布線結(jié)構(gòu)以及具備布線結(jié)構(gòu)的顯示裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種密接性優(yōu)良，且能夠?qū)崿F(xiàn)低電阻、低接觸電阻的新的布線結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的布線結(jié)構(gòu)在基板上從基板側(cè)起依次具備布線膜、和薄膜晶體管的半導(dǎo)體層，上述半導(dǎo)體層由氧化物半導(dǎo)體構(gòu)成。
【專利說明】布線結(jié)構(gòu)以及具備布線結(jié)構(gòu)的顯示裝置
[0001]本申請是申請?zhí)枮?01080033080.0、申請日為2010年07月27日、發(fā)明名稱為“布
線結(jié)構(gòu)以及具備布線結(jié)構(gòu)的顯示裝置”的發(fā)明專利申請的分案申請。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及一種在基板上從基板側(cè)起依次具備布線膜、和薄膜晶體管的半導(dǎo)體層的布線結(jié)構(gòu)、以及具備該布線結(jié)構(gòu)的顯示裝置，其中該布線結(jié)構(gòu)中的該半導(dǎo)體層通過由氧化物半導(dǎo)體構(gòu)成的氧化物半導(dǎo)體層構(gòu)成。本發(fā)明的布線結(jié)構(gòu)，被代表性地用于例如液晶顯示器(液晶顯示裝置)或有機(jī)EL顯示器等平板顯示器中。以下，以液晶顯示裝置為代表進(jìn)行說明，但并非旨在限定于此。
【背景技術(shù)】
[0003]從小型的便攜式電話至超過30英寸的大型電視機(jī)被使用于各個領(lǐng)域的液晶顯示裝置，由如下部件構(gòu)成:即，將薄膜晶體管(Thin Fi Im Transistor,以下稱作“TFT”)作為開關(guān)元件，構(gòu)成像素電極的透明導(dǎo)電膜(氧化物導(dǎo)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(dǎo)體層的TFT基板；相對TFT基板以規(guī)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。
[0004]當(dāng)前，對于液晶用TFT的半導(dǎo)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(qū)動，由于現(xiàn)有的a-Si中載流子遷移度低，因此無法滿足該規(guī)格要求。因而，近年來，氧化物半導(dǎo)體被關(guān)注。氧化物半導(dǎo)體與a-Si相比較，具有更高的載流子遷移度。進(jìn)一步，氧化物半導(dǎo)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(jié)果是，可實(shí)現(xiàn)可撓性顯示器。
[0005]作為將這樣的氧化物半導(dǎo)體用于半導(dǎo)體設(shè)備的例子，例如專利文獻(xiàn)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(dǎo)體的透明性而變成高電阻的雜質(zhì)后的物質(zhì)。在氧化物半導(dǎo)體當(dāng)中，包含從由In、Ga、Zn、Sn組成的群中選擇的至少I種以上的元素的氧化物(IGZ0、ZT0、IZ0、IT0、Zn0、AZT0、G ΖΤ0)，由于具有非常高的載流子遷移度，因此優(yōu)選采用。
[0006]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(jìn)行精細(xì)加工的純Al或Al-Nd等的Al系合金。但是，隨著顯示裝置的大型化以及高畫質(zhì)化的推進(jìn)，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(guān)注。Al薄膜的電阻率為3.0Χ10_6Ω.cm，相比之下，Cu薄膜的電阻率低至2.0X 10_6Ω.cm。
[0007]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(jìn)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(shù)被提出。
[0008]例如，專利文獻(xiàn)2?4公開了一種使Cu布線與玻璃基板之間介入鑰(Mo)或鉻(Cr)等高熔點(diǎn)金屬層以實(shí)現(xiàn)密接性的提高的技術(shù)。但是，這些技術(shù)中，對高熔點(diǎn)金屬層進(jìn)行成膜的工序增加，顯示裝置的制造成本增大。進(jìn)而，由于使Cu和高熔點(diǎn)金屬(Mo等)這樣的異種金屬進(jìn)行層疊，因此在濕蝕刻時有可能在Cu與高熔點(diǎn)金屬之間的界面產(chǎn)生腐蝕。并且，由于這些異種金屬中在蝕刻速率上會產(chǎn)生差異，因此會產(chǎn)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(jìn)而，高熔點(diǎn)金屬、例如Cr的電阻率(約15Χ10_6Ω * cm)比Cu高，因布線電阻而導(dǎo)致的信號延遲和電力損失會成為問題。
[0009]另一方面，若著眼于具備氧化物半導(dǎo)體層的TFT基板的布線結(jié)構(gòu)，則當(dāng)前作為TFT的結(jié)構(gòu)，廣泛應(yīng)用了圖3所示的布線結(jié)構(gòu)(以下，為了方便說明，有時稱作現(xiàn)有結(jié)構(gòu))。圖3中，從基板側(cè)依次構(gòu)成柵電極、柵極絕緣膜、氧化物半導(dǎo)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(xiàn)I所記載的半導(dǎo)體設(shè)備，也具備該現(xiàn)有結(jié)構(gòu)。圖3中雖然示出柵電極位于下側(cè)的“基底柵極(bottom gate)型”的例子，但也包含柵電極位于上側(cè)的“頂部柵極(top gate)型”。另外，在采用氧化物半導(dǎo)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(dǎo)體由于在還原氣氛下會失去其優(yōu)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)。
[0010]但是，采用IGZO等氧化物半導(dǎo)體的現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的TFT基板，存在如下問題。第1，在采用酸系的蝕刻液等對在IGZO的上層形成的源-漏電極等金屬電極(Cu系布線材料)進(jìn)行濕蝕刻以形成布線圖案時，由于不存在IGZO與Cu系布線材料之間的蝕刻選擇比(換言之，僅選擇性地蝕刻上層的Cu系布線材料，而不蝕刻至下層的IGZO為止這樣的蝕刻選擇性小)，故而會存在因蝕刻導(dǎo)致連下面的IGZO都會受到損害的問題。作為其對策，例如提出了在IGZO的溝道層上設(shè)置阻蝕刻層作為保護(hù)層的方式，但工序復(fù)雜，會導(dǎo)致生產(chǎn)成本的增力口。第2，在上述的現(xiàn)有結(jié)構(gòu)中，當(dāng)受到約250°C以上的受熱歷程時，會存在源漏電極與氧化物半導(dǎo)體之間的觸點(diǎn)電阻上升的問題。關(guān)于這一點(diǎn)，雖然若Ti等高熔點(diǎn)金屬介入則能抑制觸點(diǎn)電阻的上升，但如上所述，就成本或生產(chǎn)性的觀點(diǎn)來看，強(qiáng)烈期盼將高熔點(diǎn)金屬(隔離金屬層)省去。另外，Ti雖然是通過采用等離子的干蝕刻來被成膜的，但對于Cu這樣的難以進(jìn)行干蝕刻的布線材料，難以應(yīng)用。
[0011 ] 因此，最近，提出了一種氧化物半導(dǎo)體膜和源-漏電極的順序與圖3的現(xiàn)有結(jié)構(gòu)相反的、圖1或圖2所示的布線結(jié)構(gòu)(為了與圖3的現(xiàn)有結(jié)構(gòu)進(jìn)行區(qū)別，有時為方便說明將其稱作本發(fā)明結(jié)構(gòu))(例如，非專利文獻(xiàn)I)。其具有從基板側(cè)起依次形成柵電極、柵極絕緣膜、源-漏電極、以及氧化物半導(dǎo)體膜的結(jié)構(gòu)。如圖1或圖2所示，氧化物半導(dǎo)體和構(gòu)成像素電極的透明導(dǎo)電膜(圖中的ΙΤ0)，位于與構(gòu)成源極-漏極的布線材料大致相同的平面上。在圖1或圖2中，雖然示出了柵電極位于下側(cè)的“基底柵極型”的例子，但與上述的圖3所示的現(xiàn)有結(jié)構(gòu)同樣，也包含柵電極位于上側(cè)的“頂部柵極型”。
[0012]人們認(rèn)為如果采用圖1或圖2所示的本發(fā)明結(jié)構(gòu)，能夠解決上述的圖3的現(xiàn)有結(jié)構(gòu)所存在的問題。然而，在本發(fā)明結(jié)構(gòu)中，在將Ti或Mo等高熔點(diǎn)金屬(隔離金屬層)和純Cu等異種材料重疊的情況下，由于與氧化物半導(dǎo)體之間的觸點(diǎn)電阻有可能不同，因此存在不容易決定有效溝道長的問題。即、在使Ti或Mo等高熔點(diǎn)金屬介入純Cu的上下的情況下，當(dāng)Ti或Mo與氧化物半導(dǎo)體之間的觸點(diǎn)電阻比與純Cu之間的值大時，或者其相反的情況時，存在很難決定要將源漏電極與IGZO之間流動的電流中的哪個決定為有效溝道長的問題。另外，在上述非專利文獻(xiàn)I中，雖然公開了采用Al作為源極-漏極布線的布線材料，并使其上下介入T i的布線結(jié)構(gòu)，但關(guān)于采用電阻率比Al低的Cu作為布線材料的本發(fā)明結(jié)構(gòu)，至此都沒有公開過。
[0013]然而，在采用以IGZO等為代表的氧化物半導(dǎo)體的TFT基板中，作為柵極布線或源極-漏極布線等的布線材料，主要使用Mo或Ti單層、或者在純Al或Al-Nd等的Al合金(以下，有時將其統(tǒng)一稱作“Al系合金”)之上以及/或者之下介入Ti或Mo等高熔點(diǎn)金屬(隔離金屬層)的疊層材料。Al系合金因電阻小、容易進(jìn)行精細(xì)加工等理由而被采用。另夕卜，布線材料中使用高熔點(diǎn)金屬的主要理由在于，因?yàn)锳l非常容易氧化，若將Al系合金布線直接與氧化物半導(dǎo)體層進(jìn)行連接，則因在液晶顯示器的成膜過程中產(chǎn)生的氧或在成膜時添加的氧等會在Al系合金布線與氧化物半導(dǎo)體層之間的界面生成高電阻的Al氧化物的絕緣層，與氧化物半導(dǎo)體層之間的連接電阻(觸點(diǎn)電阻)會上升，畫面的顯示品質(zhì)會降低。然而，高熔點(diǎn)金屬的使用，由于會導(dǎo)致成本的增加或生產(chǎn)性的降低，因此若考慮液晶顯示器的大量生產(chǎn)，則期望將高熔點(diǎn)金屬省去。即，將隔離金屬層省去，即使將Al系合金化布線與氧化物半導(dǎo)體層直接進(jìn)行連接，也會期望提供一種可實(shí)現(xiàn)觸點(diǎn)電阻的降低的新的布線材料。
[0014]另一方面，若著眼于具備氧化物半導(dǎo)體層的TFT基板的布線結(jié)構(gòu)，則當(dāng)前，作為TFT的結(jié)構(gòu)，廣泛應(yīng)用圖5所示的布線結(jié)構(gòu)(以下，為了便于說明，有時將其稱作現(xiàn)有結(jié)構(gòu))。在圖5中，從基板側(cè)起依次形成柵電極、柵極絕緣膜、半導(dǎo)體膜、以及源-漏電極。圖5中雖然示出了柵電極位于下側(cè)的「基底柵極型」的例子，但也包含柵電極處于上側(cè)的「頂部柵極型」。另外，在采用氧化物半導(dǎo)體的情況下，作為柵極絕緣膜，多采用的不是SiN膜而是Si02或SiON。氧化物半導(dǎo)體，由于在還原氣氛下會喪失其優(yōu)良的特性，因此推薦可在氧化性氣氛下成膜的Si02 (SiON)。
[0015]但是，采用IGZO等氧化物半導(dǎo)體的現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的TFT基板，存在如下問題。第1，在采用酸系蝕刻液等對在IGZO的上層形成的源-漏電極等金屬電極(Al系布線材料)進(jìn)行濕蝕刻以形成布線圖案時，由于不存在IGZO與Al系布線材料之間的蝕刻選擇比(換言之，僅選擇性地選擇上層的Al系布線材料，而不蝕刻至下層IGZO這樣的蝕刻選擇性小)，因此會存在因蝕刻而導(dǎo)致連下層的IGZO都受到損害的問題。作為其對策，例如，在IGZO的溝道層上設(shè)置阻蝕刻層作為保護(hù)層的方法，但工序復(fù)雜，會導(dǎo)致生產(chǎn)成本的增加。第2，在上述現(xiàn)有結(jié)構(gòu)中，當(dāng)受到大約250°C以上的受熱歷程時，會存在源漏電極與氧化物半導(dǎo)體之間的觸點(diǎn)電阻會上升的問題。關(guān)于這點(diǎn)，雖然若使Ti等高熔點(diǎn)金屬介入會抑制觸點(diǎn)電阻的上升，但如上所述，就成本或生產(chǎn)性的觀點(diǎn)來看，會強(qiáng)烈期望將高熔點(diǎn)金屬(隔離金屬層)省去。另外，Ti雖然是通過采用等離子的干蝕刻來被成膜的，但對于Cu這樣的難以進(jìn)行干蝕刻的布線材料，難以應(yīng)用。
[0016]因此，最近一種氧化物半導(dǎo)體膜與源-漏電極的順序與圖5的現(xiàn)有結(jié)構(gòu)相反的、如圖4所示的布線結(jié)構(gòu)(為了區(qū)別于圖5的現(xiàn)有結(jié)構(gòu)，有時為了方便說明會將其稱作本發(fā)明結(jié)構(gòu))被提出。該結(jié)構(gòu)具有從基板側(cè)起依次形成柵電極、柵極絕緣膜、源-漏電極、以及氧化物半導(dǎo)體膜的結(jié)構(gòu)。如圖4所示，氧化物半導(dǎo)體和構(gòu)成像素電極的透明導(dǎo)電膜(圖中、ΙΤ0)，與構(gòu)成源極-漏極的布線材料位于大致同一平面上。圖4表示柵電極位于下側(cè)的“基底柵極型”的例子，與上述的圖5所示的現(xiàn)有結(jié)構(gòu)同樣，還包含柵電極位于上側(cè)的“頂部柵極型”。
[0017]人們會認(rèn)為如果采用圖4所示的本發(fā)明結(jié)構(gòu)，則能夠消除上述的圖5的現(xiàn)有結(jié)構(gòu)所存在的問題點(diǎn)。然而，在本發(fā)明結(jié)構(gòu)中，若將Ti或Mo等高熔點(diǎn)金屬(隔離金屬層)介入無法直接進(jìn)行純Al等與氧化物半導(dǎo)體之間的接觸的材料，則會存在無法決定有效溝道長的問題。即，在使Ti或Mo等高熔點(diǎn)金屬介入純Al的上/下的情況下，由于無法對純Al與IGZO之間進(jìn)行電連接，因此存在難以容易地決定要將在源漏電極與IGZO之間流動的電流(例如，上側(cè)和下側(cè))的哪個決定為有效溝道長的問題。
[0018](現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn))
[0019](專利文獻(xiàn))
[0020]專利文獻(xiàn)1:日本特開2002-76356號公報
[0021]專利文獻(xiàn)2:日本特開平7-66423號公報
[0022]專利文獻(xiàn)3:日本特開平8-8498號公報
[0023]專利文獻(xiàn)4:日本特開平8-138461號公報
[0024](非專利文獻(xiàn))
[0025]非專利文獻(xiàn)1:2009 年 7 月 1-3 日，Takeshi Osada 等，「Development ofDriver-1ntegrat ed Panael using Amorphous In-Ga-Zn-Oxide TFT」， THE PROCEEDINGOF AM-FPD，09，第 9 頁第 33-36 行。
[0026](發(fā)明概要)
[0027](發(fā)明要解決的技術(shù)問題)
[0028]因此，強(qiáng)烈期望提供一種具備Cu合金膜的布線結(jié)構(gòu)，其中該Cu合金膜是在圖1所示的布線結(jié)構(gòu)中可應(yīng)用的新的Cu合金膜，且即使在將隔離金屬層省去后，將Cu合金膜直接與基板以及/或者由在基板上設(shè)置的氧化硅或氮氧化硅等構(gòu)成的絕緣膜直接進(jìn)行電連接，二者之間的密接性也會優(yōu)良，而且該Cu合金膜能維持作為Cu系材料的特征的低電阻、和與氧化物半導(dǎo)體層以及/或者構(gòu)成像素電極的透明導(dǎo)電膜之間的低觸點(diǎn)電阻。
[0029]另外，強(qiáng)烈期望提供一種具備Al合金膜的布線結(jié)構(gòu)，其中該A I合金膜是在如圖4所示的本發(fā)明結(jié)構(gòu)中可應(yīng)用的新的Al合金膜，且即使在將隔離金屬層省去后，將該Al合金膜與氧化物半導(dǎo)體層直接進(jìn)行連接，也能將觸點(diǎn)電阻抑制得較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0030]本發(fā)明正是鑒于上述狀況而作，其第I目的在于，提供一種布線結(jié)構(gòu)以及具備該布線結(jié)構(gòu)的顯示裝置，其中該布線結(jié)構(gòu)從基板側(cè)起依次具備絕緣膜、Cu合金膜、和薄膜晶體管的氧化物半導(dǎo)體層，且具有新的顯示裝置用Cu合金膜，在該新的顯示裝置用Cu合金膜中將Ti或Mo等高熔點(diǎn)金屬(隔離金屬層)省去后即使將Cu合金膜與基板以及/或者絕緣膜直接電連接，彼此之間的密接性也會優(yōu)良，且能夠?qū)崿F(xiàn)Cu系材料的特征、即低電阻以及低的觸點(diǎn)電阻(與氧化物半導(dǎo)體層以及/或者構(gòu)成像素電極的透明導(dǎo)電膜之間的接觸電阻)。
[0031]第2目的在于，提供一種新的布線結(jié)構(gòu)以及具備該布線結(jié)構(gòu)的顯示裝置，該新的布線結(jié)構(gòu)中，在薄膜晶體管的氧化物半導(dǎo)體層下形成構(gòu)成源-漏電極等金屬電極的膜，尤其能夠再現(xiàn)性良好且可靠地實(shí)現(xiàn)與氧化物半導(dǎo)體層之間的低電阻。
[0032]第3目的在于，提供一種具備新的顯示裝置用Al合金膜的布線結(jié)構(gòu)、以及具備該布線結(jié)構(gòu)的顯示裝置，該布線結(jié)構(gòu)從基板側(cè)起依次具有Al合金膜、以及與該Al合金膜連接的薄膜晶體管的氧化物半導(dǎo)體層，將Ti或Mo等高熔點(diǎn)金屬(隔離金屬層)省去后，即使將Al合金膜與氧化物半導(dǎo)體層直接連接，也能夠?qū)崿F(xiàn)低觸點(diǎn)電阻。
[0033](用于解決課題的技術(shù)手段)
[0034]本發(fā)明包含如下技術(shù)方案。
[0035](I) 一種布線結(jié)構(gòu)，其在基板上從基板側(cè)起依次具備布線膜、和薄膜
[0036]晶體管的半導(dǎo)體層，且上述半導(dǎo)體層由氧化物半導(dǎo)體構(gòu)成。
[0037](2)根據(jù)技術(shù)方案I所述的布線結(jié)構(gòu)，其中，
[0038]上述布線膜，在與上述半導(dǎo)體層直接連接的同一平面上、且與構(gòu)成像素電極的透明導(dǎo)電膜直接連接。
[0039](3)根據(jù)技術(shù)方案I或2所述的布線結(jié)構(gòu)，其中，
[0040]上述布線膜是包含Ni以及Co中的至少一種的Al合金膜，且與上述半導(dǎo)體層直接連接。
[0041](4)根據(jù)技術(shù)方案3所述的布線結(jié)構(gòu)，其中，
[0042]上述Al合金膜含有0.10?2原子％的Ni以及Co中的至少一種。
[0043](5)根據(jù)技術(shù)方案3或4所述的布線結(jié)構(gòu)，其中，
[0044]Ni以及Co中的至少一種的一部分在上述Al合金膜與上述半導(dǎo)體層之間的界面，發(fā)生了析出以及/或者濃化。
[0045](6)根據(jù)技術(shù)方案3?5中任一項所述的布線結(jié)構(gòu)，其中，
[0046]上述Al合金膜進(jìn)一步包含0.05?2原子％的Cu以及Ge中的至少一種。
[0047](7)根據(jù)技術(shù)方案3?6中任一項所述的布線結(jié)構(gòu)，其中，
[0048]上述Al合金膜進(jìn)一步包含0.05?I原子％的稀土類元素。
[0049](8)根據(jù)技術(shù)方案3?7中任一項所述的布線結(jié)構(gòu)，其中，
[0050]在與上述半導(dǎo)體層直接連接的上述Al合金膜的表面，形成有最大高度粗度Rz為5nm以上的凹凸。
[0051](9)根據(jù)技術(shù)方案I或2所述的布線結(jié)構(gòu)，其特征在于，
[0052]在上述布線膜與基板之間具備絕緣膜。
[0053](10)根據(jù)技術(shù)方案9所述的布線結(jié)構(gòu)，其特征在于，
[0054]上述布線膜是Cu合金膜，上述布線結(jié)構(gòu)具有包含第一層(Y)和第二層(X)的疊層結(jié)構(gòu)，其中上述第一層(Y)，由包含總計2?20原子％的從由Zn、N1、T1、Al、Mg、Ca、W、Nb、以及Mn組成的群中選擇的至少I種元素的Cu合金構(gòu)成；上述第二層由純Cu、或者以Cu為主要成分的Cu合金、即電阻率比上述第一層(Y)更低的純C u或者Cu合金構(gòu)成，上述第一層(Y)與上述基板以及上述絕緣膜中的至少一個直接連接，上述第二層(X)與上述半導(dǎo)體層直接連接。
[0055](11)根據(jù)技術(shù)方案10所述的布線結(jié)構(gòu)，其中，
[0056]上述第一層⑴的膜厚為IOnm以上、IOOnm以下，且相對于C u合金膜整體膜厚為60%以下。
[0057](12)根據(jù)技術(shù)方案10或11所述的布線結(jié)構(gòu)，其中，
[0058]一部分Mn在上述基板以及上述絕緣膜中的至少一個與上述Cu合金膜之間的界面，發(fā)生了析出以及/或者濃化。
[0059](13)根據(jù)技術(shù)方案9所述的布線結(jié)構(gòu)，其中，
[0060]上述布線膜是含有從由Mn、N1、Zn、Al、T1、Mg、Ca、W、以及Nb組成的群中選擇的至少I種元素的Cu合金膜，且與上述基板以及上述絕緣膜中的至少一個、以及上述半導(dǎo)體層
直接連接。
[0061](14)根據(jù)技術(shù)方案13所述的布線結(jié)構(gòu)，其中，
[0062]上述Cu合金膜含有0.5?10原子％的從由Mn、N1、Zn、Al、T1、Mg、Ca、W、以及Nb組成的群中選擇的至少I種元素。
[0063](15)根據(jù)技術(shù)方案13所述的布線結(jié)構(gòu)，其中，
[0064]上述Cu合金膜至少含有0.5原子％以上的Mn，且含有0.3原子％以上的從由B、Ag、C、W、Ca、以及Mg組成的群中選擇的至少I種元素。
[0065](16)根據(jù)技術(shù)方案13?15中的任一項所述的布線結(jié)構(gòu)，其中，
[0066]一部分Mn在上述基板以及上述絕緣膜中的至少一個與上述Cu合金膜之間的界面，發(fā)生了析出以及/或者濃化。
[0067](17)根據(jù)技術(shù)方案9所述的布線結(jié)構(gòu)，其中，
[0068]上述布線膜是Cu膜。
[0069](18)根據(jù)技術(shù)方案I?17中的任一項所述的布線結(jié)構(gòu)，其特征在于，
[0070]上述氧化物半導(dǎo)體由含有從由In、Ga、Zn、T1、以及Sn組成的群中選擇的至少I種元素的氧化物構(gòu)成。
[0071](19) 一種顯示裝置，具備技術(shù)方案I?18中的任一項所述的布線結(jié)構(gòu)。
[0072](發(fā)明的效果)
[0073]根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種從基板側(cè)起依次具備:主要由氧化硅或氮氧化硅等構(gòu)成的絕緣膜、Cu合金膜、以及薄膜晶體管的氧化物半導(dǎo)體層的布線結(jié)構(gòu)，該布線結(jié)構(gòu)中，即使將Cu合金膜與基板以及/或者絕緣膜直接連接，彼此之間的密接性也優(yōu)良，并且，能夠?qū)崿F(xiàn)Cu系材料的特征即低電阻、和與氧化物半導(dǎo)體層以及/或者構(gòu)成像素電極的透明導(dǎo)電膜之間的低觸點(diǎn)電阻。根據(jù)本發(fā)明，由于能夠?qū)i或Mo等高熔點(diǎn)金屬(隔離金屬層)省去，因此能夠解決圖3所示的現(xiàn)有的布線結(jié)構(gòu)所存在的問題(無法決定有效溝道長等)。
[0074]另外，由于本發(fā)明的布線結(jié)構(gòu)是如上述方式構(gòu)成的，因此能夠再現(xiàn)性良好且可靠地確保Cu膜與在其之上形成的氧化物半導(dǎo)體層之間的低觸點(diǎn)電阻。
[0075]另外，根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種從基板側(cè)起依次具備Al合金膜、和與該Al合金膜連接的薄膜晶體管的氧化物半導(dǎo)體層的布線結(jié)構(gòu)，在該布線結(jié)構(gòu)中，即使將Al合金膜與氧化物半導(dǎo)體層直接連接也能夠?qū)崿F(xiàn)低觸點(diǎn)電阻。根據(jù)本發(fā)明，由于能夠?qū)i或Mo等的高熔點(diǎn)金屬(隔離金屬層)省去，因此能夠解決圖5所示的布線結(jié)構(gòu)所存在的問題點(diǎn)(無法決定有效溝道長等)
【專利附圖】

【附圖說明】
[0076]圖1是表示本發(fā)明的代表性的布線結(jié)構(gòu)的概略剖面說明圖。
[0077]圖2是表示本發(fā)明的代表性的布線結(jié)構(gòu)的概略剖面說明圖。
[0078]圖3是表示現(xiàn)有的布線結(jié)構(gòu)的概略剖面說明圖。[0079]圖4是表示本發(fā)明的代表性的布線結(jié)構(gòu)的概略剖面說明圖。
[0080]圖5是表示現(xiàn)有的布線結(jié)構(gòu)的概略剖面說明圖。
[0081]圖6是在Cu合金膜與玻璃基板之間的界面附近的剖面TEM圖像。
[0082]圖7是圖6的部分放大圖像。
[0083]圖8是表示根據(jù)剖面TEM圖像分析了 EDX線的結(jié)果的曲線圖。
[0084]圖9是表示在實(shí)施例中與ITO或IZO之間的觸點(diǎn)電阻率的測量中所采用的電極圖案的圖。
[0085]圖10是表示在實(shí)施例中與IGZO或ZTO之間的觸點(diǎn)電阻率的測量所采用的電極圖案的圖。
[0086]圖11是表I的N0.46的TEM圖像。
[0087]圖12是為了比較而制作的試樣的TEM圖像。
[0088]圖13是關(guān)于表7的N0.4 (熱處理溫度350°C )在熱處理后的TE M照片(放大倍率為150萬倍)。
【具體實(shí)施方式】
[0089]本發(fā)明人，發(fā)現(xiàn)通過采用在基板上從基板側(cè)起依次具備布線膜、和薄膜晶體管的半導(dǎo)體層的布線結(jié)構(gòu)，即上述半導(dǎo)體層由氧化物半導(dǎo)體構(gòu)成的布線結(jié)構(gòu)，便能實(shí)現(xiàn)所期望的目的。
[0090]作為本發(fā)明優(yōu)選的第一實(shí)施方式，可列舉:上述布線膜是包含Ni以及Co中的至少一種的Al合金，且與上述半導(dǎo)體層直接進(jìn)行連接的布線結(jié)構(gòu)。這起因于如下:本發(fā)明人為了提供一種具備新的顯示裝置用Al合金膜(以下，有時將其稱作直接接觸用Al合金膜)的布線結(jié)構(gòu)而反復(fù)研究后的結(jié)果是，發(fā)現(xiàn)如果采用包含Ni以及/或者Co在內(nèi)的Al合金膜，則能實(shí)現(xiàn)所期望的目的，上述新的顯示裝置用Al合金膜，可應(yīng)用于采用IGZO等的氧化物半導(dǎo)體作為TFT的半導(dǎo)體層的、如圖4所示的結(jié)構(gòu)(從基板側(cè)起依次具備Al合金膜、和與Al合金膜連接的薄膜晶體管的氧化物半導(dǎo)體層的布線結(jié)構(gòu))，且將Ti或Mo等高熔點(diǎn)金屬(隔離金屬層)省去后，即使將Al合金膜與氧化物半導(dǎo)體層直接進(jìn)行連接，也能夠?qū)崿F(xiàn)低觸點(diǎn)電阻。
[0091]上述Al合金膜，優(yōu)選直接與構(gòu)成像素電極的透明導(dǎo)電膜(作為代表，有ITO或IZO等)直接進(jìn)行連接(參照圖4)。另外，適合采用以觸點(diǎn)電阻的進(jìn)一步的降低為目標(biāo)而進(jìn)一步包含Cu以及/或者Ge的Al合金膜、或以耐熱性的提高為目標(biāo)而進(jìn)一步包含稀土類元素(作為代表，有Nd、La、Gd中的至少一種)的Al合金膜。另外，為了形成被認(rèn)為有利于低觸點(diǎn)電阻的實(shí)現(xiàn)的Ni以及/或者Co的析出物或濃化層，關(guān)于與氧化物半導(dǎo)體層直接連接的上述Al合金膜的表面(進(jìn)而與透明導(dǎo)電膜直接連接的上述Al合金膜的表面)，優(yōu)選其最大高度粗度Rz為5n m以上。為了得到這樣的Ni以及/或者Co的析出物或濃化層，將Al合金成膜時的基板溫度(以下有時稱作成膜溫度)的控制(約200°C以上的加熱處理)、以及/或者Al成膜后的加熱處理(約200°C以上的加熱處理)、以及規(guī)定的堿處理進(jìn)行適當(dāng)組合來進(jìn)行是有效的。例如，可列舉:(I)將成膜時的基板溫度提高至約200°C以上來進(jìn)行加熱處理，并進(jìn)行規(guī)定的堿處理后，對氧化物半導(dǎo)體膜進(jìn)行成膜(這種情況下，成膜后的加熱處理并非必須，可以進(jìn)行也可以不進(jìn)行)的方法；或者(II)不論基板溫度如何(既可以不進(jìn)行加熱而將基板溫度保持在室溫不變，也可以加熱至例如200°C以上)，都以約200°C以上的溫度進(jìn)行Al合金成膜后的加熱處理，并進(jìn)行規(guī)定的堿處理后對氧化物半導(dǎo)體膜進(jìn)行成膜的方法等。
[0092]以下，參照上述的圖4，對本發(fā)明的優(yōu)選的第I實(shí)施方式的布線結(jié)構(gòu)以及其制造方法的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行說明，但本發(fā)明并非局限于此。另外，在圖4中，雖然示出了基底柵極型的例子，但并非局限于此，還包含頂部柵極型。另外，在圖4中，作為氧化物半導(dǎo)體層的代表例，雖然采用IG Z0，但并非局限于此，還可以全部采用液晶顯示裝置等的顯示裝置中所采用的氧化物半導(dǎo)體。
[0093]圖4所示的TFT基板，具有從基板側(cè)起依次層疊了柵電極(在圖中為Al合金)、柵極絕緣膜(在圖中為Si02)、源電極.漏電極(在圖中為Al合金，詳細(xì)情況后述)、溝道層(氧化物半導(dǎo)體層、在圖中為IGZ0)、和保護(hù)層(在圖中Si02)的布線結(jié)構(gòu)(基底柵極型)。在此，圖4的保護(hù)層可以是SiON，同樣地，柵極絕緣膜也可以是SiON。這是因?yàn)橛捎谘趸锇雽?dǎo)體在還原氣氛下其優(yōu)良的特性會劣化，因此推薦使用在氧化性氣氛下進(jìn)行成膜的硅氧化膜(Si02)或氮氧化硅膜(SiON)?；蛘?，保護(hù)層或者柵極絕緣膜中的任一方也可以是SiN。
[0094]然后，本發(fā)明的優(yōu)選第一實(shí)施方式的特徴部分在于，采用含有Ni以及/或者Co的Al合金作為上述Al合金。通過添加Ni以及/或者C O，從而能夠降低構(gòu)成源電極以及/或者漏電極的Al合金膜與氧化物半導(dǎo)體層之間的接觸電阻(觸點(diǎn)電阻)。S卩，上述Al合金作為直接接觸用Al合金是非常有用的。Ni以及Co，可以單獨(dú)包含其中一方，也可以包含雙方。
[0095]為了充分發(fā)揮這樣的効果，優(yōu)選使上述元素的含量(當(dāng)單獨(dú)包含N1、Co中的一種時，為單獨(dú)一種的含量，當(dāng)含有雙方時，為雙方的總量)大約為0.10原子％以上。關(guān)于觸點(diǎn)電阻的降低作用，只要上述元素的含量為固定量即可(因?yàn)槿绻砑又凉潭恳陨希瑒t觸點(diǎn)電阻會飽和)，更優(yōu)選為0.2原子％以上，進(jìn)一步優(yōu)選為0.5原子％以上。另一方面，如果上述元素的含量過多，則由于有可能Al合金膜的電阻率會上升，因此優(yōu)選將其上限設(shè)為2原子％，進(jìn)一步優(yōu)選為I原子％。
[0096]本發(fā)明的優(yōu)選第一實(shí)施方式所采用的Al合金膜，如上所述，含有N i以及/或者Co，余部是Al以及不可避免的雜質(zhì)。
[0097]上述Al合金膜中，進(jìn)一步含有0.05?2原子％的Cu以及/或者G e。這些是有助于觸點(diǎn)電阻的進(jìn)一步降低的元素，可以單獨(dú)添加一種，也可以并用雙方。為了充分發(fā)揮這樣的効果，而優(yōu)選上述元素的含量(當(dāng)含有Cu、Ge中的一種時，為單獨(dú)一種的含量，當(dāng)含有雙方時，為雙方的總量)為大約0.05原子％以上。關(guān)于觸點(diǎn)電阻的降低作用，只要上述元素的含量為固定量以上即可，更優(yōu)選為0.1原子％以上，進(jìn)一步優(yōu)選為0.2原子％以上。另一方面，如果上述元素的含量過多，則由于有可能Al合金膜的電阻率會上升，因此優(yōu)選將其上限設(shè)為2原子％，更優(yōu)選設(shè)為I原子％。
[0098]上述Al合金膜中，能夠進(jìn)一步含有0.05?I原子％的稀土類元素。這些是有益于耐熱性的提高的元素，可以含有稀土類元素的I種，也可以將2種以上并用。上述元素中，其優(yōu)選含量(當(dāng)單獨(dú)含有其中一種時，為單獨(dú)一種的含量，當(dāng)含有2種以上時，為其總量)為0.1?0.5原子％,更優(yōu)選為0.2?0.35原子％。在此,所謂稀土類元素,是指在鑭系元素(周期表中從原子序號57的La起至原子序號71的Lu為止共計15種元素)中添加了Sc (鈧)和Y(釔)的元素群。其中，優(yōu)選使用例如La、Nd、Y、Gd、Ce、Dy、T1、Ta，更優(yōu)選La、Nd、Gd,進(jìn)一步優(yōu)選 La、Nd。
[0099]上述Al合金膜中的各合金元素的含量可以通過例如ICP發(fā)光分析(感應(yīng)耦合等離子發(fā)光分析)法而求得。
[0100]在本發(fā)明的優(yōu)選第一實(shí)施方式中，至少源電極以及/或者漏電極只要由上述Al合金膜構(gòu)成即可，關(guān)于其他布線部(例如，柵電極)的成分組成，沒有特別限定。例如，在圖4中，柵電極、掃描線(未圖示)、信號線中的漏極布線部(未圖示)也可以由上述Al合金膜構(gòu)成，這種情況下，可將TFT基板中的所有Al合金布線設(shè)為相同成分組成。
[0101]如后述的實(shí)施例所證實(shí)的那樣，根據(jù)本發(fā)明，雖然能將氧化物半導(dǎo)體與Al合金膜之間的觸點(diǎn)電阻抑制得很低，但可推測到，這與在該界面形成的(I)包含Ni以及/或者Co的析出物；以及/或者(II)包含Ni以及/或者Co的濃化層密切相關(guān)。在Al合金膜進(jìn)一步包含Cu以及/或者Ge、或稀土類元素的情況下,認(rèn)為進(jìn)一步包含這些元素的析出物或濃化層形成于該界面。這樣的析出物或濃化層，與Al氧化物不同，導(dǎo)電性較高，通過在氧化物半導(dǎo)體與Al合金膜之間的界面部分或者整面形成電阻低的區(qū)域，從而能大幅降低觸點(diǎn)電阻。
[0102]優(yōu)選上述Ni以及/或者Co的析出以及/或者濃化，通過組合規(guī)定的加熱處理和規(guī)定的堿處理來進(jìn)行。通過上述加熱處理，能夠在表面析出Al合金中所包含的Ni等，并通過上述堿處理能夠使該析出物露出，并且將氧化被膜去掉，按照這樣通過進(jìn)行兩種方法的處理從而能夠顯著降低觸點(diǎn)電阻。作為堿處理，代表性地可列舉，在TMAH(四甲基氫氧化銨)的約0.4質(zhì)量％水溶液中浸潰約60秒左右的方法。此外，還可應(yīng)用基于氧的處理或基于Ar等離子照射的物理性的氧化膜除去。關(guān)于可應(yīng)用于本發(fā)明的優(yōu)選的第一實(shí)施方式的堿處理的詳細(xì)情況，在后述的Rz的說明部分進(jìn)行說明。
[0103]具體而言，上述加熱處理通過將基于濺射法的Al合金成膜時的基板溫度(成膜溫度)的控制(約200°C以上的加熱處理)、以及/或者Al成膜后的加熱處理(約200°C以上的加熱處理)適當(dāng)組合而進(jìn)行是有效的。濺射法的詳細(xì)情況后述。詳細(xì)而言，可列舉:(I)將成膜溫度提高至約200°C以上以進(jìn)行加熱處理，并進(jìn)行規(guī)定的堿處理后，以將氧化物半導(dǎo)體膜成膜(這種情況下，成膜后的加熱處理并非必須，可以進(jìn)行，也可以不進(jìn)行)的方法；或者(II)不管成膜溫度如何(可以不對基板進(jìn)行加熱而保持室溫，也可以加熱至例如200°C以上)，都在以約200°C以上的溫度進(jìn)行Al合金成膜后的加熱處理，之后，進(jìn)行規(guī)定的堿處理，將氧化物半導(dǎo)體膜成膜的方法。另外，如本發(fā)明那樣，在Al合金膜上具有氧化物半導(dǎo)體的布線結(jié)構(gòu)中，與上述(I)相比，推薦采用上述(II)的熱處理方法(詳細(xì)而言，在不對基板進(jìn)行加熱，而在成膜后進(jìn)行加熱處理之后，進(jìn)行堿處理的方法)。這樣，便能夠有效防止在Al合金成膜后在表面形成氧化鋁等自然氧化膜而使觸點(diǎn)電阻上升。
[0104]上述⑴以及(II)中的任何一種，都優(yōu)選200°C以上的加熱處理時間為5分鐘以上且60分鐘以下。另外，上述(I)的基板溫度的上限優(yōu)選為250°C。另一方面，上述(II)的成膜后加熱溫度優(yōu)選為250°C以上。若考慮到基材的耐熱溫度或抗小丘生長(hillock)性能等，則優(yōu)選將上述(II)的成膜后加熱溫度設(shè)為約350°C以下。
[0105]另外，在上述Al合金膜的成膜后進(jìn)行的加熱處理，可以以上述析出/濃化為目的來進(jìn)行，也可以是上述Al合金膜形成后的熱歷程(例如對SiN膜進(jìn)行成膜的工序)滿足上述溫度/時間。[0106]上述Al合金膜優(yōu)選通過濺射法采用濺射靶材(以下有時稱作“靶材”)而形成。因?yàn)榕c采用離子鍍膜法或電子束蒸鍍法、真空蒸鍍法形成的薄膜相比，可以容易形成成分或膜厚在膜面內(nèi)的均一性優(yōu)良的薄膜。另外，為了通過濺射法形成上述Al合金膜，如果采用與上述的A1-(N i/Co)合金(優(yōu)選進(jìn)一步包含Cu/Ge或稀土類元素)相同組成的Al合金濺射靶材作為上述靶材，則不擔(dān)心組成發(fā)生偏離，能夠形成所期望的成分組成的Al合金膜，因此較好。上述靶材的形狀，包含根據(jù)濺射裝置的形狀和結(jié)構(gòu)而加工成的任意形狀(方形板狀、圓形板狀、環(huán)形狀等)。作為上述靶材的制造方法，可列舉采用熔解鑄造法或粉末燒結(jié)法、噴敷成型法(spray forming)能夠制造由Al基合金構(gòu)成的錠的方法、或在制作由Al基合金組成的預(yù)成形體(在得到最終的致密體之前的中間體)之后，通過致密化方法對該預(yù)成形體進(jìn)行致密化而得到上述靶材的方法。
[0107]另外，關(guān)于與氧化物半導(dǎo)體層直接連接的上述Al合金膜的表面，優(yōu)選形成最大高度粗度Rz為5nm以上的凹凸。該凹凸可通過在將按照上述那樣成膜Al的合金膜與氧化物半導(dǎo)體層直接進(jìn)行連接之前，采用堿性溶液對Al合金膜的表面進(jìn)行濕蝕刻、或者采用SF6和Ar的混合氣體對Al合金膜的表面進(jìn)行干蝕刻而得到。這樣，Al會熔出，作為比Al貴的合金元素的Ni或Co會包含在金屬間化合物中，并在Al合金膜表面析出，并且作為凹凸?fàn)疃鴼埓嬖贏l合金表面。并且，當(dāng)該凹凸的最大高度粗度Rz為5nm以上時，觸點(diǎn)電阻被降低。在此，所謂最大高度粗度Rz是基于JIS B0601 (2001年改正后的JIS規(guī)格)的值(評價長度為4mm)。
[0108]若上述這樣的凹凸被形成于Al合金膜表面，則之后，即使使之與氧化物半導(dǎo)體層直接接觸，成為高接觸電阻的氧化物(AlOx)，也會成為難以形成的狀態(tài)。根據(jù)情況，包含比Al貴的金屬元素的析出物，會與透明導(dǎo)電膜直接接觸。通過實(shí)現(xiàn)這樣的狀況，能夠?qū)崿F(xiàn)氧化物半導(dǎo)體層和Al合金膜中的低接觸電阻。最大高度粗度Rz越大越好，優(yōu)選大約為8nm以上，更優(yōu)選為IOnm以上。若考慮到制造効率的提高、或防止透明導(dǎo)電膜的斷線等產(chǎn)品的質(zhì)量維持等，則最大高度粗度Rz的上限大約為lOOnm，更優(yōu)選為50nm。
[0109]在Al合金膜中形成上述這樣的凹凸時，在將Al合金膜與氧化物半導(dǎo)體層直接進(jìn)行連接之前，只要采用堿性溶液對Al合金膜表面進(jìn)行濕蝕刻或者干蝕刻即可，但關(guān)于此時的蝕刻量(蝕刻深度)，為了實(shí)現(xiàn)所形成的凹凸的最大高度粗度Rz為5nm以上，而優(yōu)選該蝕刻量為5nm以上。另外，關(guān)于進(jìn)行這樣的蝕刻處理的時期，只要是在Al合金膜與氧化物半導(dǎo)體層在物理上直接進(jìn)行連接之前即可，但即使在例如形成氮化硅(Si Nx)等層間絕緣膜之前，也能發(fā)揮同樣的效果。
[0110]作為進(jìn)行上述這樣的濕蝕刻的堿性溶液，可列舉:大約pH9?13左右(優(yōu)選ρΗΙΟ.5?12.8左右)、且雖然熔出Al但不熔出比Al貴的金屬元素的堿性溶液。具體而言，例如可列舉:pH9?13左右的抗蝕劑剝離液“T0K106” (商品名:束京應(yīng)化工業(yè)株式會社制造)的水溶液、后述的實(shí)施例中采用的堿性溶液(AZ 二 >々卜口二 〃々f丨」r X株式會社的AZ300MIF顯影劑)、包含TMAH(四甲基氫氧化銨)的顯影液原液或者為了調(diào)整pH而將該原液稀釋后的溶液(pH約10.5?13.5)、氫氧化鈉水溶液等。上述的「T0K106」是單乙醇胺和二甲基亞砜(DMSO)的混合溶液，根據(jù)這樣混合比率能夠調(diào)整pH的范圍。關(guān)于濕蝕刻的優(yōu)選溫度或時間，只要按照能得到所希望的最大高度粗度Rz的方式，根據(jù)所使用的堿性溶液和Al合金的組成等來適當(dāng)決定即可，但優(yōu)選大約在30?70°C下，進(jìn)行5?180秒(更優(yōu)選為30?60°C、10?120秒)之間。
[0111]另外，作為用于進(jìn)行干蝕刻的氣體，可以采用SF6與Ar的混合氣體(例如，SF6:60%> Ar:40% )。在形成氮化娃膜之后,對該氮化娃膜進(jìn)行干蝕刻時的混合氣體一般米用SF6、Ar以及02的混合氣體，但在基于這樣的混合氣體的干蝕刻中，無法實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。干蝕刻的優(yōu)選條件，只要按照能得到所希望的最大高度粗度Rz的方式，根據(jù)所使用的混合氣體的種類和Al合金的組成等來適當(dāng)決定即可。
[0112]通過采用上述這樣的堿性溶液或者混合氣體來進(jìn)行蝕刻處理，從而包含上述這樣的金屬元素的析出物便會成為在Al合金膜表面濃化的狀態(tài)。
[0113]另外，本發(fā)明所采用的Al合金膜，雖然優(yōu)選可以與ITO或IZO等的透明導(dǎo)電膜直接連接，但在這種情況下，與該透明導(dǎo)電膜直接連接的Al合金膜的表面，與上述同樣地，形成最大高度粗度Rz為5nm以上的凹凸。這樣便能實(shí)現(xiàn)與透明導(dǎo)電膜之間的低觸點(diǎn)電阻。Rz的優(yōu)選范圍或其控制方法，只要與上述同樣地進(jìn)行即可。
[0114]以上針對本發(fā)明的優(yōu)選第一實(shí)施方式中最具特征的Al合金膜進(jìn)行了詳細(xì)說明。
[0115]在本發(fā)明的優(yōu)選第一實(shí)施方式中，上述Al合金膜中具備特征，關(guān)于其他構(gòu)成要件沒有特別限定。
[0116]作為本發(fā)明的優(yōu)選第二實(shí)施方式，例舉出如下布線結(jié)構(gòu):在上述布線膜與基板之間具備絕緣膜，上述布線膜是Cu合金膜，具有由兩層層疊而成的疊層結(jié)構(gòu)，其中:第一層(Y)由總計含有2?20原子％的從由Zn、N1、T1、Al、Mg、Ca、W、Nb、以及Mn組成的群中選擇的至少I種元素的Cu合金構(gòu)成；第二層(X)是由純Cu、或者以Cu為主要成分的Cu合金、即由電阻率比上述第一層(Y)低的純Cu或者Cu合金構(gòu)成，上述第一層(Y)與上述基板以及上述絕緣膜中的至少一個直接連接，上述第二層(X)與上述半導(dǎo)體層直接連接。這起因于如下:由于本發(fā)明人為了提供一種具備新的顯示裝置用Cu合金膜(以下有時稱作直接接觸用Cu合金膜)的布線結(jié)構(gòu)，因而反復(fù)研究的結(jié)果是:作為上述布線結(jié)構(gòu)中采用的Cu合金膜，如果采用具有由兩層層疊而成的疊層結(jié)構(gòu)，且是第一層(Y)與上述基板以及/或者上述絕緣膜直接連接，第二層(X)與上述半導(dǎo)體層直接連接的Cu合金，就能夠?qū)崿F(xiàn)所期望的目的，其中:上述第一層(Y)由總計含有2?20原子％的從由Zn、N1、T1、Al、Mg、Ca、W、Nb、以及Mn組成的群中選擇的至少I種元素的Cu合金構(gòu)成；上述第二層(X)由純Cu、或者以Cu為主要成分的Cu合金、即由電阻率比上述第一層(Y)低的純Cu或者Cu合金構(gòu)成，上述新的顯示裝置用Cu合金膜，可應(yīng)用于采用IGZO等氧化物半導(dǎo)體作為TFT的半導(dǎo)體層的、圖1所示的結(jié)構(gòu)(從基板側(cè)起，依次具備:絕緣膜、Cu合金膜、以及薄膜晶體管的氧化物半導(dǎo)體層的布線結(jié)構(gòu))，將Ti或Mo等高熔點(diǎn)金屬(隔離金屬層)省去后，即使將Cu合金膜與基板以及/或者絕緣膜直接進(jìn)行電連接，彼此之間的密接性也會優(yōu)良，而且膜自身的電阻也低，且與氧化物半導(dǎo)體層或構(gòu)成像素電極的透明導(dǎo)電膜之間的觸點(diǎn)電阻也會抑制得較低。
[0117]上述的Cu合金膜優(yōu)選與構(gòu)成像素電極的透明導(dǎo)電膜(作為代表，有ITO或IZO等)直接連接(參照圖1)。另外，構(gòu)成上述的疊層的Cu合金膜的第一層(Y)的膜厚，優(yōu)選為IOnm以上IOOnm以下，且相對Cu合金膜的整體膜厚為60%以下。并且，第一層(Y)所含有的優(yōu)選合金元素為Mn，與絕緣膜之間的密接性也非常優(yōu)良?？赏茰y這是由于在與絕緣膜之間界面會形成部分Mn析出以及/或者濃化的Cu-Mn反應(yīng)層的緣故。優(yōu)選這樣的密接性優(yōu)良的疊層的Cu合金膜，是通過在C u合金膜成膜后，在大約250°C以上的溫度下進(jìn)行30分鐘以上的加熱處理而制作的。然而，判明了:如果根據(jù)再現(xiàn)性良好且可靠地保證Cu合金膜與氧化物半導(dǎo)體層之間的低接觸電阻的觀點(diǎn)，則將Cu合金膜成膜后的加熱處理控制在大約從300°C以上至500°C左右為止的范圍內(nèi)為有效，若在300°C以下的溫度下進(jìn)行加熱處理，則與氧化物半導(dǎo)體層之間接觸電阻會產(chǎn)生偏差(參照后述的實(shí)施例2-2)。
[0118]以下，參照上述的圖1，對本發(fā)明的布線結(jié)構(gòu)以及其制造方法的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行說明，但本發(fā)明并非局限于此。另外，在圖1中，雖然示出了基底柵極型的例子，但并非局限于此，還包含頂部柵極型。并且，在圖1中，雖然采用IGZO作為氧化物半導(dǎo)體層的代表例，但并非局限于此，還可以采用液晶顯示裝置等顯示裝置中所采用的所有氧化物半導(dǎo)體。
[0119]圖1所示的TFT基板，具有從基板側(cè)起依次層疊柵電極(圖中為C u合金)、柵極絕緣膜(圖中為Si02)、源電極/漏電極(圖中為Cu合金，詳細(xì)情況后述)、溝道層(氧化物半導(dǎo)體層，圖中為IGZ0)、和保護(hù)層(圖中為Si02)而成的布線結(jié)構(gòu)(基底柵極型)。在此，圖1的保護(hù)層可以是氮氧化硅，同樣地，柵極絕緣膜也可以是氮氧化硅。如上所述，氧化物半導(dǎo)體由于在還原氣氛下會喪失其優(yōu)良的特性，因此推薦使用在氧化性氣氛下可成膜的氧化硅(氮氧化硅)?；蛘?，保護(hù)層或者柵極絕緣膜中的任一方可以是氮化硅。
[0120]然后，本發(fā)明的優(yōu)選第二實(shí)施方式的特徴部分在于，采用上述疊層的Cu合金作為上述Cu合金。在本發(fā)明中，與基板以及/或者絕緣膜直接接觸的第一層(Y)，由包含有助于提高密接性的合金元素的Cu合金構(gòu)成，從而，使與基板以及/或者絕緣膜之間的密接性提高。另一方面，在上述第一層(Y)之上疊層的第二層(X)，與氧化物半導(dǎo)體層直接連接，由電阻率低的元素(純Cu、或者具有與純Cu同程度的低電阻率的Cu合金)構(gòu)成，從而實(shí)現(xiàn)了Cu合金膜整體的電阻率的降低。即、通過設(shè)為本發(fā)明的優(yōu)選第二實(shí)施方式所規(guī)定的上述疊層構(gòu)造，從而(I)與Al相比，電阻率更低，能抑制與氧化物半導(dǎo)體層以及/或者構(gòu)成像素電極的透明導(dǎo)電膜之間的觸點(diǎn)電阻較低，即，將這樣的Cu本身的特性有効且最大限度地得以發(fā)揮，并且，(II)作為Cu的缺點(diǎn)的、與基板以及/或者絕緣膜之間的低密接性也被顯著提高了。即，上述Cu合金作為直接接觸用Cu合金是極其有用的，尤其適于用作源電極以及/或者漏電極的布線材料。
[0121]在本發(fā)明的優(yōu)選第二實(shí)施方式中，第二層(X)，形成于第一層(Y)之上(正上方)，由純Cu、或者電阻率比第一層(Y)低的以Cu為主要成分的Cu合金構(gòu)成。通過設(shè)置這樣的第二層(X)，從而能夠?qū)u合金膜整體的電阻率抑制得較低。在此，所謂第二層(X)中采用的「電阻率比第一層⑴低的Cu合金」，只要按照電阻率比由包含密接性提高元素的Cu合金構(gòu)成的第一層(Y)低的方式，對合金元素的種類以及/或者含量恰當(dāng)?shù)剡M(jìn)行控制即可。電阻率低的元素(大約純Cu合金之類低的元素)，參照文獻(xiàn)中記載的數(shù)值等，能夠從公知的元素中容易地進(jìn)行選擇。其中，即使是電阻率高的元素，由于只要使含量少(大約0.05?I原子％左右)，就能夠降低電阻率，因此可應(yīng)用于第二層(X)的上述合金元素未必局限于電阻率低的元素。具體而言，例如，優(yōu)選采用Cu-0.5原子％ N1、Cu-0.5原子％ Zn、Cu-0.3原子％ Mn等。另外，可應(yīng)用于第二層(X)的上述合金元素，也可以包含氧氣或氮?dú)獾臍怏w成分，可采用例如Cu-O或Cu-N等。
[0122]以下，針對本發(fā)明的優(yōu)選第二實(shí)施方式中最具特征的第一層(Y)進(jìn)行詳細(xì)說明。以下，為了方便說明，有時將“基板以及/或者絕緣膜”稱作“基板等”。
[0123](關(guān)于第一層(Y))[0124]在上述Cu合金膜中，第一層(Y)與基板以及/或者絕緣膜直接連接，由總計含有2?20原子％的、從由Zn、N1、T1、Al、Mg、Ca、W、Nb、以及Mn組成的群中選擇的至少I種元素(密接性提高元素)的Cu合金構(gòu)成。這些元素可以單獨(dú)含有其中一種，也可以2種以上并用。在單獨(dú)含有其中一種的情況下，單獨(dú)一種的量只要滿足上述范圍即可，在含有2種以上的情況下，其總量只要滿足上述范圍即可。這些元素是作為在Cu金屬中會產(chǎn)生固溶而在Cu氧化膜中不會產(chǎn)生固溶的元素而選擇的。當(dāng)這些元素所產(chǎn)生固溶的Cu合金在通過成膜過程的熱處理等而被氧化時，由于上述元素在Cu氧化膜中不會產(chǎn)生固溶，因此上述元素會被清掃至因氧化而生成的Cu氧化膜的界面下而濃化，考慮到通過該濃化層會提高與基板以及/或者絕緣膜之間的密接性。通過形成這樣的濃化層，即使不介入隔離金屬而使Cu合金膜與基板等直接連接也能夠確保足夠的密接性。其結(jié)果是，能夠防止液晶顯示器的灰度顯示等顯示性能的劣化。所謂濃化層，是指上述密接性提高元素以高濃度存在的層，具體而言，上述密接性提高元素以第一層(Y)的矩陣中的1.1倍以上的濃度存在的層。
[0125]圖6、圖7是Cu合金膜(4原子％ Mn-Cu合金:膜厚50nm)與玻璃基板之間的界面附近的TEM圖像(放大倍率:15萬倍)(圖7是圖6的部分放大圖像，放大倍率:150萬倍)。圖8是對該剖面TEM圖像進(jìn)行EDX線分析后的結(jié)果的曲線圖。由圖8也可知濃化層形成于Cu合金膜與玻璃基板之間的界面。
[0126]在上述的密接性提高元素中，優(yōu)選的是Mn、Ni，更優(yōu)選的是Mn。Mn是被發(fā)現(xiàn)在上述界面的濃化現(xiàn)象非常強(qiáng)的元素。即、Mn通過Cu合金成膜時或者成膜后的熱處理(例如，包含將Si02膜的絕緣膜進(jìn)行成膜的工序這樣的顯示裝置的制造過程中的熱歷程)而從膜的內(nèi)側(cè)向外側(cè)(與絕緣膜之間的界面等)移動。Mn向界面的移動，在通過基于熱處理的氧化而生成的Mn氧化物成為驅(qū)動力后，會進(jìn)一步被加速。其結(jié)果是，認(rèn)為在與絕緣膜之間界面會整面且密接性良好地形成Cu-Mn的反應(yīng)層(以下，稱作「Mn反應(yīng)層」)，會顯著提高與絕緣膜之間的密接性。
[0127]這樣的Mn反應(yīng)層等的上述濃化層(還包含析出物)，優(yōu)選在基于濺射法(詳細(xì)情況后述)的Cu合金成膜后，通過進(jìn)行規(guī)定的加熱處理而得到。在此，所謂“進(jìn)行規(guī)定的加熱處理”,如上所述,如果考慮密接性,則是指以約250°C以上進(jìn)行30分鐘以上的加熱處理；如果進(jìn)一步根據(jù)再現(xiàn)性良好且可靠地確保與氧化物半導(dǎo)體層之間的低電阻的觀點(diǎn)來看，是指將加熱處理的溫度范圍尤其控制在約300°C以上500°C以下。通過這樣的加熱處理，合金元素會在與絕緣膜之間的界面擴(kuò)散后容易濃化。之后，只要對氧化物半導(dǎo)體膜進(jìn)行成膜即可。
[0128]另外，上述的加熱處理可以是以Mn反應(yīng)層等的上述濃化層的形成為目的而進(jìn)行的，也可以是Cu合金膜形成后的熱歷程(例如，對氮化硅膜等的保護(hù)膜進(jìn)行成膜的工序)滿足上述溫度/時間的加熱處理。
[0129]優(yōu)選上述元素的含量為2原子％以上20原子％以下。在上述元素的含量為小于2原子％的情況下，有可能因與透明基板之間的密接性不足而得不到滿意的特性。例如，當(dāng)上述元素的含量少至0.5%左右的情況下，雖然有些情況下根據(jù)條件能得到良好的密接性，但可能缺乏再現(xiàn)性。因此，本發(fā)明中，還考慮到再現(xiàn)性而將上述元素的含量的下限值設(shè)為2原子％以上。這樣，不依賴于測量條件等就能始終得到良好的密接性。另一方面，當(dāng)上述元素的含量超過20原子％時，由于除了 Cu合金膜(布線膜)自身(第一層+第二層)的電阻率變高之外，布線蝕刻時還會產(chǎn)生殘渣，因此有可能使精細(xì)加工變難。上述元素的含量的優(yōu)選下限值為3原子％，更優(yōu)選為4原子％。另外，優(yōu)選上限值為12原子％，更優(yōu)選為10原子進(jìn)一步優(yōu)選為4.0原子％ (尤其3.5原子％)。
[0130]嚴(yán)格來說，上述元素的優(yōu)選含量因元素的種類而不同。因?yàn)?，根?jù)元素的種類而對密接性以及對電阻的負(fù)荷(影響)會不同。例如，優(yōu)選Mn為3原子％以上12原子％以下，更優(yōu)選為4原子％以上10原子％以下。
[0131]本發(fā)明的優(yōu)選第二實(shí)施方式所采用的Cu合金膜包含上述元素，余部為Cu以及不可避免的雜質(zhì)。
[0132]構(gòu)成上述第一層⑴的Cu合金，進(jìn)一步可以在總計(單獨(dú)的情況下為單獨(dú)的量)0.02?1.0原子％的范圍內(nèi)含有Fe以及/或者Co，這樣，低電阻率以及與透明基板之間的高密接性會進(jìn)一步改善。優(yōu)選含量在0.05原子％以上0.8原子％以下，更優(yōu)選為0.1原子％以上0.5原子％以下。
[0133]在上述Cu合金膜中，第二層(X)形成于上述第一層(Y)之上(正上方)，由純Cu、或者電阻率比上述第一層(Y)低的以Cu為主要成分的Cu合金構(gòu)成。通過設(shè)置這樣的第二層(X)，從而能夠?qū)u合金膜整體的電阻率抑制得較低。
[0134]另外，以Cu為主要成分的Cu合金，是指在Cu合金中Cu的含量最多。
[0135]這樣，關(guān)于本發(fā)明所采用的Cu合金膜，通過設(shè)為組成不同的第二層(X)與第一層(Y)的疊層結(jié)構(gòu)，從而使之發(fā)揮所期望的特性，但為了更有效地發(fā)揮這些特性，尤其控制第一層(Y)的膜厚是有効的。具體而言，上述第一層(Y)膜厚優(yōu)選為IOnm以上，優(yōu)選相對于Cu合金膜的整體膜厚“第二層(X)和第一層(Y)的總膜厚”為60%以下。這樣，除了能得到低電阻率和高的密接性之外，還能更有效地發(fā)揮精細(xì)加工性。更優(yōu)選，第一層(Y)的膜厚為20nm以上，相對于Cu合金膜的整體膜厚為50%以下。
[0136]另外，關(guān)于第一層(Y)的膜厚的上限，只要主要考慮布線膜自身的電阻率來適當(dāng)決定即可，優(yōu)選為IOOnm以下，更優(yōu)選為SOnm以下。另外，雖然第一層(Y)相對于Cu合金膜的整體膜厚的比率的下限沒有特別限定，但若考慮到提高與透明基板之間的密接性，則優(yōu)選大約設(shè)為15%。
[0137]上述第一層(Y)的膜厚，嚴(yán)格來說，因第一層(Y)所含有的元素的種類而能不同。因?yàn)?，根?jù)元素的種類，對密接性以及對電阻的影響會不同。例如，在Mn的情況下，優(yōu)選上述膜厚的下限為IOnm以上，更優(yōu)選為20nm以上。另外，在Mn的情況下，上述膜厚的上限優(yōu)選為SOnm以下，更優(yōu)選為50nm以下。并且，在Ni或Zn的情況下，上述膜厚的下限優(yōu)選為20nm以上，更優(yōu)選為30nm以上，其上限優(yōu)選為IOOnm以下，更優(yōu)選為80nm以下。
[0138]另外，優(yōu)選Cu合金膜整體(第二層(X) +第一層(Y))的膜厚大約為200nm以上500nm以下，更優(yōu)選為250nm以上400nm以下。
[0139]為了進(jìn)一步提高與基板等之間的密接性，上述第一層(Y)還可以含有氧元素。通過在與基板以及/或者絕緣接觸的第一層(Y)中導(dǎo)入適量的氧元素，從而在其界面介入包含規(guī)定量的氧元素的含氧層，在其之間形成牢固的結(jié)合(化學(xué)結(jié)合)，提高密接性。
[0140]為了充分發(fā)揮上述作用，上述第一層(Y)中含有的優(yōu)選氧元素量為0.5原子％以上，更優(yōu)選為I原子％以上，還優(yōu)選為2原子％以上，進(jìn)一步優(yōu)選為4原子％以上。另一方面，若氧元素量過剩，且過分提高密接性，則在進(jìn)行濕蝕刻后會殘留殘渣，濕蝕刻性會降低。另外，若氧元素量過剩，則Cu合金膜整體的電阻會提高?？紤]到這些觀點(diǎn)，上述第一層(Y)中含有的氧元素量優(yōu)選為30原子％以下，還更優(yōu)選為20原子％以下，進(jìn)一步優(yōu)選為15原子％以下，更進(jìn)一步優(yōu)選為10原子％以下。
[0141]關(guān)于這樣的含氧第一層(Y)，在以濺射法對第一層(Y)進(jìn)行成膜時，通過供給氧氣便能得到。作為氧氣供給源，除了氧元素(O2)之外，還可以采用含氧原子的氧化氣體(例如、03等)。具體而言，在第一層(Y)的成膜時，采用在濺射法中通常采用的加工氣體中添加了氧的混合氣體，在第二層(X)的成膜時，不添加氧，只要采用加工氣體進(jìn)行濺射即可。因?yàn)殛P(guān)于第二層(X)，根據(jù)降低電阻率的觀點(diǎn)，優(yōu)選不含氧。作為上述加工氣體，代表性地列舉出稀有氣體(例如氣氣、IS氣)，優(yōu)選IS氣。另外，在第一層(Y)的成膜時，如果使加工氣體中的氧氣量改變，則能夠形成含氧量不同的多個基底層。
[0142]由于上述第一層(Y)中的氧元素量因加工氣體中所占的氧氣的混合比率而能改變，因此根據(jù)想要導(dǎo)入的氧元素量，只要適當(dāng)改變上述混合比率即可。例如，在想要在上述第一層(Y)層中導(dǎo)入I原子％的氧元素的的情況下，優(yōu)選將大約10倍的氧元素量混合入到加工氣體中，使加工氣體中所占的氧氣的比率設(shè)為約10體積％。
[0143]關(guān)于本發(fā)明的優(yōu)選第二實(shí)施方式中采用的Cu合金膜，由于與基板以及/或者絕緣膜之間的密接性優(yōu)良，因此適于用作與它們直接接觸的布線膜以及電極用的膜。在本發(fā)明中，優(yōu)選源電極以及/或者漏電極由上述Cu合金膜構(gòu)成，關(guān)于其他布線部(例如柵電極)的成分組成，沒有特別限定。例如，在圖1中，柵電極、掃描線(未圖示)、以及信號線中的漏極布線部(未圖示)也可以由上述Cu合金膜構(gòu)成，這種情況下，可以使TFT基板中的Cu合金布線全部為相同成分組成。
[0144]優(yōu)選由上述疊層結(jié)構(gòu)構(gòu)成的Cu合金膜通過濺射法而形成。具體而言，只要在通過濺射法將構(gòu)成上述第一層(Y)的材料進(jìn)行成膜以形成第一層(Y)之后，在其上通過濺射法將構(gòu)成上述第二層(X)的材料成膜后形成第二層(X)，使之作為疊層結(jié)構(gòu)即可。按照這樣在形成Cu合金疊層膜之后，進(jìn)行規(guī)定的構(gòu)圖之后，根據(jù)有效范圍的觀點(diǎn)，優(yōu)選將剖面形狀加工成錐形角度為45?60°左右的錐形狀。
[0145]如果采用濺射法，則能夠?qū)εc濺射靶材幾乎相同組成的Cu合金膜進(jìn)行成膜。因此，通過對濺射靶材的組成進(jìn)行調(diào)整，就能夠調(diào)整Cu合金膜的組成。濺射靶材的組成，可以采用不同組成的Cu合金靶材進(jìn)行調(diào)整，或者也可以通過在純Cu靶材中芯片安裝合金元素的金屬，便可以進(jìn)行調(diào)整。
[0146]另外，在濺射法中，有時會在成膜的Cu合金膜的組成與濺射靶材的組成之間產(chǎn)生稍許的偏差。但是，該偏差大概在數(shù)原子％以內(nèi)。因此，如果將濺射靶材的組成最大控制在±10原子％的范圍內(nèi)，則能夠?qū)λ谕慕M成的Cu合金膜進(jìn)行成膜。
[0147]以上，針對本發(fā)明的優(yōu)選第二實(shí)施方式中最具特征的Cu合金膜進(jìn)行了說明。
[0148]在本發(fā)明的優(yōu)選第二實(shí)施方式中，上述Cu合金膜具有特征，關(guān)于其他構(gòu)成要件沒有特別限定。
[0149]作為本發(fā)明的優(yōu)選第三實(shí)施方式，在上述布線膜與基板之間具備絕緣膜，上述布線膜是含有從由Mn、N1、Zn、Al、T1、Mg、Ca、W、以及Nb組成的群中選擇的至少I種元素的Cu合金膜，且可列舉與上述基板以及上述絕緣膜中的至少一個以及上述半導(dǎo)體層直接連接的布線結(jié)構(gòu)。這起因于如下:本發(fā)明人為了提供一種具備新的顯示裝置用Cu合金膜(以下，有時稱作直接接觸用Cu合金膜)的布線結(jié)構(gòu)，反復(fù)研究后的結(jié)果是，發(fā)現(xiàn)作為上述布線結(jié)構(gòu)中采用的Cu合金膜，只要采用(I)含有從由胞、祖、21131、11、1%、0&、1、以及他組成的群中選擇的至少I種元素(以下，稱作密接性提高元素，有時用「XI」來代表)的Cu-Xl合金膜、或者(II)優(yōu)選含有Mn作為上述密接性提高元素，進(jìn)一步含有從由B、Ag、C、W、Ca、以及Mg組成的群中選擇的至少I種元素(以下，有時以「X2」來代表)的CU-X1-X2合金膜，便能夠達(dá)到所期望的目的，其中，上述新的顯示裝置用Cu合金膜，可應(yīng)用于采用IGZO等的氧化物半導(dǎo)體作為TFT的半導(dǎo)體層的、如圖1所示的結(jié)構(gòu)(從基板側(cè)起，依次具備:絕緣膜、Cu合金膜、和薄膜晶體管的氧化物半導(dǎo)體層的布線結(jié)構(gòu))，將Ti或Mo等的高熔點(diǎn)金屬(隔離金屬層)省去后，即使將Cu合金膜與基板以及/或者絕緣膜直接進(jìn)行電連接，彼此之間的密接性也會良好，并且，膜自身的電阻低，與氧化物半導(dǎo)體層或構(gòu)成像素電極的透明導(dǎo)電膜之間的觸點(diǎn)電阻也會抑制得較低。優(yōu)選上述Cu合金膜與基板以及/或者絕緣膜、以及半導(dǎo)體層直接進(jìn)行電連接。
[0150]優(yōu)選上述的Cu合金膜，與構(gòu)成像素電極的透明導(dǎo)電膜(代表性地，有ITO或IZO等)進(jìn)行直接連接(參照圖1)。另外，上述密接性提高元素的優(yōu)選含量大約為0.5~10原子％，尤其是含有Mn者，與基板以及/或者絕緣膜之間的密接性也非常優(yōu)良。這可推測為，是由于在與基板以及/或者絕緣膜之間的界面形成部分Mn析出以及/或者濃化后的Cu-Mn反應(yīng)層。這樣的密接性優(yōu)良的Cu合金膜，在Cu合金膜成膜后，通過以約250°C以上的溫度進(jìn)行5分鐘以上的加熱處理來制作。
[0151]以下，參照上述的圖1，來對本發(fā)明的布線結(jié)構(gòu)以及其制造方法的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行說明，但本發(fā)明并非局限于此。另外，圖1中，雖然示出了基底柵極型的例子，但并非局限于此，還包含頂部柵極型。并且，圖1中，作為氧化物半導(dǎo)體層的代表例，雖然采用了 IGZ0，但并非局限于此，還可以采用液晶顯示裝置等的顯示裝置中采用的所有氧化物半導(dǎo)體。
[0152]圖1所示的TFT 基板，具有從基板側(cè)起依次層疊了柵電極(圖中Cu合金)、柵極絕緣膜(圖中Si02)、源電極?漏電極(圖中Cu合金，詳細(xì)情況后述。)、溝道層(氧化物半導(dǎo)體層，圖中IGZ0)、保護(hù)層(圖中Si02)的布線結(jié)構(gòu)(基底柵極型)。在此，圖1的保護(hù)層可以是SiON，同樣，柵極絕緣膜也可以是SiON。如上所述，由于氧化物半導(dǎo)體在還原氣氛下會喪失其優(yōu)良的特性，因此推薦使用在氧化性氣氛下可成膜的Si02(Si0N)?；蛘弑Ｗo(hù)層或者柵極絕緣膜中的任一方都可以是SiN。
[0153](Cu-Xl 合金膜)
[0154]本發(fā)明的優(yōu)選第三實(shí)施方式的特徴部分在于，采用含有上述的密接性提高元素X1、即從由Mn、N1、Zn、Al、T1、Mg、Ca、W、以及Nb組成的群中選擇的至少I種元素的Cu-Xl合金。這些密接性提高元素Xl可以含有單獨(dú)一種，也可以將2種以上并用。這些密接性提高元素XI，是作為固溶于Cu金屬，而不固溶于Cu氧化膜的元素被選擇的?；蛘撸鲜龅拿芙有蕴岣咴豖I，能夠使在與構(gòu)成玻璃基板等基板或絕緣膜的元素(例如、Si02)之間容易形成化學(xué)結(jié)合(具體而言，形成化學(xué)吸附或界面反應(yīng)層等)的元素。當(dāng)這些元素所固溶的Cu合金通過成膜過程的熱處理等而被氧化時，上述元素會擴(kuò)散后在晶界或界面濃化，通過該濃化層會提高與基板以及/或者絕緣膜之間的密接性。其結(jié)果是，即使不經(jīng)由隔離金屬而使Cu合金膜與基板等直接連接，也能夠確保充分的密接性，能夠防止液晶顯示器的灰度顯示等的顯示性能的劣化。所謂濃化層，是上述密接性提高元素以高濃度存在的層，具體而言是上述密接性提高元素以Cu合金膜的矩陣中的1.1倍以上的濃度存在的層。[0155]如上所述，圖6、圖7是Cu合金膜(4原子％ Mn-Cu合金:膜厚50nm)與玻璃基板之間的界面附近的TEM圖像(放大倍率:15萬倍)，(圖7是圖6的部分放大圖像，放大倍率:150萬倍)，圖8是表示對該剖面TEM圖像進(jìn)行EDX線分析后的結(jié)果的曲線圖。由圖8也可知濃化層形成于Cu合金膜與玻璃基板之間的界面。
[0156]作為上述密接性提高元素XI，優(yōu)選的是Mn、N1、T1、Al、Mg，更優(yōu)選的是Mn、Ni，進(jìn)一步優(yōu)選的是Mn。
[0157]關(guān)于上述元素，若針對提高密接性的推定方法進(jìn)行說明，則首先，可推測Mn是被發(fā)現(xiàn)在上述界面的濃化現(xiàn)象非常強(qiáng)的元素。即、Mn通過Cu合金成膜時或者成膜后的熱處理(例如，包含對Si02膜的絕緣膜進(jìn)行成膜的工序這樣的顯示裝置的制造過程中的熱歷程)從膜的內(nèi)側(cè)向外側(cè)(與絕緣膜之間的界面等)移動。Mn向界面的移動，在通過基于熱處理的氧化而生成的Mn氧化物變成驅(qū)動力后，會進(jìn)一步被加速。其結(jié)果是，被認(rèn)為在與絕緣膜之間的界面會部分或整面且密接性良好地形成Cu-Mn的反應(yīng)層(以下稱作“Mn反應(yīng)層”)，顯著提高與絕緣膜之間的密接性。
[0158]這樣的Mn反應(yīng)層等的上述濃化層(還包含析出物)，優(yōu)選在基于濺射法(詳細(xì)情況后述)的Cu合金成膜后，在約250°C以上進(jìn)行5分鐘以上的加熱處理而得到。通過進(jìn)行這樣的加熱處理，合金元素會在與絕緣膜之間的界面擴(kuò)散后變得容易濃化。之后，只要對氧化物半導(dǎo)體膜進(jìn)行成膜即可。
[0159]另外，上述的加熱處理，可以是以Mn反應(yīng)層等的上述濃化層的形成為目的進(jìn)行的，也可以是Cu合金膜形成后的熱歷程(例如，對SiN膜等的保護(hù)膜進(jìn)行成膜的工序)滿足上述溫度/時間的加熱處理。
[0160]另一方面，可推測T1、Al、Mg都是與玻璃基板的主要成分、即Si02之間引起反應(yīng)，可形成化合物的元素。具體而言，Al以及Mg是在溫度:20?300°C、圧力:latm的氣氛下，與SiO2發(fā)生反應(yīng)，分別形成S1-Al-0、S1-Mg-O的復(fù)合氧化物。另外，Ti是在溫度:20?300°C、圧力:latm的氣氛下，與SiO2發(fā)生反應(yīng)，形成TiSi或者TiSi2的氧化物。
[0161]關(guān)于上述Ti等元素，即使在Cu中的擴(kuò)散系數(shù)比Cu的自我擴(kuò)散系數(shù)大，且僅含有少量，通過成膜后的加熱也會在與玻璃基板之間的界面產(chǎn)生擴(kuò)散濃化，在界面與Si02引起反應(yīng)而形成化學(xué)結(jié)合，使與玻璃基板之間的密接性飛躍性地提高。
[0162]上述密接性提高元素Xl的含量(單獨(dú)含有一種的情況下為單獨(dú)一種的含量，含有2種以上的情況下為總量)優(yōu)選為0.5原子％以上。在上述元素的含量小于0.5原子％的情況下，與基板以及/或者絕緣膜之間的密接性會不足而得不到滿意的特性。例如，在上述元素的含量為少至0.5%左右的情況下，根據(jù)條件有時也會得到良好的密接性，但有可能缺乏再現(xiàn)性。因此，在本發(fā)明的優(yōu)選第三實(shí)施方式，還考慮到再現(xiàn)性而將上述元素的含量的優(yōu)選下限設(shè)為0.5原子％。這樣，不依賴于測量條件等而能始終得到良好的密接性。如果考慮到與基板等之間的密接性提高，則上述密接性提高元素的含量越多越好，但上述元素的含量若超過10原子％，則除了 Cu合金膜(布線膜)自身的電阻率變高外，若添加量進(jìn)一步增加，則由于布線的蝕刻時會產(chǎn)生殘渣，因此可能變得難以進(jìn)行精細(xì)加工。上述元素的優(yōu)選含量是I原子％以上3原子％以下,更優(yōu)選是I原子％以上2原子％以下。
[0163]上述Cu合金膜中的各合金元素的含量，可以通過例如ICP發(fā)光分析(感應(yīng)耦合等離子體發(fā)光分析)法求得。[0164]如上所述，上述Cu-Xl含有合金膜通過在成膜后實(shí)施熱處理，從而得到格外優(yōu)良的密接力。可推測，這是因?yàn)橥ㄟ^成膜后的熱處理(熱能量)，會加速合金元素(Xi)向玻璃基板界面的濃化、以及在界面的化學(xué)結(jié)合形成。
[0165]關(guān)于上述熱處理的條件，溫度越高，或者保持時間越長，對密接性提高越有効地發(fā)揮作用。但是，需要使熱處理溫度為玻璃基板的耐熱溫度以下，另外，若保持時間過度變長，則會導(dǎo)致顯示裝置(液晶顯示器等)的生產(chǎn)性的降低。因此，關(guān)于上述熱處理的條件，優(yōu)選大約為溫度:250?450°C、保持時間:30?120分鐘的范圍內(nèi)。由于該熱處理對Cu-X含有合金膜的電阻率降低也會有効發(fā)揮作用，因此根據(jù)實(shí)現(xiàn)低電阻的觀點(diǎn)而言，為優(yōu)選。
[0166]上述熱處理可以是以密接性的進(jìn)一步提高為目的進(jìn)行的熱處理，也可以是上述Cu-Xl合金膜形成后的熱歷程滿足上述溫度/時間的熱處理。
[0167]本發(fā)明的優(yōu)選第三實(shí)施方式中采用的Cu-Xl合金膜，包含上述元素，余部為Cu以及不可避免的雜質(zhì)。
[0168](CU-X1-X2 合金膜)
[0169]本發(fā)明的優(yōu)選第三實(shí)施方式中采用的Cu合金膜，除了包含上述密接性提高元素Xl之外，還可以包含從由B、Ag、C、W、Ca、以及Mg組成的群中選擇的至少I種元素X2。上述元素X2是有助于與基板等之間的密接性的進(jìn)一步提高、Cu合金膜自身的電阻率降低的元素。上述元素X2中，優(yōu)選的是B、Ag、Mg、Ca,更優(yōu)選的是B、Ag。
[0170]上述元素X2的作用，尤其在含有0.5原子％以上的Mn作為密接性提高元素Xl的情況下，被顯著發(fā)揮，在該情況下的上述元素X2的含量(單獨(dú)含量或者總量)優(yōu)選為0.3原子％以上。更優(yōu)選的是0.5原子％以上。但是，即使添加過剩，則上述作用發(fā)生飽和，相反則有可能導(dǎo)致電阻率增加，因此上述元素X2的含量的上限優(yōu)選為5原子％，更優(yōu)選為2原
子% O
[0171]本發(fā)明的優(yōu)選第三實(shí)施方式中采用的上述Cu合金膜，優(yōu)選通過濺射法來進(jìn)行成膜。所謂濺射法，是指在真空中導(dǎo)入Ar等惰性氣體，在基板與濺射靶材(以后有時稱作靶材)之間形成等尚子放電，通過該等尚子放電使尚子化的Ar與上述祀材相撞,撞出該革巴材的原子并使之沉積在基板上來制作薄膜的方法。如果采用濺射法，則能夠?qū)εc濺射靶材幾乎相同組成的Cu合金膜進(jìn)行成膜。即，與離子鍍膜法或電子束蒸鍍法、真空蒸鍍法所形成的薄膜相比，能夠更容易形成成分或膜厚在膜面內(nèi)的均一性優(yōu)良的薄膜，且由于能夠在as-deposited狀態(tài)下形成合金元素均勻地固溶的薄膜，因此能夠有效地發(fā)現(xiàn)高溫耐氧化性。作為濺射法，可以采用例如DC濺射法、RF濺射法、磁控管濺射法、反應(yīng)性濺射法等任一種濺射法，關(guān)于其形成條件，只要適當(dāng)設(shè)定即可。
[0172]采用上述濺射法，為了形成例如上述Cu-Xl合金膜，作為上述靶材，如果采用由含有規(guī)定量的上述密接性提高元素Xl的Cu合金組成的靶材，即與所希望的Cu-Xl合金膜相同組成的濺射靶材，則不會出現(xiàn)組成成分的偏差，能夠形成所期望的成分/組成的Cu-Xl合金膜，因此較好。關(guān)于濺射靶材的組成，可以采用不同組成的Cu合金靶材進(jìn)行調(diào)整，或者也可以通過在純Cu靶材中芯片安裝合金元素的金屬來進(jìn)行調(diào)整。
[0173]另外，在濺射法中，有時所成膜的Cu合金膜的組成與濺射靶材的組成之間會產(chǎn)生稍許的偏離。但是，該偏離大概在數(shù)原子％以內(nèi)。因此，如果將濺射靶材的組成控制在最大±10原子％的范圍內(nèi)，則能夠?qū)λ谕慕M成的Cu合金膜進(jìn)行成膜。[0174]關(guān)于靶材的形狀，包含根據(jù)濺射裝置的形狀和結(jié)構(gòu)加工成的任意形狀(方形板狀、圓形板狀、環(huán)形板狀等)。
[0175]作為上述靶材的制造方法，可列舉采用熔解鑄造法或粉末燒結(jié)法、噴敷成型法(spray forming)能夠制造由Cu基合金構(gòu)成的錠的方法、或在制造由Cu基合金組成的預(yù)成形體(在得到最終的致密體之前的中間體)之后，通過致密化方法對該預(yù)成形體進(jìn)行致密化而得到上述靶材的方法。
[0176]本發(fā)明的優(yōu)選第三實(shí)施方式中采用的Cu合金膜，由于與基板以及/或者絕緣膜之間的密接性優(yōu)良，因此適于用作與它們直接接觸的布線膜以及電極用的膜。在本發(fā)明的優(yōu)選第三實(shí)施方式中，優(yōu)選源電極以及/或者漏電極由上述Cu合金膜構(gòu)成，關(guān)于其他布線部(例如柵電極)的成分組成，沒有特別限定。例如，在圖1中，柵電極、掃描線(未圖示)、信號線中的漏極布線部(未圖示)也可以由上述Cu合金膜構(gòu)成，這種情況下，可以使TFT基板中的Cu合金布線全部為相同成分組成。
[0177]以上，針對本發(fā)明的優(yōu)選第三實(shí)施方式中最具特征的Cu合金膜進(jìn)行了說明。
[0178]本發(fā)明的優(yōu)選第三實(shí)施方式中，上述Cu合金膜具有特征，關(guān)于其他構(gòu)成要件沒有特別限定。
[0179]作為本發(fā)明的優(yōu)選第四實(shí)施方式，進(jìn)一步列舉在上述布線膜與基板之間具備絕緣膜，且上述布線膜是Cu膜的布線結(jié)構(gòu)。
[0180]本發(fā)明的優(yōu)選第四實(shí)施方式的布線結(jié)構(gòu)，從基板側(cè)起依次具備主要由氧化硅或氮氧化硅等構(gòu)成的絕緣膜、Cu膜、以及薄膜晶體管的氧化物半導(dǎo)體層。在本發(fā)明的優(yōu)選第四實(shí)施方式中，與上述非專利文獻(xiàn)I (關(guān)于源-漏電極使用Al材料)不同，由于使用電阻率低的Cu作為源-漏電極用材料，因此膜自身的電阻也低，能將與構(gòu)成氧化物半導(dǎo)體層或像素電極的透明導(dǎo)電膜之間的觸點(diǎn)電阻抑制得較低。尤其，在本發(fā)明的優(yōu)選第四實(shí)施方式中，由于將Cu膜成膜后的加熱溫度控制在規(guī)定范圍，因此能夠再現(xiàn)性良好且可靠地確保與氧化物半導(dǎo)體層之間的低觸點(diǎn)電阻。
[0181]本說明書中，所謂“Cu膜”是指由純Cu構(gòu)成的膜，所謂純Cu是指Cu的含量大約在99%以上。只要滿足上述要件，則純Cu可以是例如Fe以及/或者Co的總含量(單獨(dú)一種的情況下為單獨(dú)的含量)在0.02~1.0原子％的范圍內(nèi)。
[0182]上述的Cu膜優(yōu)選與氧化物半導(dǎo)體層直接連接。
[0183]上述的Cu膜優(yōu)選與構(gòu)成像素電極的透明導(dǎo)電膜(代表性的有ITO或IZO等)直接連接(參照圖2)。
[0184]以下，參照上述的圖2，對本發(fā)明的優(yōu)選第四實(shí)施方式的布線結(jié)構(gòu)及其制造方法的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行說明，但本發(fā)明并非局限于此。另外，圖2中，雖然示出了基底柵極型的例子，但并非局限于此，還包含頂部柵極型。另外，在圖2中，雖然采用IGZO作為氧化物半導(dǎo)體層的代表例，但并非局限于此，還可以采用液晶顯示裝置等顯示裝置中采用的所有氧化物半導(dǎo)體。
[0185]圖2所示 的TFT基板，具有從基板側(cè)起依次層疊了柵電極(圖中C U)、柵極絕緣膜(圖中Si02)、源電極?漏電極(圖中Cu)、溝道層(氧化物半導(dǎo)體層，圖中IGZ0)、保護(hù)層(圖中Si02)的布線結(jié)構(gòu)(基底柵極型)。構(gòu)成柵電極或源電極?漏電極的布線膜由Cu構(gòu)成。在此，圖2的保護(hù)層可以是氮氧化硅，同樣地，柵極絕緣膜也可以是氮氧化硅。如上所述，氧化物半導(dǎo)體由于在還原氣氛下會喪失其優(yōu)良的特性，因此推薦使用在氧化性氣氛下可成膜的氧化硅(氮氧化硅)?；蛘?，保護(hù)層或者柵極絕緣膜中的一方可以是氮化硅。
[0186]圖2中，由于構(gòu)成源電極?漏電極的Cu膜經(jīng)由Mo或Cr等高熔點(diǎn)金屬與基板以及/或者絕緣膜接觸，因此彼此之間的密接性提高。另一方面，上述Cu膜與氧化物半導(dǎo)體層直接連接。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選第四實(shí)施方式，能發(fā)揮Cu原本的特性，即:與Al相比，電阻率更低，能將與氧化物半導(dǎo)體層以及/或者構(gòu)成像素電極的透明導(dǎo)電膜之間的觸點(diǎn)電阻抑制得較低。進(jìn)而，在本發(fā)明的優(yōu)選第四實(shí)施方式中，由于將Cu成膜后的加熱處理控制在大約3000C以上450°C以下的范圍內(nèi)，因此能夠再現(xiàn)性良好且可靠地確保Cu膜與氧化物半導(dǎo)體層之間的低觸點(diǎn)電阻。如后述的實(shí)施例所證實(shí)的那樣，可知，若在300°C以下的溫度進(jìn)行加熱處理，則與氧化物半導(dǎo)體層之間的觸點(diǎn)電阻會產(chǎn)生偏差。
[0187]包含上述的優(yōu)選第I~4實(shí)施方式在內(nèi)，作為本發(fā)明的布線結(jié)構(gòu)的上述氧化物半導(dǎo)體層，只要是液晶顯示裝置等中采用的氧化物半導(dǎo)體，則沒有特別限定，例如，可以采用由包含從由In、Ga、Zn、T1、以及Sn組成的群中選擇的至少I種元素在內(nèi)的氧化物組成的氧化物半導(dǎo)體。具體而言，作為上述氧化物，可列舉In氧化物、In-Sn氧化物、I n_Zn氧化物、In-Sn-Zn氧化物、In-Ga氧化物、Zn-Sn氧化物、Zn-Ga氧化物、In-Ga-Zn氧化物、Zn氧化物、Ti氧化物等透明氧化物或在Zn-Sn氧化物中添加了 Al或Ga而形成的AZTO或GZT0。
[0188]另外，作為構(gòu)成像素電極的透明導(dǎo)電膜，可列舉在液晶顯示裝置等中通常采用的氧化物導(dǎo)電膜,例如,可列舉由包含從由In、Ga、Zn、以及Sn組成的群中選擇的至少I種元素的氧化物組成的導(dǎo)電膜。代表性地可例示非晶ITO或聚合ΙΤΟ、IZO、ZnO等。
[0189]另外，關(guān)于柵極絕緣膜等絕緣膜或在氧化物半導(dǎo)體上形成的保護(hù)膜(以下，有時以絕緣膜為代表)沒有特別限定，可列舉通常采用的例如氮化硅、氧化硅、氮氧化硅等。但是，根據(jù)有效發(fā)揮氧化物半導(dǎo)體的特性的觀點(diǎn)來看，優(yōu)選使用在酸性氣氛下可成膜的氧化硅或氮氧化硅。詳細(xì)而言，上述絕緣膜不一定需要僅由氧化硅構(gòu)成，只要是至少包含使氧化物半導(dǎo)體的特性有効地發(fā)揮的程度的氧的絕緣性膜，就可以用于本發(fā)明。例如，可以采用僅對氧化硅的表面進(jìn)行氮化的膜，或僅對Si的表面進(jìn)行氧化的膜等。在絕緣膜含氧的情況下，該絕緣膜的厚度優(yōu)選為大約0.17nm以上3nm以下。另外，優(yōu)選含氧絕緣膜中的氧原子數(shù)([O])與Si原子數(shù)([Si])之比([0]/[Si])的最大值大約在0.3以上2.0以下的范圍內(nèi)。
[0190] 基板只要是用于液晶顯示裝置等中的基板，則沒有特別限定。代表性地，可列舉以玻璃基板等為代表的透明基板。玻璃基板的材料只要是用于顯示裝置中，則沒有特別限定，例如，可列舉無堿玻璃、高應(yīng)變點(diǎn)玻璃、堿石灰玻璃等?；蛘?，還可以采用可撓性樹脂膜、金屬薄片等。
[0191]在制造具備上述布線結(jié)構(gòu)的顯示裝置時，除了滿足本發(fā)明的規(guī)定，且將Cu合金膜或Al合金膜的熱處理/熱歷程條件設(shè)為上述推薦的條件以外，沒有特別限定，只要采用顯示裝置的一般工序即可。
[0192](實(shí)施例)
[0193]以下，列舉實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行更具體的說明，但本發(fā)明并非由以下的實(shí)施例來限制，在符合上述/下述主旨的范圍內(nèi)可以適當(dāng)改變來實(shí)施，且都包含在本發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)。[0194](實(shí)施例1-1)
[0195]將無堿玻璃板(板厚:0.7mm)作為基板，在其表面通過DC磁控管.濺射法對表1所示的各種合金組成的Al合金膜(余部:A1以及不可避免的雜質(zhì))進(jìn)行成膜。成膜條件如下。另外，作為濺射靶材，采用在真空溶解法下制作的各種組成的Al合金靶材。
[0196](Al合金膜的成膜條件)
[0197]?環(huán)境氣體=氬
[0198].圧力=2m Torr
[0199].基板溫度=在25°C (室溫)、或者200°C下加熱30分鐘
[0200].膜厚=300nm
[0201]上述Al合金膜中的各合金元素的含量，通過ICP發(fā)光分析(感應(yīng)耦合等離子發(fā)光分析)法求得。
[0202]采用按照如上述進(jìn)行成膜的Al合金膜，對熱處理后的Al合金膜自身的電阻率、以及將Al合金膜與透明像素電極(ITO)、氧化物半導(dǎo)體(IGZ0、ΙΖ0)直接連接時的直接接觸電阻(與ITO之間的觸點(diǎn)電阻、與IGZO之間的觸點(diǎn)電阻、或者與IZO之間的觸點(diǎn)電阻)，分別采用下述的方法進(jìn)行了測量。
[0203](I)熱處理后的Al合金膜自身的電阻率 [0204]在對上述Al合金膜在惰性氣體氣氛中，以250°C實(shí)施15分鐘的熱處理后，以4探針法測量了電阻率。然后，按照下述基準(zhǔn)判斷了熱處理后的Al合金膜自身的電阻率的優(yōu)良與否。
[0205](判斷基準(zhǔn))
[0206]〇:小于5.0 μ Ω.cm
[0207]X:5.0μ Ω.cm 以上
[0208](2)與透明像素電極(ITO)之間的觸點(diǎn)電阻
[0209]對如上述方式成膜的Al合金膜，依次實(shí)施光刻、蝕刻后形成了圖9所示的電極圖案。接著，通過CVD裝置形成了膜厚:300nm的氮化硅(SiNx)膜。這時的成膜溫度是在如表1所示的250°C或者320°C下進(jìn)行的。另外，成膜時間都是15分鐘。通過這時的熱歷程，使合金元素析出作為析出物。接著，進(jìn)行光刻和采用RIE(Reactive I on Etching)裝置的蝕刻，在SiN膜形成接觸孔。在接觸孔形成后，將抗蝕劑去除，采用堿性溶液(將AZ工 > 夂
卜口二 ^ ^ y U r <株式會社的AZ300MIF顯影劑(2.38wt% )稀釋成為0.4%的水溶液)在室溫下對Al合金薄膜表面進(jìn)行濕處理，從而實(shí)施了蝕刻。接著，對Al合金薄膜的凸部的粗度Rz [基于JISB0601 (2001)的最大高度粗度Rz]進(jìn)行了測量。最大高度粗度Rz的測量是使用S y卜3制表面粗度測量器SJ-301進(jìn)行了測量的。評價長度設(shè)為4mm，按照下述基準(zhǔn)來判斷了最大高度粗度Rz的優(yōu)良與否。
[0210](判斷基準(zhǔn))
[0211]O:5nm 以上
[0212]X:小于 5nm
[0213]之后，采用濺射法在下述條件下對ITO膜(透明導(dǎo)電膜)進(jìn)行成膜，進(jìn)行光刻和構(gòu)圖后形成將IOym方的觸點(diǎn)部分串聯(lián)連接50個而成的接觸鏈圖案(contact chainpattern)(參照圖9)。在圖9中，Al合金以及ITO的線寬為80 μ m。[0214](ITO膜的成膜條件)
[0215].環(huán)境氣體=気
[0216].圧力=0.8m Torr
[0217].基板溫度=25 °C (室溫)
[0218].膜厚=200nm
[0219]上述接觸鏈的所有電阻(觸點(diǎn)電阻、連接電阻)，是采用HEWLE TT PACKARD4156A以及AgilentTechnolo gies4156C的精密半導(dǎo)體參數(shù)分析器,使探針與該接觸鏈圖案的兩端的焊盤部接觸，并采用雙端子測量對1-V特性進(jìn)行測量而求出的。然后，求出換算成一個觸點(diǎn)后的觸點(diǎn)電阻值，按照下述基準(zhǔn)來判斷與ITO之間的直接接觸電阻(與ITO之間的觸點(diǎn)電阻)的優(yōu)良與否。在本實(shí)施例中，將〇或者Λ作為合格。
[0220](判斷基準(zhǔn))
[0221]〇:小于1000Ω
[0222]Λ:1000 Ω 以上、小于 3000 Ω
[0223]X:3000 Ω 以上
[0224](3)與透明像素電極(IZO)之間的觸點(diǎn)電阻 [0225]代替ΙΤ0，除了采用IZO之外，還與上述的(2)與ITO之間的觸點(diǎn)電阻的情況同樣，對Al合金膜進(jìn)行各種熱處理，進(jìn)行濕處理后實(shí)施蝕刻，測量了 Al合金薄膜的凸部的最大高度粗度Rz。
[0226]之后，采用濺射法按照下述條件對IZO膜(透明導(dǎo)電膜)進(jìn)行成膜，進(jìn)行光刻和構(gòu)圖，形成了將10 μ m方的觸點(diǎn)部分串聯(lián)50個而成的接觸鏈圖案(參照圖9)。在圖9中，Al合金以及IZO的線寬為80 μ m。
[0227](IZO膜的成膜條件)
[0228].環(huán)境氣體=氬
[0229].圧力=0.8m Torr
[0230].基板溫度=25 0C (室溫)
[0231]?膜厚= 200nm
[0232]與上述的(2)同樣地對上述接觸鏈的所有電阻(觸點(diǎn)電阻、連接電阻)進(jìn)行測量，求出換算成一個觸點(diǎn)時的觸點(diǎn)電阻值，并按照下述基準(zhǔn)來判斷了與IZO之間的直接接觸電阻(與IZO之間的觸點(diǎn)電阻)的優(yōu)良與否。在本實(shí)施例中，將O或者Λ作為合格。
[0233](判斷基準(zhǔn))
[0234]〇:小于1000Ω
[0235]Λ:1000 Ω 以上、小于 3000 Ω
[0236]X:3000 Ω 以上
[0237](4)與氧化物半導(dǎo)體(IGZO)之間的觸點(diǎn)電阻
[0238]除了采用圖10所示的電極圖案，與上述的(2)與ITO之間的觸點(diǎn)電阻的情況同樣地，對Al合金膜進(jìn)行各種熱處理后，進(jìn)行濕處理后實(shí)施蝕刻，來對Al合金薄膜的凸部的最大高度粗度Rz進(jìn)行了測量。
[0239]之后，通過濺射在下述條件下對IGZO膜進(jìn)行成膜，進(jìn)行光刻和構(gòu)圖，形成了將80 μ m方的觸點(diǎn)串聯(lián)連接100個而成的接觸鏈圖案。在圖10中，Al合金以及IGZO的線寬是80μπι。用于IGZO的濺射靶材的組成是In: Ga: Zn = 1:1:1和2: 2:1。
[0240](氧化物半導(dǎo)體的成膜條件)
[0241]?環(huán)境氣體=氬
[0242].圧力=5m Torr
[0243].基板溫度=25 0C (室溫)
[0244].膜厚=IOOnm
[0245]與上述的(2)同樣地對上述接觸鏈的所有電阻(觸點(diǎn)電阻、連接電阻)進(jìn)行測量，求出換算成一個觸點(diǎn)后的觸點(diǎn)電阻值，按照下述基準(zhǔn)來判斷與IGZO之間的直接接觸電阻(與IGZO之間的觸點(diǎn)電阻)的優(yōu)良與否。在本實(shí)施例中，將O或者Λ作為合格。
[0246](判斷基準(zhǔn))
[0247]〇:小于1000Ω
[0248]Λ:1000 Ω 以上、小于 3000 Ω
[0249]X:3000 Ω 以上
[0250](5)與氧化物半導(dǎo)體(ZTO)之間的觸點(diǎn)電阻 [0251]除了采用圖10所示的電極圖案之外，還與上述的(2)與ITO之間的觸點(diǎn)電阻的情況同樣地，對Al合金膜進(jìn)行各種熱處理，進(jìn)行濕處理后實(shí)施蝕刻，來對Al合金薄膜的凸部的最大高度粗度Rz進(jìn)行了測量。
[0252]之后，通過濺射按照下述條件對ZTO膜進(jìn)行成膜，進(jìn)行光刻和構(gòu)圖，形成了將80 μ m方的觸點(diǎn)串聯(lián)連接100個而成的接觸鏈圖案。在圖10中，Al合金以及ZTO的線寬是80 μ m。ZTO的濺射靶材中采用的組成是Zn: Sm = 2: I。
[0253](氧化物半導(dǎo)體的成膜條件)
[0254].環(huán)境氣體=氬
[0255].圧力=5m Torr
[0256].基板溫度=25 0C (室溫)
[0257].膜厚=IOOnm
[0258]與上述的(2)同樣地對上述接觸鏈的所有電阻(觸點(diǎn)電阻、連接電阻)進(jìn)行測量，并求出換算成一個觸點(diǎn)時的觸點(diǎn)電阻值，按照下述基準(zhǔn)來判斷了與ZTO之間的直接接觸電阻(與ZTO之間的觸點(diǎn)電阻)的優(yōu)良與否。在本實(shí)施例中，將O或者Λ作為合格。
[0259](判斷基準(zhǔn))
[0260]〇:小于1000Ω
[0261]Λ:1000 Ω 以上、小于 3000 Ω
[0262]X:3000 Ω 以上
[0263](6)析出物密度
[0264]析出物的密度是采用掃描電子顯微鏡的反射電子像求出的。具體而言，對I個視野(100μπι2)內(nèi)的析出物的個數(shù)進(jìn)行測量，求出3個視野的平均值，并按照下述基準(zhǔn)來判斷了析出物密度的優(yōu)良與否。在本實(shí)施中，將〇或者Λ作為合格。
[0265](判斷基準(zhǔn))
[0266]〇:40個以上
[0267]Λ:30個以上、小于40個[0268]X:小于 30 個
[0269]這些結(jié)果集中顯示在表1、表2中。
[0270]表1中，“加熱成膜(200°C ) ”欄表示Al合金成膜時的基板溫度，「〇」是將基板溫度設(shè)為200°C的例子，「_」是將基板溫度設(shè)為室溫的例子。
[0271]另外，在表1中，在“Al合金膜的表面粗度Rz”欄，集中顯示了與ΙΤΟ、ΙΖ0、以及IGZO直接連接的Al合金膜的Rz的結(jié)果，“〇”是指雙方的判定結(jié)果為〇(Rz5nm以上)，“ X ”是 指雙方的判定結(jié)果都是X (小于Rz5nm)。
[0272](表1)
【權(quán)利要求】
1.一種布線結(jié)構(gòu)，其在基板上從基板側(cè)起依次具備布線膜、和薄膜晶體管的半導(dǎo)體層，該布線結(jié)構(gòu)的特征在于， 上述半導(dǎo)體層由氧化物半導(dǎo)體構(gòu)成， 在上述布線膜與基板之間具備絕緣膜， 上述布線膜是Cu合金膜， 上述布線結(jié)構(gòu)具有包含第一層(Y)和第二層(X)的疊層結(jié)構(gòu)，其中上述第一層(Y)，由包含總計2~20原子％的從由Zn、N1、T1、Al、Mg、Ca、W、Nb、以及Mn組成的群中選擇的至少I種元素的Cu合金構(gòu)成； 上述第二層由純Cu或者以Cu為主要成分的Cu合金、即電阻率比上述第一層(Y)更低的純Cu或者Cu合金構(gòu)成， 上述第一層(Y)與上述基板及上述絕緣膜中的至少一個直接連接， 上述第二層(X)與上述半導(dǎo)體層直接連接。。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的布線結(jié)構(gòu)，其特征在于， 上述布線膜，在與上述半導(dǎo)體層直接連接的同一平面上、且與構(gòu)成像素電極的透明導(dǎo)電膜直接連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的布線結(jié)構(gòu)，其特征在于， 上述第一層(Y)的膜厚為IOnm以上、IOOnm以下，且相對于Cu合金膜整體膜厚為60%以下。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的布線結(jié)構(gòu)，其特征在于， 一部分Mn在上述基板及上述絕緣膜中的至少一個與上述Cu合金膜之間的界面，發(fā)生了析出以及/或者濃化。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的布線結(jié)構(gòu)，其特征在于， 上述布線膜是含有從由胞、祖、21131、11、1%、0&、1、以及吣組成的群中選擇的至少I種元素的Cu合金膜，且與上述基板及上述絕緣膜中的至少一個、以及上述半導(dǎo)體層直接連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的布線結(jié)構(gòu)，其特征在于， 上述Cu合金膜含有0.5~10原子％的從由Mn、N1、Zn、Al、T1、Mg、Ca、W、以及Nb組成的群中選擇的至少I種元素。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的布線結(jié)構(gòu)，其特征在于， 上述Cu合金膜至少含有0.5原子％以上的Mn，且含有0.3原子％以上的從由B、Ag、C、W、Ca、以及Mg組成的群中選擇的至少I種元素。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的布線結(jié)構(gòu)，其特征在于， 一部分Mn在上述基板及上述絕緣膜中的至少一個與上述Cu合金膜之間的界面，發(fā)生了析出以及/或者濃化。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的布線結(jié)構(gòu)，其特征在于， 上述布線膜是Cu膜。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的布線結(jié)構(gòu)，其特征在于， 上述氧化物半導(dǎo)體由含有從由In、Ga、Zn、T1、以及Sn組成的群中選擇的至少I種元素的氧化物構(gòu)成。
11.一種顯示裝置，其特 征在于，具備權(quán)利要求1所述的布線結(jié)構(gòu)。
【文檔編號】H01L29/49GK103972246SQ201410205558
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2010年7月27日 優(yōu)先權(quán)日:2009年7月27日
【發(fā)明者】后藤裕史, 前田剛彰, 巖成裕美, 平野貴之 申請人:株式會社神戶制鋼所