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JP3199873B2 - チタン製パターンの形成方法、及び液晶表示装置の製造方法 - Google Patents
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JP3199873B2 - チタン製パターンの形成方法、及び液晶表示装置の製造方法 - Google Patents

チタン製パターンの形成方法、及び液晶表示装置の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、チタン製パターンの形
成方法及び液晶表示装置の製造方法に関し、より詳しく
は、ゲート電極等に使用されるチタン製パターンの形成
方法と、チタンよりなるゲート電極を用いた薄膜トラン
ジスタを有する液晶表示装置の製造方法に関する。
【0002】液晶表示パネル等のアクティブマトリクス
型表示パネルの駆動に用いられる薄膜トランジスタマト
リクス構造においては、ゲート電極、ゲートバスライン
の材料としてチタン(Ti)が用いられている。
【0003】この場合、表示画面上の欠陥発生のないも
のが要求され、欠陥が発生し難い構造・簡略なプロセス
が強く要望されている。
【0004】
【従来の技術】アクティブマトリクス駆動方式の液晶表
示パネルは、ドット表示を行う個々の画素に対応してマ
トリクス状に薄膜トランジスタ(TFT)を配設するこ
とにより、各画素にメモリ機能を持たせ、コントラスト
良く多ラインの表示を可能にしている。
【0005】このような液晶表示パネルは、例えば多数
の補助容量バスライン、ゲートバスライン、ドレインバ
スラインをそれぞれX及びY方向に配置し、これら各バ
スラインに駆動電圧を順次印加して、各バスライン交差
部対応に配置した薄膜トランジスタを選択駆動すること
により、所望の画素に電圧をかけてドット表示するよう
に構成している。
【0006】その薄膜トランジスタの構造は、例えば図
5に示すようになっている。図5において、ガラス基板
51の上にはTFTのゲート電極52が形成され、ま
た、少なくともゲート電極52の上とその周辺には絶縁
膜53が積層されている。
【0007】また、ゲート電極52とその周辺を覆う絶
縁膜53の上には、a-Si層54が形成されている。さら
に、ゲート電極53の真上にあるa-Si層54はチャネル
保護絶縁膜55に覆われ、その両側のa-Si動作半導体層
54には、n+ 型a-Siコンタクト層56を介してドレイ
ン電極57とソース電極58が形成され、そのソース電
極58には透明な画素電極59が接続されている。
【0008】なお、ゲート電極52の上の絶縁膜53は
ゲート絶縁膜となる。また、ドレイン電極57に繋がる
ドレインバスラインDBは、ゲート電極52と一体形成
されたゲートバスラインGBと交差する向きに配置され
ている。
【0009】ところで、Tiによりゲート電極52を形成
する場合の手順として、まず、ガラス基板51を酸で洗
浄した後に、スパッタ法によりTi膜(不図示)を堆積
し、ついで、フォトリソグラフィー法によりTi膜をパタ
ーニングしてゲート電極52及びゲートバスラインGB
を形成することが行われる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この方法によ
りゲート電極52を形成する場合には、ゲート電極52
となるTi膜がシミ状に浮き上がり、その表面に激しい凹
凸が発生するので、膜が剥離し易くなる。
【0011】その原因を調査するためにSIMS分析を
行ったところ、図6に示すように、酸で洗浄されたガラ
ス基板51の表面でTi、酸素を含む変質物が生じ、これ
がシミ状の浮き上がりの原因となる。
【0012】しかも、Ti膜をパターニングした後の状態
を見ると、Tiを含む変質物の残渣によりガラス基板51
の表面に薄い低抵抗層60が生じるので(図5(a))、ゲ
ート電極52やゲートバスラインGB等、ガラス基板5
1の表面に形成される配線や電極にリークが生じ易くな
るといった不都合がある。
【0013】本発明はこのような問題に鑑みてなされた
ものであって、Tiよりなる電極や配線の短絡を防止し、
これらの電極、配線の剥離を防止できるチタン製パター
ンの形成方法及び液晶表示装置の製造方法を提供するこ
とを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】上記した課題は、図1〜
3に例示するように、少なくとも成膜時の初期に、窒素
を20%以下で添加した不活性ガスを使用し、スパッタ
法によりチタン膜2をガラス基板1の上に積層する工程
と、レジスト3をマスクにして前記チタン膜2をパター
ニングする工程とを有することを特徴とするチタン製パ
ターンの形成方法により達成する。
【0015】または、少なくとも成膜時の初期に、窒素
を20%以下で添加した不活性ガスを使用し、スパッタ
法によりチタン膜2をガラス基板1の上に積層する工程
と、前記チタン膜2をパターニングすることにより、薄
膜トランジスタのゲート電極4、その他の電極及び配線
を形成する工程と、少なくとも前記ゲート電極4とその
周辺を覆う絶縁膜6を形成する工程と、前記ゲート電極
4とその周辺にある前記絶縁膜6の上に動作半導体層7
を積層する工程と、前記ゲート電極4の上にソース電極
14、ドレイン電極15を形成する工程とを有すること
を特徴とする液晶表示装置の製造方法により達成する。
【0016】または、前記不活性ガスはアルゴンである
ことを特徴とする液晶表示装置の製造方法によって達成
する。
【0017】
【作 用】本発明によれば、ガラス基板1の上にTi膜2
を形成する際に、不活性ガスとして窒素を僅かに含有さ
せてガラス基板1の表層に窒素を含有させている。
【0018】これによれば、ガラス基板1の表面は窒素
で保障されて安定となり、Ti膜2がガラス基板1からシ
ミ状に浮き上がって凹凸が生じることはない。また、ガ
ラス基板1の表面の低抵抗化が抑制されるので、Ti膜2
をパターニングして得られる電極や配線にリークが生じ
ることがなくなる。
【0019】
【実施例】そこで、以下に本発明の実施例を図面に基づ
いて説明する。図1は、本発明により形成したTi膜とそ
の下のガラス基板のSIMS分析結果の一例を示す原子
濃度分布図である。
【0020】図2、3は、本発明の一時の液晶表示装置
のTFT、画素電極を形成する工程を示す断面図、図4
は、その平面図である。まず、図2(a) に示すように、
表面処理(酸洗浄・成膜等)を施したガラス基板1の上
に、DCマグネトロンスパッタ法によりTi膜2を100
nmの厚さに成膜する。スパッタ法によれば、Tiターゲッ
トから元素を叩き出すための不活性ガスとして例えばア
ルゴンを使用するが、そのアルゴンガスに僅かな窒素ガ
スを添加したところ、その表面にシミ状の凹凸が発生し
なかった。しかも、このTi膜2をパターニングして電
極、配線を形成してみると、リーク電流は殆ど発生して
いない。
【0021】そこで、窒素ガスの含有量を5%、10%
としてTi膜2を形成し、これらのSIMS分析すると、
図1(a),(b) のようなプロファイと層構造が得られた。
即ち、ガラス基板1の表面にはSiO2層と、酸素よりも窒
素の多い層が連続的に形成され、これらの変質層には僅
かにTiが含まれている。また、その変質層に近い部分の
Ti層には窒素が含まれている。
【0022】この場合の窒素ガスは、アルゴンガスとと
もにTi膜成長時の全般に渡ってスパッタ装置に導入して
いるが、Ti膜2よりもガラス基板1の方が窒素を多く取
り入れ、また、それらの界面付近には薄いTiN 層ができ
る。
【0023】このことから、ガラス基板1の表面は、雰
囲気中の特定の元素を取り込んで変質し易い状態になっ
ていることがわかる。そして、その表面に窒素が取り込
まれた場合に、ガラス基板1に積層されたTi膜2は、シ
ミ状の浮き上がりがなく、表面に凹凸が発生せず、膜の
密着性が良いことがわかった。しかも、ガラス基板1の
表面は、低抵抗化していないことも明らかになった。
【0024】この場合の窒素ガスの含有量は、試験結果
によれば5〜20%が好ましい。なお、窒素ガス分圧で
示すと2×10-4〜8×10-4Torrである。以上のよう
な方法によりTi膜2を堆積した後に、フォトレジスト3
を塗布、露光、現像し、トランジスタのゲート領域とゲ
ートバスライン領域を覆うパターンを形成する(図2
(b))。
【0025】次に、そのフォトレジスト3をマスクにし
てTi膜2をエッチングし、これによりTi膜2よりなるゲ
ート電極4とゲートバスライン5を形成する(図2(b),
図4(a))。
【0026】この後に、フォトレジスト3を剥離し、洗
浄した後に、プラズマCVD法により、ゲート絶縁膜と
なるSiN 膜6を400nmの厚さに形成し、続いて、動作
半導体層としてノンドープのa-Si層7を約15nmの厚さ
に積層し、さらに、ストッパー層として厚さ120nmの
SiN 膜8を連続して成長する(図2(d))。
【0027】この場合、SiN 膜6,8はSiH4、NH2 の混
合ガス雰囲気で成長し、a-Si層7はSiH4のガス雰囲気で
成膜する。次に、フォトレジスト9を塗布し、これを露
光、現像して、ゲート電極4に沿ったパターンを形成し
(図2(d))、ついで、これをマスクにして緩衝フッ酸に
より上側のSiN 膜8をパターニングしてから、フォトレ
ジスト9を剥離する(図2(e))。このSiN 膜8のパター
ンは、ゲート電極4上のa-Si膜7を覆うチャネル保護膜
10として使用する。
【0028】この後に、プラズマCVD法によってコン
タクト用のn+ 型a-Si層11を50nmの厚さに成長し、
続いて、スパッタ法によりTi膜12を積層する。この後
に、フォトレジスト13を塗布してこれを露光、現像
し、チャネル保護膜10の上で分離するTFTのドレイ
ン領域とソース領域、およびドレイン領域に繋がるドレ
インバスライン領域を覆うパターンを形成する(図3
(a))。
【0029】ついで、そのフォトレジスト13をマスク
にして最上のTi膜12とn+ 型a-Si層11をRIE(反
応性イオンエッチング)法によりエッチングし、これに
よりチャネル保護膜10の上とその両側にかけてソース
電極14とドレイン電極15を形成し、ドレインバスラ
イン16を形成する。これに続けて、a-Si層7をエッチ
ングして素子分離した後に、フォトレジスト13を剥離
する(図3(b),図4(b))。
【0030】この後に、フォトレジスト17を塗布し、
これを露光、現像して、画素領域に窓18を形成する
(図3(c))。そして、スパッタ法によりITO膜19を
形成した後に、フォトレジスト17を剥離すると、画素
領域にのみITO膜19が残り、これを画素電極20と
する(図3(d),図4(b))。
【0031】この後、端子出しを行い、ゲート電極4や
ドレイン電極15とのコンタクトを取れるようにして薄
膜トランジスタtが完成する。このような、TFTにお
いては、ガラス基板1の表面に窒素が含まれ、変質物に
よる低抵抗層が生じないので、ゲート電極4、ゲートバ
スライン15のリークや、その他の配線のリークが生じ
ることはなく、特性の劣化が抑制される。
【0032】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、スパ
ッタ法によってガラス基板の上にTi膜を形成する際に、
不活性ガスとして窒素を僅かに含有させてガラス基板の
表層に窒素を含有させたので、ガラス基板の表面が安定
となり、Ti膜とガラス基板との密着度が良くなり、信頼
性の良い装置を形成できる。また、ガラス基板の表面の
低抵抗化が抑制されるので、Ti膜をパターニングして得
られる電極や配線のリークを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例のSIMS分析結果を示す原
子濃度分布図である。
【図2】本発明の一実施例装置の製造工程を示す断面図
(その1)である。
【図3】本発明の一実施例装置の製造工程を示す断面図
(その2)である。
【図4】本発明の一実施例装置の製造工程を示す平面図
である。
【図5】従来方法により形成されたTFTと画素電極を
示す断面図、平面図である。
【図6】従来のSIMS分析結果を示す原子濃度分布図
である。
【符号の説明】
1 ガラス基板 2 Ti膜 3 フォトレジスト 4 ゲート電極 5 ゲートバスライン 6 SiN 膜 7 a-Si層 8 SiN 膜 9、13 フォトレジスト 10 チャネル保護膜 11 n+ 型a-Si層 12 Ti膜 14 ソース電極 15 ドレイン電極 16 ドレインバスライン
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI G02F 1/136 500 (72)発明者 八重樫 裕之 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 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 29/786 H01L 21/285 301 H01L 21/3205 C23C 14/06 G02F 1/1343 G02F 1/1368

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも成膜時の初期に、窒素を20
    %以下で添加した不活性ガスを使用し、スパッタ法によ
    りチタン膜をガラス基板の上に積層する工程と、 レジストをマスクにして前記チタン膜をパターニングす
    る工程とを有することを特徴とするチタン製パターンの
    形成方法。
  2. 【請求項2】 少なくとも成膜時の初期に、窒素を20
    %以下で添加した不活性ガスを使用し、スパッタ法によ
    りチタン膜をガラス基板の上に積層する工程と、 前記チタン膜をパターニングすることにより、薄膜トラ
    ンジスタのゲート電極、その他の電極及び配線を形成す
    る工程と、 少なくとも前記ゲート電極とその周辺を覆う絶縁膜を形
    成する工程と、 前記ゲート電極とその周辺にある前記絶縁膜の上に動作
    半導体層を積層する工程と、 前記ゲート電極の上方にソース電極、ドレイン電極を形
    成する工程とを有することを特徴とする液晶表示装置の
    製造方法。
  3. 【請求項3】前記不活性ガスはアルゴンであることを特
    徴とする請求項2記載の液晶表示装置の製造方法。
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