JP2008124499A - Thin-film transistor substrate, display device, and sputtering target for display device - Google Patents

Thin-film transistor substrate, display device, and sputtering target for display device Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a thin-film transistor substrate which has a wiring material directly connectable to a pixel electrode and having both sufficiently low electric resistivity and excellent heat resistance even if a relatively low processing temperature such as about 250°C is applied. <P>SOLUTION: The thin-film transistor substrate has a thin-film transistor and a transparent pixel electrode, wherein an Al alloy film and a conductive oxide film are directly connected without interposition of a high-melting-point metal and some or all of Al alloy components are deposited or concentrated at the interface of contact between the Al alloy film and the conductive oxide film. The Al alloy film consists of an Al-α-X alloy containing 0.1-6 atom% of an element belonging to a group α and 0.1-2.0 atom% of an element belonging to a group X, wherein the element belonging to the group α is at least one kind selected from among Ni, Ag, Zn, Cu and Ge, and the element belonging to the group X is at least one kind selected from among Mg, Cr, Mn, Ru, Rh, Pd, Ir, Pt, Ce, Pr, Tb, Sm, Eu, Ho, Er, Tm, Yb, Lu and Dy. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、液晶ディスプレイ、半導体、光学部品などに使用される薄膜トランジスタ基板、表示デバイス、および表示デバイス用のスパッタリングターゲットに関し、特に、Al合金薄膜を構成要素として含む新規な配線材料に関するものである。   The present invention relates to a thin film transistor substrate, a display device, and a sputtering target for display devices used for liquid crystal displays, semiconductors, optical components, and the like, and more particularly to a novel wiring material containing an Al alloy thin film as a constituent element.

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、画素の駆動方法によって、単純マトリクス型液晶表示装置とアクティブマトリクス型液晶表示装置とに分けられる。このうちスイッチング素子として薄膜トランジスタ(Thin Film Transitor、以下、TFTと呼ぶ。)を有するアクティブマトリクス型液晶表示装置は、高精度の画質を実現でき、高速の画像などにも対応できるため、汎用されている。   Liquid crystal display devices used in various fields ranging from small mobile phones to large televisions exceeding 30 inches can be divided into simple matrix liquid crystal display devices and active matrix liquid crystal display devices depending on the pixel driving method. . Among them, an active matrix liquid crystal display device having a thin film transistor (hereinafter referred to as TFT) as a switching element is widely used because it can realize high-precision image quality and can cope with high-speed images. .

図1を参照しながら、アクティブマトリクス型液晶表示装置に適用される代表的な液晶パネルの構成および動作原理を説明する。ここでは、活性半導体層として水素アモルファスシリコンを用いたTFT基板(以下、アモルファスシリコンTFT基板と呼ぶ場合がある。)の例を代表的に説明するが、これに限定されず、ポリシリコンを用いたTFT基板であっても良い。   With reference to FIG. 1, the configuration and operation principle of a typical liquid crystal panel applied to an active matrix liquid crystal display device will be described. Here, an example of a TFT substrate using hydrogen amorphous silicon as an active semiconductor layer (hereinafter sometimes referred to as an amorphous silicon TFT substrate) will be described as a representative example, but the present invention is not limited thereto, and polysilicon is used. It may be a TFT substrate.

図1に示すように、液晶パネル100は、TFT基板1と、TFT基板1に対向して配置された対向基板2と、TFT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とを備えている。TFT基板1は、絶縁性のガラス基板1a上に配置されたTFT4、透明画素電極5、走査線や信号線を含む配線部6を有している。透明画素電極5は、酸化インジウム(In)中に酸化錫(SnO)を10質量%程度含む酸化インジウム錫(ITO)膜などの酸化物導電膜から形成されている。TFT基板1は、TABテープ12を介して連結されたドライバ回路13及び制御回路14によって駆動される。 As shown in FIG. 1, a liquid crystal panel 100 is disposed between a TFT substrate 1, a counter substrate 2 disposed to face the TFT substrate 1, and between the TFT substrate 1 and the counter substrate 2, and serves as a light modulation layer. And a functioning liquid crystal layer 3. The TFT substrate 1 has a TFT 4 disposed on an insulating glass substrate 1a, a transparent pixel electrode 5, and a wiring portion 6 including a scanning line and a signal line. The transparent pixel electrode 5 is formed of an oxide conductive film such as an indium tin oxide (ITO) film containing about 10% by mass of tin oxide (SnO) in indium oxide (In 2 O 3 ). The TFT substrate 1 is driven by a driver circuit 13 and a control circuit 14 connected via a TAB tape 12.

対向基板2は、TFT基板1側に、絶縁性のガラス基板1bの全面に形成された共通電極7と、透明画素電極5に対向する位置に配置されたカラーフィルタ8と、TFT基板1上のTFT4および配線部6に対向する位置に配置された遮光膜9とを有している。対向基板2は、液晶層3に含まれる液晶分子(不図示)を所定の向きに配向させるための配向膜11を更に有している。   The counter substrate 2 has a common electrode 7 formed on the entire surface of the insulating glass substrate 1 b on the TFT substrate 1 side, a color filter 8 disposed at a position facing the transparent pixel electrode 5, and the TFT substrate 1. A light shielding film 9 disposed at a position facing the TFT 4 and the wiring portion 6. The counter substrate 2 further includes an alignment film 11 for aligning liquid crystal molecules (not shown) included in the liquid crystal layer 3 in a predetermined direction.

TFT基板1および対向基板2の外側(液晶層3側とは反対側)には、それぞれ、偏光板10a,10bが配置されている。   Polarizing plates 10a and 10b are disposed outside the TFT substrate 1 and the counter substrate 2 (on the side opposite to the liquid crystal layer 3 side), respectively.

液晶パネル100は、対向電極2と透明画素電極5と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、液晶層3を通過する光が変調される。これにより、対向基板2を透過する光の透過量が制御されて画像が表示される。   In the liquid crystal panel 100, the alignment direction of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 3 is controlled by an electric field formed between the counter electrode 2 and the transparent pixel electrode 5, and light passing through the liquid crystal layer 3 is modulated. As a result, the amount of light transmitted through the counter substrate 2 is controlled to display an image.

次に、図2を参照しながら、液晶パネルに好適に用いられる従来のアモルファスシリコンTFT基板の構成および動作原理を詳しく説明する。図2は、図1中、Aの要部拡大図である。   Next, the configuration and operation principle of a conventional amorphous silicon TFT substrate suitably used for a liquid crystal panel will be described in detail with reference to FIG. FIG. 2 is an enlarged view of a main part A in FIG.

図2に示すように、ガラス基板(不図示)上には、走査線(ゲート薄膜配線)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を覆うようにしてゲート絶縁膜(シリコン窒化膜)27が形成されている。ゲート絶縁膜27を介して走査線25と交差するように信号線(ソース−ドレイン配線)34が形成され、信号線34の一部は、TFTのソース電極28として機能する。ゲート絶縁膜27上に、アモルファスシリコンチャネル膜(活性半導体膜)33、信号線(ソース−ドレイン配線)34、層間絶縁シリコン窒化膜(保護膜)30が順次形成されている。このタイプは一般にボトムゲート型とも呼ばれる。   As shown in FIG. 2, a scanning line (gate thin film wiring) 25 is formed on a glass substrate (not shown), and a part of the scanning line 25 functions as a gate electrode 26 for controlling on / off of the TFT. To do. A gate insulating film (silicon nitride film) 27 is formed so as to cover the gate electrode 26. A signal line (source-drain wiring) 34 is formed so as to intersect the scanning line 25 via the gate insulating film 27, and a part of the signal line 34 functions as a source electrode 28 of the TFT. On the gate insulating film 27, an amorphous silicon channel film (active semiconductor film) 33, a signal line (source-drain wiring) 34, and an interlayer insulating silicon nitride film (protective film) 30 are sequentially formed. This type is generally called a bottom gate type.

アモルファスシリコンチャネル膜33は、P(リン)がドープされていないイントリンシック層(i層、ノンドーピング層とも呼ばれる。)と、Pがドープされたドープト層(n層)とから構成されている。ゲート絶縁膜27上の画素領域には、例えばIn中にSnOを含むITO膜によって形成された透明画素電極5が配置されている。TFTのドレイン電極29は、透明画素電極5に電気的に接続されている。 The amorphous silicon channel film 33 is composed of an intrinsic layer that is not doped with P (phosphorus) (also referred to as i layer or non-doped layer) and a doped layer that is doped with P (n layer). In the pixel region on the gate insulating film 27, for example, the transparent pixel electrode 5 formed of an ITO film containing SnO in In 2 O 3 is disposed. The drain electrode 29 of the TFT is electrically connected to the transparent pixel electrode 5.

走査線25を介してゲート電極26にゲート電圧が供給されると、TFT4はオン状態となり、予め信号線34に供給された駆動電圧は、ソース電極28から、ドレイン電極29を介して透明画素電極5へ供給される。そして、透明画素電極5に所定レベルの駆動電圧が供給されると、図1で説明したように、透明画素電極5と対向電極2との間に電位差が生じる結果、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。   When the gate voltage is supplied to the gate electrode 26 via the scanning line 25, the TFT 4 is turned on, and the drive voltage supplied in advance to the signal line 34 is transmitted from the source electrode 28 via the drain electrode 29 to the transparent pixel electrode. 5 is supplied. When a driving voltage of a predetermined level is supplied to the transparent pixel electrode 5, as described with reference to FIG. 1, a potential difference is generated between the transparent pixel electrode 5 and the counter electrode 2. As a result, the liquid crystal contained in the liquid crystal layer 3. The molecules are aligned and light modulation is performed.

TFT基板1において、透明画素電極5に電気的に接続される信号線(画素電極用信号線)、ソース電極28−ドレイン電極29に電気的に接続されるソース−ドレイン配線34、ゲート電極26に電気的に接続される走査線25は、比抵抗が低く、加工が容易であるなどの理由により、いずれも、純AlまたはAl−NdなどのAl合金(以下、これらをまとめてAl系合金と呼ぶ。)の薄膜から形成されており、その上およびその下には、図2に示すように、Mo、Cr,Ti,W等の高融点金属からなるバリアメタル層51、52、53、54が形成されている。   In the TFT substrate 1, a signal line (pixel electrode signal line) electrically connected to the transparent pixel electrode 5, a source-drain wiring 34 electrically connected to the source electrode 28 -drain electrode 29, and a gate electrode 26 The scanning lines 25 that are electrically connected have low specific resistance and are easy to process. For example, all of them are pure Al or Al alloys such as Al-Nd (hereinafter collectively referred to as Al-based alloys). 2), and below and below the barrier metal layers 51, 52, 53, 54 made of a refractory metal such as Mo, Cr, Ti, W, etc., as shown in FIG. Is formed.

ここで、透明画素電極5に対し、バリアメタル層54を介してAl系合金薄膜を接続する理由は、Al系合金薄膜を透明画素電極と直接接続すると接続抵抗が上昇し、画面の表示品位が低下するからである。すなわち、透明画素電極用配線を構成するAlは非常に酸化され易く、液晶パネルの成膜過程で生じる酸素や成膜時に添加する酸素などにより、Al系合金薄膜と透明画素電極との界面にAl酸化物の絶縁層が生成するためである。また、透明画素電極を構成するITOは導電性の金属酸化物であるが、上記のようにして生成したAl酸化物層により、電気的なオーミック接続を行うことができない。   Here, the reason why the Al-based alloy thin film is connected to the transparent pixel electrode 5 via the barrier metal layer 54 is that when the Al-based alloy thin film is directly connected to the transparent pixel electrode, the connection resistance increases, and the display quality of the screen is improved. It is because it falls. That is, Al constituting the wiring for the transparent pixel electrode is very easily oxidized, and oxygen is generated at the interface between the Al-based alloy thin film and the transparent pixel electrode due to oxygen generated during the film forming process of the liquid crystal panel or oxygen added at the time of film forming. This is because an oxide insulating layer is formed. Moreover, although ITO which comprises a transparent pixel electrode is an electroconductive metal oxide, an electrical ohmic connection cannot be performed with the Al oxide layer produced | generated as mentioned above.

ところが、バリアメタル層を形成するためには、ゲート電極やソース電極、更にはドレイン電極の形成に必要な成膜用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。液晶パネルの大量生産に伴って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。   However, in order to form the barrier metal layer, in addition to the film-forming sputtering apparatus necessary for forming the gate electrode, source electrode, and drain electrode, an extra film-forming chamber for forming the barrier metal must be provided. I must. As the cost of the liquid crystal panel is reduced along with the mass production, the increase in the manufacturing cost and the decrease in the productivity due to the formation of the barrier metal layer cannot be neglected.

そこで、バリアメタル層の形成を省略でき、Al系合金薄膜を透明画素電極に直接接続することが可能な電極材料や製造方法が提案されている。   Thus, electrode materials and manufacturing methods that can omit the formation of the barrier metal layer and can directly connect the Al-based alloy thin film to the transparent pixel electrode have been proposed.

例えば、特許文献1には、透明画素電極の材料として、酸化インジウムに酸化亜鉛を10質量%程度含む酸化インジウム亜鉛(IZO)膜を用いた技術が開示されている。しかし、この技術によれば、現在、最も普及しているITO膜をIZO膜に変更しなければならないため、材料コストが上昇する。   For example, Patent Document 1 discloses a technique using an indium zinc oxide (IZO) film containing about 10% by mass of zinc oxide in indium oxide as a material for a transparent pixel electrode. However, according to this technique, since the most popular ITO film must be changed to an IZO film, the material cost increases.

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を行い、ドレイン電極の表面を改質する方法が開示されている。しかし、この方法によれば、表面処理のための工程が付加されるため、生産性が低下する。   Patent Document 2 discloses a method of modifying the surface of the drain electrode by performing plasma treatment or ion implantation on the drain electrode. However, according to this method, since a process for surface treatment is added, productivity is lowered.

また、特許文献3には、ゲート電極、ソース電極およびドレイン電極として、純AlまたはAlの第1層と、純AlまたはAlにN,O,Si,C等の不純物を含む第2層とを用いる方法が開示されている。この方法によれば、ゲート電極、ソース電極、およびドレイン電極を構成する薄膜を同じ成膜チャンバーを用いて連続して形成できるという利点はあるが、上述した不純物を含む第2層を形成する工程が余分に増える。しかも、ソース−ドレイン配線に不純物を導入する過程で、不純物が混入した膜と混入していない膜との熱膨張係数の差に起因して、チャンバーの壁面からソース−ドレイン配線の堆積物がフレークとして剥がれ落ちる現象が頻発する。この現象を防ぐため、成膜工程を頻繁に停止してメンテナンスを行う必要があり、生産性が著しく低下する。   Patent Document 3 discloses a pure Al or Al first layer and a pure Al or Al containing an impurity such as N, O, Si, and C as a gate electrode, a source electrode, and a drain electrode. The method used is disclosed. According to this method, there is an advantage that the thin films constituting the gate electrode, the source electrode, and the drain electrode can be continuously formed using the same film formation chamber, but the step of forming the second layer containing the impurity described above. Will increase. In addition, in the process of introducing the impurity into the source-drain wiring, the deposit of the source-drain wiring is flakes from the wall surface of the chamber due to the difference in thermal expansion coefficient between the film in which the impurity is mixed and the film in which the impurity is not mixed. As a result, the phenomenon of peeling off frequently occurs. In order to prevent this phenomenon, it is necessary to frequently stop the film forming process and perform maintenance, and the productivity is significantly reduced.

このような事情に鑑み、本願出願人は、バリアメタル層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、Al系合金膜を透明画素電極に対して直接かつ確実に接続し得る方法を開示している(特許文献4)。特許文献4では、合金成分として、Au、Ag、Zn、Cu、Ni、Sr、Ge、Sm、およびBiよりなる群から選ばれる少なくとも一種を0.1〜6原子%含むAl系合金を使用しており、これら合金成分の少なくとも一部を当該Al系合金膜と透明画素電極との界面で析出物または濃化層として存在させることによって上記課題を解決している。   In view of such circumstances, the applicant of the present application can omit the barrier metal layer, simplify the process without increasing the number of processes, and can directly and reliably connect the Al-based alloy film to the transparent pixel electrode. A method is disclosed (Patent Document 4). In Patent Document 4, an Al-based alloy containing 0.1 to 6 atomic% of at least one selected from the group consisting of Au, Ag, Zn, Cu, Ni, Sr, Ge, Sm, and Bi is used as an alloy component. The above problems are solved by causing at least a part of these alloy components to exist as precipitates or concentrated layers at the interface between the Al-based alloy film and the transparent pixel electrode.

特許文献4において、例えばAl−Ni系合金の場合、250℃で30分熱処理した後の電気抵抗率は、Al−2原子%Niで3.8μΩ・cm、Al−4原子%Niで5.8μΩ・cm、Al−6原子%Niで6.5μΩ・cmと、低い。このように電気抵抗率が低く抑えられたAl系合金薄膜を用いれば、表示デバイスの消費電力を少なくできるため、非常に有用である。また、電極部分の電気抵抗率が下がると、電気抵抗と電気容量の積によって決まる時定数も小さくなるので、表示パネルを大型化する場合でも高度の表示品位を保つことが可能となる。   In Patent Document 4, for example, in the case of an Al—Ni alloy, the electrical resistivity after heat treatment at 250 ° C. for 30 minutes is 3.8 μΩ · cm for Al-2 atomic% Ni, and 5. for Al-4 atomic% Ni. 8 μΩ · cm, Al-6 atomic% Ni is as low as 6.5 μΩ · cm. If an Al-based alloy thin film having a low electrical resistivity is used as described above, the power consumption of the display device can be reduced, which is very useful. Further, when the electrical resistivity of the electrode portion is lowered, the time constant determined by the product of the electrical resistance and the electrical capacitance is reduced, so that even when the display panel is enlarged, a high display quality can be maintained.

しかしながら、上記Al−Ni系合金の耐熱温度は、いずれも、おおむね、150〜200℃と低い。
特開平11−337976号公報 特開平11−283934号公報 特開平11−284195号公報 特開2004−214606号公報
However, the heat-resistant temperature of the Al—Ni alloy is generally as low as 150 to 200 ° C.
Japanese Patent Laid-Open No. 11-337976 JP-A-11-283934 JP-A-11-284195 JP 2004-214606 A

最近、表示デバイスを製造する際のプロセス温度は、歩留りの改善および生産性向上の観点から、ますます低温化する傾向にある。例えば、アモルファスシリコンTFTのソース−ドレイン電極材料には、低い電気抵抗率と高レベルの耐熱性とが求められており、その要求スペックは、これまでは、電気抵抗率で8μΩ・cm程度以下、耐熱温度で350℃程度とされていた。この耐熱温度は、ソース−ドレイン電極に対し製造工程で加わる最高温度によって決まり、この最高温度は、電極上に保護膜として形成する絶縁膜の形成温度とされている。最近では、成膜技術の向上によって低温でも所望の絶縁膜を得ることが可能となり、特にソース−ドレイン電極上の保護膜では、250℃程度での成膜も可能になってきている。   Recently, the process temperature in manufacturing a display device tends to be lowered more and more from the viewpoint of improvement in yield and productivity. For example, a source-drain electrode material of an amorphous silicon TFT is required to have a low electrical resistivity and a high level of heat resistance, and the required specifications have been about 8 μΩ · cm or less in terms of electrical resistivity, The heat resistant temperature was about 350 ° C. This heat-resistant temperature is determined by the maximum temperature applied to the source-drain electrode in the manufacturing process, and this maximum temperature is the formation temperature of the insulating film formed as a protective film on the electrode. Recently, it has become possible to obtain a desired insulating film even at a low temperature by improving the film forming technique. In particular, a protective film on a source-drain electrode can be formed at about 250 ° C.

そのため、ドレイン電極と透明画素電極とを直接接続し得る配線材料として、耐熱温度は250℃レベルで、且つ、電気抵抗率は8μΩ・cm程度以下と、電気抵抗率の充分に低いものが求められている。   For this reason, a wiring material that can directly connect the drain electrode and the transparent pixel electrode is required to have a heat resistance of about 250 ° C. and an electric resistivity of about 8 μΩ · cm or less, which is sufficiently low. ing.

しかしながら、このような低い電気抵抗率と高い耐熱性とを兼ね備えた、透明画素電極と直接接続し得るAl系の配線材料は開示されていない。   However, an Al-based wiring material that combines such a low electrical resistivity and high heat resistance and can be directly connected to a transparent pixel electrode is not disclosed.

例えば、前述した特許文献4に開示されたAl合金薄膜は、低い電気抵抗率を備えているが、耐熱温度は低い。   For example, the Al alloy thin film disclosed in Patent Document 4 described above has a low electrical resistivity but a low heat resistance temperature.

また、表示デバイス用配線材料として従来から使用されてきたAl−2原子%Ndの耐熱温度は350℃以上と高いが、250℃×30分で熱処理したときの電気抵抗率は11.5μΩ・cmと高い。同様に、Al−Nd合金にNiを更に添加したAl−0.6%Nd−2原子%Niについても、耐熱温度は350℃と高いが、250℃×30分間熱処理しても電気抵抗率は8.7μΩ・cmまでしか下がらず、前述した特性を満足していない。   In addition, Al-2 atomic% Nd, which has been conventionally used as a wiring material for display devices, has a high heat resistance temperature of 350 ° C. or higher, but its electrical resistivity when heated at 250 ° C. for 30 minutes is 11.5 μΩ · cm. And high. Similarly, Al-0.6% Nd-2 atomic% Ni obtained by further adding Ni to an Al-Nd alloy has a high heat resistance temperature of 350 ° C., but the electrical resistivity is not affected by heat treatment at 250 ° C. for 30 minutes. It only drops to 8.7 μΩ · cm and does not satisfy the above-described characteristics.

このように従来のAl−Nd合金などのAl合金薄膜では、プロセス温度が低くなると、以下に示すように、金属間化合物の析出および粒成長が充分進まないため、低い電気抵抗率が得られず、Ndの添加量を減らすとプロセス温度が低くなっても低い電気抵抗率は得られるが、析出物が少なく、粒成長が進み、ヒロックが発生し、耐熱温度が下がると考えられる。   As described above, when the process temperature is low, the conventional Al—Nd alloy thin film such as an Al—Nd alloy does not sufficiently progress the precipitation of the intermetallic compound and the grain growth as shown below. Therefore, a low electrical resistivity cannot be obtained. If the amount of Nd added is reduced, a low electrical resistivity can be obtained even when the process temperature is lowered, but it is considered that precipitates are few, grain growth proceeds, hillocks are generated, and the heat resistant temperature is lowered.

以下、この点について、詳しく説明する。   Hereinafter, this point will be described in detail.

Al合金薄膜は、一般に、スパッタリング法によって形成されるが、この方法によれば、Al中に固溶限を超えて添加された合金成分は強制固溶状態で存在する。固溶状態の合金元素を含むAl合金の電気抵抗率は、一般に純Alよりも高い。これに対し、固溶限を超えて合金元素を含むAl合金薄膜は、加熱すると合金成分が金属間化合物として粒界に析出し、更に加熱するとAlの再結晶が進み、Alの粒成長が起こる。このときの金属間化合物の析出温度および粒成長の温度は、合金元素によって異なるが、いずれにしても、合金成分(金属間化合物)の析出と粒成長とによって、当該Al合金薄膜の電気抵抗率は低下するようになる。   The Al alloy thin film is generally formed by a sputtering method. According to this method, the alloy component added to the Al beyond the solid solubility limit exists in a forced solid solution state. The electrical resistivity of an Al alloy containing a solid solution alloy element is generally higher than that of pure Al. In contrast, when an Al alloy thin film containing an alloy element exceeding the solid solubility limit is heated, the alloy components precipitate as intermetallic compounds at the grain boundaries, and when heated further, Al recrystallization proceeds and Al grain growth occurs. . At this time, the precipitation temperature of the intermetallic compound and the temperature of grain growth vary depending on the alloy element, but in any case, the electrical resistivity of the Al alloy thin film depends on the precipitation of the alloy component (intermetallic compound) and the grain growth. Will begin to decline.

加熱によって粒成長が進むと膜内部の圧縮応力は大きくなるが、更に加熱して粒成長が進むと、ついには耐え切れなくなり、応力緩和のため、Alが膜表面に拡散してヒロック(コブ状の突起物)が生じる。合金化は、粒界に析出した金属間化合物によってAlの拡散を抑えてヒロックの発生を防止し、耐熱性を高めるという作用を有している。従来は、こうした現象を利用して合金成分の析出と粒成長の進行を図り、Al合金薄膜の電気抵抗率の低減と高耐熱性との両立を図ってきた。   As the grain growth progresses due to heating, the compressive stress inside the film increases, but as the grain growth progresses further by heating, it finally becomes unbearable, and Al diffuses on the film surface to relax the stress and hillocks (cove-like) Projection). Alloying has the effect of suppressing the diffusion of Al by the intermetallic compound precipitated at the grain boundaries to prevent the generation of hillocks and to increase the heat resistance. Conventionally, by utilizing such a phenomenon, precipitation of alloy components and progress of grain growth have been attempted, and both reduction of the electrical resistivity of the Al alloy thin film and high heat resistance have been achieved.

ところが、上記の様にプロセス温度が低くなると、従来の合金成分では、金属間化合物の析出が充分に起こらず、その結果、粒成長も進まなくなり、電気抵抗率が低減し難くなると考えられる。   However, when the process temperature is lowered as described above, it is considered that the conventional alloy component does not sufficiently precipitate the intermetallic compound, and as a result, the grain growth does not progress and the electrical resistivity is hardly reduced.

上記では、液晶表示装置を代表的に取上げて説明したが、前述した課題は液晶表示装置に限定されず、アモルファスシリコンTFT基板に共通して見られる。また、上記課題は、TFTの半導体層として、アモルファスシリコンのほか、多結晶シリコンを用いた場合にも見られる。   In the above description, the liquid crystal display device has been taken up as a representative. However, the above-described problem is not limited to the liquid crystal display device, and is common to amorphous silicon TFT substrates. The above problem is also observed when polycrystalline silicon is used in addition to amorphous silicon as the semiconductor layer of the TFT.

本発明はこ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、バリアメタル層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、Al系合金薄膜を酸化物導電膜からなる画素電極に対し直接的且つ確実に接続することができ、しかも、Al系合金薄膜に対し、例えば、約100℃以上300℃以下の低い熱プロセス温度を適用した場合でも、画素電極間の電気抵抗率の低減化と優れた耐熱性とを達成することのできる技術を提供することにある。具体的には、例えば250℃×30分といった低温の熱処理を採用した場合でも、ヒロックなどの欠陥を生じることなく、当該Al系合金薄膜の電気抵抗率で7μΩ・cm以下を確実に達成することができ、処理温度の低温化に適合し得るTFT基板および表示デバイスを提供すること、および当該表示デバイスの製造に有用なAl系合金薄膜形成用のスパッタリングターゲットを提供することにある。   The present invention has been made by paying attention to such circumstances, and the object thereof is to enable the omission of the barrier metal layer and to simplify the process without increasing the number of steps, and to make the Al-based alloy thin film an oxide conductive film. Even when a low thermal process temperature of, for example, about 100 ° C. or more and 300 ° C. or less is applied to the Al-based alloy thin film, the pixel electrodes can be directly connected to the pixel electrodes made of a film. It is an object of the present invention to provide a technique capable of achieving a reduction in electrical resistivity and excellent heat resistance. Specifically, even when heat treatment at a low temperature of, for example, 250 ° C. × 30 minutes is adopted, the electric resistivity of the Al alloy thin film is surely achieved to 7 μΩ · cm or less without causing defects such as hillocks. An object of the present invention is to provide a TFT substrate and a display device that can be adapted to lower processing temperatures, and to provide a sputtering target for forming an Al-based alloy thin film that is useful for manufacturing the display device.

上記課題を解決することのできた本発明の薄膜トランジスタ基板は、薄膜トランジスタと透明画素電極を有し、Al合金膜と酸化物導電膜が、高融点金属を介さずに直接接続しており、その接触界面にAl合金成分の一部または全部が析出もしくは濃化して存在する薄膜トランジスタ基板であって、前記Al合金膜は、合金成分として、グループαに属する元素を0.1原子%以上6原子%以下、およびグループXに属する元素を0.1原子%以上2.0原子%以下の範囲で含有するAl−α−X合金からなり、前記グループαは、Ni,Ag,Zn,Cu,およびGeよりなる群から選択される少なくとも一種の元素であり、前記グループXは、Mg,Cr,Mn,Ru,Rh,Pd,Ir,Pt,La,Ce,Pr,Gd,Tb,Sm,Eu,Ho,Er,Tm,Yb,Lu,およびDyよりなる群から選択される少なくとも一種の元素であるところに要旨を有している。   The thin film transistor substrate of the present invention that has solved the above problems has a thin film transistor and a transparent pixel electrode, and an Al alloy film and an oxide conductive film are directly connected without a refractory metal interposed therebetween, and a contact interface thereof A thin film transistor substrate in which a part or all of the Al alloy component is precipitated or concentrated, and the Al alloy film contains 0.1% by atom to 6% by atom of an element belonging to the group α as the alloy component, And an Al-α-X alloy containing an element belonging to group X in a range of 0.1 atomic percent to 2.0 atomic percent, wherein group α is composed of Ni, Ag, Zn, Cu, and Ge. At least one element selected from the group, wherein the group X includes Mg, Cr, Mn, Ru, Rh, Pd, Ir, Pt, La, Ce, Pr, Gd, Tb, Sm, E Has Ho, Er, Tm, Yb, Lu, and the gist where at least one element selected from the group consisting of Dy.

上記課題を解決することのできた本発明の他の薄膜トランジスタ基板は、薄膜トランジスタと透明画素電極を有し、Al合金膜と酸化物導電膜が、高融点金属を介さずに直接接続しており、その接触界面にAl合金成分の一部または全部が析出もしくは濃化して存在する薄膜トランジスタ基板であって、前記Al合金膜は、合金成分として、グループαに属する元素を0.1原子%以上6原子%以下、およびグループZに属する元素を0.1原子%以上1.0原子%以下の範囲で含有するAl−α−Z合金からなり、前記グループαは、Ni,Ag,Zn,Cu,およびGeよりなる群から選択される少なくとも一種の元素であり、前記グループZは、Ti,V,Zr,Nb,Mo,Hf,Ta,およびWよりなる群から選択される少なくとも一種の元素であるところに要旨を有している。   Another thin film transistor substrate of the present invention that has solved the above problems has a thin film transistor and a transparent pixel electrode, and an Al alloy film and an oxide conductive film are directly connected without a refractory metal interposed therebetween. A thin film transistor substrate in which a part or all of an Al alloy component is precipitated or concentrated at a contact interface, and the Al alloy film contains 0.1 atom% or more and 6 atom% of an element belonging to group α as an alloy component. And an Al-α-Z alloy containing an element belonging to group Z in the range of 0.1 atomic% or more and 1.0 atomic% or less, wherein the group α includes Ni, Ag, Zn, Cu, and Ge. And at least one element selected from the group consisting of Ti, V, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, and W. It has the spirit to the place is a kind of element.

好ましい実施形態において、上記のいずれかのAl合金薄膜は、250℃で30分加熱したときの電気抵抗率が7μΩ・cm以下である。   In a preferred embodiment, any of the Al alloy thin films described above has an electrical resistivity of 7 μΩ · cm or less when heated at 250 ° C. for 30 minutes.

本発明の表示デバイスは、上記のいずれかに記載の薄膜トランジスタ基板を備えている。   The display device of the present invention includes any of the thin film transistor substrates described above.

本発明の表示デバイス用のスパッタリングターゲットは、合金成分として、グループαに属する元素を0.1原子%以上6原子%以下、およびグループXに属する元素を0.1原子%以上2.0原子%以下の範囲で含有するAl−α−X合金からなり、前記グループαは、Ni,Ag,Zn,Cu,およびGeよりなる群から選択される少なくとも一種の元素であり、前記グループXは、Mg,Cr,Mn,Ru,Rh,Pd,Ir,Pt,La,Ce,Pr,Gd,Tb,Sm,Eu,Ho,Er,Tm,Yb,Lu,およびDyよりなる群から選択される少なくとも一種の元素であるところに要旨を有している。   The sputtering target for a display device of the present invention has, as an alloy component, an element belonging to group α of 0.1 atomic% to 6 atomic% and an element belonging to group X of 0.1 atomic% to 2.0 atomic%. It consists of an Al-α-X alloy contained in the following range, wherein the group α is at least one element selected from the group consisting of Ni, Ag, Zn, Cu, and Ge, and the group X is Mg , Cr, Mn, Ru, Rh, Pd, Ir, Pt, La, Ce, Pr, Gd, Tb, Sm, Eu, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, and Dy. It has a gist where it is an element.

本発明の他の表示デバイス用のスパッタリングターゲットは、合金成分として、グループαに属する元素を0.1原子%以上6原子%以下、およびグループZに属する元素を0.1原子%以上1.0原子%以下の範囲で含有するAl−α−Z合金からなり、前記グループαは、Ni,Ag,Zn,Cu,およびGeよりなる群から選択される少なくとも一種の元素であり、前記グループZは、Ti,V,Zr,Nb,Mo,Hf,Ta,およびWよりなる群から選択される少なくとも一種の元素であるところに要旨を有している。   In another sputtering target for a display device of the present invention, as an alloy component, an element belonging to group α is 0.1 atomic% or more and 6 atomic% or less, and an element belonging to group Z is 0.1 atomic% or more and 1.0 atomic%. The group α is an at least one element selected from the group consisting of Ni, Ag, Zn, Cu, and Ge. , Ti, V, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, and W are at least one element selected from the group.

本発明によれば、バリアメタル層を介在させずに、Al系合金薄膜を酸化物導電膜からなる画素電極と直接接続することができ、且つ、約250℃といった比較的低い熱処理温度を適用した場合でも充分に低い電気抵抗率と優れた耐熱性とが確保されたTFT基板を提供することができる。上記の熱処理温度とは、例えばTFTアレイの製造工程で最も高温となる処理温度を指し、一般的な表示デバイスの製造工程においては、各種薄膜形成のためのCVD成膜時の基板の加熱温度や、保護膜を熱硬化させる際の熱処理炉の温度などを意味する。   According to the present invention, an Al-based alloy thin film can be directly connected to a pixel electrode made of an oxide conductive film without using a barrier metal layer, and a relatively low heat treatment temperature of about 250 ° C. is applied. Even in this case, it is possible to provide a TFT substrate in which sufficiently low electrical resistivity and excellent heat resistance are ensured. The above heat treatment temperature refers to the highest processing temperature in the TFT array manufacturing process, for example. In a general display device manufacturing process, the heating temperature of the substrate during CVD film formation for various thin film formation, It means the temperature of the heat treatment furnace when the protective film is thermally cured.

例えば、本発明に用いられる配線材料をソース−ドレイン電極の配線材料に適用すれば、図2に示すバリアメタル層54を省略することができる。また、本発明に用いられる配線材料をゲート電極の配線材料に適用すれば、図2に示すバリアメタル層51、52を省略することができる。更に、本発明に用いられる配線材料をソース−ドレイン電極およびゲート電極の配線材料に適用すれば、これらのバリアメタル層51、52、54を省略することができる。   For example, if the wiring material used in the present invention is applied to the wiring material of the source-drain electrode, the barrier metal layer 54 shown in FIG. 2 can be omitted. Further, when the wiring material used in the present invention is applied to the wiring material of the gate electrode, the barrier metal layers 51 and 52 shown in FIG. 2 can be omitted. Furthermore, if the wiring material used in the present invention is applied to the wiring material of the source-drain electrode and the gate electrode, these barrier metal layers 51, 52, 54 can be omitted.

本発明のTFT基板を用いれば、生産性に優れ、安価で且つ高性能の表示デバイスが得られる。   By using the TFT substrate of the present invention, a display device with excellent productivity, low cost and high performance can be obtained.

本発明者は、酸化物導電膜からなる画素電極と直接接続することができ、しかも、約250℃といった比較的低い熱処理温度を施した場合でも充分に低い電気抵抗率と優れた耐熱性とを兼ね備えた新規な配線材料を提供するため、鋭意検討してきた。特に、本発明者は、前述した特許文献4に開示されたAl系合金薄膜における低い電気抵抗率を維持しつつ、当該Al系合金薄膜では不充分であった耐熱性を改善するという観点に基づき、検討を重ねてきた。その結果、特許文献4に開示された合金成分のうち所定の合金元素(Ni,Ag,Zn,Cu,およびGeよりなる群から選択される少なくとも一種の元素、以下、グループαに属する元素と呼ぶ。)と、第3成分として耐熱性向上元素(グループXに属する元素またはグループZに属する元素)とを組合わせたAl−α−X合金、またはAl−α−Z合金(以下、これらを総称して、「本発明のAl系合金」または「本発明のAl系合金薄膜」と呼ぶ場合がある。)を用いれば、所期の目的を達成できることを見出し、本発明を完成した。ここで、グループXは、Mg,Cr,Mn,Ru,Rh,Pd,Ir,Pt,La,Ce,Pr,Gd,Tb,Sm,Eu,Ho,Er,Tm,Yb,Lu,およびDyよりなる群から選択される少なくとも一種の元素であり、グループZは、Ti,V,Zr,Nb,Mo,Hf,Ta,およびWよりなる群から選択される少なくとも一種の元素である。   The inventor can directly connect to a pixel electrode made of an oxide conductive film, and has a sufficiently low electric resistivity and excellent heat resistance even when a relatively low heat treatment temperature of about 250 ° C. is applied. In order to provide a new wiring material that combines, it has been intensively studied. In particular, the present inventor is based on the viewpoint of improving the heat resistance that was insufficient with the Al-based alloy thin film while maintaining the low electrical resistivity in the Al-based alloy thin film disclosed in Patent Document 4 described above. , Have been studied. As a result, among the alloy components disclosed in Patent Document 4, at least one element selected from the group consisting of predetermined alloy elements (Ni, Ag, Zn, Cu, and Ge, hereinafter referred to as an element belonging to group α) ) And a heat resistance improving element (element belonging to group X or element belonging to group Z) as a third component, or an Al-α-Z alloy (hereinafter collectively referred to as “the third component”). Thus, the present invention was completed by finding that the intended purpose can be achieved by using “Al alloy of the present invention” or “Al alloy thin film of the present invention”. Here, the group X includes Mg, Cr, Mn, Ru, Rh, Pd, Ir, Pt, La, Ce, Pr, Gd, Tb, Sm, Eu, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, and Dy. The group Z is at least one element selected from the group consisting of Ti, V, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, and W.

本発明によれば、Al系合金薄膜中に合金成分としてグループαに属する元素を所定量含有しているため、当該Al系合金薄膜と透明画素電極との界面に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ようになる。その結果、上記界面にAl酸化物の絶縁層が生成するのを防止でき、電気抵抗率を低く抑えることができる。   According to the present invention, since a predetermined amount of an element belonging to group α is contained as an alloy component in the Al-based alloy thin film, a conductive precipitate is formed at the interface between the Al-based alloy thin film and the transparent pixel electrode. Most of the contact current flows through the precipitate. As a result, the formation of an Al oxide insulating layer at the interface can be prevented, and the electrical resistivity can be kept low.

更に、本発明によれば、Al系合金薄膜中に耐熱性向上元素として、グループXまたはグループZに属する元素を所定量含有しているため、250℃レベルの加熱処理によってもヒロック等を生じることのない優れた耐熱性を確保できる。   Furthermore, according to the present invention, since a predetermined amount of an element belonging to group X or group Z is contained as a heat resistance improving element in the Al-based alloy thin film, hillocks or the like are generated even by heat treatment at a temperature of 250 ° C. Excellent heat resistance can be secured.

従って、本発明によれば、充分に低い電気抵抗率と充分に高い耐熱性とを兼ね備えた、透明画素電極と直接接続し得る配線材料を提供することができる。   Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a wiring material that has both a sufficiently low electrical resistivity and a sufficiently high heat resistance and can be directly connected to the transparent pixel electrode.

更に、グループXまたはグループZに属する元素のうち、Mg,Mn,La,Gd,Tb,Dy(以上、グループXに属する元素)から選択される少なくとも1種の元素を合計で0.1〜2.0原子%以下、または、Vおよび/またはTa(以上、グループZに属する元素)を合計で0.1原子%以上1.0原子%以下の範囲で含有するAl系合金薄膜は、アルカリ性現像液に対する耐性(後述する。)が著しく高められる。   Further, among the elements belonging to group X or group Z, at least one element selected from Mg, Mn, La, Gd, Tb, and Dy (hereinafter referred to as elements belonging to group X) is 0.1 to 2 in total. Al-based alloy thin films containing 0.0 atomic% or less, or V and / or Ta (elements belonging to group Z) in a total range of 0.1 atomic% or more and 1.0 atomic% or less are subjected to alkaline development. Resistance to the liquid (described later) is significantly increased.

まず、本発明に用いられるグループαに属する元素について説明する。   First, elements belonging to the group α used in the present invention will be described.

グループαに属する元素は、電気抵抗率の低減化に有用である。具体的には、グループαに属する元素として、Ni,Ag,Zn,Cu,およびGeよりなる群から選択される少なくとも一種の元素を単独でまたは併用して、合計で0.1原子%以上6原子%以下の範囲で添加する。これにより、比較的低い熱処理温度で、Al系合金薄膜と透明画素電極との接続界面に、αに属する元素の少なくとも一部を含む析出物(α含有析出物)もしくは濃化層(α含有濃化層)が形成されるため、後記する実施例に示すように、250℃で30分間熱処理したときの電気抵抗率を、おおむね、7μΩ・cm以下に低減することができる。   Elements belonging to group α are useful for reducing electrical resistivity. Specifically, as an element belonging to the group α, at least one element selected from the group consisting of Ni, Ag, Zn, Cu, and Ge is used alone or in combination, and a total of 0.1 atomic% or more 6 Add within the range of atomic% or less. Accordingly, at a relatively low heat treatment temperature, a precipitate (α-containing precipitate) or a concentrated layer (α-containing concentration) containing at least a part of elements belonging to α at the connection interface between the Al-based alloy thin film and the transparent pixel electrode. Therefore, as shown in the examples described later, the electrical resistivity when heat-treated at 250 ° C. for 30 minutes can be reduced to approximately 7 μΩ · cm or less.

ここで、「α含有析出物」とは、グループαに属する元素の一部または全部が析出した析出物を意味し、例えば、Al−α−X合金またはAl−α−Z合金に含まれるAlとαとの金属間化合物、またはAlとαとXとの金属間化合物もしくはAlとαとZとの金属間化合物が挙げられる。   Here, the “α-containing precipitate” means a precipitate in which a part or all of the elements belonging to the group α are precipitated. For example, an Al-α-X alloy or an Al-α-Z alloy contains Al. And an intermetallic compound of Al, α and X, or an intermetallic compound of Al, α and Z.

また、「α含有濃化層」とは、当該α濃化層中のαの平均濃度が、Al−α−X合金中またはAl−α−Z合金中のαの平均濃度の2倍以上(より好ましくは2.5倍以上)であるものを意味する。   Further, the “α-containing concentrated layer” means that the average concentration of α in the α-concentrated layer is at least twice the average concentration of α in the Al-α-X alloy or Al-α-Z alloy ( More preferably 2.5 times or more).

なお、グループαに属する元素(例えば、Ni)を含有するAl系合金薄膜では、熱処理などによってAl系合金薄膜中のNiの固溶限(0.1%)を超えるNiがAl系合金の粒界に析出し、その一部がAl系合金薄膜の表面に拡散・濃縮してNi濃化層が形成されることがある。このようなNi濃化層も、上記「α含有濃化層」のなかに含まれる。また、例えば、コンタクトホールのエッチングを行う際、グループαに属する元素のハロゲン化合物はAlよりも蒸気圧が低いため揮発し難く、Al系合金薄膜の表面に残留した状態となり、当該合金薄膜表層部のαの濃度はAl系合金バルク材のαの濃度よりも高濃度状態となる。このような態様も、上記「α含有濃化層」のなかに含まれる。なお、エッチング条件を適切に制御することにより、Al系合金薄膜表層部のαの濃度やα含有濃化層の厚さは変化する。このとき、後記するグループX,Zに属する元素の種類によっては、その一部が表層側に濃化されることがあるが、その様な態様も、上記の「α含有濃化層」のなかに含まれる。   In addition, in an Al-based alloy thin film containing an element belonging to the group α (for example, Ni), Ni exceeding the solid solubility limit (0.1%) of Ni in the Al-based alloy thin film by heat treatment or the like is Al alloy grain The Ni may be deposited on the boundary and partly diffused and concentrated on the surface of the Al-based alloy thin film to form a Ni concentrated layer. Such a Ni concentrated layer is also included in the “α-containing concentrated layer”. Also, for example, when etching contact holes, halogen compounds of elements belonging to group α are less likely to volatilize because of their lower vapor pressure than Al, and remain on the surface of the Al-based alloy thin film, and the alloy thin film surface layer portion The α concentration is higher than the α concentration of the Al-based alloy bulk material. Such an embodiment is also included in the “α-containing concentrated layer”. By appropriately controlling the etching conditions, the α concentration of the Al-based alloy thin film surface layer portion and the thickness of the α-containing concentrated layer change. At this time, depending on the types of elements belonging to the groups X and Z described later, a part of the elements may be concentrated on the surface layer side, and such an aspect is also included in the “α-containing concentrated layer” described above. include.

上記のα含有濃化層の厚さは、0.5nm以上、10nm以下であることが好ましく、1.0nm以上、5nm以下であることがより好ましい。   The thickness of the α-containing concentrated layer is preferably 0.5 nm or more and 10 nm or less, and more preferably 1.0 nm or more and 5 nm or less.

後記する実施例に示すように、グループαに属する元素が0.1原子%未満では、所望とするα含有濃化層の形成が不充分であり、接続抵抗を充分低く抑えることができない。ただし、グループαに属する元素の含有量が6原子%を超えると、Al系合金薄膜自体の電気抵抗率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。グループαに属する元素の含有量は、0.5原子%以上、5原子%以下が好ましい。   As shown in the examples described later, if the element belonging to the group α is less than 0.1 atomic%, the formation of the desired α-containing concentrated layer is insufficient, and the connection resistance cannot be suppressed sufficiently low. However, if the content of the element belonging to group α exceeds 6 atomic%, the electrical resistivity of the Al-based alloy thin film itself is increased, the response speed of the pixel is decreased, the power consumption is increased, and the display quality is improved. It falls and cannot be put to practical use. The content of elements belonging to group α is preferably 0.5 atomic% or more and 5 atomic% or less.

なお、以下に示すように、250℃で30分熱処理した後のAl−α合金の2元系合金の電気抵抗率は非常に低く、当該Al−α合金中に第3成分を更に添加すると、電気抵抗率は、上昇する傾向にある。従って、電気抵抗率の低減化のみを目的とする場合は、Al−α合金の2元系合金を利用すればよいが、前述したとおり、耐熱性は、約150℃程度と低くなる。従って、本発明のように低い電気抵抗率と高い耐熱性とを兼ね備えた配線材料の提供を目的とする場合は、Al−α合金の2元系合金では不充分であり、以下に説明するように、Al−α−X合金またはAl−α−Z合金の3元系合金とした。
Al−Ni合金・・・Al−2原子%Niで3.8μΩ・cm、Al−4原子%Niで5.8μΩ・cm、Al−6原子%Niで6.5μΩ・cm
Al−Ag合金・・・Al−2原子%Agで3.8μΩ・cm、Al−4原子%Agで5.4μΩ・cm、Al−6原子%Agで6.1μΩ・cm
Al−Zn合金・・・Al−2原子%Znで3.4μΩ・cm、Al−6原子%Znで6.7μΩ・cm
Al−Cu合金・・・Al−2原子%Cuで3.4μΩ・cm、Al−6原子%Cuで6.6μΩ・cm
Al−Ge合金・・・Al−2原子%Geで4.0μΩ・cm、Al−6原子%Geで7.0μΩ・cm。
In addition, as shown below, the electrical resistivity of the binary alloy of the Al-α alloy after heat treatment at 250 ° C for 30 minutes is very low, and when a third component is further added to the Al-α alloy, The electrical resistivity tends to increase. Therefore, when only reducing the electrical resistivity is desired, an Al-α alloy binary alloy may be used. However, as described above, the heat resistance is reduced to about 150 ° C. Therefore, when the object is to provide a wiring material having both low electrical resistivity and high heat resistance as in the present invention, a binary alloy of Al-α alloy is insufficient, and will be described below. Further, a ternary alloy of Al-α-X alloy or Al-α-Z alloy was used.
Al—Ni alloy: 3.8 μΩ · cm for Al-2 atom% Ni, 5.8 μΩ · cm for Al-4 atom% Ni, 6.5 μΩ · cm for Al-6 atom% Ni
Al-Ag alloy: 3.8 μΩ · cm at Al-2 atom% Ag, 5.4 μΩ · cm at Al-4 atom% Ag, 6.1 μΩ · cm at Al-6 atom% Ag
Al—Zn alloy: 3.4 μΩ · cm at Al-2 atomic% Zn, 6.7 μΩ · cm at Al-6 atomic% Zn
Al-Cu alloy: 3.4 μΩ · cm with Al-2 atomic% Cu, 6.6 μΩ · cm with Al-6 atomic% Cu
Al—Ge alloy: 4.0 μΩ · cm at Al-2 atom% Ge, 7.0 μΩ · cm at Al-6 atom% Ge.

本発明に用いられるAl−α合金は、合金成分として、更に、Mg,Cr,Mn,Ru,Rh,Pd,Ir,Pt,La,Ce,Pr,Gd,Tb,Sm,Eu,Ho,Er,Tm,Yb,Lu,およびDyよりなるグループXに属する元素の少なくとも一種を0.1〜2.0原子%含有することが好ましい。このようにグループXに属する元素を含有するAl−α−X合金を用いることによって耐熱性が著しく高められ、Al系合金薄膜の表面にヒロックが形成されるのを有効に防止できる。上記グループXに属する元素の含有量が0.1原子%未満の場合、上記作用が有効に発揮されない。ただし、上記グループXに属する元素の含有量が2.0原子%を超えると、上記作用は向上する反面、膜素材の電気抵抗率が上昇してしまう。これらの両面を考慮すると、グループXに属する元素の含有量は、0.3原子%以上、1.8原子%以下であることが好ましい。これらの元素は、単独で添加しても良く、2種以上を併用してもよい。2種以上の元素を添加するときは、各元素の合計の含有量が上記範囲を満足すればよい。   The Al-α alloy used in the present invention further includes Mg, Cr, Mn, Ru, Rh, Pd, Ir, Pt, La, Ce, Pr, Gd, Tb, Sm, Eu, Ho, Er as alloy components. It is preferable to contain 0.1 to 2.0 atomic% of at least one element belonging to the group X consisting of Tm, Ym, Yb, Lu, and Dy. Thus, by using an Al-α-X alloy containing an element belonging to Group X, the heat resistance is remarkably enhanced, and the formation of hillocks on the surface of the Al-based alloy thin film can be effectively prevented. When the content of the element belonging to Group X is less than 0.1 atomic%, the above action is not effectively exhibited. However, when the content of the element belonging to the group X exceeds 2.0 atomic%, the above effect is improved, but the electrical resistivity of the film material is increased. Considering these two aspects, the content of elements belonging to Group X is preferably 0.3 atomic% or more and 1.8 atomic% or less. These elements may be added alone or in combination of two or more. When two or more elements are added, the total content of each element only needs to satisfy the above range.

あるいは、本発明に用いられるAl−α合金は、合金成分として、更に、Ti,V,Zr,Nb,Mo,Hf,Ta,およびWよりなるグループZに属する少なくとも一種の元素を0.1〜1.0原子%含有することが好ましい。このようにグループZに属する元素を含有するAl−α−Z合金を用いることによって耐熱性が高められ、Al系合金薄膜の表面にヒロックが形成されるのを有効に防止できる。上記グループZに属する元素の含有量が0.1原子%未満の場合、上記作用を有効に発揮することができない。一方、上記グループZに属する元素の含有量が1.0原子%を超えると、上記作用は向上する反面、膜素材の電気抵抗率が上昇してしまう。これらの両面を考慮すると、グループZに属する元素の含有量は、0.2原子%以上、0.8原子%以下であることが好ましい。これらの元素は、単独で添加しても良く、2種以上を併用してもよい。2種以上の元素を添加するときは、各元素の合計の含有量が上記範囲を満足すればよい。   Alternatively, the Al-α alloy used in the present invention further contains at least one element belonging to the group Z consisting of Ti, V, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, and W as an alloy component. It is preferable to contain 1.0 atomic%. Thus, by using an Al-α-Z alloy containing an element belonging to group Z, the heat resistance is enhanced, and the formation of hillocks on the surface of the Al-based alloy thin film can be effectively prevented. When the content of the element belonging to the group Z is less than 0.1 atomic%, the above effect cannot be exhibited effectively. On the other hand, when the content of the element belonging to the group Z exceeds 1.0 atomic%, the above effect is improved, but the electrical resistivity of the film material is increased. Considering these two aspects, the content of elements belonging to group Z is preferably 0.2 atomic% or more and 0.8 atomic% or less. These elements may be added alone or in combination of two or more. When two or more elements are added, the total content of each element only needs to satisfy the above range.

本発明では、上記Al−α合金に、これらグループXに属する元素およびグループZに属する元素を両方添加したAl−α−X−Z合金を用いることもできる。   In the present invention, an Al-α-XZ alloy obtained by adding both of the elements belonging to the group X and the elements belonging to the group Z to the Al-α alloy can also be used.

ここで、ヒロックが形成される理由を説明する。   Here, the reason why hillocks are formed will be described.

ヒロックは、TFT基板の製造工程において、純AlやAl−Nd合金薄膜を形成した後、シリコン窒化膜(保護膜)を形成するときに施される加熱処理(一般に、約300℃から400℃)によって形成されると考えられている。Al系合金薄膜が形成された基板は、その後、CVD法などによってシリコン窒化膜(保護膜)が形成されるが、このとき、Al系合金薄膜に施される高温の熱によってガラス基板との間に熱膨張の差が生じ、ヒロックが形成されると推察されている。   Hillock is a heat treatment (generally about 300 ° C. to 400 ° C.) applied when forming a silicon nitride film (protective film) after forming a pure Al or Al—Nd alloy thin film in the TFT substrate manufacturing process. It is thought that it is formed by. Thereafter, a silicon nitride film (protective film) is formed on the substrate on which the Al-based alloy thin film is formed by a CVD method or the like. At this time, a high-temperature heat applied to the Al-based alloy thin film is formed between the substrate and the glass substrate. It is presumed that there is a difference in thermal expansion between them, and hillocks are formed.

前述したように、上記グループX,Zに属する元素は、いずれも、主に、耐熱性向上の観点から選択したものであるが、耐熱性に対するメカニズムは、上記グループXとグループZとの間で、若干相違している。以下、図21を用いて詳しく説明する。   As described above, the elements belonging to the groups X and Z are all selected mainly from the viewpoint of improving heat resistance, but the mechanism for heat resistance is between the group X and group Z. It is a little different. Hereinafter, this will be described in detail with reference to FIG.

図21は、Al薄膜の温度と応力(ストレス)との関係を模式的に説明する図である。図21において、「A」は純Alを、「B」はグループXに属する元素が添加されたAl−X合金を、「C」はグループZに属する元素が添加されたAl−Z合金を、それぞれ、示している。   FIG. 21 is a diagram schematically illustrating the relationship between the temperature and stress (stress) of the Al thin film. In FIG. 21, “A” is pure Al, “B” is an Al—X alloy to which an element belonging to group X is added, “C” is an Al—Z alloy to which an element belonging to group Z is added, Each is shown.

図21に示すように、グループXに属する元素が添加されたAl−X合金膜「B」は、温度の上昇と共に圧縮応力が増大する。温度上昇の初期には粒成長抑制効果を示すものの、比較的低い温度で粒成長が開始し、狭い温度域で急激にストレスが緩和される。このときに、当該合金中に含まれる固溶元素が短時間のうちに金属間化合物として析出し、それに合わせてAlの粒成長が進行し電気抵抗率が低下すると考えられる。即ち、相対的に低い加熱温度で充分な電気抵抗率の低減化が達成される。一方、完全にストレスが緩和した状態で更に加熱すると、薄膜内部で発生した圧縮応力で結晶粒が押し出され、ヒロック等が発生し易くなる。当該合金の耐熱温度は、このストレスが緩和される温度付近であると考えられる。   As shown in FIG. 21, in the Al—X alloy film “B” to which an element belonging to group X is added, the compressive stress increases as the temperature increases. Although the grain growth suppression effect is exhibited at the initial stage of the temperature rise, the grain growth starts at a relatively low temperature, and the stress is relieved rapidly in a narrow temperature range. At this time, it is considered that the solid solution element contained in the alloy precipitates as an intermetallic compound in a short time, and the grain growth of Al proceeds accordingly, and the electrical resistivity decreases. That is, a sufficient reduction in electrical resistivity is achieved at a relatively low heating temperature. On the other hand, when further heating is performed in a state where stress is completely relieved, crystal grains are pushed out by the compressive stress generated inside the thin film, and hillocks and the like are likely to occur. The heat-resistant temperature of the alloy is considered to be around the temperature at which this stress is relieved.

一方、グループZに属する元素が添加されたAl−Z合金膜も、Al−X合金膜と同様に温度の上昇と共に圧縮応力が高まり、上記と同様の温度域でAlの粒成長が開始される。しかしながら、図21に示すように、グループZに属する元素は、固溶状態から拡散し金属間化合物として析出する速度が相対的に遅く、広い温度域で徐々に金属間化合物が析出し、この析出に伴ってストレスが徐々に緩和される。そのため、ストレスが充分に緩和されて固溶元素の殆どが金属間化合物として析出し、同時にAlの粒成長が進行して膜母材の電気抵抗率が充分に低減されるまでには、かなりの加熱と時間を必要とし、その分、耐熱性は高まる。即ち、グループZに属する元素は、上記グループXに属する元素に較べると、金属間化合物の析出が遅れる分だけ耐熱性を高める効果がより高いと考えられ、よって添加量を相対的に少なく抑えても充分な耐熱性改善効果が得られる。   On the other hand, the Al—Z alloy film to which an element belonging to group Z is added also increases the compressive stress as the temperature rises as in the case of the Al—X alloy film, and Al grain growth starts in the same temperature range as described above. . However, as shown in FIG. 21, the element belonging to group Z diffuses from the solid solution state and precipitates as an intermetallic compound, and the intermetallic compound gradually precipitates in a wide temperature range. With this, stress is gradually relieved. Therefore, until the stress is sufficiently relaxed, most of the solid solution elements are precipitated as intermetallic compounds, and at the same time, the grain growth of Al proceeds and the electrical resistivity of the film base material is sufficiently reduced. Heating and time are required, and heat resistance increases accordingly. That is, an element belonging to group Z is considered to have a higher effect of increasing the heat resistance by the amount of delay in the precipitation of intermetallic compounds compared to the element belonging to group X, and therefore the amount added is kept relatively small. Sufficient heat resistance improvement effect can be obtained.

このようにグループXに属する元素とグループZに属する元素とは、耐熱性のメカニズムが相違するため、添加量(上限)も相違している。   As described above, the elements belonging to Group X and the elements belonging to Group Z have different heat resistance mechanisms, and therefore the addition amount (upper limit) is also different.

また、コンタクト抵抗率についても、グループZに属する元素は、グループXに属する元素より添加量を少なくしてもコンタクト抵抗率を基準値レベルまで下げることができる。このような作用は、相対的に低い加熱温度で処理した場合でも、同様に見られた。   As for the contact resistivity, the element belonging to the group Z can lower the contact resistivity to the reference value level even if the addition amount is smaller than that of the element belonging to the group X. Such an effect was similarly observed even when the treatment was performed at a relatively low heating temperature.

しかも、グループZに属する元素は、グループXに属する元素に比べると、添加量をあまり多くすることはできないが、電極膜にボイド(空孔)が生成し難いという特徴を有している。即ち、グループXに属する元素の如く、加熱時の狭い温度域で一気に金属間化合物が析出する元素を選択した場合、粒成長が進むほど、加熱後に室温まで降温したときに膜内部に強い引張応力が生じてボイド発生の原因になる恐れがある。しかし、グループXに属する元素の如く、昇温と共に金属間化合物が時間をかけて徐々に析出する合金系では、グループXと同じ温度域まで加熱すると析出と粒成長が中断されるので応力の緩和が充分に進まず、その後に室温まで降温したときの当該膜に残る引張応力は小さくなる。引張応力に起因するボイドの発生を防止するという観点に基づけば、グループZに属する元素を選択することが好ましい。   In addition, the element belonging to the group Z has a feature that, compared with the element belonging to the group X, the amount of addition cannot be increased so much, but voids (holes) are hardly generated in the electrode film. That is, when an element in which an intermetallic compound precipitates at a stretch in a narrow temperature range at the time of heating, such as an element belonging to Group X, as the grain growth progresses, a stronger tensile stress is generated inside the film when the temperature is lowered to room temperature after heating. May cause voids. However, in an alloy system in which intermetallic compounds gradually precipitate with time, such as elements belonging to group X, precipitation and grain growth are interrupted when heated to the same temperature range as group X. However, the tensile stress remaining in the film when the temperature is lowered to room temperature is reduced. Based on the viewpoint of preventing generation of voids due to tensile stress, it is preferable to select an element belonging to group Z.

更に、アルカリ性現像液に対する耐性(アルカリ現像液耐性)の向上を目的として、Al−α系合金元素において、前述したグループXまたはグループZに属する元素のうち、Mg,Mn,La,Gd,Tb,Sm,Eu,Ho,Er,Tm,Yb,Lu,Dy(以上、グループXに属する元素)から選択される少なくとも1種の元素を合計で0.1〜2.0原子%以下、または、Vおよび/またはTa(以上、グループZに属する元素)を合計で0.1原子%以上1.0原子%以下の範囲で添加することが好ましい。以下では、これらの元素をまとめてアルカリ現像液耐性元素と呼ぶ場合がある。より優れたアルカリ現像液耐性を得るためには、Mg,Mn,La,Gd,Tb,Dy(以上、グループXに属する元素)から選択される少なくとも1種の元素は、合計で0.3原子%以上2原子%以下の範囲で含有することがより好ましい。また、Vおよび/またはTaは、合計で0.3原子%以上2原子%以下の範囲で含有することがより好ましい。   Furthermore, for the purpose of improving resistance to alkaline developer (alkali developer resistance), among the Al-α-based alloy elements, among the elements belonging to Group X or Group Z described above, Mg, Mn, La, Gd, Tb, A total of at least one element selected from Sm, Eu, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Dy (which is an element belonging to group X) is 0.1 to 2.0 atomic% or less, or V And / or Ta (elements belonging to group Z) is preferably added in the range of 0.1 atomic% to 1.0 atomic% in total. Hereinafter, these elements may be collectively referred to as alkali developer resistant elements. In order to obtain better alkali developer resistance, at least one element selected from Mg, Mn, La, Gd, Tb, and Dy (elements belonging to group X) is 0.3 atoms in total. It is more preferable to contain in the range of not less than% and not more than 2 atomic%. Further, it is more preferable that V and / or Ta is contained in a range of 0.3 atomic% to 2 atomic% in total.

ここで、アルカリ現像液耐性について説明する。   Here, the alkali developer resistance will be described.

周知のとおり、表示デバイスにおける配線パターンは、フォトリソグラフィ工程によって形成される。具体的には、まず、感光性樹脂(フォトレジスト)を紫外線光源で露光し、アルカリ性の現像液で現像した後、当該感光性樹脂をマスクとしてエッチングすることにより所望の配線パターンが形成される。一般に用いられる現像液は、TMAH(テトラメチルアンモニウムヒドロキシド)を2.38重量%含んでいる。   As is well known, the wiring pattern in the display device is formed by a photolithography process. Specifically, first, a photosensitive resin (photoresist) is exposed with an ultraviolet light source, developed with an alkaline developer, and then etched using the photosensitive resin as a mask to form a desired wiring pattern. A commonly used developer contains 2.38% by weight of TMAH (tetramethylammonium hydroxide).

現像の際、配線材料はアルカリ性の現像液に晒されるため、その表面はエッチングされる。従来のように、配線材料として純Al薄膜を用いた場合は、エッチング速度は約20nm/分と遅いが、合金元素を含むAl合金薄膜を用いた場合は、エッチング速度が速くなり、フォトリソグラフィ工程において、Al合金薄膜の厚さが減少したり、場合によっては、当該Al合金薄膜がすべて消失したりするなどし、配線パターンを精度よく加工することができないという問題が生じる。更に、エッチングが進行してAl合金薄膜の全面に孔食が発生すると、そのままエッチングすれば問題にならないが、リワークを行った場合、前のパターンとは全く同じ位置にパターンを形成できないので、このような場合、TFT特性が損なわれる可能性がある。ここで言うリワークとは、表示デバイスの製造過程で、配線パターンの異常などが発生したとき、フォトレジストを剥がして再度フォトリソグラフィ工程のやり直しをすることを意味する。この場合、上記のようにAl合金薄膜の厚さが減少したりすると、リワークを行うことができないという問題もある。例えば、Niを2〜6原子%含むAl合金薄膜を上記の現像液に晒すと、80〜120nm/分の速度でエッチングが進んでしまう(後記する実施例を参照)。また、実操業では、リワークを行なうことが多い。   Since the wiring material is exposed to an alkaline developer during development, the surface thereof is etched. As in the past, when a pure Al thin film is used as a wiring material, the etching rate is as slow as about 20 nm / min. However, when an Al alloy thin film containing an alloy element is used, the etching rate is increased, and the photolithography process is performed. However, the thickness of the Al alloy thin film is reduced, or in some cases, all of the Al alloy thin film is lost, which causes a problem that the wiring pattern cannot be processed with high accuracy. Furthermore, if etching progresses and pitting corrosion occurs on the entire surface of the Al alloy thin film, it will not be a problem if etching is performed as it is, but when reworking is performed, a pattern cannot be formed at the same position as the previous pattern. In such a case, the TFT characteristics may be impaired. The term “rework” as used herein means that when a wiring pattern abnormality or the like occurs in the manufacturing process of the display device, the photoresist is removed and the photolithography process is performed again. In this case, there is also a problem that rework cannot be performed if the thickness of the Al alloy thin film is reduced as described above. For example, when an Al alloy thin film containing 2 to 6 atomic% of Ni is exposed to the developer, etching proceeds at a rate of 80 to 120 nm / min (see Examples described later). In actual operation, rework is often performed.

従って、Al合金薄膜には、前述した特性(電気抵抗率の低減化および耐熱性の向上)に加えて、アルカリ現像液耐性に優れていることも要求される。   Accordingly, the Al alloy thin film is required to have excellent alkali developer resistance in addition to the above-described characteristics (reduction in electrical resistivity and improvement in heat resistance).

本発明者の検討結果によれば、Al−α系合金元素において、グループXまたはグループZに属する元素のうち、前述した元素を所定量含有すれば、アルカリ現像液耐性が高められることが分かった。後記する実施例に示すように、上記元素を含むAl−α系合金薄膜のエッチング速度は、おおむね、10〜40nm/分の範囲内であり、例えば、上記元素を含まないAl−Ni合金薄膜のエッチング速度(80〜120nm/分)に比べて半分以下に抑えられ、従来から用いられている純Al薄膜のエッチング速度(約20nm/分)と、ほぼ同程度まで改善される。   According to the results of the study by the present inventor, it was found that, in the Al-α-based alloy element, the alkali developer resistance can be improved if a predetermined amount of the above-mentioned elements among the elements belonging to Group X or Group Z is contained. . As shown in the examples to be described later, the etching rate of the Al-α-based alloy thin film containing the above elements is generally within a range of 10 to 40 nm / min. Compared to the etching rate (80 to 120 nm / min), it is suppressed to half or less, and the etching rate (about 20 nm / min) of a conventionally used pure Al thin film is improved to almost the same level.

実操業を考慮すると、現像液によるエッチング速度が40nm/分以下の範囲内であれば、フォトリソグラフィ工程におけるAl合金薄膜の厚さが減少したり、消失したりすることを有効に防止することができる。現像時間は、使用する感光性樹脂の種類や露光条件によっても変化し得るが、一般に、Al合金薄膜の表面が現像液に晒される時間は、おおむね、数十秒程度、長くても1分以内であり、Al合金薄膜の配線材料の厚さは、約100〜400nm程度であるからである。その結果、配線パターンを精度よく加工することができる。また、本発明によれば、リワークを複数回行うことができる。   Considering the actual operation, if the etching rate by the developer is within the range of 40 nm / min or less, it is possible to effectively prevent the thickness or disappearance of the Al alloy thin film in the photolithography process. it can. The development time may vary depending on the type of photosensitive resin used and the exposure conditions, but in general, the time for which the surface of the Al alloy thin film is exposed to the developer is approximately several tens of seconds, at most within one minute. This is because the thickness of the wiring material of the Al alloy thin film is about 100 to 400 nm. As a result, the wiring pattern can be processed with high accuracy. Moreover, according to this invention, rework can be performed in multiple times.

これらのAl系合金薄膜は、蒸着法やスパッタリング法などによって形成することが好ましく、スパッタリング法によって形成することがより好ましい。   These Al-based alloy thin films are preferably formed by vapor deposition or sputtering, and more preferably by sputtering.

上述した本発明のAl系合金薄膜を用いて液晶表示装置を試作したところ、後記する実施例に示すように、Moなどのバリアメタル層を介在させた従来のAl系合金薄膜を用いた場合と同等レベル以上のTFT特性を実現できることが確認された。従って、本発明によれば、バリアメタル層の省略によって製造工程を簡略化することができ、製造コストを低減できる。しかも、本発明によれば、約250℃といった比較的低い熱プロセス温度で低電気抵抗率を達成でき、しかも、耐熱性にも極めて優れているため、表示デバイス構成素材の種類や処理条件の選択の幅を一段と拡大することが可能となる。   When a liquid crystal display device was prototyped using the Al-based alloy thin film of the present invention described above, a conventional Al-based alloy thin film interposing a barrier metal layer such as Mo was used, as shown in Examples described later. It was confirmed that TFT characteristics of equivalent level or higher can be realized. Therefore, according to the present invention, the manufacturing process can be simplified by omitting the barrier metal layer, and the manufacturing cost can be reduced. Moreover, according to the present invention, a low electrical resistivity can be achieved at a relatively low thermal process temperature of about 250 ° C., and the heat resistance is extremely excellent. It becomes possible to further expand the width of the.

以下、図面を参照しながら、本発明に係るTFT基板の好ましい実施形態を説明する。以下では、アモルファスシリコンTFT基板またはポリシリコンTFT基板を備えた液晶表示装置を代表的に挙げて説明するが、本発明はこれに限定されず、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。本発明に用いられるAl系合金薄膜は、例えば、反射型液晶表示装置等の反射電極、外部への信号入出力のために使用されるTAB(タブ)接続電極にも同様に適用できることを実験により確認している。   Hereinafter, preferred embodiments of a TFT substrate according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the following, a liquid crystal display device provided with an amorphous silicon TFT substrate or a polysilicon TFT substrate will be described as a representative example, but the present invention is not limited to this, and is suitably within a range that can meet the purpose described above and below. It is also possible to carry out with modification, and they are all included in the technical scope of the present invention. It is experimentally shown that the Al-based alloy thin film used in the present invention can be similarly applied to, for example, a reflective electrode such as a reflective liquid crystal display device and a TAB (tab) connection electrode used for signal input / output to the outside. I have confirmed.

(実施形態1)
図3を参照しながら、アモルファスシリコンTFT基板の実施形態を詳細に説明する。
(Embodiment 1)
The embodiment of the amorphous silicon TFT substrate will be described in detail with reference to FIG.

図3は、本発明に係るボトムゲート型のTFT基板の好ましい実施形態を説明する概略断面説明図である。図3には、従来のTFT基板を示す前述した図2と同じ参照番号を付している。   FIG. 3 is a schematic cross-sectional explanatory view illustrating a preferred embodiment of a bottom gate type TFT substrate according to the present invention. In FIG. 3, the same reference numerals as those in FIG.

本実施形態では、ソース−ドレイン電極およびゲート電極に接続される配線材料として、本発明の要件を満足するAl−2原子%Ni−0.35%La合金を使用している。図2と図3とを対比すると明らかなように、従来のTFT基板では、図2に示すように、走査線25の上、ゲート電極26の上、ソース−ドレイン配線34の上または下に、それぞれ、バリアメタル層51、52、54、53が形成されているのに対し、本実施形態のTFT基板では、バリアメタル層51、52、54を省略することができる。すなわち、本実施形態によれば、従来のようにバリアメタル層を介在させることなく、TFTのソース−ドレイン電極29に用いられる配線材料を透明画素電極5と直接接続することができ、これによっても、従来のTFT基板と同程度以上の良好なTFT特性を実現できる(後記する実施例を参照)。   In this embodiment, an Al-2 atomic% Ni-0.35% La alloy that satisfies the requirements of the present invention is used as a wiring material connected to the source-drain electrode and the gate electrode. As apparent from the comparison between FIG. 2 and FIG. 3, in the conventional TFT substrate, as shown in FIG. 2, on the scanning line 25, on the gate electrode 26, above or below the source-drain wiring 34, Barrier metal layers 51, 52, 54, and 53 are formed, respectively, whereas in the TFT substrate of this embodiment, the barrier metal layers 51, 52, and 54 can be omitted. That is, according to this embodiment, the wiring material used for the source-drain electrode 29 of the TFT can be directly connected to the transparent pixel electrode 5 without interposing a barrier metal layer as in the prior art. As a result, good TFT characteristics equivalent to or higher than those of a conventional TFT substrate can be realized (see Examples described later).

なお、本発明に用いられる配線材料は、本実施形態のように、ソース−ドレイン電極およびゲート電極の配線材料に適用される他、ソース−ドレイン電極の配線材料に適用することもでき、これにより、バリアメタル層54を省略することができる。また、上記の配線材料をゲート電極の配線材料に適用すれば、バリアメタル層51、52を省略することができる。これらの実施形態においても、従来のTFT基板と同程度以上の良好なTFT特性を実現できることを確認している。   The wiring material used in the present invention can be applied to the wiring material of the source-drain electrode as well as the wiring material of the source-drain electrode and the gate electrode as in the present embodiment. The barrier metal layer 54 can be omitted. Further, if the above wiring material is applied to the wiring material of the gate electrode, the barrier metal layers 51 and 52 can be omitted. In these embodiments, it has been confirmed that good TFT characteristics equivalent to or higher than those of the conventional TFT substrate can be realized.

次に、図4から図11を参照しながら、図3に示す本発明に係るアモルファスシリコンTFT基板の製造方法の一例を説明する。ここでは、ドレイン電極に接続される配線材料として、Al−2原子%Ni−0.35%La合金を使用している。薄膜トランジスタは、水素化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である。図4から図11には、図3と同じ参照符号を付している。   Next, an example of a method for manufacturing the amorphous silicon TFT substrate according to the present invention shown in FIG. 3 will be described with reference to FIGS. Here, an Al-2 atomic% Ni-0.35% La alloy is used as a wiring material connected to the drain electrode. The thin film transistor is an amorphous silicon TFT using hydrogenated amorphous silicon as a semiconductor layer. 4 to 11 are denoted by the same reference numerals as in FIG.

まず、ガラス基板(透明基板)1aに、スパッタリング法を用いて、厚さ200nm程度のAl系合金薄膜(Al−2原子%Nd)を順次積層する。スパッタリングの成膜温度は、150℃とした。この積層薄膜をパターニングすることにより、ゲート電極26および走査線25を形成する(図4を参照)。このとき、後記する図5において、ゲート絶縁膜27のカバレッジが良くなる様に、上記積層薄膜の周縁を約30°〜40°のテーパー状にエッチングしておくのがよい。   First, an Al-based alloy thin film (Al-2 atomic% Nd) having a thickness of about 200 nm is sequentially laminated on the glass substrate (transparent substrate) 1a using a sputtering method. The film forming temperature of sputtering was 150 ° C. By patterning the laminated thin film, the gate electrode 26 and the scanning line 25 are formed (see FIG. 4). At this time, in FIG. 5 to be described later, the periphery of the laminated thin film is preferably etched into a taper shape of about 30 ° to 40 ° so that the coverage of the gate insulating film 27 is improved.

次いで、図5に示すように、例えばプラズマCVD法などの方法を用いて、厚さ約300nm程度の酸化シリコン膜(SiOx)でゲート絶縁膜27を形成する。プラズマCVD法の成膜温度は、約350℃とした。続いて、例えばプラズマCVD法などの方法を用いて、ゲート絶縁膜27の上に、厚さ50nm程度の水素化アモルファスシリコン膜(αSi−H)55および厚さ300nm程度の窒化シリコン膜(SiNx)を成膜する。   Next, as shown in FIG. 5, a gate insulating film 27 is formed of a silicon oxide film (SiOx) having a thickness of about 300 nm by using a method such as plasma CVD. The film formation temperature of the plasma CVD method was about 350 ° C. Subsequently, a hydrogenated amorphous silicon film (αSi—H) 55 having a thickness of about 50 nm and a silicon nitride film (SiNx) having a thickness of about 300 nm are formed on the gate insulating film 27 by using a method such as plasma CVD. Is deposited.

続いて、ゲート電極26をマスクとする裏面露光により、図6に示すように窒化シリコン膜(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、リンをドーピングした厚さ50nm程度のn型水素化アモルファスシリコン膜(na−Si−H)56を成膜した後、図7に示すように、水素化アモルファスシリコン膜(a−Si−H)55およびn型水素化アモルファスシリコン膜(na−Si−H)56をパターニングする。 Subsequently, as shown in FIG. 6, the silicon nitride film (SiNx) is patterned by backside exposure using the gate electrode 26 as a mask to form a channel protective film. Further, an n + type hydrogenated amorphous silicon film (n + a-Si—H) 56 having a thickness of about 50 nm doped with phosphorus is formed thereon, and then a hydrogenated amorphous silicon film is formed as shown in FIG. The (a-Si-H) 55 and the n + type hydrogenated amorphous silicon film (n + a-Si-H) 56 are patterned.

次に、その上に、スパッタリング法を用いて、厚さ50nm程度のMo膜53と厚さ300nm程度のAl−2原子%Ni−0.35%La合金膜28,29と厚さ50nm程度のMo膜54とを順次積層する。スパッタリングの成膜温度は、150℃とした。次いで、図8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に直接接触されるドレイン電極29とが形成される。更に、ソース電極28およびドレイン電極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(na−Si−H)56をドライエッチングして除去する。 Next, a Mo film 53 having a thickness of about 50 nm, Al-2 atomic% Ni-0.35% La alloy films 28 and 29 having a thickness of about 300 nm, and a thickness of about 50 nm are formed thereon using a sputtering method. The Mo film 54 is sequentially laminated. The film forming temperature of sputtering was 150 ° C. Next, by patterning as shown in FIG. 8, the source electrode 28 integrated with the signal line and the drain electrode 29 in direct contact with the pixel electrode 5 are formed. Further, the n + type hydrogenated amorphous silicon film (n + a-Si—H) 56 on the channel protective film (SiNx) is removed by dry etching using the source electrode 28 and the drain electrode 29 as a mask.

次に、図9に示すように、例えばプラズマCVD装置などを用いて、厚さ300nm程度の窒化シリコン膜30を成膜し、保護膜を形成する。このときの成膜温度は、例えば250℃程度で行なわれる。次いで、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、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。同時に、パネル端部のゲート電極上のTABとの接続に当たる部分にコンタクトホール(不図示)を形成する。   Next, as shown in FIG. 9, a silicon nitride film 30 having a thickness of about 300 nm is formed by using, for example, a plasma CVD apparatus, and a protective film is formed. The film formation temperature at this time is about 250 ° C., for example. Next, after a photoresist layer 31 is formed on the silicon nitride film 30, the silicon nitride film 30 is patterned, and contact holes 32 are formed in the silicon nitride film 30 by, for example, dry etching. At the same time, a contact hole (not shown) is formed in a portion corresponding to the connection with TAB on the gate electrode at the end of the panel.

次に、例えば酸素プラズマによるアッシング工程を経た後、図10に示すように、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を剥離する。最後に、例えば保管時間(8時間程度)の範囲内で、図11に示すように、例えば厚さ40nm程度のITO膜を成膜し、ウェットエッチングによるパターニングを行うことによって画素電極5を形成する。同時に、パネル端部のゲート電極のTABとの接続部分に、TABとのボンディングのためITO膜をパターニングすると、TFTアレイ基板1が完成する。   Next, after passing through an ashing process using, for example, oxygen plasma, as shown in FIG. 10, the photoresist layer 31 is stripped using, for example, an amine-based stripping solution. Finally, within the range of storage time (about 8 hours), for example, as shown in FIG. 11, an ITO film having a thickness of about 40 nm is formed and patterned by wet etching to form the pixel electrode 5. . At the same time, when the ITO film is patterned for bonding to the TAB at the connection portion of the gate electrode at the end of the panel, the TFT array substrate 1 is completed.

このようにして作製されたTFT基板は、ドレイン電極29と画素電極5とが直接コンタクトされており、またゲート電極26とTAB接続用のITO膜も直接コンタクトされている。   In the TFT substrate thus fabricated, the drain electrode 29 and the pixel electrode 5 are in direct contact, and the gate electrode 26 and the ITO film for TAB connection are also in direct contact.

上記では、透明画素電極5として、ITO膜を用いたが、IZO膜を用いてもよい。また、活性半導体層として、アモルファスシリコンの代わりにポリシリコンを用いてもよい(後記する実施形態2を参照)。   In the above description, an ITO film is used as the transparent pixel electrode 5, but an IZO film may be used. Further, polysilicon may be used as the active semiconductor layer instead of amorphous silicon (see Embodiment 2 described later).

このようにして得られるTFT基板を使用し、例えば、以下に記載の方法によって、前述した図1に示す液晶表示装置を完成させる。   Using the TFT substrate thus obtained, for example, the liquid crystal display device shown in FIG. 1 is completed by the method described below.

まず、上記のようにして作製したTFT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。   First, for example, polyimide is applied to the surface of the TFT substrate 1 manufactured as described above and dried, and then a rubbing process is performed to form an alignment film.

一方、対向基板2は、ガラス基板上に、例えばクロム(Cr)をマトリックス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。次に、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。遮光膜9とカラーフィルタ8上に、ITO膜のような透明導電性膜を共通電極7として配置することによって対向電極を形成する。そして、対向電極の最上層に例えばポリイミドを塗布し、乾燥した後、ラビング処理を行って配向膜11を形成する。   On the other hand, the counter substrate 2 forms the light shielding film 9 on the glass substrate by patterning, for example, chromium (Cr) in a matrix. Next, resin-made red, green, and blue color filters 8 are formed in the gaps between the light shielding films 9. A counter electrode is formed by disposing a transparent conductive film such as an ITO film as the common electrode 7 on the light shielding film 9 and the color filter 8. Then, for example, polyimide is applied to the uppermost layer of the counter electrode, and after drying, a rubbing process is performed to form the alignment film 11.

次いで、TFT基板1と対向基板2の配向膜11が形成されている面とを夫々対向するように配置し、樹脂製などのシール材16により、液晶の封入口を除いてTFT基板1と対向基板22枚とを貼り合わせる。このとき、TFT基板1と対向基板2との間には、スペーサー15を介在させるなどして2枚の基板間のギャップを略一定に保つ。   Next, the TFT substrate 1 and the surface of the counter substrate 2 on which the alignment film 11 is formed are arranged so as to oppose each other, and the TFT substrate 1 is opposed to the TFT substrate 1 by a sealing material 16 made of resin, excluding the liquid crystal sealing port. The 22 substrates are bonded together. At this time, a gap between the two substrates is kept substantially constant by interposing a spacer 15 between the TFT substrate 1 and the counter substrate 2.

このように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いくことにより、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、空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。   By placing the empty cell thus obtained in a vacuum and gradually returning it to atmospheric pressure with the sealing port immersed in liquid crystal, a liquid crystal material containing liquid crystal molecules is injected into the empty cell to form a liquid crystal layer. Form and seal the sealing port. Finally, polarizing plates 10 are attached to both sides of the empty cell to complete the liquid crystal panel.

次に、図1に示したように、液晶表示装置を駆動するドライバ回路13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となる開口を含む保持フレーム23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。   Next, as shown in FIG. 1, a driver circuit 13 for driving the liquid crystal display device is electrically connected to the liquid crystal panel and disposed on the side portion or the back surface portion of the liquid crystal panel. Then, the liquid crystal panel is held by the holding frame 23 including the opening serving as the display surface of the liquid crystal panel, the backlight 22 serving as the surface light source, the light guide plate 20, and the holding frame 23, thereby completing the liquid crystal display device.

(実施形態2)
図12を参照しながら、ポリシリコンTFT基板の実施形態を詳細に説明する。
(Embodiment 2)
An embodiment of a polysilicon TFT substrate will be described in detail with reference to FIG.

図12は、本発明に係るトップゲート型のTFT基板の好ましい実施形態を説明する概略断面説明図である。図12では、従来のTFT基板を示す前述した図2と同じ参照番号を付している。   FIG. 12 is a schematic cross-sectional explanatory view illustrating a preferred embodiment of a top gate type TFT substrate according to the present invention. In FIG. 12, the same reference numerals as those in FIG.

本実施形態は、活性半導体層として、アモルファスシリコンの代わりにポリシリコンを用いた点、ボトムゲート型ではなくトップゲート型のTFT基板を用いた点、及びソース−ドレイン電極およびゲート電極の配線材料としてではなくソース−ドレイン電極の配線材料として、本発明の要件を満足するAl−2原子%Ni−0.35%La合金を用いた点において、前述した実施形態1と、主に相違している。詳細には、図12に示す本実施形態のポリシリコンTFT基板では、活性半導体膜は、リンがドープされていないポリシリコン膜(poly−Si)とリンもしくはヒ素がイオン注入されたポリシリコン膜(npoly−Si)とから形成されている点で、前述した図3に示すアモルファスシリコンTFT基板と相違する。また、信号線は、層間絶縁膜(SiOx)を介して走査線と交差するように形成されている。 In this embodiment, as an active semiconductor layer, polysilicon is used instead of amorphous silicon, a top gate type TFT substrate is used instead of a bottom gate type, and a wiring material for a source-drain electrode and a gate electrode However, it is mainly different from Embodiment 1 described above in that an Al-2 atomic% Ni-0.35% La alloy that satisfies the requirements of the present invention is used as the wiring material of the source-drain electrodes. . Specifically, in the polysilicon TFT substrate of the present embodiment shown in FIG. 12, the active semiconductor film includes a polysilicon film (poly-Si) that is not doped with phosphorus and a polysilicon film in which phosphorus or arsenic is ion-implanted (poly-Si). n + poly-Si), which is different from the amorphous silicon TFT substrate shown in FIG. 3 described above. Further, the signal line is formed so as to intersect the scanning line through an interlayer insulating film (SiOx).

本実施形態によれば、バリアメタル層54を省略することができる。すなわち、従来のようにバリアメタル層を介在させることなく、TFTのソース−ドレイン電極29に用いられる配線材料を透明画素電極5と直接接続することができ、これによっても、従来のTFT基板と同程度以上の良好なTFT特性を実現できることを実験によって確認している。   According to this embodiment, the barrier metal layer 54 can be omitted. That is, the wiring material used for the source / drain electrode 29 of the TFT can be directly connected to the transparent pixel electrode 5 without interposing a barrier metal layer as in the prior art, and this also enables the same as the conventional TFT substrate. Experiments have confirmed that good TFT characteristics can be achieved.

本実施形態において、上記の合金をゲート電極の配線材料に適用すれば、バリアメタル層51、52を省略することができる。また、上記の合金をソース−ドレイン電極およびゲート電極の配線材料に適用すれば、バリアメタル層51、52、54を省略することができる。これらにおいても、従来のTFT基板と同程度以上の良好なTFT特性を実現できることを確認している。   In the present embodiment, the barrier metal layers 51 and 52 can be omitted if the above alloy is applied to the wiring material of the gate electrode. Further, if the above alloy is applied to the wiring material of the source-drain electrode and the gate electrode, the barrier metal layers 51, 52, 54 can be omitted. Also in these cases, it has been confirmed that good TFT characteristics equivalent to or higher than those of the conventional TFT substrate can be realized.

次に、図13から図19を参照しながら、図12に示す本発明に係るポリシリコンTFT基板の製造方法の一例を説明する。ここでは、ドレイン電極の配線材料として、Al−2原子%Ni−0.35%La合金を使用している。薄膜トランジスタは、ポリシリコン膜(poly−Si)を半導体層として用いたポリシリコンTFTである。図13から図19には、図12と同じ参照符号を付している。   Next, an example of a method for manufacturing the polysilicon TFT substrate according to the present invention shown in FIG. 12 will be described with reference to FIGS. Here, an Al-2 atomic% Ni-0.35% La alloy is used as the wiring material of the drain electrode. The thin film transistor is a polysilicon TFT using a polysilicon film (poly-Si) as a semiconductor layer. 13 to 19 are denoted by the same reference numerals as in FIG.

まず、ガラス基板1a上に、例えばプラズマCVD法などにより、基板温度約300℃程度で、厚さ50nm程度の窒化シリコン膜(SiNx)、厚さ100nm程度の酸化シリコン膜(SiOx)、および厚さ約50nm程度の水素化アモルファスシリコン膜(a−Si−H)を成膜する。次に、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(約470℃で1時間程度)およびレーザーアニールを行う。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、エネルギー約230mJ/cm2程度のレーザーを水素化アモルファスシリコン膜(a−Si−H)に照
射することにより、厚さが約0.3μm程度のポリシリコン膜(poly−Si)を得る(図13)。
First, a silicon nitride film (SiNx) having a thickness of about 50 nm, a silicon oxide film (SiOx) having a thickness of about 100 nm, and a thickness are formed on the glass substrate 1a by a plasma CVD method or the like, for example. A hydrogenated amorphous silicon film (a-Si-H) of about 50 nm is formed. Next, in order to convert the hydrogenated amorphous silicon film (a-Si-H) into polysilicon, heat treatment (about 1 hour at about 470 ° C.) and laser annealing are performed. After the dehydrogenation treatment, the hydrogenated amorphous silicon film (a-Si-H) is irradiated with a laser having an energy of about 230 mJ / cm 2 using, for example, an excimer laser annealing apparatus, so that the thickness is about 0. A polysilicon film (poly-Si) of about 3 μm is obtained (FIG. 13).

次いで、図14に示すように、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。次に、図15に示すように、厚さが約100nm程度の酸化シリコン膜(SiOx)を成膜し、ゲート絶縁膜27を形成する。ゲート絶縁膜27の上に、スパッタリング等によって、厚さ約200nm程度のAl−2原子%Ni−0.35%La合金薄膜および厚さ約50nm程度のMo薄膜52を積層した後、プラズマエッチング等の方法でパターニングする。これにより、走査線と一体のゲート電極26が形成される。   Next, as shown in FIG. 14, the polysilicon film (poly-Si) is patterned by plasma etching or the like. Next, as shown in FIG. 15, a silicon oxide film (SiOx) having a thickness of about 100 nm is formed, and a gate insulating film 27 is formed. An Al-2 atomic% Ni-0.35% La alloy thin film having a thickness of about 200 nm and a Mo thin film 52 having a thickness of about 50 nm are stacked on the gate insulating film 27 by sputtering or the like, and then plasma etching or the like. Patterning is performed by Thereby, the gate electrode 26 integral with the scanning line is formed.

続いて、図16に示すように、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、例えばリンを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(npoly−Si)を形成する。次に、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リンを拡散させる。
Subsequently, as shown in FIG. 16, a mask is formed with a photoresist 31, and, for example, phosphorus is doped with, for example, about 1 × 10 15 atoms / cm 2 at about 50 keV by an ion implantation apparatus or the like, and a polysilicon film (poly- An n + type polysilicon film (n + poly-Si) is formed on a part of Si). Next, the photoresist 31 is peeled off, and phosphorus is diffused by heat treatment at about 500 ° C., for example.

次いで、図17に示すように、例えばプラズマCVD装置などを用いて、厚さ500nm程度の酸化シリコン膜(SiOx)を基板温度約250℃程度で成膜し、層間絶縁膜を形成した後、同様にフォトレジストによってパターニングしたマスクを用いて層間絶縁膜(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する。スパッタリングにより、厚さ50nm程度のMo膜53と厚さ450nm程度のAl−2原子%Ni−0.35%La合金薄膜を成膜した後、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およびドレイン電極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(npoly−Si)にコンタクトされる。 Next, as shown in FIG. 17, a silicon oxide film (SiOx) having a thickness of about 500 nm is formed at a substrate temperature of about 250 ° C. using a plasma CVD apparatus, for example, and an interlayer insulating film is formed. The interlayer insulating film (SiOx) and the silicon oxide film of the gate insulating film 27 are dry-etched using a mask patterned with photoresist to form contact holes. By sputtering, a Mo film 53 with a thickness of about 50 nm and an Al-2 atomic% Ni-0.35% La alloy thin film with a thickness of about 450 nm are formed and then patterned to form a source electrode 28 integrated with the signal line. And the drain electrode 29 is formed. As a result, the source electrode 28 and the drain electrode 29 are contacted with the n + type polysilicon film (n + poly-Si) through the contact holes, respectively.

次いで、図18に示すように、プラズマCVD装置などにより、厚さ500nm程度の窒化シリコン膜(SiNx)を基板温度250℃程度で成膜し、層間絶縁膜を形成する。層間絶縁膜の上にフォトレジスト層31を形成した後、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窒化シリコン膜(SiNx)にコンタクトホール32を形成する。   Next, as shown in FIG. 18, a silicon nitride film (SiNx) having a thickness of about 500 nm is formed at a substrate temperature of about 250 ° C. by a plasma CVD apparatus or the like to form an interlayer insulating film. After the photoresist layer 31 is formed on the interlayer insulating film, the silicon nitride film (SiNx) is patterned, and contact holes 32 are formed in the silicon nitride film (SiNx) by, for example, dry etching.

次に、図19に示すように、例えば酸素プラズマによるアッシング工程を経た後、前述した実施形態1と同様にしてアミン系の剥離液などを用いてフォトレジストを剥離してから、ITO膜を成膜し、ウエットエッチングによるパターニングを行って画素電極5を形成する。   Next, as shown in FIG. 19, after passing through an ashing process using, for example, oxygen plasma, the photoresist is stripped using an amine stripping solution in the same manner as in the first embodiment, and then an ITO film is formed. The pixel electrode 5 is formed by patterning by wet etching.

このようにして作製されたポリシリコンTFT基板では、ドレイン電極29は画素電極5に直接コンタクトされている。ドレイン電極29を構成するAl−2原子%Ni−0.35%La合金薄膜と画素電極5との界面にはNi濃化層が形成されており、接続抵抗が低減されると共に、前述したグループXに属する元素の金属間化合物も析出しているため、Alの再結晶が促進され、Al合金薄膜自体の電気抵抗も大幅に低減されるようになる。   In the polysilicon TFT substrate thus manufactured, the drain electrode 29 is in direct contact with the pixel electrode 5. A Ni concentrated layer is formed at the interface between the Al-2 atomic% Ni-0.35% La alloy thin film constituting the drain electrode 29 and the pixel electrode 5 to reduce the connection resistance. Since the intermetallic compounds of the elements belonging to X are also precipitated, the recrystallization of Al is promoted, and the electric resistance of the Al alloy thin film itself is greatly reduced.

次に、トランジスタの特性を安定させるため、例えば250℃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。   Next, in order to stabilize the characteristics of the transistor, for example, annealing is performed at about 250 ° C. for about 1 hour to complete a polysilicon TFT array substrate.

第2の実施形態に係るTFT基板、および該TFT基板を備えた液晶表示装置によれば、前述した第1の実施形態に係るTFT基板と同様の効果が得られる。また、第2の実施形態におけるAl合金は、反射型液晶の反射電極として用いることもできる。   According to the TFT substrate according to the second embodiment and the liquid crystal display device including the TFT substrate, the same effects as those of the TFT substrate according to the first embodiment described above can be obtained. Further, the Al alloy in the second embodiment can also be used as a reflective electrode of a reflective liquid crystal.

このようにして得られるTFTアレイ基板を用い、前述した実施形態1のTFT基板と同様にして液晶表示装置を完成させる。   Using the TFT array substrate thus obtained, a liquid crystal display device is completed in the same manner as the TFT substrate of Embodiment 1 described above.

以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、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含まれる。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited by the following examples, and may be appropriately modified within a range that can be adapted to the purpose described below. It is also possible to implement, and they are all included in the technical scope of the present invention.

(実施例1)
表1、表3、表5、表7、表9、および表11に示す種々の合金組成のAl合金薄膜について、以下に示すように、当該Al合金薄膜自体の電気抵抗率、および当該Al合金薄膜を画素電極に直接接続したときのダイレクト接触抵抗率を測定するとともに、当該Al合金薄膜を250℃で30分間加熱したときの耐熱性(ヒロック密度)を調べた。
(Example 1)
Regarding the Al alloy thin films having various alloy compositions shown in Table 1, Table 3, Table 5, Table 7, Table 9, and Table 11, as shown below, the electrical resistivity of the Al alloy thin film itself, and the Al alloy The direct contact resistivity when the thin film was directly connected to the pixel electrode was measured, and the heat resistance (hillock density) when the Al alloy thin film was heated at 250 ° C. for 30 minutes was examined.

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)
2)薄膜形成条件: 雰囲気ガス=アルゴン、圧力=3mTorr、厚さ=200nm
3)加熱条件:250℃×30分
4)Al合金における各合金元素の含有量
実験に供した種々のAl合金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。
5)Al合金薄膜自体の電気抵抗率の測定法:
Al合金薄膜自体の電気抵抗率をケルビンパターンを用いて4端子法で測定し、電気抵抗率が7μΩ・cm以下のものを良好(○)、7μΩ・cm超のものを不良(×)と評価した。
1) Configuration of pixel electrode: Indium tin oxide (ITO) in which 10% by mass of tin oxide is added to indium oxide
2) Thin film formation conditions: Atmospheric gas = argon, pressure = 3 mTorr, thickness = 200 nm
3) Heating conditions: 250 ° C. × 30 minutes 4) Content of each alloy element in Al alloy The content of each alloy element in various Al alloys subjected to the experiment was determined by ICP emission analysis (inductively coupled plasma emission analysis) method. Asked.
5) Measuring method of electrical resistivity of Al alloy thin film itself:
The electrical resistivity of the Al alloy thin film itself is measured by a four-terminal method using a Kelvin pattern, and those with an electrical resistivity of 7 μΩ · cm or less are evaluated as good (◯), and those with a resistivity exceeding 7 μΩ · cm are evaluated as poor (×). did.

6)ダイレクト接触抵抗率の測定法:
図20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)を行う。具体的には、図20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、接続部Cのダイレクト接触抵抗率Rを[R=(V2
1)/I2]として求めた。ダイレクト接続抵抗率が1kΩ以下のものを良好(○)、1kΩ超のものを不良(×)と評価した。
6) Measuring method of direct contact resistivity:
A Kelvin pattern (contact hole size: 10 μm square) shown in FIG. 20 is prepared, and four-terminal measurement is performed (a method of passing a current through an ITO-Al alloy and measuring a voltage drop between the ITO-Al alloy at another terminal). . Specifically, by passing a current I between I 1 and I 2 in FIG. 20 and monitoring a voltage V between V 1 and V 2 , the direct contact resistivity R of the connection portion C is set to [R = (V 2
Was determined as V 1) / I 2]. A direct connection resistivity of 1 kΩ or less was evaluated as good (◯), and a value exceeding 1 kΩ was evaluated as defective (×).

7)耐熱性測定法:
前述した(3)に示す条件でガラス基板上にAl合金薄膜のみを形成した。次に、10μm幅のラインアンドスペースパターンを形成し、250℃×30分の真空加熱処理を行った後、SEMで配線表面を観察し、直径0.1μm以上のヒロックの個数をカウントする。ヒロック密度が1×10-9個/m2以下のものを良好(○)、1×10-9個/m2超のものを不良(×)と評価した。
7) Heat resistance measurement method:
Only an Al alloy thin film was formed on the glass substrate under the conditions described in (3) above. Next, a line and space pattern having a width of 10 μm is formed and subjected to a vacuum heat treatment at 250 ° C. for 30 minutes, and then the surface of the wiring is observed with an SEM, and the number of hillocks having a diameter of 0.1 μm or more is counted. Hillock density of 1 × 10 -9 pieces / m 2 or less of a good thing (○), was evaluated as a 1 × 10 -9 cells / m 2 than bad (×).

8)α含有濃化層の厚さおよび当該濃化層中のα含有量の測定法:
表1、表3、表5、表7、表9、および表11に示す一部の試料について、熱処理後におけるα含有濃化層(表1ではNi濃化層、表2ではAg濃化層、表3ではZn濃化層、表4ではCu濃化層、表5ではGe濃化層)の厚さを、日立製作所製「FE−TEM HF−2000」を用いた断面TEM観察によって求めた。更に、α含有濃化層中のα含有量を、上記の断面TEM観察試料からEDX(KEVEX社製シグマ)による組成分析を行うことによって求めた。
8) Method for measuring the thickness of the α-containing concentrated layer and the α content in the concentrated layer:
For some samples shown in Table 1, Table 3, Table 5, Table 7, Table 9, and Table 11, the α-containing concentrated layer after heat treatment (Ni concentrated layer in Table 1, Ag concentrated layer in Table 2) In Table 3, the thickness of the Zn-enriched layer, Table 4 the Cu-enriched layer, and Table 5 the Ge-enriched layer) were determined by cross-sectional TEM observation using “FE-TEM HF-2000” manufactured by Hitachi, Ltd. . Furthermore, the α content in the α-containing concentrated layer was determined by performing a composition analysis using EDX (Sigma, manufactured by KEVEX) from the cross-sectional TEM observation sample.

これらの結果を表1から表10に併記する。   These results are also shown in Tables 1 to 10.

表1は、グループαに属する元素がNiであるAl−Ni系合金について、第三成分の種類を種々変化させたときの結果を示している。   Table 1 shows the results when various types of the third component are changed for the Al—Ni-based alloy whose element belonging to the group α is Ni.

表1中、No.3からNo.21は、第三成分としてグループXに属する元素を種々の範囲で添加したAl−2原子%Ni−X合金の結果を、No.22からNo.32は、第三成分としてグループZに属する元素を種々の範囲で添加したAl−2原子%Ni−Z合金の結果を、それぞれ、示している。   In Table 1, No. 3 to No. No. 21 shows the results of an Al-2 atomic% Ni-X alloy to which an element belonging to group X as a third component is added in various ranges. 22 to No. Nos. 32 show the results of Al-2 atomic% Ni-Z alloys to which elements belonging to group Z are added in various ranges as the third component.

表1に示すように、第三成分として所定量のXまたはZに属する元素を添加したNo.4からNo.19の本発明例は、第三成分の元素を添加しないNo.1に比べて耐熱性が向上しており、しかも、Al合金薄膜自体の電気抵抗率およびダイレクト接触抵抗率(80μm角のコンタクトホールサイズを使用)のすべてに優れている。これに対し、第三成分の添加量が少ないNo.3および22の比較例は耐熱性が低下しており、第三成分の添加量が多いNo.20、21、31、32は、Al合金薄膜自体の電気抵抗率が低下した。   As shown in Table 1, No. 1 to which a predetermined amount of an element belonging to X or Z was added as a third component was added. 4 to No. No. 19 of the present invention, No. 19 in which the third component element is not added. Compared to 1, the heat resistance is improved, and the Al alloy thin film itself is excellent in both electrical resistivity and direct contact resistivity (using a contact hole size of 80 μm square). On the other hand, No. 3 in which the added amount of the third component is small. In Comparative Examples 3 and 22, the heat resistance is low, and the amount of the third component added is large. In 20, 21, 31, and 32, the electrical resistivity of the Al alloy thin film itself decreased.

表1中、No.34からNo.38は、第三成分としてグループXに属する元素であるPtを1原子%添加したAl−Ni−1原子%Ptについて、Niの添加量を種々変化させたときの結果を、No.39からNo.43は、第三成分としてグループZに属する元素であるTaを0.5原子%添加したAl−Ni−0.5原子%Taについて、Niの添加量を種々変化させたときの結果を、それぞれ、示している。   In Table 1, No. 34 to No. No. 38 shows the results obtained when various addition amounts of Ni were changed for Al—Ni-1 atomic% Pt added with 1 atomic% of Pt which is an element belonging to group X as the third component. 39 to No. 43 shows the results when the addition amount of Ni was variously changed for Al-Ni-0.5 atomic% Ta added with 0.5 atomic% of Ta which is an element belonging to group Z as the third component. Show.

表1に示すように、所定量のNiを添加したNo.34から37、およびNo.40から42の本発明例は、いずれも、耐熱性および電気抵抗率のすべてにおいて、良好な特性を備えている。これに対し、Niの添加量が少ないNo.34およびNo.39の比較例は、ダイレクト接触抵抗率が低下しており、Niの添加量が多いNo.38およびNo.43の比較例は、Al合金薄膜自体の電気抵抗率が低下した。   As shown in Table 1, No. 1 to which a predetermined amount of Ni was added. 34 to 37, and All of the inventive examples 40 to 42 have good characteristics in all of heat resistance and electrical resistivity. On the other hand, No. with a small amount of Ni added. 34 and no. In the comparative example No. 39, the direct contact resistivity was lowered and the amount of Ni added was large. 38 and no. In Comparative Example 43, the electrical resistivity of the Al alloy thin film itself decreased.

一方、No.2および33は、第三成分の元素が本発明で規定するグループに属しない元素を添加した例であり、いずれも、耐熱性に劣っている。   On the other hand, no. 2 and 33 are examples in which the element of the third component is added as an element not belonging to the group defined in the present invention, and both are inferior in heat resistance.

なお、表1において、本発明の要件を満足する上記の各本発明例について、熱処理後のNi濃化層の厚さおよびNi濃化層中のNi含有量を測定したところ、いずれも、Ni濃化層の厚さは約0.5〜2nmの範囲内であり、Ni濃化層中のNi含有量は各Al合金薄膜全体の平均Ni濃度に対して、おおむね、2〜9倍の範囲内であった(表1には示さず)。   In Table 1, for each of the above inventive examples satisfying the requirements of the present invention, the thickness of the Ni concentrated layer after the heat treatment and the Ni content in the Ni concentrated layer were measured. The thickness of the concentrated layer is in the range of about 0.5 to 2 nm, and the Ni content in the Ni concentrated layer is generally in the range of 2 to 9 times the average Ni concentration of each Al alloy thin film as a whole. (Not shown in Table 1).

表1には、第三成分として、グループXまたはグループZに属する元素の一部について、添加量を変えた実験結果を示しているが、表1に示す元素以外の、グループXまたはグループZに属する他の元素についても、同様の傾向を示す実験結果が得られることを確認している。   Table 1 shows the experimental results in which the addition amount was changed for a part of the elements belonging to group X or group Z as the third component, but in group X or group Z other than the elements shown in Table 1, It has been confirmed that the experimental results showing the same tendency can be obtained for the other elements to which it belongs.

表2は、グループαに属する元素がNiであるAl−Ni系合金について、第三成分の種類を種々変化させたときのダイレクト接触抵抗率の結果(10μm角のコンタクトホールを使用)を示している。表2中、No.11は、Al−2%Nd合金薄膜にMoをバリアメタル層として介在させた従来例である。   Table 2 shows the results of direct contact resistivity (using 10 μm square contact holes) for various types of the third component for Al—Ni alloys whose element belonging to group α is Ni. Yes. In Table 2, No. 11 is a conventional example in which Mo is interposed as a barrier metal layer in an Al-2% Nd alloy thin film.

表2に示すように、No.1からNo.9の試料は、いずれも、従来例のNo.11とほぼ同程度の、優れたダイレクト接触抵抗性を備えている。   As shown in Table 2, no. 1 to No. All of the samples of No. 9 are No. of the conventional example. It has excellent direct contact resistance that is almost the same as 11.

これに対し、純Al薄膜を用いたNo.10は、ダイレクト接触抵抗性に劣っている。   In contrast, No. 1 using a pure Al thin film. No. 10 is inferior in direct contact resistance.

なお、表2には、グループXに属する元素の一部についての実験結果を示しているが、グループXに属する他の元素についても、上記と同様に、優れたダイレクト接触抵抗性を示すことを実験によって確認している。また、グループXに属する元素の代わりにグループZに属する元素を用いた場合においても、上記と同様、優れたダイレクト接触抵抗性を示すことを実験によって確認している。   Table 2 shows the experimental results for some of the elements belonging to Group X, but other elements belonging to Group X also exhibit excellent direct contact resistance as described above. Confirmed by experiments. In addition, even when an element belonging to group Z is used instead of an element belonging to group X, it has been confirmed by experiments that excellent direct contact resistance is exhibited as described above.

表3は、グループαに属する元素がAgであるAl−Ag系合金について、第三成分の種類を種々変化させたときの結果を示している。   Table 3 shows the results when the type of the third component is variously changed for the Al—Ag alloy whose element belonging to the group α is Ag.

表3中、No.3からNo.20は、第三成分としてグループXに属する元素を種々の範囲で添加したAl−2原子%Ag−X合金の結果を、No.21からNo.30は、第三成分としてグループZに属する元素を種々の範囲で添加したAl−2原子%Ag−Z合金の結果を、それぞれ、示している。   In Table 3, No. 3 to No. No. 20 shows the results of an Al-2 atomic% Ag-X alloy to which elements belonging to group X as a third component are added in various ranges. 21 to No. 30 shows the results of the Al-2 atomic% Ag-Z alloys to which the elements belonging to the group Z are added in various ranges as the third component.

表3に示すように、第三成分として所定量のXまたはZに属する元素を添加したNo.4からNo.18の本発明例は、第三成分の元素を添加しないNo.1に比べて耐熱性が向上しており、しかも、Al合金薄膜自体の電気抵抗率およびダイレクト接触抵抗率のすべてに優れている。これに対し、第三成分の添加量が少ないNo.3および21の比較例は耐熱性が低下しており、第三成分の添加量が多いNo.19、20、29、30は、Al合金薄膜自体の電気抵抗率が増加した。   As shown in Table 3, No. 1 to which a predetermined amount of an element belonging to X or Z was added as a third component was added. 4 to No. In the 18th invention example, No. 3 element is not added. Compared to 1, the heat resistance is improved, and the Al alloy thin film itself has excellent electrical resistivity and direct contact resistivity. On the other hand, No. 3 with a small amount of the third component added. In Comparative Examples 3 and 21, the heat resistance is low, and the amount of the third component added is large. Nos. 19, 20, 29, and 30 have increased electrical resistivity of the Al alloy thin film itself.

表3中、No.32からNo.36は、第三成分としてグループXに属する元素であるLaを1原子%添加したAl−Ag−1原子%Laについて、Agの添加量を種々変化させたときの結果を、No.37からNo.41は、第三成分としてグループZに属する元素であるTaを0.5原子%添加したAl−Ag−0.5原子%Taについて、Agの添加量を種々変化させたときの結果を、それぞれ、示している。   In Table 3, No. 32 to No. No. 36 shows the results obtained when various addition amounts of Ag were changed for Al-Ag-1 atomic% La added with 1 atomic% of La which is an element belonging to group X as the third component. 37 to No. 41 shows the results when the addition amount of Ag was variously changed for Al-Ag-0.5 atomic% Ta added with 0.5 atomic% of Ta, which is an element belonging to group Z, as the third component. Show.

表3に示すように、所定量のAgを添加したNo.33から35、およびNo.38から40の本発明例は、いずれも、耐熱性および電気抵抗率のすべてにおいて、良好な特性を備えている。これに対し、Agの添加量が少ないNo.32およびNo.37の比較例は、ダイレクト接触抵抗率が低下しており、Agの添加量が多いNo.36およびNo.41の比較例は、Al合金薄膜自体の電気抵抗率が増加した。   As shown in Table 3, No. 1 to which a predetermined amount of Ag was added. 33 to 35, and The present invention examples 38 to 40 all have good characteristics in all of heat resistance and electrical resistivity. On the other hand, No. with a small amount of Ag added. 32 and no. In the comparative example No. 37, the direct contact resistivity is low and the amount of Ag added is large. 36 and no. In Comparative Example 41, the electrical resistivity of the Al alloy thin film itself increased.

一方、No.2および31は、第三成分の元素が本発明で規定するグループに属しない元素を添加した例であり、No.2は電気抵抗率が高く、No.31は、耐熱性に劣っている。   On the other hand, no. Nos. 2 and 31 are examples in which an element whose third component element does not belong to the group defined in the present invention is added. No. 2 has a high electrical resistivity. 31 is inferior in heat resistance.

なお、表3において、本発明の要件を満足する上記の各本発明例について、熱処理後のAg濃化層の厚さおよびAg濃化層中のAg含有量を測定したところ、いずれも、Ag濃化層の厚さは約0.5〜2nmの範囲内であり、Ag濃化層中のAg含有量は各Al合金薄膜全体の平均Ag濃度に対して、おおむね、2〜9倍の範囲内であった(表2には示さず)。   In Table 3, the thickness of the Ag concentrated layer after heat treatment and the Ag content in the Ag concentrated layer were measured for each of the above inventive examples satisfying the requirements of the present invention. The thickness of the concentrated layer is in the range of about 0.5 to 2 nm, and the Ag content in the Ag concentrated layer is generally in the range of 2 to 9 times the average Ag concentration of each Al alloy thin film. (Not shown in Table 2).

表3には、第三成分として、グループXまたはグループZに属する元素の一部について、添加量を変えた実験結果を示しているが、表3に示す元素以外の、グループXまたはグループZに属する他の元素についても、同様の傾向を示す実験結果が得られることを確認している。   Table 3 shows the experimental results in which the addition amount was changed for a part of the elements belonging to group X or group Z as the third component, but in group X or group Z other than the elements shown in Table 3, It has been confirmed that the experimental results showing the same tendency can be obtained for the other elements to which it belongs.

表4は、グループαに属する元素がAgであるAl−Ag系合金について、第三成分の種類を種々変化させたときのダイレクト接触抵抗率の結果(10μm角のコンタクトホールを用いたとき)を示している。   Table 4 shows the results of direct contact resistivity (when using a 10 μm square contact hole) when the type of the third component is variously changed for an Al—Ag alloy whose element belonging to group α is Ag. Show.

表4に示すように、No.1からNo.8の試料は、いずれも、表2に示す従来例のNo.11とほぼ同程度の、優れたダイレクト接触抵抗性を備えている。   As shown in Table 4, no. 1 to No. All of the samples of No. 8 were the conventional samples No. 1 shown in Table 2. It has excellent direct contact resistance that is almost the same as 11.

なお、表4には、グループXに属する元素の一部についての実験結果を示しているが、グループXに属する他の元素についても、上記と同様に、優れたダイレクト接触抵抗性を示すことを実験によって確認している。また、グループXに属する元素の代わりにグループZに属する元素を用いた場合においても、上記と同様、優れたダイレクト接触抵抗性を示すことを実験によって確認している。   Table 4 shows the experimental results for some of the elements belonging to Group X, but other elements belonging to Group X also exhibit excellent direct contact resistance, as described above. Confirmed by experiments. In addition, even when an element belonging to group Z is used instead of an element belonging to group X, it has been confirmed by experiments that excellent direct contact resistance is exhibited as described above.

表5は、グループαに属する元素がZnであるAl−Zn系合金について、第三成分の種類を種々変化させたときの結果を示している。   Table 5 shows the results when various types of the third component are changed for the Al—Zn-based alloy whose element belonging to the group α is Zn.

表5中、No.3からNo.20は、第三成分としてグループXに属する元素を種々の範囲で添加したAl−2原子%Zn−X合金の結果を、No.21からNo.30は、第三成分としてグループZに属する元素を種々の範囲で添加したAl−2原子%Zn−Z合金の結果を、それぞれ、示している。   In Table 5, No. 3 to No. No. 20 shows the results of an Al-2 atomic% Zn-X alloy in which an element belonging to group X as a third component is added in various ranges. 21 to No. 30 shows the results of the Al-2 atomic% Zn-Z alloy to which the elements belonging to the group Z are added in various ranges as the third component.

表5に示すように、第三成分として所定量のXまたはZに属する元素を添加したNo.4からNo.18の本発明例は、第三成分の元素を添加しないNo.1に比べて耐熱性が向上しており、しかも、Al合金薄膜自体の電気抵抗率およびダイレクト接触抵抗率のすべてに優れている。これに対し、第三成分の添加量が少ないNo.3および21の比較例は耐熱性が低下しており、第三成分の添加量が多いNo.19、20、29、30は、Al合金薄膜自体の電気抵抗率が増加した。   As shown in Table 5, No. 1 to which a predetermined amount of an element belonging to X or Z was added as a third component was added. 4 to No. In the 18th invention example, No. 3 element is not added. Compared to 1, the heat resistance is improved, and the Al alloy thin film itself has excellent electrical resistivity and direct contact resistivity. On the other hand, No. 3 in which the added amount of the third component is small. In Comparative Examples 3 and 21, the heat resistance is low, and the amount of the third component added is large. Nos. 19, 20, 29, and 30 have increased electrical resistivity of the Al alloy thin film itself.

表5中、No.32からNo.36は、第三成分としてグループXに属する元素であるLaを1原子%添加したAl−Zn−1原子%Laについて、Znの添加量を種々変化させたときの結果を、No.37からNo.41は、第三成分としてグループZに属する元素であるTaを0.5原子%添加したAl−Zn−0.5原子%Taについて、Znの添加量を種々変化させたときの結果を、それぞれ、示している。   In Table 5, No. 32 to No. No. 36 shows the results when various addition amounts of Zn were changed for Al-Zn-1 atomic% La added with 1 atomic% of La which is an element belonging to group X as the third component. 37 to No. 41 shows the results when the addition amount of Zn was variously changed for Al-Zn-0.5 atomic% Ta added with 0.5 atomic% of Ta which is an element belonging to group Z as the third component. Show.

表5に示すように、所定量のZnを添加したNo.33から35、およびNo.38から40の本発明例は、いずれも、耐熱性および電気抵抗率のすべてにおいて、良好な特性を備えている。これに対し、Znの添加量が少ないNo.32およびNo.37の比較例は、ダイレクト接触抵抗率が低下しており、Znの添加量が多いNo.36およびNo.41の比較例は、Al合金薄膜自体の電気抵抗率が増加した。   As shown in Table 5, No. 1 to which a predetermined amount of Zn was added. 33 to 35, and The present invention examples 38 to 40 all have good characteristics in all of heat resistance and electrical resistivity. On the other hand, No. 2 with a small amount of Zn added. 32 and no. In the comparative example No. 37, the direct contact resistivity is low and the amount of Zn added is large. 36 and no. In Comparative Example 41, the electrical resistivity of the Al alloy thin film itself increased.

一方、No.2および31は、第三成分の元素が本発明で規定するグループに属しない元素を添加した例であり、No.2は電気抵抗率が高く、No.31は、耐熱性に劣っている。   On the other hand, no. Nos. 2 and 31 are examples in which an element whose third component element does not belong to the group defined in the present invention is added. No. 2 has a high electrical resistivity. 31 is inferior in heat resistance.

なお、表5において、本発明の要件を満足する上記の各本発明例について、熱処理後のZn濃化層の厚さおよびZn濃化層中のAg含有量を測定したところ、いずれも、Zn濃化層の厚さは約0.5〜2nmの範囲内であり、Zn濃化層中のZn含有量は各Al合金薄膜全体の平均Zn濃度に対して、おおむね、2〜9倍の範囲内であった(表5には示さず)。   In Table 5, the thickness of the Zn concentrated layer after the heat treatment and the Ag content in the Zn concentrated layer were measured for each of the above inventive examples satisfying the requirements of the present invention. The thickness of the concentrated layer is in the range of about 0.5 to 2 nm, and the Zn content in the Zn concentrated layer is generally in the range of 2 to 9 times the average Zn concentration of each Al alloy thin film. (Not shown in Table 5).

表5には、第三成分として、グループXまたはグループZに属する元素の一部について、添加量を変えた実験結果を示しているが、表5に示す元素以外の、グループXまたはグループZに属する他の元素についても、同様の傾向を示す実験結果が得られることを確認している。   Table 5 shows the experimental results in which the addition amount was changed for a part of the elements belonging to group X or group Z as the third component, but in group X or group Z other than the elements shown in Table 5, It has been confirmed that the experimental results showing the same tendency can be obtained for the other elements to which it belongs.

表6は、グループαに属する元素がZnであるAl−Zn系合金について、第三成分の種類を種々変化させたときのダイレクト接触抵抗率の結果(10μm角のコンタクトホールを用いたとき)を示している。   Table 6 shows the results of direct contact resistivity (when a 10 μm square contact hole is used) when the type of the third component is variously changed for an Al—Zn alloy whose element belonging to group α is Zn. Show.

表6に示すように、No.1からNo.8の試料は、いずれも、表2に示す従来例のNo.11とほぼ同程度の、優れたダイレクト接触抵抗性を備えている。   As shown in Table 6, no. 1 to No. All of the samples of No. 8 were the conventional samples No. 1 shown in Table 2. It has excellent direct contact resistance that is almost the same as 11.

なお、表6には、グループXに属する元素の一部についての実験結果を示しているが、グループXに属する他の元素についても、上記と同様に、優れたダイレクト接触抵抗性を示すことを実験によって確認している。また、グループXに属する元素の代わりにグループZに属する元素を用いた場合においても、上記と同様、優れたダイレクト接触抵抗性を示すことを実験によって確認している。   Table 6 shows the experimental results for some of the elements belonging to Group X, but other elements belonging to Group X also exhibit excellent direct contact resistance, as described above. Confirmed by experiments. In addition, even when an element belonging to group Z is used instead of an element belonging to group X, it has been confirmed by experiments that excellent direct contact resistance is exhibited as described above.

表7は、グループαに属する元素がCuであるAl−Cu系合金について、第三成分の種類を種々変化させたときの結果を示している。   Table 7 shows the results when various types of the third component are changed for the Al—Cu based alloy whose element belonging to the group α is Cu.

表7中、No.3からNo.20は、第三成分としてグループXに属する元素を種々の範囲で添加したAl−2原子%Cu−X合金の結果を、No.21からNo.30は、第三成分としてグループZに属する元素を種々の範囲で添加したAl−2原子%Cu−Z合金の結果を、それぞれ、示している。   In Table 7, No. 3 to No. No. 20 shows the results of the Al-2 atomic% Cu-X alloy in which elements belonging to group X as a third component are added in various ranges. 21 to No. 30 shows the results of the Al-2 atomic% Cu-Z alloy to which the elements belonging to the group Z are added in various ranges as the third component.

表7に示すように、第三成分として所定量のXまたはZに属する元素を添加したNo.4からNo.18の本発明例は、第三成分の元素を添加しないNo.1に比べて耐熱性が向上しており、しかも、Al合金薄膜自体の電気抵抗率およびダイレクト接触抵抗率のすべてに優れている。これに対し、第三成分の添加量が少ないNo.3および21の比較例は耐熱性が低下しており、第三成分の添加量が多いNo.19、20、29、30は、Al合金薄膜自体の電気抵抗率が増加した。   As shown in Table 7, No. 1 to which a predetermined amount of an element belonging to X or Z was added as a third component was added. 4 to No. In the 18th invention example, No. 3 element is not added. Compared to 1, the heat resistance is improved, and the Al alloy thin film itself has excellent electrical resistivity and direct contact resistivity. On the other hand, No. 3 in which the added amount of the third component is small. In Comparative Examples 3 and 21, the heat resistance is low, and the amount of the third component added is large. Nos. 19, 20, 29, and 30 have increased electrical resistivity of the Al alloy thin film itself.

表7中、No.32からNo.36は、第三成分としてグループXに属する元素であるLaを1原子%添加したAl−Cu−1原子%Laについて、Cuの添加量を種々変化させたときの結果を、No.37からNo.41は、第三成分としてグループZに属する元素であるTaを0.5原子%添加したAl−Cu−0.5原子%Taについて、Cuの添加量を種々変化させたときの結果を、それぞれ、示している。   In Table 7, No. 32 to No. No. 36 shows the results when various addition amounts of Cu were changed for Al—Cu-1 atomic% La added with 1 atomic% of La which is an element belonging to group X as the third component. 37 to No. 41 shows the results when various addition amounts of Cu were changed for Al-Cu-0.5 atomic% Ta added with 0.5 atomic% of Ta which is an element belonging to group Z as the third component. Show.

表7に示すように、所定量のCuを添加したNo.33から35、およびNo.38から40の本発明例は、いずれも、耐熱性および電気抵抗率のすべてにおいて、良好な特性を備えている。これに対し、Cuの添加量が少ないNo.32およびNo.37の比較例は、ダイレクト接触抵抗率が低下しており、Cuの添加量が多いNo.36およびNo.41の比較例は、Al合金薄膜自体の電気抵抗率が増加した。   As shown in Table 7, no. 33 to 35, and The present invention examples 38 to 40 all have good characteristics in all of heat resistance and electrical resistivity. On the other hand, No. with a small amount of Cu added. 32 and no. In the comparative example No. 37, the direct contact resistivity is low and the amount of Cu added is large. 36 and no. In Comparative Example 41, the electrical resistivity of the Al alloy thin film itself increased.

一方、No.2および31は、第三成分の元素が本発明で規定するグループに属しない元素を添加した例であり、No.2は電気抵抗率が高く、No.31は、耐熱性に劣っている。   On the other hand, no. Nos. 2 and 31 are examples in which an element whose third component element does not belong to the group defined in the present invention is added. No. 2 has a high electrical resistivity. 31 is inferior in heat resistance.

なお、表7において、本発明の要件を満足する上記の各本発明例について、熱処理後のCu濃化層の厚さおよびCu濃化層中のAg含有量を測定したところ、いずれも、Cu濃化層の厚さは約0.5〜2nmの範囲内であり、Cu濃化層中のCu含有量は各Al合金薄膜全体の平均Cu濃度に対して、おおむね、2〜9倍の範囲内であった(表7には示さず)。   In Table 7, for each of the above inventive examples satisfying the requirements of the present invention, the thickness of the Cu concentrated layer after heat treatment and the Ag content in the Cu concentrated layer were measured. The thickness of the concentrated layer is in the range of about 0.5 to 2 nm, and the Cu content in the Cu concentrated layer is generally in the range of 2 to 9 times the average Cu concentration of each Al alloy thin film as a whole. (Not shown in Table 7).

表7には、第三成分として、グループXまたはグループZに属する元素の一部について、添加量を変えた実験結果を示しているが、表7に示す元素以外の、グループXまたはグループZに属する他の元素についても、同様の傾向を示す実験結果が得られることを確認している。   Table 7 shows the experimental results in which the addition amount was changed for a part of the elements belonging to group X or group Z as the third component, but in group X or group Z other than the elements shown in Table 7, It has been confirmed that the experimental results showing the same tendency can be obtained for the other elements to which it belongs.

表8は、グループαに属する元素がCuであるAl−Cu系合金について、第三成分の種類を種々変化させたときのダイレクト接触抵抗率の結果(10μm角のコンタクトホールを用いたとき)を示している。   Table 8 shows the results of direct contact resistivity (when using a 10 μm square contact hole) with respect to an Al—Cu alloy whose element belonging to group α is Cu. Show.

表8に示すように、No.1からNo.8の試料は、いずれも、表2に示す従来例のNo.11とほぼ同程度の、優れたダイレクト接触抵抗性を備えている。   As shown in Table 8, no. 1 to No. All of the samples of No. 8 were the conventional samples No. 1 shown in Table 2. It has excellent direct contact resistance that is almost the same as 11.

なお、表8には、グループXに属する元素の一部についての実験結果を示しているが、グループXに属する他の元素についても、上記と同様に、優れたダイレクト接触抵抗性を示すことを実験によって確認している。また、グループXに属する元素の代わりにグループZに属する元素を用いた場合においても、上記と同様、優れたダイレクト接触抵抗性を示すことを実験によって確認している。   Table 8 shows the experimental results for some of the elements belonging to Group X, but other elements belonging to Group X also exhibit excellent direct contact resistance, as described above. Confirmed by experiments. In addition, even when an element belonging to group Z is used instead of an element belonging to group X, it has been confirmed by experiments that excellent direct contact resistance is exhibited as described above.

表9は、グループαに属する元素がGeであるAl−Ge系合金について、第三成分の種類を種々変化させたときの結果を示している。   Table 9 shows the results when the type of the third component is variously changed for the Al—Ge alloy whose element belonging to the group α is Ge.

表9中、No.3からNo.20は、第三成分としてグループXに属する元素を種々の範囲で添加したAl−2原子%Ge−X合金の結果を、No.21からNo.30は、第三成分としてグループZに属する元素を種々の範囲で添加したAl−2原子%Ge−Z合金の結果を、それぞれ、示している。   In Table 9, No. 3 to No. No. 20 shows the results of an Al-2 atomic% Ge-X alloy to which elements belonging to group X as a third component are added in various ranges. 21 to No. 30 shows the results of the Al-2 atomic% Ge-Z alloy to which the elements belonging to the group Z are added in various ranges as the third component.

表9に示すように、第三成分として所定量のXまたはZに属する元素を添加したNo.4からNo.18の本発明例は、第三成分の元素を添加しないNo.1に比べて耐熱性が向上しており、しかも、Al合金薄膜自体の電気抵抗率およびダイレクト接触抵抗率のすべてに優れている。これに対し、第三成分の添加量が少ないNo.3および21の比較例は耐熱性が低下しており、第三成分の添加量が多いNo.19、20、29、30は、Al合金薄膜自体の電気抵抗率が増加した。   As shown in Table 9, No. 1 to which a predetermined amount of an element belonging to X or Z was added as a third component was added. 4 to No. In the 18th invention example, No. 3 element is not added. Compared to 1, the heat resistance is improved, and the Al alloy thin film itself has excellent electrical resistivity and direct contact resistivity. On the other hand, No. 3 in which the added amount of the third component is small. In Comparative Examples 3 and 21, the heat resistance is low, and the amount of the third component added is large. Nos. 19, 20, 29, and 30 have increased electrical resistivity of the Al alloy thin film itself.

表9中、No.32からNo.36は、第三成分としてグループXに属する元素であるLaを1原子%添加したAl−Ge−1原子%Laについて、Geの添加量を種々変化させたときの結果を、No.37からNo.41は、第三成分としてグループZに属する元素であるTaを0.5原子%添加したAl−Ge−0.5原子%Taについて、Geの添加量を種々変化させたときの結果を、それぞれ、示している。   In Table 9, No. 32 to No. No. 36 shows the results obtained when various addition amounts of Ge were changed for Al—Ge-1 atomic% La added with 1 atomic% of La which is an element belonging to group X as the third component. 37 to No. 41 shows the results when the addition amount of Ge was variously changed for Al-Ge-0.5 atomic% Ta added with 0.5 atomic% of Ta which is an element belonging to group Z as the third component. Show.

表9に示すように、所定量のGeを添加したNo.33から35、およびNo.38から40の本発明例は、いずれも、耐熱性および電気抵抗率のすべてにおいて、良好な特性を備えている。これに対し、Geの添加量が少ないNo.32およびNo.37の比較例は、ダイレクト接触抵抗率が低下しており、Geの添加量が多いNo.36およびNo.41の比較例は、Al合金薄膜自体の電気抵抗率が増加した。   As shown in Table 9, No. 1 to which a predetermined amount of Ge was added. 33 to 35, and The present invention examples 38 to 40 all have good characteristics in all of heat resistance and electrical resistivity. On the other hand, no. 32 and no. In the comparative example No. 37, the direct contact resistivity is low and the amount of Ge added is large. 36 and no. In Comparative Example 41, the electrical resistivity of the Al alloy thin film itself increased.

一方、No.2および31は、第三成分の元素が本発明で規定するグループに属しない元素を添加した例であり、No.2は電気抵抗率が高く、No.31は、耐熱性に劣っている。   On the other hand, no. Nos. 2 and 31 are examples in which an element whose third component element does not belong to the group defined in the present invention is added. No. 2 has a high electrical resistivity. 31 is inferior in heat resistance.

なお、表9において、本発明の要件を満足する上記の各本発明例について、熱処理後のGe濃化層の厚さおよびGe濃化層中のGe含有量を測定したところ、いずれも、Ge濃化層の厚さは約0.5〜2nmの範囲内であり、Ge濃化層中のGe含有量は各Al合金薄膜全体の平均Ge濃度に対して、おおむね、2〜9倍の範囲内であった(表9には示さず)。   In Table 9, the thickness of the Ge-concentrated layer after the heat treatment and the Ge content in the Ge-concentrated layer were measured for each of the above-described inventive examples satisfying the requirements of the present invention. The thickness of the concentrated layer is in the range of about 0.5 to 2 nm, and the Ge content in the Ge concentrated layer is generally in the range of 2 to 9 times the average Ge concentration of the entire Al alloy thin film. (Not shown in Table 9).

表9には、第三成分として、グループXまたはグループZに属する元素の一部について、添加量を変えた実験結果を示しているが、表9に示す元素以外の、グループXまたはグループZに属する他の元素についても、同様の傾向を示す実験結果が得られることを確認している。   Table 9 shows the experimental results in which the addition amount was changed for a part of the elements belonging to group X or group Z as the third component, but in group X or group Z other than the elements shown in Table 9, It has been confirmed that the experimental results showing the same tendency can be obtained for the other elements to which it belongs.

表10は、グループαに属する元素がGeであるAl−Ge系合金について、第三成分の種類を種々変化させたときのダイレクト接触抵抗率の結果(10μm角のコンタクトホールを用いたとき)を示している。   Table 10 shows the results of direct contact resistivity (when a 10 μm square contact hole is used) when the type of the third component is variously changed for an Al—Ge alloy whose element belonging to group α is Ge. Show.

表10に示すように、No.1からNo.6の試料は、いずれも、表2に示す従来例のNo.11とほぼ同程度の、優れたダイレクト接触抵抗性を備えている。   As shown in Table 10, no. 1 to No. All of the samples of No. 6 were the conventional samples No. 1 shown in Table 2. It has excellent direct contact resistance that is almost the same as 11.

なお、表10には、グループXに属する元素の一部についての実験結果を示しているが、グループXに属する他の元素についても、上記と同様に、優れたダイレクト接触抵抗性を示すことを実験によって確認している。また、グループXに属する元素の代わりにグループZに属する元素を用いた場合においても、上記と同様、優れたダイレクト接触抵抗性を示すことを実験によって確認している。   Table 10 shows experimental results for some of the elements belonging to Group X, but other elements belonging to Group X also exhibit excellent direct contact resistance as described above. Confirmed by experiments. In addition, even when an element belonging to group Z is used instead of an element belonging to group X, it has been confirmed by experiments that excellent direct contact resistance is exhibited as described above.

表1から表10の実験結果を勘案すると、本発明によれば、250℃程度の相対的に低い温度で良好な耐熱性を確保しつつ、Al合金薄膜自体の電気抵抗率および画素電極との接触抵抗率を低く抑えられることがわかる。従って、本発明によれば、これまでは耐熱性不足のため使用できなかった素材であっても表示デバイスの構成素材として適用することができ、素材の選択の幅を拡大することができる。   Considering the experimental results of Table 1 to Table 10, according to the present invention, while ensuring good heat resistance at a relatively low temperature of about 250 ° C., the electrical resistivity of the Al alloy thin film itself and the pixel electrode It can be seen that the contact resistivity can be kept low. Therefore, according to the present invention, even a material that could not be used due to insufficient heat resistance can be applied as a constituent material of a display device, and the range of selection of the material can be expanded.

(実施例2)
本実施例では、表11から表15に示す種々の合金組成のAl合金薄膜の各試料について、以下に示すように、TMAH現像液を用いたアルカリ現像液耐性および孔食の有無を調べた。
(Example 2)
In this example, for each sample of the Al alloy thin film having various alloy compositions shown in Tables 11 to 15, as shown below, the resistance to alkaline developer using TMAH developer and the presence or absence of pitting corrosion were examined.

具体的には、前述した実施例1の(3)に示す条件でAl合金薄膜をガラス基板上に形成した。このようにして得られた各試料をそのまま、通常の現像液(2.38質量%のTMAHを含む水溶液)中に25℃で浸漬し、Al合金薄膜が溶解するまでの時間を測定した。この溶解時間とAl合金薄膜の付着量とから、単位時間(1分)当たりのエッチング速度を算出し、下記基準でアルカリ現像液耐性を評価した。○:エッチング速度40nm/min以下、△:40nm/min超、70nm/min未満、×:70nm/min以上。   Specifically, an Al alloy thin film was formed on the glass substrate under the conditions shown in (1) of Example 1 described above. Each sample thus obtained was immersed in an ordinary developer (aqueous solution containing 2.38% by mass of TMAH) at 25 ° C., and the time until the Al alloy thin film was dissolved was measured. The etching rate per unit time (1 minute) was calculated from the dissolution time and the adhesion amount of the Al alloy thin film, and the alkali developer resistance was evaluated according to the following criteria. ○: Etching rate 40 nm / min or less, Δ: more than 40 nm / min, less than 70 nm / min, ×: 70 nm / min or more.

また、孔食の有無は、光学顕微鏡(倍率:400倍)による表面観察を行って調べると共に、SEM観察(倍率:3000倍)を行って確認した。その結果、異物(くぼみ)がないものを「孔食無し」、異物(くぼみ)があるものを「孔食有り」と評価した。   In addition, the presence or absence of pitting corrosion was examined by performing surface observation with an optical microscope (magnification: 400 times) and confirmed by performing SEM observation (magnification: 3000 times). As a result, a sample having no foreign matter (dent) was evaluated as “no pitting”, and a sample having a foreign matter (recess) was evaluated as “pitting”.

比較のため、Al合金薄膜の代わりに純Al薄膜を用い、上記と同様にしてエッチング速度、アルカリ現像液耐性、および孔食の有無を調べた。   For comparison, a pure Al thin film was used instead of the Al alloy thin film, and the etching rate, alkali developer resistance, and the presence or absence of pitting corrosion were examined in the same manner as described above.

これらの結果を表11から表15に併記する。   These results are also shown in Tables 11 to 15.

表11は、グループαに属する元素がNiであるAl−Ni系合金を用いたときのアルカリ現像液耐性などを調べた結果を示している。   Table 11 shows the results of examining the alkali developer resistance and the like when using an Al—Ni alloy whose element belonging to the group α is Ni.

表11に示すように、所定量のNiを含有し、且つ、第三成分としてグループZに属する元素のうちVまたはTaを所定量含有する本発明例(Vについて、No.8、17、22、TaについてNo.25)、およびグループXに属する元素のうちMg、Mn、La、Gd、Tb、Dy、Sm、Eu、またはErを所定量含有する本発明例(Mgについて、No.9、18、23、MnについてNo.6、15、20、Laについて、No.7、16、21、Gdについて、No.11、19、Tbについて、No.13、DyについてNo.12、SmについてNo.26、EuについてNo.27、ErについてNo.28)は、いずれも、純Al薄膜を用いた試料(No.29)と同程度の良好なアルカリ現像液耐性を備えており、孔食の発生も見られなかった。   As shown in Table 11, examples of the present invention containing a predetermined amount of Ni and containing a predetermined amount of V or Ta among the elements belonging to group Z as the third component (for V, No. 8, 17, 22) And No. 25 for Ta), and among the elements belonging to Group X, Mg, Mn, La, Gd, Tb, Dy, Sm, Eu, or Er, containing a predetermined amount of the present invention example (for Mg, No. 9, Nos. 18, 15, 20 for Mn, Nos. 6, 15, 20, for La, Nos. 7, 16, 21, and Gd, Nos. 11, 19, and Tb for No. 13, No. 12 for Dy, No for Sm No. 27, No. 27 for Eu, No. 28 for Er) each have good alkali developer resistance comparable to that of a sample using a pure Al thin film (No. 29). It was not observed the occurrence.

これに対し、第三成分としてグループXまたはグループZのいずれにも属さないNdを含むNo.4および5は、Ndの添加量を変えても、アルカリ現像液耐性の向上は認められなかった。   On the other hand, No. 1 containing Nd that does not belong to either group X or group Z as the third component. In Nos. 4 and 5, improvement in alkali developer resistance was not observed even when the amount of Nd added was changed.

また、第三成分としてグループXに属するMgを含有するが、本発明で定める含有量を満足しない比較例のNo.10では、所望とするアルカリ現像液耐性は得られなかった。この実験結果は、グループXに属する、Mg以外の元素についても同様に見られた。また、グループXまたはグループZに属する元素であるが、本発明で定めるアルカリ現像液耐性向上元素以外の元素であるPtを用いた比較例のNo.14では、アルカリ現像液耐性は低下した。この実験結果は、他の元素を用いた場合についても、同様に見られた。   Moreover, although Mg which belongs to group X as a 3rd component is contained, it is No. of the comparative example which does not satisfy content defined by this invention. No. 10, the desired alkali developer resistance was not obtained. This experimental result was similarly observed for elements other than Mg belonging to group X. In addition, although the element belongs to Group X or Group Z, No. of Comparative Example using Pt which is an element other than the alkali developer resistance improving element defined in the present invention. In 14, the resistance to alkaline developer decreased. This experimental result was similarly observed when other elements were used.

従って、本発明によれば、第三成分としてグループXまたはグループZに属する元素のうち、表11に示すアルカリ現像液耐性向上元素を本発明で規定する量添加したときにのみ、所望のアルカリ現像液耐性が得られることが確認された。   Therefore, according to the present invention, the desired alkali development can be achieved only when the alkali developer resistance improving elements shown in Table 11 among the elements belonging to Group X or Group Z as the third component are added. It was confirmed that liquid resistance was obtained.

表12は、グループαに属する元素がAgであるAl−Ag系合金を用いたときのアルカリ現像液耐性などを調べた結果を示している。   Table 12 shows the results of examining alkali developer resistance and the like when using an Al-Ag alloy whose element belonging to group α is Ag.

表12に示すように、所定量のAgを含有し、且つ、第三成分としてグループZに属する元素のうちVまたはTaを所定量含有する本発明例(Vについて、No.8、17、22、TaについてNo.25)、およびグループXに属する元素のうちMg、Mn、La、Gd、Tb、Dy、Sm、Eu、またはErを所定量含有する本発明例(Mgについて、No.9、18、23、MnについてNo.6、15、20、Laについて、No.7、16、21、Gdについて、No.11、19、Tbについて、No.13、Dyについて、No.12、SmについてNo.26、EuについてNo.27、ErについてNo.28)は、いずれも、純Al薄膜を用いた試料(前記表11に示すNo.29)と同程度の良好なアルカリ現像液耐性を備えており、孔食の発生も見られなかった。   As shown in Table 12, examples of the present invention containing a predetermined amount of Ag and a predetermined amount of V or Ta among the elements belonging to group Z as the third component (for V, No. 8, 17, 22) And No. 25 for Ta), and among the elements belonging to Group X, Mg, Mn, La, Gd, Tb, Dy, Sm, Eu, or Er, containing a predetermined amount of the present invention example (for Mg, No. 9, Nos. 18, 15, 20 for Mn, Nos. 6, 15, 20, for La, Nos. 7, 16, 21, and Gd, Nos. 11, 19, and Tb, No. 13, for Dy, No. 12, and Sm No. 26, No. 27 for Eu, No. 28 for Er) are all good alkaline developer resistance to the same extent as the sample using a pure Al thin film (No. 29 shown in Table 11 above). Equipped with a, the occurrence of pitting corrosion was not observed.

これに対し、第三成分としてグループZまたはグループXのいずれにも属さないNdを含むNo.4および5は、Ndの添加量を変えても、アルカリ現像液耐性の向上は認められなかった。   On the other hand, No. 1 containing Nd that does not belong to either group Z or group X as the third component. In Nos. 4 and 5, improvement in alkali developer resistance was not observed even when the amount of Nd added was changed.

また、第三成分としてグループXに属するMgを含有するが、本発明で定める含有量を満足しない比較例のNo.10では、所望とするアルカリ現像液耐性は得られなかった。この実験結果は、他の元素についても同様に見られた。また、グループZまたはグループXに属する元素であるが、表12に示す元素以外のPtを用いた比較例のNo.14では、アルカリ現像液耐性は低下した。この実験結果は、他の元素を用いた場合についても、同様に見られた。   Moreover, although Mg which belongs to group X as a 3rd component is contained, it is No. of the comparative example which does not satisfy content defined by this invention. No. 10, the desired alkali developer resistance was not obtained. The results of this experiment were also observed for other elements. Moreover, although it is an element which belongs to the group Z or the group X, it is No. of the comparative example using Pt other than the element shown in Table 12. In 14, the resistance to alkaline developer decreased. This experimental result was similarly observed when other elements were used.

従って、本発明によれば、第三成分としてグループZまたはグループXに属する元素のうち、表12に示すアルカリ現像液耐性向上元素を本発明で規定する量添加したときにのみ、所望のアルカリ現像液耐性が得られることが確認された。   Therefore, according to the present invention, the desired alkali development can be achieved only when the alkali developer resistance improving elements shown in Table 12 among the elements belonging to Group Z or Group X as the third component are added. It was confirmed that liquid resistance was obtained.

表13は、グループαに属する元素がZnであるAl−Zn系合金を用いたときのアルカリ現像液耐性などを調べた結果を示している。   Table 13 shows the results of examining alkali developer resistance and the like when using an Al—Zn alloy whose element belonging to group α is Zn.

表13に示すように、所定量のZnを含有し、且つ、第三成分としてグループZに属する元素のうちVまたはTaを所定量含有する本発明例(Vについて、No.8、17、22、TaについてNo.25)、およびグループXに属する元素のうちMg、Mn、La、Gd、Tb、Dy、Sm、Eu、またはErを所定量含有する本発明例(Mgについて、No.9、18、23、MnについてNo.6、15、20、Laについて、No.7、16、21、Gdについて、No.11、19、Tbについて、No.13、DyについてNo.12、SmについてNo.26、EuについてNo.27、ErについてNo.28)は、いずれも、純Al薄膜を用いた試料(前記表11に示すNo.29)と同程度の良好なアルカリ現像液耐性を備えており、孔食の発生も見られなかった。   As shown in Table 13, examples of the present invention containing a predetermined amount of Zn and containing a predetermined amount of V or Ta among the elements belonging to group Z as the third component (for V, No. 8, 17, 22) And No. 25 for Ta), and among the elements belonging to Group X, Mg, Mn, La, Gd, Tb, Dy, Sm, Eu, or Er, containing a predetermined amount of the present invention example (for Mg, No. 9, Nos. 18, 15, 20 for Mn, Nos. 6, 15, 20, for La, Nos. 7, 16, 21, and Gd, Nos. 11, 19, and Tb for No. 13, No. 12 for Dy, No for Sm No. 27 for Eu, No. 27 for Eu and No. 28 for Er) both have good alkali developer resistance comparable to the sample using a pure Al thin film (No. 29 shown in Table 11 above). Equipped and was not seen the occurrence of pitting corrosion.

これに対し、第三成分としてグループZまたはグループXのいずれにも属さないNdを含むNo.4および5は、Ndの添加量を変えても、アルカリ現像液耐性の向上は認められなかった。   On the other hand, No. 1 containing Nd that does not belong to either group Z or group X as the third component. In Nos. 4 and 5, improvement in alkali developer resistance was not observed even when the amount of Nd added was changed.

また、第三成分としてグループXに属するMgを含有するが、本発明で定める含有量を満足しない比較例のNo.10では、所望とするアルカリ現像液耐性は得られなかった。この実験結果は、他の元素についても同様に見られた。また、グループZまたはグループXに属する元素であるが、表13に示す元素以外のPtを用いた比較例のNo.14では、アルカリ現像液耐性は低下した。この実験結果は、他の元素を用いた場合についても、同様に見られた。   Moreover, although Mg which belongs to group X as a 3rd component is contained, it is No. of the comparative example which does not satisfy content defined by this invention. No. 10, the desired alkali developer resistance was not obtained. The results of this experiment were also observed for other elements. Moreover, although it is an element which belongs to the group Z or the group X, it is No. of the comparative example using Pt other than the element shown in Table 13. In 14, the resistance to alkaline developer decreased. This experimental result was similarly observed when other elements were used.

従って、本発明によれば、第三成分としてグループZまたはグループXに属する元素のうち、表13に示すアルカリ現像液耐性向上元素を本発明で規定する量添加したときにのみ、所望のアルカリ現像液耐性が得られることが確認された。   Therefore, according to the present invention, the desired alkali development can be achieved only when the alkali developer resistance improving elements shown in Table 13 among the elements belonging to Group Z or Group X as the third component are added. It was confirmed that liquid resistance was obtained.

表14は、グループαに属する元素がGeであるAl−Ge系合金を用いたときのアルカリ現像液耐性などを調べた結果を示している。   Table 14 shows the results of examining alkali developer resistance and the like when using an Al—Ge alloy in which the element belonging to group α is Ge.

表14に示すように、所定量のGeを含有し、且つ、第三成分としてグループZに属する元素のうちVまたはTaを所定量含有する本発明例(Vについて、No.8、17、22、TaについてNo.25)、およびグループXに属する元素のうちMg、Mn、La、Gd、Tb、Dy、Sm、Eu、またはErを所定量含有する本発明例(Mgについて、No.9、18、23、MnについてNo.6、15、20、Laについて、No.7、16、21、Gdについて、No.11、19、Tbについて、No.13、DyについてNo.12、SmについてNo.26、EuについてNo.27、ErについてNo.28)は、いずれも、純Al薄膜を用いた試料(前記表11に示すNo.29)と同程度の良好なアルカリ現像液耐性を備えており、孔食の発生も見られなかった。   As shown in Table 14, examples of the present invention containing a predetermined amount of Ge and containing a predetermined amount of V or Ta among the elements belonging to group Z as the third component (for V, No. 8, 17, 22) And No. 25 for Ta), and among the elements belonging to Group X, Mg, Mn, La, Gd, Tb, Dy, Sm, Eu, or Er, containing a predetermined amount of the present invention example (for Mg, No. 9, Nos. 18, 15, 20 for Mn, Nos. 6, 15, 20, for La, Nos. 7, 16, 21, and Gd, Nos. 11, 19, and Tb for No. 13, No. 12 for Dy, No for Sm No. 27 for Eu, No. 27 for Eu and No. 28 for Er) both have good alkali developer resistance comparable to the sample using a pure Al thin film (No. 29 shown in Table 11 above). Equipped and was not seen the occurrence of pitting corrosion.

これに対し、第三成分としてグループZまたはグループXのいずれにも属さないNdを含むNo.4および5は、Ndの添加量を変えても、アルカリ現像液耐性の向上は認められなかった。   On the other hand, No. 1 containing Nd that does not belong to either group Z or group X as the third component. In Nos. 4 and 5, improvement in alkali developer resistance was not observed even when the amount of Nd added was changed.

また、第三成分としてグループXに属するMgを含有するが、本発明で定める含有量を満足しない比較例のNo.10では、所望とするアルカリ現像液耐性は得られなかった。この実験結果は、他の元素についても同様に見られた。また、グループZまたはグループXに属する元素であるが、表14に示す元素以外のPtを用いた比較例のNo.14では、アルカリ現像液耐性は低下した。この実験結果は、他の元素を用いた場合についても、同様に見られた。   Moreover, although Mg which belongs to group X as a 3rd component is contained, it is No. of the comparative example which does not satisfy content defined by this invention. No. 10, the desired alkali developer resistance was not obtained. The results of this experiment were also observed for other elements. Moreover, although it is an element which belongs to the group Z or the group X, No. of the comparative example using Pt other than the element shown in Table 14 is shown. In 14, the resistance to alkaline developer decreased. This experimental result was similarly observed when other elements were used.

従って、本発明によれば、第三成分としてグループZまたはグループXに属する元素のうち、表14に示すアルカリ現像液耐性向上元素を本発明で規定する量添加したときにのみ、所望のアルカリ現像液耐性が得られることが確認された。   Therefore, according to the present invention, the desired alkali development can be achieved only when the alkali developer resistance improving elements shown in Table 14 among the elements belonging to Group Z or Group X as the third component are added. It was confirmed that liquid resistance was obtained.

表15は、グループαに属する元素がCuであるAl−Cu系合金を用いたときのアルカリ現像液耐性などを調べた結果を示している。   Table 15 shows the results of examining the alkali developer resistance and the like when using an Al—Cu alloy whose element belonging to group α is Cu.

表15に示すように、所定量のCuを含有し、且つ、第三成分としてグループZに属する元素のうちVまたはTaを所定量含有する本発明例(Vについて、No.8、17、22、TaについてNo.25)、およびグループXに属する元素のうちMg、Mn、La、Gd、Tb、Dy、Sm、Eu、またはErを所定量含有する本発明例(Mgについて、No.9、18、23、MnについてNo.6、15、20、Laについて、No.7、16、21、Gdについて、No.11、19、Tbについて、No.13、DyについてNo.12、SmについてNo.26、EuについてNo.27、ErについてNo.28)は、いずれも、純Al薄膜を用いた試料(前記表11に示すNo.29)と同程度の良好なアルカリ現像液耐性を備えており、孔食の発生も見られなかった。   As shown in Table 15, examples of the present invention containing a predetermined amount of Cu and a predetermined amount of V or Ta among elements belonging to group Z as the third component (for V, No. 8, 17, 22) And No. 25 for Ta), and among the elements belonging to Group X, Mg, Mn, La, Gd, Tb, Dy, Sm, Eu, or Er, containing a predetermined amount of the present invention example (for Mg, No. 9, Nos. 18, 15, 20 for Mn, Nos. 6, 15, 20, for La, Nos. 7, 16, 21, and Gd, Nos. 11, 19, and Tb for No. 13, No. 12 for Dy, No for Sm No. 27 for Eu, No. 27 for Eu and No. 28 for Er) both have good alkali developer resistance comparable to the sample using a pure Al thin film (No. 29 shown in Table 11 above). Equipped and was not seen the occurrence of pitting corrosion.

これに対し、第三成分としてグループZまたはグループXのいずれにも属さないNdを含むNo.4および5は、Ndの添加量を変えても、アルカリ現像液耐性の向上は認められなかった。   On the other hand, No. 1 containing Nd that does not belong to either group Z or group X as the third component. In Nos. 4 and 5, improvement in alkali developer resistance was not observed even when the amount of Nd added was changed.

また、第三成分としてグループXに属するMgを含有するが、本発明で定める含有量を満足しない比較例のNo.10では、所望とするアルカリ現像液耐性は得られなかった。この実験結果は、他の元素についても同様に見られた。また、グループZまたはグループXに属する元素であるが、表15に示す元素以外のPtを用いた比較例のNo.14では、アルカリ現像液耐性は低下した。この実験結果は、他の元素を用いた場合についても、同様に見られた。   Moreover, although Mg which belongs to group X as a 3rd component is contained, it is No. of the comparative example which does not satisfy content defined by this invention. No. 10, the desired alkali developer resistance was not obtained. The results of this experiment were also observed for other elements. Moreover, although it is an element which belongs to the group Z or the group X, No. of the comparative example using Pt other than the element shown in Table 15 is shown. In 14, the resistance to alkaline developer decreased. This experimental result was similarly observed when other elements were used.

従って、本発明によれば、第三成分としてグループZまたはグループXに属する元素のうち、表15に示すアルカリ現像液耐性向上元素を本発明で規定する量添加したときにのみ、所望のアルカリ現像液耐性が得られることが確認された。   Therefore, according to the present invention, the desired alkali development can be achieved only when the alkali developer resistance improving elements shown in Table 15 among the elements belonging to Group Z or Group X as the third component are added. It was confirmed that liquid resistance was obtained.

図1は、アモルファスシリコンTFT基板が適用される代表的な液晶パネルの構成を示す概略断面拡大説明図である。FIG. 1 is a schematic enlarged cross-sectional view illustrating a configuration of a typical liquid crystal panel to which an amorphous silicon TFT substrate is applied. 図2は、従来の代表的なアモルファスシリコンTFT基板の構成を示す概略断面説明図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional explanatory view showing a configuration of a conventional typical amorphous silicon TFT substrate. 図3は、本発明の第1の実施形態に係るTFT基板の構成を示す概略断面説明図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional explanatory view showing the configuration of the TFT substrate according to the first embodiment of the present invention. 図4は、図3に示したTFT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。FIG. 4 is an explanatory view showing an example of a manufacturing process of the TFT substrate shown in FIG. 3 in order. 図5は、図3に示したTFT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。FIG. 5 is an explanatory view showing an example of a manufacturing process of the TFT substrate shown in FIG. 3 in order. 図6は、図3に示したTFT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。FIG. 6 is an explanatory view showing an example of the manufacturing process of the TFT substrate shown in FIG. 3 in order. 図7は、図3に示したTFT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。FIG. 7 is an explanatory diagram showing an example of a manufacturing process of the TFT substrate shown in FIG. 3 in order. 図8は、図3に示したTFT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。FIG. 8 is an explanatory view showing an example of a manufacturing process of the TFT substrate shown in FIG. 3 in order. 図9は、図3に示したTFT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。FIG. 9 is an explanatory view showing an example of a manufacturing process of the TFT substrate shown in FIG. 3 in order. 図10は、図3に示したTFT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。FIG. 10 is an explanatory diagram showing an example of a manufacturing process of the TFT substrate shown in FIG. 3 in order. 図11は、図3に示したTFT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。FIG. 11 is an explanatory view showing an example of a manufacturing process of the TFT substrate shown in FIG. 3 in order. 図12は、本発明の第2の実施形態に係るTFT基板の構成を示す概略断面説明図である。FIG. 12 is a schematic cross-sectional explanatory view showing the configuration of the TFT substrate according to the second embodiment of the present invention. 図13は、図12に示したTFT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。FIG. 13 is an explanatory view showing an example of a manufacturing process of the TFT substrate shown in FIG. 12 in order. 図14は、図12に示したTFT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。FIG. 14 is an explanatory diagram showing an example of a manufacturing process of the TFT substrate shown in FIG. 12 in order. 図15は、図12に示したTFT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。FIG. 15 is an explanatory view showing an example of a manufacturing process of the TFT substrate shown in FIG. 12 in order. 図16は、図12に示したTFT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。FIG. 16 is an explanatory view showing an example of a manufacturing process of the TFT substrate shown in FIG. 12 in order. 図17は、図12に示したTFT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。FIG. 17 is an explanatory view showing, in order, an example of the manufacturing process of the TFT substrate shown in FIG. 図18は、図12に示したTFT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。FIG. 18 is an explanatory view showing, in order, an example of the manufacturing process of the TFT substrate shown in FIG. 図19は、図12に示したTFT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。FIG. 19 is an explanatory view showing an example of a manufacturing process of the TFT substrate shown in FIG. 12 in order. 図20は、Al合金薄膜と透明導電膜との間のコンタクト抵抗率(接続抵抗率)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。FIG. 20 is a diagram showing a Kelvin pattern (TEG pattern) used for measuring the contact resistivity (connection resistivity) between the Al alloy thin film and the transparent conductive film. 図21は、Al合金薄膜の温度と応力との関係を示す図である。FIG. 21 is a diagram showing the relationship between the temperature and stress of the Al alloy thin film.

符号の説明Explanation of symbols

1 TFT基板
2 対向電極
3 液晶層
4 薄膜トランジスタ(TFT)
5 透明画素電極
6 配線部
7 共通電極
8 カラーフィルタ
9 遮光膜
10a、10b 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(シリコン窒化膜)
31 フォトレジスト
32 コンタクトホール
33 アモルファスシリコンチャネル膜(活性半導体膜)
34 信号線(ソース−ドレイン配線)
51、52、53、54 バリアメタル層
55 ノンドーピング水素化アモルファスシリコン膜(a−Si−H)
56 n型水素化アモルファスシリコン膜(na−Si−H)
100 液晶パネル
1 TFT substrate 2 Counter electrode 3 Liquid crystal layer 4 Thin film transistor (TFT)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 5 Transparent pixel electrode 6 Wiring part 7 Common electrode 8 Color filter 9 Light-shielding film 10a, 10b Polarizing plate 11 Orientation film 12 TAB tape 13 Driver circuit 14 Control circuit 15 Spacer 16 Sealing material 17 Protective film 18 Diffusion plate 19 Prism sheet 20 Light guide plate 21 Reflector 22 Backlight 23 Holding Frame 24 Printed Circuit Board 25 Scan Line 26 Gate Electrode 27 Gate Insulating Film 28 Source Electrode 29 Drain Electrode 30 Protective Film (Silicon Nitride Film)
31 Photoresist 32 Contact hole 33 Amorphous silicon channel film (active semiconductor film)
34 Signal line (source-drain wiring)
51, 52, 53, 54 Barrier metal layer 55 Non-doping hydrogenated amorphous silicon film (a-Si-H)
56 n + type hydrogenated amorphous silicon film (n + a-Si-H)
100 LCD panel

Claims (6)

薄膜トランジスタと透明画素電極を有し、Al合金膜と酸化物導電膜が、高融点金属を介さずに直接接続しており、その接触界面にAl合金成分の一部または全部が析出もしくは濃化して存在する薄膜トランジスタ基板であって、
前記Al合金膜は、合金成分として、グループαに属する元素を0.1原子%以上6原子%以下、およびグループXに属する元素を0.1原子%以上2.0原子%以下の範囲で含有するAl−α−X合金からなり、前記グループαは、Ni,Ag,Zn,Cu,およびGeよりなる群から選択される少なくとも一種の元素であり、前記グループXは、Mg,Cr,Mn,Ru,Rh,Pd,Ir,Pt,Ce,Pr,Tb,Sm,Eu,Ho,Er,Tm,Yb,Lu,およびDyよりなる群から選択される少なくとも一種の元素であることを特徴とする薄膜トランジスタ基板。
It has a thin film transistor and a transparent pixel electrode, and an Al alloy film and an oxide conductive film are directly connected without a refractory metal. An existing thin film transistor substrate,
The Al alloy film contains, as an alloy component, an element belonging to group α in a range of 0.1 atomic% to 6 atomic% and an element belonging to group X in a range of 0.1 atomic% to 2.0 atomic%. The group α is at least one element selected from the group consisting of Ni, Ag, Zn, Cu, and Ge, and the group X is Mg, Cr, Mn, It is at least one element selected from the group consisting of Ru, Rh, Pd, Ir, Pt, Ce, Pr, Tb, Sm, Eu, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, and Dy. Thin film transistor substrate.
薄膜トランジスタと透明画素電極を有し、Al合金膜と酸化物導電膜が、高融点金属を介さずに直接接続しており、その接触界面にAl合金成分の一部または全部が析出もしくは濃化して存在する薄膜トランジスタ基板であって、
前記Al合金膜は、合金成分として、グループαに属する元素を0.1原子%以上6原子%以下、およびグループZに属する元素を0.1原子%以上1.0原子%以下の範囲で含有するAl−α−Z合金からなり、前記グループαは、Ni,Ag,Zn,Cu,およびGeよりなる群から選択される少なくとも一種の元素であり、前記グループZは、Ti,V,Zr,Nb,Mo,Hf,Ta,およびWよりなる群から選択される少なくとも一種の元素であることを特徴とする薄膜トランジスタ基板。
It has a thin film transistor and a transparent pixel electrode, and an Al alloy film and an oxide conductive film are directly connected without a refractory metal. An existing thin film transistor substrate,
The Al alloy film contains, as an alloy component, an element belonging to group α in a range of 0.1 atomic% to 6 atomic% and an element belonging to group Z in a range of 0.1 atomic% to 1.0 atomic%. The group α is at least one element selected from the group consisting of Ni, Ag, Zn, Cu, and Ge, and the group Z includes Ti, V, Zr, A thin film transistor substrate comprising at least one element selected from the group consisting of Nb, Mo, Hf, Ta, and W.
前記Al合金膜は、250℃で30分加熱したときの電気抵抗率が7μΩ・cm以下である請求項1または2に記載の薄膜トランジスタ基板。   The thin film transistor substrate according to claim 1, wherein the Al alloy film has an electrical resistivity of 7 μΩ · cm or less when heated at 250 ° C. for 30 minutes. 請求項1〜3のいずれかに記載の薄膜トランジスタ基板を備えた表示デバイス。   A display device comprising the thin film transistor substrate according to claim 1. 合金成分として、グループαに属する元素を0.1原子%以上6原子%以下、およびグループXに属する元素を0.1原子%以上2.0原子%以下の範囲で含有するAl−α−X合金からなり、前記グループαは、Ni,Ag,Zn,Cu,およびGeよりなる群から選択される少なくとも一種の元素であり、前記グループXは、Mg,Cr,Mn,Ru,Rh,Pd,Ir,Pt,Ce,Pr,Tb,Sm,Eu,Ho,Er,Tm,Yb,Lu,およびDyよりなる群から選択される少なくとも一種の元素であることを特徴とする表示デバイス用のスパッタリングターゲット。   Al-α-X containing, as an alloy component, an element belonging to group α in the range of 0.1 atomic% to 6 atomic% and an element belonging to group X in the range of 0.1 atomic% to 2.0 atomic% The group α is at least one element selected from the group consisting of Ni, Ag, Zn, Cu, and Ge, and the group X is Mg, Cr, Mn, Ru, Rh, Pd, A sputtering target for a display device, wherein the sputtering target is at least one element selected from the group consisting of Ir, Pt, Ce, Pr, Tb, Sm, Eu, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, and Dy . 合金成分として、グループαに属する元素を0.1原子%以上6原子%以下、およびグループZに属する元素を0.1原子%以上1.0原子%以下の範囲で含有するAl−α−Z合金からなり、前記グループαは、Ni,Ag,Zn,Cu,およびGeよりなる群から選択される少なくとも一種の元素であり、前記グループZは、Ti,V,Zr,Nb,Mo,Hf,Ta,およびWよりなる群から選択される少なくとも一種の元素であることを特徴とする表示デバイス用のスパッタリングターゲット。   Al-α-Z containing, as an alloy component, an element belonging to group α in a range of 0.1 atomic% to 6 atomic% and an element belonging to group Z in a range of 0.1 atomic% to 1.0 atomic%. The group α is at least one element selected from the group consisting of Ni, Ag, Zn, Cu, and Ge, and the group Z includes Ti, V, Zr, Nb, Mo, Hf, A sputtering target for a display device, wherein the sputtering target is at least one element selected from the group consisting of Ta and W.
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