(57)【要約】 【課題】  配線、これを含む薄膜トランジスタ基板、及びその製造方法が開示される。【解決手段】  本発明の一実施例による配線は、下部構造物上に形成されたバリア膜、前記バリア膜上に形成された銅又は銅合金を含む銅導電膜、前記銅導電膜上に形成された中間膜、及び前記中間膜上に形成されたキャッピング膜を含むか、又は下部構造物上に形成されたバリア膜、前記バリア膜上に形成された第１中間膜、前記第１中間膜上に形成された銅又は銅合金を含む銅導電膜、前記銅導電膜上に形成された第２中間膜、及び前記第２中間膜上に形成されたキャッピング膜を含む。  【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部構造物上に形成されたバリア膜と、
前記バリア膜上に形成された銅又は銅合金を含む銅導電膜と、
前記銅導電膜上に形成された中間膜と、
前記中間膜上に形成されたキャッピング膜と、
を含むことを特徴とする配線。
【請求項２】
前記バリア膜は、Ｍｏ、ＭｏＮ、又はＭｏ合金を含むことを特徴とする請求項１記載の配線。
【請求項３】
前記Ｍｏ合金は、ＭｏＷ、ＭｏＴｉ、ＭｏＮｂ、ＭｏＺｒのうち、少なくともいずれか１つを含むことを特徴とする請求項２記載の配線。
【請求項４】
前記中間膜は、銅窒化物を含むことを特徴とする請求項１記載の配線。
【請求項５】
前記中間膜は、銅酸化物を含むことを特徴とする請求項１記載の配線。
【請求項６】
前記中間膜は、銅酸窒化物を含むことを特徴とする請求項１記載の配線。
【請求項７】
前記キャッピング膜は、Ｍｏ、ＭｏＮ、又はＭｏ合金を含むことを特徴とする請求項１記載の配線。
【請求項８】
前記Ｍｏ合金は、ＭｏＷ、ＭｏＴｉ、ＭｏＮｂ、ＭｏＺｒのうち、少なくともいずれか１つを含むことを特徴とする請求項７記載の配線。
【請求項９】
前記下部構造物は、絶縁基板、半導体層、又は絶縁膜であることを特徴とする請求項１記載の配線。
【請求項１０】
下部構造物上に形成されたバリア膜と、
前記バリア膜上に形成された第１中間膜と、
前記第１中間膜上に形成された銅又は銅合金を含む銅導電膜と、
前記銅導電膜上に形成された第２中間膜と、
前記第２中間膜上に形成されたキャッピング膜と、
を含むことを特徴とする配線。
【請求項１１】
前記バリア膜は、Ｍｏ、ＭｏＮ、又はＭｏ合金を含むことを特徴とする請求項１０記載の配線。
【請求項１２】
前記Ｍｏ合金は、ＭｏＷ、ＭｏＴｉ、ＭｏＮｂ、ＭｏＺｒのうち、少なくともいずれか１つを含むことを特徴とする請求項１１記載の配線。
【請求項１３】
前記第１中間膜及び前記第２中間膜のうち、少なくとも１つは銅窒化物を含むことを特徴とする請求項１０記載の配線。
【請求項１４】
前記第１中間膜及び前記第２中間膜のうち、少なくとも１つは銅酸化物を含むことを特徴とする請求項１０記載の配線。
【請求項１５】
前記第１中間膜及び前記第２中間膜のうち、少なくとも１つは銅酸窒化物を含むことを特徴とする請求項１０記載の配線。
【請求項１６】
前記キャッピング膜は、Ｍｏ、ＭｏＮ、又はＭｏ合金を含むことを特徴とする請求項１０記載の配線。
【請求項１７】
前記Ｍｏ合金は、ＭｏＷ、ＭｏＴｉ、ＭｏＮｂ、ＭｏＺｒのうち、少なくともいずれか１つを含むことを特徴とする請求項１６記載の配線。
【請求項１８】
前記下部構造物は、絶縁基板、半導体層、又は絶縁膜であることを特徴とする請求項１０記載の配線。
【請求項１９】
下部構造物上にバリア膜を形成し、
前記バリア膜が形成されている下部構造物上に銅又は銅合金を含む銅導電膜を形成し、
前記銅導電膜上に中間膜を形成し、
前記中間膜上にキャッピング膜を形成すること、
を特徴とする配線形成方法。
【請求項２０】
前記中間膜の形成は、窒素を含む雰囲気下で銅をターゲットとしてスパッタリングすることであることを特徴とする請求項１９記載の配線形成方法。
【請求項２１】
前記中間膜の形成は、酸素を含む雰囲気下で銅をターゲットとしてスパッタリングすることであることを特徴とする請求項１９記載の配線形成方法。
【請求項２２】
前記中間膜の形成は、酸素及び窒素を含む雰囲気下で銅をターゲットとしてスパッタリングすることであることを特徴とする請求項１９記載の配線形成方法。
【請求項２３】
前記中間膜の形成は、真空破壊で形成されることを特徴とする請求項１９記載の配線形成方法。
【請求項２４】
下部構造物上にバリア膜を形成し、
前記バリア膜上に第１中間膜を形成し、
前記第１中間膜上に銅又は銅合金を含む銅導電膜を形成し、
前記銅導電膜上に第２中間膜を形成し、
前記中間膜上にキャッピング膜を形成すること、
を特徴とする配線形成方法。
【請求項２５】
前記第１中間膜又は前記第２中間膜の形成は、窒素を含む雰囲気下で銅をターゲットとしてスパッタリングすることであることを特徴とする請求項２４記載の配線形成方法。
【請求項２６】
前記第１中間膜又は前記第２中間膜の形成は、酸素を含む雰囲気下で銅をターゲットとしてスパッタリングすることであることを特徴とする請求項２４記載の配線形成方法。
【請求項２７】
前記第１中間膜又は第２中間膜の形成は、酸素及び窒素を含む雰囲気下で銅をターゲットとしてスパッタリングすることであることを特徴とする請求項２４記載の配線形成方法。
【請求項２８】
前記第２中間膜の形成は、真空破壊で形成されることを特徴とする請求項２４記載の配線形成方法。
【請求項２９】
絶縁基板上に形成され第１方向に延びたゲート線及び前記ゲート線に接続されたゲート電極を含むゲート配線と、
前記絶縁基板上に前記ゲート配線と絶縁して形成され、前記ゲート線と交差するように第２方向に延びたデータ線、前記データ線に接続されたソース電極及び前記ソース電極と離隔して位置するドレイン電極を含むデータ配線と、
前記ゲート配線と前記データ配線上に各画素毎に形成され前記ドレイン電極と接続された画素電極と、を含むが、
前記ゲート配線及び／又は前記データ配線は、
下部構造物上に形成されたバリア膜と、
前記バリア膜上に形成された銅又は銅合金を含む銅導電膜と、
前記銅導電膜上に形成された銅窒化物を含む中間膜と、
前記中間膜上に形成されたキャッピング膜と、
を含むことを特徴とする薄膜トランジスタ基板。
【請求項３０】
前記バリア膜は、Ｍｏ、ＭｏＮ、又はＭｏ合金を含むことを特徴とする請求項２９記載の薄膜トランジスタ基板。
【請求項３１】
前記Ｍｏ合金は、ＭｏＷ、ＭｏＴｉ、ＭｏＮｂ、ＭｏＺｒのうち、少なくともいずれか１つを含むことを特徴とする請求項３０記載の薄膜トランジスタ基板。
【請求項３２】
前記中間膜は、銅窒化物を含むことを特徴とする請求項２９記載の薄膜トランジスタ基板。
【請求項３３】
前記中間膜は、銅酸化物を含むことを特徴とする請求項２９記載の薄膜トランジスタ基板。
【請求項３４】
前記中間膜は、銅酸窒化物を含むことを特徴とする請求項２９記載の薄膜トランジスタ基板。
【請求項３５】
前記キャッピング膜は、Ｍｏ、ＭｏＮ、又はＭｏ合金を含むことを特徴とする請求項２９記載の薄膜トランジスタ基板。
【請求項３６】
前記Ｍｏ合金は、ＭｏＷ、ＭｏＴｉ、ＭｏＮｂ、ＭｏＺｒのうち、少なくともいずれか１つを含むことを特徴とする請求項３５記載の薄膜トランジスタ基板。
【請求項３７】
絶縁基板上に形成され第１方向に延びたゲート線及び前記ゲート線に接続されたゲート電極を含むゲート配線と、
前記絶縁基板上に前記ゲート配線と絶縁して形成され、前記ゲート線と交差するように第２方向に延びたデータ線、前記データ線に連結されたソース電極及び前記ソース電極と離隔して位置するドレイン電極を含むデータ配線と、
前記ゲート配線と前記データ配線上に各画素毎に形成され前記ドレイン電極と接続された画素電極と、を含むが、
前記ゲート配線又は前記データ配線は、
下部構造物上に形成されたバリア膜と、
前記バリア膜上に形成された第１中間膜と、
前記第１中間膜上に形成された銅又は銅合金を含む銅導電膜と、
前記銅導電膜上に形成された第２中間膜と、
前記中間膜上に形成されたキャッピング膜と、
を含むことを特徴とする薄膜トランジスタ基板。
【請求項３８】
前記バリア膜は、Ｍｏ、ＭｏＮ、又はＭｏ合金を含むことを特徴とする請求項３７記載の薄膜トランジスタ基板。
【請求項３９】
前記Ｍｏ合金は、ＭｏＷ、ＭｏＴｉ、ＭｏＮｂ、ＭｏＺｒのうち、少なくともいずれか１つを含むことを特徴とする請求項３８記載の薄膜トランジスタ基板。
【請求項４０】
前記第１中間膜又は前記第２中間膜は、銅窒化物を含むことを特徴とする請求項３７記載の薄膜トランジスタ基板。
【請求項４１】
前記第１中間膜又は前記第２中間膜は、銅酸化物を含むことを特徴とする請求項３７記載の薄膜トランジスタ基板。
【請求項４２】
前記第１中間膜又は前記第２中間膜は、銅酸窒化物を含むことを特徴とする請求項３７記載の薄膜トランジスタ基板。
【請求項４３】
前記キャッピング膜は、Ｍｏ、ＭｏＮ、又はＭｏ合金を含むことを特徴とする請求項３７記載の薄膜トランジスタ基板。
【請求項４４】
前記Ｍｏ合金は、ＭｏＷ、ＭｏＴｉ、ＭｏＮｂ、ＭｏＺｒのうち、少なくともいずれか１つを含むことを特徴とする請求項４３記載の薄膜トランジスタ基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は表示装置及びその製造方法に係り、より詳細には、銅又は銅合金を含む配線、これを含む表示装置用薄膜トランジスタ基板、及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
薄膜トランジスタ基板は、マトリックス配列の画素を具備する液晶表示装置又は有機ＥＬ表示装置等、表示装置の基板として使用される。
【０００３】
液晶表示装置は、電極が形成されている２枚の基板と、その間に挿入されている液晶層を含み、電極に電圧を印加して液晶層の液晶分子を再配列させ、このようにして再配列された液晶分子の屈折率異方性を利用して透過される光の量を調節する装置であって、電極に伝達される画像信号をイメージの各ドット別に制御するためのスイッチング素子として薄膜トランジスタを用いる。
【０００４】
有機ＥＬ表示装置は、蛍光性有機物質を電気的に励起発光させて画像を表示する表示装置であって、それぞれの画素に発光のための電流を供給する駆動薄膜トランジスタとスイッチング薄膜トランジスタを具備する。
【０００５】
一方、液晶表示装置又は有機ＥＬ表示装置等の表示面積が漸次大型化されるにつれて、薄膜トランジスタと接続されるゲート線及びデータ線が長くなり、配線抵抗の増加が問題になる。抵抗増加によって信号遅延等の問題が誘発される。このために、ゲート線及びデータ線を最大限低い比抵抗を有する材料で形成する必要がある。
【０００６】
配線材料のうち、最も低い範囲の比抵抗を有しながら価格が低い物質として銅（Ｃｕ）が挙げられる。銅は、比抵抗が約１．６７μΩｃｍ（薄膜状態では、２．０〜２．３μΩｃｍ）であって、約２．６５μΩｃｍ（薄膜状態では、３．１μΩｃｍ）であるアルミニウム（Ａｌ）に比して比抵抗が非常に低い。従って、実際の工程で銅からなるゲート線及びデータ線を用いると、アルミニウムを用いた場合に比べて信号遅延等の問題が改善することができる。
【０００７】
しかし、銅は、ガラス等の絶縁基板又は半導体層等の下部構造物（銅の下にある絶縁基板、半導体層、又は絶縁膜など）に対する接着性が不良であるという問題、又、銅イオン状態でアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）又はシリコン（Ｓｉ）内への拡散が非常に速いので、電圧と温度が加わる駆動条件下でａ−Ｓｉ又はＳｉ内へ浸透するか、あるいは、配線パターン形成のための後続のエッチング工程時にエッチング液に溶解された銅イオン、又はエッチング後、フォトレジストパターンの除去のためのストリッピング工程でストリッパー液（ｓｔｒｉｐｐｅｒ）に溶解された銅イオンがａ−Ｓｉ層に浸透して欠陥層を形成し、結局、リーク電流を誘発してＴＦＴ特性を低下させるという問題点がある。
【０００８】
加えて、銅内へ互いに拡散したＳｉも、銅配線の比抵抗を増加させて、銅配線の低抵抗配線としての特性を大幅減少させるという問題点、又、化学物質に対する耐化学性が弱くさせるて後続工程でエッチング液等の化学物質に露出される場合、容易に酸化されるか、腐食されるという問題点がある。
【０００９】
従って、銅のみでは配線材料として用いにくく、銅配線は下面にバリア膜と上面にキャッピング膜を含む多重膜の形態で用いることが一般的である。しかし、このような多重膜をパターニングするためのエッチング工程、またはフォトレジストパターンを除去するためのストリッピング工程時に、キャッピング膜と銅膜の界面又はバリア膜と銅膜との界面でバッテリー効果によって銅膜が選択的に腐食され、キャッピング膜のオーバーハングが形成される等、配線の側面プロファイル不良が生じて、後続膜形成時に各種クラックを誘発する等の配線の信頼性が低下する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の第１目的は、配線パターニング工程時に、良好な側面プロファイルを有する配線を提供することにある。
【００１１】
本発明の第２目的は、配線パターニング工程時に、良好な側面プロファイルを有する配線を形成する方法を提供することにある。
【００１２】
本発明の第３目的は、前記配線を含む薄膜トランジスタ基板及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記技術的課題を達成するための本発明の一実施例による配線は、
下部構造物上に形成されたバリア膜、バリア膜上に形成された銅又は銅合金を含む導電膜（以下、単に銅導電膜と呼ぶことがある。）、銅導電膜上に形成された中間膜、及び中間膜上に形成されたキャッピング膜を含む。
【００１４】
又、バリア膜は、Ｍｏ、又はＭｏ合金を含んでもよい。又、Ｍｏ合金は、ＭｏＮ、ＭｏＷ、ＭｏＴｉ、ＭｏＮｂ、ＭｏＺｒのうち、少なくともいずれか１つを含んでもよい。又、中間膜は、銅窒化物、又は銅酸化物、又は銅酸窒化物を含んでもよい。又、キャッピング膜は、Ｍｏ又はＭｏ合金を含んでもよい。又、Ｍｏ合金は、ＭｏＮ、ＭｏＷ、ＭｏＴｉ、ＭｏＮｂ、ＭｏＺｒのうち、少なくともいずれか１つを含んでもよい。又、下部構造物は、絶縁基板、半導体層、又は絶縁膜などである。
【００１５】
又、前記技術的課題を達成するための本発明の他の実施例による配線は、下部構造物上に形成されたバリア膜、バリア膜上に形成された第１中間膜、第１中間膜上に形成された銅又は銅合金を含む導電膜、銅導電膜上に形成された第２中間膜、及び第２中間膜上に形成されたキャッピング膜を含む。
【００１６】
又、バリア膜は、Ｍｏ又はＭｏ合金を含んでもよい。又、Ｍｏ合金は、ＭｏＮ、ＭｏＷ、ＭｏＴｉ、ＭｏＮｂ、ＭｏＺｒのうち、少なくともいずれか１つを含んでもよい。又、前記第１中間膜又は第２中間膜は、銅窒化物、又は銅酸化物、又は銅酸窒化物を含むことができる。又、前記キャッピング膜は、Ｍｏ又はＭｏ合金を含むことができる。又、前記Ｍｏ合金は、ＭｏＮ、ＭｏＷ、ＭｏＴｉ、ＭｏＮｂ、ＭｏＺｒのうち、少なくともいずれか１つを含むことができる。又、前記下部構造物は、絶縁基板、半導体層、又は絶縁膜などである。
【００１７】
又、技術的課題を達成するための本発明の一実施例による配線形成方法は、下部構造物上にバリア膜を形成し、バリア膜が形成されている下部構造物上に銅又は銅合金を含む導電膜を形成し、銅又は銅合金を含む導電膜上に中間膜を形成し、及び中間膜上にキャッピング膜を形成することを特徴とする。又、中間膜の形成は、窒素を含む雰囲気下で銅をターゲットとしてスパッタリングすることを特徴としてもよい。又、中間膜の形成は、酸素を含む雰囲気下で銅をターゲットとしてスパッタリングすることを特徴としてもよい。又、中間膜の形成は、酸素及び窒素を含む雰囲気下で銅をターゲットとしてスパッタリングすることを特徴としてもよい。又、中間膜の形成は、真空破壊によって行われてもよい。
【００１８】
又、技術的課題を達成するための本発明の他の実施例による配線構造形成方法は、下部構造物上にバリア膜を形成し、バリア膜上に第１中間膜を形成し、第１中間膜上に銅又は銅合金を含む導電膜を形成し、銅導電膜上に第２中間膜を形成し、及び中間膜上にキャッピング膜を形成することを特徴としてもよい。又、第１中間膜又は第２中間膜の形成は、窒素を含む雰囲気下で銅をターゲットとしてスパッタリングすることを特徴としてもよい。又、第１中間膜又は第２中間膜の形成は、酸素を含む雰囲気下で銅をターゲットとしてスパッタリングすることをを特徴としてもよい。又、第１中間膜又は第２中間膜の形成は、酸素及び窒素を含む雰囲気下で銅をターゲットとしてスパッタリングすることを特徴としてもよい。又、第１中間膜又は第２中間膜の形成は、真空破壊によって行われてもよい。
【００１９】
又、技術的課題を達成するための本発明の一実施例による薄膜トランジスタ基板は、絶縁基板上に形成され第１方向に延びたゲート線及びゲート線に接続されたゲート電極を含むゲート配線、絶縁基板上にゲート配線と絶縁して形成され、ゲート線と交差するように第２方向に延びたデータ線、データ線に接続されたソース電極及びソース電極と離隔した位置にあるドレイン電極を含むデータ配線、ゲート配線とデータ配線上に各画素毎に形成されドレイン電極と接続された画素電極を含むが、ゲート配線及び／又はデータ配線は、下部構造物上に形成されたバリア膜、バリア膜上に形成された銅又は銅合金を含む銅導電膜、銅導電膜上に形成された銅窒化物を含む中間膜、及び中間膜上に形成されたキャッピング膜を含む。又、バリア膜は、Ｍｏ、ＭｏＮ、又はＭｏ合金を含んでもよい。又、Ｍｏ合金は、ＭｏＷ、ＭｏＴｉ、ＭｏＮｂ、ＭｏＺｒのうち、少なくともいずれか１つを含んでもよい。又、中間膜は、銅窒化物、又は銅酸化物、又は銅酸窒化物を含んでもよい。又、キャッピング膜は、Ｍｏ、ＭｏＮ、又はＭｏ合金を含んでもよい。又、Ｍｏ合金は、ＭｏＷ、ＭｏＴｉ、ＭｏＮｂ、ＭｏＺｒのうち、少なくともいずれか１つを含んでもよい。又、下部構造物は、絶縁基板、半導体層、又は絶縁膜などである。
【００２０】
又、技術的課題を達成するための本発明の他の実施例による薄膜トランジスタ基板は、絶縁基板上に形成され第１方向に延びたゲート線及びゲート線に接続されたゲート電極を含むゲート配線、絶縁基板上にゲート配線と絶縁して形成され、ゲート線と交差するように第２方向に延びたデータ線、データ線に接続されたソース電極及びソース電極と離隔した位置にあるドレイン電極を含むデータ配線、ゲート配線とデータ配線上に各画素毎に形成されドレイン電極と接続された画素電極を含むが、ゲート配線及び／又はデータ配線は、下部構造物上に形成されたバリア膜、前記バリア膜上に形成された第１中間膜、第１中間膜上に形成された銅又は銅合金を含む銅導電膜、銅導電膜上に形成された第２中間膜、及び前記中間膜上に形成されたキャッピング膜を含む。又、バリア膜は、Ｍｏ、ＭｏＮ、又はＭｏ合金を含んでもよい。又、Ｍｏ合金は、ＭｏＷ、ＭｏＴｉ、ＭｏＮｂ、ＭｏＺｒのうち、少なくともいずれか１つを含んでもよい。又、第１中間膜又は第２中間膜は、銅窒化物、又は銅酸化物、又は銅酸窒化物を含んでもよい。又、キャッピング膜は、Ｍｏ、ＭｏＮ、又はＭｏ合金を含んでもよい。又、Ｍｏ合金は、ＭｏＷ、ＭｏＴｉ、ＭｏＮｂ、ＭｏＺｒのうち、少なくともいずれか１つを含んでもよい。又、下部構造物は、絶縁基板、半導体層、又は絶縁膜などである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、添付図面を参照して、本発明の一実施例による配線構造及び配線形成方法を説明する。
【００２２】
図１は、本発明の一実施例による配線構造の断面図である。
【００２３】
図１を参照すると、下部構造物１上にバリア膜２ａを介在させて、銅導電膜２ｂが形成されている。銅導電膜２ｂの上部にはキャッピング膜２ｄが配置され、銅導電膜２ｂとキャッピング膜２ｄとの間には中間膜２ｃが形成されている。
【００２４】
下部構造物１は、配線２等が形成される面を提供し、配線等を支持する。下部構造物１は、上面に形成される配線２とは異なる構成を有し、複数の構成要素、素子、層等が組合されている複合物のみならず、１つの構成要素、素子、層等からなる単一構造物も含む。
【００２５】
例えば、ガラス等からなる絶縁基板、アモルファスシリコン（非晶質シリコン）等からなる半導体層、絶縁膜などで、これに限定されない。
【００２６】
下部構造物１上には、主配線材料として銅又は銅合金を含む銅導電膜２ｂが配置される。
【００２７】
下部構造物１と銅導電膜２ｂとの間には、銅導電膜２ｂと下部構造物１の接着力を増加させ、銅イオンが下部構造物１に拡散されることを防止するバリア膜２ａが配置される。
【００２８】
銅は、下部構造物１との接着力が良くないため、銅導電膜２ｂを積層してパターニングする過程で浮くか、あるいは剥げる現象が発生するおそれがある。これを防止するために、銅以外の他の物質を含むバリア膜２ａが銅導電膜２ｂと下部構造物１との間に形成される。又、バリア膜２ａは、銅導電膜２ｂから銅イオンが、例えば、半導体層のような下部構造物１へ拡散することを防止して、下部構造物１の特性を維持し、同時に下部構造物１の物質が銅導電膜２ｂに拡散することを防止して、銅導電膜２ｂの比抵抗が増加することを防止する。
【００２９】
バリア膜２ａは、後述するキャッピング膜２ｄの場合のように、銅導電膜２ｂ等と一括エッチングされ得る物質、即ち、銅とのエッチング選択比が少ない物質を用いることが工程単純化の側面で有利である。このような条件を満足させる物質として、例えば、モリブデン系列のＭｏ、ＭｏＮ、又は、ＭｏＴｉ、ＭｏＮｂ、ＭｏＺｒ等のＭｏ合金を用いてもよい。
【００３０】
銅導電膜２ｂの上面には、銅導電膜２ｂがエッチング溶液などの化学物質と反応して腐食することを防止するためのキャッピング膜２ｄが形成されている。例えば、銅導電膜２ｂのパターニング工程に用いられるエッチング液は、銅を酸化及び腐食させて比抵抗を増加させる。従って、銅導電膜２ｂが直接エッチング液等に露出しないように上面にキャッピング膜２ｄを配置する。この際、キャッピング膜２ｄは、銅導電膜２ｂパターニング用エッチング液等に腐食されない耐化学性の強い物質を用いるが、銅導電膜２ｂと一括エッチングされる物質を用いることは工程の単純化の側面で有利である。このような条件を満足させる物質として、例えば、モリブデン系列のＭｏ、ＭｏＮ、又は、ＭｏＴｉ、ＭｏＮｂ、ＭｏＺｒ等のＭｏ合金を用いてもよい。
【００３１】
図２は、多重膜配線構造のパターンプロファイル不良を示す断面図である。
【００３２】
図２を参照すると、銅導電膜２ｂの下面にバリア膜２ａが上面にキャッピング膜２ｄが形成される場合、配線のエッチング工程又はフォトレジストパターン除去時において、バリア膜２ａ又はキャッピング膜２ｄと銅導電膜２ｂの界面では、銅とバリア膜２ａ又はキャッピング膜２ｄを構成する物質（例えば、Ｍｏ）間の相互電子交換によるガルバニック腐食が生じる。従って、活性電位を有する銅の腐食速度が速くなり、界面での銅導電膜２ｂが選択的に腐食され配線プロファイルが不良になる。特に、キャッピング膜２ｄのオーバーハングは、後続膜の形成時に、クラック等を誘発することになり、配線の信頼度を低下させることになる。
【００３３】
前記のようなガルバニック腐食を防止するために、図１に図示するように、キャッピング膜２ｄと銅導電膜２ｂとの間には、銅導電膜２ｂとキャッピング膜２ｄの電子交換を妨害する中間膜２ｃが挿入されている。中間膜２ｃは絶縁性を有してもよく、伝導性と絶縁性の中間形態である半導性を有しても電子交換を相当部分阻害するので、ガルバニック腐食によるオーバーハング現象を減少させる効果がある。このような中間膜２ｃを構成する物質は、絶縁性又は半導性を有する物質であれば良いが、望ましくは、工程単純化の観点で下部の銅導電膜２ｂの物質と同じ系列の金属を含む化合物を用いてもよい。中間膜２ｃを構成する物質としては、銅窒化物、銅酸化物、又は銅酸窒化物を含んでもよい。銅窒化物の例としてはＣｕ３Ｎ等を、銅酸化物の例としてはＣｕ２Ｏ、ＣｕＯ等が挙げられ、銅酸窒化物の例としては銅酸化物と銅窒化物の混合形態として、Ｃｕ３Ｎ＋ＣｕＯ又はＣｕ３Ｎ＋Ｃｕ２Ｏが挙げられる。ここで、ガルバニック腐食を防止することができる銅窒化物、又は銅酸化物、又は銅酸窒化膜の含量を中間膜を構成する全体の元素に対して窒素又は酸素の原子百分率で示すと、０．００１乃至５０ａｔ％（ａｔｏｍｉｃ  ％）の範囲である。
【００３４】
中間膜２ｃの厚みは、中間膜の絶縁性の程度を考慮して決定してもよい。即ち、中間膜に窒素の原子百分率が相対的に高いか、あるいは全体的に絶縁性を示す場合、比較的薄い厚みであっても良いが、窒素の原子百分率が相対的に低いか、あるいは全体的に半導性乃至弱い伝導性を有する場合、比較的厚く形成することが望ましい。例えば、約５０乃至１０００Åの範囲で調節してもよい。
【００３５】
以下、図１、図３乃至図６を参照して、前記のような配線構造を有する配線の形成方法について説明する。
【００３６】
図３乃至図６は、本発明の一実施例による薄膜トランジスタ配線形成方法の工程ステップ別の断面図である。
【００３７】
図３を参照すると、まず、ガラス等の絶縁基板、半導体層、絶縁膜等からなる下部構造物１を準備する。その後、下部構造物１の上にモリブデン系列のＭｏ、ＭｏＮ、又はＭｏＴｉ、ＭｏＮｂ、ＭｏＺｒ等のＭｏ合金を含む物質を、例えばスパッタリング等で蒸着してバリア膜２ａを形成する。バリア膜２ａの厚みは５０乃至５００Å、好ましくは１００乃至３００Åで形成してもよい。
【００３８】
その後、バリア膜２ａの上に銅又は銅合金を、例えば、スパッタリング等で蒸着して銅導電膜２ｂを形成する。ここで、スパッタリングは、例えば、チャンバー内に非活性気体であるアルゴン（Ａｒ）気体を流入しながら、銅又は銅合金をターゲットとしてプラズマ状態のイオン化されたＡｒ正イオンを衝突させる方法で行われる。銅導電膜２ｂの厚みは、１０００乃至３０００Å、好ましくは１５００乃至２５００Åで形成してもよい。
【００３９】
その後、同じチャンバーでアルゴン気体の流入量を減少させて窒素（Ｎ２）気体を流入させながら、ｉｎ−ｓｉｔｕ（プロセスが起こっている時間／場所）で反応性スパッタリングを行う。窒素気体は、非活性気体であるアルゴン気体とは異なり、プラズマ状態にイオン化されターゲットに衝突する場合、ターゲット原子と反応する。従って、銅又は銅合金をターゲットとする場合、銅原子と化学反応して銅窒化物を形成することができる。
【００４０】
このような銅窒化物が銅導電膜２ｂ上に蒸着されることにより、中間膜２ｃが形成される。この際、全てのターゲット元素が窒素気体と反応することはない。従って、アルゴン気体と衝突した銅原子、窒素気体と衝突したが反応しない銅原子等が蒸着されて、銅窒化物と共に中間膜２ｃを構成することになる。
【００４１】
チャンバー内に存在するアルゴン気体と窒素気体は、９０：１０乃至４０：６０の比率を有することができ、このような条件で中間膜２ｃの窒素の含量は０．００１乃至５０ａｔ％の範囲を有することができる。中間膜２ｃの厚みは、約５０乃至１０００Å範囲で調節することができる。
【００４２】
一方、銅酸化物（Ｃｕ２Ｏ、ＣｕＯ等）は、Ａｒガスと共にＯ２ガスを添加することにより得ることができ、銅酸窒化物（Ｃｕ（Ｏ、Ｎ）ｘ）層の場合、Ａｒガスと共にＮ２＋Ｏ２の混合ガス、ＮＨ３＋Ｏ２の混合ガス、又はＮ２Ｏ、ＮＯ、ＮＯ２等のガスを投入して形成することができ、これらの混合比を調節して銅と結合する窒素と酸素の比率を変化させることができる。
【００４３】
又、同じチャンバー内においてｉｎ−ｓｉｔｕで進行させず、他の真空チャンバーに移動した後、窒素ガス又は酸素ガスを含む雰囲気で反応性スパッタリングを行って中間膜２ｃを形成してもよい。
【００４４】
又、スパッタリングで多重膜蒸着時において、それぞれの膜を蒸着している間に真空破壊（ｂｒｅａｋ）を通じて窒素と酸素の比率を変化させてもよい。即ち、図３に図示されたように、バリア膜２ａと銅導電膜２ｂを連続蒸着した後、真空状態を解除すると、外気中の酸素の影響で図４に図示すように銅導電膜２ｂの上部に所定の厚みの酸化膜が形成される。このような酸化膜を、本発明の中間膜２ｃの一部にしてもよい。
【００４５】
その後、図５に図示すように、中間膜２ｃの上部にアルゴン気体を利用したスパッタリングでキャッピング膜２ｄを形成する。ここで、キャッピング膜２ｄを構成する物質である前記スパッタリングのターゲットとしては、下部の中間膜２ｃ及び銅導電膜２ｂを構成する銅系物質と一括でウェットエッチングが可能な物質、即ち、エッチング選択比が小さい物質を用いることができ、例えば、モリブデン系列のＭｏ、ＭｏＮ、又はＭｏＷ、ＭｏＴｉ、ＭｏＮｂ、ＭｏＺｒ等のＭｏ合金を用いてもよい。これによって、バリア膜２ａ、銅導電膜２ｂ、中間膜２ｃ、及びキャッピング膜２ｄで構成される４層多重膜２が形成される。
【００４６】
その後、図６に図示すように、多重膜２の上面にフォトレジストを塗布し、露光及び現像して配線を定義するフォトレジストパターン３を形成する。
【００４７】
その後、フォトレジストパターン３をエッチングマスクとしてキャッピング膜２ｄ、中間膜２ｃ、銅導電膜２ｂ、及びバリア膜２ａを一括エッチングして、下部構造物１を露出させる。エッチング液としては、過酸化水素又は窒酸をベースとするエッチング液を用いることができ、リン酸、酢酸成分を更に含んでもよい。
【００４８】
一方、フォトレジストパターン３をエッチングマスクとしてキャッピング膜２ｄ、中間膜２ｃ、及び銅導電膜２ｂをまずウェットエッチングしてバリア膜２ａを露出した後、フォトレジストパターン３をマスクとしてバリア膜２ａをエッチングして、下部構造物１を露出させる方式で配線２をパターニングしてもよい。
【００４９】
ここでのエッチングはドライエッチングで進行し、ＨＣｌ、Ｃｌ２、Ｈ２、Ｏ２又はこれらの組み合わせを含むエッチング気体を用いてもよい。この場合、ウェットエッチング時に、バリア膜２ａはエッチング液によってエッチングされずに下部構造物１を覆っているので、銅イオン等が溶解しているエッチング液による下部構造物１の特性変化を防止することができる。この後、フォトレジストパターン３を除去する。これによって、図１に図示する配線２パターンが形成される。又、バリア膜２ａのエッチングの時に、フォトレジストパターン３をエッチングマスクとしてドライエッチングした例を示したが、バリア膜２ａの上面の膜をウェットエッチングした後、フォトレジストパターン３を除去して、前記上面の膜パターンをエッチングマスクとしてドライエッチングすることにより配線を形成してもよい。
【００５０】
このように形成された配線２は、ウェットエッチング及びフォトレジスト膜除去工程で銅導電膜とキャッピング膜との間に介在している中間膜が電子の移動を妨害して、ガルバニック腐食の形成を抑制するため、配線が側面腐食なしに鮮明に形成される。よって、側面プロファイルが、オーバーハング等が発生することなく、良好なテーパー角を有する。
【００５１】
次に、図７を参照して、本発明の配線構造及び形成方法についての他の実施例を説明する。
【００５２】
図７は、本発明の他の実施例による薄膜トランジスタ配線構造を示す図である。本実施例による配線構造の特徴は、バリア膜２ａと銅導電膜２ｂとの間に形成された追加的な中間膜２ｅの構成にある。以下、図１乃至図６に図示した中間膜２ｃは、第１中間膜、前記追加的な中間膜２ｅは第２中間膜と称する。図７を参照すると、第２中間膜２ｅはバリア膜２ａと銅導電膜２ｂとの間に形成され、銅導電膜２ｂとバリア膜２ａの電子交換を妨害する役割を果たす。第２中間膜２ｅは、第１中間膜２ｃと同様に絶縁性を有してもよく、伝導性と絶縁性の中間の形態である半導性を有しても電子交換を相当部分阻害するので、ガルバニック腐食による銅導電膜２ｂの腐食を抑制する。第１中間膜２ｃと同様に、第２中間膜２ｅを構成する物質は、絶縁性又は半導性を有する物質であれば良いが、望ましくは、工程単純化の観点で下部の銅導電膜２ｂの物質と同じ系列の合金を用いるとよい。第２中間膜２ｅを構成する物質としては、銅窒化物、銅酸化物、又は銅酸窒化物を含んでもよい。銅窒化物の例としてはＣｕ３Ｎ等を、銅酸化物の例としてはＣｕ２Ｏ、ＣｕＯ等が挙げられ、銅酸窒化物の例としては銅酸化物と銅窒化物の混合形態として、Ｃｕ３Ｎ＋ＣｕＯ又はＣｕ３Ｎ＋Ｃｕ２Ｏが挙げられる。
【００５３】
ここで、ガルバニック腐食を防止することができる銅窒化物、又は銅酸化物、又は銅酸窒化膜の含量を中間膜を構成する全体の元素に対して窒素又は酸素の原子百分率で示すと、０．００１乃至５０ａｔ％の範囲である。
【００５４】
第１中間膜２ｃと共に第２中間膜２ｅを追加的に形成する場合、よりなだらかな配線プロファイルを形成することができる。
【００５５】
以下、中間膜２ｅの形成工程をより詳細に説明する。
【００５６】
まず、ガラス等の絶縁基板、半導体層、絶縁膜等の下部構造物１を準備する。その後、下部構造物１上に、例えば、モリブデン系列のＭｏ、ＭｏＮ、又はＭｏＴｉ、ＭｏＮｂ、ＭｏＺｒ等のＭｏ合金を含む物質を、例えば、スパッタリング等で蒸着してバリア膜２ａを形成する。バリア膜２ａの厚みは５０乃至５００Å、望ましくは、１００乃至３００Åに形成することがよい。
【００５７】
その後、銅又は銅合金をターゲットとしたチャンバー内に非活性気体であるアルゴン（Ａｒ）気体を流入しながら、同時に窒素（Ｎ２）気体を流入させてｉｎ−ｓｉｔｕで反応性スパッタリングを行う。その結果、第２中間膜２ｅが形成される。窒素気体は、非活性気体であるアルゴン気体とは異なり、プラズマ状態でイオン化されてターゲットに衝突する場合、ターゲット原子と反応する。従って、銅又は銅合金をターゲットとする場合、銅原子と化学反応して銅窒化物を形成することができる。このような銅窒化物がバリア膜２ａ上に蒸着されることにより、第２中間膜２ｅが形成される。
【００５８】
この際、全てのターゲット元素が窒素気体と反応することはない。従って、アルゴン気体と衝突した銅原子、窒素気体と衝突したが反応しない銅原子等が蒸着されて銅窒化物と共に第２中間膜２ｅを構成することになる。チャンバー内に存在するアルゴン気体と窒素気体は、９０：１０乃至４０：６０の比率を有してもよく、このような条件で第２中間膜２ｅの窒素の含量は０．００１乃至５０ａｔ％の範囲であってもよい。第２中間膜２ｅの厚みは、約５０乃至１０００Åの範囲で調節してもよい。
【００５９】
一方、銅酸化物（Ｃｕ２Ｏ、ＣｕＯ等）は、Ａｒガスと共にＯ２ガスを添加することで得てもよく、銅酸窒化物層の場合、Ａｒガスと共にＮ２＋Ｏ２の混合ガス、ＮＨ３＋Ｏ２の混合ガス、又はＮ２Ｏ、ＮＯ、ＮＯ２等のガスを投入して形成してもよく、これらの混合比を調節して、銅と結合する窒素と酸素の比率を変化させることができる。この後、窒素又は酸素ガスの流入を中断して、アルゴン気体雰囲気で銅又は銅合金ターゲットによるスパッタリングを行って銅導電膜２ｂを形成する。
【００６０】
その後、窒素又は酸素ガスを更に流入して反応性スパッタリングを行って、銅窒化物、又は銅酸化物、又は銅酸窒化物の第１中間膜２ｃを形成する。ここで、第１中間膜２ｃの形成は、図４を参照して説明したように、真空破壊を通じた酸化膜形成で一部形成することができるのは自明である。又、第２中間膜２ｅは、バリア膜２ａの形成と同一のチャンバーでｉｎ−ｓｉｔｕで形成される代わりに、他のチャンバーに移動した後に、窒素又は酸素雰囲気で反応性スパッタリングを行って形成してもよい。
【００６１】
その後は、前述の実施例の場合と同様に、キャッピング膜２ｄを形成し、フォトリソグラフィ等を用いて配線２のパターンを完成する。
【００６２】
本発明の配線構造において第１及び第２中間膜（２ｃ及び２ｅ）の存在は、以下に説明する方法で確認することができる。
【００６３】
図２６を参照すると、バリア膜２ａ及びキャッピング膜２ｄをＭｏとし、導電膜２ｂをＣｕとした場合、バリア膜（Ｍｏ）と導電膜（Ｃｕ）又はキャッピング膜（Ｍｏ）と導電膜（Ｃｕ）との間の中間膜の存在を、ＳＩＭＳ（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ  Ｉｏｎ  Ｍａｓｓ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）、ＸＰＳ（Ｘ−ｒａｙ  Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）等の分析ツールを用いて、薄膜に含有された酸素又は窒素元素の濃度を検出する方法で確認することができる。
【００６４】
ここで、ＩＯＭｏは、バリア膜又はキャッピング膜（Ｍｏ）に存在する酸素、窒素、又は酸素と窒素とを足した濃度値を示し、ＩＯＣｕは、導電膜（Ｃｕ）に存在する酸素、窒素、又は酸素と窒素とを足した濃度値を示し、ΔＩは[（中間膜に存在する酸素、窒素、又は酸素と窒素とを足した濃度値）−（ＩＯＭｏ、ＩＯＣｕ、又はＩＯＭｏ及びＩＯＣｕの平均値）]を示す。このような方法で分析する場合、本発明の中間膜は、５＜[ΔＩ／ＩＯＭｏ×１００、ΔＩ／ＩＯＣｕ×１００、又は２×ΔＩ／（ＩＯＭｏ＋ＩＯＣｕ）＜１００００の範囲にあることが望ましい。
【００６５】
以上説明した本発明の一実施例による配線構造及び配線の形成方法は、液晶表示装置、有機ＥＬ表示装置等に用いれる薄膜トランジスタ基板、半導体素子、半導体装置等に適用させることができ、その他にも精密な配線パターンが要求されるいかなる分野にも適用可能である。以下、薄膜トランジスタ基板に適用された例を説明するが、本発明はこれに制限されない。まず、図８及び図９を参照して、前記したような配線構造を含む本発明の一実施例による薄膜トランジスタ基板について説明する。本発明の一実施例による配線構造が同様に適用される部分については、本実施例が当業者に明確に類推又は理解されることができる範囲内で説明を省略するか簡略化する。
【００６６】
図８は本発明の一実施例による薄膜トランジスタ基板の配置図で、図９及び図１０は、図８のＢ−Ｂ’に沿って切断した断面図である。図１１、図１４、図１７、及び図２０は、本発明の一実施例による薄膜トランジスタ基板の製造方法を順次に示す配置図である。図１２、図１３、図１５、図１６、図１８、図１９、図２１、及び図２２は、それぞれ図１１、図１４、図１７、図２０のＢ−Ｂ’に沿って切断した断面図である。
【００６７】
図１１及び図１２に図示すように、絶縁基板１０上にゲート信号を伝達する複数のゲート配線が形成されている。ゲート配線は、横方向に延びているゲート線２２、ゲート線２２の端に接続されていて外部回路からのゲート信号の印加を受けてゲート線に伝達するゲート端部２４、ゲート線２２に接続されたゲート電極２６、蓄積電極（ｓｔｏｒａｇｅ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）２７、及び蓄積電極線２８を含む。
【００６８】
各画素の蓄積電極２７は、画素領域を横切って延びている蓄積電極線２８に電気的に接続されている。蓄積電極２７は、後述する画素電極８２と接続しているドレイン電極拡張部６７と重畳（オーバーラップ）して画素の電荷保持能力を向上させる蓄積キャパシタを形成する。
【００６９】
このような蓄積電極２７及び蓄積電極線２８の形状及び配置等は多様な形態に変形してもよく、ゲート配線ではない他の配線と共に形成してもよい。又、画素電極８２とゲート線２２の重畳によって発生する蓄積容量（ｓｏｔｒａｇｅ  ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ）が充分な場合には形成しなくてもよい。
【００７０】
図９に図示すように、ゲート配線２２、２４、２６、２７は、バリア膜２２１、２４１、２６１、２７１、銅（Ｃｕ）又は銅合金からなる銅導電膜２２２、２４２、２６２、２７２、銅窒化物、又は銅酸化物、又は銅酸窒化物を含む中間膜２２３、２４３、２６３、２７３、及びキャッピング膜２２４、２４４、２６４、２７４の４層多重膜で形成されている。又、図面に図示されていないが、蓄積電極線２８も他のゲート配線２２、２４、２６、２７と同じ構造を有する。以下に説明する多重膜構造のゲート配線には、蓄積電極線２８も含まれ、他のゲート配線２２、２４、２６、２７の多層構造上の特徴が同様に用いられる。
【００７１】
このような多重膜構造のゲート配線２２、２４、２６、２７、２８には、前述した本発明の一実施例による配線構造が用いられる。ここで、バリア膜２２１、２４１、２７１は、上部の銅導電膜２２２、２４２、２６２、２７２の絶縁基板１０に対する接着を補助し、絶縁基板１０を構成する物質と銅導電膜２２２、２４２、２６２、２７２を構成する物質が互いに拡散しないようにする。
【００７２】
又、銅導電膜２２２、２４２、２６２、２７２とキャッピング膜２２４、２４４、２６４、２７４との間に位置する中間膜２２３、２４３、２６３、２７３は、電子交換によるガルバニック腐食を防止して、配線パターニング時に発生するおそれがある上部キャッピング膜２２４、２４４、２６４、２７４のオーバーハング等配線プロファイル不良を防止する。
【００７３】
一方、ゲート配線２２、２４、２６、２７、２８のすぐ下の絶縁基板１０は、一括エッチングによる銅イオンの浸透が大きく問題にならないので、バリア膜２２１、２４１、２６１、２７１をキャッピング膜２２４、２４４、２６４、２７４の場合のように、銅導電膜２２２、２４２、２６２、２７２等と一括エッチングされることができる物質を用いてもよい。
【００７４】
本実施例のゲート配線２２、２４、２６、２７、２８構造は、バリア膜２２１、２４１、２６１、２７１、銅導電膜２２２、２４２、２６２、２７２、中間膜２２３、２４３、２６３、２７３、及びキャッピング膜２２４、２４４、２６４、２７４の４層構造として説明した。これは、図１を参照して説明した配線構造と同様である。
【００７５】
一方、図１０に示すように、ゲート配線２２、２４、２６、２７、２８は、バリア膜２２１、２４１、２６１、２７１、中間膜２２５、２４５、２６５、２７５、銅導電膜２２２、２４２、２６２、２７２、中間膜２２３、２４３、２６３、２７３、及びキャッピング膜２２４、２４４、２６４、２７４の５層構造で形成してもよい。これは、図７を参照して説明した配線構造と同じであり、その形成方法も前述したものと同様である。
【００７６】
基板１０、ゲート配線２２、２４、２６、２７、２８の上には窒化シリコン（ＳｉＮｘ）等からなるゲート絶縁膜３０が形成されている。
【００７７】
ゲート電極２６のゲート絶縁膜３０の上面には、水素化アモルファスシリコン等の半導体からなる半導体層４０が島形状に形成されており、半導体層４０の上面にはシリサイド又はｎ型不純物が高濃度でドーピングされたｎ＋水素化アモルファスシリコン等の物質からなるオーミックコンタクト層５５、５６がそれぞれ形成されている。
【００７８】
オーミックコンタクト層５５、５６及びゲート絶縁膜３０上には、データ配線６２、６５、６６、６７、６８が形成されている。データ配線６２、６５、６６、６７、６８は、縦方向に形成されゲート線２２と交差して画素を定義するデータ線６２、データ線６２の分枝でオーミックコンタクト層５５の上面まで延びているソース電極６５、データ線６２の一側端に接続され外部からの画像信号の印加を受けるデータ端部６８、ソース電極６５と分離されており、ゲート電極２６又は薄膜トランジスタのチャンネル部に対してソース電極６５の反対側のオーミックコンタクト層５６の上面に形成されているドレイン電極６６、ドレイン電極６６から延びて蓄積電極２７と重畳する広い面積のドレイン電極拡張部６７を含む。
【００７９】
図９を参照すると、このようなデータ配線６２、６５、６６、６７、６８は、ゲート配線２２、２４、２６、２７のように、バリア膜６２１、６５１、６６１、６７１、６８１、銅（Ｃｕ）又は銅合金からなる銅導電膜６２２、６５２、６６２、６７２、６８２、銅窒化物を含む中間膜６２３、６５３、６６３、６７３、６８３、及びキャッピング膜６２４、６５４、６６４、６７４、６８４の４層多重膜構造を有する。このような多重膜構造のデータ配線６２、６５、６６、６７、６８には、図１を参照して説明した本発明の一実施例による配線構造を適用する。
【００８０】
ここで、バリア膜６２１、６５１、６６１、６７１、６８１は、下部構造物、即ち、ここではオーミックコンタクト層５５、５６とゲート絶縁膜３０に対する銅導電膜６２２、６５２、６６２、６７２、６８２の接着力を補助し、オーミックコンタクト層５５、５６とゲート絶縁膜３０を構成する物質と銅導電膜６２２、６５２、６６２、６７２、６８２を構成する物質が互いに拡散しないようにする。
【００８１】
又、後続工程であるデータ配線６２、６５、６６、６７、６８のウェットエッチング工程、特に、チャンネル部のソース電極６５、及びドレイン電極６６を形成するためのウェットエッチング工程時に、エッチング液に溶解した銅イオンが薄膜トランジスタのチャンネル部を構成する下部のオーミックコンタクト層５５、５６やその下面の半導体層４０まで浸透して、薄膜トランジスタ特性が悪化することを防止する。又、銅導電膜６２２、６５２、６６２、６７２、６８２とキャッピング膜６２４、６５４、６６４、６７４、６８４との間に中間膜６２３、６５３、６６３、６７３、６８３が位置して電子交換によるガルバニック腐食を防止する。
【００８２】
又、図１０を参照すると、データ配線６２、６５、６６、６７、６８は、ゲート配線２２、２４、２６、２７のようにバリア膜６２１、６５１、６６１、６７１、６８１、中間膜６２５、６５５、６６５、６７５、６８５、銅（Ｃｕ）又は銅合金からなる銅導電膜６２２、６５２、６６２、６７２、６８２、銅窒化物を含む中間膜６２３、６５３、６６３、６７３、６８３、及びキャッピング膜６２４、６５４、６６４、６７４、６８４の５層多重膜構造を有してもよい。このような多重膜構造のデータ配線６２、６５、６６、６７、６８には、図７を参照して説明した本発明の他の実施例による配線構造を適用する。
【００８３】
ソース電極６５は半導体層４０と少なくとも一部分が重畳し、ドレイン電極６６はゲート電極２６を中心としてソース電極６５と対向して、半導体層４０と少なくとも一部分が重畳する。ここで、オーミックコンタクト層５５、５６は、その下面の半導体層４０と、その上面のソース電極６５及びドレイン電極６６の間に存在して接触抵抗を低下させる役割を果たす。
【００８４】
ドレイン電極拡張部６７は蓄積電極２７と重畳するように形成され、蓄積電極２７とゲート絶縁膜３０を挟んで蓄積容量が形成される。蓄積電極２７を形成しない場合、ドレイン電極拡張部２７も形成しない。
【００８５】
ここで、ゲート電極２６、その上に形成された半導体層４０、オーミックコンタクト層５５、５６、及びソース電極６５とドレイン電極６６が薄膜トランジスタを構成し、この際、半導体層４０は薄膜トランジスタのチャンネル部を構成する。
【００８６】
データ配線６２、６５、６６、６７、６８、及びこれらが遮らない半導体層４０の上部には、保護膜７０が形成されている。保護膜７０は、例えば、平坦化特性に優れて感光性を有する有機物質、プラズマ化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）で形成されるａ−Ｓｉ：Ｃ：Ｏ、ａ−Ｓｉ：Ｏ：Ｆ等の低誘電率絶縁物質、又は無機物質である窒化シリコン（ＳｉＮｘ）等で形成してもよい。又、保護膜７０を有機物質で形成する場合には、ソース電極６５とドレイン電極６６との間の半導体層４０が露出した部分に保護膜７０の有機物質が接触することを防止するために、有機膜の下部に窒化シリコン（ＳｉＮｘ）又は酸化シリコン（ＳｉＯ２）からなる絶縁膜（図示せず）が追加で形成してもよい。
【００８７】
保護膜７０には、ドレイン電極拡張部６７及びデータ線端部６８をそれぞれ露出させるコンタクトホール７７、７８が形成されており、保護膜７０とゲート絶縁膜３０にはゲート線端部２４を露出させるコンタクトホール７４が形成されている。保護膜７０上には、コンタクトホール７７を通じてドレイン電極６６と電気的に接続され、画素に位置する画素電極８２が形成されている。データ電圧が印加された画素電極８２は、上部表示板の共通電極と共に電場を生成することにより、画素電極８２と共通電極との間の液晶層の液晶分子の配列を決定する。
【００８８】
又、保護膜７０上には、コンタクトホール７４、７８を通じてそれぞれゲート端部２４及びデータ端部６８と接続されている補助ゲート端部８４及び補助データ端部８８が形成されている。画素電極８２と補助ゲート及びデータ端部８４、８８はＩＴＯからなる。前述した本発明の一実施例による薄膜トランジスタ基板は、液晶表示装置等に適用してもよい。
【００８９】
さらに、本発明の一実施例による薄膜トランジスタ基板の製造方法について、図１１乃至図２２を参照して詳細に説明する。
【００９０】
まず、図１１及び図１２に示すように、絶縁基板１０上にバリア膜２２１、２４１、２６１、２７１、銅又は銅合金を含む銅導電膜２２２、２４２、２６２、２７２、銅窒化物、又は銅酸化物、又は銅酸窒化物を含む中間膜２２３、２４３、２６３、２７３、及びキャッピング膜２２４、２４４、２６４、２７４を、例えば、スパッタリング等の方法で順次に積層したゲート多重膜を形成する。その後、ゲート多重膜の上面にゲート配線２２、２４、２６、２７、２８を定義するフォトレジストパターンを形成し、これをエッチングマスクとしてキャッピング膜２２４、２４４、２６４、２７４、中間膜２２３、２４３、２６３、２７３、銅導電膜２２２、２４２、２６２、２７２、及びバリア膜２２１、２４１、２６１、２７１を順次にウェットエッチングする。
【００９１】
又は、キャッピング膜２２４、２４４、２６４、２７４、中間膜２２３、２４３、２６３、２７３、及び銅導電膜２２２、２４２、２６２、２７２を順次にウェットエッチングした後、フォトレジストパターンをマスクとして、又はフォトレジスト除去後、キャッピング膜２２４、２４４、２６４、２７４、中間膜２２３、２４３、２６３、２７３、及び銅導電膜２２２、２４２、２６２、２７２の金属膜パターンを利用してバリア膜２２１、２４１、２６１、２７１をドライエッチングして、フォトレジストパターンを除去してもよい。これによって、ゲート線２２、ゲート電極２６、ゲート端部２４、蓄積電極２７、及び蓄積電極線２８を含むゲート配線２２、２４、２６、２７、２８が完成する。
【００９２】
このようなゲート配線２２、２４、２６、２７、２８の形成方法としては、図３乃至図６を参照して説明した本発明の一実施例による配線形成方法が同様に適用される。即ち、中間膜２２３、２４３、２６３、２７３は、下部の銅導電膜２２２、２４２、２６２、２７２の形成後、銅をターゲットとするチャンバー内で窒素ガス又は酸素ガス雰囲気で反応性スパッタリングを行って形成することができ、中間膜２２３、２４３、２６３、２７３の一部は銅導電膜２２２、２４２、２６２、２７２の形成後、真空破壊を導入して自然酸化膜等を用いて形成してもよい。
【００９３】
又、図１３を参照すると、ゲート配線２２、２４、２６、２７、２８は、バリア膜２２１、２４１、２６１、２７１、中間膜２２５、２４５、２６５、２７５、銅導電膜２２２、２４２、２６２、２７２、中間膜２２３、２４３、２６３、２７３、及びキャッピング膜２２４、２４４、２６４、２７４の５層構造で形成してもよい。これは、図７を参照して説明した配線構造と同じであり、その形成方法も前述したものと同じである。
【００９４】
即ち、バリア膜２２１、２４１、２６１、２７１の形成後、銅をターゲットとするチャンバー内でアルゴンガスと共に窒素又は酸素雰囲気の反応性スパッタリングを行って、所定の厚みの中間膜２２５、２４５、２６５、２７５を形成した後、チャンバー内の窒素又は酸素ガスの流入を遮断して、アルゴンガス雰囲気でスパッタリングを行って、銅導電膜２２２、２４２、２６２、２７２を形成した後、更にチャンバー内に窒素又は酸化ガスをアルゴンガスと共に注入して、中間膜２２３、２４３、２６３、２７３を形成する。中間膜２２３、２４３、２６３、２７３の一部は、他の方法で形成してもよいが、中間膜２２５、２４５、２６５、２７５、及び銅導電膜２２２、２４２、２６２、２７２を形成した後、真空破壊を行って銅導電膜２２２、２４２、２６２、２７２上に形成された自然酸化膜等を用いてもよい。
【００９５】
完成したゲート配線２２、２４、２６、２７、２８は、図１の実施例で説明したように、ウェットエッチング及びフォトレジスト膜除去工程で銅導電膜２２２、２４２、２６２、２７２とキャッピング膜２２４、２４４、２６４、２７４との間に介在している中間膜２２３、２４３、２６３、２７３、又はバリア膜２２１、２４１、２６１、２７１と銅導電膜２２２、２４２、２６２、２７２との間に形成された中間膜２２５、２４５、２６５、２７５が電子の移動を遮断して、ガルバニック腐食形成を抑制するので、配線が側面腐食なしに鮮明に形成され、側面プロファイルがオーバーハング等を示すことなく、良好なテーパー角を有する。
【００９６】
その後、図１４乃至図１６に示すように、窒化シリコン等からなるゲート絶縁膜３０、真性アモルファスシリコン層、及びドーピングされたアモルファスシリコン層を、例えば、化学気相成長法（ＣＶＤ）を用いて、それぞれ１５００Å乃至５０００Å、５００Å乃至２０００Å、３００Å乃至６００Åの厚みに連続蒸着し、真性アモルファスシリコン層とドーピングされたアモルファスシリコン層をフォトリソグラフィして、ゲート電極２４の上面のゲート絶縁膜３０上に一部が島形状の半導体層４０とドーピングされた半導体層５５を形成する。
【００９７】
その後、図１７及び図１８を参照すると、ゲート絶縁膜３０及びオーミックコンタクト層５０上にスパッタリング等の方法でバリア膜６２１、６５１、６６１、６７１、６８１、銅又は銅合金を含む銅導電膜６２２、６５２、６６２、６７２、６８２、銅窒化物、又は銅酸化物、又は銅酸窒化物を含む中間膜６２３、６５３、６６３、６７３、６８３、及びキャッピング膜６２４、６５４、６６４、６７４、６８４を順次に積層したデータ多重膜を形成する。
【００９８】
その後、データ多重膜の上部にデータ配線６２、６５、６６、６７、６８を定義するフォトレジストパターンを形成し、これをエッチングマスクとしてキャッピング膜６２４、６５４、６６４、６７４、６８４、中間膜６２３、６５３、６６３、６７３、６８３、銅導電膜６２２、６５２、６６２、６７２、６８２、及びバリア膜６２１、６５１、６６１、６７１、６８１を一括してエッチングする。又は、他の方式として、キャッピング膜６２４、６５４、６６４、６７４、６８４、中間膜６２３、６５３、６６３、６７３、６８３、及び銅導電膜６２２、６５２、６６２、６７２、６８２をウェットエッチングした後、下部のバリア膜６２１、６５１、６６１、６７１、６８１を露出する。その後、フォトレジストパターンをマスクとしてバリア膜６２１、６５１、６６１、６７１、６８１をドライエッチングする。又は、フォトレジストマスク除去後、上部の配線パターンを利用してバリア膜６２１、６５１、６６１、６７１、６８１をドライエッチングしてもよい。又、バリア膜６２１、６５１、６６１、６７１、６８１とオーミックコンタクト層５５、５６、及び半導体層４０を同時にドライエッチングしてもよい。
【００９９】
これによって、ゲート線２２と交差するデータ線６２、データ線６２と接続されゲート電極２６の上部まで延びているソース電極６５、データ線６２の一側端に連結されているデータ端部６８、ソース電極６５と分離されており、ゲート電極２６を中心としてソース電極６５と向かい合うドレイン電極６６及びドレイン電極６６から延びて蓄積電極２７と重畳する広い面積のドレイン電極拡張部６７を含むデータ配線６２、６５、６６、６７、６８が完成する。
【０１００】
以上説明したデータ配線６２、６５、６６、６７、６８の形成方法としては、本発明の一実施例による配線形成方法が同様に適用される。従って、完成したデータ配線６２、６５、６６、６７、６８は、図１の実施例で説明したように、ウェットエッチング及びフォトレジスト膜除去工程で銅導電膜６２２、６５２、６６２、６７２、６８２とキャッピング膜６２４、６５４、６６４、６７４、６８４との間に介在されている中間膜６２３、６５３、６６３、６７３、６８３が電子の移動を遮断して、ガルバニック腐食形成を抑制するので、配線が側面腐食なしに鮮明に形成され、側面プロファイルがオーバーハング等を示すことなく、良好なテーパー角を有する。
【０１０１】
又、図１９を参照すると、ゲート配線２２、２４、２６、２７の場合と同様にデータ配線６２、６５、６６、６７、６８の構造も５層構造にしてもよい。即ち、銅導電膜６２２、６５２、６６２、６７２、６８２とバリア膜６２１、６５１、６６１、６７１、６８１との間に中間膜６２５、６５５、６６５、６７５、６８５を追加形成する。中間膜６２３、６５３、６６３、６７３、６８３以外に、中間膜６２５、６５５、６６５、６７５、６８５が追加されるので、エッチング工程後、配線プロファイルがより改善することができる。このための配線形成方法は、図７を参照して説明したものと同じである。
【０１０２】
その後、バリア膜６２１、６５１、６６１、６７１、６８１のドライエッチングに続いてデータ配線６２、６５、６６、６７、６８で遮らないドーピングされた半導体層５０をドライエッチングして、データ配線６２、６５、６６、６７、６８をゲート電極２６を中心にしてその両側にオーミックコンタクト層５５、５６を形成し、その間の半導体層４０を露出させる。この際、バリア膜６２１、６５１、６６１、６７１、６８１のエッチングに用いた気体をドーピングされた半導体層５０のドライエッチングにそのまま利用することができ、エッチング気体を換えて連続的にエッチングしてもよい。これによって、ゲート電極２６、その上に形成された半導体層４０、オーミックコンタクト層５５、５６、及びソース電極６５とドレイン電極６６で構成され、ゲート電極２６が半導体層４９のチャンネル部の下部に存在するボトムゲート方式の薄膜トランジスタが完成する。
【０１０３】
その後、図２０及び図２２に図示するように、平坦化特性に優れ感光性を有する有機物質、プラズマ化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）で形成されるａ−Ｓｉ：Ｃ：Ｏ、ａ−Ｓｉ：Ｏ：Ｆ等の低誘電率の絶縁物質、又は、無機物質の窒化シリコン（ＳｉＮｘ）等を単一層又は複数層で形成して保護膜７０を形成する。
【０１０４】
その後、フォトリソグラフィ工程でゲート絶縁膜３０と共に保護膜７０をパターニングして、ゲート端部２４、ドレイン電極拡張部６７、及びデータ端部６８を露出させるコンタクトホール７４、７７、７８を形成する。この際、感光性を有する有機膜である場合には、フォト工程のみでコンタクトホールを形成してもよく、ゲート絶縁膜３０と保護膜７０に対して実質的に同じエッチング比を有するエッチング条件で実施することが望ましい。
【０１０５】
最後に図８及び図１０に示すように、ＩＴＯ膜を蒸着してフォトエッチングしてコンタクトホール７７を通じてドレイン電極６６と接続される画素電極８２とコンタクトホール７４、７８を通じてゲート端部２４及びデータ端部６８とそれぞれ接続される補助ゲート端部８４及び補助データ端部８８を形成する。
【０１０６】
本実施例では半導体層が島形状に形成されており、データ配線と互いに異なるパターンを有する薄膜トランジスタ基板及びその製造方法について説明したが、半導体層とデータ配線が実質的に同じパターンを有する薄膜トランジスタ基板及びその製造方法についても同様に適用することができる。これについて、図２３乃至図２５を参照して説明する。
【０１０７】
図２３は、本発明の一実施例による薄膜トランジスタ基板の変形例の配置図である。図２４及び図２５は、図２３のＢ−Ｂ’に沿って切断した断面図である。
【０１０８】
図２３乃至図２５に示すように、本変形例では半導体層４２、４４、４８とオーミックコンタクト層５２、５５、５６、５８がデータ配線６２、６５、６６、６７、６８とほぼ同じパターンの線形で形成されていることを除いては、図１１乃至図１３とほぼ同じ構造を有する。但し、オーミックコンタクト層５２、５５、５６、５８は、データ配線６２、６５、６６、６７、６８と実質的に同じパターンであるが、半導体層４４はチャンネル部で分離されずに接続されている点が異なる。このような薄膜トランジスタ基板の製造方法は、互いに異なるマスクを用いて半導体層とデータ配線を形成した本発明の一実施例とは異なり、スリット又は半透過膜を含む１つのマスクを利用して、データ配線とオーミックコンタクト層及びデータ配線をパターニングする。
【０１０９】
その他の工程は、本発明の一実施例による製造方法と実質的に同じであり、当業者の立場で容易に実施することができるので、それに対する具体的な説明は省略する。
【産業上の利用可能性】
【０１１０】
本発明の一実施例による配線構造及び配線形成方法によると、下部構造物に対する銅導電膜の良好な接着力を維持しながら、銅導電膜の化学的反応による酸化又は腐食を防止することができる。又、パターニング工程で銅導電膜の選択的腐食によるオーバーハング現象を防止し、良好な側面プロファイルを形成することにより、低抵抗銅配線の信頼性を確保することができる。
【０１１１】
以上、本発明の実施例によって詳細に説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明が属する技術分野において通常の知識を有するものであれば本発明の思想と精神を離れることなく、本発明を修正または変更できる。
【図面の簡単な説明】
【０１１２】
【図１】本発明の一実施例による薄膜トランジスタ配線構造を示す図である。
【図２】多重膜配線構造のパターンプロファイル不良を示す図である。
【図３】本発明の一実施例による薄膜トランジスタ配線形成方法の工程ステップ別断面図である。
【図４】本発明の一実施例による薄膜トランジスタ配線形成方法の工程ステップ別断面図である。
【図５】本発明の一実施例による薄膜トランジスタ配線形成方法の工程ステップ別断面図である。
【図６】本発明の一実施例による薄膜トランジスタ配線形成方法の工程ステップ別断面図である。
【図７】本発明の他の実施例による薄膜トランジスタ配線構造を示す図である。
【図８】本発明の一実施例による薄膜トランジスタ基板の配置図である。
【図９】図８のＢ−Ｂ’に沿って切断した断面図である。
【図１０】図８のＢ−Ｂ’に沿って切断した断面図である。
【図１１】本発明の一実施例による薄膜トランジスタ基板の製造方法を順次に示す配置図である。
【図１２】図１１のＢ−Ｂ’に沿って切断した断面図である。
【図１３】図１１のＢ−Ｂ’に沿って切断した断面図である。
【図１４】本発明の一実施例による薄膜トランジスタ基板の製造方法を順次に示す配置図である。
【図１５】図１４のＢ−Ｂ’に沿って切断した断面図である。
【図１６】図１４のＢ−Ｂ’に沿って切断した断面図である。
【図１７】本発明の一実施例による薄膜トランジスタ基板の配置図である。
【図１８】図１７のＢ−Ｂ’に沿って切断した断面図である。
【図１９】図１７のＢ−Ｂ’に沿って切断した断面図である。
【図２０】本発明の一実施例による薄膜トランジスタ基板の配置図である。
【図２１】図２０のＢ−Ｂ’に沿って切断した断面図である。
【図２２】図２０のＢ−Ｂ’に沿って切断した断面図である。
【図２３】本発明の一実施例による薄膜トランジスタ基板の変形例の配置図である。
【図２４】図２３のＢ−Ｂ’に沿って切断した断面図である。
【図２５】図２３のＢ−Ｂ’に沿って切断した断面図である。
【図２６】本発明のような配線構造で中間膜構成の存在を検出することができる原理を説明する図である。
【符号の説明】
【０１１３】
１０    絶縁基板
２２    ゲート線
２４    ゲート端部
２６    ゲート電極
２７    蓄積電極
２８    蓄積電極線
３０    ゲート絶縁膜
４０    半導体層
５５、５６    オーミックコンタクト層
６２    データ線
６５    ソース電極
６６    ドレイン電極
６７    ドレイン電極拡張部
６８    データ端部
７０    保護膜
８２    画素電極
【図１】
2007134691.tif 000003
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
2007134691.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
2007134691.tif 000022
【図２１】
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【図２２】
2007134691.tif 000024
【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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