薄膜配线形成方法及薄膜配线技术

本发明专利技术提供一种薄膜配线形成方法及薄膜配线，本发明专利技术的薄膜配线形成方法，使用具有Ca为0.5at%以上且不到5at%、剩余部分为Cu及不可避免杂质的组成的Cu-Ca合金靶以溅射法形成Cu-Ca合金膜之后，在氧气分压为10-4～10-10气压的含微量氧的惰性气体气氛中，以300～700℃对所述合金膜进行热处理，所述薄膜配线通过该方法形成。

【技术实现步骤摘要】
薄膜配线形成方法及薄膜配线
本专利技术涉及一种配置于液晶显示装置等的基板上的薄膜配线形成方法及通过该方法形成的薄膜配线。
技术介绍
作为以使用薄膜晶体管（以下称为TFT）的有源矩阵方式驱动的平面显示器，已知有液晶显示器、等离子体显示器、有机EL显示器、无机EL显示器等。使用这些TFT的平面显示器（以下称为FPD）上，在玻璃基板等的表面以格子状密合形成有由金属膜构成的配线，在由该金属膜构成的格子状配线的交叉点设置有TFT。图1是表示通常已知的TFT的纵截面示意图。该TFT由在玻璃基板1的表面依次层叠形成的纯铜膜的栅电极膜2、氮化硅膜3、Si半导体膜4、氧化硅膜的阻挡膜5及由分离槽6隔开的纯铜膜的漏电极膜7和源电极膜8构成。制造具有这种层叠膜结构的TFT时，隔开漏电极膜和源电极膜的分离槽通过湿式蚀刻及等离子体蚀刻形成。此时，露出于所述分离槽底面的Si半导体膜的表面成为极不稳定的状态。即，在分离槽底面悬空键（不饱和键）增大，这成为表面缺陷。该表面缺陷产生漏电流，该漏电流使TFT的断态电流增加。其结果，无法避免FPD的对比度的下降或缩小视角等的问题点的发生。因此，还已知在分离槽内的表面使用100%氢气以氢气流量为10～1000SCCM、氢气压力为10～500Pa、RF电流密度为0.005～0.5W/cm2及处理时间为1～60分钟的条件实施氢等离子体处理，使Si半导体膜表面的悬空键（不饱和键）与氢原子结合来使其稳定化，由此降低半导体膜表面的泄漏电流（参考专利文献1）。另外，还已知有使密合强化膜介于纯铜膜的漏电极膜及源电极膜与氧化硅膜的阻挡膜之间，且阻挡膜和电极膜具有较高的密合强度的TFT（参考专利文献2）。该密合强化膜由形成于电极侧的纯铜化区域和形成于与阻挡膜的界面部的成分凝集区域这2个区域构成，成分凝集区域由Cu、厚度方向的含量峰值为5～20原子%的Ca、同样厚度方向的含量峰值为30～50原子%的氧及Si构成。另外，已知有具备如下配线层的TFT：在形成TFT的配线层时，成膜由将选自Ag、Au、Cu及Pt中的至少一种第1金属作为主体，且包含选自Ti、Zr、Hf、Ta、Nb、Si、B、La、Nd、Sm、Eu、Gd、Dy、Y、Yb、Ce、Mg、Th及Cr中的至少一种第2金属的材料构成的导电层之后，在氧气氛中进行热处理，形成由在所述导电层的表面包覆且将所述第2金属作为主体的材料构成的热氧化层，与所述导电层上的第2金属相对于第1金属的比例相比，使热氧化层上的所述比例大，由此对于各种药品处理具有耐性，且对基板具有较高的密合性（参考专利文献3）。作为决定FPD的画质的要件，已知构成为阵列基板的栅极配线和数据配线的电阻是非常重要的，若栅极配线和数据配线的电阻小则能够减少被输入的信号的信号延迟，由此可知能够获得改善画质的结果。而且，虽然已知在栅极配线或数据配线上使用作为低电阻物质的Cu，但当将Cu用作栅极配线时产生Cu与基板的接触特性不良的问题。为了解决这个问题，已知在基板与Cu层之间使用Ti或Mo作为金属缓冲层（metalbufferlayer）（参考专利文献4）。专利文献1：日本专利公开平4-349637号公报专利文献2：日本专利公开2010-103324号公报专利文献3：日本专利第3302894号公报专利文献4：日本专利公开2004-163901号公报另一方面，近年的各种FPD的大屏幕化及高度集成化显著，随此，存在构成TFT的层叠膜彼此之间要求更高的密合强度的倾向。但是，现状是：公开于专利文献1中的以往TFT中，所述氧化硅膜（阻挡膜）与被分离槽隔开的纯铜膜（电极膜）之间的密合强度较低，不具备能够满意地应对需求的较高的密合强度。公开于专利文献2中的以往TFT通过介于氧化硅膜（阻挡膜）与纯铜膜（电极膜）之间的密合强化膜确保较高的密合强度。但是，由于在制造工序中溅射气体使用氧，因此需要装置的改造，导致制造成本上升、生产率下降，对于随着大屏幕的FPD的普及要求进一步低成本化的TFT来讲，这在实际使用上是重大的问题。最近的TFT制造工序中，有时会在形成源电极或漏电极之后如前述进行氢等离子体处理。公开于专利文献3的以往TFT，存在氢等离子体耐性较差且Cu合金氧化层被还原，密合性下降的问题。另外，使用Cu作为第1金属时，存在与以往的Cu类材料相比比电阻较高的问题。另外，在专利文献4中记载的将Cu用于栅极配线且作为金属缓冲层使用Mo或Ti的薄膜配线工艺中，经常在后工序中进行湿式蚀刻。但是，存在如下问题，即Mo或Ti和Cu由于电化学特性大不相同，因此难以在相同的蚀刻液中蚀刻，必须使用多个蚀刻液来进行。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种具有与基板的较高的密合强度，并能够直接使用现有的溅射装置而形成，比电阻较低，氢等离子体耐性优异，可以进行单液型蚀刻的Cu合金薄膜配线形成方法，并提供一种通过该形成方法形成的比电阻较低，氢等离子体耐性优异的Cu合金薄膜配线。本专利技术人为了改善Cu合金薄膜的氢等离子体耐性摸索出可获得比以往的合金添加元素的氧化物更加稳定的氧化物的添加元素，并且相对于各种添加元素，以溅射法各式各样地改变成膜后的热处理条件来评价膜特性，并对其关联性进行深入研究的结果，获得以下见解。（a）将如公开于专利文献3的以往的Cu合金氧化膜用作密合层时，确认到密合性因氢等离子体处理劣化。能够如下说明因这种氢等离子体暴露引起的密合性劣化的理由。即，如图2所示，氢离子通过氢等离子体暴露透过上层的金属Cu膜，并使下层的Cu合金氧化物膜还原。通过该现象，在与基底的界面形成微孔，密合性劣化。（b）相对于此，使用Cu-Ca合金靶并通过溅射法形成Cu-Ca合金薄膜之后，在含微量氧的惰性气体气氛中进行热处理时，Cu-Ca合金膜与基板或阻挡膜的界面形成Cu-Ca合金氧化膜。此时，以溅射法形成的Cu-Ca合金薄膜的晶界从膜表面连接至与基板等的界面，因此氧原子在其晶界比较容易扩散而到达界面，并通过界面扩散而传递于整个界面来形成Cu-Ca合金氧化物层，并与玻璃（基板）或氧化硅（阻挡膜）反应，产生强固的化学结合。（c）并且，发现了含有预定量Ca的Cu-Ca合金氧化膜相对氢等离子体显示出良好的耐性。因此，发现了形成于与基板（基底）的界面的Cu-Ca合金氧化膜不会被氢等离子体还原，而维持强固的密合性。（d）另外，Cu-Ca合金氧化膜的氧源为含于热处理时的惰性气体气氛中的微量氧，因此无需成膜装置的改造或复杂的处理或操作就能够形成Cu-Ca合金氧化膜。另一方面，以活性氧溅射形成Cu-Ca合金氧化膜时，为了维持预定氧量的同时产生稳定的等离子体，需要独立且精密地控制导入于腔室内的反应气体（氧气）和放电气体的流量。另外，需要设置用于该控制的反应气体导入用配管或流量表、流量阀等，制造成本较高且生产率也不好。（e）然而，本专利技术人深入研究的结果，发现了通过利用使用通常的溅射法形成Cu-Ca合金膜之后在含微量氧的惰性气体气氛中进行热处理的方法，使用现有的成膜装置而无需复杂的操作，就能够形成所希望的Cu-Ca合金氧化膜。即，发现了进行热处理时，无需产生等离子体，因此不用担心因反应气体或放电气体的流量的变动或基板温度的变动等产生异常放电，并且，通过在导入于成膜装置内的惰性气体中预先导入预本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种薄膜配线形成方法，其通过使用Cu?Ca合金靶的溅射法进行成膜，其特征在于，使用具有Ca为0.5at%以上且不到5at%、剩余部分为Cu及不可避免杂质的组成的Cu?Ca合金靶以所述溅射法形成Cu?Ca合金膜之后，在氧气分压为10?4～10?10气压的含微量氧的惰性气体气氛中，以300～700℃对所述合金膜进行热处理。

【技术特征摘要】
2012.02.16 JP 2012-0320581.一种薄膜配线形成方法，其通过使用Cu-Ca合金靶的溅射法进行成膜，其特征在于，使用具有Ca为0.5at％以上且不到5at％、剩余部分为Cu及不可避免杂质的组成的Cu-Ca合金靶以所述溅射法形成Cu-Ca合金膜之后，在氧气分压为10-4～10-10气压的含微量氧的惰性气体气氛中，以300～700℃对所述合金膜进行热处理。2.如权利要求1所述的薄膜配线形成方法，其特征在于，所述Cu-Ca合金膜的平均膜厚为10～500nm。3.如权利要求1或2所述的薄膜配线形成方法，其特征在于，形成所述Cu-Ca合金膜之后，在Cu-Ca合金膜上形成Cu膜。4.如权利要求1或2所述的薄膜配线形成方法，其特征在于，所述热处理后，在Cu-Ca合金膜上形成Cu膜。5.一...

【专利技术属性】
技术研发人员：森晓，
申请(专利权)人：三菱综合材料株式会社，
类型：发明
国别省市：