Al合金膜、电子器件及光电显示装置用有源矩阵衬底的制作方法

专利名称：Al合金膜、电子器件及光电显示装置用有源矩阵衬底的制作方法
技术领域：
本发明涉及Al合金膜、电子器件及光电显示装置用有源矩阵衬底， 特别涉及作为液晶显示器(display)或有机EL显示器等光电显示装置 的布线以及电极膜等(下面统一记为"电极膜")来使用的Al合金膜、使 用该膜的半导体装置等电子器件以及光电显示装置用有源矩阵衬底。
背景技术：
作为半导体器件的一个例子，例如，存在使用将薄膜晶体管(Thin Film Transistor,下面记为TFT)作为开关(switching)元件的TFT有源 矩阵衬底的光电显示装置。对于光电显示装置来说，作为代替CRT (Cathode Ray Tube )的平板显示器(flat panel display)的一种，有效 利用低功耗或薄型这样特征的产品中被广泛地应用。
这些TFT有源矩阵衬底中使用的电极膜需要与Si膜或以Si膜为主 要成分的TFT的半导体层、或在像素电极膜或端子焊盘(pad)等中使 用的氧化物透明导电膜(例如，ITO)电连接。因此，作为现有的电极 膜材料，例如， 一般使用钛(titanium) ( Ti)、铬(chromium ) (Cr)、 钼(molybdenum ) ( Mo )、钽(tantalum ) ( Ta)、鴒(tungsten ) ( W) 或以这些为主要成分的合金等的所谓高熔点金属材料。因为这些高熔点 金属(metal)在与Si半导体膜的连接界面上几乎没有界面扩散反应， 此外，在与ITO等氧化物导电膜的连接界面上的电接触(contact)特性 是优良的。
近年来，随着平板显示器TV的大型化或便携式电话等小型显示器 的高清晰度，要求布线材料低电阻化，现有的高熔点金属的电阻率值(一 般为12-60nQ.cm)不能够说是优选的。此外，在利用反射光显示图像 的反射型显示器的情况下，为了实现明亮的显示特性，要求电极膜具有 较高的光反射率，但是，现有高熔点金属的反射率值一般为60%左右， 因为较低，所以不能说是优选的。鉴于这样的状况，作为显示器用的电 极膜材料，电阻率低、光反射率高并且布线图形(pattern)加工容易的 铝(aluminum ) ( Al)或以Al为主要成分的合金的Al合金膜被关注。
但是，在将现有Al合金膜用于上述TFT有源矩阵衬底的电极膜的 情况下，已知存在一些缺点，应用困难。即，已知首先现有Al合金膜 耐热性不好。例如，在器件的制造步骤中，在超过100。C的温度下进行 加热处理时，在膜表面或端面产生所谓的小丘(hillock)或须状物
(whisker)的突起。由于该突起，使在上层形成的保护绝缘膜的覆盖率 不良，并引起耐压下降或电短路等不良。此外，对于现有Al合金膜来 说，在与ITO这样的氧化物导电膜直接接合的界面上产生扩散反应，使 电特性恶化。并且，现有Al合金膜一般在与Si半导体膜或以Si为主要 成分的膜的连接界面上激烈地进行相互扩散反应，使电特性恶化。因此， 在与ITO或Si连接的情况下，不是使Al合金膜直接连接，而是需要通 过上述的高熔点金属作为阻挡(barrier)层进行连接。因此，存在增加 成膜步骤或刻蚀加工步骤、生产能力下降的问题。
因此，对于如上所例举的Al合金膜的缺点，提出几种通过对在A1 中添加的元素进行研究的改善方法。例如，在专利文献l中，公开了通 过在Al中添加Nd、 Gd、 Dy这样的稀土类元素从而抑制小丘的产生的 技术。在专利文献2中，进一步公开了通过添加Ni、 Ag、 Zn、 Cu等元 素来改善在与ITO的连接界面上的电特性的技术。此外，在专利文献3 中，记载了通过在Al中添加Fe、 Co、 Ni等过渡金属来改善与ITO以及 作为半导体膜的Si的连接界面的技术。
并且，如上所述，近年来，随着平板显示器TV的大型化或便携式 电话等小型显示器的高清晰度，不仅要求电极膜低电阻化，而且要求作 为开关元件的TFT高性能化。因此，为了抑制针对构成TFT的半导体 元件的热损坏(damage),要求工艺(process)温度的低温化。例如， 在专利文献4中，作为目标，示出小于25(TC这样的温度。或者，为了 实现反射型或半透过型的使用有机树脂膜形成反射像素电极的显示器 或被认为在今后成为主流的小型轻量化或曲面显示器，在代替玻璃
(glass )衬底所使用的有机树脂衬底中，由于受到该有机树脂材料的耐 热性的制约而要求工艺温度的低温化。鉴于这样的状况，优选在小于 30(TC、更优选为200 250。C左右的工艺温度下得到低电阻值(例如， 在专利文献4中具体的是10inn.cm以下，更优选是6nQ'cm以下)的 Al合金膜。
并且，对于工艺温度的低温化来说，在抑制Al合金膜与ITO膜以
及Si膜的界面的扩散反应方面也是优选的。例如，根据本发明人的评价 结果，在采用Si半导体的TFT的源极(source)漏极(drain)电极上直 接形成具有在专利文献3中公开的组成的Al合金膜时，在成膜之后， 未确认与Si的界面上的相互扩散反应，但是，通过热处理(在大气中或 者在氮气环境中保持约30分钟)慢慢进行扩散反应，在超过250。C的温 度下，在光学显微镜观察水平下也确定了扩散反应。因此，从这一点来 看，工艺温度优选为小于25(TC的低温。
但是，在专利文献1 2中公开的A1合金膜的情况下，为了得到足 够低的电阻值，需要30(TC以上的工艺温度。此外，在专利文献3中也 没有记载在小于300。C的低温热处理下的电阻率值。因此，在使用现有 Al合金膜的情况下，存在TFT的高性能化或使用在采用有机树脂材料 时所需要的低温处理的器件的应用困难的问题。并且，在使用于光电显 示装置的反射电极膜的情况下，还要求较高的反射率值，但是，关于具 有上述特性的Al合金膜，还包含反射特性的技术几乎没有公开。
专利文献1 特开平7 - 45555号公报
专利文献2 特开2006 - 339666号公报
专利文献3 特开2004 - 363556号公报
专利文献4 特开2004 - 103695号公报
在现有Al合金膜的情况下，如上所述，不能将Al合金膜与ITO膜 或Si膜直接连接，必须由高熔点金属形成阻挡(barrier)层。因此，增 加成膜步骤或刻蚀加工的步骤，使生产能力下降。此外，在采用专利文 献1 ~3中公开的Al合金膜的情况下，为了得到足够低的电阻值，需要 300。C以上的加热。为了减轻对半导体的热损坏、或在反射电极中使用 的有机树脂膜的耐热性，在应用于需要250。C以下的低温工艺的器件的 情况下，电极膜的电阻值难以降低。

发明内容
本发明是以这样的情况为背景而进行的，本发明的目的是提供一种 防止与ITO或Si的界面扩散并且能够应用于要求低温工艺的各种电子 器件中的低电阻的电极膜用Al合金膜、以及使用该合金膜的电子器件、 光电显示装置用有源矩阵衬底。
本发明一实施方式的Al合金膜包含由Ni构成的第一添加元素、和
由属于元素周期表的第二周期或第三周期的2a族的碱土金属、3b、 4b 族的半金属中选择的至少一种以上的第二添加元素。
本发明另一实施方式的电子器件具有包含由Ni构成的第一添加元 素与由属于元素周期表的第二周期或第三周期的2a族碱土金属、3b、 4b族的半金属中选择的至少一种以上的第二添加元素的Al合金膜、和 与所述A1合金膜直接连接的Si膜或以Si为主要成分的膜或者以氧化物 为主要成分的氧化物导电膜。
本发明另一实施方式的光电显示装置用有源矩阵衬底具备形成在 衬底上且包含由Ni构成的第一添加元素与由属于元素周期表的第二周 期或第三周期的2a族碱土金属、3b、 4b族的半金属中选择的至少一种 以上的第二添加元素的Al合金膜、和与所述Al合金膜直接连接的由Si 膜或以Si为主要成分的膜构成的半导体层以及/或者以氧化物为主要成 分的氧化物导电膜。
根据本发明，能够提供一种防止与ITO或Si的界面扩散并且能够 应用于要求低温工艺的各种电子器件中的低电阻的电极膜用Al合金膜、 以及使用该合金膜的电子器件、光电显示装置用有源矩阵衬底。


图l是用于说明Al-Ni膜和Si膜的界面扩散反应的图。 图2是用于说明现有的Al-Cu膜和Si膜的界面扩散反应的图。 图3是用于说明比较例的Al-Ni膜和Si膜的界面扩散反应的图。 图4是示出Al-Ni膜的Ni组成比和Al合金膜的电阻率值的关系的图。
图5是示出Al-Ni膜的Ni组成比和Al合金膜的反射率值的关系的图。
图6是示出本发明的Al-Ni-X膜的电阻率值的热处理温度依赖性的图。
图7是示出本发明的Al-Ni-X膜的X元素的原子量与电阻率值的关 系的图。
图8是用于说明本发明的Al-Ni-X (X-Si)膜和Si膜的界面扩散 反应的图。
图9是示出实施方式1的光电显示装置用TFT有源矩阵衬底的结构
的平面图。
图10是示出实施方式1的光电显示装置用TFT有源矩阵衬底的结 构的截面图。
图11是示出实施方式2的光电显示装置用TFT有源矩阵衬底的结 构的平面图。
图12是示出实施方式2的光电显示装置用TFT有源矩阵衬底的结 构的截面图。
具体实施例方式
以下，说明能够应用本发明的实施方式。以下的说明对本发明的实 施方式进行说明，本发明不限定于以下实施方式。为了说明的明确，以 下的记载以及附图进行了适当省略以及简化。
对于本发明来说，在20(TC 25(TC左右的低温工艺中，实现防止与 ITO膜或Si膜的界面扩散并且具有约6)Lir2.cm以下的较低的电阻率值作 为特性的A1合金膜。根据本发明人的研究结果可知，作为本发明的A1 合金膜的合金结构，作成包含Ni作为第一添加元素、并且包含由属于 元素周期表的第二周期或第三周期的2a族的碱土金属或3b、 4b族的半 金属中选择的一种以上作为第二添加元件的结构来实现这些特性。本发 明是基于这些情况进行的。
在Al中添加Ni，由此，可以抑制与ITO膜以及Si膜的界面扩散的 产生。关于ITO膜和Al膜的界面扩散，例如，可以由接触界面的接触 电阻(contact resistance )值进行评价。在不包含Ni的现有的Al膜的情 况下，对于以使ITO膜与上层接触的方式形成时的界面接触电阻来说， 以接触界面的每1000pm2面积的换算值超过100MD,几乎成为绝缘状 态。但是，在Al中例如仅添加0.2at。/。左右的Ni,接触电阻降低到数百 Q。这被认为是，在形成ITO膜时，由于Ni添加而生成的AlNix化合物 防止在界面上由Al的氧化反应导致形成绝缘性的氧化铝(A10x)的效 果。Ni的组成比为0.5at。/。以上，并且，接触电阻值能够下降到数十n, 这些值与现有的使用钛(Ti)、铬(Cr)、钼(Mo)、钽(Ta)、鵠(W) 或以这些为主要成分的合金等的高熔点金属时的值相等。
关于Al膜和Si膜的界面扩散，用光学显微镜观察在界面产生的界 面反应(例如，所谓的合金尖峰(alloy spike)的相互扩散反应)，从
而能够进行评价。在图1 ~图3中，示出了本发明人评价的Al合金膜和 Si膜的界面扩散反应的结果。图l(a)、图2、图3示出用光学显微镜 观察采用CVD法依次形成a-Si膜150nm、添加了 P的欧姆(ohmic )低 电阻Si膜50nm后、采用DC磁控管溅射法(magnetron sputtering )形 成Al合金膜200nm之后的样品(sample)的膜表面的结果。图1 (b) 示出对样品在大气中在250。C的条件下实施保持30分钟的热处理之后 的结果。图1是添加2atQ/o的Ni的Al-2at%Ni膜的结果，图2是不添加 Ni的Al合金膜(现有例Al-2at。/。Cu膜)的结果,图3是添加小于0.5at0/。 的Ni的Al-Ni膜(比较例例如Al-0.3at%Ni膜)的结果。
Al-Cu膜是防止Al膜的电迁移(electromigration )或应力迁移(stress migration)的现有公知的Al合金膜。但是，如图2所示，在膜整体上看 到迷宫状的不均。在这种状态下，测量膜的电阻率，成为比该A1合金 膜自身的电阻率值高一位以上的状态。因此，可知在Al和Si的界面激 烈地产生相互扩散反应。另一方面，在Al-2at%Ni膜的情况下，如图1 (a)所示，没有观察到不均等缺陷，可以确定相互扩散反应被抑制。 并且，如图l(b)所示，当对包含Al-2ato/。Ni膜的样品在大气中在250。C 下实施保4寺30分钟的热处理时，确认部分地产生斑点(spot)状的相互 扩散反应(合金尖峰部)。因此，在Al-2at。/oNi膜的情况下，通过200~ 250。C的低温工艺，与Si膜的界面扩散反应被抑制，但是，没有耐热的 温度容限(margin)。该温度容限(margin)如下所述，能够通过加入 第二添加元素进行改善。
此外，在添加小于0.5at0/"々Ni的Al-Ni膜(Al-0.3at%Ni膜)的情 况下，如图3所示，没有发现如在Al-Cu膜上观察到的激烈的相互扩散 反应。但是，确认部分地产生斑点状的相互扩散反应。并且，在此未图 示，但是，在25(TC下对包含Al-0.3atMNi膜的样品进行30分钟的热处 理时，确定产生小丘。这样的现象在添加0.5atQ/。以上的Ni的Al合金膜 中几乎未被看到。因此，如果考虑小丘耐热性以及与Si膜的界面扩散耐 性，则在Al中添加的Ni组成比优选为0.5at。/。以上。
此处，参考图4,说明Al-Ni合金膜的电阻率值的Ni组成比依赖性。 图4示出Al-Ni合金膜的电阻率值的Ni组成比依赖性的结果。在图4中， 横轴示出Al-Ni合金膜的Ni组成比(at%:原子数比的百分率)，纵轴 示出电阻率值(pQxm)。示出对在绝缘性玻璃衬底上使用采用了 Ar
气体(gas)的DC磁控管溅射法以约300nm的膜厚形成的样品实施在 300°C的充分高的温度下在大气中保持30分钟的热处理之后的值。随着 Ni组成比增加，电阻率值单调地增加。如图4所示，为了使A1合金膜 的电阻率值不很大地超过6pQ.cm,优选使Ni的组成比为5at。/。以下。
图5示出相同的Al-Ni合金膜的以波长550nm测量的反射率值的结 果。如图5所示，可知使Ni的组成比为5at。/o以下，从而能够得到85% 以上的较高的反射率值。并且，为了使Al-Ni合金膜的电阻率值充分地 下降，如上所述，需要至少300。C以上的热处理。这是因为，AlNix化 合物由于热处理而析出，膜整体中所占的接近纯Al的成分相对地增加。 为了利用低温热处理使这样的AlNix化合物析出、并且使电阻率值充分 地降低，如下所述，需要添加适当的第二添加元素。
并且，不限于A1，对于金属膜的电阻率值来说，根据成膜方法或膜 厚、或者测量方法的不同(测量人的不同)或产品偏差， 一般地，认为 该值存在一些不同是妥当的。因此，在上述中，作为电阻率值的目标， 将约6|if>cm以下设定为标准值，但这不是绝对的值，作为上限值，可 以考虑将直到8|tiQ.cm以下的值作为标准。
此处，参考图6，说明本发明的Al合金膜的合金组成。图6示出在 固定为Al-2at%Ni的组成下，进一步地以lat。/c)的组成比添加几种元素X 作为第二添加元素后的Al-2at。/。Ni-lat。/。X膜的电阻率值的热处理温度依 赖性的结果。如上所述，作为第二添加元素，选择属于元素周期表的第 二周期或第三周期的2a族的碱(alkali) 土金属或3b、 4b族的半金属的 一种元素。并且，为了比较，添加Ti、 Mo、 W、 Nd作为元素X。此外， Al-lat%Nd是不包含Ni的Al-lat%Nd合金的现有例。
X-Nd是示出上述专利文献2所示的组成成分之一的现有例。如图 6所示，在该合金系的情况下，不在至少超过270。C的温度下进行热处 理就不能将电阻率值降低到6pn.cm以下。此外，Al-lat%Nd是示出上 述专利文献1所示的组成成分之一的现有例。对于Al-lat%Nd来说，添 加元素的组成比比其他样品少，^旦是，在200。C左右的热处理温度下， 不能使电阻率值为6|iiQ.cm以下。此外，在X-Ti、 Mo、 W的情况下， 添加这些，从而电阻率值很大地增加，并且在30(TC的热处理温度下也 不能降低电阻率值。
另一方面，在X-B、 Mg、 Si的情况下，在200。C的热处理温度下，
可以4吏电阻率值为5[iQ.cm以下。因此，如本发明可知，添加属于元素 周期表的第二周期或第三周期的2a族的碱土金属或3b、 4b族的半金属 的元素作为第二添加元素，从而可以在200 250。C的低温工艺中使电阻 率值充分地下降。在X-Si的情况下，Al合金膜的电阻率值为4pQ'cm 以下，是特别优选的。
图7以添加元素X的原子量为横轴对与图6相同的结果进行作图 (plot)。根据添加元素的种类，出现几个例外，但是，可知存在添加 元素X的原子量越小Al合金膜的电阻率值能够越低的倾向。参考图7 中由△示出的进行23(TC的热处理时的数据(data)时，能够使电阻率 值为6pQ.cm以下的添加元素的原子量为40g以下。这若在元素的周期 表中来说，相当于第三周期的元素。特别是，第三周期的碱土金属即 Mg、以及作为半金属4b族的Si的添加，由热处理导致的电阻率值的降 低的效果非常好。
并且，在属于第二、第三周期的元素中，添加作为非金属的5b、 6b、 7b族时，Al合金膜的电阻率值大大增加，所以不优选。此外，添加碱 金属la族的Li、 Na时，在与Si膜连接的情况下，向Si膜扩散，起到 运载离子(ion)的作用。因此，显著地损害Si膜的半导体特性，不适 合用于将Si作为半导体膜的电子器件。因此，作为在Al-Ni中添加的第 二添加元素，优选属于元素周期表的第二周期、第三周期的2a族碱土 金属、半金属族3b、 4b族的元素。
如上所述，Al-Ni合金膜的电阻率值由于热处理而降低，这被认为 是因为，Al-Ni化合物析出，膜整体中所占的接近纯Al的成分相对地 增加。这些属于元素周期表的第二周期、第三周期的2a族碱土金属、 3b、 4b族的半金属族的第二添加元素X在20CTC左右的较低的热处理温 度下具有析出Al-Ni (或Al-X, Ni-X)化合物的效果。因此，通过添加 这样的第二添加元素，由此，能够析出Al-Ni化合物等，并且使A1合金 膜的电阻率值降低。为了有效地得到这样的效果，优选第二添加元素X 的组成比为至少0.1atQ/o以上。
另一方面，在由'賊射法(sputtering)形成包含上述第二添加元素X 的Al-Ni-X膜的情况下，容易在成膜初期在添加元素X或以其为主要成 分的化合物析出的状态下堆积膜。此时，在采用现有公知的以磷酸+硝 酸为主要成分的药液对膜进4亍刻蚀(etching)加工的情况下，该添加元
素X或以其为主要成分的析出化合物成为刻蚀残余，存在引起构图不良 的情况。在不采用特殊的药液而采用现有公知的药液的情况下，为了防
止这样的刻蚀残留不良的发生，优选添加元素的组成比不超过3at0/()。
图8 (a) ~ (c)示出Al-2at。/。Ni-lat。/。Si膜和Si膜的界面扩散反应 的结果。如图1 ( b)可知，在不添加Si的Al-2at%Ni膜中，发现在250°C
在本发明的Al-2at。/。Ni-lat。/。Si膜的情况下,如图8(b)所示，确认在至 少250。C的热处理下没有界面扩散反应。并且，确认在30(TC的热处理 温度下部分地产生斑状的界面扩散反应。在Si以外的上述其他的属于元 素周期表的第二周期、第三周期的2a族碱土金属、3b、 4b族的半金属 族的添加元素X，也看到这样的倾向。因此，能够确认通过在Al-Ni膜 中添加属于元素周期表的第二周期、第三周期的2a族碱土金属、3b、 4b族的半金属族的第二添加元素X,可以防止在至少200 - 25(TC的低 温工艺中与Si膜的界面扩散。当然，第二添加元素X不是Si这一种， 例如，可以在合计不超过3at。/。的组成比的范围内与具有相同效果的Mg 等复合地组合添加。
采用附图详细地说明将如上所述的本发明Al合金膜应用于电子器 件中的优选实施方式。
实施方式1
参考图9和图IO说明应用本发明实施方式1的Al合金膜的电子器 件的结构。此处，作为应用本发明的Al合金膜的电子器件，以显示元 件使用液晶的液晶显示装置用的TFT有源矩阵衬底为例详细地进行说 明。图9是示出本实施方式的TFT有源矩阵衬底的平面结构的图，图 IO是示出图9的各部分的截面结构的图。
如图9、图IO所示，本实施方式的TFT有源矩阵衬底包括透明绝 缘性衬底l、栅(gate)电极2、栅极布线3、栅极端子部4、辅助电容 电极5、栅极绝缘膜6、 Si半导体膜7、欧姆低电阻Si膜8、源电极9、 漏(drain)电4及10、沟道(channel)部11、源极布线12、源极端子部 13、层间绝缘膜14、接触孔(contact hole) 15、 16、 17、透过像素电极 18、栅极端子焊盘(pad) 19、源极端子焊盘20等。
透明绝缘性衬底1由玻璃或塑料(plastic)等构成。在透明绝缘性 衬底1上，至少设置由第一金属膜构成的栅电极2、栅极布线3、栅极
端子部4、辅助电容电极5。栅极布线3连接到栅电极2。对于栅极端子 部4来说，连接到栅极布线3，是为了输入扫描信号而设置的。
在栅电极2、栅极布线3、栅极端子部4、辅助电容电极5上，以覆 盖这些的方式设置栅极绝缘膜6。在栅极绝缘膜6上，与下层的栅电极 2对应地设置Si半导体膜7。即，Si半导体膜7通过栅极绝缘膜6与下 层的栅电极2对置地形成。Si半导体膜7成为TFT的结构要素。在成为 Si半导体膜7的源极区域以及漏极区域的区域上，设置欧姆低电阻Si 膜8。欧姆低电阻Si膜8具有在Si中添加了杂质的结构。在欧姆低电阻 Si膜8上，分别设置由与该欧姆低电阻Si膜8直接连接的第二金属膜构 成的源电极9以及漏电才及10。此外，源电极9和漏电极IO被分离，并 且，与去除了欧姆低电阻Si膜8的区域对应地形成沟道部11。
在源电极9上连接源极布线12。此外，在源极布线12上连接源极 端子部13。源极端子部13是为了从外部输入影像信号而设置的。源极 布线12、源极端子部13都与源电极9相同地由第二金属膜构成。在源 电极9、漏电极10等上，以覆盖包含沟道部11的整个衬底的方式形成 层间绝缘膜14。在层间绝缘膜14上，形成多个开口部(接触孔15、 16、 17)。接触孔15是到达下层的漏电极10的像素漏极接触孔。此外，接 触孔16是到达栅极端子部4的栅极端子部接触孔。接触孔17是到达源 才及端子部13的源;欧端子部接触孔。
在漏电极10上，通过像素漏极接触孔1，连接透过像素电极18。透 过像素电极18由作为氧化物透明导电膜的ITO膜构成。此外，在栅极 端子部4上通过栅极端子部接触孔16连接栅极端子焊盘19。并且，在 源极端子部13上通过源极端子部接触孔17连接源极端子焊盘20。栅极 端子焊盘19和源极端子焊盘20都由ITO膜构成。
隔着固定的间隙(单元间隙(cell gap))贴合如上所述构成的TFT 有源矩阵衬底和具备彩色显示用的滤色片(color filter)或对置电极等的 对置衬底(未图示)，将液晶注入、密封在其中，由此，制造作为显示 器用途的光学显示用装置的半导体器件。
在如上所述构成的光电显示装置用的TFT有源矩阵衬底上，第一金 属膜以及第二金属膜使用本发明的Al合金膜。即，第一金属膜以及第 二金属膜是包含由Ni构成的第一添加元素和由属于元素周期表的第二 周期或第三周期的2a族的碱土金属、3b、 4b族的半金属中选择的至少
一种以上的第二添加元素X的Al合金。作为优选例，作为第一金属膜 以及第二金属膜，采用DC磁控管溅射法形成Al-2at。/。Ni-lat。/QSi膜，并 且使整体的工艺温度为25(TC以下，完成显示器用的半导体器件。这种 情况下的第一金属膜和第二金属膜的电阻率值是3.6iLiQ'cm。
如上所述，由第一金属膜形成的栅极端子部4与由ITO膜构成的栅 极端子焊盘19直接连接。作为第一金属膜，使用本发明的A1合金膜。 因此，没有如现有技术那样形成高熔点金属膜作为中间膜，就能得到良 好的电接触特性。
由第二金属膜形成的源电极9、漏电极10的各自的下表面与欧姆低 电阻Si膜8直接连接。此外，源极端子部13的上表面与源极端子焊盘 20直接连接。并且，漏电极10的上表面与由ITO膜构成的透过像素电 极18直接连接。作为第二金属膜，使用本发明的A1合金膜。由此，在 任何一个接触界面，都没有如现有技术那样形成高熔点金属膜作为中间 膜，就能够得到良好的电接触特性。
并且，将工艺温度抑制为250。C以下的低温，由此，防止第一以及 第二金属膜和栅极绝缘膜6、层间绝缘膜14、欧姆低电阻Si膜8等的在 界面上的扩散反应。此外，由于可以实现栅极布线3或源极布线12的 低电阻化，所以，作为大型显示器或高清晰显示器用途，能够低成本 (cost)高生产效率地制造具有较高的显示品质的显示器用半导体器件。
实施方式2
参考图11和图12说明使用本发明实施方式2的Al合金膜的电子 器件的结构。图11是示出本实施方式的TFT有源矩阵衬底的平面结构 的图，图12是示出图11的各部分的截面结构的图。实施方式l是使光 全部透过并进行显示的全透过型显示器用，与此相对，本实施方式的TFT 有源矩阵衬底的不同之处在于，是漏电极10的一部分兼作反射光并进 行显示的反射像素电极21的半透过型或部分反射型显示器用的，其他 结构与上述实施方式1大致相同。在图11以及图12中，与图9以及图 10相同的构成元件采用相同的符号，并且适当地省略说明。
如图11、图12所示，本实施方式的TFT有源矩阵衬底包括透明绝 缘性衬底l、栅电极2、栅极布线3、栅极端子部4、辅助电容电极5、 栅极绝缘膜6、 Si半导体膜7、欧姆低电阻Si膜8、源电极9、漏电极 10、沟道部ll、源极布线12、源极端子部13、层间绝缘膜14、接触孔
15、 16、 17、透过像素电极18、栅极端子焊盘19、源极端子焊盘20、 反射像素电极21等。
在透明绝缘性衬底1上，至少设置由第一金属膜构成的栅电极2、 栅极布线3、栅极端子部4、辅助电容电极5。在第一金属膜上以覆盖这 些的方式设置栅极绝缘膜6。在栅极绝缘膜6上，与下层的栅电极2对 应地设置Si半导体膜7,在成为Si半导体膜7的源极区域以及漏极区域 的区域上，设置欧姆低电阻Si膜8。
在欧姆低电阻Si膜8上，分别设置由与该欧姆低电阻Si膜8直接 连接的第二金属膜构成的源电极9以及漏电极10。漏电极IO延伸设置 到像素区域。从漏电极10延伸设置到像素区域内的部分成为反射像素 电极21。在源电极9、源极布线12上分别连接由第二金属膜构成的源 极布线12、源极端子部13。
在源电极9、漏电极10等上，以覆盖包含沟道部11的整个衬底的 方式形成层间绝缘膜14。在层间绝缘膜14上，形成多个开口部(接触 孔15、 16、 17)。在本实施方式中，接触孔15是到达下层的反射像素 电极21的像素漏极接触孔。此外，接触孔16是到达栅极端子部4的栅 极端子部接触孔。接触孔17是到达源极端子部13的源极端子部接触孔。
在反射像素电极21上，通过像素漏极接触孔15连接由ITO膜构成 的透过像素电极18。因此，透过像素电极18通过反射像素电极21连接 到漏电极10。此外，在栅极端子部4上通过栅极端子部接触孔16连接 栅极端子焊盘19。并且，在源极端子部13上通过源极端子部接触孔17 连接源极端子焊盘20。栅极端子焊盘19以及源极端子焊盘20都由ITO 膜构成。
在如上所述构成的光电显示装置用的TFT有源矩阵衬底中，第二金 属膜采用本发明的Al合金膜。即，第二金属膜是包含由Ni构成的第一 添加元素和由属于元素周期表的第二周期或第三周期所属的2a族的碱 土金属、3b、 4b族的半金属中选择的至少一种以上的第二添加元素X 的Al合金。作为优选例，作为第二金属膜，采用DC磁控管'践射法形成 Al-2at%Ni-lat%Si膜，并且使整体工艺温度为250。C以下。这种情况下 的笫二金属膜的电阻率值为3.6|ii￡>cm充分低，此外波长550nm的光的 反射率值是89.0%的较高的值。
由第二金属膜构成的源电极9、漏电极10的下表面与欧姆低电阻
Si膜8直接连接。此外，源极端子部13与源极端子焊盘20直接连接。 并且，反射像素电极21的上表面与由IT0膜构成的透过像素电极18直 接连接。作为第二金属膜，采用本发明的Al合金膜，所以，在任何一 个接触界面上都没有如现有技术那样形成高熔点金属膜作为中间膜，就 能够得到良好的电气接触特性。因此，在从漏电极10延伸的反射像素 电极21中，可以将具有较高的反射率的Al系合金膜原样地用作反射膜。
此外，将工艺温度抑制为25(TC以下的低温，由此，可以防止第二 金属膜与栅极绝缘膜6、层间绝缘膜14、欧姆低电阻Si膜8等的界面上 的扩散反应。并且，由于可以实现栅极布线3和源极布线12的低电阻 化，所以，作为大型显示器或高清晰显示器用途，能够低成本(cost) 高生产效率地制造具有较高的显示品质的显示器用半导体器件。
这样，根据本发明，在至少具有Al合金膜与Si膜或以Si为主要成 分的膜或ITO膜直接连接的结构的半导体器件中，由于不通过高熔点金 属，就可以得到Al合金膜和Si膜的良好的接触特性，所以，能够低成 本高效率地制造半导体器件。具体地说，应用于显示器用的有源矩阵型 TFT衬底的源、漏电极以及源极布线，由此，可以仅由Al合金膜形成 能够降低布线电阻且具有良好特性的TFT元件。
并且，在以上实施方式中，以显示器用途中使用的半导体器件为例 进行了说明，但是，本发明的Al合金膜不限于这些用途，也可以适当 地用于其他器件的布线、电极膜或反射膜。
符号说明l是透明绝缘性衬底，2是栅电极，3是栅极布线，4是 栅极端子部，5是辅助电容电极，6是栅极绝缘膜，7是Si半导体(有 源)膜，8是欧姆低电阻Si膜，9是源电极，IO是漏电极，ll是TFT 沟道部，12是源极布线，13是源极端子部，14是层间绝缘膜，15是像 素漏极接触孔，16是栅极端子部接触孔，17是源极端子部接触孔，18 是透过像素电极，19是栅极端子焊盘，20是源极端子焊盘，21是反射 像素电极。
权利要求
1. 一种Al合金膜，包含由Ni构成的第一添加元素；由属于元素周期表的第二周期或者第三周期的2a族的碱土金属、3b、4b族的半金属中选择的至少一种以上的第二添加元素。
2. 根据权利要求1的Al合金膜，其特征在于， 所述第一添加元素的组成比是0.5 ~ 5at%。
3. 根据权利要求1或2的Al合金膜，其特征在于， 所述第二添加元素的组成比是O.l ~3at%。
4. 一种电子器件，具有Al合金膜，包含由Ni构成的第一添加元素和由属于元素周期表的 第二周期或者第三周期的2a族的碱土金属、3b、 4b族的半金属中选择 的至少一种以上的第二添加元素；与所述Al合金膜直接连接的、Si膜或以Si为主要成分的膜或者以 氧化物为主要成分的氧化物导电膜。
5. 根据权利要求4的电子器件，其特征在于， 所述第一添加元素的组成比是0.5 ~ 5at%。
6. 根据权利要求4或5的电子器件，其特征在于， 所述第二添加元素的组成比是O.l ~3at%。
7. —种光电显示装置用有源矩阵衬底，具备Al合金膜，形成在衬底上并且包含由Ni构成的第一添加元素和由 属于元素周期表的第二周期或第三周期的2a族的碱土金属、3b、 4b族 的半金属中选择的至少一种以上的第二添加元素；与所述A1合金膜直接连接的、由Si或以Si为主要成分的膜构成的 半导体层、以及/或者以氧化物为主要成分的氧化物导电膜。
8. 根据权利要求7的光电显示装置用有源矩阵衬底，其特征在于， 所述Al合金膜构成为通过对光进行反射来显示图像的反射像素电极。
9. 根据权利要求7或8的光电显示装置用有源矩阵衬底，其特征在于，所述第一添加元素的组成比是0.5 ~ 5at%。
10. 根据权利要求7或8的光电显示装置用有源矩阵衬底，其特征在于，所述第二添加元素的组成比是0.1 ~ 3at%。
11.根据权利要求9的光电显示装置用有源矩阵衬底，其特征在于, 所述第二添加元素的组成比是0.1 ~ 3at%。
全文摘要
本发明涉及Al合金膜、电子器件以及光电显示装置用有源矩阵衬底。提供一种防止与ITO或Si的界面扩散并且能够应用于要求低温工艺的各种电子器件中的低电阻的电极膜用Al合金膜。本发明一个实施方式的Al合金膜包含由Ni构成的第一添加元素和由属于元素周期表的第二周期或第三周期的2a族的碱土金属、3b、4b族的半金属中选择的至少一种以上的第二添加元素。并且，第一添加元素的组成比是0.5～5at％，第二添加元素的组成比是0.1～3at％。
文档编号H01L29/49GK101393905SQ20081016092
公开日2009年3月25日 申请日期2008年9月19日 优先权日2007年9月19日
发明者中畑匠, 井上和式, 津村直树, 石贺展昭, 长山显祐 申请人:三菱电机株式会社