TW200813236A - Junction structure for elemental device - Google Patents

Description

200813236 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 的元件 配線電 本發明係有關一種構成液晶顯示器等顯示裝置 之接合結構，尤其有關一種使用A1(㈣合金做 路材料的元件之製造技術。 【先前技術】

近年來，^以液晶顯示器為代表的薄型電視等顯示果 置中’做為其構成材料，銘（以下亦有僅以A1做記载)二 =配線材料已廣泛普及。其理由係因為則配線: 料的比電阻值較低，並具有配線加工容易的特性。線材 例如，在主動式矩陣型液晶顯示器的情況中，做 II(swuching)^#^Smt^ Fiim Transist〇r； ^ JFT)係由 IT°(Indium Tin 〇xide;錮錫氧化物) : n lum Zmc 〇xlde;銦鋅氧化物）等透明電極（以下 亦有稱為透明電極層）、與由則合金所形成的配線電路 A以下稱為A1系合金層)來構成元件。如此的元件中存在有 ^合金層與透明電極接合的部分、或使Μ系合金層與 内的n _Sl(磷摻雜的半導體層）接合的部分。 當構成前述的元件時，因考慮到形成於ai系合金層的 2化物的影響，3額（Mg)或敛㈤等高溶點金屬材料 ’、'、所明的覆盍（cap)層而形成於A1系合金層與透明電極 ^，、門此外，在如n+_Si的半導體層與配線電路的接合 相為I防止A1與Si(矽）因製造步驟中的熱製程所導致的 目互擴散’而作成使與前述覆蓋層相同的鉑（M。）或鈦（Ti) 319513 5 200813236 等高溶點金屬材料介切半導體層與則合金層之間。 _,、此處’一邊參照第1圖一邊針對前述元件結構進行呈 _ °兄明。於弟1圖係顯示液晶顯示器的a-Si型TFT的1面 示意圖。該丁FT么士椹仫认士古甘t 口面 電極部璃基板1上形成有由構成閘極 、系合金配線材料所形成的電極配線電路層 及由Mo 4 Mo_w(鎢）等所形成的覆蓋層3。並且，於 該，極電極部G’設有SiNx(氮化細極絕緣膜*做為其 保濃。此外’於該閘極絕緣膜4上係依序沉積a_Si半導體 層5、通道保護膜層6、n+_Si半導體層7、覆蓋層3、電極 配線電路層2、覆i層3,並藉由形成適當圖案來設置汲極 ^部η與源極電極部s。料錄電極部D與源極電極 部S之上覆蓋有元件的表面平坦化用樹脂或siNx絕緣膜 4另外，於源極電極部s側，於絕緣膜4，設置接 (=a，le)CH，於該部分形成ITC^助的透明電極層 7:。當於前述的電極配線電路層2使用A1系合金配線材料 時，係構成為使覆蓋層3介在於n+-Si半導體層7與電極 配線層2之間、或接觸孔CH的透明導電層7,與電極配線 層2之間的結構。 該第1圖所示的元件結構中，由於形成Μο等覆蓋層， 故被指出無法避免材料和製造設備等成本增加、且製造步 驟的複雜化。： 因此，做為省略前述的覆蓋層之手法，已提案有.一種 將由Α1系合金所形成的配線層的一部分進行氮化，透過該 經氣化的部分來與半導體層接合之技術（參照專利文獻 319513 200813236 1)斤此外亦提案有一種使由入丨系合金所形成的全部配線 層氮化而與半導體層接合之技術（參照專利文獻2)。 專利文獻1 ··日本特開2003-273109號公報 專利文獻2 :日本特開2005-123576號公報 【發明内容】 (發明所欲解決之課題） 然而，前述專利文獻i的技術方案中，由於A1系合金 的經鼠化部分的電阻變高，所以在將半導體層與ai系合金 層直接接合時’會有無法滿足歐姆特性之傾向。此外，如 專利文獻2所述，當使A1系合金的全部配線層氮化時，配 線層本身的電阻值便過於變大’變得無法滿足良好的元 特性。 本發明乃雲於前述情形而研創者，其目的在於提供一 種元件之接合結構，俾在使A1系合金層與n+_si等半導體 峰特性，又能確保A1系合金層本身的低電阻特性。更具 =之’本發明的目的在於提供-種元件之接合技術1 =體層兵Ai糸合金層的直接接合之界面的界面反應，维 1姆特性，並且能夠將A1系合金層的電阻值做成為Μ # U · cm以下。 (解決課題的手段） 為了解決雨述課題，本發明的發明人等為了 體層與A!系合金層的直接接合，而對要作為半㈣^ 319513 7 200813236 便能夠實現良好的直

Si進行了研究，發現當Si含有氮時， 接接合。 的A,人入 層、及直接接合於該半導體層 、糸a孟層之凡件之接合結構中，與a 接合的半導體層係採用含有氮之Si者。 、/直接 18並且，形成本發明的半導體層之Si的含氮量為以ΐχ 18at〇mS/Cm i 5 Χ 1〇21—較佳’而以、χ 10 atoms/cm3 至 lxl〇20at〇mS/cm3 更佳。 /本發明的元件之接合結構中的半導體層，其從與W 系合金層直接接合的表面㈣⑽A以上㈣度，可為由 含有氮之Si所形成者。 +此外:本發明+的半導體層係以由非晶質（_咖㈣ 勺Si或p Si $成較佳。此處的「立」意指電子為佔多 數載^的半導體層，「p」意指電洞為佔多數載子的半導體 層」思扣將對Sl高摻雜添加元素。本發明的半導體層 # 5^017^5/〇Μ3^ 5xl0^atoms/cm^^ 銻中選擇的摻雜劑較佳。 另外，本發明中的A1系合金係以含有鎳0.5at%至 1〇.〇at%為佳。除此之外，以含有硼O.lat%至0.8at%更佳。 此外’當形成本發明的元件之結合結構時，A1系合金層係 以瘛鍍法形成為佳，而此時的濺㈣為以由含有鎳 至10、.Oat/〇的A1系合金所形成者為佳。並且，除了鎳之外， 較宜為使用含有硼（uat%至G 8at_ A1系合金濺㈣。 本奴明亦有關由具備前述元件之接合結構的元件所形 319513 8 200813236 成之薄膜電晶體。 前述本發明的元件結構係能夠將含有N2、NH3、Ν〇χ •中至少任一者的氣體導入於以化學氣相蒸鍍法使要作為半 導體層的Si成膜時的成膜氣體環境中而成膜。 此外，本發明的元件結構係在將含有A的氣體導入而 使要作為半導體層的Si成膜時，能夠藉由將氮分壓比設為 0.001 %至20%而開始成膜、或自成膜途中將氮分壓比調整 成0.001%至20¾而形成。 _ 並且’本發明的元件結構係在要作為半導體層的Si 成膜後’此夠藉由在氮氣體環境中進行2〇〇至5〇〇。〇的熱 處理來形成。 (發明的效果） 依據本發明，能夠實現一種即使省略覆蓋層而使n+-Si 等之半導體層與A1系合金層直接接合，仍能夠防止八丨與 Si的相互擴散’能夠維持歐姆特性，且具備Ai系合金層 •本身的低電阻特性之元件。 【實施方式】 以下，針對本發明的較佳實施形態進行說明，但本發 明並非限定於下述的實施形態。 本發明的元件係具備半導體層及直接接合於該半導體 層的A1系合金層，而與該八1系合金層直接接合的半導層 為含有氣之Si ’其含氮夏以1 X 1018atoms/cm3至5 χ 1021atoms/cm3 .更佳。 9 319513 200813236 當Si的含氮量小於lxl〇18atoms/cm3時，A1與Si的相 互擴散便容易發生，有無法充分地抑制界面反應之傾向。 具體而言，當施以250t:以上的熱滞後時，界面反應便易 於發生，直接接合有變得因難的傾向。相反地，當超過& =)21at〇ms/cm3時，製成元件時的電晶體特性的⑽（導通）電 ^便卩牛低-而有on/〇ff(導通/關斷）比降低之傾向。並且， 田 Si 的含鼠買為 lxl〇18at〇ms/cm3 至 時， 便具備280 c以上的耐熱性，屬於元件開關特性之⑽減 比可確實達到5位數以上。 本*明的το件之接合結構中，全體半導體層係以由具 有:述含氮㈣Si來形成為佳，但由具有前述含氮量的 於半導體層的—部分亦可。例如，將從直接接合 “ 金層的半導體層的表面起_ Α以上的深度作成 I 的、Si、來形成。關鍵是只要與A1系合金層直接接 止Αΐ:ς的半導體層係為具有前述含氮量的Si，便能夠防 7 1的相互擴散，能夠維持歐姆特性。 化^為使要形成半導體層的&含有氮之方法，可以採用

Deplu· ^ EP 11 CVD(Chemical Vap〇r 稀釋過^=3相^^ + _時，除了以氮 用彳氣體、nh3氣體、心 此外，播炎处，而進仃適量添加之手法0 又控制添加A、皿3氣體的的/lH4、PH3等導入氣體之外， ”體的％機、或在半導體層成膜後， 319513 10 200813236 在氮氣體環境下進行熱處理之方法等。例如，在液晶顯示 益的TFT製程中使半導體層含有氮時，不管是整體半導體 層或是半導體層表面的一部分，皆考慮製程的步驟數的增 減或含氮量調整難度等因素，而採用現狀的製程中能夠容 易應變之方法為宜。 更具體吕之，當添加凡氣體至藉由化學氣相蒸鍍法 (CVD)使要作為半導體層的Si成膜之成膜氣體環境時，藉 由才木用0.001%至20%氮分麼比而開始成膜、或自成膜中途 凋正成0.001 %至20%氮分壓比，便能夠使要作為半導體層 ，'3有氮。該氮分壓比係為將氮氣導入至使^成膜的 氣體％：^的分壓比’ ^其未達Q•⑻，則即使改變⑺〇 中的其他成膜條件，也無法達到能夠確保耐熱性 _ w/⑽3)。此外，若超過鳩，則半導體層γ 阻會變,高’電晶體特性有惡化的翻。還有，該氮: ^換算因子（_VersiQn faet。加得之實流量來求出:。 在前述CVD成膜中進行含 者 μ ^ . A 3虱之作業枯，便月b夠使半導體 H有錢能夠使半導體層的—部分 體 氨（NH3)取代氮翕眸甘\ 鼠 使用 此外，另外的古4壓比採用0.001%至2%較佳。 斤尸 々方法是在要作為半導體層的Si成膜狳 :由在氮氣體環境中進行2，c至500。。的敎處理成:後， 層的Si含有氮。當藉由在該氮氣體環η 2使半導體層的Si含有氮時，係形成含氮量C熱 表面往深度方向連續降低的半導 ^體層 的氮氣體環境為使用以氮為主成分之氣體，例;；，之發明 n2氣 319513 11 200813236 =而3氣體、Ν〇χ氣體等，並呈現刻意 且為以氮為主成分之氣體之分麼為9〇% ^兄，較 以上的環境更佳。 上的，99〇/〇 月if述3有氮之Si係所謂經施以接 介 至5二：磷，、銻中選擇的含有5X1。、一 主⑽at〇ms/cm3的摻雜劑 雜 扭

Si時，在與Αί糸人么思士分上勹^亦隹該磷、硼、銻的 糸。金層直接接合時便能夠確保歐Μ # μ 當該推雜量為5xl0”at〇ms/cmi如〇21咖=^性。 然亦視摻雜劑種類、活性化熱處理條件 ;11 =，雖 ==的電一

.a ( xl〇 atoms/cm，甚至於更高摻雜量，作杏A 半導體元件時，由於摻雜劑的活 不 大，所以無法實用。 卞个θ欠 法或2始各接雜劑種類對Si的導入可藉由所謂的熱擴散 ^ 入法等公知手法來進行。並且，針對Si中的摻 雜劑種類岑复人亡旦 -Γ —丄 S簡)來測量 猎由二次離子質譜儀(一 此外’當形成本發明的元件時’ A1系合金層較宜為含 曰（’臬）的A1系合金。即使A1系合金層為純A卜對本發 :有效，但為含有Ni的A1系合金時，便容易將ai 糸合金本身的電阻設定成1〇// Ω . cm以下，並且易於實 有良好元件特性的直接接合。做為含有Ni的A1系合 金’具體而言，可舉例有A1_Ni合金、A1_Ni_B(硼）合金、 319513 12 200813236

Al_Ni_C(碳）合金、Al-Ni-Nd(鈥）合金、Al-Ni-La(鑭）合金 等。並且，該Ni含有量較宜為0.5at%至lO.Oat%。此外， 使用Nd、La時，犯含有量較宜為0.5&1°/〇至2.0&{%。3、(：、 1 Nd、La的含有量較宜為0.1 at%至1 .Oat%。 另外，做為A1系合金，屬於Al-Ni-B合金且含有B(翊） 0.：^1%至0.8&1%者更佳。當為如此組成的人1-1^-3合金時， 便能夠與ITO或IZO等透明導電層直接接合，並且亦能夠 與n+-Si等半導體層直接接合，而能夠形成與透明電極層 ⑩或半導體層直接接合時的接合電阻值低、耐熱性亦優異的 元件。當採用該人1-1^-：6合金時，1^含有量為4.(^1%以上、 B含有量為0.80at%以下較佳。Ni含有量為3.0at%至 6.0at%、B含有量為0.20at%至0.80at%更佳。當為如此組 成的Al-Ni-B合金時，便成為對元件製造步驟中的各熱滯 後具備有優異耐熱特性者。還有，由低電阻特性的觀點來 看，本發明的A1系合金以含有A1本身7 5 at%以上為佳。 _ 此外，前述A1系合金層基本上亦可施以氮化處理或氧化處 理。 若為前述本發明的元件之接合結構，則可成為得以抑 制半導體層與A1系合金層直接接合之界面的界面反應，維 持歐姆特性，同時能夠將A1系合金層的電阻值設成10// Ω · cm以下之元件，故可說是適合用於形成薄膜電晶體 (TFT)者。此外，本發明的元件之接合結構極適合於形成閘 極電極位於基板側之所謂底閘極（bottom gate)結構的.TFT 時的元件結構。 13 319513 200813236 [實施例1] Φ A,者i:對本發明的實施例進行說明。在本實施例1 中，“金層係使用純A1膜（比電阻值28#Ω ·_、 ^5.〇at%Ni 合金膜（比電阻值 4.〇W.Cm)、A1_5.0at% 4at%B膜（比電阻值…Ω · cm)三種，使其與由Si 形成的半導體層直接接合，並進行該元評 較例中還加上A1-5.0at%Ni.〇.3at%c _電阻=貝= Ω · cm))。特性評價係針對以下說明之歐姆特性、^擴散 对熱性進行調查。還有’各膜的比電阻值係以濺鍍方式（磁 控歲鑛裝置’投入功率3娜/cm2、氬氣流量議s_、氯 氣塵o.5Pa)形成單膜（厚度約G3/zm)於玻璃基板上，且在 氮氣氣體環境中進行300t、3〇分鐘的熱處理後，以4端 子電阻測定裝置測定而得者。 歐姆特性：本歐姆特性評價係製作如第2圖所示的評價試 樣後進行（第2圖⑷係試樣剖面圖、第2圖⑻係試樣平面 馨圖）。首先，以CVD方式（samco股份有限公司製：pD_22〇2L) 於玻璃基板ι(康寧公司製：#1737)上成膜5〇〇人的n+_si 半導體層8。該n+-Si半導體層8的成膜條件係：以射頻 100W(0.31W/cm2)、SiH4 氣體（氫稀釋）流量 3〇〇sccm、含有 磷(P)成分氣體（氫稀釋）流量50sccm、基板溫度30(rc形成 膜厚500 A的n+-Si半導體層8。接著，以濺鍍方式（磁控濺 鍍裝置，投入功率3.0W/cm2、氬氣流量100sccm、氬氣壓 0.5Pa)於n+-Si半導體層8上成膜厚2〇〇〇入的A1系合金 層9。接著’利用光微影技術以墊間隔為5 # m之方式將 319513 14 200813236 ，系δ孟層9开> 成縱#茁父橫goo # m的電極墊， 而衣成试板。接著，在形成於該評價試樣的兩電極塾 間進行+5V至-5¥範圍的電流_電壓測量以評價歐姆特性。 :該歐姆特性的評價方法係依據測量而得之電流_電墨圖 表，將電流與電壓的相關性為線性者之評價試樣視為歐姆 接合者而評價成〇，將電流與電塵的相關性為非線性者視 為非歐姆接合者而評價成X。

Si擴散耐熱性··本特性的評價試樣係使用以cVD方式（與 _础述歐姆特性時相同條件）於玻璃基板上形成η+_&半導體 層（300 A )，再以濺鍍方式（磁控濺鍍裝置，投入功率 .0W/cm 鼠氣里1 OOsccm、氬氣壓〇.5Pa)於該半導體 層上形成各A1系合金層（2〇〇〇 A )者。 n+-Si半導體層的含氮作業係當以cvd方式成膜時， 除了以氫而稀釋的SiH4氣體、含有磷（p)成分氣體的導入 之外，以使分壓比為0·001%至20%的範圍來添加n2氣體 •之方式進行調整。 接者’在2 0 0 C至3 8 0 C的溫度範圍，每1 〇。〇設定熱 處理溫度，將各評價試樣在氮氣氣體環境中進行3 〇分鐘的 熱處理後，浸潰於構酸系A1钱刻液（關東化學（股)公司製， 液溫32°C的A1混酸蝕刻劑/組成（容量比)為磷酸：草酸： 酉曰酉文·水-16 · 1 · 2 · 1) 10分鐘’猎此’僅溶解形成於上 層的各組成膜，使半導體層露出。以光學顯微鏡（2〇〇、倍） 觀察該露出之半導體層表面，調查Si與A1的相互擴散是 否有發生。 319513 15 丨w 200813236 於第3圖及第4圖係顯示露出之曾 性光學顯微鏡照片。第3圖完全盔善導體層表面的代表 導體表面（評價結果··〇），第4圖可看^有相互擴散之半 跡（照片中的黑點）之半導體表面（評價結果有=互=散的， 3圖及第4圖為判斷相互擴散的有無時做為表) 弟 並非為顯示本實施例的觀察結果。 〜 "象， 於第！表至第3表顯示前述特性評價結果。試㈣。μ 卜3為Sl半導體層含有氮之情形，試料No.i-4至i 7 為於S!半導體層未含有氮之情形。此外，第工表係顯干 S!半導體層的含氮量為4xlGi9atc)ms/em3時的結果，第2 表係顯示Μ半導體層的含氮量為lxl〇18at⑽時的結

果’弟3表係顯示Si半導體層的含氮量為如心伽讀V 日守的結果。此處的含氮量為平均值。 士還有，當Si半導體層的含氮量為4xl〇19at〇ms/cm3g 上時，以二次離子質譜儀（Dynamic SIMS)進行測量。當以 二次離子質譜儀（Dynamic SIMS)測量半導體層中的氮:， 便可得到如第5圖所示的分析結果。第5圖係顯示以二次 離子質譜儀對由含有氮的n+_Si所形成的半導體層（源極或 汲極）朝珠度方向分析含氮量而得之測定結果例。如第$圖 所示，於半導體層的si的一部分含有氮時，在含氮之si 半導體層的部分，係在與含氮部分的厚度相當之部位檢測 氮。並且，該含氮量（濃度）係由如第5圖所示的梯狀的峰 值之上底部份的測定值的平均值所界定。 此外’當含氮量為lxl〇18at〇ms/cm3時，由於其為二次 319513 16 200813236 離子質譜儀的檢測界限以 r u此以x射線先電子光譜儀 ^ -ray p otoelectron spectrometer ； XPS)|g Si # ^ =度方向進行5G至⑽人左右的濺射㈣阶接著:以 射線光電子光譜儀測量㈣射部分，與從含氮量為已知 的試樣測^結果所得之氮檢料值的積分強度比較，算 出二έ氮畺。還有，雖然該含氮量的測量以二次離子質譜 儀或X射線光電子光譜儀皆能夠進行測定，但當含氮量為 |接近二次離子質譜儀的檢測界限時，從該測量值的可靠性 的觀點來看，亦有使用χ射線光電子光譜儀進行測量的情 形。 [弟1表]

No 元件結構 歐姆々 降性 擴i 文耐熱性 As-depo 250〇C 200 220 240 250 260 280 300 320 340 360 380 上1 Al/N-n+Si 〇 〇 〇 〇 〇 o 〇 χ χ χ χ χ X >2 ^Α1-Νι/Ν-η+8ι 「〇 〇 〇 〇 〇 〇 〇 〇 〇 X X X χ >3 Al-Ni-B/N-n+Si 〇 o 〇 〇 〇 〇 〇 〇 〇 〇 〇 〇 χ Μ Al/n+Si 〇 X X X X X X χ χ X X X X ]·5 Al-Ni/n+Si 〇 〇 〇 X X X X χ χ X X X X JU6 Al_Ni-B/n+Si 〇 〇 〇 〇 〇 X X X X X X X X 1-7 Al-Ni-C/n+Si 〇 〇 〇 〇 X X X X X X X X X

[第2表]

No 接合特性 元件結構 歐烟 寺性 m l耐熱社 As-depo 250〇C 200 220 240 250 260 280 300 320 340 360 380 Al/N-n+Si 〇 〇 〇 〇 〇 〇 X X X X X X X Al-Ni/N-n+Si 〇 〇 〇 o 〇 〇 〇 〇 X X X X X Al-Ni-B/N-n+Si 〇 〇 〇 〇 〇 〇 〇 〇 〇 〇 〇 X X Al/n+Si 〇 X X X X X X X X X X X Al-Ni/n+Si . 〇 〇 〇 X X X X X X X X X X Al-Ni-B/n+Si 〇 〇 〇 〇 〇 X X X X X X X X Lh__ Al-Ni-C/n+Si 〇 〇 〇 〇 X X X X X X X X X 17 319513 200813236 [第3表]

元件結構 Al/N-n+Si Al-Ni/N-n+Si Al-Ni-B/N-n+Si Al-Ni-B/n+a —AR^C/n+Si 歐姆i 寺性 _汉口何Ί 土 故耐熱性 As-dep〇 ~^ Q~- 250°c 200 万 万 220 240 〇 〇 250 〇 260 万 互 〇 280 〇 Tv 300 万 〇 〇 320 340 360 380 X X X X 〇 X X X "〇 〇 〇 〇 O 〇η — —〇」 X 〇 X X X 又 X |X| y X X X X X 乂 X X y 〇 〇 〇 〇 〇 X X χ χ χ 乂 y χ 〇 〇 〇 〇 X X X X X X X X X 珊

No 1-6 319513 18 200813236 — 本實施例2所評價的A1系合金係如第4表及第5表所 示之試料No.2-1至試料No.2-9共9種類。 並且，本實施例2係與在前述實施例1說明之方法相 ‘同地進行，針對半導體層的含氮量相異的6種類試樣進行 評價。此外，針對半導體層的Si，係採用含有p(鱗）2χ 1018atoms/cm3 至 5xl018atoms/cm3 程度之高摻雜 n+-Si。 開關特性·元件的開關特性評估係以測量〇n/〇ff比來進 行。評價試樣係依照以下的順序來製作。 _ 首先，使用各組成的A1系合金靶，於玻璃基板（康寧 公司製：#1737)上形成厚度3000 A的A1系合金膜。濺鍍 條件為：基板加熱溫度100 °c、直流功率1000w (3.1W/cm2)、氬氣流量l〇〇sccm、氬氣壓〇.5Pa。接著，藉 由光微影技術蝕刻A1系合金膜而形成閘極配線寬度50// m、閘極電極寬度15/zm(參照第6圖）。光微影作業條件 為：於A1系合金膜表面披覆阻劑（TFR-970:東京應化工業 φ (股）公司製/塗佈條件：旋轉塗佈機300Orpm，烘烤後阻 劑厚1//m為目標），進行前烘烤（pre-baking)(l 10°C、1·5 分鐘）處理，配置預定的圖案薄膜（pattern film)進行曝光處 理（MaskAligner MA-20 : Mikasa(股）公司製/曝光條件： 15mJ/cm2)。接著，以濃度2.38%、液溫23。(：的含有四甲基 氫氧化銨（Tetra methyl ammonium hydroxide)之驗性顯影 液（以下，簡稱為TMAH顯影液）進行顯影處理，在顯影處 理後，以加熱板（hot plate)進行後烘烤（p〇st-baking)(110 °C、3分鐘），以磷酸系混酸蝕刻液（關東化學（股）公司製/ 19 319513 200813236 —— 組成為磷酸：硝酸：醋酸：水=16 : 1 : 2 : 1(容量比））進 行電路形成。藉由以前述條件進行電路形成，電路的錐角 (taper angle)可控制為45度。 、 在蝕刻處理後，以剝離液（ST106 :東京應化工業（股） 公司製)進行阻劑的去除，在閘極配線電路的形成後，以射 頻（RF)濺鍍方式成膜而形成作為絕緣層的SiNx，成膜厚度 2200A。成膜條件採用：基板加熱溫度350°C、射頻功率 1000W(3.1 W/cm2)、氬氣流量 90sccm、氮氣流量 lOsccm、 ⑩氣壓0.5Pa。另外，以CVD方式依需要形成非晶質的i-Si 膜、磷摻雜的n+-Si膜。i-Si膜（非摻雜Si膜）的成膜條件採 用：以基板加熱溫度300°C、射頻功率100W(0.31W/cm2)、 SiH4流量（10°/。氬氣稀釋)300sccm，膜厚2000A。氮添加 n+-Si膜（P(磷）摻雜膜）的成膜條件為：以基板加熱溫度200 。(：、射頻功率100W(0.31W/cm2)、SiH4流量（8%氬氣稀 釋）300sccm，並且相對於含有磷（P)成分氣體的流量（8%氬 •氣稀釋）50seem，使氮氣流量（0 seem、1 seem、10 seem、 20 seem、40 seem、100 seem)作變化，形成厚度 500 A 之 含有氮的n+-Si層。針對以各氮氣流量形成之n+-Si層的含 氮量，利用前述實施例1所示的測量方法進行分析。 之後，將與最初成膜於玻璃基板上者相同組成的A1 系合金膜成膜於n+-Si層上，膜厚2000A。成膜條件係以 與前述閘極配線相同條件來進行。 接著，以光微影技術形成源極配線、汲極配線及電極。 該光微影作業的條件係與前述閘極配線的條件相同。此 20 319513 200813236 螫 . 时，在A1系合金膜的蝕刻後，進行n+_si層的乾蝕刻。乾 蝕刻▲件為·以射頻功率5〇w、氣體流量3〇sccm、氣 壓ι〇ρ&進行。接著，以剝離液（STi〇6 :東京應化工業（股 r 公司製）進行阻劑的去除。 ★接著，形成作為保護層（passivation)的SiNx絕緣膜， 膜厚2500 A，藉由乾㈣而僅使閘極、源極、汲極的各電、 ，，分露出。乾蝕刻條件為··以射頻功率100W、SF6氣體 _ ’瓜里30sccm、〇2氣體流量5sccm、氣壓i〇pa進行。藉由 讎前述條件，形成通道寬度^m、通道長度5//m的^晶 體（參照第6圖）。 針對以上述方式製作之評價試樣，以3端子法測量元 件的開關特性的Gn/Gff比。測量儀器使用安捷倫科技公司 製造的B1500A裝置，進行¥§_1(1測量。並且，由々萨_1(^、 +20V時的id來計算0n/0ff比。 還有，針對Si擴散耐熱性之評估係以與在實施例丨說 _明的方法相同地進行。於第4表及f 5表係顯示各組成‘ A1系合金與令氪含量作變化的Si半導體層的^擴散耐熱 性評價（第4表）及〇n/off比測定的結果（第5表）。 / 319513 .21 200813236 w [第4表] 試料 No 合金組成 含氮量（atoms/cm3) 3xl017 IxlO18 4xl019 lxl O20 5xl021 2xl022 2-1 A1 150 250 260 300 300 3 00 2-2 Al-5.0at%Ni 200 280 300 320 350 370 2-3 Al-5.0at%Ni-0.4at%B 240 340 360 3 80 400 420 2-4 Al-5.0at%Ni-0.3at%C 220 300 310 350 380 400 2-5 Al-4.0at%Ni-0.6at%La 220 300 320 3 60 3 80 400 2-6 Al-3.0at%Ni-0.4at%B 220 300 320 350 360 3 70 2-7 Al-3.2at%Ni-0.2at%B 220 3 00 310 330 350 350 2-8 Al-2.0at%Ni-0.4at%B 190 280 300 320 340 350 2-9 Al-0.5at%Ni-0.8at%B 190 280 300 320 33 0 340 (°c) _ [第5表] 試料 No 合金組成 含氮量(atoms/cm3) 3xl017 IxlO18 4xl019 IxlO20 5x1021 2x1022 2-1 A1 無法 測量 4.7xl03 l.OxlO4 5.8xl04 4.1xl04 4.6χ104 2-2 Al-5.0at%Ni 無法 測量 l.lxlO5 1.4xl05 1.9xl05 2·1χ105 5.2χ104 2-3 Al-5.0at%Ni-0.4at%B 4.4xl04 2.8xl05 2.6xl06 4.4xl06 3.6xl05 2.5χ104 2-4 Al-5.0at%Ni-0.3at%C 2·3χ103 1.7xl05 2.2xl05 2.5xl05 2.4xl05 6.0χ104 2-5 Al-4.0at%Ni-0.6at%La 3·4χ103 2.7xl05 1.8xl05 2.4xl05 1.9xl05 5.8χ104 2-6 Al-3.0at%Ni-0.4at%B 2·0χ103 3.0xl05 8.8xl05 2.7xl06 5·5χ105 4·1χ104 2-7 Al-3.2at%Ni-0.2at%B 2.2χ103 1.9xl05 1.2xl06 L8xl06 7.1xl05 8·1χ104 2-8 Al-2.0at%Ni-0.4at%B 無法 測量 1·3χ105 5.5x10s 1.2x106 4·5χ105 2.5χ104 2-9 Al-0.5at%Ni-0.8at%B 無法 測量 1.2xl05 8.9xl05 8. IxlO5 5·7χ105 3.8x104 (on/off 比）

依據第4表及第5表的結果，當Si半導體層的含氮量 變大時，有Si擴散耐熱比變高的傾向，on/off比亦有變成 為5位數（指on/off比成為105上下的值)的傾向。具體而 言，可清楚明白當含氮量為 1018atoms/cm3量級至 1021atoms/cm3量級時，除了純A1外，on/off比皆變為5 22 319513 200813236 位數以上，Si擴散耐熱性亦變為28(rc以上。然而，當含 氮1變為1022atoms/cm3量級時，〇n/〇ff比卻變為4位數。 .依據第4表及第5表的結果，si半導體層的含氮量以 10〜oms/cm3量級至1〇21at〇ms/cm3量級為佳。此外，從 A1_5.〇at% Ni-〇.4at%B 合金（試料 Νο·2·3)、剔彻％ m_〇.4at%B合金（試料N〇 2_6)、Ai_3 2at%见_〇上細合金 (试料 Νο·2_7)、Al_2.〇at% Ni_〇 4at%B 合金（試料 ν〇·2_8) 馨的結果來看，可確認到在1〇19at〇ms/cm3量級或 cm 1級能夠貫現6位數的〇n/〇ff比。依據第丨表至第$ 表=不之結果綜合判斷，可判斷Si半導體層的含氮量為 10 atoms/cm夏級至102iat〇ms/cm3量級係實用上最適合 者。 【圖式簡單說明】 第1圖係TFT的剖面示意圖。 第2圖（A)及第2圖（B)係歐姆特性評價試樣示意圖。 麵 第3圖係Sl擴散耐熱性評價的光學顯微鏡照片。 第4圖係Si擴散耐熱性評價的光學顯微鏡照片。 — 第5圖係顯示由二次離子質譜儀所得之半導體層中的 氮分析結果之概念圖表。 第6「圖係頒示TFT元件的配線結耩之平面概念圖。 【主要元件符號說明】 玻璃基板 覆蓋層 SiNx絕緣膜 電極配線電路層 ， 閘極絕緣膜 a-Si半導體層 319513 23 200813236 6 通道保護膜層 Ί 7, 透明電極層 8 9 A1系合金層 n+-Si半導體層 n+-Si半導體層

319513 24

Claims (1)

1. 200813236 十、申請專利範圍·· 1. T種凡件之接合結構，係具備：半導體層、及直接接合 於該半導體層的鋁（A1)系合金層，其特徵在：與A1系合 金層直接接合的半導體層為含有氮之矽（Si)。 2. 如申請專利範圍第1項之元件之接合結構，其中，Si 的合氮量為 lXl〇〗8at〇ms/cm3 至 5xl〇21at〇ms/cm3。 3. 如申請專利範圍第1項或第2項之元件之接合結構，其 中，以的含氮量為 lxl〇18at〇ms/cm3 至 ixl〇2〇at()ms/em3。 • 4.如中請專利範圍第1至3項中任-項之it件之接合結 構，其中，半導體層之從與A1系合金層直接接合的表 面侧起1〇0 A以上的深度係由含有氮之Si來形成。 5. 如中請專利範圍第丨至4項中任―項之元件之接合結 構，其中，半導體層係由非晶質的n+-Si或P+-Si形成。 6. 如申請專利範圍第5項之元件之接合結構，其中，半導 體層係含有由磷、，、録中選擇的摻雜劑5xi()17at〇ms/ _ 至 5xl〇2〗atoms/cm3。 7. 如申請專利範圍第2至6項中任一項之元件之接合結 構，其中，A1系合金係含有鎳〇 5沿0/〇至1〇 〇at%。 如申請專利範面第7項之元件之揍合結構，其中，ai 系合金係含有硼〇.lat%至〇.8at%。 9.—種薄膜電晶體，係由具備申讀專利範圍第丨至8項中 任一項之元件之接合結構的元件所形成。 ίο- «it#^^^^ ^ α^ ^^^ + ^ ^ 直接接合於該半導體層的A1系合金層之元件之接合結 319513 25 200813236 t 構^其知'被在·將含有N2、ΝΉ3、N〇X中至少任一者 t體$人至以化學氣相蒸鍍法使要作為半導體層的 Sl成膜時的成膜氣體環境中而成膜。 η·如:請專利範圍第10項之元件之形成方法，其中，當 =3有Ν2的氣體導入而使要作為半導體層的si成膜 枯，將氮分壓比設為〇·〇〇1%至2〇%而開始成膜。 12·如申請專利範圍第1〇項之元件之形成方法，其中，當 _ 將含有Ν2的氣體導入而使要作為半導體層的Sj成膜 時’自成膜途中將氮分壓比調整成〇.〇〇1%至2〇%。 13.—種元件之形成方法，係用以形成具備有半導體層、及 直接接合於該半導體層的A1系合金層之元件之接合結 構，其特徵在：於使要作為半導體層的Si成膜後，在 氮氣體環境中進行200°C至500°C的熱處理。 14·一種濺鍍靶，係用以形成申請專利範圍第7項之元件之 接合結構，其為含有鎳0.5at%至lO.Oat%的A1系合金濺 鍍靶。 26 319513