(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄膜トランジスタを有する表示装置の製造方法であって、
半導体層を形成する工程と、
銅と少なくとも１種類の添加元素及を含む銅合金層を有するソース電極及びドレイン電極を形成する電極形成工程と、
前記ソース電極及び前記ドレイン電極のそれぞれと、前記半導体層とを電気的に接続するためのコンタクト膜を形成する工程と、
前記ソース電極及び前記ドレイン電極のそれぞれと、前記コンタクト膜との間にシリコンと酸素とを含有するシリコン酸化膜を形成する工程と、を含み、
前記コンタクト膜を形成する工程では、
不純物が添加されたシリコン膜が形成され、
前記シリコン酸化膜を形成する工程は、
前記シリコン膜よりも不純物濃度が低いシリコン膜をバッファ膜として形成する工程と、
前記バッファ膜に、酸化処理を施す工程と、を含む、
ことを特徴とする表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜トランジスタを有するＴＦＴ基板を用いた表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を画素回路に用いたアクティブマトリクス型表示装置の大型化と、動画性能などの画質向上が要求されている。一方、表示装置の価格は予想を上回るペースで下落を続けており、エネルギー資源やレアメタルの高騰など製造コストを押し上げる要因も増大しつつある。従って、更なる製造コスト低減技術を開発することが急務となっている。
【０００３】
液晶表示装置の大型化と画質向上、そして製造コスト低減の１つの策として、ＴＦＴに適用される配線材料を従来のＡｌ（アルミニウム）またはＡｌ合金からＣｕ（銅）に替える試みがある。Ｃｕ配線は従来のＡｌ配線よりも低抵抗である。そのため、配線を伝わる電気信号が遅れる伝播遅延現象を低減でき、さらなる大型化が可能になる。また、フレーム周波数を上げ、動画質の向上も可能になる。さらに、Ａｌ配線は、ヒロックの発生抑制と透明導電膜との電気的接続を確保するために、Ａｌ膜の上下を高価なモリブデン（Ｍｏ）で挟んだＭｏ/Ａｌ/Ｍｏの積層構造としているが、Ｃｕは透明導電膜との直接接続が可能であるために省モリブデン化を図ることが可能である。従って、製造コストを低減できる。
【０００４】
有機ＥＬ表示装置の大型化と画質向上には、従来のＡｌ配線よりも低抵抗な配線材料が求められる。有機ＥＬ表示装置の画素回路に設けられる駆動トランジスタは、飽和領域を用いて有機ＥＬ層に流れる電流を制御し、その輝度を調整する。有機ＥＬ表示装置の大型化に伴い配線抵抗による電圧降下が無視できなくなると、想定された電圧が駆動トランジスタに供給されず飽和領域での駆動が不可能になり、結果、輝度むらの原因となる。そこで、表示品位向上のためＣｕ配線の適用が検討されている。
【０００５】
しかしながら、上記の液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置をはじめとする表示装置にＣｕ配線をＴＦＴに適用する際には以下の問題が存在する。Ｃｕは下地のガラス基板及びシリコン（Ｓｉ）膜との密着性が悪い。また、下地がＳｉ膜の場合、配線形成後の工程で加わる熱により、Ｓｉ膜内部にＣｕが拡散しＴＦＴ特性を劣化させ、表示品位を下げる。このような密着性および拡散バリア性問題の対処として、下地膜とＣｕ膜との間にＭｏやＭｏ合金を形成する方法がある。しかし、前述のようにＭｏは高価で、また、電気化学的性質の異なる金属の積層構造はエッチングを困難にするため、製造コストが増大する。
【０００６】
そこで、配線材料の少なくとも一部にＣｕ合金を採用し、さらに熱工程を利用することにより、Ｃｕ合金の添加元素を下地との界面に析出させて、密着性および拡散バリア性に優れた添加元素酸化物を形成する方法がある。ここで熱工程とは、配線形成後のＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  ＤｅｐｏＳｉｔｉｏｎ）工程や配向膜焼成工程などのことであり、これらのＣＶＤ工程等でＴＦＴ基板が経験するような温度がかけられることを想定している。
【０００７】
このＣｕ合金をゲート電極に用いた場合、下地ガラス基板は必要十分な酸素原子を含有するため酸化物形成は容易である。しかし、ソース・ドレイン（ＳＤ）電極にＣｕ合金を用いる場合、下地のコンタクト膜には酸化物の形成のために必要な酸素原子数が備わっていない。
【０００８】
そこで、特許文献１では、Ｃｕ合金をＳＤ電極に適用する手段として、Ｃｕ合金成膜前に酸素プラズマ処理を行い、コンタクト膜上層を改質させ、酸化シリコン層ＳｉＯｘを形成する方法を提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００９−４５１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記のように、Ｃｕ合金をＴＦＴのソース・ドレイン電極に用いる場合にコンタクト膜に酸化処理を施すと、Ｓｉのみならず、コンタクト膜中にドープされた不純物、例えばリン（Ｐ）やボロン（Ｂ）も酸化される。これにより、オーミックコンタクトを実現するために混入された不純物はその効果を失い、ソース・ドレイン電極と半導体層の電流経路に存在する寄生抵抗が上昇し、ＴＦＴのオン特性低下が起こり、表示品位を劣化させる。
【００１１】
そこで本発明は、上記の課題に鑑みて、Ｃｕ合金をソース・ドレイン電極に用いたＴＦＴにおいて、コンタクト膜に対して酸化処理を施す場合であっても、良好なオン特性を維持するＴＦＴ表示装置及び表示装置の製造方法を提供することを目的とする。本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかにする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る表示装置は、上記目的に鑑みて、半導体層と、銅と１種類の添加元素とを含む銅合金層を有するソース電極およびドレイン電極と、前記ソース電極及び前記ドレイン電極のそれぞれの電極と前記半導体層との間に形成されるコンタクト膜と、前記それぞれの電極と前記コンタクト膜との間に形成される酸化物膜と、を含む薄膜トランジスタ基板を有する表示装置であって、前記コンタクト膜は、不純物とシリコンとを含み、前記酸化物膜は、シリコン、不純物および酸素を含むとともに、前記酸化物膜における不純物濃度が前記コンタクト膜における不純物濃度よりも低い、ことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る表示装置の一態様では、前記酸化物膜は、酸素原子が所定濃度以上で分布する、ことを特徴としてもよい。
【００１４】
また、本発明に係る表示装置の一態様では、前記酸化物膜は、１．０×１０２２個／ｃｍ３以上の酸素原子濃度が分布する、ことを特徴としてもよい。
【００１５】
また、本発明に係る表示装置の一態様では、前記酸化物膜は、前記コンタクト膜の側で１．０×１０２２個／ｃｍ３の酸素原子濃度が検出される位置において、不純物濃度が１．０×１０２０個／ｃｍ３以上となり、前記それぞれの電極の側で、１．０×１０２２個／ｃｍ３の酸素原子濃度が検出される位置において、不純物濃度が１．０×１０１９個／ｃｍ３以下となる、ことを特徴としてもよい。
【００１６】
また、本発明に係る表示装置の一態様では、前記酸化物膜では、前記それぞれの電極の側で１．０×１０２２個／ｃｍ３の酸素原子濃度が検出される位置での不純物濃度が、前記コンタクト膜の側で１．０×１０２２個／ｃｍ３の酸素原子濃度が検出される位置での不純物濃度の１／１００以下となる、ことを特徴としてもよい。
【００１７】
また、本発明に係る表示装置の一態様では、前記酸化物膜では、酸素原子濃度が最大値をとる位置において、不純物濃度が１．０×１０２０個／ｃｍ３未満となる、ことを特徴としてもよい。
【００１８】
また、本発明に係る表示装置の一態様では、前記酸化物膜では、不純物濃度が前記コンタクト膜から離れるにつれて減少し、前記酸化物膜では、酸素原子濃度が最大値となる位置よりも前記コンタクト膜の側で不純物濃度の減少が開始する、ことを特徴としてもよい。
【００１９】
また、本発明に係る表示装置の一態様では、前記酸化物膜では、酸素原子濃度が最大値となる位置において、前記コンタクト膜における不純物濃度の１／１０以下となる、ことを特徴としてもよい。
【００２０】
また、本発明に係る表示装置の一態様では、前記酸化物膜は、銅および前記添加元素をさらに含む、ことを特徴としてもよい。
【００２１】
また、上記目的に鑑みて、本発明に係る表示装置の製造方法は、薄膜トランジスタを有する表示装置の製造方法であって、半導体層を形成する工程と、銅と少なくとも１種類の添加元素及を含む銅合金層を有するソース電極及びドレイン電極を形成する電極形成工程と、前記ソース電極及び前記ドレイン電極のそれぞれと、前記半導体層とを電気的に接続するためのコンタクト膜を形成する工程と、前記ソース電極及び前記ドレイン電極のそれぞれと、前記コンタクト膜との間にシリコンと酸素とを含有するシリコン酸化膜を形成する工程と、を含み、前記コンタクト膜を形成する工程では、不純物が添加されたシリコン膜が形成され、前記シリコン酸化膜を形成する工程は、前記シリコン膜よりも不純物濃度が低いシリコン膜をバッファ膜として形成する工程と、前記バッファ膜に、酸化処理を施す工程と、を含む、ことを特徴とする。
【００２２】
また、本発明に係る表示装置は、上記目的に鑑みて、半導体層と、銅と少なくとも１種類の添加元素とを含む銅合金層を有するソース電極およびドレイン電極と、前記ソース電極及び前記ドレイン電極のそれぞれの電極と前記半導体層との間に形成されるコンタクト膜と、前記それぞれの電極と前記コンタクト膜との間に形成される酸化物膜と、を含む薄膜トランジスタを有する表示装置であって、前記コンタクト膜は、不純物とシリコンとを含み、前記酸化物膜は、前記コンタクト膜よりも不純物濃度が低いシリコン膜をバッファ膜として形成する工程と、前記バッファ膜に酸化処理を施す工程とを含む工程により形成される、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、Ｃｕ合金をソース・ドレイン電極や配線に用いたＴＦＴにおいて、コンタクト膜に対して酸化処理を施す場合であっても、ＴＦＴのオン特性の低下が防止される表示装置、および表示装置の製造方法を提供できる。本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面によって明らかにする。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態１に係る表示装置の構成を示す模式断面図である。
【図２】本発明の実施形態１における薄膜トランジスタ基板の画素領域の様子を示す模式図である。
【図３】本発明の実施形態１における薄膜トランジスタの模式断面図である。
【図４Ａ】本発明の実施形態１における薄膜トランジスタの製造工程の様子を示す模式断面図である。
【図４Ｂ】本発明の実施形態１における薄膜トランジスタの製造工程の様子を示す模式断面図である。
【図４Ｃ】本発明の実施形態１における薄膜トランジスタの製造工程の様子を示す模式断面図である。
【図４Ｄ】本発明の実施形態１における薄膜トランジスタの製造工程の様子を示す模式断面図である。
【図４Ｅ】本発明の実施形態１における薄膜トランジスタの製造工程の様子を示す模式断面図である。
【図４Ｆ】本発明の実施形態１における薄膜トランジスタの製造工程の様子を示す模式断面図である。
【図５】本発明の実施形態１における薄膜トランジスタの製造工程を示すフロー図である。
【図６】本発明の実施形態１における酸化物膜の不純物元素濃度と酸素原子濃度を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明にかかる表示装置の実施形態について、図面を用いて説明する。
【００２６】
［実施形態１］
図１は、実施形態１にかかる表示装置の構成を示す模式断面図である。本実施形態における表示装置は、アクティブマトリクス型の液晶表示装置である。図１に示すように液晶表示装置は、ＴＦＴ基板１０１と、カラーフィルタ基板１２０と、偏光板１１２と、偏光フィルム１２１と光源１１１を有しており、ＴＦＴ基板１０１とカラーフィルタ基板１２０との間にはスペーサ１１６が介在して、液晶層１１５が挟持される。また、ＴＦＴ基板１０１は、基板１００と、ＴＦＴ１０４と、絶縁膜１１３と、画素電極１０５と、配向膜１１４とを含んで構成され、カラーフィルタ基板１２０は、基板１００と、ブラックマトリクス１１９と、カラーフィルタ１１８と、絶縁膜１１３と、共通電極１１７と、配向膜１１４とを含んで構成される。
【００２７】
図２は、実施形態１の表示装置におけるＴＦＴ基板１０１に形成された複数の画素領域のうちの１つの様子を図示したものである。ＴＦＴ基板１０１には、複数の走査線１０２と、これとは垂直に交差する方向に複数の信号線１０３が構成され、これらによって各画素領域が区画される。図２で示すように、走査線１０２と信号線１０３の交差するポイントにはＴＦＴ１０４が配置され、ＴＦＴ１０４のソース電極及びドレイン電極のうちの一方の電極が画素電極１０５へ接続される。また、画素電極１０５及び走査線１０２の一部を用いてストレージキャパシタ１０６が設けられている。
【００２８】
ここで、本実施形態における液晶表示装置の表示制御方法について簡単に述べる。光源１１１から放たれた光は偏光板１１２により特定の偏光成分のみが通過し、液晶層１１５へ向かう。液晶層１１５が、画素電極１０５と共通電極１１７に供給される電圧に応じて、偏光フィルム１２１を通過する光透過率を調整することで、画素の階調が制御される。
【００２９】
次に、液晶層１１５の制御方法について、図２を用いて簡単に述べる。まず、走査線１０２からＴＦＴ１０４にゲート信号が印加されるとＴＦＴ１０４はオン状態になり、信号線１０３に加えられている信号電圧がＴＦＴ１０４を経由し画素電極１０５とストレージキャパシタ１０６に印加される。これにより、液晶層１１５に所望の電圧が印加され、液晶分子が動作し光透過率を制御する。すなわち、ＴＦＴ１０４がオフになっても次の信号が印加されるまで、液晶層１１５に供給されている電圧レベルを一定に調整する。
【００３０】
ここで図３は、本発明の実施形態１におけるＴＦＴの構成を示す模式断面図である。このような図は、ＴＦＴの主要構成部位を見やすくするために、一般的に用いられている断面図である。なお、この断面は、ゲート電圧が印加されることにより形成されるチャネルのキャリアが走行する方向に対して平行である。
【００３１】
図３に示すように、実施形態１におけるＴＦＴ１０４の構成は、ガラスなど絶縁性の基板１００上に、ゲート電極２、ゲート絶縁膜３、半導体層４、コンタクト膜５、酸化物膜８、ドレイン電極９、ソース電極１０、ＴＦＴを保護するための保護膜１１、液晶層に電圧を加えるための画素電極１０５より成る。ドレイン電極９及びソース電極１０は、銅合金層を有しており、この銅合金層は、銅と、少なくとも１種類の添加元素を含有する。また、当該銅合金層では、銅が主成分となっている。本実施形態では、ドレイン電極９とソース電極１０は、銅合金層と、純銅層とを含んでおり、銅合金層の上側に純銅層が積層されるが、例えば、銅合金層のみによって構成されるのであってもよい。また、半導体層４は、ゲート電極２に電圧が印加されることにより、ドレイン電極９及びソース電極１０間の電流を制御する活性半導体層である。コンタクト膜５は、ドレイン電極９およびソース電極１０と、半導体層４との間に形成されて、これらを電気的に接続させるための膜であって、不純物元素が添加されたシリコン膜で構成される。そして、密着性および拡散バリア性に優れ低抵抗な酸化物膜８を形成する際には、まず、コンタクト膜５上に、コンタクト膜５よりも不純物濃度が低濃度となるシリコン膜（以下、バッファ膜）が一時的に設けられる。このバッファ膜は、本実施形態では、不純物を添加せずに形成された非晶質シリコン膜である。バッファ膜が形成された後には、その一部または全てが酸化処理により改質されて一時的にシリコン酸化膜が形成され、さらに、ドレイン電極９及びソース電極１０に含まれる銅合金が熱を伴う処理により化合されることにより酸化物膜８が形成される。なお、製造方法の詳細については後述する。
【００３２】
酸化物膜８を形成するためのバッファ膜は、酸化処理でコンタクト膜５中にドープされた不純物元素が酸化されるのを防ぐ役割を担うものである。酸化物膜８を形成する際の熱処理では、コンタクト膜５から不純物元素の拡散が起こるため、最終的に酸化物膜８は不純物元素を含有することになる。しかし、後に示すように、コンタクト膜５よりも不純物濃度が低いバッファ膜に酸化処理が施されるため、酸化物膜８における不純物元素の濃度は、コンタクト膜５における不純物元素の濃度よりも低くなる。これにより、酸化物膜８における不純物の酸化物を減少させることができて、寄生抵抗の上昇が抑制され、良好なＴＦＴのオン特性が維持される。
【００３３】
以下では、実施例１のＴＦＴの製造法について説明する。図４Ａ〜Ｆは、本実施形態におけるＴＦＴ１０４が製造される様子を示す断面図であり、図５は、本実施形態におけるＴＦＴ１０４の製造工程を示すフロー図である。図５で示すように、Ｓ５０１〜Ｓ５１０の各工程を経て、薄膜トランジスタを有するＴＦＴ基板１０１が製造される。
【００３４】
まず、図４Ａで示すように、ガラスなどの絶縁性材料からなる基板１００上に、ゲート電極２が形成される（Ｓ５０１）。本実施形態では、Ｓ５０１では、まず、Ｃｕ合金膜をスパッタリング法により５０ｎｍ程度成膜する。Ｃｕ合金膜は、ガラス基板１００との密着性発現の役割を担う。Ｃｕ合金膜中の添加元素としては、例えば、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｚｒ、Ｈｆなどから１種類以上、添加量は０．５〜１０原子％が好ましい。また、後の工程でＣｕ合金中の添加元素が酸化物を形成するために、基板１００は必要十分な酸素原子数を含有していることが望ましい。例えば、無アルカリガラス基板はこの条件を満たしている。次に、純Ｃｕ膜を同様にスパッタリング法にて３００ｎｍ程度成膜する。そしてさらに、これにフォトリソグラフィ工程を行った後、ウェットエッチング法を用いてパターニングし、図４Ａに示すように、ゲート電極２が形成される（Ｓ５０１）。
【００３５】
次に、図４Ｂで示すように、ゲート絶縁膜３と、半導体層４と、コンタクト膜５と、バッファ膜６が形成される（Ｓ５０２〜Ｓ５０５）。
【００３６】
Ｓ５０２におけるゲート絶縁膜３は、例えば、プラズマＣＶＤ法により、窒化シリコン膜（ＳｉＮｘ）が３５０ ｎｍ程度成膜されることで形成される。このとき、成膜時の温度は３００℃以上になり、ゲート電極２下層のＣｕ合金膜中の添加元素が界面に析出し、基板１００との界面で密着性に優れた酸化物膜を自己形成する。
【００３７】
Ｓ５０３における半導体層４は、プラズマＣＶＤ法により、水素化アモルファスシリコン膜（ａ−Ｓｉ  Ｈ）を１８０ｎｍ程度成膜することにより形成する。そしてＳ５０４におけるコンタクト膜５は、不純物であるリン（Ｐ）をドープしつつ水素化アモルファスシリコン膜（ｎ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ）を２５ｎｍ程度成膜することにより形成する。さらにＳ５０６におけるバッファ膜６は、不純物を添加せずに水素化アモルファスシリコン膜を５ｎｍ程度、順次成膜する。このとき、図４Ｂに示すように、バッファ膜６は、コンタクト膜５を覆うように成膜され、後の酸化処理工程（Ｓ５０６）でコンタクト膜５中の不純物元素が酸化されるのを防ぐ役割を担う。また、コンタクト膜５に含まれる不純物元素の濃度は、１．０×１０２０個／ｃｍ３以上が好ましい。１．０×１０２０個／ｃｍ３未満である場合、オン電流の低下やオフ電流の増大が起こるためである。Ｓ５０４では、上記不純物元素の濃度を満足するように、シラン（ＳｉＨ４）ガス、フォスフィン（ＰＨ３）ガス、水素（Ｈ２）ガスの流量を調節した。また、半導体層４、コンタクト膜５、バッファ膜６を形成する各工程を、同一成膜室で連続して行った。
【００３８】
そして、図４Ｃで示すように、酸化物膜８形成の前処理として、バッファ膜６に酸化処理を施し、シリコン酸化膜７を一時的に形成する（Ｓ５０６）。本実施形態では、図４Ｃに示すように、酸素ガスを用いた酸素プラズマ処理を適用し、バッファ膜６の上層を改質させ、シリコン酸化膜７を２ｎｍ程度形成した。このときバッファ膜６は、コンタクト膜５を酸化処理から保護するので、コンタクト膜５中の不純物元素の酸化による寄生抵抗の上昇が抑制されることとなる。本実施形態では酸素プラズマ処理を適用したが、他の酸化処理方法として、酸素ガスを流しながら熱処理を行う方法やオゾンを用いる方法などを用いてもよい。
【００３９】
なお、本実施形態では、Ｓ５０５において、不純物を添加せずにバッファ膜６を形成しているが、例えば、コンタクト膜５における不純物濃度の１／１０の濃度と成るように不純物を添加しつつアモルファスシリコン膜を形成するようにしてもよい。このようなバッファ膜６であっても、コンタクト膜５に直接酸化処理が施される場合と比べて、ドレイン電極９等と半導体層４の電流経路の寄生抵抗が上昇しにくく、ＴＦＴ１０４のオン特性低下が抑制される。
【００４０】
その後、図４Ｄで示すように、半導体層４とコンタクト膜５とシリコン酸化膜７とを一括して形状を加工し（Ｓ５０７）、さらに、ドレイン電極９とソース電極１０とを形成する（Ｓ５０８）。
【００４１】
Ｓ５０７では、フォトリソグラフィ工程を施し、ドライエッチング法を用いて半導体層４、コンタクト膜５、バッファ膜６、シリコン酸化膜７を島パターニングすることにより、これらの形状が一括して加工される。
【００４２】
Ｓ５０８の電極形成工程では、スパッタ法により、銅合金層、純銅層からなる積層を、この順に、それぞれ５０ｎｍ、３００ｎｍ程度成膜する。その後、フォトリソグラフィ工程を経て、ウェットエッチング法によりパターニングし、ドレイン電極９、ソース電極１０を形成する。そしてさらに、ドレイン電極９とソース電極１０形成に使用したフォトレジストをそのまま利用し、ドライエッチング法により、半導体層４のチャネル上のコンタクト膜５とバッファ膜６とシリコン酸化膜７を除去し、さらにフォトレジストを除去する。銅合金に添加される元素としては、例えば、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｚｒ、Ｈｆなどから１種類以上、添加量は０．５〜１０原子％が好ましい。また、本実施形態ではドレイン電極９及びソース電極１０は銅合金層と純銅層の積層から構成されるが、銅合金の単層でも良い。その場合の添加元素としては、例えば、Ｍｇ、Ｚｎが好ましい。
【００４３】
そして、図４Ｅで示すように、保護膜１１を形成する（Ｓ５０９）。この保護膜１１は、プラズマＣＶＤ法によりシリコン窒化膜を５００ｎｍ程度成膜することによって形成する。Ｓ５０９の保護膜形成工程は、保護膜１１の成膜温度が２００℃以上となることから、ＴＦＴ基板１０１に熱処理が施される工程でもある。このような熱処理工程により、ドレイン電極９及びソース電極１０下層にあるＣｕ合金膜中のＣｕ原子と添加元素が、シリコン酸化膜７の側へ析出される。シリコン酸化膜７に析出したＣｕ原子と添加元素は、事前に形成したコンタクト膜５上のバッファ膜６及びシリコン酸化膜７と反応を起こし、密着性及び拡散バリア性に優れ低抵抗な酸化物膜８を自己形成する。
【００４４】
その後、図４Ｆで示すように、画素電極を形成する（Ｓ５１０）。Ｓ５１０では、まず、保護膜１１にフォトリソグラフィ工程を施してコンタクトホールを開口し、次に、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）膜などの透明導電膜をスパッタリング法により１５０ｎｍほど成膜して、さらに、フォトリソグラフィ工程を施してパターニングすることにより画素電極１０５を形成する。このようにして、実施形態１における液晶表示装置向けの薄膜トランジスタを作製することができる。
【００４５】
以下においては、自己形成された酸化物膜８について説明をする。図６は、本実施形態における酸化物膜８における不純物元素濃度及び酸素原子濃度の分布を示すグラフである。図６の横軸は、酸化物膜８等の深さ方向の位置を示しており、縦軸は、濃度を示している。また、同図においては、酸化物膜８とコンタクト膜５との境界付近、酸化物膜８とドレイン電極９等の境界付近における濃度の様子も示されている。図６では、本実施形態の場合の酸素原子濃度を二点鎖線で、不純物濃度を実線で示しており、従来技術の場合（バッファ膜６を形成しない他は本実施形態と同プロセスで作製した場合）の不純物濃度を点線で示した。図６で示すように、本実施形態では、ドレイン電極９等とコンタクト膜５との間において、酸素原子は正規分布状にピークを有して分布している。また、酸化物膜８における不純物元素の濃度は、コンタクト膜５における不純物元素の濃度よりも少なくなっており、不純物元素の濃度は、コンタクト膜５から離れるに従って少なくなるように分布している。コンタクト膜５、酸化物膜８、ドレイン電極９等における元素の濃度は、ＳＩＭＳ（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ  Ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ  Ｍａｓｓ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ）分析を用いて計測でき、いわゆるＢａｃｋＳｉｄｅ−ＳＩＭＳ分析で計測できる。
【００４６】
酸化物膜８は、具体的には、所定濃度以上の酸素原子が分布する膜であって、本実施形態では、１．０×１０２２個／ｃｍ３以上の酸素原子濃度となる領域が酸化物膜８であり、５ｎｍ程度の厚みを有する膜である。バッファ膜６を形成しない場合と比較すると、バッファ膜６を設けた本実施形態のＴＦＴ１０４では、酸化物膜８における不純物元素の濃度が低くなる。そして、酸化物膜８とコンタクト膜５との境界（所定濃度の酸素原子濃度が検出される位置）における不純物元素の濃度は、図６で示すように、１．０×１０２０個／ｃｍ３以上となっており、酸化物膜８とドレイン電極９との境界における不純物元素の濃度は、図６で示すように１．０×１０１９個／ｃｍ３以下となっている。
【００４７】
酸化物膜８は、バッファ膜６が酸素処理される工程を経て形成されるため、少なくともシリコンと酸素とを含有しており、不純物濃度がコンタクト膜５よりも低濃度となる。これにより、ドレイン電極９等と半導体層４の電流経路の寄生抵抗が上昇しにくく、ＴＦＴ１０４のオン特性低下が抑制される。また、酸化物膜８は、上述のような熱処理工程を経て形成されることで、シリコン酸化物に加えて、さらにＣｕ合金の添加元素とＣｕ原子とを含有するようになり、密着性及び拡散バリア性に優れて低抵抗な膜となる。
【００４８】
また、酸化物膜８では、図６に示すように酸素原子濃度のピークが存在している。酸化物膜８において酸素原子濃度の最大値が検出される位置では、不純物の濃度が１．０×１０２０個／ｃｍ３未満となるようにすることで寄生抵抗の上昇を生じにくくでき、さらに、１．０×１０１９個／ｃｍ３未満となるようにするのが好適であり、１．０×１０１８個／ｃｍ３未満となるようにするのがより好ましい。また、図６で示すように、酸素原子濃度の最大値が検出される位置よりもコンタクト膜５の側で、不純物元素の濃度が減少し、具体的には、酸素原子濃度の最大値が検出される位置では、コンタクト膜５における不純物濃度（コンタクト膜５における不純物濃度の平均）の１／１０以下の不純物濃度となる。また、ドレイン電極９等の側で酸素原子濃度が１．０×１０２２個／ｃｍ３となる位置における不純物濃度が、コンタクト膜５の側で酸素原子濃度が１．０×１０２２個／ｃｍ３以下となる位置の不純物濃度の１００分の１以下となるようにしてもよく、このようにすることでも、寄生抵抗の上昇を生じにくく出来る。
【００４９】
なお、Ｓ５０５において設けるバッファ膜６は、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の厚みで設けるのが望ましい。これにより、ドレイン電極９又はソース電極１０と、酸化物膜８との境界（本実施形態では、酸素原子濃度が１．０×１０２２個／ｃｍ３となる位置）における不純物の濃度が、１．０×１０１９個／ｃｍ３以下となる。また、バッファ膜６の膜厚が１ｎｍ未満の場合、基板面内で膜厚ばらつきが大きくなり、均一なトランジスタ特性を得ることが困難になる可能性があり、それに加えて、コンタクト膜５が酸化されて寄生抵抗が上昇しやすくなるため望ましくない。バッファ膜６の膜厚が１０ｎｍ以上の場合、低抵抗な酸化物膜８に改質せずに残存したバッファ膜６が高抵抗膜としてはたらき、ＴＦＴのオン特性低下が起こり、表示品位を劣化させるため望ましくない。
【００５０】
なお、バッファ膜６の膜厚が１ｎｍの場合、酸化物膜８中に含まれる不純物元素の濃度はドレイン電極９又はソース電極１０との境界（酸素原子濃度が１．０×１０２２個／ｃｍ３となる位置）で、およそ１．０×１０１９個／ｃｍ３となる。したがって、バッファ膜６の膜厚が１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の場合であれば、酸化物膜８中に含まれる不純物元素の濃度はドレイン電極９又はソース電極１０との境界で１．０×１０１９個／ｃｍ３以下となる。一方、コンタクト膜５に含まれる不純物元素の濃度は酸化物膜８との境界で１．０×１０２０個／ｃｍ３以上必要である。不純物元素濃度が１．０×１０２０個／ｃｍ３以下である場合、ＴＦＴ１０４のオン特性やオフ特性を低下させるためである。
【００５１】
なお、酸化物膜８は、本実施形態のように１．０×１０２２個／ｃｍ３以上で酸素原子が分布する膜であるのが、ドレイン電極９等との密着性の観点で望ましい。
【００５２】
本実施形態のＴＦＴ１０４では、不純物濃度がコンタクト膜５よりも低いバッファ膜６を一時的に形成することにより、酸化処理からコンタクト膜５中の不純物元素の酸化を防ぐことが可能になる。これにより、オン特性の低下を抑制してドレイン電極９等にＣｕ配線を適用することが可能になる。また、このＴＦＴを液晶表示装置に用いることにより、さらなる大型化や画質向上、そして製造コストの低減を図ることができる。
【００５３】
なお、本実施形態では、ゲート絶縁膜３に窒化シリコン膜（ＳｉＮｘ）を採用したが、酸化シリコン膜（ＳｉＯｘ）を採用してもよいし、これらの積層膜を採用してもよい。また、半導体層４に水素化アモルファスシリコン膜を採用したが、微結晶シリコンや多結晶シリコンを用いてもよいし、これらの積層膜を採用してもよい。さらに、コンタクト膜５としては、微結晶シリコンに不純物を添加することにより形成した膜も適用可能である。
【００５４】
なお、上記では液晶表示装置を採用した実施形態を説明したが、本発明に係る表示装置は、ＩＰＳ型をはじめとする横電界方式の液晶表示装置であってもよいし、縦電界方式の液晶表示装置であってもよいし、有機ＥＬ表示装置でもよく、これら以外の他の表示装置であってもよい。なお、本発明の実施形態は、上記の実施形態に限られないことはいうまでもない。
【符号の説明】
【００５５】
２  ゲート電極、３  ゲート絶縁膜、４  半導体層、５  コンタクト膜、６  バッファ膜、７  シリコン酸化膜、８  酸化物膜、９  ドレイン電極、１０  ソース電極、１１  保護膜、１００  基板、１０１  ＴＦＴ基板、１０２  走査線、１０３  信号線、１０４  ＴＦＴ、１０５  画素電極、１０６  ストレージキャパシタ、１１１  光源、１１２  偏光板、１１３  絶縁膜、１１４  配向膜、１１５  液晶層、１１６  スペーサ、１１７  共通電極、１１８  カラーフィルタ、１１９  ブラックマトリクス、１２０  カラーフィルタ基板、１２１  偏光フィルム。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図４Ｆ】
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【図５】
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【図６】
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