[发明专利]薄膜晶体管、其制造方法以及使用了该薄膜晶体管的显示装置

说明书

技术领域

本发明涉及薄膜晶体管以及使用了该薄膜晶体管的显示装置，特别涉及具备由铜布线构成的栅电极和/或源/漏电极的薄膜晶体管、其制造方法以及使用了该薄膜晶体管的有源矩阵型的显示装置。 

背景技术

近年来，液晶显示器（LCD）、有机EL显示器（OLED）等薄型显示器（显示装置）的市场持续扩大。在这些薄型显示器的驱动电路、像素电路中，使用了薄膜晶体管（TFT：thin film transistor）。构成电路的TFT的性能决定显示器的高性能化（大型化、像素的高精细化、帧频的增大等），所以TFT承担重要的作用。 

以往，作为TFT的布线（包括栅电极、源/漏电极等），广泛地使用Al（铝）布线。另外，为了抑制在Al布线表面形成凹凸、确保与透明导电膜的电连接性，经常使用Al与Mo（钼）的层叠膜（Mo/Al/Mo）布线。但是，Mo是昂贵的材料，而且由于电化学性质大不相同的金属彼此的层叠构造，蚀刻工序变得复杂，所以存在制造成本高这样的问题。 

另一方面，为了显示器的大型化、提高动画质量，自过去以来就要求电阻率小的布线。例如，研究了各种作为TFT的布线，代替以往的Al与Mo的层叠膜布线而使用Cu（铜）布线的情况。由于Cu的电阻率小于Al的电阻率，所以能够降低在布线中传递的电信号延迟的传播延迟现象，对显示器的大型化、动画质量的提高作出贡献。另外，Cu布线无需在表面形成凹凸而能够与透明导电膜直接连接，所以还具有相比于Al与Mo的层叠膜布线能够降低制造成本的优点。 

但是，在将Cu布线应用于TFT时，存在以下那样的问题。例如，Cu布线与玻璃基板、半导体膜（例如Si（硅）膜）、金属氧化物膜等的紧贴性不佳。另外，在Cu和半导体膜直接相接的情况下，通过Cu布线形成后的工序中的加热，Cu从Cu布线向半导体膜内部扩散，而有时使TFT特性劣化。其导致显示器的显示质量降低。 

为了解决上述紧贴性的问题、Cu扩散的问题，提出了各种技术。作为一个例子，在专利文献1（日本特开2010－050112号公报）中，公开有一种液晶显示装置，其特征在于：在构成液晶显示装置的TFT中，源电极以及漏电极由以铜为主体的层和包覆该层的包含氧化锰的氧化物层构成，半导体层和所述源电极或者所述漏电极具有电气的欧姆接合性。根据专利文献1，提供一种能够形成与半导体层或者像素电极的紧贴性高的氧化覆膜而防止布线材料等氧化，并且由被非晶硅等半导体层和钝化层夹持的源电极或者漏电极具有稳定的欧姆接合性的TFT构造构成的液晶显示装置。 

另外，在专利文献2（日本特开2010－251583号公报）中，公开有一种布线构造的制造方法，具备：基板准备工序，准备基板；半导体层形成工序，在基板上形成半导体层（非晶硅层）；含掺杂物的半导体层形成工序，在半导体层上形成包含掺杂物的含掺杂物的半导体层（含掺杂物的硅层）；氧化层形成工序，通过在含有水分子的氧化性气体气氛中对含掺杂物的半导体层的表面进行加热，而在含掺杂物的半导体层的表面形成氧化层（硅氧化层）；合金层形成工序，在氧化层上形成合金层（添加了从由Ni、Co、Mn、Zn、Mg、Al、Zr、Ti、Fe、以及Ag构成的群选择的至少1个金属元素的Cu合金层）；以及布线层形成工序，在合金层上形成布线层（由3N以上的无氧铜构成的Cu层）。根据专利文献2，能够以低制造成本在硅层上制造布线构造。 

另外，在专利文献3（日本特开2011－48323号公报）中，公开有一种显示装置，在透明基板上具有与透明基板直接接触的显示装置用Cu合金膜，其中，所述Cu合金膜具有包括第一层和第二层的层 叠构造，所述第一层与所述透明基板接触，所述第一层由包含从由Zn、Ni、Ti、Al、Mg、Ca、W、Nb以及Mn构成的群选择的至少1种元素合计2~20原子%的Cu合金构成，所述第二层由纯Cu或者以Cu为主要成分且其电气电阻率比所述第一层低的Cu合金构成。根据专利文献3，能够同时实现与透明基板的高紧贴性、和作为Cu合金膜整体的低电气电阻率。另外，该层叠构造的Cu合金膜（布线膜）针对在使用了廉价的钠钙玻璃基板时产生的钠离子等的扩散的耐性优良，并且在层叠构造内的蚀刻速度没有极端的差，所以能够容易地加工微细图案。 

【专利文献1】日本特开2010－050112号公报 

【专利文献2】日本特开2010－251583号公报 

【专利文献3】日本特开2011－48323号公报 

发明内容