[发明专利]配线构造、显示装置和半导体装置

说明书

技术领域

本发明涉及可以适用于液晶显示器、有机EL显示器等的平板显示器(显示装置)，ULSI(超大规模集成电路)、ASIC(特定用途集成电路Application Specific Integrated Circuit)、FET(场效应晶体管)、二极管等的半导体装置等的配线构造，特别是涉及作为配线材料含有Cu合金膜的配线构造。以下，特别以液晶显示装置的薄膜晶体管的配线为例进行列举说明，但并非限定于此。

背景技术

液晶显示器等的有源矩阵型液晶显示装置，由如下构成：TFT基板，其以薄膜晶体管(Thin Film Transistor，以下称为TFT。)为开关元件，具备透明像素电极、栅极配线和源极/漏极配线等的配线部、非晶硅(a-Si)和多晶硅(p-Si)等的半导体层；对置基板，其与TFT基板相对，留有规定的间隔而相对配置的共通电极；填充在TFT基板和对置基板之间的液晶层。

在TFT基板中，栅极配线和源极/漏极配线等的配线材料，至今为止使用的是铝(Al)合金膜。但是，随着显示设备的大型化和高画质化推进，由于配线电阻大引起的信号延迟和电功率损失这样的问题明显化。因此作为配线材料，比Al电阻低的铜(Cu)受到注目。

配线材料使用纯Cu或Cu合金(以下，将其统称为Cu系合金。)时，如专利文献1～7所述，通常，在Cu系合金配线膜和TFT的半导体层之间会设有由Mo、Cr、Ti、W等的高熔点金属构成的阻挡金属层。其中主要可列举以下两个理由。

第一，可列举的理由是，若不经由阻挡金属层，而是使Cu系合金配线膜与TFT的半导体层直接接触，则由于其后的工序(例如，形成于TFT之上的绝缘层的成膜工序，和烧结及退火等的热工序)的热过程，会导致Cu系合金配线膜中的Cu扩散到半导体层中，TFT性能降低，或Cu系合金配线膜和半导体层的接触电阻增加等。

第二，如上述，若Cu系合金配线膜中的Cu扩散到半导体中，形成半导体层和Cu的反应层，则存在Cu系合金配线膜从该反应层的部分剥离的问题。即，若使Cu合金膜和半导体层直接接触，则密接性降低。

但是，为了形成这样的阻挡金属层，除了Cu系合金配线膜形成用的成膜装置以外，还另行需要阻挡金属形成用的成膜装置。具体来说，就是必须使用分别多余地装配有阻挡金属层形成用的成膜室的成膜装置(代表性的是，多个成膜室与硅片传输腔(transfer chamber)连接的组合设备工具)，招致制造成本的上升和生产率的降低。

在这样的背景之下，作为省略上述这样的阻挡金属层的技术，例如可列举专利文献8。在专利文献8中公开有一种配线构造，作为Cu系合金膜和半导体层的直接接触技术，是一种由含氮层或含氧氮层和Cu系合金膜构成的材料，其中，含氮层的N(氮)或含氧氮层的氮或氧与半导体层的Si结合。

先行技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平7-66423号公报

专利文献2：日本特开平8-8498号公报

专利文献3：日本特开2001-196371号公报

专利文献4：日本特开2002-353222号公报

专利文献5：日本特开2004-133422号公报

专利文献6：日本特开2004-212940号公报

专利文献7：日本特开2005-166757号公报

专利文献8：日本特开2008-118124号公报

发明内容

本发明鉴于上述这样的情况而形成，其目的在于，提供一种配线构造，其即使省略通常设于Cu系合金配线膜和半导体层之间的阻挡金属层，也能够发挥出优异的低接触电阻，此外Cu系合金配线膜和半导体层的密接性优异。

本发明包含以下的方式。

[1]一种在基板之上，从基板侧按顺序具备半导体层和Cu合金层的配线构造，其中，

在所述半导体层和所述Cu合金层之间，从基板侧按顺序包括如下层叠结构：含有从氮、碳、氟和氧所构成的群中选择的至少一种元素的(N、C、F、O)层；含有Cu和Si的Cu-Si扩散层，并且，构成所述(N、C、F、O)层的氮、碳、氟和氧的任意一种元素与所述半导体层的Si结合，

所述Cu合金层是从基板侧按顺序包含如下层的层叠结构：第一层，是含有从Zn、Ni、Ti、Al、Mg、Ca、W、Nb和Mn所构成的群中选择的至少一种的合金成分X的Cu-X合金层；第二层，是由纯Cu或以Cu为主成分的Cu合金即比所述第一层的电阻率低的Cu合金构成的层。