配线结构及配线结构的制造方法技术

本发明专利技术提供可获得对硅的欧姆接合的同时、抑制元素向硅中的扩散的配线结构及配线结构的制造方法。本发明专利技术的配线结构（１ａ），其具有硅层（１０）、和设置于硅层（１０）上的、由添加了镍（Ｎｉ）的铜合金构成的衬底层（２０）、和设置于衬底层（２０）上的铜层（３０），使Ｎｉ在包含硅层（１０）和衬底层（２０）之间的界面在内的区域富集，由此形成具有导电性的扩散阻挡层（２５）。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。本专利技术特别涉及铜(Cu)系的。
技术介绍
在液晶显示装置等的显示装置中，使用了很多的电子器件。另外，作为构成电子器件的半导体，主要使用硅(Si)。在这里，对于Si的接合电极，在包含加热工艺的电子器件的制造工序中，要求有抑制向构成接合电极的电极材料的Si中扩散的功能。 以往，作为用于显示装置的电极、配线层、或端子电极的配线材料，已知使用添加了以下元素的铜合金，所述元素是具有比铜(Cu)的氧化物生成自由能小的氧化物生成自由能的同时，与Cu的自身扩散系相比在Cu中的扩散系数大的元素(以下，在“
技术介绍
”栏、及“专利技术要解决的课题”栏中称为“添加元素”)(例如，专利文献1参照)。 根据专利文献1中记载的配线材料，铜合金中的添加元素移动至表面形成了SiO2膜的基板和铜合金的界面并进行氧化，由此形成由添加元素的氧化物构成的氧化物层，因此通过该氧化物层(相当于抑制铜向由硅构成的基板中的扩散的阻挡层)可抑制铜向由硅构成的基板中的扩散。 专利文献1日本特开2007-72428号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题 但是，专利文献1中记载的配线材料，作为抑制元素向硅基板的扩散的阻挡层，使用Cu及添加于Cu中的添加元素的氧化物，要求通过由具有绝缘性的氧化物构成的阻挡层来确保硅基板和设置于阻挡层的硅基板的相反侧的配线之间的导通。此时，为了在硅基板和阻挡层之间确保电流的导通，需要形成非常薄的膜厚的阻挡层，通过隧道电流确保导通。另外，阻挡层为了发挥作为阻挡层的功能，阻挡层需要一定程度的厚度。 因此，在专利文献1中记载的配线材料，应兼顾作为阻挡层的功能和确保硅基板和配线层之间的导通的双方，要求控制阻挡层的精密的膜厚。进而，在添加元素的氧化工艺中，有时在添加元素内的粒界形成氧化物相。此时，在电子器件的制造工序中包含蚀刻工序时，有时产生因氧化物相溶出而引起的针孔。 因此，本专利技术的目的在于，提供可获得对于硅的欧姆接合的同时，抑制元素向硅中的扩散的。 解决课题的手段 为了达成上述目的，本专利技术提供以下配线结构，其具有硅层、和设置于硅层上的由添加了镍(Ni)的铜合金构成的衬底层、和设置于衬底层上的铜层，使Ni在包含硅层和衬底层之间的界面在内的区域富集，由此形成具有导电性的扩散阻挡层。 另外，就上述配线结构而言，扩散阻挡层，在加热硅层和衬底层时，可以由构成硅层的硅(Si)和衬底层的铜(Cu)和移动至界面的Ni形成。另外，扩散阻挡层，可欧姆接触于硅层。进而，衬底层具有形成发挥扩散阻挡性的扩散阻挡层的Ni浓度并设置于硅层上。接着，铜层可由3N以上纯度的无氧铜形成。 另外，本专利技术为了达成上述目的，提供一种配线结构的制造方法，其具有在无氧气氛下，在硅层上形成由添加了镍(Ni)的铜合金构成的衬底层的衬底层形成工序；和在衬底层上形成铜层的铜层形成工序；和对硅层和衬底层实施热处理，使Ni富集在硅层和衬底层之间的界面，由此形成具有导电性的扩散阻挡层的扩散阻挡层形成工序。 另外，就上述配线结构的制造方法而言，铜合金可由铜(Cu)和添加在Cu中的5at％以上的Ni和不可避免的杂质构成。另外，在扩散阻挡层形成工序中，对硅层和衬底层可在真空中实施200℃～300℃的热处理。 专利技术的效果 通过本专利技术的，可提供可获得对于硅的欧姆接合的同时，抑制元素向硅中的扩散的。 附图说明 图1(a)及(b)是表示本专利技术的实施方式的配线结构的纵截面的图。 图2是表示本专利技术的实施方式的配线结构的制造工序的流程的图。 图3是表示作为实施例的扩散阻挡性评价用样品的层叠结构体的纵截面概要的图。 图4是表示作为实施例的电阻率评价用样品的层叠结构体的测定系统的图。 图5是表示由于施加于电阻率评价用样品的热处理温度不同而引起的电阻率变化的图。 图6是表示实施例的电阻率的评价用样品的热处理后的XPS分析结果的图。 图7是表示比较例的电阻率的评价用样品的热处理后的XPS分析结果的图。 图8是表示评价用样品的欧姆接合性及铜层电阻率的测定系统的图。 图9是表示实施例4的评价用样品的欧姆接合性的评价结果的图。 符号说明 1、1a 配线结构 2、2a 层叠结构体 3、3a 测定系统 10、12 硅层 20 衬底层 22 铜合金层 25、26 扩散阻挡层 30 铜层 32 纯铜层 40 玻璃基板 50 直流电源 52 探针 55 电压计 57 数字万用表 具体实施例方式 图1(a)及(b)表示本专利技术的实施方式的配线结构的纵截面。 具体地说，图1(a)表示作为实施方式的配线结构的一例，没有实施热处理的状态的配线结构1，图1(b)表示对于配线结构1实施了热处理后的配线结构1a。 首先，参照图1(a)，作为配线结构体的配线结构1，具有硅层10、和在硅层10的一个面上形成的衬底层20、和在衬底层20的与硅层10连接的面的相反侧的面上形成的铜(Cu)层20。另外，在本实施方式中，硅层10包含曲硅构成的薄膜及由硅构成的基板的双方。接着，硅层10是由单晶硅、多晶硅、或非晶硅的任一个形成的半导体层。另外，配线结构1，也可在搭载电子部件的基板(例如，玻璃基板等)上设置。 衬底层20由Cu和镍(Ni)和不可避免的杂质形成。即，衬底层20由添加了Ni的铜合金(Cu-Ni系合金)形成。Ni为可抑制Cu向硅中的扩散的同时、可通过与Si及Cu进行反应形成具有导电性的阻挡层的添加元素。另外，铜层30，由纯度为3N以上的无氧铜形成。铜层30可适用于电子器件的配线层。 接着，参照图1(b)。对于配线结构1在排除氧的状态下在规定的温度下施加热处理时，包含硅层10和衬底层20的界面的区域形成扩散阻挡层25，制造配线结构1a。就扩散阻挡层25而言，由衬底层20含有的Ni扩散至该界面，在包含该界面的区域中进行富集，从而由构成硅层10的Si、和构成衬底层20的Cu、和在该界面中富集的Ni形成。扩散阻挡层25不是氧化物，具有导电性。另外，扩散阻挡层25欧姆接触于硅层10及衬底层20。进而，扩散阻挡层25，抑制构成铜层30的Cu向硅层10的扩散，及构成硅层10的Si向铜层30的扩散。 扩散阻挡层25，在具有配线结构1的电子器件的制造工序的热处理工序中，通过利用施加于该电子器件的热来形成。即，例如，通过配线结构1形成电连接设置于基板上的电子部件间的配线后，利用对于形成了配线结构1的基板所完成的热处理时的热，在硅层10和衬底层20的界面形成扩散阻挡层25。作为一例，在形成液晶显示器用的TFT配线的TFT配线工序中，包含由200℃至300℃的温度的热处理工序。利用该TFT配线工序中包含的热处理工序中的热，在由Cu-Ni系合金构成的衬底层20和硅层10的界面，形成抑制Cu向硅层10的扩散的扩散阻挡层25。 另外，施加于配线结构1的热处理的温度，例如，在200℃左右时，在形成衬底层20的Cu-Ni系合金中，例如，添加Ni浓度为5at％以上量的Ni。由此，形成具有抑制Cu向硅层10的扩散及Si向铜层30的扩散的具有扩散阻挡性的扩散阻挡层25。另外，通过使Cu-Ni系合金中的Ni浓度高于5at％可容易形成扩散阻挡层25，提高扩散阻挡性。另外，通过提高本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种配线结构，其特征在于，其具有硅层、和设置于所述硅层上的由添加了镍（Ｎｉ）的铜合金构成的衬底层、和设置于所述衬底层上的铜层，使所述Ｎｉ在包含所述硅层和所述衬底层之间的界面在内的区域富集，由此形成具有导电性的扩散阻挡层。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：辰巳宪之，外木达也，
申请(专利权)人：日立电线株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]