JP2010165865A - Al-ALLOY FILM FOR DISPLAY DEVICE, DISPLAY DEVICE, AND Al-ALLOY SPUTTERING TARGET - Google Patents

Al-ALLOY FILM FOR DISPLAY DEVICE, DISPLAY DEVICE, AND Al-ALLOY SPUTTERING TARGET Download PDF

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宣裕 小林
Mamoru Nagao
護 長尾
敏晃 ▲高▼木
Toshiaki Takagi
Aya Miki
綾 三木
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an Al-alloy film for a display device in which contact resistance with a transparent pixel electrode directly connected with the Al-alloy film is sufficiently reduced and corrosion resistance and heat resistance are improved. <P>SOLUTION: The Al-alloy film is directly connected with a transparent conductive film on a substrate of a display device. The Al-alloy film contains ≤0.5 atom% (not including 0 atom%) of Co, 0.2-2.0 atom% of Ge, and ≤0.5 atom% (not including 0 atom%) of Cu. The Al-alloy film is configured such that a total amount of Co, Ge, and Cu is 0.2-2.0 atom% while satisfying formula (1): Cu/Co≤1.5 or formula (2): 2.5≤Cu/Co≤6.0. In formulas (1), (2), Cu and Co represent a content (atom%) of each element in the Al-alloy film, respectively. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、表示装置用Al合金膜、表示装置およびAl合金スパッタリングターゲットに関するものであり、特に、耐食性や耐熱性に優れたAl合金膜、該Al合金膜が薄膜トランジスタに用いられた表示装置、および該Al合金膜の形成に有用なAl合金スパッタリングターゲットに関するものである。   The present invention relates to an Al alloy film for a display device, a display device, and an Al alloy sputtering target, and in particular, an Al alloy film excellent in corrosion resistance and heat resistance, a display device using the Al alloy film for a thin film transistor, and The present invention relates to an Al alloy sputtering target useful for forming the Al alloy film.

液晶表示装置(LCD:Liquid Crystal Display)は、中小型のものが携帯電話やモバイル端末のディスプレイ、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、薄膜トランジスタ(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TFT基板には、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や画素、更には、この画素に電気信号を伝えるための走査線や信号線が形成されている。   Liquid crystal display devices (LCD: Liquid Crystal Display) are used for small and medium-sized devices such as displays for mobile phones and mobile terminals, PC monitors, etc., and in recent years, they are also used for large-sized TVs and the like due to their increasing size. . Liquid crystal display devices are divided into a simple matrix type and an active matrix type, a thin film transistor (TFT) substrate and a counter substrate, a liquid crystal layer injected between them, a resin film such as a color filter and a polarizing plate, a back surface. Consists of lights and the like. On the TFT substrate, switching elements and pixels, and further scanning lines and signal lines for transmitting electric signals to the pixels are formed by making full use of fine processing technology cultivated in semiconductors.

前記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合金が汎用されている。この純AlまたはAl合金からなる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。この様に、バリアメタル層を形成する理由は、耐熱性の確保や、純AlまたはAl合金からなる配線を透明画素電極と直接接続させた場合の電気伝導性を確保するためである。   For wiring materials used for the scanning lines and signal lines, pure Al or Al alloys such as Al—Nd are widely used because of their low electrical resistance and easy microfabrication. A barrier metal layer made of a refractory metal such as Mo, Cr, Ti, or W is usually provided between the wiring made of pure Al or Al alloy and the transparent pixel electrode. The reason why the barrier metal layer is formed in this manner is to ensure heat resistance and electrical conductivity when a wiring made of pure Al or Al alloy is directly connected to the transparent pixel electrode.

しかし、バリアメタル層を形成するには、前記配線の形成に必要な成膜チャンバーを有する装置に、バリアメタル層形成用の成膜チャンバーを余分に装備しなければならない。液晶表示装置の大量生産に伴った低コスト化が進むにつれて、バリアメタル層の形成に伴う製造コストの上昇や生産性の低下は軽視できなくなっている。   However, in order to form a barrier metal layer, an apparatus having a film forming chamber necessary for forming the wiring must be additionally equipped with a film forming chamber for forming a barrier metal layer. As cost reduction associated with mass production of liquid crystal display devices progresses, it is not possible to neglect the increase in manufacturing cost and the decrease in productivity due to the formation of the barrier metal layer.

そこで、バリアメタル層の形成を省略できるダイレクトコンタクト技術が提案されている。例えば、特許文献1および2には、バリアメタル層の形成を省略してAl合金配線を透明画素電極に直接接続したとしてもコンタクト抵抗が低く(以下、この様な特性を「低コンタクト抵抗」ということがある)、Al合金配線自体の電気抵抗も小さく、更には耐熱性にも優れたダイレクトコンタクト技術が提案されている。具体的には、Ni,Ag,Zn,Co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、La,Nd,Gd,Dyなどの希土類元素の添加によって、耐熱性を改善できる旨が記載されている。更に特許文献3には、透明画素電極層或いは半導体層と直接接続された構造を有する表示装置の配線材料として、Al−Ni合金に、所定量のBを含有させたものを用いれば、直接接続した際のコンタクト抵抗の増加や接続不良が生じない旨記載されている。   Therefore, a direct contact technique that can eliminate the formation of the barrier metal layer has been proposed. For example, in Patent Documents 1 and 2, even if the formation of the barrier metal layer is omitted and the Al alloy wiring is directly connected to the transparent pixel electrode, the contact resistance is low (hereinafter, such characteristics are referred to as “low contact resistance”). In some cases, a direct contact technique has been proposed in which the Al alloy wiring itself has a small electrical resistance and is excellent in heat resistance. Specifically, it is described that by adding a predetermined amount of elements such as Ni, Ag, Zn, and Co, the contact resistance with the transparent pixel electrode can be lowered and the electrical resistance of the wiring itself can be kept low. . It also describes that heat resistance can be improved by adding rare earth elements such as La, Nd, Gd, and Dy. Furthermore, in Patent Document 3, if a wiring material of a display device having a structure directly connected to a transparent pixel electrode layer or a semiconductor layer is used, an Al—Ni alloy containing a predetermined amount of B is used for direct connection. It is stated that there is no increase in contact resistance or poor connection.

特開2004−214606号公報JP 2004-214606 A 特開2006−261636号公報JP 2006-261636 A 特開2007−186779号公報JP 2007-186777 A

ところで上記引用文献1〜3に示される通りバリアメタル層を省略する場合、Al合金膜には透明画素電極との優れたコンタクト性や低配線抵抗と共に、より優れた耐食性の兼備が求められている。特に、TFT基板の製造工程では複数のウェットプロセスを通るが、Alよりも貴な金属が合金元素として含まれていると、ガルバニック腐食の問題が現れ、耐食性が劣化してしまう。   By the way, when the barrier metal layer is omitted as shown in the above cited documents 1 to 3, the Al alloy film is required to have both excellent contact resistance with the transparent pixel electrode and low wiring resistance as well as better corrosion resistance. . In particular, the TFT substrate manufacturing process passes through a plurality of wet processes. However, if a metal nobler than Al is contained as an alloy element, a problem of galvanic corrosion appears and the corrosion resistance deteriorates.

例えば、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)を剥離する洗浄工程では、アミン類を含む有機剥離液を用いて連続的に水洗が行なわれている。ところがアミン類と水が混合するとアルカリ性溶液になるため、短時間でAlを腐食させてしまうという問題が生じる。ところでAl合金膜は、剥離洗浄工程よりも以前に熱履歴を受けており、この熱履歴の過程で合金元素を含む析出物がAlマトリクス中に形成される。この析出物とAlマトリクスの電位差が大きいため、剥離洗浄工程にて、有機剥離液の成分であるアミン類が水と接触した瞬間に前記ガルバニック腐食が生じて、電気化学的に卑であるAlがイオン化して溶出し、孔食(黒点、腐食痕)が形成されてしまう、といった問題がある。該孔食が発生すると透明画素電極(ITO膜)が不連続になり、長期使用の信頼性に悪影響を及ぼす可能性がある。   For example, in a cleaning process for removing a photoresist (resin) formed in a photolithography process, water washing is continuously performed using an organic stripping solution containing amines. However, when amines and water are mixed, an alkaline solution is formed, which causes a problem that Al is corroded in a short time. By the way, the Al alloy film has received a thermal history before the peeling cleaning step, and precipitates containing alloy elements are formed in the Al matrix in the course of this thermal history. Since the potential difference between the precipitate and the Al matrix is large, the galvanic corrosion occurs at the moment when the amines, which are components of the organic stripping solution, come into contact with water in the stripping cleaning process. There is a problem that ionization and elution cause pitting corrosion (black spots, corrosion marks) to be formed. When the pitting corrosion occurs, the transparent pixel electrode (ITO film) becomes discontinuous, which may adversely affect long-term reliability.

また、フォトリソグラフィ工程では、例えばTMAH(テトラメチルアンモニウムヒドロキシド)を含むアルカリ性の現像液を使用するが、ダイレクトコンタクト構造の場合、バリアメタル層を省略しているためAl合金膜がむき出しとなり、現像液によるダメージ(Al合金膜の減肉)を受けやすい。特に、現像液によるAl合金膜のエッチングレートの抑制を重視してCo量を低減(例えば0.1原子%以下)させた場合、耐熱性が低下して熱処理工程でヒロック(コブ状の突起物、光学顕微鏡で観察した場合に黒点として認識されうる)が生じやすいといった問題がある。このヒロックも、上述したITO膜が不連続になる要因である。   In the photolithography process, an alkaline developer containing, for example, TMAH (tetramethylammonium hydroxide) is used. However, in the case of the direct contact structure, the barrier metal layer is omitted, and the Al alloy film is exposed. Susceptible to liquid damage (thinning of Al alloy film). In particular, when the amount of Co is reduced (for example, 0.1 atomic% or less) with emphasis on the suppression of the etching rate of the Al alloy film by the developer, the heat resistance is reduced and hillocks (cove-like projections) , Which can be recognized as a black spot when observed with an optical microscope). This hillock is also a factor that makes the ITO film described above discontinuous.

上記特許文献1〜3のうち、特許文献1、3はAl合金膜の耐食性に着目して十分に検討されたものではない。また特許文献2については、アルカリ性現像液に対する耐食性を改良できる旨記載されているが、有機剥離液に対する耐性も含め、耐食性を十分に高めることまでは検討されていない。特に後述する通り、低コンタクト抵抗の確保に有効な元素としてCoを含有させた場合に、耐食性の確保が困難であったり耐熱性の確保が難しく、前記ITO膜の不連続が生じやすいといった問題があるが、この様な問題点に着目したものでもない。   Of the above Patent Documents 1 to 3, Patent Documents 1 and 3 have not been sufficiently studied by paying attention to the corrosion resistance of the Al alloy film. Patent Document 2 describes that the corrosion resistance against an alkaline developer can be improved, but it has not been studied until the corrosion resistance is sufficiently enhanced, including the resistance against an organic stripping solution. In particular, as described later, when Co is contained as an element effective for ensuring low contact resistance, it is difficult to ensure corrosion resistance or heat resistance, and the ITO film is likely to be discontinuous. There is, however, no focus on such problems.

本発明は上記事情に着目してなされたものであって、その目的は、バリアメタル層を省略して透明画素電極と直接接続させた場合の低コンタクト抵抗を確保すべく、特にCoを含むAl合金膜について、耐食性(本発明では「表示装置の製造過程で用いられる現像液や剥離液に対する耐性」をいう)を十分向上させると共に前記ヒロックの発生を抑制して、前記ITO膜の不連続を抑制し、信頼性の高い表示装置を実現することにある。   The present invention has been made paying attention to the above circumstances, and its purpose is to eliminate the barrier metal layer and to ensure low contact resistance when directly connected to the transparent pixel electrode, in particular, Al containing Co. As for the alloy film, the corrosion resistance (in the present invention, “resistance to the developer and stripping solution used in the manufacturing process of the display device”) is sufficiently improved and the occurrence of the hillock is suppressed, thereby preventing the discontinuity of the ITO film. The object is to realize a highly reliable display device.

本発明に係る表示装置用Al合金膜とは、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、Coを0.5原子%以下(0原子%を含まない)、Geを0.2〜2.0原子%、およびCuを0.5原子%以下(0原子%を含まない)含み、Co、GeおよびCuの合計量が0.2〜2.0原子%であり、かつ、下記式(1)または式(2)を満たすところに特徴を有する。
Cu/Co≦1.5 …(1)
2.5≦Cu/Co≦6.0 …(2)
(式(1)(2)中、Cu、Coは、Al合金膜中の各元素の含有量(原子%)を示す)
The Al alloy film for a display device according to the present invention is an Al alloy film directly connected to a transparent conductive film on a substrate of the display device, and Co is 0.5 atomic% or less (not including 0 atomic%). ), 0.2 to 2.0 atomic% of Ge, and 0.5 atomic% or less (not including 0 atomic%) of Cu, and the total amount of Co, Ge and Cu is 0.2 to 2.0 atomic% % And is characterized by satisfying the following formula (1) or formula (2).
Cu / Co ≦ 1.5 (1)
2.5 ≦ Cu / Co ≦ 6.0 (2)
(In the formulas (1) and (2), Cu and Co indicate the content (atomic%) of each element in the Al alloy film)

前記Al合金膜は、最大析出物の粒径が60nm以下であることが好ましく、また該Al合金膜の平均結晶粒径が100nm以下を満たすものが好ましい。   The Al alloy film preferably has a maximum precipitate particle size of 60 nm or less, and preferably has an average crystal particle size of 100 nm or less.

前記Al合金膜のCo含有量が0.1原子%超0.5原子%以下である場合には、前記式(1)を満たし、かつCo、GeおよびCuの合計量が0.3〜2.0原子%であることが好ましい。また、前記Al合金膜のCo含有量が0.1原子%以下(0原子%を含まない)である場合には、前記式(2)を満たすことが好ましい。   When the Co content of the Al alloy film is more than 0.1 atomic% and 0.5 atomic% or less, the formula (1) is satisfied, and the total amount of Co, Ge, and Cu is 0.3-2. It is preferably 0.0 atomic%. Further, when the Co content of the Al alloy film is 0.1 atomic% or less (not including 0 atomic%), it is preferable to satisfy the formula (2).

上記Al合金膜は、更に、La、Y、Nd、およびGdよりなる群から選択される少なくとも1種の元素を0.1〜0.5原子%(複数元素を含有させる場合は合計量をいう)含んでいてもよい。   The Al alloy film further contains at least one element selected from the group consisting of La, Y, Nd, and Gd in an amount of 0.1 to 0.5 atomic% (when a plurality of elements are included, the total amount is referred to). ) May be included.

本発明は、上記Al合金膜が、薄膜トランジスタに用いられていることを特徴とする表示装置も含むものである。   The present invention also includes a display device in which the Al alloy film is used in a thin film transistor.

また本発明には、表示装置の基板上で、透明導電膜と直接接続されるAl合金膜の形成に用いられるスパッタリングターゲットであって、Coを0.5原子%以下(0原子%を含まない)、Geを0.2〜2.0原子%、およびCuを0.5原子%以下(0原子%を含まない)含み、Co、GeおよびCuの合計量が0.2〜2.0原子%であり、かつ、下記式(1)または式(2)を満たし、残部がAlおよび不可避不純物であるところに特徴を有するAl合金スパッタリングターゲットも含まれる。
Cu/Co≦1.5 …(1)
2.5≦Cu/Co≦6.0 …(2)
(式(1)(2)中、Cu、Coは、Al合金スパッタリングターゲット中の各元素の含有量(原子%)を示す)
The present invention also provides a sputtering target used for forming an Al alloy film directly connected to a transparent conductive film on a substrate of a display device, wherein Co is 0.5 atomic% or less (excluding 0 atomic%). ), 0.2 to 2.0 atomic% of Ge, and 0.5 atomic% or less (not including 0 atomic%) of Cu, and the total amount of Co, Ge and Cu is 0.2 to 2.0 atomic% %, And also satisfies the following formula (1) or formula (2), and the Al alloy sputtering target is characterized in that the balance is Al and inevitable impurities.
Cu / Co ≦ 1.5 (1)
2.5 ≦ Cu / Co ≦ 6.0 (2)
(In formulas (1) and (2), Cu and Co indicate the content (atomic%) of each element in the Al alloy sputtering target)

前記Al合金スパッタリングターゲットのCo含有量が0.1原子%超0.5原子%以下である場合には、前記式(1)を満たし、かつCo、GeおよびCuの合計量が0.3〜2.0原子%であるものが好ましい。また前記Al合金スパッタリングターゲットのCo含有量が0.1原子%以下(0原子%を含まない)である場合には、前記式(2)を満たすものが好ましい。   When the Co content of the Al alloy sputtering target is more than 0.1 atomic% and 0.5 atomic% or less, the above formula (1) is satisfied, and the total amount of Co, Ge, and Cu is 0.3 to What is 2.0 atomic% is preferable. Moreover, when Co content of the said Al alloy sputtering target is 0.1 atomic% or less (it does not contain 0 atomic%), what satisfy | fills said Formula (2) is preferable.

前記Al合金スパッタリングターゲットは、更に、La、Y、Nd、およびGdよりなる群から選択される少なくとも1種の元素を0.1〜0.5原子%(複数元素を含有させる場合は合計量をいう)含むものであってもよい。   The Al alloy sputtering target further contains at least one element selected from the group consisting of La, Y, Nd, and Gd in an amount of 0.1 to 0.5 atomic% (when a plurality of elements are included, the total amount is It may be included).

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)と直接接続することができ、且つ、耐食性(剥離液耐性、現像液耐性、特には剥離液耐性)や耐熱性に優れたAl合金膜を提供できる。本発明のAl合金膜を表示装置に適用すれば、前記ITO膜の不連続が抑制されて信頼性の高い表示装置を得ることができる。また、前記バリアメタル層を省略することができるため、生産性に優れ、安価な表示装置を得ることができる。   According to the present invention, an Al alloy film can be directly connected to a transparent pixel electrode (transparent conductive film, oxide conductive film) without interposing a barrier metal layer, and corrosion resistance (stripping solution resistance, developer) It is possible to provide an Al alloy film having excellent resistance (particularly, stripping solution resistance) and heat resistance. When the Al alloy film of the present invention is applied to a display device, discontinuity of the ITO film is suppressed and a highly reliable display device can be obtained. In addition, since the barrier metal layer can be omitted, an inexpensive display device with excellent productivity can be obtained.

Al−Ni−Ge系合金膜とAl−Co−Ge系合金膜のそれぞれについて、析出物径と腐食径の関係を示したグラフである。It is the graph which showed the relationship between the precipitate diameter and the corrosion diameter about each of the Al-Ni-Ge-type alloy film and the Al-Co-Ge-type alloy film. Al合金膜のCu/Coと最大析出物の粒径との関係を示したグラフである。It is the graph which showed the relationship between Cu / Co of Al alloy film, and the particle size of the largest precipitate. Al合金膜のCu/Co(Co=0.1原子%)と黒点密度との関係を示したグラフである。It is the graph which showed the relationship between Cu / Co (Co = 0.1 atomic%) of an Al alloy film, and a sunspot density.

前記ダイレクトコンタクト技術を実用化するにあたり、Al合金膜には、上述した通り、低コンタクト抵抗、低配線抵抗を示すと共に優れた耐食性や耐熱性を発揮することが求められている。   In putting the direct contact technology into practical use, the Al alloy film is required to exhibit low contact resistance and low wiring resistance as well as exhibit excellent corrosion resistance and heat resistance as described above.

特に耐食性を高めるには、Al合金膜に存在する析出物の粒径(析出物径)と、該析出物に起因して生じる腐食痕の粒径(腐食径)がほぼ比例していることから、前記析出物径を小さくして腐食径を実用上問題ないレベルにまで微細化すればよいことが知見として得られている。例えば、前記ダイレクトコンタクト技術で提案されているAl−Ni系合金膜について、実用上問題ないレベルにまで腐食の抑制されたものを調べると、析出物径がおおよそ250nm以下となっている。特に、Al−Ni−Ge系合金膜では、析出物径を100nm以下とより小さくすることができ、析出物を起点とする腐食を更に軽減できることが提案されている。   In particular, in order to increase the corrosion resistance, the particle size of precipitates (precipitate size) present in the Al alloy film is almost proportional to the particle size of corrosion marks (corrosion diameter) caused by the precipitates. It has been found as a knowledge that the precipitate diameter should be reduced and the corrosion diameter should be reduced to a level that is practically acceptable. For example, when the Al—Ni-based alloy film proposed in the direct contact technique is examined for a layer in which corrosion is suppressed to a level where there is no practical problem, the precipitate diameter is approximately 250 nm or less. In particular, it has been proposed that in an Al—Ni—Ge-based alloy film, the precipitate diameter can be further reduced to 100 nm or less, and corrosion starting from the precipitate can be further reduced.

これに対し、低コンタクト抵抗の確保に有用な元素として、Co、更にはGeを含有させたAl−Co−Ge系合金膜では、析出物径を前記Al−Ni−Ge系合金膜と同様に小さくしても、耐食性をAl−Ni−Ge系合金膜ほど十分には高められないことがわかった。   On the other hand, in an Al—Co—Ge alloy film containing Co and further Ge as an element useful for ensuring low contact resistance, the precipitate diameter is the same as that of the Al—Ni—Ge alloy film. It has been found that even if it is reduced, the corrosion resistance cannot be sufficiently improved as much as the Al—Ni—Ge alloy film.

図1は、Al−0.2(原子%)Ni−0.5(原子%)Ge−0.2(原子%)La合金膜とAl−0.2(原子%)Co−0.5(原子%)Ge−0.2(原子%)La合金膜に存在する析出物の粒径(析出物径)と、これらのAl合金膜を、後述する実施例に示す通り剥離液に浸漬した後に生じる腐食痕(前記析出物に起因するものと考えられる)の径(腐食径)の関係を示したものである。この図1から、Al−Ni−Ge系合金膜の場合には、析出物径を100nm以下に制御することで腐食径をほぼゼロと、耐食性を著しく向上させることができるが(図1(a))、Al−Co−Ge系合金膜の場合には、析出物径を100nm以下に制御したとしても、腐食径の減少はほとんどみられず耐食性が十分に改善されていないことがわかる(図1(b))。   FIG. 1 shows an Al-0.2 (atomic%) Ni-0.5 (atomic%) Ge-0.2 (atomic%) La alloy film and an Al-0.2 (atomic%) Co-0.5 ( Atomic%) Ge-0.2 (atomic%) The particle size of precipitates (precipitate diameter) present in the La alloy film, and after immersing these Al alloy films in the stripping solution as shown in the examples described later The relationship of the diameter (corrosion diameter) of the corrosion mark (it is considered to originate in the said deposit) which arises is shown. From FIG. 1, in the case of an Al—Ni—Ge based alloy film, the corrosion diameter can be made substantially zero and the corrosion resistance can be remarkably improved by controlling the precipitate diameter to 100 nm or less (FIG. 1 (a )) In the case of an Al—Co—Ge-based alloy film, it can be seen that even if the precipitate diameter is controlled to 100 nm or less, the corrosion diameter is hardly reduced and the corrosion resistance is not sufficiently improved (FIG. 1 (b)).

そこで本発明者らは、低コンタクト抵抗実現のため特にCoを含有させたAl合金膜を対象に、該Al合金膜の耐食性を十分に向上すると共に、耐熱性も向上させてヒロックの発生を抑制すべく鋭意研究を行ったところ、特に適量のCuを、規定量のCoおよびGeと共に含有させ、かつCo量とCu量のバランスを図ればよいことを見出した。以下、本発明のAl合金膜について詳述する。   Therefore, the present inventors have sufficiently improved the corrosion resistance of the Al alloy film, and also improved the heat resistance to suppress the generation of hillocks, particularly for the Al alloy film containing Co in order to realize a low contact resistance. As a result of intensive research, it has been found that an appropriate amount of Cu may be contained together with a specified amount of Co and Ge, and the balance between the Co amount and the Cu amount should be balanced. Hereinafter, the Al alloy film of the present invention will be described in detail.

まず、本発明のAl合金膜は、低コンタクト抵抗を確保するためCoを0.5原子%以下(0原子%を含まない)の範囲内で含む。コンタクト抵抗を確実に低く抑えるには、Coを好ましくは0.02原子%以上、より好ましくは0.05原子%以上含有させるのがよい。しかし、Co量が過剰になると耐食性が低下するため、Co量は0.5原子%以下とする。好ましくは0.3原子%以下である。   First, the Al alloy film of the present invention contains Co in a range of 0.5 atomic% or less (not including 0 atomic%) in order to ensure low contact resistance. In order to surely keep the contact resistance low, Co is preferably contained in an amount of 0.02 atomic% or more, more preferably 0.05 atomic% or more. However, if the amount of Co is excessive, the corrosion resistance is lowered, so the Co amount is 0.5 atomic% or less. Preferably it is 0.3 atomic% or less.

また、本発明のAl合金膜は、Geを0.2〜2.0原子%含むものである。Geも、低コンタクト抵抗確保に必要な元素である。Geが結晶粒界に偏析することで、Al合金膜と透明画素電極(例えばITO膜)との間で、上記Geの偏析部分を通して大部分のコンタクト電流が流れ、コンタクト抵抗が低く抑えられるものと思われる。また、Geが結晶粒界に偏析することで、Al結晶粒の微細化にも有効に作用し、結果として、後述する通り析出物の微細化にも寄与するものと思われる。該効果を十分発揮させるには、Geを0.2原子%以上(好ましくは0.3原子%以上)含有させる。一方、Ge量が多すぎると、Al合金膜自体の電気抵抗が高くなる。よって、Ge量は2.0原子%以下とする。好ましくは1.0原子%以下である。   Moreover, the Al alloy film of the present invention contains 0.2 to 2.0 atomic% of Ge. Ge is also an element necessary for ensuring low contact resistance. When Ge is segregated at the crystal grain boundary, most of the contact current flows between the Al alloy film and the transparent pixel electrode (for example, ITO film) through the Ge segregation part, and the contact resistance can be kept low. Seem. Moreover, it is considered that Ge segregates at the crystal grain boundary, which effectively acts on the refinement of Al crystal grains, and as a result, contributes to the refinement of precipitates as described later. In order to exhibit the effect sufficiently, Ge is contained in an amount of 0.2 atomic% or more (preferably 0.3 atomic% or more). On the other hand, when the amount of Ge is too large, the electrical resistance of the Al alloy film itself increases. Therefore, the Ge amount is set to 2.0 atomic% or less. Preferably it is 1.0 atomic% or less.

更に本発明のAl合金膜は、Cuを0.5原子%以下(0原子%を含まない)の範囲内で含むものである。Cuは、Co等との複合析出物の形成の促進や、Coの拡散を抑制する効果があり、複合析出物形成やCo系析出物の成長を抑制することで、析出物を微細化するのに有効な元素である。またCo量が比較的少ない場合には、Cuが耐熱性向上元素として有効に作用する。この様な効果を十分発揮させるには、Cuを好ましくは0.05原子%以上、より好ましくは0.1原子%以上含有させるのがよい。特にCo量が0.1原子%以下の場合には、Cuを0.2原子%以上とすることが好ましい。   Furthermore, the Al alloy film of the present invention contains Cu in a range of 0.5 atomic% or less (not including 0 atomic%). Cu has the effect of promoting the formation of composite precipitates with Co and the like, and suppressing the diffusion of Co. By suppressing the formation of composite precipitates and the growth of Co-based precipitates, the precipitates are refined. Is an effective element. When the amount of Co is relatively small, Cu acts effectively as a heat resistance improving element. In order to sufficiently exhibit such an effect, Cu is preferably contained at 0.05 atomic% or more, more preferably 0.1 atomic% or more. In particular, when the Co content is 0.1 atomic% or less, Cu is preferably 0.2 atomic% or more.

しかしCuを過剰に含有させると、Cuリッチな粗大析出物が形成され易くなり、却って耐食性が低下する。よって本発明では、Cu量を0.5原子%以下とする。好ましくは0.4原子%以下である。   However, when Cu is excessively contained, Cu-rich coarse precipitates are easily formed, and the corrosion resistance is decreased. Therefore, in this invention, the amount of Cu shall be 0.5 atomic% or less. Preferably it is 0.4 atomic% or less.

本発明のAl合金膜は下記式(1)または式(2)も満たすものである。
Cu/Co≦1.5 …(1)
2.5≦Cu/Co≦6.0 …(2)
(式(1)(2)中、Cu、Coは、Al合金膜中の各元素の含有量(原子%)を示す)
The Al alloy film of the present invention also satisfies the following formula (1) or formula (2).
Cu / Co ≦ 1.5 (1)
2.5 ≦ Cu / Co ≦ 6.0 (2)
(In the formulas (1) and (2), Cu and Co indicate the content (atomic%) of each element in the Al alloy film)

上記式(1)または(2)を満たすようにすることで、優れた耐食性を発揮して析出物を起因とする腐食を抑制することができる。また、優れた耐熱性を発揮してヒロックの発生を抑制することができる。   By satisfying the above formula (1) or (2), it is possible to exhibit excellent corrosion resistance and suppress corrosion caused by precipitates. In addition, excellent heat resistance can be exhibited to suppress the generation of hillocks.

上記効果を確実に発揮させるには、Coの含有量が0.1原子%超0.5原子%以下の場合、前記式(1)を満たすようにすることが好ましい。Co量が比較的多い場合には、上述した通り、粒径の比較的大きな析出物が形成され易いが、Cuを添加することで微細な複合析出物が形成される。しかしCoに対して過剰量のCuが存在すると、上述した通りCuリッチな粗大析出物が形成され、これが腐食起点となりやすい。図2は、Al−Co−0.5原子%Ge−Cu−0.2原子%LaのCo量(0.1原子%超0.5原子%以下の範囲内)とCu量(原子%)を変化させた種々のAl合金膜の、Cu(原子%)/Co(原子%)と、各Al合金膜の最大析出物の粒径との関係を示したグラフである。この図2より、Co量が0.1原子%超0.5原子%以下の場合、Cuを含有させることにより、最大析出物の粒径は、Cuを含まない場合よりも小さくなることがわかる。しかし、Co量に対してCu量が過剰になると、最大析出物の粒径が急激に大きくなることもわかる。   In order to ensure the above effects, it is preferable to satisfy the above formula (1) when the Co content is more than 0.1 atomic% and 0.5 atomic% or less. When the amount of Co is relatively large, a precipitate having a relatively large particle size is easily formed as described above, but a fine composite precipitate is formed by adding Cu. However, when an excessive amount of Cu is present relative to Co, a coarse precipitate rich in Cu is formed as described above, and this tends to be a starting point of corrosion. FIG. 2 shows the amount of Co in Al—Co—0.5 atomic% Ge—Cu—0.2 atomic% La (in the range of more than 0.1 atomic% to 0.5 atomic% or less) and the Cu amount (atomic%). 5 is a graph showing the relationship between Cu (atomic%) / Co (atomic%) and the particle size of the maximum precipitate of each Al alloy film in various Al alloy films with different values. From FIG. 2, it can be seen that when the Co content is more than 0.1 atomic% and 0.5 atomic% or less, the inclusion of Cu makes the maximum precipitate particle size smaller than when Cu is not included. . However, it can also be seen that when the amount of Cu is excessive with respect to the amount of Co, the particle size of the maximum precipitate increases rapidly.

本発明のCo、GeおよびCuを含むAl合金膜の場合、析出物径を60nm以下とすれば腐食径が小さくなる、即ち、耐食性を十分に向上できることから、前記図2に示す通り、Co量が0.1原子%超0.5原子%以下の場合には、Cu/Coを1.5以下(0を含まない)とすることが好ましい。析出物径を50nm以下とより小さくして、耐食性をより向上させる観点からは、Cu/Coの下限を0.2とすることが好ましく、Cu/Coの上限を1.3とすることがより好ましい。   In the case of the Al alloy film containing Co, Ge and Cu of the present invention, if the precipitate diameter is 60 nm or less, the corrosion diameter becomes small, that is, the corrosion resistance can be sufficiently improved. Is more than 0.1 atomic% and 0.5 atomic% or less, Cu / Co is preferably 1.5 or less (not including 0). From the viewpoint of further improving the corrosion resistance by reducing the precipitate diameter to 50 nm or less, the lower limit of Cu / Co is preferably 0.2, and the upper limit of Cu / Co is more preferably 1.3. preferable.

一方、Co量が0.1原子%以下(0原子%を含まない)の場合には、前記式(2)を満たすようにすることが好ましい。Co量がこの様に比較的少量の場合、Co量が少ない分耐熱性が低下してヒロックが発生しやすくなり、このヒロックに起因して、剥離液耐性が劣化(即ち、ヒロック起因の黒点が増加)したり、前記ITO膜の不連続が生じうる。よって、Co量が0.1原子%以下の場合には、Cuを相対的に高めとして耐熱性を確保することが望ましく、Cu/Coを2.5以上とする。上記ヒロックの発生を抑制する観点から、Co量が0.1原子%以下の場合、Cu/Coは3以上とすることがより好ましい。   On the other hand, when the amount of Co is 0.1 atomic% or less (excluding 0 atomic%), it is preferable to satisfy the formula (2). When the amount of Co is relatively small in this way, the heat resistance is reduced due to the small amount of Co, and hillocks are likely to occur. Due to this hillock, the resistance to the stripping solution is deteriorated (that is, black spots due to hillocks are reduced). Increase) or discontinuity of the ITO film. Therefore, when the Co content is 0.1 atomic% or less, it is desirable to ensure heat resistance by relatively increasing Cu, and Cu / Co is set to 2.5 or more. From the viewpoint of suppressing the generation of hillocks, when the Co content is 0.1 atomic% or less, Cu / Co is more preferably 3 or more.

図3は、Al−0.1原子%Co−0.5原子%Ge−Cu−0.2原子%LaのCu量(原子%)を変化させた種々のAl合金膜を後述する実施例に示す通り剥離液に浸漬させ、光学顕微鏡(倍率:1000倍)で1視野(視野サイズ約12000μm)観察し、この観察で確認された黒点(ヒロックによるものが主であると思われる)の密度を100μm当りの密度に換算したもの(黒点密度)と、Cu(原子%)/Co(原子%)との関係を示したグラフである。この図3より、Co量が0.1原子%以下の場合には、Cu/Coを高めることにより黒点密度が減少し、Cu/Coを2.5以上とすることで黒点密度を十分に減少できることがわかる。尚、図3中の黒点には、上記ヒロックによるものの他、腐食痕によるものも多少含まれていると思われる。 FIG. 3 shows examples of various Al alloy films in which the Cu amount (atomic%) of Al-0.1 atomic% Co-0.5 atomic% Ge-Cu-0.2 atomic% La is changed. As shown in the figure, the sample was immersed in a stripping solution and observed with an optical microscope (magnification: 1000 times) for one field of view (field size of about 12000 μm 2 ). Is a graph showing the relationship between the density converted to the density per 100 μm 2 (spot density) and Cu (atomic%) / Co (atomic%). From FIG. 3, when the Co amount is 0.1 atomic% or less, the black spot density is decreased by increasing Cu / Co, and the black spot density is sufficiently decreased by increasing Cu / Co to 2.5 or more. I understand that I can do it. In addition, it is considered that the black spots in FIG. 3 include some of those caused by corrosion marks in addition to those caused by the hillocks.

Co量が0.1原子%以下(0原子%を含まない)の場合も、Co量に対してCu量が過剰であると、Cuリッチな粗大析出物が形成され、これが腐食起点となりやすいと考えられる。よってCu/Coを6.0以下に抑える。Co量が0.1原子%以下(0原子%を含まない)の場合のCu/Coの好ましい上限は5.5である。   Even when the amount of Co is 0.1 atomic percent or less (excluding 0 atomic percent), if the amount of Cu is excessive with respect to the amount of Co, a Cu-rich coarse precipitate is formed, which tends to be a starting point for corrosion. Conceivable. Therefore, Cu / Co is suppressed to 6.0 or less. The preferable upper limit of Cu / Co when the amount of Co is 0.1 atomic% or less (not including 0 atomic%) is 5.5.

また本発明のAl合金膜は、Co、GeおよびCuの合計量が0.2〜2.0原子%を満たすものである。   In the Al alloy film of the present invention, the total amount of Co, Ge and Cu satisfies 0.2 to 2.0 atomic%.

ITO膜とのコンタクト性を確保する観点、および上記Cuを含有させることによる析出物微細化の効果を十分に発現させる観点から、Co、CuおよびGeの合計量を一定以上とする必要がある。本発明では、Co、CuおよびGeの合計量を0.2原子%以上とする。特にCo量が0.1原子%超0.5原子%以下の場合には、上記効果をより十分に発現させるため、Co、GeおよびCuの合計量の下限を0.3原子%とすることが好ましい。尚、Co量のいかんにかかわらず、Co、GeおよびCuの合計量のより好ましい下限は0.7原子%である。一方、これらの元素の合計量が過剰であると、Al合金膜自体の電気抵抗が高くなったり、耐食性が却って低下する。よって、Co、CuおよびGeの合計量は、2.0原子%以下、好ましくは1.2原子%以下とする。   From the viewpoint of securing the contact property with the ITO film and from the viewpoint of sufficiently exhibiting the effect of fine precipitates by containing Cu, the total amount of Co, Cu and Ge needs to be a certain level or more. In the present invention, the total amount of Co, Cu and Ge is 0.2 atomic% or more. In particular, when the Co content is more than 0.1 atomic% and 0.5 atomic% or less, the lower limit of the total amount of Co, Ge, and Cu is set to 0.3 atomic% in order to fully exhibit the above effect. Is preferred. Regardless of the amount of Co, the more preferable lower limit of the total amount of Co, Ge and Cu is 0.7 atomic%. On the other hand, if the total amount of these elements is excessive, the electrical resistance of the Al alloy film itself increases or the corrosion resistance decreases. Therefore, the total amount of Co, Cu and Ge is set to 2.0 atomic% or less, preferably 1.2 atomic% or less.

上記成分組成を満たすようにし、かつ表示装置の製造プロセスにおけるAl合金膜の熱履歴を、後述する通り推奨される条件に制御することで、Al合金膜中の最大析出物の粒径を60nm以下にでき、実用上問題ないレベルにまで腐食を軽減することができる。また、本発明のAl合金膜は、その平均結晶粒径(Al結晶粒の平均粒径)が100nm以下に抑えられていることが好ましい。析出物の基本的な析出サイトは粒界三重点であるため、Al結晶粒の平均粒径を小さくして粒界三重点を多く存在させることで、析出サイトが多くなり析出物径が小さくなると考えられる。尚、前記析出物とは、Co、Cu、Ge、Laの少なくとも1種を含むものである。また、前記最大析出物の粒径およびAl合金膜の平均結晶粒径は、後述する実施例に示す方法で測定するものである。   By satisfying the above component composition and controlling the thermal history of the Al alloy film in the manufacturing process of the display device to a recommended condition as described later, the maximum precipitate particle size in the Al alloy film is 60 nm or less. Corrosion can be reduced to a level where there is no practical problem. The Al alloy film of the present invention preferably has an average crystal grain size (average grain size of Al crystal grains) of 100 nm or less. Since the basic precipitation site of the precipitate is the grain boundary triple point, if the average grain size of the Al crystal grains is reduced and many grain boundary triple points exist, the number of precipitation sites increases and the precipitate diameter decreases. Conceivable. The precipitate includes at least one of Co, Cu, Ge, and La. Further, the particle size of the maximum precipitate and the average crystal particle size of the Al alloy film are measured by the methods shown in Examples described later.

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および不可避不純物である。   The Al alloy film of the present invention contains the above elements as basic components, and the balance is Al and inevitable impurities.

更に、La、Y、Nd、およびGdよりなる群から選択される少なくとも1種の元素(以下、La等ということがある)を0.1〜0.5原子%(複数元素を含有させる場合は合計量をいう。以下、La等について同じ)含むAl合金膜としてもよい。La等は、ヒロックの形成を抑制して耐熱性を高める作用を有している。また、現像液工程でのAl合金膜のエッチングレートを抑制、即ち、Al合金膜の現像液に対する耐性の向上にも有効な元素である。これらの効果を有効に発揮させるには、La等を0.1原子%以上含有させることが好ましく、0.2原子%以上とすることがより好ましい。しかしLa等の含有量が過剰になると、Al合金膜自体の電気抵抗が増大する。よって、La等の含有量の好ましい上限を0.5原子%(より好ましくは0.4原子%)とする。   Furthermore, 0.1 to 0.5 atomic% (in the case of containing a plurality of elements) of at least one element selected from the group consisting of La, Y, Nd, and Gd (hereinafter sometimes referred to as La). It is also possible to use an Al alloy film containing the total amount. La and the like have the effect of suppressing the formation of hillocks and increasing the heat resistance. Further, it is an element effective for suppressing the etching rate of the Al alloy film in the developer step, that is, for improving the resistance of the Al alloy film to the developer. In order to effectively exhibit these effects, it is preferable to contain La at 0.1 atomic% or more, and more preferably 0.2 atomic% or more. However, when the content of La or the like becomes excessive, the electrical resistance of the Al alloy film itself increases. Therefore, the preferable upper limit of the content of La and the like is 0.5 atomic% (more preferably 0.4 atomic%).

尚、上記La等の中でも、好ましくはLa、Nd、Gdであり、更に好ましくはNdである。   Of the La and the like, La, Nd, and Gd are preferable, and Nd is more preferable.

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。   The Al alloy film is desirably formed by a sputtering method using a sputtering target (hereinafter also referred to as “target”). This is because a thin film having excellent in-plane uniformity of components and film thickness can be easily formed as compared with a thin film formed by ion plating, electron beam vapor deposition or vacuum vapor deposition.

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。   Further, in order to form the Al alloy film of the present invention by the sputtering method, if an Al alloy sputtering target having the same composition as the desired Al alloy film is used, the Al alloy film having a desired component / composition can be obtained without misalignment. It is good because it can be formed.

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。   The shape of the target includes those processed into an arbitrary shape (such as a square plate shape, a circular plate shape, or a donut plate shape) according to the shape or structure of the sputtering apparatus.

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でAl合金からなるインゴットを製造して得る方法や、スプレイフォーミング法でAl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。   As a method for producing the above target, a method for producing an ingot made of an Al alloy by a melting casting method or a powder sintering method, or a preform made by an Al alloy by a spray forming method (before obtaining a final dense body) Examples thereof include a method obtained by producing the intermediate) and then densifying the preform by a densifying means.

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なら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と、ゲート電極および走査線とは同一組成のAl合金膜からなることが好ましい。   The Al alloy film of the present invention is used for a source electrode and / or a drain electrode and a signal line of a thin film transistor, and the drain electrode is preferably directly connected to the transparent conductive film. The Al alloy film of the present invention can also be used for gate electrodes and scanning lines. In this case, it is preferable that the source electrode and / or the drain electrode and the signal line, and the gate electrode and the scanning line are made of an Al alloy film having the same composition.

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合金膜の成分組成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)膜や酸化インジウム亜鉛(IZO)膜などが挙げられる。   The present invention includes a TFT substrate using the Al alloy film as a thin film transistor and a display device including the TFT substrate. The present invention is characterized by specifying the component composition of the Al alloy film, and the requirements for configuring the TFT substrate and the display device other than the Al alloy film are not particularly limited as long as they are normally used. For example, examples of the transparent pixel electrode used in the present invention include an indium tin oxide (ITO) film and an indium zinc oxide (IZO) film.

従来のダイレクトコンタクト技術におけるAl合金膜の熱処理はおおよそ、最高到達温度:300〜350℃の雰囲気で保持時間:10〜40分、上記最高到達温度までの昇温速度:5〜60℃/分の条件で行われる。しかし本発明では、従来のAl合金膜の熱処理条件よりも、最高到達温度までの昇温速度を小さくすることが好ましい。即ち、スパッタで形成されるAl合金膜は、as−depo状態(成膜直後)では過飽和固溶状態にあり、熱が加わることで添加元素の析出が開始される。析出物の基本的な析出サイトは粒界三重点であるため、Al結晶粒が微細なほど析出サイトが多くなり、析出物径が小さくなると考えられる。一方、Al結晶粒は熱処理温度の上昇に伴って成長し粗大化する。よって、微細な析出物を析出させるには、Alの粒成長が始まる前に(Al結晶粒が微細である温度域で)析出させることが好ましいため、最高到達温度に達するまでの昇温速度をできるだけ遅くすることが好ましい。本発明では、推奨される条件として例えば、最高到達温度:330℃±10℃、最高到達温度での保持時間:約30分、上記最高到達温度までの昇温速度:5℃/分程度で熱処理を行うことが挙げられる。   The heat treatment of the Al alloy film in the conventional direct contact technique is roughly performed in an atmosphere having a maximum attained temperature of 300 to 350 ° C., a holding time of 10 to 40 minutes, and a rate of temperature rise to the maximum attained temperature of 5 to 60 ° C./minute. Done on condition. However, in the present invention, it is preferable to make the rate of temperature rise to the maximum temperature lower than the heat treatment conditions of the conventional Al alloy film. That is, the Al alloy film formed by sputtering is in a supersaturated solid solution state in the as-depo state (immediately after the film formation), and precipitation of the additive element is started by applying heat. Since the basic precipitation site of the precipitate is a grain boundary triple point, it is considered that the finer the Al crystal grains, the more precipitation sites and the smaller the precipitate diameter. On the other hand, Al crystal grains grow and become coarse as the heat treatment temperature rises. Therefore, in order to deposit fine precipitates, it is preferable to deposit before the start of Al grain growth (in the temperature range where the Al crystal grains are fine), so the rate of temperature rise until reaching the maximum temperature is increased. It is preferable to make it as late as possible. In the present invention, as the recommended conditions, for example, the maximum temperature reached: 330 ° C. ± 10 ° C., the retention time at the maximum temperature reached: about 30 minutes, and the heating rate up to the maximum temperature: about 5 ° C./minute. Can be mentioned.

本発明のAl合金膜を備えた表示装置を製造するにあたっては、Al合金膜形成後の熱処理(Al合金膜形成後の熱履歴も含む)の条件を上述した推奨される条件とすること以外は、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。   In manufacturing a display device provided with an Al alloy film of the present invention, except that the conditions for heat treatment after the formation of the Al alloy film (including the thermal history after the formation of the Al alloy film) are the recommended conditions described above. What is necessary is just to employ | adopt the general process of a display apparatus, for example, what is necessary is just to refer to the manufacturing method of patent document 1 and 2 mentioned 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、本発明は以下の実施例によって制限を受けるものではなく、上記・下記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the present invention is not limited by the following examples, and appropriate modifications are made within a range that can meet the above and the following purposes. Of course, it is possible to implement them, and they are all included in the technical scope of the present invention.

表1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)、スパッタガス=アルゴン、圧力=2mTorr、基板温度=25℃(室温))によって成膜した。   Al alloy films (thickness = 300 nm) having various alloy compositions shown in Table 1 were formed by DC magnetron sputtering (substrate = glass substrate (Eagle 2000 manufactured by Corning)), sputtering gas = argon, pressure = 2 mTorr, substrate temperature = 25. (° C. (room temperature)).

尚、上記種々の合金組成のAl合金膜の形成には、真空溶解法で作製した種々の組成のAl合金スパッタリングターゲットを用いた。   For the formation of the Al alloy films having various alloy compositions, Al alloy sputtering targets having various compositions prepared by vacuum melting were used.

また上記種々のAl合金膜における各合金元素の含有量は、ICP発光分析(誘導結合プラズマ発光分析)法によって求めた。   The content of each alloy element in the various Al alloy films was determined by ICP emission analysis (inductively coupled plasma emission analysis).

得られたAl合金膜について、最大析出物の粒径、Al合金膜の平均結晶粒径、耐食性(剥離液に対する耐性、現像液に対する耐性)を以下の通り評価した。尚、最大析出物の粒径、Al合金膜の平均結晶粒径は、前記現像液に対する耐性に優れているもの、およびGeを含有させて低コンタクト抵抗とした例を対象に測定した。   With respect to the obtained Al alloy film, the maximum precipitate particle size, the average crystal particle size of the Al alloy film, and the corrosion resistance (resistance to the stripping solution and resistance to the developer) were evaluated as follows. The maximum precipitate grain size and the average crystal grain size of the Al alloy film were measured with respect to those having excellent resistance to the developer and examples in which Ge was included and the contact resistance was low.

(a)最大析出物の粒径
上記Al合金膜に対し、TFT基板作製時に加わる熱履歴を模擬して、N雰囲気で、最高到達温度までの昇温速度:5℃/分、最高到達温度:330℃で30分間保持の条件で熱処理を施してサンプルを得た。上記熱処理を施して得られたサンプルを用い、透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて、高角散乱暗視野法(HAADF)にて倍率5万倍で2視野(1視野サイズ:3μm×3μm)を観察し、視野内全ての析出物を撮影した。そして、画像解析を行って析出物のサイズ分布を求め、最大径(最大析出物の粒径)を求めた。
(A) Particle size of maximum precipitate Simulating the heat history applied to the above Al alloy film during TFT substrate fabrication, the rate of temperature rise to the maximum temperature in an N 2 atmosphere: 5 ° C / min, the maximum temperature reached : Heat treatment was performed at 330 ° C. for 30 minutes to obtain a sample. Using the sample obtained by the above heat treatment, using a transmission electron microscope (TEM), two fields of view (one field size: 3 μm × 3 μm) at a magnification of 50,000 times by high angle scattering dark field method (HAADF) Observed and photographed all deposits in the field of view. Then, image analysis was performed to determine the size distribution of the precipitate, and the maximum diameter (the maximum particle size of the precipitate) was determined.

(b)Al合金膜の平均結晶粒径(Al結晶粒の平均粒径)
上記熱処理を施して得られたサンプルについて、上記TEM観察写真を用い切断法(JIS H 0501)で求めた。
(B) Average crystal grain size of Al alloy film (average grain size of Al crystal grains)
About the sample obtained by performing the said heat processing, it calculated | required by the cutting method (JISH0501) using the said TEM observation photograph.

(c)剥離液に対する耐性
上記熱処理を施して得られたサンプルに対し、東京応化工業製のアミン系レジスト剥離液(TOK106)を用い、(pH=10.5に調整した剥離液水溶液に1分間浸漬)→(pH=9.5に調整した剥離液水溶液に5分間浸漬)→(純水で水洗)→(乾燥)の順に処理を行った。そして、該処理後のサンプルを光学顕微鏡で倍率1000倍で観察したときの黒点の発生状況が、参照材(ref.材)であるAl−0.2原子%Co−0.5原子%Ge−0.2原子%La合金膜よりも優れているものを○、同等のものを△、悪いものを×とした。
(C) Resistance to stripping solution For the sample obtained by performing the heat treatment, an amine-based resist stripping solution (TOK106) manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. was used for 1 minute in a stripping solution aqueous solution adjusted to pH = 10.5. Immersion) → (Immersion for 5 minutes in an aqueous stripping solution adjusted to pH = 9.5) → (Wash with pure water) → (Dry). When the sample after the treatment was observed with an optical microscope at a magnification of 1000 times, the occurrence of black spots was Al-0.2 atomic% Co-0.5 atomic% Ge- which is a reference material (ref. Material). A film superior to the 0.2 atomic% La alloy film was marked with ◯, an equivalent film was marked with Δ, and a bad film was marked with x.

(d)現像液に対する耐性
as−depo状態のAl合金膜の一部をマスキングし、30℃に保持した現像液(TMAH2.38質量%を含む溶液)に1分浸漬した後、純水で1分間洗浄しNガスを吹き付けて乾燥した。その後、マスキングを剥離し、試験部とマスキング部(非試験部)の段差を、触診式段差計を用いて3ヶ所測定し、その平均値をエッチング量としてエッチング速度を算出した。そして下記基準でAl合金膜の現像液に対する耐性を評価した。
○(現像液に対する耐性に優れている):エッチング速度が150nm/min以下
×(現像液に対する耐性に劣っている):エッチング速度が150nm/min超
これらの結果を表1に示す。
(D) Resistance to developer After masking a part of the as-depo Al alloy film and immersing it in a developer kept at 30 ° C. (solution containing 2.38% by mass of TMAH) for 1 minute, 1 with pure water Washed for minutes and sprayed with N 2 gas to dry. Then, the masking was peeled off, and the level difference between the test part and the masking part (non-test part) was measured at three points using a palpation type step gauge, and the etching rate was calculated using the average value as the etching amount. And the tolerance with respect to the developing solution of Al alloy film was evaluated by the following reference | standard.
○ (Excellent resistance to developer): Etching rate is 150 nm / min or less × (Inferior to developer): Etching rate exceeds 150 nm / min These results are shown in Table 1.

Figure 2010165865
Figure 2010165865

表1より次のように考察することができる。即ち、本発明例1〜7は、規定の条件を満たしているため、析出物径が微細であり、剥離液に対する耐性および現像液に対する耐性のどちらにも優れたものが得られた。尚、これらの本発明例についてはヒロックも確認されなかった。   From Table 1, it can be considered as follows. That is, Examples 1 to 7 of the present invention satisfy the specified conditions, so that the precipitate diameter is fine, and excellent resistance to both the stripping solution and the developing solution was obtained. In addition, hillocks were not confirmed for these inventive examples.

これに対し比較例1は、Cu量が過剰でありCu/Coが上限を超えているため、著しく粗大な析出物が形成され、剥離液に対する耐性が著しく劣る結果となった。   On the other hand, in Comparative Example 1, since the amount of Cu was excessive and Cu / Co exceeded the upper limit, extremely coarse precipitates were formed, resulting in extremely poor resistance to the stripping solution.

比較例2は、Cuを含んでいないため、最大析出物の粒径が60nmを超えた。また比較例3は、CuおよびGeを含んでいないため、比較例2と対比すると、GeによるAl結晶粒の微細化効果が発揮されておらず、粒径の著しく大きな析出物が生じ、剥離液に対する耐性に劣る結果となった。   Since Comparative Example 2 did not contain Cu, the maximum precipitate particle size exceeded 60 nm. Further, since Comparative Example 3 does not contain Cu and Ge, compared with Comparative Example 2, the effect of refining Al crystal grains by Ge is not exerted, and precipitates having a remarkably large particle size are generated. It was inferior in resistance to.

比較例4は、Coが過剰に含まれ、かつCuおよびGeを含んでいないため、剥離液に対する耐性および現像液に対する耐性のどちらにも劣る結果となった。   In Comparative Example 4, since Co was excessively contained and Cu and Ge were not included, both the resistance to the stripping solution and the resistance to the developer were inferior.

比較例5は、CuおよびGeを含んでいないため、剥離液に対する耐性に劣る結果となった。   Since Comparative Example 5 did not contain Cu and Ge, the result was inferior in resistance to the stripping solution.

比較例6からは、Co量が比較的少量の場合、剥離液に対する耐性を高めるにはCu/Coを2.5以上とすることが好ましいことがわかる。   From Comparative Example 6, it can be seen that when the amount of Co is relatively small, Cu / Co is preferably set to 2.5 or more in order to increase the resistance to the stripping solution.

尚、本発明で規定する通りCoおよびGeを含むAl合金膜は、低コンタクト抵抗を発揮するものであるが、このことを確認すべく、特許文献1や2の実施例に示される通り、透明画素電極を構成するITO膜とのコンタクト抵抗を測定したところ、Geを含まない上記比較例5では5000Ωと高かったのに対し、Geを規定量含む全てのAl合金膜については、1000Ω以下と低コンタクト抵抗を示すことを確認した。   As specified in the present invention, the Al alloy film containing Co and Ge exhibits a low contact resistance. In order to confirm this, as shown in Examples of Patent Documents 1 and 2, the Al alloy film is transparent. When the contact resistance with the ITO film constituting the pixel electrode was measured, it was as high as 5000Ω in the comparative example 5 not including Ge, whereas all the Al alloy films including a specified amount of Ge were as low as 1000Ω or less. The contact resistance was confirmed.

Claims (11)

表示装置の基板上で、透明導電膜と直接接続されるAl合金膜であって、
該Al合金膜は、Coを0.5原子%以下(0原子%を含まない)、Geを0.2〜2.0原子%、およびCuを0.5原子%以下(0原子%を含まない)含み、Co、GeおよびCuの合計量が0.2〜2.0原子%であり、かつ、下記式(1)または式(2)を満たすことを特徴とする表示装置用Al合金膜。
Cu/Co≦1.5 …(1)
2.5≦Cu/Co≦6.0 …(2)
(式(1)(2)中、Cu、Coは、Al合金膜中の各元素の含有量(原子%)を示す)
An Al alloy film directly connected to the transparent conductive film on the substrate of the display device,
The Al alloy film has Co of 0.5 atomic% or less (excluding 0 atomic%), Ge of 0.2 to 2.0 atomic%, and Cu of 0.5 atomic% or less (including 0 atomic%). And an Al alloy film for a display device, wherein the total amount of Co, Ge, and Cu is 0.2 to 2.0 atomic% and satisfies the following formula (1) or formula (2): .
Cu / Co ≦ 1.5 (1)
2.5 ≦ Cu / Co ≦ 6.0 (2)
(In the formulas (1) and (2), Cu and Co indicate the content (atomic%) of each element in the Al alloy film)
最大析出物の粒径が60nm以下である請求項1に記載の表示装置用Al合金膜。   The Al alloy film for a display device according to claim 1, wherein the particle size of the maximum precipitate is 60 nm or less. 前記Al合金膜の平均結晶粒径が100nm以下である請求項1または2に記載の表示装置用Al合金膜。   The Al alloy film for a display device according to claim 1, wherein an average crystal grain size of the Al alloy film is 100 nm or less. 前記Coの含有量が0.1原子%超0.5原子%以下であり、前記式(1)を満たし、かつCo、GeおよびCuの合計量が0.3〜2.0原子%である請求項1〜3のいずれかに記載の表示装置用Al合金膜。   The Co content is more than 0.1 atomic% and 0.5 atomic% or less, satisfies the formula (1), and the total amount of Co, Ge, and Cu is 0.3 to 2.0 atomic%. The Al alloy film for display devices according to claim 1. 前記Coの含有量が0.1原子%以下(0原子%を含まない)であり、かつ前記式(2)を満たす請求項1〜3のいずれかに記載の表示装置用Al合金膜。   The Al alloy film for a display device according to any one of claims 1 to 3, wherein the Co content is 0.1 atomic% or less (not including 0 atomic%) and satisfies the formula (2). 更に、La、Y、Nd、およびGdよりなる群から選択される少なくとも1種の元素を0.1〜0.5原子%含む請求項1〜5のいずれかに記載の表示装置用Al合金膜。   The Al alloy film for a display device according to any one of claims 1 to 5, further comprising 0.1 to 0.5 atomic% of at least one element selected from the group consisting of La, Y, Nd, and Gd. . 請求項1〜6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。   A display device, wherein the Al alloy film for a display device according to claim 1 is used for a thin film transistor. 表示装置の基板上で、透明導電膜と直接接続されるAl合金膜の形成に用いられるAl合金スパッタリングターゲットであって、Coを0.5原子%以下(0原子%を含まない)、Geを0.2〜2.0原子%、およびCuを0.5原子%以下(0原子%を含まない)含み、Co、GeおよびCuの合計量が0.2〜2.0原子%であり、かつ、下記式(1)または式(2)を満たし、残部がAlおよび不可避不純物であることを特徴とするAl合金スパッタリングターゲット。
Cu/Co≦1.5 …(1)
2.5≦Cu/Co≦6.0 …(2)
(式(1)(2)中、Cu、Coは、Al合金スパッタリングターゲット中の各元素の含有量(原子%)を示す)
An Al alloy sputtering target used for forming an Al alloy film directly connected to a transparent conductive film on a substrate of a display device, wherein Co is 0.5 atomic% or less (excluding 0 atomic%), Ge is 0.2 to 2.0 atomic percent, and Cu is 0.5 atomic percent or less (excluding 0 atomic percent), the total amount of Co, Ge and Cu is 0.2 to 2.0 atomic percent, And Al alloy sputtering target characterized by satisfy | filling following formula (1) or Formula (2), and remainder being Al and an inevitable impurity.
Cu / Co ≦ 1.5 (1)
2.5 ≦ Cu / Co ≦ 6.0 (2)
(In formulas (1) and (2), Cu and Co indicate the content (atomic%) of each element in the Al alloy sputtering target)
前記Coの含有量が0.1原子%超0.5原子%以下であり、前記式(1)を満たし、かつCo、GeおよびCuの合計量が0.3〜2.0原子%である請求項8に記載のAl合金スパッタリングターゲット。   The Co content is more than 0.1 atomic% and 0.5 atomic% or less, satisfies the formula (1), and the total amount of Co, Ge, and Cu is 0.3 to 2.0 atomic%. The Al alloy sputtering target according to claim 8. 前記Coの含有量が0.1原子%以下(0原子%を含まない)であり、かつ前記式(2)を満たす請求項8に記載のAl合金スパッタリングターゲット。   The Al alloy sputtering target according to claim 8, wherein the Co content is 0.1 atomic% or less (excluding 0 atomic%) and satisfies the formula (2). 更に、La、Y、Nd、およびGdよりなる群から選択される少なくとも1種の元素を0.1〜0.5原子%含む請求項8〜10のいずれかに記載のAl合金スパッタリングターゲット。   The Al alloy sputtering target according to any one of claims 8 to 10, further comprising 0.1 to 0.5 atomic% of at least one element selected from the group consisting of La, Y, Nd, and Gd.
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