(57)【要約】【課題】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、アルカリ環境下の耐食性にも優れた表示装置用Ａｌ合金膜を提供する。【解決手段】Ｔａ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｚｒ、Ｗ、Ｍｏ、Ｖ、Ｈｆ、Ｔｉ、ＣｒおよびＰｔ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、希土類元素の少なくとも一種とを含み、４５０〜６００℃の加熱処理を行なったとき、下記（１）の要件を満足する表示装置用Ａｌ合金膜である。  （１）Ａｌと、Ｘ群から選択される少なくとも一種の元素と、希土類元素の少なくとも一種とを含む第１の析出物について、円相当直径２０ｎｍ以上の析出物が５００，０００個／ｍｍ2以上の密度で存在する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示装置に用いられるＡｌ合金膜であって、
前記Ａｌ合金膜は、Ｔａ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｚｒ、Ｗ、Ｍｏ、Ｖ、Ｈｆ、Ｔｉ、ＣｒおよびＰｔ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、希土類元素の少なくとも一種とを含み、
前記Ａｌ合金膜に４５０〜６００℃の加熱処理を行なったとき、下記（１）の要件を満足することを特徴とする表示装置用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、前記希土類元素の少なくとも一種とを含む第１の析出物について、円相当直径２０ｎｍ以上の析出物が５００，０００個／ｍｍ2以上の密度で存在する。
【請求項２】
前記Ａｌ合金膜は、更にＣｕおよび／またはＧｅ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、更に下記（２）の要件を満足するものである請求項１に記載の表示装置用Ａｌ合金膜。
（２）Ａｌと、Ｃｕおよび／またはＧｅと、前記希土類元素の少なくとも一種とを含む第２の析出物について、円相当直径２００ｎｍ以上の析出物が１０，０００個／ｍｍ2以上の密度で存在する。
【請求項３】
前記Ａｌ合金膜は、更にＮｉおよび／またはＣｏ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、更に下記（３）の要件を満足するものである請求項２に記載の表示装置用Ａｌ合金膜。
（３）Ａｌと、Ｎｉおよび／またはＣｏと、Ｃｕおよび／またはＧｅ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２００ｎｍ以上の析出物が２，０００個／ｍｍ2以上の密度で存在する。
【請求項４】
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に記載の表示装置用Ａｌ合金膜。
【請求項５】
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または３に記載の表示装置用Ａｌ合金膜。
【請求項６】
前記第３の析出物の円相当直径は、３μｍ以下である請求項３に記載の表示装置用Ａｌ合金膜。
【請求項７】
前記Ｘ群の元素の含有量は０．１〜５原子％である請求項１〜６のいずれかに記載の表示装置用Ａｌ合金膜。
【請求項８】
前記希土類元素の含有量は０．１〜４原子％である請求項１〜７のいずれかに記載の表示装置用Ａｌ合金膜。
【請求項９】
前記Ｃｕおよび／またはＧｅの含有量は０．１〜２原子％である請求項２〜８のいずれかに記載の表示装置用Ａｌ合金膜。
【請求項１０】
前記Ｎｉおよび／またはＣｏの含有量は０．１〜３原子％である請求項３〜９のいずれかに記載の表示装置用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１〜１２のいずれかに記載の表示装置用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用Ａｌ合金膜。
【請求項１５】
Ｔａ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｚｒ、Ｗ、Ｍｏ、Ｖ、Ｈｆ、Ｔｉ、ＣｒおよびＰｔ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％、および希土類元素の少なくとも一種を０．１〜４原子％を含み、残部：Ａｌおよび不可避的不純物であることを特徴とするスパッタリングターゲット。
【請求項１６】
更にＣｕおよび／またはＧｅを０．１〜２原子％含むものである請求項１５に記載のスパッタリングターゲット。
【請求項１７】
更にＮｉおよび／またはＣｏを０．１〜３原子％含むものである請求項１５または１６に記載のスパッタリングターゲット。
【請求項１８】
請求項１〜１４のいずれかに記載の表示装置用Ａｌ合金膜を備えた表示装置。
【請求項１９】
請求項１〜１４のいずれかに記載の表示装置用Ａｌ合金膜を備えた液晶ディスプレイ。
【請求項２０】
請求項１〜１４のいずれかに記載の表示装置用Ａｌ合金膜を備えた有機ＥＬディスプレイ。
【請求項２１】
請求項１〜１４のいずれかに記載の表示装置用Ａｌ合金膜を備えたフィールドエミッションディスプレイ。
【請求項２２】
請求項１〜１４のいずれかに記載の表示装置用Ａｌ合金膜を備えた蛍光真空管。
【請求項２３】
請求項１〜１４のいずれかに記載の表示装置用Ａｌ合金膜を備えたプラズマディスプレイ。
【請求項２４】
請求項１〜１４のいずれかに記載の表示装置用Ａｌ合金膜を備えた無機ＥＬディスプレイ。
【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に使用され、電極および配線材料として有用な表示装置用Ａｌ合金膜；上記Ａｌ合金膜を備えた表示装置、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】
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。
【０００４】
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  Ｔｒａｎｓｉｔｏｒ、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。
【０００５】
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。
【０００６】
図５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。
【０００７】
図５に示すように、ガラス基板１ａ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。
【０００８】
ドレイン電極２９は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）などの透明電極５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。
【０００９】
これらの配線膜や電極２５〜３２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５を通じてドレイン電極２９に電気を供給する。
【００１０】
図５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。
【００１１】
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。
【００１２】
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５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。
【００１３】
例えば前述した特許文献１〜５では、Ａｌ合金配線膜と透明導電膜との接触抵抗を低減する目的で約２００〜３５０℃程度の熱処理が行われており、ＴＦＴ構造全体としての耐熱性（特に高温加熱時における耐熱性）については考慮されていなかった。このうち特許文献１の実施例には、窒化シリコン絶縁膜の成膜を３００〜３５０℃の温度で行ったり、ゲート配線膜の成膜を２５０℃で行なったときの結果は示されているが、これ以上の高温下で加熱処理したときの結果は示されていない。特許文献２は、特に低温の加熱処理に有用なＴＦＴ配線用Ａｌ合金材料の提供を目的としてなされたものであり、実施例では２００℃の低温熱処理が有効であることが示されている。同様に、特許文献３には、２３０℃および３００℃での耐熱性評価結果は示されているが、これ以上の高温加熱処理を行ったときの耐熱性は全く評価していない。特許文献４も同様である。
【００１４】
一方、前述した特許文献５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。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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２００７−１５７９１７号公報
【特許文献２】特開２００７−８１３８５号公報
【特許文献３】特開２００６−２１０４７７号公報
【特許文献４】特開２００７−３１７９３４号公報
【特許文献５】特開平７−９０５５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
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反面、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。
【００１７】
上述した高温耐熱性のほか、表示装置用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。
【００１８】
また、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。
【００１９】
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。
【００２０】
また、フォトリソグラフィ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。
【００２１】
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た表示装置用Ａｌ合金膜を提供することにある。本発明の他の目的は、好ましくは、感光性樹脂の剥離液（剥離液耐性)にも優れており、バリアメタル層を省略して透明画素電極（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】
【００２２】
上記課題を解決し得た本発明の表示装置用Ａｌ合金膜は、表示装置に用いられるＡｌ合金膜であって、前記Ａｌ合金膜は、Ｔａ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｚｒ、Ｗ、Ｍｏ、Ｖ、Ｈｆ、Ｔｉ、ＣｒおよびＰｔ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、希土類元素の少なくとも一種とを含み、前記Ａｌ合金膜に４５０〜６００℃の加熱処理を行なったとき、下記（１）の要件を満足するところに要旨を有するものである。
【００２３】
（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、前記希土類元素の少なくとも一種とを含む第１の析出物について、円相当直径２０ｎｍ以上の析出物が５００，０００個／ｍｍ2以上の密度で存在する。
【００２４】
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Ｃｕおよび／またはＧｅ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、更に下記（２）の要件を満足するものである。
【００２５】
（２）Ａｌと、Ｃｕおよび／またはＧｅと、前記希土類元素の少なくとも一種とを含む第２の析出物について、円相当直径２００ｎｍ以上の析出物が１０，０００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、前記Ｃｕおよび／またはＧｅに加えて、更にＮｉおよび／またはＣｏ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、更に下記（３）の要件を満足するものである。
【００２７】
（３）Ａｌと、Ｎｉおよび／またはＣｏと、Ｃｕおよび／またはＧｅ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２００ｎｍ以上の析出物が２，０００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、前記第１の析出物の円相当直径は、１μｍ以下である。
【００２９】
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。
【００３０】
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、３μｍ以下である。
【００３１】
本発明の好ましい実施形態において、前記Ｘ群の元素の含有量は０．１〜５原子％である。
【００３２】
本発明の好ましい実施形態において、前記希土類元素の含有量は０．１〜４原子％である。
【００３３】
本発明の好ましい実施形態において、前記Ｃｕおよび／またはＧｅの含有量は０．１〜２原子％である。
【００３４】
本発明の好ましい実施形態において、前記Ｎｉおよび／またはＣｏの含有量は０．１〜３原子％である。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
本発明には、Ｔａ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｚｒ、Ｗ、Ｍｏ、Ｖ、Ｈｆ、Ｔｉ、ＣｒおよびＰｔ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％、および希土類元素の少なくとも一種を０．１〜４原子％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。
【００４０】
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Ｃｕおよび／またはＧｅを０．１〜２原子％含むものである。
【００４１】
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および／またはＣｏを０．１〜３原子％含むものである。
【００４２】
本発明には、上記の表示装置用Ａｌ合金膜を備えた表示装置も包含される。
【００４３】
本発明には、上記の表示装置用Ａｌ合金膜を備えた液晶ディスプレイも包含される。
【００４４】
本発明には、上記の表示装置用Ａｌ合金膜を備えた有機ＥＬディスプレイも包含される。
【００４５】
本発明には、上記の表示装置用Ａｌ合金膜を備えたフィールドエミッションディスプレイも包含される。
【００４６】
本発明には、上記の表示装置用Ａｌ合金膜を備えた蛍光真空管も包含される。
【００４７】
本発明には、上記の表示装置用Ａｌ合金膜を備えたプラズマディスプレイも包含される。
【００４８】
本発明には、上記の表示装置用Ａｌ合金膜を備えた無機ＥＬディスプレイも包含される。
【発明の効果】
【００４９】
本発明に係る第１のＡｌ合金膜（Ａｌ−Ｘ群元素−希土類元素合金）は、所定の合金元素と第１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、耐アルカリ腐食性も良好であり、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た。好ましくは、本発明に係る第２のＡｌ合金膜（Ａｌ−Ｘ群元素−希土類元素−Ｃｕ／Ｇｅ合金）は、所定の合金元素と第１の析出物、第２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す。より好ましくは、本発明に係る第３のＡｌ合金膜（Ａｌ−Ｘ群元素−希土類元素−Ｎｉ／Ｃｏ−Ｃｕ／Ｇｅ合金）は、所定の合金元素と第１の析出物、第２の析出物と第３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、上記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。
【００５０】
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。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】図１は、表１ＢのＮｏ．４３の平面ＴＥＭ（倍率３０，０００倍）写真である。
【図２】図２は、表１ＢのＮｏ．４３の平面ＴＥＭ（倍率６０，０００倍）写真である。
【図３】図３は、図２の拡大図（倍率１５０，０００倍）である。
【図４】図４は、図２の拡大図（倍率１５０，０００倍）である。
【図５】図５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６】図６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７】図７は、図３、図４に示されている析出物（図３：析出物１、析出物２；図４：析出物３）のＥＤＸ面分析写真である。
【図８】図８は、液晶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、有機ＥＬディスプレイの一例を示す概略断面図である。
【図１０】図１０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１１】図１１は、蛍光真空管の一例を示す概略断面図である。
【図１２】図１２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１３】図１３は、無機ＥＬディスプレイの一例を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００５２】
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、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。
【００５３】
その結果、Ｔａ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｚｒ、Ｗ、Ｍｏ、Ｖ、Ｈｆ、Ｔｉ、ＣｒおよびＰｔ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、希土類元素（ＲＥＭ）の少なくとも一種とを含むＡｌ合金膜（Ａｌ−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、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低い電気抵抗、更には高いアルカリ現像液耐性）を解決できることが分かった。
【００５４】
（１）Ａｌと、上記Ｘ群から選択される少なくとも一種の元素と、希土類元素の少なくとも一種とを含む第１の析出物について、円相当直径２０ｎｍ以上の析出物が５００，０００個／ｍｍ2以上の密度で存在する。
【００５５】
更に、Ｃｕおよび／またはＧｅとを含むＡｌ合金膜（Ａｌ−Ｘ群元素−ＲＥＭ−Ｃｕ／Ｇｅ合金膜）であって、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２のＡｌ合金膜は、より高い耐熱性を示すことがわかった。
【００５６】
（２）Ａｌと、Ｃｕおよび／またはＧｅと、希土類元素の少なくとも一種とを含む第２の析出物について、円相当直径２００ｎｍ以上の析出物が１０，０００個／ｍｍ2以上の密度で存在する。
【００５７】
更に、Ｎｉおよび／またはＣｏとを含むＡｌ合金膜（Ａｌ−Ｘ群元素−ＲＥＭ−Ｎｉ／Ｃｏ−Ｃｕ／Ｇｅ合金膜）であって、４５０〜６００℃の加熱処理を行なったとき、上記（１）、（２）の要件を満足し、且つ、下記（３）の要件を満足する第３のＡｌ合金膜は、第１のＡｌ合金膜による上記課題を解決できるだけでなく、好ましい課題（高温処理時の高い剥離液耐性、および透明導電膜との接触抵抗）も同時に解決できることが分かった。
【００５８】
（３）Ａｌと、Ｎｉおよび／またはＣｏと、Ｃｕおよび／またはＧｅと、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２００ｎｍ以上の析出物が２，０００個／ｍｍ2以上の密度で存在する。
【００５９】
上記第１のＡｌ合金膜は、Ａｌ合金中に、高融点金属のＸ群元素（高温耐熱性向上元素）と、希土類元素（耐アルカリ腐食性向上元素）を含み、所定の第１の析出物を有しているため、高温下の耐熱性（高温耐熱性）および耐アルカリ腐食性も高く、且つ、膜自体の電気抵抗（配線抵抗）に優れているため、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。
【００６０】
また上記第２のＡｌ合金膜は、Ａｌ合金中に、上記のＸ群元素と希土類元素に加え、更にＣｕおよび／またはＧｅ（剥離液耐性向上元素）を含むことで、所定の第２の析出物を有しているため、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。
【００６１】
上記第３のＡｌ合金膜は、Ａｌ合金中に、上記のＸ群元素と希土類元素に加え、更にＮｉおよび／またはＣｏ（透明導電膜との接触抵抗低減化元素）、およびＣｕおよび／またはＧｅ（剥離液耐性向上元素）を含み、所定の第３の析出物を有しているため、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なダイレクト・コンタクト用の電極・配線の材料として好適に用いられる。
【００６２】
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。
【００６３】
本発明では、高温耐熱性のほか、表示装置の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。
【００６４】
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。
【００６５】
（第１のＡｌ合金膜）
上記第１のＡｌ合金膜は、Ｔａ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｚｒ、Ｗ、Ｍｏ、Ｖ、Ｈｆ、Ｔｉ、ＣｒおよびＰｔ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、希土類元素(ＲＥＭ)の少なくとも一種とを含有するＡｌ−Ｘ群元素−ＲＥＭ合金膜である。
【００６６】
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であり、より好ましくはＴａである。
【００６７】
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、０．１原子％以上３．０原子％以下であり、更に好ましい含有量は、０．３原子％以上２．０原子％以下である。
【００６８】
また、上記希土類元素（ＲＥＭ）は、上記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作用という上記Ｘ群元素にはない作用も有している。
【００６９】
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であり、より好ましいのは、Ｎｄ、Ｌａである。
【００７０】
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０．１〜４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、耐アルカリ腐食性が有効に発揮されず、一方、４原子％を超えると、Ａｌ合金膜自体の電気抵抗が高くなり過ぎ、配線加工時に残渣が発生し易くなるなどの問題がある。希土類元素のより好ましい含有量は、０．３原子％以上３．０原子％以下であり、更に好ましい含有量は、０．５原子％以上２．５原子％以下である。
【００７１】
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。
【００７２】
ここで上記不可避的不純物としては、例えばＦｅ、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、Ｆｅ、Ｓｉはそれぞれ０．１２原子％以下含有していてもよい。
【００７３】
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（Ａｌ−Ｘ群元素−ＲＥＭ含有析出物）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１の析出物は、少なくともＸ群元素および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。
【００７４】
上記第１の析出物の円相当直径（サイズ）は、２０ｎｍ以上である。本発明者らの検討結果によれば、２０ｎｍ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２０ｎｍ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の析出物の好ましい円相当直径は、２０ｎｍ以上８００ｎｍ以下である。
【００７５】
更に本発明では、上記円相当直径２０ｎｍ以上の析出物が５００，０００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２０ｎｍ以上であっても、５００，０００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】
（第２のＡｌ合金膜）
上記第２のＡｌ合金膜は、上述したＸ群元素および希土類元素（ＲＥＭ）のほか、更にＣｕおよび／またはＧｅを含有するＡｌ−Ｘ群元素−ＲＥＭ−Ｃｕ／Ｇｅ合金膜である。
【００７７】
ここで、Ｃｕおよび／または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２のＡｌ合金膜は、少なくとも上記Ｘ群元素およびＲＥＭと、Ｃｕおよび／または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。Ｃｕおよび／またはＧｅは単独で添加しても良いし、両方を添加しても良い。
【００７８】
このような作用を有効に発揮させるためには、Ｃｕおよび／またはＧｅ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０．１〜２原子％とすることが好ましい。Ｃｕおよび／またはＧｅの含有量が０．１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２の析出物の密度を確保できない。一方、Ｃｕおよび／またはＧｅの含有量が２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、０．１原子％以上０．６原子％以下である。
【００７９】
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（２）に規定する所定サイズと所定密度の第２の析出物（Ａｌ−ＲＥＭ−Ｃｕ／Ｇｅ含有析出物）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２の析出物は、少なくとも希土類元素と、Ｃｕおよび／またはＧｅ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。
【００８０】
上記第２の析出物の円相当直径（サイズ）は、２００ｎｍ以上である。本発明者らの検討結果によれば、２００ｎｍ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２００ｎｍ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２の析出物の好ましい円相当直径は、２００ｎｍ以上８００ｎｍ以下である。
【００８１】
更に本発明では、上記円相当直径２００ｎｍ以上の析出物が１０，０００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２００ｎｍ以上であっても、１０，０００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、２５，０００個／ｍｍ2以上であることが好ましい。
【００８２】
（第３のＡｌ合金膜）
上記第３のＡｌ合金膜は、上述したＸ群元素および希土類元素（ＲＥＭ）、並びに上述したＣｕおよび／またはＧｅの他、更にＮｉおよび／またはＣｏを含有するＡｌ−Ｘ群元素−ＲＥＭ−Ｎｉ／Ｃｏ−Ｃｕ／Ｇｅ合金膜である。
【００８３】
ここで、ＮｉおよびＣｏ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および／またはＣｏ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。
【００８４】
このような作用を有効に発揮させるためには、Ｎｉおよび／またはＣｏ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０．１〜３原子％とすることが好ましい。Ｎｉおよび／またはＣｏ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３の析出物の密度を確保できない。すなわち、第３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および／またはＣｏの含有量が３原子％を超えると、アルカリ環境下での耐食性が低下するようになる。Ｎｉおよび／またはＣｏ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、０．１原子％以上０．６原子％以下である。
【００８５】
また、Ｃｕおよび／またはＧｅは、上述したＮｉおよび／またはＣｏと併用することにより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り、これにより、所望とする第３の析出物を確保することができる。
【００８６】
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（３）に規定する所定サイズと所定密度の第３の析出物（Ａｌ−ＲＥＭ−Ｎｉ／Ｃｏ−Ｃｕ／Ｇｅ含有析出物）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３の析出物は、少なくとも希土類元素と、Ｎｉおよび／またはＣｏと、Ｃｕおよび／またはＧｅ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。
【００８７】
上記第３の析出物の円相当直径（サイズ）は、２００ｎｍ以上である。本発明者らの検討結果によれば、２００ｎｍ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２００ｎｍ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３の析出物の好ましい円相当直径は、２００ｎｍ以上２μｍ以下である。
【００８８】
更に本発明では、上記円相当直径２００ｎｍ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３の析出物のサイズが２００ｎｍ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。
【００８９】
上記第２、第３のＡｌ合金も第１のＡｌ合金と同様、上記所定元素を含有し、残部Ａｌおよび不可避的不純物であることが好ましく、不可避的不純物の具体例とは上記第１のＡｌ合金と同様である。
【００９０】
以上、本発明のＡｌ合金膜について説明した。
【００９１】
本発明において、上記の第１〜第３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。
【００９２】
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で、上記のような高温下に曝されることが多い。
【００９３】
上記Ａｌ合金の膜厚は、特に高温耐熱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、１μｍ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。
【００９４】
上記Ａｌ合金膜は、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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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）Ｔａ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｚｒ、Ｗ、Ｍｏ、Ｖ、Ｈｆ、Ｔｉ、ＣｒおよびＰｔ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％、および希土類元素の少なくとも一種を０．１〜４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のほか、(ｉｉ)更に、Ｃｕおよび／またはＧｅを０．１〜２原子％含むターゲットが挙げられ、(ｉｉｉ)更に、Ｎｉおよび／またはＣｏを０．１〜３原子％含むターゲットが挙げられる。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
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さずに、透明導電膜と直接接続される。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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などが挙げられる。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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８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９に例示される有機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、例えば図１０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１１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１２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１３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。これら液晶表示装置に本発明の表示装置用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】
【０１０６】
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。
【０１０７】
（実施例１）
表１および表２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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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（配線抵抗）、当該Ａｌ合金膜を透明画素電極に直接接続したときの接触抵抗（ＩＴＯとのコンタクト抵抗）、および剥離液耐性の各特性、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。
【０１１１】
（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および表２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３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。
【０１１２】
（２）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３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。
【０１１３】
（３）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６に示すケルビンパターン（コンタクトホールサイズ：１０μｍ角）を作製し、４端子測定（ＩＴＯ−Ａｌ合金膜に電流を流し、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６のＩ1−Ｉ2間に電流Ｉを流し、Ｖ1−Ｖ2間の電圧Ｖをモニターすることにより、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３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。
（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）
【０１１４】
（４）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５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た。表３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。
【０１１５】
（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３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。
【０１１６】
（６）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３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。
【０１１７】
これらの結果を表１〜２に併記する。
【０１１８】
【表１Ａ】
2011190531.tif 000002
【０１１９】
【表１Ｂ】
2011190531.tif 000003
【０１２０】
【表１Ｃ】
2011190531.tif 000004
【０１２１】
【表１Ｄ】
2011190531.tif 000005
【０１２２】
【表１Ｅ】
2011190531.tif 000006
【０１２３】
【表２Ａ】
2011190531.tif 000007
【０１２４】
【表２Ｂ】
2011190531.tif 000008
【０１２５】
【表３】
2011190531.tif 000009
【０１２６】
まず、表１Ａ〜表１Ｅ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、第１〜第３の析出物のいずれも、サイズおよび密度が共に「◎」を意味する。同様に、析出物サイズ（５５０℃／６００℃）および析出物密度（５５０℃／６００℃）が「○」とは、第１〜第３の析出物のいずれも、サイズおよび密度が共に「○」を意味する。
【０１２７】
表１Ａ〜表１Ｅ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。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、高温加熱処理後のアルカリ現像液および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。
【０１２８】
例えば表１ＢのＮｏ．４３には、Ａｌ−０．５原子％Ｔａ−２．０原子％Ｌａ−０．１原子％Ｎｉ−０．５原子％Ｇｅ合金膜を加熱処理したときの結果が示されており、５５０℃および６００℃のいずれの温度で処理したときに、以下の析出物が得られた。
【０１２９】
第１の析出物（Ａｌ−Ｔａ−Ｌａ含有析出物）について、サイズ（円相当直径）：◎（２０ｎｍ以上８００ｎｍ以下）のものが、密度（個／ｍｍ2）：◎（２，０００，０００個／ｍｍ2以上）で存在する。
【０１３０】
第２の析出物（Ａｌ−Ｇｅ−Ｌａ含有析出物）について、サイズ（円相当直径）：◎（２００ｎｍ以上８００ｎｍ以下）のものが、密度（個／ｍｍ2）：◎（２５，０００個／ｍｍ2以上）で存在する。
【０１３１】
第３の析出物（Ａｌ−Ｎｉ−Ｇｅ−Ｌａ含有析出物）について、サイズ（円相当直径）：◎（２００ｎｍ以上２μｍ以下）のものが、密度（個／ｍｍ2）：◎（５，０００個／ｍｍ2以上）で存在する。
【０１３２】
参考のため、上記表１ＢのＮｏ．４３に存在する析出物（１〜４）について、各析出物の組成をＥＤＸ半定量法によって分析した結果を表４に示す。
【０１３３】
【表４】
2011190531.tif 000010
【０１３４】
また、これらの析出物（１〜４）の形態・分布状態を明らかにするため、図１〜２、およびこれらの拡大図である図３〜４に、Ｎｏ．４３の平面ＴＥＭ（透過電子顕微鏡）写真を示す。図３に析出物１、２が、図４に析出物３、４が、それぞれ示されている。これらの析出物は、様々なサイズを有し、しかもＡｌ合金膜中に広く分散して存在しているため、倍率を変えた写真を示しており、図２（倍率６０，０００倍）は図１（倍率３０，０００倍）の拡大図、図３〜４（倍率１５０，０００倍）は図２の拡大図である。また図７は、図３、図４に示されている析出物（図３：析出物１、析出物２；図４：析出物３）のＥＤＸ面分析写真である。
【０１３５】
次に、表２について考察する。表２において、析出物サイズ（５５０℃／６００℃）および析出物密度（５５０℃／６００℃）が「×××」（表２のＮｏ．１〜９をご参照）とは、第１の析出物、第２の析出物、第３の析出物も、サイズおよび密度が共に「×」を意味する。
【０１３６】
また、表２において、析出物サイズ（５５０℃／６００℃）および析出物密度（５５０℃／６００℃）が「×◎◎」（表２のＮｏ．１０〜１３をご参照）とは、第１の析出物のサイズおよび密度が共に「×」であるが、第２の析出物、第３の析出物のサイズおよび密度が共に「◎」を意味する。
【０１３７】
また、表２において、析出物サイズ（５５０℃／６００℃）および析出物密度（５５０℃／６００℃）が「◎××」（表２のＮｏ．１６〜２１、５６、５７、５９〜６２、６４〜６９をご参照）とは、第１の析出物のサイズおよび密度が共に「◎」であるが、第２の析出物、第３の析出物のサイズおよび密度が共に「×」を意味する。なお、表２において、析出物サイズ（５５０℃／６００℃）が「◎××」で、析出物密度（５５０℃／６００℃）が「○××」（表２のＮｏ．１４、１５、５８、６３をご参照）とは、第１の析出物サイズは「◎」で第１の析出物密度は「○」であり、第２の析出物、第３の析出物サイズおよび密度は共に「×」を意味する。
【０１３８】
また、表２において、析出物サイズ（５５０℃／６００℃）および析出物密度（５５０℃／６００℃）が「◎◎×」（表２のＮｏ．２４〜２７、３０〜４５、４８〜５１、５４、５５をご参照）とは、第１の析出物、第２の析出物のサイズおよび密度が共に「◎」であるが、第３の析出物のサイズおよび密度が共に「×」を意味する。なお、表２において、析出物サイズ（５５０℃／６００℃）が「◎◎×」で、析出物密度（５５０℃／６００℃）が「○○×」（表２のＮｏ．２２、２３、２８、２９、４６、４７、５２、５３をご参照）とは、第１の析出物、第２の析出物サイズは「◎」で第１の析出物、第２の析出物密度は「○」であり、第３の析出物サイズおよび密度は共に「×」を意味する。
【０１３９】
まず、表２に記載のＮｏ．１４〜２１、５６〜６９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（厳密には、Ｎｏ．１４〜２１はＸ群元素および希土類に加え、更にＮｉ／Ｃｏも含有している）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、低温域（３５０℃）から高温域（４５０〜６００℃）に亘って広く耐熱性に優れている。更に、高温加熱処理後の低い電気抵抗および高い剥離液耐性、並びにアルカリ現像液耐性にも優れている。しかし、これらのＡｌ合金膜は、Ｃｕおよび／またはＧｅを含有していないために第２の析出物、第３の析出物の要件（サイズおよび密度）は満足せず、その結果、剥離液耐性が低下し、ＩＴＯとの接触抵抗は高くなった。
【０１４０】
また、表２に記載のＮｏ．２２〜５５の各Ａｌ合金膜も、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（厳密には、Ｘ群元素および希土類に加え、更にＧｅやＣｕも含有している）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、低温域（３５０℃）から高温域（４５０〜６００℃）に亘って広く耐熱性に優れている。更に、高温加熱処理後の低い電気抵抗および高い剥離液耐性、並びにアルカリ現像液耐性にも優れている。しかし、これらのＡｌ合金膜は、Ｎｉおよび／またはＣｏを含有していないために第３の析出物の要件（サイズおよび密度）は満足せず、その結果、剥離液耐性が低下し、ＩＴＯとの接触抵抗は高くなった。
【０１４１】
これに対し、表２に記載のＮｏ．１〜１３は、本発明で規定する合金組成を満足せず、第１、第２または第３の析出物の要件（サイズおよび密度）も満足していないため、以下の不具合を抱えている。
【０１４２】
表２のＮｏ．１は、純Ａｌの従来例であり、所望の析出物が得られないために耐熱性が低下した。
【０１４３】
表２のＮｏ．２／３は、Ｎｉ／Ｃｏのみを含有し、Ｘ群元素および希土類元素を含有しない比較例であり、所望とする第１、第２および第３の析出物がいずれも得られないために耐熱性が低下した。
【０１４４】
表２のＮｏ．４〜９は、Ｎｉと希土類元素を含み、Ｘ群元素を含まない比較例であり、所望とする第１、第２および第３の析出物がいずれも得られないために耐熱性が低下した。なお、これらは希土類元素を含有しているため、アルカリ現像液耐性は良好であった。また、Ｎｉ量を２．０％と多く含むＮｏ．４〜７は、Ｃｕ／Ｇｅを含まなくてもＩＴＯとの接触抵抗が低く抑えられているのに対し、Ｎｉ量が０．１原子％と少ないＮｏ．８、９（Ｃｕ／Ｇｅの添加なし）は、ＩＴＯとの接触抵抗が高くなった。
【０１４５】
表２のＮｏ．１０〜１３は、Ｎｉ／Ｃｏと希土類元素とＧｅを含み、Ｘ群元素を含まない比較例であり、所望とする第１の析出物（サイズおよび密度）が得られないために耐熱性が低下した。ただし、これらは希土類元素を含有し、且つ、所望とする第２および第３の析出物（サイズおよび密度）が得られているため、アルカリ現像液耐性は良好であった。また、これらはＮｉとＣｕの両方を含有しているため、ＩＴＯとの接触抵抗が低く抑えられた。
【符号の説明】
【０１４６】
１ａ  ガラス基板
５  透明電極
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
【図１】
2011190531.tif 000011
【図２】
2011190531.tif 000012
【図３】
2011190531.tif 000013
【図４】
2011190531.tif 000014
【図５】
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【図６】
2011190531.tif 000016
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2011190531.tif 000023
【手続補正書】
【提出日】平成23年5月24日(2011.5.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示装置に用いられるＡｌ合金膜であって、
前記Ａｌ合金膜は、Ｔａ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｚｒ、Ｗ、Ｍｏ、Ｖ、Ｈｆ、Ｔｉ、ＣｒおよびＰｔ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、希土類元素の少なくとも一種と、残部Ａｌおよび不可避的不純物からなり、
前記Ａｌ合金膜に４５０〜６００℃の加熱処理を行なったとき、下記（１）の要件を満足することを特徴とする表示装置用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、前記希土類元素の少なくとも一種とを含む第１の析出物について、円相当直径２０ｎｍ以上の析出物が５００，０００個／ｍｍ2以上の密度で存在する。
【請求項２】
前記Ａｌ合金膜は、更にＣｕおよび／またはＧｅ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、更に下記（２）の要件を満足するものである請求項１に記載の表示装置用Ａｌ合金膜。
（２）Ａｌと、Ｃｕおよび／またはＧｅと、前記希土類元素の少なくとも一種とを含む第２の析出物について、円相当直径２００ｎｍ以上の析出物が１０，０００個／ｍｍ2以上の密度で存在する。
【請求項３】
前記Ａｌ合金膜は、更にＮｉおよび／またはＣｏ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、更に下記（３）の要件を満足するものである請求項２に記載の表示装置用Ａｌ合金膜。
（３）Ａｌと、Ｎｉおよび／またはＣｏと、Ｃｕおよび／またはＧｅ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２００ｎｍ以上の析出物が２，０００個／ｍｍ2以上の密度で存在する。
【請求項４】
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に記載の表示装置用Ａｌ合金膜。
【請求項５】
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または３に記載の表示装置用Ａｌ合金膜。
【請求項６】
前記第３の析出物の円相当直径は、３μｍ以下である請求項３に記載の表示装置用Ａｌ合金膜。
【請求項７】
前記Ｘ群の元素の含有量は０．１〜５原子％である請求項１〜６のいずれかに記載の表示装置用Ａｌ合金膜。
【請求項８】
前記希土類元素の含有量は０．１〜４原子％である請求項１〜７のいずれかに記載の表示装置用Ａｌ合金膜。
【請求項９】
前記Ｃｕおよび／またはＧｅの含有量は０．１〜２原子％である請求項２〜８のいずれかに記載の表示装置用Ａｌ合金膜。
【請求項１０】
前記Ｎｉおよび／またはＣｏの含有量は０．１〜３原子％である請求項３〜９のいずれかに記載の表示装置用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１〜１２のいずれかに記載の表示装置用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用Ａｌ合金膜。
【請求項１５】
Ｔａ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｚｒ、Ｗ、Ｍｏ、Ｖ、Ｈｆ、Ｔｉ、ＣｒおよびＰｔ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％、および希土類元素の少なくとも一種を０．１〜４原子％と、残部：Ａｌおよび不可避的不純物であることを特徴とするスパッタリングターゲット。
【請求項１６】
請求項１〜１４のいずれかに記載の表示装置用Ａｌ合金膜を備えた表示装置。
【請求項１７】
請求項１〜１４のいずれかに記載の表示装置用Ａｌ合金膜を備えた液晶ディスプレイ。
【請求項１８】
請求項１〜１４のいずれかに記載の表示装置用Ａｌ合金膜を備えた有機ＥＬディスプレイ。
【請求項１９】
請求項１〜１４のいずれかに記載の表示装置用Ａｌ合金膜を備えたフィールドエミッションディスプレイ。
【請求項２０】
請求項１〜１４のいずれかに記載の表示装置用Ａｌ合金膜を備えた蛍光真空管。
【請求項２１】
請求項１〜１４のいずれかに記載の表示装置用Ａｌ合金膜を備えたプラズマディスプレイ。
【請求項２２】
請求項１〜１４のいずれかに記載の表示装置用Ａｌ合金膜を備えた無機ＥＬディスプレイ。