JP5432771B2 - Display device and manufacturing method of display device - Google Patents

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Description

本発明は、薄膜トランジスタを有するTFT基板を用いた表示装置に関する。   The present invention relates to a display device using a TFT substrate having a thin film transistor.

近年、薄膜トランジスタ(TFT)を画素回路に用いたアクティブマトリクス型表示装置の大型化と、動画性能などの画質向上が要求されている。一方、表示装置の価格は予想を上回るペースで下落を続けており、エネルギー資源やレアメタルの高騰など製造コストを押し上げる要因も増大しつつある。従って、更なる製造コスト低減技術を開発することが急務となっている。   In recent years, an active matrix display device using a thin film transistor (TFT) in a pixel circuit is required to be large and to improve image quality such as moving image performance. On the other hand, the price of display devices continues to decline at a pace exceeding expectations, and factors that push up manufacturing costs such as soaring energy resources and rare metals are also increasing. Therefore, there is an urgent need to develop further manufacturing cost reduction technology.

液晶表示装置の大型化と画質向上、そして製造コスト低減の1つの策として、TFTに適用される配線材料を従来のAl(アルミニウム)またはAl合金からCu(銅)に替える試みがある。Cu配線は従来のAl配線よりも低抵抗である。そのため、配線を伝わる電気信号が遅れる伝播遅延現象を低減でき、さらなる大型化が可能になる。また、フレーム周波数を上げ、動画質の向上も可能になる。さらに、Al配線は、ヒロックの発生抑制と透明導電膜との電気的接続を確保するために、Al膜の上下を高価なモリブデン(Mo)で挟んだMo/Al/Moの積層構造としているが、Cuは透明導電膜との直接接続が可能であるために省モリブデン化を図ることが可能である。従って、製造コストを低減できる。   As one measure for increasing the size of the liquid crystal display device, improving the image quality, and reducing the manufacturing cost, there is an attempt to change the wiring material applied to the TFT from conventional Al (aluminum) or Al alloy to Cu (copper). The Cu wiring has a lower resistance than the conventional Al wiring. Therefore, the propagation delay phenomenon in which the electrical signal transmitted through the wiring is delayed can be reduced, and the size can be further increased. It is also possible to increase the frame frequency and improve the quality of moving images. Furthermore, the Al wiring has a Mo / Al / Mo laminated structure in which the upper and lower sides of the Al film are sandwiched by expensive molybdenum (Mo) in order to suppress the generation of hillocks and ensure electrical connection with the transparent conductive film. Since Cu can be directly connected to the transparent conductive film, molybdenum can be saved. Therefore, the manufacturing cost can be reduced.

有機EL表示装置の大型化と画質向上には、従来のAl配線よりも低抵抗な配線材料が求められる。有機EL表示装置の画素回路に設けられる駆動トランジスタは、飽和領域を用いて有機EL層に流れる電流を制御し、その輝度を調整する。有機EL表示装置の大型化に伴い配線抵抗による電圧降下が無視できなくなると、想定された電圧が駆動トランジスタに供給されず飽和領域での駆動が不可能になり、結果、輝度むらの原因となる。そこで、表示品位向上のためCu配線の適用が検討されている。   In order to increase the size and improve the image quality of an organic EL display device, a wiring material having a resistance lower than that of a conventional Al wiring is required. The drive transistor provided in the pixel circuit of the organic EL display device controls the current flowing through the organic EL layer using the saturation region, and adjusts the luminance. If the voltage drop due to the wiring resistance cannot be ignored due to the increase in size of the organic EL display device, the assumed voltage is not supplied to the drive transistor, making it impossible to drive in the saturation region, resulting in luminance unevenness. . Therefore, application of Cu wiring is being studied to improve display quality.

しかしながら、上記の液晶表示装置や有機EL表示装置をはじめとする表示装置にCu配線をTFTに適用する際には以下の問題が存在する。Cuは下地のガラス基板及びシリコン(Si)膜との密着性が悪い。また、下地がSi膜の場合、配線形成後の工程で加わる熱により、Si膜内部にCuが拡散しTFT特性を劣化させ、表示品位を下げる。このような密着性および拡散バリア性問題の対処として、下地膜とCu膜との間にMoやMo合金を形成する方法がある。しかし、前述のようにMoは高価で、また、電気化学的性質の異なる金属の積層構造はエッチングを困難にするため、製造コストが増大する。   However, the following problems exist when Cu wiring is applied to TFTs in display devices such as the above-described liquid crystal display devices and organic EL display devices. Cu has poor adhesion to the underlying glass substrate and the silicon (Si) film. Further, when the base is a Si film, Cu is diffused into the Si film due to heat applied in the process after the wiring is formed, thereby degrading the TFT characteristics and lowering the display quality. As a countermeasure for such adhesion and diffusion barrier properties, there is a method of forming Mo or Mo alloy between the base film and the Cu film. However, as described above, Mo is expensive, and the laminated structure of metals having different electrochemical properties makes etching difficult, so that the manufacturing cost increases.

そこで、配線材料の少なくとも一部にCu合金を採用し、さらに熱工程を利用することにより、Cu合金の添加元素を下地との界面に析出させて、密着性および拡散バリア性に優れた添加元素酸化物を形成する方法がある。ここで熱工程とは、配線形成後のCVD(Chemical Vapor DepoSition)工程や配向膜焼成工程などのことであり、これらのCVD工程等でTFT基板が経験するような温度がかけられることを想定している。   Therefore, by using a Cu alloy as at least a part of the wiring material and further utilizing a thermal process, the additive element of the Cu alloy is precipitated at the interface with the base, and the additive element has excellent adhesion and diffusion barrier properties. There are methods for forming oxides. Here, the thermal process means a CVD (Chemical Vapor Deposition) process or an alignment film baking process after the wiring is formed, and it is assumed that the temperature experienced by the TFT substrate is applied in these CVD processes. ing.

このCu合金をゲート電極に用いた場合、下地ガラス基板は必要十分な酸素原子を含有するため酸化物形成は容易である。しかし、ソース・ドレイン(SD)電極にCu合金を用いる場合、下地のコンタクト膜には酸化物の形成のために必要な酸素原子数が備わっていない。   When this Cu alloy is used for the gate electrode, the underlying glass substrate contains necessary and sufficient oxygen atoms, so that oxide formation is easy. However, when a Cu alloy is used for the source / drain (SD) electrode, the underlying contact film does not have the number of oxygen atoms necessary for forming an oxide.

そこで、特許文献1では、Cu合金をSD電極に適用する手段として、Cu合金成膜前に酸素プラズマ処理を行い、コンタクト膜上層を改質させ、酸化シリコン層SiOxを形成する方法を提案している。   Therefore, Patent Document 1 proposes a method for forming a silicon oxide layer SiOx by applying an oxygen plasma treatment before forming a Cu alloy film to modify the upper layer of the contact film as a means for applying the Cu alloy to the SD electrode. Yes.

特開2009−4518号公報JP 2009-4518 A

しかしながら、上記のように、Cu合金をTFTのソース・ドレイン電極に用いる場合にコンタクト膜に酸化処理を施すと、Siのみならず、コンタクト膜中にドープされた不純物、例えばリン(P)やボロン(B)も酸化される。これにより、オーミックコンタクトを実現するために混入された不純物はその効果を失い、ソース・ドレイン電極と半導体層の電流経路に存在する寄生抵抗が上昇し、TFTのオン特性低下が起こり、表示品位を劣化させる。   However, as described above, when the Cu alloy is used for the source / drain electrodes of the TFT, if the contact film is subjected to an oxidation treatment, not only Si but also impurities doped in the contact film, such as phosphorus (P) or boron (B) is also oxidized. As a result, the impurities mixed in to achieve ohmic contact lose their effect, the parasitic resistance existing in the current path between the source / drain electrodes and the semiconductor layer increases, the on-characteristics of the TFT deteriorate, and the display quality is reduced. Deteriorate.

そこで本発明は、上記の課題に鑑みて、Cu合金をソース・ドレイン電極に用いたTFTにおいて、コンタクト膜に対して酸化処理を施す場合であっても、良好なオン特性を維持するTFT表示装置及び表示装置の製造方法を提供することを目的とする。本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかにする。   Accordingly, in view of the above problems, the present invention provides a TFT display device that maintains good on-characteristics even when a contact film is oxidized in a TFT using a Cu alloy as a source / drain electrode. It is another object of the present invention to provide a method for manufacturing a display device. The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

本発明に係る表示装置は、上記目的に鑑みて、半導体層と、銅と1種類の添加元素とを含む銅合金層を有するソース電極およびドレイン電極と、前記ソース電極及び前記ドレイン電極のそれぞれの電極と前記半導体層との間に形成されるコンタクト膜と、前記それぞれの電極と前記コンタクト膜との間に形成される酸化物膜と、を含む薄膜トランジスタ基板を有する表示装置であって、前記コンタクト膜は、不純物とシリコンとを含み、前記酸化物膜は、シリコン、不純物および酸素を含むとともに、前記酸化物膜における不純物濃度が前記コンタクト膜における不純物濃度よりも低い、ことを特徴とする。   In view of the above object, a display device according to the present invention includes a semiconductor layer, a source electrode and a drain electrode each including a copper alloy layer including copper and one kind of additive element, and each of the source electrode and the drain electrode. A display device comprising a thin film transistor substrate comprising a contact film formed between an electrode and the semiconductor layer, and an oxide film formed between the respective electrode and the contact film, wherein the contact The film includes impurities and silicon, and the oxide film includes silicon, impurities, and oxygen, and an impurity concentration in the oxide film is lower than an impurity concentration in the contact film.

また、本発明に係る表示装置の一態様では、前記酸化物膜は、酸素原子が所定濃度以上で分布する、ことを特徴としてもよい。   In one embodiment of the display device according to the present invention, the oxide film may be characterized in that oxygen atoms are distributed at a predetermined concentration or more.

また、本発明に係る表示装置の一態様では、前記酸化物膜は、1.0×1022個/cm以上の酸素原子濃度が分布する、ことを特徴としてもよい。 Further, in one embodiment of the display device according to the present invention, the oxide film may be characterized in that an oxygen atom concentration of 1.0 × 10 22 atoms / cm 3 or more is distributed.

また、本発明に係る表示装置の一態様では、前記酸化物膜は、前記コンタクト膜の側で1.0×1022個/cmの酸素原子濃度が検出される位置において、不純物濃度が1.0×1020個/cm以上となり、前記それぞれの電極の側で、1.0×1022個/cmの酸素原子濃度が検出される位置において、不純物濃度が1.0×1019個/cm以下となる、ことを特徴としてもよい。 In one embodiment of the display device according to the present invention, the oxide film has an impurity concentration of 1 at a position where an oxygen atom concentration of 1.0 × 10 22 atoms / cm 3 is detected on the contact film side. becomes .0 × 10 20 atoms / cm 3 or more, wherein the side of each electrode, at the position where the oxygen atom concentration of 1.0 × 10 22 atoms / cm 3 is detected, the impurity concentration is 1.0 × 10 19 It may be characterized in that the number is not more than pieces / cm 3 .

また、本発明に係る表示装置の一態様では、前記酸化物膜では、前記それぞれの電極の側で1.0×1022個/cmの酸素原子濃度が検出される位置での不純物濃度が、前記コンタクト膜の側で1.0×1022個/cmの酸素原子濃度が検出される位置での不純物濃度の1/100以下となる、ことを特徴としてもよい。 In the display device according to the aspect of the invention, the oxide film may have an impurity concentration at a position where an oxygen atom concentration of 1.0 × 10 22 atoms / cm 3 is detected on the electrode side. The impurity concentration may be 1/100 or less of the impurity concentration at the position where the oxygen atom concentration of 1.0 × 10 22 atoms / cm 3 is detected on the contact film side.

また、本発明に係る表示装置の一態様では、前記酸化物膜では、酸素原子濃度が最大値をとる位置において、不純物濃度が1.0×1020個/cm未満となる、ことを特徴としてもよい。 In one embodiment of the display device according to the present invention, the oxide film has an impurity concentration of less than 1.0 × 10 20 atoms / cm 3 at a position where the oxygen atom concentration takes a maximum value. It is good.

また、本発明に係る表示装置の一態様では、前記酸化物膜では、不純物濃度が前記コンタクト膜から離れるにつれて減少し、前記酸化物膜では、酸素原子濃度が最大値となる位置よりも前記コンタクト膜の側で不純物濃度の減少が開始する、ことを特徴としてもよい。   In the display device according to the aspect of the invention, in the oxide film, the impurity concentration decreases as the distance from the contact film increases, and in the oxide film, the contact is more than the position where the oxygen atom concentration becomes the maximum value. It may be characterized in that the decrease of the impurity concentration starts on the film side.

また、本発明に係る表示装置の一態様では、前記酸化物膜では、酸素原子濃度が最大値となる位置において、前記コンタクト膜における不純物濃度の1/10以下となる、ことを特徴としてもよい。   In the display device according to the aspect of the present invention, the oxide film may be 1/10 or less of the impurity concentration in the contact film at a position where the oxygen atom concentration is maximum. .

また、本発明に係る表示装置の一態様では、前記酸化物膜は、銅および前記添加元素をさらに含む、ことを特徴としてもよい。   In one embodiment of the display device according to the present invention, the oxide film may further contain copper and the additive element.

また、上記目的に鑑みて、本発明に係る表示装置の製造方法は、薄膜トランジスタを有する表示装置の製造方法であって、半導体層を形成する工程と、銅と少なくとも1種類の添加元素及を含む銅合金層を有するソース電極及びドレイン電極を形成する電極形成工程と、前記ソース電極及び前記ドレイン電極のそれぞれと、前記半導体層とを電気的に接続するためのコンタクト膜を形成する工程と、前記ソース電極及び前記ドレイン電極のそれぞれと、前記コンタクト膜との間にシリコンと酸素とを含有するシリコン酸化膜を形成する工程と、を含み、前記コンタクト膜を形成する工程では、不純物が添加されたシリコン膜が形成され、前記シリコン酸化膜を形成する工程は、前記シリコン膜よりも不純物濃度が低いシリコン膜をバッファ膜として形成する工程と、前記バッファ膜に、酸化処理を施す工程と、を含む、ことを特徴とする。   In view of the above object, a method for manufacturing a display device according to the present invention is a method for manufacturing a display device having a thin film transistor, which includes a step of forming a semiconductor layer, copper, and at least one additional element. An electrode forming step of forming a source electrode and a drain electrode having a copper alloy layer; a step of forming a contact film for electrically connecting each of the source electrode and the drain electrode and the semiconductor layer; A step of forming a silicon oxide film containing silicon and oxygen between each of the source electrode and the drain electrode and the contact film. In the step of forming the contact film, impurities are added. A silicon film is formed, and the step of forming the silicon oxide film is performed by using a silicon film having an impurity concentration lower than that of the silicon film as a buffer film. A step of to form, on the buffer layer, and a step of performing an oxidation treatment, and it is characterized.

また、本発明に係る表示装置は、上記目的に鑑みて、半導体層と、銅と少なくとも1種類の添加元素とを含む銅合金層を有するソース電極およびドレイン電極と、前記ソース電極及び前記ドレイン電極のそれぞれの電極と前記半導体層との間に形成されるコンタクト膜と、前記それぞれの電極と前記コンタクト膜との間に形成される酸化物膜と、を含む薄膜トランジスタを有する表示装置であって、前記コンタクト膜は、不純物とシリコンとを含み、前記酸化物膜は、前記コンタクト膜よりも不純物濃度が低いシリコン膜をバッファ膜として形成する工程と、前記バッファ膜に酸化処理を施す工程とを含む工程により形成される、ことを特徴とする。   In view of the above-described object, the display device according to the present invention includes a semiconductor layer, a source electrode and a drain electrode each having a copper alloy layer containing copper and at least one additive element, and the source electrode and the drain electrode. A display device having a thin film transistor including a contact film formed between each of the electrodes and the semiconductor layer, and an oxide film formed between the respective electrode and the contact film, The contact film includes an impurity and silicon, and the oxide film includes a step of forming a silicon film having a lower impurity concentration than the contact film as a buffer film, and a step of oxidizing the buffer film. It is formed by a process.

本発明によれば、Cu合金をソース・ドレイン電極や配線に用いたTFTにおいて、コンタクト膜に対して酸化処理を施す場合であっても、TFTのオン特性の低下が防止される表示装置、および表示装置の製造方法を提供できる。本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面によって明らかにする。   According to the present invention, in a TFT using a Cu alloy as a source / drain electrode or wiring, even when the contact film is subjected to an oxidation treatment, a display device in which deterioration of the on-characteristic of the TFT is prevented, and A method for manufacturing a display device can be provided. The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.

本発明の実施形態1に係る表示装置の構成を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows the structure of the display apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施形態1における薄膜トランジスタ基板の画素領域の様子を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the mode of the pixel area | region of the thin-film transistor substrate in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施形態1における薄膜トランジスタの模式断面図である。It is a schematic cross section of the thin-film transistor in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施形態1における薄膜トランジスタの製造工程の様子を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows the mode of the manufacturing process of the thin-film transistor in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施形態1における薄膜トランジスタの製造工程の様子を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows the mode of the manufacturing process of the thin-film transistor in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施形態1における薄膜トランジスタの製造工程の様子を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows the mode of the manufacturing process of the thin-film transistor in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施形態1における薄膜トランジスタの製造工程の様子を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows the mode of the manufacturing process of the thin-film transistor in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施形態1における薄膜トランジスタの製造工程の様子を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows the mode of the manufacturing process of the thin-film transistor in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施形態1における薄膜トランジスタの製造工程の様子を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows the mode of the manufacturing process of the thin-film transistor in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施形態1における薄膜トランジスタの製造工程を示すフロー図である。It is a flowchart which shows the manufacturing process of the thin-film transistor in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施形態1における酸化物膜の不純物元素濃度と酸素原子濃度を示すグラフである。It is a graph which shows the impurity element density | concentration and oxygen atom density | concentration of the oxide film in Embodiment 1 of this invention.

以下、本発明にかかる表示装置の実施形態について、図面を用いて説明する。   Embodiments of a display device according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

[実施形態1]
図1は、実施形態1にかかる表示装置の構成を示す模式断面図である。本実施形態における表示装置は、アクティブマトリクス型の液晶表示装置である。図1に示すように液晶表示装置は、TFT基板101と、カラーフィルタ基板120と、偏光板112と、偏光フィルム121と光源111を有しており、TFT基板101とカラーフィルタ基板120との間にはスペーサ116が介在して、液晶層115が挟持される。また、TFT基板101は、基板100と、TFT104と、絶縁膜113と、画素電極105と、配向膜114とを含んで構成され、カラーフィルタ基板120は、基板100と、ブラックマトリクス119と、カラーフィルタ118と、絶縁膜113と、共通電極117と、配向膜114とを含んで構成される。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view illustrating the configuration of the display device according to the first embodiment. The display device in this embodiment is an active matrix type liquid crystal display device. As shown in FIG. 1, the liquid crystal display device includes a TFT substrate 101, a color filter substrate 120, a polarizing plate 112, a polarizing film 121 and a light source 111, and between the TFT substrate 101 and the color filter substrate 120. A spacer 116 is interposed between the liquid crystal layer 115 and the liquid crystal layer 115. The TFT substrate 101 includes a substrate 100, a TFT 104, an insulating film 113, a pixel electrode 105, and an alignment film 114. The color filter substrate 120 includes a substrate 100, a black matrix 119, and a color filter. The filter 118, the insulating film 113, the common electrode 117, and the alignment film 114 are included.

図2は、実施形態1の表示装置におけるTFT基板101に形成された複数の画素領域のうちの1つの様子を図示したものである。TFT基板101には、複数の走査線102と、これとは垂直に交差する方向に複数の信号線103が構成され、これらによって各画素領域が区画される。図2で示すように、走査線102と信号線103の交差するポイントにはTFT104が配置され、TFT104のソース電極及びドレイン電極のうちの一方の電極が画素電極105へ接続される。また、画素電極105及び走査線102の一部を用いてストレージキャパシタ106が設けられている。   FIG. 2 illustrates one of a plurality of pixel regions formed on the TFT substrate 101 in the display device according to the first embodiment. In the TFT substrate 101, a plurality of scanning lines 102 and a plurality of signal lines 103 are formed in a direction perpendicular to the scanning lines 102, and each pixel region is partitioned by these. As shown in FIG. 2, the TFT 104 is disposed at a point where the scanning line 102 and the signal line 103 intersect, and one of the source electrode and the drain electrode of the TFT 104 is connected to the pixel electrode 105. A storage capacitor 106 is provided using part of the pixel electrode 105 and the scanning line 102.

ここで、本実施形態における液晶表示装置の表示制御方法について簡単に述べる。光源111から放たれた光は偏光板112により特定の偏光成分のみが通過し、液晶層115へ向かう。液晶層115が、画素電極105と共通電極117に供給される電圧に応じて、偏光フィルム121を通過する光透過率を調整することで、画素の階調が制御される。   Here, a display control method of the liquid crystal display device in the present embodiment will be briefly described. Only a specific polarization component of the light emitted from the light source 111 passes through the polarizing plate 112 and travels toward the liquid crystal layer 115. The liquid crystal layer 115 adjusts the light transmittance that passes through the polarizing film 121 in accordance with the voltage supplied to the pixel electrode 105 and the common electrode 117, whereby the gradation of the pixel is controlled.

次に、液晶層115の制御方法について、図2を用いて簡単に述べる。まず、走査線102からTFT104にゲート信号が印加されるとTFT104はオン状態になり、信号線103に加えられている信号電圧がTFT104を経由し画素電極105とストレージキャパシタ106に印加される。これにより、液晶層115に所望の電圧が印加され、液晶分子が動作し光透過率を制御する。すなわち、TFT104がオフになっても次の信号が印加されるまで、液晶層115に供給されている電圧レベルを一定に調整する。   Next, a method for controlling the liquid crystal layer 115 will be briefly described with reference to FIG. First, when a gate signal is applied from the scanning line 102 to the TFT 104, the TFT 104 is turned on, and a signal voltage applied to the signal line 103 is applied to the pixel electrode 105 and the storage capacitor 106 via the TFT 104. Thereby, a desired voltage is applied to the liquid crystal layer 115, and the liquid crystal molecules operate to control the light transmittance. That is, even when the TFT 104 is turned off, the voltage level supplied to the liquid crystal layer 115 is adjusted to be constant until the next signal is applied.

ここで図3は、本発明の実施形態1におけるTFTの構成を示す模式断面図である。このような図は、TFTの主要構成部位を見やすくするために、一般的に用いられている断面図である。なお、この断面は、ゲート電圧が印加されることにより形成されるチャネルのキャリアが走行する方向に対して平行である。   Here, FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the TFT according to Embodiment 1 of the present invention. Such a figure is a cross-sectional view that is generally used in order to make it easy to see the main components of the TFT. This cross section is parallel to the direction in which the carriers of the channel formed by applying the gate voltage travel.

図3に示すように、実施形態1におけるTFT104の構成は、ガラスなど絶縁性の基板100上に、ゲート電極2、ゲート絶縁膜3、半導体層4、コンタクト膜5、酸化物膜8、ドレイン電極9、ソース電極10、TFTを保護するための保護膜11、液晶層に電圧を加えるための画素電極105より成る。ドレイン電極9及びソース電極10は、銅合金層を有しており、この銅合金層は、銅と、少なくとも1種類の添加元素を含有する。また、当該銅合金層では、銅が主成分となっている。本実施形態では、ドレイン電極9とソース電極10は、銅合金層と、純銅層とを含んでおり、銅合金層の上側に純銅層が積層されるが、例えば、銅合金層のみによって構成されるのであってもよい。また、半導体層4は、ゲート電極2に電圧が印加されることにより、ドレイン電極9及びソース電極10間の電流を制御する活性半導体層である。コンタクト膜5は、ドレイン電極9およびソース電極10と、半導体層4との間に形成されて、これらを電気的に接続させるための膜であって、不純物元素が添加されたシリコン膜で構成される。そして、密着性および拡散バリア性に優れ低抵抗な酸化物膜8を形成する際には、まず、コンタクト膜5上に、コンタクト膜5よりも不純物濃度が低濃度となるシリコン膜(以下、バッファ膜)が一時的に設けられる。このバッファ膜は、本実施形態では、不純物を添加せずに形成された非晶質シリコン膜である。バッファ膜が形成された後には、その一部または全てが酸化処理により改質されて一時的にシリコン酸化膜が形成され、さらに、ドレイン電極9及びソース電極10に含まれる銅合金が熱を伴う処理により化合されることにより酸化物膜8が形成される。なお、製造方法の詳細については後述する。   As shown in FIG. 3, the configuration of the TFT 104 according to the first embodiment is that a gate electrode 2, a gate insulating film 3, a semiconductor layer 4, a contact film 5, an oxide film 8, and a drain electrode are formed on an insulating substrate 100 such as glass. 9, a source electrode 10, a protective film 11 for protecting the TFT, and a pixel electrode 105 for applying a voltage to the liquid crystal layer. The drain electrode 9 and the source electrode 10 have a copper alloy layer, and this copper alloy layer contains copper and at least one kind of additive element. In the copper alloy layer, copper is the main component. In the present embodiment, the drain electrode 9 and the source electrode 10 include a copper alloy layer and a pure copper layer, and the pure copper layer is laminated on the upper side of the copper alloy layer. It may be. The semiconductor layer 4 is an active semiconductor layer that controls a current between the drain electrode 9 and the source electrode 10 when a voltage is applied to the gate electrode 2. The contact film 5 is formed between the drain electrode 9 and the source electrode 10 and the semiconductor layer 4, and is a film for electrically connecting them, and is composed of a silicon film to which an impurity element is added. The When the oxide film 8 having excellent adhesion and diffusion barrier properties and low resistance is formed, first, a silicon film having an impurity concentration lower than that of the contact film 5 (hereinafter referred to as a buffer) is formed on the contact film 5. Membrane) is temporarily provided. In this embodiment, the buffer film is an amorphous silicon film formed without adding impurities. After the buffer film is formed, part or all of the buffer film is modified by oxidation treatment to temporarily form a silicon oxide film, and the copper alloy contained in the drain electrode 9 and the source electrode 10 is accompanied by heat. The oxide film 8 is formed by being combined by the treatment. Details of the manufacturing method will be described later.

酸化物膜8を形成するためのバッファ膜は、酸化処理でコンタクト膜5中にドープされた不純物元素が酸化されるのを防ぐ役割を担うものである。酸化物膜8を形成する際の熱処理では、コンタクト膜5から不純物元素の拡散が起こるため、最終的に酸化物膜8は不純物元素を含有することになる。しかし、後に示すように、コンタクト膜5よりも不純物濃度が低いバッファ膜に酸化処理が施されるため、酸化物膜8における不純物元素の濃度は、コンタクト膜5における不純物元素の濃度よりも低くなる。これにより、酸化物膜8における不純物の酸化物を減少させることができて、寄生抵抗の上昇が抑制され、良好なTFTのオン特性が維持される。   The buffer film for forming the oxide film 8 plays a role of preventing the impurity element doped in the contact film 5 from being oxidized by the oxidation treatment. In the heat treatment for forming the oxide film 8, since the impurity element diffuses from the contact film 5, the oxide film 8 finally contains the impurity element. However, as will be described later, since the buffer film having an impurity concentration lower than that of the contact film 5 is oxidized, the concentration of the impurity element in the oxide film 8 is lower than the concentration of the impurity element in the contact film 5. . As a result, the oxide of impurities in the oxide film 8 can be reduced, an increase in parasitic resistance is suppressed, and good on-characteristics of the TFT are maintained.

以下では、実施例1のTFTの製造法について説明する。図4A〜Fは、本実施形態におけるTFT104が製造される様子を示す断面図であり、図5は、本実施形態におけるTFT104の製造工程を示すフロー図である。図5で示すように、S501〜S510の各工程を経て、薄膜トランジスタを有するTFT基板101が製造される。   Below, the manufacturing method of TFT of Example 1 is demonstrated. 4A to 4F are cross-sectional views showing how the TFT 104 according to this embodiment is manufactured, and FIG. 5 is a flowchart showing the manufacturing process of the TFT 104 according to this embodiment. As shown in FIG. 5, the TFT substrate 101 having a thin film transistor is manufactured through the steps S501 to S510.

まず、図4Aで示すように、ガラスなどの絶縁性材料からなる基板100上に、ゲート電極2が形成される(S501)。本実施形態では、S501では、まず、Cu合金膜をスパッタリング法により50nm程度成膜する。Cu合金膜は、ガラス基板100との密着性発現の役割を担う。Cu合金膜中の添加元素としては、例えば、Mn、Mg、Ni、Zn、Si、Al、Fe、Ti、Co、Zr、Hfなどから1種類以上、添加量は0.5〜10原子%が好ましい。また、後の工程でCu合金中の添加元素が酸化物を形成するために、基板100は必要十分な酸素原子数を含有していることが望ましい。例えば、無アルカリガラス基板はこの条件を満たしている。次に、純Cu膜を同様にスパッタリング法にて300nm程度成膜する。そしてさらに、これにフォトリソグラフィ工程を行った後、ウェットエッチング法を用いてパターニングし、図4Aに示すように、ゲート電極2が形成される(S501)。   First, as shown in FIG. 4A, the gate electrode 2 is formed on the substrate 100 made of an insulating material such as glass (S501). In this embodiment, in S501, first, a Cu alloy film is formed to a thickness of about 50 nm by a sputtering method. The Cu alloy film plays a role of developing adhesiveness with the glass substrate 100. As an additive element in the Cu alloy film, for example, one or more kinds of elements such as Mn, Mg, Ni, Zn, Si, Al, Fe, Ti, Co, Zr, and Hf, and the addition amount is 0.5 to 10 atomic%. preferable. In addition, it is desirable that the substrate 100 contains a necessary and sufficient number of oxygen atoms so that the additive element in the Cu alloy forms an oxide in a later step. For example, an alkali-free glass substrate satisfies this condition. Next, a pure Cu film is similarly formed by sputtering to a thickness of about 300 nm. Further, after performing a photolithography process on this, patterning is performed using a wet etching method, and the gate electrode 2 is formed as shown in FIG. 4A (S501).

次に、図4Bで示すように、ゲート絶縁膜3と、半導体層4と、コンタクト膜5と、バッファ膜6が形成される(S502〜S505)。   Next, as shown in FIG. 4B, the gate insulating film 3, the semiconductor layer 4, the contact film 5, and the buffer film 6 are formed (S502 to S505).

S502におけるゲート絶縁膜3は、例えば、プラズマCVD法により、窒化シリコン膜(SiNx)が350 nm程度成膜されることで形成される。このとき、成膜時の温度は300℃以上になり、ゲート電極2下層のCu合金膜中の添加元素が界面に析出し、基板100との界面で密着性に優れた酸化物膜を自己形成する。   The gate insulating film 3 in S502 is formed, for example, by forming a silicon nitride film (SiNx) with a thickness of about 350 nm by plasma CVD. At this time, the temperature at the time of film formation is 300 ° C. or more, and the additive element in the Cu alloy film under the gate electrode 2 is deposited at the interface, and an oxide film having excellent adhesion at the interface with the substrate 100 is self-formed. To do.

S503における半導体層4は、プラズマCVD法により、水素化アモルファスシリコン膜(a−Si H)を180nm程度成膜することにより形成する。そしてS504におけるコンタクト膜5は、不純物であるリン(P)をドープしつつ水素化アモルファスシリコン膜(n+a−Si:H)を25nm程度成膜することにより形成する。さらにS506におけるバッファ膜6は、不純物を添加せずに水素化アモルファスシリコン膜を5nm程度、順次成膜する。このとき、図4Bに示すように、バッファ膜6は、コンタクト膜5を覆うように成膜され、後の酸化処理工程(S506)でコンタクト膜5中の不純物元素が酸化されるのを防ぐ役割を担う。また、コンタクト膜5に含まれる不純物元素の濃度は、1.0×1020個/cm以上が好ましい。1.0×1020個/cm未満である場合、オン電流の低下やオフ電流の増大が起こるためである。S504では、上記不純物元素の濃度を満足するように、シラン(SiH)ガス、フォスフィン(PH)ガス、水素(H)ガスの流量を調節した。また、半導体層4、コンタクト膜5、バッファ膜6を形成する各工程を、同一成膜室で連続して行った。 The semiconductor layer 4 in S503 is formed by forming a hydrogenated amorphous silicon film (a-SiH) with a thickness of about 180 nm by plasma CVD. The contact film 5 in S504 is formed by depositing a hydrogenated amorphous silicon film (n + a-Si: H) of about 25 nm while doping phosphorus (P) which is an impurity. Further, as the buffer film 6 in S506, a hydrogenated amorphous silicon film is sequentially formed to a thickness of about 5 nm without adding impurities. At this time, as shown in FIG. 4B, the buffer film 6 is formed so as to cover the contact film 5, and prevents the impurity element in the contact film 5 from being oxidized in the subsequent oxidation treatment step (S506). Take on. Further, the concentration of the impurity element contained in the contact film 5 is preferably 1.0 × 10 20 atoms / cm 3 or more. This is because when it is less than 1.0 × 10 20 pieces / cm 3 , a decrease in on-current and an increase in off-current occur. In S504, the flow rates of silane (SiH 4 ) gas, phosphine (PH 3 ) gas, and hydrogen (H 2 ) gas were adjusted so as to satisfy the concentration of the impurity element. Each process of forming the semiconductor layer 4, the contact film 5, and the buffer film 6 was continuously performed in the same film formation chamber.

そして、図4Cで示すように、酸化物膜8形成の前処理として、バッファ膜6に酸化処理を施し、シリコン酸化膜7を一時的に形成する(S506)。本実施形態では、図4Cに示すように、酸素ガスを用いた酸素プラズマ処理を適用し、バッファ膜6の上層を改質させ、シリコン酸化膜7を2nm程度形成した。このときバッファ膜6は、コンタクト膜5を酸化処理から保護するので、コンタクト膜5中の不純物元素の酸化による寄生抵抗の上昇が抑制されることとなる。本実施形態では酸素プラズマ処理を適用したが、他の酸化処理方法として、酸素ガスを流しながら熱処理を行う方法やオゾンを用いる方法などを用いてもよい。   Then, as shown in FIG. 4C, as a pretreatment for forming the oxide film 8, the buffer film 6 is oxidized to temporarily form the silicon oxide film 7 (S506). In this embodiment, as shown in FIG. 4C, oxygen plasma treatment using oxygen gas is applied to modify the upper layer of the buffer film 6 to form a silicon oxide film 7 of about 2 nm. At this time, since the buffer film 6 protects the contact film 5 from the oxidation treatment, an increase in parasitic resistance due to oxidation of the impurity element in the contact film 5 is suppressed. In this embodiment, the oxygen plasma treatment is applied. However, as another oxidation treatment method, a method of performing heat treatment while flowing oxygen gas, a method of using ozone, or the like may be used.

なお、本実施形態では、S505において、不純物を添加せずにバッファ膜6を形成しているが、例えば、コンタクト膜5における不純物濃度の1/10の濃度と成るように不純物を添加しつつアモルファスシリコン膜を形成するようにしてもよい。このようなバッファ膜6であっても、コンタクト膜5に直接酸化処理が施される場合と比べて、ドレイン電極9等と半導体層4の電流経路の寄生抵抗が上昇しにくく、TFT104のオン特性低下が抑制される。   In this embodiment, in S505, the buffer film 6 is formed without adding an impurity. For example, while the impurity is added so that the concentration becomes 1/10 of the impurity concentration in the contact film 5, an amorphous state is added. A silicon film may be formed. Even with such a buffer film 6, compared to the case where the contact film 5 is directly oxidized, the parasitic resistance of the current path between the drain electrode 9 and the semiconductor layer 4 is less likely to increase, and the on-characteristics of the TFT 104. Reduction is suppressed.

その後、図4Dで示すように、半導体層4とコンタクト膜5とシリコン酸化膜7とを一括して形状を加工し(S507)、さらに、ドレイン電極9とソース電極10とを形成する(S508)。   Thereafter, as shown in FIG. 4D, the shape of the semiconductor layer 4, the contact film 5 and the silicon oxide film 7 is processed collectively (S507), and further, the drain electrode 9 and the source electrode 10 are formed (S508). .

S507では、フォトリソグラフィ工程を施し、ドライエッチング法を用いて半導体層4、コンタクト膜5、バッファ膜6、シリコン酸化膜7を島パターニングすることにより、これらの形状が一括して加工される。   In S507, a photolithography process is performed, and the semiconductor layer 4, the contact film 5, the buffer film 6, and the silicon oxide film 7 are subjected to island patterning using a dry etching method, so that these shapes are collectively processed.

S508の電極形成工程では、スパッタ法により、銅合金層、純銅層からなる積層を、この順に、それぞれ50nm、300nm程度成膜する。その後、フォトリソグラフィ工程を経て、ウェットエッチング法によりパターニングし、ドレイン電極9、ソース電極10を形成する。そしてさらに、ドレイン電極9とソース電極10形成に使用したフォトレジストをそのまま利用し、ドライエッチング法により、半導体層4のチャネル上のコンタクト膜5とバッファ膜6とシリコン酸化膜7を除去し、さらにフォトレジストを除去する。銅合金に添加される元素としては、例えば、Mn、Mg、Ni、Zn、Si、Al、Fe、Ti、Co、Zr、Hfなどから1種類以上、添加量は0.5〜10原子%が好ましい。また、本実施形態ではドレイン電極9及びソース電極10は銅合金層と純銅層の積層から構成されるが、銅合金の単層でも良い。その場合の添加元素としては、例えば、Mg、Znが好ましい。   In the electrode forming step of S508, a laminate composed of a copper alloy layer and a pure copper layer is formed in this order by sputtering to a thickness of about 50 nm and 300 nm, respectively. Thereafter, through a photolithography process, the drain electrode 9 and the source electrode 10 are formed by patterning by a wet etching method. Further, using the photoresist used for forming the drain electrode 9 and the source electrode 10 as they are, the contact film 5, the buffer film 6 and the silicon oxide film 7 on the channel of the semiconductor layer 4 are removed by a dry etching method. Remove the photoresist. As an element added to the copper alloy, for example, one or more elements such as Mn, Mg, Ni, Zn, Si, Al, Fe, Ti, Co, Zr, and Hf are added, and the addition amount is 0.5 to 10 atomic%. preferable. Further, in the present embodiment, the drain electrode 9 and the source electrode 10 are configured by stacking a copper alloy layer and a pure copper layer, but may be a single layer of copper alloy. As an additive element in that case, for example, Mg and Zn are preferable.

そして、図4Eで示すように、保護膜11を形成する(S509)。この保護膜11は、プラズマCVD法によりシリコン窒化膜を500nm程度成膜することによって形成する。S509の保護膜形成工程は、保護膜11の成膜温度が200℃以上となることから、TFT基板101に熱処理が施される工程でもある。このような熱処理工程により、ドレイン電極9及びソース電極10下層にあるCu合金膜中のCu原子と添加元素が、シリコン酸化膜7の側へ析出される。シリコン酸化膜7に析出したCu原子と添加元素は、事前に形成したコンタクト膜5上のバッファ膜6及びシリコン酸化膜7と反応を起こし、密着性及び拡散バリア性に優れ低抵抗な酸化物膜8を自己形成する。   Then, as shown in FIG. 4E, the protective film 11 is formed (S509). This protective film 11 is formed by forming a silicon nitride film of about 500 nm by plasma CVD. The protective film forming step of S509 is also a step in which the TFT substrate 101 is subjected to heat treatment because the film forming temperature of the protective film 11 is 200 ° C. or higher. Through such a heat treatment step, Cu atoms and additive elements in the Cu alloy film under the drain electrode 9 and the source electrode 10 are deposited on the silicon oxide film 7 side. Cu atoms and additive elements deposited on the silicon oxide film 7 react with the buffer film 6 and the silicon oxide film 7 on the contact film 5 formed in advance, and have excellent adhesion and diffusion barrier properties, and a low resistance oxide film. 8 self-form.

その後、図4Fで示すように、画素電極を形成する(S510)。S510では、まず、保護膜11にフォトリソグラフィ工程を施してコンタクトホールを開口し、次に、ITO(Indium Tin Oxide)膜などの透明導電膜をスパッタリング法により150nmほど成膜して、さらに、フォトリソグラフィ工程を施してパターニングすることにより画素電極105を形成する。このようにして、実施形態1における液晶表示装置向けの薄膜トランジスタを作製することができる。   Thereafter, as shown in FIG. 4F, pixel electrodes are formed (S510). In S510, first, the protective film 11 is subjected to a photolithography process to open a contact hole, and then a transparent conductive film such as an ITO (Indium Tin Oxide) film is formed to a thickness of about 150 nm by a sputtering method. The pixel electrode 105 is formed by performing a lithography process and patterning. In this manner, the thin film transistor for the liquid crystal display device in Embodiment 1 can be manufactured.

以下においては、自己形成された酸化物膜8について説明をする。図6は、本実施形態における酸化物膜8における不純物元素濃度及び酸素原子濃度の分布を示すグラフである。図6の横軸は、酸化物膜8等の深さ方向の位置を示しており、縦軸は、濃度を示している。また、同図においては、酸化物膜8とコンタクト膜5との境界付近、酸化物膜8とドレイン電極9等の境界付近における濃度の様子も示されている。図6では、本実施形態の場合の酸素原子濃度を二点鎖線で、不純物濃度を実線で示しており、従来技術の場合(バッファ膜6を形成しない他は本実施形態と同プロセスで作製した場合)の不純物濃度を点線で示した。図6で示すように、本実施形態では、ドレイン電極9等とコンタクト膜5との間において、酸素原子は正規分布状にピークを有して分布している。また、酸化物膜8における不純物元素の濃度は、コンタクト膜5における不純物元素の濃度よりも少なくなっており、不純物元素の濃度は、コンタクト膜5から離れるに従って少なくなるように分布している。コンタクト膜5、酸化物膜8、ドレイン電極9等における元素の濃度は、SIMS(Secondary Ionization Mass Spectrometer)分析を用いて計測でき、いわゆるBackSide−SIMS分析で計測できる。   Hereinafter, the self-formed oxide film 8 will be described. FIG. 6 is a graph showing the distribution of impurity element concentration and oxygen atom concentration in the oxide film 8 in this embodiment. The horizontal axis in FIG. 6 indicates the position in the depth direction of the oxide film 8 and the like, and the vertical axis indicates the concentration. In addition, the figure also shows the concentration in the vicinity of the boundary between the oxide film 8 and the contact film 5 and in the vicinity of the boundary between the oxide film 8 and the drain electrode 9 and the like. In FIG. 6, the oxygen atom concentration in this embodiment is shown by a two-dot chain line, and the impurity concentration is shown by a solid line. In the case of the conventional technique (except that the buffer film 6 is not formed, the oxygen atom concentration is produced by the same process as this embodiment) The impurity concentration in the case of ()) is indicated by a dotted line. As shown in FIG. 6, in this embodiment, oxygen atoms are distributed with a peak in a normal distribution between the drain electrode 9 and the like and the contact film 5. Further, the concentration of the impurity element in the oxide film 8 is lower than the concentration of the impurity element in the contact film 5, and the concentration of the impurity element is distributed so as to decrease as the distance from the contact film 5 increases. The concentration of the element in the contact film 5, the oxide film 8, the drain electrode 9, and the like can be measured using SIMS (Secondary Ionization Mass Spectrometer) analysis, and can be measured by so-called BackSide-SIMS analysis.

酸化物膜8は、具体的には、所定濃度以上の酸素原子が分布する膜であって、本実施形態では、1.0×1022個/cm以上の酸素原子濃度となる領域が酸化物膜8であり、5nm程度の厚みを有する膜である。バッファ膜6を形成しない場合と比較すると、バッファ膜6を設けた本実施形態のTFT104では、酸化物膜8における不純物元素の濃度が低くなる。そして、酸化物膜8とコンタクト膜5との境界(所定濃度の酸素原子濃度が検出される位置)における不純物元素の濃度は、図6で示すように、1.0×1020個/cm以上となっており、酸化物膜8とドレイン電極9との境界における不純物元素の濃度は、図6で示すように1.0×1019個/cm以下となっている。 Specifically, the oxide film 8 is a film in which oxygen atoms of a predetermined concentration or more are distributed. In this embodiment, a region having an oxygen atom concentration of 1.0 × 10 22 atoms / cm 3 or more is oxidized. The material film 8 is a film having a thickness of about 5 nm. Compared with the case where the buffer film 6 is not formed, the concentration of the impurity element in the oxide film 8 is lower in the TFT 104 of the present embodiment provided with the buffer film 6. The impurity element concentration at the boundary between the oxide film 8 and the contact film 5 (position where the oxygen atom concentration of a predetermined concentration is detected) is 1.0 × 10 20 / cm 3 as shown in FIG. The impurity element concentration at the boundary between the oxide film 8 and the drain electrode 9 is 1.0 × 10 19 atoms / cm 3 or less as shown in FIG.

酸化物膜8は、バッファ膜6が酸素処理される工程を経て形成されるため、少なくともシリコンと酸素とを含有しており、不純物濃度がコンタクト膜5よりも低濃度となる。これにより、ドレイン電極9等と半導体層4の電流経路の寄生抵抗が上昇しにくく、TFT104のオン特性低下が抑制される。また、酸化物膜8は、上述のような熱処理工程を経て形成されることで、シリコン酸化物に加えて、さらにCu合金の添加元素とCu原子とを含有するようになり、密着性及び拡散バリア性に優れて低抵抗な膜となる。   Since the oxide film 8 is formed through a process in which the buffer film 6 is subjected to oxygen treatment, it contains at least silicon and oxygen, and the impurity concentration is lower than that of the contact film 5. As a result, the parasitic resistance of the current path between the drain electrode 9 and the like and the semiconductor layer 4 is unlikely to increase, and the on-characteristic deterioration of the TFT 104 is suppressed. Further, the oxide film 8 is formed through the heat treatment process as described above, so that it contains an additive element of Cu alloy and Cu atoms in addition to silicon oxide, and adhesion and diffusion. The film has excellent barrier properties and low resistance.

また、酸化物膜8では、図6に示すように酸素原子濃度のピークが存在している。酸化物膜8において酸素原子濃度の最大値が検出される位置では、不純物の濃度が1.0×1020個/cm未満となるようにすることで寄生抵抗の上昇を生じにくくでき、さらに、1.0×1019個/cm未満となるようにするのが好適であり、1.0×1018個/cm未満となるようにするのがより好ましい。また、図6で示すように、酸素原子濃度の最大値が検出される位置よりもコンタクト膜5の側で、不純物元素の濃度が減少し、具体的には、酸素原子濃度の最大値が検出される位置では、コンタクト膜5における不純物濃度(コンタクト膜5における不純物濃度の平均)の1/10以下の不純物濃度となる。また、ドレイン電極9等の側で酸素原子濃度が1.0×1022個/cmとなる位置における不純物濃度が、コンタクト膜5の側で酸素原子濃度が1.0×1022個/cm以下となる位置の不純物濃度の100分の1以下となるようにしてもよく、このようにすることでも、寄生抵抗の上昇を生じにくく出来る。 Further, the oxide film 8 has a peak of oxygen atom concentration as shown in FIG. In the position where the maximum value of the oxygen atom concentration is detected in the oxide film 8, the parasitic resistance can be hardly increased by making the impurity concentration less than 1.0 × 10 20 atoms / cm 3. And less than 1.0 × 10 19 pieces / cm 3 , and more preferably less than 1.0 × 10 18 pieces / cm 3 . Further, as shown in FIG. 6, the concentration of the impurity element decreases on the contact film 5 side from the position where the maximum value of the oxygen atom concentration is detected. Specifically, the maximum value of the oxygen atom concentration is detected. At the position where the contact is made, the impurity concentration is 1/10 or less of the impurity concentration in the contact film 5 (the average impurity concentration in the contact film 5). The impurity concentration at a position oxygen atom concentration on the side of such a drain electrode 9 is 1.0 × 10 22 atoms / cm 3 is an oxygen atom concentration is 1.0 × 10 22 pieces on the side of the contact layer 5 / cm The impurity concentration may be set to 1/100 or less of the impurity concentration at a position of 3 or less, and by doing so, it is difficult to increase the parasitic resistance.

なお、S505において設けるバッファ膜6は、1nm以上10nm以下の厚みで設けるのが望ましい。これにより、ドレイン電極9又はソース電極10と、酸化物膜8との境界(本実施形態では、酸素原子濃度が1.0×1022個/cmとなる位置)における不純物の濃度が、1.0×1019個/cm以下となる。また、バッファ膜6の膜厚が1nm未満の場合、基板面内で膜厚ばらつきが大きくなり、均一なトランジスタ特性を得ることが困難になる可能性があり、それに加えて、コンタクト膜5が酸化されて寄生抵抗が上昇しやすくなるため望ましくない。バッファ膜6の膜厚が10nm以上の場合、低抵抗な酸化物膜8に改質せずに残存したバッファ膜6が高抵抗膜としてはたらき、TFTのオン特性低下が起こり、表示品位を劣化させるため望ましくない。 Note that the buffer film 6 provided in S505 is preferably provided with a thickness of 1 nm to 10 nm. Thus, the impurity concentration at the boundary between the drain electrode 9 or the source electrode 10 and the oxide film 8 (in this embodiment, the position where the oxygen atom concentration is 1.0 × 10 22 atoms / cm 3 ) is 1 0.0 × 10 19 pieces / cm 3 or less. Further, when the thickness of the buffer film 6 is less than 1 nm, the film thickness variation becomes large in the substrate surface, which may make it difficult to obtain uniform transistor characteristics. In addition, the contact film 5 is oxidized. This is undesirable because the parasitic resistance is likely to increase. When the thickness of the buffer film 6 is 10 nm or more, the buffer film 6 that remains without being modified into the low-resistance oxide film 8 acts as a high-resistance film, and the on-characteristics of the TFT deteriorates, degrading the display quality. Therefore, it is not desirable.

なお、バッファ膜6の膜厚が1nmの場合、酸化物膜8中に含まれる不純物元素の濃度はドレイン電極9又はソース電極10との境界(酸素原子濃度が1.0×1022個/cmとなる位置)で、およそ1.0×1019個/cmとなる。したがって、バッファ膜6の膜厚が1nm以上10nm以下の場合であれば、酸化物膜8中に含まれる不純物元素の濃度はドレイン電極9又はソース電極10との境界で1.0×1019個/cm以下となる。一方、コンタクト膜5に含まれる不純物元素の濃度は酸化物膜8との境界で1.0×1020個/cm以上必要である。不純物元素濃度が1.0×1020個/cm以下である場合、TFT104のオン特性やオフ特性を低下させるためである。 When the thickness of the buffer film 6 is 1 nm, the concentration of the impurity element contained in the oxide film 8 is the boundary with the drain electrode 9 or the source electrode 10 (the oxygen atom concentration is 1.0 × 10 22 atoms / cm 3 ), approximately 1.0 × 10 19 pieces / cm 3 . Therefore, if the thickness of the buffer film 6 is 1 nm or more and 10 nm or less, the concentration of the impurity element contained in the oxide film 8 is 1.0 × 10 19 at the boundary with the drain electrode 9 or the source electrode 10. / Cm 3 or less. On the other hand, the concentration of the impurity element contained in the contact film 5 needs to be 1.0 × 10 20 pieces / cm 3 or more at the boundary with the oxide film 8. This is because when the impurity element concentration is 1.0 × 10 20 atoms / cm 3 or less, the on characteristics and the off characteristics of the TFT 104 are deteriorated.

なお、酸化物膜8は、本実施形態のように1.0×1022個/cm以上で酸素原子が分布する膜であるのが、ドレイン電極9等との密着性の観点で望ましい。 Note that the oxide film 8 is preferably a film in which oxygen atoms are distributed at 1.0 × 10 22 atoms / cm 3 or more as in this embodiment, from the viewpoint of adhesion with the drain electrode 9 and the like.

本実施形態のTFT104では、不純物濃度がコンタクト膜5よりも低いバッファ膜6を一時的に形成することにより、酸化処理からコンタクト膜5中の不純物元素の酸化を防ぐことが可能になる。これにより、オン特性の低下を抑制してドレイン電極9等にCu配線を適用することが可能になる。また、このTFTを液晶表示装置に用いることにより、さらなる大型化や画質向上、そして製造コストの低減を図ることができる。   In the TFT 104 of this embodiment, it is possible to prevent oxidation of the impurity element in the contact film 5 from the oxidation treatment by temporarily forming the buffer film 6 having an impurity concentration lower than that of the contact film 5. As a result, it is possible to apply the Cu wiring to the drain electrode 9 and the like while suppressing the deterioration of the ON characteristics. Further, by using this TFT in a liquid crystal display device, it is possible to further increase the size, improve the image quality, and reduce the manufacturing cost.

なお、本実施形態では、ゲート絶縁膜3に窒化シリコン膜(SiNx)を採用したが、酸化シリコン膜(SiOx)を採用してもよいし、これらの積層膜を採用してもよい。また、半導体層4に水素化アモルファスシリコン膜を採用したが、微結晶シリコンや多結晶シリコンを用いてもよいし、これらの積層膜を採用してもよい。さらに、コンタクト膜5としては、微結晶シリコンに不純物を添加することにより形成した膜も適用可能である。   In this embodiment, a silicon nitride film (SiNx) is used for the gate insulating film 3, but a silicon oxide film (SiOx) may be used, or a laminated film of these may be used. Further, although a hydrogenated amorphous silicon film is used for the semiconductor layer 4, microcrystalline silicon or polycrystalline silicon may be used, or a laminated film of these may be used. Furthermore, as the contact film 5, a film formed by adding impurities to microcrystalline silicon is also applicable.

なお、上記では液晶表示装置を採用した実施形態を説明したが、本発明に係る表示装置は、IPS型をはじめとする横電界方式の液晶表示装置であってもよいし、縦電界方式の液晶表示装置であってもよいし、有機EL表示装置でもよく、これら以外の他の表示装置であってもよい。なお、本発明の実施形態は、上記の実施形態に限られないことはいうまでもない。   In addition, although the embodiment which employ | adopted the liquid crystal display device was demonstrated above, the display device which concerns on this invention may be a liquid crystal display device of a horizontal electric field system including the IPS type, or a liquid crystal of a vertical electric field system It may be a display device, an organic EL display device, or another display device other than these. In addition, it cannot be overemphasized that embodiment of this invention is not restricted to said embodiment.

2 ゲート電極、3 ゲート絶縁膜、4 半導体層、5 コンタクト膜、6 バッファ膜、7 シリコン酸化膜、8 酸化物膜、9 ドレイン電極、10 ソース電極、11 保護膜、100 基板、101 TFT基板、102 走査線、103 信号線、104 TFT、105 画素電極、106 ストレージキャパシタ、111 光源、112 偏光板、113 絶縁膜、114 配向膜、115 液晶層、116 スペーサ、117 共通電極、118 カラーフィルタ、119 ブラックマトリクス、120 カラーフィルタ基板、121 偏光フィルム。   2 gate electrode, 3 gate insulating film, 4 semiconductor layer, 5 contact film, 6 buffer film, 7 silicon oxide film, 8 oxide film, 9 drain electrode, 10 source electrode, 11 protective film, 100 substrate, 101 TFT substrate, 102 scanning line, 103 signal line, 104 TFT, 105 pixel electrode, 106 storage capacitor, 111 light source, 112 polarizing plate, 113 insulating film, 114 alignment film, 115 liquid crystal layer, 116 spacer, 117 common electrode, 118 color filter, 119 Black matrix, 120 color filter substrate, 121 polarizing film.

Claims (1)

薄膜トランジスタを有する表示装置の製造方法であって、
半導体層を形成する工程と、
銅と少なくとも1種類の添加元素及を含む銅合金層を有するソース電極及びドレイン電極を形成する電極形成工程と、
前記ソース電極及び前記ドレイン電極のそれぞれと、前記半導体層とを電気的に接続するためのコンタクト膜を形成する工程と、
前記ソース電極及び前記ドレイン電極のそれぞれと、前記コンタクト膜との間にシリコンと酸素とを含有するシリコン酸化膜を形成する工程と、を含み、
前記コンタクト膜を形成する工程では、
不純物が添加されたシリコン膜が形成され、
前記シリコン酸化膜を形成する工程は、
前記シリコン膜よりも不純物濃度が低いシリコン膜をバッファ膜として形成する工程と、
前記バッファ膜に、酸化処理を施す工程と、を含む、
ことを特徴とする表示装置の製造方法。
A method of manufacturing a display device having a thin film transistor,
Forming a semiconductor layer;
An electrode forming step of forming a source electrode and a drain electrode having a copper alloy layer containing copper and at least one additional element; and
Forming a contact film for electrically connecting each of the source electrode and the drain electrode and the semiconductor layer;
Forming a silicon oxide film containing silicon and oxygen between each of the source electrode and the drain electrode and the contact film,
In the step of forming the contact film,
A silicon film doped with impurities is formed,
The step of forming the silicon oxide film includes
Forming a silicon film having a lower impurity concentration than the silicon film as a buffer film;
Performing an oxidation treatment on the buffer film,
A manufacturing method of a display device characterized by the above.
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