WO2010103587A1 - バリア層を構成層とする薄膜トランジスターおよびバリア層のスパッタ成膜に用いられるＣｕ合金スパッタリングターゲット - Google Patents

バリア層を構成層とする薄膜トランジスターおよびバリア層のスパッタ成膜に用いられるＣｕ合金スパッタリングターゲット Download PDF

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谷口兼一
中里洋介
森曉
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Definitions

  • the present invention relates to a thin film transistor used for various displays, and in particular, a barrier layer positioned between a pure copper wiring layer (drain electrode layer and source electrode layer) which is a constituent layer of the thin film transistor and an n-type Si semiconductor layer. And a Cu alloy sputtering target used for forming the barrier layer. More specifically, it has a high adhesion strength to the n-type Si semiconductor layer as well as the wiring layer, and a function of sufficiently preventing mutual diffusion of Si and Cu as constituent components of the upper and lower layers ( The following relates to a barrier layer having a barrier function) and a Cu alloy sputtering target used for forming the barrier layer.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2009-057359 filed in Japan on March 11, 2009, the contents of which are incorporated herein by reference.
  • Liquid crystal displays, plasma displays, organic EL displays, inorganic EL displays and the like are known as flat panel displays using thin film transistors driven by an active matrix method.
  • a wiring made of a metal layer in a lattice form is formed in close contact with the surface of the glass substrate, and a thin film transistor is provided at an intersection of the lattice shaped wiring made of the metal layer. .
  • the thin film transistor includes a pure copper gate electrode layer 3 bonded to the surface of the glass substrate 1 from the substrate side through a metal Mo adhesion layer 2 as illustrated in FIG.
  • Silicon gate insulating layer 4 Si semiconductor layer 5, n-type Si semiconductor layer 6, a barrier layer formed by sputtering a Cu alloy target in an oxidizing atmosphere, and a pure copper drain electrode layer partitioned by separation grooves 8 It is also well known that it has a layer structure in which a wiring layer 9 composed of 9a and a source electrode layer 9b, and a passivation layer of silicon nitride and a transparent electrode layer are sequentially laminated, although not shown.
  • a separation groove 8 is formed in the wiring layer 9 by wet etching to divide it into a drain electrode layer 9a and a source electrode layer 9b.
  • the portion of the n-type Si semiconductor layer exposed on the bottom surface of the dispersion groove (separation groove 8) formed in the wiring layer 9 is removed by dry etching.
  • hydrogen atoms are lost from the surface particularly in the dry etching process. Therefore, the surface becomes extremely unstable, that is, dangling bonds (dangling bonds) increase, which becomes a surface defect.
  • the barrier layer which is a constituent layer of the thin film transistor is atomic% (hereinafter,% indicates atomic%), and contains one or more of Mg, Ti, Al, and Cr: 0.5 to 20% The remainder is formed by a method in which a Cu alloy sputtering target having a component composition consisting of Cu and inevitable impurities (however, 1% or less) is used, and after sputtering film formation, heat oxidation treatment is performed in an oxidizing atmosphere (air). It is also known that.
  • An object of the present invention is to provide a thin film transistor including a barrier film having high adhesion strength between the barrier layer and the n-type Si semiconductor layer, and a Cu alloy sputtering target capable of forming the barrier layer.
  • the present inventors have studied from the above viewpoint to ensure high adhesion strength between the barrier layer and the n-type Si semiconductor layer in the conventional thin film transistor. As a result, the following research results were obtained.
  • gas 100% hydrogen gas
  • hydrogen gas flow rate 10 to 1000 SCCM
  • hydrogen gas pressure 10 to 500 Pa
  • output 0.005 to 0.5 W / cm 2
  • processing temperature 250 to 350 ° C.
  • processing time 1
  • hydrogen plasma treatment under high temperature and extended conditions, such as ⁇ 5 minutes.
  • the oxygen component is activated, diffuses and moves to the wiring layer side and the n-type Si semiconductor layer side, and the oxygen content ratio of the barrier layer decreases (oxygen deficiency). There seems to be a cause.
  • the present invention has been made based on the above research results and has the following requirements.
  • the thin film transistor having a high adhesion strength between the barrier layer and the n-type Si semiconductor layer of the present invention includes a gate electrode layer, a gate insulating layer, a Si semiconductor layer, and an n-type Si bonded to the surface of the glass substrate via the adhesion layer.
  • the barrier layer contains, in atomic%, Al: 1-10%, Ca: 0.1-2%, and a Cu alloy sputtering target having a composition containing Cu and 1% or less of inevitable impurities as the balance. Used and sputtered in an oxidizing atmosphere.
  • the Cu alloy sputtering target used for sputter deposition of the barrier layer of the present invention is used for sputter deposition of the barrier layer constituting the thin film transistor in an oxidizing atmosphere, and is atomic%, Al: 1 to 10%, Ca : Containing 0.1 to 2%, with the balance being Cu alloy having a component composition containing Cu and 1% or less inevitable impurities.
  • the barrier layer located between the upper pure copper wiring layer and the lower n-type Si semiconductor layer has Al: 1 to 10%, Ca: 0.1 to 2%.
  • a Cu alloy sputtering target having a component composition containing Cu and 1% or less of inevitable impurities is used as the balance, and the film is formed by sputtering in an oxidizing atmosphere.
  • the adhesion with the upper wiring layer the adhesion with the n-type Si semiconductor layer of the lower layer is excellent, and this excellent adhesion is applied during the manufacturing process of the thin film transistor. It is maintained even after hydrogen plasma treatment under high temperature and prolonged conditions. Furthermore, it also has an excellent barrier function.
  • the thin film transistor of the present invention can sufficiently satisfy the large screen and high integration of the flat panel display.
  • the Cu alloy sputtering target of the present invention can form a barrier film of the above-described thin film transistor.
  • FIG. 1 is a schematic vertical sectional view of an essential part of a thin film transistor.
  • Al ensures strong adhesion between the barrier layer and the upper wiring layer, and between the barrier layer and the lower n-type Si semiconductor layer, and has an excellent barrier function. It has the effect of providing the barrier layer to be formed. However, if the content is less than 1%, a desired improvement effect cannot be obtained in the above action. On the other hand, when the content ratio exceeds 10%, a decreasing tendency appears in conductivity. Therefore, the content ratio is set to 1 to 10%, desirably 2 to 8%.
  • the Ca component stabilizes the barrier layer formed by sputtering film formation in an oxidizing atmosphere, and prevents adhesion deterioration even when the hydrogen plasma treatment conditions are increased in temperature and time. There is.
  • oxygen as a constituent component diffuses and moves to the upper copper wiring layer and the lower n-type Si semiconductor layer, so that the oxygen content in the barrier layer is reduced. In some cases, oxygen itself was insufficient.
  • the Ca component has an effect of preventing the barrier layer itself from being deficient in oxygen particularly by suppressing the above-described oxygen diffusion movement, and this is considered to suppress a decrease in adhesion.
  • the content ratio is set to 0.1 to 2%.
  • the content ratio of inevitable impurities in the sputtered barrier layer also exceeds 1%. In this case, a downward tendency appears in the adhesion. For this reason, the content of inevitable impurities must be 1% or less.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section of a main part of a thin film transistor of the present invention.
  • the thin film transistor of the present invention comprises a gate electrode layer 3, a gate insulating layer 4, a Si semiconductor layer 5, an n-type Si semiconductor layer 6, a barrier layer 7, and a mutual separation bonded to the surface of the glass substrate 1 through an adhesion layer 2.
  • the barrier layer 7 is formed by sputtering in an oxidizing atmosphere using the above-described Cu alloy sputtering target of the present invention.
  • the adhesiveness between the barrier layer 7 and the wiring layer 9 and between the barrier layer 7 and the n-type Si semiconductor layer 6 is excellent. Furthermore, this excellent adhesion can be maintained even after hydrogen plasma treatment under high temperature and long time conditions. Also, an excellent barrier function can be obtained.
  • the adhesion strength between the barrier layer and the n-type Si semiconductor layer of the thin film transistor of the present invention will be specifically described with reference to examples.
  • bonding was performed from the surface side of a glass substrate having dimensions of length: 320 mm ⁇ width: 400 mm ⁇ thickness: 0.7 mm through a metal Mo adhesion layer having a thickness of 50 nm.
  • a gate electrode layer made of pure copper having a thickness of 250 nm, a gate electrode layer made of silicon nitride having a thickness of 300 nm, a Si semiconductor layer having a thickness of 150 nm, and an n-type Si semiconductor layer having a thickness of 10 nm were sequentially stacked.
  • a Cu alloy sputtering target of the present invention example of a Cu—Al—Ca alloy having the composition shown in Tables 1 and 2 (hereinafter referred to as a target of the present invention example) and a Cu example of a Cu—Al alloy comparative example
  • An alloy sputtering target (hereinafter, referred to as a comparative target) was produced.
  • the inevitable impurity content of the target was 1% or less.
  • atmosphere pressure 0.4 Pa
  • substrate heating Sputtering was performed at a temperature of 100 ° C. to form a barrier layer having a thickness of 50 nm. Further, a pure copper wiring layer was formed to a thickness of 250 nm.
  • the obtained thin film transistor samples 1 to 20 of the present invention and the thin film transistor samples 1 to 10 of the comparative example were subjected to hydrogen plasma treatment under the following conditions.
  • the above conditions are hydrogen plasma processing conditions corresponding to the increase in screen size and integration of flat panel displays, and the processing temperature is relatively higher than the conventional hydrogen plasma processing conditions. High and processing time is long.
  • the cross-cut adhesion test is in accordance with JIS-K5400, using 11 cutters on the surface of the sample at intervals of 0.5 mm, 1 mm, 1.5 mm, and 2 mm, respectively, vertically and horizontally, n-type from the surface. Grooves (cuts) were made at a depth reaching the Si semiconductor layer and a groove width of 0.1 mm. As a result, 100 cells were formed at each interval. A 3M scotch tape was adhered and adhered over the entire mesh, and then peeled off at once. And the number (pieces / 100) of the squares which peeled among 100 squares of the sample surface was measured. The measurement results are shown in Tables 1 to 3.
  • the thin film transistor of the present invention can sufficiently satisfy the large screen and high integration of the flat panel display.
  • a thin film transistor including a barrier film having excellent barrier function and excellent adhesion between the barrier layer and the wiring layer and between the barrier layer and the n-type Si semiconductor layer.
  • This excellent adhesion can be maintained even after hydrogen plasma treatment at high temperature for a long time. Therefore, it can be suitably applied as a thin film transistor that can satisfactorily cope with the large screen and high integration of flat panel displays.

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Abstract

　このＣｕ合金スパッタリングターゲットは、原子％で、Ａｌ：１～１０％、Ｃａ：０．１～２％を含有し、残部として、Ｃｕと１％以下の不可避不純物を含む。この薄膜トランジスターは、ガラス基板の表面に密着層を介して接合されたゲート電極層、ゲート絶縁層、Ｓｉ半導体層、ｎ型Ｓｉ半導体層、バリア層、相互分離されたドレイン電極層とソース電極層からなる配線層、パッシベーション層、および透明電極層を有し、上記バリア層は、上記Ｃｕ合金スパッタリングターゲットを用い、酸化雰囲気でスパッタ成膜されている。

Description

バリア層を構成層とする薄膜トランジスターおよびバリア層のスパッタ成膜に用いられるＣｕ合金スパッタリングターゲット
　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係り、特に薄膜トランジスターの構成層である純銅の配線層（ドレイン電極層およびソース電極層）とｎ型Ｓｉ半導体層との間に位置するバリア層、および前記バリア層の形成に用いられるＣｕ合金スパッタリングターゲットに関する。さらに詳細には、前記配線層は勿論のこと、前記ｎ型Ｓｉ半導体層に対して高い密着強度を有すると共に、上下側層の構成成分であるＳｉやＣｕの相互拡散を十分に防止する機能（以下、バリア機能という）を有するバリア層、および前記バリア層の形成に用いられるＣｕ合金スパッタリングターゲットに関する。
　本願は、２００９年３月１１日に、日本に出願された特願２００９－０５７３５９号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　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、格子状に金属層からなる配線が密着形成されており、この金属層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１に要部縦断面模式図で例示した通り、ガラス基板１の表面に、基板側から、金属Ｍｏの密着層２を介して接合された純銅のゲート電極層３、窒化珪素のゲート絶縁層４、Ｓｉ半導体層５、ｎ型Ｓｉ半導体層６、Ｃｕ合金ターゲットを酸化雰囲気でスパッタすることにより成膜されたバリア層、および分離溝８で仕切られた純銅のドレイン電極層９ａとソース電極層９ｂからなる配線層９、さらに図示されてはいないが、窒化珪素のパッシベーション層および透明電極層を順次積層形成してなる層構造を有することも良く知られる。
　また、かかる積層構造を有する薄膜トランジスターの製造に際しては、湿式エッチング処理により、配線層９に分離溝８を形成してドレイン電極層９ａとソース電極層９ｂに区分する。次いで配線層９に形成された分散溝（分離溝８）の底面に露出する部分のｎ型Ｓｉ半導体層をドライエッチング処理により除去する。
　前記湿式エッチング処理およびドライエッチング処理後の分離溝８の底面に露出する部分のＳｉ半導体層５においては、特に前記ドライエッチング処理で表面から水素原子が失われる。このため、その表面がきわめて不安定な状態となり、すなわち未結合手（ダングリングボンド）が増大し、これが表面欠陥となる。この表面欠陥が、薄膜トランジスターのオフ電流を増加させ、その結果、ＬＣＤのコントラストの低減や視野角を小さくするなどの問題点の発生が避けられない不安定な状態になる。このため、このＳｉ半導体層５の露出表面に、ガス：１００％水素ガス、水素ガス流量：１０～１０００ＳＣＣＭ、水素ガス圧：１０～５００Ｐａ、処理温度：２００～２５０℃、出力：０．００５～０．５Ｗ／ｃｍ２、処理時間：０．５～１分の条件で水素プラズマ処理を施して、Ｓｉ半導体層５の表面の未結合手（ダングリングボンド）を水素原子と結合させて安定化する処理が施されている。
　さらに、薄膜トランジスターの構成層であるバリア層が、原子％（以下、％は原子％を示す）で、Ｍｇ、Ｔｉ、Ａｌ、およびＣｒのうちの１種以上：０．５～２０％を含有し、残りがＣｕと不可避不純物（ただし、１％以下）からなる成分組成を有するＣｕ合金スパッタリングターゲットを用い、スパッタ成膜した後、酸化雰囲気（空気）中で加熱酸化処理を施す方法により形成されることも知られている。
　一方、近年の各種フラットパネルディスプレイの大画面化および高集積化は、めざましく、これに伴い、薄膜トランジスターを構成する積層相互間には、一段と高い密着強度が要求される傾向にある。
　上記の従来の薄膜トランジスターにおいては、ガラス基板１と純銅のゲート電極層３との間、前記ゲート電極層３と窒化珪素のゲート絶縁層４との間、前記ゲート絶縁層４とＳｉ半導体層５との間、前記Ｓｉ半導体層５とｎ型Ｓｉ半導体層６との間、およびバリア層と純銅の配線層９との間、さらに純銅の配線層９と図示されていない窒化珪素のパッシベーション層、前記パッシベーション層と透明電極層との間には、上記の要求に十分満足に対応できる高い密着強度が確保されている。しかし、上記のバリア層とｎ型Ｓｉ半導体層６との間の密着強度は、相対的に低く、上記の要求に満足に対応できる高い密着強度を具備していないのが現状である。
特開平４－３４９６３７号公報 特開２００５－１６６７５７号公報
　本発明は、バリア層とｎ型Ｓｉ半導体層との間に高い密着強度を有するバリア膜を具備する薄膜トランジスター、及びそのバリア層を形成できるＣｕ合金スパッタリングターゲットの提供を目的とする。
　そこで、本発明者等は、上述の観点から、上記の従来の薄膜トランジスターにおけるバリア層とｎ型Ｓｉ半導体層間に高い密着強度を確保すべく研究を行った。その結果、以下の研究結果が得られた。
（ａ）薄膜トランジスターの構成層であるバリア層のｎ型Ｓｉ半導体層に対する密着強度が、フラットパネルディスプレイの大画面化および高集積化に伴って低くなる原因としては、特に上記の水素プラズマ処理条件が、高温化および長時間化することが挙げられる。例えば、ガス：１００％水素ガス、水素ガス流量：１０～１０００ＳＣＣＭ、水素ガス圧：１０～５００Ｐａ、出力：０．００５～０．５Ｗ／ｃｍ２、処理温度：２５０～３５０℃、処理時間：１～５分のように、高温化および長時間化した条件での水素プラズマ処理の必要性が生じる。この結果、バリア層の構成成分のうち、特に、酸素成分が活性化し、配線層側およびｎ型Ｓｉ半導体層側に拡散移動し、前記バリア層の酸素含有割合が低下すること（酸素不足）に原因があると考えられる。
（ｂ）前述した従来のバリア層の形成に用いられる従来のＣｕ合金スパッタリングターゲットの合金成分のうち、Ａｌに着目した。このＡｌに、Ｃａを合金成分として０．１～２％の割合で含有させたＣｕ合金スパッタリングターゲットを用いて研究を行った。
　すなわち、Ａｌ：１～１０％、Ｃａ：０．１～２％を含有し、残部として、Ｃｕと１％以下の不可避不純物を含む成分組成を有するＣｕ合金スパッタリングターゲットを用いて、酸化雰囲気でスパッタ成膜することによりバリア層を形成し、特性を評価した。その結果、フラットパネルディスプレイの大画面化および高集積化に伴う高温で長時間の条件での水素プラズマ処理後でも、バリア層と配線層との間、およびバリア層とｎ型Ｓｉ半導体層との間に高い密着強度が保持され、かつ優れたバリア機能も保持されたバリア層を形成できることが確認できた。
　この理由は、合金成分であるＣａの作用によって、配線層側およびｎ型Ｓｉ半導体層側への酸素の拡散移動が著しく抑制されるようになるためであると考えられる。
　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、以下の要件を有する。
　本発明のバリア層とｎ型Ｓｉ半導体層とが高い密着強度を有する薄膜トランジスターは、ガラス基板の表面に密着層を介して接合されたゲート電極層、ゲート絶縁層、Ｓｉ半導体層、ｎ型Ｓｉ半導体層、バリア層、相互分離されたドレイン電極層とソース電極層からなる配線層、パッシベーション層、および透明電極層を有し、前記層は、この順に、前記ガラス基板側から順次積層形成され、上記バリア層は、原子％で、Ａｌ：１～１０％、Ｃａ：０．１～２％を含有し、残部として、Ｃｕと１％以下の不可避不純物を含む成分組成を有するＣｕ合金スパッタリングターゲットを用い、酸化雰囲気でスパッタ成膜されている。
　本発明のバリア層のスパッタ成膜に用いられるＣｕ合金スパッタリングターゲットは、薄膜トランジスターを構成するバリア層を酸化雰囲気でスパッタ成膜するために用いられ、原子％で、Ａｌ：１～１０％、Ｃａ：０．１～２％を含有し、残部として、Ｃｕと１％以下の不可避不純物を含む成分組成を有するＣｕ合金からなる。
　この発明の薄膜トランジスターは、上側層の純銅の配線層と下側層のｎ型Ｓｉ半導体層との間に位置するバリア層が、Ａｌ：１～１０％、Ｃａ：０．１～２％を含有し、残部として、Ｃｕと１％以下の不可避不純物を含む成分組成を有するＣｕ合金スパッタリングターゲットを用い、酸化雰囲気でスパッタ成膜されている。
　前記上側層の配線層との密着性は勿論のこと、前記下側層のｎ型Ｓｉ半導体層との密着性にも優れ、この優れた密着性は、薄膜トランジスターの製造工程中に施される高温化および長時間化した条件での水素プラズマ処理後でも保持される。更に、優れたバリア機能も具備する。以上により、本発明の薄膜トランジスターは、フラットパネルディスプレイの大画面化および高集積化に十分満足に対応できる。
　この発明のＣｕ合金スパッタリングターゲットは、上記した薄膜トランジスターのバリア膜を形成できる。
図１は、薄膜トランジスターの要部縦断面模式図である。
（Ｃｕ合金スパッタリングターゲット）
　次に、この発明のＣｕ合金スパッタリングターゲットの成分組成を上記の通りに限定した理由を説明する。
（ａ）Ａｌ
　Ａｌ成分には、バリア層と上側層の配線層との間、およびバリア層と下側層のｎ型Ｓｉ半導体層との間に、強固な密着性を確保すると共に、優れたバリア機能を、形成するバリア層に具備せしめる作用がある。しかし、その含有割合が１％未満では、前記作用に所望の向上効果が得られない。一方、その含有割合が１０％を越えると、導電性に低下傾向が現れるようになる。このため、その含有割合を１～１０％、望ましくは２～８％と定めた。
（ｂ）Ｃａ
　Ｃａ成分には、上記の通り、酸化雰囲気でのスパッタ成膜で形成されたバリア層自体を安定化し、上記水素プラズマ処理条件が高温化および長時間化しても、密着性の低下を防止する作用がある。
　水素プラズマ処理の際、構成成分である酸素が、上側層の純銅の配線層および下側層のｎ型Ｓｉ半導体層に拡散移動して、前記バリア層における酸素の含有割合が低減し、すなわち層自体が酸素不足となる場合があった。Ｃａ成分には、特に上記した酸素の拡散移動を抑制してバリア層自体が酸素不足となるのを防止する作用があり、これにより密着性の低下が抑制されると考えられる。
　その含有割合が０．１％未満では、前記作用に所望の向上効果が得られない。一方、その含有割合が２％を越えても、より一層の向上効果が得られない。このため、その含有割合を０．１～２％と定めた。
（ｃ）残部：Ｃｕおよび不可避不純物
　ターゲットの不可避不純物が１％を越えると、スパッタ成膜されたバリア層における不可避不純物の含有割合も１％を越えて多くなってしまう。この場合、密着性に低下傾向が現れるようになる。このため、不可避不純物の含有割合は、１％以下にしなければならない。
（薄膜トランジスター）
　図１は、本発明の薄膜トランジスターの要部縦断面を示す。
　この発明の薄膜トランジスターは、ガラス基板１の表面に密着層２を介して接合されたゲート電極層３、ゲート絶縁層４、Ｓｉ半導体層５、ｎ型Ｓｉ半導体層６、バリア層７、相互分離されたドレイン電極層９ａとソース電極層９ｂからなる配線層９、パッシベーション層、および透明電極層を有する。これら層は、この順に、ガラス基板側から順次積層形成されている。
　上記バリア層７は、前述した本発明のＣｕ合金スパッタリングターゲットを用い、酸化雰囲気でスパッタ成膜されている。このため、前述したように、バリア層７と配線層９との間、およびバリア層７とｎ型Ｓｉ半導体層６との間の密着性に優れる。さらに、この優れた密着性は、高温で長時間の条件での水素プラズマ処理後でも保持できる。また、優れたバリア機能も得られる。
　次に、この発明の薄膜トランジスターについて、バリア層とｎ型Ｓｉ半導体層との間の密着強度に関し、実施例により具体的に説明する。
　従来の膜形成条件にしたがって、縦：３２０ｍｍ×横：４００ｍｍ×厚さ：０．７ｍｍの寸法をもったガラス基板の表面側から、膜厚：５０ｎｍの金属Ｍｏの密着層を介して接合された膜厚：２５０ｎｍの純銅のゲート電極層、膜厚：３００ｎｍの窒化珪素のゲート電極層、膜厚：１５０ｎｍのＳｉ半導体層、および膜厚：１０ｎｍのｎ型Ｓｉ半導体層を順次積層形成した。
　溶解調製によって、表１，２に示される成分組成を有するＣｕ－Ａｌ－Ｃａ合金の本発明例のＣｕ合金スパッタリングターゲット（以下、本発明例のターゲットという）およびＣｕ－Ａｌ合金の比較例のＣｕ合金スパッタリングターゲット（以下、比較例のターゲットという）を作製した。なお、前記ターゲットの不可避不純物含有量はいずれも１％以下であった。
　前記積層体を有するガラス基板をスパッタ装置に装入し、前記ターゲットを用い、雰囲気：Ａｒ＋酸素（容量％で、Ａｒ／酸素＝９０／１０）の酸化雰囲気、雰囲気圧力：０．４Ｐａ、基板加熱温度：１００℃の条件でスパッタを行い、膜厚：５０ｎｍのバリア層を形成した。
　さらに、純銅の配線層を２５０ｎｍの膜厚で形成した。
　以上により、本発明例の薄膜トランジスター試料１～２０および比較例の薄膜トランジスター試料１～１０をそれぞれ製造した。
　次いで、得られた本発明例の薄膜トランジスター試料１～２０および比較例の薄膜トランジスター試料１～１０に、以下の条件で水素プラズマ処理を施した。
　ガス：１００％水素ガス
　水素ガス流量：５００ｓｃｃｍ
　水素ガス圧：２５０Ｐａ
　処理温度：２７５℃
　出力：０．１Ｗ／ｃｍ２
　処理時間：３分
　上記条件は、フラットパネルディスプレイの大画面化および高集積化に対応する水素プラズマ処理条件であり、従来行われている水素プラズマ処理条件に比して、相対的に処理温度が高く、かつ、処理時間が長い。
　前記バリア層のｎ型Ｓｉ半導体層に対する密着性について、水素プラズマ処理前後の変化を、碁盤目付着試験を行うことにより確認した。
　碁盤目付着試験は、ＪＩＳ－Ｋ５４００に準じ、上記試料の表面に、カッターを用いて、０．５ｍｍ、１ｍｍ、１．５ｍｍ、および２ｍｍの間隔で、それぞれ縦横に１１本ずつ、表面からｎ型Ｓｉ半導体層に達する深さで、かつ０．１ｍｍの溝幅で、溝（切り込み）を入れた。これにより、それぞれの間隔で１００個の升目を形成した。この升目全体に亘って、３Ｍ社製スコッチテープを密着して貼り付け、次いで一気に引き剥がした。そして、試料表面の１００個の升目のうち、剥離した升目の数（個／１００）を測定した。この測定結果を表１～３に示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　表１～３に示される結果から、本発明例のターゲットを用いて酸化雰囲気でスパッタ成膜されたバリア層を構成層とする本発明例の薄膜トランジスター試料１～２０においては、いずれも相対的に高い処理温度および長い処理時間での水素プラズマ処理にもかかわらず、バリア層とｎ型Ｓｉ半導体層との間にはきわめて高い付着強度（密着性）が確保された。
　これに対して、従来Ｃｕ合金スパッタリングターゲットに相当する成分組成を有する比較例のターゲット１～１０を用いて、同じスパッタ条件で形成されたバリア層を構成層とする比較例の薄膜トランジスター試料１～１０においては、いずれも通常条件に比して高い処理温度および長い処理時間での水素プラズマ処理では、バリア層とｎ型Ｓｉ半導体層との間の付着強度（密着性）は低いことがわかった。
　上述のように、この発明の薄膜トランジスターは、フラットパネルディスプレイの大画面化および高集積化に十分満足に対応できる。
　本発明では、バリア層と配線層との間、およびバリア層とｎ型Ｓｉ半導体層との間の密着性に優れ、かつ優れたバリア機能を有するバリア膜を備えた薄膜トランジスターを実現できる。この優れた密着性は、高温で長時間の条件での水素プラズマ処理後でも保持できる。従って、フラットパネルディスプレイの大画面化および高集積化に十分満足に対応できる薄膜トランジスターとして好適に適用できる。
　１：ガラス基板、２：密着層、３：ゲート電極層、４：ゲート絶縁層、５：Ｓｉ半導体層、６：ｎ型Ｓｉ半導体層、７：バリア層、８：分離溝、９：配線層、９ａ：ドレイン電極層、９ｂ：ソース電極層。

Claims (2)

  1. 　ガラス基板の表面に密着層を介して接合されたゲート電極層、ゲート絶縁層、Ｓｉ半導体層、ｎ型Ｓｉ半導体層、バリア層、相互分離されたドレイン電極層とソース電極層からなる配線層、パッシベーション層、および透明電極層を有し、
    　前記層は、この順に、前記ガラス基板側から順次積層形成され、
    　上記バリア層は、原子％で、Ａｌ：１～１０％、Ｃａ：０．１～２％を含有し、残部として、Ｃｕと１％以下の不可避不純物を含む成分組成を有するＣｕ合金スパッタリングターゲットを用い、酸化雰囲気でスパッタ成膜されたことを特徴とする、バリア層とｎ型Ｓｉ半導体層とが高い密着強度を有する薄膜トランジスター。
  2. 　薄膜トランジスターを構成するバリア層を酸化雰囲気でスパッタ成膜するために用いられ、
    　原子％で、
    　Ａｌ：１～１０％、
    　Ｃａ：０．１～２％を含有し、
    　残部として、Ｃｕと１％以下の不可避不純物を含む成分組成を有するＣｕ合金からなることを特徴とするバリア層のスパッタ成膜に用いられるＣｕ合金スパッタリングターゲット。
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