(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
４５０〜６００℃の加熱処理に曝される、表示装置もしくは半導体装置に用いられるＡｌ合金膜であって、
前記Ａｌ合金膜は、
Ｇｅを０．０１〜２．０原子％と；
Ｔａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｗ、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｅ、およびＯｓよりなる群（Ｘ群）から選択される少なくとも一種の元素を０．１〜５原子％と；
Ｃｅ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｄｙの少なくとも一種の希土類元素を０．１〜０．４５原子％と
を含み、残部：Ａｌおよび不可避的不純物であり、
前記Ａｌ合金膜に４５０〜６００℃の加熱処理を行なったとき、下記（１）の要件、および下記（３）の要件を満足することを特徴とする、４５０〜６００℃の高温耐熱性に優れた表示装置もしくは半導体装置用Ａｌ合金膜。
（１）Ａｌと、前記Ｘ群から選択される少なくとも一種の元素と、Ｇｅとを含む第１の析出物について、円相当直径５０ｎｍ以上の析出物が２００，０００個／ｍｍ2以上の密度で存在する。
（３）Ａｌと、前記Ｘ群から選択される少なくとも一種の元素と、前記希土類元素の少なくとも一種とを含む第３の析出物について、円相当直径１０ｎｍ以上の析出物が１，０００，０００個／ｍｍ2以上の密度で存在する。
【請求項２】
前記Ａｌ合金膜は、４５０〜６００℃の加熱処理を行なったとき、更に下記（２）の要件を満足するものである請求項１に記載の表示装置もしくは半導体装置用Ａｌ合金膜。
（２）Ａｌと、前記Ｘ群から選択される少なくとも二種の元素を含む第２の析出物について、円相当直径５０ｎｍ以上の析出物が１００，０００個／ｍｍ2以上の密度で存在する。
【請求項３】
前記Ａｌ合金膜は、４５０〜６００℃の加熱処理を行なったとき、更に下記（４）の要件を満足するものである請求項１または２に記載の表示装置もしくは半導体装置用Ａｌ合金膜。
（４）Ａｌと、Ｇｅと前記Ｘ群から選択される少なくとも一種の元素と、前記希土類元素の少なくとも一種とを含む第４の析出物について、円相当直径１０ｎｍ以上の析出物が１，０００，０００個／ｍｍ2以上の密度で存在する。
【請求項４】
前記Ａｌ合金膜は、更にＮｉ、Ｃｏ、Ｆｅから選ばれる少なくとも１種の元素を含み、前記Ａｌ合金膜に４５０〜６００℃の加熱処理を行なったとき、更に下記（５）の要件を満足するものである請求項１〜３のいずれかに記載の表示装置もしくは半導体装置用Ａｌ合金膜。
（５）Ａｌと、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅから選ばれる少なくとも一種の元素と、Ｇｅと、前記Ｘ群から選択される少なくとも一種の元素とを含む第５の析出物について、円相当直径２５０ｎｍ以上の析出物が２，０００個／ｍｍ2以上の密度で存在する。
【請求項５】
前記第１の析出物の円相当直径は、１μｍ以下である請求項１〜４のいずれかに記載の表示装置もしくは半導体装置用Ａｌ合金膜。
【請求項６】
前記第３の析出物の円相当直径は、１μｍ以下である請求項１〜５のいずれかに記載の表示装置もしくは半導体装置用Ａｌ合金膜。
【請求項７】
前記第２の析出物の円相当直径は、１μｍ以下である請求項２に記載の表示装置もしくは半導体装置用Ａｌ合金膜。
【請求項８】
前記第４の析出物の円相当直径は、１μｍ以下である請求項３に記載の表示装置もしくは半導体装置用Ａｌ合金膜。
【請求項９】
前記第５の析出物の円相当直径は、３μｍ以下である請求項４に記載の表示装置もしくは半導体装置用Ａｌ合金膜。
【請求項１０】
前記Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅから選ばれる少なくとも１種の元素の含有量は０．１〜０．３５原子％である請求項４〜９のいずれかに記載の表示装置もしくは半導体装置用Ａｌ合金膜。
【請求項１１】
前記加熱処理は、５００〜６００℃である請求項１〜１０のいずれかに記載の表示装置もしくは半導体装置用Ａｌ合金膜。
【請求項１２】
前記加熱処理は、少なくとも２回実施されるものである請求項１〜１１のいずれかに記載の表示装置もしくは半導体装置用Ａｌ合金膜。
【請求項１３】
前記Ａｌ合金膜は、透明導電膜と直接接続されるものである請求項４に記載の表示装置もしくは半導体装置用Ａｌ合金膜。
【請求項１４】
前記Ａｌ合金膜は、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｗ、およびＣｒよりなる群から選択される少なくとも一種の元素を含む膜を介して透明導電膜と接続されるものである請求項１〜１３のいずれかに記載の表示装置もしくは半導体装置用Ａｌ合金膜。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶ディスプレイなどの表示装置やＩＧＢＴなど半導体装置に使用され、ドライエッチングおよびウェットエッチングの双方で加工可能な電極および配線材料として有用な表示装置もしくは半導体装置用Ａｌ合金膜、および上記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。
【背景技術】
【０００２】
表示装置用Ａｌ合金膜は主に電極および配線材料として用いられており、電極および配線材料としては、液晶ディスプレイ（ＬＤＣ）における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並びに配線材料、有機ＥＬ（ＯＥＬＤ）における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並びに配線材料、フィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）におけるカソードおよびゲート電極並びに配線材料、蛍光真空管（ＶＦＤ）におけるアノード電極および配線材料、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ）におけるアドレス電極および配線材料、無機ＥＬにおける背面電極などが挙げられる。
【０００３】
また、半導体装置用Ａｌ合金膜は主に電極および配線材料として用いられており、電極および配線材料としては、ＩＧＢＴなどの半導体のエミッタ電極並びに配線材料、コレクタ電極並びに配線材料などが挙げられる。
【０００４】
以下では、液晶表示装置として液晶ディスプレイ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。
【０００５】
液晶ディスプレイは、最近では１００インチを超える大型のものが商品化され、低消費電力技術も進んでおり、主要な表示デバイスとして汎用されている。液晶ディスプレイには動作原理の異なるものがあるが、このうち、画素のスイッチングに薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、以下、ＴＦＴと呼ぶ。）を用いるアクティブ・マトリックス型液晶ディスプレイは、高精度画質を有し、高速動画にも対応できるため、主力となっている。そのなかで、更に低消費電力で画素の高速スイッチングが求められる液晶ディスプレイでは、多結晶シリコンや連続粒界結晶シリコンを半導体層に用いたＴＦＴが用いられている。
【０００６】
例えば、アクティブマトリクス型の液晶ディスプレイは、スイッチング素子であるＴＦＴ、導電性酸化膜から構成される画素電極、および走査線や信号線を含む配線を有するＴＦＴ基板を備えており、走査線や信号線は、画素電極に電気的に接続されている。走査線や信号線を構成する配線材料には、Ａｌ基合金薄膜が用いられている。
【０００７】
図１を参照しながら、半導体層として水素化アモルファス・シリコンを用いたＴＦＴ基板の中核部の構成を説明する。
【０００８】
図１に示すように、ガラス基板２１ａ上には、走査線２５が形成され、走査線２５の一部は、ＴＦＴのオン・オフを制御するゲート電極２６として機能する。ゲート電極２６はゲート絶縁膜（窒化シリコン膜など）２７で電気的に絶縁されている。ゲート絶縁膜２７を介してチャンネル層である半導体シリコン層３０が形成され、さらに保護膜（窒化シリコン膜など）３１が形成される。半導体シリコン層３０は、低抵抗シリコン層３２を介して、ソース電極２８およびドレイン電極２９に接合され、電気的な導通性をもつ。
【０００９】
ドレイン電極２９は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）などの透明電極３５と直接に接触している構造［ダイレクト・コンタクト（ＤＣ）と呼ばれる。］を有している。ダイレクト・コンタクト用に用いられる電極配線材料として、例えば特許文献１〜５に記載のＡｌ合金が挙げられる。Ａｌは、電気抵抗率が小さく、微細加工性に優れるためである。これらのＡｌ合金は、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｗなどの高融点金属からなるバリアメタル層を介在させずに、透明電極を構成する酸化物透明導電膜と直接、またはシリコン半導体層と直接、接続されている。
【００１０】
これらの配線膜や電極は、窒化シリコンなどの絶縁性保護膜３３で覆われ、透明電極３５を通じてドレイン電極２９に電気を供給する。
【００１１】
図１に示すＴＦＴの動作特性を安定して確保するためには、特に半導体シリコン層３０におけるキャリア（電子や正孔）の移動度を高める必要がある。そのため、液晶ディスプレイなどの製造プロセスでは、ＴＦＴの熱処理工程が含まれており、これにより、アモルファス構造の半導体シリコン層３０の一部または全体が微結晶化・多結晶化される結果、キャリアの移動度が高くなり、ＴＦＴの応答速度が向上する。
【００１２】
ＴＦＴの製造プロセスにおいて、例えば絶縁性保護膜３３の蒸着などは約２５０〜３５０℃の比較的低い温度で行われる。また、液晶ディスプレイを構成するＴＦＴ基板（ＴＦＴがアレイ状に配置された液晶ディスプレイ駆動部）の安定性を向上させるために、約４５０℃以上の高温熱処理が行われる場合がある。実際のＴＦＴ、ＴＦＴ基板、液晶ディスプレイの製造には、このような低温または高温の熱処理が複数回行なわれる場合がある。
【００１３】
しかしながら、製造プロセス時の熱処理温度が例えば約４５０℃以上に高くなったり、更にこのような高温加熱処理が長時間に及ぶと、図１に示す薄膜層の剥離や、接触する薄膜間での原子の相互拡散が生じ、薄膜層自体が劣化するため、これまでは、高々３００℃以下での熱処理しか行われていなかった。むしろ、加熱処理温度を出来るだけ低くしてもＴＦＴが機能する配線材料や表示デバイスの構造に関する研究開発が集中して行なわれていたというのが実情である。これは、技術的な観点からは、ＴＦＴ製造プロセスの全てを室温で処理することが理想的であると考えられていたからである。
【００１４】
例えば前述した特許文献１には、Ａｌ合金薄膜中の固溶元素の一部または全部を１００〜６００℃の熱処理により金属化合物として析出させ、電気抵抗値１０μΩｃｍ以下のＡｌ合金薄膜を得ることは開示されているが、実施例では最高でも５００℃の温度で加熱したときの結果が示されているに過ぎず、５００℃以上の高温下に曝されたときの耐熱性は評価していない。同様に、特許文献２には５００℃までの耐熱性が開示されているが、５００℃以上の高温下に曝されたときの耐熱性は評価していない。また、特許文献３〜５は４５０℃以下に過ぎず、４５０℃超の高温下に曝されたときの耐熱性は評価していない。勿論、このような高温下に複数回曝されたときの耐熱性については全く考慮していない。
【００１５】
一方、特許文献６には、ドライエッチング加工性に優れたＡｌ合金膜が開示されているが、実施例では３５０℃の温度で加熱したときの結果が示されているに過ぎず、４５０℃以上の高温下に曝されたときの耐熱性は評価していない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開平７−９０５５２号公報
【特許文献２】特開２００３−７３８１０号公報
【特許文献３】特開２００２−３２２５２８号公報
【特許文献４】特開平８−２５０４９４号公報
【特許文献５】特開２００１−９３８６２号公報
【特許文献６】特開２０００−２９４５５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
最近では、高温加熱処理を行なっても耐熱性に優れたＡｌ合金膜の提供が望まれている。これは、ＴＦＴの性能を大きく左右する半導体シリコン層のキャリア移動度を出来るだけ高めて、結果的に液晶ディスプレイの省エネと高性能化（高速動画対応など）を進めるというニーズが強まっているからである。そのためには、半導体シリコン層の構成材料である水素化アモルファス・シリコンを結晶化させることが必要である。シリコンは電子の移動度が正孔の移動度より約３倍程度高いが、電子の移動度は連続粒界結晶シリコンでは約３００ｃｍ2／Ｖ・ｓ、多結晶シリコンでは約１００ｃｍ2／Ｖ・ｓ、水素化アモルファス・シリコンでは約１ｃｍ2／Ｖ・ｓ以下である。水素化アモルファス・シリコンを蒸着した後に熱処理を行えば、水素化アモルファス・シリコンが微結晶化してキャリア移動度が向上する。この熱処理について、加熱温度が高く、加熱時間が長い方が、水素化アモルファス・シリコンの微結晶化は進み、キャリアの移動度は向上する。しかし、熱処理温度を高くすると、熱応力によりＡｌ合金配線薄膜に突起状の形状異常（ヒロック）が発生するなどの問題が生じるため、従来は、Ａｌ合金薄膜を用いた場合の熱処理温度の上限を、せいぜい３５０℃程度にしていた。そのため、これよりも高温で熱処理するときは、Ｍｏなどの高融点金属薄膜が一般に用いられているが、配線抵抗が高く表示ディスプレイの大型化に対応できないという問題があった。
【００１８】
上述した高温耐熱性のほか、表示装置もしくは半導体装置用Ａｌ合金膜には、様々な特性が要求される。まず、Ａｌ合金膜に含まれる合金元素の添加量が多くなると、配線自体の電気抵抗が増加してしまうため、４５０〜６００℃程度の高い熱処理温度を適用した場合でも、電気抵抗を十分に低減できることが求められている。
【００１９】
また、表示装置においては、透明画素電極と直接接続させた場合に低い接触抵抗（コンタクト抵抗）を示すことも求められる場合もある。
【００２０】
更には、優れた耐食性の兼備も求められている。特に、ＴＦＴ基板の製造工程では複数のウェットプロセスを通るが、Ａｌよりも貴な金属を添加すると、ガルバニック腐食の問題が表れ、耐食性が劣化してしまう。例えばフォトリソグラフィー工程では、ＴＭＡＨ(テトラメチルアンモニウムヒドロキシド)を含むアルカリ性の現像液を使用するが、ダイレクト・コンタクト構造の場合、バリアメタル層を省略しているためＡｌ合金膜がむき出しとなり、現像液によるダメージを受けやすくなる。そこで、アルカリ現像液耐性などの耐アルカリ腐食性に優れていることが求められる。
【００２１】
また、フォトリソグラフィーの工程で形成したフォトレジスト（感光性樹脂）を剥離する洗浄工程では、アミン類を含む有機剥離液を用いて連続的に水洗が行なわれている。ところがアミンと水が混合するとアルカリ性溶液になるため、短時間でＡｌを腐食させてしまうという別の問題が生じる。ところでＡｌ合金は、剥離洗浄工程を通るより以前にＣＶＤ工程を経ることによって熱履歴を受けている。この熱履歴の過程でＡｌマトリクス中には合金成分が析出物を形成する。しかるに、この析出物とＡｌの間には大きな電位差があるので、剥離液であるアミンが水と接触した瞬間に前記ガルバニック腐食によってアルカリ腐食が進行し、電気化学的に卑であるＡｌがイオン化して溶出し、ピット状の孔食（黒点）が形成されてしまう、といった問題がある。そこで、好ましくは感光性樹脂の剥離に用いる剥離液耐性に優れていることが求められる。
【００２２】
また、配線形成の方法には、ウェットエッチング法(薬液によるエッチングによって配線パターニングを行う方法)と、ドライエッチング法(反応性プラズマによるエッチングによって配線パターニングを行う方法)の２種類が一般的に用いられており、これら双方の方法で加工性に優れていることが求められる。
【００２３】
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、４５０〜６００℃程度の高温下に曝されてもヒロックが発生せず高温耐熱性に優れており、膜自体の電気抵抗（配線抵抗）も低く抑えられており、また、アルカリ現像液耐性などの耐アルカリ腐食性にも優れ、更にウェットエッチング法とドライエッチング法の双方で加工可能な表示装置もしくは半導体装置用Ａｌ合金膜を提供することにある。更に本発明の目的は、感光性樹脂の剥離液（剥離液耐性)にも優れた表示装置もしくは半導体装置用Ａｌ合金膜を提供することにある。また更に本発明の目的は、透明画素電極（透明導電膜）と直接接続させたときに低い接触抵抗を有し、透明導電膜との直接接続（ダイレクト・コンタクト）が可能な表示装置用Ａｌ合金膜を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
上記課題を解決し得た本発明の表示装置もしくは半導体装置用Ａｌ合金膜は、表示装置もしくは半導体装置に用いられるＡｌ合金膜であって、前記Ａｌ合金膜は、Ｇｅを０．０１〜２．０原子％と；Ｔａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｗ、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｅ、およびＯｓよりなる群（Ｘ群）から選択される少なくとも一種の元素を０．１〜５原子％と；Ｃｅ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｄｙの少なくとも一種の希土類元素を０．１〜０．４５原子％とを含み、前記Ａｌ合金膜に４５０〜６００℃の加熱処理を行なったとき、下記（１）の要件、および下記（３）の要件を満足するところに要旨を有する。
【００２５】
（１）Ａｌと、前記Ｘ群から選択される少なくとも一種の元素と、Ｇｅとを含む第１の析出物について、円相当直径５０ｎｍ以上の析出物が２００，０００個／ｍｍ2以上の密度で存在する。
（３）Ａｌと、前記Ｘ群から選択される少なくとも一種の元素と、前記希土類元素の少なくとも一種とを含む第３の析出物について、円相当直径１０ｎｍ以上の析出物が１，０００，０００個／ｍｍ2以上の密度で存在する。
【００２６】
本発明の好ましい実施形態において、前記Ａｌ合金膜は、更に下記（２）の要件を満足するものである。
【００２７】
（２）Ａｌと、前記Ｘ群から選択される少なくとも二種の元素を含む第２の析出物について、円相当直径５０ｎｍ以上の析出物が１００，０００個／ｍｍ2以上の密度で存在する。
【００２８】
本発明の好ましい実施形態において、前記Ａｌ合金膜は、４５０〜６００℃の加熱処理を行なったとき、更に下記（４）の要件を満足するものである。
【００２９】
（４）Ａｌと、Ｇｅと前記Ｘ群から選択される少なくとも一種の元素と、前記希土類元素の少なくとも一種とを含む第４の析出物について、円相当直径１０ｎｍ以上の析出物が１，０００，０００個／ｍｍ2以上の密度で存在する。
【００３０】
本発明の好ましい実施形態において、前記Ａｌ合金膜は、更にＮｉ、Ｃｏ、Ｆｅから選ばれる少なくとも１種の元素を含み、前記Ａｌ合金膜に４５０〜６００℃の加熱処理を行なったとき、更に下記（５）の要件を満足するものである。
【００３１】
（５）Ａｌと、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅから選ばれる少なくとも一種の元素と、Ｇｅと、前記Ｘ群から選択される少なくとも一種の元素とを含む第５の析出物について、円相当直径２５０ｎｍ以上の析出物が２，０００個／ｍｍ2以上の密度で存在する。
【００３２】
本発明の好ましい実施形態において、前記第１の析出物の円相当直径は、１μｍ以下である。
【００３３】
本発明の好ましい実施形態において、前記第３の析出物の円相当直径は、１μｍ以下である。
【００３４】
本発明の好ましい実施形態において、前記第２の析出物の円相当直径は、１μｍ以下である。
【００３５】
本発明の好ましい実施形態において、前記第４の析出物の円相当直径は、１μｍ以下である。
【００３６】
本発明の好ましい実施形態において、前記第５の析出物の円相当直径は、３μｍ以下である。
【００３７】
本発明の好ましい実施形態において、前記Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅから選ばれる少なくとも１種の元素の含有量は０．１〜０．３５原子％である。
【００３８】
本発明の好ましい実施形態において、前記加熱処理は、５００〜６００℃である。
【００３９】
本発明の好ましい実施形態において、前記加熱処理は、少なくとも２回実施されるものである。
【００４０】
本発明の好ましい実施形態において、前記Ａｌ合金膜は、透明導電膜と直接接続されるものである。
【００４１】
本発明の好ましい実施形態において、前記Ａｌ合金膜は、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｗ、およびＣｒよりなる群から選択される少なくとも一種の元素を含む膜を介して透明導電膜と接続されるものである。
【００４２】
本発明には、Ｇｅを０．０１〜２．０原子％と；Ｔａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｗ、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｅ、Ｏｓよりなる群（Ｘ群）から選択される少なくとも一種の元素を０．１〜５原子％と；Ｃｅ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｄｙの少なくとも一種の希土類元素を０．１〜０．４５原子％とを含み、残部：Ａｌおよび不可避的不純物であるスパッタリングターゲットも包含される。
【００４３】
本発明の好ましい実施形態において、上記スパッタリングターゲットは、更にＮｉ、Ｃｏ、Ｆｅから選ばれる少なくとも一種の元素を０．１〜０．３５原子％含むものである。
【発明の効果】
【００４４】
本発明に係る第１のＡｌ合金膜（Ａｌ−Ｇｅ−Ｘ群元素）は、所定の合金元素と第１の析出物（好ましくは第１の析出物と第２の析出物）から構成されているため、約４５０〜６００℃程度の高温下に曝されたときの耐熱性に優れており、且つ、高温処理後の膜自体の電気抵抗（配線抵抗）も低く抑えることができ、また耐食性、エッチング加工性、および剥離液耐性も兼備している。
【００４５】
好ましい実施形態である本発明に係る第２のＡｌ合金膜（Ａｌ−Ｇｅ−Ｘ群元素−希土類元素）は、所定の合金元素と第１の析出物（好ましくは第１の析出物と第２の析出物）、第３の析出物（好ましくは第３の析出物と第４の析出物）とから構成されているため、より高い耐熱性を示し、且つ耐アルカリ腐食性も一層良好である。より好ましい実施形態である本発明に係る第３のＡｌ合金膜（Ａｌ−Ｇｅ−Ｘ群元素−希土類元素−［Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ］合金）は、所定の合金元素と第１の析出物（好ましくは第１の析出物と第２の析出物、より好ましくは第１の析出物、第２の析出物と第３の析出物、更に好ましくは第１の析出物、第２の析出物、第３の析出物と第４の析出物）、第５の析出物とから構成されているため、上記特性のみならず、透明導電膜との低い接触抵抗も達成できるため、透明導電膜との直接接続が可能である。
【００４６】
本発明によれば、特に、多結晶シリコンや連続粒界結晶シリコンを半導体層に用いる薄膜トランジスタ基板を製造するプロセスにおいて、４５０〜６００℃程度の高温加熱処理、更には上記高温加熱処理が少なくとも２回行なわれる苛酷な高温環境下に曝された場合でも、半導体シリコン層のキャリア移動度が高められるため、ＴＦＴの応答速度が向上し、省エネや高速動画などに対応可能な高性能の表示装置を提供できる。また、配線加工においては、ウェットエッチング法、ドライエッチング法の双方が適応可能である。
【００４７】
本発明によれば、Ａｌ合金膜の耐熱性（特に高温耐熱性）に優れているため、これを例えば半導体素子の電極・電気配線として備えた、例えばＩＧＢＴの製造プロセスにおいて、コレクタ層のイオン活性化等のための熱処理を高温で行うことができる。その結果、上記Ａｌ合金膜を備えて特性の向上した半導体素子、またこの半導体素子を備えて優れた特性を発揮する上記半導体装置を実現することができる。また、配線加工においては、ウェットエッチング法、ドライエッチング法の双方が適応可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【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、Ａｌ合金膜と透明画素電極の接触抵抗の測定に用いたケルビンパターン（ＴＥＧパターン）を示す図である。
【図３】図３は、液晶ディスプレイの一例を示す概略断面図である。
【図４】図４は、有機ＥＬディスプレイの一例を示す概略断面図である。
【図５】図５は、フィールドエミッションディスプレイの一例を示す概略断面図である。
【図６】図６は、蛍光真空管の一例を示す概略断面図である。
【図７】図７は、プラズマディスプレイの一例を示す概略断面図である。
【図８】図８は、無機ＥＬディスプレイの一例を示す概略断面図である。
【図９】図９は、一般的なＩＧＢＴの構成を示す概略断面図である。
【図１０】図１０は、ドライエッチング装置の構成を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
本発明者らは、約４５０〜６００℃の高温下に複数回曝されても、ヒロックが生じず高温耐熱性に優れ、且つ、ドライエッチング特性とウェットエッチング特性（以下、エッチング特性ということがある）に優れ、膜自体の電気抵抗（配線抵抗）も低く抑えられており、また、アルカリ現像液などの耐アルカリ腐食性や剥離液耐性も高い表示装置用Ａｌ合金膜（第１のＡｌ合金膜と呼ぶ場合がある。）；更に、好ましくはより高い高温耐熱性に優れている表示装置用Ａｌ合金膜（第２のＡｌ合金膜と呼ぶ場合がある。）；また更に、好ましくは高温下での剥離液耐性にもより優れており、透明導電膜と直接接続しても接触抵抗が低く抑えられるため透明導電膜との直接接続（ダイレクト・コンタクト）が可能な表示装置用Ａｌ合金膜（第３のＡｌ合金膜と呼ぶ場合がある。）を提供するため、検討を重ねてきた。
【００５０】
その結果、Ｇｅを０．０１〜２．０原子％と、Ｔａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｗ、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｅ、Ｏｓよりなる群（Ｘ群）から選択される少なくとも一種の元素とを含むＡｌ合金膜（Ａｌ−Ｇｅ−Ｘ群元素 合金膜）であって、４５０〜６００℃の加熱処理を行なったとき、下記（１）の要件を満足する第１のＡｌ合金膜は、上記課題（高温処理時の高い耐熱性およびエッチング特性、低い電気抵抗、更には高いアルカリ現像液耐性と剥離液耐性）を解決できることが分かった。
【００５１】
（１）Ａｌと、前記Ｘ群から選択される少なくとも一種の元素と、Ｇｅとを含む第１の析出物について、円相当直径５０ｎｍ以上の析出物が２００，０００個／ｍｍ2以上の密度で存在する。
【００５２】
更に、前記Ａｌ合金膜は、４５０〜６００℃の加熱処理を行なったとき、上記（１）の要件を満足し、且つ、下記（２）の要件を満足する第１のＡｌ合金膜は、より高い耐熱性を示すことがわかった。
【００５３】
（２）Ａｌと、前記Ｘ群から選択される少なくとも二種の元素を含む第２の析出物について、円相当直径５０ｎｍ以上の析出物が１００，０００個／ｍｍ2以上の密度で存在する。
【００５４】
更に、希土類元素の少なくとも一種を含むＡｌ合金膜（Ａｌ−Ｇｅ−Ｘ群元素−ＲＥＭ合金膜）であって、４５０〜６００℃の加熱処理を行なったとき、上記（１）、好ましくは更に上記（２）の要件を満足し、且つ、下記（３）の要件を満足する第２のＡｌ合金膜は、第１のＡｌ合金膜より優れた耐熱性を示すことが分かった。
【００５５】
（３）Ａｌと、前記Ｘ群から選択される少なくとも一種の元素と、前記希土類元素の少なくとも一種とを含む第３の析出物について、円相当直径１０ｎｍ以上の析出物が１，０００，０００個／ｍｍ2以上の密度で存在する。
【００５６】
更に、前記第２のＡｌ合金膜は、４５０〜６００℃の加熱処理を行なったとき、上記（１）、好ましくは更に上記（２）および／または上記（３）の要件を満足し、且つ、下記（４）の要件を満足する第２のＡｌ合金膜は、より一層優れた耐熱性を示すことが分かった。
【００５７】
（４）Ａｌと、Ｇｅと前記Ｘ群から選択される少なくとも一種の元素と、前記希土類元素の少なくとも一種とを含む第４の析出物について、円相当直径１０ｎｍ以上の析出物が１，０００，０００個／ｍｍ2以上の密度で存在する。
【００５８】
更に、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅから選ばれる少なくとも１種の元素とを含むＡｌ合金膜（Ａｌ−Ｇｅ−Ｘ群元素−ＲＥＭ−［Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ］合金膜）であって、４５０〜６００℃の加熱処理を行なったとき、上記（１）、好ましくは更に上記（２）、（３）、（４）のいずれか１以上の要件を満足し、且つ、下記（５）の要件を満足する第３のＡｌ合金膜は、ＩＴＯなど透明導電膜と直接接触しても低いコンタクト抵抗を示し、高温下での剥離液耐性にもより優れていることが分かった。
【００５９】
（５）Ａｌと、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅから選ばれる少なくとも一種の元素と、Ｇｅと、前記Ｘ群から選択される少なくとも一種の元素とを含む第５の析出物について、円相当直径２５０ｎｍ以上の析出物が２，０００個／ｍｍ2以上の密度で存在する。
【００６０】
上記第１のＡｌ合金膜は、Ａｌ合金中に、Ｇｅと高融点金属のＸ群元素（高温耐熱性向上元素）を含み、単一のＸ群元素の場合は所定の第１の析出物（Ａｌ−Ｇｅ−Ｘ）を有し、複数のＸ群元素の場合は所定の第１の析出物（Ａｌ−Ｇｅ−Ｘ１、Ａｌ−Ｇｅ−Ｘ２など：Ｘ１とＸ２は異なるＸ群元素を意味する）や第２の析出物（Ａｌ−Ｘ１−Ｘ２、Ａｌ−Ｘ１−Ｘ３、Ａｌ−Ｘ２−Ｘ３など：Ｘ群元素が３種類の場合）を有しているため、高温下の耐熱性（高温耐熱性）およびエッチング特性に優れ、且つ、耐アルカリ腐食性や剥離液耐性も高く、膜自体の電気抵抗（配線抵抗）に優れているため、表示装置用の走査線や信号線などの配線；ゲート電極、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、高温熱履歴の影響を受け易い薄膜トランジスタ基板のゲート電極および関連の配線膜材料として好適に用いられる。また、パワー半導体の電極；ＩＧＢＴのエミッタ電極など電極の材料として好適に用いられる。
【００６１】
また上記第２のＡｌ合金膜は、Ａｌ合金中に、上記のＧｅと高融点金属のＸ群元素（高温耐熱性向上元素）に加え、更に希土類元素を含むことで、単一のＸ群元素の場合は所定の第１の析出物（Ａｌ−Ｇｅ−Ｘ）、第３の析出物（Ａｌ−Ｘ−ＲＥＭ：ＲＥＭは希土類元素）、および／または第４の析出物（Ａｌ−Ｇｅ−Ｘ−ＲＥＭ）を有し、複数のＸ群元素の場合は更に第２の析出物（Ａｌ−Ｘ１−Ｘ２など）を有しているため（第１、３、４の析出物についてもＸ群元素の数に応じて複数の組み合わせがあり得る。以下同じ）、上記第１のＡｌ合金膜の有する効果のうち、特に高温下の耐熱性（高温耐熱性）が一段と高くなり、走査線や信号線などの配線；ゲート電極、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、高温熱履歴の影響を受け易い薄膜トランジスタ基板のゲート電極および関連の配線膜材料として好適に用いられる。また、パワー半導体の電極；ＩＧＢＴのエミッタ電極など電極の材料として好適に用いられる。
【００６２】
上記第３のＡｌ合金膜は、Ａｌ合金中に、上記のＸ群元素、Ｇｅと好ましくは希土類元素に加え、更に透明導電膜との接触抵抗低減化元素であるＮｉ、Ｃｏ、およびＦｅよりなる群から選択される少なくとも一種を含み、上記第１や第２のＡｌ合金膜に含まれる析出物に加えて、所定の第５の析出物（Ａｌ−Ｘ−Ｇｅ−［Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ］）を有しているため、上記第１、第２のＡｌ合金膜の有する効果に加えて、バリアメタル層を介在させずに透明導電膜との直接接続が可能となり、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。
【００６３】
本明細書において、高温耐熱性とは、少なくとも４５０〜６００℃程度の高温下に曝されたときにヒロックが生じないことを意味し、好ましくは、上記の高温下に少なくとも２回以上繰り返し曝されたときにもヒロックが生じないことを意味する。
【００６４】
本発明では、高温耐熱性のほか、表示装置や半導体装置の製造過程で必要となるエッチング特性、製造過程で使用される薬液（アルカリ現像液、剥離液）に対する高い耐性（耐食性）、透明導電膜との低い接触抵抗、Ａｌ合金膜自体の低い電気抵抗といった特性が得られるが、４５０℃未満の低温域のみならず、上記の高温域でも有効に発揮されるところに特徴がある。なお、ＴＦＴ製造過程においてアルカリ環境下に曝されるのは、熱履歴を受ける前の段階であるため、後記する実施例では、加熱前のＡｌ合金膜についてアルカリ現像液耐性を調べたが、本発明によれば、高温加熱処理後のＡｌ合金膜においても、良好なアルカリ現像液耐性が得られることを実験により確認している。なお、アルカリ現像液に対する耐性（アルカリ現像液耐性）は、広義には耐アルカリ腐食性と呼ぶ場合がある。
【００６５】
以下、本発明に用いられるＡｌ合金膜について詳しく説明する。
【００６６】
（第１のＡｌ合金膜）
上記第１のＡｌ合金膜は、Ｇｅに加え、Ｔａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｗ、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｉｒ、Ｐｔ、ＲｅおよびＯｓよりなる群（Ｘ群）から選択される少なくとも一種の元素を含有するＡｌ−Ｇｅ−Ｘ群元素合金膜である。
【００６７】
ここで、上記Ｘ群の元素（Ｘ群元素）は、融点が概ね１６００℃以上の高融点金属から構成されており、単独で高温下の耐熱性向上に寄与する元素である。これらの元素は、単独で添加しても良いし、２種以上を併用しても良い。上記Ｘ群元素のうち好ましいのは、Ｔａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆであり、より好ましくはＴａ、Ｚｒ、Ｈｆである。
【００６８】
上記Ｘ群元素の含有量（単独で含有する場合は単独の量であり、２種以上を併用するときは合計量である。）は、０．１〜５原子％であることが好ましい。Ｘ群元素の含有量が０．１原子％未満では、上記作用が有効に発揮されない。一方、Ｘ群元素の含有量が５原子％を超えると、Ａｌ合金膜の電気抵抗が高くなり過ぎるほか、配線加工時に残渣が発生し易くなるなどの問題が生じる。Ｘ群元素のより好ましい含有量は、０．３原子％以上３．０原子％以下であり、更に好ましくは、２．０原子％以下である。
【００６９】
また、Ｇｅは、高温耐熱性向上に寄与し、高温プロセス下でのヒロックの発生を防止する作用を有している。第１のＡｌ合金膜は、少なくとも上記Ｘ群元素とＧｅとを含有していれば良く、これら添加元素による作用を阻害しない限り、他の元素を含有していても良い。
【００７０】
このような作用を有効に発揮させるためには、Ｇｅの含有量を０．０１〜２．０原子％とすることが好ましい。Ｇｅの含有量が０．０１原子％未満の場合、所望の効果が得られず、更なる耐熱性向上に寄与する第１の析出物の密度を確保できない。一方、Ｇｅの含有量が２．０原子％を超えると、電気抵抗率が上昇するようになる。上記元素のより好ましい含有量は、０．１原子％以上１．０原子％以下であり、更に好ましくは、０．２原子％以上０．６原子％以下である。
【００７１】
更に上記第１のＡｌ合金膜は、４５０〜６００℃の高温加熱処理により、上記（１）に規定する所定サイズと所定密度の第１の析出物を必須的に含み、好ましくは更に（２）に規定する所定サイズと所定密度の第２の析出物を含むものであり、これにより、高温下での高い耐熱性と剥離液耐性を実現できる。第１の析出物は、少なくともＧｅおよびＸ群から選択される少なくとも一種の元素を含有していれば良く、当該析出物による作用を阻害しない限り、他の元素を含有していても良い。また第２の析出物は、Ｘ群元素から選択される少なくとも二種の元素を含有していれば良く、当該析出物による作用を阻害しない限り、他の元素を含有していても良い。
【００７２】
上記第１のＡｌ合金膜は、上記元素を含有し、残部：Ａｌおよび不可避的不純物である。
【００７３】
ここで上記不可避的不純物としては、例えばＳｉ、Ｂなどが例示される。不可避的不純物の合計量は特に限定されないが、概ね０．５原子％以下程度含有してもよく、各不可避的不純物元素は、Ｂは０．０１２原子％以下、Ｓｉは０．１２原子％以下含有していてもよい。
【００７４】
上記第１、第２の析出物の円相当直径（サイズ）は、５０ｎｍ以上である。本発明者らの検討結果によれば、５０ｎｍ未満の析出物は、たとえ析出物の組成がＡｌ−Ｇｅ−Ｘ群元素含有析出物（第１の析出物）、或いはＡｌ−Ｘ１−Ｘ２含有析出物（第２の析出物）であっても、所望の効果が発揮されないことがわかった。なお、高温耐熱性向上作用を有効に発揮させるためには、上記円相当直径の下限が５０ｎｍであれば良く、その上限は、上記作用との関係では特に限定されないが、析出物のサイズが大きくなって巨大析出物になると、光学顕微鏡による検査で視認される可能性があり、外観不良を招くため、その上限は１μｍであることが好ましい。第１の析出物、および第２の析出物の好ましい円相当直径は、５０ｎｍ以上８００ｎｍ以下である。
【００７５】
更に本発明では、第１の析出物が上記円相当直径５０ｎｍ以上の析出物が２００，０００個／ｍｍ2以上の密度で存在することが必要である。本発明者らの検討結果によれば、第１の析出物のサイズが５０ｎｍ以上であっても、２００，０００個／ｍｍ2未満の場合は、所望の効果が発揮されないことがわかった。高温耐熱性向上作用を有効に発揮させるためには、上記析出物の密度は高い程よく、２，０００，０００個／ｍｍ2以上であることが好ましい。
【００７６】
また、本発明では、第２の析出物が上記円相当直径５０ｎｍ以上の析出物が１００，０００個／ｍｍ2以上の密度で存在することが必要である。本発明者らの検討結果によれば、第２の析出物のサイズが５０ｎｍ以上であっても、１００，０００個／ｍｍ2未満の場合は、所望の効果が発揮されないことがわかった。高温耐熱性向上作用を有効に発揮させるためには、上記析出物の密度は高い程よく、１，０００，０００個／ｍｍ2以上であることが好ましい。
【００７７】
（第２のＡｌ合金膜）
上記第２のＡｌ合金膜は、上述したＧｅおよびＸ群元素に加えて、希土類元素（ＲＥＭ）を含有するＡｌ−Ｇｅ−Ｘ群元素−ＲＥＭ合金膜である。
【００７８】
上記希土類元素（ＲＥＭ）は、上記ＧｅおよびＸ群元素と複合添加することによって高温耐熱性向上に寄与する元素である。更に、単独でアルカリ環境下での耐食性向上作用という上記ＧｅおよびＸ群元素にはない作用も有している。
【００７９】
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。本発明では、上記希土類元素を単独で用いても良いし、２種以上を併用しても良い。希土類元素のうち好ましいのは、Ｎｄ、Ｌａ、Ｇｄ、Ｃｅであり、より好ましいのは、Ｎｄ、Ｌａである。
【００８０】
希土類元素による上記作用を有効に発揮させるためには、希土類元素の含有量（単独で含有する場合は単独の量であり、２種以上を併用するときは合計量である。）は０．１〜０．４５原子％であることが好ましい。希土類元素の含有量が０．１原子％未満であると、耐熱性、耐アルカリ腐食性向上効果が有効に発揮されず、一方、０．４５原子％を超えると、ドライエッチング速度が遅くなるとともに、残渣などの問題がある。希土類元素のより好ましい含有量は、０．１５原子％以上０．４原子％以下であり、更に好ましい含有量は、０．１５原子％以上０．３原子％以下である。
【００８１】
上記第２のＡｌ合金膜は、上記元素を含有し、残部：Ａｌおよび不可避的不純物である。
【００８２】
ここで上記不可避的不純物としては、例えばＳｉ、Ｂなどが例示される。不可避的不純物の合計量は特に限定されないが、概ね０．５原子％以下程度含有してもよく、各不可避的不純物元素は、Ｂは０．０１２原子％以下、Ｓｉは０．１２原子％以下含有していてもよい。
【００８３】
更に上記第２のＡｌ合金膜は、４５０〜６００℃の高温加熱処理により、上記（１）〜（４）に規定する所定サイズと所定密度の第１の析出物、好ましくは更に上記第２の析出物、且つ第３の析出物および／または第４の析出物を含むものであり、これにより、高温耐熱性が向上し、高温プロセス下でもヒロックの発生を防止できる。第３の析出物は、少なくともＸ群元素、ＲＥＭを含有していれば良く、また第４の析出物は、少なくともＸ群元素、Ｇｅ、ＲＥＭを含有していれば良く、当該析出物による作用を阻害しない限り、他の元素を含有していても良い。
【００８４】
上記第３、第４の析出物の円相当直径（サイズ）は、１０ｎｍ以上である。本発明者らの検討結果によれば、１０ｎｍ未満の析出物は、たとえ析出物の組成がＡｌ−Ｘ群元素−ＲＥＭ含有析出物（第３の析出物）、Ａｌ−Ｇｅ−Ｘ群元素−ＲＥＭ含有析出物（第４の析出物）であっても、所望の効果が発揮されないことがわかった。なお、高温耐熱性向上作用を有効に発揮させるためには、上記円相当直径の下限が１０ｎｍであれば良く、その上限は、上記作用との関係では特に限定されないが、析出物のサイズが大きくなって巨大析出物になると、光学顕微鏡による検査で視認される可能性があり、外観不良を招くため、その上限は１μｍであることが好ましい。第３、第４の析出物の好ましい円相当直径は、１０ｎｍ以上８００ｎｍ以下である。
【００８５】
更に本発明では、上記円相当直径１０ｎｍ以上の析出物が１，０００，０００個／ｍｍ2以上の密度で存在することが必要である。本発明者らの検討結果によれば、第１の析出物のサイズが１０ｎｍ以上であっても、１，０００，０００個／ｍｍ2未満の場合は、所望の効果が発揮されないことがわかった。高温耐熱性向上作用を有効に発揮させるためには、上記析出物の密度は高い程よく、３，０００，０００個／ｍｍ2以上であることが好ましい。
【００８６】
（第３のＡｌ合金膜）
上記第３のＡｌ合金膜は、上述したＧｅ、Ｘ群元素および希土類元素（ＲＥＭ）の他、更にＮｉ、Ｃｏ、およびＦｅよりなる群から選択される少なくとも一種を含有するＡｌ−Ｇｅ−Ｘ群元素−ＲＥＭ−［Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ］合金膜である。
【００８７】
ここで、Ｎｉ、ＣｏおよびＦｅは、透明導電膜との直接接続（ダイレクト・コンタクト）を可能にする元素である。これは、ＴＦＴの製造過程における熱履歴により形成される導電性の高い［Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ］含有Ａｌ系析出物を介して、透明導電膜との電気的な導通が可能となるためである。これらは単独で添加しても良いし、両方を添加しても良い。
【００８８】
このような作用を有効に発揮させるためには、［Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ］の含有量（単独の場合は単独の含有量であり、両方を含有する場合は合計量である）を０．１〜０．３５原子％とすることが好ましい。［Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ］の含有量が０．１原子％未満の場合、所望の効果が得られず、透明導電膜との接触抵抗低減に寄与する第５の析出物の密度を確保できない。すなわち、第５の析出物のサイズが小さく、密度も減少するため、透明導電膜との低い接触抵抗を安定して維持することが困難になる。一方、［Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ］の含有量が０．３５原子％を超えると、エッチング速度が遅くなるとともに、残渣などの問題がある。［Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ］のより好ましい含有量は、０．１原子％以上０．２５原子％以下であり、更に好ましくは、０．１原子％以上０．２原子％以下である。
【００８９】
また、第５の析出物は、Ｇｅと、Ｘ群から選ばれる少なくとも１種の元素と［Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅよりなる群から選択される少なくとも１種］とを含有していれば良く、当該析出物による作用を阻害しない限り、他の元素を含有していても良い。
【００９０】
上記第３のＡｌ合金膜は、上記元素を含有し、残部：Ａｌおよび不可避的不純物である。
【００９１】
ここで上記不可避的不純物としては、例えばＳｉ、Ｂなどが例示される。不可避的不純物の合計量は特に限定されないが、概ね０．５原子％以下程度含有してもよく、各不可避的不純物元素は、Ｂは０．０１２原子％以下、Ｓｉは０．１２原子％以下含有していてもよい。
【００９２】
更に上記第３のＡｌ合金膜は、４５０〜６００℃の高温加熱処理により、上記（５）に規定する所定サイズと所定密度の第５の析出物（Ａｌ−Ｇｅ−Ｘ群元素−［Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ］）を含むものであり、これにより、高温下での高い剥離液耐性および透明導電膜との低い接触抵抗を実現できる。第５の析出物は、少なくともＧｅとＸ群元素と、[Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅよりなる群から選択される少なくとも一種]とを含有していれば良く、当該析出物による作用を阻害しない限り、他の元素を含有していても良い。
【００９３】
上記第５の析出物の円相当直径（サイズ）は、２５０ｎｍ以上である。本発明者らの検討結果によれば、２５０ｎｍ未満の析出物は、たとえ析出物の組成が上記組成を満足するものであっても、所望の効果が発揮されないことがわかった。なお、上記作用を有効に発揮させるためには、上記円相当直径の下限が２５０ｎｍであれば良く、その上限は、上記作用との関係では特に限定されないが、析出物のサイズが大きくなって巨大析出物になると、光学顕微鏡による検査で視認される可能性があり、外観不良を招くため、その上限は３μｍであることが好ましい。第５の析出物のより好ましい円相当直径は、２５０ｎｍ以上２μｍ以下である。
【００９４】
更に本発明では、上記円相当直径２５０ｎｍ以上の析出物が２，０００個／ｍｍ2以上の密度で存在することが必要である。本発明者らの検討結果によれば、第５の析出物のサイズが２５０ｎｍ以上であっても、２，０００個／ｍｍ2未満の場合は、所望の効果が発揮されないことがわかった。剥離液耐性向上および透明導電膜との接触抵抗低減化の両作用を有効に発揮させるためには、上記析出物の密度は高い程よく、５，０００個／ｍｍ2以上であることが好ましい。
【００９５】
尚、上記第１〜第５の析出物おける上記所定の元素を「含有」または「含む」析出物とは、好ましくは上記所定の元素を含有し、残部Ａｌおよび不可避的不純物である。不可避的不純物とは各析出物の所定の元素以外の意味である。
【００９６】
以上、本発明のＡｌ合金膜について説明した。
【００９７】
本発明において、上記の第１〜第５の析出物が形成されるための熱処理は、４５０〜６００℃であり、好ましくは５００〜６００℃である。この熱処理は、真空または窒素および／または不活性ガス雰囲気中で行われることが好ましく、処理時間は、１分以上６０分以下であることが好ましい。本発明によれば、上記の熱処理（高温熱処理）を２回以上行なっても、ヒロックなどが生じないことがわかった。
【００９８】
このような高温加熱処理に対応するＴＦＴ製造プロセスとしては、例えば、アモルファス・シリコンの結晶化のためのレーザーなどによるアニール、各種薄膜形成のためのＣＶＤ（化学気相蒸着）による成膜、不純物拡散や保護膜を熱硬化させる際の熱処理炉の温度などが挙げられる。特にアモルファス・シリコンの結晶化のための熱処理や不純物拡散で、上記のような高温下に曝されることが多い。
【００９９】
上記Ａｌ合金の膜厚は、特に高温耐熱性、エッチング特性と配線抵抗の低減化を確保するため、５０ｎｍ以上であることが好ましく、１００ｎｍ以上であることがより好ましい。なお、その上限は、上記観点からは特に限定されないが、配線テーパ形状などを考慮すると、２μｍ以下であることが好ましく、より好ましくは６００ｎｍ以下である。
【０１００】
上記Ａｌ合金膜は、表示装置においてはソース−ドレイン電極やゲート電極などの各種配線材料に好ましく用いられるが、特に、高温耐熱性が要求されるゲート電極の配線材料として、より好ましく用いられる。
【０１０１】
上記Ａｌ合金膜は、半導体装置においてはエミッタ電極やコレクタ電極などの各種電極材料に好ましく用いられるが、特に、高温耐熱性が要求されるエミッタ電極の配線材料として、より好ましく用いられる。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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、前述した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。
【０１０４】
従って、本発明には、前述した第１、第２または第３の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、上記ターゲットとして、（ｉ）Ｇｅを０．０１〜２．０原子％と、Ｔａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｗ、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｅ、およびＯｓよりなる群（Ｘ群）から選択される少なくとも一種の元素を０．１〜５原子％を含み、残部：Ａｌおよび不可避的不純物であるターゲット（第１のＡｌ合金膜用ターゲット）、（ｉ）に更に (ｉｉ)希土類元素の少なくとも一種を０．１〜０．４５原子％含むターゲット（第２のＡｌ合金膜用ターゲット）、（ｉ）または（ｉｉ）に更に(ｉｉｉ)Ｎｉ、Ｃｏ、およびＦｅよりなる群から選択される少なくとも一種を０．１〜０．３５原子％含むターゲット（第３のＡｌ合金膜用ターゲット）が挙げられる。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。第１、第２のＡｌ合金膜を用いる場合は、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｗ、およびＣｒよりなる群から選択される少なくとも一種の元素を含む高融点金属膜または高融点合金膜（バリアメタル）を介して透明導電膜と接続される。一方、第３のＡｌ合金膜を用いる場合は、上記のバリアメタルを介しても良いし、介さずに透明導電膜と直接接続することも可能である。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
また、本発明に用いられる半導体層も特に限定されず、アモルファス・シリコン、多結晶シリコン、連続粒界結晶シリコン、酸化物半導体材料などが挙げられる。
【０１１１】
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１〜５に記載の製造方法を参照すれば良い。
【０１１２】
以上、液晶表示装置として液晶ディスプレイを代表的に取り上げ、説明したが、上記説明した本発明の表示装置用Ａｌ合金膜は主に電極および配線材料として各種液晶表示装置に用いることができ、例えば図３に例示される液晶ディスプレイ（ＬＤＣ）における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並びに配線材料、例えば図４に例示される有機ＥＬ（ＯＬＥＤ）における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並びに配線材料、例えば図５に例示されるフィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）におけるカソードおよびゲート電極並びに配線材料、例えば図６に例示される蛍光真空管（ＶＦＤ）におけるアノード電極および配線材料、例えば図７に例示されるプラズマディスプレイ（ＰＤＰ）におけるアドレス電極および配線材料、例えば図８に例示される無機ＥＬにおける背面電極などが挙げられる。また、上記説明した本発明の半導体装置用Ａｌ合金膜は、主に電極および配線材料として各種半導体装置に用いることができ、例えば図９に例示されるＩＧＢＴにおけるエミッタおよびコレクタ電極並びに配線材料などが挙げられる。これら液晶表示装置や半導体装置に本発明の表示装置および半導体装置用Ａｌ合金膜を用いた場合に、上記所定の効果が得られることは実験により確認済である。
【実施例】
【０１１３】
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。
【０１１４】
（実施例１）
表１に示す種々の合金組成のＡｌ合金膜（膜厚＝３００ｎｍ）を、ＤＣマグネトロン・スパッタ法（基板＝ガラス基板（コーニング社製  Ｅａｇｌｅ２０００）、雰囲気ガス＝アルゴン、圧力＝２ｍＴｏｒｒ、基板温度＝２５℃（室温））によって成膜した。
【０１１５】
尚、上記種々の合金組成の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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
上記のようにして成膜したＡｌ合金膜に対し、４５０〜６００℃の高温加熱処理を２回行い、高温加熱処理後のＡｌ合金膜について、耐熱性、当該Ａｌ合金膜自体の電気抵抗（配抵抵抗）、ドライエッチング特性、アルカリ現像液耐性、剥離液耐性、およびＩＴＯとの接触抵抗の各特性、並びに析出物のサイズおよび密度を、それぞれ下記に示す方法で測定した。参考のため、耐熱性については、３５０℃の実験も行なった。なお、アルカリ現像液耐性については、成膜後のＡｌ合金膜を用いて実験を行い、加熱処理は行わなかった。ＴＦＴ製造過程においてアルカリ環境下に曝されるのはＡｌ合金配線を形成するフォトリソグラフィ工程であり、熱履歴を受ける前の段階だからである。
【０１１８】
（１）加熱処理後の耐熱性
成膜後のＡｌ合金膜に対し、不活性雰囲気ガス（Ｎ2）雰囲気下にて、表１に示す各温度にて１０分間の加熱処理を２回行ない、その表面性状を光学顕微鏡（倍率：５００倍）を用いて観察し、ヒロックの密度（個／ｍ2）を測定した。表２に記載の判断基準により耐熱性を評価し、本実施例では◎または○を合格とした。
【０１１９】
（２）ドライエッチング特性
具体的には、直径４インチ、厚さ０．７ｍｍのシリコン基板上に、厚さ２００ｎｍの酸化シリコン（ＳｉＯｘ）膜を成膜した後、Ａｌ合金膜を前述した条件で５００ｎｍの厚さに成膜した。次いで、ｇ線のフォトリソグラフィーによってポジ型フォトレジスト（ノボラック系樹脂；東京応化工業（株）製のＴＳＭＲ８９００、厚さは１．０μｍ）を線幅１０μｍのストライプ状に形成した。次に、前述した図１０に示すドライエッチング装置を用い、下記のエッチング条件でドライエッチングを行なった。
【０１２０】
（エッチング条件）
Ａｒ／Ｃｌ2：３００ｓｃｃｍ／１８０ｓｃｃｍ
アンテナに印加した電力（ソースＲＦ）：５００Ｗ
基板バイアス：６０Ｗ
プロセス圧力（ガス圧）：１４ｍＴｏｒｒ
基板温度：サセプタの温度（２０℃）
【０１２１】
エッチングは、エッチング深さが１００〜３００ｎｍとなる範囲において、エッチング時間を変えて行い、エッチング深さの異なるサンプルを作製した。次いで、酸素プラズマによるアッシング工程を経た後、アミン系の剥離液などを用いてフォトレジストを剥離した後、触針式膜厚計（Ｖｅｃｃｏ社製の「Ｄｅｋｔａｋ  ＩＩ」）を用いて、純ＡｌまたはＡｌ合金膜のエッチング厚さを測定した。表２に記載の判断基準によりドライエッチング特性を評価し、本実施例では◎または○を合格とした。
【０１２２】
（３）加熱処理後のＡｌ合金膜自体の配線抵抗
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、不活性雰囲気ガス（Ｎ2）雰囲気下にて、４５０℃、５５０℃または６００℃の各温度にて１０分間の加熱処理を２回行ない、４端子法で電気抵抗率を測定した。表２に記載の判断基準により各温度の配線抵抗を評価し、本実施例では◎または○を合格とした。
【０１２３】
（４）透明画素電極とのダイレクト接触抵抗
成膜後のＡｌ合金膜に対し、不活性雰囲気ガス（Ｎ2）雰囲気下にて、６００℃で１０分間の加熱処理を２回行なったものを用意した。このＡｌ合金膜と透明画素電極を直接接触したときの接触抵抗は、透明画素電極（ＩＴＯ；酸化インジウムに１０質量％の酸化スズを加えた酸化インジウムスズ）を、下記条件でスパッタリングすることによって図２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合金膜に電流を流し、別の端子でＩＴＯ−Ａｌ合金間の電圧降下を測定する方法）を行なった。具体的には、図２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、コンタクト部Ｃのダイレクト接触抵抗Ｒを［Ｒ＝（Ｖ2−Ｖ1）／Ｉ2］として求めた。表２に記載の判断基準によりＩＴＯとのダイレクト接触抵抗（ＩＴＯとのコンタクト抵抗）を評価し、本実施例では◎または○を合格とした。
【０１２４】
（透明画素電極の成膜条件）
雰囲気ガス＝アルゴン
圧力＝０．８ｍＴｏｒｒ
基板温度＝２５℃（室温）
【０１２５】
（５）剥離液耐性
フォトレジスト剥離液の洗浄工程を模擬し、アミン系フォトレジストと水を混合したアルカリ性水溶液による腐食実験を行った。詳細には、成膜後のＡｌ合金膜に対し、不活性ガス雰囲気（Ｎ2）中、６００℃で２０分間の加熱処理を２回行った後、東京応化工業（株）製のアミン系レジスト剥離液「ＴＯＫ１０６」水溶液をｐＨ１０．５および９．５の各ｐＨに調整したもの（液温２５℃）に浸漬させた。具体的には、まず、ｐＨ１０．５の溶液に１分間浸漬後、連続してｐＨ９．５の溶液に５分間浸漬させた。そして、浸漬後の膜表面にみられるクレータ状の腐食（孔食）痕（円相当直径が１５０ｎｍ以上のもの）の個数を調べた（観察倍率は１０００倍）。表２に記載の判断基準により剥離液耐性を評価し、本実施例では◎または○を合格とした。
【０１２６】
（６）アルカリ現像液耐性（現像液エッチングレートの測定）
基板上に成膜したＡｌ合金膜にマスクを施した後、現像液（ＴＭＡＨ２．３８質量％を含む水溶液）中に２５℃で１分間および２分間浸漬し、そのエッチング量を触診式段差計を用いて測定し、１分間および２分間浸漬した際のエッチング量の差からエッチングレートを算出した。表２に記載の判断基準によりアルカリ現像液耐性を評価し、本実施例では◎または○を合格とした。
【０１２７】
（７）析出物の測定
成膜後のＡｌ合金膜に対し、不活性ガス雰囲気（Ｎ2）中、５５０℃または６００℃で１０分間の加熱処理を２回行い、析出した析出物を、平面ＴＥＭ（透過電子顕微鏡、倍率３０万倍）で観察した。析出物のサイズ（円相当直径）および密度（個／ｍｍ2）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（ｍｍ2）内に観察される析出物の円相当直径および個数を測定し、３視野の平均値を求めた。析出物に含まれる元素はＴＥＭ−ＥＤＸ分析により判断した。そして表２に記載の判断基準により各析出物のサイズおよび密度を分類した。析出物について、サイズが◎、○、または△であり、且つ、密度が◎または○を満足するものが、本発明の要件を満足するものである。
【０１２８】
これらの結果を表１に記載する。
【０１２９】
【表１Ａ】
0006002280.tif 000002
【０１３０】
【表１Ｂ】
0006002280.tif 000003
【０１３１】
【表１Ｃ】
0006002280.tif 000004
【０１３２】
【表１Ｄ】
0006002280.tif 000005
【０１３３】
【表１Ｅ】
0006002280.tif 000006
【０１３４】
【表１Ｆ】
0006002280.tif 000007
【０１３５】
【表２】
0006002280.tif 000008
【０１３６】
まず、表１について考察する。これらの表において、析出物サイズ（５５０℃／６００℃）および析出物密度（５５０℃／６００℃）が「◎×◎◎◎」とは、左側から順に第１〜第５の析出物の評価が記載されており、この例では、第１、第３〜第５の析出物のいずれも、サイズおよび密度が共に「◎」、第２の析出物のサイズおよび密度が共に「×」を意味する。
【０１３７】
表１ＡのＮｏ．１−１〜１−３２に記載の各Ａｌ合金膜は、本発明に係る第３のＡｌ合金膜に対応しており、本発明で規定する合金組成を満足し、且つ、第１〜第５の析出物の要件（サイズおよび密度）も満足しているため、低温（３５０℃）の耐熱性に優れているだけでなく４５０〜６００℃の高温耐熱性にも優れている。また、ドライエッチング特性も良好である。更に、高温加熱処理後の電気抵抗について、高融点金属よりも低い電気抵抗を有しており、高温加熱処理前のアルカリ現像液および高温加熱処理後の剥離液に対する耐性も良好であり、ＩＴＯ（透明画素電極）とのダイレクト接触抵抗も大幅に低減することができた。
【０１３８】
次に、表１ＢのＮｏ．２−１〜２−２４に記載の各Ａｌ合金膜は、本発明に係る第３のＡｌ合金膜に対応しており、本発明で規定する合金組成を満足し、且つ、第１、第３〜第５の析出物の要件（サイズおよび密度）も満足しているため、低温（３５０℃）の耐熱性に優れているだけでなく４５０〜６００℃の高温耐熱性にも優れている。また、ドライエッチング特性も良好である。更に、高温加熱処理後の電気抵抗について、高融点金属よりも低い電気抵抗を有しており、高温加熱処理前のアルカリ現像液および高温加熱処理後の剥離液に対する耐性も良好であり、ＩＴＯ（透明画素電極）とのダイレクト接触抵抗も大幅に低減することができた。
【０１３９】
次に、表１ＣのＮｏ．３−１〜３−３０に記載の各Ａｌ合金膜は、本発明に係る第２のＡｌ合金膜に対応しており、本発明で規定する合金組成を満足し、且つ、第１〜第４の析出物の要件（サイズおよび密度）も満足しているため、低温（３５０℃）の耐熱性に優れているだけでなく４５０〜６００℃の高温耐熱性にも優れている。また、ドライエッチング特性も良好である。更に、高温加熱処理後の電気抵抗について、高融点金属よりも低い電気抵抗を有しており、アルカリ現像液および剥離液に対する耐性も良好である。ＩＴＯ（透明画素電極）とのダイレクト接触抵抗に関しては、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅのいずれも含んでいないことから高抵抗となり、ＩＴＯと直接接触することはできなかった。
【０１４０】
次に、表１ＤのＮｏ．４−１〜４−２４に記載の各Ａｌ合金膜は、本発明に係る第２のＡｌ合金膜に対応しており、本発明で規定する合金組成を満足し、且つ、第１、第３、第４の析出物の要件（サイズおよび密度）も満足しているため、低温（３５０℃）の耐熱性に優れているだけでなく４５０〜６００℃の高温耐熱性にも優れている。また、ドライエッチング特性も良好である。更に、高温加熱処理後の電気抵抗について、高融点金属よりも低い電気抵抗を有しており、アルカリ現像液および剥離液に対する耐性も良好である。ＩＴＯ（透明画素電極）とのダイレクト接触抵抗に関しては、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅのいずれも含んでいないことからＩＴＯとの接触抵抗は高くなった。
【０１４１】
次に、表１ＥのＮｏ．５−１〜５−３に記載の各Ａｌ合金膜は、本発明に係る第１のＡｌ合金膜に対応しており、本発明で規定する合金組成を満足し、且つ、第１の析出物の要件（サイズおよび密度）も満足しているため、低温（３５０℃）の耐熱性に優れているだけでなく４５０〜６００℃の高温耐熱性にも優れている。また、ドライエッチング特性も良好である。更に、高温加熱処理後の電気抵抗について、高融点金属よりも低い電気抵抗を有しており、アルカリ現像液および剥離液に対する耐性も良好である。ＩＴＯ（透明画素電極）とのダイレクト接触抵抗に関しては、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅのいずれも含んでいないことからＩＴＯとの接触抵抗は高くなった。
【０１４２】
次に、表１ＥのＮｏ．５−４〜５−５に記載の各Ａｌ合金膜は、本発明に係る第１のＡｌ合金膜に対応しており、本発明で規定する合金組成を満足し、且つ、第１、第２の析出物の要件（サイズおよび密度）も満足しているため、低温（３５０℃）の耐熱性に優れているだけでなく４５０〜６００℃の高温耐熱性にも優れている。また、ドライエッチング特性も良好である。更に、高温加熱処理後の電気抵抗について、高融点金属よりも低い電気抵抗を有しており、アルカリ現像液および剥離液に対する耐性も良好である。ＩＴＯ（透明画素電極）とのダイレクト接触抵抗に関しては、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅのいずれも含んでいないことからＩＴＯとの接触抵抗は高くなった。
【０１４３】
次に、表１ＦのＮｏ．６−１〜６−７に記載の各Ａｌ合金膜は、本発明で規定する上記第１〜第３のＡｌ合金膜の要件を満たさない例である。Ｎｏ．６−１〜６−３では、合金組成および析出物要件を満足しない例である。配線抵抗は比較的良好な値を示しているが、これは配線の耐熱性が悪く表面が荒れた状態となっているためである。またＮｏ．６−４〜６−７では合金組成を満足せず、ドライエッチング特性が悪かった。
【符号の説明】
【０１４４】
１  チャンバ
２  誘電窓
３  アンテナ
４  高周波電力（アンテナ側）
５  整合器（アンテナ側）
６  プロセスガス導入口
７  基板（被エッチング材）
８  サセプタ
９  誘電チャック
１０  カラー
１１  整合器（基板側）
１２  高周波電力（基板側）
２１ａ  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
３０  半導体シリコン層
３１  保護膜
３２  低抵抗シリコン層
３３  絶縁性保護膜
３５  透明電極
【図１】
0006002280.tif 000009
【図２】
0006002280.tif 000010
【図３】
0006002280.tif 000011
【図４】
0006002280.tif 000012
【図５】
0006002280.tif 000013
【図６】
0006002280.tif 000014
【図７】
0006002280.tif 000015
【図８】
0006002280.tif 000016
【図９】
0006002280.tif 000017
【図１０】
0006002280.tif 000018