表示装置用Ａｌ合金膜
【課題】シリコン半導体層および／または透明導電膜との間のバリアメタル層を省略しても、ＡｌとＳｉの相互拡散を抑制でき、低抵抗のオーミック特性を有する電気的接触が得られると共に、十分な耐熱性を有する表示装置用Ａｌ合金膜を提供する。
【解決手段】表示装置の基板上で、透明導電膜および／または薄膜トランジスタの半導体層と直接接続されるＡｌ合金膜であって、Ａｌ合金膜は、３０原子％以上のＭｏを含有するＡｌ−Ｍｏ合金、またはＭｏと、Ｍｎ、Ｎｄ、Ｎｉ、Ｍｇ、およびＦｅよりなるＸ群から選択される少なくとも１種とを含有するＡｌ−Ｍｏ−Ｘ合金の単層から構成されている。
【解決手段】表示装置の基板上で、透明導電膜および／または薄膜トランジスタの半導体層と直接接続されるＡｌ合金膜であって、Ａｌ合金膜は、３０原子％以上のＭｏを含有するＡｌ−Ｍｏ合金、またはＭｏと、Ｍｎ、Ｎｄ、Ｎｉ、Ｍｇ、およびＦｅよりなるＸ群から選択される少なくとも１種とを含有するＡｌ−Ｍｏ−Ｘ合金の単層から構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶ディスプレイや有機ディスプレイ等の表示装置に使用され、薄膜トランジスタ用のゲート、ソースおよびドレイン電極および配線材料として有用な表示装置用Ａｌ合金膜；上記Ａｌ合金膜を備えた薄膜トランジスタ基板および表示装置、並びに上記Ａｌ合金膜を形成するためのスパッタリングターゲットに関するものである。本発明のＡｌ合金膜は、ＵＬＳＩ（超大規模集積回路）やＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）等の集積回路、発光素子（ＬＥＤ）やダイオード等の電子装置等にも適用可能である。
【背景技術】
【０００２】
以下、液晶ディスプレイを代表例として本発明で対象とする表示装置の背景技術を説明する。ただし、本発明はこれに限定する趣旨ではない。
【０００３】
液晶ディスプレイ等のアクティブマトリックス型の液晶表示装置においては、薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、以下「ＴＦＴ」という。）がスイッチング素子として用いられる。図１に、従来のＴＦＴ基板の基本的な構造を示す。
【０００４】
図１に示すように、ＴＦＴ素子は、ガラス基板１上に形成されたＴＦＴのオン・オフを制御するゲート電極２と、ゲート絶縁膜３を介して設けられた半導体シリコン層（シリコン半導体層）４と、それに接続するドレイン電極５とソース電極６とを有する。ドレイン電極５には、更に液晶表示部の画素電極に使用される透明導電膜（透明画素電極）７が接続される。ゲート電極２や、ドレイン電極５およびソース電極６に用いられる配線金属には、電気抵抗（比抵抗）が低く、加工が容易である等の理由により、純ＡｌまたはＡｌ合金が汎用されている。
【０００５】
従来、Ａｌ配線（純ＡｌまたはＡｌ合金）と透明導電膜７との界面及び／又はＡｌ配線膜とＴＦＴの半導体シリコン層４との界面には、これらが直接接触しないよう、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｗ等の高融点金属からなるバリアメタル層１１を設けていた。バリアメタル層１１を介在させずにＡｌ配線膜をＴＦＴの半導体層に直接接触させると、その後の工程（例えば、ＴＦＴの上に形成する絶縁層等の成膜工程や、シンタリングやアニーリング等の熱工程等）における高温プロセスによって、Ａｌ原子がシリコン半導体層中に拡散してＴＦＴ特性を劣化させ、Ａｌ配線の電気抵抗が増大させるという問題があった。また、Ａｌ配線膜の形成後、ＣＶＤ法等によってシリコン窒化膜（保護膜）が約１００〜３００℃の温度で成膜されるがバリアメタル層１１がないと、Ａｌ配線膜の表面にヒロックと呼ばれるコブ状の突起が形成され、画面の表示品位が低下する等の問題があった。さらに、バリアメタル層１１がないと、液晶表示装置の成膜工程で生じる酸素によってＡｌが酸化され、Ａｌ配線膜と透明導電膜（画素電極）との界面や、Ａｌ配線膜と半導体層との界面にＡｌ酸化物の絶縁層が生成し、接触抵抗（コンタクト抵抗）が増大して、画素動作の遅延や局所的な発熱が生じるという問題もあった。
【０００６】
例えば特許文献１〜３には、Ｍｏ、Ｍｏ合金、Ｃｒ、Ｗ、Ｔｉ、Ｔａ等のバリアメタル層を介在して、ソース・ドレイン電極と半導体シリコン層を接合する方法が介在している。しかし、バリアメタル層１１を形成するためには、ゲート電極２やソース電極６、更にはドレイン電極５の形成に必要な成膜用スパッタ装置に加えて、バリアメタル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。さらにバリアメタル層として使用されるＭｏ、Ｃｒ、Ｗは希少金属であるためＡｌに比べて材料コストが高く、生産コストを増大する原因となっている。加えて、フォトリソグラフィによる微細加工プロセスの際に、バリアメタルと純ＡｌまたはＡｌ合金の薬液に対するエッチングレートが異なるため微細加工精度が低下することから、生産性の低下も重大な問題であった。
【０００７】
このような問題に鑑み、Ａｌ合金膜と、半導体シリコン層または透明導電膜との間のバリアメタル層を省略しても上記問題（すなわち、ＡｌとＳｉとの相互拡散や、透明導電膜／半導体層との接触抵抗の増加や、電気抵抗の増大等の問題）を解決することが可能な直接接触（ダイレクトコンタクト、ＤＣ）技術が提案されている（例えば特許文献４〜９を参照）。
【０００８】
このうち特許文献４〜６は、主に半導体シリコン層との直接接触が可能なダイレクトコンタクト技術か開示されている。特許文献４には、Ｎｉを０．１〜６原子％含むＡｌ合金を用い、半導体層との界面にＡｌとＳｉの拡散を防止するシリサイド等のＮｉ含有析出物を形成させる技術が開示されている。また、特許文献５には、Ａｌを母材として、Ｎｉを添加し、更にＳｉ及びＬａを含むＡｌ合金が開示されており、Ｓｉの添加によってＡｌとＳｉの相互拡散が抑制され、Ｌａの添加によって耐ヒロック性が向上することが記載されている。更に特許文献６には、Ａｌ合金膜と半導体層の界面にシリコン窒化層（窒素含有層）を設けることによってＡｌとＳｉの相互拡散を防止する技術が提案されている。
【０００９】
一方、特許文献７〜９には、Ａｌ合金膜と透明導電膜との間のバリアメタル層を省略するＩＴＯダイレクトコンタクト技術として、Ｎｉ等の合金成分を含有するＡｌ合金が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００４−０５６１５３号公報
【特許文献２】特開２００７−２８１１５５号公報
【特許文献３】特開２００８−１６６７８９号公報
【特許文献４】特開２００７−８１３８５号公報
【特許文献５】特開２００８−１０８４４号公報
【特許文献６】特開２００８−１０８０１号公報
【特許文献７】特開２００４−２１４６０６号公報
【特許文献８】特開２００５−３０３００３号公報
【特許文献９】特開２００６−２３３８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、シリコン半導体層および／または透明導電膜との間のバリアメタル層を省略しても、ＡｌとＳｉの相互拡散を抑制でき、低抵抗のオーミック特性を有する電気的接触が得られると共に、例えば表示装置の製造工程における熱処理プロセスにおいてＡｌ合金膜が約１００〜３００℃の高温に達した場合でも、十分な耐熱性を有する表示装置用Ａｌ合金膜を提供することにある。
【００１２】
好ましくは、シリコン半導体層との間のバリアメタル層を省略しても、ＡｌとＳｉの相互拡散を抑制でき、低抵抗のオーミック特性を有する電気的接触が得られると共に、Ａｌ配線膜の電気抵抗を低減し、且つ、配線膜の微細加工において、その端面を設計通りのテーパ形状に加工することが可能な表示装置用Ａｌ合金膜を提供することにある。
【００１３】
好ましくは、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）やＩＺＯ（酸化インジウム亜鉛）のような透明導電膜と直接接触しても、低抵抗のオーミック接触を確保できると共に、例えば表示装置の製造工程における熱処理プロセスにおいてＡｌ合金膜が約１００〜３００℃の高温に達した場合でも、十分な耐熱性を有する表示装置用Ａｌ合金膜を供することである。
【００１４】
本発明の他の目的は、上記Ａｌ合金膜をスパッタ法により成膜するために有用なスパッタリングターゲットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決し得た本発明に係る第１の表示装置用Ａｌ合金膜（第１のＡｌ合金膜と略記する場合がある。）は、表示装置の基板上で、薄膜トランジスタの半導体層および／または透明導電膜と直接接続されるＡｌ合金膜であって、前記Ａｌ合金膜は、３０原子％以上のＭｏを含有するＡｌ−Ｍｏ合金；またはＭｏと、Ｍｎ、Ｎｄ、Ｎｉ、Ｍｇ、およびＦｅよりなるＸ群から選択される少なくとも１種とを含有するＡｌ−Ｍｏ−Ｘ合金であって、Ｍｏの含有量を［Ｍｏ］、Ｘ群の含有量を［Ｘ］としたとき、３０原子％≦［Ｍｏ］＋［Ｘ］≦８０原子％、且つ、［Ｍｏ］≧1０原子％を満足するＡｌ合金の単層からなるところに要旨を有するものである。
【００１６】
また、上記課題を解決し得た本発明に係る第２の表示装置用Ａｌ合金膜（第２のＡｌ合金膜と略記する場合がある。）は、表示装置の基板上で、薄膜トランジスタの半導体層と直接接続されるＡｌ合金膜であって、前記Ａｌ合金膜は、３０原子％以上のＭｏを含有するＡｌ−Ｍｏ合金；またはＭｏと、Ｍｎ、Ｎｄ、Ｎｉ、Ｍｇ、およびＦｅよりなるＸ群から選択される少なくとも１種とを含有するＡｌ−Ｍｏ−Ｘ合金であって、Ｍｏの含有量を［Ｍｏ］、Ｘ群の含有量を［Ｘ］としたとき、３０原子％≦［Ｍｏ］＋［Ｘ］≦８０原子％、且つ、［Ｍｏ］≧1０原子％を満足する第１層と、純Ａｌ膜またはＡｌ合金の第２層と、からなり、前記第１層は、半導体と直接接続されている配線の下地膜であるところに要旨を有するものである。
【００１７】
また、上記課題を解決し得た本発明に係る第３の表示装置用Ａｌ合金膜（第３のＡｌ合金膜と略記する場合がある。）は、表示装置の基板上で、薄膜トランジスタの半導体層および透明導電膜と直接接続されるＡｌ合金膜であって、前記Ａｌ合金膜は、３０原子％以上のＭｏを含有するＡｌ−Ｍｏ合金；またはＭｏと、Ｍｎ、Ｎｄ、Ｎｉ、Ｍｇ、およびＦｅよりなるＸ群から選択される少なくとも１種とを含有するＡｌ−Ｍｏ−Ｘ合金であって、Ｍｏの含有量を［Ｍｏ］、Ｘ群の含有量を［Ｘ］としたとき、３０原子％≦［Ｍｏ］＋［Ｘ］≦８０原子％、且つ、［Ｍｏ］≧1０原子％を満足する第１層と、純Ａｌ膜またはＡｌ合金の第２層と、３０原子％以上のＭｏを含有するＡｌ−Ｍｏ合金；またはＭｏと、Ｍｎ、Ｎｄ、Ｎｉ、Ｍｇ、およびＦｅよりなるＸ群から選択される少なくとも１種とを含有するＡｌ−Ｍｏ−Ｘ合金であって、Ｍｏの含有量を［Ｍｏ］、Ｘ群の含有量を［Ｘ］としたとき、３０原子％≦［Ｍｏ］＋［Ｘ］≦８０原子％、且つ、［Ｍｏ］≧1０原子％を満足する第３層と、からなり、前記第１層は前記半導体と直接接続される配線の下地膜であり、前記第３層は前記透明導電膜と直接接続される配線の上層膜であるところに要旨を有するものである。
【００１８】
また、上記課題を解決し得た本発明に係る第４の表示装置用Ａｌ合金膜（第４のＡｌ合金膜と略記する場合がある。）は、表示装置の基板上で、薄膜トランジスタの半導体層と直接接続されるＡｌ合金膜であって、前記Ａｌ合金膜は、３０原子％以上のＭｏを含有するＡｌ−Ｍｏ合金；またはＭｏと、Ｍｎ、Ｎｄ、Ｎｉ、Ｍｇ、およびＦｅよりなるＸ群から選択される少なくとも１種とを含有するＡｌ−Ｍｏ−Ｘ合金であって、Ｍｏの含有量を［Ｍｏ］、Ｘ群の含有量を［Ｘ］としたとき、３０原子％≦［Ｍｏ］＋［Ｘ］≦８０原子％、且つ、［Ｍｏ］≧1０原子％を満足する第１層と、純Ａｌ膜またはＡｌ合金の第２層と、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｔａ、およびＷよりなる群から選択される少なくとも一種の元素を含有する第３層と、からなり、前記第１層は前記半導体と直接接続され配線の下地膜であり、前記第３層は前記透明導電膜と直接接続される配線の上層膜であるところに要旨を有するものである。
【００１９】
本発明の好ましい実施形態において、上記第２〜第４の表示装置用Ａｌ合金膜におけるＡｌ合金膜の電気抵抗率は３．０〜１２．０μΩｃｍである。
【００２０】
本発明の好ましい実施形態において、上記第２〜第４の表示装置用Ａｌ合金膜における第１層の膜厚は１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。
【００２１】
本発明の好ましい実施形態において、上記第３〜第４の表示装置用Ａｌ合金膜における第３層の膜厚は１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。
【００２２】
本発明の好ましい実施形態において、上記第３の表示装置用Ａｌ合金膜における第３層のＡｌ合金の組成は第１層のＡｌ合金の組成と同一である。
【００２３】
本発明の好ましい実施形態において、上記第１の表示装置用Ａｌ合金膜における単層の膜厚は１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下である。
【００２４】
また、上記課題を解決し得た本発明のスパッタリングターゲットは、Ｍｏと、Ｍｎ、Ｎｄ、Ｎｉ、Ｍｇ、およびＦｅよりなるＸ群から選択される少なくとも１種とを含有し、Ｍｏの含有量を［Ｍｏ］、Ｘ群の含有量を［Ｘ］としたとき、３０原子％≦［Ｍｏ］＋［Ｘ］≦８０原子％、且つ、［Ｍｏ］≧1０原子％を満足し、残部：Ａｌおよび不可避的不純物であるところに要旨を有するものである。
【００２５】
本発明には、上記の表示装置用Ａｌ合金膜を備えた薄膜トランジスタ基板や、上記薄膜トランジスタ基板を備えた表示装置も包含される。
【発明の効果】
【００２６】
本発明は上記のように構成されているため、シリコン半導体層および／または透明導電膜との間のバリアメタル層を省略しても、これらとの接触抵抗が低く、ＡｌとＳｉの相互拡散を抑制でき、低抵抗のオーミック特性を有する電気的接触が得られる表示装置用Ａｌ合金膜を提供することができた。本発明のＡｌ合金膜は、耐熱性およびウェットエッチング性にも優れているため、表示装置の製造工程における熱処理プロセスに曝されても高い耐熱性を維持し、配線膜の微細加工において設計通りのテーパー形状に端面を加工することも可能であり、表示装置用Ａｌ合金膜として極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、薄膜トランジスタの中核部の断面構造を示す図である。
【図２】図２は、本発明に係るアモルファスシリコンＴＦＴ基板の実施形態を説明する概略断面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、実施例１において、Ａｌ−０．１原子％Ｎｉ−０．５原子％Ｇｅ−０．２原子％Ｎｄ合金と純Ｍｏの積層膜（従来例）を用いたときのＴＦＴ特性を測定したグラフである。
【図３Ｂ】図３Ｂは、実施例１において、純Ａｌ（比較例）を用いたときのＴＦＴ特性を測定した結果を示すグラフである。
【図３Ｃ】図３Ｃは、実施例１において、Ａｌ−０．１原子％Ｎｉ−０．５原子％Ｇｅ−０．２原子％ＮｄとＡｌ−３０原子％Ｍｏの積層膜（本発明に係る第２のＡｌ合金膜）を用いたときのＴＦＴ特性を測定したグラフである。
【図４】図４は、実施例３において、Ａｌ−１．０原子％Ｎｉ−０．３原子％Ｌａ合金（比較例）とアモルファスシリコンとの界面状態を示す断面ＴＥＭ写真である。
【図５】図５は、実施例３において、Ａｌ−０．１原子％Ｎｉ−０．５原子％Ｇｅ−０．２原子％Ｎｄ合金とＡｌ−３０原子％Ｍｏの積層膜（本発明に係る第２のＡｌ合金膜）とアモルファスシリコンとの界面状態を示す断面ＴＥＭ写真である。
【図６】図６は、Ａｌ合金膜と透明画素電極との間のコンタクト抵抗率の測定に用いたケルビンパターンを示す図である。
【図７】図７は、実施例７において、本発明に係る第２のＡｌ合金膜を用いてウェットエッチングを行なった後のＡｌ合金膜の断面形状を示すＳＥＭ写真である。
【図８】図８は、実施例７において、比較例のＭｏ／純Ａｌ／Ｍｏ膜を用いてウェットエッチングを行なった後のＡｌ合金膜の断面形状を示すＳＥＭ写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明の表示装置用Ａｌ合金膜は、３０原子％以上のＭｏを含有するＡｌ−Ｍｏ合金；またはＭｏと、Ｍｎ、Ｎｄ、Ｎｉ、Ｍｇ、およびＦｅよりなるＸ群から選択される少なくとも１種とを含有するＡｌ−Ｍｏ−Ｘ合金であって、Ｍｏの含有量を［Ｍｏ］、Ｘ群の含有量を［Ｘ］としたとき、３０原子％≦［Ｍｏ］＋［Ｘ］≦８０原子％、且つ、［Ｍｏ］≧1０原子％を満足するＡｌ−Ｍｏ−Ｘ合金を、配線そのものまたは配線の下地膜として用いたところに特徴がある。このようなＡｌ合金膜を用いれば、Ｍｏなどの高融点金属薄膜（バリアメタル）を介さずに、半導体層および／または透明導電膜と電気的に直接接続することが可能であり、直接接触しても、低抵抗なオーミック特性が得られる。詳細には、半導体層および／または透明導電膜との接触抵抗が低く、ＡｌとＳｉの相互拡散が抑制されてＴＦＴ特性にも優れている。
【００２９】
詳細には、本発明のＡｌ合金膜は、以下のように第１〜第４のＡｌ合金膜を含むものである。
【００３０】
（１）第１のＡｌ合金膜は、薄膜トランジスタの半導体層および／または透明導電膜と直接接続されるものであり、上記のＡｌ−Ｍｏ合金またはＡｌ−Ｍｏ−Ｘ合金を単層で含むものである。
（２）第２のＡｌ合金膜は、薄膜トランジスタの半導体層と直接接続されるものであり、半導体層に上記のＡｌ−Ｍｏ合金またはＡｌ−Ｍｏ−Ｘ合金（第１層）が直接接続され、その上に、純Ａｌ膜またはＡｌ合金の第２層が積層された２層構成であり、Ａｌ合金膜全体の好ましい電気抵抗率は、３．０〜１２．０μΩｃｍである。
（３）第３のＡｌ合金膜は、薄膜トランジスタの半導体層および透明導電膜と直接接続されるものであり、上記第２層のＡｌ合金膜の上に、上記のＡｌ−Ｍｏ合金またはＡｌ−Ｍｏ−Ｘ合金（第３層）が更に積層されて透明導電膜と直接接続された３層構成（サンドイッチ構成）である。
（３）第４のＡｌ合金膜は、第３のＡｌ合金膜の変形態様であり、第３層が、従来のバリアメタル膜（Ｍｏ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｔａ、およびＷよりなる群から選択される少なくとも一種の高融点金属元素を含有する膜）で構成されている。すなわち、第３のＡｌ合金膜は、上記第２層のＡｌ合金膜の上に、上記バリアメタルの第３層が積層されて透明導電膜と接続された３層構成（サンドイッチ構成）である。
【００３１】
このように上記第２〜第４のＡｌ合金膜は、第１のＡｌ−Ｍｏ合金またはＡｌ−Ｍｏ−Ｘ合金膜の上に、以下に詳述するように種々の特性付与を目的として第２および第３の層が積層されたものであり、用途や要求特性などに応じて、上記Ａｌ合金膜を使い分けすることができる。
【００３２】
例えば比較的配線抵抗のスペックが厳しくない小型パネルの場合、単層構造（第１層のＡｌ合金のみ）から構成される第１のＡｌ合金膜を好適に使用することができる。一方、例えば、低い配線抵抗が求められる大型パネルにおいては、電気抵抗率の低い純ＡｌまたはＡｌ合金が第２層として第１層Ａｌ合金上に積層された２層構造から構成される第２のＡｌ合金膜を好適に使用することができる。上記第２のＡｌ合金膜は、第１層と第２層との間で薬液によるエッチングレート差が小さく、ウェットエッチング性に優れているため、良好なテーパ形状のＡｌ配線が得られるという利点もある。
【００３３】
一方、第２のＡｌ合金膜のように、上層（第２層）に純Ａｌなどが形成されている場合において、透明導電膜と直接接触させると、Ａｌ薄膜の界面に高抵抗のＡｌ酸化層が形成されて透明導電膜との接触抵抗が非常に高くなる。透明導電膜との接触抵抗低減の目的で、第４のＡｌ合金膜の場合のように、ＭｏやＣｒ等のバリアメタルを介して透明導電膜と接続した３層構造としても良いが、あるいは、第３のＡｌ合金膜（第１層と同じ構成の第３層を第２層の上に積層したサンドイッチ構成）を好適に使用することができる。これにより、バリアメタルを省略しても、透明導電膜と低抵抗のオーミック特性を実現することができる。
【００３４】
従って、本発明のＡｌ合金膜は、ＴＦＴ基板の電極または配線膜として好適に用いられる。例えば、ＴＦＴのソース・ドレイン用電極としてシリコン半導体に低抵抗で直接接触が可能であると共に、配線膜として透明電極に低抵抗で直接接触も可能である。
【００３５】
以下、各Ａｌ合金膜について説明する。
【００３６】
（１）第１のＡｌ合金膜（単層）
第１のＡｌ合金膜は、透明導電膜および／または薄膜トランジスタの半導体層と直接接続されるＡｌ合金膜であって、前記Ａｌ合金膜は、上記のとおり３０原子％以上のＭｏを含有するＡｌ−Ｍｏ合金、またはＡｌ−Ｍｏ−Ｘ合金［Ａｌ−Ｍｏ−Ｘ合金について、詳細には、Ｍｏと；Ｍｎ、Ｎｄ、Ｎｉ、Ｍｇ、およびＦｅよりなるＸ群から選択される少なくとも１種とを含有するＡｌ−Ｍｏ−Ｘ合金であって、Ｍｏの含有量を［Ｍｏ］、Ｘ群の含有量を［Ｘ］としたとき、３０原子％≦［Ｍｏ］＋［Ｘ］≦８０原子％、且つ、［Ｍｏ］≧1０原子％を満足する］を単層として含んでいるところに特徴がある。
【００３７】
本発明を最も特徴付けるＡｌ−Ｍｏ合金またはＡｌ−Ｍｏ−Ｘ合金を構成するＭｏおよびＸ群の元素（Ｘ群元素）は、高融点金属薄膜などのバリアメタルを介さずに半導体層および透明導電膜に直接接触しても低抵抗なオーミック特性が得られるための元素として有用である。
【００３８】
ここでＭｏの作用についてもう少し詳しく説明する。以下に詳述するように本発明のＡｌ合金膜は、スパッタリング法で形成されるが、スパッタリング蒸着直後のＡｌ合金膜は微結晶であり、高密度の粒界が存在するので、添加元素は、Ａｌの粒界に沿って移動し、Ａｌ合金膜の表面（すなわち、半導体層との界面）へ拡散し易い状態にある。本発明では、Ａｌ合金膜の中央部近傍での添加元素Ｍｏの濃度を出来るだけ低くし、Ａｌ合金膜表面での添加元素Ｍｏの濃度を極力高く制御することにより、Ａｌ中へ拡散する半導体層由来のＳｉとＭｏとが反応してシリサイドがＡｌ合金膜と半導体層との界面に形成されることを狙っている。このシリサイドは、ＡｌとＳｉとの相互拡散を抑制するため拡散バリアとして機能するため、低抵抗のオーミック接触が得られるようになる。
【００３９】
本発明者らの検討結果によれば、Ｓｉ半導体層中へのＡｌ元素の拡散は、Ａｌ合金膜蒸着後における高温プロセスにおいて著しいことがわかった。この高温プロセスとしては、例えばＳｉＮ絶縁膜の蒸着（約２００〜４００℃）や、電極と半導体層、ゲート絶縁体界面の安定化処理（約２００〜４００℃）が挙げられ、これらの熱処理中に、ソース・ドレイン電極と半導体層界面でＡｌ、Ｓｉ原子の著しい拡散が生じると考えられる。一方、Ｍｏを添加することで半導体層界面のＭｏ濃度は高くなるため、ＭｏがＳｉと反応してシリサイドが形成され、Ａｌ側へのＳｉ拡散が抑制されると同時にＳｉ側へのＡｌ拡散も抑制される。また、Ｍｏを添加することで高温プロセスにおけるＡｌの結晶成長が抑制され、Ａｌ合金と半導体層界面における結晶成長に伴う応力が減少するため、Ａｌ、Ｓｉの相互拡散が起こりにくくなると推察される。
【００４０】
（Ａｌ−Ｍｏ合金）
本発明では、Ｘ群元素を含有しないＡｌ−Ｍｏ合金を用いることができる。ＭｏによるＡｌとＳｉの相互拡散防止作用を有効に発揮させるためには、Ｍｏの含有量を３０原子％以上とする。好ましいＭｏ量は４０原子％以上である。ただし、Ｍｏを過剰に添加すると、フォトレジストとの密着性が低下して配線の加工精度が低下する問題があるため、その上限を８０原子％とすることが好ましい。より好ましいＭｏ量は６０原子％以下である。
【００４１】
（Ａｌ−Ｍｏ−Ｘ合金）
本発明では、上記Ａｌ−Ｍｏ合金の代わりに、ＭｏとＸ群元素を両方含むＡｌ−Ｍｏ−Ｘ合金を用いることができる。上記Ｘ群元素は、Ｍｏと同様、Ａｌ電極とＳｉ半導体層界面においてＡｌとＳｉの相互拡散を抑制する作用を有するものである。Ａｌ−Ｍｏ−Ｘ合金では、Ａｌ−Ｍｏ合金に比べてＭｏの量を少なくしているため、Ｍｏによる上記作用が十分に発揮されない場合があるが、それを補完する目的で、Ｘ群元素を添加したのである。
【００４２】
すなわち、Ｓｉ半導体層と接触する第１層に、Ｘ群元素を含有しないＡｌ−Ｍｏ合金層を形成し、その上に第２層（純ＡｌまたはＡｌ合金層）を形成すると、Ｍｏ添加量が３０原子％未満と低い領域では第２層中のＡｌ原子が第１層のＡｌ−Ｍｏ合金中を拡散し、更にＳｉ半導体中を拡散するようになる。第１層中のＡｌ原子は、主にＡｌ結晶粒界を通って移動すると考えられる。同時にＳｉ半導体中のＳｉは第１層中のＡｌ合金の粒界を拡散するようになる。そこで本発明では、このようなＡｌ電極とＳｉ半導体層界面におけるＡｌとＳｉの相互拡散を抑制する目的で、第１層中にＸ群元素を添加した。本発明で規定するＡｌ−Ｍｏ−Ｘ合金を第１層として用いれば、半導体層と電極層との界面におけるＡｌとＳｉの拡散が抑制され、良好な界面を得ることができる。
【００４３】
Ｘ群元素の添加によって上記作用が発揮される理由は詳細には不明であるが、Ｘ群元素を添加することによりＡｌ合金がアモルファス化し、Ａｌ、Ｓｉ原子の主要な拡散経路である結晶粒界が消滅するためであると推察される。また、Ａｌ合金がアモルファス化することによって、高温プロセスにおけるＡｌ合金の結晶成長が抑制されるため、Ａｌ合金とＳｉ半導体との界面の応力が緩和され、拡散が発生し難くなると考えられる。
【００４４】
添加元素Ｘは、単独で添加しても良いし、２種以上を併用しても良い。このうち好ましい元素はＭｎ、Ｎｄであり、より好ましくはＭｎである。
【００４５】
上記第１のＡｌ合金膜において、Ｍｏの含有量を［Ｍｏ］、Ｘ群元素の含有量を［Ｘ］としたとき、３０原子％≦［Ｍｏ］＋［Ｘ］≦８０原子％、且つ、［Ｍｏ］≧１０原子％を満足する。Ｘ群元素の含有量は、単独で使用する場合は単独の量であり、２種類以上を含有する場合は合計量である。［Ｍｏ］が１0原子％未満、および［Ｍｏ］＋［Ｘ］が３０原子％未満の場合は、上記作用が有効に発揮されず、Ｓｉ半導体層中へのＡｌ原子拡散を抑制できず、ＴＦＴ動作が劣化してしまう。一方、［Ｍｏ］＋［Ｘ］が８０原子％を超えると、コストが上昇する上、フォトレジストとの密着性が低下し、配線加工精度が低くなる。また、下層に用いたＡｌ−Ｍｏ−Ｘ合金と上層のＡｌ合金とのエッチングレート差が生じるため、ウェットエッチングの際に配線加工性が低下する。［Ｍｏ］＋［Ｘ］のより好ましい含有量は、４０原子％以上７０原子％以下であり、更に好ましい含有量は、４５原子％以上６５原子％以下である。
【００４６】
なお、［Ｍｏ］の好ましい上限は、［Ｍｏ］＋［Ｘ］が上記範囲を満足するように適宜調整すれば良いが、おおむね、２０原子％であり、より好ましくは３０原子％である。同様に、［Ｘ］も、［Ｍｏ］＋［Ｘ］が上記範囲を満足するように適宜調整すれば良いが、好ましい［Ｘ］は、２０原子％以上４０原子％以下であり、より好ましくは２５原子％以上３５原子％以下である。
【００４７】
上記第１のＡｌ合金膜において、好ましい膜厚は、１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下である。膜厚が１０ｎｍより薄いと、均一なＡｌ合金膜が形成できなくなるほか、配線抵抗が大きくなり、ＴＦＴ動作劣化の原因となる。一方、膜厚が１０００ｎｍを超えて厚くなると、全体の膜厚が厚くなるため密着性の低下や、スパッタ時間が長くなるため工程が長時間化するなどの問題がある。より好ましい膜厚は、１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下であり、更に好ましい膜厚は、２００ｎｍ以上４００ｎｍ以下である。
【００４８】
（２）第２のＡｌ合金膜（２層）
第２のＡｌ合金膜は、薄膜トランジスタの半導体層と直接接続されるＡｌ合金膜であって、前記Ａｌ合金膜は、前述したＡｌ−Ｍｏ合金またはＡｌ−Ｍｏ−Ｘ合金の第１層と、純Ａｌ膜またはＡｌ合金の第２層と、からなり、前記第１層は、半導体層と直接接続されている配線の下地膜であるところに特徴がある。
【００４９】
上記第１層の上に形成される第２層は、純Ａｌ膜またはＡｌ合金から構成されている。この第２層は、Ａｌ合金膜全体（第１層＋第２層）の電気抵抗率低減の目的で形成されたものであり、Ａｌ合金膜全体の電気抵抗率がＭｏより低い３．０〜１２．０μΩｃｍを満足する限り、特に限定されない。具体的には、Ａｌ合金膜全体の電気抵抗率が３．０〜１２．０μΩｃｍとなるように、第２層の電気抵抗率は、おおむね２．８〜６．０μΩｃｍの範囲内に制御されていることが好ましい。
【００５０】
上記第２層に用いられるＡｌ合金は特に限定されず、合金元素の組成や含有量を適切に制御して用いることができる。例えば、電気抵抗率の低い元素を用いることができる。あるいは、電気抵抗率の高い元素であっても含有量を低く抑えることによって、Ａｌ合金膜全体の電気抵抗を低く抑えることができる。
【００５１】
上記第２層に用いられるＡｌ合金として、例えば前述した特許文献４〜６に記載されている透明導電膜との直接接続が可能な元素（透明導電膜ＤＣ用元素）を好ましく用いることができる。この透明導電膜ＤＣ用元素を用いたときは、上記第２層を透明導電膜と直接接続することができる。
【００５２】
上記第２層に用いられる透明導電膜ＤＣ用元素として、代表的には、Ｎｉおよび／またはＣｏを含むＡｌ合金であり、更にＣｕおよび／またはＧｅや、耐熱性向上に有用な希土類元素を含有しても良い。これら元素の含有量は、Ａｌ合金膜全体の電気抵抗率が上記範囲を満足するように、できるだけ低く抑えることが好ましく、具体的には使用する合金元素の種類によっても相違するが、おおむね、合金元素の含有量（単独で含有する場合は単独の量であり、２種類以上を併用する場合は合計量である）を、０．１〜５原子％程度とすることが好ましい。具体的には、Ｎｉおよび／またはＣｏを合計で約０．１〜２原子％、Ｃｕおよび／またはＧｅを合計で約０．２〜２原子％、希土類元素を合計で約０．１〜２原子％含有することが好ましい。
【００５３】
本発明では、上記第２層に用いられるＡｌ合金を、透明導電膜ＤＣ用元素を含むものに限定する趣旨ではなく、Ａｌ合金膜全体の電気抵抗率が３．０〜１２．０μΩｃｍを満足する限り、ＤＣ用以外の他の元素［例えばＦｅ、Ｓｉ、Ｃｕ、希土類元素（代表的にはＮｄ、Ｌａ、Ｙ、Ｔａなど)］を使用することもできる。上述したＦｅ，Ｓｉ，Ｃｕなどの元素を含有させることにより、耐熱性や加工性が向上する。このような耐熱性に優れたＡｌ合金を第２層として用いると下層膜（第１層）の耐熱性も向上するため、第１層のＡｌ合金においてＡｌ表面に発生する欠陥を抑制する必要性が低くなり、Ａｌ合金膜全体からみれば、より高温の熱履歴にも耐えられるようになる。また、第１層と第２層とを同じ熱処理プロセスで形成する場合、耐熱性に優れたＡｌ合金を第２層として用いると第１層のＡｌ合金の膜厚を薄くすることができなどの利点も得られる。
【００５４】
これらの元素は単独で使用しても良いし、２種以上を併用しても良い。また、これら元素の含有量は、Ａｌ合金膜全体の電気抵抗率が上記範囲を満足するように、できるだけ低く抑えることが好ましく、具体的には使用する合金元素の種類によっても相違するが、おおむね、合金元素の含有量（単独で含有する場合は単独の量であり、２種類以上を併用する場合は合計量である）を、０．１〜５％程度とすることが好ましい。
【００５５】
上記Ａｌ合金膜全体の電気抵抗率は３．０〜１２．０μΩｃｍである。この電気抵抗率について、下限は純Ａｌの電気抵抗率、上限はＭｏの電気抵抗率をもとに設定されたものである。電気抵抗率は低い程良く、おおむね、３．０〜６．０μΩｃｍであることが好ましい。
【００５６】
上記第２のＡｌ合金膜において、第１層の膜厚は、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることが好ましい。膜厚が１０ｎｍより薄いと、半導体中へのＡｌの拡散を抑制できなくなり、ＴＦＴ特性の劣化の原因となる。一方、膜厚が１００ｎｍを超えて厚くなると、全体の膜厚が厚くなるため密着性の低下や、スパッタ時間が長くなるため工程が長時間化するなどの問題がある。より好ましい膜厚は、１５ｎｍ以上６０ｎｍ以下であり、更に好ましい膜厚は、２０ｎｍ以上５０ｎｍ以下である。
【００５７】
上記Ａｌ合金全体の膜厚（第１層＋第２層）は、おおむね１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることが好ましく、２００ｎｍ以上４００ｎｍ以下であることがより好ましい。
【００５８】
（３）第３のＡｌ合金膜（３層）
第３のＡｌ合金膜は、薄膜トランジスタの半導体層および透明導電膜と直接接続されるＡｌ合金膜であって、前記Ａｌ合金膜は、前述したＡｌ−Ｍｏ合金またはＡｌ−Ｍｏ−Ｘ合金の第１層と、前述した純Ａｌ膜またはＡｌ合金の第２層と、上記第１層と構成が同じであるＡｌ−Ｍｏ合金またはＡｌ−Ｍｏ−Ｘ合金の第３層と、からなり、前記第１層は半導体層と直接接続される配線の下地膜であり、前記第３層は透明導電膜と直接接続される配線の上層膜であるところに特徴がある。
【００５９】
このように第１層および第３層は、Ａｌ−Ｍｏ合金またはＡｌ−Ｍｏ−Ｘ合金で構成されているが、全く同じ組成である必要はなく、上述したＡｌ−Ｍｏ合金またはＡｌ−Ｍｏ−Ｘ合金の要件を満足する限り、組成は異なっていても良い。生産性を向上させるために、第１層と第３層を同一組成とすることが好ましい。
【００６０】
上記第３のＡｌ合金膜において、第１層および第２層の好ましい膜厚は、上記のとおりであり、第３層の好ましい膜厚は、第１層と同じである。また、Ａｌ合金全体の膜厚（第１層＋第２層＋第３層）は、おおむね１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることが好ましく、２００ｎｍ以上４００ｎｍ以下であることがより好ましい。
【００６１】
上記第３のＡｌ合金膜によれば、半導体層および透明導電膜との接触抵抗が低く、ＡｌとＳｉとの拡散も抑えられるＡｌ−Ｍｏ−Ｘ合金を、第１層および第３層に用いたサンドイッチ構成としているため、半導体層および透明導電膜との両方に直接接続することができる。
【００６２】
（４）第４のＡｌ合金膜（３層）
第４のＡｌ合金膜は、第３のＡｌ合金膜において、第３層を従来のバリアメタル膜に置き換えたものである。詳細には、第３層として、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｔａ、およびＷよりなる群から選択される少なくとも一種の元素を含有する金属膜または合金膜としたものである。この態様は、第４のＡｌ合金膜を構成する第２層（純ＡｌまたはＡｌ合金）として、純Ａｌや、ＤＣ用元素以外の元素で構成されるＡｌ合金（代表的にはＡｌ−Ｎｄなど）を用いたときに有用であり、この場合は、上記のバリアメタルを介して透明導電膜と接続することができる。
【００６３】
本発明のＡｌ合金膜は、上記のようにＡｌ−Ｍｏ合金またはＡｌ−Ｍｏ−Ｘ合金を含むものであり、これを単層（第１のＡｌ合金膜）、２層（第２のＡｌ合金膜）、３層（第３および第４のＡｌ合金膜）などの態様で含むものであり、残部はＡｌおよび不可避的不純物である。
【００６４】
以上、本発明のＡｌ合金膜について説明した。
【００６５】
本発明のＡｌ合金膜は、走査線や信号線などの配線；ゲー電極、ソース電極、ドレイン電極などの電極の材料として好適に用いられる。特に、バリアメタル層を介在させずに透明導電膜や半導体層との直接接続が可能なダイレクトコンタクト用の電極・配線の材料として好適に用いられる。
【００６６】
上記Ａｌ合金膜は、スパッタリング法にてスパッタリングターゲット（以下「ターゲット」ということがある）を用いて形成することが望ましい。イオンプレーティング法や電子ビーム蒸着法、真空蒸着法で形成された薄膜よりも、成分や膜厚の膜面内均一性に優れた薄膜を容易に形成できるからである。
【００６７】
また、上記スパッタリング法で上記Ａｌ合金膜を形成するには、上記ターゲットとして、前述し元素を含むものであって、所望のＡｌ合金膜と同一組成のＡｌ合金スパッタリングターゲットを用いれば、組成ズレの恐れがなく、所望の成分組成のＡｌ合金膜を形成することができるのでよい。
【００６８】
従って、本発明には、前述したＡｌ合金膜と同じ組成のスパッタリングターゲットも本発明の範囲内に包含される。詳細には、Ｍｏと、Ｍｎ、Ｎｄ、Ｎｉ、Ｍｇ、およびＦｅよりなるＸ群から選択される少なくとも１種とを含有し、Ｍｏの含有量を［Ｍｏ］、Ｘ群の含有量を［Ｘ］としたとき、３０原子％≦［Ｍｏ］＋［Ｘ］≦８０原子％、且つ、［Ｍｏ］≧1０原子％を満足し、残部：Ａｌおよび不可避的不純物のスパッタリングターゲットである。
【００６９】
上記ターゲットの形状は、スパッタリング装置の形状や構造に応じて任意の形状（角型プレート状、円形プレート状、ドーナツプレート状など）に加工したものが含まれる。
【００７０】
上記ターゲットの製造方法としては、溶解鋳造法や粉末焼結法、スプレイフォーミング法で、Ａｌ基合金からなるインゴットを製造して得る方法や、Ａｌ基合金からなるプリフォーム（最終的な緻密体を得る前の中間体）を製造した後、該プリフォームを緻密化手段により緻密化して得られる方法が挙げられる。
【００７１】
本発明は、上記Ａｌ合金膜が、薄膜トランジスタに用いられていることを特徴とする表示装置も含むものである。その態様として、前記Ａｌ合金膜が、薄膜トランジスタのソース電極および／またはドレイン電極並びに信号線に用いられ、ドレイン電極が透明導電膜に直接接続されているものや、ゲート電極および走査線に用いられているものなどが挙げられる。
【００７２】
また前記ゲート電極および走査線と、前記ソース電極および／またはドレイン電極ならびに信号線が、同一組成のＡｌ合金膜であるものが態様として含まれる。
【００７３】
本発明に用いられる透明画素電極は特に限定されず、例えば、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）などが挙げられる。
【００７４】
また、本発明に用いられるシリコン半導体層も特に限定されず、水素化アモルファスシリコン、アモルファスシリコン、微結晶シリコン、多結晶シリコン、単結晶シリコンなどが挙げられる。すなわち、本発明のＡｌ合金膜を用いれば、シリコン薄膜の種類にかかわらず、低抵抗のオーミック特性を有するダイレクトコンタクト技術を提供することができる。
【００７５】
本発明には、上記のＡｌ合金膜を含むＴＦＴ基板や、上記ＴＦＴ基板を備えた表示装置も包含される。具体的には、上記Ａｌ合金膜がＴＦＴのソース・ドレイン電極およびゲート電極に用いられた表示装置、更に、Ａｌ合金膜が透明導電膜に直接接触された表示装置等が挙げられる。
【００７６】
本発明のＡｌ合金膜を備えた表示装置を製造するにあたっては、表示装置の一般的な工程を採用することができ、例えば、前述した特許文献４〜９に記載の製造方法を参照すれば良い。
【００７７】
以下、図２を参照しながら、本発明に係るＴＦＴ基板の好ましい実施形態を説明する。以下では、アモルファスシリコンＴＦＴ基板を備えた液晶表示装置を代表的に挙げて説明するが、これに限定する趣旨ではない。本発明のＡｌ合金膜は、ソース−ドレイン電極として有用であるほか、例えば、反射型液晶表示デバイスなどの反射電極、外部への信号入出力のために使用されるＴＡＢ（タブ）接続電極にも同様に適用できることを実験により確認している。
【００７８】
図２は、本発明に係るアモルファスシリコンＴＦＴ基板の実施形態を説明する概略断面図である。図２において、ソース電極２８およびドレイン電極２９は低抵抗のＡｌ合金第２層から形成され、アモルファスシリコンと電気的に接続されるソース-ドレイン配線は、Ａｌ合金第１層で形成されている。従来例ではソース・ドレイン配線はＭｏ、Ｃｒ等のバリアメタルが使用されるが、これを本発明のＡｌ合金に置き換えることで配線材料を低コスト化することができる。
【００７９】
次に、図２に示す本実施形態に係るＴＦＴ基板の製造方法を説明する。以下では、本発明に係る第２のＡｌ合金膜（第１層＝Ａｌ−３０原子％Ｍｏ−３０原子％Ｍｎ、第２層＝Ａｌ−０．１原子％Ｎｉ−０．５原子％Ｇｅ−０．２原子％Ｎｄ）を用いたが、これに限定する趣旨ではない。
【００８０】
まず、図２に示すように、ガラス基板上に、スパッタリングなどの方法を用いて、厚さ２０ｎｍ程度のＡｌ合金薄膜（Ａｌ−３０原子％Ｍｏ−３０原子％Ｍｎ）と、および厚さ２８０ｎｍ程度の純ＡｌまたはＡｌ合金系薄膜（Ａｌ−０．１原子％Ｎｉ−０．５原子％Ｇｅ−０．２原子％Ｎｄ）を順次積層する。スパッタリングの成膜温度は室温とした。この積層薄膜上に、フォトリソグラフィによってレジストをパターニングした後、レジストをマスクとしてＡｌ合金積層薄膜をエッチングすることにより、ゲート電極２６を形成する。このとき、後に成膜されるゲート絶縁膜２７のカバレッジ性が良くなるように、上記積層薄膜の周縁を約３０°〜６０°のテーパー状にエッチングしておくのがよい。
【００８１】
次いで、例えばプラズマＣＶＤ法などの方法を用いて、厚さ約３００ｎｍ程度のＳｉ窒化膜（ゲート絶縁膜）２７を形成する。プラズマＣＶＤ法の成膜温度は、約３５０℃とした。続いて、例えば、プラズマＣＶＤ法などの方法を用いて、Ｓｉ窒化膜（ゲート絶縁膜）２７の上に、厚さ２００ｎｍ程度のアンドープト水素化アモルファスシリコン膜（ａ−Ｓｉ−Ｈ）および厚さ約４０ｎｍのリンをドーピングしたｎ+水素化アモルファスシリコン膜（ｎ+ ａ−Ｓｉ−Ｈ）を順次積層し、水素化アモルファスシリコン積層膜３３を形成する。ｎ+型水素化アモルファスシリコン膜は、ＳｉＨ4、ＰＨ3を原料としたプラズマＣＶＤを行うことによって形成される。
【００８２】
次いで、水素化アモルファスシリコン膜の上に、スパッタリングなどの方法を用いて、厚さ２０ｎｍ程度の第１層のＡｌ金薄膜５３（Ａｌ−３０原子％Ｍｏ−３０原子％Ｍｎ）、その上に低抵抗の第２層のＡｌ合金薄膜２８、２９（Ａｌ−０．１原子％Ｎｉ−０．５原子％Ｇｅ−０．２原子％Ｎｄ）を順次積層する。スパッタリングの成膜温度は室温とし、第１層と第２層Ａｌ合金薄膜の形成は真空中で連続製膜により形成した。次に、フォトリソグラフィによってレジストをパターニングした後、レジストをマスクとしてＡｌ合金積層膜２８、２９、５３をエッチングすることにより、ソース電極２８と、ドレイン電極２９とが形成される。更に、ソース電極２８及びドレイン電極２９をマスクとして、ｎ+型水素化アモルファスシリコン膜をドライエッチングして除去する。
【００８３】
次に、例えばプラズマ窒化装置などを用いて厚さ３００ｎｍ程度のＳｉ窒化膜（保護膜）３４を形成する。このときの成膜は、約２７０℃で行った。次に、Ｓｉ窒化膜３４上にレジストをパターニングし、ドライエッチングなどを行うことによってコンタクトホールを形成する。
【００８４】
次に、例えばアミン系などの剥離液を用いてフォトレジスト層（不図示）を剥離する。最後に、厚さ５０ｎｍ程度のＩＴＯ膜（酸化インジウムに１０質量％の酸化スズを添加）を成膜する。次いで、ウェットエッチングによるパターニングを行って透明画素電極５を形成すると、ＴＦＴが完成する。
【００８５】
本実施形態によれば、アモルファスシリコンチャネル薄膜がＡｌ合金系薄膜と直接接合されたＴＦＴ基板が得られる。
【００８６】
上記では、透明画素電極５として、ＩＴＯ幕を用いたが、ＩＺＯ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多結晶シリコンを用いてもよい。
【実施例】
【００８７】
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明は下記実施例によって制限されず、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で変更を加えて実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
【００８８】
以下の実施例において、種々の合金組成のＡｌ合金膜の形成には、真空溶解法で作製した種々の組成のＡｌ合金ターゲットをスパッタリングターゲットとして用いた。
【００８９】
また実施例で用いた種々のＡｌ合金膜における各合金元素の含有量は、ＩＣＰ発光分析（誘導結合プラズマ発光分析）法によって求めた。
【００９０】
実施例１（ＴＦＴ特性の評価）
本実施例では、本発明で規定する第２のＡｌ−Ｍｏ合金膜（２層）をソース−ドレイン電極として用いたときのＴＦＴ特性は、Ｍｏなどのバリアメタルを用いた従来例と同程度に優れていることを実証する。本実施例では、前述した図２に示す構造のＴＦＴを用いてＴＦＴ特性を評価した。
【００９１】
（ＴＦＴ特性の評価）
上記のＴＦＴを用い、ＴＦＴのドレイン電流−ゲート電圧のスイッチング特性を調べた。ここでは、ＴＦＴのスイッチングのオフ時に流れるリーク電流（ゲート電圧に負電圧を印加したときのドレイン電流値、オフ電流）と、ＴＦＴのスイッチングのオン時に流れるオン電流とを以下のようにして測定した。
【００９２】
ゲート長（Ｌ）１０μｍ、ゲート幅（Ｗ）１００μｍのＴＦＴを用い、ＴＦＴのスイッチング特性（Ｉｄ−Ｖｇ特性）を測定した。測定時のドレイン電圧は１０Ｖとし、ゲート電圧を−１０Ｖから２０Ｖまで変化させた。オフ電流はゲート電圧（−１０Ｖ）を印加したときの電流と定義し、オン電流はゲート電圧が２０Ｖとなるときの電圧と定義した。
【００９３】
はじめに、図３Ａおよび図３Ｂについて説明する。
【００９４】
このうち図３Ａは、ソース−ドレイン電極として、Ａｌ−０．１原子％Ｎｉ−０．５原子％Ｇｅ−０．２原子％Ｎｄ（膜厚２５０ｎｍ）と純Ｍｏ層（膜厚５０ｎｍ）との積層膜（Ｍｏのバリアメタル層を介在させた従来例）を用いたときのＴＦＴ特性を測定した結果を示すグラフである。図３Ａに示すように、従来例のオフ電流は１．８×１０-12Ａであり、オン電流は２．４×１０-6Ａであった。
【００９５】
図３Ｂは、ソース−ドレイン電極として、純Ａｌのみを用いたときのＴＦＴ特性を測定した結果を示すグラフである。純Ａｌを用いると、オフ電流が１×１０-9Ａ以上と高く、オフ電流リークが見られた。これは、Ｍｏのバリアメタル層を介在させなかったため、Ａｌとアモルファスシリコンとの界面でＡｌとＳｉとの相互拡散が発生したため、ＴＦＴ特性が劣化したものと考えられる。
【００９６】
本実施例では、バリアメタルとしてＭｏを用いた上記図３Ａ（Ａｌ合金／純Ｍｏの積層構造）の結果に基づき算出したオフ電流の各値を基準値とし、オフ電流が、上記基準値の１桁の増加の範囲内（すなわち、１．０×１０-11Ａ未満）に含まれるものを良好（○）、上記範囲を超えるものを不良（×）とした。
【００９７】
次に図３Ｃについて考察する。
【００９８】
図３Ｃは、ソース−ドレイン電極として、本発明で規定する第１のＡｌ−Ｍｏ合金膜（２層）を用いたときのＴＦＴ特性を測定した結果を示すグラフであり、詳細には、アモルファスシリコンと直接接触する第１層（下地）にＡｌ−３０原子％Ｍｏ（膜厚５０ｎｍ）を形成し、第１層上に低抵抗Ａｌ合金（Ａｌ−０．１原子％Ｎｉ−０．５原子％Ｇｅ−０．２原子％Ｎｄ、膜厚２５０ｎｍ）の第２層を形成したときのＴＦＴ特性を示している。図３Ｃより、オフ電流が８．０×１０-13Ａ、オン電流１．７×１０-6Ａであり、良好なＴＦＴ特性を示している。
【００９９】
図３Ｃの結果より、本発明に用いられるＡｌ−Ｍｏ合金をバリアメタルの代わりに下地層として用いても、いずれも良好なＴＦＴ特性を示すことが分かる。よって、これらのＡｌ合金膜は、Ｍｏなどのバリアメタルの代替合金として極めて有用であることが実証された。
【０１００】
実施例２
本実施例では、本発明で規定する第２のＡｌ合金膜（２層）において、半導体層と直接接続する第１層のＡｌ−Ｍｏ合金またはＡｌ−Ｍｏ−Ｘ合金（膜厚２０ｎｍ）の組成を表１〜５に記載のように変化させ、第２層（膜厚２８０ｎｍ）としてＡｌ−０．１原子％Ｎｉ−０．５原子％Ｇｅ−０．２原子％Ｎｄの低抵抗Ａｌ合金を用いたときのＴＦＴ特性（オフ電流）、電気抵抗率、およびエッチング形状を調べた。このうちＦＴ特性（オフ電流）は、前述した実施例１と同様にして測定した。
【０１０１】
（電気抵抗率の測定）
電気抵抗率測定用試料として、ガラス基板（コーニング社製 Ｅａｇｌｅ２０００）上にアモルファスシリコンを膜厚２００ｎｍ成膜した後、その上に表１および表２に記載の種々のＡｌ合金膜を、ＤＣマグネトロン・スパッタ法（雰囲気ガス＝アルゴン、圧力＝２ｍＴｏｒｒ、基板温度＝２５℃（室温））によって順次成膜したものを用いた。成膜後のＡｌ合金膜に１０μｍ幅のラインアンドスペースパターンを形成したものに、ＴＦＴ作製工程にかかる熱履歴を想定して、不活性雰囲気ガス（Ｎ2）雰囲気下にて３００℃で３０分間の熱処理を行った後、４端子法で電気抵抗Ｒを測定した。電気抵抗率は第１層Ａｌ合金の膜厚をｔ（ｎｍ）、配線幅をｄ（μｍ）、配線の長さをＬ（μｍ）としたとき、ρ＝Ｒ×ｔ×ｄ／Ｌより算出した。
【０１０２】
本実施例では、電気抵抗率が１２μΩｃｍ以下であるものを○、１２μΩｃｍを超えるものを×として判定した。
【０１０３】
（エッチング加工性の評価）
ガラス基板上に、第１層のＡｌ合金（組成は表１〜５に示すとおりであり膜厚は２０ｎｍ）、および第２層のＡｌ合金（組成：Ａｌ−０．１原子％Ｎｉ−０．５原子％Ｇｅ−０．２原子％Ｎｄ：膜厚２８０ｎｍ）を順次積層した配線膜を、前述した実施例１と同様にスパッタリング法を用いて形成した。次に、レジストを塗布した後、フォトリソグラフィ工程によりレジストをパターニングし、Ａｌ合金用エッチング液（ナガセケムテックス社製の「ＡＣ１０１」）を使用して上記Ａｌ合金膜のウェットエッチングを行った。エッチング時の薬液温度は３０℃であり、浸漬時間は目視でＡｌ合金の薄膜が消失する時間の５０％をオーバーエッチングとして行った。ウェットエッチング後のＡｌ合金膜の断面形状を示すＳＥＭ写真（倍率５万倍）で観察し、下地の第１層Ａｌ合金膜にアンダーカットがみられたものを×（エッチング形状不良）、アンダーカットがなく良好なエッチング形状が得られたものを○として判定した。
【０１０４】
これらの結果を表１〜５にまとめて示す。各表において、Ａｌ合金の残部はＡｌおよび不可避的不純物である。
【０１０５】
【表１】
【０１０６】
【表２】
【０１０７】
【表３】
【０１０８】
【表４】
【０１０９】
【表５】
【０１１０】
表１は、第１層として、Ａｌ−Ｍｏ合金、またはＭｏとＸ群元素（Ｘ＝Ｍｎ）を含むＡｌ−Ｍｏ−Ｘ合金を用いた場合において、ＭｏおよびＸ群元素の量を種々変化させたときの結果をまとめたものである。同様に表２〜５は、Ａｌ−Ｍｏ−Ｘ合金を用いた場合において、Ｘ群元素としてＮｄ，Ｎｉ，Ｍｇ，Ｆｅの各元素を含むＡｌ−Ｍｏ−Ｘ合金を用いた場合において、Ｍｏ量および各Ｘ群元素の量を種々変化させたときの結果をまとめたものである。
【０１１１】
表１より、Ａｌ−Ｍｏ合金を用いたときは、Ｍｏ量が３０原子％以上のときにＴＦＴ特性、電気抵抗率、およびエッチング形状の全てにおいて良好な特性が発揮されるのに対し、Ｍｏ量が３０原子％未満ではＴＦＴ特性が低下することが分かる。
【０１１２】
また、表１より、Ａｌ−Ｍｏ−Ｍｎ合金（Ｘ群元素＝Ｍｎ）を用いたときは、Ｍｏ量が１０原子％以上であり、且つ、Ｍｏ量とＭｎ量の合計量が３０〜８０原子％のときに、すべての特性が良好であり、これらの合計量が８０原子％を超えると、ウェットエッチングにおけるＡｌ合金のテーパー形状にアンダーカットが入り、配線膜として適さないことが分った。
【０１１３】
また、Ｍｏ量に着目して、Ｘ群元素（Ｍｎ）を含まない上記Ａｌ−Ｍｏ合金を用いたときの結果（例えばＮｏ．１とＮｏ．４）と対比すると、１０原子％Ｍｏを含みＸ群元素を含まないＮｏ．１に対し、１０原子％ＭｏとＸ群元素（Ｍｎ）を２０原子％含むＮｏ．４では、ＴＦＴ特性が著しく向上した。更にＸ群元素（Ｍｎ）の量を増やして５０原子％含むＮｏ．５では、ＴＦＴ特性は更に向上した。これらの結果より、ＭｏとＸ群元素の添加により複合効果が得られていることが分かる。
【０１１４】
表１と同様の結果は、他のＸ群元素を用いた表２〜５についても見られた。以上の実験結果に基づき、本発明では、Ａｌ−Ｍｏ合金およびＡｌ−Ｍｏ−Ｘ合金における各元素の含有量を決定した。
【０１１５】
前述したように、ＴＦＴ用配線では、液晶パネルの駆動速度の高速化や低消費電力化の観点から低配線抵抗であることが求められる。本発明に係る第２のＡｌ合金膜は、半導体層の上に第１層のＡｌ合金が形成され、その上に電気抵抗率の低い第２層のＡｌ合金が積層されているので、第１層形成によるＳｉ中へのＡｌの拡散防止（バリア性）を維持しつつ、低抵抗且つエッチング形状に優れた配線膜の形成を実現できた。
【０１１６】
実施例３（断面ＴＥＭ観察）
本実施例では、本発明に係る第２のＡｌ合金膜とアモルファスシリコンとの界面の断面ＴＥＭ観察を調べた。
【０１１７】
詳細には、前述した実施例１と同様にして作製したＴＦＴについて、Ａｌ合金とアモルファスシリコンとの界面でＡｌとＳｉとの相互拡散が抑制されているか調べるために、界面の断面ＴＥＭ観察（倍率９０万倍）を行った。
【０１１８】
図４は、比較例のＡｌ合金（組成はＡｌ−１．０原子％Ｎｉ−０．３原子％Ｌａ、膜厚３００ｎｍ）の断面ＴＥＭ写真であり、アモルファスシリコン層側のコントラストが部分的に変化した。これは、Ａｌ合金とアモルファスシリコンとの界面でＡｌとＳｉとの相互拡散が発生し、Ａｌがアモルファスシリコン中に拡散したためである。
【０１１９】
一方、図５は、ソース・ドレイン電極として、第１のＡｌ合金膜［第２層のＡｌ−０．１原子％Ｎｉ−０．５原子％Ｇｅ−０．２原子％Ｎｄ（膜厚２５０ｎｍ）と、第１層のＡｌ−３０原子％Ｍｏ合金（膜厚５０ｎｍ）との積層膜）を使用したときの断面ＴＥＭ写真である。前述した図４と異なり、図５では、アモルファスシリコン側のコントラストの変化は見られず、ＡｌとＳｉの相互拡散が抑制されていることがわかる。
【０１２０】
本実施例によれば、バリアメタルなしにＡｌ合金をアモルファスシリコンと直接接合しても、界面においてＡｌとＳｉの相互拡散が抑制されていることを示している。Ａｌ−Ｍｏ合金の結晶粒サイズは微細でアモルファスライクであり、Ａｌ合金膜の結晶成長が抑制され、Ｓｉ原子の主要な拡散経路である結晶粒界が減少しているため、良好な拡散抑制作用を発揮していると考えられる。また、Ｍｏは低温域でＳｉと反応し、Ａｌ合金とアモルファスシリコンとの界面でシリサイドが形成され、これが拡散バリアとして有効に作用している推測される。
【０１２１】
実施例４（膜厚依存性）
本実施例では、第１層のＡｌ合金（下地Ａｌ合金）の膜厚がＴＦＴ特性および電気抵抗率に及ぼす影響を調べた。ここでは、第２のＡｌ合金膜（２層）を用いて実験を行なった。
【０１２２】
詳細には、第２のＡｌ合金膜として、第２層のＡｌ−０．１原子％Ｎｉ−０．５原子％Ｇｅ−０．２原子％Ｎｄ（膜厚２５０ｎｍ）と、第１層のＡｌ−３０原子％Ｍｏ−３０原子％Ｍｎ合金との積層膜を用い、第１層のＡｌ合金の膜厚を表６に示すように変化させたときのＴＦＴ特性および電気抵抗率を、前述した実施例２と同様にして測定した。これらの結果を表６に記載する。
【０１２３】
【表６】
【０１２４】
表６より、第１層のＡｌ合金の膜厚が５ｎｍではオフ電流が上昇し、ＴＦＴ特性が低下した。また、電気抵抗率も膜厚が厚い他の例に比べて上昇した。これは、ＡｌがＳｉ半導体層中に拡散したためＴＦＴのオフ電流が増加し、半導体層中のＳｉがＡｌ膜中に拡散したために電気抵抗が上昇したものと考えられる。これに対し、第１層のＡｌ合金の膜厚１０ｎｍ以上では十分に低いオフ電流および電気抵抗率が得られており、膜厚を１０ｎｍ以上に高めれば、良好なＴＦＴ特性が得られることがわかった。これは、膜厚が１０ｎｍ以上であれば、第１層Ａｌ合金は面内に均一に成膜されるため、膜厚に依存せずに所望とする拡散バリア性が発揮されるためと推察される。
【０１２５】
実施例５
本実施例では、本発明で規定するＡｌ合金膜をソース−ドレイン電極として用いれば、バリアメタル層を省略して上記Ａｌ合金膜を透明画素電極と直接接続しても、良好なダイレクト接触抵抗（コンタクト抵抗）が得られることを調べた。ここでは、第２のＡｌ合金膜（２層）および第３のＡｌ合金膜（３層）を用い、第２層および第３層のＡｌ合金の組成をそれぞれ、表７および表８に示すように種々変えたときの電気抵抗率およびＩＴＯとのコンタクト抵抗を調べた。
【０１２６】
詳細には、第２のＡｌ合金膜（２層）としては、下地である第１層のＡｌ合金としてＡｌ−３０原子％Ｍｏ―３０原子％Ｍｎ（膜厚２０ｎｍ）を使用し、ＩＴＯ膜と接触する第２層のＡｌ合金（膜厚２８０ｎｍ）として表７に記載の透明導電膜ＤＣ用元素を含むＡｌ合金を用いたときの電気抵抗率を前述した実施例２と同様にして測定すると共に、コンタクト抵抗を以下のようにして測定した。また、第３のＡｌ合金膜（３層）としては、下地である第１層、および第３層のＡｌ合金として表８に記載のもの（膜厚は、第１層、第３層ともに２０ｎｍ）を使用し、第２層として純Ａｌ（膜厚２８０ｎｍ）を用いたときの電気抵抗率およびコンタクト抵抗を同様に測定した。
【０１２７】
（コンタクト抵抗率の測定法）
まず、上記第２層または第３層のＡｌ合金の上にＩＴＯ膜が形成された試料を以下のスパッタリング条件で形成した。ＩＴＯ膜は、酸化インジウムに１０質量％の酸化スズを加えたものを使用した。
アルゴンガス雰囲気下、３ｍＴｏｒｒの圧力、２００℃で２０分間の加熱。
【０１２８】
上記試料を用い、ＩＴＯとのダイレクト接触抵抗（コンタクト抵抗）を以下のようにして測定し、評価した。詳細には、図６に示すケルビンパターン（コンタクトホールサイズ：１０μｍ角）を作製し、４端子測定［ＩＴＯ−Ａｌ合金に電流を流し、別の端子でＩＴＯ（またはＩＺＯ）−Ａｌ合金間の電圧降下を測定する方法］を行った。すなわち、図６のＩ1―Ｉ2間に電流Ｉを流し、Ｖ1―Ｖ2間の電圧Ｖをモニターすることにより、接触部Ｃのダイレクト接触抵抗率Ｒを［Ｒ＝（Ｖ2―Ｖ1）／Ｉ2］として求めた。コンタクト抵抗率は、Ｍｏ薄膜とＩＴＯとのコンタクト抵抗値（１００Ω以下）を基準値とし、上記基準値の範囲内にあるものを良好（○）、上記基準値を超えるものを不良（×）とした。
【０１２９】
これらの結果を表７および表８にまとめて記載する。
【０１３０】
【表７】
【０１３１】
【表８】
【０１３２】
表７より、本実施例では、本発明で規定する第２のＡｌ合金膜（２層）を用いているため、コンタクト抵抗は全て、基準値の範囲内であり、ＩＴＯと良好な低コンタクト抵抗を示すことがわかった。また、これらは電気抵抗率も低く抑えられた。
【０１３３】
表８には、本発明に係る第３のＡｌ合金膜（３層）を使用したときの結果を示している。ここでは、従来の表示デバイス用薄膜トランジスタに使用される構造（Ｍｏ／純Ａｌ／Ｍｏの３層構造）を模擬し、Ｍｏの代わりに本発明に規定するＡｌ−Ｍｏ−Ｘ（Ｘ＝Ｍｎ，Ｎｄ，Ｎｉ、Ｍｇ，Ｆｅ）合金を使用しており、第１層と第３層のＡｌ合金は膜厚および組成は全く同じである。本実施例では、本発明で規定する第２のＡｌ合金膜（３層）を用いているため、コンタクト抵抗は全て、基準値の範囲内であり、ＩＴＯと良好な低コンタクト抵抗を示すことがわかった。また、これらは電気抵抗率も低く抑えられた。
【０１３４】
実施例６
本実施例では、本発明に係る第３のＡｌ合金膜［第１層＝Ａｌ−３０原子％Ｍｏ−３０原子％Ｍｎ（膜厚２０ｎｍ）、第２層＝Ａｌ−０．１原子％Ｎｉ−０．５原子％Ｇｅ−０．２原子％Ｎｄ（膜厚３００ｎｍ）、第３層＝Ａｌ−３０原子％Ｍｏ−３０原子％Ｍｎ（膜厚２０ｎｍ）の３層構造］を用い、表９に示すように第３層の膜厚を変化させたときのＩＴＯとのコンタクト抵抗を測定した。これらの結果を表９に記載する。
【０１３５】
【表９】
【０１３６】
表９より、第３層のＡｌ合金の膜厚が５ｎｍの場合、コンタクト抵抗が１．１ｋΩと基準値を大きく超えたのに対し、膜厚を１０ｎｍ以上に制御するとコンタクト抵抗は１００Ω以下となり、十分に低い抵抗が得られた。
【０１３７】
その理由は詳細には不明であるが、第３層の膜厚が１０ｎｍ以上に厚くなると、第３層を構成するＡｌ−Ｍｏ−Ｍｎ合金は面内に均一に成膜されるため、膜厚に依存せずに所望とする拡散バリア性が発揮されるためと推察される。
【０１３８】
実施例７（エッチング加工性の評価）
本実施例では、本発明のＡｌ合金膜をソース・ドレインおよびゲート配線の下地材として使用すれば、ウェットエッチングによる配線加工の際に良好なテーパ形状が得られることを調べた。ここでは、第２のＡｌ合金膜（２層）を用いた。
【０１３９】
具体的には、ガラス基板上に、第１層のＡｌ合金（Ａｌ−４０原子％Ｍｏ、膜厚５０ｎｍ）および第２層のＡｌ合金（組成：Ａｌ−０．１原子％Ｎｉ−０．５原子％Ｇｅ−０．２原子％Ｎｄ、膜厚２５０ｎｍ）を順次積層した配線膜を、前述した実施例１と同様にスパッタリング法を用いて形成した。次に、レジストを塗布した後、フォトリソグラフィ工程によりレジストをパターニングし、Ａｌ合金用エッチング液（ナガセケムテックス社製の「ＡＣ１０１」）を使用して上記Ａｌ合金膜のウェットエッチングを行った。エッチング時の薬液温度は３０℃であり、浸漬時間は目視でＡｌ合金の薄膜が消失する時間の５０％をオーバーエッチングとして行った。図７に、ウェットエッチング後のＡｌ合金膜の断面形状を示すＳＥＭ写真（倍率５万倍）を示す。
【０１４０】
比較のため、基板側から順に、純Ｍｏ（膜厚５０ｎｍ）／純Ａｌ（膜厚３００ｎｍ）／純Ｍｏ（膜厚５０ｎｍ）の３層構造配線膜を上記と同様にして形成し、ウェットエッチングを行なった。図８に、ウェットエッチング後のＡｌ合金膜の断面形状を示すＳＥＭ写真（倍率５万倍）を示す。
【０１４１】
図８より、下地Ｍｏ膜にアンダーカットが入っていることが分かる。このような形状は、その後のＳｉＮパッシベーション成膜時に十分カバレッジできないなどの不具合を招く原因となる。
【０１４２】
これに対し、本発明のＡｌ合金膜を用いた図７では、上記のアンダーカットはみられず、良好なテーパー形状を実現できた。これは、下地材として用いたＡｌ−Ｍｏ合金が純Ｍｏと比較してエッチング速度が遅いためであり、本発明のＡｌ合金膜はウェットエッチング加工性に優れていることがわかった。
【０１４３】
上記の実施例１〜４、６、７では、第２層のＡｌ合金としてＡｌ−０．１原子％Ｎｉ−０．５原子％Ｇｅ−０．２原子％Ｎｄの低抵抗Ａｌ合金を用いたが、これに限定されず、他の低抵抗Ａｌ合金（純Ａｌ、Ａｌ−Ｎｄ合金、Ａｌ−Ｃｕ合金、Ａｌ−Ｓｉ合金等）を用いても同様の効果が得られることを確認している。本発明では、第１層Ａｌ合金の組成および含有量を特定したところに特徴があり、これにより、Ａｌ合金とアモルファスシリコンとの界面にＡｌとＳｉの拡散を防止し得る拡散バリア状態を形成させたところに特徴があるのであって、第２層Ａｌ合金の組成は、第２層を構成する元素がＳｉ中へ拡散して悪影響を及ぼすものでない限り、特に限定されないからである。
【０１４４】
実施例８
本実施例では、本発明で規定する第１のＡｌ合金膜（単層、膜厚３００ｎｍ）をソース・ドレイン電極として用いたときのＴＦＴ特性およびＩＴＯとのコンタクト抵抗を測定した。詳細には、表１０に示すように種々のＡｌ合金膜を用いたときの特性について、ＴＦＴ特性は前述した実施例１と同様にして測定し、ＩＴＯとのコンタクト抵抗は前述した実施例５と同様にして測定した。これらの結果を表１０に併記する。
【０１４５】
【表１０】
【０１４６】
表１０より、本発明で規定するＭｏ量、またはＭｏ量およびＸ群元素の量を含むものは、良好な特性が得られており、配線膜として十分使用可能であることが分った。
【０１４７】
実施例９
本実施例では、本発明で規定する第３のＡｌ合金膜（３層）をソース・ドレイン電極として用いたときのヒロック密度（耐熱性）および電気抵抗率を測定した。詳細には、表１１に記載の種々の組成および膜厚を有する３層構造のＡｌ合金膜を用い、前述した実施例２と同様にして電気抵抗率を測定すると共に、以下のようにしてヒロック密度を測定した。
【０１４８】
（ヒロック密度の測定法）
前述した実施例２と同様にしてＡｌ合金膜に１０μｍ幅のラインアンドペースパターンを形成したものを用意し、その表面を光学顕微鏡観察を用いて観察し、直径０．１μｍ以上のヒロック密度をカウントした。判定基準は、１．０×１０9個/ｍ2以下であるものを○、３．３×１０8個/ｍ2未満であった場合を◎とした。
【０１４９】
これらの結果を表１１に記載する。
【０１５０】
【表１１】
【０１５１】
表１１より、第２層としてＦｅ、Ｓｉ、Ｃｕのいずれかを含むＡｌ合金を用いたものは、純Ａｌを用いたものと同程度の低い電気抵抗率を有しており、且つ、純Ａｌに比べてヒロック密度が低減しており、耐熱性に優れていることが分かる。このような効果は、第１層の膜厚を厚くしたときにも同様に認められた。なお、表には示していないが、これらのＡｌ合金膜のＴＦＴ特性およびＩＴＯとのコンタクト抵抗を測定したところ、いずれも良好な特性を示していることも確認された。
【符号の説明】
【０１５２】
１ ガラス基板
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
３３ 絶縁性保護膜
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶ディスプレイや有機ディスプレイ等の表示装置に使用され、薄膜トランジスタ用のゲート、ソースおよびドレイン電極および配線材料として有用な表示装置用Ａｌ合金膜；上記Ａｌ合金膜を備えた薄膜トランジスタ基板および表示装置、並びに上記Ａｌ合金膜を形成するためのスパッタリングターゲットに関するものである。本発明のＡｌ合金膜は、ＵＬＳＩ（超大規模集積回路）やＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）等の集積回路、発光素子（ＬＥＤ）やダイオード等の電子装置等にも適用可能である。
【背景技術】
【０００２】
以下、液晶ディスプレイを代表例として本発明で対象とする表示装置の背景技術を説明する。ただし、本発明はこれに限定する趣旨ではない。
【０００３】
液晶ディスプレイ等のアクティブマトリックス型の液晶表示装置においては、薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、以下「ＴＦＴ」という。）がスイッチング素子として用いられる。図１に、従来のＴＦＴ基板の基本的な構造を示す。
【０００４】
図１に示すように、ＴＦＴ素子は、ガラス基板１上に形成されたＴＦＴのオン・オフを制御するゲート電極２と、ゲート絶縁膜３を介して設けられた半導体シリコン層（シリコン半導体層）４と、それに接続するドレイン電極５とソース電極６とを有する。ドレイン電極５には、更に液晶表示部の画素電極に使用される透明導電膜（透明画素電極）７が接続される。ゲート電極２や、ドレイン電極５およびソース電極６に用いられる配線金属には、電気抵抗（比抵抗）が低く、加工が容易である等の理由により、純ＡｌまたはＡｌ合金が汎用されている。
【０００５】
従来、Ａｌ配線（純ＡｌまたはＡｌ合金）と透明導電膜７との界面及び／又はＡｌ配線膜とＴＦＴの半導体シリコン層４との界面には、これらが直接接触しないよう、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｗ等の高融点金属からなるバリアメタル層１１を設けていた。バリアメタル層１１を介在させずにＡｌ配線膜をＴＦＴの半導体層に直接接触させると、その後の工程（例えば、ＴＦＴの上に形成する絶縁層等の成膜工程や、シンタリングやアニーリング等の熱工程等）における高温プロセスによって、Ａｌ原子がシリコン半導体層中に拡散してＴＦＴ特性を劣化させ、Ａｌ配線の電気抵抗が増大させるという問題があった。また、Ａｌ配線膜の形成後、ＣＶＤ法等によってシリコン窒化膜（保護膜）が約１００〜３００℃の温度で成膜されるがバリアメタル層１１がないと、Ａｌ配線膜の表面にヒロックと呼ばれるコブ状の突起が形成され、画面の表示品位が低下する等の問題があった。さらに、バリアメタル層１１がないと、液晶表示装置の成膜工程で生じる酸素によってＡｌが酸化され、Ａｌ配線膜と透明導電膜（画素電極）との界面や、Ａｌ配線膜と半導体層との界面にＡｌ酸化物の絶縁層が生成し、接触抵抗（コンタクト抵抗）が増大して、画素動作の遅延や局所的な発熱が生じるという問題もあった。
【０００６】
例えば特許文献１〜３には、Ｍｏ、Ｍｏ合金、Ｃｒ、Ｗ、Ｔｉ、Ｔａ等のバリアメタル層を介在して、ソース・ドレイン電極と半導体シリコン層を接合する方法が介在している。しかし、バリアメタル層１１を形成するためには、ゲート電極２やソース電極６、更にはドレイン電極５の形成に必要な成膜用スパッタ装置に加えて、バリアメタル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。さらにバリアメタル層として使用されるＭｏ、Ｃｒ、Ｗは希少金属であるためＡｌに比べて材料コストが高く、生産コストを増大する原因となっている。加えて、フォトリソグラフィによる微細加工プロセスの際に、バリアメタルと純ＡｌまたはＡｌ合金の薬液に対するエッチングレートが異なるため微細加工精度が低下することから、生産性の低下も重大な問題であった。
【０００７】
このような問題に鑑み、Ａｌ合金膜と、半導体シリコン層または透明導電膜との間のバリアメタル層を省略しても上記問題（すなわち、ＡｌとＳｉとの相互拡散や、透明導電膜／半導体層との接触抵抗の増加や、電気抵抗の増大等の問題）を解決することが可能な直接接触（ダイレクトコンタクト、ＤＣ）技術が提案されている（例えば特許文献４〜９を参照）。
【０００８】
このうち特許文献４〜６は、主に半導体シリコン層との直接接触が可能なダイレクトコンタクト技術か開示されている。特許文献４には、Ｎｉを０．１〜６原子％含むＡｌ合金を用い、半導体層との界面にＡｌとＳｉの拡散を防止するシリサイド等のＮｉ含有析出物を形成させる技術が開示されている。また、特許文献５には、Ａｌを母材として、Ｎｉを添加し、更にＳｉ及びＬａを含むＡｌ合金が開示されており、Ｓｉの添加によってＡｌとＳｉの相互拡散が抑制され、Ｌａの添加によって耐ヒロック性が向上することが記載されている。更に特許文献６には、Ａｌ合金膜と半導体層の界面にシリコン窒化層（窒素含有層）を設けることによってＡｌとＳｉの相互拡散を防止する技術が提案されている。
【０００９】
一方、特許文献７〜９には、Ａｌ合金膜と透明導電膜との間のバリアメタル層を省略するＩＴＯダイレクトコンタクト技術として、Ｎｉ等の合金成分を含有するＡｌ合金が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００４−０５６１５３号公報
【特許文献２】特開２００７−２８１１５５号公報
【特許文献３】特開２００８−１６６７８９号公報
【特許文献４】特開２００７−８１３８５号公報
【特許文献５】特開２００８−１０８４４号公報
【特許文献６】特開２００８−１０８０１号公報
【特許文献７】特開２００４−２１４６０６号公報
【特許文献８】特開２００５−３０３００３号公報
【特許文献９】特開２００６−２３３８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、シリコン半導体層および／または透明導電膜との間のバリアメタル層を省略しても、ＡｌとＳｉの相互拡散を抑制でき、低抵抗のオーミック特性を有する電気的接触が得られると共に、例えば表示装置の製造工程における熱処理プロセスにおいてＡｌ合金膜が約１００〜３００℃の高温に達した場合でも、十分な耐熱性を有する表示装置用Ａｌ合金膜を提供することにある。
【００１２】
好ましくは、シリコン半導体層との間のバリアメタル層を省略しても、ＡｌとＳｉの相互拡散を抑制でき、低抵抗のオーミック特性を有する電気的接触が得られると共に、Ａｌ配線膜の電気抵抗を低減し、且つ、配線膜の微細加工において、その端面を設計通りのテーパ形状に加工することが可能な表示装置用Ａｌ合金膜を提供することにある。
【００１３】
好ましくは、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）やＩＺＯ（酸化インジウム亜鉛）のような透明導電膜と直接接触しても、低抵抗のオーミック接触を確保できると共に、例えば表示装置の製造工程における熱処理プロセスにおいてＡｌ合金膜が約１００〜３００℃の高温に達した場合でも、十分な耐熱性を有する表示装置用Ａｌ合金膜を供することである。
【００１４】
本発明の他の目的は、上記Ａｌ合金膜をスパッタ法により成膜するために有用なスパッタリングターゲットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決し得た本発明に係る第１の表示装置用Ａｌ合金膜（第１のＡｌ合金膜と略記する場合がある。）は、表示装置の基板上で、薄膜トランジスタの半導体層および／または透明導電膜と直接接続されるＡｌ合金膜であって、前記Ａｌ合金膜は、３０原子％以上のＭｏを含有するＡｌ−Ｍｏ合金；またはＭｏと、Ｍｎ、Ｎｄ、Ｎｉ、Ｍｇ、およびＦｅよりなるＸ群から選択される少なくとも１種とを含有するＡｌ−Ｍｏ−Ｘ合金であって、Ｍｏの含有量を［Ｍｏ］、Ｘ群の含有量を［Ｘ］としたとき、３０原子％≦［Ｍｏ］＋［Ｘ］≦８０原子％、且つ、［Ｍｏ］≧1０原子％を満足するＡｌ合金の単層からなるところに要旨を有するものである。
【００１６】
また、上記課題を解決し得た本発明に係る第２の表示装置用Ａｌ合金膜（第２のＡｌ合金膜と略記する場合がある。）は、表示装置の基板上で、薄膜トランジスタの半導体層と直接接続されるＡｌ合金膜であって、前記Ａｌ合金膜は、３０原子％以上のＭｏを含有するＡｌ−Ｍｏ合金；またはＭｏと、Ｍｎ、Ｎｄ、Ｎｉ、Ｍｇ、およびＦｅよりなるＸ群から選択される少なくとも１種とを含有するＡｌ−Ｍｏ−Ｘ合金であって、Ｍｏの含有量を［Ｍｏ］、Ｘ群の含有量を［Ｘ］としたとき、３０原子％≦［Ｍｏ］＋［Ｘ］≦８０原子％、且つ、［Ｍｏ］≧1０原子％を満足する第１層と、純Ａｌ膜またはＡｌ合金の第２層と、からなり、前記第１層は、半導体と直接接続されている配線の下地膜であるところに要旨を有するものである。
【００１７】
また、上記課題を解決し得た本発明に係る第３の表示装置用Ａｌ合金膜（第３のＡｌ合金膜と略記する場合がある。）は、表示装置の基板上で、薄膜トランジスタの半導体層および透明導電膜と直接接続されるＡｌ合金膜であって、前記Ａｌ合金膜は、３０原子％以上のＭｏを含有するＡｌ−Ｍｏ合金；またはＭｏと、Ｍｎ、Ｎｄ、Ｎｉ、Ｍｇ、およびＦｅよりなるＸ群から選択される少なくとも１種とを含有するＡｌ−Ｍｏ−Ｘ合金であって、Ｍｏの含有量を［Ｍｏ］、Ｘ群の含有量を［Ｘ］としたとき、３０原子％≦［Ｍｏ］＋［Ｘ］≦８０原子％、且つ、［Ｍｏ］≧1０原子％を満足する第１層と、純Ａｌ膜またはＡｌ合金の第２層と、３０原子％以上のＭｏを含有するＡｌ−Ｍｏ合金；またはＭｏと、Ｍｎ、Ｎｄ、Ｎｉ、Ｍｇ、およびＦｅよりなるＸ群から選択される少なくとも１種とを含有するＡｌ−Ｍｏ−Ｘ合金であって、Ｍｏの含有量を［Ｍｏ］、Ｘ群の含有量を［Ｘ］としたとき、３０原子％≦［Ｍｏ］＋［Ｘ］≦８０原子％、且つ、［Ｍｏ］≧1０原子％を満足する第３層と、からなり、前記第１層は前記半導体と直接接続される配線の下地膜であり、前記第３層は前記透明導電膜と直接接続される配線の上層膜であるところに要旨を有するものである。
【００１８】
また、上記課題を解決し得た本発明に係る第４の表示装置用Ａｌ合金膜（第４のＡｌ合金膜と略記する場合がある。）は、表示装置の基板上で、薄膜トランジスタの半導体層と直接接続されるＡｌ合金膜であって、前記Ａｌ合金膜は、３０原子％以上のＭｏを含有するＡｌ−Ｍｏ合金；またはＭｏと、Ｍｎ、Ｎｄ、Ｎｉ、Ｍｇ、およびＦｅよりなるＸ群から選択される少なくとも１種とを含有するＡｌ−Ｍｏ−Ｘ合金であって、Ｍｏの含有量を［Ｍｏ］、Ｘ群の含有量を［Ｘ］としたとき、３０原子％≦［Ｍｏ］＋［Ｘ］≦８０原子％、且つ、［Ｍｏ］≧1０原子％を満足する第１層と、純Ａｌ膜またはＡｌ合金の第２層と、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｔａ、およびＷよりなる群から選択される少なくとも一種の元素を含有する第３層と、からなり、前記第１層は前記半導体と直接接続され配線の下地膜であり、前記第３層は前記透明導電膜と直接接続される配線の上層膜であるところに要旨を有するものである。
【００１９】
本発明の好ましい実施形態において、上記第２〜第４の表示装置用Ａｌ合金膜におけるＡｌ合金膜の電気抵抗率は３．０〜１２．０μΩｃｍである。
【００２０】
本発明の好ましい実施形態において、上記第２〜第４の表示装置用Ａｌ合金膜における第１層の膜厚は１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。
【００２１】
本発明の好ましい実施形態において、上記第３〜第４の表示装置用Ａｌ合金膜における第３層の膜厚は１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。
【００２２】
本発明の好ましい実施形態において、上記第３の表示装置用Ａｌ合金膜における第３層のＡｌ合金の組成は第１層のＡｌ合金の組成と同一である。
【００２３】
本発明の好ましい実施形態において、上記第１の表示装置用Ａｌ合金膜における単層の膜厚は１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下である。
【００２４】
また、上記課題を解決し得た本発明のスパッタリングターゲットは、Ｍｏと、Ｍｎ、Ｎｄ、Ｎｉ、Ｍｇ、およびＦｅよりなるＸ群から選択される少なくとも１種とを含有し、Ｍｏの含有量を［Ｍｏ］、Ｘ群の含有量を［Ｘ］としたとき、３０原子％≦［Ｍｏ］＋［Ｘ］≦８０原子％、且つ、［Ｍｏ］≧1０原子％を満足し、残部：Ａｌおよび不可避的不純物であるところに要旨を有するものである。
【００２５】
本発明には、上記の表示装置用Ａｌ合金膜を備えた薄膜トランジスタ基板や、上記薄膜トランジスタ基板を備えた表示装置も包含される。
【発明の効果】
【００２６】
本発明は上記のように構成されているため、シリコン半導体層および／または透明導電膜との間のバリアメタル層を省略しても、これらとの接触抵抗が低く、ＡｌとＳｉの相互拡散を抑制でき、低抵抗のオーミック特性を有する電気的接触が得られる表示装置用Ａｌ合金膜を提供することができた。本発明のＡｌ合金膜は、耐熱性およびウェットエッチング性にも優れているため、表示装置の製造工程における熱処理プロセスに曝されても高い耐熱性を維持し、配線膜の微細加工において設計通りのテーパー形状に端面を加工することも可能であり、表示装置用Ａｌ合金膜として極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、薄膜トランジスタの中核部の断面構造を示す図である。
【図２】図２は、本発明に係るアモルファスシリコンＴＦＴ基板の実施形態を説明する概略断面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、実施例１において、Ａｌ−０．１原子％Ｎｉ−０．５原子％Ｇｅ−０．２原子％Ｎｄ合金と純Ｍｏの積層膜（従来例）を用いたときのＴＦＴ特性を測定したグラフである。
【図３Ｂ】図３Ｂは、実施例１において、純Ａｌ（比較例）を用いたときのＴＦＴ特性を測定した結果を示すグラフである。
【図３Ｃ】図３Ｃは、実施例１において、Ａｌ−０．１原子％Ｎｉ−０．５原子％Ｇｅ−０．２原子％ＮｄとＡｌ−３０原子％Ｍｏの積層膜（本発明に係る第２のＡｌ合金膜）を用いたときのＴＦＴ特性を測定したグラフである。
【図４】図４は、実施例３において、Ａｌ−１．０原子％Ｎｉ−０．３原子％Ｌａ合金（比較例）とアモルファスシリコンとの界面状態を示す断面ＴＥＭ写真である。
【図５】図５は、実施例３において、Ａｌ−０．１原子％Ｎｉ−０．５原子％Ｇｅ−０．２原子％Ｎｄ合金とＡｌ−３０原子％Ｍｏの積層膜（本発明に係る第２のＡｌ合金膜）とアモルファスシリコンとの界面状態を示す断面ＴＥＭ写真である。
【図６】図６は、Ａｌ合金膜と透明画素電極との間のコンタクト抵抗率の測定に用いたケルビンパターンを示す図である。
【図７】図７は、実施例７において、本発明に係る第２のＡｌ合金膜を用いてウェットエッチングを行なった後のＡｌ合金膜の断面形状を示すＳＥＭ写真である。
【図８】図８は、実施例７において、比較例のＭｏ／純Ａｌ／Ｍｏ膜を用いてウェットエッチングを行なった後のＡｌ合金膜の断面形状を示すＳＥＭ写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明の表示装置用Ａｌ合金膜は、３０原子％以上のＭｏを含有するＡｌ−Ｍｏ合金；またはＭｏと、Ｍｎ、Ｎｄ、Ｎｉ、Ｍｇ、およびＦｅよりなるＸ群から選択される少なくとも１種とを含有するＡｌ−Ｍｏ−Ｘ合金であって、Ｍｏの含有量を［Ｍｏ］、Ｘ群の含有量を［Ｘ］としたとき、３０原子％≦［Ｍｏ］＋［Ｘ］≦８０原子％、且つ、［Ｍｏ］≧1０原子％を満足するＡｌ−Ｍｏ−Ｘ合金を、配線そのものまたは配線の下地膜として用いたところに特徴がある。このようなＡｌ合金膜を用いれば、Ｍｏなどの高融点金属薄膜（バリアメタル）を介さずに、半導体層および／または透明導電膜と電気的に直接接続することが可能であり、直接接触しても、低抵抗なオーミック特性が得られる。詳細には、半導体層および／または透明導電膜との接触抵抗が低く、ＡｌとＳｉの相互拡散が抑制されてＴＦＴ特性にも優れている。
【００２９】
詳細には、本発明のＡｌ合金膜は、以下のように第１〜第４のＡｌ合金膜を含むものである。
【００３０】
（１）第１のＡｌ合金膜は、薄膜トランジスタの半導体層および／または透明導電膜と直接接続されるものであり、上記のＡｌ−Ｍｏ合金またはＡｌ−Ｍｏ−Ｘ合金を単層で含むものである。
（２）第２のＡｌ合金膜は、薄膜トランジスタの半導体層と直接接続されるものであり、半導体層に上記のＡｌ−Ｍｏ合金またはＡｌ−Ｍｏ−Ｘ合金（第１層）が直接接続され、その上に、純Ａｌ膜またはＡｌ合金の第２層が積層された２層構成であり、Ａｌ合金膜全体の好ましい電気抵抗率は、３．０〜１２．０μΩｃｍである。
（３）第３のＡｌ合金膜は、薄膜トランジスタの半導体層および透明導電膜と直接接続されるものであり、上記第２層のＡｌ合金膜の上に、上記のＡｌ−Ｍｏ合金またはＡｌ−Ｍｏ−Ｘ合金（第３層）が更に積層されて透明導電膜と直接接続された３層構成（サンドイッチ構成）である。
（３）第４のＡｌ合金膜は、第３のＡｌ合金膜の変形態様であり、第３層が、従来のバリアメタル膜（Ｍｏ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｔａ、およびＷよりなる群から選択される少なくとも一種の高融点金属元素を含有する膜）で構成されている。すなわち、第３のＡｌ合金膜は、上記第２層のＡｌ合金膜の上に、上記バリアメタルの第３層が積層されて透明導電膜と接続された３層構成（サンドイッチ構成）である。
【００３１】
このように上記第２〜第４のＡｌ合金膜は、第１のＡｌ−Ｍｏ合金またはＡｌ−Ｍｏ−Ｘ合金膜の上に、以下に詳述するように種々の特性付与を目的として第２および第３の層が積層されたものであり、用途や要求特性などに応じて、上記Ａｌ合金膜を使い分けすることができる。
【００３２】
例えば比較的配線抵抗のスペックが厳しくない小型パネルの場合、単層構造（第１層のＡｌ合金のみ）から構成される第１のＡｌ合金膜を好適に使用することができる。一方、例えば、低い配線抵抗が求められる大型パネルにおいては、電気抵抗率の低い純ＡｌまたはＡｌ合金が第２層として第１層Ａｌ合金上に積層された２層構造から構成される第２のＡｌ合金膜を好適に使用することができる。上記第２のＡｌ合金膜は、第１層と第２層との間で薬液によるエッチングレート差が小さく、ウェットエッチング性に優れているため、良好なテーパ形状のＡｌ配線が得られるという利点もある。
【００３３】
一方、第２のＡｌ合金膜のように、上層（第２層）に純Ａｌなどが形成されている場合において、透明導電膜と直接接触させると、Ａｌ薄膜の界面に高抵抗のＡｌ酸化層が形成されて透明導電膜との接触抵抗が非常に高くなる。透明導電膜との接触抵抗低減の目的で、第４のＡｌ合金膜の場合のように、ＭｏやＣｒ等のバリアメタルを介して透明導電膜と接続した３層構造としても良いが、あるいは、第３のＡｌ合金膜（第１層と同じ構成の第３層を第２層の上に積層したサンドイッチ構成）を好適に使用することができる。これにより、バリアメタルを省略しても、透明導電膜と低抵抗のオーミック特性を実現することができる。
【００３４】
従って、本発明のＡｌ合金膜は、ＴＦＴ基板の電極または配線膜として好適に用いられる。例えば、ＴＦＴのソース・ドレイン用電極としてシリコン半導体に低抵抗で直接接触が可能であると共に、配線膜として透明電極に低抵抗で直接接触も可能である。
【００３５】
以下、各Ａｌ合金膜について説明する。
【００３６】
（１）第１のＡｌ合金膜（単層）
第１のＡｌ合金膜は、透明導電膜および／または薄膜トランジスタの半導体層と直接接続されるＡｌ合金膜であって、前記Ａｌ合金膜は、上記のとおり３０原子％以上のＭｏを含有するＡｌ−Ｍｏ合金、またはＡｌ−Ｍｏ−Ｘ合金［Ａｌ−Ｍｏ−Ｘ合金について、詳細には、Ｍｏと；Ｍｎ、Ｎｄ、Ｎｉ、Ｍｇ、およびＦｅよりなるＸ群から選択される少なくとも１種とを含有するＡｌ−Ｍｏ−Ｘ合金であって、Ｍｏの含有量を［Ｍｏ］、Ｘ群の含有量を［Ｘ］としたとき、３０原子％≦［Ｍｏ］＋［Ｘ］≦８０原子％、且つ、［Ｍｏ］≧1０原子％を満足する］を単層として含んでいるところに特徴がある。
【００３７】
本発明を最も特徴付けるＡｌ−Ｍｏ合金またはＡｌ−Ｍｏ−Ｘ合金を構成するＭｏおよびＸ群の元素（Ｘ群元素）は、高融点金属薄膜などのバリアメタルを介さずに半導体層および透明導電膜に直接接触しても低抵抗なオーミック特性が得られるための元素として有用である。
【００３８】
ここでＭｏの作用についてもう少し詳しく説明する。以下に詳述するように本発明のＡｌ合金膜は、スパッタリング法で形成されるが、スパッタリング蒸着直後のＡｌ合金膜は微結晶であり、高密度の粒界が存在するので、添加元素は、Ａｌの粒界に沿って移動し、Ａｌ合金膜の表面（すなわち、半導体層との界面）へ拡散し易い状態にある。本発明では、Ａｌ合金膜の中央部近傍での添加元素Ｍｏの濃度を出来るだけ低くし、Ａｌ合金膜表面での添加元素Ｍｏの濃度を極力高く制御することにより、Ａｌ中へ拡散する半導体層由来のＳｉとＭｏとが反応してシリサイドがＡｌ合金膜と半導体層との界面に形成されることを狙っている。このシリサイドは、ＡｌとＳｉとの相互拡散を抑制するため拡散バリアとして機能するため、低抵抗のオーミック接触が得られるようになる。
【００３９】
本発明者らの検討結果によれば、Ｓｉ半導体層中へのＡｌ元素の拡散は、Ａｌ合金膜蒸着後における高温プロセスにおいて著しいことがわかった。この高温プロセスとしては、例えばＳｉＮ絶縁膜の蒸着（約２００〜４００℃）や、電極と半導体層、ゲート絶縁体界面の安定化処理（約２００〜４００℃）が挙げられ、これらの熱処理中に、ソース・ドレイン電極と半導体層界面でＡｌ、Ｓｉ原子の著しい拡散が生じると考えられる。一方、Ｍｏを添加することで半導体層界面のＭｏ濃度は高くなるため、ＭｏがＳｉと反応してシリサイドが形成され、Ａｌ側へのＳｉ拡散が抑制されると同時にＳｉ側へのＡｌ拡散も抑制される。また、Ｍｏを添加することで高温プロセスにおけるＡｌの結晶成長が抑制され、Ａｌ合金と半導体層界面における結晶成長に伴う応力が減少するため、Ａｌ、Ｓｉの相互拡散が起こりにくくなると推察される。
【００４０】
（Ａｌ−Ｍｏ合金）
本発明では、Ｘ群元素を含有しないＡｌ−Ｍｏ合金を用いることができる。ＭｏによるＡｌとＳｉの相互拡散防止作用を有効に発揮させるためには、Ｍｏの含有量を３０原子％以上とする。好ましいＭｏ量は４０原子％以上である。ただし、Ｍｏを過剰に添加すると、フォトレジストとの密着性が低下して配線の加工精度が低下する問題があるため、その上限を８０原子％とすることが好ましい。より好ましいＭｏ量は６０原子％以下である。
【００４１】
（Ａｌ−Ｍｏ−Ｘ合金）
本発明では、上記Ａｌ−Ｍｏ合金の代わりに、ＭｏとＸ群元素を両方含むＡｌ−Ｍｏ−Ｘ合金を用いることができる。上記Ｘ群元素は、Ｍｏと同様、Ａｌ電極とＳｉ半導体層界面においてＡｌとＳｉの相互拡散を抑制する作用を有するものである。Ａｌ−Ｍｏ−Ｘ合金では、Ａｌ−Ｍｏ合金に比べてＭｏの量を少なくしているため、Ｍｏによる上記作用が十分に発揮されない場合があるが、それを補完する目的で、Ｘ群元素を添加したのである。
【００４２】
すなわち、Ｓｉ半導体層と接触する第１層に、Ｘ群元素を含有しないＡｌ−Ｍｏ合金層を形成し、その上に第２層（純ＡｌまたはＡｌ合金層）を形成すると、Ｍｏ添加量が３０原子％未満と低い領域では第２層中のＡｌ原子が第１層のＡｌ−Ｍｏ合金中を拡散し、更にＳｉ半導体中を拡散するようになる。第１層中のＡｌ原子は、主にＡｌ結晶粒界を通って移動すると考えられる。同時にＳｉ半導体中のＳｉは第１層中のＡｌ合金の粒界を拡散するようになる。そこで本発明では、このようなＡｌ電極とＳｉ半導体層界面におけるＡｌとＳｉの相互拡散を抑制する目的で、第１層中にＸ群元素を添加した。本発明で規定するＡｌ−Ｍｏ−Ｘ合金を第１層として用いれば、半導体層と電極層との界面におけるＡｌとＳｉの拡散が抑制され、良好な界面を得ることができる。
【００４３】
Ｘ群元素の添加によって上記作用が発揮される理由は詳細には不明であるが、Ｘ群元素を添加することによりＡｌ合金がアモルファス化し、Ａｌ、Ｓｉ原子の主要な拡散経路である結晶粒界が消滅するためであると推察される。また、Ａｌ合金がアモルファス化することによって、高温プロセスにおけるＡｌ合金の結晶成長が抑制されるため、Ａｌ合金とＳｉ半導体との界面の応力が緩和され、拡散が発生し難くなると考えられる。
【００４４】
添加元素Ｘは、単独で添加しても良いし、２種以上を併用しても良い。このうち好ましい元素はＭｎ、Ｎｄであり、より好ましくはＭｎである。
【００４５】
上記第１のＡｌ合金膜において、Ｍｏの含有量を［Ｍｏ］、Ｘ群元素の含有量を［Ｘ］としたとき、３０原子％≦［Ｍｏ］＋［Ｘ］≦８０原子％、且つ、［Ｍｏ］≧１０原子％を満足する。Ｘ群元素の含有量は、単独で使用する場合は単独の量であり、２種類以上を含有する場合は合計量である。［Ｍｏ］が１0原子％未満、および［Ｍｏ］＋［Ｘ］が３０原子％未満の場合は、上記作用が有効に発揮されず、Ｓｉ半導体層中へのＡｌ原子拡散を抑制できず、ＴＦＴ動作が劣化してしまう。一方、［Ｍｏ］＋［Ｘ］が８０原子％を超えると、コストが上昇する上、フォトレジストとの密着性が低下し、配線加工精度が低くなる。また、下層に用いたＡｌ−Ｍｏ−Ｘ合金と上層のＡｌ合金とのエッチングレート差が生じるため、ウェットエッチングの際に配線加工性が低下する。［Ｍｏ］＋［Ｘ］のより好ましい含有量は、４０原子％以上７０原子％以下であり、更に好ましい含有量は、４５原子％以上６５原子％以下である。
【００４６】
なお、［Ｍｏ］の好ましい上限は、［Ｍｏ］＋［Ｘ］が上記範囲を満足するように適宜調整すれば良いが、おおむね、２０原子％であり、より好ましくは３０原子％である。同様に、［Ｘ］も、［Ｍｏ］＋［Ｘ］が上記範囲を満足するように適宜調整すれば良いが、好ましい［Ｘ］は、２０原子％以上４０原子％以下であり、より好ましくは２５原子％以上３５原子％以下である。
【００４７】
上記第１のＡｌ合金膜において、好ましい膜厚は、１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下である。膜厚が１０ｎｍより薄いと、均一なＡｌ合金膜が形成できなくなるほか、配線抵抗が大きくなり、ＴＦＴ動作劣化の原因となる。一方、膜厚が１０００ｎｍを超えて厚くなると、全体の膜厚が厚くなるため密着性の低下や、スパッタ時間が長くなるため工程が長時間化するなどの問題がある。より好ましい膜厚は、１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下であり、更に好ましい膜厚は、２００ｎｍ以上４００ｎｍ以下である。
【００４８】
（２）第２のＡｌ合金膜（２層）
第２のＡｌ合金膜は、薄膜トランジスタの半導体層と直接接続されるＡｌ合金膜であって、前記Ａｌ合金膜は、前述したＡｌ−Ｍｏ合金またはＡｌ−Ｍｏ−Ｘ合金の第１層と、純Ａｌ膜またはＡｌ合金の第２層と、からなり、前記第１層は、半導体層と直接接続されている配線の下地膜であるところに特徴がある。
【００４９】
上記第１層の上に形成される第２層は、純Ａｌ膜またはＡｌ合金から構成されている。この第２層は、Ａｌ合金膜全体（第１層＋第２層）の電気抵抗率低減の目的で形成されたものであり、Ａｌ合金膜全体の電気抵抗率がＭｏより低い３．０〜１２．０μΩｃｍを満足する限り、特に限定されない。具体的には、Ａｌ合金膜全体の電気抵抗率が３．０〜１２．０μΩｃｍとなるように、第２層の電気抵抗率は、おおむね２．８〜６．０μΩｃｍの範囲内に制御されていることが好ましい。
【００５０】
上記第２層に用いられるＡｌ合金は特に限定されず、合金元素の組成や含有量を適切に制御して用いることができる。例えば、電気抵抗率の低い元素を用いることができる。あるいは、電気抵抗率の高い元素であっても含有量を低く抑えることによって、Ａｌ合金膜全体の電気抵抗を低く抑えることができる。
【００５１】
上記第２層に用いられるＡｌ合金として、例えば前述した特許文献４〜６に記載されている透明導電膜との直接接続が可能な元素（透明導電膜ＤＣ用元素）を好ましく用いることができる。この透明導電膜ＤＣ用元素を用いたときは、上記第２層を透明導電膜と直接接続することができる。
【００５２】
上記第２層に用いられる透明導電膜ＤＣ用元素として、代表的には、Ｎｉおよび／またはＣｏを含むＡｌ合金であり、更にＣｕおよび／またはＧｅや、耐熱性向上に有用な希土類元素を含有しても良い。これら元素の含有量は、Ａｌ合金膜全体の電気抵抗率が上記範囲を満足するように、できるだけ低く抑えることが好ましく、具体的には使用する合金元素の種類によっても相違するが、おおむね、合金元素の含有量（単独で含有する場合は単独の量であり、２種類以上を併用する場合は合計量である）を、０．１〜５原子％程度とすることが好ましい。具体的には、Ｎｉおよび／またはＣｏを合計で約０．１〜２原子％、Ｃｕおよび／またはＧｅを合計で約０．２〜２原子％、希土類元素を合計で約０．１〜２原子％含有することが好ましい。
【００５３】
本発明では、上記第２層に用いられるＡｌ合金を、透明導電膜ＤＣ用元素を含むものに限定する趣旨ではなく、Ａｌ合金膜全体の電気抵抗率が３．０〜１２．０μΩｃｍを満足する限り、ＤＣ用以外の他の元素［例えばＦｅ、Ｓｉ、Ｃｕ、希土類元素（代表的にはＮｄ、Ｌａ、Ｙ、Ｔａなど)］を使用することもできる。上述したＦｅ，Ｓｉ，Ｃｕなどの元素を含有させることにより、耐熱性や加工性が向上する。このような耐熱性に優れたＡｌ合金を第２層として用いると下層膜（第１層）の耐熱性も向上するため、第１層のＡｌ合金においてＡｌ表面に発生する欠陥を抑制する必要性が低くなり、Ａｌ合金膜全体からみれば、より高温の熱履歴にも耐えられるようになる。また、第１層と第２層とを同じ熱処理プロセスで形成する場合、耐熱性に優れたＡｌ合金を第２層として用いると第１層のＡｌ合金の膜厚を薄くすることができなどの利点も得られる。
【００５４】
これらの元素は単独で使用しても良いし、２種以上を併用しても良い。また、これら元素の含有量は、Ａｌ合金膜全体の電気抵抗率が上記範囲を満足するように、できるだけ低く抑えることが好ましく、具体的には使用する合金元素の種類によっても相違するが、おおむね、合金元素の含有量（単独で含有する場合は単独の量であり、２種類以上を併用する場合は合計量である）を、０．１〜５％程度とすることが好ましい。
【００５５】
上記Ａｌ合金膜全体の電気抵抗率は３．０〜１２．０μΩｃｍである。この電気抵抗率について、下限は純Ａｌの電気抵抗率、上限はＭｏの電気抵抗率をもとに設定されたものである。電気抵抗率は低い程良く、おおむね、３．０〜６．０μΩｃｍであることが好ましい。
【００５６】
上記第２のＡｌ合金膜において、第１層の膜厚は、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることが好ましい。膜厚が１０ｎｍより薄いと、半導体中へのＡｌの拡散を抑制できなくなり、ＴＦＴ特性の劣化の原因となる。一方、膜厚が１００ｎｍを超えて厚くなると、全体の膜厚が厚くなるため密着性の低下や、スパッタ時間が長くなるため工程が長時間化するなどの問題がある。より好ましい膜厚は、１５ｎｍ以上６０ｎｍ以下であり、更に好ましい膜厚は、２０ｎｍ以上５０ｎｍ以下である。
【００５７】
上記Ａｌ合金全体の膜厚（第１層＋第２層）は、おおむね１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることが好ましく、２００ｎｍ以上４００ｎｍ以下であることがより好ましい。
【００５８】
（３）第３のＡｌ合金膜（３層）
第３のＡｌ合金膜は、薄膜トランジスタの半導体層および透明導電膜と直接接続されるＡｌ合金膜であって、前記Ａｌ合金膜は、前述したＡｌ−Ｍｏ合金またはＡｌ−Ｍｏ−Ｘ合金の第１層と、前述した純Ａｌ膜またはＡｌ合金の第２層と、上記第１層と構成が同じであるＡｌ−Ｍｏ合金またはＡｌ−Ｍｏ−Ｘ合金の第３層と、からなり、前記第１層は半導体層と直接接続される配線の下地膜であり、前記第３層は透明導電膜と直接接続される配線の上層膜であるところに特徴がある。
【００５９】
このように第１層および第３層は、Ａｌ−Ｍｏ合金またはＡｌ−Ｍｏ−Ｘ合金で構成されているが、全く同じ組成である必要はなく、上述したＡｌ−Ｍｏ合金またはＡｌ−Ｍｏ−Ｘ合金の要件を満足する限り、組成は異なっていても良い。生産性を向上させるために、第１層と第３層を同一組成とすることが好ましい。
【００６０】
上記第３のＡｌ合金膜において、第１層および第２層の好ましい膜厚は、上記のとおりであり、第３層の好ましい膜厚は、第１層と同じである。また、Ａｌ合金全体の膜厚（第１層＋第２層＋第３層）は、おおむね１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることが好ましく、２００ｎｍ以上４００ｎｍ以下であることがより好ましい。
【００６１】
上記第３のＡｌ合金膜によれば、半導体層および透明導電膜との接触抵抗が低く、ＡｌとＳｉとの拡散も抑えられるＡｌ−Ｍｏ−Ｘ合金を、第１層および第３層に用いたサンドイッチ構成としているため、半導体層および透明導電膜との両方に直接接続することができる。
【００６２】
（４）第４のＡｌ合金膜（３層）
第４のＡｌ合金膜は、第３のＡｌ合金膜において、第３層を従来のバリアメタル膜に置き換えたものである。詳細には、第３層として、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｔａ、およびＷよりなる群から選択される少なくとも一種の元素を含有する金属膜または合金膜としたものである。この態様は、第４のＡｌ合金膜を構成する第２層（純ＡｌまたはＡｌ合金）として、純Ａｌや、ＤＣ用元素以外の元素で構成されるＡｌ合金（代表的にはＡｌ−Ｎｄなど）を用いたときに有用であり、この場合は、上記のバリアメタルを介して透明導電膜と接続することができる。
【００６３】
本発明のＡｌ合金膜は、上記のようにＡｌ−Ｍｏ合金またはＡｌ−Ｍｏ−Ｘ合金を含むものであり、これを単層（第１のＡｌ合金膜）、２層（第２のＡｌ合金膜）、３層（第３および第４のＡｌ合金膜）などの態様で含むものであり、残部はＡｌおよび不可避的不純物である。
【００６４】
以上、本発明のＡｌ合金膜について説明した。
【００６５】
本発明のＡｌ合金膜は、走査線や信号線などの配線；ゲー電極、ソース電極、ドレイン電極などの電極の材料として好適に用いられる。特に、バリアメタル層を介在させずに透明導電膜や半導体層との直接接続が可能なダイレクトコンタクト用の電極・配線の材料として好適に用いられる。
【００６６】
上記Ａｌ合金膜は、スパッタリング法にてスパッタリングターゲット（以下「ターゲット」ということがある）を用いて形成することが望ましい。イオンプレーティング法や電子ビーム蒸着法、真空蒸着法で形成された薄膜よりも、成分や膜厚の膜面内均一性に優れた薄膜を容易に形成できるからである。
【００６７】
また、上記スパッタリング法で上記Ａｌ合金膜を形成するには、上記ターゲットとして、前述し元素を含むものであって、所望のＡｌ合金膜と同一組成のＡｌ合金スパッタリングターゲットを用いれば、組成ズレの恐れがなく、所望の成分組成のＡｌ合金膜を形成することができるのでよい。
【００６８】
従って、本発明には、前述したＡｌ合金膜と同じ組成のスパッタリングターゲットも本発明の範囲内に包含される。詳細には、Ｍｏと、Ｍｎ、Ｎｄ、Ｎｉ、Ｍｇ、およびＦｅよりなるＸ群から選択される少なくとも１種とを含有し、Ｍｏの含有量を［Ｍｏ］、Ｘ群の含有量を［Ｘ］としたとき、３０原子％≦［Ｍｏ］＋［Ｘ］≦８０原子％、且つ、［Ｍｏ］≧1０原子％を満足し、残部：Ａｌおよび不可避的不純物のスパッタリングターゲットである。
【００６９】
上記ターゲットの形状は、スパッタリング装置の形状や構造に応じて任意の形状（角型プレート状、円形プレート状、ドーナツプレート状など）に加工したものが含まれる。
【００７０】
上記ターゲットの製造方法としては、溶解鋳造法や粉末焼結法、スプレイフォーミング法で、Ａｌ基合金からなるインゴットを製造して得る方法や、Ａｌ基合金からなるプリフォーム（最終的な緻密体を得る前の中間体）を製造した後、該プリフォームを緻密化手段により緻密化して得られる方法が挙げられる。
【００７１】
本発明は、上記Ａｌ合金膜が、薄膜トランジスタに用いられていることを特徴とする表示装置も含むものである。その態様として、前記Ａｌ合金膜が、薄膜トランジスタのソース電極および／またはドレイン電極並びに信号線に用いられ、ドレイン電極が透明導電膜に直接接続されているものや、ゲート電極および走査線に用いられているものなどが挙げられる。
【００７２】
また前記ゲート電極および走査線と、前記ソース電極および／またはドレイン電極ならびに信号線が、同一組成のＡｌ合金膜であるものが態様として含まれる。
【００７３】
本発明に用いられる透明画素電極は特に限定されず、例えば、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）などが挙げられる。
【００７４】
また、本発明に用いられるシリコン半導体層も特に限定されず、水素化アモルファスシリコン、アモルファスシリコン、微結晶シリコン、多結晶シリコン、単結晶シリコンなどが挙げられる。すなわち、本発明のＡｌ合金膜を用いれば、シリコン薄膜の種類にかかわらず、低抵抗のオーミック特性を有するダイレクトコンタクト技術を提供することができる。
【００７５】
本発明には、上記のＡｌ合金膜を含むＴＦＴ基板や、上記ＴＦＴ基板を備えた表示装置も包含される。具体的には、上記Ａｌ合金膜がＴＦＴのソース・ドレイン電極およびゲート電極に用いられた表示装置、更に、Ａｌ合金膜が透明導電膜に直接接触された表示装置等が挙げられる。
【００７６】
本発明のＡｌ合金膜を備えた表示装置を製造するにあたっては、表示装置の一般的な工程を採用することができ、例えば、前述した特許文献４〜９に記載の製造方法を参照すれば良い。
【００７７】
以下、図２を参照しながら、本発明に係るＴＦＴ基板の好ましい実施形態を説明する。以下では、アモルファスシリコンＴＦＴ基板を備えた液晶表示装置を代表的に挙げて説明するが、これに限定する趣旨ではない。本発明のＡｌ合金膜は、ソース−ドレイン電極として有用であるほか、例えば、反射型液晶表示デバイスなどの反射電極、外部への信号入出力のために使用されるＴＡＢ（タブ）接続電極にも同様に適用できることを実験により確認している。
【００７８】
図２は、本発明に係るアモルファスシリコンＴＦＴ基板の実施形態を説明する概略断面図である。図２において、ソース電極２８およびドレイン電極２９は低抵抗のＡｌ合金第２層から形成され、アモルファスシリコンと電気的に接続されるソース-ドレイン配線は、Ａｌ合金第１層で形成されている。従来例ではソース・ドレイン配線はＭｏ、Ｃｒ等のバリアメタルが使用されるが、これを本発明のＡｌ合金に置き換えることで配線材料を低コスト化することができる。
【００７９】
次に、図２に示す本実施形態に係るＴＦＴ基板の製造方法を説明する。以下では、本発明に係る第２のＡｌ合金膜（第１層＝Ａｌ−３０原子％Ｍｏ−３０原子％Ｍｎ、第２層＝Ａｌ−０．１原子％Ｎｉ−０．５原子％Ｇｅ−０．２原子％Ｎｄ）を用いたが、これに限定する趣旨ではない。
【００８０】
まず、図２に示すように、ガラス基板上に、スパッタリングなどの方法を用いて、厚さ２０ｎｍ程度のＡｌ合金薄膜（Ａｌ−３０原子％Ｍｏ−３０原子％Ｍｎ）と、および厚さ２８０ｎｍ程度の純ＡｌまたはＡｌ合金系薄膜（Ａｌ−０．１原子％Ｎｉ−０．５原子％Ｇｅ−０．２原子％Ｎｄ）を順次積層する。スパッタリングの成膜温度は室温とした。この積層薄膜上に、フォトリソグラフィによってレジストをパターニングした後、レジストをマスクとしてＡｌ合金積層薄膜をエッチングすることにより、ゲート電極２６を形成する。このとき、後に成膜されるゲート絶縁膜２７のカバレッジ性が良くなるように、上記積層薄膜の周縁を約３０°〜６０°のテーパー状にエッチングしておくのがよい。
【００８１】
次いで、例えばプラズマＣＶＤ法などの方法を用いて、厚さ約３００ｎｍ程度のＳｉ窒化膜（ゲート絶縁膜）２７を形成する。プラズマＣＶＤ法の成膜温度は、約３５０℃とした。続いて、例えば、プラズマＣＶＤ法などの方法を用いて、Ｓｉ窒化膜（ゲート絶縁膜）２７の上に、厚さ２００ｎｍ程度のアンドープト水素化アモルファスシリコン膜（ａ−Ｓｉ−Ｈ）および厚さ約４０ｎｍのリンをドーピングしたｎ+水素化アモルファスシリコン膜（ｎ+ ａ−Ｓｉ−Ｈ）を順次積層し、水素化アモルファスシリコン積層膜３３を形成する。ｎ+型水素化アモルファスシリコン膜は、ＳｉＨ4、ＰＨ3を原料としたプラズマＣＶＤを行うことによって形成される。
【００８２】
次いで、水素化アモルファスシリコン膜の上に、スパッタリングなどの方法を用いて、厚さ２０ｎｍ程度の第１層のＡｌ金薄膜５３（Ａｌ−３０原子％Ｍｏ−３０原子％Ｍｎ）、その上に低抵抗の第２層のＡｌ合金薄膜２８、２９（Ａｌ−０．１原子％Ｎｉ−０．５原子％Ｇｅ−０．２原子％Ｎｄ）を順次積層する。スパッタリングの成膜温度は室温とし、第１層と第２層Ａｌ合金薄膜の形成は真空中で連続製膜により形成した。次に、フォトリソグラフィによってレジストをパターニングした後、レジストをマスクとしてＡｌ合金積層膜２８、２９、５３をエッチングすることにより、ソース電極２８と、ドレイン電極２９とが形成される。更に、ソース電極２８及びドレイン電極２９をマスクとして、ｎ+型水素化アモルファスシリコン膜をドライエッチングして除去する。
【００８３】
次に、例えばプラズマ窒化装置などを用いて厚さ３００ｎｍ程度のＳｉ窒化膜（保護膜）３４を形成する。このときの成膜は、約２７０℃で行った。次に、Ｓｉ窒化膜３４上にレジストをパターニングし、ドライエッチングなどを行うことによってコンタクトホールを形成する。
【００８４】
次に、例えばアミン系などの剥離液を用いてフォトレジスト層（不図示）を剥離する。最後に、厚さ５０ｎｍ程度のＩＴＯ膜（酸化インジウムに１０質量％の酸化スズを添加）を成膜する。次いで、ウェットエッチングによるパターニングを行って透明画素電極５を形成すると、ＴＦＴが完成する。
【００８５】
本実施形態によれば、アモルファスシリコンチャネル薄膜がＡｌ合金系薄膜と直接接合されたＴＦＴ基板が得られる。
【００８６】
上記では、透明画素電極５として、ＩＴＯ幕を用いたが、ＩＺＯ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多結晶シリコンを用いてもよい。
【実施例】
【００８７】
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明は下記実施例によって制限されず、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で変更を加えて実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
【００８８】
以下の実施例において、種々の合金組成のＡｌ合金膜の形成には、真空溶解法で作製した種々の組成のＡｌ合金ターゲットをスパッタリングターゲットとして用いた。
【００８９】
また実施例で用いた種々のＡｌ合金膜における各合金元素の含有量は、ＩＣＰ発光分析（誘導結合プラズマ発光分析）法によって求めた。
【００９０】
実施例１（ＴＦＴ特性の評価）
本実施例では、本発明で規定する第２のＡｌ−Ｍｏ合金膜（２層）をソース−ドレイン電極として用いたときのＴＦＴ特性は、Ｍｏなどのバリアメタルを用いた従来例と同程度に優れていることを実証する。本実施例では、前述した図２に示す構造のＴＦＴを用いてＴＦＴ特性を評価した。
【００９１】
（ＴＦＴ特性の評価）
上記のＴＦＴを用い、ＴＦＴのドレイン電流−ゲート電圧のスイッチング特性を調べた。ここでは、ＴＦＴのスイッチングのオフ時に流れるリーク電流（ゲート電圧に負電圧を印加したときのドレイン電流値、オフ電流）と、ＴＦＴのスイッチングのオン時に流れるオン電流とを以下のようにして測定した。
【００９２】
ゲート長（Ｌ）１０μｍ、ゲート幅（Ｗ）１００μｍのＴＦＴを用い、ＴＦＴのスイッチング特性（Ｉｄ−Ｖｇ特性）を測定した。測定時のドレイン電圧は１０Ｖとし、ゲート電圧を−１０Ｖから２０Ｖまで変化させた。オフ電流はゲート電圧（−１０Ｖ）を印加したときの電流と定義し、オン電流はゲート電圧が２０Ｖとなるときの電圧と定義した。
【００９３】
はじめに、図３Ａおよび図３Ｂについて説明する。
【００９４】
このうち図３Ａは、ソース−ドレイン電極として、Ａｌ−０．１原子％Ｎｉ−０．５原子％Ｇｅ−０．２原子％Ｎｄ（膜厚２５０ｎｍ）と純Ｍｏ層（膜厚５０ｎｍ）との積層膜（Ｍｏのバリアメタル層を介在させた従来例）を用いたときのＴＦＴ特性を測定した結果を示すグラフである。図３Ａに示すように、従来例のオフ電流は１．８×１０-12Ａであり、オン電流は２．４×１０-6Ａであった。
【００９５】
図３Ｂは、ソース−ドレイン電極として、純Ａｌのみを用いたときのＴＦＴ特性を測定した結果を示すグラフである。純Ａｌを用いると、オフ電流が１×１０-9Ａ以上と高く、オフ電流リークが見られた。これは、Ｍｏのバリアメタル層を介在させなかったため、Ａｌとアモルファスシリコンとの界面でＡｌとＳｉとの相互拡散が発生したため、ＴＦＴ特性が劣化したものと考えられる。
【００９６】
本実施例では、バリアメタルとしてＭｏを用いた上記図３Ａ（Ａｌ合金／純Ｍｏの積層構造）の結果に基づき算出したオフ電流の各値を基準値とし、オフ電流が、上記基準値の１桁の増加の範囲内（すなわち、１．０×１０-11Ａ未満）に含まれるものを良好（○）、上記範囲を超えるものを不良（×）とした。
【００９７】
次に図３Ｃについて考察する。
【００９８】
図３Ｃは、ソース−ドレイン電極として、本発明で規定する第１のＡｌ−Ｍｏ合金膜（２層）を用いたときのＴＦＴ特性を測定した結果を示すグラフであり、詳細には、アモルファスシリコンと直接接触する第１層（下地）にＡｌ−３０原子％Ｍｏ（膜厚５０ｎｍ）を形成し、第１層上に低抵抗Ａｌ合金（Ａｌ−０．１原子％Ｎｉ−０．５原子％Ｇｅ−０．２原子％Ｎｄ、膜厚２５０ｎｍ）の第２層を形成したときのＴＦＴ特性を示している。図３Ｃより、オフ電流が８．０×１０-13Ａ、オン電流１．７×１０-6Ａであり、良好なＴＦＴ特性を示している。
【００９９】
図３Ｃの結果より、本発明に用いられるＡｌ−Ｍｏ合金をバリアメタルの代わりに下地層として用いても、いずれも良好なＴＦＴ特性を示すことが分かる。よって、これらのＡｌ合金膜は、Ｍｏなどのバリアメタルの代替合金として極めて有用であることが実証された。
【０１００】
実施例２
本実施例では、本発明で規定する第２のＡｌ合金膜（２層）において、半導体層と直接接続する第１層のＡｌ−Ｍｏ合金またはＡｌ−Ｍｏ−Ｘ合金（膜厚２０ｎｍ）の組成を表１〜５に記載のように変化させ、第２層（膜厚２８０ｎｍ）としてＡｌ−０．１原子％Ｎｉ−０．５原子％Ｇｅ−０．２原子％Ｎｄの低抵抗Ａｌ合金を用いたときのＴＦＴ特性（オフ電流）、電気抵抗率、およびエッチング形状を調べた。このうちＦＴ特性（オフ電流）は、前述した実施例１と同様にして測定した。
【０１０１】
（電気抵抗率の測定）
電気抵抗率測定用試料として、ガラス基板（コーニング社製 Ｅａｇｌｅ２０００）上にアモルファスシリコンを膜厚２００ｎｍ成膜した後、その上に表１および表２に記載の種々のＡｌ合金膜を、ＤＣマグネトロン・スパッタ法（雰囲気ガス＝アルゴン、圧力＝２ｍＴｏｒｒ、基板温度＝２５℃（室温））によって順次成膜したものを用いた。成膜後のＡｌ合金膜に１０μｍ幅のラインアンドスペースパターンを形成したものに、ＴＦＴ作製工程にかかる熱履歴を想定して、不活性雰囲気ガス（Ｎ2）雰囲気下にて３００℃で３０分間の熱処理を行った後、４端子法で電気抵抗Ｒを測定した。電気抵抗率は第１層Ａｌ合金の膜厚をｔ（ｎｍ）、配線幅をｄ（μｍ）、配線の長さをＬ（μｍ）としたとき、ρ＝Ｒ×ｔ×ｄ／Ｌより算出した。
【０１０２】
本実施例では、電気抵抗率が１２μΩｃｍ以下であるものを○、１２μΩｃｍを超えるものを×として判定した。
【０１０３】
（エッチング加工性の評価）
ガラス基板上に、第１層のＡｌ合金（組成は表１〜５に示すとおりであり膜厚は２０ｎｍ）、および第２層のＡｌ合金（組成：Ａｌ−０．１原子％Ｎｉ−０．５原子％Ｇｅ−０．２原子％Ｎｄ：膜厚２８０ｎｍ）を順次積層した配線膜を、前述した実施例１と同様にスパッタリング法を用いて形成した。次に、レジストを塗布した後、フォトリソグラフィ工程によりレジストをパターニングし、Ａｌ合金用エッチング液（ナガセケムテックス社製の「ＡＣ１０１」）を使用して上記Ａｌ合金膜のウェットエッチングを行った。エッチング時の薬液温度は３０℃であり、浸漬時間は目視でＡｌ合金の薄膜が消失する時間の５０％をオーバーエッチングとして行った。ウェットエッチング後のＡｌ合金膜の断面形状を示すＳＥＭ写真（倍率５万倍）で観察し、下地の第１層Ａｌ合金膜にアンダーカットがみられたものを×（エッチング形状不良）、アンダーカットがなく良好なエッチング形状が得られたものを○として判定した。
【０１０４】
これらの結果を表１〜５にまとめて示す。各表において、Ａｌ合金の残部はＡｌおよび不可避的不純物である。
【０１０５】
【表１】
【０１０６】
【表２】
【０１０７】
【表３】
【０１０８】
【表４】
【０１０９】
【表５】
【０１１０】
表１は、第１層として、Ａｌ−Ｍｏ合金、またはＭｏとＸ群元素（Ｘ＝Ｍｎ）を含むＡｌ−Ｍｏ−Ｘ合金を用いた場合において、ＭｏおよびＸ群元素の量を種々変化させたときの結果をまとめたものである。同様に表２〜５は、Ａｌ−Ｍｏ−Ｘ合金を用いた場合において、Ｘ群元素としてＮｄ，Ｎｉ，Ｍｇ，Ｆｅの各元素を含むＡｌ−Ｍｏ−Ｘ合金を用いた場合において、Ｍｏ量および各Ｘ群元素の量を種々変化させたときの結果をまとめたものである。
【０１１１】
表１より、Ａｌ−Ｍｏ合金を用いたときは、Ｍｏ量が３０原子％以上のときにＴＦＴ特性、電気抵抗率、およびエッチング形状の全てにおいて良好な特性が発揮されるのに対し、Ｍｏ量が３０原子％未満ではＴＦＴ特性が低下することが分かる。
【０１１２】
また、表１より、Ａｌ−Ｍｏ−Ｍｎ合金（Ｘ群元素＝Ｍｎ）を用いたときは、Ｍｏ量が１０原子％以上であり、且つ、Ｍｏ量とＭｎ量の合計量が３０〜８０原子％のときに、すべての特性が良好であり、これらの合計量が８０原子％を超えると、ウェットエッチングにおけるＡｌ合金のテーパー形状にアンダーカットが入り、配線膜として適さないことが分った。
【０１１３】
また、Ｍｏ量に着目して、Ｘ群元素（Ｍｎ）を含まない上記Ａｌ−Ｍｏ合金を用いたときの結果（例えばＮｏ．１とＮｏ．４）と対比すると、１０原子％Ｍｏを含みＸ群元素を含まないＮｏ．１に対し、１０原子％ＭｏとＸ群元素（Ｍｎ）を２０原子％含むＮｏ．４では、ＴＦＴ特性が著しく向上した。更にＸ群元素（Ｍｎ）の量を増やして５０原子％含むＮｏ．５では、ＴＦＴ特性は更に向上した。これらの結果より、ＭｏとＸ群元素の添加により複合効果が得られていることが分かる。
【０１１４】
表１と同様の結果は、他のＸ群元素を用いた表２〜５についても見られた。以上の実験結果に基づき、本発明では、Ａｌ−Ｍｏ合金およびＡｌ−Ｍｏ−Ｘ合金における各元素の含有量を決定した。
【０１１５】
前述したように、ＴＦＴ用配線では、液晶パネルの駆動速度の高速化や低消費電力化の観点から低配線抵抗であることが求められる。本発明に係る第２のＡｌ合金膜は、半導体層の上に第１層のＡｌ合金が形成され、その上に電気抵抗率の低い第２層のＡｌ合金が積層されているので、第１層形成によるＳｉ中へのＡｌの拡散防止（バリア性）を維持しつつ、低抵抗且つエッチング形状に優れた配線膜の形成を実現できた。
【０１１６】
実施例３（断面ＴＥＭ観察）
本実施例では、本発明に係る第２のＡｌ合金膜とアモルファスシリコンとの界面の断面ＴＥＭ観察を調べた。
【０１１７】
詳細には、前述した実施例１と同様にして作製したＴＦＴについて、Ａｌ合金とアモルファスシリコンとの界面でＡｌとＳｉとの相互拡散が抑制されているか調べるために、界面の断面ＴＥＭ観察（倍率９０万倍）を行った。
【０１１８】
図４は、比較例のＡｌ合金（組成はＡｌ−１．０原子％Ｎｉ−０．３原子％Ｌａ、膜厚３００ｎｍ）の断面ＴＥＭ写真であり、アモルファスシリコン層側のコントラストが部分的に変化した。これは、Ａｌ合金とアモルファスシリコンとの界面でＡｌとＳｉとの相互拡散が発生し、Ａｌがアモルファスシリコン中に拡散したためである。
【０１１９】
一方、図５は、ソース・ドレイン電極として、第１のＡｌ合金膜［第２層のＡｌ−０．１原子％Ｎｉ−０．５原子％Ｇｅ−０．２原子％Ｎｄ（膜厚２５０ｎｍ）と、第１層のＡｌ−３０原子％Ｍｏ合金（膜厚５０ｎｍ）との積層膜）を使用したときの断面ＴＥＭ写真である。前述した図４と異なり、図５では、アモルファスシリコン側のコントラストの変化は見られず、ＡｌとＳｉの相互拡散が抑制されていることがわかる。
【０１２０】
本実施例によれば、バリアメタルなしにＡｌ合金をアモルファスシリコンと直接接合しても、界面においてＡｌとＳｉの相互拡散が抑制されていることを示している。Ａｌ−Ｍｏ合金の結晶粒サイズは微細でアモルファスライクであり、Ａｌ合金膜の結晶成長が抑制され、Ｓｉ原子の主要な拡散経路である結晶粒界が減少しているため、良好な拡散抑制作用を発揮していると考えられる。また、Ｍｏは低温域でＳｉと反応し、Ａｌ合金とアモルファスシリコンとの界面でシリサイドが形成され、これが拡散バリアとして有効に作用している推測される。
【０１２１】
実施例４（膜厚依存性）
本実施例では、第１層のＡｌ合金（下地Ａｌ合金）の膜厚がＴＦＴ特性および電気抵抗率に及ぼす影響を調べた。ここでは、第２のＡｌ合金膜（２層）を用いて実験を行なった。
【０１２２】
詳細には、第２のＡｌ合金膜として、第２層のＡｌ−０．１原子％Ｎｉ−０．５原子％Ｇｅ−０．２原子％Ｎｄ（膜厚２５０ｎｍ）と、第１層のＡｌ−３０原子％Ｍｏ−３０原子％Ｍｎ合金との積層膜を用い、第１層のＡｌ合金の膜厚を表６に示すように変化させたときのＴＦＴ特性および電気抵抗率を、前述した実施例２と同様にして測定した。これらの結果を表６に記載する。
【０１２３】
【表６】
【０１２４】
表６より、第１層のＡｌ合金の膜厚が５ｎｍではオフ電流が上昇し、ＴＦＴ特性が低下した。また、電気抵抗率も膜厚が厚い他の例に比べて上昇した。これは、ＡｌがＳｉ半導体層中に拡散したためＴＦＴのオフ電流が増加し、半導体層中のＳｉがＡｌ膜中に拡散したために電気抵抗が上昇したものと考えられる。これに対し、第１層のＡｌ合金の膜厚１０ｎｍ以上では十分に低いオフ電流および電気抵抗率が得られており、膜厚を１０ｎｍ以上に高めれば、良好なＴＦＴ特性が得られることがわかった。これは、膜厚が１０ｎｍ以上であれば、第１層Ａｌ合金は面内に均一に成膜されるため、膜厚に依存せずに所望とする拡散バリア性が発揮されるためと推察される。
【０１２５】
実施例５
本実施例では、本発明で規定するＡｌ合金膜をソース−ドレイン電極として用いれば、バリアメタル層を省略して上記Ａｌ合金膜を透明画素電極と直接接続しても、良好なダイレクト接触抵抗（コンタクト抵抗）が得られることを調べた。ここでは、第２のＡｌ合金膜（２層）および第３のＡｌ合金膜（３層）を用い、第２層および第３層のＡｌ合金の組成をそれぞれ、表７および表８に示すように種々変えたときの電気抵抗率およびＩＴＯとのコンタクト抵抗を調べた。
【０１２６】
詳細には、第２のＡｌ合金膜（２層）としては、下地である第１層のＡｌ合金としてＡｌ−３０原子％Ｍｏ―３０原子％Ｍｎ（膜厚２０ｎｍ）を使用し、ＩＴＯ膜と接触する第２層のＡｌ合金（膜厚２８０ｎｍ）として表７に記載の透明導電膜ＤＣ用元素を含むＡｌ合金を用いたときの電気抵抗率を前述した実施例２と同様にして測定すると共に、コンタクト抵抗を以下のようにして測定した。また、第３のＡｌ合金膜（３層）としては、下地である第１層、および第３層のＡｌ合金として表８に記載のもの（膜厚は、第１層、第３層ともに２０ｎｍ）を使用し、第２層として純Ａｌ（膜厚２８０ｎｍ）を用いたときの電気抵抗率およびコンタクト抵抗を同様に測定した。
【０１２７】
（コンタクト抵抗率の測定法）
まず、上記第２層または第３層のＡｌ合金の上にＩＴＯ膜が形成された試料を以下のスパッタリング条件で形成した。ＩＴＯ膜は、酸化インジウムに１０質量％の酸化スズを加えたものを使用した。
アルゴンガス雰囲気下、３ｍＴｏｒｒの圧力、２００℃で２０分間の加熱。
【０１２８】
上記試料を用い、ＩＴＯとのダイレクト接触抵抗（コンタクト抵抗）を以下のようにして測定し、評価した。詳細には、図６に示すケルビンパターン（コンタクトホールサイズ：１０μｍ角）を作製し、４端子測定［ＩＴＯ−Ａｌ合金に電流を流し、別の端子でＩＴＯ（またはＩＺＯ）−Ａｌ合金間の電圧降下を測定する方法］を行った。すなわち、図６のＩ1―Ｉ2間に電流Ｉを流し、Ｖ1―Ｖ2間の電圧Ｖをモニターすることにより、接触部Ｃのダイレクト接触抵抗率Ｒを［Ｒ＝（Ｖ2―Ｖ1）／Ｉ2］として求めた。コンタクト抵抗率は、Ｍｏ薄膜とＩＴＯとのコンタクト抵抗値（１００Ω以下）を基準値とし、上記基準値の範囲内にあるものを良好（○）、上記基準値を超えるものを不良（×）とした。
【０１２９】
これらの結果を表７および表８にまとめて記載する。
【０１３０】
【表７】
【０１３１】
【表８】
【０１３２】
表７より、本実施例では、本発明で規定する第２のＡｌ合金膜（２層）を用いているため、コンタクト抵抗は全て、基準値の範囲内であり、ＩＴＯと良好な低コンタクト抵抗を示すことがわかった。また、これらは電気抵抗率も低く抑えられた。
【０１３３】
表８には、本発明に係る第３のＡｌ合金膜（３層）を使用したときの結果を示している。ここでは、従来の表示デバイス用薄膜トランジスタに使用される構造（Ｍｏ／純Ａｌ／Ｍｏの３層構造）を模擬し、Ｍｏの代わりに本発明に規定するＡｌ−Ｍｏ−Ｘ（Ｘ＝Ｍｎ，Ｎｄ，Ｎｉ、Ｍｇ，Ｆｅ）合金を使用しており、第１層と第３層のＡｌ合金は膜厚および組成は全く同じである。本実施例では、本発明で規定する第２のＡｌ合金膜（３層）を用いているため、コンタクト抵抗は全て、基準値の範囲内であり、ＩＴＯと良好な低コンタクト抵抗を示すことがわかった。また、これらは電気抵抗率も低く抑えられた。
【０１３４】
実施例６
本実施例では、本発明に係る第３のＡｌ合金膜［第１層＝Ａｌ−３０原子％Ｍｏ−３０原子％Ｍｎ（膜厚２０ｎｍ）、第２層＝Ａｌ−０．１原子％Ｎｉ−０．５原子％Ｇｅ−０．２原子％Ｎｄ（膜厚３００ｎｍ）、第３層＝Ａｌ−３０原子％Ｍｏ−３０原子％Ｍｎ（膜厚２０ｎｍ）の３層構造］を用い、表９に示すように第３層の膜厚を変化させたときのＩＴＯとのコンタクト抵抗を測定した。これらの結果を表９に記載する。
【０１３５】
【表９】
【０１３６】
表９より、第３層のＡｌ合金の膜厚が５ｎｍの場合、コンタクト抵抗が１．１ｋΩと基準値を大きく超えたのに対し、膜厚を１０ｎｍ以上に制御するとコンタクト抵抗は１００Ω以下となり、十分に低い抵抗が得られた。
【０１３７】
その理由は詳細には不明であるが、第３層の膜厚が１０ｎｍ以上に厚くなると、第３層を構成するＡｌ−Ｍｏ−Ｍｎ合金は面内に均一に成膜されるため、膜厚に依存せずに所望とする拡散バリア性が発揮されるためと推察される。
【０１３８】
実施例７（エッチング加工性の評価）
本実施例では、本発明のＡｌ合金膜をソース・ドレインおよびゲート配線の下地材として使用すれば、ウェットエッチングによる配線加工の際に良好なテーパ形状が得られることを調べた。ここでは、第２のＡｌ合金膜（２層）を用いた。
【０１３９】
具体的には、ガラス基板上に、第１層のＡｌ合金（Ａｌ−４０原子％Ｍｏ、膜厚５０ｎｍ）および第２層のＡｌ合金（組成：Ａｌ−０．１原子％Ｎｉ−０．５原子％Ｇｅ−０．２原子％Ｎｄ、膜厚２５０ｎｍ）を順次積層した配線膜を、前述した実施例１と同様にスパッタリング法を用いて形成した。次に、レジストを塗布した後、フォトリソグラフィ工程によりレジストをパターニングし、Ａｌ合金用エッチング液（ナガセケムテックス社製の「ＡＣ１０１」）を使用して上記Ａｌ合金膜のウェットエッチングを行った。エッチング時の薬液温度は３０℃であり、浸漬時間は目視でＡｌ合金の薄膜が消失する時間の５０％をオーバーエッチングとして行った。図７に、ウェットエッチング後のＡｌ合金膜の断面形状を示すＳＥＭ写真（倍率５万倍）を示す。
【０１４０】
比較のため、基板側から順に、純Ｍｏ（膜厚５０ｎｍ）／純Ａｌ（膜厚３００ｎｍ）／純Ｍｏ（膜厚５０ｎｍ）の３層構造配線膜を上記と同様にして形成し、ウェットエッチングを行なった。図８に、ウェットエッチング後のＡｌ合金膜の断面形状を示すＳＥＭ写真（倍率５万倍）を示す。
【０１４１】
図８より、下地Ｍｏ膜にアンダーカットが入っていることが分かる。このような形状は、その後のＳｉＮパッシベーション成膜時に十分カバレッジできないなどの不具合を招く原因となる。
【０１４２】
これに対し、本発明のＡｌ合金膜を用いた図７では、上記のアンダーカットはみられず、良好なテーパー形状を実現できた。これは、下地材として用いたＡｌ−Ｍｏ合金が純Ｍｏと比較してエッチング速度が遅いためであり、本発明のＡｌ合金膜はウェットエッチング加工性に優れていることがわかった。
【０１４３】
上記の実施例１〜４、６、７では、第２層のＡｌ合金としてＡｌ−０．１原子％Ｎｉ−０．５原子％Ｇｅ−０．２原子％Ｎｄの低抵抗Ａｌ合金を用いたが、これに限定されず、他の低抵抗Ａｌ合金（純Ａｌ、Ａｌ−Ｎｄ合金、Ａｌ−Ｃｕ合金、Ａｌ−Ｓｉ合金等）を用いても同様の効果が得られることを確認している。本発明では、第１層Ａｌ合金の組成および含有量を特定したところに特徴があり、これにより、Ａｌ合金とアモルファスシリコンとの界面にＡｌとＳｉの拡散を防止し得る拡散バリア状態を形成させたところに特徴があるのであって、第２層Ａｌ合金の組成は、第２層を構成する元素がＳｉ中へ拡散して悪影響を及ぼすものでない限り、特に限定されないからである。
【０１４４】
実施例８
本実施例では、本発明で規定する第１のＡｌ合金膜（単層、膜厚３００ｎｍ）をソース・ドレイン電極として用いたときのＴＦＴ特性およびＩＴＯとのコンタクト抵抗を測定した。詳細には、表１０に示すように種々のＡｌ合金膜を用いたときの特性について、ＴＦＴ特性は前述した実施例１と同様にして測定し、ＩＴＯとのコンタクト抵抗は前述した実施例５と同様にして測定した。これらの結果を表１０に併記する。
【０１４５】
【表１０】
【０１４６】
表１０より、本発明で規定するＭｏ量、またはＭｏ量およびＸ群元素の量を含むものは、良好な特性が得られており、配線膜として十分使用可能であることが分った。
【０１４７】
実施例９
本実施例では、本発明で規定する第３のＡｌ合金膜（３層）をソース・ドレイン電極として用いたときのヒロック密度（耐熱性）および電気抵抗率を測定した。詳細には、表１１に記載の種々の組成および膜厚を有する３層構造のＡｌ合金膜を用い、前述した実施例２と同様にして電気抵抗率を測定すると共に、以下のようにしてヒロック密度を測定した。
【０１４８】
（ヒロック密度の測定法）
前述した実施例２と同様にしてＡｌ合金膜に１０μｍ幅のラインアンドペースパターンを形成したものを用意し、その表面を光学顕微鏡観察を用いて観察し、直径０．１μｍ以上のヒロック密度をカウントした。判定基準は、１．０×１０9個/ｍ2以下であるものを○、３．３×１０8個/ｍ2未満であった場合を◎とした。
【０１４９】
これらの結果を表１１に記載する。
【０１５０】
【表１１】
【０１５１】
表１１より、第２層としてＦｅ、Ｓｉ、Ｃｕのいずれかを含むＡｌ合金を用いたものは、純Ａｌを用いたものと同程度の低い電気抵抗率を有しており、且つ、純Ａｌに比べてヒロック密度が低減しており、耐熱性に優れていることが分かる。このような効果は、第１層の膜厚を厚くしたときにも同様に認められた。なお、表には示していないが、これらのＡｌ合金膜のＴＦＴ特性およびＩＴＯとのコンタクト抵抗を測定したところ、いずれも良好な特性を示していることも確認された。
【符号の説明】
【０１５２】
１ ガラス基板
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
３３ 絶縁性保護膜
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示装置の基板上で、薄膜トランジスタの半導体層および／または透明導電膜と直接接続されるＡｌ合金膜であって、
前記Ａｌ合金膜は、
３０原子％以上のＭｏを含有するＡｌ−Ｍｏ合金；または
Ｍｏと、Ｍｎ、Ｎｄ、Ｎｉ、Ｍｇ、およびＦｅよりなるＸ群から選択される少なくとも１種とを含有するＡｌ−Ｍｏ−Ｘ合金であって、Ｍｏの含有量を［Ｍｏ］、Ｘ群の含有量を［Ｘ］としたとき、３０原子％≦［Ｍｏ］＋［Ｘ］≦８０原子％、且つ、［Ｍｏ］≧1０原子％を満足するＡｌ合金の単層からなることを特徴とする表示装置用Ａｌ合金膜。
【請求項２】
表示装置の基板上で、薄膜トランジスタの半導体層と直接接続されるＡｌ合金膜であって、
前記Ａｌ合金膜は、
３０原子％以上のＭｏを含有するＡｌ−Ｍｏ合金；またはＭｏと、Ｍｎ、Ｎｄ、Ｎｉ、Ｍｇ、およびＦｅよりなるＸ群から選択される少なくとも１種とを含有するＡｌ−Ｍｏ−Ｘ合金であって、Ｍｏの含有量を［Ｍｏ］、Ｘ群の含有量を［Ｘ］としたとき、３０原子％≦［Ｍｏ］＋［Ｘ］≦８０原子％、且つ、［Ｍｏ］≧1０原子％を満足する第１層と、
純Ａｌ膜またはＡｌ合金の第２層と、からなり、
前記第１層は、半導体と直接接続されている配線の下地膜であることを特徴とする表示装置用Ａｌ合金膜。
【請求項３】
表示装置の基板上で、薄膜トランジスタの半導体層および透明導電膜と直接接続されるＡｌ合金膜であって、
前記Ａｌ合金膜は、
３０原子％以上のＭｏを含有するＡｌ−Ｍｏ合金；またはＭｏと、Ｍｎ、Ｎｄ、Ｎｉ、Ｍｇ、およびＦｅよりなるＸ群から選択される少なくとも１種とを含有するＡｌ−Ｍｏ−Ｘ合金であって、Ｍｏの含有量を［Ｍｏ］、Ｘ群の含有量を［Ｘ］としたとき、３０原子％≦［Ｍｏ］＋［Ｘ］≦８０原子％、且つ、［Ｍｏ］≧1０原子％を満足する第１層と、
純Ａｌ膜またはＡｌ合金の第２層と、
３０原子％以上のＭｏを含有するＡｌ−Ｍｏ合金；またはＭｏと、Ｍｎ、Ｎｄ、Ｎｉ、Ｍｇ、およびＦｅよりなるＸ群から選択される少なくとも１種とを含有するＡｌ−Ｍｏ−Ｘ合金であって、Ｍｏの含有量を［Ｍｏ］、Ｘ群の含有量を［Ｘ］としたとき、３０原子％≦［Ｍｏ］＋［Ｘ］≦８０原子％、且つ、［Ｍｏ］≧1０原子％を満足する第３層と、からなり、
前記第１層は前記半導体と直接接続される配線の下地膜であり、前記第３層は前記透明導電膜と直接接続される配線の上層膜であることを特徴とする表示装置用Ａｌ合金膜。
【請求項４】
表示装置の基板上で、薄膜トランジスタの半導体層と直接接続されるＡｌ合金膜であって、
前記Ａｌ合金膜は、
３０原子％以上のＭｏを含有するＡｌ−Ｍｏ合金；または Ｍｏと、Ｍｎ、Ｎｄ、Ｎｉ、Ｍｇ、およびＦｅよりなるＸ群から選択される少なくとも１種とを含有するＡｌ−Ｍｏ−Ｘ合金であって、Ｍｏの含有量を［Ｍｏ］、Ｘ群の含有量を［Ｘ］としたとき、３０原子％≦［Ｍｏ］＋［Ｘ］≦８０原子％、且つ、［Ｍｏ］≧1０原子％を満足する第１層と、
純Ａｌ膜またはＡｌ合金の第２層と、
Ｍｏ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｔａ、およびＷよりなる群から選択される少なくとも一種の元素を含有する第３層と、からなり、
前記第１層は前記半導体と直接接続され配線の下地膜であり、前記第３層は前記透明導電膜と直接接続される配線の上層膜であることを特徴とする表示装置用Ａｌ合金膜。
【請求項５】
前記Ａｌ合金膜の電気抵抗率は３．０〜１２．０μΩｃｍである請求項２〜４のいずれかに記載の表示装置用Ａｌ合金膜。
【請求項６】
前記第１層の膜厚は１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である請求項２〜５のいずれかに記載の表示装置用Ａｌ合金膜。
【請求項７】
前記第３層の膜厚が１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である請求項３〜６のいずれかに記載の表示装置用Ａｌ合金膜。
【請求項８】
前記第３層のＡｌ合金の組成は前記第１層のＡｌ合金の組成と同一である請求項３、５〜７のいずれかに記載の表示装置用Ａｌ合金膜。
【請求項９】
前記単層の膜厚は１０ｎｍ以上、１０００ｎｍ以下である請求項１に記載の表示装置用Ａｌ合金膜。
【請求項１０】
Ｍｏと、Ｍｎ、Ｎｄ、Ｎｉ、Ｍｇ、およびＦｅよりなるＸ群から選択される少なくとも１種とを含有し、Ｍｏの含有量を［Ｍｏ］、Ｘ群の含有量を［Ｘ］としたとき、３０原子％≦［Ｍｏ］＋［Ｘ］≦８０原子％、且つ、［Ｍｏ］≧1０原子％を満足し、残部：Ａｌおよび不可避的不純物であることを特徴とするスパッタリングターゲット。
【請求項１１】
請求項１〜９のいずれかに記載の表示装置用Ａｌ合金膜を備えた薄膜トランジスタ基板。
【請求項１２】
請求項１１に記載の薄膜トランジスタ基板を備えた表示装置。
【請求項１】
表示装置の基板上で、薄膜トランジスタの半導体層および／または透明導電膜と直接接続されるＡｌ合金膜であって、
前記Ａｌ合金膜は、
３０原子％以上のＭｏを含有するＡｌ−Ｍｏ合金；または
Ｍｏと、Ｍｎ、Ｎｄ、Ｎｉ、Ｍｇ、およびＦｅよりなるＸ群から選択される少なくとも１種とを含有するＡｌ−Ｍｏ−Ｘ合金であって、Ｍｏの含有量を［Ｍｏ］、Ｘ群の含有量を［Ｘ］としたとき、３０原子％≦［Ｍｏ］＋［Ｘ］≦８０原子％、且つ、［Ｍｏ］≧1０原子％を満足するＡｌ合金の単層からなることを特徴とする表示装置用Ａｌ合金膜。
【請求項２】
表示装置の基板上で、薄膜トランジスタの半導体層と直接接続されるＡｌ合金膜であって、
前記Ａｌ合金膜は、
３０原子％以上のＭｏを含有するＡｌ−Ｍｏ合金；またはＭｏと、Ｍｎ、Ｎｄ、Ｎｉ、Ｍｇ、およびＦｅよりなるＸ群から選択される少なくとも１種とを含有するＡｌ−Ｍｏ−Ｘ合金であって、Ｍｏの含有量を［Ｍｏ］、Ｘ群の含有量を［Ｘ］としたとき、３０原子％≦［Ｍｏ］＋［Ｘ］≦８０原子％、且つ、［Ｍｏ］≧1０原子％を満足する第１層と、
純Ａｌ膜またはＡｌ合金の第２層と、からなり、
前記第１層は、半導体と直接接続されている配線の下地膜であることを特徴とする表示装置用Ａｌ合金膜。
【請求項３】
表示装置の基板上で、薄膜トランジスタの半導体層および透明導電膜と直接接続されるＡｌ合金膜であって、
前記Ａｌ合金膜は、
３０原子％以上のＭｏを含有するＡｌ−Ｍｏ合金；またはＭｏと、Ｍｎ、Ｎｄ、Ｎｉ、Ｍｇ、およびＦｅよりなるＸ群から選択される少なくとも１種とを含有するＡｌ−Ｍｏ−Ｘ合金であって、Ｍｏの含有量を［Ｍｏ］、Ｘ群の含有量を［Ｘ］としたとき、３０原子％≦［Ｍｏ］＋［Ｘ］≦８０原子％、且つ、［Ｍｏ］≧1０原子％を満足する第１層と、
純Ａｌ膜またはＡｌ合金の第２層と、
３０原子％以上のＭｏを含有するＡｌ−Ｍｏ合金；またはＭｏと、Ｍｎ、Ｎｄ、Ｎｉ、Ｍｇ、およびＦｅよりなるＸ群から選択される少なくとも１種とを含有するＡｌ−Ｍｏ−Ｘ合金であって、Ｍｏの含有量を［Ｍｏ］、Ｘ群の含有量を［Ｘ］としたとき、３０原子％≦［Ｍｏ］＋［Ｘ］≦８０原子％、且つ、［Ｍｏ］≧1０原子％を満足する第３層と、からなり、
前記第１層は前記半導体と直接接続される配線の下地膜であり、前記第３層は前記透明導電膜と直接接続される配線の上層膜であることを特徴とする表示装置用Ａｌ合金膜。
【請求項４】
表示装置の基板上で、薄膜トランジスタの半導体層と直接接続されるＡｌ合金膜であって、
前記Ａｌ合金膜は、
３０原子％以上のＭｏを含有するＡｌ−Ｍｏ合金；または Ｍｏと、Ｍｎ、Ｎｄ、Ｎｉ、Ｍｇ、およびＦｅよりなるＸ群から選択される少なくとも１種とを含有するＡｌ−Ｍｏ−Ｘ合金であって、Ｍｏの含有量を［Ｍｏ］、Ｘ群の含有量を［Ｘ］としたとき、３０原子％≦［Ｍｏ］＋［Ｘ］≦８０原子％、且つ、［Ｍｏ］≧1０原子％を満足する第１層と、
純Ａｌ膜またはＡｌ合金の第２層と、
Ｍｏ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｔａ、およびＷよりなる群から選択される少なくとも一種の元素を含有する第３層と、からなり、
前記第１層は前記半導体と直接接続され配線の下地膜であり、前記第３層は前記透明導電膜と直接接続される配線の上層膜であることを特徴とする表示装置用Ａｌ合金膜。
【請求項５】
前記Ａｌ合金膜の電気抵抗率は３．０〜１２．０μΩｃｍである請求項２〜４のいずれかに記載の表示装置用Ａｌ合金膜。
【請求項６】
前記第１層の膜厚は１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である請求項２〜５のいずれかに記載の表示装置用Ａｌ合金膜。
【請求項７】
前記第３層の膜厚が１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である請求項３〜６のいずれかに記載の表示装置用Ａｌ合金膜。
【請求項８】
前記第３層のＡｌ合金の組成は前記第１層のＡｌ合金の組成と同一である請求項３、５〜７のいずれかに記載の表示装置用Ａｌ合金膜。
【請求項９】
前記単層の膜厚は１０ｎｍ以上、１０００ｎｍ以下である請求項１に記載の表示装置用Ａｌ合金膜。
【請求項１０】
Ｍｏと、Ｍｎ、Ｎｄ、Ｎｉ、Ｍｇ、およびＦｅよりなるＸ群から選択される少なくとも１種とを含有し、Ｍｏの含有量を［Ｍｏ］、Ｘ群の含有量を［Ｘ］としたとき、３０原子％≦［Ｍｏ］＋［Ｘ］≦８０原子％、且つ、［Ｍｏ］≧1０原子％を満足し、残部：Ａｌおよび不可避的不純物であることを特徴とするスパッタリングターゲット。
【請求項１１】
請求項１〜９のいずれかに記載の表示装置用Ａｌ合金膜を備えた薄膜トランジスタ基板。
【請求項１２】
請求項１１に記載の薄膜トランジスタ基板を備えた表示装置。
【図１】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−２３２６５４（Ｐ２０１１−２３２６５４Ａ）
【公開日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１０４４７４（Ｐ２０１０−１０４４７４）
【出願日】平成２２年４月２８日（２０１０．４．２８）
【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２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月２８日（２０１０．４．２８）
【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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