(57)【要約】【課題】アルミニウム合金膜と透明電極が直接コンタクトすることを可能とし、バリアメタルの省略を可能にするアルミニウム合金膜を用いた表示デバイスとその製造技術を提供すること。【解決手段】ガラス基板上に配置された薄膜トランジスタと、透明電極によって形成された画素電極と、これら薄膜トランジスタと画素電極を電気的に接続するアルミニウム合金膜によって形成された接続配線部を主たる構成要素として備えた表示デバイスとその製法を開示する。【選択図】図２
2006100856.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス基板上に配置された薄膜トランジスタと、透明電極によって形成された画素電極、および、これら薄膜トランジスタと画素電極を電気的に接続するアルミニウム合金膜を有し、該アルミニウム合金膜と前記画素電極は、バリアメタルとしての高融点金属を介さずに直接接続しており、前記アルミニウム合金膜と画素電極が直接接触した接触界面において、前記アルミニウム合金膜を構成する合金成分の一部または全部が、析出物もしくは濃化層として存在していることを特徴とする表示デバイス。
【請求項２】
前記アルミニウム合金膜が、合金成分としてＡｕ，Ａｇ，Ｚｎ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｓｒ，Ｓｍ，Ｇｅ，Ｂｉよりなる群から選択される少なくとも１種を０．１〜６原子％含むものである請求項１に記載の表示デバイス。
【請求項３】
前記合金成分として、少なくともＮｉが含まれている請求項２に記載の表示デバイス。
【請求項４】
前記アルミニウム合金膜において、合金成分の一部もしくは全部が析出物として存在し、電気抵抗率が８μΩ・ｃｍ以下である請求項１〜３のいずれかに記載の表示デバイス。
【請求項５】
前記アルミニウム合金膜には、アルミニウムを主相とする前記アルミニウム合金膜と前記画素電極の接触界面に、第２相からなる長径が０．０１μｍを超えるサイズの導電性析出物が、１００μｍ２当りに０．１３個を超える個数で存在する請求項１〜４のいずれかに記載の表示デバイス。
【請求項６】
前記アルミニウム合金膜が、アルミニウムを主相とする前記アルミニウム合金膜と前記画素電極の接触界面に、第２相からなる導電性析出物が、面積率０．５％を超えて存在する請求項１〜４のいずれかに記載の表示デバイス。
【請求項７】
前記アルミニウム合金膜が、更に他の合金成分としてＮｄ，Ｙ，Ｆｅ，Ｃｏよりなる群から選択される少なくとも１種を０．１〜６原子％含むものである請求項２〜６のいずれかに記載の表示デバイス。
【請求項８】
前記合金成分として、Ｘ１（Ｘ１＝Ａｇ，Ｚｎ，Ｃｕ，Ｎｉの少なくとも１種）とＸ２（Ｘ２＝Ｎｄ，Ｙの少なくとも１種）を含み、それらの含有量が、下記式（Ｉ）の関係を満たすものである請求項７に記載の表示デバイス。
０．７≦０．５×ＣＸ１＋ＣＸ２≦４．５……（Ｉ）
［式中、ＣＸ１はアルミニウム合金中のＡｇ，Ｚｎ，Ｃｕ，Ｎｉの含有量（原子％）、
ＣＸ２は、アルミニウム合金中のＮｄ，Ｙの含有量（原子％）をそれぞれ表す］
【請求項９】
前記合金成分として、Ｙ１（Ｙ１＝Ａｇ，Ｚｎ，Ｃｕ，Ｎｉの少なくとも１種）とＹ２（Ｙ２＝Ｆｅ，Ｃｏの少なくとも１種）を含み、それらの含有量が、下記式（II）の関係を満たすものである請求項７に記載の表示デバイス。
１≦ＣＹ１＋ＣＹ２≦６……（II）
［式中、ＣＹ１はアルミニウム合金中のＡｇ，Ｚｎ，Ｃｕ，Ｎｉの含有量（原子％）、
ＣＹ２は、アルミニウム合金中のＦｅ，Ｃｏの含有量（原子％）をそれぞれ表す］
【請求項１０】
前記画素電極が、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）もしくは酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）である請求項１〜９のいずれかに記載の表示デバイス。
【請求項１１】
Ｎｉを含む前記アルミニウム合金膜は、アルミニウム合金膜の表面から１〜１０ｎｍの厚さ域におけるＮｉ含有量が、アルミニウム合金膜内部の含有量＋８原子％以下であるＮｉ濃化層を有している請求項３に記載の表示デバイス。
【請求項１２】
前記アルミニウム合金膜が反射膜として機能する請求項１〜１１のいずれかに記載の表示デバイス。
【請求項１３】
前記アルミニウム合金膜をタブ接続電極として使用する請求項１〜１１のいずれかに記載の表示デバイス。
【請求項１４】
ガラス基板上に配置されたアルミニウム合金膜と、これに電気的に接続された透明電極によって形成された画素電極を有し、前記アルミニウム合金膜と画素電極は、Ｍｏ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｗからなる高融点金属を介さずに直接接続している表示デバイスにおいて、アルミニウムを主相とする前記アルミニウム合金膜と画素電極の接触界面に、第２相からなる長径が０．０１μｍを超えるサイズの導電性析出物が、１００μｍ２当りに０．１３個を超える個数で存在すること特徴とするパッシブマトリクス駆動の表示デバイス。
【請求項１５】
ガラス基板上に配置されたアルミニウム合金膜と、これに電気的に接続された透明電極によって形成された画素電極を有し、該アルミニウム合金膜と画素電極は、Ｍｏ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｗからなる高融点金属を介さずに直接接続している表示デバイスにおいて、アルミニウムを主相とする前記アルミニウム合金膜と画素電極の接触界面に、第２相からなる導電性析出物が面積率０．５％を超えて存在することを特徴とするパッシブマトリクス駆動の表示デバイス。
【請求項１６】
前記アルミニウム合金膜には少なくともＮｉが含まれ、アルミニウムを主相とする前記アルミニウム合金膜と画素電極の接触界面に第２相からなる長径が０．０５μｍを超えるサイズの導電性析出物が、１００μｍ２当りに２１個を超える個数で存在する請求項１４に記載の表示デバイス。
【請求項１７】
前記アルミニウム合金膜には少なくともＮｉとＮｄが含まれ、アルミニウムを主相とする前記アルミニウム合金膜と画素電極の接触界面に、第２相からなる長径が０．０２μｍを超えるサイズの導電性析出物が、１００μｍ２当りに３３個を超える個数で存在する請求項１４に記載の表示デバイス。
【請求項１８】
前記アルミニウム合金膜には少なくともＮｉとＹが含まれ、アルミニウムを主相とする前記アルミニウム合金膜と画素電極の接触界面に、第２相からなる長径が０．０１μｍを超えるサイズの導電性析出物が、１００μｍ２当りに５８個を超える個数で存在する請求項１４に記載の表示デバイス。
【請求項１９】
ガラス基板上にアルミニウム合金膜を形成した後、１５０〜４００℃の温度で加熱することにより、アルミニウムを主相とする前記アルミニウム合金膜とその上に形成される画素電極の接触界面に、前記アルミニウム合金膜中に含まれた前記合金元素の一部もしくは全部を含む第２相からなる導電性析出物を形成させることを特徴とする表示デバイスの製法。
【請求項２０】
前記アルミニウム合金膜をスパッタリング法によって形成する請求項１９に記載の表示デバイスの製法。
【請求項２１】
前記アルミニウム合金膜上に絶縁膜を形成し、該絶縁膜にコンタクトホールエッチングを行った後、引き続いて、アルミニウム合金膜の表面から１〜２００ｎｍをエッチングすることによって、該アルミニウム合金膜中に含まれる合金成分の一部もしくは全部を含む第２相からなる導電性析出物を部分的に露出させる請求項１９または２０に記載の表示デバイスの製法。
【請求項２２】
前記エッチングを、前記アルミニウム合金をエッチングし得るガスを用いたドライエッチングによって行う請求項２１に記載の表示デバイスの製法。
【請求項２３】
前記エッチングを、前記アルミニウム合金をエッチングし得る薬液を用いたウエットエッチングによって行う請求項２１に記載の表示デバイスの製法。
【請求項２４】
前記アルミニウム合金膜のエッチング後、アミン化合物を５質量％以上含むフォトレジスト剥離液を用いて洗浄する請求項２１に記載の表示デバイスの製法。
【請求項２５】
前記請求項１に記載されたアルミニウム合金膜を形成するためのスパッタリングターゲットであって、合金成分としてＡｇ，Ｚｎ，Ｃｕ，Ｎｉよりなる群から選択される少なくとも１種を０．１〜６原子％含有すると共に、Ｎｄ，Ｙ，Ｆｅ，Ｃｏよりなる群から選択される少なくとも１種を０．１〜６原子％含有することを特徴とするアルミニウム合金膜形成用スパッタリングターゲット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は薄膜状の表示デバイスとその製法、並びにスパッタリングターゲットに関し、特に、半導体や液晶ディスプレイの如きアクティブおよびパッシブマトリクス型のフラットパネルディスプレイ、反射膜、光学部品などに使用される画素電極とアルミニウム合金膜を構成要素として含む新規な表示デバイスとその製法、並びに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】
例えばアクティブマトリクス型の液晶表示装置は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）をスイッチング素子とし、画素電極と走査線および信号線などの配線部を備えたＴＦＴアレイ基板と、該ＴＦＴアレイ基板に対し所定の間隔をおいて対向配置される共通電極を備えた対向基板と、これらＴＦＴアレイ基板と対向基板との間に充填された液晶層によって構成される。画素電極としては、酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）に酸化錫（ＳｎＯ）を１０質量％程度含有させた酸化インジウム錫（ＩＴＯ）膜などが用いられる。
【０００３】
また、この画素電極に電気的に接続される配線部の信号線は、純アルミニウムもしくはＡｌ−Ｎｄの如きアルミニウム合金と画素電極が直接接触しないよう、その間にバリアメタルとしてＭｏ、Ｃｒ，Ｔｉ，Ｗ等の高融点金属からなる積層膜を介在させていたが、最近ではこれら高融点金属を省略し、信号線に画素電極を直接接続させる試みもなされている。
【０００４】
例えば特許文献１によると、酸化インジウムに酸化亜鉛を１０質量％程度含有させたＩＴＯ膜からなる画素電極を使用すれば、信号線との直接コンタクトが可能になるとされている。
【０００５】
また特許文献２には、ドレイン電極にプラズマ処理やイオン注入によって表面処理を施す方法が開示され、また特許文献３には、第１層のゲートとソースおよびドレイン電極として、Ｎ，Ｏ，Ｓｉ，Ｃ等の不純物を含む第２相を積層した積層膜を形成する方法が開示されており、これらの方法を採用すれば、前掲の高融点金属を省略した場合でも、画素電極とのコンタクト抵抗を低レベルに維持できることが明らかにされている。
【特許文献１】特開平１１−３３７９７６号公報
【特許文献２】特開平１１−２８３９３４号公報
【特許文献３】特開平１１−２８４１９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前掲の従来技術でバリアメタルを介在させる理由は、信号線を構成するアルミニウムまたはアルミニウム合金配線と画素電極を直接接触させると接触抵抗が上昇し、画面の表示品位が低下するからである。これは、アルミニウムが非常に酸化され易く、大気中では表面が容易に酸化されること、また画素電極は金属酸化物であるため、成膜時に生じる酸素や成膜時に添加する酸素によってアルミニウムが酸化され、表面にアルミニウム酸化物層が生成するからである。そして、この様に信号線と画素電極との接触界面に絶縁物層が形成されると、信号線と画素電極間の接触抵抗が高まり、画面の表示品位が低下する。
【０００７】
一方バリアメタルは、元々アルミニウム合金の表面酸化を防ぎ、アルミニウム合金膜と画素電極の接触を良好にする作用を有しているが、上記接触界面にバリアメタルを介在させた従来構造を得るには、バリアメタル形成工程が不可欠となるため、ゲート電極やソース電極、更にはドレイン電極の形成に要する成膜用の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。しかし量産による液晶パネルなどの低コスト化が進むにつれて、バリアメタルの形成に伴う製造コストのアップや生産性の低下は軽視できなくなっている。
【０００８】
この様なことから最近では、バリアメタルを省略可能にする電極材料や製造プロセスが求められている。こうした要望に対し前掲の特許文献２では、表面処理のための工程が１工程加重される。一方特許文献３では、ゲート電極やソース電極、もしくはドレイン電極の成膜を同一の成膜チャンバーで連続して行うことができるが、工程数の増大が避けられない。しかも、不純物が混入した膜と混入していない膜の熱膨張係数の違いに起因して、連続使用時にチャンバーの壁面から膜が剥がれ落ちる現象が頻発するので、メンテナンスのため装置を頻繁に停止しなければならない。更に特許文献１では、現時点で最も普及している酸化インジウム錫（ＩＴＯ）膜を酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）膜に変更しなければならないため、材料コストが高くつく。
【０００９】
更に表示デバイスの表示品位を保つためには、電極材料として低い電気抵抗と高レベルの耐熱性が求められる。例えば表示デバイスの素子の１つであるアモルファスＴＦＴのソースやドレイン電極材料などとして使用する場合に求められる特性は、電気抵抗率が８μΩ・ｃｍ以下（好ましくは５μΩ・ｃｍ以下）で、耐熱温度は３００〜３５０℃である。また、ゲート電極材料として用いる場合に求められる特性は、電気抵抗率が８μΩ・ｃｍ以下、耐熱温度が４００〜４５０℃である。ソース／ドレイン電極は画素の読み出し／書き込みのため常時電流を流すため、電気抵抗率を低く抑えて表示デバイスの消費電力を少なくすることが望ましい。また抵抗と規制容量の積で決まる時定数を小さくし、表示パネルを大型化した場合でも表示品位を維持できるようにする必要がある。また、求められる耐熱性は表示デバイスの構造によって異なり、電極形成後の後工程で使用する絶縁膜の成膜温度や半導体層の成膜および熱処理温度に依存する。
【００１０】
本発明は上記の様な事情に着目してなされたものであって、その目的は、前述した様なバリアメタルの省略を可能にすると共に、工程数を増やすことなく簡略化し、アルミニウム合金膜を画素電極に対し直接的かつ確実に接触させ得るような技術を確立することにある。更に他の目的は、低電気抵抗率で且つ低コンタクト抵抗を実現し得るような優れた電気特性と耐熱性を両立せしめ、更には表示デバイスにおいて反射電極やＴＡＢ（タブ）接続電極と材料を共通化し得るような技術を確立することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決することのできた本発明に係る表示デバイスの構成は、ガラス基板上に配置された薄膜トランジスタと、透明電極によって形成された画素電極、および、これら薄膜トランジスタと画素電極を電気的に接続するアルミニウム合金膜を有し、該アルミニウム合金膜と前記画素電極は高融点金属を介さずに直接接続しており、該アルミニウム合金膜を構成する合金成分の一部もしくは全部が、析出物または濃化層として存在しているところに要旨が存在する。
【００１２】
上記アルミニウム合金膜は、合金成分としてＡｕ，Ａｇ，Ｚｎ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｓｒ，Ｓｍ，Ｇｅ，Ｂｉよりなる群から選択される少なくとも１種を０．１〜６原子％含むものが好ましく、中でも、少なくともＮｉを含有するものが好ましい。
【００１３】
本発明の構成素材となる上記画素電極としては、酸化インジウム錫もしくは酸化インジウム亜鉛が好適であり、また前記アルミニウム合金膜は、非平衡状態で固溶した合金成分の一部または全部が析出物もしくは濃化層として存在し、電気抵抗率が８μΩ・ｃｍ以下に抑えられたものが好ましい。そして、上記アルミニウム合金膜と画素電極との接触界面には、第２相からなる導電性析出物が、長径０．０１μｍを超えるサイズのものとして、１００μｍ２当たりに０．１３個を超える個数で存在し、あるいは、面積率で０．５％を超えて存在していることが好ましい。
【００１４】
上記アルミニウム合金膜には、更に他の合金成分としてＮｄ，Ｙ，Ｆｅ，Ｃｏよりなる群から選択される少なくとも１種が０．１〜６原子％の範囲で含まれていてもよい。
【００１５】
上記アルミニウム合金膜の中でもとりわけ好ましいのは、前記合金成分として、Ｘ１（Ｘ１＝Ａｇ，Ｚｎ，Ｃｕ，Ｎｉの少なくとも１種）とＸ２（Ｘ２＝Ｎｄ，Ｙの少なくとも１種）を含み、それらの含有量が下記式（Ｉ）を満たすもの、
０．７≦０．５×ＣＸ１＋ＣＸ２≦４．５……（Ｉ）
［式中、ＣＸ１はアルミニウム合金中のＡｇ，Ｚｎ，Ｃｕ，Ｎｉの含有量（原子％）、
ＣＸ２は、アルミニウム合金中のＮｄ，Ｙの含有量（原子％）をそれぞれ表す］
あるいは、合金成分として、Ｙ１（Ｙ１＝Ａｇ，Ｚｎ，Ｃｕ，Ｎｉの少なくとも１種）とＹ２（Ｙ２＝Ｆｅ，Ｃｏの少なくとも１種）を含み、それらの含有量が、下記式（II）の関係を満たすものである。
１≦ＣＹ１＋ＣＹ２≦６……（II）
［式中、ＣＹ１はアルミニウム合金中のＡｇ，Ｚｎ，Ｃｕ，Ｎｉの含有量（原子％）、
ＣＹ２は、アルミニウム合金中のＦｅ，Ｃｏの含有量（原子％）をそれぞれ表す］。
【００１６】
合金成分としてＮｉを含む上記アルミニウム合金膜は、当該膜の表面から１〜１０ｎｍの厚さ域におけるＮｉ含量が１０原子％以下であるＮｉ濃化層を有していることが望ましい。そしてこれらのアルミニウム合金膜は、表示デバイスにおいて反射膜として、あるいはタブ接続電極として有効に機能する。
【００１７】
また本発明の上記表示デバイスの構成は、薄膜トランジスタを含まないパッシブマトリクス型の表示デバイスに対しても実質的にそのまま適用できる。
【００１８】
また本発明に係る製法は、上記表示デバイスを製造するための有用な方法として位置付けられるもので、その構成は、ガラス基板上に前述した様な合金成分を含むアルミニウム合金膜を形成した後、１５０〜４００℃の温度で熱処理することにより、アルミニウムを主相とする前記アルミニウム合金膜と前記画素電極の接触界面に、上記アルミニウム合金膜中に含まれる前記合金元素の１部もしくは全部を含む第２相からなる導電性析出物を形成させるところに要旨を有している。
【００１９】
この方法を実施するに当っては、上記アルミニウム合金膜に非平衡状態で固溶した合金成分の一部または全部と画素電極の合金成分を相互拡散させることによって、上記アルミニウム合金膜と画素電極の接触界面に金属間化合物を形成させることができる。また、上記アルミニウム合金膜を形成する好ましい方法としては、スパッタリング法が例示される。そして、上記アルミニウム合金膜上に絶縁膜を積層形成し、該絶縁膜にコンタクトホールエッチングを行った後、引き続いてアルミニウム合金配線をアルミニウム合金表面から１〜２００ｎｍ、より好ましくは３〜１００ｎｍライトエッチングし、該アルミニウム合金膜中に非平衡状態で固溶した合金成分の一部または全部の析出物もしくは金属間化合物を部分的に露出させれば、その上に形成される画素電極との接触抵抗をより一層低減できるので好ましい。
【００２０】
上記ライトエッチングは、前記アルミニウム合金膜をエッチングし得るガスを用いたドライエッチング、あるいは、アルミニウム合金膜をエッチングし得る薬液を用いたウエットエッチングによって行うことができ、該ライトエッチング工程で使用する薬液としては、パターニングに使用するフォトレジストの剥離液を用いるのがよい。
【００２１】
更に本発明のスパッタリングターゲットは、前述した様なアルミニウム合金膜を形成するための有用なターゲット材であって、合金成分としてＡｇ，Ｚｎ，Ｃｕ，Ｎｉよりなる群から選択される少なくとも１種を０．１〜６原子％含有すると共に、Ｎｄ，Ｙ，Ｆｅ，Ｃｏよりなる群から選択される少なくとも１種を０．１〜６原子％含有するところに特徴を有している。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、アルミニウム合金膜と画素電極の直接コンタクトを可能とし、バリアメタルを省略することによって製造の工数とコストを大幅に軽減し、安価で且つ高性能の表示デバイスおよび表示デバイス用アレイ基板を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明では、アルミニウム中にＡｕやＡｇといった酸化され難い貴金属、あるいはＺｎ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｓｒ，Ｇｅ，Ｓｍの如く、酸化物としての電気伝導率が比較的低い元素、更には、Ｂｉの如くアルミニウム中への固溶限が低い元素を、アルミニウムまたはアルミニウム合金に微量含有させることにより、配線材自体の導電性は悪化させることなく、アルミニウム合金膜と画素電極の接触界面に電気抵抗の低い領域を部分的あるいは全面的に形成させ、それにより、アルミニウム合金膜と画素電極の接触抵抗を大幅に低減し、液晶ディスプレイの表示品位を高レベルに維持しつつ、工程数と製造コストを大幅に削減可能にしたものである。更に、Ｎｄ，Ｙ，Ｆｅ，Ｃｏから選ばれる少なくとも１種を添加することで、耐熱性も大幅に高めることができる。
【００２４】
以下、図面を参照しつつ、本発明に係る表示デバイスと表示デバイス用アレイ基板の実施形態を詳細に説明していくが、本発明はもとより図示例に限定されるわけではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に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。
【００２５】
また、薄膜トランジスタを含まないパッシブマトリクス駆動型の表示デバイスや、反射型液晶表示デバイス等の反射電極、外部への信号入出力のために使用されるＴＡＢ（タブ）接続電極についても、アルミニウム合金膜を同様に適用できるが、これらの実施形態については省略する。
【００２６】
図１は、本発明が適用される液晶表示装置に搭載される液晶パネル構造の概略断面拡大説明図である。
【００２７】
図１の液晶パネルは、ＴＦＴアレイ基板１と、該ＴＦＴアレイ基板１に対向して配置された対向基板２、およびこれらＴＦＴアレイ基板１と対向基板２との間に配置され、光変調層として機能する液晶層３を備えている。ＴＦＴアレイ基板１は、絶縁性のガラス基板１ａ上に配置された薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）４、画素電極５、走査線や信号線を含む配線部６からなる。
【００２８】
対向基板２は、ＴＦＴアレイ基板１側の全面に形成された共通電極７と、画素電極５に対向する位置に配置されたカラーフィルタ８、ＴＦＴアレイ基板１上の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）４や配線部６に対向する位置に配置された遮光膜９からなる。
【００２９】
また、ＴＦＴアレイ基板１および対向基板２を構成する絶縁性基板の外面側には、偏光板１０，１０が配置されると共に、対向基板２には、液晶層３に含まれる液晶分子を所定の向きに配向させるための配向膜１１が設けられている。
【００３０】
この様な構造の液晶パネルでは、対向電極２と画素電極５の間に形成される電界によって、液晶層３における液晶分子の配向方向が制御され、ＴＦＴアレイ基板１と対向基板２との間の液晶層３を通過する光が変調され、これにより、対向基板２を透過する光の透過光量が制御されて画像が表示される。
【００３１】
またＴＦＴアレイは、ＴＦＴアレイ外部へ引き出されたＴＡＢテープ１２により、ドライバ回路１３および制御回路１４によって駆動される。
【００３２】
図中、１５はスペーサー、１６はシール材、１７は保護膜、１８は拡散板、１９はプリズムシート、２０は導光板、２１は反射板、２２はバックライト、２３は保持フレーム、２４はプリント基板を夫々示しており、これらについては後述する。
【００３３】
図２は、本発明で採用されるアレイ基板に適用される第１の実施例に係る薄膜トランジスタ部の構造を例示する概略断面説明図である。図２に示す如くガラス基板１ａ上には、アルミニウム合金膜によって走査線２５が形成され、該走査線２５の一部は、薄膜トランジスタのオン・オフを制御するゲート電極２６として機能する。またゲート絶縁膜２７を介して走査線２５と交差するように、アルミニウム合金膜によって信号線が形成され、該信号線の一部は、薄膜トランジスタのソース電極２８として機能する。
【００３４】
ゲート絶縁膜２７上の画素領域には、例えばＩｎ２Ｏ３にＳｎＯを含有させたＩＴＯ膜によって形成された画素電極５が配置されている。アルミニウム合金膜で形成された薄膜トランジスタのドレイン電極２９は、画素電極５に直接コンタクトして電気的に接続される。
【００３５】
このＴＦＴアレイ基板１に、走査線２５を介してゲート電極２６にゲート電圧を供給すると、薄膜トランジスタがオン状態となり、予め信号線に供給された駆動電圧がソース電極２８からドレイン電極２９を介して画素電極５へ供給される。そして、画素電極５に所定レベルの駆動電圧が供給されると、図１で説明した如く対向電極２との間に電位差が生じ、液晶層３に含まれる液晶分子が配向して光変調が行われる。
【００３６】
次に、図２に示したＴＦＴアレイ基板２の製法について簡単に説明する。尚ここで、スイッチング素子として形成される薄膜トランジスタは、水素アモルファスシリコンを半導体層として用いたアモルファスシリコンＴＦＴを一例として挙げる。
【００３７】
第１の実施例に係るＴＦＴアレイ基板１の製造工程の概略を、図３〜１０を例に沿って説明する。
【００３８】
まずガラス基板１ａに、スパッタリング等の手法で例えば膜厚２００ｎｍ程度のアルミニウム合金薄膜を形成し、該アルミニウム合金薄膜をパターニングすることにより、ゲート電極２６と走査線２５を形成する（図３）。このとき、後記ゲート絶縁膜２７のカバレッジが良くなるように、アルミニウム合金薄膜の周縁を約３０〜４０度のテーパー状にエッチングしておくのがよい。次いで図４に示す如く、例えばプラズマＣＶＤ法などの手法で、例えば膜厚が約３００ｎｍ程度の酸化シリコン膜（SiOx）でゲート絶縁膜２７を形成し、更に、例えば膜厚５０ｎｍ程度の水素化アモルファスシリコン膜（a-Si:H）と膜厚３００ｎｍ程度の窒化シリコン膜（SiNx）を成膜する。
【００３９】
続いて、ゲート電極２６をマスクとする裏面露光によって図５に示す如く窒化シリコン膜（SiNx）をパターニングし、チャネル保護膜を形成する。更にその上に、燐をドーピングした例えば膜厚５０ｎｍ程度のｎ+型水素化アモルファスシリコン膜（n+a-Si:H）を成膜した後、図６に示す如く、水素化アモルファスシリコン膜（a-Si:H）とｎ＋型水素化アモルファスシリコン膜（n+a-Si:H）をパターニングする。
【００４０】
そしてその上に、例えば膜厚３００ｎｍ程度のアルミニウム合金膜を成膜し、図７に示す様にパターニングすることにより、信号線と一体のソース電極２８と、画素電極５に接触されるドレイン電極２９を形成する。更に、ソース電極２８とドレイン電極２９をマスクとして、チャネル保護膜（SiNx）上のｎ＋型水素化アモルファスシリコン膜（n+a-Si:H）を除去する。
【００４１】
そして図８に示す如く、例えばプラズマＣＶＤ装置などを用いて、窒化シリコン膜３０を例えば膜厚３００ｎｍ程度で成膜することにより層間絶縁膜を形成する。このときの成膜は例えば３００℃程度で行なわれる。そしてこの窒化シリコン膜３０上にフォトレジスト層３１を形成した後、該窒化シリコン膜３０をパターニングし、例えばドライエッチング等によって窒化シリコン膜３０にコンタクトホール３２を形成する。この際、窒化シリコン膜３０のエッチング完了後も、更に窒化シリコンのエッチングに要する時間＋１０％程度のオーバーエッチングを加える。この処理で、アルミニウム合金表面も数十ｎｍ程度エッチングされる。
【００４２】
更に図９に示す如く、例えば酸素プラズマによるアッシング工程を経た後、例えばアミン系等の剥離液を用いてフォトレジスト層３１の剥離処理を行い、最後に、図１０に示す如く例えば膜厚４０ｎｍ程度のＩＴＯ膜を成膜し、パターニングによって画素電極５を形成すると、ＴＦＴアレイ基板が完成する。
【００４３】
この様な製造工程で形成されたＴＦＴアレイ基板は、画素電極５とアルミニウム合金で形成された例えばドレイン電極２９とが直接コンタクトしたものとなる。また本発明で用いるアルミニウム合金は、反射型液晶の反射電極やタブ接続電極としても使用できる。
【００４４】
上記製法を実施する際に、例えばドレイン電極２９を構成するアルミニウム合金膜素材として、Ａｕ，Ａｇ，Ｚｎ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｓｒ，Ｓｍ，Ｇｅ，Ｂｉよりなる群から選択される少なくとも１種を合金成分として０．１〜６原子％含有するアルミニウム合金を使用すると、該ドレイン電極２９の形成条件に応じて、ドレイン電極２９を構成する該アルミニウム合金膜と画素電極５との接触界面に、例えば図１１〜１３の断面拡大概念図に示す様な３種類の界面が形成される。
【００４５】
ちなみに、アルミニウム合金膜中に含まれる上記合金成分の量が０．１原子％未満では、画素電極との接触界面に形成される濃化層や析出物、金属間化合物量が不十分で、本発明で意図するレベルのコンタクト抵抗低減効果が得られ難くなり、逆に６原子％を超えて過度に含有させると、アルミニウム合金膜の電気抵抗が高くなって画素の応答速度が遅くなり、消費電力が増大してディスプレイとしての品位が低下し、実用に供し得なくなる。よって、これらの利害得失を考慮すると、上記合金成分の含有量を０．１原子％以上、より好ましくは０．２原子％以上で、６原子％以下、より好ましくは５原子％以下に抑えることが望まれる。
【００４６】
図１１は、アルミニウム合金膜と画素電極５のコンタクト界面に、前述した固溶元素を含む導電性の析出物が形成され、この析出物を通して大部分のコンタクト電流が流れることにより、アルミニウム合金と画素電極が電気的に導通している状態を概念的に示した図である。この様な状態は、例えば下記のような絶縁膜形成時の熱履歴もしくは配線膜形成後コンタクトホールエッチング前に熱処理を加え、固溶元素を含む導電性の析出物をアルミニウム粒界に形成させることによって得ることができる。
【００４７】
即ち、絶縁膜成膜時に熱履歴を加え、もしくは、配線膜形成後でコンタクトホールエッチング前に、好ましくは１５０〜４００℃で１５分以上の熱処理を加えることによって再結晶化させ、上記固溶元素を含む析出物、もしくはアルミニウムを含む固溶元素の金属間化合物をアルミニウム粒界に生成させる。
【００４８】
次に、絶縁膜のコンタクトホールエッチング工程で、アルミニウム合金膜の表面から１〜２００ｎｍ、より好ましくは３〜１００ｎｍ程度がエッチングされる様にオーバーエッチング時間を追加し、アルミニウム合金膜の表面にライトエッチングを施す。同じ効果として、絶縁膜のコンタクトホールエッチング工程後のフォトレジスト剥離工程で、アルミニウムに対しライトエッチング効果を有するアミン系の剥離液を使用し、アルミニウム合金膜の表面に固溶元素の析出物もしくは金属間化合物の一部を露出させることも可能である。このとき、アルミニウム合金の表面に絶縁膜が形成されていても、露出部分は前記固溶元素の特性によりアルミニウムに較べて酸化皮膜が形成され難いため、絶縁膜は殆ど形成されず、また元素によっては導電性の酸化物を形成する。しかもこの露出部分は、電気抵抗が低いため電気が流れ易く、アルミニウム合金膜が画素電極５に直接接続しても、コンタクト抵抗は低く抑えられる。
【００４９】
尚ここで使用する剥離液の種類は特に制限されないが、好ましいのは、主成分としてモノエタノールアミンを５〜７０質量％程度、より好ましくは２５〜７０質量％程度含むものである。この剥離液は、各種メタル材料のエッチング後に残留する変質膜やポリマー被膜除去の目的で一般的に使用される剥離液であり、汚染物に対する除去効果も高い。従って、この様な剥離液を洗浄に用いることによって、十分に低い接触抵抗値を確保できる。
【００５０】
この他、ヒドロキシルアミンの如きアミン系主体の剥離液や、アミン系の主成分に加えて５〜２５質量％程度の水を含む剥離液も優れたライトエッチング効果を有しており、薄肉のアルミニウム酸化物であれば除去できる。しかしこの種の剥離液は高価であり、しかも、アルミニウム合金に対するエッチング速度も速いので、制御がやや難しい。
【００５１】
図１２には、Ｎｉを含むアルミニウム合金膜において、コンタクト抵抗を更に低減し得る構造として、Ｎｉ濃化層を画素電極界面のアルミニウム合金表面に形成した概念図を示している。好ましいＮｉ濃化層の厚さは１〜１０ｎｍで、Ｎｉ濃度は薄膜内部のアルミニウム合金の濃度以上で、アルミニウム合金膜内部のＮｉ含有量＋８原子％以下（即ち、アルミニウム合金膜内部のＮｉ含量が２原子％の場合、１０原子％以下）である。例えば、Ａｌ−２原子％Ｎｉ合金膜の界面には、断面ＴＥＭ観察とＥＤＸ組成分析によって、厚さ４ｎｍ，Ｎｉ濃度８．７原子％のＮｉ濃化層が存在することが確認された。
【００５２】
またＦｅにＣｒを添加して熱処理を加えると、表面にＣｒが濃化して濃化層を形成し、腐食に強いＦｅ合金を得ることができる。
【００５３】
Ｎｉ含有アルミニウム合金でも同様に、熱処理などによりアルミニウム合金中のＮｉの固溶限（０．７７％）を超えるＮｉがアルミニウム粒界に析出し、一部がアルミニウム表面に拡散濃縮してＮｉ濃化層が形成されると考えられる。あるいはコンタクトホールのエッチング工程時に、Ｎｉのハロゲン化合物は蒸気圧が低いため揮発し難く、アルミニウム合金表面に残留した状態となり、そのために見かけ上バルクのアルミニウム合金のＮｉ濃度よりも高濃度状態になることも考えられる。これは、コンタクトホールのエッチング条件においても、オーバーエッチング時間（即ち、コンタクトホールを膜厚深さ分だけエッチングするのに必要な時間に対し、コンタクト抵抗を安定させるために追加するエッチング時間）を２倍に増やすと、Ｎｉ濃度が５原子％から８．７原子％に増加することから、相関性があると考えられる。
【００５４】
合金成分としてＢｉを選択して上記の様なコンタクト状態を得るための好ましい条件としては、例えばＢｉを０．１〜６原子％程度含有するアルミニウム合金薄膜上に絶縁膜（SiNx）を成膜した後、１５０〜４００℃、より好ましくは２００〜３５０℃で１５分〜１時間程度熱処理することにより、アルミニウム粒界にＢｉを析出させる。そして、コンタクトホール形成時にドライエッチングにより絶縁膜のエッチングに必要なエッチング時間の約１０％オーバーエッチングし、更にアミン系の剥離液を用いて表面をライトエッチングすることにより、ＩＴＯ／Ａｌ−Ｂｉ合金膜の界面にＢｉの析出物を生成させればよい。このとき、Ｂｉ析出物のサイズと個数は、Ｂｉ添加量、熱処理の温度や時間、オーバーエッチング量等によって調整することができる。
【００５５】
図１３には、固溶元素と画素電極５を構成する元素（Ｉｎ，Ｓｎなど）が相互拡散し、アルミニウム合金膜と画素電極５の界面に固溶元素とＩｎやＳｎとの相互拡散層が形成されることによって、電気的な導通がとれている概念図を示す。即ち、前記固溶元素としてＳｍを選択した場合、その成膜条件によっては該図示例に示す様なコンタクト状態が得られる。
【００５６】
合金成分としてＳｍを選択して上記の様なコンタクト状態を得るための具体的な条件としては、例えばＳｍを０．１〜６原子％程度含有するアルミニウム合金薄膜上に絶縁膜（SiNx）を成膜した後、１５０〜４００℃、より好ましくは２００〜３５０℃で１５分〜１時間程度熱処理することにより、アルミニウム粒界にＳｍを析出させる。そして、コンタクトホール形成時にドライエッチングにより絶縁膜のエッチングに必要なエッチング時間の約１０％オーバーエッチングし、更にアミン系の剥離液を用いて表面をライトエッチングすることにより、ＩＴＯ／Ａｌ−Ｓｍ合金膜の界面に、ＳｍとＩＴＯ中のＩｎ，Ｓｎとの拡散層を形成させればよい。該拡散層の厚さは５〜５０ｎｍの範囲とするのがよく、この厚さは、Ｓｍ添加量、熱処理の温度や時間、オーバーエッチング量等によって調整すればよい。
【００５７】
上記図１２，１３に示した例では、何れもアルミニウム合金膜と画素電極との界面に絶縁層が形成され難いので、両者が直接接続されることとなり、より低抵抗で確実な接続が実現される。
【００５８】
この様にして形成されたＴＦＴアレイ基板を備えた平面表示デバイスを、例えば液晶表示装置として使用すれば、画素電極と接続配線部との間のコンタクト抵抗を最小限に抑えることができるため、表示画面の表示品位に及ぼす悪影響を可及的に抑制できる。
【００５９】
次に、本発明のアレイ基板に適用される第２の実施例に係る薄膜トランジスタの構造を説明する。
【００６０】
図１４は、本発明のアレイ基板に適用される第２の実施例に係る薄膜トランジスタの構造を概略的に示す拡大断面説明図であり、この例では、トップゲート構造の薄膜トランジスタが適用される。
【００６１】
図１４に示す如く、ガラス基板１ａ上には、アルミニウム合金薄膜によって走査線が形成され、該走査線の一部は、薄膜トランジスタのオン・オフを制御するゲート電極２６として機能する。また、層間絶縁膜（SiOx）を介して該走査線と交差する様にアルミニウム合金で信号線が形成され、該信号線の一部は薄膜トランジスタのソース電極２８として機能する。
【００６２】
層間絶縁膜（SiOx）上の画素領域には、例えばＩｎ２Ｏ３にＳｎＯを含有させたＩＴＯ膜で形成された画素電極５が配置され、また、アルミニウム合金によって形成された薄膜トランジスタのドレイン電極２９は、画素電極５に電気的に接続される接続電極部として機能する。即ち、アルミニウム合金によって形成された薄膜トランジスタのドレイン電極２９は、画素電極５に直接コンタクトして電気的に接続されている。
【００６３】
従って、前記図２の例と同様にＴＦＴアレイ基板に、走査線を介してゲート電極２６にゲート電圧が供給されると、薄膜トランジスタがオン状態となり、予め信号線に供給された駆動電圧がソース電極２８からドレイン電極２９を介して画素電極５へ供給され、画素電極５に所定レベルの駆動電圧が供給されると、図１で説明した如く対向電極１０との間に電位差が生じ、液晶層３に含まれる液晶分子が配向して光変調を行う。
【００６４】
次に、図１４に示したＴＦＴアレイ基板の製法について説明する。この第２の実施例に係るアレイ基板に備えられた薄膜トランジスタは、ポリシリコン膜（poly-Si）を半導体層とするトップゲート構造であり、図１５〜２１は、第２の実施例に係るＴＦＴアレイ基板の製造工程を概略的に示した図である。
【００６５】
先ず、ガラス基板１ａ上に例えばプラズマＣＶＤ法などにより、例えば基板温度３００℃程度で、膜厚５０ｎｍ程度の窒化シリコン膜（SiNx）と膜厚１００ｎｍ程度の酸化シリコン膜（SiOx）、更には、膜厚が例えば５０ｎｍ程度の水素化アモルファスシリコン膜（a-Si:H）を成膜し、該水素化アモルファスシリコン膜（a-Si:H）をポリシリコン化するため、熱処理とレーザーアニールを行う。熱処理は例えば４７０℃程度で１時間程度の雰囲気熱処理によって行い、脱水素処理を行った後、例えばエキシマレーザアニール装置を用いて、例えばエネルギー約２３０ｍＪ/ｃｍ２程度の条件でレーザーを水素化アモルファスシリコン膜（a-Si:H）に照射し、例えば厚さ０．３μｍ程度のポリシリコン膜（poly-Si）を得る（図１５）。
【００６６】
その後、図１６に示す如く、プラズマエッチング等によってポリシリコン膜（poly-Si）をパターニングする。次いで図１７に示す如く、酸化シリコン膜（SiOx）を例えば膜厚１００ｎｍ程度で成膜してゲート絶縁膜２７とする。得られるゲート絶縁膜２７上に、スパッタリング等によって、走査線と一体のゲート電極２６となるアルミニウム合金膜を、例えば膜厚２００ｎｍ程度で成膜した後、プラズマエッチング等の方法でパターニングすることにより、走査線と一体のゲート電極２６を形成する。
【００６７】
続いて図１８に示す如く、フォトレジスト３１でマスクを形成し、例えばイオン注入装置などにより、例えば燐を５０ＫｅＶ程度で１×１０15個／ｃｍ２程度ドーピングし、ポリシリコン膜（poly-Si）の一部にｎ＋型ポリシリコン膜（n+poly-Si）を形成してからフォトレジスト３１を剥離し、例えば５００℃程度で熱処理することによって拡散させる。
【００６８】
続いて図１９に示す如く、例えばプラズマＣＶＤ装置などを用いて、酸化シリコン膜（SiOx）を例えば膜厚５００ｎｍ程度、基板温度３００℃程度で成膜して層間絶縁膜を形成した後、同様にフォトレジストをパターニングすることにより層間絶縁膜（SiOx）とゲート絶縁膜２７の酸化シリコン膜をドライエッチングし、コンタクトホールを形成し、スパッタリングによりアルミニウム合金膜を例えば膜厚４５０ｎｍ程度で成膜した後、パターニングすることによって、信号線に一体のソース電極２８とドレイン電極２９を形成する。その結果、ソース電極２８とドレイン電極２９は、各々コンタクトホールを介してｎ＋型ポリシリコン膜（n+poly-Si）にコンタクトされる。
【００６９】
その後、図２０に示す如く、プラズマＣＶＤ装置などにより窒化シリコン膜（SiNx）を例えば膜厚５００ｎｍ程度、基板温度３００℃程度で成膜することにより層間絶縁膜とする。そして、その上にフォトレジスト層３１を形成してから窒化シリコン膜（SiNx）をパターニングし、例えばドライエッチングによって該窒化シリコン膜（SiNx）にコンタクトホール３２を形成した後、更に窒化シリコンのエッチングに要する時間＋１０％程度のオーバーエッチングを加える。この処理で、アルミニウム合金表面も数十ｎｍ程度エッチングされる。
【００７０】
その後、図２１に示す如く、例えば酸素プラズマによるアッシング工程を経て前掲と同様にアミン系剥離液などを用いてフォトレジストの剥離処理を行った後、例えばスパッタリングにより膜厚１００ｎｍ程度のＩＴＯ膜を成膜し、ウエットエッチングによりパターニングして画素電極５を形成する。この処理で、ドレイン電極２９は画素電極５に直接コンタクトする。
【００７１】
その後、トランジスタの特性を安定させるため、例えば３５０℃程度で１時間程度アニールすると、ポリシリコンＴＦＴアレイ基板が完成する。
【００７２】
上述した第２の実施例に係るＴＦＴアレイ基板、および該ＴＦＴアレイ基板を備えた液晶表示装置によれば、先に説明した第１の実施例と同等の効果が得られる。また第１の実施例と同様に第２の実施例においても、本発明のアルミニウム合金は反射型液晶の反射電極としても用いることができる。
【００７３】
なお、上記画素電極５の素材としては、酸化インジウム錫もしくは酸化インジウム亜鉛が好適であり、また前記アルミニウム合金膜は、非平衡状態で固溶した合金成分の一部または全部を析出物、金属間化合物、もしくは濃化層として形成させ、電気抵抗率を８μΩ・ｃｍ以下、より好ましくは５μΩ・ｃｍ以下に調整されていることが好ましい。そして、上記アルミニウム合金膜と画素電極との接触界面に存在する析出物もしくは金属間化合物は、長径が０．０１μｍを超えるサイズのものとして、１００μｍ２当たり０．１３個を超える個数で存在させれば、接触抵抗を有意に低減できるので好ましい。
【００７４】
また上記製法を実施するに当っては、上記アルミニウム合金膜に非平衡状態で固溶した合金成分（特にＳｍ）の一部または全部と画素電極の合金成分を、好ましくは１５０〜４００℃で１５分以上熱処理することによって相互拡散させれば、上記アルミニウム合金膜と画素電極の接触界面に容易に金属間化合物を形成させることができる。また、上記アルミニウム合金膜を形成する方法としては蒸着法やスパッタリング法などが挙げられるが、これらの中でも特に好ましいのはスパッタリング法である。
【００７５】
そして、上記アルミニウム合金膜上に絶縁膜を積層形成し、該絶縁膜にコンタクトホールエッチングを行った後、引き続いてアルミニウム合金膜をその表面から１〜２００ｎｍ、より好ましくは３〜１００ｎｍライトエッチングし、該アルミニウム合金膜中に非平衡状態で固溶した合金成分の一部または全部の析出物もしくは金属間化合物を部分的に露出させれば、その上に形成される画素電極との接触抵抗をより一層低減できるので好ましい。
【００７６】
上記ライトエッチングは、前記アルミニウム合金膜をエッチングし得るガスを用いたドライエッチング、あるいは、アルミニウム合金膜をエッチングし得る薬液を用いたウエットエッチングによって行うことができ、該ライトエッチング工程で使用する薬液としては、パターニングに使用するフォトレジストの剥離液を用いるのがよい。
【００７７】
かくして得られるＴＦＴアレイ基板を使用し、前記図１に示した様な平面表示デバイスとしての液晶表示装置を完成させる。
【００７８】
即ち、上述の様にして完成したＴＦＴアレイ基板１の表面に、例えばポリイミドを塗布し、乾燥してからラビング処理を行って配向膜を形成する。
【００７９】
一方、対向基板２は、先ずガラス基板に、例えばクロムをマトリスク状にパターニングすることによって遮光膜９を形成する。そして該遮光膜９の間隙に、樹脂製の赤、緑、青のカラーフィルタ８を形成する。この遮光膜９とカラーフィルタ８上に、ＩＴＯの如き透明な導電性膜を共通電極７として配置することにより対向電極を形成する。そして、該対向電極の最上層に例えばポリイミドを塗布し、乾燥してからラビング処理を行って配向膜１１を形成する。
【００８０】
そして、アレイ基板１と対向基板２の配向膜１１が形成されている面を夫々対向配置し、樹脂製などのシール材１６により液晶の封入口を除いて２枚の基板を貼り合わせる。このとき２枚の基板間には、スペーサー１５を介すなどして２枚の基板間のギャップを略一定に保つ。
【００８１】
かくして得られる空セルを真空中に置き、封入口を液晶に浸した状態で徐々に大気圧に戻して行くことにより、空セルに液晶分子を含む液晶材料を注入して液晶層を形成し、封入口を封止する。最後に、セルの外側の両面に偏光板１０を貼り付けて液晶パネルを完成させる。
【００８２】
更には図１に示した如く、液晶表示装置を駆動するドライバ回路を液晶パネルに電気的に接続し、液晶パネルの側部あるいは裏面部に配置する。そして、液晶パネルの表示面を規定する開口を含むフレームと、面光源をなすバックライト２２と導光板２０と保持フレーム２３によって液晶パネルを保持し、液晶表示装置を完成させる。
【実施例】
【００８３】
次に、本発明に係るアレイ基板上の画素電極５に直接コンタクトした場合の、画素電極５とアルミニウム合金膜の間のコンタクト抵抗を測定した結果を表１に示す。
【００８４】
該測定実験は下記の通りとした。
１）画素電極の構成：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（ＩＴＯ）、または酸化インジウムに１０質量％の酸化亜鉛を加えた酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、膜厚は何れも２００ｎｍ、
２）アルミニウム合金膜の構成：合金成分含量は表1の通り、
３）熱処理条件：厚さ３００ｎｍの絶縁膜（SiNx）を成膜した後、真空中、３００℃で１時間の熱処理、
４）ライトエッチング：上記絶縁膜（SiNx）を、フッ素系プラズマを用いてドライエッチングした後、引き続いて各アルミニウム配線材を約１０ｎｍエッチングし、更に剥離液（東京応化社製の「剥離液１０６」）を用いて、表層のコンタミネーション層と共に約５ｎｍ、合計で１５ｎｍ（膜厚の５％）エッチングする。
５）接触抵抗測定法：
図２２に示す様なケルビンパターンを作製し、４端子測定［ＩＴＯ（またはＩＺＯ）−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］を行う。即ち、図２２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のコンタクト抵抗Ｒを［Ｒ＝（Ｖ２−Ｖ１）／Ｉ２］として求める。なお上記パターンの作製法は下記の通りとした。
【００８５】
また、上記アルミニウム合金における添加元素の測定は、ＩＣＰ発光分析（誘導結合プラズマ発光分析）法によって行った。
【００８６】
ガラス基板の代わりに表面に基板と絶縁を取るため、表面に厚さ４００ｎｍの酸化膜（ＳｉＯ２熱酸化膜）を形成したシリコンウエハを使用し、Ａｌ合金３００ｎｍをスパッタリング法によって成膜し、パターニングした後、ＣＶＤ法によって厚さ３００ｎｍの絶縁膜（SiNx）を成膜する。その後、そのまま真空の成膜チャンバー内で１時間熱処理を行ってから取り出す。その後、フォトリソグラフィーによって８０μｍ□のコンタクトホールをパターニングし、フッ素系プラズマによりエッチングすることによってコンタクトホールを形成する。この時、絶縁膜のエッチング時間に追加して、時間換算で１０％のオーバーエッチングを行う。この処理でアルミニウム合金膜の表層は、厚さ約１０ｎｍ（膜厚の３．３％）取り除かれる。
【００８７】
その後、酸素プラズマアッシング、剥離液によるレジスト剥離を行う。なお剥離液としては、東京応化社製の「剥離液１０６」を使用し、１００℃で１０分間洗浄する。このとき、アルミニウム合金の表層に形成されたフッ化物や酸化物、カーボンなどのコンタミネーションが取り除かれる（厚さで約数ｎｍ）。そして、ＩＴＯ（またはＩＺＯ）をスパッタリングによって２００ｎｍ成膜し、パターニングを行う。
【００８８】
次に接触抵抗の測定には、４端子のマニュアルプローバーと半導体パラメータアナライザー「ＨＰ４１５６Ａ」（ヒューレットパッカー社製）を用いた。この測定では、Ｒ（コンタクト抵抗）＝［Ｉ２／（Ｖ２−Ｖ１）］で表わされ、配線抵抗の影響を除いた、ＩＴＯ（またはＩＺＯ）／Ａｌ合金接合部分の純粋な抵抗値を測定できる。
【００８９】
なお各試料につき、走査線電子顕微鏡観察とオージェ分光法による組成の２次マッピング化によって、コンタクトホールのＩＴＯ（またはＩＺＯ）／Ａｌ合金接合部に存在する金属間化合物のサイズと個数を調べたところ、Ａｌ−Ａｇの場合、サイズが約０．３μｍ程度の金属間化合物が１個／１００μｍ２以上の密度で存在していることが確認された。同様に、Ａｌ−Ｚｎの場合、コンタクトホールのＩＴＯ（またはＩＺＯ）／Ａｌ合金接合部に存在する金属間化合物のサイズと個数を調べたところ、何れも、サイズが約０．３μｍ程度の金属間化合物が３個／１００μｍ２以上の密度で存在していることが確認された。
【００９０】
なお上記アルミニウム合金にＮｄ，Ｙ，Ｆｅ，Ｃｏを添加したものでは、組織の結晶粒径が微細になるため、総じて金属間化合物のサイズは小さくなる。例えば、ＩＴＯ／Ａｌ合金接合部に存在する金属間化合物のサイズは、ＩＴＯ／Ａｌ合金接合部界面のＴＥＭ観察が難しいため、アルミニウム合金の薄膜中の組織を平面ＴＥＭによって観察したところ、Ａｌ−Ｎｉでは長径０．０５μｍ、Ａｌ−Ｎｉ−Ｎｄでは長径０．０２〜０．０４μｍ、Ａｌ−Ｎｉ−Ｙでは長径０．０１〜０．０３μｍの金属間化合物が観察された。界面の金属間化合物のサイズもこれと同じと考えられる。
【００９１】
【表１】
2006100856.tif 000003
【００９２】
表１からも明らかな様に、ＩＴＯ膜に直接純アルミニウム合金膜をコンタクトさせた場合、コンタクト抵抗は１．５×１０５Ωであり、更にＩＴＯ膜に直接、代表的なアルミニウム合金膜であるＡｌ−Ｎｄ合金をコンタクトさせた場合、コンタクト抵抗は８．４×１０４Ωである。また従来構造として、ＩＴＯ膜とＡｌ−Ｎｄ配線との間にバリアメタルとしてＭｏを配置させた場合のコンタクト抵抗は、７．４×１０１Ωであった。
【００９３】
一方、Ａｌ−Ａｕ合金のコンタクト抵抗は７．６×１０１Ω、Ａｌ−Ａｇ合金のコンタクト抵抗は５．７×１０１Ω、Ａｌ−Ｚｎ合金のコンタクト抵抗は９．３×１０１Ω、Ａｌ−Ｃｕ合金のコンタクト抵抗は２．３×１０２Ω、Ａｌ−Ｎｉ合金のコンタクト抵抗は１．７×１０１Ω、Ａｌ−Ｓｒ合金のコンタクト抵抗は２．３×１０１Ω、Ａｌ−Ｓｍ合金のコンタクト抵抗は８．６×１０１Ω、Ａｌ−Ｇｅ合金のコンタクト抵抗は２．３×１０１Ω、Ａｌ−Ｂｉ合金のコンタクト抵抗は９．２×１０１Ωであり、何れも従来構造であるＭｏをバリアメタルとして用いた場合と略同等であった。
【００９４】
また画素電極に、イオン化ポテンシャルがアルミニウムと同等に高く耐還元性に優れたＺｎを含むＩＺＯ膜を用いた結果も、併せて表１に示した。
【００９５】
ＩＺＯ膜は、Ｉｎ２Ｏ３にＺｎＯを１０質量％程度添加した透明膜であり、この場合、コンタクト抵抗は更に低下し、ＩＴＯ膜に比べて数分の一となった。この理由としては、以下の２つが考えられる。
【００９６】
先ず、ＩＺＯの電気的ポテンシャル（仕事関数）がＩＴＯよりも高いため、仮にアルミニウム合金配線と画素電極の界面に極薄い絶縁物層が形成され、金属−絶縁膜−画素電極よりなるＭＩＭ構造（Metal-Insulator-Metal）で、絶縁膜の厚さが同じであったとしても、仕事関数の高い画素電極は、電位差を加えたときに界面の絶縁膜の厚さが見掛けより薄く見え、トンネリング電流成分が増加するためと考えられる。
【００９７】
また、ＩＺＯ中のＺｎはＩＴＯ中のＳｎに比べてイオン化ポテンシャルが高く、アルミニウムに還元され難い性質を有しているため、アルミニウム合金と画素電極の界面に絶縁物が形成され難くなることも考えられる。
【００９８】
なお、上記測定で用いた画素電極と接触配線部とのコンタクト領域は、８０×８０μｍ角とした。
【００９９】
また表３には、上記２元系の合金に関して、固溶元素の添加量を変化させたときのＩＴＯとのコンタクト抵抗、３００℃×１時間の熱処理後の配線抵抗、３００℃×１時間の熱処理後に合金膜の平面ＴＥＭ観察を行ったときの析出物の面積率に関するデータを示した。このときに観察される主な導電性析出物についても示した。コンタクト抵抗は、表１と同様にして評価素子を試作し評価した。なお組成とは、アルミニウム合金中に含まれる固溶元素の含有量のことである。平面ＴＥＭ観察では、合金配線部分を表面に平行にスライスし、合金の内部組織の様子を観察した。固溶元素の含有量が増えるに従ってＩＴＯのコンタクト抵抗は減少し抵抗は増加する。析出物の面積率は組成と相関が取れており、コンタクト抵抗と析出物の面積率は反比例の関係にある。
【０１００】
なお析出物の面積率は、平面ＴＥＭ観察により倍率５０万倍で０．３μｍ×０．３μｍ角の視野に現れた析出物をＥＤＸによって同定し、Ａｌ相に対する比率を計算によって求めた値である。これによると、いずれのアルミニウム合金も面積率０．５％付近でコンタクト抵抗が２００Ωとなり、０．５％を超えると２００Ω以下となる。この析出物を介して流れる電流成分が主な電流成分であるとすると、析出物の電気抵抗率にも依存するものの、主として面積率がコンタクト抵抗を決定付ける要因であるといえる。
【０１０１】
更に析出物の組成は、同じ平面ＴＥＭ観察試料を用いて観察した複数の析出物につき、ＥＤＸを用いた組成分析により定量化した結果とＸ線回折結果から、観察された主な析出物について求めた。
【０１０２】
例えば、Ｎｉ含有アルミニウム合金は、導電性析出物がＡｌ３Ｎｉ，Ａｌ３Ｎｉ２，ＡｌＮｉ，ＡｌＮｉ３よりなる群から選択される少なくとも１種を含み、Ａｇ含有アルミニウム合金は、導電性析出物がＡｇ,Ａｌ２Ａｇ,ＡｌＡｇよりなる群から選ばれる少なくとも１種を含み、Ｚｎ含有アルミニウム合金は、導電性析出物がＡｌＺｎ，Ｚｎ，ＺｎＯから選ばれる少なくとも１種を含み、Ｃｕ含有アルミニウム合金は、導電性析出物がＡｌＣｕ，Ｃｕ，ＣｕＯ，Ｃｕ２Ｏから選ばれる少なくとも１種を含む。
【０１０３】
一方、下記表４は、Ａｌ−Ａｇ合金の含有量を２原子％に固定した場合に、オーバーエッチング量を変えてＡｌ−Ａｇ合金の表層からのエッチング深さを０〜５０ｍｍの範囲で変化させた場合の、表面ＳＥＭ観察で６万倍の倍率でコンタクトホール底面、即ちＡｌ−Ａｇ合金のコンタクト部分の最表面を観察し、１．５μｍ×１．５μｍの視野に現れた長径０．３μｍ以上の析出物の個数から、１０μｍ×１０μｍのコンタクトホールの底面に現れる析出物の個数を計算によって求めた値と、そのときのＩＴＯとのコンタクト抵抗を示している。尚、Ａｌ−Ａｇ合金は殆どの析出物の個数をカウントできるからである。このとき、個数のカウントは観察像とＥＤＸ、並びにオージェによる２次マッピングによって行った。
【０１０４】
エッチング深さが大きくなり、表面ＳＥＭ観察によって求められる析出物の個数が増えるとコンタクト抵抗は低下するから、エッチング深さが大きくなるにつれて徐々にＡｌ−Ａｇ合金表面に導電性の析出物が頭を出し、それにつれて導電性析出物とその後の工程で成膜するＩＴＯとの接触面積が増え、コンタクト抵抗が低下することを示していると考えられる。そして、エッチング深さが３０ｎｍを超えた当りから、表面をＳＥＭで観察して割り出した析出物の個数は収束し、それと共にコンタクト抵抗は一定の値に収束する。
【０１０５】
次に、前記図１１として示した構造で固溶元素をＡｇ、Ｚｎとした場合、上記表１に示す各合金のコンタクト抵抗と、固溶元素の析出物またはアルミニウムを含む固溶元素の金属間化合物の密度との関係は、表２に示す値となる。この表は、コンタクト抵抗を２００Ωと仮定した場合に必要な析出物の個数を計算によって概算した表である。一方、この表の値はコンタクト抵抗の値が２００Ωの計算結果であるが、実施例ではＡｌ−３．８％Ａｇのコンタクト抵抗が５８Ω、Ａｌ−２．４％Ｚｎのコンタクト抵抗は９３Ωとなっている。
【０１０６】
析出物が全て直径０．０３μｍの円形であると仮定した場合には、実施例のコンタクト抵抗値から析出物の個数を計算によって推定すると、表５，６に示す如く、析出物の個数はＡｌ−３．８原子％Ａｇが４５個（１０μｍ□）、Ａｌ−２．４原子％Ｚｎが１１０個（１０μｍ□）となる。
【０１０７】
またＡｌ−Ａｇ中の析出物が、実際に平面ＴＥＭや走査型電子線顕微鏡で観察された直径０．３μｍの円形と仮定した場合には、その個数は０．５個（１０μｍ□）となる。Ａｌ−Ａｇの場合は、添加量は異なるものの、表４に示した実験的に数えた析出物の個数とほぼ同じオーダーとなった。ちなみに、ＩＺＯの場合は、Ｚｎの耐還元性が高いためＡｌが接触酸化することを防ぐ効果があると考えられ、そのために析出物以外の部分での高抵抗層の形成が抑えられ、析出物以外の部分での電流増分が寄与したものと考えられる。
【０１０８】
【表２】
2006100856.tif 000004
【０１０９】
【表３】
2006100856.tif 000005
【０１１０】
【表４】
2006100856.tif 000006
【０１１１】
【表５】
2006100856.tif 000007
【０１１２】
【表６】
2006100856.tif 000008
【０１１３】
次に、３元系の実施例を示す。
【０１１４】
２元系の場合と同様にして、８０μｍ×８０μｍのコンタクトホールを介したＩＴＯとのコンタクト抵抗値を測定した。Ａｌ−Ａｇ−Ｎｄ膜のコンタクト抵抗は１．３×１０２Ω、Ａｌ−Ｚｎ−Ｎｄ膜のコンタクト抵抗は４．３×１０２Ω、Ａｌ−Ｎｉ−Ｎｄ膜のコンタクト抵抗は１．７×１０２Ωと、いずれのコンタクト抵抗値も、従来構造であるバリアメタルにＭｏを用いた場合と比較して若干高めの値ではあるが、問題のないレベルである。その他のＡｕ，Ｇｅ，Ｓｒ，Ｓｍ，Ｂｉにおいてもほぼ同等の１．０×１０２〜５．０×１０３Ωの範囲であった。
【０１１５】
一方、アルミニウム合金膜の組成とコンタクト抵抗および電気伝導率、そして耐熱性の間には相関関係がある。例えば、Ａｌ−Ｘ−Ｎｄ（Ｘ＝Ｎｉ）のＸ含有量を多くすると、コンタクト抵抗は減少するが電気抵抗は増加し、耐熱性は向上する［図２４（ａ），（ｂ）参照］。またＮｄ含有量を多くすると、耐熱性は向上するが電気抵抗率とコンタクト抵抗は増大する［図２５（ａ），（ｂ）参照］。こうした傾向はいずれのＸでも同様である。なお、要求されるコンタクト抵抗は表示デバイスの構造やメーカーによって異なり、８０μｍ角のコンタクトホールで１５０Ω〜５ｋΩと様々である。電気的な特性と耐熱性はトレードオフの関係にあることから、組成を調整することによって要求されるスペックに応じることができる。
【０１１６】
またＡｌ−Ｘ−Ｎｄ合金でＸがＮｉの場合は、Ｎｄと同様にＮｉがＡｌの結晶粒界にピニングし、熱を加えた時にＡｌがマイグレーションするのを抑える効果がある。例えば図２６に見られる如く、「０．７＞０．５ＣＸ１＋ＣＮｄ」［式中、ＣＸ１はアルミニウム合金中のＮｉの含有量（原子％）、ＣＮｄはアルミニウム合金中のＮｄの含有量（原子％）を表す］の領域では、３００℃の熱処理において耐熱性が足りず、ヒロックが発生する。一方、「０．５ＣＸ＋ＣＮｄ＞４．５」の領域では、配線の電気抵抗率が８μΩ・ｃｍを超えるため、実用に供し得ない。このことから、最適範囲は「０．７＜０．５ＣＸ＋ＣＮｄ＜４．５」となる。
【０１１７】
同様に、同じ３Ａ族のイットリウム（Ｙ）を含有させた場合においても、図２７に示す如く、Ｎｄの場合とほぼ同等の電気的特性と耐熱性が得られる。
【０１１８】
同様に、Ａｌ−Ｎｉ−Ｆｅの組成では、図２８に示す如く「１＞ＣＸ１＋ＣＸ２」［式中、ＣＸ１はアルミニウム合金中のＮｉ含有量（原子％）、ＣＸ２はアルミニウム合金中のＦｅ含有量（原子％）を表す］の範囲では、３００℃の熱処理において耐熱性不足でヒロックが発生した。一方、「ＣＸ＋ＣＹ＞６」の領域では配線の電気抵抗率が８μΩ・ｃｍを超えるため、実用に供し得ない。このことから、最適な範囲は「１＜ＣＸ＋ＣＹ＜６」となった。
【０１１９】
ちなみに、ＣｏとＦｅは同じ遷移金属として効果はほぼ同等と考えてよい。Ａｌ−Ｎｉ−Ｃｏの場合も、図２９に示す如くＡｌ−Ｎｉ−Ｆｅと同じ特性が得られている。ここで耐熱性とは、熱処理を行った際のヒロックやボイドの発生によって、アルミニウム合金表面のモフォロジーを悪化させない最高の温度を意味する。図では、３００℃の熱処理を行った場合に発生するヒロックの密度が３×１０８ｍ−２以下をクリアしたものを合格とした。
【０１２０】
同様に、Ａｌ−Ｘ−Ｎｄ，Ｙ，Ｆｅ，Ｃｏ合金でＸ＝Ａｇの場合を図３０，３１，３２，３３に、また、Ａｌ−Ｘ−Ｎｄ，Ｙ，Ｆｅ，Ｃｏ合金でＸ＝Ｚｎの場合を図３４，３５，３６，３７に示した。更にまた、Ａｌ−Ｘ−Ｎｄ，Ｙ，Ｆｅ，Ｃｏ合金でＸ＝Ｃｕの場合を図３８，３９，４０，４１に示した。いずれの合金元素を添加した場合でも、ほぼ同様の結果が得られている。
【０１２１】
本発明において、固溶元素の析出物もしくは金属間化合物を通して画素電極とアルミニウム合金膜の電気的導通をとる場合、即ち各アルミニウム合金において画素電極とアルミニウム合金膜の界面には、固溶元素の析出部分を除いて酸化し易いアルミニウムが画素電極と接し、その表面に高抵抗のアルミニウム酸化物が存在する場合、コンタクト抵抗は、抵抗の低い固溶元素の析出物もしくは金属間化合物の電気抵抗率によって決まると考えられる。仮に全てが固溶元素単一の析出物によって電気的導通が取れているとすると、計算によって、所望のコンタクト抵抗を満たすために必要な析出物の表面積と密度を規定することができる。
【０１２２】
いま、コンタクトサイズが８０×８０μｍ角の場合に必要なコンタクト抵抗を２００Ω以下と仮定する。固溶元素が亜鉛の場合には、亜鉛の電気抵抗率は５．９２μΩ・ｃｍであり、長径０．０３μｍの亜鉛の単一析出物が画素電極とアルミニウム合金界面に平面的に析出すると仮定すると、３２８７個以上の析出物が必要となる。即ち、密度で５１．４個／１００μｍ２以上が必要となる。また固溶元素が銀の場合は、銀の抵抗率は１．５μΩ・ｃｍであり、長径０．０３μｍの銀の単一析出物が画素電極とアルミニウム合金界面に平面的に析出すると仮定すれば、８３３個以上の析出物が必要となる。即ち、密度で１２．９個／１００μｍ２以上が必要となる。
【０１２３】
なお析出物の長径を実測値と同じ０．３μｍとすると、表７に示す如く、Ａｌ−Ａｇの場合、８０×８０μｍ角で８．３個以上の析出物、Ａｌ−Ｚｎの場合で３２．９個以上の析出物が必要である。即ち、密度で０．１３個／１００μｍ２、０．５１個／１００μｍ２以上となる。
【０１２４】
一方、Ａｌ−Ｎｉの場合、組織の長径は０．０５μｍであるが、この場合にはＮｉの電気抵抗率を６．８４μΩ・ｃｍとし析出物の電気抵抗率をほぼ同じとすると、概ね計算から８０×８０μｍ角で長径０．０５μｍの場合は１３４５個が必要ということになる。すなわち２１個／１００μｍ２となる。
【０１２５】
更に、このＮｉ含有アルミニウム合金にＮｄ，Ｙ，Ｆｅ，Ｃｏから選ばれる１種を添加すると、組織が細かくなり、例えばＡｌ−Ｎｉ−Ｙの場合には組織の長径が０．０１〜０．０３μｍとなる。この場合には、Ｎｉの電気抵抗率と析出物の電気抵抗率をほぼ同じとすると、概ね計算から８０×８０μｍ角で長径０．０３μｍの場合、３７４０個が必要ということになる。即ち５８個／１００μｍ２になる。また、全て長径０．０１μｍとなった場合には、５２６個／１００μｍ２になる。
【０１２６】
或は、Ａｌ−Ｎｉ−Ｎｄの場合には、組織の長径が０．０２〜０．０４μｍとなる。この場合には、概ね計算から８０×８０μｍ２角で長径０．０４μｍの場合は２１０４個が必要ということになり、即ち３３個／１００μｍ２となる。また、全て長径０．０２μｍとなった場合、１３２個／１００μｍ２となる。
【０１２７】
【表７】
2006100856.tif 000009
【０１２８】
以上を纏めると、最も単体の電気抵抗率が低いＡｇを用いた場合に、要求されるコンタクト抵抗２００Ωをクリアするには、長径０．３μｍの析出物として密度０．１３個／１００μｍ２以上が要求される。また、最も析出物の小さいＡｌ−Ｎｉ−Ｙを用いた場合には、長径０．０１μｍの析出物として密度５２６個／１００μｍ２が要求される。尚、Ａｌ−Ａｇ系合金で同様に析出物が長径０．０１μｍである場合は、析出物の密度は１１５個／１００μｍ２となる。
【０１２９】
但し、上記の値は析出物の電気抵抗率が添加元素単体と等しいと仮定している。その元素とアルミニウムを含む金属間化合物が、元素単体と比較して電気抵抗率が著しく大きく変化する場合がある。その場合には、析出物のサイズと個数から割り出した面積率と、実際のコンタクト面でＴＥＭ観察を行って導出した面積率が異なる可能性がある。これは、コンタクト抵抗２００Ωを実現する場合に、その析出物の個数が析出物と添加元素単体の電気抵抗率の比に応じて増加しているためと考えている。
【０１３０】
但し、実際には金属間化合物を作る合金系の場合には金属間化合物の形で、また大小取り混ぜて存在すると考えられるが、亜鉛および銀を用いたときのコンタクト抵抗の計算結果は、実験結果とほぼ同じオーダーであった。
【０１３１】
この様に、ＩＴＯ膜に対して純アルミニウム配線を直接コンタクトさせた場合に比較して、本発明に係るアルミニウム合金を用いた場合には、コンタクト抵抗が約１／１０４になる。
【０１３２】
なお、透明電極のスパッタ時の基板温度を高めると、コンタクト抵抗は低下する。例えばＩＴＯの場合、基板温度が５０℃以上になるとコンタクト抵抗は半減する。更に好ましくは、１００℃以上の基板加熱によってＩＴＯの結晶性が改善されると、コンタクト抵抗は約１／５程度にまで低減する。
【０１３３】
また基板温度を室温にして成膜した場合でも、成膜後に１５０℃以上の熱処理を３０分程度加えてＩＴＯを多結晶化すると、コンタクト抵抗は半減する。通常、多結晶ＩＴＯのエッチングは難しいので、ＩＴＯの成膜は室温で行い、パターン形成してからエッチングした後に熱処理を加えて多結晶化し、ＩＴＯの電気抵抗率を低抵抗にすることが多い。
【０１３４】
このことから、コンタクト抵抗を低減するには、透明電極の成膜時の基板温度を５０℃以上、更に好ましくは１００℃以上にするのがよく、また室温成膜を行う場合でも、透明電極の成膜後、１５０℃以上で３０分以上の熱処理を加えることが望ましい。なお、透明電極がＩＺＯの場合にも同様の効果があるが、この程度の温度域ではＩＺＯの結晶化は進まないので、コンタクト抵抗の低下は少ない。
【０１３５】
上述した様に、本発明の実施形態で液晶表示デバイスを試作したところ、製造歩留り、表示品位共に、ＩＴＯ膜とバリアメタルを組み合わせた場合と全く同等のレベルであった。従ってこの液晶表示デバイスでは、バリアメタルを配置することなく、従来の液晶表示デバイスと同等の性能を得ることが可能となる。
【０１３６】
よってバリアメタルを省略することができ、製造工程を簡略化できるため、製造コストを大幅に低減できる。
【０１３７】
すなわち、従来の純アルミニウムやアルミニウム合金、或いはＭｏ−Ｗ膜に代えて、上述した如き特定の元素を含むアルミニウム合金を電極素材として使用することにより、画素電極との直接コンタクトが可能となり、製造工程が簡略化され、大幅な製造コスト低減が可能となる。
【０１３８】
また前記表１の実験法と同様にして、Ａｌ−２原子％Ａｇ合金（膜厚：３００ｎｍ）上に窒化シリコン（SiNx）を製膜した後、３００℃×１時間の熱処理を施し、８０μｍ角のコンタクトホールをフォトリソグラフィーによってパターニングした後、フッ素系プラズマを用いてドライエッチングを行った。この時、窒化シリコン（SiNx）膜のエッチングに引き続いてオーバーエッチングする際の時間を調整することで、アルミニウム合金に対するエッチング深さを変化させた。その後、アッシングと「剥離液１０６」による洗浄を行ってＩＴＯ膜を成膜した。アルミニウム合金表面のエッチング深さは、走査型電子顕微鏡および透過型電子顕微鏡による断面観察によって測定した。
【０１３９】
図２３は、アルミニウム合金表面のエッチング深さとコンタクト抵抗の関係を示したもので、この図からも明らかな様に、僅かでもアルミニウム合金表面がエッチングされていると、コンタクト抵抗は急激に減少することが分る。これは、エッチングによってアルミニウム合金表面に固溶元素の析出物もしくは金属間化合物が露出し、画素電極と電気的に接続できたためと思われる。
【０１４０】
そして実験的には、アルミニウム合金表面から５ｎｍ程度のエッチング深さであっても、約５６Ωのコンタクト抵抗が得られることが確認された。この様な低抵抗のコンタクトを取るのに必要なエッチング深さは、析出物もしくは金属間化合物の組織の大きさや分布、アルミニウム合金の表面酸化物層の厚さ等によって決まると考えられる。オージェ電子分光法によると、該アルミニウム合金表面にはＡｇを主成分とする析出物が露出していることが確認された。また、析出物の表面には酸化物層などの絶縁物層は存在しない。
【０１４１】
観察した試料は、既にアルミニウム合金表面から５ｎｍエッチングした状態であり、アルミニウム合金表面に析出物もしくは金属間化合物を露出させれば、そのまま画素電極との電気的な接続が可能であると考えられるが、少なくとも表層のコンタミネーション層はエッチングする必要がある。また酸化されたアルミニウム合金表面の酸化物層の厚さは約３〜５ｎｍ程度であることから、この様な場合に酸化物層を取り除いてアルミニウム合金表面を露出させるには、少なくとも３ｎｍ程度以上のエッチング深さが必要となる。
【０１４２】
一方、エッチング深さが深すぎると配線としての膜厚が薄くなり、電気抵抗が増加したり信頼性が低下するなどの問題が生じてくる。例えば本実施例で用いたソース・ドレイン電極の膜厚は３００ｎｍであり、アルミニウム合金と画素電極の直接コンタクトを確保するためのエッチング深さは、好ましくは１〜２００ｎｍ、より好ましくは３〜１００ｎｍの範囲であると判断される。
【０１４３】
アルミニウム合金の配線材料に含まれる不純物は極力少なくすることが望ましい。例えば酸素や炭素は、膜を白濁させたり配線の電気抵抗率を増加させる。このため配線材料に含まれるこれらの不純物濃度は、電気抵抗率を５μΩ・ｃｍレベル以下にしたい場合は、ＸＰＳ分析による組成分析の定量値で、酸素量は７原子％以下、炭素量は０．４原子％以下、より好ましくは０．２原子％以下に抑えるべきである。
【０１４４】
例えば不純物が炭素の場合、Ａｌ４Ｃ３やＮｉＣ等の炭素化合物で化学量論的組成の物質はセラミックスで本来電気絶縁性を有しており、添加量にもよるが配線自体の電気抵抗率は増大すると考えられる。また、熱処理によってＡｌ粒界に現れる析出物は、上記炭素化合物を含む金属間化合物となる。ＩＴＯと配線材料の電流経路が本発明の主要部である上記析出物を経由する場合には、炭素を含まない析出物と比較するとコンタクト抵抗が高くなってしまうと考えられる。このため、ＩＴＯとのコンタクト抵抗は、Ａｌ合金配線材料に炭素を含まない方が好ましい。
【０１４５】
更に、炭素を含む配線材料をスパッタリングによって成膜する際には、スパッタ装置のチャンバー内に炭化アルミニウム化合物などの炭素化合物が付着して汚染されるため、頻繁な装置のメンテナンスが必要になるという問題も生じてくる。不純物が酸素の場合も同様で、電気絶縁性のアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）が生成するため配線の電気抵抗率は増大する。こうしたことを防ぐには、製造工程でのコンタミネーションの混入を防止し、例えばスパッタリング時の装置の到達真空圧を５×１０−６程度以下にまで高真空にするなどの措置を講じることが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【０１４６】
【図１】図１は、本発明の表示デバイス用アレイ基板が適用される液晶パネル基板と液晶表示デバイスの構成を例示する概略断面拡大説明図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施例に係る表示デバイス用アレイ基板に適用される薄膜トランジスタの構造を例示する概略断面説明図である。
【図３】上記図２に示した表示デバイス用アレイ基板の製造工程の一例を、順番を追って示す説明図である。
【図４】上記図２に示した表示デバイス用アレイ基板の製造工程の一例を、順番を追って示す説明図である。
【図５】上記図２に示した表示デバイス用アレイ基板の製造工程の一例を、順番を追って示す説明図である。
【図６】上記図２に示した表示デバイス用アレイ基板の製造工程の一例を、順番を追って示す説明図である。
【図７】上記図２に示した表示デバイス用アレイ基板の製造工程の一例を、順番を追って示す説明図である。
【図８】上記図２に示した表示デバイス用アレイ基板の製造工程の一例を、順番を追って示す説明図である。
【図９】上記図２に示した表示デバイス用アレイ基板の製造工程の一例を、順番を追って示す説明図である。
【図１０】上記図２に示した表示デバイス用アレイ基板の製造工程の一例を、順番を追って示す説明図である。
【図１１】本発明の実施例で得られた表示デバイス用アレイ基板における、アルミニウム合金膜と画素電極との接触界面の構造を例示する断面模式図である。
【図１２】析出物もしくは金属間化合物を形成し、更にＮｉ濃化層を界面に形成したコンタクトホールの概念図である。
【図１３】本発明の実施例で得られた表示デバイス用アレイ基板における、アルミニウム合金配線と画素電極との接触界面の更に他の構造を例示する断面模式図である。
【図１４】本発明の第２の実施例に係る表示デバイス用アレイ基板に適用される薄膜トランジスタの構造を例示する概略断面説明図である。
【図１５】上記図１４に示した表示デバイス用アレイ基板の製造工程の一例を、順番を追って示す説明図である。
【図１６】上記図１４に示した表示デバイス用アレイ基板の製造工程の一例を、順番を追って示す説明図である。
【図１７】上記図１４に示した表示デバイス用アレイ基板の製造工程の一例を、順番を追って示す説明図である。
【図１８】上記図１４に示した表示デバイス用アレイ基板の製造工程の一例を、順番を追って示す説明図である。
【図１９】上記図１４に示した表示デバイス用アレイ基板の製造工程の一例を、順番を追って示す説明図である。
【図２０】上記図１４に示した表示デバイス用アレイ基板の製造工程の一例を、順番を追って示す説明図である。
【図２１】上記図１４に示した表示デバイス用アレイ基板の製造工程の一例を、順番を追って示す説明図である。
【図２２】図２２は、アルミニウム合金膜と画素電極との接触抵抗測定に用いたケルビンパターンを示す図である。
【図２３】実験で得たアルミニウム合金膜表面のエッチング深さとコンタクト抵抗の関係を示すグラフである。
【図２４】（ａ）はＡｌ−Ｘ−Ｎｄ（Ｘ＝Ｎｉ）のＸ含量が電気的特性に与える影響を示すグラフ、（ｂ）は同じくＸ含量が耐熱性に与える影響を示すグラフである。
【図２５】（ａ）はＡｌ−Ｘ−Ｎｄ（Ｘ＝Ｎｉ）のＮｄ含量が電気的特性に与える影響を示すグラフ、（ｂ）は同じくＮｄ含量が耐熱性に与える影響を示すグラフである。
【図２６】Ａｌ−Ｎｉ−ＮｄのＮｉとＮｄの組成に対し、８μΩ・ｃｍの電気抵抗率と３００℃以上の耐熱性を確保できる組成範囲を示す図である。
【図２７】Ａｌ−Ｎｉ−ＹのＮｉとＹの組成に対し、８μΩ・ｃｍの電気抵抗率と３００℃以上の耐熱性を確保できる組成範囲を示す図である。
【図２８】Ａｌ−Ｎｉ−ＦｅのＮｉとＦｅの組成に対し、８μΩ・ｃｍの電気抵抗率と３００℃以上の耐熱性を確保できる組成範囲を示す図である。
【図２９】Ａｌ−Ｎｉ−ＣｏのＮｉとＣｏの組成に対し、８μΩ・ｃｍの電気抵抗率と３００℃以上の耐熱性を確保できる組成範囲を示す図である。
【図３０】Ａｌ−Ａｇ−ＮｄのＡｇとＮｄの組成に対し、８μΩ・ｃｍの電気抵抗率と３００℃以上の耐熱性を確保できる組成範囲を示す図である。
【図３１】Ａｌ−Ａｇ−ＹのＡｇとＹの組成に対し、８μΩ・ｃｍの電気抵抗率と３００℃以上の耐熱性を確保できる組成範囲を示す図である。
【図３２】Ａｌ−Ａｇ−ＦｅのＡｇとＦｅの組成に対し、８μΩ・ｃｍの電気抵抗率と３００℃以上の耐熱性を確保できる組成範囲を示す図である。
【図３３】Ａｌ−Ａｇ−ＣｏのＡｇとＣｏの組成に対し、８μΩ・ｃｍの電気抵抗率と３００℃以上の耐熱性を確保できる組成範囲を示す図である。
【図３４】Ａｌ−Ｚｎ−ＮｄのＺｎとＮｄの組成に対し、８μΩ・ｃｍの電気抵抗率と３００℃以上の耐熱性を確保できる組成範囲を示す図である。
【図３５】Ａｌ−Ｚｎ−ＹのＺｎとＹの組成に対し、８μΩ・ｃｍの電気抵抗率と３００℃以上の耐熱性を確保できる組成範囲を示す図である。
【図３６】Ａｌ−Ｚｎ−ＦｅのＺｎとＦｅの組成に対し、８μΩ・ｃｍの電気抵抗率と３００℃以上の耐熱性を確保できる組成範囲を示す図である。
【図３７】Ａｌ−Ｚｎ−ＣｏのＺｎとＣｏの組成に対し、８μΩ・ｃｍの電気抵抗率と３００℃以上の耐熱性を確保できる組成範囲を示す図である。
【図３８】Ａｌ−Ｃｕ−ＮｄのＣｕとＮｄの組成に対し、８μΩ・ｃｍの電気抵抗率と３００℃以上の耐熱性を確保できる組成範囲を示す図である。
【図３９】Ａｌ−Ｃｕ−ＹのＣｕとＹの組成に対し、８μΩ・ｃｍの電気抵抗率と３００℃以上の耐熱性を確保できる組成範囲を示す図である。
【図４０】Ａｌ−Ｃｕ−ＦｅのＣｕとＦｅの組成に対し、８μΩ・ｃｍの電気抵抗率と３００℃以上の耐熱性を確保できる組成範囲を示す図である。
【図４１】Ａｌ−Ｃｕ−ＣｏのＣｕとＣｏの組成に対し、８μΩ・ｃｍの電気抵抗率と３００℃以上の耐熱性を確保できる組成範囲を示す図である。
【符号の説明】
【０１４７】
１  ＴＦＴアレイ基板
２  対向電極
３  液晶層
４  薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）
５  画素電極
６  配線部
７  共通電極
８  カラーフィルタ
９  遮光膜
１０  偏光板
１１  配向膜
１２  ＴＡＢテープ
１３  ドライバ回路
１４  制御回路
１５  スペーサー
１６  シール材
１７  保護膜
１８  拡散板
１９  プリズムシート
２０  導光板
２１  反射板
２２  バックライト
２３  保持フレーム
２４  プリント基板
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  保護膜（窒化シリコン膜）
３１  フォトレジスト
３２  コンタクトホール
【図１１】
2006100856.tif 000010
【図１２】
2006100856.tif 000011
【図１３】
2006100856.tif 000012
【図２３】
2006100856.tif 000013
【図２４】
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【図２５】
2006100856.tif 000015
【図１】
2006100856.tif 000016
【図２】
2006100856.tif 000017
【図３】
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【図４】
2006100856.tif 000019
【図５】
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【図６】
2006100856.tif 000021
【図７】
2006100856.tif 000022
【図８】
2006100856.tif 000023
【図９】
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【図１０】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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