专利名称：金属布线的形成方法和显示装置的制造方法
技术领域：
本发明涉及在以液晶显示装置为代表的显示装置和ULSI等半导体器件中使用的电布线的形成技术，还涉及适合在基板上选择性形成由铜或包含铜的合金构成的金属布线的金属布线形成方法和显示装置的制造方法。
背景技术：
近年来，在以LSI、ULSI为代表的半导体领域中，作为布线材料，正在推进有关使用了铜(Cu)的布线的研究。这是因为基于半导体器件的集成度的提高而不断推进微细化的进展和工作速度的提高等。也就是说，是因为需要与以往使用了铝(Al)的布线相比布线电阻低、且对电子迁移和应力迁移等耐性高的布线。
此外，在以液晶显示装置等为代表的显示装置领域中，也需要对付因显示面积的大型化而造成的布线长度增加和附加功能的添加造成的周边电路部分的单片集成电路(monolithic)化等。再有，作为附加功能，也在研究驱动用驱动电路和像素内存储器等、以及将来各种处理器等的组合。因此，在显示装置的领域中，与半导体领域同样，有关低电阻的布线需求日益增加。
如上所述，作为布线材料的Cu，与以往的布线材料Al比较，在低电阻性、抗迁移性方面出色。因此，Cu被期待作为下一代的布线材料，并正在积极地推进工业化的开发。
但是，使用以往的可用于基于微细布线形成那样的光刻的掩模(masking)和反应性离子腐蚀(reactive ion etching)方法等组合中，难以形成使用Cu的微细布线。
即，Cu的卤化物的蒸气压低(Cu的卤化物不易蒸发)。因此，为了挥发、除去通过上述腐蚀形成的Cu的卤化物，处理温度需要进行200～300C°的腐蚀处理。因此，因Cu布线的腐蚀而难以进行微细加工。
使用了Cu的微细布线的形成方法，例如有公开于日本特开平11-135504号公报的方法。该方法被称为所谓的波形花纹(damascene)法。在该方法中，首先对层积在基板上的绝缘膜，预先形成期望的布线图形形状的布线沟。在所述沟内部和绝缘膜上全面形成Cu薄膜，以便填埋该沟。此时，作为用Cu填埋所述沟的方法，有溅射法等PVD(物理汽相淀积)、电镀法或使用有机金属材料的CVD(化学汽相淀积)法等各种方法。然后，除去基板表面的Cu薄膜，直至填埋的沟部分的上部端面为止。作为除去基板表面的Cu薄膜的方法，有化学机械研磨法(CMP)等研磨法和回蚀(etch-back)等。通过这样，仅在所述沟内部保留Cu薄膜。
作为其他方法，正在尝试在基板上以期望的布线图形来配置Pd等催化剂的方法(H.Niino，A.Yabe.Appl.Phys.Lett.，63，3527-3529(1993))。在该方法中，以形成了图形状的Pd等为核，通过进行Cu的非电解电镀来形成Cu的布线图形。
此外，也尝试在绝缘性基板上用导电性物质形成期望的图形，以该导电性物质作为电极，通过电解电镀来形成Cu布线的方法等。
但是，在上述以往进行的用于形成使用了Cu的微细布线的各种方法中，存在以下列举的课题。
首先，关于LSI、ULSI等中积极研究的上述波形花纹法，存在以下列举的课题。
第1，波纹花纹法需要用于形成对沟状的布线图形和上下电极之间进行连接的过孔(via)的成膜工序、光刻工序、腐蚀工序，制造工序复杂。
第2，为了降低布线电阻，需要增厚布线膜厚。但是，如果使用纵横比(aspect ratio)大的沟和过孔，则存在Cu的填埋性恶化的问题。
第3，将Cu薄膜成膜在基板整个表面后除去不需要部分的上述CMP工序等存在处理的生产率差的问题。
第4，对于用于制作LSI、ULSI的直径12英寸左右的晶片尺寸来说，以往一直在开发大型的CMP装置。但是，关于显示装置，用于液晶显示装置制造的基板尺寸约为1～1.5m四方形的大型基板，与LSI等用途比较，需要大面积下的平坦性等精度高的研磨工序。因此，就显示装置来说，波形花纹法的实用化是困难的。
此外，在如液晶显示装置那样使用大型基板的情况下，假如即使可通过上述CMP的全表面研磨和腐蚀法进行除去，但也存在制品价格昂贵的问题。即，液晶显示装置中用作布线的Cu薄膜部分与玻璃基板的面积相比非常小。因此，成膜的Cu薄膜的大部分被除去。其结果，作为材料的昂贵的Cu的使用效率非常低。
此外，在使用电镀的选择成膜方法中，存在以下列举的课题。
第1，使用电镀的选择成膜方法对于印刷电路板等图形尺寸比较大的基板来说是有效的。但是，在形成LSI、ULSI或显示装置等中需要的几μm级线宽的布线图形的情况下，在因电镀液的组成、时间变化等造成的处理的不稳定性、杂质混入造成的膜质量下降、药液对环境的影响等方面存在问题。
第2，衬底布线形成后使用电镀并使导电部分析出Cu薄膜的方法在选择性上优良，但其反面是需要覆盖不需要部分的导电性表面的工序和用于通电的衬底导电图形的形成工序。因此，存在处理工序复杂、成本高的问题。
第3，在电镀法成膜的Cu薄膜中杂质等的混入多，成膜之后的Cu薄膜的电阻有升高的趋势。因此，在电镀法中，在成膜后需要进行较高温度下的退火处理。由于要进行该退火处理，所以在电镀法中从基板的耐热性等观点来看，难以适用于面积大的显示装置。
第4，与用于制作现有的LSI等的晶片基板不同，用于显示装置制造的基板是上述那样的1～1.5m四方形的大型基板。因此，用于均匀地处理这样的基板的电镀处理装置非常大，并且使用大量的药品，对环境的负荷令人担忧。
对于上述课题，近年来进行了使用有机金属材料的按照Cu-CVD法选择性形成Cu薄膜的尝试。例如，在日本特开平6-236879号公报中，公开了以下方法。首先，在具有期望的布线形状的衬底金属膜上选择性析出Pd等氢的离解能力高的VIII族金属构成的金属粒子。对于该粒子，将氢气作为载运气体(carrier gas)导入Cu的有机金属材料，通过热分解进行成膜。
根据该方法，在氢离解能力高的VIII族金属上，与Cu的有机金属材料一起导入的载运气体的氢被离解。通过氢，在VIII族金属上优先产生Cu的有机金属材料的还原反应。因此，在VIII族金属上选择性进行Cu的核形成和膜生长，所以在基板上选择性形成Cu薄膜。
但是，在该方法中，为了进行基板表面的VIII族金属上的还原作用，需要使用氢气作为载运气体。这种情况下，通过汽相中存在的氢气还进行有机金属材料的还原反应。而且，通过该汽相中产生的反应物，在选择区域以外的表面上也发生Cu的核形成。因此，有Cu成膜的选择性恶化的问题。
此外，需要在衬底金属上选择性析出VIII族金属的工序，所以处理工序增加。而且，在处理中需要氢气，所以存在为了确保处理的安全性，需要成膜处理后的除害设备等成本的问题。
而且，作为选择性形成薄膜的方法，在日本特开平5-94970号公报中公开了以下技术。使用在表面上混合电负度大的第1材料和电负度小的第2材料的半导体基板。制作WF6或MoF6的金属卤化物、或包含该金属的卤化物气体构成的原料气体和H2、CO、SiH4的还原性气体的混合气体。如果在该混合气体环境中对半导体基板施加电场，则原料气体通过放电被有源化。由此，W或Mo的金属膜选择性并且具有方向性地沉积在第2材料上。
根据该技术，记述了通过原料气体和构成基板表面的材料的相关可获得金属膜的成膜选择性。但是，在原料气体的分解中，使用基于放电的等离子体，所以在汽相中也形成作为原料气体分解生成物的金属核(seed)，它容易非选择性沉积在基板上。因此，存在容易阻碍金属膜的选择性沉积的问题。
此外，在使用还原性气体的成膜中，与可提高成膜速度相反的一面，因汽相中的反应而进行原料气体的分解沉积。因此，同样容易阻碍提高成膜的选择性。
而且，在该技术中，需要使用H2或SiH4这样的具有引火性、发火性危险的还原性气体。因此，存在用于确保处理安全性的除害设备等反映到作为总处理成本中的问题。
此外，与Cu和Al相比，已知W和Mo的电阻率大(W5.6×10-6Ωcm(300K)，Mo5.2×10-6Ωcm(0℃)，Cu1.7×10-6Ωcm(20℃)，Al2.6×10-6Ωcm(20℃))。这样，电阻率大的W和Mo构成的膜在LSI和IC中通常可用于连接在上下方向层积的层间的布线。但是，W和Mo构成的布线不适合以液晶显示装置为代表的显示装置配有的扫描布线、信号布线。
即，在液晶显示装置那样的显示装置中，扫描布线和信号布线的电阻率越大，延迟时间越长。因此，如果将W和Mo构成的布线用作扫描布线或信号布线，则不能进行良好的转换(switching)操作。
而且，在本技术中，必须将WF6气体降压到5×10-4Torr这样的低压力后导入到真空容器中，十分不便。
发明内容
本发明是鉴于上述问题的发明，目的在于提供一种金属布线的形成方法及显示装置的制造方法，不使用氢等还原性气体，选择性形成电阻性低、抗迁移性良好的布线。
本发明的金属布线的形成方法，用于在选择区域选择性地形成金属布线，在构成选择区域的材料具有的电负度(electronegativity)为Xs、至少选择区域附近构成没有形成金属布线的非选择区域的材料具有的电负度为Xn、用于形成金属布线的有机金属材料具有的电负度为Xm时，可通过使各电负度满足Xs＜Xn＜Xm，即(Xm-Xn)＜(Xm-Xs)的关系式，来选择这些材料。
所谓电负度是表示电子供给性的物性值，指原子化学结合时吸引电子的能力。即，在本发明中，材料具有的电负度是表示该材料的电子供给性的物性值，指材料发生化学反应时吸引电子的能力。在本发明中，也可以将各材料的电负度简化为构成元素的电负度的算术平均。而且，在电负度不同的两个材料之间，存在电负度小的材料对电负度大的材料供给电子的关系。
这里，说明将用于形成Cu薄膜的有机金属材料(有机Cu材料)导入基板表面的情况。
通过在基板表面之间获取电荷，有机金属材料离解吸附在该基板表面上。然后，基板表面上吸附的有机金属材料中的两个有机金属分子(有机Cu分子)在基板表面上移动。这是两个有机金属分子间的氧化还原反应，即引起所谓的歧化反应(disproportionation)。然后，有机金属材料中的金属原子(Cu)析出。已知通过该反应金属膜沉积(J.A.T.Norman.et.al.，Thin Solid Films，Vol.262(1995)，pp46-51)。
所谓歧化反应(也称为不同变化)指一种物质2个分子或2个以上相互进行氧化、还原反应的结果，产生不少于两种物质的情况。其中，在2个有机金属分子(在上述例中为有机Cu分子)间，通过后述那样产生氧化、还原反应来产生被还原的金属原子和被氧化的有机金属化合物，从而进行金属薄膜的成膜。
由此，根据本发明，在包含选择区域和非选择区域的区域中导入有机金属材料后，根据所述电负度的关系，在其大小关系之差大的选择区域的表面和有机金属材料之间进行电子的授受。即，有机金属材料从选择区域的表面吸引电子。因此，可以在选择区域中优先且选择地进行基于电子授受的有机金属材料的离解吸附。
另外，本发明的金属布线的形成方法也可以通过有机金属材料的歧化反应来形成金属布线。
如上所述，在本发明的金属布线的形成方法中，在优先吸附有机金属分子的选择区域中存在许多有助于用于形成薄膜的歧化反应的有机金属分子。因此，在选择区域中优先地进行反应。由此，可在选择区域中选择地进行原子的核形成和薄膜的沉积。
另一方面，在非选择区域的表面上，根据上述关系，与有机金属材料的电负度的差小。因此，在与选择区域的表面进行比较的情况下，不易造成对有机金属材料的非选择区域表面的吸附。因此，有助于用于形成薄膜的歧化反应的有机金属分子少，导致不易产生沉积的结果。
其结果，在选择区域的表面和非选择区域的表面，产生到开始进行基于上述歧化反应的Cu等薄膜沉积为止的时间差、即所谓潜伏期间。通过使该潜伏期间增加，可提高Cu等薄膜沉积的选择性。
因此，选择各材料，以便选择区域、非选择区域和有机金属材料中的各自的电负度满足上述关系，并且通过有机金属材料的歧化反应来形成金属布线，可在选择区域中优先地沉积有机金属材料。因此，可形成选择性良好的金属布线。
本发明的金属布线的形成方法也可以由使用了有机金属材料的基于化学气相生长法的Cu膜来形成金属布线。
由此，利用因上述电负度的不同而造成的有机金属材料的吸附差异，可选择性形成金属布线。此外，可不使用困难的腐蚀，选择性地获得低电阻、且抗迁移性优良的Cu构成的布线。
本发明的金属布线的形成方法，选择区域可由包含Al、Ti、Ta、W、Si中的至少一个元素的导电性材料构成。此外，非选择区域由SiO2、Si3N4、或Al2O3等氧化物、氮化物的绝缘性材料构成。
由此，导电性材料构成的选择区域的表面上吸附的有机金属分子在所述选择区域的表面上与导电性材料内的电子进行结合。因此，作为选择区域的导电性材料表面的有机金属分子的移动容易，故容易引起用于形成Cu等薄膜的歧化反应等。
另一方面，在非选择区域的绝缘性材料的表面上，形成金属布线所需的有机金属分子的吸附比选择区域少。此外，由于绝缘性在表面的电荷的移动是困难的。因此，不易引起上述有机金属分子的移动。因此，即使吸附了有机金属分子，也难以推进歧化反应等。
上述的结果是选择、非选择区域内的薄膜形成开始前的差(潜伏期间的差)更大。由此，可在选择性高的状态下进行金属布线的形成。
本发明的显示装置的制造方法用于制造显示装置，该显示装置包括矩阵状设置的多个像素电极、分别连接到多个像素电极的多个薄膜晶体管、用于驱动薄膜晶体管的多个扫描布线及多个信号布线，其中在构成形成了扫描布线及信号布线中至少一方的布线的选择区域的材料具有的电负度为Xs、构成没有形成布线的非选择区域的材料具有的电负度为Xn、用于形成布线的有机金属材料具有的电负度为Xm时，可通过选择这些材料实现各电负度满足Xs＜Xn＜Xm，即(Xm-Xn)＜(Xm-Xs)的关系式。
此外，在将本发明用于通过电布线使薄膜晶体管和像素电极连接的显示装置的制造方法时，在构成形成了电布线的选择区域的材料具有的电负度为Xs、构成没有形成电布线的非选择区域的材料具有的电负度为Xn、用于形成电布线的有机金属材料具有的电负度为Xm时，也可以选择这些材料，使得各电负度满足Xs＜Xn＜Xm，即(Xm-Xn)＜(Xm-Xs)的关系。
由此，在形成扫描布线、信号布线及电布线等的选择区域中，可以优先且选择性形成有机金属材料的离解吸附。
此外，有机金属材料为Cu或具有包含Cu的合金的有机金属材料，通过有机金属材料的歧化反应来形成扫描布线、信号布线、及电布线中的至少一个布线。
由此，可通过抗迁移性高的Cu选择性形成扫描布线、信号布线、及电布线等布线。
图1是本发明实施方式1的Cu的化学汽相成膜装置的示意构成图。
图2表示本发明的Cu的有机金属材料的沉积反应的示意图。
图3表示本发明实施方式2的液晶显示装置的局部平面图。
图4表示图3的液晶显示装置的薄膜晶体管附近的剖面图。
图5表示图4的薄膜晶体管的制造方法的工序剖面图。
具体实施例方式
以下，使用附图详细地说明本发明的实施方式。再有，在以下说明的附图中，具有相同功能的部件附以相同标号，并省略其重复的说明。
实施方式1作为本发明的实施方式1，以下说明对玻璃等绝缘性基板上、由Cu构成的金属布线的形成方法。
首先，在用于液晶显示装置的非碱性玻璃基板上，按照等离子体CVD法形成膜厚为150nm的作为缓冲层的氧化硅(SiO2)膜。另外，作为使用的基板，也可以是在由单晶硅构成的基板上设置了热氧化膜(SiO2膜)等绝缘膜的基板。
接着，在该绝缘性基板上的整个表面上，按照溅射法形成膜厚为100nm的铝(Al)膜。然后，通过使用光刻工序和腐蚀工序，将所述Al膜加工成预定形状的布线图形。通过该工序，在基板表面上形成由Al构成的选择区域的表面、以及由SiO2膜构成的非选择区域的表面。
再有，在本实施方式中，将不少于2种元素构成的材料的电负度定义为构成元素的算术平均。因此，Al构成的选择区域的表面的电负度为1.5，如SiO2这样的2种元素构成的材料的电负度约为2.93。
接着，将形成了Al构成的布线图形的绝缘性的基板2导入到图1所示的化学汽相成膜装置(CVD装置)的反应室1内。
在这里，说明图1所示的CVD装置。用于形成Cu薄膜的基板2被配置在图1所示的真空容器的反应室1内的载物台3上。通过使用涡轮分子泵(turbo-molecular-pump)等真空排气系统(图示省略)，反应室1内被真空排气至预定的真空度。接着，导入到反应室1内的基板2通过载物台3内设置的加热器(图示省略)被加热而达到预定的反应温度。此时的基板2的加热不限于加热器，也可以通过灯退火(lamp annealing)等来进行。
通过氮气10从原料箱4中压出由液体的Cu的有机金属化合物构成的有机金属材料5。有机金属材料5的导入量由液体流量计6来控制。然后，通过气化器7来加热有机金属材料5，使有机金属材料5的蒸汽压增大。由此，有机金属材料5成为由气化的有机金属分子构成的有机金属气体。将该有机金属气体与作为载运气体的氮气10一起通过气体导入部8导入到反应室1内。并且，9是气体排出部。
Cu的有机金属材料5例如有Cu的1价络合物三甲基乙烯甲硅烷基六氟乙酰丙酮铜(Cu(hfac)TMVShafc＝Hexafluoroacethlacetonate(CF3COCHCOCF3)、TMVS＝Trimethylvinylsilane(CO5H12Si))等。
Cu的有机金属材料5的分解、沉积反应的概况示于图2。
导入到图1的所述反应室1内的有机金属材料(以下称为有机铜材料)5接触到配置在反应室1内的基板2，在基板2的表面上进行离解吸附。然后，有机铜材料5通过加热的基板2的热能，通过以下的反应来形成Cu薄膜。
步骤1形成具有1价氧化铜原子的中间生成物(Cu(hfac)(g))，吸附(a)到基板2的表面。
步骤2吸附于基板2的表面的两个有机铜分子在基板2的表面移动(migration)并接触。由此，进行两个有机铜分子引起的歧化反应。被还原了的一个铜原子Cu(s)析出、沉积，形成Cu薄膜。同时形成的被氧化成2价的反应生成物通过从基板2的表面汽相脱离而被除去。
在上述反应中，吸附于基板2表面的有机铜分子处的Cu(hfac)的电负度，如果与前面同样定义为构成元素的算术平均，则为3.24。由此，构成基板2的表面的选择区域Al和构成非选择区域的SiO2的电负度的关系为Al＜SiO2＜Cu(hfac)＝1.5＜2.93＜3.24。由此，在作为选择区域的Al和有机铜分子之间，按照电负度的大小关系，由Al表面供给电子。因此，有效地推进对基板2表面的有机铜分子Cu(hfac)的吸附。
表1是表示元素电负度的表。
表1元素的电负度
在本实施方式1中，通过将作为上述有机铜材料5的Cu(hfac)TMVS加热到40℃，提高该Cu(hfac)TMVS的蒸汽压来进行气化。然后，将氮气10作为载运气体，将有机铜气体(气化的有机铜材料5)导入到图1所示的反应室1内。此时，有机铜气体通过的配管路径和反应室1的内壁保持40～60℃左右的温度，以便抑制有机铜气体的吸附、凝结造成的Cu析出。
成膜条件为有机铜材料5的供给流量为0.1g/min、载运氮气流量为280SCCM、反应室1内的压力为133Pa(1Torr)、反应室1内的基板2的温度为160℃，进行8分钟的成膜。其结果，在基板2上的由Al构成的布线图形上，形成膜厚160nm的Cu薄膜。此外，在氧化硅(SiO2)膜构成的基板2的表面上不沉积Cu薄膜的，确认没有分别独立形成的Cu布线图形间的电漏泄(leak)。
再有，在本实施方式1中，反应室1内的基板2的温度为160℃，反应室1内的基板2的温度为120℃～190℃较好。
这是因为在所述温度低于120℃时，所述成膜反应所需的用于有源化的能量大，不利于良好地进行选择区域中的上述反应。另一方面，在超过所述190℃时，所述成膜反应所需的用于有源化的能量下降，不仅选择区域而且非选择区域都会引起上述反应，从而使成膜的选择性下降。
如以上那样，形成基板51上的Cu布线图形32的选择区域(Al)的电负度Xs是1.5。没有形成Cu布线图形32的非选择区域(SiO2)的电负度Xn是2.93。用于形成Cu布线图形32的有机铜材料5的电负度Xm是3.24。这样，由于选择了满足Xs＜Xn＜Xm关系式的材料，所以通过有机金属材料的歧化反应，可以形成Cu布线图形32。
实施方式2在本发明的实施方式2中，作为基于Cu薄膜的金属布线的形成方法的优选例，说明配有薄膜晶体管55的显示装置、例如有源矩阵型的液晶显示装置50的元件侧基板51的制作。
图3和图4示出液晶显示装置50。再有，在图3和图4中省略示出辅助电容。
如图3和图4所示，液晶显示装置50包括前后一对透明基板51、52、液晶层(未图示)；像素电极54、薄膜晶体管(TFTThin FilmTransistor)55、扫描布线56、信号布线57、扫描布线端子58、信号布线端子59、及对置电极62等。
一对透明基板51、52例如可使用一对玻璃基板。以下，将透明基板51、52称为玻璃基板。这些玻璃基板51、52通过未图示的框状密封材料接合。液晶层被设置在一对玻璃基板51、52之间的密封材料围成的区域中。
如图4所示，在一对玻璃基板51、52中的一个玻璃基板、例如后侧的玻璃基板(元件侧基板)51的内表面上，设置多个透明的像素电极54、多个薄膜晶体管55、扫描布线56、信号布线57、多个扫描布线端子58、及多个信号布线端子59。
将像素电极54在行方向和列方向上设置为矩阵状。将薄膜晶体管55分别与多个像素电极54电连接。将扫描布线56和信号布线57与多个薄膜晶体管55电连接。将多个扫描布线端子58和多个信号布线端子59分别形成在基板51的一端缘部和一侧缘部。
将扫描布线56分别沿像素电极54的行来设置。将这些扫描布线56的一端分别连接到在后侧基板51的一侧缘部设置的多个扫描布线端子58。将多个扫描布线端子58分别连接到信号驱动电路60。
另一方面，将信号布线57分别沿像素电极54的列来设置。将这些信号布线57的一端分别连接到在后侧基板51的一端缘部设置的多个信号布线端子59。将多个信号布线端子59分别连接到图像信号电路61。
在另一玻璃基板、即前侧的玻璃基板(对置基板)52的内表面上，设置与多个像素电极54对置的单片膜状的透明的对置电极62。此外，在前侧玻璃基板52的内表面上，也可以与多个像素电极54和对置电极62相互对置的多个像素部相对应来设置滤色器。此外，在前侧玻璃基板52的内表面上，也可以对应于所述像素部之间的区域来设置遮光膜。
在玻璃基板对51、52的外侧，设置未图示的偏振板。此外，在透过型的液晶显示装置50中，在后侧的玻璃基板51的后侧设置未图示的面光源。再有，液晶显示装置50也可以是反射型或半透过型的。
图4表示本实施方式2的液晶显示装置的薄膜晶体管55附近的剖面图。
22是SiO2构成的缓冲层，23是多晶硅膜，26是源极区，27是漏极区，28是沟道区，24是SiO2构成的栅绝缘膜，25是Al构成的栅电极，29是SiO2构成的层间绝缘膜，40是连接薄膜晶体管55的源极区26和像素电极54的电布线，31是TiN构成的布线图形，32是Cu布线图形。
以下，说明本实施方式2的薄膜晶体管的制造工序。本实施方式2的薄膜晶体管通过图5(a)～(e)所示的工序来制作。
首先，如图5(a)所示，在绝缘性基板的玻璃基板51上形成氧化硅(SiO2)膜作为缓冲层22。缓冲层22的膜厚例如为150nm。在该缓冲层22上，在基板温度为430℃的条件下按照减压CVD法形成膜厚80nm的非结晶硅(α-Si)膜。接着，对形成的α-Si膜，通过使用受激准分子激光的激光退火来进行结晶。由此，形成多晶硅膜。作为用于获得多晶硅膜的工序，也可以使用600℃左右的热退火的固相生长工序。接着，对于获得的多晶硅膜，按照旋转涂敷法等涂敷感光性树脂即抗蚀剂。然后，通过光刻工序进行抗蚀剂膜的曝光、显像，以便形成预定的岛状的形状。按照使用CF4气体的干法腐蚀，形成图5(a)所示的岛状的多晶硅膜23。
接着，对于包含岛状的多晶硅膜23的玻璃基板51上的整个表面，按膜厚100nm来形成SiO2膜构成的栅绝缘膜24。其成膜按照以TEOS(Tetraethyl Orthosilicate)为原料的等离子体CVD法来进行。并且，进行栅绝缘膜24的图形的形成(未图示)。
接着，为了形成栅电极，按照溅射法对Al膜进行成膜。使用光刻法和腐蚀法对Al膜进行加工，形成图5(b)所示的栅电极25。以该栅电极25作为掩模，对多晶硅膜23掺杂例如磷(P)那样的杂质33。通过以栅电极25作为掩模，将杂质注入到栅电极25下部以外的多晶硅膜23中。由此，形成自匹配型的源极区26和漏极区27。此外，在杂质注入后，进行有源化处理。由此，形成图5(b)所示的n+型的源·漏区26、27和没有导入杂质的沟道区28。
接着，按照等离子体CVD法沉积膜厚300nm的SiO2膜，如图5(c)所示，形成层间绝缘膜29。接着，使用光刻法和腐蚀法，除去所述源·漏区26、27上部的层间绝缘膜29和栅绝缘膜24。由此，形成图5(c)所示的到达源·漏区26、27的接触孔(contact hole)30。接着，在接触孔30内部和层间绝缘膜29上部按膜厚200nm来形成氮化钛(TiN)膜。然后，使用光刻法形成抗蚀剂膜，以便覆盖接触孔30内部和期望的布线部分。然后，通过腐蚀法，如图5(d)所示，形成TiN膜构成的布线图形31。
接着，使用图1所示的Cu-CVD装置，在配有图5(d)所示的薄膜晶体管55的基板21上进行Cu的选择成膜。
此时，接触孔30和其周边形成的TiN膜构成的布线图形31的电负度为2.5。此外，SiO2膜构成的层间绝缘膜29和有机铜材料5即Cu(hfac)TMVS的电负度的关系为TiN＜SiO2＜Cu(hfac)＝2.5＜2.93＜3.24。
因此，导入到基板21上的有机铜分子有限吸附在布线图形31上。然后，导入到基板21上的有机铜分子产生基于上述歧化反应的分解反应。由此，如图5(e)所示，在布线图形31上选择性形成Cu布线图形32。
成膜条件是有机铜材料5的供给流量为0.008g/min、载运气体流量为50SCCM、成膜压力为266Pa(2Torr)、基板温度为170℃，进行15分钟的成膜。此时，得到的Cu布线图形32的膜厚约为200nm。此外，在层间绝缘膜29上看不到Cu薄膜的沉积，确认在形成了的Cu布线图形32之间没有破裂。
如以上那样，构成形成基板51上的Cu布线图形32的选择区域的TiN所构成的布线图形31的材料的电负度Xs是2.5。没有形成Cu布线图形32的非选择区域的SiO2的电负度Xn是约2.93。用于形成Cu布线图形32的有机铜材料5的电负度Xm是3.24。这样，由于选择满足了Xs＜Xn＜Xm关系式的材料，所以通过有机金属材料的歧化反应，可以形成Cu布线图形32。
因此，根据本实施方式2的方法，可以将连接信号布线57和薄膜晶体管55及像素电极54的电布线40选择性形成在元件侧基板51的一个表面上。
再有，在实施方式2中，如实施方式1那样通过Cu薄膜选择性形成连接信号布线57和薄膜晶体管55及像素电极54的电布线40，但扫描电极56也同样可通过Cu薄膜选择性地形成。
如上述那样，本实施方式1、2的金属布线的形成方法是在选择区域选择性形成金属布线的金属布线形成方法，其特征在于，在构成所述选择区域的材料具有的电负度为Xs、至少所述选择区域附近构成没有形成所述金属布线的非选择区域的材料具有的电负度为Xn、用于形成所述金属布线的有机金属材料具有的电负度为Xm时，各电负度有Xs＜Xn＜Xm的关系。此外，其特征在于，通过所述有机金属材料的歧化反应来形成所述金属布线。还有，其特征在于，按照使用所述有机金属材料的基于化学气相生长法的Cu膜来形成所述金属布线。
即，通过选择这些材料，使得各材料的电负度满足Xs＜Xn＜Xm的关系，可以使作为成膜种的有机金属材料被优先吸附在选择区域。此外，通过可以使有机金属材料被优先吸附到选择区域，可以在选择区域优先进行Cu的有机金属材料的歧化反应。而且，可以实现选择性良好的基于化学汽相成膜法的Cu薄膜的选择成膜。此外，通过使用化学汽相生长法(CVD法)来形成构成金属布线的金属膜，可以进行利用上述电负度的不同引起的有机金属材料的吸附差异的选择成膜。此外，可不使用困难的腐蚀法而选择性形成低电阻、且抗迁移性优良的Cu构成的布线。
因此，根据实施方式1、2的金属布线的形成方法，不使用氢等还原性气体，通过有机金属材料的歧化反应，可在玻璃基板上选择性形成Cu薄膜构成的金属布线。
而且，上述选择区域的特征在于，它由包含Al、Ti、Ta、W、Si中的至少一个元素的导电性材料构成。非选择区域的特征在于，它由SiO2、Si3N4、Al2O3等氧化物、氮化物的绝缘性材料构成。由此，可以促进选择区域表面的Cu的有机金属材料的迁移造成的歧化反应。因此，可以提供提高了选择性的Cu薄膜构成的金属布线的选择形成方法。
因此，不使用腐蚀法，就可选择形成低电阻且抗迁移性优良的Cu构成的布线。因此，对于LSI、ULSI为代表的半导体元件和液晶显示装置等的显示装置，可以提供特性优良的Cu构成的布线。而且，通过可仅在需要的部分选择性形成Cu布线，可改善需要成膜的Cu的成膜材料的利用率。由此，可以提供削减材料成本和简化处理工序的Cu布线的形成方法。
根据上述第2实施方式，提供一种显示装置的制造方法，该显示装置包括矩阵状设置的多个像素电极、分别连接到所述多个像素电极的多个薄膜晶体管、用于驱动所述薄膜晶体管的多个扫描布线及多个信号布线，其特征在于在构成形成了所述扫描布线及所述信号布线中至少一方的布线的选择区域的材料具有的电负度为Xs、构成没有形成所述布线的非选择区域的材料具有的电负度为Xn、用于形成所述布线的有机金属材料具有的电负度为Xm时，各电负度有Xs＜Xn＜Xm的关系。
而且，该方法的特征在于，所述薄膜晶体管和所述像素电极通过电布线被连接，且构成形成了所1述电布线的选择区域的材料具有的电负度为Xs、构成没有形成所述电布线的非选择区域的材料具有的电负度为Xn、用于形成所述电布线的有机金属材料具有的电负度为Xm时，各电负度有Xs＜Xn＜Xm的关系。
因此，可以对形成了扫描布线、信号布线、及电布线等布线的选择区域优先吸附成膜种的有机金属材料。
而且，该方法的特征在于，所述有机金属材料是Cu或具有包含Cu的合金的有机金属材料，通过所述有机金属材料的歧化反应来形成所述扫描布线、所述信号布线、及所述电布线中的至少一个布线。
由此，可以不使用氢等还原性气体，利用Cu选择性形成低电阻性、且抗迁移性优良的扫描布线或信号布线。
此外，由于不需要使用波形花纹法和溅射法，所以制造工序简单。而且，不需要在基板整个表面上形成Cu薄膜，即不需要除去无用部分。因此，可以简单并且低价地制造配有低电阻性、抗迁移性优良的扫描布线或信号布线的显示装置。
而且，Cu薄膜可以在1Torr～2Torr的成膜压力下形成。因此，与上述日本特开平5-94970号公报公开的技术相比，可以抑制减压设备等成本，可以简单并且低价地制造显示装置。
如以上那样，根据本发明，可以提供不使用氢等还原性气体而选择性形成低电阻且抗迁移性优良的布线的金属布线形成方法。
再有，根据实施方式具体说明了本发明，但本发明不限于上述实施方式，不用说，在不脱离本发明精神的范围内可进行各种变更。
权利要求
1.一种金属布线(30、57)的形成方法，用于在选择区域选择性地形成金属布线(30、57)，其特征在于；在构成所述选择区域的材料(31)具有的电负度为Xs、至少所述选择区域附近构成没有形成所述金属布线(30、57)的非选择区域的材料(29)具有的电负度为Xn、用于形成所述金属布线(30、57)的有机金属材料(5)具有的电负度为Xm时，各电负度有Xs＜Xn＜Xm的关系。
2.如权利要求1所述的金属布线(30、57)的形成方法，其特征在于，通过所述有机金属材料(5)的歧化反应，形成所述金属布线(30、57)。
3.如权利要求1所述的金属布线(30、57)的形成方法，其特征在于，通过使用所述有机金属材料(5)的基于化学气相生长法的Cu膜，形成所述金属布线(30、57)。
4.如权利要求1、2或3所述的金属布线(30、57)的形成方法，其特征在于，构成所述选择区域的材料(31)由包含Al、Ti、Ta、W、Si中的至少一个元素的导电性材料构成。
5.如权利要求1、2或3所述的金属布线(30、57)的形成方法，其特征在于，构成所述非选择区域的材料(29)是氧化物或氮化物构成的绝缘材料。
6.如权利要求5所述的金属布线(30、57)的形成方法，其特征在于，所述氧化物或氮化物构成的绝缘性材料是SiO2、Si3N4、或Al2O3。
7.一种显示装置(50)的制造方法，该显示装置包括矩阵状设置的多个像素电极(54)、分别连接到所述多个像素电极(54)的多个薄膜晶体管(55)、及用于驱动所述薄膜晶体管(55)的多个扫描布线(56)及多个信号布线(57)，其特征在于在构成形成了所述扫描布线(56)及所述信号布线(57)中至少一方的布线的选择区域的材料(31)具有的电负度为Xs、构成没有形成所述布线的非选择区域的材料(29)具有的电负度为Xn、用于形成所述布线的有机金属材料(5)具有的电负度为Xm时，各电负度有Xs＜Xn＜Xm的关系。
8.如权利要求7所述的显示装置(50)的制造方法，其特征在于，所述薄膜晶体管(55)和所述像素电极(54)通过电布线(40)连接，且构成形成了所述电布线(40)的选择区域的材料(31)具有的电负度为Xs、构成没有形成所述电布线(40)的非选择区域的材料(29)具有的电负度为Xn、用于形成所述电布线(40)的有机金属材料(5)具有的电负度为Xm时，各电负度有Xs＜Xn＜Xm的关系。
9.如权利要求8所述的显示装置(50)的制造方法，其特征在于，所述有机金属材料(5)是Cu或具有包含Cu的合金的有机金属材料，通过所述有机金属材料(5)的歧化反应，形成所述扫描布线(56)、所述信号布线(57)、及所述电布线(40)中的至少一个布线。
全文摘要
提供一种金属布线的形成方法。设构成在基板(51)上的形成了Cu布线图形(32)的选择区域的由TiN构成的布线图形(31)的材料的电负度为Xs。设构成没有形成Cu布线图形(32)的非选择区域的由SiO
文档编号H01L21/28GK1458682SQ03131349
公开日2003年11月26日 申请日期2003年5月14日 优先权日2002年5月14日
发明者青森繁 申请人:株式会社液晶先端技术开发中心