JP2010164625A - 表示装置用Ａｌ合金膜および表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バリアメタル層を省略して透明画素電極と直接接続させた場合にも、低いコンタクト抵抗と電気抵抗を示し、好ましくは耐熱性や耐食性にも優れた表示装置用Ａｌ合金膜を提供する。
【解決手段】表示装置の基板上で、透明導電膜と直接接続されるＡｌ合金膜であって、Ａｌ合金膜は、Ｎｉ及び／又はＣｏを０．１〜６原子％、Ｇｅを０．１〜２原子％含有すると共に、アルミマトリックス結晶粒界Ｇｅ濃度が、前記Ａｌ合金膜のＧｅ濃度の１．８倍超を満足するＡｌ合金膜である。
【選択図】なし

Description

本発明は、表示装置用Ａｌ合金膜および表示装置に関するものである。

液晶表示装置（ＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）は、中小型では携帯電話のディスプレイやモバイル端末、ＰＣモニタなどに使用され、また近年では、大型化が進んで大型ＴＶなどにも用いられている。液晶表示装置は単純マトリクス型とアクティブマトリクス型とに分けられ、ＴＦＴ基板や対向基板と、それらの間に注入された液晶層と、更にカラーフィルタや偏光板などの樹脂フィルム、バックライトなどから構成される。上記のアレイ基板は、半導体で培われた微細加工技術を駆使してスイッチング素子（ＴＦＴ：Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）や画素、更には、この画素に電気信号を伝えるために走査線と信号線が形成されている。

ＴＦＴ基板において、走査線や信号線に用いられる配線材料には、電気抵抗が小さく、微細加工が容易であるなどの理由により、純ＡｌまたはＡｌ−ＮｄなどのＡｌ合金（以下、これらをまとめてＡｌ系合金ということがある）が汎用されている。このＡｌ系合金配線と透明画素電極の間には、Ｍｏ、Ｃｒ，Ｔｉ，Ｗ等の高融点金属からなるバリアメタル層が通常設けられている。バリアメタル層を介してＡｌ系合金配線を接続する理由は、Ａｌ系合金配線を透明画素電極と直接接続すると、接続抵抗（コンタクト抵抗）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、透明画素電極に直接接続する配線を構成するＡｌは非常に酸化され易く、液晶ディスプレイ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系合金配線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等の透明導電膜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。

しかし、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。液晶ディスプレイの大量生産に伴い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。

また、配線材料は液晶表示装置の製造工程で熱履歴を受けるため、耐熱性が求められる。アレイ基板の構造は薄膜の積層構造からなっており、配線を形成した後にはＣＶＤや熱処理によって３００℃前後の熱が加わる。例えばＡｌの融点は６６０℃であるが、ガラス基板と金属の熱膨張率が異なるため、熱履歴を受けると、金属薄膜（配線材料）とガラス基板の間にストレスが生じ、これがドライビングフォースとなって金属元素が拡散し、ヒロックやボイドなどの塑性変形が生じる。ヒロックやボイドが生じると、歩留まりが下がるため、配線材料には３００℃で塑性変形しないことが求められる。

そこで、バリアメタル層の形成を省略できるダイレクトコンタクト技術が提案されている。例えば、特許文献１および２には、Ａｌ系合金配線を透明画素電極に直接接続したとしてもコンタクト抵抗が低く、Ａｌ系合金配線自体の電気抵抗も小さく、好ましくは耐熱性や耐食性にも優れたダイレクトコンタクト技術が提案されている。これらの特許文献には、Ｎｉ，Ａｇ，Ｚｎ，Ｃｏなどの元素を所定量添加することにより、透明画素電極とのコンタクト抵抗が低く、且つ、配線自体の電気抵抗も低く抑えられることが記載されている。また、耐熱性については、Ｌａ，Ｎｄ，Ｇｄ，Ｄｙなどの希土類元素の添加によって改善されることが記載されている。更に、種々の実施形態のなかには、アルカリ現像液に対する耐食性や、現像後のアルカリ洗浄に対する耐食性なども改良できることが記載されている。また特許文献３には、透明電極層或いは半導体層と直接接合された構造を有する表示デバイスの配線材料として、Ａｌ−Ｎｉ合金に、所定量のボロン（Ｂ）を含有させたものを用いれば、直接接合した際のコンタクト抵抗値の増加や接合不良が生じない旨記載されている。

特開２００４−２１４６０６号公報 特開２００６−２６１６３６号公報 特開２００７−１８６７７９号公報

本発明の目的は、バリアメタル層を省略して透明画素電極と直接接続させた場合に低いコンタクト抵抗を示すと共に、膜自体の電気抵抗が小さく、好ましくは耐熱性や耐食性にも優れた表示装置用Ａｌ合金膜および表示装置を提供することにある。

上記目的を達成し得た本発明のＡｌ合金膜は、表示装置の基板上で、透明導電膜と直接接続されるＡｌ合金膜であって、前記Ａｌ合金膜は、Ｎｉ及び／又はＣｏを０．１〜６原子％、Ｇｅを０．１〜２原子％含有すると共に、アルミマトリックス結晶粒界のＧｅ濃度（原子％）が、前記Ａｌ合金膜のＧｅ濃度（原子％）の１．８倍超であるところに要旨を有するものである。

好ましい実施形態において、上記Ａｌ合金膜におけるＧｅ／（Ｎｉ＋Ｃｏ）の比は、１．２以上である［該Ｇｅ／（Ｎｉ＋Ｃｏ）におけるＧｅ、Ｎｉ、Ｃｏは、Ａｌ合金膜の各元素の含有量（濃度）（単位：原子％）を示す］。

好ましい実施形態において、上記Ａｌ合金膜は、更に希土類元素を０．１〜２原子％含有する。

好ましい実施形態において、上記Ａｌ合金膜は、更にＣｕを０．１〜６原子％含有する。ここで、Ｃｕ／（Ｎｉ＋Ｃｏ）の比は０．５以下であることが好ましい［該Ｃｕ／（Ｎｉ＋Ｃｏ）におけるＣｕ、Ｎｉ、Ｃｏは、Ａｌ合金膜の各元素の含有量（濃度）（単位：原子％）を示す］。

本発明には、上記のいずれかに記載の表示装置用Ａｌ合金膜が薄膜トランジスタに用いられている表示装置も包含される。

本発明によれば、バリアメタル層を介在させずに、Ａｌ合金膜を透明画素電極（透明導電膜、酸化物導電膜）と直接接続しても、十分に低い接続抵抗と電気抵抗を示し、好ましくは更に耐熱性や耐食性にも優れた表示装置用Ａｌ合金膜を提供することができた。

特に本発明のＡｌ合金膜を用いれば、フォトリソグラフィの工程で形成したフォトレジスト（樹脂）を剥離する剥離液洗浄工程の洗浄時間を、従来より短縮しても、十分に低いコンタクト抵抗が安定して得られるため、製造効率が高められる。

また、本発明のＡｌ合金膜を用いれば、上記バリアメタル層を省略できるため、生産性に優れ、安価で且つ高性能の表示装置が得られる。

図１は、表１のＮｏ．３におけるＧｅ濃度プロファイルを示すグラフである。 図２は、アルミマトリックス結晶粒界のＧｅ濃度の測定箇所近傍を示したＴＥＭ観察写真である。 図３は、Ａｌ合金膜と透明画素電極のダイレクトコンタクト抵抗の測定に用いたケルビンパターン（ＴＥＧパターン）を示す図である。

本発明者らは、バリアメタル層を省略して透明画素電極と直接接続させた場合のコンタクト抵抗と、膜自体の電気抵抗の両方を十分に小さくすることができるＡｌ合金膜を提供するため、鋭意研究を行った。その結果、Ｎｉ及び／又はＣｏと、Ｇｅの両方を含有し、Ａｌ合金膜のＧｅ濃度に対して、アルミマトリックス結晶粒界のＧｅ濃度が所定比率以上に高いＧｅ偏析部（Ｇｅ濃化層）を有するＡｌ−（Ｎｉ／Ｃｏ）−Ｇｅ合金膜を用いれば所期の目的が達成されることを突き止めた。更に上記Ａｌ合金膜において、耐熱性の向上には希土類元素の添加が有用であり、コンタクト抵抗の更なる低減化、安定化のためにはＣｕの添加が有用であることを見出し、本発明を完成した。

本発明のＡｌ合金膜は、Ｇｅ偏析部を有しているところに最大の特徴がある。具体的には、Ａｌ合金膜のＧｅ濃度に対するアルミマトリックス結晶粒界のＧｅ濃度の比（以下、Ｇｅ偏析比と呼ぶ場合がある。）が１．８超と高いＧｅ偏析部を有しているところに最大の特徴がある。このＧｅ偏析部は、コンタクト抵抗の低減化・安定化に極めて有用であり、詳細には、剥離液洗浄時間の長短にかかわらず、十分に低いコンタクト抵抗を、バラツキなく安定して確保できる点で極めて有用である。本発明のＡｌ合金膜を用いれば、剥離液洗浄時間を従来のように約１〜５分程度行なったときのコンタクト抵抗を低減できることは勿論のこと、後記する実施例で実証したように、剥離液洗浄時間を約１０〜５０秒程度と、従来に比べて著しく短縮しても、低いコンタクト抵抗を安定して得ることができる。従って、本発明のＡｌ合金膜を用いれば、剥離液洗浄時間の厳密な管理が不要であり、製造効率が高められるなどの利点もある。

図１を参照しながら、本発明を最も特徴付けるＧｅ偏析部について説明する。

図１は、後記する実施例の表１のＮｏ．３（本発明の要件を満足するＡｌ−０．２原子％Ｎｉ−０．５原子％Ｇｅ−０．２原子％Ｌａ）において、Ａｌ結晶粒界の濃度プロファイルを示す図であり、後記する実施例で観察した図２に例示する通り、粒界にほぼ直交するラインのＧｅ量を分析した結果である。図１において、横軸は結晶粒界からの距離（ｎｍ）を、縦軸はＧｅの濃度（原子％）である。図１の濃度プロファイルから明らかなように、本発明のＡｌ合金膜では、結晶粒界（横軸の０ｎｍ近傍）にＧｅ濃度が約２．５原子％と極めて高いピークを有している。このＡｌ合金膜を用いれば、剥離液洗浄時間を、１分未満（２５秒、５０秒）と短縮しても、ＩＴＯ膜とのコンタクト抵抗を１０００Ω以下と、低く抑えることができる（表１を参照）。勿論、剥離液洗浄時間を、従来のように１〜５分程度に設定しても、コンタクト抵抗を１０００Ω以下に抑えられる。従って、剥離液の洗浄時間にかかわらず、十分に低いコンタクト抵抗を安定して得ることができる。

これに対し、従来のＡｌ合金膜では、図１のような濃度プロファイルは得られず、結晶粒界へのＧｅの偏析は殆ど見られず、Ａｌマトリクスと結晶粒界のＧｅ濃度は、おおむね、一定である。例えば、後記する表１のＮｏ．２８（従来例）のＧｅ偏析比は、本発明例に比べて低く約１．５程度であり、本発明で既定するＧｅ偏析部（Ｇｅ偏析比１．８超）を有していない（図示せず）。従来例のＡｌ合金膜を用いて剥離液洗浄を行なったときのＩＴＯ膜とのコンタクト抵抗は、洗浄時間によって大きく変化し、従来のように１分以上に設定すれば、１０００Ω以下と低く抑えられる（表には示さず）が、洗浄時間を短くして２５秒間に設定すると、表１に示すように、１０００Ωを超えて非常に高くなってしまう。このように従来のＡｌ合金膜では、剥離液の洗浄時間によるコンタクト抵抗のバラツキが大きく、剥離液洗浄工程の厳密な管理を余儀なくされることが分かる。

ここで、本発明で規定するＧｅ偏析部は、Ａｌ合金膜→ＳｉＮ膜（絶縁膜）→ＩＴＯ膜の一連の成膜工程の間のいずれかにおいて、所定の加熱処理を新たに付加（追加）することによって得られる。加熱処理は、おおむね、２７０〜３５０℃で５〜３０分程度（好ましくは、おおむね、３００〜３３０℃で１０〜２０分程度）とする。Ａｌ中のＧｅおよびＮｉの拡散係数は、それぞれ以下のとおりであり、Ｇｅは拡散係数が大きい（拡散が速い）ため、上記のような短時間の熱処理により、析出物の粗大化を抑制しつつ、Ｇｅを結晶粒界へ移動させることができる。
Ｇｅ：４．２×１０^−１６ｍ^２／ｓ（３００℃）
Ｎｉ：２．３×１０^−１７ｍ^２／ｓ（３００℃）

上記の加熱処理は、例えばＳｉＮ膜の成膜後ＩＴＯ膜の成膜前に行なうことが挙げられる。

次に、本発明のＡｌ合金膜を詳しく説明する。

本発明のＡｌ合金膜は、Ｎｉ及び／又はＣｏを０．１〜６原子％、Ｇｅを０．１〜２原子％含有するＡｌ−（Ｎｉ／Ｃｏ）−Ｇｅ合金膜である。このうちＮｉ／Ｃｏは、コンタクト抵抗の低減に非常に有用な元素であり、Ｇｅは、結晶粒界に濃化してコンタクト抵抗の低減・安定化に寄与する元素である。

本発明のようにＮｉ及び／又はＣｏと、Ｇｅの両方を含むＡｌ合金膜では、以下のメカニズムによって微細な析出物が高密度に分散するとともに、アルミマトリックス結晶粒界にＧｅが濃化するために、コンタクト抵抗の低減化と安定化が達成されると推察される。すなわち、ＧｅはＡｌと格子定数が大きく異なる（格子ミスフィットが大きい）ため、熱処理によりＧｅがアルミマトリックスの粒界に移動しやすく、このＧｅが存在する粒界が、電流パスとなりコンタクト性が安定するものと推察される。

なお、本発明で選択成分として添加するＣｕは、低温で（昇温プロセスという観点からすれば昇温の初期段階から早めに）析出する元素であり、析出核の数が増えるため、析出物を微細化し、コンタクト抵抗の低減と安定化が促進されると考えられる。

まず、本発明のＡｌ合金膜は、Ｎｉ及び／又はＣｏを０．１〜６原子％含有する。ＮｉとＣｏは単独で添加しても良いし、併用しても良い。これらは、コンタクト抵抗の低減と膜自体の電気抵抗の低減に有用な元素であり、単独または合計の含有量を上記範囲内に制御することにより、所望の効果が得られる。そのメカニズムとしては、Ａｌ合金膜と透明画素電極との界面に導電性のＮｉ及び／又はＣｏを含有する析出物が形成され、Ａｌ合金膜と透明画素電極（例えばＩＴＯ膜）との間で、上記析出物を通して大部分のコンタクト電流が流れる。さらに、Ｇｅが存在する結晶粒界が電流パスとなり、コンタクト抵抗が低く抑えられるものと推察される。

Ｎｉ及び／又はＣｏの含有量を０．１原子％以上とすることにより、導電性の上記析出物が多数形成されてコンタクト抵抗を低減できる。好ましいＮｉ及び／又はＣｏの含有量の下限は、０．２原子％である。ただし、Ｎｉ及び／又はＣｏの含有量が過剰になると、膜自体の電気抵抗が上昇するため、Ｎｉ及び／又はＣｏの含有量を６原子％以下とする。好ましいＮｉ及び／又はＣｏの含有量の上限は１．５原子％である。

また、本発明のＡｌ合金膜は、Ｇｅを０．１〜２原子％含有する。上述したように、本発明では、Ｇｅを結晶粒界に高度に偏析させてコンタクト抵抗の低減（特に、洗浄時間に依存しない、安定した低いコンタクト抵抗の実現）を図るものであり、Ｇｅ量を０．１原子％以上とすることにより、結晶粒界にＧｅを偏析させることができる。好ましいＧｅ量の下限は０．３原子％である。ただし、Ｇｅ量が過剰になると、Ａｌ合金膜自体の電気抵抗が上昇するため、Ｇｅ量の上限を２原子％とする。Ｇｅ量の好ましい上限は、１．２原子％である。

ここで、Ｇｅ／（Ｎｉ＋Ｃｏ）の比は１．２以上であることが好ましく、これにより、コンタクト抵抗を一層低く抑えることができる。上述したように、Ｇｅは、結晶粒界だけでなくＮｉ及び／又はＣｏを含む析出物にも存在し易いことが知られており、当該析出物を構成するＮｉ及び／又はＣｏに対して一定量以上のＧｅを添加することにより、これらの元素によるコンタクト抵抗の低減作用が一層高められると推察される。Ｇｅ／（Ｎｉ＋Ｃｏ）のより好ましい比は１．８超である。なお、上記比の上限は、コンタクト抵抗の低減化の観点からは特に限定されないが、コンタクト抵抗の安定化などを考慮すると、おおむね、５であることが好ましい。

本発明のＡｌ合金膜は、上記元素を基本成分として含有し、残部はＡｌおよび不可避的不純物である。

更に、耐熱性向上の目的で、希土類元素を含有することが好ましい。本発明における希土類元素とは、ランタノイド元素（周期表において、原子番号５７のＬａから原子番号７１のＬｕまでの合計１５元素）に、Ｓｃ（スカンジウム）とＹ（イットリウム）とを加えた元素群を意味する。本発明では、上記元素群の少なくとも１種の元素を用いることができ、好ましくは、Ｎｄ、Ｇｄ、Ｌａ、Ｙ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｄｙから選ばれる少なくとも１種の元素を用いる。より好ましくはＮｄ、Ｇｄ、Ｌａであり、更に好ましくはＬａである。

詳細には、希土類元素は、ヒロック（コブ状の突起物）の形成を抑制して耐熱性を高める作用を有している。Ａｌ合金膜が形成された基板は、その後、ＣＶＤ法などによって窒化シリコン膜（保護膜）が形成されるが、このとき、Ａｌ合金膜に施される高温の熱によって基板との間に熱膨張の差が生じ、ヒロック（コブ状の突起物）が形成されると推察されている。しかし、上記希土類元素を含有させることによって、ヒロックの形成を抑制することができる。また、希土類元素を含有させることにより、耐食性を向上させることもできる。

このような作用を有効に発揮させるためには、希土類元素の合計量を０．１原子％以上とすることが好ましく、０．２原子％以上とすることがより好ましい。しかし希土類元素量が過剰になると、熱処理後のＡｌ合金膜自体の電気抵抗が増大する。そこで希土類元素の合計量の好ましい上限を２原子％（より好ましくは１原子％）とする。

更に、コンタクト抵抗の更なる安定化を目的として、Ｃｕを０．１〜６原子％含有することが好ましい。前述したようにＣｕは、微細な析出物を形成してコンタクト抵抗の低減と安定化に寄与する元素であり、これらの作用を有効に発揮させるため、Ｃｕ量を０．１原子％以上とする。ただし、過剰に添加すると析出物のサイズが粗大化し、洗浄時間によるコンタクト抵抗のバラツキなどが大きくなるため、Ｃｕ量の上限を６原子％とする。好ましいＣｕ量の上限は２．０原子％である。

ここで、Ｃｕ／（Ｎｉ＋Ｃｏ）の比は０．５以下であることが好ましく、これにより、コンタクト抵抗の安定化を促進することができる。ＮｉとＣｏの合計量に対するＣｕの量が増加すると、コンタクト抵抗の安定化などに寄与する上記の析出物が粗大化してしまい、コンタクト抵抗がばらつくためである。Ｃｕ／（Ｎｉ＋Ｃｏ）の好ましい比は０．３以下である。なお、上記比の下限は、コンタクト抵抗の安定化の観点からは特に限定されないが、コンタクト抵抗の低減や析出物微細化などを考慮すると、おおむね、０．１以上であることが好ましい。

以上、本発明のＡｌ合金膜について説明した。

上記Ａｌ合金膜は、スパッタリング法にてスパッタリングターゲット（以下「ターゲット」ということがある）を用いて形成することが望ましい。イオンプレーティング法や電子ビーム蒸着法、真空蒸着法で形成された薄膜よりも、成分や膜厚の膜面内均一性に優れた薄膜を容易に形成できるからである。

また、スパッタリング法により本発明のＡｌ合金膜を形成するには、所望のＡｌ合金膜と同一の組成のＡｌ合金スパッタリングターゲットを用いれば、組成ズレすることなく、所望の成分・組成のＡｌ合金膜を形成することができるのでよい。

上記ターゲットの形状は、スパッタリング装置の形状や構造に応じて任意の形状（角型プレート状、円形プレート状、ドーナツプレート状など）に加工したものが含まれる。

上記ターゲットの製造方法としては、溶解鋳造法や粉末焼結法、スプレイフォーミング法で、Ａｌ基合金からなるインゴットを製造して得る方法や、Ａｌ基合金からなるプリフォーム（最終的な緻密体を得る前の中間体）を製造した後、該プリフォームを緻密化手段により緻密化して得られる方法が挙げられる。

本発明のＡｌ合金膜は、薄膜トランジスタのソース電極および／またはドレイン電極並びに信号線に用いられ、ドレイン電極が透明導電膜に直接接続されていることが好ましい。本発明のＡｌ合金膜は、ゲート電極および走査線に用いることもできる。この場合、ソース電極および／またはドレイン電極ならびに信号線は、ゲート電極および走査線と同一組成のＡｌ合金膜であることが好ましい。

本発明には、上記Ａｌ合金膜を薄膜トランジスタに用いたＴＦＴ基板や、当該ＴＦＴ基板を備えた表示装置も包含される。本発明は、Ａｌ合金膜の組成と構造（Ｇｅ偏析状況）を特定したところに特徴があり、Ａｌ合金膜以外の、ＴＦＴ基板や表示装置を構成する要件は、通常用いられるものであれば特に限定されない。例えば、本発明に用いられる透明画素電極としては、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）や酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）などが挙げられる。

また本発明のＡｌ合金膜を備えた表示装置を製造するにあたり、Ａｌ合金膜→ＳｉＮ膜（絶縁膜）→ＩＴＯ膜の一連の成膜工程の間のいずれかにおいて、上述した所定の加熱処理を新たに付加（追加）して規定のＧｅ偏析部を得るようにする以外は、表示装置の一般的な工程を採用すればよく、例えば、前述した特許文献１や２に記載の製造方法を参照すればよい。

以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例によって制限されず、上記・下記の趣旨に適合し得る範囲で適切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。

表１および表２に示す種々の合金組成のＡｌ合金膜（膜厚＝３００ｎｍ）を、ＤＣマグネトロン・スパッタ法（基板＝ガラス基板（コーニング社製 Ｅａｇｌｅ２０００）、雰囲気ガス＝アルゴン、圧力＝２ｍＴｏｒｒ、基板温度＝２５℃（室温））によって成膜した。
その後、Ａｌ合金膜をパターニングする。次に、絶縁層として約３００ｎｍ厚さのＳｉＮを成膜し、その後、表に示す熱処理を行なった。次に、コンタクトホール形成のため、レジスト塗布、露光、現像、ＳｉＮ膜のエッチング、およびレジストの剥離洗浄を順次行い、次いで、透明画素電極としてＩＴＯ膜を成膜した。透明画素電極（ＩＴＯ膜）の成膜条件は、雰囲気ガス＝アルゴン、圧力＝０．８ｍＴｏｒｒ、基板温度＝２５℃（室温）である。

尚、上記Ａｌ合金膜の形成には、真空溶解法で作製した種々の組成のＡｌ合金ターゲットをスパッタリングターゲットとして用いた。

Ａｌ合金膜のＧｅ濃度は、ＩＣＰ発光分析により測定した。また、アルミマトリックスの結晶粒界のＧｅ濃度は、熱処理後試料からＴＥＭ観察用薄膜サンプルを作製してＴＥＭ−ＥＤＸにより評価した。サンプルとして、試料表層（ＩＴＯ膜を成膜する側）を残して薄膜化したものを用意し、このサンプルの試料表層側から、電界放出型透過電子顕微鏡（ＦＥ−ＴＥＭ）（日立製作所製、ＨＦ−２２００）により倍率９０万倍で像を得た。その一例を図２に示す（尚、図２は、上記像を縮小したものであるため倍率が異なる）。そしてこの図２に示す様に、粒界にほぼ直交するラインを、Ｎｏｒａｎ社製ＮＳＳエネルギー分散型分析装置（ＥＤＸ）で成分定量分析し、アルミマトリックスの結晶粒界に濃化しているＧｅ濃度を測定した。

上記のようにして得られたＡｌ合金膜を用いて、熱処理後のＡｌ合金膜自体の電気抵抗率、およびＡｌ合金膜を透明画素電極に直接接続したときのダイレクトコンタクト抵抗（ＩＴＯとのコンタクト抵抗）を、それぞれ下記に示す方法で測定した。

（１）熱処理後のＡｌ合金膜自体の電気抵抗率
上記Ａｌ合金膜に対し、１０μｍ幅のラインアンドスペースパターンを形成し、４端子法で電気抵抗率を測定した。そして下記基準で、熱処理後のＡｌ合金膜自体の電気抵抗率の良否を判定した。
（判定基準）
○：５．０μΩ・ｃｍ未満
×：５．０μΩ・ｃｍ以上

（２）透明画素電極とのダイレクトコンタクト抵抗
本実施例では、本発明のＡｌ合金膜による有用性（特に、剥離液洗浄時間に依存しない、低いコンタクト抵抗）を調べるため、剥離液洗浄時間を、従来（代表的には３〜５分程度）よりも短い１０〜５０秒としたときのダイレクトコンタクト抵抗を中心に調べた。

まず、上記Ａｌ合金膜に対し、フォトレジスト剥離液の洗浄工程を模擬し、アミン系フォトレジストと水を混合したアルカリ性水溶液による洗浄時間を表１および表２に示すように種々変化させて行った。詳細には、東京応化工業（株）製のアミン系レジスト剥離液「ＴＯＫ１０６」水溶液をｐＨ１０に調整したもの（液温２５℃）を用意し、表１および表２に示す洗浄時間の間、浸漬させた。

その後、このＡｌ合金膜と透明画素電極を直接接触したときのコンタクト抵抗を以下の手順で測定した。まず、透明画素電極（ＩＴＯ；酸化インジウムに１０質量％の酸化スズを加えた酸化インジウムスズ）を、図３に示すケルビンパターン（コンタクトホールサイズ：１０μｍ角）に成形した。次いで、４端子測定（ＩＴＯ−Ａｌ合金膜に電流を流し、別の端子でＩＴＯ−Ａｌ合金間の電圧降下を測定する方法）を行なった。具体的には、図３のＩ₁−Ｉ₂間に電流Ｉを流し、Ｖ₁−Ｖ₂間の電圧Ｖをモニターすることにより、コンタクト部Ｃのダイレクトコンタクト抵抗Ｒを［Ｒ＝（Ｖ₂−Ｖ₁）／Ｉ₂］として求めた。そして下記基準で、ＩＴＯとのダイレクトコンタクト抵抗の良否を判定した。
（判定基準）
○：１０００Ω未満
×：１０００Ω以上

これらの結果を表１および表２に併記する。このうち表１にＡｌ−Ｎｉ−Ｇｅ系合金膜を用いた結果を、表２にＡｌ−Ｃｏ−Ｇｅ系合金膜を用いた結果を、それぞれ示している。

これらの表より以下のように考察することができる。

まず、表１に示す結果より、本発明で規定するＮｉ量、Ｇｅ量、およびＧｅ偏析比を満足するＮｏ．１、２のＡｌ合金膜や、選択成分である希土類元素やＣｕを好ましい範囲内で更に含むＮｏ．３〜２３のＡｌ合金膜は、いずれも、剥離液の洗浄時間を従来より短縮したにもかかわらず、コンタクト抵抗の低減が達成され、且つ、Ａｌ合金膜の電気抵抗率も低く抑えられた。

これに対し、Ｎｉ量が少ないＮｏ．２４、２５のＡｌ合金膜は、コンタクト抵抗が上昇した。また、Ｎｉ量が多く、（Ｎｉ＋Ｃｏ）に対するＧｅの比が本発明の好ましい範囲を外れるＮｏ．２６、２７のＡｌ合金膜は、Ａｌ合金膜自体の電気抵抗率が上昇した。

また、所定の加熱処理を行なわないためにＧｅ偏析比が本発明の要件を満足せず、（Ｎｉ＋Ｃｏ）に対するＧｅの比が本発明の好ましい範囲を外れるＮｏ．２８（加熱処理なしの従来例）およびＮｏ．２９（加熱温度が低い例）のＡｌ合金膜は、短い剥離時間ではコンタクト抵抗が上昇した。

表１と同様の傾向は、Ｎｉの代わりにＣｏを含むＡｌ−Ｃｏ−Ｇｅ系合金膜を用いた表２においても見られた。すなわち、本発明で規定するＣｏ量、Ｇｅ量、およびＧｅ偏析比を満足するＮｏ．１，２のＡｌ合金膜や、選択成分である希土類元素やＣｕを好ましい範囲内で更に含むＮｏ．３〜６のＡｌ合金膜は、いずれも、剥離液の洗浄時間を従来より短縮したにもかかわらず、コンタクト抵抗およびＡｌ合金膜の電気抵抗の両方を低く抑えることができた。

これに対し、Ｇｅ量が少ないためにＧｅ偏析比が低く、（Ｎｉ＋Ｃｏ）に対するＧｅの比が本発明の好ましい範囲を外れるＡｌ合金膜は、Ｎｏ．９のように剥離液洗浄時間を従来レベルの１２５秒程度にすると、十分に低いコンタクト抵抗が得られたのに対し、洗浄時間を短くして２５秒、５０秒にしたＮｏ．７、８では、コンタクト抵抗が上昇した。

また、Ｇｅ量が多いＮｏ．１０、１１のＡｌ合金膜は、膜自体の電気抵抗率が上昇した。

Claims (6)

1. 表示装置の基板上で、透明導電膜と直接接続されるＡｌ合金膜であって、
   前記Ａｌ合金膜は、Ｎｉ及び／又はＣｏを０．１〜６原子％、Ｇｅを０．１〜２原子％含有すると共に、
   アルミマトリックス結晶粒界のＧｅ濃度（原子％）が、前記Ａｌ合金膜のＧｅ濃度（原子％）の１．８倍超であることを特徴とする表示装置用Ａｌ合金膜。
2. Ｇｅ／（Ｎｉ＋Ｃｏ）の比が１．２以上である請求項１に記載の表示装置用Ａｌ合金膜。
3. 更に、希土類元素を０．１〜２原子％含有する請求項１または２に記載の表示装置用Ａｌ合金膜。
4. 更に、Ｃｕを０．１〜６原子％含有する請求項１〜３のいずれかに記載の表示装置用Ａｌ合金膜。
5. Ｃｕ／（Ｎｉ＋Ｃｏ）の比が０．５以下である請求項４に記載の表示装置用Ａｌ合金膜。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の表示装置用Ａｌ合金膜が、薄膜トランジスタに用いられていることを特徴とする表示装置。