JP3116665B2 - Manufacturing method of laminated electrode - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は酸化物透明導電材料とア
ルミニウムの組合せよりなる積層電極の製造方法に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a laminated electrode comprising a combination of a transparent conductive oxide material and aluminum.

【０００２】液晶表示装置の駆動素子である薄膜トラン
ジスタや、太陽電池，ファクシミリなどの受光素子とし
て使用されるフォトセンサ等においては、透光性の優れ
た酸化物透明導電材料と比抵抗の小さいアルミニウムと
を積層してデバイスが作られている。以下、液晶表示装
置に使用されている薄膜トランジスタを例として本発明
を説明する。In a thin film transistor which is a driving element of a liquid crystal display device, a photo sensor used as a light receiving element such as a solar cell or a facsimile, and the like, an oxide transparent conductive material having excellent translucency and aluminum having a small specific resistance are used. The device is made by laminating. Hereinafter, the present invention will be described using a thin film transistor used in a liquid crystal display device as an example.

【０００３】液晶表示装置には単純マトリックス型とア
クティブマトリックス型とがあり、用途により使い分け
されているが、アクティブマトリックス型は画素ごとに
薄膜トランジスタ（以下ＴＦＴ）を備えて構成されてお
り、特定の画素を選択する場合にそのＴＦＴをＯＮさ
せ、それ以外のＴＦＴをＯＦＦにしておけることから、
走査線の数が多くてもクロストーク（Cross-talk) を抑
制することができ、高いコントラストを得ることができ
る。そのため大型テレビなどの大面積表示に使用されて
いる。There are two types of liquid crystal display devices, a simple matrix type and an active matrix type, which are used depending on the application. The active matrix type is provided with a thin film transistor (hereinafter, referred to as a TFT) for each pixel. Is selected, the TFT can be turned on and the other TFTs can be turned off.
Even if the number of scanning lines is large, cross-talk can be suppressed and a high contrast can be obtained. Therefore, it is used for large-area displays such as large televisions.

【０００４】[0004]

【従来の技術】アクティブマトリックス型の液晶表示装
置を構成するＴＦＴにはソース・ドレイン電極とゲート
電極との配置によりスタガード型と逆スタガード型とが
あり、それぞれ使用されている。こゝで、バスライン，
ゲート電極，ソース・ドレイン電極などの構成材料とし
てはアルミニウム（Al),タンタル(Ta), クローム(Cr)な
どが着目されているが、TaやCrは耐薬品性が優れている
ものゝ、金属自体の抵抗率が高く問題がある。また、Al
は抵抗率は低いものゝ、腐食性に問題があり、そのため
腐食性を他の技術でカバーして使用されている。一方、
画素を構成する透明電極としては酸化錫（SnO₂) と酸化
インジウム(In₂O₃) の固溶体（略称ＩＴＯ）よりなる酸
化物透明導電材料が使用されている。2. Description of the Related Art TFTs constituting an active matrix type liquid crystal display device are classified into a staggered type and an inverted staggered type according to the arrangement of a source / drain electrode and a gate electrode. Here, the bus line,
Aluminum (Al), tantalum (Ta), chromium (Cr), etc. have attracted attention as constituent materials for gate electrodes, source / drain electrodes, etc. Ta and Cr have excellent chemical resistance. There is a problem with its high resistivity. Also, Al
Has a low resistivity, but has a problem with corrosiveness. Therefore, corrosiveness is covered by other technologies. on the other hand,
As a transparent electrode forming a pixel, an oxide transparent conductive material made of a solid solution (abbreviated as ITO) of tin oxide (SnO ₂ ) and indium oxide (In ₂ O ₃ ) is used.

【０００５】図２はスタガー型ＴＦＴの断面構造を示す
もので、製法としては、絶縁基板１の上にアルミニウム
（Al) をスパッタ法により600 Å程度の厚さに膜形成し
た後、写真蝕刻技術（フォトリソグラフィ) を用いてパ
ターン形成を行い、ドレインバスライン２を形成する。
（以上同図Ａ） 次に、ドレインバスライン２を含む絶縁基板１の上にＩ
ＴＯをスパッタ法により約300 Åの厚さに形成してＩＴ
Ｏ膜３を形成し、次に、この上にプラズマ気相成長法
（Ｐ−ＣＶＤ法）によりｎ⁺ a-Si( 非晶質シリコン) を
200 Å程度に成膜してコンタクト層４を作り、この上に
スピンコート法によりレジスト５を被覆した後、選択露
光と現像を行なって、画素電極形成部の上とドレイン電
極形成部の上にレジスト５を残す。次に、露出している
ｎ⁺ a-Siよりなるコンタクト層４を四弗化炭素（CF₄)ガ
スでドライエンチングして後、ＩＴＯ膜３を塩素系のエ
ッチング液を用いて選択エッチングを行なう。（以上同
図Ｂ） 次に、レジスト５を溶解除去した後、ｎ⁺ a-Siよりなる
コンタクト層４を表面に備えた基板１の上にＰ−ＣＶＤ
法によりa-Siよりなる半導体層６を約400 Åの厚さに、
更にこの上にSi₃N₄ よりなるゲート絶縁層７を約3000Å
の厚さに形成し、この上にAlよりなるゲート電極膜８を
約800 Åの厚さ形成する。次に、基板１の上にレジスト
を被覆し、選択露光と現像を行なって、ゲート電極パタ
ーニング用と素子分離用のレジストパターン９を作る。
（以上同図Ｃ） 次に、露出しているゲート電極膜８の部分を燐酸（H₃PO
₄)系の液で、また、ゲート絶縁層７, 半導体６およびコ
ンタクト層４をCF₄ 系のガスでドライエッチングする
と、絶縁基板１の上にドレイン電極12とソース電極11を
挟んで、a-Si半導体層６とSi₃N₄ ゲート絶縁層７とゲー
ト電極13の積層体よりなるＴＦＴができ上がる。（以上
同図Ｄ） 以上のようにしてスタガード型ＴＦＴは作られている
が、絶縁基板１の上には同図より明らかなようにAlより
なる多数のドレインバスライン２が画素電極として働く
ソース電極11を挟んでパターン形成されている。FIG. 2 shows a cross-sectional structure of a staggered TFT. The manufacturing method is such that after a film of aluminum (Al) is formed on an insulating substrate 1 to a thickness of about 600 mm by a sputtering method, a photolithography technique is used. A pattern is formed using (photolithography) to form a drain bus line 2.
Next, I is placed on the insulating substrate 1 including the drain bus line 2.
TO is formed to a thickness of about 300 mm by sputtering and IT
An O film 3 is formed, and then n ⁺ a-Si (amorphous silicon) is formed thereon by a plasma vapor deposition method (P-CVD method).
A contact layer 4 is formed by forming a film to a thickness of about 200 °, and a resist 5 is coated thereon by a spin coating method, and then selectively exposed and developed to form a contact layer 4 on the pixel electrode forming portion and the drain electrode forming portion. The resist 5 is left. Next, after the exposed contact layer 4 made of n ⁺ a-Si is dry-etched with carbon tetrafluoride (CF ₄ ) gas, the ITO film 3 is selectively etched using a chlorine-based etchant. Do. Next, after the resist 5 is dissolved and removed, P-CVD is performed on the substrate 1 having the contact layer 4 made of n ⁺ a-Si on the surface.
The semiconductor layer 6 made of a-Si is formed to a thickness of about 400
Further, a gate insulating layer 7 made of Si ₃ N ₄ is further formed on this to about 3000Å.
The gate electrode film 8 made of Al is formed thereon to a thickness of about 800. Next, a resist is coated on the substrate 1 and subjected to selective exposure and development to form a resist pattern 9 for gate electrode patterning and element isolation.
Next, the exposed portion of the gate electrode film 8 is covered with phosphoric acid (H ₃ PO _3).
4) in liquid systems and also, the gate insulating layer 7 and the semiconductor 6 and the contact layer 4 is dry-etched with CF ₄ based gas, across the drain electrode 12 and source electrode 11 on the insulating substrate 1, a- A TFT composed of a laminate of the Si semiconductor layer 6, the Si ₃ N ₄ gate insulating layer 7, and the gate electrode 13 is completed. (D in the same figure) A staggered TFT is manufactured as described above. On the insulating substrate 1, a large number of drain bus lines 2 made of Al serve as pixel electrodes as apparent from the figure. The pattern is formed with the electrode 11 interposed therebetween.

【０００６】然し、先に記したようにドレインバスライ
ン２を覆っているＩＴＯ膜３の厚さは数百100 Å程度と
薄いことからピンホールやクラックの発生は避けられ
ず、また、ＩＴＯ膜３の選択エッチングは酸やアルカリ
などの薬品を用いて行なわれる（ウエットエッチング）
ことから、Alが部分的にエッチングされてドレインバス
ライン２の断線が生じ易く、液晶表示装置の信頼性を低
下させている。そこで、ドレインバスライン２の耐蝕性
の向上が必要である。However, as described above, since the thickness of the ITO film 3 covering the drain bus line 2 is as thin as about several hundreds of mm, the occurrence of pinholes and cracks cannot be avoided. Selective etching 3 is performed using a chemical such as acid or alkali (wet etching)
For this reason, Al is partially etched, so that disconnection of the drain bus line 2 is likely to occur, which lowers the reliability of the liquid crystal display device. Therefore, it is necessary to improve the corrosion resistance of the drain bus line 2.

【０００７】[0007]

【発明が解決しようとする課題】Alは抵抗率の低い金属
であり、通電量の大きなバスラインの構成材料として適
している。然し、耐蝕性が劣るためにクローム(Cr)やモ
リブデン(Mo)などがバスラインや電極の構成材料として
使用されてきた。然し、Alが使用できればこれに越した
ことはない。こゝで問題となるのはAl自体ではなく、バ
スラインなど既にパターン形成してあるAl上にＩＴＯ膜
や絶縁膜の形成を行った後に化学エッチングを適用して
パターン形成を行なう際に、ＩＴＯ膜や絶縁膜が薄いた
めにピンホールやクラックが存在しており、これらの欠
陥を通じてエッチング液が侵入してAlを侵すことであ
る。Al is a metal having a low resistivity and is suitable as a constituent material of a bus line having a large amount of electricity. However, chrome (Cr), molybdenum (Mo), and the like have been used as constituent materials of bus lines and electrodes due to poor corrosion resistance. However, if Al can be used, there is nothing better than this. The problem here is not Al itself, but when forming a pattern by applying chemical etching after forming an ITO film or insulating film on Al which has already been patterned such as a bus line, Pinholes and cracks exist because the film and the insulating film are thin, and the etchant penetrates through these defects to attack Al.

【０００８】また、写真蝕刻工程で使用されるポジ型レ
ジスト（例えば、品名MP-1400,シプレイ社) の現像処理
に使用する現像液( 例えば、品名MF-319) にはアルカリ
溶液( テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド)
を使用するため、ＩＴＯとAlが接触している状態では電
気化学現象が生じ、異常な腐食が発生すると云う問題が
ある。Further, an alkaline solution (eg, tetramethylammonium) is used in a developing solution (eg, MF-319) used for developing a positive resist (eg, MP-1400, Shipley) used in the photolithography process. (Hydroxide)
Therefore, when ITO and Al are in contact with each other, an electrochemical phenomenon occurs and abnormal corrosion occurs.

【０００９】そこで、化学エッチングを行なう前に陽極
酸化や酸化雰囲気例えばＯ₂ 気中で加熱する方法が採ら
れている。然し、陽極酸化はAl上に絶縁皮膜が被覆して
いる場合には有効であるが、ＩＴＯ膜のような導電膜を
被覆してある場合は電圧印加により導電膜が溶解してし
まうため使用できない。また、Ｏ₂ 気中での加熱も耐蝕
性向上にそれ程の効果は認められていない。そこで、Al
の上をＩＴＯ膜のような導電膜を接触して形成してある
場合にAlの腐食を防ぐ効果的な方法を実用化することが
課題である。Therefore, a method is employed in which anodic oxidation or heating in an oxidizing atmosphere, for example, O ₂ gas is performed before performing chemical etching. However, anodic oxidation is effective when an insulating film is coated on Al, but cannot be used when a conductive film such as an ITO film is coated because the conductive film is dissolved by voltage application. . In addition, heating in O ₂ air has not been recognized to be so effective in improving corrosion resistance. So, Al
The problem is to put into practical use an effective method for preventing the corrosion of Al when a conductive film such as an ITO film is formed in contact with the top.

【００１０】[0010]

【課題を解決するための手段】上記の課題は透明絶縁基
板上にAlとＩＴＯを積層した電極の製造工程において、
基板上に形成したAl薄膜パターンの上部にＩＴＯを被覆
した後、減圧水蒸気雰囲気下で加熱処理を行い、ピンホ
ールまたはクラックを通して露出しているAl薄膜の表面
を酸化することを特徴として積層電極の製造方法を構成
することにより解決することができる。Means for Solving the Problems The above-mentioned problems are encountered in a process of manufacturing an electrode in which Al and ITO are laminated on a transparent insulating substrate.
After coating the upper part of the Al thin film pattern formed on the substrate with ITO, heat treatment is performed in a reduced pressure steam atmosphere to oxidize the surface of the Al thin film exposed through pinholes or cracks. The problem can be solved by configuring a manufacturing method.

【００１１】[0011]

【作用】本発明は200 〜600 ℃のような高温に加熱した
水蒸気処理を行なって露出しているAlをアルミナ（γ´
Al₂O₃)に変えるものである。すなわち、Alは大気中に置
くと急速に酸化が進行して厚さが数10Åで非常に密な構
造の不動態皮膜（非晶質のAl酸化皮膜) を生じ、この厚
さは加熱温度によってもそれ程増加せず、そのために耐
蝕性の向上には余り寄与しない。一方、Alは水に対して
は容易に酸化（腐食) し、処理温度により異なるものゝ
バイヤーライト（Al₂O₃-3H₂O）やベーミット（Al₂O₃-H₂
O)を生ずると云う性質がある。According to the present invention, the exposed Al is subjected to steam treatment heated to a high temperature such as 200 to 600 ° C. to convert the exposed Al into alumina (γ ′
Al ₂ O ₃ ). In other words, Al rapidly oxidizes when placed in the atmosphere, forming a very dense passive film (amorphous Al oxide film) with a thickness of several tens of millimeters, and this thickness depends on the heating temperature. Does not increase so much and therefore does not contribute much to the improvement of corrosion resistance. On the other hand, Al easily oxidizes (corrodes) to water and varies depending on the processing temperature. Bayer light (Al ₂ O ₃ -3H ₂ O) or boehmite (Al ₂ O ₃ -H ₂ O)
O).

【００１２】そこで、本発明はAlに200 〜600℃以上の
高温の水蒸気処理を行なうことにより強制的にベーミッ
トを作り、これを加熱により脱水させる方法をとること
により比較的厚くて密なγ´Al₂O₃ を得るものであり、
我々の実験では２ＭＶ／cm²の絶縁耐圧を得ることがで
きた。Therefore, the present invention provides a relatively thick and dense .gamma. ' To obtain Al ₂ O ₃ ,
In our experiments, a dielectric strength of ² MV / cm ² was obtained.

【００１３】また、この方法を採る場合の利点は洗浄や
乾燥の工程が不要なことであり、これにより量産化に寄
与するところが大きい。An advantage of adopting this method is that washing and drying steps are not required, which greatly contributes to mass production.

【００１４】[0014]

【実施例】ガラスよりなる絶縁基板１の上にスパッタ法
によりAl膜15を約600 Åの厚さに膜形成した後、この上
にスピンコート法によりレジストを被覆し、選択露光と
現像処理によりドレインバスライン形成位置にのみレジ
ストパターン16を作った。（以上第１図Ａ） 次に、H₃PO₄ 系のエッチング液によりAl膜15の選択エッ
チングを行ってドレインバスライン２を作った後、スパ
ッタ法によりＩＴＯ膜19を800 Åの厚さに形成したが、
この際にドレインバスライン２の上にはピンホール17や
クラック18が不可避的に発生している。( 以上同図Ｂ） 次に、この絶縁基板１を排気装置を備えた電気炉に入
れ、絶縁基板１を400 ℃に加熱し、排気系で装置内を1.
0 torrに保ちつゝ、加熱水蒸気20を200 sccmの流量で供
給して１時間保持し、ピンホール17とクラック18の下の
Al露出部をγ´Al ₂O₃ 21に変えた。( 以上同図Ｃ） 次に、この上にレジストを被覆し、選択露光と現像処理
によりそれぞれのドレインバスライン２とこれに連絡す
るドレイン電極とソース電極形成部のみにレジストパタ
ーン22を形成した。( 以上同図Ｄ） 続いて、HCl 系のエッチング液でＩＴＯ膜19を選択エッ
チングし、次に、レジストパターン22を除くことにより
同図Ｅに示すようなパターンを得たが、この選択エッチ
ングにおいて、ドレインバスライン２に対するエッチン
グは全く生じなかった。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Sputtering method on an insulating substrate 1 made of glass
After forming an Al film 15 to a thickness of about 600 mm by
Is coated with a resist by spin coating,
The resist is applied only to the drain bus line
I made strike pattern 16. (End of Fig. 1A)_ThreePO_FourSelective etching of Al film 15
After making drain bus line 2
The ITO film 19 was formed to a thickness of 800 mm by the
At this time, the pinhole 17 and the
Cracks 18 are inevitably occurring. Next, the insulating substrate 1 is put into an electric furnace equipped with an exhaust device.
Then, the insulating substrate 1 is heated to 400 ° C., and the inside of the apparatus is evacuated to 1.
While maintaining the pressure at 0 torr, supply heated steam 20 at a flow rate of 200 sccm.
And hold it for one hour, under pinhole 17 and crack 18
Al exposed part is γ´Al _TwoO_ThreeChanged to 21. Next, a resist is coated on this, selective exposure and development processing are performed.
Contact each drain bus line 2 by
Resist pattern only on the drain and source electrode formation areas
Horn 22 was formed. (D in the same figure) Subsequently, the ITO film 19 is selectively etched with an HCl-based etchant.
And then removing the resist pattern 22
A pattern as shown in FIG.
In the drain bus line 2
No bugs occurred.

【００１５】[0015]

【発明の効果】本発明の実施によりAlとＩＴＯとを積層
して電極を構成すると共にAlを導体線路とするデバイス
において、Alを不安なく使用することができ、これによ
りパターンの微細化と性能の向上が可能となる。According to the present invention, in a device in which Al and ITO are laminated to form an electrode and Al is used as a conductor line, Al can be used without fear, thereby minimizing the pattern and improving the performance. Can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】 本発明の実施工程を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of the present invention.

【図２】 スタガード型ＴＦＴの製造工程を示す断面図
である。FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a staggered TFT.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

２ ドレインバスライン ３,19 ＩＴＯ膜 11 ソース電極 12 ドレイン電極 13 ゲート電極 15 Al膜 17 ピンホール 18 クラック 20 加熱水蒸気 2 Drain bus line 3,19 ITO film 11 Source electrode 12 Drain electrode 13 Gate electrode 15 Al film 17 Pinhole 18 Crack 20 Heated steam

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 和田 保 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 瀧澤 裕 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (56)参考文献 特開 平４−217378（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02F 1/1343 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor: Tamotsu Wada, Fujitsu Limited, 1015 Uedanaka, Nakahara-ku, Kawasaki City, Kanagawa Prefecture 56) References JP-A-4-217378 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. ⁷ , DB name) G02F 1/1343

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】 透明絶縁基板上にアルミニウムと酸化物
透明導電材料を積層した電極の製造工程において、前記
基板上に形成したアルミニウム薄膜パターンの上部に酸
化物透明導電材料を被覆した後、減圧水蒸気雰囲気下で
加熱処理を行い、ピンホールまたはクラックを通して露
出しているアルミニウム薄膜の表面を酸化することを特
徴とする積層電極の製造方法。In a manufacturing process of an electrode in which aluminum and an oxide transparent conductive material are laminated on a transparent insulating substrate, an oxide transparent conductive material is coated on an aluminum thin film pattern formed on the substrate, and then the reduced pressure steam is applied. A method for manufacturing a laminated electrode, comprising performing heat treatment in an atmosphere to oxidize the surface of an aluminum thin film exposed through pinholes or cracks.