JP4224660B2 - Copper wiring board and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子素子用基板とその製造方法にかかわり、特に低抵抗の銅を電極材料や配線材料に使用した銅配線基板に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、パーソナルコンピューターの表示装置等に液晶表示装置が多用されている。液晶表示装置は一対の基板間に液晶を封入し、基板に液晶駆動用回路やバックライト、カラーフィルター等の付帯要素を装着することによって構成されている。液晶表示装置では多数の画素を使用して任意の文字や図形を高精度で表示できるアクティブマトリクス方式が利用されている。アクティブマトリクス方式の液晶駆動用回路の一例としては、薄膜トランジスタ( Thin Film Transistor:TFT )方式が知られている。
図12と図13は一般的なボトムゲート型の薄膜トランジスタ基板40の一構造例を示す図である。図12は平面図を示し、図13は図12の線A−Aに沿った断面図である。図に示すように透明で絶縁性の基板1の上にゲート配線3とソース配線4がマトリックス状に配線されている。このゲート配線3とソース配線4に囲まれた領域が画素81である。各画素81には薄膜トランジスタ80が設けられている。
【0003】
薄膜トランジスタ80はAl、Cr、Taあるいはこれらの合金などの導電材料からなるゲート配線3とこのゲート配線3から引き出して設けたゲート電極5上にゲート絶縁膜89を設け、このゲート絶縁膜89の上にアモルファスシリコン(a−Si)からなる半導体能動膜90をゲート電極5に対向させて設け、半導体能動膜90の両側の上部側には、リンなどのドナーとなる不純物を高濃度にドープしたアモルファスシリコンなどから成るオーミックコンタクト膜93a,93bが載置されている。さらにゲート絶縁膜89の上部には、オーミックコンタクト膜93a,93bの上に一部重なるようにしてAl、Cr、Taあるいはこれらの合金などの導電材料からなるソース電極6とドレイン電極7とを相互に対向させて設けている。また、ドレイン電極7の一端にはコンタクトホール99が設けられ、インジウム錫酸化物( Indium Tin Oxide:ITO )等からなる透明な画素電極8と接続されている。
【0004】
そしてこれらゲート絶縁膜89、ソース電極6とドレイン電極7及び画素電極8などの上に、パッシベーション膜96が設けられている。パッシベーション膜96の上には配向膜(図示せず)が形成され、この配向膜に接して液晶が封入されてアクティブマトリクス液晶装置が構成されている。画素電極8を通して液晶分子に電界を印加することによって液晶分子の配向制御を行うようになっている。
【0005】
図12と図13に示した薄膜トランジスタ基板を製造する方法としては、アルミニウム、クロム、タンタル等の導電性金属から成るターゲットを使用し、該ターゲットに直流電圧を印加するスパッタ法などの薄膜形成手段を用いて、ガラス等の透明絶縁性の基板1の上にアルミニウム、クロム、タンタル等の導電性金属薄膜を形成する。次いで、フォトリソグラフィー法により基板1上のゲート電極形成以外の場所の導電性金属薄膜を除去してゲート電極5を形成した後、CVD法等の薄膜形成手段を利用してSiO2 やSiNx から成るゲート絶縁膜89、半導体能動膜90を形成する。次いで、これらの上に前述のスパッタ法、フォトリソグラフィー法によりオーミックコンタクト膜93a,93bソース電極6とドレイン電極7を形成し、次いで形成したソース電極6とドレイン電極7にマスクをしてオーミックコンタクト膜の一部を除去して、オーミックコンタクト膜を分割した後、CVD法等により、パッシベイション膜96を形成して薄膜トランジスタ基板40が得られる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年液晶表示装置の動作の高速化が要求されるようになり、ゲート配線、ソース配線、ゲート電極、ソース電極及びドレイン電極などの導電部の配線材料での信号伝達の遅延が問題になってきた。この問題を解決する手段として、従来配線材料として使用されてきたアルミニウム、クロム、タンタル等の導電性金属よりも低抵抗で、安価な金属である銅(Cu)を利用することが提案されている。
図12と図13に示すような構造の薄膜トランジスタ基板の導電体として銅を使用すると、基板と導電体である銅との界面あるいは酸化珪素絶縁膜と導電体である銅との界面の接着力が弱く、薄膜トランジスタ基板を製造する工程中などで導電体が剥がれるという現象が発生する。
【0007】
基板と銅との接合面あるいは絶縁膜と銅との接合面の接着力を増加させて導電体の剥離を防止する対策としては、銅薄膜を成膜後にアニールを施して密着性を改善する手段や、図14に示すようにたとえば酸化珪素からなるゲート絶縁膜あるいはガラス製の基板1と導電体となる銅配線2との間にクロム、アルミニウムなどの基板や絶縁膜及び銅の双方に対して密着性の良い金属から成るバリアメタル層9を形成し、このバリアメタル層9と銅配線2との2層構造とする手段がとられている。
【0008】
しかしながら銅薄膜を成膜後にアニールを施す方法では、満足のいく接合強度が得られない。また、密着性の良い金属から成るバリアメタル層と銅との2層構造を形成する方法では、成膜工程が増加し生産効率の低下につながり、後に続くエッチング工程でレジストの選択やエッチャントの選択といった煩雑な作業が必要となる。レジストの選択やエッチャントの選択を誤ると、クロム、アルミニウムよりも銅が優先的にエッチングされてしまい、図14に2bとして示したように線細りや銅膜の消失といった現象が起こる。
本発明の目的は、絶縁基板や絶縁膜上に密着性に優れた銅薄膜を有する銅配線基板を提供することである。さらにこのような密着性に優れた銅薄膜を、簡便な方法で確実に形成できる方法を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明ではガラス基板、石英基板もしくは酸化珪素薄膜表面に、窒化珪素変質層を介して銅薄膜を被着させた銅配線基とした。窒化珪素変質層とは、SiO2 結合とSiNx結合が混在したものであり、SiO2 結合中にSiNx結合を10%以上含む部分が存在するものである。このような窒化珪素変質層を設けることにより、ガラス基板、石英基板もしくは酸化珪素膜表面に銅薄膜を強固に付着させることができる。
また、本発明の銅配線基板の製造方法は、銅薄膜の成膜前もしくは銅薄膜の成膜と同時に、ガラス基板、石英基板又は酸化珪素膜表面に窒素プラズマを照射して、ガラス基板、石英基板又は酸化珪素膜表面のSiO2 結合中にSiNx結合を形成させて変質させる手段を採用した。
窒素プラズマを照射する手段としてはプラズマ成膜設備に付随するクリーニング室を利用する方法と、プラズマ成膜設備のプラズマ成膜室を利用する方法がある。また、窒素プラズマを照射する方法としては、銅薄膜成膜に先立ってあらかじめガラス基板、石英基板又は酸化珪素膜表面に窒素プラズマを照射して、窒化珪素変質層を形成した後銅薄膜を成膜する方法と、ガラス基板、石英基板又は酸化珪素膜表面に窒素プラズマを照射しながら同時に銅薄膜を成膜し、珪素変質層及び銅薄膜の一部を形成し、しかる後銅薄膜の残部を形成する方法がある。
ガラス基板、石英基板又は酸化珪素膜表面に窒素プラズマを照射することにより、表面から約100オングストロームの深さにまで窒素原子が侵入してSiNx結合を形成する。本発明の方法によれば特別な工程を増やすことなく、一連の銅薄膜の成膜工程内で簡単に実施することができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
先ず、本発明の対象となるのはガラス基板、石英基板もしくは酸化珪素膜等SiO2 を主成分とするものである。具体的には液晶表示装置で使用する透明な絶縁性のガラス基板や、液晶駆動回路に使用する酸化珪素質の絶縁膜等が挙げられる。これらSiO2 を主成分とする基材は銅との付着力が弱く、例えば銅薄膜を使用して回路基板を製造する場合に基板からの銅薄膜の剥離や線細りといった問題が発生する。
【0011】
本発明の窒化珪素変質層とは、SiO2 結合とSiNx結合とが混在したものである。SiO2 質基材の表面から窒素原子を侵入させて、SiO2 結合中にSiNxゃSiON等のSiNx結合を形成させたものである。ガラス基板、石英基板又は酸化珪素膜等の母材表面から内部にいくに従ってSiNx結合の割合は徐々に低下していき、やがては母材そのものとなる。窒化珪素変質層と母材との境界は明瞭なものではない。
図1は本発明の銅配線基板の断面構造の一例を示す図である。
図1において1はガラス等の透明で絶縁性の基板である。基板1はガラス基板の代わりに石英基板もしくは酸化珪素膜であっても良い。基板1の表面の銅配線2はスパッタにより形成されている。この銅配線2は例えば薄膜トランジスタにおいてゲート線、ソース・ドレイン線や、ゲート電極、ソース・ドレイン電極等を構成するものである。本発明の銅配線基板では、基板1の銅配線2が接する表面部分は窒化珪素変質層1aとなっている。基板1の表面部分のみ窒素原子を含む窒化珪素変質層1aとなっており、大部分は基板そのものである。
【0012】
上記のような窒化珪素変質層を有する銅配線基板を得るには、基板表面に窒素プラズマを照射することにより得られる。例えばガラス基板をプラズマ処理装置のクリーニング室にセットし、窒素雰囲気中で基板側に13.56MHzの高周波電流を印加して窒素プラズマを形成し、逆スパッタ洗浄した基板の表面をESCA( Electron spectroscopy for chemical analysis ) で観察した結果を図2に示す。図2から明らかなとおり、表面から約7オングストローム程度までは表面に付着した有機物と思われる炭素と窒素のプロファイルが認められる。表面から約14オングストロームの深さでは、酸素濃度は約60%、窒素濃度は約10%と認められる。その他の元素としては酸素と珪素が認められる。以上の結果からこの深さにおけるSiO2 結合の割合は約86%(60/(60+10)=0.857 )、SiNx結合の割合は約14%(10/(60+10)=0.143 )と推計できる。窒素濃度は深さが増すにつれて徐々に低下していくが、112オングストロームの深さでもなお数%の窒素濃度が認められる。このような窒化珪素変質層を設けることにより、ガラス基板と銅薄膜の付着力は格段に向上する。付着力が向上するためには、SiNx結合の割合が6%以上の部分が50オングストローム以上あれば十分である。より好ましくは、SiNx結合の割合が10%以上の部分が50オングストローム以上あればよい。
【0013】
上記のような窒素プラズマ処理を施したガラス基板の表面に、直流スパッタにより厚さ約2000オングストロームの銅薄膜を形成した。このガラス基板と銅薄膜との界面付近をESCAで観察した結果を図3に示す。図3から基板表面から約1975オングストロームまでは銅のプロファイルのみであるが、約1975オングストロームを境に銅のプロファイルは下降し、基板の構成元素である酸素と珪素が増加してくる。同時に窒素原子も増加し、約2225オングストロームの深さまで存在しているのが認められる。
この基板の銅薄膜は強固な接着強度を有しており、たとえば銅薄膜表面に粘着テープを貼り付け、強く引っ張っても剥がれることはない。
【0014】
これに対して、窒素プラズマ処理を施さないガラス基板の表面状態をESCAで観察した結果を図4及び図5に示す。図4は何も処理をしないガラス基板の表面のESCA観察結果である。図4に示すとおり、極表面に付着カーボンと思われる炭素のプロファイルが認められる以外は、全域にわたって酸素と珪素のプロファイルが続いている。このガラス基板の表面にスパッタにより厚さ約2000オングストロームの銅薄膜を形成して、基板と銅薄膜の界面付近をESCAで観察した結果が図5である。図5に示すとおり、深さ約1975オングストロームの位置を境に、銅が減って酸素と珪素が増加している。
この基板の銅薄膜の接着強度は弱く、粘着テープを貼り付けて引っ張ると簡単に基板から剥離してしまう。
【0015】
次に、銅薄膜を成膜するに先立ってアルゴン雰囲気中で逆スパッタ処理によるクリーニングを施した場合の基板表面の例を図6に示す。図6はアルゴン逆スパッタによるクリーニング処理を施したガラス基板表面のESCA観察結果である。図4と同様に極表面に付着カーボンと思われる炭素のプロファイルが認められる以外は、全域にわたって酸素と珪素のプロファイルが続いている。このガラス基板の表面にスパッタにより厚さ約2000オングストロームの銅薄膜を形成し、基板と銅薄膜の界面付近をESCAで観察した結果が図7である。図4と同様に、深さ約2000オングストロームの位置を境に、銅が減って酸素と珪素が増加している。
この基板の銅薄膜の接着強度も弱く、粘着テープを貼り付けて引っ張ると簡単に基板から剥離してしまう。
【0016】
以下本発明の銅配線基板の製造方法を実施の形態に基づき説明する。
(第1実施形態)
プラズマ成膜設備にクリーニング室が付随する場合には、クリーニング室を利用して窒素プラズマ処理を行うことができる。逆スパッタクリーニング処理する際に、クリーニング室内にアルゴンガスに代えて窒素ガスを導入して窒素プラズマを形成して処理をすれば、クリーニング処理と同時に表面から窒素原子が侵入し母材の変質が起こる。
図8はクリーニング室を備えたプラズマ成膜設備の概略構成を説明する図である。図8においてローディング室10とクリーニング室11とスパッタ成膜室12がゲートバルブ13、14を介して接続されている。これら各室は図示しない排気ユニット及びガス供給機構によって、室内の雰囲気及び圧力が任意に調整可能なように構成されている。
ローディング室10はクリーニング室11で処理すべき基板1をクリーニング室11内に装着するための設備である。ローディング室10内には図示しないリンク式の搬送機構が設けられ、必要に応じて処理すべき基板1をゲートバルブ13を開いてクリーニング室11内に搬送して、クリーニング室11内の基板電極15に装着できるように構成されている。通常、クリーニング室11ではアルゴン雰囲気中で基板電極15に直流電流又は高周波電流を印加し、基板1の表面をスパッタして付着物を除去してクリーニングを行っている。クリーニングが完了した基板1はゲートバルブ14を通してスパッタ成膜室12に送られる。
スパッタ成膜室12には基板電極17とターゲット電極18が対向して配置され、基板電極17には金属薄膜を形成すべき基板1が装着され、ターゲット電極18にはアルミニウム、クロム、タンタル、銅等の目的とする成膜すべき金属のターゲット19が装着される。通常、スパッタ成膜室12ではアルゴン雰囲気下でターゲット電極18に直流電流を印加し、ターゲット19をスパッタしてターゲットの分子を基板上に被着させている。
【0017】
上記のようなクリーニング室を備えた成膜装置では、クリーニング室で行う逆スパッタクリーニング処理を、アルゴン雰囲気に代えて窒素雰囲気で行うことにより、クリーニング処理と窒素プラズマ照射処理が同時に行われ、基板表面に本発明の窒化珪素変質層を形成することができる。窒素雰囲気にするには窒素ガス単体でも良いし、窒素とアルゴンの混合ガスを用いても良い。
窒素プラズマ照射を終えた基板1は、スパッタ成膜室12に送られて銅薄膜のスパッタ成膜処理が施される。
【0018】
本実施形態における銅配線基板の製造方法の一例を以下に示す。
先ず、クリーニング室11の基板電極15にガラス製の基板1をセットする。クリーニング室11内に窒素ガスを導入し、基板電極15に13.56MHzの高周波電流を印加し、窒素プラズマ照射処理をする。次いで、基板1を真空中でスパッタ成膜室12に搬送して基板電極17にセットする。次いで、スパッタ成膜室12にアルゴンガスを導入し、ターゲット電極18に銅ターゲットをセットし、ターゲット電極18に例えば直流電流を印加して、直流スパッタにより厚さ約2000オングストロームの銅薄膜を形成する。
【0019】
このようにして形成した銅配線基板の表面をESCAで観察したところ、表面から約2000オングストロームまでは銅のプロファイルのみが認められた。1900オングストロームより深くなると銅のプロファイルは急激に減少し、酸素と珪素のプロファイルが増してきている。同時に窒素のプロファイルも現れ、深さが増すに従って徐々に減少している。表面から深さ2000オングストロームの位置での窒素濃度は約8%、酸素濃度は約50%と認められ、この位置でのSiNx結合の割合は、約14%となる。また、表面から深さ2100オングストロームの位置においても窒素濃度は約6%、酸素濃度は約60%と認められ、この位置でのSiNx結合の割合は、なお約9%存在している。
【0020】
この銅配線の表面に粘着テープを貼り、基板から粘着テープを強く剥がす試験をしたところ、10サンプル中銅箔膜が剥離したものは1点も認められなかった。
これに対して従来の何も処理をしない基板に形成した銅薄膜は、10サンプル中全部の銅箔膜が隔離した。また、アルゴンプラズマの照射処理を施した基板に形成した銅薄膜は、10サンプル中3サンプルの銅箔膜が隔離した。
【0021】
(第2実施形態)
成膜装置にクリーニング室が備わっていない場合には、成膜室を使用して窒素プラズマ照射処理を施すことができる。
図9は、本発明の方法に使用するスパッタ成膜室の一例を説明する概略図である。スパッタ成膜室22は、図9に示すようにその上部に第1の電極としてターゲット電極18が設けられ、ターゲット電極18の下面にはにはターゲット19が静電チャック等の通常の手段を用いて脱着自在に装着してある。スパッタ成膜室22の下部には第2の電極として基板電極17が設けられ、基板電極17の上面にはガラス又は石英製の基板1が脱着自在に装着してある。
上記ターゲット19となる材料としては、薄膜トランジスタのゲート電極、ソース電極、ドレイン電極を形成する場合、アルミニウム、クロム、タンタル、チタン、モリブデン等から選ばれた金属の他、本発明では銅が用いられる。また、薄膜トランジスタのa−Si:n+ を形成する場合には、リンドープのシリコンが用いられる。上記基板1としてはガラス基板又は石英基板を好適に用いることができる。あるいは表面に酸化珪素薄膜が形成されているものであっても良い。
【0022】
本実施形態のスパッタ成膜室22が前述のスパッタ成膜室12と異なる点は、基板電極17及びターゲット電極18の双方に電流を印加できるように構成した点である。処理の目的に応じて双方の電極に印加する電流、電圧、電力、周波数等を独立して調整できるようにしてある。
すなわち、上記第1のターゲット電極18には第1の高周波電源25を接続するとともに、ターゲット電極18と第1の高周波電源25との間には、整合回路25aが組み込まれ、高周波回路の反射波を打ち消す作用を奏する。また、上記第1のターゲット電極18にはインピーダンス調整用のローパスフイルタ27を介して直流電源28が接続してある。このローパスフイルタ27は直流電源28に高周波電流がかからないように、回路のインピーダンスを無限大に調整するものである。
一方、上記第2の基板電極17にも第2の高周波電源35を接続するとともに、基板電極17と第2の高周波電源35との間にも上記整合回路25aと同様の作用を奏する整合回路35aを組み込んである。
なお、上記スパッタ成膜室22には真空引き用またはガス排気用の排気設備60aやスパッタ成膜室22内へのガス供給設備60b等が付属しているが、図9ではこれらを簡略化して示した。
【0023】
上記のように構成したスパッタ成膜室22を使用して、窒素雰囲気中で基板電極側に電流を印加すれば窒素プラズマ照射処理を行うことができ、アルゴン雰囲気中でターゲット電極側に電流を印加すればスパッタ成膜処理を行うことができる。
【0024】
本実施形態における銅配線基板の製造方法の一例を以下に示す。
先ず、スパッタ成膜室22の基板電極17にガラス基板1をセットする。スパッタ成膜室22内に窒素ガスを導入し、基板電極17に例えば13.56MHzの高周波電流を印加し、窒素プラズマ照射処理をする。次いで、スパッタ成膜室22にアルゴンガスを導入して窒素雰囲気からアルゴン雰囲気に切り替えた後、ターゲット電極18に銅ターゲットをセットし、ターゲット電極18に直流電流を印加して、直流スパッタにより厚さ約2000オングストロームの銅薄膜を形成する。
【0025】
このようにして形成した銅配線基板の表面は、第1実施形態の場合と同様に、表面から深さ2100オングストロームの位置においても窒素濃度は約7%、酸素濃度は約60%と認められ、この位置でのSiNx結合の割合は、なお約10%存在している。また、第1実施形態の場合と同様の剥離テストにおいても10サンプル中に銅薄膜の剥離は認められない。
【0026】
(第3実施形態)
上記二つの実施形態では、窒素プラズマ照射処理を行った後に銅薄膜の成膜を行ったが、雰囲気ガスの切り代えと電流の印加の方法を選択することにより、窒素プラズマ照射処理と銅薄膜のスパッタ成膜の一部とを同時に行うことが可能である。この方法によれば薄膜トランジスタ形成時にゲート電極とソース・ドレイン電極の形成を銅電極を使用して行うことが可能となる。
【0027】
先ず、スパッタ成膜室22の基板電極17にガラス製の基板1をセットする。スパッタ成膜室22内に窒素ガスを導入し、ターゲット電極18に40MHz以上の通常よりも周波数の高い高周波電流を印加する。ターゲット電極18に印加する高周波電流の周波数が高くなると、ターゲットの自己バイアス電位が浅くなり、雰囲気中の重イオンがターゲットをたたく機会が少なくなり、ターゲットのスパッタは減少し、プラズマ状態が維持されて基板表面を照射することになる。その結果、ガラス基板1の表面には窒化珪素変質層が形成されるとともに、僅かではあるが銅薄膜も被着する。ターゲットの自己バイアス電位が浅くなり、窒素プラズマ照射効果が現れるのは周波数が概ね40MHz以上の高周波になったときである。従って、例えば40MHz程度の高周波電流を印加すればよい。
【0028】
このようにして窒素プラズマ照射処理を施した後、スパッタ成膜室22にアルゴンガスを導入し、アルゴン雰囲気に切り代えた後、通常の方法に従ってターゲット電極18に銅ターゲットをセットし、ターゲット電極18に直流電流を印加して、直流スパッタにより厚さ約2000オングストロームの銅薄膜をスパッタ成膜する。このようにして形成した銅薄膜は、窒素プラズマ照射処理工程で生成した銅薄膜と一体化して強固なものとなる。
【0029】
本実施形態における銅配線基板の製造方法の一例を以下に示す。
先ず、スパッタ成膜室22の基板電極17にガラス基板1をセットする。スパッタ成膜室22内に窒素ガスを導入し、ターゲット電極18に例えば40MHzの高周波電流を印加し、窒素プラズマ照射処理をする。次いで、スパッタ成膜室22にアルゴンガスを導入して窒素雰囲気からアルゴン雰囲気に切り替えた後、ターゲット電極18に銅ターゲットをセットし、ターゲット電極18に直流電流を印加して、直流スパッタにより厚さ約2000オングストロームの銅薄膜を形成する。
【0030】
このようにして形成した銅配線基板の表面は、第1実施形態の場合と同様に、表面から深さ2000オングストロームの位置においても窒素濃度は約5%、酸素濃度は約55%と認められ、この位置でのSiNx結合の割合は、なお約8%存在している。また、第1実施形態の場合と同様の剥離テストにおいても10サンプル中に銅薄膜の剥離は認められない。
【0031】
(第4実施形態)
上記第3の実施態様では、ターゲット電極18に接続する高周波電源25として周波数の高いものを備えている必要がある。しかし、周波数のより高い電源を使用しなくても、ターゲット電極18と基板電極17の双方に電流を印加することにより、同様の窒素プラズマ照射効果を得ることができる。
すなわち、ターゲット電極18に印加する電流が直流電流の場合には印加する電流の負荷を抑制した状態で銅ターゲットをスパッタし、基板電極17にも高周波電流を印加して基板1の表面を窒素プラズマ照射処理する。この場合、ターゲット電極18に印可する直流電流は微弱な電流とする。また、ターゲット電極18に印加する電流が高周波電流の場合には、周波数を下げてターゲットのバイアス電位が浅くならないような状態で銅ターゲットをスパッタし、同時に基板電極17にも高周波電極を印加して基板1の表面をプラズマ照射処理する。例えば、ターゲット電極18には13.56MHz、基板電極17には13.56MHz、200W程度印加する。この方法はいわば逆スパッタクリーニングとスパッタ成膜とを同時進行させるものであるが、基板1の表面の窒化珪素変質層は確実に形成できる。
【0032】
本実施形態における銅配線基板の製造方法の一例を以下に示す。
先ず、スパッタ成膜室22の基板電極17にガラス製の基板1をセットして、スパッタ成膜室22内に窒素ガスを導入する。
ターゲット電極18には銅ターゲットをセットし、ターゲット電極18に例えば100W程度の弱い直流電流あるいは13.56MHz程度の低い周波数の高周波電流を印加して、銅薄膜をスパッタ成膜する。同時に基板電極17にも13.56MHz程度の高周波電流を印加する。
このようにターゲット電極18及び基板電極17の双方に電流を印加することにより、銅薄膜を実質的に成膜することなしに、窒素プラズマを照射することができる。
次いで、スパッタ成膜室22にアルゴンガスを導入し、基板電極17には負荷を印加せずに、ターゲット電極18に直流電流を印加して通常の方法により厚さ約2000オングストロームの残りの銅薄膜をスパッタ成膜する。
【0033】
このようにして形成した銅配線基板の表面は、第1実施形態の場合と同様に、表面から深さ2150オングストロームの位置においても窒素濃度は約9%、酸素濃度は約60%と認められ、この位置でのSiNx結合の割合は、なお約13%存在している。また、第1実施形態の場合と同様の剥離テストにおいても10サンプル中に銅薄膜の剥離は認められない。
【0034】
さらに、このようにして形成した銅配線基板の表面に、薄膜トランジスタを形成する例について説明する。
(4−1)銅薄膜を形成したガラス基板
図10(A)は、本実施形態により得られた透明ガラス製の基板1上に銅薄膜20を形成した薄膜トランジスタ用の基板である。厚さ1100ミクロンメーターの透明ガラス製の基板1の表面は窒化珪素変質層1aとなっており、この窒化珪素変質層1aを介して厚さ2000オングストロームの銅薄膜20が形成されている。
【0035】
(4−2)ゲート電極のパターニング
銅薄膜20の表面にレジストを塗布し、所定のゲート電極形状にパターン露光して、エッチングにより銅薄膜20の不要部分を除去した後、レジストを剥離するパターニングを施して、図10(B)に示すような所望の線幅のゲート電極5用の銅配線パターンを得る。
【0036】
(4−3)ゲート絶縁膜の成膜
図9に示すプラズマ成膜装置のスパッタ成膜室22内をSiH4 + O2 混合ガス雰囲気とし、ターゲット電極18にダミー電極を装着し、高周波電源25からターゲット電極18に200MHzの高周波電流を印加し、負荷電位をフローティングしてプラズマを発生させて基板1上に二酸化珪素からなるゲート絶縁膜89を図10(C)に示すように形成する。このCVD成膜の場合はターゲット電極18に装着されたダミーターゲットをスパッタさせないように、印加する電流の周波数を高く設定し、ターゲット電極18にかかるイオンエネルギーを小さくするとともに、基板電極17に高周波電流を印加して基板1にかかるイオンエネルギーを制御する。
【0037】
(4−4)ゲート絶縁膜の窒素プラズマ照射処理
スパッタ成膜室22内を窒素雰囲気とし、基板電極17に高周波電源35から13.56MHzの高周波電流を印加し、基板1の表面に窒素プラズマを照射して図10(D)に示すようにゲート絶縁膜89の表面に窒化珪素変質層89aを形成する。
【0038】
(4−5)半導体能動膜の成膜
スパッタ成膜室22内をSiH4 + H2 混合ガス雰囲気とし、ターゲット電極18にダミー電極を装着したままで高周波電源25からターゲット電極18に200MHzの高周波電流を印加し、さらに高周波電源35から基板電極17に高周波電流を印加して、基板1にかかるイオンエネルギーを制御しながら図10(E)に示すように、ゲート絶縁膜89の上にa−Si層からなる半導体能動膜90を形成する。
【0039】
(4−6)オーミックコンタクト膜の成膜
スパッタ成膜室22内をアルゴンガス雰囲気とし、ターゲット電極18に a-Si:n+ 生成用のリンドープシリコンからなるシリコンターゲットを装着し、高周波電源25から13.56MHz程度の高周波電流を印加し、さらに直流電源28から印加する負荷電位を−200Vにしてスパッタを行い、図10(E)に示すように半導体能動膜90上にa-Si:n+からなるオーミックコンタクト膜91を形成する。
【0040】
(4−7)半導体能動膜とオーミックコンタクト膜のパターニング
オーミックコンタクト膜91の表面にレジストを塗布した後、所定の形状にパターン露光し、エッチングにより半導体能動膜90とオーミックコンタクト膜91の不要部分を除去し、レジストを剥離するパターニングを施して、図11(A)に示すようにゲート電極5よりも小さいアイランド状の半導体能動膜92とオーミックコンタクト膜93を得る。半導体能動膜92とオーミックコンタクト膜93は、ゲート絶縁膜89を挟んでゲート電極5と対向する位置にある。
【0041】
(4−8)ソース電極及びドレイン電極用の銅薄膜の成膜
ゲート電極用の銅薄膜の形成と同様に、スパッタ成膜室22にアルゴンガスを導入し、基板電極17には負荷を印加せずに、ターゲット電極18に直流電流を印加して、通常方法により図11(B)に示すように基板1の全面に、厚さが約2000オングストロームの銅薄膜94をスパッタ成膜する。
【0042】
(4−9)ソース電極及びドレイン電極のパターニング
オーミックコンタクト膜93の中央部分の上部にある銅薄膜94とオーミックコンタクト膜93の中央部分とをエッチングにより除去し、図11(C)に示すように半導体能動膜92の両端部分にオーミックコンタクト膜93a,93bを介してソース電極6とドレイン電極7が、互いに隔離されて得られる。
半導体能動膜92とソース電極6、ドレイン電極7を覆うように窒化珪素からなるパッシベーション膜を形成して薄膜トランジスタ80が完成する。
【0043】
このように窒素プラズマ照射処理を施した二酸化珪素からなるゲート絶縁膜89の上に形成した、銅薄膜からなるソース電極6及びドレイン電極7の表面に粘着テープを貼り、基板から粘着テープを強く剥がす試験をしたところ、10サンプル中銅箔膜が隔離したものは1点も認められなかった。
これに対して従来の何も処理をしない二酸化珪素からなるゲート絶縁膜表面に形成したソース電極又はドレイン電極は、10サンプル中全部の電極が剥離した。また、アルゴンプラズマによるクリーニング処理を施したゲート絶縁膜表面に形成したソース電極又はドレイン電極は、10サンプル中5サンプルの電極が剥離した。
このようにガラス基板又は二酸化珪素薄膜表面に窒素プラズマ照射処理を施した後、スパッタ成膜して得られた銅薄膜は強固な接合強度を有し、その後引き続き行われる薄膜トランジスタ製造工程でも剥離することはない。
【0044】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の銅配線基板は銅配線と基板あるいは銅配線と酸化珪素膜との接合強度が強いので、剥離することはない。また、本発明の銅配線基板の製造方法によれば、スパッタ成膜工程で雰囲気を変えることのより容易に窒化珪素変質層を形成することができる。さらに、装置状の制約が少なく、通常の逆スパッタクリーニング室を備えた成膜装置は勿論のこと、クリーニング室を備えていない成膜装置においても実施可能である。また、電極への電流の印加の方法に多様な選択が可能であり、成膜工程での応用範囲が極めて広い利点を有する。上記実施態様ではボトムゲート型の薄膜トランジスタについて説明したが、本発明の応用範囲はこれに限られるものではなく、例えば液晶基板のゲート配線やソース・ドレイン配線などの液晶表示装置、さらには、酸化珪素質の基板や酸化珪素質薄膜表面に形成する金属配線に、比抵抗が低く安価な銅が使用できるようになるので、その応用範囲は限りなく広がる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の銅配線基板の断面構造の一例を示す図である。
【図2】 本発明の窒素プラズマ照射処理を施したガラス基板表面のESCA観察結果を示す図である。
【図3】 本発明の銅配線基板表面のESCA観察結果を示す図である。
【図4】 従来の何も表面処理をしないガラス基板表面のESCA観察結果を示す図である。
【図5】 図4の従来のガラス基板を使用した銅配線基板表面のESCA観察結果を示す図である。
【図6】 従来のアルゴンプラズマクリーニング処理を施したガラス基板表面のESCA観察結果を示す図である。
【図7】 図6の従来のガラス基板を使用した銅配線基板表面のESCA観察結果を示す図である。
【図8】 本発明の製造方法で使用するスパッタ成膜装置の構成の一例を示す図である。
【図9】 本発明の製造方法で使用するスパッタ成膜室の構造の一例を示す図である。
【図10】 本発明の製造方法の一例を示す工程説明図である。
【図11】 図10に続く本発明の製造方法の一例を示す工程説明図である。
【図12】 薄膜トランジスタの一例を示す平面図である。
【図13】 図12の線A−Aに沿った断面図である。
【図14】従来の銅配線基板の断面構造の一例を示す図である。
【符号の説明】
1・・・基板、1a・・・窒化珪素変質層、2・・・銅配線、3・・・ゲート配線、4・・・ソース配線、5・・・ゲート電極、6・・・ソース電極、7・・・ドレイン電極、8・・・画素電極、9・・・バリアメタル層、10・・・ローディング室、11・・・クリーニング室、12・・・スパッタ成膜室、13,14・・・ゲートバルブ、15,17・・・基板電極、16・・・対向電極、18・・・ターゲット電極、19・・・ターゲット、20・・・銅薄膜、22・・・スパッタ成膜室、25,35・・・高周波電源、28・・・直流電源、40・・・薄膜トランジスタ基板、80・・・薄膜トランジスタ、81・・・画素、89・・・ゲート絶縁膜、89a・・・窒化珪素変質層、 90,92・・・半導体能動膜、91,93・・・オーミックコンタクト膜、94・・・銅薄膜、96・・・パッシベーション膜、99・・・コンタクトホール[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electronic device substrate and a method for manufacturing the same, and particularly to a copper wiring substrate using low resistance copper as an electrode material or a wiring material.
[0002]
[Prior art]
In recent years, liquid crystal display devices are frequently used for display devices of personal computers. A liquid crystal display device is configured by enclosing liquid crystal between a pair of substrates and mounting auxiliary elements such as a liquid crystal driving circuit, a backlight, and a color filter on the substrate. In the liquid crystal display device, an active matrix system is used that can display an arbitrary character or figure with high accuracy using a large number of pixels. As an example of an active matrix type liquid crystal driving circuit, a thin film transistor (TFT) type is known.
FIG. 12 and FIG. 13 are diagrams showing one structural example of a general bottom gate type thin
[0003]
The
[0004]
A
[0005]
As a method of manufacturing the thin film transistor substrate shown in FIGS. 12 and 13, a thin film forming means such as a sputtering method using a target made of a conductive metal such as aluminum, chromium, or tantalum and applying a DC voltage to the target is used. The conductive metal thin film made of aluminum, chromium, tantalum or the like is formed on the transparent insulating
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in recent years, a high-speed operation of a liquid crystal display device has been demanded, and a signal transmission delay in a conductive material such as a gate wiring, a source wiring, a gate electrode, a source electrode, and a drain electrode has become a problem. I came. As means for solving this problem, it has been proposed to use copper (Cu), which is an inexpensive metal having a lower resistance than conductive metals such as aluminum, chromium, and tantalum that have been conventionally used as wiring materials. .
When copper is used as the conductor of the thin film transistor substrate having the structure shown in FIGS. 12 and 13, the adhesive force at the interface between the substrate and copper as the conductor or between the silicon oxide insulating film and copper as the conductor is reduced. The phenomenon that the conductor peels off during the process of manufacturing the thin film transistor substrate is weak.
[0007]
As a measure to prevent the peeling of the conductor by increasing the adhesion force of the bonding surface between the substrate and copper or the bonding surface between the insulating film and copper, means to improve the adhesion by annealing after forming the copper thin film As shown in FIG. 14, for example, between a gate insulating film made of silicon oxide or a
[0008]
However, the method of annealing after forming a copper thin film cannot provide satisfactory bonding strength. In addition, in the method of forming a two-layer structure of a barrier metal layer made of metal with good adhesion and copper, the number of film forming steps increases, resulting in a decrease in production efficiency. In the subsequent etching step, resist selection and etchant selection are performed. Such a complicated work is required. If the selection of the resist and the selection of the etchant are wrong, copper is preferentially etched over chromium and aluminum, and phenomena such as thinning of the wire and disappearance of the copper film occur as shown by 2b in FIG.
An object of the present invention is to provide a copper wiring substrate having a copper thin film having excellent adhesion on an insulating substrate or an insulating film. Furthermore, it aims at providing the method which can form such a copper thin film excellent in adhesiveness reliably by a simple method.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a copper wiring base in which a copper thin film is deposited on a glass substrate, a quartz substrate or a silicon oxide thin film surface via a silicon nitride altered layer. Silicon nitride altered layer is SiO 2 Bonds and SiNx bonds are mixed, and SiO 2 A portion containing 10% or more of SiNx bonds exists in the bonds. By providing such a silicon nitride altered layer, the copper thin film can be firmly attached to the surface of the glass substrate, quartz substrate or silicon oxide film.
In addition, the method for producing a copper wiring board according to the present invention comprises irradiating the surface of a glass substrate, a quartz substrate or a silicon oxide film with nitrogen plasma before or at the same time as the formation of the copper thin film. SiO on substrate or silicon oxide film surface 2 A means for forming and modifying SiNx bonds during bonding was employed.
As means for irradiating nitrogen plasma, there are a method using a cleaning chamber attached to a plasma film forming facility and a method using a plasma film forming chamber of a plasma film forming facility. In addition, as a method of irradiating with nitrogen plasma, prior to the copper thin film formation, the surface of the glass substrate, quartz substrate or silicon oxide film is irradiated with nitrogen plasma to form a silicon nitride altered layer, and then the copper thin film is formed. A copper thin film at the same time while irradiating the surface of the glass substrate, quartz substrate or silicon oxide film with nitrogen plasma, forming a silicon altered layer and a part of the copper thin film, and then forming the remainder of the copper thin film There is a way to do it.
By irradiating the glass substrate, quartz substrate, or silicon oxide film surface with nitrogen plasma, nitrogen atoms penetrate from the surface to a depth of about 100 angstroms to form SiNx bonds. According to the method of the present invention, it can be easily carried out within a series of copper thin film forming steps without increasing the number of special steps.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
First, the object of the present invention is a glass substrate, a quartz substrate, a silicon oxide film or the like such as SiO. 2 Is the main component. Specifically, a transparent insulating glass substrate used in a liquid crystal display device, a silicon oxide-based insulating film used in a liquid crystal driving circuit, and the like can be given. These SiO 2 For example, when a circuit board is manufactured using a copper thin film, the base material containing the main component of copper has a problem of peeling or thinning of the copper thin film.
[0011]
The altered silicon nitride layer of the present invention is SiO 2 Bonds and SiNx bonds are mixed. SiO 2 Nitrogen atoms enter from the surface of the porous substrate, and SiO 2 A SiNx bond such as SiNx or SiON is formed during bonding. The ratio of SiNx bonds gradually decreases from the surface of the base material such as a glass substrate, quartz substrate or silicon oxide film to the inside, and eventually becomes the base material itself. The boundary between the silicon nitride altered layer and the base material is not clear.
FIG. 1 is a diagram showing an example of a cross-sectional structure of a copper wiring board according to the present invention.
In FIG. 1, 1 is a transparent and insulating substrate such as glass. The
[0012]
In order to obtain a copper wiring substrate having the above-described silicon nitride altered layer, the substrate surface is obtained by irradiating nitrogen plasma. For example, a glass substrate is set in a cleaning chamber of a plasma processing apparatus, a high frequency current of 13.56 MHz is applied to the substrate side in a nitrogen atmosphere to form nitrogen plasma, and the surface of the substrate subjected to reverse sputtering cleaning is subjected to ESCA (Electron spectroscopy for ESC). The results observed in chemical analysis) are shown in FIG. As is apparent from FIG. 2, a carbon and nitrogen profile that appears to be an organic substance attached to the surface is recognized from the surface to about 7 angstroms. At a depth of about 14 angstroms from the surface, the oxygen concentration is found to be about 60% and the nitrogen concentration is about 10%. Other elements include oxygen and silicon. From the above results, SiO at this depth 2 It can be estimated that the bonding ratio is about 86% (60 / (60 + 10) = 0.857) and the SiNx bonding ratio is about 14% (10 / (60 + 10) = 0.143). The nitrogen concentration gradually decreases as the depth increases, but a nitrogen concentration of several percent is still observed at a depth of 112 angstroms. By providing such a silicon nitride altered layer, the adhesion between the glass substrate and the copper thin film is significantly improved. In order to improve the adhesion, it is sufficient that the portion where the ratio of SiNx bonds is 6% or more is 50 angstroms or more. More preferably, the portion where the SiNx bond ratio is 10% or more should be 50 angstroms or more.
[0013]
A copper thin film having a thickness of about 2000 angstroms was formed by direct current sputtering on the surface of the glass substrate subjected to the nitrogen plasma treatment as described above. FIG. 3 shows the result of observing the vicinity of the interface between the glass substrate and the copper thin film by ESCA. From FIG. 3, only the copper profile is obtained from the substrate surface to about 1975 Å, but the copper profile descends at about 1975 Å, and oxygen and silicon, which are constituent elements of the substrate, increase. At the same time, the nitrogen atoms increase and are found to exist up to a depth of about 2225 angstroms.
The copper thin film of this substrate has a strong adhesive strength. For example, an adhesive tape is applied to the surface of the copper thin film, and the copper thin film does not peel off even if it is pulled strongly.
[0014]
On the other hand, the result of having observed the surface state of the glass substrate which does not perform a nitrogen plasma process by ESCA is shown in FIG.4 and FIG.5. FIG. 4 shows the results of ESCA observation of the surface of a glass substrate that is not subjected to any treatment. As shown in FIG. 4, the profiles of oxygen and silicon continue throughout the region except that a carbon profile that appears to be adhering carbon is observed on the pole surface. FIG. 5 shows the result of observing the vicinity of the interface between the substrate and the copper thin film by ESCA after forming a copper thin film having a thickness of about 2000 angstroms on the surface of the glass substrate by sputtering. As shown in FIG. 5, at the depth of about 1975 angstroms, copper decreases and oxygen and silicon increase.
The adhesive strength of the copper thin film on this substrate is weak, and when the adhesive tape is applied and pulled, it is easily peeled off from the substrate.
[0015]
Next, FIG. 6 shows an example of the substrate surface when cleaning by reverse sputtering is performed in an argon atmosphere prior to forming a copper thin film. FIG. 6 is an ESCA observation result of the glass substrate surface that has been subjected to a cleaning process by argon reverse sputtering. Similar to FIG. 4, the profile of oxygen and silicon continues throughout the entire region except that a carbon profile that appears to be adhering carbon is observed on the extreme surface. FIG. 7 shows the result of observing the vicinity of the interface between the substrate and the copper thin film by ESCA by forming a copper thin film having a thickness of about 2000 angstroms on the surface of the glass substrate by sputtering. Similar to FIG. 4, copper decreases and oxygen and silicon increase at a depth of about 2000 angstroms.
The adhesive strength of the copper thin film on the substrate is also weak, and when the adhesive tape is applied and pulled, it is easily peeled off from the substrate.
[0016]
Hereinafter, a method for producing a copper wiring board of the present invention will be described based on embodiments.
(First embodiment)
In the case where a cleaning chamber is attached to the plasma film forming facility, nitrogen plasma treatment can be performed using the cleaning chamber. When reverse sputtering cleaning is performed, if nitrogen gas is introduced into the cleaning chamber instead of argon gas to form nitrogen plasma, nitrogen atoms enter from the surface simultaneously with the cleaning process, and the base material changes in quality. .
FIG. 8 is a diagram illustrating a schematic configuration of a plasma film forming facility provided with a cleaning chamber. In FIG. 8, a
The
A
[0017]
In the film forming apparatus provided with the cleaning chamber as described above, the reverse sputtering cleaning process performed in the cleaning chamber is performed in a nitrogen atmosphere instead of the argon atmosphere, whereby the cleaning process and the nitrogen plasma irradiation process are performed at the same time. In addition, the altered silicon nitride layer of the present invention can be formed. In order to obtain a nitrogen atmosphere, nitrogen gas alone or a mixed gas of nitrogen and argon may be used.
The
[0018]
An example of the manufacturing method of the copper wiring board in this embodiment is shown below.
First, the
[0019]
When the surface of the copper wiring board thus formed was observed by ESCA, only a copper profile was observed from the surface to about 2000 angstroms. As it becomes deeper than 1900 angstroms, the copper profile rapidly decreases and the oxygen and silicon profiles increase. At the same time, a nitrogen profile also appears and gradually decreases with increasing depth. The nitrogen concentration at a
[0020]
When a test was carried out in which an adhesive tape was applied to the surface of the copper wiring and the adhesive tape was strongly peeled off from the substrate, no copper foil film was peeled off in 10 samples.
On the other hand, all the copper foil films in 10 samples were isolated from the conventional copper thin film formed on the substrate not subjected to any treatment. Moreover, as for the copper thin film formed on the board | substrate which performed the irradiation process of argon plasma, the copper foil film | membrane of 3 samples out of 10 samples isolated.
[0021]
(Second Embodiment)
In the case where the film forming apparatus is not provided with a cleaning chamber, nitrogen film irradiation treatment can be performed using the film forming chamber.
FIG. 9 is a schematic view illustrating an example of a sputter film forming chamber used in the method of the present invention. As shown in FIG. 9, the sputter deposition chamber 22 is provided with a
As a material for the
[0022]
The sputter film forming chamber 22 of the present embodiment is different from the sputter
That is, a first high-
On the other hand, a second high-
The sputter film forming chamber 22 is provided with an
[0023]
Using the sputter deposition chamber 22 configured as described above, if a current is applied to the substrate electrode side in a nitrogen atmosphere, a nitrogen plasma irradiation treatment can be performed, and a current is applied to the target electrode side in an argon atmosphere. Then, a sputter film forming process can be performed.
[0024]
An example of the manufacturing method of the copper wiring board in this embodiment is shown below.
First, the
[0025]
As in the case of the first embodiment, the surface of the copper wiring board thus formed is recognized to have a nitrogen concentration of about 7% and an oxygen concentration of about 60% even at a depth of 2100 angstroms from the surface. The proportion of SiNx bonds at this position is still about 10%. Further, in the same peel test as in the first embodiment, no peeling of the copper thin film is observed in 10 samples.
[0026]
(Third embodiment)
In the above two embodiments, the copper thin film was formed after the nitrogen plasma irradiation treatment. However, the nitrogen plasma irradiation treatment and the copper thin film were changed by selecting the method of switching the atmospheric gas and applying the current. It is possible to perform a part of sputter film formation at the same time. According to this method, it is possible to form a gate electrode and a source / drain electrode using a copper electrode when forming a thin film transistor.
[0027]
First, the
[0028]
After performing nitrogen plasma irradiation treatment in this way, argon gas is introduced into the sputter deposition chamber 22 and switched to an argon atmosphere, and then a copper target is set on the
[0029]
An example of the manufacturing method of the copper wiring board in this embodiment is shown below.
First, the
[0030]
As in the case of the first embodiment, the surface of the copper wiring board thus formed is recognized to have a nitrogen concentration of about 5% and an oxygen concentration of about 55% even at a depth of 2000 angstroms from the surface. The proportion of SiNx bonds at this position is still about 8%. Further, in the same peel test as in the first embodiment, no peeling of the copper thin film is observed in 10 samples.
[0031]
(Fourth embodiment)
In the third embodiment, the high-
That is, when the current applied to the
[0032]
An example of the manufacturing method of the copper wiring board in this embodiment is shown below.
First, the
A copper target is set on the
In this way, by applying current to both the
Next, an argon gas is introduced into the sputter deposition chamber 22, and a direct current is applied to the
[0033]
As in the case of the first embodiment, the surface of the copper wiring board thus formed is recognized to have a nitrogen concentration of about 9% and an oxygen concentration of about 60% even at a depth of 2150 angstroms from the surface. The proportion of SiNx bonds at this position is still about 13%. Further, in the same peel test as in the first embodiment, no peeling of the copper thin film is observed in 10 samples.
[0034]
Further, an example in which a thin film transistor is formed on the surface of the copper wiring board formed as described above will be described.
(4-1) Glass substrate on which a copper thin film is formed
FIG. 10A shows a thin film transistor substrate in which a copper
[0035]
(4-2) Gate electrode patterning
A resist is applied to the surface of the copper
[0036]
(4-3) Formation of gate insulating film
The inside of the sputtering film forming chamber 22 of the plasma film forming apparatus shown in FIG. Four + O 2 A mixed gas atmosphere is set, a dummy electrode is mounted on the
[0037]
(4-4) Nitrogen plasma irradiation treatment of gate insulating film
A sputter deposition chamber 22 is filled with a nitrogen atmosphere, a high frequency current of 13.56 MHz is applied to the
[0038]
(4-5) Formation of semiconductor active film
The inside of the sputter deposition chamber 22 is SiH Four + H 2 A high-frequency current of 200 MHz is applied from the high-
[0039]
(4-6) Formation of ohmic contact film
Argon gas atmosphere is set in the sputter deposition chamber 22 and the
[0040]
(4-7) Patterning of semiconductor active film and ohmic contact film
After applying a resist to the surface of the
[0041]
(4-8) Film formation of copper thin film for source electrode and drain electrode
In the same manner as the formation of the copper thin film for the gate electrode, argon gas is introduced into the sputter deposition chamber 22 and a direct current is applied to the
[0042]
(4-9) Patterning of source electrode and drain electrode
The copper
A passivation film made of silicon nitride is formed so as to cover the semiconductor
[0043]
Adhesive tape is applied to the surfaces of the
On the other hand, all the electrodes in 10 samples were peeled off from the source electrode or the drain electrode formed on the surface of the gate insulating film made of silicon dioxide that was not subjected to any conventional treatment. In addition, 5 out of 10 samples were peeled off from the source electrode or drain electrode formed on the surface of the gate insulating film that had been cleaned with argon plasma.
Thus, after performing nitrogen plasma irradiation treatment on the glass substrate or silicon dioxide thin film surface, the copper thin film obtained by sputtering film formation has a strong bonding strength and can be peeled off in the subsequent thin film transistor manufacturing process. There is no.
[0044]
【The invention's effect】
As described above, the copper wiring substrate of the present invention does not peel off because the bonding strength between the copper wiring and the substrate or between the copper wiring and the silicon oxide film is strong. In addition, according to the method for manufacturing a copper wiring substrate of the present invention, the altered silicon nitride layer can be formed more easily by changing the atmosphere in the sputter film forming step. Furthermore, there are few restrictions on the shape of the apparatus, and the present invention can be implemented not only in a film forming apparatus provided with a normal reverse sputter cleaning chamber but also in a film forming apparatus not provided with a cleaning chamber. In addition, various methods can be selected as a method of applying current to the electrodes, and the application range in the film forming process is extremely wide. Although the bottom-gate thin film transistor has been described in the above embodiment, the scope of application of the present invention is not limited to this. For example, a liquid crystal display device such as a gate wiring or a source / drain wiring of a liquid crystal substrate, and further a silicon oxide Since copper having low specific resistance and low cost can be used for a metal wiring formed on the surface of a high-quality substrate or a silicon oxide thin film, the application range has the effect of expanding without limit.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an example of a cross-sectional structure of a copper wiring board according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing an ESCA observation result of the surface of a glass substrate subjected to the nitrogen plasma irradiation treatment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing an ESCA observation result of the surface of a copper wiring board according to the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing an ESCA observation result of a glass substrate surface on which no conventional surface treatment is performed.
5 is a diagram showing an ESCA observation result of the surface of a copper wiring board using the conventional glass substrate of FIG.
FIG. 6 is a diagram showing an ESCA observation result of a glass substrate surface subjected to a conventional argon plasma cleaning process.
7 is a diagram showing an ESCA observation result of the surface of a copper wiring board using the conventional glass substrate of FIG. 6. FIG.
FIG. 8 is a diagram showing an example of the configuration of a sputtering film forming apparatus used in the manufacturing method of the present invention.
FIG. 9 is a diagram showing an example of a structure of a sputter film forming chamber used in the manufacturing method of the present invention.
FIG. 10 is a process explanatory view showing an example of the production method of the present invention.
FIG. 11 is a process explanatory diagram illustrating an example of the manufacturing method of the present invention following FIG. 10;
FIG. 12 is a plan view illustrating an example of a thin film transistor.
13 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
FIG. 14 is a diagram showing an example of a cross-sectional structure of a conventional copper wiring board.
[Explanation of symbols]
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