JP5368717B2 - Display device and Cu alloy film used therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、表示装置およびこれに用いるCu合金膜に関するものであり、特に、表示装置(例えば、液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイ等のフラットパネルディスプレイ)における薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor、以下、TFTと呼ぶことがある。)の
・ソース電極および/またはドレイン電極並びに信号線、および/または、
・ゲート電極および走査線
に用いられるCu合金膜、および該Cu合金膜が、上記ソース電極および/またはドレイン電極並びに信号線、および/または、ゲート電極および走査線に用いられた、上記液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイ等の表示装置、並びに上記Cu合金膜の形成に用いられるスパッタリングターゲットに関する。尚、以下では、表示装置のうち、液晶ディスプレイを例に説明するが、これに限定する意図ではない。
The present invention relates to a display device and a Cu alloy film used therefor, and in particular, a thin film transistor (Thin Film Transistor, hereinafter referred to as TFT) in a display device (for example, a flat panel display such as a liquid crystal display or an organic EL display). Source electrode and / or drain electrode and signal line, and / or
A Cu alloy film used for the gate electrode and the scanning line, and the liquid crystal display in which the Cu alloy film is used for the source electrode and / or the drain electrode and the signal line and / or the gate electrode and the scanning line, The present invention relates to a display device such as an organic EL display and a sputtering target used for forming the Cu alloy film. In the following, a liquid crystal display will be described as an example of the display device, but it is not intended to be limited to this.
例えば液晶ディスプレイは、小型の携帯電話から100インチを超す大型テレビに至るまで様々な分野に用いられている。この液晶ディスプレイは、画素の駆動方法によって、単純マトリックス型液晶ディスプレイとアクティブマトリックス型液晶ディスプレイに分類される。このうち、スイッチング素子としてTFTを組み込んだアクティブマトリックス型液晶ディスプレイは、画質が高品質で高速の動画にも対応できるため、液晶ディスプレイの主流となっている。 For example, liquid crystal displays are used in various fields ranging from small mobile phones to large televisions exceeding 100 inches. This liquid crystal display is classified into a simple matrix type liquid crystal display and an active matrix type liquid crystal display according to a pixel driving method. Of these, active matrix liquid crystal displays incorporating TFTs as switching elements are the mainstream of liquid crystal displays because of their high image quality and high-speed moving images.
図1は、アクティブマトリックス型液晶ディスプレイに適用される代表的な液晶ディスプレイの構成を示したものである。この液晶ディスプレイの構成および動作原理を、図1を参照しながら説明する。 FIG. 1 shows a configuration of a typical liquid crystal display applied to an active matrix liquid crystal display. The configuration and operating principle of this liquid crystal display will be described with reference to FIG.
まず、液晶ディスプレイ100は、TFT基板1と、TFT基板1に対向して配置された対向基板2と、TFT基板1と対向基板2との間に配置され、光変調層として機能する液晶層3とを単位画素ユニットとし、これが2次元アレイ状に配列した構造を有している。 First, the liquid crystal display 100 includes a TFT substrate 1, a counter substrate 2 disposed to face the TFT substrate 1, and a liquid crystal layer 3 that is disposed between the TFT substrate 1 and the counter substrate 2 and functions as a light modulation layer. Are unit pixel units, which are arranged in a two-dimensional array.
TFT基板1は、絶縁性のガラス基板1a上に配置されたTFT4、画素電極(透明導電膜)5、走査線や信号線を含む配線部6を有している。 The TFT substrate 1 has a TFT 4 disposed on an insulating glass substrate 1a, a pixel electrode (transparent conductive film) 5, and a wiring portion 6 including a scanning line and a signal line.
また、対向基板2は、ガラス板の全面に形成された共通電極7と、TFT基板1側の画素電極(透明電極膜)5に対向する位置に配置されたカラーフィルタ8と、TFT基板1上のTFT4および配線部6に対向する位置に配置された遮光膜9とを有している。対向基板2は更に、液晶層に含まれる液晶分子を所定の向きに配向させるための配向膜11を有している。 The counter substrate 2 includes a common electrode 7 formed on the entire surface of the glass plate, a color filter 8 disposed at a position facing the pixel electrode (transparent electrode film) 5 on the TFT substrate 1 side, and the TFT substrate 1. And a light shielding film 9 disposed at a position facing the TFT 4 and the wiring portion 6. The counter substrate 2 further has an alignment film 11 for aligning liquid crystal molecules contained in the liquid crystal layer in a predetermined direction.
TFT基板1および対向基板2の外側(液晶層の反対側)には、それぞれ偏光板10a、10bが配置されている。 Polarizing plates 10a and 10b are disposed outside the TFT substrate 1 and the counter substrate 2 (opposite the liquid crystal layer), respectively.
液晶ディスプレイ100では、各画素において、対向基板2と画素電極(透明導電膜)5との間の電界が、TFT4によって制御され、この電界によって液晶層3における液晶分子の配向が変化し、液晶層3を通過する光が変調(遮光や透光)される。これにより、対向基板2を透過する光の透過量が制御されて、画像として表示される。 In the liquid crystal display 100, in each pixel, the electric field between the counter substrate 2 and the pixel electrode (transparent conductive film) 5 is controlled by the TFT 4, and the orientation of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 3 is changed by this electric field. The light passing through 3 is modulated (shielded or translucent). As a result, the amount of light transmitted through the counter substrate 2 is controlled and displayed as an image.
液晶ディスプレイ100の下部にはバックライト22が設置され、この光が図1の下部から上部へと通過する。 A backlight 22 is installed in the lower part of the liquid crystal display 100, and this light passes from the lower part to the upper part in FIG.
また、TFT基板1は、TABテープ12を介して連結されたドライバ回路13および制御回路14によって駆動される。 Further, the TFT substrate 1 is driven by a driver circuit 13 and a control circuit 14 connected via a TAB tape 12.
図2は、図1中、Aの要部拡大図である。図2では、ガラス基板1a上に走査線(ゲート配線)25が形成されており、走査線25の一部はTFTのオン・オフを制御するゲート電極26として機能する。ゲート電極26を覆うようにしてゲート絶縁膜(SiN)27が形成されている。ゲート絶縁膜27を介して走査線25と交差するように信号線(ソース−ドレイン配線)34が形成され、信号線34の一部は、TFTのソース電極28として機能する。ゲート絶縁膜27上に、アモルファスシリコンチャネル層(活性半導体層)、信号線(ソース−ドレイン配線)34、パッシベーション膜(保護膜、SiN)30が順次形成されている。このタイプは一般にボトムゲート型と呼ばれる。 FIG. 2 is an enlarged view of a main part A in FIG. In FIG. 2, a scanning line (gate wiring) 25 is formed on the glass substrate 1a, and a part of the scanning line 25 functions as a gate electrode 26 for controlling on / off of the TFT. A gate insulating film (SiN) 27 is formed so as to cover the gate electrode 26. A signal line (source-drain wiring) 34 is formed so as to intersect the scanning line 25 via the gate insulating film 27, and a part of the signal line 34 functions as a source electrode 28 of the TFT. On the gate insulating film 27, an amorphous silicon channel layer (active semiconductor layer), a signal line (source-drain wiring) 34, and a passivation film (protective film, SiN) 30 are sequentially formed. This type is generally called a bottom gate type.
ゲート絶縁膜27上の画素領域には、例えば(In2O3)中に酸化錫(SnO)を10質量%程度含む酸化インジウム錫(Indium Tin OXide;ITO)膜や、(In2O3)中に酸化亜鉛を含む酸化インジウム亜鉛(Indium Zinc OXide;IZO)膜によって形成された画素電極(透明導電膜)5が配置されており、図2において、TFTのドレイン電極29は、画素電極(透明導電膜)5に直接コンタクトして電気的に接続される構造となっている。 The pixel region on the gate insulating film 27, for example (In 2 O 3) tin oxide in an indium oxide-tin containing (SnO) about 10 wt% (Indium Tin OXide; ITO) film or, (In 2 O 3) A pixel electrode (transparent conductive film) 5 formed by an indium zinc oxide (IZO) film containing zinc oxide is disposed therein. In FIG. 2, the drain electrode 29 of the TFT is a pixel electrode (transparent electrode). The conductive film) 5 is in direct contact with and electrically connected.
このTFT基板に、走査線を経由してゲート電極26にゲート電圧を印加すると、TFT4がオン状態となり、あらかじめ信号線に印加されていた駆動電圧がソース電極28からドレイン電極29を経由して画素電極(透明導電膜)5に印加される。そして、この様に画素電極(透明導電膜)5に所定レベルの駆動電圧が印加されると、対向基板2との間に十分な電位差が生じ、液晶層3に含まれる液晶分子が配向して光変調が生じる。 When a gate voltage is applied to the TFT substrate via the scanning line to the gate electrode 26, the TFT 4 is turned on, and the driving voltage previously applied to the signal line passes from the source electrode 28 to the pixel via the drain electrode 29. Applied to the electrode (transparent conductive film) 5. When a predetermined level of driving voltage is applied to the pixel electrode (transparent conductive film) 5 in this way, a sufficient potential difference is generated between the counter substrate 2 and the liquid crystal molecules contained in the liquid crystal layer 3 are aligned. Light modulation occurs.
またTFTの上部には、輝度向上のために反射電極(図示せず)が設置される場合がある。更に、画素電極は反射電極と接触している場合がある。 In addition, a reflective electrode (not shown) may be provided on the TFT to improve luminance. Further, the pixel electrode may be in contact with the reflective electrode.
図2に示したTFTのソース電極28とドレイン電極29の間には電圧が印加されているが、ゲート電極26の電圧をON/OFF制御することにより、チャンネル層を経由してソース電極28からドレイン電極29への電流を制御し、画素電極5を経由して液晶層3の電界を制御し、この結果、各画素の光透過量が変調され、動画像を表示することも可能である。 Although a voltage is applied between the source electrode 28 and the drain electrode 29 of the TFT shown in FIG. 2, the voltage of the gate electrode 26 is controlled to be turned ON / OFF, so that the voltage from the source electrode 28 can be reduced via the channel layer. The current to the drain electrode 29 is controlled, and the electric field of the liquid crystal layer 3 is controlled via the pixel electrode 5. As a result, the light transmission amount of each pixel is modulated, and a moving image can be displayed.
上記ソース−ドレイン配線34や走査線25、ゲート電極26は、加工が容易であるなどの理由により、Al−NdなどのAl合金の薄膜から形成されている。 The source-drain wiring 34, the scanning line 25, and the gate electrode 26 are formed from a thin film of an Al alloy such as Al-Nd for reasons such as easy processing.
しかしながら、近年は、液晶ディスプレイの大型化や動作周波数が60kHzから120kHzへと変更する等の事情により、配線の電気抵抗の更なる低減が必須課題となっており、より低い電気抵抗率を示す配線材料へのニーズが高まっている。そこで、テレビ用途の大型パネルを中心に、純AlやAl合金などのAl系材料に比べて電気抵抗率が低く(金属[バルク材]の電気抵抗率は、純Alが2.7×10−6Ω・cmであるのに対し、純Cuは1.8×10−6Ω・cm)、また、ヒロック耐性に優れたCu系材料が注目されている。 However, in recent years, due to circumstances such as an increase in the size of a liquid crystal display and a change in operating frequency from 60 kHz to 120 kHz, further reduction of the electrical resistance of wiring has become an essential issue, and wiring that exhibits a lower electrical resistivity There is a growing need for materials. Therefore, the electrical resistivity is lower than that of Al-based materials such as pure Al and Al alloys, mainly in large panels for television applications (the electrical resistivity of metal [bulk material] is 2.7 × 10 − While Cu is 6 Ω · cm, pure Cu is 1.8 × 10 −6 Ω · cm), and a Cu-based material having excellent hillock resistance has attracted attention.
しかし、Cu系材料を配線に適用した場合、ガラス基板や絶縁膜(例えばゲート絶縁膜)との密着性に劣るという課題がある。特に、絶縁膜上に形成する場合、以下の様な問題がある。即ち、絶縁膜として通常CVDで形成されたSiN膜が用いられる。従来から使用されているAl系材料からなる電極・配線は絶縁膜との密着性が良好であるが、Cu系材料からなる電極・配線(Cu系電極・配線)は、絶縁膜(特に絶縁膜として形成されるSiN膜)との密着性が悪く、Cu系電極・配線が絶縁膜(SiN膜)から剥離する、という問題があった。しかし、絶縁膜(SiN膜)との密着性向上については、未だ十分検討されていない。 However, when a Cu-based material is applied to the wiring, there is a problem that the adhesion with a glass substrate or an insulating film (for example, a gate insulating film) is poor. In particular, when forming on an insulating film, there are the following problems. That is, a SiN film formed by normal CVD is used as the insulating film. Conventionally used electrodes / wirings made of Al-based materials have good adhesion to insulating films, but electrodes / wirings made of Cu-based materials (Cu-based electrodes / wirings) are insulating films (especially insulating films). Adhesiveness to the SiN film) is poor, and there is a problem that the Cu-based electrode / wiring is peeled off from the insulating film (SiN film). However, improvement in adhesion with an insulating film (SiN film) has not been sufficiently studied yet.
よって、従来のCu系電極・配線を採用した液晶ディスプレイでは、SiN膜とCu系電極・配線の間に下地膜(純Mo層、Mo−Ti合金層などのMo含有下地層)を介した構造を取っている。すなわち、Mo含有下地層に純Cu薄膜を形成した2層構造の配線が使用されている例がある。しかしながら、このような2層構造配線は、電気抵抗率の高いMo含有下地層が配線下地にあるために、2層全体としての配線抵抗(実効的配線抵抗)が高くなる;プロセスが複雑になり、プロセスコストがかかる;材質の異なる薄膜を積層させていることから、配線形状にパターニングする際に、ウェットエッチングによるテーパー制御が難しい;といった課題がある。 Therefore, in a conventional liquid crystal display employing a Cu-based electrode / wiring, a structure in which a base film (Mo-containing base layer such as a pure Mo layer or Mo-Ti alloy layer) is interposed between the SiN film and the Cu-based electrode / wiring. Is taking. That is, there is an example in which a wiring having a two-layer structure in which a pure Cu thin film is formed on a Mo-containing underlayer is used. However, in such a two-layer structure wiring, since the Mo-containing base layer having a high electrical resistivity is on the wiring base, the wiring resistance (effective wiring resistance) of the entire two layers becomes high; the process becomes complicated However, since thin films of different materials are stacked, it is difficult to control the taper by wet etching when patterning into a wiring shape.
本発明はこの様な事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、Cu系材料の特徴である低電気抵抗率を維持しつつ、絶縁膜(例えばSiN膜)との密着性に優れたCu合金膜、およびこれをTFT(特には、TFTのソース電極および/またはドレイン電極並びに信号線)に上記Mo含有下地層を形成させずに用いた、例えば液晶ディスプレイに代表されるフラットパネルディスプレイ(表示装置)を提供することにある。また本発明は、上記の様な優れた性能を有するCu合金膜を形成するためのスパッタリングターゲットを提供することも目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and the object thereof is excellent in adhesion to an insulating film (for example, a SiN film) while maintaining the low electrical resistivity characteristic of the Cu-based material. Cu alloy film, and a flat panel display represented by, for example, a liquid crystal display, which is used without forming the Mo-containing underlayer on the TFT (particularly, the source electrode and / or drain electrode and signal line of the TFT). (Display device) is to be provided. Another object of the present invention is to provide a sputtering target for forming a Cu alloy film having excellent performance as described above.
本発明に係る表示装置用Cu合金膜とは、表示装置における薄膜トランジスタの
・ソース電極および/またはドレイン電極並びに信号線、および/または、
・ゲート電極および走査線
に用いられるCu合金膜であって、Geを0.1〜0.5原子%含有するところに特徴を有する。
The Cu alloy film for a display device according to the present invention is a thin film transistor source electrode and / or drain electrode and a signal line in the display device, and / or
A Cu alloy film used for gate electrodes and scanning lines, characterized by containing 0.1 to 0.5 atomic percent of Ge.
また本発明は、上記表示装置用Cu合金膜が、薄膜トランジスタの
・ソース電極および/またはドレイン電極並びに信号線、および/または、
・ゲート電極および走査線
に用いられている点に特徴を有する表示装置も含むものである。
Further, according to the present invention, the Cu alloy film for a display device includes: a thin film transistor, a source electrode and / or a drain electrode, a signal line, and / or
-It also includes a display device characterized in that it is used for gate electrodes and scanning lines.
前記表示装置として、前記薄膜トランジスタがボトムゲート型構造を有するものであって、前記ソース電極および/またはドレイン電極の一部が絶縁膜(特に窒化シリコン膜)上に形成された形態のものが、前記Cu合金膜の効果が存分に発揮されるので好ましい。 As the display device, the thin film transistor has a bottom-gate structure, and a part of the source electrode and / or drain electrode is formed on an insulating film (particularly a silicon nitride film). Since the effect of Cu alloy film is fully exhibited, it is preferable.
また本発明には、前記Cu合金膜の形成に用いるスパッタリングターゲットであって、Geを0.1〜0.5原子%含むCu合金からなることを特徴とするスパッタリングターゲットも含まれる。 The present invention also includes a sputtering target used for forming the Cu alloy film, which is made of a Cu alloy containing 0.1 to 0.5 atomic% of Ge.
本発明によれば、液晶ディスプレイの大型化や動作周波数の高域化に対応することのできる低電気抵抗率のCu合金膜を有する表示装置を実現できる。また、本発明のCu合金膜は絶縁膜(特にSiN膜)との密着性に優れているので、表示装置(例えば液晶ディスプレイ)用のソース−ドレイン配線に適用したときに、上記Mo含有下地層を形成させずに単層とすることができ、上記Mo含有下地層の省略を可能にした高性能の表示装置を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the display apparatus which has a Cu alloy film | membrane of the low electrical resistivity which can respond to the enlargement of a liquid crystal display and the raise of an operating frequency is realizable. In addition, since the Cu alloy film of the present invention is excellent in adhesion to an insulating film (particularly, a SiN film), the Mo-containing underlayer is applied to a source-drain wiring for a display device (for example, a liquid crystal display). It is possible to provide a high-performance display device in which the Mo-containing base layer can be omitted.
本発明者らは、Cu系材料の特徴である低電気抵抗率を維持しつつ、絶縁膜(例えば窒化シリコン膜)との密着性に優れたCu合金膜、およびこれをTFTに用いた表示装置を実現すべく鋭意研究を行った。その結果、少量のGeを含むCu合金膜とすればよい、との着想のもとでその具体的方法を見出した。以下、本発明について詳述する。 The present inventors have disclosed a Cu alloy film having excellent adhesion to an insulating film (for example, a silicon nitride film) while maintaining the low electrical resistivity characteristic of a Cu-based material, and a display device using the same in a TFT We conducted intensive research to realize this. As a result, a specific method was found based on the idea that a Cu alloy film containing a small amount of Ge may be used. Hereinafter, the present invention will be described in detail.
本発明のCu合金膜は、Geを0.1〜0.5原子%(at%)含むものである(以下、この様な本発明のCu合金膜を、特に「Cu−Ge含有合金膜」ということがある)。本発明では、Geを0.1原子%以上(好ましくは0.15原子%以上、より好ましくは0.20原子%以上)含有させることによって、絶縁膜との密着性が著しく向上することを見出した。 The Cu alloy film of the present invention contains 0.1 to 0.5 atomic% (at%) of Ge (hereinafter, such Cu alloy film of the present invention is particularly referred to as “Cu—Ge-containing alloy film”). There). In the present invention, it has been found that the adhesion to an insulating film is remarkably improved by containing 0.1 atomic% or more (preferably 0.15 atomic% or more, more preferably 0.20 atomic% or more) of Ge. It was.
この様にGeを含有させることにより高い密着性を発現する理由は、十分解明されたわけではないが、絶縁膜に窒化シリコン(以下、「SiN」と示すことがある)を用いた場合には、以下の様に考えられる。 The reason why the high adhesiveness is expressed by adding Ge in this way is not sufficiently elucidated, but when silicon nitride (hereinafter sometimes referred to as “SiN”) is used for the insulating film, The following are considered.
即ち、CVDで形成したSiN膜には少量の酸素が含まれている。このSiN膜上に純Cu膜を形成すると、上記純Cu膜とSiN膜の界面(以下「Cu/SiN界面」と示す)に、純Cu膜を構成するCuと上記酸素が反応して酸化物が形成される。この酸化物形成により、Cu/SiN界面に残留応力が発生し、純Cu膜とSiN膜の密着性が低下する。 That is, the SiN film formed by CVD contains a small amount of oxygen. When a pure Cu film is formed on the SiN film, Cu constituting the pure Cu film reacts with the oxygen at the interface between the pure Cu film and the SiN film (hereinafter referred to as “Cu / SiN interface”) to form an oxide. Is formed. Due to this oxide formation, residual stress is generated at the Cu / SiN interface, and the adhesion between the pure Cu film and the SiN film is lowered.
これに対し、SiN膜上に、Cu−Ge含有合金膜を形成すると、SiN膜中に含まれる酸素とGeが優先的に反応し、酸素を、Cu−Ge含有合金膜とSiN膜の界面(以下「Cu合金/SiN界面」と示す)からCu−Ge含有合金膜側に引き寄せ、Cu合金/SiN界面よりもCu−Ge含有合金膜側(即ち、上記界面でなく、Cu−Ge含有合金膜中)に酸化物(GeO2)が形成されると考えられる。そして、これにより、Cu合金/SiN界面に酸化物が形成されず、Cu合金/SiN界面に残留応力が発生しないため、Cu−Ge含有合金膜とSiN膜の密着性が向上するものと思われる。また、Cu合金/SiN界面に、GeO2が形成され、これを介して、Cu−Ge含有合金膜とSiN膜の高密着性が発現されている可能性も考えられる。更に、絶縁膜が窒化シリコンである場合には、SiとGeが周期律表における同族元素であり化学的親和性が強いため、Cu−Ge含有合金膜中のGeとSiN膜中のSiが化学的な結合を形成して、界面の密着性を向上させることも、密着性向上の理由として考えられる。 On the other hand, when a Cu—Ge containing alloy film is formed on the SiN film, oxygen and Ge contained in the SiN film react preferentially, and oxygen is exchanged between the Cu—Ge containing alloy film and the SiN film ( Hereinafter, the Cu—Ge containing alloy film is drawn from the “Cu alloy / SiN interface” to the Cu—Ge containing alloy film side (ie, the Cu—Ge containing alloy film instead of the above interface). It is thought that an oxide (GeO 2 ) is formed in the middle. As a result, no oxide is formed at the Cu alloy / SiN interface, and no residual stress is generated at the Cu alloy / SiN interface, so the adhesion between the Cu—Ge-containing alloy film and the SiN film is expected to improve. . In addition, there is a possibility that GeO 2 is formed at the Cu alloy / SiN interface, and through this, high adhesion between the Cu—Ge containing alloy film and the SiN film is expressed. Further, when the insulating film is silicon nitride, since Si and Ge are elements of the same group in the periodic table and have high chemical affinity, Ge in the Cu—Ge-containing alloy film and Si in the SiN film are chemical. It is also considered as a reason for improving the adhesion by forming a proper bond to improve the adhesion at the interface.
尚、上記説明では、絶縁膜として、窒化シリコン膜を用いた場合について説明したが、これに限定されず、絶縁膜として、少量の酸素を含みうるその他の絶縁膜;窒化アルミニウム膜、窒化チタン膜、窒化タンタル膜等の上にCu−Ge含有合金膜を形成する場合も含みうる。 In the above description, the case where a silicon nitride film is used as the insulating film has been described. However, the present invention is not limited to this, and the insulating film may include other insulating films that can contain a small amount of oxygen; an aluminum nitride film, a titanium nitride film. In some cases, a Cu-Ge-containing alloy film may be formed on a tantalum nitride film or the like.
上記効果は、Ge含有量が0.1原子%以上で発現し、Ge含有量が多いほどより密着性が高まるが、多過ぎてもその効果は飽和する。また、Ge含有量が増加すると電気抵抗率が増加するため、Geの含有量は0.5原子%以下に抑える必要がある。電気抵抗率をより低く抑える観点からは、Geを0.2原子%以下とすることが好ましい。 The above effect is exhibited when the Ge content is 0.1 atomic% or more, and the adhesiveness increases as the Ge content increases. However, the effect is saturated even when the Ge content is excessive. Further, since the electrical resistivity increases as the Ge content increases, the Ge content needs to be suppressed to 0.5 atomic% or less. From the viewpoint of keeping the electrical resistivity lower, Ge is preferably 0.2 atomic% or less.
上記Cu−Ge含有合金膜は、as−deposited状態でも密着性に優れるが、ポストアニール(成膜後の350℃までの熱処理)を行っても、同様に優れた密着力を発揮する。 The Cu—Ge-containing alloy film is excellent in adhesion even in an as-deposited state, but exhibits excellent adhesion even when post-annealing (heat treatment up to 350 ° C. after film formation) is performed.
上記Cu−Ge含有合金膜は、上記規定量のGeを含み、残部Cuおよび不可避不純物であり、上記不可避不純物としては、酸素、窒素、炭素、アルゴン等が挙げられ、これらは合計で0.1原子%以下である。 The Cu-Ge-containing alloy film contains the specified amount of Ge, and the remainder is Cu and inevitable impurities. Examples of the inevitable impurities include oxygen, nitrogen, carbon, argon, and the like. Atomic% or less.
また、本発明の作用を損なわない範囲で、他の特性付与を目的として、下記元素を積極的に添加することもできる。即ち、Cu−Ge含有合金膜を、例えばボトムゲート型構造を有するTFTのソース電極および/またはドレイン電極並びに信号線に適用する場合、その特性として「絶縁膜であるSiN膜との密着性」、「耐酸化性(ITO膜とのコンタクト安定性(低コンタクト抵抗))」、「半導体膜を構成するα−Siへの拡散抑制(TFT特性の安定性確保)」、「耐食性」等が求められる。このうち、Geを添加することで、上記「SiN膜との密着性」と、更には「耐酸化性(ITO膜とのコンタクト安定性(低コンタクト抵抗))」を確保できる。したがって、更に、上記「α−Siへの拡散抑制」や「耐食性」を向上させるために第3元素を添加しても構わない。 Moreover, the following elements can also be positively added for the purpose of imparting other characteristics within a range not impairing the action of the present invention. That is, when the Cu—Ge-containing alloy film is applied to, for example, a source electrode and / or drain electrode and a signal line of a TFT having a bottom gate type structure, its characteristics are “adhesion with an SiN film as an insulating film”, “Oxidation resistance (contact stability with ITO film (low contact resistance))”, “diffusion suppression to α-Si constituting semiconductor film (ensuring stability of TFT characteristics)”, “corrosion resistance”, etc. are required. . Among these, by adding Ge, the above-mentioned “adhesion with the SiN film” and further “oxidation resistance (contact stability with ITO film (low contact resistance))” can be secured. Therefore, a third element may be added in order to further improve the “suppression of diffusion into α-Si” and the “corrosion resistance”.
また、基板として用いられるガラスとの密着性も確保するには、第3元素として、Ni,Pt,Au,Ce,Ru,W,Cr,Ir,Mo,Fe,AlおよびZrよりなる群から選択される1種または2種以上を含有させることが有効であり、この第3元素を含有させた多元系のCu−Ge含有合金膜を、上記ゲート電極および走査線や、ソース電極および/またはドレイン電極並びに信号線に用いることも可能である。 Further, in order to ensure adhesion to the glass used as the substrate, the third element is selected from the group consisting of Ni, Pt, Au, Ce, Ru, W, Cr, Ir, Mo, Fe, Al and Zr. It is effective to contain one or more of the above-described elements, and the multi-element Cu—Ge-containing alloy film containing the third element is applied to the gate electrode and the scanning line, the source electrode and / or the drain. It can also be used for electrodes and signal lines.
尚、Cu−Ge含有合金膜を、TFTの
・ソース電極および/またはドレイン電極並びに信号線、および/または、
・ゲート電極および走査線
に用いる場合、より低い電気抵抗率が求められる場合がある。低電気抵抗率以外の特性を付与すべくGe含有量を高めると、上述の通り電気抵抗率は増加するが、Geを含有させつつ電気抵抗率をより低下させるため、第3元素として、Ni,Zn,FeおよびCoよりなる群から選択される1種または2種以上を含有させることが有効である。
In addition, the Cu-Ge-containing alloy film is used for the TFT source electrode and / or drain electrode and signal line, and / or
-When used for a gate electrode and a scanning line, a lower electrical resistivity may be required. When the Ge content is increased to give properties other than the low electrical resistivity, the electrical resistivity increases as described above. However, in order to further reduce the electrical resistivity while containing Ge, Ni, It is effective to contain one or more selected from the group consisting of Zn, Fe and Co.
上記Cu−Ge含有合金膜の形成には、スパッタリング法を採用することが望ましい。スパッタリング法とは、真空中にAr等の不活性ガスを導入し、基板とスパッタリングターゲット(以後、ターゲットと称する場合がある)との間でプラズマ放電を形成し、該プラズマ放電によりイオン化したArを上記ターゲットに衝突させて、該ターゲットの原子をたたき出し基板上に堆積させて薄膜を作製する方法である。イオンプレーティング法や電子ビーム蒸着法、真空蒸着法で形成された薄膜よりも、成分や膜厚の膜面内均一性に優れた薄膜を容易に形成でき、かつas−deposited状態で合金元素が均一に固溶した薄膜を形成できるため、高温耐酸化性を効果的に発現できる。スパッタリング法としては、例えばDCスパッタリング法、RFスパッタリング法、マグネトロンスパッタリング法、反応性スパッタリング法等のいずれのスパッタリング法を採用してもよく、その形成条件は、適宜設定すればよい。 It is desirable to employ a sputtering method for forming the Cu—Ge-containing alloy film. In sputtering, an inert gas such as Ar is introduced into a vacuum, a plasma discharge is formed between a substrate and a sputtering target (hereinafter sometimes referred to as a target), and Ar ionized by the plasma discharge is formed. This is a method of making a thin film by colliding with the target and knocking out atoms of the target and depositing them on a substrate. Compared to thin films formed by ion plating, electron beam vapor deposition, or vacuum vapor deposition, it is easier to form thin films with better in-plane uniformity of components and film thickness, and alloy elements are in an as-deposited state. Since a uniformly thin film can be formed, high-temperature oxidation resistance can be effectively expressed. As the sputtering method, for example, any sputtering method such as a DC sputtering method, an RF sputtering method, a magnetron sputtering method, or a reactive sputtering method may be employed, and the formation conditions may be set as appropriate.
また、上記スパッタリング法で、上記Cu−Ge含有合金膜を形成するには、上記ターゲットとして、Geを0.1〜0.5原子%含有するCu合金からなるものであって、所望のCu−Ge含有合金膜と同一の組成のCu−Ge含有合金スパッタリングターゲットを用いれば、組成ズレすることなく、所望の成分・組成のCu−Ge含有合金膜を形成することができるのでよい。 Further, in order to form the Cu—Ge containing alloy film by the sputtering method, the target is made of a Cu alloy containing 0.1 to 0.5 atomic% of Ge, and a desired Cu— If a Cu—Ge containing alloy sputtering target having the same composition as that of the Ge containing alloy film is used, a Cu—Ge containing alloy film having a desired component / composition can be formed without causing a composition shift.
ターゲットの形状は、スパッタリング装置の形状や構造に応じて任意の形状(角型プレート状、円形プレート状、ドーナツプレート状など)に加工したものが含まれる。 The shape of the target includes those processed into an arbitrary shape (such as a square plate shape, a circular plate shape, or a donut plate shape) according to the shape or structure of the sputtering apparatus.
上記ターゲットの製造方法としては、溶解鋳造法や粉末焼結法、スプレイフォーミング法で、Cu基合金からなるインゴットを製造して得る方法や、Cu基合金からなるプリフォーム(最終的な緻密体を得る前の中間体)を製造した後、該プリフォームを緻密化手段により緻密化して得られる方法が挙げられる。 As a method for producing the above target, a method for producing an ingot made of a Cu-based alloy by a melt casting method, a powder sintering method, or a spray forming method, or a preform made of a Cu-based alloy (the final dense body is formed). Examples thereof include a method obtained by producing an intermediate before being obtained) and then densifying the preform by a densification means.
本発明のCu合金膜(Cu−Ge含有合金膜)は、
表示装置における薄膜トランジスタの
・ソース電極および/またはドレイン電極並びに信号線、および/または、
・ゲート電極および走査線
に用いられるものであり、該箇所に適用することでCu−Ge含有合金膜の特性が十分に発揮される。
The Cu alloy film of the present invention (Cu-Ge-containing alloy film)
Thin-film transistor source electrode and / or drain electrode and signal line in display device, and / or
-It is used for a gate electrode and a scanning line, and the characteristic of a Cu-Ge containing alloy film is fully exhibited by applying to this location.
本発明では、特に、前記TFTがボトムゲート型構造を有するものであって、前記ソース電極および/またはドレイン電極の一部が絶縁膜(特には窒化シリコン膜)上に形成されている場合を好ましい形態とする。 In the present invention, it is particularly preferable that the TFT has a bottom gate structure, and a part of the source electrode and / or drain electrode is formed on an insulating film (particularly a silicon nitride film). Form.
尚、Cu−Ge含有合金膜を、ソース電極および/またはドレイン電極並びに信号線、および/または、ゲート電極および走査線の複数箇所に用いる場合、互いのCu−Ge含有合金膜の組成は一致していてもよいし、また規定範囲内で組成が相違していてもよい。 In addition, when using a Cu-Ge containing alloy film in multiple places of a source electrode and / or a drain electrode, a signal line, and / or a gate electrode, and a scanning line, the composition of a mutual Cu-Ge containing alloy film corresponds. The composition may be different within the specified range.
以下、図面を参照しながら、本発明の表示装置の好ましい実施形態を説明する。以下では、アモルファスシリコンTFT基板を備えた液晶ディスプレイを代表的に挙げて説明するが、本発明はこれに限定されず、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加え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。 Hereinafter, preferred embodiments of a display device of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following, a liquid crystal display including an amorphous silicon TFT substrate will be described as a representative example, but the present invention is not limited to this, and is implemented with appropriate modifications within a range that can meet the purpose described above and below. All of which are within the scope of the present invention.
前記図2において、ソース電極28やドレイン電極29、信号線(図2に表示されていない)、および/または走査線(ゲート配線)25やゲート電極26を、Cu−Ge含有合金膜(例えばCu−0.3原子%Ge合金膜)とすることが一態様として挙げられる。 In FIG. 2, the source electrode 28 and the drain electrode 29, the signal line (not shown in FIG. 2), and / or the scanning line (gate wiring) 25 and the gate electrode 26 are made of Cu—Ge containing alloy film (for example, Cu -0.3 atomic% Ge alloy film) can be cited as an embodiment.
本実施形態によれば、従来のようにMo含有下地層を介在させることなく、絶縁膜上にCu−Ge含有合金膜を直接積層することができ、従来のTFT基板と同程度以上の良好なTFT特性を実現できる(後記する実施例を参照)。 According to the present embodiment, the Cu—Ge containing alloy film can be directly laminated on the insulating film without interposing the Mo containing base layer as in the prior art, and the same or better than the conventional TFT substrate. TFT characteristics can be realized (see examples described later).
次に、図3〜9を参照しながら、前記図2に示す本実施形態に係るTFT基板の製造方法を説明する。図3〜9には図2と同じ参照符号を付している。 Next, a manufacturing method of the TFT substrate according to the present embodiment shown in FIG. 2 will be described with reference to FIGS. 3 to 9 are given the same reference numerals as in FIG.
まず、図3に示すように、ガラス基板(透明基板)1aに、スパッタリング法を用いて厚さ200nm程度のCu−Ge含有合金膜(例えば、Cu−0.3原子%Ge合金膜)を成膜する。この膜をパターニングすることにより、ゲート電極26および走査線25を形成する。このとき、後記する図4において、ゲート絶縁膜27のカバレッジが良くなる様に、上記合金膜の側面を傾斜角約30°〜60°のテーパー状にエッチングしておくのがよい。 First, as shown in FIG. 3, a Cu—Ge-containing alloy film (for example, Cu-0.3 atomic% Ge alloy film) having a thickness of about 200 nm is formed on a glass substrate (transparent substrate) 1a using a sputtering method. Film. By patterning this film, the gate electrode 26 and the scanning line 25 are formed. At this time, in FIG. 4 to be described later, the side surface of the alloy film is preferably etched into a taper shape having an inclination angle of about 30 ° to 60 ° so that the coverage of the gate insulating film 27 is improved.
次いで、図4に示すように、例えばプラズマCVD法などの方法を用いて、約300nm程度のゲート絶縁膜(SiN膜)27を形成する。プラズマCVD法の成膜温度は、約350℃とすればよい。続いて、ゲート絶縁膜27の上に、厚さ50nm程度の水素化アモルファスシリコン膜(a−Si:H)および厚さ300nm程度の窒化シリコン膜(SiNx)を成膜する。 Next, as shown in FIG. 4, a gate insulating film (SiN film) 27 having a thickness of about 300 nm is formed by using a method such as plasma CVD. The film formation temperature of the plasma CVD method may be about 350 ° C. Subsequently, a hydrogenated amorphous silicon film (a-Si: H) having a thickness of about 50 nm and a silicon nitride film (SiNx) having a thickness of about 300 nm are formed on the gate insulating film 27.
続いて、ゲート電極26をマスクとする裏面露光により、図5に示すように窒化シリコン膜(SiNx)をパターニングし、チャネル保護膜を形成する。更にその上に、図6に示すように、リンをドーピングした厚さ50nm程度のn+型水素化アモルファスシリコン膜(n+a−Si:H)を成膜した後、水素化アモルファスシリコン膜(a−Si:H)およびn+型水素化アモルファスシリコン膜(n+a−Si:H)をパターニングする。 Subsequently, as shown in FIG. 5, the silicon nitride film (SiNx) is patterned by backside exposure using the gate electrode 26 as a mask to form a channel protective film. Furthermore, as shown in FIG. 6, after forming an n + type hydrogenated amorphous silicon film (n + a-Si: H) doped with phosphorus and having a thickness of about 50 nm, a hydrogenated amorphous silicon film ( a-Si: H) and n + -type hydrogenated amorphous silicon film (n + a-Si: H) are patterned.
そして図7に示す様に、スパッタリング法を用いて、厚さ300nm程度のCu−Ge含有合金膜(例えば、Cu−0.3原子%Ge合金膜)を形成してからパターニングすることにより、信号線と一体のソース電極28と、画素電極(透明導電膜)5に直接接続されるドレイン電極29を形成する。 Then, as shown in FIG. 7, a sputtering method is used to form a Cu—Ge-containing alloy film (for example, Cu-0.3 atomic% Ge alloy film) having a thickness of about 300 nm, and then patterning, thereby forming a signal. A source electrode 28 integrated with the line and a drain electrode 29 directly connected to the pixel electrode (transparent conductive film) 5 are formed.
そして図8に示す如く、例えばプラズマCVD装置などを用いて、窒化シリコン膜30を例えば膜厚300nm程度で成膜することにより保護膜を形成する。このときの成膜は例えば250℃程度で行なわれる。そしてこの窒化シリコン膜30上にフォトレジスト層31を形成した後、該窒化シリコン膜30をパターニングし、例えばドライエッチング等によって窒化シリコン膜30にコンタクトホール32を形成する。また図示していないが、同時にパネル端部のゲート電極上のTABとの接続に当たる部分にコンタクトホールを形成する。 Then, as shown in FIG. 8, a protective film is formed by forming a silicon nitride film 30 with a film thickness of, for example, about 300 nm using, for example, a plasma CVD apparatus. The film formation at this time is performed at about 250 ° C., for example. Then, after a photoresist layer 31 is formed on the silicon nitride film 30, the silicon nitride film 30 is patterned, and contact holes 32 are formed in the silicon nitride film 30 by, for example, dry etching. Although not shown, a contact hole is formed at a portion corresponding to connection with TAB on the gate electrode at the end of the panel at the same time.
更に図9に示す如く、例えば酸素プラズマによるアッシング工程を経た後、例えばアミン系等の剥離液を用いてフォトレジスト層31の剥離処理を行い、そして最後に、前記図2に示すように、例えば厚さ40nm程度のITO膜を成膜し、ウェットエッチングによるパターニングを行うことによって画素電極(透明導電膜)5を形成する。 Further, as shown in FIG. 9, after passing through an ashing process using, for example, oxygen plasma, the photoresist layer 31 is stripped using, for example, an amine-based stripping solution, and finally, as shown in FIG. A pixel electrode (transparent conductive film) 5 is formed by forming an ITO film having a thickness of about 40 nm and performing patterning by wet etching.
上記では、画素電極(透明導電膜)5として、ITO膜を用いたが、IZO膜(InOx−ZnOx系導電性酸化膜)を用いてもよい。また、活性半導体層として、アモルファスシリコンの代わりにポリシリコンを用いてもよい。 In the above description, an ITO film is used as the pixel electrode (transparent conductive film) 5, but an IZO film (InOx—ZnOx-based conductive oxide film) may be used. Further, polysilicon may be used as the active semiconductor layer instead of amorphous silicon.
このようにして得られるTFT基板を使用し、例えば、以下に記載の方法によって、前述した図1に示す液晶ディスプレイを作製する。 Using the TFT substrate thus obtained, for example, the liquid crystal display shown in FIG. 1 is manufactured by the method described below.
まず、上記のようにして作製したTFT基板1の表面に、例えばポリイミドを塗布し、乾燥してからラビング処理を行って配向膜を形成する。 First, for example, polyimide is applied to the surface of the TFT substrate 1 manufactured as described above and dried, and then a rubbing process is performed to form an alignment film.
一方、対向基板2は、ガラス基板上に、例えばCrをマトリックス状にパターニングすることによって遮光膜9を形成する。次に、遮光膜9の間隙に、樹脂製の赤、緑、青のカラーフィルタ8を形成する。遮光膜9とカラーフィルタ8上に、ITO膜のような透明導電膜を共通電極7として配置することによって対向電極を形成する。そして、対向電極の最上層に例えばポリイミドを塗布し、乾燥した後、ラビング処理を行って配向膜11を形成する。 On the other hand, the counter substrate 2 forms the light shielding film 9 on the glass substrate by patterning, for example, Cr in a matrix. Next, resin-made red, green, and blue color filters 8 are formed in the gaps between the light shielding films 9. A counter electrode is formed by disposing a transparent conductive film such as an ITO film as the common electrode 7 on the light shielding film 9 and the color filter 8. Then, for example, polyimide is applied to the uppermost layer of the counter electrode, and after drying, a rubbing process is performed to form the alignment film 11.
次いで、TFT基板1と対向基板2の配向膜11が形成されている面と夫々対向するように配置し、樹脂製などのシール材16により、液晶の封入口を除いてTFT基板1と対向基板2とを貼り合わせる。このとき、TFT基板1と対向基板2との間には、スペーサー15を介在させるなどして2枚の基板間のギャップを略一定に保つ。 Next, the TFT substrate 1 and the counter substrate 2 are arranged so as to face each other on the surface on which the alignment film 11 is formed, and the TFT substrate 1 and the counter substrate are removed by a sealing material 16 made of resin, excluding the liquid crystal sealing port. 2 and pasted together. At this time, a gap between the two substrates is kept substantially constant by interposing a spacer 15 between the TFT substrate 1 and the counter substrate 2.
このようにして得られる空セルを真空中に起き、封入口を液晶に浸した状態で徐々に大気圧に戻していくことにより、空セルに液晶分子を含む液晶材料を注入して液晶層を形成し、封入口を封止する。最後に、空セルの外側の両面に偏光板10a、10bを貼り付けて液晶パネルを完成させる。 The empty cell thus obtained is raised in a vacuum, and gradually returned to atmospheric pressure with the sealing port immersed in liquid crystal, thereby injecting a liquid crystal material containing liquid crystal molecules into the empty cell to form a liquid crystal layer. Form and seal the sealing port. Finally, polarizing plates 10a and 10b are attached to both sides of the empty cell to complete the liquid crystal panel.
次に、前記図1に示したように、液晶ディスプレイを駆動するドライバ回路13を液晶ディスプレイに電気的に接続し、液晶ディスプレイの側部あるいは裏面部に配置する。そして、液晶ディスプレイの表示面となる開口を含む保持フレーム23と、面光源をなすバックライト22と導光板20と保持フレーム23によって液晶ディスプレイを保持し、液晶ディスプレイを完成させる。 Next, as shown in FIG. 1, the driver circuit 13 for driving the liquid crystal display is electrically connected to the liquid crystal display and disposed on the side portion or the back surface portion of the liquid crystal display. Then, the liquid crystal display is held by the holding frame 23 including the opening serving as the display surface of the liquid crystal display, the backlight 22 serving as the surface light source, the light guide plate 20, and the holding frame 23, thereby completing the liquid crystal display.
尚、本発明のCu−Ge含有合金膜は、トップゲート型構造を有するTFTにおいて、絶縁膜上に形成されるゲート電極および走査線にも適用することができる。 Note that the Cu—Ge-containing alloy film of the present invention can also be applied to a gate electrode and a scanning line formed on an insulating film in a TFT having a top gate structure.
以下、本発明を実施例によって更に詳細に説明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更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含まれる。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the following examples are not intended to limit the present invention, and may be implemented with appropriate modifications within a range that can meet the purpose described above and below. These are all possible and are within the scope of the present invention.
[実施例1]
Cu合金膜とSiN膜との密着性を評価するため、以下の様なテープによる剥離試験を行った。
[Example 1]
In order to evaluate the adhesion between the Cu alloy film and the SiN film, the following peeling test using a tape was performed.
(試料の作製)
まず、ガラス基板(コーニング社製 Eagle2000、直径50mm×厚さ0.7mm)上にCVDによりSiN膜を200nm形成し、さらにSiN膜上に、DCマグネトロンスパッタリング法(成膜条件は下記の通り)により、室温にて、純Cu膜、純Mo膜、または表1に示す成分・組成のCu合金膜を300nm形成して試料とした。尚、純Cu膜、純Mo膜の形成には、それぞれ純Cu、純Moをスパッタリングターゲットに用い、種々の成分のCu合金膜の形成には、純Cuスパッタリングターゲット上にCu以外の元素を含むチップを設置したターゲットを用いた。
(Sample preparation)
First, a 200 nm SiN film was formed by CVD on a glass substrate (Corning Eagle 2000, diameter 50 mm × thickness 0.7 mm), and further on the SiN film by a DC magnetron sputtering method (deposition conditions are as follows). At room temperature, a pure Cu film, a pure Mo film, or a Cu alloy film having the components and compositions shown in Table 1 was formed to a thickness of 300 nm to prepare a sample. In addition, pure Cu and pure Mo are used for the sputtering target for forming the pure Cu film and pure Mo film, respectively, and elements other than Cu are included on the pure Cu sputtering target for forming the Cu alloy film of various components. A target with a chip was used.
(成膜条件)
・背圧:1.0×10−6Torr以下
・Arガス圧:2.0×10−3Torr
・Arガス流量:30sccm
・スパッタパワー:3.2W/cm2
・極間距離:50mm
・基板温度:室温
尚、形成された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。
(Deposition conditions)
・ Back pressure: 1.0 × 10 −6 Torr or less ・ Ar gas pressure: 2.0 × 10 −3 Torr
Ar gas flow rate: 30sccm
Sputtering power: 3.2 W / cm 2
・ Distance between electrodes: 50mm
-Substrate temperature: room temperature The composition of the formed Cu alloy film was confirmed by quantitative analysis using an ICP emission spectrometer (ICP emission spectrometer "ICP-8000 type" manufactured by Shimadzu Corporation).
(SiN膜との密着性の評価)
このようにして作製した試料の成膜表面(純Cu膜、純Mo膜、または上記Cu合金膜の表面)に、カッター・ナイフを用いて1mm間隔で碁盤目状の切り込みを入れた。次いでスコッチ(登録商標)メンディング・テープを試料の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、上記テープによって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。その結果を、表1の「as−deposited」の欄に示す。また、上記各試料に、真空雰囲気中で150℃×30min.の熱処理を施したものについても、上記膜残存率の測定を行った。その結果を表1に併記する。
(Evaluation of adhesion with SiN film)
A grid-like cut was made at 1 mm intervals on the film formation surface (the surface of the pure Cu film, the pure Mo film, or the above Cu alloy film) of the sample prepared in this manner using a cutter knife. Next, Scotch (registered trademark) mending tape is firmly attached onto the sample, and the tape is peeled off at once while being held at a tape peel angle of 60 °, and peeled off by the tape. The number of sections of the grid that were not performed was counted, and the ratio (film residual ratio) with respect to all sections was determined. The result is shown in the column “as-deposited” in Table 1. In addition, each sample was subjected to 150 ° C. × 30 min. In a vacuum atmosphere. The film remaining rate was also measured for those subjected to the heat treatment. The results are also shown in Table 1.
表1より、次の様に考察できる。純Cu膜の膜残存率はゼロであり、SiN膜との密着性を示さないのに対し、純Mo膜の膜残存率は100%であり、SiN膜に対して良好な密着性を示す。但し、純Moは室温での電気抵抗率が、純Cuよりもかなり高いといったデメリットを有する。 From Table 1, it can be considered as follows. The film remaining rate of the pure Cu film is zero and does not show adhesion with the SiN film, whereas the film remaining rate of the pure Mo film is 100% and shows good adhesion with the SiN film. However, pure Mo has a demerit that the electrical resistivity at room temperature is considerably higher than that of pure Cu.
また、Cu合金膜のうち、Cu−Ge含有合金膜以外は、膜残存率がほぼゼロか50%にも満たないのに対し、Cu−0.5at%Ge合金膜の膜残存率は100%であり、SiN膜に対して良好な密着性を示すことがわかる。 Further, among the Cu alloy films, except for the Cu—Ge containing alloy film, the film remaining rate is almost zero or less than 50%, whereas the film remaining rate of the Cu-0.5 at% Ge alloy film is 100%. It can be seen that good adhesion to the SiN film is exhibited.
[実施例2]
Cu合金膜中のGe含有量と熱処理条件が、SiN膜との密着性(上記膜残存率)に及ぼす影響を調べた。
[Example 2]
The influence of the Ge content in the Cu alloy film and the heat treatment conditions on the adhesion with the SiN film (the film remaining rate) was examined.
(試料の作製)
ガラス基板(コーニング社製 Eagle2000)上に、上記実施例1と同様に、CVDによりSiN膜を200nm形成し、さらにSiN膜上にDCマグネトロン・スパッタ法で、純Cu膜またはGe含有量の異なるCu合金膜を300nm形成して試料とした。尚、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、上記Ge含有量の異なるCu合金膜の形成には、真空溶解法で作製した種々の組成のCu−Ge2元系合金ターゲットをスパッタリングターゲットとして用いた。
(Sample preparation)
A SiN film having a thickness of 200 nm was formed by CVD on a glass substrate (Corning Eagle 2000) as in Example 1 above, and a pure Cu film or a Cu having a different Ge content was formed on the SiN film by DC magnetron sputtering. An alloy film was formed to 300 nm to prepare a sample. Note that pure Cu is used as a sputtering target for forming a pure Cu film, and Cu-Ge binary alloy targets having various compositions prepared by a vacuum melting method are used for forming Cu alloy films having different Ge contents. Used as a sputtering target.
(SiN膜との密着性の評価)
(a)上記の様にして作製した試料(as−deposited状態の試料)、
(b)真空雰囲気中で150℃×30min.の熱処理を施した試料、
(c)真空雰囲気中で350℃×30min.の熱処理を施した試料、
を用意して、実施例1と同様の方法でSiN膜との密着性(上記膜残存率)の評価を行った。
(Evaluation of adhesion with SiN film)
(A) Sample prepared as described above (as-deposited sample),
(B) 150 ° C. × 30 min. In a vacuum atmosphere. Samples subjected to heat treatment of
(C) 350 ° C. × 30 min. In a vacuum atmosphere. Samples subjected to heat treatment of
Was prepared and the adhesion with the SiN film (the film remaining rate) was evaluated in the same manner as in Example 1.
Ge含有量および熱処理条件を変えた種々のCu合金膜について、上記膜残存率を測定した結果を図10にまとめた。図10は、Cu合金膜中のGe含有量と上記膜残存の関係を、上記(a)as−deposited状態、(b)上記150℃で熱処理後、(c)上記350℃で熱処理後のそれぞれについて示したものである。 The results of measuring the film residual ratio of various Cu alloy films with different Ge contents and heat treatment conditions are summarized in FIG. FIG. 10 shows the relationship between the Ge content in the Cu alloy film and the remaining film, (a) as-deposited state, (b) after heat treatment at 150 ° C., and (c) after heat treatment at 350 ° C. Is shown.
この図10より、純Cu膜の膜残存率はゼロであるが、Geを0.1at%含有させることで膜残存率が急激に増加し、SiN膜に対して良好な密着性を示すことがわかる。Ge含有量をさらに増加させると、密着性(膜残存率)は向上し、Ge含有量が0.1at%以上で膜残存率が90%以上となり、Ge含有量が0.5at%以上で膜残存率は100%となる。この様な傾向は、熱処理の有無や熱処理条件に関係なく表れることがわかる。 From FIG. 10, although the film remaining rate of the pure Cu film is zero, the film remaining rate rapidly increases by containing Ge at 0.1 at%, and shows good adhesion to the SiN film. Recognize. When the Ge content is further increased, the adhesion (film residual ratio) is improved, the film residual ratio is 90% or more when the Ge content is 0.1 at% or more, and the film is obtained when the Ge content is 0.5 at% or more. The remaining rate is 100%. It can be seen that such a tendency appears regardless of the presence or absence of heat treatment and the heat treatment conditions.
[実施例3]
純Cu膜、Ge含有量の異なる種々のCu合金膜を用いて、下記に示す通り電気抵抗率を測定し、その評価を行った。
[Example 3]
Using a pure Cu film and various Cu alloy films having different Ge contents, the electrical resistivity was measured and evaluated as shown below.
(試料の作製)
ガラス基板(コーニング社製 Eagle2000)上に、上記実施例1と同様に、DCマグネトロン・スパッタ法で、純Cu膜またはGe含有量の異なるCu合金膜を300nm形成した。上記Ge含有量の異なるCu合金膜の形成には、真空溶解法で作製した種々の組成のCu−Ge2元系合金ターゲットをスパッタリングターゲットに用いた。
(Sample preparation)
A pure Cu film or a Cu alloy film having a different Ge content was formed in a thickness of 300 nm on a glass substrate (Eagle 2000 manufactured by Corning) in the same manner as in Example 1 by DC magnetron sputtering. For the formation of the Cu alloy films having different Ge contents, Cu—Ge binary alloy targets having various compositions prepared by a vacuum melting method were used as sputtering targets.
(電気抵抗率の測定)
上記形成した純Cu膜または種々のGe含有量のCu合金膜に対して、フォトリソグラフィーおよびウェットエッチングを施し、幅100μm、長さ10mmのストライプ状パターン(電気抵抗率測定用パターン)に加工してから、該パターンの電気抵抗率を、プローバーを使用した直流4探針法で室温にて測定した。
(Measurement of electrical resistivity)
The pure Cu film or Cu alloy film having various Ge contents formed above is subjected to photolithography and wet etching to be processed into a stripe pattern (electric resistivity measurement pattern) having a width of 100 μm and a length of 10 mm. Thus, the electrical resistivity of the pattern was measured at room temperature by a direct current four-probe method using a prober.
尚、電気抵抗率の測定は、as−deposited状態のストライプ状パターン、および、Cu合金膜成膜後の熱処理を模擬して、真空中(≦1×10-6 Torr)にて400℃で30分間の熱処理を上記Cu合金膜に施した後のストライプ状パターンについて行った。 The electrical resistivity was measured at 400 ° C. in a vacuum (≦ 1 × 10 −6 Torr) by simulating the stripe pattern in the as-deposited state and the heat treatment after the Cu alloy film was formed. The striped pattern was subjected to a heat treatment for 5 minutes on the Cu alloy film.
Ge含有量を変えた種々のCu合金膜について、上記電気抵抗率を測定した結果を図11にまとめた。図11は、Cu合金膜中のGe含有量と電気抵抗率の関係を、as−deposited状態と400℃真空熱処理後のそれぞれについて示したものである。 The results of measuring the electrical resistivity of various Cu alloy films with different Ge contents are summarized in FIG. FIG. 11 shows the relationship between the Ge content in the Cu alloy film and the electrical resistivity for the as-deposited state and after the 400 ° C. vacuum heat treatment.
この図11より、Cu合金膜の電気抵抗率は、as−deposited状態では、Ge含有量の増加に伴いほぼ直線的に増加していく。上記熱処理を施した試料は、as−deposited状態の試料と比較して電気抵抗率の絶対値は若干低下するが、上記熱処理を施した試料についても、電気抵抗率は、Ge含有量の増加に伴い直線的に増加する傾向を示すことがわかる。また、Cu合金中のGe含有量が0.5at%以下の場合に、電気抵抗率:5μΩcm以下の低電気抵抗率を達成できることがわかる。 From FIG. 11, the electrical resistivity of the Cu alloy film increases almost linearly as the Ge content increases in the as-deposited state. The absolute value of the electrical resistivity of the sample subjected to the heat treatment is slightly lower than that of the sample in the as-deposited state. However, the electrical resistivity of the sample subjected to the heat treatment also increases the Ge content. It can be seen that there is a tendency to increase linearly. It can also be seen that when the Ge content in the Cu alloy is 0.5 at% or less, a low electrical resistivity of 5 μΩcm or less can be achieved.
1 TFT基板
1a ガラス基板
2 対向基板(対向電極)
3 液晶層
4 薄膜トランジスタ(TFT)
5 画素電極(透明電極膜)
6 配線部
7 共通電極
8 カラーフィルタ
9 遮光膜
10a、10b 偏光板
11 配向膜
12 TABテープ
13 ドライバ回路
14 制御回路
15 スペーサー
16 シール材
17 保護膜
18 拡散板
19 プリズムシート
20 導光板
21 反射板
22 バックライト
23 保持フレーム
24 プリント基板
25 走査線(ゲート配線)
26 ゲート電極
27 ゲート絶縁膜
28 ソース電極
29 ドレイン電極
30 パッシベーション膜(保護膜、SiN)
31 フォトレジスト層
32 コンタクトホール
34 信号線(ソース−ドレイン配線)
100 液晶ディスプレイ
1 TFT substrate 1a Glass substrate 2 Counter substrate (counter electrode)
3 Liquid crystal layer 4 Thin film transistor (TFT)
5 Pixel electrode (transparent electrode film)
6 Wiring part 7 Common electrode 8 Color filter 9 Light shielding film 10a, 10b Polarizing plate 11 Alignment film 12 TAB tape 13 Driver circuit 14 Control circuit 15 Spacer 16 Sealing material 17 Protective film 18 Diffusion plate 19 Prism sheet 20 Light guide plate 21 Reflecting plate 22 Backlight 23 Holding frame 24 Printed circuit board 25 Scan line (gate wiring)
26 Gate electrode 27 Gate insulating film 28 Source electrode 29 Drain electrode 30 Passivation film (protective film, SiN)
31 Photoresist layer 32 Contact hole 34 Signal line (source-drain wiring)
100 LCD display
Claims (5)
ソース電極および/またはドレイン電極並びに信号線、および/または、
ゲート電極および走査線
に用いられるCu合金膜であって、
該Cu合金膜は、Geを0.1〜0.5原子%含有し、かつ真空雰囲気中で150℃×30min.の熱処理前後のいずれも窒化シリコンからなる絶縁膜との密着性に優れており、かつ
該Cu合金膜は窒化シリコン膜との間に下地膜を形成させずに用いられるものであることを特徴とする表示装置用Cu合金膜。 Source electrode and / or drain electrode and signal line of thin film transistor in display device, and / or
A Cu alloy film used for a gate electrode and a scanning line,
The Cu alloy film contains 0.1 to 0.5 atomic percent of Ge and is 150 ° C. × 30 min. Both before and after heat treatment are excellent in adhesion with an insulating film made of silicon nitride , and
The Cu alloy film of Cu alloy film for a display device comprising der Rukoto those used without a base film between the silicon nitride film.
ソース電極および/またはドレイン電極並びに信号線、および/または、
ゲート電極および走査線
に用いられていることを特徴とする表示装置。 The Cu alloy film for a display device according to claim 1 or 2, wherein the source electrode and / or drain electrode of the thin film transistor and the signal line, and / or
A display device which is used for a gate electrode and a scanning line.
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