專利名稱：濺射靶的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及薄膜狀電子器件及其制造方法、濺射靶，特別是涉及把在象半導(dǎo)體或液晶顯示器那樣的有源和無源矩陣型的平板顯示器、反射膜、光學(xué)器件等中使用的象素電極和鋁合金膜作為構(gòu)成要素而包含的新的顯示器件及其制造方法、濺射靶。
背景技術(shù)：
有源矩陣型的液晶顯示裝置包括把薄膜晶體管(TFT)作為開關(guān)元件，具有象素電極、掃描線和信號線等的布線部的TFT陣列襯底；對于該TFT陣列襯底隔開給定間隔相對配置的具有公共電極的對置襯底；填充在這些TFT陣列襯底和對置襯底之間的液晶層。作為象素電極，使用在氧化銦(In2O3)中含有10質(zhì)量％左右的氧化錫(SnO)的氧化銦錫(ITO)膜等。
此外，電連接在該象素電極上的布線部的信號線為了不使純鋁或Al-Nd等鋁合金和象素電極直接接觸，在其間作為阻礙金屬存在由Mo、Cr、Ti、W等高熔點金屬構(gòu)成的層疊膜，但最近也正進(jìn)行省略這些高熔點金屬，把象素電極直接連接在信號線上的嘗試。
根據(jù)特開平11-337976號公報，如果使用由在氧化銦中含有10質(zhì)量％左右的氧化鋅的ITO膜構(gòu)成的象素電極，則與信號線的直接接觸成為可能。
此外，在美國專利6218206號公報中，提出了對漏電極通過等離子體處理或離子注入實施表面處理的方法，此外在專利文獻(xiàn)3中，提出了作為第一層的柵極、源極和漏電極，形成層疊含有N、O、Si、C等雜質(zhì)的第二相而得的層疊膜的方法，如果采用這些方法，則即使省略所述的高熔點金屬時，也能把與象素電極的接觸電阻維持在低水平上。
在所述以往技術(shù)中，使阻礙金屬存在的理由在于如果使構(gòu)成信號線的鋁或鋁合金布線和象素電極直接接觸，則接觸電阻上升，畫面的顯示質(zhì)量下降。這是因為鋁非常容易氧化，在大氣中表面容易被氧化，此外象素電極是金屬氧化物，所以通過成膜時產(chǎn)生的氧或成膜時添加的氧，鋁被氧化，在表面生成氧化鋁層。而且，如果這樣在信號線和象素電極的接觸界面上形成絕緣物層，則信號線和象素電極間的接觸電阻提高，畫面的顯示質(zhì)量下降。
而阻礙金屬具有防止鋁合金的表面氧化，并且使鋁合金膜和象素電極的接觸良好的作用，但是為了獲得在所述接觸界面上存在阻礙金屬的以往構(gòu)造，阻礙金屬的形成步驟成為必不可少的，所以在柵電極、源電極、漏電極的形成所需的成膜用濺射裝置的基礎(chǔ)上，還必須配備用于形成阻礙金屬的成膜室。可是，隨著基于批量生產(chǎn)的液晶面板等的低成本化的進(jìn)展，伴隨阻礙金屬的形成而產(chǎn)生的制造成本上升或生產(chǎn)率的下降變?yōu)闊o法忽視。
因此，最近要求能省略阻礙金屬的電極材料或制造工序。對于這樣的要求，在所述專利文獻(xiàn)2中，附加了用于實施表面處理的1個工序。而在美國專利6252247號公報中，能用同一成膜室連續(xù)進(jìn)行柵電極、源電極、漏電極的成膜，但是無法避免工序數(shù)的增多。并且，因為雜質(zhì)混入的膜和雜質(zhì)未混入的膜的熱膨脹系數(shù)不同，在連續(xù)使用時，膜從室的壁面剝落的現(xiàn)象頻繁發(fā)生，所以為了進(jìn)行維護(hù)必須頻繁停止裝置。在特開平11-337976號公報中，由于必須把目前最普及的氧化銦錫(ITO)膜變更為氧化銦鋅(IZO)膜，所以材料成本上升。
為了確保顯示器件的顯示質(zhì)量，作為電極材料，要求低電阻和高水平的耐熱性。例如，在作為顯示器件的元件之一的非晶體TFT的源極或漏電極材料使用時，要求的特性是電阻率為8μΩ·cm以下(優(yōu)選5μΩ·cm以下)，耐熱溫度為300～350℃。此外，作為柵電極材料使用時要求的特性為電阻率為8μΩ·cm以下，耐熱溫度為400～450℃。源電極和漏電極為了象素的讀出和寫入總有電流流過，所以優(yōu)選的是抑制電阻，減少顯示器件的耗電。此外，有必要減小由電阻和限制電容的積決定的時間常數(shù)，即使顯示面板大型化時，也能維持顯示質(zhì)量。此外，要求的耐熱性根據(jù)顯示器件的構(gòu)造而不同，依存于電極形成后的后工序中使用的絕緣膜的成膜溫度或半導(dǎo)體層的成膜以及熱處理溫度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于所述事實而提出的，其目的在于確立能省略所述的阻礙金屬，并且不增加工序數(shù)，簡化步驟，能使鋁合金膜對于象素電極直接并且可靠地接觸的技術(shù)。其他目的在于確立同時具有可實現(xiàn)低電阻率和低接觸電阻那樣的優(yōu)異電特性和耐熱性，并且在顯示器件中，可使反射電極或TAB(tab)連接電極在材料上公共化的技術(shù)。
能解決所述課題的本發(fā)明的電子器件由以下部分構(gòu)成由金屬氧化物構(gòu)成的第一電極；與所述第一電極直接接觸、電連接的由鋁合金膜構(gòu)成的第二電極。這里，在所述第一電極和所述第二電極直接接觸的接觸界面中，構(gòu)成所述鋁合金膜的合金成分的至少一部分作為析出物或濃化層存在。
所述鋁合金膜優(yōu)選的是，作為合金成分，含有0.1～6原子％的從由Au、Ag、Zn、Cu、Ni、Sr、Sm、Ge、Bi構(gòu)成的一組中選擇的至少一種，其中，至少含有Ni的鋁合金膜為優(yōu)選。
作為成為本發(fā)明的構(gòu)成要素的所述第一電極，優(yōu)選是氧化銦錫或氧化銦鋅。
在所述鋁合金膜中，作為其他的合金成分，還可以含有0.1～6原子％范圍內(nèi)的從由Nd、Y、Fe、Co構(gòu)成的一組中選擇的至少一種。
所述鋁合金膜中特別優(yōu)選的是，作為所述合金成分，含有X1(X1＝Ag、Zn、Cu、Ni的至少一種)和X2(X2＝Nd，Y的至少一種)，且它們的含量滿足下記式(I)關(guān)系的鋁合金膜。
0.2≤0.5×CX1+CX2≤4.5······(I)[式中，CX1表示鋁合金中的Ag、Zn、Cu、Ni的含量(原子％)，CX2表示鋁合金中的Nd、Y的含量(原子％)]或者是，作為合金成分，含有Y1(Y1＝Ag、Zn、Cu、Ni的至少一種)和Y2(Y2＝Fe、Co的至少一種)，且它們的含量滿足下記式(II)的關(guān)系的鋁合金膜。
0.4≤CY1+CY2≤6······(II)[式中，CY1表示鋁合金中的Ag、Zn、Cu、Ni的含量(原子％)，CY2表示鋁合金中的Fe、Co的含量(原子％)]。
此外，作為所述鋁合金膜優(yōu)選的是，在非平衡狀態(tài)下固溶的合金成分的一部分或全部作為析出物或濃化層存在，且電阻率被抑制在8μΩ·cm以下。而且，優(yōu)選在所述鋁合金膜和所述第一電極的接觸界面上，析出物作為長徑超過0.01μm的尺寸的物質(zhì)，以每100μm2超出0.13個的個數(shù)存在，或者以面積率超過0.5％而存在。
含有Ni作為合金成分的所述鋁合金膜，優(yōu)選具有從該膜表面開始1～10nm厚度區(qū)域中的Ni含量為10原子％以下的Ni濃化層。這里，Ni濃化層意味著其Ni含量超過鋁合金膜內(nèi)部的Ni含量的層。而且，這些鋁合金膜在顯示器件中作為反射層或作為TAB連接電極而起有用的作用。
此外，本發(fā)明的電子器件由以下部分構(gòu)成由金屬氧化物構(gòu)成的第一電極；與所述第一電極直接接觸、電連接的由含有0.1～6原子％的Sm的鋁合金膜構(gòu)成的第二電極；這里，在所述第一電極和所述第二電極直接接觸的接觸界面上形成，所述鋁合金膜中含有的Sm和構(gòu)成所述第一電極的金屬氧化物的元素互相擴(kuò)散的層。
此外，本發(fā)明的的制造方法作為用于制造所述電子器件的有效方法，其結(jié)構(gòu)的要旨在于包含通過用150～400℃的溫度加熱形成在襯底上的鋁合金膜，形成含有所述鋁合金膜中含有的所述合金元素的一部分或全部的析出物的工序。
在實施該方法時，通過使所述鋁合金膜中以非平衡狀態(tài)固溶的合金成分的一部分或全部和所述第一電極的合金成分相互擴(kuò)散，能在所述鋁合金膜和所述第一電極的接觸界面形成金屬間化合物。此外，作為形成所述鋁合金膜的優(yōu)選方法，可列舉濺射法。而且，在所述鋁合金膜上層疊形成絕緣膜，對該絕緣膜進(jìn)行接觸孔的蝕刻后，接著從鋁合金表面1～200nm，更優(yōu)選3～100nm輕蝕刻鋁合金布線，使該鋁合金膜中以非平衡狀態(tài)固溶的合金成分的一部分或全部析出物(金屬間化合物)局部露出，則能進(jìn)一步降低與形成在其上的象素電極的接觸電阻，所以優(yōu)選。
所述輕蝕刻可通過干蝕刻或濕蝕刻來進(jìn)行，所述干蝕刻中使用能蝕刻所述鋁合金膜的氣體，而所述濕蝕刻中使用能蝕刻所述鋁合金膜的藥液，作為在該輕蝕刻工序中使用的藥液，可以使用在圖案形成中所使用的光致抗蝕劑的剝離液。
本發(fā)明的濺射靶是用于形成所述鋁合金膜的有用的靶材料，其特征在于作為合金成分，含有0.1～6原子％的從由Ag、Zn、Cu、Ni構(gòu)成的一組中選擇的至少一種，同時含有0.1～6原子％的從由Nd、Y、Fe、Co構(gòu)成的一組中選擇的至少一種。
本發(fā)明按如上構(gòu)成，使鋁合金膜和電極的直接接觸成為可能，通過省略阻礙金屬，大幅度減少制造的工時和成本，能提供廉價并且高性能的電子器件和電子器件用陣列襯底。
根據(jù)所述本發(fā)明，通過使由鋁構(gòu)成的膜中含有微量的Au或Ag等難以被氧化的貴重金屬，或Zn、Cu、Ni、Sr、Ge、Sm等作為氧化物的導(dǎo)電率低的元素，Bi那樣的向鋁中的固溶限度低的元素，作為布線材料的膜自身的導(dǎo)電性不會惡化，并且在第一電極和第二電極(鋁合金膜)的接觸界面上局部或全面地形成電阻低的區(qū)域，由此，大幅度降低第一電極和第二電極(鋁合金膜)的接觸電阻，把液晶顯示器的顯示質(zhì)量維持在高水平，并且能大幅度削減工序數(shù)和制造成本。另外，通過在所述鋁合金膜中添加從Nd、Y、Fe、Co選擇的至少一種，能大幅度提高耐熱性。


下面簡要說明附圖。
圖1是表示應(yīng)用了本發(fā)明的顯示器件用陣列襯底的液晶顯示襯底和液晶顯示器件的結(jié)構(gòu)的概略剖視放大說明圖。
圖2是表示應(yīng)用于本發(fā)明實施例1的顯示器件用陣列襯底中的薄膜晶體管的構(gòu)造的概略剖視說明圖。
圖3是按順序表示上述圖2所示的顯示器件用陣列襯底的制造工序一例的說明圖。
圖4是按順序表示上述圖2所示的顯示器件用陣列襯底的制造工序一例的說明圖。
圖5是按順序表示上述圖2所示的顯示器件用陣列襯底的制造工序一例的說明圖。
圖6是按順序表示上述圖2所示的顯示器件用陣列襯底的制造工序一例的說明圖。
圖7是按順序表示上述圖2所示的顯示器件用陣列襯底的制造工序一例的說明圖。
圖8是按順序表示上述圖2所示的顯示器件用陣列襯底的制造工序一例的說明圖。
圖9是按順序表示上述圖2所示的顯示器件用陣列襯底的制造工序一例的說明圖。
圖10是按順序表示上述圖2所示的顯示器件用陣列襯底的制造工序一例的說明圖。
圖11是表示本發(fā)明實施例中獲得的顯示器件用陣列襯底中的鋁合金膜和象素電極的接觸界面的構(gòu)造的剖視模式圖。
圖12是形成析出物，并在界面形成Ni濃化層的接觸孔的概念圖。
圖13是表示本發(fā)明實施例中獲得的顯示器件用陣列襯底中的鋁合金布線和象素電極的接觸界面的其他構(gòu)造的剖視模式圖。
圖14是表示應(yīng)用于本發(fā)明實施例2的顯示器件用陣列襯底中的薄膜晶體管的構(gòu)造的概略剖視說明圖。
圖15是按順序表示上述圖14所示的顯示器件用陣列襯底的制造工序一例的說明圖。
圖16是按順序表示上述圖14所示的顯示器件用陣列襯底的制造工序一例的說明圖。
圖17是按順序表示上述圖14所示的顯示器件用陣列襯底的制造工序一例的說明圖。
圖18是按順序表示上述圖14所示的顯示器件用陣列襯底的制造工序一例的說明圖。
圖19是按順序表示上述圖14所示的顯示器件用陣列襯底的制造工序一例的說明圖。
圖20是按順序表示上述圖14所示的顯示器件用陣列襯底的制造工序一例的說明圖。
圖21是按順序表示上述圖14所示的顯示器件用陣列襯底的制造工序一例的說明圖。
圖22是表示鋁合金膜和象素電極的接觸電阻測定中使用的開爾芬圖案的圖。
圖23是表示由實驗獲得的鋁合金膜表面的蝕刻深度和接觸電阻的關(guān)系的曲線圖。
圖24(a)是表示Al-X-Nd(X＝Ni)的X含量對電特性的影響的曲線圖，(b)是表示X含量對耐熱性的影響的曲線圖。
圖25(a)是表示Al-X-Nd(X＝Ni)的Nd含量對電特性的影響的曲線圖，(b)是表示Nd含量對耐熱性的影響的曲線圖。
圖26是表示對于Al-Ni-Nd的Ni和Nd的組成，能確保8μΩ·cm的電阻率和300℃以上的耐熱性的組成范圍的圖。
圖27是表示對于Al-Ni-Y的Ni和Y的組成，能確保8μΩ·cm的電阻率和300℃以上的耐熱性的組成范圍的圖。
圖28是表示對于Al-Ni-Fe的Ni和Fe的組成，能確保8μΩ·cm的電阻率和300℃以上的耐熱性的組成范圍的圖。
圖29是表示對于Al-Ni-Co的Ni和Co的組成，能確保8μΩ·cm的電阻率和300℃以上的耐熱性的組成范圍的圖。
圖30是表示對于Al-Ag-Nd的Ag和Nd的組成，能確保8μΩ·cm的電阻率和300℃以上的耐熱性的組成范圍的圖。
圖31是表示對于Al-Ag-Y的Ag和Y的組成，能確保8μΩ·cm的電阻率和300℃以上的耐熱性的組成范圍的圖。
圖32是表示對于Al-Ag-Fe的Ag和Fe的組成，能確保8μΩ·cm的電阻率和300℃以上的耐熱性的組成范圍的圖。
圖33是表示對于Al-Ag-Co的Ag和Co的組成，能確保8μΩ·cm的電阻率和300℃以上的耐熱性的組成范圍的圖。
圖34是表示對于Al-Zn-Nd的Zn和Nd的組成，能確保8μΩ·cm的電阻率和300℃以上的耐熱性的組成范圍的圖。
圖35是表示對于Al-Zn-Y的Zn和Y的組成，能確保8μΩ·cm的電阻率和300℃以上的耐熱性的組成范圍的圖。
圖36是表示對于Al-Zn-Fe的Zn和Fe的組成，能確保8μΩ·cm的電阻率和300℃以上的耐熱性的組成范圍的圖。
圖37是表示對于Al-Zn-Co的Zn和Co的組成，能確保8μΩ·cm的電阻率和300℃以上的耐熱性的組成范圍的圖。
圖38是表示對于Al-Cu-Nd的Cu和Nd的組成，能確保8μΩ·cm的電阻率和300℃以上的耐熱性的組成范圍的圖。
圖39是表示對于Al-Cu-Y的Cu和Y的組成，能確保8μΩ·cm的電阻率和300℃以上的耐熱性的組成范圍的圖。
圖40是表示對于Al-Cu-Fe的Cu和Fe的組成，能確保8μΩ·cm的電阻率和300℃以上的耐熱性的組成范圍的圖。
圖41是表示對于Al-Cu-Co的Cu和Co的組成，能確保8μΩ·cm的電阻率和300℃以上的耐熱性的組成范圍的圖。
具體實施例方式
下面，參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的電子器件的一例的顯示器件和顯示器件用陣列襯底的實施方式，但是本發(fā)明并不局限于圖示的例子，在適合前·后述宗旨的范圍中可進(jìn)行適當(dāng)變更后實施，它們都包含在本發(fā)明的技術(shù)范圍中。
此外，對于不包含薄膜晶體管的無源矩陣驅(qū)動型的器件、反射型液晶顯示器件等的反射電極、用于向外部輸入和輸出信號的TAB連接電極，也同樣能應(yīng)用鋁合金膜，但是省略這些實施方式。
圖1是搭載在應(yīng)用了本發(fā)明的液晶顯示裝置中的液晶面板構(gòu)造的概略剖視放大說明圖。
圖1的液晶面板具有TFT陣列襯底1；與該TFT陣列襯底1相對配置的對置襯底2；配置在TFT陣列襯底1和對置襯底2之間，作為光變換層起作用的液晶層3。TFT陣列襯底1由配置在絕緣性的玻璃襯底1a上的薄膜晶體管(TFT)4、象素電極5、包含掃描線或信號線的布線部6構(gòu)成。
對置襯底2由形成在TFT陣列襯底1一側(cè)的整個面上的公共電極7、配置在與象素電極5相對的位置的濾色器8、配置在與TFT陣列襯底1上的薄膜晶體管(TFT)4或布線部6相對的位置的遮光部9構(gòu)成。
此外，在構(gòu)成TFT陣列襯底1和對置襯底2的絕緣性襯底的外表面一側(cè)配置偏振板10、10，并且在對置襯底2上設(shè)置用于把液晶層3中含有的液晶分子向給定方向定向的定向膜11。
在這樣的構(gòu)造的液晶面板中，通過形成在對置襯底2和象素電極5之間的電場，控制液晶層3中的液晶分子的定向方向，調(diào)制通過TFT陣列襯底1和對置襯底2之間的液晶層3的光，由此，控制透過對置襯底2的光的透過光量，顯示圖象。
此外，TFT陣列通過向TFT陣列外部引出的TAB帶12，由驅(qū)動電路13和控制電路14驅(qū)動。
圖中，15是隔離塊，16是密封材料，17是保護(hù)膜，18是擴(kuò)散板，19是棱鏡板，20是導(dǎo)光板，21是反射板，22是背光，23是保持框，24表示打印襯底，后面將描述它們。
圖2是表示應(yīng)用在本發(fā)明中所采用的陣列襯底中的實施例1的薄膜晶體管部的構(gòu)造的概略剖視說明圖。在圖2所示的玻璃襯底1a上通過鋁合金膜形成掃描線25，該掃描線25的一部分作為控制薄膜晶體管的導(dǎo)通和斷開的柵極26起作用。此外，為了通過柵絕緣膜27與掃描線25交叉，由鋁合金膜形成信號線，該信號線的一部分作為薄膜晶體管的源電極28起作用。
在柵絕緣膜27上的象素區(qū)域中配置有例如由在In2O3中含有SnO的ITO膜形成的象素電極5。由鋁合金膜形成的薄膜晶體管的漏電極29與象素電極5直接接觸，電連接。
在該TFT陣列襯底1上，如果通過掃描線25向柵電極26供給柵電壓，則薄膜晶體管變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)，預(yù)先提供給信號線的驅(qū)動電壓從源電極28通過漏電極29提供給象素電極5。而且，如果對象素電極5提供給定電平的驅(qū)動電壓，則像圖1中說明的那樣對置襯底2之間產(chǎn)生電位差，液晶層3中含有的液晶分子定向，進(jìn)行光調(diào)制。
下面，簡單說明圖2所示的TFT陣列襯底1的制造方法。須指出的是，作為開關(guān)元件而形成的薄膜晶體管，列舉把氫非晶硅作為半導(dǎo)體層使用的非晶硅TFT。
下面參照圖3～10說明實施例1的TFT陣列襯底1的制造工序的概略。
首先，在玻璃襯底1a上用濺射等方法形成膜厚200nm左右的鋁合金膜，通過對該鋁合金膜構(gòu)圖，形成柵電極26和掃描線25(圖3)。這時，為了使后面描述的柵絕緣膜27的覆蓋變好，可以把鋁合金膜的周緣蝕刻為約30～40度的圓錐狀。接著，如圖4所示，例如用等離子體CVD法等方法，用膜厚約300nm左右的氧化硅膜(SiOx)形成柵絕緣膜27，形成膜厚50nm左右的氫化非晶硅膜(a-Si∶H)和膜厚300nm左右的氮化硅膜(SiNx)。
接著，通過以柵電極26為掩模的背面曝光，對圖5所示的氮化硅膜(SiNx)構(gòu)圖，形成溝道保護(hù)膜。接著在其上形成摻雜磷的例如膜厚50nm左右的n+型氫化非晶硅膜(n+a-Si∶H)后，如圖6所示，對氫化非晶硅膜(a-Si∶H)和n+型氫化非晶硅膜(n+a-Si∶H)構(gòu)圖。
然后，在其上形成例如膜厚300nm左右的鋁合金膜，通過象圖7所示那樣構(gòu)圖，形成與信號線一體的源電極28、與象素電極5接觸的漏電極29。進(jìn)而，把源電極28和漏電極29作為掩模，除去溝道保護(hù)膜(SiNx)上的n+型氫化非晶硅膜(n+a-Si∶H)。
然后，如圖8所示，例如使用等離子體CVD裝置等，通過例如以300nm左右的膜厚形成氮化硅膜30，形成層間絕緣膜。這時的成膜例如在300℃左右進(jìn)行。然后，在該氮化硅膜30上形成光致抗蝕劑層31后，對該氮化硅膜30構(gòu)圖，例如通過干蝕刻在氮化硅膜30上形成接觸孔32。這時，氮化硅膜30的蝕刻結(jié)束后，還進(jìn)行氮化硅的蝕刻所需時間+10％左右的過蝕刻。在該處理中，鋁合金表面也被蝕刻數(shù)十nm左右。
如圖9所示，例如經(jīng)過基于氧等離子體的灰化工序后，使用胺類的剝離液進(jìn)行光致抗蝕劑層31的剝離處理，最后，形成圖10所示的膜厚40nm左右的ITO膜，通過構(gòu)圖形成象素電極5，從而TFT陣列襯底完成。
用這樣的制造工序形成的TFT陣列襯底成為象素電極5和用鋁合金形成的如漏電極29直接接觸的結(jié)構(gòu)。此外，本發(fā)明中使用的鋁合金也可作為反射型液晶的反射電極或TAB連接電極使用。
當(dāng)實施所述制造方法時，作為構(gòu)成漏電極29的鋁合金膜材料，如果使用作為合金成分含有0.1～6原子％的從由Au、Ag、Zn、Cu、Ni、Sr、Sm、Ge、Bi構(gòu)成的一組中選擇的至少一種的鋁合金，則根據(jù)該漏電極29的形成條件，在構(gòu)成漏電極29的該鋁合金膜和象素電極5的接觸界面上形成圖11～13的剖視放大概念圖所示的3種界面。
為了形成含有所述合金成分的鋁合金膜，可以使用由含有所述合金成分的鋁合金構(gòu)成的靶進(jìn)行濺射。該靶可以含有0.1～6原子％的從由Nd、Y、Fe、Co構(gòu)成的一組中選擇的至少一種。
另外，鋁合金膜中含有的所述合金成分的量低于0.1原子％時，在與象素電極的接觸界面上形成的濃化層或析出物(金屬間化合物)的量不充分，難以獲得本發(fā)明謀求的水平的接觸電阻的降低效果，相反，如果超過6原子％而含有過量，則鋁合金膜的電阻升高，象素的響應(yīng)速度變慢，耗電增大，作為顯示器的質(zhì)量下降，無法用于實用。因此，如果考慮這些利害得失，優(yōu)選將所述合金成分的含量控制在0.1原子％以上，更優(yōu)選為0.2原子％以上，并優(yōu)選在6原子％以下，更優(yōu)選為5原子％以下。
圖11是在概念上表示在鋁合金膜和象素電極5的接觸界面上形成含有所述合金成分(固溶元素)的導(dǎo)電性析出物，并通過該析出物大部分的接觸電流流過，從而電導(dǎo)通鋁合金和象素電極的狀態(tài)的圖。這樣的狀態(tài)可以通過如下述的絕緣膜形成時施加熱過程或在布線膜形成后接觸孔的蝕刻前進(jìn)行熱處理，而在鋁晶粒邊界上形成包含固溶元素的導(dǎo)電性析出物而得到。
即，通過在絕緣膜形成時施加熱過程、或在布線膜的形成后接觸孔的蝕刻前優(yōu)選在150～400℃進(jìn)行15分鐘以上的熱處理，而進(jìn)行再結(jié)晶化，在鋁晶粒邊界上生成含有所述固溶元素的析出物或含有鋁的固溶元素的金屬間化合物。
接著，在絕緣膜的接觸孔的蝕刻工序中，追加過蝕刻時間，以便從鋁合金膜的表面蝕刻1～200nm，更優(yōu)選蝕刻3～100nm左右，對鋁合金膜的表面實施輕蝕刻。作為相同的效果，也可在絕緣膜的接觸孔的蝕刻工序后的光致抗蝕劑剝離工序中，使用對鋁具有清洗其表面和輕蝕刻的效果的胺類剝離液，在鋁合金膜的表面使固溶元素的析出物(金屬間化合物)的一部分露出。這時，即使在鋁合金的表面上形成有絕緣膜，露出的部分由于所述固溶元素的特性，與鋁相比難以形成氧化膜，所以幾乎不形成絕緣膜，此外，根據(jù)元素形成導(dǎo)電性的氧化物。并且，露出部分因為電阻低，所以電流容易流過，即使鋁合金膜與象素電極5直接連接，也能把接觸電阻抑制在很低。
須指出的是，并不特別限制這里使用的剝離液的種類，但優(yōu)選的是，作為主要成分含有5～70質(zhì)量％左右的單乙醇胺的剝離液，更優(yōu)選的是含有25～70質(zhì)量％左右的單乙醇胺的剝離液。該剝離液是為了除去各種金屬材料的蝕刻后殘留的變質(zhì)膜或聚合物膜而通常使用的剝離液，對于污染物的除去效果高。因此，通過在洗凈中使用這樣的剝離液，能確保充分低的接觸電阻值。
此外，羥胺等胺類主體的剝離液、或在胺類主成分的基礎(chǔ)上還含有5～25質(zhì)量％左右的水的剝離液具有優(yōu)異的輕蝕刻效果，如果是薄的鋁氧化物，就能除去?？墒牵@種剝離液價格高，并且對鋁合金的蝕刻速度也快，所以稍微難以控制。
圖12表示在含有Ni的鋁合金膜中，作為進(jìn)一步減少接觸電阻的構(gòu)造，在象素電極界面的鋁合金表面上形成了Ni濃化層的概念圖。優(yōu)選的Ni濃化層的厚度為1～10nm，Ni濃度為薄膜內(nèi)部的鋁合金的濃度以上、且鋁合金膜內(nèi)部的Ni含量+8原子％以下(即鋁合金膜內(nèi)部的Ni含量為2原子％時，為10原子％以下)。例如，在Al-2原子％Ni合金膜的界面上，通過截面TEM觀察和EDX組成分析，確認(rèn)存在厚度4nm、Ni濃度8.7原子％的Ni濃化層。
在含Ni的鋁合金中，存在未完全析出、以固溶狀態(tài)存在的Ni原子。通過干蝕刻和堿性蝕刻除去Al時，由于Ni蝕刻率低和不溶于堿性溶液，所以再次附著在表面上，作為殘留物殘留。認(rèn)為因此形成了Ni的濃化層。即認(rèn)為通過熱處理等，鋁合金中的超過Ni的固溶限度(0.11％)的Ni在鋁晶粒邊界上析出，一部分向鋁表面擴(kuò)散濃縮，形成Ni濃化層?；蛘哒J(rèn)為在接觸孔的蝕刻工序時，Ni的鹵化物因為蒸氣壓低，所以難以揮發(fā)，成為殘留在鋁合金表面的狀態(tài)，因此，成為比在外觀上大量的鋁合金的Ni濃度還高濃度的狀態(tài)。在接觸孔的蝕刻條件中，若把過蝕刻時間(即相對于把接觸孔只蝕刻膜厚深度所需的時間，為了使接觸電阻穩(wěn)定而追加的時間)增加為2倍，則Ni濃度從5原子％增加到8.7原子％，所以認(rèn)為有相關(guān)性。
另外，Ni具有不僅在鋁合金膜與象素電極接觸附近的界面上，而且在與絕緣膜接觸的界面附近也若干濃化的傾向。但是，在與絕緣膜的界面的Ni的濃化，與象素電極界面相比小。這可以解釋為，與象素電極的界面由于以上的理由而被稍微削掉，產(chǎn)生了上述殘渣成分。另外，作為在界面上Ni聚集的原因，除了上述的因素以外還可推測為，在表面被絕緣膜所約束的狀態(tài)下對鋁合金膜進(jìn)行熱處理時，在膜中發(fā)生瞬態(tài)應(yīng)力分布，而使Ni沿著晶粒邊界向界面擴(kuò)散。因此，可推測由上述多種因素的組合而形成了Ni濃化層。
當(dāng)使含有Ni的鋁合金膜和ITO或IZO直接接觸時，在界面上與析出物同時形成且成為接觸電阻的高電阻化原因的鋁氧化物層的膜厚為4nm以下。這與在純鋁或Al-Nd的情況下所形成的鋁氧化物層的膜厚為5～8nm相比薄。另外，含有Ni的鋁合金的情況下，鋁氧化物層中的氧含量為20at％，較低，與純鋁或Al-Nd的情況下的含有率50～60at％相比小。即，含有Ni的鋁合金膜可望具有抑制表面氧化的效果。這里，當(dāng)氧的含量小的情況下，鋁氧化物層具有一定程度的導(dǎo)電性，同時若通過向ITO或IZO和鋁合金膜之間施加電壓，而向界面施加電場，則以較小的電場強(qiáng)度容易引起絕緣破壞。
如上所述，認(rèn)為這些析出物和濃化層以及鋁氧化物層等的多種因素組合而使得接觸電阻下降。
選擇Bi作為合金成分，獲得所述接觸狀態(tài)的優(yōu)選條件是，例如在含有0.1～6原子％左右的Bi的鋁合金薄膜上形成絕緣膜(SiNx)后，通過在150～400℃，更優(yōu)選在200～350℃進(jìn)行15分鐘～1小時左右的熱處理，使Bi在鋁晶粒邊界上析出。然后，在接觸孔的形成時，采用干蝕刻來進(jìn)行蝕刻絕緣膜所需的蝕刻時間的約10％的過蝕刻，使用胺類的剝離液輕蝕刻表面，在ITO/Al-Bi合金膜的界面上生成Bi析出物。這時，Bi析出物的尺寸和個數(shù)可通過Bi的添加量、熱處理的溫度或時間、過蝕刻量等進(jìn)行調(diào)整。
圖13表示合金成分(固溶元素)和構(gòu)成象素電極5的元素(In、Sn等)相互擴(kuò)散，在鋁合金膜和象素電極5的界面上形成固溶元素和In或Sn的相互擴(kuò)散層，取得電導(dǎo)通的概念圖。即，選擇Sm作為所述固溶元素時，根據(jù)成膜條件，取得圖示例所示的接觸狀態(tài)。
選擇Sm作為合金成分，獲得所述接觸狀態(tài)的具體條件是，例如，在含有0.1～6原子％左右的Sm的鋁合金薄膜上形成絕緣膜(SiNx)后，通過在150～400℃，更優(yōu)選在200～350℃進(jìn)行15分鐘～1小時左右的熱處理，使Sm在鋁晶粒邊界上析出。然后，在接觸孔的形成時，采用干蝕刻來進(jìn)行蝕刻絕緣膜所需的蝕刻時間的約10％的過蝕刻，使用胺類的剝離液輕蝕刻表面。這里認(rèn)為，作為殘留物殘留的Sm等被有選擇地氧化，形成界面層。該界面層比Al氧化物粗糙，所以電流容易流過，有助于低電阻化。通過在其界面層上形成ITO膜，在ITO/Al-Sm合金膜的界面上形成Sm和ITO中的In、Sn的擴(kuò)散層。該擴(kuò)散層的厚度可以為5～50nm的范圍，該厚度可以根據(jù)Sm的添加量、熱處理的溫度或時間、過蝕刻量等調(diào)整。
在所述圖12、圖13的例子中，均在鋁合金膜和象素電極的界面上難以形成絕緣層，所以兩者直接連接，能以更低電阻實現(xiàn)可靠的連接。
如果把具有這樣形成的TFT陣列襯底的平面顯示器件例如作為液晶顯示裝置使用，就能把象素電極和連接布線部之間的接觸電阻抑制在最小限度，所以能抑制對顯示畫面的顯示質(zhì)量的不良影響。
下面，說明應(yīng)用在本發(fā)明的陣列襯低中的實施例2的薄膜晶體管的構(gòu)造。
圖14是概略地表示應(yīng)用在本發(fā)明的陣列襯底中的實施例2的薄膜晶體管的構(gòu)造的放大剖視說明圖，在本例子中，應(yīng)用了頂柵構(gòu)造的薄膜晶體管。
如圖14所示，在玻璃襯底1a上通過鋁合金薄膜形成掃描線，該掃描線的一部分作為控制薄膜晶體管的導(dǎo)通和斷開的柵電極26起作用。此外，為了通過層間絕緣膜(SiOx)與該掃描線交叉，用鋁合金形成信號線，該信號線的一部分作為薄膜晶體管的源電極28起作用。
在層間絕緣膜(SiOx)上的象素區(qū)域中配置由在In2O3中含有SnO的ITO膜形成的象素電極5，此外，由鋁合金形成的薄膜晶體管的漏電極29作為電連接在象素電極5上的連接電極部起作用。即，由鋁合金形成的薄膜晶體管的漏電極29與象素電極5直接接觸，電連接。
因此，與所述圖2的例子同樣，在TFT陣列襯底上，如果通過掃描線向柵電極26供給柵電壓，則薄膜晶體管變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)，預(yù)先提供給信號線的驅(qū)動電壓從源電極28通過漏電極29提供給象素電極5，如果對象素電極5提供給定電平的驅(qū)動電壓，則在與圖1中說明的對置襯底10之間產(chǎn)生電位差，液晶層3中包含的液晶分子定向，進(jìn)行光調(diào)制。
下面，簡單說明圖14所示的TFT陣列襯底1的制造方法。該實施例2的T陣列襯底中具有的薄膜晶體管是以多晶硅(poly-Si)為半導(dǎo)體層的頂柵構(gòu)造，圖15～21是概略表示實施例2的陣列襯底的制造工序的圖。
首先，在玻璃襯底1a上，通過等離子體CVD法，例如以襯底溫度300℃左右，形成膜厚50nm左右的氮化硅膜(SiNx)和膜厚100nm左右的氧化硅膜(SiOx)、膜厚50nm左右的氫化非晶硅膜(a-Si∶H)，為了把該氫化非晶硅膜(a-Si∶H)多晶硅化，進(jìn)行熱處理和激光退火。熱處理例如通過在470℃左右，氣氛氣熱處理1小時左右而進(jìn)行，進(jìn)行脫氫處理后，例如使用受激準(zhǔn)分子激光退火裝置，以能量約230mJ/cm2左右的條件向氫化非晶硅膜(a-Si∶H)照射激光，獲得例如厚度0.3μm左右的多晶硅膜(poly-Si)(圖15)。
然后，如圖16所示，通過等離子體蝕刻將多晶硅膜(poly-Si)圖案化。接著如圖17所示，例如以100nm左右的膜厚形成氧化硅膜(SiOx)，作為柵絕緣膜27。在得到的柵絕緣膜27上通過濺射等，例如以200nm左右的膜厚形成作為與掃描線成一體的柵電極26的鋁合金膜后，用等離子體蝕刻等方法制作圖案，形成與掃描線一體的柵電極26。
接著如圖18所示，用光致抗蝕劑31形成掩模，例如通過離子注入裝置等，例如以50Kev左右、1×1015個/cm2左右摻雜磷，在多晶硅膜(poly-Si)的一部分形成n+型多晶硅膜(n+poly-Si)后，剝離光致抗蝕劑31，例如在500℃左右，通過熱處理擴(kuò)散。
接著如圖19所示，例如使用等離子體CVD裝置，以膜厚500nm左右、襯底溫度300℃左右形成氧化硅膜(SiOx)，形成層間絕緣膜后，同樣通過將光致抗蝕劑圖案化，干蝕刻層間絕緣膜(SiOx)和柵絕緣膜27的氧化硅膜，形成接觸孔，通過濺射，例如以膜厚450nm左右形成鋁合金膜后，通過圖案化，在信號線上形成一體的源電極28和漏電極29。結(jié)果，源電極28和漏電極29通過各接觸孔接觸n+型多晶硅膜(n+poly-Si)。
然后，如圖20所示，通過等離子體CVD裝置等，以膜厚500nm左右、襯底溫度300℃左右形成氮化硅膜(SiNx)，作為層間絕緣膜。然后，在其上形成光致抗蝕劑31后，將氮化硅膜(SiNx)圖案化，例如通過干蝕刻，在該氮化硅膜(SiNx)形成接觸孔32后，實施氮化硅的蝕刻所需時間10％左右的過蝕刻。在該處理中，鋁合金表面也被蝕刻數(shù)十nm左右的。
然后，如圖21所示，例如經(jīng)過基于氧等離子體的灰化工序，與所述同樣，使用胺類剝離液等進(jìn)行光致抗蝕劑的剝離處理后，例如通過濺射形成膜厚100nm左右的ITO膜，通過濕蝕刻制作圖案，形成象素電極5。在該處理中，漏電極29直接接觸象素電極5。
然后，為了使晶體管的特性穩(wěn)定，如果以350℃左右進(jìn)行1小時左右退火，則多晶硅TFT陣列襯底就完成。
根據(jù)上述實施例2的TFT陣列襯底、具有該TFT陣列襯底的液晶顯示裝置，得到與在以上說明的實施例1同等的效果。此外，與實施例1同樣，在實施例2中，本發(fā)明的鋁合金也能作為反射型液晶的反射電極使用。
另外，作為所述象素電極5的材料，適合使用氧化銦錫或氧化銦鋅，此外所述鋁合金膜中，以非平衡狀態(tài)固溶的合金成分的一部分或全部形成析出物、金屬間化合物或濃化層，電阻率為8μΩ·cm以下，更優(yōu)選被調(diào)整為5μΩ·cm以下。而且，在所述鋁合金膜和象素電極的接觸界面上存在的析出物(金屬間化合物)，如果長徑超過0.01μm且以每100μm2超出0.13個的個數(shù)存在，就能降低接觸電阻，所以理想。
此外，當(dāng)實施所述制造方法時，如果在所述鋁合金膜中，以非平衡狀態(tài)固溶的合金成分(特別是Sm)的一部分或全部與象素電極的合金成分優(yōu)選通過150～400℃、15分鐘以上的熱處理，互相擴(kuò)散，則在所述鋁合金膜和象素電極的接觸界面上容易形成析出物。此外，作為形成所述鋁合金膜的方法，列舉了蒸鍍法或濺射法等，但是其中特別優(yōu)選的是濺射法。
而且，如果在所述鋁合金膜上層疊形成絕緣膜，在該絕緣膜上進(jìn)行接觸孔蝕刻后，接著從該表面輕蝕刻1～200nm、更優(yōu)選3～100nm的鋁合金膜，在該鋁合金膜中，使以非平衡狀態(tài)固溶的合金成分的一部分或全部的析出物部分露出，則能進(jìn)一步降低形成在其上的象素電極的接觸電阻。
所述輕蝕刻能通過使用能蝕刻所述鋁合金膜的氣體的干蝕刻或使用能蝕刻鋁合金膜的藥液的濕蝕刻進(jìn)行，作為在該輕蝕刻工序中使用的藥液，可以使用圖案化中使用的光致抗蝕劑的剝離液。
使用這樣獲得的TFT陣列襯底，完成作為所述圖1所示的平面顯示器件的液晶顯示裝置。
即，在按上述完成的TFT陣列襯底1的表面涂敷聚酰亞胺，干燥后，進(jìn)行摩擦處理，形成定向膜。
另外，首先在玻璃襯底上，通過把鉻構(gòu)圖為矩陣狀，形成遮光膜9。然后，在該遮光膜9的間隙形成樹脂制的紅、綠、藍(lán)的濾色器8。通過在該遮光膜9和濾色器8上配置ITO那樣的透明導(dǎo)電性膜作為公共電極7，形成對置電極。然后，在該對置電極的最上層涂敷例如聚酰亞胺，干燥后，進(jìn)行摩擦處理，形成定向膜11。
然后，把陣列襯底1和對置襯底2的形成有定向膜11的面分別相對配置，通過樹脂制等的密封材料16，除了液晶密封口，把兩個襯底粘貼在一起。這時，在兩個襯底之間隔著隔離塊15等，使兩個襯底間的間隔保持一定。
把這樣獲得的空單元放在真空中，把密封口浸漬在液晶中的狀態(tài)下，漸漸恢復(fù)到大氣壓，向空單元中注入包含液晶分子的液晶材料，形成液晶層，封上密封口。最后，在單元外側(cè)的兩面粘貼偏振板10，完成液晶面板。
此外，如圖1所示，在液晶面板上電連接驅(qū)動液晶顯示裝置的驅(qū)動電路，配置在液晶面板的側(cè)部或背面部。然后，通過包含限制液晶面板的顯示面的開口的框、形成面光源的背光22、導(dǎo)光板20和保持框23保持液晶面板，完成液晶顯示裝置。
下面，在表1中表示了測定直接接觸本發(fā)明的陣列襯底上的象素電極5時的象素電極5和鋁合金膜間的接觸電阻而得到的結(jié)果。
該測定實驗如下所述。
1)象素電極的構(gòu)成在氧化銦中加入10質(zhì)量％的氧化錫的氧化銦錫(ITO)，或在氧化銦中加入10質(zhì)量％的氧化鋅的氧化銦鋅(IZO)，膜厚都為200nm。
2)鋁合金膜的構(gòu)成合金成分含量如表1所示。
3)熱處理條件形成厚度300nm的絕緣膜(SiNx)后，在真空中以300℃，熱處理1小時。
4)輕蝕刻使用氟類等離子體把所述絕緣膜(SiNx)干蝕刻后，接著，把各鋁布線材料蝕刻約10nm，再使用剝離液(東京應(yīng)化社制造的“剝離液106”)，與表層的污染層一同蝕刻約5nm，合計蝕刻15nm(膜厚的5％)。
5)接觸電阻的測定法制作圖22所示的開爾芬圖案，進(jìn)行4端子測定[使電流流過ITO(或IZO)-Al合金，在其他端子測定ITO(或IZO)-Al合金間的電壓下降的方法]。即，在圖22的I1-I2間流過電流I，通過監(jiān)視V1-V2間的電壓V，把接觸部C的接觸電阻R作為[R＝(V2-V1)/I2]求出。此外，所述圖案的制作方法如下所述。
此外，所述鋁合金的添加元素的測定通過ICP發(fā)光分析(電感耦合等離子體發(fā)光分析)法進(jìn)行。
為了代替玻璃襯底，在表面與襯底實現(xiàn)絕緣，使用在表面形成厚度400nm的氧化膜(SiO2熱氧化膜)的硅片，通過濺射法形成Al合金膜300nm，圖案化后，通過CVD法形成厚度300nm的絕緣膜(SiNx)。然后，原樣在真空的成膜室內(nèi)進(jìn)行1小時的熱處理后，取出。然后，通過光刻，圖案化80μm×80μm的接觸孔，通過氟類等離子體進(jìn)行蝕刻，形成接觸孔。這時，絕緣膜的蝕刻后追加進(jìn)行用時間換算為絕緣膜的蝕刻時間10％的過蝕刻。在該處理中，鋁合金膜的表層被除去厚度約10nm(膜厚的3.3％)。
然后，進(jìn)行基于氧等離子體的灰化、基于剝離液的光致抗蝕劑剝離。須指出的是，作為剝離液，使用東京應(yīng)化社制造的“剝離液106”，在100℃進(jìn)行10分鐘洗凈。這時，形成在鋁合金表層上的氟化物或氧化物、碳等污染物(厚度約數(shù)nm)被去掉。然后，通過濺射形成200nm的ITO(或IZO)膜，進(jìn)行構(gòu)圖。
接著，在接觸電阻的測定中，使用4端子的人工探測器和半導(dǎo)體參數(shù)分析儀“HP4156A”(惠普公司制造)。在該測定中，用R(接觸電阻)＝[I2/(V2-V1)]表示，能測定去掉布線電阻的影響的ITO(或IZO)/Al合金接合部分的純粹電阻值。
另外，對于各試樣，通過掃描線電子顯微鏡的觀察和基于俄歇分光法的組成的2次映射化，調(diào)查在接觸孔的ITO(或IZO)/Al合金接合部中存在的析出物的尺寸和個數(shù)，其結(jié)果，當(dāng)為Al-Ag時，確認(rèn)尺寸約為0.3μm左右的析出物以1個/100μm2以上的密度存在。同樣，當(dāng)為Al-Zn時，調(diào)查在接觸孔的ITO(或IZO)/Al合金接合部中存在的析出物的尺寸和個數(shù)，其結(jié)果，確認(rèn)尺寸約為0.3μm左右的析出物以3個/100μm2以上的密度存在。
另外，在所述鋁合金中添加Nd、Y、Fe、Co后的材料，其組織的結(jié)晶粒徑變?yōu)槲⒓?xì)，所以析出物的尺寸減小。例如，對于存在于ITO/Al合金接合部的析出物的尺寸，難以進(jìn)行ITO/Al合金接合界面的TEM觀察，所以通過平面TEM觀察鋁合金的薄膜中的組織，其結(jié)果，在Al-Ni中觀察到長徑0.05μm的析出物，在Al-Ni-Nd中觀察到長徑0.02～0.04μm的析出物，在Al-Ni-Y中觀察到長徑0.01～0.03μm的析出物。認(rèn)為界面的析出物的尺寸也與這些相同。
表1


從表1可知，當(dāng)使鋁合金膜直接接觸ITO膜時，接觸電阻為1.5×105Ω，當(dāng)使代表性的鋁合金膜即Al-Nd合金直接接觸ITO膜時，接觸電阻為8.4×104Ω。此外，作為以往構(gòu)造，在ITO膜和Al-Nd布線之間配置Mo作為阻礙金屬時的接觸電阻為7.4×101Ω。
而Al-Au合金的接觸電阻為7.6×101Ω，Al-Ag合金的接觸電阻為5.7×101Ω，Al-Zn合金的接觸電阻為9.3×101Ω，Al-Cu合金的接觸電阻為2.3×102Ω，Al-Ni合金的接觸電阻為1.7×101Ω，Al-Sr合金的接觸電阻為2.3×101Ω，Al-Sm合金的接觸電阻為8.6×101Ω，Al-Ge合金的接觸電阻為2.3×101Ω，Al-Bi合金的接觸電阻為9.2×101Ω，都和以往構(gòu)造的以Mo為阻礙金屬時大致相等。
此外，在表1中也表示了作為對象素電極使用了含有離子化電壓與鋁同樣高且耐還原性優(yōu)異的Zn的IZO膜的結(jié)果。
IZO膜是在In2O3中添加10質(zhì)量％左右的ZnO的透明膜，這時，接觸電阻進(jìn)一步下降，與ITO膜相比，變?yōu)閿?shù)分之一。作為其理由，考慮到如下兩個。
首先，IZO的電壓(功函數(shù))比ITO高，所以假定在鋁合金布線和象素電極的界面上形成極薄的絕緣物層，用由金屬-絕緣膜-象素電極構(gòu)成的MIM構(gòu)造(Metal-Insulator-Metal)，即使絕緣膜的厚度相同，功函數(shù)高的象素電極當(dāng)外加電位差時，界面的絕緣膜的厚度看起來薄，隧道電流成分增加。
此外，IZO中的Zn與ITO中的Sn相比，具有離子化電壓高，難以被鋁還原的性質(zhì)，所以在鋁合金和象素電極的界面難以形成絕緣物。
此外，在上述測定中使用的象素電極和接觸布線部的接觸區(qū)域為80×80μm的方形。
此外，在表3中表示了對于所述2元類的合金，改變固溶元素的添加量時的與ITO的接觸電阻、300℃熱處理1小時后的布線電阻、300℃熱處理1小時后進(jìn)行合金膜的平面TEM觀察時析出物的面積率的數(shù)據(jù)。也表示了這時觀察到的主要導(dǎo)電性析出物。接觸電阻與表1同樣試制了評價元件，進(jìn)行了評價。另外，組成是指含在鋁合金中的固溶元素的含量。在平面TEM觀察中，對合金布線部分，與表面平行切片，觀察合金的內(nèi)部組織的樣子。隨著固溶元素的含量增加，ITO的接觸電阻減少，電阻增加。析出物的面積率與組成相關(guān)，接觸電阻和析出物的面積率為反比的關(guān)系。
另外，析出物的面積率是，通過平面TEM觀察，由EDX辨別在50萬倍的倍率、0.3μm×0.3μm的視場中出現(xiàn)的析出物，并通過計算求出其對于Al相的比率的值。由此，任意的鋁合金在面積率0.5％附近，接觸電阻都變?yōu)?00Ω，若超過0.5％，就變?yōu)?00Ω以下。如果通過該析出物流過的電流成分為主要的電流成分，則也依存于析出物的電阻率，但是面積率是決定接觸電阻的主要因素。
析出物的組成是，對于使用相同的平面TEM觀察試樣觀察到的多個析出物，由用EDX分析組成后定量化結(jié)果和X射線衍射結(jié)果，求出觀察到的主要析出物的組成。
例如，含Ni的鋁合金，其導(dǎo)電性析出物含有從由Al3Ni、Al3Ni2、AlNi、AlNi3構(gòu)成的一組中選擇的至少一種；含Ag的鋁合金，其導(dǎo)電性析出物含有從由Ag、Al2Ag、AlAg構(gòu)成的一組中選擇的至少一種；含Zn的鋁合金，其導(dǎo)電性析出物含有從AlZn、Zn、ZnO中選擇的至少一種；含Cu的鋁合金，其導(dǎo)電性析出物含有從AlCu、Cu、CuO、Cu2O中選擇的至少一種。
而在以下的表4中表示了將Al-Ag合金的含量固定在2原子％時，改變過蝕刻量使從Al-Ag合金的表層開始的蝕刻深度在0～50mm的范圍變化，利用表面SEM觀察，以6萬倍的倍率觀察接觸孔底面即Al-Ag合金的接觸部分的最表面，由出現(xiàn)在1.5μm×1.5μm的視場中的長徑0.3μm以上的析出物個數(shù)，計算求出的10μm×10μm的接觸孔底面上出現(xiàn)的析出物個數(shù)的值；以及這時的與ITO的接觸電阻。另外，是因為Al-Ag合金能數(shù)出大部分析出物的個數(shù)。這時，個數(shù)的計數(shù)，是通過觀察像、EDX和基于俄歇的2次映射而進(jìn)行的。
如果蝕刻深度加大，通過表面SEM觀察求出的析出物個數(shù)增加，則接觸電阻下降，所以伴隨著蝕刻深度增大，導(dǎo)電性析出物漸漸從Al-Ag合金表面露出，伴隨著此，導(dǎo)電性析出物和此后的工序中形成的ITO的接觸面積增加，接觸電阻下降。而且，從蝕刻深度超過30nm開始，用SEM觀察表面得出的析出物個數(shù)收斂，與此同時，接觸電阻收斂為一定的值。
以上述圖11表示的構(gòu)造，固溶元素為Ag、Zn時，上述表1所示的各合金的接觸電阻、固溶元素的析出物或含有鋁的固溶元素的金屬間化合物的密度之間的關(guān)系成為表2所示的值。該表是通過計算大致算出假定接觸電阻為200Ω時所必要的析出物的個數(shù)的表。而該表的值是接觸電阻的值為200Ω的計算結(jié)果，但是在實施例中，Al-3.8％Ag的接觸電阻為58Ω，Al-2.4％Zn的接觸電阻為93Ω。
當(dāng)假定析出物全部都是直徑為0.01μm的圓形時，如果從實施例的接觸電阻值通過計算推測析出物的個數(shù)，則如表5、6所示，析出物的個數(shù)為Al-3.8％Ag為45個(10μm×10μm)，Al-2.4％Zn為110個(10μm×10μm)。
此外，假定Al-Ag中的析出物是，實際用平面TEM或掃描型電子射線顯微鏡觀察的直徑為0.3μm的圓形時，該個數(shù)為0.5個(10μm×10μm)。當(dāng)Al-Ag時，添加量不同，但與在表4所示的實驗中數(shù)出的析出物的個數(shù)幾乎為同一數(shù)量級。順便說一下，當(dāng)為ITO時，Zn的耐還原性高，所以具有防止Al接觸氧化的效果，因此，抑制在析出物以外部分的高電阻層的形成，有助于析出物以外部分的電流增加部分。
表2

表3

表4

表5使接觸電阻為與Al-Ag的實測值相同的57Ω/80μm×80μm時滿足的固溶元素的析出物的大小和密度的關(guān)系

表6使接觸電阻為與Al-Zn的實測值相同的93Ω/80μm×80μm時滿足的固溶元素的析出物的大小和密度的關(guān)系

下面，表示3元類的實施例。
與2元類的情況同樣，測定與通過80μm×80μm的接觸孔的ITO的接觸電阻值。Al-Ag-Nd膜的接觸電阻為1.3×102Ω，Al-Zn-Nd膜的接觸電阻為4.3×102Ω，Al-Ni-Nd膜的接觸電阻為1.7×102Ω，任意的接觸電阻值與使用Mo阻礙金屬的以往構(gòu)造相比均高出若干，但是都是不成問題的水平。在其他的Au、Ge、Sr、Sm、Bi中，也幾乎是同等的1.0×102～5.0×103Ω的范圍。
而在鋁合金膜的組成和接觸電阻以及導(dǎo)電率、耐熱性間存在相關(guān)關(guān)系。例如，如果增加Al-X-Nd(X＝Ni)的X含量，則接觸電阻減少，但是電阻增加，耐熱性提高(參照圖24(a)、(b))。此外，如果Nd含量增加，則耐熱性提高，但是電阻率和接觸電阻增大(參照圖25(a)、(b))。這樣的傾向?qū)τ谌我獾膞都是同樣。另外，要求的接觸電阻根據(jù)顯示器件的構(gòu)造或制造商而不同，在80μm的方形接觸孔中為150Ω～5kΩ。電特性和耐熱性存在折衷的關(guān)系，所以通過調(diào)整組成，能滿足所要求的范圍。
此外，當(dāng)Al-X-Nd合金中X為Ni時，與Nd同樣，Ni嵌入(pinning)有在加熱時抑制Al遷移的效果。例如，如圖26所示，在“0.7≥0.5CX1+CNd”[式中，CX1表示鋁合金中的Ni含量(原子％)，CNd表示鋁合金中的Nd含量(原子％)]的區(qū)域中，在300℃的熱處理中，耐熱性不足，發(fā)生異常析出(hillock)的區(qū)域中，另一方面，在“0.5CX1+CNd≥4.5”的區(qū)域中，因為布線的電阻率超過8μΩ·cm，所以不能實用。因此，最佳范圍成為“0.7≤0.5CX1+CNd≤4.5”。
同樣，在含有作為同樣3A族的釔(Y)時，如圖27所示，也獲得與Nd時幾乎同等的電特性和耐熱性。
同樣，在Al-Ni-Fe的組成中，如圖28所示，在“1≥CY1+CY2”[式中，CY1表示鋁合金中的Ni含量(原子％)，CY2表示鋁合金中的Fe含量(原子％)]的范圍中，在300℃的熱處理中，耐熱性不足，發(fā)生異常析出。而在“CY1+CY2≥6”的區(qū)域中，布線的電阻率超過8μΩ·cm，所以不能實用。因此，最佳范圍變?yōu)椤?≤CY1+CY2≤6”。
此外，Co和Fe作為相同的過渡性金屬，可以認(rèn)為效果幾乎同等。當(dāng)Al-Ni-Co時，如圖29所示，獲得與Al-Ni-Fe相同的特性。這里，耐熱性是指不會由于進(jìn)行熱處理時產(chǎn)生異常析出或空隙，而使鋁合金表面的表面波度(morphology)惡化的最高溫度。在圖中，進(jìn)行300℃的熱處理時發(fā)生的異常析出的密度為3×108m-2以下的為合格。
同樣，圖30、31、32、33表示在Al-X-Nd、Y、Fe、Co合金中，X＝Ag時的情形，圖34、35、36、37表示在Al-X-Nd、Y、Fe、Co合金中，X＝Zn時的情形。此外，圖38、39、40、41表示在Al-X-Nd、Y、Fe、Co合金中，X＝Cu時的情形。無論添加哪種合金元素，均可取得近似同樣的結(jié)果。
在熱處理溫度更低的情況下，上述最佳含量范圍變化。熱處理溫度取決于形成鋁合金膜之后進(jìn)行的處理中的溫度(這里，是形成絕緣膜的溫度)。通過加熱鋁合金膜發(fā)生再結(jié)晶化。即使提高熱處理溫度將膜應(yīng)力完全緩和，若進(jìn)一步進(jìn)行加熱的話，鋁的晶粒異常生長，發(fā)生異常析出。滿足耐熱性的熱處理溫度的下限和上限，隨合金的組成發(fā)生變化。換句話說，最佳含量的下限和上限隨熱處理溫度而變化。例如，與上述CX1、CX2有關(guān)的含量成分，在加熱溫度為150℃時再結(jié)晶化不再進(jìn)行，所以難以產(chǎn)生異常析出。因此，最佳范圍的下限降至0.2。同樣，與上述CX1、CX2有關(guān)的含有成分，最佳范圍下限降至0.4。
在本發(fā)明中，通過固溶元素的析出物，實現(xiàn)象素電極和鋁合金膜的電導(dǎo)通時，即，在各鋁合金中，在象素電極和鋁合金膜的界面上除了固溶元素的析出部分，容易氧化的鋁與象素電極接觸，在其表面存在高電阻的氧化鋁時，接觸電阻由電阻低的固溶元素的析出物的電阻率決定。假設(shè)全部由固溶元素單一的析出物實現(xiàn)電導(dǎo)通，則通過計算，能規(guī)定滿足所需接觸電阻所必要的析出物的表面積和密度。
現(xiàn)在，把接觸尺寸為80×80μm時所必要的接觸電阻假定為200Ω以下。當(dāng)固溶元素為鋅時，鋅的電阻率為5.92μΩ·cm，假定長徑0.03μm的鋅的單一析出物在象素電極和鋁合金界面上平面析出，則需要3297個以上的析出物。即，以密度計需要51.4個/100μm2以上。此外，當(dāng)固溶元素為銀時，銀的電阻率為1.5μΩ·cm，假定長徑0.03μm的銀的單一析出物在象素電極和鋁合金界面上平面析出，則需要833個以上的析出物。即以密度計需要12.9個/100μm2以上。
另外，如果使析出物的長徑為與實測值相同的0.3μm，則如表7所示，在Al-Ag的情況下，在80×80μm的方形中需要8.3個以上的析出物，在Al-Zn的情況下，需要32.9個以上的析出物。即，以密度計需要0.13個/100μm2以上、0.51個/100μm2以上。
而當(dāng)Al-Ni時，組織的長徑為0.05μm，但這時，如果使Ni的電阻率為6.84μΩ·cm，與析出物的電阻率幾乎相同，則從概略計算知道在80×80μm的方形中，當(dāng)長徑為0.05μm時，需要1345個。即21個/100μm2。
另外，如果在含Ni的鋁合金中添加從Nd、Y、Fe、Co選擇的1種，則組織變細(xì)，當(dāng)Al-Ni-Y時，組織的長徑為0.01～0.03μm。這時，如果Ni的電阻率和析出物的電阻率幾乎相同，則從概略計算知道在80×80μm的方形中，當(dāng)長徑為0.03μm時，需要3740個。即58個/100μm2。此外，當(dāng)全部的長徑為0.01μm時，變?yōu)?26個/100μm2。
或者，當(dāng)Al-Ni-Nd時，組織的長徑為0.02～0.04μm。這時，從概略計算知道在80×80μm的方形中，當(dāng)長徑為0.04μm時，需要2104個。即33個/100μm2。此外，當(dāng)全部的長徑為0.02μm時，變?yōu)?32個/100μm2。
表7各鋁合金中的主要析出物的尺寸和密度

綜上所述，當(dāng)使用單體的電阻率最低的Ag時，為了滿足所要求的接觸電阻200Ω，作為長徑為0.3μm的析出物，要求密度在0.13個/100μm2以上。此外，當(dāng)使用析出物最小的Al-Ni-Y時，作為長徑為0.01μm的析出物，要求密度在526個/100μm2以上。此外，在Al-Ag類合金中，當(dāng)析出物為長徑為0.01μm時，析出物密度為115個/100μm2。
可是，所述值是假定析出物的電阻率與添加元素單體相等后求出的。有時，包含該元素和鋁的析出物與元素單體相比，電阻率顯著大。這時，從析出物的尺寸和個數(shù)算出的面積率有可能與在實際的接觸面上進(jìn)行TEM觀察而導(dǎo)出的面積率不同。這是因為實現(xiàn)接觸電阻200Ω時，該析出物的個數(shù)根據(jù)析出物和添加元素單體的電阻率的比而增加。
可是，實際上，在生成析出物的合金系的情況下，以析出物的形式，并且大小混合而存在，但是使用鋅和銀時的接觸電阻的計算結(jié)果與實驗結(jié)果幾乎為相同的數(shù)量級。
這樣，與使純鋁布線直接接觸ITO膜時相比，使用本發(fā)明的鋁合金時，接觸電阻約變?yōu)?/104。
另外，如果提高透明電極的濺射時的襯底溫度，則接觸電阻下降。例如為ITO時，如果襯底溫度變?yōu)?0℃以上，則接觸電阻減半。更優(yōu)選的是，如果通過100℃以上的襯底加熱，ITO的結(jié)晶性得到改善，則接觸電阻約減小到約1/5左右。
此外，當(dāng)使襯底溫度為室溫而進(jìn)行成膜時，如果在成膜后，進(jìn)行30分鐘左右150℃以上的熱處理，使ITO多晶化，則接觸電阻減半。通常，多晶ITO的蝕刻困難，所以常常是在室溫中進(jìn)行ITO的成膜，形成圖案后，進(jìn)行蝕刻，然后再熱處理，進(jìn)行多晶化，使ITO的電阻率降低。
因此，為了降低接觸電阻，使透明電極的成膜時的襯底溫度為50℃以上，更優(yōu)選為100℃以上，當(dāng)進(jìn)行室溫成膜時，在透明電極的成膜后，優(yōu)選實施150℃以上、30分鐘以上的熱處理。另外，透明電極為IZO時，也具有同樣的效果，但是在該程度的溫度區(qū)域中，IZO的結(jié)晶化不進(jìn)行，所以接觸電阻的下降少。
如上所述，在本發(fā)明實施例中試制液晶顯示器件的結(jié)果，制造成品率、顯示質(zhì)量都與組合ITO膜和阻礙金屬時為完全同等的水平。因此，在該液晶顯示器件中，不配置阻礙金屬，也能取得與以往的液晶顯示器件同等的性能。
因此，可省略阻礙金屬，可簡化制造步驟，所以能大幅度降低制造成本。
即，代替以往的純鋁或鋁合金、Mo-W膜，通過把包含上述的特定元素的鋁合金作為電極材料使用，能實現(xiàn)與象素電極的直接接觸，簡化制造步驟，大幅度降低制造成本。
此外，與所述表1的試驗法同樣，在Al-2原子％Ag合金(膜厚300nm)上形成氮化硅(SiNx)膜后，進(jìn)行300℃×1小時的熱處理，通過光刻將80μm方形的接觸孔圖案化后，使用氟類等離子體進(jìn)行干蝕刻。這時，通過調(diào)整接著氮化硅膜(SiNx)的蝕刻進(jìn)行過蝕刻時的時間，使對于鋁合金的蝕刻深度變化。然后，進(jìn)行灰化和基于“剝離液106”的洗凈，形成ITO膜。通過基于掃描型電子顯微鏡和透射型電子顯微鏡的截面觀察，測定鋁合金表面的蝕刻深度。
圖23表示鋁合金表面的蝕刻深度和接觸電阻的關(guān)系，從該圖可知，鋁合金表面即使稍微被蝕刻，接觸電阻就急劇減少。這被認(rèn)為是通過蝕刻，在鋁合金表面上露出固溶元素的析出物，能與象素電極電連接。
而且，在實驗上，即使是離鋁合金表面5nm左右的蝕刻深度，也可取得約56Ω的接觸電阻。取得這樣的低電阻的接觸所必要的蝕刻深度由析出物的組織的大小或分布、鋁合金的表面氧化物層的厚度等決定。根據(jù)俄歇電子分光法，確認(rèn)在該鋁合金表面露出以Ag為主成分的析出物。此外，在析出物的表面不存在氧化物等絕緣物層。
觀察的試料是已經(jīng)從鋁合金表面蝕刻了5nm的狀態(tài)，如果使析出物露出在鋁合金表面，則能與象素電極取得電連接，但是至少有必要蝕刻表層的污染層。此外，被氧化的鋁合金表面的氧化物層厚度約為3～5nm左右，所以這時，為了除去氧化物層，使鋁合金表面露出，至少需要3nm左右以上的蝕刻深度。
而如果蝕刻深度過深，則作為布線的膜厚變薄，發(fā)生電阻增加，可靠性下降的問題。例如在本實施例中使用的源電極和漏電極的膜厚為300nm，用于確保鋁合金和象素電極的直接接觸的蝕刻深度為1～200nm，更優(yōu)選為3～100nm的范圍。
優(yōu)選極力減少鋁合金的布線材料中包含的雜質(zhì)。例如，氧或碳使膜白濁，或使布線電阻率增加。因此，當(dāng)想使電阻率為5μΩ·cm水平以下時，對于布線材料中包含的這些雜質(zhì)濃度而言，用基于XPS分析的組成分析定量值，應(yīng)該把氧量抑制在7原子％以下，把碳量抑制在0.4原子％以下，更優(yōu)選抑制在0.2原子％以下。
例如，當(dāng)雜質(zhì)為碳時，在Al4C3或NiC等碳化合物中，化學(xué)計量組成的物質(zhì)是陶瓷，本來具有電絕緣性，雖然也根據(jù)添加量而不同，但是布線自身的電阻率增大。此外，通過熱處理而在Al晶粒邊界上出現(xiàn)的析出物成為包含所述碳化合物的金屬間化合物。當(dāng)ITO和布線材料的電流路線經(jīng)由本發(fā)明的主要部分即所述析出物時，若與不含碳的析出物相比，接觸電阻變高。因此，與ITO的接觸電阻是，優(yōu)選鋁合金部件材料中不包含碳的一方。
另外，當(dāng)通過濺射形成含碳的布線材料時，在濺射裝置的室內(nèi)附著碳化鋁化合物等碳化合物而被污染，所以存在有必要頻繁維護(hù)裝置的問題。當(dāng)雜質(zhì)為氧時，同樣生成電絕緣性的氧化鋁(Al2O3)，所以布線的電阻率增大。若要防止所述這種情況，優(yōu)選的是防止制造步驟中的污染物的混入，采取使濺射時的裝置達(dá)到5×10-6左右以下高真空的措施。
權(quán)利要求
1.一種由鋁合金構(gòu)成的濺射靶，其中作為合金成分，包含0.1～6原子％的從由Ag、Zn、Cu、Ni構(gòu)成的一組中選擇的至少一種，并且包含0.1～6原子％的從由Nd、Y、Fe、Co構(gòu)成的一組選擇的至少一種。
全文摘要
一種由鋁合金構(gòu)成的濺射靶，其中作為合金成分，包含0.1～6原子％的從由Ag、Zn、Cu、Ni構(gòu)成的一組中選擇的至少一種，并且包含0.1～6原子％的從由Nd、Y、Fe、Co構(gòu)成的一組選擇的至少一種。
文檔編號C22C21/00GK1804110SQ20051013811
公開日2006年7月19日 申請日期2003年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月19日
發(fā)明者后藤裕史, 釘宮敏洋, 中井淳一, 富久勝文 申請人:株式會社神戶制鋼所