[发明专利]元件的接合结构

说明书

技术领域

本发明涉及构成液晶显示装置等显示装置的元件的接合结构，特别涉及作为配线电路材料使用了Al系合金的元件的制造技术。

背景技术

近年，关于以液晶显示器为代表的薄型电视机等显示装置，作为其构成材料，铝(以下有时简单地记为Al)系合金配线材料被广泛普及。其理由是Al系合金配线材料的电阻率值较低，具有易于配线加工的特性。

例如，为有源矩阵型液晶显示器时，作为开关元件的薄膜晶体管(以下简称为TFT)由ITO(氧化铟锡)或IZO(氧化铟锌)等透明电极(以下有时称为透明电极层)和Al系合金形成的配线电路(以下有时称为Al系合金层)构成。该元件中存在Al系合金层与透明电极接合的部分或与TFT内的n⁺-Si(掺杂了磷的半导体层)接合的部分。

构成上述元件时，考虑到形成Al系合金层的铝氧化物的影响，在Al系合金层和透明电极间由钼(Mo)或钛(Ti)等高熔点金属材料形成所谓的覆盖层。此外，在n⁺-Si这样的半导体层和配线电路的接合中，为了防止Al和Si因制造工序中的受热过程而相互扩散，在半导体层和Al系合金层间存在与上述覆盖层同样的钼(Mo)或钛(Ti)等高熔点金属材料。

参照图1对上述元件结构进行具体说明。图1所示为液晶显示器的a-Si型TFT简单剖面图。该TFT结构中，在玻璃基板1上形成了电极配线电路层2和由Mo或Mo-W等构成的覆盖层3，该电极配线电路层2由构成栅电极部G的Al系合金配线材料形成。在该栅电极部G设置了作为其保护的SiNx的栅极绝缘膜4。此外，在该栅极绝缘膜4上依次堆积了a-Si半导体层5、沟道保护膜层6、n⁺-Si半导体层7、覆盖层3、电极配线电路层2和覆盖层3，通过形成合适的图案，设置漏电极部D和源电极部S。在该漏电极部D和源电极部S上覆盖元件的表面平坦化用树脂或SiNx绝缘膜4’。此外，在源电极部S侧于绝缘层4’设置接触孔CH，在该部分形成ITO或IZO的透明电极层7’。在该电极配线电路层2使用Al系合金配线材料时，形成n⁺-Si半导体层7和电极配线层2间或接触孔CH中的透明电极层7’和电极配线层2间存在覆盖层3的结构。

该图1所示的元件结构中，为了形成Mo等覆盖层，被指出无法避免材料或制造设备等的成本提高，制造工序复杂化。

因此，作为省略上述覆盖层的方法，提出了将由Al系合金形成的配线层的一部分氮化，利用该氮化的部分与半导体层接合的技术方案(参照专利文献1)。此外，还提出了将由Al系合金形成的配线层完全氮化，使其与半导体层接合的技术方案(参照专利文献2)。

专利文献1：日本专利特开2003-273109号公报

专利文献2：日本专利特开2005-123576号公报

发明的揭示

但是，上述专利文献1中，由于Al系合金的被氮化的部分的电阻提高，因此半导体层和Al系合金层直接接合时，存在无法满足欧姆特性的倾向。此外，如专利文献2所述，如果使Al系合金的配线层完全氮化，则配线层本身的电阻值过大，无法满足良好的元件特性。

本发明是以上述情况为背景完成的发明，其目的是提供使n⁺-Si等半导体层和Al系合金层直接接合时可防止Al和Si的互相扩散、可维持欧姆特性、可确保Al系合金层本身的低电阻特性的元件的接合结构。更具体的目的是提供即使经历了250℃以上的受热过程，也可抑制半导体层和Al系合金层的直接接合的界面的界面反应、可维持欧姆特性且Al系合金层的电阻值达到10μΩcm以下的元件的接合技术。

为了解决上述问题，本发明者为实现半导体层和Al系合金层的直接接合而对形成半导体层的Si进行了探讨，发现Si中含氮时可实现良好的直接接合。

本发明是具备半导体层和与该半导体层直接接合的Al系合金层的元件的接合结构，其中，与Al系合金层直接接合的半导体层由含氮的Si形成。

本发明中的形成半导体层的Si的氮含量较好为1×10¹⁸原子/cm³～5×10²¹原子/cm³，更好为1×10¹⁸原子/cm³～1×10²⁰原子/cm³。

本发明的元件的接合结构中的半导体层的从与Al系合金层直接接合的表面侧开始以上的深度的区域可由含氮Si形成。