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JP2007081385A - Source drain electrode, transistor substrate and method for manufacturing the same, and display device - Google Patents

Source drain electrode, transistor substrate and method for manufacturing the same, and display device Download PDF

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JP2007081385A
JP2007081385A JP2006220633A JP2006220633A JP2007081385A JP 2007081385 A JP2007081385 A JP 2007081385A JP 2006220633 A JP2006220633 A JP 2006220633A JP 2006220633 A JP2006220633 A JP 2006220633A JP 2007081385 A JP2007081385 A JP 2007081385A
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thin film
alloy
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drain electrode
film
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JP2006220633A
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Inventor
Toshihiro Kugimiya
敏洋 釘宮
Yasushi Goto
裕史 後藤
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Kobe Steel Ltd
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Kobe Steel Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a source drain electrode in which a barrier metal layer of a lower part can be eliminated, a production process can be simplified without increasing the number of processes, an Al based alloy film can be connected to a semiconductor layer of a thin film transistor directly and surely, and an electrical resistivity between transparent pixel electrodes can be lowered even in the case of applying a low thermal process temperature to an Al alloy film. <P>SOLUTION: A thin film transistor substrate is provided with a semiconductor layer 33 of a thin film transistor, a source drain electrode 34, and a transparent pixel electrode 5, wherein the source drain electrode 34 is formed with an Al alloy film containing Ni of 0.1 to 6 atom% as an alloy component, and the Al alloy film is directly connected to the semiconductor layer 33 of the thin film transistor. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、液晶ディスプレイ、半導体、光学部品などに使用される薄膜トランジスタ用ソース−ドレイン電極、トランジスタ基板およびその製法、並びに表示デバイスに関し、特に、Al合金薄膜を構成要素として含む新規なソース−ドレイン電極に関するものである。   TECHNICAL FIELD The present invention relates to a source-drain electrode for a thin film transistor used for a liquid crystal display, a semiconductor, an optical component, etc., a transistor substrate and a manufacturing method thereof, and a display device, and in particular, a novel source-drain electrode containing an Al alloy thin film as a constituent element It is about.

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、画素の駆動方法によって、単純マトリクス型液晶表示装置とアクティブマトリクス型液晶表示装置とに分けられる。このうちスイッチング素子として薄膜トランジスタ(Thin Film Transitor、以下、TFTと呼ぶ。)を有するアクティブマトリクス型液晶表示装置は、高精度の画質を実現でき、高速の画像などにも対応できるため、汎用されている。   Liquid crystal display devices used in various fields ranging from small mobile phones to large televisions exceeding 30 inches can be divided into simple matrix liquid crystal display devices and active matrix liquid crystal display devices depending on the pixel driving method. . Among them, an active matrix liquid crystal display device having a thin film transistor (hereinafter referred to as TFT) as a switching element is widely used because it can realize high-precision image quality and can cope with high-speed images. .

図1を参照しながら、アクティブマトリクス型液晶表示装置に適用される代表的な液晶パネルの構成および動作原理を説明する。ここでは、活性半導体層として水素アモルファスシリコンを用いたTFT基板(以下、アモルファスシリコンTFT基板と呼ぶ場合がある。)の例を代表的に説明するが、これに限定されず、ポリシリコンを用いたTFT基板であっても良い。   With reference to FIG. 1, the configuration and operation principle of a typical liquid crystal panel applied to an active matrix liquid crystal display device will be described. Here, an example of a TFT substrate using hydrogen amorphous silicon as an active semiconductor layer (hereinafter sometimes referred to as an amorphous silicon TFT substrate) will be described as a representative example, but the present invention is not limited thereto, and polysilicon is used. It may be a TFT substrate.

図1に示すように、液晶パネル100は、TFT基板1と、TFT基板1に対向して配置された対向基板2と、TFT基板1と対向基板2との間に配置され、光変調層として機能する液晶層3とを備えている。TFT基板1は、絶縁性のガラス基板1a上に配置されたTFT4、透明画素電極5、走査線や信号線を含む配線部6を有している。透明画素電極5は、酸化インジウム(In)中に酸化錫(SnO)を10質量%程度含む酸化インジウム錫(ITO)膜などから形成されている。TFT基板1は、TABテープ12を介して連結されたドライバ回路13および制御回路14によって駆動される。 As shown in FIG. 1, a liquid crystal panel 100 is disposed between a TFT substrate 1, a counter substrate 2 disposed opposite to the TFT substrate 1, and between the TFT substrate 1 and the counter substrate 2, and serves as a light modulation layer. And a functioning liquid crystal layer 3. The TFT substrate 1 has a TFT 4 disposed on an insulating glass substrate 1a, a transparent pixel electrode 5, and a wiring portion 6 including a scanning line and a signal line. The transparent pixel electrode 5 is formed of an indium tin oxide (ITO) film containing about 10% by mass of tin oxide (SnO) in indium oxide (In 2 O 3 ). The TFT substrate 1 is driven by a driver circuit 13 and a control circuit 14 connected via a TAB tape 12.

対向基板2は、TFT基板1側に、絶縁性のガラス基板1bの全面に形成された共通電極7と、透明画素電極5に対向する位置に配置されたカラーフィルタ8と、TFT基板1上のTFT4および配線部6に対向する位置に配置された遮光膜9とを有している。対向基板2は、液晶層3に含まれる液晶分子(不図示)を所定の向きに配向させるための配向膜11を更に有している。   The counter substrate 2 has a common electrode 7 formed on the entire surface of the insulating glass substrate 1 b on the TFT substrate 1 side, a color filter 8 disposed at a position facing the transparent pixel electrode 5, and the TFT substrate 1. A light shielding film 9 disposed at a position facing the TFT 4 and the wiring portion 6. The counter substrate 2 further includes an alignment film 11 for aligning liquid crystal molecules (not shown) included in the liquid crystal layer 3 in a predetermined direction.

TFT基板1および対向基板2の外側(液晶層3側とは反対側)には、それぞれ、偏光板10a,10bが配置されている。   Polarizing plates 10a and 10b are disposed outside the TFT substrate 1 and the counter substrate 2 (on the side opposite to the liquid crystal layer 3 side), respectively.

液晶パネルで100は、対向電極2と透明画素電極5との間に形成される電界によって液晶層3における液晶分子の配向方向が制御され、液晶層3を通過する光が変調される。これにより、対向基板2を透過する光の透過量が制御されて画像が表示される。   In the liquid crystal panel 100, the alignment direction of liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 3 is controlled by an electric field formed between the counter electrode 2 and the transparent pixel electrode 5, and light passing through the liquid crystal layer 3 is modulated. As a result, the amount of light transmitted through the counter substrate 2 is controlled to display an image.

次に、図2を参照しながら、液晶パネルに好適に用いられる従来のアモルファスシリコンTFT基板の構成および動作原理を詳しく説明する。図2は、図1中、Aの要部拡大図である。   Next, the configuration and operation principle of a conventional amorphous silicon TFT substrate suitably used for a liquid crystal panel will be described in detail with reference to FIG. FIG. 2 is an enlarged view of a main part A in FIG.

図2に示すように、ガラス基板(不図示)上には、走査線(ゲート薄膜配線)25が形成され、走査線25の一部は、TFTのオン・オフを制御するゲート電極26として機能する。ゲート電極26を覆うようにしてゲート絶縁膜(シリコン窒化膜)27が形成されている。ゲート絶縁膜27を介して走査線25と交差するように信号線(ソース−ドレイン配線)34が形成され、信号線34の一部は、TFTのソース電極28として機能する。ゲート絶縁膜27上に、アモルファスシリコンチャネル膜(活性半導体膜)33、信号線(ソース−ドレイン配線)34、層間絶縁シリコン窒化膜(保護膜)30が順次形成されている。このタイプは一般にボトムゲート型とも呼ばれる。   As shown in FIG. 2, a scanning line (gate thin film wiring) 25 is formed on a glass substrate (not shown), and a part of the scanning line 25 functions as a gate electrode 26 for controlling on / off of the TFT. To do. A gate insulating film (silicon nitride film) 27 is formed so as to cover the gate electrode 26. A signal line (source-drain wiring) 34 is formed so as to intersect the scanning line 25 via the gate insulating film 27, and a part of the signal line 34 functions as a source electrode 28 of the TFT. On the gate insulating film 27, an amorphous silicon channel film (active semiconductor film) 33, a signal line (source-drain wiring) 34, and an interlayer insulating silicon nitride film (protective film) 30 are sequentially formed. This type is generally called a bottom gate type.

アモルファスシリコンチャネル膜33は、P(リン)がドープされていないイントリンシック層(i層、ノンドーピング層とも呼ばれる。)と、Pがドープされたドープト層(n層)とから構成されている。ゲート絶縁膜27上の画素領域には、例えばIn中にSnOを含むITO膜によって形成された透明画素電極5が配置されている。TFTのドレイン電極29は、透明画素電極5に直接コンタクトして電気的に接続される。 The amorphous silicon channel film 33 is composed of an intrinsic layer that is not doped with P (phosphorus) (also referred to as i layer or non-doped layer) and a doped layer that is doped with P (n layer). In the pixel region on the gate insulating film 27, for example, the transparent pixel electrode 5 formed of an ITO film containing SnO in In 2 O 3 is disposed. The drain electrode 29 of the TFT is in direct contact with and electrically connected to the transparent pixel electrode 5.

走査線25を介してゲート電極26にゲート電圧が供給されると、TFT4はオン状態となり、予め信号線34に供給された駆動電圧は、ソース電極28から、ドレイン電極29を介して透明画素電極5へ供給される。そして、透明画素電極5に所定レベルの駆動電圧が供給されると、図1で説明したように、透明画素電極5と対向電極2との間に電位差が生じる結果、液晶層3に含まれる液晶分子が配向して光変調が行われる。   When the gate voltage is supplied to the gate electrode 26 via the scanning line 25, the TFT 4 is turned on, and the drive voltage supplied in advance to the signal line 34 is transmitted from the source electrode 28 via the drain electrode 29 to the transparent pixel electrode. 5 is supplied. When a driving voltage of a predetermined level is supplied to the transparent pixel electrode 5, as described with reference to FIG. 1, a potential difference is generated between the transparent pixel electrode 5 and the counter electrode 2. As a result, the liquid crystal contained in the liquid crystal layer 3. The molecules are aligned and light modulation is performed.

TFT基板1において、透明画素電極5に電気的に接続される信号線(画素電極用信号線)、ソース電極28−ドレイン電極29に電気的に接続されるソース−ドレイン配線34、ゲート電極26に電気的に接続される走査線25は、比抵抗が低く、加工が容易であるなどの理由により、いずれも、純AlまたはAl−NdなどのAl合金(以下、これらをまとめてAl系合金と呼ぶ。)の薄膜から形成されており、その上およびその下には、図2に示すように、Mo、Cr,Ti,W等の高融点金属からなるバリアメタル層51、52、53、54が形成されている。   In the TFT substrate 1, a signal line (pixel electrode signal line) electrically connected to the transparent pixel electrode 5, a source-drain wiring 34 electrically connected to the source electrode 28 -drain electrode 29, and a gate electrode 26 The scanning lines 25 that are electrically connected have low specific resistance and are easy to process. For example, all of them are pure Al or Al alloys such as Al-Nd (hereinafter collectively referred to as Al-based alloys). 2), and below and below the barrier metal layers 51, 52, 53, 54 made of a refractory metal such as Mo, Cr, Ti, W, etc., as shown in FIG. Is formed.

まず、透明画素電極5に対し、バリアメタル層51、52を介してAl系合金薄膜を接続する理由は、Al系合金薄膜を透明画素電極と直接接続すると接触抵抗が上昇し、画面の表示品位が低下するからである。すなわち、透明画素電極用配線を構成するAlは非常に酸化され易く、液晶パネルの成膜過程で生じる酸素や成膜時に添加する酸素などにより、Al系合金薄膜と透明画素電極との界面にAl酸化物の絶縁層が生成するためである。また、透明画素電極を構成するITOは導電性の金属酸化物であるが、上記のようにして生成したAl酸化物層により、電気的なオーミック接続を行うことができない。   First, the reason why the Al-based alloy thin film is connected to the transparent pixel electrode 5 through the barrier metal layers 51 and 52 is that when the Al-based alloy thin film is directly connected to the transparent pixel electrode, the contact resistance increases, and the display quality of the screen is improved. This is because of a decrease. That is, Al constituting the wiring for the transparent pixel electrode is very easily oxidized, and oxygen is generated at the interface between the Al-based alloy thin film and the transparent pixel electrode due to oxygen generated during the film forming process of the liquid crystal panel or oxygen added during film forming. This is because an oxide insulating layer is formed. Moreover, although ITO which comprises a transparent pixel electrode is an electroconductive metal oxide, an electrical ohmic connection cannot be performed with the Al oxide layer produced | generated as mentioned above.

ところが、バリアメタル層を形成するためには、ゲート電極やソース電極、更にはドレイン電極の形成に必要な成膜用スパッタ装置に加えて、バリアメタル形成用の成膜チャンバーを余分に装備しなければならない。液晶パネルの大量生産に伴って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。   However, in order to form the barrier metal layer, in addition to the film-forming sputtering apparatus necessary for forming the gate electrode, source electrode, and drain electrode, an extra film-forming chamber for forming the barrier metal must be provided. I must. As the cost of the liquid crystal panel is reduced along with the mass production, the increase in the manufacturing cost and the decrease in the productivity due to the formation of the barrier metal layer cannot be neglected.

そこで、バリアメタル層の形成を省略でき、Al系合金薄膜を透明画素電極に直接接続させることが可能な電極材料や製造方法が提案されている。   Therefore, electrode materials and manufacturing methods that can omit the formation of the barrier metal layer and can directly connect the Al-based alloy thin film to the transparent pixel electrode have been proposed.

例えば、特許文献1には、透明画素電極の材料として、酸化インジウムに酸化亜鉛を10質量%程度含む酸化インジウム亜鉛(IZO)膜を用いた技術が開示されている。しかし、この技術によれば、現在、最も普及しているITO膜をIZO膜に変更しなければならないため、材料コストが上昇する。   For example, Patent Document 1 discloses a technique using an indium zinc oxide (IZO) film containing about 10% by mass of zinc oxide in indium oxide as a material for a transparent pixel electrode. However, according to this technique, since the most popular ITO film must be changed to an IZO film, the material cost increases.

特許文献2には、ドレイン電極にプラズマ処理やイオン注入を行い、ドレイン電極の表面を改質する方法が開示されている。しかし、この方法によれば、表面処理のための工程が付加されるため、生産性が低下する。   Patent Document 2 discloses a method of modifying the surface of the drain electrode by performing plasma treatment or ion implantation on the drain electrode. However, according to this method, since a process for surface treatment is added, productivity is lowered.

また、特許文献3には、ゲート電極、ソース電極およびドレイン電極として、純AlまたはAlの第1層と、純AlまたはAlにN,O,Si,C等の不純物を含む第2層とを用いる方法が開示されている。この方法によれば、ゲート電極、ソース電極、およびドレイン電極を構成する薄膜を同じ成膜チャンバーを用いて連続して形成できるという利点はあるが、上述した不純物を含む第2層を形成する工程が余分に増える。しかも、ソース−ドレイン配線に不純物を導入する過程で、不純物が混入した膜と混入していない膜との熱膨張係数の差に起因して、チャンバーの壁面からソース−ドレイン配線の堆積物がフレークとして剥がれ落ちる現象が頻発する。この現象を防ぐため、成膜工程を頻繁に停止してメンテナンスを行う必要があり、生産性が著しく低下する。   Patent Document 3 discloses a pure Al or Al first layer and a pure Al or Al containing an impurity such as N, O, Si, and C as a gate electrode, a source electrode, and a drain electrode. The method used is disclosed. According to this method, there is an advantage that the thin films constituting the gate electrode, the source electrode, and the drain electrode can be continuously formed using the same film formation chamber, but the step of forming the second layer containing the impurity described above. Will increase. In addition, in the process of introducing the impurity into the source-drain wiring, the deposit of the source-drain wiring is flakes from the wall surface of the chamber due to the difference in thermal expansion coefficient between the film in which the impurity is mixed and the film in which the impurity is not mixed. As a result, the phenomenon of peeling off frequently occurs. In order to prevent this phenomenon, it is necessary to frequently stop the film forming process and perform maintenance, and the productivity is significantly reduced.

このような事情に鑑み、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系合金膜を透明画素電極に対して直接かつ確実に接続させ得る方法を開示している(特許文献4)。特許文献4では、合金成分として、Au、Ag、Zn、Cu、Ni、Sr、Ge、Sm、およびBiよりなる群から選ばれる少なくとも一種を0.1〜6原子%含むAl系合金を使用しており、これら合金成分の少なくとも一部を当該Al系合金膜と透明画素電極との界面で析出物または濃化層として存在させることによって上記課題を解決している。
特開平11−337976号公報 特開平11−283934号公報 特開平11−284195号公報 特開2004−214606号公報
In view of such circumstances, the applicant of the present application can omit the barrier metal layer, simplify it without increasing the number of steps, and connect the Al-based alloy film directly and reliably to the transparent pixel electrode. A method is disclosed (Patent Document 4). In Patent Document 4, an Al-based alloy containing 0.1 to 6 atomic% of at least one selected from the group consisting of Au, Ag, Zn, Cu, Ni, Sr, Ge, Sm, and Bi is used as an alloy component. The above problems are solved by causing at least a part of these alloy components to exist as precipitates or concentrated layers at the interface between the Al-based alloy film and the transparent pixel electrode.
Japanese Patent Laid-Open No. 11-337976 JP-A-11-283934 JP-A-11-284195 JP 2004-214606 A

このように特許文献4によれば、Al系合金膜を透明画素電極と直接接続することができる。   Thus, according to Patent Document 4, the Al-based alloy film can be directly connected to the transparent pixel electrode.

一方、Al系合金からなるソース−ドレイン配線をアモルファスシリコン薄膜と直接接続することができる技術は、未だ、開示されていない。   On the other hand, a technique that can directly connect a source-drain wiring made of an Al-based alloy to an amorphous silicon thin film has not yet been disclosed.

前述したように、これまでは、ソース−ドレイン配線として、Al系合金の上および下にバリアメタル層54、53が積層された配線が用いられており、代表的には、例えば、厚さ約50nmのMo層(下部バリアメタル層)、厚さ約150nmの純AlやAl−Nd合金薄膜、および厚さ約50nmのMo層(上部バリアメタル層)が順次形成された三層構造の積層配線が挙げられる。このように下部バリアメタル層が形成される主な理由は、Al合金薄膜とアモルファスシリコン薄膜との界面において、シリコンとアルミニウムとの相互拡散を防止するためであり、一方、上部バリアメタル層が形成される主な理由は、Al合金薄膜の表面にヒロック(コブ状の突起物)が形成されるのを防止するためである。詳細なメカニズムは後述する。   As described above, until now, as the source-drain wiring, wiring in which the barrier metal layers 54 and 53 are laminated on and under the Al-based alloy has been used. Laminated wiring with a three-layer structure in which a 50 nm Mo layer (lower barrier metal layer), a pure Al or Al—Nd alloy thin film having a thickness of about 150 nm, and a Mo layer (upper barrier metal layer) having a thickness of about 50 nm are sequentially formed. Is mentioned. The main reason why the lower barrier metal layer is formed in this way is to prevent interdiffusion between silicon and aluminum at the interface between the Al alloy thin film and the amorphous silicon thin film, while the upper barrier metal layer is formed. The main reason for this is to prevent the formation of hillocks (cove-like projections) on the surface of the Al alloy thin film. A detailed mechanism will be described later.

しかし、上部および下部のバリアメタル層を形成するためには、バリアメタル形成用の成膜チャンバーをそれぞれ余分に装備した成膜装置(代表的には、複数の成膜チャンバーがトランスファーチャンバーに接続されたクラスタツール)を用いなければならず、製造コストの上昇や生産性の低下を招く。   However, in order to form the upper and lower barrier metal layers, a film forming apparatus equipped with an extra film forming chamber for forming the barrier metal (typically, a plurality of film forming chambers are connected to the transfer chamber). Cluster tool), which increases manufacturing costs and decreases productivity.

また、三層構造の積層配線をウェットエッチング処理法でテーパー加工するためには、バリアメタル用およびAl系合金用のエッチャント(エッチング液)をそれぞれ用意しなければならず、更に、それぞれに適したエッチング用バスが必要になるなど、コストが上昇する。なお、例えば、上部バリアメタル層として純Moを、下部バリアメタル層としてMo合金を形成するなどして、同じエッチャントを用いて積層配線を加工することも試みられているが、高精度の加工を行うことは困難である。   In addition, in order to taper a multilayer wiring having a three-layer structure by a wet etching method, it is necessary to prepare etchants (etching solutions) for a barrier metal and an Al-based alloy, respectively. Cost increases, such as the need for an etching bath. In addition, for example, it has been attempted to process laminated wiring using the same etchant by forming pure Mo as an upper barrier metal layer and forming an Mo alloy as a lower barrier metal layer, but high-precision processing is performed. It is difficult to do.

従って、下部バリアメタル層、更には上部バリアメタル層を省略し得、ソース−ドレイン配線用のAl系合金薄膜をアモルファスシリコン薄膜と直接接続し得るソース−ドレイン電極の提供が切望されている。   Accordingly, it is desired to provide a source-drain electrode that can omit the lower barrier metal layer and further the upper barrier metal layer and can directly connect the Al-based alloy thin film for source-drain wiring to the amorphous silicon thin film.

更に、最近、表示デバイスを製造する際のプロセス温度は、歩留りの改善および生産性向上の観点から、ますます低温化する傾向にある。例えば、アモルファスシリコンTFTのソース−ドレイン電極材料には、低電気抵抗率と耐熱性とが求められており、その要求スペックは、これまでは、電気抵抗率で8μΩ・cm程度以下、耐熱温度で350℃程度とされていた。この耐熱温度は、ソースおよびドレイン電極に対し製造工程で加わる最高温度によって決まり、この最高温度は、電極上に保護膜として形成する絶縁膜の形成温度とされている。最近では、成膜技術の向上によって低温でも所望の絶縁膜を得ることが可能となり、特にソースおよびドレイン電極上の保護膜では、200℃程度での成膜も可能になってきている。   Furthermore, recently, the process temperature for manufacturing a display device tends to be lowered more and more from the viewpoint of improvement in yield and productivity. For example, source / drain electrode materials for amorphous silicon TFTs are required to have low electrical resistivity and heat resistance, and the required specifications have been about 8 μΩ · cm or less in terms of electrical resistivity so far, The temperature was about 350 ° C. This heat-resistant temperature is determined by the maximum temperature applied to the source and drain electrodes in the manufacturing process, and this maximum temperature is the formation temperature of the insulating film formed as a protective film on the electrodes. Recently, it has become possible to obtain a desired insulating film even at a low temperature by improving the film forming technique. In particular, the protective film on the source and drain electrodes can be formed at about 200 ° C.

そのため、ソース−ドレイン電極材料として、耐熱温度は200℃レベルで電気抵抗率の十分に低いものが求められている。   Therefore, a source-drain electrode material that has a heat resistance temperature of 200 ° C. and a sufficiently low electric resistivity is required.

上記では、液晶表示装置を代表的に取上げて説明したが、前述した課題は液晶表示装置に限定されず、アモルファスシリコンTFT基板に共通して見られる。   In the above description, the liquid crystal display device has been taken up as a representative. However, the above-described problem is not limited to the liquid crystal display device, and is common to amorphous silicon TFT substrates.

本発明は上記の様な事情に着目してなされたものであって、その目的は、下部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系合金膜をアモルファスシリコンチャネル膜に対し直接かつ確実に接続することができ、しかも、Al合金膜に対し、例えば、約100℃以上300℃以下の低い熱プロセス温度を適用した場合でも、低電気抵抗率化を達成することのできるソース−ドレイン電極を提供することにある。具体的には、約200℃×20分といった低温の熱処理を施した場合でも、当該Al合金膜の電気抵抗率で8Ω・cm以下を確実に達成することができ、処理温度の低温化に適合し得る様なソース−ドレイン電極を提供することにある。   The present invention has been made paying attention to the above-mentioned circumstances, and the object thereof is to make it possible to omit the lower barrier metal layer, simplify it without increasing the number of steps, and make the Al-based alloy film amorphous. It can be directly and securely connected to the silicon channel film, and low electrical resistivity can be achieved even when a low thermal process temperature of, for example, about 100 ° C. to 300 ° C. is applied to the Al alloy film. It is an object of the present invention to provide a source-drain electrode that can be used. Specifically, even when heat treatment at a low temperature of about 200 ° C. × 20 minutes is performed, the electrical resistivity of the Al alloy film can be reliably achieved at 8 Ω · cm or less, and it is suitable for lowering the processing temperature. Another object is to provide such a source-drain electrode.

本発明の他の目的は、下部バリアメタル層だけでなく上部バリアメタル層の省略を可能にすることにより、Al系合金膜を、アモルファスシリコンチャネル膜に対してだけでなく透明画素電極に対しても直接かつ確実に接続し得る技術を提供することにある。   Another object of the present invention is to make it possible to omit not only the lower barrier metal layer but also the upper barrier metal layer, so that the Al-based alloy film can be applied not only to the amorphous silicon channel film but also to the transparent pixel electrode. Is to provide a technology that can be directly and reliably connected.

上記課題を解決することのできた本発明に係るソース−ドレイン電極は、合金成分としてNiを0.1〜6原子%含有するAl合金の薄膜からなり、該Al合金の薄膜は、該薄膜トランジスタの半導体層と直接接続しているところに要旨が存在する。   A source-drain electrode according to the present invention that has solved the above-mentioned problems is composed of an Al alloy thin film containing 0.1 to 6 atomic% of Ni as an alloy component, and the Al alloy thin film is a semiconductor of the thin film transistor. The point is that it is directly connected to the layer.

好ましい実施形態において、前記Al合金は、合金成分として、更に、Ti,V,Zr,Nb,Mo,Hf,Ta,およびWよりなる群から選択される少なくとも一種の元素を0.1〜1.0原子%含有する。   In a preferred embodiment, the Al alloy further contains at least one element selected from the group consisting of Ti, V, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, and W as an alloy component in a range of 0.1 to 1 .. Contains 0 atomic%.

好ましい実施形態において、前記Al合金は、合金成分として、更に、Mg,Cr,Mn,Ru,Rh,Pd,Ir,Pt,La,Gd,Tb,Dy,Nd,Y,Co,Fe,Ce,およびPrよりなる群から選択される少なくとも一種の元素を0.1〜2.0原子%含有する。   In a preferred embodiment, the Al alloy further includes Mg, Cr, Mn, Ru, Rh, Pd, Ir, Pt, La, Gd, Tb, Dy, Nd, Y, Co, Fe, Ce, as alloy components. And 0.1 to 2.0 atomic% of at least one element selected from the group consisting of Pr.

好ましい実施形態において、前記Al合金の薄膜と前記薄膜トランジスタの半導体層との界面に、Niを含有する化合物を含む。   In a preferred embodiment, a compound containing Ni is included at an interface between the thin film of the Al alloy and the semiconductor layer of the thin film transistor.

好ましい実施形態において、前記Niを含有する化合物は、前記Al合金に含まれるAlとNiとの金属間化合物、前記Al合金に含まれるNiと前記薄膜トランジスタの半導体層に含まれるSiとのシリサイドまたはシリコン化合物、および前記Al合金に含まれるAlとNiと前記薄膜トランジスタの半導体層に含まれるSiとの金属間化合物よりなる群から選択される少なくとも一種の化合物である。   In a preferred embodiment, the Ni-containing compound is an intermetallic compound of Al and Ni contained in the Al alloy, a silicide or silicon of Ni contained in the Al alloy and Si contained in a semiconductor layer of the thin film transistor. And at least one compound selected from the group consisting of an intermetallic compound of Al and Ni contained in the Al alloy and Si contained in the semiconductor layer of the thin film transistor.

好ましい実施形態において、前記Al合金の薄膜と前記薄膜トランジスタの半導体層との界面にNi濃化層が存在し、該Ni濃化層中の平均Ni濃度は、該Al合金中の平均Ni濃度の2倍以上である。   In a preferred embodiment, a Ni concentrated layer is present at the interface between the thin film of the Al alloy and the semiconductor layer of the thin film transistor, and the average Ni concentration in the Ni concentrated layer is 2 of the average Ni concentration in the Al alloy. It is more than double.

好ましい実施形態において、前記Al合金の薄膜は、8μΩ・cm以下の電気抵抗率を有している。   In a preferred embodiment, the Al alloy thin film has an electrical resistivity of 8 μΩ · cm or less.

好ましい実施形態において、前記Al合金の薄膜は、更に、前記透明画素電極と直接接続している。   In a preferred embodiment, the Al alloy thin film is further directly connected to the transparent pixel electrode.

好ましい実施形態において、前記Al合金の薄膜と前記透明画素電極との界面にAlOx(0<x≦0.8)を有している。   In a preferred embodiment, AlOx (0 <x ≦ 0.8) is provided at the interface between the Al alloy thin film and the transparent pixel electrode.

好ましい実施形態において、前記Al合金の薄膜と前記透明画素電極との界面にNi濃化層が存在し、該Ni濃化層中の平均Ni濃度は、該Al合金中の平均Ni濃度の2倍以上である。   In a preferred embodiment, a Ni concentrated layer is present at the interface between the Al alloy thin film and the transparent pixel electrode, and the average Ni concentration in the Ni concentrated layer is twice the average Ni concentration in the Al alloy. That's it.

好ましい実施形態において、前記透明画素電極は、酸化インジウム錫(ITO)または酸化インジウム亜鉛(IZO)から形成されている。   In a preferred embodiment, the transparent pixel electrode is made of indium tin oxide (ITO) or indium zinc oxide (IZO).

本発明の薄膜トランジスタ基板は、上記のいずれかのソース−ドレイン電極を備えている。   The thin film transistor substrate of the present invention includes any one of the source-drain electrodes described above.

本発明の表示デバイスは、上記の薄膜トランジスタ基板を備えている。   A display device of the present invention includes the above-described thin film transistor substrate.

本発明に係る薄膜トランジスタ基板の製造方法は、上記の薄膜トランジスタ基板を製造する方法であって、薄膜トランジスタの半導体層が形成された基板を用意する工程(a)と、前記薄膜トランジスタの半導体層上に前記Al合金の薄膜を形成する工程(b)と、前記Al合金の薄膜上にシリコン窒化膜を堆積する工程(c)と、を含み、前記工程(c)は、100℃以上300℃以下の温度で加熱する工程を含む。
好ましい実施形態において、前記工程(b)はスパッタリング法を含む。
A method of manufacturing a thin film transistor substrate according to the present invention is a method of manufacturing the above thin film transistor substrate, the step (a) of preparing a substrate on which a semiconductor layer of the thin film transistor is formed, and the Al on the semiconductor layer of the thin film transistor. A step (b) of forming an alloy thin film and a step (c) of depositing a silicon nitride film on the Al alloy thin film, wherein the step (c) is performed at a temperature of 100 ° C. or higher and 300 ° C. or lower. Heating.
In a preferred embodiment, the step (b) includes a sputtering method.

本発明のソース−ドレイン電極は以上の様に構成されているため、Al系合金薄膜を薄膜トランジスタの半導体層と直接接続することができ、好ましくは、更に、当該Al系合金薄膜を透明画素電極とを直接接続することができる。そのため、本発明によれば、生産性に優れ、安価で且つ高性能の表示デバイスを提供することができる。   Since the source-drain electrode of the present invention is configured as described above, the Al-based alloy thin film can be directly connected to the semiconductor layer of the thin film transistor. Preferably, the Al-based alloy thin film is further connected to the transparent pixel electrode. Can be connected directly. Therefore, according to the present invention, it is possible to provide an inexpensive and high-performance display device that is excellent in productivity.

更に、本発明によれば、約200℃程度といった比較的低い熱処理温度を適用したときでも十分に低い電気抵抗率を確保することができる。ここで言う熱処理温度とは、例えばTFTアレイの製造工程で最も高温となる処理温度を指し、一般的な表示デバイスの製造工程においては、各種膜形成のためのCVD成膜時の基板の加熱温度や、保護膜を熱硬化させる際の熱処理炉の温度などがこれに該当する。   Furthermore, according to the present invention, a sufficiently low electrical resistivity can be ensured even when a relatively low heat treatment temperature of about 200 ° C. is applied. The heat treatment temperature here refers to, for example, the highest processing temperature in the TFT array manufacturing process, and in the general display device manufacturing process, the substrate heating temperature during CVD film formation for various film formation The temperature of the heat treatment furnace when the protective film is thermally cured corresponds to this.

本発明者は、薄膜トランジスタの半導体層に対し、ソース−ドレイン電極用のAl系合金薄膜を直接かつ確実に接続し得る新規な技術を提供するため、鋭意検討してきた。その結果、ソース−ドレイン電極として、Niを0.1〜6.0原子%含有するAl系合金(以下、Al−Ni合金と呼ぶ場合がある。)を用いれば、上記Al−Ni合金と薄膜トランジスタの半導体層との界面におけるAlとシリコンとの相互拡散を防止できるため、所期の目的を達成し得ることを見出し、本発明を完成した。本発明によれば、前述した下部バリアメタル層を省略できるだけでなく、更には、上部バリアメタル層をも省略できるため、上記のAl−Ni合金の薄膜を薄膜トランジスタの半導体層と直接接続できるだけでなく、透明画素電極とも直接接続することができる。   The present inventor has intensively studied to provide a novel technique capable of directly and reliably connecting an Al-based alloy thin film for a source-drain electrode to a semiconductor layer of a thin film transistor. As a result, when an Al-based alloy containing 0.1 to 6.0 atomic percent of Ni (hereinafter sometimes referred to as an Al-Ni alloy) is used as the source-drain electrode, the Al-Ni alloy and the thin film transistor are used. The present invention was completed by finding that the intended purpose can be achieved because interdiffusion of Al and silicon at the interface with the semiconductor layer can be prevented. According to the present invention, not only the above-described lower barrier metal layer can be omitted, but also the upper barrier metal layer can be omitted, so that the thin film of the Al—Ni alloy can be directly connected to the semiconductor layer of the thin film transistor. The transparent pixel electrode can also be directly connected.

本明細書において、「ソース−ドレイン電極」は、ソース−ドレイン電極自体と、ソース−ドレイン配線の両方を含んでいる。すなわち、本発明のソース−ドレイン電極は、ソース−ドレイン電極とソース−ドレイン配線とが一体に形成されたものであり、ソース−ドレイン配線はソース−ドレイン電極に接している。   In this specification, the “source-drain electrode” includes both the source-drain electrode itself and the source-drain wiring. That is, the source-drain electrode of the present invention is formed by integrally forming the source-drain electrode and the source-drain wiring, and the source-drain wiring is in contact with the source-drain electrode.

本発明の構成を詳しく説明する前に、前述した特許文献4の技術を踏まえて、本発明に到達した経緯を説明する。   Before describing the configuration of the present invention in detail, the background to the present invention will be described based on the technique of Patent Document 4 described above.

本発明者は、液晶表示装置に用いられる配線材料の特性や生産性などを改善すべく、研究を重ねてきた。   The inventor has conducted research to improve the characteristics and productivity of wiring materials used in liquid crystal display devices.

はじめに、本発明者は透明画素電極用配線に着目し、透明画素電極と直接接続し得るAl系合金として、合金成分として、AuやAgの貴金属などを微量に含む合金薄膜を開発した(前述した特許文献4)。特許文献4に記載のAl系合金を用いれば、当該Al系合金薄膜と透明画素電極との界面に導電性の析出物が形成され、この析出物を通して大部分のコンタクト電流が流れるようになるため、従来のように、上記界面にAl酸化物の絶縁層が生成するのを防止することができる。   First, the present inventor has focused on transparent pixel electrode wiring, and has developed an alloy thin film containing a trace amount of noble metal such as Au or Ag as an alloy component as an Al-based alloy that can be directly connected to the transparent pixel electrode (described above). Patent Document 4). If the Al-based alloy described in Patent Document 4 is used, a conductive precipitate is formed at the interface between the Al-based alloy thin film and the transparent pixel electrode, and most of the contact current flows through the precipitate. As in the prior art, the formation of an Al oxide insulating layer at the interface can be prevented.

次に、本発明者はソース−ドレイン配線に着目し、TFT基板において、従来のようにMoなどのバリアメタル層を介在させることなしに、薄膜トランジスタの半導体層と直接接続し得るAl系合金を提供するために、更に研究を重ねてきた。上記目的を達成するためには、前述した特許文献4の場合とは異なり、ソース−ドレイン配線用Al系合金薄膜と薄膜トランジスタの半導体層との界面において、シリコンとAlとの相互拡散(詳細なメカニズムは後記する。)を防止する必要がある。このような観点に基づき、本発明者は多くの実験を検討した結果、Al中に添加し得る多数の合金元素のうちNiが、上述したシリコンとAlとの相互拡散を有効に防止し得る作用を有することを見出し、本発明に到達した。   Next, the inventor pays attention to the source-drain wiring, and provides an Al-based alloy that can be directly connected to the semiconductor layer of the thin film transistor without interposing a barrier metal layer such as Mo on the TFT substrate as in the past. In order to do that, we have been researching further. In order to achieve the above object, unlike the case of Patent Document 4 described above, interdiffusion between silicon and Al (detailed mechanism) at the interface between the Al-based alloy thin film for source-drain wiring and the semiconductor layer of the thin film transistor. Is described later). Based on this point of view, the present inventor has studied many experiments, and as a result, among many alloy elements that can be added to Al, Ni can effectively prevent the above-described mutual diffusion between silicon and Al. The present invention has been found.

ここで、Al系合金薄膜と薄膜トランジスタの半導体層との界面(以下、単に界面と呼ぶ場合がある。)における、シリコンとAlとの相互拡散を説明する。   Here, the interdiffusion between silicon and Al at the interface between the Al-based alloy thin film and the semiconductor layer of the thin film transistor (hereinafter sometimes simply referred to as an interface) will be described.

従来、薄膜トランジスタの半導体層と接続されるAl系合金薄膜の下にMoなどの下部バリアメタル層が形成される理由は、主に、上記界面において、TFTの成膜過程における熱処理によってシリコンがAl系合金薄膜へ拡散し、当該Al系合金薄膜の電気抵抗が上昇するためである。すなわち、シリコンがAl系合金薄膜の内部に侵入するとシリコンの析出物が生成され、これが固相成長して絶縁性のシリコンアイランドが形成されるため、ソース−ドレイン電極の電気抵抗が上昇してしまう。   Conventionally, the reason why the lower barrier metal layer such as Mo is formed under the Al-based alloy thin film connected to the semiconductor layer of the thin film transistor is that the silicon is Al-based mainly by the heat treatment in the TFT film formation process at the interface. This is because it diffuses into the alloy thin film and the electric resistance of the Al-based alloy thin film increases. That is, when silicon enters the inside of the Al-based alloy thin film, silicon precipitates are formed, which are solid-phase grown to form insulating silicon islands, which increases the electrical resistance of the source-drain electrodes. .

上記界面では、上述したシリコンの拡散と同時に、薄膜トランジスタの半導体層へのAlの拡散も起こる。薄膜トランジスタの半導体層へ拡散されたAlは、当該半導体層にドープされたPのキャリアを補償してしまい、上記界面の接触抵抗が上昇してしまう。   At the interface, the diffusion of Al to the semiconductor layer of the thin film transistor also occurs simultaneously with the diffusion of silicon described above. Al diffused into the semiconductor layer of the thin film transistor compensates for the P carriers doped in the semiconductor layer, and the contact resistance at the interface increases.

薄膜トランジスタの半導体層に拡散されたAlは、更に、シリコンの空乏層(電荷がゼロになる領域)内にも拡散して欠陥準位が形成されるため、半導体層を流れる電流の異常が見られる。その結果、特に、TFTのスイッチングのオフ時に流れるリーク電流(オフ電流)が増加し、スイッチングが不可能となってしまう。また、オフ時の消費電力が大きくなってしまう。   Al diffused in the semiconductor layer of the thin film transistor further diffuses into the silicon depletion layer (the region where the charge becomes zero) to form a defect level, and thus an abnormality in the current flowing through the semiconductor layer is observed. . As a result, in particular, the leakage current (off current) that flows when the TFT switching is turned off increases, and switching becomes impossible. Moreover, the power consumption at the time of OFF will become large.

従って、本発明と前述した特許文献4とは、Al中に添加し得る合金元素に要求される特性が相違している。すなわち、特許文献4では、透明画素電極に直接接続し得る配線材料として、Al系合金薄膜と透明画素電極との界面におけるAlの酸化を防止するという観点から、Al合金中に添加し得る元素を特定しているのに対し、本発明では、薄膜トランジスタの半導体層と直接接続し得るソース−ドレイン配線材料として、Al系合金薄膜と半導体層との界面におけるシリコンの拡散を防止するという観点から、Al合金中に添加し得る元素を特定しており、両者は、配線材料に要求される特性が相違している。   Therefore, the present invention and the above-mentioned Patent Document 4 are different in characteristics required for alloy elements that can be added to Al. That is, in Patent Document 4, as a wiring material that can be directly connected to the transparent pixel electrode, an element that can be added to the Al alloy from the viewpoint of preventing oxidation of Al at the interface between the Al-based alloy thin film and the transparent pixel electrode. In contrast, in the present invention, as a source-drain wiring material that can be directly connected to the semiconductor layer of the thin film transistor, Al is prevented from diffusing silicon at the interface between the Al-based alloy thin film and the semiconductor layer. The elements that can be added to the alloy are specified, and both have different characteristics required for the wiring material.

次に、本発明に用いられるAl−Ni合金を説明する。   Next, the Al—Ni alloy used in the present invention will be described.

上述したように、本発明では、ソース−ドレイン電極として、Niを0.1〜6原子%含有するAl合金を用いている。これにより、比較的低い熱処理温度で、Al−Ni合金と薄膜トランジスタの半導体層との接触界面に、上記界面におけるシリコンやAlの拡散を防止するNi含有析出物もしくはNi濃化層を形成させることができ、オフ電流を低減できる(後記する実施例を参照)。   As described above, in the present invention, an Al alloy containing 0.1 to 6 atomic% of Ni is used as the source-drain electrode. Thereby, at a relatively low heat treatment temperature, a Ni-containing precipitate or a Ni-enriched layer that prevents diffusion of silicon or Al at the interface can be formed at the contact interface between the Al—Ni alloy and the semiconductor layer of the thin film transistor. The off-state current can be reduced (see the examples described later).

ここで、「Ni含有析出物」とは、上記Al−Ni合金に含まれるAlとNiとの金属間化合物、上記Al−Ni合金に含まれるNiと薄膜トランジスタの半導体層に含まれるSiとのシリサイドまたはシリコン化合物、および上記Al−Ni合金に含まれるAlとNiと薄膜トランジスタの半導体層に含まれるSiとの金属間化合物よりなる群から選択される少なくとも一種の化合物を意味する。   Here, the “Ni-containing precipitate” refers to an intermetallic compound of Al and Ni contained in the Al—Ni alloy, a silicide of Ni contained in the Al—Ni alloy and Si contained in the semiconductor layer of the thin film transistor. Alternatively, it means a silicon compound and at least one compound selected from the group consisting of an intermetallic compound of Al, Ni contained in the Al—Ni alloy, and Si contained in the semiconductor layer of the thin film transistor.

また、「Ni濃化層」とは、上記Al−Ni合金薄膜と薄膜トランジスタの半導体層との界面に存在しており、当該Ni濃化層中の平均Ni濃度が、上記Al−Ni合金中の平均Ni濃度の2倍以上(好ましくは2.5倍以上)であるものを意味する。Ni濃化層の好ましい厚さは0.5nm以上、より好ましくは1.0nm以上で、10nm以下、より好ましくは5nm以下である。   The “Ni concentrated layer” is present at the interface between the Al—Ni alloy thin film and the semiconductor layer of the thin film transistor, and the average Ni concentration in the Ni concentrated layer is the same as that in the Al—Ni alloy. The average Ni concentration is 2 times or more (preferably 2.5 times or more). The preferred thickness of the Ni concentrated layer is 0.5 nm or more, more preferably 1.0 nm or more and 10 nm or less, more preferably 5 nm or less.

後記する実施例に示すように、Niが0.1原子%未満では、Al−Ni合金とアモルファスシリコン薄膜との界面におけるシリコンやAlの拡散を有効に防止することができない。ただし、Niの含有量が6原子%を超えると、Al−Ni合金薄膜の電気抵抗が高くなって画素の応答速度が遅くなり、消費電力が増大してディスプレイとしての品位が低下し、実用に供し得なくなる。これらの利害得失を考慮して上記範囲を定めた。Niの含有量は、0.3原子%以上5原子%以下であることが好ましく、0.5原子%以上であることがより好ましい。   As shown in the examples described later, when Ni is less than 0.1 atomic%, diffusion of silicon and Al at the interface between the Al—Ni alloy and the amorphous silicon thin film cannot be effectively prevented. However, if the Ni content exceeds 6 atomic%, the electrical resistance of the Al—Ni alloy thin film becomes high, the response speed of the pixel becomes slow, the power consumption increases, the quality of the display decreases, and it becomes practical. It cannot be used. The above range was determined in consideration of these advantages and disadvantages. The Ni content is preferably 0.3 atomic percent or more and 5 atomic percent or less, and more preferably 0.5 atomic percent or more.

本発明に用いられるAl−Ni合金は、合金成分として、更に、Ti,V,Zr,Nb,Mo,Hf,Ta,およびWよりなる群(以下、グループαということがある。)から選択される少なくとも一種の元素を0.1〜1.0原子%含有することが好ましい。このようにグループαに属する元素を含有するAl−Ni合金(以下、Al−Ni−α合金と呼ぶ場合がある。)を用いることにより、前述したシリコンとアルミニウムとの相互拡散防止作用が一層発揮されるだけでなく、Al系合金薄膜の表面にヒロック(コブ状の突起物)が形成されるのも有効に防止できる。上記グループαに属する元素の含有量が0.1原子%未満の場合、上記作用を有効に発揮することができない。一方、上記グループαに属する元素の含有量が1.0原子%を超えると、上記作用は向上する反面、膜素材に対する電気抵抗率が上昇してしまう。これらの両面を考慮すると、グループαに属する元素の含有量は、0.2原子%以上、0.8原子%以下であることが好ましい。これらの元素は、単独で添加しても良く、2種以上を併用してもよい。2種以上の元素を添加するときは、各元素の合計の含有量が上記範囲を満足すればよい。   The Al—Ni alloy used in the present invention is further selected as an alloy component from the group consisting of Ti, V, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, and W (hereinafter sometimes referred to as group α). It is preferable to contain 0.1 to 1.0 atomic% of at least one element. Thus, by using an Al—Ni alloy containing an element belonging to group α (hereinafter sometimes referred to as “Al—Ni—α alloy”), the above-described interdiffusion prevention effect between silicon and aluminum is further exhibited. In addition, it is possible to effectively prevent hillocks (cove-like projections) from being formed on the surface of the Al-based alloy thin film. When the content of the element belonging to the group α is less than 0.1 atomic%, the above action cannot be exhibited effectively. On the other hand, when the content of the element belonging to the group α exceeds 1.0 atomic%, the above effect is improved, but the electrical resistivity with respect to the film material is increased. Considering these two aspects, the content of the element belonging to the group α is preferably 0.2 atomic% or more and 0.8 atomic% or less. These elements may be added alone or in combination of two or more. When two or more elements are added, the total content of each element only needs to satisfy the above range.

あるいは、本発明に用いられるAl−Ni合金は、合金成分として、更に、Mg,Cr,Mn,Ru,Rh,Pd,Ir,Pt,La,Gd,Tb,Dy,Nd,Y,Co,Fe,Ce,およびPrよりなる群(以下、グループβということがある。)から選択される少なくとも一種の元素を0.1〜2.0原子%含有することが好ましい。このようにグループβに属する元素を含有するAl−Ni合金(以下、Al−Ni−β合金と呼ぶ場合がある。)を用いることにより、前述したシリコンとアルミニウムとの相互拡散防止作用が一層発揮されるだけでなく、Al系合金薄膜の表面にヒロック(コブ状の突起物)が形成されるのも有効に防止できる。上記グループβに属する元素の含有量が0.1原子%未満の場合、上記作用が有効に発揮されない。ただし、上記グループβに属する元素の含有量が2.0原子%を超えると、上記作用は向上する反面、膜素材に対する電気抵抗率が上昇してしまう。これらの両面を考慮すると、グループβに属する元素の含有量は、0.3原子%以上、1.8原子%以下であることが好ましい。これらの元素は、単独で添加しても良く、2種以上を併用してもよい。2種以上の元素を添加するときは、各元素の合計の含有量が上記範囲を満足すればよい。   Alternatively, the Al—Ni alloy used in the present invention further includes Mg, Cr, Mn, Ru, Rh, Pd, Ir, Pt, La, Gd, Tb, Dy, Nd, Y, Co, and Fe as alloy components. It is preferable to contain 0.1 to 2.0 atomic% of at least one element selected from the group consisting of, Ce, and Pr (hereinafter sometimes referred to as group β). Thus, by using an Al—Ni alloy containing an element belonging to group β (hereinafter sometimes referred to as an Al—Ni—β alloy), the above-described action of preventing mutual diffusion between silicon and aluminum is further exhibited. In addition, it is possible to effectively prevent hillocks (cove-like projections) from being formed on the surface of the Al-based alloy thin film. When the content of the element belonging to the group β is less than 0.1 atomic%, the above action is not effectively exhibited. However, when the content of the element belonging to the group β exceeds 2.0 atomic%, the above effect is improved, but the electrical resistivity with respect to the film material is increased. Considering these two aspects, the content of elements belonging to group β is preferably 0.3 atomic% or more and 1.8 atomic% or less. These elements may be added alone or in combination of two or more. When two or more elements are added, the total content of each element only needs to satisfy the above range.

本発明では、上記Al−Ni合金に、これらグループαの元素およびグループβの元素を両方添加したAl−Ni−α−β合金を用いることもできる。   In the present invention, an Al—Ni—α-β alloy obtained by adding both the group α element and the group β element to the Al—Ni alloy can also be used.

ここで、ヒロックが形成される理由を説明する。   Here, the reason why hillocks are formed will be described.

ヒロックは、TFT基板の製造工程において、純AlやAl−Nd合金薄膜を形成した後、シリコン窒化膜(保護膜)を形成するときに施される加熱処理(一般に、約300℃から400℃)によって形成されると考えられている。すなわち、Al系合金薄膜が形成された基板は、その後、CVD法などによってシリコン窒化膜(保護膜)が形成されるが、このとき、Al系合金薄膜に施される高温の熱によってガラス基板との間に熱膨張の差が生じ、ヒロックが形成されると推察されている。   Hillock is a heat treatment (generally about 300 ° C. to 400 ° C.) applied when forming a silicon nitride film (protective film) after forming a pure Al or Al—Nd alloy thin film in the TFT substrate manufacturing process. It is thought that it is formed by. That is, the substrate on which the Al-based alloy thin film is formed is then formed with a silicon nitride film (protective film) by a CVD method or the like. At this time, the glass substrate and the glass substrate are heated by high temperature heat applied to the Al-based alloy thin film. It is presumed that a difference in thermal expansion occurs during this period and hillocks are formed.

前述したように、上記グループα,βに属する元素は、いずれも、耐熱性と電気抵抗率の低減効果との観点から選択したものであるが、耐熱性に対するメカニズムは、上記グループαとグループβとの間で、若干相違している。以下、図12を用いて詳しく説明する。   As described above, the elements belonging to the groups α and β are all selected from the viewpoints of heat resistance and the effect of reducing the electrical resistivity. And slightly different. Hereinafter, this will be described in detail with reference to FIG.

図12は、Al薄膜の温度と応力(ストレス)との関係を模式的に説明する図である。図12において、「A」は純Alを、「B」はグループβに属する元素が添加されたAl−β合金を、「C」はグループαに属する元素が添加されたAl−α合金を、それぞれ、示している。   FIG. 12 is a diagram schematically illustrating the relationship between the temperature and stress (stress) of the Al thin film. In FIG. 12, “A” is pure Al, “B” is an Al—β alloy to which an element belonging to group β is added, “C” is an Al—α alloy to which an element belonging to group α is added, Each is shown.

図12に示すように、グループβに属する元素が添加されたAl−β合金膜「B」は、温度の上昇と共に圧縮応力が増大する。温度上昇の初期には粒成長抑制効果を示すものの、比較的低い温度で粒成長が開始し、狭い温度域で急激にストレスが緩和される。このときに、当該合金中に含まれる固溶元素が短時間のうちに金属間化合物として析出し、それに合わせてAlの粒成長が進行し電気抵抗率が低下すると考えられる。即ち、相対的に低い加熱温度で十分な電気抵抗率の低減化が達成される。一方、完全にストレスが緩和した状態で更に加熱すると、薄膜内部で発生した圧縮応力で結晶粒が押し出され、ヒロック等が発生し易くなる。当該合金の耐熱温度は、このストレスが緩和される温度付近であると考えられる。   As shown in FIG. 12, in the Al-β alloy film “B” to which an element belonging to the group β is added, the compressive stress increases as the temperature rises. Although the grain growth suppression effect is exhibited at the initial stage of the temperature rise, the grain growth starts at a relatively low temperature, and the stress is relieved rapidly in a narrow temperature range. At this time, it is considered that the solid solution element contained in the alloy precipitates as an intermetallic compound in a short time, and the grain growth of Al proceeds accordingly, and the electrical resistivity decreases. That is, a sufficient reduction in electrical resistivity is achieved at a relatively low heating temperature. On the other hand, when further heating is performed in a state where stress is completely relieved, crystal grains are pushed out by the compressive stress generated inside the thin film, and hillocks and the like are likely to occur. The heat-resistant temperature of the alloy is considered to be around the temperature at which this stress is relieved.

一方、グループαに属する元素が添加されたAl−α合金膜も、Al−β合金膜と同様に温度の上昇と共に圧縮応力が高まり、上記と同様の温度域でAlの粒成長が開始される。しかしながら、図12に示すように、グループαに属する元素は、固溶状態から拡散し金属間化合物として析出する速度が相対的に遅く、広い温度域で徐々に金属間化合物が析出し、この析出に伴ってストレスが徐々に緩和される。そのため、ストレスが十分に緩和されて固溶元素の殆どが金属間化合物として析出し、同時にAlの粒成長が進行して膜母材が十分に電気伝導率が低減されるまでには、かなりの加熱と時間を必要とし、その分、耐熱性は高まる。即ち、グループαに属する元素は、上記グループβに属する元素に較べると、金属間化合物の析出が遅れる分だけ耐熱性を高める効果がより高いと考えられ、よって添加量を相対的に少なく抑えても十分な耐熱性改善効果が得られる。   On the other hand, the Al-α alloy film to which an element belonging to the group α is added also increases the compressive stress as the temperature rises similarly to the Al-β alloy film, and Al grain growth starts in the same temperature range as described above. . However, as shown in FIG. 12, the element belonging to group α diffuses from the solid solution state and precipitates as an intermetallic compound relatively slowly, and the intermetallic compound gradually precipitates in a wide temperature range. With this, stress is gradually relieved. Therefore, until the stress is sufficiently relaxed and most of the solid solution elements precipitate as intermetallic compounds, and at the same time, the grain growth of Al proceeds and the electrical conductivity of the film base material is sufficiently reduced. Heating and time are required, and heat resistance increases accordingly. That is, the element belonging to the group α is considered to have a higher effect of improving the heat resistance by the delay of the precipitation of the intermetallic compound as compared with the element belonging to the group β. Sufficient heat resistance improvement effect can be obtained.

このようにグループαとグループβに属する元素は、耐熱性のメカニズムが相違するため、添加量(上限)も相違している。   As described above, the elements belonging to the group α and the group β have different heat resistance mechanisms, and therefore the addition amount (upper limit) is also different.

また、コンタクト抵抗率についても、グループαに属する元素は、グループβに属する元素より添加量を少なくしてもコンタクト抵抗率を基準値レベルまで下げることができる。このような作用は、相対的に低い加熱温度で処理した場合でも、同様に見られた。   As for the contact resistivity, the element belonging to the group α can reduce the contact resistivity to the reference value level even if the addition amount is smaller than that of the element belonging to the group β. Such an effect was similarly observed even when the treatment was performed at a relatively low heating temperature.

しかもグループαに属する元素は、グループβに属する元素に比べると、添加量をあまり多くすることはできないが、電極膜にボイド(空孔)が生成し難いという特徴を有している。即ち、グループβに属する元素の如く、加熱時の狭い温度域で一気に金属間化合物が析出する元素を選択した場合、粒成長が進むほど、加熱後に室温まで降温したときに膜内部に強い引張応力が生じてボイド発生の原因になる恐れがある。しかし、グループβに属する元素の如く、昇温と共に金属間化合物が時間をかけて徐々に析出する合金系では、グループβと同じ温度域まで加熱すると析出と粒成長が中断されるので応力の緩和が十分に進まず、その後に室温まで降温したときの当該膜に残る引張応力は小さくなる。引張応力に起因するボイドの発生を防止するという観点に基づけば、グループαに属する元素を選択することが好ましい。   Moreover, the element belonging to the group α has a feature that the amount of addition cannot be increased much compared with the element belonging to the group β, but voids (holes) are hardly generated in the electrode film. That is, when an element in which an intermetallic compound precipitates at a stretch in a narrow temperature range at the time of heating, such as an element belonging to group β, the stronger the tensile stress in the film when the temperature drops to room temperature after heating as the grain growth progresses. May cause voids. However, in an alloy system in which intermetallic compounds gradually precipitate with time, such as elements belonging to group β, precipitation and grain growth are interrupted when heated to the same temperature range as group β. Does not proceed sufficiently, and the tensile stress remaining in the film when the temperature is subsequently lowered to room temperature is reduced. Based on the viewpoint of preventing generation of voids due to tensile stress, it is preferable to select an element belonging to group α.

これらのAl−Ni合金薄膜は、蒸着法やスパッタリング法などによって形成することが好ましく、スパッタリング法によって形成することがより好ましい。   These Al—Ni alloy thin films are preferably formed by vapor deposition or sputtering, and more preferably by sputtering.

前述したソース−ドレイン配線用のAl−Ni合金薄膜は、透明画素電極と直接接続していることが好ましく、このようなTFT基板も本発明の範囲内に包含される。   The aforementioned Al—Ni alloy thin film for source-drain wiring is preferably directly connected to the transparent pixel electrode, and such a TFT substrate is also included in the scope of the present invention.

ここで、Al−Ni合金薄膜と透明画素電極との界面にはAlOx(0<x≦0.8)を有していることが好ましい。このような導電性の酸化物を上記界面に形成することによって上記界面のコンタクト抵抗率を約8×10−5Ω・cm以下に低減することができる。 Here, it is preferable to have AlOx (0 <x ≦ 0.8) at the interface between the Al—Ni alloy thin film and the transparent pixel electrode. By forming such a conductive oxide at the interface, the contact resistivity at the interface can be reduced to about 8 × 10 −5 Ω · cm 2 or less.

上記AlOxの厚さは、1〜10nmの範囲内であることが好ましく、2〜8nmの範囲内であることがより好ましく、おおむね、5nm前後であることが最も好ましい。   The thickness of the AlOx is preferably in the range of 1 to 10 nm, more preferably in the range of 2 to 8 nm, and most preferably about 5 nm.

ちなみに従来法では、純AlやAl−Nd合金などを透明導電膜と直接コンタクトさせているため、コンタクト抵抗が高くて非オーミック接触となる。その理由は、接触界面に形成される酸化アルミニウム層が、化学量論組成の酸化Al(Al23)とほぼ同程度の酸素を含む高抵抗の膜となり、且つ当該酸化アルミニウム層も厚くなるためと思われる。 Incidentally, in the conventional method, pure Al, Al—Nd alloy or the like is in direct contact with the transparent conductive film, so that the contact resistance is high and non-ohmic contact is obtained. The reason is that the aluminum oxide layer formed at the contact interface becomes a high-resistance film containing almost the same amount of oxygen as the stoichiometric composition of Al oxide (Al 2 O 3 ), and the aluminum oxide layer is also thick. It seems to be because.

このような導電性の酸化皮膜(AlOx)は、具体的には、例えば、下記の方法を用いて形成される。まず、基板温度を好ましくは100〜200℃の範囲に設定し、アルゴン等の非酸化性ガスを用い、例えば厚さ5〜20nm(好ましくは10nm程度)の成膜を行う。この間、すなわち、透明画素電極を構成するITO膜の成膜初期段階では、Al−Ni合金薄膜の表面を極力酸化しないよう、酸素無添加の雰囲気下で成膜する。なお、酸素無添加の雰囲気下で成膜を行うと、スパッタリング法によって形成されるITO膜内の酸素含量が少なくなり、当該ITO膜そのものの導電率は低下する。しかし、このときに、基板に対して適度の加熱を行なうとITOの結晶性が高まり、ITO膜としての導電率の低下を補うことができる。   Specifically, such a conductive oxide film (AlOx) is formed using, for example, the following method. First, the substrate temperature is preferably set in a range of 100 to 200 ° C., and a film having a thickness of 5 to 20 nm (preferably about 10 nm) is formed using a non-oxidizing gas such as argon. During this period, that is, at the initial stage of forming the ITO film constituting the transparent pixel electrode, the film is formed in an oxygen-free atmosphere so as not to oxidize the surface of the Al—Ni alloy thin film as much as possible. Note that when film formation is performed in an oxygen-free atmosphere, the oxygen content in the ITO film formed by the sputtering method decreases, and the conductivity of the ITO film itself decreases. However, at this time, if the substrate is appropriately heated, the crystallinity of the ITO is increased, and the decrease in the conductivity as the ITO film can be compensated.

次に、上記基板の温度を維持しつつ、雰囲気ガスを、非酸化性ガスから、非酸化性ガスに酸素を混入した酸素含有ガスに変更し、例えば厚さ20〜200nm程度(好ましくは40nm前後)の成膜を行う。このとき雰囲気ガスへの酸素の添加量は特に制限されないが、代表的な条件としては、例えばアルゴン1〜5mTorr程度(好ましくは3mTorr前後)に対し、酸素10〜50μTorr(好ましくは20μTorr前後)に制御することが好ましい。この様な条件を採用すると、形成されるITO膜の電気抵抗率は最も低くなり、1×10-4Ω・cm程度以下になることを実験によって確認している。尚、酸素を添加する代わりに、水蒸気を添加することによっても同様の効果が得られる。このようにスパッタリング法によるITO膜の形成を、雰囲気ガスの酸素含量を変えて2段階(または多段回)で行うことにより、ITO成膜初期のAl合金膜の酸化を抑制しつつ、一方でITO膜自体は十分な高導電率を確保することが可能となる。 Next, while maintaining the temperature of the substrate, the atmospheric gas is changed from a non-oxidizing gas to an oxygen-containing gas in which oxygen is mixed in the non-oxidizing gas, and has a thickness of about 20 to 200 nm (preferably around 40 nm). ). At this time, the amount of oxygen added to the atmospheric gas is not particularly limited. As a typical condition, for example, oxygen is controlled to 10 to 50 μTorr (preferably about 20 μTorr) with respect to about 1 to 5 mTorr (preferably about 3 mTorr). It is preferable to do. It has been confirmed by experiments that the electrical resistivity of the formed ITO film is the lowest when such conditions are adopted and is about 1 × 10 −4 Ω · cm 2 or less. The same effect can be obtained by adding water vapor instead of adding oxygen. Thus, by forming the ITO film by sputtering in two stages (or multiple stages) by changing the oxygen content of the atmospheric gas, while suppressing the oxidation of the Al alloy film at the initial stage of ITO film formation, The film itself can ensure a sufficiently high conductivity.

更に、Al−Ni合金薄膜と透明画素電極との界面にはNi濃化層が存在し、Ni濃化層中の平均Ni濃度は、当該Al−Ni合金中の平均Ni濃度の2倍以上(より好ましくは2.5倍以上)であることが好ましい。これにより、上記界面のコンタクト抵抗率を更に約8×10−5Ω・cm以下まで低減することができる。Ni濃化層の厚さは、0.5nm以上、10nm以下であることが好ましく、1.0nm以上、5nm以下であることがより好ましい。 Furthermore, a Ni concentrated layer exists at the interface between the Al—Ni alloy thin film and the transparent pixel electrode, and the average Ni concentration in the Ni concentrated layer is at least twice the average Ni concentration in the Al—Ni alloy ( More preferably, it is 2.5 times or more. Thereby, the contact resistivity of the interface can be further reduced to about 8 × 10 −5 Ω · cm 2 or less. The thickness of the Ni concentrated layer is preferably 0.5 nm or more and 10 nm or less, and more preferably 1.0 nm or more and 5 nm or less.

上述したAl−Ni合金薄膜を用いて液晶表示装置を試作したところ、後記する実施例に示すように、Moなどのバリアメタル層を介在させた従来のAl系合金薄膜を用いた場合と同等レベル以上のTFT特性を実現できることが確認された。従って、本発明によれば、バリアメタル層の省略によって製造工程を簡略化することができ、製造コストを低減できる。しかも、本発明によれば、約200℃といった比較的低い熱プロセス温度で十分な低電気抵抗率化を達成できるので、表示デバイス構成素材の種類や処理条件の選択の幅を一段と拡大することが可能となる。   When a liquid crystal display device was prototyped using the Al-Ni alloy thin film described above, as shown in the examples described later, the same level as in the case of using a conventional Al alloy thin film with a barrier metal layer such as Mo interposed therebetween. It was confirmed that the above TFT characteristics can be realized. Therefore, according to the present invention, the manufacturing process can be simplified by omitting the barrier metal layer, and the manufacturing cost can be reduced. Moreover, according to the present invention, a sufficiently low electrical resistivity can be achieved at a relatively low thermal process temperature of about 200 ° C., so that the range of selection of display device constituent materials and processing conditions can be further expanded. It becomes possible.

以下、図面を参照しながら、本発明に係るTFT基板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基板を備えた液晶表示装置を代表的に挙げて説明するが、本発明はこれに限定されず、前・後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。本発明に用いられるAl−Ni合金薄膜は、例えば、反射型液晶表示デバイス等の反射電極、外部への信号入出力のために使用されるTAB(タブ)接続電極にも同様に適用できることを実験により確認している。   Hereinafter, preferred embodiments of a TFT substrate according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the following, a liquid crystal display device having an amorphous silicon TFT substrate will be described as a representative example. However, the present invention is not limited to this, and is implemented with appropriate modifications within a range that can meet the purpose described above and below. Any of these may be included in the technical scope of the present invention. Experiments have been made that the Al—Ni alloy thin film used in the present invention can be similarly applied to, for example, a reflective electrode such as a reflective liquid crystal display device and a TAB (tab) connection electrode used for signal input / output to the outside. It is confirmed by.

(実施形態1)
図3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。
(Embodiment 1)
The embodiment of the amorphous silicon TFT substrate will be described in detail with reference to FIG.

図3は、本発明に係る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。図3では、従来のTFT基板を示す前述した図2と同じ参照番号を付している。   FIG. 3 is a schematic cross-sectional explanatory view for explaining a preferred embodiment of a TFT substrate according to the present invention. In FIG. 3, the same reference numerals as those in FIG.

図2と図3とを対比すると明らかなように、従来のTFT基板では、図2に示すように、ソース−ドレイン電極の下にMoなどのバリアメタル層(下部バリアメタル層)53が形成されているのに対し、本発明のTFT基板では、下部バリアメタル層53を省略することができる。本実施形態によれば、従来のように下部バリアメタル層を介在させることなく、ソース−ドレイン配線をアモルファスシリコン薄膜と直接接続することができ、これによっても、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(後記する実施例1から2を参照)。   As is clear from comparison between FIG. 2 and FIG. 3, in the conventional TFT substrate, as shown in FIG. 2, a barrier metal layer (lower barrier metal layer) 53 such as Mo is formed under the source-drain electrodes. In contrast, in the TFT substrate of the present invention, the lower barrier metal layer 53 can be omitted. According to the present embodiment, the source-drain wiring can be directly connected to the amorphous silicon thin film without interposing a lower barrier metal layer as in the prior art, and this also is equivalent to or more than that of the conventional TFT substrate. Good TFT characteristics can be realized (see Examples 1 and 2 described later).

図3では、ソース−ドレイン配線の上に上部バリアメタル層54が形成された実施形態を示しているが、後記する実施形態2に示すように、上部バリアメタル層54を省略することもできる。   Although FIG. 3 shows an embodiment in which the upper barrier metal layer 54 is formed on the source-drain wiring, the upper barrier metal layer 54 can be omitted as shown in the second embodiment to be described later.

更に、図3に示すTFT基板において、走査線25およびゲート電極26の上に、それぞれ、形成されたバリアメタル層51、52を省略することもできる。   Further, in the TFT substrate shown in FIG. 3, the barrier metal layers 51 and 52 formed on the scanning line 25 and the gate electrode 26, respectively, can be omitted.

従って、本発明によれば、配線材料に不可欠であったバリアメタル層をすべて省略することが可能である。   Therefore, according to the present invention, it is possible to omit all the barrier metal layers that are indispensable for the wiring material.

次に、図4を参照しながら、図3に示す本発明に係るTFT基板の製造方法を説明する。ここでは、ソース−ドレイン電極として、2.0原子%のNiを含有するAl−Ni合金を使用している。図4には、図3と同じ参照符号を付している。   Next, a manufacturing method of the TFT substrate according to the present invention shown in FIG. 3 will be described with reference to FIG. Here, an Al—Ni alloy containing 2.0 atomic% Ni is used as the source-drain electrode. 4, the same reference numerals as those in FIG. 3 are given.

まず、ガラス基板1a上に、スパッタリング法を用いて、厚さ250nm程度のAl系合金薄膜(Al−2.0原子%Nd)および厚さ50nm程度のMo薄膜52を順次積層する。スパッタリングの成膜温度は、室温とした。この積層薄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4(a))。このとき、後記する図4(b)に示す工程において、ゲート絶縁膜27のカバレッジ性が良くなるように、上記積層薄膜の周縁を約30°〜60°のテーパー状にエッチングしておくのがよい。   First, an Al alloy thin film (Al-2.0 atomic% Nd) having a thickness of about 250 nm and a Mo thin film 52 having a thickness of about 50 nm are sequentially laminated on the glass substrate 1a by sputtering. The film formation temperature for sputtering was room temperature. By patterning the laminated thin film, the gate electrode 26 and the scanning line 25 are formed (FIG. 4A). At this time, in the step shown in FIG. 4B, which will be described later, the periphery of the laminated thin film is etched into a taper of about 30 ° to 60 ° so that the coverage of the gate insulating film 27 is improved. Good.

次いで、図4(b)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程度のシリコン窒化膜(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法を用いて、シリコン窒化膜(ゲート絶縁膜)27の上に、厚さ200nm程度の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および厚さ約80nmのリンをドーピングしたn型水素化アモルファスシリコン膜(na−Si−H)56を順次積層する。n型水素化アモルファスシリコン膜は、例えば、PHガスを所定分圧添加したプラズマCVD法を行うことによって形成される。 Next, as shown in FIG. 4B, a silicon nitride film (gate insulating film) 27 having a thickness of about 300 nm is formed by using a method such as plasma CVD. The film formation temperature of the plasma CVD method was about 350 ° C. Subsequently, a non-doped hydrogenated amorphous silicon film (a-Si-H) 55 having a thickness of about 200 nm and a thickness of about 80 nm are formed on the silicon nitride film (gate insulating film) 27 by using, for example, a plasma CVD method. An n + -type hydrogenated amorphous silicon film (n + a-Si-H) 56 doped with phosphorus is sequentially stacked. The n + -type hydrogenated amorphous silicon film is formed, for example, by performing a plasma CVD method in which PH 3 gas is added at a predetermined partial pressure.

このようにして形成された水素化アモルファスシリコン膜55およびn型水素化アモルファスシリコン膜56を、図4(c)に示すようにパターニングする。 The hydrogenated amorphous silicon film 55 and the n + type hydrogenated amorphous silicon film 56 thus formed are patterned as shown in FIG.

次に、図4(d)に示すように、スパッタリング法を用いて、厚さ300nm程度のAl−2.0原子%Ni合金膜と厚さ50nm程度のMo膜53とを順次積層する。スパッタリングの成膜温度は、室温とした。本実施例によれば、従来のように、アモルファスシリコン薄膜の下にMoの下部バリアメタル層を介在させなくても、下部バリアメタル層を介在させたときとほぼ同程度のオフ電流を実現することができる。なお、本実施例では、Al−2.0原子%Ni合金膜の上にMo膜53を積層しているが、後記する実施例2に示すように、Mo膜53を省略することもできる。   Next, as shown in FIG. 4D, an Al-2.0 atomic% Ni alloy film having a thickness of about 300 nm and a Mo film 53 having a thickness of about 50 nm are sequentially stacked using a sputtering method. The film formation temperature for sputtering was room temperature. According to the present embodiment, an off current substantially equal to that obtained when the lower barrier metal layer is interposed can be realized without interposing the lower barrier metal layer of Mo under the amorphous silicon thin film as in the prior art. be able to. In this embodiment, the Mo film 53 is laminated on the Al-2.0 atomic% Ni alloy film, but the Mo film 53 can be omitted as shown in Example 2 described later.

このような積層薄膜を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、ドレイン電極29とが形成される(図4(d))。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、n型水素化アモルファスシリコン膜56をドライエッチングして除去する(図4(d))。 By patterning such a laminated thin film, the source electrode 28 integrated with the signal line and the drain electrode 29 are formed (FIG. 4D). Further, using the source electrode 28 and the drain electrode 29 as a mask, the n + type hydrogenated amorphous silicon film 56 is removed by dry etching (FIG. 4D).

そして、図4(e)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程度のシリコン窒化膜(保護膜)30を形成する。このときの成膜は、約200℃で行なった。次に、シリコン窒化膜30にドライエッチング等を行うことによってコンタクトホール57を形成する。   Then, as shown in FIG. 4E, a silicon nitride film (protective film) 30 having a thickness of about 300 nm is formed using, for example, a plasma CVD apparatus. The film formation at this time was performed at about 200 ° C. Next, the contact hole 57 is formed by performing dry etching or the like on the silicon nitride film 30.

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、例えばアミン系等の剥離液を用いてフォトレジスト層(不図示)を剥離する。最後に、図4(f)に示すように厚さ50nm程度のITO膜(酸化インジウムに10質量%の酸化スズを添加)を成膜する。次いで、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を形成すると、TFT基板が完成する。   Next, after passing through an ashing process using, for example, oxygen plasma, the photoresist layer (not shown) is stripped using, for example, an amine-based stripping solution. Finally, as shown in FIG. 4F, an ITO film (adding 10% by mass of tin oxide to indium oxide) having a thickness of about 50 nm is formed. Next, when the transparent pixel electrode 5 is formed by performing patterning by wet etching, the TFT substrate is completed.

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。   In the above description, an ITO film is used as the transparent pixel electrode 5, but an IZO film may be used. Further, polysilicon may be used as the active semiconductor layer instead of amorphous silicon.

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。   Using the TFT substrate thus obtained, for example, the liquid crystal display device shown in FIG. 1 is completed by the method described below.

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。   First, for example, polyimide is applied to the surface of the TFT substrate 1 manufactured as described above and dried, and then a rubbing process is performed to form an alignment film.

一方、対向基板2は、ガラス基板上に、例えばクロム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。   On the other hand, the counter substrate 2 forms a light shielding film 9 on a glass substrate by patterning, for example, chromium in a matrix. Next, resin-made red, green, and blue color filters 8 are formed in the gaps between the light shielding films 9. A counter electrode is formed by disposing a transparent conductive film such as an ITO film as the common electrode 7 on the light shielding film 9 and the color filter 8. Then, for example, polyimide is applied to the uppermost layer of the counter electrode, and after drying, a rubbing process is performed to form the alignment film 11.

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。   Next, the TFT substrate 1 and the surface of the counter substrate 2 on which the alignment film 11 is formed are arranged so as to oppose each other, and the TFT substrate 1 is opposed to the TFT substrate 1 by a sealing material 16 made of resin, excluding the liquid crystal sealing port. The 22 substrates are bonded together. At this time, a gap between the two substrates is kept substantially constant by interposing a spacer 15 between the TFT substrate 1 and the counter substrate 2.

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を貼り付けて液晶パネルを完成させる。   By placing the empty cell thus obtained in a vacuum and gradually returning it to atmospheric pressure with the sealing port immersed in liquid crystal, a liquid crystal material containing liquid crystal molecules is injected into the empty cell to form a liquid crystal layer. Form and seal the sealing port. Finally, polarizing plates 10 are attached to both sides of the empty cell to complete the liquid crystal panel.

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を液晶パネルに電気的に接続し、液晶パネルの側部あるいは裏面部に配置する。そして、液晶パネル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によって液晶パネルを保持し、液晶表示装置を完成させる。   Next, as shown in FIG. 1, a driver circuit 13 for driving the liquid crystal display device is electrically connected to the liquid crystal panel and disposed on the side portion or the back surface portion of the liquid crystal panel. Then, the liquid crystal panel is held by the holding frame 23 including the opening serving as the display surface of the liquid crystal panel, the backlight 22 serving as the surface light source, the light guide plate 20, and the holding frame 23, thereby completing the liquid crystal display device.

(実施形態2)
実施形態2のTFT基板は、図2に示すTFT基板において、上部バリアメタル層54および下部バリアメタル層53の両方が省略されている点で、前述した実施形態1のように下部バリアメタル層53のみが省略されたTFT基板と相違している。その他の構成は、同じである。
(Embodiment 2)
The TFT substrate of Embodiment 2 is the same as that of Embodiment 1 described above in that both the upper barrier metal layer 54 and the lower barrier metal layer 53 are omitted from the TFT substrate shown in FIG. Only the TFT substrate is omitted. Other configurations are the same.

本実施形態のTFT基板は、実施形態1において、ガラス基板1a上に、厚さ300nm程度のAl系合金薄膜(Al−2,0原子%Nd)のみを形成し、Moを形成しなかったことを除き、前述した実施形態1と同様の方法によって作製することができる。本実施形態によれば、Al−Ni合金薄膜は、アモルファスシリコン薄膜と直接接続されており、かつ、透明画素電極とも直接接続されている。このように、本実施形態によれば、透明画素電極に接続される配線上のバリアメタル層も省略できるだけでなく、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(後記する実施例3から4を参照)。   In the TFT substrate of this embodiment, in Embodiment 1, only an Al-based alloy thin film (Al-2, 0 atomic% Nd) having a thickness of about 300 nm was formed on the glass substrate 1a, and Mo was not formed. Except for the above, it can be manufactured by the same method as in the first embodiment. According to this embodiment, the Al—Ni alloy thin film is directly connected to the amorphous silicon thin film and also directly connected to the transparent pixel electrode. As described above, according to the present embodiment, not only the barrier metal layer on the wiring connected to the transparent pixel electrode can be omitted, but also excellent TFT characteristics equivalent to or higher than those of the conventional TFT substrate can be realized (described later). See Examples 3 to 4).

実施例1
実施例1および後記する実施例2では、前述した実施形態1のTFT基板を用い、下部バリアメタル層を省略しても優れたTFT特性などが得られることを確認する目的で、種々の実験を行った。これらの実施例では、すべて、ソース−ドレイン電極として、Al−2.0原子%Ni合金を用いており、以下では、Al−Ni合金薄膜と略記する。
Example 1
In Example 1 and Example 2 to be described later, various experiments were conducted for the purpose of confirming that excellent TFT characteristics can be obtained even if the lower barrier metal layer is omitted by using the TFT substrate of Embodiment 1 described above. went. In all of these examples, an Al-2.0 atomic% Ni alloy is used as the source-drain electrode, and will be abbreviated as an Al-Ni alloy thin film hereinafter.

本実施例および後記する実施例において、Ni量はGD−OES(グロー放電発光分光分析法)により、Ni濃化層およびAl酸化皮膜の厚さは断面TEM観察により、Ni濃化層中のNi含有量およびAl酸化皮膜中の酸素含有量は断面TEM観察試料をEDXで組成分析することによって、それぞれ調べた。   In this example and the examples described later, the amount of Ni is determined by GD-OES (glow discharge emission spectroscopy), and the thicknesses of the Ni concentrated layer and the Al oxide film are determined by cross-sectional TEM observation. The content and the oxygen content in the Al oxide film were examined by analyzing the composition of the cross-sectional TEM observation sample by EDX.

(アモルファスシリコン薄膜とAl−Ni合金薄膜との界面付近の観察)
はじめに、本発明によれば、アモルファスシリコン薄膜とソース−ドレイン電極用Al−Ni合金薄膜との界面付近に、導電性に優れたNi濃化層が形成されることを、TFTの製造工程を追って調べた。
(Observation near the interface between amorphous silicon thin film and Al-Ni alloy thin film)
First, according to the present invention, a Ni-concentrated layer having excellent conductivity is formed near the interface between an amorphous silicon thin film and an Al—Ni alloy thin film for source-drain electrodes. Examined.

まず、アモルファスシリコン薄膜上にAl−Ni合金を室温で成膜した直後における上記界面付近の状況を調べた。図5Aは、上記界面の断面TEM写真であり、図5Bは、TEM写真と同じ観察位置におけるHAADF−STEM(高角度暗視野走査型電子顕微鏡)像である。TEM写真によって界面の組成が分かり、HAADF−STEMによってNiの分布状態が分かる。   First, the situation in the vicinity of the interface immediately after forming an Al—Ni alloy on an amorphous silicon thin film at room temperature was examined. FIG. 5A is a cross-sectional TEM photograph of the interface, and FIG. 5B is a HAADF-STEM (high angle dark field scanning electron microscope) image at the same observation position as the TEM photograph. The TEM photograph shows the composition of the interface, and the HAADF-STEM shows the Ni distribution state.

図5Aに示すように、Al−Ni合金薄膜は、柱状の結晶粒界を有していることが分かる。上記界面をEDX(エネルギー分散型X線分光法)によって分析した結果、SiとAlとの相互拡散は見られなかった。   As shown in FIG. 5A, it can be seen that the Al—Ni alloy thin film has columnar crystal grain boundaries. As a result of analyzing the interface by EDX (energy dispersive X-ray spectroscopy), interdiffusion between Si and Al was not observed.

図5Bにおいて、白く光っている部分(図中、矢印部分)はNiである。すなわち、アモルファスシリコン薄膜上にAl−Ni合金を成膜した直後において、すでに、上記界面のAl−Ni合金薄膜側にNiの濃化が認められた。   In FIG. 5B, the portion that glows white (the arrow portion in the figure) is Ni. That is, immediately after depositing the Al—Ni alloy on the amorphous silicon thin film, enrichment of Ni was already observed on the Al—Ni alloy thin film side of the interface.

次に、TFTの製造工程をすべて完了したときにおける、アモルファスシリコン薄膜とAl−Ni合金薄膜との界面付近の状況を同様に調べた。図6Aは、上記界面の断面TEM写真であり、図6Bは、TEM写真と同じ観察位置におけるHAADF−STEM像を示す写真である。   Next, the situation in the vicinity of the interface between the amorphous silicon thin film and the Al—Ni alloy thin film when all the TFT manufacturing steps were completed was similarly examined. FIG. 6A is a cross-sectional TEM photograph of the interface, and FIG. 6B is a photograph showing a HAADF-STEM image at the same observation position as the TEM photograph.

前述したとおり、本実施形態のTFT基板を作製するに当たっては、アモルファスシリコン薄膜上にAl−Ni合金を成膜した後にも、種々の成膜工程が施されるが、そのうち、熱履歴が最高温度になる工程は、シリコン窒化膜(保護膜)の成膜工程であり、予備加熱も含めて200℃で20分間の熱処理を行っている。   As described above, when the TFT substrate of this embodiment is manufactured, various film forming steps are performed even after the Al—Ni alloy is formed on the amorphous silicon thin film. The step of forming is a step of forming a silicon nitride film (protective film), and heat treatment is performed at 200 ° C. for 20 minutes including preheating.

図6Aに示すように、本実施形態によれば、この様な成膜工程を経た後においても、上記界面において、Niは、柱状の結晶粒界を維持していることが分かった。更に、アモルファスシリコン薄膜とAl−Ni合金薄膜との界面は、前述した図5Aと同様、平坦に保たれており、EDXによる分析によっても、シリコンとAlとの相互拡散は見られなかった。   As shown in FIG. 6A, according to the present embodiment, it was found that Ni maintained columnar crystal grain boundaries at the interface even after such a film forming step. Furthermore, the interface between the amorphous silicon thin film and the Al—Ni alloy thin film was kept flat as in FIG. 5A described above, and no interdiffusion between silicon and Al was observed even by analysis by EDX.

また、図6Bに示すように、上記界面には、Niを含む析出物や金属間化合物が形成されていることが分かる。   Moreover, as shown to FIG. 6B, it turns out that the precipitate and intermetallic compound which contain Ni are formed in the said interface.

更に、TFTの製造工程をすべて完了したときにおける、アモルファスシリコン薄膜とAl−Ni合金薄膜との界面付近のNi濃度分布をGD−OES(グロー放電発光分光分析法)を用いて調べた。GD−OESでは、Arグロー放電によるスパッタ現象を利用し、スパッタされた元素の固有発光を測定することによって当該元素の濃度を測定している。ここでは、スパッタ領域を3mmφとし、3mmφでの面空間の平均Ni濃度を調べた。その結果を図7(b)に示す。   Furthermore, the Ni concentration distribution in the vicinity of the interface between the amorphous silicon thin film and the Al—Ni alloy thin film when all the TFT manufacturing processes were completed was examined using GD-OES (glow discharge emission spectroscopy). In GD-OES, the concentration of the element is measured by measuring the intrinsic light emission of the sputtered element using the sputtering phenomenon caused by Ar glow discharge. Here, the sputter region was 3 mmφ, and the average Ni concentration in the surface space at 3 mmφ was examined. The result is shown in FIG.

比較のために、アモルファスシリコン薄膜上にAl−Ni合金を室温で成膜した直後における上記界面付近のNi濃度分布を上記と同様に調べた。その結果を図7(a)に示す。   For comparison, the Ni concentration distribution near the interface immediately after forming an Al—Ni alloy on an amorphous silicon thin film at room temperature was examined in the same manner as described above. The result is shown in FIG.

図7(a)と図7(b)とを対比すると明らかなように、Al−Ni合金薄膜を成膜した直後は、上記界面付近のNi濃度は、ほぼ、一定であったのに対し、すべての成膜工程を完了した後には、上記界面近傍にNi濃化層の形成が認められた。この結果は、前述した図6Bに示すHAADF−STEM像の結果と一致しており、Ni濃化層は、おそらく、AlNiの金属間化合物の形態で析出していると考えられる。詳細には、このようなNi濃化層は、Al−Ni合金薄膜の上記界面側約50nm以内の範囲に形成されており、Ni量の最大値は約4.0原子%であった。 As is clear from the comparison between FIG. 7A and FIG. 7B, the Ni concentration near the interface was almost constant immediately after the Al—Ni alloy thin film was formed. After completing all the film forming steps, formation of a Ni concentrated layer was observed in the vicinity of the interface. This result is consistent with the result of the HAADF-STEM image shown in FIG. 6B described above, and the Ni concentrated layer is probably precipitated in the form of an intermetallic compound of Al 3 Ni. Specifically, such a Ni concentrated layer is formed within a range of about 50 nm or less on the interface side of the Al—Ni alloy thin film, and the maximum value of Ni amount is about 4.0 atomic%.

(TFT特性)
次に、本実施形態におけるTFT基板上のTFTのドレイン電流−ゲート電圧のスイッチング特性を調べた。これによっても、アモルファスシリコン薄膜へのAlの拡散を評価することができる。ここでは、TFTのスイッチングのオフ時に流れるリーク電流(ゲート電圧に負電圧を印加したときのドレイン電流値、すなわち、オフ電流)の変化量と、TFTのスイッチングのオン時に流れるしきい値(ゲート電圧値)の変化量とを以下のようにして測定した。
(TFT characteristics)
Next, the switching characteristics of the drain current-gate voltage of the TFT on the TFT substrate in this embodiment were examined. This also makes it possible to evaluate the diffusion of Al into the amorphous silicon thin film. Here, the amount of change in leakage current (drain current value when a negative voltage is applied to the gate voltage, that is, off-current) that flows when TFT switching is turned off, and the threshold value that flows when TFT switching is turned on (gate voltage) Value) was measured as follows.

ゲート長(L)3μm、ゲート幅(W)30μm、W/Lの比が10のTFTを用い、ドレイン電流およびゲート電圧を測定した。測定時のドレイン電圧は10Vとした。オフ電流はゲート電圧(−5V)を印加したときの電流と定義し、しきい値はドレイン電流が10−8Aとなるときのゲート電圧と定義した。 Using a TFT having a gate length (L) of 3 μm, a gate width (W) of 30 μm, and a W / L ratio of 10, a drain current and a gate voltage were measured. The drain voltage at the time of measurement was 10V. The off-current was defined as the current when a gate voltage (−5 V) was applied, and the threshold was defined as the gate voltage when the drain current was 10 −8 A.

オフ電流の評価は、従来のソース−ドレイン配線(Al−Nd合金の上および下に、それぞれ、Moのバリアメタル層を形成した積層配線)を用いたときのオフ電流(3×10−12A)を基準値とし、上記基準値に対して1桁の増加の範囲内(3×10−11A)に含まれるものを良好、上記範囲を超えるものを不良とした。 The off-state current is evaluated by off-state current (3 × 10 −12 A) when a conventional source-drain wiring (laminated wiring in which a Mo barrier metal layer is formed on and below the Al—Nd alloy, respectively) is used. ) As a reference value, a value within one digit increase range (3 × 10 −11 A) with respect to the reference value was determined to be good, and a value exceeding the above range was determined to be defective.

その結果、上記TFTのオフ電流は5×10−12Aであり、従来のソース−ドレイン配線(Al−Nd合金の上および下に、それぞれ、Moのバリアメタル層を形成した積層配線)を用いたときのオフ電流(3×10−12A)と、ほぼ、同程度であった。また、上記TFTのしきい値は0.45Vであり、上述した従来の積層配線を用いたときの値(0.45V)と同じであった。 As a result, the off-current of the TFT is 5 × 10 −12 A, and the conventional source-drain wiring (laminated wiring in which a barrier metal layer of Mo is formed on and below the Al—Nd alloy, respectively) is used. It was almost the same as the off-state current (3 × 10 −12 A). Further, the threshold value of the TFT was 0.45 V, which was the same as the value (0.45 V) when using the above-described conventional laminated wiring.

以上の結果より、本実施形態のTFT基板を用いれば、下部バリアメタル層を省略しても、従来のソース−ドレイン配線を用いて形成されたTFT基板と同程度のTFT特性を実現できることが確認された。   From the above results, it is confirmed that the TFT substrate of this embodiment can achieve the same TFT characteristics as the TFT substrate formed using the conventional source-drain wiring even if the lower barrier metal layer is omitted. It was done.

(比較例)
比較のために、前述した実施形態1において、ソース−ドレイン配線として、Al−2.0原子%Ni合金の代わりに純Alを用いたこと以外は実施形態1と同様にしてTFT基板を作製した。次に、前述した実施例1と同様にして、アモルファスシリコン薄膜とソース−ドレイン電極用純Al薄膜との界面付近をTEMで観察した。
(Comparative example)
For comparison, a TFT substrate was fabricated in the same manner as in Embodiment 1 except that pure Al was used instead of the Al-2.0 atomic% Ni alloy as the source-drain wiring in Embodiment 1 described above. . Next, in the same manner as in Example 1 described above, the vicinity of the interface between the amorphous silicon thin film and the pure Al thin film for source-drain electrodes was observed with a TEM.

はじめに、アモルファスシリコン薄膜上に純Alを室温で成膜した直後における上記界面付近の状況を調べた。図8Aは、上記界面の断面を示すTEM写真であり、図8Bは、倍率を高めたときの界面の断面を示すTEM写真である。図8Bには、EDX分析の結果を併記している。   First, the situation in the vicinity of the interface immediately after depositing pure Al at room temperature on an amorphous silicon thin film was examined. FIG. 8A is a TEM photograph showing a cross section of the interface, and FIG. 8B is a TEM photograph showing a cross section of the interface when the magnification is increased. FIG. 8B also shows the results of EDX analysis.

図8Aおよび図8Bに示すように、純Al薄膜は、不規則な結晶粒界を有している。上記界面をEDXで分析したところ、当該界面のアモルファスシリコン側10nm付近にわたって10原子%程度のAlの存在が確認された。すなわち、本比較例によれば、アモルファスシリコン薄膜上に純Al合金を成膜した直後において、すでに、上記界面にAlの拡散が認められた。   As shown in FIGS. 8A and 8B, the pure Al thin film has irregular crystal grain boundaries. When the interface was analyzed by EDX, the presence of about 10 atomic% Al was confirmed over the amorphous silicon side of the interface near 10 nm. That is, according to this comparative example, Al diffusion was already observed at the interface immediately after the pure Al alloy was formed on the amorphous silicon thin film.

次に、TFTの製造工程をすべて完了したときにおける、アモルファスシリコン薄膜と純Al薄膜との界面付近の状況を同様に調べた。図9Aは、上記界面の断面を示すTEM写真であり、図9Bは、TEM写真と同じ観察位置をEDXで分析したときのマッピング像(SiマップおよびAlマップ)である。   Next, the situation in the vicinity of the interface between the amorphous silicon thin film and the pure Al thin film when all the TFT manufacturing processes were completed was similarly examined. FIG. 9A is a TEM photograph showing a cross section of the interface, and FIG. 9B is a mapping image (Si map and Al map) when the same observation position as the TEM photograph is analyzed by EDX.

図9Aに示すように、本比較例によれば、すべての成膜工程を経た後では、Alの拡散は更に進んでおり、上記界面付近で、AlとSiとは相互拡散していることが分かる。   As shown in FIG. 9A, according to this comparative example, after all the film forming steps, Al diffusion further proceeds, and Al and Si are interdiffused near the interface. I understand.

詳細には、図9BのSiマップおよびAlマップから明らかなように、Alは上記界面のアモルファスシリコン側100nm付近にわたって拡散しており、Siは上記界面の純Al側250nm付近にわたって拡散していることが確認された。   Specifically, as is apparent from the Si map and the Al map in FIG. 9B, Al diffuses over the vicinity of 100 nm on the amorphous silicon side of the interface, and Si diffuses over about 250 nm on the pure Al side of the interface. Was confirmed.

更に、前述した実施例1と同様にして比較例のTFT特性を調べた。その結果、上記TFTのオフ電流は1×10−8Aであり、従来の積層配線を用いたときのオフ電流(3×10−12A)に比べて著しく上昇した。同様に、上記TFTのしきい値は2.5Vであり、従来の積層配線を用いたときの値(0.45V)よりも著しく上昇した。 Further, the TFT characteristics of the comparative example were examined in the same manner as in Example 1 described above. As a result, the off-current of the TFT was 1 × 10 −8 A, which was significantly higher than the off-current (3 × 10 −12 A) when using the conventional multilayer wiring. Similarly, the threshold value of the TFT is 2.5 V, which is significantly higher than the value (0.45 V) when the conventional laminated wiring is used.

以上の結果より、ソース−ドレイン配線として純Alを用いた場合、下部バリアメタル層を省略してTFTを作製すると、TFTのスイッチング特性は全く機能しないことが分かった。従って、純Alを用いてTFTを作製するときは、バリアメタル層の形成が不可欠であることが確認された。   From the above results, it was found that when pure Al was used as the source-drain wiring, the TFT switching characteristics did not function at all when the lower barrier metal layer was omitted and the TFT was fabricated. Therefore, it was confirmed that the formation of the barrier metal layer is indispensable when a TFT is manufactured using pure Al.

(実施例2)
本実施例では、Al合金に添加されるNi量を表1に示す範囲で変化させた種々のAl−Ni合金を用い、前述した実施例1と同様にしてTFT特性(オフ電流およびしきい値の各変化量)を測定した。更に、Al−2.0原子%Niに対し、第三成分としてLaまたはNdを表1に示す範囲で添加したAl−2.0原子%Ni−La合金若しくはAl−2.0原子%Ni−Nd合金、またはAl−0.1原子%Niに対し、第三成分としてLaを表1に示す範囲で添加したAl−0.1原子%Ni−La合金を用い、同様にTFT特性を調べた。
(Example 2)
In this example, various Al—Ni alloys in which the amount of Ni added to the Al alloy was changed within the range shown in Table 1 were used, and TFT characteristics (off current and threshold value) were the same as in Example 1 described above. The amount of each change) was measured. Furthermore, an Al-2.0 atomic% Ni-La alloy or an Al-2.0 atomic% Ni- in which La or Nd is added as a third component in the range shown in Table 1 with respect to Al-2.0 atomic% Ni. TFT characteristics were similarly investigated using Nd alloy or Al-0.1 atomic% Ni-La alloy in which La was added in the range shown in Table 1 with respect to Al-0.1 atomic% Ni. .

比較のため、Al−Ni合金の代わりに、純Al、Mo、およびAl−1原子%Siを用いたときのTFT特性を同様に測定した。   For comparison, TFT characteristics when pure Al, Mo, and Al-1 atomic% Si were used instead of the Al—Ni alloy were similarly measured.

オフ電流の評価は、従来のソース−ドレイン配線(Al−Nd合金の上および下に、それぞれ、Moのバリアメタル層を形成した積層配線)を用いたときのオフ電流(3×10−12A)を基準値とし、上記基準値に対して1桁の増加の範囲内(3×10−11A)に含まれるものを良好、上記範囲を超えるものを不良とした。 The off-state current is evaluated by off-state current (3 × 10 −12 A) when a conventional source-drain wiring (laminated wiring in which a Mo barrier metal layer is formed on and below the Al—Nd alloy, respectively) is used. ) As a reference value, a value within one digit increase range (3 × 10 −11 A) with respect to the reference value was determined to be good, and a value exceeding the above range was determined to be defective.

また、しきい値の評価は、Moのしきい値に対して±0.2Vの範囲内に含まれるものを良好とし、上記範囲を超えるものを不良とした。   In addition, in the evaluation of the threshold value, a value included in a range of ± 0.2 V with respect to the threshold value of Mo was regarded as good, and a value exceeding the above range was regarded as defective.

TFT特性は、このようにして評価されるオフ電流およびしきい値を総合的に判断し、いずれの特性も良好なものを「○」、いずれかの特性が不良またはいずれの特性も不良なものを「×」と評価した。   For TFT characteristics, the off-state current and the threshold value evaluated in this way are comprehensively judged, and “○” indicates that all the characteristics are good, and any of the characteristics is bad or any of the characteristics is bad. Was evaluated as “×”.

(耐熱性)
更に、本実施例に使用した純Alおよび各種Al合金について、以下のようにして耐熱性を評価した。
(Heat-resistant)
Furthermore, the heat resistance of the pure Al and various Al alloys used in this example was evaluated as follows.

まず、ガラス基板上に、スパッタリング法によって厚さ約200nmの前記純Al膜またはAl合金膜の試料を作製した。これらの試料に対し、10μm幅のラインアンドスペースパターンを形成した。次に、これらの試料を1×10−3Torr以下の真空下で、200℃×1時間または300℃×1時間の加熱処理を、それぞれ行い、薄膜表面の変化を光学顕微鏡(倍率400倍)で観察した。ヒロックの発生が1×10個/m超見られたものを「×」とし、それ以外を「○」とした。 First, a sample of the pure Al film or Al alloy film having a thickness of about 200 nm was prepared on a glass substrate by sputtering. A 10 μm wide line and space pattern was formed on these samples. Next, these samples were subjected to heat treatment at 200 ° C. × 1 hour or 300 ° C. × 1 hour under a vacuum of 1 × 10 −3 Torr or less, respectively, and the change of the thin film surface was observed with an optical microscope (400 × magnification). Observed at. The occurrence of hillocks exceeding 1 × 10 9 / m 2 was designated as “x”, and the others were designated as “◯”.

これらの結果を表1にまとめて示す。   These results are summarized in Table 1.

表1より、Al合金中にNiを0.1原子%以上添加すると、良好なTFT特性が得られることが分かる。   From Table 1, it is understood that good TFT characteristics can be obtained by adding 0.1 atomic% or more of Ni to the Al alloy.

また、Al−2.0原子%Niに対し、Laを0.1原子%から2.0原子%、またはNdを0.1原子%から1.0原子%の範囲内でそれぞれ添加すると、良好なTFT特性が得られるだけでなく、耐熱性も高められた。同様の傾向は、Al−0.1原子%Niに対し、Laを添加した場合にも見られた。   In addition, when Al is added within a range of 0.1 atomic% to 2.0 atomic% or Nd within a range of 0.1 atomic% to 1.0 atomic% with respect to Al-2.0 atomic% Ni, it is favorable. In addition to obtaining excellent TFT characteristics, the heat resistance was also improved. A similar tendency was observed when La was added to Al-0.1 atomic% Ni.

これに対し、純Al、Mo、およびAl−1原子%Siを用いたときは、いずれも、TFT特性および耐熱性が著しく低下した。   On the other hand, when pure Al, Mo, and Al-1 atomic% Si were used, the TFT characteristics and the heat resistance were significantly lowered.

(実施例3)
実施例3および後記する実施例4では、前述した実施形態2のTFT基板を用い、下部バリアメタル層および上部バリアメタル層の両方を省略しても優れたTFT特性などが得られることを確認する目的で、以下の実験を行った。
(Example 3)
In Example 3 and Example 4 to be described later, it is confirmed that excellent TFT characteristics can be obtained even if both the lower barrier metal layer and the upper barrier metal layer are omitted by using the TFT substrate of Embodiment 2 described above. For the purpose, the following experiment was conducted.

(TFT特性)
まず、上記TFTを用い、前述した実施例1と同様にしてTFT特性を調べた。その結果、上記TFTのオフ電流は4×10−12Aであり、従来のソース−ドレイン配線を用いたときのオフ電流(3×10−12A)と、ほぼ、同程度であった。また、上記TFTのしきい値は0.45Vであり、上述した従来の積層配線を用いたときの値(0.45V)と同じであった。
(TFT characteristics)
First, using the TFT, the TFT characteristics were examined in the same manner as in Example 1 described above. As a result, the off-current of the TFT was 4 × 10 −12 A, which was almost the same as the off-current (3 × 10 −12 A) when using the conventional source-drain wiring. Further, the threshold value of the TFT was 0.45 V, which was the same as the value (0.45 V) when using the above-described conventional laminated wiring.

次に、Al−2.0原子%Ni合金薄を透明画素電極に直接接続したときのダイレクト接触抵抗(コンタクト抵抗)を以下の方法によって測定した。   Next, the direct contact resistance (contact resistance) when the Al-2.0 atomic% Ni alloy thin film was directly connected to the transparent pixel electrode was measured by the following method.

1)透明画素電極:酸化インジウムに10質量%の酸化スズを加えた酸化インジウム錫(ITO)を使用した。
2)薄膜形成条件:雰囲気ガス=アルゴン、圧力=3mTorr、厚さ=200nm、
3)加熱条件:200℃×20分
4)コンタクト抵抗率の測定法:
図10に示すケルビンパターン(コンタクトホールサイズ:10μm角)を作製し、4端子測定[ITO−Al合金に電流を流し、別の端子でITO(またはIZO)−Al合金間の電圧降下を測定する方法]を行った。すなわち、図10のI―I間に電流Iを流し、V1−V2間の電圧Vをモニターすることにより、接触部Cのダイレクト接触抵抗率Rを[R=(V2−V1)/I2]として求めた。コンタクト抵抗率は、Cr薄膜とITO
とのコンタクト抵抗率(2×10−4Ω・cm以下)を基準値とし、上記基準値の範囲内にあるものを良好(○)、上記基準値を超えるものを不良(×)とした。
1) Transparent pixel electrode: Indium tin oxide (ITO) obtained by adding 10% by mass of tin oxide to indium oxide was used.
2) Thin film formation conditions: atmospheric gas = argon, pressure = 3 mTorr, thickness = 200 nm,
3) Heating conditions: 200 ° C. × 20 minutes 4) Measuring method of contact resistivity:
A Kelvin pattern (contact hole size: 10 μm square) shown in FIG. 10 is prepared and measured at four terminals [current is passed through the ITO-Al alloy, and the voltage drop between the ITO (or IZO) -Al alloy is measured at another terminal. Method] was performed. That is, by passing the current I between I 1 and I 2 in FIG. 10 and monitoring the voltage V between V 1 and V 2 , the direct contact resistivity R of the contact portion C is set to [R = (V 2 −V 1 ) / I 2 ]. Contact resistivity is Cr thin film and ITO
Contact resistance (2 × 10 −4 Ω · cm 2 or less) as a reference value, a value within the range of the reference value is good (◯), and a value exceeding the reference value is defective (×) .

その結果、コンタクト抵抗率は8×10−5Ω・cm以下であり、良好なTFT特性を有することが分かった。 As a result, the contact resistivity was 8 × 10 −5 Ω · cm 2 or less, and it was found that the TFT had good TFT characteristics.

(ITO膜(透明画素電極)とAl−Ni合金薄膜との界面付近の観察)
次に、ITO膜とAl−Ni合金薄膜との界面を断面TEMで観察するとともに、EDXで組成分析を行った。その結果を図10に示す。
(Observation near the interface between ITO film (transparent pixel electrode) and Al-Ni alloy thin film)
Next, the interface between the ITO film and the Al—Ni alloy thin film was observed with a cross-sectional TEM, and the composition analysis was performed with EDX. The result is shown in FIG.

図11より、上記界面には、約5nm程度の酸化Al(AlOx)の導電層が形成されていることが分かる。更に、AlOxの導電層とバルクのAl−Ni合金薄膜との界面には、厚さ1nm程度のNi濃化層(Ni含有量は約8原子%)も形成されていた。これは、Alの酸化が進行するにつれてAlは酸化皮膜方向へ拡散し、Niはバルク方向へ拡散すること、また、コンタクトホールをドライエッチングする際にNiの方が残渣として残り易いことが原因と考えられる。これらの影響によってNi濃化層が形成されると、Al合金バルクからのAlイオンの拡散が抑えられ、Alの酸化抑制効果が期待される。   From FIG. 11, it is understood that a conductive layer of about 5 nm of Al oxide (AlOx) is formed at the interface. Further, a Ni concentrated layer (Ni content is about 8 atomic%) having a thickness of about 1 nm was formed at the interface between the AlOx conductive layer and the bulk Al—Ni alloy thin film. This is because Al diffuses in the direction of the oxide film as the oxidation of Al progresses, Ni diffuses in the bulk direction, and Ni tends to remain as a residue when dry etching a contact hole. Conceivable. When the Ni concentrated layer is formed by these influences, the diffusion of Al ions from the Al alloy bulk is suppressed, and the effect of suppressing the oxidation of Al is expected.

(実施例4)
本実施例では、Al合金に添加されるNi量を表2に示す範囲で変化させた種々のAl−Ni合金を用い、前述した実施例3と同様にしてTFT特性(オフ電流およびしきい値の各変化量)を測定した。更に、Al−2.0原子%Niに対し、第三成分としてLaまたはNdを表2に示す範囲で添加したAl−2.0原子%Ni−La合金若しくはAl−2.0原子%Ni−Nd合金、またはAl−0.1原子%Niに対し、第三成分としてLaを表2に示す範囲で添加したAl−0.1原子%Ni−La合金を用い、同様にTFT特性を調べた。
Example 4
In this example, various Al—Ni alloys in which the amount of Ni added to the Al alloy was changed within the range shown in Table 2 were used, and the TFT characteristics (off current and threshold value) were the same as in Example 3 described above. The amount of each change) was measured. Further, an Al-2.0 atomic% Ni-La alloy or an Al-2.0 atomic% Ni- in which La or Nd is added as a third component in the range shown in Table 2 with respect to Al-2.0 atomic% Ni. TFT characteristics were similarly examined using an Al-0.1 atomic% Ni-La alloy in which La was added in the range shown in Table 2 with respect to Nd alloy or Al-0.1 atomic% Ni. .

比較のため、Al−Ni合金の代わりに、純Al、Mo、およびAl−1原子%Siを用いたときのTFT特性を同様に測定した。オフ電流の評価基準は、前述した実施例2と同じである。これらの結果を表2にまとめて示す。   For comparison, TFT characteristics when pure Al, Mo, and Al-1 atomic% Si were used instead of the Al—Ni alloy were similarly measured. The evaluation criteria for the off-current are the same as those in Example 2 described above. These results are summarized in Table 2.

表2より、Al合金中にNiを0.1原子%以上添加すると、良好なTFT特性が得られることが分かる。   From Table 2, it is understood that good TFT characteristics can be obtained by adding 0.1 atomic% or more of Ni to the Al alloy.

また、Al−2.0原子%Niに対し、Laを0.1原子%から2.0原子%、またはNdを0.1原子%から1.0原子%の範囲内でそれぞれ添加すると、いずれも、良好なTFT特性が得られた。同様の傾向は、Al−0.1原子%Niに対し、Laを添加した場合にも見られた。   Further, when Al is added within a range of 0.1 atomic% to 2.0 atomic% or Nd within a range of 0.1 atomic% to 1.0 atomic% with respect to Al-2.0 atomic% Ni, Also, good TFT characteristics were obtained. A similar tendency was observed when La was added to Al-0.1 atomic% Ni.

これに対し、純Al、Mo、およびAl−1原子%Siを用いたときは、いずれも、TFT特性は著しく低下した。   On the other hand, when pure Al, Mo, and Al-1 atomic% Si were used, the TFT characteristics were remarkably deteriorated.

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パネルの構成を示す概略断面拡大説明図である。FIG. 1 is a schematic enlarged cross-sectional view illustrating a configuration of a typical liquid crystal panel to which an amorphous silicon TFT substrate is applied. 図2は、従来の代表的なアモルファスシリコンTFT基板の構成を示す概略断面説明図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional explanatory view showing a configuration of a conventional typical amorphous silicon TFT substrate. 図3は、本発明の第1の実施例に係るTFT基板の構成を示す概略断面説明図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional explanatory view showing the configuration of the TFT substrate according to the first embodiment of the present invention. 図4は、図3に示すTFT基板の製造工程を示す工程図である。FIG. 4 is a process diagram showing manufacturing steps of the TFT substrate shown in FIG. 図5Aは、本発明の第1の実施形態において、アモルファスシリコン薄膜上にAl−Ni合金を室温で成膜した直後における、Al−Ni合金薄膜とアモルファスシリコン薄膜との界面の断面TEM写真である。FIG. 5A is a cross-sectional TEM photograph of an interface between an Al—Ni alloy thin film and an amorphous silicon thin film immediately after forming an Al—Ni alloy on the amorphous silicon thin film at room temperature in the first embodiment of the present invention. . 図5Bは、本発明の第1の実施形態に係るTFT基板において、Al−Ni合金薄膜とアモルファスシリコン薄膜との界面のHAADF−STEM像である。FIG. 5B is a HAADF-STEM image of the interface between the Al—Ni alloy thin film and the amorphous silicon thin film in the TFT substrate according to the first embodiment of the present invention. 図6Aは、本発明の第1の実施形態に係るTFT基板において、Al−Ni合金薄膜とアモルファスシリコン薄膜との界面の断面TEM写真である。FIG. 6A is a cross-sectional TEM photograph of an interface between an Al—Ni alloy thin film and an amorphous silicon thin film in the TFT substrate according to the first embodiment of the present invention. 図6Bは、本発明の第1の実施形態に係るTFT基板において、Al−Ni合金薄膜とアモルファスシリコン薄膜との界面のHAADF−STEM像である。FIG. 6B is a HAADF-STEM image of the interface between the Al—Ni alloy thin film and the amorphous silicon thin film in the TFT substrate according to the first embodiment of the present invention. 図7(a)は、本発明の第1の実施形態において、アモルファスシリコン薄膜上にAl−Ni合金を室温で成膜した直後における、Al−Ni合金薄膜とアモルファスシリコン薄膜との界面付近の元素濃度の深さ方向分布を示す図であり、図7(b)は、本発明の第1の実施形態に係るTFT基板において、Al−Ni合金薄膜とアモルファスシリコン薄膜との界面付近の元素濃度の深さ方向分布を示す図である。FIG. 7A shows elements in the vicinity of the interface between the Al—Ni alloy thin film and the amorphous silicon thin film immediately after forming the Al—Ni alloy on the amorphous silicon thin film at room temperature in the first embodiment of the present invention. FIG. 7B is a diagram showing the concentration distribution in the depth direction. FIG. 7B shows the element concentration in the vicinity of the interface between the Al—Ni alloy thin film and the amorphous silicon thin film in the TFT substrate according to the first embodiment of the present invention. It is a figure which shows depth direction distribution. 図8Aは、本発明の第2の実施形態において、アモルファスシリコン薄膜上にAl−Ni合金を室温で成膜した直後における、Al−Ni合金薄膜とアモルファスシリコン薄膜との界面の断面TEM写真である。FIG. 8A is a cross-sectional TEM photograph of an interface between an Al—Ni alloy thin film and an amorphous silicon thin film immediately after forming an Al—Ni alloy on the amorphous silicon thin film at room temperature in the second embodiment of the present invention. . 図8Bは、本発明の第2の実施形態に係るTFT基板において、Al−Ni合金薄膜とアモルファスシリコン薄膜との界面のHAADF−STEM像である。FIG. 8B is a HAADF-STEM image of the interface between the Al—Ni alloy thin film and the amorphous silicon thin film in the TFT substrate according to the second embodiment of the present invention. 図9Aは、本発明の第2の実施形態に係るTFT基板において、アモルファスシリコン薄膜と純Al薄膜との界面の断面TEM写真である。FIG. 9A is a cross-sectional TEM photograph of an interface between an amorphous silicon thin film and a pure Al thin film in the TFT substrate according to the second embodiment of the present invention. 図9Bは、図9Aに示すTEM写真と同じ観察位置をEDXで分析したときのマッピング像(SiマップおよびAlマップ)である。FIG. 9B is a mapping image (Si map and Al map) when the same observation position as the TEM photograph shown in FIG. 9A is analyzed by EDX. 図10は、Al合金薄膜と透明画素電極との間のコンタクト抵抗率の測定に用いたケルビンパターンを示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a Kelvin pattern used for measuring the contact resistivity between the Al alloy thin film and the transparent pixel electrode. 図11は、実施例4において、透明画素電極とAl−Ni合金との接触界面を示す断面TEM写真である。FIG. 11 is a cross-sectional TEM photograph showing a contact interface between a transparent pixel electrode and an Al—Ni alloy in Example 4. 図12は、Al薄膜の温度と応力(ストレス)との関係を模式的に説明する図である。FIG. 12 is a diagram schematically illustrating the relationship between the temperature and stress (stress) of the Al thin film.

符号の説明Explanation of symbols

1 TFT基板
2 対向電極
3 液晶層
4 薄膜トランジスタ(TFT)
5 透明画素電極
6 配線部
7 共通電極
8 カラーフィルタ
9 遮光膜
10a、10b 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(シリコン窒化膜)
28 ソース電極
29 ドレイン電極
30 保護膜(シリコン窒化膜)
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(ソース−ドレイン配線)
51、52、53、54 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(na−Si−H)
100 液晶パネル
1 TFT substrate 2 Counter electrode 3 Liquid crystal layer 4 Thin film transistor (TFT)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 5 Transparent pixel electrode 6 Wiring part 7 Common electrode 8 Color filter 9 Light-shielding film 10a, 10b Polarizing plate 11 Orientation film 12 TAB tape 13 Driver circuit 14 Control circuit 15 Spacer 16 Sealing material 17 Protective film 18 Diffusion plate 19 Prism sheet 20 Light guide plate 21 Reflector 22 Backlight 23 Holding Frame 24 Printed Circuit Board 25 Scan Line 26 Gate Electrode 27 Gate Insulating Film (Silicon Nitride Film)
28 Source electrode 29 Drain electrode 30 Protective film (silicon nitride film)
31 Photoresist 32 Contact hole 33 Amorphous silicon channel film (active semiconductor film)
34 Signal line (source-drain wiring)
51, 52, 53, 54 Barrier metal layer 55 Non-doped hydrogenated amorphous silicon film (a-Si-H)
56 n + type hydrogenated amorphous silicon film (n + a-Si-H)
100 LCD panel

Claims (15)

合金成分としてNiを0.1〜6原子%含有するAl合金の薄膜からなり、
該Al合金の薄膜は、薄膜トランジスタの半導体層と直接接続していることを特徴とするソース−ドレイン電極。
It consists of an Al alloy thin film containing 0.1 to 6 atomic% of Ni as an alloy component,
The source-drain electrode, wherein the Al alloy thin film is directly connected to the semiconductor layer of the thin film transistor.
前記Al合金は、合金成分として、更に、Ti,V,Zr,Nb,Mo,Hf,Ta,およびWよりなる群から選択される少なくとも一種の元素を0.1〜1.0原子%含有する請求項1に記載のソース−ドレイン電極。   The Al alloy further contains 0.1 to 1.0 atomic% of at least one element selected from the group consisting of Ti, V, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, and W as an alloy component. The source-drain electrode according to claim 1. 前記Al合金は、合金成分として、更に、Mg,Cr,Mn,Ru,Rh,Pd,Ir,Pt,La,Gd,Tb,Dy,Nd,Y,Co,Fe,Ce,およびPrよりなる群から選択される少なくとも一種の元素を0.1〜2.0原子%含有する請求項1または2に記載のソース−ドレイン電極。   The Al alloy further includes Mg, Cr, Mn, Ru, Rh, Pd, Ir, Pt, La, Gd, Tb, Dy, Nd, Y, Co, Fe, Ce, and Pr as alloy components. The source-drain electrode according to claim 1 or 2, which contains at least one element selected from 0.1 to 2.0 atomic%. 前記Al合金の薄膜と前記薄膜トランジスタの半導体層との界面に、Niを含有する化合物を含む請求項1〜3のいずれかに記載のソース−ドレイン電極。   The source-drain electrode according to any one of claims 1 to 3, comprising a compound containing Ni at an interface between the thin film of the Al alloy and the semiconductor layer of the thin film transistor. 前記Niを含有する化合物は、前記Al合金に含まれるAlとNiとの金属間化合物、前記Al合金に含まれるNiと前記薄膜トランジスタの半導体層に含まれるSiとのシリサイドまたはシリコン化合物、および前記Al合金に含まれるAlとNiと前記薄膜トランジスタの半導体層に含まれるSiとの金属間化合物よりなる群から選択される少なくとも一種の化合物である請求項4に記載のソース−ドレイン電極。   The compound containing Ni is an intermetallic compound of Al and Ni contained in the Al alloy, a silicide or silicon compound of Ni contained in the Al alloy and Si contained in a semiconductor layer of the thin film transistor, and the Al The source-drain electrode according to claim 4, which is at least one compound selected from the group consisting of an intermetallic compound of Al and Ni contained in an alloy and Si contained in a semiconductor layer of the thin film transistor. 前記Al合金の薄膜と前記薄膜トランジスタの半導体層との界面にNi濃化層が存在し、該Ni濃化層中の平均Ni濃度は、該Al合金中の平均Ni濃度の2倍以上である請求項1〜5のいずれかに記載のソース−ドレイン電極。   An Ni-concentrated layer is present at the interface between the thin film of the Al alloy and the semiconductor layer of the thin film transistor, and the average Ni concentration in the Ni-concentrated layer is at least twice the average Ni concentration in the Al alloy. Item 6. The source-drain electrode according to any one of Items 1 to 5. 前記Al合金の薄膜は、8μΩ・cm以下の電気抵抗率を有している請求項1〜6のいずれかに記載のソース−ドレイン電極。   The source-drain electrode according to claim 1, wherein the Al alloy thin film has an electrical resistivity of 8 μΩ · cm or less. 前記Al合金の薄膜は、更に、前記透明画素電極と直接接続している請求項1〜7のいずれかに記載のソース−ドレイン電極。   The source-drain electrode according to claim 1, wherein the Al alloy thin film is further directly connected to the transparent pixel electrode. 前記Al合金の薄膜と前記透明画素電極との界面にAlOx(0<x≦0.8)を有している請求項8に記載のソース−ドレイン電極。   9. The source-drain electrode according to claim 8, comprising AlOx (0 <x ≦ 0.8) at an interface between the Al alloy thin film and the transparent pixel electrode. 前記Al合金の薄膜と前記透明画素電極との界面にNi濃化層が存在し、該Ni濃化層中の平均Ni濃度は、該Al合金中の平均Ni濃度の2倍以上である請求項8または9に記載のソース−ドレイン電極。   An Ni-enriched layer is present at the interface between the Al alloy thin film and the transparent pixel electrode, and the average Ni concentration in the Ni-enriched layer is at least twice the average Ni concentration in the Al alloy. The source-drain electrode according to 8 or 9. 前記透明画素電極は、酸化インジウム錫(ITO)または酸化インジウム亜鉛(IZO)から形成されている請求項1〜10のいずれかに記載のソース−ドレイン電極。   The source-drain electrode according to claim 1, wherein the transparent pixel electrode is made of indium tin oxide (ITO) or indium zinc oxide (IZO). 請求項1〜11のいずれかに記載のソース−ドレイン電極を備えた薄膜トランジスタ基板。   A thin film transistor substrate comprising the source-drain electrode according to claim 1. 請求項12に記載の薄膜トランジスタ基板を備えた表示デバイス。   A display device comprising the thin film transistor substrate according to claim 12. 請求項12に記載の薄膜トランジスタ基板を製造する方法であって、
薄膜トランジスタの半導体層が形成された基板を用意する工程(a)と、
前記薄膜トランジスタの半導体層上に前記Al合金の薄膜を形成する工程(b)と、
前記Al合金の薄膜上にシリコン窒化膜を堆積する工程(c)と、を含み、
前記工程(c)は、100℃以上300℃以下の温度で加熱する工程を含む、薄膜トランジスタ基板の製造方法。
A method of manufacturing the thin film transistor substrate according to claim 12,
A step (a) of preparing a substrate on which a semiconductor layer of a thin film transistor is formed;
Forming a thin film of the Al alloy on the semiconductor layer of the thin film transistor;
And (c) depositing a silicon nitride film on the Al alloy thin film,
The said process (c) is a manufacturing method of a thin-film transistor substrate including the process heated at the temperature of 100 to 300 degreeC.
前記工程(b)はスパッタリング法を含む、請求項14に記載の薄膜トランジスタ基板の製造方法。   The method of manufacturing a thin film transistor substrate according to claim 14, wherein the step (b) includes a sputtering method.
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Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009091004A1 (en) * 2008-01-16 2009-07-23 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho Thin film transistor substrate and display device
JP2009282514A (en) * 2008-04-24 2009-12-03 Kobe Steel Ltd Al ALLOY FILM FOR DISPLAY DEVICE, DISPLAY DEVICE, AND SPUTTERING TARGET
US7683370B2 (en) * 2005-08-17 2010-03-23 Kobe Steel, Ltd. Source/drain electrodes, transistor substrates and manufacture methods, thereof, and display devices
JP2011018721A (en) * 2009-07-08 2011-01-27 Casio Computer Co Ltd Method of manufacturing thin-film transistor panel
WO2012086540A1 (en) * 2010-12-21 2012-06-28 シャープ株式会社 Thin-film transistor and method for manufacturing thin-film transistor
KR101182013B1 (en) 2010-06-29 2012-09-11 가부시키가이샤 고베 세이코쇼 Thin film transistor substrate and display device having the thin film transistor substrate
JPWO2011074215A1 (en) * 2009-12-14 2013-04-25 パナソニック株式会社 Wavelength conversion laser light source, optical element, and image display device
KR101386194B1 (en) * 2007-06-22 2014-04-18 삼성디스플레이 주식회사 Display panel and manufacturing method of the same
KR20160064235A (en) 2011-09-28 2016-06-07 가부시키가이샤 고베 세이코쇼 Wiring structure for display device
US9405163B2 (en) 2014-09-02 2016-08-02 Samsung Display Co., Ltd. Thin film transistor substrate and display panel having the same
JP2016178299A (en) * 2015-03-17 2016-10-06 株式会社半導体エネルギー研究所 Semiconductor device, method for manufacturing the semiconductor device, or display device having the semiconductor device
US11296121B2 (en) 2008-07-31 2022-04-05 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and method for manufacturing the same

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11284195A (en) * 1998-03-31 1999-10-15 Mitsubishi Electric Corp Thin film transistor and liquid crystal display device using the thin film transistor
JP2004055842A (en) * 2002-07-19 2004-02-19 Kobe Steel Ltd Semiconductor device electrode / wiring, semiconductor device electrode film/ wiring film and sputtering target for forming aluminum alloy thin film
JP2004214606A (en) * 2002-12-19 2004-07-29 Kobe Steel Ltd Display device, method of manufacturing the same, and sputtering target
JP2004363556A (en) * 2003-05-13 2004-12-24 Mitsui Mining & Smelting Co Ltd Semiconductor element

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11284195A (en) * 1998-03-31 1999-10-15 Mitsubishi Electric Corp Thin film transistor and liquid crystal display device using the thin film transistor
JP2004055842A (en) * 2002-07-19 2004-02-19 Kobe Steel Ltd Semiconductor device electrode / wiring, semiconductor device electrode film/ wiring film and sputtering target for forming aluminum alloy thin film
JP2004214606A (en) * 2002-12-19 2004-07-29 Kobe Steel Ltd Display device, method of manufacturing the same, and sputtering target
JP2004363556A (en) * 2003-05-13 2004-12-24 Mitsui Mining & Smelting Co Ltd Semiconductor element

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7683370B2 (en) * 2005-08-17 2010-03-23 Kobe Steel, Ltd. Source/drain electrodes, transistor substrates and manufacture methods, thereof, and display devices
KR101386194B1 (en) * 2007-06-22 2014-04-18 삼성디스플레이 주식회사 Display panel and manufacturing method of the same
JP2009194372A (en) * 2008-01-16 2009-08-27 Kobe Steel Ltd Thin film transistor substrate and display device
KR101124929B1 (en) * 2008-01-16 2012-03-27 가부시키가이샤 고베 세이코쇼 Thin film transistor substrate and display device
US8217397B2 (en) 2008-01-16 2012-07-10 Kobe Steel, Ltd. Thin film transistor substrate and display device
WO2009091004A1 (en) * 2008-01-16 2009-07-23 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho Thin film transistor substrate and display device
JP2009282514A (en) * 2008-04-24 2009-12-03 Kobe Steel Ltd Al ALLOY FILM FOR DISPLAY DEVICE, DISPLAY DEVICE, AND SPUTTERING TARGET
US11296121B2 (en) 2008-07-31 2022-04-05 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and method for manufacturing the same
US12068329B2 (en) 2008-07-31 2024-08-20 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and method for manufacturing the same
JP2011018721A (en) * 2009-07-08 2011-01-27 Casio Computer Co Ltd Method of manufacturing thin-film transistor panel
JPWO2011074215A1 (en) * 2009-12-14 2013-04-25 パナソニック株式会社 Wavelength conversion laser light source, optical element, and image display device
KR101182013B1 (en) 2010-06-29 2012-09-11 가부시키가이샤 고베 세이코쇼 Thin film transistor substrate and display device having the thin film transistor substrate
WO2012086540A1 (en) * 2010-12-21 2012-06-28 シャープ株式会社 Thin-film transistor and method for manufacturing thin-film transistor
KR20160064235A (en) 2011-09-28 2016-06-07 가부시키가이샤 고베 세이코쇼 Wiring structure for display device
US9405163B2 (en) 2014-09-02 2016-08-02 Samsung Display Co., Ltd. Thin film transistor substrate and display panel having the same
JP2016178299A (en) * 2015-03-17 2016-10-06 株式会社半導体エネルギー研究所 Semiconductor device, method for manufacturing the semiconductor device, or display device having the semiconductor device

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