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Fachgebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verdrahtungssubstrat, das elektrisch
mit einem Halbleiterelement verbunden ist und ausgezeichnete Eigenschaften
aufweist, und insbesondere betrifft die Erfindung ein Verdrahtungssubstrat,
das eine ausgezeichnete Eigenschaft zum Verhindern von Ätzhügeln, eine
ausgezeichnete Eigenschaft zum Verhindern von Pinholes und einen
niedrigen Widerstand aufweist und sich für die Verwendung beispielsweise in
einer Aktivmatrix-Flüssigkristallanzeigevorrichtung eignet.
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Hintergrund der Erfindung
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Wie
in 10 abgebildet, weist eine Aktivmatrix-Flüssigkristallanzeigevorrichtung
beispielsweise eine Verdrahtung auf, die eine Abtastzeile 1 und
eine Datenzeile 2, usw. eine Pixel-Elektrode 3 und
einen Dünnfilmtransistor 4 als
Schaltelement in der Nähe
jedes Schnittpunkts zwischen der Abtastzeile 1 und der
Datenzeile 2 enthält.
Der Dünnfilmtransistor 4 verfügt über eine
Gate-Elektrode G, die an die Abtastzeile 1 angeschlossen
ist, eine Drain-Elektrode D, die an die Datenzeile 2 angeschlossen
ist, und eine Source-Elektrode S, die an die Pixel-Elektrode 3 angeschlossen
ist.
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11 zeigt
einen Querschnitt eines Teils des Dünnfilmtransistors 4 aus 10.
Die Abtastzeile 1 mit der Gate-Elektrode G (siehe 10)
wird auf einem vorher festgelegten Abschnitt eines Glassubstrats 11 ausgebildet,
ein Anodenoxidfilm 12 wird auf der Oberfläche der
Abtastzeile 1 ausgebildet, und ein Gate-Isolierfilm 13 wird
auf sämtlichen
Oberflächen der
Leitungen und des Substrats ausgebildet. Ein Halbleiter-Dünnfilm 14 aus
amorophem Silizium wird auf jenem Abschnitt des Gate-Isolierfilms 13 ausgebildet,
der der Gate-Elektrode G entspricht. Im mittleren Abschnitt des
Halbleiter-Dünnfilms 14 ist
eine Blockierschicht 15 ausgebildet. Ohmsche Kontaktschichten 16 und 17,
die aus n+-leitendem Silizium bestehen,
sind auf den gegenüberliegenden
oberen Seitenabschnitten des Halbleiter-Dünnfilms 14 und der
Blockierschicht 15 ausgebildet. Die Drain-Elektrode D und die
Source-Elektrode S sind jeweils auf den ohmschen Kontaktschichten 16 bzw. 17 ausgebildet.
Diese Elektroden D und S und die Datenzeile 2 können gleichzeitig
hergestellt werden. Die Pixel-Elektrode 3 wird auf einem
vorher festgelegten oberen Abschnitt des Gate-Isolierfilms 13 so
ausgebildet, dass sie mit der Source-Elektrode S verbunden ist. Auf der gesamten
Oberseite der entstehenden Struktur mit Ausnahme der Fläche des
vorher festgelegten Abschnitts der Pixel-Elektrode 3 ist
ein Passivierungsfilm 18 ausgebildet.
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Bekanntlich
wird eine Al-(Aluminium)-Legierung, die ein Metall mit hohem Schmelzpunkt
enthält, z.
B. Ti (Titan), als Material für
die Verdrahtung verwendet, die die Abtastzeile 1 mit der
Gate-Elektrode G bildet (siehe beispielsweise die japanische Patentanmeldungsschrift
KOKAI Nr. 4–130776).
Hierbei ist das Metall mit hohem Schmelzpunkt, Ti, in dem Al enthalten,
um das Entstehen von Ätzhügeln zu
unterdrücken,
die während
einer späteren
Wärmebehandlung
entstehen können,
da Al selbst keinen ausreichenden Wärmewiderstand bietet. Es wird
davon ausgegangen, dass diese Eigenschaft zum Verhindern von Ätzhügeln beispielsweise
die Durchbruchspannung des Gate-Isolierfilms 13 auf der
Abtastzeile 1 mit Gate-Elektrode 13 verringert.
Wenn die Ti-Konzentration des Al-Ti-Legierungsdünnfilms reduziert wird, um
den spezifischen Widerstand zu senken, kann das Auftreten von Ätzhügeln und
Pinholes nicht unterdrückt
werden. Wenn andererseits die Konzentration von Ti erhöht wird,
kann diesem oben genannten Nachteil entgegengewirkt werden, jedoch steigt
der spezifische Widerstand des Legierungsdünnfilms. Folglich eignet sich
dieser Legierungsdünnfilm
nicht als Elektrode oder zur Verdrahtung günstig.
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In
FURUTA M ET AL: 17.1: A 2.8-IN. DIAGONAL LOW-TEMPERATURE PROCESSED
POLY-Sl TFT-LCD WITH A NEW LDD STRUCTURE, PROTOKOLL DER 16. INTERNATIONAL
DISPLAY RESEARCH CONFERENCE EURODISPLAY '96, BIRMINGHAM, 1.–3. Oktober 1996, SOCIETY FOR
INFORMATION DISPLAY, Seiten 547–55, XP000729563,
ist ein TFT-LCD (Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display) mit
einem Glassubstrat offen gelegt, das mit SiO2 beschichtet
ist und auf dem eine Vielzahl von Si-Inseln ausgebildet ist. Darüber hinaus
sind eine doppelte Schicht aus TaOx/SiO2 und eine
Aluminiumschicht mit 3,5 % Nd und geringem Widerstand sowie eine
Ti-Schicht vorhanden. Die Al-Nd-Schicht und die Ti-Schicht sind
so eingestellt, dass eine niedrige Ätzhügeldichte bis zu Temperaturen
von 430°C
beibehalten wird.
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Offenlegung
der Erfindung
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verdrahtungssubstrat mit
einem Leiter zu schaffen, der den spezifischen Widerstand des Substrats
auf einen Wert verringern kann, der genauso groß ist wie bei Verwendung des
Al-Ti-Legierungsdünnfilms
oder kleiner als dieser, und der weiterhin das Entstehen von Ätzhügeln oder
Pinholes unterdrücken
kann.
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Die
Erfinder führten
verschiedene Experimente aus, um den Al-Ti-Legierungsdünnfilm im
Detail zu untersuchen. Nun werden die Ergebnisse der Experimente
und unsere Auffassungen dazu näher beschrieben.
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Zuerst
wurde die Abhängigkeit
des spezifischen Widerstands des Al-Ti-Legierungsdünnfilms von
der Ti-Konzentration untersucht, wobei die Untersuchungsergebnisse
wie aus 5 ermittelt wurden. In 5 gibt
die Ordinate den spezifischen Widerstand des Legierungsdünnfilms
an, die Abszisse die Ti-Konzentration (Atom-%), die durchgezogene Linie
zeigt den spezifischen Widerstand des Al-Ti-Legierungsdünnfilms,
der durch Sputtern oder Abscheidung auf einem Glassubstrat ausgebildet
wird, welches auf Raumtemperatur gehalten wird, und die Strichlinie,
die Strichpunktlinie und die Strichpunktpunktlinie geben den spezifischen
Widerstand der Al-Ti-Legierungsdünnfilme
an, nachdem der Al-Ti-Legierungsdünnfilm, der bei Raumtemperatur
gebildet wurde, auf Temperaturen von 250° C, 300° C bzw. 350° C erhitzt wurde. Wie aus 5 deutlich
wird, nimmt bei allen Al-Ti-Legierungsdünnfilmen der spezifische Widerstand
mit steigender Ti-Konzentration zu. Je höher weiterhin die Temperatur
der Wärmebehandlung
ist, desto niedriger wird der spezifische Widerstand. Somit wurde
in den Experimenten bestätigt,
dass mit sinkender Ti-Konzentration auch der spezifische Widerstand
des Al-Ti-Legierungsdünnfilms
abnimmt und mit steigender Temperatur der Wärmebehandlung der spezifische
Widerstand immer kleiner wird.
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Darüber hinaus
wurde die Fähigkeit
jedes Al-Ti-Legierungsdünnfilms
untersucht, das Entstehen von Ätzhügeln zu
verhindern. Die Untersuchungsergebnisse sind in 6 abgebildet.
In 6 gibt die Ordinate die Temperatur an, bei der
ein oder mehrere Ätzhügel entstehen.
Konkret ist unter der Ätzhügel-Entstehungstemperatur
die Temperatur der Wärmebehandlung
zu verstehen, bei der mit Hilfe eines Elektronenmikroskops mit etwa
100facher Vergrößerung ein Ätzhügel mit
einer Höhe
von 0,5–1 μm oder mehr
beobachtet werden kann (nachstehend wird die Ätzhügel-Entstehungstemperatur in
diesem Sinne verwendet). Wie aus 6 ersichtlich
ist, kann das Auftreten eines Ätzhügels unterdrückt werden, wenn
die Temperatur der Wärmebehandlung
250° C und
die Ti-Konzentration 3 Atom-% oder mehr beträgt. Im Hinblick auf die Ätzhügel-Verhinderungseigenschaft
ist es wünschenswert,
die Ti-Konzentration für
den gesamten Fertigungsprozess des Verdrahtungssubstrates auf 3
Atom-% oder mehr einzustellen, wenn eine Wärmebehandlung in dem Prozess bei
höchstens
250° C ausgeführt wird.
Im Falle einer Wärmebehandlungstemperatur
von 250° C,
wie sie durch die Strichlinie aus 5 angegeben
ist, liegt jedoch der spezifische Widerstand bei etwa 18 μΩ·cm oder
mehr, wenn die Ti-Konzentration 3 Atom-% oder mehr beträgt. Aus
Sicht der Ätzhügel- Verhinderungseigenschaft
ist es mit anderen Worten nicht günstig, die Ti-Konzentration
auf 3 Atom-% oder weniger einzustellen, was bedeutet, dass der spezifische
Widerstand der Verdrahtung (Abtastzeile 1 mit der Gate-Elektrode
G) nicht auf etwa 18 μΩ·cm oder
weniger eingestellt werden kann. Andererseits wurde auf dem Gebiet
der Flüssigkristallanzeigevorrichtungen
im Zuge der Höherentwicklung
von Verfahren, der Vergrößerung der
numerischen Apertur usw. eine stetige Verringerung des Verdrahtungswiderstandes
gefordert. Um diese Forderung zu erfüllen, wurde die Aufmerksamkeit
auf eine Al-Legierung
gelegt, die ein Seltenerdmetall, z. B. Nd, enthält und eine ausgezeichnete Ätzhügelverhinderungseigenschaft
und einen niedrigen spezifischen Widerstand von etwa 10 μΩ·cm oder
weniger aufweist (siehe z. B. die japanische Patentanmeldung KOKAI
Nr. 7–45555).
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Die
Erfinder der vorliegenden Erfindung führten Experimente mit einem
Al-Nd-Legierungsdünnfilm
aus und erzielten die folgenden Ergebnisse. Zuerst wurde die Abhängigkeit
des spezifischen Widerstands des Al in den Legierungsdünnfilm von
der Nd-(Neodym)-Konzentration untersucht; die Ergebnisse sind in 7 dargestellt.
In 7 gibt die Ordinate den spezifischen Widerstand
des Legierungsdünnfilms
an und die Abszisse die Nd-Konzentration. Weiterhin gibt die durchgezogene
Linie den spezifischen Widerstand mit Bezug auf die Nd-Konzentration
eines Al-Nd-Legierungsdünnfilms
an, der durch Sputtern oder Abscheidung auf einem Glassubstrat ausgebildet
wurde, das auf Raumtemperatur gehalten wird, und die Strichlinie,
die Strichpunktlinie und die Strichpunktpunktlinie geben die spezifischen
Widerstände
von Al-Nd-Legierungsdünnfilmen
an, nachdem der Al-Nd-Legierungsdünnfilm bei Raumtemperatur gebildet
und auf Temperaturen von 250° C,
300° C bzw.
350° C erhitzt
wurde. Wie aus 7 hervorgeht, nimmt in allen
Al-Nd-Legierungsdünnfilmen
der spezifische Widerstand mit steigender Konzentration von Nd zu.
Wenn die Nd-Konzentration beispielsweise 2–4 Atom-% beträgt, liegen
die spezifischen Widerstände
sämtlicher
erhitzten Al-Nd-Legierungsdünnfilme
bei etwa 10 μΩ·cm oder
darunter. Somit wurde bestätigt,
dass die spezifischen Widerstände
der Al-Nd-Legierungsdünnfilme
auf 10 μΩ·cm oder
weniger eingestellt werden können.
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Darüber hinaus
wurde die Ätzhügel-Verhinderungseigenschaft
jedes Al-Nd-Legierungsdünnfilms
untersucht, wobei die Untersuchungsergebnisse wie aus 8 erzielt
wurden. In 8 gibt die Abszisse die Nd-Konzentration
an und die Ordinate die Temperatur, bei der ein oder mehrere Ätzhügel entstehen.
Wie aus 8 hervorgeht, kann das Auftreten
eines Ätzhügels bei
einer Höchsttemperatur
der Wärmebehandlung
von 250° C
selbst dann unterdrückt
werden, wenn die Nd-Konzentration bei nur etwa 0,2 % liegt. Es wurde bestätigt, dass
dann, wenn die Nd-Konzentration beispielsweise etwa 2–4 Atom-%
beträgt,
das Auftreten eines Ätzhügels unterdrückt wird,
und dass der spezifische Widerstand etwa 10 μΩ·cm oder weniger beträgt, wie
durch die Strichlinie angegeben (Wärmebehandlungstemperatur 250° C).
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Weiterhin
wurde die Eigenschaft jedes Al-Nd-Legierungsdünnfilms zum Verhindern von
Pinholes untersucht; die Untersuchungsergebnisse sind in 9 dargestellt.
In 9 gibt die Ordinate die Temperatur an, bei der
ein oder mehrere Pinholes auftreten. Konkret ist unter der Pinhole-Entstehungstemperatur
die Temperatur einer Wärmebehandlung zu
verstehen, bei der mit Hilfe eines Elektronenmikroskops mit etwa
100facher Vergrößerung mehr
als zehn Pinholes pro cm2 beobachtet werden
können (nachstehend
ist mit Pinhole-Entstehungstemperatur genau dies gemeint). Wie aus 9 ersichtlich,
liegt die Pinhole-Entstehungstemperatur unter 250° C, wenn
die Nd-Konzentration etwa 4 Atom-% oder weniger beträgt, und
im Wesentlichen bei 250° C,
wenn die Nd-Konzentration
etwa 4 Atom-% oder mehr beträgt.
Angesichts der Eigenschaft zum Verhindern von Pinholes ist es wünschenswert,
die Nd-Konzentration auf etwa 4 Atom-% oder mehr einzustellen, wenn
die Wärmebehandlungstemperatur
bei 250° C liegt.
Es wurde jedoch festgestellt, dass ein immer weiterer Anstieg der
Nd-Konzentration nicht so wirkungsvoll ist, wenn es um die Verbesserung
der Pinhole-Vermeidungseigenschaft zum Schutz der Verdrahtung vor
dem Durchbruch geht, da die Pinhole-Entstehungstemperatur auf etwa
250° C gehalten wird,
wenn die Nd-Konzentration bei etwa 4 Atom-oder mehr liegt. Wenn aufgrund der Pinhole-Vermeidungseigenschaft
die Nd-Konzentration
auf 4 Atom-% oder mehr eingestellt wird, liegt der spezifische Widerstand
bei einer Wärmebehandlungstemperatur
von 250° C
bei etwa 10 μΩ·cm, wie
durch die Strichlinie aus 7 dargestellt
ist.
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Wie
oben beschrieben, ist es im Fall der Verwendung des Al-Ti-Legierungsdünnfilms
als Verdrahtung nicht günstig,
die Ti-Konzentration wegen der Ätzhügel-Vermeidungseigenschaft
auf 3 Atom-% oder weniger einzustellen, wodurch es unmöglich wird,
den spezifischen Widerstand auf 18 μΩ·cm oder weniger einzustellen.
Wenn andererseits der Al-Nd-Legierungsdünnfilm als
Verdrahtung verwendet wird, lässt
sich durch Einstellen der Nd-Konzentration auf 4 Atom-% oder mehr
die Pinhole-Vermeidungseigenschaft zum Schutz der Verdrahtung vor einem
Durchbruch nicht wesentlich verbessern. Darüber hinaus wird angesichts
der Pinhole-Vermeidungseigenschaft die Einstellung der Nd-Konzentration auf
4 Atom-% oder mehr zur Ursache für
den Anstieg des spezifischen Widerstands auf etwa 10 μΩ·cm oder
mehr, wie durch die Strichlinie in 7 abgebildet
wird (Wärmebehandlungstemperatur
250° C).
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Die
vorliegende Erfindung, die angesichts der obigen Probleme entwickelt
wurde, schafft ein Verdrahtungssubstrat, das Folgendes umfasst:
ein Substrat und einen Leiter, der auf dem Substrat ausgebildet
ist, wobei der Leiter aus einer Aluminiumlegierung besteht, die
wenigstens Neodym und Titan enthält,
wobei die Gesamtkonzentration von Neodym und Titan, die in der Aluminiumlegierung
enthalten sind, 3,5 Atom-% oder weniger beträgt und die Konzentration von
Neodym sowie die Konzentration von Titan jeweils 0,1 Atom-% oder mehr beträgt.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
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1 ist
eine vergrößerte Schnittdarstellung,
die ein Verdrahtungssubstrat aus einem Al-Nd-Ti-Legierungsdünnfilm nach
einer erfindungsgemäßen Ausführungsform
zeigt;
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2 ist
eine Ansicht, die die Abhängigkeit des
spezifischen Widerstands des Al-Nd-Ti-Legierungsdünnfilms aus 1 von
der Ti-Konzentration zeigt;
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3 ist
eine Ansicht, die die Abhängigkeit der Ätzhügel-Vermeidungseigenschaft
des Al-Nd-Ti-Legierungsdünnfilms
aus 1 von der Ti- und der Nd-Konzentration zeigt;
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4 ist
eine Ansicht, die die Abhängigkeit der
Pinhole-Vermeidungseigenschaft des Al-Nd-Ti-Legierungsdünnfilms aus 1 von
der Ti- und der Nd-Konzentration zeigt;
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5 ist
eine Ansicht, die die Abhängigkeit des
spezifischen Widerstands eines Al-Ti-Legierungsdünnfilms von der Ti-Konzentration
zeigt;
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6 ist
eine Ansicht, die die Ätzhügel-Vermeidungseigenschaft
des Al-Ti-Legierungsdünnfilms zeigt;
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7 ist
eine Ansicht, die die Abhängigkeit des
spezifischen Widerstands eines Al-Nd-Legierungsdünnfilms von der Nd-Konzentration
zeigt;
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8 ist
eine Ansicht, die die Ätzhügel-Vermeidungseigenschaft
des Al-Nd-Legierungsdünnfilms
zeigt;
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9 ist
eine Ansicht, die die Pinhole-Vermeidungseigenschaft des Al-Nd-Legierungsdünnfilms
zeigt;
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10 ist
ein Schaltdiagramm, das einen Teil der konventionellen Flüssigkristallanzeigevorrichtung
zeigt; und
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11 ist
eine vergrößerte Schnittansicht, die
im Detail einen Dünnfilmtransistor
zeigt, der in 10 abgebildet ist.
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Beste Ausführungsform
der Erfindung
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1 ist
eine vergrößerte Schnittdarstellung,
die ein Verdrahtungssubstrat nach der erfindungsgemäßen Ausführungsform
zeigt. Ein Al-Nd-Ti-Legierungsdünnfilm
(Verdrah tung) 22 wurde durch Sputtern oder Abscheidung
auf einem Glassubstrat (transparentes, isoliertes Substrat) ausgebildet.
Die Verdrahtung 22 wird als Abtastzeile 1 oder als
Datenzeile 2 genutzt, wie in 10 abgebildet. Zuerst
wurde die Abhängigkeit
des spezifischen Widerstands eines Al-Nd-Ti-Legierungsdünnfilms
getestet, der ausgebildet wurde, indem die Substrattemperatur auf
Raumtemperatur eingestellt wurde, und die Testergebnisse sind in 2 angegeben.
In dem Test betrugen die Mindestkonzentrationen von Nd und Ti 0,1
Atom-%. In 2 beträgt der spezifische Widerstand
in einem Bereich A1 10 μΩ·cm oder weniger, in einem
Bereich A2 10–20 μΩ·cm, in einem Bereich A3 20–30 μΩ·cm, in
einem Bereich A4 30–40 μΩ·cm, in einem Bereich A5 40–50 μΩ/cm, in
einem Bereich A6 50–60 μΩ·cm und in einem Bereich A7 60–70 μΩ·cm. Wie
aus 2 hervorgeht, nimmt der spezifische Widerstand
mit steigender Nd- und Ti-Konzentration
zu. Weiterhin wird aus 2 ersichtlich, dass die Nd-
und die Ti-Konzentration
aus dem Bereich A1 ausgewählt werden
sollten, um den spezifischen Widerstand des Al-Nd-Ti-Legierungsdünnfilms,
der mit der Substrattemperatur auf Raumtemperatur ausgebildet wurde,
auf etwa 10 μΩ·cm oder
weniger einzustellen. Ebenso sollten die Nd- und die Ti-Konzentration
aus den Bereichen A1 und A2 ausgewählt werden,
um den spezifischen Widerstand auf etwa 20 μΩ·cm oder weniger einzustellen. Anschließend wurde
die Abhängigkeit
der Ätzhügel-Vermeidungseigenschaft
des Al-Nd-Ti-Legierungsdünnfilms
von der Konzentration von Ti und von Nd untersucht, die Testergebnisse
sind in 3 dargestellt. In 3 liegt
die Ätzhügel-Entstehungstemperatur
in einem Bereich B1 bei 240–270° C, in einem Bereich
B2 bei 270–300° C, in einem Bereich B3 bei 300–330° C und in einem Bereich B4 bei 330–360° C. Wie in 3 dargestellt,
wird das Entstehen eines Ätzhügels in
dem Bereich B1 unterdrückt, wenn die Wärmebehandlungstemperatur
240–270° C beträgt.
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Weiterhin
wurde die Abhängigkeit
der Pinhole-Vermeidungseigenschaft des Al-Nd-Ti-Legierungsdünnfilms von der Ti- und der
Nd-Konzentration untersucht, wobei die Untersuchungsergebnisse wie in 4 lauteten.
In 4 liegt die Pinhole-Entstehungstemperatur in einem
Bereich C1 bei 240–270° C, in einem Bereich C2 bei 270–300° C, in einem Bereich C3 bei 300–330° C und in einem Bereich C4 bei 330–360° C. Wie aus 4 deutlich
wird, wird das Entstehen eines Pinholes in dem Bereich C1 unterdrückt,
wenn die Wärmebehandlungstemperatur 240–270° C beträgt.
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Wenn
beispielsweise die Nd-Konzentration 0,75 Atom-% und die Ti-Konzentration
0,5 Atom-% beträgt,
liegt die Ätzhügel-Entstehungstemperatur
an der Grenze zwischen den Bereichen B1 und
B2 aus 3, während sich
die Pinhole-Entstehungstemperatur an der Grenze zwischen den Bereichen
C1 und C2 aus 4 befindet.
Dementsprechend kann das Auftreten von Ätzhügeln und Pinholes unterdrückt werden,
indem die Wärmebehandlungstemperatur auf
240–270 °C eingestellt
wird. Wenn darüber
hinaus die Nd-Konzentration
0,75 Atom-% und die Ti-Konzentration 0,5 Atom-% beträgt, fällt der
spezifische Widerstand in dem Bereich A1 (10 μΩ·cm oder weniger)
aus 2, und der spezifische Widerstand des Al-Nd-Ti-Legierungsdünnfilms,
der durch Einstellen der Substrattemperatur auf Raumtemperatur hergestellt
wird, kann auf etwa 8 μΩ·cm eingestellt
werden. Zudem lässt
sich aus 5 und 7 ungefähr abschätzen, dass
der spezifische Widerstand durch Wärmebehandlung auf weniger als
8 μΩ·cm gesenkt werden
kann. Anders ausgedrückt,
wenn die Wärmebehandlung
erfolgt, weitet sich der Bereich A1 in dem der
spezifische Widerstand auf 10 μΩ·cm oder
weniger gehalten werden kann, auf den Bereich A2 aus 2 aus.
Dementsprechend wird der spezifische Widerstand des Al-Nd-Ti-Legierungsdünnfilms
nach der Wärmebehandlung
auf etwa 10 μΩ·cm oder
weniger eingestellt, indem der Gesamtwert der Nd- und der Ti-Konzentration
auf etwa 1,5 Atom-% oder weniger eingestellt wird (sowohl die Nd-Konzentration
als auch die Ti-Konzentration
sollte auf jeweils 0,1 Atom-% oder mehr eingestellt werden). Darüber hinaus
wird aus 3 und 4 klar,
dass das Auftreten eines Ätzhügels und
eines Pinholes weitgehend unterdrückt werden kann, wenn die Gesamtkonzentration
bei etwa 1,5 Atom-%
oder weniger liegt und die Wärmebehandlung
bei 240–270° C erfolgt.
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Nun
wird ein Fall beschrieben, bei dem der spezifische Widerstand des
Al-Nd-Ti-Legierungsdünnfilms
wie bei dem Al-Ti-Legierungsdünnfilm
auf etwa 18 μΩ·cm eingestellt
wird. Wenn die Gesamtkonzentration von Nd und Ti beispielsweise
auf etwa 3,5 Atom-% oder weniger eingestellt sind (sowohl die Nd-Konzentration
als auch die Ti-Konzentration
sollte jeweils auf 0,1 Atom % oder mehr eingestellt werden), liegt
der spezifische Widerstand des Al-Nd-Ti-Legierungsdünnfilms,
der durch Einstellen der Substrattemperatur bei Raumtemperatur ausgebildet
wird, bei etwa 20 μΩ·cm oder
weniger, wie in 2 dargestellt. Wenn die Gesamtkonzentration
im Bereich von etwa 3,5 Atom-% oder weniger liegt, wird aus 3 und 4 deutlich,
dass, obwohl eine geringe Anzahl von Ätzhügeln oder Pinholes auftritt, wenn
die Wärmebehandlungstemperatur
240–270° C beträgt, ihr
Auftreten durch Erhöhung
der Wärmebehandlungstemperatur
unterdrückt
werden kann. Weiterhin ist aus 5 und 7 in
etwa abschätzbar,
dass auch in diesem Fall der spezifische Widerstand auf unter 20 μΩ·cm gesenkt
werden kann, indem eine Wärmebehandlung
zum Einsatz kommt. Mit anderen Worten kann bei Ausführung der
Wärmebehandlung
der spezifische Widerstand des Al-Nd-Ti-Legierungsdünnfilms
auf etwa 18 μΩ·cm oder
weniger eingestellt werden.
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Nun
wird die Nd-Konzentration des Al-Nd-Ti-Legierungsdünnfilms
genauer betrachtet. Zum Beispiel entsteht in dem Bereich C1 aus 4 ungeachtet
der Nd-Konzentration ein Pinhole, wenn die Wärmebehandlungstemperatur 240–270° C beträgt. Andererseits
entsteht in dem Bereich B1 aus 3 ein Ätzhügel bei
einer Wärmebehandlungstemperatur
von 240–270° C, wenn
die Nd-Konzentration unter 1 Atom-% liegt. Dies bedeutet, dass die Nd-Konzentration
unter Berücksichtigung
des Entstehens eines Ätzhügels und
nicht eines Pinholes auf etwa 1 Atom-% eingestellt werden kann.
Wenn die Nd-Konzentration
auf etwa 1 Atom-% eingestellt wird, so ist es angesichts des spezifischen
Widerstands günstig,
die Ti-Konzentration auf etwa 0,1–2 Atom-% einzustellen, noch
günstiger
ist es, sie auf 0,1–0,5
Atom-% einzustellen.
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Bei
dem Al-Ti-Legierungsdünnfilm
ist es günstig,
die Ti-Konzentration auf etwa 2,9 Atom-einzustellen, um einen geringeren spezifischen
Widerstand und ausgezeichnete Ätzhügel-Vermeidungseigenschaften
herzustellen (bei der Wärmebehandlungstemperatur
von 250° C),
wie in 5 und 6 abgebildet. Im Falle des Al-Nd-Legierungsdünnfilms ist
es günstig,
die Nd-Konzentration auf etwa 4 Atom-% einzustellen, um einen niedrigeren
spezifischen Widerstand und ausgezeichnete Ätzhügel-Vermeidungseigenschaften
(bei der Wärmebehandlungstemperatur
von 250° C)
wie in 7 und 9 zu erreichen. Demgegenüber kann
im Falle des Al-Nd-Ti-Legierungsdünnfilms die Gesamtkonzentration
von Nd und Ti auf etwa 1,5 Atom-% oder weniger eingestellt werden.
Daher können
bei Verwendung des Al-Nd-Ti-Legierungsdünnfilms die erforderlichen
Mengen des kostenintensiven Nd und Ti im Vergleich zu dem Al-Legierungsdünnfilm verringert
werden, der lediglich Ti oder Nd enthält. Dies führt zur Verringerung der Herstellkosten.
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Wenngleich
in der obigen Beschreibung das erfindungsgemäße Substrat bei einer Displayvorrichtung
zum Einsatz kommt, kann es auch bei verschiedenen anderen Geräten angewendet
werden. Weiterhin ist die Verdrahtung nicht auf die Abtastzeile
begrenzt, die die Gate-Elektrode des Dünnfilmtransistors enthält, sondern
sie kann auch als Source-Elektrode,
Drain-Elektrode oder als Datenzeile verwendet werden. Dieser Fall
wird kurz anhand von 11 erläutert. Um beispielsweise eine
Datenzeile aus einem Al-Nd-Ti-Legierungsdünnfilm auf
einem Gate-Isolierfilm 4 durch Musterausbildung herzustellen,
kann eine n+-leitende Siliziumschicht bzw. Chromschicht
auf dem Gate-Isolierfilm 4 ausgebildet werden, wodurch
verhindert wird, dass eine Pixel-Elektrode 11 aus ITO durch
eine Al-Ätzlösung beschädigt wird,
und anschließend
kann ein Al-Nd-Ti-Legierungsdünnfilm
auf der entstandenen Struktur ausgebildet werden, so dass beispielsweise eine
Datenzeile entsteht. Des Weiteren ist die Verdrahtung nicht auf
den Al-Nd-Ti-Legierungsdünnfilm begrenzt,
sondern kann auch aus einem Al-Legierungsdünnfilm herge stellt werden,
der eines oder mehrere Seltenerdmetalle und eines oder mehrere Elemente
aus der Gruppe enthält,
die Folgende umfasst: Ti, Ta, Mo, Cr, Au, Ag und Cu.
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Wie
oben beschrieben, ermöglicht
es eine Verdrahtung aus beispielsweise einem Al-Nd-Ti-Legierungsdünnfilm,
den spezifischen Widerstand auf einen Wert zu senken, der genauso
groß ist
wie bei der Verdrahtung aus dem Al-Ti-Legierungsdünnfilm oder
niedriger als dieser, und weiterhin das Entstehen eines Ätzhügels oder
eines Pinholes zu verhindern. In diesem Fall ist es günstig, die
Gesamtkonzentration von Nd und Ti auf etwa 3,5 Atom-% oder weniger
bis etwa 0,2 Atom-% oder mehr einzustellen (wenn man annimmt, dass
die Nd-Konzentration genauso groß ist wie die Ti-Konzentration).
Weiterhin wird vorzugsweise der spezifische Widerstand des Al-Nd-Ti-Legierungsdünnfilms
auf etwa 10–1 μΩ·cm eingestellt.