表示装置及び表示装置の製造方法
【課題】表示装置の薄膜トランジスタ基板において、水素プラズマ処理時の水素による影響を低減する。
【解決手段】非晶質ケイ素の膜により形成された非晶質ケイ素層上に形成される銅配線において、第１添加元素として水素化物の生成エネルギーが負の元素、さらに第２添加元素を含む銅を主成分とする合金により形成された銅合金層１０７Ａと、前記銅合金層の上に純銅により形成された純銅層１０７Ｂとを有する薄膜トランジスタ基板を備える。
【解決手段】非晶質ケイ素の膜により形成された非晶質ケイ素層上に形成される銅配線において、第１添加元素として水素化物の生成エネルギーが負の元素、さらに第２添加元素を含む銅を主成分とする合金により形成された銅合金層１０７Ａと、前記銅合金層の上に純銅により形成された純銅層１０７Ｂとを有する薄膜トランジスタ基板を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は表示装置及び表示装置の製造方法に関し、より詳しくは、薄膜トランジスタ基板を用いた表示装置、並びにその表示装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＴＦＴ（Thin Film Transistor：薄膜トランジスタ）基板を具備した液晶パネルが大画面サイズの薄型テレビに適用されている。近年、動画質向上のために駆動周波数が高速化しており、これに伴い信号線の低抵抗化が必要となっている。有機ＥＬ（Electro Luminescence）装置を適用した薄型テレビの研究開発も盛んであるが、素子を電流駆動する必要からやはりＴＦＴ基板の信号線の低抵抗化が必要となっている。また、薄型テレビは激しい価格競争に晒されている。従って、市場の要求に応えるためには原価低減が必須であり、信号線の形成プロセスにおいてもコストパフォーマンスの良い薄膜材料やプロセス薬液が求められている。
【０００３】
従来、低抵抗なＴＦＴ基板の信号線を構成するためには抵抗率が約３μΩｃｍのアルミニウムを主たる導体材料とするＭｏ／Ａｌ／Ｍｏ積層膜（ここで／は積層の界面を表し、／の右側が下層、／の左側が上層である。以下同様）が用いられてきた。この積層膜の信号線を更に低抵抗化するにはＡｌ層を厚くすることになるが、Ｍｏ／Ａｌ／Ｍｏ積層膜の成膜処理時間が長くなるので生産性を悪化させることのほか、製造歩留り悪化の原因となるヒロック発生の頻度を飛躍的に高めてしまうなどの問題が発生する。
【０００４】
アルミニウムを下回る低抵抗率を有し、かつ材料費がリーズナブルである信号線材料として銅がある。銅は、薄膜の抵抗率が約２μΩｃｍと低く、透明導電膜（一般的には、インジウムを主成分とする酸化物）と直接的に電気的コンタクトを取ることができるという特徴を有している。
【０００５】
しかし、下地との付着力が弱いことや、薄膜トランジスタの半導体層であるケイ素に拡散してトランジスタ特性を悪化させ易いといった欠点を有している。
【０００６】
特許文献１は、不可避的不純物を含む銅（Ｃｕ）に対して０．１〜２０ａｔ．％固溶する添加元素が添加される銅合金であって、前記添加元素は、酸化物形成自由エネルギーがＣｕより小さく、かつ、Ｃｕ中における添加元素の拡散係数がＣｕの自己拡散係数より大きい銅合金を採用することについて開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第２００６／０２５３４７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、水素プラズマによる影響を低減することを目的とする。その他の新規な目的や構成にあっては、明細書及び図面において明らかにする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の表示装置は、薄膜トランジスタを用いる表示装置であって、前記薄膜トランジスタは、非晶質ケイ素の膜により形成された非晶質ケイ素層と、前記非晶質ケイ素層上に形成された銅配線と、を備え、前記銅配線は、リチウム、パラジウム及びイットリウムのうちから少なくとも一種の元素を第１添加元素として含む銅を主成分とする合金により形成された第１銅合金層を有する、ことを特徴とする表示装置である。
【００１０】
さらに、前記第１銅合金層は、アルミニウム、ベリリウム、ハフニウム、リチウム、マグネシウム、マンガン、シリコン、スカンジウム、チタン、ジルコニウム、バナジウム及び亜鉛のうち少なくとも一種の元素であって、前記第１添加元素以外の元素を、第２添加元素として含む、ことを特徴とする。ここで、第１添加元素は、リチウム及びイットリウムうち少なくとも一種であれば特によい。
【００１１】
また、本発明の表示装置は、前記銅配線であって、前記第１銅合金層上に純銅により形成された純銅層を更に有し、前記第１銅合金層は、前記非晶質ケイ素層上に形成され、前記純銅層は、前記第１銅合金層上に形成されている、とすることができる。ここで、「純銅」とは銅を９９．９０％以上含むものを意味する。
【００１２】
また、前記銅配線は、前記非晶質ケイ素層上に、銅を主成分とする合金により形成された第２銅合金層と、前記第２銅合金層上に純銅により形成された純銅層と、を有し、更に第２添加元素としてアルミニウム、ベリリウム、マンガン、バナジウム及び亜鉛のうち少なくとも一種を添加した第１銅合金層の場合、前記純銅層上に形成される、とすることができる。
【００１３】
本発明の表示装置の製造方法は、薄膜トランジスタを用いる表示装置の製造方法であって、ドープした非晶質ケイ素膜を成膜する非晶質ケイ素膜成膜工程と、前記ドープした非晶質ケイ素膜の表面を酸化する工程の後に、リチウム、パラジウム及びイットリウムのうちから少なくとも一種の元素を第１添加元素として含み、更にアルミニウム、ベリリウム、ハフニウム、リチウム、マグネシウム、マンガン、シリコン、スカンジウム、チタン、ジルコニウム、バナジウム及び亜鉛のうち少なくとも一種の元素であって、前記第１添加元素以外の元素を第２添加元素として含む銅を主成分とする合金により形成された銅合金膜を成膜する銅合金膜成膜工程と、純銅により形成された純銅膜を成膜する純銅膜成膜工程と、前記銅合金膜と前記純銅膜とをエッチングし、銅配線を形成する銅配線形成工程と、前記銅配線を形成しなかった箇所のドープした非晶質ケイ素膜を除去した後、水素プラズマを照射する水素プラズマ照射工程と、を備える表示装置の製造方法である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施形態に係る液晶表示装置を概略的に示す図である。
【図２】図１の液晶表示パネルの構成を示す図である。
【図３】第１実施形態に係る液晶表示装置の製造工程のうち、第１フォトリソグラフィ工程により形成されるＴＦＴ基板の一部断面を概略的に示す図である。
【図４】第１実施形態に係る液晶表示装置の製造工程のうち、第１フォトリソグラフィ工程を示す図である。
【図５】第１実施形態に係る液晶表示装置の製造工程のうち、第２フォトリソグラフィ工程により形成されるＴＦＴ基板の一部断面を概略的に示す図である。
【図６】第１実施形態に係る液晶表示装置の製造工程のうち、第２フォトリソグラフィ工程を示す図である。
【図７】第１実施形態に係る液晶表示装置の製造工程のうち、第３フォトリソグラフィ工程により形成されるＴＦＴ基板の一部断面を概略的に示す図である。
【図８】第１実施形態に係る液晶表示装置の製造工程のうち、第３フォトリソグラフィ工程を示す図である。
【図９】第１実施形態に係る液晶表示装置の製造工程のうち、第４フォトリソグラフィ工程により形成されるＴＦＴ基板の一部断面を概略的に示す図である。
【図１０】第１実施形態に係る液晶表示装置の製造工程のうち、第４フォトリソグラフィ工程を示す図である。
【図１１】第１実施形態に係る液晶表示装置の製造工程のうち、第５フォトリソグラフィ工程により形成されるＴＦＴ基板の一部断面を概略的に示す図である。
【図１２】第１実施形態に係る液晶表示装置の製造工程のうち、第５フォトリソグラフィ工程を示す図である。
【図１３】第１実施形態に係る液晶表示装置のＴＦＴ基板を使用した液晶パネルの一部断面を概略的に示す図である。
【図１４】第２実施形態に係る液晶表示装置の製造工程のうち、第１フォトリソグラフィ工程により形成されるＴＦＴ基板の一部断面を概略的に示す図である。
【図１５】第２実施形態に係る液晶表示装置の製造工程のうち、第１フォトリソグラフィ工程を示す図である。
【図１６】第２実施形態に係る液晶表示装置の製造工程のうち、第２フォトリソグラフィ工程により形成されるＴＦＴ基板の一部断面を概略的に示す図である。
【図１７】第２実施形態に係る液晶表示装置の製造工程のうち、第２フォトリソグラフィ工程を示す図である。
【図１８】第２実施形態に係る液晶表示装置の製造工程のうち、第３フォトリソグラフィ工程により形成されるＴＦＴ基板の一部断面を概略的に示す図である。
【図１９】第２実施形態に係る液晶表示装置の製造工程のうち、第３フォトリソグラフィ工程を示す図である。
【図２０】第２実施形態に係る液晶表示装置の製造工程のうち、第４フォトリソグラフィ工程により形成されるＴＦＴ基板の一部断面を概略的に示す図である。
【図２１】第２実施形態に係る液晶表示装置の製造工程のうち、第４フォトリソグラフィ工程を示す図である。
【図２２】第２実施形態に係る液晶表示装置の製造工程のうち、第５フォトリソグラフィ工程により形成されるＴＦＴ基板の一部断面を概略的に示す図である。
【図２３】第２実施形態に係る液晶表示装置の製造工程のうち、第５フォトリソグラフィ工程を示す図である。
【図２４】第２実施形態に係る液晶表示装置のＴＦＴ基板を使用した液晶パネルの一部断面を概略的に示す図である。
【図２５】第３実施形態に係る液晶表示装置の製造工程のうち、第１フォトリソグラフィ工程により形成されるＴＦＴ基板の一部断面を概略的に示す図である。
【図２６】第３実施形態に係る液晶表示装置の製造工程のうち、第１フォトリソグラフィ工程を示す図である。
【図２７】第３実施形態に係る液晶表示装置の製造工程のうち、第２フォトリソグラフィ工程により形成されるＴＦＴ基板の一部断面を概略的に示す図である。
【図２８】第３実施形態に係る液晶表示装置の製造工程のうち、第２フォトリソグラフィ工程を示す図である。
【図２９】第３実施形態に係る液晶表示装置の製造工程のうち、第２フォトリソグラフィ工程の変形例により形成されるＴＦＴ基板の一部断面を概略的に示す図である。
【図３０】第３実施形態に係る液晶表示装置の製造工程のうち、第２フォトリソグラフィ工程の変形例を示す図である。
【図３１】第３実施形態に係る液晶表示装置の製造工程のうち、第３フォトリソグラフィ工程により形成されるＴＦＴ基板の一部断面を概略的に示す図である。
【図３２】第３実施形態に係る液晶表示装置の製造工程のうち、第３フォトリソグラフィ工程を示す図である。
【図３３】第３実施形態に係る液晶表示装置の製造工程のうち、第４フォトリソグラフィ工程により形成されるＴＦＴ基板の一部断面を概略的に示す図である。
【図３４】第３実施形態に係る液晶表示装置の製造工程のうち、第４フォトリソグラフィ工程を示す図である。
【図３５】第３実施形態に係る液晶表示装置のＴＦＴ基板を使用した液晶パネルの一部断面を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
薄膜トランジスタ製造工程において、ソース・ドレイン電極形成し、ドープしたコンタクト層をエッチング加工した後に水素プラズマ処理を行うことが知られている。銅は、水素が拡散し易い材料であるため、水素プラズマ処理により、コンタクト層との界面付近まで水素が侵入しコンタクト層とソース・ドレイン電極との密着性を大きく低下させるといった欠点を有している。
【００１６】
従来例では、下地のシリコン酸化物との界面に添加元素の酸化物を形成し密着性を確保しているが、水素プラズマ処理で拡散した水素により酸化物層が還元され、密着性が低下する可能性が考えられる。以下に、水素プラズマによる影響を低減した薄膜トランジスタを用いた表示装置について述べる。
【００１７】
まず、本発明の表示装置に係る薄膜トランジスタ基板の配線に用いられる銅合金の添加元素を定めた理由について説明する。
【００１８】
第１の添加元素の要件として、「水素化物の生成自由エネルギが負」という要件がある。この要件は、添加元素が水素プラズマ処理により発生した水素をトラップするために重要な要件である。
【００１９】
さらなる要件としては、「銅中における固溶限が０．１原子％よりも大きい」という要件である。この要件は、添加元素が銅を主成分とする合金中で析出せず、銅合金結晶内で固溶し均一分散するための要件である。
【００２０】
第２の添加元素としての要件は、その果たす機能により異なる。
【００２１】
第１の要件は、「酸化反応の平衡酸素ポテンシャルがケイ素の酸化反応の平衡酸素ポテンシャルよりも低い」という要件である。この要件は、第２の添加元素が、ドープした非晶質ケイ素膜の表面に酸化処理により形成された酸化膜から酸素を奪って酸化するための要件である。
【００２２】
第２の要件は、「銅中における固溶限が０．１原子％よりも大きい」という要件である。この要件は、添加元素が銅を主成分とする合金中で析出せずに界面での酸化反応に有効に寄与させるための要件である。従って、第１要件及び第２要件を同時に満たすことによって、酸素を含有する絶縁体（酸化ケイ素）や予備酸化した半導体層のコンタクト層を下地とした場合に、銅を主成分とする合金と下地との界面に添加元素の酸化物を析出させることができる。または、銅を主成分とする合金と下地との界面に密着性を発現するような親和性を付与することができる。
【００２３】
第３の要件は、「２３０℃の銅中における拡散定数が１０−２１ｍ２／ｓよりも小さい」という要件である。この要件は、９９．９％以上の純度を有する銅に添加元素を拡散させないための要件であり、これによって純銅の抵抗率が上昇することを防止し、低抵抗な映像信号線を得ることが可能となる。
【００２４】
以上の第１要件〜第３要件をすべて満足することにより、予備酸化を施した半導体層のコンタクト層の上にソース電極及びドレイン電極を形成でき、低抵抗な映像信号線も形成することができる。
【００２５】
第４の要件は、「銅酸化物よりもエッチング液に対する溶解度が大きい金属元素酸化物を形成する金属元素であり、かつ銅よりも耐食性が良い」という要件である。配線のパタン断面の形状は順テーパ状が望ましい。低抵抗率な銅も、動画質向上等の高性能化に伴い、更なる低抵抗化が必要になる。その場合の一手法として純銅層の厚膜化が考えられる。厚膜化した場合の、問題点の一つとしてエッチング後の断面形状が垂直になりやすい。断面形状が垂直になると、その上層に積層される絶縁膜のカバレッジが悪く、層間短絡などの不良を誘発する可能性がある。そこで、よりテーパ形状を得られ易くするためとして、酸化物の溶解度の大きい金属元素を添加し、純銅の上層に配置することによりテーパ形状を得られ易くするという要件である。
【００２６】
本発明における第１の添加元素の要件を満足する添加元素として、リチウム、パラジウム及びイットリウムうち少なくとも一種の元素が挙げられる。前記元素を一種以上銅に添加することで水素プラズマ処理により発生した水素と水素化物を形成し下地までの進入を防止することが可能となる。
【００２７】
一方、第２添加元素において、第１要件〜第３要件を満たす元素として、アルミニウム、ベリリウム、ハフニウム、リチウム、マグネシウム、マンガン、スカンジウム、チタン及びジルコニウムうち少なくとも一種が挙げられる。
【００２８】
また、第４要件を満たす元素として、アルミニウム、ベリリウム、マンガン、バナジウム及び亜鉛うち少なくとも一種が挙げられる。
【００２９】
本発明における第２の添加元素において、第１要件から第３要件を満たす元素は、密着性に寄与することより、純銅層の下層に配置することが望ましい。また、第４要件を満たす元素の場合、銅配線のテーパ形状をより得られ易くすることより、純銅層の上層に配置することが望ましい。
【００３０】
銅合金中の第１添加元素の添加量は０．１原子％よりも大きいことが望ましい。更には、銅への固溶限以下であることが望ましい。また、第２添加元素の含有量は０．１原子％よりも大きいことが望ましい。更には、銅への固溶限以下であることが望ましい。ここで、酸化反応の平衡酸素ポテンシャルは次式の左辺または右辺で定義される。
【００３１】
【数１】
【００３２】
上式において、Ｒは気体定数、Ｔは絶対温度、ｐは平衡酸素分圧、ｎは酸化物の酸素の化学量論数、ΔＧは酸化物の生成自由エネルギーである。酸化物の生成自由エネルギーの値は、例えば「Ｉｈｓａｎ Ｂａｒｉｎ，ＴＨＥＲＭＯＣＨＥＭＩＣＡＬ ＤＡＴＡ ＯＦ ＰＵＲＥ ＳＵＢＳＴＡＮＣＥＳ，ＶＨＣ（１９９３）」などのデータベースに記載されている。
【００３３】
また、銅中における金属元素の固溶限は、例えば、「ＡＳＭ ＨＡＮＤＢＯＯＫ Ｖｏｌｕｍｅ ３，Ａｌｌｏｙ Ｐｈａｓｅ Ｄｉａｇｒａｍｓ」などに記載されている二元合金状態図から読み取ることができる。
【００３４】
また、熱工程の時間をｔとすると、拡散距離はπＤｔの平方根として与えられるが、拡散係数Ｄが１０−２１（ｍ２／ｓ）よりも小さければ熱工程の時間を３０分と見積っても拡散距離は数ｎｍ程度である。従って、Ｃｕ／Ｃｕ合金の上層ＣｕへのＣｕ合金添加元素の拡散距離はその膜厚（１００ｎｍ〜）に対して無視しうる程度に制限できる。拡散定数の値は、日本金属学界編「金属データブック」などに記載されている頻度因子と活性化エネルギーのデータベースからアレニウス式を用いて求めることができる。
【００３５】
以下、本発明の第１実施形態乃至第３実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、図面において、同一又は同等の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、第１実施形態乃至第３実施形態では、インプレインスイッチング型液晶表示装置のＴＦＴ基板の製造方法について示している。各実施形態では、各フォトリソグラフィ工程ごとに部分断面図と工程図が示されており、部分断面図では、フォトレジストを除去した段階を示している。以下の説明で、レジストパタン形成とは、フォトレジストの塗布からマスクを使用した選択露光を経てそれを現像しベークするまでの一連の工程を示すものとし、繰返しの説明は避ける。
【００３６】
［第１実施形態］
図１は、本発明の液晶表示装置の一実施形態に係る液晶表示装置１０を概略的に示す図である。この図に示されるように、液晶表示装置１０は、上フレーム１１及び下フレーム１２に挟まれるように固定された液晶パネル２０及び不図示のバックライト装置等から構成されている。
【００３７】
図２には、図１の液晶パネル２０の構成が示されている。液晶パネル２０は、第１実施形態の製造方法により製造されたＴＦＴ基板１００とカラーフィルタ基板２１の２枚の基板を有し、これらの基板の間には液晶組成物が封止されている。ＴＦＴ基板１００には、駆動回路２２により制御されるゲート信号線２４及び駆動回路２３により制御されるドレイン信号線２５が張り巡らされ、これらの信号線は、液晶表示装置１０の一画素として機能するセル２６を形成している。なお、液晶パネル２０は、その表示の解像度に対応する数のセル２６を有するが、図２では、図が煩雑にならないよう、簡略化して示している。
【００３８】
図３には、ＴＦＴ基板１００の製造工程のうち、第１フォトリソグラフィ工程１７１により形成されるＴＦＴ基板１００の断面が概略的に示されている。また、図４には第１フォトリソグラフィ工程１７１が示されている。これらの図に示されるように、第１フォトリソグラフィ工程１７１では、まず、無アルカリガラスからなるガラス基板１０１上にインジウム錫酸化物からなる透明導電膜１０２をスパッタリングにより成膜する（ステップＳ１１１）。ここで、透明導電膜１０２は、インジウム亜鉛酸化物、インジウム錫亜鉛酸化物であってもよい。膜厚は１０ｎｍ〜１５０ｎｍの程度であり、約２０ｎｍ〜５０ｎｍが好適である。続いて、Ｃｕ／ＣｕＸ合金１０３をマグネトロンスパッタリングにより成膜する（ステップＳ１１１）。Ｃｕ／ＣｕＸ合金１０３の膜厚はＣｕが約２００ｎｍ〜４００ｎｍ、ＣｕＸ合金は１０ｎｍ〜１００ｎｍが好適である。本実施例では、ＣｕＸ合金のＸにマンガンを用いて実施した。他のアルミニウムやマグネシウム等でも良い。
【００３９】
次に、ハーフ露光マスクを用いてレジストパタンを形成する（ステップＳ１１２）。ここで、走査信号線、共通信号線を構成する部分には露光をせずレジストを厚く形成し、共通（透明）電極を形成する部分はハーフ露光としてレジストを薄く形成する。その後、Ｃｕ／ＣｕＸ合金１０３を選択的にエッチング除去し（ステップＳ１１３）、続いて透明導電膜を選択的にエッチング除去する（ステップＳ１１４）。次に、ハーフ露光部のレジストをアッシングにより除去する（ステップＳ１１５）。アッシングの後、ハーフ露光部のＣｕ／ＣｕＸ合金１０３を選択的にエッチング除去し（ステップＳ１１６）、レジストを剥離する（ステップＳ１１７）。
【００４０】
図５には、ＴＦＴ基板１００の製造工程のうち、第２フォトリソグラフィ工程１７２により形成されるＴＦＴ基板１００の断面が概略的に示されている。また、図６には第２フォトリソグラフィ工程１７２が示されている。これらの図に示されるように、第２フォトリソグラフィ工程１７２では、まず、窒化ケイ素からなるゲート絶縁膜１０４と、非晶質ケイ素からなる半導体層１０５と、ドープした非晶質ケイ素（ｎ＋型）からなるコンタクト層１０６をプラズマ化学蒸着法で連続的に成膜し（ステップＳ１２１）、酸素プラズマによりコンタクト層の表面を予備酸化する（ステップＳ１２２）。
【００４１】
バイナリ露光マスクによるレジストパタン形成の後（ステップＳ１２３）、コンタクト層１０６、半導体層１０５を選択的にエッチング除去し（ステップＳ１２４）、レジストを剥離すると、いわゆる島状パタンが形成される（ステップＳ１２５）。以上の工程により、走査信号線（ゲート電極、走査信号線端子を含む）、共通信号線（共通信号線端子を含む）、共通（透明）電極が形成される。
【００４２】
図７には、ＴＦＴ基板１００の製造工程のうち、第３フォトリソグラフィ工程１７３により形成されるＴＦＴ基板１００の断面が概略的に示されている。また、図８には第３フォトリソグラフィ工程１７３が示されている。これらの図に示されるように、第３フォトリソグラフィ工程１７３では、まず、第１添加元素としてリチウムを５原子％、第２添加元素としてマンガンを５原子％添加した銅を主成分とする合金からなる銅合金層１０７Ａと９９．９９％純度の純銅からなる純銅層１０７Ｂとをマグネトロンスパッタリングにより連続成膜する（ステップＳ１３１）。銅を主成分とする合金からなる銅合金層１０７Ａの膜厚は１０ｎｍ〜１００ｎｍの程度であり、約２０ｎｍ〜５０ｎｍが好適である。純銅層１０７Ｂの膜厚は１００ｎｍ〜１０００ｎｍの程度であり、約２００ｎｍ〜５００ｎｍが好適である。
【００４３】
なお、銅合金の添加元素のうち、まず第１添加元素は本実施例のリチウムのほか、パラジウム、イットリウムが好適である。中でもイットリウムが特に良い。
【００４４】
また、第２添加元素は、本実施例のマンガンのほか、アルミニウム、ベリリウム、ハフニウム、リチウム、マグネシウム、スカンジウム、チタン、ジルコニウムが好適である。
【００４５】
バイナリ露光マスクによるレジストパタン形成の後（ステップＳ１３２）、純銅層と銅合金層とを選択的にエッチング除去し（ステップＳ１３３）、コンタクト層を選択的にエッチング除去し（ステップＳ１３４）、レジストを剥離すると（ステップＳ１３５）、ドレイン電極（映像信号線及び映像信号線端子を含む）、及びソース電極が形成される。
【００４６】
ここで、ＴＦＴ基板のリーク電流低減、移動度の増加等特性向上を目的とした水素プラズマ処理を行う。水素化によるシリコン中のダングリングボンドを水素により終端する方法である。前記工程を経た基板にプラズマＣＶＤ装置を用いて水素プラズマ処理を施した。基板温度は１００℃、処理時間は１２０秒で行った。
【００４７】
水素プラズマ処理後の配線パタンを観察したところ、コンタクト層上の銅配線に剥がれなどの不具合はなく、良好な密着性を有していることを確認した。また、１００℃より高温の２３０℃で水素プラズマ処理を施したところ、良好な密着性を有していることを確認した。
【００４８】
図９には、ＴＦＴ基板１００の製造工程のうち、第４フォトリソグラフィ工程１７４により形成されるＴＦＴ基板１００の断面が概略的に示されている。また、図１０には第４フォトリソグラフィ工程１７４が示されている。これらの図に示されるように、第４フォトリソグラフィ工程１７４では、まず、窒化ケイ素からなる保護絶縁膜１０８をプラズマ化学蒸着法で成膜する（ステップＳ１４１）。保護絶縁膜１０８の成膜温度は約２３０℃であり、この時、第３フォトリソグラフィ工程１７３で形成した予備酸化したコンタクト層１０６と銅合金層１０７Ａとの界面で、銅合金層１０７Ａの添加元素であるマンガンの酸化反応が起こり、薄いマンガン酸化物の酸化物層１１０が生成する。この酸化物層１１０のマンガン酸化物が純銅層１０７Ｂと銅合金層１０７Ａの銅のコンタクト層１０６と半導体層１０５への拡散及びコンタクト層１０６からのシリコンの拡散を遮断するバリア層として、または密着層として機能する。なお、本実施形態では、保護絶縁膜成膜時に酸化物層を形成したが、水素プラズマ処理前に予め熱処理等を施し酸化物層を形成しても良い。
【００４９】
ここで銅合金層１０７Ａの添加元素の酸化物層膜厚は０．５ｎｍ〜５ｎｍであり１ｎｍ〜２ｎｍ程度が好適である。
【００５０】
バイナリ露光マスクによるレジストパタン形成の後（ステップＳ１４２）、ソース電極上の保護絶縁膜にスルーホール１０９を開口し、同時に映像信号線端子（図示せず）上の保護絶縁膜にスルーホール（図示せず）を開口し、同時に走査信号線端子（図示せず）上の保護絶縁膜とゲート絶縁膜にスルーホール（図示せず）を開口し（ステップＳ１４３）、レジストを剥離する（ステップＳ１４４）。
【００５１】
図１１には、ＴＦＴ基板１００の製造工程のうち、第５フォトリソグラフィ工程１７５により形成されるＴＦＴ基板１００の断面が概略的に示されている。また、図１２には第５フォトリソグラフィ工程１７５が示されている。これらの図に示されるように、第５フォトリソグラフィ工程１７５では、まず、インジウム錫酸化物からなる透明導電膜１１１をスパッタリングにより成膜する（ステップＳ１５１）。まず、バイナリ露光マスクによるレジストパタン形成の後（ステップＳ１５２）、画素電極、走査信号線端子、共通信号線端子、映像信号線端子のパタン部を除き透明導電膜１１１を選択的にエッチング除去し（ステップＳ１５３）、レジストを剥離する（ステップＳ１５４）。以上の工程により液晶表示装置のＴＦＴ基板１００が完成する。
【００５２】
図１３には、以上の工程により製造された液晶表示装置のＴＦＴ基板１００を使用した液晶パネル１５０の一部断面が概略的に示されている。液晶パネルは、上述の第１フォトリソグラフィ工程１７１〜第５フォトリソグラフィ工程１７５により製造されたＴＦＴ基板１００と、液晶１２０と、カラーフィルタ基板２１とにより構成されている。この図に示されるように、ＴＦＴ基板１００の映像信号線であるドレイン線、ソース電極、及び共通電極は、銅により配線されている。
【００５３】
以上説明したように、本実施形態によれば、水素プラズマ処理においても、銅合金層１０７Ａの存在により、酸化物層１１０が還元されるのを抑制し、銅配線とコンタクト層１０６との密着性を保つことができる。
【００５４】
また、ＴＦＴ基板１００は純銅により配線されるため、ＴＦＴ基板１００の消費電力を低下させることができる。
【００５５】
［第２実施形態］
本発明の第２の実施形態に係る液晶表示装置のＴＦＴ基板２００について説明する。なお、このＴＦＴ基板２００が使用される液晶表示装置の構成は、第１実施形態における図１の液晶表示装置１０及び図２の液晶パネル２０の構成と同様であるため、これらの構成については説明を省略する。
【００５６】
図１４には、ＴＦＴ基板２００の製造工程のうち、第１フォトリソグラフィ工程２７１により形成されるＴＦＴ基板２００の断面が概略的に示されている。また、図１５には第１フォトリソグラフィ工程２７１が示されている。これらの図に示されるように、第１フォトリソグラフィ工程２７１では、まず、無アルカリガラスからなるガラス基板２０１上にインジウム錫酸化物からなる透明導電膜２０２をスパッタリングにより成膜する（ステップＳ２１１）。ここで、透明導電膜２０２は、インジウム亜鉛酸化物、インジウム錫亜鉛酸化物であってもよい。膜厚は１０ｎｍ〜１５０ｎｍの程度であり、約２０ｎｍ〜５０ｎｍが好適である。続いて、Ｃｕ／ＣｕＸ合金２０３をマグネトロンスパッタリングにより成膜する（ステップＳ２１１）。Ｃｕ／ＣｕＸ合金２０３の膜厚はＣｕが約２００ｎｍ〜４００ｎｍ、ＣｕＸ合金は１０ｎｍ〜１００ｎｍが好適である。本実施例では、ＣｕＸ合金のＸにマンガンを用いて実施した。他のアルミニウムやマグネシウム等でも良い。
【００５７】
次に、ハーフ露光マスクを用いてレジストパタンを形成する（ステップＳ２１２）。ここで、走査信号線、共通信号線を構成する部分には露光をせずレジストを厚く形成し、共通（透明）電極を形成する部分はハーフ露光としてレジストを薄く形成する。その後、Ｃｕ／ＣｕＸ合金２０３を選択的にエッチング除去し（ステップＳ２１３）、続いて透明導電膜２０２を選択的にエッチング除去する（ステップＳ２１４）。次に、ハーフ露光部のレジストをアッシングにより除去する（ステップＳ２１５）。アッシングの後、ハーフ露光部のＣｕＸを選択的にエッチング除去し（ステップＳ２１６）、レジストを剥離する（ステップＳ２１７）。
【００５８】
図１６には、ＴＦＴ基板２００の製造工程のうち、第２フォトリソグラフィ工程２７２により形成されるＴＦＴ基板２００の断面が概略的に示されている。また、図１７には第２フォトリソグラフィ工程２７２が示されている。これらの図に示されるように、第２フォトリソグラフィ工程２７２では、まず、窒化ケイ素からなるゲート絶縁膜２０４と、非晶質ケイ素からなる半導体層２０５と、ドープした非晶質ケイ素（ｎ＋型）からなるコンタクト層２０６をプラズマ化学蒸着法で連続的に成膜し（ステップＳ２２１）、酸素プラズマによりコンタクト層２０６の表面を予備酸化する（ステップＳ２２２）。
【００５９】
バイナリ露光マスクによるレジストパタン形成の後（ステップＳ２２３）、コンタクト層２０６、半導体層２０５を選択的にエッチング除去し（ステップＳ２２４）、レジストを剥離すると（ステップＳ２２５）、いわゆる島状パタンが形成される。以上の工程により、走査信号線（ゲート電極、走査信号線端子を含む）、共通信号線（共通信号線端子を含む）、共通（透明）電極が形成される。
【００６０】
図１８には、ＴＦＴ基板２００の製造工程のうち、第３フォトリソグラフィ工程２７３により形成されるＴＦＴ基板２００の断面が概略的に示されている。また、図１９には第３フォトリソグラフィ工程２７３が示されている。これらの図に示されるように、第３フォトリソグラフィ工程２７３では、まず、初層としてＣｕＭｎ合金層２０７Ａを４０ｎｍ成膜し、次いで、９９．９９％純度の純銅からなる純銅層２０７Ｂを６００ｎｍ成膜し、さらに第１添加元素としてイットリウムを３原子％、第２添加元素としてアルミニウムを５原子％添加した銅を主成分とする合金からなる銅合金層２０７Ｃを６０ｎｍマグネトロンスパッタリングにより連続成膜する（ステップＳ２３１）。銅を主成分とする合金からなる銅合金層２０７Ｃの膜厚は１０ｎｍ〜１００ｎｍの程度であり、約２０ｎｍ〜６０ｎｍが好適である。純銅層２０７Ｂの膜厚は１００ｎｍ〜１０００ｎｍの程度であり、約２００ｎｍ〜６００ｎｍが好適である。
【００６１】
なお、銅合金層２０７Ｃの銅合金の添加元素のうち、まず第１添加元素は本実施例のイットリウムのほか、リチウム、パラジウム、が好適である。中でもリチウムが特に良い。
【００６２】
また、第２添加元素は、本実施例のアルミニウムのほか、ベリリウム、マンガン、バナジウム、亜鉛が好適である。
【００６３】
バイナリ露光マスクによるレジストパタン形成の後（ステップＳ２３２）、銅合金層２０７Ｃと純銅層２０７ＢとＣｕＭｎ合金層２０７Ａとを選択的にエッチング除去し（ステップＳ２３３）、コンタクト層２０６を選択的にエッチング除去し（ステップＳ２３４）、レジストを剥離すると（ステップＳ２３５）、ドレイン電極（映像信号線及び映像信号線端子を含む）、及びソース電極が形成される。
【００６４】
エッチング後のドレイン電極、ソース電極の側面形状を観察した結果、厚膜（６００ｎｍ）の純銅層２０７Ｂが順テーパ形状であることを確認した。
【００６５】
ここで、ＴＦＴ基板２００のリーク電流低減、移動度の増加等特性向上を目的とした水素プラズマ処理を行う。水素化によるシリコン中のダングリングボンドを水素により終端する方法である。前記工程を経た基板にプラズマＣＶＤ装置を用いて水素プラズマ処理を施した。基板温度は１００℃、処理時間は１２０秒で行った。
【００６６】
水素プラズマ処理後の配線パタンを観察したところ、コンタクト層２０６上の銅配線に剥がれなどの不具合はなく、良好な密着性を有していることを確認した。また、１００℃より高温の２３０℃で水素プラズマ処理を施したところ、良好な密着性を有していることを確認した。
【００６７】
図２０には、ＴＦＴ基板２００の製造工程のうち、第４フォトリソグラフィ工程２７４により形成されるＴＦＴ基板２００の断面が概略的に示されている。また、図２１には第４フォトリソグラフィ工程２７４が示されている。これらの図に示されるように、第４フォトリソグラフィ工程２７４では、まず、窒化ケイ素からなる保護絶縁膜２０８をプラズマ化学蒸着法で成膜する（ステップＳ２４１）。保護絶縁膜２０８の成膜温度は約２３０℃であり、この時、第３フォトリソグラフィ工程２７３で形成した予備酸化したコンタクト層２０６とＣｕＭｎ合金層２０７Ａとの界面で、添加元素の酸化反応が起こり、薄い添加元素酸化物の酸化物層２１０が生成する。この酸化物が純銅層２０７Ｂと銅合金層２０７Ｃの銅のコンタクト層２０６と半導体層２０５への拡散及びコンタクト層２０６からのシリコンの拡散を遮断するバリア層として、または密着層として機能する。
【００６８】
ここで銅合金層の添加元素の酸化物層膜厚は０．５ｎｍ〜５ｎｍであり１ｎｍ〜２ｎｍ程度が好適である。
【００６９】
バイナリ露光マスクによるレジストパタン形成の後（ステップＳ２４２）、ソース電極上の保護絶縁膜にスルーホールを開口し、同時に映像信号線端子（図示せず）上の保護絶縁膜にスルーホール（図示せず）を開口し、同時に走査信号線端子（図示せず）上の保護絶縁膜とゲート絶縁膜にスルーホール（図示せず）を開口し（ステップＳ２４３）、レジストを剥離する（ステップＳ２４４）。
【００７０】
図２２には、ＴＦＴ基板２００の製造工程のうち、第５フォトリソグラフィ工程２７５により形成されるＴＦＴ基板２００の断面が概略的に示されている。また、図２３には第５フォトリソグラフィ工程２７５が示されている。これらの図に示されるように、第５フォトリソグラフィ工程２７５では、まず、インジウム錫酸化物からなる透明導電膜２１１をスパッタリングにより成膜する（ステップＳ２５１）。まず、バイナリ露光マスクによるレジストパタン形成の後（ステップＳ２５２）、画素電極、走査信号線端子、共通信号線端子、映像信号線端子のパタン部を除き透明導電膜を選択的にエッチング除去し（ステップＳ２５３）、レジストを剥離する（ステップＳ２５４）。以上の工程により液晶表示装置のＴＦＴ基板２００が完成する。
【００７１】
図２４には、以上の工程により製造された液晶表示装置のＴＦＴ基板２００を使用した液晶パネル２５０の一部断面が概略的に示されている。液晶パネル２５０は、上述の第１フォトリソグラフィ工程２７１〜第５フォトリソグラフィ工程２７５により製造されたＴＦＴ基板２００と、液晶２１３と、カラーフィルタ基板２１とにより構成されている。この図に示されるように、ＴＦＴ基板２００の映像信号線であるドレイン線、ソース電極、及び共通電極は、銅により配線されている。
【００７２】
以上説明したように、本実施形態によれば、水素プラズマ処理においても、銅合金層２０７Ｃの存在により、酸化物層２１０が還元されるのを抑制し、銅配線とコンタクト層２０６との密着性を保つことができる。
【００７３】
また、本実施形態によれば、銅合金層２０７Ｃの存在により厚膜化した純銅層２０７Ｂにおいても良好なテーパ形状を得ることができる。
【００７４】
また、ＴＦＴ基板２００は純銅により配線されるため、ＴＦＴ基板２００の消費電力を低下させることができる。
【００７５】
［第３実施形態］
本発明の第３の実施形態に係る液晶表示装置のＴＦＴ基板３００について説明する。なお、このＴＦＴ基板３００が使用される液晶表示装置の構成は、第１実施形態における図１の液晶表示装置１０及び図２の液晶パネル２０の構成と同様であるため、これらの構成については説明を省略する。
【００７６】
第１実施形態では、５回のフォトリソグラフィを用いたが、本実施形態では４回のフォトリソグラフィを用いる。第１実施形態と同様に、図２５から図３４までの各図において、図２５、図２７、図２９、図３１及び図３３は薄膜トランジスタ部分、図２６、図２８、図３０、図３２及び図３４は工程の流れを示す。なお、図２９及び図３０は、図２７及び図２８の工程を代替する工程を示している。以下区分けした工程に従って説明する。
【００７７】
図２５には、ＴＦＴ基板３００の製造工程のうち、第１フォトリソグラフィ工程３７１により形成されるＴＦＴ基板３００の断面が概略的に示されている。また、図２６には第１フォトリソグラフィ工程３７１が示されている。これらの図に示されるように、まず、無アルカリガラスからなる基板３０１上にインジウム錫酸化物からなる透明導電膜３０２をスパッタリングにより成膜する。ここで、透明導電膜は、インジウム亜鉛酸化物及びインジウム錫亜鉛酸化物のいずれであってもよい。膜厚は１０ｎｍ〜１５０ｎｍの程度であり、約５０ｎｍが好適である。続いて、第１実施形態と同様に、Ｃｕ／ＣｕＸ合金３０３をマグネトロンスパッタリングにより連続成膜する（ステップＳ３１１）。
【００７８】
次に、ハーフ露光マスクを用いたフォトリソグラフィによってレジストパタンを形成する（ステップＳ３１２）。ここで、走査信号線及び共通信号線を構成する部分には露光をせずレジストを厚く形成し、共通（透明）電極を形成する部分はハーフ露光としてレジストを薄く形成する。フォトリソグラフィの後、Ｃｕ／ＣｕＸ合金３０３をエッチングし（ステップＳ３１３）、続いて透明導電膜３０２をエッチングする（ステップＳ３１４）。ここで、ハーフ露光部のレジストをアッシングにより除去する（ステップＳ３１５）。アッシングの後、ハーフ露光部のＣｕ／ＣｕＸ合金３０３をエッチングし、その後レジストを剥離する（ステップＳ３１７）。
【００７９】
以上の工程により、走査信号線（ゲート電極、走査信号線端子を含む）、共通信号線（共通信号線端子を含む）及び共通（透明）電極が形成される。
【００８０】
図２７には、ＴＦＴ基板３００の製造工程のうち、第２フォトリソグラフィ工程３７２ａにより形成されるＴＦＴ基板３００の断面が概略的に示されている。また、図２８には第２フォトリソグラフィ工程３７２ａが示されている。これらの図に示されるように、まず、窒化シリコンからなるゲート絶縁膜３０４と、非晶質ケイ素からなる半導体層３０５と、ドープした非晶質ケイ素（ｎ＋型）からなるコンタクト層３０６をプラズマ化学蒸着法で連続的に成膜し（ステップＳ３２１ａ）、酸素プラズマによりコンタクト層３０６の表面を予備酸化する（ステップＳ３２２ａ）。
【００８１】
続いて、イットリウムを４原子％、マンガンを３原子％とを含有し銅を主成分とする第１合金層３０７Ａと９９．９９％純度の純銅層３０７Ｂをマグネトロンスパッタリングにより連続成膜する（ステップＳ３２３ａ）。第１合金層３０７Ａの膜厚は１０ｎｍ〜１００ｎｍの程度であり、約２０ｎｍ〜５０ｎｍが好適である。純銅の膜厚は１００ｎｍ〜１０００ｎｍの程度であり、約２００ｎｍ〜５００ｎｍが好適である。
【００８２】
次に、ハーフ露光マスクを用いたフォトリソグラフィによってレジストパタンを形成する（ステップＳ３２４ａ）。ここで、ドレイン電極（映像信号線、映像信号線端子を含む）、及びソース電極を構成する部分には露光をせずレジストを厚く形成し、半導体層３０５の島パタンを形成する部分はハーフ露光としてレジストを薄く形成する。フォトリソグラフィの後、純銅層３０７Ｂ及び第１合金層３０７Ａをエッチングし（ステップＳ３２５ａ）、続いてドープした非晶質ケイ素（ｎ＋型）層３０６と半導体層３０５をエッチングする（ステップＳ３２６ａ）。ここで、ハーフ露光部のレジストをアッシングにより除去する（ステップＳ３２７ａ）。アッシングの後、ハーフ露光部の純銅／第１合金層の積層膜をエッチングし（ステップＳ３２８ａ）、引き続き、ドープした非晶質ケイ素（ｎ＋型）層３０６をエッチングすることで薄膜トランジスタのチャネルを分離し（ステップＳ３２９ａ）、レジストを剥離する（ステップＳ３３０ａ）。以上の工程により、ドレイン電極（映像信号線、映像信号線端子を含む）、ソース電極及び半導体層３０５の島パタンが形成される。
【００８３】
図２９及び図３０には、図２７及び図２８に示した第２フォトリソグラフィ工程３７２ａの変形例である第２フォトリソグラフィ工程３７２ｂが示されている。これらの図に示されるように、まず、窒化シリコンからなるゲート絶縁膜３０４と、非晶質ケイ素からなる半導体層３０５と、ドープした非晶質ケイ素（ｎ＋型）層３０６をプラズマ化学蒸着法で連続的に成膜し（ステップＳ３２１ｂ）、酸素プラズマによりコンタクト層３０６の表面を予備酸化する（ステップＳ３２２ｂ）。続いて、第１合金層３０７Ａ及び純銅層３０７Ｂを連続成膜する（ステップＳ３２３ｂ）。
【００８４】
次に、ハーフ露光マスクを用いたフォトリソグラフィによってレジストパタンを形成する（ステップＳ３２４ｂ）。ここで、レジストパタンはドレイン電極（映像信号線、映像信号線端子を含む）及びソース電極を構成する部分に形成され、その内薄膜トランジスタのチャネル周辺には露光をせずにレジストを厚く形成し、その他の部分にはハーフ露光としてレジストを薄く形成する。フォトリソグラフィの後、第１合金層３０７Ａ及び純銅層３０７Ｂの積層膜をエッチングすることによりドレイン電極（映像信号線、映像信号線端子を含む）及びソース電極を形成し、非晶質ケイ素（ｎ＋型）層３０６をエッチングすることにより薄膜トランジスタのチャネルを分離する（ステップＳ３２５ｂ）。
【００８５】
続いて、ハーフ露光部のレジストをアッシングにより除去する（ステップＳ３２６ｂ）。なお、このハーフ露光部のレジスト除去工程は省略可能である。引き続き、残りのレジストをリフローし薄膜トランジスタのチャネル部をレジストで埋める（ステップＳ３２７ｂ）。引き続き、半導体層３０５をエッチングし（ステップＳ３２８ｂ）、レジスト剥離することで半導体層３０５の島パタンが形成される（ステップＳ３２９ｂ）。
【００８６】
ここで、第１実施形態と同様に水素プラズマ処理を実施した。水素プラズマ処理後のチャネル部分を観察した結果、銅配線の剥がれは認められなかった。
【００８７】
図３１には、ＴＦＴ基板３００の製造工程のうち、第３フォトリソグラフィ工程３７３により形成されるＴＦＴ基板３００の断面が概略的に示されている。また、図３２には第３フォトリソグラフィ工程３７３が示されている。これらの図に示されるように、まず、窒化シリコンからなる保護絶縁膜３０８をプラズマ化学蒸着法で成膜する（ステップＳ３３１）。この成膜温度は約２３０℃である。この時、第２フォトリソグラフィ工程３７２ａで形成した予備酸化（ステップＳ３２２ａ）したコンタクト層３０６とイットリウムーマンガンとを含有し銅を主成分とする第１合金層３０７Ａとの界面で、添加元素の酸化反応が起こり、薄い添加元素酸化物（本実施例の場合はマンガン酸化物）の酸化物層３１０が生成する。この酸化物層が純銅層３０７Ｂと第１合金層３０７Ａの銅のコンタクト層３０６と半導体層３０５への拡散を遮断するバリア層として、または密着層として機能する。バイナリ露光マスクによるフォトリソグラフィの後（ステップＳ３３２）、ソース電極上および映像信号線端子（図示せず）上の保護絶縁膜３０８にスルーホール３０９を開口し、同時に走査信号線端子（図示せず）上の保護絶縁膜３０８とゲート絶縁膜３０４にスルーホール３０９を開口し（ステップＳ３３３）、レジストを剥離する（ステップＳ３３４）。
【００８８】
図３３には、ＴＦＴ基板３００の製造工程のうち、第４フォトリソグラフィ工程３７４により形成されるＴＦＴ基板３００の断面が概略的に示されている。また、図３４には第４フォトリソグラフィ工程３７４が示されている。これらの図に示されるように、インジウム錫酸化物からなる透明導電膜３１１をスパッタリングにより成膜する（ステップＳ３４１）。まず、バイナリ露光マスクによるフォトリソグラフィの後（ステップＳ３４２）、画素電極３１１、走査信号線端子（図示せず）、共通信号線端子（図示せず）及び映像信号線端子（図示せず）のパタンをエッチング加工し（ステップＳ３４３）、レジストを剥離する（ステップＳ３４４）。以上の工程により４回のフォトリソグラフィを用いても、液晶表示装置のＴＦＴ基板３００を作製することができる。
【００８９】
図３５には、以上の工程により製造された液晶表示装置のＴＦＴ基板３００を使用した液晶パネル３５０の一部断面が概略的に示されている。この図に示されるように、ＴＦＴ基板３００の映像信号線であるドレイン線、ソース電極及び共通電極は銅により配線されている。
【００９０】
なお、第１実施形態乃至第３実施形態においては、ＩＰＳ（In Plane Switching）方式の液晶表示装置のＴＦＴ基板を用いることとしているが、ＴＮ（Twisted Nematic）方式及びＶＡ（Vertical Alignment）方式のうちのいずれの方式のＴＦＴ基板であってもよい。
【００９１】
また、第１実施形態及び第３実施形態においては、銅合金層１０７Ａ及び銅合金層３０７Ａは銅配線の下層に配置され、第２実施形態においては、銅合金層２０７Ｃは銅配線の上層に配置した。添加元素の要件により銅合金層は純銅層の上層、下層に配置される。
【００９２】
また、上述の実施形態においては、液晶表示装置を用いることとしたが、自発光素子を用いた有機ＥＬ表示装置のＴＦＴ基板等のガラス基板に形成される非晶質ケイ素膜上の銅配線、その他の基板に形成される非晶質ケイ素膜上の銅配線であってもよい。
【符号の説明】
【００９３】
１０ 液晶表示装置、１１ 上フレーム、１２ 下フレーム、２０ 液晶パネル、２１ カラーフィルタ基板、２２ 駆動回路、２３ 駆動回路、２４ ゲート信号線、２５ ドレイン信号線、２６ セル、１００ ＴＦＴ基板、１０１ ガラス基板、１０２ 透明導電膜、１０３ 銅／銅合金、１０４ ゲート絶縁膜、１０５ 半導体層、１０６ コンタクト層、１０７Ａ 銅合金層、１０７Ｂ 純銅層、１０８ 保護絶縁膜、１０９ スルーホール、１１０ 酸化物層、１１１ 透明導電膜、１２０ 液晶、１５０ 液晶パネル、２００ ＴＦＴ基板、２０１ ガラス基板、２０２ 透明導電膜、２０３ 銅／銅合金、２０４ ゲート絶縁膜、２０５ 半導体層、２０６ コンタクト層、２０７Ａ 銅合金層、２０７Ｂ 純銅層、２０７Ｃ 銅合金層、２０８ 保護絶縁膜、２１０ 酸化物層、２１１ 透明導電膜、２１３ 液晶、２５０ 液晶パネル、３００ ＴＦＴ基板、３０１ ガラス基板、３０２ 透明導電膜、３０３ 純銅／銅合金、３０４ ゲート絶縁膜、３０５ 半導体層、３０６ コンタクト層、３０７Ａ 銅合金層、３０７Ｂ 純銅層、３０８ 保護絶縁膜、３０９ スルーホール、３１０ 酸化物層、３１１ 透明導電膜、３５０ 液晶パネル、３１３ 液晶。
【技術分野】
【０００１】
本発明は表示装置及び表示装置の製造方法に関し、より詳しくは、薄膜トランジスタ基板を用いた表示装置、並びにその表示装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＴＦＴ（Thin Film Transistor：薄膜トランジスタ）基板を具備した液晶パネルが大画面サイズの薄型テレビに適用されている。近年、動画質向上のために駆動周波数が高速化しており、これに伴い信号線の低抵抗化が必要となっている。有機ＥＬ（Electro Luminescence）装置を適用した薄型テレビの研究開発も盛んであるが、素子を電流駆動する必要からやはりＴＦＴ基板の信号線の低抵抗化が必要となっている。また、薄型テレビは激しい価格競争に晒されている。従って、市場の要求に応えるためには原価低減が必須であり、信号線の形成プロセスにおいてもコストパフォーマンスの良い薄膜材料やプロセス薬液が求められている。
【０００３】
従来、低抵抗なＴＦＴ基板の信号線を構成するためには抵抗率が約３μΩｃｍのアルミニウムを主たる導体材料とするＭｏ／Ａｌ／Ｍｏ積層膜（ここで／は積層の界面を表し、／の右側が下層、／の左側が上層である。以下同様）が用いられてきた。この積層膜の信号線を更に低抵抗化するにはＡｌ層を厚くすることになるが、Ｍｏ／Ａｌ／Ｍｏ積層膜の成膜処理時間が長くなるので生産性を悪化させることのほか、製造歩留り悪化の原因となるヒロック発生の頻度を飛躍的に高めてしまうなどの問題が発生する。
【０００４】
アルミニウムを下回る低抵抗率を有し、かつ材料費がリーズナブルである信号線材料として銅がある。銅は、薄膜の抵抗率が約２μΩｃｍと低く、透明導電膜（一般的には、インジウムを主成分とする酸化物）と直接的に電気的コンタクトを取ることができるという特徴を有している。
【０００５】
しかし、下地との付着力が弱いことや、薄膜トランジスタの半導体層であるケイ素に拡散してトランジスタ特性を悪化させ易いといった欠点を有している。
【０００６】
特許文献１は、不可避的不純物を含む銅（Ｃｕ）に対して０．１〜２０ａｔ．％固溶する添加元素が添加される銅合金であって、前記添加元素は、酸化物形成自由エネルギーがＣｕより小さく、かつ、Ｃｕ中における添加元素の拡散係数がＣｕの自己拡散係数より大きい銅合金を採用することについて開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第２００６／０２５３４７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、水素プラズマによる影響を低減することを目的とする。その他の新規な目的や構成にあっては、明細書及び図面において明らかにする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の表示装置は、薄膜トランジスタを用いる表示装置であって、前記薄膜トランジスタは、非晶質ケイ素の膜により形成された非晶質ケイ素層と、前記非晶質ケイ素層上に形成された銅配線と、を備え、前記銅配線は、リチウム、パラジウム及びイットリウムのうちから少なくとも一種の元素を第１添加元素として含む銅を主成分とする合金により形成された第１銅合金層を有する、ことを特徴とする表示装置である。
【００１０】
さらに、前記第１銅合金層は、アルミニウム、ベリリウム、ハフニウム、リチウム、マグネシウム、マンガン、シリコン、スカンジウム、チタン、ジルコニウム、バナジウム及び亜鉛のうち少なくとも一種の元素であって、前記第１添加元素以外の元素を、第２添加元素として含む、ことを特徴とする。ここで、第１添加元素は、リチウム及びイットリウムうち少なくとも一種であれば特によい。
【００１１】
また、本発明の表示装置は、前記銅配線であって、前記第１銅合金層上に純銅により形成された純銅層を更に有し、前記第１銅合金層は、前記非晶質ケイ素層上に形成され、前記純銅層は、前記第１銅合金層上に形成されている、とすることができる。ここで、「純銅」とは銅を９９．９０％以上含むものを意味する。
【００１２】
また、前記銅配線は、前記非晶質ケイ素層上に、銅を主成分とする合金により形成された第２銅合金層と、前記第２銅合金層上に純銅により形成された純銅層と、を有し、更に第２添加元素としてアルミニウム、ベリリウム、マンガン、バナジウム及び亜鉛のうち少なくとも一種を添加した第１銅合金層の場合、前記純銅層上に形成される、とすることができる。
【００１３】
本発明の表示装置の製造方法は、薄膜トランジスタを用いる表示装置の製造方法であって、ドープした非晶質ケイ素膜を成膜する非晶質ケイ素膜成膜工程と、前記ドープした非晶質ケイ素膜の表面を酸化する工程の後に、リチウム、パラジウム及びイットリウムのうちから少なくとも一種の元素を第１添加元素として含み、更にアルミニウム、ベリリウム、ハフニウム、リチウム、マグネシウム、マンガン、シリコン、スカンジウム、チタン、ジルコニウム、バナジウム及び亜鉛のうち少なくとも一種の元素であって、前記第１添加元素以外の元素を第２添加元素として含む銅を主成分とする合金により形成された銅合金膜を成膜する銅合金膜成膜工程と、純銅により形成された純銅膜を成膜する純銅膜成膜工程と、前記銅合金膜と前記純銅膜とをエッチングし、銅配線を形成する銅配線形成工程と、前記銅配線を形成しなかった箇所のドープした非晶質ケイ素膜を除去した後、水素プラズマを照射する水素プラズマ照射工程と、を備える表示装置の製造方法である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施形態に係る液晶表示装置を概略的に示す図である。
【図２】図１の液晶表示パネルの構成を示す図である。
【図３】第１実施形態に係る液晶表示装置の製造工程のうち、第１フォトリソグラフィ工程により形成されるＴＦＴ基板の一部断面を概略的に示す図である。
【図４】第１実施形態に係る液晶表示装置の製造工程のうち、第１フォトリソグラフィ工程を示す図である。
【図５】第１実施形態に係る液晶表示装置の製造工程のうち、第２フォトリソグラフィ工程により形成されるＴＦＴ基板の一部断面を概略的に示す図である。
【図６】第１実施形態に係る液晶表示装置の製造工程のうち、第２フォトリソグラフィ工程を示す図である。
【図７】第１実施形態に係る液晶表示装置の製造工程のうち、第３フォトリソグラフィ工程により形成されるＴＦＴ基板の一部断面を概略的に示す図である。
【図８】第１実施形態に係る液晶表示装置の製造工程のうち、第３フォトリソグラフィ工程を示す図である。
【図９】第１実施形態に係る液晶表示装置の製造工程のうち、第４フォトリソグラフィ工程により形成されるＴＦＴ基板の一部断面を概略的に示す図である。
【図１０】第１実施形態に係る液晶表示装置の製造工程のうち、第４フォトリソグラフィ工程を示す図である。
【図１１】第１実施形態に係る液晶表示装置の製造工程のうち、第５フォトリソグラフィ工程により形成されるＴＦＴ基板の一部断面を概略的に示す図である。
【図１２】第１実施形態に係る液晶表示装置の製造工程のうち、第５フォトリソグラフィ工程を示す図である。
【図１３】第１実施形態に係る液晶表示装置のＴＦＴ基板を使用した液晶パネルの一部断面を概略的に示す図である。
【図１４】第２実施形態に係る液晶表示装置の製造工程のうち、第１フォトリソグラフィ工程により形成されるＴＦＴ基板の一部断面を概略的に示す図である。
【図１５】第２実施形態に係る液晶表示装置の製造工程のうち、第１フォトリソグラフィ工程を示す図である。
【図１６】第２実施形態に係る液晶表示装置の製造工程のうち、第２フォトリソグラフィ工程により形成されるＴＦＴ基板の一部断面を概略的に示す図である。
【図１７】第２実施形態に係る液晶表示装置の製造工程のうち、第２フォトリソグラフィ工程を示す図である。
【図１８】第２実施形態に係る液晶表示装置の製造工程のうち、第３フォトリソグラフィ工程により形成されるＴＦＴ基板の一部断面を概略的に示す図である。
【図１９】第２実施形態に係る液晶表示装置の製造工程のうち、第３フォトリソグラフィ工程を示す図である。
【図２０】第２実施形態に係る液晶表示装置の製造工程のうち、第４フォトリソグラフィ工程により形成されるＴＦＴ基板の一部断面を概略的に示す図である。
【図２１】第２実施形態に係る液晶表示装置の製造工程のうち、第４フォトリソグラフィ工程を示す図である。
【図２２】第２実施形態に係る液晶表示装置の製造工程のうち、第５フォトリソグラフィ工程により形成されるＴＦＴ基板の一部断面を概略的に示す図である。
【図２３】第２実施形態に係る液晶表示装置の製造工程のうち、第５フォトリソグラフィ工程を示す図である。
【図２４】第２実施形態に係る液晶表示装置のＴＦＴ基板を使用した液晶パネルの一部断面を概略的に示す図である。
【図２５】第３実施形態に係る液晶表示装置の製造工程のうち、第１フォトリソグラフィ工程により形成されるＴＦＴ基板の一部断面を概略的に示す図である。
【図２６】第３実施形態に係る液晶表示装置の製造工程のうち、第１フォトリソグラフィ工程を示す図である。
【図２７】第３実施形態に係る液晶表示装置の製造工程のうち、第２フォトリソグラフィ工程により形成されるＴＦＴ基板の一部断面を概略的に示す図である。
【図２８】第３実施形態に係る液晶表示装置の製造工程のうち、第２フォトリソグラフィ工程を示す図である。
【図２９】第３実施形態に係る液晶表示装置の製造工程のうち、第２フォトリソグラフィ工程の変形例により形成されるＴＦＴ基板の一部断面を概略的に示す図である。
【図３０】第３実施形態に係る液晶表示装置の製造工程のうち、第２フォトリソグラフィ工程の変形例を示す図である。
【図３１】第３実施形態に係る液晶表示装置の製造工程のうち、第３フォトリソグラフィ工程により形成されるＴＦＴ基板の一部断面を概略的に示す図である。
【図３２】第３実施形態に係る液晶表示装置の製造工程のうち、第３フォトリソグラフィ工程を示す図である。
【図３３】第３実施形態に係る液晶表示装置の製造工程のうち、第４フォトリソグラフィ工程により形成されるＴＦＴ基板の一部断面を概略的に示す図である。
【図３４】第３実施形態に係る液晶表示装置の製造工程のうち、第４フォトリソグラフィ工程を示す図である。
【図３５】第３実施形態に係る液晶表示装置のＴＦＴ基板を使用した液晶パネルの一部断面を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
薄膜トランジスタ製造工程において、ソース・ドレイン電極形成し、ドープしたコンタクト層をエッチング加工した後に水素プラズマ処理を行うことが知られている。銅は、水素が拡散し易い材料であるため、水素プラズマ処理により、コンタクト層との界面付近まで水素が侵入しコンタクト層とソース・ドレイン電極との密着性を大きく低下させるといった欠点を有している。
【００１６】
従来例では、下地のシリコン酸化物との界面に添加元素の酸化物を形成し密着性を確保しているが、水素プラズマ処理で拡散した水素により酸化物層が還元され、密着性が低下する可能性が考えられる。以下に、水素プラズマによる影響を低減した薄膜トランジスタを用いた表示装置について述べる。
【００１７】
まず、本発明の表示装置に係る薄膜トランジスタ基板の配線に用いられる銅合金の添加元素を定めた理由について説明する。
【００１８】
第１の添加元素の要件として、「水素化物の生成自由エネルギが負」という要件がある。この要件は、添加元素が水素プラズマ処理により発生した水素をトラップするために重要な要件である。
【００１９】
さらなる要件としては、「銅中における固溶限が０．１原子％よりも大きい」という要件である。この要件は、添加元素が銅を主成分とする合金中で析出せず、銅合金結晶内で固溶し均一分散するための要件である。
【００２０】
第２の添加元素としての要件は、その果たす機能により異なる。
【００２１】
第１の要件は、「酸化反応の平衡酸素ポテンシャルがケイ素の酸化反応の平衡酸素ポテンシャルよりも低い」という要件である。この要件は、第２の添加元素が、ドープした非晶質ケイ素膜の表面に酸化処理により形成された酸化膜から酸素を奪って酸化するための要件である。
【００２２】
第２の要件は、「銅中における固溶限が０．１原子％よりも大きい」という要件である。この要件は、添加元素が銅を主成分とする合金中で析出せずに界面での酸化反応に有効に寄与させるための要件である。従って、第１要件及び第２要件を同時に満たすことによって、酸素を含有する絶縁体（酸化ケイ素）や予備酸化した半導体層のコンタクト層を下地とした場合に、銅を主成分とする合金と下地との界面に添加元素の酸化物を析出させることができる。または、銅を主成分とする合金と下地との界面に密着性を発現するような親和性を付与することができる。
【００２３】
第３の要件は、「２３０℃の銅中における拡散定数が１０−２１ｍ２／ｓよりも小さい」という要件である。この要件は、９９．９％以上の純度を有する銅に添加元素を拡散させないための要件であり、これによって純銅の抵抗率が上昇することを防止し、低抵抗な映像信号線を得ることが可能となる。
【００２４】
以上の第１要件〜第３要件をすべて満足することにより、予備酸化を施した半導体層のコンタクト層の上にソース電極及びドレイン電極を形成でき、低抵抗な映像信号線も形成することができる。
【００２５】
第４の要件は、「銅酸化物よりもエッチング液に対する溶解度が大きい金属元素酸化物を形成する金属元素であり、かつ銅よりも耐食性が良い」という要件である。配線のパタン断面の形状は順テーパ状が望ましい。低抵抗率な銅も、動画質向上等の高性能化に伴い、更なる低抵抗化が必要になる。その場合の一手法として純銅層の厚膜化が考えられる。厚膜化した場合の、問題点の一つとしてエッチング後の断面形状が垂直になりやすい。断面形状が垂直になると、その上層に積層される絶縁膜のカバレッジが悪く、層間短絡などの不良を誘発する可能性がある。そこで、よりテーパ形状を得られ易くするためとして、酸化物の溶解度の大きい金属元素を添加し、純銅の上層に配置することによりテーパ形状を得られ易くするという要件である。
【００２６】
本発明における第１の添加元素の要件を満足する添加元素として、リチウム、パラジウム及びイットリウムうち少なくとも一種の元素が挙げられる。前記元素を一種以上銅に添加することで水素プラズマ処理により発生した水素と水素化物を形成し下地までの進入を防止することが可能となる。
【００２７】
一方、第２添加元素において、第１要件〜第３要件を満たす元素として、アルミニウム、ベリリウム、ハフニウム、リチウム、マグネシウム、マンガン、スカンジウム、チタン及びジルコニウムうち少なくとも一種が挙げられる。
【００２８】
また、第４要件を満たす元素として、アルミニウム、ベリリウム、マンガン、バナジウム及び亜鉛うち少なくとも一種が挙げられる。
【００２９】
本発明における第２の添加元素において、第１要件から第３要件を満たす元素は、密着性に寄与することより、純銅層の下層に配置することが望ましい。また、第４要件を満たす元素の場合、銅配線のテーパ形状をより得られ易くすることより、純銅層の上層に配置することが望ましい。
【００３０】
銅合金中の第１添加元素の添加量は０．１原子％よりも大きいことが望ましい。更には、銅への固溶限以下であることが望ましい。また、第２添加元素の含有量は０．１原子％よりも大きいことが望ましい。更には、銅への固溶限以下であることが望ましい。ここで、酸化反応の平衡酸素ポテンシャルは次式の左辺または右辺で定義される。
【００３１】
【数１】
【００３２】
上式において、Ｒは気体定数、Ｔは絶対温度、ｐは平衡酸素分圧、ｎは酸化物の酸素の化学量論数、ΔＧは酸化物の生成自由エネルギーである。酸化物の生成自由エネルギーの値は、例えば「Ｉｈｓａｎ Ｂａｒｉｎ，ＴＨＥＲＭＯＣＨＥＭＩＣＡＬ ＤＡＴＡ ＯＦ ＰＵＲＥ ＳＵＢＳＴＡＮＣＥＳ，ＶＨＣ（１９９３）」などのデータベースに記載されている。
【００３３】
また、銅中における金属元素の固溶限は、例えば、「ＡＳＭ ＨＡＮＤＢＯＯＫ Ｖｏｌｕｍｅ ３，Ａｌｌｏｙ Ｐｈａｓｅ Ｄｉａｇｒａｍｓ」などに記載されている二元合金状態図から読み取ることができる。
【００３４】
また、熱工程の時間をｔとすると、拡散距離はπＤｔの平方根として与えられるが、拡散係数Ｄが１０−２１（ｍ２／ｓ）よりも小さければ熱工程の時間を３０分と見積っても拡散距離は数ｎｍ程度である。従って、Ｃｕ／Ｃｕ合金の上層ＣｕへのＣｕ合金添加元素の拡散距離はその膜厚（１００ｎｍ〜）に対して無視しうる程度に制限できる。拡散定数の値は、日本金属学界編「金属データブック」などに記載されている頻度因子と活性化エネルギーのデータベースからアレニウス式を用いて求めることができる。
【００３５】
以下、本発明の第１実施形態乃至第３実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、図面において、同一又は同等の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、第１実施形態乃至第３実施形態では、インプレインスイッチング型液晶表示装置のＴＦＴ基板の製造方法について示している。各実施形態では、各フォトリソグラフィ工程ごとに部分断面図と工程図が示されており、部分断面図では、フォトレジストを除去した段階を示している。以下の説明で、レジストパタン形成とは、フォトレジストの塗布からマスクを使用した選択露光を経てそれを現像しベークするまでの一連の工程を示すものとし、繰返しの説明は避ける。
【００３６】
［第１実施形態］
図１は、本発明の液晶表示装置の一実施形態に係る液晶表示装置１０を概略的に示す図である。この図に示されるように、液晶表示装置１０は、上フレーム１１及び下フレーム１２に挟まれるように固定された液晶パネル２０及び不図示のバックライト装置等から構成されている。
【００３７】
図２には、図１の液晶パネル２０の構成が示されている。液晶パネル２０は、第１実施形態の製造方法により製造されたＴＦＴ基板１００とカラーフィルタ基板２１の２枚の基板を有し、これらの基板の間には液晶組成物が封止されている。ＴＦＴ基板１００には、駆動回路２２により制御されるゲート信号線２４及び駆動回路２３により制御されるドレイン信号線２５が張り巡らされ、これらの信号線は、液晶表示装置１０の一画素として機能するセル２６を形成している。なお、液晶パネル２０は、その表示の解像度に対応する数のセル２６を有するが、図２では、図が煩雑にならないよう、簡略化して示している。
【００３８】
図３には、ＴＦＴ基板１００の製造工程のうち、第１フォトリソグラフィ工程１７１により形成されるＴＦＴ基板１００の断面が概略的に示されている。また、図４には第１フォトリソグラフィ工程１７１が示されている。これらの図に示されるように、第１フォトリソグラフィ工程１７１では、まず、無アルカリガラスからなるガラス基板１０１上にインジウム錫酸化物からなる透明導電膜１０２をスパッタリングにより成膜する（ステップＳ１１１）。ここで、透明導電膜１０２は、インジウム亜鉛酸化物、インジウム錫亜鉛酸化物であってもよい。膜厚は１０ｎｍ〜１５０ｎｍの程度であり、約２０ｎｍ〜５０ｎｍが好適である。続いて、Ｃｕ／ＣｕＸ合金１０３をマグネトロンスパッタリングにより成膜する（ステップＳ１１１）。Ｃｕ／ＣｕＸ合金１０３の膜厚はＣｕが約２００ｎｍ〜４００ｎｍ、ＣｕＸ合金は１０ｎｍ〜１００ｎｍが好適である。本実施例では、ＣｕＸ合金のＸにマンガンを用いて実施した。他のアルミニウムやマグネシウム等でも良い。
【００３９】
次に、ハーフ露光マスクを用いてレジストパタンを形成する（ステップＳ１１２）。ここで、走査信号線、共通信号線を構成する部分には露光をせずレジストを厚く形成し、共通（透明）電極を形成する部分はハーフ露光としてレジストを薄く形成する。その後、Ｃｕ／ＣｕＸ合金１０３を選択的にエッチング除去し（ステップＳ１１３）、続いて透明導電膜を選択的にエッチング除去する（ステップＳ１１４）。次に、ハーフ露光部のレジストをアッシングにより除去する（ステップＳ１１５）。アッシングの後、ハーフ露光部のＣｕ／ＣｕＸ合金１０３を選択的にエッチング除去し（ステップＳ１１６）、レジストを剥離する（ステップＳ１１７）。
【００４０】
図５には、ＴＦＴ基板１００の製造工程のうち、第２フォトリソグラフィ工程１７２により形成されるＴＦＴ基板１００の断面が概略的に示されている。また、図６には第２フォトリソグラフィ工程１７２が示されている。これらの図に示されるように、第２フォトリソグラフィ工程１７２では、まず、窒化ケイ素からなるゲート絶縁膜１０４と、非晶質ケイ素からなる半導体層１０５と、ドープした非晶質ケイ素（ｎ＋型）からなるコンタクト層１０６をプラズマ化学蒸着法で連続的に成膜し（ステップＳ１２１）、酸素プラズマによりコンタクト層の表面を予備酸化する（ステップＳ１２２）。
【００４１】
バイナリ露光マスクによるレジストパタン形成の後（ステップＳ１２３）、コンタクト層１０６、半導体層１０５を選択的にエッチング除去し（ステップＳ１２４）、レジストを剥離すると、いわゆる島状パタンが形成される（ステップＳ１２５）。以上の工程により、走査信号線（ゲート電極、走査信号線端子を含む）、共通信号線（共通信号線端子を含む）、共通（透明）電極が形成される。
【００４２】
図７には、ＴＦＴ基板１００の製造工程のうち、第３フォトリソグラフィ工程１７３により形成されるＴＦＴ基板１００の断面が概略的に示されている。また、図８には第３フォトリソグラフィ工程１７３が示されている。これらの図に示されるように、第３フォトリソグラフィ工程１７３では、まず、第１添加元素としてリチウムを５原子％、第２添加元素としてマンガンを５原子％添加した銅を主成分とする合金からなる銅合金層１０７Ａと９９．９９％純度の純銅からなる純銅層１０７Ｂとをマグネトロンスパッタリングにより連続成膜する（ステップＳ１３１）。銅を主成分とする合金からなる銅合金層１０７Ａの膜厚は１０ｎｍ〜１００ｎｍの程度であり、約２０ｎｍ〜５０ｎｍが好適である。純銅層１０７Ｂの膜厚は１００ｎｍ〜１０００ｎｍの程度であり、約２００ｎｍ〜５００ｎｍが好適である。
【００４３】
なお、銅合金の添加元素のうち、まず第１添加元素は本実施例のリチウムのほか、パラジウム、イットリウムが好適である。中でもイットリウムが特に良い。
【００４４】
また、第２添加元素は、本実施例のマンガンのほか、アルミニウム、ベリリウム、ハフニウム、リチウム、マグネシウム、スカンジウム、チタン、ジルコニウムが好適である。
【００４５】
バイナリ露光マスクによるレジストパタン形成の後（ステップＳ１３２）、純銅層と銅合金層とを選択的にエッチング除去し（ステップＳ１３３）、コンタクト層を選択的にエッチング除去し（ステップＳ１３４）、レジストを剥離すると（ステップＳ１３５）、ドレイン電極（映像信号線及び映像信号線端子を含む）、及びソース電極が形成される。
【００４６】
ここで、ＴＦＴ基板のリーク電流低減、移動度の増加等特性向上を目的とした水素プラズマ処理を行う。水素化によるシリコン中のダングリングボンドを水素により終端する方法である。前記工程を経た基板にプラズマＣＶＤ装置を用いて水素プラズマ処理を施した。基板温度は１００℃、処理時間は１２０秒で行った。
【００４７】
水素プラズマ処理後の配線パタンを観察したところ、コンタクト層上の銅配線に剥がれなどの不具合はなく、良好な密着性を有していることを確認した。また、１００℃より高温の２３０℃で水素プラズマ処理を施したところ、良好な密着性を有していることを確認した。
【００４８】
図９には、ＴＦＴ基板１００の製造工程のうち、第４フォトリソグラフィ工程１７４により形成されるＴＦＴ基板１００の断面が概略的に示されている。また、図１０には第４フォトリソグラフィ工程１７４が示されている。これらの図に示されるように、第４フォトリソグラフィ工程１７４では、まず、窒化ケイ素からなる保護絶縁膜１０８をプラズマ化学蒸着法で成膜する（ステップＳ１４１）。保護絶縁膜１０８の成膜温度は約２３０℃であり、この時、第３フォトリソグラフィ工程１７３で形成した予備酸化したコンタクト層１０６と銅合金層１０７Ａとの界面で、銅合金層１０７Ａの添加元素であるマンガンの酸化反応が起こり、薄いマンガン酸化物の酸化物層１１０が生成する。この酸化物層１１０のマンガン酸化物が純銅層１０７Ｂと銅合金層１０７Ａの銅のコンタクト層１０６と半導体層１０５への拡散及びコンタクト層１０６からのシリコンの拡散を遮断するバリア層として、または密着層として機能する。なお、本実施形態では、保護絶縁膜成膜時に酸化物層を形成したが、水素プラズマ処理前に予め熱処理等を施し酸化物層を形成しても良い。
【００４９】
ここで銅合金層１０７Ａの添加元素の酸化物層膜厚は０．５ｎｍ〜５ｎｍであり１ｎｍ〜２ｎｍ程度が好適である。
【００５０】
バイナリ露光マスクによるレジストパタン形成の後（ステップＳ１４２）、ソース電極上の保護絶縁膜にスルーホール１０９を開口し、同時に映像信号線端子（図示せず）上の保護絶縁膜にスルーホール（図示せず）を開口し、同時に走査信号線端子（図示せず）上の保護絶縁膜とゲート絶縁膜にスルーホール（図示せず）を開口し（ステップＳ１４３）、レジストを剥離する（ステップＳ１４４）。
【００５１】
図１１には、ＴＦＴ基板１００の製造工程のうち、第５フォトリソグラフィ工程１７５により形成されるＴＦＴ基板１００の断面が概略的に示されている。また、図１２には第５フォトリソグラフィ工程１７５が示されている。これらの図に示されるように、第５フォトリソグラフィ工程１７５では、まず、インジウム錫酸化物からなる透明導電膜１１１をスパッタリングにより成膜する（ステップＳ１５１）。まず、バイナリ露光マスクによるレジストパタン形成の後（ステップＳ１５２）、画素電極、走査信号線端子、共通信号線端子、映像信号線端子のパタン部を除き透明導電膜１１１を選択的にエッチング除去し（ステップＳ１５３）、レジストを剥離する（ステップＳ１５４）。以上の工程により液晶表示装置のＴＦＴ基板１００が完成する。
【００５２】
図１３には、以上の工程により製造された液晶表示装置のＴＦＴ基板１００を使用した液晶パネル１５０の一部断面が概略的に示されている。液晶パネルは、上述の第１フォトリソグラフィ工程１７１〜第５フォトリソグラフィ工程１７５により製造されたＴＦＴ基板１００と、液晶１２０と、カラーフィルタ基板２１とにより構成されている。この図に示されるように、ＴＦＴ基板１００の映像信号線であるドレイン線、ソース電極、及び共通電極は、銅により配線されている。
【００５３】
以上説明したように、本実施形態によれば、水素プラズマ処理においても、銅合金層１０７Ａの存在により、酸化物層１１０が還元されるのを抑制し、銅配線とコンタクト層１０６との密着性を保つことができる。
【００５４】
また、ＴＦＴ基板１００は純銅により配線されるため、ＴＦＴ基板１００の消費電力を低下させることができる。
【００５５】
［第２実施形態］
本発明の第２の実施形態に係る液晶表示装置のＴＦＴ基板２００について説明する。なお、このＴＦＴ基板２００が使用される液晶表示装置の構成は、第１実施形態における図１の液晶表示装置１０及び図２の液晶パネル２０の構成と同様であるため、これらの構成については説明を省略する。
【００５６】
図１４には、ＴＦＴ基板２００の製造工程のうち、第１フォトリソグラフィ工程２７１により形成されるＴＦＴ基板２００の断面が概略的に示されている。また、図１５には第１フォトリソグラフィ工程２７１が示されている。これらの図に示されるように、第１フォトリソグラフィ工程２７１では、まず、無アルカリガラスからなるガラス基板２０１上にインジウム錫酸化物からなる透明導電膜２０２をスパッタリングにより成膜する（ステップＳ２１１）。ここで、透明導電膜２０２は、インジウム亜鉛酸化物、インジウム錫亜鉛酸化物であってもよい。膜厚は１０ｎｍ〜１５０ｎｍの程度であり、約２０ｎｍ〜５０ｎｍが好適である。続いて、Ｃｕ／ＣｕＸ合金２０３をマグネトロンスパッタリングにより成膜する（ステップＳ２１１）。Ｃｕ／ＣｕＸ合金２０３の膜厚はＣｕが約２００ｎｍ〜４００ｎｍ、ＣｕＸ合金は１０ｎｍ〜１００ｎｍが好適である。本実施例では、ＣｕＸ合金のＸにマンガンを用いて実施した。他のアルミニウムやマグネシウム等でも良い。
【００５７】
次に、ハーフ露光マスクを用いてレジストパタンを形成する（ステップＳ２１２）。ここで、走査信号線、共通信号線を構成する部分には露光をせずレジストを厚く形成し、共通（透明）電極を形成する部分はハーフ露光としてレジストを薄く形成する。その後、Ｃｕ／ＣｕＸ合金２０３を選択的にエッチング除去し（ステップＳ２１３）、続いて透明導電膜２０２を選択的にエッチング除去する（ステップＳ２１４）。次に、ハーフ露光部のレジストをアッシングにより除去する（ステップＳ２１５）。アッシングの後、ハーフ露光部のＣｕＸを選択的にエッチング除去し（ステップＳ２１６）、レジストを剥離する（ステップＳ２１７）。
【００５８】
図１６には、ＴＦＴ基板２００の製造工程のうち、第２フォトリソグラフィ工程２７２により形成されるＴＦＴ基板２００の断面が概略的に示されている。また、図１７には第２フォトリソグラフィ工程２７２が示されている。これらの図に示されるように、第２フォトリソグラフィ工程２７２では、まず、窒化ケイ素からなるゲート絶縁膜２０４と、非晶質ケイ素からなる半導体層２０５と、ドープした非晶質ケイ素（ｎ＋型）からなるコンタクト層２０６をプラズマ化学蒸着法で連続的に成膜し（ステップＳ２２１）、酸素プラズマによりコンタクト層２０６の表面を予備酸化する（ステップＳ２２２）。
【００５９】
バイナリ露光マスクによるレジストパタン形成の後（ステップＳ２２３）、コンタクト層２０６、半導体層２０５を選択的にエッチング除去し（ステップＳ２２４）、レジストを剥離すると（ステップＳ２２５）、いわゆる島状パタンが形成される。以上の工程により、走査信号線（ゲート電極、走査信号線端子を含む）、共通信号線（共通信号線端子を含む）、共通（透明）電極が形成される。
【００６０】
図１８には、ＴＦＴ基板２００の製造工程のうち、第３フォトリソグラフィ工程２７３により形成されるＴＦＴ基板２００の断面が概略的に示されている。また、図１９には第３フォトリソグラフィ工程２７３が示されている。これらの図に示されるように、第３フォトリソグラフィ工程２７３では、まず、初層としてＣｕＭｎ合金層２０７Ａを４０ｎｍ成膜し、次いで、９９．９９％純度の純銅からなる純銅層２０７Ｂを６００ｎｍ成膜し、さらに第１添加元素としてイットリウムを３原子％、第２添加元素としてアルミニウムを５原子％添加した銅を主成分とする合金からなる銅合金層２０７Ｃを６０ｎｍマグネトロンスパッタリングにより連続成膜する（ステップＳ２３１）。銅を主成分とする合金からなる銅合金層２０７Ｃの膜厚は１０ｎｍ〜１００ｎｍの程度であり、約２０ｎｍ〜６０ｎｍが好適である。純銅層２０７Ｂの膜厚は１００ｎｍ〜１０００ｎｍの程度であり、約２００ｎｍ〜６００ｎｍが好適である。
【００６１】
なお、銅合金層２０７Ｃの銅合金の添加元素のうち、まず第１添加元素は本実施例のイットリウムのほか、リチウム、パラジウム、が好適である。中でもリチウムが特に良い。
【００６２】
また、第２添加元素は、本実施例のアルミニウムのほか、ベリリウム、マンガン、バナジウム、亜鉛が好適である。
【００６３】
バイナリ露光マスクによるレジストパタン形成の後（ステップＳ２３２）、銅合金層２０７Ｃと純銅層２０７ＢとＣｕＭｎ合金層２０７Ａとを選択的にエッチング除去し（ステップＳ２３３）、コンタクト層２０６を選択的にエッチング除去し（ステップＳ２３４）、レジストを剥離すると（ステップＳ２３５）、ドレイン電極（映像信号線及び映像信号線端子を含む）、及びソース電極が形成される。
【００６４】
エッチング後のドレイン電極、ソース電極の側面形状を観察した結果、厚膜（６００ｎｍ）の純銅層２０７Ｂが順テーパ形状であることを確認した。
【００６５】
ここで、ＴＦＴ基板２００のリーク電流低減、移動度の増加等特性向上を目的とした水素プラズマ処理を行う。水素化によるシリコン中のダングリングボンドを水素により終端する方法である。前記工程を経た基板にプラズマＣＶＤ装置を用いて水素プラズマ処理を施した。基板温度は１００℃、処理時間は１２０秒で行った。
【００６６】
水素プラズマ処理後の配線パタンを観察したところ、コンタクト層２０６上の銅配線に剥がれなどの不具合はなく、良好な密着性を有していることを確認した。また、１００℃より高温の２３０℃で水素プラズマ処理を施したところ、良好な密着性を有していることを確認した。
【００６７】
図２０には、ＴＦＴ基板２００の製造工程のうち、第４フォトリソグラフィ工程２７４により形成されるＴＦＴ基板２００の断面が概略的に示されている。また、図２１には第４フォトリソグラフィ工程２７４が示されている。これらの図に示されるように、第４フォトリソグラフィ工程２７４では、まず、窒化ケイ素からなる保護絶縁膜２０８をプラズマ化学蒸着法で成膜する（ステップＳ２４１）。保護絶縁膜２０８の成膜温度は約２３０℃であり、この時、第３フォトリソグラフィ工程２７３で形成した予備酸化したコンタクト層２０６とＣｕＭｎ合金層２０７Ａとの界面で、添加元素の酸化反応が起こり、薄い添加元素酸化物の酸化物層２１０が生成する。この酸化物が純銅層２０７Ｂと銅合金層２０７Ｃの銅のコンタクト層２０６と半導体層２０５への拡散及びコンタクト層２０６からのシリコンの拡散を遮断するバリア層として、または密着層として機能する。
【００６８】
ここで銅合金層の添加元素の酸化物層膜厚は０．５ｎｍ〜５ｎｍであり１ｎｍ〜２ｎｍ程度が好適である。
【００６９】
バイナリ露光マスクによるレジストパタン形成の後（ステップＳ２４２）、ソース電極上の保護絶縁膜にスルーホールを開口し、同時に映像信号線端子（図示せず）上の保護絶縁膜にスルーホール（図示せず）を開口し、同時に走査信号線端子（図示せず）上の保護絶縁膜とゲート絶縁膜にスルーホール（図示せず）を開口し（ステップＳ２４３）、レジストを剥離する（ステップＳ２４４）。
【００７０】
図２２には、ＴＦＴ基板２００の製造工程のうち、第５フォトリソグラフィ工程２７５により形成されるＴＦＴ基板２００の断面が概略的に示されている。また、図２３には第５フォトリソグラフィ工程２７５が示されている。これらの図に示されるように、第５フォトリソグラフィ工程２７５では、まず、インジウム錫酸化物からなる透明導電膜２１１をスパッタリングにより成膜する（ステップＳ２５１）。まず、バイナリ露光マスクによるレジストパタン形成の後（ステップＳ２５２）、画素電極、走査信号線端子、共通信号線端子、映像信号線端子のパタン部を除き透明導電膜を選択的にエッチング除去し（ステップＳ２５３）、レジストを剥離する（ステップＳ２５４）。以上の工程により液晶表示装置のＴＦＴ基板２００が完成する。
【００７１】
図２４には、以上の工程により製造された液晶表示装置のＴＦＴ基板２００を使用した液晶パネル２５０の一部断面が概略的に示されている。液晶パネル２５０は、上述の第１フォトリソグラフィ工程２７１〜第５フォトリソグラフィ工程２７５により製造されたＴＦＴ基板２００と、液晶２１３と、カラーフィルタ基板２１とにより構成されている。この図に示されるように、ＴＦＴ基板２００の映像信号線であるドレイン線、ソース電極、及び共通電極は、銅により配線されている。
【００７２】
以上説明したように、本実施形態によれば、水素プラズマ処理においても、銅合金層２０７Ｃの存在により、酸化物層２１０が還元されるのを抑制し、銅配線とコンタクト層２０６との密着性を保つことができる。
【００７３】
また、本実施形態によれば、銅合金層２０７Ｃの存在により厚膜化した純銅層２０７Ｂにおいても良好なテーパ形状を得ることができる。
【００７４】
また、ＴＦＴ基板２００は純銅により配線されるため、ＴＦＴ基板２００の消費電力を低下させることができる。
【００７５】
［第３実施形態］
本発明の第３の実施形態に係る液晶表示装置のＴＦＴ基板３００について説明する。なお、このＴＦＴ基板３００が使用される液晶表示装置の構成は、第１実施形態における図１の液晶表示装置１０及び図２の液晶パネル２０の構成と同様であるため、これらの構成については説明を省略する。
【００７６】
第１実施形態では、５回のフォトリソグラフィを用いたが、本実施形態では４回のフォトリソグラフィを用いる。第１実施形態と同様に、図２５から図３４までの各図において、図２５、図２７、図２９、図３１及び図３３は薄膜トランジスタ部分、図２６、図２８、図３０、図３２及び図３４は工程の流れを示す。なお、図２９及び図３０は、図２７及び図２８の工程を代替する工程を示している。以下区分けした工程に従って説明する。
【００７７】
図２５には、ＴＦＴ基板３００の製造工程のうち、第１フォトリソグラフィ工程３７１により形成されるＴＦＴ基板３００の断面が概略的に示されている。また、図２６には第１フォトリソグラフィ工程３７１が示されている。これらの図に示されるように、まず、無アルカリガラスからなる基板３０１上にインジウム錫酸化物からなる透明導電膜３０２をスパッタリングにより成膜する。ここで、透明導電膜は、インジウム亜鉛酸化物及びインジウム錫亜鉛酸化物のいずれであってもよい。膜厚は１０ｎｍ〜１５０ｎｍの程度であり、約５０ｎｍが好適である。続いて、第１実施形態と同様に、Ｃｕ／ＣｕＸ合金３０３をマグネトロンスパッタリングにより連続成膜する（ステップＳ３１１）。
【００７８】
次に、ハーフ露光マスクを用いたフォトリソグラフィによってレジストパタンを形成する（ステップＳ３１２）。ここで、走査信号線及び共通信号線を構成する部分には露光をせずレジストを厚く形成し、共通（透明）電極を形成する部分はハーフ露光としてレジストを薄く形成する。フォトリソグラフィの後、Ｃｕ／ＣｕＸ合金３０３をエッチングし（ステップＳ３１３）、続いて透明導電膜３０２をエッチングする（ステップＳ３１４）。ここで、ハーフ露光部のレジストをアッシングにより除去する（ステップＳ３１５）。アッシングの後、ハーフ露光部のＣｕ／ＣｕＸ合金３０３をエッチングし、その後レジストを剥離する（ステップＳ３１７）。
【００７９】
以上の工程により、走査信号線（ゲート電極、走査信号線端子を含む）、共通信号線（共通信号線端子を含む）及び共通（透明）電極が形成される。
【００８０】
図２７には、ＴＦＴ基板３００の製造工程のうち、第２フォトリソグラフィ工程３７２ａにより形成されるＴＦＴ基板３００の断面が概略的に示されている。また、図２８には第２フォトリソグラフィ工程３７２ａが示されている。これらの図に示されるように、まず、窒化シリコンからなるゲート絶縁膜３０４と、非晶質ケイ素からなる半導体層３０５と、ドープした非晶質ケイ素（ｎ＋型）からなるコンタクト層３０６をプラズマ化学蒸着法で連続的に成膜し（ステップＳ３２１ａ）、酸素プラズマによりコンタクト層３０６の表面を予備酸化する（ステップＳ３２２ａ）。
【００８１】
続いて、イットリウムを４原子％、マンガンを３原子％とを含有し銅を主成分とする第１合金層３０７Ａと９９．９９％純度の純銅層３０７Ｂをマグネトロンスパッタリングにより連続成膜する（ステップＳ３２３ａ）。第１合金層３０７Ａの膜厚は１０ｎｍ〜１００ｎｍの程度であり、約２０ｎｍ〜５０ｎｍが好適である。純銅の膜厚は１００ｎｍ〜１０００ｎｍの程度であり、約２００ｎｍ〜５００ｎｍが好適である。
【００８２】
次に、ハーフ露光マスクを用いたフォトリソグラフィによってレジストパタンを形成する（ステップＳ３２４ａ）。ここで、ドレイン電極（映像信号線、映像信号線端子を含む）、及びソース電極を構成する部分には露光をせずレジストを厚く形成し、半導体層３０５の島パタンを形成する部分はハーフ露光としてレジストを薄く形成する。フォトリソグラフィの後、純銅層３０７Ｂ及び第１合金層３０７Ａをエッチングし（ステップＳ３２５ａ）、続いてドープした非晶質ケイ素（ｎ＋型）層３０６と半導体層３０５をエッチングする（ステップＳ３２６ａ）。ここで、ハーフ露光部のレジストをアッシングにより除去する（ステップＳ３２７ａ）。アッシングの後、ハーフ露光部の純銅／第１合金層の積層膜をエッチングし（ステップＳ３２８ａ）、引き続き、ドープした非晶質ケイ素（ｎ＋型）層３０６をエッチングすることで薄膜トランジスタのチャネルを分離し（ステップＳ３２９ａ）、レジストを剥離する（ステップＳ３３０ａ）。以上の工程により、ドレイン電極（映像信号線、映像信号線端子を含む）、ソース電極及び半導体層３０５の島パタンが形成される。
【００８３】
図２９及び図３０には、図２７及び図２８に示した第２フォトリソグラフィ工程３７２ａの変形例である第２フォトリソグラフィ工程３７２ｂが示されている。これらの図に示されるように、まず、窒化シリコンからなるゲート絶縁膜３０４と、非晶質ケイ素からなる半導体層３０５と、ドープした非晶質ケイ素（ｎ＋型）層３０６をプラズマ化学蒸着法で連続的に成膜し（ステップＳ３２１ｂ）、酸素プラズマによりコンタクト層３０６の表面を予備酸化する（ステップＳ３２２ｂ）。続いて、第１合金層３０７Ａ及び純銅層３０７Ｂを連続成膜する（ステップＳ３２３ｂ）。
【００８４】
次に、ハーフ露光マスクを用いたフォトリソグラフィによってレジストパタンを形成する（ステップＳ３２４ｂ）。ここで、レジストパタンはドレイン電極（映像信号線、映像信号線端子を含む）及びソース電極を構成する部分に形成され、その内薄膜トランジスタのチャネル周辺には露光をせずにレジストを厚く形成し、その他の部分にはハーフ露光としてレジストを薄く形成する。フォトリソグラフィの後、第１合金層３０７Ａ及び純銅層３０７Ｂの積層膜をエッチングすることによりドレイン電極（映像信号線、映像信号線端子を含む）及びソース電極を形成し、非晶質ケイ素（ｎ＋型）層３０６をエッチングすることにより薄膜トランジスタのチャネルを分離する（ステップＳ３２５ｂ）。
【００８５】
続いて、ハーフ露光部のレジストをアッシングにより除去する（ステップＳ３２６ｂ）。なお、このハーフ露光部のレジスト除去工程は省略可能である。引き続き、残りのレジストをリフローし薄膜トランジスタのチャネル部をレジストで埋める（ステップＳ３２７ｂ）。引き続き、半導体層３０５をエッチングし（ステップＳ３２８ｂ）、レジスト剥離することで半導体層３０５の島パタンが形成される（ステップＳ３２９ｂ）。
【００８６】
ここで、第１実施形態と同様に水素プラズマ処理を実施した。水素プラズマ処理後のチャネル部分を観察した結果、銅配線の剥がれは認められなかった。
【００８７】
図３１には、ＴＦＴ基板３００の製造工程のうち、第３フォトリソグラフィ工程３７３により形成されるＴＦＴ基板３００の断面が概略的に示されている。また、図３２には第３フォトリソグラフィ工程３７３が示されている。これらの図に示されるように、まず、窒化シリコンからなる保護絶縁膜３０８をプラズマ化学蒸着法で成膜する（ステップＳ３３１）。この成膜温度は約２３０℃である。この時、第２フォトリソグラフィ工程３７２ａで形成した予備酸化（ステップＳ３２２ａ）したコンタクト層３０６とイットリウムーマンガンとを含有し銅を主成分とする第１合金層３０７Ａとの界面で、添加元素の酸化反応が起こり、薄い添加元素酸化物（本実施例の場合はマンガン酸化物）の酸化物層３１０が生成する。この酸化物層が純銅層３０７Ｂと第１合金層３０７Ａの銅のコンタクト層３０６と半導体層３０５への拡散を遮断するバリア層として、または密着層として機能する。バイナリ露光マスクによるフォトリソグラフィの後（ステップＳ３３２）、ソース電極上および映像信号線端子（図示せず）上の保護絶縁膜３０８にスルーホール３０９を開口し、同時に走査信号線端子（図示せず）上の保護絶縁膜３０８とゲート絶縁膜３０４にスルーホール３０９を開口し（ステップＳ３３３）、レジストを剥離する（ステップＳ３３４）。
【００８８】
図３３には、ＴＦＴ基板３００の製造工程のうち、第４フォトリソグラフィ工程３７４により形成されるＴＦＴ基板３００の断面が概略的に示されている。また、図３４には第４フォトリソグラフィ工程３７４が示されている。これらの図に示されるように、インジウム錫酸化物からなる透明導電膜３１１をスパッタリングにより成膜する（ステップＳ３４１）。まず、バイナリ露光マスクによるフォトリソグラフィの後（ステップＳ３４２）、画素電極３１１、走査信号線端子（図示せず）、共通信号線端子（図示せず）及び映像信号線端子（図示せず）のパタンをエッチング加工し（ステップＳ３４３）、レジストを剥離する（ステップＳ３４４）。以上の工程により４回のフォトリソグラフィを用いても、液晶表示装置のＴＦＴ基板３００を作製することができる。
【００８９】
図３５には、以上の工程により製造された液晶表示装置のＴＦＴ基板３００を使用した液晶パネル３５０の一部断面が概略的に示されている。この図に示されるように、ＴＦＴ基板３００の映像信号線であるドレイン線、ソース電極及び共通電極は銅により配線されている。
【００９０】
なお、第１実施形態乃至第３実施形態においては、ＩＰＳ（In Plane Switching）方式の液晶表示装置のＴＦＴ基板を用いることとしているが、ＴＮ（Twisted Nematic）方式及びＶＡ（Vertical Alignment）方式のうちのいずれの方式のＴＦＴ基板であってもよい。
【００９１】
また、第１実施形態及び第３実施形態においては、銅合金層１０７Ａ及び銅合金層３０７Ａは銅配線の下層に配置され、第２実施形態においては、銅合金層２０７Ｃは銅配線の上層に配置した。添加元素の要件により銅合金層は純銅層の上層、下層に配置される。
【００９２】
また、上述の実施形態においては、液晶表示装置を用いることとしたが、自発光素子を用いた有機ＥＬ表示装置のＴＦＴ基板等のガラス基板に形成される非晶質ケイ素膜上の銅配線、その他の基板に形成される非晶質ケイ素膜上の銅配線であってもよい。
【符号の説明】
【００９３】
１０ 液晶表示装置、１１ 上フレーム、１２ 下フレーム、２０ 液晶パネル、２１ カラーフィルタ基板、２２ 駆動回路、２３ 駆動回路、２４ ゲート信号線、２５ ドレイン信号線、２６ セル、１００ ＴＦＴ基板、１０１ ガラス基板、１０２ 透明導電膜、１０３ 銅／銅合金、１０４ ゲート絶縁膜、１０５ 半導体層、１０６ コンタクト層、１０７Ａ 銅合金層、１０７Ｂ 純銅層、１０８ 保護絶縁膜、１０９ スルーホール、１１０ 酸化物層、１１１ 透明導電膜、１２０ 液晶、１５０ 液晶パネル、２００ ＴＦＴ基板、２０１ ガラス基板、２０２ 透明導電膜、２０３ 銅／銅合金、２０４ ゲート絶縁膜、２０５ 半導体層、２０６ コンタクト層、２０７Ａ 銅合金層、２０７Ｂ 純銅層、２０７Ｃ 銅合金層、２０８ 保護絶縁膜、２１０ 酸化物層、２１１ 透明導電膜、２１３ 液晶、２５０ 液晶パネル、３００ ＴＦＴ基板、３０１ ガラス基板、３０２ 透明導電膜、３０３ 純銅／銅合金、３０４ ゲート絶縁膜、３０５ 半導体層、３０６ コンタクト層、３０７Ａ 銅合金層、３０７Ｂ 純銅層、３０８ 保護絶縁膜、３０９ スルーホール、３１０ 酸化物層、３１１ 透明導電膜、３５０ 液晶パネル、３１３ 液晶。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄膜トランジスタを用いる表示装置であって、
前記薄膜トランジスタは、
非晶質ケイ素の膜により形成された非晶質ケイ素層と、
前記非晶質ケイ素層上に形成された銅配線と、を備え、
前記銅配線は、リチウム、パラジウム及びイットリウムのうちから少なくとも一種の元素を第１添加元素として含み、更にアルミニウム、ベリリウム、ハフニウム、リチウム、マグネシウム、マンガン、シリコン、スカンジウム、チタン、ジルコニウム、バナジウム及び亜鉛のうち少なくとも一種の元素であって、前記第１添加元素以外の元素を、更に第２添加元素として含む銅を主成分とする合金により形成された第１銅合金層を有する、ことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記銅配線は、前記第１銅合金層上に純銅により形成された純銅層を更に有し、
前記第１銅合金層は、前記非晶質ケイ素層上に形成され、
前記純銅層は、前記第１銅合金層上に形成されている、ことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記銅配線は、
前記非晶質ケイ素層上に、銅を主成分とする合金により形成された第２銅合金層と、
前記第２銅合金層上に純銅により形成された純銅層と、
を更に有し、
前記第１銅合金層は、前記純銅層上に形成され、
前記第１銅合金層の前記第２添加元素は、アルミニウム、ベリリウム、マンガン、バナジウム及び亜鉛のうち少なくとも一種の元素である、ことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項４】
薄膜トランジスタを用いる表示装置の製造方法であって、
ドープした非晶質ケイ素膜を成膜する非晶質ケイ素膜成膜工程と、
前記ドープした非晶質ケイ素膜の表面を酸化する工程の後に、リチウム、パラジウム及びイットリウムのうちから少なくとも一種の元素を第１添加元素として含み、更にアルミニウム、ベリリウム、ハフニウム、リチウム、マグネシウム、マンガン、シリコン、スカンジウム、チタン、ジルコニウム、バナジウム及び亜鉛のうち少なくとも一種の元素であって、前記第１添加元素以外の元素を第２添加元素として含む銅を主成分とする合金により形成された銅合金膜を成膜する銅合金膜成膜工程と、
前記銅合金膜成膜工程の後に、純銅により形成された純銅膜を成膜する純銅膜成膜工程と、
前記銅合金膜と前記純銅膜とをエッチングし、銅配線を形成する銅配線形成工程と、
前記銅配線を形成しなかった箇所のドープした非晶質ケイ素膜を除去する工程の後に、前記銅配線に水素プラズマを照射する水素プラズマ照射工程と、を備える表示装置の製造方法。
【請求項１】
薄膜トランジスタを用いる表示装置であって、
前記薄膜トランジスタは、
非晶質ケイ素の膜により形成された非晶質ケイ素層と、
前記非晶質ケイ素層上に形成された銅配線と、を備え、
前記銅配線は、リチウム、パラジウム及びイットリウムのうちから少なくとも一種の元素を第１添加元素として含み、更にアルミニウム、ベリリウム、ハフニウム、リチウム、マグネシウム、マンガン、シリコン、スカンジウム、チタン、ジルコニウム、バナジウム及び亜鉛のうち少なくとも一種の元素であって、前記第１添加元素以外の元素を、更に第２添加元素として含む銅を主成分とする合金により形成された第１銅合金層を有する、ことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記銅配線は、前記第１銅合金層上に純銅により形成された純銅層を更に有し、
前記第１銅合金層は、前記非晶質ケイ素層上に形成され、
前記純銅層は、前記第１銅合金層上に形成されている、ことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記銅配線は、
前記非晶質ケイ素層上に、銅を主成分とする合金により形成された第２銅合金層と、
前記第２銅合金層上に純銅により形成された純銅層と、
を更に有し、
前記第１銅合金層は、前記純銅層上に形成され、
前記第１銅合金層の前記第２添加元素は、アルミニウム、ベリリウム、マンガン、バナジウム及び亜鉛のうち少なくとも一種の元素である、ことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項４】
薄膜トランジスタを用いる表示装置の製造方法であって、
ドープした非晶質ケイ素膜を成膜する非晶質ケイ素膜成膜工程と、
前記ドープした非晶質ケイ素膜の表面を酸化する工程の後に、リチウム、パラジウム及びイットリウムのうちから少なくとも一種の元素を第１添加元素として含み、更にアルミニウム、ベリリウム、ハフニウム、リチウム、マグネシウム、マンガン、シリコン、スカンジウム、チタン、ジルコニウム、バナジウム及び亜鉛のうち少なくとも一種の元素であって、前記第１添加元素以外の元素を第２添加元素として含む銅を主成分とする合金により形成された銅合金膜を成膜する銅合金膜成膜工程と、
前記銅合金膜成膜工程の後に、純銅により形成された純銅膜を成膜する純銅膜成膜工程と、
前記銅合金膜と前記純銅膜とをエッチングし、銅配線を形成する銅配線形成工程と、
前記銅配線を形成しなかった箇所のドープした非晶質ケイ素膜を除去する工程の後に、前記銅配線に水素プラズマを照射する水素プラズマ照射工程と、を備える表示装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【公開番号】特開２０１１−１１９４６７（Ｐ２０１１−１１９４６７Ａ）
【公開日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２７５５９３（Ｐ２００９−２７５５９３）
【出願日】平成２１年１２月３日（２００９．１２．３）
【出願人】（５０２３５６５２８）株式会社 日立ディスプレイズ (2,552)
【出願人】（５０６０８７８１９）パナソニック液晶ディスプレイ株式会社 (443)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月３日（２００９．１２．３）
【出願人】（５０２３５６５２８）株式会社 日立ディスプレイズ (2,552)
【出願人】（５０６０８７８１９）パナソニック液晶ディスプレイ株式会社 (443)
【Ｆターム（参考）】
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