配線構造およびその製造方法、並びに配線構造を備えた表示装置
【課題】基板側から順に、Ａｌ合金膜と、当該Ａｌ合金膜と直接接続する薄膜トランジスタの酸化物半導体層と、を有し、ＴｉやＭｏなどの高融点金属を省略してＡｌ合金膜を酸化物半導体層と直接接続しても低コンタクト抵抗を実現できる新規な表示装置用Ａｌ合金膜を有する配線構造を提供する。
【解決手段】上記配線構造において、半導体層は酸化物半導体からなり、Ａｌ合金膜は、Ｎｉおよび／またはＣｏを含むものである。
【解決手段】上記配線構造において、半導体層は酸化物半導体からなり、Ａｌ合金膜は、Ｎｉおよび／またはＣｏを含むものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板側から順に、Ａｌ合金膜と、当該Ａｌ合金膜と直接接続する薄膜トランジスタの半導体層と、を備えた配線構造であって、当該半導体層が酸化物半導体からなる酸化物半導体層で構成されている配線構造、およびその製造方法；並びに当該配線構造を備えた表示装置に関するものである。本発明の配線構造は、例えば液晶ディスプレイ（液晶表示装置）や有機ＥＬディスプレイ等のフラットパネルディスプレイに代表的に用いられる。以下では、液晶表示装置を代表的に取り上げ、説明するがこれに限定する趣旨ではない。
【背景技術】
【０００２】
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液晶表示装置は、薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、以下「ＴＦＴ」と呼ぶ。）をスイッチング素子とし、画素電極を構成する透明導電膜（酸化物導電膜）と、ゲート配線およびソース−ドレイン配線等の配線部と、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Ｓｉ半導体層を備えたＴＦＴ基板と、ＴＦＴ基板に対して所定の間隔をおいて対向して配置され共通電極を備えた対向基板と、ＴＦＴ基板と対向基板との間に充填された液晶層と、から構成されている。
【０００３】
現在、液晶用ＴＦＴの半導体層には、上述したようにａ−Ｓｉが多く用いられている。しかし、次世代ディスプレイには、大型・高解像度・高速駆動が求められており、従来のａ−Ｓｉではキャリア移動度が低いため、この要求スペックを満たすことができない。そこで近年、酸化物半導体が注目されている。酸化物半導体は、ａ−Ｓｉと比較して、高いキャリア移動度を有している。更に酸化物半導体は、スパッタリング法によって低温で大面積に形成できるため、耐熱性の低い樹脂基板なども使用でき、その結果、フレキシブルディスプレイの実現が可能である。
【０００４】
このような酸化物半導体を半導体デバイスに用いた例として、例えば特許文献１には、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化カドミウム（ＣｄＯ）に、ＩＩＢ元素、ＩＩＡ元素、もしくはＶＩＢ元素を加えた化合物、または混合物のうちのいずれかを用い、３ｄ遷移金属元素；または希土類元素；または透明半導体の透明性を失わせずに高抵抗にする不純物をドープしたものが用いられている。酸化物半導体のなかでも、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎ、Ｓｎよりなる群から選択される少なくとも１種以上の元素を含む酸化物（ＩＧＺＯ、ＺＴＯ、ＩＺＯ、ＩＴＯ、ＺｎＯ、ＡＺＴＯ、ＧＺＴＯ）は、非常に高いキャリア移動度を有するため、好ましく用いられている。
【０００５】
ところで、ＩＧＺＯなどに代表される酸化物半導体を用いたＴＦＴ基板では、ゲート配線やソース−ドレイン配線などの配線材料として、ＭｏやＴｉ単層、あるいは純ＡｌまたはＡｌ−ＮｄなどのＡｌ合金（以下、これらをまとめて「Ａｌ系合金」ということがある。）の上および／または下にＴｉやＭｏなどの高融点金属（バリアメアタル層）を介在させた積層材料が主に使われている。Ａｌ系合金は、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採用されている。また、配線材料に高融点金属を使用する主な理由は、Ａｌは非常に酸化され易く、Ａｌ系合金配線を酸化物半導体層と直接接続すると、液晶ディスプレイの成膜過程で生じる酸素や成膜時に添加する酸素などによってＡｌ系合金配線と酸化物半導体層との界面に高抵抗なＡｌ酸化物の絶縁層が生成し、酸化物半導体層との接続抵抗（コンタクト抵抗）が上昇し、画面の表示品位が低下するからである。しかしながら、高融点金属の使用は、コストの上昇や生産性の低下を招くため、液晶ディスプレイの大量生産を考えると、高融点金属の省略が望まれている。すなわち、バリアメタル層を省略し、Ａｌ系合金化配線を酸化物半導体層と直接接続させても、コンタクト抵抗の低減化が可能な新規な配線材料の提供が望まれている。
【０００６】
一方、酸化物半導体層を備えたＴＦＴ基板の配線構造に着目すると、現在、ＴＦＴの構造として、図２に示す配線構造（以下、説明の便宜上、従来構造と呼ぶ場合がある。）が汎用されている。図２では、基板側から順に、ゲート電極、ゲート絶縁膜、半導体膜、ソース−ドレイン電極が形成されている。図２には、ゲート電極が下側にある「ボトムゲート型」の例を示しているが、ゲート電極が上側にある「トップゲート型」も包含される。また、酸化物半導体を用いる場合は、ゲート絶縁膜として、ＳｉＮ膜ではなくＳｉＯ2やＳｉＯＮが多く用いられる。酸化物半導体は、還元雰囲気下ではその優れた特性が失われるため、酸化性雰囲気下で成膜可能なＳｉＯ2（ＳｉＯＮ）の使用が推奨されるからである。
【０００７】
しかし、ＩＧＺＯなどの酸化物半導体を用いた従来構造のＴＦＴ基板は、以下の問題を抱えている。第１に、ＩＧＺＯの上層に形成されたソース−ドレイン電極などの金属電極（Ａｌ系配線材料）を、酸系のエッチング液などを用いてウェットエッチングして配線パターンを形成する際、ＩＧＺＯとＡｌ系配線材料とのエッチング選択比がない（換言すると、上層のＡｌ系配線材料のみ選択的にエッチングし、下層のＩＧＺＯまではエッチングしないというエッチング選択性が小さい）ため、エッチングにより下のＩＧＺＯまでダメージを受けてしまうという問題がある。この対策として、例えば、ＩＧＺＯのチャネル層上に保護層としてエッチストッパ層を設ける方法が提案されているが、工程が複雑となり、生産コストの上昇をもたらす。第２に、上記の従来構造では、約２５０℃以上の熱履歴を受けるとソースドレイン電極と酸化物半導体との間のコンタクト抵抗が上昇するという問題がある。これについては、Ｔｉなどの高融点金属を介在させるとコンタクト抵抗の上昇が抑えられるが、前述したように、コストや生産性の観点から、高融点金属（バリアメタル層）の省略が強く切望されている。また、Ｔｉは、プラズマを用いたドライエッチングによって成膜されるが、Ｃｕのようなドライエッチングが難しい配線材料には、適用が困難である。
【０００８】
そこで最近、図２の従来構造とは酸化物半導体膜とソース−ドレイン電極の順番が逆転した、図１に示す配線構造（図２の従来構造と区別するため、説明の便宜上、本発明構造と呼ぶ場合がある。）が提案されている。これは、基板側から順に、ゲート電極、ゲート絶縁膜、ソース−ドレイン電極、酸化物半導体膜が形成された構造を有している。図１に示すように、酸化物半導体と画素電極を構成する透明導電膜（図中、ＩＴＯ）は、ソース−ドレインを構成する配線材料と略同一平面上にある。図１には、ゲート電極が下側にある「ボトムゲート型」の例を示しているが、前述した図２に示す従来構造と同様、ゲート電極が上側にある「トップゲート型」も包含される。
【０００９】
図１に示す本発明構造を採用すれば、前述した図２の従来構造が抱える問題点を解消できると考えられる。しかしながら、本発明構造では、ＴｉやＭｏなどの高融点金属（バリアメタル層）を純Ａｌなど直接酸化物半導体とのコンタクトができない材料に介在させると、実効チャネル長が決まらないという問題を抱えている。すなわち、ＴｉやＭｏなどの高融点金属を純Ａｌの上・下に介在させる場合、純ＡｌとＩＧＺＯの間は電気的に接続できないので、ソース−ドレイン電極とＩＧＺＯとの間に流れる電流（例えば上側と下側）のいずれを実効チャネル長と定めれば良いか容易に決定し難いという問題を抱えている。
【００１０】
そこで、図１に示す本発明構造に適用可能な新規なＡｌ合金膜であって、バリアメタル層を省略して当該Ａｌ合金膜を酸化物半導体層と直接接続しても、コンタクト抵抗が低く抑えられたＡｌ合金膜を備えた配線構造の提供が強く望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００２−７６３５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、基板側から順に、Ａｌ合金膜と、当該Ａｌ合金膜と接続する薄膜トランジスタの酸化物半導体層と、を有し、ＴｉやＭｏなどの高融点金属（バリアメタル層）を省略してＡｌ合金膜を酸化物半導体層と直接接続しても低コンタクト抵抗を実現できる新規な表示装置用Ａｌ合金膜を有する配線構造、およびその製造方法、並びに当該配線構造を備えた表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決し得た本発明の配線構造は、基板の上に、基板側から順に、Ａｌ合金膜と、前記Ａｌ合金膜と直接接続する薄膜トランジスタの半導体層と、を有しており、前記半導体層は酸化物半導体からなり、前記Ａｌ合金膜は、Ｎｉおよび／またはＣｏを含むものであるところに要旨を有するものである。
【００１４】
好ましい実施形態において、前記Ａｌ合金膜は、前記半導体層と直接接続する同一平面で、画素電極を構成する透明導電膜と直接接続している。
【００１５】
好ましい実施形態において、前記Ａｌ合金膜は、Ｎｉおよび／またはＣｏを０．１０〜２原子％含むものである。
【００１６】
好ましい実施形態において、前記Ａｌ合金膜と前記酸化物半導体層との界面に、Ｎｉおよび／またはＣｏの一部が析出および／または濃化している。
【００１７】
好ましい実施形態において、前記Ａｌ合金膜は、更にＣｕおよび／またはＧｅを０．０５〜２原子％含むものである。
【００１８】
好ましい実施形態において、前記Ａｌ合金膜は、更に希土類元素を０．０５〜１原子％含むものである。
【００１９】
好ましい実施形態において、前記希土類元素は、Ｎｄ、Ｌａ、およびＧｄよりなる群から選択される少なくとも一種である。
【００２０】
好ましい実施形態において、前記酸化物半導体層と直接接続する前記Ａｌ合金膜の表面は、最大高さＲｚで５ｎｍ以上の凹凸が形成されたものである。
【００２１】
好ましい実施形態において、前記透明導電膜と直接接続する前記Ａｌ合金膜の表面は、最大高さＲｚで５ｎｍ以上の凹凸が形成されたものである。
【００２２】
好ましい実施形態において、前記酸化物半導体は、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎ、Ｔｉ、およびＳｎよりなる群から選択される少なくとも１種の元素を含む酸化物からなるものである。
【００２３】
好ましい実施形態において、前記透明導電膜は、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎ、およびＳｎよりなる群から選択される少なくとも１種の元素を含む酸化物からなるものである。
【００２４】
好ましい実施形態において、前記透明導電膜は、ＩＴＯまたはＩＺＯである。
【００２５】
好ましい実施形態において、前記薄膜トランジスタがボトムゲート型を有するものであって、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に用いられるものである。
【００２６】
本発明には、上記のいずれかの配線構造を備えた表示装置も包含される。
【００２７】
また、上記課題を解決し得た本発明に係る配線構造の製造方法は、上記のＡｌ合金膜を成膜し、成膜後に２００℃以上の加熱温度で熱処理した後、アルカリ処理を行なってから前記酸化物半導体層を成膜するか；または、前記Ａｌ合金膜を２００℃以上の基板温度で成膜した後、アルカリ処理を行なってから前記酸化物半導体層を成膜することにより、前記Ａｌ合金膜と前記酸化物半導体層との界面に、Ｎｉおよび／またはＣｏの一部を析出および／または濃化させるところに要旨を有するものである。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、基板側から順に、Ａｌ合金膜と、当該Ａｌ合金膜と接続する薄膜トランジスタの酸化物半導体層と、を備えた配線構造において、Ａｌ合金膜を酸化物半導体層と直接接続しても低コンタクト抵抗を実現できる配線構造を提供することができた。本発明によれば、ＴｉやＭｏなどの高融点金属（バリアメタル層）を省略できるため、図１に示す配線構造が抱える問題点（実効チャネル長が決まらないなど）を解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は、本発明の代表的な配線構造を示す概略断面説明図である。
【図２】図２は、従来の配線構造を示す概略断面説明図である。
【図３】図３は、実施例において、ＩＴＯ又はＩＺＯとのコンタクト抵抗率の測定に用いた電極パターンを示す図である。
【図４】図４は、実施例において、ＩＧＺＯ又はＺＴＯとのコンタクト抵抗率の測定に用いた電極パターンを示す図である。
【図５】図５は、Ｎｏ．４６のＴＥＭ画像である。
【図６】図６は、比較のために作製した試料のＴＥＭ画像である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本発明者らは、ＴＦＴの半導体層としてＩＧＺＯなどの酸化物半導体を用いた、図１に示す構造（基板側から順に、Ａｌ合金膜と、Ａｌ合金膜と接続する薄膜トランジスタの酸化物半導体層と、を備えた配線構造）に適用可能であり、ＴｉやＭｏなどの高融点金属（バリアメタル層）を省略してＡｌ合金膜を酸化物半導体層と直接接続しても、低コンタクト抵抗を実現できる新規な表示装置用Ａｌ合金膜（以下、ダイレクトコンタクト用Ａｌ合金膜と呼ぶ場合がある。）を備えた配線構造を提供するため、検討を重ねてきた。その結果、Ｎｉおよび／またはＣｏを含むＡｌ合金膜を用いれば所期の目的が達成されることを見出し、本発明を完成した。
【００３１】
上記のＡｌ合金膜は、好ましくは画素電極を構成する透明導電膜（代表的にはＩＴＯやＩＺＯなど）と直接接続されている（図１を参照）。また、コンタクト抵抗の更なる低減化を目指してＣｕおよび／またはＧｅを更に含むＡｌ合金膜や、耐熱性の向上を目指して希土類元素（代表的にはＮｄ、Ｌａ、Ｇｄの少なくとも一種）を更に含むＡｌ合金膜が好適に用いられる。また、低コンタクト抵抗の実現に寄与すると考えられるＮｉおよび／またはＣｏの析出物や濃化層を形成するには、酸化物半導体層と直接接続する上記Ａｌ合金膜の表面（更には、透明導電膜と直接接続する上記Ａｌ合金膜の表面）は、最大高さＲｚで５ｎｍ以上であることが好ましい。このようなＮｉおよび／またはＣｏの析出物や濃化層を得るためには、Ａｌ合金成膜時の基板温度（以下、成膜温度と呼ぶ場合がある。）の制御（約２００℃以上の加熱処理）、および／またはＡｌ成膜後の加熱処理（約２００℃以上の加熱処理）と、所定のアルカリ処理を適切に組合わせて行なうことが有効である。例えば、（ア）成膜時の基板温度を約２００℃以上に高めて加熱処理し、所定のアルカリ処理を行なってから、酸化物半導体膜を成膜する（この場合、成膜後の加熱処理は必須でなく、行なっても良いし行わなくても良い）方法や、あるいは、（イ）基板温度にかかわらず（基板温度は加熱せずに室温ままでも良いし、例えば２００℃以上に加熱しても良い）、Ａｌ合金成膜後の加熱処理を約２００℃以上の温度で行ない、所定のアルカリ処理を行なってから、酸化物半導体膜を成膜する方法などが挙げられる。
【００３２】
以下、前述した図１を参照しながら、本発明の配線構造およびその製造方法の好ましい実施形態を説明するが、本発明はこれに限定されない。なお、図１では、ボトムゲート型の例を示しているが、これに限定されず、トップゲート型も含まれる。また、図１では、酸化物半導体層の代表例としてＩＧＺＯを用いているが、これに限定されず、液晶表示装置などの表示装置に用いられる酸化物半導体をすべて用いることができる。
【００３３】
図１に示すＴＦＴ基板は、基板側から順に、ゲート電極（図ではＡｌ合金）、ゲート絶縁膜（図ではＳｉＯ2）、ソース電極・ドレイン電極（図ではＡｌ合金、詳細は後述する。）、チャネル層（酸化物半導体層、図ではＩＧＺＯ）、保護層（図ではＳｉＯ2）を順次積層した配線構造（ボトムゲート型）を有している。ここで、図１の保護層はＳｉＯＮであっても良く、同様に、ゲート絶縁膜はＳｉＯＮであっても良い。というのも、酸化物半導体は、還元雰囲気下ではその優れた特性が劣化するため、酸化性雰囲気下で成膜を行うシリコン酸化膜（ＳｉＯ2）やシリコン酸窒化膜（ＳｉＯＮ）の使用が推奨されるからである。あるいは、保護層またはゲート絶縁膜のいずれか一方はＳｉＮであっても良い。
【００３４】
そして、本発明の特徴部分は、上記Ａｌ合金として、Ｎｉおよび／またはＣｏを含有するＡｌ合金を用いたところにある。Ｎｉおよび／またはＣｏの添加により、ソース電極および／またはドレイン電極を構成するＡｌ合金膜と酸化物半導体層との接触電気抵抗（コンタクト抵抗）を低減させることができる。すなわち、上記Ａｌ合金は、ダイレクトコンタクト用Ａｌ合金として極めて有用である。ＮｉおよびＣｏは、単独で含んでいても良いし、両方を含んでいても良い。
【００３５】
このような効果を十分発揮させるには、上記元素の含有量（Ｎｉ、Ｃｏを単独で含むときは単独の含有量であり、両方を含む場合は合計量である。）を、おおむね、０．１０原子％以上とすることが好ましい。コンタクト抵抗の低減化作用は、上記元素の含有量が一定量あればよく（一定量以上加えれば、コンタクト抵抗は飽和するため）、より好ましくは０．２原子％以上、更に好ましくは０．５原子％以上である。一方、上記元素の含有量が多すぎると、Ａｌ合金膜の電気抵抗率が上昇してしまうため、その上限を２原子％とすることが好ましく、より好ましくは１原子％である。
【００３６】
本発明に用いられるＡｌ合金膜は、上記のようにＮｉおよび／またはＣｏを含み、残部Ａｌ及び不可避不純物である。
【００３７】
上記Ａｌ合金膜には、更にＣｕおよび／またはＧｅを０．０５〜２原子％含有することができる。これらは、コンタクト抵抗の更なる低減化に寄与する元素であり、単独で添加しても良いし、両方を併用しても良い。このような効果を十分発揮させるには、上記元素の含有量（Ｃｕ、Ｇｅを単独で含むときは単独の含有量であり、両方を含む場合は合計量である。）を、おおむね、０．０５原子％以上とすることが好ましい。コンタクト抵抗の低減化作用は、上記元素の含有量が一定量以上あれば良く、より好ましくは０．１原子％以上、更に好ましくは０．２原子％以上である。一方、上記元素の含有量が多すぎると、Ａｌ合金膜の電気抵抗率が上昇してしまうため、その上限を２原子％とすることが好ましく、より好ましくは１原子％である。
【００３８】
上記Ａｌ合金膜には、更に希土類元素を０．０５〜１原子％含有することができる。これらは、耐熱性の向上に有用な元素であり、希土類元素の１種を含有しても良いし、２種以上を併用しても良い。上記元素のより好ましい含有量（単独で含む場合は単独の含有量であり、２種以上を含むときは合計量である。）は０．１〜０．５原子％、更に好ましくは０．２〜０．３５原子％である。ここで、希土類元素とは、ランタノイド元素（周期表において、原子番号５７のＬａから原子番号７１のＬｕまでの合計１５元素）に、Ｓｃ（スカンジウム）とＹ（イットリウム）とを加えた元素群を意味する。これらのなかでも、例えばＬａ、Ｎｄ、Ｙ、Ｇｄ、Ｃｅ、Ｄｙの使用が好ましく、より好ましくは、Ｌａ、Ｎｄ、Ｇｄであり、更に好ましくはＬａ、Ｎｄである。
【００３９】
上記Ａｌ合金膜における各合金元素の含有量は、例えばＩＣＰ発光分析（誘導結合プラズマ発光分析）法によって求めることができる。
【００４０】
本発明では、少なくともソース電極および／またはドレイン電極が上記Ａｌ合金膜で構成されていれば良く、その他の配線部（例えばゲート電極）の成分組成については特に限定されない。例えば、図１において、ゲート電極、走査線（図示せず）、信号線におけるドレイン配線部（図示せず）も、上記Ａｌ合金膜で構成されていても良く、この場合、ＴＦＴ基板におけるＡｌ合金配線の全てを同一成分組成とすることができる。
【００４１】
後記する実施例で実証したように、本発明によれば、酸化物半導体とＡｌ合金膜とのコンタクト抵抗が低く抑えられるが、これは、その界面に形成される(ア)Ｎｉおよび／またはＣｏを含む析出物；および／または、（イ）Ｎｉおよび／またはＣｏを含む濃化層が、深く関与していると推察される。Ａｌ合金膜が、更にＣｕおよび／またはＧｅや、希土類元素を含む場合は、これらの元素を更に含む析出物や濃化層が、その界面に形成されていると考えられる。この様な析出物や濃化層は、Ａｌ酸化物とは異なって導電性が高く、酸化物半導体とＡｌ合金膜との界面に電気抵抗の低い領域として部分的または全面的に形成されることで、コンタクト抵抗が大幅に低減されるものと思われる。
【００４２】
上記Ｎｉおよび／またはＣｏの析出および／または濃化は、所定の加熱処理と所定のアルカリ処理を組合わせて行なうことが好ましい。上記加熱処理によってＡｌ合金に含まれるＮｉなどが表面に析出し、上記アルカリ処理によって当該析出物を露出させると共に酸化皮膜を除去することができ、このように両方の処理を行なうことによってコンタクト抵抗を著しく低減することができる。アルカリ処理としては、代表的には、ＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムヒドロキシド）の約０．４質量％水溶液に約６０秒間程度浸漬する方法が挙げられる。その他、酸による処理やＡｒプラズマ照射による物理的な酸化膜除去も適用可能である。本発明に適用可能なアルカリ処理の詳細は、後記するＲｚの説明部分で説明する。
【００４３】
具体的には、上記加熱処理は、スパッタリング法によるＡｌ合金成膜時の基板温度（成膜温度）の制御（約２００℃以上の加熱処理）、および／またはＡｌ成膜後の加熱処理（約２００℃以上の加熱処理）を適切に組合わせて行なうことが有効である。スパッタリング法の詳細は後述する。詳細には、（ア）成膜温度を約２００℃以上に高めて加熱処理し、所定のアルカリ処理を行なってから、酸化物半導体膜を成膜する（この場合、成膜後の加熱処理は必須でなく、行なっても良いし行わなくても良い）方法や、あるいは、（イ）成膜温度にかかわらず（基板は加熱せずに室温ままでも良いし、例えば２００℃以上に加熱しても良い）、Ａｌ合金成膜後の加熱処理を約２００℃以上の温度で行なってから、所定のアルカリ処理を行ない、酸化物半導体膜を成膜する方法が挙げられる。なお、本発明のようにＡｌ合金膜の上に酸化物半導体を有する配線構造では、上記（ア）より、上記（イ）の熱処理方法（詳細には、基板を加熱せずに成膜後に加熱処理した後、アルカリ処理する方法）を採用することが推奨される。これにより、Ａｌ合金成膜後にアルミナなどの自然酸化膜が表面に形成されてコンタクト抵抗が上昇するのを有効に防止することができる。
【００４４】
上記（ア）および（イ）のいずれにおいても、２００℃以上での加熱処理時間は、５分間以上で６０分間以下とすることが好ましい。また、上記（ア）の基板温度の上限は、好ましくは２５０℃とする。一方、上記（イ）の成膜後加熱温度は、好ましくは２５０℃以上である。基材の耐熱温度や、耐ヒロック性などを考慮すると、上記（イ）の成膜後加熱温度を、約３５０℃以下とすることが好ましい。
【００４５】
なお、上記Ａｌ合金膜の成膜後に行う加熱処理は、前記析出・濃化を目的に行うものであってもよいし、前記Ａｌ合金膜形成後の熱履歴（例えば、ＳｉＮ膜を成膜する工程）が、前記温度・時間を満たすものであってもよい。
【００４６】
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。また、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、前述したＡｌ−（Ｎｉ／Ｃｏ）合金（好ましくは、Ｃｕ／Ｇｅや、希土類元素を更に含むもの）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。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。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。
【００４７】
また、酸化物半導体層と直接接続する前記Ａｌ合金膜の表面は、最大高さＲｚで５ｎｍ以上の凹凸が形成されていることが好ましい。これは、上記のようにして成膜したＡｌ合金膜を、酸化物半導体層と直接接続するのに先立って、アルカリ溶液でＡｌ合金膜の表面をウエットエッチング、またはＳＦ6とＡｒの混合ガスでＡｌ合金膜の表面をドライエッチングすることによって得られる。これにより、Ａｌは溶出し、Ａｌよりも貴な合金元素であるＮｉやＣｏは金属間化合物に含まれてＡｌ合金膜表面に析出し、Ａｌ合金表面に凹凸状として残存することになる。そして、この凹凸が最大高さＲｚで５ｎｍ以上のとき、コンタクト抵抗が低減される。ここで、最大高さＲｚとは、ＪＩＳ Ｂ０６０１（２００１年改正後のＪＩＳ規格）に基づくものである（評価長さは４ｍｍ）。
【００４８】
上記のような凹凸がＡｌ合金膜表面に形成されると、その後、酸化物半導体層と直接接触させても、高接触電気抵抗となる酸化物（ＡｌＯｘ）は形成されにくい状態となる。場合によっては、Ａｌよりも貴な金属元素を含む析出物が、透明導電膜と直接接触することになる。こうした状況が実現されることによって、酸化物半導体層とＡｌ合金膜における低接触電気抵抗を実現できることになる。最大高さＲｚは大きい程、良く、おおむね、８ｎｍ以上であることが好ましく、１０ｎｍ以上であることがより好ましい。製造効率の向上や、透明導電膜の断線防止などの製品の品質維持などを考慮すると、最大高さＲｚの上限は、おおむね、１００ｎｍとすることが好ましく、５０ｎｍとすることがより好ましい。
【００４９】
上記のような凹凸をＡｌ合金膜に形成するに当たっては、Ａｌ合金膜と酸化物半導体層とを直接接続するのに先だって、アルカリ溶液でＡｌ合金膜表面をウエットエッチングまたはドライエッチングすればよいが、このときのエッチング量（エッチング深さ）は、形成される凹凸の最大高さＲｚで５ｎｍ以上を実現するために、５ｎｍ以上とすることが好ましい。また、こうしたエッチング処理を行う時期については、Ａｌ合金膜と酸化物半導体層が物理的に直接接続する前であればよく、例えば窒化シリコン（ＳｉＮｘ）等の層間絶縁膜を形成する前であっても、同様の効果が発揮される。
【００５０】
上記の様なウエットエッチングをするためのアルカリ溶液としては、おおむね、ｐＨ９〜１３程度（好ましくはｐＨ１０．５〜１２．８程度）であり、Ａｌを溶出するがＡｌよりも貴な金属元素を溶出しないアルカリ溶液が挙げられる。具体的には、例えばｐＨ９〜１３程度のレジスト剥離液「ＴＯＫ１０６」（商品名：東京応化工業株式会社製）の水溶液、後記する実施例に用いたアルカリ溶液（ＡＺ エレクトロニックマテリアルズ株式会社のＡＺ ３００ＭＩＦデベロッパー）、ＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムヒドロキシド）を含む現像液原液またはｐＨ調整のため当該原液を希釈した溶液（ｐＨ約１０．５〜１３．５）、水酸化ナトリウム水溶液等が挙げられる。上記の「ＴＯＫ１０６」は、モノエタノールアミンとジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）の混合溶液であり、これらの混合比率によってｐＨの範囲を調整できる。ウエットエッチングの好ましい温度や時間は、所望の最大高さＲｚが得られるように、使用するアルカリ溶液やＡｌ合金の組成などに応じて適宜適切に定めれば良いが、おおむね、３０〜７０℃で５〜１８０秒間（好ましくは、３０〜６０℃で１０〜１２０秒間）であることが好ましい。
【００５１】
またドライエッチングをするためのガスとしては、ＳＦ6とＡｒの混合ガス(例えば、ＳＦ6：６０％、Ａｒ：４０％（いずれも体積％）)を用いることができる。窒化シリコン膜を形成した後にこの窒化シリコン膜をドライエッチングするときの混合ガスは、一般的にＳＦ6、ＡｒおよびＯ2の混合ガスが用いられるのであるが、こうした混合ガスによるドライエッチングでは、本発明の目的を達成することができない。ドライエッチングの好ましい条件は、所望の最大高さＲｚが得られるように、使用する混合ガスの種類やＡｌ合金の組成などに応じて適宜適切に定めれば良い。
【００５２】
上記のようなアルカリ溶液または混合ガスを用いてエッチング処理することによって、上記のような金属元素を含む析出物がＡｌ合金膜表面に濃化された状態となる。
【００５３】
なお、本発明に用いられるＡｌ合金膜は、好ましくはＩＴＯやＩＺＯなどの透明導電膜と直接接続されていても良いが、この場合、当該透明導電膜と直接接続するＡｌ合金膜の表面は、上記と同様に、最大高さＲｚで５ｎｍ以上の凹凸が形成されていることが好ましい。これにより、透明導電膜との低コンタクト抵抗が達成される。Ｒｚの好ましい範囲や、その制御方法は、上記と同様に行なえば良い。
【００５４】
以上、本発明を最も特徴付けるＡｌ合金膜について詳しく説明した。
【００５５】
本発明は、上記Ａｌ合金膜に特徴があり、その他の構成要件は特に限定されない。
【００５６】
上記酸化物半導体層としては、液晶表示装置などに用いられる酸化物半導体であれば特に限定されず、例えば、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎ、Ｔｉ、およびＳｎよりなる群から選択される少なくとも１種の元素を含む酸化物からなるものが用いられる。具体的には上記酸化物として、Ｉｎ酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ酸化物、Ｉｎ−Ｚｎ酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ酸化物、Ｉｎ−Ｇａ酸化物、Ｚｎ−Ｓｎ酸化物、Ｚｎ−Ｇａ酸化物、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物、Ｚｎ酸化物、Ｔｉ酸化物等の透明酸化物やＺｎ−Ｓｎ酸化物にＡｌやＧａをドーピングしたＡＺＴＯやＧＺＴＯが挙げられる。
【００５７】
また、画素電極を構成する透明導電膜としては、液晶表示装置などに通常用いられる酸化物導電膜が挙げられ、例えば、Ｉｎ、Ｇａ、ＺｎおよびＳｎよりなる群から選択される少なくとも１種の元素を含む酸化物からなるものが用いられる。代表的には、アモルファスＩＴＯやｐｏｌｙ−ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯなどが例示される。
【００５８】
また、ゲート絶縁膜などの絶縁膜や、酸化物半導体の上に形成される保護膜（以下、絶縁膜で代表させる場合がある。）は特に限定されず、通常用いられるもの、例えば、ＳｉＮ、ＳｉＯ2、ＳｉＯＮなどが挙げられる。ただし、酸化物半導体の特性を有効に発揮させるという観点からすれば、酸性雰囲気下で成膜が可能なＳｉＯ2やＳｉＯＮの使用が好ましい。詳細には、上記絶縁膜は、ＳｉＯ2のみから構成されている必要は必ずしもなく、酸化物半導体の特性を有効に発揮させる程度の酸素を少なくとも含む絶縁性の膜であれば、本発明に用いることができる。例えば、ＳｉＯ2の表面のみが窒化されたものや、Ｓｉの表面のみが酸化されたものなどを用いても良い。絶縁膜が酸素を含んでいる場合、当該絶縁膜の厚さは、おおむね、０．１７ｎｍ以上３ｎｍ以下であることが好ましい。また、酸素含絶縁膜中の酸素原子数（［Ｏ］）とＳｉ原子数（［Ｓｉ］）との比（［Ｏ］／［Ｓｉ］）の最大値は、おおむね、０．３以上２．０以下の範囲内であることが好ましい。
【００５９】
基板は、液晶表示装置などに用いられるものであれば特に限定されない。代表的には、ガラス基板などに代表される透明基板が挙げられる。ガラス基板の材料は表示装置に用いられるものであれば特に限定されず、例えば、無アルカリガラス、高歪点ガラス、ソーダライムガラスなどが挙げられる。また、金属ホイルや、イミド樹脂等の耐熱性樹脂基板なども用いられる。
【００６０】
上記配線構造を備えた表示装置を製造するにあたっては、本発明の規定を満たし、かつＡｌ合金膜の熱処理・熱履歴条件を上述した推奨される条件とすること以外は、特に限定されず、表示装置の一般的な工程を採用すればよい。
【実施例】
【００６１】
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例によって制限されず、上記・下記の趣旨に適合し得る範囲で適切に改変し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。
【００６２】
実施例１
無アルカリガラス板（板厚：０．７ｍｍ）を基板とし、その表面に、表１に示す種々の合金組成のＡｌ合金膜（残部：Ａｌおよび不可避的不純物）を、ＤＣマグネトロン・スパッタ法によって成膜した。成膜条件は以下のとおりである。なお、スパッタリングターゲットとしては、真空溶解法で作製した種々の組成のＡｌ合金ターゲットを用いた。
（Ａｌ合金膜の成膜条件）
・雰囲気ガス＝アルゴン
・圧力＝２ｍＴｏｒｒ
・基板温度＝２５℃（室温）、または２００℃で３０分加熱
・膜厚＝３００ｎｍ
【００６３】
上記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。
【００６４】
上記のようにして成膜したＡｌ合金膜を用い、熱処理後のＡｌ合金膜自体の電気抵抗率、並びにＡｌ合金膜を透明画素電極（ＩＴＯ、ＩＺＯ）、酸化物半導体（ＩＧＺＯ、ＺＴＯ）に直接接続したときのダイレクト接触抵抗（ＩＴＯとのコンタクト抵抗、ＺＴＯとのコンタクト抵抗、ＩＧＺＯとのコンタクト抵抗、またはＩＺＯとのコンタクト抵抗）を、それぞれ下記に示す方法で測定した。
【００６５】
（１）熱処理後のＡｌ合金膜自体の電気抵抗率
上記Ａｌ合金膜に対し、不活性ガス雰囲気中、２５０℃で１５分間の熱処理を施してから、４探針法で電気抵抗率を測定した。そして下記基準で、熱処理後のＡｌ合金膜自体の電気抵抗率の良否を判定した。
（判定基準）
○：５．０μΩ・ｃｍ未満
×：５．０μΩ・ｃｍ以上
【００６６】
（２）透明画素電極（ＩＴＯ）とのコンタクト抵抗
上記のようにして成膜したＡｌ合金膜に対し、フォトリソグラフィ、エッチングを順次施して図３に示す電極パターンを形成した。次いで、ＣＶＤ装置にて膜厚：３００ｎｍの窒化シリコン（ＳｉＮｘ）膜を形成した。このときの成膜温度は、表１に示すように２５０℃または３２０℃で行った。また、成膜時間はいずれも、１５分である。このときの熱履歴により、合金元素を析出物として析出させた。続いて、フォトリソグラフィとＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）装置でのエッチングを行って、窒化シリコン膜にコンタクトホールを形成した。コンタクトホール形成後、レジストを除去し、アルカリ溶液（ＡＺ エレクトロニックマテリアルズ株式会社のＡＺ ３００ＭＩＦデベロッパー（２．３８ｗｔ％）を薄めて０．４％にした水溶液）でＡｌ合金薄膜表面を室温でウェット処理することによりエッチングを施した。次に、Ａｌ合金薄膜の凸部の高さＲｚ［ＪＩＳ Ｂ０６０１（２００１）に基づく最大高さＲｚ］を測定した。最大高さＲｚの測定は、ミツトヨ製表面粗さ測定器 ＳＪ−３０１を使用して測定した。評価長さは４ｍｍとし、下記基準で、最大高さＲｚの良否を判定した。
（判定基準）
○：５ｎｍ以上
×：５ｎｍ未満
【００６７】
その後、ＩＴＯ膜（透明導電膜）をスパッタリング法にて下記の条件で成膜し、フォトリソグラフィとパターンニングを行って１０μｍ角のコンタクト部分が５０個直列につながったコンタクトチェーンパターン（図３を参照）を形成した。図３において、Ａｌ合金およびＩＴＯの線幅は８０μｍである。
（ＩＴＯ膜の成膜条件）
・雰囲気ガス＝アルゴン
・圧力＝０．８ｍＴｏｒｒ
・基板温度＝２５℃（室温）
・膜厚＝２００ｎｍ
【００６８】
上記コンタクトチェーンの全抵抗（コンタクト抵抗、接続抵抗）を、ＨＥＷＬＥＴＴ ＰＡＣＫＡＲＤ ４１５６Ａ及びＡｇｉｌｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ４１５６ＣのＰｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｐａｒａｍｅｔｅｒ Ａｎａｌｙｚｅｒを用いて、該コンタクトチェーンパターンの両端のパッド部にプローブを接触させ、２端子測定にてＩ−Ｖ特性を測定することによって求めた。そして、コンタクト１個に換算したコンタクト抵抗値を求め、下記基準で、ＩＴＯとのダイレクト接触抵抗（ＩＴＯとのコンタクト抵抗）の良否を判定した。本実施例では、○または△を合格とした。
（判定基準）
○：１０００Ω未満
△：１０００Ω以上３０００Ω未満
×：３０００Ω以上
【００６９】
（３）透明画素電極（ＩＺＯ）とのコンタクト抵抗
ＩＴＯに代えてＩＺＯを用いた以外は、前述した（２）ＩＴＯとのコンタクト抵抗の場合と同様にして、Ａｌ合金膜に対して種々の熱処理を行い、ウェット処理してエッチングを施してＡｌ合金薄膜の凸部の最大高さＲｚを測定した。
【００７０】
その後、ＩＺＯ膜（透明導電膜）をスパッタリング法にて下記の条件で成膜し、フォトリソグラフィとパターンニングを行って１０μｍ角のコンタクト部分が５０個直列につながったコンタクトチェーンパターン（図３を参照）を形成した。図３において、Ａｌ合金およびＩＺＯの線幅は８０μｍである。
（ＩＺＯ膜の成膜条件）
・雰囲気ガス＝アルゴン
・圧力＝０．８ｍＴｏｒｒ
・基板温度＝２５℃（室温）
・膜厚＝２００ｎｍ
【００７１】
上記コンタクトチェーンの全抵抗（コンタクト抵抗、接続抵抗）を、前述した（２）と同様にして測定し、コンタクト１個に換算したコンタクト抵抗値を求め、下記基準で、ＩＺＯとのダイレクト接触抵抗（ＩＺＯとのコンタクト抵抗）の良否を判定した。本実施例では、○または△を合格とした。
（判定基準）
○：１０００Ω未満
△：１０００Ω以上３０００Ω未満
×：３０００Ω以上
【００７２】
（４）酸化物半導体（ＩＧＺＯ）とのコンタクト抵抗
図４に示す電極パターンを用いたこと以外は前述した（２）ＩＴＯとのコンタクト抵抗の場合と同様にして、Ａｌ合金膜に対して種々の熱処理を行い、ウェット処理してエッチングを施してＡｌ合金薄膜の凸部の最大高さＲｚを測定した。
【００７３】
その後、ＩＧＺＯ膜をスパッタリングで下記の条件で成膜し、フォトリソグラフィとパターンニングを行って８０μｍ角のコンタクトが１００個直列につながったコンタクトチェーンパターンを形成した。図４において、Ａｌ合金およびＩＧＺＯの線幅は８０μｍである。なお、本実施例では表に示すように異なる原子比のＩＧＺＯ膜を作製しており、具体的にはＩＧＺＯ膜用のスパッタリングターゲットとしてＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１のターゲットと２：２：１のターゲットを用いた。
（酸化物半導体の成膜条件）
・雰囲気ガス＝アルゴン
・圧力＝５ｍＴｏｒｒ
・基板温度＝２５℃（室温）
・膜厚＝１００ｎｍ
【００７４】
上記コンタクトチェーンの全抵抗（コンタクト抵抗、接続抵抗）を、前述した（２）と同様にして測定し、コンタクト１個に換算したコンタクト抵抗値を求め、下記基準で、ＩＧＺＯとのダイレクト接触抵抗（ＩＧＺＯとのコンタクト抵抗）の良否を判定した。本実施例では、○または△を合格とした。
（判定基準）
○：１０００Ω未満
△：１０００Ω以上３０００Ω未満
×：３０００Ω以上
【００７５】
（５）酸化物半導体（ＺＴＯ）とのコンタクト抵抗
図４に示す電極パターンを用いたこと以外は前述した（２）ＩＴＯとのコンタクト抵抗の場合と同様にして、Ａｌ合金膜に対して種々の熱処理を行い、ウェット処理してエッチングを施してＡｌ合金薄膜の凸部の最大高さＲｚを測定した。
【００７６】
その後、ＺＴＯ膜をスパッタリングで下記の条件で成膜し、フォトリソグラフィとパターンニングを行って８０μｍ角のコンタクトが１００個直列につながったコンタクトチェーンパターンを形成した。図４において、Ａｌ合金およびＺＴＯの線幅は８０μｍである。ＺＴＯのスパッタリングターゲットに用いた組成はＺｎ：Ｓｎ＝２：１のものを用いた。
（酸化物半導体の成膜条件）
・雰囲気ガス＝アルゴン
・圧力＝５ｍＴｏｒｒ
・基板温度＝２５℃（室温）
・膜厚＝１００ｎｍ
【００７７】
上記コンタクトチェーンの全抵抗（コンタクト抵抗、接続抵抗）を、前述した（２）と同様にして測定し、コンタクト１個に換算したコンタクト抵抗値を求め、下記基準で、ＺＴＯとのダイレクト接触抵抗（ＺＴＯとのコンタクト抵抗）の良否を判定した。本実施例では、○または△を合格とした。
（判定基準）
○：１０００Ω未満
△：１０００Ω以上３０００Ω未満
×：３０００Ω以上
【００７８】
（６）析出物密度
析出物の密度は走査電子顕微鏡の反射電子像を用いて求めた。具体的には、１視野（１００μｍ２）内の析出物の個数を測定し、３視野の平均値を求め、下記基準で、析出物密度の良否を判定した。本実施例では、○または△を合格とした。
（判定基準）
○：４０個以上
△：３０個以上４０個未満
×：３０個未満
【００７９】
これらの結果を表１、表２にまとめて示す。
【００８０】
表１において、「加熱成膜（２００℃）」の欄はＡｌ合金成膜時の基板温度を意味し、「○」は基板温度を２００℃にした例、「−」は基板温度を室温とした例である。
【００８１】
また、表１において、「Ａｌ合金膜の最大高さＲｚ」の欄には、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺＴＯ及びＩＧＺＯと直接接続するＡｌ合金膜のＲｚの結果をまとめて示しており、「○」は、両方の判定結果が○（Ｒｚ５ｎｍ以上）を意味し、「×」は、両方の判定結果がいずれも×（Ｒｚ５ｎｍ未満）を意味する。
【００８２】
【表１】
【００８３】
【表２】
【００８４】
表１、表２に示す結果より、以下のように考察することができる。
【００８５】
まず、本発明で規定するＡｌ合金（Ｎｉおよび／またはＣｏ、更にはＣｕおよび／またはＧｅ、更には希土類元素）を用いると、低い電気抵抗率を維持したまま、純Ａｌ（Ｎｏ．１）を用いた場合に比べ、ＩＧＺＯ（酸化物半導体）、ＺＴＯ（酸化物半導体）、ＩＴＯ（透明導電膜）、及びＩＺＯ（透明導電膜）とのコンタクト抵抗を低減させることができた（Ｎｏ．３〜５、８〜１０、１３〜１９、２２〜２５、２７、２８、３１〜３４、３７〜４０、４２〜４４、４６、４８〜５０を参照）。
【００８６】
詳細には、これらＡｌ合金膜とＩＧＺＯ、ＺＴＯ、ＩＴＯまたはＩＺＯとの界面には、Ｎｉおよび／またはＣｏの析出物／濃化層が形成されており、当該Ａｌ合金膜の最大高さＲｚは、いずれも５ｎｍ以上であった。熱処理条件に関して言えば、Ｎｏ．１３のようにＡｌ合金成膜時の基板温度を２００℃に加熱し（加熱成膜）、その後の熱処理は行なわない場合；例えばＮｏ．３〜５、８〜１０、１４、１６、２４、２５、２７またはＮｏ．２８のように基板は加熱せずに（室温まま）、Ａｌ合金成膜後の加熱温度を２５０℃または３２０℃に高めた場合；Ｎｏ．１５またはＮｏ．１７のように基板温度を２００℃に加熱し（加熱成膜）、Ａｌ合金成膜後の加熱温度を２５０℃または３２０℃に高めた場合のいずれにおいても、Ａｌ合金膜の最大高さＲｚは５ｎｍ以上となり、コンタクト抵抗が低く抑えられていた。なお、Ｎｏ．１３のように加熱成膜を行なった例では、表１に示すようにＩＧＺＯ、ＺＴＯ、ＩＴＯ、及びＩＺＯとのコンタクト抵抗が若干上昇した（△）が、実用上支障のないものである。またＮｏ．３、８はＮｉまたはＣｏ添加量が少なく、析出物密度が低く（△）、コンタクト抵抗が若干上昇したが（△）、実用上支障のないものである。
【００８７】
図５はＮｏ．４６のＡｌ合金（Ａｌ−２原子％Ｎｉ−０．３５原子％Ｌａ）とＩＧＺＯ（Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ（原子比）＝１：１：１）との界面の状態を示すＴＥＭ画像であるが（ウェット処理と熱処理を行った例）、図５に示すようにＡｌ合金とＩＧＺＯの界面にはＮｉを含む析出物が形成されており、ＩＧＺＯと直接コンタクトしていることが確認できた。なお、図６は比較のためにＮｏ．４６と同じ合金組成のＡｌ合金とＩＧＺＯとの界面の状態を示すＴＥＭ画像であるが、この比較例はウェット処理も熱処理も行っておらず、図６に示すようにＡｌ合金とＩＧＺＯの界面にはＮｉを含む析出物および／またはＮｉを含む濃化層が形成されていないことが確認できた。
【００８８】
これに対し、Ｎｏ．１２は、加熱成膜およびＡｌ合金成膜後の加熱処理のいずれの熱処理も行なわなかった例であり、Ａｌ合金膜の最大高さＲｚは５ｎｍ未満となり、ＩＧＺＯＺＴＯ、ＩＴＯ、及びＩＺＯとのコンタクト抵抗が上昇した。
【００８９】
また、Ｎｏ．６、２０、２６およびＮｏ．４１はＮｉ量が多い例、Ｎｏ．１１、２９、３５およびＮｏ．５１はＣｏ量が多い例であり、いずれも、電気抵抗率が上昇した。
【００９０】
一方、Ｎｏ．２、２１およびＮｏ．３６はＮｉ量が少ない例、Ｎｏ．７、３０およびＮｏ．４７はＣｏ量が少ない例であり、いずれも、析出物密度が十分でなく、ＩＧＺＯ、ＺＴＯ、ＩＴＯ、及びＩＺＯとのコンタクト抵抗が上昇した。
【００９１】
また、Ｎｏ．４５は、ウェット処理を行なわなかった例であり、Ａｌ合金膜の最大高さＲｚが５ｎｍ未満となり、析出物密度が十分でなくＩＧＺＯ、ＺＴＯ、ＩＴＯ、及びＩＺＯとのコンタクト抵抗が上昇した。
【００９２】
なお、表１の各合金組成において、ＮｄおよびＬａは、ＩＧＺＯ、ＺＴＯ、ＩＴＯ、及びＩＺＯとのコンタクト抵抗の低減化に悪影響を及ぼさず、Ｎｄの代わりにＬａを、Ｌａの代わりにＮｄを用いても同様の結果が得られることを実験により確認している。同様に、ＮｄやＬａの代わりにＧｄを用いても、同様の結果が得られることを実験により確認している。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板側から順に、Ａｌ合金膜と、当該Ａｌ合金膜と直接接続する薄膜トランジスタの半導体層と、を備えた配線構造であって、当該半導体層が酸化物半導体からなる酸化物半導体層で構成されている配線構造、およびその製造方法；並びに当該配線構造を備えた表示装置に関するものである。本発明の配線構造は、例えば液晶ディスプレイ（液晶表示装置）や有機ＥＬディスプレイ等のフラットパネルディスプレイに代表的に用いられる。以下では、液晶表示装置を代表的に取り上げ、説明するがこれに限定する趣旨ではない。
【背景技術】
【０００２】
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液晶表示装置は、薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、以下「ＴＦＴ」と呼ぶ。）をスイッチング素子とし、画素電極を構成する透明導電膜（酸化物導電膜）と、ゲート配線およびソース−ドレイン配線等の配線部と、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Ｓｉ半導体層を備えたＴＦＴ基板と、ＴＦＴ基板に対して所定の間隔をおいて対向して配置され共通電極を備えた対向基板と、ＴＦＴ基板と対向基板との間に充填された液晶層と、から構成されている。
【０００３】
現在、液晶用ＴＦＴの半導体層には、上述したようにａ−Ｓｉが多く用いられている。しかし、次世代ディスプレイには、大型・高解像度・高速駆動が求められており、従来のａ−Ｓｉではキャリア移動度が低いため、この要求スペックを満たすことができない。そこで近年、酸化物半導体が注目されている。酸化物半導体は、ａ−Ｓｉと比較して、高いキャリア移動度を有している。更に酸化物半導体は、スパッタリング法によって低温で大面積に形成できるため、耐熱性の低い樹脂基板なども使用でき、その結果、フレキシブルディスプレイの実現が可能である。
【０００４】
このような酸化物半導体を半導体デバイスに用いた例として、例えば特許文献１には、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化カドミウム（ＣｄＯ）に、ＩＩＢ元素、ＩＩＡ元素、もしくはＶＩＢ元素を加えた化合物、または混合物のうちのいずれかを用い、３ｄ遷移金属元素；または希土類元素；または透明半導体の透明性を失わせずに高抵抗にする不純物をドープしたものが用いられている。酸化物半導体のなかでも、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎ、Ｓｎよりなる群から選択される少なくとも１種以上の元素を含む酸化物（ＩＧＺＯ、ＺＴＯ、ＩＺＯ、ＩＴＯ、ＺｎＯ、ＡＺＴＯ、ＧＺＴＯ）は、非常に高いキャリア移動度を有するため、好ましく用いられている。
【０００５】
ところで、ＩＧＺＯなどに代表される酸化物半導体を用いたＴＦＴ基板では、ゲート配線やソース−ドレイン配線などの配線材料として、ＭｏやＴｉ単層、あるいは純ＡｌまたはＡｌ−ＮｄなどのＡｌ合金（以下、これらをまとめて「Ａｌ系合金」ということがある。）の上および／または下にＴｉやＭｏなどの高融点金属（バリアメアタル層）を介在させた積層材料が主に使われている。Ａｌ系合金は、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採用されている。また、配線材料に高融点金属を使用する主な理由は、Ａｌは非常に酸化され易く、Ａｌ系合金配線を酸化物半導体層と直接接続すると、液晶ディスプレイの成膜過程で生じる酸素や成膜時に添加する酸素などによってＡｌ系合金配線と酸化物半導体層との界面に高抵抗なＡｌ酸化物の絶縁層が生成し、酸化物半導体層との接続抵抗（コンタクト抵抗）が上昇し、画面の表示品位が低下するからである。しかしながら、高融点金属の使用は、コストの上昇や生産性の低下を招くため、液晶ディスプレイの大量生産を考えると、高融点金属の省略が望まれている。すなわち、バリアメタル層を省略し、Ａｌ系合金化配線を酸化物半導体層と直接接続させても、コンタクト抵抗の低減化が可能な新規な配線材料の提供が望まれている。
【０００６】
一方、酸化物半導体層を備えたＴＦＴ基板の配線構造に着目すると、現在、ＴＦＴの構造として、図２に示す配線構造（以下、説明の便宜上、従来構造と呼ぶ場合がある。）が汎用されている。図２では、基板側から順に、ゲート電極、ゲート絶縁膜、半導体膜、ソース−ドレイン電極が形成されている。図２には、ゲート電極が下側にある「ボトムゲート型」の例を示しているが、ゲート電極が上側にある「トップゲート型」も包含される。また、酸化物半導体を用いる場合は、ゲート絶縁膜として、ＳｉＮ膜ではなくＳｉＯ2やＳｉＯＮが多く用いられる。酸化物半導体は、還元雰囲気下ではその優れた特性が失われるため、酸化性雰囲気下で成膜可能なＳｉＯ2（ＳｉＯＮ）の使用が推奨されるからである。
【０００７】
しかし、ＩＧＺＯなどの酸化物半導体を用いた従来構造のＴＦＴ基板は、以下の問題を抱えている。第１に、ＩＧＺＯの上層に形成されたソース−ドレイン電極などの金属電極（Ａｌ系配線材料）を、酸系のエッチング液などを用いてウェットエッチングして配線パターンを形成する際、ＩＧＺＯとＡｌ系配線材料とのエッチング選択比がない（換言すると、上層のＡｌ系配線材料のみ選択的にエッチングし、下層のＩＧＺＯまではエッチングしないというエッチング選択性が小さい）ため、エッチングにより下のＩＧＺＯまでダメージを受けてしまうという問題がある。この対策として、例えば、ＩＧＺＯのチャネル層上に保護層としてエッチストッパ層を設ける方法が提案されているが、工程が複雑となり、生産コストの上昇をもたらす。第２に、上記の従来構造では、約２５０℃以上の熱履歴を受けるとソースドレイン電極と酸化物半導体との間のコンタクト抵抗が上昇するという問題がある。これについては、Ｔｉなどの高融点金属を介在させるとコンタクト抵抗の上昇が抑えられるが、前述したように、コストや生産性の観点から、高融点金属（バリアメタル層）の省略が強く切望されている。また、Ｔｉは、プラズマを用いたドライエッチングによって成膜されるが、Ｃｕのようなドライエッチングが難しい配線材料には、適用が困難である。
【０００８】
そこで最近、図２の従来構造とは酸化物半導体膜とソース−ドレイン電極の順番が逆転した、図１に示す配線構造（図２の従来構造と区別するため、説明の便宜上、本発明構造と呼ぶ場合がある。）が提案されている。これは、基板側から順に、ゲート電極、ゲート絶縁膜、ソース−ドレイン電極、酸化物半導体膜が形成された構造を有している。図１に示すように、酸化物半導体と画素電極を構成する透明導電膜（図中、ＩＴＯ）は、ソース−ドレインを構成する配線材料と略同一平面上にある。図１には、ゲート電極が下側にある「ボトムゲート型」の例を示しているが、前述した図２に示す従来構造と同様、ゲート電極が上側にある「トップゲート型」も包含される。
【０００９】
図１に示す本発明構造を採用すれば、前述した図２の従来構造が抱える問題点を解消できると考えられる。しかしながら、本発明構造では、ＴｉやＭｏなどの高融点金属（バリアメタル層）を純Ａｌなど直接酸化物半導体とのコンタクトができない材料に介在させると、実効チャネル長が決まらないという問題を抱えている。すなわち、ＴｉやＭｏなどの高融点金属を純Ａｌの上・下に介在させる場合、純ＡｌとＩＧＺＯの間は電気的に接続できないので、ソース−ドレイン電極とＩＧＺＯとの間に流れる電流（例えば上側と下側）のいずれを実効チャネル長と定めれば良いか容易に決定し難いという問題を抱えている。
【００１０】
そこで、図１に示す本発明構造に適用可能な新規なＡｌ合金膜であって、バリアメタル層を省略して当該Ａｌ合金膜を酸化物半導体層と直接接続しても、コンタクト抵抗が低く抑えられたＡｌ合金膜を備えた配線構造の提供が強く望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００２−７６３５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、基板側から順に、Ａｌ合金膜と、当該Ａｌ合金膜と接続する薄膜トランジスタの酸化物半導体層と、を有し、ＴｉやＭｏなどの高融点金属（バリアメタル層）を省略してＡｌ合金膜を酸化物半導体層と直接接続しても低コンタクト抵抗を実現できる新規な表示装置用Ａｌ合金膜を有する配線構造、およびその製造方法、並びに当該配線構造を備えた表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決し得た本発明の配線構造は、基板の上に、基板側から順に、Ａｌ合金膜と、前記Ａｌ合金膜と直接接続する薄膜トランジスタの半導体層と、を有しており、前記半導体層は酸化物半導体からなり、前記Ａｌ合金膜は、Ｎｉおよび／またはＣｏを含むものであるところに要旨を有するものである。
【００１４】
好ましい実施形態において、前記Ａｌ合金膜は、前記半導体層と直接接続する同一平面で、画素電極を構成する透明導電膜と直接接続している。
【００１５】
好ましい実施形態において、前記Ａｌ合金膜は、Ｎｉおよび／またはＣｏを０．１０〜２原子％含むものである。
【００１６】
好ましい実施形態において、前記Ａｌ合金膜と前記酸化物半導体層との界面に、Ｎｉおよび／またはＣｏの一部が析出および／または濃化している。
【００１７】
好ましい実施形態において、前記Ａｌ合金膜は、更にＣｕおよび／またはＧｅを０．０５〜２原子％含むものである。
【００１８】
好ましい実施形態において、前記Ａｌ合金膜は、更に希土類元素を０．０５〜１原子％含むものである。
【００１９】
好ましい実施形態において、前記希土類元素は、Ｎｄ、Ｌａ、およびＧｄよりなる群から選択される少なくとも一種である。
【００２０】
好ましい実施形態において、前記酸化物半導体層と直接接続する前記Ａｌ合金膜の表面は、最大高さＲｚで５ｎｍ以上の凹凸が形成されたものである。
【００２１】
好ましい実施形態において、前記透明導電膜と直接接続する前記Ａｌ合金膜の表面は、最大高さＲｚで５ｎｍ以上の凹凸が形成されたものである。
【００２２】
好ましい実施形態において、前記酸化物半導体は、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎ、Ｔｉ、およびＳｎよりなる群から選択される少なくとも１種の元素を含む酸化物からなるものである。
【００２３】
好ましい実施形態において、前記透明導電膜は、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎ、およびＳｎよりなる群から選択される少なくとも１種の元素を含む酸化物からなるものである。
【００２４】
好ましい実施形態において、前記透明導電膜は、ＩＴＯまたはＩＺＯである。
【００２５】
好ましい実施形態において、前記薄膜トランジスタがボトムゲート型を有するものであって、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に用いられるものである。
【００２６】
本発明には、上記のいずれかの配線構造を備えた表示装置も包含される。
【００２７】
また、上記課題を解決し得た本発明に係る配線構造の製造方法は、上記のＡｌ合金膜を成膜し、成膜後に２００℃以上の加熱温度で熱処理した後、アルカリ処理を行なってから前記酸化物半導体層を成膜するか；または、前記Ａｌ合金膜を２００℃以上の基板温度で成膜した後、アルカリ処理を行なってから前記酸化物半導体層を成膜することにより、前記Ａｌ合金膜と前記酸化物半導体層との界面に、Ｎｉおよび／またはＣｏの一部を析出および／または濃化させるところに要旨を有するものである。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、基板側から順に、Ａｌ合金膜と、当該Ａｌ合金膜と接続する薄膜トランジスタの酸化物半導体層と、を備えた配線構造において、Ａｌ合金膜を酸化物半導体層と直接接続しても低コンタクト抵抗を実現できる配線構造を提供することができた。本発明によれば、ＴｉやＭｏなどの高融点金属（バリアメタル層）を省略できるため、図１に示す配線構造が抱える問題点（実効チャネル長が決まらないなど）を解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は、本発明の代表的な配線構造を示す概略断面説明図である。
【図２】図２は、従来の配線構造を示す概略断面説明図である。
【図３】図３は、実施例において、ＩＴＯ又はＩＺＯとのコンタクト抵抗率の測定に用いた電極パターンを示す図である。
【図４】図４は、実施例において、ＩＧＺＯ又はＺＴＯとのコンタクト抵抗率の測定に用いた電極パターンを示す図である。
【図５】図５は、Ｎｏ．４６のＴＥＭ画像である。
【図６】図６は、比較のために作製した試料のＴＥＭ画像である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本発明者らは、ＴＦＴの半導体層としてＩＧＺＯなどの酸化物半導体を用いた、図１に示す構造（基板側から順に、Ａｌ合金膜と、Ａｌ合金膜と接続する薄膜トランジスタの酸化物半導体層と、を備えた配線構造）に適用可能であり、ＴｉやＭｏなどの高融点金属（バリアメタル層）を省略してＡｌ合金膜を酸化物半導体層と直接接続しても、低コンタクト抵抗を実現できる新規な表示装置用Ａｌ合金膜（以下、ダイレクトコンタクト用Ａｌ合金膜と呼ぶ場合がある。）を備えた配線構造を提供するため、検討を重ねてきた。その結果、Ｎｉおよび／またはＣｏを含むＡｌ合金膜を用いれば所期の目的が達成されることを見出し、本発明を完成した。
【００３１】
上記のＡｌ合金膜は、好ましくは画素電極を構成する透明導電膜（代表的にはＩＴＯやＩＺＯなど）と直接接続されている（図１を参照）。また、コンタクト抵抗の更なる低減化を目指してＣｕおよび／またはＧｅを更に含むＡｌ合金膜や、耐熱性の向上を目指して希土類元素（代表的にはＮｄ、Ｌａ、Ｇｄの少なくとも一種）を更に含むＡｌ合金膜が好適に用いられる。また、低コンタクト抵抗の実現に寄与すると考えられるＮｉおよび／またはＣｏの析出物や濃化層を形成するには、酸化物半導体層と直接接続する上記Ａｌ合金膜の表面（更には、透明導電膜と直接接続する上記Ａｌ合金膜の表面）は、最大高さＲｚで５ｎｍ以上であることが好ましい。このようなＮｉおよび／またはＣｏの析出物や濃化層を得るためには、Ａｌ合金成膜時の基板温度（以下、成膜温度と呼ぶ場合がある。）の制御（約２００℃以上の加熱処理）、および／またはＡｌ成膜後の加熱処理（約２００℃以上の加熱処理）と、所定のアルカリ処理を適切に組合わせて行なうことが有効である。例えば、（ア）成膜時の基板温度を約２００℃以上に高めて加熱処理し、所定のアルカリ処理を行なってから、酸化物半導体膜を成膜する（この場合、成膜後の加熱処理は必須でなく、行なっても良いし行わなくても良い）方法や、あるいは、（イ）基板温度にかかわらず（基板温度は加熱せずに室温ままでも良いし、例えば２００℃以上に加熱しても良い）、Ａｌ合金成膜後の加熱処理を約２００℃以上の温度で行ない、所定のアルカリ処理を行なってから、酸化物半導体膜を成膜する方法などが挙げられる。
【００３２】
以下、前述した図１を参照しながら、本発明の配線構造およびその製造方法の好ましい実施形態を説明するが、本発明はこれに限定されない。なお、図１では、ボトムゲート型の例を示しているが、これに限定されず、トップゲート型も含まれる。また、図１では、酸化物半導体層の代表例としてＩＧＺＯを用いているが、これに限定されず、液晶表示装置などの表示装置に用いられる酸化物半導体をすべて用いることができる。
【００３３】
図１に示すＴＦＴ基板は、基板側から順に、ゲート電極（図ではＡｌ合金）、ゲート絶縁膜（図ではＳｉＯ2）、ソース電極・ドレイン電極（図ではＡｌ合金、詳細は後述する。）、チャネル層（酸化物半導体層、図ではＩＧＺＯ）、保護層（図ではＳｉＯ2）を順次積層した配線構造（ボトムゲート型）を有している。ここで、図１の保護層はＳｉＯＮであっても良く、同様に、ゲート絶縁膜はＳｉＯＮであっても良い。というのも、酸化物半導体は、還元雰囲気下ではその優れた特性が劣化するため、酸化性雰囲気下で成膜を行うシリコン酸化膜（ＳｉＯ2）やシリコン酸窒化膜（ＳｉＯＮ）の使用が推奨されるからである。あるいは、保護層またはゲート絶縁膜のいずれか一方はＳｉＮであっても良い。
【００３４】
そして、本発明の特徴部分は、上記Ａｌ合金として、Ｎｉおよび／またはＣｏを含有するＡｌ合金を用いたところにある。Ｎｉおよび／またはＣｏの添加により、ソース電極および／またはドレイン電極を構成するＡｌ合金膜と酸化物半導体層との接触電気抵抗（コンタクト抵抗）を低減させることができる。すなわち、上記Ａｌ合金は、ダイレクトコンタクト用Ａｌ合金として極めて有用である。ＮｉおよびＣｏは、単独で含んでいても良いし、両方を含んでいても良い。
【００３５】
このような効果を十分発揮させるには、上記元素の含有量（Ｎｉ、Ｃｏを単独で含むときは単独の含有量であり、両方を含む場合は合計量である。）を、おおむね、０．１０原子％以上とすることが好ましい。コンタクト抵抗の低減化作用は、上記元素の含有量が一定量あればよく（一定量以上加えれば、コンタクト抵抗は飽和するため）、より好ましくは０．２原子％以上、更に好ましくは０．５原子％以上である。一方、上記元素の含有量が多すぎると、Ａｌ合金膜の電気抵抗率が上昇してしまうため、その上限を２原子％とすることが好ましく、より好ましくは１原子％である。
【００３６】
本発明に用いられるＡｌ合金膜は、上記のようにＮｉおよび／またはＣｏを含み、残部Ａｌ及び不可避不純物である。
【００３７】
上記Ａｌ合金膜には、更にＣｕおよび／またはＧｅを０．０５〜２原子％含有することができる。これらは、コンタクト抵抗の更なる低減化に寄与する元素であり、単独で添加しても良いし、両方を併用しても良い。このような効果を十分発揮させるには、上記元素の含有量（Ｃｕ、Ｇｅを単独で含むときは単独の含有量であり、両方を含む場合は合計量である。）を、おおむね、０．０５原子％以上とすることが好ましい。コンタクト抵抗の低減化作用は、上記元素の含有量が一定量以上あれば良く、より好ましくは０．１原子％以上、更に好ましくは０．２原子％以上である。一方、上記元素の含有量が多すぎると、Ａｌ合金膜の電気抵抗率が上昇してしまうため、その上限を２原子％とすることが好ましく、より好ましくは１原子％である。
【００３８】
上記Ａｌ合金膜には、更に希土類元素を０．０５〜１原子％含有することができる。これらは、耐熱性の向上に有用な元素であり、希土類元素の１種を含有しても良いし、２種以上を併用しても良い。上記元素のより好ましい含有量（単独で含む場合は単独の含有量であり、２種以上を含むときは合計量である。）は０．１〜０．５原子％、更に好ましくは０．２〜０．３５原子％である。ここで、希土類元素とは、ランタノイド元素（周期表において、原子番号５７のＬａから原子番号７１のＬｕまでの合計１５元素）に、Ｓｃ（スカンジウム）とＹ（イットリウム）とを加えた元素群を意味する。これらのなかでも、例えばＬａ、Ｎｄ、Ｙ、Ｇｄ、Ｃｅ、Ｄｙの使用が好ましく、より好ましくは、Ｌａ、Ｎｄ、Ｇｄであり、更に好ましくはＬａ、Ｎｄである。
【００３９】
上記Ａｌ合金膜における各合金元素の含有量は、例えばＩＣＰ発光分析（誘導結合プラズマ発光分析）法によって求めることができる。
【００４０】
本発明では、少なくともソース電極および／またはドレイン電極が上記Ａｌ合金膜で構成されていれば良く、その他の配線部（例えばゲート電極）の成分組成については特に限定されない。例えば、図１において、ゲート電極、走査線（図示せず）、信号線におけるドレイン配線部（図示せず）も、上記Ａｌ合金膜で構成されていても良く、この場合、ＴＦＴ基板におけるＡｌ合金配線の全てを同一成分組成とすることができる。
【００４１】
後記する実施例で実証したように、本発明によれば、酸化物半導体とＡｌ合金膜とのコンタクト抵抗が低く抑えられるが、これは、その界面に形成される(ア)Ｎｉおよび／またはＣｏを含む析出物；および／または、（イ）Ｎｉおよび／またはＣｏを含む濃化層が、深く関与していると推察される。Ａｌ合金膜が、更にＣｕおよび／またはＧｅや、希土類元素を含む場合は、これらの元素を更に含む析出物や濃化層が、その界面に形成されていると考えられる。この様な析出物や濃化層は、Ａｌ酸化物とは異なって導電性が高く、酸化物半導体とＡｌ合金膜との界面に電気抵抗の低い領域として部分的または全面的に形成されることで、コンタクト抵抗が大幅に低減されるものと思われる。
【００４２】
上記Ｎｉおよび／またはＣｏの析出および／または濃化は、所定の加熱処理と所定のアルカリ処理を組合わせて行なうことが好ましい。上記加熱処理によってＡｌ合金に含まれるＮｉなどが表面に析出し、上記アルカリ処理によって当該析出物を露出させると共に酸化皮膜を除去することができ、このように両方の処理を行なうことによってコンタクト抵抗を著しく低減することができる。アルカリ処理としては、代表的には、ＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムヒドロキシド）の約０．４質量％水溶液に約６０秒間程度浸漬する方法が挙げられる。その他、酸による処理やＡｒプラズマ照射による物理的な酸化膜除去も適用可能である。本発明に適用可能なアルカリ処理の詳細は、後記するＲｚの説明部分で説明する。
【００４３】
具体的には、上記加熱処理は、スパッタリング法によるＡｌ合金成膜時の基板温度（成膜温度）の制御（約２００℃以上の加熱処理）、および／またはＡｌ成膜後の加熱処理（約２００℃以上の加熱処理）を適切に組合わせて行なうことが有効である。スパッタリング法の詳細は後述する。詳細には、（ア）成膜温度を約２００℃以上に高めて加熱処理し、所定のアルカリ処理を行なってから、酸化物半導体膜を成膜する（この場合、成膜後の加熱処理は必須でなく、行なっても良いし行わなくても良い）方法や、あるいは、（イ）成膜温度にかかわらず（基板は加熱せずに室温ままでも良いし、例えば２００℃以上に加熱しても良い）、Ａｌ合金成膜後の加熱処理を約２００℃以上の温度で行なってから、所定のアルカリ処理を行ない、酸化物半導体膜を成膜する方法が挙げられる。なお、本発明のようにＡｌ合金膜の上に酸化物半導体を有する配線構造では、上記（ア）より、上記（イ）の熱処理方法（詳細には、基板を加熱せずに成膜後に加熱処理した後、アルカリ処理する方法）を採用することが推奨される。これにより、Ａｌ合金成膜後にアルミナなどの自然酸化膜が表面に形成されてコンタクト抵抗が上昇するのを有効に防止することができる。
【００４４】
上記（ア）および（イ）のいずれにおいても、２００℃以上での加熱処理時間は、５分間以上で６０分間以下とすることが好ましい。また、上記（ア）の基板温度の上限は、好ましくは２５０℃とする。一方、上記（イ）の成膜後加熱温度は、好ましくは２５０℃以上である。基材の耐熱温度や、耐ヒロック性などを考慮すると、上記（イ）の成膜後加熱温度を、約３５０℃以下とすることが好ましい。
【００４５】
なお、上記Ａｌ合金膜の成膜後に行う加熱処理は、前記析出・濃化を目的に行うものであってもよいし、前記Ａｌ合金膜形成後の熱履歴（例えば、ＳｉＮ膜を成膜する工程）が、前記温度・時間を満たすものであってもよい。
【００４６】
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。また、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、前述したＡｌ−（Ｎｉ／Ｃｏ）合金（好ましくは、Ｃｕ／Ｇｅや、希土類元素を更に含むもの）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。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。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。
【００４７】
また、酸化物半導体層と直接接続する前記Ａｌ合金膜の表面は、最大高さＲｚで５ｎｍ以上の凹凸が形成されていることが好ましい。これは、上記のようにして成膜したＡｌ合金膜を、酸化物半導体層と直接接続するのに先立って、アルカリ溶液でＡｌ合金膜の表面をウエットエッチング、またはＳＦ6とＡｒの混合ガスでＡｌ合金膜の表面をドライエッチングすることによって得られる。これにより、Ａｌは溶出し、Ａｌよりも貴な合金元素であるＮｉやＣｏは金属間化合物に含まれてＡｌ合金膜表面に析出し、Ａｌ合金表面に凹凸状として残存することになる。そして、この凹凸が最大高さＲｚで５ｎｍ以上のとき、コンタクト抵抗が低減される。ここで、最大高さＲｚとは、ＪＩＳ Ｂ０６０１（２００１年改正後のＪＩＳ規格）に基づくものである（評価長さは４ｍｍ）。
【００４８】
上記のような凹凸がＡｌ合金膜表面に形成されると、その後、酸化物半導体層と直接接触させても、高接触電気抵抗となる酸化物（ＡｌＯｘ）は形成されにくい状態となる。場合によっては、Ａｌよりも貴な金属元素を含む析出物が、透明導電膜と直接接触することになる。こうした状況が実現されることによって、酸化物半導体層とＡｌ合金膜における低接触電気抵抗を実現できることになる。最大高さＲｚは大きい程、良く、おおむね、８ｎｍ以上であることが好ましく、１０ｎｍ以上であることがより好ましい。製造効率の向上や、透明導電膜の断線防止などの製品の品質維持などを考慮すると、最大高さＲｚの上限は、おおむね、１００ｎｍとすることが好ましく、５０ｎｍとすることがより好ましい。
【００４９】
上記のような凹凸をＡｌ合金膜に形成するに当たっては、Ａｌ合金膜と酸化物半導体層とを直接接続するのに先だって、アルカリ溶液でＡｌ合金膜表面をウエットエッチングまたはドライエッチングすればよいが、このときのエッチング量（エッチング深さ）は、形成される凹凸の最大高さＲｚで５ｎｍ以上を実現するために、５ｎｍ以上とすることが好ましい。また、こうしたエッチング処理を行う時期については、Ａｌ合金膜と酸化物半導体層が物理的に直接接続する前であればよく、例えば窒化シリコン（ＳｉＮｘ）等の層間絶縁膜を形成する前であっても、同様の効果が発揮される。
【００５０】
上記の様なウエットエッチングをするためのアルカリ溶液としては、おおむね、ｐＨ９〜１３程度（好ましくはｐＨ１０．５〜１２．８程度）であり、Ａｌを溶出するがＡｌよりも貴な金属元素を溶出しないアルカリ溶液が挙げられる。具体的には、例えばｐＨ９〜１３程度のレジスト剥離液「ＴＯＫ１０６」（商品名：東京応化工業株式会社製）の水溶液、後記する実施例に用いたアルカリ溶液（ＡＺ エレクトロニックマテリアルズ株式会社のＡＺ ３００ＭＩＦデベロッパー）、ＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムヒドロキシド）を含む現像液原液またはｐＨ調整のため当該原液を希釈した溶液（ｐＨ約１０．５〜１３．５）、水酸化ナトリウム水溶液等が挙げられる。上記の「ＴＯＫ１０６」は、モノエタノールアミンとジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）の混合溶液であり、これらの混合比率によってｐＨの範囲を調整できる。ウエットエッチングの好ましい温度や時間は、所望の最大高さＲｚが得られるように、使用するアルカリ溶液やＡｌ合金の組成などに応じて適宜適切に定めれば良いが、おおむね、３０〜７０℃で５〜１８０秒間（好ましくは、３０〜６０℃で１０〜１２０秒間）であることが好ましい。
【００５１】
またドライエッチングをするためのガスとしては、ＳＦ6とＡｒの混合ガス(例えば、ＳＦ6：６０％、Ａｒ：４０％（いずれも体積％）)を用いることができる。窒化シリコン膜を形成した後にこの窒化シリコン膜をドライエッチングするときの混合ガスは、一般的にＳＦ6、ＡｒおよびＯ2の混合ガスが用いられるのであるが、こうした混合ガスによるドライエッチングでは、本発明の目的を達成することができない。ドライエッチングの好ましい条件は、所望の最大高さＲｚが得られるように、使用する混合ガスの種類やＡｌ合金の組成などに応じて適宜適切に定めれば良い。
【００５２】
上記のようなアルカリ溶液または混合ガスを用いてエッチング処理することによって、上記のような金属元素を含む析出物がＡｌ合金膜表面に濃化された状態となる。
【００５３】
なお、本発明に用いられるＡｌ合金膜は、好ましくはＩＴＯやＩＺＯなどの透明導電膜と直接接続されていても良いが、この場合、当該透明導電膜と直接接続するＡｌ合金膜の表面は、上記と同様に、最大高さＲｚで５ｎｍ以上の凹凸が形成されていることが好ましい。これにより、透明導電膜との低コンタクト抵抗が達成される。Ｒｚの好ましい範囲や、その制御方法は、上記と同様に行なえば良い。
【００５４】
以上、本発明を最も特徴付けるＡｌ合金膜について詳しく説明した。
【００５５】
本発明は、上記Ａｌ合金膜に特徴があり、その他の構成要件は特に限定されない。
【００５６】
上記酸化物半導体層としては、液晶表示装置などに用いられる酸化物半導体であれば特に限定されず、例えば、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎ、Ｔｉ、およびＳｎよりなる群から選択される少なくとも１種の元素を含む酸化物からなるものが用いられる。具体的には上記酸化物として、Ｉｎ酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ酸化物、Ｉｎ−Ｚｎ酸化物、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ酸化物、Ｉｎ−Ｇａ酸化物、Ｚｎ−Ｓｎ酸化物、Ｚｎ−Ｇａ酸化物、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物、Ｚｎ酸化物、Ｔｉ酸化物等の透明酸化物やＺｎ−Ｓｎ酸化物にＡｌやＧａをドーピングしたＡＺＴＯやＧＺＴＯが挙げられる。
【００５７】
また、画素電極を構成する透明導電膜としては、液晶表示装置などに通常用いられる酸化物導電膜が挙げられ、例えば、Ｉｎ、Ｇａ、ＺｎおよびＳｎよりなる群から選択される少なくとも１種の元素を含む酸化物からなるものが用いられる。代表的には、アモルファスＩＴＯやｐｏｌｙ−ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯなどが例示される。
【００５８】
また、ゲート絶縁膜などの絶縁膜や、酸化物半導体の上に形成される保護膜（以下、絶縁膜で代表させる場合がある。）は特に限定されず、通常用いられるもの、例えば、ＳｉＮ、ＳｉＯ2、ＳｉＯＮなどが挙げられる。ただし、酸化物半導体の特性を有効に発揮させるという観点からすれば、酸性雰囲気下で成膜が可能なＳｉＯ2やＳｉＯＮの使用が好ましい。詳細には、上記絶縁膜は、ＳｉＯ2のみから構成されている必要は必ずしもなく、酸化物半導体の特性を有効に発揮させる程度の酸素を少なくとも含む絶縁性の膜であれば、本発明に用いることができる。例えば、ＳｉＯ2の表面のみが窒化されたものや、Ｓｉの表面のみが酸化されたものなどを用いても良い。絶縁膜が酸素を含んでいる場合、当該絶縁膜の厚さは、おおむね、０．１７ｎｍ以上３ｎｍ以下であることが好ましい。また、酸素含絶縁膜中の酸素原子数（［Ｏ］）とＳｉ原子数（［Ｓｉ］）との比（［Ｏ］／［Ｓｉ］）の最大値は、おおむね、０．３以上２．０以下の範囲内であることが好ましい。
【００５９】
基板は、液晶表示装置などに用いられるものであれば特に限定されない。代表的には、ガラス基板などに代表される透明基板が挙げられる。ガラス基板の材料は表示装置に用いられるものであれば特に限定されず、例えば、無アルカリガラス、高歪点ガラス、ソーダライムガラスなどが挙げられる。また、金属ホイルや、イミド樹脂等の耐熱性樹脂基板なども用いられる。
【００６０】
上記配線構造を備えた表示装置を製造するにあたっては、本発明の規定を満たし、かつＡｌ合金膜の熱処理・熱履歴条件を上述した推奨される条件とすること以外は、特に限定されず、表示装置の一般的な工程を採用すればよい。
【実施例】
【００６１】
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例によって制限されず、上記・下記の趣旨に適合し得る範囲で適切に改変し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。
【００６２】
実施例１
無アルカリガラス板（板厚：０．７ｍｍ）を基板とし、その表面に、表１に示す種々の合金組成のＡｌ合金膜（残部：Ａｌおよび不可避的不純物）を、ＤＣマグネトロン・スパッタ法によって成膜した。成膜条件は以下のとおりである。なお、スパッタリングターゲットとしては、真空溶解法で作製した種々の組成のＡｌ合金ターゲットを用いた。
（Ａｌ合金膜の成膜条件）
・雰囲気ガス＝アルゴン
・圧力＝２ｍＴｏｒｒ
・基板温度＝２５℃（室温）、または２００℃で３０分加熱
・膜厚＝３００ｎｍ
【００６３】
上記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。
【００６４】
上記のようにして成膜したＡｌ合金膜を用い、熱処理後のＡｌ合金膜自体の電気抵抗率、並びにＡｌ合金膜を透明画素電極（ＩＴＯ、ＩＺＯ）、酸化物半導体（ＩＧＺＯ、ＺＴＯ）に直接接続したときのダイレクト接触抵抗（ＩＴＯとのコンタクト抵抗、ＺＴＯとのコンタクト抵抗、ＩＧＺＯとのコンタクト抵抗、またはＩＺＯとのコンタクト抵抗）を、それぞれ下記に示す方法で測定した。
【００６５】
（１）熱処理後のＡｌ合金膜自体の電気抵抗率
上記Ａｌ合金膜に対し、不活性ガス雰囲気中、２５０℃で１５分間の熱処理を施してから、４探針法で電気抵抗率を測定した。そして下記基準で、熱処理後のＡｌ合金膜自体の電気抵抗率の良否を判定した。
（判定基準）
○：５．０μΩ・ｃｍ未満
×：５．０μΩ・ｃｍ以上
【００６６】
（２）透明画素電極（ＩＴＯ）とのコンタクト抵抗
上記のようにして成膜したＡｌ合金膜に対し、フォトリソグラフィ、エッチングを順次施して図３に示す電極パターンを形成した。次いで、ＣＶＤ装置にて膜厚：３００ｎｍの窒化シリコン（ＳｉＮｘ）膜を形成した。このときの成膜温度は、表１に示すように２５０℃または３２０℃で行った。また、成膜時間はいずれも、１５分である。このときの熱履歴により、合金元素を析出物として析出させた。続いて、フォトリソグラフィとＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）装置でのエッチングを行って、窒化シリコン膜にコンタクトホールを形成した。コンタクトホール形成後、レジストを除去し、アルカリ溶液（ＡＺ エレクトロニックマテリアルズ株式会社のＡＺ ３００ＭＩＦデベロッパー（２．３８ｗｔ％）を薄めて０．４％にした水溶液）でＡｌ合金薄膜表面を室温でウェット処理することによりエッチングを施した。次に、Ａｌ合金薄膜の凸部の高さＲｚ［ＪＩＳ Ｂ０６０１（２００１）に基づく最大高さＲｚ］を測定した。最大高さＲｚの測定は、ミツトヨ製表面粗さ測定器 ＳＪ−３０１を使用して測定した。評価長さは４ｍｍとし、下記基準で、最大高さＲｚの良否を判定した。
（判定基準）
○：５ｎｍ以上
×：５ｎｍ未満
【００６７】
その後、ＩＴＯ膜（透明導電膜）をスパッタリング法にて下記の条件で成膜し、フォトリソグラフィとパターンニングを行って１０μｍ角のコンタクト部分が５０個直列につながったコンタクトチェーンパターン（図３を参照）を形成した。図３において、Ａｌ合金およびＩＴＯの線幅は８０μｍである。
（ＩＴＯ膜の成膜条件）
・雰囲気ガス＝アルゴン
・圧力＝０．８ｍＴｏｒｒ
・基板温度＝２５℃（室温）
・膜厚＝２００ｎｍ
【００６８】
上記コンタクトチェーンの全抵抗（コンタクト抵抗、接続抵抗）を、ＨＥＷＬＥＴＴ ＰＡＣＫＡＲＤ ４１５６Ａ及びＡｇｉｌｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ４１５６ＣのＰｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｐａｒａｍｅｔｅｒ Ａｎａｌｙｚｅｒを用いて、該コンタクトチェーンパターンの両端のパッド部にプローブを接触させ、２端子測定にてＩ−Ｖ特性を測定することによって求めた。そして、コンタクト１個に換算したコンタクト抵抗値を求め、下記基準で、ＩＴＯとのダイレクト接触抵抗（ＩＴＯとのコンタクト抵抗）の良否を判定した。本実施例では、○または△を合格とした。
（判定基準）
○：１０００Ω未満
△：１０００Ω以上３０００Ω未満
×：３０００Ω以上
【００６９】
（３）透明画素電極（ＩＺＯ）とのコンタクト抵抗
ＩＴＯに代えてＩＺＯを用いた以外は、前述した（２）ＩＴＯとのコンタクト抵抗の場合と同様にして、Ａｌ合金膜に対して種々の熱処理を行い、ウェット処理してエッチングを施してＡｌ合金薄膜の凸部の最大高さＲｚを測定した。
【００７０】
その後、ＩＺＯ膜（透明導電膜）をスパッタリング法にて下記の条件で成膜し、フォトリソグラフィとパターンニングを行って１０μｍ角のコンタクト部分が５０個直列につながったコンタクトチェーンパターン（図３を参照）を形成した。図３において、Ａｌ合金およびＩＺＯの線幅は８０μｍである。
（ＩＺＯ膜の成膜条件）
・雰囲気ガス＝アルゴン
・圧力＝０．８ｍＴｏｒｒ
・基板温度＝２５℃（室温）
・膜厚＝２００ｎｍ
【００７１】
上記コンタクトチェーンの全抵抗（コンタクト抵抗、接続抵抗）を、前述した（２）と同様にして測定し、コンタクト１個に換算したコンタクト抵抗値を求め、下記基準で、ＩＺＯとのダイレクト接触抵抗（ＩＺＯとのコンタクト抵抗）の良否を判定した。本実施例では、○または△を合格とした。
（判定基準）
○：１０００Ω未満
△：１０００Ω以上３０００Ω未満
×：３０００Ω以上
【００７２】
（４）酸化物半導体（ＩＧＺＯ）とのコンタクト抵抗
図４に示す電極パターンを用いたこと以外は前述した（２）ＩＴＯとのコンタクト抵抗の場合と同様にして、Ａｌ合金膜に対して種々の熱処理を行い、ウェット処理してエッチングを施してＡｌ合金薄膜の凸部の最大高さＲｚを測定した。
【００７３】
その後、ＩＧＺＯ膜をスパッタリングで下記の条件で成膜し、フォトリソグラフィとパターンニングを行って８０μｍ角のコンタクトが１００個直列につながったコンタクトチェーンパターンを形成した。図４において、Ａｌ合金およびＩＧＺＯの線幅は８０μｍである。なお、本実施例では表に示すように異なる原子比のＩＧＺＯ膜を作製しており、具体的にはＩＧＺＯ膜用のスパッタリングターゲットとしてＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１のターゲットと２：２：１のターゲットを用いた。
（酸化物半導体の成膜条件）
・雰囲気ガス＝アルゴン
・圧力＝５ｍＴｏｒｒ
・基板温度＝２５℃（室温）
・膜厚＝１００ｎｍ
【００７４】
上記コンタクトチェーンの全抵抗（コンタクト抵抗、接続抵抗）を、前述した（２）と同様にして測定し、コンタクト１個に換算したコンタクト抵抗値を求め、下記基準で、ＩＧＺＯとのダイレクト接触抵抗（ＩＧＺＯとのコンタクト抵抗）の良否を判定した。本実施例では、○または△を合格とした。
（判定基準）
○：１０００Ω未満
△：１０００Ω以上３０００Ω未満
×：３０００Ω以上
【００７５】
（５）酸化物半導体（ＺＴＯ）とのコンタクト抵抗
図４に示す電極パターンを用いたこと以外は前述した（２）ＩＴＯとのコンタクト抵抗の場合と同様にして、Ａｌ合金膜に対して種々の熱処理を行い、ウェット処理してエッチングを施してＡｌ合金薄膜の凸部の最大高さＲｚを測定した。
【００７６】
その後、ＺＴＯ膜をスパッタリングで下記の条件で成膜し、フォトリソグラフィとパターンニングを行って８０μｍ角のコンタクトが１００個直列につながったコンタクトチェーンパターンを形成した。図４において、Ａｌ合金およびＺＴＯの線幅は８０μｍである。ＺＴＯのスパッタリングターゲットに用いた組成はＺｎ：Ｓｎ＝２：１のものを用いた。
（酸化物半導体の成膜条件）
・雰囲気ガス＝アルゴン
・圧力＝５ｍＴｏｒｒ
・基板温度＝２５℃（室温）
・膜厚＝１００ｎｍ
【００７７】
上記コンタクトチェーンの全抵抗（コンタクト抵抗、接続抵抗）を、前述した（２）と同様にして測定し、コンタクト１個に換算したコンタクト抵抗値を求め、下記基準で、ＺＴＯとのダイレクト接触抵抗（ＺＴＯとのコンタクト抵抗）の良否を判定した。本実施例では、○または△を合格とした。
（判定基準）
○：１０００Ω未満
△：１０００Ω以上３０００Ω未満
×：３０００Ω以上
【００７８】
（６）析出物密度
析出物の密度は走査電子顕微鏡の反射電子像を用いて求めた。具体的には、１視野（１００μｍ２）内の析出物の個数を測定し、３視野の平均値を求め、下記基準で、析出物密度の良否を判定した。本実施例では、○または△を合格とした。
（判定基準）
○：４０個以上
△：３０個以上４０個未満
×：３０個未満
【００７９】
これらの結果を表１、表２にまとめて示す。
【００８０】
表１において、「加熱成膜（２００℃）」の欄はＡｌ合金成膜時の基板温度を意味し、「○」は基板温度を２００℃にした例、「−」は基板温度を室温とした例である。
【００８１】
また、表１において、「Ａｌ合金膜の最大高さＲｚ」の欄には、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺＴＯ及びＩＧＺＯと直接接続するＡｌ合金膜のＲｚの結果をまとめて示しており、「○」は、両方の判定結果が○（Ｒｚ５ｎｍ以上）を意味し、「×」は、両方の判定結果がいずれも×（Ｒｚ５ｎｍ未満）を意味する。
【００８２】
【表１】
【００８３】
【表２】
【００８４】
表１、表２に示す結果より、以下のように考察することができる。
【００８５】
まず、本発明で規定するＡｌ合金（Ｎｉおよび／またはＣｏ、更にはＣｕおよび／またはＧｅ、更には希土類元素）を用いると、低い電気抵抗率を維持したまま、純Ａｌ（Ｎｏ．１）を用いた場合に比べ、ＩＧＺＯ（酸化物半導体）、ＺＴＯ（酸化物半導体）、ＩＴＯ（透明導電膜）、及びＩＺＯ（透明導電膜）とのコンタクト抵抗を低減させることができた（Ｎｏ．３〜５、８〜１０、１３〜１９、２２〜２５、２７、２８、３１〜３４、３７〜４０、４２〜４４、４６、４８〜５０を参照）。
【００８６】
詳細には、これらＡｌ合金膜とＩＧＺＯ、ＺＴＯ、ＩＴＯまたはＩＺＯとの界面には、Ｎｉおよび／またはＣｏの析出物／濃化層が形成されており、当該Ａｌ合金膜の最大高さＲｚは、いずれも５ｎｍ以上であった。熱処理条件に関して言えば、Ｎｏ．１３のようにＡｌ合金成膜時の基板温度を２００℃に加熱し（加熱成膜）、その後の熱処理は行なわない場合；例えばＮｏ．３〜５、８〜１０、１４、１６、２４、２５、２７またはＮｏ．２８のように基板は加熱せずに（室温まま）、Ａｌ合金成膜後の加熱温度を２５０℃または３２０℃に高めた場合；Ｎｏ．１５またはＮｏ．１７のように基板温度を２００℃に加熱し（加熱成膜）、Ａｌ合金成膜後の加熱温度を２５０℃または３２０℃に高めた場合のいずれにおいても、Ａｌ合金膜の最大高さＲｚは５ｎｍ以上となり、コンタクト抵抗が低く抑えられていた。なお、Ｎｏ．１３のように加熱成膜を行なった例では、表１に示すようにＩＧＺＯ、ＺＴＯ、ＩＴＯ、及びＩＺＯとのコンタクト抵抗が若干上昇した（△）が、実用上支障のないものである。またＮｏ．３、８はＮｉまたはＣｏ添加量が少なく、析出物密度が低く（△）、コンタクト抵抗が若干上昇したが（△）、実用上支障のないものである。
【００８７】
図５はＮｏ．４６のＡｌ合金（Ａｌ−２原子％Ｎｉ−０．３５原子％Ｌａ）とＩＧＺＯ（Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ（原子比）＝１：１：１）との界面の状態を示すＴＥＭ画像であるが（ウェット処理と熱処理を行った例）、図５に示すようにＡｌ合金とＩＧＺＯの界面にはＮｉを含む析出物が形成されており、ＩＧＺＯと直接コンタクトしていることが確認できた。なお、図６は比較のためにＮｏ．４６と同じ合金組成のＡｌ合金とＩＧＺＯとの界面の状態を示すＴＥＭ画像であるが、この比較例はウェット処理も熱処理も行っておらず、図６に示すようにＡｌ合金とＩＧＺＯの界面にはＮｉを含む析出物および／またはＮｉを含む濃化層が形成されていないことが確認できた。
【００８８】
これに対し、Ｎｏ．１２は、加熱成膜およびＡｌ合金成膜後の加熱処理のいずれの熱処理も行なわなかった例であり、Ａｌ合金膜の最大高さＲｚは５ｎｍ未満となり、ＩＧＺＯＺＴＯ、ＩＴＯ、及びＩＺＯとのコンタクト抵抗が上昇した。
【００８９】
また、Ｎｏ．６、２０、２６およびＮｏ．４１はＮｉ量が多い例、Ｎｏ．１１、２９、３５およびＮｏ．５１はＣｏ量が多い例であり、いずれも、電気抵抗率が上昇した。
【００９０】
一方、Ｎｏ．２、２１およびＮｏ．３６はＮｉ量が少ない例、Ｎｏ．７、３０およびＮｏ．４７はＣｏ量が少ない例であり、いずれも、析出物密度が十分でなく、ＩＧＺＯ、ＺＴＯ、ＩＴＯ、及びＩＺＯとのコンタクト抵抗が上昇した。
【００９１】
また、Ｎｏ．４５は、ウェット処理を行なわなかった例であり、Ａｌ合金膜の最大高さＲｚが５ｎｍ未満となり、析出物密度が十分でなくＩＧＺＯ、ＺＴＯ、ＩＴＯ、及びＩＺＯとのコンタクト抵抗が上昇した。
【００９２】
なお、表１の各合金組成において、ＮｄおよびＬａは、ＩＧＺＯ、ＺＴＯ、ＩＴＯ、及びＩＺＯとのコンタクト抵抗の低減化に悪影響を及ぼさず、Ｎｄの代わりにＬａを、Ｌａの代わりにＮｄを用いても同様の結果が得られることを実験により確認している。同様に、ＮｄやＬａの代わりにＧｄを用いても、同様の結果が得られることを実験により確認している。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の上に、基板側から順に、Ａｌ合金膜と、前記Ａｌ合金膜と直接接続する薄膜トランジスタの半導体層と、を有し、
前記半導体層は酸化物半導体からなり、
前記Ａｌ合金膜は、Ｎｉおよび／またはＣｏを含むものであることを特徴とする配線構造。
【請求項２】
前記Ａｌ合金膜は、前記半導体層と直接接続する同一平面で、画素電極を構成する透明導電膜と直接接続するものである請求項１に記載の配線構造。
【請求項３】
前記Ａｌ合金膜は、Ｎｉおよび／またはＣｏを０．１０〜２原子％含むものである請求項１または２に記載の配線構造。
【請求項４】
前記Ａｌ合金膜と前記酸化物半導体層との界面に、Ｎｉおよび／またはＣｏの一部が析出および／または濃化している請求項１〜３のいずれかに記載の配線構造。
【請求項５】
前記Ａｌ合金膜は、更にＣｕおよび／またはＧｅを０．０５〜２原子％含むものである請求項１〜４のいずれかに記載の配線構造。
【請求項６】
前記Ａｌ合金膜は、更に希土類元素を０．０５〜１原子％含むものである請求項１〜５のいずれかに記載の配線構造。
【請求項７】
前記希土類元素は、Ｎｄ、Ｌａ、およびＧｄよりなる群から選択される少なくとも一種である請求項６に記載の配線構造。
【請求項８】
前記酸化物半導体層と直接接続する前記Ａｌ合金膜の表面は、最大高さＲｚで５ｎｍ以上の凹凸が形成されたものである請求項１〜７のいずれかに記載の配線構造。
【請求項９】
前記透明導電膜と直接接続する前記Ａｌ合金膜の表面は、最大高さＲｚで５ｎｍ以上の凹凸が形成されたものである請求項２〜８のいずれかに記載の配線構造。
【請求項１０】
前記酸化物半導体は、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎ、Ｔｉ、およびＳｎよりなる群から選択される少なくとも１種の元素を含む酸化物からなるものである請求項１〜９のいずれかに記載の配線構造。
【請求項１１】
前記透明導電膜は、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎ、およびＳｎよりなる群から選択される少なくとも１種の元素を含む酸化物からなるものである請求項２〜１０のいずれかに記載の配線構造。
【請求項１２】
前記透明導電膜は、ＩＴＯまたはＩＺＯである請求項２〜１１のいずれかに記載の配線構造。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれかに記載の配線構造を備えた表示装置。
【請求項１４】
請求項４〜１２のいずれかに記載の配線構造の製造方法であって、
前記Ａｌ合金膜を成膜し、成膜後に２００℃以上の加熱温度で熱処理した後、アルカリ処理を行なってから前記酸化物半導体層を成膜するか、または
前記Ａｌ合金膜を２００℃以上の基板温度で成膜した後、アルカリ処理を行なってから前記酸化物半導体層を成膜することにより、前記Ａｌ合金膜と前記酸化物半導体層との界面に、Ｎｉおよび／またはＣｏの一部を析出および／または濃化させることを特徴とする配線構造の製造方法。
【請求項１】
基板の上に、基板側から順に、Ａｌ合金膜と、前記Ａｌ合金膜と直接接続する薄膜トランジスタの半導体層と、を有し、
前記半導体層は酸化物半導体からなり、
前記Ａｌ合金膜は、Ｎｉおよび／またはＣｏを含むものであることを特徴とする配線構造。
【請求項２】
前記Ａｌ合金膜は、前記半導体層と直接接続する同一平面で、画素電極を構成する透明導電膜と直接接続するものである請求項１に記載の配線構造。
【請求項３】
前記Ａｌ合金膜は、Ｎｉおよび／またはＣｏを０．１０〜２原子％含むものである請求項１または２に記載の配線構造。
【請求項４】
前記Ａｌ合金膜と前記酸化物半導体層との界面に、Ｎｉおよび／またはＣｏの一部が析出および／または濃化している請求項１〜３のいずれかに記載の配線構造。
【請求項５】
前記Ａｌ合金膜は、更にＣｕおよび／またはＧｅを０．０５〜２原子％含むものである請求項１〜４のいずれかに記載の配線構造。
【請求項６】
前記Ａｌ合金膜は、更に希土類元素を０．０５〜１原子％含むものである請求項１〜５のいずれかに記載の配線構造。
【請求項７】
前記希土類元素は、Ｎｄ、Ｌａ、およびＧｄよりなる群から選択される少なくとも一種である請求項６に記載の配線構造。
【請求項８】
前記酸化物半導体層と直接接続する前記Ａｌ合金膜の表面は、最大高さＲｚで５ｎｍ以上の凹凸が形成されたものである請求項１〜７のいずれかに記載の配線構造。
【請求項９】
前記透明導電膜と直接接続する前記Ａｌ合金膜の表面は、最大高さＲｚで５ｎｍ以上の凹凸が形成されたものである請求項２〜８のいずれかに記載の配線構造。
【請求項１０】
前記酸化物半導体は、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎ、Ｔｉ、およびＳｎよりなる群から選択される少なくとも１種の元素を含む酸化物からなるものである請求項１〜９のいずれかに記載の配線構造。
【請求項１１】
前記透明導電膜は、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎ、およびＳｎよりなる群から選択される少なくとも１種の元素を含む酸化物からなるものである請求項２〜１０のいずれかに記載の配線構造。
【請求項１２】
前記透明導電膜は、ＩＴＯまたはＩＺＯである請求項２〜１１のいずれかに記載の配線構造。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれかに記載の配線構造を備えた表示装置。
【請求項１４】
請求項４〜１２のいずれかに記載の配線構造の製造方法であって、
前記Ａｌ合金膜を成膜し、成膜後に２００℃以上の加熱温度で熱処理した後、アルカリ処理を行なってから前記酸化物半導体層を成膜するか、または
前記Ａｌ合金膜を２００℃以上の基板温度で成膜した後、アルカリ処理を行なってから前記酸化物半導体層を成膜することにより、前記Ａｌ合金膜と前記酸化物半導体層との界面に、Ｎｉおよび／またはＣｏの一部を析出および／または濃化させることを特徴とする配線構造の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−４９５４２（Ｐ２０１１−４９５４２Ａ）
【公開日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１６８５９５（Ｐ２０１０−１６８５９５）
【出願日】平成２２年７月２７日（２０１０．７．２７）
【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３月１０日（２０１１．３．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月２７日（２０１０．７．２７）
【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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