配線構造、その製造方法、および表示装置
【課題】 配線構造と他の電極間のショートを防ぐ。
【解決手段】 ＳｉＯ２により構成されたゲート絶縁膜１２およびその上に積層され、ＳｉＮにより構成された層間絶縁膜１３に、緩衝フッ酸を用いたエッチングによりコンタクトホールを形成する。このコンタクトホールに、高融点金属により構成された第１の保護金属層１７０と、高融点金属よりも抵抗の低い金属により構成された配線層１７２と、および高融点金属により構成され、ゲート絶縁膜１２よりも厚く形成された第２の保護金属層１７４とがこの順で積層された電極５３を形成する。
【解決手段】 ＳｉＯ２により構成されたゲート絶縁膜１２およびその上に積層され、ＳｉＮにより構成された層間絶縁膜１３に、緩衝フッ酸を用いたエッチングによりコンタクトホールを形成する。このコンタクトホールに、高融点金属により構成された第１の保護金属層１７０と、高融点金属よりも抵抗の低い金属により構成された配線層１７２と、および高融点金属により構成され、ゲート絶縁膜１２よりも厚く形成された第２の保護金属層１７４とがこの順で積層された電極５３を形成する。
【発明の詳細な説明】
【０００１】本発明は、配線構造、その製造方法およびその配線構造を含む表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、薄層トランジスタ（以下、単にＴＦＴという）をスイッチング素子として用いた表示装置が商品化されている。また、近年、発光素子として機能する電流駆動型の有機ＥＬ（ＯＬＥＤ：Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）素子を用いた表示装置が、ＣＲＴやＬＣＤに代わる表示装置として注目されている。有機ＥＬ素子を用いた表示装置において、ＴＦＴは、有機ＥＬ素子の駆動にも用いられる。
【０００３】図５は、有機ＥＬ素子を用いた表示装置におけるＴＦＴの断面図である。ＴＦＴ２００は、石英ガラス等により構成された絶縁性基板２１０、多結晶シリコンにより構成された能動層２４３、ＳｉＯ2（酸化シリコン）により構成されたゲート絶縁膜２１２、およびモリブデン（Ｍｏ）等の高融点金属により構成されたゲート電極２４２がこの順で積層された構造を持つ。能動層２４３には、ゲート電極２４２下方のチャネル２４３ｃと、このチャネル２４３ｃの両側に、ゲート電極２４２をマスクにしてイオン注入して形成されたドレイン２４３ｄ及びソース２４３ｓが設けられている。
【０００４】ＴＦＴ２００は、さらに、ＳｉＮにより構成された第１の層間絶縁膜２１３およびＳｉＯ2により構成された第２の層間絶縁膜２１４により形成された層間絶縁膜２１５、ドレイン電極２５３、およびソース電極２５４を有する。ドレイン電極２５３およびソース電極２５４は、ドレイン２４３ｄ及びソース２４３ｓに対応して設けられたコンタクトホールにアルミニウム（Ａｌ）等の金属を充填して形成される。ドレイン電極２５３およびソース電極２５４を形成するためのコンタクトホールは、緩衝フッ酸等を用いたエッチングにより形成される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のように構成されたＴＦＴ２００においては、第１の層間絶縁膜２１３は、その下層のゲート絶縁膜２１２を構成するＳｉＯ2よりも緩衝フッ酸に対するエッチングレートが低いＳｉＮにより構成されている。そのため、緩衝フッ酸を用いたウェットエッチングによりコンタクトホールを形成すると、図６（ａ）に示すように、ゲート絶縁膜２１２と第１の層間絶縁膜２１３との境界において、ゲート絶縁膜２１２の方がより多くエッチングされた状態のオーバーハング部が形成されてしまう。このようなオーバーハング部の形成により、コンタクトホールに形成されるドレイン電極２５３およびソース電極２５４に段差が生じ、コンタクト抵抗が増加するという問題が生じる。
【０００６】一方、有機ＥＬ素子を用いた表示装置において、有機ＥＬ素子への電源供給ラインとなる配線を含む駆動用のＴＦＴには、より高い信頼性が求められ、例えば低抵抗化、ウィスカ・ヒロック対策、エレクトロマイグレーション対策、ストレスマイグレーション対策が必要である。低抵抗化を図るために、ドレイン電極２５３およびソース電極２５４は、上述のアルミニウム等の低抵抗金属により構成される。さらに、アルミニウム等の低抵抗金属により構成された配線層を被覆するようにモリブデン等の高融点金属により構成された保護金属層を設けることにより、ウィスカ・ヒロックが改善される。このような保護金属層は、配線全体を低抵抗化するため、またパネル表面の凹凸低減のために、低抵抗金属により構成される配線層よりも薄く形成される。
【０００７】ドレイン電極２５３およびソース電極２５４を低抵抗金属の配線層および保護金属層により形成した場合、図６（ｂ）に示したように、コンタクトホールに形成されたオーバーハング部の影響により生じた段差により、保護金属層が途切れてしまうという問題がある。さらに、図示したように、この途切れた部分からウィスカが生じてしまうことがある。特に、ドレイン電極２５３およびソース電極２５４の上方には有機ＥＬ素子の陰極が全面に形成されるので、上側の保護金属層にウィスカが生じるとこれらの電極と陰極間がショートして表示装置が不良となってしまう。
【０００８】本発明は、そうした課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、配線構造において、電極間のショートを防いで装置の不良の発生割合を低減することにある。本発明の別の目的は、配線構造のウィスカの発生を低減させることにある。本発明のまた別の目的は、配線構造の低抵抗化を図ることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、異なる材料により構成された第１の絶縁層および第２の絶縁層がこの順で積層された絶縁膜に形成されたコンタクトホールに設けられた配線構造であって、高融点金属により構成された第１の金属層と、高融点金属よりも抵抗の低い金属により構成された配線層と、高融点金属により構成され、第１の絶縁層よりも厚く形成された第２の金属層とがこの順で積層された配線を有することを特徴とする配線構造が提供される。
【００１０】第２の金属層を第１の絶縁層よりも厚く形成することにより、コンタクトホールにおいて、第１の絶縁層と第２の絶縁層との境界にオーバーハング部が形成された場合であっても、第２の金属層を途切れることなく形成することができる。そのため、第２の金属層において、ウィスカの形成を防ぐことができ、この配線構造と他の電極との間のショートが発生しないようにできる。
【００１１】第１の絶縁層はＳｉＯ２またはＳｉＯＮにより構成することができる。また、第２の絶縁層はＳｉＮにより構成することができる。
【００１２】高融点金属としては、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、またはタングステン（Ｗ）等の６Ａ族元素を含むものが例示される。このような金属層を設けることにより、配線構造のウィスカ・ヒロックを改善することができる。また、これら６Ａ族元素は、低抵抗金属への拡散が少ないという特徴を有する。またさらに、高融点金属としてタンタル（Ｔａ）、バナジウム（Ｖ）、またはニオブ（Ｎｂ）等を用いることもできる。高融点金属は、モリブデンを含むのが好ましい。モリブデンは、特に製造工程における加工が容易であるという特徴を有する。
【００１３】配線層を構成する金属としては、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、イリジウム（Ｉｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、またはパラジウム（Ｐｄ）等が例示される。これらの金属を用いることにより、配線構造の低抵抗化を図ることができる。これらの中で、特にアルミニウム、またはアルミニウムよりも比抵抗の低い銅または銀が好ましく用いられる。配線層はアルミニウムを含む金属により構成されるのが特に好ましい。このようにすると、アルミニウムは反応性が高いため、高融点金属により構成された金属層との密着性が高まり、配線構造の歩留まりの向上に寄与できる。
【００１４】本発明によれば、異なる材料により構成された第１の絶縁層および第２の絶縁層がこの順で積層された絶縁膜に形成されたコンタクトホールに設けられた配線構造であって、コンタクトホールは所定のエッチング液を用いたエッチングにより形成され、コンタクトホールにおいて、第２の絶縁膜には、第１の絶縁膜よりもコンタクトホールの中心方向に突出した凸部分であるオーバーハング部が形成され、高融点金属により構成された第１の金属層と、高融点金属よりも抵抗の低い金属により構成された配線層と、高融点金属により構成され、オーバーハング部とその下方の第１の絶縁膜との距離よりも厚く形成された第２の金属層とがこの順で積層された配線を有することを特徴とする配線構造が提供される。
【００１５】第２の金属層を、コンタクトホールにおいて第２の絶縁膜に形成されたオーバーハング部とその下方の第１の絶縁膜との距離よりも厚く形成することにより、このオーバーハング部の影響を吸収して、第２の金属層を途切れることなく形成することができる。そのため、第２の金属層において、ウィスカの形成を防ぐことができ、この配線構造と他の電極との間のショートが発生しないようにできる。なお、このとき、第２の金属層は、オーバーハング部の先端部とその下方の第１の絶縁膜との距離よりも厚く形成されることができる。
【００１６】所定のエッチング液としては、緩衝フッ酸（バッファドフッ酸）を用いることができる。
【００１７】本発明によれば、異なる材料により構成された第１の絶縁層および第２の絶縁層がこの順で積層された絶縁膜に形成されたコンタクトホールに設けられた配線構造であって、コンタクトホールは所定のエッチング液を用いたエッチングにより形成され、高融点金属により構成された第１の金属層と、高融点金属よりも抵抗の低い金属により構成された配線層と、高融点金属により構成され、第１の絶縁層と第２の絶縁層の所定のエッチング液に対するエッチングレートの違いにより生じた段差によっても途切れない厚さに形成された第２の金属層とがこの順で積層された配線を有することを特徴とする配線構造が提供される。
【００１８】第２の金属層を、このように形成することにより、第２の金属層を途切れることなく形成することができる。そのため、第２の金属層において、ウィスカの形成を防ぐことができ、この配線構造と他の電極との間のショートが発生しないようにできる。
【００１９】コンタクトホールは、第２の絶縁層において第１の絶縁層よりも緩やかなテーパ部を有するように形成されてよい。
【００２０】第２の絶縁層におけるテーパ部を第１の絶縁層におけるものよりも緩やかにすることにより、オーバーハング部の影響を低減することができ、第２の金属層の厚さを薄くすることができる。これにより、配線構造を低抵抗化することができる。
【００２１】絶縁膜は、第２の絶縁層よりも所定のエッチング液に対するエッチングレートが高い材料により構成され、第２の絶縁層の上に形成された第３の絶縁層をさらに含むことができる。第２の絶縁層がＳｉＮにより構成された場合、第３の絶縁層はＳｉＯ２またはＳｉＯＮにより構成されてよい。このような第３の絶縁層を設けることにより、エッチング中に第３の絶縁層が第２の絶縁層よりも速くエッチングされるので、第２の絶縁層が上側からもエッチングされ、第２の絶縁層のテーパ部を緩やかにすることができる。
【００２２】第２の絶縁層は、第１の絶縁層の膜厚以上、６００ｎｍ以下の厚さに形成されることができる。
【００２３】第２の絶縁層を第１の絶縁層以上の厚さに形成することにより、第２の絶縁層におけるテーパ部を第１の絶縁層におけるものよりも緩やかにすることができる。また、第２の絶縁層を６００ｎｍ以下に形成することにより、コンタクトホールを形成するためにかかるエッチング時間を制御することができ、コンタクトホールの広がりを制限することができる。
【００２４】第１の金属層は、第１の絶縁層よりも厚く形成されることができる。第１の金属層を第１の絶縁層よりも厚く形成することにより、コンタクトホールにおいて、第１の絶縁層と第２の絶縁層との境界にオーバーハング部が形成された場合であっても、第１の金属層を途切れることなく形成することができる。そのため、第１の金属層において、ウィスカの形成を防ぐことができ、この配線構造と他の電極との間のショートが発生しないようにできる。
【００２５】以上の配線構造は、基板と第１の絶縁層との間に設けられた半導体層と、第１の絶縁層の上方のコンタクトホールが形成された個所とは異なる位置に設けられたゲート電極とを含む半導体装置に用いることができる。この場合、第１の絶縁層はゲート絶縁膜として機能し、第２の絶縁膜はゲート絶縁膜または層間絶縁膜として機能する。コンタクトホールは、配線が半導体層に接続して設けられるように、第１の絶縁層および第２の絶縁層を貫通して形成されてよい。
【００２６】本発明によれば、異なる材料により構成された第１の絶縁層および第２の絶縁層がこの順で積層された絶縁膜に、所定のエッチング液を用いたエッチングによりコンタクトホールを形成する工程と、コンタクトホールに、高融点金属により構成された第１の金属層を形成する工程と、第１の金属層の上に、高融点金属よりも抵抗の低い金属により構成された配線層を形成する工程と、配線層の上に、高融点金属により構成された第２の金属層を第１の絶縁層よりも厚く形成する工程とを含むことを特徴とする配線構造の製造方法が提供される。
【００２７】コンタクトホールを形成する工程は、第１の絶縁層に対するエッチングレートが第２の絶縁層に対するエッチングレートよりも高いエッチング液によりエッチングを行うことができる。
【００２８】本発明によれば、以上で説明したいずれかの配線構造と、その配線構造の上部に設けられ、少なくとも陽極、発光素子層、および陰極を有する光学素子と、を含むことを特徴とする表示装置が提供される。
【００２９】本発明によれば、異なる材料により構成された第１の絶縁層および第２の絶縁層がこの順で積層された絶縁膜に設けられたコンタクトホールに形成された配線構造と、その上部に設けられ、少なくとも陽極、発光素子層、および陰極を有する光学素子とを含み、配線構造は、高融点金属により構成された第１の金属層と、高融点金属よりも抵抗の低い金属により構成された配線層と、高融点金属により構成され、第１の絶縁層よりも厚く形成された第２の金属層とがこの順で積層されたことを特徴とする表示装置が提供される。
【００３０】第２の金属層を第１の絶縁層よりも厚く形成することにより、コンタクトホールにおいて、第１の絶縁層と第２の絶縁層との境界にオーバーハング部が形成された場合であっても、第２の金属層を途切れることなく形成することができる。そのため、第２の金属層において、ウィスカの形成を防ぐことができ、この配線構造とその上部に設けられた光学素子の電極との間のショートが発生しないようにできる。特に、光学素子の陰極が表示装置の複数の画素に共通に形成された場合、配線構造と陰極間のショートを防ぐことにより、表示装置の不良が生じる確率を大幅に低減することができる。
【００３１】なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置の間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【００３２】
【発明の実施の形態】第１の実施の形態：本実施の形態における配線構造は、有機ＥＬ素子を含む表示装置を駆動するＴＦＴに用いられる。図１は、この表示装置の一部を示す平面図である。表示装置１００は、絶縁性基板１０上に、図中一点鎖線で示す表示領域１１０と、その表示領域のＴＦＴを駆動する周辺駆動回路１２０および１３０とを有する。周辺駆動回路１２０には複数の走査線Ｇ１〜Ｇｍが、周辺駆動回路１３０には複数のデータ線Ｄ１〜Ｄｎが接続される。
【００３３】表示領域１１０において、走査線Ｇｋとデータ線Ｄｋとの交差点付近の一表示画素のみ回路図を示す。この表示画素は、有機ＥＬ素子６０、第１のＴＦＴ３０、有機ＥＬ素子６０の第２のＴＦＴ４０、およびコンデンサＣを含む。
【００３４】第１のＴＦＴ３０において、ゲート電極は走査線Ｇｋに接続され、ソース（またはドレイン）電極はデータ線Ｄｋに接続され、ドレイン（またはソース）電極は第２のＴＦＴ４０のゲート電極およびコンデンサＣの一方の電極に接続される。
【００３５】第２のＴＦＴ４０において、ゲート電極は第１のＴＦＴ３０のドレイン（またはソース）電極に接続され、ソース電極は有機ＥＬ素子６０の陽極に接続され、ドレイン電極は電源線１１２に接続される。電源線１１２には、実際に有機ＥＬ素子６０を発光させるための電圧が供給される。コンデンサＣにおいて、一方の電極が第１のＴＦＴ３０のドレイン（またはソース）電極と第２のＴＦＴ４０のゲート電極に接続され、他方の電極は接地される。有機ＥＬ素子６０の陽極は第２のＴＦＴ４０のソース電極に接続され、陰極は接地される。
【００３６】図２は、図１に示した表示画素において点線で囲んだ領域１５０の断面図である。図２に示すように、ガラスまたは石英等により構成された絶縁性基板１０の上に能動層４３が形成される。能動層４３は、非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）膜にレーザ光を照射して多結晶化した多結晶シリコン（ｐ−Ｓｉ）膜により構成される。能動層４３には、チャネル４３ｃの両側にソース４３ｓおよびドレイン４３ｄが設けられる。
【００３７】能動層４３の上にゲート絶縁膜１２、その上にゲート電極４２が設けられる。ゲート電極４２は、モリブデンやクロム等の高融点金属により構成される。ゲート電極４２は、第１のＴＦＴ３０のソースに接続される。能動層４３において、チャネル４３ｃはゲート電極４２の下方に形成される。
【００３８】ゲート絶縁膜１２およびゲート電極４２の上の全面には、層間絶縁膜１５が形成される。ドレイン４３ｄおよびソース４３ｓに対応して設けられたコンタクトホールにはアルミニウム等の金属が充填され、ドレイン電極５３およびソース電極５４が形成される。コンタクトホール、ドレイン電極５３およびソース電極５４の製造方法に関しては、後に詳述する。
【００３９】層間絶縁膜１５、ドレイン電極５３およびソース電極５４の上の全面には、例えば有機樹脂からなる平坦化絶縁膜１７が形成される。平坦化絶縁膜１７の上には、有機ＥＬ素子６０が形成される。有機ＥＬ素子６０は、陽極６１、発光素子層６６、および陰極６７がこの順で積層形成された構造を持つ。陽極６１は、平坦化絶縁膜１７のソース電極５４に対応して設けられたコンタクトホールを介してソース４３ｓと接続される。陽極６１の上には絶縁膜６８が形成される。絶縁膜６８は、陽極６１の厚みによる段差に起因する発光素子層６６の断ち切れによって生じる陰極６７と陽極６１との短絡を防止するために設けられる。
【００４０】陽極６１の材料としては、酸化インジウム・スズ（Indium Tin Oxide：ＩＴＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、または酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ3）等が例示される。一般的には、ホール注入効率や表面抵抗の低さからＩＴＯが用いられる。陰極６７の材料としては、例えば、リチウムを微量に含むアルミニウム合金、マグネシウムインジウム合金、またはマグネシウム銀合金等が例示される。発光素子層６６は、ホール輸送層６２、発光層６４および電子輸送層６５がこの順で積層形成された構造を持つ。ホール輸送層６２の材料としては、4,4’,4’’-トリス(3-メチルフェニルフェニルアミノ)トリフェニルアミン（4,4’,4’’-tris(3-methylphenylphenylamino)triphenylamine：ＭＴＤＡＴＡ）、N,N’-ジ(ナフタレン-１-イル)-N,N’-ジフェニル-ベンジジン(N,N'-Di(naphthalene-１-yl)-N,N'-diphenyl-benzidine：ＮＰＢ)、N,N’-ジフェニル-N,N’-ジ(3-メチルフェニル)-1,1’-ビフェニル-4,4’-ジアミン（N,N’-diphenyl-N,N’-di(3-methylphenyl)-1,1’-biphenyl-4,4’-diamine：ＴＰＤ）等が例示される。発光層６４の材料としては、アルミキノレン錯体（Ａｌｑ３）、またはキナクリドン誘導体を含むビス（ベンゾキノリノラト）ベリリウム錯体（bis (10-hydroxybenzo[h]quinolinato) beryllium：Ｂｅｂｑ２）等が例示される。電子輸送層６５の材料としては、Ａｌｑ３、またはＢｅｂｑ２等が例示される。
【００４１】ホール輸送層６２、電子輸送層６５および陰極６７は、各表示画素の有機ＥＬ素子６０に共通に形成される。発光層６４は、陽極６１に対応して島状に形成される。
【００４２】以上で説明した表示画素の構成、材料は例示であり、これらに限定する趣旨ではない。例えば、第１のＴＦＴ３０および第２のＴＦＴ４０は、ｎチャネル型であってもよく、ｐチャネル型であってもよく、さらにｎチャネル型とｐチャネル型との組合せであってもよい。また、各層の間には介在層があってもよい。
【００４３】次に、以上のように構成された表示画素において、有機ＥＬ素子６０を発光させる動作を説明する。走査線Ｇｋからの信号が第１のＴＦＴ３０のゲート電極に印加されると、第１のＴＦＴ３０がオンになる。そのため、第１のＴＦＴ３０のソース（またはドレイン）電極から印加された電荷がコンデンサＣに蓄積されるとともに第２のＴＦＴ４０のゲート電極４１に印加される。有機ＥＬ素子６０には、第２のＴＦＴ４０のゲート電極４１に印加された電圧に応じた電流が電源線１１２から供給される。
【００４４】有機ＥＬ素子６０において、陽極６１から注入されたホールと陰極６７から注入された電子とが発光層６４の内部で再結合し、発光層６４を構成する有機分子を励起して励起子が生じる。この励起子が放射失活する過程で発光層６４から光が放たれ、この光が透明な陽極６１を介して外部へ放出されて有機ＥＬ素子６０が発光する。
【００４５】以上の有機ＥＬ表示装置の表示画素の構造をもとに、本発明の特徴を説明する。本発明の実施の形態において、ドレイン電極５３およびソース電極５４は、比抵抗の低い金属により構成された配線層が高融点金属により構成される保護金属層によって被覆された多層構造を持つ。第１の実施の形態において、保護金属層は、ゲート絶縁膜１２よりも厚く形成される。
【００４６】図３は、コンタクトホール、ドレイン電極５３およびソース電極５４の形成方法を示す工程図である。本実施の形態において、ゲート絶縁膜１２は、ＣＶＤ法によって成膜された酸化シリコン（ＳｉＯ２）により構成される。層間絶縁膜１５は、ＣＶＤ法によって成膜された窒化シリコン（ＳｉＮ）により構成された第１の層間絶縁膜１３と、同じくＣＶＤ法によって成膜された酸化シリコン（ＳｉＯ２）により構成された第２の層間絶縁膜１４とを有する。これらの第１の層間絶縁膜１３と第２の層間絶縁膜１４とは、真空から取り出されることなく、連続してＣＶＤ法によって形成されるのが好ましい。これにより、空気中の塵等が両膜の界面に付着するのを防止することができる。
【００４７】以下に、コンタクトホールの形成方法を説明する。能動層４３のソース４３ｓ（またはドレイン４３ｄ）（図２参照）に対応した位置に開口が形成されたレジスト層１６０をマスクとして、緩衝フッ酸を用いてエッチングを行う。まず、図３（ａ）に示すように、第２の層間絶縁膜１４がエッチングにより除去される。このとき、第２の層間絶縁膜１４において、レジスト層１６０の下部分もアンダーエッチングされる。
【００４８】次に、図３（ｂ）に示すように、第１の層間絶縁膜１３がエッチングにより除去される。このとき、第２の層間絶縁膜１４は、緩衝フッ酸に対するエッチングレートが第１の層間絶縁膜１３よりも大きいので、第１の層間絶縁膜１３がエッチングされる間に第２の層間絶縁膜１４が横方向にさらにエッチングされる。その結果、第１の層間絶縁膜１３は、上部方向からもエッチングされるので、第１の層間絶縁膜１３のテーパ角を小さくすることができる。
【００４９】図３（ｃ）に示すように、第１の層間絶縁膜１３の縦方向のエッチングが終了すると、次にゲート絶縁膜１２がエッチングされる。ゲート絶縁膜１２は、縦方向にエッチングされるとともに横方向にもエッチングされる。このとき、第１の層間絶縁膜１３もエッチングされるが、ゲート絶縁膜１２は、緩衝フッ酸に対するエッチングレートが第１の層間絶縁膜１３よりも大きいので、ゲート絶縁膜１２の方が第１の層間絶縁膜１３よりも横方向に多くエッチングされる。その結果、図示するように、第１の層間絶縁膜１３とゲート絶縁膜１２との境界にオーバーハング部が形成される。オーバーハング部とは、第１の層間絶縁膜１３とゲート絶縁膜１２との境界において、第１の層間絶縁膜１３がコンタクトホールの中心に向かってゲート絶縁膜１２よりも突出した形状のことである。このようにして、能動層４３のドレイン１４ｄ（またはソース１４ｓ）に対応した位置に、ゲート絶縁膜１２、第１の層間絶縁膜１３、および第２の層間絶縁膜１４を貫通したコンタクトホールが形成される。
【００５０】レジスト層１６０を除去し、図３（ｄ）に示すように、コンタクトホールおよび第２の層間絶縁膜１４の上部全面に高融点金属により構成された第１の保護金属層１７０、低抵抗金属により構成された配線層１７２、および高融点金属により構成された第２の保護金属層１７４を順次スパッタリング法により形成する。このとき、第２の保護金属層１７４は、ゲート絶縁膜１２よりも厚く形成される。その後、第１の保護金属層１７０、配線層１７２および第２の保護金属層１７４をエッチングしてドレイン電極５３およびソース電極５４を形成する。
【００５１】本実施の形態において、第２の保護金属層１７４をゲート絶縁膜１２よりも厚く形成することにより、第１の層間絶縁膜１３とゲート絶縁膜１２との境界にオーバーハング部が形成されていても、第２の保護金属層１７４が途切れることなく形成される。したがって、ドレイン電極５３およびソース電極５４のウィスカの発生を抑えることができる。そのため、図２に示したように、ドレイン電極５３およびソース電極５４の上方に有機ＥＬ素子６０の陰極６７が一面に形成されても、ショートがおこらず、表示装置１００を安定に製造することができる。
【００５２】また、本実施の形態において、第１の保護金属層１７０もまた、ゲート絶縁膜１２よりも厚く形成される。これにより、ドレイン電極５３およびソース電極５４のウィスカの発生を抑えることができる。そのため、ドレイン電極５３およびソース電極５４と他の電極との間のショートがおこらず、表示装置１００を安定に製造することができる。
【００５３】さらに、本実施の形態において、第１の層間絶縁膜１３は、ゲート絶縁膜１２以上の厚さに形成される。これにより、第１の層間絶縁膜１３が上方向からエッチングされる時間が長くなり、第１の層間絶縁膜１３のテーパ角を緩やかにすることができる。また、第１の層間絶縁膜１３上に、第１の層間絶縁膜１３よりも緩衝フッ酸に対するエッチングレートが高い材料により構成された第２の層間絶縁膜１４が形成されているので、第１の層間絶縁膜１３が上方向からエッチングされる時間が長くなり、第１の層間絶縁膜１３のテーパ角をさらに緩やかにすることができる。
【００５４】また、第１の層間絶縁膜１３は、コンタクトホールの最も広い部分の半径が所望の値以下となるように形成することができる。例えば、本実施の形態においては、コンタクトホールの最も広い部分の半径が（２＋α）μｍ（αはレジスト層１６０の開口の半径、本実施の形態において、α＝約２μｍ）以下となるように形成することができる。図３（ｃ）に示すように、ゲート絶縁膜１２（ＳｉＯ２）／第１の層間絶縁膜１３（ＳｉＮ）／第２の層間絶縁膜１４（ＳｉＯ２）の膜厚をｄ１、ｄ２、ｄ３、それぞれの緩衝フッ酸に対するエッチングレートをｒ１、ｒ２、ｒ３とすると、全エッチング時間Ｔ＝ｄ１／ｒ１＋ｄ２／ｒ２＋ｄ３／ｒ３となる。
【００５５】第２の層間絶縁膜１４におけるコンタクトホールの広がりＬ＝ｒ３×Ｔとなる。したがって、ゲート絶縁膜１２、第１の層間絶縁膜１３および第２の層間絶縁膜１４は、Ｌ＝ｒ３×Ｔ≦２μｍ（式１）となるような厚さに形成される。本実施の形態において、ゲート絶縁膜１２および第２の層間絶縁膜１４はいずれもＳｉＯ２により構成されるので、ｒ１≒ｒ３とすることができる。これを式１に代入すると、ｄ２≦ｒ２／ｒ３（２−ｄ１−ｄ３）となる。第１の層間絶縁膜１３の厚さｄ２は、第１の層間絶縁膜１３および第２の層間絶縁膜１４に対する緩衝フッ酸のエッチングレートｒ２およびｒ３、第２の層間絶縁膜１４の厚さｄ３およびゲート絶縁膜の厚さｄ１に応じて定めることができる。通常、ＳｉＯ２膜の緩衝フッ酸に対するエッチングレートは、ＳｉＮ膜のものの３〜１０倍である。
【００５６】以上の条件に適合する場合に、第１の層間絶縁膜１３の厚さの好ましい範囲は、１００〜６００ｎｍである。第２の層間絶縁膜１４の厚さの好ましい範囲は、１００〜５００ｎｍである。ゲート酸化膜１２の厚さの好ましい範囲は、２０〜１００ｎｍである。第１の保護金属層１７０の厚さの好ましい範囲は３０〜１２０ｎｍ、第２の保護金属層１７４の厚さの好ましい範囲は３０〜１２０ｎｍ、配線層１７２の厚さの好ましい範囲は３００〜７００ｎｍである。
【００５７】第２の実施の形態：図４は、本発明の第２の実施の形態を説明する模式図である。第１の実施の形態においては、第２の保護金属層１７４がゲート絶縁膜１２よりも厚く形成される形態を説明したが、本実施の形態において、第２の保護金属層１７４は、オーバーハング部の先端部とその先端部下方のゲート絶縁膜１２との距離ｄ４よりも厚く形成される。これにより、第１の層間絶縁膜１３とゲート絶縁膜１２との境界にオーバーハング部が形成されていても、第２の保護金属層１７４が途切れることなく形成される。したがって、ドレイン電極５３およびソース電極５４へのウィスカの発生を抑えることができる。そのため、図２に示したように、ドレイン電極５３およびソース電極５４の上方に有機ＥＬ素子６０の陰極６７が一面に形成されても、ショートがおこらず、表示装置１００を安定に製造することができる。
【００５８】また、本実施の形態において、第１の保護金属層１７０もまた、オーバーハング部の先端部とその先端部下方のゲート絶縁膜１２との距離ｄ４よりも厚く形成される。これにより、電極間のショートを防ぐことができるという同様の効果が得られる。
【００５９】なお、以上の実施の形態において、ゲート絶縁膜１２および第２の層間絶縁膜１４は、ＳｉＯ２により構成されるとしたが、ゲート絶縁膜１２および第２の層間絶縁膜１４は、酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）により構成されてもよい。本発明に係る配線構造およびその配線構造の製造方法は、多層構造の膜を所定のエッチング液によりエッチングしてホールを形成する際に、その多層構造の膜の下層を構成する材料のそのエッチング液に対するエッチングレートが上層を構成する材料のものよりも大きい場合に効果的に用いられる。
【００６０】また、以上の実施の形態において、第１の層間絶縁膜１３がＳｉＮにより構成されるとして説明したが、例えばゲート絶縁膜１２の上に第２のゲート絶縁膜としてＳｉＮにより構成された層が設けられてもよい。
【００６１】
【発明の効果】本発明によれば、配線構造において、電極間のショートを防いで装置の不良の発生割合を低減することにある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 表示装置の一部を示す平面図である。
【図２】 図１に示した表示画素において点線で囲んだ領域の断面図である。
【図３】 コンタクトホール、ソース電極およびドレイン電極の形成方法を示す工程図である。
【図４】 本発明の第２の実施の形態を説明する模式図である。
【図５】 従来の有機ＥＬ素子のＴＦＴの断面図である。
【図６】 従来の有機ＥＬ素子のＴＦＴにおけるコンタクトホールを示す断面図である。
【符号の説明】
１０ 絶縁性基板、 １２ ゲート絶縁膜、 １３ 第１の層間絶縁膜、１４第２の層間絶縁膜、 １５ 層間絶縁膜、 ３０ 第１のＴＦＴ、 ４０ 第２のＴＦＴ、 ５３ ドレイン電極、 ５４ ソース電極、 ６０ 有機ＥＬ素子、 ６１ 陽極、 ６４ 発光層、 ６６ 発光素子層、 １００ 表示装置、 １７０ 第１の保護金属層、 １７２ 配線層、 １７４ 第２の保護金属層。
【０００１】本発明は、配線構造、その製造方法およびその配線構造を含む表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、薄層トランジスタ（以下、単にＴＦＴという）をスイッチング素子として用いた表示装置が商品化されている。また、近年、発光素子として機能する電流駆動型の有機ＥＬ（ＯＬＥＤ：Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）素子を用いた表示装置が、ＣＲＴやＬＣＤに代わる表示装置として注目されている。有機ＥＬ素子を用いた表示装置において、ＴＦＴは、有機ＥＬ素子の駆動にも用いられる。
【０００３】図５は、有機ＥＬ素子を用いた表示装置におけるＴＦＴの断面図である。ＴＦＴ２００は、石英ガラス等により構成された絶縁性基板２１０、多結晶シリコンにより構成された能動層２４３、ＳｉＯ2（酸化シリコン）により構成されたゲート絶縁膜２１２、およびモリブデン（Ｍｏ）等の高融点金属により構成されたゲート電極２４２がこの順で積層された構造を持つ。能動層２４３には、ゲート電極２４２下方のチャネル２４３ｃと、このチャネル２４３ｃの両側に、ゲート電極２４２をマスクにしてイオン注入して形成されたドレイン２４３ｄ及びソース２４３ｓが設けられている。
【０００４】ＴＦＴ２００は、さらに、ＳｉＮにより構成された第１の層間絶縁膜２１３およびＳｉＯ2により構成された第２の層間絶縁膜２１４により形成された層間絶縁膜２１５、ドレイン電極２５３、およびソース電極２５４を有する。ドレイン電極２５３およびソース電極２５４は、ドレイン２４３ｄ及びソース２４３ｓに対応して設けられたコンタクトホールにアルミニウム（Ａｌ）等の金属を充填して形成される。ドレイン電極２５３およびソース電極２５４を形成するためのコンタクトホールは、緩衝フッ酸等を用いたエッチングにより形成される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のように構成されたＴＦＴ２００においては、第１の層間絶縁膜２１３は、その下層のゲート絶縁膜２１２を構成するＳｉＯ2よりも緩衝フッ酸に対するエッチングレートが低いＳｉＮにより構成されている。そのため、緩衝フッ酸を用いたウェットエッチングによりコンタクトホールを形成すると、図６（ａ）に示すように、ゲート絶縁膜２１２と第１の層間絶縁膜２１３との境界において、ゲート絶縁膜２１２の方がより多くエッチングされた状態のオーバーハング部が形成されてしまう。このようなオーバーハング部の形成により、コンタクトホールに形成されるドレイン電極２５３およびソース電極２５４に段差が生じ、コンタクト抵抗が増加するという問題が生じる。
【０００６】一方、有機ＥＬ素子を用いた表示装置において、有機ＥＬ素子への電源供給ラインとなる配線を含む駆動用のＴＦＴには、より高い信頼性が求められ、例えば低抵抗化、ウィスカ・ヒロック対策、エレクトロマイグレーション対策、ストレスマイグレーション対策が必要である。低抵抗化を図るために、ドレイン電極２５３およびソース電極２５４は、上述のアルミニウム等の低抵抗金属により構成される。さらに、アルミニウム等の低抵抗金属により構成された配線層を被覆するようにモリブデン等の高融点金属により構成された保護金属層を設けることにより、ウィスカ・ヒロックが改善される。このような保護金属層は、配線全体を低抵抗化するため、またパネル表面の凹凸低減のために、低抵抗金属により構成される配線層よりも薄く形成される。
【０００７】ドレイン電極２５３およびソース電極２５４を低抵抗金属の配線層および保護金属層により形成した場合、図６（ｂ）に示したように、コンタクトホールに形成されたオーバーハング部の影響により生じた段差により、保護金属層が途切れてしまうという問題がある。さらに、図示したように、この途切れた部分からウィスカが生じてしまうことがある。特に、ドレイン電極２５３およびソース電極２５４の上方には有機ＥＬ素子の陰極が全面に形成されるので、上側の保護金属層にウィスカが生じるとこれらの電極と陰極間がショートして表示装置が不良となってしまう。
【０００８】本発明は、そうした課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、配線構造において、電極間のショートを防いで装置の不良の発生割合を低減することにある。本発明の別の目的は、配線構造のウィスカの発生を低減させることにある。本発明のまた別の目的は、配線構造の低抵抗化を図ることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、異なる材料により構成された第１の絶縁層および第２の絶縁層がこの順で積層された絶縁膜に形成されたコンタクトホールに設けられた配線構造であって、高融点金属により構成された第１の金属層と、高融点金属よりも抵抗の低い金属により構成された配線層と、高融点金属により構成され、第１の絶縁層よりも厚く形成された第２の金属層とがこの順で積層された配線を有することを特徴とする配線構造が提供される。
【００１０】第２の金属層を第１の絶縁層よりも厚く形成することにより、コンタクトホールにおいて、第１の絶縁層と第２の絶縁層との境界にオーバーハング部が形成された場合であっても、第２の金属層を途切れることなく形成することができる。そのため、第２の金属層において、ウィスカの形成を防ぐことができ、この配線構造と他の電極との間のショートが発生しないようにできる。
【００１１】第１の絶縁層はＳｉＯ２またはＳｉＯＮにより構成することができる。また、第２の絶縁層はＳｉＮにより構成することができる。
【００１２】高融点金属としては、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、またはタングステン（Ｗ）等の６Ａ族元素を含むものが例示される。このような金属層を設けることにより、配線構造のウィスカ・ヒロックを改善することができる。また、これら６Ａ族元素は、低抵抗金属への拡散が少ないという特徴を有する。またさらに、高融点金属としてタンタル（Ｔａ）、バナジウム（Ｖ）、またはニオブ（Ｎｂ）等を用いることもできる。高融点金属は、モリブデンを含むのが好ましい。モリブデンは、特に製造工程における加工が容易であるという特徴を有する。
【００１３】配線層を構成する金属としては、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、イリジウム（Ｉｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、またはパラジウム（Ｐｄ）等が例示される。これらの金属を用いることにより、配線構造の低抵抗化を図ることができる。これらの中で、特にアルミニウム、またはアルミニウムよりも比抵抗の低い銅または銀が好ましく用いられる。配線層はアルミニウムを含む金属により構成されるのが特に好ましい。このようにすると、アルミニウムは反応性が高いため、高融点金属により構成された金属層との密着性が高まり、配線構造の歩留まりの向上に寄与できる。
【００１４】本発明によれば、異なる材料により構成された第１の絶縁層および第２の絶縁層がこの順で積層された絶縁膜に形成されたコンタクトホールに設けられた配線構造であって、コンタクトホールは所定のエッチング液を用いたエッチングにより形成され、コンタクトホールにおいて、第２の絶縁膜には、第１の絶縁膜よりもコンタクトホールの中心方向に突出した凸部分であるオーバーハング部が形成され、高融点金属により構成された第１の金属層と、高融点金属よりも抵抗の低い金属により構成された配線層と、高融点金属により構成され、オーバーハング部とその下方の第１の絶縁膜との距離よりも厚く形成された第２の金属層とがこの順で積層された配線を有することを特徴とする配線構造が提供される。
【００１５】第２の金属層を、コンタクトホールにおいて第２の絶縁膜に形成されたオーバーハング部とその下方の第１の絶縁膜との距離よりも厚く形成することにより、このオーバーハング部の影響を吸収して、第２の金属層を途切れることなく形成することができる。そのため、第２の金属層において、ウィスカの形成を防ぐことができ、この配線構造と他の電極との間のショートが発生しないようにできる。なお、このとき、第２の金属層は、オーバーハング部の先端部とその下方の第１の絶縁膜との距離よりも厚く形成されることができる。
【００１６】所定のエッチング液としては、緩衝フッ酸（バッファドフッ酸）を用いることができる。
【００１７】本発明によれば、異なる材料により構成された第１の絶縁層および第２の絶縁層がこの順で積層された絶縁膜に形成されたコンタクトホールに設けられた配線構造であって、コンタクトホールは所定のエッチング液を用いたエッチングにより形成され、高融点金属により構成された第１の金属層と、高融点金属よりも抵抗の低い金属により構成された配線層と、高融点金属により構成され、第１の絶縁層と第２の絶縁層の所定のエッチング液に対するエッチングレートの違いにより生じた段差によっても途切れない厚さに形成された第２の金属層とがこの順で積層された配線を有することを特徴とする配線構造が提供される。
【００１８】第２の金属層を、このように形成することにより、第２の金属層を途切れることなく形成することができる。そのため、第２の金属層において、ウィスカの形成を防ぐことができ、この配線構造と他の電極との間のショートが発生しないようにできる。
【００１９】コンタクトホールは、第２の絶縁層において第１の絶縁層よりも緩やかなテーパ部を有するように形成されてよい。
【００２０】第２の絶縁層におけるテーパ部を第１の絶縁層におけるものよりも緩やかにすることにより、オーバーハング部の影響を低減することができ、第２の金属層の厚さを薄くすることができる。これにより、配線構造を低抵抗化することができる。
【００２１】絶縁膜は、第２の絶縁層よりも所定のエッチング液に対するエッチングレートが高い材料により構成され、第２の絶縁層の上に形成された第３の絶縁層をさらに含むことができる。第２の絶縁層がＳｉＮにより構成された場合、第３の絶縁層はＳｉＯ２またはＳｉＯＮにより構成されてよい。このような第３の絶縁層を設けることにより、エッチング中に第３の絶縁層が第２の絶縁層よりも速くエッチングされるので、第２の絶縁層が上側からもエッチングされ、第２の絶縁層のテーパ部を緩やかにすることができる。
【００２２】第２の絶縁層は、第１の絶縁層の膜厚以上、６００ｎｍ以下の厚さに形成されることができる。
【００２３】第２の絶縁層を第１の絶縁層以上の厚さに形成することにより、第２の絶縁層におけるテーパ部を第１の絶縁層におけるものよりも緩やかにすることができる。また、第２の絶縁層を６００ｎｍ以下に形成することにより、コンタクトホールを形成するためにかかるエッチング時間を制御することができ、コンタクトホールの広がりを制限することができる。
【００２４】第１の金属層は、第１の絶縁層よりも厚く形成されることができる。第１の金属層を第１の絶縁層よりも厚く形成することにより、コンタクトホールにおいて、第１の絶縁層と第２の絶縁層との境界にオーバーハング部が形成された場合であっても、第１の金属層を途切れることなく形成することができる。そのため、第１の金属層において、ウィスカの形成を防ぐことができ、この配線構造と他の電極との間のショートが発生しないようにできる。
【００２５】以上の配線構造は、基板と第１の絶縁層との間に設けられた半導体層と、第１の絶縁層の上方のコンタクトホールが形成された個所とは異なる位置に設けられたゲート電極とを含む半導体装置に用いることができる。この場合、第１の絶縁層はゲート絶縁膜として機能し、第２の絶縁膜はゲート絶縁膜または層間絶縁膜として機能する。コンタクトホールは、配線が半導体層に接続して設けられるように、第１の絶縁層および第２の絶縁層を貫通して形成されてよい。
【００２６】本発明によれば、異なる材料により構成された第１の絶縁層および第２の絶縁層がこの順で積層された絶縁膜に、所定のエッチング液を用いたエッチングによりコンタクトホールを形成する工程と、コンタクトホールに、高融点金属により構成された第１の金属層を形成する工程と、第１の金属層の上に、高融点金属よりも抵抗の低い金属により構成された配線層を形成する工程と、配線層の上に、高融点金属により構成された第２の金属層を第１の絶縁層よりも厚く形成する工程とを含むことを特徴とする配線構造の製造方法が提供される。
【００２７】コンタクトホールを形成する工程は、第１の絶縁層に対するエッチングレートが第２の絶縁層に対するエッチングレートよりも高いエッチング液によりエッチングを行うことができる。
【００２８】本発明によれば、以上で説明したいずれかの配線構造と、その配線構造の上部に設けられ、少なくとも陽極、発光素子層、および陰極を有する光学素子と、を含むことを特徴とする表示装置が提供される。
【００２９】本発明によれば、異なる材料により構成された第１の絶縁層および第２の絶縁層がこの順で積層された絶縁膜に設けられたコンタクトホールに形成された配線構造と、その上部に設けられ、少なくとも陽極、発光素子層、および陰極を有する光学素子とを含み、配線構造は、高融点金属により構成された第１の金属層と、高融点金属よりも抵抗の低い金属により構成された配線層と、高融点金属により構成され、第１の絶縁層よりも厚く形成された第２の金属層とがこの順で積層されたことを特徴とする表示装置が提供される。
【００３０】第２の金属層を第１の絶縁層よりも厚く形成することにより、コンタクトホールにおいて、第１の絶縁層と第２の絶縁層との境界にオーバーハング部が形成された場合であっても、第２の金属層を途切れることなく形成することができる。そのため、第２の金属層において、ウィスカの形成を防ぐことができ、この配線構造とその上部に設けられた光学素子の電極との間のショートが発生しないようにできる。特に、光学素子の陰極が表示装置の複数の画素に共通に形成された場合、配線構造と陰極間のショートを防ぐことにより、表示装置の不良が生じる確率を大幅に低減することができる。
【００３１】なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置の間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【００３２】
【発明の実施の形態】第１の実施の形態：本実施の形態における配線構造は、有機ＥＬ素子を含む表示装置を駆動するＴＦＴに用いられる。図１は、この表示装置の一部を示す平面図である。表示装置１００は、絶縁性基板１０上に、図中一点鎖線で示す表示領域１１０と、その表示領域のＴＦＴを駆動する周辺駆動回路１２０および１３０とを有する。周辺駆動回路１２０には複数の走査線Ｇ１〜Ｇｍが、周辺駆動回路１３０には複数のデータ線Ｄ１〜Ｄｎが接続される。
【００３３】表示領域１１０において、走査線Ｇｋとデータ線Ｄｋとの交差点付近の一表示画素のみ回路図を示す。この表示画素は、有機ＥＬ素子６０、第１のＴＦＴ３０、有機ＥＬ素子６０の第２のＴＦＴ４０、およびコンデンサＣを含む。
【００３４】第１のＴＦＴ３０において、ゲート電極は走査線Ｇｋに接続され、ソース（またはドレイン）電極はデータ線Ｄｋに接続され、ドレイン（またはソース）電極は第２のＴＦＴ４０のゲート電極およびコンデンサＣの一方の電極に接続される。
【００３５】第２のＴＦＴ４０において、ゲート電極は第１のＴＦＴ３０のドレイン（またはソース）電極に接続され、ソース電極は有機ＥＬ素子６０の陽極に接続され、ドレイン電極は電源線１１２に接続される。電源線１１２には、実際に有機ＥＬ素子６０を発光させるための電圧が供給される。コンデンサＣにおいて、一方の電極が第１のＴＦＴ３０のドレイン（またはソース）電極と第２のＴＦＴ４０のゲート電極に接続され、他方の電極は接地される。有機ＥＬ素子６０の陽極は第２のＴＦＴ４０のソース電極に接続され、陰極は接地される。
【００３６】図２は、図１に示した表示画素において点線で囲んだ領域１５０の断面図である。図２に示すように、ガラスまたは石英等により構成された絶縁性基板１０の上に能動層４３が形成される。能動層４３は、非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）膜にレーザ光を照射して多結晶化した多結晶シリコン（ｐ−Ｓｉ）膜により構成される。能動層４３には、チャネル４３ｃの両側にソース４３ｓおよびドレイン４３ｄが設けられる。
【００３７】能動層４３の上にゲート絶縁膜１２、その上にゲート電極４２が設けられる。ゲート電極４２は、モリブデンやクロム等の高融点金属により構成される。ゲート電極４２は、第１のＴＦＴ３０のソースに接続される。能動層４３において、チャネル４３ｃはゲート電極４２の下方に形成される。
【００３８】ゲート絶縁膜１２およびゲート電極４２の上の全面には、層間絶縁膜１５が形成される。ドレイン４３ｄおよびソース４３ｓに対応して設けられたコンタクトホールにはアルミニウム等の金属が充填され、ドレイン電極５３およびソース電極５４が形成される。コンタクトホール、ドレイン電極５３およびソース電極５４の製造方法に関しては、後に詳述する。
【００３９】層間絶縁膜１５、ドレイン電極５３およびソース電極５４の上の全面には、例えば有機樹脂からなる平坦化絶縁膜１７が形成される。平坦化絶縁膜１７の上には、有機ＥＬ素子６０が形成される。有機ＥＬ素子６０は、陽極６１、発光素子層６６、および陰極６７がこの順で積層形成された構造を持つ。陽極６１は、平坦化絶縁膜１７のソース電極５４に対応して設けられたコンタクトホールを介してソース４３ｓと接続される。陽極６１の上には絶縁膜６８が形成される。絶縁膜６８は、陽極６１の厚みによる段差に起因する発光素子層６６の断ち切れによって生じる陰極６７と陽極６１との短絡を防止するために設けられる。
【００４０】陽極６１の材料としては、酸化インジウム・スズ（Indium Tin Oxide：ＩＴＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、または酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ3）等が例示される。一般的には、ホール注入効率や表面抵抗の低さからＩＴＯが用いられる。陰極６７の材料としては、例えば、リチウムを微量に含むアルミニウム合金、マグネシウムインジウム合金、またはマグネシウム銀合金等が例示される。発光素子層６６は、ホール輸送層６２、発光層６４および電子輸送層６５がこの順で積層形成された構造を持つ。ホール輸送層６２の材料としては、4,4’,4’’-トリス(3-メチルフェニルフェニルアミノ)トリフェニルアミン（4,4’,4’’-tris(3-methylphenylphenylamino)triphenylamine：ＭＴＤＡＴＡ）、N,N’-ジ(ナフタレン-１-イル)-N,N’-ジフェニル-ベンジジン(N,N'-Di(naphthalene-１-yl)-N,N'-diphenyl-benzidine：ＮＰＢ)、N,N’-ジフェニル-N,N’-ジ(3-メチルフェニル)-1,1’-ビフェニル-4,4’-ジアミン（N,N’-diphenyl-N,N’-di(3-methylphenyl)-1,1’-biphenyl-4,4’-diamine：ＴＰＤ）等が例示される。発光層６４の材料としては、アルミキノレン錯体（Ａｌｑ３）、またはキナクリドン誘導体を含むビス（ベンゾキノリノラト）ベリリウム錯体（bis (10-hydroxybenzo[h]quinolinato) beryllium：Ｂｅｂｑ２）等が例示される。電子輸送層６５の材料としては、Ａｌｑ３、またはＢｅｂｑ２等が例示される。
【００４１】ホール輸送層６２、電子輸送層６５および陰極６７は、各表示画素の有機ＥＬ素子６０に共通に形成される。発光層６４は、陽極６１に対応して島状に形成される。
【００４２】以上で説明した表示画素の構成、材料は例示であり、これらに限定する趣旨ではない。例えば、第１のＴＦＴ３０および第２のＴＦＴ４０は、ｎチャネル型であってもよく、ｐチャネル型であってもよく、さらにｎチャネル型とｐチャネル型との組合せであってもよい。また、各層の間には介在層があってもよい。
【００４３】次に、以上のように構成された表示画素において、有機ＥＬ素子６０を発光させる動作を説明する。走査線Ｇｋからの信号が第１のＴＦＴ３０のゲート電極に印加されると、第１のＴＦＴ３０がオンになる。そのため、第１のＴＦＴ３０のソース（またはドレイン）電極から印加された電荷がコンデンサＣに蓄積されるとともに第２のＴＦＴ４０のゲート電極４１に印加される。有機ＥＬ素子６０には、第２のＴＦＴ４０のゲート電極４１に印加された電圧に応じた電流が電源線１１２から供給される。
【００４４】有機ＥＬ素子６０において、陽極６１から注入されたホールと陰極６７から注入された電子とが発光層６４の内部で再結合し、発光層６４を構成する有機分子を励起して励起子が生じる。この励起子が放射失活する過程で発光層６４から光が放たれ、この光が透明な陽極６１を介して外部へ放出されて有機ＥＬ素子６０が発光する。
【００４５】以上の有機ＥＬ表示装置の表示画素の構造をもとに、本発明の特徴を説明する。本発明の実施の形態において、ドレイン電極５３およびソース電極５４は、比抵抗の低い金属により構成された配線層が高融点金属により構成される保護金属層によって被覆された多層構造を持つ。第１の実施の形態において、保護金属層は、ゲート絶縁膜１２よりも厚く形成される。
【００４６】図３は、コンタクトホール、ドレイン電極５３およびソース電極５４の形成方法を示す工程図である。本実施の形態において、ゲート絶縁膜１２は、ＣＶＤ法によって成膜された酸化シリコン（ＳｉＯ２）により構成される。層間絶縁膜１５は、ＣＶＤ法によって成膜された窒化シリコン（ＳｉＮ）により構成された第１の層間絶縁膜１３と、同じくＣＶＤ法によって成膜された酸化シリコン（ＳｉＯ２）により構成された第２の層間絶縁膜１４とを有する。これらの第１の層間絶縁膜１３と第２の層間絶縁膜１４とは、真空から取り出されることなく、連続してＣＶＤ法によって形成されるのが好ましい。これにより、空気中の塵等が両膜の界面に付着するのを防止することができる。
【００４７】以下に、コンタクトホールの形成方法を説明する。能動層４３のソース４３ｓ（またはドレイン４３ｄ）（図２参照）に対応した位置に開口が形成されたレジスト層１６０をマスクとして、緩衝フッ酸を用いてエッチングを行う。まず、図３（ａ）に示すように、第２の層間絶縁膜１４がエッチングにより除去される。このとき、第２の層間絶縁膜１４において、レジスト層１６０の下部分もアンダーエッチングされる。
【００４８】次に、図３（ｂ）に示すように、第１の層間絶縁膜１３がエッチングにより除去される。このとき、第２の層間絶縁膜１４は、緩衝フッ酸に対するエッチングレートが第１の層間絶縁膜１３よりも大きいので、第１の層間絶縁膜１３がエッチングされる間に第２の層間絶縁膜１４が横方向にさらにエッチングされる。その結果、第１の層間絶縁膜１３は、上部方向からもエッチングされるので、第１の層間絶縁膜１３のテーパ角を小さくすることができる。
【００４９】図３（ｃ）に示すように、第１の層間絶縁膜１３の縦方向のエッチングが終了すると、次にゲート絶縁膜１２がエッチングされる。ゲート絶縁膜１２は、縦方向にエッチングされるとともに横方向にもエッチングされる。このとき、第１の層間絶縁膜１３もエッチングされるが、ゲート絶縁膜１２は、緩衝フッ酸に対するエッチングレートが第１の層間絶縁膜１３よりも大きいので、ゲート絶縁膜１２の方が第１の層間絶縁膜１３よりも横方向に多くエッチングされる。その結果、図示するように、第１の層間絶縁膜１３とゲート絶縁膜１２との境界にオーバーハング部が形成される。オーバーハング部とは、第１の層間絶縁膜１３とゲート絶縁膜１２との境界において、第１の層間絶縁膜１３がコンタクトホールの中心に向かってゲート絶縁膜１２よりも突出した形状のことである。このようにして、能動層４３のドレイン１４ｄ（またはソース１４ｓ）に対応した位置に、ゲート絶縁膜１２、第１の層間絶縁膜１３、および第２の層間絶縁膜１４を貫通したコンタクトホールが形成される。
【００５０】レジスト層１６０を除去し、図３（ｄ）に示すように、コンタクトホールおよび第２の層間絶縁膜１４の上部全面に高融点金属により構成された第１の保護金属層１７０、低抵抗金属により構成された配線層１７２、および高融点金属により構成された第２の保護金属層１７４を順次スパッタリング法により形成する。このとき、第２の保護金属層１７４は、ゲート絶縁膜１２よりも厚く形成される。その後、第１の保護金属層１７０、配線層１７２および第２の保護金属層１７４をエッチングしてドレイン電極５３およびソース電極５４を形成する。
【００５１】本実施の形態において、第２の保護金属層１７４をゲート絶縁膜１２よりも厚く形成することにより、第１の層間絶縁膜１３とゲート絶縁膜１２との境界にオーバーハング部が形成されていても、第２の保護金属層１７４が途切れることなく形成される。したがって、ドレイン電極５３およびソース電極５４のウィスカの発生を抑えることができる。そのため、図２に示したように、ドレイン電極５３およびソース電極５４の上方に有機ＥＬ素子６０の陰極６７が一面に形成されても、ショートがおこらず、表示装置１００を安定に製造することができる。
【００５２】また、本実施の形態において、第１の保護金属層１７０もまた、ゲート絶縁膜１２よりも厚く形成される。これにより、ドレイン電極５３およびソース電極５４のウィスカの発生を抑えることができる。そのため、ドレイン電極５３およびソース電極５４と他の電極との間のショートがおこらず、表示装置１００を安定に製造することができる。
【００５３】さらに、本実施の形態において、第１の層間絶縁膜１３は、ゲート絶縁膜１２以上の厚さに形成される。これにより、第１の層間絶縁膜１３が上方向からエッチングされる時間が長くなり、第１の層間絶縁膜１３のテーパ角を緩やかにすることができる。また、第１の層間絶縁膜１３上に、第１の層間絶縁膜１３よりも緩衝フッ酸に対するエッチングレートが高い材料により構成された第２の層間絶縁膜１４が形成されているので、第１の層間絶縁膜１３が上方向からエッチングされる時間が長くなり、第１の層間絶縁膜１３のテーパ角をさらに緩やかにすることができる。
【００５４】また、第１の層間絶縁膜１３は、コンタクトホールの最も広い部分の半径が所望の値以下となるように形成することができる。例えば、本実施の形態においては、コンタクトホールの最も広い部分の半径が（２＋α）μｍ（αはレジスト層１６０の開口の半径、本実施の形態において、α＝約２μｍ）以下となるように形成することができる。図３（ｃ）に示すように、ゲート絶縁膜１２（ＳｉＯ２）／第１の層間絶縁膜１３（ＳｉＮ）／第２の層間絶縁膜１４（ＳｉＯ２）の膜厚をｄ１、ｄ２、ｄ３、それぞれの緩衝フッ酸に対するエッチングレートをｒ１、ｒ２、ｒ３とすると、全エッチング時間Ｔ＝ｄ１／ｒ１＋ｄ２／ｒ２＋ｄ３／ｒ３となる。
【００５５】第２の層間絶縁膜１４におけるコンタクトホールの広がりＬ＝ｒ３×Ｔとなる。したがって、ゲート絶縁膜１２、第１の層間絶縁膜１３および第２の層間絶縁膜１４は、Ｌ＝ｒ３×Ｔ≦２μｍ（式１）となるような厚さに形成される。本実施の形態において、ゲート絶縁膜１２および第２の層間絶縁膜１４はいずれもＳｉＯ２により構成されるので、ｒ１≒ｒ３とすることができる。これを式１に代入すると、ｄ２≦ｒ２／ｒ３（２−ｄ１−ｄ３）となる。第１の層間絶縁膜１３の厚さｄ２は、第１の層間絶縁膜１３および第２の層間絶縁膜１４に対する緩衝フッ酸のエッチングレートｒ２およびｒ３、第２の層間絶縁膜１４の厚さｄ３およびゲート絶縁膜の厚さｄ１に応じて定めることができる。通常、ＳｉＯ２膜の緩衝フッ酸に対するエッチングレートは、ＳｉＮ膜のものの３〜１０倍である。
【００５６】以上の条件に適合する場合に、第１の層間絶縁膜１３の厚さの好ましい範囲は、１００〜６００ｎｍである。第２の層間絶縁膜１４の厚さの好ましい範囲は、１００〜５００ｎｍである。ゲート酸化膜１２の厚さの好ましい範囲は、２０〜１００ｎｍである。第１の保護金属層１７０の厚さの好ましい範囲は３０〜１２０ｎｍ、第２の保護金属層１７４の厚さの好ましい範囲は３０〜１２０ｎｍ、配線層１７２の厚さの好ましい範囲は３００〜７００ｎｍである。
【００５７】第２の実施の形態：図４は、本発明の第２の実施の形態を説明する模式図である。第１の実施の形態においては、第２の保護金属層１７４がゲート絶縁膜１２よりも厚く形成される形態を説明したが、本実施の形態において、第２の保護金属層１７４は、オーバーハング部の先端部とその先端部下方のゲート絶縁膜１２との距離ｄ４よりも厚く形成される。これにより、第１の層間絶縁膜１３とゲート絶縁膜１２との境界にオーバーハング部が形成されていても、第２の保護金属層１７４が途切れることなく形成される。したがって、ドレイン電極５３およびソース電極５４へのウィスカの発生を抑えることができる。そのため、図２に示したように、ドレイン電極５３およびソース電極５４の上方に有機ＥＬ素子６０の陰極６７が一面に形成されても、ショートがおこらず、表示装置１００を安定に製造することができる。
【００５８】また、本実施の形態において、第１の保護金属層１７０もまた、オーバーハング部の先端部とその先端部下方のゲート絶縁膜１２との距離ｄ４よりも厚く形成される。これにより、電極間のショートを防ぐことができるという同様の効果が得られる。
【００５９】なお、以上の実施の形態において、ゲート絶縁膜１２および第２の層間絶縁膜１４は、ＳｉＯ２により構成されるとしたが、ゲート絶縁膜１２および第２の層間絶縁膜１４は、酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）により構成されてもよい。本発明に係る配線構造およびその配線構造の製造方法は、多層構造の膜を所定のエッチング液によりエッチングしてホールを形成する際に、その多層構造の膜の下層を構成する材料のそのエッチング液に対するエッチングレートが上層を構成する材料のものよりも大きい場合に効果的に用いられる。
【００６０】また、以上の実施の形態において、第１の層間絶縁膜１３がＳｉＮにより構成されるとして説明したが、例えばゲート絶縁膜１２の上に第２のゲート絶縁膜としてＳｉＮにより構成された層が設けられてもよい。
【００６１】
【発明の効果】本発明によれば、配線構造において、電極間のショートを防いで装置の不良の発生割合を低減することにある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 表示装置の一部を示す平面図である。
【図２】 図１に示した表示画素において点線で囲んだ領域の断面図である。
【図３】 コンタクトホール、ソース電極およびドレイン電極の形成方法を示す工程図である。
【図４】 本発明の第２の実施の形態を説明する模式図である。
【図５】 従来の有機ＥＬ素子のＴＦＴの断面図である。
【図６】 従来の有機ＥＬ素子のＴＦＴにおけるコンタクトホールを示す断面図である。
【符号の説明】
１０ 絶縁性基板、 １２ ゲート絶縁膜、 １３ 第１の層間絶縁膜、１４第２の層間絶縁膜、 １５ 層間絶縁膜、 ３０ 第１のＴＦＴ、 ４０ 第２のＴＦＴ、 ５３ ドレイン電極、 ５４ ソース電極、 ６０ 有機ＥＬ素子、 ６１ 陽極、 ６４ 発光層、 ６６ 発光素子層、 １００ 表示装置、 １７０ 第１の保護金属層、 １７２ 配線層、 １７４ 第２の保護金属層。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 異なる材料により構成された第１の絶縁層および第２の絶縁層がこの順で積層された絶縁膜に形成されたコンタクトホールに設けられた配線構造であって、高融点金属により構成された第１の金属層と、前記高融点金属よりも抵抗の低い金属により構成された配線層と、高融点金属により構成され、前記第１の絶縁層よりも厚く形成された第２の金属層と、がこの順で積層された配線を有することを特徴とする配線構造。
【請求項２】 異なる材料により構成された第１の絶縁層および第２の絶縁層がこの順で積層された絶縁膜に形成されたコンタクトホールに設けられた配線構造であって、前記コンタクトホールは所定のエッチング液を用いたエッチングにより形成され、前記コンタクトホールにおいて、前記第２の絶縁膜には、前記第１の絶縁膜よりも前記コンタクトホールの中心方向に突出したオーバーハング部が形成され、高融点金属により構成された第１の金属層と、前記高融点金属よりも抵抗の低い金属により構成された配線層と、高融点金属により構成され、前記オーバーハング部とその下方の前記第１の絶縁膜との距離よりも厚く形成された第２の金属層と、がこの順で積層された配線を有することを特徴とする配線構造。
【請求項３】 異なる材料により構成された第１の絶縁層および第２の絶縁層がこの順で積層された絶縁膜に形成されたコンタクトホールに設けられた配線構造であって、前記コンタクトホールは所定のエッチング液を用いたエッチングにより形成され、高融点金属により構成された第１の金属層と、前記高融点金属よりも抵抗の低い金属により構成された配線層と、高融点金属により構成され、前記第１の絶縁層と前記第２の絶縁層の前記所定のエッチング液に対するエッチングレートの違いにより生じた段差によっても途切れない厚さに形成された第２の金属層と、がこの順で積層された配線を有することを特徴とする配線構造。
【請求項４】 前記コンタクトホールは、前記第２の絶縁層において前記第１の絶縁層よりも緩やかなテーパ部を有するように形成されたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の配線構造。
【請求項５】 前記第２の絶縁層は、前記第１の絶縁層の膜厚以上、６００ｎｍ以下の厚さに形成されたことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の配線構造。
【請求項６】 前記第１の金属層は、前記第１の絶縁層よりも厚く形成されたことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の配線構造。
【請求項７】 異なる材料により構成された第１の絶縁層および第２の絶縁層がこの順で積層された絶縁膜に、所定のエッチング液を用いたエッチングによりコンタクトホールを形成する工程と、前記コンタクトホールに、高融点金属により構成された第１の金属層を形成する工程と、前記第１の金属層の上に、前記高融点金属よりも抵抗の低い金属により構成された配線層を形成する工程と、前記配線層の上に、高融点金属により構成された第２の金属層を前記第１の絶縁層よりも厚く形成する工程と、を含むことを特徴とする配線構造の製造方法。
【請求項８】 前記コンタクトホールを形成する工程は、前記第１の絶縁層に対するエッチングレートが前記第２の絶縁層に対するエッチングレートよりも高いエッチング液により前記エッチングを行うことを特徴とする請求項７に記載の配線構造の製造方法。
【請求項９】 請求項１から６のいずれかに記載の配線構造と、該配線構造の上部に設けられ、少なくとも陽極、発光素子層、および陰極を有する光学素子と、を含むことを特徴とする表示装置。
【請求項１】 異なる材料により構成された第１の絶縁層および第２の絶縁層がこの順で積層された絶縁膜に形成されたコンタクトホールに設けられた配線構造であって、高融点金属により構成された第１の金属層と、前記高融点金属よりも抵抗の低い金属により構成された配線層と、高融点金属により構成され、前記第１の絶縁層よりも厚く形成された第２の金属層と、がこの順で積層された配線を有することを特徴とする配線構造。
【請求項２】 異なる材料により構成された第１の絶縁層および第２の絶縁層がこの順で積層された絶縁膜に形成されたコンタクトホールに設けられた配線構造であって、前記コンタクトホールは所定のエッチング液を用いたエッチングにより形成され、前記コンタクトホールにおいて、前記第２の絶縁膜には、前記第１の絶縁膜よりも前記コンタクトホールの中心方向に突出したオーバーハング部が形成され、高融点金属により構成された第１の金属層と、前記高融点金属よりも抵抗の低い金属により構成された配線層と、高融点金属により構成され、前記オーバーハング部とその下方の前記第１の絶縁膜との距離よりも厚く形成された第２の金属層と、がこの順で積層された配線を有することを特徴とする配線構造。
【請求項３】 異なる材料により構成された第１の絶縁層および第２の絶縁層がこの順で積層された絶縁膜に形成されたコンタクトホールに設けられた配線構造であって、前記コンタクトホールは所定のエッチング液を用いたエッチングにより形成され、高融点金属により構成された第１の金属層と、前記高融点金属よりも抵抗の低い金属により構成された配線層と、高融点金属により構成され、前記第１の絶縁層と前記第２の絶縁層の前記所定のエッチング液に対するエッチングレートの違いにより生じた段差によっても途切れない厚さに形成された第２の金属層と、がこの順で積層された配線を有することを特徴とする配線構造。
【請求項４】 前記コンタクトホールは、前記第２の絶縁層において前記第１の絶縁層よりも緩やかなテーパ部を有するように形成されたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の配線構造。
【請求項５】 前記第２の絶縁層は、前記第１の絶縁層の膜厚以上、６００ｎｍ以下の厚さに形成されたことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の配線構造。
【請求項６】 前記第１の金属層は、前記第１の絶縁層よりも厚く形成されたことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の配線構造。
【請求項７】 異なる材料により構成された第１の絶縁層および第２の絶縁層がこの順で積層された絶縁膜に、所定のエッチング液を用いたエッチングによりコンタクトホールを形成する工程と、前記コンタクトホールに、高融点金属により構成された第１の金属層を形成する工程と、前記第１の金属層の上に、前記高融点金属よりも抵抗の低い金属により構成された配線層を形成する工程と、前記配線層の上に、高融点金属により構成された第２の金属層を前記第１の絶縁層よりも厚く形成する工程と、を含むことを特徴とする配線構造の製造方法。
【請求項８】 前記コンタクトホールを形成する工程は、前記第１の絶縁層に対するエッチングレートが前記第２の絶縁層に対するエッチングレートよりも高いエッチング液により前記エッチングを行うことを特徴とする請求項７に記載の配線構造の製造方法。
【請求項９】 請求項１から６のいずれかに記載の配線構造と、該配線構造の上部に設けられ、少なくとも陽極、発光素子層、および陰極を有する光学素子と、を含むことを特徴とする表示装置。
【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２００３−２５８０９４（Ｐ２００３−２５８０９４Ａ）
【公開日】平成１５年９月１２日（２００３．９．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００２−５９１５１（Ｐ２００２−５９１５１）
【出願日】平成１４年３月５日（２００２．３．５）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１５年９月１２日（２００３．９．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１４年３月５日（２００２．３．５）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
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