JP5357515B2 - 表示装置用Ａｌ合金膜、表示装置およびスパッタリングターゲット - Google Patents

Description

本発明は、表示装置用Ａｌ合金膜、表示装置およびスパッタリングターゲットに関するものである。

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、透明画素電極と、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抗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から構成されている。

ＴＦＴ基板において、ゲート配線やソース−ドレイン配線などの配線材料には、電気抵抗が小さく、微細加工が容易であるなどの理由により、純ＡｌまたはＡｌ−ＮｄなどのＡｌ合金（以下、これらをまとめてＡｌ系合金ということがある）が汎用されている。従来のＴＦＴ基板においては、Ａｌ系合金配線と透明画素電極の間には、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｗ等の高融点金属からなるバリアメタル層が通常設けられていた。この様に、バリアメタル層を介してＡｌ系合金配線を接続する理由は、耐熱性の確保や、Ａｌ系合金配線を透明画素電極と直接接続させた場合の電気伝導性確保のためである。

しかし、バリアメタル層を有する積層構造の配線を形成するには、クラスターツール式のスパッタ装置等を用い、複数回に分けて配線を蒸着し積層構造を形成する必要がある。液晶ディスプレイの大量生産に伴い低コスト化が進むにつれて、バリアメタル層の形成に伴う製造コストの上昇や生産性の低下は軽視できなくなっている。さらに異種金属を積層するという構造のため、エッチングレート差や電位差により、配線パターニング時に良好なテーパー形状を形成することが難しいという課題があった。

そこで、バリアメタル層の形成を省略でき、Ａｌ系合金配線を透明画素電極に直接接続することが可能な電極材料や製造方法が提案されている。例えば本願出願人は、バリアメタル層の省略を可能にすると共に、工程数を増やすことなく簡略化し、Ａｌ系合金配線を透明画素電極に対して直接かつ確実に接続し得るダイレクトコンタクト技術を開示している（特許文献１〜４）。詳しくは、これらの技術において、Ａｌ合金膜中に分散された合金元素由来の析出物を介して、ＩＴＯやＩＺＯなどの透明導電膜とアルミニウム合金膜界面での電気伝導性を確保することが示されている。

また特許文献５には、炭素を含有したアルミニウム合金薄膜において、ニッケル、コバルト、鉄のうち少なくとも１種以上の元素を０．５〜７．０ａｔ％含有させることによって、ＩＴＯ膜と同程度の電極電位を有し、シリコンが拡散することなく、比抵抗が低く、耐熱性に優れたアルミニウム合金薄膜を実現できることが示されている。
特開２００６−２６１６３６号公報 特開２００７−１４２３５６号公報 特開２００７−１８６７７９号公報 特開２００８−１２４４９９号公報 特開２００３−８９８６４号公報

上記特許文献１〜４に示される通り、純Ａｌに合金元素を添加することによって、透明導電膜／Ａｌ合金膜間の電気伝導特性（ＩＴＯダイレクトコンタクト性）等を確保できるなど純Ａｌでは見られなかった種々の機能が付与される。

しかし、上記引用文献１〜４に示される通りバリアメタル層が省略される場合、Ａｌ合金膜にはより優れた耐食性の兼備も求められている。特に、ＴＦＴ基板の製造工程では複数のウェットプロセスを通るが、Ａｌよりも貴な金属を添加すると、ガルバニック腐食の問題が表れ、耐食性が劣化してしまう。例えば、フォトリソグラフィの工程で形成したフォトレジスト（樹脂）を剥離する洗浄工程では、アミン類を含む有機剥離液を用いて連続的に水洗が行なわれている。ところがアミン類と水が混合するとアルカリ性溶液になるため、短時間でＡｌを腐食させてしまうという問題が生じる。ところでＡｌ合金は、剥離洗浄工程を通るより以前にＣＶＤ工程を経ることによって熱履歴を受けている。この熱履歴の過程でＡｌマトリクス中には合金成分が析出物を形成する。しかるに、この析出物とＡｌの間には大きな電位差があるので、剥離液に含まれるアミン類が水と接触した瞬間に前記ガルバニック腐食によってアルカリ腐食が進行し、電気化学的に卑であるＡｌがイオン化して溶出し、ピット状の孔食（黒点、黒い点状のエッチング痕）が形成されてしまうことがある。この黒い点状のエッチング痕はＩＴＯ膜／Ａｌ合金膜界面の伝導特性に悪影響を及ぼすものではないが、ＴＦＴ基板製造プロセス中の検査工程で不良と判定される恐れがあり、結果的に歩留まりの低下を招くおそれがある。

上記特許文献１〜４では、上記ピット状の孔食に着目してその発生を抑制するような析出物形状の制御までは十分に検討されておらず、結果として、上記検査工程における歩留まりを確実に高めようとする認識を有するものではない。

本発明はこのような事情に着目してなされたものであって、その目的は、従来の通り、バリアメタル層を省略して透明画素電極と直接接続させた場合の低コンタクト抵抗を確保することを前提に、表示装置の製造過程で用いられる剥離液に対して高い耐性を示し、更には優れた耐熱性も兼備することのできる表示装置用Ａｌ合金膜を提供することにある。

上記目的を達成し得た本発明のＡｌ合金膜は、表示装置の基板上で、透明導電膜（透明画素電極）と直接接続されるＡｌ合金膜であって、該Ａｌ合金膜は、Ｇｅを０．２〜２．０原子％、および元素群Ｘ（Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ）より選択される少なくとも１種の元素を含むと共に、希土類元素と高融点金属群（Ｔｉ、Ｔａ、Ｖ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｈｆ）からなる元素群Ｑより選択される少なくとも１種の元素を０．０２〜１原子％含み、かつ、粒径が１００ｎｍを超える析出物が１０^−６ｃｍ^２あたり１個以下であるところに特徴を有する。

前記元素群Ｘのうち、Ｎｉ、ＣｏおよびＣｕよりなる群から選択される少なくとも１種は、０．０２〜０．５原子％含有させるようにすることが好ましく、Ａｇは０．１〜０．６原子％含有させることが好ましい。またＩｎおよび／またはＳｎは、０．０２〜０．５原子％含むようにすることが好ましい。

更に、前記元素群Ｘの元素の含有量が、下記式（１）を満たすようにすることが好ましい。
２Ａｇ+１０（Ｉｎ＋Ｓｎ＋Ｎｉ＋Ｃｏ＋Ｃｕ）≦５ …（１）
［式（１）中、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕは、Ａｌ合金膜に含まれる各元素の含有量(単位は原子％)を示す］

本発明は、上記Ａｌ合金膜が、薄膜トランジスタに用いられていることを特徴とする表示装置も含むものである。

また本発明には、Ｇｅを０．２〜２．０原子％、および元素群Ｘ（Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ）より選択される少なくとも１種の元素を含むと共に、希土類元素と高融点金属群（Ｔｉ、Ｔａ、Ｖ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｈｆ）からなる元素群Ｑより選択される少なくとも１種の元素を０．０２〜１原子％含み、残部がＡｌおよび不可避不純物であるところに特徴を有するスパッタリングターゲットも含まれる。前記元素群Ｘのうち、Ｎｉ、ＣｏおよびＣｕよりなる群から選択される少なくとも１種の元素は０．０２〜０．５原子％、Ａｇは０．１〜０．６原子％、また、Ｉｎおよび／またはＳｎは０．０２〜０．５原子％含むようにすることが好ましい。

前記ターゲットにおける元素群Ｘの元素の含有量は、下記式（１）を満たすものであることが好ましい。
２Ａｇ+１０（Ｉｎ＋Ｓｎ＋Ｎｉ＋Ｃｏ＋Ｃｕ）≦５ …（１）
［式（１）中、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕは、Ａｌ合金膜に含まれる各元素の含有量(単位は原子％)を示す］

本発明によれば、バリアメタル層を介在させずに、Ａｌ合金膜を透明画素電極（透明導電膜、酸化物導電膜）と直接接続することができ、且つ、耐食性（剥離液耐性）に優れた表示装置用Ａｌ合金膜を提供できる。更には優れた耐熱性も兼備した表示装置用Ａｌ合金膜を提供できる。また、本発明のＡｌ合金膜を表示装置に適用すれば、上記バリアメタル層を省略することができる。従って本発明のＡｌ合金膜を用いれば、生産性に優れ、安価で且つ高性能の表示装置が得られる。

本発明者らは、バリアメタル層を省略して透明画素電極（透明導電膜）と直接接続させた場合にもコンタクト抵抗を十分に低減できることを前提に、表示装置の製造過程で使用される薬液（剥離液）に対する耐性（耐食性）に優れ、ＴＦＴ基板製造プロセス中の検査工程で不良と判定されない程度に、黒点（黒い点状のエッチング痕）の抑制されたＡｌ合金膜を実現すべく鋭意研究を行った。

その結果、バリアメタル層を省略して透明画素電極と直接接続させた場合に低コンタクト抵抗を実現するには、規定量のＧｅおよび元素群Ｘ（Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ）より選択される少なくとも１種の元素（Ｘ群元素）を含有させることが有効であり、かつ上記合金元素量を適切に制御したり元素を適切に組み合わせて複合添加すると共に、成膜条件を制御することにより、析出物を微細分散させれば、該析出物周りに生じる黒点を微細化し、視認できないサイズに制御できることを見出した。

具体的には、上記析出物に関して、個々の析出物の粒径［（長径＋短径）／２］を観察したときに、粒径が１００ｎｍを超える析出物が１０^−６ｃｍ^２あたり１個以下であるようにすれば、ＴＦＴ基板製造プロセス中の検査工程で不良と判定されないことがわかった。上記析出物のうち最大析出物の粒径は、１００ｎｍ以下であることが好ましく、より好ましくは９０ｎｍ以下、更に好ましくは８０ｎｍ以下である。

尚、上記粒径が１００ｎｍを超える析出物の密度（１０^−６ｃｍ^２あたりの個数）は、後述する実施例に示す方法で測定した。

低コンタクト抵抗実現を前提に上記の通り析出物を微細化するための成分組成および推奨される製造条件について、以下に詳述する。

まず本発明では、上述の通り、Ｇｅを０．２〜２．０原子％含有させると共に、元素群Ｘ（Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ）より選択される少なくとも１種の元素（Ｘ群元素）を含有させる。この様に、Ａｌ合金膜中に合金成分としてＧｅを、Ｘ群元素と共に含有させることにより、析出物として従来よりも微細なものが形成され易く、黒点を抑制することができる。また、Ａｌ合金膜と透明画素電極（例えばＩＴＯ膜）との間で、上記Ｇｅ含有析出物を通して大部分のコンタクト電流が流れ、コンタクト抵抗を低く抑えることができるものと思われる。

上記効果を十分に発揮させるには、Ｇｅを０．２原子％以上（好ましくは０．３原子％以上）含有させる。一方、Ｇｅ量が多すぎると、Ａｌ合金膜自体の電気抵抗が高まる。また耐食性も却って低下する。よって、Ｇｅ量は２．０原子％以下に抑える。好ましくは１．０原子％以下、より好ましくは０．４原子％以下である。

上記Ｘ群元素については、元素の種類により効果発現に要する含有量が異なるため、下記の通り、含有させることが好ましい。即ち、前記元素群Ｘのうち、Ｎｉ、ＣｏおよびＣｕよりなる群から選択される少なくとも１種の元素を含有させる場合には０．０２〜０．５原子％含むようにすればよい。これらの元素が少なすぎると、コンタクト抵抗の低減を十分図ることが難しくなる。よって、Ｎｉ、ＣｏおよびＣｕよりなる群から選択される少なくとも１種の元素は、０．０２原子％以上とすることが好ましく、より好ましくは０．０３原子％以上である。一方、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕの含有量が過剰になると電気抵抗が上昇するため、合計量で０．５原子％以下に抑えることが好ましい。より好ましくは０．３５原子％以下である。

尚、Ｘ群元素としてＮｉを単独で含有させる場合には、Ｎｉ量を０．２原子％以下とすることがより好ましく、更に好ましくは０．１５原子％以下である。また、Ｘ群元素としてＣｏを単独で含有させる場合には、Ｃｏ量を０．２原子％以下とすることがより好ましく、更に好ましくは０．１５原子％以下である。

前記元素群Ｘのうち、Ａｇを含有させる場合には、０．１〜０．６原子％含むようにすればよい。コンタクト抵抗の低減を十分図る観点から、Ａｇ量を０．１原子％以上とすることが好ましく、より好ましくは０．２原子％以上である。一方、Ａｇ量が過剰になると膜自体の電気抵抗が高まりやすくなるため、０．６原子％以下に抑えることが好ましく、より好ましくは０．５原子％以下、更に好ましくは０．３原子％以下である。

また前記元素群Ｘのうち、Ｉｎおよび／またはＳｎを含有させる場合には、０．０２〜０．５原子％含むようにすればよい。コンタクト抵抗の低減を十分図る観点から、Ｉｎおよび／またはＳｎを０．０２原子％以上含有させることが好ましく、より好ましくは０．０５原子％以上である。一方、Ｉｎおよび／またはＳｎが過剰に含まれると膜自体の電気抵抗が高まりやすくなるとともに、Ａｌ合金膜と下地の密着性が低下するため、０．５原子％以下に抑えることが好ましい。

尚、Ｘ群元素としてＩｎを単独で含有させる場合には、Ｉｎ量を０．２原子％以下とすることがより好ましく、更に好ましくは０．１５原子％以下である。また、Ｘ群元素としてＳｎを単独で含有させる場合には、Ｓｎ量を０．２原子％以下とすることがより好ましく、更に好ましくは０．１５原子％以下である。

Ｘ群元素同士が相分離するＮｉとＡｇ、またはＣｏとＡｇの組み合わせの場合、各元素がそれぞれ独立に拡散し析出物を形成するため、各添加元素が独立に析出物が粗大化しない範囲(元素1種のみ添加の範囲内と同じ)に抑えることが望ましい。即ち、Ｎｉ量は０．２原子％以下とすることが好ましく、０．１５原子％以下とすることがより好ましい。Ａｇ量は０．５原子％以下とすることが好ましく、０．３原子％以下とすることがより好ましい。また、Ｃｏ量は０．２原子％以下とすることが好ましく、０．１５原子％以下とすることがより好ましい。

一方、Ｘ群元素同士が、全率固溶、または化合物を形成する組み合わせ（上記ＮｉとＡｇおよびＣｏとＡｇ以外の組み合わせ)の場合は、Ｘ元素の種類により析出物種や形態が変化することから、下記の濃度範囲内で組み合わせることが望ましい。即ち、前記元素群Ｘにおける元素の含有量が、下記式（１）を満たすようにすることが好ましい。下記式（１）における左辺は、より好ましくは２原子％以下、更に好ましくは１原子％以下である。
２Ａｇ+１０（Ｉｎ＋Ｓｎ＋Ｎｉ＋Ｃｏ＋Ｃｕ）≦５ …（１）
［式（１）中、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕは、Ａｌ合金膜に含まれる各元素の含有量(単位は原子％)を示す］

また、上記Ｘ群元素に加えて、更に、希土類元素と高融点金属群（Ｔｉ、 Ｔａ、Ｖ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｈｆ）からなる元素群Ｑより選択される少なくとも１種の元素（Ｑ群元素）を含有させる。上記Ｑ群元素を含有させることによって、製造プロセスで用いられるレジスト剥離液に対する耐性を十分に高めることができる。また、Ａｌ合金膜が形成された基板は、その後、ＣＶＤ法などによって窒化シリコン膜（保護膜）が形成されるが、このとき、Ａｌ合金膜に施される高温の熱によって基板との間に熱膨張の差が生じ、ヒロック（コブ状の突起物）が形成されると推察されている。しかし、上記希土類元素や高融点金属を含有させることによって、ヒロックの形成を抑制でき、耐熱性を向上させることもできる。

上記効果を十分に発揮させるには、Ｑ群元素を０．０２原子％以上（好ましくは０．０３原子％以上含有させることが好ましい。しかし、Ｑ群元素が過剰に含まれると、上記Ｘ群元素の場合と同様に、Ａｌ合金膜自体の電気抵抗が増加し易くなる。よって、Ｑ群元素の含有量は、１原子％以下（好ましくは０．７原子％以下）とする。

尚、ここでいう希土類元素とは、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。上記Ｑ群元素の中でも、例えばＬａ、Ｎｄ、Ｙ、Ｇｄ、Ｃｅ、Ｄｙ、Ｔｉ、Ｔａの使用がより好ましく、特に好ましくは、Ｌａ、Ｎｄである。これらのうち１種または２種以上を任意の組み合わせで用いることができる。

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、上記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、Ｇｅを０．２〜２．０原子％、および元素群Ｘ（Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ）より選択される少なくとも１種の元素を含むと共に、希土類元素と高融点金属群（Ｔｉ、Ｔａ、Ｖ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｈｆ）からなる元素群Ｑより選択される少なくとも１種の元素を０．０２〜１原子％含み、残部がＡｌおよび不可避不純物からなるものであって、所望のＡｌ合金膜と同一の組成のＡｌ合金スパッタリングターゲットを用いれば、組成ズレすることなく、所望の成分・組成のＡｌ合金膜を形成することができるのでよい。

上記スパッタリングターゲットにおける前記元素群Ｘの元素として、
（ａ）Ｎｉ、ＣｏおよびＣｕよりなる群から選択される少なくとも１種の元素は０．０２〜０．５原子％、
（ｂ）Ａｇは０．１〜０．６原子％、
（ｃ）Ｉｎおよび／またはＳｎは０．０２〜０．５原子％含むものが好ましい。

前記元素群Ｘにおける元素の含有量は、必要に応じて下記式（１）を満たすものがよい。
２Ａｇ+１０（Ｉｎ＋Ｓｎ＋Ｎｉ＋Ｃｏ＋Ｃｕ）≦５ …（１）
［式（１）中、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕは、Ａｌ合金膜に含まれる各元素の含有量(単位は原子％)を示す］

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。

Ａｌ合金膜において、粗大な析出物の析出を抑制して、粒径が１００ｎｍを超える析出物が１０^−６ｃｍ^２あたり１個以下となるようにするには、上記成膜時に、真空排気時の到達真空度を制御して、残留酸素分圧を１×１０^−８Ｔｏｒｒ以上（より好ましくは２×１０^−８Ｔｏｒｒ以上）となるように調整して、Ａｌ合金内に析出物核の起点を微細に分散させることが好ましい。

本発明は、上記Ａｌ合金膜が、薄膜トランジスタに用いられていることを特徴とする表示装置も含むものであり、その態様として、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並びに信号線に用いられ、ドレイン電極が透明導電膜に直接接続されているものが挙げられる。

本発明の透明導電膜としては、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）膜または酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）膜が好ましい。

以下、図面を参照しながら、本発明に係る表示装置の好ましい実施形態を説明する。以下では、アモルファスシリコンＴＦＴ基板またはポリシリコンＴＦＴ基板を備えた液晶表示装置（例えば図１、詳細については後述する）を代表的に挙げて説明するが、本発明はこれに限定されない。

（実施形態１）
図２を参照しながら、アモルファスシリコンＴＦＴ基板の実施形態を詳細に説明する。

図２は、上記図１（本発明に係る表示装置の一例）中、Ａの要部拡大図であって、本発明に係る表示装置のＴＦＴ基板（ボトムゲート型）の好ましい実施形態を説明する概略断面説明図である。

本実施形態では、ソース−ドレイン電極／信号線（３４）およびゲート電極／走査線（２５、２６）として、Ａｌ合金膜を使用している。従来のＴＦＴ基板では、走査線２５の上、ゲート電極２６の上、信号線３４（ソース電極２８およびドレイン電極２９）の上または下に、それぞれ、バリアメタル層が形成されているのに対し、本実施形態のＴＦＴ基板では、これらのバリアメタル層を省略することができる。

すなわち、本実施形態によれば、上記バリアメタル層を介在させることなく、ＴＦＴのドレイン電極２９に用いられるＡｌ合金膜を透明画素電極５と直接接続することができ、この様な実施形態においても、従来のＴＦＴ基板と同程度以上の良好なＴＦＴ特性を実現できる。

次に、図３から図１０を参照しながら、図２に示す本発明に係るアモルファスシリコンＴＦＴ基板の製造方法の一例を説明する。薄膜トランジスタは、水素化アモルファスシリコンを半導体層として用いたアモルファスシリコンＴＦＴである。図３から図１０には、図２と同じ参照符号を付している。

まず、ガラス基板（透明基板）１ａに、スパッタリング法を用いて、厚さ２００ｎｍ程度のＡｌ合金膜を積層する。スパッタリングの成膜温度は、１５０℃とした。このＡｌ合金膜をパターニングすることにより、ゲート電極２６および走査線２５を形成する（図３を参照）。このとき、後記する図４において、ゲート絶縁膜２７のカバレッジが良くなる様に、ゲート電極２６および走査線２５を構成するＡｌ合金膜の周縁を約３０°〜４０°のテーパー状にエッチングしておくのがよい。

次いで、図４に示すように、例えばプラズマＣＶＤ法などの方法を用いて、厚さ約３００ｎｍ程度の酸化シリコン膜（ＳｉＯｘ）でゲート絶縁膜２７を形成する。プラズマＣＶＤ法の成膜温度は、約３５０℃とした。続いて、例えばプラズマＣＶＤ法などの方法を用いて、ゲート絶縁膜２７の上に、厚さ５０ｎｍ程度の水素化アモルファスシリコン膜（ａ−Ｓｉ−Ｈ）および厚さ３００ｎｍ程度の窒化シリコン膜（ＳｉＮｘ）を成膜する。

続いて、ゲート電極２６をマスクとする裏面露光により、図５に示すように窒化シリコン膜（ＳｉＮｘ）をパターニングし、チャネル保護膜を形成する。更にその上に、リンをドーピングした厚さ５０ｎｍ程度のｎ⁺型水素化アモルファスシリコン膜（ｎ⁺ａ−Ｓｉ−Ｈ）５６を成膜した後、図６に示すように、ノンドーピング水素化アモルファスシリコン膜（ａ−Ｓｉ−Ｈ）５５およびｎ⁺型水素化アモルファスシリコン膜（ｎ⁺ａ−Ｓｉ−Ｈ）５６をパターニングする。

次に、その上に、スパッタリング法を用いて、厚さ５０ｎｍ程度のバリアメタル層（Ｍｏ膜）５３と厚さ３００ｎｍ程度のＡｌ合金膜を順次積層する。スパッタリングの成膜温度は、１５０℃とした。このＡｌ合金膜の成膜時に、真空排気時の到達真空度を制御して、残留酸素分圧を１×１０^−８Ｔｏｒｒ以上となるよう調整することで、Ａｌ合金内に析出物核の起点を微細に分散させる。次いで、図７に示す様にパターニングすることにより、信号線と一体のソース電極２８と、透明画素電極５に直接接触されるドレイン電極２９とが形成される。更に、ソース電極２８およびドレイン電極２９をマスクとして、チャネル保護膜（ＳｉＮｘ）上のｎ⁺型水素化アモルファスシリコン膜（ｎ⁺ａ−Ｓｉ−Ｈ）５６をドライエッチングして除去する。

次に、図８に示すように、例えばプラズマＣＶＤ装置などを用いて、厚さ３００ｎｍ程度の窒化シリコン膜３０を成膜し、保護膜を形成する。このときの成膜温度は、例えば２５０℃程度で行なわれる。次いで、窒化シリコン膜３０上にフォトレジスト３１を形成した後、窒化シリコン膜３０をパターニングし、例えばドライエッチング等によって窒化シリコン膜３０にコンタクトホール３２を形成する。同時に、パネル端部のゲート電極上のＴＡＢとの接続に当たる部分にコンタクトホール（図示せず）を形成する。

次に、例えば酸素プラズマによるアッシング工程を経た後、図９に示すように、例えばアミン系等の剥離液を用いてフォトレジスト３１を剥離する。最後に、例えば保管時間（８時間程度）の範囲内で、図１０に示すように、例えば厚さ４０ｎｍ程度のＩＴＯ膜を成膜し、ウェットエッチングによるパターニングを行うことによって透明画素電極５を形成する。同時に、パネル端部のゲート電極のＴＡＢとの接続部分に、ＴＡＢとのボンディングのためＩＴＯ膜をパターニングすると、ＴＦＴ基板１が完成する。

このようにして作製されたＴＦＴ基板は、ドレイン電極２９と透明画素電極５とが直接接続されている。

上記では、透明画素電極５として、ＩＴＯ膜を用いたが、ＩＺＯ膜を用いてもよい。また、活性半導体層として、アモルファスシリコンの代わりにポリシリコンを用いてもよい（後記する実施形態２を参照）。

このようにして得られるＴＦＴ基板を使用し、例えば、以下に記載の方法によって、前述した図１に示す液晶表示装置を完成させる。

まず、上記のようにして作製したＴＦＴ基板１の表面に、例えばポリイミドを塗布し、乾燥してからラビング処理を行って配向膜を形成する。

一方、対向基板２は、ガラス基板上に、例えばクロム（Ｃｒ）をマトリックス状にパターニングすることによって遮光膜９を形成する。次に、遮光膜９の間隙に、樹脂製の赤、緑、青のカラーフィルタ８を形成する。遮光膜９とカラーフィルタ８上に、ＩＴＯ膜のような透明導電性膜を共通電極７として配置することによって対向電極を形成する。そして、対向電極の最上層に例えばポリイミドを塗布し、乾燥した後、ラビング処理を行って配向膜１１を形成する。

次いで、ＴＦＴ基板１と対向基板２の配向膜１１が形成されている面とを夫々対向するように配置し、樹脂製などのシール材１６により、液晶の封入口を除いてＴＦＴ基板１と対向基板２２枚とを貼り合わせる。このとき、ＴＦＴ基板１と対向基板２との間には、スペーサー１５を介在させるなどして２枚の基板間のギャップを略一定に保つ。

このようにして得られる空セルを真空中に置き、封入口を液晶に浸した状態で徐々に大気圧に戻していくことにより、空セルに液晶分子を含む液晶材料を注入して液晶層を形成し、封入口を封止する。最後に、空セルの外側の両面に偏光板１０を貼り付けて液晶ディスプレイを完成させる。

次に、図１に示したように、液晶表示装置を駆動するドライバ回路１３を液晶ディスプレイに電気的に接続し、液晶ディスプレイの側部あるいは裏面部に配置する。そして、液晶ディスプレイの表示面となる開口を含む保持フレーム２３と、面光源をなすバックライト２２と導光板２０と保持フレーム２３によって液晶ディスプレイを保持し、液晶表示装置を完成させる。

（実施形態２）
図１１を参照しながら、ポリシリコンＴＦＴ基板の実施形態を詳細に説明する。

図１１は、本発明に係るトップゲート型のＴＦＴ基板の好ましい実施形態を説明する概略断面説明図である。

本実施形態は、活性半導体層として、アモルファスシリコンの代わりにポリシリコンを用いた点、ボトムゲート型ではなくトップゲート型のＴＦＴ基板を用いた点において、前述した実施形態１と主に相違している。詳細には、図１１に示す本実施形態のポリシリコンＴＦＴ基板では、活性半導体膜は、リンがドープされていないポリシリコン膜（ｐｏｌｙ−Ｓｉ）と、リンもしくはヒ素がイオン注入されたポリシリコン膜（ｎ⁺ｐｏｌｙ−Ｓｉ）とから形成されている点で、前述した図２に示すアモルファスシリコンＴＦＴ基板と相違する。また、信号線は、層間絶縁膜（ＳｉＯｘ）を介して走査線と交差するように形成されている。

本実施形態においても、ソース電極２８およびドレイン電極２９の上に形成されるバリアメタル層を省略することができる。

次に、図１２から図１８を参照しながら、図１１に示す本発明に係るポリシリコンＴＦＴ基板の製造方法の一例を説明する。薄膜トランジスタは、ポリシリコン膜（ｐｏｌｙ−Ｓｉ）を半導体層として用いたポリシリコンＴＦＴである。図１２から図１８には、図１１と同じ参照符号を付している。

まず、ガラス基板１ａ上に、例えばプラズマＣＶＤ法などにより、基板温度約３００℃程度で、厚さ５０ｎｍ程度の窒化シリコン膜（ＳｉＮｘ）、厚さ１００ｎｍ程度の酸化シリコン膜（ＳｉＯｘ）、および厚さ約５０ｎｍ程度の水素化アモルファスシリコン膜（ａ−Ｓｉ−Ｈ）を成膜する。次に、水素化アモルファスシリコン膜（ａ−Ｓｉ−Ｈ）をポリシリコン化するため、熱処理（約４７０℃で１時間程度）およびレーザーアニールを行う。脱水素処理を行った後、例えばエキシマレーザアニール装置を用いて、エネルギー約２３０ｍＪ／ｃｍ²程度のレーザーを水素化アモルファスシリコン膜（ａ−Ｓｉ−Ｈ）に照射することにより、厚さが約０．３μｍ程度のポリシリコン膜（ｐｏｌｙ−Ｓｉ）を得る（図１２）。

次いで、図１３に示すように、プラズマエッチング等によってポリシリコン膜（ｐｏｌｙ−Ｓｉ）をパターニングする。次に、図１４に示すように、厚さが約１００ｎｍ程度の酸化シリコン膜（ＳｉＯｘ）を成膜し、ゲート絶縁膜２７を形成する。ゲート絶縁膜２７の上に、スパッタリング等によって、厚さ約２００ｎｍ程度のＡｌ合金膜および厚さ約５０ｎｍ程度のバリアメタル層（Ｍｏ薄膜）５２を積層した後、プラズマエッチング等の方法でパターニングする。これにより、走査線と一体のゲート電極２６が形成される。

続いて、図１５に示すように、フォトレジスト３１でマスクを形成し、例えばイオン注入装置などにより、例えばリンを５０ｋｅＶ程度で１×１０¹⁵個／ｃｍ²程度ドーピングし、ポリシリコン膜（ｐｏｌｙ−Ｓｉ）の一部にｎ⁺型ポリシリコン膜（ｎ⁺ｐｏｌｙ−Ｓｉ）を形成する。次に、フォトレジスト３１を剥離し、例えば５００℃程度で熱処理することによってリンを拡散させる。

次いで、図１６に示すように、例えばプラズマＣＶＤ装置などを用いて、厚さ５００ｎｍ程度の酸化シリコン膜（ＳｉＯｘ）を基板温度約２５０℃程度で成膜し、層間絶縁膜を形成した後、同様にフォトレジストによってパターニングしたマスクを用いて層間絶縁膜（ＳｉＯｘ）とゲート絶縁膜２７の酸化シリコン膜をドライエッチングし、コンタクトホールを形成する。スパッタリングにより、厚さ５０ｎｍ程度のバリアメタル層（Ｍｏ膜）５３と厚さ４５０ｎｍ程度のＡｌ合金膜を成膜した後、パターニングすることによって、信号線と一体のソース電極２８およびドレイン電極２９を形成する。このＡｌ合金膜の成膜時に、真空排気時の到達真空度を制御して、残留酸素分圧を１×１０^−８Ｔｏｒｒ以上となるよう調整することで、Ａｌ合金内に析出物核の起点を微細に分散させる。尚、ソース電極２８とドレイン電極２９は、各々コンタクトホールを介してｎ⁺型ポリシリコン膜（ｎ⁺ｐｏｌｙ−Ｓｉ）にコンタクトされる。

次いで、図１７に示すように、プラズマＣＶＤ装置などにより、厚さ５００ｎｍ程度の窒化シリコン膜（ＳｉＮｘ）を基板温度２５０℃程度で成膜し、層間絶縁膜を形成する。層間絶縁膜の上にフォトレジスト３１を形成した後、窒化シリコン膜（ＳｉＮｘ）をパターニングし、例えばドライエッチングによって窒化シリコン膜（ＳｉＮｘ）にコンタクトホール３２を形成する。

次に、図１８に示すように、例えば酸素プラズマによるアッシング工程を経た後、前述した実施形態１と同様にしてアミン系の剥離液などを用いてフォトレジストを剥離してから、ＩＴＯ膜を成膜し、ウェットエッチングによるパターニングを行って透明画素電極５を形成する。

このようにして作製されたポリシリコンＴＦＴ基板では、ドレイン電極２９は透明画素電極５に直接接続されている。

次に、トランジスタの特性を安定させるため、例えば２５０℃程度で１時間程度アニールすると、ポリシリコンＴＦＴアレイ基板が完成する。

第２の実施形態に係るＴＦＴ基板、および該ＴＦＴ基板を備えた液晶表示装置によれば、前述した第１の実施形態に係るＴＦＴ基板と同様の効果が得られる。

このようにして得られるＴＦＴアレイ基板を用い、前述した実施形態１のＴＦＴ基板と同様にして例えば前記図１に示す液晶表示装置を完成させる。

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を受けるものではなく、上記・下記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。

表１および表２に示す種々の合金組成のＡｌ合金膜（膜厚＝３００ｎｍ）を、アルバック社製のロードロック式スパッタリング装置ＣＳ−２００を用い、ＤＣマグネトロン・スパッタ法にて下記の条件で成膜した。
・基板：洗浄済みガラス基板（コーニング社製 Ｅａｇｌｅ２０００）
・ＤＣパワー：ｔｏｔａｌ ５００Ｗ
・基板温度：２５℃（室温）
・雰囲気ガス：Ａｒ
・Ａｒガス圧：２ｍＴｏｒｒ

上記成膜時に、真空排気時の到達真空度を制御して、残留酸素分圧を１×１０^−８Ｔｏｒｒ以上となるように調整することによって、Ａｌ合金内で析出物核の起点を微細に分散させた。尚、上記種々の合金組成のＡｌ合金膜は、合金元素種類の異なる、Ａｌと合金元素からなる種々の２成分系ターゲットを複数用いて形成した。

また実施例で用いた種々のＡｌ合金膜における各合金元素の含有量は、ＩＣＰ発光分析（誘導結合プラズマ発光分析）法によって求めた。

次に、成膜後の試料に対し、ＴＦＴ基板作成時に加わる熱履歴を模擬した熱処理（窒素フロー中にて３３０℃で３０分間加熱）を施して析出物を析出させた。

この様にして析出した析出物を、反射ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）で観察し、後述する写真に示す通り、白くスポット状に確認される個々の析出物（加速電圧１ｋｅＶ（表面近傍）で見えた析出物）の粒径を、（長軸＋短軸）／２として算出した。また、最大析出物の粒径と、粒径が１００ｎｍ超の析出物の密度（１０^−６ｃｍ^２内に存在する粒径１００ｎｍ超の析出物の個数）は、次の様にして求めた。即ち、ＳＥＭを用い１２５μｍ×１００μｍの視野にて観察された粒径が１００ｎｍ超の析出物の個数を求め、１０^−６ｃｍ^２あたりの個数に換算した。

そして、以下の通り評価した。即ち、１０μｍ角のコンタクトホール内に観察される黒点（黒点状のエッチング痕）は１個未満が好ましく、かつ上記黒点（黒点状のエッチング痕）は、粒径が１００ｎｍを越える大きな析出物周囲で生じることから、上記粒径が１００ｎｍを超える大きな析出物の密度が低いことが望ましい。この様な観点から、上記ＳＥＭ観察で求めた析出物のサイズについて、下記の通り評価した。
・最大析出物の粒径が１００ｎｍ未満であるか、または粒径が１００ｎｍを超える析出物が１０^−６ｃｍ^２あたり１個以下のものを○とする。
・最大析出物の粒径が１００〜１２０ｎｍでかつ粒径が１００ｎｍを超える析出物が１０^−６ｃｍ^２あたり１個超２個以下のものを△とする。
・最大析出物の粒径が１２０ｎｍ超であるか、粒径が１００ｎｍを超える析出物が１０^−６ｃｍ^２あたり２個超である場合を×とする。

次いで、アミン系レジスト剥離液水溶液への浸漬試験を、フォトレジスト剥離液の洗浄工程を模擬し、以下のプロセスで行った。即ち、ｐＨ１０．５に調整したアミン系剥離液（液温２５℃）に１分間浸漬した後に、上記アミン系レジスト剥離液水溶液をｐＨ９．５に調整したもの（液温２５℃）に５分間浸漬後、流水洗浄を３０秒間実施した。この様にして得られた試料を用い、光学顕微鏡観察（倍率１０００倍）を行い、全体を観察して平均的視野と判断された１視野（１視野のサイズは凡そ１３０μｍ×１００μｍ）の析出物周囲のエッチング痕（黒点状のエッチング痕）の有無が確認できるかについて観察した。

そして、
・視認される黒点が１個以下のものを○
・視認される黒点が１個超２個以下のものを△
・視認される黒点の密度が２個超のものを×
と評価した。

これらの結果を表１および表２に示す。

表１および表２に示す結果から、次のことが分かる。まず規定量のＧｅ、Ｘ群元素およびＱ群元素を含み、かつ推奨される方法で形成したＡｌ合金膜は、粗大な析出物が抑制され、結果としてアミン系剥離液水溶液に暴露させても黒点が視認されず、良好なＡｌ合金膜表面を実現できることがわかった。

これに対し、推奨される方法でＡｌ合金膜を形成しなかった（即ち、成膜時の真空排気時の到達真空度を制御して、残留酸素分圧を１×１０^−８Ｔｏｒｒ以上としなかった）場合には、Ａｌ合金内で析出物核を微細に分散させることができず、粗大な析出物が析出した。そしてその結果、アミン系剥離液水溶液に暴露させたときに黒点が視認される結果となった。

析出物を観察した例として、参考までに、Ｎｏ．２０、Ｎｏ．１９およびＮｏ．８の反射ＳＥＭ観察写真を図１９〜２１にそれぞれ示す。これらの写真において、規定の成分組成を満たさないＮｏ．２０（図１９）では、白いスポット状に観察される析出物が粗大となっている。これに対し、規定の成分組成を満たし、かつ推奨される条件でＡｌ合金膜を形成したＮｏ．１９（図２０）では、析出物が微細となっている。また、合金元素としてＮｉを含むＮｏ．８（図２１）では、上記Ｎｏ．１９よりも更に析出物が微細となっていることがわかる。

上記Ｎｏ．２０、Ｎｏ．１９およびＮｏ．８について、剥離液水溶液浸漬を行った後の光学顕微鏡観察も図２２〜２４にそれぞれ示す。これらの写真から、粗大な析出物が存在していたＮｏ．２０（図２２）では、黒点状の腐食痕がかなり目立っていることがわかる。これに対し、析出物が微細であるＮｏ．１９（図２３）では、黒点状の腐食痕がほとんどわからず、Ｎｏ．８（図２４）についてはほぼ皆無であることがわかる。

図１は、アモルファスシリコンＴＦＴ基板が適用される代表的な液晶ディスプレイの構成を示す概略断面拡大説明図である。 図２は、本発明の第１の実施形態に係るＴＦＴ基板の構成を示す概略断面説明図である。 図３は、図２に示したＴＦＴ基板の製造工程の一例を、順番を追って示す説明図である。 図４は、図２に示したＴＦＴ基板の製造工程の一例を、順番を追って示す説明図である。 図５は、図２に示したＴＦＴ基板の製造工程の一例を、順番を追って示す説明図である。 図６は、図２に示したＴＦＴ基板の製造工程の一例を、順番を追って示す説明図である。 図７は、図２に示したＴＦＴ基板の製造工程の一例を、順番を追って示す説明図である。 図８は、図２に示したＴＦＴ基板の製造工程の一例を、順番を追って示す説明図である。 図９は、図２に示したＴＦＴ基板の製造工程の一例を、順番を追って示す説明図である。 図１０は、図２に示したＴＦＴ基板の製造工程の一例を、順番を追って示す説明図である。 図１１は、本発明の第２の実施形態に係るＴＦＴ基板の構成を示す概略断面説明図である。 図１２は、図１１に示したＴＦＴ基板の製造工程の一例を、順番を追って示す説明図である。 図１３は、図１１に示したＴＦＴ基板の製造工程の一例を、順番を追って示す説明図である。 図１４は、図１１に示したＴＦＴ基板の製造工程の一例を、順番を追って示す説明図である。 図１５は、図１１に示したＴＦＴ基板の製造工程の一例を、順番を追って示す説明図である。 図１６は、図１１に示したＴＦＴ基板の製造工程の一例を、順番を追って示す説明図である。 図１７は、図１１に示したＴＦＴ基板の製造工程の一例を、順番を追って示す説明図である。 図１８は、図１１に示したＴＦＴ基板の製造工程の一例を、順番を追って示す説明図である。 図１９は、Ａｌ−０．２原子％Ｎｉ−０．３５原子％Ｌａ合金膜のＳＥＭ観察写真である。 図２０は、Ａｌ−０．５原子％Ｇｅ−０．０２原子％Ｓｎ−０．２原子％Ｌａ合金膜のＳＥＭ観察写真である。 図２１は、Ａｌ−０．５原子％Ｇｅ−０．１原子％Ｎｉ−０．２原子％Ｌａ合金膜のＳＥＭ観察写真である。 図２２は、Ａｌ−０．２原子％Ｎｉ−０．３５原子％Ｌａ合金膜の光学顕微鏡観察写真である。 図２３は、Ａｌ−０．５原子％Ｇｅ−０．０２原子％Ｓｎ−０．２原子％Ｌａの光学顕微鏡観察写真である。 図２４は、Ａｌ−０．５原子％Ｇｅ−０．１原子％Ｎｉ−０．２原子％Ｌａ合金膜の光学顕微鏡観察写真である。

符号の説明

１ ＴＦＴ基板
２ 対向基板
３ 液晶層
４ 薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）
５ 透明画素電極（透明導電膜）
６ 配線部
７ 共通電極
８ カラーフィルタ
９ 遮光膜
１０ 偏光板
１１ 配向膜
１２ ＴＡＢテープ
１３ ドライバ回路
１４ 制御回路
１５ スペーサー
１６ シール材
１７ 保護膜
１８ 拡散板
１９ プリズムシート
２０ 導光板
２１ 反射板
２２ バックライト
２３ 保持フレーム
２４ プリント基板
２５ 走査線
２６ ゲート電極
２７ ゲート絶縁膜
２８ ソース電極
２９ ドレイン電極
３０ 保護膜（窒化シリコン膜）
３１ フォトレジスト
３２ コンタクトホール
３３ アモルファスシリコンチャネル膜（活性半導体膜）
３４ 信号線
５２、５３ バリアメタル層
５５ ノンドーピング水素化アモルファスシリコン膜（ａ−Ｓｉ−Ｈ）
５６ ｎ⁺型水素化アモルファスシリコン膜（ｎ⁺ａ−Ｓｉ−Ｈ）

Claims (9)

1. 表示装置の基板上で、透明導電膜と直接接続されるＡｌ合金膜であって、
   該Ａｌ合金膜は、
   Ｇｅを０．２〜２．０原子％、並びに
   元素群Ｘ（Ａｇ：０．１〜０．６原子％、Ｉｎおよび／またはＳｎ：０．０２〜０．５原子％）より選択される少なくとも一種の元素を含むと共に、
   希土類元素と高融点金属群（Ｔｉ、Ｔａ、Ｖ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｈｆ）からなる元素群Ｑより選択される少なくとも１種の元素を０．０２〜１原子％含み、かつ、
   粒径が１００ｎｍを超える析出物が１０^-6ｃｍ^２あたり１個以下であることを特徴とする表示装置用Ａｌ合金膜。
2. 前記元素群Ｘのうち、Ａｇを０．１〜０．６原子％含む請求項１に記載の表示装置用Ａｌ合金膜。
3. 前記元素群Ｘのうち、Ｉｎおよび／またはＳｎを０．０２〜０．５原子％含む請求項１または２に記載の表示装置用Ａｌ合金膜。
4. 前記元素群Ｘの元素の含有量が、下記式（１）を満たす請求項１〜３のいずれかに記載の表示装置用Ａｌ合金膜。
   ２Ａｇ+１０（Ｉｎ＋Ｓｎ）≦５ …（１）
   ［式（１）中、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｎは、Ａｌ合金膜に含まれる各元素の含有量(単位は原子％)を示す］
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の表示装置用Ａｌ合金膜が、薄膜トランジスタに用いられていることを特徴とする表示装置。
6. Ｇｅを０．２〜２．０原子％、並びに
   元素群Ｘ（Ａｇ：０．１〜０．６原子％、Ｉｎおよび／またはＳｎ：０．０２〜０．５原子％）より選択される少なくとも一種の元素を含むと共に、
   希土類元素と高融点金属群（Ｔｉ、Ｔａ、Ｖ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｈｆ）からなる元素群Ｑより選択される少なくとも１種の元素を０．０２〜１原子％含み、残部がＡｌおよび不可避不純物であることを特徴とするスパッタリングターゲット。
7. 前記元素群Ｘのうち、Ａｇを０．１〜０．６原子％含む請求項６に記載のスパッタリングターゲット。
8. 前記元素群Ｘのうち、Ｉｎおよび／またはＳｎを０．０２〜０．５原子％含む請求項６または７に記載のスパッタリングターゲット。
9. 前記元素群Ｘの元素の含有量が、下記式（１）を満たす請求項６〜８のいずれかに記載のスパッタリングターゲット。
   ２Ａｇ+１０（Ｉｎ＋Ｓｎ）≦５ …（１）
   ［式（１）中、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｎは、Ａｌ合金膜に含まれる各元素の含有量(単位は原子％)を示す］