[发明专利]配线结构、薄膜晶体管基板及其制造方法、以及显示装置

说明书

技术领域

本发明涉及可应用于液晶显示器、有机EL显示器等平板显示器(显示装置)、ULSI(超大规模集成电路)、ASIC(Application Specific IntegratedCircuit)、FET(场效应型晶体管)、二极管等的半导体装置的配线结构，薄膜晶体管基板及其制造方法，以及显示装置，特别涉及含有纯Al或Al合金的Al系合金膜作为配线材料的新型配线结构。

背景技术

液晶显示器等有源矩阵型液晶显示装置由以下部件构成：具备作为开关元件的薄膜晶体管(Thin Film Transitor，以下称为TFT。)、透明像素电极、栅极配线和源极-漏极配线等配线部、无定形硅(a-Si)或多晶硅(p-Si)等半导体层的TFT基板；与TFT基板相对以规定的间隔对向配置的具备共用电极的对向基板；在TFT基板与对向基板之间填充的液晶层。

在TFT基板中，对于栅极配线、源极-漏极配线等的配线材料，由于电阻率低、加工容易等理由，广泛使用纯Al、Al-Nd等Al合金(以下，将这些统称为Al系合金。)。在Al系合金配线(Al系合金膜)与TFT的半导体层之间，以专利文献1等为代表，通常设有由Mo、Cr、Ti、W等高熔点金属形成的阻障金属层。这是因为，不隔着阻障金属层而使Al系合金配线与TFT的半导体层直接接触时，基于在其后的工序(例如，TFT的上形成的绝缘层的成膜工序、烧结、退火等热工序)中的热处理，Al系合金配线中Al会向半导体层中扩散，TFT特性会降低。具体地说，会对流过TFT的电流(开关关时的关断电流和开关开时的导通电流)等有不好的影响，会导致关断电流的增加、导通电流的降低，而且也会降低开关速度(对开关开的电气信号的应答性)。另外，有时Al系合金配线和半导体层的接触电阻也会上升。

这样，阻障金属层对于抑制在Al系合金膜和半导体层的界面的Al与Si的相互扩散是有效的，但是为了形成阻障金属层，除了Al系合金配线形成用的成膜装置之外，还必须另外设置阻障金属形成用的成膜装置。具体地说，必须使用分别额外装备了阻障金属形成用的成膜腔室的成膜装置(代表性的有多个成膜腔室连接于传送腔室的集群工具(cluster tool))，会导致制造成本的上升和生产率的降低。另外，作为阻障金属层而使用的金属与Al系合金在利用药剂的湿法蚀刻等加工工序中的加工速度不同，因此在加工工序中控制横方向的加工尺寸是极为困难的。因此，阻障层的形成不但从成膜的观点出发会导致复杂，从加工的观点出发也会导致工序的复杂化，从而带来制造成本的上升和生产率的降低。

在上述中，作为显示装置的代表例举出液晶显示装置为例进行说明，但是上述的由于在Al系合金膜与半导体层的界面处的Al与Si的相互扩散而引起的问题，不限于显示装置，在LSI、FET等的半导体装置中也可以见到。例如为了制造半导体装置的代表例的LSI，为了防止在半导体层和Al系合金膜之间的界面产生突尖(spike)，在半导体层的上形成Cr、Mo等阻障金属层之后再进行Al系合金膜的成膜，但是在半导体装置的领域，也要求工序的简略化、成本的降低化。

因此，期望能提供一种可以避免在显示装置、半导体装置中产生的Al与Si的相互扩散所导致的问题又不像以往那样设置阻障金属层的技术。

鉴于以上情况，例如在专利文献2～4中，提出了直接接触技术，其可以省略阻障金属层的形成而将源极-漏极电极等中使用的Al系合金配线与半导体层直接接触。其中，专利文献4是本申请人公开的技术，公开了由含氮层与Al系合金膜构成的材料，含氮层的N(氮)与半导体层的Si结合的配线结构。该含氮层可以认为是作为用于防止Al与Si的相互扩散的阻障层而起作用，已经证实即使不像以往那样形成Mo等阻障金属层也可以得到优良的TFT特性。另外，该含氮层可以在形成半导体层后且成膜Al系合金膜之前通过等离子氮化等氮化处理来简便地制作，因此还具有不需要阻障金属形成用的特别的成膜装置这样的优点。

专利文献1：日本特开2000-199912号公报

专利文献2：日本特开2003-273109号公报

专利文献3：日本特开2008-3319号公报

专利文献4：日本特开2008-10801号公报

发明内容

本发明的目的在于，提供一种可以省略在纯Al或Al合金的Al系合金配线与半导体层之间的阻障金属层的直接接触的技术，其在幅度较宽的工艺余度(process margin)的范围内可以将Al系合金配线直接且可靠地连接于半导体层。

本发明的要旨如以下所示。