KR101428349B1 - 표시 장치용 ａｌ 합금막 - Google Patents

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Abstract

450 내지 600℃ 정도의 고온 하에 노출되어도 힐록이 발생하지 않고 고온 내열성이 우수하고, 막 자체의 전기 저항(배선 저항)도 낮고, 알칼리 환경 하의 내식성도 우수한 표시 장치용 Al 합금막을 제공한다.
Ta, Nb, Re, Zr, W, Mo, V, Hf 및 Ti로 이루어지는 X군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소와, 희토류 원소의 적어도 1종을 포함하고, 450 내지 600℃의 가열 처리를 행했을 때, 하기 (1)의 요건을 만족하는 표시 장치용 Al 합금막이다.
(1) Al과, X군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소와, 희토류 원소의 적어도 1종을 포함하는 제1 석출물에 대해서, 원 상당 직경 20nm 이상의 석출물이 500,000개/㎟ 이상의 밀도로 존재한다.

Description

표시 장치용 ＡＬ 합금막{AL ALLOY FILM FOR DISPLAY DEVICE}
본 발명은, 액정 디스플레이 등의 표시 장치에 사용되고, 전극 및 배선 재료로서 유용한 표시 장치용 Al 합금막; 상기 Al 합금막을 구비한 표시 장치 및 상기 Al 합금막을 형성하기 위한 스퍼터링 타깃에 관한 것이다.
표시 장치용 Al 합금막은 주로 전극 및 배선 재료로서 사용되고, 전극 및 배선 재료로서는, 액정 디스플레이(LDC)에 있어서의 박막 트랜지스터용 게이트, 소스 및 드레인 전극 및 배선 재료, 유기 EL(OELD)에 있어서의 박막 트랜지스터용 게이트, 소스 및 드레인 전극 및 배선 재료, 필드 에미션 디스플레이(FED)에 있어서의 캐소드 및 게이트 전극 및 배선 재료, 형광 진공관(VFD)에 있어서의 애노드 전극 및 배선 재료, 플라즈마 디스플레이(PDP)에 있어서의 어드레스 전극 및 배선 재료, 무기 EL에 있어서의 배면 전극 등을 들 수 있다.
이하에서는, 액정 표시 장치로서 액정 디스플레이를 대표적으로 예로 들어, 설명하지만 이것에 한정하는 취지가 아니다.
액정 디스플레이는, 최근에는 100인치를 초과하는 대형의 것이 상품화되어 있고, 저소비 전력기술도 발달되어 있어, 주요한 표시 디바이스로서 범용되고 있다. 액정 디스플레이에는 동작 원리가 상이한 것이 있지만, 이 중, 화소의 스위칭에 박막 트랜지스터(Thin Film Transitor, 이하, TFT라 칭함)를 사용하는 액티브·매트릭스형 액정 디스플레이는, 고정밀도의 화질을 갖고, 고속 동화상에도 대응할 수 있기 때문에, 주력으로 되어 있다. 그런 가운데, 또한 저소비 전력으로 화소의 고속 스위칭이 요구되는 액정 디스플레이에서는, 다결정 실리콘이나 연속 입계 결정 실리콘을 반도체층에 사용한 TFT가 사용되고 있다.
예를 들어, 액티브 매트릭스형의 액정 디스플레이는, 스위칭 소자인 TFT, 도전성 산화막으로 구성되는 화소 전극 및 주사선이나 신호선을 포함하는 배선을 갖는 TFT 기판을 구비하고 있고, 주사선이나 신호선은 화소 전극에 전기적으로 접속되어 있다. 주사선이나 신호선을 구성하는 배선 재료로는, Al기 합금 박막이 사용되고 있다.
도 5를 참조하면서, 반도체층으로서 수소화 아몰퍼스·실리콘을 사용한 TFT 기판의 중핵부의 구성을 설명한다.
도 5에 도시한 바와 같이, 유리 기판(1a) 위에는, 주사선(25)이 형성되고, 주사선(25)의 일부는, TFT의 온·오프를 제어하는 게이트 전극(26)으로서 기능한다. 게이트 전극(26)은 게이트 절연막(질화 실리콘막 등)(27)과 전기적으로 절연되어 있다. 게이트 절연막(27)을 통해 채널층인 반도체 실리콘층(30)이 형성되고, 또한 보호막(질화 실리콘막 등)(31)이 형성된다. 반도체 실리콘층(30)은, 저저항 실리콘층(32)을 통해, 소스 전극(28) 및 드레인 전극(29)에 접합되어, 전기적인 도통성을 갖는다.
드레인 전극(29)은 ITO(Indium Tin Oxide) 등의 투명 전극(5)과 직접 접촉하고 있는 구조 [다이렉트·콘택트(DC)라고 불림]를 갖고 있다. 다이렉트·콘택트용으로 사용되는 전극 배선 재료로서, 예를 들어 특허문헌 1 내지 5에 기재된 Al 합금을 들 수 있다. Al은, 전기 저항률이 작고, 미세 가공성이 우수하기 때문이다. 이들 Al 합금은 Mo, Cr, Ti, W 등의 고융점 금속으로 이루어지는 배리어 메탈층을 통하지 않고, 투명 전극을 구성하는 산화물 투명 도전막과 직접 또는 실리콘 반도체층과 직접, 접속되어 있다.
이들 배선막이나 전극(25 내지 32)은, 질화 실리콘 등의 절연성 보호막(33)으로 덮이고, 투명 전극(5)을 통해 드레인 전극(29)에 전기를 공급한다.
도 5에 도시하는 TFT의 동작 특성을 안정적으로 확보하기 위해서는, 특히 반도체 실리콘(30)에 있어서의 캐리어(전자나 정공)의 이동도를 높일 필요가 있다. 그로 인해, 액정 디스플레이 등의 제조 프로세스에서는, TFT의 열처리 공정이 포함되어 있고, 이에 의해, 아몰퍼스 구조의 반도체 실리콘(30)의 일부 또는 전체가 미결정화·다결정화되는 결과, 캐리어의 이동도가 높아지고, TFT의 응답 속도가 향상된다.
TFT의 제조 프로세스에 있어서, 예를 들어 절연성 보호막(33)의 증착 등은 약 250 내지 350℃의 비교적 낮은 온도에서 행해진다. 또한, 액정 디스플레이를 구성하는 TFT 기판(TFT가 어레이 형상으로 배치된 액정 디스플레이 구동부)의 안정성을 향상시키기 위해서, 약 450℃ 이상의 고온 열처리가 행해지는 경우가 있다. 실제의 TFT, TFT 기판, 액정 디스플레이의 제조에는, 이러한 저온 또는 고온의 열처리가 복수회 행해지는 경우가 있다.
그러나, 제조 프로세스 시의 열 처리 온도가 예를 들어 약 450℃ 이상으로 높아지거나, 또한, 이러한 고온 가열 처리가 장시간에 달하면, 도 5에 도시하는 박막층의 박리나, 접촉하는 박막간에서의 원자의 상호 확산이 발생하여, 박막층 자체가 열화되기 때문에, 지금까지는, 기껏해야 300℃ 이하에서의 열처리밖에 행해지지 않고 있었다. 오히려, 가열 처리 온도를 최대한 낮게 해도 TFT가 기능하는 배선 재료나 표시 디바이스의 구조에 관한 연구 개발이 집중적으로 행해지고 있었던 것이 실정이다. 이것은, 기술적인 관점에서는, TFT 제조 프로세스의 모두를 실온에서 처리하는 것이 이상적이라고 생각되어 왔기 때문이다.
예를 들어 전술한 특허문헌 1 내지 5에서는, Al 합금 배선막과 투명 도전막과의 접촉 저항을 저감하는 목적으로 약 200 내지 350℃ 정도의 열처리가 행해지고 있고, TFT 구조 전체적으로의 내열성(특히 고온 가열 시에 있어서의 내열성)에 대해서는 고려되고 있지 않았다. 이 중 특허문헌 1의 실시예에는, 질화 실리콘 절연막의 성막을 300 내지 350 ℃의 온도로 행하거나, 게이트 배선막의 성막을 250℃로 행했을 때의 결과는 개시되어 있지만, 그 이상의 고온 하에서 가열 처리했을 때의 결과는 개시되어 있지 않다. 특허문헌 2는, 특히 저온의 가열 처리에 유용한 TFT 배선용 Al 합금 재료의 제공을 목적으로 하여 이루어진 것으로, 실시예에는 200℃의 저온 열처리가 유효하다는 것이 개시되어 있다. 마찬가지로, 특허문헌 3에는, 230℃ 및 300℃에서의 내열성 평가 결과는 개시되어 있지만, 그 이상의 고온 가열 처리를 행했을 때의 내열성은 전혀 평가되어 있지 않다. 특허문헌 4도 마찬가지이다.
한편, 전술한 특허문헌 5에는, Al 합금 박막 중의 고용 원소 중 일부 또는 전부를 100 내지 600℃의 열처리에 의해 금속 화합물로서 석출시켜, 전기 저항값 10μΩcm 이하의 Al 합금 박막을 얻는 것은 개시되어 있지만, 실시예에서는 최고로 해도 500℃의 온도로 가열했을 때의 결과가 나타나 있을 뿐으로, 500℃ 이상의 고온 하에 노출되었을 때의 내열성은 평가되어 있지 않다. 물론, 이러한 고온 하에 복수회 노출되었을 때의 내열성에 대해서는 전혀 고려하지 않고 있다.
일본 특허 공개 2007-157917호 공보 일본 특허 공개 2007-81385호 공보 일본 특허 공개 2006-210477호 공보 일본 특허 공개 2007-317934호 공보 일본 특허 공개 평7-90552호 공보
최근에는, 고온 가열 처리를 해도 내열성이 우수한 Al 합금막의 제공이 요망되고 있다. 이것은, TFT의 성능을 크게 좌우하는 반도체 실리콘층의 캐리어 이동도를 가능한 한 높여, 결과적으로 액정 디스플레이의 에너지 절약과 고성능화(고속 동화상 대응 등)를 진척시키는 요구가 강해지고 있기 때문이다. 그를 위해서는, 반도체 실리콘층의 구성 재료인 수소화 아몰퍼스·실리콘을 결정화시키는 것이 필요하다. 실리콘은 전자의 이동도가 정공의 이동도보다 약3배 정도 높지만, 전자의 이동도는 연속 입계 결정 실리콘에서는 약300㎠/V·s, 다결정 실리콘에서는 약 100㎠/V·s, 수소화 아몰퍼스·실리콘에서는 약 1㎠/V·s 이하이다. 수소화 아몰퍼스·실리콘을 증착한 후에 열처리를 행하면, 수소화 아몰퍼스·실리콘이 미결정화하여 캐리어 이동도가 높아진다. 이 열처리에 대해서, 가열 온도가 높고, 가열 시간이 긴 쪽이, 수소화 아몰퍼스·실리콘의 미결정화는 진행하고, 캐리어의 이동도는 높아지는 반면, 열 처리 온도를 높게 하면, 열응력에 의해 Al 합금 배선 박막에 돌기 형상의 형상 이상(힐록)이 발생하는 등의 문제가 발생하기 때문에, 종래는, Al 합금 박막을 사용한 경우의 열 처리 온도의 상한을 기껏해야 350℃ 정도로 하고 있었다. 그로 인해, 이것보다도 고온으로 열처리할 때는, Mo 등의 고융점 금속 박막이 일반적으로 사용되고 있지만, 배선 저항이 높아 표시 디스플레이의 대형화에 대응 할 수 없는 문제가 있었다.
상술한 고온 내열성 외에, 표시 장치용 Al 합금막에는, 여러가지 특성이 요구된다. 우선, Al 합금막에 포함되는 합금 원소의 첨가량이 많아지면, 배선 자체의 전기 저항이 증가해 버리기 때문에, 450 내지 600℃ 정도의 높은 열 처리 온도를 적용한 경우에도 전기 저항을 충분히 저감할 수 있는 것이 요구되고 있다.
또한, 투명 화소 전극과 직접 접속시켰을 경우에 낮은 접촉 저항(콘택트 저항)을 나타내는 것도 요구되는 경우도 있다.
나아가, 우수한 내식성의 겸비도 요구되고 있다. 특히, TFT 기판의 제조 공정에서는 복수의 웨트 프로세스를 통과하지만, Al보다도 활성인 금속을 첨가하면, 갈바니 부식의 문제가 나타나, 내식성이 열화되어 버린다. 예를 들어 포토리소그래피 공정에서는, TMAH(테트라메틸암모늄히드록시드)를 포함하는 알칼리성 현상액을 사용하지만, 다이렉트·콘택트 구조인 경우, 배리어 메탈층을 생략하기 때문에 Al 합금막이 노출되어, 현상액에 의한 데미지를 받기 쉬워진다. 따라서, 알칼리 현상액 내성 등의 내 알칼리 부식성이 우수한 것이 요구된다.
또한, 포토리소그래피의 공정으로 형성한 포토레지스트(감광성 수지)를 박리하는 세정 공정에서는, 아민류를 포함하는 유기 박리액을 사용하여 연속적으로 수세가 행해지고 있다. 그러나 아민과 물이 혼합하면 알칼리성 용액으로 되기 때문에, 단시간에 Al을 부식시켜 버리는 별도의 문제가 발생된다. 그런데 Al 합금은, 박리 세정 공정을 거치기 이전에 CVD 공정을 거침으로써 열 이력을 받고 있다. 이 열 이력의 과정에서 Al 매트릭스 중에는 합금 성분이 석출물을 형성한다. 그런데, 이 석출물과 Al의 사이에는 큰 전위차가 있어서, 박리액인 아민이 물과 접촉한 순간에 상기 갈바니 부식에 의해 알칼리 부식이 진행되고, 전기 화학적으로 불활성인 Al이 이온화하여 용출하여, 피트 형상의 공식(흑점)이 형성되어 버리는 등의 문제가 있다. 따라서, 바람직하게는 감광성 수지의 박리에 사용하는 박리액 내성이 우수한 것이 요구된다.
본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 450 내지 600℃ 정도의 고온 하에 노출되어도 힐록이 발생하지 않고 고온 내열성이 우수하고, 막 자체의 전기 저항(배선 저항)도 낮게 억제되어 있고, 또한, 알칼리 현상액 내성 등의 내 알칼리 부식성도 우수한 표시 장치용 Al 합금막을 제공하는 데에 있다. 본 발명의 다른 목적은, 바람직하게는 감광성 수지의 박리액(박리액 내성)에도 우수하고, 배리어 메탈층을 생략하여 투명 화소 전극(투명 도전막)과 직접 접속시켰을 때에 낮은 접촉 저항을 갖고, 투명 도전막과의 직접 접속(다이렉트·콘택트)이 가능한 표시 장치용 Al 합금막을 제공하는 데에 있다.
본 발명은 이하의 형태를 포함한다.
[1] 표시 장치에 사용되는 Al 합금막이며,
상기 Al 합금막은, Ta, Nb, Re, Zr, W, Mo, V, Hf, Ti, Cr 및 Pt로 이루어지는 X군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소와, 희토류 원소의 적어도 1종을 포함하고,
상기 Al 합금막에 450 내지 600℃의 가열 처리를 행했을 때, 하기 (1)의 요건을 만족하는 표시 장치용 Al 합금막.
(1) Al과, 상기 X군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소와, 상기 희토류 원소의 적어도 1종을 포함하는 제1 석출물에 대해서, 원 상당 직경 20nm 이상의 석출물이 500,000개/㎟ 이상의 밀도로 존재한다.
[2] 상기 Al 합금막은, 또한 Cu 및 Ge 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 Al 합금막에 450 내지 600℃의 가열 처리를 행했을 때, 또한 하기 (2)의 요건을 만족하는 것인 [1]에 기재된 표시 장치용 Al 합금막.
(2) Al과, Cu 및 Ge 중 적어도 하나와, 상기 희토류 원소의 적어도 1종을 포함하는 제2 석출물에 대해서, 원 상당 직경 200nm 이상의 석출물이 10,000개/㎟ 이상의 밀도로 존재한다.
[3] 상기 Al 합금막은, 또한 Ni 및 Co 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 Al 합금막에 450 내지 600℃의 가열 처리를 행했을 때, 또한 하기 (3)의 요건을 만족하는 [2]에 기재된 표시 장치용 Al 합금막.
(3) Al과, Ni 및 Co 중 적어도 하나와, Cu 및 Ge 중 적어도 하나와, 상기 희토류 원소의 적어도 1종을 포함하는 제3 석출물에 대해서, 원 상당 직경 200nm 이상의 석출물이 2,000개/㎟ 이상의 밀도로 존재한다.
[4] 상기 제1 석출물의 원 상당 직경은, 1㎛ 이하인 [1]에 기재된 표시 장치용 Al 합금막.
[5] 상기 제2 석출물의 원 상당 직경은, 1㎛ 이하인 [2] 또는 [3]에 기재된 표시 장치용 Al 합금막.
[6] 상기 제3 석출물의 원 상당 직경은, 3㎛ 이하인 [2] 또는 [3]에 기재된 표시 장치용 Al 합금막.
[7] 상기 X군의 원소의 함유량은 0.1 내지 5 원자％인 [1] 내지 [6]의 어느 하나에 기재된 표시 장치용 Al 합금막.
[8] 상기 희토류 원소의 함유량은 0.1 내지 4 원자％인 [1] 내지 [7]의 어느 하나에 기재된 표시 장치용 Al 합금막.
[9] 상기 Cu 및 Ge 중 적어도 하나의 함유량은 0.1 내지 2 원자％인 [2] 내지 [8]의 어느 하나에 기재된 표시 장치용 Al 합금막.
[10] 상기 Ni 및 Co 중 적어도 하나의 함유량은 0.1 내지 3 원자％인 [3] 내지 [9]의 어느 하나에 기재된 표시 장치용 Al 합금막.
[11] 상기 가열 처리는, 500 내지 600℃인 [1] 내지 [10]의 어느 하나에 기재된 표시 장치용 Al 합금막.
[12] 상기 가열 처리는, 적어도 2회 실시되는 것인 [1] 내지 [11]의 어느 하나에 기재된 표시 장치용 Al 합금막.
[13] 상기 Al 합금막은, 투명 도전막과 직접 접속되는 것인 [2] 내지 [12]의 어느 하나에 기재된 표시 장치용 Al 합금막.
[14] 상기 Al 합금막은, Mo, Ti, W 및 Cr로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 원소를 포함하는 막을 통하여 투명 도전막과 접속되는 것인 [1] 내지 [13]의 어느 하나에 기재된 표시 장치용 Al 합금막.
[15] Ta, Nb, Re, Zr, W, Mo, V, Hf, Ti, Cr 및 Pt로 이루어지는 X군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 0.1 내지 5 원자％, 및 희토류 원소의 적어도 1종을 0.1 내지 4 원자％를 포함하고, 잔량부:Al 및 불가피적 불순물인 스퍼터링 타깃.
[16] Cu 및 Ge 중 적어도 하나를 0.1 내지 2 원자％ 더 포함하는 [15]에 기재된 스퍼터링 타깃.
[17] Ni 및 Co 중 적어도 하나를 0.1 내지 3 원자％ 더 포함하는 [15] 또는 [16]에 기재된 스퍼터링 타깃.
[18] [1] 내지 [14]의 어느 하나에 기재된 표시 장치용 Al 합금막을 구비한 표시 장치.
[19] [1] 내지 [14]의 어느 하나에 기재된 표시 장치용 Al 합금막을 구비한 액정 디스플레이.
[20] [1] 내지 [14]의 어느 하나에 기재된 표시 장치용 Al 합금막을 구비한 유기 EL 디스플레이.
[21] [1] 내지 [14]의 어느 하나에 기재된 표시 장치용 Al 합금막을 구비한 필드 에미션 디스플레이.
[22] [1] 내지 [14]의 어느 하나에 기재된 표시 장치용 Al 합금막을 구비한 형광 진공관.
[23] [1] 내지 [14]의 어느 하나에 기재된 표시 장치용 Al 합금막을 구비한 플라즈마 디스플레이.
[24] [1] 내지 [14]의 어느 하나에 기재된 표시 장치용 Al 합금막을 구비한 무기 EL 디스플레이.
본 발명에 관한 제1 Al 합금막(Al-X족 원소-희토류 원소 합금)은, 소정의 합금 원소와 제1 석출물로 구성되어 있기 때문에, 약 450 내지 600℃ 정도의 고온 하에 노출되었을 때의 내열성이 우수하고, 내 알칼리 부식성도 양호하고, 또한, 고온 처리 후의 막 자체의 전기 저항(배선 저항)도 낮게 억제할 수 있었다. 바람직하게는, 본 발명에 관한 제2 Al 합금막(Al-X족 원소-희토류 원소-Cu/Ge 합금)은, 소정의 합금 원소와 제1 석출물, 제2 석출물로 구성되어 있기 때문에, 보다 높은 내열성을 나타낸다. 보다 바람직하게는, 본 발명에 관한 제3 Al 합금막(Al-X족 원소-희토류 원소-Ni/Co-Cu/Ge 합금)은, 소정의 합금 원소와 제1 석출물, 제2 석출물과 제3 석출물로 구성되어 있기 때문에, 상기 특성뿐만 아니라, 상기 고온 하에서 높은 박리액 내성 및 투명 도전막과의 낮은 접촉 저항도 달성할 수 있기 때문에, 투명 도전막의 직접 접속이 가능하다.
본 발명에 따르면, 특히, 다결정 실리콘이나 연속 입계 결정 실리콘을 반도체층에 사용하는 박막 트랜지스터 기판을 제조하는 프로세스에 있어서, 450 내지 600℃ 정도의 고온 가열 처리, 나아가 상기 고온 가열 처리가 적어도 2회 행하여지는 가혹한 고온 환경 하에 노출된 경우에도, 반도체 실리콘층의 캐리어 이동도가 높아지기 때문에, TFT의 응답 속도가 향상되고, 에너지 절약이나 고속 동화상 등에 대응 가능한 고성능의 표시 장치를 제공할 수 있다.
도 1은, 표 1의 No.16(Al-0.1Ni-0.5Ge-2La-0.5Ta)의 Al 합금막(막 두께=300nm)을 600℃에서 10분간 가열 처리한 후의 평면 TEM(투과 전자 현미경) 사진(배율30,000배)이다.
도 2는, 도 1 중의 실선으로 둘러싸인 부분의 확대도 사진(배율 60,000배)이다.
도 3은, 도 2 중의 실선으로 둘러싸인 부분의 확대도 사진(배율 150,000배)이다.
도 4는, 도 2 중의 점선으로 둘러싸인 부분의 확대도 사진(배율 150,000배)이다.
도 5는, 박막 트랜지스터의 중핵부의 단면 구조를 도시하는 도면이다.
도 6은, Al 합금막과 투명 화소 전극의 접촉 저항의 측정에 사용한 캘빈(Kelvin) 패턴(TEG 패턴)을 도시하는 도면이다.
도 7의 (a) 내지 (f)는, 도 3, 도 4에 도시되어 있는 석출물(도 3: 석출물 1, 석출물 2; 도 4: 석출물 3)의 EDX면 분석 사진이다.
도 8은, 액정 디스플레이의 일례를 도시하는 개략 단면도이다.
도 9는, 유기 EL 디스플레이의 일례를 도시하는 개략 단면도이다.
도 10은, 필드 에미션 디스플레이의 일례를 도시하는 개략 단면도이다.
도 11은, 형광 진공관의 일례를 도시하는 개략 단면도이다.
도 12는, 플라즈마 디스플레이의 일례를 도시하는 개략 단면도이다.
도 13은, 무기 EL 디스플레이의 일례를 도시하는 개략 단면도이다.
본 발명자들은, 약 450 내지 600℃의 고온 하에 복수회 노출되어도, 힐록이 발생하지 않고 고온 내열성이 우수하고, 또한, 막 자체의 전기 저항(배선 저항)도 낮게 억제되어 있고, 또한, 알칼리 현상액 등의 내 알칼리 부식성도 높은 표시 장치용 Al 합금막(제1 Al 합금막이라고 칭하는 경우가 있다); 또한, 바람직하게는 보다 높은 고온 내열성이 우수한 표시 장치용 Al 합금막(제2 Al 합금막이라고 칭하는 경우가 있다); 또한, 더 바람직하게는 고온 하에서의 박리액 내성도 우수하고, 투명 도전막과 직접 접속해도 접촉 저항이 낮게 억제되기 때문에 투명 도전막과의 직접 접속(다이렉트·콘택트)이 가능한 표시 장치용 Al 합금막(제3 Al 합금막이라고 칭하는 경우가 있다)을 제공하기 위해서, 검토를 거듭해 왔다.
그 결과, Ta, Nb, Re, Zr, W, Mo, V, Hf, Ti, Cr 및 Pt로 이루어지는 군(X군)으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소와, 희토류 원소(REM)의 적어도 1종을 포함하는 Al 합금막(Al-X군 원소-REM 합금막)이며, 450 내지 600℃의 가열 처리를 행했을 때, 하기 (1)의 요건을 만족하는 제1 Al 합금막은, 상기 과제(고온 처리 시의 높은 내열성 및 낮은 전기 저항, 나아가 높은 알칼리 현상액 내성)를 해결할 수 있는 것을 알게 되었다.
(1) Al과, 상기 X군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소와, 희토류 원소의 적어도 1종을 포함하는 제1 석출물에 대해서, 원 상당 직경 20nm 이상의 석출물이 500,000개/㎟ 이상의 밀도로 존재한다.
또한, Cu 및/또는 Ge를 포함하는 Al 합금막(Al-X군 원소-REM-Cu/Ge 합금막)이며, 450 내지 600℃의 가열 처리를 행했을 때, 상기 (1)의 요건을 만족하고, 또한, 하기 (2)의 요건을 만족하는 제2 Al 합금막은, 보다 높은 내열성을 나타내는 것을 알게 되었다.
(2) Al과, Cu 및/또는 Ge와, 희토류 원소의 적어도 1종을 포함하는 제2 석출물에 대해서, 원 상당 직경 200nm 이상의 석출물이 10,000개/㎟ 이상의 밀도로 존재한다.
Ni 및/또는 Co를 더 포함하는 Al 합금막(Al-X군 원소-REM-Ni/Co-Cu/Ge 합금막)이며, 450 내지 600℃의 가열 처리를 행했을 때, 상기 (1), (2)의 요건을 만족하고, 또한, 하기 (3)의 요건을 만족하는 제3 Al 합금막은, 제1 Al 합금막에 의한 상기 과제를 해결할 수 있을 뿐 아니라, 바람직한 과제(고온 처리 시의 높은 박리액 내성 및 투명 도전막과의 접촉 저항)도 동시에 해결할 수 있는 것을 알게 되었다.
(3) Al과, Ni 및/또는 Co와, Cu 및/또는 Ge와, 희토류 원소의 적어도 1종을 포함하는 제3 석출물에 대해서, 원 상당 직경 200nm 이상의 석출물이 2,000개/㎟ 이상의 밀도로 존재한다.
상기 제1 Al 합금막은, Al 합금 중에, 고융점 금속의 X군 원소(고온 내열성 향상 원소)와, 희토류 원소(내 알칼리 부식성 향상 원소)를 포함하고, 소정의 제1 석출물을 갖고 있기 때문에, 고온 하의 내열성(고온 내열성) 및 내 알칼리 부식성도 높고, 또한, 막 자체의 전기 저항(배선 저항)이 우수하기 때문에, 주사선이나 신호선 등의 배선; 게이트 전극, 소스 전극, 드레인 전극 등의 전극의 재료로서 바람직하게 사용된다. 특히, 고온 열 이력의 영향을 받기 쉬운 박막 트랜지스터 기판의 게이트 전극 및 관련의 배선막 재료로서 바람직하게 사용된다.
또한 상기 제2 Al 합금막은, Al 합금 중에, 상기의 X군 원소와 희토류 원소 외에, Cu 및/또는 Ge(박리액 내성 향상 원소)를 더 포함함으로써, 소정의 제2 석출물을 갖고 있기 때문에, 고온 하의 내열성(고온 내열성)이 한층 더 높아지고, 주사선이나 신호선 등의 배선; 게이트 전극, 소스 전극, 드레인 전극 등의 전극의 재료로서 바람직하게 사용된다. 특히, 고온 열 이력의 영향을 받기 쉬운 박막 트랜지스터 기판의 게이트 전극 및 관련의 배선막 재료로서 바람직하게 사용된다.
상기 제3 Al 합금막은, Al 합금 중에, 상기의 X군 원소와 희토류 원소 외에, 또한 Ni 및/또는 Co(투명 도전막과의 접촉 저항 저감화 원소) 및 Cu 및/또는 Ge(박리액 내성 향상 원소)를 더 포함하고, 소정의 제3 석출물을 갖고 있기 때문에, 배리어 메탈층을 통하지 않고 투명 도전막과의 직접 접속이 가능한 다이렉트·콘택트용의 전극·배선의 재료로서 적절하게 사용된다.
본 명세서에 있어서, 고온 내열성이란, 적어도 450 내지 600℃ 정도의 고온 하에 노출되었을 때에 힐록이 발생하지 않는 것을 의미하며, 바람직하게는 상기의 고온 하에 적어도 2회 이상 반복해 노출되었을 때에도 힐록이 발생하지 않는 것을 의미한다.
본 발명에서는, 고온 내열성 외에, 표시 장치의 제조 과정에서 사용되는 약액(알칼리 현상액, 박리액)에 대한 높은 내성(내식성), 투명 도전막의 낮은 접촉 저항, Al 합금막 자체의 낮은 전기 저항과 같은 특성이 얻어지지만, 450℃ 미만의 저온 영역 뿐만 아니라, 상기의 고온 영역에서도 유효하게 발휘되는 곳에 특징이 있다. 또한, TFT 제조 과정에 있어서 알칼리 환경 하에 노출되는 것은, 열 이력을 받기 전의 단계이기 때문에, 후기하는 실시예에서는, 가열 전의 Al 합금막에 대하여 알칼리 현상액 내성을 조사했지만, 본 발명에 따르면, 고온 가열 처리 후의 Al 합금막에 있어서도, 양호한 알칼리 현상액 내성이 얻어지는 것을 실험에 의해 확인하고 있다. 또한, 알칼리 현상액에 대한 내성(알칼리 현상액 내성)은 광의로는 내 알칼리 부식성이라고 칭하는 경우가 있다.
이하, 본 발명에 사용되는 Al 합금막에 대하여 상세하게 설명한다.
(제1 Al 합금막)
상기 제1 Al 합금막은, Ta, Nb, Re, Zr, W, Mo, V, Hf, Ti, Cr 및 Pt로 이루어지는 군(X군)으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소와, 희토류 원소(REM)의 적어도 1종을 함유하는 Al-X군 원소-REM 합금막이다.
여기서, 상기 X군의 원소(X군 원소)는 융점이 대략 1600℃ 이상의 고 융점 금속으로 구성되어 있고, 단독으로 고온 하의 내열성 향상에 기여하는 원소이다. 이들 원소는, 단독으로 첨가해도 좋고, 2종 이상을 병용해도 좋다. 상기 X군 원소 중 바람직한 것은, Ta, Ti이며, 보다 바람직하게는 Ta이다.
상기 X군 원소의 함유량(단독으로 함유하는 경우는 단독의 양이며, 2종 이상을 병용할 때는 합계량이다.)은, 0.1 내지 5 원자％인 것이 바람직하다. X군 원소의 함유량이 0.1 원자％ 미만에서는, 상기 작용이 유효하게 발휘되지 않을 우려가 있다. 한편, X군 원소의 함유량이 5 원자％를 초과하면, Al 합금막의 전기 저항이 지나치게 높아질 우려가 있는 것 외에, 배선 가공 시에 잔사가 발생되기 쉬워지는 등의 문제가 발생할 우려가 있다. X군 원소의 보다 바람직한 함유량은, 0.1 원자％ 이상 3.0 원자％ 이하이고, 더욱 바람직하는 함유량은, 0.3 원자％ 이상 2.0 원자％ 이하이다.
또한, 상기 희토류 원소(REM)는 상기 X군 원소와 복합 첨가함으로써 고온 내열성 향상에 기여하는 원소이다. 또한, 단독으로 알칼리 환경 하에서의 내식성 작용이라고 하는 상기 X군 원소에는 없는 작용도 갖고 있다.
여기서, 희토류 원소란, 란타노이드 원소(주기율표에 있어서, 원자 번호 57의 La로부터 원자 번호 71의 Lu까지의 합계 15 원소)에, Sc(스칸듐)과 Y(이트륨)을 더한 원소군을 의미한다. 본 발명에서는, 상기 희토류 원소를 단독으로 사용해도 좋고, 2종 이상을 병용해도 좋다. 희토류 원소 중 바람직한 것은, Nd, La, Gd이며, 보다 바람직한 것은, Nd, La이다.
희토류 원소에 의한 상기 작용을 유효하게 발휘시키기 위해서는, 희토류 원소의 함유량(단독으로 함유하는 경우는 단독의 양이며, 2종 이상을 병용할 때는 합계량이다)은 0.1 내지 4 원자％인 것이 바람직하다. 희토류 원소의 함유량이 0.1 원자％ 미만이면 내 알칼리 부식성이 유효하게 발휘되지 않을 우려가 있고, 한편, 4 원자％를 초과하면, Al 합금막 자체의 전기 저항이 지나치게 높아질 우려가 있고 배선 가공 시에 잔사가 발생되기 쉬워지는 등의 문제가 발생할 가능성이 있다. 희토류 원소의 보다 바람직한 함유량은, 0.3 원자％ 이상 3.0 원자％ 이하이고, 더욱 바람직한 함유량은, 0.5 원자％ 이상 2.5 원자％ 이하이다.
상기 제1 Al 합금막으로서는, 상기 원소를 함유하고, 잔량부:Al 및 불가피적 불순물인 Al 합금막을 들 수 있다.
여기서, 상기 불가피적 불순물로서는, 예를 들어 Fe, Si, B 등이 예시된다. 불가피적 불순물의 합계량은 특별히 한정되지 않지만, 대략 0.5 원자％ 이하 정도 함유해도 좋고, 각 불가피적 불순물 원소는, B는 0.012 원자％ 이하, Fe, Si는, 각각 0.12 원자％ 이하 함유하고 있어도 좋다.
또한 상기 제1 Al 합금막은, 450 내지 600℃의 고온 가열 처리에 의해, 상기 (1)에 규정하는 소정 크기와 소정 밀도의 제1 석출물(Al-X군 원소-REM 함유 석출물)을 포함하는 것이며, 이에 의해, 고온 내열성이 향상하고, 고온 프로세스 하에서도 힐록의 발생을 방지할 수 있다. 제1 석출물은, 적어도 X군 원소 및 REM을 함유하고 있으면 되고, 당해 석출물에 의한 작용을 저해하지 않는 한, 다른 원소를 함유하고 있어도 좋다.
상기 제1 석출물의 원 상당 직경(크기)은, 20nm 이상이다. 본 발명자들의 검토 결과에 의하면, 20nm 미만의 석출물은 가령 석출물의 조성이 Al-X군 원소-REM 함유 석출물이여도, 원하는 효과가 발휘되지 않는 것을 알았다. 또한, 고온 내열성 향상 작용을 유효하게 발휘시키기 위해서는, 상기 원 상당 직경의 하한이 20nm이면 되고, 그 상한은 상기 작용의 관계에서는 특별히 한정되지 않지만, 석출물의 크기가 커져서 거대 석출물이 되면, 광학 현미경에 의한 검사에서 시인될 가능성이 있고, 외관 불량을 초래할 우려가 있기 때문에, 그 상한은 1㎛인 것이 바람직하다. 제1 석출물이 바람직한 원 상당 직경은, 20nm 이상 800nm 이하이다.
또한 본 발명에서는, 상기 원 상당 직경 20nm 이상의 석출물이 500,000개/㎟ 이상의 밀도로 존재하는 것이 필요하다. 본 발명자들의 검토 결과에 의하면, 제1 석출물의 크기가 20nm 이상이어도, 500,000개/㎟ 미만의 경우는, 원하는 효과가 발휘되지 않는 것을 알게 되었다. 고온 내열성 향상 작용을 유효하게 발휘시키기 위해서는, 상기 석출물의 밀도는 높을수록 좋고, 2,000,000개/㎟ 이상인 것이 바람직하다.
(제2 Al 합금막)
상기 제2 Al 합금막은, 상술한 X군 원소 및 희토류 원소(REM) 외에, 또한 Cu 및/또는 Ge를 함유하는 Al-X군 원소-REM-Cu/Ge 합금막이다.
여기서, Cu 및/또는 Ge는, 고온 내열성 향상에 기여하고, 고온 프로세스 하에서의 힐록의 발생을 방지하는 작용을 갖고 있다. 제2 Al 합금막은, 적어도 상기X군 원소 및 REM과, Cu 및/또는 Ge를 함유하고 있으면 되고, 이들 첨가 원소에 의한 작용을 저해하지 않는 한, 다른 원소를 함유하고 있어도 좋다. Cu 및/또는 Ge는 단독으로 첨가해도 좋고, 양쪽을 첨가해도 좋다.
이러한 작용을 유효하게 발휘시키기 위해서는, Cu 및/또는 Ge의 함유량(단독의 경우에는 단독의 함유량이며, 양쪽을 함유하는 경우는 합계량이다)을 0.1 내지 2 원자 ％로 하는 것이 바람직하다. Cu 및/또는 Ge의 함유량이 0.1 원자％ 미만의 경우, 원하는 효과를 얻지 못할 우려가 있고, 가일층의 내열성 향상에 기여하는 제2 석출물의 밀도를 확보할 수 없을 우려가 있다. 한편, Cu 및/또는 Ge의 함유량이 2 원자％를 초과하면, 전기 저항률이 상승될 우려가 있다. 상기 원소의 보다 바람직한 함유량은, 0.1 원자％ 이상 1.0 원자％ 이하이고, 더욱 바람직하게는, 0.1 원자％ 이상 0.6 원자％ 이하이다.
또한, 상기 제2 Al 합금막은, 450 내지 600℃의 고온 가열 처리에 의해, 상기 (2)에 규정하는 소정 크기와 소정 밀도의 제2 석출물(Al-REM-Cu/Ge 함유 석출물)을 포함하는 것이며, 이에 의해, 고온 하에서의 높은 박리액 내성 및 투명 도전막과의 낮은 접촉 저항을 실현할 수 있다. 제2 석출물은, 적어도 희토류 원소와, Cu 및/또는 Ge를 함유하고 있으면 되고, 당해 석출물에 의한 작용을 저해하지 않는 한, 다른 원소를 함유하고 있어도 좋다.
상기 제2 석출물의 원 상당 직경(크기)은, 200nm 이상이다. 본 발명자들의 검토 결과에 의하면, 200nm 미만의 석출물은, 가령 석출물의 조성이 상기 조성을 만족하는 것이어도, 원하는 효과가 발휘되지 않는 것을 알 수 있었다. 또한, 상기 작용을 유효하게 발휘시키기 위해서는, 상기 원 상당 직경의 하한이 200nm이면 되고, 그 상한은 상기 작용과의 관계에서는 특별히 한정되지 않지만, 석출물의 크기가 커져서 거대 석출물이 되면, 광학 현미경에 의한 검사에서 시인될 가능성이 있고, 외관 불량을 초래하기 때문에, 그 상한은 1㎛인 것이 바람직하다. 제2 석출물의 바람직한 원 상당 직경은, 200nm 이상 800nm 이하이다.
또한 본 발명에서는, 상기 원 상당 직경 200nm 이상의 석출물이 10,000개/㎟ 이상의 밀도로 존재하는 것이 필요하다. 본 발명자들의 검토 결과에 의하면, 제2 석출물의 크기가 200nm 이상이어도, 10,000개/㎟ 미만의 경우는, 원하는 효과가 발휘되지 않는 것을 알게 되었다. 박리액 내성 향상 및 투명 도전막의 접촉 저항 저감화의 양쪽 작용을 유효하게 발휘시키기 위해서는, 상기 석출물의 밀도는 높을수록 좋고, 25,000개/㎟ 이상인 것이 바람직하다.
상기 제2 Al 합금막으로서는, 상기 원소를 함유하고, 잔량부: Al 및 불가피적 불순물인 Al 합금막을 들 수 있다.
여기서, 상기 불가피적 불순물로서는, 예를 들어 Fe, Si, B 등이 예시된다. 불가피적 불순물의 합계량은 특별히 한정되지 않지만, 대략 0.5 원자％ 이하 정도 함유해도 좋고, 각 불가피적 불순물 원소는, B은 0.012 원자％ 이하, Fe, Si는, 각각 0.12 원자％ 이하 함유하고 있어도 좋다.
(제3 Al 합금막)
상기 제3 Al 합금막은, 상술한 X군 원소 및 희토류 원소(REM), 및 상술한 Cu 및/또는 Ge 외에, 또한, Ni 및/또는 Co를 함유하는 Al-X군 원소-REM-Ni/Co-Cu/Ge 합금막이다.
여기서, Ni 및 Co는, 투명 도전막의 직접 접속(다이렉트·콘택트)을 가능하게 하는 원소이다. 이것은, TFT의 제조 과정에 있어서의 열 이력에 의해 형성되는 도전성이 높은 Ni 및/또는 Co 함유Al계 석출물을 통하여, 투명 도전막과의 전기적인 도통이 가능하게 되기 때문이다. 이들은 단독으로 첨가해도 좋고, 양쪽을 첨가해도 좋다.
이러한 작용을 유효하게 발휘시키기 위해서는, Ni 및/또는 Co의 함유량(단독의 경우에는 단독의 함유량이며, 양쪽을 함유하는 경우는 합계량이다)을 0.1 내지 3 원자 ％로 하는 것이 바람직하다. Ni 및/또는 Co의 함유량이 0.1 원자％ 미만의 경우, 원하는 효과를 얻을 수 없고, 투명 도전막의 접촉 저항 저감에 기여하는 제3 석출물의 밀도를 확보할 수 없을 우려가 있다. 즉, 제3 석출물의 크기가 작고, 밀도도 감소하기 때문에, 투명 도전막과의 낮은 접촉 저항을 안정적으로 유지하기 곤란해진다. 한편, Ni 및/또는 Co의 함유량이 3 원자％를 초과하면, 알칼리 환경 하에서의 내식성이 저하할 우려가 있다. Ni 및/또는 Co의 보다 바람직한 함유량은, 0.1 원자％ 이상 1.0 원자％ 이하이고, 더욱 바람직하게는, 0.1 원자％ 이상 0.6 원자％ 이하이다.
또한, Cu 및/또는 Ge는, 상술한 Ni 및/또는 Co와 병용함으로써 투명 도전막과의 직접 접속(다이렉트·콘택트)을 가능하게 하는 원소이며, 이에 의해, 원하는 제3 석출물을 확보할 수 있다.
또한, 상기 제3 Al 합금막은, 450 내지 600℃의 고온 가열 처리에 의해, 상기 (3)에 규정하는 소정 크기와 소정 밀도의 제3 석출물(Al-REM-Ni/Co-Cu/Ge 함유 석출물)을 포함하는 것이며, 이에 의해, 고온 하에서의 높은 박리액 내성 및 투명 도전막과의 낮은 접촉 저항을 실현할 수 있다. 제3 석출물은, 적어도 희토류 원소와, Ni 및/또는 Co와, Cu 및/또는 Ge를 함유하고 있으면 되고, 당해 석출물에 의한 작용을 저해하지 않는 한, 다른 원소를 함유하고 있어도 좋다.
상기 제3 석출물의 원 상당 직경(크기)은, 200nm 이상이다. 본 발명자들의 검토 결과에 의하면, 200nm 미만의 석출물은, 가령 석출물의 조성이 상기 조성을 만족하는 것이어도, 원하는 효과가 발휘되지 않는 것을 알게 되었다. 또한, 상기 작용을 유효하게 발휘시키기 위해서는, 상기 원 상당 직경의 하한이 200nm이면 되고, 그 상한은 상기 작용과의 관계에서는 특별히 한정되지 않지만, 석출물의 크기가 커져서 거대 석출물이 되면, 광학 현미경에 의한 검사에서 시인될 가능성이 있고, 외관 불량을 초래하는 우려가 있기 때문에, 그 상한은 3㎛인 것이 바람직하다. 제3 석출물의 바람직한 원 상당 직경은, 200nm 이상 2㎛ 이하이다.
또한 본 발명에서는, 상기 원 상당 직경 200nm 이상의 석출물이 2000개/㎟ 이상의 밀도로 존재하는 것이 바람직하다. 본 발명자들의 검토 결과에 의하면, 제3 석출물의 크기가 200nm 이상이어도, 2000개/㎟ 미만의 경우는, 원하는 효과가 발휘되지 않는 것을 알게 되었다. 박리액 내성 향상 및 투명 도전막의 접촉 저항 저감화의 양쪽 작용을 유효하게 발휘시키기 위해서는, 상기 석출물의 밀도는 높을수록 좋고, 5000개/㎟ 이상인 것이 바람직하다.
상기 제3 Al 합금막으로서는, 상기 원소를 함유하고, 잔량부: Al 및 불가피적 불순물인 Al 합금막을 들 수 있다.
여기서, 상기 불가피적 불순물로서는, 예를 들어 Fe, Si, B 등이 예시된다. 불가피적 불순물의 합계량은 특별히 한정되지 않지만, 대략 0.5 원자％ 이하 정도 함유해도 좋고, 각 불가피적 불순물 원소는, B는 0.012 원자％ 이하, Fe, Si는, 각각 0.12 원자％ 이하 함유하고 있어도 좋다.
이상, 본 발명의 Al 합금막에 대하여 설명했다.
본 발명에 있어서, 상기의 제1 내지 제3 석출물이 형성되기 위한 열처리는, 450 내지 600℃이며, 바람직하게는 500 내지 600℃이다. 이 열처리는, 진공 또는 질소 및/또는 불활성 가스 분위기 중에서 행해지는 것이 바람직하고, 처리 시간은, 1분 이상 60분 이하인 것이 바람직하다. 본 발명에 따르면, 상기의 열처리(고온 열처리)를 2회 이상 행해도, 힐록 등이 발생하지 않는 것을 알 수 있었다.
이러한 고온 가열 처리에 대응하는 TFT 제조 프로세스로서는, 예를 들어 아몰퍼스·실리콘의 결정화를 위한 레이저 등에 의한 어닐, 각종 박막 형성을 위한 CVD(화학 기상 증착)에 의한 성막, 불순물확산이나 보호막을 열 경화시킬 때의 열처리노의 온도 등을 들 수 있다. 특히 아몰퍼스·실리콘의 결정화를 위한 열처리에서, 상기와 같은 고온 하에 노출되는 경우가 많다.
상기 Al 합금의 막 두께는, 특히 고온 내열성과 배선 저항의 저감화를 확보하기 위해서, 50nm 이상인 것이 바람직하고, 100nm 이상인 것이 보다 바람직하다. 또한, 그 상한은, 상기 관점에서는 특별히 한정되지 않지만, 배선 테이퍼 형상 등을 고려하면, 1㎛ 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 600nm 이하이다. 또한, 상기 막 두께의 상한과 하한을 임의로 조합하여 상기 막 두께의 범위로 할 수도 있다.
상기 Al 합금막은, 소스- 드레인 전극이나 게이트 전극 등의 각종 배선 재료에 바람직하게 사용되지만, 특히, 고온 내열성이 요구되는 게이트 전극의 배선 재료로서, 보다 바람직하게 사용된다.
상기 Al 합금막은, 스퍼터링법에 의해 스퍼터링 타깃(이하 「타깃」이라고 하는 경우가 있다)을 사용하여 형성하는 것이 바람직하다. 이온 플레이팅법이나 전자 빔 증착법, 진공 증착법으로 형성된 박막보다도, 성분이나 막 두께의 막 면 내 균일 성이 우수한 박막을 용이하게 형성할 수 있기 때문이다.
또한, 상기 스퍼터링법으로 상기 Al 합금막을 형성하기 위해서는, 상기 타깃으로서, 전술한 원소를 포함하는 것이며, 원하는 Al 합금막과 동일한 조성의 Al 합금 스퍼터링 타깃을 사용하면, 조성 어긋남의 우려가 없고, 원하는 성분 조성의 Al 합금막을 형성할 수 있으므로 좋다.
따라서, 본 발명에는, 전술한 제1, 제2 또는 제3 Al 합금막과 동일한 조성의 스퍼터링 타깃도 본 발명의 범위 내에 포함된다. 상세하게는, 상기 타깃으로서 (i)는 Ta, Nb, Re, Zr, W, Mo, V, Hf, Ti, Cr 및 Pt로 이루어지는 군(X군)으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 0.1 내지 5 원자％, 및 희토류 원소의 적어도 1종을 0.1 내지 4 원자％를 포함하고, 잔량부: Al 및 불가피적 불순물인 타깃 이외, (ii) Ta, Nb, Re, Zr, W, Mo, V, Hf, Ti, Cr 및 Pt로 이루어지는 군(X군)으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 0.1 내지 5 원자％, 및 희토류 원소의 적어도 1종을 0.1 내지 4 원자％를 포함하고, 또한, Cu 및/또는 Ge를 0.1 내지 2 원자％ 포함하고, 잔량부:Al 및 불가피적 불순물인 타깃, (iii)Ta, Nb, Re, Zr, W, Mo, V, Hf, Ti, Cr 및 Pt로 이루어지는 군(X군)으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 0.1 내지 5 원자％, 및 희토류 원소의 적어도 1종을 0.1 내지 4 원자％, Cu 및/또는 Ge를 0.1 내지 2 원자％를 포함하고, 또한, Ni 및/또는 Co를 0.1 내지 3 원자％ 포함하고, 잔량부:Al 및 불가피적 불순물인 타깃을 들 수 있다.
상기 타깃의 형상은, 스퍼터링 장치의 형상이나 구조에 따라 임의의 형상(각형 플레이트 형상, 원형 플레이트 형상, 도넛 플레이트 형상 등)에 가공한 것이 포함된다.
상기 타깃의 제조 방법으로서는, 용해 주조법이나 분말 소결법, 스프레이 포밍법에서, Al기 합금으로 이루어지는 잉곳을 제조하여 얻는 방법이나, Al기 합금으로 이루어지는 프리폼(최종적인 치밀체를 얻기 전의 중간체)을 제조한 후, 상기 프리폼을 치밀화 수단에 의해 치밀화하여 얻어지는 방법을 들 수 있다.
본 발명은, 상기 Al 합금막이, 박막 트랜지스터에 사용되고 있는 것을 특징으로 하는 표시 장치도 포함하는 것이다. 그 형태로서, 상기 Al 합금막이, 박막 트랜지스터의 소스 전극 및/또는 드레인 전극 및 신호선에 사용되고, 드레인 전극이 투명 도전막에 직접 접속되어 있는 것이나, 게이트 전극 및 주사선에 사용되고 있는 것 등을 들 수 있다. 제1, 제2 Al 합금막을 사용하는 경우는, Mo, Ti, W 및 Cr로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 포함하는 고융점 금속막 또는 고융점 합금막(배리어 메탈)을 통하여 투명 도전막과 접속되는 것이 바람직하다. 한편, 제3 Al 합금막을 사용하는 경우는, 상기의 배리어 메탈을 통하지 않고, 투명 도전막과 직접 접속되는 것이 바람직하다.
또한 상기 게이트 전극 및 주사선과, 상기 소스 전극 및/또는 드레인 전극 및 신호선이, 동일한 조성의 Al 합금막인 것이 형태로서 포함된다.
본 발명에 사용되는 투명 화소 전극은 특별히 한정되지 않고 예를 들어, 산화인듐 주석(ITO), 산화인듐 아연(IZO) 등을 들 수 있다.
또한, 본 발명에 사용되는 반도체층도 특별히 한정되지 않고 아몰퍼스·실리콘, 다결정 실리콘, 연속 입계 결정 실리콘 등을 들 수 있다.
본 발명의 Al 합금막을 구비한 표시 장치를 제조하는데 있어서는, 표시 장치의 일반적인 공정을 채용할 수 있고, 예를 들어 전술한 특허문헌 1 내지 5에 기재된 제조 방법을 참조하면 된다.
이상, 액정 표시 장치로서 액정 디스플레이를 대표적으로 들어, 설명했지만, 상기 설명한 본 발명의 표시 장치용 Al 합금막은 주로 전극 및 배선 재료로서 각종 액정 표시 장치에 사용할 수 있는데, 예를 들어 도 8에 예시되는 액정 디스플레이(LDC)에 있어서의 박막 트랜지스터용 게이트, 소스 및 드레인 전극 및 배선 재료, 예를 들어 도 9에 예시되는 유기 EL(OELD)에 있어서의 박막 트랜지스터용 게이트, 소스 및 드레인 전극 및 배선 재료, 예를 들어 도 10에 예시되는 필드 에미션 디스플레이(FED)에 있어서의 캐소드 및 게이트 전극 및 배선 재료, 예를 들어 도 11에 예시되는 형광 진공관(VFD)에 있어서의 애노드 전극 및 배선 재료, 예를 들어 도 12에 예시되는 플라즈마 디스플레이(PDP)에 있어서의 어드레스 전극 및 배선 재료, 예를 들어 도 13에 예시되는 무기 EL에 있어서의 배면 전극 등을 들 수 있다. 이들 액정 표시 장치에 본 발명의 표시 장치용 Al 합금막을 사용한 경우에, 상기 소정의 효과가 얻어지는 것은 실험에 의해 확인되었다.
실시예
이하, 실시예를 들어 본 발명을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 하기 실시예에 의해 제한되지 않고, 전·후술하는 취지에 적합할 수 있는 범위에서 변경을 가하여 실시하는 것도 가능하고, 이들은 모두 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.
(실시예 1)
표 1 내지 7에 나타내는 다양한 합금 조성의 Al 합금막(막 두께=300nm)을, DC 마그네트론·스퍼터법(기판= 유리 기판(코닝사제 Eagle2000), 분위기 가스=아르곤, 압력=2mTorr, 기판 온도=25℃(실온))에 의해 성막했다.
또한, 상기 다양한 합금 조성의 Al 합금막의 형성에는, 진공 용해법으로 제작한 다양한 조성의 Al 합금 타깃을 스퍼터링 타깃으로서 사용했다.
또한 실시예에서 사용한 다양한 Al 합금막에 있어서의 각 합금 원소의 함유량은, ICP 발광 분석(유도결합플라스마발광분석)법에 의해 구했다.
상기와 같이 하여 성막한 Al 합금막에 대하여, 450 내지 600℃의 고온 가열 처리를 2회 행하고, 고온 가열 처리 후의 Al 합금막에 대해서, 내열성, 당해 Al 합금막 자체의 전기 저항(배저(配抵) 저항), 당해 Al 합금막을 투명 화소 전극에 직접 접속했을 때의 접촉 저항(ITO와의 콘택트 저항) 및 박리액 내성의 각 특성, 및 석출물의 크기 및 밀도를, 각각 하기에 나타내는 방법으로 측정했다. 참고로, 내열성에 대해서는, 350℃의 실험도 행했다. 또한, 알칼리 현상액 내성에 대해서는, 성막 후의 Al 합금막을 사용하여 실험을 행하고, 가열 처리는 행하지 않았다. TFT 제조 과정에 있어서 알칼리 환경 하에 노출되는 것은 Al 합금 배선을 형성하는 포토리소그래피 공정이며, 열 이력을 받기 전의 단계이기 때문이다.
(1) 가열 처리 후의 내열성
성막 후의 Al 합금막에 대하여, 불활성 분위기 가스(N2) 분위기 하에서, 표 1 내지 7에 나타내는 각 온도에서 10분간의 가열 처리를 2회 행하고, 그 표면 성상을 광학 현미경(배율:500배)을 사용하여 관찰하고, 힐록의 밀도(개/m2)을 측정했다. 표 8에 기재된 판단 기준에 의해 내열성을 평가하고, 본 실시예에서는 ◎ 또는 ○을 합격으로 했다.
(2) 가열 처리 후의 Al 합금막 자체의 배선 저항
성막 후의 Al 합금막에 10㎛ 폭의 라인 앤 스페이스 패턴을 형성한 것에, 불활성 분위기 가스(N2) 분위기 하에서, 450℃, 550℃ 또는 600℃의 각 온도에서 10분간의 가열 처리를 2회 행하고, 4 단자법으로 전기 저항률을 측정했다. 표 8에 기재된 판단 기준에 의해 각 온도의 배선 저항을 평가하고, 본 실시예에서는 ◎ 또는 ○을 합격으로 했다.
(3) 투명 화소 전극과의 다이렉트 접촉 저항
성막 후의 Al 합금막에 대하여, 불활성 분위기 가스(N2) 분위기 하에서, 600℃에서 10분간의 가열 처리를 2회 행한 것을 준비했다. 이 Al 합금막과 투명 화소 전극을 직접 접촉했을 때의 접촉 저항은, 투명 화소 전극(ITO; 산화인듐에 10질량％의 산화주석을 첨가한 산화인듐 주석)을, 하기 조건에서 스퍼터링 함으로써 도 6에 나타내는 캘빈 패턴(콘택트 홀 크기:일변이 10㎛)을 제작하고, 4 단자 측정(ITO-Al 합금막에 전류를 흘리고, 다른 단자에서 ITO-Al 합금간의 전압 강하를 측정하는 방법)을 행했다. 구체적으로는, 도 6의 I1-I2 사이에 전류I를 흘리고, V1-V2 사이의 전압 V를 모니터함으로써, 콘택트부 C의 다이렉트 접촉 저항 R을 [R=(V2-V1)/I2]로서 구했다. 표 8에 기재된 판단 기준에 의해 ITO의 다이렉트 접촉 저항(ITO와의 콘택트 저항)을 평가하고, 본 실시예에서는 ◎ 또는 ○을 합격으로 했다.
(투명 화소 전극의 성막 조건)
분위기 가스=아르곤
압력=0.8mTorr
기판 온도=25℃(실온)
(4)알칼리 현상액 내성(현상액 에칭 레이트의 측정)
기판 위에 성막한 Al 합금막에 마스크를 실시한 후, 현상액(TMAH 2.38질량％ 을 포함하는 수용액) 중에 25℃에서 5분간 침지하고, 그 에칭량을 촉진식 단차계를 사용하여 측정했다. 표 8에 기재된 판단 기준에 의해 알칼리 현상액 내성을 평가하고, 본 실시예에서는 ◎ 또는 ○을 합격으로 했다.
(5) 박리액 내성
포토레지스트 박리액의 세정 공정을 모의하고, 아민계 포토레지스트와 물을 혼합한 알칼리성 수용액에 의한 부식 실험을 행했다. 상세하게는, 성막 후의 Al 합금막에 대하여, 불활성 가스 분위기(N2) 중, 600℃에서 20분간의 가열 처리를 2회 행한 후, 도쿄 오까 고교(주)제의 아민계 레지스트 박리액 「TOK106」 수용액을 pH 10.5 및 9.5의 각 pH로 조정한 것(액온 25℃)에 침지시켰다. 구체적으로는, 우선, pH 10.5의 용액에 1분간 침지 후, 연속하여 pH 9.5의 용액에 5분간 침지시켰다. 그리고, 침지 후의 막 표면에 보이는 크레이터 형상의 부식(공식)자국(원 상당 직경이 150nm 이상의 것)의 개수를 조사했다(관찰 배율은 1000배). 표 8에 기재된 판단 기준에 의해 박리액 내성을 평가하고, 본 실시예에서는 ◎ 또는 ○을 합격으로 했다.
(6) 석출물의 측정
성막 후의 Al 합금막에 대하여, 불활성 가스 분위기(N2) 중, 550℃ 또는 600℃에서 10분간의 가열 처리를 2회 행하고, 석출한 석출물을, 평면 TEM(투과 전자 현미경, 배율 30만배)으로 관찰했다. 석출물의 크기(원 상당 직경) 및 밀도(개/㎟)는 주사 전자 현미경의 반사 전자상을 사용하여 구했다. 구체적으로는, 1 시야(㎟) 내에 관찰되는 석출물의 원 상당 직경 및 개수를 측정하고, 3 시야의 평균값을 구했다. 석출물에 포함되는 원소는 TEM-EDX 분석에 의해 판단했다. 그리고 표8에 기재된 판단 기준에 의해 각 석출물의 크기 및 밀도를 분류했다. 석출물에 대해서, 크기가 ◎, ○ 또는 △이며, 또한, 밀도가 ◎ 또는 ○을 만족하는 것이, 본 발명의 요건을 만족하는 것이다.
이들의 결과를 표 1 내지 7에 병기한다.
Figure 112012065111359-pct00001
Figure 112012065111359-pct00002
Figure 112012065111359-pct00003
Figure 112012065111359-pct00004
Figure 112012065111359-pct00005
Figure 112012065111359-pct00006
Figure 112012065111359-pct00007
Figure 112012065111359-pct00008
우선, 표 1 내지 5에 대하여 고찰한다. 이들 표에 있어서, 석출물 크기(550℃/600℃)가 「◎」이란, 제1 내지 제3 석출물도, 크기가 「◎」을 의미한다(「○」 및 「△」에 대해서도 마찬가지). 또한, 석출물 밀도(550℃/600℃)가 「◎」이란, 제1 석출물도 제2 석출물도 밀도가 「◎」을 의미한다(「○」 및 「△」에 대해서도 마찬가지). 즉, 석출물 크기(550℃/600℃) 및 석출물 밀도(550℃/600℃)가 「◎」이란, 제1 내지 제3 석출물의 모두, 크기 및 밀도가 모두 「◎」을 의미한다. 마찬가지로, 석출물 크기(550℃/600℃) 및 석출물 밀도(550℃/600℃)가 「○」이란, 제1 내지 제3 석출물 모두, 크기 및 밀도가 모두 「○」을 의미한다.
표 1 내지 5에 기재된 각 Al 합금막은, 본 발명에 관한 제3 Al 합금막에 대응하고 있어, 본 발명에서 규정하는 합금 조성을 만족하고, 또한, 제1 내지 제3 석출물의 요건(크기 및 밀도)도 만족하고 있기 때문에, 저온(350℃)의 내열성이 우수할 뿐만 아니라 450 내지 600℃의 고온 내열성도 우수하다. 또한, 고온 가열 처리 후의 전기 저항에 대해서, 고융점 금속보다도 낮은 전기 저항을 갖고 있으며, 고온 가열 처리 후의 알칼리 현상액 및 박리액에 대한 내성도 양호해서, ITO(투명 화소 전극)와의 다이렉트 접촉 저항도 대폭 저감할 수 있었다.
예를 들어 표 2의 No.43에는, Al-0.5 원자％Ta-2.0 원자％ La-0.1 원자％ Ni-0.5 원자％ Ge 합금막을 가열 처리했을 때의 결과가 나타나 있고, 550℃ 및 600℃ 중 어느 하나의 온도에서 처리했을 때에, 이하의 석출물이 얻어졌다.
제1 석출물(Al-Ta-La 함유 석출물)에 대해서, 크기(원 상당 직경):◎(20nm 이상 800nm 이하)의 것이, 밀도(개/㎟):◎(2,000,000개/㎟ 이상)으로 존재한다.
제2 석출물(Al-Ge-La 함유 석출물)에 대해서, 크기(원 상당 직경): ◎(200nm 이상 800nm 이하)의 것이, 밀도(개/㎟):◎(25,000개/㎟ 이상)으로 존재한다.
제3 석출물(Al-Ni-Ge-La 함유 석출물)에 대해서, 크기(원 상당 직경):◎(200nm 이상 800nm 이하)의 것이, 밀도(개/㎟):◎(5,000개/㎟ 이상)으로 존재한다.
참고로, 상기 표 2의 No.43에 존재하는 석출물(1 내지 4)에 대해서, 각 석출물의 조성을 EDX 반 정량법에 의해 분석한 결과를 표 9에 나타낸다. 또한, 후술하는 바와 같이, 석출물(1 내지 4)은 도 3 내지 4 중에 관찰되는 석출물을 가리킨다.
Figure 112012065111359-pct00009
또한, 이들 석출물(1 내지 4)의 형태·분포 상태를 밝히기 위해서, 도 1, 도 1의 확대도인 도 2 및 도 2의 확대도인 도 3 내지 4에, No.43의 Al 합금막(막 두께=300nm)을 600℃에서 10분간 가열 처리한 후의 평면 TEM(투과 전자 현미경) 사진을 나타낸다. 도 3에 석출물 1, 2가, 도 4에 석출물 3, 4가, 각각 나타나 있다. 이들 석출물은, 다양한 크기를 갖고, 게다가 Al 합금막 중에 넓게 분산하여 존재하고 있기 때문에, 배율을 바꾼 사진을 나타내고 있고, 도 2(배율 60,000배)는 도 1(배율 30,000배)의 확대도, 도 3 내지 4(배율 150,000배)는 도 2의 확대도이다. 또한 도 7의 (a) 내지 (f)는, 도 3, 도 4에 도시되어 있는 석출물(도 3: 석출물 1, 석출물 2;도 4: 석출물 3)의 EDX 면 분석 사진이다.
이어서, 표 6 및 7에 대하여 고찰한다. 표 6 및 7에 있어서, 석출물 크기(550℃/600℃) 및 석출물 밀도(550℃/600℃)가 「×××」(표 6의 No.1 내지 9를 참조)이란 제1 석출물, 제2 석출물, 제3 석출물도, 크기 및 밀도가 모두 「×」를 의미한다. 또한, 표 6 및 7에 있어서, 석출물 크기(550℃/600℃) 및 석출물 밀도(550℃/600℃)가 「×◎◎」(표 6의 No.10 내지 13을 참조)이란, 제1 석출물의 크기 및 밀도가 모두 「×」이지만, 제2 석출물, 제3 석출물의 크기 및 밀도가 모두 「◎」을 의미한다.
또한, 표 6 및 7에 있어서, 석출물 크기(550℃/600℃) 및 석출물 밀도(550℃/600℃)가 「◎××」(표 6의 No.16 내지 21, 56, 57, 59 내지 62, 64 내지 69를 참조)이란, 제1 석출물의 크기 및 밀도가 모두 「◎」이지만, 제2 석출물, 제3 석출물의 크기 및 밀도가 모두 「×」를 의미한다. 또한, 표 6 및 7에 있어서, 석출물 크기(550℃/600℃)가 「◎××」이고, 석출물 밀도(550℃/600℃)가 「○××」(표 6 및 7의 No.14, 15, 58, 63을 참조)이란, 제1 석출물 크기는 「◎」이고 제1 석출물 밀도는 「○」이며, 제2 석출물, 제3 석출물 크기 및 밀도는 모두 「×」를 의미한다.
또한, 표 6 및 7에 있어서, 석출물 크기(550℃/600℃) 및 석출물 밀도(550℃/600℃)가 「◎◎×」(표 6 및 7의 No.24 내지 27, 30 내지 45, 48 내지 51, 54, 55을 참조)란, 제1 석출물, 제2 석출물의 크기 및 밀도가 모두 「◎」이지만, 제3 석출물의 크기 및 밀도가 모두 「×」를 의미한다. 또한, 표 6 및 7에 있어서, 석출물 크기(550℃/600℃)가 「◎◎×」이고, 석출물 밀도(550℃/600℃)가 「○××」(표 6 및 7의 No.22, 23, 28, 29, 46, 47, 52, 53을 참조)이란, 제1 석출물, 제2 석출물 크기는 「◎」이고 제1 석출물, 제2 석출물 밀도는 「○」이며, 제3 석출물 크기 및 밀도는 모두 「×」를 의미한다.
우선, 표 6 및 7에 기재된 No. 14 내지 21, 56 내지 69의 각 Al 합금막은, 본 발명에 관한 제1 Al 합금막에 대응하고 있어, 본 발명에서 규정하는 합금 조성(엄밀하게는 No. 14 내지 21은 X군 원소 및 희토류 외에, 또한 Ni/Co도 함유하고 있다)을 만족하고, 또한, 제1 석출물의 요건(크기 및 밀도)도 만족하고 있기 때문에, 저온 영역(350℃)으로부터 고온 영역(450 내지 600℃)에 걸쳐 폭넓게 내열성이 우수하다. 또한, 고온 가열 처리 후의 낮은 전기 저항 및 높은 박리액 내성, 및 알칼리 현상액 내성도 우수하다. 그러나, 이들 Al 합금막은, Cu 및/또는 Ge를 함유하고 있지 않기 때문에 제2 석출물, 제3 석출물의 요건(크기 및 밀도)은 만족하지 않고, 그 결과, 박리액 내성이 저하되어, ITO와의 접촉 저항은 높아졌다.
또한, 표 6 및 7에 기재된 No. 22 내지 55의 각 Al 합금막도, 본 발명에 관한 제2 Al 합금막에 대응하고 있어, 본 발명에서 규정하는 합금 조성(엄밀하게는 X군 원소 및 희토류 외에, 또한 Ge나 Cu도 함유하고 있다)을 만족하고, 또한, 제1 석출물의 요건(크기 및 밀도)도 만족하고 있기 때문에, 저온 영역(350℃)으로부터 고온 영역(450 내지 600℃)에 걸쳐서 폭넓게 내열성이 우수하다. 또한, 고온 가열 처리 후의 낮은 전기 저항 및 높은 박리액 내성, 및 알칼리 현상액 내성도 우수하다. 그러나, 이들 Al 합금막은, Ni 및/또는 Co를 함유하고 있지 않기 때문에 제3 석출물의 요건(크기 및 밀도)은 만족하지 않고, 그 결과, 박리액 내성이 저하하고, ITO와의 접촉 저항은 높아졌다.
이에 대해, 표 6에 기재된 No. 1 내지 13은, 본 발명에서 규정하는 합금 조성을 만족하지 않고, 제1, 제2 또는 제3 석출물의 요건(크기 및 밀도)도 만족하고 있지 않기 때문에, 이하의 문제를 안고 있다.
표 6의 No.1은, 순 Al의 종래예이며, 원하는 석출물이 얻어지지 않기 때문에 내열성이 저하되었다.
표 6의 No. 2/3은, Ni/Co만을 함유하고, X군 원소 및 희토류 원소를 함유하지 않는 비교예이며, 원하는 제1, 제2 및 제3 석출물이 모두 얻어지지 않기 때문에 내열성이 저하되었다.
표 6의 No. 4 내지 9는, Ni와 희토류 원소를 포함하고, X군 원소를 포함하지 않는 비교예이며, 원하는 제1, 제2 및 제3 석출물이 모두 얻어지지 않기 때문에 내열성이 저하되었다. 또한, 이들은 희토류 원소를 함유하고 있기 때문에, 알칼리 현상액 내성은 양호했다. 또한, Ni량을 2.0％로 많이 포함하는 No.4 내지 7은, Cu/Ge를 포함하지 않아도 ITO와의 접촉 저항이 낮게 억제되어 있는 것에 대해, Ni량이 0.1 원자％로 적은 No.8, 9(Cu/Ge의 첨가 없음)는 ITO와의 접촉 저항이 높아졌다.
표 6의 No.10 내지 13은, Ni/Co와 희토류 원소와 Ge를 포함하고, X군 원소를 포함하지 않는 비교예이며, 원하는 제1 석출물(크기 및 밀도)이 얻어지지 않기 때문에 내열성이 저하되었다. 단, 이들은 희토류 원소를 함유하고, 또한, 원하는 제2 및 제3 석출물(크기 및 밀도)이 얻어져 있기 때문에, 알칼리 현상액 내성은 양호했다. 또한, 이들은 Ni와 Cu의 양쪽을 함유하고 있기 때문에, ITO와의 접촉 저항이 낮게 억제되었다.
본 출원을 상세하게 또한 특정한 실시 형태를 참조하여 설명했지만, 본 발명의 정신과 범위를 일탈하지 않고 여러 변형이나 수정을 가할 수 있는 것은 당업자에 있어서 명확하다.
본 출원은, 2010년 2월 16일 출원된 일본 특허 출원(일본 특허 출원 제2010-031310), 2011년 2월 3일 출원된 일본 특허 출원(일본 특허 출원 제2011-022034)에 기초하는 것으로 그 내용은 여기에 참조로서 도입된다.
<산업상 이용가능성>
본 발명에 관한 제1 Al 합금막(Al-X족 원소-희토류 원소 합금)은, 소정의 합금 원소와 제1 석출물로 구성되어 있기 때문에, 약 450 내지 600℃ 정도의 고온 하에 노출되었을 때의 내열성이 우수하고, 내 알칼리 부식성도 양호하고, 또한, 고온 처리 후의 막 자체의 전기 저항(배선 저항도 낮게 억제할 수 있었다. 바람직하게는, 본 발명에 관한 제2 Al 합금막(Al-X족 원소-희토류 원소-Ni/Co-Cu/Ge 합금)은, 소정의 합금 원소와 제1 석출물과 제2 석출물로 구성되어 있기 때문에, 상기 특성 뿐만 아니라, 상기 고온 하에서의 높은 박리액 내성 및 투명 도전막과의 낮은 접촉 저항도 달성할 수 있기 때문에, 투명 도전막과의 직접 접속이 가능하다.
본 발명에 따르면, 특히, 다결정 실리콘이나 연속 입계 결정 실리콘을 반도체층에 사용하는 박막 트랜지스터 기판을 제조하는 프로세스에 있어서, 450 내지 600℃ 정도의 고온 가열 처리, 또 상기 고온 가열 처리가 적어도 2회 행해지는 가혹한 고온 환경 하에 노출된 경우에도, 반도체 실리콘층의 캐리어 이동도가 높아지기 때문에, TFT의 응답 속도가 향상되고, 에너지 절약이나 고속 동화상 등에 대응 가능한 고성능의 표시 장치를 제공할 수 있다.
1a: 유리 기판
5: 투명 전극
25: 주사선
26: 게이트 전극
27: 게이트 절연막
28: 소스 전극
29: 드레인 전극
30: 반도체 실리콘층
31: 보호막
32: 저저항 실리콘층
33: 절연성 보호막

Claims (32)

  1. 표시 장치에 사용되는 Al 합금막이며,
    상기 Al 합금막은, Ta, Nb, Re, Zr, W, Mo, V, Hf, Ti, Cr 및 Pt로 이루어지는 X군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소와, 희토류 원소의 적어도 1종을 포함하고, 잔량부:Al 및 불가피적 불순물로 이루어지고,
    상기 Al 합금막에 450 내지 600℃의 가열 처리를 행했을 때, 하기 (1)의 요건을 만족하는, 표시 장치용 Al 합금막.
    (1) Al과, 상기 X군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소와, 상기 희토류 원소의 적어도 1종을 포함하는 제1 석출물에 대해서, 원 상당 직경 20nm 이상의 석출물이 500,000개/㎟ 이상의 밀도로 존재한다.
  2. 제1항에 있어서, 상기 Al 합금막은 Cu 및 Ge 중 적어도 하나를 더 포함하고, 상기 Al 합금막에 450 내지 600℃의 가열 처리를 행했을 때, 또한 하기 (2)의 요건을 만족하는, 표시 장치용 Al 합금막.
    (2) Al과, Cu 및 Ge 중 적어도 하나와, 상기 희토류 원소의 적어도 1종을 포함하는 제2 석출물에 대해서, 원 상당 직경 200nm 이상의 석출물이 10,000개/㎟ 이상의 밀도로 존재한다.
  3. 제2항에 있어서, 상기 Al 합금막은 Ni 및 Co 중 적어도 하나를 더 포함하고, 상기 Al 합금막에 450 내지 600℃의 가열 처리를 행했을 때, 또한 하기 (3)의 요건을 만족하는, 표시 장치용 Al 합금막.
    (3) Al과, Ni 및 Co 중 적어도 하나와, Cu 및 Ge 중 적어도 하나와, 상기 희토류 원소의 적어도 1종을 포함하는 제3 석출물에 대해서, 원 상당 직경 200nm 이상의 석출물이 2,000개/㎟ 이상의 밀도로 존재한다.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 석출물의 원 상당 직경은, 1㎛ 이하인, 표시 장치용 Al 합금막.
  5. 제2항에 있어서, 상기 제2 석출물의 원 상당 직경은, 1㎛ 이하인, 표시 장치용 Al 합금막.
  6. 삭제
  7. 제3항에 있어서, 상기 제3 석출물의 원 상당 직경은, 3㎛ 이하인, 표시 장치용 Al 합금막.
  8. 제1항에 있어서, 상기 X군의 원소의 함유량은 0.1 내지 5 원자％인, 표시 장치용 Al 합금막.
  9. 제1항에 있어서, 상기 희토류 원소의 함유량은 0.1 내지 4 원자％인, 표시 장치용 Al 합금막.
  10. 제2항에 있어서, 상기 Cu 및 Ge 중 적어도 하나의 함유량은 0.1 내지 2 원자％인, 표시 장치용 Al 합금막.
  11. 제3항에 있어서, 상기 Ni 및 Co 중 적어도 하나의 함유량은 0.1 내지 3 원자％인, 표시 장치용 Al 합금막.
  12. 제1항에 있어서, 상기 가열 처리는, 500 내지 600℃인, 표시 장치용 Al 합금막.
  13. 제2항에 있어서, 상기 가열 처리는, 500 내지 600℃인, 표시 장치용 Al 합금막.
  14. 제3항에 있어서, 상기 가열 처리는, 500 내지 600℃인, 표시 장치용 Al 합금막.
  15. 제1항에 있어서, 상기 가열 처리는, 적어도 2회 실시되는 것인, 표시 장치용 Al 합금막.
  16. 제2항에 있어서, 상기 가열 처리는, 적어도 2회 실시되는 것인, 표시 장치용 Al 합금막.
  17. 제3항에 있어서, 상기 가열 처리는, 적어도 2회 실시되는 것인, 표시 장치용 Al 합금막.
  18. 제2항에 있어서, 상기 Al 합금막은, 투명 도전막과 직접 접속되는 것인, 표시 장치용 Al 합금막.
  19. 제3항에 있어서, 상기 Al 합금막은, 투명 도전막과 직접 접속되는 것인, 표시 장치용 Al 합금막.
  20. 제1항에 있어서, 상기 Al 합금막은, Mo, Ti, W 및 Cr로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 원소를 포함하는 막을 통하여 투명 도전막과 접속되는 것인, 표시 장치용 Al 합금막.
  21. 제2항에 있어서, 상기 Al 합금막은, Mo, Ti, W 및 Cr로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 원소를 포함하는 막을 통하여 투명 도전막과 접속되는 것인, 표시 장치용 Al 합금막.
  22. 제3항에 있어서, 상기 Al 합금막은, Mo, Ti, W 및 Cr로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 원소를 포함하는 막을 통하여 투명 도전막과 접속되는 것인, 표시 장치용 Al 합금막.
  23. 삭제
  24. 삭제
  25. 삭제
  26. 제1항 내지 제5항 및 제7항 내지 제22항 중 어느 한 항에 기재된 표시 장치용 Al 합금막을 구비한, 표시 장치.
  27. 제1항 내지 제5항 및 제7항 내지 제22항 중 어느 한 항에 기재된 표시 장치용 Al 합금막을 구비한, 액정 디스플레이.
  28. 제1항 내지 제5항 및 제7항 내지 제22항 중 어느 한 항에 기재된 표시 장치용 Al 합금막을 구비한, 유기 EL 디스플레이.
  29. 제1항 내지 제5항 및 제7항 내지 제22항 중 어느 한 항에 기재된 표시 장치용 Al 합금막을 구비한, 필드 에미션 디스플레이.
  30. 제1항 내지 제5항 및 제7항 내지 제22항 중 어느 한 항에 기재된 표시 장치용 Al 합금막을 구비한, 형광 진공관.
  31. 제1항 내지 제5항 및 제7항 내지 제22항 중 어느 한 항에 기재된 표시 장치용 Al 합금막을 구비한, 플라즈마 디스플레이.
  32. 제1항 내지 제5항 및 제7항 내지 제22항 중 어느 한 항에 기재된 표시 장치용 Al 합금막을 구비한, 무기 EL 디스플레이.
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