JP2009070881A

JP2009070881A - 薄膜トランジスター

Info

Publication number: JP2009070881A
Application number: JP2007235105A
Authority: JP
Inventors: Akira Mori; 暁森; Shuhin Cho; 守斌張; Terushi Mishima; 昭史三島
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2007-09-11
Filing date: 2007-09-11
Publication date: 2009-04-02

Abstract

【課題】薄膜トランジスターを提供する。
【解決手段】ガラス基板１の上にゲート電極膜２を形成し、前記ガラス基板１およびゲート電極膜２の上に窒化珪素膜３を形成し、前記窒化珪素膜３の上にアモルファスＳｉ膜４を形成し、前記アモルファスＳｉ膜４の上に燐ドープアモルファスＳｉ膜４´を形成し、前記燐ドープアモルファスＳｉ膜４´の上にバリア膜を形成し、前記バリア膜の上に純銅または銅合金膜８からなるドレイン電極膜５およびソース電極膜６を形成し、前記ドレイン電極膜５およびソース電極膜６の上に窒化珪素膜３´を被覆形成してなる薄膜トランジスターにおいて、前記バリア膜は、Ｓｉ、燐、Ｃｕおよび酸素からなり、必要に応じてその他の元素を含有するＣｕ燐ドープ酸化ケイ素膜１２´で構成されていることを特徴とする。
【選択図】図５

Description

この発明は、各種ディスプレイに使用される薄膜トランジスターに関するものであり、さらにこの薄膜トランジスターを作製するための薄膜トランジスター中間体に関するものである。

アクティブマトリックス方式で駆動する薄膜トランジスターを用いたフラットパネルディスプレイとして、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、無機ＥＬディスプレイなどが知られている。これら薄膜トランジスターを用いたフラットパネルディスプレイにはガラス基板表面に格子状に銅または銅合金膜からなる配線が密着形成されており、この銅または銅合金膜からなる格子状配線の交差点に薄膜トランジスターが設けられている。
この薄膜トランジスターは、図６の断面概略説明図に示されるように、ガラス基板１の表面に銅または銅合金膜からなるゲート電極膜２が形成されており、このゲート電極膜２およびガラス基板１の上に窒化珪素（ＳｉＮｘ）膜３が形成されており、さらに窒化珪素（ＳｉＮｘ）膜３の上にアモルファスＳｉ膜４が形成されており、このアモルファスＳｉ膜４の上にさらに燐ドープアモルファスＳｉ膜４´が形成されており、この燐ドープアモルファスＳｉ膜４´の上にＭｏもしくはＭｏ合金膜またはＴｉもしくはＴｉ合金膜からなるバリア膜７を介して純銅または銅合金からなるドレイン電極膜５およびソース電極膜６が形成されており、さらに前記燐ドープアモルファスＳｉ膜４´、ドレイン電極膜５およびソース電極膜６の全面を覆うように窒化珪素（ＳｉＮｘ）膜３´が形成された積層膜構造を有している。
かかる積層膜構造を有する薄膜トランジスターを作製するには、まず、図７の断面図に示されるような、ガラス基板１の表面に純銅または銅合金からなるゲート電極膜２を形成し、このゲート電極膜２およびガラス基板１の上に窒化珪素（ＳｉＮｘ）膜３を形成し、さらに窒化珪素（ＳｉＮｘ）膜３の上にアモルファスＳｉ膜４を形成し、このアモルファスＳｉ膜４の上にさらに燐ドープアモルファスＳｉ膜４´を形成し、この燐ドープアモルファスＳｉ膜４´の上にＭｏもしくはＭｏ合金膜またはＴｉもしくはＴｉ合金膜からなるバリア膜７を形成し、前記窒化珪素（ＳｉＮｘ）膜３およびバリア膜７の全面を被覆するように純銅膜または銅合金膜８を形成して積層体９を作製し、次いで前記積層体９のバリア膜７および純銅膜または銅合金膜８を写真製版（フォトリソ）により湿式エッチングすることによってＭｏもしくはＭｏ合金膜またはＴｉもしくはＴｉ合金膜からなるバリア膜７および純銅膜または銅合金膜８に覆われていた燐ドープアモルファスＳｉ膜４´の一部を露出させ、さらに燐ドープアモルファスＳｉ膜４´をドライエッチングで除去し、バリア膜７、ドレイン電極膜５およびソース電極膜６を形成することにより図８の断面図に示される従来の薄膜トランジスター中間体１０を作製し、その後、従来の薄膜トランジスター中間体１０の全面に窒化珪素（ＳｉＮｘ）膜３´を３００℃前後で化学蒸着することにより図６の断面図に示される従来の薄膜トランジスターを作製する。
前記窒化珪素（ＳｉＮｘ）膜３´は一般に３００℃前後で化学蒸着することにより成膜されるので、窒化珪素（ＳｉＮｘ）膜３´の成膜時に前記アモルファスＳｉ膜４および燐ドープアモルファスＳｉ膜４´のＳｉが純銅または銅合金からなるドレイン電極膜５およびソース電極膜６に拡散し、そのためにドレイン電極膜５およびソース電極膜６の比抵抗が大きく上昇させる。この窒化珪素（ＳｉＮｘ）膜３´の化学蒸着時にアモルファスＳｉ膜４および燐ドープアモルファスＳｉ膜４´のＳｉがドレイン電極膜５およびソース電極膜６に拡散してドレイン電極膜５およびソース電極膜６の比抵抗が上昇するのを阻止するために、燐ドープアモルファスＳｉ膜４´とドレイン電極膜５の間および燐ドープアモルファスＳｉ膜４´とソース電極膜６の間にそれぞれＭｏもしくはＭｏ合金膜またはＴｉもしくはＴｉ合金膜からなるバリア膜７を形成している（特許文献１参照）。
前記ドレイン電極膜５およびソース電極膜６には純銅膜が多く使用されていたが、近年、銅に微量のその他の元素を添加した銅合金膜が使用されるようになり、この銅合金膜としてＭｎ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｃａなどの元素を０．０５〜１原子％含有し、残部がＣｕからなる銅合金が使用されることも知られている（特許文献２参照）。
特開２００４−１６３９０１号公報ＷＯ２００６／０２５３４７Ａ１

バリア膜７としてＭｏ膜もしくはＭｏ合金膜またはＴｉもしくはＴｉ合金膜を使用すると、Ｍｏ、Ｔｉまたはこれらの合金膜からなるバリア膜７と純銅膜または銅合金膜８とは異なる金属で構成されており、かかる異種金属が接触している複合金属膜を湿式エッチングすると湿式エッチングする際に局部電池が形成され、バリア膜７とドレイン電極膜５の接触端部およびバリア膜とソース電極膜６の接触端部が優先的にエッチングされ、図８の一部拡大図である図９に示されるように、バリア膜７とドレイン電極膜５の接触端部およびバリア膜７とソース電極膜６の接触端部に深い凹部１１が生成し、この凹部１１はバリア膜７とドレイン電極膜５の境界およびバリア膜７とソース電極膜６の境界に沿って奥深く形成されるので、湿式エッチング中に凹部１１に湿式エッチング液が浸透し、湿式エッチング中に凹部１１に浸透した湿式エッチング液は洗浄し乾燥しても排出されず、湿式エッチング液が凹部１１から排出されない状態で窒化珪素（ＳｉＮｘ）膜３´を３００℃前後で化学蒸着すると、化学蒸着中に湿式エッチング液が蒸発し、窒化珪素（ＳｉＮｘ）膜３´に膨らみが生じて窒化珪素（ＳｉＮｘ）膜３´の一部の密着性が低下したりするために薄膜トランジスター不良の原因となる。

そこで、本発明者等は、前記湿式エッチング中の凹部の生成を防止して薄膜トランジスターを作製すべく研究を行った。その結果、
（イ）燐ドープアモルファスＳｉ膜の表面を酸化して作製した燐ドープ酸化ケイ素膜は、バリア膜として従来から知られているＭｏ膜もしくはＭｏ合金膜またはＴｉもしくはＴｉ合金膜と同等の効果を有し、この燐ドープ酸化ケイ素膜の上に純銅膜または銅合金膜を被覆した積層体を作製し、この積層体を湿式エッチングして得られたドレイン電極膜およびソース電極膜を有する薄膜トランジスター中間体には図９に示されるような凹部が生成することがない、
（ロ）前記（イ）記載の薄膜トランジスター中間体のドレイン電極膜およびソース電極膜の上に窒化珪素（ＳｉＮｘ）膜３´を３００℃前後で化学蒸着する間に、純銅膜または銅合金膜からなるドレイン電極膜およびソース電極膜のＣｕおよび銅合金添加成分が燐ドープ酸化ケイ素膜に微量拡散浸透してＳｉ、燐、Ｃｕおよび酸素からなり、必要に応じて銅合金の添加成分を含有するＣｕ燐ドープ酸化ケイ素膜を生成し、このＣｕ燐ドープ酸化ケイ素膜も従来から知られているＭｏ膜もしくはＭｏ合金膜またはＴｉもしくはＴｉ合金膜と同等の効果を有し、その後に薄膜トランジスターが加熱されるようなことがあってもアモルファスＳｉ膜および燐ドープアモルファスＳｉ膜におけるＳｉがドレイン電極膜およびソース電極膜にまで拡散し到達してドレイン電極膜およびソース電極膜の比抵抗を増加させることはない、
（ニ）ドレイン電極膜およびソース電極膜が純銅膜で構成されている薄膜トランジスター中間体の上に窒化珪素（ＳｉＮｘ）膜３´を形成した薄膜トランジスターのバリア膜は、Ｓｉ、燐、Ｃｕおよび酸素からなるＣｕ燐ドープ酸化ケイ素膜で構成されている、
（ホ）ドレイン電極膜およびソース電極膜がＭｎ：０．０５〜１原子％含有し、残部がＣｕからなる銅合金膜で構成されている薄膜トランジスター中間体の上に窒化珪素（ＳｉＮｘ）膜３´を形成した薄膜トランジスターのバリア膜は、Ｓｉ、燐、Ｃｕ、Ｍｎおよび酸素からなるＣｕ燐ドープ酸化ケイ素膜で構成されている、
（ヘ）ドレイン電極膜およびソース電極膜がＭｇ：０．０５〜１原子％含有し、残部がＣｕからなる銅合金膜で構成されている薄膜トランジスター中間体の上に窒化珪素（ＳｉＮｘ）膜３´を形成した薄膜トランジスターのバリア膜は、Ｓｉ、燐、Ｃｕ、Ｍｇおよび酸素からなるＣｕ燐ドープ酸化ケイ素膜で構成されている、
（ト）ドレイン電極膜およびソース電極膜がＺｎ：０．０５〜１原子％含有し、残部がＣｕからなる銅合金膜で構成されている薄膜トランジスター中間体の上に窒化珪素（ＳｉＮｘ）膜３´を形成した薄膜トランジスターのバリア膜は、Ｓｉ、燐、Ｃｕ、Ｚｎおよび酸素からなるＣｕ燐ドープ酸化ケイ素膜で構成されている、
（チ）ドレイン電極膜およびソース電極膜がＡｌ：０．０５〜１原子％含有し、残部がＣｕからなる銅合金膜で構成されている薄膜トランジスター中間体の上に窒化珪素（ＳｉＮｘ）膜３´を形成した薄膜トランジスターのバリア膜は、Ｓｉ、燐、Ｃｕ、Ａｌおよび酸素からなるＣｕ燐ドープ酸化ケイ素膜で構成されている、
（リ）ドレイン電極膜およびソース電極膜がＣａ：０．０５〜１原子％含有し、残部がＣｕからなる銅合金膜で構成されている薄膜トランジスター中間体の上に窒化珪素（ＳｉＮｘ）膜３´を形成した薄膜トランジスターのバリア膜は、Ｓｉ、燐、Ｃｕ、Ｃａおよび酸素からなるＣｕ燐ドープ酸化ケイ素膜で構成されている、
（ヌ）前記Ｃｕ燐ドープ酸化ケイ素膜は、酸素：２０原子％以上含み、その厚さは１〜１５ｎｍの範囲内にあることが好ましいこと、などの研究結果が得られたのである。

この発明は、上記の研究結果に基づいてなされたものであって、
（１）ガラス基板の上にゲート電極膜を形成し、前記ガラス基板およびゲート電極膜の上に窒化珪素膜を形成し、前記窒化珪素膜の上にアモルファスＳｉ膜を形成し、前記アモルファスＳｉ膜の上に燐ドープアモルファスＳｉ膜を形成し、前記燐ドープアモルファスＳｉ膜の上にバリア膜を形成し、前記バリア膜の上に純銅からなるドレイン電極膜およびソース電極膜を形成し、前記ドレイン電極膜およびソース電極膜の上に窒化珪素膜を被覆形成してなる薄膜トランジスターにおいて、
前記バリア膜は、Ｓｉ、燐、Ｃｕおよび酸素からなるＣｕ燐ドープ酸化ケイ素膜で構成されている薄膜トランジスター、
（２）ガラス基板の上にゲート電極膜を形成し、前記ガラス基板およびゲート電極膜の上に窒化珪素膜を形成し、前記窒化珪素膜の上にアモルファスＳｉ膜を形成し、前記アモルファスＳｉ膜の上に燐ドープアモルファスＳｉ膜を形成し、前記燐ドープアモルファスＳｉ膜の上にバリア膜を形成し、前記バリア膜の上にＭｎ：０．０５〜１原子％を含有し、残部がＣｕからなるＣｕ−Ｍｎ系銅合金で構成されたドレイン電極膜およびソース電極膜を形成し、前記ドレイン電極膜およびソース電極膜の上に窒化珪素膜を被覆形成してなる薄膜トランジスターにおいて、
前記バリア膜は、Ｓｉ、燐、Ｃｕ、Ｍｎおよび酸素からなるＣｕ燐ドープ酸化ケイ素膜で構成されている薄膜トランジスター、
（３）ガラス基板の上にゲート電極膜を形成し、前記ガラス基板およびゲート電極膜の上に窒化珪素膜を形成し、前記窒化珪素膜の上にアモルファスＳｉ膜を形成し、前記アモルファスＳｉ膜の上に燐ドープアモルファスＳｉ膜を形成し、前記燐ドープアモルファスＳｉ膜の上にバリア膜を形成し、前記バリア膜の上にＭｇ：０．０５〜１原子％を含有し、残部がＣｕからなるＣｕ−Ｍｇ系銅合金で構成されたドレイン電極膜およびソース電極膜を形成し、前記ドレイン電極膜およびソース電極膜の上に窒化珪素膜を被覆形成してなる薄膜トランジスターにおいて、
前記バリア膜は、Ｓｉ、燐、Ｃｕ、Ｍｇおよび酸素からなるＣｕ燐ドープ酸化ケイ素膜で構成されている薄膜トランジスター、
（４）ガラス基板の上にゲート電極膜を形成し、前記ガラス基板およびゲート電極膜の上に窒化珪素膜を形成し、前記窒化珪素膜の上にアモルファスＳｉ膜を形成し、前記アモルファスＳｉ膜の上に燐ドープアモルファスＳｉ膜を形成し、前記燐ドープアモルファスＳｉ膜の上にバリア膜を形成し、前記バリア膜の上にＺｎ：０．０５〜１原子％を含有し、残部がＣｕからなるＣｕ−Ｚｎ系銅合金で構成されたドレイン電極膜およびソース電極膜を形成し、前記ドレイン電極膜およびソース電極膜の上に窒化珪素膜を被覆形成してなる薄膜トランジスターにおいて、
前記バリア膜は、Ｓｉ、燐、Ｃｕ、Ｚｎおよび酸素からなるＣｕ燐ドープ酸化ケイ素膜で構成されている薄膜トランジスター、
（５）ガラス基板の上にゲート電極膜を形成し、前記ガラス基板およびゲート電極膜の上に窒化珪素膜を形成し、前記窒化珪素膜の上にアモルファスＳｉ膜を形成し、前記アモルファスＳｉ膜の上に燐ドープアモルファスＳｉ膜を形成し、前記燐ドープアモルファスＳｉ膜の上にバリア膜を形成し、前記バリア膜の上にＡｌ：０．０５〜１原子％を含有し、残部がＣｕからなるＣｕ−Ａｌ系銅合金で構成されたドレイン電極膜およびソース電極膜を形成し、前記ドレイン電極膜およびソース電極膜の上に窒化珪素膜を被覆形成してなる薄膜トランジスターにおいて、
前記バリア膜は、Ｓｉ、燐、Ｃｕ、Ａｌおよび酸素からなるＣｕ燐ドープ酸化ケイ素膜で構成されている薄膜トランジスター、
（６）ガラス基板の上にゲート電極膜を形成し、前記ガラス基板およびゲート電極膜の上に窒化珪素膜を形成し、前記窒化珪素膜の上にアモルファスＳｉ膜を形成し、前記アモルファスＳｉ膜の上に燐ドープアモルファスＳｉ膜を形成し、前記燐ドープアモルファスＳｉ膜の上にバリア膜を形成し、前記バリア膜の上にＣａ：０．０５〜１原子％を含有し、残部がＣｕからなるＣｕ−Ｃａ系銅合金で構成されたドレイン電極膜およびソース電極膜を形成し、前記ドレイン電極膜およびソース電極膜の上に窒化珪素膜を被覆形成してなる薄膜トランジスターにおいて、
前記バリア膜は、Ｓｉ、燐、Ｃｕ、Ｃａおよび酸素からなるＣｕ燐ドープ酸化ケイ素膜で構成されている薄膜トランジスター、
（７）前記Ｃｕ燐ドープ酸化ケイ素膜からなるバリア膜は、酸素：２０原子％以上を含む前記（１）、（２）、（３）、（４）、（５）または（６）記載の薄膜トランジスター、
（８）前記Ｃｕ燐ドープ酸化ケイ素膜からなるバリア膜は、厚さ：１〜１５ｎｍの範囲内にある前記（１）、（２）、（３）、（４）、（５）、（６）または（７）記載の薄膜トランジスター、
（９）ガラス基板の上にゲート電極膜を形成し、前記ガラス基板およびゲート電極膜の上に窒化珪素膜を形成し、前記窒化珪素膜の上にアモルファスＳｉ膜を形成し、前記アモルファスＳｉ膜の上に燐ドープアモルファスＳｉ膜を形成し、前記燐ドープアモルファスＳｉ膜の上にバリア膜を形成し、前記バリア膜の上に純銅からなるドレイン電極膜およびソース電極膜を形成してなる薄膜トランジスター中間体であって、前記バリア膜は、Ｓｉ、燐および酸素からなる燐ドープ酸化ケイ素膜で構成されている薄膜トランジスター中間体、
（１０）ガラス基板の上にゲート電極膜を形成し、前記ガラス基板およびゲート電極膜の上に窒化珪素膜を形成し、前記窒化珪素膜の上にアモルファスＳｉ膜を形成し、前記アモルファスＳｉ膜の上に燐ドープアモルファスＳｉ膜を形成し、前記燐ドープアモルファスＳｉ膜の上にバリア膜を形成し、前記バリア膜の上にＭｎ：０．０５〜１原子％を含有し、残部がＣｕからなるＣｕ−Ｍｎ系銅合金で構成されたドレイン電極膜およびソース電極膜を形成してなる薄膜トランジスター中間体であって、前記バリア膜は、Ｓｉ、燐および酸素からなる燐ドープ酸化ケイ素膜で構成されている薄膜トランジスター中間体、
（１１）ガラス基板の上にゲート電極膜を形成し、前記ガラス基板およびゲート電極膜の上に窒化珪素膜を形成し、前記窒化珪素膜の上にアモルファスＳｉ膜を形成し、前記アモルファスＳｉ膜の上に燐ドープアモルファスＳｉ膜を形成し、前記燐ドープアモルファスＳｉ膜の上にバリア膜を形成し、前記バリア膜の上にＭｇ：０．０５〜１原子％を含有し、残部がＣｕからなるＣｕ−Ｍｇ系銅合金で構成されたドレイン電極膜およびソース電極膜を形成してなる薄膜トランジスター中間体であって、前記バリア膜は、Ｓｉ、燐および酸素からなる燐ドープ酸化ケイ素膜で構成されている薄膜トランジスター中間体、
（１２）ガラス基板の上にゲート電極膜を形成し、前記ガラス基板およびゲート電極膜の上に窒化珪素膜を形成し、前記窒化珪素膜の上にアモルファスＳｉ膜を形成し、前記アモルファスＳｉ膜の上に燐ドープアモルファスＳｉ膜を形成し、前記燐ドープアモルファスＳｉ膜の上にバリア膜を形成し、前記バリア膜の上にＺｎ：０．０５〜１原子％を含有し、残部がＣｕからなるＣｕ−Ｚｎ系銅合金で構成されたドレイン電極膜およびソース電極膜を形成してなる薄膜トランジスター中間体であって、前記バリア膜は、Ｓｉ、燐および酸素からなる燐ドープ酸化ケイ素膜で構成されている薄膜トランジスター中間体、
（１３）ガラス基板の上にゲート電極膜を形成し、前記ガラス基板およびゲート電極膜の上に窒化珪素膜を形成し、前記窒化珪素膜の上にアモルファスＳｉ膜を形成し、前記アモルファスＳｉ膜の上に燐ドープアモルファスＳｉ膜を形成し、前記燐ドープアモルファスＳｉ膜の上にバリア膜を形成し、前記バリア膜の上にＡｌ：０．０５〜１原子％を含有し、残部がＣｕからなるＣｕ−Ａｌ系銅合金で構成されたドレイン電極膜およびソース電極膜を形成してなる薄膜トランジスターであって、前記バリア膜は、Ｓｉ、燐および酸素からなる燐ドープ酸化ケイ素膜で構成されている薄膜トランジスター中間体、
（１４）ガラス基板の上にゲート電極膜を形成し、前記ガラス基板およびゲート電極膜の上に窒化珪素膜を形成し、前記窒化珪素膜の上にアモルファスＳｉ膜を形成し、前記アモルファスＳｉ膜の上に燐ドープアモルファスＳｉ膜を形成し、前記燐ドープアモルファスＳｉ膜の上にバリア膜を形成し、前記バリア膜の上にＣａ：０．０５〜１原子％を含有し、残部がＣｕからなるＣｕ−Ｃａ系銅合金で構成されたドレイン電極膜およびソース電極膜を形成してなる薄膜トランジスターであって、前記バリア膜は、Ｓｉ、燐および酸素からなる燐ドープ酸化ケイ素膜で構成されている薄膜トランジスター中間体、
（１５）前記燐ドープ酸化ケイ素膜からなるバリア膜は、酸素：２０原子％以上を含む前記（９）、（１０）、（１１）、（１２）、（１３）または（１４）記載の薄膜トランジスター中間体、
（１６）前記燐ドープ酸化ケイ素膜からなるバリア膜は、厚さ：１〜１５ｎｍの範囲内にある前記（９）、（１０）、（１１）、（１２）、（１３）、（１４）または（１５）記載の薄膜トランジスター中間体、に特徴を有するものである。

この発明の薄膜トランジスターは、下記の如き方法により作製することができる。まず、図１の断面図に示されるように、ガラス基板１の表面に純銅または銅合金からなるゲート電極膜２を形成し、このゲート電極膜２およびガラス基板１の上に窒化珪素（ＳｉＮｘ）膜３を形成し、さらに窒化珪素（ＳｉＮｘ）膜３の上にアモルファスＳｉ膜４を形成し、さらに燐ドープアモルファスＳｉ膜４´を形成して第１積層体１３を作製する。
次に、図１の第１積層体１３を基板としスパッタ装置内に載置し、スパッタ装置内の雰囲気を酸素を含む不活性ガス雰囲気となるように保持しながら空スパッタすることにより第１積層体１３の燐ドープアモルファスＳｉ膜４´の表面を酸化し、この第１積層体１３の燐ドープアモルファスＳｉ膜４´の上に、図２の断面図に示されるように、燐ドープ酸化ケイ素膜１２を形成して第２積層体１４を作製する。
次に、第２積層体１４の燐ドープ酸化ケイ素膜１２の上に、図３の断面図に示されるように、純銅膜または銅合金膜８を形成して第３積層体１５を作製する。この純銅膜または銅合金膜８は純銅または銅合金製のターゲットを用い、図２の第２積層体１４を基板としてスパッタ装置内に載置し、不活性ガス雰囲気中においてスパッタすることにより形成することができる。
このようにして得られた第３積層体１５の純銅膜または銅合金膜８を写真製版（フォトリソ）により湿式エッチングすることによって純銅膜または銅合金膜８を除去し、さらに燐ドープ酸化ケイ素膜１２と燐ドープアモルファスＳｉ膜４´をドライエッチングにより除去し、アモルファスＳｉ膜４の一部を露出させ、ドレイン電極膜５およびソース電極膜６を形成することにより図４の断面図に示される薄膜トランジスター中間体１６を作製する。この薄膜トランジスター中間体１６の上にさらに窒化珪素（ＳｉＮｘ）膜３´を成膜することにより図５に示されるこの発明の薄膜トランジスターを作製することができる。
図４記載の薄膜トランジスター中間体１６のドレイン電極膜５およびソース電極膜６の上に窒化珪素（ＳｉＮｘ）膜３´を３００℃前後で化学蒸着する間に、純銅膜または銅合金膜からなるドレイン電極膜およびソース電極膜のＣｕおよび銅合金添加成分が燐ドープ酸化ケイ素膜に微量拡散浸透してＳｉ、燐、Ｃｕおよび酸素からなり、必要に応じて銅合金の添加成分（Ｍｎ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｃａなど）を含有するＣｕ燐ドープ酸化ケイ素膜が生成する。したがって、図５に示されるこの発明の薄膜トランジスターのバリア膜はＳｉ、燐、Ｃｕおよび酸素からなり、必要に応じて銅合金の添加成分を含有するＣｕ燐ドープ酸化ケイ素膜１２´で構成されている。

この発明の薄膜トランジスターおよび薄膜トランジスター中間体のバリア膜に含まれる酸素および膜厚を前述のごとく限定した理由を説明する。

バリア膜に含まれる酸素量：
この発明の薄膜トランジスターのバリア膜であるＣｕ燐ドープ酸化ケイ素膜およびこの発明の薄膜トランジスター中間体のバリア膜である燐ドープ酸化ケイ素膜に含まれる酸素がいずれも２０原子％未満では窒化珪素（ＳｉＮｘ）膜３´を成膜またはその後の加熱中にＳｉがドレイン電極膜およびソース電極膜に拡散するのを阻止することができず、したがって、バリア膜として十分に機能しなくなるので好ましくない。したがって、この発明の薄膜トランジスターおよび薄膜トランジスター中間体に形成されるバリア膜に含まれる酸素を２０原子％以上（好ましくは２０〜６６原子％）と定めた。

バリア膜の厚さ：
この発明の薄膜トランジスターおよび薄膜トランジスター中間体のバリア膜の厚さは１ｎｍ未満では薄過ぎて窒化珪素（ＳｉＮｘ）膜３´を成膜中またはその後の加熱中にアモルファスＳｉ膜および燐ドープアモルファスＳｉ膜のＳｉがドレイン電極膜およびソース電極膜に拡散することを十分に阻止することができず、したがって、バリア膜として十分に機能しなくなる好ましくなく、一方、１５ｎｍを越えて厚くしても格別の効果が得られない。したがって、バリア膜の厚さを１〜１５ｎｍに定めた。

この発明の薄膜トランジスター中間体はバリア膜が燐ドープ酸化ケイ素膜であり金属膜でないために湿式エッチング時にバリア膜とドレイン電極膜およびバリア膜とソース電極膜のそれぞれの接合端部に図９に示されるような凹部が形成されることがないことなどから、作製した薄膜トランジスターに不良品発生が極めて少なくなり、さらに燐ドープアモルファスＳｉ膜の表面を空スパッタするだけでバリア膜を形成することができ、低コストで優れた性能を有するフラットパネルディスプレイを提供することができ、さらにこの発明の薄膜トランジスター中間体の最表面に窒化珪素（ＳｉＮｘ）膜３´を３００℃前後で成膜して得られたこの発明の薄膜トランジスターはその後加熱されるようなことがあっても、Ｓｉがドレイン電極膜およびソース電極膜に拡散して比抵抗を増加させることがないなど優れた効果を奏するものである。

実施例
ガラス基板（縦：５０ｍｍ、横：５０ｍｍ、厚さ：０．７ｍｍの寸法を有するコーニング社製１７３７のガラス基板）の上全面に蒸着によりアモルファスＳｉ膜を２００ｎｍの厚さに成膜し、さらにこのアモルファスＳｉ膜の上に厚さ：２０ｎｍの燐ドープアモルファスＳｉ膜を成膜した。このアモルファスＳｉ膜および燐ドープアモルファスＳｉ膜を成膜したものを基板としてスパッタ装置に設置し、スパッタ装置の電源として直流方式を採用し、スパッタ装置の真空容器を到達真空度４×１０^−５Ｐａになるまで真空引きし、次に酸素を表１に示す割合で含んだＡｒガスを真空容器内に流し、スパッタ雰囲気圧力を０．６７Ｐａとした後、ターゲットと基板の間に設置したシャッターを閉じたまま出力：６００Ｗで表１に示される時間空スパッタして前記燐ドープアモルファスＳｉ膜の一部を酸化することにより表１に示される最大酸素含有量および厚さを有する燐ドープ酸化ケイ素膜を成膜した。
次に酸素の供給を停止し、Ａｒガスのみで０．６７Ｐａの圧力で２５０ｎｍの厚さになるまで無酸素銅膜および銅合金膜を成膜することにより前記燐ドープ酸化ケイ素膜の上に幅：２０ｍｍ、長さ：４０ｍｍの寸法を有し表１に示される成分組成を有する無酸素銅膜および銅合金膜を形成し、本発明薄膜トランジスター中間体試験片１〜１２および比較薄膜トランジスター中間体試験片１〜２を作製した。

本発明薄膜トランジスター中間体試験片１〜１２および比較薄膜トランジスター中間体試験片１〜２を湿式エッチングして本発明薄膜トランジスター中間体試験片１〜１２および比較薄膜トランジスター中間体試験片１〜２における無酸素銅膜および銅合金膜に縦：１０ｍｍ、横：１０ｍｍの寸法の窓を開け、湿式エッチングした無酸素銅膜および銅合金膜と燐ドープ酸化ケイ素膜との界面の断面をＴＥＭで５百万倍に拡大し、接触端部に生成する凹部の有無を観察し、その結果を表１に示した。

次に、この湿式エッチングした本発明薄膜トランジスター中間体試験片１〜１２および比較薄膜トランジスター中間体試験片１〜２に形成されている無酸素銅膜および銅合金膜の比抵抗を４探針法で測定し、その結果を表１に示した後、さらに本発明薄膜トランジスター中間体試験片１〜１２および比較薄膜トランジスター中間体試験片１を温度：３００℃に保持しながらプラズマＣＶＤを行い、厚さ：２００ｎｍを有するＳｉＮｘ絶縁膜を成膜し、その後、ＳｉＮｘ絶縁膜をドライエッチングで剥離し、ＳｉＮｘ絶縁膜を成膜後の無酸素銅膜および銅合金膜の比抵抗を４探針法で測定しその結果を表１に示すことにより燐ドープ酸化ケイ素膜のバリア性を評価した。
さらに、ＳｉＮｘ絶縁膜をドライエッチングで剥離した後の燐ドープ酸化ケイ素膜の成分を測定した結果、ＳｉＮｘ絶縁膜を成膜後の燐ドープ酸化ケイ素膜には銅または銅およびその他の添加元素（Ｍｎ、Ｍｇ、Ｚｎ、ＡｌまたはＣａ）が含まれていることがわかり、薄膜トランジスター中間体にＳｉＮｘ絶縁膜を成膜して得られたこの発明の薄膜トランジスターのバリア膜には銅または銅およびその他の添加元素（Ｍｎ、Ｍｇ、Ｚｎ、ＡｌまたはＣａ）が含まれていることがわかった。

従来例
実施例で作製したガラス基板（縦：５０ｍｍ、横：５０ｍｍ、厚さ：０．７ｍｍの寸法を有するコーニング社製１７３７のガラス基板）の上の燐ドープ酸化ケイ素膜の上にスパッタにより厚さ：５０ｎｍのＭｏ薄膜を成膜し、次いでこのＭｏ薄膜の上に実施例と同じ条件で厚さ：２５０ｎｍの無酸素銅膜を成膜することにより従来薄膜トランジスター中間体試験片１を作製した。得られた従来薄膜トランジスター中間体試験片１の無酸素銅膜を縦：１０ｍｍ、横：１０ｍｍの寸法の窓を開けるように湿式エッチングし、無酸素銅膜の界面の断面をＴＥＭで５百万倍に拡大して観察した結果、複合膜の接触端部に凹部が生成していることがわかり、その結果を表１に示した。
次に、この湿式エッチングした従来薄膜トランジスター中間体試験片１に形成されている無酸素銅膜の比抵抗を４探針法で測定し、その結果を表１に示した後、さらに従来薄膜トランジスター中間体試験片１を温度：３００℃に保持しながらプラズマＣＶＤを行い、厚さ：２００ｎｍを有するＳｉＮｘ絶縁膜を成膜し、その後、ＳｉＮｘ絶縁膜をドライエッチングで剥離し、ＳｉＮｘ絶縁膜を成膜後の無酸素銅膜の比抵抗を４探針法で測定しその結果を表１に示すことによりＭｏ薄膜のバリア性を評価した。

前記実施例、従来例および表１に示される結果から、下記の事項がわかった。
（ａ）本発明薄膜トランジスター中間体試験片１〜１２のＳｉＮｘ絶縁膜の成膜前後の無酸素銅膜および銅合金膜の比抵抗はほとんど変化がなく、また、従来薄膜トランジスター中間体試験片１のＳｉＮｘ絶縁膜の成膜前後の無酸素銅膜の比抵抗もほとんど変化がないことから、燐ドープ酸化ケイ素膜がＭｏと同等のバリア性を有するが、従来薄膜トランジスター中間体試験片１には湿式エッチングに際して凹部が生成する。
（ｂ）薄膜トランジスター中間体にＳｉＮｘ絶縁膜を成膜して得られた薄膜トランジスターのバリア膜には銅または銅およびその他の添加元素（Ｍｎ、Ｍｇ、Ｚｎ、ＡｌまたはＣａ）が含まれている。
（ｃ）この発明の範囲から外れた値の比較薄膜トランジスター中間体試験片１〜２はＳｉＮｘ絶縁膜を成膜する工程で無酸素銅膜中にＳｉが拡散して比抵抗が上昇する。

第１積層体の断面概略説明図である。第２積層体の断面概略説明図である。第３積層体の断面概略説明図である。この発明の薄膜トランジスター中間体の断面概略説明図である。この発明の薄膜トランジスターの断面概略説明図である。従来の薄膜トランジスターの要部を説明するための断面概略説明図である。従来の積層体の要部を説明するための断面概略説明図である。従来の薄膜トランジスター中間体の断面概略説明図である。図８の一部拡大断面概略説明図である。

符号の説明

１：ガラス基板、２：ゲート電極、３：ＳｉＮｘ膜、３´：ＳｉＮｘ膜、４：アモルファスＳｉ膜、４´：燐ドープアモルファスＳｉ膜、５：ドレイン電極、６：ソース電極、７：バリア膜、８：純銅膜または銅合金膜、９：積層体、１０：従来の薄膜トランジスター中間体、１１：凹部、１２：燐ドープ酸化ケイ素膜、１２´：Ｃｕ燐ドープ酸化ケイ素膜、１３：第１積層体、１４：第２積層体、１５：第３積層体、１６：この発明の薄膜トランジスター中間体、１７：この発明の薄膜トランジスター

Claims

ガラス基板の上にゲート電極膜を形成し、前記ガラス基板およびゲート電極膜の上に窒化珪素膜を形成し、前記窒化珪素膜の上にアモルファスＳｉ膜を形成し、前記アモルファスＳｉ膜の上に燐ドープアモルファスＳｉ膜を形成し、前記燐ドープアモルファスＳｉ膜の上にバリア膜を形成し、前記バリア膜の上に純銅からなるドレイン電極膜およびソース電極膜を形成し、前記ドレイン電極膜およびソース電極膜の上に窒化珪素膜を被覆形成してなる薄膜トランジスターにおいて、
前記バリア膜は、Ｓｉ、燐、Ｃｕおよび酸素からなるＣｕ燐ドープ酸化ケイ素膜で構成されていることを特徴とする薄膜トランジスター。
ガラス基板の上にゲート電極膜を形成し、前記ガラス基板およびゲート電極膜の上に窒化珪素膜を形成し、前記窒化珪素膜の上にアモルファスＳｉ膜を形成し、前記アモルファスＳｉ膜の上に燐ドープアモルファスＳｉ膜を形成し、前記燐ドープアモルファスＳｉ膜の上にバリア膜を形成し、前記バリア膜の上にＭｎ：０．０５〜１原子％を含有し、残部がＣｕからなるＣｕ−Ｍｎ系銅合金で構成されたドレイン電極膜およびソース電極膜を形成し、前記ドレイン電極膜およびソース電極膜の上に窒化珪素膜を被覆形成してなる薄膜トランジスターにおいて、
前記バリア膜は、Ｓｉ、燐、Ｃｕ、Ｍｎおよび酸素からなるＣｕ燐ドープ酸化ケイ素膜で構成されていることを特徴とする薄膜トランジスター。
ガラス基板の上にゲート電極膜を形成し、前記ガラス基板およびゲート電極膜の上に窒化珪素膜を形成し、前記窒化珪素膜の上にアモルファスＳｉ膜を形成し、前記アモルファスＳｉ膜の上に燐ドープアモルファスＳｉ膜を形成し、前記燐ドープアモルファスＳｉ膜の上にバリア膜を形成し、前記バリア膜の上にＭｇ：０．０５〜１原子％を含有し、残部がＣｕからなるＣｕ−Ｍｇ系銅合金で構成されたドレイン電極膜およびソース電極膜を形成し、前記ドレイン電極膜およびソース電極膜の上に窒化珪素膜を被覆形成してなる薄膜トランジスターにおいて、
前記バリア膜は、Ｓｉ、燐、Ｃｕ、Ｍｇおよび酸素からなるＣｕ燐ドープ酸化ケイ素膜で構成されていることを特徴とする薄膜トランジスター。
ガラス基板の上にゲート電極膜を形成し、前記ガラス基板およびゲート電極膜の上に窒化珪素膜を形成し、前記窒化珪素膜の上にアモルファスＳｉ膜を形成し、前記アモルファスＳｉ膜の上に燐ドープアモルファスＳｉ膜を形成し、前記燐ドープアモルファスＳｉ膜の上にバリア膜を形成し、前記バリア膜の上にＺｎ：０．０５〜１原子％を含有し、残部がＣｕからなるＣｕ−Ｚｎ系銅合金で構成されたドレイン電極膜およびソース電極膜を形成し、前記ドレイン電極膜およびソース電極膜の上に窒化珪素膜を被覆形成してなる薄膜トランジスターにおいて、
前記バリア膜は、Ｓｉ、燐、Ｃｕ、Ｚｎおよび酸素からなるＣｕ燐ドープ酸化ケイ素膜で構成されていることを特徴とする薄膜トランジスター。
ガラス基板の上にゲート電極膜を形成し、前記ガラス基板およびゲート電極膜の上に窒化珪素膜を形成し、前記窒化珪素膜の上にアモルファスＳｉ膜を形成し、前記アモルファスＳｉ膜の上に燐ドープアモルファスＳｉ膜を形成し、前記燐ドープアモルファスＳｉ膜の上にバリア膜を形成し、前記バリア膜の上にＡｌ：０．０５〜１原子％を含有し、残部がＣｕからなるＣｕ−Ａｌ系銅合金で構成されたドレイン電極膜およびソース電極膜を形成し、前記ドレイン電極膜およびソース電極膜の上に窒化珪素膜を被覆形成してなる薄膜トランジスターにおいて、
前記バリア膜は、Ｓｉ、燐、Ｃｕ、Ａｌおよび酸素からなるＣｕ燐ドープ酸化ケイ素膜で構成されていることを特徴とする薄膜トランジスター。
ガラス基板の上にゲート電極膜を形成し、前記ガラス基板およびゲート電極膜の上に窒化珪素膜を形成し、前記窒化珪素膜の上にアモルファスＳｉ膜を形成し、前記アモルファスＳｉ膜の上に燐ドープアモルファスＳｉ膜を形成し、前記燐ドープアモルファスＳｉ膜の上にバリア膜を形成し、前記バリア膜の上にＣａ：０．０５〜１原子％を含有し、残部がＣｕからなるＣｕ−Ｃａ系銅合金で構成されたドレイン電極膜およびソース電極膜を形成し、前記ドレイン電極膜およびソース電極膜の上に窒化珪素膜を被覆形成してなる薄膜トランジスターにおいて、
前記バリア膜は、Ｓｉ、燐、Ｃｕ、Ｃａおよび酸素からなるＣｕ燐ドープ酸化ケイ素膜で構成されていることを特徴とする薄膜トランジスター。
前記Ｃｕ燐ドープ酸化ケイ素膜からなるバリア膜は、酸素：２０原子％以上を含むことを特徴とする請求項１、２、３、４、５または６記載の薄膜トランジスター。
前記Ｃｕ燐ドープ酸化ケイ素膜からなるバリア膜は、厚さ：１〜１５ｎｍの範囲内にあることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６または７記載の薄膜トランジスター。
ガラス基板の上にゲート電極膜を形成し、前記ガラス基板およびゲート電極膜の上に窒化珪素膜を形成し、前記窒化珪素膜の上にアモルファスＳｉ膜を形成し、前記アモルファスＳｉ膜の上に燐ドープアモルファスＳｉ膜を形成し、前記燐ドープアモルファスＳｉ膜の上にバリア膜を形成し、前記バリア膜の上に純銅からなるドレイン電極膜およびソース電極膜を形成してなる薄膜トランジスター中間体であって、
前記バリア膜は、Ｓｉ、燐および酸素からなる燐ドープ酸化ケイ素膜で構成されていることを特徴とする薄膜トランジスター中間体。
ガラス基板の上にゲート電極膜を形成し、前記ガラス基板およびゲート電極膜の上に窒化珪素膜を形成し、前記窒化珪素膜の上にアモルファスＳｉ膜を形成し、前記アモルファスＳｉ膜の上に燐ドープアモルファスＳｉ膜を形成し、前記燐ドープアモルファスＳｉ膜の上にバリア膜を形成し、前記バリア膜の上にＭｎ：０．０５〜１原子％を含有し、残部がＣｕからなるＣｕ−Ｍｎ系銅合金で構成されたドレイン電極膜およびソース電極膜を形成してなる薄膜トランジスター中間体であって、
前記バリア膜は、Ｓｉ、燐および酸素からなる燐ドープ酸化ケイ素膜で構成されていることを特徴とする薄膜トランジスター中間体。
ガラス基板の上にゲート電極膜を形成し、前記ガラス基板およびゲート電極膜の上に窒化珪素膜を形成し、前記窒化珪素膜の上にアモルファスＳｉ膜を形成し、前記アモルファスＳｉ膜の上に燐ドープアモルファスＳｉ膜を形成し、前記燐ドープアモルファスＳｉ膜の上にバリア膜を形成し、前記バリア膜の上にＭｇ：０．０５〜１原子％を含有し、残部がＣｕからなるＣｕ−Ｍｇ系銅合金で構成されたドレイン電極膜およびソース電極膜を形成してなる薄膜トランジスター中間体であって、
前記バリア膜は、Ｓｉ、燐および酸素からなる燐ドープ酸化ケイ素膜で構成されていることを特徴とする薄膜トランジスター中間体。
ガラス基板の上にゲート電極膜を形成し、前記ガラス基板およびゲート電極膜の上に窒化珪素膜を形成し、前記窒化珪素膜の上にアモルファスＳｉ膜を形成し、前記アモルファスＳｉ膜の上に燐ドープアモルファスＳｉ膜を形成し、前記燐ドープアモルファスＳｉ膜の上にバリア膜を形成し、前記バリア膜の上にＺｎ：０．０５〜１原子％を含有し、残部がＣｕからなるＣｕ−Ｚｎ系銅合金で構成されたドレイン電極膜およびソース電極膜を形成してなる薄膜トランジスター中間体であって、
前記バリア膜は、Ｓｉ、燐および酸素からなる燐ドープ酸化ケイ素膜で構成されていることを特徴とする薄膜トランジスター中間体。
ガラス基板の上にゲート電極膜を形成し、前記ガラス基板およびゲート電極膜の上に窒化珪素膜を形成し、前記窒化珪素膜の上にアモルファスＳｉ膜を形成し、前記アモルファスＳｉ膜の上に燐ドープアモルファスＳｉ膜を形成し、前記燐ドープアモルファスＳｉ膜の上にバリア膜を形成し、前記バリア膜の上にＡｌ：０．０５〜１原子％を含有し、残部がＣｕからなるＣｕ−Ａｌ系銅合金で構成されたドレイン電極膜およびソース電極膜を形成してなる薄膜トランジスターであって、
前記バリア膜は、Ｓｉ、燐および酸素からなる燐ドープ酸化ケイ素膜で構成されていることを特徴とする薄膜トランジスター中間体。
ガラス基板の上にゲート電極膜を形成し、前記ガラス基板およびゲート電極膜の上に窒化珪素膜を形成し、前記窒化珪素膜の上にアモルファスＳｉ膜を形成し、前記アモルファスＳｉ膜の上に燐ドープアモルファスＳｉ膜を形成し、前記燐ドープアモルファスＳｉ膜の上にバリア膜を形成し、前記バリア膜の上にＣａ：０．０５〜１原子％を含有し、残部がＣｕからなるＣｕ−Ｃａ系銅合金で構成されたドレイン電極膜およびソース電極膜を形成してなる薄膜トランジスターであって、
前記バリア膜は、Ｓｉ、燐および酸素からなる燐ドープ酸化ケイ素膜で構成されていることを特徴とする薄膜トランジスター中間体。
前記燐ドープ酸化ケイ素膜からなるバリア膜は、酸素：２０原子％以上を含むことを特徴とする請求項９、１０、１１、１２、１３または１４記載の薄膜トランジスター中間体。
前記燐ドープ酸化ケイ素膜からなるバリア膜は、厚さ：１〜１５ｎｍの範囲内にあることを特徴とする請求項９、１０、１１、１２、１３、１４または１５記載の薄膜トランジスター中間体。