表示装置の製造方法
【課題】Ａｌ系薄膜と導電膜が直接接続する構造を備えたものであって、該Ａｌ系薄膜と導電膜の接触抵抗の安定的低減が可能な表示装置の製造方法を提供する。
【解決手段】基板上にて、純ＡｌまたはＡｌ合金からなる薄膜（以下「Ａｌ系薄膜」という）と導電膜が直接接続する構造を有する表示装置の製造方法であって、前記Ａｌ系薄膜を形成する工程、該Ａｌ系薄膜上に絶縁膜を形成する工程、該絶縁膜にコンタクトホールを形成する工程、および前記導電膜を形成する工程を含み、前記コンタクトホールを形成する工程の後であって前記導電膜を形成する工程の前に、または、前記導電膜を形成する工程において、前記Ａｌ系薄膜の急速加熱および／または急冷を行って該Ａｌ系薄膜上の自然酸化膜に亀裂を生じさせる工程を含むようにする。
【解決手段】基板上にて、純ＡｌまたはＡｌ合金からなる薄膜（以下「Ａｌ系薄膜」という）と導電膜が直接接続する構造を有する表示装置の製造方法であって、前記Ａｌ系薄膜を形成する工程、該Ａｌ系薄膜上に絶縁膜を形成する工程、該絶縁膜にコンタクトホールを形成する工程、および前記導電膜を形成する工程を含み、前記コンタクトホールを形成する工程の後であって前記導電膜を形成する工程の前に、または、前記導電膜を形成する工程において、前記Ａｌ系薄膜の急速加熱および／または急冷を行って該Ａｌ系薄膜上の自然酸化膜に亀裂を生じさせる工程を含むようにする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置の製造方法に関するものであり、例えば、駆動方式がアクティブマトリックス型やパッシブマトリックス型である液晶ディスプレイや、無機または有機ＥＬディスプレイ等のフラットパネルディスプレイ（表示装置）の製造方法であって、詳細には、基板上にて、Ａｌ系薄膜と導電膜が直接接続する構造を備えた表示装置の製造方法に関するものである。
【０００２】
尚、以下では、表示装置のうち、液晶駆動方式がアクティブマトリックス型の液晶ディスプレイを例に説明するが、これに限定する意図ではない。
【背景技術】
【０００３】
小型の携帯電話から、３０インチを超す大型のテレビに至るまで様々な分野に用いられるアクティブマトリックス型の液晶表示装置は、薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｔｏｒ、以下「ＴＦＴ」と呼ぶ。）をスイッチング素子とし、透明導電膜と、ゲート電極・配線およびソース−ドレイン電極・配線等の電極・配線部と、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）や多結晶シリコン（ｐ−Ｓｉ）などの半導体層を備えたＴＦＴ基板と、該ＴＦＴ基板に対して所定の間隔をおいて対向配置される、共通電極を備えた対向基板と、これらＴＦＴ基板と対向基板との間に充填された液晶層から構成されている。
【０００４】
ＴＦＴ基板において、ゲート電極・配線やソース−ドレイン電極・配線などの電極・配線材料には、電気抵抗が小さく、微細加工が容易であるなどの理由により、純ＡｌまたはＡｌ−ＮｄなどのＡｌ合金が汎用されている（この様に純ＡｌまたはＡｌ合金からなる電極・配線を、以下「Ａｌ系配線」という）。
【０００５】
また、上記透明導電膜として、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、酸化アルミニウム亜鉛（ＡＺＯ）、酸化亜鉛チタン（ＺＴＯ）などの酸化物が用いられる場合が多い。その他の透明導電膜として、開発段階であるが、窒化ガリウム、窒化アルミニウム、窒化インジウムガリウム、窒化インジウムアルミニウム、窒化ホウ素などの窒素化物、またはダイヤモンド、炭化シリコンなどのいわゆる「ワイドバンドギャップ半導体」に、ドナーやアクセプターとなる不純物を高濃度にドーピングして導電性を付与した薄膜が、光透過性導電膜として用いられる可能性がある。
【０００６】
上記Ａｌ系配線と透明導電膜との接触抵抗は低いほどよく、この様に接触抵抗が低ければ、駆動電圧を下げたり、画素の表示速度を上げて表示品質を上げることができる。しかし、上記Ａｌ系配線と透明導電膜を直接接続させると、接続抵抗（コンタクト抵抗）が上昇し、画面の表示品位が低下するといった問題がある。
【０００７】
これは、電極・配線を構成する純ＡｌまたはＡｌ合金が非常に酸化され易く、大気中、水中をはじめ、酸素が存在する環境ではたとえ室温であっても、酸化膜がＡｌ系配線の表面に自然に形成され（以下、この様に自然に形成される酸化膜を「自然酸化膜」という）、かつ、この自然酸化膜がＡｌ２Ｏ３を主成分とするものであって、その性質が、非常に硬く緻密で高絶縁性だからである。特に、酸化物からなる透明導電膜をスパッタで成膜する場合には、Ａｌ系配線の表面が高エネルギーの酸素原子を含むプラズマにさらされるため、上記自然酸化膜が形成されやすい。
【０００８】
そこで従来より、上記Ａｌ系配線と透明導電膜の間に、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｗ等の高融点金属からなるバリアメタル層が設けられている。バリアメタル層を構成する上記高融点金属は、自然酸化膜を形成し難いか、形成しても絶縁性の低い自然酸化膜である、といった特性を有する。したがって、自然酸化膜が形成される前に、Ａｌ系配線の表面をバリアメタル層で被覆すれば、接触抵抗を高める自然酸化膜が存在しないため、透明導電膜との低接触抵抗を確保できる。
【０００９】
しかし、バリアメタル層を形成するには、その成膜工程が必要であり、ゲート電極やソース電極、更にはドレイン電極の形成に必要な成膜用スパッタ装置に加え、バリアメタル層形成用の成膜チャンバーを余分に装備しなければならない。液晶ディスプレイの大量生産に伴い低コスト化が進むにつれて、バリアメタル層の形成に伴う製造コストの上昇や生産性の低下は軽視できなくなっている。そこで、バリアメタル層の形成を省略して、Ａｌ系配線と透明導電膜を直接接続するための様々な技術が提案されている。
【００１０】
例えば特許文献１には、酸化インジウムに酸化亜鉛を１０質量％程度含有させたＩＺＯ膜からなる透明導電膜を使用すれば、信号線との直接コンタクトが可能になることが提案されている。しかし、特許文献１において、Ａｌ系配線の表面には自然酸化膜が形成されていると考えられるため、上記ＩＺＯ膜を透明導電膜に用いるだけでは接触抵抗の低減が十分ではないと思われる。
【００１１】
また特許文献２には、第１電極（ゲート、ソース、ドレイン）の上層にＮ、Ｏ、Ｓｉ、Ｃ等の不純物を添加した第２層と、該不純物を添加しない第１層を積層させた積層膜を形成すれば、バリアメタル層を省略しても透明導電膜とのコンタクト抵抗を低く維持できることが開示されている。この様な積層膜とすることで、コンタクト抵抗値を最小値で約３５０Ω／５０μｍ□（特許文献２の段落００４０）とできたことが示され、また同段落００４１にはコンタクト抵抗値が約８００Ωである旨示されている。これらの値は従来より低い値であるが、十分低いとは言い難い。
【００１２】
更に特許文献３には、アルミニウム合金膜と透明導電膜の界面に形成されたアルミニウム合金の酸化皮膜について、膜厚を１〜１０ｎｍとし、かつ酸素含有量を４４原子％以下に制御することで、該酸化皮膜（酸化アルミニウム層）の電気抵抗率を低減できた旨開示されている。この方法を実現するにあたっては、Ａｌ合金の成分を選択すればよい旨開示されている。また製造工程において、透明導電膜の形成初期は、非酸化性ガス雰囲気で成膜し、透明導電膜の形成後半期は、酸素含有雰囲気で成膜すればよいことが開示されている。これらにより、アルミニウム合金膜と透明導電膜の直接コンタクトを安定して制御することができ、バリアメタル層の省略を可能にすると共に長期信頼性の高い安価でかつ高性能の表示デバイスを提供できると記載されている。
【００１３】
しかし、上記の通り非酸化性ガス雰囲気で形成すると、透明導電膜の光透過率が低下しやすくなる、といった問題がある。
【００１４】
尚、Ａｌ系配線を構成するＡｌ系薄膜上の絶縁膜（主に窒化シリコン）にコンタクトホールを形成する工程は、およそ（ｉ）レジスト現像、（ii）混合ガス（例えば、ＳＦ６＋Ｏ２＋Ａｒ）のプラズマによるドライエッチング、（iii）酸素ラジカルを用いるアッシング、（iv）剥離液を用いたレジスト剥離、（ｖ）剥離液除去のための水洗、の順である。このとき、上記絶縁膜がエッチングされた後もしばらく続けてエッチングすることにより、Ａｌ系薄膜上の自然酸化膜を一時的に除去することも可能である。しかし、そもそも窒化シリコンエッチング用のガスでは、自然酸化膜（Ａｌ２Ｏ３膜）のエッチング速度が非常に遅いため、自然酸化膜の除去不足が生じやすい。仮に完全に除去できたとしても、上記（iii）アッシング工程で、自然酸化膜が再度形成されてしまう。また、上記（iii）アッシング工程を省略することも可能であるが、省略した場合には、上記（ｖ）剥離液除去のための水洗工程で、Ａｌ系薄膜の表面がアルカリ水溶液に曝されることになり、Ａｌ系薄膜が腐食されてしまう、といった問題がある。
【００１５】
ところで、Ａｌ系薄膜と導電膜の電気的接触は、透明導電膜を画素電極として用いる以外にもあり、たとえば、ゲート電極配線への入力端子、ＴＡＢ接続電極についても、Ａｌ系薄膜の上に（透明）導電膜が積層された構造になっていることが多い。これは、ゲート入力端子表面の変質を防止し、駆動用ＩＣとの接触抵抗を安定化させるなどの目的による。この場合、上述した様な導電性を有するＩＴＯ等の酸化物からなる透明導電膜以外に、金属、半導体、または導電性ポリマー等からなる導電膜（以下、これらを総称して「導電膜」ということがある）が形成される場合があるが、該導電膜と上記Ａｌ系薄膜を直接接続させた場合にも、Ａｌ系薄膜と画素電極を構成する透明導電膜を直接接続させた場合と同様の問題がある。
【特許文献１】特開平１１−３３７９７６号公報
【特許文献２】特開平１１−２８４１９５号公報
【特許文献３】特開２００６−２３３８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
上述の通り、Ａｌ系薄膜上に直接、導電性酸化物、金属、半導体、または導電性ポリマー等からなる導電膜を形成して、Ａｌ系薄膜と該導電膜の間で通電させる構造とした場合に、Ａｌ系薄膜の表面に生じた自然酸化膜により、該Ａｌ系薄膜と導電膜の接触抵抗が増大したり、接触抵抗を低減できたとしても再現性が低いといった問題がある。
【００１７】
本発明はこの様な事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、Ａｌ系薄膜と導電膜が直接接続する構造を備えたものであって、該Ａｌ系薄膜と導電膜の接触抵抗の安定的低減が可能な表示装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明に係る表示装置の製造方法とは、基板上にて、純ＡｌまたはＡｌ合金からなる薄膜（Ａｌ系薄膜）と導電膜が直接接続する構造を有する表示装置の製造方法であって、
前記Ａｌ系薄膜を形成する工程、該Ａｌ系薄膜上に絶縁膜を形成する工程、該絶縁膜にコンタクトホールを形成する工程、および前記導電膜を形成する工程を含み、
前記コンタクトホールを形成する工程の後であって前記導電膜を形成する工程の前に、または、前記導電膜を形成する工程において、
前記Ａｌ系薄膜の急速加熱および／または急冷を行って該Ａｌ系薄膜上の自然酸化膜に亀裂を生じさせる工程を含むところに特徴を有する。
【００１９】
前記導電膜を形成する工程での前記Ａｌ系薄膜の急速加熱は、
・前記導電膜の成膜初期のガス圧を、成膜中期以降のガス圧の１．５〜１０倍とする；
および／または、
・前記導電膜の成膜初期の入力パワーを、成膜中期以降の入力パワーの１．５〜５倍とする；
ことにより実施することが挙げられる。
【００２０】
前記Ａｌ系薄膜の急速加熱は、酸素分圧：１×１０−４〜３×１０−４Ｐａの雰囲気で行うことが好ましい。
【００２１】
また、前記Ａｌ系薄膜の急冷は、前記Ａｌ系薄膜表面に冷水、冷液もしくは冷却ガスを直接接触させるか、または前記Ａｌ系薄膜の急速加熱後に熱源を急遮断することにより実施することが挙げられる。
【００２２】
前記Ａｌ系薄膜として、Ｎｉ、Ｇｅ、Ｂｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｐｄ、Ｓｂ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｖ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｏｓ、Ｗ、およびＭｏよりなる群から選択される少なくとも１種の元素Ｘを合計で０．１〜６原子％含むＡｌ合金からなる薄膜を形成することが好ましい。
【００２３】
特には、前記Ａｌ合金（即ち、Ｎｉ、Ｇｅ、Ｂｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｐｄ、Ｓｂ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｖ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｏｓ、Ｗ、およびＭｏよりなる群から選択される少なくとも１種の元素Ｘを合計で０．１〜６原子％含むＡｌ合金）からなる薄膜であって、該元素Ｘを含む析出物が表面に析出したＡｌ系薄膜に、前記急速加熱および／または急冷を施すと、自然酸化膜に亀裂が生じやすくなるので好ましい。
【００２４】
前記元素Ｘを含む析出物が表面に析出したＡｌ系薄膜は、前記Ａｌ系薄膜を形成する工程において、前記元素Ｘを合計で０．１〜６原子％含むＡｌ合金からなる薄膜を形成した後、該薄膜を２５０℃以上の温度で１０分間以上加熱して、前記元素Ｘを含む析出物を薄膜の表面に析出させることによって形成することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、バリアメタル層を介在させずに、Ａｌ系薄膜と導電膜を直接接続させた場合の接触抵抗を安定的に低減できる高性能な表示装置を実現することができる。また、上記バリアメタル層を省略することができるため、上記高性能の表示装置を生産性よく、安価に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明者らは、Ａｌ系薄膜とその直上に形成される導電膜との接触抵抗が安定的に低減された表示装置を得るべく、該表示装置の製造方法について鋭意研究を行った。
【００２７】
表示装置における配線・電極として形成されるＡｌ系薄膜の表面には、上述した通り自然酸化膜が生じ、この自然酸化膜が上記接触抵抗増大の原因となるが、本発明者らは、この自然酸化膜に微細な亀裂を生じさせ、自然酸化膜の厚さを局所的に薄くすることで、Ａｌ系薄膜とその後に形成される導電膜との接触抵抗を安定的に低減できることを見出し、本発明を完成した（尚、本発明では、この様な亀裂発生後の自然酸化膜を、特に「亀裂発生酸化膜」ということがある）。
【００２８】
前記自然酸化膜に亀裂を生じさせた場合に、Ａｌ系薄膜と導電膜の接触抵抗を低減できる機構については以下の様に考えられる。即ち、自然酸化膜に亀裂が生じると、その直後には下地のＡｌ合金が露出するが、その後の大気曝露時に、または大気曝露せずとも後工程の導電膜成膜時に再酸化される。しかしながら亀裂箇所は、非常に狭い隙間であり、その幅は既に形成されている自然酸化膜の厚さと同等かそれ以下であるため、酸素原子がＡｌ系薄膜に到達し拡散する速度が遅く、それ故、再酸化により形成される自然酸化膜（再酸化膜）の膜厚は非常に薄くなると考えられる。
【００２９】
例えば、自然酸化膜の厚さが５〜１０ｎｍ程度である場合、亀裂の大きさ（幅）は１〜１０ｎｍ程度であり、この亀裂で露出したＡｌ合金部分が再酸化されて形成された再酸化膜は、その膜厚が、厚くとも５ｎｍを超えず、生じる再酸化膜のほとんどにおいておそらく２ｎｍ以下、即ち、自然酸化膜の数分の１であると思われる。１ｎｍ以下の極薄の酸化膜は、そもそも量子力学でいう「トンネリング効果」が発現し格段に低抵抗となる。
【００３０】
また、この様に自然酸化膜に亀裂を生じさせる最大の効果として、亀裂発生酸化膜の膜厚が不均一となり凹凸形状となるため、この亀裂発生酸化膜に電圧が印加された場合に、該酸化膜中の電界が不均一となる。その結果、局所的に電界集中する箇所では、印加した電圧が比較的小さい場合でも絶縁破壊し、Ａｌまたは合金元素の金属イオンが移動して永続的な導電パスが形成され、その結果、Ａｌ系薄膜と導電膜の間の接触抵抗を安定的に低減できると考えられる。
【００３１】
本発明者らは、上記の様な思想に基づき、Ａｌ系薄膜と導電膜が直接接続する構造を有する表示装置の製造方法において、上記作用効果を実現させることを目的に、Ａｌ系薄膜上の自然酸化膜に亀裂を生じさせるための具体的手段について種々検討を行った。その結果、形成されたＡｌ系薄膜に対し、特に、急速加熱および／または急冷を施してＡｌ系薄膜上の自然酸化膜に亀裂を生じさせることが大変有効であることを見出した。
【００３２】
自然酸化膜に生じる亀裂は、その幅が１０ｎｍ以上だと、再び自然酸化されるか、または導電膜形成時の雰囲気中の酸素により酸化され、元の自然酸化膜並みとなり易いので好ましくないが、上述の通り、Ａｌ系薄膜に対して急速加熱および／または急冷を施すことによって、Ａｌ系薄膜にミクロで不均一な熱膨張または収縮を与えることができ、結果として、微細な亀裂を生じさせることができる。
【００３３】
具体的に本発明では、Ａｌ系薄膜と導電膜が直接接続する構造を有する表示装置の製造方法において、Ａｌ系薄膜を形成する工程、該Ａｌ系薄膜上に絶縁膜を形成する工程、該絶縁膜にコンタクトホールを形成する工程、および前記導電膜を形成する工程を含み、
上記Ａｌ系薄膜を急速加熱および／または急冷を、
（Ｉ）前記コンタクトホールを形成する工程の後であって前記導電膜を形成する工程の前に行うか、または、
（II）前記導電膜を形成する工程において行えばよいことを見出した。
【００３４】
上記（Ｉ）の場合には、例えば下記の工程を採用することができる。
Ａｌ系薄膜の形成→絶縁膜の形成→絶縁膜にＡｌ系薄膜まで貫通するコンタクトホールを形成→Ａｌ系薄膜の急速加熱および／または急冷→導電膜の形成
【００３５】
また、上記Ａｌ系薄膜の急速加熱および／または急冷は、上記（II）に示す通り、導電膜の形成工程で、導電膜の形成と共に行うこともでき、この場合、上記Ａｌ系薄膜の形成から導電膜の形成までの工程として、例えば下記の工程を採用することができる。
Ａｌ系薄膜の形成→絶縁膜の形成→絶縁膜にＡｌ系薄膜まで貫通するコンタクトホールを形成→導電膜の形成時の最初にＡｌ系薄膜の急速加熱および／または急冷
【００３６】
この様に、導電膜の形成時にＡｌ系薄膜の急速加熱および／または急冷を行う場合には、絶縁膜にコンタクトホールを形成後、少なくともコンタクトホールにおいて露出しているＡｌ系薄膜の表面を急速加熱および／または急冷することが挙げられる。
【００３７】
以下では、上記急速加熱・急冷の各処理条件について詳細に述べる。
【００３８】
〈加熱手段〉
前記コンタクトホールを形成する工程の後であって前記導電膜を形成する工程の前に、Ａｌ系薄膜の急速加熱を行う場合には、例えば、熱源を用いてＡｌ系薄膜を急速加熱することが挙げられる。具体的には、基板裏側への接触型のヒータを用いることができる。但し、基板裏側への接触型ヒータでは、基板であるガラスを通して加熱することになるため、その熱容量分、昇温速度が遅くなる。よって昇温速度を上げるべく、赤外線ヒータ、赤外線ランプ、レーザなどの光を用いることができる。赤外線等の光を用いればＡｌ系薄膜の表面から直接加熱することができる。しかしそれでも、対象となるＡｌ系薄膜はそもそも光の反射率が高いため、加熱効率が低いという欠点がある。
【００３９】
好ましくは、プラズマなどの高温気体を用いた急速加熱である。この方法では、Ａｌ系薄膜の表面に高温の粒子が接触するため、最も加熱速度が高い。プラズマによる加熱を急速にかつ短時間で終えるためには、プラズマ温度を上げるか、気圧を上げるとよい。プラズマには、ＲＦプラズマ、大気圧プラズマ、プラズマジェット、マイクロ波プラズマなどを用いることができる。尚、必要以上の高エネルギーのイオンが存在すると、下層や処理すべき箇所以外へダメージを与える可能性がある。よって、スループット、処理能力、処理容器の簡便性、必要な表面以外への高速粒子による損傷を考慮すれば、リモート式（プラズマ発生部からプラズマを吹き出させて照射する方式）大気圧プラズマが最も適していると考えられる。
【００４０】
また、導電膜の形成工程でＡｌ系薄膜を急速加熱する場合には、例えば、導電膜の成膜初期の成膜条件を制御することが挙げられる。即ち、導電膜の成膜は、例えばスパッタリング法で行われ、通常は、成膜終了までガス圧や入力パワー等の条件を一定にするが、この成膜工程における成膜初期に、ガス圧を高くする、および／または、入力パワーを大きく設定すること等により、成膜初期に、Ａｌ系薄膜の表面に与えるエネルギーを増大させて、該Ａｌ系薄膜の昇温速度を急とし、自然酸化膜に亀裂を生じさせることができる。
【００４１】
具体的には、
・前記導電膜の成膜初期のガス圧を、該導電膜の成膜中期以降のガス圧の１．５〜１０倍とする；
および／または、
・前記導電膜の成膜初期の入力パワーを、該導電膜の成膜中期以降の入力パワーの１．５〜５倍とする；
ことによりＡｌ系薄膜を急速に加熱することが挙げられる。上記加熱手段により、１００℃／秒以上の昇温が可能である。
【００４２】
尚、この様に導電膜の形成と自然酸化膜の亀裂発生を同時に行う場合、上記Ａｌ系薄膜の昇温速度を高めた後、導電膜の成膜温度に上昇した頃を見計らって、ガス圧を下げる、および／または、入力パワーを小さくして、定常状態での成膜に移行すればよい。この手順により、成膜初期の急激な温度上昇による亀裂発生の促進と、導電膜を急速に成膜することによる亀裂の速やかな被覆保護がなされ、接触抵抗の安定的な低減が可能となる。
【００４３】
〈加熱雰囲気〉
急速加熱する場合の雰囲気は、完全非酸化雰囲気ではなく、酸素分圧：１×１０−４〜３×１０−４Ｐａの微量の酸素が含まれることが望ましい。
【００４４】
加熱処理中、自然酸化膜よりも熱膨張率が高いＡｌ系薄膜が膨張することで、自然酸化膜に亀裂が発生するが、降温させると亀裂は再び閉じてしまう。それでも完全に元に戻るわけではないため効果はあるが、加熱雰囲気中に上記微量の酸素を存在させることで、以下の様な効果を図ることができる。即ち、加熱雰囲気中に上記微量の酸素が存在すると、亀裂で露出したＡｌ系薄膜の表面に再酸化膜がわずかに成長する。そしてその後の冷却（降温）時に、上記膜厚の薄い再酸化膜は、横方向のＡｌ系薄膜に押されて破れ、凸状に盛り上がる。そのため、亀裂は残り、かつ効果的に凸部が形成されて、上述した様な亀裂発生酸化膜の膜厚の不均一化を図ることができる。
【００４５】
〈冷却手段〉
上記急冷を実施するための具体的方法として、Ａｌ系薄膜の表面に冷水、冷液または冷却ガスを直接接触させることが挙げられる。具体的に、冷水または冷液（例えばエチレングリコール、フロリナート、ＩＰＡ等のアルコール類）を用いる場合は、Ａｌ系薄膜の表面に冷水または冷液を直接流すことが挙げられ、冷却ガスを用いる場合は、例えば冷却された不活性ガスをＡｌ系薄膜の表面に吹き付けることが挙げられる。また、基板の裏面（Ａｌ系薄膜形成面とは反対側の面）の熱拡散構造を十分確保していれば、加熱後に熱源を急遮断し、熱拡散を促進させることにより急冷することが可能である。前記プラズマによる加熱によれば、プラズマの点灯・遮断は瞬時に起こるため、加熱後の熱拡散による急冷が可能である。上記冷却手段により、１００℃／秒以上の速度で冷却することが可能である。
【００４６】
上記急冷後の常温までの復温は、可能な限り速くすることが望ましい。常温までの復温が緩やかだと、亀裂箇所の再酸化が進行する可能性があるからである。常温までの復温を速める具体的方法として、例えば、上記急冷後に温水、温液をＡｌ系薄膜表面に流したり、温ガス（Ｎ２等）を吹き付けること等が挙げられる。
【００４７】
〈急速加熱・急冷の実施回数〉
上記急速加熱や急冷は、１回でもよいが２回以上行うことが望ましい。２回以上の処理を行うことにより新たな亀裂を容易に発生させることができ、上述した導電パスを多く形成して接触抵抗をより低減できるからである。尚、２回目以上の酸化では、亀裂で露出した箇所が再酸化される場合があるが、その様な場合でも、その膜厚は自然酸化膜の膜厚より薄いので問題ない。
【００４８】
〈自然酸化膜の膜厚〉
自然酸化膜に微細な亀裂を生じさせてＡｌ系薄膜と導電膜の接触抵抗を安定的に低減させるには、自然酸化膜の膜厚が２ｎｍ以上１０ｎｍ以下であることが好ましい。さらに好ましくは２ｎｍ以上５ｎｍ以下の範囲内である。
【００４９】
自然酸化膜の膜厚が１ｎｍを下回る場合、トンネリング効果により実効的には絶縁性は非常に低いため、そもそも本発明で規定する亀裂発生処理が不要である。一方、自然酸化膜の膜厚が２ｎｍを下回る場合には、発生した亀裂から酸素が侵入する経路が短いため、容易に再酸化され、場合によっては元の酸化膜厚より厚くなってしまい、亀裂発生酸化膜の絶縁性が亀裂発生前より高くなってしまうおそれがある。
【００５０】
また、自然酸化膜の膜厚が１０ｎｍを超えると、亀裂発生が困難となるため好ましくない。この様な場合、亀裂が発生しても亀裂深さが深いため、亀裂部のＡｌ系薄膜表面の再酸化膜の厚さは薄くなるが、Ａｌ系薄膜表面とその上面に形成される導電膜との距離が遠くなるため、接触抵抗が増大する。自然酸化膜の膜厚は好ましくは５ｎｍ以下である。
【００５１】
尚、自然酸化膜の膜厚は、意図的に強酸化条件下に曝さなければ１０ｎｍ以下に抑えることができる。また、長時間放置しなければ５ｎｍ以下に抑えることができる。一方、コンタクトホール形成工程のドライエッチングにより自然酸化膜を適度にエッチング後、または、コンタクトホール形成後に濃度の薄いアルカリ水溶液で自然酸化膜を適度に溶解後であって、いずれも短時間の間（約１０分間以内）には、膜厚が２ｎｍを下回る自然酸化膜が形成されていると思われるが、その後、自然酸化膜が成長するため、上記の様な場合を除けば、自然酸化膜の膜厚は２ｎｍ以上であると思われる。
【００５２】
〈Ａｌ系薄膜の成分組成等〉
本発明では、電極・配線を構成する薄膜として、純ＡｌまたはＡｌ合金からなる薄膜を形成する。好ましくは、Ｎｉ、Ｇｅ、Ｂｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｐｄ、Ｓｂ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｖ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｏｓ、Ｗ、およびＭｏよりなる群から選択される少なくとも１種（元素Ｘ）を合計で０．１〜６原子％含むＡｌ合金からなる薄膜（Ａｌ合金膜）を形成することが好ましい。上記の通り元素Ｘを合金元素として含むＡｌ合金膜とすることで、例えばＩＴＯ膜等の透明導電膜と直接接続させた場合に、接続抵抗をより低減させることができる。特には、Ｎｉを０．５〜２原子％含むＡｌ合金膜を形成することが好ましい。
【００５３】
また、上記元素Ｘを含み、かつ該元素Ｘを含む析出物（以下、単に「析出物」という場合がある）が表面に析出されたＡｌ合金膜に、前記急速加熱および／または急冷を施すと、自然酸化膜に亀裂が生じやすいので好ましい。
【００５４】
その機構として、Ａｌ合金膜の表面に、元素Ｘを含む析出物の様にＡｌ合金地金とは熱膨張率の異なる部分が存在すると、自然酸化膜における、Ａｌ合金地金と上記析出物（Ａｌ合金地金とは熱膨張率の異なる部分）の境界線付近の位置で亀裂が発生し易いことが考えられる。
【００５５】
上記機構による効果を十分発揮させるには、前記元素Ｘを含む析出物を、Ａｌ合金膜表面に占める面積割合で０．１〜５００ｐｐｍとなるよう存在させることが好ましい。この様に規定した理由を以下に述べる。
【００５６】
Ａｌ合金膜と導電膜が、例えば絶縁膜に形成されたコンタクトホールで直接接続している場合、Ａｌ合金膜と導電膜の接触抵抗を安定的に低減させるには、該コンタクトホール１個において、少なくとも１箇所以上の導電パスが形成されなければならない。そこで、下記（１）〜（３）の様な仮定のもと、必要な亀裂部分の面積を計算すると、コンタクトホール１個（１００μｍ２）につき２．５ｎｍ2以上となる。
（１）亀裂発生酸化膜における亀裂部分は、全て導電パスとして作用する部分である（金属的な導電性を示す部分である）と仮定し、その体積抵抗率をおよそ５μΩｃｍとする。
（２）典型的なコンタクトホールの大きさを１０μｍ角＝１００μｍ２とし、実用上必要な接触抵抗を１００Ω以下とする。
（３）自然酸化膜の厚さを５ｎｍとする。
【００５７】
また、析出物の存在する箇所で亀裂が発生する確率は、個々の析出物の大きさ等析出形態にもよると考えられるが、亀裂は、析出物の面積のおよそ１／１０〜１／１００で生じると推察される。
【００５８】
言い換えれば、必要面積の亀裂部分を発生させるには、その１０〜１００倍の面積の析出物を析出させる必要があると考えられる。つまり、必要な析出物の面積は、およそ２５〜２５０ｎｍ２と見積もられ、コンタクトホール１個分のＡｌ合金膜の面積（１００μｍ２）における面積割合に換算すると０．２５〜２．５ｐｐｍとなる。
【００５９】
尚、上記計算では、自然酸化膜の厚さを５ｎｍと仮定したが、本発明で好ましいとする自然酸化膜の厚さは、２〜１０ｎｍである。また、上記仮定では、自然酸化膜に形成された亀裂部分の体積抵抗率をおよそ５μΩｃｍと仮定したが、実際には、金属原子が断続的になる等により、この体積抵抗率が例えば１００倍程度まで高くなる可能性もある。従ってこれらの点も考慮すると、上記コンタクトホールにおけるＡｌ合金膜表面の析出物の面積割合の範囲は拡張され、０．１〜５００ｐｐｍと計算できる。
【００６０】
上記元素Ｘを含む析出物が表面に析出したＡｌ合金膜は、Ａｌ系薄膜を形成する工程において、前記元素Ｘを規定量含むＡｌ合金膜を形成後、該Ａｌ合金膜を好ましくは２５０℃以上（より好ましくは２８０℃以上、好ましくは３５０℃以下）の温度で好ましくは１０分間以上（好ましくは３０分間以下）加熱して形成することができる。
【００６１】
上記加熱は、前記Ａｌ系薄膜を形成する工程で前記Ａｌ合金膜を形成後、上記元素Ｘを含む析出物を析出させる目的で加熱（熱処理）工程を設けてもよいし、Ａｌ合金膜形成後の工程の熱履歴が、上記温度・時間を満たすものであってもよい。Ａｌ合金膜形成後の工程の熱履歴が上記温度・時間を満たす例として、上記合金元素のうち特にＮｉを含むＡｌ−Ｎｉ合金膜を形成し、その後、絶縁膜（保護膜）である窒化シリコン膜（ＳｉＮ）の成膜時に、例えば２６０℃以上に約１０分間保持される熱履歴を経ることでＮｉを含む析出物が形成される場合が、好ましい例として挙げられる。
【００６２】
また、上記加熱後、更にエッチング（薬液処理、または気相処理）を行って析出物を露出させ、表面あるいは表面のごく近傍に上記析出物をより多く析出させることもできる。
【００６３】
〈表示装置の製造方法の好ましい実施形態〉
以下、本発明に係る表示装置の製造方法の好ましい実施形態を説明する。なお、ここでは、アモルファスシリコンＴＦＴ基板（またはポリシリコンＴＦＴ基板）を備えた液晶表示デバイスにおいて、Ａｌ系薄膜と、画素電極を構成する透明導電膜（ＩＴＯ膜）を直接接続する場合を代表例に挙げて説明しているが、本発明はこれに限定されず、上述した通り、例えば、ゲート電極配線への入力端子、ＴＡＢ接続電極において、Ａｌ系薄膜の上に導電膜が積層された構造においても適用することができる。また、酸化物からなる導電膜以外に、上述の通り、金属、半導体、または導電性ポリマー等の導電膜をＡｌ系薄膜と直接接続させる場合も本発明の技術的範囲に包含される。更に、下記では急速加熱・急冷処理の一例を示しているがこれに限定されず、上述した様な様々な手段で急速加熱・急冷を行うことができる。
【００６４】
以下では、図８に示すＴＦＴ基板の製造方法の概略を、図１〜７に沿って順に説明する。
【００６５】
まずガラス基板１ａに、スパッタリング等の手法で例えば膜厚２００ｎｍ程度のＡｌ系薄膜を形成し、該Ａｌ系薄膜をパターニングすることにより、ゲート電極２６と走査線２５を形成する（図１）。このとき、後記する図２において、ゲート絶縁膜２７のカバレッジが良くなるように、上記Ａｌ系薄膜の側面を傾斜角約３０°〜６０°のテーパー状にエッチングしておくのがよい。
【００６６】
次いで図２に示す如く、例えばプラズマＣＶＤ法などの手法で、例えば膜厚が約３００ｎｍ程度の酸化シリコン膜（ＳｉＯｘ）でゲート絶縁膜２７を形成する。続いてゲート絶縁膜２７の上に、例えば膜厚５０ｎｍ程度の水素化アモルファスシリコン膜（ａ−Ｓｉ：Ｈ）および膜厚３００ｎｍ程度の窒化シリコン膜（ＳｉＮｘ）を成膜する。
【００６７】
そして、ゲート電極２６をマスクとする裏面露光により、図３に示すように窒化シリコン膜（ＳｉＮｘ）をパターニングし、チャネル保護膜を形成する。更にその上に、図４に示すように、リンをドーピングした例えば膜厚５０ｎｍ程度のｎ＋型水素化アモルファスシリコン膜（ｎ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ）を成膜し、次いで、水素化アモルファスシリコン膜（ａ−Ｓｉ：Ｈ）とｎ＋型水素化アモルファスシリコン膜（ｎ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ）をパターニングする。
【００６８】
（導電膜と直接接続するＡｌ系薄膜の形成工程）
そして図５に示す様に、スパッタリング法を用いて、厚さ３００ｎｍ程度のＡｌ系薄膜（例えばＮｉを合金元素として含むＡｌ−Ｎｉ合金膜）を成膜してからパターニングすることにより、信号線と一体のソース電極２８と、画素電極（透明導電膜）５に直接接続されるドレイン電極２９を形成する。更に、ソース電極２８とドレイン電極２９をマスクとして、チャネル保護膜（ＳｉＮｘ）上のｎ＋型水素化アモルファスシリコン膜（ｎ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ）を除去する。
【００６９】
（絶縁膜（窒化シリコン膜）の形成工程）
次に、図６に示す如く、例えばプラズマＣＶＤ装置などを用いて、窒化シリコン膜３０を例えば膜厚３００ｎｍ程度成膜することにより保護膜を形成する。このときの成膜は例えば２６０℃程度で行なわれる。Ａｌ系薄膜として、上記の通り例えばＡｌ−Ｎｉ合金膜を形成した場合には、この絶縁膜の形成時に、Ｎｉ含有析出物をＡｌ−Ｎｉ合金膜の表面に析出させることができる。
【００７０】
次いで、てこの窒化シリコン膜３０上にフォトレジスト層３１を形成する。
【００７１】
（コンタクトホールの形成工程）
続いて、フォトレジスト層３１を現像処理することにより、図６に示すようにフォトレジスト層３１に開口部を設ける。この開口部をマスクとしたドライエッチングにより、絶縁膜（窒化シリコン膜）３０にコンタクトホール３２を形成する。また図示していないが、同時にパネル端部のゲート電極上のＴＡＢとの接続に当たる部分にコンタクトホールを形成する。
【００７２】
（急速加熱・急冷処理工程）
コンタクトホール３２を形成後、例えば下記（ａ）または（ｂ）の方法で急速加熱および急冷を実施する。
（ａ）ハロゲンランプまたは赤外線を、少なくともコンタクトホール部分に照射する方法
窒素（Ｎ２）に分圧１×１０−４〜３×１０−４Ｐａの酸素を含む雰囲気において、たとえば高速熱アニール（ＲＴＡ）用１ｋＷハロゲンランプを1秒ずつ一斉照射するか、または、赤外線レーザとして出力１ｋＷのＣＯ２レーザを用い、コンタクトホール１個あたり１０μ秒の割合で照射する。そして、照射直後に−１００℃程度に冷却されたＮ２ガスを吹き付けて室温まで急冷する。
（ｂ）プラズマ加熱する方法
プラズマ源として、例えばリモート式や回転電極式の大気圧プラズマ装置を用い、ライン状のプラズマを、対象のコンタクトホールに対して１秒照射する割合で基板を移動させる。そして加熱直後に、照射した部分に−１００℃程度に冷却されたＮ２ガスを吹き付けて室温まで急冷する。プラズマ加熱時の雰囲気は、Ｎ２にＨｅまたはＡｒを数％含有し、かつ分圧１×１０−４〜３×１０−４Ｐａの酸素を含有するものとすればよい。
【００７３】
（透明導電膜の形成工程）
次に、例えば酸素プラズマによるアッシング工程を経た後、例えばアミン系等の剥離液を用いてフォトレジスト層３１の剥離処理を行い（図７）、そして最後に、図８に示すように、例えば厚さ４０ｎｍ程度のＩＴＯ膜を成膜し、ウェットエッチングによるパターニングを行うことによって画素電極（透明導電膜）５を形成する。同時に、パネル端部のゲート電極２６におけるＴＡＢとの接続部分に、ＴＡＢとのボンディングのためＩＴＯ膜をパターニングすると、ＴＦＴ基板が完成する。
【００７４】
尚、本発明で規定する急速加熱・急冷処理をこの透明導電膜の形成工程で行う場合には、次の様にして行うことができる。即ち、透明導電膜の成膜初期に、入力パワーとガス圧を高める方法が挙げられる。具体的には、透明導電膜の成膜開始から例えば５秒間は、通常成膜時のパワーの約２倍とし、ガス圧は１０ｍＴｏｒｒとすることが挙げられる。また反応ガスとして、ＡｒにＯ２を混合させたものを使用することが好ましい。そして、透明導電膜の成膜開始から５秒後に通常パワーに戻し、成膜チャンバーに導入するガスをＡｒ：Ｏ２＝４：１（分圧比＝流量比）とし、ガス圧は２ｍＴｏｒｒとして透明導電膜を成膜することが挙げられる。
【００７５】
このようにして作製されたＴＦＴ基板は、ドレイン電極２９と画素電極（透明導電膜）５とが直接コンタクトされている。また、ゲート電極２６にＡｌ系薄膜を単層で用い、バリアメタル層を省略した場合には、ゲート電極２６とＴＡＢ接続用のＩＴＯ膜も直接コンタクトされているが、上記したコンタクトホールにおけるＡｌ系薄膜の急速加熱および／または急冷を実施することで、該ゲート電極２６とＩＴＯ膜との接触抵抗も低減することができる。
【００７６】
尚、上記では、画素電極（透明導電膜）５として、ＩＴＯ膜を用いたが、ＩＺＯ膜（ＩｎＯｘ−ＺｎＯｘ系導電性酸化膜）を用いてもよい。また、活性半導体層として、アモルファスシリコンの代わりにポリシリコンを用いてもよい。
【００７７】
このようにして得られるＴＦＴ基板を用いて、通常行なわれている方法で、例えば液晶ディスプレイ（表示装置）を作製することができる。
【実施例】
【００７８】
以下、実施例を挙げて本発明の作用効果を具体的に説明するが、本発明はもとより、下記実施例によって制限を受けるものではない。本発明の趣旨に適合する範囲で下記実施例に適当に変更を加えて実施することも可能であり、これらは全て本発明の技術的範囲に含まれる。
【００７９】
［実施例１］
Ａｌ系薄膜に高速熱アニール（ＲＴＡ）用ハロゲンランプを照射させて、Ａｌ系薄膜上の自然酸化膜に亀裂を生じさせ、その効果を確認する実験を行った。
【００８０】
（実験用デバイスの作製）
接触抵抗の測定は、図９（ａ）に示す様なケルビンパターンを下記の通り作製して行った。即ち、図９（ｂ）は、図９（ａ）のＸ−Ｘ断面図であるが、この図９（ｂ）に示す様に、Ａｌ系薄膜として、Ａｌ−０．５原子％Ｎｉ合金膜４２をスパッタリング法によってガラス基板４１上に２００ｎｍ程度成膜し、パターニングした。その後、ＣＶＤ法によって厚さ３００ｎｍの絶縁膜（ＳｉＮｘ）４３を成膜した。尚、絶縁膜（ＳｉＮｘ）４３の成膜時に、上記Ａｌ系薄膜（Ａｌ合金膜）４２が２６０℃以上の温度で約１０分間保持されるため、この間に、絶縁膜（ＳｉＮｘ）の形成と同時にＮｉ含有析出物を析出させることができる。
【００８１】
尚、この直後に一部の試料をとり分け、上記Ａｌ系薄膜の表面に析出した析出物をＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）などにより分析した。その結果、上記Ａｌ系薄膜の表面に析出した析出物は、ほぼＡｌ３Ｎｉからなり、平均直径は４ｎｍ〜５０ｎｍであった。即ち、平均面積は１２〜２０００ｎｍ２であり、１０μｍ角のコンタクトホールに対する面積割合は０．１２〜２０ｐｐｍに相当することを確認した。
【００８２】
上記絶縁膜（ＳｉＮｘ）４３の形成後、該絶縁膜の表面に、エッチング用マスクとして、フォトレジストをコーティングし、通常のフォトリソグラフィープロセスを用いて、１辺が１０μｍの正方形状のコンタクトホールをパターニングし、エッチングすることによってコンタクトホール４４を形成した。尚、図９では、コンタクトホール１個のみを示しているが、１回の工程（バッチ）でコンタクトホール１０個を形成した。その後、酸素プラズマアッシング、剥離液によるレジスト剥離を行った。なお剥離液としては、東京応化社製の「剥離液ＴＯＫ１０６」を使用し、７０℃で１０分間洗浄した。
【００８３】
それから、上記Ａｌ系薄膜に急速加熱および急冷を施して、該Ａｌ系薄膜上に発生した自然酸化膜に亀裂を生じさせた。具体的には、Ｎ２に分圧１×１０−４〜３×１０−４Ｐａの酸素を含む雰囲気で、急速加熱および急冷を行った。急速加熱は、Ａｌ系薄膜と透明導電膜の直接接続部分４６に該当する、コンタクトホール内のＡｌ系薄膜部分に対し、高速熱アニール（ＲＴＡ）用１ｋＷハロゲンランプ（列）を1秒ずつ一斉照射して行った。そしてその直後に、−１００℃程度に冷却されたＮ２ガスを吹き付けて室温まで急冷した。
【００８４】
これを２回行った後、ＤＣマグネトロン・スパッタ法により膜厚約２００ｎｍの透明導電膜（ＩＴＯ膜）４５を成膜した。ＩＴＯ膜の形成は、具体的には、Ａｒ／Ｏ２＝３０／０．２ｓｃｃｍ、ガス圧：２ｍＴｏｒｒ、スパッタパワーＤＣ（入力パワー）：２Ｗ／ｃｍ２の条件で行った。
【００８５】
尚、上記フォトレジストの剥離処理の後、基板を切り出し、コンタクトホールにおけるＡｌ系薄膜上の自然酸化膜の膜厚をＴＥＭで観察したところ、約５ｎｍであった。
【００８６】
また、この実施例１（透明導電膜はＩＴＯ膜）の方法で作製した試料について、Ａｌ系薄膜（Ａｌ−０．５原子％Ｎｉ合金膜、Ａｌ−Ｎｉ合金膜）とＩＴＯ膜との界面付近をＴＥＭで観察した。そのＴＥＭ観察写真（上記Ａｌ−Ｎｉ合金膜とＩＴＯ膜の積層皮膜の膜厚方向断面写真）を図１０に示す。図１０には、上記界面付近における各部位の説明を部分的に示している。図１０において、Ａｌ原子が存在する箇所は白っぽく示されており、ＩＴＯ膜側（図１０の上方）に向かうに従いＡｌ原子が少量となるため、図１０の上方は黒く示されている。この図１０から、Ａｌ系薄膜（Ａｌ−Ｎｉ合金膜）とＩＴＯ膜の界面の亀裂発生酸化膜（図１０では、「Ａｌ酸化膜」と表示）のほとんどの部分は膜厚５ｎｍであるが、図１０に白矢印で示す通り、亀裂による変形が生じている。具体的に亀裂部分は、上記Ａｌ酸化膜が上方に盛り上がり、凸状になっていることがわかる。また、各部位の組成分析をＥＤＸ法で行った結果、図１０に白矢印および白破線で示す通り、亀裂の間からＡｌ原子が上方（ＩＴＯ膜側）へ拡散していることが確認された。
【００８７】
尚、上記現象は、後述する実施例２〜４のいずれにおいても同様に確認された。
【００８８】
（接触抵抗の測定）
次に接触抵抗の測定には、四端子のマニュアルプローバーと半導体パラメータアナライザー「ＨＰ４１５６Ａ」（ヒューレットパッカード社製）を用いた。この測定では、Ａｌ系薄膜４２の１端子（図９（ａ）のＩ１）とＩＴＯ膜４５の１端子（図９（ａ）のＩ２）の間で電流を流し、他端子間の電圧（図９（ａ）のＶ３、Ｖ４）を測定した。そして、電圧を測定した２端子間の電位差ΔＶ＝（Ｖ３−Ｖ４）を求め、Ｒ（接触抵抗）＝ΔＶ／Ｉ２から、接触抵抗を求めた。
【００８９】
上記方法により、コンタクトホール１０個の個々の接触抵抗を測定した。その結果、コンタクトホール１０個の接触抵抗は、３０〜１００Ωと低接触抵抗の範囲内に収まった。またコンタクトホール１０個の接触抵抗の平均値は、バッチ間において５０〜８０Ωの範囲内であり、バッチ間のバラツキも小さく、接触抵抗を安定して低減することができた。
【００９０】
［実施例２］
上記ハロゲンランプによる加熱のかわりに、下記の通り赤外線レーザを用いて急速加熱する以外は実施例１と同様にして実験用のデバイス構造を作製し、Ａｌ系薄膜に赤外線レーザを照射してＡｌ系薄膜上の自然酸化膜に亀裂を生じさせた場合の効果を確認した。
【００９１】
赤外線レーザを用いた急速加熱は、赤外線レーザとして出力１ｋＷのＣＯ２レーザを用い、Ａｌ系薄膜と透明導電膜の直接接続部分４６に該当する、コンタクトホール内のＡｌ系薄膜部分１個あたりに１０μ秒の割合で照射して行った。そして、その直後に−１００℃程度に冷却されたＮ２ガスを吹き付けて室温まで急冷した。この赤外線レーザによる加熱および急冷を繰り返し２回行った後、実施例１と同様にしてケルビンパターンを形成し、接触抵抗を測定した。
【００９２】
その結果、実施例２においても、コンタクトホール１０個の接触抵抗は、３０〜１００Ωと低接触抵抗の範囲内に収まった。またコンタクトホール１０個の接触抵抗の平均値は、バッチ間において４０〜７０Ωの範囲内であり、バッチ間のバラツキも小さく、接触抵抗を安定して低減することができた。
【００９３】
［実施例３］
上記ハロゲンランプによる加熱のかわりに、下記の通りプラズマにより急速加熱する以外は実施例１と同様にして実験用のデバイス構造を作製し、Ａｌ系薄膜をプラズマ加熱してＡｌ系薄膜上の自然酸化膜に亀裂を生じさせた場合の効果を確認した。
【００９４】
プラズマによる急速加熱は、プラズマ源として、リモート式の大気圧プラズマ装置を用い、ライン状のプラズマを、対象のコンタクトホールに対して１秒照射する割合で基板を移動させて行った。そして加熱直後に、照射した部分に−１００℃程度に冷却されたＮ２ガスを吹き付けて室温まで急冷した。プラズマ加熱時の雰囲気は、Ｎ２にＨｅまたはＡｒを数％含有し、かつ分圧１×１０−４〜３×１０−４Ｐａの酸素を含有するものとした。このプラズマ加熱および急冷を繰り返し２回行った後、実施例１と同様にしてケルビンパターンを形成し、接触抵抗を測定した。
【００９５】
その結果、コンタクトホール１０個の接触抵抗は、３０〜７０Ωと低接触抵抗の範囲内に収まった。またコンタクトホール１０個の接触抵抗の平均値は、バッチ間において４０〜６０Ωの範囲内であり、バッチ間のバラツキも小さく、接触抵抗を安定して低減することができた。
【００９６】
［実施例４］
透明導電膜（ＩＴＯ膜）の形成工程でＡｌ系薄膜を急速加熱して自然酸化膜に亀裂を生じさせた場合の効果を確認すべく、透明導電膜の形成工程でＡｌ系薄膜の急速加熱を行って自然酸化膜に亀裂を生じさせる以外は、実施例１と同様にして実験用のデバイス構造を作製した。
【００９７】
具体的には、ＩＴＯ膜の成膜は、実施例１に示す通りスパッタリング法で行うが、その成膜開始から５秒間は、スパッタパワーＤＣ（入力パワー）を４Ｗ／ｃｍ２と、通常成膜時のパワーの２倍とし、また、反応ガスはＡｒに分圧１×１０−４〜３×１０−４ＰａのＯ２を混合させ、Ａｒ／Ｏ２＝３０／０．２ｓｃｃｍ、ガス圧を１０ｍＴｏｒｒと通常の５倍とした。そして成膜開示時から５秒後に、スパッタパワーＤＣ（入力パワー）を通常成膜時の２Ｗ／ｃｍ２に戻し、かつ成膜チャンバーに導入するガスをＡｒ：Ｏ２＝４：１とし、ガス圧は２ｍＴｏｒｒとして膜厚約２００ｎｍのＩＴＯ膜を成膜した。この様にして得られたデバイス構造について、実施例１と同様に接触抵抗を測定した。
【００９８】
その結果、コンタクトホール１０個の接触抵抗は、８０〜１２０Ωと低接触抵抗の範囲内に収まった。またコンタクトホール１０個の接触抵抗の平均値は、バッチ間において９０〜１００Ωの範囲内であり、バッチ間のバラツキも小さく、接触抵抗を安定して低減することができた。
【００９９】
［比較例］
上記Ａｌ系薄膜の急速加熱・急冷を行わない（即ち、自然酸化膜に亀裂を生じさせない）以外は、実施例１と同様にして、実験用のデバイス構造を作製し実施例１と同様に接触抵抗を測定した。その結果、コンタクトホール１０個の接触抵抗は７０〜６５０Ωと範囲が広くバラツキがあり、またコンタクトホール１０個の接触抵抗の平均値も、バッチ間において９０〜４５０Ωと、バッチ間のバラツキが非常に大きくなり、接触抵抗を安定して低減することができなかった。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】図１は、図８に示したＴＦＴ基板の製造工程の一例を、順番を追って示す説明図である。
【図２】図２は、図８に示したＴＦＴ基板の製造工程の一例を、順番を追って示す説明図である。
【図３】図３は、図８に示したＴＦＴ基板の製造工程の一例を、順番を追って示す説明図である。
【図４】図４は、図８に示したＴＦＴ基板の製造工程の一例を、順番を追って示す説明図である。
【図５】図５は、図８に示したＴＦＴ基板の製造工程の一例を、順番を追って示す説明図である。
【図６】図６は、図８に示したＴＦＴ基板の製造工程の一例を、順番を追って示す説明図である。
【図７】図７は、図８に示したＴＦＴ基板の製造工程の一例を、順番を追って示す説明図である。
【図８】図８は、アモルファスシリコンＴＦＴ基板の構成を示す概略断面説明図である。
【図９】図９の（ａ）は、接触抵抗の測定に使用したケルビンパターンを示す図であり、図９の（ｂ）は、前記（ａ）のＸ−Ｘ断面図である。
【図１０】図１０は、ＩＴＯ膜とＡｌ系薄膜（Ａｌ−Ｎｉ合金膜）との界面付近のＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）画像である。
【符号の説明】
【０１０１】
１ａ、４１ ガラス基板
５、４５ 画素電極（透明導電膜）
２５ 走査線
２６ ゲート電極
２７ ゲート絶縁膜
２８ ソース電極
２９ ドレイン電極
３０、４３ 絶縁膜（保護膜、シリコン窒化膜）
３１ フォトレジスト
３２、４４ コンタクトホール
３４ 信号線（ソース−ドレイン配線）
４２ Ａｌ系薄膜
４６ Ａｌ系薄膜と透明導電膜の直接接続部分
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置の製造方法に関するものであり、例えば、駆動方式がアクティブマトリックス型やパッシブマトリックス型である液晶ディスプレイや、無機または有機ＥＬディスプレイ等のフラットパネルディスプレイ（表示装置）の製造方法であって、詳細には、基板上にて、Ａｌ系薄膜と導電膜が直接接続する構造を備えた表示装置の製造方法に関するものである。
【０００２】
尚、以下では、表示装置のうち、液晶駆動方式がアクティブマトリックス型の液晶ディスプレイを例に説明するが、これに限定する意図ではない。
【背景技術】
【０００３】
小型の携帯電話から、３０インチを超す大型のテレビに至るまで様々な分野に用いられるアクティブマトリックス型の液晶表示装置は、薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｔｏｒ、以下「ＴＦＴ」と呼ぶ。）をスイッチング素子とし、透明導電膜と、ゲート電極・配線およびソース−ドレイン電極・配線等の電極・配線部と、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）や多結晶シリコン（ｐ−Ｓｉ）などの半導体層を備えたＴＦＴ基板と、該ＴＦＴ基板に対して所定の間隔をおいて対向配置される、共通電極を備えた対向基板と、これらＴＦＴ基板と対向基板との間に充填された液晶層から構成されている。
【０００４】
ＴＦＴ基板において、ゲート電極・配線やソース−ドレイン電極・配線などの電極・配線材料には、電気抵抗が小さく、微細加工が容易であるなどの理由により、純ＡｌまたはＡｌ−ＮｄなどのＡｌ合金が汎用されている（この様に純ＡｌまたはＡｌ合金からなる電極・配線を、以下「Ａｌ系配線」という）。
【０００５】
また、上記透明導電膜として、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、酸化アルミニウム亜鉛（ＡＺＯ）、酸化亜鉛チタン（ＺＴＯ）などの酸化物が用いられる場合が多い。その他の透明導電膜として、開発段階であるが、窒化ガリウム、窒化アルミニウム、窒化インジウムガリウム、窒化インジウムアルミニウム、窒化ホウ素などの窒素化物、またはダイヤモンド、炭化シリコンなどのいわゆる「ワイドバンドギャップ半導体」に、ドナーやアクセプターとなる不純物を高濃度にドーピングして導電性を付与した薄膜が、光透過性導電膜として用いられる可能性がある。
【０００６】
上記Ａｌ系配線と透明導電膜との接触抵抗は低いほどよく、この様に接触抵抗が低ければ、駆動電圧を下げたり、画素の表示速度を上げて表示品質を上げることができる。しかし、上記Ａｌ系配線と透明導電膜を直接接続させると、接続抵抗（コンタクト抵抗）が上昇し、画面の表示品位が低下するといった問題がある。
【０００７】
これは、電極・配線を構成する純ＡｌまたはＡｌ合金が非常に酸化され易く、大気中、水中をはじめ、酸素が存在する環境ではたとえ室温であっても、酸化膜がＡｌ系配線の表面に自然に形成され（以下、この様に自然に形成される酸化膜を「自然酸化膜」という）、かつ、この自然酸化膜がＡｌ２Ｏ３を主成分とするものであって、その性質が、非常に硬く緻密で高絶縁性だからである。特に、酸化物からなる透明導電膜をスパッタで成膜する場合には、Ａｌ系配線の表面が高エネルギーの酸素原子を含むプラズマにさらされるため、上記自然酸化膜が形成されやすい。
【０００８】
そこで従来より、上記Ａｌ系配線と透明導電膜の間に、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｗ等の高融点金属からなるバリアメタル層が設けられている。バリアメタル層を構成する上記高融点金属は、自然酸化膜を形成し難いか、形成しても絶縁性の低い自然酸化膜である、といった特性を有する。したがって、自然酸化膜が形成される前に、Ａｌ系配線の表面をバリアメタル層で被覆すれば、接触抵抗を高める自然酸化膜が存在しないため、透明導電膜との低接触抵抗を確保できる。
【０００９】
しかし、バリアメタル層を形成するには、その成膜工程が必要であり、ゲート電極やソース電極、更にはドレイン電極の形成に必要な成膜用スパッタ装置に加え、バリアメタル層形成用の成膜チャンバーを余分に装備しなければならない。液晶ディスプレイの大量生産に伴い低コスト化が進むにつれて、バリアメタル層の形成に伴う製造コストの上昇や生産性の低下は軽視できなくなっている。そこで、バリアメタル層の形成を省略して、Ａｌ系配線と透明導電膜を直接接続するための様々な技術が提案されている。
【００１０】
例えば特許文献１には、酸化インジウムに酸化亜鉛を１０質量％程度含有させたＩＺＯ膜からなる透明導電膜を使用すれば、信号線との直接コンタクトが可能になることが提案されている。しかし、特許文献１において、Ａｌ系配線の表面には自然酸化膜が形成されていると考えられるため、上記ＩＺＯ膜を透明導電膜に用いるだけでは接触抵抗の低減が十分ではないと思われる。
【００１１】
また特許文献２には、第１電極（ゲート、ソース、ドレイン）の上層にＮ、Ｏ、Ｓｉ、Ｃ等の不純物を添加した第２層と、該不純物を添加しない第１層を積層させた積層膜を形成すれば、バリアメタル層を省略しても透明導電膜とのコンタクト抵抗を低く維持できることが開示されている。この様な積層膜とすることで、コンタクト抵抗値を最小値で約３５０Ω／５０μｍ□（特許文献２の段落００４０）とできたことが示され、また同段落００４１にはコンタクト抵抗値が約８００Ωである旨示されている。これらの値は従来より低い値であるが、十分低いとは言い難い。
【００１２】
更に特許文献３には、アルミニウム合金膜と透明導電膜の界面に形成されたアルミニウム合金の酸化皮膜について、膜厚を１〜１０ｎｍとし、かつ酸素含有量を４４原子％以下に制御することで、該酸化皮膜（酸化アルミニウム層）の電気抵抗率を低減できた旨開示されている。この方法を実現するにあたっては、Ａｌ合金の成分を選択すればよい旨開示されている。また製造工程において、透明導電膜の形成初期は、非酸化性ガス雰囲気で成膜し、透明導電膜の形成後半期は、酸素含有雰囲気で成膜すればよいことが開示されている。これらにより、アルミニウム合金膜と透明導電膜の直接コンタクトを安定して制御することができ、バリアメタル層の省略を可能にすると共に長期信頼性の高い安価でかつ高性能の表示デバイスを提供できると記載されている。
【００１３】
しかし、上記の通り非酸化性ガス雰囲気で形成すると、透明導電膜の光透過率が低下しやすくなる、といった問題がある。
【００１４】
尚、Ａｌ系配線を構成するＡｌ系薄膜上の絶縁膜（主に窒化シリコン）にコンタクトホールを形成する工程は、およそ（ｉ）レジスト現像、（ii）混合ガス（例えば、ＳＦ６＋Ｏ２＋Ａｒ）のプラズマによるドライエッチング、（iii）酸素ラジカルを用いるアッシング、（iv）剥離液を用いたレジスト剥離、（ｖ）剥離液除去のための水洗、の順である。このとき、上記絶縁膜がエッチングされた後もしばらく続けてエッチングすることにより、Ａｌ系薄膜上の自然酸化膜を一時的に除去することも可能である。しかし、そもそも窒化シリコンエッチング用のガスでは、自然酸化膜（Ａｌ２Ｏ３膜）のエッチング速度が非常に遅いため、自然酸化膜の除去不足が生じやすい。仮に完全に除去できたとしても、上記（iii）アッシング工程で、自然酸化膜が再度形成されてしまう。また、上記（iii）アッシング工程を省略することも可能であるが、省略した場合には、上記（ｖ）剥離液除去のための水洗工程で、Ａｌ系薄膜の表面がアルカリ水溶液に曝されることになり、Ａｌ系薄膜が腐食されてしまう、といった問題がある。
【００１５】
ところで、Ａｌ系薄膜と導電膜の電気的接触は、透明導電膜を画素電極として用いる以外にもあり、たとえば、ゲート電極配線への入力端子、ＴＡＢ接続電極についても、Ａｌ系薄膜の上に（透明）導電膜が積層された構造になっていることが多い。これは、ゲート入力端子表面の変質を防止し、駆動用ＩＣとの接触抵抗を安定化させるなどの目的による。この場合、上述した様な導電性を有するＩＴＯ等の酸化物からなる透明導電膜以外に、金属、半導体、または導電性ポリマー等からなる導電膜（以下、これらを総称して「導電膜」ということがある）が形成される場合があるが、該導電膜と上記Ａｌ系薄膜を直接接続させた場合にも、Ａｌ系薄膜と画素電極を構成する透明導電膜を直接接続させた場合と同様の問題がある。
【特許文献１】特開平１１−３３７９７６号公報
【特許文献２】特開平１１−２８４１９５号公報
【特許文献３】特開２００６−２３３８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
上述の通り、Ａｌ系薄膜上に直接、導電性酸化物、金属、半導体、または導電性ポリマー等からなる導電膜を形成して、Ａｌ系薄膜と該導電膜の間で通電させる構造とした場合に、Ａｌ系薄膜の表面に生じた自然酸化膜により、該Ａｌ系薄膜と導電膜の接触抵抗が増大したり、接触抵抗を低減できたとしても再現性が低いといった問題がある。
【００１７】
本発明はこの様な事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、Ａｌ系薄膜と導電膜が直接接続する構造を備えたものであって、該Ａｌ系薄膜と導電膜の接触抵抗の安定的低減が可能な表示装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明に係る表示装置の製造方法とは、基板上にて、純ＡｌまたはＡｌ合金からなる薄膜（Ａｌ系薄膜）と導電膜が直接接続する構造を有する表示装置の製造方法であって、
前記Ａｌ系薄膜を形成する工程、該Ａｌ系薄膜上に絶縁膜を形成する工程、該絶縁膜にコンタクトホールを形成する工程、および前記導電膜を形成する工程を含み、
前記コンタクトホールを形成する工程の後であって前記導電膜を形成する工程の前に、または、前記導電膜を形成する工程において、
前記Ａｌ系薄膜の急速加熱および／または急冷を行って該Ａｌ系薄膜上の自然酸化膜に亀裂を生じさせる工程を含むところに特徴を有する。
【００１９】
前記導電膜を形成する工程での前記Ａｌ系薄膜の急速加熱は、
・前記導電膜の成膜初期のガス圧を、成膜中期以降のガス圧の１．５〜１０倍とする；
および／または、
・前記導電膜の成膜初期の入力パワーを、成膜中期以降の入力パワーの１．５〜５倍とする；
ことにより実施することが挙げられる。
【００２０】
前記Ａｌ系薄膜の急速加熱は、酸素分圧：１×１０−４〜３×１０−４Ｐａの雰囲気で行うことが好ましい。
【００２１】
また、前記Ａｌ系薄膜の急冷は、前記Ａｌ系薄膜表面に冷水、冷液もしくは冷却ガスを直接接触させるか、または前記Ａｌ系薄膜の急速加熱後に熱源を急遮断することにより実施することが挙げられる。
【００２２】
前記Ａｌ系薄膜として、Ｎｉ、Ｇｅ、Ｂｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｐｄ、Ｓｂ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｖ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｏｓ、Ｗ、およびＭｏよりなる群から選択される少なくとも１種の元素Ｘを合計で０．１〜６原子％含むＡｌ合金からなる薄膜を形成することが好ましい。
【００２３】
特には、前記Ａｌ合金（即ち、Ｎｉ、Ｇｅ、Ｂｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｐｄ、Ｓｂ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｖ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｏｓ、Ｗ、およびＭｏよりなる群から選択される少なくとも１種の元素Ｘを合計で０．１〜６原子％含むＡｌ合金）からなる薄膜であって、該元素Ｘを含む析出物が表面に析出したＡｌ系薄膜に、前記急速加熱および／または急冷を施すと、自然酸化膜に亀裂が生じやすくなるので好ましい。
【００２４】
前記元素Ｘを含む析出物が表面に析出したＡｌ系薄膜は、前記Ａｌ系薄膜を形成する工程において、前記元素Ｘを合計で０．１〜６原子％含むＡｌ合金からなる薄膜を形成した後、該薄膜を２５０℃以上の温度で１０分間以上加熱して、前記元素Ｘを含む析出物を薄膜の表面に析出させることによって形成することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、バリアメタル層を介在させずに、Ａｌ系薄膜と導電膜を直接接続させた場合の接触抵抗を安定的に低減できる高性能な表示装置を実現することができる。また、上記バリアメタル層を省略することができるため、上記高性能の表示装置を生産性よく、安価に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明者らは、Ａｌ系薄膜とその直上に形成される導電膜との接触抵抗が安定的に低減された表示装置を得るべく、該表示装置の製造方法について鋭意研究を行った。
【００２７】
表示装置における配線・電極として形成されるＡｌ系薄膜の表面には、上述した通り自然酸化膜が生じ、この自然酸化膜が上記接触抵抗増大の原因となるが、本発明者らは、この自然酸化膜に微細な亀裂を生じさせ、自然酸化膜の厚さを局所的に薄くすることで、Ａｌ系薄膜とその後に形成される導電膜との接触抵抗を安定的に低減できることを見出し、本発明を完成した（尚、本発明では、この様な亀裂発生後の自然酸化膜を、特に「亀裂発生酸化膜」ということがある）。
【００２８】
前記自然酸化膜に亀裂を生じさせた場合に、Ａｌ系薄膜と導電膜の接触抵抗を低減できる機構については以下の様に考えられる。即ち、自然酸化膜に亀裂が生じると、その直後には下地のＡｌ合金が露出するが、その後の大気曝露時に、または大気曝露せずとも後工程の導電膜成膜時に再酸化される。しかしながら亀裂箇所は、非常に狭い隙間であり、その幅は既に形成されている自然酸化膜の厚さと同等かそれ以下であるため、酸素原子がＡｌ系薄膜に到達し拡散する速度が遅く、それ故、再酸化により形成される自然酸化膜（再酸化膜）の膜厚は非常に薄くなると考えられる。
【００２９】
例えば、自然酸化膜の厚さが５〜１０ｎｍ程度である場合、亀裂の大きさ（幅）は１〜１０ｎｍ程度であり、この亀裂で露出したＡｌ合金部分が再酸化されて形成された再酸化膜は、その膜厚が、厚くとも５ｎｍを超えず、生じる再酸化膜のほとんどにおいておそらく２ｎｍ以下、即ち、自然酸化膜の数分の１であると思われる。１ｎｍ以下の極薄の酸化膜は、そもそも量子力学でいう「トンネリング効果」が発現し格段に低抵抗となる。
【００３０】
また、この様に自然酸化膜に亀裂を生じさせる最大の効果として、亀裂発生酸化膜の膜厚が不均一となり凹凸形状となるため、この亀裂発生酸化膜に電圧が印加された場合に、該酸化膜中の電界が不均一となる。その結果、局所的に電界集中する箇所では、印加した電圧が比較的小さい場合でも絶縁破壊し、Ａｌまたは合金元素の金属イオンが移動して永続的な導電パスが形成され、その結果、Ａｌ系薄膜と導電膜の間の接触抵抗を安定的に低減できると考えられる。
【００３１】
本発明者らは、上記の様な思想に基づき、Ａｌ系薄膜と導電膜が直接接続する構造を有する表示装置の製造方法において、上記作用効果を実現させることを目的に、Ａｌ系薄膜上の自然酸化膜に亀裂を生じさせるための具体的手段について種々検討を行った。その結果、形成されたＡｌ系薄膜に対し、特に、急速加熱および／または急冷を施してＡｌ系薄膜上の自然酸化膜に亀裂を生じさせることが大変有効であることを見出した。
【００３２】
自然酸化膜に生じる亀裂は、その幅が１０ｎｍ以上だと、再び自然酸化されるか、または導電膜形成時の雰囲気中の酸素により酸化され、元の自然酸化膜並みとなり易いので好ましくないが、上述の通り、Ａｌ系薄膜に対して急速加熱および／または急冷を施すことによって、Ａｌ系薄膜にミクロで不均一な熱膨張または収縮を与えることができ、結果として、微細な亀裂を生じさせることができる。
【００３３】
具体的に本発明では、Ａｌ系薄膜と導電膜が直接接続する構造を有する表示装置の製造方法において、Ａｌ系薄膜を形成する工程、該Ａｌ系薄膜上に絶縁膜を形成する工程、該絶縁膜にコンタクトホールを形成する工程、および前記導電膜を形成する工程を含み、
上記Ａｌ系薄膜を急速加熱および／または急冷を、
（Ｉ）前記コンタクトホールを形成する工程の後であって前記導電膜を形成する工程の前に行うか、または、
（II）前記導電膜を形成する工程において行えばよいことを見出した。
【００３４】
上記（Ｉ）の場合には、例えば下記の工程を採用することができる。
Ａｌ系薄膜の形成→絶縁膜の形成→絶縁膜にＡｌ系薄膜まで貫通するコンタクトホールを形成→Ａｌ系薄膜の急速加熱および／または急冷→導電膜の形成
【００３５】
また、上記Ａｌ系薄膜の急速加熱および／または急冷は、上記（II）に示す通り、導電膜の形成工程で、導電膜の形成と共に行うこともでき、この場合、上記Ａｌ系薄膜の形成から導電膜の形成までの工程として、例えば下記の工程を採用することができる。
Ａｌ系薄膜の形成→絶縁膜の形成→絶縁膜にＡｌ系薄膜まで貫通するコンタクトホールを形成→導電膜の形成時の最初にＡｌ系薄膜の急速加熱および／または急冷
【００３６】
この様に、導電膜の形成時にＡｌ系薄膜の急速加熱および／または急冷を行う場合には、絶縁膜にコンタクトホールを形成後、少なくともコンタクトホールにおいて露出しているＡｌ系薄膜の表面を急速加熱および／または急冷することが挙げられる。
【００３７】
以下では、上記急速加熱・急冷の各処理条件について詳細に述べる。
【００３８】
〈加熱手段〉
前記コンタクトホールを形成する工程の後であって前記導電膜を形成する工程の前に、Ａｌ系薄膜の急速加熱を行う場合には、例えば、熱源を用いてＡｌ系薄膜を急速加熱することが挙げられる。具体的には、基板裏側への接触型のヒータを用いることができる。但し、基板裏側への接触型ヒータでは、基板であるガラスを通して加熱することになるため、その熱容量分、昇温速度が遅くなる。よって昇温速度を上げるべく、赤外線ヒータ、赤外線ランプ、レーザなどの光を用いることができる。赤外線等の光を用いればＡｌ系薄膜の表面から直接加熱することができる。しかしそれでも、対象となるＡｌ系薄膜はそもそも光の反射率が高いため、加熱効率が低いという欠点がある。
【００３９】
好ましくは、プラズマなどの高温気体を用いた急速加熱である。この方法では、Ａｌ系薄膜の表面に高温の粒子が接触するため、最も加熱速度が高い。プラズマによる加熱を急速にかつ短時間で終えるためには、プラズマ温度を上げるか、気圧を上げるとよい。プラズマには、ＲＦプラズマ、大気圧プラズマ、プラズマジェット、マイクロ波プラズマなどを用いることができる。尚、必要以上の高エネルギーのイオンが存在すると、下層や処理すべき箇所以外へダメージを与える可能性がある。よって、スループット、処理能力、処理容器の簡便性、必要な表面以外への高速粒子による損傷を考慮すれば、リモート式（プラズマ発生部からプラズマを吹き出させて照射する方式）大気圧プラズマが最も適していると考えられる。
【００４０】
また、導電膜の形成工程でＡｌ系薄膜を急速加熱する場合には、例えば、導電膜の成膜初期の成膜条件を制御することが挙げられる。即ち、導電膜の成膜は、例えばスパッタリング法で行われ、通常は、成膜終了までガス圧や入力パワー等の条件を一定にするが、この成膜工程における成膜初期に、ガス圧を高くする、および／または、入力パワーを大きく設定すること等により、成膜初期に、Ａｌ系薄膜の表面に与えるエネルギーを増大させて、該Ａｌ系薄膜の昇温速度を急とし、自然酸化膜に亀裂を生じさせることができる。
【００４１】
具体的には、
・前記導電膜の成膜初期のガス圧を、該導電膜の成膜中期以降のガス圧の１．５〜１０倍とする；
および／または、
・前記導電膜の成膜初期の入力パワーを、該導電膜の成膜中期以降の入力パワーの１．５〜５倍とする；
ことによりＡｌ系薄膜を急速に加熱することが挙げられる。上記加熱手段により、１００℃／秒以上の昇温が可能である。
【００４２】
尚、この様に導電膜の形成と自然酸化膜の亀裂発生を同時に行う場合、上記Ａｌ系薄膜の昇温速度を高めた後、導電膜の成膜温度に上昇した頃を見計らって、ガス圧を下げる、および／または、入力パワーを小さくして、定常状態での成膜に移行すればよい。この手順により、成膜初期の急激な温度上昇による亀裂発生の促進と、導電膜を急速に成膜することによる亀裂の速やかな被覆保護がなされ、接触抵抗の安定的な低減が可能となる。
【００４３】
〈加熱雰囲気〉
急速加熱する場合の雰囲気は、完全非酸化雰囲気ではなく、酸素分圧：１×１０−４〜３×１０−４Ｐａの微量の酸素が含まれることが望ましい。
【００４４】
加熱処理中、自然酸化膜よりも熱膨張率が高いＡｌ系薄膜が膨張することで、自然酸化膜に亀裂が発生するが、降温させると亀裂は再び閉じてしまう。それでも完全に元に戻るわけではないため効果はあるが、加熱雰囲気中に上記微量の酸素を存在させることで、以下の様な効果を図ることができる。即ち、加熱雰囲気中に上記微量の酸素が存在すると、亀裂で露出したＡｌ系薄膜の表面に再酸化膜がわずかに成長する。そしてその後の冷却（降温）時に、上記膜厚の薄い再酸化膜は、横方向のＡｌ系薄膜に押されて破れ、凸状に盛り上がる。そのため、亀裂は残り、かつ効果的に凸部が形成されて、上述した様な亀裂発生酸化膜の膜厚の不均一化を図ることができる。
【００４５】
〈冷却手段〉
上記急冷を実施するための具体的方法として、Ａｌ系薄膜の表面に冷水、冷液または冷却ガスを直接接触させることが挙げられる。具体的に、冷水または冷液（例えばエチレングリコール、フロリナート、ＩＰＡ等のアルコール類）を用いる場合は、Ａｌ系薄膜の表面に冷水または冷液を直接流すことが挙げられ、冷却ガスを用いる場合は、例えば冷却された不活性ガスをＡｌ系薄膜の表面に吹き付けることが挙げられる。また、基板の裏面（Ａｌ系薄膜形成面とは反対側の面）の熱拡散構造を十分確保していれば、加熱後に熱源を急遮断し、熱拡散を促進させることにより急冷することが可能である。前記プラズマによる加熱によれば、プラズマの点灯・遮断は瞬時に起こるため、加熱後の熱拡散による急冷が可能である。上記冷却手段により、１００℃／秒以上の速度で冷却することが可能である。
【００４６】
上記急冷後の常温までの復温は、可能な限り速くすることが望ましい。常温までの復温が緩やかだと、亀裂箇所の再酸化が進行する可能性があるからである。常温までの復温を速める具体的方法として、例えば、上記急冷後に温水、温液をＡｌ系薄膜表面に流したり、温ガス（Ｎ２等）を吹き付けること等が挙げられる。
【００４７】
〈急速加熱・急冷の実施回数〉
上記急速加熱や急冷は、１回でもよいが２回以上行うことが望ましい。２回以上の処理を行うことにより新たな亀裂を容易に発生させることができ、上述した導電パスを多く形成して接触抵抗をより低減できるからである。尚、２回目以上の酸化では、亀裂で露出した箇所が再酸化される場合があるが、その様な場合でも、その膜厚は自然酸化膜の膜厚より薄いので問題ない。
【００４８】
〈自然酸化膜の膜厚〉
自然酸化膜に微細な亀裂を生じさせてＡｌ系薄膜と導電膜の接触抵抗を安定的に低減させるには、自然酸化膜の膜厚が２ｎｍ以上１０ｎｍ以下であることが好ましい。さらに好ましくは２ｎｍ以上５ｎｍ以下の範囲内である。
【００４９】
自然酸化膜の膜厚が１ｎｍを下回る場合、トンネリング効果により実効的には絶縁性は非常に低いため、そもそも本発明で規定する亀裂発生処理が不要である。一方、自然酸化膜の膜厚が２ｎｍを下回る場合には、発生した亀裂から酸素が侵入する経路が短いため、容易に再酸化され、場合によっては元の酸化膜厚より厚くなってしまい、亀裂発生酸化膜の絶縁性が亀裂発生前より高くなってしまうおそれがある。
【００５０】
また、自然酸化膜の膜厚が１０ｎｍを超えると、亀裂発生が困難となるため好ましくない。この様な場合、亀裂が発生しても亀裂深さが深いため、亀裂部のＡｌ系薄膜表面の再酸化膜の厚さは薄くなるが、Ａｌ系薄膜表面とその上面に形成される導電膜との距離が遠くなるため、接触抵抗が増大する。自然酸化膜の膜厚は好ましくは５ｎｍ以下である。
【００５１】
尚、自然酸化膜の膜厚は、意図的に強酸化条件下に曝さなければ１０ｎｍ以下に抑えることができる。また、長時間放置しなければ５ｎｍ以下に抑えることができる。一方、コンタクトホール形成工程のドライエッチングにより自然酸化膜を適度にエッチング後、または、コンタクトホール形成後に濃度の薄いアルカリ水溶液で自然酸化膜を適度に溶解後であって、いずれも短時間の間（約１０分間以内）には、膜厚が２ｎｍを下回る自然酸化膜が形成されていると思われるが、その後、自然酸化膜が成長するため、上記の様な場合を除けば、自然酸化膜の膜厚は２ｎｍ以上であると思われる。
【００５２】
〈Ａｌ系薄膜の成分組成等〉
本発明では、電極・配線を構成する薄膜として、純ＡｌまたはＡｌ合金からなる薄膜を形成する。好ましくは、Ｎｉ、Ｇｅ、Ｂｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｐｄ、Ｓｂ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｖ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｏｓ、Ｗ、およびＭｏよりなる群から選択される少なくとも１種（元素Ｘ）を合計で０．１〜６原子％含むＡｌ合金からなる薄膜（Ａｌ合金膜）を形成することが好ましい。上記の通り元素Ｘを合金元素として含むＡｌ合金膜とすることで、例えばＩＴＯ膜等の透明導電膜と直接接続させた場合に、接続抵抗をより低減させることができる。特には、Ｎｉを０．５〜２原子％含むＡｌ合金膜を形成することが好ましい。
【００５３】
また、上記元素Ｘを含み、かつ該元素Ｘを含む析出物（以下、単に「析出物」という場合がある）が表面に析出されたＡｌ合金膜に、前記急速加熱および／または急冷を施すと、自然酸化膜に亀裂が生じやすいので好ましい。
【００５４】
その機構として、Ａｌ合金膜の表面に、元素Ｘを含む析出物の様にＡｌ合金地金とは熱膨張率の異なる部分が存在すると、自然酸化膜における、Ａｌ合金地金と上記析出物（Ａｌ合金地金とは熱膨張率の異なる部分）の境界線付近の位置で亀裂が発生し易いことが考えられる。
【００５５】
上記機構による効果を十分発揮させるには、前記元素Ｘを含む析出物を、Ａｌ合金膜表面に占める面積割合で０．１〜５００ｐｐｍとなるよう存在させることが好ましい。この様に規定した理由を以下に述べる。
【００５６】
Ａｌ合金膜と導電膜が、例えば絶縁膜に形成されたコンタクトホールで直接接続している場合、Ａｌ合金膜と導電膜の接触抵抗を安定的に低減させるには、該コンタクトホール１個において、少なくとも１箇所以上の導電パスが形成されなければならない。そこで、下記（１）〜（３）の様な仮定のもと、必要な亀裂部分の面積を計算すると、コンタクトホール１個（１００μｍ２）につき２．５ｎｍ2以上となる。
（１）亀裂発生酸化膜における亀裂部分は、全て導電パスとして作用する部分である（金属的な導電性を示す部分である）と仮定し、その体積抵抗率をおよそ５μΩｃｍとする。
（２）典型的なコンタクトホールの大きさを１０μｍ角＝１００μｍ２とし、実用上必要な接触抵抗を１００Ω以下とする。
（３）自然酸化膜の厚さを５ｎｍとする。
【００５７】
また、析出物の存在する箇所で亀裂が発生する確率は、個々の析出物の大きさ等析出形態にもよると考えられるが、亀裂は、析出物の面積のおよそ１／１０〜１／１００で生じると推察される。
【００５８】
言い換えれば、必要面積の亀裂部分を発生させるには、その１０〜１００倍の面積の析出物を析出させる必要があると考えられる。つまり、必要な析出物の面積は、およそ２５〜２５０ｎｍ２と見積もられ、コンタクトホール１個分のＡｌ合金膜の面積（１００μｍ２）における面積割合に換算すると０．２５〜２．５ｐｐｍとなる。
【００５９】
尚、上記計算では、自然酸化膜の厚さを５ｎｍと仮定したが、本発明で好ましいとする自然酸化膜の厚さは、２〜１０ｎｍである。また、上記仮定では、自然酸化膜に形成された亀裂部分の体積抵抗率をおよそ５μΩｃｍと仮定したが、実際には、金属原子が断続的になる等により、この体積抵抗率が例えば１００倍程度まで高くなる可能性もある。従ってこれらの点も考慮すると、上記コンタクトホールにおけるＡｌ合金膜表面の析出物の面積割合の範囲は拡張され、０．１〜５００ｐｐｍと計算できる。
【００６０】
上記元素Ｘを含む析出物が表面に析出したＡｌ合金膜は、Ａｌ系薄膜を形成する工程において、前記元素Ｘを規定量含むＡｌ合金膜を形成後、該Ａｌ合金膜を好ましくは２５０℃以上（より好ましくは２８０℃以上、好ましくは３５０℃以下）の温度で好ましくは１０分間以上（好ましくは３０分間以下）加熱して形成することができる。
【００６１】
上記加熱は、前記Ａｌ系薄膜を形成する工程で前記Ａｌ合金膜を形成後、上記元素Ｘを含む析出物を析出させる目的で加熱（熱処理）工程を設けてもよいし、Ａｌ合金膜形成後の工程の熱履歴が、上記温度・時間を満たすものであってもよい。Ａｌ合金膜形成後の工程の熱履歴が上記温度・時間を満たす例として、上記合金元素のうち特にＮｉを含むＡｌ−Ｎｉ合金膜を形成し、その後、絶縁膜（保護膜）である窒化シリコン膜（ＳｉＮ）の成膜時に、例えば２６０℃以上に約１０分間保持される熱履歴を経ることでＮｉを含む析出物が形成される場合が、好ましい例として挙げられる。
【００６２】
また、上記加熱後、更にエッチング（薬液処理、または気相処理）を行って析出物を露出させ、表面あるいは表面のごく近傍に上記析出物をより多く析出させることもできる。
【００６３】
〈表示装置の製造方法の好ましい実施形態〉
以下、本発明に係る表示装置の製造方法の好ましい実施形態を説明する。なお、ここでは、アモルファスシリコンＴＦＴ基板（またはポリシリコンＴＦＴ基板）を備えた液晶表示デバイスにおいて、Ａｌ系薄膜と、画素電極を構成する透明導電膜（ＩＴＯ膜）を直接接続する場合を代表例に挙げて説明しているが、本発明はこれに限定されず、上述した通り、例えば、ゲート電極配線への入力端子、ＴＡＢ接続電極において、Ａｌ系薄膜の上に導電膜が積層された構造においても適用することができる。また、酸化物からなる導電膜以外に、上述の通り、金属、半導体、または導電性ポリマー等の導電膜をＡｌ系薄膜と直接接続させる場合も本発明の技術的範囲に包含される。更に、下記では急速加熱・急冷処理の一例を示しているがこれに限定されず、上述した様な様々な手段で急速加熱・急冷を行うことができる。
【００６４】
以下では、図８に示すＴＦＴ基板の製造方法の概略を、図１〜７に沿って順に説明する。
【００６５】
まずガラス基板１ａに、スパッタリング等の手法で例えば膜厚２００ｎｍ程度のＡｌ系薄膜を形成し、該Ａｌ系薄膜をパターニングすることにより、ゲート電極２６と走査線２５を形成する（図１）。このとき、後記する図２において、ゲート絶縁膜２７のカバレッジが良くなるように、上記Ａｌ系薄膜の側面を傾斜角約３０°〜６０°のテーパー状にエッチングしておくのがよい。
【００６６】
次いで図２に示す如く、例えばプラズマＣＶＤ法などの手法で、例えば膜厚が約３００ｎｍ程度の酸化シリコン膜（ＳｉＯｘ）でゲート絶縁膜２７を形成する。続いてゲート絶縁膜２７の上に、例えば膜厚５０ｎｍ程度の水素化アモルファスシリコン膜（ａ−Ｓｉ：Ｈ）および膜厚３００ｎｍ程度の窒化シリコン膜（ＳｉＮｘ）を成膜する。
【００６７】
そして、ゲート電極２６をマスクとする裏面露光により、図３に示すように窒化シリコン膜（ＳｉＮｘ）をパターニングし、チャネル保護膜を形成する。更にその上に、図４に示すように、リンをドーピングした例えば膜厚５０ｎｍ程度のｎ＋型水素化アモルファスシリコン膜（ｎ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ）を成膜し、次いで、水素化アモルファスシリコン膜（ａ−Ｓｉ：Ｈ）とｎ＋型水素化アモルファスシリコン膜（ｎ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ）をパターニングする。
【００６８】
（導電膜と直接接続するＡｌ系薄膜の形成工程）
そして図５に示す様に、スパッタリング法を用いて、厚さ３００ｎｍ程度のＡｌ系薄膜（例えばＮｉを合金元素として含むＡｌ−Ｎｉ合金膜）を成膜してからパターニングすることにより、信号線と一体のソース電極２８と、画素電極（透明導電膜）５に直接接続されるドレイン電極２９を形成する。更に、ソース電極２８とドレイン電極２９をマスクとして、チャネル保護膜（ＳｉＮｘ）上のｎ＋型水素化アモルファスシリコン膜（ｎ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ）を除去する。
【００６９】
（絶縁膜（窒化シリコン膜）の形成工程）
次に、図６に示す如く、例えばプラズマＣＶＤ装置などを用いて、窒化シリコン膜３０を例えば膜厚３００ｎｍ程度成膜することにより保護膜を形成する。このときの成膜は例えば２６０℃程度で行なわれる。Ａｌ系薄膜として、上記の通り例えばＡｌ−Ｎｉ合金膜を形成した場合には、この絶縁膜の形成時に、Ｎｉ含有析出物をＡｌ−Ｎｉ合金膜の表面に析出させることができる。
【００７０】
次いで、てこの窒化シリコン膜３０上にフォトレジスト層３１を形成する。
【００７１】
（コンタクトホールの形成工程）
続いて、フォトレジスト層３１を現像処理することにより、図６に示すようにフォトレジスト層３１に開口部を設ける。この開口部をマスクとしたドライエッチングにより、絶縁膜（窒化シリコン膜）３０にコンタクトホール３２を形成する。また図示していないが、同時にパネル端部のゲート電極上のＴＡＢとの接続に当たる部分にコンタクトホールを形成する。
【００７２】
（急速加熱・急冷処理工程）
コンタクトホール３２を形成後、例えば下記（ａ）または（ｂ）の方法で急速加熱および急冷を実施する。
（ａ）ハロゲンランプまたは赤外線を、少なくともコンタクトホール部分に照射する方法
窒素（Ｎ２）に分圧１×１０−４〜３×１０−４Ｐａの酸素を含む雰囲気において、たとえば高速熱アニール（ＲＴＡ）用１ｋＷハロゲンランプを1秒ずつ一斉照射するか、または、赤外線レーザとして出力１ｋＷのＣＯ２レーザを用い、コンタクトホール１個あたり１０μ秒の割合で照射する。そして、照射直後に−１００℃程度に冷却されたＮ２ガスを吹き付けて室温まで急冷する。
（ｂ）プラズマ加熱する方法
プラズマ源として、例えばリモート式や回転電極式の大気圧プラズマ装置を用い、ライン状のプラズマを、対象のコンタクトホールに対して１秒照射する割合で基板を移動させる。そして加熱直後に、照射した部分に−１００℃程度に冷却されたＮ２ガスを吹き付けて室温まで急冷する。プラズマ加熱時の雰囲気は、Ｎ２にＨｅまたはＡｒを数％含有し、かつ分圧１×１０−４〜３×１０−４Ｐａの酸素を含有するものとすればよい。
【００７３】
（透明導電膜の形成工程）
次に、例えば酸素プラズマによるアッシング工程を経た後、例えばアミン系等の剥離液を用いてフォトレジスト層３１の剥離処理を行い（図７）、そして最後に、図８に示すように、例えば厚さ４０ｎｍ程度のＩＴＯ膜を成膜し、ウェットエッチングによるパターニングを行うことによって画素電極（透明導電膜）５を形成する。同時に、パネル端部のゲート電極２６におけるＴＡＢとの接続部分に、ＴＡＢとのボンディングのためＩＴＯ膜をパターニングすると、ＴＦＴ基板が完成する。
【００７４】
尚、本発明で規定する急速加熱・急冷処理をこの透明導電膜の形成工程で行う場合には、次の様にして行うことができる。即ち、透明導電膜の成膜初期に、入力パワーとガス圧を高める方法が挙げられる。具体的には、透明導電膜の成膜開始から例えば５秒間は、通常成膜時のパワーの約２倍とし、ガス圧は１０ｍＴｏｒｒとすることが挙げられる。また反応ガスとして、ＡｒにＯ２を混合させたものを使用することが好ましい。そして、透明導電膜の成膜開始から５秒後に通常パワーに戻し、成膜チャンバーに導入するガスをＡｒ：Ｏ２＝４：１（分圧比＝流量比）とし、ガス圧は２ｍＴｏｒｒとして透明導電膜を成膜することが挙げられる。
【００７５】
このようにして作製されたＴＦＴ基板は、ドレイン電極２９と画素電極（透明導電膜）５とが直接コンタクトされている。また、ゲート電極２６にＡｌ系薄膜を単層で用い、バリアメタル層を省略した場合には、ゲート電極２６とＴＡＢ接続用のＩＴＯ膜も直接コンタクトされているが、上記したコンタクトホールにおけるＡｌ系薄膜の急速加熱および／または急冷を実施することで、該ゲート電極２６とＩＴＯ膜との接触抵抗も低減することができる。
【００７６】
尚、上記では、画素電極（透明導電膜）５として、ＩＴＯ膜を用いたが、ＩＺＯ膜（ＩｎＯｘ−ＺｎＯｘ系導電性酸化膜）を用いてもよい。また、活性半導体層として、アモルファスシリコンの代わりにポリシリコンを用いてもよい。
【００７７】
このようにして得られるＴＦＴ基板を用いて、通常行なわれている方法で、例えば液晶ディスプレイ（表示装置）を作製することができる。
【実施例】
【００７８】
以下、実施例を挙げて本発明の作用効果を具体的に説明するが、本発明はもとより、下記実施例によって制限を受けるものではない。本発明の趣旨に適合する範囲で下記実施例に適当に変更を加えて実施することも可能であり、これらは全て本発明の技術的範囲に含まれる。
【００７９】
［実施例１］
Ａｌ系薄膜に高速熱アニール（ＲＴＡ）用ハロゲンランプを照射させて、Ａｌ系薄膜上の自然酸化膜に亀裂を生じさせ、その効果を確認する実験を行った。
【００８０】
（実験用デバイスの作製）
接触抵抗の測定は、図９（ａ）に示す様なケルビンパターンを下記の通り作製して行った。即ち、図９（ｂ）は、図９（ａ）のＸ−Ｘ断面図であるが、この図９（ｂ）に示す様に、Ａｌ系薄膜として、Ａｌ−０．５原子％Ｎｉ合金膜４２をスパッタリング法によってガラス基板４１上に２００ｎｍ程度成膜し、パターニングした。その後、ＣＶＤ法によって厚さ３００ｎｍの絶縁膜（ＳｉＮｘ）４３を成膜した。尚、絶縁膜（ＳｉＮｘ）４３の成膜時に、上記Ａｌ系薄膜（Ａｌ合金膜）４２が２６０℃以上の温度で約１０分間保持されるため、この間に、絶縁膜（ＳｉＮｘ）の形成と同時にＮｉ含有析出物を析出させることができる。
【００８１】
尚、この直後に一部の試料をとり分け、上記Ａｌ系薄膜の表面に析出した析出物をＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）などにより分析した。その結果、上記Ａｌ系薄膜の表面に析出した析出物は、ほぼＡｌ３Ｎｉからなり、平均直径は４ｎｍ〜５０ｎｍであった。即ち、平均面積は１２〜２０００ｎｍ２であり、１０μｍ角のコンタクトホールに対する面積割合は０．１２〜２０ｐｐｍに相当することを確認した。
【００８２】
上記絶縁膜（ＳｉＮｘ）４３の形成後、該絶縁膜の表面に、エッチング用マスクとして、フォトレジストをコーティングし、通常のフォトリソグラフィープロセスを用いて、１辺が１０μｍの正方形状のコンタクトホールをパターニングし、エッチングすることによってコンタクトホール４４を形成した。尚、図９では、コンタクトホール１個のみを示しているが、１回の工程（バッチ）でコンタクトホール１０個を形成した。その後、酸素プラズマアッシング、剥離液によるレジスト剥離を行った。なお剥離液としては、東京応化社製の「剥離液ＴＯＫ１０６」を使用し、７０℃で１０分間洗浄した。
【００８３】
それから、上記Ａｌ系薄膜に急速加熱および急冷を施して、該Ａｌ系薄膜上に発生した自然酸化膜に亀裂を生じさせた。具体的には、Ｎ２に分圧１×１０−４〜３×１０−４Ｐａの酸素を含む雰囲気で、急速加熱および急冷を行った。急速加熱は、Ａｌ系薄膜と透明導電膜の直接接続部分４６に該当する、コンタクトホール内のＡｌ系薄膜部分に対し、高速熱アニール（ＲＴＡ）用１ｋＷハロゲンランプ（列）を1秒ずつ一斉照射して行った。そしてその直後に、−１００℃程度に冷却されたＮ２ガスを吹き付けて室温まで急冷した。
【００８４】
これを２回行った後、ＤＣマグネトロン・スパッタ法により膜厚約２００ｎｍの透明導電膜（ＩＴＯ膜）４５を成膜した。ＩＴＯ膜の形成は、具体的には、Ａｒ／Ｏ２＝３０／０．２ｓｃｃｍ、ガス圧：２ｍＴｏｒｒ、スパッタパワーＤＣ（入力パワー）：２Ｗ／ｃｍ２の条件で行った。
【００８５】
尚、上記フォトレジストの剥離処理の後、基板を切り出し、コンタクトホールにおけるＡｌ系薄膜上の自然酸化膜の膜厚をＴＥＭで観察したところ、約５ｎｍであった。
【００８６】
また、この実施例１（透明導電膜はＩＴＯ膜）の方法で作製した試料について、Ａｌ系薄膜（Ａｌ−０．５原子％Ｎｉ合金膜、Ａｌ−Ｎｉ合金膜）とＩＴＯ膜との界面付近をＴＥＭで観察した。そのＴＥＭ観察写真（上記Ａｌ−Ｎｉ合金膜とＩＴＯ膜の積層皮膜の膜厚方向断面写真）を図１０に示す。図１０には、上記界面付近における各部位の説明を部分的に示している。図１０において、Ａｌ原子が存在する箇所は白っぽく示されており、ＩＴＯ膜側（図１０の上方）に向かうに従いＡｌ原子が少量となるため、図１０の上方は黒く示されている。この図１０から、Ａｌ系薄膜（Ａｌ−Ｎｉ合金膜）とＩＴＯ膜の界面の亀裂発生酸化膜（図１０では、「Ａｌ酸化膜」と表示）のほとんどの部分は膜厚５ｎｍであるが、図１０に白矢印で示す通り、亀裂による変形が生じている。具体的に亀裂部分は、上記Ａｌ酸化膜が上方に盛り上がり、凸状になっていることがわかる。また、各部位の組成分析をＥＤＸ法で行った結果、図１０に白矢印および白破線で示す通り、亀裂の間からＡｌ原子が上方（ＩＴＯ膜側）へ拡散していることが確認された。
【００８７】
尚、上記現象は、後述する実施例２〜４のいずれにおいても同様に確認された。
【００８８】
（接触抵抗の測定）
次に接触抵抗の測定には、四端子のマニュアルプローバーと半導体パラメータアナライザー「ＨＰ４１５６Ａ」（ヒューレットパッカード社製）を用いた。この測定では、Ａｌ系薄膜４２の１端子（図９（ａ）のＩ１）とＩＴＯ膜４５の１端子（図９（ａ）のＩ２）の間で電流を流し、他端子間の電圧（図９（ａ）のＶ３、Ｖ４）を測定した。そして、電圧を測定した２端子間の電位差ΔＶ＝（Ｖ３−Ｖ４）を求め、Ｒ（接触抵抗）＝ΔＶ／Ｉ２から、接触抵抗を求めた。
【００８９】
上記方法により、コンタクトホール１０個の個々の接触抵抗を測定した。その結果、コンタクトホール１０個の接触抵抗は、３０〜１００Ωと低接触抵抗の範囲内に収まった。またコンタクトホール１０個の接触抵抗の平均値は、バッチ間において５０〜８０Ωの範囲内であり、バッチ間のバラツキも小さく、接触抵抗を安定して低減することができた。
【００９０】
［実施例２］
上記ハロゲンランプによる加熱のかわりに、下記の通り赤外線レーザを用いて急速加熱する以外は実施例１と同様にして実験用のデバイス構造を作製し、Ａｌ系薄膜に赤外線レーザを照射してＡｌ系薄膜上の自然酸化膜に亀裂を生じさせた場合の効果を確認した。
【００９１】
赤外線レーザを用いた急速加熱は、赤外線レーザとして出力１ｋＷのＣＯ２レーザを用い、Ａｌ系薄膜と透明導電膜の直接接続部分４６に該当する、コンタクトホール内のＡｌ系薄膜部分１個あたりに１０μ秒の割合で照射して行った。そして、その直後に−１００℃程度に冷却されたＮ２ガスを吹き付けて室温まで急冷した。この赤外線レーザによる加熱および急冷を繰り返し２回行った後、実施例１と同様にしてケルビンパターンを形成し、接触抵抗を測定した。
【００９２】
その結果、実施例２においても、コンタクトホール１０個の接触抵抗は、３０〜１００Ωと低接触抵抗の範囲内に収まった。またコンタクトホール１０個の接触抵抗の平均値は、バッチ間において４０〜７０Ωの範囲内であり、バッチ間のバラツキも小さく、接触抵抗を安定して低減することができた。
【００９３】
［実施例３］
上記ハロゲンランプによる加熱のかわりに、下記の通りプラズマにより急速加熱する以外は実施例１と同様にして実験用のデバイス構造を作製し、Ａｌ系薄膜をプラズマ加熱してＡｌ系薄膜上の自然酸化膜に亀裂を生じさせた場合の効果を確認した。
【００９４】
プラズマによる急速加熱は、プラズマ源として、リモート式の大気圧プラズマ装置を用い、ライン状のプラズマを、対象のコンタクトホールに対して１秒照射する割合で基板を移動させて行った。そして加熱直後に、照射した部分に−１００℃程度に冷却されたＮ２ガスを吹き付けて室温まで急冷した。プラズマ加熱時の雰囲気は、Ｎ２にＨｅまたはＡｒを数％含有し、かつ分圧１×１０−４〜３×１０−４Ｐａの酸素を含有するものとした。このプラズマ加熱および急冷を繰り返し２回行った後、実施例１と同様にしてケルビンパターンを形成し、接触抵抗を測定した。
【００９５】
その結果、コンタクトホール１０個の接触抵抗は、３０〜７０Ωと低接触抵抗の範囲内に収まった。またコンタクトホール１０個の接触抵抗の平均値は、バッチ間において４０〜６０Ωの範囲内であり、バッチ間のバラツキも小さく、接触抵抗を安定して低減することができた。
【００９６】
［実施例４］
透明導電膜（ＩＴＯ膜）の形成工程でＡｌ系薄膜を急速加熱して自然酸化膜に亀裂を生じさせた場合の効果を確認すべく、透明導電膜の形成工程でＡｌ系薄膜の急速加熱を行って自然酸化膜に亀裂を生じさせる以外は、実施例１と同様にして実験用のデバイス構造を作製した。
【００９７】
具体的には、ＩＴＯ膜の成膜は、実施例１に示す通りスパッタリング法で行うが、その成膜開始から５秒間は、スパッタパワーＤＣ（入力パワー）を４Ｗ／ｃｍ２と、通常成膜時のパワーの２倍とし、また、反応ガスはＡｒに分圧１×１０−４〜３×１０−４ＰａのＯ２を混合させ、Ａｒ／Ｏ２＝３０／０．２ｓｃｃｍ、ガス圧を１０ｍＴｏｒｒと通常の５倍とした。そして成膜開示時から５秒後に、スパッタパワーＤＣ（入力パワー）を通常成膜時の２Ｗ／ｃｍ２に戻し、かつ成膜チャンバーに導入するガスをＡｒ：Ｏ２＝４：１とし、ガス圧は２ｍＴｏｒｒとして膜厚約２００ｎｍのＩＴＯ膜を成膜した。この様にして得られたデバイス構造について、実施例１と同様に接触抵抗を測定した。
【００９８】
その結果、コンタクトホール１０個の接触抵抗は、８０〜１２０Ωと低接触抵抗の範囲内に収まった。またコンタクトホール１０個の接触抵抗の平均値は、バッチ間において９０〜１００Ωの範囲内であり、バッチ間のバラツキも小さく、接触抵抗を安定して低減することができた。
【００９９】
［比較例］
上記Ａｌ系薄膜の急速加熱・急冷を行わない（即ち、自然酸化膜に亀裂を生じさせない）以外は、実施例１と同様にして、実験用のデバイス構造を作製し実施例１と同様に接触抵抗を測定した。その結果、コンタクトホール１０個の接触抵抗は７０〜６５０Ωと範囲が広くバラツキがあり、またコンタクトホール１０個の接触抵抗の平均値も、バッチ間において９０〜４５０Ωと、バッチ間のバラツキが非常に大きくなり、接触抵抗を安定して低減することができなかった。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】図１は、図８に示したＴＦＴ基板の製造工程の一例を、順番を追って示す説明図である。
【図２】図２は、図８に示したＴＦＴ基板の製造工程の一例を、順番を追って示す説明図である。
【図３】図３は、図８に示したＴＦＴ基板の製造工程の一例を、順番を追って示す説明図である。
【図４】図４は、図８に示したＴＦＴ基板の製造工程の一例を、順番を追って示す説明図である。
【図５】図５は、図８に示したＴＦＴ基板の製造工程の一例を、順番を追って示す説明図である。
【図６】図６は、図８に示したＴＦＴ基板の製造工程の一例を、順番を追って示す説明図である。
【図７】図７は、図８に示したＴＦＴ基板の製造工程の一例を、順番を追って示す説明図である。
【図８】図８は、アモルファスシリコンＴＦＴ基板の構成を示す概略断面説明図である。
【図９】図９の（ａ）は、接触抵抗の測定に使用したケルビンパターンを示す図であり、図９の（ｂ）は、前記（ａ）のＸ−Ｘ断面図である。
【図１０】図１０は、ＩＴＯ膜とＡｌ系薄膜（Ａｌ−Ｎｉ合金膜）との界面付近のＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）画像である。
【符号の説明】
【０１０１】
１ａ、４１ ガラス基板
５、４５ 画素電極（透明導電膜）
２５ 走査線
２６ ゲート電極
２７ ゲート絶縁膜
２８ ソース電極
２９ ドレイン電極
３０、４３ 絶縁膜（保護膜、シリコン窒化膜）
３１ フォトレジスト
３２、４４ コンタクトホール
３４ 信号線（ソース−ドレイン配線）
４２ Ａｌ系薄膜
４６ Ａｌ系薄膜と透明導電膜の直接接続部分
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上にて、純ＡｌまたはＡｌ合金からなる薄膜（以下「Ａｌ系薄膜」という）と導電膜が直接接続する構造を有する表示装置の製造方法であって、
前記Ａｌ系薄膜を形成する工程、該Ａｌ系薄膜上に絶縁膜を形成する工程、該絶縁膜にコンタクトホールを形成する工程、および前記導電膜を形成する工程を含み、
前記コンタクトホールを形成する工程の後であって前記導電膜を形成する工程の前に、または、前記導電膜を形成する工程において、
前記Ａｌ系薄膜の急速加熱および／または急冷を行って該Ａｌ系薄膜上の自然酸化膜に亀裂を生じさせる工程を含むことを特徴とする表示装置の製造方法。
【請求項２】
前記導電膜を形成する工程での前記Ａｌ系薄膜の急速加熱は、
前記導電膜の成膜初期のガス圧を成膜中期以降のガス圧の１．５〜１０倍とする、
および／または、
前記導電膜の成膜初期の入力パワーを成膜中期以降の入力パワーの１．５〜５倍とする
ことにより実施する請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
前記Ａｌ系薄膜の急速加熱は、酸素分圧：１×１０−４〜３×１０−４Ｐａの雰囲気で行う請求項１または２に記載の製造方法。
【請求項４】
前記Ａｌ系薄膜の急冷は、前記Ａｌ系薄膜表面に冷水、冷液もしくは冷却ガスを直接接触させるか、または前記Ａｌ系薄膜の急速加熱後に熱源を急遮断することにより実施する請求項１〜３のいずれかに記載の製造方法。
【請求項５】
前記Ａｌ系薄膜を形成する工程において、前記Ａｌ系薄膜として、Ｎｉ、Ｇｅ、Ｂｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｐｄ、Ｓｂ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｖ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｏｓ、Ｗ、およびＭｏよりなる群から選択される少なくとも１種の元素Ｘを合計で０．１〜６原子％含むＡｌ合金からなる薄膜を形成する請求項１〜４のいずれかに記載の製造方法。
【請求項６】
前記Ａｌ系薄膜を形成する工程において、前記Ａｌ系薄膜として、前記元素Ｘを合計で０．１〜６原子％含むＡｌ合金からなる薄膜を形成した後、
該薄膜を２５０℃以上の温度で１０分間以上加熱して、前記元素Ｘを含む析出物が表面に析出したＡｌ系薄膜を形成する請求項５に記載の製造方法。
【請求項７】
前記元素Ｘを含む析出物が表面に析出したＡｌ系薄膜に、前記急速加熱および／または急冷を施す請求項６に記載の製造方法。
【請求項１】
基板上にて、純ＡｌまたはＡｌ合金からなる薄膜（以下「Ａｌ系薄膜」という）と導電膜が直接接続する構造を有する表示装置の製造方法であって、
前記Ａｌ系薄膜を形成する工程、該Ａｌ系薄膜上に絶縁膜を形成する工程、該絶縁膜にコンタクトホールを形成する工程、および前記導電膜を形成する工程を含み、
前記コンタクトホールを形成する工程の後であって前記導電膜を形成する工程の前に、または、前記導電膜を形成する工程において、
前記Ａｌ系薄膜の急速加熱および／または急冷を行って該Ａｌ系薄膜上の自然酸化膜に亀裂を生じさせる工程を含むことを特徴とする表示装置の製造方法。
【請求項２】
前記導電膜を形成する工程での前記Ａｌ系薄膜の急速加熱は、
前記導電膜の成膜初期のガス圧を成膜中期以降のガス圧の１．５〜１０倍とする、
および／または、
前記導電膜の成膜初期の入力パワーを成膜中期以降の入力パワーの１．５〜５倍とする
ことにより実施する請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
前記Ａｌ系薄膜の急速加熱は、酸素分圧：１×１０−４〜３×１０−４Ｐａの雰囲気で行う請求項１または２に記載の製造方法。
【請求項４】
前記Ａｌ系薄膜の急冷は、前記Ａｌ系薄膜表面に冷水、冷液もしくは冷却ガスを直接接触させるか、または前記Ａｌ系薄膜の急速加熱後に熱源を急遮断することにより実施する請求項１〜３のいずれかに記載の製造方法。
【請求項５】
前記Ａｌ系薄膜を形成する工程において、前記Ａｌ系薄膜として、Ｎｉ、Ｇｅ、Ｂｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｐｄ、Ｓｂ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｖ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｏｓ、Ｗ、およびＭｏよりなる群から選択される少なくとも１種の元素Ｘを合計で０．１〜６原子％含むＡｌ合金からなる薄膜を形成する請求項１〜４のいずれかに記載の製造方法。
【請求項６】
前記Ａｌ系薄膜を形成する工程において、前記Ａｌ系薄膜として、前記元素Ｘを合計で０．１〜６原子％含むＡｌ合金からなる薄膜を形成した後、
該薄膜を２５０℃以上の温度で１０分間以上加熱して、前記元素Ｘを含む析出物が表面に析出したＡｌ系薄膜を形成する請求項５に記載の製造方法。
【請求項７】
前記元素Ｘを含む析出物が表面に析出したＡｌ系薄膜に、前記急速加熱および／または急冷を施す請求項６に記載の製造方法。
【図９】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図１０】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図１０】
【公開番号】特開２０１０−６６７２３（Ｐ２０１０−６６７２３Ａ）
【公開日】平成２２年３月２５日（２０１０．３．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２３５４４３（Ｐ２００８−２３５４４３）
【出願日】平成２０年９月１２日（２００８．９．１２）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年３月２５日（２０１０．３．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月１２日（２００８．９．１２）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
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