配線構造及びそれを用いた表示装置

【課題】薄膜トランジスタを備えたアクティブマトリックス型の液晶表示装置において、ゲート電極を含む走査ラインをＡｌ−Ｎｄ合金によって形成した際に、ピンホール（ボイド）が発生しても別に問題はなく、しかも抵抗率を１０μΩｃｍ程度以下とする。
【解決手段】ゲート電極２を含む走査ラインは、ガラス基板１上に形成されたＡｌ−Ｎｄ合金からなる第１配線層２ａと、この第１配線層２ａ上に形成されたＡｌ−Ｔｉ合金からなる第２配線層２ｂとによって構成されている。この場合、Ａｌ−Ｎｄ合金からなる第１配線層２ａにピンホールが発生しても、その上に形成されたＡｌ−Ｔｉ合金からなる第２配線層２ｂによって断線を防止することができ、したがってピンホールが発生しても別に問題はなく、しかも抵抗率を１０μΩｃｍ程度以下とすることができる。

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は配線構造及びそれを用いた表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば、アクティブマトリックス型の液晶表示装置には、走査ライン及び信号ライン等からなる配線を備えているとともに、走査ラインと信号ラインの各交点近傍に画素電極及び該画素電極に接続されたスイッチング素子としての薄膜トランジスタを備えたものがある。
【０００３】図３は従来のこのような液晶表示装置の一部の断面図を示したものである。この液晶表示装置はガラス基板１を備えている。ガラス基板１の上面の所定の箇所にはゲート電極２を含む走査ライン（図示せず）が形成され、その表面には陽極酸化膜３が形成され、その上面全体にはゲート絶縁膜４が形成されている。ゲート絶縁膜４の上面の所定の箇所でゲート電極２に対応する部分にはアモルファスシリコンからなる半導体薄膜５が形成されている。半導体薄膜５の上面の中央部にはブロッキング層６が形成されている。半導体薄膜５及びブロッキング層６の上面の両側にはｎ⁺シリコンからなるオーミックコンタクト層７、８が形成されている。オーミックコンタクト層７、８の各上面にはドレイン電極９及びソース電極１０が形成されている。また、これら電極９、１０の形成と同時に信号ライン（図示せず）が形成されている。ゲート絶縁膜４の上面の所定の箇所にはＩＴＯからなる画素電極１１がソース電極１０に接続されて形成されている。画素電極１１の所定の部分を除く上面全体にはパッシベーション膜１２が形成されている。
【０００４】ところで、ゲート電極２を含む走査ラインからなる配線の材料としては、一般に、Ｔｉ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｃｒ等の高融点金属を含有するＡｌ合金が用いられている。この場合、ＡｌにＴｉ等の高融点金属を含有させるのは、Ａｌの耐熱性が十分でなく、後工程の加熱工程においてヒロックが発生するのを抑制するためである。このように、耐ヒロック特性を考慮するのは、例えば、ゲート電極２を含む走査ライン上に形成されるゲート絶縁膜４の絶縁耐圧が低下しないようにするためである。
【０００５】しかるに、このような耐ヒロック特性を考慮した場合、Ｔｉ等の含有量を３ａｔ％程度以下とすることができず、ひいては配線（ゲート電極２を含む走査ライン）の抵抗率を２０μΩｃｍ程度以下とすることができない。一方、最近では、液晶表示装置の高精細化や高開口率化等に伴って、配線のより一層の低抵抗化が要求されている。このため、最近では、耐ヒロック特性が良く、しかも抵抗率を１０μΩｃｍ程度以下とすることのできるＡｌ−Ｎｄ合金が注目されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Ａｌ−Ｎｄ合金からなる配線の場合には、ピンホール（ボイド）の発生が問題となっている。すなわち、走査ラインにピンホールが発生した場合には、走査ラインの断線により線欠陥となり、ゲート電極２にピンホールが発生した場合には、薄膜トランジスタの欠陥により点欠陥となり、歩留及び信頼性が低下することになる。この発明の課題は、配線にピンホールに起因する断線が生じないようにすることができ、しかも配線の抵抗率を１０μΩｃｍ程度以下とすることができるようにすることである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、希土類元素の１種または２種以上を含有するＡｌ合金からなる第１配線層とＴｉ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｃｒ等の高融点金属の１種または２種以上を含有するＡｌ合金からなる第２配線層とを含む複数の配線層で構成したものである。請求項５記載の発明は、主としてＡｌからなる第１配線層と、希土類元素の１種または２種以上を含有するＡｌ合金からなる第２配線層と、Ｔｉ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｃｒ等の高融点金属の１種または２種以上を含有するＡｌ合金からなる第３配線層とによって配線を構成したものである。
【０００８】この発明によれば、Ｎｄ等の希土類元素を含有するＡｌ合金からなる配線層にピンホールが発生しても、一体的に形成されたＴｉ等の高融点金属を含有するＡｌ合金からなる配線層によって断線を防止することができ、したがって配線にピンホールに起因する断線が生じないようにすることができ、しかも配線の抵抗率を１０μΩｃｍ程度以下とすることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】図１はこの発明の第１実施形態における液晶表示装置の要部の断面図を示したものである。この図において、図３と同一名称部分には同一の符号を付し、その説明を適宜省略する。この第１実施形態では、ゲート電極２を含む走査ラインは、ガラス基板１上に形成されたＮｄ等の希土類元素の１種または２種以上を含有するＡｌ合金からなる第１配線層２ａと、この第１配線層２ａ上に形成されたＴｉ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｃｒ等の高融点金属の１種または２種以上を含有するＡｌ合金からなる第２配線層２ｂとによって構成されている。そして、両配線層２ａ、２ｂからなるゲート電極２を含む走査ラインの表面には陽極酸化膜３が形成されている。
【００１０】このようなゲート電極２を含む走査ラインでは、Ｎｄ等の希土類元素を含有するＡｌ合金からなる第１配線層２ａにピンホールが発生しても、その上に形成されたＴｉ等の高融点金属を含有するＡｌ合金からなる第２配線層２ｂによって断線を防止することができ、したがってピンホールに起因する断線が生じないようにすることができ、しかも抵抗率を１０μΩｃｍ程度以下とすることができる。この結果、低抵抗化を図ることができるとともに、歩留及び信頼性の向上を図ることができる。
【００１１】次に、両配線層２ａ、２ｂの具体的材料及び具体的数値の一例について説明する。第１配線層２ａはＮｄが０．５〜１．５ａｔ％含有されたＡｌ−Ｎｄ合金であり、例えば、Ａｌ−１ａｔ％Ｎｄ合金によって形成すると、その抵抗率ρ₁は約７．５μΩｃｍとなる。第２配線層２ｂはＴｉが２．５〜５ａｔ％含有されたＡｌ−Ｔｉ合金であり、例えば、Ａｌ−２．９ａｔ％Ｔｉ合金によって形成すると、その抵抗率ρ₂は約２０μΩｃｍとなる。そして、第１配線層２ａと第２配線層２ｂとの膜厚の比を６：４とする。この場合、計算の都合上、両配線層２ａ、２ｂの合計膜厚を１０００Åとすると、第１配線層２ａの膜厚ｔ₁は６００Åとなり、第２配線層２ｂの膜厚ｔ₂は４００Åとなる。
【００１２】ところで、抵抗率ρとシート抵抗Ｒｓ（Ω／□）と膜厚ｔ（ｃｍ）との間には、ρ＝Ｒｓ×ｔの関係がある。したがって、第１配線層２ａのシート抵抗Ｒｓ₁は、ρ₁／ｔ₁＝７．５μΩｃｍ／６００Å＝１．２５Ω／□となる。第２配線層２ｂのシート抵抗Ｒｓ₂は、ρ₂／ｔ₂＝２０μΩｃｍ／４００Å＝５Ω／□となる。そして、両配線層２ａ、２ｂの合成シート抵抗Ｒｓは、両配線層２ａ、２ｂが抵抗として並列になっているので、１／｛（１／Ｒｓ₁）＋（１／Ｒｓ₂）｝＝１Ω／□となる。この結果、両配線層２ａ、２ｂの合成抵抗率ρは、Ｒｓ×ｔ＝１Ω／□×１０００Å＝１０μΩｃｍとなり、低抵抗化を図ることができる。
【００１３】次に、図２はこの発明の第２実施形態における液晶表示装置の要部の断面図を示したものである。この図において、図３と同一名称部分には同一の符号を付し、その説明を適宜省略する。この第２実施形態では、ゲート電極２を含む走査ラインは、ガラス基板１上に形成された主としてＡｌからなる第１配線層２ｃと、この第１配線層２ｃ上に形成されたＮｄ等の希土類元素の１種または２種以上を含有するＡｌ合金からなる第２配線層２ｄと、この第２配線層２ｄ上に形成されたＴｉ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｃｒ等の高融点金属の１種または２種以上を含有するＡｌ合金からなる第３配線層２ｅとによって構成されている。この場合も、第１〜第３配線層２ｃ〜２ｅからなるゲート電極２を含む走査ラインの表面には陽極酸化膜３が形成されている。
【００１４】そして、このようなゲート電極２を含む走査ラインの場合も、Ａｌ−Ｎｄ合金からなる第２配線層２ｄにピンホールが発生しても、その上に形成されたＡｌ−Ｔｉ合金からなる第３配線層２ｅによって断線を防止することができ、したがってピンホールに起因する断線が生じないようにすることができ、しかも抵抗率を１０μΩｃｍ程度以下とすることができる。この結果、低抵抗化を図ることができるとともに、歩留及び信頼性の向上を図ることができる。
【００１５】次に、第１〜第３配線層２ｃ〜２ｅの具体的材料及び具体的数値の一例について説明する。第１配線層２ｃを主としてＡｌからなる材料によって形成すると、その抵抗率ρ₃は約３μΩｃｍとなる。第２配線層２ｄをＡｌ−１ａｔ％Ｎｄ合金によって形成すると、その抵抗率ρ₄は約７．５μΩｃｍとなる。第３配線層２ｅをＡｌ−２．９ａｔ％Ｔｉ合金によって形成すると、その抵抗率ρ₅は約２０μΩｃｍとなる。そして、第１〜第３配線層ｃ〜２ｅの膜厚の比を５：２：３とする。この場合も、計算の都合上、第１〜第３配線層２ｃ〜２ｅの合計膜厚を１０００Åとすると、第１配線層２ｃの膜厚ｔ₃は５００Åとなり、第２配線層２ｄの膜厚ｔ₄は２００Åとなり、第３配線層２ｅの膜厚ｔ₅は３００Åとなる。
【００１６】そして、第１配線層２ｃのシート抵抗Ｒｓ₃は、ρ₃／ｔ₃＝３μΩｃｍ／５００Å＝０．６Ω／□となる。第２配線層２ｄのシート抵抗Ｒｓ₄は、ρ₄／ｔ₄＝７．５μΩｃｍ／２００Å＝３．７５Ω／□となる。第３配線層２ｅのシート抵抗Ｒｓ₅は、ρ₅／ｔ₅＝２０μΩｃｍ／３００Å＝６．６７Ω／□となる。そして、第１〜第３配線層２ｃ〜２ｅの合成シート抵抗Ｒｓは、第１〜第３配線層２ｃ〜２ｅが抵抗として並列になっているので、１／｛（１／Ｒｓ₃）＋（１／Ｒｓ₄）＋（１／Ｒｓ₅）｝＝０．４８Ω／□となる。この結果、第１〜第３配線層２ｃ〜２ｅの合成抵抗率ρは、Ｒｓ×ｔ＝０．４８Ω／□×１０００Å＝４．８μΩｃｍとなり、より一層の低抵抗化を図ることができる。
【００１７】なお、上記実施形態では、表示装置に適用した場合で示したが、本発明の配線構造は、表示装置以外の配線として幅広く適用できるものである。また、薄膜トランジスタのゲート電極を含む走査ラインに限らず、ソース電極、ドレイン電極またはこれらの電極を含む信号ラインの配線としても使用することができる。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれば、Ｎｄ等の希土類元素を含有するＡｌ合金からなる配線層にピンホールが発生しても、一体的に形成されたＴｉ等の高融点金属を含有するＡｌ合金からなる配線層によって断線を防止することができるので、配線にピンホールに起因する断線が生じないようにすることができ、しかも配線の抵抗率を１０μΩｃｍ程度以下とすることができ、ひいては低抵抗化を図ることができるとともに、歩留及び信頼性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施形態における液晶表示装置の要部の断面図。
【図２】この発明の第２実施形態における液晶表示装置の要部の断面図。
【図３】従来の液晶表示装置の一部の断面図。
【符号の説明】
２ゲート電極
２ａ第１配線層
２ｂ第２配線層
２ｃ第１配線層
２ｄ第２配線層
２ｅ第３配線層

【特許請求の範囲】
【請求項１】希土類元素の１種または２種以上を含有するＡｌ合金からなる第１配線層とＴｉ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｃｒ等の高融点金属の１種または２種以上を含有するＡｌ合金からなる第２配線層とを含む複数の配線層で構成したことを特徴とする配線構造。
【請求項２】Ａｌ−Ｎｄ合金からなる第１配線層とＡｌ−Ｔｉ合金からなる第２配線層とを含む複数の配線層で構成したことを特徴とする配線構造。
【請求項３】請求項１または２記載の発明において、前記第１配線層が下層で、前記第２配線層が上層であることを特徴とする配線構造。
【請求項４】請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記第１配線層及び前記第２配線層の少なくとも一方は表面に酸化膜を有することを特徴とする配線構造。
【請求項５】主としてＡｌからなる第１配線層と、希土類元素の１種または２種以上を含有するＡｌ合金からなる第２配線層と、Ｔｉ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｃｒ等の高融点金属の１種または２種以上を含有するＡｌ合金からなる第３配線層とによって配線を構成したことを特徴とする配線構造。
【請求項６】主としてＡｌからなる第１配線層と、Ａｌ−Ｎｄ合金からなる第２配線層と、Ａｌ−Ｔｉ合金からなる第３配線層とによって配線を構成したことを特徴とする配線構造。
【請求項７】請求項５または６記載の発明において、前記第１〜第３配線層はこの順番で順次積層されていることを特徴とする配線構造。
【請求項８】請求項７記載の発明において、前記第１〜第３配線層の少なくとも一層は表面に酸化膜を有することを特徴とする配線構造。
【請求項９】透明絶縁基板と、希土類元素の１種または２種以上を含有するＡｌ合金からなる第１配線層とＴｉ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｃｒ等の高融点金属の１種または２種以上を含有するＡｌ合金からなる第２配線層とを含む複数の配線層で構成した配線と、を具備することを特徴とする表示装置。
【請求項１０】薄膜トランジスタをスイッチング素子として画素電極に接続したアクティブ型の表示装置において、前記薄膜トランジスタのゲート、ソース、ドレイン電極の少なくとも１つを、希土類元素の１種または２種以上を含有するＡｌ合金からなる第１配線層とＴｉ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｃｒ等の高融点金属の１種または２種以上を含有するＡｌ合金からなる第２配線層とを含む複数の配線層で構成したことを特徴とする表示装置。

【図１】