JP2011048323A - 表示装置用Ｃｕ合金膜および表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】透明基板との高い密着性、および低い電気抵抗率を有する、Ｃｕ合金膜を備えた表示装置を提供する。
【解決手段】透明基板と直接接触する表示装置用Ｃｕ合金膜であって、前記合金膜は、Ｚｎ，Ｎｉ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｗ，ＮｂおよびＭｎよりなる群から選択される少なくとも１種の元素を合計で２〜２０原子％含むＣｕ合金からなる第一層（Ｙ）と、純Ｃｕ、またはＣｕを主成分とするＣｕ合金であって前記第一層（Ｙ）よりも電気抵抗率の低いＣｕ合金からなる第二層（Ｘ）と、を含む積層構造を有し、前記第一層（Ｙ）が前記透明基板と接触している表示装置である。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイ等の表示装置に用いられるＣｕ合金膜を備えた表示装置に関し、詳細には、ガラス基板などの透明基板との密着性などに優れたＣｕ合金膜を備えた表示装置に関するものである。

液晶ディスプレイに代表される表示装置の配線には、これまでアルミニウム（Ａｌ）合金膜が使用されている。しかし表示装置の大型化および高画質化が進むにつれて、配線抵抗が大きいことに起因する信号遅延および電力損失といった問題が顕在化している。そのため配線材料として、Ａｌよりも低抵抗である銅（Ｃｕ）が注目されている。Ａｌの電気抵抗率は２．５×１０^-6Ω・ｃｍであるのに対し、Ｃｕの電気抵抗率は１．６×１０^-6Ω・ｃｍと低い。

しかしＣｕは、ガラス基板との密着性が低く、剥離するという問題がある。特に安価で大面積化が可能なソーダライムガラス基板（珪酸、ソーダ灰、石灰を主な原料とするガラス基板）では、当該ガラス基板中に含まれるＮａなどのアルカリ金属元素の拡散（マイグレーション）による配線材料の剥がれが問題になっている。またガラス基板との密着性が低いために、Ｃｕは、配線形状に加工するためのウェットエッチングが困難であるという問題がある。そこでＣｕとガラス基板との密着性を向上させるための様々な技術が提案されている。

例えば特許文献１〜３は、Ｃｕ配線とガラス基板との間に、モリブデン（Ｍｏ）やクロム（Ｃｒ）などの高融点金属層を介在させて密着性の向上を図る技術を開示している。しかしこれらの技術では、高融点金属層を成膜する工程が増加し、表示装置の製造コストが増大する。さらにＣｕと高融点金属（Ｍｏ等）という異種金属を積層させるため、ウェットエッチングの際に、Ｃｕと高融点金属との界面で腐食が生ずるおそれがある。またこれら異種金属ではエッチングレートに差が生じるため、配線断面を望ましい形状（例えばテーパー角が４５〜６０°程度である形状）に形成できないという問題が生じ得る。さらに高融点金属、例えばＣｒの電気抵抗率（１２．９×１０^-6Ω・ｃｍ）は、Ｃｕのものよりも高く、配線抵抗による信号遅延や電力損失が問題となる。

特許文献４は、Ｃｕ配線とガラス基板との間に、密着層としてニッケル又はニッケル合金と高分子系樹脂膜とを介在させる技術を開示している。しかしこの技術では、表示ディスプレイ（例えば液晶パネル）の製造時における高温アニール工程で樹脂膜が劣化し、密着性が低下するおそれがある。

特許文献５は、Ｃｕ配線とガラス基板との間に、密着層として窒化銅を介在させる技術を開示している。しかし窒化銅自体は安定な化合物ではない。そのためこの技術では、表示ディスプレイ（例えば液晶パネル）の製造時における高温アニール工程でＮ原子がＮ₂ガスとして放出されて、配線膜が劣化し、密着性が低下するおそれがある。

特開平７−６６４２３号公報 特開平８−８４９８号公報 特開平８−１３８４６１号公報 特開平１０−１８６３８９号公報 特開平１０−１３３５９７号公報

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、透明基板との高い密着性、および低い電気抵抗率を有する、Ｃｕ合金膜を備えた表示装置を提供することにある。

上記課題を解決することのできた本発明に係る表示装置は、透明基板と直接接触する表示装置用Ｃｕ合金膜であって、前記合金膜は、Ｚｎ，Ｎｉ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｗ，ＮｂおよびＭｎよりなる群から選択される少なくとも１種の元素を合計で２〜２０原子％含むＣｕ合金からなる第一層（Ｙ）と、純Ｃｕ、またはＣｕを主成分とするＣｕ合金であって前記第一層（Ｙ）よりも電気抵抗率の低いＣｕ合金からなる第二層（Ｘ）と、を含む積層構造を有し、前記第一層（Ｙ）が前記透明基板と接触しているところに要旨を有している。

本発明の好ましい実施形態において、前記第一層（Ｙ）の膜厚は１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であり、Ｃｕ合金膜全膜厚に対して６０％以下である。

本発明の好ましい実施形態において、前記第一層（Ｙ）に含有される合金元素がＭｎである場合は、前記第一層（Ｙ）の膜厚が１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であり、前記第一層（Ｙ）に含有される合金元素がＺｎまたはＮｉである場合は、前記第一層（Ｙ）の膜厚が２０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。

本発明の好ましい実施形態において、前記第一層（Ｙ）に含有される合金元素がＭｎであり、前記第一層（Ｙ）の膜厚Ｔ_M（ｎｍ）と、Ｍｎの含有量Ｍ（原子％）が、Ｔ_M≧２３０Ｍ^-1.2の関係を満たす。

本発明の好ましい実施形態において、前記Ｃｕ合金膜は２５０℃で５分間以上熱処理したものである。

本発明の好ましい実施形態において、前記透明基板の材料はソーダライムガラスである。

本発明の表示装置は、透明基板との密着性に優れた所定の元素を含むＣｕ合金からなる第一層（Ｙ）と、純Ｃｕ、または上記第一層（Ｙ）よりも電気抵抗率の低いＣｕ合金からなる第二層（Ｘ）と、を含む積層構成のＣｕ合金膜（配線膜）を備えているため、透明基板との高い密着性と、Ｃｕ合金膜全体としての低い電気抵抗率を両方実現することができる。密着性については、特に第一層（Ｙ）の合金元素をＭｎとした上で、第一層（Ｙ）の膜厚と第一層（Ｙ）におけるＭｎの含有量を適切に制御することによって、さらに良好な密着性を達成できる。また、本発明に用いられるＣｕ合金膜は特に、安価なソーダライムガラス基板を用いたときに生じるナトリウムイオンなどの拡散（マイグレーション）に対する耐性（耐マイグレーション性）に非常に優れているため、ソーダライムガラス基板を備えた表示装置用の配線材料として極めて好適に用いられる。さらに、本発明に用いられるＣｕ合金膜は、同種の純ＣｕまたはＣｕ合金の積層構造であるため、エッチング速度に極端な差がなく、上記Ｃｕ合金膜を用いれば、パターン形成が容易で、形状に優れた微細加工を行なうことができる。

本発明の一実施例を示す薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の構造を示す断面説明図である。 実施例に係るＴＦＴアレイ基板の製造工程を、段階を追って説明する断面説明図である。 実施例に係るＴＦＴアレイ基板の製造工程を、段階を追って説明する断面説明図である。 実施例に係るＴＦＴアレイ基板の製造工程を、段階を追って説明する断面説明図である。 実施例に係るＴＦＴアレイ基板の製造工程を、段階を追って説明する断面説明図である。 実施例に係るＴＦＴアレイ基板の製造工程を、段階を追って説明する断面説明図である。 実施例に係るＴＦＴアレイ基板の製造工程を、段階を追って説明する断面説明図である。 実施例に係るＴＦＴアレイ基板の製造工程を、段階を追って説明する断面説明図である。 実施例に係るＴＦＴアレイ基板の製造工程を、段階を追って説明する断面説明図である。 実施例におけるＤＣストレス試験に用いたＴＥＧパターンを模式的に示す図、及び光学顕微鏡写真である。 Ｃｕ−Ｍｎ合金を用いたときの、ＤＣストレス試験後およびピーリング試験後の結果を示す図である。 純Ｃｕを用いたときの、ＤＣストレス試験後およびピーリング試験後の結果を示す図である。 Ａｌ−Ｎｄ合金を用いたときの、ＤＣストレス試験後およびピーリング試験後の結果を示す図である。 第一層（Ｙ）のＭｎ含有量（原子％）及び第一層の膜厚（ｎｍ）が、密着性に与える影響を示すグラフである。 本発明の実施例における第一層（Ｙ）とガラス基板との界面の状態を示すＴＥＭ写真である。 本発明の実施例における第一層（Ｙ）とガラス基板との界面近傍の濃度プロファイルを示すグラフである。 実施例５における合金元素（Ｚｎ）の添加量と、成膜直後の密着性の関係を示すグラフである。 実施例５における合金元素（Ｚｎ）の添加量と、熱処理後の密着性の関係を示すグラフである。 実施例５における合金元素（Ｚｎ）の添加量および熱処理温度と、電気抵抗率の関係を示すグラフである。

本発明の表示装置は、透明基板上に、透明基板と直接接触する表示装置用Ｃｕ合金膜を有する表示装置であって、上記Ｃｕ合金膜は、
Ｚｎ，Ｎｉ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｗ，ＮｂおよびＭｎよりなる群から選択される少なくとも１種の元素を合計で２〜２０原子％含むＣｕ合金からなる第一層（Ｙ）と、
純Ｃｕ、または前記第一層（Ｙ）よりも電気抵抗率の低いＣｕ合金からなる第二層（Ｘ）と、を含む積層構造を有し、
前記第一層（Ｙ）が前記透明基板と接触しているところに特徴がある。

本発明において、透明基板と直接接触する第一層（Ｙ）は、密着性向上に寄与する合金元素を含むＣｕ合金で構成されており、これにより、透明基板との密着性が向上する。一方、上記第一層（Ｙ）の上に積層される第二層（Ｘ）は、電気抵抗率の低い元素（純Ｃｕ、または純Ｃｕと同程度の低電気抵抗率を有するＣｕ合金）で構成されており、これにより、Ｃｕ合金膜全体の電気抵抗率の低減を図っている。すなわち、本発明で規定する上記積層構造とすることにより、電気抵抗率がＡｌに比べて低いというＣｕ本来の特性を有効に最大限に発揮させつつ、しかもＣｕの欠点であった透明基板との低密着性も解消することができる。

本発明において、第二層（Ｘ）を構成する「第一層（Ｙ）よりも電気抵抗率の低いＣｕ合金」は、密着性向上元素を含むＣｕ合金で構成されている第一層（Ｙ）に比べて電気抵抗率が低くなるように、合金元素の種類および／または含有量を適切に制御すれば良い。電気抵抗率が低い元素（おおむね、純Ｃｕ合金並みに低い元素）は、文献に記載の数値などを参照し、公知の元素から容易に選択することができる。ただし、電気抵抗率が高い元素であっても、含有量を少なくすれば（おおむね、０．０５〜１原子％程度）電気抵抗率を低減できるため、第二層（Ｘ）に適用可能な上記合金元素は、電気抵抗率が低い元素に必ずしも限定されない。具体的には、例えば、Ｃｕ−０．５原子％Ｎｉ、Ｃｕ−０．５原子％Ｚｎ、Ｃｕ−０．３原子％Ｍｎなどが好ましく用いられる。また、第二層（Ｘ）に適用可能な上記合金元素は、酸素ガスや窒素ガスのガス成分を含んでいても良く、例えば、Ｃｕ−ＯやＣｕ−Ｎなどを用いることができる。なお、第一層（Ｙ）よりも電気抵抗率の低いＣｕ合金は、上述した適用可能な元素を含み、実質的に残部がＣｕおよび不可避的不純物である。

以下、本発明を最も特徴付ける第一層（Ｙ）について詳しく説明する。

［第一層（Ｙ）について］
上記Ｃｕ合金膜において、第一層（Ｙ）は透明基板と直接接しており、Ｚｎ，Ｎｉ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｗ，ＮｂおよびＭｎよりなる群から選択される少なくとも１種の元素（密着性向上元素）を合計で２〜２０原子％含むＣｕ合金で構成されている。これらの元素は単独で含有しても良いし、２種以上を併用しても良い。単独で含有する場合は、単独の量が上記範囲を満足すれば良く、２種以上を含有する場合は合計量が上記範囲を満足すれば良い。これらの元素は、Ｃｕ金属には固溶するがＣｕ酸化膜には固溶しない元素として選択したものである。これらの元素が固溶しているＣｕ合金が成膜過程の熱処理等によって酸化されると、上記元素は拡散して粒界や界面に濃化し、該濃化層によって透明基板との密着性が向上すると考えられる。このような濃化層の形成によって、バリアメタルを介在させずにＣｕ合金膜を透明基板と直接接続しても充分な密着性を確保することができる。その結果、液晶ディスプレイの階調表示などの表示性能の劣化を防止できる。

上述した密着性向上元素のうち好ましいのはＭｎ、Ｎｉであり、より好ましくはＭｎである。Ｍｎは、上述した界面での濃化現象が非常に強く発現される元素だからである。すなわち、Ｍｎは、Ｃｕ合金成膜時または成膜後の熱処理（例えば、ＳｉＮ膜の絶縁膜を成膜する工程といった表示装置の製造過程における熱履歴を含む）によって膜の内側から外側（透明基板との界面など）に向って移動する。界面へのＭｎの移動は、熱処理による酸化によって生成するＭｎ酸化物が駆動力になって、更に一層促進される。その結果、基板との界面にＣｕ−Ｍｎの反応層（以下、「Ｍｎ反応層」と呼ぶ。）が形成され、基板との密着性が著しく向上するものと考えられる（後記する図１５の写真を参照）。

このようなＭｎ反応層は、好ましくは、スパッタリング法（詳細は後述する。）によるＣｕ合金成膜後、約２５０℃以上で５分間以上の加熱処理を行なうことによって得られる。このよう加熱処理により界面に合金元素が拡散して濃化し易くなるからである。

なお、上記の加熱処理は、Ｍｎ反応層などの上記濃化層の形成を目的に行うものであってもよいし、Ｃｕ合金膜形成後の熱履歴（例えば、ＳｉＮ膜などの保護膜を成膜する工程）が、前記温度・時間を満たすものであってもよい。

上記元素の含有量は２原子％以上とする。上記元素の含有量が２原子％未満では、透明基板との密着性が不十分で満足な特性が得られない。後記する実施例でも述べるが、例えば上記元素の含有量が０．５％程度と少ない場合、条件によっては良好な密着性が得られる場合もあるが、再現性に欠ける。そこで、本発明では、再現性をも考慮して上記元素の含有量の下限値を２原子％以上とした。これにより、測定条件等に因らず常に良好な密着性が得られる。上記元素の含有量は多いほど密着性の向上に有効であるが、一方、上記元素の含有量が２０原子％を超えると、Ｃｕ合金膜（配線膜）自体（第一層＋第二層）の電気抵抗率が高くなるほか、配線のエッチング時にアンダーカット量が増大したり、残渣が発生するため、微細加工が難しくなる。上述の通り、密着性の観点から、上記元素の含有量の好ましい下限値は３原子％、より好ましくは４原子％である。また、電気抵抗率等の観点から好ましい上限値は、１２原子％、より好ましくは１０原子％、さらに好ましくは８原子％、最も好ましくは４．０原子％（特に３．５原子％）である。

上記元素の好ましい含有量は、厳密には、元素の種類によって異なり得る。元素の種類によって密着性および電気抵抗に対する負荷（影響）が異なるからである。例えば、Ｍｎは、３原子％以上１２原子％以下であることが好ましく、より好ましくは４原子％以上１０原子％以下である。また、Ｚｎの場合は２原子％以上１０原子％以下であることが好ましい。

本発明に用いられるＣｕ合金膜は、上記元素を含み、残部：Ｃｕおよび不可避不純物である。

上記第一層（Ｙ）を構成するＣｕ合金は、更にＦｅおよび／またはＣｏを合計（単独の場合は単独の量）で、０．０２〜１．０原子％の範囲で含有しても良く、これにより、低い電気抵抗率と透明基板との高い密着性が、一層向上するようになる。好ましい含有量は、０．０５原子％以上０．８原子％以下であり、より好ましくは０．１原子％以上０．５原子％以下である。

上記Ｃｕ合金膜において、第二層（Ｘ）は、上記第一層（Ｙ）の上（直上）に形成されており、純Ｃｕ、または上記第一層（Ｙ）よりも電気抵抗率の低いＣｕを主成分とするＣｕ合金で構成されている。このような第二層（Ｘ）を設けることにより、Ｃｕ合金膜全体の電気抵抗率を低く抑えることができる。なお、上記第一層（Ｙ）における「Ｃｕを主成分とする」とは、材料を構成する元素のうちＣｕの質量または原子数が最も多いことを意味し、電気抵抗率の観点からはＣｕは実質９０原子％以上とすることが好ましい。

このように本発明に用いられるＣｕ合金膜は、組成が異なる第二層（Ｘ）と第一層（Ｙ）の積層構成とすることによって所望の特性を発揮させるものであるが、これらの特性をより効果的に発揮させるためには、特に、第一層（Ｙ）の膜厚を制御することが有効である。具体的には、上記第一層（Ｙ）の膜厚は１０ｎｍ以上であり、Ｃｕ合金膜全膜厚［第二層（Ｘ）と第一層（Ｙ）の膜厚］に対して６０％以下とすることが好ましい。これにより、低い電気抵抗率と高い密着性が得られるほか、微細加工性がより効果的に発揮される。より好ましくは、第一層（Ｙ）の膜厚は２０ｎｍ以上であり、Ｃｕ合金膜全膜厚に対して５０％以下である。

なお、第一層（Ｙ）の膜厚の上限は配線膜自体の電気抵抗率を主に考慮して適宜決定すれば良く、１００ｎｍ以下であることが好ましく、８０ｎｍ以下であることがより好ましい。また、Ｃｕ合金膜全膜厚に対する第一層（Ｙ）の比率の下限も特に限定されないが、透明基板との密着性向上を考慮すると、おおむね、１５％とすることが好ましい。

上記第一層（Ｙ）の膜厚は、厳密には第一層（Ｙ）に含有される元素の種類によって異なり得る。元素の種類によって、密着性および電気抵抗に対する影響が異なるからである。例えば上記第一層（Ｙ）が少なくともＭｎを含有している場合、前記膜厚の下限は１０ｎｍ以上が好ましく、より好ましくは２０ｎｍ以上である。またＭｎの場合の前記膜厚の上限は１００ｎｍ以下が好ましく、より好ましくは８０ｎｍ以下であり、さらに好ましくは５０ｎｍ以下である。また上記第一層（Ｙ）が少なくともＮｉまたはＺｎを含有している場合、前記膜厚の下限は、２０ｎｍ以上が好ましく、より好ましくは３０ｎｍ以上であり、上限は１００ｎｍ以下が好ましく、より好ましくは８０ｎｍ以下である。また、上記第一層（Ｙ）が少なくとも、Ｍｎ、及び（ＮｉまたはＺｎ）を含有している場合、前記膜厚の下限は１０ｎｍ以上が好ましく、より好ましくは２０ｎｍ以上であり、上限は１００ｎｍ以下が好ましく、より好ましくは８０ｎｍ以下である。

なお、Ｃｕ合金膜全体（第二層（Ｘ）＋第一層（Ｙ））の膜厚は、おおむね２００ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることが好ましく、２５０ｎｍ以上４００ｎｍ以下であることがより好ましい。

なお、密着性に関し、上述した第一層（Ｙ）の形成による透明基板との密着性向上効果を最大限有効に発揮させるためには、上記密着性向上元素の含有量と第一層（Ｙ）の膜厚を別々に制御するのではなく、相互に関連づけて制御することが好ましい。本発明者らの実験結果によれば、基板との密着性は、第一層（Ｙ）に存在する密着性向上元素の総量と密接に関連していることが判明したからである。具体的には、例えば、上記元素の含有量が少ない場合は第一層（Ｙ）の膜厚を厚くでき、一方、第一層（Ｙ）の膜厚が薄い場合は上記元素の含有量を多くする、などの制御を行なうことが好ましい。

具体的には、例えば、密着性向上元素としてＭｎを用いる場合、密着性の向上に有効に作用する上記Ｍｎ反応層を効率よく形成させるためには、第一層（Ｙ）の膜厚Ｔ_M（ｎｍ）と、Ｍｎの含有量Ｍ（原子％）は、Ｔ_M≧２３０Ｍ^-1.2の関係を満たすことが好ましい。Ｔ_M＜２３０Ｍ^-1.2であると、Ｍｎ反応層を形成させるための十分なＭｎ量を第一層（Ｙ）から供給することができず、密着性が不十分となる（後記する実施例を参照）。密着性について言えば、上記要件を満足する限り、第一層（Ｙ）の膜厚ＴMは厚くても良いが、前述したように、膜厚ＴMはが厚くなり過ぎると膜全体の電気抵抗率が低下するため、実際には、密着性と電気抵抗率とのバランスを考慮して膜厚ＴMの範囲を適切に制御することが好ましい。

透明基板との更なる密着性向上のため、上記第一層（Ｙ）は更に酸素を含有しても良い。透明基板と接触する第一層（Ｙ）に適量の酸素を導入することにより、基板との界面に、所定量の酸素を含む酸素含有層が介在され、基板との間に強固な結合（化学的結合）が形成され、密着性が向上すると考えられる。

上記作用を充分に発揮させるため、上記第一層（Ｙ）中に含まれる好ましい酸素量は、０．５原子％以上であり、より好ましくは１原子％以上、更に好ましくは２原子％以上、更により好ましくは４原子％以上である。一方、酸素量が過剰になり、密着性が向上し過ぎると、ウェットエッチングを行なった後に残渣が残り、ウェットエッチング性が低下する。また酸素量が過剰になると、Ｃｕ合金膜全体の電気抵抗が向上する。これらの観点を勘案し、上記第一層（Ｙ）中に含まれる酸素量は、好ましくは３０原子％以下、より好ましくは２０原子％以下、更に好ましくは１５原子％以下、更に一層好ましくは１０原子％以下である。

このような酸素含有第一層（Ｙ）は、第一層（Ｙ）をスパッタリング法で成膜する際、酸素ガスを供給することによって得られる。酸素ガス供給源として、酸素（Ｏ₂）のほか、酸素原子を含む酸化ガス（例えば、Ｏ₃など）を用いることができる。具体的には、第一層（Ｙ）の成膜時には、スパッタリング法に通常用いられるプロセスガスに酸素を添加した混合ガスを用い、第二層（Ｘ）の成膜時には、酸素を添加せずにプロセスガスを用いてスパッタリングを行えば良い。第二層（Ｘ）は、電気抵抗率低減の観点から、酸素を含有しないことが好ましいからである。上記プロセスガスとしては、代表的には希ガス（例えばキセノンガス、アルゴンガス）が挙げられ、好ましくはアルゴンガスである。また、第一層（Ｙ）の成膜時にプロセスガス中の酸素ガス量を変化させれば、酸素含有量が異なる複数の下地層を形成できる。

上記第一層（Ｙ）中の酸素量は、プロセスガス中に占める酸素ガスの混合比率によって変化し得るため、導入したい酸素量に応じて、上記の混合比率を適宜適切に変えればよい。例えば、第一層（Ｙ）を形成する際、プロセスガス（アルゴンガスなど）中のＯ₂濃度は１体積％以上２０体積％以下とすることが好ましい。

後記する実施例で実証したように、上記のＣｕ合金膜は、ガラス基板に代表される透明基板との密着性に優れている。本発明に用いられるガラス基板の材料は表示装置に用いられるものであれば特に限定されず、例えば、無アルカリガラス、高歪点ガラス、ソーダライムガラスなどが挙げられる。特に本発明によれば、ソーダライムガラスを用いたときの課題であった、ナトリウムイオンの拡散に対する耐性（耐マイグレーション性）に極めて優れているため、高価な無アルカリガラスに代えて、安価なソーダライムガラスを基板材料として好適に用いることができる。

本発明に用いられるＣｕ合金膜は、透明基板との密着性に優れているため、透明基板と直接接触する配線膜および電極用の膜として好適に用いられる。例えば後記する図１の表示装置に係る実施形態によれば、信号線と一体のソース電極と透明導電膜に接触するドレイン電極、や、ゲート電極に、上記Ｃｕ合金膜を適用することができる。

上記Ｃｕ合金膜は、薄膜トランジスタ(ＴＦＴ)の半導体層（アモルファスシリコン、または多結晶シリコン）と直接接触する配線用または電極（ソース−ドレイン電極）の膜として適用することもできる。Ｃｕを直接、ＴＦＴの半導体層と接触させると、Ｃｕは半導体層とも密着性が悪い上、半導体層のＳｉとＣｕとの間で相互拡散が生じ易く、ＴＦＴ特性が低下するという問題があるため、従来は、前述したＭｏやＣｒなどの高融点金属膜（バリアメタル層）を介在させていた。これに対し、上記第一層（Ｙ）を構成するＣｕ合金は、半導体層との密着性にも優れているため、半導体層の上に直接、上記第一層（Ｙ）を構成するＣｕ合金を設け、その上に上記第二層（Ｘ）を構成する純ＣｕまたはＣｕ合金を設ける積層構成を採用することができる。これにより、バリアメタル層を介在させなくても、上述した相互拡散を防止し得、半導体層との高い密着性を確保できると共に、低い電気抵抗率も実現できる。また、パターン形成が容易で、形状に優れた微細加工を行なうこともできる。

本発明に用いられるＣｕ合金膜をＴＦＴの半導体層に接続させるに当たっては、上記以外に、半導体層表面をプラズマ窒化法などで窒化処理した後に、上記の第一層（Ｙ）を構成するＣｕ合金と、上記第二層（Ｘ）を構成する純ＣｕまたはＣｕ合金を、順次形成させても良い。すなわち、半導体層側からみて、窒化処理半導体層／第一層（Ｙ）／第二層（Ｘ）の三層構成としても良く、これによっても、半導体層との高い密着性を確保し得、且つ、低い電気抵抗率を確保することができる。

あるいは上記のほか、半導体層表面をプラズマ窒化法などで窒化処理した後、再度半導体層を成膜し、その上に上記の第一層（Ｙ）を構成するＣｕ合金と、上記第二層（Ｘ）を構成する純ＣｕまたはＣｕ合金を、順次形成させても良い。すなわち、半導体層側からみて、窒化処理半導体層／半導体層／第一層（Ｙ）／第二層（Ｘ）の四層構成としても良く、これによっても、上記と同様の特性を確保できる。

あるいは上記のほか、透明基板の場合と同様、上記第一層（Ｙ）のＣｕ合金膜をスパッタリング法で成膜する際、酸素ガスを制御して酸素含有第一層（Ｙ）を形成し、半導体層との界面に酸素を含む酸素含有層を介在させる方法も有用であり、これによっても、上記と同じ特性が実現される。すなわち、半導体層側からみて、半導体層／酸素含有第一層（Ｙ）／第二層（Ｘ）の三層構成としても良い。なお、この半導体層は、上記のように表面が窒化処理されていても良い。あるいは、上記のように表面が窒化処理された半導体層と窒化処理されていない半導体層とが積層されていても良い。酸素含有第一層（Ｙ）に含まれる好ましい酸素量などは、前述したとおりである。

上記積層構造からなるＣｕ合金膜は、スパッタリング法によって形成することが好ましい。具体的には、上記の第一層（Ｙ）を構成する材料をスパッタリング法により成膜して第一層（Ｙ）を形成した後、その上に、上記の第二層（Ｘ）を構成する材料をスパッタリング法により成膜して第二層（Ｘ）を形成し、積層構成とすればよい。このようにしてＣｕ合金積層膜を形成した後、所定のパターニングを行ってから、断面形状をカバレッジの観点から好ましくはテーパ角度４５〜６０°程度のテーパ状に加工することが好ましい。

スパッタリング法を用いれば、スパッタリングターゲットとほぼ同じ組成のＣｕ合金膜を成膜できる。そこでスパッタリングターゲットの組成を調整することによって、Ｃｕ合金膜の組成を調整できる。スパッタリングターゲットの組成は、異なる組成のＣｕ合金ターゲットを用いて調整しても良いし、あるいは、純Ｃｕターゲットに合金元素の金属をチップオンすることによって調整しても良い。

なおスパッタリング法では、成膜したＣｕ合金膜の組成とスパッタリングターゲットの組成との間でわずかにズレが生じることがある。しかしそのズレは概ね数原子％以内である。そこでスパッタリングターゲットの組成を最大でも±１０原子％の範囲内で制御すれば、所望の組成のＣｕ合金膜を成膜できる。

本発明に用いられるＣｕ合金膜を半導体層の上に適用し、ソース・ドレイン電極などとして使用する場合には、ドープトアモルファスシリコンとの相互拡散をより効果的に抑制するために、前述したように、ドープトアモルファスシリコンの表面を窒化したり、更にその上に再度ドープトアモルファスシリコンを積層したり、あるいは、上記の第一層（Ｙ）を構成する材料をスパッタリング法により成膜する際に酸素を添加して行なう、などの相互拡散抑制法を採用することも有用である。

以下、図１に示したＴＦＴアレイ基板１の製造工程の概略を、図２〜９の工程図に沿って説明する。ここでスイッチング素子として形成され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を例示している。本発明はこれに限定されず、多結晶シリコンを用いても良い。また、図１はボトムゲート構造のＴＦＴアレイ基板の例であるが、これに限定されず、例えば、トップゲート構造のＴＦＴアレイ基板に適用しても良い。

まずガラス基板１ａに、スパッタリングなどの手法で例えば膜厚１００ｎｍ程度のＣｕ合金薄膜からなる第一層（Ｙ）を成膜し、その上部に、純Ｃｕ、または第一層より電気抵抗率が低いＣｕ合金薄膜（膜厚１００ｎｍ程度）からなる第二層（Ｘ）を、スパッタリング法などで例えば合計で２００ｎｍ程度の膜厚で成膜し、得られるＣｕ合金積層配線膜をパターニングすることによって、ゲート電極２６と走査線２５を形成する（図２）。このとき、後述するゲート絶縁膜のカバレッジがよくなる様に、Ｃｕ合金積層配線膜は、その周縁をテーパ角度約４５〜６０°のテーパ状にエッチングしておくのがよい。

次いで図３に示すように、例えばプラズマＣＶＤ法等によって例えば膜厚が約３００ｎｍ程度のゲート絶縁膜（窒化シリコン膜：ＳｉＮｘ）２７を基板温度３５０℃程度で形成する。続いて、図４に示すようにゲート電極２６をマスクとする裏面露光によって、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、膜厚１５０ｎｍ程度の水素化アモルファスシリコン膜（ａ-Ｓｉ：Ｈ）と、膜厚５０ｎｍ程度のＰをドーピングしたｎ＋型水素化アモルファスシリコン膜（ｎ⁺ａ−Ｓｉ：Ｈ）を、連続して基板温度３００℃程度で成膜する。

続いて、図５に示すように、水素化アモルファスシリコン膜（ａ-Ｓｉ：Ｈ）とｎ⁺型
水素化アモルファスシリコン膜（ｎ⁺ａ−Ｓｉ：Ｈ）をドライエッチングでパターニングする。そして、図６に示すように、膜厚１００ｎｍ程度のＣｕ合金薄膜からなる第一層（Ｙ）を成膜し、その上部に、純Ｃｕ、または第一層より電気抵抗率が低いＣｕ合金薄膜（膜厚１００ｎｍ程度）からなる第二層（Ｘ）を、スパッタリング法などにより合計で２００ｎｍ程度の膜厚で積層成膜し、この積層膜をウエットエッチングで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、ＩＴＯ透明導電膜にコンタクトするドレイン電極２９を形成する。更に、ソース電極２８とドレイン電極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（ｎ⁺ａ−Ｓｉ：Ｈ）をドライエッチングにより除去する。

次いで図７に示すように、プラズマＣＶＤ装置で窒化シリコン膜（ＳｉＮｘ）３０を膜厚３００ｎｍ程度となる様に成膜して保護膜を形成する。このときの成膜温度は例えば２５０℃程度で行われることが好ましい。そしてこの窒化シリコン膜（ＳｉＮｘ）３０にコンタクトホール３２を形成する。更に図８に示すように、酸素プラズマアッシングによるポリマー除去工程を経て、例えば非アミン系剥離液を用いたフォトレジスト３１の剥離処理を行った後、酸素プラズマアッシングによって生成したＣｕ酸化膜を希フッ酸で除去する。

最後に図９に示すように、例えば１５０ｎｍ程度のＩＴＯ透明導電膜を室温でスパッタ法により成膜し、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（ＩＴＯ透明導電膜）５を形成すると、ＴＦＴアレイ基板が完成する。

この製造工程によれば、（ア）ゲート電極が直接ガラス基板と高い密着性で形成され、（イ）ソース・ドレイン電極がドープトアモルファスシリコンと高い密着性で形成され、（ウ）ＩＴＯ透明導電膜（画素電極）５とＣｕ合金積層膜によって形成されたドレイン電極とが直接コンタクトされ、（エ）ゲート電極に繋がっている走査線のＴＡＢ部分にもＩＴＯ透明導電膜５が直接コンタクトされたＴＦＴアレイ基板が得られる。

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宜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。

実施例１
（試料の作製）
本実施例では、下記のようにして作製した表１の試料（Ｎｏ．３〜３５）について、第一層（Ｙ）を構成するＣｕ合金の種類や含有量、および第一層（Ｙ）の厚さが、電気抵抗率やガラス基板との密着性に及ぼす影響を調べた。

第一層（Ｙ）として、表１に示す種々の元素を含むＣｕ合金と、第二層（Ｘ）として、純Ｃｕの積層構成からなるＣｕ合金膜を、以下に示すようにスパッタリング法によって作製した。表１において、Ｎｏ．３〜１６は、第一層（Ｙ）を構成する元素としてＭｎを添加した例、Ｎｏ．１７はＢｉ添加例、Ｎｏ．１８〜２０はＮｉ添加例、Ｎｏ．２１〜２３はＺｎ添加例、Ｎｏ．２４〜２５はＡｌ添加例、Ｎｏ．２６〜２７はＴｉ添加例、Ｎｏ．２８〜２９はＭｇ添加例、Ｎｏ．３０〜３１はＣａ添加例、Ｎｏ．３２〜３３はＮｂ添加例、Ｎｏ．３４〜３５はＷ添加例である。配線膜の厚さは積層構造全体で約３００ｎｍと一定とした。

スパッタリング条件は以下のとおりである。スパッタリング装置としては島津製作所製の商品名「ＨＳＭ−５５２」を使用し、ＤＣマグネトロンスパッタリング法（背圧：０．２７×１０^-3Ｐａ以下、Ａｒガス圧：０．２７Ｐａ、Ａｒガス流量：３０ｓｃｃｍ、スパッタパワー：ＤＣ２６０Ｗ、極間距離：５０．４ｍｍ、基板温度：室温）によって、ガラス基板（コーニング社製の＃１７３７、サイズは、直径５０．８ｍｍ×厚さ０．７ｍｍ）上に、第一層（Ｙ）のＣｕ合金膜（厚さは表１に示すとおり）と第二層（Ｘ）のＣｕ金属膜とからなる積層配線膜を形成した。

更に、ガラス基板（コーニング社製の＃１７３７）の上に酸素含有層を形成した試料（Ｎｏ．３６）を作製した。ここで、酸素含有層は、ＡｒとＯ₂との混合ガスをプロセスガスとして使用し、混合ガスに占める酸素ガスの比率を１０体積％に調整することによって形成した。

その他の成膜条件は、以下のとおりである。
・背圧：１．０×１０^-6Ｔｏｒｒ以下
・プロセスガス圧：２．０×１０^-3Ｔｏｒｒ
・プロセスガスの流量：３０ｓｃｃｍ
・スパッタパワー：３．２Ｗ／ｃｍ²
・極間距離：５０ｍｍ
・基板温度：室温
・成膜温度：室温

上記のようにして成膜されたＣｕ合金膜の組成は、ＩＣＰ発光分光分析装置（島津製作所製のＩＣＰ発光分光分析装置「ＩＣＰ−８０００型」）を用い、定量分析して確認した。

比較のため、純Ｃｕの上下にバリアメタル層を有する試料（Ｎｏ．１）、および純Ｃｕのみからなる試料（Ｎｏ．２）を用意した。

上記の各試料を用い、以下のようにして、Ｃｕ合金膜自体の電気抵抗およびガラス基板との密着性を調べた。

（１）電気抵抗の測定
ガラス基板（コーニング社製の＃１７３７、サイズは、直径１０１．６ｍｍ×厚さ０．７ｍｍ）上に形成された各Ｃｕ合金積層配線膜を、フォトリソグラフィーとウェットエッチングによって線幅１００μｍ、線長１０ｍｍの電気抵抗評価用パターンに加工した。この際、ウエットエッチャントとしては、硫酸：硝酸：酢酸＝５０：１０：１０の混酸からなる混合液を用いた。そして、枚葉式ＣＶＤ装置を用い、基板を加熱して３５０℃で３０分の真空熱処理（真空度：０．２７×１０^-3Ｐａ以下）を施し、この真空熱処理後の電気抵抗を直流四探針法により室温で測定した。

本実施例１では、電気抵抗の合否判断基準は、従来のＣｕ系材料の電気抵抗率３．５μΩ・ｃｍ相当以下であるものを合格（○）、この値を超えるものを不合格（×）とした。

（２）ガラス基板との密着性の評価
熱処理後（真空雰囲気下、３５０℃で０．５時間）のＣｕ合金膜の密着性を、テープによる剥離試験で評価した。詳細には、Ｃｕ合金の成膜表面にカッターナイフで１ｍｍ間隔の碁盤目状の切り込みを入れた。次いで、住友３Ｍ製黒色ポリエステルテープ（製品番号８４２２Ｂ）を上記成膜表面上にしっかりと貼り付け、上記テープの引き剥がし角度が６０°になるように保持しつつ、上記テープを一挙に引き剥がして、上記テープにより剥離しなかった碁盤目の区画数をカウントし、全区画との比率（膜残存率）を求めた。測定は３回行い、３回の平均値を各試料の膜残存率とした。

本実施例では、テープによる剥離率が０〜１０％未満のものを◎、１０％以上２０％未満のものを○、２０％以上のものを×と判定し、◎または○を合格（ガラス基板との密着性良好）とした。総合評価として、密着性及び電気抵抗率が合格であるものを○とし、それ以外のものを×とした。

これらの結果を表１に併記する。

表１のうち、１０〜１２、１４〜１６、（以上、第一層Ｙを構成する元素としてＭｎを添加した例）、１９〜２０（Ｎｉ添加例）、２２〜２３（Ｚｎ添加例）、２４〜２５（Ａｌ添加例）、２６〜２７（Ｔｉ添加例）、２８〜２９（Ｍｇ添加例）、３０〜３１（Ｃａ添加例）、３２〜３３（Ｎｂ添加例）、３４〜３５（Ｗ添加例）は、いずれも本発明の要
件を満足するため、低い電気抵抗率とガラス基板との高い密着性を達成できた。

これに対し、Ｎｏ．２は、純Ｃｕのみからなる例であり、ガラス基板との密着性に劣っている。

Ｎｏ．３、４および５は、いずれも第一層（Ｙ）を構成する元素の含有量が少ない例であり、ガラス基板との密着性が低下した。

Ｎｏ．６、９、１３は、第一層（Ｙ）の構成元素がＭｎの例であるが、第一層（Ｙ）の膜厚が薄いため、更にＮｏ．６ではＭｎ量も不足しているため、ガラス基板との密着性が低下した。Ｎｏ．１８、２１はそれぞれＮｉ、Ｚｎを用いた例であるが、ＮｉやＺｎを用いた場合の好ましい膜厚を下回るため密着性が不十分となった。

Ｎｏ．７〜８は、第一層（Ｙ）の構成元素がＭｎであり、含有量が０．５原子％の例である。本実施例１においては良好な密着性を示したが、後記する実施例３の試験においてＭｎ量が０．５原子％の時に密着性が不十分であることを確認しており、再現性がないことから総合評価を「×」の評価とした。

Ｎｏ．１７は、本発明で規定しない合金元素であるＢｉを含有する例であり、ガラス基板との密着性の低下および電気抵抗率の増加が見られた。

Ｎｏ．３６は、第一層（Ｙ）が酸素を含有する例であるが、Ｍｎ量が本発明で規定する範囲より少量であっても、良好な密着性を実現している。

実施例２
本実施例では、下記のように作製した試料（本発明例および比較例）について、ソーダライムガラス基板を用いたときのＤＣストレス試験後およびピーリング試験後の密着性を調べた。ＤＣストレス試験は、一定の距離を保って電気的に分離したパターン間に一定のドライブ電圧（直流、ＤＣ）であるストレスを加えて、パターン間に一定の電界強度を保持した状態で保持し、電極間の漏れ電流の変化、剥がれや異物の形成などの外観を検査する検査法である。通常加える電圧よりも高い電圧を恒温恒湿の雰囲気（温度８０℃、湿度８０％）で加えることにより、通常のパネル動作で生じる電荷の移動が原因で発生する配線上の異常を短時間で検査できる検査法として有用である。ここでは、ライン幅１０μｍ、３０μｍ間隔でライン＆スペースのパターンが形成された櫛形電極パターンを２つ交互になるように重ね、それぞれのライン同士の間隔を１０μｍとし、片方に０Ｖ、片方に４０Ｖの直流電圧を加えて、ストレス試験を行った。

（１）ＤＣストレス試験用サンプルの作製
ソーダライムガラス基板（韓国ＳＮＰ社製のＯガラス（オーガラス）、直径５０．８ｍｍ×厚さ０．７ｍｍ）上に、第一層（Ｙ）として、Ｃｕ−Ｍｎ合金（Ｃｕ−２原子％Ｍｎ，膜厚１００ｎｍ）と、第二層として、純Ｃｕ（膜厚２００ｎｍ）の積層構成からなる本発明例のＣｕ合金膜（全膜厚３００ｎｍ）を、上記の実施例１に記載のスパッタリング法によって作製した。比較のため、純Ｃｕ単層膜（全膜厚３００ｎｍ）および純Ａｌ単層膜（全膜厚３００ｎｍ）を、上記と同様にして作製した。

次に、フォトリソグラフィーとウエットエッチングによって線幅１０μｍ、ギャップ幅１０μｍの櫛形ＴＥＧパターンに加工し、図１０に示すＤＣストレス試験用サンプルを得た。この際、ウエットエッチャントとしては、硫酸：硝酸：酢酸＝５０：１０：１０の混酸からなる混合液を用いた。次に、レジスト剥離を行った後、本発明例については、窒素雰囲気下にて３５０℃で３０分間の加熱処理を行なったサンプルを用意し、比較例の純Ｃ
ｕ膜および純Ａｌ膜については、上記の加熱処理を行なわないサンプルを用意した。

（２）ＤＣストレス試験による密着性評価
次に、それぞれのサンプルについて、以下のようにしてＤＣストレス試験を行った。ＤＣストレスの印加は、半導体パラメータ・アナライザ（アジレントテクノロジー社製のＡｇｉｌｅｎｔ ４１５６Ｃ）を用い、８０℃の加熱環境下において、図１０に示すように、櫛形ＴＥＧパターンの一方のパッドにＤＣ４０Ｖを印加し（アノード電極）、他方のパッドをグランド（ＧＮＤ）とした（カソード電極）。印加時間は５時間とし、ＤＣストレス印加前後における各種薄膜とソーダライムガラス基板との密着性を評価した。密着性の評価は、光学顕微鏡（対物レンズ１００倍、接眼レンズ１０倍）を用い、任意の観察視野（３００μｍ×４００μｍ）における膜の剥がれ（剥離）の有無を観察して行ない、剥がれが見られたものを×、剥がれが見られなかったものを○とした。

（３）テープピーリング試験による密着性評価
ＤＣストレス印加後のサンプルの表面上に、前述した実施例１に用いた３Ｍ社製８４２２２Ｂテープをしっかり貼り付け、上記実施例１と同様にして（６０度ピール試験）剥離試験を行ったとき、膜の剥がれ（剥離）の有無を、上記と同様にして光学顕微鏡観察により調べて評価した。

これらの結果を図１１〜図１３に示す。図１１に本発明例のＣｕ−Ｍｎ合金膜（３５０℃の加熱処理後）を用いたときの結果を、図１２に、比較例（純Ｃｕ、加熱処理なし、成膜まま）の結果を、図１３に比較例（Ａｌ−Ｎｄ合金、加熱処理なし、成膜まま）の結果を示す。

本発明例のＣｕ−Ｍｎ合金膜を用いたときは、図１１に示すように、ＤＣストレス試験後およびピーリング試験後の両方において、膜剥がれは見られなかった。

これに対し、純Ｃｕ（図１２を参照）を用いたときは、ＤＣストレス試験後に行ったピーリング試験後において、膜剥がれが見られた。

詳細には、図１２に示すように、膜剥がれはカソード電極側のみに発生している。よって、この膜剥がれは、ソーダライムガラスからのナトリウムイオンのマイグレーションによるものであることが推認された。本発明例のＣｕ−Ｍｎ合金膜を用いたときには膜剥がれが生じなかったのは、ソーダライムガラスとの界面にＭｎ−Ｓｉ−Ｏ層が形成され、ナトリウムイオンのマイグレーションのバリアとして機能したためと推察される。

また、図１３に示すように、Ａｌ−Ｎｄ合金を用い、成膜ままで加熱処理をしなかった場合も、ＤＣストレス試験後に行ったピーリング試験後において、膜剥がれが発生している。

実施例３
本実施例では、第一層（Ｙ）の構成元素をＭｎとし、Ｍｎの含有量と第一層（Ｙ）の膜厚が、ガラス基板との密着性および電気抵抗率に与える影響をさらに詳細に調べた。

（１）ガラス基板との密着性の評価
ガラス基板にコーニング社製ＥＡＧＬＥ２０００（サイズは直径４インチ×厚さ０．７ｍｍ）を用いたこと、および第一層（Ｙ）の膜厚は５〜１００ｎｍの間で変化させ、第２層（Ｘ）の膜厚は５００ｎｍで一定としたこと以外は実施例１と同様にして、ガラス基板上に第一層（Ｙ）と第二層（Ｘ）の積層膜を形成した。成膜後、さらにＣＶＤ装置を用いて、１Ｐａの窒素雰囲気下、３２０℃で５分間の熱処理を行った。次いで、成膜表面にカ
ッターナイフで１ｍｍ間隔で５×５の碁盤目状の切り込みをいれ、住友３Ｍ社製８４２２Ｂテープを成膜表面にしっかりと貼り付け、基板との角度が９０°となるようにテープを一挙に引き剥がした。本実施例ではマスが一つでも剥離すれば不合格（×）とし、一つも剥離しなかった場合を合格（○）とした。

結果を表２、および図１４に示す。

表２、図１４から、第一層（Ｙ）とガラス基板との密着性を向上させるためには、第一層（Ｙ）におけるＭｎ量と第一層（Ｙ）の膜厚を相互に制御することが有効であり、Ｍｎ量が少ない場合は膜厚を厚くし、膜厚が薄い場合はＭｎ量を多くすることで密着性が向上する傾向が読み取れる。この傾向はＴ_M≧２３０Ｍ^-1.2の関係式で整理することができ、
前記関係式を満たす場合に良好な密着性が得られる。なお、実施例１における密着性の評価では、テープによる剥離率が０〜１０％未満のものを全て◎と評価しており、一方、本
実施例３では、一つでも剥離すれば不合格（×）の評価であり、実施例３の方が実施例１よりも厳しい評価となっている。すなわち、実施例１で◎の評価のもののうち、上記Ｔ_M
≧２３０Ｍ^-1.2を満たしているもの（表１のＮｏ．１２、１５〜１６）は一つも剥離しなかった例に相当し、上記関係式を満たさなかったもの（表１のＮｏ．１０、１１、１４）は剥離率１０％未満の限度において剥離した例に相当する。

図１５はＭｎ量：１０原子％、第一層（Ｙ）の膜厚：２０ｎｍの場合の、ガラス基板と第一層（Ｙ）の界面のＴＥＭ写真である。図１５では前記界面にＭｎ反応層が観察された。さらに図１６は、ＴＥＭ−ＥＤＸによって膜の深さ方向の濃度プロファイルを分析した結果を示すグラフである。図１６によればＴ_M≧２３０Ｍ^-1.2の関係式を満たしている（
ａ）と（ｂ）では、Ｍｎ、ＳｉおよびＯがガラスとの界面近傍で高濃度に検出されており、上記関係式を満たさない（ｃ）ではガラスとの界面近傍でＭｎがほとんど検出されていないことがわかる。なお、図１６の（ａ）〜（ｃ）におけるＣｕ合金膜の組成は、（ａ）第一層（Ｙ）：Ｃｕ−４原子％Ｍｎ（３００ｎｍ）（（ａ）は第一層のみ）、（ｂ）第一層（Ｙ）：Ｃｕ−４原子％Ｍｎ（５０ｎｍ）、第二層（Ｘ）：純Ｃｕ（５００ｎｍ）、（ｃ）第一層（Ｙ）：Ｃｕ−４原子％Ｍｎ（２０ｎｍ）、第二層（Ｘ）：純Ｃｕ（５００ｎｍ）であり、成膜後の熱処理条件はいずれも３２０℃で５分間である。

（２）電気抵抗の測定
上記の密着性評価用の試料と同じ試料を用い、実施例１と同様にして電気抵抗を測定した。電気抵抗率は、直流四探針測定法によりＣｕ合金膜のシート抵抗を測定し、電気抵抗率に換算して求めた。その結果、本実施例３において電気抵抗率はいずれも実用可能な範囲の低抵抗率を示すことがわかった。

実施例４
本実施例では、下記のように作製した試料についてウェットエッチング性を調べた。通常、積層構造の試料では下地層と上層でエッチングレートが異なるため、上層に比べて下地層のエッチングレートが速い場合には配線底部にアンダーカットが生じる。そこで、本実施例ではアンダーカット量によりウェットエッチング性を評価するものとする。

まず、第一層（Ｙ）として表３に示す種々の元素を含むＣｕ合金と、第二層（Ｘ）として純ＣｕからなるＣｕ合金膜を、表３にそれぞれ示す膜厚となるように成膜したこと以外は実施例３と同様にして、ガラス基板上に第一層（Ｙ）と第二層（Ｘ）の積層膜を形成した。

上記試料に対して、フォトリソグラフィーにより、Ｃｕ合金膜を１０μｍ幅のラインアンドスペースを持つパターンに形成した後、混酸エッチャント（リン酸：硝酸：水の体積比＝７５：５：２０）を用いてエッチングを行った。エッチングした試料の配線断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）にて観察し、アンダーカット量を測定した。その結果、表３におけるいずれの試料もアンダーカット量は０．５μｍ以下であり、良好なウェットエッチング性を達成できることが分かった。またエッチング部の残渣についても、光学顕微鏡による観察（観察倍率：４００倍）により確認したところ、いずれの試料においても残渣は発生していなかった。

実施例５
本実施例では、Ｃｕ合金における合金元素としてＺｎを用い、下記のように作製した試料について、成膜直後、および成膜後に真空雰囲気中で３５０℃、３０分間の熱処理を行った場合の密着性、および電気抵抗率を検討した。

本実施例では、Ｃｕ合金膜としてＣｕ−Ｚｎ合金膜を単層で３００ｎｍ成膜した試料を用いる。本発明におけるＣｕ合金膜は、第一層（Ｙ）と第二層（Ｘ）の積層構造を有するものであるが、第一層（Ｙ）のＣｕ合金の組成を想定した単層構造のＣｕ合金膜によって、ガラス基板との密着性、および電気抵抗率を検討することは、積層構造における第一層（Ｙ）の合金元素の密着性向上効果、および積層構造のＣｕ合金膜の電気抵抗率の傾向を確認する上で有用である。

試料は、スパッタリングターゲットとして純Ｃｕを用い、Ｚｎの純金属チップをチップオンすることによって、所望の組成のＣｕ−Ｚｎ合金膜を単層で３００ｎｍ成膜して作製した。また、比較用として純Ｃｕのスパッタリングターゲットを用いることによって、純Ｃｕ合金膜を成膜した試料も作製した。試料作製のその他の条件は、実施例１と同じである。

上記のようにして作製した試料について、ガラス基板との密着性、およびＣｕ合金膜の電気抵抗率を測定した。

ガラス基板との密着性については、成膜直後、および成膜後に真空雰囲気中で３５０℃、３０分間の熱処理を行った場合の密着性を測定した。密着性の測定は、テープの引き剥がし角度を９０°としたこと以外は実施例１と同様にした。

電気抵抗率については、実施例１と同じ要領で電気抵抗評価用パターンを加工し、成膜直後、および３５０℃、４００℃、４５０℃の各温度で３０分間熱処理した後の電気抵抗率を測定した。

密着性の結果を図１７、１８に、電気抵抗率の結果を図１９に示す。
図１７、１８より、成膜後に熱処理を施すことによって密着性が向上することが分かった。また、熱処理後において、Ｚｎをおよそ２原子％以上含有することによって、およそ８０％以上もの高い密着性を実現できることが分かった。

図１９より、Ｚｎの添加量の増加に伴って、Ｃｕ合金膜の電気抵抗率は上昇するが、熱処理を施すことによって、実用上十分に使用可能な低電気抵抗率を実現できることがわかる。

図１７〜１９の結果より、Ｃｕ合金膜中の合金元素量が増加すると密着性は向上するものの、電気抵抗率が増加してしまうことが明らかとなったが、所定量以上の合金元素を添加したＣｕ合金層を下地層とし、上層を純Ｃｕ等とした積層構造とすることによって、上記した密着性の向上と電気抵抗率の低減を両立させることができる。また、さらにＣｕ合金下地層の膜厚を調整することによって密着性と電気抵抗率のバランスを制御することができる。

１ａ ガラス基板
５ 透明導電膜（画素電極、ＩＴＯ膜）
２５ 走査線
２６ ゲート配線（ゲート電極）
２７ ゲート絶縁膜
２８ ソース配線（ソース電極）
２９ ドレイン配線（ドレイン電極）
３０ 窒化シリコン膜（保護膜）
３１ フォトレジスト
３２ コンタクトホール
（Ｘ） 第二層
（Ｙ） 第一層

Claims (6)

1. 透明基板上に、透明基板と直接接触する表示装置用Ｃｕ合金膜を有する表示装置であって、
   前記Ｃｕ合金膜は、
   Ｚｎ，Ｎｉ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｗ，ＮｂおよびＭｎよりなる群から選択される少なくとも１種の元素を合計で２〜２０原子％含むＣｕ合金からなる第一層（Ｙ）と、
   純Ｃｕ、またはＣｕを主成分とするＣｕ合金であって前記第一層（Ｙ）よりも電気抵抗率の低いＣｕ合金からなる第二層（Ｘ）と、を含む積層構造を有し、
   前記第一層（Ｙ）が前記透明基板と接触していることを特徴とする表示装置。
2. 前記第一層（Ｙ）の膜厚が１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であり、Ｃｕ合金膜全膜厚に対して６０％以下である請求項１に記載の表示装置。
3. 前記第一層（Ｙ）に含有される合金元素がＭｎである場合は、前記第一層（Ｙ）の膜厚が１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であり、
   前記第一層（Ｙ）に含有される合金元素がＺｎまたはＮｉである場合は、前記第一層（Ｙ）の膜厚が２０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である請求項１または２に記載の表示装置。
4. 前記第一層（Ｙ）に含有される合金元素がＭｎであり、前記第一層（Ｙ）の膜厚Ｔ_M（ｎｍ）と、Ｍｎの含有量Ｍ（原子％）が、Ｔ_M≧２３０Ｍ^-1.2の関係を満たす請求項１〜３のいずれかに記載の表示装置。
5. 前記Ｃｕ合金膜は、２５０℃以上で５分間以上熱処理したものである請求項１〜４のいずれかに記載の表示装置。
6. 前記透明基板の材料はソーダライムガラスである請求項１〜５のいずれかに記載の表示装置。