DE3689843T2

DE3689843T2 - Steuerschaltung einer Flüssigkristallanzeige.

Info

Publication number: DE3689843T2
Application number: DE3689843T
Authority: DE
Inventors: Masayuki C O Patent Divi Dohjo; Mitsushi C O Patent Divi Ikeda; Yasuhisa C O Patent Divis Oana
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1986-03-06
Filing date: 1986-12-12
Publication date: 1994-09-01
Anticipated expiration: 2006-12-13
Also published as: EP0236629B1; KR910001872B1; KR870009457A; US5028551A; US4975760A; EP0236629A3; DE3689843D1; EP0236629A2

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf eine Steuerschaltung einer Flüssigkristall- Anzeigevorrichtung.
Vor kurzem ist Aufmerksamkeit auf eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung vom Aktivmatrix-Typ gelenkt worden, worin ein Dünnfilmtransistor (TFT) unter Verwendung eines amorphen Silizium-(a-Si)-Filmes als ein Schaltelement benutzt wird. Dies verhält sich so, weil, wenn ein TFT-Feld unter Verwendung eines amorphen Glassubstrates und eines bei niedrigen Temperaturen herstellbaren a-Si-Filmes gebildet wird, es möglich ist, eine kostengünstige Tafel-Anzeigevorrichtung (Flachschirm- Fernsehen) mit einem größeren Schirm, einer höheren Qualität und höheren Auflösung zu erreichen.
Wo ein invertierter, versetzter TFT angenommen wird mit z. B. einem Glassubstrat, einer gegenseitigen Gate-Elektroden-Verbindung bzw. Verbindung zwischen Gate- Elektroden auf dem Substrat und einem Isolationsfilm und a-Si-Film auf der Verbindung zwischen Gate- Elektroden, ist, weil der dünne Halbleiterfilm und die Datenleitung auf der Gate-Elektrode und Adreßleitung ohne Rücksicht auf ihre beschränkten Dicken gebildet werden, es notwendig, eine dünne Verbindung zwischen Elektroden mit einer entsprechend geringen Dicke zu schaffen. Bei der Bildung einer Mehrschichten-Struktur wird eine darunterliegende Verbindung zwischen Elektroden bei der gestuften Kante abgekantet bzw. konisch gemacht, um einen Bruch der darüberliegenden Schicht zu verhindern. Aus diesem Grund sind die folgenden Voraussetzungen notwendig: zum Beispiel die Ver- bzw. Bearbeitbarkeit; Formbarkeit eines stabilen Oxidfilmes als ein Gate-Isolationsfilm; und eine Widerstandsfähigkeit gegen zum Beispiel Schwefelsäure und Wasserstoffperoxid bei einem nachfolgenden Wasch-Schritt. Herkömmlicherweise ist für ein Material einer Verbindung zwischen Gate-Elektroden, welches den oben erwähnten Anforderungen genügt, von verschiedenen Metallfilmen, so wie Tantal und Titan, Gebrauch gemacht worden. Um einen größeren Bildschirm und eine höhere Auflösung zu erzielen, ist ein Material wünschenswert, das einen kleineren elektrischen Widerstand, eine bessere Bearbeitbarkeit und eine ausgezeichnete Widerstandsfähigkeit gegenüber Chemikalien bei dem nachfolgenden Schritt besitzt. Diese Charakteristiken sind für Materialien einer Verbindung zwischen Source- und Drain-Elektroden erforderlich, wenn eine versetzte TFT-Struktur angenommen wird, in der gegenseitige Source- und Drain-Verbindungen auf einem Substrat gebildet werden. Ein ähnliches Problem ergibt sich auch aus einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, welche nicht vom Aktivmatrix-Typ ist.
Um einen größeren Bildschirm auf einer Anzeigevorrichtung vom Aktivmatrix-Typ unter Verwendung der kleinstmöglichen Anzeige-Bildelemente bzw. -Pixel zu erhalten, sind feine und längere Gate- und Datenleitungen als Signalleitungen zu einem TFT notwendig. Ferner muß der Widerstand hinreichend kleiner gemacht werden, um eine Wellenform-Deformation, welche aus der Verzögerung eines Pulssignals resultiert, zu beseitigen.
Wo eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung vom Aktivmatrix-Typ mit einem größeren Bildschirm und einer höheren Auflösung erreicht wird, wird von einer viel größeren Anzahl von Dünnfilmtransistoren Gebrauch gemacht. In einem Feld von 400 Adreßleitungen · 400 Datenleitungen sind zum Beispiel 160.000 Pixel erforderlich. Es ist schwierig, so viele Dünnfilmtransistoren in einem Feld komplett herzustellen, was verschiedene Fehler bzw. Störungen mit sich bringt, so wie einen Kurzschluß zwischen den Schichten der gegenseitigen Verbindungen in einer Mehrschichten- Filmstruktur, einen Kurzschluß eines Kondensators, eine offene Leitung bzw. einen Leerlauf der gegenseitigen Verbindung und Fehler der Dünnfilmtransistoren. Wenn bei der Anzeigevorrichtung eine Punktstörung auftritt, ist es möglich, die offene Leitung der Schichten der gegenseitigen Verbindung leicht zu beheben. Das heißt, sogar falls die Adreßleitung unterbrochen ist, kann sie behoben werden, indem ein Signal von jedem Ende der Adreßleitung zugeführt wird. Der Kurzschluß des Kondensators, welcher mit einer Signalspannung gespeist wird, kann vermieden werden, weil, falls der AUS- Widerstand des Dünnfilmtransistors groß genug gemacht wird und falls der spezifische Widerstand des Flüssigkristalls groß gemacht wird, es nicht notwendig ist, solch einen Kondensator vorzusehen.
Der Kurzschluß zwischen den Schichten der gegenseitigen Verbindung bewirkt einen fatalen Defekt und, falls zum Beispiel ein Kurzschluß zwischen den Adreß- und Datenleitungen auftritt, tritt eine Leitungsstörung entlang der Schicht der gegenseitigen Verbindung auf, wobei ein Versuch, einen derartigen Defekt einfach zu beheben, scheitert.
Als ein Verfahren zum Verhindern eines Kurzschlusses zwischen den Schichten in der Mehrschichten-Struktur ist eine Steuerschaltung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 in der Japanischen Patentveröffentlichung (Kokoku) JP-A-60-54478 vorgeschlagen worden, welches Adreßleitungen und eine Gate-Elektrode aus Tantal bildet, die Oberfläche der resultierenden Struktur anodisch oxidiert und einen SiO&sub2;- oder Si&sub3;N&sub4;- Film ablagert. Gemäß diesem Verfahren wird der Widerstand der Adreßleitungen aufgrund der anodischen Oxidation von Tantal erhöht. In einer Dünnfilmtransistor- Struktur von zum Beispiel 220 · 240 Pixel für einen 44 · 60 mm Bildschirm wird dann, falls eine 150 nm dicke Adreßleitung aus Tantal mit einem Leitungswiderstand von etwa 60 kΩ bis hinunter auf etwa 70 nm (700 Å) oxidiert wird, der Leitungswiderstand etwa 110 kΩ. Für einen zunehmenden Leitungswiderstand wird eine Wellenformverzerrung wegen einer Verzögerung eines Adreßpulssignals größer. Als eine Folge tritt eine Zeitdiskrepanz zwischen dem Schreiben von Daten in den Eingangsanschluß und dem abschließenden Ende der Adreßleitung auf, wobei somit die Gleichförmigkeit einer Bildqualität beeinträchtigt wird. Falls die Dicke des Tantalfilmes erhöht wird, kann der Leitungswiderstand reduziert werden, aber der Tantalfilm beginnt, sich abzulösen, wenn ein Tantalfilm zu dick wird, was eine Ursache für die offene Leitung der Datenleitung liefert.
Molybdän ist als ein Material bekannt, dessen Widerstand geringer als der von Tantal ist. Weil Molybdän eine geringe Widerstandsfähigkeit gegen Chemikalien besitzt und in einer Mischlösung aus einer Schwefelsäure und Wasserstoffperoxid nicht gewaschen werden kann und weil ein besserer Isolationsfilm auf der Oberfläche nicht gebildet werden kann, wird keine hinreichende Charakteristik geliefert, welche für die Adreßleitungen bei dem Aktivmatrix-Substrat erforderlich ist. Mo-Ta-Legierungen für eine Verwendung als elektrische Kontakte und gegenseitige Verbindungen in Halbleitervorrichtungen sind aus US-A-3,754,168 bekannt. Aus JP-A-58-7864 ist bekannt, daß eine Bildung von Gate-Elektroden von Halbleitervorrichtungen mit mehr als zwei Arten von Legierungsschichten mit hohem Schmelzpunkt einschließlich Mo- Ta-Legierungen Elektroden mit niedrigem Widerstand zur Folge hat und somit einen Hochgeschwindigkeitsbetrieb durch Verkürzen einer Zugriffszeit ermöglicht.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine Steuerschaltung für eine Flüssigkristall- Anzeigevorrichtung mit verbesserten Charakteristiken zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch eine Steuerschaltung gemäß Anspruch 1 gelöst.
Gemäß dieser Erfindung weist das Material der Gate-Elektrode/Adreßleitung einen kleineren spezifischen Widerstand als diejenigen Metalle, so wie Ta, Mo und Ti, und sogar einen kleineren als MoSi&sub2; auf. Es besitzt auch eine bessere Bearbeitbarkeit, eine bessere Widerstandsfähigkeit gegen verschiedene Behandlungsflüssigkeiten und eine ausgezeichnete ohmsche bzw. leitende Verbindung mit einem Halbleiter, so wie Silizium.
Tantal weist zwei Arten von Kristallstrukturen auf: einen tetragonalen Typ und
einen kubisch-raumzentrierten Typ. Auf Ta des tetragonalen Systems wird als β-Ta mit einer Gitterkonstante von α&sub0; = 0,534 nm (5,34 Å) und c&sub0; = 0,994 nm (9,94 Å) verwiesen, und der spezifische Widerstand des abgelagerten dünnen Filmes beträgt = 180 bis 200 uΩ·cm. Der dünne Film nimmt gewöhnlich solch eine kristalline Form an. Auf Ta eines kubisch-raumzentrierten Gitters wird als ein α-Ta mit einer Gitterkonstante von α&sub0; = 0,33 nm (3,30 Å) verwiesen, und ein spezifischer Widerstand des abgelagerten dünnen Filmes beträgt ρ = 10 bis 150 uΩ·cm. Ein Großteil wird gewöhnlich in solch einer kristallinen Form gebildet. α-Ta weist einen deutlich geringeren spezifischen Widerstand auf. Es ist sehr schwierig, α-Ta in der Form eines dünnen Filmes wegen seines instabilen Widerstandes, seines größeren Widerstands-Temperaturkoeffizienten von 100 bis 300 ppm/ºC, seiner Spaltbereitschaft, seiner unebenen Oberfläche, seiner Abschälbarkeit usw. zu behandeln.
Die Mo-Ta-Legierung ist von einem Dünnfilmtyp und in der Form des dünnen Filmes wie im β-Ta-Fall leicht behandelbar, besitzt aber noch eine kleinere spezifische Widerstands-Charakteristik wie im α-Ta-Fall. Es kann angenommen werden, daß das Mischen von Mo in Ta eine kristalline Struktur eines kubisch-raumzentrierten Gittertyps wie in dem Fall des α-Ta- liefert, um eine α-Ta und Mo-Legierung mit einem kleineren Widerstand zu schaffen. Die Mo-Ta-Legierung nimmt gewöhnlich eine tetragonale Struktur in dem Fall eines dünnen Filmes innerhalb eines höheren Bereichs eines Ta-Zusammensetzungsverhältnisses (mehr als 84%) an. Falls auf der anderen Seite ein Mo-Ta-Legierungsfilm auf einem darunterliegenden Metallfilm eines kubisch-raumzentrierten Typs mehrfach geschichtet wird, nimmt der Legierungsfilm eine kubisch-raumzentrierte Struktur in dem Fall eines höheren Bereichs eines Ta- Zusammensetzungsverhältnisses (mehr als 84%) wegen der spezifischen kristallinen Struktur auf dem darunterliegenden Metallfilm ähnlich dem Epitaxial-Wachstum eines Kristalls an. Als eine Folge kann eine niederohmige Verbindung zwischen Elektroden ohne Rücksicht auf den Wert des Ta-Zusammensetzungsverhältnisses realisiert werden.
Gemäß dieser Erfindung kann, weil die gegenseitige Adressen-Verbindung und Gate-Elektrode einen bedeutend niedrigeren Widerstand in der Steuerschaltung der Anzeigevorrichtung aufweisen, eine Verzögerungszeit für eine Adreßsignalausbreitung entsprechend verringert werden, sogar falls auf einem größeren Bildschirm eine hohe Auflösung erzielt wird. Ferne kann der Widerstand ohne ein Erhöhen der Dicke der Schicht der gegenseitigen Adressen-Verbindung reduziert werden, und ein Konus-Atzen kann auch leicht bewerkstelligt werden, wobei somit ein Bruch der darüberliegenden Datenleitung verhindert wird. Ein anodischer Oxidationsfilm mit einer besseren Qualität kann für die Adreßleitung und Gate-Elektrode dieser Erfindung gebildet werden. Aus diesem Grund wird ein Mehrschichten-Isolationsfilm des anodischen Oxidfilmes und SiO&sub2;-Filmes, der durch zum Beispiel ein CVD-Verfahren (chemische Gasphasenabscheidung) gebildet wird, als ein Gate-Isolationsfilm verwendet, und bei dem Schnittpunkt der Adreß- und Datenleitungen wird ein dünner Halbleiterfilm auf diesem Gate-Isolationsfilm gebildet, um eine isolierende Zwischenschicht zu schaffen.
Diese Erfindung kann vollständiger aus der folgenden ausführlichen Beschreibung verstanden werden, wenn sie in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen vorgenommen wird, in welchen:
Fig. 1 ein äquivalentes Schaltdiagramm bzw. Ersatzschaltbild einer Flüssigkristall- Anzeigevorrichtung vom Aktivmatrix-Typ ist;
Fig. 2 eine vergrößerte Draufsicht ist, welche einen Hauptteil eines Aktivmatrix- Substrates in Fig. 1 zeigt;
Fig. 3 eine Querschnittsansicht ist, gelegt entlang einer Linie A-A' in Fig. 2, welche das Aktivmatrix-Substrat zeigt, ohne daß ein darunterliegender Metallfilm verwendet wird;
die Fig. 4A bis 4B Querschnittsansichten sind, gelegt entlang von Linien A- A' beziehungsweise B-B' in Fig. 2, welche eine Variation in dem Gate-Isolationsfilm zeigen;
Fig. 5 eine Querschnittsansicht ist, gelegt entlang einer Linie A-A' in Fig. 2 mit einem verwendeten darunterliegenden Metallfilm, welche eine Ausführungsform der Erfindung zeigt;
Fig. 6 einen Vergleich in einem spezifischen Widerstand zwischen einem Material einer Verbindung zwischen Elektroden für eine Mehrschichten-Struktur und eine Einzelschichtstruktur zeigt; und
die Fig. 7A und 7B die Röntgenbeugungsdaten eines Materials für eine Verbindung zwischen Elektroden für eine Mehrschichten-Struktur und die einer Einzelschichtstruktur zeigen.
Verschiedene Metall- oder Legierungsfilme wurden für ein Material für eine Verbindung zwischen Elektroden für eine Halbleitervorrichtung unter der Verwendung eines a-Si-Filmes, eines polykristallinen Silizium-Filmes oder eines einkristallinen Silizium-Substrates systematisch untersucht. Als ein Ergebnis der Experimente ist festgestellt worden, daß innerhalb eines beschränkten Zusammensetzungsbereiches von Ta und Mo ein Material einer gegenseitigen Verbindung erhalten wird, welches im Vergleich mit dem Ta- oder Mo-Film für eine herkömmliche gegenseitige Verbindung sowohl hinsichtlich seines elektrischen Widerstandes einen kleineren elektrischen Widerstand als auch hinsichtlich seiner Bearbeitbarkeit, Oxidfilmbildung und seiner Eigenschaft eine ohmsche bzw. leitende Verbindung betreffend ausgezeichnete Charakteristiken in bezug auf das Silizium besitzt.
Wenn Ta 84 atomare Prozentanteile übersteigt, offenbart der resultierende Legierungsfilm sowohl eine bessere Bearbeitbarkeit als auch ein besseres Oxidfilmbildungsvermögen und eine bessere Säurebeständigkeit mit einer gemischten Lösung, bringt aber einen größeren elektrischen Widerstand mit sich.
Bevor eine Ausführungsform dieser Erfindung erklärt wird, wird ein Vergleich in verschiedenen Charakteristiken zwischen einem Mo-Ta-Legierungsfilm per se und anderen Materialien für einen Film einer Verbindung zwischen Elektroden vorgenommen. In diesem Zusammenhang sollte auf die folgende Tabelle Bezug genommen werden, wobei man beachte, daß in bezug auf die Gehalte von Mo und Ta in der Tabelle ihr Dezimalpunkt und nachfolgende Stellen gestrichen sind. Tabelle Beispiele Kontrollen spezifischer Widerstand nach Ablagerung 300ºC nach Wärmebehandlung Bearbeitbarkeit (trocken) Konusbildung thermische Oxidationsfilmbildung anodische Oxidationsfilmbildung Waschen mit H&sub2;SO&sub4;+H&sub2;O&sub2;-Lösung leitende Verbindung mit Silizium keine Reaktivität mit SiO&sub2;-Film
Jeweilige Filme von Verbindungen zwischen Elektroden werden bei Raumtemperatur vermöge eines Sputterverfahrens gebildet. Wie aus der Tabelle offenkundig ist, offenbart ein Mo-Ta-Legierungsfilm, nachdem er bei Raumtemperatur abgelagert worden ist, einen geringeren spezifischen Widerstand als diejenigen von Ti-, Cr-, β-Ta- und MoSi&sub2;-Filmen und insbesondere für weniger als 84 atomare Prozentanteile an Ta als ein Mo-Film. Der Legierungsfilm offenbart, wenn er nach dem Ablagerungsschritt wärmebehandelt wird, einen noch geringeren spezifischen Widerstand. Ferner zeigt der Legierungsfilm auch eine ausgezeichnete Bearbeitbarkeit durch Trockenätzen wie in dem Fall eines MoSi&sub2;-Filmes und gestattet eine bequeme Bildung eines Konus. Es wird kein besserer thermischer Oxidationsfilm für den Mo-, Ti- und Cr-Film erhalten. Der Mo-Ta-Legierungsfilm zeigt eine ausgezeichnete thermische Oxidation und zusätzlich eine ausgezeichnete Widerstandsfähigkeit gegen eine Mischlösung aus H&sub2;SO&sub4; und H&sub2;O&sub2;, was in beträchtlichem Maße als eine Wasch-Flüssigkeit verwendet worden ist. Es ist ferner festgestellt worden, daß der Mo-Ta-Legierungsfilm eine bessere Kompatibilität mit Silizium aufgrund seiner ausgezeichneten leitenden Verbindung mit Si und seiner geringen Reaktivität mit einem SiO&sub2;-Material aufweist.
Eine Beurteilung wurde durch eine Bewertung mit o (besser), Δ (ein wenig besser) und x (schlecht) für die Trockenätzbarkeit eines CF&sub4;-Systems und für eine Kegelwinkel- Regelbarkeit durch das Trockenätzen eines CF&sub4;-Systems vorgenommen. Für eine thermische Oxidationsfilmbildung wurde eine Auswertung dahingehend vorgenommen, ob ein von irgendwelchen feinen Löchern freier Oxidfilm bei einer Temperatur von etwa 400ºC mit einer elektrischen Durchschlagsfeldstärke von mehr als 3 · 106 V/cm und einer Leckstromdichte von 1 · 10&supmin;&sup8; A/cm² erhalten wurde oder nicht. Für die Bildung eines anodischen Oxidationsfilmes wurde eine Auswertung dahingehend vorgenommen, ob ein Oxidfilm ohne feine Löcher bei einer Temperatur oberhalb von 400ºC mit einer elektrischen Durchschlagsfeldstärke oberhalb von 3 · 10&sup6; V/cm und einer Leckstromdichte unterhalb von 1 · 10&supmin;&sup8; A/cm² erhalten wurde oder nicht. Für eine leitende Verbindung mit Silizium wurde eine Auswertung dahingehend vorgenommen, ob eine Schnittstelle durch einen vollständigen MoSi&sub2;-Film mit einer besseren leitenden Verbindung gebildet wurde oder nicht, und hinsichtlich einer Reaktionsträgheit bzw. -unfähigkeit mit dem Oxidfilm wurde eine Auswertung dahingehend vorgenommen, ob eine Reaktion bei einer Temperatur von etwa 400ºC auftrat oder nicht.
Fig. 6 zeigt einen Vergleich im spezifischen Widerstand zwischen einem Mo- Ta-Legierungsfilm, welcher als ein Einzelschichtfilm auf einem Glassubstrat durch ein Sputterverfahren gebildet wird, und einen Mehrschichtenfilm mit einem Mo- Ta-Legierungsfilm, der auf einem darunterliegenden Mo-Film gebildet ist. Wenn das Zusammensetzungsverhältnis von Ta 84 atomare Prozentanteile für den Einzelschichtfilm übersteigt, nimmt der spezifische Widerstand abrupt zu. Sogar wenn das Zusammensetzungsverhältnis von Ta (auf mehr als 84 atomare Prozentanteile) für einen Mehrschichtenfilm erhöht wird, wird der spezifische Widerstand nicht erhöht. Dies ist ein deutlicher Unterschied im Vergleich mit dem Einzelschichtfilm.
Der Film kann sowohl durch das Sputterverfahren als auch durch zum Beispiel ein Elektronenstrahl-Verdampfungsverfahren gebildet werden. Weil in erster Linie der darunterliegende Metallfilm die Kristallstruktur des darüberliegenden Mo-Ta- Legierungsfilmes bestimmt, ist es nur notwendig, daß der darunterliegende Metallfilm eine Dicke von mehr als 10 nm (100 Å) aufweist. Als Metall vom kubischraumzentrierten Gittertyp kann sowohl von V, Cr, Fe, Nb, Mo und W, deren Gitterkonstante ähnlich der von Mo und Ta ist, als auch einer Mo-Ta-Legierung Gebrauch gemacht werden, deren Ta-Zusammensetzungsverhältnis in einem Bereich von 0 bis 84 atomaren Prozentanteilen liegt.
Die Fig. 7A und 7B zeigen die Ergebnisse der Röntgenbeugungen an einem Einzelschicht-Mo-Ta-Legierungsfilm (mehr als 84% an Ta) beziehungsweise einem Mehrschichten-Mo/Mo-Ta-Film (mehr als 84% an Ta). Aus diesen ist bestätigt worden, daß der Einzelschicht-Mo-Ta-Legierungsfilm mit mehr als 84% an Ta von einem tetragonalen Typ ist, wohingegen der Mehrschichtenfilm mit dem Mo-Film als ein darunterliegender Film von einem kubisch-raumzentrierten Typ ist. Solch ein Unterschied in ihren kristallinen Strukturen ist für einen deutlichen Unterschied in den spezifischen Widerständen in Fig. 6 verantwortlich.
Fig. 1 ist ein Ersatzschaltbild einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung vom Aktivmatrix-Typ, wobei ein TFT von einer invertierten, versetzten Art verwendet wird. Adreßleitungen 11 (11&sub1;, 11&sub2;, . . . ,11m) und Datenleitungen 13 (13&sub1;, 13&sub2;, . . . , 13n) sind als ein Matrixfeld auf einem Glassubstrat 1 mit TFT's 15 (15&sub1;&sub1;, . . . , 15mn) angeordnet, die an einem entsprechenden Schnittpunkt plaziert sind. Von einem TFT 15pq (p = 1,2, . . . , m; q = 1,2, . . . ., n) ist seine Gate-Elektrode 17pq mit einer Adreßleitung 11p verbunden, seine Source-Elektrode 18pq mit einer Datenleitung 13q und seine Drain-Elektrode 19pq mit einer Flüssigkristallzelle 14pq über eine Pixel-Elektrode 21pq verbunden. Ein Kondensator 23pq kann, obwohl in Fig. 1 dargestellt, weggelassen werden. Die Gate-Elektrode 17pq wird in Wirklichkeit mit einer Adreßleitung 11p in einem Stück gebildet.
Fig. 2 ist eine vergrößerte Draufsicht, welche eine Pixelfläche (21&sub2;&sub2;) in dem Substrat in Fig. 1 zeigt.
Eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung wird wie folgt hergestellt. Bezug wird auf Fig. 3 genommen. Ein Mo-Ta-Legierungsfilm wurde durch Sputtern auf einem Glassubstrat 1 abgelagert, und die resultierende Struktur wurde durch ein PEP- Verfahren (Photogravurverfahren) gemustert, um eine Gate-Elektrode 17 zu bilden. Die Gate-Elektrode 17 wurde aus dem gleichen Material wie das einer Adreßleitung 11 gebildet (siehe Fig. 1) und durch das gleiche Verfahren mit der Adreßleitung in einem Stück geformt. Um einen möglichen Stufenbruch auf der Gate-Elektrode 17 und auf der Adreßleitung zu verhindern, wurden bei diesem Schritt ihre Kanten abgeschrägt. Aus diesem Grund war es möglich, daß ein bequemer Konus-Ätzschritt unter Verwendung einer Abdeckung und von CF&sub4; + O&sub2; ausgeführt wird. Die Gate-Elektrode 17 dieser Ausführungsform maß 200 nm in der Dicke und 30 um in der Breite, wobei man beachte, daß die Gate-Elektrode eine Dicke aufweist, welche die gleiche wie die der Adreßleitung ist. Anschließend wurde ein 200 nm dicker Si&sub3;N&sub4;-Film 31 als ein Gate- Isolationsfilm auf der resultierenden Struktur gebildet. Danach wurden ein 300 nm dicker, nichtdotierter a-Si-Film 33, ein 50 nm dicker a-Si-Film 35 vom n&spplus;-Typ und ein 50 nm dicker Mo-Film 37 in dieser Reihenfolge gebildet. Diese drei Schichten blieben durch Ätzen bei dem Dünnfilmtransistor-Abschnitt und bei dem jeweiligen Schnittpunkt einer Adreßleitung 11 und Datenleitung 13 auf der Adreßleitung 11 übrig. Was bei diesem Schritt wichtig ist, war ein Verfahren, bevor der Gate-Isolationsfilm 31 abgelagert wurde. Die Gate-Elektrode wurde durch PEP einem Musterungsverfahren unterzogen, und eine größere Menge an organischen (die zurückgelassene Abdeckung zum Beispiel) und anorganischen Verunreinigungen war auf der Oberfläche der Gate- Elektrode vorhanden. Ein Wasch-Schritt wurde ausgeführt, indem das Glassubstrat in eine Mischlösung aus H&sub2;SO&sub4; und H&sub2;O&sub2; mit der auf dem Glassubstrat geformten Gate- Elektrode eingetaucht wurde. Die Gate-Elektrode des Mo-Ta-Legierungsfilmes zeigte ein hinreichendes Korrosions- und Ätz-Widerstandsvermögen gegenüber einer Waschflüssigkeit. Anschließend wurde die Anzeige-Elektrode 21 für das jeweilige Pixel durch einen 150 nm dicken ITO-(Indium-Zinn-Oxid)-Film gebildet. Schließlich wurde die resultierende Struktur einer Al-Filmablagerung und -musterung unterzogen, um eine Datenleitung 13 und eine fortlaufende Source-Elektrode 41 und Drain-Elektrode 43 zu bilden. In diesem Fall liefert eine Flüssigkristallschicht, wenn sie zwischen dem Aktivmatrix-Substrat und gegenüberliegenden Elektrodensubstrat schichtweise angeordnet wird, eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung.
Wenn der Wasch-Schritt ungenügend ist, tritt eine fehlerhafte Durchschlagsspannung zwischen der Drain-, Source- und Gate- Elektrode auf, und somit tritt ein Kurzschluß zwischen Schichten auf, was zum Beispiel einen Leitungsdefekt auf einer Bildanzeige bewirkt. Ein hinreichender Wasch-Schritt konnte aufgrund des chemischen Korrosions-Widerstandsvermögens ausgeführt werden. Es wurde daher als möglich aufgezeigt, ein Auftreten solch eines Defektes zu verhindern.
Obwohl erklärt worden ist, daß der Si&sub3;N&sub4;-Film 31 als ein Gate-Isolationsfilm auf der Gate-Elektrode 17 abgelagert worden ist, ist es hilfreich, einen thermischen Oxidationsfilm auf der Oberfläche der Gate-Elektrode 17 vor der Ablagerung des Si&sub3;N&sub4;-Filmes zu bilden. In der tatsächlichen Praxis wurde, nachdem die Gate- Elektrode gebildet worden ist, ein 160 nm dicker Oxidfilm durch ein thermisches Oxidationsverfahren für eine Stunde bei 400ºC in einer Sauerstoffatmosphäre unter Atmosphärendruck gebildet. Der thermische Oxidationsfilm besaß eine elektrische Durchschlagsfeldstärke von- mehr als 5, 2 · 10&sup5; V/cm und eine spezifische Dielektrizitätskonstante von 23. Wo der Bildung des thermischen Oxidationsfilmes folgend der Si&sub3;N&sub4;-Film abgelagert wird, um einen Gate-Isolationsfilm zu schaffen, ist es möglich, solch einen Defekt wirksam zu verhindern, der aus dem Schicht-zu- Schicht-Kurzschluß resultiert. Ferner kann der zweite Isolationsfilm dünner gemacht werden, was somit einen Vorteil einer Erniedrigung der Schwellenspannung von TFT's bietet. Eine Bildung eines thermischen Oxidationsfilmes auf dem gesamten Bereich der gegenseitigen Gate-Verbindung oder einer gekreuzten gegenseitigen Verbindung, ganz zu schweigen von dem Gate- Elektroden- Bereich, verhindert Defekte, welche aus dem Zwischenschicht-Kurzschluß bei diesem Schnittpunkt insbesondere resultieren. Ein Oxidationsfilm von guter Qualität kann gebildet werden, indem die Gate-Elektrode und die andere Oberfläche anodisch oxidiert werden.
Die Fig. 4A und 4B zeigen eine Variation, in welcher die Oberfläche einer Gate- Elektrode anodisch oxidiert ist, wobei Fig. 4A eine Querschnittsansicht ist, gelegt entlang einer Linie A-A' in Fig. 2, und Fig. 4B eine Querschnittsansicht ist, gelegt entlang einer Linie B-B' in Fig. 2.
Der Bildung einer Adreßleitung 11 und Gate-Elektrode 17 folgend wurde ein anodischer Oxidationsfilm 118 auf der Oberfläche der resultierenden Struktur gebildet, wobei man beachte, daß die anodische Oxidation gemäß dieser Erfindung in einer 0,01 Gewichtsprozent-Zitronensäurelösung ausgeführt wurde. Danach wurde ein 200 nm dicker SiO&sub2;-Film 132 durch ein plasma-angereichertes CVD-Verfahren auf der ganzen Oberfläche der resultierenden Struktur geformt. Aufeinanderfolgend wurden dann ein nichtdotierter a-Si-Film 33, ein a-Si-Film 35 vom n&spplus;-Typ und ein Mo-Film 37 geformt, wobei ihre Dicken die gleichen wie diejenigen sind, welche in der vorherigen Ausführungsform gezeigt wurden. Eine Anzeige-Elektrode 21, eine Source-Elektrode 41 und eine Drain-Elektrode 43 wurden auf die gleiche Weise gebildet.
Ein Dünnfilmtransistor wurde mit einem anodischen Oxidationsfilm 118 und SiO&sub2;- Film 132 als ein Gate-Isolationsfilm gebildet. An dem jeweiligen Schnittpunkt einer Adreßleitung 11 und Datenleitung 13 wird ein Mehrschichtenfilm aus einem a-Si-Film 33, einem a-Si-Film 35 vom n&spplus;-Typ und einem Mo-Film 37 auf einem Isolationsfilm aus dem anodischen Oxidationsfilm 118 und SiO&sub2;-Film 132 gebildet, um eine isolierende Zwischenschicht zu schaffen.
Eine Ausführungsform der Steuerschaltung einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung gemäß der Erfindung wird unten unter Bezugnahme auf Fig. 5 beschrieben werden. Eine in einem Stück mit der Adreßleitung gebildete Gate-Elektrode wurde als ein Mehrschichtenfilm aus einem 30 nm dicken Mo-Ta-Legierungsfilm (80% an Ta) 217a als ein darunterliegender Metallfilm und einem 170 nm dicken Mo-Ta-Legierungsfilm (95% an Ta) 217b als ein darüberliegender Metallfilm auf dem Glassubstrat 1 geformt. Der Bildung der Gate-Elektrode folgend wurde ein Waschvorgang in der gleichen Weise wie in der vorherigen Ausführungsform ausgeführt. Ein 150 nm dicker SiO&sub2;- Film als ein Gate-Isolationsfilm durch das CVD-Verfahren wurde auf der Oberfläche der resultierenden Struktur abgelagert. Danach wurden ein 300 nm dicker a-Si-Film (nichtdotiert) 33 und ein 50 nm dicker a-Si-Film von einem n&spplus;-Typ aufeinanderfolgend auf der Oberfläche der resultierenden Struktur abgelagert, wobei somit ein Inselmuster bei dem TFT-Bereich gebildet wird. Eine Source-Elektrode 41 und Drain-Elektrode 43 wurden als eine Al-Schicht auf der Oberfläche der resultierenden Struktur geformt, wobei man beachte, daß die Source-Elektrode 41 in einem Stück mit einer Datenleitung 13 wie oben ausgeführt geformt wurde. Der Bildung des inselartigen a-Si-Filmes folgend wurde eine ITO-Pixel-Elektrode 21 dem a-Si-Film benachbart geformt, und die Drain-Elektrode 43 wurde mit der Pixel-Elektrode 21 elektrisch verbunden. Auf diese Weise wurde eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung hergestellt, welche einen Oberflächenbereich von 19,2 cm · 25,6 cm, einen Pixel-Abstand von 400 um und eine Adreßleitung mit einer Breite von 30 um besaß.
In dieser Ausführungsform wies die Adreßleitung 11 einen Widerstand von 12,8 kΩ auf. In diesem Zusammenhang sollte beachtet werden, daß eine Adreßleitung durch die anderen Materialien gebildet wurde, und es ist festgestellt worden, daß in diesen anderen Materialien Ti, Cr, Mo, Ta und eine Mo-Ta-Legierung (60% an Ta) 200,5 kΩ, 55,4 kΩ, 22,6 kΩ, 100,9 kΩ beziehungsweise 19,2 kΩ aufwiesen.
Es ist zum Beispiel möglich, durch ein gemeinsames Sputterverfahren mit dem Mo- Target und dem Ta-Target eine Mo-Ta-Legierung zu erhalten. Es ist auch möglich, einen ähnlichen Legierungsfilm durch eine thermische Zersetzung durch organische Gase, die Mo und Ta enthalten, zu erreichen. Die Schaltung der Erfindung kann nicht nur von einem Si-Film, so wie einem a-Si-Film, einem polykristallinen Siliziumfilm und einem einkristallinen Siliziumfilm, sondern auch von einem anderen Halbleitermaterial-Film, so wie einem CdSe-, Te-, GaAs- und einem GaP-Film, Gebrauch machen.

Claims

1. Eine Steuerschaltung einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung mit:

einem Isolatorsubstrat (1);

einer Vielzahl von Adreßleitungen (11) und Datenleitungen (13), welche sich auf dem Substrat gegenseitig kreuzen, die mit einer Isolationsschicht (31) dazwischen gebildet ist,

einer Vielzahl von Dünnfilmtransistoren (15), die alle bei einem Schnittpunkt der Adreß- und Datenleitungen gebildet sind, wobei jeder der Transistoren eine in einem Stück mit einer Adreßleitung gebildete Gate-Elektrode, eine in einem Stück mit einer Datenleitung gebildete Source-Elektrode (41) und eine Drain-Elektrode (43) besitzt, wobei jeder der Dünnfilmtransistoren (15) einen dünnen Halbleiterfilm (33) einschließt, der über der Gate-Elektrode mit der Isolationsschicht (31) gebildet wird, die als ein Gate-Isolationsfilm dient; und

einer Vielzahl von Anzeige-Elektroden (21), die mit den Drain-Elektroden der Dünnfilmtransistoren verbunden sind;

dadurch gekennzeichnet, daß die in einem Stück mit der Adreßleitung gebildete Gate-Elektrode als eine Mehrschichten-Struktur gebildet wird, welche eine erste Schicht (217b) einschließt, die direkt auf einer zweiten Schicht (217a) liegt, wobei die erste Schicht (217b) aus einer Molybdän-Tantal-Legierung gebildet wird, welche mehr als 84 atomare Prozentanteile an Tantal enthält, wobei die zweite Schicht (217a) eine Dicke von mehr als 10 nm =besitzt und aus einem metallischen Material mit einer kubisch-raumzentrierten Gitterstruktur und einer Gitterkonstante, die der von Molybdän und Tantal ähnlich ist, gebildet wird.

2. Eine Steuerschaltung nach Anspruch 1, worin das metallische Material der zweiten Schicht (217a) aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus V, Cr, Fe, Nb, W, Mo und einer Molybdän-Tantal-Legierung besteht, die 0 bis 84 atomare Prozentanteile an Tantal enthält.

3. Eine Steuerschaltung nach Anspruch 1 oder 2, worin der Gate-Isolationsfilm einen anodischen Oxidationsfilm oder thermischen Oxidationsfilm enthält.

4. Eine Steuerschaltung nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Drain- und Source-Elektroden (41, 43) aus Aluminium gebildet sind.