[发明专利]布线结构以及具备布线结构的显示装置

说明书

本申请是申请号为201080033080.0、申请日为2010年07月27日、发明名称为“布线结构以及具备布线结构的显示装置”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种在基板上从基板侧起依次具备布线膜、和薄膜晶体管的半导体层的布线结构、以及具备该布线结构的显示装置，其中该布线结构中的该半导体层通过由氧化物半导体构成的氧化物半导体层构成。本发明的布线结构，被代表性地用于例如液晶显示器(液晶显示装置)或有机EL显示器等平板显示器中。以下，以液晶显示装置为代表进行说明，但并非旨在限定于此。

背景技术

从小型的便携式电话至超过30英寸的大型电视机被使用于各个领域的液晶显示装置，由如下部件构成：即，将薄膜晶体管(Thin Fi lm Transistor，以下称作“TFT”)作为开关元件，构成像素电极的透明导电膜(氧化物导电膜)；栅极布线以及源极-漏极布线等的布线部；具备非晶硅(a-Si)或多晶硅(p-Si)等Si半导体层的TFT基板；相对TFT基板以规定的间隔对置配置，且具备公共电极的对置基板；以及填充在TFT基板与对置基板之间的液晶层。

当前，对于液晶用TFT的半导体层，如上所述，多采用a-Si。但是，下一代显示器中，追求大型/高清晰度/高速驱动，由于现有的a-Si中载流子迁移度低，因此无法满足该规格要求。因而，近年来，氧化物半导体被关注。氧化物半导体与a-Si相比较，具有更高的载流子迁移度。进一步，氧化物半导体，由于通过溅射法能够以低温形成大面积，故而还能够使用耐热性低的树脂基板等，其结果是，可实现可挠性显示器。

作为将这样的氧化物半导体用于半导体设备的例子，例如专利文献1，采用氧化锌(ZnO)、氧化镉(CdO)、在氧化锌(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种，采用掺杂了3d过渡金属元素、或稀土类元素、或者不丧失透明半导体的透明性而变成高电阻的杂质后的物质。在氧化物半导体当中，包含从由In、Ga、Zn、Sn组成的群中选择的至少1种以上的元素的氧化物(IGZO、ZTO、IZO、ITO、ZnO、AZTO、G ZTO)，由于具有非常高的载流子迁移度，因此优选采用。

然而，以液晶显示装置等为代表的显示装置中，作为栅极布线和源极-漏极布线等的布线材料，多采用电阻比较小、容易进行精细加工的纯Al或Al-Nd等的Al系合金。但是，随着显示装置的大型化以及高画质化的推进，因布线电阻大而引起的信号延迟以及电力损失这样的问题在显著化。因此，作为布线材料，电阻比Al更低的铜(Cu)被关注。Al薄膜的电阻率为3.0×10^-6Ω·cm，相比之下，Cu薄膜的电阻率低至2.0×10^-6Ω·cm。

但是，Cu与玻璃基板或在玻璃基板上成膜的绝缘膜(栅极绝缘膜等)之间的密接性低，存在会剥離的问题。并且，由于Cu与玻璃基板等之间的密接性低，故而难以进行用于加工成布线形状的湿蚀刻或干蚀刻这样的问题。因此，用于使Cu与玻璃基板之间的密接性提高的各种技术被提出。

例如，专利文献2～4公开了一种使Cu布线与玻璃基板之间介入钼(Mo)或铬(Cr)等高熔点金属层以实现密接性的提高的技术。但是，这些技术中，对高熔点金属层进行成膜的工序增加，显示装置的制造成本增大。进而，由于使Cu和高熔点金属(Mo等)这样的异种金属进行层叠，因此在湿蚀刻时有可能在Cu与高熔点金属之间的界面产生腐蚀。并且，由于这些异种金属中在蚀刻速率上会产生差异，因此会产生无法将布线剖面形成所期望的形状(例如锥角为45～60°左右的形状)的问题。进而，高熔点金属、例如Cr的电阻率(约15×10^-6Ω·cm)比Cu高，因布线电阻而导致的信号延迟和电力损失会成为问题。

另一方面，若着眼于具备氧化物半导体层的TFT基板的布线结构，则当前作为TFT的结构，广泛应用了图3所示的布线结构(以下，为了方便说明，有时称作现有结构)。图3中，从基板侧依次构成栅电极、栅极绝缘膜、氧化物半导体膜、以及源-漏电极，在IGZO的上层形成源-漏电极等金属电极。上述专利文献1所记载的半导体设备，也具备该现有结构。图3中虽然示出栅电极位于下侧的“基底栅极(bottom gate)型”的例子，但也包含栅电极位于上侧的“顶部栅极(top gate)型”。另外，在采用氧化物半导体的情况下，作为栅极绝缘膜，多采用的不是氮化硅膜而是氧化硅或氮氧化硅。氧化物半导体由于在还原气氛下会失去其优良的特性，因此推荐使用可在氧化性气氛下成膜的氧化硅(氮氧化硅)。