[發明專利]布線結構以及具備布線結構的顯示裝置

有效

• 申請號: 201080033080.0
• 申請日: 2010-07-27
• 公開（公告）號: CN102473732A
• 公開（公告）日: 2012-05-23
• 發明（設計）人: 后藤裕史;前田剛彰;巖成裕美;平野貴之
• 申請（專利權）人: 株式會社神戶制鋼所
• 主分類號: H01L29/786
• 分類號: H01L29/786;G02F1/1343;G02F1/1368;H01L21/28;H01L29/417
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 雒運樸

技術領域

本發明涉及一種在基板上從基板側起依次具備布線膜、和薄膜晶體管的半導體層的布線結構、以及具備該布線結構的顯示裝置，其中該布線結構中的該半導體層通過由氧化物半導體構成的氧化物半導體層構成。本發明的布線結構，被代表性地用于例如液晶顯示器(液晶顯示裝置)或有機EL顯示器等平板顯示器中。以下，以液晶顯示裝置為代表進行說明，但并非旨在限定于此。

背景技術

從小型的便攜式電話至超過30英寸的大型電視機被使用于各個領域的液晶顯示裝置，由如下部件構成：即，將薄膜晶體管(Thin??Film??Transistor，以下稱作“TFT”)作為開關元件，構成像素電極的透明導電膜(氧化物導電膜)；柵極布線以及源極-漏極布線等的布線部；具備非晶硅(a-Si)或多晶硅(p-Si)等Si半導體層的TFT基板；相對TFT基板以規定的間隔對置配置，且具備公共電極的對置基板；以及填充在TFT基板與對置基板之間的液晶層。

當前，對于液晶用TFT的半導體層，如上所述，多采用a-Si。但是，下一代顯示器中，追求大型/高清晰度/高速驅動，由于現有的a-Si中載流子遷移度低，因此無法滿足該規格要求。因而，近年來，氧化物半導體被關注。氧化物半導體與a-Si相比較，具有更高的載流子遷移度。進一步，氧化物半導體，由于通過濺射法能夠以低溫形成大面積，故而還能夠使用耐熱性低的樹脂基板等，其結果是，可實現可撓性顯示器。

作為將這樣的氧化物半導體用于半導體設備的例子，例如專利文獻1，采用氧化鋅(ZnO)、氧化鎘(CdO)、在氧化鋅(ZnO)中添加了IIB元素、IIA元素或VIB元素的化合物、或者其混合物中的任一種，采用摻雜了3d過渡金屬元素、或稀土類元素、或者不喪失透明半導體的透明性而變成高電阻的雜質后的物質。在氧化物半導體當中，包含從由In、Ga、Zn、Sn組成的群中選擇的至少1種以上的元素的氧化物(IGZO、ZTO、IZO、ITO、ZnO、AZTO、GZTO)，由于具有非常高的載流子遷移度，因此優選采用。

然而，以液晶顯示裝置等為代表的顯示裝置中，作為柵極布線和源極-漏極布線等的布線材料，多采用電阻比較小、容易進行精細加工的純A

l或A?l-N?d等的A?l系合金。但是，隨著顯示裝置的大型化以及高畫質化的推進，因布線電阻大而引起的信號延遲以及電力損失這樣的問題在顯著化。因此，作為布線材料，電阻比Al更低的銅(Cu)被關注。Al薄膜的電阻率為3.0×10^-6Ω·cm，相比之下，Cu薄膜的電阻率低至2.0×10^-6Ω·cm。

但是，Cu與玻璃基板或在玻璃基板上成膜的絕緣膜(柵極絕緣膜等)之間的密接性低，存在會剝離的問題。并且，由于Cu與玻璃基板等之間的密接性低，故而難以進行用于加工成布線形狀的濕蝕刻或干蝕刻這樣的問題。因此，用于使Cu與玻璃基板之間的密接性提高的各種技術被提出。

例如，專利文獻2～4公開了一種使Cu布線與玻璃基板之間介入鉬(Mo)或鉻(Cr)等高熔點金屬層以實現密接性的提高的技術。但是，這些技術中，對高熔點金屬層進行成膜的工序増加，顯示裝置的制造成本増大。進而，由于使Cu和高熔點金屬(Mo等)這樣的異種金屬進行層疊，因此在濕蝕刻時有可能在Cu與高熔點金屬之間的界面產生腐蝕。并且，由于這些異種金屬中在蝕刻速率上會產生差異，因此會產生無法將布線剖面形成所期望的形狀(例如錐角為45～60°左右的形狀)的問題。進而，高熔點金屬、例如Cr的電阻率(約15×10^-6Ω·cm)比Cu高，因布線電阻而導致的信號延遲和電力損失會成為問題。

另一方面，若著眼于具備氧化物半導體層的TFT基板的布線結構，則當前作為TFT的結構，廣泛應用了圖3所示的布線結構(以下，為了方便說明，有時稱作現有結構)。圖3中，從基板側依次構成柵電極、柵極絕緣膜、氧化物半導體膜、以及源-漏電極，在IGZO的上層形成源-漏電極等金屬電極。上述專利文獻1所記載的半導體設備，也具備該現有結構。圖3中雖然示出柵電極位于下側的“基底柵極(bottom?gate)型”的例子，但也包含柵電極位于上側的“頂部柵極(top?gate)型”。另外，在采用氧化物半導體的情況下，作為柵極絕緣膜，多采用的不是氮化硅膜而是氧化硅或氮氧化硅。氧化物半導體由于在還原氣氛下會失去其優良的特性，因此推薦使用可在氧化性氣氛下成膜的氧化硅(氮氧化硅)。