專利名稱：配線構(gòu)造、顯示裝置和半導(dǎo)體裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可以適用于液晶顯示器、有機EL顯示器等的平板顯示器(顯示裝置)，ULSI (超大規(guī)模集成電路)、ASIC(特定用途集成電路Application Specific IntegratedCircuit)、FET (場效應(yīng)晶體管)、二極管等的半導(dǎo)體裝置等的配線構(gòu)造，特別是涉及作為配線材料含有Cu合金膜的配線構(gòu)造。以下，特別以液晶顯示裝置的薄膜晶體管的配線為例進行列舉說明，但并非限定于此。
背景技術(shù)：
液晶顯示器等的有源矩陣型液晶顯示裝置，由如下構(gòu)成TFT基板，其以薄膜晶體管(Thin Film Transistor，以下稱為TFT。)為開關(guān)元件，具備透明像素電極、柵極配線和源極/漏極配線等的配線部、非晶硅(a-Si)和多晶硅(p-Si)等的半導(dǎo)體層；對置基板，其與TFT基板相對，留有規(guī)定的間隔而相對配置的共通電極；填充在TFT基板和對置基板之間的液晶層。 在TFT基板中，柵極配線和源極/漏極配線等的配線材料，至今為止使用的是鋁(Al)合金膜。但是，隨著顯示設(shè)備的大型化和高畫質(zhì)化推進，由于配線電阻大引起的信號延遲和電功率損失這樣的問題明顯化。因此作為配線材料，比Al電阻低的銅(Cu)受到注目。配線材料使用純Cu或Cu合金(以下，將其統(tǒng)稱為Cu系合金。)時，如專利文獻I 7所述，通常，在Cu系合金配線膜和TFT的半導(dǎo)體層之間會設(shè)有由Mo、Cr、Ti、W等的高熔點金屬構(gòu)成的阻擋金屬層。其中主要可列舉以下兩個理由。第一，可列舉的理由是，若不經(jīng)由阻擋金屬層，而是使Cu系合金配線膜與TFT的半導(dǎo)體層直接接觸，則由于其后的工序(例如，形成于TFT之上的絕緣層的成膜工序，和燒結(jié)及退火等的熱工序)的熱過程，會導(dǎo)致Cu系合金配線膜中的Cu擴散到半導(dǎo)體層中，TFT性能降低，或Cu系合金配線膜和半導(dǎo)體層的接觸電阻增加等。第二，如上述，若Cu系合金配線膜中的Cu擴散到半導(dǎo)體中，形成半導(dǎo)體層和Cu的反應(yīng)層，則存在Cu系合金配線膜從該反應(yīng)層的部分剝離的問題。即，若使Cu合金膜和半導(dǎo)體層直接接觸，則密接性降低。但是，為了形成這樣的阻擋金屬層，除了 Cu系合金配線膜形成用的成膜裝置以夕卜，還另行需要阻擋金屬形成用的成膜裝置。具體來說，就是必須使用分別多余地裝配有阻擋金屬層形成用的成膜室的成膜裝置(代表性的是，多個成膜室與硅片傳輸腔(transferchamber)連接的組合設(shè)備工具)，招致制造成本的上升和生產(chǎn)率的降低。在這樣的背景之下，作為省略上述這樣的阻擋金屬層的技術(shù)，例如可列舉專利文獻8。在專利文獻8中公開有一種配線構(gòu)造，作為Cu系合金膜和半導(dǎo)體層的直接接觸技術(shù)，是一種由含氮層或含氧氮層和Cu系合金膜構(gòu)成的材料,其中,含氮層的N(氮)或含氧氮層的氮或氧與半導(dǎo)體層的Si結(jié)合。先行技術(shù)文獻專利文獻
專利文獻I :日本特開平7-66423號公報專利文獻2 :日本特開平8-8498號公報專利文獻3 :日本特開2001-196371號公報專利文獻4 :日本特開2002-353222號公報專利文獻5 :日本特開2004-133422號公報專利文獻6 :日本特開2004-212940號公報專利文獻7 日本特開2005-166757號公報專利文獻8 :日本特開2008-118124號公報

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于上述這樣的情況而形成，其目的在于，提供一種配線構(gòu)造，其即使省略通常設(shè)于Cu系合金配線膜和半導(dǎo)體層之間的阻擋金屬層，也能夠發(fā)揮出優(yōu)異的低接觸電阻，此外Cu系合金配線膜和半導(dǎo)體層的密接性優(yōu)異。本發(fā)明包含以下的方式。[I] 一種在基板之上，從基板側(cè)按順序具備半導(dǎo)體層和Cu合金層的配線構(gòu)造，其中，在所述半導(dǎo)體層和所述Cu合金層之間，從基板側(cè)按順序包括如下層疊結(jié)構(gòu)含有從氮、碳、氟和氧所構(gòu)成的群中選擇的至少一種元素的(N、C、F、0)層；含有Cu和Si的Cu-Si擴散層，并且，構(gòu)成所述(N、C、F、O)層的氮、碳、氟和氧的任意一種元素與所述半導(dǎo)體層的Si結(jié)合，所述Cu合金層是從基板側(cè)按順序包含如下層的層疊結(jié)構(gòu)第一層，是含有從Zn、Ni、Ti、Al、Mg、Ca、W、Nb和Mn所構(gòu)成的群中選擇的至少一種的合金成分X的Cu-X合金層；第二層，是由純Cu或以Cu為主成分的Cu合金即比所述第一層的電阻率低的Cu合金構(gòu)成的層。[2]根據(jù)[I]所述的配線構(gòu)造，其中，作為所述Cu-X合金層的第一層的X含量為O. 5 20原子％。[3]根據(jù)[I]或[2]所述的配線構(gòu)造，其中，作為所述Cu-X合金層的第一層的膜厚為5 150nm，相對于Cu合金層整體膜厚在50%以下。[4]根據(jù)[I] [3]中任一項所述的配線構(gòu)造，其中，作為所述Cu-X合金層的第一層的膜厚x(nm)與X的含量y (原子％)滿足下式(I)的關(guān)系。y 彡-O. 085x+8. O... (I)[5]根據(jù)[I] [4]中任一項所述的配線構(gòu)造，其中，所述Cu-Si擴散層，是通過將所述(N、C、F、O)層、半導(dǎo)體層和所述Cu合金層按此順序形成后，通過施加熱過程而得到。[6]根據(jù)[I] [5]中任一項所述的配線構(gòu)造，其中，所述半導(dǎo)體層是氫化非晶硅或非晶硅。[7] 一種顯示裝置，其具有[I] [6]中任一項所述的配線構(gòu)造。[8] 一種半導(dǎo)體裝置，其具有從[I] [6]中任一項所述的配線構(gòu)造。根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種可以使Cu合金層與半導(dǎo)體層直接接觸的直接接觸技術(shù)，其中，不僅Cu合金層和半導(dǎo)體層的接觸電阻優(yōu)異，而且生產(chǎn)率也良好，加工余地(7° π-fe -7 — y' > process margin)進一步擴大。具體來說，就是難以受到各種加工條件的偏差(裝置性能的偏差、不穩(wěn)定性、未預(yù)見到的污染，難以控制的污染等)的影響，另外也不需要極端嚴格的條件管理，能夠提供難以受到加工條件的制約的技術(shù)。此外，使Cu合金層的第一層，成為作為合金成分含有X(X是從Zn、Ni、Ti、Al、Mg、Ca、W、Nb和Mn所構(gòu)成的群中選擇的至少一種)的Cu-X合金層(第一層)，使第二層為純Cu或以Cu為主成分的Cu合金、即比所述第一層的電阻率低的Cu合金所構(gòu)成的層，因此能夠?qū)崿F(xiàn)與半導(dǎo)體層的密接性的提高和低接觸電阻，而且能夠抑制作為Cu合金層整體的電阻率的上升。


圖IA是表示本發(fā)明的第一實施方式的TFT的構(gòu)成的概略剖面說明圖。圖IB是表示本發(fā)明的第一實施方式的TFT的構(gòu)成的概略剖面說明圖。
圖IC是表示本發(fā)明的第一實施方式的TFT的構(gòu)成的概略剖面說明圖。圖2是表示本發(fā)明的第二實施方式的TFT的構(gòu)成的概略剖面說明圖。圖3是說明本發(fā)明的配線構(gòu)造的工序的概略工序圖。圖4是表示本發(fā)明的第三的實施方式的MOSFET的構(gòu)成的概略剖面說明圖。圖5是說明本發(fā)明的第三的實施方式的配線構(gòu)造的各工序的工序圖。圖6是表示電極間距離與電阻的關(guān)系的標繪圖。圖7(a) (b)是說明由TLM元件進行的接觸電阻的測量原理的圖。圖8(a) (k)是說明MOSFET的制造工序的工序圖。圖9是表示密接性評價試驗結(jié)果，和第一層的膜厚與第一層中的Mn含量的關(guān)系的標繪圖。圖10是表示第二半導(dǎo)體層的厚度與Cu合金層整體(第一層+第二層)的電阻率的關(guān)系的標繪圖。圖11是表示應(yīng)用了本發(fā)明的配線構(gòu)造的TFT的Ids-Vg特性的標繪圖。
具體實施例方式本發(fā)明涉及可以使Cu系合金膜和半導(dǎo)體層直接接觸的直接接觸技術(shù)。詳細地說，是以所述專利文獻8為基礎(chǔ)，主要從生產(chǎn)率和密接性的觀點出發(fā)而反復(fù)研究的結(jié)果得以完成的發(fā)明。還有，專利文獻8的內(nèi)容在此作為參照并援引。首先，判明在專利文獻8的發(fā)明中會招致以下這樣的問題。為了得到專利文獻8所述的配線構(gòu)造(經(jīng)由含氮層或含氧氮層，半導(dǎo)體層與Cu系合金膜直接接觸的構(gòu)成)，首先，在等離子體CVD裝置(真空下)等的半導(dǎo)體層形成用室內(nèi)形成半導(dǎo)體層和含氮層或含氧氮層，其次，為了以濺射法等形成Cu系合金膜而需要遷移至專用的室(真空下)。根據(jù)本發(fā)明者的研究結(jié)果判明，在上述的遷移時，若含氮層等的表面觸及到大氣等而被過度地污染，則招致電特性(TFT特性和半導(dǎo)體層與Cu系合金膜的接觸電阻)的降低和偏差的問題。因此為了避免這些問題而反復(fù)研究，其結(jié)果達成下述(I) (II)的構(gòu)成。此外，從密接性、低電阻率和低接觸電阻的觀點出發(fā)，可知通過使Cu合金層成為下述(III)的構(gòu)成，能夠?qū)崿F(xiàn)與半導(dǎo)體層的密接性優(yōu)異的Cu合金層。(I)本發(fā)明的配線構(gòu)造，與專利文獻8所述的構(gòu)造不同，其具有的重大特征在于，如圖IA等所示這樣具有層疊結(jié)構(gòu)，即在(N、C、F、O)層之上形成有含有Cu和Si的Cu-Si擴散層。該Cu-Si擴散層如圖3的概略工序圖所示，是在形成含氮層等所代表的(N、C、F、O)層之后，在依次形成半導(dǎo)體層、Cu合金層的時刻而取得的，優(yōu)選在其后，通過TFT的制造工序所施加的熱過程進一步促進其形成，通過大致150°C以上(優(yōu)選為180°C以上)的熱處理，使Cu系合金膜中的Cu擴散到半導(dǎo)體層中的Si而取得。如此得到的Cu-Si擴散層，由Cu合金層中的Cu和半導(dǎo)體層的Si構(gòu)成，作為保護(N、C、F、0)層免受大氣污染的覆蓋層發(fā)揮作用。該Cu-Si擴散層如圖IA等所示，也可以直接形成于(N、C、F、0)層之上，但不限定于此。制造本發(fā)明的配線構(gòu)造的方法，其具有的特征在于，不像專利文獻8這樣在含氮層之上直接形成Cu合金層，而是如圖3的概略工序圖所示，在形成含氮層等所代表的(N、C、F、0)層之后，在相同的室內(nèi)接連繼續(xù)，在該(N、C、F、0)層之上再形成半導(dǎo)體層。若在進行該方法之后，再與專利文獻8同樣，遷移至Cu合金膜專用室而形成Cu系合金膜，其后以公知的方法制造TFT，則上述的半導(dǎo)體層，由于其后的熱過程而變成Cu-Si擴散層，因(N、C、F、O)層受到污染造成的TFT特性的降低和接觸電阻的上升，或其偏差這樣的問題得到消除， 其結(jié)果是，能夠提供使TFT的半導(dǎo)體層與Cu系合金膜直接且確實地直接接觸，并具有良好的電特性的直接接觸技術(shù)。(II)在本發(fā)明中，作為具有防止Cu合金層和直接形成于TFT基板之上的半導(dǎo)體層的相互擴散作用的阻擋層而公開(N、C、F、0)層。在專利文獻8中，作為所述阻擋層公開了含氮層和含氧氮層，但根據(jù)其后的本發(fā)明者的研究，上述的作用，含有碳和氟的層也能夠發(fā)揮同樣的作用，更詳細地說，含有從氮、碳、氟和氧所構(gòu)成的群中選擇的至少一種元素的(N、C、F、0)層，全部能夠得到與含氮層和含氧氮層實質(zhì)上同樣的結(jié)果，這通過實驗得到確認。如此在本發(fā)明中，使用(N、C、F、O)層作為阻擋層，在這一點上使專利文獻8的技術(shù)得到了進一步發(fā)展。(III)本發(fā)明的Cu合金層，這含有第一層和第二層的層疊結(jié)構(gòu)，第一層是作為合金成分含有X (X是從Zn、Ni、Ti、Al、Mg、Ca、W、Nb和Mn所構(gòu)成群的中選擇的至少一種)的Cu-X合金層。在本發(fā)明中，與半導(dǎo)體層直接接觸的第一層，由含有有助于密接性提高的合金元素的Cu合金構(gòu)成，由此，與半導(dǎo)體層的密接性提高。另外這些X元素不會使Cu合金層和半導(dǎo)體層的接觸電阻上升。另一方面，層疊在上述第一層之上的第二層，由電阻率低的元素(純Cu或具有與純Cu同程度的低電阻率的Cu合金)構(gòu)成，由此，可實現(xiàn)Cu合金層整體的電阻率的降低。S卩，通過成為本發(fā)明所規(guī)定的上述層疊結(jié)構(gòu)，即能夠使電阻率比Al低的這種Cu本來的特性有效地最大限度地發(fā)揮，而且又能夠消除作為Cu的缺點的與半導(dǎo)體層的低密接性。以下，詳細地說明本發(fā)明。如上述，本發(fā)明是以專利文獻8的技術(shù)為基礎(chǔ)而進一步加以改良的技術(shù)，關(guān)于含氮層等的形成方法等參照專利文獻8即可。本說明書中，重點說明與專利文獻8的不同點。首先，一邊參照圖IA 圖1C、圖2，一邊對于本發(fā)明的配線構(gòu)造及其制造方法進行說明。本發(fā)明的配線構(gòu)造，是在基板之上，從基板側(cè)按順序具備半導(dǎo)體層和Cu合金層的配線構(gòu)造，其中，在半導(dǎo)體層和Cu合金層之間，從基板側(cè)按順序包括如下層疊結(jié)構(gòu)含有從氮、碳、氟和氧所構(gòu)成的群中選擇的至少一種的元素的(N、C、F、0)層；含有Cu和Si的Cu-Si擴散層。這樣的層疊結(jié)構(gòu)至少設(shè)于半導(dǎo)體層和Cu合金層之間即可，例如像圖IA 圖IC所示，也可以在半導(dǎo)體層之上直接具有上述的層疊結(jié)構(gòu)。另外如圖2所示，(N、C、F、0)層也可以具有多層，從基板側(cè)按順序具有半導(dǎo)體層、(N、C、F、0)層、半導(dǎo)體層，其上具有上述的層疊結(jié)構(gòu)的實施方式也包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。本發(fā)明并不受這些實施方式限定。以下，一邊參照附圖一邊詳細說明本發(fā)明的配線構(gòu)造的第一 第三實施方式。本發(fā)明的配線構(gòu)造，能夠用于源極/漏極電極和TAB連接電極等，也可以適用于液晶顯示器、有機EL顯示器等的顯示裝置，和ULSI、ASIC、FET、二極管等的半導(dǎo)體裝置。以下，作為應(yīng)用于本發(fā)明的配線構(gòu)造的顯示裝置的典型例，作為半導(dǎo)體層的典型例，使用MOSFET的實施方式3說明TFT的實施方式I 2，但并沒有限定于些的意圖。另外，半導(dǎo)體層的種類是氫化非晶硅、非晶硅、微晶硅、多晶硅或單晶硅的任意一種都可以。還有，以下在成膜于(N、C、F、0)層之上的半導(dǎo)體層中，將經(jīng)過其后的熱過程，最終能夠變成可保護該(N、C、F、0)層免受大氣污染的Cu-Si擴散層的半導(dǎo)體層稱為“第二半導(dǎo)體層”，將直接形成于TFT用基板之上的半導(dǎo)體層稱為“第一半導(dǎo)體層”。 (本發(fā)明的第一實施方式)本發(fā)明的TFT的第一實施方式顯示在圖IA中。圖IA具有的構(gòu)造是，在TFT用基板之上具有第一半導(dǎo)體層，在其上具有直接由(N、C、F、0)層和Cu-Si擴散層構(gòu)成的雙層的層疊結(jié)構(gòu)，在其上直接形成有Cu合金層(含第一層和第二層)。圖IA的構(gòu)造，能夠通過在形成(N、C、F、0)層后，再形成第二半導(dǎo)體層，接著形成Cu合金層(層疊結(jié)構(gòu))，其后施加大約150°C以上的熱過程而取得。在第一實施方式中，(N、C、F、O)層含有氮、碳、氟和氧的至少I種元素。該(N、C、F、0)層以大至覆蓋半導(dǎo)體層的表面整體的方式形成，因此，作為用于防止Cu合金層和第一半導(dǎo)體層的界面的Cu與Si的相互擴散的阻擋而有效地發(fā)揮作用。優(yōu)選為含氮層。詳細地說，構(gòu)成上述層的氮、碳、氟、氧與第一半導(dǎo)體層的Si結(jié)合，主要含有Si氮化物、Si碳化物、Si氟化物、Si氧化物。在此，Si氮化物、Si碳化物和Si氟化物也可以再含有氧，例如也能夠包含Si氮化物進一步含有氧的Si的氧氮化物這樣的復(fù)合化合物。Si的氧氮化物等的含氧復(fù)合化合物，例如，能夠與在含氮層的形成等過程中不可避免地導(dǎo)入的氧(O)結(jié)合在而得到。在此，(N、C、F、O)層所含的氮原子、碳原子、氟原子、氧原子的面密度的合計，與第一半導(dǎo)體層材料(代表性的是Si)的有效鍵的面密度相同，或具有比該有效鍵的面密度高的面密度。為了防止Cu合金層和第一半導(dǎo)體層的相互擴散，需要以含氮層等的(N、C、F、0)層覆蓋半導(dǎo)體層的表面。這種情況下，優(yōu)選存在于半導(dǎo)體層表面的懸空鍵(dangling bond)與構(gòu)成上述層的各元素結(jié)合。所謂“有效鍵”，意思是在也考慮到氮原子、碳原子、氟原子、氧原子的立體位阻之后，能夠配置在半導(dǎo)體層表面的結(jié)合鍵，所謂“有效鍵的面密度”，意思是由(N、C、F、O)層覆蓋半導(dǎo)體層的表面整體時的面密度。有效鍵的面密度，根據(jù)半導(dǎo)體材料的種類等而有所不同，但例如在硅的情況下，即使由于結(jié)晶的面取向而有一些差異，但大致處于IO14CnT2 2 X IO16CnT2的范圍內(nèi)。具體來說，例如，在含氮層主要含有Si氮化物時，以及主要含有Si氮化物，還含有Si的氧氮化物時的任意一種情況下，優(yōu)選含氮層的氮，在與第一半導(dǎo)體層接觸的界面，具有IO14CnT2以上、2X IO16CnT2以下的面密度(NI)。為了確保期望的TFT特性等，更優(yōu)選含氮層的氮的面密度的下限為2X1014cm_2，進一步優(yōu)選為4X1014cm_2。同樣優(yōu)選含碳層的碳，在與半導(dǎo)體層接觸的界面，具有IO14CnT2以上、2 X IO16CnT2以下的面密度(Cl)，更優(yōu)選為2 X IO14CnT2以上，進一步優(yōu)選為4X IO14CnT2以上。另外，含氟層的氟也與上述一樣，優(yōu)選在與第一半導(dǎo)體層接觸的界面，具有IO14CnT2以上、2X IO16CnT2以下的面密度(Fl)，更優(yōu)選為2X IO14CnT2以上，進一步優(yōu)選為4X IO14CnT2以上。從同樣的觀點出發(fā)，含氧層的氧也與上述同樣，優(yōu)選在與第一半導(dǎo)體層接觸的界面，具有IO14CnT2以上、2X IO16CnT2以下的面密度(01)，更優(yōu)選為2X IO14CnT2以上,進一步優(yōu)選為4X IO14CnT2以上。(N、C、F、O)層，至少具有一層以上含有Si-N鍵、Si-C鍵、Si-F鍵、Si-O鍵的層即可。在此，Si-N鍵的Si和N的距離(原子間隔)約O. 18nm，實質(zhì)上優(yōu)選為O. 2nm以上，更優(yōu)選為0.3nm以上。但是，若含氮層的氮的面密度(NI)過高，則含氮層所含的絕緣性的Si氮化物也變多，電阻上升，有可能使TFT性能劣化。含氮層的氮的面密度的上限更優(yōu)選為lX1016cm_2。從同樣的觀點出發(fā)，Si-C鍵的Si和C的距離(原子間隔)約O. 19nm，實質(zhì)上優(yōu)選為O. 2mm以上，更優(yōu)選為O. 3nm以上。另外，含碳層的碳的面密度的上限更優(yōu)選為 lX1016cm_2。從同樣的觀點出發(fā)，Si-F鍵的Si的F的距離(原子間隔)約O. 16nm，實質(zhì)上優(yōu)選為O. ISnm以上，更優(yōu)選為O. 25nm以上。另外，含氟層的氟的面密度的上限更優(yōu)選為I X 1016cnT2。此外，Si-O鍵的Si和O的距離(原子間隔)約O. 13nm,實質(zhì)上優(yōu)選為O. 15nm以上，更優(yōu)選為O. 2nm以上。含氧層的氧的面密度的上限更優(yōu)選為IX 1016cm_2。前述的(N、C、F、O)層的氮的面密度(NI)、碳的面密度(Cl)、氟的面密度(Fl)、氧的面密度(01),例如，能夠運用 RBS (Rutherford Backscattering Spectrometry,盧瑟福背散射分析)法計算。還有，(N、C、F、O)層是除去O的(N、C、F)層，并且如Si的氧氮化物等這樣含有含氧化合物時(例如，除了 Si氮化物之外還含有Si的氧化物時)，構(gòu)成上述層的各元素的面密度的合計滿足上述要件，并且各元素的面密度(NI、Cl、Fl)與氧的面密度(01)的比的合計(N1+C1+F1)/01優(yōu)選為I. O以上，由此，TFT特性進一步提高。Si的氮化物等的含氮化合物和Si的氧氮化物等的含氧化合物，原本是絕緣物，但(N、C、F、0)層的厚度因為如后述這樣極薄而達到大致O. ISnm以上、5nm以下，所以將電阻抑制得很低。根據(jù)本發(fā)明者的實驗結(jié)果判明，TFT特性由于(N1+C1+F1)/01的比而受到影響，為了得到更優(yōu)異的TFT特性，將(N1+C1+F1)/01的比增大到1.0以上即可。若(N1+C1+F1)/01的比變大，則(N、C、F、O)層中的電阻成分變少，因此認為能夠得到良好的晶體管特性。(N1+C1+FD/01的比越大越好，例如，優(yōu)選為1.05以上，更優(yōu)選為I. I以上。(N1+C1+F1)/01的比，例如，在運用等離子體氮化法形成含氮層時，能夠通過適當?shù)乜刂频入x子體的氣壓和氣體組成、處理溫度等的等離子體發(fā)生條件來進行調(diào)節(jié)。(N、C、F、O)層的厚度，優(yōu)選大致在O. 18nm以上、5nm以下的范圍內(nèi)。如前述，(N、C、F、O)層，作為用于防止在Cu合金層和第一半導(dǎo)體層的界面的Cu和Si的相互擴散的阻擋層有用，但(N、C、F、O)層容易成為絕緣體，因此若過厚，則電阻極高，除此之外TFT性能也劣化。通過將(N、C、F、0)層的厚度控制在上述范圍內(nèi)，可將(N、C、F、0)層的形成造成的電阻上升抑制在不會對TFT性能帶來不良影響的范圍內(nèi)。(N、C、F、0)層的厚度更優(yōu)選為大致3nm以下,進一步優(yōu)選為2nm以下,更進一步優(yōu)選為Inm以下。(N、C、F、O)層的厚度,能夠通過各種物理分析方法求得，例如，除了前述的RBS法以外，還能夠利用XPS(X射線光電子能譜)法、SMS ( 二次離子質(zhì)譜)法、GD-OES (高頻輝光放電光譜)法等。還有，也能夠使上述(N、C、F、O)層的厚度的上限和下限任意組合而處于該范圍。構(gòu)成(N、C、F、0)層的各元素的原子數(shù)和Si原子數(shù)的比((N、C、F、O)/Si)的最大值，優(yōu)選在O. 5以上、I.5以下的范圍內(nèi)。由此，不會使TFT特性劣化，而能夠有效地發(fā)揮來自(N、C、F、0)層的阻擋作用。上述的比的最大值更優(yōu)選為O. 6以上，進一步優(yōu)選為O. 7以上。上述的比，例如，能夠通過將等離子體照射時間大致控制在5秒至10分鐘的范圍內(nèi)而進行調(diào)節(jié)。上述的比，通過由RBS法分析(N、C、F、O)層的深度方向的元素(N、C、F、O和Si)而進行計算。還有，也能夠使上述比的最大值的上限和下限任意地組合而處于這一范圍。為了形成上述的(N、C、F、0)層，在形成第一半導(dǎo)體層之后，將氮、碳、氟、氧的至少任意一種供給到第一半導(dǎo)體層表面即可。具體來說，能夠利用含有其任意一種的等離子體而形成上述的層。或者，也可以采用熱滲氮法和胺化法形成含氮層。以下，對于利用等離子體的方法進行詳細地說明。等離子體能夠使用含有氮、碳、氟、氧的至少任一種的氣體。作為可以利用的氣體，可列舉如下n2、nh3、n2o、no等的含氮氣體；nf3等的含氮/氟氣體；C0、CO2、碳氫化合物系氣體(例如CH4、C2H4, C2H2等)等的含碳氣體；碳氟化合物系氣體(例如CF4、C4F8等)、CHF3等的含碳/氟氣體；除氧(O2)以外，還含有氧原子的氧化氣體(例如03等)等的含氧氣體等。能夠?qū)⑦@些氣體作為單獨或混合氣體利用。另外，作為從含有上述的氣體的等離子體源，將氮、碳、氟、氧的至少任意一種供給到半導(dǎo)體層表面的方法，例如，可列舉在等離子體源的鄰域設(shè)置半導(dǎo)體層而進行的方法。在此，等離子體源和半導(dǎo)體層的距離，根據(jù)等離子體種類、等離子體發(fā)生的功率、壓力、溫度等的各種參數(shù)適宜設(shè)定即可，但一般來說，能夠利用距接觸到等離子體的狀態(tài)數(shù)cm IOcm的距離。在這樣的等離子體鄰域，存在具有高能量的原子，借助該高能量向半導(dǎo)體層表面供給氮、碳、氟、氧等，從而能夠在半導(dǎo)體表面形成氮化物、碳化物、氟化物、氧化物等。除了上述方法之外，例如，也可以利用離子注入法。根據(jù)該方法，離子被電場加速而可以長距離的移動，因此能夠任意設(shè)定等離子體源和半導(dǎo)體層的距離。該方法可以通過使用專用的離子注入裝置來實現(xiàn)，但優(yōu)選使用等離子體離子注入法。等離子體離子注入法，是對于設(shè)置在等離子體鄰域的半導(dǎo)體層外加負高壓脈沖，由此均勻地進行離子注入的技術(shù)。關(guān)于氧除了上述方法以外，若進行半導(dǎo)體層表面的UV照射，則反應(yīng)性高的臭氧發(fā)生而使半導(dǎo)體表面氧化，因此能夠向半導(dǎo)體層供給氧。另外，對于半導(dǎo)體表面進行過氧化氫水、硝酸等的酸浸潰處理也可以供給氧。在形成(N、C、F、O)層時，從制造工序的簡略化和處理時間的縮短化等觀點出發(fā)，優(yōu)選以如下方式控制用于上述層形成的裝置和室、溫度和氣體組成來進行。首先，裝置為了使制造工序簡略化，優(yōu)選以半導(dǎo)體層形成裝置相同的裝置進行，更優(yōu)選以同一裝置在同一室進行。由此，在裝置間或裝置內(nèi)，不需要多余地移動處理對象的工件。關(guān)于溫度，優(yōu)選在與半導(dǎo)體層的成膜溫度實質(zhì)上相同的溫度(能夠包含約±10°c的范圍。)下進行，由此，能夠省略伴隨溫度變動而來的時間調(diào)節(jié)。另外，關(guān)于氣體組成，(i)可以使用含有從氮、碳、氟和氧所構(gòu)成的群中選擇的至少一種元素的氣體(前述的含氮氣體、含碳氣體、含氟氣體、含氧氣體等)形成(N、C、F、0)層，或(ii)也可以使用含有從氮、碳、氟和氧所構(gòu)成的群中選擇的至少一種元素的氣體和用于半導(dǎo)體層形成的原料氣體的混合氣體，形成(N、C、F、0)層，或(iii)也可以使用含有從氮、碳、氟和氧所構(gòu)成的群中選擇的至少一種元素的氣體和還原性氣體的混合氣體，形成(N、C、F、0)層。例如，在形成含氮層時，如上述(i)，也可以只使用至少含有氮的含氮氣體(N2、NH3、NF3等)進行，但如上述(ii)，優(yōu)選為含氮氣體和用于半導(dǎo)體層形成的原料氣體(SiH4)的混合氣體。若只使用含氮氣體形成含氮層，則在半導(dǎo)體層形成后，為了對室內(nèi)進行凈化，需要將使用過的半導(dǎo)體層形成用氣體全部一下子排除，但若如上述這樣在混合氣體的條件下進行，則不需要排除氣體，因此能夠縮短處理時間。在上述(ii)中，含有從氮、碳、氟和氧所構(gòu)成的群中選擇的至少一種元素的氣體(以下簡稱為“ (N、C、F、O)氣體”，特別指含氮氣體)，和用于半導(dǎo)體層形成的原料氣體(以下簡稱為“半導(dǎo)體原料氣體”)的流量比((N、C、F、0)氣體/半導(dǎo)體原料氣體)，優(yōu)選控制在O. 10以上、15以下，由此，除了上述處理時間的縮短效果得到有效發(fā)揮以外，還能夠防止阻 擋層的絕緣性上升、TFT特性(開電流/關(guān)電流)的降低和接觸電阻的上升。若(N、C、F、O)氣體過少，則Cu和Si的相互擴散防止效果有可能無法有效地發(fā)揮，反之，若(N、C、F、0)氣體過多，則該薄膜層內(nèi)的結(jié)合有可能不穩(wěn)定。((N、C、F、0)氣體/半導(dǎo)體原料氣體)的更優(yōu)選的流量比為O. 3以上、10以下，進一步優(yōu)選的流量比為O. 5以上、7以下。還有，也能夠使上述流量比的上限和下限任意組合而處于此范圍?；蛘?，氣體組成如上述(iii)，優(yōu)選為前述的含氮氣體和含還原元素氣體的混合氣體，由此，半導(dǎo)體層的氧化得到進一步有效地抑制。作為還原性元素，例如，可列舉NH3和H2等。其中，NH3不僅具有還原作用，而且還作為含氮氣體發(fā)揮作用，因此也能夠單獨使用，但也可以與H2混合使用。Cu-Si擴散層，如上述，在成膜Cu合金層的時刻得到，優(yōu)選通過其后TFT的制造工序中所施加的熱過程而使其形成得到進一步促進，通過Cu合金層中的Cu擴散到第二半導(dǎo)體層中的Si中而取得。該Cu-Si擴散層具有的作用是，保護上述(N、C、F、O)層免受來自大氣的污染。Cu-Si擴散層的厚度，優(yōu)選根據(jù)所需要的TFT特性等適宜調(diào)整，優(yōu)選為O. 2nm以上、200nm以下。詳細地說，比相當于Cu-Si原子一層量的厚度(約O. 2nm左右)厚即可，從TFT制造的觀點出發(fā)，以盡可能薄為宜，本著這一宗旨而優(yōu)選在200nm以下。第二半導(dǎo)體層所具有的作用如上述，通過Cu合金層中的Cu擴散面，是形成Cu-Si擴散層，由此保持上述(N、C、F、O)層免受來自大氣的污染，但若其膜厚過厚，則Cu合金層整體(第一層+第二層)的電阻率有可能上升。從這樣的電阻率的觀點出發(fā)，優(yōu)選第二半導(dǎo)體層的膜厚在45nm以下。接下來，對于本發(fā)明所使用的Cu合金層進行說明。本發(fā)明的Cu合金層，是從基板側(cè)按順序含有第一層和第二層的層疊結(jié)構(gòu)。關(guān)于第一層第一層，是作為合金成分含有X (X是從Zn，Ni，Ti，Al，Mg，Ca，W，Nb和Mn所構(gòu)成群的中選擇的至少一種)的Cu-X合金層。通過形成這樣的第一層，即使不經(jīng)由阻擋金屬層，也能夠提高與半導(dǎo)體層(有也含有變成Cu-Si擴散層的半導(dǎo)體層的意思，因此含有第一半導(dǎo)體層和第二半導(dǎo)體層這兩方。以下，對于本發(fā)明的Cu合金層和半導(dǎo)體層的密接性進行闡述的情況相同。)的密接性，并且能夠達成與半導(dǎo)體層的低接觸電阻。這些X元素選擇的是，雖然在Cu金屬中固溶，但在Cu氧化膜中是不固溶的元素。若固溶有這些元素的Cu合金經(jīng)過成膜過程的熱處理而被氧化，則上述元素擴散而在晶界和界面稠化，認為借助該稠化層，與半導(dǎo)體層的密接性提高。另外這些元素能夠?qū)τ谑褂肅u時的有用性(Cu自身的低電阻和低接觸電阻)沒有任意阻礙地發(fā)揮上述密接性。上述X元素之中優(yōu)選的是Mn、Ni，更優(yōu)選的是Mn。特別是Mn其密接性優(yōu)異。Mn是上述界面的稠化現(xiàn)象展現(xiàn)得非常強的元素，經(jīng)過Cu合金成膜時或成膜后的熱處理(例如，包括形成SiN膜的絕緣膜的工序這樣的顯示裝置的制造過程中的熱過程)，從膜的內(nèi)側(cè)向外側(cè)移動。Mn向界面的移動，通過來自熱處理的氧化而生成的Mn氧化物成為驅(qū)動力，從而更進一步得到促進。其結(jié)果是，與半導(dǎo)體層的密接性提高。Cu-X合金層(第一層)的X含量優(yōu)選為O. 5 20原子％。作為X兀素單獨使用上述元素時，單獨的量滿足上述范圍即可，含有2種以上時，合計量滿足上述范圍即可。若X含量低于O. 5原子％，則與半導(dǎo)體層的密接性和低接觸電阻有可能不能實現(xiàn)。另一方面，若X含量超過20原子％，則Cu-X合金膜的電阻變高，其結(jié)果是，接觸電阻有可能變高。X含量的優(yōu)選范圍是5 15原子％。還有，也能夠任意組合上述X含量的上限和下限而達到該 范圍。另外，Cu-X合金層(第一層)的膜厚優(yōu)選為5 150nm,優(yōu)選相對于Cu合金層整體膜厚在50%以下。若膜厚低于5nm，則TFT的制造程序中的熱處理過程中，后述的第二層的Cu原子容易通過Cu-X合金層(第一層)而到達半導(dǎo)體層，其結(jié)果是，Cu-Si擴散層的膜厚變得過厚，接觸電阻有可能變高。另外，若膜厚低于5nm，則有可能不能確保密接性。另一方面，若膜厚超過150nm，或相對于Cu合金層整體膜厚的比例超過50 %，則Cu合金層整體(第一層+第二層)的電阻變高，來自配線的放熱的問題有可能嚴重。Cu-X合金層(第一層)的優(yōu)選膜厚為20 lOOnm，更優(yōu)選的膜厚為20 60nm。還有，也可以任意組合上述Cu-X合金層的膜厚的上限和下限而達到這一范圍。此外，為了最大限度地發(fā)揮密接性提高效果，優(yōu)選不分別控制X元素的含量和第一層的膜厚，而是相互關(guān)聯(lián)地控制。這是由于根據(jù)本發(fā)明者們的實驗結(jié)果判明，與半導(dǎo)體層的密接性，與存在于第一層的X元素的總量密切相關(guān)。即，X元素的含量少時，優(yōu)選增厚膜厚，膜厚薄時，優(yōu)選增多X元素的含量。更具體地說，就是優(yōu)選上述Cu-X合金層(第一層)中的X的含量y(原子％)，和Cu-X合金層(第一層)的膜厚x(nm)滿足下(I)式的關(guān)系。y 彡-O. 085x+8. O... (I)不滿足上述(I)式的關(guān)系時，密接性不可能不充分。如果是關(guān)于密接性，則只要滿足上述(I)式，膜厚越厚越好，但如上述，若膜厚過厚，則Cu合金層整體的電阻有可能變高，因此考慮到密接性和電阻的平衡，優(yōu)選適當?shù)乜刂颇ず瘛?gòu)成Cu-X合金層(第一層)的Cu-X合金，此外也可以還含有Fe和/或Co合計(單獨時為單獨的量)為O. 02 I. O原子％，由此可達成低電阻率，并且與半導(dǎo)體層的密接性提高。優(yōu)選的含量為O. 05原子％以上、0.8原子％以下，更優(yōu)選為O. I原子％以上、O. 5原子％以下。還有，也可以任意組合上述Fe和/或Co的含量的上限和下限而達到這一范圍。關(guān)于第二層 在本發(fā)明的Cu合金層中，第二層形成于第一層之上(正上)，由以純Cu或Cu為主成分的Cu合金，即比上述第一層電阻率低的Cu合金構(gòu)成。在此，所謂以Cu為主成分，意思是在包含于Cu合金中的元素之中，Cu含有得最多。Cu合金中的Cu的含量，如后述根據(jù)所適用的合金元素而有所不同，因此不能一概而論，但優(yōu)選為例如60原子％以上(優(yōu)選為70原子％)、低于100原子％ (優(yōu)選為99. 9原子％以下)。通過設(shè)置這樣的第二層，能夠?qū)u合金層全體的電阻率抑制得低。在此，所謂比第一層的電阻率低的Cu合金，是適當?shù)乜刂坪辖鹪氐姆N類和/或含量，使之與含有X元素的Cu-X合金所構(gòu)成的第一層相比，電阻率較低即可。電阻率低的元素(大致與純Cu合金同樣低的元素)，參照文獻所述的數(shù)值等，能夠很容易地從公知的元素中選擇。但是，即使是電阻率高的元素，如果減少含量(大致為O. 05 I原子％左右)，也能夠降低電阻率，因此可以適用于第二層的合金元素，未必限定為電阻率低的元素。具體來說，優(yōu)選使用例如Cu-O. 5原子％ NiXu-O. 5原子％ ZnXu-O. 3原子％ Mn等。另外，作為可以適用于第二層的合金，也可以含有氧氣和氮氣等氣體成分，例如能夠使用Cu-O和Cu-N等。上述Cu合金層整體的厚度(第一層+第二層)能夠根據(jù)所需要的TFT特性等而適宜設(shè)定，但優(yōu)選大概為IOnm I μ m,更優(yōu)選為30nm 800nm,進一步優(yōu)選為50nm 600nm。 還有，也可以任意組合上述Cu合金層整體的厚度的上限和下限而達到這一范圍。本發(fā)明所使用的Cu合金層，第一層和第二層均含有上述元素，余量是Cu和不可避免的雜質(zhì)。由上述層疊結(jié)構(gòu)構(gòu)成的本發(fā)明的Cu合金層，優(yōu)選由濺射法形成。具體來說，優(yōu)選通過濺射法成膜構(gòu)成上述第一層的材料后，在其上通過濺射法成膜構(gòu)成上述第二層的材料而成為層疊結(jié)構(gòu)即可。如此形成Cu合金層疊膜后，進行規(guī)定的圖案形成，從覆度范圍的觀點出發(fā)，優(yōu)選將截面形狀加工成錐形角度45 60°左右的錐狀。如果采用濺射法，則能夠成膜與濺射靶大致相同的組成的Cu合金層。因此通過調(diào)整濺射靶的組成，能夠調(diào)整Cu合金層的組成。濺射靶的組成也可以使用不同組成的Cu合金靶進行調(diào)整，或者通過在純Cu靶上搭載(chip on)合金元素的金屬而進行調(diào)整。還有在濺射法中，在成膜的Cu合金層的組成和濺射靶的組成之間，會產(chǎn)生一點偏移。但是該偏移大致在數(shù)原子％以內(nèi)。因此，即便使濺射靶的組成最大，如果在土 10原子％的范圍內(nèi)加以控制，則仍能夠成膜期望的組成的Cu合金層。本發(fā)明所使用的基板沒有特別限定，例如，可列舉無堿玻璃、高應(yīng)變點玻璃，鈉鈣玻璃等。(本發(fā)明的第二實施方式)本發(fā)明的TFT的第二實施方式，是在構(gòu)成上述第一實施方式的雙層的層疊結(jié)構(gòu)的(N、C、F、0)層與TFT用基板之間，具有第一半導(dǎo)體層、(N、C、F、0)層、第一半導(dǎo)體層的例子。詳細地說所具有的構(gòu)造是，如圖2所示，在TFT用基板之上具有第一半導(dǎo)體層、(N、C、F、O)層、第一半導(dǎo)體層，在其上直接具有由(N、C、F、O)層和Cu-Si擴散層構(gòu)成的雙層的層疊結(jié)構(gòu)，在其上直接形成有Cu合金層。(本發(fā)明的第三的實施方式)本發(fā)明的MOSFET的第一實施方式顯示在圖4中。圖4具有的構(gòu)造是，在單晶Si的上直接具有由(N、C、F、0)層和Cu-Si擴散層構(gòu)成的雙層的層疊結(jié)構(gòu)，在其上直接形成有Cu合金層。這樣的構(gòu)造由圖5所示的工序形成。即，通過離子注入法等將N、C、F、0之中例如氮打入單晶Si基板中。這時，所注入的氮以一定深度(稱為射程)為中心大致具有高斯分布的深度方向分布。通過所注入的氮的破壞，Si的一部分非晶化。接著通過濺射和涂覆成膜Cu合金層，其后實施退火等的熱處理，從而形成Cu合金層(含有第一層和第二層)/Cu-Si擴散層/含氮層/單晶Si的構(gòu)造。上述的實施方式，具有與前述TFT的第一實施方式相同的配線構(gòu)造。MOSFET的實施方式不受上述限定，例如，能夠采用與前述TFT的第一 第二實施方式實質(zhì)上相同的構(gòu)造?！厖⒄請D8 (a) (k)的各工序圖，一邊說明MOSFET (金屬-氧化層-半導(dǎo)體-場效晶體管Metal-oxide-semiconductor field effect transistor)的制造方法。在此，說明在單晶P型Si基板上,通過局部氧化(LCOS :Local oxydation of Si)法進行元件分離圖案的形成，在元件的活性區(qū)域(沒有被局部氧化的區(qū)域)制作MOSFET的程序。以下說明使用了多晶硅的例子，但沒有限定于此的意圖。
首先，在單晶P型Si基板上，通過熱氧化等形成柵極絕緣膜(圖8(a))。接著，通過CVD等，成膜P型摻雜的多晶硅(圖8(b))。其后通過平版印刷術(shù)，對抗蝕劑進行圖案形成(圖8(c))。以該抗蝕劑為掩模，通過干刻蝕對于多晶硅進行刻蝕(圖8(d))。接著通過離子注入法等將As打入基板，實施活性化退火而形成源極-漏極區(qū)域(圖8 (e))。接著，通過CVD等形成層間絕緣膜(圖8(f))。通過平版印刷術(shù)進行圖案形成(圖8(g))，若實施干刻蝕，則形成在源極-漏極區(qū)域用于使金屬配線膜(Cu合金層)連接的接觸孔(圖8(h))。接著，經(jīng)過前述圖5所示的工序，形成Cu合金層(含有第一層和第二層)/Cu-Si擴散層/含氮層/單晶Si的構(gòu)造。即，通過離子注入法等將氮注入基板。這時，所注入的氮以一定深度(稱為射程)為中心大致具有高斯分布的深度方向分布。通過所注入的氮的破壞，Si的一部分非晶化(圖8(i))。接著，通過濺射或涂覆形成Cu系合金膜(圖8(j))，通過進行CMP (化學(xué)機械平坦化Chemical Mechanical Polish)而加工成配線圖案。最后若進行退火，則能夠得到具有Cu-Si擴散層的MOSFET (圖8 (k))。實施例以下，列舉實施例更具體地說肯本發(fā)明，但本發(fā)明不受以下的實施例限制，在能夠符合上述/下述的宗旨的范圍也可以加以變更實施，這些均包含在本發(fā)明的技術(shù)的范圍內(nèi)。實施例I密接性的評價在實施例I中，按照以下的要領(lǐng)制作使Cu合金層的第一層的組成變化的試料，評價Cu合金層和半導(dǎo)體層的密接性。首先，在玻璃基板上，通過等離子體CVD法，形成膜厚200nm的、摻雜有雜質(zhì)(P)的低電阻的非晶硅膜(n-a-Si :H層)。該低電阻非晶硅膜(n-a-Si :H層)，通過進行由以SiH4、PH3為原料的等離子體CVD而形成。等離子體CVD的成膜溫度為320°C。其次，在相同的等離子體CVD裝置的相同室內(nèi)，只給給氮氣而使等離子體，以氮等離子體處理上述的低電阻非晶硅膜的表面30秒鐘，形成含氮層。外加到該等離子體上的RF功率密度約0. 3W/cm2，成膜溫度為320°C，氣壓為67Pa。以RBS法和XPS法對于表面進行分析的結(jié)果確認，形成厚度約Inm的含氮層。接著，不從上述CVD裝置取出，而是接著形成膜厚IOnm的摻雜有雜質(zhì)(P)的低電阻非晶硅膜。在其上，通過濺射法，如圖9所示這樣隨機以各種條件(Mn含量、膜厚)形成Cu-Mn合金膜，再在其上形成500nm的純Cu膜。濺射的成膜溫度為室溫。接著，通過光刻法對抗蝕劑進行圖案形成，以抗蝕劑為掩模而刻蝕上述的Cu合金膜，由此形成密接性試驗用的圖案。還有，本發(fā)明的Cu-Si擴散層如前述，在形成上述Cu合金膜的時刻被形成，因此在本實施例中，在Cu合金膜的成膜后進行密接性評價試驗。如果在Cu合金膜成膜后進行熱處理，則Cu-Si擴散層的形成進一步促進，因此能夠?qū)崿F(xiàn)與Cu合金膜成膜后的密接性同等或更高的密接性。密接性評價，通過利用膠帶進行剝離試驗進行評價。詳細地說，在Cu合金膜的表面，用切刀切成Imm間隔的圍棋盤格狀。接著，將住友3M社制黑色聚酯帶(制品編號8422B)牢固地粘貼在上述Cu合金膜上，一邊保持上述膠帶的撕下角度為60°，一邊一舉剝離上述膠帶，統(tǒng)計由上述膠帶剝離的圍棋盤格的區(qū)劃數(shù)，求得與總區(qū)劃的比率(膜剝離率)。測量進行3次，以3次的平均值作為各試料的膜剝離率。
在本實施例中，膜剝離率低于O 5 %的判定為〇，在5 %以上、低于50 %的判定為Δ, 50%以上的判定為X。結(jié)果顯不在圖9中。由表示密接性評價試驗的結(jié)果的圖9可知，使第一層的Mn的含量y(原子％ )與第一層的膜厚x(nm)相互關(guān)聯(lián)控制，這在提高Cu合金層和半導(dǎo)體層的密接性上有效。另外y (原子％ )和x(nm)的關(guān)系，能夠以y ^ -O. 085x+8. O的關(guān)系式整理,滿足所述關(guān)系式時能夠使密接性提高。實施例2接觸電阻的測量為了調(diào)查表I 3所示的Cu合金層(在這些表中只記述第一層的組成/膜厚，第二層為純Cu)和半導(dǎo)體層的接觸電阻,通過TLM法(傳遞長度法Transfer Length Method)形成TLM元件。首先，通過等離子體CVD法，在玻璃基板上形成膜厚約200nm的摻雜有雜質(zhì)(P)的低電阻非晶硅膜(n-a-Si :H層)。接著，在相同的等離子體CVD裝置內(nèi)，只供給氮氣而使等離子體發(fā)生，利用氮等離子體對于低電阻非晶硅膜的表面進行30秒處理，形成含氮層。外加到該等離子體的RF功率密度為約O. 3W/cm2，成膜溫度為320°C，氣壓為67Pa。其次，不從CVD裝置取出，而是連續(xù)再形成摻雜有雜質(zhì)(P)的低電阻的非晶硅膜(膜厚10nm)。在其上以表I 3所示的條件(第一層的組成、第一層膜厚)濺射蒸鍍Cu-X合金，再形成膜厚300nm的純Cu膜。濺射的成膜溫度為室溫。通過光刻法對抗蝕劑進行圖案形成，以抗蝕劑為掩模，對于上述的Cu合金膜進行刻蝕，由此制成TLM評價元件。最后以300°C進行30分鐘的熱處理，形成Cu-Si擴散層。接著，一邊參照圖6和圖7(a) (b)，一邊說明基于TLM法的接觸電阻的測量原理。圖7(a)模式化地表示按上述要領(lǐng)形成Cu-Si擴散層后的配線構(gòu)造的剖面圖，圖7(b)是其頂視圖。還有，在圖7(a)中省略Cu-Si擴散層。首先，在圖7(a)的配線構(gòu)造中，測量多個電極間的電流電壓特性，求得各電極間的電阻值。以如此得到的各電極間的電阻值為縱軸，以電極間距離(傳遞長度L)為橫軸進行繪制，得到圖6的標繪圖。在圖6的標繪圖中，y切片的值相當于接觸電阻Re的2倍的值(2Rc), X切片的值相當于實效的接觸長度(LT :transfer length,傳遞長度)。由上,接觸電阻率P c由下式表示。
Pc = Re X LT X Z上式中，Z如圖7(b)所示表示電極寬度。這些結(jié)果顯示在表I 3中。還有，為了進行比較，表I中還一并記述作為第一層使用純Cu時的結(jié)果。表I

*第一層的組成均為Cu-IO原子％ Mn表3
-*第一層的膜厚均為50nm表I 3的例子(除了表I的純Cu以外)是均滿足本發(fā)明的要件的配線構(gòu)造，使用TLM評價元件測量的與半導(dǎo)體層的接觸電阻為O. I 0.3 Ω/cm2。S卩，本發(fā)明的配線構(gòu)造和半導(dǎo)體層的接觸電阻顯示出與純Cu同程度或更低并實用的低接觸電阻。表2所示的第一層，Mn含量和第一層的膜厚滿足本發(fā)明所規(guī)定的優(yōu)選的關(guān)系式，不僅密接性，而且與半導(dǎo)體層的接觸電阻也抑制得低。另外表3是作為X元素使用Ni、Zn、Mg例子,可實現(xiàn)低接觸電阻。
實施例3電阻率的測量在本實施例中，研究第一層的膜厚與Cu合金層整體(第一層+第二層)的電阻率的關(guān)系，和第一層中的X兀素的含量與Cu合金層整體(第一層+第二層)的電阻率的關(guān)系。與實施例I的密接性評價試驗用試料同樣，以表4、5所示的各種條件(第一層膜厚、Mn含量)作為第一層而形成Cu-Mn合金膜，再在其上形成純Cu膜(Cu合金層整體的膜厚為 300nm)。其后，通過光刻法和濕刻蝕，加工成線寬100 μ m,線長IOmm的電阻評價用圖案。這時，作為濕刻蝕劑，使用由磷酸硫酸硝酸醋酸=50 : 10 : 5 : 10的混合酸所構(gòu)成的混合液。然后，使用枚葉式CVD裝置，加熱基板并以350°C進行30分鐘的熱處理，通過直流四探針法在室溫下測量該熱處理后的電阻。結(jié)果顯示在表4、5中。表4
權(quán)利要求
1.一種配線構(gòu)造，是在基板之上從基板側(cè)起按順序具備半導(dǎo)體層和Cu合金層的配線構(gòu)造，其中， 在所述半導(dǎo)體層和所述Cu合金層之間，含有從基板側(cè)起順序為(N、C、F、0)層和Cu-Si擴散層的層疊結(jié)構(gòu)，其中，所述(N、C、F、O)層含有從氮、碳、氟和氧所構(gòu)成的群中選擇的至少一種元素，所述Cu-Si擴散層含有Cu和Si，并且，構(gòu)成所述(N、C、F、0)層的氮、碳、氟和氧的任一種元素與所述半導(dǎo)體層的Si結(jié)合， 所述Cu合金層是從基板側(cè)起按順序含有如下層的層疊結(jié)構(gòu)第一層，其是含有從Zn、Ni、Ti、Al、Mg、Ca、W、Nb和Mn所構(gòu)成的群中選擇的至少一種合金成分X的Cu-X合金層；第二層，其是由純Cu或以Cu為主成分的Cu合金即比所述第一層的電阻率低的Cu合金構(gòu)成的層。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的配線構(gòu)造，其中，作為所述Cu-X合金層的第一層中的X含量為O. 5 20原子％。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的配線構(gòu)造，其中，作為所述Cu-X合金層的第一層的膜厚為5 150nm,相對于Cu合金層總膜厚為50%以下。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的配線構(gòu)造，其中，作為所述Cu-X合金層的第一層的膜厚為5 150nm,相對于Cu合金層總膜厚為50%以下。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的配線構(gòu)造，其中，作為所述Cu-X合金層的第一層的膜厚x(nm)和X的含量y (原子％)滿足下述⑴式的關(guān)系，y 彡-O. 085x+8. O... (I)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的配線構(gòu)造，其中，作為所述Cu-X合金層的第一層的膜厚x(nm)和X的含量y (原子％)滿足下述⑴式的關(guān)系，y 彡-O. 085x+8. O... (I)。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的配線構(gòu)造，其中，作為所述Cu-X合金層的第一層的膜厚x(nm)和X的含量y (原子％)滿足下述⑴式的關(guān)系，y 彡-O. 085x+8. O... (I)。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的配線構(gòu)造，其中，作為所述Cu-X合金層的第一層的膜厚x(nm)和X的含量y (原子％)滿足下述⑴式的關(guān)系，y 彡-O. 085x+8. O... (I)。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的配線構(gòu)造，其中，所述Cu-Si擴散層，是在按順序形成所述(N、C、F、O)層、半導(dǎo)體層和所述Cu合金層之后，通過施加熱過程而得到。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的配線構(gòu)造，其中，所述Cu-Si擴散層，是在按順序形成所述(N、C、F、O)層、半導(dǎo)體層和所述Cu合金層之后，通過施加熱過程而得到。
11.根據(jù)權(quán)利要求3所述的配線構(gòu)造，其中，所述Cu-Si擴散層，是在按順序形成所述(N、C、F、O)層、半導(dǎo)體層和所述Cu合金層之后，通過施加熱過程而得到。
12.根據(jù)權(quán)利要求4所述的配線構(gòu)造，其中，所述Cu-Si擴散層，是在按順序形成所述(N、C、F、O)層、半導(dǎo)體層和所述Cu合金層之后，通過施加熱過程而得到。
13.根據(jù)權(quán)利要求5所述的配線構(gòu)造，其中，所述Cu-Si擴散層，是在按順序形成所述(N、C、F、O)層、半導(dǎo)體層和所述Cu合金層之后，通過施加熱過程而得到。
14.根據(jù)權(quán)利要求6所述的配線構(gòu)造，其中，所述Cu-Si擴散層，是在按順序形成所述(N、C、F、O)層、半導(dǎo)體層和所述Cu合金層之后，通過施加熱過程而得到。
15.根據(jù)權(quán)利要求7所述的配線構(gòu)造，其中，所述Cu-Si擴散層，是在按順序形成所述(N、C、F、O)層、半導(dǎo)體層和所述Cu合金層之后，通過施加熱過程而得到。
16.根據(jù)權(quán)利要求8所述的配線構(gòu)造，其中，所述Cu-Si擴散層，是在按順序形成所述(N、C、F、O)層、半導(dǎo)體層和所述Cu合金層之后，通過施加熱過程而得到。
17.根據(jù)權(quán)利要求I所述的配線構(gòu)造，其中，所述半導(dǎo)體層是氫化非晶硅或非晶硅。
18.根據(jù)權(quán)利要求2所述的配線構(gòu)造，其中，所述半導(dǎo)體層是氫化非晶硅或非晶硅。
19.根據(jù)權(quán)利要求3所述的配線構(gòu)造，其中，所述半導(dǎo)體層是氫化非晶硅或非晶硅。
20.根據(jù)權(quán)利要求4所述的配線構(gòu)造，其中，所述半導(dǎo)體層是氫化非晶硅或非晶硅。
21.根據(jù)權(quán)利要求5所述的配線構(gòu)造，其中，所述半導(dǎo)體層是氫化非晶硅或非晶硅。
22.根據(jù)權(quán)利要求6所述的配線構(gòu)造，其中，所述半導(dǎo)體層是氫化非晶硅或非晶硅。
23.根據(jù)權(quán)利要求7所述的配線構(gòu)造，其中，所述半導(dǎo)體層是氫化非晶硅或非晶硅。
24.根據(jù)權(quán)利要求8所述的配線構(gòu)造，其中，所述半導(dǎo)體層是氫化非晶硅或非晶硅。
25.根據(jù)權(quán)利要求9所述的配線構(gòu)造，其中，所述半導(dǎo)體層是氫化非晶硅或非晶硅。
26.根據(jù)權(quán)利要求10所述的配線構(gòu)造，其中，所述半導(dǎo)體層是氫化非晶硅或非晶硅。
27.根據(jù)權(quán)利要求11所述的配線構(gòu)造，其中，所述半導(dǎo)體層是氫化非晶硅或非晶硅。
28.根據(jù)權(quán)利要求12所述的配線構(gòu)造，其中，所述半導(dǎo)體層是氫化非晶硅或非晶硅。
29.根據(jù)權(quán)利要求13所述的配線構(gòu)造，其中，所述半導(dǎo)體層是氫化非晶硅或非晶硅。
30.根據(jù)權(quán)利要求14所述的配線構(gòu)造，其中，所述半導(dǎo)體層是氫化非晶硅或非晶硅。
31.根據(jù)權(quán)利要求15所述的配線構(gòu)造，其中，所述半導(dǎo)體層是氫化非晶硅或非晶硅。
32.根據(jù)權(quán)利要求16所述的配線構(gòu)造，其中，所述半導(dǎo)體層是氫化非晶硅或非晶硅。
33.一種顯示裝置，其具有權(quán)利要求I 32中任一項所述的配線構(gòu)造。
34.一種半導(dǎo)體裝置，其具有權(quán)利要求I 32中任一項所述的配線構(gòu)造。
全文摘要
本發(fā)明提供一種配線構(gòu)造，其即使省略通常設(shè)于Cu系合金配線膜和半導(dǎo)體層之間的阻擋金屬層，也能夠發(fā)揮出優(yōu)異的低接觸電阻，此外密接性也優(yōu)異。本發(fā)明涉及基板之上，從基板側(cè)按順序具備半導(dǎo)體層和Cu合金層的配線構(gòu)造，其中，在所述半導(dǎo)體層與所述Cu合金層之間，從基板側(cè)按順序含有如下的層疊結(jié)構(gòu)含有從氮、碳、氟和氧所構(gòu)成的群中選擇的至少一種元素的(N、C、F、O)層；含有Cu和Si的Cu-Si擴散層，構(gòu)成所述(N、C、F、O)層的氮、碳、氟和氧任一種元素與所述半導(dǎo)體層的Si結(jié)合，所述Cu合金層是含有Cu-X合金層(第一層)和第二層的層疊結(jié)構(gòu)。
文檔編號H01L23/52GK102822945SQ201180016158
公開日2012年12月12日 申請日期2011年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月2日
發(fā)明者寺尾泰昭, 森田晉也, 三木綾, 富久勝文, 后藤裕史 申請人:株式會社神戶制鋼所