JP2011049542A - Wiring structure, method for manufacturing the same and display device with the wiring structure - Google Patents

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剛彰 前田
Yasushi Goto
裕史 後藤
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Takayuki Hirano
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a wiring structure having an Al alloy film for a display device having an Al alloy film and an oxide semiconductor layer of a thin film transistor directly connected to the Al alloy film sequentially from a substrate side, and obtaining low contact resistance even if the Al alloy film is directly connected to the oxide semiconductor layer by omitting a high melting point metal such as Ti or Mo. <P>SOLUTION: In the wiring structure, a semiconductor layer is formed of an oxide semiconductor, and the Al alloy film contains Ni and/or Co and is directly connected to a transparent conductive film configuring a pixel electrode on the same plane directly connected to the semiconductor layer. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、基板側から順に、Al合金膜と、当該Al合金膜と直接接続する薄膜トランジスタの半導体層と、を備えた配線構造であって、当該半導体層が酸化物半導体からなる酸化物半導体層で構成されている配線構造、およびその製造方法;並びに当該配線構造を備えた表示装置に関するものである。本発明の配線構造は、例えば液晶ディスプレイ(液晶表示装置)や有機ELディスプレイ等のフラットパネルディスプレイに代表的に用いられる。以下では、液晶表示装置を代表的に取り上げ、説明するがこれに限定する趣旨ではない。   The present invention is a wiring structure including an Al alloy film and a semiconductor layer of a thin film transistor directly connected to the Al alloy film in order from the substrate side, and the semiconductor layer is an oxide semiconductor layer made of an oxide semiconductor And a manufacturing method thereof, and a display device including the wiring structure. The wiring structure of the present invention is typically used for flat panel displays such as liquid crystal displays (liquid crystal display devices) and organic EL displays. In the following, a liquid crystal display device will be typically taken up and described, but the present invention is not limited to this.

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、薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor、以下「TFT」と呼ぶ。)をスイッチング素子とし、画素電極を構成する透明導電膜(酸化物導電膜)と、ゲート配線およびソース−ドレイン配線等の配線部と、アモルファスシリコン(a−Si)や多結晶シリコン(p−Si)などのSi半導体層を備えたTFT基板と、TFT基板に対して所定の間隔をおいて対向して配置され共通電極を備えた対向基板と、TFT基板と対向基板との間に充填された液晶層と、から構成されている。   A liquid crystal display device used in various fields ranging from a small mobile phone to a large-sized television exceeding 30 inches uses a thin film transistor (hereinafter referred to as “TFT”) as a switching element, and constitutes a pixel electrode. TFT having a transparent conductive film (oxide conductive film) to be formed, wiring portions such as gate wiring and source-drain wiring, and Si semiconductor layers such as amorphous silicon (a-Si) and polycrystalline silicon (p-Si) The substrate is composed of a substrate, a counter substrate disposed facing the TFT substrate at a predetermined interval and provided with a common electrode, and a liquid crystal layer filled between the TFT substrate and the counter substrate.

現在、液晶用TFTの半導体層には、上述したようにa−Siが多く用いられている。しかし、次世代ディスプレイには、大型・高解像度・高速駆動が求められており、従来のa−Siではキャリア移動度が低いため、この要求スペックを満たすことができない。そこで近年、酸化物半導体が注目されている。酸化物半導体は、a−Siと比較して、高いキャリア移動度を有している。更に酸化物半導体は、スパッタリング法によって低温で大面積に形成できるため、耐熱性の低い樹脂基板なども使用でき、その結果、フレキシブルディスプレイの実現が可能である。   Currently, as described above, a-Si is often used in the semiconductor layer of the liquid crystal TFT. However, the next generation display is required to have a large size, high resolution, and high speed drive, and the conventional a-Si has low carrier mobility, so that this required specification cannot be satisfied. Therefore, in recent years, oxide semiconductors have attracted attention. An oxide semiconductor has higher carrier mobility than a-Si. Furthermore, since an oxide semiconductor can be formed in a large area at a low temperature by a sputtering method, a resin substrate having low heat resistance can be used, and as a result, a flexible display can be realized.

このような酸化物半導体を半導体デバイスに用いた例として、例えば特許文献1には、酸化亜鉛(ZnO)、酸化カドミウム(CdO)に、IIB元素、IIA元素、もしくはVIB元素を加えた化合物、または混合物のうちのいずれかを用い、3d遷移金属元素;または希土類元素;または透明半導体の透明性を失わせずに高抵抗にする不純物をドープしたものが用いられている。酸化物半導体のなかでも、In、Ga、Zn、Snよりなる群から選択される少なくとも1種以上の元素を含む酸化物(IGZO、ZTO、IZO、ITO、ZnO、AZTO、GZTO)は、非常に高いキャリア移動度を有するため、好ましく用いられている。   As an example of using such an oxide semiconductor for a semiconductor device, for example, Patent Document 1 discloses a compound obtained by adding IIB element, IIA element, or VIB element to zinc oxide (ZnO) or cadmium oxide (CdO), or Using any of the mixtures, 3d transition metal elements; or rare earth elements; or doped with impurities that make high resistance without losing the transparency of the transparent semiconductor are used. Among oxide semiconductors, oxides (IGZO, ZTO, IZO, ITO, ZnO, AZTO, GZTO) containing at least one element selected from the group consisting of In, Ga, Zn, and Sn are very Since it has high carrier mobility, it is preferably used.

ところで、IGZOなどに代表される酸化物半導体を用いたTFT基板では、ゲート配線やソース−ドレイン配線などの配線材料として、MoやTi単層、あるいは純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。)の上および/または下にTiやMoなどの高融点金属(バリアメアタル層)を介在させた積層材料が主に使われている。Al系合金は、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採用されている。また、配線材料に高融点金属を使用する主な理由は、Alは非常に酸化され易く、Al系合金配線を酸化物半導体層と直接接続すると、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ってAl系合金配線と酸化物半導体層との界面に高抵抗なAl酸化物の絶縁層が生成し、酸化物半導体層との接続抵抗(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。しかしながら、高融点金属の使用は、コストの上昇や生産性の低下を招くため、液晶ディスプレイの大量生産を考えると、高融点金属の省略が望まれている。すなわち、バリアメタル層を省略し、Al系合金化配線を酸化物半導体層と直接接続させても、コンタクト抵抗の低減化が可能な新規な配線材料の提供が望まれている。   By the way, in a TFT substrate using an oxide semiconductor typified by IGZO or the like, as a wiring material such as a gate wiring or a source-drain wiring, a Mo or Ti single layer, or an Al alloy such as pure Al or Al—Nd (hereinafter referred to as “aluminum alloy”). These materials are sometimes collectively referred to as “Al-based alloys”.) A laminated material in which a refractory metal (barrier metal layer) such as Ti or Mo is interposed above and / or below is mainly used. Al-based alloys have been adopted for reasons such as low electrical resistance and easy microfabrication. The main reason for using a refractory metal as a wiring material is that Al is very easy to oxidize. If an Al-based alloy wiring is directly connected to an oxide semiconductor layer, oxygen and film formation in the liquid crystal display film formation process will occur. Oxygen that is sometimes added generates a high-resistance Al oxide insulating layer at the interface between the Al-based alloy wiring and the oxide semiconductor layer, which increases the connection resistance (contact resistance) with the oxide semiconductor layer. This is because the display quality deteriorates. However, the use of a refractory metal leads to an increase in cost and a decrease in productivity, so that considering the mass production of liquid crystal displays, it is desired to omit the refractory metal. That is, it is desired to provide a novel wiring material that can reduce the contact resistance even when the barrier metal layer is omitted and the Al-based alloyed wiring is directly connected to the oxide semiconductor layer.

一方、酸化物半導体層を備えたTFT基板の配線構造に着目すると、現在、TFTの構造として、図2に示す配線構造(以下、説明の便宜上、従来構造と呼ぶ場合がある。)が汎用されている。図2では、基板側から順に、ゲート電極、ゲート絶縁膜、半導体膜、ソース−ドレイン電極が形成されている。図2には、ゲート電極が下側にある「ボトムゲート型」の例を示しているが、ゲート電極が上側にある「トップゲート型」も包含される。また、酸化物半導体を用いる場合は、ゲート絶縁膜として、SiN膜ではなくSiO2やSiONが多く用いられる。酸化物半導体は、還元雰囲気下ではその優れた特性が失われるため、酸化性雰囲気下で成膜可能なSiO2(SiON)の使用が推奨されるからである。 On the other hand, paying attention to the wiring structure of a TFT substrate provided with an oxide semiconductor layer, the wiring structure shown in FIG. 2 (hereinafter sometimes referred to as a conventional structure for convenience of description) is widely used as a TFT structure. ing. In FIG. 2, a gate electrode, a gate insulating film, a semiconductor film, and a source-drain electrode are formed in order from the substrate side. FIG. 2 shows an example of “bottom gate type” in which the gate electrode is on the lower side, but “top gate type” in which the gate electrode is on the upper side is also included. In the case of using an oxide semiconductor, SiO 2 or SiON is often used as the gate insulating film instead of the SiN film. This is because an oxide semiconductor loses its excellent characteristics in a reducing atmosphere, and therefore it is recommended to use SiO 2 (SiON) which can be formed in an oxidizing atmosphere.

しかし、IGZOなどの酸化物半導体を用いた従来構造のTFT基板は、以下の問題を抱えている。第1に、IGZOの上層に形成されたソース−ドレイン電極などの金属電極(Al系配線材料)を、酸系のエッチング液などを用いてウェットエッチングして配線パターンを形成する際、IGZOとAl系配線材料とのエッチング選択比がない(換言すると、上層のAl系配線材料のみ選択的にエッチングし、下層のIGZOまではエッチングしないというエッチング選択性が小さい)ため、エッチングにより下のIGZOまでダメージを受けてしまうという問題がある。この対策として、例えば、IGZOのチャネル層上に保護層としてエッチストッパ層を設ける方法が提案されているが、工程が複雑となり、生産コストの上昇をもたらす。第2に、上記の従来構造では、約250℃以上の熱履歴を受けるとソースドレイン電極と酸化物半導体との間のコンタクト抵抗が上昇するという問題がある。これについては、Tiなどの高融点金属を介在させるとコンタクト抵抗の上昇が抑えられるが、前述したように、コストや生産性の観点から、高融点金属(バリアメタル層)の省略が強く切望されている。また、Tiは、プラズマを用いたドライエッチングによって成膜されるが、Cuのようなドライエッチングが難しい配線材料には、適用が困難である。   However, a conventional TFT substrate using an oxide semiconductor such as IGZO has the following problems. First, when forming a wiring pattern by wet-etching a metal electrode (Al-based wiring material) such as a source-drain electrode formed on the upper layer of IGZO using an acid-based etching solution or the like, IGZO and Al There is no etching selection ratio with the system wiring material (in other words, the etching selectivity is low that only the upper layer Al system wiring material is selectively etched and the lower layer IGZO is not etched). There is a problem of receiving. As a countermeasure for this, for example, a method of providing an etch stopper layer as a protective layer on the channel layer of IGZO has been proposed, but the process becomes complicated and the production cost increases. Second, the conventional structure has a problem that contact resistance between the source / drain electrode and the oxide semiconductor increases when a thermal history of about 250 ° C. or higher is received. In this regard, when a refractory metal such as Ti is interposed, an increase in contact resistance can be suppressed. However, as described above, omission of a refractory metal (barrier metal layer) is strongly desired from the viewpoint of cost and productivity. ing. Ti is formed by dry etching using plasma, but is difficult to apply to wiring materials that are difficult to dry etch, such as Cu.

そこで最近、図2の従来構造とは酸化物半導体膜とソース−ドレイン電極の順番が逆転した、図1に示す配線構造(図2の従来構造と区別するため、説明の便宜上、本発明構造と呼ぶ場合がある。)が提案されている。これは、基板側から順に、ゲート電極、ゲート絶縁膜、ソース−ドレイン電極、酸化物半導体膜が形成された構造を有している。図1に示すように、酸化物半導体と画素電極を構成する透明導電膜(図中、ITO)は、ソース−ドレインを構成する配線材料と略同一平面上にある。図1には、ゲート電極が下側にある「ボトムゲート型」の例を示しているが、前述した図2に示す従来構造と同様、ゲート電極が上側にある「トップゲート型」も包含される。   Therefore, recently, the wiring structure shown in FIG. 1 in which the order of the oxide semiconductor film and the source-drain electrode is reversed from the conventional structure of FIG. 2 (for the sake of convenience of explanation, the structure of the present invention is different from the conventional structure of FIG. 2). Have been proposed). This has a structure in which a gate electrode, a gate insulating film, a source-drain electrode, and an oxide semiconductor film are formed in this order from the substrate side. As shown in FIG. 1, an oxide semiconductor and a transparent conductive film (ITO in the figure) constituting the pixel electrode are on substantially the same plane as the wiring material constituting the source-drain. FIG. 1 shows an example of a “bottom gate type” in which the gate electrode is on the lower side, but a “top gate type” in which the gate electrode is on the upper side is included as in the conventional structure shown in FIG. The

図1に示す本発明構造を採用すれば、前述した図2の従来構造が抱える問題点を解消できると考えられる。しかしながら、本発明構造では、TiやMoなどの高融点金属(バリアメタル層)を純Alなど直接酸化物半導体とのコンタクトができない材料に介在させると、実効チャネル長が決まらないという問題を抱えている。すなわち、TiやMoなどの高融点金属を純Alの上・下に介在させる場合、純AlとIGZOの間は電気的に接続できないので、ソース−ドレイン電極とIGZOとの間に流れる電流(例えば上側と下側)のいずれを実効チャネル長と定めれば良いか容易に決定し難いという問題を抱えている。   If the structure of the present invention shown in FIG. 1 is adopted, it is considered that the problems of the conventional structure of FIG. 2 described above can be solved. However, the structure of the present invention has a problem that the effective channel length cannot be determined if a refractory metal (barrier metal layer) such as Ti or Mo is interposed in a material such as pure Al that cannot directly contact an oxide semiconductor. Yes. That is, when a refractory metal such as Ti or Mo is interposed above and below pure Al, the current flowing between the source-drain electrode and IGZO (for example, since it cannot be electrically connected between pure Al and IGZO) There is a problem that it is difficult to easily determine which one of the upper side and the lower side) should be determined as the effective channel length.

そこで、図1に示す本発明構造に適用可能な新規なAl合金膜であって、バリアメタル層を省略して当該Al合金膜を酸化物半導体層と直接接続しても、コンタクト抵抗が低く抑えられたAl合金膜を備えた配線構造の提供が強く望まれている。   Therefore, even if the novel Al alloy film applicable to the structure of the present invention shown in FIG. 1 is used and the barrier metal layer is omitted and the Al alloy film is directly connected to the oxide semiconductor layer, the contact resistance is kept low. It is strongly desired to provide a wiring structure provided with the Al alloy film.

特開2002−76356号公報JP 2002-76356 A

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、基板側から順に、Al合金膜と、当該Al合金膜と接続する薄膜トランジスタの酸化物半導体層と、を有し、TiやMoなどの高融点金属(バリアメタル層)を省略してAl合金膜を酸化物半導体層と直接接続しても低コンタクト抵抗を実現できる新規な表示装置用Al合金膜を有する配線構造、およびその製造方法、並びに当該配線構造を備えた表示装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to have, in order from the substrate side, an Al alloy film and an oxide semiconductor layer of a thin film transistor connected to the Al alloy film. Wiring structure having a novel Al alloy film for a display device that can realize a low contact resistance even when an Al alloy film is directly connected to an oxide semiconductor layer by omitting a refractory metal (barrier metal layer) such as A method and a display device including the wiring structure are provided.

上記課題を解決し得た本発明の配線構造は、基板の上に、基板側から順に、Al合金膜と、前記Al合金膜と直接接続する薄膜トランジスタの半導体層と、を有しており、前記半導体層は酸化物半導体からなり、前記Al合金膜は、Niおよび/またはCoを含むものであるところに要旨を有するものである。   The wiring structure of the present invention capable of solving the above-described problems has, on the substrate, in order from the substrate side, an Al alloy film, and a semiconductor layer of a thin film transistor directly connected to the Al alloy film, The semiconductor layer is made of an oxide semiconductor, and the Al alloy film has a gist in that it contains Ni and / or Co.

好ましい実施形態において、前記Al合金膜は、前記半導体層と直接接続する同一平面で、画素電極を構成する透明導電膜と直接接続している。   In a preferred embodiment, the Al alloy film is directly connected to the transparent conductive film constituting the pixel electrode on the same plane directly connected to the semiconductor layer.

好ましい実施形態において、前記Al合金膜は、Niおよび/またはCoを0.10〜2原子%含むものである。   In a preferred embodiment, the Al alloy film contains 0.10 to 2 atomic% of Ni and / or Co.

好ましい実施形態において、前記Al合金膜と前記酸化物半導体層との界面に、Niおよび/またはCoの一部が析出および/または濃化している。   In a preferred embodiment, a part of Ni and / or Co is precipitated and / or concentrated at the interface between the Al alloy film and the oxide semiconductor layer.

好ましい実施形態において、前記Al合金膜は、更にCuおよび/またはGeを0.05〜2原子%含むものである。   In a preferred embodiment, the Al alloy film further contains 0.05 to 2 atomic% of Cu and / or Ge.

好ましい実施形態において、前記Al合金膜は、更に希土類元素を0.05〜1原子%含むものである。   In a preferred embodiment, the Al alloy film further contains 0.05 to 1 atomic% of a rare earth element.

好ましい実施形態において、前記希土類元素は、Nd、La、およびGdよりなる群から選択される少なくとも一種である。   In a preferred embodiment, the rare earth element is at least one selected from the group consisting of Nd, La, and Gd.

好ましい実施形態において、前記酸化物半導体層と直接接続する前記Al合金膜の表面は、最大高さRzで5nm以上の凹凸が形成されたものである。   In a preferred embodiment, the surface of the Al alloy film that is directly connected to the oxide semiconductor layer is formed with irregularities of 5 nm or more at the maximum height Rz.

好ましい実施形態において、前記透明導電膜と直接接続する前記Al合金膜の表面は、最大高さRzで5nm以上の凹凸が形成されたものである。   In a preferred embodiment, the surface of the Al alloy film directly connected to the transparent conductive film is formed with irregularities of 5 nm or more at the maximum height Rz.

好ましい実施形態において、前記酸化物半導体は、In、Ga、Zn、Ti、およびSnよりなる群から選択される少なくとも1種の元素を含む酸化物からなるものである。   In a preferred embodiment, the oxide semiconductor is made of an oxide containing at least one element selected from the group consisting of In, Ga, Zn, Ti, and Sn.

好ましい実施形態において、前記透明導電膜は、In、Ga、Zn、およびSnよりなる群から選択される少なくとも1種の元素を含む酸化物からなるものである。   In a preferred embodiment, the transparent conductive film is made of an oxide containing at least one element selected from the group consisting of In, Ga, Zn, and Sn.

好ましい実施形態において、前記透明導電膜は、ITOまたはIZOである。   In a preferred embodiment, the transparent conductive film is ITO or IZO.

好ましい実施形態において、前記薄膜トランジスタがボトムゲート型を有するものであって、前記Al合金膜が、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に用いられるものである。   In a preferred embodiment, the thin film transistor has a bottom gate type, and the Al alloy film is used for a source electrode and / or a drain electrode of the thin film transistor.

本発明には、上記のいずれかの配線構造を備えた表示装置も包含される。   The present invention includes a display device having any one of the wiring structures described above.

また、上記課題を解決し得た本発明に係る配線構造の製造方法は、上記のAl合金膜を成膜し、成膜後に200℃以上の加熱温度で熱処理した後、アルカリ処理を行なってから前記酸化物半導体層を成膜するか;または、前記Al合金膜を200℃以上の基板温度で成膜した後、アルカリ処理を行なってから前記酸化物半導体層を成膜することにより、前記Al合金膜と前記酸化物半導体層との界面に、Niおよび/またはCoの一部を析出および/または濃化させるところに要旨を有するものである。   Moreover, the manufacturing method of the wiring structure according to the present invention that can solve the above-described problems is the method of forming the Al alloy film, performing a heat treatment at a heating temperature of 200 ° C. or higher after the film formation, and performing an alkali treatment. The oxide semiconductor layer is formed; or the Al alloy film is formed at a substrate temperature of 200 ° C. or higher and then subjected to an alkali treatment, and then the oxide semiconductor layer is formed. The gist is that a part of Ni and / or Co is precipitated and / or concentrated at the interface between the alloy film and the oxide semiconductor layer.

本発明によれば、基板側から順に、Al合金膜と、当該Al合金膜と接続する薄膜トランジスタの酸化物半導体層と、を備えた配線構造において、Al合金膜を酸化物半導体層と直接接続しても低コンタクト抵抗を実現できる配線構造を提供することができた。本発明によれば、TiやMoなどの高融点金属(バリアメタル層)を省略できるため、図1に示す配線構造が抱える問題点(実効チャネル長が決まらないなど)を解消することができる。   According to the present invention, in order from the substrate side, in an interconnect structure including an Al alloy film and an oxide semiconductor layer of a thin film transistor connected to the Al alloy film, the Al alloy film is directly connected to the oxide semiconductor layer. However, it was possible to provide a wiring structure capable of realizing a low contact resistance. According to the present invention, since a refractory metal (barrier metal layer) such as Ti or Mo can be omitted, problems with the wiring structure shown in FIG. 1 (for example, the effective channel length is not determined) can be solved.

図1は、本発明の代表的な配線構造を示す概略断面説明図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional explanatory view showing a typical wiring structure of the present invention. 図2は、従来の配線構造を示す概略断面説明図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional explanatory view showing a conventional wiring structure. 図3は、実施例において、ITO又はIZOとのコンタクト抵抗率の測定に用いた電極パターンを示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an electrode pattern used for measurement of contact resistivity with ITO or IZO in Examples. 図4は、実施例において、IGZO又はZTOとのコンタクト抵抗率の測定に用いた電極パターンを示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an electrode pattern used for measurement of contact resistivity with IGZO or ZTO in Examples. 図5は、No.46のTEM画像である。FIG. 46 TEM images. 図6は、比較のために作製した試料のTEM画像である。FIG. 6 is a TEM image of a sample prepared for comparison.

本発明者らは、TFTの半導体層としてIGZOなどの酸化物半導体を用いた、図1に示す構造(基板側から順に、Al合金膜と、Al合金膜と接続する薄膜トランジスタの酸化物半導体層と、を備えた配線構造)に適用可能であり、TiやMoなどの高融点金属(バリアメタル層)を省略してAl合金膜を酸化物半導体層と直接接続しても、低コンタクト抵抗を実現できる新規な表示装置用Al合金膜(以下、ダイレクトコンタクト用Al合金膜と呼ぶ場合がある。)を備えた配線構造を提供するため、検討を重ねてきた。その結果、Niおよび/またはCoを含むAl合金膜を用いれば所期の目的が達成されることを見出し、本発明を完成した。   The present inventors used an oxide semiconductor such as IGZO as a semiconductor layer of a TFT, the structure shown in FIG. 1 (in order from the substrate side, an Al alloy film, an oxide semiconductor layer of a thin film transistor connected to the Al alloy film, and Wiring structure with a low contact resistance even if the Al alloy film is directly connected to the oxide semiconductor layer by omitting refractory metals such as Ti and Mo (barrier metal layer) In order to provide a wiring structure provided with a novel Al alloy film for display devices (hereinafter sometimes referred to as an Al alloy film for direct contact), studies have been made repeatedly. As a result, the inventors have found that the intended purpose can be achieved if an Al alloy film containing Ni and / or Co is used, and the present invention has been completed.

上記のAl合金膜は、好ましくは画素電極を構成する透明導電膜(代表的にはITOやIZOなど)と直接接続されている(図1を参照)。また、コンタクト抵抗の更なる低減化を目指してCuおよび/またはGeを更に含むAl合金膜や、耐熱性の向上を目指して希土類元素(代表的にはNd、La、Gdの少なくとも一種)を更に含むAl合金膜が好適に用いられる。また、低コンタクト抵抗の実現に寄与すると考えられるNiおよび/またはCoの析出物や濃化層を形成するには、酸化物半導体層と直接接続する上記Al合金膜の表面(更には、透明導電膜と直接接続する上記Al合金膜の表面)は、最大高さRzで5nm以上であることが好ましい。このようなNiおよび/またはCoの析出物や濃化層を得るためには、Al合金成膜時の基板温度(以下、成膜温度と呼ぶ場合がある。)の制御(約200℃以上の加熱処理)、および/またはAl成膜後の加熱処理(約200℃以上の加熱処理)と、所定のアルカリ処理を適切に組合わせて行なうことが有効である。例えば、(ア)成膜時の基板温度を約200℃以上に高めて加熱処理し、所定のアルカリ処理を行なってから、酸化物半導体膜を成膜する(この場合、成膜後の加熱処理は必須でなく、行なっても良いし行わなくても良い)方法や、あるいは、(イ)基板温度にかかわらず(基板温度は加熱せずに室温ままでも良いし、例えば200℃以上に加熱しても良い)、Al合金成膜後の加熱処理を約200℃以上の温度で行ない、所定のアルカリ処理を行なってから、酸化物半導体膜を成膜する方法などが挙げられる。   The Al alloy film is preferably directly connected to a transparent conductive film (typically ITO, IZO, etc.) constituting the pixel electrode (see FIG. 1). Further, an Al alloy film further containing Cu and / or Ge for further reduction of contact resistance, and a rare earth element (typically at least one of Nd, La, and Gd) for further improving heat resistance An Al alloy film is preferably used. Further, in order to form a precipitate and concentrated layer of Ni and / or Co, which are considered to contribute to the realization of a low contact resistance, the surface of the Al alloy film directly connected to the oxide semiconductor layer (and further transparent conductive material). The surface of the Al alloy film directly connected to the film is preferably 5 nm or more at the maximum height Rz. In order to obtain such Ni and / or Co precipitates or concentrated layers, control of the substrate temperature (hereinafter sometimes referred to as film formation temperature) during the formation of an Al alloy (about 200 ° C. or higher) It is effective to appropriately combine the heat treatment) and / or the heat treatment after the Al film formation (heat treatment at about 200 ° C. or higher) and a predetermined alkali treatment. For example, (a) the substrate temperature during film formation is increased to about 200 ° C. or higher, heat treatment is performed, and a predetermined alkali treatment is performed, and then an oxide semiconductor film is formed (in this case, heat treatment after film formation) Is not essential and may or may not be performed), or (b) Regardless of the substrate temperature (the substrate temperature may remain at room temperature without heating, for example, heated to 200 ° C. or higher) Or a method of performing a heat treatment after the Al alloy film formation at a temperature of about 200 ° C. or more, performing a predetermined alkali treatment, and then forming an oxide semiconductor film.

以下、前述した図1を参照しながら、本発明の配線構造およびその製造方法の好ましい実施形態を説明するが、本発明はこれに限定されない。なお、図1では、ボトムゲート型の例を示しているが、これに限定されず、トップゲート型も含まれる。また、図1では、酸化物半導体層の代表例としてIGZOを用いているが、これに限定されず、液晶表示装置などの表示装置に用いられる酸化物半導体をすべて用いることができる。   Hereinafter, preferred embodiments of the wiring structure and the manufacturing method thereof according to the present invention will be described with reference to FIG. 1 described above, but the present invention is not limited thereto. Note that FIG. 1 shows an example of a bottom gate type, but the invention is not limited to this, and a top gate type is also included. In FIG. 1, IGZO is used as a typical example of the oxide semiconductor layer; however, the present invention is not limited thereto, and any oxide semiconductor used for a display device such as a liquid crystal display device can be used.

図1に示すTFT基板は、基板側から順に、ゲート電極(図ではAl合金)、ゲート絶縁膜(図ではSiO2)、ソース電極・ドレイン電極(図ではAl合金、詳細は後述する。)、チャネル層(酸化物半導体層、図ではIGZO)、保護層(図ではSiO2)を順次積層した配線構造(ボトムゲート型)を有している。ここで、図1の保護層はSiONであっても良く、同様に、ゲート絶縁膜はSiONであっても良い。というのも、酸化物半導体は、還元雰囲気下ではその優れた特性が劣化するため、酸化性雰囲気下で成膜を行うシリコン酸化膜(SiO2)やシリコン酸窒化膜(SiON)の使用が推奨されるからである。あるいは、保護層またはゲート絶縁膜のいずれか一方はSiNであっても良い。 The TFT substrate shown in FIG. 1 has, in order from the substrate side, a gate electrode (Al alloy in the figure), a gate insulating film (SiO 2 in the figure), a source electrode / drain electrode (Al alloy in the figure, details will be described later), It has a wiring structure (bottom gate type) in which a channel layer (oxide semiconductor layer, IGZO in the figure) and a protective layer (SiO 2 in the figure) are sequentially laminated. Here, the protective layer of FIG. 1 may be SiON, and similarly, the gate insulating film may be SiON. This is because it is recommended to use a silicon oxide film (SiO 2 ) or silicon oxynitride film (SiON), which is formed in an oxidizing atmosphere, because the excellent characteristics of oxide semiconductors deteriorate in a reducing atmosphere. Because it is done. Alternatively, either the protective layer or the gate insulating film may be SiN.

そして、本発明の特徴部分は、上記Al合金として、Niおよび/またはCoを含有するAl合金を用いたところにある。Niおよび/またはCoの添加により、ソース電極および/またはドレイン電極を構成するAl合金膜と酸化物半導体層との接触電気抵抗(コンタクト抵抗)を低減させることができる。すなわち、上記Al合金は、ダイレクトコンタクト用Al合金として極めて有用である。NiおよびCoは、単独で含んでいても良いし、両方を含んでいても良い。   And the characteristic part of this invention exists in the place which used Al alloy containing Ni and / or Co as said Al alloy. By adding Ni and / or Co, the contact electrical resistance (contact resistance) between the Al alloy film constituting the source electrode and / or the drain electrode and the oxide semiconductor layer can be reduced. That is, the Al alloy is extremely useful as an Al alloy for direct contact. Ni and Co may be included singly or both.

このような効果を十分発揮させるには、上記元素の含有量(Ni、Coを単独で含むときは単独の含有量であり、両方を含む場合は合計量である。)を、おおむね、0.10原子%以上とすることが好ましい。コンタクト抵抗の低減化作用は、上記元素の含有量が一定量あればよく(一定量以上加えれば、コンタクト抵抗は飽和するため)、より好ましくは0.2原子%以上、更に好ましくは0.5原子%以上である。一方、上記元素の含有量が多すぎると、Al合金膜の電気抵抗率が上昇してしまうため、その上限を2原子%とすることが好ましく、より好ましくは1原子%である。   In order to sufficiently exhibit such an effect, the content of the above elements (when Ni or Co is contained alone, it is a single content, and when both are included, it is the total amount) is generally about 0. It is preferable to set it to 10 atomic% or more. The contact resistance can be reduced if the content of the above elements is constant (since addition of a certain amount saturates the contact resistance), more preferably 0.2 atomic% or more, and even more preferably 0.5. It is at least atomic percent. On the other hand, if the content of the element is too large, the electrical resistivity of the Al alloy film increases, so the upper limit is preferably 2 atomic%, and more preferably 1 atomic%.

本発明に用いられるAl合金膜は、上記のようにNiおよび/またはCoを含み、残部Al及び不可避不純物である。   The Al alloy film used in the present invention contains Ni and / or Co as described above, and the balance is Al and inevitable impurities.

上記Al合金膜には、更にCuおよび/またはGeを0.05〜2原子%含有することができる。これらは、コンタクト抵抗の更なる低減化に寄与する元素であり、単独で添加しても良いし、両方を併用しても良い。このような効果を十分発揮させるには、上記元素の含有量(Cu、Geを単独で含むときは単独の含有量であり、両方を含む場合は合計量である。)を、おおむね、0.05原子%以上とすることが好ましい。コンタクト抵抗の低減化作用は、上記元素の含有量が一定量以上あれば良く、より好ましくは0.1原子%以上、更に好ましくは0.2原子%以上である。一方、上記元素の含有量が多すぎると、Al合金膜の電気抵抗率が上昇してしまうため、その上限を2原子%とすることが好ましく、より好ましくは1原子%である。   The Al alloy film may further contain 0.05 to 2 atomic% of Cu and / or Ge. These are elements that contribute to further reduction in contact resistance, and may be added alone or in combination. In order to sufficiently exhibit such an effect, the content of the above-described elements (when Cu and Ge are contained alone, it is a single content, and when both are contained, the total amount is included) is generally about 0. It is preferable to set it to 05 atomic% or more. The effect of reducing the contact resistance is sufficient if the content of the above elements is a certain amount or more, more preferably 0.1 atomic% or more, still more preferably 0.2 atomic% or more. On the other hand, if the content of the element is too large, the electrical resistivity of the Al alloy film increases, so the upper limit is preferably 2 atomic%, and more preferably 1 atomic%.

上記Al合金膜には、更に希土類元素を0.05〜1原子%含有することができる。これらは、耐熱性の向上に有用な元素であり、希土類元素の1種を含有しても良いし、2種以上を併用しても良い。上記元素のより好ましい含有量(単独で含む場合は単独の含有量であり、2種以上を含むときは合計量である。)は0.1〜0.5原子%、更に好ましくは0.2〜0.35原子%である。ここで、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。これらのなかでも、例えばLa、Nd、Y、Gd、Ce、Dyの使用が好ましく、より好ましくは、La、Nd、Gdであり、更に好ましくはLa、Ndである。   The Al alloy film may further contain 0.05 to 1 atomic% of a rare earth element. These are elements useful for improving heat resistance, and may contain one kind of rare earth element, or two or more kinds may be used in combination. More preferable content of the above-mentioned elements (in the case of including alone, the content is independent, and in the case of including two or more types, the total amount) is 0.1 to 0.5 atomic%, more preferably 0.2. ~ 0.35 atomic%. Here, the rare earth element is an element group in which Sc (scandium) and Y (yttrium) are added to a lanthanoid element (a total of 15 elements from La with atomic number 57 to Lu with atomic number 71 in the periodic table). means. Of these, for example, La, Nd, Y, Gd, Ce, and Dy are preferably used, more preferably La, Nd, and Gd, and still more preferably La and Nd.

上記Al合金膜における各合金元素の含有量は、例えばICP発光分析(誘導結合プラズマ発光分析)法によって求めることができる。   The content of each alloy element in the Al alloy film can be determined by, for example, an ICP emission analysis (inductively coupled plasma emission analysis) method.

本発明では、少なくともソース電極および/またはドレイン電極が上記Al合金膜で構成されていれば良く、その他の配線部(例えばゲート電極)の成分組成については特に限定されない。例えば、図1において、ゲート電極、走査線(図示せず)、信号線におけるドレイン配線部(図示せず)も、上記Al合金膜で構成されていても良く、この場合、TFT基板におけるAl合金配線の全てを同一成分組成とすることができる。   In the present invention, it is only necessary that at least the source electrode and / or the drain electrode are made of the Al alloy film, and the component composition of other wiring portions (for example, the gate electrode) is not particularly limited. For example, in FIG. 1, the gate electrode, the scanning line (not shown), and the drain wiring part (not shown) in the signal line may also be constituted by the Al alloy film. In this case, the Al alloy in the TFT substrate is used. All of the wirings can have the same component composition.

後記する実施例で実証したように、本発明によれば、酸化物半導体とAl合金膜とのコンタクト抵抗が低く抑えられるが、これは、その界面に形成される(ア)Niおよび/またはCoを含む析出物;および/または、(イ)Niおよび/またはCoを含む濃化層が、深く関与していると推察される。Al合金膜が、更にCuおよび/またはGeや、希土類元素を含む場合は、これらの元素を更に含む析出物や濃化層が、その界面に形成されていると考えられる。この様な析出物や濃化層は、Al酸化物とは異なって導電性が高く、酸化物半導体とAl合金膜との界面に電気抵抗の低い領域として部分的または全面的に形成されることで、コンタクト抵抗が大幅に低減されるものと思われる。   As demonstrated in the examples described later, according to the present invention, the contact resistance between the oxide semiconductor and the Al alloy film can be kept low. This is because (a) Ni and / or Co formed at the interface thereof. And / or (b) a concentrated layer containing Ni and / or Co is presumed to be deeply involved. In the case where the Al alloy film further contains Cu and / or Ge or a rare earth element, it is considered that a precipitate or a concentrated layer further containing these elements is formed at the interface. Such precipitates and concentrated layers have high conductivity unlike Al oxides, and are formed partially or entirely at the interface between the oxide semiconductor and the Al alloy film as a region with low electrical resistance. Thus, the contact resistance is expected to be greatly reduced.

上記Niおよび/またはCoの析出および/または濃化は、所定の加熱処理と所定のアルカリ処理を組合わせて行なうことが好ましい。上記加熱処理によってAl合金に含まれるNiなどが表面に析出し、上記アルカリ処理によって当該析出物を露出させると共に酸化皮膜を除去することができ、このように両方の処理を行なうことによってコンタクト抵抗を著しく低減することができる。アルカリ処理としては、代表的には、TMAH(テトラメチルアンモニウムヒドロキシド)の約0.4質量%水溶液に約60秒間程度浸漬する方法が挙げられる。その他、酸による処理やArプラズマ照射による物理的な酸化膜除去も適用可能である。本発明に適用可能なアルカリ処理の詳細は、後記するRzの説明部分で説明する。   The precipitation and / or concentration of Ni and / or Co is preferably performed by combining a predetermined heat treatment and a predetermined alkali treatment. Ni or the like contained in the Al alloy is precipitated on the surface by the heat treatment, and the precipitate can be exposed and the oxide film can be removed by the alkali treatment. By performing both treatments in this way, contact resistance can be reduced. It can be significantly reduced. Typically, the alkali treatment includes a method of immersing in an about 0.4 mass% aqueous solution of TMAH (tetramethylammonium hydroxide) for about 60 seconds. In addition, treatment with an acid or physical oxide film removal by Ar plasma irradiation is also applicable. Details of the alkali treatment applicable to the present invention will be described in the explanation section of Rz described later.

具体的には、上記加熱処理は、スパッタリング法によるAl合金成膜時の基板温度(成膜温度)の制御(約200℃以上の加熱処理)、および/またはAl成膜後の加熱処理(約200℃以上の加熱処理)を適切に組合わせて行なうことが有効である。スパッタリング法の詳細は後述する。詳細には、(ア)成膜温度を約200℃以上に高めて加熱処理し、所定のアルカリ処理を行なってから、酸化物半導体膜を成膜する(この場合、成膜後の加熱処理は必須でなく、行なっても良いし行わなくても良い)方法や、あるいは、(イ)成膜温度にかかわらず(基板は加熱せずに室温ままでも良いし、例えば200℃以上に加熱しても良い)、Al合金成膜後の加熱処理を約200℃以上の温度で行なってから、所定のアルカリ処理を行ない、酸化物半導体膜を成膜する方法が挙げられる。なお、本発明のようにAl合金膜の上に酸化物半導体を有する配線構造では、上記(ア)より、上記(イ)の熱処理方法(詳細には、基板を加熱せずに成膜後に加熱処理した後、アルカリ処理する方法)を採用することが推奨される。これにより、Al合金成膜後にアルミナなどの自然酸化膜が表面に形成されてコンタクト抵抗が上昇するのを有効に防止することができる。   Specifically, the heat treatment is performed by controlling the substrate temperature (film formation temperature) during the Al alloy film formation by sputtering (heat treatment at about 200 ° C. or higher) and / or the heat treatment after the Al film formation (about about It is effective to appropriately combine the heat treatment at 200 ° C. or higher. Details of the sputtering method will be described later. Specifically, (a) the film formation temperature is increased to about 200 ° C. or higher, heat treatment is performed, and a predetermined alkali treatment is performed, and then an oxide semiconductor film is formed (in this case, the heat treatment after film formation is (B) Regardless of the film formation temperature (the substrate may be left at room temperature without being heated, for example, heated to 200 ° C. or higher). Or a method of forming an oxide semiconductor film by performing a predetermined alkali treatment after performing the heat treatment after the Al alloy film formation at a temperature of about 200 ° C. or higher. Note that, in the wiring structure having an oxide semiconductor on an Al alloy film as in the present invention, the heat treatment method of (a) above (a) is performed after film formation without heating the substrate. It is recommended to adopt an alkali treatment method after treatment. As a result, it is possible to effectively prevent the contact resistance from being increased by forming a natural oxide film such as alumina on the surface after the Al alloy film is formed.

上記(ア)および(イ)のいずれにおいても、200℃以上での加熱処理時間は、5分間以上で60分間以下とすることが好ましい。また、上記(ア)の基板温度の上限は、好ましくは250℃とする。一方、上記(イ)の成膜後加熱温度は、好ましくは250℃以上である。基材の耐熱温度や、耐ヒロック性などを考慮すると、上記(イ)の成膜後加熱温度を、約350℃以下とすることが好ましい。   In any of the above (a) and (b), the heat treatment time at 200 ° C. or higher is preferably 5 minutes or longer and 60 minutes or shorter. The upper limit of the substrate temperature (a) is preferably 250 ° C. On the other hand, the post-deposition heating temperature in (a) is preferably 250 ° C. or higher. In consideration of the heat-resistant temperature of the substrate, hillock resistance, etc., it is preferable that the heating temperature after film formation in (a) is about 350 ° C. or less.

なお、上記Al合金膜の成膜後に行う加熱処理は、前記析出・濃化を目的に行うものであってもよいし、前記Al合金膜形成後の熱履歴(例えば、SiN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。   The heat treatment performed after the formation of the Al alloy film may be performed for the purpose of the precipitation / concentration, or a thermal history after the formation of the Al alloy film (for example, a SiN film is formed). Step) may satisfy the temperature and time.

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、スパッタリング法で上記Al合金膜を形成するには、上記ターゲットとして、前述したAl−(Ni/Co)合金(好ましくは、Cu/Geや、希土類元素を更に含むもの)と同一組成のAl合金スパッタリングターゲットを用いれば、組成ズレの恐れがなく、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。   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. In order to form the Al alloy film by sputtering, Al having the same composition as the Al- (Ni / Co) alloy (preferably further containing Cu / Ge or a rare earth element) is used as the target. If an alloy sputtering target is used, there is no fear of composition deviation, and an Al alloy film having a desired component composition can be formed. 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. As a method for producing the above target, a method of producing an ingot made of an Al-based alloy by a melt casting method, a powder sintering method, or a spray forming method, or a preform made of an Al-based alloy (the final dense body is prepared) Examples thereof include a method obtained by producing an intermediate before being obtained) and then densifying the preform by a densification means.

また、酸化物半導体層と直接接続する前記Al合金膜の表面は、最大高さRzで5nm以上の凹凸が形成されていることが好ましい。これは、上記のようにして成膜したAl合金膜を、酸化物半導体層と直接接続するのに先立って、アルカリ溶液でAl合金膜の表面をウエットエッチング、またはSF6とArの混合ガスでAl合金膜の表面をドライエッチングすることによって得られる。これにより、Alは溶出し、Alよりも貴な合金元素であるNiやCoは金属間化合物に含まれてAl合金膜表面に析出し、Al合金表面に凹凸状として残存することになる。そして、この凹凸が最大高さRzで5nm以上のとき、コンタクト抵抗が低減される。ここで、最大高さRzとは、JIS B0601(2001年改正後のJIS規格)に基づくものである(評価長さは4mm)。 Moreover, it is preferable that the surface of the Al alloy film directly connected to the oxide semiconductor layer has irregularities with a maximum height Rz of 5 nm or more. This is because, before the Al alloy film formed as described above is directly connected to the oxide semiconductor layer, the surface of the Al alloy film is wet-etched with an alkali solution or with a mixed gas of SF 6 and Ar. It can be obtained by dry etching the surface of the Al alloy film. As a result, Al is eluted, and Ni and Co, which are noble alloy elements than Al, are included in the intermetallic compound and are deposited on the surface of the Al alloy film, and remain as irregularities on the surface of the Al alloy. And when this unevenness | corrugation is 5 nm or more by maximum height Rz, contact resistance is reduced. Here, the maximum height Rz is based on JIS B0601 (JIS standard after 2001 revision) (evaluation length is 4 mm).

上記のような凹凸がAl合金膜表面に形成されると、その後、酸化物半導体層と直接接触させても、高接触電気抵抗となる酸化物(AlOx)は形成されにくい状態となる。場合によっては、Alよりも貴な金属元素を含む析出物が、透明導電膜と直接接触することになる。こうした状況が実現されることによって、酸化物半導体層とAl合金膜における低接触電気抵抗を実現できることになる。最大高さRzは大きい程、良く、おおむね、8nm以上であることが好ましく、10nm以上であることがより好ましい。製造効率の向上や、透明導電膜の断線防止などの製品の品質維持などを考慮すると、最大高さRzの上限は、おおむね、100nmとすることが好ましく、50nmとすることがより好ましい。   When the unevenness as described above is formed on the surface of the Al alloy film, an oxide (AlOx) that has a high contact electric resistance is hardly formed even if it is in direct contact with the oxide semiconductor layer thereafter. In some cases, a precipitate containing a metal element nobler than Al is in direct contact with the transparent conductive film. By realizing such a situation, low contact electric resistance in the oxide semiconductor layer and the Al alloy film can be realized. The larger the maximum height Rz is, the better. In general, it is preferably 8 nm or more, and more preferably 10 nm or more. Considering improvement in production efficiency and product quality maintenance such as prevention of disconnection of the transparent conductive film, the upper limit of the maximum height Rz is preferably about 100 nm, more preferably about 50 nm.

上記のような凹凸をAl合金膜に形成するに当たっては、Al合金膜と酸化物半導体層とを直接接続するのに先だって、アルカリ溶液でAl合金膜表面をウエットエッチングまたはドライエッチングすればよいが、このときのエッチング量(エッチング深さ)は、形成される凹凸の最大高さRzで5nm以上を実現するために、5nm以上とすることが好ましい。また、こうしたエッチング処理を行う時期については、Al合金膜と酸化物半導体層が物理的に直接接続する前であればよく、例えば窒化シリコン(SiNx)等の層間絶縁膜を形成する前であっても、同様の効果が発揮される。   In forming the irregularities as described above in the Al alloy film, the Al alloy film surface may be wet-etched or dry-etched with an alkaline solution prior to directly connecting the Al alloy film and the oxide semiconductor layer. The etching amount (etching depth) at this time is preferably 5 nm or more in order to realize 5 nm or more in the maximum height Rz of the unevenness to be formed. In addition, the etching process may be performed before the Al alloy film and the oxide semiconductor layer are physically directly connected, for example, before an interlayer insulating film such as silicon nitride (SiNx) is formed. The same effect is exhibited.

上記の様なウエットエッチングをするためのアルカリ溶液としては、おおむね、pH9〜13程度(好ましくはpH10.5〜12.8程度)であり、Alを溶出するがAlよりも貴な金属元素を溶出しないアルカリ溶液が挙げられる。具体的には、例えばpH9〜13程度のレジスト剥離液「TOK106」(商品名:東京応化工業株式会社製)の水溶液、後記する実施例に用いたアルカリ溶液(AZ エレクトロニックマテリアルズ株式会社のAZ 300MIFデベロッパー)、TMAH(テトラメチルアンモニウムヒドロキシド)を含む現像液原液またはpH調整のため当該原液を希釈した溶液(pH約10.5〜13.5)、水酸化ナトリウム水溶液等が挙げられる。上記の「TOK106」は、モノエタノールアミンとジメチルスルホキシド(DMSO)の混合溶液であり、これらの混合比率によってpHの範囲を調整できる。ウエットエッチングの好ましい温度や時間は、所望の最大高さRzが得られるように、使用するアルカリ溶液やAl合金の組成などに応じて適宜適切に定めれば良いが、おおむね、30〜70℃で5〜180秒間(好ましくは、30〜60℃で10〜120秒間)であることが好ましい。   Alkaline solution for wet etching as described above is generally about pH 9 to 13 (preferably about pH 10.5 to 12.8) and elutes Al but elutes metal elements that are more precious than Al. Not alkaline solution. Specifically, for example, an aqueous solution of a resist stripping solution “TOK106” (trade name: manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) having a pH of about 9 to 13, or an alkaline solution (AZ 300MIF manufactured by AZ Electronic Materials Co., Ltd.) used in Examples described later Developer), a developer stock solution containing TMAH (tetramethylammonium hydroxide), a solution obtained by diluting the stock solution for pH adjustment (pH of about 10.5 to 13.5), a sodium hydroxide aqueous solution, and the like. The above “TOK106” is a mixed solution of monoethanolamine and dimethylsulfoxide (DMSO), and the pH range can be adjusted by the mixing ratio thereof. The preferred temperature and time for wet etching may be appropriately determined according to the alkaline solution used or the composition of the Al alloy, etc., so that the desired maximum height Rz can be obtained. It is preferably 5 to 180 seconds (preferably 10 to 120 seconds at 30 to 60 ° C.).

またドライエッチングをするためのガスとしては、SF6とArの混合ガス(例えば、SF6:60%、Ar:40%(いずれも体積%))を用いることができる。窒化シリコン膜を形成した後にこの窒化シリコン膜をドライエッチングするときの混合ガスは、一般的にSF6、ArおよびO2の混合ガスが用いられるのであるが、こうした混合ガスによるドライエッチングでは、本発明の目的を達成することができない。ドライエッチングの好ましい条件は、所望の最大高さRzが得られるように、使用する混合ガスの種類やAl合金の組成などに応じて適宜適切に定めれば良い。 As a gas for dry etching, a mixed gas of SF 6 and Ar (for example, SF 6 : 60%, Ar: 40% (both volume%)) can be used. Generally, a mixed gas of SF 6 , Ar, and O 2 is used as a mixed gas when dry-etching the silicon nitride film after the silicon nitride film is formed. The object of the invention cannot be achieved. The preferable conditions for dry etching may be appropriately determined according to the type of mixed gas used, the composition of the Al alloy, and the like so that the desired maximum height Rz can be obtained.

上記のようなアルカリ溶液または混合ガスを用いてエッチング処理することによって、上記のような金属元素を含む析出物がAl合金膜表面に濃化された状態となる。   By performing the etching process using the alkali solution or mixed gas as described above, the precipitate containing the metal element as described above is concentrated on the surface of the Al alloy film.

なお、本発明に用いられるAl合金膜は、好ましくはITOやIZOなどの透明導電膜と直接接続されていても良いが、この場合、当該透明導電膜と直接接続するAl合金膜の表面は、上記と同様に、最大高さRzで5nm以上の凹凸が形成されていることが好ましい。これにより、透明導電膜との低コンタクト抵抗が達成される。Rzの好ましい範囲や、その制御方法は、上記と同様に行なえば良い。   The Al alloy film used in the present invention may preferably be directly connected to a transparent conductive film such as ITO or IZO. In this case, the surface of the Al alloy film directly connected to the transparent conductive film is Similar to the above, it is preferable that irregularities of 5 nm or more are formed at the maximum height Rz. Thereby, low contact resistance with a transparent conductive film is achieved. A preferable range of Rz and a control method thereof may be performed in the same manner as described above.

以上、本発明を最も特徴付けるAl合金膜について詳しく説明した。   The Al alloy film that characterizes the present invention has been described in detail above.

本発明は、上記Al合金膜に特徴があり、その他の構成要件は特に限定されない。   The present invention is characterized by the above-mentioned Al alloy film, and other constituent requirements are not particularly limited.

上記酸化物半導体層としては、液晶表示装置などに用いられる酸化物半導体であれば特に限定されず、例えば、In、Ga、Zn、Ti、およびSnよりなる群から選択される少なくとも1種の元素を含む酸化物からなるものが用いられる。具体的には上記酸化物として、In酸化物、In−Sn酸化物、In−Zn酸化物、In−Sn−Zn酸化物、In−Ga酸化物、Zn−Sn酸化物、Zn−Ga酸化物、In−Ga−Zn酸化物、Zn酸化物、Ti酸化物等の透明酸化物やZn−Sn酸化物にAlやGaをドーピングしたAZTOやGZTOが挙げられる。   The oxide semiconductor layer is not particularly limited as long as it is an oxide semiconductor used for a liquid crystal display device or the like. For example, at least one element selected from the group consisting of In, Ga, Zn, Ti, and Sn A material made of an oxide containing is used. Specifically, as the above oxide, In oxide, In—Sn oxide, In—Zn oxide, In—Sn—Zn oxide, In—Ga oxide, Zn—Sn oxide, Zn—Ga oxide AZTO and GZTO in which Al or Ga is doped into a transparent oxide such as In—Ga—Zn oxide, Zn oxide, or Ti oxide, or Zn—Sn oxide.

また、画素電極を構成する透明導電膜としては、液晶表示装置などに通常用いられる酸化物導電膜が挙げられ、例えば、In、Ga、ZnおよびSnよりなる群から選択される少なくとも1種の元素を含む酸化物からなるものが用いられる。代表的には、アモルファスITOやpoly−ITO、IZO、ZnOなどが例示される。   In addition, as the transparent conductive film constituting the pixel electrode, an oxide conductive film usually used in a liquid crystal display device or the like can be given. For example, at least one element selected from the group consisting of In, Ga, Zn, and Sn A material made of an oxide containing is used. Typically, amorphous ITO, poly-ITO, IZO, ZnO and the like are exemplified.

また、ゲート絶縁膜などの絶縁膜や、酸化物半導体の上に形成される保護膜(以下、絶縁膜で代表させる場合がある。)は特に限定されず、通常用いられるもの、例えば、SiN、SiO2、SiONなどが挙げられる。ただし、酸化物半導体の特性を有効に発揮させるという観点からすれば、酸性雰囲気下で成膜が可能なSiO2やSiONの使用が好ましい。詳細には、上記絶縁膜は、SiO2のみから構成されている必要は必ずしもなく、酸化物半導体の特性を有効に発揮させる程度の酸素を少なくとも含む絶縁性の膜であれば、本発明に用いることができる。例えば、SiO2の表面のみが窒化されたものや、Siの表面のみが酸化されたものなどを用いても良い。絶縁膜が酸素を含んでいる場合、当該絶縁膜の厚さは、おおむね、0.17nm以上3nm以下であることが好ましい。また、酸素含絶縁膜中の酸素原子数([O])とSi原子数([Si])との比([O]/[Si])の最大値は、おおむね、0.3以上2.0以下の範囲内であることが好ましい。 Further, an insulating film such as a gate insulating film or a protective film formed on the oxide semiconductor (hereinafter, may be represented by an insulating film) is not particularly limited, and is usually used, for example, SiN, Examples thereof include SiO 2 and SiON. However, from the viewpoint of effectively exhibiting the characteristics of the oxide semiconductor, it is preferable to use SiO 2 or SiON that can be formed in an acidic atmosphere. Specifically, the insulating film does not necessarily need to be composed of only SiO 2 , and any insulating film containing at least oxygen that can effectively exhibit the characteristics of the oxide semiconductor is used in the present invention. be able to. For example, a material in which only the surface of SiO 2 is nitrided or a material in which only the surface of Si is oxidized may be used. When the insulating film contains oxygen, the thickness of the insulating film is preferably approximately 0.17 nm to 3 nm. In addition, the maximum value of the ratio ([O] / [Si]) of the number of oxygen atoms ([O]) and the number of Si atoms ([Si]) in the oxygen-containing insulating film is generally 0.3 or more. It is preferably within the range of 0 or less.

基板は、液晶表示装置などに用いられるものであれば特に限定されない。代表的には、ガラス基板などに代表される透明基板が挙げられる。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。また、金属ホイルや、イミド樹脂等の耐熱性樹脂基板なども用いられる。   The substrate is not particularly limited as long as it is used for a liquid crystal display device or the like. Typically, a transparent substrate represented by a glass substrate or the like can be given. The material of the glass substrate is not particularly limited as long as it is used for a display device, and examples thereof include alkali-free glass, high strain point glass, and soda lime glass. Further, a metal foil, a heat-resistant resin substrate such as an imide resin, or the like is also used.

上記配線構造を備えた表示装置を製造するにあたっては、本発明の規定を満たし、かつAl合金膜の熱処理・熱履歴条件を上述した推奨される条件とすること以外は、特に限定されず、表示装置の一般的な工程を採用すればよい。   In manufacturing a display device having the above wiring structure, there is no particular limitation, except that the conditions of the present invention are satisfied and the heat treatment / thermal history conditions of the Al alloy film are set to the recommended conditions described above. What is necessary is just to employ | adopt the general process of an apparatus.

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改変し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。   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 implemented with appropriate modifications within a range that can meet the above and the following purposes. All of these are possible within the scope of the present invention.

実施例1
無アルカリガラス板(板厚:0.7mm)を基板とし、その表面に、表1に示す種々の合金組成のAl合金膜(残部:Alおよび不可避的不純物)を、DCマグネトロン・スパッタ法によって成膜した。成膜条件は以下のとおりである。なお、スパッタリングターゲットとしては、真空溶解法で作製した種々の組成のAl合金ターゲットを用いた。
(Al合金膜の成膜条件)
・雰囲気ガス=アルゴン
・圧力=2mTorr
・基板温度=25℃(室温)、または200℃で30分加熱
・膜厚=300nm
Example 1
An alkali-free glass plate (thickness: 0.7 mm) is used as a substrate, and an Al alloy film (residue: Al and unavoidable impurities) having various alloy compositions shown in Table 1 is formed on the surface by DC magnetron sputtering. Filmed. The film forming conditions are as follows. In addition, as a sputtering target, the Al alloy target of the various composition produced with the vacuum melting method was used.
(Al film deposition conditions)
・ Atmosphere gas = Argon ・ Pressure = 2 mTorr
・ Substrate temperature = 25 ° C. (room temperature) or 200 ° C. for 30 minutes ・ Film thickness = 300 nm

上記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 Al alloy film was determined by an ICP emission analysis (inductively coupled plasma emission analysis) method.

上記のようにして成膜したAl合金膜を用い、熱処理後のAl合金膜自体の電気抵抗率、並びにAl合金膜を透明画素電極(ITO、IZO)、酸化物半導体(IGZO、ZTO)に直接接続したときのダイレクト接触抵抗(ITOとのコンタクト抵抗、ZTOとのコンタクト抵抗、IGZOとのコンタクト抵抗、またはIZO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。   Using the Al alloy film formed as described above, the electrical resistivity of the Al alloy film itself after the heat treatment, and the Al alloy film directly on the transparent pixel electrode (ITO, IZO) and oxide semiconductor (IGZO, ZTO). The direct contact resistance (contact resistance with ITO, contact resistance with ZTO, contact resistance with IGZO, or contact resistance with IZO) at the time of connection was measured by the following methods.

(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、不活性ガス雰囲気中、250℃で15分間の熱処理を施してから、4探針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
(1) Electrical resistivity of the Al alloy film itself after heat treatment The Al alloy film was subjected to a heat treatment at 250 ° C. for 15 minutes in an inert gas atmosphere, and then the electrical resistivity was measured by a four-probe method. . And the quality of the electrical resistivity of Al alloy film itself after heat processing was determined on the following reference | standard.
(Criteria)
○: Less than 5.0 μΩ · cm ×: 5.0 μΩ · cm or more

(2)透明画素電極(ITO)とのコンタクト抵抗
上記のようにして成膜したAl合金膜に対し、フォトリソグラフィ、エッチングを順次施して図3に示す電極パターンを形成した。次いで、CVD装置にて膜厚:300nmの窒化シリコン(SiNx)膜を形成した。このときの成膜温度は、表1に示すように250℃または320℃で行った。また、成膜時間はいずれも、15分である。このときの熱履歴により、合金元素を析出物として析出させた。続いて、フォトリソグラフィとRIE(Reactive Ion Etching)装置でのエッチングを行って、窒化シリコン膜にコンタクトホールを形成した。コンタクトホール形成後、レジストを除去し、アルカリ溶液(AZ エレクトロニックマテリアルズ株式会社のAZ 300MIFデベロッパー(2.38wt%)を薄めて0.4%にした水溶液)でAl合金薄膜表面を室温でウェット処理することによりエッチングを施した。次に、Al合金薄膜の凸部の高さRz[JIS B0601(2001)に基づく最大高さRz]を測定した。最大高さRzの測定は、ミツトヨ製表面粗さ測定器 SJ−301を使用して測定した。評価長さは4mmとし、下記基準で、最大高さRzの良否を判定した。
(判定基準)
○:5nm以上
×:5nm未満
(2) Contact resistance with transparent pixel electrode (ITO) The Al alloy film formed as described above was sequentially subjected to photolithography and etching to form the electrode pattern shown in FIG. Next, a silicon nitride (SiNx) film having a film thickness of 300 nm was formed by a CVD apparatus. The film formation temperature at this time was 250 ° C. or 320 ° C. as shown in Table 1. The film formation time is 15 minutes. Based on the thermal history at this time, alloy elements were deposited as precipitates. Subsequently, photolithography and etching using a RIE (Reactive Ion Etching) apparatus were performed to form contact holes in the silicon nitride film. After the contact hole is formed, the resist is removed, and the Al alloy thin film surface is wet-treated at room temperature with an alkaline solution (aqueous solution obtained by diluting AZ 300MIF developer (2.38 wt%) of AZ Electronic Materials Co., Ltd. to 0.4%). Etching was performed. Next, the height Rz [maximum height Rz based on JIS B0601 (2001)] of the convex portion of the Al alloy thin film was measured. The maximum height Rz was measured using a Mitutoyo surface roughness measuring instrument SJ-301. The evaluation length was 4 mm, and the quality of the maximum height Rz was determined according to the following criteria.
(Criteria)
○: 5 nm or more ×: less than 5 nm

その後、ITO膜(透明導電膜)をスパッタリング法にて下記の条件で成膜し、フォトリソグラフィとパターンニングを行って10μm角のコンタクト部分が50個直列につながったコンタクトチェーンパターン(図3を参照)を形成した。図3において、Al合金およびITOの線幅は80μmである。
(ITO膜の成膜条件)
・雰囲気ガス=アルゴン
・圧力=0.8mTorr
・基板温度=25℃(室温)
・膜厚=200nm
After that, an ITO film (transparent conductive film) was formed by sputtering under the following conditions, photolithography and patterning were performed, and a contact chain pattern in which 50 10 μm square contact portions were connected in series (see FIG. 3). ) Was formed. In FIG. 3, the line width of the Al alloy and ITO is 80 μm.
(ITO film formation conditions)
・ Atmosphere gas = Argon ・ Pressure = 0.8 mTorr
-Substrate temperature = 25 ° C (room temperature)
・ Film thickness = 200 nm

上記コンタクトチェーンの全抵抗(コンタクト抵抗、接続抵抗)を、HEWLETT PACKARD 4156A及びAgilent Technologies 4156CのPrecision Semiconductor Parameter Analyzerを用いて、該コンタクトチェーンパターンの両端のパッド部にプローブを接触させ、2端子測定にてI−V特性を測定することによって求めた。そして、コンタクト1個に換算したコンタクト抵抗値を求め、下記基準で、ITOとのダイレクト接触抵抗(ITOとのコンタクト抵抗)の良否を判定した。本実施例では、○または△を合格とした。
(判定基準)
○:1000Ω未満
△:1000Ω以上3000Ω未満
×:3000Ω以上
Using the Precision Semiconductor Parameter Analyzer of HEWLETT PACKARD 4156A and Agilent Technologies 4156C, the probe is brought into contact with the pads at both ends of the contact chain pattern. It was obtained by measuring the IV characteristics. And the contact resistance value converted into one contact was calculated | required, and the quality of the direct contact resistance (ITO contact resistance with ITO) was determined by the following reference | standard. In this example, ○ or Δ was accepted.
(Criteria)
○: Less than 1000Ω Δ: 1000Ω or more and less than 3000Ω ×: 3000Ω or more

(3)透明画素電極(IZO)とのコンタクト抵抗
ITOに代えてIZOを用いた以外は、前述した(2)ITOとのコンタクト抵抗の場合と同様にして、Al合金膜に対して種々の熱処理を行い、ウェット処理してエッチングを施してAl合金薄膜の凸部の最大高さRzを測定した。
(3) Contact resistance with transparent pixel electrode (IZO) Except that IZO was used instead of ITO, (2) Various heat treatments were performed on the Al alloy film in the same manner as in the case of (2) Contact resistance with ITO. Then, wet treatment was performed and etching was performed, and the maximum height Rz of the convex portion of the Al alloy thin film was measured.

その後、IZO膜(透明導電膜)をスパッタリング法にて下記の条件で成膜し、フォトリソグラフィとパターンニングを行って10μm角のコンタクト部分が50個直列につながったコンタクトチェーンパターン(図3を参照)を形成した。図3において、Al合金およびIZOの線幅は80μmである。
(IZO膜の成膜条件)
・雰囲気ガス=アルゴン
・圧力=0.8mTorr
・基板温度=25℃(室温)
・膜厚=200nm
After that, an IZO film (transparent conductive film) was formed by sputtering under the following conditions, photolithography and patterning were performed, and a contact chain pattern in which 50 10 μm square contact portions were connected in series (see FIG. 3). ) Was formed. In FIG. 3, the line width of the Al alloy and IZO is 80 μm.
(IZO film formation conditions)
・ Atmosphere gas = Argon ・ Pressure = 0.8 mTorr
-Substrate temperature = 25 ° C (room temperature)
・ Film thickness = 200 nm

上記コンタクトチェーンの全抵抗(コンタクト抵抗、接続抵抗)を、前述した(2)と同様にして測定し、コンタクト1個に換算したコンタクト抵抗値を求め、下記基準で、IZOとのダイレクト接触抵抗(IZOとのコンタクト抵抗)の良否を判定した。本実施例では、○または△を合格とした。
(判定基準)
○:1000Ω未満
△:1000Ω以上3000Ω未満
×:3000Ω以上
The total resistance (contact resistance, connection resistance) of the contact chain is measured in the same manner as (2) described above, the contact resistance value converted into one contact is obtained, and the direct contact resistance ( The quality of contact resistance with IZO was determined. In this example, ○ or Δ was accepted.
(Criteria)
○: Less than 1000Ω Δ: 1000Ω or more and less than 3000Ω ×: 3000Ω or more

(4)酸化物半導体(IGZO)とのコンタクト抵抗
図4に示す電極パターンを用いたこと以外は前述した(2)ITOとのコンタクト抵抗の場合と同様にして、Al合金膜に対して種々の熱処理を行い、ウェット処理してエッチングを施してAl合金薄膜の凸部の最大高さRzを測定した。
(4) Contact resistance with oxide semiconductor (IGZO) Except for using the electrode pattern shown in FIG. Heat treatment was performed, wet treatment was performed, etching was performed, and the maximum height Rz of the convex portion of the Al alloy thin film was measured.

その後、IGZO膜をスパッタリングで下記の条件で成膜し、フォトリソグラフィとパターンニングを行って80μm角のコンタクトが100個直列につながったコンタクトチェーンパターンを形成した。図4において、Al合金およびIGZOの線幅は80μmである。なお、本実施例では表に示すように異なる原子比のIGZO膜を作製しており、具体的にはIGZO膜用のスパッタリングターゲットとしてIn:Ga:Zn=1:1:1のターゲットと2:2:1のターゲットを用いた。
(酸化物半導体の成膜条件)
・雰囲気ガス=アルゴン
・圧力=5mTorr
・基板温度=25℃(室温)
・膜厚=100nm
Thereafter, an IGZO film was formed by sputtering under the following conditions, and photolithography and patterning were performed to form a contact chain pattern in which 100 80 μm square contacts were connected in series. In FIG. 4, the line width of Al alloy and IGZO is 80 μm. In this embodiment, as shown in the table, IGZO films having different atomic ratios are manufactured. Specifically, as a sputtering target for the IGZO film, a target of In: Ga: Zn = 1: 1: 1 and 2: A 2: 1 target was used.
(Oxide semiconductor deposition conditions)
・ Atmosphere gas = Argon ・ Pressure = 5 mTorr
-Substrate temperature = 25 ° C (room temperature)
・ Film thickness = 100 nm

上記コンタクトチェーンの全抵抗(コンタクト抵抗、接続抵抗)を、前述した(2)と同様にして測定し、コンタクト1個に換算したコンタクト抵抗値を求め、下記基準で、IGZOとのダイレクト接触抵抗(IGZOとのコンタクト抵抗)の良否を判定した。本実施例では、○または△を合格とした。
(判定基準)
○:1000Ω未満
△:1000Ω以上3000Ω未満
×:3000Ω以上
The total resistance (contact resistance, connection resistance) of the contact chain is measured in the same manner as (2) described above, the contact resistance value converted into one contact is obtained, and the direct contact resistance with IGZO ( The quality of contact resistance with IGZO was determined. In this example, ○ or Δ was accepted.
(Criteria)
○: Less than 1000Ω Δ: 1000Ω or more and less than 3000Ω ×: 3000Ω or more

(5)酸化物半導体(ZTO)とのコンタクト抵抗
図4に示す電極パターンを用いたこと以外は前述した(2)ITOとのコンタクト抵抗の場合と同様にして、Al合金膜に対して種々の熱処理を行い、ウェット処理してエッチングを施してAl合金薄膜の凸部の最大高さRzを測定した。
(5) Contact resistance with oxide semiconductor (ZTO) Except for using the electrode pattern shown in FIG. Heat treatment was performed, wet treatment was performed, etching was performed, and the maximum height Rz of the convex portion of the Al alloy thin film was measured.

その後、ZTO膜をスパッタリングで下記の条件で成膜し、フォトリソグラフィとパターンニングを行って80μm角のコンタクトが100個直列につながったコンタクトチェーンパターンを形成した。図4において、Al合金およびZTOの線幅は80μmである。ZTOのスパッタリングターゲットに用いた組成はZn:Sn=2:1のものを用いた。
(酸化物半導体の成膜条件)
・雰囲気ガス=アルゴン
・圧力=5mTorr
・基板温度=25℃(室温)
・膜厚=100nm
Thereafter, a ZTO film was formed by sputtering under the following conditions, and photolithography and patterning were performed to form a contact chain pattern in which 100 80 μm square contacts were connected in series. In FIG. 4, the line width of Al alloy and ZTO is 80 μm. The composition used for the sputtering target of ZTO was Zn: Sn = 2: 1.
(Oxide semiconductor deposition conditions)
・ Atmosphere gas = Argon ・ Pressure = 5 mTorr
-Substrate temperature = 25 ° C (room temperature)
・ Film thickness = 100 nm

上記コンタクトチェーンの全抵抗(コンタクト抵抗、接続抵抗)を、前述した(2)と同様にして測定し、コンタクト1個に換算したコンタクト抵抗値を求め、下記基準で、ZTOとのダイレクト接触抵抗(ZTOとのコンタクト抵抗)の良否を判定した。本実施例では、○または△を合格とした。
(判定基準)
○:1000Ω未満
△:1000Ω以上3000Ω未満
×:3000Ω以上
The total resistance (contact resistance, connection resistance) of the contact chain is measured in the same manner as (2) described above, the contact resistance value converted into one contact is obtained, and the direct contact resistance with ZTO ( The quality of contact resistance with ZTO was determined. In this example, ○ or Δ was accepted.
(Criteria)
○: Less than 1000Ω Δ: 1000Ω or more and less than 3000Ω ×: 3000Ω or more

(6)析出物密度
析出物の密度は走査電子顕微鏡の反射電子像を用いて求めた。具体的には、1視野(100μm)内の析出物の個数を測定し、3視野の平均値を求め、下記基準で、析出物密度の良否を判定した。本実施例では、○または△を合格とした。
(判定基準)
○:40個以上
△:30個以上40個未満
×:30個未満
(6) Precipitate density The density of the precipitate was determined using a backscattered electron image of a scanning electron microscope. Specifically, the number of precipitates in one field of view (100 μm 2 ) was measured, the average value of the three fields of view was determined, and the quality of the precipitate density was determined according to the following criteria. In this example, ○ or Δ was accepted.
(Criteria)
○: 40 or more △: 30 or more and less than 40 ×: less than 30

これらの結果を表1、表2にまとめて示す。   These results are summarized in Tables 1 and 2.

表1において、「加熱成膜(200℃)」の欄はAl合金成膜時の基板温度を意味し、「○」は基板温度を200℃にした例、「−」は基板温度を室温とした例である。   In Table 1, the column of “Heating film formation (200 ° C.)” means the substrate temperature at the time of Al alloy film formation, “◯” is an example in which the substrate temperature is 200 ° C., and “−” is the substrate temperature is room temperature. This is an example.

また、表1において、「Al合金膜の最大高さRz」の欄には、ITO、IZO、ZTO及びIGZOと直接接続するAl合金膜のRzの結果をまとめて示しており、「○」は、両方の判定結果が○(Rz5nm以上)を意味し、「×」は、両方の判定結果がいずれも×(Rz5nm未満)を意味する。   In Table 1, in the column of “maximum height Rz of Al alloy film”, the results of Rz of the Al alloy film directly connected to ITO, IZO, ZTO, and IGZO are collectively shown. Both determination results mean ◯ (Rz 5 nm or more), and “x” means that both determination results are x (less than Rz 5 nm).

表1、表2に示す結果より、以下のように考察することができる。   From the results shown in Tables 1 and 2, it can be considered as follows.

まず、本発明で規定するAl合金(Niおよび/またはCo、更にはCuおよび/またはGe、更には希土類元素)を用いると、低い電気抵抗率を維持したまま、純Al(No.1)を用いた場合に比べ、IGZO(酸化物半導体)、ZTO(酸化物半導体)、ITO(透明導電膜)、及びIZO(透明導電膜)とのコンタクト抵抗を低減させることができた(No.3〜5、8〜10、13〜19、22〜25、27、28、31〜34、37〜40、42〜44、46、48〜50を参照)。   First, when an Al alloy (Ni and / or Co, further Cu and / or Ge, and further a rare earth element) defined in the present invention is used, pure Al (No. 1) is obtained while maintaining a low electrical resistivity. Compared with the case where it used, contact resistance with IGZO (oxide semiconductor), ZTO (oxide semiconductor), ITO (transparent conductive film), and IZO (transparent conductive film) was able to be reduced (No. 3- 5, 8-10, 13-19, 22-25, 27, 28, 31-34, 37-40, 42-44, 46, 48-50).

詳細には、これらAl合金膜とIGZO、ZTO、ITOまたはIZOとの界面には、Niおよび/またはCoの析出物/濃化層が形成されており、当該Al合金膜の最大高さRzは、いずれも5nm以上であった。熱処理条件に関して言えば、No.13のようにAl合金成膜時の基板温度を200℃に加熱し(加熱成膜)、その後の熱処理は行なわない場合;例えばNo.3〜5、8〜10、14、16、24、25、27またはNo.28のように基板は加熱せずに(室温まま)、Al合金成膜後の加熱温度を250℃または320℃に高めた場合;No.15またはNo.17のように基板温度を200℃に加熱し(加熱成膜)、Al合金成膜後の加熱温度を250℃または320℃に高めた場合のいずれにおいても、Al合金膜の最大高さRzは5nm以上となり、コンタクト抵抗が低く抑えられていた。なお、No.13のように加熱成膜を行なった例では、表1に示すようにIGZO、ZTO、ITO、及びIZOとのコンタクト抵抗が若干上昇した(△)が、実用上支障のないものである。またNo.3、8はNiまたはCo添加量が少なく、析出物密度が低く(△)、コンタクト抵抗が若干上昇したが(△)、実用上支障のないものである。   Specifically, a precipitate / concentrated layer of Ni and / or Co is formed at the interface between these Al alloy films and IGZO, ZTO, ITO, or IZO, and the maximum height Rz of the Al alloy film is All were 5 nm or more. Speaking of heat treatment conditions, no. When the substrate temperature at the time of forming the Al alloy film is heated to 200 ° C. (heated film formation) as shown in FIG. 3-5, 8-10, 14, 16, 24, 25, 27 or no. No. 28, when the heating temperature after film formation of the Al alloy was increased to 250 ° C. or 320 ° C. without heating the substrate (with room temperature); 15 or No. In any case where the substrate temperature is heated to 200 ° C. (heating film formation) as in 17 and the heating temperature after the Al alloy film formation is increased to 250 ° C. or 320 ° C., the maximum height Rz of the Al alloy film is The contact resistance was kept low because the thickness was 5 nm or more. In addition, No. In the example in which the thermal film formation was performed as shown in No. 13, the contact resistance with IGZO, ZTO, ITO, and IZO slightly increased (Δ) as shown in Table 1, but there is no practical problem. No. In Nos. 3 and 8, the amount of Ni or Co added is small, the precipitate density is low (Δ), and the contact resistance is slightly increased (Δ), but there is no practical problem.

図5はNo.46のAl合金(Al−2原子%Ni−0.35原子%La)とIGZO(In:Ga:Zn(原子比)=1:1:1)との界面の状態を示すTEM画像であるが(ウェット処理と熱処理を行った例)、図5に示すようにAl合金とIGZOの界面にはNiを含む析出物が形成されており、IGZOと直接コンタクトしていることが確認できた。なお、図6は比較のためにNo.46と同じ合金組成のAl合金とIGZOとの界面の状態を示すTEM画像であるが、この比較例はウェット処理も熱処理も行っておらず、図6に示すようにAl合金とIGZOの界面にはNiを含む析出物および/またはNiを含む濃化層が形成されていないことが確認できた。   FIG. Although it is a TEM image which shows the state of the interface of 46 Al alloy (Al-2 atomic% Ni-0.35 atomic% La) and IGZO (In: Ga: Zn (atomic ratio) = 1: 1: 1). (Example of wet treatment and heat treatment) As shown in FIG. 5, precipitates containing Ni were formed at the interface between the Al alloy and IGZO, and it was confirmed that they were in direct contact with IGZO. For comparison, FIG. 46 is a TEM image showing the state of the interface between the Al alloy having the same alloy composition as IGZO and IGZO. In this comparative example, neither wet treatment nor heat treatment was performed, and the interface between the Al alloy and IGZO as shown in FIG. It was confirmed that a precipitate containing Ni and / or a concentrated layer containing Ni was not formed.

これに対し、No.12は、加熱成膜およびAl合金成膜後の加熱処理のいずれの熱処理も行なわなかった例であり、Al合金膜の最大高さRzは5nm未満となり、IGZOZTO、ITO、及びIZOとのコンタクト抵抗が上昇した。   In contrast, no. No. 12 is an example in which neither the heat film formation nor the heat treatment after the Al alloy film formation was performed, and the maximum height Rz of the Al alloy film was less than 5 nm, and the contact resistance with IGZOZTO, ITO, and IZO Rose.

また、No.6、20、26およびNo.41はNi量が多い例、No.11、29、35およびNo.51はCo量が多い例であり、いずれも、電気抵抗率が上昇した。   No. 6, 20, 26 and no. No. 41 is an example with a large amount of Ni. 11, 29, 35 and no. No. 51 is an example in which the amount of Co is large, and in all cases, the electrical resistivity increased.

一方、No.2、21およびNo.36はNi量が少ない例、No.7、30およびNo.47はCo量が少ない例であり、いずれも、析出物密度が十分でなく、IGZO、ZTO、ITO、及びIZOとのコンタクト抵抗が上昇した。   On the other hand, no. 2, 21 and no. No. 36 is an example in which the amount of Ni is small. 7, 30 and no. No. 47 is an example in which the amount of Co is small. In all cases, the precipitate density is not sufficient, and the contact resistance with IGZO, ZTO, ITO, and IZO is increased.

また、No.45は、ウェット処理を行なわなかった例であり、Al合金膜の最大高さRzが5nm未満となり、析出物密度が十分でなくIGZO、ZTO、ITO、及びIZOとのコンタクト抵抗が上昇した。   No. No. 45 was an example in which the wet treatment was not performed, and the maximum height Rz of the Al alloy film was less than 5 nm, the precipitate density was not sufficient, and the contact resistance with IGZO, ZTO, ITO, and IZO was increased.

なお、表1の各合金組成において、NdおよびLaは、IGZO、ZTO、ITO、及びIZOとのコンタクト抵抗の低減化に悪影響を及ぼさず、Ndの代わりにLaを、Laの代わりにNdを用いても同様の結果が得られることを実験により確認している。同様に、NdやLaの代わりにGdを用いても、同様の結果が得られることを実験により確認している。   In each alloy composition in Table 1, Nd and La do not adversely affect the reduction of contact resistance with IGZO, ZTO, ITO, and IZO, and La is used instead of Nd and Nd is used instead of La. However, it has been confirmed by experiments that similar results can be obtained. Similarly, it has been confirmed by experiments that the same result can be obtained even if Gd is used instead of Nd or La.

Claims (14)

基板の上に、基板側から順に、Al合金膜と、前記Al合金膜と直接接続する薄膜トランジスタの半導体層と、を有し、
前記半導体層は酸化物半導体からなり、
前記Al合金膜は、Niおよび/またはCoを含むものであることを特徴とする配線構造。
On the substrate, in order from the substrate side, an Al alloy film, and a thin film transistor semiconductor layer directly connected to the Al alloy film,
The semiconductor layer is made of an oxide semiconductor,
The Al alloy film includes Ni and / or Co.
前記Al合金膜は、前記半導体層と直接接続する同一平面で、画素電極を構成する透明導電膜と直接接続するものである請求項1に記載の配線構造。   The wiring structure according to claim 1, wherein the Al alloy film is directly connected to a transparent conductive film constituting a pixel electrode on the same plane directly connected to the semiconductor layer. 前記Al合金膜は、Niおよび/またはCoを0.10〜2原子%含むものである請求項1または2に記載の配線構造。   The wiring structure according to claim 1, wherein the Al alloy film contains 0.10 to 2 atomic% of Ni and / or Co. 前記Al合金膜と前記酸化物半導体層との界面に、Niおよび/またはCoの一部が析出および/または濃化している請求項1〜3のいずれかに記載の配線構造。   The wiring structure according to claim 1, wherein a part of Ni and / or Co is precipitated and / or concentrated at an interface between the Al alloy film and the oxide semiconductor layer. 前記Al合金膜は、更にCuおよび/またはGeを0.05〜2原子%含むものである請求項1〜4のいずれかに記載の配線構造。   The wiring structure according to claim 1, wherein the Al alloy film further contains 0.05 to 2 atomic% of Cu and / or Ge. 前記Al合金膜は、更に希土類元素を0.05〜1原子%含むものである請求項1〜5のいずれかに記載の配線構造。   The wiring structure according to claim 1, wherein the Al alloy film further contains 0.05 to 1 atom% of a rare earth element. 前記希土類元素は、Nd、La、およびGdよりなる群から選択される少なくとも一種である請求項6に記載の配線構造。   The wiring structure according to claim 6, wherein the rare earth element is at least one selected from the group consisting of Nd, La, and Gd. 前記酸化物半導体層と直接接続する前記Al合金膜の表面は、最大高さRzで5nm以上の凹凸が形成されたものである請求項1〜7のいずれかに記載の配線構造。   The wiring structure according to any one of claims 1 to 7, wherein a surface of the Al alloy film directly connected to the oxide semiconductor layer is formed with irregularities of 5 nm or more at a maximum height Rz. 前記透明導電膜と直接接続する前記Al合金膜の表面は、最大高さRzで5nm以上の凹凸が形成されたものである請求項2〜8のいずれかに記載の配線構造。   The wiring structure according to any one of claims 2 to 8, wherein the surface of the Al alloy film directly connected to the transparent conductive film is formed with irregularities of 5 nm or more at a maximum height Rz. 前記酸化物半導体は、In、Ga、Zn、Ti、およびSnよりなる群から選択される少なくとも1種の元素を含む酸化物からなるものである請求項1〜9のいずれかに記載の配線構造。   The wiring structure according to claim 1, wherein the oxide semiconductor is made of an oxide containing at least one element selected from the group consisting of In, Ga, Zn, Ti, and Sn. . 前記透明導電膜は、In、Ga、Zn、およびSnよりなる群から選択される少なくとも1種の元素を含む酸化物からなるものである請求項2〜10のいずれかに記載の配線構造。   The wiring structure according to claim 2, wherein the transparent conductive film is made of an oxide containing at least one element selected from the group consisting of In, Ga, Zn, and Sn. 前記透明導電膜は、ITOまたはIZOである請求項2〜11のいずれかに記載の配線構造。   The wiring structure according to claim 2, wherein the transparent conductive film is ITO or IZO. 請求項1〜12のいずれかに記載の配線構造を備えた表示装置。   A display device comprising the wiring structure according to claim 1. 請求項4〜12のいずれかに記載の配線構造の製造方法であって、
前記Al合金膜を成膜し、成膜後に200℃以上の加熱温度で熱処理した後、アルカリ処理を行なってから前記酸化物半導体層を成膜するか、または
前記Al合金膜を200℃以上の基板温度で成膜した後、アルカリ処理を行なってから前記酸化物半導体層を成膜することにより、前記Al合金膜と前記酸化物半導体層との界面に、Niおよび/またはCoの一部を析出および/または濃化させることを特徴とする配線構造の製造方法。
A method for manufacturing a wiring structure according to any one of claims 4 to 12,
The Al alloy film is formed and heat-treated at a heating temperature of 200 ° C. or higher after the film formation, and then the oxide semiconductor layer is formed after alkali treatment, or the Al alloy film is heated to 200 ° C. or higher. After forming the film at the substrate temperature, the oxide semiconductor layer is formed by performing an alkali treatment, whereby a part of Ni and / or Co is formed at the interface between the Al alloy film and the oxide semiconductor layer. A method of manufacturing a wiring structure, characterized by depositing and / or concentrating.
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