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CN103069042B - Al合金膜、具有Al合金膜的配线结构以及Al合金膜的制造中使用的溅射靶 - Google Patents

Al合金膜、具有Al合金膜的配线结构以及Al合金膜的制造中使用的溅射靶 Download PDF

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CN103069042B CN201180041104.1A CN201180041104A CN103069042B CN 103069042 B CN103069042 B CN 103069042B CN 201180041104 A CN201180041104 A CN 201180041104A CN 103069042 B CN103069042 B CN 103069042B
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Abstract

本发明提供一种技术，在薄膜晶体管基板、反射膜、反射阳极电极、触摸屏传感器等的制造工序中，能够有效防止氯化钠溶液的浸渍下的Al合金表面的腐蚀和针孔腐蚀(黑点)等的腐蚀，耐腐蚀性优异，而且能够防止小丘的生成且耐热性也优异的Al合金膜。本发明的Al合金膜，是用于配线膜或反射膜的Al合金膜，其中，含有Ta和/或Ti：0.01～0.5原子％、稀土类元素：0.05～2.0原子％。

Description

Al合金膜、具有Al合金膜的配线结构以及Al合金膜的制造中使用的溅射靶
技术领域
本发明涉及适用于显示装置用和触摸屏传感器用的配线膜(包括电极)和反射膜等的Al合金膜、具有所述Al合金膜的配线结构、用于所述Al合金膜的制造的溅射靶以及具备所述Al合金膜的薄膜晶体管、反射膜、有机EL用反射阳极电极、触摸屏传感器，详细地说，涉及耐氯化钠溶液腐蚀性和耐透明导电膜针孔腐蚀性等的耐腐蚀性以及耐热性优异的Al合金膜。以下，以用于薄膜晶体管用配线膜的Al合金膜和液晶显示装置为中心进行说明，但本发明的Al合金膜并不限定于该用途。
背景技术
从小型的手机到超过30英寸的大型电视，被用于各种领域中的液晶显示装置(LCD)由TFT基板、对向基板和液晶层构成，其中，所述TFT基板将薄膜晶体管(TFT)作为开关元件，具备透明像素电极、栅极配线和源-漏极配线等的电极配线部和半导体层，所述对向基板具备相对于TFT基板隔着规定间隔对向配置的共通电极，所述液晶层填充在TFT基板和对向基板之间。
在所述源-漏极配线等电极配线材料中，出于电阻小，微细加工容易等理由，广泛使用例如纯Al或Al-Nd等的Al合金膜(以下，将纯Al膜和Al合金膜统称为“Al膜”)。该Al膜通常经由Ti和Mo构成的阻挡金属层与构成透明像素电极的透明导电膜连接。
另一方面，在所述TFT基板中，提出了将构成透明像素电极的透明导电膜(例如ITO膜和IZO膜等)和不经阻挡金属层直接连接时接触电阻小的(以下，将这种特性称为“DC性”)Al合金膜适用于所述配线的方案(例如，专利文献1等)。
但是，显示装置等在实际使用的环境下会暴露于湿润环境中，此时，会有配线膜发生腐蚀的情况。该腐蚀除了在配线膜中与来自环境中的水蒸气等的水分直接接触而产生之外，水蒸气等的水分从树脂或硅系的绝缘膜和透明导电膜等中产生的针孔或裂纹等的间隙浸透，该水分到达配线膜表面而产生。
作为这种与在湿润环境下的腐蚀相关的问题，近年来，提出了TFT中的ITO膜的被覆引起的针孔腐蚀的问题。针孔腐蚀的原因被认为是水蒸气从形成在作为透明导电膜的ITO膜上的针孔浸透，水分到达该ITO膜和Al膜的界面而引起电腐蚀。
即，历来，如所述专利文献1的图1示的液晶显示装置的制造在同一工厂内连续进行，但近年来，随着工序分离化，在一个工厂进行如所述专利文献1的图2所示的透明导电膜5(例如，氧化铟锡(ITO)膜)的形成，之后的工序在其他工厂进行的情况增加。这种情况下，在向其他的工厂的运输、保管中，水蒸气从透明导电膜中存在的针孔(透明导电膜的不连续部)浸透，在该透明导电膜和构成所述源-漏极配线的Al膜之间的电位差引起的电腐蚀(以下，称为“针孔腐蚀”)发生，而确认到有黑点。在所述黑点发生时，难以制造可靠性高的显示装置。
还有，所述源-漏极配线等和驱动IC夹着该配线材料例如ACF(Anisotropic Conductive Film：各向异性导电体)，通过压接而连接(该部分被称为标签部(TAB部))，在这种标签部也发生所述问题。
所述问题在经由Ti和Mo构成的阻挡金属层连接构成透明像素电极的透明导电膜和Al膜的构造的所述TFT基板中也存在，由于通过过剩的干蚀刻工序，能够在局部(接触孔等)形成ITO膜/Al结构，所述针孔腐蚀发生。
为了解决这种ITO膜的被覆引起的针孔腐蚀的问题，提出了所述腐蚀的防止方法。例如在专利文献2中公开了将含有膜形成剂和离子交换材料的涂料涂布在构成显示装置的透明导电膜的ITO等的氧化物半导体的表面。另外，在专利文献3中公开了将具有疏水功能的涂料涂布在所述氧化物半导体表面。在这些专利文献2和3中通过将所述涂料涂布在氧化物半导体表面来防止水蒸气导致的腐蚀。
【专利文献】
【专利文献1】日本国特开2009-105424号公报
【专利文献2】日本国特开平11-286628号公报
【专利文献3】日本国特开平11-323205号公报
但是，在适用专利文献2和3的技术时，在运输前需要将所述涂料涂布在氧化物半导体(透明导电膜)表面的工序，此外，在运输·保管后，在其他的工厂，在进行接着的工序时，还需要将所述涂布形成的膜·涂料剥离，存在生产效率低下的问题。
在所述中，以薄膜晶体管中的ITO膜的被覆引起的针孔腐蚀为例进行了说明，但这种腐蚀的问题无论ITO膜的被覆的有无均会发生。例如在所述之外，在氯化钠溶液的浸渍下，存在露出的Al合金的表面会发生腐蚀的问题。
另外，作为其他问题，在作为电极配线膜使用Al膜时，Al非常容易被氧化，因此，在没有所述阻挡金属层时，会在Al膜的表面形成被称为小丘的瘤状突起，会发生画面的显示品位低下等问题。
如上所述，在显示装置中会发生各种腐蚀现象，这些腐蚀现象无论显示装置的种类等均会发生。具体地说，例如，在用于液晶显示装置、有机EL装置、触摸屏传感器等的显示装置中的配线膜(包括电极)、反射膜、反射阳极电极等中也同样可以见到。因此，希望提供能够有效地防止这些腐蚀的技术，特别是，能够有效地防止用于薄膜晶体管用配线膜等的Al合金膜的腐蚀(例如，氯化钠溶液浸渍下露出的Al合金表面的腐蚀)和TFT中的ITO膜的被覆引起的针孔腐蚀的技术。
发明内容
本发明着眼于所述情况而形成，其目的在于，提供一种技术，在薄膜晶体管基板、反射膜、反射阳极电极、触摸屏传感器等的制造工序中，即使不设置所述腐蚀防止用涂料的涂布和剥离工序，也能够有效防止例如氯化钠溶液的浸渍下的Al合金表面的腐蚀和针孔腐蚀(黑点)等的腐蚀，耐腐蚀性优异，而且能够防止小丘的生成且耐热性也优异。
本发明提供以下的Al合金膜、配线结构、薄膜晶体管、反射膜、有机EL用反射阳极电极、触摸屏传感器、显示装置和溅射靶。
(1)一种Al合金膜，其特征在于，是用于配线膜或反射膜的Al合金膜，其中，含有Ta和/或Ti：0.01～0.5原子％、稀土类元素：0.05～2.0原子％。
(2)根据(1)所述的Al合金膜，其中，所述稀土类元素是从Nd、La和Gd构成的群中选出的至少一种元素。
(3)根据(1)或(2)所述的Al合金膜，其中，在25℃将所述Al合金膜浸渍在1％的氯化钠水溶液中2小时后，用1000倍的光学显微镜观察所述Al合金膜的表面时，Al合金膜表面的腐蚀面积相对于Al合金膜表面总面积被抑制在10％以下。
(4)一种配线结构，是具有基板和(1)或(2)所述的Al合金膜和透明导电膜的配线结构，其中，从基板侧依次形成有所述Al合金膜和所述透明导电膜，或依次形成有所述透明导电膜和所述Al合金膜。
(5)根据(4)所述的配线结构，其中，所述Al合金膜和所述透明导电膜直接连接。
(6)根据(4)所述的配线结构，其中，对于从基板侧依次形成有所述Al合金膜和所述透明导电膜，在所述Al合金膜上的一部分直接或经高熔点金属膜形成有所述透明导电膜的Al-透明导电膜的层叠试料，在1％的氯化钠水溶液中在25℃浸渍2小时后，用1000倍的光学显微镜观察未形成透明导电膜的Al合金膜的表面时，所述Al合金膜表面的腐蚀面积相对于未形成所述透明导电膜的Al合金膜表面总面积被抑制在10％以下。
(7)根据(4)所述的配线结构，其中，对于从基板侧依次形成有所述透明导电膜和所述Al合金膜，并在所述透明导电膜上直接或经高熔点金属膜形成有所述Al合金膜；或者，依次在所述透明导电膜上形成所述Al合金膜，并且，在所述Al合金膜上的一部分形成有高熔点金属膜的透明导电膜-Al的层叠试料，在1％的氯化钠水溶液中在25℃浸渍2小时后，用1000倍的光学显微镜观察所述Al合金膜的表面时，所述Al合金膜表面的腐蚀面积相对于所述Al合金膜表面总面积被抑制在10％以下。
(8)根据(4)所述的配线结构，其中，对于从基板侧依次形成有所述Al合金膜和所述透明导电膜，并在所述Al合金膜上直接形成透明导电膜的Al-透明导电膜的层叠试料，在60℃相对湿度为90％的湿润环境中暴露500小时后经透明导电膜中的针孔形成的针孔腐蚀密度在1000倍光学显微镜观察视野内为40个/mm2以下。
(9)根据(4)～(8)中任一项所述的配线结构，其中，所述透明导电膜为ITO或IZO。
(10)根据(4)～(9)中任一项所述的配线结构，其中，所述透明导电膜的膜厚为20～120nm。
(11)一种薄膜晶体管，具备(4)～(10)中任一项所述的配线结构。
(12)一种反射膜，具备(4)～(10)中任一项所述的配线结构。
(13)一种有机EL用反射阳极电极，具备(4)～(10)中任一项所述的配线结构。
(14)一种触摸屏传感器，具备(1)～(3)中任一项所述的Al合金膜。
(15)一种显示装置，具备(11)所述的薄膜晶体管。
(16)一种显示装置，具备(12)所述的反射膜。
(17)一种显示装置，具备(13)所述的有机EL用反射阳极电极。
(18)一种显示装置，具备(14)所述的触摸屏传感器。
(19)一种溅射靶，其特征在于，是用于显示装置用的配线膜或反射膜、或者触摸屏传感器用的配线膜的制造的溅射靶，其中，含有Ta和/或Ti：0.01～0.5原子％、稀土类元素：0.05～2.0原子％，余量：Al和不可避免的杂质。
(20)根据(19)所述的溅射靶，其中，所述稀土类元素是从Nd、La和Gd构成的群中选出的至少一种元素。
根据本发明，即使不设置现有的腐蚀防止用涂料的涂布和剥离的工序，也能够低成本地制造不会发生腐蚀且耐腐蚀性优异，而且耐热性也优异的高性能的Al合金膜，和具备该Al合金膜的配线结构、薄膜晶体管、反射膜、有机EL用反射阳极电极、触摸屏传感器、显示装置。另外，本发明的溅射靶优选用于所述Al合金膜的制造。
附图说明
图1是显示具备反射阳极电极的有机EL显示装置的构成的图。
图2是显示具备薄膜晶体管的显示装置的构成的图。
图3是显示具备反射膜的显示装置的构成(在ITO膜上设置Al合金反射膜)的图。
图4是显示具备反射膜的显示装置的构成(在Al合金反射膜上设置ITO膜)的图。
图5(a)和(b)是显示在ITO膜上具备Al合金配线膜的触摸屏的构成的图，图5(a)是在Al合金配线膜的上下具有阻挡金属膜，图5(b)是在Al合金配线膜之下具有阻挡金属膜。
具体实施方式
本发明者们对于实现耐腐蚀性优异的Al合金膜，具体地说例如在氯化钠溶液浸渍下的Al合金膜表面的腐蚀被抑制，另外在湿润环境下经透明导电膜的针孔的腐蚀(黑点)也被抑制，而且耐热性也优异的Al合金膜进行了锐意研究。
其结果是发现，如果使用含有规定量的Ta和/或Ti和稀土类元素的Al合金膜，则能够抑制氯化钠溶液浸渍下的Al合金表面的腐蚀，并且，能够有效地防止针孔形成实现针孔腐蚀密度的降低，同时，还能够抑制小丘的发生，从而完成本发明。
如此，本发明的特征在于，作为耐腐蚀性(详细地说，耐氯化钠溶液腐蚀性以及耐ITO针孔腐蚀性(ITO针孔腐蚀密度降低效果))优异，并且防止小丘(耐热性)优异的Al合金膜，使用分别含有规定量的Ta和/或Ti和稀土类元素的Al合金膜。
其中，Ta和/或Ti是特别有助于提高耐腐蚀性的元素，如后述的实施例所示，提高耐氯化钠溶液腐蚀性的作用、以及降低ITO针孔腐蚀密度的作用优异。在本发明中可以单独或并用Ta以及Ti。为了有效地发挥所述作用，其含量(单独含有时为单独的量，含有双方时为双方的合计量)为0.01原子％以上。所述含量越多越能够发挥优异的效果，因此，优选为0.1原子％以上，更优选为0.15原子％以上。但是，所述含量过量时，提高耐腐蚀性的作用饱和，另外，配线的电阻上升，因此，其上限为0.5原子％。更优选上限为0.3原子％。
另外，稀土类元素是对防止小丘生成特别有效的元素。本发明中所用的稀土类元素是镧元素(周期表中，从原子序数57的La到原子序数71的Lu的15元素)加上Sc(钪)和Y(钇)的元素群，可以单独含有它们，或者并用2种以上。优选稀土类元素是Nd、La、Gd，它们可以单独使用，也可以并用2种以上。为了有效地发挥所述作用，稀土类元素的含量(稀土类元素单独含有时为单独的量，含有2种以上时是它们的合计量)为0.05原子％以上。稀土类元素的含量越多，越能够发挥优异的效果，稀土类元素的优选含量为0.1原子％以上，更优选为0.15原子％以上，进一步优选为0.25原子％以上，最优选为0.28原子％以上。但是，稀土类元素的含量过多时所述作用饱和，另外，配线的电阻上升，因此，所述含量的上限为2.0原子％。更优选上限为1.0原子％，最优选上限为0.6原子％。
另外，所述Al合金膜以有效发挥上述的本发明的作用为前提，出于赋予其他特性的目的也可以含有所述之外的其他元素。
本发明中使用的Al合金膜含有所述成分，余量是Al以及不可避免的杂质。在此，作为所述不可避免的杂质，例如在例中示例有Fe、Si、B等。不可避免的杂质的合计量没有特别限定，但可以含有大致为0.5原子％以下，各不可避免的杂质元素中，可以含有B：0.012原子％以下；Fe、Si分别为0.12原子％以下。
本发明也包括具有所述Al合金膜和透明导电膜的配线结构。详细地说，本发明的配线结构包括从基板侧依次形成有所述Al合金膜和所述透明导电膜和依次形成有所述透明导电膜以及所述Al合金膜的双方。
还有，本发明的最大特征在于，特定Al合金膜的组成，对于Al合金膜以外的要件(透明导电膜、后述的阻挡金属膜、它们以外的构成TFT基板和显示装置的其他要件)没有特别限定，在本发明中，也可以采用这些领域中通常使用的方式。例如，作为所述透明导电膜可以例举代表性的ITO膜或IZO膜。
所述透明导电膜的膜厚优选为20～120nm。所述膜厚低于20nm时，会发生断线和电阻上升等问题，另一方面，所述膜厚超过120nm时，会发生透过率降低等问题。所述透明导电膜的优选膜厚为40～100nm。还有，所述Al合金膜的膜厚优选为大致100～800nm。
在本发明的配线结构中，所述Al合金膜和透明导电膜可以直接连接，也可以含有公知的阻挡金属膜。所述阻挡金属膜的种类(组成)如果是显示装置中通常采用的则没有特别限定，在不损害本发明的作用的范围内，可以适当选择使用。作为例如阻挡金属膜可以使用由Ti和Mo等高熔点金属，或含有该高熔点金属的合金构成的金属配线膜。另外，所述阻挡金属膜的配置也没有特别限定，例如可以设在Al合金膜和透明导电膜之间，也可以设在Al合金膜上。
本发明的Al合金膜以及具备该Al合金膜的配线结构耐腐蚀性非常优异。如上所述，本发明的Al合金膜可以用于显示装置等的各种装置，该装置中Al合金膜以何种状态配置(即，无论例如Al合金膜以单层存在；或透明导电膜与Al合金膜上的一部分直接连接；或透明导电膜与Al合金膜上的一部分经高熔点金属膜连接；或在透明导电膜上直接形成Al合金膜；或在透明导电膜上经高熔点金属形成Al合金膜；或在透明导电膜上依次形成有Al合金膜，以及在Al合金膜上的一部份上依次形成有高熔点金属膜等Al合金膜的存在形态)，都能发挥良好的耐腐蚀性。
具体地说，作为评价耐氯化钠溶液腐蚀性的腐蚀试验，是进行在1％的氯化钠水溶液中在25℃2浸渍小时的腐蚀试验，用1000倍的光学显微镜观察腐蚀试验后的Al合金膜的表面时，Al合金膜的腐蚀面积相对于Al合金膜总面积被抑制在10％以下。其是使用Al合金膜单层试料时的指标，也可以成为使用在Al合金膜上的一部分直接形成透明导电膜的Al(下)-透明导电膜(上)的层叠试料时的指标，另外，也可以成为使用在Al合金膜上的一部分经高熔点金属膜形成透明导电膜的Al(下)-高熔点金属膜(中间)-透明导电膜(上)的层叠试料时的指标(层叠试料的制作方法的详情详见后述实施例)。在这种层叠试料中，在未形成透明导电膜的Al合金膜表面发生腐蚀现象，但根据本发明，未形成透明导电膜的Al合金膜的腐蚀面积相对于Al合金膜总面积被抑制在10％以下。或者，在所述层叠试料中，作为颠倒Al合金膜和透明导电膜的层叠顺序的层叠试料，可以成为使用在透明导电膜上直接形成Al合金膜的透明导电膜(下)-Al(上)的层叠试料时的指标，另外，也可以成为使用在透明导电膜上依次形成有高熔点金属膜以及Al合金膜的透明导电膜(下)-高熔点金属膜(中间)-Al(上)的层叠试料时的指标，另外，也可以成为使用在透明导电膜上依次形成有Al合金膜、在Al合金膜的一部分上形成高熔点金属膜的透明导电膜(下)-Al(中间)-高熔点金属膜(上)的层叠试料时的指标(层叠试料的制作方法的详情详见后述实施例)，存在于最表面或高熔点金属下的Al合金膜的腐蚀面积相对于Al合金膜总面积被抑制在10％以下。无论哪一种方式，所述Al合金膜的腐蚀面积尽可能地少，更优选为8％以下，进一步优选为5％以下。
另外，作为评价耐ITO针孔腐蚀性(ITO针孔腐蚀密度降低效果)的腐蚀试验，使用在Al合金膜上直接层叠透明导电膜的Al(下)-透明导电膜(上)的层叠试料，进行在60℃相对湿度(RH)为90％的湿润环境中暴露500小时的腐蚀试验时，腐蚀试验后的针孔腐蚀密度在1000倍光学显微镜观察视野内(任意10视野)抑制在40个/mm2以下(任意10视野的平均值)。还有，选择所述腐蚀试验的理由是考虑到直接观察形成在透明导电膜上的针孔的密度以及针孔尺寸(直径)有困难，经形成在透明导电膜上的针孔使电极配线膜(下地Al膜)针孔腐蚀而可视化，由此，可以TEM观察其密度和尺寸。针孔腐蚀密度更优选为20个/mm2以下，进一步优选为10个/mm2以下。还有，针孔腐蚀在适用于标签部(TAB部)的基板中也会发生，因此，本发明的TFT基板适用于显示装置的标签部时，也会发挥同样效果。
在本发明中，基本上通过顺序进行下述(a)～(d)的工序，能够形成透明导电膜(作为代表例的ITO膜)和Al合金膜的电极配线膜直接接触的配线结构。各工序的条件没有特别说明的，可以遵循通常进行的条件。另外，随着这些工序进行的处理也遵循通常的条件。
(a)通过溅射法等在基材表面形成所述组成的Al合金膜的工序，
(b)在Al合金膜上进行模拟氮化硅(SiN)膜等的绝缘层的热处理的工序，
(c)形成透明导电膜(例如ITO膜)的工序，
(d)进行用于使透明导电膜(例如ITO膜)结晶化的热处理的工序。
其中，所述(c)中，为了确保更优异的耐透明导电膜针孔腐蚀性，优选增加ITO膜的膜厚，为此，如所述，优选通过溅射法形成ITO膜，并且，提高ITO膜形成时的成膜功率、基板温度等而进行。使用溅射靶形成ITO膜时，ITO膜从截面观察时成长为条纹状，但通过适当控制成膜时的溅射条件，能够增加ITO膜的膜厚。具体地说，优选成膜功率为大约200W/4英寸以上(更优选为300W/4英寸以上)，优选成膜时的基板温度为50℃以上，更优选为100℃以上，进一步优选为150℃以上。它们的上限没有特别限定，但考虑到ITO膜的结晶化，优选成膜时的基板温度的上限为200℃。
所述(d)中，优选用于ITO膜结晶化的热处理条件为例如在氮气氛下在200～250℃、10分钟以上。
所述(a)～(d)之后，可以经显示装置的一般的工序制造TFT基板。具体地说，例如可以参照所述专利文献1所述的制造工序。
还有，上述是形成Al(下)-透明导电膜(上)的配线结构的情况的例，但在形成透明导电膜(下)-Al(上)的配线结构时，可以顺序进行以下工序，各工序(a’)～(d’)的条件等与所述工序(a)～(d)相同。
(c’)在基材表面形成透明导电膜(例如ITO膜)的工序，
(d’)进行用于使透明导电膜(例如ITO膜)结晶化的热处理的工序，
(a’)通过溅射法等形成所述组成的Al合金膜的工序，
(b’)在Al合金膜上进行模拟氮化硅(SiN)膜等的绝缘层的热处理的工序。
本发明的Al合金膜优选通过溅射法使用溅射靶(以下称为“靶”)形成。这是因为，能够容易形成与通过离子涂布法和电子膜蒸镀法、真空蒸镀法形成的薄膜相比，成分和膜厚的膜面内均匀性优异的薄膜。
使用所述溅射法形成本发明的Al合金膜时，作为所述靶，优选使用如下的Al合金溅射靶，含有与本发明的Al合金膜相同的组成，即，含有Ta和/或Ti：0.01～0.5原子％、稀土类元素(优选为从Nd、La以及Gd中选出的至少一种)：0.05～2.0原子％，余量：Al和不可避免的杂质，由此，能够得到实质上满足希望组成的Al合金膜。所述组成的靶也包含于本发明的技术范围内。
所述靶的形状可以根据溅射装置的形状和构造加工成任意的形状(方形板状、圆形板状、环形板状、圆筒形等)。
作为所述靶的制造方法可以例举通过熔解铸造法或粉末烧结法，喷雾成形法制造由Al合金构成的铸锭而得到的方法，或制造由Al合金构成的坯料(得到最终致密体之前的中间体)后，通过致密化机构对该坯料进行致密化而得到的方法等。
本发明还包括具备所述Al合金膜的薄膜晶体管(TFT)、反射膜、有机EL用反射阳极电极、触摸屏传感器。另外，本发明还包括具备所述TFT、反射膜、有机EL用反射阳极电极、触摸屏传感器的显示装置。其中，除了作为本发明的特征部分的Al合金膜之外的其他构成要件在不损害本发明的作用的范围，可以适当选择使用该技术领域中通常使用的。例如作为用于TFT基板的半导体层可以例举多晶硅或非晶硅。用于TFT基板的基板也没有特别限定，可以例举玻璃基板或硅基板等。
为了参考，在图1～图5中显示具备Al合金膜的显示装置等的构成。其中，图1显示具备反射阳极电极的有机EL显示装置的构成。详细地说，在基板1上形成TFT2以及钝化膜3，并在其上形成平坦化层4。在TFT2上形成接触孔5，经接触孔5电连接TFT2的源漏电极(未图示)和Al合金膜6。在图1中，7是氧化物导电膜，8是有机发光层，9是阴极电极。图2显示具备薄膜晶体管的显示装置的构成，在构成源-漏电极的Al合金膜上形成ITO膜。图3显示具备反射膜的显示装置的构成，在ITO膜上形成有Al合金反射膜。图4也和图3同样，显示具备反射膜的显示装置的构成，但与图3相反，在Al合金反射膜上形成有ITO膜。图5(a)和(b)显示在ITO膜上具备Al合金配线膜的触摸屏的构成，图5(a)是在Al合金配线膜的上下具有阻挡金属膜，图5(b)是在Al合金配线膜之下具有阻挡金属膜。
【实施例】
以下，举实施例更具体地说明本发明，但本发明不限于下述实施例，在适于前后所述宗旨的范围内可以变更实施，这些均包含于本发明的技术的范围内。
[实施例1]
在本实施例中，作为腐蚀评价用试料使用下述合计4种类试料，即在基板上形成Al膜的试料(单层试料)；在基板上从基板侧依次形成有Al膜以及ITO膜的试料(Al-ITO层叠试料)；在基板上从基板侧依次形成有Al膜、高熔点金属膜(Mo膜或Ti膜)以及ITO膜的试料(Al-高熔点金属-ITO层叠试料)，评价耐氯化钠溶液腐蚀性。另外，对Al-ITO层叠试料评价耐热性。
(Al膜单层试料的制作)
通过DC磁控溅射法(条件为基板＝玻璃(コ一ニング社製「EagleXG」)，气氛气体＝氩，压力＝2mTorr，基板温度＝25℃，靶尺寸＝4英寸，成膜功率＝260W/4英寸，成膜时间＝100秒)形成下述表1的No.1～33所示组成的Al膜(膜厚＝300nm，余量：Al和不可避免的杂质)。
还有，所述Al膜中的各元素的含量通过ICP发光分析(诱导结合等离子体发光分析)法求得。
而且，模拟Al膜上的绝缘膜(SiN膜)的成膜中受到的热过程，实施在270℃保持30分钟的热处理得到在基板上形成Al膜的单层试料。此时的气氛为惰性气氛(N2气氛)，另外到270℃的平均升温速度为5℃/min。
为了参考，替代Al膜使用Mo(表1的No.34)以及Mo-10.0原子％Nb合金膜(表1的No.35，余量：不可避的杂质)，与所述同样制作试料。
(从基板侧顺序为Al-ITO层叠试料、或Al-高熔点金属-ITO层叠试料的制作)
在此，制作(i)的层叠试料：在Al膜上的一部分直接形成ITO膜的Al(下)-ITO(上)的层叠试料，或(ii)的层叠试料：在Al膜上的一部分经高熔点金属形成ITO膜的Al(下)-高熔点金属(中间)-ITO(上)的层叠试料。在本实施例中使用Mo或Ti作为高熔点金属。
首先，对(i)的Al(下)-ITO(上)的层叠试料的制作方法进行说明。使用如所述制作的单层试料，为了在该Al膜的表面以10μm间隔形成10μm宽的ITO膜，通过光谱印染形成由感光性树脂构成的保护层产生的掩膜图案。
以下述条件在其上形成ITO膜(膜厚200nm)。即，使用4英寸的ITO靶，通过DC磁控溅射法(气氛气体＝氩99.2％，氧0.8％的混合气体，压力＝0.8mTorr，基板温度＝25℃，靶尺寸＝4英寸，成膜功率＝150W/4英寸，成膜时间＝33秒)进行ITO膜的成膜。
成膜后，在丙酮溶液中溶解由感光性树脂构成的掩膜图案，同时，通过揭起除去树脂上的ITO膜，由此以10μm间隔形成10μm宽的ITO膜。
其后，在惰性气氛下(N2气氛)在250℃保持15分钟，使ITO膜结晶化，由此，得到在基板上依次形成有Al膜(下)以及ITO膜(上)的所述(i)的层叠试料。此时的气氛为惰性气氛(N2气氛)，另外，到250℃的平均升温速度为5℃/min。
另一方面，所述(ii)的Al(下)-高熔点金属(中间)-ITO(上)的层叠试料，是在所述(i)的层叠试料的制作方法中，形成Al膜后，为了在该Al膜的表面以8μm间隔形成12μm宽的Mo膜或Ti膜，而通过光谱印染形成由感光性树脂构成的保护层产生的掩膜图案。在其上，通过DC磁控溅射法(气氛气体＝氩，压力＝2mTorr，基板温度＝25℃，靶尺寸＝4英寸，成膜功率＝260W/4英寸)形成Mo膜(膜厚50nm)或Ti膜(膜厚50nm)后，成膜后，在丙酮溶液中溶解由感光性树脂构成的掩膜图案，同时，通过揭起除去树脂上的Mo膜或Ti膜，由此以8μm间隔形成12μm宽的Mo膜或Ti膜。其后，在与所述(i)同样形成ITO膜(膜厚200nm)以外，与所述(i)同样，制作所述(ii)的层叠试料。
为了参考，替代Al膜使用Mo(表1的No.34)以及Mo-10.0原子％Nb合金膜(表1的No.35，余量：不可避的杂质)，与所述同样制作(i)或(ii)的层叠试料。
对如此得到的各试料，通过下述方法进行氯化钠溶液腐蚀性试验，并根据以下方法评价耐热性。
<氯化钠水溶液浸渍试验>
对各试料，进行在1％的氯化钠水溶液(25℃)中浸渍2小时的试验，用光学显微镜以倍率1000倍3视野观察(观察范围：8600μm2左右)浸渍试验后的各试料的表面(单层试料为Al膜的表面，层叠试料为未形成ITO膜的Al膜的表面)。耐氯化钠溶液腐蚀性的判断，在由于腐蚀导致的变色在Al膜表面的总面积中为10％以下的评价为○，超过10％发生的评价为×。这些记过记载在表1中。
<耐热性试验>
对所述层叠试料测定形成在ITO膜的结晶化热处理后的Al膜表面上的小丘密度。详细地说，用光学显微镜观察未形成ITO膜的Al膜表面(观察位置：任意3处，视野：120×160μm)，计数直径0.1μm以上的小丘个数(所谓直径是指小丘最长处)。而且，小丘密度低于1×109个的评价为○，1×109个以上的评价为×。这些结果一并记载在表1(耐热性)中。
【表1】
表1的No.1～28是使用满足本发明的要件的Al合金膜的例，耐氯化钠溶液腐蚀性优异，耐热性也良好。
对此，No.29以及30是不含有本发明规定的Ta和/或Ti的例，由于含有规定量的稀土类元素，所以耐热性优异，但可以看到氯化钠导致的腐蚀，不能确保良好的耐氯化钠溶液腐蚀性。
另一方面，No.31以及32是不含有稀土类元素的例，由于含有规定量的Ta/Ti，所以没有发生氯化钠导致的腐蚀，具有良好的耐氯化钠溶液腐蚀性，但耐热性低下。
另外，No.33是使用不添加合金元素的纯Al膜的例，发生氯化钠导致的腐蚀，并且，耐热性也低下。
No.34是使用Mo的例，耐热性良好，但发生氯化钠导致的腐蚀。
No.35是使用在Mo中添加耐腐蚀性元素Nb的Mo-10.0原子％Nb的例，单层试料能够抑制氯化钠导致的腐蚀，但层叠试料发生腐蚀，用于显示装置并不充分。还有，层叠试料的耐热性良好。
[实施例2]
在本实施例中，使用所述实施例1中使用的表1的No.1～33所示的Al膜制作：(iii)的层叠试料：在基板上从基板侧依次形成有ITO膜(下)以及Al膜(上)的层叠试料(ITO-Al的层叠试料)；(iv)的层叠试料：在基板上从基板侧依次形成有ITO膜(下)、高熔点金属膜(中间，Mo膜或Ti膜)以及Al膜(上)的层叠试料(ITO-高熔点金属-Al的层叠试料)；(v)的层叠试料：在基板上从基板侧依次形成有ITO膜(下)、Al膜(中间)以及高熔点金属膜(上，Mo膜或Ti膜)的层叠试料(ITO-Al-高熔点金属的层叠试料)，与所述实施例1同样评价耐氯化钠溶液腐蚀性。
详细地说，以下述条件形成ITO膜(膜厚200nm)。即，使用4英寸的ITO靶，通过DC磁控溅射法(基板＝玻璃(コ一ニング社裂「EagleXG」)，气氛气体＝氩99.2％，氧0.8％の混合气体，压力＝0.8mTorr，基板温度＝25℃，靶尺寸＝4英寸，成膜功率＝150W/4英寸，成膜时间＝33秒)进行ITO膜的成膜。
其后，在惰性气氛下(N2气氛)在250℃保持15分钟，使ITO膜结晶化。此时的气氛为惰性气氛(N2气氛)，另外，到250℃的平均升温速度为5℃/min。
接着，在制作所述(iii)的层叠试料时，在ITO膜的表面，为了以10μm间隔形成下述表2所示组成的Al膜(10μm宽)，通过光谱印染形成由感光性树脂构成的保护层产生的掩膜图案。
在其上，通过DC磁控溅射法(气氛气体＝氩，压力＝2mTorr，基板温度＝25℃，靶尺寸＝4英寸，成膜功率＝260W/4英寸，成膜时间＝117秒)进行下述表2所示组成Al膜(膜厚300nm)的成膜。
还有，所述Al膜中的各元素的含量通过ICP发光分析(诱导结合等离子体发光分析)法求得。
而且，模凝Al膜上的绝缘膜(SiN膜)的成膜中受到的热过程，实施在270℃保持30分钟的热处理，由此，得到在基板上形成ITO膜以及Al合金膜或Mo合金膜的ITO(下)-Al(上)的所述(iii)的层叠试料。此时的气氛为惰性气氛(N2气氛)，另外，到270℃的平均升温速度为5℃/min。
另外，在制作所述(iv)的层叠试料时，在ITO膜上形成高熔点金属膜(Mo或Ti)后，制作层叠有Al膜的ITO(下)-高熔点金属(中间)-Al(上)的层叠试料，为了在ITO膜的表面以8μm间隔形成高熔点金属膜(Mo或Ti)(12μm宽)，通过光谱印染形成由感光性树脂构成的保护层产生的掩膜图案。在其上，通过DC磁控溅射法(气氛气体＝氩，压力＝2mTorr，基板温度＝25℃，靶尺寸＝4英寸，成膜功率＝260W/4英寸)高熔点金属膜(Mo或Ti)(膜厚50nm)进行成膜后，在丙酮溶液中溶解由感光性树脂构成的掩膜图案，同时，通过揭起除去树脂上的高熔点金属膜(Mo或Ti)，从而以8μm间隔形成12μm宽的高熔点金属膜(Mo或Ti)。接着，为了在高熔点金属膜(Mo或Ti)的表面以10μm间隔形成下述表2所示组成的Al膜(10μm幅)，通过光谱印染形成由感光性树脂构成的保护层产生的掩膜图案。在其上，通过DC磁控溅射法(气氛气体＝氩，压力＝2mTorr，基板温度＝25℃，靶尺寸＝4英寸，成膜功率＝260W/4英寸，成膜时间＝117秒)进行下述表2所示组成的Al膜(膜厚300nm)的成膜。在丙酮溶液中溶解由感光性树脂构成的掩膜图案，同时，通过揭起除去树脂上的下述表2所示组成的Al膜，从而以10μm间隔形成10μm宽的下述表2所示组成的Al膜，得到所述(iv)的层叠试料。
另外，在制作所述(v)的层叠试料时，在ITO膜上形成Al膜后，为了制作层叠有高熔点金属膜(Mo或Ti)的ITO(下)-Al(中间)-高熔点金属(上)的层叠试料，为了在ITO膜的表面以8μm间隔形成下述表2所示组成的Al膜(12μm幅)，通过光谱印染形成由感光性树脂构成的保护层产生的掩膜图案。在其上，通过DC磁控溅射法(气氛气体＝氩，压力＝2mTorr，基板温度＝25℃，靶尺寸＝4英寸，成膜功率＝260W/4英寸)进行下述表2所示组成的Al膜(膜厚300nm)的成膜后，在丙酮溶液中溶解由感光性树脂构成的掩膜图案，同时，通过揭起除去树脂上的下述表2所示组成的Al膜，从而以8μm间隔形成12μm幅的下述表2所示组成的Al膜。接着，为了在下述表2所示组成的Al膜的表面以10μm间隔形成高熔点金属膜(Mo膜或Ti膜)(10μm宽)，通过光谱印染形成由感光性树脂构成的保护层产生的掩膜图案。在其上通过DC磁控溅射法(气氛气体＝氩，压力＝2mTorr，基板温度＝25℃，靶尺寸＝4英寸，成膜功率＝260W/4英寸)形成高熔点金属膜(Mo膜或Ti膜)(膜厚300nm)。丙酮溶液中溶解由感光性树脂构成的掩膜图案，同时，通过揭起除去树脂上的高熔点金属膜(Mo膜或Ti膜)，由此，以10μm间隔形成10μm宽的高熔点金属膜(Mo膜或Ti膜)，得到所述(v)的层叠试料。
为了参考，替代Al膜，使用Mo(表2的No.34)以及Mo-10.0原子％Nb合金膜(表2的No.35，余量：不可避免的杂质)，与所述相同制作(iii)～(v)的层叠试料。
对如此得到的各层叠试料，与所述实施例1同样评价耐氯化钠溶液腐蚀性。其结果记载在表2中。
【表2】
从表2，能够得到与使用表1的层叠试料时完全相同的结果。即，在ITO膜上直接形成Al合金膜的所述(iii)的层叠试料、在ITO膜上依次形成有高熔点金属以及Al合金膜的所述(iv)的层叠试料、在ITO膜上依次形成有Al合金膜以及高熔点金属膜(Mo膜或Ti膜)的所述(v)的层叠试料中的任一个，在使用本发明的Al合金膜的表1的No.1～28中，能够得到优异的耐氯化钠溶液腐蚀性，对此，使用不满足本发明规定的组成的Al合金膜的No.29～30和替代Al膜合金膜使用Mo膜的No.34和使用Mo合金膜的No.35中，所述耐腐蚀性低下。
[实施例3]
在本实施例中，使用所述实施例1中使用的表1的No.1～33所示的Al膜，制作在基板上依次形成有Al膜以及ITO膜的层叠试料(Al-ITO)调查耐ITO针孔腐蚀性(ITO针孔腐蚀密度降低效果)。
详细地说，通过DC磁控溅射法(条件为基板＝玻璃(コ一ニング社裂「EagleXG」)，气氛气体＝氩，压力＝2mTorr，基板温度＝25℃，靶尺寸＝4英寸，成膜功率＝260W/4英寸，成膜时间＝100秒)形成下述表3所示组成的Al膜(膜厚＝300nm，余量：Al和不可避免的杂质)。
还有，所述Al膜中的各元素的含量通过ICP发光分析(诱导结合等离子体发光分析)法而求得。
而且，模拟Al膜上的绝缘膜(SiN膜)的成膜所受到的热过程，实施在270℃保持30钟分的热处理。此时的气氛为惰性气氛(N2气氛)，另外到270℃的平均升温速度为5℃/min。
接着，在如此进行了热处理的Al膜的表面以如下条件形成ITO膜。即，使用4英寸的ITO靶，通过DC磁控溅射法(气氛气体＝氩99.2％、氧0.8％的混合气体，压力＝0.8mTorr，基板温度＝25℃，靶尺寸＝4英寸，成膜功率＝150W/4英寸，成膜时间＝33秒)进行ITO膜的成膜。
成膜后，在惰性气氛下(N2气氛)在250℃保持15分钟，使ITO膜结晶化。此时的气氛为惰性气氛(N2气氛)，另外，到250℃的平均升温速度为5℃/min。
对所得到的各试料，通过下述方法进行针孔腐蚀试验，调查试验后的ITO针孔腐蚀密度，并根据所述方法评价耐热性。
<针孔腐蚀试验>
对于各试料，模拟上述的运输·保管状态，进行在60℃×90％RH的湿润环境中暴露500小时的针孔腐蚀试验，用光学显微镜以倍率1000倍观察该试验后的表面(观察范围：8600μm2左右)，计数存在的黑点数算出每1mm2的个数(任意10视野的平均值)，求出试验后的黑点密度(ITO针孔腐蚀密度)，记载在表3中。
而且，所述黑点密度为40个/mm2以下时，ITO膜的针孔发生得到抑制，评价为针孔腐蚀被充分抑制，所述黑点密度超过40个/mm2时，ITO膜上大量针孔生成，评价为腐蚀试验中发生针孔腐蚀。
【表3】
从表3可以进行如下考察。
表3的No.1～28是使用满足本发明的要件的Al合金膜的例，能够充分抑制所述针孔腐蚀试验导致的针孔腐蚀的发生，而且耐热性也良好。
对此，No.29以及30是不含有Ta和/或Ti的例，由于含有规定量的稀土类元素，耐热性优异，但不能将ITO针孔腐蚀密度降低到希望的水平。
另一方面，No.31以及32是不含有稀土类元素的例，由于含有规定量的Ta/Ti，针孔腐蚀的发生被充分抑制，但耐热性降低。
另外，No.33是使用未添加合金元素的纯Al膜的例，针孔腐蚀密度高，并且，耐热性也下降。
参照详细或特定的实施方式对本申请进行了说明，但对于从业者来说，不超过本发明的宗旨和范围地可以进行各种变更和修改也是清楚的。
本申请基于2010年9月30日申请的日本专利申请(特愿2010-222005)、2011年6月7日申请的日本专利申请(特愿2011-127711)，参照援引其内容。
根据本发明，即使不设置现有的腐蚀防止用涂料的涂布和剥离的工序，也能够低成本地制造不会发生腐蚀且耐腐蚀性优异，而且耐热性也优异的高性能的Al合金膜，和具备该Al合金膜的配线结构、薄膜晶体管、反射膜、有机EL用反射阳极电极、触摸屏传感器、显示装置。另外，本发明的溅射靶优选用于所述Al合金膜的制造。

Claims (20)

1.一种Al合金膜，其特征在于，是用于配线膜或反射膜的Al合金膜，其中，含有Ta和/或Ti：0.01～0.3原子％和稀土类元素：0.05～2.0原子％，余量由Al和不可避免的杂质构成。
2.根据权利要求1所述的Al合金膜，其中，所述稀土类元素是从由Nd、La和Gd构成的群中选出的至少一种元素。
3.根据权利要求1或2所述的Al合金膜，其中，在25℃将所述Al合金膜浸渍在1％的氯化钠水溶液中2小时后，用1000倍的光学显微镜观察所述Al合金膜的表面时，Al合金膜表面的腐蚀面积相对于Al合金膜表面总面积被抑制在10％以下。
4.一种配线结构，是具有基板、权利要求1或2所述的Al合金膜和透明导电膜的配线结构，其中，从基板侧依次形成有所述Al合金膜和所述透明导电膜，或从基板侧依次形成有所述透明导电膜和所述Al合金膜。
5.根据权利要求4所述的配线结构，其中，所述Al合金膜和所述透明导电膜直接连接。
6.根据权利要求4所述的配线结构，其中，对于从基板侧依次形成有所述Al合金膜和所述透明导电膜，并在所述Al合金膜上的一部分直接或经高熔点金属膜形成有所述透明导电膜的Al－透明导电膜的层叠试料，在1％的氯化钠水溶液中在25℃浸渍2小时后，用1000倍的光学显微镜观察未形成透明导电膜的Al合金膜的表面时，所述Al合金膜表面的腐蚀面积相对于所述未形成透明导电膜的Al合金膜表面总面积被抑制在10％以下。
7.根据权利要求4所述的配线结构，其中，对于从基板侧依次形成有所述透明导电膜和所述Al合金膜，并在所述透明导电膜上直接或经高熔点金属膜形成有所述Al合金膜；或者，依次在所述透明导电膜上形成有所述Al合金膜，并且，在所述Al合金膜上的一部分形成有高熔点金属膜的透明导电膜－Al的层叠试料，在1％的氯化钠水溶液中在25℃浸渍2小时后，用1000倍的光学显微镜观察所述Al合金膜的表面时，所述Al合金膜表面的腐蚀面积相对于所述Al合金膜表面总面积被抑制在10％以下。
8.根据权利要求4所述的配线结构，其中，对于从基板侧依次形成有所述Al合金膜和所述透明导电膜，并在所述Al合金膜上直接形成有透明导电膜的Al－透明导电膜的层叠试料，在60℃相对湿度为90％的湿润环境中暴露500小时后经透明导电膜中的针孔形成的针孔腐蚀密度在1000倍光学显微镜观察视野内为40个/mm2以下。
9.根据权利要求4所述的配线结构，其中，所述透明导电膜为ITO或IZO。
10.根据权利要求4所述的配线结构，其中，所述透明导电膜的膜厚为20～120nm。
11.一种薄膜晶体管，其具备权利要求4所述的配线结构。
12.一种反射膜，其具备权利要求4所述的配线结构。
13.一种有机EL用反射阳极电极，其具备权利要求4所述的配线结构。
14.一种触摸屏传感器，其具备权利要求1或2所述的Al合金膜。
15.一种显示装置，其具备权利要求11所述的薄膜晶体管。
16.一种显示装置，其具备权利要求12所述的反射膜。
17.一种显示装置，其具备权利要求13所述的有机EL用反射阳极电极。
18.一种显示装置，其具备权利要求14所述的触摸屏传感器。
19.一种溅射靶，其特征在于，是用于显示装置用的配线膜或反射膜、或者触摸屏传感器用的配线膜的制造的溅射靶，其中，含有Ta和/或Ti：0.01～0.3原子％和稀土类元素：0.05～2.0原子％，余量为Al和不可避免的杂质。
20.根据权利要求19所述的溅射靶，其中，所述稀土类元素是从由Nd、La和Gd构成的群中选出的至少一种元素。
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