[发明专利]薄膜晶体管及其制造方法、以及具备薄膜晶体管的显示装置、溅射靶材

说明书

技术领域

本发明涉及薄膜晶体管及其制造方法、以及使用了薄膜晶体管的有源矩阵型的显示装置、溅射靶材。 

背景技术

近年来，在将薄膜晶体管(TFT：Thin Film Transistor)用于像素电路的有源矩阵型显示装置中，要求其大型化、像素的高精细化、帧频率的倍增引起的动画性能的提高，还要求民生用3D显示装置的画质提高等。另一方面，显示装置的价格以超预期的速度继续下降，能源资源及稀有金属等价格高涨等推高制造成本的主要原因也继续增大。因此，当务之急是开发用于进一步降低制造成本的技术。 

为满足上述要求，例如在液晶显示装置(LCD：Liquid CrystalDisplays)中，有尝试将TFT的半导体层由非晶硅膜替换为微晶硅及多晶硅或氧化物半导体，另外，将其配线材料由铝(Al)或Al合金替换为铜(Cu)。微晶硅及多晶硅或氧化物半导体与非晶硅比较具有高的载流子移动度，因此，能够大幅度降低驱动电压，能够实现像素的高精细化、减少消耗电力，另外，能够在显示装置的周边部形成驱动电路。 

Cu配线比Al配线的电阻更低，因此，能够抑制传导配线的电信号迟滞的传播延迟现象，能够实现显示装置的更大型化及帧频率的增加带来的动画品质的提高。另外，Al配线为了确保小丘的发生抑制和透明导电膜的电连接，通常制成将Al膜的上下用高价的钼(Mo)夹持的Mo/Al/Mo的层叠膜结构，但是，Cu可进行与透明导电膜的直接连接，因此，可实现节省钼化。因此，能够降低制造成本。 

另外，为了有机EL显示装置的大型化和画质提高，除了应用高移 动度的半导体层之外，寻求电阻比Al配线低的低配线材料。设于有机EL显示装置的像素电路的驱动晶体管使用饱和区域控制在有机EL层流动的电流，调整其亮度，但是，在随着显示装置的大型化而不能忽视配线电阻导致的电压下降的影响时，设想的电压不能供给驱动晶体管而不能进行在饱和区域的驱动，其结果，成为亮度不均的原因。于是，研究了用于显示品质提高的Cu配线的应用。 

但是，在TFT中应用Cu配线时，存在以下的问题。Cu与玻璃基板、半导体层的密合性差。另外，在Cu与半导体层相接的情况下，由于在配线形成后的制造工序中施加的热，Cu向半导体层内部扩散而使TFT特性劣化，使显示品质下降。作为应对这样的密合性及扩散阻碍性问题，有在底膜和Cu膜之间形成Mo、Mo合金的方法。但是，如前述Mo为高价，另外，电化学性质不同的金属的层叠结构难以进行蚀刻，因此，制造成本增大。 

于是，提案有利用热工序，采用使自己的添加元素在界面析出，形成密合性及扩散阻碍性优异的添加元素氧化物膜的Cu合金的方法。在此，热工序设想CVD(Chemical Vapor Deposition)工序液晶显示装置的取向膜烧结工序、用于氧化物半导体膜的固化的退火处理等，在配线形成后薄膜晶体管基板经历的温度。在添加元素氧化物膜的自己形成中，在Cu合金和与其相接的膜的界面需要预先存在必要的充分的氧原子。 

在下述专利文献1中，推荐CuMn合金，作为在TFT的源·漏(SD：Source Drain)电极中应用Cu合金的方法，提案有例如在Cu合金的成膜前进行氧等离子处理，使硅膜上层改性，暂时形成氧化硅层SiOx，在添加元素氧化物膜的形成中赋予必要的氧。 

另外，在下述专利文献2中，公开有将Cu合金向氧化物半导体应用的方法。氧化物半导体膜在添加元素氧化物膜的自己形成中预先含有必要的氧。 

现有技术文献 

专利文献 

专利文献1：特开2008-282887号公报 

专利文献2：特开2011-91364号公报 

发明内容

发明要解决的课题 

但是，如专利文献1，在配线中使用Cu合金的情况下，在对由硅膜构成的半导体层进行利用氧等离子的氧化处理时，起因于氧等离子处理的损伤被导入由硅膜构成的半导体层，存在产生TFT的移动度降低的等问题。 

另外，如专利文献2，在配线中使用Cu合金的情况下，在使Cu合金与由氧化物半导体膜构成的半导体层接触、进行加热时，发生亚阈值系数的增加、阈值电压向负方向的位移，存在TFT成为正常接通动作等问题。 

本发明的目的在于，抑制配线中使用Cu合金的TFT的电特性值的降低。 

用于解决课题的手段