画素電極がドレーン電極に連結される構造を有することができる。
【００１４】この時、半導体層は多結晶ケイ素で形成されることができ、ソース電極と半導体層の間及びドレーン電極と半導体層の間に介される合金元素の酸化膜をさらに含むことができる。
【００１５】本発明による前記第１の構造を有する薄膜トランジスタ基板を製造するために、絶縁基板の上に低融点金属元素を合金元素とし、前記合金元素が少なくとも一つ以上合金されているＡｇ合金を用いてゲート電極及びゲート線を含むゲート配線を形成し、ゲート配線を覆うゲート絶縁膜を形成する。次に、ゲート絶縁膜の上に半導体層を形成し、半導体層の上にソース電極、ドレーン電極及びデータ線を含むデータ配線を形成する。次に、データ配線を覆う保護膜を形成し、保護膜にドレーン電極の少なくとも一部を露出する接触孔を形成した後、接触孔を介してドレーン電極に連結される画素電極を形成する。この時、データ配線を低融点金属元素を合金元素とし、前記合金元素が少なくとも一つ以上合金されているＡｇ合金で形成することが好ましい。
【００１６】ここで、ゲート配線またはデータ配線は含有酸素濃度が５０００ｐｐｍ以下であるＡｇ合金ターゲットをスパッタリングしてＡｇ合金層を蒸着し、Ａｇ合金層を写真エッチングして形成することができる。また、保護膜形成のための熱処理工程は２００℃以上で進行させることが好ましいが、保護膜形成のための熱処理工程の際、データ配線となるＡｇ合金層の合金元素が半導体層の上に自然に形成される酸化ケイ素膜と反応して、合金元素の酸化膜を形成することができる。
【００１７】また、本発明による前記第２の構造を有する薄膜トランジスタ基板を製造するために絶縁基板の上に半導体層を形成し、半導体層を覆うゲート絶縁膜を形成する。次に、ゲート絶縁膜の上に低融点金属元素を合金元素とし、前記合金元素が少なくとも一つ以上合金されているＡｇ合金を用いてゲート電極及びゲート電極に連結されるゲート線を含むゲート配線を形成し、半導体層に不純物をドーピングしてソース領域及びドレーン領域を形成し、チャンネル領域を定義する。次に、ゲート配線を覆う層間絶縁膜を形成し、層間絶縁膜とゲート絶縁膜にソース領域とドレーン領域とを各々露出する接触孔を形成し、ソース領域に連結されるソース電極、ドレーン領域に連結されるドレーン電極及びデータ線を含むデータ配線を形成する。次に、データ配線を覆う保護膜を形成し、保護膜にドレーン電極を露出する接触孔を形成した後、接触孔を介してドレーン電極に連結される画素電極を形成する。この時、データ配線を低融点金属元素を合金元素とし、前記合金元素が少なくとも一つ以上合金されているＡｇ合金で形成することができる。
【００１８】ここで、ゲート配線またはデータ配線は含有酸素濃度が５０００ｐｐｍ以下であるＡｇ合金ターゲットをスパッタリングしてＡｇ合金層を蒸着し、Ａｇ合金層を写真エッチングして形成することが好ましい。保護膜形成のための熱処理工程は２００℃以上で進行させることが好ましいが、この時、データ配線をなすＡｇ合金層の合金元素が半導体層の上に自然に存在する酸化ケイ素膜と反応して、合金元素の酸化膜を形成することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、添付した図面を参考として本発明の実施例による表示素子用配線、これを利用した薄膜トランジスタ基板及びその製造方法について詳細に説明する。
【００２０】大面積、高解像度液晶表示装置において、低抵抗金属配線の開発は絶対的に要求されている。したがって、金属のうち最も低い比抵抗を有するＡｇ材料に対する工程の開発は非常に大きな関心を受けている。
【００２１】しかし、液晶表示装置に適合したＡｇ材料の配線工程の開発のためには、Ａｇの材料的な問題点と共に工程で要求される問題に対する解決がまず要求されている。
【００２２】Ａｇはガラスに対する接着力が劣り、化学的雰囲気（Ｈ2ＳＯ4、ＮａＣｌ、ＫＯＨ）で材料特性が低下しやすいという短所がある。これを解決するために、合金元素（ａｌｌｏｙｉｎｇ ｅｌｅｍｅｎｔ）をＡｇに添加する方法は非常に効率的であるといえる。
【００２３】まず、図１乃至図８を参照してＡｇ合金の特性について説明する。
【００２４】図１はＡｇ、ＡｇＡｌ、ＡｇＭｇ及びＣｒの接着力テスト結果を示したグラフである。ガラス基板の上に厚さ１μｍの薄膜をスパッタリングで積層した後、スクラッチテスター（ｓｃｒａｔｃｈ ｔｅｓｔｅｒ）で接着力（ａｄｈｅｓｉｏｎ）を測定したものである。
【００２５】スクラッチテスターとは、試料を所定の角度に傾くようにした後、ダイアモンドチップで表面を掻く時に出る音波（ａｃｏｕｓｔｉｃ ｅｍｉｓｓｉｏｎ）を測定する道具である。波形は薄膜が破裂される時にピークを示し、この時の荷重（ロード）が臨界ロード（ｃｒｉｔｉｃａｌ ｌｏａｄ）であって、薄膜と基板との接着力を示す数値として用いられる。
【００２６】グラフで臨界ロードを見てみれば、Ａｇが２０Ｎであり、ＡｇＭｇが２５Ｎを示している。また、ＡｇＡｌとＣｒは３５Ｎ以下のロードではピークを見せていない。従って、ＡｇにＭｇ、Ａｌなどの合金元素を添加したＡｇ合金で基板の上に配線を形成すれば、基板との接着力を純銀Ａｇに比して、改善させることができることが分かる。
【００２７】下の表１はＡｇ、ＡｇＡｌ、ＡｇＭｇのアニールによる比抵抗変化を示したものである。
【００２８】ＡｇＭｇの場合、Ａｌに近い比抵抗を示している。ＡｇＡｌの場合、Ａｌの含量が多くて比抵抗が高いが、Ａｌの含量を低くすれば比抵抗を十分低くすることができる。
【００２９】
【表１】
【００３０】図１と表１によれば、ＡｇにＭｇやＡｌのような合金元素を適切な割合で添加して配線を形成すれば、基板との接着力を改善できるとともに比抵抗もＡｇに近くすることができることが分かる。
【００３１】図２乃至図５は、Ａｇ合金ターゲットを用いてＡｇ合金層／ケイ素酸化膜／ケイ素膜構造をアニール前後にオージェ分析（ＡＥＳ：Ａｕｇｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）で分析したデータを示したものである。
【００３２】図２はＡｇＭｇ配線を蒸着する当時の試片をＡＥＳ分析した結果を示したグラフであり、図３はＡｇＭｇ配線を４００℃において真空熱処理した後の試片をＡＥＳ分析した結果を示したグラフであり、図４はＡｇＡｌ配線を蒸着しただけの試片をＡＥＳ分析した結果を示したグラフであり、図５はＡｇＡｌ配線を４００℃において真空熱処理した後の試片をＡＥＳ分析した結果を示したグラフである。
【００３３】グラフで横軸のスパッタエッチ時間を見れば、アニールする前は８ｍｉｎ、アニールした後にはは２０ｍｉｎになっているが、これはアニールする前は表面の付近のみ測定し、アニールした後には界面まで深く測定した結果を示したものである。
【００３４】ＡｇＭｇまたはＡｇＡｌのスパッタリングは１５０℃において実施したが、スパッタリング直後にもＡｇ合金層の表面に合金元素の酸化膜、つまりＭｇＯまたはＡｌ2Ｏ3が形成されることが分かる。
【００３５】真空中４００℃での熱処理によってＭｇまたはＡｌが界面へ移動して、界面の酸素と共にＭｇＯまたはＡｌ2Ｏ3を形成することが分かる。また、酸素はアニールする前にも表面に現れることから、Ａｇ合金の蒸着温度だけでも表面に析出されることが分かる。
【００３６】このような結果は合金元素、つまりＭｇまたはＡｌの速い拡散速度と表面析出効果に起因したことである。特に、Ｍｇに対するデータを見ると、アニールした後にはＭｇが表面と界面のみに現れるようになることから、析出効果が大きいことが分かる。
【００３７】前記のデータに対する理論的背景として図６ａと図６ｂのような模式図を考えることができる。
【００３８】図６ａに示したように、Ａｇに合金元素としてＭｇを添加して作り出したＡｇＭｇを酸素雰囲気で熱処理を実施すれば、図６ｂに示したように合金元素が表面に移動してＭｇＯを形成する。
【００３９】また、Ｍｇは界面にも移動してＳｉＯ2と反応してＭｇＯを形成するが、これを式（１）のような反応式で示すことができる。
２Ｍｇ＋ＳｉＯ2→２ＭｇＯ＋Ｓｉ，ΔＨ298＝−１４３．７（Ｋｃａｌ／ｍｏｌ）……（１）
【００４０】配線薄膜自体では合金元素が枯渇されて、純粋なＡｇに近い低い比抵抗を有するようになる。
【００４１】このように、Ａｇ合金層の表面と界面では合金元素が主成分である新たな化合物層、つまり合金元素の酸化膜が形成される。この酸化膜はＡｇ合金層の上・下部の膜または基板との接着力を向上させる。特に、下部膜がケイ素膜である場合、このような酸化膜はＡｇ合金層とケイ素膜の間の接触抵抗を低くし、Ａｇ合金層のＡｇがケイ素膜に拡散することを抑制するので、Ａｇ合金層とケイ素膜とが安定的に接触できるようにする。
【００４２】前記のような反応はガラスが耐えられる低い温度でならなければならず、また、Ａｇ合金層の合金元素を十分に枯渇させてＡｇの比抵抗を十分低くしなければならないので、高い拡散速度を有する合金元素の選択が重要である。
【００４３】本発明ではＡｇ合金層における合金元素の拡散速度と融点が非常に密接な関係にあることを勘案して、Ａｇ合金層内で合金元素が表面と界面へ十分に移動する拡散速度を計算してこれに基づいて融点を計算し、これに対応する合金元素を決定することにする。
【００４４】例えば、合金元素の拡散が２５０℃基準に行われており、０.３μｍ厚さのＡｇ配線薄膜を１０分間で移動することができる元素を選択すると、拡散距離（ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ｌｅｎｇｔｈ）は、（Ｄｔ）1/2＝０．３μｍ……（２）となる。この時、Ｄは拡散係数を、ｔは時間を示す。
【００４５】式（２）によってＤ＝１.５Ｅ−１２ｃｍ2／ｓｅｃになるので、拡散係数がこの数値以上を有する合金元素を選択することが好ましい。
【００４６】一方、０.５×Ｔｍ（Ｔｍ：合金元素の溶融点）より低い温度で粒子界面拡散が全体拡散を支配するので、Ｔ＜０.５×Ｔｍ……（３） にならなければならない。この時、Ｔは現在温度を、Ｔｍは合金元素の融点を示す。
【００４７】また、面心立方格子（ＦＣＣ）の結晶構造を有する金属において、その拡散係数は式（４）に従う。
Ｄ＝０.３×ｅｘｐ（−８.５×Ｔｍ／Ｔ）ｃｍ2／ｓｅｃ……（４）
【００４８】このような条件を考えれば、合金元素が有するべき融点と拡散係数値の領域を規定することができる。
【００４９】図７は式（４）をグラフに示したものである。温度Ｔには５２３Ｋ（２５０℃）を代入した。グラフにおいて、ｘ軸は融点Ｔｍ、ｙ軸は拡散係数Ｄを示す。
【００５０】グラフから分かるように、合金元素が１.５Ｅ−１２ｃｍ2／ｓｅｃ以上の拡散係数を現すためには、融点Ｔｍは１５００Ｋ以下でなければならない。
【００５１】図８は、合金元素として好適な融点とエンタルピー（ｅｎｔｈａｌｐｙ）値の領域（左下のブロック）を示したグラフである。
【００５２】この領域は、前記で得た融点である１５００Ｋより低い融点を有し、酸化ケイ素膜に比べて酸化膜形成エネルギーが大きな元素を表示したものである。
【００５３】一般に、低融点金属元素は低い表面エネルギーを有していて表面析出が大きくなる傾向がある。従って、図８に示したように、Ｌｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｍ、Ｍｎなどを合金元素として考慮することができる。
【００５４】配線材料に用いられるＡｇ合金はＡｇとＬｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｍ、Ｍｎなどのような合金元素間の２元系合金以外に、これら元素間の３元系または４元系合金までも含むことができる。
【００５５】この時、合金元素の構成比率はＡｇ合金の比抵抗を考慮して総量で２０ａｔ％以下になるようにする。例えば、Ａｇ−ａ−ｂ−ｃの４元系合金を考慮する場合のａ、ｂ、ｃの構成比率は０.１ａｔ％≦ａ≦２０ａｔ％、０.１ａｔ％≦ｂ≦２０ａｔ％、０.１ａｔ％≦ｃ≦２０ａｔ％、ａ＋ｂ＋ｃ≦２０ａｔ％とすることが好ましい。
【００５６】詳述した説明によれば、適切な合金元素、例えばＬｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｍ、Ｍｎが添加されたＡｇ合金で大画面表示装置に適合した低抵抗配線を形成することができる。また、このようなＡｇ合金で配線を形成する場合にはそれと接触する接触層との接着力と接触抵抗を向上させることができ、界面の安定性を確保することができる。
【００５７】そして、このようなＡｇ合金を用いて反射形液晶表示装置の反射電極を形成することも可能である。
【００５８】以下では、このような物理的特性を有するＡｇ合金配線を適用した薄膜トランジスタ基板及びその製造方法について、図面を参照して詳細に説明する。
【００５９】まず、前記第１構造について図９及び図１０R>０を参考として本発明の第１実施例による薄膜トランジスタ基板の構造について説明する。
【００６０】図９は本発明の第１実施例による薄膜トランジスタ基板の配置図であり、図１０は図９に示した薄膜トランジスタ基板をX−X'線に沿って示した断面図である。
【００６１】絶縁基板１０の上に低抵抗を有するＡｇ合金からなるゲート配線２２、２４、２６が形成されている。ゲート配線は横方向に延びているゲート線２２、ゲート線２２の端に連結されていて外部からゲート信号を受けてゲート線２２に伝達するゲートパッド２４及び薄膜トランジスタ用ゲート電極２６を含む。
【００６２】ゲート配線２２、２４、２６に用いられるＡｇ合金には、Ｌｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｍ、Ｍｎのように高い拡散係数を有する低融点金属元素が合金されている。この時、Ａｇ合金に合金された元素は１.５Ｅ−１２ｃｍ2／ｓｅｃ以上の拡散係数（２５０℃のＡｇに対して）を有したり、または１５００Ｋ以下の融点を有することが好ましい。
【００６３】ここで、ゲート配線２２、２４、２６に用いられるＡｇ合金はＡｇとＬｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｍ、Ｍｎなどのような合金元素間の２元系合金以外に、これら元素間の３元系または４元系合金までも含むことができる。この時、これら合金元素がＡｇ合金で２０ａｔ％以下の構成比率を有するようにすることが好ましい。
【００６４】以下の配線に用いられるＡｇ合金は詳述したゲート配線のためのＡｇ合金と物理的及び化学的特性が同一であるので、これに対する説明は省略する。
【００６５】すでに言及したようにＡｇ合金はガラス基板との接着力が良いため、ゲート配線２２、２４、２６はパターンが浮き上がることなく良好に基板１０に接着される。
【００６６】基板１０の上には、窒化ケイ素などのゲート絶縁膜３０がゲート配線２２、２４、２６を覆っている。
【００６７】ゲート電極２６上のゲート絶縁膜３０上部には水素化非晶質ケイ素などの物質からなる半導体層４０が島形に形成されており、半導体層４０の上部にはｎ形不純物が高濃度にドーピングされている水素化非晶質ケイ素などの物質からなる抵抗性接触層５５、５６が形成されている。
【００６８】そして、金属酸化膜５１０が抵抗性接触層５５、５６の上に形成されている。この時、金属酸化膜５１０としては後述のデータ配線に含まれる物質にしたがってＭｇＯ、Ａｌ2Ｏ3、Ｌｉ2Ｏなどが形成される。例えば、データ配線がＡｇＭｇまたはＡｇＡｌからなる場合には金属酸化膜としてＭｇＯまたはＡｌ2Ｏ3が形成される。
【００６９】金属酸化膜５１０及びゲート絶縁膜３０の上には、低抵抗を有するＡｇ合金の金属物質からなるデータ配線６２、６５、６６、６８が形成されている。
【００７０】データ配線６２、６５、６６、６８に用いられるＡｇ合金もゲート配線２２、２４、２６と同様に、Ｌｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｍ、Ｍｎのような高い拡散係数を有する低融点金属元素が合金元素として合金されて形成されている。
【００７１】データ配線６２、６５、６６、６８は、縦方向に形成されてゲート線２２と交差して画素を定義するデータ線６２、データ線６２の分枝であり、抵抗接触層５５上端の金属酸化膜５１０の上部まで延びているソース電極６５、データ線６２の一端に連結されており、外部からの画像信号の印加を受けるデータパッド６８、ソース電極６５と分離されており、ゲート電極２６に対してソース電極６５の反対側抵抗接触層５６の上部に形成されているドレーン電極６６を含む。
【００７２】このような構造で金属酸化膜５１０が、データ配線６２、６５、６６、６８をなすＡｇ合金層と抵抗性接触層５５，５６をなすケイ素層の間に形成されていて、二つの層の接触抵抗を低くすると同時に二つの層の接着力を向上させ、Ａｇ合金層のＡｇがケイ素層へ拡散することを抑制する。
【００７３】データ配線６２、６５、６６、６８の上には、窒化ケイ素からなる保護膜７０が形成されている。
【００７４】保護膜７０には、ドレーン電極６６及びデータパッド６８を各々露出する接触孔７６、７８が形成されており、ゲート絶縁膜３０と共にゲートパッド２４を露出する接触孔７４が形成されている。
【００７５】保護膜７０の上には、接触孔７６を介してドレーン電極６６と電気的に連結されており画素に位置する画素電極８２が形成されている。また、保護膜７０の上には接触孔７４、７８を介して各々ゲートパッド２４及びデータパッド６８と連結されている補助ゲートパッド８６及び補助データパッド８８が形成されている。ここで、画素電極８２と補助ゲート及びデータパッド８６、８８は、ＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）またはＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）からなる。
【００７６】それでは、このような本発明の第１実施例による薄膜トランジスタ基板の製造方法について、図９及び図１０と図１１ａ乃至図１５ｂを参考として詳細に説明する。
【００７７】まず、図１１ａ及び１１ｂに示したように、基板１０の上に高い拡散係数を有する低融点金属元素を合金元素とするＡｇ合金からなるＡｇ合金層を蒸着しパターニングして、ゲート線２２、ゲート電極２６及びゲートパッド２４を含むゲート配線２２、２４、２６を形成する。
【００７８】このように、Ａｇ合金で形成されるゲート配線２２、２４、２６は低抵抗特性を維持することができ、ガラス基板との接着特性が良好である。
【００７９】液晶表示装置の工程で要求される低い工程温度は、合金元素の高い拡散係数を要求している。したがって酸化性向の大きい合金元素がＡｇ合金層内部で酸化を起こせないように、合金層内の酸素温度を最小限低くすることが要求される。合金元素がＡｇ合金層内部で酸化を起こすようになると、合金元素の拡散速度が遅くなって詳述したような効果が得られないためである。従って、ゲート配線のためのＡｇ合金層を蒸着する過程でＡｇ合金ターゲット内の酸素濃度を５０００ｐｐｍ以下に制限することが好ましい。また、炭素、窒素の濃度も５０００ｐｐｍ以下に制限することが有利である。
【００８０】以下の配線に用いられるＡｇ合金層の形成方法は詳述したゲート配線のためのＡｇ合金層の形成方法と同一であるので、これに対する説明は省略する。
【００８１】その後、２００℃以上の酸素雰囲気下で熱処理を通じてゲート配線２２、２４、２６の表面に金属酸化膜（図示せず）を形成することができる。この時、ゲート配線２２、２４、２６がＡｇＭｇで形成された場合にはＭｇＯがこの界面に形成され、ＡｇＡｌで形成された場合にはＡｌ2Ｏ3が形成される。この場合、熱処理を通じて合金元素が表面及び界面に拡散するので、配線の比抵抗は減少し、基板との接着力は向上する。これに対する説明は既に図２乃至図６ｂを参照して説明したようである。
【００８２】このようなゲート配線の熱処理は別途に行わなくても後続工程である絶縁膜蒸着工程で自然に行われる。
【００８３】次に、図１２ａ及び図１２ｂに示したように、窒化ケイ素からなるゲート絶縁膜３０、水素化非晶質ケイ素膜４０、不純物がドーピングされた水素化非晶質ケイ素膜５０の三重膜を連続して積層し、マスクを用いた写真エッチング工程で水素化非晶質ケイ素膜４０と不純物がドーピングされた水素化非晶質ケイ素膜５０をパターニングして、ゲート電極２４上部のゲート絶縁膜３０の上に島形の半導体層４０と抵抗接触層５０を形成する。
【００８４】次に、図１３ａ乃至図１３ｂに示したように、抵抗性接触層５５、５６及びゲート絶縁膜３０の上に高い拡散係数を有する低融点金属元素からなるＡｇ合金で形成されたＡｇ合金層を蒸着した後、マスクを用いた写真工程でパターニングして、データ配線６２、６５、６６、６８を形成する。データ配線６２、６５、６６、６８６は、ゲート線２２と交差するデータ線６２と、データ線６２と連結されてゲート電極２６上部まで延びているソース電極６５と、データ線６２の一端に連結されているデータパッド６８と、ソース電極６５と分離されており、ゲート電極２６を中心にソース電極６５と対向するドレーン電極６６とを含んでいる。
【００８５】次に、ソース電極６５とドレーン電極６６をマスクとしてその間に露出された抵抗性接触層をエッチングして、各々ソース電極６５に接触される抵抗性接触層５５とドレーン電極６６に接触される抵抗性接触層５６に分離する。
【００８６】次に、図１４ａ及び１４ｂのように、窒化ケイ素のような無機絶縁膜を積層して保護膜７０を形成する。この時、保護膜７０を２００℃以上の温度範囲で積層するのが好ましい。
【００８７】保護膜７０を形成する工程で、ソース電極６５と抵抗性接触層５５及び半導体層４０のようなケイ素膜との間、及び、ドレーン電極６６と抵抗性接触層５６及び半導体層４０のようなケイ素膜との間に金属酸化膜５１０が形成されることができる。
【００８８】金属酸化膜５１０が形成されるのは、データ配線６２、６５、６６、６８を形成するためのＡｇ合金層を形成する前にケイ素膜５５、５６、４０の上に自然に形成される自然酸化膜である酸化ケイ素膜に起因する。
【００８９】保護膜工程の際の熱処理を通じてデータ配線６２、６５、６６、６８のＡｇ合金の合金元素が界面に拡散して、酸化ケイ素膜を緻密な組織の合金元素の酸化膜５１０に作る。データ配線６２、６５、６６、６８がＡｇＭｇで形成された場合にはＭｇＯがこの界面に形成され、ＡｇＡｌで形成された場合にはＡｌ2Ｏ3が形成される。
【００９０】このような合金元素の酸化膜５１０はデータ配線６２、６５、６６、６８とケイ素膜４０、５５、５６の界面で二つの層の接触抵抗を低くし、二つの層の接着力を向上させる役割を果たすなど、安定した界面特性を有するようにする。また、データ配線６２、６５、６６、６８は配線自体内で合金元素が枯渇され、純粋なＡｇの特性に近くなって比抵抗が小さくなるという長所がある。
【００９１】通常の場合、データ配線を形成する前にケイ素膜４０、５０表面にＨＦ洗浄を実施するが（図１２ｂ参照）、ＨＦ洗浄をしなくても合金元素の酸化によって半導体層及び抵抗性接触層４０、５５、５６のようなケイ素膜とそれに接触するソース電極及びドレーン電極６５、６６の接触特性を向上させることができる。この時、ケイ素膜の上にＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）による酸化ケイ素膜を３０Å以下に蒸着した後、これを用いることもできる。
【００９２】次に、図１５ａ乃至図１５ｂに示したようにマスクを用いた写真エッチング工程でゲート絶縁膜３０と共にパターニングして、ゲートパッド２４、ドレーン電極６６及びデータパッド６８を露出する接触孔７４、７６、７８を形成する。
【００９３】次に、ＩＴＯまたはＩＺＯ膜を積層しマスクを用いたパターニングを実施して、接触孔７６を介してドレーン電極６６と連結される画素電極８２と接触孔７４、７８を介してゲートパッド２４及びデータパッド６８と各々連結される補助ゲートパッド８６及び補助データパッド８８を各々形成する。
【００９４】このような本発明の実施例による薄膜トランジスタ基板の構造では、ゲート配線とデータ配線が低抵抗を有するＡｇ合金で形成されているため、信号遅延防止の観点で大画面高精細の液晶表示装置への適用に有利であり、各々の配線とその上下部に位置する配線層との接触抵抗を低くし接着力を向上させ得るなどの界面特性を向上させることができる。
【００９５】本発明の配線の接触構造及び製造方法は、多結晶ケイ素薄膜トランジスタを用いる薄膜トランジスタ基板にも適用することができる。
【００９６】以下では、図１６及び図１７を参考として本発明の第２実施例による薄膜トランジスタ基板の構造について詳細に説明する。
【００９７】図１６は本発明の第２実施例による薄膜トランジスタ基板の配置図であり、図１７は図１６に示した薄膜トランジスタ基板をXVII−XVII'線に沿って示した断面図である。
【００９８】絶縁基板１００の上に多結晶ケイ素からなる半導体層１２１が島形に形成されている。半導体層１２１にはチャンネル領域１２２、高濃度不純物領域であるソース領域１２５とドレーン領域１２６、そしてチャンネル領域１２２とソース領域１２５の間及びチャンネル領域１２２とドレーン領域１２６の間に位置する低濃度不純物領域であるＬＤＤ領域１２３、１２４が形成されている。
【００９９】ＬＤＤ領域１２３、１２４は多結晶ケイ素からなる半導体層を備えた薄膜トランジスタがＯＦＦ状態で発生する漏れ電流を最少化するために、チャンネル領域１２２と高濃度不純物領域１２５、１２６の間に位置させた抵抗層である。
【０１００】絶縁基板１００の上には窒化ケイ素などからなるゲート絶縁膜１３０が半導体層１２１を覆っている。
【０１０１】そして、ゲート絶縁膜１３０の上には、高い拡散係数を有する低融点金属元素を合金元素とするＡｇ合金からなるゲート配線が形成されている。ゲート配線はゲート線１４１、ゲート線１４１の端に連結されており、外部からのゲート信号の印加を受けてゲート線１４１に伝達するゲートパッド１４２及びゲート線１４１に連結されるとともに半導体層１２１のチャンネル領域１２２に対応するゲート電極１４３を含む。
【０１０２】このように、ゲート配線をＡｇ合金で形成する場合には低抵抗特性を維持することができ、下部層との界面特性が良好であるので安定した界面特性を維持することができる。
【０１０３】そして、ゲート配線１４１、１４２、１４３を窒化ケイ素などからなる層間絶縁膜１５０が覆っている。
【０１０４】また、層間絶縁膜１５０とゲート絶縁膜１３０にはソース領域１２５を露出する接触孔１６１と、ドレーン領域１２６を露出する接触孔１６２とが形成されている。
【０１０５】なお、層間絶縁膜１５０の上にはゲート配線１４１、１４２、１４３のように高い拡散係数を有する低融点金属元素を合金元素とするＡｇ合金からなるデータ配線１７１、１７２、１７３、１７４が形成されている。データ配線はゲート線１４１と交差して画素を定義するデータ線１７１、データ線１７１の端部に延びるデータパッド１７２、データ線１７１から突出して半導体層１２１のソース領域１２５に接触されるソース電極１７３と、ソース電極１７３に対応して半導体層１２１のドレーン領域１２６に接触されるドレーン電極１７４を含む。
【０１０６】そして、ソース電極１７３とこれに接触する半導体層１２１のソース領域１２５の界面、及び、ドレーン電極１７４とこれに接触する半導体層１２１のドレーン領域１２６の界面には合金元素の金属酸化膜５１０が形成されている。
【０１０７】この時、金属酸化膜５１０としてはデータ配線用物質の材質にしたがってＭｇＯ、Ａｌ2Ｏ3、Ｌｉ2Ｏなどが形成される。例えば、データ配線がＡｇＭｇまたはＡｇＡｌからなる場合には金属酸化膜としてＭｇＯまたはＡｌ2Ｏ3が形成される。
【０１０８】金属酸化膜５１０はソース電極１７３とドレーン電極１７４をなすＡｇ合金層と半導体層１２１をなすケイ素層との間に形成されて、その界面で二つの層の接触抵抗を低くし二つの層の接着力を向上させ、Ａｇ合金層１７３、１７４のＡｇがケイ素層１２１に拡散することを抑制するバリヤー兼界面クリーナとしての役割を果たしている。
【０１０９】このようなデータ配線１７１、１７２、１７３、１７４を窒化ケイ素からなる保護膜１８０が覆っている。
【０１１０】保護膜１８０にはドレーン電極１７４及びデータパッド１７２を各々露出する接触孔１９２、１９３が形成されており、層間絶縁膜１５０と共にゲートパッド１４２を露出する接触孔１９３が形成されている。
【０１１１】そして、保護膜１８０の上には接触孔１９１を介してドレーン電極１７４と電気的に連結されており、画素に位置する画素電極２０１が形成されている。また、保護膜１８０の上には接触孔１９２、１９３を介して各々データパッド１７２及びゲートパッド１４２と連結されている補助データパッド２０２及び補助ゲートパッド２０３が形成されている。ここで、画素電極２０１と補助データ及びゲートパッド１７２、１４２はｌＴＯまたはＩＺＯからなる。
【０１１２】以下では、このような本発明の第２実施例による薄膜トランジスタ基板の製造方法について、図１６R>６及び図１７と図１８ａ乃至図２２ｂを参考として詳細に説明する。
【０１１３】まず、図１８ａ乃至図１８ｂに示したように、絶縁基板１００の上に多結晶ケイ素層を形成した後、マスクを用いた写真エッチング工程を進行して島形の半導体層１２１を形成する。
【０１１４】この時、多結晶ケイ素層は基板の上に非晶質ケイ素層を蒸着した後、レーザーアニーリングあるいは高温固形状化などのようなケイ素結晶化技術によって非晶質ケイ素を結晶化して形成することができる。
【０１１５】次に、図１９ａ乃至図１９ｂに示したように、半導体層１２１を覆うゲート絶縁膜１３０と高い拡散係数を有する低融点金属元素が合金されているＡｇ合金からなるＡｇ合金層を蒸着しパターニングして、ゲート線１４１、ゲートパッド１４２及びゲート電極１４３を含むゲート配線を形成する。
【０１１６】次に、図２０ａ乃至図２０ｂに示したように、半導体層１２１に高濃度不純物領域であるソース領域１２５とドレーン領域１２６及び低濃度不純物領域であるＬＤＤ領域１２３、１２４を形成する。この時、ゲート電極１４３に重なって不純物がドーピングされない半導体層１２１部分はチャンネル領域１２２で定義される。
【０１１７】半導体層１２１に不純物領域１２３、１２４、１２５、１２６を形成するためには、ゲート電極１４３をマスクとしてｎ形不純物を低濃度にドーピングする低濃度不純物ドーピング工程を行って、チャンネル領域１２２を除いた半導体層１２１部分を低濃度にドーピングする。次に、ゲート電極１４３とその周辺部、つまり半導体層１２１のチャンネル領域１２２及びＬＤＤ領域１２３、１２４で定義される部分を覆うドーピングマスクを形成した後、ｎ形不純物を高濃度にドーピングする高濃度不純物ドーピング工程をおこなって、ドーピングマスクによってブロッキングされない半導体層１２１の端部部分を高濃度にドーピングする。
【０１１８】この時、低濃度にドーピングされた後に再び高濃度にドーピングされた半導体層１２１の端部部分は高濃度不純物領域であるソース領域１２５とドレーン領域１２６となり、低濃度にドーピングされてドーピングマスクによって高濃度にドーピングされない部分は、低濃度不純物領域であるＬＤＤ領域１２３、１２４となり、不純物がドーピングされない部分はチャンネル領域１２２となる。
【０１１９】前記では低濃度不純物ドーピング工程後にドーピングマスクを使用する高濃度不純物ドーピング工程を実施したが、これらの順序を変えて進行しても差支えない。
【０１２０】次に、図２１ａ乃至図２１ｂに示したように、ゲート配線１４１、１４２、１４３を含む基板の前面を覆った層間絶縁膜１５０を形成する。次に、層間絶縁膜１５０とゲート絶縁膜１３０を写真エッチング工程によってパターニングして、ソース領域１２５を露出する接触孔１６１とドレーン領域１２６を露出する接触孔１６２を形成する。
【０１２１】次に、その上にゲート配線と同様に高い拡散係数を有する低融点金属元素が合金されているＡｇ合金からなるＡｇ合金層を蒸着しパターニングして、データ配線１７１、１７２、１７３、１７４を形成する。データ配線１７１、１７２、１７３、１７４は、ゲート線１４１と交差するデータ線１７１と、データ線１７１と連結されて接触孔１６１を介してソース領域１２５に連結されるソース電極１７３と、データ線１４１の一端に連結されているデータパッド１７２と、ソース電極１７３と分離されており、接触孔１６２を介してドレーン領域１２６に連結されるドレーン電極１７４とを含んでいる。
【０１２２】次に、図２２ａ乃至図２２ｂに示したように、窒化ケイ素のような無機絶縁膜を積層して保護膜１８０を形成する。この時、保護膜１８０を２００℃以上の温度範囲で積層することが好ましい。
【０１２３】保護膜１８０を形成するための熱工程で、ソース電極１７３と半導体層１２１との間、及び、ドレーン電極１７４と半導体層１２１との間に金属酸化膜５１０が形成されることができる。このように、金属酸化膜５１０が形成されるのはデータ配線１７１、１７２、１７３、１７４を形成するためのＡｇ合金層を形成する前に、半導体層１２１の上に自然に形成される自然酸化膜である酸化ケイ素膜に起因する。
【０１２４】保護膜工程時の熱処理を通じてデータ配線１７１、１７２、１７３、１７４のＡｇ合金の合金元素が界面に拡散し、酸化ケイ素膜を緻密な組織の合金元素の酸化膜５１０を作る。データ配線１７１、１７２、１７３、１７４がＡｇＭｇで形成された場合にはＭｇＯがこの界面に形成され、ＡｇＡｌで形成された場合にはＡｌ2Ｏ3が形成される。
【０１２５】このような合金元素の酸化膜５１０はデータ配線１７１、１７２、１７３、１７４と半導体層１２１の界面で二つの層の接触抵抗を低くし、二つの層の接着力を向上させる役割を果たすなどの安定した界面特性を有するようにする。
【０１２６】次に、図２３ａ乃至図２３ｂに示したように、マスクを用いた写真エッチング工程で保護膜１８０をパターニングして、ドレーン電極１７４を露出する接触孔１９１とデータパッド１７２を露出する接触孔１９２、保護膜１８０と層間絶縁膜１５０を共にパターニングして、ゲートパッド１４２を露出する接触孔１９３を形成する。
【０１２７】最後に、ＩＴＯ膜またはＩＺＯ膜を積層しマスクを用いたパターニングを実施して、接触孔１９１を介してドレーン電極１７４と連結される画素電極２０１と、接触孔１９２を介してデータパッド１７２に連結される補助データパッド２０２と、接触孔１９３を介してゲートパッド１４２を覆う補助ゲートパッド２０３とを各々形成する。
【０１２８】このような本発明の第２実施例による薄膜トランジスタ基板でもゲート配線とデータ配線は低抵抗を有するＡｇ合金で形成されているため、大画面高精細の液晶表示装置への適用が有利であり、それぞれの配線とその上下部に位置する配線層との接触抵抗などの界面特性を向上させることができる。
【０１２９】図２４はＡｇ合金で形成された電極を採用する薄膜トランジスタの電気的特性を示したグラフである。
【０１３０】Ａｇ合金で２０００〜４０００Åのゲート電極を形成し、ＳｉＮｘで４５００Åのゲート絶縁膜を形成し、ａ−Ｓｉで５００Åの半導体層を形成し、ｎ＋ａ−Ｓｉで２５００Åの抵抗性接触層を形成し、Ａｇ ａｌｌｏｙで２０００〜４０００Åのソース及びドレーン電極を形成して製造した、薄膜トランジスタのゲート電圧によるドレーンの電流を測定して示したものである。
【０１３１】オフ電流はゲート電圧が−５Ｖの時に０.１ｐＡであるが、オン電流はゲート電圧が２０Ｖの時に１.６μＡを示している。オフ電流に対するオン電流の比は１０7を示していることから、オン電流／オフ電流特性が優れていることが分かる。
【０１３２】このような実験結果は、本発明が電気的特性に優れた薄膜トランジスタを提供できることを提示している。
【０１３３】
【発明の効果】前述したように、本発明は適切な合金元素が添加されたＡｇ合金の配線を形成することにより、低抵抗配線を形成できるので大画面高精細の製品の特性を向上させることができ、上部及び下部の接触物質層との接触抵抗を少なくさせることができ、界面の安定性を確保することができ、かつ信頼性のある液晶表示装置を製作することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ａｇ、ＡｇＡｌ、ＡｇＭｇ及びＣｒの接着力テスト結果を示すグラフである。
【図２】ＡｇＭｇ配線を蒸着する当時の試片をオージェ（ＡＥＳ）分析した結果を示すグラフである。
【図３】ＡｇＭｇ配線を４００℃において真空熱処理した後の試片をＡＥＳ分析した結果を示すグラフである。
【図４】ＡｇＡｌ配線を蒸着する当時の試片をＡＥＳ分析した結果を示すグラフである。
【図５】ＡｇＡｌ配線を４００℃において真空熱処理した後の試片をＡＥＳ分析した結果を示すグラフである。
【図６ａ】合金配線に熱処理を通じて表面と界面に酸化膜が形成される過程を示すものである。
【図６ｂ】合金配線に熱処理を通じて表面と界面に酸化膜が形成される過程を示すものである。
【図７】合金元素として好適な溶解点と拡散係数値の領域を示すたグラフである。
【図８】合金元素として好適な溶解点とエンタルピー値の領域を示すグラフである。
【図９】本発明の第１実施例による薄膜トランジスタ基板の配置図である。
【図１０】図９に示した薄膜トランジスタ基板をX−X'線に沿って示す断面図である。
【図１１ａ】本発明の第１実施例によって製造する最初の段階における薄膜トランジスタ基板の配置図である。
【図１１ｂ】図１１ａにおいてXIｂ−XIｂ'線に沿って切断して示す断面図である。
【図１２ａ】図１１ａの次の段階での薄膜トランジスタ基板の配置図である。
【図１２ｂ】図１２ａにおいてXIIｂ−XIIｂ'線に沿って切断して示す断面図である。
【図１３ａ】図１２ａの次の段階での薄膜トランジスタ基板の配置図である。
【図１３ｂ】図１３ａにおいてXIIIｂ−XIIIｂ'に沿って切断して示す断面図である。
【図１４ａ】図１３ａの次の段階での薄膜トランジスタ基板の配置図である。
【図１４ｂ】図１４ａにおいてXIVｂ−XIVｂ'線に沿って切断して示す断面図である。
【図１５ａ】図１４ａの次の段階での薄膜トランジスタ基板の配置図である。
【図１５ｂ】図１５ａにおいてXVｂ−XVｂ'線に沿って切断して示す断面図である。
【図１６】本発明の第２実施例による薄膜トランジスタ基板の配置図である。
【図１７】図１６に示した薄膜トランジスタ基板を、XVII−XVII'線に沿って示す断面図である。
【図１８ａ】本発明の第２実施例によって製造する最初の段階における薄膜トランジスタ基板の配置図である。
【図１８ｂ】図１８ａにおいてXVIIIｂ−XVIIIｂ'線に沿って切断して示す断面図である。
【図１９ａ】図１８ａの次の段階での薄膜トランジスタ基板の配置図である。
【図１９ｂ】図１９ａにおいてXIXｂ−XIXｂ'線に沿って切断して示す断面図である。
【図２０ａ】図１９ａの次の段階での薄膜トランジスタ基板の配置図である。
【図２０ｂ】図２０ａにおいてXXｂ−XXｂ'線に沿って切断して示す断面図である。
【図２１ａ】図２０ａの次の段階での薄膜トランジスタ基板の配置図である。
【図２１ｂ】図２１ａにおいてXXIｂ−XXIｂ'線に沿って切断して示す断面図である。
【図２２ｂ】図２１ａの次の段階での薄膜トランジスタ基板の配置図である。
【図２２ｂ】図２２ａにおいてXXIIｂ−XXIIｂ'線に沿って切断して示す断面図である。
【図２３ａ】図２２ａの次の段階での薄膜トランジスタ基板の配置図である。
【図２３ｂ】図２３ａにおいてXXIIIｂ−XXIIIｂ'線に沿って切断して示す断面図である。
【図２４】本発明によって製造される薄膜トランジスタ基板における薄膜トランジスタのオン／オフ電流特性を示すグラフである。
【符号の説明】
１０、１００ 絶縁基板
２２、１４１ ゲート線
２４、１４２ ゲートパッド
２６、１４３ ゲート電極
３０、１３０ ゲート絶縁膜
４０、１２１ 半導体層
５０、５５、５６ 抵抗接触層
６２、１７１ データ線
６５、１７３ ソース電極
６６、１７４ ドレーン電極
６８、１７２ データパッド
７０、１８０ 保護膜
７４、７６、７８、１６１、１６２、１９１、１９２、１９３ 接触孔
８２、２０１ 画素電極
８６、２０３ 補助ゲートパッド
８８、２０２ 補助データパッド
１２２ チャンネル領域
１２３、１２４ ＬＤＤ領域
１２５ ソース領域
１２６ ドレーン領域
１５０ 層間絶縁膜
５１０ 金属酸化膜
【特許請求の範囲】
【請求項１】低融点金属元素を合金元素とし、前記合金元素が少なくとも一つ以上合金されているＡｇ合金で形成された、表示素子用配線。
【請求項２】前記合金元素は１.５Ｅ−１２ｃｍ2/ｓｅｃ以上の拡散係数を有する、請求項１に記載の表示素子用配線。
【請求項３】前記合金元素は１５００Ｋ以下の融点を有する、請求項１に記載の表示素子用配線。
【請求項４】前記合金元素は前記Ａｇ合金の２０ａｔ％以下の構成比率を有する、請求項１に記載の表示素子用配線。
【請求項５】前記合金元素はＬｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｍ、あるいはＭｎのいずれかである、請求項１に記載の表示素子用配線。
【請求項６】前記Ａｇ合金が反射形液晶表示装置の反射電極に用いられる、請求項１に記載の表示素子用配線。
【請求項７】低融点金属元素を合金元素とし、前記合金元素が少なくとも一つ以上合金されているＡｇ合金で形成されたゲート電極及びゲート線を含むゲート配線と、前記ゲート配線に絶縁するように交差するソース電極、ドレーン電極及びデータ線を含むデータ配線と、前記ソース電極とドレーン電極に接触されており、前記ゲート電極、前記ソース電極及び前記ドレーン電極と共に薄膜トランジスタを構成する半導体層と、前記ドレーン電極に連結される画素電極と、を含む薄膜トランジスタ基板。
【請求項８】前記データ配線は、低融点金属元素を合金元素とし、前記合金元素が少なくとも一つ以上合金されているＡｇ合金で形成されている、請求項７に記載の薄膜トランジスタ基板。
【請求項９】前記合金元素は１.５Ｅ−１２ｃｍ2／ｓｅｃ以上の拡散係数を有する、請求項７に記載の薄膜トランジスタ基板。
【請求項１０】前記合金元素は１５００Ｋ以下の融点を有する、請求項７に記載の薄膜トランジスタ基板。
【請求項１１】前記合金元素は２０ａｔ％以下の構成比率を有する、請求項７に記載の薄膜トランジスタ基板。
【請求項１２】前記合金元素はＬｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｍ、あるいはＭｎのいずれかである、請求項７に記載の薄膜トランジスタ基板。
【請求項１３】前記ゲート配線が形成される絶縁基板と、前記半導体層が形成され、前記ゲート配線が覆われるゲート絶縁膜と、前記データ配線を覆うと共に、前記画素電極を前記ドレイン電極に連結するための接触孔を有する保護膜とをさらに含み、前記半導体層の上に前記ソース電極と前記ドレーン電極とが接触されている、請求項７に記載の薄膜トランジスタ基板。
【請求項１４】前記半導体層は水素化非晶質ケイ素で形成される、請求項１３に記載の薄膜トランジスタ基板。
【請求項１５】前記ゲート配線の表面に形成される酸化膜をさらに含む、請求項１３に記載の薄膜トランジスタ基板。
【請求項１６】前記ソース電極と前記半導体層との間、及び、前記ドレーン電極と前記半導体層との間に介される前記合金元素の酸化膜をさらに含む、請求項１３に記載の薄膜トランジスタ基板。
【請求項１７】前記半導体層は、ソース領域、ドレーン領域及びチャンネル領域を含み、前記半導体層が表面に形成された絶縁基板と、前記ゲート配線が表面に形成され、前記半導体層を覆うと共に、前記ソース領域と前記ドレーン領域を各々露出する第１接触孔及び第２接触孔が形成されたゲート絶縁膜と、前記ゲート配線を覆うとともに、前記第１接触孔及び前記第２接触孔に各々連続した第３接触孔及び第４接触孔が形成された層間絶縁膜と、前記データ配線を覆うと共に、前記画素電極を前記ドレーン電極に接続するための接触孔を有する保護膜とをさらに含み、前記ソース電極は、前記第１及び第３接触孔を介して前記ソース領域に連結され、前記ドレーン電極は、前記第２及び第４接触孔を介して前記ドレーン領域に連結される、請求項７に記載の薄膜トランジスタ基板。
【請求項１８】前記半導体層は多結晶ケイ素で形成される、請求項１７に記載の薄膜トランジスタ基板。
【請求項１９】前記ソース電極と前記半導体層との間、及び、前記ドレーン電極と前記半導体層との間に介される前記合金元素の酸化膜をさらに含む、請求項１７に記載の薄膜トランジスタ基板。
【請求項２０】絶縁基板の上に低融点金属元素を合金元素とし、前記合金元素が少なくとも一つ以上合金されているＡｇ合金を用いてゲート電極及びゲート線を含むゲート配線を形成する段階と、前記ゲート配線を覆うゲート絶縁膜を形成する段階と、前記ゲート絶縁膜の上に半導体層を形成する段階と、前記半導体層の上にソース電極、ドレーン電極及びデータ線を含むデータ配線を形成する段階と、前記データ配線を覆う保護膜を形成する段階と、前記保護膜に前記ドレーン電極を露出する接触孔を形成する段階と、前記接触孔を介して前記ドレーン電極に連結される画素電極を形成する段階とを含む、薄膜トランジスタ基板の製造方法。
【請求項２１】前記データ配線は低融点金属元素を合金元素とし、前記合金元素が少なくとも一つ以上合金されているＡｇ合金で形成する、請求項２０に記載の薄膜トランジスタ基板の製造方法。
【請求項２２】前記ゲート配線は、含有酸素濃度が５０００ｐｐｍ以下であるＡｇ合金ターゲットをスパッタリングしてＡｇ合金層を蒸着し、前記Ａｇ合金層を写真エッチングして形成する、請求項２０に記載の薄膜トランジスタ基板の製造方法。
【請求項２３】前記データ配線は、含有酸素濃度が５０００ｐｐｍ以下であるＡｇ合金ターゲットをスパッタリングしてＡｇ合金層を蒸着し、前記Ａｇ合金層を写真エッチングして形成する、請求項２０に記載の薄膜トランジスタ基板の製造方法。
【請求項２４】前記保護膜形成のための熱処理工程は２００℃以上で進行させる、請求項２３に記載の薄膜トランジスタ基板の製造方法。
【請求項２５】前記保護膜形成のための熱処理工程の際、前記データ配線を成すＡｇ合金の合金元素が前記半導体層の上に自然に形成される酸化ケイ素膜と反応して前記合金元素の酸化膜を形成する、請求項２４に記載の薄膜トランジスタ基板の製造方法。
【請求項２６】絶縁基板の上に半導体層を形成する段階と、前記半導体層を覆うゲート絶縁膜を形成する段階と、前記ゲート絶縁膜の上に低融点金属元素を合金元素とし、前記合金元素が少なくとも一つ以上合金されているＡｇ合金を用いてゲート電極及びゲート電極に連結されるゲート線を含むゲート配線を形成する段階と、前記半導体層に不純物をドーピングしてソース領域及びドレーン領域を形成し、チャンネル領域を定義する段階と、前記ゲート配線を覆う層間絶縁膜を形成する段階と、前記層間絶縁膜と前記ゲート絶縁膜に、前記ソース領域と前記ドレーン領域を各々露出する接触孔を形成する段階と、前記ソース領域に連結されるソース電極、前記ドレーン領域に連結されるドレーン電極及びデータ線を含むデータ配線を形成する段階と、前記データ配線を覆う保護膜を形成する段階と、前記保護膜に前記ドレーン電極を露出する接触孔を形成する段階と、前記接触孔を介して前記ドレーン電極に連結される画素電極を形成する段階と、を含む薄膜トランジスタ基板の製造方法。
【請求項２７】前記データ配線は低融点金属元素を合金元素とし、前記合金元素が少なくとも一つ以上合金されているＡｇ合金で形成する、請求項２６に記載の薄膜トランジスタ基板の製造方法。
【請求項２８】前記ゲート配線は、含有酸素濃度が５０００ｐｐｍ以下であるＡｇ合金ターゲットをスパッタリングしてＡｇ合金層を蒸着し、前記Ａｇ合金層を写真エッチングして形成する、請求項２６に記載の薄膜トランジスタ基板の製造方法。
【請求項２９】前記データ配線は、含有酸素濃度が５０００ｐｐｍ以下であるＡｇ合金ターゲットをスパッタリングしてＡｇ合金層を蒸着し、前記Ａｇ合金層を写真エッチングして形成する、請求項２７に記載の薄膜トランジスタ基板の製造方法。
【請求項３０】前記保護膜形成のための熱処理工程は２００℃以上で進行させる、請求項２９に記載の薄膜トランジスタ基板の製造方法。
【請求項３１】前記保護膜形成のための熱処理工程の際、前記データ配線をなすＡｇ合金の合金元素が前記半導体層の上に自然に存在する酸化ケイ素膜と反応して前記合金元素の酸化膜を形成する、請求項３０に記載の薄膜トランジスタ基板の製造方法。
【請求項１】低融点金属元素を合金元素とし、前記合金元素が少なくとも一つ以上合金されているＡｇ合金で形成された、表示素子用配線。
【請求項２】前記合金元素は１.５Ｅ−１２ｃｍ2/ｓｅｃ以上の拡散係数を有する、請求項１に記載の表示素子用配線。
【請求項３】前記合金元素は１５００Ｋ以下の融点を有する、請求項１に記載の表示素子用配線。
【請求項４】前記合金元素は前記Ａｇ合金の２０ａｔ％以下の構成比率を有する、請求項１に記載の表示素子用配線。
【請求項５】前記合金元素はＬｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｍ、あるいはＭｎのいずれかである、請求項１に記載の表示素子用配線。
【請求項６】前記Ａｇ合金が反射形液晶表示装置の反射電極に用いられる、請求項１に記載の表示素子用配線。
【請求項７】低融点金属元素を合金元素とし、前記合金元素が少なくとも一つ以上合金されているＡｇ合金で形成されたゲート電極及びゲート線を含むゲート配線と、前記ゲート配線に絶縁するように交差するソース電極、ドレーン電極及びデータ線を含むデータ配線と、前記ソース電極とドレーン電極に接触されており、前記ゲート電極、前記ソース電極及び前記ドレーン電極と共に薄膜トランジスタを構成する半導体層と、前記ドレーン電極に連結される画素電極と、を含む薄膜トランジスタ基板。
【請求項８】前記データ配線は、低融点金属元素を合金元素とし、前記合金元素が少なくとも一つ以上合金されているＡｇ合金で形成されている、請求項７に記載の薄膜トランジスタ基板。
【請求項９】前記合金元素は１.５Ｅ−１２ｃｍ2／ｓｅｃ以上の拡散係数を有する、請求項７に記載の薄膜トランジスタ基板。
【請求項１０】前記合金元素は１５００Ｋ以下の融点を有する、請求項７に記載の薄膜トランジスタ基板。
【請求項１１】前記合金元素は２０ａｔ％以下の構成比率を有する、請求項７に記載の薄膜トランジスタ基板。
【請求項１２】前記合金元素はＬｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｍ、あるいはＭｎのいずれかである、請求項７に記載の薄膜トランジスタ基板。
【請求項１３】前記ゲート配線が形成される絶縁基板と、前記半導体層が形成され、前記ゲート配線が覆われるゲート絶縁膜と、前記データ配線を覆うと共に、前記画素電極を前記ドレイン電極に連結するための接触孔を有する保護膜とをさらに含み、前記半導体層の上に前記ソース電極と前記ドレーン電極とが接触されている、請求項７に記載の薄膜トランジスタ基板。
【請求項１４】前記半導体層は水素化非晶質ケイ素で形成される、請求項１３に記載の薄膜トランジスタ基板。
【請求項１５】前記ゲート配線の表面に形成される酸化膜をさらに含む、請求項１３に記載の薄膜トランジスタ基板。
【請求項１６】前記ソース電極と前記半導体層との間、及び、前記ドレーン電極と前記半導体層との間に介される前記合金元素の酸化膜をさらに含む、請求項１３に記載の薄膜トランジスタ基板。
【請求項１７】前記半導体層は、ソース領域、ドレーン領域及びチャンネル領域を含み、前記半導体層が表面に形成された絶縁基板と、前記ゲート配線が表面に形成され、前記半導体層を覆うと共に、前記ソース領域と前記ドレーン領域を各々露出する第１接触孔及び第２接触孔が形成されたゲート絶縁膜と、前記ゲート配線を覆うとともに、前記第１接触孔及び前記第２接触孔に各々連続した第３接触孔及び第４接触孔が形成された層間絶縁膜と、前記データ配線を覆うと共に、前記画素電極を前記ドレーン電極に接続するための接触孔を有する保護膜とをさらに含み、前記ソース電極は、前記第１及び第３接触孔を介して前記ソース領域に連結され、前記ドレーン電極は、前記第２及び第４接触孔を介して前記ドレーン領域に連結される、請求項７に記載の薄膜トランジスタ基板。
【請求項１８】前記半導体層は多結晶ケイ素で形成される、請求項１７に記載の薄膜トランジスタ基板。
【請求項１９】前記ソース電極と前記半導体層との間、及び、前記ドレーン電極と前記半導体層との間に介される前記合金元素の酸化膜をさらに含む、請求項１７に記載の薄膜トランジスタ基板。
【請求項２０】絶縁基板の上に低融点金属元素を合金元素とし、前記合金元素が少なくとも一つ以上合金されているＡｇ合金を用いてゲート電極及びゲート線を含むゲート配線を形成する段階と、前記ゲート配線を覆うゲート絶縁膜を形成する段階と、前記ゲート絶縁膜の上に半導体層を形成する段階と、前記半導体層の上にソース電極、ドレーン電極及びデータ線を含むデータ配線を形成する段階と、前記データ配線を覆う保護膜を形成する段階と、前記保護膜に前記ドレーン電極を露出する接触孔を形成する段階と、前記接触孔を介して前記ドレーン電極に連結される画素電極を形成する段階とを含む、薄膜トランジスタ基板の製造方法。
【請求項２１】前記データ配線は低融点金属元素を合金元素とし、前記合金元素が少なくとも一つ以上合金されているＡｇ合金で形成する、請求項２０に記載の薄膜トランジスタ基板の製造方法。
【請求項２２】前記ゲート配線は、含有酸素濃度が５０００ｐｐｍ以下であるＡｇ合金ターゲットをスパッタリングしてＡｇ合金層を蒸着し、前記Ａｇ合金層を写真エッチングして形成する、請求項２０に記載の薄膜トランジスタ基板の製造方法。
【請求項２３】前記データ配線は、含有酸素濃度が５０００ｐｐｍ以下であるＡｇ合金ターゲットをスパッタリングしてＡｇ合金層を蒸着し、前記Ａｇ合金層を写真エッチングして形成する、請求項２０に記載の薄膜トランジスタ基板の製造方法。
【請求項２４】前記保護膜形成のための熱処理工程は２００℃以上で進行させる、請求項２３に記載の薄膜トランジスタ基板の製造方法。
【請求項２５】前記保護膜形成のための熱処理工程の際、前記データ配線を成すＡｇ合金の合金元素が前記半導体層の上に自然に形成される酸化ケイ素膜と反応して前記合金元素の酸化膜を形成する、請求項２４に記載の薄膜トランジスタ基板の製造方法。
【請求項２６】絶縁基板の上に半導体層を形成する段階と、前記半導体層を覆うゲート絶縁膜を形成する段階と、前記ゲート絶縁膜の上に低融点金属元素を合金元素とし、前記合金元素が少なくとも一つ以上合金されているＡｇ合金を用いてゲート電極及びゲート電極に連結されるゲート線を含むゲート配線を形成する段階と、前記半導体層に不純物をドーピングしてソース領域及びドレーン領域を形成し、チャンネル領域を定義する段階と、前記ゲート配線を覆う層間絶縁膜を形成する段階と、前記層間絶縁膜と前記ゲート絶縁膜に、前記ソース領域と前記ドレーン領域を各々露出する接触孔を形成する段階と、前記ソース領域に連結されるソース電極、前記ドレーン領域に連結されるドレーン電極及びデータ線を含むデータ配線を形成する段階と、前記データ配線を覆う保護膜を形成する段階と、前記保護膜に前記ドレーン電極を露出する接触孔を形成する段階と、前記接触孔を介して前記ドレーン電極に連結される画素電極を形成する段階と、を含む薄膜トランジスタ基板の製造方法。
【請求項２７】前記データ配線は低融点金属元素を合金元素とし、前記合金元素が少なくとも一つ以上合金されているＡｇ合金で形成する、請求項２６に記載の薄膜トランジスタ基板の製造方法。
【請求項２８】前記ゲート配線は、含有酸素濃度が５０００ｐｐｍ以下であるＡｇ合金ターゲットをスパッタリングしてＡｇ合金層を蒸着し、前記Ａｇ合金層を写真エッチングして形成する、請求項２６に記載の薄膜トランジスタ基板の製造方法。
【請求項２９】前記データ配線は、含有酸素濃度が５０００ｐｐｍ以下であるＡｇ合金ターゲットをスパッタリングしてＡｇ合金層を蒸着し、前記Ａｇ合金層を写真エッチングして形成する、請求項２７に記載の薄膜トランジスタ基板の製造方法。
【請求項３０】前記保護膜形成のための熱処理工程は２００℃以上で進行させる、請求項２９に記載の薄膜トランジスタ基板の製造方法。
【請求項３１】前記保護膜形成のための熱処理工程の際、前記データ配線をなすＡｇ合金の合金元素が前記半導体層の上に自然に存在する酸化ケイ素膜と反応して前記合金元素の酸化膜を形成する、請求項３０に記載の薄膜トランジスタ基板の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図６ａ】
【図１１ｂ】
【図５】
【図６ｂ】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１８ａ】
【図１０】
【図１１ａ】
【図１２ａ】
【図１２ｂ】
【図１３ａ】
【図１３ｂ】
【図１４ａ】
【図１４ｂ】
【図１５ａ】
【図１５ｂ】
【図１７】
【図１６】
【図１８ｂ】
【図１９ａ】
【図１９ｂ】
【図２０ａ】
【図２０ｂ】
【図２４】
【図２１ａ】
【図２１ｂ】
【図２２ａ】
【図２２ｂ】
【図２３ａ】
【図２３ｂ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図６ａ】
【図１１ｂ】
【図５】
【図６ｂ】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１８ａ】
【図１０】
【図１１ａ】
【図１２ａ】
【図１２ｂ】
【図１３ａ】
【図１３ｂ】
【図１４ａ】
【図１４ｂ】
【図１５ａ】
【図１５ｂ】
【図１７】
【図１６】
【図１８ｂ】
【図１９ａ】
【図１９ｂ】
【図２０ａ】
【図２０ｂ】
【図２４】
【図２１ａ】
【図２１ｂ】
【図２２ａ】
【図２２ｂ】
【図２３ａ】
【図２３ｂ】
【公開番号】特開２００２−１５１４３４（Ｐ２００２−１５１４３４Ａ）
【公開日】平成１４年５月２４日（２００２．５．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００１−２３１１５３（Ｐ２００１−２３１１５３）
【出願日】平成１３年７月３１日（２００１．７．３１）
【出願人】（３９００１９８３９）三星電子株式会社 (8,520)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１４年５月２４日（２００２．５．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１３年７月３１日（２００１．７．３１）
【出願人】（３９００１９８３９）三星電子株式会社 (8,520)
【Ｆターム（参考）】
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