JP2010040536A

JP2010040536A - Thin-film transistor

Info

Publication number: JP2010040536A
Application number: JP2008197882A
Authority: JP
Inventors: Akira Mori; 曉森
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2008-07-31
Filing date: 2008-07-31
Publication date: 2010-02-18

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an intermediate of a thin-film transistor, and to provide a thin-film transistor. <P>SOLUTION: The thin-film transistor intermediate has: an n<SP>+</SP>amorphous Si ohmic film 4' formed on an n<SP>-</SP>amorphous Si semiconductor film 4; a barrier film 11 formed on the n<SP>+</SP>amorphous Si ohmic film 4'; and a drain electrode film 5 and a source electrode film 6 formed on the barrier film 11. The drain electrode film and the source electrode film contain 0.2-2 mol% Sr formed in contact with the barrier film 11, and 1-20 mol% oxygen. In the thin-film transistor intermediate, a compound copper alloy film 14 is formed, where the compound copper alloy film includes a copper alloy underlayer 12 containing oxygen-strontium of which the remaining part is made of Cu and a Cu layer 13 formed on the copper alloy underlayer 12 containing oxygen-strontium. The thin-film transistor is obtained by performing plasma hydrogen treatment to the thin-film transistor intermediate. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

この発明は、各種ディスプレイに使用される薄膜トランジスターおよびこのトランジスターを製造するための薄膜トランジスター中間体に関するものであり、特に密着性に優れたドレイン電極およびソース電極を有する薄膜トランジスターおよび薄膜トランジスター中間体に関するものである。 The present invention relates to a thin film transistor used for various displays and a thin film transistor intermediate for producing the transistor, and more particularly to a thin film transistor having a drain electrode and a source electrode having excellent adhesion and a thin film transistor intermediate. Is.

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膜からなる配線が密着形成されており、この金属膜からなる格子状配線の交差点に薄膜トランジスターが設けられている。
この薄膜トランジスターは、図３の断面概略説明図に示されるように、ガラス基板１の表面に形成された純銅膜からなるゲート電極膜２と、このゲート電極膜２およびガラス基板１の上に形成された窒化珪素（ＳｉＮｘ）膜３と、前記窒化珪素（ＳｉＮｘ）膜３の上に形成されたｎ⁻アモルファスＳｉ半導体膜４と、このｎ⁻アモルファスＳｉ半導体膜４の上に形成されたｎ^＋アモルファスＳｉオーミック膜４´と、前記ｎ^＋アモルファスＳｉオーミック膜４´の上に形成された純銅からなるドレイン電極膜５およびソース電極膜６とで構成されている。
かかる積層膜構造を有する薄膜トランジスターを作製するには、まず、図４の断面図に示されるような、ガラス基板１の表面に純銅からなるゲート電極膜２を形成し、このゲート電極膜２およびガラス基板１の上に窒化珪素（ＳｉＮｘ）膜３を形成し、さらに窒化珪素（ＳｉＮｘ）膜３の上にｎ⁻アモルファスＳｉ半導体膜４を形成し、このｎ⁻アモルファスＳｉ半導体膜４の上にｎ^＋アモルファスＳｉオーミック膜４´を形成し、前記ｎ^＋アモルファスＳｉオーミック膜４´の全面を被覆するように純銅膜８を形成して積層体９を作製する。
次いでこの図４に示される積層体９のゲート電極２の真上の部分の純銅膜８を湿式エッチングし、さらにｎ^＋アモルファスＳｉオーミック膜４´をプラズマエッチングすることにより分離溝７を形成してｎ⁻アモルファスＳｉ半導体膜４を露出させ、それによってドレイン電極膜５およびソース電極膜６を形成することにより図３の断面図に示される従来の薄膜トランジスター中間体１０を作製する。
分離溝７を形成するために前記積層体９におけるｎ^＋アモルファスＳｉオーミック膜４´のみをプラズマエッチンしようとしてもｎ⁻アモルファスＳｉ半導体膜４の表面はプラズマエッチングに曝されてその影響を受けることは避けることが出来ず、このため、分離溝７を形成して露出されたｎ⁻アモルファスＳｉ半導体膜４の表面は荒れ、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り、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があった。
この問題点を解決するために、分離溝７を形成して露出されたｎ⁻アモルファスＳｉ半導体膜４の表面を水素プラズマ処理し、この水素プラズマ処理することによりｎ⁻アモルファスＳｉ半導体膜４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し、リーク電流を低減することができるとされている。そして前記水素プラズマ処理はガス：１００％水素ガス、水素ガス流量：１０〜１０００ＳＣＣＭ、水素ガス圧：１０〜５００Ｐａ、ＲＦ電流密度：０．００５〜０．５Ｗ／ｃｍ２、処理時間：１〜６０分の条件で行なうのが良いとされている（特許文献１参照）。
また、図示してはいないが、ｎ^＋アモルファスＳｉオーミック膜４´のＳｉがドレイン電極膜５およびソース電極膜６に拡散してドレイン電極膜５およびソース電極膜６の比抵抗が上昇するのを阻止するために、ｎ^＋アモルファスＳｉオーミック膜４´とドレイン電極膜５の間およびｎ^＋アモルファスＳｉオーミック膜４´とソース電極膜６の間にそれぞれバリア膜を形成すること、並びにこのバリア膜として通常ＭｏもしくはＭｏ合金膜またはＴｉもしくはＴｉ合金膜が使用されていることが知られている（特許文献２参照）。
さらに、一般に、前記ドレイン電極膜５およびソース電極膜６には純銅膜が多く使用されていたが、純銅膜はガラス、アルミナ、二酸化珪素からなるセラミック基板に対する密着性が弱い。このセラミック基板に対する密着性を向上させるために、セラミック基板の表面にまず酸素を含む銅膜を下地膜として形成し、この酸素を含む銅膜からなる下地膜の上に純銅膜を形成して複合銅膜とし、この複合銅膜の酸素を含む銅膜をセラミック基板に接触させてセラミック基板に対する密着性を向上させる技術も知られている（特許文献３参照）。
特開平４−３４９６３７号公報特開２００４−１６３９０１号公報特開平８−２６８８９号公報 As a flat panel display using a thin film transistor driven by an active matrix system, a liquid crystal display, a plasma display, an organic EL display, an inorganic EL display, and the like are known. In these flat panel displays using thin film transistors, wiring made of a metal film is formed in close contact with the surface of the glass substrate, and thin film transistors are provided at the intersections of the grid wiring made of the metal film.
The thin film transistor is formed on the gate electrode film 2 made of a pure copper film formed on the surface of the glass substrate 1 and on the gate electrode film 2 and the glass substrate 1, as shown in the schematic cross-sectional explanatory view of FIG. Silicon nitride (SiNx) film 3 formed, n ⁻ amorphous Si semiconductor film 4 formed on silicon nitride (SiNx) film 3, and n ⁺ formed on n ⁻ amorphous Si semiconductor film 4. It comprises an amorphous Si ohmic film 4 ′, and a drain electrode film 5 and a source electrode film 6 made of pure copper formed on the n ⁺ amorphous Si ohmic film 4 ′.
In order to produce a thin film transistor having such a laminated film structure, first, a gate electrode film 2 made of pure copper is formed on the surface of a glass substrate 1 as shown in the cross-sectional view of FIG. silicon nitride (SiNx) film 3 is formed on the glass substrate 1, further n on the silicon nitride (SiNx) film 3 ^- to form an amorphous Si semiconductor film 4, the n ^- on the amorphous Si semiconductor film 4 An n ⁺ amorphous Si ohmic film 4 'is formed, and a pure copper film 8 is formed so as to cover the entire surface of the n ⁺ amorphous Si ohmic film 4', thereby producing a laminate 9.
Next, the pure copper film 8 immediately above the gate electrode 2 of the laminate 9 shown in FIG. 4 is wet-etched, and the n ⁺ amorphous Si ohmic film 4 ′ is plasma-etched to form the isolation groove 7. The n ^- amorphous Si semiconductor film 4 is exposed, thereby forming the drain electrode film 5 and the source electrode film 6, thereby producing the conventional thin film transistor intermediate 10 shown in the cross-sectional view of FIG.
Even if only the n ⁺ amorphous Si ohmic film 4 ′ in the laminate 9 is to be plasma etched in order to form the isolation groove 7, the surface of the n ⁻ amorphous Si semiconductor film 4 is exposed to plasma etching and affected by it. For this reason, the surface of the n ^- amorphous Si semiconductor film 4 exposed by forming the isolation groove 7 is roughened, and dangling bonds increase, resulting in surface defects. The defects increase the off current of the thin film transistor, and as a result, there are problems such as reducing the contrast of the LCD and reducing the viewing angle.
To solve this problem, which is exposed to form a separation groove 7 n ^- surface of the amorphous Si semiconductor film 4 ^- amorphous Si semiconductor film 4 of the surface hydrogen plasma treatment, n by the hydrogen plasma treatment It is said that the dangling bonds can be stabilized by bonding with hydrogen atoms, and leakage current can be reduced. The hydrogen plasma treatment is performed by gas: 100% hydrogen gas, hydrogen gas flow rate: 10-1000 SCCM, hydrogen gas pressure: 10-500 Pa, RF current density: 0.005-0.5 W / cm 2, treatment time: 1-60 minutes It is said that it is good to carry out on the conditions (refer patent document 1).
Although not shown in the figure, Si in the n ⁺ amorphous Si ohmic film 4 ′ diffuses into the drain electrode film 5 and the source electrode film 6, and the specific resistance of the drain electrode film 5 and the source electrode film 6 increases. in order to prevent, by forming the n ⁺ amorphous Si ohmic film 4 'and the respective barrier film between the drain electrode and between n ⁺ amorphous Si ohmic film membrane 5 4' and the source electrode film 6, and as the barrier film It is known that a Mo or Mo alloy film or a Ti or Ti alloy film is usually used (see Patent Document 2).
Furthermore, in general, a pure copper film is often used for the drain electrode film 5 and the source electrode film 6, but the pure copper film has poor adhesion to a ceramic substrate made of glass, alumina, or silicon dioxide. In order to improve the adhesion to the ceramic substrate, a copper film containing oxygen is first formed as a base film on the surface of the ceramic substrate, and a pure copper film is formed on the base film made of the copper film containing oxygen. There is also known a technique for improving adhesion to a ceramic substrate by using a copper film containing oxygen as a composite copper film in contact with the ceramic substrate (see Patent Document 3).
Japanese Patent Laid-Open No. 4-349537 JP 2004-163901 A JP-A-8-26889

前述のように、薄膜トランジスターの製造工程において、ｎ⁻アモルファスＳｉ半導体膜４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させるための水素プラズマ処理工程は必要な工程であるが、かかる水素プラズマ処理を行うと、純銅膜からなるドレイン電極膜およびソース電極膜のｎ^＋アモルファスＳｉオーミック膜４´に対する密着性が低下する。この密着性が低下するのを阻止するために、従来から知られている酸素を含む銅膜を下地層としこの下地層の上に純銅膜を形成した複合銅膜をドレイン電極膜およびソース電極膜に使用してみたが、水素プラズマ処理後の複合銅膜は依然としてｎ^＋アモルファスＳｉオーミック膜４´に対する十分な密着性は得られず、剥離が生じて薄膜トランジスター不良の原因となる可能性があることが分かった。 As described above, in the manufacturing process of the thin-film transistor, n ^- hydrogen plasma treatment step necessary step to stabilize the dangling bonds of the surface of the amorphous Si semiconductor film 4 (dangling bonds) is bonded to hydrogen atom However, when such a hydrogen plasma treatment is performed, the adhesion of the drain electrode film and the source electrode film made of a pure copper film to the n ⁺ amorphous Si ohmic film 4 ′ is lowered. In order to prevent this adhesion from deteriorating, a conventional copper film containing oxygen is used as a base layer, and a composite copper film in which a pure copper film is formed on this base layer is used as a drain electrode film and a source electrode film. As a result, the composite copper film after the hydrogen plasma treatment still does not have sufficient adhesion to the n ⁺ amorphous Si ohmic film 4 ′, which may cause peeling and cause a thin film transistor failure. I understood that.

そこで、本発明者等は、一層密着性に優れたドレイン電極膜およびソース電極膜を有する薄膜トランジスター中間体を作製し、この薄膜トランジスター中間体を用いて一層密着性に優れたドレイン電極膜およびソース電極膜を有する薄膜トランジスター作製すべく研究を行った。その結果、
（ａ）薄膜トランジスターのバリア膜として従来から知られているＭｏ膜、Ｔｉ膜などの金属膜よりも酸化ケイ素（ＳｉＯｘ）膜をバリア膜として使用することがドレイン電極膜およびソース電極膜の密着性を一層向上させるので好ましいことから、まず、図２の断面図に示されるように、ガラス基板１の上に形成されたゲート電極膜２と、前記ガラス基板１およびゲート電極膜２の上に形成された窒化珪素膜３と、前記窒化珪素膜３の上に形成されたｎ⁻アモルファスＳｉ半導体膜４と、
前記ｎ⁻アモルファスＳｉ半導体膜４の上に形成されたｎ^＋アモルファスＳｉオーミック膜４´と、前記ｎ^＋アモルファスＳｉオーミック膜４´の上に形成された酸化ケイ素（ＳｉＯｘ）膜からなるバリア膜１１と、前記酸化ケイ素（ＳｉＯｘ）膜からなるバリア膜１１の上に形成されたＳｒ：０．２〜２モル％、酸素：１〜２０モル％を含有し、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる成分組成を有する酸素−ストロンチウム含有銅合金下地層１２と、前記酸素−ストロンチウム含有銅合金下地層１２の上に形成されたＣｕ層１３とからなる複合銅合金膜１４とにより構成される積層体９´を作製し、この積層体９´におけるゲート電極２の真上の部分の複合銅合金膜１４を湿式エッチングしさらに前記酸化ケイ素膜からなるバリア膜１１およびｎ^＋アモルファスＳｉオーミック膜４´をプラズマエッチングすることにより分離溝７を形成してｎ⁻アモルファスＳｉ半導体膜４を露出させ、それによってドレイン電極膜５およびソース電極膜６を形成することにより図１の断面図に示される密着性に優れたドレイン電極膜５およびソース電極膜６を有するこの発明の薄膜トランジスター中間体１０´を作製することができる、
（ｂ）この図１に示されるこの発明の薄膜トランジスター中間体１０´に水素プラズマ処理を施すことにより一層密着性に優れたドレイン電極膜およびソース電極膜を有するこの発明の薄膜トランジスターを作製することができ、この発明の薄膜トランジスター中間体１０´に水素プラズマ処理を施すと、前記この発明の薄膜トランジスター中間体１０´の酸化ケイ素（ＳｉＯｘ）膜からなるバリア膜１１に接して形成されているＳｒ：０．２〜２モル％、酸素：１〜２０モル％を含有し、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる成分組成を有する酸素−ストロンチウム含有銅合金下地層１２はＳｒおよび酸素の濃度の一層高いＳｒ：２〜２０モル％、酸素：２０〜５０モル％を含有し、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる成分組成の濃縮層を形成するようになり、この濃縮層を有する酸素−ストロンチウム濃縮層含有銅合金下地層（図示せず）に変化して酸素−ストロンチウム濃縮層含有銅合金下地層およびＣｕ層とからなる複合銅合金膜を生成し、この酸素−ストロンチウム濃縮層含有銅合金下地層およびＣｕ層とからなる複合銅合金膜により構成されるドレイン電極膜およびソース電極膜は密着性が格段に向上する、などの研究結果が得られたのである。 Accordingly, the present inventors have prepared a thin film transistor intermediate having a drain electrode film and a source electrode film with further excellent adhesion, and using this thin film transistor intermediate, a drain electrode film and a source with further excellent adhesion. Research was conducted to produce a thin film transistor having an electrode film. as a result,
(A) Use of a silicon oxide (SiOx) film as a barrier film rather than a conventionally known metal film such as a Mo film or a Ti film as a barrier film of a thin film transistor is the adhesion between the drain electrode film and the source electrode film. First, as shown in the cross-sectional view of FIG. 2, the gate electrode film 2 formed on the glass substrate 1 and the glass substrate 1 and the gate electrode film 2 are formed. Silicon nitride film 3 formed, n ^- amorphous Si semiconductor film 4 formed on silicon nitride film 3,
Wherein n ^- barrier film 11 made of amorphous Si semiconductor and ^{the n +} amorphous Si ohmic film 4 'formed on the film 4, the ^{n +} amorphous Si ohmic film silicon oxide (SiOx) formed on the 4' film And Sr formed on the barrier film 11 made of the silicon oxide (SiOx) film: 0.2 to 2 mol%, oxygen: 1 to 20 mol%, with the balance being Cu and inevitable impurities A laminated body 9 ′ composed of an oxygen-strontium-containing copper alloy underlayer 12 having a composition and a composite copper alloy film 14 composed of a Cu layer 13 formed on the oxygen-strontium-containing copper alloy underlayer 12. The composite copper alloy film 14 immediately above the gate electrode 2 in the laminated body 9 ′ is wet-etched, and further the barrier film 11 made of the silicon oxide film. And n ⁺ amorphous Si ohmic film 4 'to form a separation groove 7 by plasma etching n ^- amorphous Si semiconductor film 4 to expose the FIG by thereby forming a drain electrode film 5 and the source electrode film 6 The thin film transistor intermediate 10 ′ of the present invention having the drain electrode film 5 and the source electrode film 6 having excellent adhesion shown in the sectional view of FIG. 1 can be produced.
(B) A thin film transistor of the present invention having a drain electrode film and a source electrode film having better adhesion is obtained by subjecting the thin film transistor intermediate 10 'of the present invention shown in FIG. 1 to hydrogen plasma treatment. When the thin film transistor intermediate 10 ′ of the present invention is subjected to hydrogen plasma treatment, the Sr formed in contact with the barrier film 11 made of the silicon oxide (SiOx) film of the thin film transistor intermediate 10 ′ of the present invention. : The oxygen-strontium-containing copper alloy underlayer 12 containing 0.2 to 2 mol%, oxygen: 1 to 20 mol%, and the balance comprising Cu and inevitable impurities, has a higher concentration of Sr and oxygen Concentration of component composition containing Sr: 2 to 20 mol%, oxygen: 20 to 50 mol%, the balance consisting of Cu and inevitable impurities A composite copper alloy comprising an oxygen-strontium enriched layer-containing copper alloy underlayer (not shown) having this enriched layer and comprising an oxygen-strontium enriched layer-containing copper alloy underlayer and a Cu layer Research results such as the formation of a film and the adhesion of the drain electrode film and the source electrode film, which are composed of the composite copper alloy film comprising the oxygen-strontium enriched layer-containing copper alloy underlayer and the Cu layer, are remarkably improved. Was obtained.

この発明は、かかる研究結果に基づいてなされたものであって、
（１）ガラス基板の上に形成されたゲート電極膜と、
前記ガラス基板およびゲート電極膜の上に形成された窒化珪素膜と、
前記窒化珪素膜の上に形成されたｎ⁻アモルファスＳｉ半導体膜と、
前記ｎ⁻アモルファスＳｉ半導体膜の上に形成されたｎ^＋アモルファスＳｉオーミック膜と、
前記ｎ^＋アモルファスＳｉオーミック膜の上に形成された酸化ケイ素膜からなるバリア膜と、
前記酸化ケイ素膜からなるバリア膜の上に形成されたドレイン電極膜およびソース電極膜を有する薄膜トランジスターであって、
前記ドレイン電極膜およびソース電極膜は、酸化ケイ素膜からなるバリア膜に接して形成されているＳｒ：２〜２０モル％、酸素：２０〜５０モル％を含有し、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる成分組成の濃縮層を有する酸素−ストロンチウム濃縮層含有銅合金下地層と、前記酸素−ストロンチウム濃縮層含有銅合金下地層の上に形成されたＣｕ層とからなる複合銅合金膜により構成される薄膜トランジスター、に特徴を有するものである。 The present invention has been made based on the results of such research,
(1) a gate electrode film formed on a glass substrate;
A silicon nitride film formed on the glass substrate and the gate electrode film;
An n ^- amorphous Si semiconductor film formed on the silicon nitride film;
Wherein n ^- and ^{n +} amorphous Si ohmic film formed on the amorphous Si semiconductor film,
A barrier film made of a silicon oxide film formed on the n ⁺ amorphous Si ohmic film;
A thin film transistor having a drain electrode film and a source electrode film formed on the barrier film made of the silicon oxide film,
The drain electrode film and the source electrode film contain Sr: 2 to 20 mol%, oxygen: 20 to 50 mol% formed in contact with a barrier film made of a silicon oxide film, and the balance is made of Cu and inevitable impurities. An oxygen-strontium enriched layer-containing copper alloy underlayer having an enriched layer having a composition composition as described above and a Cu layer formed on the oxygen-strontium enriched layer-containing copper alloy underlayer It is characterized by a thin film transistor.

さらに、この発明は、薄膜トランジスター中間体を含むものである。したがって、この発明は、
（２）ガラス基板の上に形成されたゲート電極膜と、
前記ガラス基板およびゲート電極膜の上に形成された窒化珪素膜と、
前記窒化珪素膜の上に形成されたｎ⁻アモルファスＳｉ半導体膜と、
前記ｎ⁻アモルファスＳｉ半導体膜の上に形成されたｎ^＋アモルファスＳｉオーミック膜と、
前記ｎ^＋アモルファスＳｉオーミック膜の上に形成された酸化ケイ素膜からなるバリア膜と、
前記酸化ケイ素膜からなるバリア膜の上に形成されたドレイン電極膜およびソース電極膜を有する薄膜トランジスター中間体であって、
前記ドレイン電極膜およびソース電極膜は、前記酸化ケイ素膜からなるバリア膜に接して形成されているＳｒ：０．２〜２モル％、酸素：１〜２０モル％を含有し、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる成分組成を有する酸素−ストロンチウム含有銅合金下地層と、前記酸素−ストロンチウム含有銅合金下地層の上に形成されたＣｕ層とからなる複合銅合金膜により構成される薄膜トランジスター中間体、に特徴を有するものである。 Furthermore, the present invention includes a thin film transistor intermediate. Therefore, the present invention
(2) a gate electrode film formed on a glass substrate;
A silicon nitride film formed on the glass substrate and the gate electrode film;
An n ^- amorphous Si semiconductor film formed on the silicon nitride film;
Wherein n ^- and ^{n +} amorphous Si ohmic film formed on the amorphous Si semiconductor film,
A barrier film made of a silicon oxide film formed on the n ⁺ amorphous Si ohmic film;
A thin film transistor intermediate having a drain electrode film and a source electrode film formed on the barrier film made of the silicon oxide film,
The drain electrode film and the source electrode film contain Sr: 0.2-2 mol%, oxygen: 1-20 mol% formed in contact with the barrier film made of the silicon oxide film, with the balance being Cu and Thin film transistor intermediate comprising a composite copper alloy film comprising an oxygen-strontium-containing copper alloy underlayer having a component composition composed of inevitable impurities and a Cu layer formed on the oxygen-strontium-containing copper alloy underlayer , Has characteristics.

この発明の薄膜トランジスターおよび薄膜トランジスター中間体の製造方法を図面に基づいて一層詳細に説明する。
図１はこの発明の薄膜トランジスター中間体の断面図であり、図２はこの発明の薄膜トランジスター中間体を作製するための積層体の断面図である。図１に示されるこの発明の薄膜トランジスター中間体を作製するには、まず、図２の断面図に示されるように、ガラス基板１の表面に銅膜からなるゲート電極膜２を形成し、このゲート電極膜２およびガラス基板１の上に窒化珪素（ＳｉＮｘ）膜３を形成し、さらにこの窒化珪素（ＳｉＮｘ）膜３の上にｎ⁻アモルファスＳｉ半導体膜４を形成し、前記ｎ⁻アモルファスＳｉ半導体膜４の上にｎ^＋アモルファスＳｉオーミック膜４´を形成し、さらにこのｎ^＋アモルファスＳｉオーミック膜４´の上に酸化ケイ素（ＳｉＯｘ）膜からなるバリア膜１１を形成する。この酸化ケイ素（ＳｉＯｘ）膜からなるバリア膜１１は、通常のＰＶＤまたはＣＶＤによっても形成することができるが、スパッタ装置内の雰囲気を酸素または酸素を含む不活性ガス雰囲気となるように保持しながら空スパッタすることによりｎ^＋アモルファスＳｉオーミック膜４´の表面を酸化させて形成することができる。
このバリア膜１１の上に、Ｓｒ：０．２〜２モル％、酸素：１〜２０モル％を含有し、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる成分組成を有する酸素−ストロンチウム含有銅合金下地層１２とＣｕ層１３とからなる複合銅合金膜１４を形成することにより図２に示される積層体９´を作製する。この酸素−ストロンチウム含有銅合金下地層１２およびＣｕ層１３とからなる複合銅合金膜１４は、Ｓｒ：０．２〜２．５モル％を含有し、残部がＣｕからなる成分組成を有する銅合金ターゲットを用い、まず、酸素を含む不活性ガス雰囲気中でスパッタすることにより酸素−ストロンチウム含有銅合金下地膜１２形成し、その後、酸素の供給を停止して雰囲気を不活性ガス雰囲気とし、この不活性ガス雰囲気中においてスパッタすることによりＣｕ層１３を形成することができる。Ｓｒ：０．２〜２．５モル％を含有し、残部がＣｕからなる成分組成を有する銅合金ターゲットを用いて酸素を含む不活性ガス雰囲気中においてスパッタするとＳｒ：０．２〜２モル％、酸素：１〜２０モル％を含有し、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる成分組成を有する酸素−ストロンチウム含有銅合金下地層が形成されるが、同じ成分組成を有する銅合金ターゲットを用いて不活性ガス雰囲気中においてスパッタしてもＳｒを含有するストロンチウム含有銅合金膜は形成されず、純銅に近いＳｒを含まない成分組成を有するＣｕ層１３が形成される。このようにして形成されたＣｕ層１３はＳｒ：０．２〜２．５モル％を含有する銅合金ターゲットを用いてスパッタすることにより成膜することから、Ｃｕ層１３には微量のＳｒが混入することがあるが、その量は極めて少なく、０．０５モル％以下であり、不可避不純物の範囲内であってほぼ銅と同じ組成を有する。
図２に示される積層体９´のゲート電極２の真上の部分の複合銅合金膜１４を湿式エッチングし、さらにバリア膜１１およびｎ^＋アモルファスＳｉオーミック膜４´をプラズマエッチングすることにより分離溝７を形成してｎ⁻アモルファスＳｉ半導体膜４を露出させ、それによってドレイン電極膜５およびソース電極膜６を形成することにより図１の断面図に示されるこの発明の薄膜トランジスター中間体１０´を作製することができる。 The method for producing the thin film transistor and thin film transistor intermediate of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view of a thin film transistor intermediate of the present invention, and FIG. 2 is a cross sectional view of a laminate for producing the thin film transistor intermediate of the present invention. In order to produce the thin film transistor intermediate of the present invention shown in FIG. 1, first, as shown in the sectional view of FIG. 2, a gate electrode film 2 made of a copper film is formed on the surface of a glass substrate 1, and this silicon nitride (SiNx) film 3 is formed on the gate electrode film 2 and the glass substrate 1, further n over this silicon nitride (SiNx) film 3 ^- to form an amorphous Si semiconductor film 4, the n ^- amorphous Si the ^{n +} amorphous Si ohmic film 4 'is formed on the semiconductor film 4 is further formed a barrier film 11 made of silicon oxide (SiOx) film is formed on the ^{n +} amorphous Si ohmic film 4'. Although the barrier film 11 made of this silicon oxide (SiOx) film can be formed by ordinary PVD or CVD, the atmosphere in the sputtering apparatus is maintained so as to be an inert gas atmosphere containing oxygen or oxygen. It can be formed by oxidizing the surface of the n ⁺ amorphous Si ohmic film 4 'by idle sputtering.
On this barrier film 11, an oxygen-strontium-containing copper alloy underlayer 12 containing Sr: 0.2 to 2 mol%, oxygen: 1 to 20 mol%, and the balance of Cu and inevitable impurities. 2 is formed by forming a composite copper alloy film 14 made of Cu and Cu layer 13. The composite copper alloy film 14 composed of the oxygen-strontium-containing copper alloy underlayer 12 and the Cu layer 13 contains Sr: 0.2 to 2.5 mol%, and the copper alloy having a component composition in which the balance is Cu. First, an oxygen-strontium-containing copper alloy base film 12 is formed by sputtering in an inert gas atmosphere containing oxygen using a target, and then the supply of oxygen is stopped to make the atmosphere an inert gas atmosphere. The Cu layer 13 can be formed by sputtering in an active gas atmosphere. Sr: 0.2 to 2 mol% when sputtered in an inert gas atmosphere containing oxygen using a copper alloy target having a component composition containing 0.2 to 2.5 mol% and the balance consisting of Cu Oxygen: An oxygen-strontium-containing copper alloy underlayer having a component composition containing 1 to 20 mol% and the balance consisting of Cu and inevitable impurities is formed, but is not obtained using a copper alloy target having the same component composition. Even if sputtering is performed in an active gas atmosphere, a strontium-containing copper alloy film containing Sr is not formed, and a Cu layer 13 having a component composition not containing Sr close to pure copper is formed. Since the Cu layer 13 thus formed is formed by sputtering using a copper alloy target containing Sr: 0.2 to 2.5 mol%, a small amount of Sr is present in the Cu layer 13. Although it may be mixed, the amount thereof is extremely small, 0.05 mol% or less, is in the range of inevitable impurities, and has almost the same composition as copper.
The composite copper alloy film 14 immediately above the gate electrode 2 of the laminated body 9 ′ shown in FIG. 2 is wet-etched, and further the barrier film 11 and the n ⁺ amorphous Si ohmic film 4 ′ are plasma-etched, thereby separating grooves. 7 to expose the n ^- amorphous Si semiconductor film 4, thereby forming the drain electrode film 5 and the source electrode film 6. Thus, the thin film transistor intermediate 10 ′ of the present invention shown in the cross-sectional view of FIG. Can be produced.

プラズマエッチングした分離溝７を有するこの発明の薄膜トランジスター中間体１０´を水素プラズマ処理することによりこの発明の薄膜トランジスターを作製することができる。この発明の薄膜トランジスターは、図１に示されるこの発明の薄膜トランジスター中間体１０´における酸素−ストロンチウム含有銅合金下地層１２がＳｒおよび酸素の濃度が一層高いＳｒ：２〜２０モル％、酸素：２０〜５０モル％を含有し、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる成分組成の濃縮層を有する酸素−ストロンチウム濃縮層含有銅合金下地層に変化したものであるから、その断面形状構造は図１と同じであり、したがって、この発明の薄膜トランジスターの図面に基づく説明は省略した。
この発明の薄膜トランジスター中間体を水素プラズマ処理する条件は、背景技術で述べた水素プラズマ処理の条件と同じである。
この水素プラズマ処理することによって、この発明の薄膜トランジスター中間体に形成されているＳｒ：０．２〜２モル％、酸素：１〜２０モル％を含有し、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる成分組成を有する酸素−ストロンチウム含有銅合金下地層１２はＳｒおよび酸素の濃度が一層高いＳｒ：２〜２０モル％、酸素：２０〜５０モル％を含有し、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる成分組成の濃縮層を有する酸素−ストロンチウム濃縮層含有銅合金下地層（図示せず）に変化する。この酸素−ストロンチウム濃縮層含有銅合金下地層が生成することによって薄膜トランジスターのバリア膜に対する密着性が格段に向上する。 A thin film transistor of the present invention can be produced by subjecting the thin film transistor intermediate 10 ′ of the present invention having the plasma-etched separation groove 7 to hydrogen plasma treatment. In the thin film transistor of the present invention, the oxygen-strontium-containing copper alloy underlayer 12 in the thin film transistor intermediate 10 ′ of the present invention shown in FIG. 1 has a higher Sr and oxygen concentration of Sr: 2 to 20 mol%, oxygen: Since it is changed to an oxygen-strontium enriched layer-containing copper alloy underlayer having an enriched layer of a component composition containing 20 to 50 mol% and the balance consisting of Cu and inevitable impurities, the cross-sectional shape structure is as shown in FIG. Therefore, the description of the thin film transistor of the present invention based on the drawings is omitted.
The conditions for the hydrogen plasma treatment of the thin film transistor intermediate of the present invention are the same as the hydrogen plasma treatment conditions described in the background art.
A component comprising Sr: 0.2-2 mol% and oxygen: 1-20 mol% formed in the thin film transistor intermediate of the present invention by this hydrogen plasma treatment, the balance being Cu and inevitable impurities The oxygen-strontium-containing copper alloy underlayer 12 having a composition contains Sr: 2 to 20 mol%, oxygen: 20 to 50 mol%, and the balance of Cu and inevitable impurities. The oxygen-strontium enriched layer-containing copper alloy underlayer (not shown) having the following enriched layer. Formation of this oxygen-strontium enriched layer-containing copper alloy underlayer significantly improves the adhesion of the thin film transistor to the barrier film.

Ｓｒ：０．２〜２モル％、酸素：１〜２０モル％を含有し、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる成分組成を有する酸素−ストロンチウム含有銅合金下地層１２を有するこの発明の薄膜トランジスター中間体に水素プラズマ処理を施すとＳｒおよび酸素の濃度が一層高いＳｒ：２〜２０モル％、酸素：２０〜５０モル％を含有し、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる成分組成の濃縮層を有する酸素−ストロンチウム濃縮層含有銅合金下地層が生成する理由は、水素プラズマ処理を施すことによりＳｒ：０．２〜２モル％、酸素：１〜２０モル％を含有し、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる成分組成を有する酸素−ストロンチウム含有銅合金下地層１２に含まれているＳｒおよび酸素がバリア膜１１の方向に拡散移動してＳｒおよび酸素の濃度が一層高い濃縮層がバリア膜１１近傍に生成するからであり、また、このようにして生成したＳｒ：２〜２０モル％、酸素：２０〜５０モル％を含有し、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる成分組成の濃縮層を有する酸素−ストロンチウム濃縮層含有銅合金下地層が酸化ケイ素からなるバリア膜に対する密着性が格段に優れている理由は、水素プラズマ処理中にＳｒ：０．２〜２モル％、酸素：１〜２０モル％を含有し、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる成分組成を有する酸素−ストロンチウム含有銅合金下地層１２に水素が拡散し、膜中の酸素と反応して水が発生し、この水と膜中の酸化ストロンチウムが反応して水酸化ストロンチウムを生成し、ストロンチウムイオンと水酸化イオンとなって酸化ケイ素膜からなるバリア膜と反応し、強固なストロンチウムシリケートが酸化ケイ素膜からなるバリア膜に接して生成することによってバリア膜に対する密着性が格段に向上するものと考えられる。 Thin film transistor intermediate of the present invention having an oxygen-strontium-containing copper alloy underlayer 12 having a component composition containing Sr: 0.2-2 mol%, oxygen: 1-20 mol%, and the balance consisting of Cu and inevitable impurities When the body is subjected to hydrogen plasma treatment, Sr: 2 to 20 mol%, oxygen: 20 to 50 mol%, which has a higher concentration of Sr and oxygen, has a concentrated layer with a component composition consisting of Cu and inevitable impurities. The reason why the oxygen-strontium enriched layer-containing copper alloy underlayer is formed is that hydrogen plasma treatment is performed to contain Sr: 0.2 to 2 mol%, oxygen: 1 to 20 mol%, with the balance being Cu and inevitable impurities Sr and oxygen contained in the oxygen-strontium-containing copper alloy underlayer 12 having the component composition consisting of This is because a concentrated layer having a higher oxygen concentration is formed in the vicinity of the barrier film 11 and contains Sr: 2 to 20 mol% and oxygen: 20 to 50 mol% generated in this manner, with the balance being Cu. The reason why the oxygen-strontium enriched layer-containing copper alloy underlayer having the enriched layer of the component composition composed of inevitable impurities is remarkably excellent in adhesion to the barrier film composed of silicon oxide is that Sr: 0. Hydrogen diffuses into the oxygen-strontium-containing copper alloy underlayer 12 containing 2-2 mol%, oxygen: 1 to 20 mol%, and the balance consisting of Cu and inevitable impurities, and reacts with oxygen in the film. Water is generated and strontium oxide in the film reacts to produce strontium hydroxide, which is converted into strontium ions and hydroxide ions from the silicon oxide film. It reacts with the barrier film, adhesion to the barrier layer by generating in contact with the barrier film solid strontium silicate made of silicon oxide film is believed to be greatly improved.

次に、この発明の薄膜トランジスター中間体のドレイン電極膜およびソース電極膜を構成する複合銅合金膜における酸素−ストロンチウム含有銅合金下地層の成分組成およびこの発明の薄膜トランジスターのドレイン電極膜およびソース電極膜を構成する複合銅合金膜における酸素−ストロンチウム濃縮層含有銅合金下地層に含まれる濃縮層の成分組成を前述のごとく限定した理由を説明する。
（イ）この発明の薄膜トランジスター中間体の酸素−ストロンチウム含有銅合金下地層：
この発明の薄膜トランジスター中間体のドレイン電極膜およびソース電極膜を構成する複合銅合金膜における酸素−ストロンチウム含有銅合金下地層にＳｒおよび酸素を共存させて含ませることにより、酸化ケイ素（ＳｉＯｘ）膜からなるバリア膜に対する密着性を向上させることができる。しかし、Ｓｒ：０．２モル％未満、酸素：１モル％未満では水素プラズマ処理時の密着性低下防止作用が不足するので好ましくなく、一方、Ｓｒを２モル％を越えて含有するためにはＳｒを２．５モル％を越えて含有する銅合金ターゲットを作製しなければならず、かかるＳｒを２．５モル％を越えて含有する銅合金は熱間圧延時に割れが発生してターゲットを作製することができなくなる。また、２０％を越えて酸素を含む不活性ガス雰囲気中でスパッタリングすると異常放電が生じるため、酸素を２０モル％を越えて含有する酸素−ストロンチウム含有銅合金下地層を形成することはできない。したがって、この発明の薄膜トランジスター中間体の複合銅合金膜を構成する酸素−ストロンチウム含有銅合金下地層に含まれるＳｒの量を０．２〜２モル％、酸素：１〜２０モル％に定めた。
（ロ）この発明の薄膜トランジスターの酸素−ストロンチウム濃縮層含有銅合金下地層：
この発明の薄膜トランジスター中間体を水素プラズマ処理することにより薄膜トランジスター中間体のＳｒ：０．２〜２モル％、酸素：１〜２０モル％を含有し、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる成分組成を有する酸素−ストロンチウム含有銅合金下地層１２はＳｒ：２〜２０モル％、酸素：２０〜５０モル％を含有し、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる成分組成を有するＳｒおよび酸素の濃度の一層高い濃縮層を有するように変化し、このＳｒ：２〜２０モル％、酸素：２０〜５０モル％を含有し、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる成分組成の濃縮層を有する酸素−ストロンチウム濃縮層含有銅合金下地層が生成することにより酸化ケイ素（ＳｉＯｘ）膜からなるバリア膜に対する密着性を一層向上させることができる。 Next, the component composition of the oxygen-strontium-containing copper alloy underlayer in the composite copper alloy film constituting the drain electrode film and source electrode film of the thin film transistor intermediate of the present invention, and the drain electrode film and source electrode of the thin film transistor of the present invention The reason for limiting the component composition of the concentrated layer contained in the oxygen-strontium concentrated layer-containing copper alloy underlayer in the composite copper alloy film constituting the film as described above will be described.
(B) Oxygen-strontium-containing copper alloy underlayer of the thin film transistor intermediate of the present invention:
By incorporating Sr and oxygen in the oxygen-strontium-containing copper alloy underlayer in the composite copper alloy film constituting the drain electrode film and the source electrode film of the thin film transistor intermediate of the present invention, a silicon oxide (SiOx) film Adhesiveness to the barrier film made of can be improved. However, Sr: less than 0.2 mol% and oxygen: less than 1 mol% are not preferable because the effect of preventing adhesion deterioration during hydrogen plasma treatment is insufficient. On the other hand, in order to contain Sr in excess of 2 mol%, A copper alloy target containing more than 2.5 mol% of Sr must be prepared, and the copper alloy containing more than 2.5 mol% of Sr is cracked during hot rolling to produce a target. It cannot be produced. Moreover, since abnormal discharge occurs when sputtering is performed in an inert gas atmosphere containing oxygen exceeding 20%, an oxygen-strontium-containing copper alloy underlayer containing oxygen exceeding 20 mol% cannot be formed. Therefore, the amount of Sr contained in the oxygen-strontium-containing copper alloy underlayer constituting the composite copper alloy film of the thin film transistor intermediate of the present invention is determined to be 0.2 to 2 mol%, oxygen: 1 to 20 mol%. .
(B) An oxygen-strontium enriched layer-containing copper alloy underlayer of the thin film transistor of the present invention:
The thin film transistor intermediate of the present invention is subjected to hydrogen plasma treatment to contain a thin film transistor intermediate containing 0.2 to 2 mol% oxygen and 1 to 20 mol% oxygen, with the balance being Cu and inevitable impurities. The oxygen-strontium-containing copper alloy underlayer 12 having a content of Sr: 2 to 20 mol%, oxygen: 20 to 50 mol%, and the balance of Sr and oxygen having a component composition consisting of Cu and unavoidable impurities in the remainder Oxygen-strontium enriched layer, which is changed to have a high enriched layer, and has an enriched layer containing Sr: 2 to 20 mol%, oxygen: 20 to 50 mol%, and the balance of Cu and inevitable impurities. By forming the copper alloy underlayer containing copper, the adhesion to the barrier film made of a silicon oxide (SiOx) film can be further improved.

この発明の薄膜トランジスター中間体は、バリア膜として酸化ケイ素（ＳｉＯｘ）膜が使用されており、さらにドレイン電極膜およびソース電極膜に酸素およびＳｒを含む酸素−ストロンチウム銅合金膜下地膜とする複合銅合金膜が使用されているので酸化ケイ素（ＳｉＯｘ）膜からなるバリア膜に対する密着性が一層に優れていることから、例えば、この発明の薄膜トランジスター中間体の搬送時に振動が付与されてもドレイン電極膜およびソース電極膜の剥離による故障が起こる可能性が一段と少なく、さらにｎ^＋アモルファスＳｉオーミック膜４´の表面を空スパッタするだけでバリア膜の酸化ケイ素（ＳｉＯｘ）膜を形成することができるので製造コストを下げることができるなど優れた効果を奏するものである。
さらに、この発明の薄膜トランジスター中間体を水素プラズマ処理して得られるこの発明の薄膜トランジスターはＳｒおよび酸素を一層高濃度で含有する濃縮層が生成し、この濃縮層を含む酸素−ストロンチウム濃縮層含有銅合金膜下地膜の生成により、酸化ケイ素（ＳｉＯｘ）膜からなるバリア膜に対する密着性に一層優れたものとなり、この発明の薄膜トランジスターに激しい振動が付与されてもドレイン電極膜およびソース電極膜の剥離による故障が起こる可能性が皆無となる。 In the thin film transistor intermediate of the present invention, a silicon oxide (SiOx) film is used as a barrier film, and a composite copper having an oxygen-strontium copper alloy film base film containing oxygen and Sr in the drain electrode film and the source electrode film Since the alloy film is used, the adhesion to the barrier film made of a silicon oxide (SiOx) film is further improved. For example, even if vibration is applied during transportation of the thin film transistor intermediate of the present invention, the drain electrode Since the possibility of failure due to peeling of the film and the source electrode film is further reduced, and a silicon oxide (SiOx) film as a barrier film can be formed only by performing sputter sputtering on the surface of the n ⁺ amorphous Si ohmic film 4 '. There are excellent effects such as reduction in manufacturing cost.
Further, the thin film transistor of the present invention obtained by hydrogen plasma treatment of the thin film transistor intermediate of the present invention produces a concentrated layer containing Sr and oxygen at a higher concentration, and contains an oxygen-strontium concentrated layer including this concentrated layer Due to the formation of the copper alloy film base film, the adhesion to the barrier film made of a silicon oxide (SiOx) film is further improved, and even if severe vibration is applied to the thin film transistor of the present invention, the drain electrode film and the source electrode film There is no possibility of failure due to peeling.

純度：９９．９９質量％の無酸素銅を用意し、この無酸素銅をＡｒガス雰囲気中、高純度グラファイトモールド内で高周波溶解し、得られた溶湯にＳｒを添加し溶解して表１に示される成分組成を有する溶湯となるように成分調整し、得られた溶湯を冷却されたカーボン鋳型に鋳造し、さらに熱間圧延したのち最終的に歪取り焼鈍し、得られた圧延体の表面を旋盤加工して外径：１５２ｍｍ、厚さ：５ｍｍの寸法を有し、表１に示される成分組成を有するターゲットＡ〜Ｌを作製した。さらに、純度：９９．９９質量％の無酸素銅から純銅ターゲットＭを作製した。 Purity: 99.99 mass% oxygen-free copper was prepared. This oxygen-free copper was melted at high frequency in a high-purity graphite mold in an Ar gas atmosphere, and Sr was added to the resulting molten metal to dissolve it in Table 1. Ingredient adjustment so as to become a molten metal having the component composition shown, the obtained molten metal is cast into a cooled carbon mold, further hot-rolled and finally subjected to strain relief annealing, and the surface of the obtained rolled body The targets A to L having the dimensions of outer diameter: 152 mm, thickness: 5 mm and having the component composition shown in Table 1 were produced. Further, a pure copper target M was produced from oxygen-free copper having a purity of 99.99% by mass.

実施例１
表面に１００ｎｍの厚さのｎ^＋アモルファスＳｉ膜を形成したガラス板（縦：５０ｍｍ、横：５０ｍｍ、厚さ：０．７ｍｍの寸法を有するコーニング社製１７３７のガラス板）からなる基板をスパッタ装置に設置し、さらにターゲットＡ〜Ｍを基板とターゲットの距離が７０ｍｍとなるようにスパッタ装置に設置し、スパッタ装置の電源として直流方式を採用し、スパッタ装置の真空容器を到達真空度４×１０^−５Ｐａになるまで真空引きした。次に酸素を表２に示される割合で含む酸素−Ａｒ混合ガスをスパッタガスとして真空容器内に流し、スパッタ雰囲気圧力を０．６７Ｐａとした後、出力：６００Ｗで１分間シャッターを閉じた状態で放電（空スパッタ）してｎ^＋アモルファスＳｉ膜表面に約１０ｎｍ厚のシリコン酸化膜を形成し、出力：６００Ｗで放電することにより厚さ：５０ｎｍを有する表２に示される成分組成を有する酸素−ストロンチウム含有銅合金下地層を成膜し、引き続いて酸素の供給を停止し、Ａｒガスのみで０．６７Ｐａの圧力でスパッタすることにより厚さ：２５０ｎｍを有し、Ｃｕおよび不可避不純物からなるＣｕ層を成膜することにより本発明薄膜トランジスター中間体用複合銅合金膜１〜１１、比較薄膜トランジスター中間体用複合銅合金膜１〜３および従来薄膜トランジスター中間体用複合銅合金膜１を成膜した。
このようにして得られた本発明薄膜トランジスター中間体用複合銅合金膜１〜１１、比較薄膜トランジスター中間体用複合銅合金膜１〜３および従来薄膜トランジスター中間体用複合銅合金膜１について、下記の条件で碁盤目付着試験を行った。
碁盤目付着試験：
ＪＩＳ-Ｋ５４００に準じ、１ｍｍ間隔で縦横１１本ずつカッターで１ｍｍ間隔の切り込みを入れ、本発明薄膜トランジスター中間体用複合銅合金膜１〜１１、比較薄膜トランジスター中間体用複合銅合金膜１〜３および従来薄膜トランジスター中間体用複合銅合金膜１に１００個の升目膜を作り、３Ｍ社製スコッチテープを密着させたのち一気に引き剥がし、ガラス基板中央部の１０ｍｍ角内でガラス基板に付着していた升目膜に剥離が生じた升目膜の数を測定し、その結果を剥離した升目の数（個/１００）として表２に示すことによりガラス基板に対する本発明薄膜トランジスター中間体用複合銅合金膜１〜１１、比較薄膜トランジスター中間体用複合銅合金膜１〜３および従来薄膜トランジスター中間体用複合銅合金膜１の密着性を評価した。 Example 1
A substrate made of a glass plate (vertical: 50 mm, horizontal: 50 mm, thickness: 0.737 glass plate manufactured by Corning) having a 100 nm thick n ⁺ amorphous Si film on the surface is sputtered. In addition, the targets A to M are installed in the sputtering apparatus so that the distance between the substrate and the target becomes 70 mm, a direct current method is adopted as a power source of the sputtering apparatus, and the vacuum vessel of the sputtering apparatus is reached at a vacuum degree of 4 × 10 ^A vacuum was drawn until ⁻⁵ Pa. Next, an oxygen-Ar mixed gas containing oxygen in the ratio shown in Table 2 was sputtered as a sputtering gas into the vacuum vessel, the sputtering atmosphere pressure was 0.67 Pa, and the shutter was closed for 1 minute at an output of 600 W. Discharge (vacant sputtering) to form a silicon oxide film having a thickness of about 10 nm on the surface of the n ⁺ amorphous Si film, and discharge at an output of 600 W. Oxygen having a component composition shown in Table 2 having a thickness of 50 nm A strontium-containing copper alloy underlayer is formed, subsequently the supply of oxygen is stopped, and sputtering is performed with Ar gas alone at a pressure of 0.67 Pa, thereby having a thickness of 250 nm, and a Cu layer made of Cu and inevitable impurities The composite copper alloy films 1 to 11 for thin film transistor intermediates of the present invention, and the composite copper alloy films 1 to 3 for comparative thin film transistor intermediates And the composite copper alloy film 1 for conventional thin film transistor intermediates was formed.
The composite copper alloy films 1 to 11 for thin film transistor intermediates of the present invention, the composite copper alloy films 1 to 3 for comparative thin film transistor intermediates, and the composite copper alloy film 1 for conventional thin film transistor intermediates thus obtained are as follows. A cross-cut adhesion test was conducted under the conditions described above.
Cross-cut adhesion test:
In accordance with JIS-K5400, 11 mm vertical and horizontal cuts are made at intervals of 1 mm with a cutter at 1 mm intervals, and composite copper alloy films 1 to 11 for thin film transistor intermediates according to the present invention, and composite copper alloy films 1 to 3 for comparative thin film transistor intermediates. In addition, 100 square mesh films were formed on the composite copper alloy film 1 for a thin film transistor intermediate body and adhered to a 3M scotch tape, and then peeled off at once, and adhered to the glass substrate within a 10 mm square at the center of the glass substrate. The composite copper alloy film for a thin film transistor intermediate of the present invention for a glass substrate is measured by measuring the number of grid films in which peeling has occurred in the grid film and showing the result as the number of grids (pieces / 100) peeled. 1 to 11, evaluation of adhesion of composite copper alloy films 1 to 3 for comparative thin film transistor intermediates and conventional composite copper alloy film 1 for thin film transistor intermediates It was.

なお、本発明薄膜トランジスター中間体用複合銅合金膜１〜１１、比較薄膜トランジスター中間体用複合銅合金膜１〜３および従来薄膜トランジスター中間体用複合銅合金膜１における酸素−ストロンチウム含有銅合金下地層に含まれるＳｒおよび酸素の分析は、
走査型オージェ電子分光分析装置（形式：ＰＨＩ７００、アルバック・ファイ株式会社製）を用い、
電子銃
加速電圧：５ｋＶ、
照射電流：１０ｎＡ（ファラデーカップで測定）、
ビーム径：１０μｍ（直径）、
イオン銃
加速電圧：１ｋＶ、
エミッション電流：１０ｍＡ、
ラスター幅：１×１ｍｍ、
試料ステージ
傾斜：３０°、
ローテーション：Ｚａｌａｒ、
回転スピード：０．８ｒｐｍ、
分析条件
スパッターモード：ＡｌｔｅｒｎａｔｉｎｇＷ／Ｚａｌａｒ、
スパッターインターバル：１分、
の条件で行った。 The composite copper alloy films 1 to 11 for thin film transistor intermediates according to the present invention, the composite copper alloy films 1 to 3 for comparative thin film transistor intermediates, and the conventional copper alloy film 1 for thin film transistor intermediates under the oxygen-strontium-containing copper alloy Analysis of Sr and oxygen contained in the formation
Using a scanning Auger electron spectrometer (type: PHI700, manufactured by ULVAC-PHI Co., Ltd.)
Electron gun acceleration voltage: 5 kV,
Irradiation current: 10 nA (measured with a Faraday cup),
Beam diameter: 10 μm (diameter),
Ion gun acceleration voltage: 1 kV,
Emission current: 10mA
Raster width: 1x1mm,
Sample stage tilt: 30 °,
Rotation: Zalar,
Rotation speed: 0.8rpm,
Analysis condition Sputtering mode: Alternating W / Zalar,
Spatter interval: 1 minute
It went on condition of.

表２に示される結果から、本発明薄膜トランジスター中間体用複合銅合金膜１〜１１は従来薄膜トランジスター中間体用複合銅合金膜１に比べて密着性が優れていることがわかる。しかし、この発明の条件から外れた値を有する比較複合銅合金膜１〜２は密着性がやや劣るので好ましくなく、酸素を２０モル％を越えて含有する酸素−ストロンチウム含有銅合金下地層は以上放電が発生して成膜することができないことが分る。 From the results shown in Table 2, it can be seen that the composite copper alloy films 1 to 11 for thin film transistor intermediates of the present invention have better adhesion than the conventional composite copper alloy film 1 for thin film transistor intermediates. However, the comparative composite copper alloy films 1 and 2 having values outside the conditions of the present invention are not preferable because the adhesion is slightly inferior, and the oxygen-strontium-containing copper alloy underlayer containing oxygen exceeding 20 mol% is as described above. It can be seen that the film cannot be formed due to discharge.

実施例２
成膜することができた表２に示される本発明薄膜トランジスター中間体用複合銅合金膜１〜１１、比較薄膜トランジスター中間体用複合銅合金膜１〜２および従来薄膜トランジスター中間体用複合銅合金膜１に、
ガス：１００％水素ガス、
水素ガス流量：５００ＳＣＣＭ、
水素ガス圧：１００Ｐａ、
処理温度：３００℃、
ＲＦ電力流密度：０．１Ｗ／ｃｍ２、
処理時間：２分、
の条件の水素プラズマ処理を施すことにより表３に示される成分組成の濃縮層を有する酸素−ストロンチウム濃縮層含有銅合金膜下地層およびＣｕ層からなる本発明薄膜トランジスター用複合銅合金膜１〜１１、比較薄膜トランジスター用複合銅合金膜１〜２および従来薄膜トランジスター用複合銅合金膜１を作製し、これら本発明薄膜トランジスター用複合銅合金膜１〜１１、比較薄膜トランジスター用複合銅合金膜１〜２および従来薄膜トランジスター用複合銅合金膜１について四探針法により比抵抗値を測定し、さらに先の実施例１と同じ条件で碁盤目付着試験を行い、その結果を表３に示すことにより本発明薄膜トランジスター用複合銅合金膜１〜１１、比較薄膜トランジスター用複合銅合金膜１〜２および従来薄膜トランジスター用複合銅合金膜１の評価を行った。
なお、本発明薄膜トランジスター用複合銅合金膜１〜１１、比較薄膜トランジスター用複合銅合金膜１〜２および従来薄膜トランジスター用複合銅合金膜１に含まれる濃縮層のＳｒおよび酸素の分析は実施例１と同じ条件で行った。 Example 2
Composite copper alloy films 1-11 for thin-film transistor intermediates of the present invention shown in Table 2, composite copper alloy films 1-2 for comparative thin-film transistor intermediates, and composite copper alloys for conventional thin-film transistor intermediates shown in Table 2 On membrane 1,
Gas: 100% hydrogen gas,
Hydrogen gas flow rate: 500 SCCM,
Hydrogen gas pressure: 100 Pa,
Processing temperature: 300 ° C
RF power flow density: 0.1 W / cm2,
Processing time: 2 minutes
The composite copper alloy films 1 to 11 for thin film transistors of the present invention comprising an oxygen-strontium enriched layer-containing copper alloy film underlayer and a Cu layer having a concentrated layer having the composition shown in Table 3 by performing the hydrogen plasma treatment under the conditions of The composite copper alloy films 1 and 2 for the comparative thin film transistor and the composite copper alloy film 1 for the conventional thin film transistor are produced, and the composite copper alloy films 1 to 11 for the thin film transistor of the present invention, the composite copper alloy film 1 for the comparative thin film transistor, and the like. 2 and the conventional copper alloy film 1 for thin film transistors, the specific resistance value was measured by a four-probe method, and a cross-cut adhesion test was performed under the same conditions as in Example 1, and the results are shown in Table 3. Composite copper alloy films 1-11 for thin film transistors of the present invention, composite copper alloy films 1-2 for comparative thin film transistors, and conventional thin film transistors It was evaluated in the composite copper alloy film 1.
In addition, the analysis of Sr and oxygen of the concentrated layer contained in the composite copper alloy films 1 to 11 for thin film transistors of the present invention, the composite copper alloy films 1 and 2 for comparative thin film transistors, and the composite copper alloy film 1 for conventional thin film transistors is an example. 1 was performed under the same conditions.

表３に示される結果から、本発明薄膜トランジスター用複合銅合金膜１〜１１は従来薄膜トランジスター用複合銅合金膜１に比べて比抵抗は同等で大差は無く、また、本発明薄膜トランジスター用複合銅合金膜１〜１１と従来薄膜トランジスター用複合銅合金膜１密着性を比較すると、本発明薄膜トランジスター用複合銅合金膜１〜１１は従来薄膜トランジスター用複合銅合金膜１よりも密着性が格段にすぐれていることから、本発明薄膜トランジスター用複合銅合金膜１〜１１からなる電極膜を内蔵したこの発明の薄膜トランジスターは電極膜の剥離による故障が極めて少なくなることが分る。しかし、この発明の条件から外れた値を有する比較薄膜トランジスター用複合銅合金膜１〜２は比抵抗および密着性の少なくともいずれかが劣るので薄膜トランジスターの電極膜として好ましくないことが分る。 From the results shown in Table 3, the composite copper alloy films 1 to 11 for thin film transistors of the present invention have the same specific resistance and no significant difference compared to the composite copper alloy film 1 for thin film transistors of the present invention. Comparing the adhesion of the copper alloy films 1 to 11 with the conventional composite copper alloy film 1 for thin film transistors, the composite copper alloy films 1 to 11 for thin film transistors of the present invention have much higher adhesion than the conventional composite copper alloy film 1 for thin film transistors. From this fact, it can be seen that the thin film transistor of the present invention incorporating the electrode film composed of the composite copper alloy films 1 to 11 for thin film transistors of the present invention has very few failures due to peeling of the electrode film. However, it can be seen that the composite copper alloy films 1 and 2 for comparative thin film transistors having values outside the conditions of the present invention are not preferable as the electrode film of the thin film transistor because at least one of the specific resistance and adhesion is inferior.

この発明の薄膜トランジスター中間体の断面概略説明図である。It is a cross-sectional schematic explanatory drawing of the thin-film transistor intermediate body of this invention. この発明の薄膜トランジスター中間体を作製するための積層体の断面概略説明図である。It is a cross-sectional schematic explanatory drawing of the laminated body for producing the thin-film transistor intermediate body of this invention. 従来の薄膜トランジスター中間体の断面概略説明図である。It is a cross-sectional schematic explanatory drawing of the conventional thin-film transistor intermediate body. 従来の薄膜トランジスター中間体を作製するための積層体の断面概略説明図である。It is a cross-sectional schematic explanatory drawing of the laminated body for producing the conventional thin-film transistor intermediate body.

符号の説明Explanation of symbols

１：ガラス基板、２：ゲート電極、３：ＳｉＮｘ膜、４：ｎ^＋アモルファスＳｉオーミック膜、４´：ｎ⁻アモルファスＳｉ半導体膜、５：ドレイン電極、６：ソース電極、７：分離溝、８：純銅膜、９：従来の薄膜トランジスター中間体を作製するための積層体、１０：従来の薄膜トランジスター中間体、９´：この発明の薄膜トランジスター中間体を作製するための積層体、１０´：この発明の薄膜トランジスター中間体、１１：バリア膜、１２：酸素−ストロンチウム含有銅合金下地膜、１３：Ｃｕ層、１４：複合銅合金膜。 1: Glass substrate, 2: a gate electrode, 3: SiNx film, 4: ^{n +} amorphous Si ohmic film, 4': n ^- amorphous Si semiconductor film, 5: a drain electrode, 6: source electrode, 7: separation groove, 8 : Pure copper film, 9: Laminate for producing conventional thin film transistor intermediate, 10: Conventional thin film transistor intermediate, 9 ′: Laminate for producing thin film transistor intermediate of the present invention, 10 ′: Thin film transistor intermediate of the present invention, 11: barrier film, 12: oxygen-strontium-containing copper alloy base film, 13: Cu layer, 14: composite copper alloy film.

Claims

ガラス基板の上に形成されたゲート電極膜と、
前記ガラス基板およびゲート電極膜の上に形成された窒化珪素膜と、
前記窒化珪素膜の上に形成されたｎ⁻アモルファスＳｉ半導体膜と、
前記ｎ⁻アモルファスＳｉ半導体膜の上に形成されたｎ^＋アモルファスＳｉオーミック膜と、
前記ｎ^＋アモルファスＳｉオーミック膜の上に形成された酸化ケイ素膜からなるバリア膜と、
前記酸化ケイ素膜からなるバリア膜の上に形成されたドレイン電極膜およびソース電極膜を有する薄膜トランジスターであって、
前記ドレイン電極膜およびソース電極膜は、少なくとも前記酸化ケイ素膜からなるバリア膜に接して形成されているＳｒ：２〜２０モル％、酸素：２０〜５０モル％を含有し、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる成分組成の濃縮層を有する酸素−ストロンチウム濃縮層含有銅合金下地層と、前記酸素−ストロンチウム濃縮層含有銅合金下地層の上に形成されたＣｕ層とからなる複合銅合金膜により構成されていることを特徴とする薄膜トランジスター。 A gate electrode film formed on a glass substrate;
A silicon nitride film formed on the glass substrate and the gate electrode film;
An n ^- amorphous Si semiconductor film formed on the silicon nitride film;
Wherein n ^- and ^{n +} amorphous Si ohmic film formed on the amorphous Si semiconductor film,
A barrier film made of a silicon oxide film formed on the n ⁺ amorphous Si ohmic film;
A thin film transistor having a drain electrode film and a source electrode film formed on the barrier film made of the silicon oxide film,
The drain electrode film and the source electrode film contain at least Sr: 2 to 20 mol% and oxygen: 20 to 50 mol% formed in contact with the barrier film made of the silicon oxide film, with the balance being Cu and inevitable Consists of a composite copper alloy film comprising an oxygen-strontium enriched layer-containing copper alloy underlayer having an enriched layer composition of impurities and a Cu layer formed on the oxygen-strontium enriched layer-containing copper alloy underlayer A thin film transistor characterized by being made.

ガラス基板の上に形成されたゲート電極膜と、
前記ガラス基板およびゲート電極膜の上に形成された窒化珪素膜と、
前記窒化珪素膜の上に形成されたｎ⁻アモルファスＳｉ半導体膜と、
前記ｎ⁻アモルファスＳｉ半導体膜の上に形成されたｎ^＋アモルファスＳｉオーミック膜と、
前記ｎ^＋アモルファスＳｉオーミック膜の上に形成された酸化ケイ素膜からなるバリア膜と、
前記酸化ケイ素膜からなるバリア膜の上に形成されたドレイン電極膜およびソース電極膜を有する薄膜トランジスター中間体であって、
前記ドレイン電極膜およびソース電極膜は、前記酸化ケイ素膜からなるバリア膜に接して形成されているＳｒ：０．２〜２モル％、酸素：１〜２０モル％を含有し、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる成分組成を有する酸素−ストロンチウム含有銅合金下地層と、前記酸素−ストロンチウム含有銅合金下地層の上に形成されたＣｕ層とからなる複合銅合金膜により構成されることを特徴とする薄膜トランジスター中間体。 A gate electrode film formed on a glass substrate;
A silicon nitride film formed on the glass substrate and the gate electrode film;
An n ^- amorphous Si semiconductor film formed on the silicon nitride film;
Wherein n ^- and ^{n +} amorphous Si ohmic film formed on the amorphous Si semiconductor film,
A barrier film made of a silicon oxide film formed on the n ⁺ amorphous Si ohmic film;
A thin film transistor intermediate having a drain electrode film and a source electrode film formed on the barrier film made of the silicon oxide film,
The drain electrode film and the source electrode film contain Sr: 0.2-2 mol%, oxygen: 1-20 mol% formed in contact with the barrier film made of the silicon oxide film, with the balance being Cu and An oxygen-strontium-containing copper alloy underlayer having a component composition consisting of inevitable impurities and a composite copper alloy film comprising a Cu layer formed on the oxygen-strontium-containing copper alloy underlayer Thin film transistor intermediate.