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JP4495428B2 - Method for forming thin film transistor - Google Patents

  • ️Wed Jul 07 2010

以下、図面を用いて本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、以下で説明する図面で、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings described below, components having the same function are denoted by the same reference numerals, and repeated description thereof is omitted.

実施の形態1
以下、図1、図4(A)〜図4(F)、及び図5を参照して本発明の実施の形態1を説明する。
Embodiment 1
Hereinafter, Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIG. 1, FIG. 4 (A) to FIG. 4 (F), and FIG.

図4(A)〜図4(F)は、本発明の実施の形態1の配線の形成方法を工程順に説明するための工程断面図である。   4A to 4F are process cross-sectional views for explaining the wiring forming method according to the first embodiment of the present invention in the order of processes.

本実施の形態1は、銅拡散防止膜と銅シード層と銅配線層から成る配線、及び、無電解メッキ法と電解メッキ法とを組み合わせることにより基体上に選択的に形成された配線の形成方法に関するものである。   In the first embodiment, a wiring formed of a copper diffusion prevention film, a copper seed layer, and a copper wiring layer, and a wiring selectively formed on a substrate by combining an electroless plating method and an electrolytic plating method are formed. It is about the method.

まず、PE−CVD法(Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition)により、下地の絶縁膜12としての酸化シリコン膜(SiO膜)をガラス等からなる基板11上(上面上)に堆積させる。その後、銅拡散防止膜14として窒化タンタル膜(TaN膜)をスパッタ法により成膜する(図4(A)参照)。これは、スパッタリングガスとしてアルゴンガスと窒素ガスとをそれぞれ7sccm、3sccmで流しながら、ターゲットにタンタルを使用することにより実現可能である。あるいは、銅拡散防止膜14として、窒化タンタル膜の代わりに、タンタル膜(Ta膜)をスパッタ法により成膜してもよい。これは、スパッタリングガスとしてアルゴンガスを10sccmで流しながら、ターゲットにタンタルを使用することにより実現可能である。さらに、銅拡散防止膜14としては、この他、TiN膜、TaSiN膜、WSiN膜などが使用可能である。本実施の形態1では、ガラス等からなる絶縁基板11と下地絶縁膜12を合わせて絶縁基体13としている。すなわち、絶縁基体13は、基板11とこの基板11上に設けられた下地絶縁膜12とを有する。 First, a silicon oxide film (SiO 2 film) as a base insulating film 12 is deposited on a substrate 11 (upper surface) made of glass or the like by PE-CVD (Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition). Thereafter, a tantalum nitride film (TaN film) is formed by sputtering as the copper diffusion preventing film 14 (see FIG. 4A). This can be realized by using tantalum as a target while flowing argon gas and nitrogen gas as sputtering gases at 7 sccm and 3 sccm, respectively. Alternatively, as the copper diffusion preventing film 14, a tantalum film (Ta film) may be formed by sputtering instead of the tantalum nitride film. This can be realized by using tantalum as a target while flowing argon gas as a sputtering gas at 10 sccm. Further, as the copper diffusion preventing film 14, a TiN film, a TaSiN film, a WSiN film, or the like can be used. In the first embodiment, the insulating substrate 11 made of glass or the like and the base insulating film 12 are combined to form the insulating base 13. That is, the insulating base 13 includes a substrate 11 and a base insulating film 12 provided on the substrate 11.

なお、絶縁基体13は、絶縁基板13とこの基板13上に設けられた下地絶縁膜12とを有するものに限定されない。絶縁基体13は、少なくとも配線が設けられる領域が絶縁性であるものであればよい。したがって、絶縁基体13は、例えば、導電性基板とこの基板上に設けられた下地絶縁膜12とを有するものとしてもよい。   The insulating base 13 is not limited to the one having the insulating substrate 13 and the base insulating film 12 provided on the substrate 13. The insulating base 13 only needs to have insulating properties at least in the region where the wiring is provided. Therefore, the insulating base 13 may include, for example, a conductive substrate and a base insulating film 12 provided on the substrate.

前述のように、従来の銅配線の形成に用いられるダマシン法では、銅拡散防止膜の成膜前にCMP(Chemical Mechanical Polishing)のための研磨停止膜(図12(A)の133)の成膜、及び配線を埋め込むための溝(図12(B)の136)を形成するエッチング工程が必要であるが、本実施の形態1ではこれらの工程は必要ではない。したがって、本実施の形態1では工程数を削減することができ、したがって製造コストの削減を行うことができる。   As described above, in the conventional damascene method used for forming a copper wiring, a polishing stop film (133 in FIG. 12A) for CMP (Chemical Mechanical Polishing) is formed before the copper diffusion prevention film is formed. Although an etching process for forming a film and a groove (136 in FIG. 12B) for embedding the wiring is required, these processes are not necessary in the first embodiment. Therefore, in the first embodiment, the number of steps can be reduced, and thus the manufacturing cost can be reduced.

次に、銅拡散防止膜14の表面の有機物及びパーティクルの除去のために、銅拡散防止膜14が形成された絶縁基体13にアセトンを用いた超音波洗浄を施す。その後、銅拡散防止膜14の表面酸化膜を除去するために、銅拡散防止膜14が形成された絶縁基体13に濃度5%のフッ化水素酸溶液を用いた洗浄を施す。そして、PEP(Photo Engraving Process、いわゆるフォトリソグラフィー)を利用して、配線を形成しない箇所にのみ、銅拡散防止膜14が形成された絶縁基体13にフォトレジスト膜(感光性樹脂膜)15をパターニングする。すなわち、銅拡散防止膜14の上(上面14a上)に、フォトレジスト膜15を形成した後、PEPによりフォトレジスト膜15に、配線を形成する部分に対応する形状を有する溝、つまり、銅シード層18を形成する領域(予め定められた配線形成領域)に対応する形状の溝16を形成する(図4(B)参照)。   Next, in order to remove organic substances and particles on the surface of the copper diffusion preventing film 14, the insulating substrate 13 on which the copper diffusion preventing film 14 is formed is subjected to ultrasonic cleaning using acetone. Thereafter, in order to remove the surface oxide film of the copper diffusion preventing film 14, the insulating base 13 on which the copper diffusion preventing film 14 is formed is cleaned using a 5% concentration hydrofluoric acid solution. Then, using a PEP (Photo Engraving Process, so-called photolithography), a photoresist film (photosensitive resin film) 15 is patterned on the insulating base 13 on which the copper diffusion prevention film 14 is formed only in a portion where no wiring is formed. To do. That is, after a photoresist film 15 is formed on the copper diffusion prevention film 14 (on the upper surface 14a), a groove having a shape corresponding to a portion where a wiring is formed is formed in the photoresist film 15 by PEP, that is, a copper seed. A groove 16 having a shape corresponding to a region for forming the layer 18 (predetermined wiring formation region) is formed (see FIG. 4B).

次に、基板17(図4(B)参照)を塩化第1スズ溶液に浸漬して、露出された銅拡散防止膜14の表面(上面14aの露出領域)に第1スズイオン(Sn2+)を付着させる。その後、基板17を塩化パラジウム溶液に浸漬して、露出された銅拡散防止膜14上に、無電解銅メッキ反応において触媒として作用するPdを析出させる。このとき、基板17の表面では、
Sn2++Pd2+→Sn4++Pd
という酸化還元反応が起こる。そして、銅拡散防止膜14の表面に残留しているSn2+及びSn4+を除去するため、基板17を硫酸により洗浄する。その後、基板17を無電解銅メッキ溶液に浸漬し、銅拡散防止膜14が露出している箇所にのみ選択的に銅からなる銅シード層18を成膜して基板19を形成する(図4(C)参照)。
Next, the substrate 17 (see FIG. 4B) is immersed in a stannous chloride solution, and stannous ions (Sn 2+ ) are applied to the exposed surface of the copper diffusion prevention film 14 (exposed region of the upper surface 14a). Adhere. Thereafter, the substrate 17 is immersed in a palladium chloride solution to deposit Pd acting as a catalyst in the electroless copper plating reaction on the exposed copper diffusion preventing film 14. At this time, on the surface of the substrate 17,
Sn 2+ + Pd 2+ → Sn 4+ + Pd
This redox reaction occurs. Then, in order to remove Sn 2+ and Sn 4+ remaining on the surface of the copper diffusion preventing film 14, the substrate 17 is washed with sulfuric acid. Thereafter, the substrate 17 is immersed in an electroless copper plating solution, and a copper seed layer 18 made of copper is selectively formed only at a portion where the copper diffusion prevention film 14 is exposed to form a substrate 19 (FIG. 4). (See (C)).

次に、銅シード層18を形成した基板17を、純水を用いて洗浄及び乾燥させる。その後、有機溶剤を用いて、銅シード層18を形成した基板17からフォトレジスト膜15を除去する(図4(D)参照)。そして、銅シード層18を形成した基板17を真空中において400℃、10分間のアニールを行う。   Next, the substrate 17 on which the copper seed layer 18 is formed is cleaned and dried using pure water. Thereafter, the photoresist film 15 is removed from the substrate 17 on which the copper seed layer 18 is formed using an organic solvent (see FIG. 4D). Then, the substrate 17 on which the copper seed layer 18 is formed is annealed in a vacuum at 400 ° C. for 10 minutes.

アニールの結果、銅シード層18の結晶粒径が増大し、表面粗さ(凹凸)が増大し、比抵抗が低減し、そして膜応力が低減した。   As a result of annealing, the crystal grain size of the copper seed layer 18 increased, the surface roughness (unevenness) increased, the specific resistance decreased, and the film stress decreased.

図5に、銅シード層18の膜応力のアニールによる変化を示す。
銅シード層18上に電解メッキ法により成膜する薄膜の膜応力は、下地のシード層の膜応力を反映する。そのため、この銅シード層18の膜応力を低減させて、その上に電解メッキ法により配線材料例えば銅膜を成膜する。この結果、銅配線層20の膜応力が低減される。これにより、銅配線層20の形成時に発生する銅拡散防止膜14に対する銅配線層20の膜剥がれを抑制することが可能となる。
FIG. 5 shows changes in the film stress of the copper seed layer 18 due to annealing.
The film stress of the thin film formed on the copper seed layer 18 by electrolytic plating reflects the film stress of the underlying seed layer. Therefore, the film stress of the copper seed layer 18 is reduced, and a wiring material such as a copper film is formed thereon by electrolytic plating. As a result, the film stress of the copper wiring layer 20 is reduced. Thereby, film peeling of the copper wiring layer 20 with respect to the copper diffusion preventing film 14 generated when the copper wiring layer 20 is formed can be suppressed.

アニール後の基板19に対する表面酸化膜除去のため、基板19を濃度5%のフッ化水素酸溶液を用いて洗浄する。その後、基板19をカソードにするとともに電解メッキ槽内に設けられた白金電極(図示せず)をアノードに設置して、硫酸銅溶液中で定電流装置を用いて電極間に電流を流すという電解メッキ法により電解メッキを行う。これにより、銅シード層18の表面上には銅配線層20が成膜される(図4(E)参照)。電解メッキ法では、カソードにおける銅の析出反応に銅シード層18の存在が不可欠である。そのため、銅拡散防止膜14上(上面14a上)には銅配線層20は堆積せず、銅シード層18上(銅シード層18上面18a上及び周面18b上)に選択的に銅配線層20を成膜できる。このように、本実施の形態1では、CMPを用いることなく基体13上に選択的に配線を形成することができる。また、配線材料の除去・廃棄を行わないので、配線材料の省資源化が可能となる。   In order to remove the surface oxide film on the substrate 19 after annealing, the substrate 19 is cleaned using a hydrofluoric acid solution having a concentration of 5%. Thereafter, the substrate 19 is used as a cathode, and a platinum electrode (not shown) provided in an electrolytic plating tank is installed at the anode, and current is passed between the electrodes using a constant current device in a copper sulfate solution. Electrolytic plating is performed by a plating method. Thereby, the copper wiring layer 20 is formed on the surface of the copper seed layer 18 (see FIG. 4E). In the electrolytic plating method, the presence of the copper seed layer 18 is essential for the copper deposition reaction at the cathode. Therefore, the copper wiring layer 20 is not deposited on the copper diffusion prevention film 14 (on the upper surface 14a), but is selectively formed on the copper seed layer 18 (on the upper surface 18a and the peripheral surface 18b of the copper seed layer 18). 20 can be formed. As described above, in the first embodiment, the wiring can be selectively formed on the base 13 without using CMP. Further, since the wiring material is not removed or discarded, it is possible to save resources of the wiring material.

電解メッキ処理の終了後、銅配線層20を成膜した基板19を、純水を用いて洗浄及び乾燥させる。その後、銅配線層20をマスクとしてRIE法(Reactive Ion Etching)により銅拡散防止膜14のエッチングを行い、配線部以外の箇所の銅拡散防止膜14を除去する(図4(F)参照)。   After the completion of the electrolytic plating process, the substrate 19 on which the copper wiring layer 20 is formed is cleaned and dried using pure water. Thereafter, the copper diffusion prevention film 14 is etched by RIE (Reactive Ion Etching) using the copper wiring layer 20 as a mask to remove the copper diffusion prevention film 14 at portions other than the wiring portion (see FIG. 4F).

以上で配線層材料として銅を用いた配線が完成する。その構造は、図4(F)に示すように、銅配線層20が銅シード層18の上部と側部を囲んでおり、銅拡散防止膜14の側面には銅が堆積しておらず、かつ、銅配線層20の側部と銅拡散防止膜14の側部の位置が揃っているという特徴を有する。すなわち、金属拡散防止膜としての銅拡散防止膜14は、外部に露出する周面14bを有している。金属シード層としての銅シード層18は、上面10aと周面18bとを有している。金属配線層としての銅配線層20は、銅拡散防止膜14の周面14bと同一面上となる周面20bを有して、銅シード層18の上面18aと周面18bとを囲んでいる。   Thus, a wiring using copper as a wiring layer material is completed. As shown in FIG. 4 (F), the copper wiring layer 20 surrounds the upper and side portions of the copper seed layer 18, and copper is not deposited on the side surfaces of the copper diffusion preventing film 14, And the side part of the copper wiring layer 20 and the position of the side part of the copper diffusion prevention film 14 have the characteristics. That is, the copper diffusion preventing film 14 as the metal diffusion preventing film has a peripheral surface 14b exposed to the outside. The copper seed layer 18 as a metal seed layer has an upper surface 10a and a peripheral surface 18b. The copper wiring layer 20 as a metal wiring layer has a peripheral surface 20b that is flush with the peripheral surface 14b of the copper diffusion preventing film 14, and surrounds the upper surface 18a and the peripheral surface 18b of the copper seed layer 18. .

このように、本実施の形態1では、CMP(化学的機械研磨法)を用いることなく、配線層材料として銅を用いた配線を形成することができることから、CMPが困難である大面積の基体に対しても適用可能である。   As described above, in the first embodiment, since a wiring using copper as a wiring layer material can be formed without using CMP (Chemical Mechanical Polishing), a large-area substrate that is difficult to perform CMP. It is applicable to.

なお、液晶表示装置(LCD)のスイッチング回路、ロジック回路の配線用として形成した各膜の膜厚の例は、絶縁膜12が400nm、銅拡散防止膜14が50nm、無電解メッキ法で成膜した銅シード層18が50nm、電解メッキ法で成膜した銅配線層20が400nmである。   As an example of the thickness of each film formed for wiring of a switching circuit and a logic circuit of a liquid crystal display device (LCD), the insulating film 12 is 400 nm, the copper diffusion prevention film 14 is 50 nm, and is formed by an electroless plating method. The copper seed layer 18 is 50 nm, and the copper wiring layer 20 formed by electrolytic plating is 400 nm.

図1は本実施の形態1の配線の構造を示す断面図である(図4(F)と同じ)。
本実施の形態1の配線は、図1に示すように、絶縁基体13上に設けられた配線であって、絶縁基体13内に埋め込まれることなく(溝を形成することなく)絶縁基体13上に設けられた金属拡散防止膜としての銅拡散防止膜14と、この銅拡散防止膜14上に設けられた金属シード層としての銅シード層18と、この銅シード層18上に設けられた金属配線層としての銅配線層20とからなる3層構造を有している。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the wiring structure of the first embodiment (same as FIG. 4F).
As shown in FIG. 1, the wiring according to the first embodiment is a wiring provided on the insulating base 13 and is not embedded in the insulating base 13 (without forming a groove). A copper diffusion prevention film 14 as a metal diffusion prevention film provided on the copper diffusion prevention film 14, a copper seed layer 18 as a metal seed layer provided on the copper diffusion prevention film 14, and a metal provided on the copper seed layer 18. It has a three-layer structure including a copper wiring layer 20 as a wiring layer.

また、銅配線層20が銅シード層18の上部と側部を囲んでおり、銅拡散防止膜14の側部には銅配線層20が成膜しておらず、銅配線層20の側部と銅拡散防止膜14の側部の位置が揃っている構造を有することを特徴とする。すなわち、金属拡散防止膜としての銅拡散防止膜14は、外部に露出する周面14bを有しており、金属シード層としての銅シード層18は、上面10aと周面18bとを有しており、金属配線層としての銅配線層20は、銅シード層18の周面18b上に形成される周部を有しているとともに銅拡散防止膜14の周面14bと同一面上となる周面20bを有して、銅シード層18の上面18aと周面18bとを囲んでいる。   In addition, the copper wiring layer 20 surrounds the upper and side portions of the copper seed layer 18, and the copper wiring layer 20 is not formed on the side portion of the copper diffusion prevention film 14. The copper diffusion prevention film 14 has a structure in which the positions of the side portions are aligned. That is, the copper diffusion prevention film 14 as a metal diffusion prevention film has a peripheral surface 14b exposed to the outside, and the copper seed layer 18 as a metal seed layer has an upper surface 10a and a peripheral surface 18b. The copper wiring layer 20 as the metal wiring layer has a peripheral portion formed on the peripheral surface 18b of the copper seed layer 18 and a peripheral surface that is on the same plane as the peripheral surface 14b of the copper diffusion prevention film 14. It has a surface 20b and surrounds the upper surface 18a and the peripheral surface 18b of the copper seed layer 18.

また、本実施の形態1の配線の形成方法は、絶縁基体13上に銅拡散防止膜14を形成する工程と、無電解メッキ法により、銅拡散防止膜14上(上面14a上)に銅シード層18を選択的に形成する工程と、電解メッキ法により、銅シード層18上(上面18a上及び周面18b上)に銅配線層20を選択的に形成する工程と、銅配線層20をマスクとして銅拡散防止膜14をエッチングする工程と、を具備している。さらに、銅シード層18を形成した後に、アニールを行って銅シード層18の膜応力を低下させる工程をさらに具備している。また、無電解メッキ法により銅拡散防止膜14上に銅シード層18を選択的に形成する工程を、感光性樹脂からなり、かつ、銅シード層18を形成する領域に対応する形状の溝16を有するマスクを用いて、無電解メッキ法により前記溝16から露出する銅拡散防止膜14上(上面14a上)に銅シード層18を形成する工程としている。   Further, the wiring forming method of the first embodiment includes a step of forming a copper diffusion prevention film 14 on the insulating substrate 13 and a copper seed on the copper diffusion prevention film 14 (on the upper surface 14a) by an electroless plating method. A step of selectively forming the layer 18, a step of selectively forming the copper wiring layer 20 on the copper seed layer 18 (on the upper surface 18a and the peripheral surface 18b) by electrolytic plating, and a step of forming the copper wiring layer 20 And a step of etching the copper diffusion preventing film 14 as a mask. Furthermore, after the copper seed layer 18 is formed, annealing is further performed to reduce the film stress of the copper seed layer 18. Further, the step of selectively forming the copper seed layer 18 on the copper diffusion preventing film 14 by the electroless plating method is performed by forming a groove 16 made of a photosensitive resin and having a shape corresponding to the region where the copper seed layer 18 is to be formed. The copper seed layer 18 is formed on the copper diffusion prevention film 14 (on the upper surface 14a) exposed from the groove 16 by an electroless plating method using a mask having the above.

すなわち、この実施の形態1によれば、配線基板上に予め定められた配線パターンに相当する金属シード層のパターンを形成する。この金属シード層上に金属配線層を電解メッキにより形成して配線を得ることができる。   That is, according to the first embodiment, a metal seed layer pattern corresponding to a predetermined wiring pattern is formed on a wiring board. A wiring can be obtained by forming a metal wiring layer on the metal seed layer by electrolytic plating.

本実施の形態1の配線の形成方法によれば、無電解メッキ法と電解メッキ法とを組み合わせることにより、従来のダマシン法のようにCMPを用いることなく、配線を選択的に形成することが可能となる。また、CMPが困難であるような大きさの基体に対しても、低抵抗配線材料の銅等からなる配線の選択的な形成が実現できる。さらに、CMPを用いることなく基体上に選択的に配線を形成することができる、すなわち、配線材料の除去・廃棄を行わないので、配線材料の省資源化が可能となる。また、CMPのための研磨停止膜の成膜工程や配線を埋め込むための溝形成工程が本実施の形態1では不要である。よって、製造工程数が減少するため、製造コストの削減を実現できる。   According to the wiring forming method of the first embodiment, by combining the electroless plating method and the electrolytic plating method, the wiring can be selectively formed without using CMP as in the conventional damascene method. It becomes possible. Moreover, selective formation of wiring made of copper or the like of a low resistance wiring material can be realized even for a substrate having a size that makes CMP difficult. Furthermore, wiring can be selectively formed on the substrate without using CMP, that is, since the wiring material is not removed or discarded, it is possible to save the wiring material. In addition, the polishing stop film forming process for CMP and the groove forming process for embedding wiring are not required in the first embodiment. Therefore, since the number of manufacturing steps is reduced, the manufacturing cost can be reduced.

以上のように、本実施の形態によれば、基体13の大きさによらず、基体13上に配線或いは配線構造体を選択的に形成することができ、また、配線或いは配線構造体の形成における材料の省資源化、微細配線の実現及び製造工程数の削減による製造コストの削減を実現できる配線及び配線の形成方法が得られる。   As described above, according to the present embodiment, it is possible to selectively form a wiring or a wiring structure on the base 13 regardless of the size of the base 13 and to form the wiring or the wiring structure. Thus, it is possible to obtain a wiring and a wiring forming method capable of realizing material resource saving, fine wiring, and manufacturing cost reduction by reducing the number of manufacturing steps.

実施の形態2
以下、図2及び図6(A)〜図6(F)を参照して本発明の実施の形態2を説明する。
Embodiment 2
The second embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. 2 and FIGS. 6 (A) to 6 (F).

図6(A)〜図6(F)は、本発明の実施の形態2の配線の形成方法を示す工程断面図である。   6 (A) to 6 (F) are process cross-sectional views illustrating the wiring forming method according to the second embodiment of the present invention.

本実施の形態2も、無電解メッキ法と電解メッキ法とを組み合わせることにより、銅拡散防止膜と銅シード層と銅配線層から成る配線を基体上に選択的に形成する方法に関するものである。   The second embodiment also relates to a method of selectively forming a wiring composed of a copper diffusion prevention film, a copper seed layer, and a copper wiring layer on a substrate by combining an electroless plating method and an electrolytic plating method. .

上記実施の形態1の図4(A)における基板11上への下地の絶縁膜12及び銅拡散防止膜14の成膜から、図4(D)における銅シード層18の成膜及びアニールまでは、本実施の形態2の図6(A)〜図6(D)と全く同様なので、説明を省略する。   From the formation of the underlying insulating film 12 and the copper diffusion prevention film 14 on the substrate 11 in FIG. 4A of the first embodiment to the formation and annealing of the copper seed layer 18 in FIG. Since it is exactly the same as that of the second embodiment shown in FIGS. 6 (A) to 6 (D), description thereof is omitted.

図6(D)に示すように、銅シード層18を成膜して、アニールを行った後、銅シード層18をマスクとしてRIE法により銅拡散防止膜14のエッチングを行う。これにより、配線部以外の箇所の銅拡散防止膜14を除去する(図6(E)参照)。   As shown in FIG. 6D, after the copper seed layer 18 is formed and annealed, the copper diffusion prevention film 14 is etched by the RIE method using the copper seed layer 18 as a mask. As a result, the copper diffusion prevention film 14 at a portion other than the wiring portion is removed (see FIG. 6E).

表面酸化膜除去のため、エッチング後の基板21に対して、濃度5%のフッ化水素酸溶液を用いて洗浄を行う。その後、基板21をカソードにするとともに白金電極をアノードに設置して、硫酸銅溶液中で定電流装置を用いて電極間に電流を流すという電解メッキ法を行う。これにより、銅配線層20が成膜される(図6(F)参照)。電解メッキ法では、カソードにおける銅の析出反応に銅シード層18の存在が不可欠である。そのため、下地絶縁膜12上及び銅拡散防止膜14上(周面14b上)には銅配線層20は堆積せず、銅シード層18上(上面18a上及び周面18b上)に選択的に銅配線層20を成膜できる(図6(F)参照)。このように、本実施の形態2では、基体13上において選択的に配線を形成することができる。また、配線材料の除去・廃棄を行わないので、配線材料の省資源化が可能となる。電解メッキ処理の終了後、銅配線層20を成膜した基板21を、純水を用いて洗浄し、乾燥を行う。   In order to remove the surface oxide film, the etched substrate 21 is cleaned using a hydrofluoric acid solution having a concentration of 5%. Thereafter, an electrolytic plating method is performed in which the substrate 21 is used as a cathode and a platinum electrode is installed on the anode, and a current is passed between the electrodes using a constant current device in a copper sulfate solution. Thereby, the copper wiring layer 20 is formed (see FIG. 6F). In the electrolytic plating method, the presence of the copper seed layer 18 is essential for the copper deposition reaction at the cathode. Therefore, the copper wiring layer 20 is not deposited on the base insulating film 12 and the copper diffusion prevention film 14 (on the peripheral surface 14b), but selectively on the copper seed layer 18 (on the upper surface 18a and the peripheral surface 18b). A copper wiring layer 20 can be formed (see FIG. 6F). As described above, in the second embodiment, the wiring can be selectively formed on the base 13. Further, since the wiring material is not removed or discarded, it is possible to save resources of the wiring material. After the electrolytic plating process is completed, the substrate 21 on which the copper wiring layer 20 is formed is washed with pure water and dried.

以上で配線層材料として銅を用いた配線が完成する。その構造は、図6(F)に示すように、銅配線層20が銅シード層18の上部と側部を囲んでおり、銅拡散防止膜14の側面には銅が堆積しておらず、かつ、銅配線層20の側部が銅拡散防止膜14の側部より張り出しているという特徴を有する。すなわち、金属拡散防止膜としての銅拡散防止膜14は、外部に露出する周面14bを有している。金属シード層としての銅シード層18は、上面10aと周面18bとを有している。金属配線層としての銅配線層20は、銅拡散防止膜14の周面14bよりも外側に向かって張り出している周面20bを有して、銅シード層18の上面18aと周面18bとを囲んでいる。   Thus, a wiring using copper as a wiring layer material is completed. As shown in FIG. 6 (F), the copper wiring layer 20 surrounds the upper and side portions of the copper seed layer 18, and copper is not deposited on the side surface of the copper diffusion preventing film 14, And the side part of the copper wiring layer 20 has the characteristic of overhanging from the side part of the copper diffusion prevention film 14. That is, the copper diffusion preventing film 14 as the metal diffusion preventing film has a peripheral surface 14b exposed to the outside. The copper seed layer 18 as a metal seed layer has an upper surface 10a and a peripheral surface 18b. The copper wiring layer 20 as a metal wiring layer has a peripheral surface 20b projecting outward from the peripheral surface 14b of the copper diffusion preventing film 14, and an upper surface 18a and a peripheral surface 18b of the copper seed layer 18 are formed. Surrounding.

このように、本実施の形態2においても、CMP(化学的機械研磨法)を用いることなく、配線層材料として銅を用いた配線を形成することができることから、CMPが困難である大面積の基体に対しても適用可能である。   As described above, also in the second embodiment, since a wiring using copper as a wiring layer material can be formed without using CMP (Chemical Mechanical Polishing), it is difficult to perform CMP. It can also be applied to a substrate.

なお、液晶表示装置(LCD)のスイッチング回路、ロジック回路の配線用として形成した各膜の膜厚の例は、絶縁膜12が400nm、銅拡散防止膜14が50nm、無電解メッキ法で成膜した銅シード層18が50nm、電解メッキ法で成膜した銅配線層20が400nmである。   As an example of the thickness of each film formed for wiring of a switching circuit and a logic circuit of a liquid crystal display device (LCD), the insulating film 12 is 400 nm, the copper diffusion prevention film 14 is 50 nm, and is formed by an electroless plating method. The copper seed layer 18 is 50 nm, and the copper wiring layer 20 formed by electrolytic plating is 400 nm.

図2は本実施の形態2の配線の構造を示す断面図である(図6(F)と同じ)。
本実施の形態2の配線は、図2に示すように、銅配線層20が銅シード層18の上部と側部を囲んでおり、銅拡散防止膜14の側部には銅配線層20が成膜しておらず、銅配線層20の側部が銅拡散防止膜14の側部より張り出している構造を有することを特徴とする。すなわち、金属拡散防止膜としての銅拡散防止膜14は、外部に露出する周面14bを有しており、金属シード層としての銅シード層18は、上面10aと周面18bとを有しており、金属配線層としての銅配線層20は、銅拡散防止膜14の周面14bよりも外側に向かって張り出している周面20bを有して、銅シード層18の上面18aと周面18bとを囲んでいる。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the wiring structure of the second embodiment (same as FIG. 6F).
In the wiring of the second embodiment, as shown in FIG. 2, the copper wiring layer 20 surrounds the upper and side portions of the copper seed layer 18. It is characterized by having a structure in which the side part of the copper wiring layer 20 is not formed, and the side part of the copper diffusion preventing film 14 is projected. That is, the copper diffusion prevention film 14 as a metal diffusion prevention film has a peripheral surface 14b exposed to the outside, and the copper seed layer 18 as a metal seed layer has an upper surface 10a and a peripheral surface 18b. The copper wiring layer 20 as a metal wiring layer has a peripheral surface 20b projecting outward from the peripheral surface 14b of the copper diffusion preventing film 14, and an upper surface 18a and a peripheral surface 18b of the copper seed layer 18 are provided. And surrounding.

また、本実施の形態2の配線の形成方法は、絶縁基体13上に銅拡散防止膜14を形成する工程と、無電解メッキ法により、銅拡散防止膜14上(上面14a上)に銅シード層18を選択的に形成する工程と、銅シード層18をマスクとして銅拡散防止膜14をエッチングする工程と、銅シード層18上(上面18a上及び周面18b上)に、電解メッキ法により金属配線層を選択的に形成する工程と、を具備している。さらに、銅シード層18を形成した後に、アニールを行って銅シード層18の膜応力を低下させる工程をさらに具備している。また、無電解メッキ法により銅拡散防止膜14上に銅シード層18を選択的に形成する工程を、感光性樹脂からなり、かつ、銅シード層18を形成する領域に対応する形状の溝16を有するマスクを用いて、無電解メッキ法により前記溝16から露出する銅拡散防止膜14上(上面14a上)に銅シード層18を形成する工程としている。   Further, the wiring forming method of the second embodiment includes a step of forming a copper diffusion prevention film 14 on the insulating substrate 13 and a copper seed on the copper diffusion prevention film 14 (on the upper surface 14a) by an electroless plating method. A step of selectively forming the layer 18, a step of etching the copper diffusion prevention film 14 using the copper seed layer 18 as a mask, and an electrolytic plating method on the copper seed layer 18 (on the upper surface 18a and the peripheral surface 18b). And a step of selectively forming a metal wiring layer. Furthermore, after the copper seed layer 18 is formed, annealing is further performed to reduce the film stress of the copper seed layer 18. Further, the step of selectively forming the copper seed layer 18 on the copper diffusion preventing film 14 by the electroless plating method is performed by forming a groove 16 made of a photosensitive resin and having a shape corresponding to the region where the copper seed layer 18 is to be formed. The copper seed layer 18 is formed on the copper diffusion prevention film 14 (on the upper surface 14a) exposed from the groove 16 by an electroless plating method using a mask having the above.

本実施の形態2によれば、実施の形態1と同様の効果が得られる。   According to the second embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained.

実施の形態3
以下、図3、及び図7(A)〜図7(D)を参照して本発明の実施の形態3を説明する。
Embodiment 3
The third embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. 3 and FIGS. 7 (A) to 7 (D).

図7(A)〜図7(D)は、本発明の実施の形態3の配線の形成方法を示す工程断面図である。   FIG. 7A to FIG. 7D are process cross-sectional views illustrating the wiring formation method according to the third embodiment of the present invention.

本実施の形態3も、無電解メッキ法と電解メッキ法とを組み合わせることにより、銅拡散防止膜と銅シード層と銅配線層から成る配線を基体上に選択的に形成する方法に関するものである。   The third embodiment also relates to a method of selectively forming a wiring composed of a copper diffusion prevention film, a copper seed layer, and a copper wiring layer on a substrate by combining an electroless plating method and an electrolytic plating method. .

上記実施の形態2の図6(A)における基板11上への下地の絶縁膜12及び銅拡散防止膜14の成膜から、図6(C)における銅シード層18の成膜までは、本実施の形態3と全く同様なので、説明を省略する。   From the formation of the underlying insulating film 12 and the copper diffusion prevention film 14 on the substrate 11 in FIG. 6A of the second embodiment to the formation of the copper seed layer 18 in FIG. Since it is exactly the same as in the third embodiment, the description thereof is omitted.

図7(A)に示すように、銅シード層18を成膜した後、表面酸化膜除去のため、銅シード層18を形成した基板に対して、濃度5%のフッ化水素酸溶液を用いて洗浄を行う。その後、この基板をカソードにするとともに白金電極をアノードに設置して、硫酸銅溶液中で定電流装置を用いて電極間に電流を流すという電解メッキ法を行う。これにより、銅配線層20を成膜される(図7(B)参照)。電解メッキ法では、カソードにおける銅の析出反応に銅シード層18の存在が不可欠である。そのため、フォトレジスト膜15上(上面上)には銅配線層20は堆積せず、銅シード層18上(上面18a)上に選択的に銅配線層20が成膜できる。このように、本実施の形態3では、基体13上において選択的に配線を形成することができる。また、配線材料の除去・廃棄を行わないので、配線材料の省資源化が可能となる。電解メッキ処理の終了後、銅シード層18及び銅配線層20を成膜した基板を、純水を用いて洗浄し、乾燥を行う。その後、フォトレジスト膜15を除去する(図7(C)参照)。次いで、銅配線層20をマスクとしてRIE法により銅拡散防止膜14のエッチングを行い、配線部以外の箇所の銅拡散防止膜14を除去する(図7(D)参照)。   As shown in FIG. 7A, after the copper seed layer 18 is formed, a hydrofluoric acid solution having a concentration of 5% is used for the substrate on which the copper seed layer 18 is formed in order to remove the surface oxide film. Wash. Thereafter, an electrolytic plating method is performed in which the substrate is used as a cathode and a platinum electrode is installed on the anode, and a current is passed between the electrodes using a constant current device in a copper sulfate solution. Thereby, the copper wiring layer 20 is formed (see FIG. 7B). In the electrolytic plating method, the presence of the copper seed layer 18 is essential for the copper deposition reaction at the cathode. Therefore, the copper wiring layer 20 is not deposited on the photoresist film 15 (on the upper surface), and the copper wiring layer 20 can be selectively formed on the copper seed layer 18 (upper surface 18a). As described above, in the third embodiment, the wiring can be selectively formed on the base 13. Further, since the wiring material is not removed or discarded, it is possible to save resources of the wiring material. After the electrolytic plating process is completed, the substrate on which the copper seed layer 18 and the copper wiring layer 20 are formed is washed with pure water and dried. Thereafter, the photoresist film 15 is removed (see FIG. 7C). Next, the copper diffusion prevention film 14 is etched by the RIE method using the copper wiring layer 20 as a mask, and the copper diffusion prevention film 14 at portions other than the wiring portion is removed (see FIG. 7D).

以上で配線層材料として銅を用いた配線が完成する。その構造は、図7(D)に示すように、銅配線層20が銅シード層18の上部に堆積しており、銅シード層18と銅拡散防止膜14の側面には銅が堆積しておらず、かつ、銅配線層20と銅シード層18と銅拡散防止膜14の側面が基板11に対して垂直であり、その面が揃っているという特徴を有する。すなわち、金属拡散防止膜としての銅拡散防止膜14は、上面14aと外部に露出する周面14bを有している。金属シード層としての銅シード層18は、上面18aと外部に露出する周面18bとを有して、銅拡散防止膜14の上面14a上に堆積している。金配線層としての銅配線層20は、外部に露出する上面20aと外部に露出する周面20bとを有して、銅シート層18の上面18a上に堆積している。そして、銅配線層20の周面20bと銅シード層18の周面18bと銅拡散防止膜14の周面14bとが同一面上に位置している。このように、配線の周面が垂直であることから、配線線幅の制御が容易となる。したがって、本実施の形態3の配線は微細パターンを作成する際に有利となる。   Thus, a wiring using copper as a wiring layer material is completed. As shown in FIG. 7D, the copper wiring layer 20 is deposited on top of the copper seed layer 18, and copper is deposited on the side surfaces of the copper seed layer 18 and the copper diffusion prevention film 14. In addition, the side surfaces of the copper wiring layer 20, the copper seed layer 18, and the copper diffusion prevention film 14 are perpendicular to the substrate 11, and the surfaces are aligned. That is, the copper diffusion preventing film 14 as the metal diffusion preventing film has an upper surface 14a and a peripheral surface 14b exposed to the outside. The copper seed layer 18 as a metal seed layer has an upper surface 18 a and a peripheral surface 18 b exposed to the outside, and is deposited on the upper surface 14 a of the copper diffusion preventing film 14. The copper wiring layer 20 as a gold wiring layer has an upper surface 20 a exposed to the outside and a peripheral surface 20 b exposed to the outside, and is deposited on the upper surface 18 a of the copper sheet layer 18. The peripheral surface 20b of the copper wiring layer 20, the peripheral surface 18b of the copper seed layer 18, and the peripheral surface 14b of the copper diffusion preventing film 14 are located on the same plane. As described above, since the peripheral surface of the wiring is vertical, it is easy to control the wiring line width. Therefore, the wiring of the third embodiment is advantageous when creating a fine pattern.

このように、本実施の形態3においても、CMP(化学的機械研磨法)を用いることなく、配線層材料として銅を用いた配線を形成することができることから、CMPが困難である大面積の基体に対しても適用可能である。   As described above, also in the third embodiment, since a wiring using copper as a wiring layer material can be formed without using CMP (Chemical Mechanical Polishing), it is difficult to perform CMP. It can also be applied to a substrate.

なお、液晶表示装置(LCD)のスイッチング回路、ロジック回路の配線用として形成した各膜の膜厚の例は、絶縁膜12が400nm、銅拡散防止膜14が50nm、無電解メッキ法で成膜した銅シード層18が100nm、電解メッキ法で成膜した銅配線層20が400nmである。   As an example of the thickness of each film formed for wiring of a switching circuit and a logic circuit of a liquid crystal display device (LCD), the insulating film 12 is 400 nm, the copper diffusion prevention film 14 is 50 nm, and is formed by an electroless plating method. The copper seed layer 18 is 100 nm, and the copper wiring layer 20 formed by electrolytic plating is 400 nm.

図3は本実施の形態3の配線の構造を示す断面図である(図7(D)と同じ)。   FIG. 3 is a cross-sectional view showing the wiring structure of the third embodiment (same as FIG. 7D).

本実施の形態3の配線は、図3に示すように、銅配線層20が銅シード層18の上部に堆積しており、銅シード層18の側部と銅拡散防止膜14の側部には銅が堆積しておらず、銅配線層20と銅シード層18と銅拡散防止膜14の側部の位置が揃っている構造を有することを特徴とする。すなわち、金属拡散防止膜としての銅拡散防止膜14は、外部に露出する周面14bを有しており、金属シード層としての銅シード層18は、上面10aと外部に露出する周面18bとを有しており、金属配線層としての銅配線層20は、外部に露出する周面20bを有して銅シード層18の上面18a上に堆積しており、かつ、銅配線層20の周面20bと銅シード層18の周面18bと銅拡散防止膜14の周面14bとが同一面上に位置している。   As shown in FIG. 3, in the wiring of the third embodiment, the copper wiring layer 20 is deposited on the upper part of the copper seed layer 18, and on the side of the copper seed layer 18 and the side of the copper diffusion preventing film 14. Has a structure in which copper is not deposited and the positions of the side portions of the copper wiring layer 20, the copper seed layer 18, and the copper diffusion prevention film 14 are aligned. That is, the copper diffusion prevention film 14 as a metal diffusion prevention film has a peripheral surface 14b exposed to the outside, and the copper seed layer 18 as a metal seed layer has a top surface 10a and a peripheral surface 18b exposed to the outside. The copper wiring layer 20 as a metal wiring layer has a peripheral surface 20b exposed to the outside and is deposited on the upper surface 18a of the copper seed layer 18, and the periphery of the copper wiring layer 20 The surface 20b, the peripheral surface 18b of the copper seed layer 18, and the peripheral surface 14b of the copper diffusion preventing film 14 are located on the same plane.

また、本実施の形態3の配線の形成方法は、絶縁基体13上に銅拡散防止膜14を形成する工程と、無電解メッキ法により、銅拡散防止膜14上(上面14a上)に銅シード層18を選択的に形成する工程と、電解メッキ法により、銅シード層18上(上面18a上)に銅配線層20を選択的に形成する工程と、銅配線層20をマスクとして銅拡散防止膜14をエッチングする工程と、を具備している。また、無電解メッキ法により銅拡散防止膜14上に銅シード層18を選択的に形成する工程を、感光性樹脂からなり、かつ、銅シード層18を形成する領域に対応する形状の溝16を有するマスクを用いて、無電解メッキ法により前記溝16から露出する銅拡散防止膜14上(上面14a上)に銅シード層18を形成する工程としている。   In addition, the wiring formation method of the third embodiment includes a step of forming a copper diffusion prevention film 14 on the insulating base 13 and a copper seed on the copper diffusion prevention film 14 (on the upper surface 14a) by an electroless plating method. A step of selectively forming the layer 18, a step of selectively forming the copper wiring layer 20 on the copper seed layer 18 (on the upper surface 18a) by electrolytic plating, and a copper diffusion prevention using the copper wiring layer 20 as a mask Etching the film 14. Further, the step of selectively forming the copper seed layer 18 on the copper diffusion preventing film 14 by the electroless plating method is performed by forming a groove 16 made of a photosensitive resin and having a shape corresponding to the region where the copper seed layer 18 is to be formed. The copper seed layer 18 is formed on the copper diffusion prevention film 14 (on the upper surface 14a) exposed from the groove 16 by an electroless plating method using a mask having the above.

実施の形態4
本発明の実施の形態4では、表示装置としての液晶表示装置に適用した例について説明する。図8及び図9は、表示装置としてのアクティブマトリックス型の液晶表示装置51を示している。この液晶表示装置51は、一対の絶縁基板としての一対の基板52,11、液晶層54、アンダーコート膜31、画素電極56、走査配線57、信号配線58、対向電極59、薄膜トランジスタ(以下、TFTという)60、走査線駆動回路61、信号線駆動回路62、コントローラ63等を備えている。
Embodiment 4
In Embodiment 4 of the present invention, an example applied to a liquid crystal display device as a display device will be described. 8 and 9 show an active matrix liquid crystal display device 51 as a display device. The liquid crystal display device 51 includes a pair of substrates 52 and 11 as a pair of insulating substrates, a liquid crystal layer 54, an undercoat film 31, a pixel electrode 56, a scanning wiring 57, a signal wiring 58, a counter electrode 59, a thin film transistor (hereinafter referred to as TFT). 60), a scanning line driving circuit 61, a signal line driving circuit 62, a controller 63, and the like.

一対の透明基板52,11としては、例えば一対のガラス板を用いることができる。これら基板52,11は、図示しない枠状のシール材を介して接合されている。液晶層54は、一対の透明基板52,11の間の前記シール材により囲まれた領域に設けられている。   For example, a pair of glass plates can be used as the pair of transparent substrates 52 and 11. These substrates 52 and 11 are joined via a frame-shaped sealing material (not shown). The liquid crystal layer 54 is provided in a region surrounded by the sealing material between the pair of transparent substrates 52 and 11.

アンダーコート膜31、行方向及び列方向にマトリックス状に設けられた複数の画素電極56、複数の画素電極56と夫々電気的に接続された複数のTFT60、複数のTFT60と電気的に接続された走査配線57、及び複数のTFT60と電気的に接続された信号配線58は、一対の透明基板52,11のうちの一方の透明基板、例えば後側(図9において下側)の透明基板11の内面に設けられている。   The undercoat film 31, a plurality of pixel electrodes 56 provided in a matrix in the row direction and the column direction, a plurality of TFTs 60 electrically connected to the plurality of pixel electrodes 56, and a plurality of TFTs 60, respectively. The scanning wiring 57 and the signal wiring 58 electrically connected to the plurality of TFTs 60 are provided on one transparent substrate of the pair of transparent substrates 52 and 11, for example, the transparent substrate 11 on the rear side (lower side in FIG. 9). It is provided on the inner surface.

アンダーコート膜31としては、例えば窒化シリコン(SiNx)等を用いることができる。画素電極56は、例えばITO等からなる。走査配線57は、画素電極56の行方向(図8において左右方向)に夫々沿わせて設けられている。これら走査配線57の一端は夫々走査線駆動回路61と電気的に接続されている。   As the undercoat film 31, for example, silicon nitride (SiNx) or the like can be used. The pixel electrode 56 is made of, for example, ITO. The scanning wiring 57 is provided along the row direction of the pixel electrode 56 (left-right direction in FIG. 8). One end of each scanning wiring 57 is electrically connected to the scanning line driving circuit 61.

一方、信号配線58は、画素電極56の列方向(図8において上下方向)に夫々沿わせて設けられている。これら信号配線58の一端は夫々信号線駆動回路62と電気的に接続されている。   On the other hand, the signal wiring 58 is provided along the column direction of the pixel electrode 56 (vertical direction in FIG. 8). One end of each signal line 58 is electrically connected to the signal line driving circuit 62.

走査線駆動回路61および信号線駆動回路62は各々コントローラ63に接続されている。コントローラ63は、例えば外部から供給される画像信号及び同期信号を受け取り、画素映像信号Vpix、垂直走査制御信号YCT、及び水平走査制御信号XCTを発生する。 The scanning line driving circuit 61 and the signal line driving circuit 62 are each connected to the controller 63. For example, the controller 63 receives an image signal and a synchronization signal supplied from the outside, and generates a pixel video signal Vpix, a vertical scanning control signal Y CT , and a horizontal scanning control signal X CT .

TFT60としては、例えば、MOS構造n型TFT(トップゲート型のポリシリコンTFT)が用いられている。このTFT60は、半導体層33、ゲート絶縁膜34、ゲート電極35、ソース電極(図示せず)、及びドレイン電極(図示せず)等を備えている。   As the TFT 60, for example, a MOS structure n-type TFT (top gate type polysilicon TFT) is used. The TFT 60 includes a semiconductor layer 33, a gate insulating film 34, a gate electrode 35, a source electrode (not shown), a drain electrode (not shown), and the like.

詳しくは、アンダーコート膜31上には、チャネル領域39aと、このチャネル領域39aの両側に設けられたソース領域39b及びドレイン領域39cを有する半導体層(ポリシリコン膜)33が設けられている。ゲート絶縁膜34は、半導体層33及びアンダーコート膜31を覆うように設けられている。このゲート絶縁膜34としては、例えば酸化シリコン(SiO)等を用いることができる。ゲート絶縁膜34上には、チャネル領域39aと対向するようにゲート電極35が設けられている。なお、ゲート電極35及びゲート絶縁膜34を覆うように、層間絶縁層をさらに設けても良い。 Specifically, on the undercoat film 31, a semiconductor layer (polysilicon film) 33 having a channel region 39a and a source region 39b and a drain region 39c provided on both sides of the channel region 39a is provided. The gate insulating film 34 is provided so as to cover the semiconductor layer 33 and the undercoat film 31. As the gate insulating film 34, for example, silicon oxide (SiO 2 ) or the like can be used. A gate electrode 35 is provided on the gate insulating film 34 so as to face the channel region 39a. Note that an interlayer insulating layer may be further provided so as to cover the gate electrode 35 and the gate insulating film 34.

ゲート絶縁膜34は、ソース電極及びドレイン電極に夫々つながる配線37b,37cを半導体層33のソース領域39b及びドレイン領域39cと電気的に接続させるためのコンタクトホール36を有している。ソース電極及びドレイン電極は、ソース電極及びドレイン電極に夫々つながる配線37b,37cと一体に形成することができる。なお、ソース電極、ドレイン電極、及びこれら電極に夫々つながる配線37b,37cを覆うようにパシベーション膜をさらに設けても良い。   The gate insulating film 34 has contact holes 36 for electrically connecting wirings 37b and 37c connected to the source electrode and the drain electrode, respectively, to the source region 39b and the drain region 39c of the semiconductor layer 33. The source electrode and the drain electrode can be formed integrally with wirings 37b and 37c connected to the source electrode and the drain electrode, respectively. Note that a passivation film may be further provided so as to cover the source electrode, the drain electrode, and the wirings 37b and 37c connected to these electrodes, respectively.

他方の透明基板である前側(図9において上側)の透明基板52の内面には、複数の画素電極56に対向する一枚膜状の透明な対向電極59が設けられている。対向電極59は、例えばITO等の透明電極からなる。また、透明基板52の内面には、複数の画素電極56と対向電極59とが互いに対向する複数の画素領域に対応させてカラーフィルタを設けてもよい。さらに、透明基板52の内面には、前記画素領域の間の領域に対応させて遮光膜を設けてもよい。   On the inner surface of the transparent substrate 52 on the front side (the upper side in FIG. 9), which is the other transparent substrate, a single film-like transparent counter electrode 59 that faces the plurality of pixel electrodes 56 is provided. The counter electrode 59 is made of a transparent electrode such as ITO. Further, a color filter may be provided on the inner surface of the transparent substrate 52 so as to correspond to a plurality of pixel regions in which the plurality of pixel electrodes 56 and the counter electrode 59 are opposed to each other. Further, a light shielding film may be provided on the inner surface of the transparent substrate 52 so as to correspond to the region between the pixel regions.

一対の透明基板52,11の外側には、図示しない偏光板が設けられている。また、液晶表示装置51を透過型とする場合、後側の透明基板11の後方に図示しない面光源が設けられている。なお、液晶表示装置51は、反射型或いは半透過反射型であってもよい。   A polarizing plate (not shown) is provided outside the pair of transparent substrates 52 and 11. When the liquid crystal display device 51 is a transmissive type, a surface light source (not shown) is provided behind the transparent substrate 11 on the rear side. The liquid crystal display device 51 may be a reflective type or a transflective type.

図10(A)〜図10(F)は、本発明の実施の形態4のMOS構造n型TFT60の形成方法を示す工程断面図である。   10A to 10F are process cross-sectional views illustrating a method for forming the MOS structure n-type TFT 60 according to the fourth embodiment of the present invention.

まず、ガラス等からなる基板11上にPE−CVD法により、不純物の拡散を防ぐアンダーコート膜31を堆積させた後、その上に活性層となるアモルファスシリコン膜32を堆積させる。次に、アンダーコート膜31及びアモルファスシリコン膜32を積層させた基板11を500℃でアニールすることでアモルファスシリコン膜32中の水素を脱離させる(図10(A)参照)。   First, after depositing an undercoat film 31 for preventing diffusion of impurities by a PE-CVD method on a substrate 11 made of glass or the like, an amorphous silicon film 32 serving as an active layer is deposited thereon. Next, the substrate 11 on which the undercoat film 31 and the amorphous silicon film 32 are laminated is annealed at 500 ° C. to desorb hydrogen in the amorphous silicon film 32 (see FIG. 10A).

そして、ELA(Excimer Laser Anneal)法により、アモルファスシリコン膜32(図10(A)参照)をポリシリコン膜33に再結晶化し、PEPによりレジストコートする。その後、CDE(Chemical Dry Etching)法を用いてポリシリコン膜33をアイランド状に加工する(図10(B)参照)。その後、PE−CVD法によりゲート絶縁膜34を形成する(図10(C)参照)。なお、本実施の形態4では、ガラス等からなる基板11、アンダーコート膜31、半導体層33、及びゲート絶縁膜34とを合わせて絶縁基体13としている。すなわち、絶縁基体13は、絶縁基板11、アンダーコート膜31、半導体層33、及びゲート絶縁膜34を有している。   Then, the amorphous silicon film 32 (see FIG. 10A) is recrystallized into a polysilicon film 33 by an ELA (Excimer Laser Anneal) method and resist-coated by PEP. Thereafter, the polysilicon film 33 is processed into an island shape using a CDE (Chemical Dry Etching) method (see FIG. 10B). After that, the gate insulating film 34 is formed by PE-CVD (see FIG. 10C). In the fourth embodiment, the substrate 11 made of glass or the like, the undercoat film 31, the semiconductor layer 33, and the gate insulating film 34 are combined to form the insulating base 13. That is, the insulating base 13 includes the insulating substrate 11, the undercoat film 31, the semiconductor layer 33, and the gate insulating film 34.

その後、図10(D)に示すように、銅拡散防止膜14を成膜した後、PEPによりレジストコートして、無電解メッキ法により銅シード層18を選択的に形成する。レジスト膜を除去した後、PHをドーピングガスに用いてイオンドーピング法によりドナーとなるリンをポリシリコン膜33に低濃度に注入する(ドーズ量3.0×1013/cm、加速電圧10keV)。このとき、打ち込まれたリンが銅拡散防止膜14を透過するのに対し、銅シード層18は透過しないことから、ポリシリコン膜33の銅シード層18の真下に位置する部分にはリンが注入されない。リンが注入された部分は低濃度不純物領域(LDD(Lightly Doped Drain)領域38(図10(E)参照))となる。 Thereafter, as shown in FIG. 10D, after forming a copper diffusion prevention film 14, a resist coating is applied with PEP, and a copper seed layer 18 is selectively formed by an electroless plating method. After removing the resist film, phosphorus serving as a donor is injected into the polysilicon film 33 at a low concentration by ion doping using PH 3 as a doping gas (a dose amount of 3.0 × 10 13 / cm 2 , an acceleration voltage of 10 keV). ). At this time, the implanted phosphorus passes through the copper diffusion prevention film 14 but does not pass through the copper seed layer 18. Therefore, phosphorus is implanted into a portion of the polysilicon film 33 located immediately below the copper seed layer 18. Not. A portion into which phosphorus is implanted becomes a low concentration impurity region (LDD (Lightly Doped Drain) region 38 (see FIG. 10E)).

その後、図10(E)に示すように、電界メッキ法により、銅シード層18上に銅配線層20を選択的に成膜する。その後、銅配線層20をマスクとして。銅拡散防止膜14のエッチングを行う。このような上記実施の形態1で示した通りの方法によって、ゲート電極35が形成される。このようにすることにより、銅拡散防止膜14と銅シード層18と銅配線層20からなる3層構造を有する配線構造体としてのゲート電極35が得られる。なお、走査配線57は、ゲート電極35の形成時にこのゲート電極35と一体に形成してもよい。これにより、走査配線57もまた、銅拡散防止膜14と銅シード層18と銅配線層20からなる3層構造を有する配線とすることができる。   Thereafter, as shown in FIG. 10E, a copper wiring layer 20 is selectively formed on the copper seed layer 18 by electroplating. Thereafter, using the copper wiring layer 20 as a mask. Etching of the copper diffusion preventing film 14 is performed. The gate electrode 35 is formed by such a method as shown in the first embodiment. By doing so, a gate electrode 35 is obtained as a wiring structure having a three-layer structure including the copper diffusion preventing film 14, the copper seed layer 18, and the copper wiring layer 20. Note that the scanning wiring 57 may be formed integrally with the gate electrode 35 when the gate electrode 35 is formed. Accordingly, the scanning wiring 57 can also be a wiring having a three-layer structure including the copper diffusion preventing film 14, the copper seed layer 18, and the copper wiring layer 20.

その後、PHをドーピングガスに用いてイオンドーピング法によりドナーとなるリンをポリシリコン膜33に高濃度に注入する(ドーズ量2.5×1015/cm、加速電圧70keV)。このとき、ポリシリコン膜33の銅配線層20の真下に位置する部分にはリンが注入されない。また、その他の部分は高濃度不純物領域(ソース領域39b及びドレイン領域39c)となり、LDD構造ができ上がる。LDD構造の形成に際して、従来はフォトリソグラフを用いているため、1μm以下での位置制御が困難であるが、本発明による配線を用いると、銅配線層20の膜厚によって位置制御が可能なことから0.1μm単位での制御が可能となり、微細パターンを実現できる。また、注入された不純物は500℃でアニールすることで十分に活性化される。 Thereafter, phosphorus serving as a donor is injected into the polysilicon film 33 at a high concentration by ion doping using PH 3 as a doping gas (dose amount 2.5 × 10 15 / cm 2 , acceleration voltage 70 keV). At this time, phosphorus is not implanted into the portion of the polysilicon film 33 located immediately below the copper wiring layer 20. In addition, other portions become high-concentration impurity regions (source region 39b and drain region 39c), and an LDD structure is completed. In the formation of the LDD structure, since photolithography is conventionally used, it is difficult to control the position at 1 μm or less. However, when the wiring according to the present invention is used, the position can be controlled by the thickness of the copper wiring layer 20. Therefore, control in units of 0.1 μm becomes possible, and a fine pattern can be realized. Further, the implanted impurities are sufficiently activated by annealing at 500 ° C.

次に、PEPによりレジストコートした後、ゲート絶縁膜34をエッチングすることでコンタクトホール36をポリシリコン膜33の表面まで開口させる。さらに、AlNd/Moのように2層構造からなるソース電極及びドレイン電極に夫々つながる配線37b,37cをスパッタ法により成膜した後、PEPによりレジストコートし、エッチングし加工する(図10(F)参照)。その後、ソース電極及びドレイン電極を形成する。なお、ソース電極及びドレイン電極は、配線37b,37cと一体に形成してもよい。さらに、信号配線58は、ソース電極及びドレイン電極のうちの一方の電極と一体に形成することができる。   Next, after resist coating by PEP, the gate insulating film 34 is etched to open the contact hole 36 to the surface of the polysilicon film 33. Further, wirings 37b and 37c connected to the source electrode and the drain electrode each having a two-layer structure such as AlNd / Mo are formed by sputtering, and then resist-coated by PEP, etched, and processed (FIG. 10F). reference). Thereafter, a source electrode and a drain electrode are formed. Note that the source electrode and the drain electrode may be formed integrally with the wirings 37b and 37c. Further, the signal wiring 58 can be formed integrally with one of the source electrode and the drain electrode.

以上のような工程でMOS構造n型TFTが形成される。なお、成膜した各膜の膜厚は、アンダーコート膜31が150nm、アモルファスシリコン膜32が50nm、ゲート絶縁膜34が135nm、ゲート電極35が500nm、配線37のAlNd/Mo膜が640/50nmである。   A MOS structure n-type TFT is formed through the above-described steps. The film thickness of each film formed is 150 nm for the undercoat film 31, 50 nm for the amorphous silicon film 32, 135 nm for the gate insulating film 34, 500 nm for the gate electrode 35, and 640/50 nm for the AlNd / Mo film for the wiring 37. It is.

上述のように、本実施の形態4のTFT60は、チャネル領域39aと、このチャネル領域39aの両側に設けられたソース領域39b及びドレイン領域39cとを有する半導体層33と、半導体層33上に設けられたゲート絶縁膜34と、チャネル領域39aと対向するようにゲート絶縁膜34上に設けられたゲート電極35と、ソース領域39bと電気的に接続するソース電極と、ドレイン領域39cと電気的に接続するドレイン電極と、を具備するTFT60であって、ゲート電極35が、ゲート絶縁膜34内(絶縁基体13内)に埋め込まれることなくゲート絶縁膜34上(絶縁基体13上)に設けられた金属拡散防止膜としての銅拡散防止膜14と、銅拡散防止膜14上に設けられた金属シード層としての銅シード層18と、銅シード層18上に設けられた銅配線層20とからなる3層構造を有している。したがって、ゲート電極35を形成する工程を利用して、ゲート電極35の形成とともにLDD構造を形成することができる。よって、LDD構造を形成するためのPEP工程を削減でき、低コスト化が図れる。また、LDD領域の位置の制御性が向上するので、パターンのさらなる微細化が可能である。しかも、ゲート絶縁膜34に溝を形成したり、溝を有するゲート絶縁膜34とは別の絶縁膜を形成したりすることなく、ゲート絶縁膜34上にゲート電極35を選択的に形成することができる。よって、配線構造体の形成における材料の省資源化、及び製造工程数の削減による製造コストの削減を実現できる。   As described above, the TFT 60 of the fourth embodiment is provided on the semiconductor layer 33, the semiconductor layer 33 having the channel region 39a, the source region 39b and the drain region 39c provided on both sides of the channel region 39a. The gate electrode 35 provided on the gate insulating film 34 so as to face the channel region 39a, the source electrode electrically connected to the source region 39b, and the drain region 39c. The gate electrode 35 is provided on the gate insulating film 34 (on the insulating base 13) without being embedded in the gate insulating film 34 (in the insulating base 13). A copper diffusion prevention film 14 as a metal diffusion prevention film, a copper seed layer 18 as a metal seed layer provided on the copper diffusion prevention film 14, and a copper sheath It has a three-layer structure consisting of the copper wiring layer 20. provided on de layer 18. Therefore, the LDD structure can be formed together with the formation of the gate electrode 35 by using the process of forming the gate electrode 35. Therefore, the PEP process for forming the LDD structure can be reduced, and the cost can be reduced. Further, since the controllability of the position of the LDD region is improved, the pattern can be further miniaturized. In addition, the gate electrode 35 is selectively formed on the gate insulating film 34 without forming a groove in the gate insulating film 34 or forming an insulating film different from the gate insulating film 34 having the groove. Can do. Therefore, it is possible to realize material resource saving in the formation of the wiring structure and reduction in manufacturing cost by reducing the number of manufacturing steps.

また、本実施の形態4の液晶表示装置51は、マトリックス状に設けられた複数のTFTを具備する表示装置であって、前記TFTの各々を、上述したTFT60としている。したがって、ゲート絶縁膜34上にゲート電極35を選択的に形成することができる。よって配線構造体の形成における材料の省資源化、及び製造工程数の削減による製造コストの削減を実現できる。   The liquid crystal display device 51 according to the fourth embodiment is a display device including a plurality of TFTs provided in a matrix, and each of the TFTs is the TFT 60 described above. Therefore, the gate electrode 35 can be selectively formed on the gate insulating film 34. Therefore, it is possible to realize resource saving in the formation of the wiring structure and reduction in manufacturing cost by reducing the number of manufacturing steps.

以上のように、本実施の形態によれば、基体13の大きさによらず、基体13上に配線或いは配線構造体35を選択的に形成することができ、また、配線或いは配線構造体35の形成における材料の省資源化、微細配線の実現及び製造工程数の削減による製造コストの削減を実現できる薄膜トランジスタ及び表示装置が得られる。   As described above, according to the present embodiment, the wiring or wiring structure 35 can be selectively formed on the base 13 regardless of the size of the base 13, and the wiring or wiring structure 35 can be formed. Thus, a thin film transistor and a display device can be obtained that can realize resource saving, materialization of fine wiring, and reduction in manufacturing cost by reducing the number of manufacturing processes.

なお、本実施の形態4の表示装置が備えるTFT60は、上述したTFT60に限定されない。例えば、本実施の形態5にて説明するTFT60を適用してもよい。   Note that the TFT 60 included in the display device of Embodiment 4 is not limited to the TFT 60 described above. For example, the TFT 60 described in the fifth embodiment may be applied.

実施の形態5
図11(A)〜図11(F)は、本発明の実施の形態5のMOS構造n型TFTの形成方法を示す工程断面図である。
Embodiment 5
11A to 11F are process cross-sectional views illustrating a method for forming a MOS structure n-type TFT according to the fifth embodiment of the present invention.

上記実施の形態4の図10(A)における基板11へのアンダーコート膜31及びアモルファスシリコン膜32の成膜から、図10(C)におけるゲート絶縁膜34の成膜までは全く同様なので、説明を省略する。   Since the formation of the undercoat film 31 and the amorphous silicon film 32 on the substrate 11 in FIG. 10A in the fourth embodiment is completely the same as the formation of the gate insulating film 34 in FIG. Is omitted.

ゲート絶縁膜34を成膜する(図11(C)参照)。その後、銅拡散防止膜14を成膜する。さらに、PEPによりレジストコートして、無電解メッキ法により銅シード層18を選択的に形成する。その後、レジスト膜を除去し、銅シード層18をマスクとして銅拡散防止膜14のエッチングを行い。その後、電解メッキ法により銅配線層20を銅シード層18上に選択的に成膜する。このような上記実施の形態2で示した通りの方法によって、ゲート電極35が形成される(図11(D)参照)。   A gate insulating film 34 is formed (see FIG. 11C). Thereafter, a copper diffusion preventing film 14 is formed. Furthermore, resist coating is performed by PEP, and the copper seed layer 18 is selectively formed by an electroless plating method. Thereafter, the resist film is removed, and the copper diffusion preventing film 14 is etched using the copper seed layer 18 as a mask. Thereafter, the copper wiring layer 20 is selectively formed on the copper seed layer 18 by electrolytic plating. The gate electrode 35 is formed by such a method as shown in the second embodiment (see FIG. 11D).

その後、図11(E)に示すように、PHをドーピングガスに用いてイオンドーピング法によりドナーとなるリンをポリシリコン膜33に注入する(ドーズ量2.5×1015/cm、加速電圧70keV)。このとき、ポリシリコン膜33の銅配線層20の側部が銅拡散防止膜14の側部より張り出している箇所の真下に位置する部分にはリンが注入されず、高抵抗領域となる。注入された不純物は、500℃でアニールすることで十分に活性化させることができる。このようにすることにより、ソース領域39b及びドレイン領域39cとLDD領域とを備える構造体が1回のドーピング処理で形成される。 Thereafter, as shown in FIG. 11E, phosphorus serving as a donor is implanted into the polysilicon film 33 by ion doping using PH 3 as a doping gas (dose amount 2.5 × 10 15 / cm 2 , acceleration). Voltage 70 keV). At this time, phosphorus is not implanted into a portion of the polysilicon film 33 where the side portion of the copper wiring layer 20 protrudes from the side portion of the copper diffusion preventing film 14 and becomes a high resistance region. The implanted impurities can be sufficiently activated by annealing at 500 ° C. Thus, a structure including the source region 39b, the drain region 39c, and the LDD region is formed by one doping process.

すなわち、本実施形態では、従来2回のイオンドーピング処理で形成していた構造体と同程度にリーク電流を抑制できる構造体を1回のドーピング処理で形成することができる。また、ソース領域39b及びドレイン領域39cとLDD領域とを同時に形成することができるので、製造工程数を削減させることができる。   That is, in the present embodiment, a structure that can suppress leakage current to the same extent as a structure that has been formed by two ion doping processes can be formed by a single doping process. Further, since the source region 39b and the drain region 39c and the LDD region can be formed at the same time, the number of manufacturing steps can be reduced.

次に、図9(F)に示すように、PEPによりレジストコートした後、ゲート絶縁膜34をエッチングすることでコンタクトホール36をポリシリコン膜33の表面まで開口させる。さらに、AlNd/Moのように2層構造からなるソース及びドレイン電極につながる配線37b、37cをスパッタ法により成膜した後、PEPによりレジストコートし、エッチングし加工する。   Next, as shown in FIG. 9F, after resist coating by PEP, the gate insulating film 34 is etched to open the contact hole 36 to the surface of the polysilicon film 33. Further, wirings 37b and 37c connected to the source and drain electrodes having a two-layer structure such as AlNd / Mo are formed by sputtering, and then resist-coated by PEP, etched and processed.

以上のような工程でMOS構造n型TFTが形成される。なお、成膜した各膜の膜厚は、アンダーコート膜31が150nm、アモルファスシリコン膜32が50nm、ゲート絶縁膜34が135nm、ゲート電極35が500nm、配線37のAlNd/Mo膜が640/50nmである。本実施の形態5によれば、実施の形態4と同様の効果が得られる。   A MOS structure n-type TFT is formed through the above-described steps. The film thickness of each film formed is 150 nm for the undercoat film 31, 50 nm for the amorphous silicon film 32, 135 nm for the gate insulating film 34, 500 nm for the gate electrode 35, and 640/50 nm for the AlNd / Mo film for the wiring 37. It is. According to the fifth embodiment, the same effect as in the fourth embodiment can be obtained.

以上本発明を実施の形態1〜5に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。例えば、上記実施の形態1〜5では、配線の材料として銅を用いたが、これに限定されず、銅を含む合金やその他の金属の配線に適用してもよい。   Although the present invention has been specifically described based on the first to fifth embodiments, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. It is. For example, in Embodiments 1 to 5 described above, copper is used as the wiring material. However, the present invention is not limited to this, and the present invention may be applied to an alloy containing copper or other metal wiring.

本発明は、トップゲート型のTFT60が備えるゲート電極35に適用することで、LDD構造或いはLDD構造と同等の効果を持つ構造を位置制御が良好な状態で形成することができる。また、LDD構造を形成するためのPEP工程を削減させることができる。しかしながら、本発明は、トップゲート型のTFT60が備えるゲート電極35に限定されるものではない。本発明は、ソース電極、ドレイン電極、これらにつながる配線37b,37c、走査配線57、或いは信号配線58等に適用してもよい。ソース電極、ドレイン電極、これらにつながる配線37b,37c、走査配線57、或いは信号配線58を、金属拡散防止膜と、前記金属拡散防止膜上に設けられた金属シード層と、前記金属シード層上に設けられた金属配線層とからなる3層構造とすることで、これら配線又は配線構造体を選択的に形成することができる。また、配線又は配線構造体の形成における材料の省資源化、及び製造工程数の削減による製造コストの削減を実現できる。   By applying the present invention to the gate electrode 35 provided in the top gate TFT 60, it is possible to form an LDD structure or a structure having an effect equivalent to that of the LDD structure with good position control. Moreover, the PEP process for forming the LDD structure can be reduced. However, the present invention is not limited to the gate electrode 35 provided in the top gate type TFT 60. The present invention may be applied to the source electrode, the drain electrode, wirings 37b and 37c connected to them, the scanning wiring 57, the signal wiring 58, and the like. A source electrode, a drain electrode, wirings 37b and 37c connected thereto, a scanning wiring 57, or a signal wiring 58 are provided on a metal diffusion prevention film, a metal seed layer provided on the metal diffusion prevention film, and the metal seed layer. By adopting a three-layer structure composed of metal wiring layers provided on the wirings, these wirings or wiring structures can be selectively formed. In addition, it is possible to realize material resource saving in the formation of wirings or wiring structures, and reduction in manufacturing costs by reducing the number of manufacturing steps.

また、本発明は、液晶表示装置に限定されるものではなく、有機EL装置或いは無機EL装置等の表示装置にも適用することができる。   The present invention is not limited to a liquid crystal display device, and can be applied to a display device such as an organic EL device or an inorganic EL device.

11…基板、 12…下地絶縁膜、 13…絶縁基体、 14…金属拡散防止膜(銅拡散防止膜)、 14b…(金属拡散防止膜の)周面、 15…マスク(フォトレジスト膜)、 16…溝、 18…金属シード層(銅シード層)、 18a…(金属シード層の)上面、 18b…(金属シード層の)周面、 20…金属配線層(銅配線層)、 20b…(金属配線層の)周面、 33…半導体層、 39a…チャネル領域、 39b…ソース領域、 39c…ドレイン領域、 34…ゲート絶縁膜、 35…ゲート電極、 51…表示装置(液晶表示装置)、 57…走査配線、 58…信号配線、 60…薄膜トランジスタ、   DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Board | substrate, 12 ... Base insulating film, 13 ... Insulating base | substrate, 14 ... Metal diffusion prevention film (copper diffusion prevention film), 14b ... Peripheral surface of (metal diffusion prevention film), 15 ... Mask (photoresist film), 16 ... groove, 18 ... metal seed layer (copper seed layer), 18a ... upper surface of (metal seed layer), 18b ... peripheral surface of (metal seed layer), 20 ... metal wiring layer (copper wiring layer), 20b ... (metal) Peripheral surface of wiring layer, 33 ... semiconductor layer, 39a ... channel region, 39b ... source region, 39c ... drain region, 34 ... gate insulating film, 35 ... gate electrode, 51 ... display device (liquid crystal display device), 57 ... Scanning wiring, 58 ... signal wiring, 60 ... thin film transistor,