[發明專利]配線結構、薄膜晶體管基板及其制造方法、以及顯示裝置

無效

• 申請號: 200980125535.9
• 申請日: 2009-07-03
• 公開（公告）號: CN102077323A
• 公開（公告）日: 2011-05-25
• 發明（設計）人: 川上信之;福間信也;三木綾;越智元隆;森田晉也;橫田嘉宏;后藤裕史
• 申請（專利權）人: 株式會社神戶制鋼所
• 主分類號: H01L21/28
• 分類號: H01L21/28;G02F1/1368;G09F9/30;H01L21/3205;H01L21/336;H01L21/768;H01L23/52;H01L23/522;H01L29/417;H01L29/786
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 張寶榮

技術領域

本發明涉及可應用于液晶顯示器、有機EL顯示器等平面面板顯示器(顯示裝置)、ULSI(超大規模集成電路)、ASIC(Application?Specific?Integrated?Circuit)、FET(場效應型晶體管)、二極管等半導體裝置的配線結構，薄膜晶體管基板及其制造方法，以及顯示裝置，特別涉及作為配線材料含有純Cu或Cu合金的Cu系合金膜的新型配線結構。

背景技術

液晶顯示器等有源矩陣型液晶顯示裝置以薄膜晶體管(Thin?Film?Transitor，以下稱為TFT)為開關元件，且由透明像素電極、柵配線及源/漏配線等配線部、具備非晶硅(a-Si)及多晶硅(p-Si)等半導體層的TFT基板、相對于TFT基板隔開規定間隙地對向配置且具備共用電極的對向基板、充填于TFT基板和對向基板之間的液晶層構成。

在TFT基板中，根據電阻率低且容易加工等理由，柵配線及源/漏配線等配線材料通常使用純Al或Al-Nd等Al合金。但是，隨著液晶顯示器的大型化，配線的RC延遲(在配線中傳輸的電信號滯后的現象)等問題越來越顯著，向更低電阻的配線材料的需求越來越高漲。因此，電阻率比Al系合金小的純Cu或Cu-Ni等Cu合金(以下，將它們統稱為Cu系合金)備受注目。

如專利文獻1～6所述，在Cu系合金配線膜(Cu系合金膜)和TFT半導體層之間通常設有由Mo、Cr、Ti、W等高熔點金屬構成的金屬阻擋層。原因是，當不介在金屬阻擋層而使Cu系合金配線膜與TFT的半導體層直接接觸時，通過其后的工序(例如，形成于TFT上的絕緣層的成膜工序、及燒結及退火等熱工序)的受熱過程，Cu系合金配線膜中的Cu會擴散到半導體層中，TFT特性下降。具體而言，在TFT流動的電流(開關關斷時的截止電流、及開關導通時的接通電流)等受不良影響，招致截止電流增加及接通電流下降，此外，開關速度(對開關導通的電信號的響應性)也降低。另外，Cu系合金配線膜和半導體層的接觸電阻有時也增加。

這樣，金屬阻擋層對抑制Cu系合金膜和半導體層的界面的Cu和Si的相互擴散是有效的，但為了形成金屬阻擋層，除增加Cu系合金配線膜形成用的成膜裝置以外，還另外需要金屬阻擋層形成用的成膜裝置。具體而言，必須使用分別額外地裝設有金屬阻擋層形成用的成膜腔室的成膜裝置(代表性地，多個成膜腔室連接于傳遞腔室的組合工具)，招致制造成本上升及生產率下降。另外，作為金屬阻擋層使用的金屬和Cu系合金利用藥液的濕式蝕刻等加工工序的加工速度不同，因此極難控制加工工序的橫向的加工尺寸。因此，不僅在成膜的觀點而且在加工的觀點上，金屬阻擋層的形成也會招致工序的復雜化，造成制造成本上升及生產率下降。

在上述中，作為顯示裝置的代表例以液晶顯示裝置為例進行了說明，但上述的、Cu系合金膜和半導體層的界面的Cu和Si的相互擴散引起的問題不局限于顯示裝置，在LSI及FET等半導體裝置上也有所體現。例如，在制造半導體裝置的代表例即LSI時，為了防止Cu原子從Cu系合金膜擴散到半導體層及絕緣體層中，在半導體層及絕緣體層上形成Cr或Mo或Ta等金屬阻擋屋之后，再形成Cu系合金膜，但在半導體裝置的領域，也正在尋求工序的簡化及成本的降低化。

因而，期望提供如下技術，即，即使不像以往那樣設置金屬阻擋層，也可回避在顯示裝置及半導體裝置中產生的Cu和Si的相互擴散引起的問題。

鑒于這種情況，專利文獻7～9提出不是以Cu系合金而是以純Al或Al合金作為配線材料而使用的技術，且提出可以省略金屬阻擋層的形成，可以將源/漏電極等使用的Al系合金配線與半導體層直接接觸的直接接觸技術。其中，專利文獻9是由本申請人所公開的，其公開了一種由含氮層和Al系合金膜構成的材料，且公開含氮層的N(氮)與半導體層的Si結合的配線結構。認為該含氮層作為用于防止Al和Si的相互擴散的阻擋層起作用，實踐證明，即使不像以往那樣形成Mo等金屬阻擋層也可以得到優異的TFT特性。另外，在形成半導體層之后且形成Al系合金膜之前，通過等離子體氮化等氮化處理，就可以簡便地制作該含氮層，因此也具有不需要金屬阻擋層形成用的特殊的成膜裝置這種優點。

專利文獻1：日本國特開平7-66423號公報

專利文獻2：日本國特開2001-196371號公報

專利文獻3：日本國特開2002-353222號公報

專利文獻4：日本國特開2004-133422號公報

專利文獻5：日本國特開2004-212940號公報

專利文獻6：日本國特開2005-166757號公報