本发明专利技术提供一种配线构造，其即使省略通常设于Cu系合金配线膜和半导体层之间的阻挡金属层，也能够发挥出优异的低接触电阻，此外密接性也优异。本发明专利技术涉及基板之上，从基板侧按顺序具备半导体层和Cu合金层的配线构造，其中，在所述半导体层与所述Cu合金层之间，从基板侧按顺序含有如下的层叠结构：含有从氮、碳、氟和氧所构成的群中选择的至少一种元素的(N、C、F、O)层；含有Cu和Si的Cu-Si扩散层，构成所述(N、C、F、O)层的氮、碳、氟和氧任一种元素与所述半导体层的Si结合，所述Cu合金层是含有Cu-X合金层(第一层)和第二层的层叠结构。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及可以适用于液晶显示器、有机EL显示器等的平板显示器(显示装置)，ULSI (超大规模集成电路)、ASIC(特定用途集成电路Application Specific IntegratedCircuit)、FET (场效应晶体管)、二极管等的半导体装置等的配线构造，特别是涉及作为配线材料含有Cu合金膜的配线构造。以下，特别以液晶显示装置的薄膜晶体管的配线为例进行列举说明，但并非限定于此。
技术介绍
液晶显示器等的有源矩阵型液晶显示装置，由如下构成TFT基板，其以薄膜晶体管(Thin Film Transistor，以下称为TFT。)为开关元件，具备透明像素电极、栅极配线和源极/漏极配线等的配线部、非晶硅(a-Si)和多晶硅(p-Si)等的半导体层；对置基板，其与TFT基板相对，留有规定的间隔而相对配置的共通电极；填充在TFT基板和对置基板之间的液晶层。 在TFT基板中，栅极配线和源极/漏极配线等的配线材料，至今为止使用的是铝(Al)合金膜。但是，随着显示设备的大型化和高画质化推进，由于配线电阻大引起的信号延迟和电功率损失这样的问题明显化。因此作为配线材料，比Al电阻低的铜(Cu)受到注目。配线材料使用纯Cu或Cu合金(以下，将其统称为Cu系合金。)时，如专利文献I 7所述，通常，在Cu系合金配线膜和TFT的半导体层之间会设有由Mo、Cr、Ti、W等的高熔点金属构成的阻挡金属层。其中主要可列举以下两个理由。第一，可列举的理由是，若不经由阻挡金属层，而是使Cu系合金配线膜与TFT的半导体层直接接触，则由于其后的工序(例如，形成于TFT之上的绝缘层的成膜工序，和烧结及退火等的热工序)的热过程，会导致Cu系合金配线膜中的Cu扩散到半导体层中，TFT性能降低，或Cu系合金配线膜和半导体层的接触电阻增加等。第二，如上述，若Cu系合金配线膜中的Cu扩散到半导体中，形成半导体层和Cu的反应层，则存在Cu系合金配线膜从该反应层的部分剥离的问题。即，若使Cu合金膜和半导体层直接接触，则密接性降低。但是，为了形成这样的阻挡金属层，除了 Cu系合金配线膜形成用的成膜装置以夕卜，还另行需要阻挡金属形成用的成膜装置。具体来说，就是必须使用分别多余地装配有阻挡金属层形成用的成膜室的成膜装置(代表性的是，多个成膜室与硅片传输腔(transferchamber)连接的组合设备工具)，招致制造成本的上升和生产率的降低。在这样的背景之下，作为省略上述这样的阻挡金属层的技术，例如可列举专利文献8。在专利文献8中公开有一种配线构造，作为Cu系合金膜和半导体层的直接接触技术，是一种由含氮层或含氧氮层和Cu系合金膜构成的材料,其中,含氮层的N(氮)或含氧氮层的氮或氧与半导体层的Si结合。先行技术文献专利文献专利文献I :日本特开平7-66423号公报专利文献2 :日本特开平8-8498号公报专利文献3 :日本特开2001-196371号公报专利文献4 :日本特开2002-353222号公报专利文献5 :日本特开2004-133422号公报专利文献6 :日本特开2004-212940号公报专利文献7 日本特开2005-166757号公报专利文献8 :日本特开2008-118124号公报
技术实现思路
本专利技术鉴于上述这样的情况而形成，其目的在于，提供一种配线构造，其即使省略通常设于Cu系合金配线膜和半导体层之间的阻挡金属层，也能够发挥出优异的低接触电阻，此外Cu系合金配线膜和半导体层的密接性优异。本专利技术包含以下的方式。 一种在基板之上，从基板侧按顺序具备半导体层和Cu合金层的配线构造，其中，在所述半导体层和所述Cu合金层之间，从基板侧按顺序包括如下层叠结构含有从氮、碳、氟和氧所构成的群中选择的至少一种元素的(N、C、F、0)层；含有Cu和Si的Cu-Si扩散层，并且，构成所述(N、C、F、O)层的氮、碳、氟和氧的任意一种元素与所述半导体层的Si结合，所述Cu合金层是从基板侧按顺序包含如下层的层叠结构第一层，是含有从Zn、Ni、Ti、Al、Mg、Ca、W、Nb和Mn所构成的群中选择的至少一种的合金成分X的Cu-X合金层；第二层，是由纯Cu或以Cu为主成分的Cu合金即比所述第一层的电阻率低的Cu合金构成的层。根据所述的配线构造，其中，作为所述Cu-X合金层的第一层的X含量为O. 5 20原子％。根据或所述的配线构造，其中，作为所述Cu-X合金层的第一层的膜厚为5 150nm，相对于Cu合金层整体膜厚在50%以下。根据 中任一项所述的配线构造，其中，作为所述Cu-X合金层的第一层的膜厚x(nm)与X的含量y (原子％)满足下式(I)的关系。y 彡-O. 085x+8. O... (I)根据 中任一项所述的配线构造，其中，所述Cu-Si扩散层，是通过将所述(N、C、F、O)层、半导体层和所述Cu合金层按此顺序形成后，通过施加热过程而得到。根据 中任一项所述的配线构造，其中，所述半导体层是氢化非晶硅或非晶硅。 一种显示装置，其具有 中任一项所述的配线构造。 一种半导体装置，其具有从 中任一项所述的配线构造。根据本专利技术，能够提供一种可以使Cu合金层与半导体层直接接触的直接接触技术，其中，不仅Cu合金层和半导体层的接触电阻优异，而且生产率也良好，加工余地(7° π-fe -7 — y' > process margin)进一步扩大。具体来说，就是难以受到各种加工条件的偏差(装置性能的偏差、不稳定性、未预见到的污染，难以控制的污染等)的影响，另外也不需要极端严格的条件管理，能够提供难以受到加工条件的制约的技术。此外，使Cu合金层的第一层，成为作为合金成分含有X(X是从Zn、Ni、Ti、Al、Mg、Ca、W、Nb和Mn所构成的群中选择的至少一种)的Cu-X合金层(第一层)，使第二层为纯Cu或以Cu为主成分的Cu合金、即比所述第一层的电阻率低的Cu合金所构成的层，因此能够实现与半导体层的密接性的提高和低接触电阻，而且能够抑制作为Cu合金层整体的电阻率的上升。附图说明图IA是表示本专利技术的第一实施方式的TFT的构成的概略剖面说明图。图IB是表示本专利技术的第一实施方式的TFT的构成的概略剖面说明图。 图IC是表示本专利技术的第一实施方式的TFT的构成的概略剖面说明图。图2是表示本专利技术的第二实施方式的TFT的构成的概略剖面说明图。图3是说明本专利技术的配线构造的工序的概略工序图。图4是表示本专利技术的第三的实施方式的MOSFET的构成的概略剖面说明图。图5是说明本专利技术的第三的实施方式的配线构造的各工序的工序图。图6是表示电极间距离与电阻的关系的标绘图。图7(a) (b)是说明由TLM元件进行的接触电阻的测量原理的图。图8(a) (k)是说明MOSFET的制造工序的工序图。图9是表示密接性评价试验结果，和第一层的膜厚与第一层中的Mn含量的关系的标绘图。图10是表示第二半导体层的厚度与Cu合金层整体(第一层+第二层)的电阻率的关系的标绘图。图11是表示应用了本专利技术的配线构造的TFT的Ids-Vg特性的标绘图。具体实施例方式本专利技术涉及可以使Cu系合金膜和半导体层直接接触的直接接触技术。详细地说，是以所述专利文献8为基础，主要从生产率和密接性的观点出发而反复研究的结果得以完本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：寺尾泰昭，森田晋也，三木绫，富久胜文，后藤裕史，
申请(专利权)人：株式会社神户制钢所，
类型：
国别省市：
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