[发明专利]层叠配线膜及薄膜晶体管元件

说明书

本发明涉及一种层叠配线膜，其具备包含电阻为10μΩcm以下的Cu或Cu合金的配线层、以及设于所述配线层的上层及下层中的至少一者的包含Cu与X元素的Cu‑X合金层，X元素为选自由Al、Mn、Zn以及Ni所组成的X群组中的至少一种，构成Cu‑X合金层的金属为特定的组成系。根据本发明的层叠配线膜，可提供一种电阻低、无利用CVD法的层间绝缘膜的SiOx成膜中的剥离、且即使进行400℃以上的高温热处理也无电阻上升的层叠配线膜。

技术领域

本发明涉及一种层叠配线膜及薄膜晶体管元件。

背景技术

作为用于液晶面板或有机电致发光(Electro Luminescence，EL)面板等平板显示器或触摸屏等显示装置的薄膜晶体管(以下，也称为TFT：Thin Film Transistor)的半导体材料，已知有氧化物半导体或低温多晶硅半导体(以下，也称为LTPS：Low TemperaturePoly-Silicon)。

氧化物半导体或LTPS半导体与现有所利用的非晶硅半导体材料相比，电子迁移率大而可使TFT元件高速化。

另一方面，正进行通过将配线材料低电阻化而加速TFT元件的驱动速度的研究。现有的平板显示器的电极配线中一直使用Al(铝)薄膜或氧化铟锡(Indium Tin Oxide，ITO)薄膜，但提出有电阻更低的Cu(铜)电极配线或Cu合金电极配线的应用。

然而，在使用Cu配线的情况下产生如下课题。例如，相较于现有的使用非晶硅的元件，使用氧化物半导体或LTPS半导体的TFT元件必须历经高温热处理工艺，必须耐受400℃～500℃左右的加热。另外，Cu配线与玻璃基板、Si(硅)膜等半导体膜、金属氧化物膜等的密接性差。

作为所述使用Cu的技术，在专利文献1中提出有一种具备与玻璃基板等透明基板的密接性优异的Cu合金膜的显示装置。在专利文献1的显示装置中，Cu合金膜的特征在于：具有包含第一层(Y)与第二层(X)的层叠结构，且第一层(Y)与透明基板接触，所述第一层(Y)包含含有合计为2原子％～20原子％的选自由Zn、Ni、Ti、Al、Mg、Ca、W、Nb以及Mn所组成的群组中至少一种元素的Cu合金，所述第二层(X)包含纯Cu、或者以Cu为主成分且电阻率低于所述第一层(Y)的Cu合金。通过所述构成，实现了透明基板与Cu合金膜中Cu的密接性及低电阻。

在专利文献2中提出有一种耐氧化性优异的触摸屏传感器用Cu合金配线膜，其特征在于，在透明导电膜以及与所述透明导电膜连接的触摸屏传感器用的配线膜中，所述配线膜具有包含Cu合金(第1层)与第2层的层叠结构，且所述第2层与所述透明导电膜连接，所述Cu合金(第1层)包含以合计量计为0.1原子％～40原子％的选自由Ni、Zn以及Mn所组成的群组中的合金元素的至少一种，所述第2层包含纯Cu、或者以Cu为主成分且电阻率低于所述第1层的Cu合金。

在TFT元件形成工艺中，作为层间绝缘膜的SiOx膜利用化学气相沉积法(ChemicalVapor Deposition，CVD)法进行成膜。SiOx膜在高温下进行成膜则可形成杂质少的膜。杂质对TFT元件的驱动带来不良影响，因此Cu配线需要能够耐受利用300℃以上的高温的CVD法的SiOx膜的成膜。然而，Cu为与氧亲和性高的材料。在利用CVD法形成SiOx膜时，导入N₂O气体。N₂O气体在等离子体中成为氧自由基，在以300℃以上的高温将SiOx膜形成于Cu单膜的情况下，如图3～图4那样氧自由基与Cu容易发生反应，形成氧化铜而剥离。如图3(a)以及图4(a)、(b)所示，在约200℃的温度下利用CVD法形成SiOx膜时未观察到膜剥离，如图3(b)所示，在约300℃的温度下成膜时产生了膜剥离。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2011-48323号公报

专利文献2：日本专利特开2013-120411号公报