TW201303051A - 顯示裝置或半導體裝置用Ａｌ合金膜，具備Ａｌ合金膜的顯示裝置或半導體裝置，及濺射靶 - Google Patents

Abstract

本發明之目的，係在提供高溫耐熱性優良，膜本身之電阻(配線電阻)也較低，鹼性環境下之耐蝕性也較優良之顯示裝置用Al合金膜。本發明，係與含有Ge(0.01~2.0原子%)、及X群元素(Ta、Ti、Zr、Hf、W、Cr、Nb、Mo、Ir、Pt、Re、及/或Os)，而且，執行450~600℃之加熱處理時，控制含有Al、X群元素、及Ge之析出物之圓相當直徑為50nm以上之析出物的密度之Al合金膜相關。

Description

顯示裝置或半導體裝置用Al合金膜，具備Al合金膜的顯示裝置或半導體裝置，及濺射靶

本發明，係與使用於液晶顯示器等之顯示裝置及IGBT等半導體裝置，有利於作為可以乾蝕刻及濕蝕刻雙方進行加工之電極及配線材料的顯示裝置及半導體裝置用Al合金膜；及具備上述Al合金膜之顯示裝置及半導體裝置、及以形成上述Al合金膜為目的之濺射靶相關。

顯示裝置用Al合金膜，主要係作為電極及配線材料來使用，電極及配線材料，例如，液晶顯示器(LDC)之薄膜電晶體用之閘極、源極及汲極電極以及配線材料；有機EL(OELD)之薄膜電晶體用之閘極、源極及汲極電極以及配線材料；磁場放射顯示器(FED)之陰極及閘極電極以及配線材料；螢光真空管(VFD)之陽極電極及配線材料；電漿顯示器(PDP)之位址電極及配線材料；與無機EL之背面電極等。

此外，半導體裝置用Al合金膜主要係作為電極及配線材料來使用，電極及配線材料，例如，IGBT等半導體之射極電極及配線材料；與集電極及配線材料等。

在以下，液晶顯示裝置係以液晶顯示器作為代表來說明，然而，其要旨並未受限於其。

液晶顯示器，在最近，超過100英吋的大型者已商品化，且低消耗電力技術也持續進步，並被泛用為主要的顯 示裝置。液晶顯示器，有些動作原理不同，其中，像素之開關切換使用薄膜電晶體(Thin Film Transistor，以下，稱為TFT)的主動矩陣型液晶顯示器，因為具有高精度畫質，且可對應高速動畫，而成為主力。其中，以更低消耗電力要求像素之高速開關切換的液晶顯示器，則係使用將多晶矽及連續結晶矽應用於半導體層之TFT。

例如，主動矩陣型液晶顯示器，係具備具有開關切換元件之TFT、由導電性氧化膜所構成之像素電極、以及含有掃描線及信號線之配線的TFT基板，掃描線及信號線，係電性連接於像素電極。用以構成掃描線及信號線之配線材料，係使用Al基合金薄膜。

參照第1圖，針對使用氫化非晶矽作為半導體層之TFT基板的中核部構成來進行說明。

如第1圖所示，於玻璃基板21a上，形成掃描線25，掃描線25之一部分，具有控制TFT之導通斷開之閘極電極26的機能。閘極電極26，係利用閘極絕緣膜(氮化矽膜等)27而電性絕緣。介由閘極絕緣膜27而形成通道層之半導體矽層30，並進而形成保護膜(氮化矽膜等)31。半導體矽層30，係介由低電阻矽層32來接合於源極電極28及汲極電極29，而具有電性導通性。

汲極電極29，係具有直接接觸ITO(Indium Tin Oxide)等透明電極35之構造〔稱為直接接觸(DC)〕。使用於直接接觸用之電極配線材料，例如，專利文獻1~5項所記載之Al合金。因為Al電阻率小而具優良微細 加工性。該等Al合金，並未介由：由Mo、Cr、Ti、W等高融點金屬所構成之金屬阻擋層，而直接連接於構成透明電極之氧化物透明導電膜、或矽半導體層。

該等配線膜及電極，為氮化矽等之絕緣性保護膜33所覆蓋，並通過透明電極35對汲極電極29供應電氣。

為了確保第1圖所示之TFT的安定動作特性，尤其是，必須提高半導體矽層30之載體(電子或電洞)的移動度。因此，在液晶顯示器等之製造過程，包含TFT之熱處理工程，藉此，非晶構造之半導體矽層30的一部或全體被微晶化．多晶化，結果，載體之移動度增高而提高TFT之回應速度。

在TFT之製造過程，例如，絕緣性保護膜33之蒸鍍等係在約250~350℃之相對較低的溫度實施。此外，為了提高構成液晶顯示器之TFT基板(係將TFT配置成陣列狀之液晶顯示器驅動部)的安定性，有時實施約450℃以上之高溫熱處理。實際之TFT、TFT基板、液晶顯示器的製造上，有時實施複數次此種低溫或高溫之熱處理。

然而，製造過程時之熱處理溫度例如高達約450℃以上，而且，此種高溫加熱處理為長時間的話，將發生如第1圖所示之薄膜層的剝離、或接觸薄膜間之原子的互相擴散，而使薄膜層本身產生劣化，故至目前為止，只實施最高300℃以下之熱處理。當然，針對儘量降低加熱處理溫度來使TFT發揮機能之配線材料及顯示裝置之構造的相關研究開發正在積極進行也是實情。因為，從技術觀點而言 ，TFT製造過程全部在室溫下處理是最理想的。

例如，前述專利文獻1，揭示著以100~600℃之熱處理來使Al合金薄膜中之熔解元素的一部分或全部以金屬化合物形態析出，而得到電阻值10μΩcm以下之Al合金薄膜，然而，實施例只揭示著以最高為500℃之溫度進行加熱時的結果，而未對曝露於500℃以上之高溫下時的耐熱性進行評估。同樣的，專利文獻2揭示著至500℃為止之耐熱性，然而，並末對曝露於500℃以上之高溫下時的耐熱性進行評估。此外，專利文獻3~5只揭示著450℃以下，並未對曝露於超過450℃之高溫下時的耐熱性進行評估。當然，完全未針對複數次曝露於上述高溫下時之耐熱性來進行考慮。

另一方面，專利文獻6則揭示著具有優良乾蝕刻加工性之Al合金膜，然而，實施例只揭示著以350℃之溫度進行加熱時的結果，並未對曝露於450℃以上之高溫下時的耐熱性進行評估。

專利文獻1：日本國特開平7-90552號公報

專利文獻2：日本國特開2003-73810號公報

專利文獻3：日本國特開2002-322528號公報

專利文獻4：日本國特開平8-250494號公報

專利文獻5：日本國特開2001-93862號公報

專利文獻6：日本國特開2000-294556號公報

最近，期望能提供即使進行高溫加熱處理也可具有優良耐熱性之Al合金膜。其係因為，要儘可能提高大幅左右TFT性能之半導體矽層的載體移動度，進而達到液晶顯示器之節約能源及高性能化(高速動畫對應等)的要求愈來愈強烈。因此，必須使半導體矽層之構成材料的氫化非晶矽進行結晶化。矽，電子之移動度較高，約為電洞之移動度的3倍程度，電子之移動度，連續結晶矽約為300cm²/V．s、多晶矽約為100cm²/V．s、氫化非晶矽約為1cm²/V．s以下。蒸鍍氫化非晶矽後再實施熱處理的話，氫化非晶矽微晶化而提高載體移動度。該熱處理，隨著加熱溫度較高，加熱時間較長，氫化非晶矽更為微晶化，而提高載體之移動度。然而，熱處理溫度較高的話，將發生熱應力導致Al合金配線薄膜發生突起狀之形狀異常(凸起)等問題，傳統上，利用Al合金薄膜時之熱處理溫度的上限，最多為350℃程度。因此，以高於其之高溫實施熱處理時，一般係使用Mo等之高融點金屬薄膜，然而，有配線電阻較高而無法對應顯示顯示器之大型化的問題。

除了上述高溫耐熱性以外，對於顯示裝置或半導體裝置用Al合金膜，也要求各種特性。首先，Al合金膜所含有之合金元素的添加量較多的話，配線本身之電阻將增加，即使適用於450~600℃程度之高熱處理溫度時，也要求能充份降低電阻。

此外，對於顯示裝置，直接連接於透明像素電極時，有時也要求低接觸電阻(接觸電阻)。

而且，也要求兼具優良耐蝕性。尤其是，在TFT基板之製造工程，經過複數之濕過程，然而，添加比Al貴重之金屬的話，會出現電蝕之問題，而使耐蝕性劣化。例如，在光刻工程，使用含有TMAH(tetramethylammo-nium hydroxide)之鹼性顯影液，然而，直接接觸構造時，因為省略金屬阻擋層而使Al合金膜露出，容易因為顯影液而受損。所以，要求優良之鹼性顯影液耐性等之耐鹼腐蝕性。

此外，在剝離光刻工程所形成之光阻層(感光性樹脂)的洗淨工程，利用含有胺類之有機剝離液以連續方式來進行水洗。然而，胺與水混合的話，即成為鹼性溶液，而發生短時間即腐蝕Al之其他間題。然而，Al合金，在經過剝離洗淨工程之前，因為經過CVD工程就受到熱歷程。在該熱歷程之過程，於Al基質中，合金成份形成析出物。如此，因而出現下述問題，亦即，因為該析出物與Al之間有較大之電位差，剝離液之胺在接觸水之瞬間即因為前述電蝕而發生鹼性腐蝕，在電化學上較低之Al將離子化溶出，而形成坑狀之孔蝕(黑點)。所以，要求優良之使用於感光性樹脂之剝離的剝離液耐性。

此外，配線形成之方法，一般係使用濕蝕刻法(利用藥液進行蝕刻來實施配線圖案化之方法)、及乾蝕刻法(利用反應性電漿進行蝕刻來實施配線圖案化之方法)的2種，對該等雙方之方法要求優良之加工性。

本發明，有鑑於上述情形，其目的係在提供，曝露於 450~600℃程度之高溫下也不會發生凸起而具有優良高溫耐熱性，也可將膜本身之電阻(配線電阻)抑制於較低，而且，鹼性顯影液耐性等之耐鹼腐蝕性也優良，並且，可以濕蝕刻法與乾蝕刻法之雙方進行加工之顯示裝置或半導體裝置用Al合金膜。而且，本發明之目的係在提供，對於感光性樹脂之剝離液(剝離液耐性)也十分優良之顯示裝置或半導體裝置用Al合金膜。另外，本發明之目的係在提供，直接連接於透明像素電極(透明導電膜)時，具有較低之接觸電阻，而為可直接連接(直接接觸)於透明導電膜之顯示裝置用Al合金膜。

本發明，係提供下述顯示裝置或具備半導體裝置用Al合金膜、濺射靶、Al合金配線、Al合金膜之顯示裝置、及半導體裝置。

〔1〕一種顯示裝置或半導體裝置用Al合金膜，其特徵為，使用於顯示裝置或半導體裝置之Al合金膜，前述Al合金膜，含有0.01~2.0原子%之Ge、及從由Ta、Ti、Zr、Hf、W、Cr、Nb、Mo、Ir、Pt、Re、及Os所構成之群組(X群)選擇之至少一種元素， 對前述Al合金膜實施450-600℃之加熱處理時，滿足下述(1)要件。

(1)包含Al、由前述X群選擇之至少一種元素、及Ge之第1析出物，圓相當直徑50nm以上之析出物，以200,000個/mm²以上之密度存在。

〔2〕如〔1〕項所記載之顯示裝置或半導體裝置用Al 合金膜，其中，前述Al合金膜，執行450~600℃之加熱處理時，更滿足下述(2)要件。

(2)包含Al、及由前述X群選擇之至少二種元素的第2析出物，圓相當直徑50nm以上之析出物，以100,000個/mm²以上之密度存在。

〔3〕如〔1〕或〔2〕項所記載之顯示裝置或半導體裝置用Al合金膜，其中，前述Al合金膜，更含有從由稀土類元素所構成之群選取之至少一種，對前述Al合金膜執行450~600℃之加熱處理時，更滿足下述(3)要件。

(3)包含Al、由前述X群選擇之至少一種元素、及前述稀土類元素之至少一種的第3析出物，圓相當直徑10nm以上之析出物，以1,000,000個/mm²以上之密度存在。

〔4〕如〔3〕項所記載之顯示裝置或半導體裝置用Al合金膜，其中，前述Al合金膜，執行450~600℃之加熱處理時，更滿足下述(4)要件。

(4)包含Al、Ge、由前述X群選擇之至少一種元素、及前述稀土類元素之至少一種的第4析出物，圓相當直徑10nm以上之析出物，以1,000,000個/mm²以上之密度存在。

〔5〕如〔1〕~〔4〕之任一項所記載之顯示裝置或半導體裝置用Al合金膜，其中，前述Al合金膜，更包含由Ni、Co、Fe所構成之群組選取之至少1種元素，前述Al合金膜執行450~600℃之加熱處理時，更滿足下述(5 )要件。

(5)包含從由Al、Ni、Co、Fe所構成之群組選取之至少一種元素、Ge、及從前述X群選擇之至少一種元素的第5析出物，圓相當直徑250nm以上之析出物，以2,000個/mm²以上之密度存在。

〔6〕如〔1〕項所記載之顯示裝置或半導體裝置用Al合金膜，其中，前述第1析出物之圓相當直徑為1μm以下。

〔7〕如〔2〕項所記載之顯示裝置或半導體裝置用Al合金膜，其中，前述第2析出物之圓相當直徑為1μm以下。

〔8〕如〔3〕項所記載之顯示裝置或半導體裝置用Al合金膜，其中，前述第3析出物之圓相當直徑為1μm以下。

〔9〕如〔4〕項所記載之顯示裝置或半導體裝置用Al合金膜，其中，前述第4析出物之圓相當直徑為1μm以下。

〔10〕如〔5〕項所記載之顯示裝置或半導體裝置用Al合金膜，其中，前述第5析出物之圓相當直徑為3μm以下。

〔11〕如［1〕~〔10〕之任一項所記載之顯示裝置或半導體裝置用Al合金膜，其中，前述X群之元素之含有量為0.1~5原子%。

〔12〕如〔3〕~〔11〕之任一項所記載之顯示裝置 或半導體裝置用Al合金膜，其中，前述稀土類元素之含有量為0.1~0.45原子%。

〔13〕如〔5〕~〔12〕之任一項所記載之顯示裝置或半導體裝置用Al合金膜，其中，前述從由Ni、Co、Fe所構成之群組選取之至少1種元素的含有量為0.1~0.35原子%。

〔14〕如〔1〕~〔13〕之任一項所記載之顯示裝置或半導體裝置用Al合金膜，其中，前述加熱處理為500~600℃。

〔15〕如〔1〕~〔14〕之任一項所記載之顯示裝置或半導體裝置用Al合金膜，其中，前述加熱處理係至少實施2次者。

〔16〕如〔5〕項所記載之顯示裝置或半導體裝置用Al合金膜，其中，前述Al合金膜，係直接連接於透明導電膜者。

〔17〕如〔1〕~〔15〕之任一項所記載之顯示裝置或半導體裝置用Al合金膜，其中，前述Al合金膜，係介由含有從由Mo、Ti、W、及Cr所構成之群組選擇之至少一種元素的膜來連接於透明導電膜者。

〔18〕一種濺射靶，其特徵為含有：0.01~2.0原子%之Ge、及0.1~5原子%之從由Ta、Ti、Zr、Hf、W、Cr、Nb、Mo、Ir、Pt、Re、Os所構成之群組(X群)選擇之至少一種元素。

〔19〕如〔18〕項所記載之濺射靶，其中，更含有 0.1~0.45原子%之從由稀土類元素所構成之群組選取之至少一種者。

〔20〕如〔18〕或〔19〕項所記載之濺射靶，其中，更含有0.1~0.35原子%之從Ni、Co、Fe所選取之至少一種元素者。

〔21〕如〔18〕~〔20〕之任一項所記載之濺射靶，其中，其餘部分為Al及無法避免的雜質。

〔22〕一種Al合金配線，其特徵為：以鹵素氣體、或含有鹵素之化合物的氣體蝕刻〔1〕~〔17〕之任一項所記載之顯示裝置或半導體裝置用Al合金膜。

〔23〕一種Al合金配線，其特徵為：以pH3以下之酸性溶液蝕刻〔1〕~〔17〕之任一項所記載之顯示裝置或半導體裝置用Al合金膜。

〔24〕一種顯示裝置，係具備〔1〕~〔17〕之任一項所記載之顯示裝置用Al合金膜。

〔25〕一種液晶顯示器，係具備〔1〕~〔17〕之任一項所記載之顯示裝置用Al合金膜。

〔26〕一種有機EL顯示器，係具備〔1〕~〔17〕之任一項所記載之顯示裝置用Al合金膜。

〔27〕一種磁場放射顯示器，係具備〔1〕~〔17〕之任一項所記載之顯示裝置用Al合金膜。

〔28〕一種螢光真空管，係具備〔1〕~〔17〕之任一項所記載之顯示裝置用Al合金膜。

〔29〕一種電漿顯示器，係具備〔1〕~〔17〕之任 一項所記載之顯示裝置用Al合金膜。

〔30〕一種無機EL顯示器，係具備〔1〕~〔17〕之任一項所記載之顯示裝置用Al合金膜。

〔31〕一種半導體裝置，係具備〔1〕~〔17〕之任一項所記載之半導體裝置用Al合金膜。

〔32〕一種半導體元件，係具備〔1〕~〔17〕之任一項所記載之半導體裝置用Al合金膜。

〔33〕一種半導體元件之電極，係具備〔1〕~〔17〕之任一項所記載之半導體裝置用Al合金膜。

〔34〕一種半導體元件之配線，係具備〔1〕~〔17〕之任一項所記載之半導體裝置用Al合金膜。

本發明之第1 Al合金膜(Al-Ge-X群元素)，因為含有特定之合金元素與第1析出物(最好為第1析出物與第2析出物)，曝露於約450~600℃程度之高溫下時的耐熱性優良，而且，也可將高溫處理後之膜本身的電阻(配線電阻)抑制於較低，並且，也兼具優良之耐蝕性、蝕刻加工性、及剝離液耐性。

良好之實施方式的本發明之第2 Al合金膜(Al-Ge-X群元素-稀土類元素)，因為含有特定之合金元素、第1析出物(最好為第1析出物與第2析出物)、及第3析出物(最好為第3析出物與第4析出物)，呈現更高之耐熱性，而且，耐鹼腐蝕性也更良好。良好之實施方式的本發明之第3 Al合金膜(Al-Ge-X群元素-〔Ni、Co、Fe〕合金、最好為Al-Ge-X群元素-稀土類元素-〔Ni、Co、Fe〕 合金)，因為含有特定之合金元素、第1析出物(以第1析出物與第2析出物為佳，第1析出物、第2析出物、及第3析出物更佳，最好為第1析出物、第2析出物、第3析出物、及第4析出物)、以及第5析出物，不但可達成上述特性，尚可達成與透明導電膜之低接觸電阻，故可直接連接於透明導電膜。

依據本發明，尤其是，在製造將多晶矽及連續結晶矽使用於半導體層之薄膜電晶體基板的過程，即使曝露於450~600℃程度之高溫加熱處理，甚至曝露於上述高溫加熱處理至少實施2次之嚴酷高溫環境下時，半導體矽層之載體移動度較高，TFT之回應速度較快，而可提供可對應於節約能源及高速動畫等之高性能顯示裝置。此外，配線加工時，可以適應濕蝕刻法、乾蝕刻法之雙方。

依據本發明，因為Al合金膜之耐熱性(尤其是，高溫耐熱性)優良，在例如具備其作為半導體元件之電極．電氣配線的例如IGBT之製造過程，可以高溫實施接觸層之離子活性化等之熱處理。結果，可以實現具備上述Al合金膜而提高特性之半導體元件、此外，可以實現具備該半導體元件之可發揮優良特性的上述半導體裝置。而且，配線加工上，可以適應濕蝕刻法、乾蝕刻法之雙方。

本發明者們，為了提供，即使在約450~600℃之高溫下曝露複數次，也不會發生凸起而有優良高溫耐熱性，而 且，乾蝕刻特性與濕蝕刻特性(以下，有時稱為蝕刻特性)優良，也可將膜本身之電阻(配線電阻)抑制於較低，並且，鹼性顯影液等之耐鹼性腐蝕性與剝離液耐性也較高之顯示裝置用Al合金膜(有時稱為第1 Al合金膜)；能提供更高之高溫耐熱性優良的顯示裝置用Al合金膜(有時稱為第2 Al合金膜)更佳；最好能提供高溫下之剝離液耐性也優良，即使直接連接於透明導電膜，接觸電阻可抑制於較低之可直接連接(直接接觸)於透明導電膜之顯示裝置用Al合金膜(有時稱為第3 Al合金膜)，而不斷進行審慎檢討。

結果，發現包含：0.01~2.0原子%之Ge、及從由Ta、Ti、Zr、Hf、W、Cr、Nb、Mo、Ir、Pt、Re、Os所構成之群組(X群)選擇之至少一種元素的Al合金膜(Al-Ge-X群元素合金膜)，在實施450~600℃之加熱處理時，滿足下述(1)要件之第1 Al合金膜，可以解決上述課題(高溫處理時之高耐熱性及蝕刻特性、低電阻、以及高鹼性顯影液耐性及剝離液耐性)。

(1)包含Al、由前述X群選擇之至少一種元素、及Ge之第1析出物，圓相當直徑50nm以上之析出物，以200,000個/mm²以上之密度存在。

此外，發現前述Al合金膜，在450~600℃之加熱處理時，滿足上述(1)要件，而且，滿足下述(2)要件之第1 Al合金膜，呈現高耐熱性。

(2)包含Al、及由前述X群選擇之至少二種元素的 第2析出物，圓相當直徑50nm以上之析出物，以100,000個/mm²以上之密度存在。

而且，發現包含稀土類元素之至少一種的Al合金膜(Al-Ge-X群元素-REM合金膜)，在450~600℃之加熱處理時，滿足上述(1)且滿足上述(2)要件，而且，滿足下述(3)要件之第2 Al合金膜，呈現優於第1 Al合金膜之耐熱性。

(3)包含Al、由前述X群選擇之至少一種元素、及前述稀土類元素之至少一種的第3析出物，圓相當直徑10nm以上之析出物，以1,000,000個/mm²以上之密度存在。

此外，發現前述第2 Al合金膜，在450~600℃之加熱處理時，滿足上述(1)(最好更滿足上述(2))且上述(3)要件，而且，滿足下述(4)要件之第2 Al合金膜，呈現更為優良之耐熱性。

(4)包含Al、Ge、由前述X群選擇之至少一種元素、及前述稀土類元素之至少一種的第4析出物，圓相當直徑10nm以上之析出物，以1,000,000個/mm²以上之密度存在。

此外，發現含有由Ni、Co、Fe選擇之至少1種元素的Al合金膜(Al-Ge-X群元素-REM-〔Ni、Co、Fe〕合金膜)，在450~600℃之加熱處理時，滿足上述(1)、最好更滿足上述(2)、(3)、(4)之任1以上之要件，而且，滿足下述(5)要件之第3 Al合金膜，即使與ITO 等透明導電膜直接接觸也呈現低接觸電阻，高溫下之剝離液耐性也更優良。

(5)包含從由Al、Ni、Co、Fe所構成之群組選取之至少一種元素、Ge、及從前述X群選擇之至少一種元素的第5析出物，圓相當直徑250nm以上之析出物，以2,000個/mm²以上之密度存在。

上述第1 Al合金膜，於Al合金中，含有Ge與高融點金屬之X群元素(高溫耐熱性提升元素)，因為單一X群元素時，具有等定之第1析出物(Al-Ge-X)，複數之X群元素時，具有特定之第1析出物(Al-Ge-X1、Al-Ge-X2等：X1及X2代表不同X群元素)與第2析出物(Al-X1-X2、Al-X1-X3、Al-X2-X3等：X群元素為3種時)，高溫下之耐熱性(高溫耐熱性)及蝕刻特性優良，而且，耐鹼性腐蝕性及剝離液耐性也較高，膜本身之電阻(配線電阻)較為優良，故適合作為顯示裝置用之掃描線及信號線等之配線；閘極電極、源極電極、汲極電極等電極之材料來使用。尤其是，適合作為容易受高溫熱歷程之影響的薄膜電晶體基板之閘極電極及相關配線膜材料來使用。而且，適合作為功率半導體之電極；IGBT之射極電極等電極之材料來使用。

此外，上述第2 Al合金膜，於Al合金中，除了上述Ge與高融點金屬之X群元素(高溫耐熱性提升元素)以外，更含有稀土類元素，單一之X群元素時，具有特定之第1析出物(Al-Ge-X)、第3析出物(Al-X-REM；REM 為稀土類元素)、及/或第4析出物(Al-Ge-X-REM)，複數之X群元素時，因為更含有第2析出物(Al-X1-X2等)(第1、3、4之析出物也可對應X群元素之數得到複數之組合。以下相同)，上述第1 Al合金膜之所具有之效果當中，尤其是，高溫下之耐熱性(高溫耐熱性)獲得進一步提高，適合作為掃描線及信號線等之配線；閘極電極、源極電極、汲極電極等之電極材料來使用。尤其是，適合作為容易受到高溫熱歷程之影響的薄膜電晶體基板之閘極電極及相關配線膜材料來使用。而且，適合作為功率半導體之電極；IGBT之射極電極等電極材料來使用。

上述第3 Al合金膜，於Al合金中，除了上述之X群元素、Ge、以及最好為稀土類元素以外，更含有由透明導電膜之接觸電阻低減化元素之Ni、Co、及Fe所構成之群組選擇之至少一種，因為除了包含於上述第1及第2 Al合金膜之析出物以外，具有特定之第5析出物(Al-X-Ge-〔Ni、Co、Fe〕)，除了上述第1、第2 Al合金膜之效果以外，可不介由金屬阻擋層進行透明導電膜之直接連接，而適合作為直接接觸用之電極．配線材料來使用。

本說明書中，高溫耐熱性，係指曝露於至少450~600℃程度之高溫下時不會發生凸起，同時也是指即使至少重複2次以上曝露於上述高溫下時也不會發生凸起。

本發明的特徵，除了高溫耐熱性以外，可以得到顯示裝置及半導體裝置之製造過程所必要之蝕刻特性、對製造過程所使用之藥液(鹼性顯影液、剝離液)的高耐性(耐 蝕性)、與透明導電膜之低接觸電阻、Al合金膜本身之低電阻的特性，而且，不但在未達450℃之低溫域，在上述高溫域也可有效發揮。而且，在TFT製造過程曝露於鹼性環境下，因為係受到熱歷程前之階段，後述實施例中，針對加熱前之Al合金膜進行鹼性顯影液耐性之調查，然而，依據本發明，高溫加熱處理後之Al合金膜，由實驗也確認到可得到良好鹼性顯影液耐性。並且，對鹼性顯影液之耐性(鹼性顯影液耐性)，也廣義上，有時也稱為耐鹼性腐蝕性。

以下，針對本發明所使用之Al合金膜進行詳細說明。

(第1 Al合金膜)

上述第1 Al合金膜，係除了Ge以外，尚含有從由Ta、Ti、Zr、Hf、W、Cr、Nb、Mo、Ir、Pt、Re及Os所構成之群組(X群)選擇之至少一種元素的Al-Ge-X群元素合金膜。

此處，上述X群之元素(X群元素)，係由融點大致1600℃以上之高融點金屬所構成，係單獨使用也可得到高溫下之耐熱性提升的元素。該等元素，可以單獨添加，也可併用2種以上。上述X群元素當中，以Ta、Ti、Zr、Hf為佳，最好為Ta、Zr、Hf。

上述X群元素之含有量(單獨含有時，為單獨之量，併用2種以上時，為合計量)，以0.1~5原子%為佳。X 群元素之含有量為未達0.1原子%時，無法有效發揮上述作用。另一方面，X群元素之含有量超過5原子%的話，不但有Al合金膜之電阻過高的問題，也有配線加工時容易發生殘渣等問題。X群元素之含有量，以0.3原子%以上、3.0原子%以下為佳，更好為2.0原子%以下。

此外，Ge不但可提升高溫耐熱性，也具有防止高溫過程下之凸起發生的作用。第1 Al合金膜，只要至少含有上述X群元素及Ge即可，只要不會妨礙該等添加元素之作用的範圍內，也可含有其他元素。

為了有效發揮上述作用，Ge之含有量以0.01~2.0原子%為佳。Ge之含有量為未達0.01原子%時，無法得到期望之效果，而無法進一步確保用以實現耐熱性提升之第1析出物的密度。另一方面，Ge之含有量超過2.0原子%的話，電阻率上昇。上述元素之含有量，以0.1原子%以上、1.0原子%以下為佳，更好為0.2原子%以上、0.6原子%以下。

此外，上述第1 Al合金膜，係藉由450~600℃之高溫加熱處理，而含有必要之上述(1)所規定之特定尺寸及特定密度的第1析出物，最好更含有(2)所規定之特定尺寸及特定密度之第2析出物者，藉此，可實現高溫下之高耐熱性及剝離液耐性。第1析出物，只要含有至少由Ge及X群選擇之至少一種元素即可，在不妨礙該析出物之作用的範圍內，也可含有其他元素。並且，第2析出物，只要含有由X群元素選擇之至少二種元素即可，在不妨 礙該析出物之作用的範圍內，也可含有其他元素。

上述第1 Al合金膜，含有上述元素，其餘部分：Al及無法避免的雜質。

此處，上述無法避免的雜質，例如，以Si、B等為例。無法避免的雜質之合計量，並無特別限制，然而，含有大致0.5%原子%以下程度即可，各無法避免的雜質元素，可含有0.012原子%以下之B、及0.12原子%以下之Si。

上述第1、第2析出物之圓相當直徑(尺寸)，為50nm以上。依據本發明者們之檢討結果，發現未達50nm之析出物，例如，即使析出物之組成為Al-Ge-X群元素含有析出物(第1析出物)、或Al-X1-X2含有析出物(第2析出物)，無法發揮期望之效果。而且，為了有效發揮高溫耐熱性提升作用，上述圓相當直徑之下限為50nm即可，其上限，以與上述作用之關係而言，並無特別限制，然而，析出物之尺寸較大而成為巨大析出物的話，雖然可以光學顯微鏡之檢查來辨識，然而，因為會招致外觀不良，上限以1μm為佳。第1析出物、及第2析出物之良好圓相當直徑，為50nm以上、800nm以下。

此外，在本發明，第1析出物必須以上述圓相當直徑50nm以上之析出物為200,000個/mm²以上之密度來存在。依據本發明者之檢討結果，發現即使第1析出物之尺寸為50nm以上，未達200,000個/mm²時，也無法發揮期望之效果。為了有效發揮高溫耐熱性提升作用，上述析出物之密度愈高愈好，最好為2,000,000個/mm²以上。

而且，在本發明，第2析出物，上述圓相當直徑50nm以上之析出物，以100,000個/mm²以上之密度存在為佳。依據本發明者們之檢討結果，發現即使第2析出物之尺寸為50nm以上，未達100,000個/mm²時，無法發揮期望之效果。為了有效發揮高溫耐熱性提升作用，上述析出物之密度愈高愈好，最好為1,000,000個/mm²以上。

(第2 Al合金膜)

上述第2 Al合金膜，係除了上述Ge及X群元素以外，尚含有稀土類元素(REM)的Al-Ge-X群元素-REM合金膜。

上述稀土類元素(REM)，藉由複合添加上述Ge及X群元素而成為可期望高溫耐熱性提升的元素。而且，單獨使用也具有鹼性環境下之耐蝕性提升作用及上述Ge及X群元素所沒有的作用。

此處，稀土類元素，係指類鑭元素(周期表，原子序57之La至原子序71之Lu為止之合計15元素)加上Sc(鈧)及Y(釔)之元素群。本發明時，可以單獨使用上述稀土類元素，也可併用2種以上。稀土類元素當中，以Nd、La、Gd、Ce為佳，最好為Nd、La。

為了藉由稀土類元素來有效發揮上述作用，稀土類元素之含有量(單獨含有時，係單獨之量，併用2種以上時，係合計量。)，以0.1~0.45原子%為佳。稀土類元素之含有量為未達0.1原子%的話，無法有效發揮耐熱性、 耐鹼性腐蝕性提升效果，另一方面，超過0.45原子%的話，有乾蝕刻速度較慢，而且，有殘渣等之問題。稀土類元素之含有量，以0.15原子%以上、0.4原子%以下為佳，含有量最好為0.15原子%以上、0.3原子%以下。

第2 Al合金膜，只要至少含有上述X群元素、Ge、及稀土類元素即可，在不妨礙添加元素之作用下，也可以含有其他元素。

上述第2 Al合金膜，係含有上述元素，其餘部分：Al及無法避免的雜質。

此處，上述無法避免的雜質，係以例如Si、B等為例。無法避免的雜質之合計量並無特別限制，然而，大致含有0.5原子%以下之程度即可，各無法避免的雜質元素，含有之B為0.012原子%以下即可，含有之Si為0.12原子%以下即可。

此外，上述第2 Al合金膜，係藉由450~600℃之高溫加熱處理，而含有上述(1)~(4)規定之特定尺寸及特定密度之第1析出物(最好更含有上述第2析出物)者，而且，含有第3析出物(最好更含有第4析出物)者，藉此，高溫耐熱性獲得提升，在高溫過程下，也可防止凸起之發生。第3析出物，只要至少含有X群元素、REM即可，而且，第4析出物，只要至少含有X群元素、Ge、REM即可，在未妨礙該析出物之作用下，也可含有其他元素。

上述第3、第4析出物之圓相當直徑(尺寸)，為 10nm以上。依據本發明者們之檢討結果，10nm以下之析出物，例如，即使析出物之組成為Al-X群元素-REM含有析出物(第3析出物)、Al-Ge-X群元素-REM含有析出物(第4析出物)，也無法發揮期望之效果。而且，為了有效發揮高溫耐熱性提升作用，上述圓相當直徑之下限為10nm即可，其上限，則因為與上述作用的關係而無特別限制，然而，析出物之尺寸較大而成為巨大析出物的話，雖然可以光學顯微鏡之檢查來辨識，然而，因為會招致外觀不良，上限以1μm為佳。第3、第4析出物之良好圓相當直徑，為10nm以上、800nm以下。

此外，本發明時，上述圓相當直徑10nm以上之析出物，以1,000,000個/mm²以上之密度存在為佳。依據本發明者們之檢討結果，第3、第4析出物之尺寸即使為10nm以上，未達1,000,000個/mm²時，也無法發揮期望之效果。為了有效發揮高溫耐熱性提升作用，上述析出物之密度愈高愈好，以3,000,000個/mm²以上為佳。

(第3 Al合金膜)

上述第3 Al合金膜，係除了上述Ge、X群元素及稀土類元素(REM)以外，尚含有從由Ni、Co、及Fe所構成之群組選擇之至少一種的Al-Ge-X群元素-REM-［Ni、Co、Fe〕合金膜。

此處，Ni、Co及Fe，係可直接連接(直接接觸)於透明導電膜之元素。因為其係介由TFT之製造過程的熱歷 程所形成之高導電性的〔Ni、Co、Fe〕含有Al系析出物，而可與透明導電膜進行電性導通。該等可以單獨添加，也可以添加雙方。

為了有效發揮此種作用，〔Ni、Co、Fe〕之含有量(單獨時，係單獨之含有量，含有雙方時，係合計量)以0.1~0.35原子%為佳。〔Ni、Co、Fe〕之含有量為未達0.1原子%時，無法得到期望之效果，而無法確保有利於與透明導電膜之接觸電阻降低之第5析出物的密度。亦即，因為第5析出物之尺寸愈小密度也愈減少，而難以安定地維持與透明導電膜之低接觸電阻。另一方面，〔Ni、Co、Fe〕之含有量超過0.35原子%的話，蝕刻速度較慢，而且，有殘渣等之問題。［Ni、Co、Fe〕之含有量，以0.1原子%以上、0.25原子%以下為佳，更好為0.1原子%以上、0.2原子%以下。

第3 Al合金膜，只要含有Ge、由X群選取之至少1種元素、及〔由Ni、Co、Fe所構成之群組選擇之至少1種〕即可，在不妨礙添加元素之作用下，也可以含有其他元素。

上述第3 Al合金膜，係含有上述元素，其餘部分：Al及無法避免的雜質。

此處，上述無法避免的雜質，係以例如Si、B等為例。無法避免的雜質之合計量並無特別限制，然而，大致含有0.5原子%以下程度即可，各無法避免的雜質元素，含有之B為0.012原子%以下即可，含有之Si為0.12原子% 以下即可。

此外，上述第3 Al合金膜，係藉由450~600℃之高溫加熱處理，而含有上述(5)規定之特定尺寸及特定密度之第5析出物(Al-Ge-X群元素-［Ni、Co、Fe〕)者，藉此，可以實現高溫下之高剝離液耐性及透明導電膜之低接觸電阻。第5析出物，只要含有至少Ge、X群元素、及〔由Ni、Co、Fe所構成之群組選擇之至少一種〕即可，在不妨礙該析出物之作用下，也可含有其他元素。

上述第5析出物之圓相當直徑(尺寸)，為250nm以上。依據本發明者之檢討結果，發現未達250nm之析出物，例如，即使析出物之組成為滿足上述組成者，也無法發揮期望之效果。而且，為了有效發揮上述作用，上述圓相當直徑之下限以250nm為佳，其上限，則因為與上述作用的關係而無特別限制，然而，析出物之尺寸較大而成為巨大析出物的話，雖然可以光學顯微鏡之檢查來辨識，然而，因為會招致外觀不良，上限以3μm為佳。第5析出物之良好圓相當直徑，為250nm以上、2μm以下。

此外，本發明時，上述圓相當直徑250nm以上之析出物，必須以2,000個/mm²以上之密度存在。依據本發明者們之檢討結果，第5析出物之尺寸即使為250nm以上，未達2,000個/mm²時，也無法發揮期望之效果。為了有效發揮剝離液耐性提升及透明導電膜之接觸電阻低減化之兩作用，上述析出物之密度愈高愈好，以5,000個/mm²以上為佳。

而且，「含有」或「包含」上述第1~第5析出物上述特定之元素之析出物，以含有上述特定之元素，其餘部分則為Al及無法避免的雜質為佳。無法避免的雜質，係指各析出物之特定元素以外。

以上，係針對本發明之Al合金膜進行說明。

本發明時，形成上述第1~第5析出物之熱處理，係450~600℃，以500~600℃為佳。該熱處理，以在真空或氮及/或惰性氣體環境中實施為佳，處理時間，以1分鐘以上、60分鐘以下為佳。依據本發明，發現即使實施2次以上之上述熱處理(高溫熱處理)，也不會發生凸起等。

對應上述高溫加熱處理之TFT製造過程，例如，以非晶矽之結晶化為目的之利用雷射等的退火、以各種薄膜之形成為目的之CVD(化學氣相沈積)成膜、以及雜質擴散及保護膜之熱硬化時之熱處理爐的溫度等。尤其是，以非晶矽之結晶化為目的之熱處理及雜質擴散，通常會曝露在上述高溫下。

上述Al合金膜之膜厚，尤其是，為了確保高溫耐熱性、蝕刻特性、及配線電阻之低減化，以50nm以上為佳，最好為100nm以上。而且，其上限，以上述觀點而言，並無特別限制，然而，考慮配線斜度形狀等的話，以2μm以下為佳，最好為600nm以下。

上述Al合金膜，在顯示裝置，適合作為源極-汲極電極及閘極電極等之各種配線材料來使用，尤其是，最適合作為要求高溫耐熱性之閘極電極的配線材料來使用。

上述Al合金膜，在半導體裝置，適合作為射極電極及集電極等之各種電極材料來使用，尤其是，最適合作為要求高溫耐熱性之射極電極的配線材料來使用。

上述Al合金膜，以濺射法利用濺射靶(以下，有時稱為「標靶」)來形成為佳。因為相較於離子電鍍法、電子束蒸鍍法、真空蒸鍍法所形成之薄膜，容易形成成份及膜厚之膜面內均一性優良的薄膜。

此外，為了以上述濺射法形成上述Al合金膜，上述標靶係含有前述元素者，使用與期望之Al合金膜相同組成之Al合金濺射靶的話，不會有組成偏離之疑慮，也可形成期望之成份組成的Al合金膜而較佳。

所以，本發明，也將與前述第1、第2或第3 Al合金膜相同組成之濺射靶包含於本發明之範圍內。具體而言，上述標靶，係例如：(i)含有0.01~2.0原子%之Ge、及0.1~5原子%之從由Ta、Ti、Zr、Hf、W、Cr、Nb、Mo、Ir、Pt、Re、及Os所構成之群組(X群)選擇之至少一種元素，其餘部分：Al及無法避免的雜質標靶(第1 Al合金膜用標靶)；於(i)中更含有0.1~0.45原子%之(ii)稀土類元素之至少一種的標靶(第2 Al合金膜用標靶)；以及於(i)或(ii)更含有0.1~0.35原子%之從由(iii)Ni、Co、及Fe所構成之群組選擇之至少一種的標靶(第3 Al合金膜用標靶)。

上述標靶之形狀，包含加工成對應濺射裝置之形狀及構造之任意形狀(方形板狀、圓形板狀、空心環板狀等) 者。

上述標靶之製造方法，例如，以熔解鑄造法及粉末燒結法、噴霧形成法、製造由Al基合金所構成之鑄錠的方法、或製造由Al基合金所構成之胚體(得到最終緻密體前之中間體)後，再將該胚體以緻密化手段實施緻密化的方法。

本發明，也包含以將上述Al合金膜使用於薄膜電晶體為特徵之顯示裝置者。該形態，前述Al合金膜係使用於薄膜電晶體之源極電極、及/或汲極電極、以及信號線，例如，將汲極電極直接連接於透明導電膜者、或使用於閘極電極及掃描線者等。使用第1、第2 Al合金膜時，係介由從由Mo、Ti、W、及Cr所構成之群組選擇之至少一種元素的高融點金屬膜或高融點合金膜(金屬阻擋)連接於透明導電膜。另一方面，使用第3 Al合金膜時，可以介由上述金屬阻擋，也可不介由上述而直接連接於透明導電膜。

此外，前述閘極電極與掃描線、前述源極電極及/或汲極電極、以及信號線，係以相同組成之Al合金膜的形態而包含於。

本發明所使用之透明像素電極並無特別限制，例如，氧化銦錫(ITO)、氧化銦鋅(IZO)等。

此外，本發明所使用之半導體層也無特別限制，例如，非晶矽、多晶矽、連續結晶矽、氧化物半導體材料等。

製造具備本發明之Al合金膜的顯示裝置時，可以採 用顯示裝置之一般工程，然而，例如，只要參照前述專利文獻1~5所記載之製造方法即可。

以上，係以液晶顯示器作為液晶顯示裝置之代表來進行說明，然而，上述所說明之本發明之顯示裝置用Al合金膜，主要係可以將其當作電極及配線材料使用於各種液晶顯示裝置，例如，第3圖例示之液晶顯示器(LDC)之薄膜電晶體用之閘極、源極及汲極電極、以及配線材料，例如，第4圖例示之有機EL(OLED)薄膜電晶體用之閘極、源極及汲極電極、以及配線材料，例如，第5圖例示之磁場放射顯示器(FED)之陰極及閘極電極、以及配線材料，例如，第6圖例示之螢光真空管(VFD)之陽極電極及配線材料，例如，第7圖例示之電漿顯示器(PDP)之位址電極及配線材料，例如，第8圖例示之無機EL背面電極等。此外，上述所說明之本發明之半導體裝置用Al合金膜，主要係可以將其當作電極及配線材料使用於各種半導體裝置，例如，第9圖例示之IGBT射極及集電極、以及配線材料等。於該等液晶顯示裝置及半導體裝置使用本發明之顯示裝置及半導體裝置用Al合金膜時，由實驗已確認可以得到上述特定效果。

此外，上述Al合金膜，以包含鹵素氣體或鹵素含有化合物之氣體蝕刻之Al合金配線、及以pH3以下之酸性溶液蝕刻之Al合金配線，也包含於本發明之形態。

而且，本發明時，並未受限於蝕刻處理之方法或使用於蝕刻處理之裝置等。例如，可以利用第10圖所示之汎 用乾蝕刻用裝置來實施通常之乾蝕刻工程。後述之實施例中，使用第10圖所示之ICP(感應藕合式電漿)式乾蝕刻裝置。

以下，針對使用第10圖之乾蝕刻用裝置的代表性乾蝕刻處理進行說明，然而，並未受限於此。

第10圖之裝置時，於腔室1上部有感應窗2，感應窗2之上，載置著1圈之天線3。第10圖之電漿發生裝置，係感應窗2為平板型式之被稱為所謂TCP(Transfer Coupled Plasma)者。對天線3，介由匹配電路5被導入13.56MHz之高頻電力4。

於腔室1，有處理氣體導入口6，從其導入含有Cl₂等之鹵素氣體的蝕刻氣體。基板(被蝕刻材)7係被載置於承載器8上。承載器8為靜電卡盤9，可利用由電漿流入基板之電荷而以靜電力進行卡夾。於承載器8之周邊，載置著石英玻璃之被稱為套環10的構件。

被導入腔室1內之鹵素氣體，藉由對感應窗2上之天線3施加之高頻電力所產生的感應磁場，而成為激發狀態並電漿化。

此外，對承載器8介由匹配電路11導入400kHz之高頻電力12，而對被載置於承載器8之基板(被蝕刻材)7施加高頻偏壓。藉由該高頻偏壓，電漿中之離子具有異向性而被吸入基板，故可進行垂直蝕刻等之異向性蝕刻。

以下，針對使用酸性溶液之代表性的濕蝕刻處理進行說明，然而，並未受限於此。

將基板(被蝕刻材)浸漬於含有磷酸(45~80重量%)、硝酸(1~10重量%)、醋酸等之有機酸(1~10重量%)，其餘部分由水所構成之水溶液中，或者，對基板進行水溶液之噴霧，可以進行等向性蝕刻。

實施例

以下，以實施例來對本發明進行具體說明，然而，本發明並未受限於下述實施例，在符合前，後述要旨之範圍內可以進行變更，該等也皆包含於本發明之技術範圍內。

(實施例1)

以DC磁控濺射法(基板=玻璃基板(Corning Incorporated製Eagle2000)，在環境氣體=氬、壓力=2mTorr、基板溫度=25℃(室溫))下，實施表1-6所示之各種合金組成之Al合金膜(膜厚=300nm)的成膜。

此外，上述各種合金組成之Al合金膜的形成上，係將以真空溶解法所製作之各種組成的Al合金標靶當作濺射靶來使用。

而且，實施例所使用之各種Al合金膜之各合金元素的含有量，係以ICP發光分析(感應藕合式電漿發光分析)法來求取。

針對如上所述之成膜Al合金膜，實施2次450~600℃之高溫加熱處理，對高溫加熱處理後之Al合金膜，分別以下面所示之方法測定耐熱性、該Al合金膜本身之電 阻(配線電阻)、乾蝕刻特性、鹼性顯影液耐性、剝離液耐性、與ITO之接觸電阻的各特性、以及析出物之尺寸及密度。為了進行參考，針對耐熱性，也進行350℃之實驗。而且，針對鹼性顯影液耐性，使用成膜後之Al合金膜進行實驗，而不實施加熱處理。因為在TFT製造過程中，曝露於鹼性環境下者係形成Al合金配線之光刻工程，而為受到熱歷程前之階段。

(1)加熱處理後之耐熱性

針對成膜後之Al合金膜，在惰性環境氣體(N₂)環境下，以表1~6所示之各溫度實施2次10分鐘之加熱處理，使用光學顯微鏡(倍率：500倍)觀察其表面性狀，測定凸起之密度(個/m²2)。依表7所記載之判斷基準來評估耐熱性，本實施例時，係以◎或○為合格。

(2)乾蝕刻特性

具體而言，於直徑4英吋、厚度0.7mm之矽基板上，實施厚度200nm之氧化矽(SiOx)膜的成膜後，以前述條件實施500nm厚度之Al合金膜的成膜。其次，以g線之光刻形成線寬10μm之條狀正型光阻層(酚醛系樹脂：東京應化工業(股)製之TSMR8900，厚度為1.0μm)。其次，使用如前述第10圖所示之乾蝕刻裝置，以下述蝕刻條件實施乾蝕刻。

(蝕刻條件)

Ar/Cl₂：300sccm/180sccm

施加於天線之電力(源極RF)：500W

基板偏壓：60W

處理壓力(氣體壓)：14mTorr

基板溫度：承載器之溫度(20℃)

蝕刻，係在蝕刻深度為100~300nm之範圍變更蝕刻時間來實施，製作蝕刻深度不同之樣本。其次，經由利用氧電漿之灰化工程後，使用胺系之剝離液等剝離光阻層後，觸針式膜厚計(Vecco公司製之「Dektak 11」，測定純Al或Al合金膜之蝕刻厚度。依表7所記載之判斷基準實施乾蝕刻特性的評估，本實施例時，係以◎或○為合格。

(3)加熱處理後之Al合金膜本身的配線電阻

係對成膜後之Al合金膜形成有10μm寬之線及間距圖案者，在惰性環境氣體(N₂)環境下，以450℃、550℃、或600℃之各溫度實施2次之10分鐘的加熱處理，以4端子法測定電阻率。依表7所記載之判斷基準，實施各溫度之配線電阻的評估，本實施例時，係以◎或○為合格。

(4)透明像素電極之直接接觸電阻

準備針對成膜後之Al合金膜在惰性環境氣體(N₂)環境下實施2次之600℃、10分鐘之加熱處理者。該Al合金膜及透明像素電極之直接接觸時的接觸電阻，係在下述條件濺射透明像素電極(ITO：於氧化銦添加10質量% 之氧化錫的氧化銦錫)，製作第2圖所示之克耳文模式(接觸孔尺寸：10μm四方)，實施4端子測定(使電流流過ITO-Al合金膜，以其他端子測定ITO-Al合金間之電壓下降的方法)。具體而言，藉由於第2圖之I₁-I₂間使電流I流過並監視V₁-V₂間之電壓V，以〔R=(V₂-V₁)/I₂〕來求取接觸部C之直接接觸電阻R。依表7所記載之判斷基準，實施ITO之直接接觸電阻(ITO之接觸電阻)的評估，本實施例時，係以◎或○為合格。

(透明像素電極之成膜條件)

環境氣體=氬

壓力=0.8mTorr

基板溫度=25℃(室溫)

(5)剝離液耐性

模擬光阻層剝離液之洗淨工程，實施混合著胺系光阻劑及水之鹼性水溶液的腐蝕實驗。具體而言，針對成膜後之Al合金膜，在惰性氣體環境(N₂)中，實施2次之600℃、20分鐘的加熱處理後，浸漬於將東京應化工業(股)製之胺系光阻剝離液「TOK106」水溶液分別調整成pH10.5及9.5之各pH者(液溫25℃)中。具體而言，首先，浸漬於pH10.5之溶液1分鐘後，連續浸漬於pH9.5之溶液中5分鐘。其次，調查浸漬後之膜表面可以看到之坑洞狀腐蝕(孔蝕)痕(圓相當直徑為150nm以上者)的個數(觀察倍率為1000倍)。依表7所記載之判斷基準 ，實施剝離液耐性的評估，本實施例時，係以◎或○為合格。

(6)鹼性顯影液耐性(顯影液蝕刻率之測定)

於成膜於基板上之Al合金膜實施遮罩後，在25℃下，浸漬於顯影液(含有TMAH2.38質量%之水溶液)中保持1分鐘及2分鐘，使用觸診式段差計測定其蝕刻量，由浸漬1分鐘及2分鐘時之蝕刻量的差來計算蝕刻率。依表7所記載之判斷基準，實施鹼性顯影液耐性的評估，本實施例時，以◎或○為合格。

(7)析出物之測定

針對成膜後之Al合金膜，在惰性氣體環境(N₂)中，以550℃或600℃，實施2次之10分鐘加熱處理，以平面TEM(透射電子顯微鏡，倍率30萬倍)觀察所析出之析出物。析出物之尺寸(圓相當直徑)及密度(個/mm²)，使用掃描電子顯微鏡之反射電子像來求取。具體而言，測定1視野(mm²)內所觀察到之析出物的圓相當直徑及個數，求取3視野之平均值。析出物所含有之元素，以TEM-EDX分析來進行判斷。其次，依表7所記載之判斷基準，進行各析出物之尺寸及密度的分類。析出物，尺寸為◎、○、或△，而且，密度滿足◎或○者，係滿足本發明之要件者。

此外，下述表1~6中，在析出物尺寸及析出物密度 之結果，係從左側依序分別為第1析出物、第2析出物、第3析出物、第4析出物、第5析出物之結果。

其結果如表1~6之記載所示。

首先，針對表1~6進行考察。該等表中，析出物尺寸(550℃/600℃)及析出物密度(550℃/600℃)為「◎×◎◎◎」，係從左側依據針對第1~第5析出物之評估進行記載，本例時，係表示，第1、第3~第5析出物之尺寸及密度皆為「◎」，第2析出物之尺寸及密度皆為「×」。

表1之No.1-1~1-32所記載之各Al合金膜，係對應本發明之第3 Al合金膜，滿足本發明規定之合金組成，而且，也滿足第1~第5析出物之要件(尺寸及密度)，故不但低溫(350℃)之耐熱性優良，450~600℃之高溫耐熱性也優良。此外，乾蝕刻特性也良好。而且，高溫加熱處理後之電阻方面，具有底於高融點金屬之電阻，對於高溫加熱處理前之鹼性顯影液及高溫加熱處理後之剝離液的耐性也良好，也可以大幅降低ITO(透明像素電極)之直接接觸電阻。

其次，表2之No.2-1~2-24所記載之各Al合金膜，係對應於本發明之第3 Al合金膜，滿足本發明規定之合金組成，而且，也滿足第1、第3~第5析出物之要件(尺寸及密度)，不但低溫(350℃)之耐熱性優良，450~600℃之高溫耐熱性也優良。此外，乾蝕刻特性也良好。而且，高溫加熱處理後之電阻方面，具有低於高融點金屬之電阻，對於高溫加熱處理前之鹼性顯影液及高溫加熱處理後之剝離液的耐性也良好，也可以大幅降低ITO(透明像素電極)之直接接觸電阻。

其次，表3之No.3-1~3-30所記載之各Al合金膜，係對應於本發明之第2 Al合金膜，滿足本發明規定之合金組成，而且，也滿足第1~第4析出物之要件(尺寸及密度)，不但低溫(350℃)之耐熱性優良，450~600℃之高溫耐熱性也優良。此外，乾蝕刻特性也良好。而且，高溫加熱處理後之電阻方面，具有低於高融點金屬之電阻，對於鹼性顯影液及剝離液的耐性也良好。ITO(透明像素電極)之直接接觸電阻方面，因為未含Ni、Co、Fe之任一而為較高之電阻，無法與ITO直接接觸。

其次，表4之No.4-1~4-24所記載之各Al合金膜，係對應於本發明之第2 Al合金膜，滿足本發明規定之合金組成，而且，也滿足第1、第3、第4析出物之要件(尺寸及密度)，不但低溫(350℃)之耐熱性優良，450~600℃之高溫耐熱性也優良。此外，乾蝕刻特性也良好。而且，高溫加熱處理後之電阻方面，具有低於高融點金屬之電阻，對於鹼性顯影液及剝離液的耐性也良好。與ITO(透明像素電極)之直接接觸電阻方面，因為未含有Ni、Co、Fe之任一，與ITO之接觸電阻較高。

其次，表5之No.5-1~5-3所記載之各Al合金膜，係對應於本發明之第1 Al合金膜，滿足本發明規定之合金組成，而且，也滿足第1析出物之要件(尺寸及密度)，不但低溫(350℃)之耐熱性優良，450~600℃之高溫耐熱性也優良。此外，乾蝕刻特性也良好。並且，高溫加熱處理後之電阻方面，具有低於高融點金屬之電阻，對於鹼 性顯影液及剝離液的耐性也良好。與ITO(透明像素電極)之直接接觸電阻方面，因為未含有Ni、Co、Fe之任一，與ITO之接觸電阻較高。

其次，表5之No.5-4~5-5所記載之各Al合金膜，係對應於本發明之第1 Al合金膜，滿足本發明規定之合金組成，而且，也滿足第1、第2析出物之要件(尺寸及密度)，不但低溫(350℃)之耐熱性優良，450~600℃之高溫耐熱性也優良。此外，乾蝕刻特性也良好。而且，高溫加熱處理後之電阻方面，具有低於高融點金屬之電阻，對於鹼性顯影液及剝離液的耐性也良好。與ITO(透明像素電極)之直接接觸電阻方面，因為未含有Ni、Co、Fe之任一，與ITO之接觸電阻較高。

其次，表6之No.6-1~6-7所記載之各Al合金膜，係未滿足本發明規定之上述第1~第3 Al合金膜之要件之例。No.6-1~6-3，係未滿足合金組成及析出物要件之例。配線電阻呈現相對較好之值，然而，其配線耐熱性差，表面呈粗糙狀態。而且，No.6-4~6-7未滿足合金組成，乾蝕刻特性差。

以上，係針對本專利申請參照特定實施方式進行詳細說明，然而，在未背離本發明之精神及範圍可以進行各種變更及修正，對相關業者而言，係顯而易見的事。

本專利申請係依據2011年2月28日提出申請之日本特許出願(特願2011-042635)者，其內容可供此處參照並採用。

本發明之第1 Al合金膜(Al-Ge-X群元素)，因為含有特定合金元素及第1析出物(最好為第1析出物及第2析出物)，曝露於約450~600℃程度之高溫下時，耐熱性優良，而且，高溫處理後之膜本身的電阻(配線電阻)也抑制於較低，並且，也兼具耐蝕性、蝕刻加工性、及剝離液耐性。

良好實施方式之本發明的第2 Al合金膜(Al-Ge-X群元素-稀土類元素)，因為含有特定之合金元素、第1析出物(最好為第1析出物及第2析出物)、以及第3析出物(最好為第3析出物及第4析出物)、，呈現高耐熱性，而且，耐鹼性腐蝕性也更為良好。良好實施方式之本發明的第3 Al合金膜(Al-Ge-X群元素-〔Ni、Co、Fe〕合金，最好為Al-Ge-X群元素-稀土類元素-〔Ni、Co、Fe〕合金)，因為含有特定之合金元素、第1析出物(以第1析出物及第2析出物為佳，第1析出物、第2析出物及第3析出物更佳，最好為第1析出物、第2析出物、第3析出物及第4析出物)、以及第5析出物，不但可以達成上述特性，也可以達成與透明導電膜之低接觸電阻，故可直接連接於透明導電膜。

依據本發明，尤其是，在製造將多晶矽及連續結晶矽使用於半導體層之薄膜電晶體基板的過程中，即使曝露於450~600℃程度之高溫加熱處理，甚至至少實施2次上述高溫加熱處理的嚴酷高溫環境下曝時，也可提高半導體矽層之載體移動度，故可提供可提升TFT之回應速度，且節 約能源及可對應高速動畫等之高性能顯示裝置。此外，配線加工時，可以適應濕蝕刻法、乾蝕刻法之雙方。

依據本發明，因為Al合金膜之耐熱性(特高溫耐熱性)優良，在例如具備其作為半導體元件之電極．電氣配線之例如IGBT的製造過程，可以高溫來實施接觸層之離子活性化等之熱處理。結果，可以實現具備上述Al合金膜而使特性獲得提升之半導體元件，而且，可以實現具備該半導體元件而發揮優良特性之上述半導體裝置。此外，配線加工上，可以適應濕蝕刻法、乾蝕刻法之雙方。

1‧‧‧腔室

2‧‧‧感應窗

3‧‧‧天線

4‧‧‧高頻電力(天線側)

5‧‧‧匹配電路(天線側)

6‧‧‧處理氣體導入口

7‧‧‧基板(被蝕刻材)

8‧‧‧承載器

9‧‧‧感應卡盤

10‧‧‧套環

11‧‧‧匹配電路(基板側)

12‧‧‧高頻電力(基板側)

21a‧‧‧玻璃基板

25‧‧‧掃描線

26‧‧‧閘極電極

27‧‧‧閘極絕緣膜

28‧‧‧源極電極

29‧‧‧汲極電極

30‧‧‧半導體矽層

31‧‧‧保護膜

32‧‧‧低電阻矽層

33‧‧‧絕緣性保護膜

35‧‧‧透明電極

第1圖係薄膜電晶體之中核部之剖面構造圖。

第2圖係用以測定Al合金膜與透明像素電極之接觸電阻的克耳文模式(TEG模式)圖。

第3圖係液晶顯示器之一例的概略剖面圖。

第4圖係有機EL顯示器之一例的概略剖面圖。

第5圖係磁場放射顯示器之一例的概略剖面圖。

第6圖係螢光真空管之一例的概略剖面圖。

第7圖係電漿顯示器之一例的概略剖面圖。

第8圖係無機EL顯示器之一例的概略剖面圖。

第9圖係一般IGBT之構成的概略剖面圖。

第10圖係乾蝕刻裝置之構成的概略剖面圖。

21a‧‧‧玻璃基板

25‧‧‧掃描線

26‧‧‧閘極電極

27‧‧‧閘極絕緣膜

28‧‧‧源極電極

29‧‧‧汲極電極

30‧‧‧半導體矽層

31‧‧‧保護膜

32‧‧‧低電阻矽層

33‧‧‧絕緣性保護膜

35‧‧‧透明電極

Claims (34)

1. 一種顯示裝置或半導體裝置用Al合金膜，係使用於顯示裝置或半導體裝置之Al合金膜，其特徵為：前述Al合金膜含有0.01~2.0原子%之Ge、及從由Ta、Ti、Zr、Hf、W、Cr、Nb、Mo、Ir、Pt、Re、及Os所構成之群組(X群)選擇之至少一種元素，對前述Al合金膜執行450~600℃之加熱處理時，滿足下述(1)要件，(1)包含Al、由前述X群選擇之至少一種元素、及Ge之第1析出物，其圓相當直徑50nm以上之析出物係以200,000個/mm²以上之密度存在。
2. 如申請專利範圍第1項所記載之顯示裝置或半導體裝置用Al合金膜，其中前述Al合金膜執行450~600℃之加熱處理時，更滿足下述(2)要件，(2)包含Al、及由前述X群選擇之至少二種元素的第2析出物，其圓相當直徑50nm以上之析出物係以100,000個/mm²以上之密度存在。
3. 如申請專利範圍第1項所記載之顯示裝置或半導體裝置用Al合金膜，其中前述Al合金膜，更含有從由稀土類元素所構成之群組選取之至少一種，對前述Al合金膜執行450~600℃之加熱處理時，更滿足下述(3)要件，(3)包含Al、由前述X群選擇之至少一種元素、及 前述稀土類元素之至少一種的第3析出物，其圓相當直徑10nm以上之析出物係以1,000,000個/mm²以上之密度存在。
4. 如申請專利範圍第3項所記載之顯示裝置或半導體裝置用Al合金膜，其中前述Al合金膜執行450~600℃之加熱處理時，更滿足下述(4)要件，(4)包含Al、Ge、由前述X群選擇之至少一種元素、及前述稀土類元素之至少一種的第4析出物，圓相當直徑10nm以上之析出物，以1,000,000個/mm²以上之密度存在。
5. 如申請專利範圍第1項所記載之顯示裝置或半導體裝置用Al合金膜，其中前述Al合金膜，更包含從由Ni、Co、Fe所構成之群組選取之至少1種元素，對前述Al合金膜執行450~600℃之加熱處理時，更滿足下述(5)要件，(5)包含從由Al、Ni、Co、Fe所構成之群組選取之至少一種元素、Ge、及從前述X群選擇之至少一種元素的第5析出物，其圓相當直徑250nm以上之析出物係以2,000個/mm²以上之密度存在。
6. 如申請專利範圍第1項所記載之顯示裝置或半導體裝置用Al合金膜，其中前述第1析出物之圓相當直徑為1μm以下。
7. 如申請專利範圍第2項所記載之顯示裝置或半導 體裝置用Al合金膜，其中前述第2析出物之圓相當直徑為1μm以下。
8. 如申請專利範圍第3項所記載之顯示裝置或半導體裝置用Al合金膜，其中前述第3析出物之圓相當直徑為1μm以下。
9. 如申請專利範圍第4項所記載之顯示裝置或半導體裝置用Al合金膜，其中前述第4析出物之圓相當直徑為1μm以下。
10. 如申請專利範圍第5項所記載之顯示裝置或半導體裝置用Al合金膜，其中前述第5析出物之圓相當直徑為3μm以下。
11. 如申請專利範圍第1項所記載之顯示裝置或半導體裝置用Al合金膜，其中前述X群之元素的含有量為0.1~5原子%。
12. 如申請專利範圍第3項所記載之顯示裝置或半導體裝置用Al合金膜，其中前述稀土類元素之含有量為0.1~0.45原子%。
13. 如申請專利範圍第5項所記載之顯示裝置或半導體裝置用Al合金膜，其中前述從Ni、Co、Fe所選取之至少1種元素的含有量為0.1~0.35原子%。
14. 如申請專利範圍第1項所記載之顯示裝置或半導體裝置用Al合金膜，其中前述加熱處理為500~600℃。
15. 如申請專利範圍第1項所記載之顯示裝置或半導體裝置用Al合金膜，其中前述加熱處理係至少實施2次者。
16. 如申請專利範圍第5項所記載之顯示裝置或半導體裝置用Al合金膜，其中前述Al合金膜係直接連接於透明導電膜者。
17. 如申請專利範圍第1項所記載之顯示裝置或半導體裝置用Al合金膜，其中前述Al合金膜，係藉由含有從由Mo、Ti、W、及Cr所構成之群組選擇之至少一種元素的膜來與透明導電膜連接者。
18. 一種濺射靶，其特徵為含有：0.01~2.0原子%之Ge、及0.1~5原子%之從由Ta、Ti、Zr、Hf、W、Cr、Nb、Mo、Ir、Pt、Re、Os所構成之群組(X群)選擇之至少一種元素。
19. 如申請專利範圍第18項所記載之濺射靶，其中更含有0.1~0.45原子%之從由稀土類元素所構成之群組選取之至少一種者。
20. 如申請專利範圍第18項所記載之濺射靶，其中更含有0.1~0.35原子%之從Ni、Co、Fe所選取之至少一種元素者。
21. 如申請專利範圍第18項所記載之濺射靶，其中其餘部分為Al及無法避免的雜質。
22. 一種Al合金配線，其特徵為： 以鹵素氣體、或含有鹵素之化合物的氣體蝕刻申請專利範圍第1項所記載之顯示裝置或半導體裝置用Al合金膜。
23. 一種Al合金配線，其特徵為：以pH3以下之酸性溶液蝕刻申請專利範圍第1項所記載之顯示裝置或半導體裝置用Al合金膜。
24. 一種顯示裝置，係具備申請專利範圍第1項所記載之顯示裝置用Al合金膜。
25. 一種液晶顯示器，係具備申請專利範圍第1項所記載之顯示裝置用Al合金膜。
26. 一種有機EL顯示器，係具備申請專利範圍第1項所記載之顯示裝置用Al合金膜。
27. 一種磁場放射顯示器，係具備申請專利範圍第1項所記載之顯示裝置用Al合金膜。
28. 一種螢光真空管，係具備申請專利範圍第1項所記載之顯示裝置用Al合金膜。
29. 一種電漿顯示器，係具備申請專利範圍第1項所記載之顯示裝置用Al合金膜。
30. 一種無機EL顯示器，係具備申請專利範圍第1項所記載之顯示裝置用Al合金膜。
31. 一種半導體裝置，係具備申請專利範圍第1項所記載之半導體裝置用Al合金膜。
32. 一種半導體元件，係具備申請專利範圍第1項所記載之半導體裝置用Al合金膜。
33. 一種半導體元件之電極，係具備申請專利範圍第1項所記載之半導體裝置用Al合金膜。
34. 一種半導體元件之配線，係具備申請專利範圍第1項所記載之半導體裝置用Al合金膜。