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JP3289979B2 - Semiconductor device - Google Patents
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JP3289979B2 - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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JP3289979B2
JP3289979B2 JP1660093A JP1660093A JP3289979B2 JP 3289979 B2 JP3289979 B2 JP 3289979B2 JP 1660093 A JP1660093 A JP 1660093A JP 1660093 A JP1660093 A JP 1660093A JP 3289979 B2 JP3289979 B2 JP 3289979B2
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守 竹田
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浩二 松永
和▲吉▼ 中村
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Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は半導体装置、特に液晶な
どと組み合わせて画像表示装置を構成するための薄膜ト
ランジスタ(以後TFTと呼ぶ)のゲート電極等に適用
される半導体装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a semiconductor device applied to a gate electrode of a thin film transistor (hereinafter referred to as a TFT) for forming an image display device in combination with a liquid crystal or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】液晶表示装置は低消費電力、フルカラー
化が容易等の特徴を有することから薄型ディスプレイの
中で有望視されており、近年、表示画面の大型化に関す
る開発が活発になされている。
2. Description of the Related Art Liquid crystal display devices are promising among thin displays because of their characteristics such as low power consumption and easy full-color display. In recent years, the development of large display screens has been actively carried out. .

【0003】従来の液晶表示装置を構成するアクティブ
マトリクス基板におけるTFTの構造を、図1に示す要
部構成断面図を用いて説明する。従来のTFTは、ガラ
ス基板1上に例えばアルミニウムからなるゲート電極2
が形成され、そのゲート電極2を被覆するようにして酸
化アルミニウムの第1のゲート絶縁層3が形成され、窒
化シリコンの第2のゲート絶縁膜4を介して非晶質シリ
コン半導体層5が形成され、チタンおよびアルミニウム
からなるソース、ドレイン電極7a,7bがリンを含む
非晶質シリコン半導体層6a,6bを介して形成され、
液晶に電圧を印加するための透明表示電極8がドレイン
電極7bと接続して形成されている。
A structure of a TFT on an active matrix substrate constituting a conventional liquid crystal display device will be described with reference to a cross-sectional view of a main part configuration shown in FIG. A conventional TFT includes a gate electrode 2 made of, for example, aluminum on a glass substrate 1.
Is formed, a first gate insulating layer 3 of aluminum oxide is formed so as to cover the gate electrode 2, and an amorphous silicon semiconductor layer 5 is formed via a second gate insulating film 4 of silicon nitride. Then, source and drain electrodes 7a and 7b made of titanium and aluminum are formed via phosphorus-containing amorphous silicon semiconductor layers 6a and 6b,
A transparent display electrode 8 for applying a voltage to the liquid crystal is formed connected to the drain electrode 7b.

【0004】次に上述の構造を持つTFTの製作工程に
ついて簡単に説明する。まず、ガラス基板1上にアルミ
ニウムAlを成膜して、フォトリソグラフィー技術およ
びエッチングによりゲート電極2を形成する。次に前述
のゲート電極2の必要部分に陽極酸化することにより酸
化アルミニウムの第1のゲート絶縁膜3を形成する。次
にTFTの主材料である窒化シリコンSiNxからなる
第2のゲート絶縁膜4、アモルファスシリコン(a−S
i)半導体層5、およびソース、ドレイン電極−半導体
層間でオーミック接触を得るためのn+−a−Si層を
プラズマCVD法により連続成膜し、TFTを形成する
ところ以外のa−Si層およびn+−a−Si層をエッ
チング除去する。次にiTOを成膜して、フォトリソグ
ラフィー技術およびエッチングにより透明表示電極8を
形成する。次に、ゲート電極配線の表面を露出させてソ
ース、ドレイン電極を形成するソース配線との電気的接
触を得るために、窒化シリコンゲート絶縁膜4に開孔部
を設け、次にチタンTiおよびアルミニウムAlの順に
成膜して、フォトリソグラフィ技術ーおよびエッチング
によりソース電極7a、ドレイン電極7bを形成し、T
FTのチャンネル部上のn+−a−Si層を除去してT
FTが完成する。
Next, a brief description will be given of a manufacturing process of the TFT having the above-described structure. First, a film of aluminum Al is formed on a glass substrate 1, and a gate electrode 2 is formed by photolithography and etching. Next, a first gate insulating film 3 of aluminum oxide is formed by anodic oxidation of a necessary portion of the gate electrode 2 described above. Next, a second gate insulating film 4 made of silicon nitride SiNx, which is a main material of the TFT, and amorphous silicon (a-S
i) The semiconductor layer 5 and an n + -a-Si layer for obtaining ohmic contact between the source and drain electrodes and the semiconductor layer are continuously formed by a plasma CVD method to form an a-Si layer other than where a TFT is formed. The n + -a-Si layer is removed by etching. Next, a film of iTO is formed, and a transparent display electrode 8 is formed by photolithography and etching. Next, in order to expose the surface of the gate electrode wiring and obtain electrical contact with the source wiring forming the source and drain electrodes, an opening is provided in the silicon nitride gate insulating film 4, and then titanium Ti and aluminum A film is formed in the order of Al, and a source electrode 7a and a drain electrode 7b are formed by photolithography and etching.
The n + -a-Si layer on the channel portion of the FT is removed to remove T +
FT is completed.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の構造では、フォトリソグラフィ技術によるアル
ミニウムゲート電極2形成時や、プラズマCVDによる
絶縁膜4,半導体層5の成膜等において、製造プロセス
中に基板温度が高温となる熱工程が存在するために、純
アルミニウムを用いたゲート電極ではヒロック(突起の
成長)が生じ、その後の、陽極酸化工程の酸化アルミニ
ウムの形成の段階でその突起を十分に被覆できないこと
により絶縁性が低下して、行配線と列配線間が短絡する
不良が発生したり、ゲート電極配線にソース電極配線が
接触する部分のアルミニウムAl表面が荒れて接触不良
が発生する確立が高くなるという課題があった。
However, in the above-described conventional structure, when the aluminum gate electrode 2 is formed by the photolithography technique, or when the insulating film 4 and the semiconductor layer 5 are formed by the plasma CVD, etc., during the manufacturing process. Since there is a thermal process in which the substrate temperature becomes high, hillocks (growth of protrusions) are generated in the gate electrode using pure aluminum, and the protrusions are sufficiently removed in the subsequent stage of aluminum oxide formation in the anodic oxidation process. Insufficiency due to the inability to cover reduces the insulation, causing a short-circuit between the row wiring and the column wiring, or the aluminum Al surface where the source electrode wiring comes into contact with the gate electrode wiring is roughened, resulting in poor connection. There was a problem that it became high.

【0006】そこで、このようなアルミニウムゲート電
極に発生する不良を防止するために、陽極酸化可能な高
融点金属を不純物として添加したアルミニウムAlを用
いてゲート電極を形成することにより、アルミニウムA
lのヒロックを抑制し、良好な絶縁性を有する陽極酸化
膜を形成しようとする技術が検討されている。しかしこ
の技術を用いた場合には、ヒロックを抑制することがで
きるものの、アルミニウム層に高融点金属の不純物を添
加しているために配線抵抗が極めて増加するという課題
が新たに生じていた。
Therefore, in order to prevent such a defect occurring in the aluminum gate electrode, the gate electrode is formed by using aluminum Al to which an anodic oxidizable refractory metal is added as an impurity.
A technique for suppressing an hillock of 1 and forming an anodic oxide film having good insulating properties has been studied. However, when this technique is used, although hillocks can be suppressed, there is a new problem that the wiring resistance is extremely increased due to the addition of a high melting point metal impurity to the aluminum layer.

【0007】本発明は以上のような従来の半導体装置に
おける課題を考慮し、ゲート電極の配線抵抗を増加させ
ることなく、アルミニウムのヒロックを防止し、ゲート
絶縁膜として層間絶縁性の高い陽極酸化膜を形成できる
ようにした半導体装置を提供するものである。
In view of the above-mentioned problems in the conventional semiconductor device, the present invention prevents hillocks of aluminum without increasing the wiring resistance of the gate electrode, and forms an anodic oxide film having high interlayer insulation as a gate insulating film. And a semiconductor device capable of forming the semiconductor device.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明は、基板の−方面
上に、陽極酸化可能な高融点金属の添加濃度を前記基板
の垂直方向に連続的または段階的に変化させた、アルミ
ニウムを主成分とする第1の導電体層が選択的に形成さ
れ、その第1の導電体層上に、陽極酸化された酸化膜が
形成され、その酸化膜上に形成された絶縁層を介して半
導体層が前記第1の導電体層と一部重なるように選択的
に形成され、その半導体層と一部重なるように第2の導
電体層が形成され、前記陽極酸化がされていない第1の
導電体層の高融点金属濃度を基板の垂直方向に連続的ま
たは段階的に変化させている半導体装置である。
According to the present invention, there is provided a method for manufacturing a semiconductor device, comprising the steps of changing the concentration of anodically oxidizable refractory metal continuously or stepwise in the vertical direction of the substrate on the negative side of the substrate. A first conductor layer as a component is selectively formed, an anodically oxidized oxide film is formed on the first conductor layer, and a semiconductor is formed via an insulating layer formed on the oxide film. A first conductive layer is formed selectively so as to partially overlap the first conductive layer, a second conductive layer is formed so as to partially overlap the semiconductor layer, and the first non-anodized first layer is formed .
The refractory metal concentration of the conductor layer is continuously
Or a semiconductor device that is changed stepwise .

【0009】[0009]

【作用】本発明によれば、基板の厚さ方向に連続して、
または段階的に濃度が変化するようにして陽極酸化可能
な高融点金属が第1の導電体層に添加されているため、
添加濃度が基板側に低く絶縁薄膜側に高い第1の導電体
層、あるいはこの逆に、添加濃度が基板側に高く、絶縁
薄膜側に低い第1の導電体層が得られ、添加濃度の低い
部分では配線抵抗を減少させることができ、層内に高融
点金属が含まれていることにより、ヒロックを抑制して
陽極酸化による酸化膜の被覆性を向上させる。
According to the present invention, the thickness of the substrate is continuously
Alternatively, since the refractory metal that can be anodically oxidized so that the concentration changes stepwise is added to the first conductor layer,
A first conductor layer having a lower additive concentration on the substrate side and a higher insulator layer side, or conversely, a first conductor layer having a higher additive concentration on the substrate side and a lower insulator layer side, is obtained. In a low portion, the wiring resistance can be reduced, and since the high-melting-point metal is contained in the layer, hillocks are suppressed and coverage of the oxide film by anodic oxidation is improved.

【0010】[0010]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。 [実施例1]図1に本実施例の一実施例であるTFTの
要部構成断面図を示す。このTFTは、液晶表示装置に
おけるアクティブマトリクス基板上のゲート電極配線と
ソース電極配線とが交差する各部分について設けられる
ものであり、ガラス基板(基板)1と対向する位置に配
置されたガラス基板(図示しない)との間に液晶(図示
しない)を挟持することにより液晶表示装置が構成され
るようになっている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. [Embodiment 1] FIG. 1 is a sectional view showing the structure of a main part of a TFT according to an embodiment of the present invention. The TFT is provided at each portion where the gate electrode wiring and the source electrode wiring on the active matrix substrate in the liquid crystal display device intersect, and is provided at a position facing the glass substrate (substrate) 1. A liquid crystal (not shown) is sandwiched between the liquid crystal display device (not shown) and the liquid crystal display device.

【0011】図1において、TFTの構成は、ガラス基
板1上に、ガラス基板1側から表面の方向(矢印A方
向)に、0〜2at%で連続的に濃度を増加させてタン
タルTaを添加したアルミニウム(膜厚300nm)か
らなる第1の導電体層としてのゲート電極2が形成さ
れ、そのゲート電極2を被覆するようにして、陽極酸化
法により酸化膜としての酸化アルミニウムゲート絶縁層
(膜厚150nm)3が形成され、その酸化アルミニウ
ムゲート絶縁層3上に、絶縁薄膜層としての窒化シリコ
ンゲート絶縁膜4を介して第1の非単結晶半導体層とし
ての非晶質シリコン半導体層5が形成され、窒化シリコ
ンゲート絶縁膜4を介して液晶に電圧を印加する透明表
示電極8が形成され、さらに、第2の非単結晶半導体層
としてのリンを含む非晶質シリコン半導体層6a,6b
を介して第2の導電体層としてのチタンTiおよびアル
ミニウムAlからなるソース電極7a、ドレイン電極7
bが形成され、そのドレイン電極7bは上記透明表示電
極8に接続される構成である。なお、上記第1および第
2の非単結晶半導体層は、半導体層とみなすことができ
る。
In FIG. 1, the structure of the TFT is such that tantalum Ta is added on the glass substrate 1 by continuously increasing the concentration from 0 to 2 at% from the glass substrate 1 side toward the surface (the direction of arrow A). A gate electrode 2 is formed as a first conductor layer made of aluminum (thickness: 300 nm). The aluminum oxide gate insulating layer (film) is formed as an oxide film by anodization so as to cover the gate electrode 2. An amorphous silicon semiconductor layer 5 as a first non-single-crystal semiconductor layer is formed on the aluminum oxide gate insulating layer 3 via a silicon nitride gate insulating film 4 as an insulating thin film layer. A transparent display electrode 8 for applying a voltage to the liquid crystal via the silicon nitride gate insulating film 4 is formed. Quality silicon semiconductor layer 6a, 6b
Via a source electrode 7a and a drain electrode 7 made of titanium Ti and aluminum Al as a second conductor layer
b is formed, and the drain electrode 7 b is connected to the transparent display electrode 8. Note that the first and second non-single-crystal semiconductor layers can be regarded as semiconductor layers.

【0012】本実施例のゲート電極2の形成方法は、イ
ンライン型のDCスパッタ装置を用い、純アルミニウム
のターゲットと、2at%のタンタルTaを含むアルミ
ニウムのターゲットを、ガラス基板1が設置されるトレ
イ(図示しない)が進行する方向の順にそれぞれターゲ
ット間の遮弊なしに配置して、蒸着形成している。この
蒸着方法では、スパッタリングによりターゲットから蒸
着物質が円錐状に飛散してくる領域は、純アルミニウム
のターゲットからのみ飛散してくる部分と、純アルミニ
ウムおよびタンタルTaを含むアルミニウムの両方のタ
ーゲットから重なって飛散してくる部分と、タンタルT
aを含むアルミニウムのターゲットのみから飛散してく
る部分とができ、上記重なって飛散してくる部分につい
ては、タンタルTaを含むアルミニウムのターゲット側
の方向に向けて飛散してくるタンタルTaの濃度が徐々
に増加していることになる。したがって、それらの各部
分を、ガラス基板1を設置したトレイが進行するため、
ガラス基板1上に、ガラス基板1に対して垂直方向に、
タンタルTaの濃度が連続的に増加しているゲート電極
2を得ることができる。なお、ゲート電極2形成以降の
工程は、従来公知のTFTの製造工程と同様の工程であ
るため、説明を省略する。
In the method of forming the gate electrode 2 of the present embodiment, a pure aluminum target and an aluminum target containing 2 at% of tantalum Ta are placed on a tray on which the glass substrate 1 is placed by using an in-line type DC sputtering apparatus. (Not shown) are deposited and deposited in the order in which they travel in the direction in which the targets intercept. In this vapor deposition method, the region in which the vapor deposition material scatters from the target in a conical shape by sputtering overlaps with the portion scattered only from the pure aluminum target and both the pure aluminum and the aluminum target including tantalum Ta. The scattered part and the tantalum T
A portion that scatters only from the aluminum target containing a is formed, and the concentration of the tantalum Ta that scatters toward the target side of the aluminum containing tantalum Ta is formed in the portion that overlaps and scatters. This means that it is gradually increasing. Therefore, the tray on which the glass substrate 1 is placed advances each of those portions,
On the glass substrate 1, in a direction perpendicular to the glass substrate 1,
The gate electrode 2 in which the concentration of tantalum Ta continuously increases can be obtained. Note that the steps after the formation of the gate electrode 2 are the same as the steps of manufacturing a conventionally known TFT, and a description thereof will be omitted.

【0013】本実施例によれば、ゲート電極2の下層側
にタンタルTaの低濃度領域が存在するため、タンタル
Taを2at%の一定濃度で添加したアルミニウム単層
における配線抵抗に比べて配線抵抗を1/2以下に抑え
ることができる。
According to this embodiment, since the low-concentration region of tantalum Ta exists under the gate electrode 2, the wiring resistance is lower than the wiring resistance of the aluminum single layer to which tantalum Ta is added at a constant concentration of 2 at%. Can be suppressed to 以下 or less.

【0014】また、ゲート電極2全体としては、高融点
金属であるタンタルTaがアルミニウムAlに添加され
ているため、フォトリソグラフィ工程における熱処理を
経過してもヒロックが発生せず、その後に実施される、
陽極酸化法を用いて形成する酸化アルミニウムの被覆性
が向上する。また、酸化アルミニウムのリーク電流は、
純度99.99%のアルミニウムAlを陽極酸化して形
成した酸化アルミニウムのリーク電流と略同等であり、
それによりゲート電極とソース電極、ゲート電極とドレ
イン電極との短絡を防止することができ、従ってTFT
の歩留りを向上させることができる。さらに、300℃
で窒化シリコンSiNxを形成した後においてもヒロッ
クの発生はほとんど見られず、ゲート電極配線とソース
電極配線との接触部におけるアルミニウムAlの表面も
荒れないため、良好な電気的接触が得られた。 [実施例2]次に本発明の他の実施例を図2に基づいて
説明する。
Since the gate electrode 2 as a whole has tantalum Ta, which is a high melting point metal, added to aluminum Al, hillocks are not generated even after the heat treatment in the photolithography process, and the process is performed thereafter. ,
The coverage with aluminum oxide formed by using the anodic oxidation method is improved. Also, the leakage current of aluminum oxide is
The leak current is substantially equal to the leak current of aluminum oxide formed by anodizing aluminum Al having a purity of 99.99%,
This can prevent a short circuit between the gate electrode and the source electrode and between the gate electrode and the drain electrode.
Yield can be improved. In addition, 300 ° C
No formation of hillocks was observed even after the formation of silicon nitride SiNx, and the surface of aluminum Al at the contact portion between the gate electrode wiring and the source electrode wiring was not rough, so that good electrical contact was obtained. Embodiment 2 Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

【0015】図2は、他の実施例に係るTFTの要部構
成断面図である。同図に示すTFTは、チャンネル部を
形成する非晶質シリコン半導体層5上に、表面保護膜と
してのパッシベーション用窒化シリコン膜9を形成した
ものであり、他の構成については前述の実施例と同様の
構成である。なお、窒化シリコン膜9は湿度等の外気に
よる素子特性の劣下を防ぐために形成される。
FIG. 2 is a cross-sectional view of a main part of a TFT according to another embodiment. The TFT shown in the figure has a structure in which a passivation silicon nitride film 9 as a surface protection film is formed on an amorphous silicon semiconductor layer 5 forming a channel portion. It has a similar configuration. Note that the silicon nitride film 9 is formed in order to prevent deterioration of device characteristics due to outside air such as humidity.

【0016】この構成を有するTFTの製造方法につい
て簡単に説明する。まず、ガラス基板1上に、上述の実
施例と同様の成膜方法で厚み方向に0〜2at%で連続
的に濃度変化のあるタンタルTaを含むアルミニウムA
l(膜厚300nm)をスパッタ成膜して、フォトリソ
グラフィー技術およびエッチングによりゲート電極2を
形成する。次に前述のゲート電極2の必要部分に陽極酸
化することにより酸化アルミニウムのゲート絶縁層(膜
厚150nm)3を形成する。次にTFTの主材料であ
る窒化シリコンSiNxからなるゲート絶縁膜(膜厚2
00nm)4、アモルファスシリコン(a−Si)半導
体層(膜厚50nm)5、およびパッシベーション用窒
化シリコン膜(100nm)9をプラズマCVD法によ
り順次連続被着する。続いて、パッシベーション用窒化
シリコン膜9をエッチングして島状にする。次に、リン
を含む非晶質シリコン半導体層(n+−a−Si)(膜
厚50nm)6a,6bを全面に形成した後、TFTを
形成するところ以外のa−Si層およびn+−a−Si
層をエッチング除去する。次にiTO(膜厚100n
m)を成膜して、フォトリソグラフィーおよびエッチン
グにより透明表示電極8を形成する。次にチタンTi
(膜厚100nm)およびアルミニウムAl(膜厚30
0nm)の順に成膜して、フォトリソグラフィー技術お
よびエッチングによりソース電極7a、ドレイン電極7
bを形成し、最後にパッシベーション用窒化シリコン膜
9上に残存しているn+−a−Si層を除去してTFT
が完成する。
A brief description will be given of a method of manufacturing a TFT having this configuration. First, on a glass substrate 1, aluminum A containing tantalum Ta having a continuous concentration change of 0 to 2 at% in the thickness direction by the same film forming method as in the above-described embodiment.
1 (thickness: 300 nm) is formed by sputtering, and the gate electrode 2 is formed by photolithography and etching. Next, a gate insulating layer (thickness: 150 nm) 3 of aluminum oxide is formed by anodizing the necessary portion of the gate electrode 2 described above. Next, a gate insulating film (film thickness 2) made of silicon nitride SiNx which is a main material of the TFT.
00 nm) 4, an amorphous silicon (a-Si) semiconductor layer (thickness: 50 nm) 5, and a passivation silicon nitride film (100 nm) 9 are sequentially and sequentially deposited by a plasma CVD method. Subsequently, the silicon nitride film 9 for passivation is etched into an island shape. Next, after forming phosphorus-containing amorphous silicon semiconductor layers (n + -a-Si) (thickness: 50 nm) 6a and 6b over the entire surface, a-Si layers other than those where TFTs are formed and n + - a-Si
The layer is etched away. Next, iTO (film thickness 100n)
m), and a transparent display electrode 8 is formed by photolithography and etching. Next, titanium Ti
(Film thickness 100 nm) and aluminum Al (film thickness 30
0 nm), and the source electrode 7a and the drain electrode 7 are formed by photolithography and etching.
b. Finally, the n + -a-Si layer remaining on the silicon nitride film 9 for passivation is removed to remove the TFT.
Is completed.

【0017】この実施例によれば前述の実施例と同様、
ゲート電極のヒロックを防止し、低リーク電流の陽極酸
化膜を形成できるため、ゲート電極とソース電極間の短
絡不良を発生することなく、パッシベーション膜をチャ
ンネル部に形成したTFTを作製することができる。
According to this embodiment, as in the previous embodiment,
Since a hillock of the gate electrode is prevented and an anodic oxide film having a low leakage current can be formed, a TFT in which a passivation film is formed in a channel portion can be manufactured without causing a short circuit between the gate electrode and the source electrode. .

【0018】上記したように、本発明の実施例では、陽
極酸化可能な高融点金属の添加濃度を膜厚の厚さ方向で
あるA方向(図1参照)に連続的に増加させているた
め、第1の導電体層内に添加濃度の低い部分が存在し、
それにより、ゲート電極を、高融点金属を一定の濃度で
添加したアルミニウム層で構成した場合に比べ、配線抵
抗を減少させることができる。しかも、高濃度で高融点
金属が添加されているアルミニウム部分がヒロックを抑
制するため、陽極酸化による酸化膜の被覆性が向上し、
また、添加された不純物そのものが陽極酸化により酸化
物となるため、リーク電流が増加することはない。これ
によりゲート絶縁膜の層間絶縁性が向上し、ゲート電極
とソース、ドレイン電極との短絡不良が防止することが
できる。また、ヒロックが発生しないことによりゲート
電極配線へのソース電極配線の接触不良も防止すること
ができる。
As described above, in the embodiment of the present invention, the addition concentration of the anodically oxidizable refractory metal is continuously increased in the direction A (see FIG. 1) which is the thickness direction of the film thickness. A portion having a low additive concentration exists in the first conductor layer;
Thereby, the wiring resistance can be reduced as compared with the case where the gate electrode is formed of an aluminum layer to which a high melting point metal is added at a constant concentration. In addition, since the aluminum portion where the high melting point metal is added at a high concentration suppresses hillocks, the coverage of the oxide film by anodic oxidation is improved,
Further, since the added impurity itself becomes an oxide by anodic oxidation, the leakage current does not increase. As a result, the interlayer insulating property of the gate insulating film is improved, and short circuit failure between the gate electrode and the source and drain electrodes can be prevented. Further, since no hillock is generated, it is possible to prevent a contact failure of the source electrode wiring with the gate electrode wiring.

【0019】なお、本発明の実施例では、不純物(タン
タルTa)の添加濃度をガラス基板側から表面の方向に
0〜2at%で連続的に増加させた場合について説明し
たが、添加濃度を表面からガラス基板側の方向(図1の
矢印B方向)に0〜2at%で連続的に増加させても同
様の効果が得られる。このように、アルミニウム層表面
側の不純物の濃度が低くともヒロックの発生を抑制でき
るのは、ヒロックがアルミニウム表面だけでなく、熱に
よる内部のアルミニウムの物質移動に起因するためであ
ると考えられる。すなわち、添加濃度をガラス基板側の
方向に連続して増加させた場合でも、アルミニウム層表
面側には適当量のタンタルTaが存在し、さらにガラス
基板方向に添加濃度が高くなっていることにより、熱に
よる物質移動を抑制することができ、その結果、ヒロッ
クを抑制できたと考えられる。
In the embodiment of the present invention, the case where the additive concentration of the impurity (tantalum Ta) is continuously increased from 0 to 2 at% from the glass substrate side toward the surface has been described. The same effect can be obtained by continuously increasing the thickness from 0 to 2 at% in the direction toward the glass substrate (the direction of arrow B in FIG. 1). Thus, it is considered that the generation of hillocks can be suppressed even when the concentration of impurities on the aluminum layer surface side is low, because the hillocks are caused not only by the aluminum surface but also by the internal mass transfer of aluminum by heat. That is, even when the additive concentration is continuously increased in the direction toward the glass substrate, an appropriate amount of tantalum Ta exists on the surface side of the aluminum layer, and the additive concentration is further increased in the direction toward the glass substrate. It is considered that mass transfer due to heat could be suppressed, and as a result, hillocks could be suppressed.

【0020】また、本発明の実施例では、アルミニウム
層における添加濃度を連続的に変化させる構成について
説明したが、これに限らず、段階的に変化させる構成で
あってもよい。
In the embodiment of the present invention, the configuration in which the addition concentration in the aluminum layer is continuously changed is described. However, the present invention is not limited to this, and the configuration in which the addition concentration is changed stepwise may be used.

【0021】また、本発明の実施例ではゲート電極とし
てタンタルTaを不純物として含むアルミニウムAlを
用いることを中心に説明したが、これに限らず、不純物
としてチタンTi、モリブデンMo、タングステンW、
ハフニウムHf、ニオブNb、ジルコニウムZr、バナ
ジウムVのうちの1種類または複数種類を含むアルミニ
ウムAlを用いてゲート電極を形成しても、配線抵抗の
増加を抑制してヒロックの防止、低リーク電流の陽極酸
化膜を形成できるという同様の効果を有する。
In the embodiment of the present invention, the description has been made mainly on the use of aluminum Al containing tantalum Ta as an impurity for the gate electrode. However, the present invention is not limited to this, and titanium Ti, molybdenum Mo, tungsten W,
Even if a gate electrode is formed using aluminum Al containing one or more of hafnium Hf, niobium Nb, zirconium Zr, and vanadium V, increase in wiring resistance is suppressed to prevent hillocks and reduce leakage current. It has the same effect that an anodic oxide film can be formed.

【0022】また、本発明は、薄膜トランジスタ等の半
導体装置およびそれを利用した液晶表示装置等に適用す
ることができる。特に、導電体層の配線抵抗を抑えるこ
とができるため、大画面の液晶表示装置への適用が可能
となる。
The present invention can be applied to a semiconductor device such as a thin film transistor and a liquid crystal display device using the same. In particular, since the wiring resistance of the conductor layer can be suppressed, application to a large-screen liquid crystal display device is possible.

【0023】[0023]

【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明は、厚さ方向に連続的または段階的に濃度変化のあ
る陽極酸化可能な高融点金属を含むアルミニウムを用い
て第1の導電体層を形成しているため、配線抵抗の増加
を抑制してヒロックを防止できるという長所を有する。
As is apparent from the above description, the present invention provides a method for forming a first conductive layer using aluminum containing an anodizable refractory metal having a continuous or stepwise change in concentration in the thickness direction. Since the body layer is formed, there is an advantage that hillocks can be prevented by suppressing an increase in wiring resistance.

【0024】また、低リーク電流の陽極酸化膜を形成で
きるため、第1導電体層と第2導電体層すなわち、ゲー
ト電極とソース電極との短絡不良を防止でき、またゲー
ト電極配線とソース電極配線の接続部の接触不良を防止
でき、それによって製造歩留りの高い半導体装置を提供
できるという長所を有する。
Further, since an anodic oxide film having a low leakage current can be formed, a short circuit between the first conductive layer and the second conductive layer, that is, the gate electrode and the source electrode can be prevented. There is an advantage that a contact failure of a connection portion of a wiring can be prevented, and thereby a semiconductor device having a high production yield can be provided.

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

【図1】本発明の実施例における半導体装置の要部構成
断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part configuration of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の他の実施例における半導体装置の要部
構成断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view of a main part of a semiconductor device according to another embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ガラス基板(基板) 2 ゲート電極(第1の導電体層) 3 酸化アルミニウム絶縁層(酸化膜) 4 窒化シリコン絶縁層(絶縁薄膜層) 5 非晶質シリコン半導体層(第1の非単結晶半導体
層) 6a,6b 非晶質シリコン半導体層(第2の非単結晶
半導体層) 7a,7b ソース、ドレイン電極(第2の導電体層) 8 透明表示電極
Reference Signs List 1 glass substrate (substrate) 2 gate electrode (first conductor layer) 3 aluminum oxide insulating layer (oxide film) 4 silicon nitride insulating layer (insulating thin film layer) 5 amorphous silicon semiconductor layer (first non-single crystal) Semiconductor layer) 6a, 6b Amorphous silicon semiconductor layer (second non-single-crystal semiconductor layer) 7a, 7b Source and drain electrodes (second conductor layer) 8 Transparent display electrode

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松永 浩二 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 中村 和▲吉▼ 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平4−353830(JP,A) 特開 平4−299865(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 29/786 H01L 21/336 H01L 21/3025 H01L 21/768 H01L 21/28 H01L 29/40 G02F 1/1368 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Koji Matsunaga, Inventor 1006 Kadoma Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. (56) References JP-A-4-353830 (JP, A) JP-A-4-299865 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 29 / 786 H01L 21/336 H01L 21/3025 H01L 21/768 H01L 21/28 H01L 29/40 G02F 1/1368

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 基板の−方面上に、陽極酸化可能な高融
点金属の添加濃度を前記基板の垂直方向に連続的または
段階的に変化させた、アルミニウムを主成分とする第1
の導電体層が選択的に形成され、その第1の導電体層上
に、陽極酸化された酸化膜が形成され、その酸化膜上に
形成された絶縁層を介して半導体層が前記第1の導電体
層と一部重なるように選択的に形成され、その半導体層
と一部重なるように第2の導電体層が形成され、前記陽
極酸化がされていない第1の導電体層の高融点金属濃度
を基板の垂直方向に連続的または段階的に変化させてい
ことを特徴とする半導体装置。
1. A method according to claim 1, wherein the addition concentration of the anodically oxidizable refractory metal is continuously or stepwise changed in the vertical direction of the substrate on the minus side of the substrate.
A conductive layer is selectively formed, an anodized oxide film is formed on the first conductive layer, and the semiconductor layer is formed on the first conductive layer via an insulating layer formed on the oxide film. conductive layer and is selectively formed so as to overlap partially, the semiconductor layer and partially overlapping the second conductive layer is formed, the positive
High melting point metal concentration of first conductor layer not subjected to extreme oxidation
Is changed continuously or stepwise in the vertical direction of the substrate.
Wherein a that.
【請求項2】 基板の一方面上に、その基板の垂直方向
に連続的または段階的に、陽極酸化可能な高融点金属不
純物の添加濃度を変化させた、アルミニウムを主成分と
する第1の導電体層が選択的に形成され、前記第1の導
電体層表面に陽極酸化により酸化膜が形成され、絶縁層
を介してシリコンを主成分とする第1の非単結晶半導体
層が前記第1の導電体層と一部重なるように選択的に形
成され、第2の導電体層が、リンを含むシリコンを主成
分とする第2の非単結晶半導体層を介して前記第1の非
単結晶半導体層と一部重なるように形成され、前記陽極
酸化がされていない第1の導電体層の高融点金属濃度を
基板の垂直方向に連続的または段階的に変化させている
ことを特徴とする半導体装置。
2. A method according to claim 1, further comprising: forming a first layer mainly composed of aluminum on one surface of the substrate, wherein the addition concentration of the refractory metal impurity capable of being anodized is changed continuously or stepwise in the vertical direction of the substrate. A conductor layer is selectively formed, an oxide film is formed on the surface of the first conductor layer by anodic oxidation, and a first non-single-crystal semiconductor layer containing silicon as a main component is formed via an insulating layer. A first conductive layer which is selectively formed so as to partially overlap with the first conductive layer, and wherein the second conductive layer is formed through a second non-single-crystal semiconductor layer mainly containing silicon containing phosphorus. The anode formed so as to partially overlap the single crystal semiconductor layer;
The refractory metal concentration of the first conductor layer that has not been oxidized
A semiconductor device characterized by being changed continuously or stepwise in a vertical direction of a substrate .
【請求項3】 前記高融点金属がTa、Ti、Mo、W、Hf、Nb、Zr、
Vのいずれか1種類あるいは複数種類であることを特徴と
する請求項1または2に記載の半導体装置。
Wherein said refractory metal is Ta, Ti, Mo, W, Hf, Nb, Zr,
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is any one type or a plurality of types.
【請求項4】 前記シリコンを主成分とする前記第1の
非単結晶半導体層の上に表面保護膜が選択的に形成され
ていることを特徴とする請求項2記載の半導体装置。
4. A semiconductor device according to claim 2, wherein a surface protection film on the first non-single-crystal semiconductor layer mainly composed of the silicon is selectively formed.
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