JP2010238800A - Al ALLOY FILM FOR DISPLAY, THIN FILM TRANSISTOR SUBSTRATE AND DISPLAY - Google Patents
Al ALLOY FILM FOR DISPLAY, THIN FILM TRANSISTOR SUBSTRATE AND DISPLAY Download PDFInfo
- Publication number
- JP2010238800A JP2010238800A JP2009083110A JP2009083110A JP2010238800A JP 2010238800 A JP2010238800 A JP 2010238800A JP 2009083110 A JP2009083110 A JP 2009083110A JP 2009083110 A JP2009083110 A JP 2009083110A JP 2010238800 A JP2010238800 A JP 2010238800A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- alloy film
- alloy
- group
- atomic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000010408 film Substances 0.000 title claims abstract description 211
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 130
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims abstract description 36
- 239000010409 thin film Substances 0.000 title claims abstract description 18
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 29
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 24
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 22
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 22
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 21
- 229910052702 rhenium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 21
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 229910052688 Gadolinium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 claims description 39
- 238000005477 sputtering target Methods 0.000 claims description 10
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 abstract description 33
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 abstract description 29
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 22
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 6
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 37
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 25
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 25
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 21
- 230000003405 preventing effect Effects 0.000 description 16
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 14
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 14
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 14
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 14
- 230000009471 action Effects 0.000 description 9
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 9
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 9
- 229910000946 Y alloy Inorganic materials 0.000 description 8
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 8
- 229910000858 La alloy Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 description 7
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 6
- 229910001362 Ta alloys Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 230000008859 change Effects 0.000 description 5
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 5
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 4
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 4
- 238000000879 optical micrograph Methods 0.000 description 4
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 4
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 4
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000002845 discoloration Methods 0.000 description 3
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 3
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 3
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 3
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 3
- -1 silicide compound Chemical class 0.000 description 3
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910018125 Al-Si Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910018520 Al—Si Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 2
- 238000005268 plasma chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 2
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 2
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 2
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 2
- 229910018518 Al—Ni—La Inorganic materials 0.000 description 1
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000691 Re alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000676 Si alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001093 Zr alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000000280 densification Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000012489 doughnuts Nutrition 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 229910003437 indium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N indium(iii) oxide Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[In+3].[In+3] PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 238000007733 ion plating Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 239000003870 refractory metal Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000001004 secondary ion mass spectrometry Methods 0.000 description 1
- FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N silicide(4-) Chemical compound [Si-4] FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009718 spray deposition Methods 0.000 description 1
- 229910002058 ternary alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YVTHLONGBIQYBO-UHFFFAOYSA-N zinc indium(3+) oxygen(2-) Chemical compound [O--].[Zn++].[In+3] YVTHLONGBIQYBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Liquid Crystal (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
- Thin Film Transistor (AREA)
Abstract
Description
本発明は、表示装置用Ａｌ合金膜、薄膜トランジスタ基板および表示装置に関するものである。詳細には、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、好ましくは更に透明導電膜と直接接続することも可能な表示装置用Ａｌ合金膜に関するものである。本発明のＡｌ合金膜は、例えば、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイなどのフラットパネルディスプレイ（表示装置）などに適用することができる。 The present invention relates to an Al alloy film for a display device, a thin film transistor substrate, and a display device. Specifically, the present invention relates to an Al alloy film for a display device that can be directly connected to a semiconductor layer of a thin film transistor, and preferably can be directly connected to a transparent conductive film. The Al alloy film of the present invention can be applied to, for example, flat panel displays (display devices) such as liquid crystal displays and organic EL displays.
液晶ディスプレイなどのアクティブマトリクス型の液晶表示装置においては、薄膜トランジスタ：Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ（以下「ＴＦＴ」という）がスイッチング素子として用いられる。図１に従来のＴＦＴ基板の基本的な構造を示す。図１に示すように、ＴＦＴ素子は、ガラス基板１上に形成されたＴＦＴのオン・オフを制御するゲート電極２と、ゲート絶縁膜３を介して設けられた半導体シリコン層４と、それに接続するドレイン電極５とソース電極６とを有する。ドレイン電極５には、更に液晶表示部の画素電極に使用される透明導電膜（透明画素電極）７が接続される。ゲート電極２や、ドレイン電極５およびソース電極６に用いられる配線金属には、電気抵抗（比抵抗）が低く、加工が容易であるなどの理由により、Ａｌ合金が汎用されている。 In an active matrix liquid crystal display device such as a liquid crystal display, a thin film transistor (hereinafter referred to as “TFT”) is used as a switching element. FIG. 1 shows a basic structure of a conventional TFT substrate. As shown in FIG. 1, the TFT element includes a gate electrode 2 for controlling on / off of a TFT formed on a glass substrate 1, a semiconductor silicon layer 4 provided via a gate insulating film 3, and a connection to the gate electrode 2. The drain electrode 5 and the source electrode 6 are provided. The drain electrode 5 is further connected with a transparent conductive film (transparent pixel electrode) 7 used for the pixel electrode of the liquid crystal display unit. As the wiring metal used for the gate electrode 2, the drain electrode 5, and the source electrode 6, an Al alloy is widely used because of its low electrical resistance (specific resistance) and easy processing.
従来、Ａｌ合金配線（Ａｌ合金膜）と透明導電膜７との界面、及び／又はＡｌ合金膜とＴＦＴの半導体シリコン層４との界面には、これらが直接接触しないよう、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｗ等の高融点金属からなるバリアメタル層１１を設けていた。バリアメタル層１１を介在させずにＡｌ合金膜をＴＦＴの半導体層に直接接続させると、その後の工程（例えば、ＴＦＴの上に形成する絶縁層などの成膜工程や、シンタリングやアニーリングなどの熱工程など）における熱履歴によって、Ａｌが半導体層中に拡散してＴＦＴ特性が低下したり、Ａｌ合金の電気抵抗が増大するためである。例えば、Ａｌ合金膜の形成後、ＣＶＤ法などによってシリコン窒化膜（保護膜）が約１００〜３００℃の温度で成膜されるが、Ａｌは非常に酸化され易いため、バリアメタル層１１がないと、Ａｌ合金膜の表面にヒロックと呼ばれるコブ状の突起が形成され、画面の表示品位が低下するなどの問題が生じる。また、バリアメタル層１１がないと、液晶表示装置の成膜工程で生じる酸素や成膜時に添加する酸素などによってＡｌが容易に酸化され、Ａｌ合金膜と透明導電膜（画素電極）との界面や、Ａｌ合金膜と半導体層との界面にＡｌ酸化物の絶縁層が生成し、接触抵抗（コンタクト抵抗）が増大することもある。 Conventionally, Mo, Cr, Ti are not directly contacted with the interface between the Al alloy wiring (Al alloy film) and the transparent conductive film 7 and / or the interface between the Al alloy film and the semiconductor silicon layer 4 of the TFT. The barrier metal layer 11 made of a refractory metal such as W or W is provided. When the Al alloy film is directly connected to the TFT semiconductor layer without the barrier metal layer 11 interposed, subsequent processes (for example, a film forming process such as an insulating layer formed on the TFT, a sintering process, an annealing process, etc.) This is because Al is diffused into the semiconductor layer due to the thermal history in the thermal process or the like and TFT characteristics are deteriorated, or the electrical resistance of the Al alloy is increased. For example, after the formation of the Al alloy film, a silicon nitride film (protective film) is formed at a temperature of about 100 to 300 ° C. by CVD or the like. However, since Al is very easily oxidized, there is no barrier metal layer 11. Then, bump-like protrusions called hillocks are formed on the surface of the Al alloy film, which causes problems such as deterioration in display quality of the screen. Further, without the barrier metal layer 11, Al is easily oxidized by oxygen generated in the film forming process of the liquid crystal display device or oxygen added at the time of film forming, and the interface between the Al alloy film and the transparent conductive film (pixel electrode). Alternatively, an Al oxide insulating layer may be formed at the interface between the Al alloy film and the semiconductor layer, and the contact resistance (contact resistance) may increase.
しかし、バリアメタル層１１を形成するためには、ゲート電極２やソース電極６、更にはドレイン電極５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。液晶ディスプレイの大量生産に伴い低コスト化が進むにつれて、バリアメタル層の形成に伴う製造コストの上昇や生産性の低下は軽視できなくなっている。 However, in order to form the barrier metal layer 11, in addition to the film forming sputtering apparatus necessary for forming the gate electrode 2, the source electrode 6, and the drain electrode 5, an extra film forming chamber for forming the barrier metal is provided. Must be equipped. As the cost of the liquid crystal display is reduced along with the mass production, an increase in manufacturing cost and a decrease in productivity due to the formation of the barrier metal layer cannot be neglected.
そこで、Ａｌ合金膜と半導体層との間のバリアメタル層を省略しても、ＡｌとＳｉとの相互拡散などに起因するＴＦＴ特性の低下や、電気抵抗の増大などの上記問題を解決することが可能なＳｉダイレクトコンタクト技術が提案されている（例えば特許文献１〜３）。このうち特許文献１には、Ｎｉを０．１〜６原子％含むＡｌ合金を用い、半導体層との界面にＡｌとＳｉの拡散を防止するシリサイド等のＮｉ含有析出物を形成させた技術が開示されている。また、特許文献２には、Ｎｉに、Ｓｉ及びＬａを更に含むＡｌ合金が開示されており、Ｓｉの添加によってＡｌとＳｉの相互拡散抑制効果が一層向上し、Ｌａの添加によってＡｌ−Ｎｉ−Ｓｉ合金の耐ヒロック性が向上することが記載されている。また、特許文献３には、Ａｌ合金膜と半導体層の界面に窒化層（窒素含有層）を設けることによってＡｌとＳｉの相互拡散を防止する技術が開示されている。 Therefore, even if the barrier metal layer between the Al alloy film and the semiconductor layer is omitted, the above problems such as deterioration of TFT characteristics due to interdiffusion between Al and Si and increase of electric resistance are solved. Si direct contact technology that can be used has been proposed (for example, Patent Documents 1 to 3). Among them, Patent Document 1 discloses a technique in which an Al alloy containing 0.1 to 6 atomic% of Ni is used, and Ni-containing precipitates such as silicide that prevent diffusion of Al and Si are formed at the interface with the semiconductor layer. It is disclosed. Patent Document 2 discloses an Al alloy that further contains Si and La in Ni, and the effect of suppressing the mutual diffusion of Al and Si is further improved by the addition of Si, and Al—Ni— is improved by the addition of La. It is described that the hillock resistance of the Si alloy is improved. Patent Document 3 discloses a technique for preventing interdiffusion between Al and Si by providing a nitride layer (nitrogen-containing layer) at the interface between the Al alloy film and the semiconductor layer.
一方、特許文献４〜６には、Ａｌ合金膜と透明導電膜との間のバリアメタル層を省略するＩＴＯダイレクトコンタクト技術として、Ｎｉなどの合金成分を含有するＡｌ合金が開示されている。 On the other hand, Patent Documents 4 to 6 disclose an Al alloy containing an alloy component such as Ni as an ITO direct contact technique that omits the barrier metal layer between the Al alloy film and the transparent conductive film.
本発明の目的は、Ａｌ合金膜とＴＦＴの半導体層との間のバリアメタル層を省略可能な新規のＳｉダイレクトコンタクト技術を提供することにある。詳細には、Ａｌ合金膜をＴＦＴの半導体層と直接接続しても、ＡｌとＳｉの相互拡散を防止でき、良好なＴＦＴ特性が得られると共に、ＴＦＴの製造工程でＡｌ合金膜に約１００〜３００℃の熱履歴が加わった場合でも、低い電気抵抗と優れた耐熱性が得られる新規なＳｉダイレクトコンタクト技術を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a novel Si direct contact technique capable of omitting a barrier metal layer between an Al alloy film and a semiconductor layer of a TFT. Specifically, even if the Al alloy film is directly connected to the semiconductor layer of the TFT, the mutual diffusion of Al and Si can be prevented, and excellent TFT characteristics can be obtained. An object of the present invention is to provide a novel Si direct contact technology that can provide low electrical resistance and excellent heat resistance even when a thermal history of 300 ° C. is applied.
本発明の他の目的は、好ましくは、上記Ａｌ合金膜を透明導電膜と直接接続しても、低い電気抵抗を維持でき、良好な耐熱性が確保される新規なＩＴＯダイレクトコンタクト技術を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a novel ITO direct contact technique that can maintain low electrical resistance and ensure good heat resistance even when the Al alloy film is directly connected to the transparent conductive film. There is.
本発明の更に他の目的は、上記Ｓｉダイレクトコンタクト技術またはＩＴＯダイレクトコンタクト技術に好適に用いられるスパッタリングターゲットを提供することにある。 Still another object of the present invention is to provide a sputtering target suitably used for the Si direct contact technology or the ITO direct contact technology.
上記課題を達成することができた本発明の表示装置用Ａｌ合金膜は、表示装置の基板上で、薄膜トランジスタの半導体層と直接接続されるＡｌ合金膜であって、上記Ａｌ合金膜は、Ｇｅを０．１〜４原子％；Ｌａ、ＧｄおよびＮｄよりなる群から選ばれる少なくとも１種を０．１〜１原子％；並びにＴａ、Ｎｂ、Ｒｅ、ＺｒおよびＴｉよりなる群から選ばれる少なくとも１種を含有するところに要旨を有している。 An Al alloy film for a display device of the present invention that has achieved the above-described object is an Al alloy film that is directly connected to a semiconductor layer of a thin film transistor on a substrate of the display device. 0.1 to 4 atom%; at least one selected from the group consisting of La, Gd and Nd is 0.1 to 1 atom%; and at least 1 selected from the group consisting of Ta, Nb, Re, Zr and Ti It has a gist where it contains seeds.
好ましい実施形態において、上記Ａｌ合金膜は、更にＮｉおよび／またはＣｏを０．１〜６原子％含有する。 In a preferred embodiment, the Al alloy film further contains 0.1 to 6 atomic% of Ni and / or Co.
好ましい実施形態において、上記Ａｌ合金膜は、Ｔａ、Ｎｂ、Ｒｅ、ＺｒおよびＴｉよりなる群から選ばれる少なくとも１種を０．０５〜２原子％含有する。 In a preferred embodiment, the Al alloy film contains 0.05 to 2 atom% of at least one selected from the group consisting of Ta, Nb, Re, Zr and Ti.
好ましい実施形態において、上記半導体層は多結晶シリコンまたはアモルファスシリコンである。 In a preferred embodiment, the semiconductor layer is polycrystalline silicon or amorphous silicon.
好ましい実施形態において、上記Ａｌ合金膜は、更に透明導電膜と直接接続されている。 In a preferred embodiment, the Al alloy film is further directly connected to the transparent conductive film.
本発明には、上記の表示装置用Ａｌ合金膜を有する薄膜トランジスタ基板や、上記の薄膜トランジスタ基板を備えた表示装置も包含される。 The present invention includes a thin film transistor substrate having the Al alloy film for a display device described above and a display device including the thin film transistor substrate described above.
また、上記課題を達成することができた本発明に係るＡｌ合金膜形成用のスパッタリングターゲットは、Ｇｅを０．１〜４原子％；Ｌａ、ＧｄおよびＮｄよりなる群から選ばれる少なくとも１種を０．１〜１原子％；並びにＴａ、Ｎｂ、Ｒｅ、ＺｒおよびＴｉよりなる群から選ばれる少なくとも１種を含有するところに要旨を有している。 Moreover, the sputtering target for forming an Al alloy film according to the present invention, which has achieved the above-mentioned problems, contains at least one selected from the group consisting of 0.1 to 4 atomic% Ge; La, Gd, and Nd. 0.1 to 1 atom%; and at least one selected from the group consisting of Ta, Nb, Re, Zr and Ti.
好ましい実施形態において、上記スパッタリングターゲットは、更にＮｉおよび／またはＣｏを０．１〜６原子％含有するＡｌ合金からなる。 In a preferred embodiment, the sputtering target is further made of an Al alloy containing 0.1 to 6 atomic% of Ni and / or Co.
好ましい実施形態において、上記スパッタリングターゲットは、Ｔａ、Ｎｂ、Ｒｅ、ＺｒおよびＴｉよりなる群から選ばれる少なくとも１種を０．０５〜２原子％含有するＡｌ合金からなる。 In a preferred embodiment, the sputtering target is made of an Al alloy containing 0.05 to 2 atom% of at least one selected from the group consisting of Ta, Nb, Re, Zr and Ti.
本発明では、ＴＦＴの半導体層との直接接続が可能な配線用Ａｌ合金膜として、Ｇｅと、Ｌａ、ＧｄおよびＮｄよりなる群（以下「グループＸ」と略称する）から選ばれる少なくとも１種と、Ｔａ、Ｎｂ、Ｒｅ、ＺｒおよびＴｉよりなる群（以下「グループＹ」と略称する）から選ばれる少なくとも１種とを含有するＡｌ−Ｇｅ−Ｘ−Ｙ合金膜を使用しているため、Ａｌ合金膜と半導体層との界面におけるＡｌとＳｉとの相互拡散防止、および低い電気抵抗を達成できると共に、耐熱性も高められる。そのため、本発明のＡｌ合金膜を用いれば、表示品位の信頼性および耐熱性に優れた薄膜トランジスタ基板を提供することができる。 In the present invention, the Al alloy film for wiring that can be directly connected to the semiconductor layer of the TFT is at least one selected from the group consisting of Ge and La, Gd, and Nd (hereinafter abbreviated as “Group X”). , Ta, Nb, Re, Zr, and Ti (hereinafter, abbreviated as “group Y”) are used, and an Al—Ge—X—Y alloy film containing at least one selected from the group is used. While preventing the mutual diffusion of Al and Si at the interface between the alloy film and the semiconductor layer and achieving low electric resistance, the heat resistance is also improved. Therefore, if the Al alloy film of the present invention is used, a thin film transistor substrate excellent in display quality reliability and heat resistance can be provided.
更に上記Ａｌ合金膜に、Ｎｉおよび／またはＣｏ（以下「グループＺ」と略称する）を含有するＡｌ−Ｇｅ−Ｘ−Ｙ−Ｚ合金膜を使用すれば、ＡｌとＳｉの相互拡散が一層抑制されると共に、Ａｌ合金膜と半導体層との接触抵抗や、Ａｌ合金膜と透明導電膜との接触抵抗が低減［←1)］され、Ａｌ合金膜と、半導体層および／または透明導電膜との界面の安定性が更に向上する。 Furthermore, if an Al—Ge—XYZ alloy film containing Ni and / or Co (hereinafter abbreviated as “Group Z”) is used for the Al alloy film, the mutual diffusion of Al and Si is further suppressed. In addition, the contact resistance between the Al alloy film and the semiconductor layer and the contact resistance between the Al alloy film and the transparent conductive film are reduced [← 1)], and the Al alloy film, the semiconductor layer and / or the transparent conductive film are reduced. The stability of the interface is further improved.
本発明は、ＴＦＴの半導体層とＡｌ合金膜との間のバリアメタル層を省略することが可能なＳｉダイレクトコンタクト技術に関し、ソース−ドレイン電極などの配線用Ａｌ合金として、Ａｌ−Ｇｅ−Ｘ−Ｙ合金膜（グループＸ：Ｌａ、ＧｄおよびＮｄ、グループＹ：Ｔａ、Ｎｂ、Ｒｅ、ＺｒおよびＴｉ）を用いたところに特徴を有している。 The present invention relates to a Si direct contact technology in which a barrier metal layer between a TFT semiconductor layer and an Al alloy film can be omitted. As an Al alloy for wiring such as a source-drain electrode, Al—Ge—X— It is characterized by the use of Y alloy films (group X: La, Gd and Nd, group Y: Ta, Nb, Re, Zr and Ti).
詳細には、本発明は、Ａｌ−Ｇｅ−Ｘ合金において、ＡｌとＳｉとの相互拡散を一層抑制することが可能な第４の元素（グループＹの元素）の種類を特定したところに最大の特徴がある。本発明において、Ｓｉダイレクトコンタクトに用いられるＡｌ合金膜として、特にＡｌ−Ｇｅ−Ｘ合金の３元系合金膜に着目したのは、ＧｅはＳｉとＡｌとの相互拡散防止に極めて有用な元素であり、また、グループＸに属するＬａ、Ｇｄ、Ｎｄの元素は、耐熱性向上元素として知られている希土類元素のなかでも特にヒロックの生成防止効果が大きいからである。後記する実施例で実証したように、Ａｌ−Ｇｅ−Ｘ合金におけるＡｌ−Ｓｉ相互拡散抑制効果を一層高めるためには、Ａｌ−Ｓｉ相互拡散防止作用などが知られている元素のなかでも特に、本発明で規定するグループＹの元素（Ｔａ、Ｎｂ、Ｒｅ、ＺｒおよびＴｉ）を用いることが極めて有用であり、上記グループＹ以外の元素は、Ａｌ−Ｇｅ−Ｘ合金に限って言えば、上記効果に劣るか、または、上記効果を有するが当該Ａｌ−Ｇｅ−Ｘ合金の電気抵抗を増大させることが初めて明らかになった。 Specifically, the present invention is the largest in the case where the type of the fourth element (group Y element) capable of further suppressing interdiffusion between Al and Si in the Al—Ge—X alloy is specified. There are features. In the present invention, as the Al alloy film used for the Si direct contact, the attention was focused on the ternary alloy film of Al-Ge-X alloy. Ge is an extremely useful element for preventing mutual diffusion between Si and Al. In addition, the elements of La, Gd, and Nd belonging to group X are particularly effective in preventing the generation of hillocks among the rare earth elements known as heat resistance improving elements. As demonstrated in the examples described later, in order to further enhance the Al-Si interdiffusion suppression effect in the Al-Ge-X alloy, among the elements known to have an Al-Si interdiffusion prevention effect, It is extremely useful to use group Y elements (Ta, Nb, Re, Zr and Ti) defined in the present invention, and the elements other than group Y are limited to Al—Ge—X alloys. It has been revealed for the first time that the electrical resistance of the Al—Ge—X alloy is inferior or ineffective.
例えば、前述した特許文献１〜３は、本発明と同様、Ｓｉダイレクトコンタクト技術に関するものであるが、このうち特許文献１には、ＳｉとＡｌの相互拡散防止作用に寄与する元素として、「グループα」の元素が開示されている。このグループαは、本発明で規定するグループＸの元素と、更にＶ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｗの元素とから構成されている。また、特許文献３には、ヒロック抑制元素として「グループＸ１」の元素が開示されている。このグループＸ１は、本発明で規定するグループＸと、更にＶ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｗの元素から構成されている。ところが、本発明者らによる多くの基礎実験によれば、上記「グループα」の元素や上記「グループＸ１」の元素のうち、本発明で規定する「グループＹ」以外の元素（Ｖ、Ｍｏなど）は、Ａｌ−Ｇｅ−Ｘ合金のＡｌ−Ｓｉ相互拡散防止抑制効果に劣るか、またはＡｌ合金の電気抵抗を増大させてしまうことが判明した。すなわち、上記「グループα」の元素や上記「グループＸ１」の元素は、特許文献１や特許文献３に開示されているＡｌ合金との関係では、良好な作用を発揮するものであるが、本発明で特定した「Ａｌ−Ｇｅ−Ｘ合金」においては、その作用が有効に発揮されず、逆に、高温での安定性などが阻害されてＴＦＴ素子の信頼性が損なわれてしまうことが判明した。本発明は、このような基礎実験に基づき、Ａｌ−Ｇｅ−Ｘ−Ｙ合金の種類を特定した次第である。 For example, Patent Documents 1 to 3 described above relate to the Si direct contact technology as in the present invention. Among them, Patent Document 1 describes “Group” as an element contributing to the interdiffusion prevention effect of Si and Al. The element “α” is disclosed. This group α is composed of group X elements defined in the present invention and further elements of V, Mo, Hf, and W. Patent Document 3 discloses an element of “Group X1” as a hillock suppressing element. This group X1 is composed of the group X defined in the present invention and further elements of V, Mo, Hf, and W. However, according to many basic experiments by the present inventors, among the elements of “Group α” and “Group X1”, elements other than “Group Y” defined by the present invention (V, Mo, etc.) ) Was found to be inferior in the Al—Si—X interdiffusion prevention inhibiting effect of the Al—Ge—X alloy or increase the electrical resistance of the Al alloy. That is, the element of “Group α” and the element of “Group X1” exhibit a good effect in relation to the Al alloy disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 3, In the “Al—Ge—X alloy” specified in the invention, it has been found that its function is not exhibited effectively, and conversely, stability at high temperatures is disturbed and the reliability of the TFT element is impaired. did. The present invention is based on the identification of the type of Al—Ge—XY alloy based on such basic experiments.
また、本発明で規定するグループＺの元素（Ｎｉ及び／又はＣｏ）は、上記Ａｌ−Ｇｅ−Ｘ−Ｙ合金におけるＡｌとＳｉとの相互拡散を更に一層防止するのに有用であることも、本発明者の実験結果によって判明した（後記する実施例を参照）。グループＺの元素は、これまでにも、Ｓｉダイレクトコンタクト用Ａｌ合金膜に用いられており、Ｎｉが上記作用を有していることは知られていたが、本発明で規定するＡｌ−Ｇｅ−Ｘ−Ｙ合金においても、同様の作用が有効に発揮されることが判明し、本発明で選択元素として規定した次第である。 In addition, the group Z element (Ni and / or Co) defined in the present invention is useful for further preventing interdiffusion between Al and Si in the Al-Ge-XY alloy. It became clear by the experiment result of the present inventor (see the examples described later). The elements of group Z have been used in Al alloy films for Si direct contact so far, and it has been known that Ni has the above action, but Al—Ge— as defined in the present invention. It has been found that the same action is effectively exhibited in the XY alloy, and it is as soon as it is defined as the selective element in the present invention.
以下、本発明のＡｌ合金膜を構成する元素について、詳しく説明する。 Hereinafter, the elements constituting the Al alloy film of the present invention will be described in detail.
Ｇｅは、Ａｌ合金膜の結晶を微細化し、結晶粒界で原子の動きを止めることによって、ＡｌとＳｉとの相互拡散を抑制する作用を有する。このような作用を充分に発揮させるために、Ｇｅ量は、おおむね、０．１原子％以上、好ましくは０．２原子％以上、より好ましくは０．４原子％以上である。しかしＧｅ量が過剰であると、材料コストが増大する。そこでＧｅ量は、おおむね、４原子％以下、好ましくは２原子％以下、より好ましくは１原子％以下である。 Ge has the effect of suppressing interdiffusion between Al and Si by refining the crystals of the Al alloy film and stopping the movement of atoms at the grain boundaries. In order to sufficiently exhibit such an action, the amount of Ge is generally 0.1 atomic% or more, preferably 0.2 atomic% or more, more preferably 0.4 atomic% or more. However, if the amount of Ge is excessive, the material cost increases. Therefore, the Ge amount is generally 4 atomic% or less, preferably 2 atomic% or less, more preferably 1 atomic% or less.
グループＸの元素（Ｌａ、Ｇｄ、Ｎｄ）は、Ａｌ合金膜表面のヒロック生成を防止し、耐熱性を向上させる作用を有する。グループＸの元素は単独で含まれていても良いし、２種以上が含まれていても良い。このような作用を充分に発揮させるためにグループＸの元素の合計量は、通常０．１原子％以上、好ましくは０．２原子％以上である。しかしグループＸの元素の合計量が過剰になると、Ａｌ合金膜は、その電気抵抗が大きくなり、薄膜トランジスタの性能が低下する。そこでグループＸの元素の合計量は、おおむね、１原子％以下、好ましくは０．６原子％以下、より好ましくは０．４原子％以下である。グループＸの元素のうち、好ましいのはＬａ、Ｎｄであり、より好ましくはＮｄである。 Group X elements (La, Gd, Nd) have the effect of preventing the generation of hillocks on the surface of the Al alloy film and improving the heat resistance. Group X elements may be included singly or in combination of two or more. In order to sufficiently exhibit such an action, the total amount of group X elements is usually 0.1 atomic% or more, preferably 0.2 atomic% or more. However, if the total amount of group X elements is excessive, the Al alloy film has an increased electrical resistance, which degrades the performance of the thin film transistor. Therefore, the total amount of Group X elements is generally 1 atomic% or less, preferably 0.6 atomic% or less, more preferably 0.4 atomic% or less. Of group X elements, preferred are La and Nd, and more preferred is Nd.
グループＹの元素（Ｔａ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｚｒ、Ｔｉ）は、本発明のＡｌ−Ｇｅ−Ｘ−Ｙ合金膜を最も特徴付ける成分であり、Ａｌ−Ｇｅ−Ｘ合金におけるＡｌとＳｉとの相互拡散を一層抑制し得る元素として、多数の元素のなかから選択されたものである。グループＹの元素による上記作用は、Ａｌ合金膜と半導体層との界面にシリサイド化合物の層が形成されてＳｉ原子およびＡｌ原子の拡散バリアとして機能することによって発揮されると考えられる。グループＹの元素は単独でも用いても良いし、２種以上を併用しても良い。グループＹの元素のうち、好ましいのはＴａ、Ｚｒ、Ｔｉであり、より好ましくはＴａである。 Group Y elements (Ta, Nb, Re, Zr, Ti) are the most characteristic components of the Al—Ge—X—Y alloy film of the present invention, and interdiffusion between Al and Si in the Al—Ge—X alloy. As an element that can suppress further, it is selected from a large number of elements. It is considered that the above-described action by the group Y element is exhibited by forming a silicide compound layer at the interface between the Al alloy film and the semiconductor layer and functioning as a diffusion barrier for Si atoms and Al atoms. Group Y elements may be used alone or in combination of two or more. Of the elements of group Y, Ta, Zr, and Ti are preferable, and Ta is more preferable.
上記シリサイド化合物の生成量を充分に確保し、高温での安定性や表示品位の信頼性を高めるためには、グループＹに属する元素の合計量を、適切に制御することが好ましい。具体的には、グループＹの元素（Ｔａ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｚｒ、Ｔｉ）の合計量は、好ましくは０．０５原子％以上（より好ましくは０．３原子％以上、更に好ましくは０．５原子％以上）であり、好ましくは２原子％以下（より好ましくは１．５原子％以下、更に好ましくは１．２原子％以下）である。 In order to secure a sufficient amount of the silicide compound and increase the stability at high temperature and the reliability of display quality, it is preferable to appropriately control the total amount of elements belonging to the group Y. Specifically, the total amount of group Y elements (Ta, Nb, Re, Zr, Ti) is preferably 0.05 atomic% or more (more preferably 0.3 atomic% or more, and still more preferably 0.5 Atomic percent or more), preferably 2 atomic percent or less (more preferably 1.5 atomic percent or less, still more preferably 1.2 atomic percent or less).
本発明で用いるＡｌ合金膜の基本成分は上記の通りであり、残部はＡｌおよび不可避不純物である。更にＡｌ合金膜は、本発明の効果を阻害しない範囲で、他の選択成分（合金元素）を含んでいても良い。 The basic components of the Al alloy film used in the present invention are as described above, and the balance is Al and inevitable impurities. Furthermore, the Al alloy film may contain other selective components (alloy elements) as long as the effects of the present invention are not impaired.
例えば、Ａｌ−Ｇｅ−Ｘ−Ｙ合金におけるＡｌとＳｉの相互拡散抑制作用を一層高める目的で、更にグループＺの元素（Ｎｉ、Ｃｏ）を含有するＡｌ−Ｇｅ−Ｘ−Ｙ−Ｚ合金膜を用いても良い。グループＺの元素による上記作用は、Ａｌ合金膜と半導体層との界面に濃化してシリサイド化合物層を形成することによって発揮されると考えられる。また、グループＺの元素は、Ａｌ合金膜と、半導体層および／または透明導電膜との接触抵抗を低減する作用を有している。グループＺの元素は、単独で添加しても良いし、両方を用いても良い。グループＺの元素のうち、好ましいのはＮｉである。 For example, an Al—Ge—X—Y—Z alloy film further containing a group Z element (Ni, Co) for the purpose of further enhancing the interdiffusion suppression effect between Al and Si in an Al—Ge—XY alloy. It may be used. It is considered that the above-described action by the group Z element is exhibited by concentration at the interface between the Al alloy film and the semiconductor layer to form a silicide compound layer. The element of group Z has an action of reducing contact resistance between the Al alloy film and the semiconductor layer and / or the transparent conductive film. Group Z elements may be added alone or in combination. Of the elements in group Z, Ni is preferred.
これらの作用を充分に発揮させるために、グループＺの元素の合計量は、好ましくは０．１原子％以上、より好ましくは０．５原子％以上、更に好ましくは１．０原子％以上である。しかしグループＺの元素量が過剰になると、Ａｌ合金膜は、その電気抵抗が大きくなり、配線材料として適さなくなる。そこでグループＺの元素の合計量は、６原子％以下、より好ましくは４原子％以下、更に好ましくは３原子％以下である。 In order to sufficiently exert these actions, the total amount of elements of group Z is preferably 0.1 atomic% or more, more preferably 0.5 atomic% or more, and further preferably 1.0 atomic% or more. . However, when the element amount of group Z becomes excessive, the Al alloy film has an increased electric resistance and is not suitable as a wiring material. Therefore, the total amount of group Z elements is 6 atomic% or less, more preferably 4 atomic% or less, and still more preferably 3 atomic% or less.
本発明のＡｌ合金膜は、スパッタリング法にてスパッタリングターゲット（以下「ターゲット」ということがある）を用いて形成することが好ましい。イオンプレーティング法や電子ビーム蒸着法、真空蒸着法で形成された薄膜よりも、成分や膜厚の膜面内均一性に優れた薄膜を容易に形成できるからである。 The Al alloy film of the present invention is preferably formed by a sputtering method using a sputtering target (hereinafter sometimes referred to as “target”). This is because a thin film having excellent in-plane uniformity of components and film thickness can be easily formed as compared with a thin film formed by ion plating, electron beam vapor deposition or vacuum vapor deposition.
好ましいスパッタリング条件は、以下のとおりである。 Preferred sputtering conditions are as follows.
また、上記スパッタリング法を用いて本発明のＡｌ合金膜を形成するには、上記ターゲットとして、本発明のＡｌ合金膜と同じ組成（Ａｌ−Ｇｅ−Ｘ−Ｙ合金、好ましくはＡｌ−Ｇｅ−Ｘ−Ｙ−Ｚ合金であり、残部：Ａｌおよび不可避不純物）のＡｌ合金スパッタリングターゲットを用いることが好ましく、これにより、所望とする組成を実質的に満足するＡｌ合金膜が得られる。上記組成のターゲットも本発明の技術的範囲に包含される。 In order to form the Al alloy film of the present invention using the sputtering method, the same composition as that of the Al alloy film of the present invention (Al-Ge-XY alloy, preferably Al-Ge-X) is used as the target. It is preferable to use an Al alloy sputtering target of -Y-Z alloy, the balance: Al and inevitable impurities), whereby an Al alloy film substantially satisfying the desired composition can be obtained. Targets of the above composition are also included in the technical scope of the present invention.
上記ターゲットの形状は、スパッタリング装置の形状や構造に応じて任意の形状（角型プレート状、円形プレート状、ドーナツプレート状など）に加工したものが含まれる。 The shape of the target includes those processed into an arbitrary shape (such as a square plate shape, a circular plate shape, or a donut plate shape) according to the shape or structure of the sputtering apparatus.
上記ターゲットの製造方法としては、溶解鋳造法や粉末焼結法、スプレイフォーミング法で、Ａｌ基合金からなるインゴットを製造して得る方法や、Ａｌ基合金からなるプリフォーム（最終的な緻密体を得る前の中間体）を製造した後、該プリフォームを緻密化手段により緻密化して得られる方法などが挙げられる。 As a method for producing the above target, a method of producing an ingot made of an Al-based alloy by a melt casting method, a powder sintering method, or a spray forming method, or a preform made of an Al-based alloy (the final dense body is prepared) Examples thereof include a method obtained by producing an intermediate before being obtained) and then densifying the preform by a densification means.
（ＴＦＴ基板または表示装置）
本発明には、上記Ａｌ合金膜を含むＴＦＴ基板や、上記ＴＦＴ基板を備えた表示装置も包含される。具体的には、上記Ａｌ合金膜がＴＦＴのソース電極および／またはドレイン電極並びに信号線に用いられた表示装置；更に、ドレイン電極が透明導電膜に直接接続された表示装置；更に、上記Ａｌ合金膜がゲート電極および走査線に用いられた表示装置などが挙げられる。
(TFT substrate or display device)
The present invention includes a TFT substrate including the Al alloy film and a display device including the TFT substrate. Specifically, a display device in which the Al alloy film is used for a source electrode and / or drain electrode and a signal line of a TFT; a display device in which the drain electrode is directly connected to a transparent conductive film; and the Al alloy A display device in which a film is used for a gate electrode and a scanning line can be given.
ここで、上記ゲート電極および走査線と、上記ソース電極および／またはドレイン電極ならびに信号線は、同一組成のＡｌ合金膜であることが好ましい。 Here, it is preferable that the gate electrode and the scanning line, the source electrode and / or the drain electrode, and the signal line are Al alloy films having the same composition.
前述したとおり、本発明はＡｌ合金膜の組成を特定したところに特徴があり、Ａｌ合金膜以外の、ＴＦＴ基板や表示装置を構成する要件は特に限定されず、これらの分野で通常用いられるものを本発明でも採用することができる。 As described above, the present invention is characterized by specifying the composition of the Al alloy film, and the requirements for configuring the TFT substrate and the display device other than the Al alloy film are not particularly limited, and are usually used in these fields. Can also be employed in the present invention.
例えば、ＴＦＴ基板に用いられる半導体層としては、多結晶シリコンまたはアモルファスシリコンが挙げられる。また、ＴＦＴ基板に用いられる透明導電膜（透明画素電極）としては、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）または酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）が挙げられる。ＴＦＴ基板に用いられる基板も特に限定されず、ガラス基板またはシリコン基板などが挙げられる。 For example, the semiconductor layer used for the TFT substrate includes polycrystalline silicon or amorphous silicon. Examples of the transparent conductive film (transparent pixel electrode) used for the TFT substrate include indium tin oxide (ITO) and indium zinc oxide (IZO). The substrate used for the TFT substrate is not particularly limited, and examples thereof include a glass substrate or a silicon substrate.
本発明に係る表示装置の製造方法は特に限定されず、例えば、Ｓｉダイレクトコンタクト技術に関する前述した特許文献１〜３に記載の製造方法を参考にして、製造することができる。 The manufacturing method of the display device according to the present invention is not particularly limited. For example, the display device can be manufactured with reference to the manufacturing methods described in Patent Documents 1 to 3 relating to the Si direct contact technology.
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例によって制限されず、上記・下記の趣旨に適合し得る範囲で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。
なお以下では「原子％」を「ａｔ％」と略称する。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the present invention is not limited by the following examples, and can be implemented with modifications within a range that can meet the above and the following purposes. These are all included in the technical scope of the present invention.
Hereinafter, “atomic%” is abbreviated as “at%”.
以下の実施例では、下記方法により、熱処理後の半導体層中へのＡｌの拡散の程度、Ａｌ合金膜自体の電気抵抗（比抵抗）および透明導電膜（ＩＴＯ）とＡｌ合金膜との接触抵抗（コンタクト抵抗率）を調べた。 In the following examples, the degree of diffusion of Al into the semiconductor layer after heat treatment, the electrical resistance (specific resistance) of the Al alloy film itself, and the contact resistance between the transparent conductive film (ITO) and the Al alloy film are as follows. (Contact resistivity) was examined.
（１）熱処理後の半導体層中へのＡｌの拡散の評価
以下の評価用試料を作製し、光学顕微鏡による観察または二次イオン質量分析（ＳＩＭＳ分析）により、ＴＦＴ性能に悪影響を与えるＡｌとＳｉとの相互拡散を調べた。
(1) Evaluation of Al diffusion into semiconductor layer after heat treatment The following samples for evaluation are prepared, and Al and Si have an adverse effect on TFT performance by observation with an optical microscope or secondary ion mass spectrometry (SIMS analysis). The interdiffusion with was investigated.
まず、Ｓｉ基板を用意し、プラズマＣＶＤ法により、Ｓｉ窒化膜を膜厚１００ｎｍで形成した（基板温度：２８０℃）。次に、プラズマＣＶＤ法により、Ｓｉ窒化膜の上にＰが高濃度でドープされたｎ型のアモルファスシリコン膜（以下「ａ−Ｓｉ膜」と略称する）を膜厚４００ｎｍで形成した（基板温度：２８０℃）。 First, a Si substrate was prepared, and a Si nitride film was formed with a film thickness of 100 nm by a plasma CVD method (substrate temperature: 280 ° C.). Next, an n-type amorphous silicon film doped with P at a high concentration (hereinafter abbreviated as “a-Si film”) with a film thickness of 400 nm was formed on the Si nitride film by plasma CVD (substrate temperature). : 280 ° C).
次いで、直流スパッタリング法により、ａ−Ｓｉ膜上にＡｌ合金膜を膜厚約３００ｎｍで形成した。スパッタリング条件は、雰囲気ガスＡｒ、圧力約２ｍＴｏｒｒ、基板温度約２５℃（室温）とした。その後、フォトリソグラフィによるＡｌ合金膜のパターニングを行った。 Next, an Al alloy film having a thickness of about 300 nm was formed on the a-Si film by direct current sputtering. The sputtering conditions were an atmospheric gas Ar, a pressure of about 2 mTorr, and a substrate temperature of about 25 ° C. (room temperature). Thereafter, patterning of the Al alloy film by photolithography was performed.
パターニング後、ＴＦＴ形成プロセスを模擬した熱処理を窒素ガス雰囲気（大気圧）中２７０℃×３０分間施し、評価用の試料を作製した。 After patterning, heat treatment simulating the TFT formation process was performed in a nitrogen gas atmosphere (atmospheric pressure) at 270 ° C. for 30 minutes to prepare a sample for evaluation.
このようにして得られた評価用試料を用い、Ａｌ合金膜をリン酸・硝酸水溶液（＝「リン酸、硝酸および純水の混合溶液」）で除去した後のａ−Ｓｉ膜表面を、光学顕微鏡（倍率１，０００倍）で観察し、ａ−Ｓｉ膜表面に変色や斑点が認められないもの（即ちＡｌ原子の拡散が抑制されているもの）を○と、変色等が軽微なものを△と、明らかに変色等が起こっているものを×と判定した。 Using the evaluation sample thus obtained, the surface of the a-Si film after removing the Al alloy film with a phosphoric acid / nitric acid aqueous solution (= “mixed solution of phosphoric acid, nitric acid and pure water”) Observed with a microscope (magnification 1,000 times), and those with no discoloration or spots on the surface of the a-Si film (namely, those in which the diffusion of Al atoms is suppressed), and those with slight discoloration △, and the thing in which discoloration etc. have occurred clearly was judged as x.
また、一部の試料について、更にＳＩＭＳ分析を行なった。ＳＩＭＳ分析は、試料表面のＡｌ合金膜をリン酸・硝酸水溶液で除去した後、ａ−Ｓｉ膜表面側から行った。ＳＩＭＳ分析は、以下の測定条件で行なった：
１次イオン照射条件：照射イオンＯ2 +、加速電圧：３ｋｅＶ
２次イオン極性：正
Further, SIMS analysis was further performed on some samples. The SIMS analysis was performed from the surface side of the a-Si film after removing the Al alloy film on the sample surface with phosphoric acid / nitric acid aqueous solution. SIMS analysis was performed under the following measurement conditions:
Primary ion irradiation condition: irradiation ion O 2 + , acceleration voltage: 3 keV
Secondary ion polarity: positive
（２）Ａｌ合金膜の電気抵抗（比抵抗）の評価
直流スパッタリング法により、ガラス基板に膜厚約３００ｎｍのＡｌ合金膜を形成して評価用試料を作製した。スパッタリング条件は、雰囲気ガスＡｒ、圧力約２ｍＴｏｒｒ、基板温度約２５℃（室温）とした。また、Ａｌ合金膜の形成には、真空溶解法で作製した種々の組成のＡｌ合金ターゲットをスパッタリングターゲットとして用いた。使用したＡｌ合金ターゲットの組成は、成膜したいＡｌ合金膜の組成と同じにした。
(2) Evaluation of electric resistance (specific resistance) of Al alloy film An Al alloy film having a film thickness of about 300 nm was formed on a glass substrate by a direct current sputtering method to produce a sample for evaluation. The sputtering conditions were an atmospheric gas Ar, a pressure of about 2 mTorr, and a substrate temperature of about 25 ° C. (room temperature). For the formation of the Al alloy film, Al alloy targets having various compositions prepared by a vacuum melting method were used as sputtering targets. The composition of the Al alloy target used was the same as that of the Al alloy film to be formed.
上記Ａｌ合金膜に対し、１０μｍ幅のラインアンドスペースパターンを形成し、不活性ガス雰囲気中、２７０℃で３０分間の熱処理を施してから、４端子法で比抵抗を測定した。そして下記基準で、熱処理後のＡｌ合金膜自体の比抵抗の良否を判定した。以下の実施例では、バリアメタル層として用いられるＣｒの比抵抗（２０μΩｃｍ）を評価基準として用い、２０μΩｃｍ以下を○と、これを超える場合を×と判定した。 A line and space pattern having a width of 10 μm was formed on the Al alloy film, subjected to heat treatment at 270 ° C. for 30 minutes in an inert gas atmosphere, and then the specific resistance was measured by a four-terminal method. And the quality of the specific resistance of Al alloy film itself after heat processing was determined on the following reference | standard. In the following examples, the specific resistance (20 μΩcm) of Cr used as the barrier metal layer was used as an evaluation criterion, and 20 μΩcm or less was evaluated as ◯, and the case exceeding this was determined as ×.
（３）透明導電膜とＡｌ合金膜との接触抵抗（コンタクト抵抗率）の評価
Ａｌ合金膜を透明導電膜に直接接続したときの接触抵抗を測定した。透明導電膜は酸化インジウムに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。ＩＴＯ成膜前のＡｌ合金膜の加熱条件は２７０℃×３０分とした。
(3) Evaluation of contact resistance (contact resistivity) between transparent conductive film and Al alloy film The contact resistance when the Al alloy film was directly connected to the transparent conductive film was measured. As the transparent conductive film, indium tin oxide (ITO) obtained by adding 10% by mass of tin oxide to indium oxide was used. The heating condition of the Al alloy film before the ITO film formation was 270 ° C. × 30 minutes.
図３に示すケルビンパターン（コンタクトホールサイズ：１０μ角）を作製し、４端子測定（ＩＴＯ−Ａｌ合金膜に電流を流し、別の端子でＩＴＯ−Ａｌ合金膜間の電圧降下を測定する方法）を行った。本測定では、図７のＩ1−Ｉ2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って、接触部Ｃのコンタクト抵抗率Ｒを下記計算式から求めた：
Ｒ＝（Ｖ2−Ｖ1）／Ｉ2
A Kelvin pattern (contact hole size: 10 μm) shown in FIG. 3 is prepared and measured at four terminals (a method of passing a current through an ITO-Al alloy film and measuring a voltage drop between the ITO-Al alloy films at another terminal). Went. In this measurement, the current resistivity I was passed between I 1 and I 2 in FIG. 7 and the voltage V between V 1 and V 2 was monitored to obtain the contact resistivity R of the contact portion C from the following formula:
R = (V 2 −V 1 ) / I 2
以下の実施例では、Ｃｒ薄膜とＩＴＯとのコンタクト抵抗率（２×１０-4Ωｃｍ2）を基準値とし、２×１０-4Ωｃｍ2以下を○と、これを超える場合を×と判定した。 In the following examples, the contact resistivity of the Cr thin film and an ITO (2 × 10 -4 Ωcm 2) as a reference value, and ○ a 2 × 10 -4 Ωcm 2 or less was determined as × when exceeding this .
また、実施例で用いたＡｌ合金膜における各合金元素の含有量は、ＩＣＰ発光分析（誘導結合プラズマ発光分析）法によって求めた。 Further, the content of each alloy element in the Al alloy film used in the examples was determined by an ICP emission analysis (inductively coupled plasma emission analysis) method.
（実施例１）
まず図４〜図７を参照しながら、ＡｌとＳｉの拡散防止作用について、詳細に説明する。
Example 1
First, the action of preventing diffusion of Al and Si will be described in detail with reference to FIGS.
図４は、Ａｌ−２ａｔ％Ｎｉ−１．６８ａｔ％Ｇｅ−０．３５ａｔ％Ｌａ−１．３８ａｔ％Ｚｒ合金膜、Ａｌ−２ａｔ％Ｎｉ−１．４１ａｔ％Ｇｅ−０．３５ａｔ％Ｌａ−０．３ａｔ％Ｒｅ合金膜、Ａｌ−２ａｔ％Ｎｉ−１．０ａｔ％Ｇｅ−０．３５ａｔ％Ｌａ合金膜、およびＡｌ−２ａｔ％Ｎｉ−０．３５ａｔ％Ｌａ合金膜を用いた試料についてＳＩＭＳ分析の結果を示すグラフである。図４の横軸は試料表面からのａ−Ｓｉ膜の深さ（ｎｍ）を、縦軸はＡｌ原子濃度（ａｔｏｍｓ／ｃｍ3）を意味し、試料表面から深さ約４００ｎｍまでの領域がａ−Ｓｉ膜である。 4 shows an Al-2 at% Ni-1.68 at% Ge-0.35 at% La-1.38 at% Zr alloy film, an Al-2 at% Ni-1.41 at% Ge-0.35 at% La-0. The results of SIMS analysis of samples using 3 at% Re alloy film, Al-2 at% Ni-1.0 at% Ge-0.35 at% La alloy film, and Al-2 at% Ni-0.35 at% La alloy film are shown. It is a graph to show. The horizontal axis in FIG. 4 represents the depth (nm) of the a-Si film from the sample surface, the vertical axis represents the Al atom concentration (atoms / cm 3 ), and the region from the sample surface to a depth of about 400 nm is a. -Si film.
図４に示すように、本発明で規定するグループＹの元素を含有するＡｌ合金膜を使用した試料では、１０16（ａｔｏｍｓ／ｃｍ3）程度の検出限界でしか、ａ−Ｓｉ膜中にＡｌが検出されず、Ａｌの拡散が抑制されていることが分かる。これに対し、グループＹの元素を含有しないＡｌ合金膜を使用した試料では、ａ−Ｓｉ膜中にＡｌが検出されており、Ａｌの拡散が起こっていることが確認された。 As shown in FIG. 4, in the sample using the Al alloy film containing the group Y element defined in the present invention, the Al content in the a-Si film is limited to the detection limit of about 10 16 (atoms / cm 3 ). Is not detected, and it is understood that Al diffusion is suppressed. On the other hand, in the sample using the Al alloy film not containing the group Y element, Al was detected in the a-Si film, and it was confirmed that Al was diffused.
図５は、ＧｅおよびグループＹの元素の両方を含有しないＡｌ−２ａｔ％Ｎｉ−０．３５ａｔ％Ｌａ合金膜を用いたときの光学顕微鏡写真である（図５（ａ）は熱処理せずにＡｌ合金膜を除去したａ−Ｓｉ膜表面の光学顕微鏡写真であり、図５（ｂ）は熱処理後のＡｌ合金膜を除去したａ−Ｓｉ膜表面の光学顕微鏡写真である）。図５中の点線はＡｌ合金膜をパターニングした境界を示しており、点線から右側がＡｌ合金膜が存在していた領域である。 FIG. 5 is an optical micrograph when an Al-2 at% Ni-0.35 at% La alloy film not containing both Ge and Group Y elements is used (FIG. 5 (a) shows Al Al without heat treatment). FIG. 5B is an optical micrograph of the surface of the a-Si film from which the alloy film has been removed, and FIG. 5B is an optical micrograph of the surface of the a-Si film from which the Al alloy film after heat treatment has been removed. The dotted line in FIG. 5 shows the boundary where the Al alloy film is patterned, and the right side of the dotted line is the region where the Al alloy film was present.
熱処理をしていないときは、図５（ａ）に示すように、ａ−Ｓｉ膜のＡｌ合金膜境界にコントラストの変化は見られなかったのに対し、熱処理を行うと、図５（ｂ）に示すように、上記境界にコントラストの変化が見られた。これは、熱処理によってａ−Ｓｉ膜中にＡｌ原子が拡散し、コントラストが変化したためであると考えられる。 When the heat treatment was not performed, as shown in FIG. 5A, no change in contrast was observed at the Al alloy film boundary of the a-Si film, whereas when the heat treatment was performed, FIG. As shown in FIG. 4, a change in contrast was observed at the boundary. This is presumably because Al atoms diffused in the a-Si film due to the heat treatment and the contrast changed.
図６は、Ａｌ−２ａｔ％Ｎｉ−０．３５ａｔ％Ｌａ合金膜およびＡｌ−２ａｔ％Ｎｉ−１ａｔ％Ｇｅ−０．３５ａｔ％Ｌａ合金膜（図６の左側）、並びにＡｌ−２ａｔ％Ｎｉ−１ａｔ％Ｇｅ−０．３５ａｔ％Ｌａ−１．０ａｔ％Ｙ（Ｙ＝Ｔａ、Ｎｂ、Ｒｅ、ＺｒまたはＴｉ）合金（図６の右側）の試料について、熱処理後のａ−Ｓｉ膜表面のコントラスト変化を示す光学顕微鏡写真である。図７は、図６の拡大図であり、表面に現れる斑点はＡｌ原子の拡散を示している。 FIG. 6 shows an Al-2 at% Ni-0.35 at% La alloy film, an Al-2 at% Ni-1 at% Ge-0.35 at% La alloy film (left side of FIG. 6), and an Al-2 at% Ni-1 at % Ge-0.35at% La-1.0at% Y (Y = Ta, Nb, Re, Zr, or Ti) alloy sample (right side of FIG. 6) It is an optical micrograph shown. FIG. 7 is an enlarged view of FIG. 6, and the spots appearing on the surface indicate the diffusion of Al atoms.
図６および図７に示すように、本発明で規定するグループＹの元素を含有するＡｌ合金膜を形成したａ−Ｓｉ膜では、コントラスト変化がみられず、ａ−Ｓｉ膜中へのＡｌの拡散が抑制されていることが確認された。これに対し、グループＹの元素を含有しないＡｌ合金膜では、ａ−Ｓｉ膜表面にコントラストの変化が見られ、ａ−Ｓｉ膜中にＡｌが拡散していることが推察された。 As shown in FIG. 6 and FIG. 7, in the a-Si film in which the Al alloy film containing the group Y element defined in the present invention is formed, no contrast change is observed, and Al in the a-Si film is not observed. It was confirmed that diffusion was suppressed. On the other hand, in the Al alloy film containing no group Y element, a change in contrast was observed on the surface of the a-Si film, and it was speculated that Al was diffused in the a-Si film.
以上のＳＩＭＳ分析および光学顕微鏡観察の結果（図４〜図７）から、ａ−Ｓｉ膜表面のコントラスト変化がａ−Ｓｉ膜中へのＡｌ拡散が原因で生じることが確認された。 From the above SIMS analysis and optical microscope observation results (FIGS. 4 to 7), it was confirmed that the contrast change of the a-Si film surface was caused by Al diffusion into the a-Si film.
次に表１に示す種々の組成のＡｌ合金膜を用い、Ａｌ合金膜中におけるグループＹの元素（Ｔａ、Ｎｂ、Ｒｅ、ＺｒまたはＴｉ）が、ＡｌとＳｉの相互拡散の程度やＡｌ合金膜の比抵抗に及ぼす影響を調べた。これらの結果を表１に示す。表１の最右欄には「総合判定」の欄を設け、ＡｌとＳｉの拡散防止効果および比抵抗の両方が良好なものに「○」を、少なくともいずれか一方が悪いものに「×」を付している。 Next, Al alloy films having various compositions shown in Table 1 are used, and the element of group Y (Ta, Nb, Re, Zr or Ti) in the Al alloy film has a degree of mutual diffusion between Al and Si, and an Al alloy film. The effect on the specific resistance was investigated. These results are shown in Table 1. In the rightmost column of Table 1, there is a column of “overall judgment”, “◯” indicates that both the diffusion preventing effect and specific resistance of Al and Si are good, and “×” indicates that at least one of them is bad. Is attached.
表１より、次のように考察することができる。まず、本発明で規定するグループＹの元素（Ｔａ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｚｒ、Ｔｉ）を含有するＮｏ．１〜１０は、ＡｌとＳｉの相互拡散防止に優れた効果を発揮する。但しＮｏ．４はＴａ含有量が過剰であるため、比抵抗が高くなっている。これに対し、本発明で規定するグループＹを含有しないＮｏ．１１および１２は、Ａｌ合金膜の比抵抗は良好であったが、ＡｌとＳｉの相互拡散が見られた。 From Table 1, it can be considered as follows. First, No. 1 containing group Y elements (Ta, Nb, Re, Zr, Ti) defined in the present invention. 1 to 10 exhibit an excellent effect in preventing mutual diffusion of Al and Si. However, no. Since the Ta content is excessive, No. 4 has a high specific resistance. On the other hand, No. which does not contain the group Y prescribed | regulated by this invention. In Nos. 11 and 12, although the specific resistance of the Al alloy film was good, mutual diffusion of Al and Si was observed.
（実施例２）
本実施例では、Ｇｅ量の至適範囲およびＴａ量（下限）の至適範囲の検討を行なった。詳細には、Ｇｅ含有例として、Ａｌ−２．０ａｔ％Ｎｉ−（０〜６．０ａｔ％）Ｇｅ−０．３ａｔ％Ｌａ−０．０５ａｔ％Ｔａ合金膜の試料Ｎｏ．３〜６を用い、Ｇｅ非含有例として、Ａｌ−２．０ａｔ％Ｎｉ−０．３ａｔ％Ｌａ−（０．０５〜０．１ａｔ％）Ｔａ合金膜の試料Ｎｏ．１、２を用い、それぞれについて、ａ−Ｓｉ膜中へのＡｌの拡散の程度および配線抵抗（比抵抗）を調べた。これらの結果を表２に示す。
(Example 2)
In this example, the optimum range of the Ge amount and the optimum range of the Ta amount (lower limit) were examined. Specifically, as a Ge-containing example, a sample No. 1 of Al-2.0 at% Ni- (0 to 6.0 at%) Ge-0.3 at% La-0.05 at% Ta alloy film was used. 3-6, and as a Ge-free example, Al-2.0 at% Ni-0.3 at% La- (0.05-0.1 at%) Ta alloy film sample No. 1 and 2, the degree of diffusion of Al into the a-Si film and the wiring resistance (specific resistance) were examined. These results are shown in Table 2.
まず、Ｇｅ含むＮｏ.３〜６と、Ｇｅを含まないＮｏ．１を対比し、Ｇｅの添加効果について検討する。Ｇｅ量を０．１〜６．０ａｔ％の範囲で含むＮｏ．３〜６は、ａ−Ｓｉ膜中へのＡｌの拡散の程度および比抵抗の両方に優れているのに対し、Ｇｅを含まないＮｏ．１はａ−Ｓｉ膜中へＡｌが拡散した。よって、Ｇｅを０．１〜６．０ａｔ％の範囲内で添加すれば、これらの両特性が向上することが分かる。ただし、Ｇｅは高価な元素であり、Ｇｅ量の添加量が増加するにつれ、比抵抗が増加する傾向が見られること（Ｎｏ．５と６を参照）、一方、ＡｌとＳｉの相互拡散抑制効果は、Ｇｅ量を少なくとも０．１ａｔ％以上添加すれば有効に発揮されることを考慮し、本発明では、Ｇｅ量の至適範囲を０．０５〜４原子％に設定した。 First, Nos. 3 to 6 containing Ge and No. 3 containing no Ge. The effect of addition of Ge will be examined by comparing 1. No. containing Ge amount in the range of 0.1-6.0 at%. Nos. 3 to 6 are excellent in both the degree of diffusion of Al into the a-Si film and the specific resistance, whereas those containing no Ge. In No. 1, Al diffused into the a-Si film. Therefore, it can be seen that both of these characteristics can be improved by adding Ge in the range of 0.1 to 6.0 at%. However, Ge is an expensive element, and as the added amount of Ge increases, the specific resistance tends to increase (see Nos. 5 and 6), while the effect of suppressing the mutual diffusion of Al and Si. In consideration of the fact that Ge is effectively exerted if the Ge amount is added at least 0.1 at% or more, in the present invention, the optimum range of the Ge amount is set to 0.05 to 4 atomic%.
次に、上記のＮｏ．３と、Ｇｅを含まないＮｏ．１、２とを対比する。Ｇｅを含むＮｏ．３では、Ｔａを０．０５ａｔ％添加するだけでＡｌとＳｉの相互拡散を抑制できたのに対し、Ｇｅを含まないＮｏ．１ではＡｌとＳｉの相互拡散抑制効果が発揮されず、Ｎｏ．２のようにＴａを０．１ａｔ％添加して初めてＡｌとＳｉの相互拡散抑制効果が発揮された。よって、本発明のＧｅ含有Ａｌ合金膜では、ＴａなどのグループＹの含有量の下限を０．０５ａｔ％に設定できることが確認された。 Next, the above-mentioned No. 3 and No. 3 containing no Ge. Contrast 1 and 2. No. containing Ge In No. 3, the interdiffusion between Al and Si could be suppressed by adding only 0.05 at% of Ta, whereas No. 3 containing no Ge. In No. 1, the effect of suppressing the mutual diffusion of Al and Si was not exhibited. As shown in FIG. 2, the effect of suppressing the mutual diffusion of Al and Si was exhibited only when 0.1 at% Ta was added. Therefore, it was confirmed that the lower limit of the content of group Y such as Ta can be set to 0.05 at% in the Ge-containing Al alloy film of the present invention.
（実施例３）
本実施例では、Ａｌ−１．０ａｔ％Ｇｅ−０．３ａｔ％Ｌａ−（１ａｔ％又は２ａｔ％）Ｙ合金膜（Ｙ＝Ｔａ、Ｎｂ、Ｒｅ、ＺｒまたはＴｉ）の試料Ｎｏ．１〜８を用い、ａ−Ｓｉ膜中へのＡｌの拡散の程度および配線抵抗（比抵抗）を調べた。参考のため、グループＹの元素を含有しないＡｌ合金膜（試料Ｎｏ．９）についても、同様の実験を行なった。これらの結果を表３に示す。
Example 3
In this example, sample No. of Al-1.0 at% Ge-0.3 at% La- (1 at% or 2 at%) Y alloy film (Y = Ta, Nb, Re, Zr or Ti) was used. 1 to 8 were used to examine the degree of diffusion of Al into the a-Si film and the wiring resistance (specific resistance). For reference, the same experiment was performed for an Al alloy film (sample No. 9) that does not contain an element of group Y. These results are shown in Table 3.
表３に示すように、本発明で規定するグループＹの元素を含有するＮｏ．１〜８は、いずれもａ−Ｓｉ膜中へのＡｌ拡散防止効果が良好で、且つ、Ａｌ合金膜の比抵抗も低く（総合判定：○）、ＴＦＴ基板に好適に使用できることが分かる。これに対し、グループＹの元素を含有しないＮｏ．９は、ＡｌとＳｉの拡散防止効果に劣っていた。 As shown in Table 3, No. 1 containing group Y elements as defined in the present invention. Nos. 1 to 8 all have an excellent effect of preventing Al diffusion into the a-Si film, and the specific resistance of the Al alloy film is low (overall judgment: ◯), indicating that it can be suitably used for a TFT substrate. On the other hand, no. No. 9 was inferior in the effect of preventing diffusion of Al and Si.
（実施例４）
本実施例では、Ａｌ−２．０ａｔ％Ｃｏ−１．０ａｔ％Ｇｅ−０．３ａｔ％Ｌａ−（１．０ａｔ％又は２．０ａｔ％）Ｙ合金膜（Ｙ＝Ｔａ、Ｎｂ、Ｒｅ、ＺｒまたはＴｉ）の試料Ｎｏ．１〜９を用い、ａ−Ｓｉ膜中へのＡｌの拡散の程度および配線抵抗（比抵抗）を調べた。参考のため、ＧｅおよびグループＹの元素の両方を含有しないＡｌ合金膜（試料Ｎｏ．９）、およびグループＹの元素を含有しないＡｌ合金膜（試料Ｎｏ．１０）についても、同様の実験を行なった。これらの結果を表４に示す。
Example 4
In this example, Al-2.0 at% Co-1.0 at% Ge-0.3 at% La- (1.0 at% or 2.0 at%) Y alloy film (Y = Ta, Nb, Re, Zr or Ti) Sample No. 1 to 9 were used to examine the degree of Al diffusion into the a-Si film and the wiring resistance (specific resistance). For reference, the same experiment was performed on an Al alloy film (Sample No. 9) that does not contain both Ge and Group Y elements and an Al alloy film (Sample No. 10) that does not contain Group Y elements. It was. These results are shown in Table 4.
表４に示すように、本発明で規定するグループＹの元素を、本発明の好ましい範囲で含有するＮｏ．１〜８は、いずれもａ−Ｓｉ膜中へのＡｌ拡散防止効果が良好で、且つ、Ａｌ合金膜の比抵抗も低く（総合判定：○）、ＴＦＴ基板に好適に使用できることが分かる。これに対し、グループＹの元素を含有しないＮｏ．９および１０は、ＡｌとＳｉの拡散防止効果に劣っていた。 As shown in Table 4, No. 1 containing the elements of group Y defined in the present invention within the preferred range of the present invention. Nos. 1 to 8 all have an excellent effect of preventing Al diffusion into the a-Si film, and the specific resistance of the Al alloy film is low (overall judgment: ◯), indicating that it can be suitably used for a TFT substrate. On the other hand, no. 9 and 10 were inferior in the effect of preventing diffusion of Al and Si.
（実施例５）
本実施例では、グループＸの元素（Ｌａ、Ｇｄ、Ｎｄ）の量および種類を変化させて、ａ−Ｓｉ膜中へのＡｌの拡散および配線抵抗（比抵抗）を調べた。より詳しくは、Ａｌ−２．０ａｔ％Ｎｉ−１．０％Ｇｅ−（０．１〜１．０ａｔ％）Ｌａ−１．０ａｔ％Ｔａ合金膜、及びＡｌ−２．０ａｔ％Ｎｉ−１．０％Ｇｅ−０．３ａｔ％Ｘ−１．０ａｔ％Ｙ合金膜（Ｘ＝ＮｄまたはＧｄ、Ｙ＝ＴａまたはＴｉ）の試料を用いた。これらの結果を表５に示す。
(Example 5)
In this example, Al diffusion into the a-Si film and wiring resistance (specific resistance) were examined by changing the amount and type of group X elements (La, Gd, Nd). More specifically, Al-2.0 at% Ni-1.0% Ge- (0.1-1.0 at%) La-1.0 at% Ta alloy film, and Al-2.0 at% Ni-1.0 A sample of% Ge-0.3 at% X-1.0 at% Y alloy film (X = Nd or Gd, Y = Ta or Ti) was used. These results are shown in Table 5.
表５に示すように、本発明で規定するグループＸおよびグループＹの元素を含有するＮｏ．１〜７は、いずれもａ−Ｓｉ膜中へのＡｌ拡散防止効果が良好で、且つ、Ａｌ合金膜の比抵抗も低く（総合判定：○）、ＴＦＴ基板に好適に使用できることが分かる。 As shown in Table 5, No. 1 containing group X and group Y elements defined in the present invention. Nos. 1 to 7 all have an excellent effect of preventing Al diffusion into the a-Si film, and the specific resistance of the Al alloy film is low (overall judgment: ◯), indicating that it can be suitably used for a TFT substrate.
（実施例６）
本実施例では、Ａｌ−２．０ａｔ％Ｎｉ−１．０％Ｇｅ−０．３ａｔ％Ｌａ−１．０ａｔ％Ｙ合金膜（Ｙ＝Ｔａ、Ｎｂ、Ｒｅ、ＺｒまたはＴｉ）の試料Ｎｏ．１〜５を用い、ａ−Ｓｉ膜中へのＡｌの拡散、配線抵抗（比抵抗）および接触抵抗（コンタクト抵抗率）を調べた。これらの結果を表６に示す。
(Example 6)
In this example, a sample No. of Al-2.0 at% Ni-1.0% Ge-0.3 at% La-1.0 at% Y alloy film (Y = Ta, Nb, Re, Zr or Ti) was used. 1 to 5 were used to examine Al diffusion, wiring resistance (specific resistance), and contact resistance (contact resistivity) in the a-Si film. These results are shown in Table 6.
表６に示すように、本発明の規定を満足するＮｏ．１〜５は、いずれもａ−Ｓｉ膜中へのＡｌ拡散防止効果が良好で、Ａｌ合金膜の比抵抗も低いことに加えて、コンタクト抵抗率もＣｒ（２×１０-4Ωｃｍ2）よりも低く、ＴＦＴ基板に好適に使用できることが分かる。 As shown in Table 6, No. 1 satisfying the provisions of the present invention. Nos. 1 to 5 all have an excellent effect of preventing Al diffusion into the a-Si film, and the specific resistance of the Al alloy film is low. In addition, the contact resistivity is also from Cr (2 × 10 −4 Ωcm 2 ). It can be seen that it can be suitably used for a TFT substrate.
（実施例７）
本実施例では、Ａｌ−(０．１〜１．０ａｔ％)Ｎｉ−０．５％Ｇｅ−０．３ａｔ％Ｎｄ−１．０ａｔ％Ｔａ合金膜、およびＡｌ−(０．１〜１．０ａｔ％)Ｃｏ−０．５％Ｇｅ−０．３ａｔ％Ｎｄ−１．０ａｔ％Ｔａ合金膜の試料Ｎｏ．１〜６を用い、ａ−Ｓｉ膜中へのＡｌの拡散、配線抵抗（比抵抗）および接触抵抗（コンタクト抵抗率）を調べた。これらの結果を表７に示す。
(Example 7)
In this example, Al- (0.1-1.0 at%) Ni-0.5% Ge-0.3 at% Nd-1.0 at% Ta alloy film, and Al- (0.1-1.0 at%) %) Co-0.5% Ge-0.3at% Nd-1.0at% Ta alloy film sample No. 1 to 6 were used to examine the diffusion of Al into the a-Si film, the wiring resistance (specific resistance), and the contact resistance (contact resistivity). These results are shown in Table 7.
表７に示すように、本発明で規定するグループＸの元素（ここではＮｄ）およびグループＹの元素（ここではＴａ）の元素を含有すると共に、本発明で好ましく添加されるＮｉまたはＣｏを０．５〜１．０％程度の範囲で含むＮｏ．１〜６は、いずれもａ−Ｓｉ膜中へのＡｌ拡散防止効果が良好で、且つ、Ａｌ合金膜の比抵抗も低く（総合判定：○）、ＴＦＴ基板に好適に使用できることが分かる。 As shown in Table 7, the element contains a group X element (here, Nd) and a group Y element (here, Ta) as defined in the present invention, and Ni or Co added preferably in the present invention is 0. No. included in a range of about 5 to 1.0%. Nos. 1 to 6 all have an excellent effect of preventing Al diffusion into the a-Si film, and the specific resistance of the Al alloy film is low (overall judgment: ◯), indicating that it can be suitably used for a TFT substrate.
１ ガラス基板
２ ゲート電極
２ａ ゲートパッド
３ ゲート絶縁膜
４ 半導体シリコン層
５ ドレイン電極
６ ソース電極
７ 透明導電膜（透明画素電極）
８ ソースタブ
９ ゲートタブ
１０ 保護絶縁層
１１ バリアメタル層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Glass substrate 2 Gate electrode 2a Gate pad 3 Gate insulating film 4 Semiconductor silicon layer 5 Drain electrode 6 Source electrode 7 Transparent conductive film (transparent pixel electrode)
8 Source tab 9 Gate tab 10 Protective insulating layer 11 Barrier metal layer
Claims (10)
前記Ａｌ合金膜は、Ｇｅを０．１〜４原子％；Ｌａ、ＧｄおよびＮｄよりなる群から選ばれる少なくとも１種を０．１〜１原子％；並びにＴａ、Ｎｂ、Ｒｅ、ＺｒおよびＴｉよりなる群から選ばれる少なくとも１種を含有することを特徴とする表示装置用Ａｌ合金膜。 An Al alloy film directly connected to the semiconductor layer of the thin film transistor on the substrate of the display device,
The Al alloy film is made of 0.1 to 4 atomic% of Ge; 0.1 to 1 atomic% of at least one selected from the group consisting of La, Gd and Nd; and Ta, Nb, Re, Zr and Ti. An Al alloy film for a display device, comprising at least one selected from the group consisting of:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009083110A JP2010238800A (en) | 2009-03-30 | 2009-03-30 | Al ALLOY FILM FOR DISPLAY, THIN FILM TRANSISTOR SUBSTRATE AND DISPLAY |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009083110A JP2010238800A (en) | 2009-03-30 | 2009-03-30 | Al ALLOY FILM FOR DISPLAY, THIN FILM TRANSISTOR SUBSTRATE AND DISPLAY |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2010238800A true JP2010238800A (en) | 2010-10-21 |
Family
ID=43092890
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2009083110A Pending JP2010238800A (en) | 2009-03-30 | 2009-03-30 | Al ALLOY FILM FOR DISPLAY, THIN FILM TRANSISTOR SUBSTRATE AND DISPLAY |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2010238800A (en) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012056851A1 (en) | 2010-10-25 | 2012-05-03 | オリンパスメディカルシステムズ株式会社 | Endoscope |
| WO2013012050A1 (en) * | 2011-07-19 | 2013-01-24 | 株式会社神戸製鋼所 | Semiconductor element and method for manufacturing semiconductor element |
| JP2015212420A (en) * | 2015-06-08 | 2015-11-26 | 株式会社神戸製鋼所 | Al ALLOY FILM FOR DISPLAY DEVICE OR SEMICONDUCTOR DEVICE |
| US9624562B2 (en) | 2011-02-28 | 2017-04-18 | Kobe Steel, Ltd. | Al alloy film for display or semiconductor device, display or semiconductor device having Al alloy film, and sputtering target |
| JP2018204059A (en) * | 2017-05-31 | 2018-12-27 | 株式会社神戸製鋼所 | Flexible display aluminum alloy film and flexible display |
| CN111063704A (en) * | 2018-10-16 | 2020-04-24 | 三星显示有限公司 | Display panel and method of manufacturing the same |
| WO2024202877A1 (en) * | 2023-03-24 | 2024-10-03 | 株式会社コベルコ科研 | Aluminum-based alloy material, aluminum-based alloy wiring, and sputtering target |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006023388A (en) * | 2004-07-06 | 2006-01-26 | Kobe Steel Ltd | Display device and method for manufacturing the same |
| JP2006279022A (en) * | 2005-03-02 | 2006-10-12 | Hitachi Metals Ltd | Thin film wiring layer |
-
2009
- 2009-03-30 JP JP2009083110A patent/JP2010238800A/en active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006023388A (en) * | 2004-07-06 | 2006-01-26 | Kobe Steel Ltd | Display device and method for manufacturing the same |
| JP2006279022A (en) * | 2005-03-02 | 2006-10-12 | Hitachi Metals Ltd | Thin film wiring layer |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012056851A1 (en) | 2010-10-25 | 2012-05-03 | オリンパスメディカルシステムズ株式会社 | Endoscope |
| US9624562B2 (en) | 2011-02-28 | 2017-04-18 | Kobe Steel, Ltd. | Al alloy film for display or semiconductor device, display or semiconductor device having Al alloy film, and sputtering target |
| WO2013012050A1 (en) * | 2011-07-19 | 2013-01-24 | 株式会社神戸製鋼所 | Semiconductor element and method for manufacturing semiconductor element |
| JP2013026308A (en) * | 2011-07-19 | 2013-02-04 | Kobe Steel Ltd | Semiconductor element and manufacturing method therefor |
| JP2015212420A (en) * | 2015-06-08 | 2015-11-26 | 株式会社神戸製鋼所 | Al ALLOY FILM FOR DISPLAY DEVICE OR SEMICONDUCTOR DEVICE |
| JP2018204059A (en) * | 2017-05-31 | 2018-12-27 | 株式会社神戸製鋼所 | Flexible display aluminum alloy film and flexible display |
| CN111063704A (en) * | 2018-10-16 | 2020-04-24 | 三星显示有限公司 | Display panel and method of manufacturing the same |
| US12205963B2 (en) | 2018-10-16 | 2025-01-21 | Samsung Display Co., Ltd. | Display panel and method of fabricating the same |
| CN111063704B (en) * | 2018-10-16 | 2025-04-18 | 三星显示有限公司 | Display panel and method of manufacturing the same |
| WO2024202877A1 (en) * | 2023-03-24 | 2024-10-03 | 株式会社コベルコ科研 | Aluminum-based alloy material, aluminum-based alloy wiring, and sputtering target |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI432589B (en) | Aluminum alloy film for display device | |
| TWI356498B (en) | ||
| TWI523087B (en) | Al alloy film for semiconductor devices | |
| US20040022664A1 (en) | Aluminum alloy thin film and wiring circuit having the thin film and target material for forming the tin film | |
| WO2010053135A1 (en) | Al alloy film for display device, display device and sputtering target | |
| JP2010238800A (en) | Al ALLOY FILM FOR DISPLAY, THIN FILM TRANSISTOR SUBSTRATE AND DISPLAY | |
| KR20110085996A (en) | Sputtering target for forming wiring film for thin film transistor | |
| JPWO2008044757A1 (en) | Conductive film forming method, thin film transistor, thin film transistor panel, and thin film transistor manufacturing method | |
| US20160345425A1 (en) | Wiring film for flat panel display | |
| TW201307586A (en) | Cu alloy film, and display device or electronic device therewith | |
| CN103782374B (en) | Display device distribution structure | |
| JP4022891B2 (en) | Al alloy film for wiring film and sputtering target material for forming wiring film | |
| JP5491947B2 (en) | Al alloy film for display devices | |
| JP2001093862A (en) | Electrode/wiring material for liquid crystal display and sputtering target | |
| JP2012189725A (en) | WIRING FILM AND ELECTRODE USING Ti ALLOY BARRIER METAL AND Ti ALLOY SPUTTERING TARGET | |
| JP5357515B2 (en) | Al alloy film for display device, display device and sputtering target | |
| JP4264397B2 (en) | Ag-based alloy wiring electrode film for flat panel display, Ag-based alloy sputtering target, and flat panel display | |
| JP5234892B2 (en) | Thin film transistor substrate and display device | |
| JP4405008B2 (en) | Electrode / wiring material for liquid crystal display and manufacturing method thereof | |
| JP2011017944A (en) | Aluminum alloy film for display device, display device, and aluminum alloy sputtering target | |
| JP2017033963A (en) | Thin film transistor | |
| JP2012109465A (en) | Metal wiring film for display unit | |
| JP7133727B2 (en) | Metal wiring structure and method for manufacturing metal wiring structure | |
| JP2012243878A (en) | Semiconductor electrode structure | |
| JP2012243877A (en) | Semiconductor electrode structure |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Effective date: 20110901 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20130617 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130625 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20131029 |