JP2009088049A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
下地との優れた密着性を有し、銅やシリコンの拡散を防止し低抵抗銅配線を備えた液晶画像表示装置を提供する。
【解決手段】
アモルファスシリコン等を形成した基板上に、窒化物の生成自由エネルギが負の金属を添加した銅−金属合金ターゲットを用いて窒素＋アルゴン雰囲気で金属元素と窒素とを含有する銅を主成分とする合金層を形成する。次にアルゴンのみで銅と金属の合金膜を成膜することで拡散バリアを有する金属元素を含有する銅を主成分とする合金膜と、金属元素と窒素とを含有する銅を主成分とする合金膜との積層配線を形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、薄膜トランジスタによって駆動するアクティブマトリックス型液晶表示装置及びその製造方法に関する。

薄型・軽量・高精細が図れる画像表示装置として、薄膜トランジスタ駆動液晶表示装置（ＴＦＴ−ＬＣＤ）の市場が拡大している。近年ＴＦＴ−ＬＣＤの画面サイズの大型化，高精細化，高速駆動化に伴い配線材料の低抵抗化が進んでいる。

低抵抗化に伴い配線材料は、クロムやモリブデンからアルミニウムへと移り変わり、キャップ層やバリア層にモリブデンやモリブデン合金を用いたモリブデン／アルミニウム／モリブデン積層構造が現在では主流となっている。しかし純アルミニウムの抵抗率は約３μΩcmが下限である。

アルミニウムよりも低抵抗な材料として銅が挙げられる。しかしながら、銅を配線として用いた場合幾つかの問題がある。第１に、下地との密着性が弱い、第２に銅とシリコンが相互に拡散し易く配線の抵抗率上昇やＴＦＴ特性が劣化するなどの悪影響を及ぼす点である。これらの問題点を解決するために銅配線と基板又は層間絶縁膜との間にバリア層を配置する構造及びその製造方法の提案がなされている。

特許文献１では銀，金，銅，アルミニウム，白金からなる群より選ばれた少なくとも一種の第１の金属と、チタン，ジルコニウム，ハフニウム，タンタル，ニオブ，シリコン，ホウ素，ランタン，ネオジム，サマリウム，ユーロピウム，ガドリニウム，ジスプロシウム，イットリウム，イッテルビウム，セリウム，マグネシウム，トリウム、及びクロムからなる群より選ばれた少なくとも一種の第１の金属を同時に成膜して、第１の金属を主体とし第２の金属を含む材料で構成された導電層を形成し、前記導電層の表面を被覆され前記第２の金属を主体とする材料で構成された酸化物層で被覆した配線構造が示されている。

また特許文献２では、半導体装置において高融点金属のタンタル，タングステン，チタン，モリブデン，ニオブあるいはこれらの混合物を用いて結晶質の窒素含有金属膜を上層に、非晶質の金属窒化膜を下層とした積層構造のバリア膜を形成し、主配線の銅を形成する構造及び製造方法が示されている。

特開平１０−１５３７８８号公報 特開２００１−７２０４号公報

特許文献１では、酸素雰囲気中の熱処理で第１の金属を主体し第２の金属を含む材料で構成された導電層の表面に第２の金属を主体とする酸化物層を形成しているが、基板と第１の金属を主体し第２の金属を含む材料で構成された導電層との界面に生成する酸化物の酸素原子は酸化物である基板の酸素に由来するものと考えられる。

従って、酸化物ではないシリコンとの界面では酸化物層は生成しない。即ち、シリコン上ではバリア性が無いことから、銅がシリコンへ拡散することによるＴＦＴ特性の低下、またシリコンが銅へ拡散することによる抵抗率の低下を招く。またシリコンと上記導電層との密着性が弱く剥離し易い。

特許文献２では、銅配線と拡散バリアとで二種類の原料ターゲットを必要とすることから生産性の点で不利である。

そこで、本発明の目的は、銅のシリコンへの拡散及びシリコンの銅への拡散の防止と、シリコンとの密着性に優れた低抵抗銅配線の提供と、生産性の向上とが図れる液晶表示装置を提供することである。

本発明は、上記課題を解決するために、一対の基板に挟持された液晶層と、一対の基板の一方の基板に形成される複数の走査信号線と、複数の走査信号線とマトリックス状に交差する複数の映像信号線と、走査信号線と映像信号線との交点付近に形成された薄膜トランジスタと、薄膜トランジスタに接続された画素電極とを有し、薄膜トランジスタのソース電極及びドレイン電極及び映像信号線は、基板上に形成された第一合金層と、第一合金層上に形成された第二合金層とを有し、第一合金層は、銅を除く少なくとも１種類以上の金属元素と窒素とを含有する銅を主成分とする合金膜であり、第二合金層は、第一合金層の金属元素と共通の添加金属元素を含有する銅を主成分とする合金膜である構成とする。

銅のシリコンへの拡散及びシリコンの銅への拡散の防止と、シリコンとの密着性に優れた低抵抗銅配線の提供と、生産性の向上とが図れる液晶表示装置を提供できる。

以下に具体的に本発明の実施の形態を詳細に説明する。

上記の課題を解決するための手段を実施するための形態として、ソース電極及びドレイン電極更に映像信号線は、第一合金層と第二合金層の積層構造で構成され、その第一合金層は、銅を除く少なくとも１種類以上の金属元素と窒素とを含有する銅を主成分とする合金膜であり、第二合金層は、第一合金層の金属元素と共通の添加金属元素を含有しかつ窒素を不可避含有量以上含有しない銅を主成分とする合金膜である構成である。

その添加する金属元素として、具体的にアルミニウム，ベリリウム，クロム，ガリウム，ハフニウム，リチウム，マグネシウム，マンガン，ニオブ，チタン，バナジウム，ジルコニウムから選択される元素を少なくとも１種類以上を添加することを特徴とする。また、その金属元素の中でも、アルミニウム，チタン，マグネシウムから選択される元素を少なくとも一種類以上を添加することで銅を主成分とする合金膜をより低抵抗化することができる。

更にターゲットの作製に関して、安価に作製するためには鋳造法で作製出来ることが望ましい。

該金属元素の添加量は、０.１から２.０原子％の範囲が望ましい。添加量が２.０原子％より多くなると、銅を主成分とする合金膜の抵抗率が上昇し低抵抗化が難い。また、０.１原子％より少ない場合、バリア性能が低下しシリコン拡散や銅拡散が生じ抵抗率の上昇やＴＦＴ特性の劣化に繋がる。またシリコン等の下地との密着性が十分に得られない。

更に、銅を除く少なくとも１種類以上の金属元素と窒素とを含有する銅を主成分とする合金膜の膜厚は１ｎｍから５０ｎｍの範囲に形成することを特徴する。１ｎｍより薄くなると密着性及びバリア性が低下し配線の剥離やシリコン，銅の拡散を防止することが難しい。また５０ｎｍより厚くなると、積層配線の主配線部分の膜厚が薄くなり高抵抗化につながる。

（実施の形態１）
図１は、アクティブマトリクス型液晶表示装置の一実施形態を示す断面図である。

一対の基板１，１７と、その一対の基板に挟持され液晶１６を有する液晶層と、その一対の基板を挟持する一対の偏光板２２とを有し、その一方の基板１と液晶層間には、ゲート電極である走査信号線２，ゲート絶縁膜５，半導体層６と金属元素と窒素とを含有する銅を主成分とした合金膜１２と銅と金属の合金膜１３，コンタクト層７，ドレイン電極９（映像信号線）とソース電極１０とが、積層されて形成されたＴＦＴが形成され、また共通信号線３，共通電極４を有し、その上に保護絶縁膜１１、その上に画素電極１５，配向膜１８が形成されている。

また、他方の基板１７側には、ＴＦＴに対応する部分にブラックマトリクス１９が形成され、また表示領域にはカラーフィルタ２０が形成され、このブラックマトリクス１９とカラーフィルタ２０上に平坦化膜２１，配向膜１８が形成された構造である。

その図１に記載の液晶表示装置のアクティブマトリックス基板（ＴＦＴが形成された基板１）の製造方法について図２から図６までを用いて説明する。図２から図６までの各図において、（ａ）は薄膜トランジスタ部分、（ｂ）は工程の流れを示す。図２から図６までは各フォトリソグラフィ工程に対応して区分けしたもので、各図ともフォトリソグラフィ後の薄膜の加工が終わりフォトレジストを除去した段階を示している。ここで、フォトリソグラフィとは本説明ではフォトレジストの塗布からマスクを使用した選択露光を経てそれを現像するまでのレジストパタン形成の一連の工程を示すものとし、繰返しの説明は避ける。以下区分けした工程に従って説明する。

図２は第１フォトリソグラフィ工程を現す。まず、無アルカリガラスからなる基板１上にインジウム錫酸化物からなる透明導電膜をスパッタリングにより成膜する。ここで、透明導電膜は、インジウム亜鉛酸化物，インジウム錫亜鉛酸化物，亜鉛アルミニウム酸化物，亜鉛ガリウム酸化物であってもよい。膜厚は１０ｎｍ〜１５０ｎｍの程度であり、約５０ｎｍが好適である。続いて、走査信号線２の金属をスパッタリングにより成膜する。膜厚は４００ｎｍとした。次に、ハーフ露光マスクを用いたフォトリソグラフィによってレジストパタンを形成する。ここで、走査信号線２，共通信号線３を形成する部分には露光せずレジストを厚く形成し、透明な共通電極４を形成する部分はハーフ露光としてレジストを薄く形成する。フォトリソグラフィの後、金属をエッチングし、続いて透明導電膜をエッチングする。ここで、ハーフ露光部のレジストをアッシングにより除去する。以上の工程により、走査信号線２（ゲート電極，走査信号線端子を含む），共通信号線３（共通信号線端子を含む），透明な共通電極４が形成される。

図３は第２フォトリソグラフィ工程を現す。まず、窒化シリコンからなるゲート絶縁膜５と、アモルファスシリコンからなる半導体層６と、ｎ＋型アモルファスシリコンからなるコンタクト層７をプラズマ化学蒸着法で連続的に成膜する。バイナリ露光マスクによるフォトリソグラフィの後、コンタクト層７，半導体層６を選択的にエッチングし、レジストを剥離すると、いわゆる島状パタンが形成される。

図４は第３フォトリソグラフィ工程を現す。まず、マグネシウムを添加元素とする銅合金ターゲットを用いて第一合金層の金属元素（マグネシウム）と窒素とを含有する銅を主成分とする合金膜をスパッタリングにより成膜する。成膜時の雰囲気は窒素ガスとアルゴンガスの混合ガスで、混合ガス中の窒素ガスの濃度は３.６％ある。次に、同ターゲットで第二合金層の金属元素（マグネシウム）を含有する銅を主成分とする合金膜を連続成膜する。この時の成膜雰囲気はアルゴンガスである。ただ第二合金層は、第一合金層に含有された量より少ない量の窒素が含有される場合がある。これは、第一合金層の形成では、希ガスと窒素ガスの混合ガスをスパッタガスとし、第二合金層の形成は希ガスのみをスパッタガスとしています。第一合金層から第二合金層は連続で成膜するため、第一合金層の成膜後、窒素ガスをＯＦＦしても第二合成層の成膜時に、窒素ガスが残留し、僅かに第二層に取り込まれる可能性が有るからである。

なお、銅合金の添加の金属元素は、マグネシウムの他、窒化物の生成自由エネルギーが負である金属元素（アルミニウム，ベリリウム，クロム，ガリウム，ハフニウム，リチウム，マンガン，ニオブ，チタン，バナジウム，ジルコニウム）から選ぶことができる。バイナリ露光マスクによるフォトリソグラフィの後、マグネシウムと窒素とを含有する銅を主成分とする合金膜とマグネシウムを含有する銅を主成分とする合金膜との積層膜をエッチング除去し、続いてｎ＋型アモルファスシリコン層をエッチング除去し、レジストを剥離すると、ドレイン電極９（映像信号線，映像信号線端子を含む）、及びソース電極１０が形成される。このように、ソース電極１０，ドレイン電極９、及び映像信号線は、基板１側から第一合金層，第二合金層の順に積層して形成されることが特徴であり、このような２層構造とすることで、銅のシリコンへの拡散及びシリコンの銅への拡散の防止と、シリコンとの密着性に優れた低抵抗銅配線の提供と、生産性の向上とが図れる液晶表示装置を提供できる。

次に図５は第４フォトリソグラフィ工程を現す。まず、窒化シリコンからなる保護絶縁膜１１をプラズマ化学蒸着法で成膜する。バイナリ露光マスクによるフォトリソグラフィの後、ソース電極１０上及び映像信号端子（図示せず）上の保護絶縁膜１１にスルーホール１４を開口し、同時に走査信号線端子（図示せず）上の保護絶縁膜１１とゲート絶縁膜５にスルーホール１４を開口しレジストを剥離する。

図６は第５フォトリソグラフィ工程を現す。インジウム錫酸化物からなる透明導電膜をスパッタリングにより成膜する。まず、バイナリ露光マスクによるフォトリソグラフィの後、画素電極１５，走査信号線端子（図示せず），共通信号線端子（図示せず）映像信号線端子（図示せず）のパタンをエッチング加工し、レジストを剥離する。以上の工程により液晶表示装置のアクティブマトリクス基板が完成する。

（実施の形態２）
次に図１１は、アクティブマトリクス型液晶表示装置（実施の形態１と同様）におけるのアクティブマトリクス基板の他の断面図である。

図１のアクティブマトリクス基板と異なる構成は、図１１では、ゲート絶縁膜５上に半導体膜６が形成され、その上に積層する形で、コンタクト層７，金属元素と窒素とを含有する銅を主成分とした合金膜１２と銅と金属の合金膜１３，ソース電極１０，ドレイン電極９が形成されていることである。また金属酸化物層８が形成されていることである。その他は図１と同様であるので記載を省略する。

この図１１に示したアクティブマトリクス基板の製造方法について図７から図１１までを用いて説明する。実施例１のアクティブマトリクス基板の製造方法では５回のフォトリソグラフィを用いたが、本実施例では図７，図８，図１０，図１１の４回のフォトリソグラフィを用いる。図９は、図８の工程を代替する工程を示している。実施例１と同様に、図７から図１１までの各図において、（ａ）は薄膜トランジスタ部分、（ｂ）は工程の流れを示す。以下区分けした工程に従って説明する。

図７は第１フォトリソグラフィ工程を現す。まず、無アルカリガラスからなる基板１上にインジウム錫酸化物からなる透明導電膜をスパッタリングにより成膜する。ここで、透明導電膜は、インジウム亜鉛酸化物，インジウム錫亜鉛酸化物であってもよい。膜厚は１０ｎｍ〜１５０ｎｍの程度であり、約５０ｎｍが好適である。続いて、金属元素（アルミニウム）を含有する銅を主成分とする合金膜をスパッタリングにより成膜する。膜厚は１００ｎｍ〜５００ｎｍの程度であり、ここでは４００ｎｍとした。なお、銅合金の添加の金属元素は、酸化反応の平衡酸素圧がインジウムの酸化反応の平衡酸素圧よりも低く、かつ銅中における金属元素の拡散係数が銅の自己拡散係数よりも大きい。また銅中における固溶限が０.１％よりも大きい。これら１つ１つを満たす元素または全てを併せた元素（アルミニウムの他に、例えば、ベリリウム，クロム，ガリウム，マグネシウム，マンガン，チタン，バナジウム，亜鉛）から選ぶことができる。また、後述のソース・ドレイン配線を考慮すると上記元素の中から、アルミニウム，ベリリウム，クロム，ガリウム，マグネシウム，マンガン，チタン，バナジウム，亜鉛より選択することが望ましい。更に、抵抗率の点から上記元素の中から、アルミニウム，マグネシウム，チタンを選択するとよい。

また、その金属元素の酸化反応の平衡酸素圧は、珪素の酸化反応の平衡酸素圧よりも低く、かつ、銅中における金属元素の拡散係数が銅の自己拡散係数よりも大きい。

なお、酸化反応の平衡酸素圧は次式のＰ_Oで定義される。

ここで、ΔＧ_Oは酸化物の生成自由エネルギー、ｎ_Oは該酸化物の酸素原子化学量論数、Ｒは気体定数、Ｔは温度である。

次に、ハーフ露光マスクを用いたフォトリソグラフィによってレジストパタンを形成する。ここで、走査信号線２，共通信号線３を構成する部分には露光をせずレジストを厚く形成し、共通（透明）電極４を形成する部分はハーフ露光としてレジストを薄く形成する。フォトリソクラフィの後、アルミニウムを含有する銅を主成分とする合金膜をエッチングし、続いて透明導電膜をエッチングする。

ここで、ハーフ露光部のレジストをアッシングにより除去する。アッシングの後、ハーフ露光部のアルミニウムを含有する銅を主成分とする合金膜をエッチングし、レジストを剥離する。

以上の工程により、走査信号線２（ゲート電極，走査信号線端子を含む），共通信号線３（共通信号線端子を含む），共通（透明）電極４が形成される。

図８は第２フォトリソグラフィ工程を現す。まず、窒化シリコンからなるゲート絶縁膜５と、アモルファスシリコンからなる半導体層６と、ｎ＋型アモルファスシリコンからなるコンタクト層７をプラズマ化学蒸着法で連続的に成膜する。

この成膜温度は約３００℃であり、この時、第１フォトリソグラフィ工程で形成した透明導電膜とアルミニウムを含有する銅を主成分とする合金膜膜との界面に金属元素（アルミニウムを）含有する銅を主成分とする合金膜の添加の金属元素の金属酸化物層８が形成される。つまり、薄膜トランジスタのゲート電極及び走査信号線は、インジウム酸化物を主成分とする透明導電膜と、その透明導電膜上に形成された金属酸化物膜と、その金属酸化物上に形成された銅を主成分とする合金膜とを有する。その合金膜の添加金属元素と、金属酸化物膜の添加金属元素と、第一合金層及び第二合金層の金属元素は、共通である。

続いて、第一合金層の金属元素（アルミニウム）と窒素とを含有する銅を主成分とする合金膜をスパッタリングにより成膜する。成膜時の雰囲気は窒素ガスとアルゴンガスの混合ガスで混合ガス中の窒素ガスの濃度は３.６％ある。次に、第二合金層の金属元素（アルミニウム）を含有する銅を主成分とする合金膜を連続成膜する。この時の成膜雰囲気はアルゴンガスである。

次に、ハーフ露光マスクを用いたフォトリソグラフィによってレジストパタンを形成する。ここで、ドレイン電極９（映像信号線，映像信号線端子を含む）、及びソース電極１０を構成する部分には露光をせずレジストを厚く形成し、半導体層６の島パタンを形成する部分はハーフ露光としてレジストを薄く形成する。フォトリソグラフィの後、アルミニウムと窒素とを含有する銅を主成分とする合金とアルミニウムを含有する銅を主成分とする合金との積層膜をエッチングし、続いてｎ＋型アモルファスシリコン層とアモルファスシリコン層をエッチングする。ここで、ハーフ露光部のレジストをアッシングにより除去する。アッシングの後、ハーフ露光部の銅合金の積層膜とｎ＋型アモルファスシリコン層をエッチングすることで薄膜トランジスタのチャネルを分離し、レジストを剥離する。以上の工程により、ドレイン電極９（映像信号線，映像信号線端子を含む），ソース電極１０，半導体層６の島パタンが形成される。

なお、図８に示した第２フォトリソグラフィ工程は、図９に示す工程で代替してもよい。図９では、まず、窒化シリコンからなるゲート絶縁膜５と、アモルファスシリコンからなる半導体層６と、ｎ＋型アモルファスシリコンからなるコンタクト層７をプラズマ化学蒸着法で連続的に成膜する。この成膜温度は約３００℃であり、この時、第１フォトリソグラフィ工程で形成した透明導電膜と金属元素（アルミニウム）を含有する銅を主成分とする合金との界面に銅合金の添加元素の金属酸化物層８が形成される。続いて、同じ金属元素（アルミニウム）と窒素とを含有する銅を主成分とする合金膜とアルミニウムを含有する銅を主成分とする合金膜を連続成膜する。なお、成膜雰囲気は図８に示した工程と同様である。

次に、ハーフ露光マスクを用いたフォトリソグラフィによってレジストパタンを形成する。ここで、レジストパタンはドレイン電極９（映像信号線，映像信号線端子を含む）、及びソース電極１０を構成する部分に形成され、その内薄膜トランジスタのチャネル周辺には露光をせずにレジストを厚く形成し、その他の部分にはハーフ露光としてレジストを薄く形成する。フォトリソクラフィの後、金属元素（アルミニウム）と窒素とを含有する銅を主成分とする合金膜１２と金属元素（アルミニウム）を含有する銅を主成分とする合金膜１３との積層膜をエッチングすることによりドレイン電極９（映像信号線，映像信号線端子を含む）及びソース電極１０を形成し、続いてｎ＋型アモルファスシリコン層をエッチングすることにより薄膜トランジスタのチャネルを分離する。ここで、ハーフ露光部のレジストをアッシングにより除去し（このハーフ露光部のレジスト除去工程は省略可能）、残りのレジストをリフローし薄膜トランジスタのチャネル部をレジストで埋める。引き続き、アモルファスシリコン層をエッチングすることで半導体層６の島パタンが形成される。

図１０は第３フォトリソグラフィ工程を現す。まず、窒化シリコンからなる保護絶縁膜１１をプラズマ化学蒸着法で成膜する。この成膜温度は約２３０℃である。バイナリ露光マスクによるフォトリソグラフィの後、ソース電極１０上および映像信号線端子（図示せず）上の保護絶縁膜１１にスルーホール１４を開口し、同時に走査信号線端子（図示せず）上の保護絶縁膜１１とゲート絶縁膜５にスルーホール１４を開口し、レジストを剥離する。

図１１は第４フォトリソグラフィ工程を現す。インジウム錫酸化物からなる透明導電膜をスパッタリングにより成膜する。まず、バイナリ露光マスクによるフォトリソグラフィの後、画素電極１５，走査信号線端子（図示せず），共通信号線端子（図示せず），映像信号線端子（図示せず）のパタンをエッチング加工し、レジストを剥離する。以上の工程により液晶表示装置のアクティブマトリクス基板が完成する。

上記実施の形態により、銅に添加する金属元素の選択により一つのターゲットを用いてゲート電極及び走査信号線，ソース，ドレイン電極及び映像信号線を製造することができる。

（実施の形態３）
図１２に本実施例に用いた試料の断面構成図を示す。

無アルカリガラスの基板１上に窒化シリコン３５（３５０ｎｍ），アモルファスシリコン３６（１５０ｎｍ），ｎ＋型アモルファスシリコン３７（２０ｎｍ）の順にプラズマ化学蒸着法で成膜し下地基板を作製する。

次に銅−１原子％マグネシウム合金ターゲットで、金属元素（マグネシウム）と窒素とを含有する銅を主成分とする合金膜３８をスパッタリングで成膜する。膜厚は２０ｎｍとした。この時の成膜条件は、例えば成膜圧力：２.５mTorr，成膜ガス：窒素ガス（純度９９.９９９％）＋アルゴンガス（純度９９.９９９％），混合ガス中の窒素濃度：３.６％，ＤＣパワー：０.２５ｋＷで行う。

次に、同ターゲットを用いて、成膜雰囲気をアルゴンガスのみで金属元素（マグネシウム）と窒素とを含有する銅を主成分とする合金膜３８上に、銅と金属元素（マグネシウム）を含む銅を主成分とする合金膜３３を３００ｎｍ連続成膜する。この時の成膜条件は、例えば成膜圧力：１.４mTorr，雰囲気：アルゴンガス（純度９９.９９９％），ＤＣパワー：０.５ｋＷで行う。

その積層膜を２５０℃で真空熱処理し、膜厚方向の組成分析による銅及びシリコンの拡散状況を測定した。比較として下地基板上に金属元素（マグネシウム）を含む銅を主成分とする合金膜３３を作製し、同様の熱処理及び組成分析を行った。図１３は比較例１の分析結果である。比較例では、金属元素（マグネシウム）と窒素とを含有する銅を主成分とする合金膜３８が無いために、銅が下地基板中へ、またシリコンが銅中に拡散している。一方、図１４は本発明の分析結果である。金属元素（マグネシウム）と窒素とを含有する銅を主成分とする合金膜３８を配置することで、下地基板への銅の拡散が抑えられている。従って、本発明の金属元素（マグネシウム）と窒素とを含有する銅を主成分とする合金膜３８が拡散バリアとしての機能が十分満足するものである。

成膜後の試料の密着性を評価した。評価方法はクロスカットテストである。図１５に測定結果を示す。マグネシウムと窒素とを含有する銅を主成分とする合金膜３８の無い試料は下地との密着性が悪く全面剥離した。一方、マグネシウムと窒素とを含有する銅を主成分とする合金膜３８を形成したサンプルは下地基板から剥がれることはなく十分な密着性が得られる。

また、マグネシウムの添加量の異なる銅とマグネシウムの合金ターゲットを作製し、マグネシウムの添加量のことなる金属元素（マグネシウム）と窒素とを含有する銅を主成分とする合金膜３８をそれぞれ形成した。次に金属元素（マグネシウム）と窒素とを含有する銅を主成分とする合金膜３８上に金属元素（マグネシウム）を含有する銅を主成分とする合金膜を連続成膜し、試料を作製した。図１６に抵抗率の測定結果を示す。マグネシウムの添加量が２原子％より多くなると抵抗率が増加する。従って、添加量は２原子％以下が最適である。

本実施例では、金属元素として、マグネシウムについて記載したが、他にアルミニウム，ベリリウム，クロム，ガリウム，ハフニウム，リチウム，マンガン，ニオブ，チタン，バナジウム，ジルコニウムを用いても、上記と同様の特性を有する。

（実施の形態４）
実施例３と同様に作製した下地基板上に、銅−０.５原子％アルミニウムのターゲットを用いて、膜厚の異なる金属元素（アルミニウム）と窒素とを含有する銅を主成分とする合金膜３８をスパッタリング法で成膜した。この時の成膜条件は、例えば成膜圧力：２.５mTorr，成膜ガス：窒素ガス（純度９９.９９９％）＋アルゴンガス（純度９９.９９９％），混合ガス中の窒素濃度：３.６％，ＤＣパワー：０.２５ｋＷである。成膜時間を変えることで膜厚の異なる金属元素（アルミニウム）と窒素とを含有する銅を主成分とする合金膜３８を作製した。

次に、成膜雰囲気をアルゴンガスのみで前記アルミニウムと窒素とを含有する銅を主成分とする合金膜３８上に金属元素（アルミニウム）を含有する銅を主成分とする合金膜を２７０ｎｍ連続成膜した。得られた試料を真空熱処理しアルミニウムと窒素とを含有する銅を主成分とする合金膜のバリア性を評価した。アルミニウムと窒素とを含有する銅を主成分とする合金膜は１ｎｍ以上の膜厚で、バリア性能を有することが明らかになった。但し、拡散バリアの膜厚が厚くなると、成膜に要する時間が長くなり生産性の低下を招く恐れが有る。従って本発明では１ｎｍから５０ｎｍの膜厚があれば十分に拡散バリアとしての効果が得られる。

本発明に係る液晶表示装置の一実施形態を示す断面図である。 本発明のアクティブマトリクス基板の製造方法の一工程を示す図である。 本発明のアクティブマトリクス基板の製造方法の一工程を示す図である。 本発明のアクティブマトリクス基板の製造方法の一工程を示す図である。 本発明のアクティブマトリクス基板の製造方法の一工程を示す図である。 本発明のアクティブマトリクス基板の製造方法の一工程を示す図である。 本発明のアクティブマトリクス基板の他の製造方法の一工程を示す図である。 本発明のアクティブマトリクス基板の他の製造方法の一工程を示す図である。 本発明のアクティブマトリクス基板の他の製造方法の一工程を示す図である。 本発明のアクティブマトリクス基板の他の製造方法の一工程を示す図である。 本発明のアクティブマトリクス基板の他の製造方法の一工程を示す図である。 本発明のアクティブマトリクス基板の試料の一断面を示す図である。 比較例のバリア特性を示す図である。 本発明のバリア特性を示す図である。 本発明の密着性試験結果を示す図である。 本発明のＭｇ添加量と抵抗率の関係を示す図である。

符号の説明

１ 基板
２ 走査信号線
３ 共通信号線
４ 共通電極
５ ゲート絶縁膜
６ 半導体層
７ コンタクト層
８ 金属酸化物層
９ ドレイン電極（映像信号線）
１０ ソース電極
１１ 保護絶縁膜
１２ 金属元素と窒素とを含有する銅を主成分とする合金膜
１３ 銅と金属元素の合金膜
１４ スルーホール
１５ 画素電極
１６ 液晶
１７ カラーフィルタ用ガラス基板
１８ 配向膜
１９ ブラックマトリクス
２０ カラーフィルタ
２１ 平坦化膜
２２ 偏光板

Claims (14)

1. 一対の基板と、前記一対の基板に挟持された液晶層と、前記一対の基板の一方の基板に形成される複数の走査信号線と、前記複数の走査信号線とマトリックス状に交差する複数の映像信号線と、前記走査信号線と前記映像信号線との交点付近に形成された薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタに接続された画素電極とを有し、
   前記薄膜トランジスタのソース電極及びドレイン電極及び前記映像信号線は、前記基板上に形成された第一合金層と、前記第一合金層上に形成された第二合金層とを有し、
   前記第一合金層は、銅を除く少なくとも１種類以上の金属元素と窒素とを含有する銅を主成分とする合金膜であり、
   前記第二合金層は、前記第一合金層の金属元素と共通の添加金属元素を含有する銅を主成分とする合金膜である液晶表示装置。
2. 請求項１記載の液晶表示装置において、
   前記第一合金層に含有された前記金属元素の窒化物の生成自由エネルギが負である液晶表示装置。
3. 請求項１記載の液晶表示装置において、
   前記第二合金層は、前記第一合金層に含有された量より少ない量の窒素が含有された液晶表示装置。
4. 請求項２記載の液晶表示装置において、
   前記第一合金層と前記第二合金層に含有された前記金属元素は、アルミニウム，ベリリウム，クロム，ガリウム，ハフニウム，リチウム，マグネシウム，マンガン，ニオブ，チタン，バナジウム，ジルコニウムから選択される少なくとも１種類以上である液晶表示装置。
5. 請求項４記載の液晶表示装置において、
   前記第一合金層と前記第二合金層に含有された前記金属元素は、アルミニウム，チタン，マグネシウムから選択される少なくとも１種類以上である液晶表示装置。
6. 請求項４記載の液晶表示装置において、
   前記第一合金層と前記第二合金層に含有された前記金属元素の含有量は、０.１原子％以上２.０原子％以下の範囲である液晶表示装置。
7. 請求項４記載の液晶表示装置において、
   前記第一合金層の膜厚は、１ｎｍ以上５０ｎｍ以下の範囲である液晶表示装置。
8. 請求項１記載の液晶表示装置において、
   前記薄膜トランジスタのゲート電極及び前記走査信号線は、インジウム酸化物を主成分とする透明導電膜と、前記透明導電膜上に形成された金属酸化物膜と、前記金属酸化物上に形成された銅を主成分とする合金膜とを有し、
   前記合金膜の添加金属元素と、前記金属酸化物膜の添加金属元素と、前記第一合金層及び前記第二合金層の前記金属元素は、共通である液晶表示装置。
9. 請求項８記載の液晶表示装置において、
   前記金属元素の酸化反応の平衡酸素圧は、インジウムの酸化反応の平衡酸素圧よりも低く、かつ、銅中における前記金属元素の拡散係数が銅の自己拡散係数よりも大きい液晶表示装置。
10. 請求項９記載の液晶表示装置において、
    前記金属元素は、アルミニウム，ベリリウム，クロム，ガリウム，マグネシウム，マンガン，チタン，バナジウム，亜鉛から選択される元素を少なくとも１種類以上が添加された液晶表示装置。
11. 請求項１記載の液晶表示装置において、
    前記薄膜トランジスタのゲート電極及び前記走査信号線は、金属酸化物膜と、前記金属酸化物膜上に形成された銅を主成分とする合金膜とを有し、
    前記合金膜の添加金属元素と、前記金属酸化物の金属元素と、前記第一合金層及び前記第二合金層の前記金属元素は、共通である液晶表示装置。
12. 請求項１１記載の液晶表示装置において、
    前記金属元素の酸化反応の平衡酸素圧は、珪素の酸化反応の平衡酸素圧よりも低く、かつ、銅中における前記金属元素の拡散係数が銅の自己拡散係数よりも大きい液晶表示装置。
13. 請求項１２記載の液晶表示装置において、
    前記金属元素は、アルミニウム，ベリリウム，マグネシウム，チタンのうち少なくとも一種類以上が添加された液晶表示装置。
14. 請求項１記載の液晶表示装置において、
    前記薄膜トランジスタのソース電極及びドレイン電極及び前記映像信号線を構成する前記第一合金層と前記第二合金層の形成工程は、前記第一合金層と前記第二合金層とで同一のスパッタリングターゲットを原料とし、前記スパッタリングターゲットは前記第二合金層と前記第一合金層に共通の添加金属元素を含有する銅を主成分とする合金であり、前記第一合金層の形成工程では希ガスと窒素ガスとの混合ガスをスパッタガスとし、前記第二合金層の形成工程では希ガスをスパッタガスとすることを特徴とする液晶表示装置の製造方法。

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