JP3514985B2 - Active matrix substrate - Google Patents
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、アクティブマトリ
クス基板に関し、特に液晶表示装置において画素選択用
のスイッチング素子や液晶駆動用のドライバー素子など
に用いられるアクティブマトリクス基板に関するもので
ある。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an active matrix substrate, and more particularly to an active matrix substrate used as a switching element for pixel selection or a driver element for driving liquid crystal in a liquid crystal display device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図３に従来のアクティブマトリクス基板
の断面図を示す。図３に示されるように、従来のアクテ
ィブマトリクス基板には、透光性の絶縁性基板１０１
と、この上に形成されたゲ−ト電極配線１０２と、この
上に形成された窒化シリコンなどからなるゲ−ト絶縁膜
１０３とが備えられている。また、ゲ−ト絶縁膜１０３
上には、ノンド−プアモルファスシリコン膜１０４と、
ｎ+シリコン膜１０５と、ソース電極配線１０６および
ドレイン電極配線１０７が備えられている。さらに、ソ
ース電極配線１０６およびドレイン電極配線１０７上に
は、窒化シリコンなどからなる層間絶縁膜１０８、コン
タクトホ−ル１０９を介してドレイン電極配線１０７に
接続された画素電極（ＩＴＯ）１１０が形成されてい
る。2. Description of the Related Art FIG. 3 shows a sectional view of a conventional active matrix substrate. As shown in FIG. 3, the conventional active matrix substrate includes a translucent insulating substrate 101.
And a gate electrode wiring 102 formed thereon, and a gate insulating film 103 made of silicon nitride or the like formed thereon. In addition, the gate insulating film 103
A non-doped amorphous silicon film 104 and
An n + silicon film 105, a source electrode wiring 106 and a drain electrode wiring 107 are provided. Further, a pixel electrode (ITO) 110 connected to the drain electrode wiring 107 via an interlayer insulating film 108 made of silicon nitride or the like and a contact hole 109 is formed on the source electrode wiring 106 and the drain electrode wiring 107. ing.
【０００３】また、液晶表示装置が大型化、高精細化に
なるに伴い、ゲート電極配線１０２、ソース電極配線１
０６、ドレイン電極配線１０７の総延長が飛躍的に増加
し、配線抵抗、容量が増加して信号の遅延が顕著にな
る。そのため、ゲート電極配線１０２、ソース電極配線
１０６、ソース電極配線１０７には、低抵抗金属である
アルミニウム、アルミニウム合金などのアルミニウム系
金属を用いることが必須技術となっており、これに関す
る研究開発が盛んに行われている。In addition, as the liquid crystal display device becomes larger and finer, the gate electrode wiring 102 and the source electrode wiring 1
06, the total extension of the drain electrode wiring 107 is dramatically increased, the wiring resistance and the capacitance are increased, and the signal delay becomes remarkable. Therefore, it is essential to use an aluminum-based metal such as aluminum or an aluminum alloy, which is a low-resistance metal, for the gate electrode wiring 102, the source electrode wiring 106, and the source electrode wiring 107, and research and development relating to this is active. Has been done in.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】アルミニウム系金属
は、ソース電極配線、ドレイン電極配線の材料として多
く用いられるが、電極配線形成後の熱プロセスによりヒ
ロックが形成され、上層に形成される層間絶縁膜などを
突き破り、リーク不良を引き起こす問題があった。Aluminum-based metals are often used as materials for source electrode wirings and drain electrode wirings, but hillocks are formed by a thermal process after the electrode wirings are formed, and an interlayer insulating film formed on the upper layer. There was a problem that breakthrough such as, and cause a leak failure.
【０００５】また、その熱プロセスにより、アルミニウ
ム成分がｎ+シリコン膜へ拡散され、ＴＦＴのオン・オ
フ特性の劣化を引き起こす問題があった。Further, there is a problem that the aluminum component is diffused into the n + silicon film due to the thermal process, which causes deterioration of the on / off characteristics of the TFT.
【０００６】これらの問題を解決するため、アルミニウ
ム系金属層とｎ+シリコン膜との間にバリアメタル層を
設けることが一般的である。To solve these problems, it is common to provide a barrier metal layer between the aluminum-based metal layer and the n + silicon film.
【０００７】しかし、バリアメタル層の材料として、チ
タン、タンタル、クロム、タングステンなどを用いた場
合、ヒロックを防ぐことはできるが、アルミニウム系金
属層とｎ+シリコン膜との間の拡散を十分に抑制できず
に、アルミニウム系金属層のアルミニウム成分がバリア
メタル層を突き抜けてｎ+シリコン膜の中へ拡散してし
まう。また、バリアメタル層の材料自体がアルミニウム
系金属層へ拡散し、比抵抗が著しく高くなるという新た
な問題点が生じる。However, when titanium, tantalum, chromium, tungsten, or the like is used as the material of the barrier metal layer, hillocks can be prevented, but diffusion between the aluminum-based metal layer and the n + silicon film is sufficient. Without being suppressed, the aluminum component of the aluminum-based metal layer penetrates the barrier metal layer and diffuses into the n + silicon film. Further, the material itself of the barrier metal layer diffuses into the aluminum-based metal layer, which causes a new problem that the specific resistance becomes extremely high.
【０００８】次に、ソース電極配線、ドレイン電極配線
にアルミニウム系金属を用いると、空気中で容易に酸化
するため、アルミニウム系金属層の層上に絶縁膜である
酸化アルミニウムが生成されてしまう。その酸化アルミ
ニウムが生成されたソース電極配線、ドレイン電極配線
を用いると、アルミニウム系金属層とＩＴＯとのコンタ
クト抵抗が高くなるだけでなく、ＩＴＯとの電食反応が
起きたり、ＩＴＯの腐食が生じるという問題があった。Next, when an aluminum-based metal is used for the source electrode wiring and the drain electrode wiring, it is easily oxidized in the air, so that aluminum oxide which is an insulating film is formed on the aluminum-based metal layer. When the source electrode wiring and the drain electrode wiring in which the aluminum oxide is generated are used, not only the contact resistance between the aluminum-based metal layer and ITO becomes high, but also the electrolytic corrosion reaction with ITO occurs and the corrosion of ITO occurs. There was a problem.
【０００９】この問題を解決するため、アルミニウム系
金属層とＩＴＯとの間にキャップメタル層を設けること
が一般的に行われている。In order to solve this problem, a cap metal layer is generally provided between the aluminum-based metal layer and ITO.
【００１０】さらに、バリアメタル層とキャップメタル
層との両メタル層をアルミニウム系金属層の上下に形成
して三層積層構造とする場合、そのバリアメタル層とキ
ャップメタル層との材料として、チタン、タンタル、ク
ロム、タングステンなどの金属を用いると、同一のエッ
チャントで一度にパターニングすることが困難であるた
め工程数の増加をもたらすという問題がある。Further, when both metal layers of the barrier metal layer and the cap metal layer are formed above and below the aluminum-based metal layer to form a three-layer laminated structure, titanium is used as the material of the barrier metal layer and the cap metal layer. However, if a metal such as tantalum, tantalum, chromium, or tungsten is used, it is difficult to perform patterning at the same time with the same etchant, resulting in an increase in the number of steps.
【００１１】また、バリアメタル層とキャップメタル層
との材料にモリブデンを用いると、アルミニウムに比べ
てモリブデンのエッチングレートが速いため、図４に示
すように電極配線の断面形状がハング状となってしま
う。ハング状の断面を有する電極配線上に層間絶縁膜を
形成した場合、ハング状となった部分に空洞が生じ、そ
のためＡの部分などで層間絶縁膜に亀裂が入るなどの問
題点が生じる。Further, when molybdenum is used as the material of the barrier metal layer and the cap metal layer, the etching rate of molybdenum is higher than that of aluminum, so that the sectional shape of the electrode wiring becomes hung as shown in FIG. I will end up. When the interlayer insulating film is formed on the electrode wiring having the hang-shaped cross section, a cavity is formed in the hang-shaped portion, which causes a problem that the interlayer insulating film is cracked at the portion A or the like.
【００１２】本発明は、上記のような問題点をすべて解
決するためになされたもので、三層積層構造のソース電
極配線、ドレイン電極配線を用いたアクティブマトリク
ス基板を得ることを目的とする。The present invention has been made in order to solve all the above problems, and an object thereof is to obtain an active matrix substrate using a source electrode wiring and a drain electrode wiring of a three-layer laminated structure.
【００１３】[0013]
【課題を解決するための手段】本発明のアクティブマト
リクス基板は、絶縁性領域と、絶縁性領域上に形成され
たソース電極及びドレイン電極とを備え、ソース電極及
びドレイン電極の少なくともどちらか一方が、アルミニ
ウム系金属層と、アルミニウム系金属層の下部に形成さ
れる窒化モリブデンからなるバリアメタル層と、アルミ
ニウム系金属層の上部に形成されるモリブデンからなる
キャップメタル層との積層構造であってもよい。 The active matrix substrate of the present invention comprises an insulating region and a source electrode and a drain electrode formed on the insulating region, and at least one of the source electrode and the drain electrode is provided. , an aluminum-based metal layer, be a laminated structure of a barrier metal layer of molybdenum nitride is formed under the aluminum-based metal layer, the cap metal layer of molybdenum is formed on top of the aluminum metal layer Good.
【００１４】本発明の請求項１に記載のアクティブマト
リクス基板は、絶縁性領域と、絶縁性領域上に形成され
たソース電極及びドレイン電極とを備え、ソース電極及
びドレイン電極の少なくともどちらか一方が、アルミニ
ウム系金属層と、アルミニウム系金属層の下部に形成さ
れる窒化モリブデンからなるバリアメタル層と、アルミ
ニウム系金属層の上部に形成される窒化モリブデンから
なるキャップメタル層との積層構造であることを特徴と
する。 An active matrix substrate according to claim 1 of the present invention comprises an insulating region and a source electrode and a drain electrode formed on the insulating region, and at least one of the source electrode and the drain electrode is provided. A laminated structure of an aluminum-based metal layer, a barrier metal layer formed of molybdenum nitride below the aluminum-based metal layer, and a cap metal layer formed of molybdenum nitride above the aluminum-based metal layer. Is characterized by.
【００１５】さらに、本発明の請求項１に記載のアクテ
ィブマトリクス基板は、上記のアクティブマトリクス基
板において、キャップメタル層の窒化モリブデンの窒素
濃度が、バリアメタル層の窒化モリブデンの窒素濃度よ
りも低いことを特徴とする。また、本発明の請求項２に
記載のアクティブマトリクス基板は、絶縁性領域と、該
絶縁性領域上に形成されたソース電極及びドレイン電
極、並びに該ソース電極及びドレイン電極のバスライン
を有してなるソース電極配線及びドレイン電極配線とを
備え、該ソース電極配線及びドレイン電極配線の少なく
ともどちらか一方が、アルミニウム系金属層と、該アル
ミニウム系金属層の下部に形成される窒化モリブデンか
らなるバリアメタル層と、前記アルミニウム系金属層の
上部に形成される窒化モリブデンからなるキャップメタ
ル層との積層構造であるとともに、前記キャップメタル
層の窒化モリブデンの窒素濃度が、前記バリアメタル層
の窒化モリブデンの窒素濃度よりも低いことを特徴とす
る。 Further, in the active matrix substrate according to claim 1 of the present invention , in the active matrix substrate, the nitrogen concentration of molybdenum nitride of the cap metal layer is the nitrogen concentration of molybdenum nitride of the barrier metal layer. It is characterized by being lower than. Further, in claim 2 of the present invention
The described active matrix substrate has an insulating region,
A source electrode and a drain electrode formed on the insulating region
Poles and bus lines for the source and drain electrodes
Source electrode wiring and drain electrode wiring
Equipped with less source electrode wiring and drain electrode wiring
Either one of them has an aluminum-based metal layer
Is it molybdenum nitride formed under the minium metal layer?
Of the barrier metal layer and the aluminum-based metal layer
Cap metal made of molybdenum nitride formed on top
And the cap metal
The nitrogen concentration of molybdenum nitride of the layer is the barrier metal layer
Is lower than the nitrogen concentration of molybdenum nitride of
It
【００１６】以下、本発明による作用について説明を行
なう。本発明のアクティブマトリクス基板において、バ
リアメタル層の材料に窒化モリブデンを用いることによ
り、ヒロックを防止するだけではなく、アルミニウム系
金属層とｎ+シリコン膜との間の拡散を十分に抑制する
ことが可能となる。そのため、アルミニウム系金属層の
アルミニウム成分がバリアメタル層を突き抜けてｎ+シ
リコン膜の中へ拡散してＴＦＴのオン・オフ特性の劣化
を引き起こしたり、バリアメタル材料自体がアルミニウ
ム中へ拡散して比抵抗が高くなることを防止することが
可能となる。The operation of the present invention will be described below. In the active matrix substrate of the present invention, by using molybdenum nitride as the material of the barrier metal layer, not only hillocks can be prevented but also the diffusion between the aluminum-based metal layer and the n + silicon film can be sufficiently suppressed. It will be possible. Therefore, the aluminum component of the aluminum-based metal layer penetrates the barrier metal layer and diffuses into the n + silicon film to cause deterioration of the on / off characteristics of the TFT, or the barrier metal material itself diffuses into the aluminum and becomes relatively thick. It becomes possible to prevent the resistance from increasing.
【００１７】また、本発明のアクティブマトリクス基板
は、キャップメタル層を設けるため、アルミニウム系金
属層の層面上が空気に触れず、アルミニウム系金属層と
ＩＴＯとの間に絶縁膜である酸化アルミニウムが生成さ
れない。そのため、アルミニウム系金属層とＩＴＯとの
コンタクト抵抗が高くなることを防止することが可能と
なる。Since the active matrix substrate of the present invention is provided with the cap metal layer, the layer surface of the aluminum-based metal layer does not come into contact with air, and aluminum oxide, which is an insulating film, is provided between the aluminum-based metal layer and ITO. Not generated. Therefore, it is possible to prevent the contact resistance between the aluminum-based metal layer and ITO from increasing.
【００１８】また、本発明のアクティブマトリクス基板
は、ソース電極配線、ドレイン電極配線の少なくともど
ちらか一方が、窒化モリブデンからなるバリアメタル層
と、アルミニウム系金属層と、モリブデンまたは窒化モ
リブデンからなるキャップメタル層とからなる三層積層
構造とするので、燐酸と硝酸を主成分としたエッチャン
トにより、三層同時にテーパエッチングすることが可能
となる。Further, in the active matrix substrate of the present invention, at least one of the source electrode wiring and the drain electrode wiring has a barrier metal layer made of molybdenum nitride, an aluminum-based metal layer, and a cap metal made of molybdenum or molybdenum nitride. Since it has a three-layer laminated structure including layers, it is possible to perform taper etching on three layers at the same time by using an etchant containing phosphoric acid and nitric acid as main components.
【００１９】さらに、それぞれ異なる膜質を要求される
バリアメタル層とキャップメタル層とを同一ターゲット
で窒素流量を変化させて成膜するという簡便な工程で製
作することが可能となる。Further, the barrier metal layer and the cap metal layer, which are required to have different film qualities, can be manufactured by a simple process of forming a film with the same target while changing the nitrogen flow rate.
【００２０】また、バリアメタル層の材料として窒化モ
リブデンを用いることにより、電極配線の断面形状がハ
ング状となることを防止し、信頼性の高いアクティブマ
トリクス基板を形成することが可能となる。Further, by using molybdenum nitride as the material of the barrier metal layer, it is possible to prevent the cross-sectional shape of the electrode wiring from becoming hung and to form a highly reliable active matrix substrate.
【００２１】さらに、キャップメタル層の材料に窒化モ
リブデンを用いると、モリブデンよりも窒化モリブデン
の方がアルミニウムとの密着性が優れているため、膜剥
がれを防止することが可能となる。Further, when molybdenum nitride is used as the material of the cap metal layer, molybdenum nitride has better adhesion to aluminum than molybdenum, so that film peeling can be prevented.
【００２２】また、キャップメタル層の窒化モリブデン
の窒素濃度が、バリアメタル層の窒化モリブデンの窒素
濃度よりも低くすることで、配線の断面形状が順テーパ
状となり、より信頼性の高い電極配線を形成することが
可能となる。Further, by setting the nitrogen concentration of molybdenum nitride of the cap metal layer to be lower than the nitrogen concentration of molybdenum nitride of the barrier metal layer, the cross-sectional shape of the wiring becomes a forward taper shape, and a more reliable electrode wiring is formed. Can be formed.
【００２３】[0023]
【発明の実施の形態】図１に本発明の一実施例である液
晶表示装置用のアクティブマトリクス基板の断面図を示
す。1 is a sectional view of an active matrix substrate for a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention.
【００２４】このアクティブマトリクス基板は、絶縁性
基板１上にゲート電極２、およびそのバスラインとして
アルミニウム系金属層（膜厚：３０００Å）をスパッタ
リングにより積層する。続くフォトリソ技術により所定
の形状にパターンニングする。この上層にプラズマＣＶ
Ｄにより、窒化シリコン膜３（膜厚：３０００Å）、ア
モルファスシリコン膜４（膜厚：１５００Å）、ｎ+シ
リコン膜５（膜厚：５００Å）を連続して成膜し、島状
にパターンニングして半導体層を形成する。In this active matrix substrate, a gate electrode 2 and an aluminum metal layer (thickness: 3000Å) as its bus line are laminated on an insulating substrate 1 by sputtering. Patterning into a predetermined shape is performed by the subsequent photolithography technique. Plasma CV on this upper layer
By D, a silicon nitride film 3 (thickness: 3000Å), an amorphous silicon film 4 (thickness: 1500Å), an n + silicon film 5 (thickness: 500Å) are continuously formed and patterned in an island shape. To form a semiconductor layer.
【００２５】次に、窒化シリコン膜３にコンタクトホー
ルを形成し、ソース電極６、ドレイン電極７およびその
バスラインとして、５００Å程度のバリアメタル層２１
（窒化モリブデン）と、膜厚２０００Å程度のアルミニ
ウム系金属層２２と、膜厚５００Å程度のキャップメタ
ル層２３（モリブデン）との三層積層構造の金属層を形
成し、リン酸と硝酸を主成分としたエッチャントにより
アルミニウム系金属層２２と共に同時にテーパエッチン
グし、ソース電極配線６、ドレイン電極配線７を形成す
る。Next, contact holes are formed in the silicon nitride film 3, and the barrier metal layer 21 of about 500 Å is formed as the source electrode 6, the drain electrode 7 and the bus line thereof.
(Molybdenum nitride), an aluminum-based metal layer 22 having a film thickness of about 2000 Å, and a cap metal layer 23 (molybdenum) having a film thickness of about 500 Å are formed to form a metal layer having a three-layer structure, and phosphoric acid and nitric acid are the main components. The source electrode wiring 6 and the drain electrode wiring 7 are formed by simultaneously performing taper etching with the aluminum-based metal layer 22 by using the above-described etchant.
【００２６】ソースパターンをマスクとしてｎ+層とｉ
層の一部をエッチングすることでアクティブマトリクス
基板を完成させる。Using the source pattern as a mask, the n + layer and i
The active matrix substrate is completed by etching some of the layers.
【００２７】この上層にプラズマＣＶＤにより層間絶縁
膜８を成膜してパターニングした後、コンタクトホール
９を介して液晶に電圧を印加する画素電極（ＩＴＯ）１
０を形成する。A pixel electrode (ITO) 1 for applying a voltage to the liquid crystal through the contact hole 9 is formed after forming an interlayer insulating film 8 by plasma CVD on the upper layer and patterning it.
Form 0.
【００２８】本発明のアクティブマトリクス基板は、ソ
ース電極配線６、ドレイン電極配線７に、窒化モリブデ
ンからなるバリアメタル層２１を形成するので、ヒロッ
クを防止することができる。なお、ヒロックはチタン、
タンタル、クロム、タングステンを用いても防止するこ
とができる。In the active matrix substrate of the present invention, since the barrier metal layer 21 made of molybdenum nitride is formed on the source electrode wiring 6 and the drain electrode wiring 7, hillocks can be prevented. In addition, hillock is titanium,
It can also be prevented by using tantalum, chromium, or tungsten.
【００２９】しかし、ソース電極配線６、ドレイン電極
配線７を形成した後、層間絶縁膜８を形成する際に３０
０℃程度の温度になる。そのため、バリアメタル層２１
の材料にチタン、タンタル、クロム、タングステンを用
いた場合、アルミニウム系金属層２２とｎ+シリコン膜
５との間の拡散を十分に抑制できず、アルミニウム系金
属層２２がバリアメタル層２１を突き抜けてｎ+シリコ
ン膜５中へ拡散してしまう。However, when the interlayer insulating film 8 is formed after forming the source electrode wiring 6 and the drain electrode wiring 7, 30
The temperature is about 0 ° C. Therefore, the barrier metal layer 21
When titanium, tantalum, chromium, or tungsten is used as the material of, the diffusion between the aluminum-based metal layer 22 and the n + silicon film 5 cannot be sufficiently suppressed, and the aluminum-based metal layer 22 penetrates the barrier metal layer 21. Diffuse into the n + silicon film 5.
【００３０】また、バリアメタル材料自体がアルミニウ
ム系金属層２２へ拡散して比抵抗が非常に高くなってし
まう。Further, the barrier metal material itself diffuses into the aluminum-based metal layer 22 and the specific resistance becomes very high.
【００３１】なお、アルミニウム単体の比抵抗は約３．
０μΩ・ｃｍであるのに対し、チタンなどを用いて積層
の電極配線とすると比抵抗は約１０μΩ・ｃｍ以上とな
るため、比抵抗の非常に低いアルミニウムを用いる意味
が半減することになる。The specific resistance of aluminum alone is about 3.
In contrast to 0 μΩ · cm, when titanium or the like is used to form a laminated electrode wiring, the specific resistance is about 10 μΩ · cm or more, so the meaning of using aluminum having a very low specific resistance is halved.
【００３２】そこで、バリアメタル層２１の材料に窒化
モリブデン用いることにより、アルミニウム系金属層２
２がバリアメタル層２１を突き抜けてｎ+シリコン膜５
中へ拡散すること、および、バリアメタル層２１の材料
自体がアルミニウム系金属層２２中へ拡散することを防
止し、比抵抗がほとんど高くならない。Therefore, by using molybdenum nitride as the material of the barrier metal layer 21, the aluminum-based metal layer 2 is formed.
2 penetrates the barrier metal layer 21 and passes through the n + silicon film 5
It prevents diffusion into the inside and diffusion of the material itself of the barrier metal layer 21 into the aluminum-based metal layer 22, so that the specific resistance hardly increases.
【００３３】なお、表１は、窒化モリブデン単膜の比抵
抗を示す表であり、この表から、窒化モリブデンの成膜
工程における窒素流量を上げるとモリブデンの比抵抗は
高くなるが、アルミニウムの比抵抗がほとんど上昇しな
いため、ソース電極配線６、ドレイン電極配線７をバリ
アメタル層２１（窒化モリブデン）とアルミニウム系金
属層２２とキャップメタル層２３（モリブデンまたは窒
化モリブデン）との三層積層構造とすることにより電極
配線全体の比抵抗は高くならない。Table 1 is a table showing the specific resistance of the molybdenum nitride single film. From this table, when the nitrogen flow rate in the molybdenum nitride film forming process is increased, the specific resistance of molybdenum is increased, but the ratio of aluminum is increased. Since the resistance hardly increases, the source electrode wiring 6 and the drain electrode wiring 7 have a three-layer laminated structure of the barrier metal layer 21 (molybdenum nitride), the aluminum-based metal layer 22, and the cap metal layer 23 (molybdenum or molybdenum nitride). As a result, the specific resistance of the entire electrode wiring does not increase.
【００３４】[0034]
【表１】 [Table 1]
【００３５】また、表２に示すように、バリアメタル層
２１の窒化モリブデンの成膜工程における窒素流量を８
０ｓｃｃｍ、キャップメタル層２３の窒化モリブデンの
成膜工程における窒素流量を０、４０、５０、８０ｓｃ
ｃｍの三層積層構造の電極配線の比抵抗を測定した。そ
の比抵抗は、アルミニウム単膜の比抵抗３．０μΩｃｍ
とほとんど変わりなく、拡散防止力が優れていることを
示している。Further, as shown in Table 2, the nitrogen flow rate in the step of forming molybdenum nitride for the barrier metal layer 21 is set to 8
0 sccm, the nitrogen flow rate in the molybdenum nitride film forming process of the cap metal layer 23 is 0, 40, 50, 80 sc.
The specific resistance of the electrode wiring having a three-layer laminated structure of cm was measured. The specific resistance of the aluminum single film is 3.0 μΩcm.
It shows that the diffusion prevention power is excellent.
【００３６】ここで、窒素濃度について調べたところ、
モリブデンよりも窒化モリブデンの方が拡散防止力が優
れ、膜厚５００Åのときに窒素濃度約５％以上で高い防
止力が得られた。When the nitrogen concentration was investigated,
Molybdenum nitride was superior to molybdenum in diffusion prevention ability, and when the film thickness was 500Å, a high prevention ability was obtained at a nitrogen concentration of about 5% or more.
【００３７】[0037]
【表２】 [Table 2]
【００３８】さらに、本発明のアクティブマトリクス基
板は、キャップメタル層２３を設けているため、アルミ
ニウム系金属層２２とＩＴＯ１０との間に絶縁膜である
酸化アルミニウムが生成されることを防ぐことができ
る。そのため、ソース電極配線６、ドレイン電極配線７
を空気中の酸素に触れる部分に用いても問題が無いた
め、取り扱いが容易で、信頼性の高いソース電極配線
６、ドレイン電極配線７とすることができる。Further, since the active matrix substrate of the present invention is provided with the cap metal layer 23, it is possible to prevent generation of aluminum oxide which is an insulating film between the aluminum-based metal layer 22 and the ITO 10. . Therefore, the source electrode wiring 6 and the drain electrode wiring 7
Since there is no problem even if it is used in a portion exposed to oxygen in the air, the source electrode wiring 6 and the drain electrode wiring 7 can be easily handled and have high reliability.
【００３９】本発明のアクティブマトリクス基板は、ソ
ース電極配線６、ドレイン電極配線７との少なくともど
ちらか一方が、アルミニウム系金属層２２と、アルミニ
ウム系金属層２２の下部に形成される窒化モリブデンか
らなるバリアメタル層２１と、アルミニウム系金属層２
２の上部に形成されるモリブデンまたは窒化モリブデン
からなるキャップメタル層２３と、からなる三層積層構
造とするので、燐酸と硝酸を主成分としたエッチャント
により、高い制御性でアルミニウム系金属層２２と同時
にテーパエッチングすることができ、さらにそれぞれ異
なる膜質を要求されるバリアメタル層２１とキャップメ
タル層２３とを同一ターゲットで窒素流量を変化させ成
膜するという簡便な工程で製作することが可能である。In the active matrix substrate of the present invention, at least one of the source electrode wiring 6 and the drain electrode wiring 7 is made of an aluminum-based metal layer 22 and molybdenum nitride formed below the aluminum-based metal layer 22. Barrier metal layer 21 and aluminum-based metal layer 2
2 has a cap metal layer 23 made of molybdenum or molybdenum nitride, and has a three-layered laminated structure. Therefore, an etchant containing phosphoric acid and nitric acid as main components is used to form the aluminum-based metal layer 22 with high controllability. It is possible to perform taper etching at the same time, and it is possible to manufacture the barrier metal layer 21 and the cap metal layer 23, which are required to have different film qualities, by a simple process of changing the nitrogen flow rate with the same target. .
【００４０】また、表３に示すように、本実施形態の三
層積層構造のエッチング特性は、バリアメタル層２１の
窒化モリブデンの成膜工程における窒素流量を４０、８
０ｓｃｃｍ、キャップメタル層２３の窒化モリブデンの
成膜工程における窒素流量を０、２０、４０、８０ｓｃ
ｃｍの三層積層構造の電極配線の断面形状を測定した。Further, as shown in Table 3, the etching characteristics of the three-layer laminated structure of the present embodiment show that the nitrogen flow rate in the step of forming the molybdenum nitride of the barrier metal layer 21 is 40, 8.
0 sccm, the nitrogen flow rate in the molybdenum nitride film forming process of the cap metal layer 23 is 0, 20, 40, 80 sc.
The cross-sectional shape of the electrode wiring having a three-layer laminated structure of cm was measured.
【００４１】測定の結果、バリアメタル層２１の窒化モ
リブデンの成膜工程における窒素流量が８０ｓｃｃｍの
ときは電極配線の断面形状が順テーパ状となり、キャッ
プメタル層２３の窒化モリブデンの成膜工程における窒
素流量が０〜４０ｓｃｃｍのときはエッチングの様子が
均一となることが分かった。As a result of the measurement, when the nitrogen flow rate in the molybdenum nitride film forming step for the barrier metal layer 21 is 80 sccm, the cross-sectional shape of the electrode wiring becomes a forward taper, and the nitrogen in the molybdenum nitride film forming step for the cap metal layer 23 is formed. It was found that the etching was uniform when the flow rate was 0 to 40 sccm.
【００４２】したがって、測定した中では、バリアメタ
ル層２１の窒化モリブデンの成膜工程における窒素流量
を８０ｓｃｃｍ、キャップメタル層２３の窒化モリブデ
ンの成膜工程における窒素流量を０〜４０ｓｃｃｍとし
たときが最もエッチングの特性が良い。Therefore, the most measured value is obtained when the nitrogen flow rate in the molybdenum nitride film forming step for the barrier metal layer 21 is 80 sccm and the nitrogen flow rate in the molybdenum nitride film forming step for the cap metal layer 23 is 0 to 40 sccm. Good etching characteristics.
【００４３】特に、断面形状の点から、バリアメタル層
２１の窒化モリブデンの成膜工程における窒素流量が８
０ｓｃｃｍとキャップメタル層２３の窒化モリブデンの
成膜工程における窒素流量を４０ｓｃｃｍとしたとき
が、順テーパ状となり最もエッチング特性が良いことが
わかった。Particularly, in view of the cross-sectional shape, the nitrogen flow rate in the step of forming the barrier metal layer 21 of molybdenum nitride is 8%.
It was found that when the flow rate of nitrogen was 0 sccm and the flow rate of nitrogen in the molybdenum nitride film forming process of the cap metal layer 23 was 40 sccm, the forward taper shape was obtained and the etching characteristics were the best.
【００４４】つまり、キャップメタル層２３の窒化モリ
ブデンの窒素濃度をバリアメタル層２１の窒化モリブデ
ンの窒素濃度と比べて高くすると断面形状がハング状と
なってしまう。そこで、キャップメタル層２３の窒化モ
リブデンの窒素濃度をバリアメタル層２１の窒化モリブ
デンの窒素濃度に比べて低くすることで、図２のように
電極配線の断面形状が順テーパ状となり信頼性の高い電
極配線を形成することができる。That is, if the nitrogen concentration of molybdenum nitride of the cap metal layer 23 is made higher than the nitrogen concentration of molybdenum nitride of the barrier metal layer 21, the cross-sectional shape becomes hung. Therefore, by setting the nitrogen concentration of molybdenum nitride of the cap metal layer 23 lower than that of molybdenum nitride of the barrier metal layer 21, the cross-sectional shape of the electrode wiring becomes a forward tapered shape as shown in FIG. Electrode wiring can be formed.
【００４５】なお、キャップメタル層２３のモリブデン
の窒素濃度は、４０ｍｏｌ％程度までであれば、キャッ
プメタルとＩＴＯとのコンタクト抵抗が適用可能範囲
（１．０×１０7Ω／（μｍ）2）を超えることがない。Incidentally, if the nitrogen concentration of molybdenum in the cap metal layer 23 is up to about 40 mol%, the contact resistance between the cap metal and ITO is in an applicable range (1.0 × 10 7 Ω / (μm) 2 ). Never exceeds.
【００４６】[0046]
【表３】 [Table 3]
【００４７】また、キャップメタル層２３の材料に窒化
モリブデンを用いると、アルミニウムとの密着性は、モ
リブデンよりも窒化モリブデンの方が良いので、膜剥が
れを防止することができ信頼性の面でも有効である。When molybdenum nitride is used as the material of the cap metal layer 23, molybdenum nitride has better adhesiveness to aluminum than molybdenum, so that film peeling can be prevented and it is effective in terms of reliability. Is.
【００４８】また、本実施形態においては、電極だけで
なく配線も三層積層構造としているが、電極だけに用い
ても同様の効果があることは明らかである。Further, in the present embodiment, not only the electrodes but also the wirings have the three-layer laminated structure, but it is clear that the same effect can be obtained by using only the electrodes.
【００４９】また、本実施形態においては、ソース電極
配線６、ドレイン電極配線７の少なくとも一方が三層積
層構造であれば、アクティブマトリクス基板の製造方法
や電極以外の構造などはいかなる構造でもよく、本実施
形態に拘泥しない。Further, in the present embodiment, as long as at least one of the source electrode wiring 6 and the drain electrode wiring 7 has a three-layer laminated structure, the active matrix substrate manufacturing method and the structure other than the electrodes may be any structure, The present embodiment is not limited to this.
【００５０】[0050]
【発明の効果】以上説明したように、本発明のアクティ
ブマトリクス基板は、バリアメタル層の材料に窒化モリ
ブデンを用いることにより、ヒロックを防止するだけで
はなく、アルミニウム系金属層とｎ+シリコン膜との間
の拡散を十分に抑制することができる。そのため、アル
ミニウム系金属層のアルミニウム成分がバリアメタル層
を突き抜けてｎ+シリコン膜の中へ拡散してＴＦＴのオ
ン・オフ特性の劣化を引き起こしたり、バリアメタル材
料自体がアルミニウム中へ拡散して比抵抗が高くなるこ
とを防止することができるという効果を奏する。As described above, in the active matrix substrate of the present invention, by using molybdenum nitride as the material of the barrier metal layer, not only hillocks are prevented but also the aluminum-based metal layer and the n + silicon film are formed. The diffusion between them can be sufficiently suppressed. Therefore, the aluminum component of the aluminum-based metal layer penetrates the barrier metal layer and diffuses into the n + silicon film to cause deterioration of the on / off characteristics of the TFT, or the barrier metal material itself diffuses into the aluminum and becomes relatively thick. It is possible to prevent an increase in resistance.
【００５１】また、本発明のアクティブマトリクス基板
は、キャップメタル層を設けるため、アルミニウム系金
属層の層面上が空気に触れず、アルミニウム系金属層と
ＩＴＯとの間に絶縁膜である酸化アルミニウムが生成さ
れない。そのため、アルミニウム系金属層とＩＴＯとの
コンタクト抵抗が高くなることを防止することができる
という効果を奏する。Further, since the active matrix substrate of the present invention is provided with the cap metal layer, the layer surface of the aluminum-based metal layer does not come into contact with air, and aluminum oxide, which is an insulating film, is provided between the aluminum-based metal layer and ITO. Not generated. Therefore, it is possible to prevent the contact resistance between the aluminum-based metal layer and ITO from increasing.
【００５２】また、本発明のアクティブマトリクス基板
は、ソース電極配線、ドレイン電極配線の少なくともど
ちらか一方を、窒化モリブデンからなるバリアメタル層
と、アルミニウム系金属層と、モリブデンまたは窒化モ
リブデンからなるキャップメタル層とからなる三層積層
構造とするので、燐酸と硝酸を主成分としたエッチャン
トにより、三層同時にテーパエッチングすることができ
るという効果を奏する。In the active matrix substrate of the present invention, at least one of the source electrode wiring and the drain electrode wiring has a barrier metal layer made of molybdenum nitride, an aluminum-based metal layer, and a cap metal made of molybdenum or molybdenum nitride. Since a three-layer laminated structure composed of three layers is formed, the effect that the three layers can be simultaneously taper-etched by an etchant containing phosphoric acid and nitric acid as main components.
【００５３】さらに、それぞれ異なる膜質を要求される
バリアメタル層とキャップメタル層とを同一ターゲット
で窒素流量を変化させて成膜するという簡便な工程で製
作することできるという効果を奏する。Further, there is an effect that the barrier metal layer and the cap metal layer, which are required to have different film qualities, can be manufactured by a simple process of forming a film by changing the nitrogen flow rate with the same target.
【００５４】また、バリアメタル層の材料として窒化モ
リブデンを用いることにより、電極配線の形状がハング
となることを防止し、信頼性の高いアクティブマトリク
ス基板を形成することができるという効果を奏する。Further, by using molybdenum nitride as the material of the barrier metal layer, it is possible to prevent the shape of the electrode wiring from being hung and to form a highly reliable active matrix substrate.
【００５５】さらに、キャップメタル層の材料に窒化モ
リブデンを用いることにより、モリブデンよりも窒化モ
リブデンの方がアルミニウムとの密着性が優れているた
め、膜剥がれを防止することができるという効果を奏す
る。Further, by using molybdenum nitride as the material of the cap metal layer, molybdenum nitride has a better adhesiveness with aluminum than molybdenum, so that film peeling can be prevented.
【００５６】また、キャップメタル層の窒化モリブデン
の窒素濃度が、バリアメタル層の窒化モリブデンの窒素
濃度よりも低くすることで、配線の断面形状が順テーパ
状となり、より信頼性の高い電極配線を形成することが
できるという効果を奏する。Further, by setting the nitrogen concentration of molybdenum nitride of the cap metal layer to be lower than the nitrogen concentration of molybdenum nitride of the barrier metal layer, the cross-sectional shape of the wiring becomes a forward taper shape, and a more reliable electrode wiring is formed. There is an effect that it can be formed.
【図１】本実施例の一実施例である液晶表示装置用のア
クティブマトリクス基板の断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of an active matrix substrate for a liquid crystal display device that is an example of the present embodiment.
【図２】本実施形態の電極配線の断面形状を示す断面図
である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a cross-sectional shape of an electrode wiring according to this embodiment.
【図３】従来のアクティブマトリクス基板の断面図であ
る。FIG. 3 is a cross-sectional view of a conventional active matrix substrate.
【図４】従来の電極配線の断面形状を示す断面図であ
る。FIG. 4 is a sectional view showing a sectional shape of a conventional electrode wiring.
１ 絶縁性基板 ２ ゲート電極 ３ 窒化シリコン膜 ４ アモルファスシリコン膜 ５ ｎ+シリコン膜 ６ ソース電極配線 ７ ドレイン電極配線 ８ 層間絶縁膜 ９ コンタクトホール １０ 画素電極（ＩＴＯ） ２１ バリアメタル層 ２２ アルミニウム系金属層 ２３ キャップメタル層1 Insulating Substrate 2 Gate Electrode 3 Silicon Nitride Film 4 Amorphous Silicon Film 5 n + Silicon Film 6 Source Electrode Wiring 7 Drain Electrode Wiring 8 Interlayer Insulation Film 9 Contact Hole 10 Pixel Electrode (ITO) 21 Barrier Metal Layer 22 Aluminum Metal Layer 23 Cap metal layer
フロントページの続き (72)発明者 伴 厚志 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (72)発明者 原 猛 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (56)参考文献 特開 平９−148586（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−253342（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−135465（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02F 1/1368 Front page continuation (72) Inventor Ban Atsushi 22-22 Nagaikecho, Naganocho, Abeno-ku, Osaka-shi, Osaka Prefecture Sharp Corporation (72) Inventor Takeshi Hara 22-22, Nagaike-cho, Abeno-ku, Osaka City, Osaka Prefecture (56) ) References JP-A-9-148586 (JP, A) JP-A-4-253342 (JP, A) JP-A-10-135465 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB) Name) G02F 1/1368
Claims (2)
たソース電極及びドレイン電極とを備え、該ソース電極
及びドレイン電極の少なくともどちらか一方が、アルミ
ニウム系金属層と、該アルミニウム系金属層の下部に形
成される窒化モリブデンからなるバリアメタル層と、前
記アルミニウム系金属層の上部に形成される窒化モリブ
デンからなるキャップメタル層との積層構造であるとと
もに、 前記キャップメタル層の窒化モリブデンの窒素濃度が、
前記バリアメタル層の窒化モリブデンの窒素濃度よりも
低い ことを特徴とするアクティブマトリクス基板。1. An insulating region, a source electrode and a drain electrode formed on the insulating region, wherein at least one of the source electrode and the drain electrode is an aluminum-based metal layer and the aluminum-based metal layer. a barrier metal layer of molybdenum nitride formed below the metal layer, nitride is formed on top of the aluminum metal layer molybdenum
And that the laminated structure of the cap metal layer made of Den
Mostly, the nitrogen concentration of molybdenum nitride in the cap metal layer is
Than the nitrogen concentration of molybdenum nitride in the barrier metal layer
Low active matrix substrate.
たソース電極及びドレイン電極、並びに該ソース電極及
びドレイン電極のバスラインを有してなるソース電極配
線及びドレイン電極配線とを備え、該ソース電極配線及
びドレイン電極配線の少なくともどちらか一方が、アル
ミニウム系金属層と、該アルミニウム系金属層の下部に
形成される窒化モリブデンからなるバリアメタル層と、
前記アルミニウム系金属層の上部に形成される窒化モリ
ブデンからなるキャップメタル層との積層構造であると
ともに、 前記キャップメタル層の窒化モリブデンの窒素濃度が、
前記バリアメタル層の窒化モリブデンの窒素濃度よりも
低い ことを特徴とするアクティブマトリクス基板。2. An insulating region, a source electrode and a drain electrode formed on the insulating region, and the source electrode and the drain electrode.
Source electrode arrangement having bus lines for drain and drain electrodes
Line and drain electrode wiring , and the source electrode wiring and
And at least one of the drain electrode wiring , an aluminum-based metal layer, and a barrier metal layer made of molybdenum nitride formed under the aluminum-based metal layer,
When a stacked structure of the cap metal layer consisting of the upper part is formed of molybdenum nitride for the aluminum-based metal layer
In both cases, the nitrogen concentration of molybdenum nitride in the cap metal layer is
Than the nitrogen concentration of molybdenum nitride in the barrier metal layer
Low active matrix substrate.
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