(57)【要約】  本発明は、銅配線または銅電極の表層に銀薄膜を形成して保護する銅配線または銅電極に関する。また、本発明は、上記銅配線または銅電極を用いる液晶表示装置に関する。基板に銅配線または銅電極を形成した後、上記銅配線または銅電極の表層に銀薄膜を形成する場合、上記銀薄膜が銅配線または銅電極を保護することで酸化またはその他、不要な反応に対する銅の抵抗性を強めることによって、銅電極及び配線の性能を良好に保持することができる。
2008536295.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の表層に銅薄膜を形成する段階と、
上記銅薄膜をパターニングして配線または電極を形成する段階と、
上記形成された配線または電極の表層に銀薄膜を形成する段階と、
を含むことを特徴とする配線または電極の製造方法。
【請求項２】
上記銀薄膜を形成する段階は、上記配線または電極が形成された基板を銀置換溶液に浸漬して、該配線または電極の表層に銀薄膜を形成する段階を含むことを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
上記銀薄膜を形成する段階における上記銀置換溶液は、１８℃〜１００℃の温度範囲を保つことを特徴とする請求項２に記載の製造方法。
【請求項４】
上記銀置換溶液の銀イオン濃度は、１〜５Ｍであることを特徴とする請求項２に記載の製造方法。
【請求項５】
上記銀置換溶液は、ＡｇＮＯ３及びＫＡｇ（ＣＮ２）よりなる群から選ばれる１種以上の銀イオン供給体を用いて調製したことを特徴とする請求項２に記載の製造方法。
【請求項６】
上記基板を銀置換溶液に浸漬する時間は、１０〜３０秒であることを特徴とする請求項２に記載の製造方法。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の方法にて製造された配線または電極。
【請求項８】
銅からなる電極において、該電極の表層には銀薄膜が形成されていることを特徴とする電極。
【請求項９】
上記銀薄膜の厚さは、１０〜３０ｎｍであることを特徴とする請求項８に記載の電極。
【請求項１０】
基板と、
基板に形成されたゲート電極と、
ゲート電極を含む全面に形成されたゲート絶縁膜と、
上記絶縁膜上に形成された半導体層と、
上記半導体層上に分離した形態で形成されたソース電極及びドレイン電極と、
上記ソース電極及びドレイン電極と上記半導体層との間に介在されたオーミックコンタクト層と、
上記ドレイン電極と電気的に接続される画素電極と、を含む液晶表示装置において、
上記ゲート電極、ソース電極及びドレイン電極の少なくとも一つの電極の表層には銀薄膜が形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１１】
基板に銅からなるゲート配線及びゲート電極を形成する段階と、
上記ゲート配線及びゲート電極に銀薄膜を形成する段階と、
上記銀薄膜上に絶縁膜を形成する段階と、
上記絶縁膜上の所定領域にチャンネル層を形成する段階と、
上記チャンネル層の両側に接続されるソース及びドレイン電極を形成する段階と、
上記ソース及びドレイン電極を含む全面に保護膜を形成する段階と、
上記ドレイン電極に接続されるように上記保護膜上に画素電極を形成する段階と、
を含むことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【請求項１２】
上記ゲート配線及びゲート電極に銀薄膜を形成する段階は、上記ゲート配線及びゲート電極が形成された基板を銀置換溶液に浸漬する段階を含むことを特徴とする請求項１１に記載の製造方法。
【請求項１３】
シリコーン系絶縁膜が被覆された銅配線または銅電極の製造時、上記シリコーン系絶縁膜を被覆する前に上記銅配線または銅電極の表層に銀薄膜を形成して銅配線または銅電極におけるシリサイドの形成を抑制する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、銅配線または銅電極の表層に銀薄膜を形成して保護する銅配線または銅電極に関する。また、本発明は、上記銅配線または銅電極を用いる液晶表示装置に関する。基板に銅配線または銅電極を形成した後、上記銅配線または銅電極の表層に銀薄膜を形成する場合、上記銀薄膜が銅配線または銅電極を保護することで酸化またはその他、不要な反応に対する銅の抵抗性を強めることによって、銅電極及び配線の性能を良好に保持することができる。
【背景技術】
【０００２】
現在、大半の液晶表示装置（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）は、製造工程が簡易で、かつＴＦＴ（薄膜トランジスター：Thin Film Transistor）用遮光膜が別に不要なインバーテッド・スタッガード（Inverted Staggered）構造のＴＦＴを採用している傾向にある（図１参照）。
【０００３】
上記インバーテッド・スタッガード構造のＴＦＴを含む液晶表示装置は、一般に複数の構造物が形成された２つの基板を互いに対向して貼り合わせ、その間に液晶を注入してなる。上記ＴＦＴは、上記基板のうち下方にある基板にはゲートバス線とデータバス線がマトリックス状に交差して形成されることにより、その交差領域内に画素電極が形成され、これらが互いに電気的に接続されるインバーテッド・スタッガード構造を有する。即ち、上記インバーテッド・スタッガード構造のＴＦＴは、一般にガラス基板上に形成されたゲート電極と、上記ゲート電極を含む全面に形成されたゲート絶縁膜と、上記ゲート電極上のゲート絶縁膜上に形成された半導体層と、上記半導体層上に分離形成されたソース電極及びドレイン電極と、上記ソース及びドレイン電極と上記半導体層との間に介在するオーミックコンタクト層とから構成される。一方、液晶表示装置は、上述の如く構成されたＴＦＴと、上記ＴＦＴを含む基板の全面に形成された保護膜と、上記ドレイン電極が露出するように形成されたコンタクトホール、及び上記コンタクトホールからドレイン電極と電気的に接続される画素電極とから構成される。
【０００４】
図２は、従来技術による液晶表示装置の製造方法を説明するための工程の断面図である。
【０００５】
一般に、図２の（ａ）に示すように、ガラス基板１１０上にスパッタリング法にて銅膜を形成し、写真エッチング工程などを用いたパターニング工程で上記銅膜を選択的に除去して、複数のゲート配線とゲート電極１０１を形成する。
【０００６】
そして、図２の（ｂ）に示すように、ゲート配線とゲート電極１０１が形成されたガラス基板１１０上に、多結晶シリコーン（ａ−Ｓｉ）との界面特性に優れ、かつ上記ゲート電極１０１との密着性に優れ、絶縁耐圧が高いシリコーン窒化物（ＳｉＮｘ）、シリコーン酸化物（ＳｉＯｘ）などでゲート絶縁膜１０２を形成する。次いで、図２の（ｃ）に示すように、上記ゲート絶縁膜１０２上に多結晶シリコーン（ａ−Ｓｉ）を用いて半導体層１０３を形成する。
【０００７】
以降、上記半導体層１０３上に、後工程で形成されるソース及びドレイン電極との良好なオーミックコンタクトのためにオーミックコンタクト層１０４を形成する。そして、図２の（ｄ）に示すように、上記オーミックコンタクト層１０４を含む全面に銅膜を形成した後、パターニングして、上記ゲート配線と交差する方向にデータ配線を形成し、ソース電極１０５とドレイン電極１０６を形成する。上記ソース／ドレイン電極１０５／１０６を含む全面に保護膜１０７を塗布し、上記ドレイン電極１０６が露出するように上記保護膜１０７の所定の部位を除去してコンタクトホール１０８を形成する。
【０００８】
次いで、全面に伝導性を有する透明導電膜を蒸着した後、パターニングして、上記コンタクトホール１０８からドレイン電極１０６と電気的に接続される画素電極を形成すれば、従来技術による液晶表示装置の製造工程が完了する。
【０００９】
このような構造の液晶表示装置において、上記電極及び配線の材料として銅を用いているが、この種の銅配線は、従来のアルミニウム配線に取って代わって次世代配線としてその性能を認められていると言える。銅はアルミニウムに比べて比抵抗が低いためＲＣ遅延を減少させ、直接回路がより高速に動作できるようにする。また、電気移動に対する抵抗性（エレクトロマイグレーション耐性）に優れているため、素子内における金属回路の短絡を低減できるという長所がある。しかしながら、銅はアルミニウムと異なって、酸化し易いという問題点を抱えている。このため、銅電極及び銅配線は汚染され易く、また電極及び配線に塗布される絶縁膜と反応しようとする傾向があって問題となる。そこで、半導体工程では、配線工程後の工程として銅薄膜の表層にイオンを注入するイオン注入法、銅合金薄膜を用いる方法、銅以外の金属からなる積層体を形成し、これを熱処理する方法などが工夫されている。
【００１０】
一方、上記液晶表示装置において、上記電極または配線の絶縁膜或いは保護膜は、一般にシリコーン系化合物からなる。上記シリコーン系化合物は、蒸着により電極と配線を含む基板に形成されるが、前記シリコーン系化合物の形成に用いられるＳｉＨ４と銅とが反応して配線及び電極の性能に障害を引き起こし得る。
【００１１】
より詳述すれば、液晶表示装置では、基板上に種々の薄膜が蒸着されるが、この種の薄膜の蒸着方法として、金属膜及び透明電極の場合は、スパッタリング法を、シリコーン及び絶縁膜の場合は、プラズマ化学気相蒸着法（ＰＥＣＶＤ法）を主に用いる。
【００１２】
上記ＰＥＣＶＤ法は、プラズマによって励起された電子が中性状態で流入された気体化合物と衝突して気体化合物を分解し、この時に形成されたガスイオンの相互反応及び基板としてのガラスなどから提供される熱エネルギーに助けられて再結合することで薄膜が形成される原理である。このとき、流入される気体の種類は形成したい膜の種類に応じて変わるが、一般に、水素化非晶質シリコーン膜（ａ−Ｓｉ：Ｈ）を形成したい場合は、ＳｉＨ４、Ｈ２を用い、シリコーン窒化膜（ＳｉＮｘ）を形成したい場合は、ＳｉＨ４、Ｈ２、ＮＨ３、Ｎ２の混合ガスが用いられる。Ｎ型不純物であるリンをドープしたｎ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ膜を形成したい場合は、ＰＨ３が添加される。
【００１３】
上記のような方法でシリコーン化合物を蒸着する時、銅電極または銅配線が保護されないと、蒸着に用いられたＳｉＨ４と銅とが反応してシリサイドを形成し、このようなシリサイドによって漏れ電流及びブレイクダウンが発生することで配線及び電極の性能に障害を引き起こし、素子の信頼性を低下させるという問題点がある。
【００１４】
また、銅薄膜の表面が疎水性であるため、パターンを形成した後のストリップ工程でフォトレジスト（ＰＲ）残渣が存在するという短所があるため、パターニング後、上記残渣を除去する必要がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
そこで、本発明では、銅からなる電極または配線を保護し、蒸着に用いられるＳｉＨ４と銅とが反応してシリサイドを形成することを防止し、上記シリサイドによって漏れ電流及びブレイクダウンが発生することで配線及び電極の性能に障害を引き起こし、素子の信頼性を低下させる問題点を解決しようとする。
【００１６】
また、銅薄膜の表面が疎水性であるため、パターンを形成した後のストリップ工程でフォトレジスト（ＰＲ）残渣が存在するという短所があったが、本発明では、パターニング後に上記残渣を容易に除去可能な方法を提供しようとする。
【００１７】
本発明者らは、上記のような問題点を解決するために鋭意研究した結果、銅を用いてなる電極または配線の表面に銀薄膜を形成することで銅電極または銅配線にシリサイドが形成されることを抑制することができ、また上記銀薄膜を形成するために銀置換溶液を用いる場合、上記フォトレジスト（ＰＲ）残渣までも効率よく除去することができ、かつ工程の単純化をもたらすことで生産性増大が可能であることを見出して本発明を完成するに至った。
【００１８】
従って、本発明は、銅電極または銅配線に銀薄膜を形成する方法及び該電極と配線を用いて素子の信頼性を向上した液晶表示装置とその製造方法を提供することにその目的がある。
【００１９】
また、本発明は、銅薄膜のパターニング後に残留するフォトレジスト（ＰＲ）残渣を効率よく除去する方法を提供することにその目的がある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
従って、本発明は、上記目的を達成するために、銅電極または銅配線の表層に銀薄膜を形成することで保護される銅電極または銅配線を提供する。
【００２１】
また、本発明は、銅電極または銅配線の表層に銀薄膜を形成する段階を含む銅電極または銅配線の形成方法を提供する。さらに、本発明は、銅電極または銅配線の表層に銀薄膜を形成することで銅電極または銅配線を保護する方法を提供する。
【００２２】
また、本発明は、基板に銅薄膜を形成する段階、上記銅薄膜をパターニングして銅配線または電極を形成する段階、及び上記銅配線または電極が形成された基板を銀置換溶液に浸漬することで銅配線または電極の表層に銀薄膜を形成する段階を含む銅配線または銅電極の製造方法を提供する。上記方法によれば、銅配線または銅電極を形成するために銅薄膜をパターニングした後に残留するフォトレジスト（ＰＲ）残渣を効率よく除去することができる。
【００２３】
さらに、本発明は、銀薄膜によって銅電極及び銅配線を保護した液晶表示装置を提供する。即ち、基板、ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極、上記電極に形成された絶縁膜、半導体層、オーミックコンタクト層、及び画素電極を含む液晶表示装置であって、上記ゲート電極、ソース電極、及びドレイン電極の少なくとも一つの電極が、その表層に銀薄膜が形成されている液晶表示装置を提供する。
【００２４】
また、本発明は、基板上に銅を用いてゲート配線及びゲート電極を形成する段階、上記ゲート配線及びゲート電極に銀薄膜を形成する段階、上記銀薄膜上に絶縁膜を形成する段階、上記絶縁膜上の所定領域にチャンネル層を形成する段階、上記チャンネル層（半導体層）の両側に接続されるソース及びドレイン電極を形成する段階、上記ソース及びドレイン電極を含む全面に保護膜を形成する段階、及び上記ドレイン電極に接続されるように上記保護膜上に画素電極を形成する段階を含む液晶表示装置の製造方法を提供する。
【００２５】
以下、本発明を詳述する。
本発明に係る銅電極及び銅配線の表層に銀薄膜が形成された銅電極及び銅配線において、上記銀薄膜の厚さは、通常１０〜３０ｎｍであり、より好ましくは２０〜３０ｎｍである。上記銀薄膜の厚さが１０ｎｍ未満の場合、十分な保護効果が得られ難い。一方、上記銀薄膜は、還元電位差を用いて形成するため、３０ｎｍ以上の厚さに蒸着することは容易でないところ、一般に、バリアー薄膜の厚さは３０ｎｍ以下である。
【００２６】
本発明に係る保護される電極は、好ましくは、半導体のゲート電極または液晶表示装置のゲート電極とソース／ドレイン電極である。
【００２７】
本発明に係る銅電極の表層に銀薄膜を形成する方法としては、銅電極の表層に銀薄膜を上記厚さ、即ち、１０〜３０ｎｍの厚さに形成可能な方法であれば、特に制限されることなく適用可能である。好ましくは、銀置換溶液浸漬法（銀鏡反応）を用いればよい。即ち、予め基板に銅配線及び銅電極を形成した後、これを銀置換溶液に浸漬することで銅電極または銅配線表層の銅が銀に置換され、この結果、銅電極または銅配線の表層に銀薄膜を形成することができる。
【００２８】
銀置換溶液としては、銅電極または銅配線表層の銅を銀に置換可能なものであれば、その種類及び製造方法に特に制限はない。一般に、溶液中の銀イオン濃度は、約１〜５Ｍであり、好ましくは約１〜２Ｍであり、より好ましくは約１．５〜１．６Ｍである。溶媒としては、特に制限がないが、好ましくはイオン除去水を用いればよい。上記銀置換溶液の銀イオン供給体としては、ＡｇＮＯ３、ＫＡｇ（ＣＮ）２などがあるが、必ずしもこれらに限定されることではない。例えば、イオン除去水にＡｇＮＯ３、（ＮＨ４）２ＳＯ４、ＮＨ４ＯＨを混合して得た銀置換溶液を用いてもよく、イオン除去水にＫＡｇ（ＣＮ）２、ＫＣＮを混合して得た銀置換溶液を用いてもよい。
【００２９】
薄膜の置換速度及び表面開発効果の度合いを考慮して上記銀置換溶液の温度を調節することができるが、温度が１８℃未満の場合は、低温に起因して置換反応が起こり難く、温度が１００℃を超える場合は、水が蒸発するという問題点があるため、一般に上記銀置換溶液の温度は、１８℃〜１００℃の温度範囲を保持することが好ましい。
【００３０】
基板に銅配線または銅電極を形成した後、これを１８℃〜１００℃の銀置換溶液中に約１０〜３０秒間浸漬させ、水による洗浄及び乾燥を施すことで銅配線または銅電極が銀薄膜によって保護された基板を製造することができる。
【００３１】
上記銀置換溶液を用いる場合、銅薄膜をパターニングして銅電極または銅配線を形成し、これを銀置換溶液に浸漬することによってその表層に銀薄膜を形成しているため、電極または配線の形成と銀薄膜の形成を一つの連続工程（wet process）によって実現することができる。
【００３２】
一般に、液晶表示装置におけるゲート電極及びソース／ドレイン電極は、エッチング用溶液に入れて金属膜を腐食させてパターンを形成した後、湿式工程としてのフォトレジスト・ストリッパー（PR stripper）工程により金属配線膜を形成する。銅を用いる場合、銅の疎水性のためＰＲストリッパー工程後に銅電極または銅配線の表面にＰＲ残渣が多く残留する。特に、ＸＰＳ分析などによれば、銅電極または銅配線の表面に有機化合物も存在することが分かる。
【００３３】
従来では、上記ＰＲ残渣を除去するために乾式洗浄工程としてのＵＶ洗浄方法を適用したが、この方法では、ＵＶを用いて上記残渣を焼失させる。しかしながら、本発明に係る強い反応性を示す銀置換溶液を用いれば、電極表層の銅が銀置換溶液により溶解されつつ、その部分が銀に置換される時、上記ＰＲ残渣が電極表層の銅とともに電極から除去される。
【００３４】
この結果、本発明によれば、上記パターニング後に残留するフォトレジスト残渣を効率よく除去することができる（図７ｂ参照）。
【００３５】
上述したように、銅電極または銅配線の表層に銀薄膜が形成された電極または配線の場合、その上に絶縁膜が形成されても上記絶縁膜と銅とが反応することなく、銅の電気的特性が犠牲されないため、銅電極及び配線が保護可能となる。
【００３６】
即ち、銅電極または配線の表層に銀置換により銀薄膜を形成するだけでも酸化に対する抵抗性が強まり、電極及び配線の表面における酸化による不純物の発生が抑制される。その結果、電極または配線の上層膜として形成されるシリコーン系絶縁膜との接着力が向上し、不要な反応が抑制され、抵抗特性に優れた高品質の配線及び電極を得ることができる。特に、電極または配線におけるシリコーン化合物の蒸着時に流れ込まれるＳｉＨ４との反応によるシリサイドの形成が抑制され、漏れ電流及びブレイクダウンの発生が抑制されるため、素子の信頼性の回復にも大きく寄与するという効果を奏する。
【発明の効果】
【００３７】
以上で説明したように、配線または電極材として銅を用いる場合、銅配線または電極の表層に銀置換により銀薄膜を形成するだけでも銅の酸化に対する抵抗性が強まり、電極または配線の上層膜としての絶縁膜との接着力が向上し、抵抗特性に優れた高品質の配線または電極を得ることができる。特に、銅とシリコーン化合物の蒸着時に用いられるＳｉＨ４との反応によるシリサイドの形成が抑制され、シリサイドによる漏れ電流及びブレイクダウンの発生が抑制されるため、素子の信頼性の増進に大きく寄与するという効果を奏する。
【００３８】
また、本発明による電極または配線は比抵抗性に優れ、これを液晶表示装置の電極として用いる場合、輝度及び応答速度を高めることができる。従って、本発明による技術は、銅の拡散防止だけでなく、次世代配線技術としても発展し得ると判断される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
以下、添付した図面を参照して本発明による配線及び電極が適用される液晶表示装置及びその製造方法について、例示的に説明する。
【００４０】
図４ａ乃至図４ｅは、本発明による液晶表示装置の製造方法を説明するための工程断面図である。
【００４１】
図４ａに示すように、ガラス基板２１０上にスパッタリング法によって銅金属膜を蒸着した後、パターニングして、複数のゲート配線とゲート電極２０１を形成する。
【００４２】
図４ｂに示すように、上記ゲート配線とゲート電極２０１に銀薄膜２０２ａを形成し、その上に絶縁耐圧特性に優れた無機物としてのシリコーン系化合物で絶縁膜２０２ｂを形成する。上記銀薄膜は、銀置換溶液浸漬法によって形成することが好ましい。即ち、上記ゲート配線とゲート電極２０１が形成されたガラス基板２１０を銀置換溶液に浸漬することによって銅電極及び銅配線表層の銅を銀に置換することで銀薄膜を容易に形成することができる。この場合、銅電極及び配線が形成された基板を直ぐ銀置換溶液に浸漬させる一つの連続工程によって銀薄膜を形成することができる。この場合、パターニング後に残留するフォトレジスト残渣も一緒に除去することができるため、工程の単純化を図る上で非常に有用である。
【００４３】
絶縁膜２０２ｂの蒸着は、一般にＰＥＣＶＤ法にて施す。この時、銀薄膜２０２ａは、シリコーン窒化物の蒸着時に用いるＳｉＨ４と銅との反応を抑制し、シリサイドの形成を防止する役割を果たす。
【００４４】
次いで、図４ｃに示すように、上記絶縁膜２０２ｂ上に薄膜トランジスターのチャンネルとして用いられる半導体層２０３、オーミックコンタクト層２０４を形成する。好ましくは、上記半導体層２０３は、多結晶シリコーン（ａ−Ｓｉ）を用いてなる、上記オーミックコンタクト層２０４は、リンをドープしたｎ＋ａ−Ｓｉ：Ｈを用いてなる。
【００４５】
次いで、図４ｄに示すように、上記オーミックコンタクト層２０４を含む全面に銅金属膜を蒸着し、パターニングして、上記ゲート配線と交差する方向にデータ配線を形成し、ソース電極２０５とドレイン電極２０６を形成する。上記銅金属膜を蒸着する方法としては、スパッタリング法を適用することが好ましい。上記ソース及びドレイン電極も銀薄膜によって保護可能である。
【００４６】
上記ソース／ドレイン電極２０５／２０６を含む全面に保護膜２０７を形成し、上記ドレイン電極２０６が露出するように上記保護膜２０７の所定部位を部分的に除去することによりコンタクトホール２０８を形成する。好ましくは、上記保護膜は、ＰＥＣＶＤ法にて形成され、保護膜材としては、低い誘電率を有する有機物であるＢＣＢ（Benzocyclobutene）を主として用いる。
【００４７】
そして、図４ｅに示すように、全面に伝導性を示す透明導電膜を蒸着した後、パターニングして、上記コンタクトホール２０８からドレイン電極２０６と電気的に接続されて液晶に電圧を印加する画素電極２０９を形成すれば、本発明による液晶表示装置の製造が完了する。好ましくは、上記透明導電膜材としては、酸化スズを混合したインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）を主として用い、主にスパッタリング法にて形成する。
【００４８】
以下、実施例及び比較例を参照して、本発明をより具体的に説明する。なお、このような実施例及び比較例は、本発明を説明するために例示的に挙げたものに過ぎなく、これらによって本発明の権利範囲が制限されるものではない。
【００４９】
＜実施例１＞
１１ｃｍ×１１ｃｍのガラス基板上にスパッタリング法にて銅金属膜を２００ｎｍの厚さに蒸着した後、フォトレジスト法にてパターニングして、複数の配線と電極を形成する（図５参照）。この時、ゲート電極及びソース／ドレイン電極の厚さは２００ｎｍである。
【００５０】
１６８ｍｌのイオン除去水に０．２６ｇのＡｇＮＯ３、６ｇの（ＮＨ４）２ＳＯ４、１ｍｌのＮＨ４ＯＨを混合して銀置換溶液を調製した。上記銀置換溶液の温度を２５℃に保ちながらその中に上記配線と電極が形成された基板を１０秒間浸漬した。
【００５１】
上記浸漬後に基板を銀置換溶液から取り出して水洗し、ドライガンによる水分乾燥工程を施して銀薄膜によって保護された銅電極及び銅配線を形成した。該製造された配線及び薄膜を図６及び図７に示している。
【００５２】
本実施例では、銀置換溶液によってフォトレジスト残渣が除去されることを確認することができた。即ち、電極及び配線に残留していたフォトレジスト残渣は、強い反応性を持つ銀置換溶液によって電極表層の銅が銀に置換される時に一緒に除去されることが分かる。これは、図７から確認することができる。
【００５３】
＜実施例２＞
銀置換溶液として、イオン除去水にＫＡｇ（ＣＮ２）、ＫＣＮを混合して得たものを用いたことを除いては、実施例１と同法にて銀薄膜によって保護された銅電極及び銅配線を形成した。
【００５４】
＜実施例３＞
上記実施例１から得た電極及び配線に絶縁膜としてＰＥＣＶＤ法にてシリコーン窒化物を蒸着して、絶縁膜で保護された電極及び配線を有する基板を製造した。上記蒸着されたシリコーン窒化物の厚さは２００ｎｍであった。
【００５５】
＜実施例４＞
電極及び配線を用意し、これを適用して液晶表示装置を製造した。
【００５６】
具体的に、図４ａに示すように、ガラス基板２１０上にスパッタリング法にて銅金属膜を蒸着した後、パターニングして、複数のゲート配線とゲート電極２０１を形成した。
【００５７】
１６８ｍｌのイオン除去水に０．２６ｇのＡｇＮＯ３、６ｇの（ＮＨ４）２ＳＯ４、１ｍｌのＮＨ４ＯＨを混合して銀置換溶液を調製し、該銀置換溶液の温度を２５℃に保ちながらその中に上記ゲート配線とゲート電極２０１が形成された基板を１０秒間浸漬して銀薄膜２０２ａを形成し、絶縁耐圧特性に優れた無機物としてのシリコーン窒化物で絶縁膜２０２ｂを形成した（図４ｂ参照）。上記絶縁膜２０２ｂの蒸着は、ＰＥＣＶＤ法にて行った。
【００５８】
次いで、図４ｃに示すように、上記絶縁膜２０２ｂ上に薄膜トランジスターのチャンネルとして用いられる半導体層２０３、オーミックコンタクト層２０４を形成した。半導体層２０３の材料は、多結晶シリコーン（ａ−Ｓｉ）を用い、オーミックコンタクト層２０４の材料としては、リンをドープしたｎ＋ａ−Ｓｉ：Ｈを用いた。
【００５９】
次いで、図４ｄに示すように、上記オーミックコンタクト層２０４を含む全面にスパッタリング法にて銅金属膜を蒸着し、パターニングして、上記ゲート配線と交差する方向にデータ配線を形成し、ソース電極２０５とドレイン電極２０６を形成した。
【００６０】
上記ソース／ドレイン電極２０５／２０６を含む全面にＰＥＣＶＤ法にて保護膜２０７を形成し、上記ドレイン電極２０６が露出するように上記保護膜２０７の所定部位を部分的に除去してコンタクトホール２０８を形成した。この時、保護膜の材料としては、低い誘電率を有する有機物であるＢＣＢ（Benzocyclobutene）を用いた。
【００６１】
そして、図４ｅに示すように、全面に伝導性を示す透明導電膜を蒸着した後、パターニングして、上記コンタクトホール２０８からドレイン電極２０６と電気的に接続されて液晶に電圧を印加する画素電極２０９を形成することで本発明による液晶表示装置を製造した。この時、上記透明導電膜の材料としては、ＩＴＯを用いた。
【００６２】
＜比較例１＞
銅配線及び銅電極に銀薄膜を形成しないことを除いては、実施例３と同法にて銅配線及び銅電極上に絶縁膜としてシリコーン窒化物を形成した。
【００６３】
＜比較例２＞
銅配線と銅電極を形成し、それらを銀置換溶液で処理する過程を施すことなく、その上にＢＣＢ（benzocyclobutene）を用いて有機絶縁膜（第１の絶縁膜）を形成し、その上に実施例４と同様なシリコーン窒化物膜を形成した。以下、実施例４と同様にして液晶表示装置を製造した。
【００６４】
＜配線及び電極の表面観察及び空隙検査＞
上記実施例３及び比較例１に従って製造された電極の外形、粗さ、空隙（void）の形成有無などを確認するために電子顕微鏡写真撮影を行った。図７ａ及び図７ｂが、絶縁膜の形成前としての比較例１に従い製造された電極を撮った写真であり、図８ａ及び図８ｂが、実施例３に従い製造された電極を撮った写真である。
【００６５】
上記図７ａ及び図７ｂに示す写真から分かるように、銅薄膜の表面には、フォトレジスト（ＰＲ）後、その残渣が微細に残留しているのに対し、本発明による実施例３に示す銀置換溶液への浸漬工程を施すと、図８ａ及び図８ｂに示す写真から分かるように、銅薄膜の表面から上記ＰＲ残渣が除去されている。
【００６６】
一方、図８ｂに示す実施例３による電極の場合、その側面部が滑らかであるのに対し、図７ｂに示す比較例１による電極の場合、その側面部が滑らかではなく非常に不規則であることが分かる（線粗さが悪い）。
【００６７】
図７ｂに示すように、銅電極の表面が不規則であれば、その上に絶縁膜シリコーン窒化物を形成する過程で空隙が生じる可能性が非常に高くなる。一方、このような空隙は、薄膜のストレスとして働き、電極成分である銅が絶縁膜へ拡散していき、シリサイドの形成を促進する虞がある。
【００６８】
図９ａは、銅電極の表層に絶縁膜としてシリコーン窒化物を蒸着した状態（比較例１）を示す写真であり、図９ｂは、銅電極の表層に銀薄膜を形成した後にシリコーン窒化膜を蒸着した状態（実施例３）を示す写真である。図９ａに示すように、上記言及した悪い線粗さによって銅配線または電極の表層にシリコーン窒化物（ＳｉＮｘ）を蒸着する時に空隙が生じる可能性が大きくなるが、薄膜のストレスによってかかる空隙が上記シリコーン窒化膜に向けて拡散していくと、その部分では銅の酸化が起こり易くなる。
【００６９】
図１０は、絶縁膜への銅成分の拡散及び銅の酸化によって素子に短絡現象が生じた状態を示す図面である。同図に示すように、銅成分が絶縁膜へと拡散していって銅配線または電極が酸化すれば、素子の信頼性及び生産歩留まりが低下し、例えば、電子素子においていわゆるＧＤＳ（gate drain short）と呼ばれている問題が生じ、銅配線工程における歩留まりを下げる原因となる。
【００７０】
銅は、シリコーン窒化物中での拡散速度が速くてシリサイド形成が起こり易いのに対し、銀がシリコーン窒化物と反応する速度は、銅の反応速度の１／１００に過ぎないため、銅配線及び電極の表層に銀薄膜を形成した場合、シリサイドの形成を著しく低減できるようになる。本発明によれば、簡単な方法にて銅配線及び電極の表層に銀薄膜を形成することができる。
【００７１】
＜試験例１＞
銅配線及び電極の表層に絶縁膜を形成した後、それらの電気的特性を測定した。具体的には、上記比較例１及び実施例３に従って製造された基板上の電極に対して（図５ｂ及び図６ｂ参照）面抵抗を測定した。面抵抗の測定に汎用される４−ポイントプローブ装備を用いて５回にわたって面抵抗を測定した後、その平均値を各銅配線または電極の面抵抗とした。その結果を、次の表１に表した。
【００７２】
【表１】
2008536295.tif 000003
【００７３】
また、上記面抵抗に基づいて比抵抗を計算した。
【００７４】
その結果、比較例１による銅電極の場合、比抵抗が２．２９μΩ・ｃｍであったが、実施例３では、２．１０μΩ・ｃｍと減少した。上記試験によって銅配線及び電極の電気的特性が向上したことを確認することができた。
【００７５】
上述したように、銅電極の表層に銀薄膜を形成すれば、優れた面抵抗及び比抵抗の減少効果が得られる。上記のように比抵抗が小さくなれば、回路における応答速度を高めることができるため、例えば、これを液晶表示装置に適用する場合、液晶表示装置の輝度及び応答速度を高めることができる。
【００７６】
＜試験例２＞
電極と絶縁膜シリコーン窒化膜との接着力を評価するために、Ｘ線回折試験を行った。その結果を、図１１に示している。
【００７７】
ＡＳＴＭ資料によれば、一般に銅は２θ＝４３．２９５で（１１１）ピークを示す。ところが、銅電極の表層に直接絶縁膜が形成された比較例１による電極では、２θ＝４３．５０でピークを示し、電極の表層に銀薄膜が形成された実施例３の場合、２θ＝４３．４６でピークを示す。即ち、比較例１の場合、Δ２θ＝０．２０５であり、実施例３の場合、Δ２θ＝０．１６５である。
【００７８】
上記実施例３の結果において銀薄膜を形成した後のシリコーン絶縁膜の蒸着時に銅の（１１１）ピークの位置変化が小さいことは、電極とシリコーン絶縁膜との接着力が良くてストレスを少なく受けるためであると言える。このような良好な接着力によって銀薄膜が形成された電極の表層は、銅のみからなる電極の表層とは異なる優れた特性を示すのである。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】従来技術による液晶表示装置の概略的な断面図である。
【図２】従来技術による液晶表示装置の製造方法を説明するための工程の断面図である。
【図３】本発明による銅配線または電極の表層に銀薄膜が形成された構造を示す断面図である。
【図４ａ】本発明による液晶表示装置の製造方法を説明するための工程の断面図である。
【図４ｂ】本発明による液晶表示装置の製造方法を説明するための工程の断面図である。
【図４ｃ】本発明による液晶表示装置の製造方法を説明するための工程の断面図である。
【図４ｄ】本発明による液晶表示装置の製造方法を説明するための工程の断面図である。
【図４ｅ】本発明による液晶表示装置の製造方法を説明するための工程の断面図である。
【図５ａ】銅薄膜からなる銅配線または電極を形成した後、銀置換を施していない銅配線または電極の表面を電子顕微鏡で撮った写真である。
【図５ｂ】銅薄膜からなる銅配線または電極を形成した後、銀置換を施していない銅配線または電極の断面を電子顕微鏡で撮った写真である。
【図６ａ】本発明による基板に銅配線または電極を形成した後、これを銀置換溶液に浸漬してなる銀薄膜の表面を電子顕微鏡で撮った写真である。
【図６ｂ】本発明による基板に銅配線または電極を形成した後、これを銀置換溶液に浸漬してなる銀薄膜の断面を電子顕微鏡で撮った写真である。
【図７ａ】銅薄膜をパターニングして銅配線または電極を形成した後、銀置換を施していない銅配線または電極の状態を示す表層写真である。
【図７ｂ】銅薄膜をパターニングして銅配線または電極を形成した後、銀置換を施していない銅配線または電極の状態を示す表層写真である。
【図８ａ】銅薄膜をパターニングした後、これを銀置換溶液に浸漬してなる配線または電極の状態を示す表層写真である。
【図８ｂ】銅薄膜をパターニングした後、これを銀置換溶液に浸漬してなる配線または電極の状態を示す表層写真である。
【図９ａ】銅配線または電極の表層に絶縁膜としてシリコーン窒化物を蒸着した状態を示す写真である。
【図９ｂ】銅配線または電極の表層に銀薄膜を形成した後、シリコーン窒化膜を蒸着した状態を示す写真である。
【図１０】絶縁膜への銅成分の拡散及び銅の酸化によって素子に短絡現象が生じた状態を示す図である。
【図１１】銅配線または電極と絶縁膜（シリコーン窒化膜）との接着力を評価するためにＸ−線回折試験を行った結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００８０】
１０１、２０１  ゲート電極
１０２  絶縁膜
２０２ａ  銀薄膜
２０２ｂ  絶縁膜
１０３、２０３  半導体層
１０４、２０４  オーミックコンタクト層
１０５、２０５  ソース電極
１０６、２０６  ドレイン電極
１０７、２０７  保護膜
１０８、２０８  コンタクトホール
２０９  画素電極
１１０、２１０  ガラス基板
【図１】
2008536295.tif 000004
【図２】
2008536295.tif 000005
【図３】
2008536295.tif 000006
【図４】
2008536295.tif 000007
【図５】
2008536295.tif 000008
【図６】
2008536295.tif 000009
【図７】
2008536295.tif 000010
【図８】
2008536295.tif 000011
【図９（ｂ）】
2008536295.tif 000012
【図１０】
2008536295.tif 000013
【図９ａ】
2008536295.tif 000014
【図１１】
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【国際調査報告】
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2008536295.tif 000017