(57)【要約】【課題】基板側から順に、絶縁膜と、Ｃｕ合金膜と、薄膜トランジスタの酸化物半導体層と、を備えた配線構造であって、ＴｉやＭｏなどのバリアメタル層を省略してＣｕ合金膜を、基板および／または絶縁膜と電気的に直接接続しても、これらとの密着性に優れており、しかもＣｕ系材料の特徴である低電気抵抗、並びに酸化物半導体層および／または画素電極を構成する透明導電膜との低いコンタクト抵抗を実現できる配線構造を提供する。【解決手段】Ｃｕ合金膜は、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｗ、Ｎｂ、およびＭｎよりなる群から選択される少なくとも１種の元素を合計で２〜２０原子％含むＣｕ合金からなる第一層（Ｙ）と、純Ｃｕ、またはＣｕを主成分とするＣｕ合金であって第一層（Ｙ）よりも電気抵抗率の低いＣｕ合金からなる第二層（Ｘ）と、を含む積層構造を有している。第一層（Ｙ）は、基板および／または絶縁膜と直接接続されており、第二層（Ｘ）は、半導体層と直接接続されている。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の上に、基板側から順に、絶縁膜と、Ｃｕ合金膜と、薄膜トランジスタの半導体層と、を備えた配線構造であって、
前記半導体層は酸化物半導体からなり、
前記Ｃｕ合金膜は、
Ｚｎ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｗ、Ｎｂ、およびＭｎよりなる群から選択される少なくとも１種の元素を合計で２〜２０原子％含むＣｕ合金からなる第一層（Ｙ）と、
純Ｃｕ、またはＣｕを主成分とするＣｕ合金であって前記第一層（Ｙ）よりも電気抵抗率の低いＣｕ合金からなる第二層（Ｘ）と、を含む積層構造を有し、
前記第一層（Ｙ）は、前記基板および／または前記絶縁膜と直接接続されており、
前記第二層（Ｘ）は、前記半導体層と直接接続されていることを特徴とする配線構造。
【請求項２】
前記Ｃｕ合金膜は、前記半導体層と直接接続する同一平面で、画素電極を構成する透明導電膜と直接接続するものである請求項１に記載の配線構造。
【請求項３】
前記第一層（Ｙ）の膜厚が１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であり、Ｃｕ合金膜全膜厚に対して６０％以下である請求項１または２に記載の配線構造。
【請求項４】
前記基板および／または前記絶縁膜と、前記Ｃｕ合金膜との界面に、Ｍｎの一部が析出および／または濃化している請求項１〜３のいずれかに記載の配線構造。
【請求項５】
前記酸化物半導体は、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎ、Ｔｉ、およびＳｎよりなる群から選択される少なくとも１種の元素を含む酸化物からなるものである請求項１〜４のいずれかに記載の配線構造。
【請求項６】
前記絶縁膜は、酸化シリコンおよび／または酸窒化シリコンから構成されている請求項１〜５のいずれかに記載の配線構造。
【請求項７】
前記透明導電膜は、Ｉｎ、Ｇａ、Ｓｎ、およびＺｎよりなる群から選択される少なくとも１種の元素を含む酸化物からなるものである請求項２〜６のいずれかに記載の配線構造。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の配線構造を備えた表示装置。
【請求項９】
請求項４〜７のいずれかに記載の配線構造の製造方法であって、
前記Ｃｕ合金膜を成膜し、成膜後に２５０℃以上の温度で３０分間以上加熱することにより、前記基板および／または前記絶縁膜と、前記Ｃｕ合金膜との界面に、Ｍｎの一部を析出および／または濃化させることを特徴とする配線構造の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板側から順に、絶縁膜と、Ｃｕ合金膜と、薄膜トランジスタの半導体層と、を備えた配線構造であって、当該半導体層が酸化物半導体からなる酸化物半導体層で構成されている配線構造、およびその製造方法；並びに当該配線構造を備えた表示装置に関するものである。本発明の配線構造は、例えば液晶ディスプレイ（液晶表示装置）や有機ＥＬディスプレイ等のフラットパネルディスプレイに代表的に用いられる。以下では、液晶表示装置を代表的に取り上げ、説明するがこれに限定する趣旨ではない。
【背景技術】
【０００２】
小型の携帯電話から、３０インチを超す大型のテレビに至るまで様々な分野に用いられる液晶表示装置は、薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、以下「ＴＦＴ」と呼ぶ。）をスイッチング素子とし、画素電極を構成する透明導電膜（酸化物導電膜）と、ゲート配線およびソース−ドレイン配線等の配線部と、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）や多結晶シリコン（ｐ−Ｓｉ）などのＳｉ半導体層を備えたＴＦＴ基板と、ＴＦＴ基板に対して所定の間隔をおいて対向して配置され共通電極を備えた対向基板と、ＴＦＴ基板と対向基板との間に充填された液晶層と、から構成されている。
【０００３】
現在、液晶用ＴＦＴの半導体層には、上述したようにａ−Ｓｉが多く用いられている。しかし、次世代ディスプレイには、大型・高解像度・高速駆動が求められており、従来のａ−Ｓｉではキャリア移動度が低いため、この要求スペックを満たすことができない。そこで近年、酸化物半導体が注目されている。酸化物半導体は、ａ−Ｓｉと比較して、高いキャリア移動度を有している。更に酸化物半導体は、スパッタリング法によって低温で大面積に形成できるため、耐熱性の低い樹脂基板なども使用でき、その結果、フレキシブルディスプレイの実現が可能である。
【０００４】
このような酸化物半導体を半導体デバイスに用いた例として、例えば特許文献１には、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化カドミウム（ＣｄＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）に、ＩＩＢ元素、ＩＩＡ元素、もしくはＶＩＢ元素を加えた化合物、または混合物のうちのいずれかを用い、３ｄ遷移金属元素；または希土類元素；または透明半導体の透明性を失わせずに高抵抗にする不純物をドープしたものが用いられている。酸化物半導体のなかでも、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎ、Ｓｎよりなる群から選択される少なくとも１種以上の元素を含む酸化物（ＩＧＺＯ、ＺＴＯ、ＩＺＯ、ＩＴＯ、ＺｎＯ、ＡＺＴＯ、ＧＺＴＯ）は、非常に高いキャリア移動度を有するため、好ましく用いられている。
【０００５】
ところで、液晶表示装置などに代表される表示装置では、ゲート配線やソース−ドレイン配線などの配線材料として、電気抵抗が比較的小さく微細加工が容易な純ＡｌまたはＡｌ−ＮｄなどのＡｌ系合金が多く用いられている。しかし、表示装置の大型化および高画質化が進むにつれて、配線抵抗が大きいことに起因する信号遅延および電力損失といった問題が顕在化している。そのため、配線材料として、Ａｌよりも低抵抗である銅（Ｃｕ）が注目されている。Ａｌ薄膜の電気抵抗率は３．０×１０-6Ω・ｃｍであるのに対し、Ｃｕ薄膜の電気抵抗率は２．０×１０-6Ω・ｃｍと低い。
【０００６】
しかし、Ｃｕは、ガラス基板やその上に成膜される絶縁膜（ゲート絶縁膜など）との密着性が低く、剥離するという問題がある。また、Ｃｕは、ガラス基板などとの密着性が低いために、配線形状に加工するためのウェットエッチングやドライエッチングが困難であるという問題がある。そこで、Ｃｕとガラス基板との密着性を向上させるための様々な技術が提案されている。
【０００７】
例えば特許文献２〜４は、Ｃｕ配線とガラス基板との間に、モリブデン（Ｍｏ）やクロム（Ｃｒ）などの高融点金属層を介在させて密着性の向上を図る技術を開示している。しかし、これらの技術では、高融点金属層を成膜する工程が増加し、表示装置の製造コストが増大する。さらにＣｕと高融点金属（Ｍｏ等）という異種金属を積層させるため、ウェットエッチングの際に、Ｃｕと高融点金属との界面で腐食が生ずるおそれがある。またこれら異種金属ではエッチングレートに差が生じるため、配線断面を望ましい形状（例えばテーパー角が４５〜６０°程度である形状）に形成できないという問題が生じ得る。さらに高融点金属、例えばＣｒの電気抵抗率（約１５×１０-6Ω・ｃｍ）は、Ｃｕのものよりも高く、配線抵抗による信号遅延や電力損失が問題となる。
【０００８】
一方、酸化物半導体層を備えたＴＦＴ基板の配線構造に着目すると、現在、ＴＦＴの構造として、図２に示す配線構造（以下、説明の便宜上、従来構造と呼ぶ場合がある。）が汎用されている。図２では、基板側から順に、ゲート電極、ゲート絶縁膜、酸化物半導体膜、ソース−ドレイン電極が構成され、ＩＧＺＯの上層にソース−ドレイン電極などの金属電極が形成されている。前述した特許文献１に記載の半導体デバイスも、この従来構造を備えている。図２には、ゲート電極が下側にある「ボトムゲート型」の例を示しているが、ゲート電極が上側にある「トップゲート型」も包含される。また、酸化物半導体を用いる場合は、ゲート絶縁膜として、窒化シリコン膜ではなく酸化シリコンや酸窒化シリコンが多く用いられる。酸化物半導体は、還元雰囲気下ではその優れた特性が失われるため、酸化性雰囲気下で成膜可能な酸化シリコン（酸窒化シリコン）の使用が推奨されるからである。
【０００９】
しかし、ＩＧＺＯなどの酸化物半導体を用いた従来構造のＴＦＴ基板は、以下の問題を抱えている。第１に、ＩＧＺＯの上層に形成されたソース−ドレイン電極などの金属電極（Ｃｕ系配線材料）を、酸系のエッチング液などを用いてウェットエッチングして配線パターンを形成する際、ＩＧＺＯとＣｕ系配線材料とのエッチング選択比がない（換言すると、上層のＣｕ系配線材料のみ選択的にエッチングし、下層のＩＧＺＯまではエッチングしないというエッチング選択性が小さい）ため、エッチングにより下のＩＧＺＯまでダメージを受けてしまうという問題がある。この対策として、例えば、ＩＧＺＯのチャネル層上に保護層としてエッチストッパ層を設ける方法が提案されているが、工程が複雑となり、生産コストの上昇をもたらす。第２に、上記の従来構造では、約２５０℃以上の熱履歴を受けるとソースドレイン電極と酸化物半導体との間のコンタクト抵抗が上昇するという問題がある。これについては、Ｔｉなどの高融点金属を介在させるとコンタクト抵抗の上昇が抑えられるが、前述したように、コストや生産性の観点から、高融点金属（バリアメタル層）の省略が強く切望されている。また、Ｔｉは、プラズマを用いたドライエッチングによって成膜されるが、Ｃｕのようなドライエッチングが難しい配線材料には、適用が困難である。
【００１０】
そこで最近、図２の従来構造とは酸化物半導体膜とソース−ドレイン電極の順番が逆転した、図１に示す配線構造（図２の従来構造と区別するため、説明の便宜上、本発明構造と呼ぶ場合がある。）が提案されている（例えば、非特許文献１）。これは、基板側から順に、ゲート電極、ゲート絶縁膜、ソース−ドレイン電極、酸化物半導体膜が形成された構造を有している。図１に示すように、酸化物半導体と画素電極を構成する透明導電膜（図中、ＩＴＯ）は、ソース−ドレインを構成する配線材料と略同一平面上にある。図１には、ゲート電極が下側にある「ボトムゲート型」の例を示しているが、前述した図２に示す従来構造と同様、ゲート電極が上側にある「トップゲート型」も包含される。
【００１１】
図１に示す本発明構造を採用すれば、前述した図２の従来構造が抱える問題点を解消できると考えられる。しかしながら、本発明構造では、ＴｉやＭｏなどの高融点金属（バリアメタル層）と純Ｃｕなど異種の材料を重ねた場合に、酸化物半導体とのコンタクト抵抗が異なる可能性があるために、実効チャネル長が容易に決まらないという問題を抱えている。すなわち、ＴｉやＭｏなどの高融点金属を純Ｃｕの上・下に介在させる場合、ＴｉやＭｏと酸化物半導体とのコンタクト抵抗が純Ｃｕとの値よりも大きい場合、またはその逆の場合に、ソースドレイン電極とＩＧＺＯとの間に流れる電流のいずれを実効チャネル長と定めれば良いか容易に決定し難いという問題を抱えている。
【００１２】
そこで、図１に示す配線構造に適用可能な新規なＣｕ合金膜であって、バリアメタル層を省略してＣｕ合金膜を、基板および／または基板の上に設けられた酸化シリコンや酸窒化シリコンなどから構成される絶縁膜と電気的に直接接続しても、これらとの密着性に優れており、しかも、Ｃｕ系材料の特徴である低電気抵抗や、酸化物半導体層および／または画素電極を構成する透明導電膜との低コンタクト抵抗が維持されたＣｕ合金膜を備えた配線構造の提供が強く望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００２−７６３５６号公報
【特許文献２】特開平７−６６４２３号公報
【特許文献３】特開平８−８４９８号公報
【特許文献４】特開平８−１３８４６１号公報
【非特許文献】
【００１４】
【非特許文献１】Ｔａｋｅｓｈｉ  Ｏｓａｄａら、「Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ  ｏｆ  Ｄｒｉｖｅｒ−Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｐａｎｅｌ  ｕｓｉｎｇ  Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ  Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏｘｉｄｅ  ＴＦＴ」、ＴＨＥ  ＰＲＯＣＥＥＤＩＮＧ  ＯＦ  ＡＭ−ＦＰＤ  ’０９、ｐ．３３−３６、Ｊｕｌｙ  １−３，２００９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、基板側から順に、絶縁膜と、Ｃｕ合金膜と、薄膜トランジスタの酸化物半導体層と、を備えた配線構造であって、ＴｉやＭｏなどの高融点金属（バリアメタル層）を省略してＣｕ合金膜を、基板および／または絶縁膜と電気的に直接接続しても、これらとの密着性に優れており、しかもＣｕ系材料の特徴である低電気抵抗および低いコンタクト抵抗（酸化物半導体層および／または画素電極を構成する透明導電膜との接触電気抵抗）を実現できる新規な表示装置用Ｃｕ合金膜を有する配線構造、およびその製造方法、並びに当該配線構造を備えた表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決し得た本発明の配線構造は、基板の上に、基板側から順に、絶縁膜と、Ｃｕ合金膜と、薄膜トランジスタの半導体層と、を備えた配線構造であって、前記半導体層は酸化物半導体からなり、前記Ｃｕ合金膜は、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｗ、Ｎｂ、およびＭｎよりなる群から選択される少なくとも１種の元素を合計で２〜２０原子％含むＣｕ合金からなる第一層（Ｙ）と、純Ｃｕ、またはＣｕを主成分とするＣｕ合金であって前記第一層（Ｙ）よりも電気抵抗率の低いＣｕ合金からなる第二層（Ｘ）と、を含む積層構造を有しており、前記第一層（Ｙ）は、前記基板および／または前記絶縁膜と直接接続されており、前記第二層（Ｘ）は、前記半導体層と直接接続されているところに要旨を有している。
【００１７】
好ましい実施形態において、前記Ｃｕ合金膜は、前記半導体層と直接接続する同一平面で、画素電極を構成する透明導電膜と直接接続するものである。
【００１８】
好ましい実施形態において、前記第一層（Ｙ）の膜厚は、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であって、且つ、Ｃｕ合金膜全膜厚に対して６０％以下である。
【００１９】
好ましい実施形態において、前記基板および／または絶縁膜と、前記Ｃｕ合金膜との界面に、Ｍｎの一部が析出および／または濃化している。
【００２０】
好ましい実施形態において、前記酸化物半導体は、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎ、Ｔｉ、およびＳｎよりなる群から選択される少なくとも１種の元素を含む酸化物からなるものである。
【００２１】
好ましい実施形態において、前記絶縁膜は、酸化シリコンおよび／または酸窒化シリコンから構成されている。
【００２２】
好ましい実施形態において、前記透明導電膜は、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎ、およびＳｎよりなる群から選択される少なくとも１種の元素を含む酸化物からなるものである。
【００２３】
本発明には、上記の配線構造を備えた表示装置も包含される。
【００２４】
また、上記課題を解決し得た上記配線構造の製造方法は、Ｃｕ合金膜を成膜し、成膜後に２５０℃以上の温度で３０分間以上加熱することにより、前記基板および／または絶縁膜と、前記Ｃｕ合金膜との界面に、Ｍｎの一部を析出および／または濃化させるところに要旨を有するものである。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、基板側から順に、酸化シリコンや酸窒化シリコンなどから主に構成されている絶縁膜と、Ｃｕ合金膜と、薄膜トランジスタの酸化物半導体層と、を備えた配線構造において、Ｃｕ合金膜を、基板および／または絶縁膜と直接接続しても、これらとの密着性に優れており；しかも、Ｃｕ系材料の特徴である低い電気抵抗と、酸化物半導体層および／または画素電極を構成する透明導電膜との低いコンタクト抵抗とを実現できる配線構造を提供することができた。本発明によれば、ＴｉやＭｏなどの高融点金属（バリアメタル層）を省略できるため、図２に示す従来の配線構造が抱える問題点（実効チャネル長が決まらないなど）を解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、本発明の代表的な配線構造を示す概略断面説明図である。
【図２】図２は、従来の配線構造を示す概略断面説明図である。
【図３】図３は、実施例において、ＩＴＯ、又はＩＺＯとのコンタクト抵抗率の測定に用いた電極パターンを示す図である。
【図４】図４は、実施例において、ＩＧＺＯ、又はＺＴＯとのコンタクト抵抗率の測定に用いた電極パターンを示す図である。
【図５】図５は、Ｃｕ合金膜とガラス基板との界面近傍の断面ＴＥＭ画像である。
【図６】図６は、図５の一部拡大画像である。
【図７】図７は、断面ＴＥＭ画像からＥＤＸライン分析した結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明者らは、ＴＦＴの半導体層としてＩＧＺＯなどの酸化物半導体を用いた、図１に示す構造（基板側から順に、絶縁膜と、Ｃｕ合金膜と、薄膜トランジスタの酸化物半導体層と、を備えた配線構造）に適用可能であり、ＴｉやＭｏなどの高融点金属（バリアメタル層）を省略してＣｕ合金膜を、基板および／または絶縁膜と電気的に直接接続しても、これらとの密着性に優れており、しかも、膜自体の電気抵抗も低く、酸化物半導体層や画素電極を構成する透明導電膜とのコンタクト抵抗も低く抑えられた新規な表示装置用Ｃｕ合金膜（以下、ダイレクトコンタクト用Ｃｕ合金膜と呼ぶ場合がある。）を備えた配線構造を提供するため、検討を重ねてきた。その結果、上記配線構造に用いられるＣｕ合金膜として、
Ｚｎ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｗ、Ｎｂ、およびＭｎよりなる群から選択される少なくとも１種の元素を合計で２〜２０原子％含むＣｕ合金からなる第一層（Ｙ）と、
純Ｃｕ、またはＣｕを主成分とするＣｕ合金であって前記第一層（Ｙ）よりも電気抵抗率の低いＣｕ合金からなる第二層（Ｘ）と、
を含む積層構造を有しており、
前記第一層（Ｙ）は、前記基板および／または前記絶縁膜と直接接続されており、前記第二層（Ｘ）は、前記半導体層と直接接続されているＣｕ合金を用いれば所期の目的が達成されることを見出し、本発明を完成した。
【００２８】
上記のＣｕ合金膜は、好ましくは画素電極を構成する透明導電膜（代表的にはＩＴＯやＩＺＯなど）と直接接続されている（図１を参照）。また、上述した積層のＣｕ合金膜を構成する第一層（Ｙ）の膜厚は、好ましくは１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であって、且つ、Ｃｕ合金膜全膜厚に対して６０％以下である。また、第一層（Ｙ）に含有される好ましい合金元素はＭｎであり、基板および／または絶縁膜との密着性に非常に優れている。これは、基板および／または絶縁膜との界面にＭｎの一部が析出および／または濃化したＣｕ−Ｍｎ反応層が形成されるためと推察される。このような密着性に優れた積層のＣｕ合金膜は、Ｃｕ合金膜の成膜後に、約２５０℃以上の温度で３０分間以上の加熱処理を行なうことによって作製することが好ましい。しかしながら、Ｃｕ合金膜と酸化物半導体層との低いコンタクト抵抗を、再現性良く確実に確保するという観点からすれば、Ｃｕ合金膜成膜後の加熱処理を、おおむね、３００℃超５００℃程度までの範囲内に制御して行なうことが有効であり、３００℃以下の温度で加熱処理を行なうと、酸化物半導体層とのコンタクト抵抗にバラツキが生じることが判明した（後記する実施例２を参照）。
【００２９】
以下、前述した図１を参照しながら、本発明の配線構造およびその製造方法の好ましい実施形態を説明するが、本発明はこれに限定されない。なお、図１では、ボトムゲート型の例を示しているが、これに限定されず、トップゲート型も含まれる。また、図１では、酸化物半導体層の代表例としてＩＧＺＯを用いているが、これに限定されず、液晶表示装置などの表示装置に用いられる酸化物半導体をすべて用いることができる。
【００３０】
図１に示すＴＦＴ基板は、基板側から順に、ゲート電極（図ではＣｕ合金）、ゲート絶縁膜（図ではＳｉＯ2）、ソース電極・ドレイン電極（図ではＣｕ合金、詳細は後述する。）、チャネル層（酸化物半導体層、図ではＩＧＺＯ）、保護層（図ではＳｉＯ2）を順次積層した配線構造（ボトムゲート型）を有している。ここで、図１の保護層は酸窒化シリコンであっても良く、同様に、ゲート絶縁膜は酸窒化シリコンであっても良い。前述したように、酸化物半導体は、還元雰囲気下ではその優れた特性が失われるため、酸化性雰囲気下で成膜可能な酸化シリコン（酸窒化シリコン）の使用が推奨されるからである。あるいは、保護層またはゲート絶縁膜のいずれか一方は窒化シリコンであっても良い。
【００３１】
そして、本発明の特徴部分は、上記Ｃｕ合金として、上述した積層のＣｕ合金を用いたところにある。本発明において、基板および／または絶縁膜と直接接触する第一層（Ｙ）は、密着性向上に寄与する合金元素を含むＣｕ合金で構成されており、これにより、基板および／または絶縁膜との密着性が向上する。一方、上記第一層（Ｙ）の上に積層される第二層（Ｘ）は、酸化物半導体層と直接接続されており、電気抵抗率の低い元素（純Ｃｕ、または純Ｃｕと同程度の低電気抵抗率を有するＣｕ合金）で構成されており、これにより、Ｃｕ合金膜全体の電気抵抗率の低減を図っている。すなわち、本発明で規定する上記積層構造とすることにより、（ア）Ａｌに比べて電気抵抗率が低く、酸化物半導体層および／または画素電極を構成する透明導電膜とのコンタクト抵抗も低く抑えられるという、Ｃｕ本来の特性を有効に最大限に発揮させつつ、（イ）Ｃｕの欠点であった基板および／または絶縁膜との低い密着性も著しく高められる。すなわち、上記Ｃｕ合金は、ダイレクトコンタクト用Ｃｕ合金として極めて有用であり、特にソース電極および／またはドレイン電極の配線材料と好適に用いられる。
【００３２】
本発明において、第二層（Ｘ）は、第一層（Ｙ）の上（直上）に形成されており、純Ｃｕ、または第一層（Ｙ）よりも電気抵抗率の低い、Ｃｕを主成分とするＣｕ合金で構成されている。このような第二層（Ｘ）を設けることにより、Ｃｕ合金膜全体の電気抵抗率を低く抑えることができる。ここで、第二層（Ｘ）に用いられる「第一層（Ｙ）よりも電気抵抗率の低いＣｕ合金」とは、密着性向上元素を含むＣｕ合金で構成されている第一層（Ｙ）に比べて電気抵抗率が低くなるように、合金元素の種類および／または含有量を適切に制御すれば良い。電気抵抗率が低い元素（おおむね、純Ｃｕ合金並みに低い元素）は、文献に記載の数値などを参照し、公知の元素から容易に選択することができる。ただし、電気抵抗率が高い元素であっても、含有量を少なくすれば（おおむね、０．０５〜１原子％程度）電気抵抗率を低減できるため、第二層（Ｘ）に適用可能な上記合金元素は、電気抵抗率が低い元素に必ずしも限定されない。具体的には、例えば、Ｃｕ−０．５原子％Ｎｉ、Ｃｕ−０．５原子％Ｚｎ、Ｃｕ−０．３原子％Ｍｎなどが好ましく用いられる。また、第二層（Ｘ）に適用可能な上記合金元素は、酸素ガスや窒素ガスのガス成分を含んでいても良く、例えば、Ｃｕ−ＯやＣｕ−Ｎなどを用いることができる。
【００３３】
以下、本発明を最も特徴付ける第一層（Ｙ）について詳しく説明する。以下では、説明の便宜上、「基板および／または絶縁膜」を「基板など」と呼ぶ場合がある。
【００３４】
［第一層（Ｙ）について］
上記Ｃｕ合金膜において、第一層（Ｙ）は基板および／または絶縁膜と直接接しており、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｗ、Ｎｂ、およびＭｎよりなる群から選択される少なくとも１種の元素（密着性向上元素）を合計で２〜２０原子％含むＣｕ合金で構成されている。これらの元素は単独で含有しても良いし、２種以上を併用しても良い。単独で含有する場合は、単独の量が上記範囲を満足すれば良く、２種以上を含有する場合は合計量が上記範囲を満足すれば良い。これらの元素は、Ｃｕ金属には固溶するがＣｕ酸化膜には固溶しない元素として選択したものである。これらの元素が固溶しているＣｕ合金が成膜過程の熱処理等によって酸化されると、上記元素はＣｕ酸化膜に固溶しないため、酸化により生成したＣｕ酸化膜の界面下に上記元素が掃き出されて濃化され、該濃化層によって、基板および／または絶縁膜との密着性が向上すると考えられる。このような濃化層の形成によって、バリアメタルを介在させずにＣｕ合金膜を基板などと直接接続しても充分な密着性を確保することができる。その結果、液晶ディスプレイの階調表示などの表示性能の劣化を防止できる。濃化層とは、上記密着性向上元素が高濃度で存在している層であり、具体的には第一層（Ｙ）のマトリックス中の１．１倍以上の濃度で上記密着性向上元素が存在している層である。
【００３５】
図５、図６はＣｕ合金膜（４原子％Ｍｎ−Ｃｕ合金：膜厚５０ｎｍ）とガラス基板との界面近傍のＴＥＭ画像（倍率：１５万倍）であり（図６は図５の一部拡大画像（倍率：１５０万倍））、図７は該断面ＴＥＭ画像をＥＤＸライン分析した結果を示すグラフである。図７からもＭｎ濃化層がＣｕ合金膜とガラス基板との界面に形成されていることがわかる。
【００３６】
上述した密着性向上元素のうち好ましいのはＭｎ、Ｎｉであり、より好ましくはＭｎである。Ｍｎは、上述した界面での濃化現象が非常に強く発現される元素だからである。すなわち、Ｍｎは、Ｃｕ合金成膜時または成膜後の熱処理（例えば、ＳｉＯ2膜の絶縁膜を成膜する工程といった表示装置の製造過程における熱履歴を含む）によって膜の内側から外側（絶縁膜との界面など）に向って移動する。界面へのＭｎの移動は、熱処理による酸化によって生成するＭｎ酸化物が駆動力になって、更に一層促進される。その結果、絶縁膜などとの界面にＣｕ−Ｍｎの反応層（以下、「Ｍｎ反応層」と呼ぶ。）が全面的に密着性良く形成され、絶縁膜などとの密着性が著しく向上するものと考えられる。
【００３７】
このようなＭｎ反応層などの上記濃化層（析出物も含む）は、好ましくは、スパッタリング法（詳細は後述する。）によるＣｕ合金成膜後、所定の加熱処理を行なうことによって得られる。ここで、「所定の加熱処理を行なう」とは、前述したように、密着性を考慮すれば約２５０℃以上で３０分間以上の加熱処理を意味し；更に酸化物半導体層との低い抵抗を再現性良く確実に確保するという観点からすれば、加熱処理の温度範囲を、特に約３００℃超５００℃以下に制御することを意味する。このよう加熱処理により、絶縁膜などとの界面に合金元素が拡散して濃化し易くなる。その後、酸化物半導体膜を成膜すれば良い。
【００３８】
なお、上記の加熱処理は、Ｍｎ反応層などの上記濃化層の形成を目的に行うものであってもよいし、Ｃｕ合金膜形成後の熱履歴（例えば、窒化シリコン膜などの保護膜を成膜する工程）が、前記温度・時間を満たすものであってもよい。
【００３９】
上記元素の含有量は２原子％以上とする。上記元素の含有量が２原子％未満では、基板および／または絶縁膜との密着性が不十分で満足な特性が得られない。例えば上記元素の含有量が０．５％程度と少ない場合、条件によっては良好な密着性が得られる場合もあるが、再現性に欠ける。そこで、本発明では、再現性をも考慮して上記元素の含有量の下限値を２原子％以上とした。これにより、測定条件等に因らず常に良好な密着性が得られる。一方、上記元素の含有量が２０原子％を超えると、Ｃｕ合金膜（配線膜）自体（第一層＋第二層）の電気抵抗率が高くなるほか、配線のエッチング時に残渣が発生するため、微細加工が難しくなる。上記元素の含有量の好ましい下限値は３原子％、より好ましくは４原子％である。また、好ましい上限値は、１２原子％、より好ましくは１０原子％である。
【００４０】
上記元素の好ましい含有量は、厳密には、元素の種類によって異なり得る。元素の種類によって密着性および電気抵抗に対する負荷（影響）が異なるからである。例えば、Ｍｎは、３原子％以上１２原子％以下であることが好ましく、より好ましくは４原子％以上１０原子％以下である。
【００４１】
本発明に用いられるＣｕ合金膜は、上記元素を含み、残部：Ｃｕおよび不可避不純物である。
【００４２】
上記第一層（Ｙ）を構成するＣｕ合金は、更にＦｅおよび／またはＣｏを合計（単独の場合は単独の量）で、０．０２〜１．０原子％の範囲で含有しても良く、これにより、低い電気抵抗率と透明基板との高い密着性が、一層向上するようになる。好ましい含有量は、０．０５原子％以上０．８原子％以下であり、より好ましくは０．１原子％以上０．５原子％以下である。
【００４３】
上記Ｃｕ合金膜において、第二層（Ｘ）は、上記第一層（Ｙ）の上（直上）に形成されており、純Ｃｕ、または上記第一層（Ｙ）よりも電気抵抗率の低い、Ｃｕを主成分とするＣｕ合金で構成されている。このような第二層（Ｘ）を設けることにより、Ｃｕ合金膜全体の電気抵抗率を低く抑えることができる。なお、Ｃｕを主成分とする合金とは、Ｃｕ合金中にＣｕが最も多く含まれていることを意味する。
【００４４】
このように本発明に用いられるＣｕ合金膜は、組成が異なる第二層（Ｘ）と第一層（Ｙ）の積層構成とすることによって所望の特性を発揮させるものであるが、これらの特性をより効果的に発揮させるためには、特に、第一層（Ｙ）の膜厚を制御することが有効である。具体的には、上記第一層（Ｙ）の膜厚は１０ｎｍ以上であり、Ｃｕ合金膜全膜厚［第二層（Ｘ）と第一層（Ｙ）の膜厚］に対して６０％以下とすることが好ましい。これにより、低い電気抵抗率と高い密着性が得られるほか、微細加工性がより効果的に発揮される。より好ましくは、第一層（Ｙ）の膜厚は２０ｎｍ以上であり、Ｃｕ合金膜全膜厚に対して５０％以下である。
【００４５】
なお、第一層（Ｙ）の膜厚の上限は配線膜自体の電気抵抗率を主に考慮して適宜決定すれば良く、１００ｎｍ以下であることが好ましく、８０ｎｍ以下であることがより好ましい。また、Ｃｕ合金膜全膜厚に対する第一層（Ｙ）の比率の下限も特に限定されないが、透明基板との密着性向上を考慮すると、おおむね、１５％とすることが好ましい。
【００４６】
上記第一層（Ｙ）の膜厚は、厳密には第一層（Ｙ）に含有される元素の種類によって異なり得る。元素の種類によって、密着性および電気抵抗に対する影響が異なるからである。例えばＭｎの場合、前記膜厚の下限は１０ｎｍ以上が好ましく、より好ましくは２０ｎｍ以上である。またＭｎの場合の前記膜厚の上限は８０ｎｍ以下が好ましく、より好ましくは５０ｎｍ以下である。またＮｉやＺｎの場合の前記膜厚の下限は、２０ｎｍ以上が好ましく、より好ましくは３０ｎｍ以上であり、上限は１００ｎｍ以下が好ましく、より好ましくは８０ｎｍ以下である。Ｍｎ、Ｎｉ、Ｚｎ以外の元素の場合は、前述した通り、１０ｎｍ以上、１００ｎｍ以下であることが好ましい。
【００４７】
なお、Ｃｕ合金膜全体（第二層（Ｘ）＋第一層（Ｙ））の膜厚はおおむね、２００ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることが好ましく、２５０ｎｍ以上４００ｎｍ以下であることがより好ましい。
【００４８】
基板などとの更なる密着性向上のため、上記第一層（Ｙ）は更に酸素を含有しても良い。基板および／または絶縁と接触する第一層（Ｙ）に適量の酸素を導入することにより、その界面に、所定量の酸素を含む酸素含有層が介在され、これらとの間に強固な結合（化学的結合）が形成され、密着性が向上すると考えられる。
【００４９】
上記作用を充分に発揮させるため、上記第一層（Ｙ）中に含まれる好ましい酸素量は、０．５原子％以上であり、より好ましくは１原子％以上、更に好ましくは２原子％以上、更により好ましくは４原子％以上である。一方、酸素量が過剰になり、密着性が向上し過ぎると、ウェットエッチングを行なった後に残渣が残り、ウェットエッチング性が低下する。また酸素量が過剰になると、Ｃｕ合金膜全体の電気抵抗が向上する。これらの観点を勘案し、上記第一層（Ｙ）中に含まれる酸素量は、好ましくは３０原子％以下、より好ましくは２０原子％以下、更に好ましくは１５原子％以下、更に一層好ましくは１０原子％以下である。
【００５０】
このような酸素含有第一層（Ｙ）は、第一層（Ｙ）をスパッタリング法で成膜する際、酸素ガスを供給することによって得られる。酸素ガス供給源として、酸素（Ｏ2）のほか、酸素原子を含む酸化ガス（例えば、Ｏ3など）を用いることができる。具体的には、第一層（Ｙ）の成膜時には、スパッタリング法に通常用いられるプロセスガスに酸素を添加した混合ガスを用い、第二層（Ｘ）の成膜時には、酸素を添加せずにプロセスガスを用いてスパッタリングを行えば良い。第二層（Ｘ）は、電気抵抗率低減の観点から、酸素を含有しないことが好ましいからである。上記プロセスガスとしては、代表的には希ガス（例えばキセノンガス、アルゴンガス）が挙げられ、好ましくはアルゴンガスである。また、第一層（Ｙ）の成膜時にプロセスガス中の酸素ガス量を変化させれば、酸素含有量が異なる複数の下地層を形成できる。
【００５１】
上記第一層（Ｙ）中の酸素量は、プロセスガス中に占める酸素ガスの混合比率によって変化し得るため、導入したい酸素量に応じて、上記の混合比率を適宜適切に変えればよい。例えば、上記第一層（Ｙ）層中に１原子％の酸素を導入したい場合には、おおむね、その約１０倍の酸素量をプロセスガス中に混合し、プロセスガス中に占める酸素ガスの比率を約１０体積％とすることが好ましい。
【００５２】
本発明に用いられるＣｕ合金膜は、基板および／または絶縁膜との密着性に優れているため、これらと直接接触する配線膜および電極用の膜として好適に用いられる。本発明では、好ましくは、ソース電極および／またはドレイン電極が上記Ｃｕ合金膜で構成されており、その他の配線部（例えばゲート電極）の成分組成については特に限定されない。例えば、図１において、ゲート電極、走査線（図示せず）、信号線におけるドレイン配線部（図示せず）も、上記Ｃｕ合金膜で構成されていても良く、この場合、ＴＦＴ基板におけるＣｕ合金配線の全てを同一成分組成とすることができる。
【００５３】
上記積層構造からなるＣｕ合金膜は、スパッタリング法によって形成することが好ましい。具体的には、上記の第一層（Ｙ）を構成する材料をスパッタリング法により成膜して第一層（Ｙ）を形成した後、その上に、上記の第二層（Ｘ）を構成する材料をスパッタリング法により成膜して第二層（Ｘ）を形成し、積層構成とすればよい。このようにしてＣｕ合金積層膜を形成した後、所定のパターニングを行ってから、断面形状をカバレッジの観点から好ましくはテーパ角度４５〜６０°程度のテーパ状に加工することが好ましい。
【００５４】
スパッタリング法を用いれば、スパッタリングターゲットとほぼ同じ組成のＣｕ合金膜を成膜できる。そこでスパッタリングターゲットの組成を調整することによって、Ｃｕ合金膜の組成を調整できる。スパッタリングターゲットの組成は、異なる組成のＣｕ合金ターゲットを用いて調整しても良いし、あるいは、純Ｃｕターゲットに合金元素の金属をチップオンすることによって調整しても良い。
【００５５】
なおスパッタリング法では、成膜したＣｕ合金膜の組成とスパッタリングターゲットの組成との間でわずかにズレが生じることがある。しかしそのズレは概ね数原子％以内である。そこでスパッタリングターゲットの組成を最大でも±１０原子％の範囲内で制御すれば、所望の組成のＣｕ合金膜を成膜できる。
【００５６】
以上、本発明を最も特徴付けるＣｕ合金膜について説明した。
【００５７】
本発明は、上記Ｃｕ合金膜に特徴があり、その他の構成要件は特に限定されない。
【００５８】
上記酸化物半導体層としては、液晶表示装置などに用いられる酸化物半導体であれば特に限定されず、例えば、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎ、Ｔｉ、およびＳｎよりなる群から選択される少なくとも１種の元素を含む酸化物からなるものが用いられる。具体的には上記酸化物として、Ｉｎ酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ酸化物、Ｉｎ−Ｚｎ酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ酸化物、Ｉｎ−Ｇａ酸化物、Ｚｎ−Ｓｎ酸化物、Ｚｎ−Ｇａ酸化物、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物、Ｚｎ酸化物、Ｔｉ酸化物等の透明酸化物やＺｎ−Ｓｎ酸化物にＡｌやＧａをドーピングしたＡＺＴＯ、ＧＺＴＯが挙げられる。
【００５９】
また、画素電極を構成する透明導電膜としては、液晶表示装置などに通常用いられる酸化物導電膜が挙げられ、例えば、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎ、およびＳｎよりなる群から選択される少なくとも１種の元素を含む酸化物からなる導電膜が挙げられる。代表的には、アモルファスＩＴＯやｐｏｌｙ−ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯなどが例示される。
【００６０】
また、ゲート絶縁膜などの絶縁膜や、酸化物半導体の上に形成される保護膜（以下、絶縁膜で代表させる場合がある。）は特に限定されず、通常用いられるもの、例えば、窒化シリコン、酸化シリコン、酸窒化シリコンなどが挙げられる。ただし、酸化物半導体の特性を有効に発揮させるという観点からすれば、酸性雰囲気下で成膜が可能な酸化シリコンや酸窒化シリコンの使用が好ましい。詳細には、上記絶縁膜は、酸化シリコンのみから構成されている必要は必ずしもなく、酸化物半導体の特性を有効に発揮させる程度の酸素を少なくとも含む絶縁性の膜であれば、本発明に用いることができる。例えば、酸化シリコンの表面のみが窒化されたものや、Ｓｉの表面のみが酸化されたものなどを用いても良い。絶縁膜が酸素を含んでいる場合、当該絶縁膜の厚さは、おおむね、０．１７ｎｍ以上３ｎｍ以下であることが好ましい。また、酸素含絶縁膜中の酸素原子数（［Ｏ］）とＳｉ原子数（［Ｓｉ］）との比（［Ｏ］／［Ｓｉ］）の最大値は、おおむね、０．３以上２．０以下の範囲内であることが好ましい。
【００６１】
基板は、液晶表示装置などに用いられるものであれば特に限定されない。代表的には、ガラス基板などに代表される透明基板が挙げられる。ガラス基板の材料は表示装置に用いられるものであれば特に限定されず、例えば、無アルカリガラス、高歪点ガラス、ソーダライムガラスなどが挙げられる。あるいは、フレキシブル樹脂フィルム、金属ホイルなどを用いることもできる。
【００６２】
上記配線構造を備えた表示装置を製造するにあたっては、本発明の規定を満たし、かつＣｕ合金膜の熱処理・熱履歴条件を上述した推奨される条件とすること以外は、特に限定されず、表示装置の一般的な工程を採用すればよい。
【実施例】
【００６３】
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例によって制限されず、上記・下記の趣旨に適合し得る範囲で適切に改変して実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
【００６４】
（実施例１）
本実施例では、以下の方法によって作製した試料を用い、基板上の絶縁膜（本実施例では、ゲート絶縁膜を模擬して、シリコン酸化膜またはシリコン酸窒化膜を作製）との密着性、酸化物半導体（ＩＧＺＯ、ＺＴＯ）とのコンタクト抵抗、および透明導電膜（ＩＴＯ、ＩＺＯ）とのコンタクト抵抗を測定した。
【００６５】
（試料の作製）
まず、ガラス基板（コーニング社製の  Ｅａｇｌｅ２０００、サイズは直径５０．８ｍｍ×厚さ０．７ｍｍ）を用意し、プラズマＣＶＤによって、シリコン酸化膜またはシリコン酸窒化膜（いずれも、膜厚は３００ｎｍ）を成膜した。シリコン酸化膜の成膜には、シランガスとＮ2Ｏを用い、一方、シリコン酸窒化膜の成膜には、シランガスとアンモニアガスを用いた。
【００６６】
次に、上記の絶縁膜上に表１に示す種々のＣｕ合金膜（全膜厚３００ｎｍで一定）を、ＤＣマグネトロンスパッタリング法で成膜した。詳細には、スパッタリング装置として島津製作所製の商品名「ＨＳＭ−５５２」を使用し、ＤＣマグネトロンスパッタリング法［背圧：０．２７×１０-３Ｐａ以下、雰囲気ガス：Ａｒ、Ａｒガス圧：２ｍＴｏｒｒ、Ａｒガス流量：３０ｓｃｃｍ、スパッタパワー：ＤＣ２６０Ｗ、極間距離：５０．４ｍｍ、基板温度：２５℃（室温）］によって、シリコン酸化膜の上に、第一層（Ｙ）のＣｕ合金膜、および第二層（Ｘ）の純Ｃｕ金属膜を順次成膜し、積層配線膜の試料を得た。
【００６７】
なお、純Ｃｕ膜の形成には、純Ｃｕをスパッタリングターゲットに用いた。また、種々の合金成分のＣｕ合金膜の形成には、真空溶解法で作成したスパッタリングターゲットを用いた。
【００６８】
上記のようにして成膜されたＣｕ合金膜の組成は、ＩＣＰ発光分光分析装置（島津製作所製のＩＣＰ発光分光分析装置「ＩＣＰ−８０００型」）を用い、定量分析して確認した。
【００６９】
比較のため、純Ｃｕのみからなる試料（表１のＮｏ．１）を用意した。なお、Ｍｎ等の添加元素量が２０％を超える試料を作製したが、添加元素量が２０％を超えると、下記エッチングの際にアンダーカットが大きくなるという問題が生じたため、下記試験を行わなかった。
【００７０】
（絶縁膜との密着性試験）
上記のようにして得られた各試料に対し、表１に記載の種々の熱処理を施した。詳細には、上記熱処理は、ＣＶＤ装置内の真空中で３５０℃または２５０℃で３０分間行った。
【００７１】
熱処理後の各試料の密着性を、ＪＩＳ規格のテープ剥離テストに基づき、テープによる剥離試験で評価した。詳細には、各試料の表面にカッターナイフで１ｍｍ間隔の碁盤目状の切り込み（５×５の升目の切り込み）を入れた。次いで、住友３Ｍ製黒色ポリエステルテープ（製品番号８４２２Ｂ）を上記表面上にしっかりと貼り付け、上記テープの引き剥がし角度が６０°になるように保持しつつ、上記テープを一挙に引き剥がして、上記テープにより剥離しなかった碁盤目の区画数をカウントし、全区画との比率（膜残存率）を求めた。測定は３回行い、３回の平均値を各試料の膜残存率とした。
【００７２】
本実施例では、テープによる剥離率が０〜１０％未満のものを○、１０％以上のものを×と判定し、○を合格（シリコン酸化膜との密着性良好）とした。
【００７３】
（絶縁膜とＣｕ合金膜との界面における濃化層の有無）
上記密着性試験を行う前に、各試料に濃化層が形成されているか確認した。詳細には、各試料をＴＥＭ画像と界面のＥＤＸライン分析により、濃化層が基板との界面にできていることを確認した。
【００７４】
本実施例では、濃化層が確認できたものを○、確認できなかったものを×と判定し、○を合格（濃化層が形成されている）とした。
【００７５】
（ＩＧＺＯとのコンタクト抵抗の測定）
上記のようにして得られた各試料に対し、フォトリソグラフィ、エッチングを順次施して図４に示す電極パターンを形成した後、表１に記載の種々の熱処理を施した。詳細には、上記熱処理は、ＣＶＤ装置内の真空中で３５０℃または２５０℃で３０分間行った。
【００７６】
次に、ＩＧＺＯ膜（酸化物半導体）をスパッタリング法にて下記の条件で成膜し、フォトリソグラフィとパターンニングを行って８０μｍ角のコンタクト部分が１００個直列につながったコンタクトチェーンパターン（図４を参照）を形成した。図４において、Ｃｕ合金およびＩＧＺＯの線幅は８０μｍである。なお、本実施例では２種類のＩＧＺＯ膜を用いており、具体的には表に示すようにＩＧＺＯ膜用のスパッタリングターゲットとしては原子比で、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１のターゲット、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝２：２：１のターゲットを用いた。
（酸化物半導体の成膜条件）
・雰囲気ガス＝アルゴン
・圧力＝５ｍＴｏｒｒ
・基板温度＝２５℃（室温）
・膜厚＝１００ｎｍ
【００７７】
上記コンタクトチェーンパターンの両端に配置されたパッドにプローブ針を接触させ、ＨＰ４１５６Ａ半導体パラメータアナライザを用いて電圧−０．１Ｖ〜＋０．１Ｖを印加し、２端子測定にてＩ−Ｖ特性を測定することによってコンタクトチェーン抵抗を求めた。
【００７８】
そして、コンタクト１個あたりのコンタクト抵抗値を算出し、単位面積あたりに換算してＩＧＺＯとのコンタクト抵抗率を求めた。測定は、１回のみ行なった。測定回数１回におけるＩＧＺＯとのコンタクト抵抗の良否を、下記基準で判定した。本実施例では、○または△を合格とした。
（判定基準）
○・・・コンタクト抵抗率が１０-2Ωｃｍ2未満
△・・・コンタクト抵抗率が１０-2Ωｃｍ2以上１０0Ωｃｍ2以下
×・・・コンタクト抵抗率が１０0Ωｃｍ2超
【００７９】
（ＺＴＯとのコンタクト抵抗の測定）
上記のようにして得られた各試料に対し、フォトリソグラフィ、エッチングを順次施して図４に示す電極パターンを形成した後、表１に記載の種々の熱処理を施した。詳細には、上記熱処理は、ＣＶＤ装置内の真空中で３５０℃または２５０℃で５分間行った。
【００８０】
次に、ＺＴＯ膜（酸化物半導体）をスパッタリング法にて下記の条件で成膜し、フォトリソグラフィとパターンニングを行って８０μｍ角のコンタクト部分が１００個直列につながったコンタクトチェーンパターン（図４を参照）を形成した。図４において、Ｃｕ合金およびＺＴＯの線幅は８０μｍである。ＺＴＯのスパッタリングターゲットとしては、原子比で、Ｚｎ：Ｓｎ＝２：１のものを用いた。
（酸化物半導体の成膜条件）
・雰囲気ガス＝アルゴン
・圧力＝５ｍＴｏｒｒ
・基板温度＝２５℃（室温）
・膜厚＝１００ｎｍ
【００８１】
上記コンタクトチェーンパターンの両端に配置されたパッドにプローブ針を接触させ、ＨＰ４１５６Ａ半導体パラメータアナライザを用いて電圧−０．１Ｖ〜＋０．１Ｖを印加し、２端子測定にてＩ−Ｖ特性を測定することによってコンタクトチェーン抵抗を求めた。更に、保護層成膜時の熱処理を模擬して、ＣＶＤ装置を用い、真空雰囲気中で２５０℃、３００℃、または３５０℃で３０分間の加熱処理を行い（表１を参照）、熱処理後のコンタクトチェーン抵抗を測定した。
【００８２】
そして、コンタクト１個あたりのコンタクト抵抗値を算出し、単位面積あたりに換算してＺＴＯとのコンタクト抵抗率を求めた。下記基準で、ＺＴＯとのコンタクト抵抗の良否を判定した。本実施例では、○または△を合格とした。
（判定基準）
○・・・コンタクト抵抗率が１０-2Ωｃｍ2未満
△・・・コンタクト抵抗率が１０-2Ωｃｍ2以上１０0Ωｃｍ2以下
×・・・コンタクト抵抗率が１０0Ωｃｍ2超
【００８３】
（ＩＴＯとのコンタクト抵抗）
上記のようにして成膜したＣｕ合金膜に対し、フォトリソグラフィ、エッチングを順次施して図３に示す電極パターンを形成した。次いで、ＣＶＤ装置にて膜厚：３００ｎｍの窒化シリコン（ＳｉＮｘ）膜を形成した。このときの成膜温度は、表１に示すように２５０℃または３２０℃で行った。また、成膜時間はいずれも、３０分である。このときの熱履歴により、合金元素を析出物として析出させた。続いて、フォトリソグラフィとＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）装置でのエッチングを行って、窒化シリコン膜にコンタクトホールを形成した。
【００８４】
次いで、ＩＴＯ膜（透明導電膜）をスパッタリング法にて下記の条件で成膜し、フォトリソグラフィとパターンニングを行って１０μｍ角のコンタクト部分が５０個直列につながったコンタクトチェーンパターン（図３を参照）を形成した。図３において、Ｃｕ合金およびＩＴＯの線幅は８０μｍである。
（ＩＴＯ膜の成膜条件）
・雰囲気ガス＝アルゴン
・圧力＝０．８ｍＴｏｒｒ
・基板温度＝２５℃（室温）
・膜厚＝２００ｎｍ
【００８５】
上記コンタクトチェーンの全抵抗（コンタクト抵抗、接続抵抗）を、ＨＥＷＬＥＴＴ  ＰＡＣＫＡＲＤ  ４１５６Ａ及びＡｇｉｌｅｎｔ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ  ４１５６ＣのＰｒｅｃｉｓｉｏｎ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｐａｒａｍｅｔｅｒ  Ａｎａｌｙｚｅｒを用いて、該コンタクトチェーンパターンの両端のパッド部にプローブを接触させ、２端子測定にてＩ−Ｖ特性を測定することによって求めた。そして、コンタクト１個に換算したコンタクト抵抗値を求め、下記基準で、ＩＴＯとのダイレクト接触抵抗（ＩＴＯとのコンタクト抵抗）の良否を判定した。本実施例では、○または△を合格とした。
（判定基準）
○・・・コンタクト抵抗率が１０-2Ωｃｍ2未満
△・・・コンタクト抵抗率が１０-2Ωｃｍ2以上１０0Ωｃｍ2以下
×・・・コンタクト抵抗率が１０0Ωｃｍ2超
【００８６】
（ＩＺＯとのコンタクト抵抗）
上記ＩＴＯと同様にして、成膜したＣｕ合金膜に対し、フォトグラフィ、エッチングを順次施して図３に示す電極パターンを形成すると共に、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）膜を形成し、このときの熱履歴により、合金元素を析出物として析出させた。続いて、窒化シリコン膜にコンタクトホールを形成し、ＩＺＯ（透明導電膜）をスパッタリング法にて下記の条件で成膜し、フォトリソグラフィとパターンニングを行って１０μｍ角のコンタクト部分が５０個直列につながったコンタクトチェーンパターン（図３を参照）を形成した。図３において、Ｃｕ合金およびＩＺＯの線幅は８０μｍである。
（ＩＺＯ膜の成膜条件）
・雰囲気ガス＝アルゴン
・圧力＝０．８ｍＴｏｒｒ
・基板温度＝２５℃（室温）
・膜厚＝２００ｎｍ
【００８７】
上記コンタクトチェーンの全抵抗（コンタクト抵抗、接続抵抗）を、上記ＩＴＯ膜と同様にして求めた。そして、コンタクト１個に換算したコンタクト抵抗値を求め、下記基準で、ＩＺＯとのダイレクト接触抵抗（ＩＺＯとのコンタクト抵抗）の良否を判定した。本実施例では、○または△を合格とした。
（判定基準）
○・・・コンタクト抵抗率が１０-2Ωｃｍ2未満
△・・・コンタクト抵抗率が１０-2Ωｃｍ2以上１０0Ωｃｍ2以下
×・・・コンタクト抵抗率が１０0Ωｃｍ2超
【００８８】
これらの結果を表１、表２にまとめて示す。
【００８９】
【表１】
2011091364.tif 000002
【００９０】
【表２】
2011091364.tif 000003
【００９１】
表１、２より、以下のように考察することができる。
【００９２】
まず、表１に示すように、絶縁膜との密着性について、本発明で規定する積層のＣｕ合金膜を用いたＮｏ．２〜３６（本発明例）はいずれも、純Ｃｕ膜（Ｎｏ．１）に比べて絶縁膜との密着性が向上した。詳細には、Ｃｕ合金膜の成膜後、２５０℃以上の熱処理を施すことによって合金元素が絶縁膜近傍に拡散したため、絶縁膜との密着性が向上したものと推察される。このような絶縁膜との高い密着性は、酸化シリコンおよび酸窒化シリコンのいずれを用いたときにも確認された。
【００９３】
更に表２に示すように、上記の本発明例はいずれも、ＩＧＺＯ、ＺＴＯ、ＩＴＯ、およびＩＺＯとのコンタクト抵抗が、純Ｃｕと同様に低く抑えられていた。また、表には示していないが、上記本発明例の電気抵抗率（Ｃｕ合金膜自体の配線抵抗）は、純Ｃｕと同程度に低いものであった（おおむね、２．１〜２．５μΩ・ｃｍ程度）。
【００９４】
以上の結果より、本発明で規定する積層Ｃｕ合金膜を用いれば、Ｃｕ本来の低い電気抵抗率と、酸化物半導体や画素電極を構成する導電性酸化膜との低いコンタクト抵抗を維持しつつ、従来のように高融点金属のバリアメタル層を介在させなくても、絶縁膜との密着性に優れた配線構造を提供することができた。
【００９５】
（実施例２）
本実施例では、Ｃｕ合金膜と酸化物半導体とのコンタクト抵抗は、Ｃｕ合金成膜後の加熱温度によって変動し、測定値にバラツキが生じること；よって、上記コンタクト抵抗を、再現性良く確実に低く抑えるためには、上記加熱温度を所定範囲に制御することが有効であることを実証する。
【００９６】
まず、前述した表１のＮｏ．５、６と同じ組成の試料（純Ｃｕ−１０原子％Ｍｎの、本発明で規定する積層のＣｕ合金膜）を用い、図３に示す電極パターン形成後の熱処理温度を、表３に示すように種々の範囲に制御したこと以外は実施例１と同様にして、酸化物半導体（ＩＧＺＯ（Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ（原子比）＝１：１：１のもの、原子比＝２：２：１のもの）、ＺＴＯ（Ｚｎ：Ｓｎ（原子比）＝２：１））とのコンタクト抵抗を測定した。測定は合計５回行い、その平均値を算出した。酸化物半導体とのコンタクト抵抗の良否は、実施例１と同様の基準で評価し、○を合格とした。実施例１は、測定回数１回における酸化物半導体とのコンタクト抵抗（ｎ＝１）で良否を判定しているのに対し、本実施例では、測定回数５回における酸化物半導体とのコンタクト抵抗（ｎ＝５の平均値）で良否を判定しており、○のみを合格と厳しく判定している点で、相違している。
【００９７】
これらの結果を表３に示す。
【００９８】
【表３】
2011091364.tif 000004
【００９９】
表３より、Ｃｕ合金膜成膜後の加熱温度を、３００℃を超える温度に制御すれば、測定回数を増やしても酸化物半導体との低いコンタクト抵抗を、確実に達成できるのに対し、加熱温度を、３００℃以下にすると、コンタクト抵抗の測定値にバラツキが見られ、再現性に乏しいことが分かった。なお、表３には示していないが、加熱温度を通常のフラットパネルディスプレイのプロセス工程で用いられる上限の４５０℃程度まで高めても、酸化物半導体との低いコンタクト抵抗を維持することができた。
【０１００】
ここで、前述した表１のＮｏ．５（熱処理温度２５０℃）およびＮｏ．６（熱処理温３５０℃）は、本実施例に用いたＣｕ合金膜と同じ組成である。表２に示すように、測定回数１回における酸化物半導体とのコンタクト抵抗は、いずれも○であり、有意な差が見られなかったのに対し、本実施例のように測定回数を増やすと有意な差が見られ、熱処理温度２５０℃では△（表３のＮｏ．２）、熱処理温３５０℃（表３のＮｏ．４）では○となった。
【０１０１】
上記の結果より、Ｃｕ合金膜と酸化物半導体との低いコンタクト抵抗を、再現性良く確実に確保するためには、Ｃｕ合金成膜後の加熱温度を、おおむね、３００℃超とし、４５０℃以下に制御することが有効であることが分かった。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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