JP2009015101A - Array substrate - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an array substrate which has a narrowed frame area and is excellent in reliability of wiring by suppressing the occurrence of voids in a Cu plating layer. <P>SOLUTION: The array substrate is prepared by forming a thin-film transistor on a display part H. The Cu plating layer 17b is connected to a source area 13A and a drain area 13B of the thin-film transistor via a contact hole 18. Aspect ratio of the contact hole 18 is one or more. In the contact hole 18, a Cu seed layer 17a is formed only near the bottom part. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、液晶表示パネル等に用いられるアレイ基板に関するものであり、特に、コンタクトホールにおける電極の構成の改良に関する。   The present invention relates to an array substrate used for a liquid crystal display panel or the like, and more particularly to an improvement in the configuration of electrodes in a contact hole.

例えば液晶表示パネルにおいては、アレイ基板と対向基板により液晶セルが構成され、アレイ基板上に形成されたスイッチング素子(画素駆動用の薄膜トランジスタ)及びこれを駆動する駆動回路によって液晶の駆動を行うことで、画像表示が行われる。この場合、1画素の液晶を駆動するのに1つの薄膜トランジスタが必要であり、多結晶シリコン(ポリシリコン)をチャンネル層に使用した多結晶薄膜トランジスタをガラス基板上に形成する技術が開発されている。プロセス技術の進歩により、低いプロセス温度でガラス基板上に高性能な多結晶薄膜トランジスタを形成することが可能になっている。   For example, in a liquid crystal display panel, a liquid crystal cell is composed of an array substrate and a counter substrate, and the liquid crystal is driven by a switching element (a thin film transistor for pixel driving) formed on the array substrate and a drive circuit for driving the switching element. Image display is performed. In this case, one thin film transistor is required to drive the liquid crystal of one pixel, and a technique for forming a polycrystalline thin film transistor using polycrystalline silicon (polysilicon) as a channel layer on a glass substrate has been developed. Advances in process technology have made it possible to form high performance polycrystalline thin film transistors on glass substrates at low process temperatures.

多結晶シリコン膜を用いた液晶表示パネルの製造においては、前記画素駆動用の薄膜トランジスタとともに、ドライバー回路や電源回路等、駆動回路を構成する薄膜トランジスタをアレイ基板上に作り込むことが行われており、例えば外付け集積回路(IC)として設置していた駆動回路についても、アレイ基板の周辺領域(額縁領域)に作り込むようになってきている。この場合、液晶表示パネルの周囲に配線形成等のために必要となる額縁領域の狭小化が大きな課題となる。アレイ基板において回路内蔵を行おうとすると、必要な薄膜トランジスタの個数や配線数が多くなるため、額縁領域の幅を大きくせざるを得ない。   In the manufacture of a liquid crystal display panel using a polycrystalline silicon film, a thin film transistor constituting a driving circuit, such as a driver circuit and a power supply circuit, is formed on an array substrate together with the thin film transistor for driving a pixel. For example, drive circuits that have been installed as external integrated circuits (ICs) are also being built in the peripheral area (frame area) of the array substrate. In this case, the narrowing of the frame area necessary for forming the wiring around the liquid crystal display panel is a big problem. If the circuit is built in the array substrate, the number of necessary thin film transistors and the number of wirings are increased, and thus the width of the frame region must be increased.

そこで、前述の額縁領域の狭小化の要求に応えることを目的に、例えばプロセス技術においてはウエットエッチングからドライエッチングへの移行が進められ、エッチング変換差を小さくすることで微細化を実現している。配線の微細化を進めることができれば、額縁領域を狭小化する上で有利である。   Therefore, for the purpose of meeting the above-mentioned demand for narrowing the frame region, for example, in the process technology, the shift from wet etching to dry etching is advanced, and the miniaturization is realized by reducing the etching conversion difference. . If the miniaturization of the wiring can be promoted, it is advantageous for narrowing the frame region.

ただし、配線の微細化に伴って低抵抗配線が必要になり、配線幅が微細になる代わりに配線膜厚が厚くなる傾向にあり、額縁領域のさらなる狭小化の妨げになっている。配線膜厚が厚くなると、その分、ドライエッチングにおいてもエッチング変換差が次第に大きくなるからである。   However, with the miniaturization of wiring, low resistance wiring is required, and the wiring film thickness tends to increase instead of reducing the wiring width, which hinders further narrowing of the frame region. This is because as the wiring film thickness increases, the etching conversion difference gradually increases in dry etching.

このような状況から、変換差の生じないメッキ法を採用し、低抵抗材料であるCuを用いた低抵抗配線技術が液晶表示パネルの分野においても注目されている。例えば特許文献1においては、絶縁基体内に埋め込まれることなく絶縁基体上に設けられた金属拡散防止膜と、金属拡散防止膜上に設けられた金属シード層と、金属シード層上に設けられた金属配線層とからなる3層構造を有する配線が提案されており、液晶表示装置への適用例が開示されている。   Under such circumstances, a low-resistance wiring technique using a plating method that does not cause a conversion difference and using Cu, which is a low-resistance material, has attracted attention in the field of liquid crystal display panels. For example, in Patent Document 1, a metal diffusion prevention film provided on an insulating substrate without being embedded in the insulating substrate, a metal seed layer provided on the metal diffusion prevention film, and a metal seed layer are provided. A wiring having a three-layer structure composed of a metal wiring layer has been proposed, and an application example to a liquid crystal display device is disclosed.

銅(Cu)を用いた微細配線の形成方法としては、いわゆるダマシン法が知られているが、CMPのための研磨停止膜の形成や、配線を埋め込むための溝を形成するエッチング工程等が必要である。前記特許文献1記載の発明のようにメッキ法を採用することで、これらの工程が不要となり、工程数の削減が可能である。
特開2004−134771号公報
A so-called damascene method is known as a method for forming fine wiring using copper (Cu), but it requires a polishing stop film for CMP, an etching process for forming a groove for embedding the wiring, and the like. It is. By adopting the plating method as in the invention described in Patent Document 1, these steps are unnecessary, and the number of steps can be reduced.
JP 2004-134771 A

しかしながら、例えばコンタクトホール内部にソース電極やドレイン電極をメッキ法により形成する場合、いわゆるボイドの発生により抵抗値が上昇するという問題がある。特に、アスペクト比が大きなコンタクトホールにおいて顕著である。コンタクトホール内部においては、内壁全体に形成されたCuシード層から等方的にCuが析出し、それが原因でボイドが発生するものと推測される。   However, for example, when a source electrode or a drain electrode is formed in a contact hole by a plating method, there is a problem that a resistance value increases due to generation of a so-called void. This is particularly noticeable in contact holes having a large aspect ratio. Inside the contact hole, it is presumed that Cu isotropically precipitates from the Cu seed layer formed on the entire inner wall, thereby causing voids.

本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、ボイドの発生を抑制することが可能で、抵抗値の上昇を抑えることが可能な配線構造を提供し、額縁領域の狭小化が可能で、配線の信頼性に優れたアレイ基板を提供することを目的とする。   The present invention has been proposed in view of such conventional circumstances, and provides a wiring structure capable of suppressing the generation of voids and suppressing an increase in resistance value. An object of the present invention is to provide an array substrate that can be narrowed and has excellent wiring reliability.

前述の目的を達成するために、本発明のアレイ基板は、表示部に薄膜トランジスタが形成されてなるアレイ基板であって、前記薄膜トランジスタのソース及びドレインにコンタクトホールを介してCuメッキ層が電極として接続されており、バリアメタル層上にCuシード層が形成され、前記コンタクトホールのアスペクト比が1以上であり、前記コンタクトホール部の層間絶縁膜がCu拡散防止能を有する膜を含む絶縁膜で構成され、且つ、前記コンタクトホールにおいて、底部近傍にのみCuシード層が形成されていることを特徴とする。   In order to achieve the above object, an array substrate of the present invention is an array substrate in which a thin film transistor is formed in a display unit, and a Cu plating layer is connected as an electrode to the source and drain of the thin film transistor through a contact hole. A Cu seed layer is formed on the barrier metal layer, the contact hole has an aspect ratio of 1 or more, and the interlayer insulating film of the contact hole portion is composed of an insulating film including a film having Cu diffusion preventing ability In addition, a Cu seed layer is formed only in the vicinity of the bottom of the contact hole.

コンタクトホールの底部近傍にのみCuシード層を形成した場合、Cuメッキ層の析出は、Cuシード層を形成した部分(すなわちコンタクトホールの底部)から始まり、コンタクトホール内部を次第に埋めていく形で進行する。したがって、等方的に成長した場合のように析出したCuが互いに衝突することがなく、ボイドの発生が回避される。   When the Cu seed layer is formed only near the bottom of the contact hole, the deposition of the Cu plating layer starts from the portion where the Cu seed layer is formed (that is, the bottom of the contact hole) and gradually fills the inside of the contact hole. To do. Therefore, the deposited Cu does not collide with each other as in the case of isotropic growth, and generation of voids is avoided.

本発明によれば、コンタクトホールに形成されるCuメッキ層において、ボイドの発生による抵抗値の上昇を招くことがない。したがって、本発明のアレイ基板においては、信頼性の高い配線形成が可能であり、また配線を微細化することも可能であるので、額縁領域の狭小化を実現することも可能である。   According to the present invention, the Cu plating layer formed in the contact hole does not cause an increase in resistance due to the generation of voids. Therefore, in the array substrate of the present invention, highly reliable wiring can be formed, and the wiring can be miniaturized, so that the frame region can be narrowed.

以下、本発明を適用したアレイ基板の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of an array substrate to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings.

本実施形態のアレイ基板は、液晶表示パネルに使用されるものである。液晶表示パネルは、図1に示すように、アレイ基板1と対向基板2を備えて構成され、これらアレイ基板1と対向基板2の間の液晶層をアレイ基板1上にマトリックス状に形成された薄膜トランジスタ(画素トランジスタ)をスイッチング素子として駆動することで、画像の表示が行われる。   The array substrate of this embodiment is used for a liquid crystal display panel. As shown in FIG. 1, the liquid crystal display panel includes an array substrate 1 and a counter substrate 2, and a liquid crystal layer between the array substrate 1 and the counter substrate 2 is formed in a matrix on the array substrate 1. An image is displayed by driving a thin film transistor (pixel transistor) as a switching element.

ここで、表示領域Hにおいては、アレイ基板1に各画素に対応して画素電極がマトリクス状に形成されるとともに、画素電極の行方向に沿って走査線が形成され、列方向に沿って信号線が形成されている。さらに、各走査線と信号線の交差位置に前記画素トランジスタが形成されている。   Here, in the display area H, pixel electrodes are formed on the array substrate 1 corresponding to the respective pixels in a matrix, scanning lines are formed along the row direction of the pixel electrodes, and signals along the column direction are formed. A line is formed. Further, the pixel transistor is formed at the intersection of each scanning line and signal line.

一方、アレイ基板1の周辺領域(液晶表示パネルの額縁領域)には、アレイ基板1に配列形成される信号線に駆動信号を供給する信号線駆動回路3や、走査線に駆動信号を供給する走査線駆動回路4等の駆動回路が形成されている。これら駆動回路は、複数の薄膜トランジスタ(駆動トランジスタ)と、これら薄膜トランジスタ接続される配線等から構成されている。   On the other hand, in the peripheral area of the array substrate 1 (the frame area of the liquid crystal display panel), a signal line drive circuit 3 that supplies drive signals to signal lines arranged and formed on the array substrate 1 and a drive signal to scan lines are supplied. A driving circuit such as the scanning line driving circuit 4 is formed. These drive circuits are composed of a plurality of thin film transistors (drive transistors) and wirings connected to these thin film transistors.

図2は、液晶表示パネルに形成された薄膜トランジスタの概略断面図である。薄膜トランジスタは、例えばポリシリコンを活性層としてアレイ基板1上に直接形成されている。すなわち、前記薄膜トランジスタは、ガラス基板11上にアンダーコート層12を介して多結晶半導体層(ポリシリコン層)13を形成し、当該多結晶半導体層13を活性層(チャネル層)として利用することにより構成されている。   FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a thin film transistor formed on a liquid crystal display panel. The thin film transistor is formed directly on the array substrate 1 using, for example, polysilicon as an active layer. That is, the thin film transistor is formed by forming a polycrystalline semiconductor layer (polysilicon layer) 13 on a glass substrate 11 via an undercoat layer 12 and using the polycrystalline semiconductor layer 13 as an active layer (channel layer). It is configured.

ガラス基板11上には、前記の通りアンダーコート層12が形成されるが、これはガラス基板11の表面の傷や穴等を塞いで平坦化すること、ガラス基板11に含まれる不純物の多結晶半導体層13への拡散を防止すること等を目的に形成されている。このアンダーコート層12は、例えばシリコン酸化膜やシリコン窒化膜等を成膜することにより形成されるが、例えば、熱処理により流動化する流動化樹脂からなる平坦化層と、不純物の拡散を防止する被覆層とからなる積層構造とすることも可能である。あるいは、前記ガラス基板11が平坦化に優れ、含まれる不純物も少ない場合には、前記アンダーコート層12を省略することも可能である。   The undercoat layer 12 is formed on the glass substrate 11 as described above. This is because the surface of the glass substrate 11 is covered with scratches, holes, and the like, and is planarized, and the impurities contained in the glass substrate 11 are polycrystalline. It is formed for the purpose of preventing diffusion into the semiconductor layer 13. The undercoat layer 12 is formed, for example, by depositing a silicon oxide film, a silicon nitride film, or the like. For example, the undercoat layer 12 prevents a diffusion of impurities and a planarization layer made of a fluidized resin that is fluidized by heat treatment. It is also possible to have a laminated structure comprising a coating layer. Alternatively, when the glass substrate 11 is excellent in planarization and contains a small amount of impurities, the undercoat layer 12 can be omitted.

前記アンダーコート層12上に形成される多結晶半導体層13は、例えばプラズマCVD法により成膜された非晶質シリコン(a−Si)をアニールした後、レーザ照射等によって多結晶化することにより形成されるものである。この多結晶半導体層13は、エッチング等により島状に素子分離され、個々の薄膜トランジスタのチャネルとして形成されている。また、前記多結晶半導体層13には、不純物注入によりソース領域13A,及びドレイン領域13Bが形成され、さらに、前記多結晶半導体層13のチャネル上には、ゲート絶縁膜14を介してゲート電極15が形成されている。   The polycrystalline semiconductor layer 13 formed on the undercoat layer 12 is annealed with amorphous silicon (a-Si) formed by, for example, a plasma CVD method, and then polycrystallineized by laser irradiation or the like. Is formed. The polycrystalline semiconductor layer 13 is separated into islands by etching or the like, and is formed as a channel of each thin film transistor. A source region 13A and a drain region 13B are formed in the polycrystalline semiconductor layer 13 by impurity implantation. Further, a gate electrode 15 is formed on the channel of the polycrystalline semiconductor layer 13 through a gate insulating film 14. Is formed.

さらに、前記ガラス基板11には、これら薄膜トランジスタと他の回路とを結ぶ配線が形成されている。具体的には、前記薄膜トランジスタにおいて、配線17が、層間絶縁膜16に形成したコンタクトホール18を介して、薄膜トランジスタのソース領域13A,あるいはドレイン領域13Bと接続されている。層間絶縁膜16は、Cu拡散防止能を有する絶縁膜(例えばSiN膜)である。   Further, the glass substrate 11 is formed with wirings connecting these thin film transistors and other circuits. Specifically, in the thin film transistor, the wiring 17 is connected to the source region 13A or the drain region 13B of the thin film transistor through a contact hole 18 formed in the interlayer insulating film 16. The interlayer insulating film 16 is an insulating film (for example, SiN film) having Cu diffusion preventing ability.

ここで、前記配線17は、Cuを無電解メッキすることにより形成されたCuメッキ層により構成され、配線幅の狭小化と低抵抗化を実現している。以下、前記コンタクトホール18における配線17の層構造について説明する。   Here, the wiring 17 is composed of a Cu plating layer formed by electroless plating of Cu, and the wiring width is narrowed and the resistance is reduced. Hereinafter, the layer structure of the wiring 17 in the contact hole 18 will be described.

前述の通り、薄膜トランジスタのソース領域13A及びドレイン領域13Bと接続される電極としての配線17を形成するには、前記コンタクトホール18を埋める形でCuメッキ層を形成する必要がある。また、Cuメッキ層を無電解メッキ法により形成する場合、Cuシード層の形成が必要である。Cuメッキ層はCuシード層上に析出形成される。   As described above, in order to form the wiring 17 as an electrode connected to the source region 13A and the drain region 13B of the thin film transistor, it is necessary to form a Cu plating layer so as to fill the contact hole 18. Further, when the Cu plating layer is formed by an electroless plating method, it is necessary to form a Cu seed layer. The Cu plating layer is deposited on the Cu seed layer.

本実施形態では、図3に示すように、コンタクトホール18の底部近傍にのみCuシード層17aを形成し、これを起点にCuメッキ層17bを析出形成している。なお、本実施形態においては、バリアメタル層17c上にCuシード層17aを形成しているが、バリアメタル層17cは、多結晶半導体層13へのCuの拡散を防止する機能を有するものである。多結晶半導体層13の表面は前記ゲート絶縁膜14により覆われているが、Siの酸化物等からなるゲート絶縁膜14ではCuの拡散を防止することはできない。そこで前記バリアメタル層17cを介在させることで、Cuがゲート絶縁膜14を透過して多結晶半導体層23へ拡散することを防止している。   In the present embodiment, as shown in FIG. 3, a Cu seed layer 17a is formed only near the bottom of the contact hole 18, and a Cu plating layer 17b is deposited from this. In the present embodiment, the Cu seed layer 17a is formed on the barrier metal layer 17c, but the barrier metal layer 17c has a function of preventing the diffusion of Cu into the polycrystalline semiconductor layer 13. . Although the surface of the polycrystalline semiconductor layer 13 is covered with the gate insulating film 14, the diffusion of Cu cannot be prevented by the gate insulating film 14 made of Si oxide or the like. Therefore, by interposing the barrier metal layer 17c, Cu is prevented from passing through the gate insulating film 14 and diffusing into the polycrystalline semiconductor layer 23.

前述のようにCuシード層17aをコンタクトホール18の底部近傍にのみ形成したのは、Cuメッキ層17bにおいてボイドが発生するのを防止するためである。例えば図4(a)に示すように、コンタクトホール18の壁面全体にCuシード層17aを形成した場合、図中矢印で示すように、Cuシード層17aから等方的に析出する。そして、等方的に析出したCu同士が衝突し、図4(b)に示すように、Cuメッキ層17bにボイドVが発生する。ボイドVの発生はCuメッキ層17bにより形成される配線17の抵抗値を上昇する要因となる。   The reason why the Cu seed layer 17a is formed only in the vicinity of the bottom of the contact hole 18 as described above is to prevent generation of voids in the Cu plating layer 17b. For example, as shown in FIG. 4A, when a Cu seed layer 17a is formed on the entire wall surface of the contact hole 18, it is isotropically deposited from the Cu seed layer 17a as indicated by an arrow in the figure. Then, isotropically deposited Cu collide with each other, and as shown in FIG. 4B, voids V are generated in the Cu plating layer 17b. The generation of the void V becomes a factor for increasing the resistance value of the wiring 17 formed by the Cu plating layer 17b.

これに対して、Cuシード層17aをコンタクトホール18の底部近傍にのみ形成した場合、図5に示すように、コンタクトホール18の底部から順にCuメッキ層17bが成長し、コンタクトホール18を満たす形でCuメッキ層17bが形成される。この時、析出したCu同士が衝突することはなく、ボイドが発生することもない。   On the other hand, when the Cu seed layer 17a is formed only near the bottom of the contact hole 18, the Cu plating layer 17b grows in order from the bottom of the contact hole 18 to fill the contact hole 18, as shown in FIG. Thus, the Cu plating layer 17b is formed. At this time, the deposited Cu does not collide with each other, and no void is generated.

前記ボイドの発生は、コンタクトホール18のアスペクト比が大きい場合に顕著である。アスペクト比は、図6に示すように、コンタクトホール18の深さDと開口径Rの比率D/Rであり、この値が1以上である場合に前記層構造(Cuシード層17aをコンタクトホール18の底部近傍にのみ形成した層構造)とすることが有効である。   The generation of the void is remarkable when the aspect ratio of the contact hole 18 is large. As shown in FIG. 6, the aspect ratio is the ratio D / R between the depth D of the contact hole 18 and the opening diameter R. When this value is 1 or more, the layer structure (the Cu seed layer 17a is formed into the contact hole). It is effective to adopt a layer structure formed only in the vicinity of the bottom of 18.

以上のような層構造とされた配線17を有するアレイ基板は、次のような工程を経て製造することができる。すなわち、先ず、ガラス基板上の多結晶半導体層(例えば膜厚100nm)を所望のパターンにパターニングした後、SiO等からなるゲート絶縁膜(例えば膜厚50nm)をCVD法等により形成する。そして、その上にゲート電極となる金属膜(例えば膜厚300nm)をスパッタ法等により形成し、フォトリソグラフィ工程やエッチング工程等を経て、ゲート電極を所定のパターンに形成する。 The array substrate having the wiring 17 having the layer structure as described above can be manufactured through the following steps. That is, first, after a polycrystalline semiconductor layer (eg, a film thickness of 100 nm) on a glass substrate is patterned into a desired pattern, a gate insulating film (eg, a film thickness of 50 nm) made of SiO 2 or the like is formed by a CVD method or the like. Then, a metal film (for example, a film thickness of 300 nm) to be a gate electrode is formed thereon by a sputtering method or the like, and a gate electrode is formed in a predetermined pattern through a photolithography process, an etching process, and the like.

その後、層間絶縁膜(例えば膜厚700nm)をCVD法等により形成する。層間絶縁膜は、SiO等の酸化膜でもよいが、Cuに対する拡散係数が小さなSiNやSiC等を少なくとも1層形成することが好ましい。層間絶縁膜の形成の後、当該層間絶縁膜にコンタクトホールを形成する。コンタクトホールのアスペクト比は例えば1以上である。 Thereafter, an interlayer insulating film (for example, a film thickness of 700 nm) is formed by a CVD method or the like. The interlayer insulating film may be an oxide film such as SiO 2 , but it is preferable to form at least one layer of SiN, SiC or the like having a small diffusion coefficient with respect to Cu. After the formation of the interlayer insulating film, a contact hole is formed in the interlayer insulating film. The aspect ratio of the contact hole is, for example, 1 or more.

次いで、配線形成のためにバリアメタル層とCuシード層をスパッタ法等により形成する。バリアメタル層としては、例えば膜厚30nmのTa層を形成する。Cuシード層は、例えば膜厚30nmのCu層を形成する。バリアメタル層やCuシード層をスパッタ法により形成すると、急峻な角度で形成されたコンタクトホールの側壁にはTaやCuが付着せず、バリアメタル層やCuシード層が形成されない。一方、コンタクトホールの底面は飛来するTaやCuと対向する形になり、バリアメタル層やCuシード層が形成される。その結果、図5に示すような、バリアメタル層やCuシード層がコンタクトホールの底部近傍にのみ形成された構造とすることができる。   Next, a barrier metal layer and a Cu seed layer are formed by sputtering or the like for wiring formation. As the barrier metal layer, for example, a Ta layer with a thickness of 30 nm is formed. As the Cu seed layer, for example, a Cu layer having a thickness of 30 nm is formed. When the barrier metal layer or Cu seed layer is formed by sputtering, Ta or Cu does not adhere to the sidewall of the contact hole formed at a steep angle, and the barrier metal layer or Cu seed layer is not formed. On the other hand, the bottom surface of the contact hole is opposed to flying Ta or Cu, and a barrier metal layer or a Cu seed layer is formed. As a result, a structure in which the barrier metal layer and the Cu seed layer are formed only near the bottom of the contact hole as shown in FIG.

層間絶縁膜上に形成された前記バリアメタル層及びCuシード層は、配線パターンに応じてパターニングする。パターニングは、フォトリソグラフィ工程やエッチング工程等を経て行われる。   The barrier metal layer and the Cu seed layer formed on the interlayer insulating film are patterned according to the wiring pattern. Patterning is performed through a photolithography process, an etching process, and the like.

さらに、フォトリソ技術によってレジスト層を形成し、Cuシード層上の前記レジスト層が形成されていない箇所にメッキ法によりCuメッキ層を形成する。Cuメッキ層のメッキに際しては、Cuを所望の膜厚で析出させ、前記コンタクトホール内にも充填する形でCuメッキ層を形成する。その結果、レジストを剥離することで、配線層及びソース電極、ドレイン電極が形成される。   Further, a resist layer is formed by a photolithography technique, and a Cu plating layer is formed by a plating method at a location on the Cu seed layer where the resist layer is not formed. When plating the Cu plating layer, Cu is deposited in a desired film thickness, and the Cu plating layer is formed so as to fill the contact hole. As a result, the wiring layer, the source electrode, and the drain electrode are formed by removing the resist.

以上により、薄膜トランジスタの形成、及び駆動回路の形成が行われ、その後、通常の手法にしたがってアレイ基板を完成し、これを対向基板と貼り合わせて液晶表示パネルを完成する。   As described above, the thin film transistor and the drive circuit are formed, and then the array substrate is completed according to a normal method, and this is bonded to the counter substrate to complete the liquid crystal display panel.

作製されたアレイ基板においては、コンタクトホールに形成されるCuメッキ層にボイドが発生することがなく、抵抗値の低い信頼性の高い配線形成が可能である。また、低抵抗化しながら配線を微細化することも可能であるので、額縁領域の狭小化を実現することも可能である。   In the fabricated array substrate, voids are not generated in the Cu plating layer formed in the contact hole, and a highly reliable wiring with a low resistance value can be formed. In addition, since the wiring can be miniaturized while reducing the resistance, the frame region can be narrowed.

ところで、前述の実施形態においては、ゲート絶縁膜14の膜厚が非常に薄いため、コンタクトホール18の側壁部にバリアメタル層17cが無くても、底部近傍にのみバリアメタル層17cやCuシード層17aが存在すれば、多結晶半導体層13へのCuの拡散を防ぐことができる。   By the way, in the above-described embodiment, since the gate insulating film 14 is very thin, even if there is no barrier metal layer 17c on the side wall of the contact hole 18, the barrier metal layer 17c and the Cu seed layer are only near the bottom. If 17a is present, diffusion of Cu into the polycrystalline semiconductor layer 13 can be prevented.

これに対して、例えばゲート絶縁膜14の膜厚がある程度厚く設定されている場合、コンタクトホール18内にゲート絶縁膜14の端部が臨み、ここからCuが拡散するおそれが生ずる。このような場合、コンタクトホール18の形状を工夫し、前記バリアメタル層17cがゲート絶縁膜14の端部を覆うように形成することが好ましい。   On the other hand, for example, when the thickness of the gate insulating film 14 is set to be somewhat thick, the end of the gate insulating film 14 faces the contact hole 18 and Cu may be diffused therefrom. In such a case, it is preferable that the shape of the contact hole 18 is devised so that the barrier metal layer 17c covers the end portion of the gate insulating film 14.

具体的には、図7に示すように、コンタクトホール18の側壁の傾き(テーパ)を2段階とする。すなわち、底部近傍の傾斜面(側壁)の傾斜角度をθ1、上部側壁(開口部側の側壁)の傾斜角度をθ2としたときに、θ1<θ2とする。これにより、傾斜の緩やかな底部近傍の傾斜面にはバリアメタル層17cやCuシード層17aが形成される。傾斜の急峻な上部側壁にはバリアメタル層17cやCuシード層17aは形成されない。前記傾斜角度の緩やかな傾斜面をゲート絶縁膜14上にまで到達するように形成すれば、ゲート絶縁膜14の端部がバリアメタル層17cやCuシード層17aによって覆われ、Cuの拡散が確実に防止される。なお、前記コンタクトホール18の壁面の傾きは、エッチング条件等を調整することで調整可能である。   Specifically, as shown in FIG. 7, the inclination (taper) of the side wall of the contact hole 18 is set in two stages. That is, when the inclination angle of the inclined surface (side wall) near the bottom is θ1, and the inclination angle of the upper side wall (opening side wall) is θ2, θ1 <θ2. Thereby, the barrier metal layer 17c and the Cu seed layer 17a are formed on the inclined surface in the vicinity of the gently inclined bottom. The barrier metal layer 17c and the Cu seed layer 17a are not formed on the steep upper side wall. If the inclined surface with a gentle inclination angle is formed so as to reach the gate insulating film 14, the end portion of the gate insulating film 14 is covered with the barrier metal layer 17c and the Cu seed layer 17a, and Cu diffusion is ensured. To be prevented. The inclination of the wall surface of the contact hole 18 can be adjusted by adjusting the etching conditions.

また、コンタクトホール部の層間絶縁膜の一部のみがCu拡散防止能を有する膜で形成されている場合には、バリアメタル層17c及びCuシード層17aが少なくとも前記Cu拡散防止能を有する膜に到達する位置まで形成されていることが好ましい。例えば層間絶縁膜16がCuの拡散係数が小さなSiN膜(Cu拡散防止能を有する膜)とCuの拡散係数が大きいSiO膜の2層膜により形成されている場合には、前記緩やかな傾斜面の形成高さを調整し、Cuの拡散係数が小さなSiN膜に到達する高さまでバリアメタル層17cやCuシード層17aを形成することが好ましい。図8は、層間絶縁膜16がCuの拡散係数が小さなSiN膜16aとCuの拡散係数が大きいSiO膜16bの2層膜により形成されている場合を示すものである。本例の場合、緩やかな傾斜面がSiN膜16aに到達する高さまで形成されており、バリアメタル層17cやCuシード層17aがSiN膜に到達する高さまで形成されている。 Further, when only a part of the interlayer insulating film in the contact hole portion is formed of a film having Cu diffusion preventing ability, the barrier metal layer 17c and the Cu seed layer 17a are at least the films having Cu diffusion preventing ability. It is preferable to form up to the position to reach. For example, when the interlayer insulating film 16 is formed of a two-layer film of a SiN film having a small Cu diffusion coefficient (a film having a Cu diffusion preventing ability) and a SiO 2 film having a large Cu diffusion coefficient, the gentle slope is formed. It is preferable to adjust the formation height of the surface and form the barrier metal layer 17c and the Cu seed layer 17a up to a height that reaches the SiN film having a small Cu diffusion coefficient. FIG. 8 shows a case where the interlayer insulating film 16 is formed of a two-layer film of an SiN film 16a having a small Cu diffusion coefficient and an SiO 2 film 16b having a large Cu diffusion coefficient. In the case of this example, the gently inclined surface is formed to a height that reaches the SiN film 16a, and the barrier metal layer 17c and the Cu seed layer 17a are formed to a height that reaches the SiN film.

液晶表示パネルの構成例を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows the structural example of a liquid crystal display panel. 薄膜トランジスタの構造例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the structural example of a thin-film transistor. コンタクトホールにおける配線の層構造の一例を示す模式的な断面図である。It is typical sectional drawing which shows an example of the layer structure of the wiring in a contact hole. (a)はコンタクトホール全体にCuシード層を形成した場合のCuの等方的な成長の様子を模式的に示す図であり、(b)はCuメッキ層にボイドが形成された様子を模式的に示す図である。(A) is a figure which shows typically the mode of the isotropic growth of Cu at the time of forming Cu seed layer in the whole contact hole, (b) is a figure which shows a mode that the void was formed in Cu plating layer. FIG. コンタクトホールの底部にのみCuシード層を形成した場合のCuの成長の様子を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the mode of Cu growth at the time of forming Cu seed layer only in the bottom part of a contact hole. コンタクトホールのアスペクト比を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the aspect-ratio of a contact hole. コンタクトホールにおける配線の層構造の他の例を示す模式的な断面図である。It is typical sectional drawing which shows the other example of the layer structure of the wiring in a contact hole. コンタクトホールにおける配線の層構造のさらに他の例を示す模式的な断面図である。It is typical sectional drawing which shows the further another example of the layer structure of the wiring in a contact hole.

符号の説明Explanation of symbols

1 アレイ基板、2 対向基板、3 信号線駆動回路、4 走査線駆動回路、11 ガラス基板、12 アンダーコート層、13 多結晶半導体層、14 ゲート絶縁膜、15 ゲート電極、16 層間絶縁膜、17 配線、17a Cuシード層、17b バリアメタル層、17c Cuメッキ層、18 コンタクトホール DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Array substrate, 2 Opposite substrate, 3 Signal line drive circuit, 4 Scan line drive circuit, 11 Glass substrate, 12 Undercoat layer, 13 Polycrystalline semiconductor layer, 14 Gate insulating film, 15 Gate electrode, 16 Interlayer insulating film, 17 Wiring, 17a Cu seed layer, 17b Barrier metal layer, 17c Cu plating layer, 18 Contact hole

Claims (3)

表示部に薄膜トランジスタが形成されてなるアレイ基板であって、
前記薄膜トランジスタのソース及びドレインにコンタクトホールを介してCuメッキ層が電極として接続されており、
バリアメタル層上にCuシード層が形成され、
前記コンタクトホールのアスペクト比が1以上であり、
前記コンタクトホール部の層間絶縁膜がCu拡散防止能を有する膜を含む絶縁膜で構成され、
且つ、前記コンタクトホールにおいて、底部近傍にのみCuシード層が形成されていることを特徴とするアレイ基板。
An array substrate in which a thin film transistor is formed in a display unit,
A Cu plating layer is connected as an electrode to the source and drain of the thin film transistor via a contact hole,
Cu seed layer is formed on the barrier metal layer,
The contact hole has an aspect ratio of 1 or more;
The interlayer insulating film of the contact hole portion is composed of an insulating film including a film having Cu diffusion preventing ability,
An array substrate, wherein a Cu seed layer is formed only in the vicinity of the bottom of the contact hole.
前記コンタクトホールにおいて、底部近傍の側壁のテーパ角度をθ1、開口部側の側壁のテーパ角度をθ2としたときに、θ1<θ2であることを特徴とする請求項1記載のアレイ基板。   2. The array substrate according to claim 1, wherein, in the contact hole, θ1 <θ2 when a taper angle of the side wall near the bottom is θ1 and a taper angle of the side wall on the opening side is θ2. 前記バリアメタル層及びCuシード層が少なくとも前記Cu拡散防止能を有する膜に到達する位置まで形成されていることを特徴とする請求項2記載のアレイ基板。   3. The array substrate according to claim 2, wherein the barrier metal layer and the Cu seed layer are formed up to a position reaching at least the film having the Cu diffusion preventing ability.
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