(57)【要約】【課題】バリアメタル層を省略して透明画素電極と直接接続させた場合に、更に低コンタクト抵抗を確保することができる表示装置用Ａｌ合金膜を提供する。【解決手段】本発明のＡｌ合金膜は、表示装置の基板上で、透明導電膜と直接接続されるＡｌ合金膜であって、Ｎｉ：０．２〜１．０原子％、Ｃｕ：０．２〜０．８原子％およびＴｉを０．０５〜０．５原子％含有するものであるところに特徴を有する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示装置の基板上で、透明導電膜と直接接続されるＡｌ合金膜であって、
該Ａｌ合金膜は、Ｎｉ：０．２〜１．０原子％、Ｃｕ：０．２〜０．８原子％およびＴｉ：０．０５〜０．５原子％を夫々含有するものであることを特徴とする表示装置用Ａｌ合金膜。
【請求項２】
更に、希土類元素を１．０原子％以下（０％を含まない）含有する請求項１に記載の表示装置用Ａｌ合金膜。
【請求項３】
請求項１または２に記載の表示装置用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。
【請求項４】
Ｎｉ：０．２〜１．０原子％、Ｃｕ：０．２〜０．８原子％およびＴｉ：０．０５〜０．５原子％を夫々含有し、残部がＡｌおよび不可避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５】
更に、希土類元素を１．０原子％以下（０％を含まない）含有する請求項４に記載の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、表示装置用Ａｌ合金膜、表示装置およびＡｌ合金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】
小型の携帯電話から、３０インチを超す大型のテレビに至るまで様々な分野に用いられる液晶表示装置は、薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、以下「ＴＦＴ」と呼ぶことがある。）をスイッチング素子とし、透明画素電極と、ゲート配線およびソース−ドレイン配線等の配線部と、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）や多結晶シリコン（ｐ−Ｓｉ）などの半導体層を備えたＴＦＴ基板と、ＴＦＴ基板に対して所定の間隔をおいて対抗配置され共通電極を備えた対向基板と、ＴＦＴ基板と対向基板との間に充填された液晶層から構成されている。
【０００３】
ＴＦＴ基板において、ゲート配線やソース−ドレイン配線などの配線材料には、電気抵抗率が小さく、微細加工が容易であるなどの理由により、純ＡｌまたはＡｌ−ＮｄなどのＡｌ合金（以下、これらをまとめてＡｌ系合金ということがある）が汎用されている。従来のＴＦＴ基板においては、Ａｌ系合金配線と透明画素電極の間には、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｗ等の高融点金属からなるバリアメタル層が通常設けられていた。この様に、バリアメタル層を介してＡｌ系合金配線を接続する理由は、耐熱性の確保や、Ａｌ系合金配線を透明画素電極と直接接続させた場合の電気伝導性確保のためである。
【０００４】
しかし、バリアメタル層を形成するには、前記配線の形成に必要な成膜チャンバーを有する装置に、バリアメタル層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。液晶表示装置の大量生産性に伴った低コスト化が進むにつれて、バリアメタル層の形成に伴う製造コストの上昇や生産性の低下は軽視できなくなっている。
【０００５】
そこで、バリアメタル層の形成を省略できるダイレクトコンタクト技術が提案されている。例えば、特許文献１および２には、バリアメタル層の形成を省略してＡｌ合金配線を透明画素電極に直接接続したとしてもコンタクト抵抗が低く（以下、このような特性を「低コンタクト抵抗」ということがある。）、Ａｌ合金配線自体の電気抵抗率も小さく、更には耐熱性にも優れたダイレクトコンタクト技術が提案されている。具体的には、Ｎｉ，Ａｇ，Ｚｎ，Ｃｏ等の元素を所定量添加することにより、透明画素電極とのコンタクト抵抗が低く、且つ配線自体の電気抵抗率も低く抑えられることが記載されている。また、Ｌａ，Ｎｄ，Ｇｄ，Ｄｙ等の希土類元素の添加によって、耐熱性を改善できる旨が記載されている。更に特許文献３には、透明画素電極或は半導体層と直接接続された構造を有する表示装置の配線材料として、Ａｌ−Ｎｉ合金に、所定量のＢを含有させたものを用いれば、直接接続した際のコンタクト抵抗の増大や接続不良が生じない旨記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２１４６０６号公報
【特許文献２】特開２００６−２６１６３６号公報
【特許文献３】特開２００７−１８６７７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１〜３に示される通り、純Ａｌに合金元素を添加することによって、透明導電膜／Ａｌ合金膜間の電気伝導特性（ＩＴＯダイレクトコンタクト性）等を確保できるなど純Ａｌでは見られなかった種々の機能が付与される。しかしながら、更なる低コンタクト抵抗を確保できるＡｌ合金膜の実現が望まれている。
【０００８】
本発明はこのような事情に着目してなされたものであって、その目的は、バリアメタル層を省略して透明画素電極と直接接続させた場合に、更に低コンタクト抵抗を確保することができる表示装置用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】
【０００９】
上記目的を達成し得た本発明のＡｌ合金膜は、表示装置の基板上で、透明導電膜（透明画素電極）と直接接続されるＡｌ合金膜であって、該Ａｌ合金膜は、Ｎｉ：０．２〜１．０原子％、Ｃｕ：０．２〜０．８原子％およびＴｉ：０．０５〜０．５原子％を夫々含有するものであるところに特徴を有する。上記Ａｌ合金膜は、更に、希土類元素を１．０原子％以下（０％を含まない）で含有させたものであっても良い。
【００１０】
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。
【００１１】
また本発明には、表示装置の基板上で、透明導電膜（透明画素電極）と直接接続されるＡｌ合金膜の形成に用いられるスパッタリングターゲットであって、Ｎｉ：０．２〜１．０原子％、Ｃｕ：０．２〜０．８原子％およびＴｉ：０．０５〜０．５原子％を夫々含有し、残部がＡｌおよび不可避不純物であるところに特徴とするＡｌ合金スパッタリングターゲットも含まれる。このＡｌ合金スパッタリングターゲットは、更に、希土類元素を１．０原子％以下（０％を含まない）含有するものであっても良い。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、バリアメタル層を介在させずに、透明画素電極（透明導電膜、酸化物導電膜）と直接接続した場合でもコンタクト抵抗を十分に低減できる表示装置用Ａｌ合金膜を提供できる。また、本発明のＡｌ合金膜を表示装置に適用すれば、上記バリアメタル層を省略することができる。従って本発明のＡｌ合金膜を用いれば、生産性に優れ、安価で且つ高性能の表示装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】Ａｌ−０．６％Ｎｉ−０．５％Ｃｕ合金膜のＳＥＭ観察写真である。
【図２】Ａｌ−０．６％Ｎｉ−０．５％Ｃｕ−０．１２％Ｔｉ合金膜のＳＥＭ観察写真である。
【図３】Ａｌ−０．６％Ｎｉ−０．５％Ｃｕ−０．２４％Ｔｉ合金膜のＳＥＭ観察写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明者らは、上記特許文献の出願後も、バリアメタル層を省略して透明画素電極（透明導電膜）と直接接続させた場合にコンタクト抵抗を低減できる新規なＡｌ合金膜を実現するべく、継続して更に検討を重ねてきた。その結果、ＮｉおよびＣｕを含有するＡｌ合金膜において、高融点金属であるＴｉを所定量含有すると、透明画素電極とＡｌ合金膜との界面に析出するＡｌ系化合物が粗大化し、界面における伝導パスを拡大することによって優れた低コンタクト抵抗が実現できることを見出し、本発明を完成した。
【００１５】
本発明のＡｌ合金膜は、基本成分として、Ｎｉ：０．２〜１．０原子％、Ｃｕ：０．２〜０．８原子％の夫々を含有するものである。これらの元素を含有させることにより、コンタクト抵抗を低く抑えることができるものとなる。
【００１６】
上記の効果を十分に発揮させるには、Ｎｉを０．２原子％以上（好ましくは０．５原子％以上）、Ｃｕを０．２原子％以上（好ましくは０．４原子％以上）含有させる。しかしながらこれらの元素の含有量が多くなり過ぎると、配線抵抗が著しく上昇する。よって、Ｎｉは１．０原子％以下（好ましくは０．８原子％以下）、Ｃｕは０．８原子％以下（好ましくは０．６原子％以下）に抑える。
【００１７】
本発明のＡｌ合金膜では、高融点金属であるＴｉを所定量含有することによって、コンタクト抵抗を更に低減できるものである。これは、導電性が高く、例えば最大直径で２００ｎｍ以上の粗大なＡｌ系化合物が上記界面に析出するためと考えられる。詳細には、本発明では、成膜後のＡｌ合金膜に対し、好ましくは３３０℃で３０分以上の加熱処理を施しているが、この温度域は、Ａｌの結晶粒が成長後、Ｔｉを析出しないがＮｉとＣｕが析出してＡｌ−Ｎｉ−Ｃｕ化合物が析出する温度であり、これによって析出物が肥大化するものと考えられる。
【００１８】
上記「粗大なＡｌ系析出物」とは、少なくともＮｉを含む化合物であって、最大直径が概ね８０〜２００ｎｍのものを意味する。このような粗大な析出物は、Ａｌ合金膜成膜後、２７０〜３００℃の温度範囲でできる限り長時間保持することによって得られる。Ａｌ合金の析出温度は、組成に支配される。Ａｌ−Ｎｉ−Ｃｕ−Ｌａ系の場合、２００℃近くでＡｌ−Ｃｕ系析出物が形成し、２７０℃まででＡｌ−Ｎｉ−Ｃｕが粒界に析出すると同時に２７０℃以上では、Ａｌの粒成長が生じるため、３３０℃の熱処理後には粒界にもＡｌ−Ｎｉ−Ｃｕが存在する。しかし、Ｔｉを添加した場合に、粒成長が抑制されるため、一旦析出したＡｌ−Ｎｉ−ＣｕにＮｉ，Ｃｕが更に拡散することで析出物が粗大化すると考えられる。
【００１９】
Ｔｉによる効果を有効に発揮させるためには、その含有量は０．０５原子％以上含有させる必要がある。しかしながら、Ｔｉの含有量が過剰になると、配線抵抗が著しく上昇するので、０．５原子％以下とする必要がある。尚、Ｔｉ含有量の好ましい下限は０．１原子％であり、好ましい上限は０．３原子％である。
【００２０】
本発明のＡｌ合金は、上記の成分を含有し、残部：Ａｌおよび不可避不純物である。
【００２１】
本発明のＡｌ合金膜には、上記基本成分に加えて、必要によって、更に希土類元素を含有することも有用である。Ａｌ合金膜中に希土類元素を含有させることによって、製造プロセスで用いられるレジスト剥離液に対する耐性を十分に高めることができる。また、Ａｌ合金膜が形成された基板は、その後、ＣＶＤ法などによって窒化シリコン膜（保護膜）が形成されるが、このとき、Ａｌ合金膜に施される高温の熱によって基板との間に熱膨張の差が生じ、ヒロック（コブ状の突起物）が形成されるとされている。しかし、上記希土類元素を含有させることによって、ヒロックの形成を抑制でき、耐熱性を向上させることもできる。
【００２２】
上記効果は、希土類元素の含有量が増加するほど増大するが（即ち、０％超）、０．２原子％以上含有させることがより好ましい。しかしながら、希土類元素が過剰に含有されると、Ａｌ合金膜自体の電気抵抗率が増加し易くなる。よって、希土類元素の含有量は、１．０原子％以下とすることが好ましい（より好ましくは０．５原子％以下）。
【００２３】
尚、ここでいう希土類元素とは、ランタノイド元素（周期律表において、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。上記元素の中でも、例えばＬａ、Ｎｄ、Ｙ、Ｇｄ、Ｃｅ、Ｄｙ、Ｔｉ、Ｔａの使用がより好ましく、更に好ましくはＬａ、Ｎｄ、Ｇｄであり、特に好ましくは、Ｌａ、Ｎｄである。これらのうち１種または２種以上を任意の組み合わせで用いることができる。
【００２４】
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。
【００２５】
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、Ｎｉを０．２〜１．０原子％、Ｃｕを０．２〜０．８原子％およびＴｉを０．０５〜０．５原子％を含み、必要によって更に希土類元素を１．０原子％以下（０％を含まない）で含み、残部がＡｌおよび不可避不純物からなるものであって、所望のＡｌ合金膜と同一の組成のＡｌ合金スパッタリングターゲットを用いれば、組成ズレすることなく、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。
【００２６】
上記ターゲットの形状は、スパッタリング装置の形状や構造に応じて任意の形状（角型プレート状、円形プレート状、ドーナツプレート状など）に加工したものが含まれる。上記ターゲットの製造方法としては、溶解鋳造法や粉末焼結法、スプレイフォーミング法で、Ａｌ基合金からなるインゴットを製造して得る方法や、Ａｌ基合金からなるプリフォーム（最終的な緻密体を得る前の中間体）を製造した後、該プリフォームを緻密化手段により緻密化して得られる方法が挙げられる。
【００２７】
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り、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が挙げられる。
【００２８】
本発明に用いられる透明導電膜としては、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）膜または酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）膜が好ましい。
【実施例】
【００２９】
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例によって制限を受けるものではなく、上記・下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勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
【００３０】
下記表１に示す種々の合金組成のＡｌ合金膜を形成し、下記の方法でコンタクト抵抗を測定した。尚、各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）法によって求めたものである。
【００３１】
まず、ガラス基板に、スパッタリングにより厚さ３００ｎｍのＡｌ合金を成膜した。そして、Ａｌ合金膜をパターニングして、ゲート電極を形成した。次で、プラズマＣＶＤ法によって厚さ３００ｎｍの窒化シリコン膜（ＳｉＮｘ）を形成した。このときの成膜温度（Ａｌ合金成膜後の加熱温度）は３３０℃、成膜時間は３０分とした。
【００３２】
続いて、この窒化シリコン膜をパターンニングし、酸素プラズマによるアッシングを行なった。その後、ＩＴＯ成膜直前に剥離液によるフォトレジストの剥離処理を行ない、Ａｌ合金膜上の酸化膜を除去し、膜の最表面に析出物を出すために、水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）を０．４％に希釈したアルカリ性の溶液に５０秒浸漬した。その後、スパッタリング法により厚さ２００ｎｍのＩＴＯ膜を形成した。更に、パターニングによって画素電極を形成した。
【００３３】
（コンタクト抵抗の測定）
上記の工程で、コンタクトホールサイズが１０μｍ角のコンタクトチェーンパターンを作製し、ＩＴＯ−Ａｌ合金に電流を流す２端子測定を行ない、コンタクトホール１個当りに換算したコンタクト抵抗を求めた。尚、上記コンタクトチェーンは５０個のコンタクトホールからなり、パッド間の電流Ｉと電圧Ｖから、接触抵抗率Ｒ（コンタクト抵抗）をＲ＝Ｖ／（Ｉ×５０）として求めた。求められた接触抵抗率Ｒが１００Ω以下を合格とした。その結果を、下記表１に示す。
【００３４】
【表１】
2011129693.tif 000002
【００３５】
表１に示す結果から、次のように考察できる。まず希土類元素（本実施例ではＬａ）を含まない実験Ｎｏ．１〜３について考察すると、Ｔｉを含んでいない組成（Ａｌ−０．６Ｎｉ−０．５Ｃｕ：実験Ｎｏ．１）では、コンタクト抵抗が１００Ωを超えるものとなっているが、Ｔｉを含有させたもの（実験Ｎｏ．２、３）では、いずれもコンタクト抵抗が１００Ω以下に低減した。このようなＴｉ添加によるコンタクト抵抗の低減化促進作用は、希土類元素を更に含む場合にも同様に見られた（実験Ｎｏ．４、５と６、７を対比して参照）。
【００３６】
次に、以下の手順で析出物サイズの分析を行なった。まず、ガラス基板にＡｌ合金を厚さ３００ｎｍでスパッタリング法によって成膜した。引き続き、上記窒化シリコン膜の形成過程を再現するために、プラズマＣＶＤ装置を用いて加熱した。装置内の温度が３３０℃に達してから、３０分間保持した。
【００３７】
こうして得られた各種Ａｌ合金膜について、反射ＳＥＭによる観察を行い、析出サイズの分析を行なった。その結果を、上記表１に示すと共に、その例を図１〜３に夫々示す。図１は、Ａｌ−０．６％Ｎｉ−０．５％Ｃｕ合金膜（実験Ｎｏ．１）のＳＥＭ観察写真、図２はＡｌ−０．６％Ｎｉ−０．５％Ｃｕ−０．１２％Ｔｉ合金膜（実験Ｎｏ．２）のＳＥＭ観察写真、図３はＡｌ−０．６％Ｎｉ−０．５％Ｃｕ−０．２４％Ｔｉ合金膜（実験Ｎｏ．３：数値の単位は原子％、残部Ａｌおよび不可避的不純物）のＳＥＭ観察写真を夫々示す。
【００３８】
図１〜３において、白く見える部分が析出物である。図１と、図２、３とを比較すると明らかなように、Ｔｉを含まないＡｌ−０．６％Ｎｉ−０．５％Ｃｕ合金膜の析出物（図１）に比べて、Ｔｉを含むＡｌ−０．６％Ｎｉ−０．５％Ｃｕ−０．１２％Ｔｉ合金膜およびＡｌ−０．６％Ｎｉ−０．５％Ｃｕ−０．２４％Ｔｉ合金膜の析出物は大きくなっていることが分かる（図２、３）。また図２、３の白丸で囲まれた析出物のように、大きいもので最大直径が１３８ｎｍ以上のものが認められる。
【図１】
2011129693.tif 000003
【図２】
2011129693.tif 000004
【図３】
2011129693.tif 000005