JP2004304167A - 配線、表示装置及び、これらの形成方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明は、基板上若しくは回路素子上に設けられた第1の金属拡散防止膜上に、シード層の形成に続いて、フォトレジストマスクを用いて選択的に無電解メッキ法、又は電解メッキ法により、金属配線層を形成し、シード層及び第1の金属拡散防止膜の不要領域除去と、シード層及び金属配線層及び第1の金属拡散防止膜の側面を含む表面を覆うように無電解メッキ法による第2の金属拡散防止膜の選択的な形成と、により形成される配線及び電極及び、これらの形成方法である。
【選択図】 図1
Description
Process:写真食刻工程、所謂フォトリソグラフィー)によるマスキング技術と、RIE(Reactive Ion Etching:反応性イオンエッチング)法等のエッチング技術とを単に組み合わせても、実現が困難であった。つまり、銅のハロゲン化物の蒸気圧は、Alのハロゲン化物と比べて非常に低く(即ち、蒸発しにくい)、RIE等のエッチング技術を用いる場合には、プロセス温度として200〜300℃雰囲気下でのエッチング処理が必要である等、種々の課題が多い。また、通常のフォトレジストマスクではなく、SiO2やSiNxによるマスクを使用する必要もある。
上記ダマシン法においては、少なくとも配線を埋め込むための溝を形成する溝加工工程、配線パターンや上下電極間を接続するビア(プラグ)を形成するための成膜工程、フォトリソグラフィー工程、エッチング工程、研磨停止膜の成膜工程が必要であり、製造工程が煩雑となり、製造コストを高くしている。
また、配線抵抗を低減するためには、配線の断面積を大きくする必要があるが、集積化の制約から、アスペクト比の高い(つまり、幅や径が狭く深い)溝やビアホールを採用すると、銅の埋め込み性が低下する。また、銅薄層を基板全面に成膜した後に、不要部分を除去するというCMP工程等は、処理時間が掛かりスループットが悪い。
さらに、直径12インチ等の大口径半導体ウエハサイズに対応する大型のCMP装置が開発されているが、上記半導体ウエハよりも大面積で且つ平坦性等の精度が良くないガラス基板を用いる表示装置のための製造装置は実用化されていない。
この配線1は、ガラス等からなる基板2上には下地絶縁層3が設けられている。この下地絶縁層3上には、配線パターンに沿った第1の銅拡散防止層4が設けられ、この第1の銅拡散防止層4の幅より僅かに狭い銅シード層5及び銅配線層6が順次積層されている。これらの銅シード層5及び銅配線層6の表面を覆うように、第2の金属拡散防止層7が設けられている。このような4層構造となる配線1において、実質的に銅配線となる銅シード層5と銅配線層6は、第1の銅拡散防止層4と第2の銅拡散防止層7で周囲を取り囲まれた構造である。この配線が回路に組み込まれた際には、銅の拡散による隣接する回路素子、例えばTFTの特性を劣化させるような影響を防止することができる。この実施形態による電極は、例えば、アモルファスシリコンTFTやポリシリコンTFTのための低抵抗なゲート電極やソース・ドレイン電極に適用できる。
本実施形態の形成方法は、感光性樹脂マスク(所謂、フォトレジストマスク)を利用する選択的な無電解メッキ法を用いた金属配線層形成と、ウェットエッチングや電解エッチング等による金属シード層エッチングを組み合わせて、前述した配線1を形成する。この配線1の予め定められたパターン(配線パターン)は、このフォトレジストマスク等により定められるものであり、マスキングされない下地が露出した部分により、そのパターンが描画されている。このマスク材料としては、感光性樹脂に限らず、除去可能であり、下地及び形成される配線に電気的及び化学的に作用を及ぼさない材料であれば用いることができる。以下の実施形態でも同様である。
この第2の実施形態による配線及び電極は、前述した図1に示した配線及び電極の構造と同様にシード層を設けた構造であり、形成方法が異なっている。本実施形態の構成部位や製造工程において、前述した第1の実施形態(図1〜図3(d))の構成部位と同等の部位又は同等の製造工程には同じ参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。また、配線を構成する各部位の膜厚は、前述した第1の実施形態と同様である。ここでは、配線を例として、基板上に直接的に設ける構成について説明する。勿論、これらの配線や電極は、基板上に既に回路素子や回路素子の一部が形成されており、更にその上に形成することもできる。
図4(c)に示す工程では、フォトレジスト層の溝12底部に露出する第1の銅拡散防止層4上の表面の酸化膜(自然酸化膜等)を除去した後、無電解メッキ法を用いて、第1の銅拡散防止層4上に銅シード層5を形成する。
図5(a)に示すように、剥離液等を用いてフォトレジスト層11を除去する。この除去に際しては、前述したようにアッシング処理を併用してもよい。但し、これを併用させた場合には、酸化膜除去工程を追加する必要がある。
前述した図4(c)に示す工程では、無電解メッキ法を用いて銅シード層を形成し、さらに図4(d)において、このシード層及び第1の銅拡散防止層4を電極とした電解メッキ法を用いて銅配線層6を形成している。この無電解メッキ法に代わって、フォトレジスト層の溝12底部に露出する第1の銅拡散防止層4上の表面の酸化膜を除去する溶液、例えば銅イオンとフッ酸とフッ化アンモニウム若しくは硝酸等を含む溶液を用いた置換メッキ法で第1の銅拡散防止層4上に極薄い銅シード層5を形成してもよい。また、銅シード層5は、次の工程での無電解メッキ法が適用可能な程度の銅核の形成であってもよい。
前述した図4(c)に示す工程では、置換メッキ法で銅シード層5を形成したが、別の方法として、有機金属材料を用いたCVD法を用いてもよい。銅(Cu)の有機金属原料としては、例えば、銅の1価錯体原料であるトリメチルビニルシリルヘキサフルオロアセチルアセトナト銅(Cu(hfac)TMVS)を用いて、例えば140℃程度の低温下で成膜すると、成膜開始初期に銅拡散防止層のような導電性材料上と、フォトレジストや酸化膜のような絶縁性材料上との間で成膜の選択性を達成できる。即ち、導電性材料上では成膜厚さは成膜時間に比例するが、一方、絶縁性材料上では成膜開始初期に膜が形成されない潜伏期間が生じるため、成膜厚さが成膜時間に比例せず、選択性が発生する。但し、絶縁性材料上で核成長による銅層が形成された後、すなわち潜伏時間が経過した後(例えば2分乃至60分後)には、導電性材料上とほぼ同じ成膜速度で成膜が行われる。このため、核成長の進行程度が低い潜伏期間内に選択的に銅シード層を形成してしまうことが望ましい。
図6に、第3の実施形態に係る配線及び電極の断面構成を示す。この第3の実施形態による配線及び電極は、前述した第1の実施形態における銅シード層を設けていない構造である。ここでは、配線を例として、基板上に直接的に設ける構成について説明する。勿論、これらの配線や電極は、基板上に既に回路素子や回路素子の一部が形成されており、更にその上に形成することもできる。
この配線21の各層の膜厚は、例えば、下地絶縁層23が400nm、第1の銅拡散防止層24が50nm、銅配線層25が400nm、第2の銅拡散防止層26は50nmである。
本実施形態は、感光性樹脂もしくは無機絶縁層をマスクとする無電解メッキ法を用いて、第1の銅拡散防止層上に選択的に金属配線層を形成し、さらに、この金属配線層を第2の銅拡散防止層で覆うように形成する配線の形成方法である。
図8(b)に示す工程では、無電解メッキ法を用いて、銅配線層25の露出する全表面を覆うように、例えばCo−W−B、Co−B等からなる第2の銅拡散防止層26を形成する。ここでは、Pd触媒処理が不要なCo−W−B、Co−B等からなる銅拡散防止層を無電解メッキ法で形成することが望ましいが、銅配線層を選択的にメッキ法を用いて形成でき、銅拡散防止層となるものを用いるとよい。
図10(d)に示す工程では、第2の銅拡散防止層48をエッチングマスクとして利用して、不要な第1の銅拡散防止層をエッチングすることで、ゲート電極49を形成する。
図11(b)に示す工程では、PE−CVD法を用いて層間絶縁層50を形成する。もちろん、層間絶縁層も酸化シリコン層単層でもよいが、銅の拡散に対する拡散阻止能を有する窒化シリコン層のような絶縁層を含む多層構成を用いることが望ましい。さらに、この層間絶縁層50上に、PEPによるフォトレジスト層によるマスク(図示せず)を形成し、層間絶縁層50をエッチングしてソース及びドレイン領域42bの表面まで開口するコンタクトホール51を形成する。
尚、本発明の配線及び電極は、前述したようなLCDだけではなく、有機ELD例えば、アクティブマトリックス型有機ELDの基板上に形成される信号線、電源線、走査線及びTFT内の電極、及び周辺配線や同一基板上に形成された周辺駆動回路内の配線等に適用することも容易にできる。
Claims (15)
- 基板上に設けられた第1の金属拡散防止層と、
前記第1の金属拡散防止層上に設けられた金属シード層と、
前記金属シード層上に設けられた金属配線層と、
積層された前記金属シード層及び前記金属配線層の側面を含む露出する表面を覆う第2の金属拡散防止層からなる層と、
を具備し、前記金属シード層及び前記金属配線層は、前記第1の金属拡散防止層と前記第2の金属拡散防止層によって取り囲まれていることを特徴とする配線。 - 基板上に設けられた第1の金属拡散防止層と、
前記第1の金属拡散防止層上に設けられた金属シード層と、
前記金属シード層上に設けられた金属配線層と、
積層された前記金属シード層、前記金属配線層、及び第1の金属拡散防止層の側面を含む露出する表面を覆う第2の金属拡散防止層からなる層と、
を具備し、前記金属シード層及び前記金属配線層は、前記第1の金属拡散防止層と前記第2の金属拡散防止層によって取り囲まれていることを特徴とする配線。 - 基板上に形成された第1の金属拡散防止層と、
前記第1の金属拡散防止層上に設けられた金属配線層と、
前記金属配線層と第1の金属拡散防止層の側面を含む露出する表面を覆う第2の金属拡散防止層からなる層と、を具備し、
前記金属配線層は、前記第1の金属拡散防止層と前記第2の金属拡散防止層によって取り囲まれていることを特徴とする配線。 - マトリックス状に配置された駆動素子の電極と、
前記駆動素子に接続された走査線と、信号線の少なくとも1つは、第1の金属拡散防止層と、第2の金属拡散防止層によって取り囲まれるように設けられていることを特徴とする配線を有する表示装置。 - 前記配線を有する表示装置において、
前記配線上に、前記第2の金属拡散防止層を介して透明導電体層若しくは金属層が形成される請求項4に記載の配線を有する表示装置。 - 基板上に第1の金属拡散防止層を形成する工程と、
前記第1の金属拡散防止層上に予め定められたパターンの金属配線層を形成する工程と、前記金属配線層と平面的に重なる領域以外の前記第1の金属拡散防止層をエッチングする工程と、
少なくとも前記金属配線層の側面を含む露出表面を覆うように第2の金属拡散防止層を形成する工程と、
を具備することを特徴とする配線の形成方法。 - 前記配線の形成方法において、さらに、
前記予め定められたパターンの前記金属配線層の形成前に、第1の金属拡散防止層上に金属シード層を形成する工程と、
予め定められたパターンの前記金属配線層の形成後に前記金属配線層と接合される領域以外の前記金属シード層をエッチングする工程と、
を具備することを特徴とする請求項6に記載の配線の形成方法。 - 前記配線の形成方法において、さらに、
前記予め定められたパターンの前記金属配線層の形成前に、第1の金属拡散防止層上に予め定められたパターンの金属シード層を形成する工程を具備することを特徴とする請求項6に記載の配線の形成方法。 - 前記配線の形成方法において、
前記第1の金属拡散防止層を形成する工程は、
前記基板上に他の回路素子若しくは他の回路素子の一部が形成された工程の後に、実施されることを特徴とする請求項6に記載の配線の形成方法。 - 前記配線の形成方法において、さらに、
前記金属配線層の断面形状を規定する前記パターンの開口部断面形状は、矩形形状又は逆テーパー形状に形成されることを特徴とする請求項6に記載の配線の形成方法。 - 前記配線の形成方法において、さらに、
前記金属配線層形成が還元剤にコバルト塩、スズ塩若しくはグリオキシル酸を用いたアルカリ金属を含まない無電解メッキ浴により形成することを特徴とする請求項6に記載の配線の形成方法。 - マトリックス状に配置された画素用の駆動素子の電極と、前記駆動素子に接続された走査線と、信号線を有する表示装置の形成方法であって、
第1の金属拡散防止層を形成する工程と、
前記第1の金属拡散防止層上に予め定められたパターンの前記電極、前記走査線及び前記信号線のいずれかとなる金属配線層を形成する工程と、
少なくとも前記金属配線層と接合される以外の前記第1の金属拡散防止層をエッチングにより除去する工程と、前記少なくとも金属配線層の側面を含む露出表面を覆うように第2の金属拡散防止層を形成する工程と、
を具備してなることを特徴とする表示装置の形成方法。 - 前記表示装置の形成方法において、
予め定められたパターンの前記電極、前記走査線及び前記信号線のいずれかとなる金属配線層の形成前に、第1の金属拡散防止層上に金属シード層を形成する工程と、
予め定められたパターンの前記金属配線層の形成後に前記金属配線層と接合される領域以外の前記金属シード層をエッチングする工程と、
を具備することを特徴とする請求項12に記載の表示装置の形成方法。 - 前記表示装置の形成方法において、さらに、
予め定められたパターンの前記金属配線層の形成前に、前記第1の金属拡散防止層上に予め定められたパターンの金属シード層を形成する工程を具備することを特徴とする請求項12に記載の表示装置の形成方法。 - 前記表示装置の形成方法において、
前記第1の金属拡散防止層の少なくとも一部をシリサイド化する工程を具備することを特徴とする請求項12に記載の表示装置の形成方法。
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