显示装置用配线结构的制作方法

显示装置用配线结构的制作方法
【专利摘要】提供一种即使曝露在450～600℃左右的高温下也不会发生小丘(ヒロック：hillock)，高温耐热性优异，配线结构整体的电阻(配线电阻)也抑制得很低，此外耐氢氟酸性也优异的显示装置用配线结构。本发明的显示装置用配线结构，具有从基板侧按顺序层叠有如下Al合金的第一层和如下氮化物的第二层的构造：所述Al合金含有从由Ta、Nb、Re、Zr、W、Mo、V、Hf、Ti、Cr以及P所构成的组(X组)中选择的至少一种元素和稀土类元素的至少一种；所述氮化物是从由Ti、Mo、Al、Ta、Nb、Re、Zr、W、V、Hf和Cr所构成组(Y组)中选择的至少一种元素的氮化物或Al合金的氮化物。
【专利说明】显示装置用配线结构【技术领域】
[0001]本发明涉及被使用于液晶显示器等的显示装置，作为电极和配线材料有用的、具有Al合金膜的显示装置用配线结构，上述配线结构的制造方法以及具备上述配线结构的显示装置。
【背景技术】
[0002]Al合金膜主要作为电极和配线材料使用，作为电极和配线材料，可列举如下:液晶显示器(LCD)中的薄膜晶体管用的栅极、源极和漏电极和配线材料；有机EL显示器(OLED)中的薄膜晶体管用的栅极、源极和漏电极和配线材料；场发射显示器(FED)中的阴极和栅电极和配线材料；荧光真空管(VFD)中的阳极电极和配线材料；等离子体显示器(PDP)中的地址电极和配线材料；无机EL中的背面电极等。
[0003]以下，作为液晶显示装置，代表性地提出液晶显示器进行说明，但并没有限定于此的意图。
[0004]最近，有超过100英寸的大型的液晶显示器商品化，低耗电技术也得到推进，作为主要的显示器件被通用。在液晶显示器中，工作原理有所不同，其中，像素的开关使用薄膜晶体管(Thin Film Transistor，以下，称为TFT。)的有源矩阵型液晶显示器，因为具有高精度画质，也能够应对高速动画，所以成为主力。其中，在进一步要求以低耗电进行像素的高速切换的液晶显示器中，采用的不是将非晶硅，而是将多晶硅和连续晶粒硅用于半导体层的TFT。
[0005]例如，使用了非晶硅的有源矩阵型的液晶显示器，具备TFT基板，该TFT基板具有作为开关元件的TFT、由导电性氧化膜构成的像素电极、和含有扫描线和信号线的配线，扫描线和信号线与像素电极电连接。在构成扫描线和信号线的配线材料中，使用的是Al-Ni合金等的Al基合金薄膜(例如专利文献I`在构成信号线的配线材料中，使用的是Al-Ni合金等的Al基合金薄膜。
[0006]一边参照图1，一边说明使用多晶硅作为半导体层的TFT基板的中心部的构成。图1表示将各种配线成膜后，进行图案化之后的构成。
[0007]如图1所示，在玻璃基板I上，形成有扫描线4和作为半导体层的多晶硅层2。扫描线4的一部分，作为控制TFT的通态断态(on / off)的栅电极5发挥作用，在作为沟道层的多晶硅层2上，经由栅极绝缘膜(氮化硅膜等)6形成有栅电极5，还形成有保护膜(氮化硅膜等)7。多晶硅层2，经由低电阻的多晶硅层3，与作为信号线10的一部分的源电极8和漏电极9接合，具有导电性。漏电极9与ITO (Indium Tin Oxide)等的透明电极12连接。低电阻的多晶硅层3在形成扫描线4后，在离子注入磷和硼等元素之后，以大约450~600°C左右的高温进行活化热处理而形成。
[0008]如此，扫描线4被曝露在大约450~600°C左右的高温下，但上述专利文献I~5所公开的TFT配线用Al基合金的耐热性，最大为350°C，高温下的耐热性差。因此，使用高温下的耐热性优异的Mo和Mo合金等的高熔点金属代替现有的Al基合金。但是Mo和Mo合金等的高熔点金属其电阻高。
[0009]另一方面，将作为信号线10的一部分的源电极8和漏电极9与低电阻的多晶硅层3接合时，会进行除去在多晶硅层3和通孔11的表面形成的自然氧化被膜的工序。这是因为，由于自然氧化被膜的形成，导致源电极8和漏电极9和多晶硅层3的接触电阻的增大，因而TFT特性恶化，通常，以大约1%左右的氢氟酸(希氢氟酸)水溶液进行清洗。在图1所示的结构中，由氢氟酸水溶液进行的清洗，对多晶硅层3和通孔11进行，但现有的Al基合金薄膜因为耐氢氟酸性差，所以存在该Al基合金膜消失这一问题。
[0010]【现有技术文献】
[0011]【专利文献】
[0012]【专利文献I】日本特开2007-157917号公报
[0013]【专利文献2】日本特开2007-81385号公报
[0014]【专利文献3】日本特开2006-210477号公报
[0015]【专利文献4】日本特开2007-317934号公报
[0016]【专利文献5】日本特开平7-90552号公报
[0017]最近，尽可能提高严重左右TFT的性能的半导体硅层的载流子迁移率，进行液晶显示器的节能和高性能化(应对高速动画等)这样的需求强烈。为此，有用的是使作为半导体硅层的构成材料的氢化非晶硅结晶化而成为多晶硅层。电子的迁移率在连续晶粒硅中约300cm2 / V ? s，在多晶硅中约IOOcm2 / V ? S，在氢化非晶硅中约Icm2 / V ? s以下。如果在蒸镀氢化非晶硅之后再进行热处理，则氢化非晶硅微结晶化，载流子迁移率提高。该热处理加热温度高且加热时间长，另一方面是氢化非晶硅的微结晶化得以推进，载流子的迁移率提高。
[0018]此外为了形成低电阻的多晶硅层，有用的是在离子注入磷和硼等的元素等之后，进行450~600°C左右的活化热处理。该活化热处理虽然加热温度高且加热时间长，但另一方面是活化推进，TFT的性能提高。其相反面是，若提高加热温度，则由于热应力导致Al合金配线薄膜发生突起状的形状异常(小丘)。因此，历来，使用Al合金薄膜时的热处理温度的上限充其量在350°C左右。因此，以比350°C高的温度进行热处理时，一般使用Mo等的高熔点金属薄膜，但因为配线电阻高，所以不能应对显示器的大型化、高精细化和高速驱动
坐寸o
[0019]除了上述的高温耐热性以外，对于Al合金膜还要求各种各样的特性。首先，对于Al合金膜，要求即使适用450~600°C左右的高热处理温度时，也能够充分地减小电阻。
[0020]此外，对于Al合金膜，还要求兼备优异的耐腐蚀性。特别是在TFT基板的制造工序中，虽然会通过多项湿式工艺，曝露在各种各样的药液中，但例如Al合金膜裸露出时，则容易受到因药液所致的损伤。特别是要求减小用于去除形成于多晶硅层和通孔等的表面的氧化被膜的稀氢氟酸所带来的损伤。

【发明内容】

[0021]本发明鉴于上述情况而形成，其目的在于，提供一种即使曝露在450~600°C左右的高温下也不会发生小丘，高温耐热性优异，配线结构整体的电阻(配线电阻)也抑制得很低，此外耐氢氟酸性(氢氟酸清洗后的配线结构的蚀刻速率抑制得很低)也优异的显示装置用配线结构、制造这样的配线结构的方法、和具备该配线结构的显示装置等。
[0022]能够解决上述课题的本发明所述的在进行450?600°C的加热处理时的耐热性，和耐氢氟酸性优异的显示装置用配线结构是用于显示装置的配线结构，其中，具有如下几点要旨:所述配线结构含有从基板侧按顺序层叠有如下的Al合金的第一层和如下的氮化物的第二层的构造，所述Al合金含有从由Ta、Nb、Re、Zr、W、Mo、V、Hf、T1、Cr以及Pt所构成的组(X组)中选择的至少一种元素，和稀土类元素中的至少一种；所述氮化物是从由T1、Mo、Al、Ta、Nb、Re、Zr、W、V、Hf以及Cr所构成的组(Y组)中选择的至少一种元素的氮化物或Al合金的氮化物，构成所述第一层的Al合金和构成所述第二层的Al合金相同或不同。
[0023]在本发明的优选的实施方式中，上述第一层的Al合金还含有Cu和/或Ge。
[0024]在本发明的优选的实施方式中，上述第一层的Al合金还含有Ni和/或Co。
[0025]在本发明的优选的实施方式中，所述配线结构含有如下构造，即在所述第二层之上层叠有包含从由T1、Mo、Ta、Nb、Re、Zr、W、V、Hf和Cr所构成的组(Z组)中选择的至少一种兀素的第三层。
[0026]在本发明的优选的实施方式中，对于所述配线结构进行450?600°C的加热处理时，满足下述(I)?(3)的要件。
[0027](I)电阻率为15 ii Q cm以下，
[0028](2)小丘密度为I X IO9个/ m2以下，
[0029](3)在0.5重量％的氢氟酸溶液中浸溃了 I分钟时的蚀刻速率为200nm / min以下。
[0030]构成上述配线结构的第二层的电阻率，还根据构成第二层的氮化物的种类有所差异。根据后述的实施例所述的方法，为Mo的氮化物时，第二层的电阻率为75 y Qcm以上，为Ti的氮化物时，第二层的电阻率为90 ii Qcm以上，为Al合金的氮化物时，第二层的电阻率为27 u Q cm以上。
[0031]在本发明的优选的实施方式中，对所述配线结构进行了 450?600°C的加热处理时，在构成所述第一层的Al合金中混入的氮浓度被抑制在I原子％以下。
[0032]在本发明的优选的实施方式中，所述第二层的膜厚为IOnm以上IOOnm以下。
[0033]另外，解决上述课题的本发明的配线结构的制造方法，是制造上述任一项所述的显示装置用配线结构的方法，其中，具备如下几点要旨:构成所述第二层的氮化物，由使用了氮气和不活波气体的混合气体的反应性溅射法形成，并且，所述混合气体中所含的氮气的比率(流量比)为2%以上。
[0034]在本发明中，也包含具备上述的显示装置用Al合金膜的显示装置。
[0035]在本发明中，也包含具备上述的显示装置用Al合金膜的液晶显示器。
[0036]在本发明中，也包含具备上述的显示装置用Al合金膜的有机EL显示器。
[0037]在本发明中，也包含具备上述的显示装置用Al合金膜的场发射显示器。
[0038]在本发明中，也包含具备上述的显示装置用Al合金膜的荧光真空管。
[0039]在本发明中，也包含具备上述的显示装置用Al合金膜的等离子体显示器。
[0040]在本发明中，也包含具备上述的显示装置用Al合金膜的无机EL显示器。
[0041]本发明的配线结构以上述方式构成，因此，曝露在大约450?600°C左右的高温下时的耐热性优异，能够将高温加热处理后的配线结构自身的电阻(配线电阻)也抑制得很低，并且，也能够提高耐氢氟酸性。
[0042]根据本发明，特别是在将多晶硅和连续晶粒硅用于半导体层的薄膜晶体管基板的制造工艺中，即使曝露在450?600°C左右的高温环境下时,也可提高半导体娃层的载流子迁移率，因此TFT的响应速度提闻，能够提供可以应对节能和闻速动画等的闻性能的显不
>J-U装直。
[0043]本发明的配线结构，例如适合作为扫描线和信号线等的配线，栅电极、源电极、漏电极等的配线材料和电极材料等使用。特别是更适于作于容易受到高温热过程的影响的薄膜晶体管基板的栅电极和关联的配线膜材料使用。
【专利附图】

【附图说明】
[0044]图1是表示图案化后的薄膜晶体管的中心部的剖面结构的图。
[0045]图2是表示液晶显示器的一例的概略剖面图。
[0046]图3是表不有机EL显不器的一例的概略剖面图。
[0047]图4是表示场发射显示器的一例的概略剖面图。
[0048]图5是表不突光真空管的一例的概略剖面图。
[0049]图6是表示等离子体显示器的一例的概略剖面图。
[0050]图7是表不无机EL显不器的一例的概略剖面图。
【具体实施方式】
[0051]本
【发明者】们为了提供一种即使曝露在大约450?600°C的高温下，也不会发生小丘，高温耐热性优异，且配线膜(严格地说，是由层叠膜构成的配线结构)自身的电阻(配线电阻)也抑制得很低，另外，耐氢氟酸性(氢氟酸进行清洗后的配线结构的蚀刻速率抑制得很低)也优异的显示装置用配线结构，而反复进行研究。
[0052]其结果发现，在基板之上，层叠有如下的层，SP，
[0053](I)作为有助于高温下的耐热性(高温耐热性)的提高，以及膜自身的电阻(配线电阻)降低的层，为如下Al合金的第一层(A1-X组元素-REM合金)，所述Al合金含有从由Ta、Nb、Re、Zr、W、Mo、V、Hf、T1、Cr以及Pt所构成的组(X组)中选择的至少一种元素，和稀土类元素的至少一种；
[0054](II)在该Al合金(第一层)之上，除了高温耐热性作用、配线电阻降低作用以外，还作为有助于耐氢氟酸性的提高的层为如下的氮化物的第二层(在此，构成所述第一层的Al合金，和构成所述第二层的Al合金可以相同或不同。)，所述氮化物为从由T1、Mo、Al、Ta、Nb、Re、Zr、W、V、Hf和Cr所构成的组(Y组)中选择的至少一种元素(Y组元素)的氮化物或Al合金的氮化物，
[0055]如果成为这样的配线结构，则可发挥出期望的作用效果(高温处理时的高耐热性和低电阻，还有优异的耐氢氟酸性)。如前所述，用于本发明的第一层的Al-X组元素-REM合金，对于发挥高温处理时的高耐热性和低电阻有用。但是，仅仅凭该Al合金(第一层)，还不能兼备更优异的耐氢氟酸性，这通过本
【发明者】们的实验判明(参照后述的实施例的表IB 的 N0.42、46)。[0056]关于上述配线结构，总之是在基板之上，具有由顺次层叠有Al-X组元素-REM合金(第一层)、和Y组元素的氮化物或Al合金的氮化物(第二层)这双层构成的层叠构造。在本说明书中，有将上述的双层构造所构成的配线结构特别称为第一配线结构的情况。
[0057]此外，也可以作为在上述第二层之上层叠有第三层的配线结构，该第三层含有从由T1、Mo、Ta、Nb、Re、Zr、W、V、Hf和Cr所构成的组(Z组)中选择的至少一种元素(Z组元素)。发现这样的配线结构也有效发挥着本发明的作用效果(高温处理时的高耐热性和低电阻，此外还有优异的耐氢氟酸性)。通过形成上述第三层，可使如下等效果得到发挥，即能够很低地抑制与层叠于其上的配线膜的接触电阻。
[0058]关于上述配线结构，总之是在基板之上，具有由顺次层叠有Al-X组元素-REM合金(第一层)、Y组元素的氮化物或Al合金的氮化物(第二层)、和Y组元素之中含有除了 Al的Y组元素的层(第三层)这三层而成的层叠构造。在本说明书中，有将上述的三层构造所构成的配线结构特别称为第二配线结构的情况。
[0059]本发明的配线结构(具体来说，就是上述第一和第二配线结构)，对于该配线结构进行450?600°C的加热处理时，满足下述(I)?(3)的要件。
[0060](I)电阻率为15 ii Q cm以下，
[0061](2)小丘密度为I X IO9个/ m2以下，
[0062](3)0.5重量％的氢氟酸溶液中浸溃了 I分钟时的蚀刻速率为200nm / min以下。
[0063]以下，对于各配线结构详细地加以说明。
[0064](I)关于第一配线结构
[0065]首先，对于本发明的第一配线结构进行说明。
[0066]如前所述，关于上述第一配线结构，从基板侧按顺序层叠有Al-X组元素-REM合金的第一层；和从由T1、Mo、Al、Ta、Nb、Re、Zr、W、V、Hf和Cr所构成的组(Y组)中选择的至少一种元素(Y组元素)的氮化物或Al合金的氮化物的第二层。在此，构成上述第一层的Al合金，和构成上述第二层的Al合金为相同或不同。
[0067](1-1)基板
[0068]本发明所用的基板，如果是通常用于显示装置的便没有特别限定，例如，可例示无碱玻璃、钠钙玻璃、硅、碳化硅等。其中优选的是无碱玻璃。
[0069](1-2) Al 合金(第一层)
[0070]在上述基板之上，形成有Al-X组元素-REM合金(第一层)。在此所谓“基板之上”，是包括在基板的正上方，以及隔着氧化硅和氮化硅等的层间绝缘膜而在其上的两者的意思。
[0071](第一Al合金膜)
[0072]关于上述第一 Al合金膜，是含有从由Ta、Nb、Re、Zr、W、Mo、V、Hf、T1、Cr以及Pt所构成的组(X组)中选择的至少一种元素，和稀土类元素(REM)的至少一种的Al-X组元素-REM合金膜。
[0073]在此，上述X组的元素(X组元素)由熔点大概为1600°C以上的高熔点金属构成，是单独有助于高温下的耐热性提高的元素。这些元素可以单独添加，也可以两种以上并用。上述X组元素之中优选的是Ta、Ti，更优选为Ta。
[0074]上述X组元素的含量(单独含有时为单独的量，两种以上并用时为合计量。)优选为0.1?5原子％。X组元素的含量低于0.1原子％时，上述作用无法有效发挥。另一方面，若X组元素的含量超过5原子％，则Al合金膜的电阻变得过高，除此以外，在配线加工时还容易发生残渣。X组元素的更优选的含量为0.1原子％以上3.0原子％以下，进一步优选的含量为0.3原子以上2.0原子以下。
[0075]另外，上述稀土类元素(REM)，是通过与上述X组元素复合添加而有助于高温耐热性提高的元素。此外，上述稀土类元素单独还具有在碱环境下的耐腐蚀性作用这一上述X组元素所没有的作用。具体来说，上述稀土类元素，例如还具有减小在光刻工序所使用的碱性的显影液所造成的损伤，使耐碱腐蚀性提高的作用。
[0076]在此，所谓稀土类元素意思是镧系元素(在周期表中，从原子序号57的La到原子序号71的Lu的合计15个元素)，再加上Sc(钪)和Y(钇)的元素组。在本发明中，上述稀土类元素可以单独使用，也可以两种以上并用。稀土类元素之中优选的是Nd、La、Gd，更优选的是Nd、La。
[0077]为了使来自稀土类元素的上述作用得到有效地发挥，稀土类元素的含量(单独含有时为单独的量，两种以上并用时为合计量。)优选为0.1?4原子％。若稀土类元素的含量低于0.1原子％，则耐碱腐蚀性无法有效发挥。另一方面，若稀土类元素的含量超过4原子％，则Al合金膜自身的电阻变得过高，在配线加工时容易发生残渣。稀土类元素的更优选的含量为0.3原子％以上、3.0原子％以下,进一步优选的含量为0.5原子％以上、2.5原子％以下。
[0078]上述第一 Al合金膜含有上述元素，余量是Al和不可避免的杂质。
[0079]在此，作为上述不可避免的杂质，例如可例示Fe、S1、B等。不可避免的杂质的合计量没有特别限定，大致可以含有0.5原子％以下的程度。各不可避免的杂质元素，也可以是B含有0.012原子％以下，Fe、Si分别含有0.12原子％以下。
[0080]此外，上述第一层的Al合金膜也可以含有以下的元素。
[0081](Cu 和 / 或 Ge)
[0082]Cu和/或Ge有助于高温耐热性提高，具有防止高温工艺下的小丘发生的作用。Cu和/或Ge可以单独添加，也可以添加两种。
[0083]为了有效地发挥这样的作用，Cu和/或Ge的含量(单独含有时为单独的量，含有两种时为合计量。)优选为0.1?2原子％。Cu和/或Ge的含量低于0.1原子％时,得不到期望的效果，不能确保有助于耐热性进一步提高的第二析出物的密度。另一方面，若Cu和/或Ge的含量超过2原子％，则电阻率上升。上述元素的更优选的含量为0.1原子％以上、1.0原子以下，进一步优选为0.1原子以上、0.6原子以下。
[0084](Ni 和 / 或 Co)
[0085]Ni和Co是可以与透明导电膜直接连接(direct connect)的元素。这是因为，隔着由在TFT的制造过程中的热过程下所形成的导电性高的含Ni和/或Co的Al系析出物，可以实现与透明导电膜的电导通。其可以单独添加，也可以添加两种。
[0086]为了有效地发挥这样的作用，Ni和/或Co的含量(单独含有时为单独的量，含有两种时为合计量。)优选为0.1?3原子％。Ni和/或Co的含量低于0.1原子％时,得不到期望的效果，不能确保有助于与透明导电膜的接触电阻降低的第三析出物的密度。即，因为第三析出物的尺寸小，密度也减少，所以稳定维持与透明导电膜的低接触电阻变得困难。另一方面，若Ni和/或Co的含量超过3原子％，则使碱环境下的耐腐蚀性降低。Ni和/或Co的更优选的含量为0.1原子％以上、1.0原子％以下，进一步优选为0.1原子％以上、0.6原子％以下。
[0087]以上，对于构成第一层的Al合金的元素进行了说明。
[0088]还有，如后所述虽然在上述Al合金(第一层)之上形成有规定的氮化物(第二层)，但由于在该氮化物的形成时所导入的氮气的影响和热处理时的扩散等，而有氮混入到Al合金(第一层)中的情况。这种情况下，优选在构成第一层的Al合金中混入的氮浓度被抑制在I原子％以下。若Al合金中被导入大量的氮，则电阻上升。Al合金(第一层)中所含的氮浓度以极少的方面为宜，更优选大致在0.1原子％以下，进一步优选大致在0.01原子％以下。
[0089]上述Al合金(第一层)的优选的膜厚，大致为50?800nm。若上述膜厚低于50nm，则配线电阻增大。另一方面，若上述膜厚超过800nm，则发生配线端面的形状异常和随之而来的上层膜的断线等的问题。上述Al合金的更优选的膜厚大致为100?500nm。
[0090](1-3) Y组元素的氮化物，或Al合金的氮化物(第二层)
[0091]在上述第一配线结构中，在上述Al合金(第一层)之上，形成有从由T1、Mo、Al、Ta、Nb、Re、Zr、W、V、Hf和Cr所构成的组(Y组)中选择的至少一种元素(Y组元素)的氮化物或Al合金的氮化物(第二层)。Y组元素和Al合金的氮化物，分别单独具有高温下的耐热性提高作用和电阻降低作用，此外还有助于耐氢氟酸性提高，可以单独添加，也可以两种以上并用。
[0092]上述第二层是为了发挥期望的作用效果而根据大量的基础实验选择的，判明使用规定金属(Y组元素)的氮化物或Al合金的氮化物作为第二层，由此期望的作用效果得以发挥(参照后述的实施例)。在此所谓“Al合金(第一层)之上”，意思是在Al合金(第一层)的正上方，不包含介于第一层和第二层之间的层(中间层)。
[0093]在此所谓“Y组元素的氮化物”，意思是含有Y组元素一种或两种以上的氮化物。若以“-N”表示上述Y组元素被氮化的氮化物，则例如可以是“T1-N”(作为Y组元素只含有Ti的氮化物)，也可以是“T1-Mo-N” (作为Y组元素含有Ti和Mo的氮化物)。
[0094]另外，所谓“Al合金的氮化物”，与构成前述的第一层的Al合金相同或不同。前者的情况下，第一层和第二层由相同的Al合金构成或由不同的Al合金构成。还有，如果从生产率等的观点出发，则优选第一层和第二层由相同的Al合金构成。
[0095]对于构成本发明中使用的“Al合金的氮化物”的Al合金，更详细地进行说明。如上所述，对于构成第二层的“Al合金的氮化物”，要求具有期望的耐氢氟酸性提高作用。构成第一层的Al合金具有高温下的耐热性提高作用和电阻降低作用，因此第二层不需要一定具备此“高温下的耐热性提高作用和电阻降低作用”。作为用于这样的第二层的Al合金，可列举与前述的第一层相同的Al合金(A1-X组元素-REM合金、Al-X组元素-REM-Cu / Ge合金、Al-X组元素-REM-Ni / Co合金、Al-X组元素-REM-Cu / Ge-Ni / Co合金)。各元素的详情，参照前述的Al合金(第一层)的说明即可。具体来说，例如，可列举Al-Nd-Ti合金、Al-Ta-Nd-N1-Ge 合金、Al-Ta-Nd-N1-Ge-Zr 合金等。
[0096]除上述以外，作为用于第二层的Al合金，可列举Al-X组元素合金(例如，Al-Zr合金等)、Al-REM合金(例如，Al-Nd合金、Al-Y合金、Al-Ce合金等)、Al-Cu合金、Al-Si合金、Al-Fe-Si合金等。但是，作为在Al的蚀刻液(例如，磷酸、硝酸、醋酸的混合液等)中难以溶解的元素Au和Pt等，其大致含有1.0原子％以上的Al合金，因为会发生蚀刻残渣，所以不优选作为构成第二层的Al合金使用。
[0097]上述氮化物之中，从削减用于制造该氮化物的溅射靶的生产成本等的观点出发，优选的是，作为Y组元素可列举含有Al、T1、Mo的至少一种的氮化物和Al合金的氮化物。在此，在“含有T1、Mo的至少一种的氮化物”中，除了只含有Ti (余量:不可避免的杂质)的氮化物，只含有Mo (余量:不可避免的杂质)的氮化物以外，还包括含有Ti和Ti以外的上述Y组元素的至少一种的Ti合金的氮化物，以及含有Mo和Mo以外的上述Y组元素的至少一种的Mo合金的氮化物等。更优选Al的氮化物、Ti的氮化物、Mo的氮化物、Al合金的氮化物。
[0098]在此“氮化物”未必需要Y组元素或Al合金的全部都被氮化，但为了有效地发挥由该氮化物所带来的作用效果，以氮化的比例尽可能多的一方为宜，最优选全部被氮化。例如含有两种以上的Y组元素的氮化物，和含有两种以上的合金元素的Al合金的氮化物的情况下，优选构成该氮化物的全部的元素尽可能被氮化，最优选全部的元素被氮化。具体来说，如后所述，只要是将氮化物成膜时的混合气体中的氮气的比率(流量比，％ )控制在2%以上(根据构成第二层的氮化物的元素的种类为3%以上)而形成的氮化物，就包含在本发明的氮化物中。但是，氮化物本来是绝缘物，若氮化物的比例变多，则第二层的电阻率变高，配线结构整体的电阻率有变高的倾向。另外，根据构成氮化物的元素的种类，由湿式蚀刻的配线加工性等显示装置用配线结构所要求的一般的特性有可能降低，因此推荐适当控制氮化的程度。
[0099]上述氮化物(第二层)的优选的膜厚，大致为10?lOOnm。若上述膜厚低于10nm，则生成针孔。另一方面，若上述膜厚超过lOOnm，则产生配线膜整体的电阻增大和成膜时间的长时间化等的问题。上述氮化物(第二层)的更优选的膜厚大致为15?70nm。
[0100]上述配线结构，对于该配线结构进行450?600°C的加热处理时，满足下述(I)?
(3)的要件。
[0101](I)电阻率为15 ii Qcm以下，
[0102](2)小丘密度为I X IO9个/ m2以下，
[0103](3)在0.5重量％的氢氟酸溶液中浸溃I分钟时的蚀刻速率为200nm / min以下。
[0104]在此，上述(I)的要件，是构成“高温加热处理后的低电阻”的指标的值，上述(2)的要件，是构成“高温加热处理后的高温耐热性高”的指标的值，上述(3)的要件，是构成“高温加热处理后的优异的耐氢氟酸性”的指标的值。详情参照表10的合格标准即可。另夕卜，耐氢氟酸性的详细的测量方法，如后述的实施例一栏中所述。
[0105]在此，所谓“进行450?600°C的加热处理时”，是假定在TFT的制造工序中所负荷的高温加热处理。作为这样的高温加热处理所对应的TFT制造工艺，例如，可列举用于非晶硅的结晶化的(用于成为晶化硅)的由激光等进行的退火，用于形成低电阻的多晶硅层的活化热处理等。特别是在用于活化的热处理中，多是曝露在上述这样的高温下。该加热处理优选在真空、氮气、不活波气体的气氛中进行，处理时间优选为I分钟以上、60分钟以下。
[0106]此外，根据构成第二层的氮化物的种类，第二层的电阻率能够具有适当的范围。如上述构成第二层的氮化物，对于提高耐氢氟酸性有用，但氮化物本来是绝缘物，根据氮化物的种类，第二层的电阻率能够具有各种各样的范围。
[0107]例如，第二层是Mo的氮化物时，如之后详述，通过使混合气体中所含的氮气的比率(流量比)为3%以上，能够得到对于耐氢氟酸性有用的氮化物。这时的第二层的电阻率，根据后述的实施例所述的方法，则为75 y Qcm以上。另外，如之后详述，混合气体中所含的氮气的比率(流量比)的优选上限为50%，这时的第二层的电阻率为400y Qcm以下。
[0108]另外，第二层为Ti的氮化物时，如之后详述，通过使混合气体中所含的氮气的比率(流量比)为2%以上，能够得到对于耐氢氟酸性有用的氮化物。这时的第二层的电阻率，根据后述的实施例所述的方法，为90 y Qcm以上。另外，如之后详述，混合气体中所含的氮气的比率(流量比)的优选上限为50%，这时的第二层的电阻率为600y Qcm以下。
[0109]另外，第二层为表9所示的Al合金的氮化物时，如之后详述，通过使混合气体中所含的氮气的比率(流量比)为3%以上，能够得到对于耐氢氟酸性有用的氮化物。这时的第二层的电阻率，根据后述的实施例所述的方法，为27 y Qcm以上。另外，如之后详述，混合气体中所含的氮气的比率(流量比)的优选上限为15%，这时的第二层的电阻率为1300 u Q cm 以下。
[0110]以上，对于本发明的第一配线结构进行了说明。
[0111](2)第二配线结构
[0112]接下来，对于本发明的第二配线结构进行说明。
[0113]如前述，上述第二配线结构是在上述第一配线结构之上[即，上述氮化物(第二层)之上]，层叠有含有从由T1、Mo、Ta、Nb、Re、Zr、W、V、Hf和Cr所构成的组(Z组)中选择的至少一种元素的第三层。第二配线结构，也满足前述的(I)和(2)的要件，S卩，(I)电阻率为15y Qcm以下，和⑵小丘密度为I X IO9个/ m2以下的要件，并且，耐氢氟酸性也优异。
[0114]在上述第二配线结构中，关于与第一配线结构重复的部分[基板、Al合金(第一层)和Al合金(第二层)]，参照前述的(1-1)和(1-2)即可。以下，对于上述第三层进行说明。
[0115](2_1)第三层
[0116]上述第三层是基于使能够形成于该第三层之上的、与其他的配线膜的接触电阻减小化等的目的，而形成于上述氮化物(第二层)之上的。在此所谓“在上述氮化物(第二层)之上”，意思是在上述氮化物(第二层)的正上方，不包含介于第二层和第三层之间的层(中间层)。
[0117]具体来说，上述第三层由含有上述的Z组元素的层构成。上述Z组元素是从前述的Y组元素中除去了 Al的组中选择出的至少一种元素。在此所谓“含Z组元素的层”，意思是含有上述Z组元素的一种或两种以上，余量是制造上不可避免地含有的杂质元素。Z组元素可以单独含有，也可以含有两种以上。从用于制造上述第三层而削减溅射靶的生产成本等的观点出发，优选作为Z组元素而含有T1、Mo中的至少一种。在此，在“含有T1、Mo中的至少一种”中，除了只含有Ti (余量:不可避免的杂质)、只含Mo (余量:不可避免的杂质)以外，还包括含有Ti和Ti以外的上述Z组元素的至少一种的Ti合金，含有Mo和Mo以外的上述Z组元素的至少一种的Mo合金等。更优选只含Ti的，只含有Mo的。
[0118]上述第三层的优选的膜厚，大致为10?lOOnm。若上述膜厚低于10nm，则生成针孔。另一方面，若上述膜厚超过lOOnm，则配线电阻增大。更优选的上述第三层的膜厚，大致为 15 ~70nm。
[0119]以上，对于本发明的第二配线结构进行了说明。
[0120]在本发明中，也包含上述配线结构的制造方法。本发明的制造方法在上述氮化物(第二层)的制造工序中具有特征部分，其以外的工序(第一层和第三层的形成工序)能够适宜采用通常使用的成膜工序。
[0121]即，在本发明的制造方法中，其特征在于，构成上述第二层的氮化物，通过使用了氮气和不活波气体(代表性的是氩气)的混合气体的反应性溅射法，使用溅射靶(以下称为“靶”)而形成，并且，所述混合气体中所含的氮气的比率(流量比)为2%以上(根据构成第二层的氮化物的元素的种类而为3%以上)。
[0122]作为上述不活波气体，例如，可列举氩气、氖气等，但其中优选氩气。
[0123]另外，通过使上述混合气体中所含的氮气的比率(流量比)为2%以上(根据构成第二层的氮化物的元素的种类而为3%以上)，可形成能够发挥出期望的作用效果的规定的氮化物。
[0124]作为上述第二层，例如，形成Ti的氮化物时，使所述混合气体中所含的氮气的比率(流量比)为2%以上。氮气的优选的比率为3%以上，更优选为5%以上，进一步优选为10%以上。
[0125]作为上述第二层，例如，形成从由此31、了&、恥、1^、21'、1、￥、1^和Cr所构成的组中选择的至少一种元素的氮化物或Al合金的氮化物时，优选使所述混合气体中所含的氮气的比率(流量比)为3%以上。更优选的氮气的比率为5%以上，进一步优选为10%以上。
[0126]但是，若混合气体中的氮气的比率过多，则成膜速度降低，因此上限优选为50 %以下，更优选为40%以下，进一步优选为30%以下。
[0127]特别是作为上述第二层，形成Al合金的氮化物时，推荐所述混合气体中所含的氮气的比率(流量比)为15%以下。若氮气的比率过高，则在第二层中生成的氮化物量变多，第二层的电阻率变得过高而成为绝缘体(具体来说，电阻率在IO8Qcm以上)。其结果是，配线结构整体的电阻率有可能变高。另外，若第二层的电阻率变得过高，则蚀刻(特别是湿式蚀刻)的配线加工性劣化。
[0128]以上，对于赋予本发明以特征的氮化物的制造方法进行了说明。
[0129]在本发明中，第一层(Al合金)和第三层(含Z组元素的层)，优选以溅射法、使用溅射靶形成。这是由于，其相比用离子镀法、电子束蒸镀法或真空蒸镀法所形成的薄膜，能够更容易地形成成分和膜厚的膜面内均匀性优异的薄膜。
[0130]另外，为了以上述溅射法形成上述第一层或第三层，作为上述靶，含有前述的元素，优选使用与期望的层具有相同组成的溅射靶。由此，不用担心组成发生偏差，能够形成期望的成分组成的层。
[0131]上述靶的形状，包括根据溅射装置的形状和构造而加工成的任意形状(方形板状、圆形板状，环形板状、圆筒状等)。
[0132]作为上述靶的制造方法，可列举如下的方法:以溶解铸造法、粉末烧结法和喷射成形法，制造例如由Al合金构成的铸锭而取得的方法，和制造由Al合金构成的预制品(得到最终的致密体之前的中间体)之后，通过致密化手段使该预制品致密化而得到。
[0133]本发明也包括上述配线结构被用于薄膜晶体管的显示装置。作为其形态，可列举上述配线结构，例如，作为扫描线和信号线等的配线；作为栅电极、源电极、漏电极等的配线材料和电极材料等使用。特别是可列举上述配线结构适合用于容易受到高温热过程的影响的栅电极和扫描线等。
[0134]另外，作为其形态，包括所述栅电极和扫描线，所述源电极和/或漏电极以及信号线是相同组成的配线结构。
[0135]本发明所用的透明像素电极没有特别限定，例如，可列举氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)等。
[0136]另外，本发明所用的半导体层也没有特别限定，可列举非晶硅、多晶硅、连续晶粒硅等。
[0137]在制造具备本发明的配线结构的显示装置时，能够采用显示装置的普遍性的工序，例如，参照前述专利文献I~5所述的`制造方法即可。
[0138]以上，作为液晶显示装置代表性地提出液晶显示器进行了说明。上述说明的本发明的显示装置用配线结构，能够主要作为电极和配线材料用于各种液晶显示装置。可列举例如图2所例示的液晶显示器(LCD)中的薄膜晶体管用的栅极、源极和漏电极以及配线材料，例如图3所例示的有机EL显示器(OLED)中的薄膜晶体管用的栅极、源极和漏电极以及配线材料，例如图4所例示的场发射显示器(FED)中的阴极和栅电极以及配线材料，例如图5所例示的荧光真空管(VFD)中的阳极电极和配线材料，例如图6所例示的等离子体显示器(PDP)中的地址电极和配线材料，例如图7所例示的无机EL显示器中的背面电极等。其使用本发明的显示装置用配线结构时，能够得到上述既定的效果，这已通过实验得到确认。
[0139]本申请基于2011年9月28日所申请的日本国专利申请第2011-213506号，和2012年7月26日所申请的日本国专利申请第2012-166391号主张优先权的利益。上述日本专利申请第2011-213506号，和上述日本国专利申请第2012-166391号的说明书的全部内容，在本申请中用于参考并援引。
[0140]【实施例】
[0141]以下，列举实施例更具体地说明本发明，但本发明不受以下的实施例限制，在能够符合上述、下述的宗旨的范围内也可以加以变更实施，这些均包含在本发明的技术范围内。
[0142](实施例1)
[0143]在此,作为第一配线结构,在表1所不的各种Al合金(第一层)之上，层叠表1所示的各种组成的第二层，调查这时的加热到450~6000C之后的配线电阻和耐热性(小丘密度)，此外调查耐氢氟酸性。本实施例中使用的第一层的Al合金，均是满足本发明的要件的Al-X组元素-REM合金(表中将原子％记述为at% )。
[0144]首先，在玻璃基板(^ 一二 > 7社制的Eagle-XG玻璃基板，厚度0.7mm)上，通过DC磁控管溅射法[气氛气体=氩(流量:30sCCm)，压力=2mTorr,基板温度=25°C (室温)]，成膜上述的A1-0.5原子％ Ta-2.0原子％ Nd-0.1原子％ N1-0.5原子％ Ge合金膜、A1-0.5原子％ Ta-2.0原子％ Nd-0.1原子％ N1-0.5原子％ Ge-0.35原子％ Zr合金膜、或A1-0.5原子％ Ta-2.0原子％ La-0.1原子％ N1-0.5原子％ Ge合金膜(第一层，膜厚=300nm)。[0145]其次，在保持真空气氛的状态下，通过DC磁控管溅射法[气氛气体=氩(流量:26sccm)和氮(流量:4sccm)的混合气体(流量比h _丨3%)，压力=2mTorr,基板温度=250C (室温)]，成膜表1所述的N0.1~38的各氮化膜(第二层，膜厚=50nm)，制作由两层构成的第一配线结构。为了进行比较，与上述同样，成膜N0.39~41、43~45所述的各金属膜(膜厚=50nm)。此外为了确保来自氮化膜的作用效果，为了比较而使用只成膜第一层的Al合金的膜(没有第二层)作为N0.42和N0.46。
[0146]还有，在上述各种氮化膜的形成中，使用以真空溶解法制作的各种组成的金属或合金靶作为溅射靶。
[0147]另外，上述氮化膜之中，Al合金氮化膜中的各合金元素的含量，通过ICP发光分析(电感耦合等离子体发光分析)法求得。
[0148]对于如上述这样形成的第一层叠构造，进行一次450~600°C的高温加热处理。对于高温加热处理后的配线结构，分别以下述所示的方法测量耐热性、该配线结构自身的电阻(配线电阻)、和0.5%耐氢氟 酸性的各特性。
[0149](I)加热处理后的耐热性
[0150]对于如上述这样制作的各种配线结构，在惰性气氛气体(N2)气氛下，以600°C进行一次10分钟的加热处理，使用光学显微镜(倍率:500倍)观察其表面性状，测量小丘的密度(个/ m2)。根据表10所述的判断标准评价耐热性，在本实施例中优秀、良好或可以为合格，不可为不合格。
[0151](2)加热处理后的配线结构自身的配线电阻
[0152]对于如上述这样制作的各种配线结构，形成IOii in宽的线和间隔图样，在惰性气氛气体(N2)气氛下，以450°C、550°C或600°C的各温度对其进行一次10分钟的加热处理，以四端子法测量电阻率。根据表10所述的判断标准评价各温度的配线电阻，本实施例中优秀或良好为合格，可以或不可为不合格。
[0153](3)耐氢氟酸性
[0154]对于如上述这样制作的各种配线结构，在惰性气氛气体(N2)气氛下，于600°C的温度进行一次10分钟的加热处理,实施掩模后，在0.5%的氢氟酸溶液中，以25°C浸溃30秒和I分钟，使用接触式段差仪测量其蚀刻量。根据30秒浸溃后的蚀刻量和I分钟浸溃后的蚀刻量的差计算蚀刻速率。根据表10所述的判断标准评价耐氢氟酸性，在本实施例中，优秀、良好、可以为合格，不可为不合格。
[0155]此外，对于如上述这样制作的各种配线结构，以惰性气氛气体(N2)气氛下，以600°C的温度进行一次10分钟的加热处理，通过二次离子质量分析法求得处理之后的在上述第一层(A1-0.5原子％ Ta-2.0原子％ Nd-0.1原子％ N1-0.5原子％ Ge合金膜、A1-0.5原子％ Ta-2.0原子％ Nd-0.1原子％ N1-0.5原子％ Ge-0.35原子％ Zr合金膜、或A1-0.5原子％ Ta-2.0原子％ La-0.1原子％ N1-0.5原子％ Ge合金膜)中混入的氮浓度(原子％ )。
[0156]这些结果一并记述在表1中。
[0157]【表1A】
【权利要求】
1.一种用于显示装置的配线结构，其特征在于， 所述配线结构包含从基板侧按顺序层叠有如下的Al合金的第一层和如下的氮化物的第二层的构造， 所述Al合金含有从由Ta、Nb、Re、Zr、W、Mo、V、Hf、T1、Cr以及Pt所构成的组(X组)中选择的至少一种元素，和稀土类元素中的至少一种； 所述氮化物是从由T1、Mo、Al、Ta、Nb、Re、Zr、W、V、Hf以及Cr所构成的组(Y组)中选择的至少一种元素的氮化物或Al合金的氮化物， 构成所述第一层的Al合金和构成所述第二层的Al合金为相同或不同。
2.根据权利要求1所述的配线结构，其中，所述第一层的Al合金还含有Cu和/或Ge。
3.根据权利要求1或2所述的配线结构，其中，所述第一层的Al合金还含有Ni和/或Co。
4.根据权利要求1所述的配线结构，其中，所述配线结构含有如下构造，即，在所述第二层之上层叠有含有从由T1、Mo、Ta、Nb、Re、Zr、W、V、Hf和Cr所构成的组(Z组)中选择的至少一种元素的第三层。
5.根据权利要求1所述的配线结构，其中，对所述配线结构进行了450~600°C的加热处理时，满足下述(I)~(3)的要件， (1)电阻率为15μ Ω cm以下， (2)小丘密度为IX IO9个/ m2以下， (3)在0.5重量％的氢氟酸溶液中浸溃了 I分钟时的蚀刻速率为200nm / min以下。
6.根据权利要求5所述的配线结构，其中，所述第二层为Mo的氮化物，且该第二层的电阻率为75 μ Qcm以上。
7.根据权利要求5所述的配线结构，其中，所述第二层为Ti的氮化物，且该第二层的电阻率为90 μ Qcm以上。
8.根据权利要求5所述的配线结构，其中，所述第二层为Al合金的氮化物，且该第二层的电阻率为27 μ Qcm以上。
9.根据权利要求1所述的配线结构，其中，对于所述配线结构进行了450~600°C的加热处理时，构成所述第一层的Al合金中所混入的氮浓度被抑制在I原子％以下。
10.根据权利要求1所述的配线结构，其中，所述第二层的膜厚为IOnm以上IOOnm以下。
11.一种配线结构的制造方法，其特征在于，其为制造权利要求1所述的配线结构的方法， 构成所述第二层的氮化物，以使用了氮气和不活波气体的混合气体的反应性溅射法形成，并且， 所述混合气体中所含的氮气的比率以流量比计为2%以上。
12.—种显示装置，其具备权利要求1所述的配线结构。
13.一种液晶显示器，其具备权利要求1所述的配线结构。
14.一种有机EL显示器，其具备权利要求1所述的配线结构。
15.一种场发射显示器，其具备权利要求1所述的配线结构。
16.一种荧光真空管，其具备权利要求1所述的配线结构。
17.一种等离子体显示器，其具备权利要求1所述的配线结构。
18.一种无机EL显示器，其具备`权利要求1所述的配线结构。
【文档编号】H01J11/46GK103782374SQ201280044092
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2012年9月3日 优先权日:2011年9月28日
【发明者】奥野博行, 钉宫敏洋 申请人:株式会社神户制钢所