本发明专利技术的半导体装置具备基板、设置在所述基板的一个面上的导电布线、以及电连接于所述导电布线的薄膜晶体管。所述导电布线具有铜层或铜合金层被第一导电性金属氧化物层和第二导电性金属氧化物层夹持的3层构成。所述第一导电性金属氧化物层及所述第二导电性金属氧化物层含有氧化铟。所述薄膜晶体管具有由氧化物半导体构成的沟道层。所述氧化物半导体是含有氧化铟、氧化锑、以及具有少于所述氧化铟及所述氧化锑的各自量的量的氧化铈的复合氧化物。所述氧化物半导体中，当将不计氧的元素的合计设为100原子％时，铟及锑的各自的量为40原子％以上。
Semiconductor device, display device and sputtering target
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体装置、显示装置及溅射靶
本专利技术涉及半导体装置、显示装置及溅射靶。
技术介绍
使用氧化物半导体作为沟道层的薄膜晶体管与硅半导体相比，漏电流小了大概2位数，作为省电的设备受到关注。另外，这种薄膜晶体管由于具有对于高电压的耐受性，因此在功率半导体元件中使用也受到关注。另外，使用了硅半导体的电路构成、或者使用了氧化物半导体的电路构成中，作为对上述设备内的电路构成元件进行电连接的导电布线，期待低电阻的导电布线。铝的电阻率(比电阻)为2.7μΩcm、铜的电阻率为1.7μΩcm，因此作为低电阻的导电布线，尝试了从铝布线替换成铜布线。近年来，期待具有更良好导电性的铜布线。例如，专利文献1提供了具备被含有铟及锌的氧化物层夹持的铜层的金属布线。氧化锌的含量为10重量％以上且小于35重量％。专利文献1的段落[0050]中表述为氧化锌(ZnO)、铟氧化物(InO)等。根据专利文献1的权利要求1，并没有关于氧化物中所含金属元素的铟的具体记载，而且没有示出金属元素的定义，因此金属元素的原子比(原子％)并不清楚。假设以铟氧化物(InO)进行换算时，以氧化锌的含量下限值10重量％计的氧化物层中的原子比变为约15原子％。若相对于铟元素和锌元素的合计、锌元素的量超过10原子％，则耐碱性增大，难以获得欧姆接触。锌元素的量越多，则这种倾向变得越明显。另外，当锌元素的量超过10原子％时，含有氧化锌及氧化铟的复合氧化物的表面电阻会降低，在将这种金属布线电安装于基板等上的工序中成为障碍。专利文献1中并未公开这种技术问题。另外，专利文献1对于铜的迁移或扩散的问题并无任何公开。另一方面，作为改善铜对于玻璃基板或硅基板的密合性的技术，专利文献2及专利文献3公开了将锌(Zn)、钙(Ca)、镁(Mg)、锰(Mn)等作为合金元素添加到铜中的方法。但是，专利文献2及专利文献3中，由于采用了铜合金直接接触于玻璃基板或构成薄膜晶体管的半导体层的构成，因此具有无法完全地抑制铜元素扩散到铜层(铜合金层)的基底(基底层、玻璃基板或半导体层)中的问题。进而，专利文献2及专利文献3当然未公开铜合金层被导电性金属氧化物层夹持这样的3层构成。另外，就使用铜合金直接形成在基板上的导电布线而言，例如按照具有10μm宽度以下的线宽(细线)的方式形成了导电布线时，有在其制造工序中导电布线从基板上剥离的情况。例如，利用湿式刻蚀工序形成的导电布线在湿式刻蚀工序之后进行的洗涤工序或半导体图案工序等显影工序中，有时会发生因静电破坏导致的部分剥离(导电布线的欠缺或断线)。导电布线的线宽越细，则导电布线剥离的倾向变得越明显。这种制造工序中的技术问题在专利文献1、专利文献2及专利文献3中并未公开。专利文献4中作为氧化物半导体膜公开了In、Ga、Zn、Sn、Sb等元素。但是，段落[0030]的公开中，除了In-Zn系、Sn-In-Zn系以外并未详细记载氧化物半导体组成，例如并未记载使用了氧化锑或氧化铈时的作用或效果。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2014-78700号公报专利文献2：日本特开2011-91364号公报专利文献3：日本专利第5099504号公报专利文献4：日本特开2007-73704号公报
技术实现思路
专利技术要解决的技术问题铝布线是低电阻布线，由于铝发生钝化，因此具有实用可靠性。因此，作为功能设备中使用的导电布线多使用铝布线。但是，由于具有纯度高、导电性优异的铝布线的功能设备的制造过程中的热过程或长期保存等，易于在铝布线的表面产生小丘(半球状等突起物)、易于发生绝缘不良等可靠性降低。为了消除小丘产生这一问题，一般使用少量添加有Nd(钕)或Ta(钽)等金属的铝合金。高纯度铝具有2.7μΩcm的电阻率，但因在铝中添加Nd或Ta所带来的电阻率增加分别为3.7μΩcm/原子％、8.6μΩcm/原子％。换而言之，通过在铝中添加1原子％的Nd，铝合金(Al-Nd系合金)的电阻率在计算上变成6.4μΩcm，与高纯度铝相比，电阻率恶化。此外，一般来说，铝合金布线的目标电阻率为6μΩcm以下。铜合金布线在耐碱性的观点上，比铝合金布线更为优异。从这种耐化学试剂性的观点出发，作为功能设备中使用的导电布线，也要求采用铜合金布线。进而，铝或铝合金无法获得对于ITO等透明电极的欧姆接触。因此，从欧姆接触的观点出发，作为功能设备中使用的导电布线，也期待采用铜或铜合金。与铝相比，高纯度的铜具有1.7μΩcm的电阻率，作为代替铝合金布线的导电布线，期待铜布线。但是，铜布线具有铜易于扩散而导致可靠性下降，以及铜的表面不会钝化、经时地形成铜氧化物、铜氧化物的量增加的缺点。形成于铜表面的铜氧化物的膜厚增加时，表面电阻提高，在将铜布线电安装于基板等上的工序中会产生问题。铜布线中的铜氧化物的形成不仅会使铜布线的表面电阻增加，而且因接触电阻的不均、薄膜晶体管的阈值电压(Vth)会发生变动(不均)，因而不优选。在铜布线或铜合金布线对电极等的电安装中，为了将布线表面的铜氧化物除去，有必要进行螯合洗涤等前处理。电子设备中，为了抑制作为因铜的特性导致的基本技术问题的铜扩散，多使用用钛(Ti)、钼(Mo)、钨(W)等高熔点金属夹持铜的3层构成或2层构成。但是，这些高熔点金属很难与铜一起(使用单组分的蚀刻剂、1次)进行布图(图案形成)。多使用与对铜进行图案形成时所用的刻蚀液不同的刻蚀液进行Ti或Mo等的布图、或者利用干式刻蚀进行布图。例如，液晶显示装置中，有时在氧化硅等绝缘层上形成具有钛/铜的2层构成的布线。进而，在形成电路的工序或者形成构成显示装置的薄膜晶体管的矩阵的工序中，有必要在电路元件或薄膜晶体管的连接点(垫等)与位于连接点上部的布线之间，通过通孔取得电接触。此时，由于在上述高熔点金属的表面或铜的表面上形成有铜氧化物层，因此多产生较高的接触电阻。换而言之，利用现有的铜布线，难以获得电安装所需的欧姆接触。进而，露出于空气中的铜薄膜在热处理中会发生异常生长、在薄膜表面易于发生疏化、易于使电阻率恶化。而且，由被称作IGZO的含有氧化铟和氧化镓和氧化锌的复合氧化物所形成的沟道层(氧化物半导体层)为了确保因结晶化带来的可靠性，多在400℃～700℃的温度范围内进行热处理。液晶显示装置等的制造工序中，在该热处理时，多会发生钛及铜的相互扩散、铜布线的导电率大幅度恶化。不进行热处理时，在由IGZO形成的沟道层中，有因经时变化导致的阈值电压(Vth)的变动、不实用。关于因经时变化导致的阈值电压(Vth)的变动而言，认为氧化物半导体层中的氧缺陷等杂质能级的变化是嵌入在氧化物半导体层中的氢的影响。还预想到钛或钛氮化物易于嵌入氢、因金属电极或金属布线所含的氢导致晶体管特性变化。进而，当源电极或栅电极由钛或铜形成时，有与沟道层接触的钛等金属会将形成沟道层(氧化物半导体层)的氧化物半导体还原、使晶体管特性降低的情况。在具备由IGZO等形成的沟道层的薄膜晶体管的制造工序中，要求不会使铜布线的导电率恶化的低温工艺。另外，氧本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种半导体装置，其具备：/n基板；/n设置在所述基板的一个面上的导电布线；以及/n电连接于所述导电布线的薄膜晶体管，/n所述导电布线具有铜层或铜合金层被第一导电性金属氧化物层和第二导电性金属氧化物层夹持的3层构成，/n所述第一导电性金属氧化物层及所述第二导电性金属氧化物层含有氧化铟，/n所述薄膜晶体管具有由氧化物半导体构成的沟道层，/n所述氧化物半导体是含有氧化铟、氧化锑、以及具有少于所述氧化铟及所述氧化锑的各自量的量的氧化铈的复合氧化物，/n所述氧化物半导体中，当将不计氧的元素的合计设为100原子％时，铟及锑的各自的量为40原子％以上。/n
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种半导体装置，其具备：
基板；
设置在所述基板的一个面上的导电布线；以及
电连接于所述导电布线的薄膜晶体管，
所述导电布线具有铜层或铜合金层被第一导电性金属氧化物层和第二导电性金属氧化物层夹持的3层构成，
所述第一导电性金属氧化物层及所述第二导电性金属氧化物层含有氧化铟，
所述薄膜晶体管具有由氧化物半导体构成的沟道层，
所述氧化物半导体是含有氧化铟、氧化锑、以及具有少于所述氧化铟及所述氧化锑的各自量的量的氧化铈的复合氧化物，
所述氧化物半导体中，当将不计氧的元素的合计设为100原子％时，铟及锑的各自的量为40原子％以上。
2.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，所述氧化物半导体中，当将不计氧的铟、锑及铈的合计设为100原子％时，铟及锑的各自的量为45原子％以上且49.8原子％以下的范围内，铈的量为10原子％以下且0.4原子％以上的范围内。
3.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，所述薄膜晶体管具有与所述沟道层接触并至少含有氧化铈的绝缘膜。
4.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，
所述铜合金层含有固溶于铜的第一元素和电负性小于铜及所述第一元素的第二元素，
所述第一元素及所述第二元素是添加于铜时的比电阻提高率为1μΩcm/原子％以下的元素，
所述铜合金层的比电阻为1.9μΩcm～6μΩcm的范围内。
5.根据权利要求4所述的半导体装置，其中，
所述铜合金层中，所述第一元素为锌，所述第二元素为钙，
将铜、锌及钙的合计设为100原子％时，所述铜合金层以0.2原子％以上且5.0原子％以下的...
【专利技术属性】
技术研发人员：川田京慧，福吉健蔵，
申请(专利权)人：凸版印刷株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP
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