专利名称：电子器件及其制造方法、溅射靶的制作方法
技术领域：
本发明涉及薄膜状电子器件及其制造方法、溅射靶，特别是涉及把在象半导体或液晶显示器那样的有源和无源矩阵型的平板显示器、反射膜、光学器件等中使用的象素电极和铝合金膜作为构成要素而包含的新的显示器件及其制造方法、溅射靶。
背景技术：
有源矩阵型的液晶显示装置包括把薄膜晶体管(TFT)作为开关元件，具有象素电极、扫描线和信号线等的布线部的TFT阵列衬底；对于该TFT阵列衬底隔开给定间隔相对配置的具有公共电极的对置衬底；填充在这些TFT阵列衬底和对置衬底之间的液晶层。作为象素电极，使用在氧化铟(In203)中含有10质量％左右的氧化锡(SnO)的氧化铟锡(ITO)膜等。
此外，电连接在该象素电极上的布线部的信号线为了不使纯铝或Al-Nd等铝合金和象素电极直接接触，在其间作为阻碍金属存在由Mo、Cr、Ti、W等高熔点金属构成的层叠膜，但最近也正进行省略这些高熔点金属，把象素电极直接连接在信号线上的尝试。
根据特开平11-337976号公报，如果使用由在氧化铟中含有10质量％左右的氧化锌的ITO膜构成的象素电极，则与信号线的直接接触成为可能。
此外，在美国专利6218206号公报中，提出了对漏电极通过等离子体处理或离子注入实施表面处理的方法，此外在专利文献3中，提出了作为第一层的栅极、源极和漏电极，形成层叠含有N、O、Si、C等杂质的第二相而得的层叠膜的方法，如果采用这些方法，则即使省略所述的高熔点金属时，也能把与象素电极的接触电阻维持在低水平上。
在所述以往技术中，使阻碍金属存在的理由在于如果使构成信号线的铝或铝合金布线和象素电极直接接触，则接触电阻上升，画面的显示质量下降。这是因为铝非常容易氧化，在大气中表面容易被氧化，此外象素电极是金属氧化物，所以通过成膜时产生的氧或成膜时添加的氧，铝被氧化，在表面生成氧化铝层。而且，如果这样在信号线和象素电极的接触界面上形成绝缘物层，则信号线和象素电极间的接触电阻提高，画面的显示质量下降。
而阻碍金属具有防止铝合金的表面氧化，并且使铝合金膜和象素电极的接触良好的作用，但是为了获得在所述接触界面上存在阻碍金属的以往构造，阻碍金属的形成步骤成为必不可少的，所以在栅电极、源电极、漏电极的形成所需的成膜用溅射装置的基础上，还必须配备用于形成阻碍金属的成膜室。可是，随着基于批量生产的液晶面板等的低成本化的进展，伴随阻碍金属的形成而产生的制造成本上升或生产率的下降变为无法忽视。
因此，最近要求能省略阻碍金属的电极材料或制造工序。对于这样的要求，在所述专利文献2中，附加了用于实施表面处理的1个工序。而在美国专利6252247号公报中，能用同一成膜室连续进行栅电极、源电极、漏电极的成膜，但是无法避免工序数的增多。并且，因为杂质混入的膜和杂质未混入的膜的热膨胀系数不同，在连续使用时，膜从室的壁面剥落的现象频繁发生，所以为了进行维护必须频繁停止装置。在特开平11-337976号公报中，由于必须把目前最普及的氧化铟锡(ITO)膜变更为氧化铟锌(IZO)膜，所以材料成本上升。
为了确保显示器件的显示质量，作为电极材料，要求低电阻和高水平的耐热性。例如，在作为显示器件的元件之一的非晶体TFT的源极或漏电极材料使用时，要求的特性是电阻率为8μΩ·cm以下(优选5μΩ·cm以下)，耐热温度为300～350℃。此外，作为栅电极材料使用时要求的特性为电阻率为8μΩ·cm以下，耐热温度为400～450℃。源电极和漏电极为了象素的读出和写入总有电流流过，所以优选的是抑制电阻，减少显示器件的耗电。此外，有必要减小由电阻和限制电容的积决定的时间常数，即使显示面板大型化时，也能维持显示质量。此外，要求的耐热性根据显示器件的构造而不同，依存于电极形成后的后工序中使用的绝缘膜的成膜温度或半导体层的成膜以及热处理温度。
发明内容
本发明是鉴于所述事实而提出的，其目的在于确立能省略所述的阻碍金属，并且不增加工序数，简化步骤，能使铝合金膜对于象素电极直接并且可靠地接触的技术。其他目的在于确立同时具有可实现低电阻率和低接触电阻那样的优异电特性和耐热性，并且在显示器件中，可使反射电极或TAB(tab)连接电极在材料上公共化的技术。
能解决所述课题的本发明的电子器件由以下部分构成由金属氧化物构成的第一电极；与所述第一电极直接接触、电连接的由铝合金膜构成的第二电极。这里，在所述第一电极和所述第二电极直接接触的接触界面中，构成所述铝合金膜的合金成分的至少一部分作为析出物或浓化层存在。
所述铝合金膜优选的是，作为合金成分，含有0.1～6原子％的从由Au、Ag、Zn、Cu、Ni、Sr、Sm、Ge、Bi构成的一组中选择的至少一种，其中，至少含有Ni的铝合金膜为优选。
作为成为本发明的构成要素的所述第一电极，优选是氧化铟锡或氧化铟锌。
在所述铝合金膜中，作为其他的合金成分，还可以含有0.1～6原子％范围内的从由Nd、Y、Fe、Co构成的一组中选择的至少一种。
所述铝合金膜中特别优选的是，作为所述合金成分，含有X1(X1＝Ag、Zn、Cu、Ni的至少一种)和X2(X2＝Nd，Y的至少一种)，且它们的含量满足下记式(I)关系的铝合金膜。
0.2≤0.5×CX1+CX2≤4.5……(I)[式中，CX1表示铝合金中的Ag、Zn、Cu、Ni的含量(原子％)，CX2表示铝合金中的Nd、Y的含量(原子％)]或者是，作为合金成分，含有Y1(Y1＝Ag、Zn、Cu、Ni的至少一种)和Y2(Y2＝Fe、Co的至少一种)，且它们的含量满足下记式(II)的关系的铝合金膜。
0.4≤CY1+CY2≤6……(II)[式中，CY1表示铝合金中的Ag、Zn、Cu、Ni的含量(原子％)，CY2表示铝合金中的Fe、Co的含量(原子％)]。
此外，作为所述铝合金膜优选的是，在非平衡状态下固溶的合金成分的一部分或全部作为析出物或浓化层存在，且电阻率被抑制在8μΩ·cm以下。而且，优选在所述铝合金膜和所述第一电极的接触界面上，析出物作为长径超过0.01μm的尺寸的物质，以每100μm2超出0.13个的个数存在，或者以面积率超过0.5％而存在。
含有Ni作为合金成分的所述铝合金膜，优选具有从该膜表面开始1～10nm厚度区域中的Ni含量为10原子％以下的Ni浓化层。这里，Ni浓化层意味着其Ni含量超过铝合金膜内部的Ni含量的层。而且，这些铝合金膜在显示器件中作为反射层或作为TAB连接电极而起有用的作用。
此外，本发明的电子器件由以下部分构成由金属氧化物构成的第一电极；与所述第一电极直接接触、电连接的由含有0.1～6原子％的Sm的铝合金膜构成的第二电极；这里，在所述第一电极和所述第二电极直接接触的接触界面上形成，所述铝合金膜中含有的Sm和构成所述第一电极的金属氧化物的元素互相扩散的层。
此外，本发明的的制造方法作为用于制造所述电子器件的有效方法，其结构的要旨在于包含通过用150～400℃的温度加热形成在衬底上的铝合金膜，形成含有所述铝合金膜中含有的所述合金元素的一部分或全部的析出物的工序。
在实施该方法时，通过使所述铝合金膜中以非平衡状态固溶的合金成分的一部分或全部和所述第一电极的合金成分相互扩散，能在所述铝合金膜和所述第一电极的接触界面形成金属间化合物。此外，作为形成所述铝合金膜的优选方法，可列举溅射法。而且，在所述铝合金膜上层叠形成绝缘膜，对该绝缘膜进行接触孔的蚀刻后，接着从铝合金表面1～200nm，更优选3～100nm轻蚀刻铝合金布线，使该铝合金膜中以非平衡状态固溶的合金成分的一部分或全部析出物(金属间化合物)局部露出，则能进一步降低与形成在其上的象素电极的接触电阻，所以优选。
所述轻蚀刻可通过干蚀刻或湿蚀刻来进行，所述干蚀刻中使用能蚀刻所述铝合金膜的气体，而所述湿蚀刻中使用能蚀刻所述铝合金膜的药液，作为在该轻蚀刻工序中使用的药液，可以使用在图案形成中所使用的光致抗蚀剂的剥离液。
本发明的溅射靶是用于形成所述铝合金膜的有用的靶材料，其特征在于作为合金成分，含有0.1～6原子％的从由Ag、Zn、Cu、Ni构成的一组中选择的至少一种，同时含有0.1～6原子％的从由Nd、Y、Fe、Co构成的一组中选择的至少一种。
本发明按如上构成，使铝合金膜和电极的直接接触成为可能，通过省略阻碍金属，大幅度减少制造的工时和成本，能提供廉价并且高性能的电子器件和电子器件用阵列衬底。
根据所述本发明，通过使由铝构成的膜中含有微量的Au或Ag等难以被氧化的贵重金属，或Zn、Cu、Ni、Sr、Ge、Sm等作为氧化物的导电率低的元素，Bi那样的向铝中的固溶限度低的元素，作为布线材料的膜自身的导电性不会恶化，并且在第一电极和第二电极(铝合金膜)的接触界面上局部或全面地形成电阻低的区域，由此，大幅度降低第一电极和第二电极(铝合金膜)的接触电阻，把液晶显示器的显示质量维持在高水平，并且能大幅度削减工序数和制造成本。另外，通过在所述铝合金膜中添加从Nd、Y、Fe、Co选择的至少一种，能大幅度提高耐热性。
下面简要说明附图。
图1是表示应用了本发明的显示器件用阵列衬底的液晶显示衬底和液晶显示器件的结构的概略剖视放大说明图。
图2是表示应用于本发明实施例1的显示器件用阵列衬底中的薄膜晶体管的构造的概略剖视说明图。
图3是按顺序表示上述图2所示的显示器件用阵列衬底的制造工序一例的说明图。
图4是按顺序表示上述图2所示的显示器件用阵列衬底的制造工序一例的说明图。
图5是按顺序表示上述图2所示的显示器件用阵列衬底的制造工序一例的说明图。
图6是按顺序表示上述图2所示的显示器件用阵列衬底的制造工序一例的说明图。
图7是按顺序表示上述图2所示的显示器件用阵列衬底的制造工序一例的说明图。
图8是按顺序表示上述图2所示的显示器件用阵列衬底的制造工序一例的说明图。
图9是按顺序表示上述图2所示的显示器件用阵列衬底的制造工序一例的说明图。
图10是按顺序表示上述图2所示的显示器件用阵列衬底的制造工序一例的说明图。
图11是表示本发明实施例中获得的显示器件用阵列衬底中的铝合金膜和象素电极的接触界面的构造的剖视模式图。
图12是形成析出物，并在界面形成Ni浓化层的接触孔的概念图。
图13是表示本发明实施例中获得的显示器件用阵列衬底中的铝合金布线和象素电极的接触界面的其他构造的剖视模式图。
图14是表示应用于本发明实施例2的显示器件用阵列衬底中的薄膜晶体管的构造的概略剖视说明图。
图15是按顺序表示上述图14所示的显示器件用阵列衬底的制造工序一例的说明图。
图16是按顺序表示上述图14所示的显示器件用阵列衬底的制造工序一例的说明图。
图17是按顺序表示上述图14所示的显示器件用阵列衬底的制造工序一例的说明图。
图18是按顺序表示上述图14所示的显示器件用阵列衬底的制造工序一例的说明图。
图19是按顺序表示上述图14所示的显示器件用阵列衬底的制造工序一例的说明图。
图20是按顺序表示上述图14所示的显示器件用阵列衬底的制造工序一例的说明图。
图21是按顺序表示上述图14所示的显示器件用阵列衬底的制造工序一例的说明图。
图22是表示铝合金膜和象素电极的接触电阻测定中使用的开尔芬图案的图。
图23是表示由实验获得的铝合金膜表面的蚀刻深度和接触电阻的关系的曲线图。
图24(a)是表示Al-X-Nd(X＝Ni)的X含量对电特性的影响的曲线图，(b)是表示X含量对耐热性的影响的曲线图。
图25(a)是表示Al-X-Nd(X＝Ni)的Nd含量对电特性的影响的曲线图，(b)是表示Nd含量对耐热性的影响的曲线图。
图26是表示对于Al-Ni-Nd的Ni和Nd的组成，能确保8μΩ·cm的电阻率和300℃以上的耐热性的组成范围的图。
图27是表示对于Al-Ni-Y的Ni和Y的组成，能确保8μΩ·cm的电阻率和300℃以上的耐热性的组成范围的图。
图28是表示对于Al-Ni-Fe的Ni和Fe的组成，能确保8μΩ·cm的电阻率和300℃以上的耐热性的组成范围的图。
图29是表示对于Al-Ni-Co的Ni和Co的组成，能确保8μΩ·cm的电阻率和300℃以上的耐热性的组成范围的图。
图30是表示对于Al-Ag-Nd的Ag和Nd的组成，能确保8μΩ·cm的电阻率和300℃以上的耐热性的组成范围的图。
图31是表示对于Al-Ag-Y的Ag和Y的组成，能确保8μΩ·cm的电阻率和300℃以上的耐热性的组成范围的图。
图32是表示对于Al-Ag-Fe的Ag和Fe的组成，能确保8μΩ·cm的电阻率和300℃以上的耐热性的组成范围的图。
图33是表示对于Al-Ag-Co的Ag和Co的组成，能确保8μΩ·cm的电阻率和300℃以上的耐热性的组成范围的图。
图34是表示对于Al-Zn-Nd的Zn和Nd的组成，能确保8μΩ·cm的电阻率和300℃以上的耐热性的组成范围的图。
图35是表示对于Al-Zn-Y的Zn和Y的组成，能确保8μΩ·cm的电阻率和300℃以上的耐热性的组成范围的图。
图36是表示对于Al-Zn-Fe的Zn和Fe的组成，能确保8μΩ·cm的电阻率和300℃以上的耐热性的组成范围的图。
图37是表示对于Al-Zn-Co的Zn和Co的组成，能确保8μΩ·cm的电阻率和300℃以上的耐热性的组成范围的图。
图38是表示对于Al-Cu-Nd的Cu和Nd的组成，能确保8μΩ·cm的电阻率和300℃以上的耐热性的组成范围的图。
图39是表示对于Al-Cu-Y的Cu和Y的组成，能确保8μΩ·cm的电阻率和300℃以上的耐热性的组成范围的图。
图40是表示对于Al-Cu-Fe的Cu和Fe的组成，能确保8μΩ·cm的电阻率和300℃以上的耐热性的组成范围的图。
图41是表示对于Al-Cu-Co的Cu和Co的组成，能确保8μΩ·cm的电阻率和300℃以上的耐热性的组成范围的图。
具体实施例方式
下面，参照附图详细说明本发明的电子器件的一例的显示器件和显示器件用阵列衬底的实施方式，但是本发明并不局限于图示的例子，在适合前·后述宗旨的范围中可进行适当变更后实施，它们都包含在本发明的技术范围中。
此外，对于不包含薄膜晶体管的无源矩阵驱动型的器件、反射型液晶显示器件等的反射电极、用于向外部输入和输出信号的TAB连接电极，也同样能应用铝合金膜，但是省略这些实施方式。
图1是搭载在应用了本发明的液晶显示装置中的液晶面板构造的概略剖视放大说明图。
图1的液晶面板具有TFT阵列衬底1；与该TFT阵列衬底1相对配置的对置衬底2；配置在TFT阵列衬底1和对置衬底2之间，作为光变换层起作用的液晶层3。TFT阵列衬底1由配置在绝缘性的玻璃衬底1a上的薄膜晶体管(TFT)4、象素电极5、包含扫描线或信号线的布线部6构成。
对置衬底2由形成在TFT阵列衬底1一侧的整个面上的公共电极7、配置在与象素电极5相对的位置的滤色器8、配置在与TFT阵列衬底1上的薄膜晶体管(TFT)4或布线部6相对的位置的遮光部9构成。
此外，在构成TFT阵列衬底1和对置衬底2的绝缘性衬底的外表面一侧配置偏振板10、10，并且在对置衬底2上设置用于把液晶层3中含有的液晶分子向给定方向定向的定向膜11。
在这样的构造的液晶面板中，通过形成在对置衬底2和象素电极5之间的电场，控制液晶层3中的液晶分子的定向方向，调制通过TFT阵列衬底1和对置衬底2之间的液晶层3的光，由此，控制透过对置衬底2的光的透过光量，显示图象。
此外，TFT阵列通过向TFT阵列外部引出的TAB带12，由驱动电路13和控制电路14驱动。
图中，15是隔离块，16是密封材料，17是保护膜，18是扩散板，19是棱镜板，20是导光板，21是反射板，22是背光，23是保持框，24表示打印衬底，后面将描述它们。
图2是表示应用在本发明中所采用的阵列衬底中的实施例1的薄膜晶体管部的构造的概略剖视说明图。在图2所示的玻璃衬底1a上通过铝合金膜形成扫描线25，该扫描线25的一部分作为控制薄膜晶体管的导通和断开的栅极26起作用。此外，为了通过栅绝缘膜27与扫描线25交叉，由铝合金膜形成信号线，该信号线的一部分作为薄膜晶体管的源电极28起作用。
在栅绝缘膜27上的象素区域中配置有例如由在In2O3中含有SnO的ITO膜形成的象素电极5。由铝合金膜形成的薄膜晶体管的漏电极29与象素电极5直接接触，电连接。
在该TFT阵列衬底1上，如果通过扫描线25向栅电极26供给栅电压，则薄膜晶体管变为导通状态，预先提供给信号线的驱动电压从源电极28通过漏电极29提供给象素电极5。而且，如果对象素电极5提供给定电平的驱动电压，则像图1中说明的那样对置衬底2之间产生电位差，液晶层3中含有的液晶分子定向，进行光调制。
下面，简单说明图2所示的TFT阵列衬底1的制造方法。须指出的是，作为开关元件而形成的薄膜晶体管，列举把氢非晶硅作为半导体层使用的非晶硅TFT。
下面参照图3～10说明实施例1的TFT阵列衬底1的制造工序的概略。
首先，在玻璃衬底1a上用溅射等方法形成膜厚200nm左右的铝合金膜，通过对该铝合金膜构图，形成栅电极26和扫描线25(图3)。这时，为了使后面描述的栅绝缘膜27的覆盖变好，可以把铝合金膜的周缘蚀刻为约30～40度的圆锥状。接着，如图4所示，例如用等离子体CVD法等方法，用膜厚约300nm左右的氧化硅膜(SiOx)形成栅绝缘膜27，形成膜厚50nm左右的氢化非晶硅膜(a-Si:H)和膜厚300nm左右的氮化硅膜(SiNx)。
接着，通过以栅电极26为掩模的背面曝光，对图5所示的氮化硅膜(SiNx)构图，形成沟道保护膜。接着在其上形成掺杂磷的例如膜厚50nm左右的n+型氢化非晶硅膜(n+a-Si:H)后，如图6所示，对氢化非晶硅膜(a-Si:H)和n+型氢化非晶硅膜(n+a-Si:H)构图。
然后，在其上形成例如膜厚300nm左右的铝合金膜，通过象图7所示那样构图，形成与信号线一体的源电极28、与象素电极5接触的漏电极29。进而，把源电极28和漏电极29作为掩模，除去沟道保护膜(SiNx)上的n+型氢化非晶硅膜(n+a-Si:H)。
然后，如图8所示，例如使用等离子体CVD装置等，通过例如以300nm左右的膜厚形成氮化硅膜30，形成层间绝缘膜。这时的成膜例如在300℃左右进行。然后，在该氮化硅膜30上形成光致抗蚀剂层31后，对该氮化硅膜30构图，例如通过干蚀刻在氮化硅膜30上形成接触孔32。这时，氮化硅膜30的蚀刻结束后，还进行氮化硅的蚀刻所需时间+10％左右的过蚀刻。在该处理中，铝合金表面也被蚀刻数十nm左右。
如图9所示，例如经过基于氧等离子体的灰化工序后，使用胺类的剥离液进行光致抗蚀剂层31的剥离处理，最后，形成图10所示的膜厚40nm左右的ITO膜，通过构图形成象素电极5，从而TFT阵列衬底完成。
用这样的制造工序形成的TFT阵列衬底成为象素电极5和用铝合金形成的如漏电极29直接接触的结构。此外，本发明中使用的铝合金也可作为反射型液晶的反射电极或TAB连接电极使用。
当实施所述制造方法时，作为构成漏电极29的铝合金膜材料，如果使用作为合金成分含有0.1～6原子％的从由Au、Ag、Zn、Cu、Ni、Sr、Sm、Ge、Bi构成的一组中选择的至少一种的铝合金，则根据该漏电极29的形成条件，在构成漏电极29的该铝合金膜和象素电极5的接触界面上形成图11～13的剖视放大概念图所示的3种界面。
为了形成含有所述合金成分的铝合金膜，可以使用由含有所述合金成分的铝合金构成的靶进行溅射。该靶可以含有0.1～6原子％的从由Nd、Y、Fe、Co构成的一组中选择的至少一种。
另外，铝合金膜中含有的所述合金成分的量低于0.1原子％时，在与象素电极的接触界面上形成的浓化层或析出物(金属间化合物)的量不充分，难以获得本发明谋求的水平的接触电阻的降低效果，相反，如果超过6原子％而含有过量，则铝合金膜的电阻升高，象素的响应速度变慢，耗电增大，作为显示器的质量下降，无法用于实用。因此，如果考虑这些利害得失，优选将所述合金成分的含量控制在0.1原子％以上，更优选为0.2原子％以上，并优选在6原子％以下，更优选为5原子％以下。
图11是在概念上表示在铝合金膜和象素电极5的接触界面上形成含有所述合金成分(固溶元素)的导电性析出物，并通过该析出物大部分的接触电流流过，从而电导通铝合金和象素电极的状态的图。这样的状态可以通过如下述的绝缘膜形成时施加热过程或在布线膜形成后接触孔的蚀刻前进行热处理，而在铝晶粒边界上形成包含固溶元素的导电性析出物而得到。
即，通过在绝缘膜形成时施加热过程、或在布线膜的形成后接触孔的蚀刻前优选在150～400℃进行15分钟以上的热处理，而进行再结晶化，在铝晶粒边界上生成含有所述固溶元素的析出物或含有铝的固溶元素的金属间化合物。
接着，在绝缘膜的接触孔的蚀刻工序中，追加过蚀刻时间，以便从铝合金膜的表面蚀刻1～200nm，更优选蚀刻3～100nm左右，对铝合金膜的表面实施轻蚀刻。作为相同的效果，也可在绝缘膜的接触孔的蚀刻工序后的光致抗蚀剂剥离工序中，使用对铝具有清洗其表面和轻蚀刻的效果的胺类剥离液，在铝合金膜的表面使固溶元素的析出物(金属间化合物)的一部分露出。这时，即使在铝合金的表面上形成有绝缘膜，露出的部分由于所述固溶元素的特性，与铝相比难以形成氧化膜，所以几乎不形成绝缘膜，此外，根据元素形成导电性的氧化物。并且，露出部分因为电阻低，所以电流容易流过，即使铝合金膜与象素电极5直接连接，也能把接触电阻抑制在很低。
须指出的是，并不特别限制这里使用的剥离液的种类，但优选的是，作为主要成分含有5～70质量％左右的单乙醇胺的剥离液，更优选的是含有25～70质量％左右的单乙醇胺的剥离液。该剥离液是为了除去各种金属材料的蚀刻后残留的变质膜或聚合物膜而通常使用的剥离液，对于污染物的除去效果高。因此，通过在洗净中使用这样的剥离液，能确保充分低的接触电阻值。
此外，羟胺等胺类主体的剥离液、或在胺类主成分的基础上还含有5～25质量％左右的水的剥离液具有优异的轻蚀刻效果，如果是薄的铝氧化物，就能除去。可是，这种剥离液价格高，并且对铝合金的蚀刻速度也快，所以稍微难以控制。
图12表示在含有Ni的铝合金膜中，作为进一步减少接触电阻的构造，在象素电极界面的铝合金表面上形成了Ni浓化层的概念图。优选的Ni浓化层的厚度为1～10nm，Ni浓度为薄膜内部的铝合金的浓度以上、且铝合金膜内部的Ni含量+8原子％以下(即铝合金膜内部的Ni含量为2原子％时，为10原子％以下)。例如，在Al-2原子％Ni合金膜的界面上，通过截面TEM观察和EDX组成分析，确认存在厚度4nm、Ni浓度8.7原子％的Ni浓化层。
在含Ni的铝合金中，存在未完全析出、以固溶状态存在的Ni原子。通过干蚀刻和碱性蚀刻除去Al时，由于Ni蚀刻率低和不溶于碱性溶液，所以再次附着在表面上，作为残留物残留。认为因此形成了Ni的浓化层。即认为通过热处理等，铝合金中的超过Ni的固溶限度(0.11％)的Ni在铝晶粒边界上析出，一部分向铝表面扩散浓缩，形成Ni浓化层。或者认为在接触孔的蚀刻工序时，Ni的卤化物因为蒸气压低，所以难以挥发，成为残留在铝合金表面的状态，因此，成为比在外观上大量的铝合金的Ni浓度还高浓度的状态。在接触孔的蚀刻条件中，若把过蚀刻时间(即相对于把接触孔只蚀刻膜厚深度所需的时间，为了使接触电阻稳定而追加的时间)增加为2倍，则Ni浓度从5原子％增加到8.7原子％，所以认为有相关性。
另外，Ni具有不仅在铝合金膜与象素电极接触附近的界面上，而且在与绝缘膜接触的界面附近也若干浓化的倾向。但是，在与绝缘膜的界面的Ni的浓化，与象素电极界面相比小。这可以解释为，与象素电极的界面由于以上的理由而被稍微削掉，产生了上述残渣成分。另外，作为在界面上Ni聚集的原因，除了上述的因素以外还可推测为，在表面被绝缘膜所约束的状态下对铝合金膜进行热处理时，在膜中发生瞬态应力分布，而使Ni沿着晶粒边界向界面扩散。因此，可推测由上述多种因素的组合而形成了Ni浓化层。
当使含有Ni的铝合金膜和ITO或IZO直接接触时，在界面上与析出物同时形成且成为接触电阻的高电阻化原因的铝氧化物层的膜厚为4nm以下。这与在纯铝或Al-Nd的情况下所形成的铝氧化物层的膜厚为5～8nm相比薄。另外，含有Ni的铝合金的情况下，铝氧化物层中的氧含量为20at％，较低，与纯铝或Al-Nd的情况下的含有率50～60at％相比小。即，含有Ni的铝合金膜可望具有抑制表面氧化的效果。这里，当氧的含量小的情况下，铝氧化物层具有一定程度的导电性，同时若通过向ITO或IZO和铝合金膜之间施加电压，而向界面施加电场，则以较小的电场强度容易引起绝缘破坏。
如上所述，认为这些析出物和浓化层以及铝氧化物层等的多种因素组合而使得接触电阻下降。
选择Bi作为合金成分，获得所述接触状态的优选条件是，例如在含有0.1～6原子％左右的Bi的铝合金薄膜上形成绝缘膜(SiNx)后，通过在150～400℃，更优选在200～350℃进行15分钟～1小时左右的热处理，使Bi在铝晶粒边界上析出。然后，在接触孔的形成时，采用干蚀刻来进行蚀刻绝缘膜所需的蚀刻时间的约10％的过蚀刻，使用胺类的剥离液轻蚀刻表面，在ITO/Al-Bi合金膜的界面上生成Bi析出物。这时，Bi析出物的尺寸和个数可通过Bi的添加量、热处理的温度或时间、过蚀刻量等进行调整。
图13表示合金成分(固溶元素)和构成象素电极5的元素(In、Sn等)相互扩散，在铝合金膜和象素电极5的界面上形成固溶元素和In或Sn的相互扩散层，取得电导通的概念图。即，选择Sm作为所述固溶元素时，根据成膜条件，取得图示例所示的接触状态。
选择Sm作为合金成分，获得所述接触状态的具体条件是，例如，在含有0.1～6原子％左右的Sm的铝合金薄膜上形成绝缘膜(SiNx)后，通过在150～400℃，更优选在200～350℃进行15分钟～1小时左右的热处理，使Sm在铝晶粒边界上析出。然后，在接触孔的形成时，采用干蚀刻来进行蚀刻绝缘膜所需的蚀刻时间的约10％的过蚀刻，使用胺类的剥离液轻蚀刻表面。这里认为，作为残留物残留的Sm等被有选择地氧化，形成界面层。该界面层比Al氧化物粗糙，所以电流容易流过，有助于低电阻化。通过在其界面层上形成ITO膜，在ITO/Al-Sm合金膜的界面上形成Sm和ITO中的In、Sn的扩散层。该扩散层的厚度可以为5～50nm的范围，该厚度可以根据Sm的添加量、热处理的温度或时间、过蚀刻量等调整。
在所述图12、图13的例子中，均在铝合金膜和象素电极的界面上难以形成绝缘层，所以两者直接连接，能以更低电阻实现可靠的连接。
如果把具有这样形成的TFT阵列衬底的平面显示器件例如作为液晶显示装置使用，就能把象素电极和连接布线部之间的接触电阻抑制在最小限度，所以能抑制对显示画面的显示质量的不良影响。
下面，说明应用在本发明的阵列衬低中的实施例2的薄膜晶体管的构造。
图14是概略地表示应用在本发明的阵列衬底中的实施例2的薄膜晶体管的构造的放大剖视说明图，在本例子中，应用了顶栅构造的薄膜晶体管。
如图14所示，在玻璃衬底1a上通过铝合金薄膜形成扫描线，该扫描线的一部分作为控制薄膜晶体管的导通和断开的栅电极26起作用。此外，为了通过层间绝缘膜(SiOx)与该扫描线交叉，用铝合金形成信号线，该信号线的一部分作为薄膜晶体管的源电极28起作用。
在层间绝缘膜(SiOx)上的象素区域中配置由在In2O3中含有SnO的ITO膜形成的象素电极5，此外，由铝合金形成的薄膜晶体管的漏电极29作为电连接在象素电极5上的连接电极部起作用。即，由铝合金形成的薄膜晶体管的漏电极29与象素电极5直接接触，电连接。
因此，与所述图2的例子同样，在TFT阵列衬底上，如果通过扫描线向栅电极26供给栅电压，则薄膜晶体管变为导通状态，预先提供给信号线的驱动电压从源电极28通过漏电极29提供给象素电极5，如果对象素电极5提供给定电平的驱动电压，则在与图1中说明的对置衬底10之间产生电位差，液晶层3中包含的液晶分子定向，进行光调制。
下面，简单说明图14所示的TFT阵列衬底1的制造方法。该实施例2的T阵列衬底中具有的薄膜晶体管是以多晶硅(poly-Si)为半导体层的顶栅构造，图15～21是概略表示实施例2的阵列衬底的制造工序的图。
首先，在玻璃衬底1a上，通过等离子体CVD法，例如以衬底温度300℃左右，形成膜厚50nm左右的氮化硅膜(SiNx)和膜厚100nm左右的氧化硅膜(SiOx)、膜厚50nm左右的氢化非晶硅膜(a-Si:H)，为了把该氢化非晶硅膜(a-Si:H)多晶硅化，进行热处理和激光退火。热处理例如通过在470℃左右，气氛气热处理1小时左右而进行，进行脱氢处理后，例如使用受激准分子激光退火装置，以能量约230mJ/cm2左右的条件向氢化非晶硅膜(a-Si:H)照射激光，获得例如厚度0.3μm左右的多晶硅膜(poly-Si)(图15)。
然后，如图16所示，通过等离子体蚀刻将多晶硅膜(poly-Si)图案化。接着如图17所示，例如以100nm左右的膜厚形成氧化硅膜(SiOx)，作为栅绝缘膜27。在得到的栅绝缘膜27上通过溅射等，例如以200nm左右的膜厚形成作为与扫描线成一体的栅电极26的铝合金膜后，用等离子体蚀刻等方法制作图案，形成与扫描线一体的栅电极26。
接着如图18所示，用光致抗蚀剂31形成掩模，例如通过离子注入装置等，例如以50Kev左右、1×1015个/cm2左右掺杂磷，在多晶硅膜(poly-Si)的一部分形成n+型多晶硅膜(n+poly-Si)后，剥离光致抗蚀剂31，例如在500℃左右，通过热处理扩散。
接着如图19所示，例如使用等离子体CVD装置，以膜厚500nm左右、衬底温度300℃左右形成氧化硅膜(SiOx)，形成层间绝缘膜后，同样通过将光致抗蚀剂图案化，干蚀刻层间绝缘膜(SiOx)和栅绝缘膜27的氧化硅膜，形成接触孔，通过溅射，例如以膜厚450nm左右形成铝合金膜后，通过图案化，在信号线上形成一体的源电极28和漏电极29。结果，源电极28和漏电极29通过各接触孔接触n+型多晶硅膜(n+poly-Si)。
然后，如图20所示，通过等离子体CVD装置等，以膜厚500nm左右、衬底温度300℃左右形成氮化硅膜(SiNx)，作为层间绝缘膜。然后，在其上形成光致抗蚀剂31后，将氮化硅膜(SiNx)图案化，例如通过干蚀刻，在该氮化硅膜(SiNx)形成接触孔32后，实施氮化硅的蚀刻所需时间10％左右的过蚀刻。在该处理中，铝合金表面也被蚀刻数十nm左右的。
然后，如图21所示，例如经过基于氧等离子体的灰化工序，与所述同样，使用胺类剥离液等进行光致抗蚀剂的剥离处理后，例如通过溅射形成膜厚100nm左右的ITO膜，通过湿蚀刻制作图案，形成象素电极5。在该处理中，漏电极29直接接触象素电极5。
然后，为了使晶体管的特性稳定，如果以350℃左右进行1小时左右退火，则多晶硅TFT阵列衬底就完成。
根据上述实施例2的TFT阵列衬底、具有该TFT阵列衬底的液晶显示装置，得到与在以上说明的实施例1同等的效果。此外，与实施例1同样，在实施例2中，本发明的铝合金也能作为反射型液晶的反射电极使用。
另外，作为所述象素电极5的材料，适合使用氧化铟锡或氧化铟锌，此外所述铝合金膜中，以非平衡状态固溶的合金成分的一部分或全部形成析出物、金属间化合物或浓化层，电阻率为8μΩ·cm以下，更优选被调整为5μΩ·cm以下。而且，在所述铝合金膜和象素电极的接触界面上存在的析出物(金属间化合物)，如果长径超过0.01μm且以每100μm2超出0.13个的个数存在，就能降低接触电阻，所以理想。
此外，当实施所述制造方法时，如果在所述铝合金膜中，以非平衡状态固溶的合金成分(特别是Sm)的一部分或全部与象素电极的合金成分优选通过150～400℃、15分钟以上的热处理，互相扩散，则在所述铝合金膜和象素电极的接触界面上容易形成析出物。此外，作为形成所述铝合金膜的方法，列举了蒸镀法或溅射法等，但是其中特别优选的是溅射法。
而且，如果在所述铝合金膜上层叠形成绝缘膜，在该绝缘膜上进行接触孔蚀刻后，接着从该表面轻蚀刻1～200nm、更优选3～100nm的铝合金膜，在该铝合金膜中，使以非平衡状态固溶的合金成分的一部分或全部的析出物部分露出，则能进一步降低形成在其上的象素电极的接触电阻。
所述轻蚀刻能通过使用能蚀刻所述铝合金膜的气体的干蚀刻或使用能蚀刻铝合金膜的药液的湿蚀刻进行，作为在该轻蚀刻工序中使用的药液，可以使用图案化中使用的光致抗蚀剂的剥离液。
使用这样获得的TFT阵列衬底，完成作为所述图1所示的平面显示器件的液晶显示装置。
即，在按上述完成的TFT阵列衬底1的表面涂敷聚酰亚胺，干燥后，进行摩擦处理，形成定向膜。
另外，首先在玻璃衬底上，通过把铬构图为矩阵状，形成遮光膜9。然后，在该遮光膜9的间隙形成树脂制的红、绿、蓝的滤色器8。通过在该遮光膜9和滤色器8上配置ITO那样的透明导电性膜作为公共电极7，形成对置电极。然后，在该对置电极的最上层涂敷例如聚酰亚胺，干燥后，进行摩擦处理，形成定向膜11。
然后，把阵列衬底1和对置衬底2的形成有定向膜11的面分别相对配置，通过树脂制等的密封材料16，除了液晶密封口，把两个衬底粘贴在一起。这时，在两个衬底之间隔着隔离块15等，使两个衬底间的间隔保持一定。
把这样获得的空单元放在真空中，把密封口浸渍在液晶中的状态下，渐渐恢复到大气压，向空单元中注入包含液晶分子的液晶材料，形成液晶层，封上密封口。最后，在单元外侧的两面粘贴偏振板10，完成液晶面板。
此外，如图1所示，在液晶面板上电连接驱动液晶显示装置的驱动电路，配置在液晶面板的侧部或背面部。然后，通过包含限制液晶面板的显示面的开口的框、形成面光源的背光22、导光板20和保持框23保持液晶面板，完成液晶显示装置。
下面，在表1中表示了测定直接接触本发明的阵列衬底上的象素电极5时的象素电极5和铝合金膜间的接触电阻而得到的结果。
该测定实验如下所述。
1)象素电极的构成在氧化铟中加入10质量％的氧化锡的氧化铟锡(ITO)，或在氧化铟中加入10质量％的氧化锌的氧化铟锌(IZO)，膜厚都为200nm。
2)铝合金膜的构成合金成分含量如表1所示。
3)热处理条件形成厚度300nm的绝缘膜(SiNx)后，在真空中以300℃，热处理1小时。
4)轻蚀刻使用氟类等离子体把所述绝缘膜(SiNx)干蚀刻后，接着，把各铝布线材料蚀刻约10nm，再使用剥离液(东京应化社制造的“剥离液106”)，与表层的污染层一同蚀刻约5nm，合计蚀刻15nm(膜厚的5％)。
5)接触电阻的测定法制作图22所示的开尔芬图案，进行4端子测定[使电流流过ITO(或IZO)-Al合金，在其他端子测定ITO(或IZO)-Al合金间的电压下降的方法]。即，在图22的I1-I2间流过电流I，通过监视V1-V2间的电压V，把接触部C的接触电阻R作为[R＝(V2-V1)/I2]求出。此外，所述图案的制作方法如下所述。
此外，所述铝合金的添加元素的测定通过ICP发光分析(电感耦合等离子体发光分析)法进行。
为了代替玻璃衬底，在表面与衬底实现绝缘，使用在表面形成厚度400nm的氧化膜(SiO2热氧化膜)的硅片，通过溅射法形成Al合金膜300nm，图案化后，通过CVD法形成厚度300nm的绝缘膜(SiNx)。然后，原样在真空的成膜室内进行1小时的热处理后，取出。然后，通过光刻，图案化80μm×80μm的接触孔，通过氟类等离子体进行蚀刻，形成接触孔。这时，绝缘膜的蚀刻后追加进行用时间换算为绝缘膜的蚀刻时间10％的过蚀刻。在该处理中，铝合金膜的表层被除去厚度约10nm(膜厚的3.3％)。
然后，进行基于氧等离子体的灰化、基于剥离液的光致抗蚀剂剥离。须指出的是，作为剥离液，使用东京应化社制造的“剥离液106”，在100℃进行10分钟洗净。这时，形成在铝合金表层上的氟化物或氧化物、碳等污染物(厚度约数nm)被去掉。然后，通过溅射形成200nm的ITO(或IZO)膜，进行构图。
接着，在接触电阻的测定中，使用4端子的人工探测器和半导体参数分析仪“HP4156A”(惠普公司制造)。在该测定中，用R(接触电阻)＝[I2/(V2-V1)]表示，能测定去掉布线电阻的影响的ITO(或IZO)/Al合金接合部分的纯粹电阻值。
另外，对于各试样，通过扫描线电子显微镜的观察和基于俄歇分光法的组成的2次映射化，调查在接触孔的ITO(或IZO)/Al合金接合部中存在的析出物的尺寸和个数，其结果，当为Al-Ag时，确认尺寸约为0.3μm左右的析出物以1个/100μm2以上的密度存在。同样，当为Al-Zn时，调查在接触孔的ITO(或IZO)/Al合金接合部中存在的析出物的尺寸和个数，其结果，确认尺寸约为0.3μm左右的析出物以3个/100μm2以上的密度存在。
另外，在所述铝合金中添加Nd、Y、Fe、Co后的材料，其组织的结晶粒径变为微细，所以析出物的尺寸减小。例如，对于存在于ITO/Al合金接合部的析出物的尺寸，难以进行ITO/Al合金接合界面的TEM观察，所以通过平面TEM观察铝合金的薄膜中的组织，其结果，在Al-Ni中观察到长径0.05μm的析出物，在Al-Ni-Nd中观察到长径0.02～0.04μm的析出物，在Al-Ni-Y中观察到长径0.01～0.03μm的析出物。认为界面的析出物的尺寸也与这些相同。
表1
从表1可知，当使铝合金膜直接接触ITO膜时，接触电阻为1.5×105Ω，当使代表性的铝合金膜即Al-Nd合金直接接触ITO膜时，接触电阻为8.4×104Ω。此外，作为以往构造，在ITO膜和Al-Nd布线之间配置Mo作为阻碍金属时的接触电阻为7.4×101Ω。
而Al-Au合金的接触电阻为7.6×101Ω，Al-Ag合金的接触电阻为5.7×101Ω，Al-Zn合金的接触电阻为9.3×101Ω，Al-Cu合金的接触电阻为2.3×102Ω，Al-Ni合金的接触电阻为1.7×101Ω，Al-Sr合金的接触电阻为2.3×101Ω，Al-Sm合金的接触电阻为8.6×101Ω，Al-Ge合金的接触电阻为2.3×101Ω，Al-Bi合金的接触电阻为9.2×101Ω，都和以往构造的以Mo为阻碍金属时大致相等。
此外，在表1中也表示了作为对象素电极使用了含有离子化电压与铝同样高且耐还原性优异的Zn的IZO膜的结果。
IZO膜是在In2O3中添加10质量％左右的ZnO的透明膜，这时，接触电阻进一步下降，与ITO膜相比，变为数分之一。作为其理由，考虑到如下两个。
首先，IZO的电压(功函数)比ITO高，所以假定在铝合金布线和象素电极的界面上形成极薄的绝缘物层，用由金属-绝缘膜-象素电极构成的MIM构造(Metal-Insulator-Metal)，即使绝缘膜的厚度相同，功函数高的象素电极当外加电位差时，界面的绝缘膜的厚度看起来薄，隧道电流成分增加。
此外，IZO中的Zn与ITO中的Sn相比，具有离子化电压高，难以被铝还原的性质，所以在铝合金和象素电极的界面难以形成绝缘物。
此外，在上述测定中使用的象素电极和接触布线部的接触区域为80×80μm的方形。
此外，在表3中表示了对于所述2元类的合金，改变固溶元素的添加量时的与ITO的接触电阻、300℃热处理1小时后的布线电阻、300℃热处理1小时后进行合金膜的平面TEM观察时析出物的面积率的数据。也表示了这时观察到的主要导电性析出物。接触电阻与表1同样试制了评价元件，进行了评价。另外，组成是指含在铝合金中的固溶元素的含量。在平面TEM观察中，对合金布线部分，与表面平行切片，观察合金的内部组织的样子。随着固溶元素的含量增加，ITO的接触电阻减少，电阻增加。析出物的面积率与组成相关，接触电阻和析出物的面积率为反比的关系。
另外，析出物的面积率是，通过平面TEM观察，由EDX辨别在50万倍的倍率、0.3μm×0.3μm的视场中出现的析出物，并通过计算求出其对于Al相的比率的值。由此，任意的铝合金在面积率0.5％附近，接触电阻都变为200Ω，若超过0.5％，就变为200Ω以下。如果通过该析出物流过的电流成分为主要的电流成分，则也依存于析出物的电阻率，但是面积率是决定接触电阻的主要因素。
析出物的组成是，对于使用相同的平面TEM观察试样观察到的多个析出物，由用EDX分析组成后定量化结果和X射线衍射结果，求出观察到的主要析出物的组成。
例如，含Ni的铝合金，其导电性析出物含有从由Al3Ni、Al3Ni2、AlNi、AlNi3构成的一组中选择的至少一种；含Ag的铝合金，其导电性析出物含有从由Ag、Al2Ag、AlAg构成的一组中选择的至少一种；含Zn的铝合金，其导电性析出物含有从AlZn、Zn、ZnO中选择的至少一种；含Cu的铝合金，其导电性析出物含有从AlCu、Cu、CuO、Cu2O中选择的至少一种。
而在以下的表4中表示了将Al-Ag合金的含量固定在2原子％时，改变过蚀刻量使从Al-Ag合金的表层开始的蚀刻深度在0～50mm的范围变化，利用表面SEM观察，以6万倍的倍率观察接触孔底面即Al-Ag合金的接触部分的最表面，由出现在1.5μm×1.5μm的视场中的长径0.3μm以上的析出物个数，计算求出的10μm×10μm的接触孔底面上出现的析出物个数的值；以及这时的与ITO的接触电阻。另外，是因为Al-Ag合金能数出大部分析出物的个数。这时，个数的计数，是通过观察像、EDX和基于俄歇的2次映射而进行的。
如果蚀刻深度加大，通过表面SEM观察求出的析出物个数增加，则接触电阻下降，所以伴随着蚀刻深度增大，导电性析出物渐渐从Al-Ag合金表面露出，伴随着此，导电性析出物和此后的工序中形成的ITO的接触面积增加，接触电阻下降。而且，从蚀刻深度超过30nm开始，用SEM观察表面得出的析出物个数收敛，与此同时，接触电阻收敛为一定的值。
以上述图11表示的构造，固溶元素为Ag、Zn时，上述表1所示的各合金的接触电阻、固溶元素的析出物或含有铝的固溶元素的金属间化合物的密度之间的关系成为表2所示的值。该表是通过计算大致算出假定接触电阻为200Ω时所必要的析出物的个数的表。而该表的值是接触电阻的值为200Ω的计算结果，但是在实施例中，Al-3.8％Ag的接触电阻为58Ω，Al-2.4％Zn的接触电阻为93Ω。
当假定析出物全部都是直径为0.01μm的圆形时，如果从实施例的接触电阻值通过计算推测析出物的个数，则如表5、6所示，析出物的个数为Al-3.8％Ag为45个(10μm×10μm)，Al-2.4％Zn为110个(10μm×10μm)。
此外，假定Al-Ag中的析出物是，实际用平面TEM或扫描型电子射线显微镜观察的直径为0.3μm的圆形时，该个数为0.5个(10μm×10μm)。当Al-Ag时，添加量不同，但与在表4所示的实验中数出的析出物的个数几乎为同一数量级。顺便说一下，当为ITO时，Zn的耐还原性高，所以具有防止Al接触氧化的效果，因此，抑制在析出物以外部分的高电阻层的形成，有助于析出物以外部分的电流增加部分。
表2
表3
表4
表5使接触电阻为与Al-Ag的实测值相同的57Ω/80μm×80μm时满足的固溶元素的析出物的大小和密度的关系
表6使接触电阻为与Al-Zn的实测值相同的93Ω/80μm×80μm时满足的固溶元素的析出物的大小和密度的关系
下面，表示3元类的实施例。
与2元类的情况同样，测定与通过80μm×80μm的接触孔的ITO的接触电阻值。Al-Ag-Nd膜的接触电阻为1.3×102Ω，Al-Zn-Nd膜的接触电阻为4.3×102Ω，Al-Ni-Nd膜的接触电阻为1.7×102Ω，任意的接触电阻值与使用Mo阻碍金属的以往构造相比均高出若干，但是都是不成问题的水平。在其他的Au、Ge、Sr、Sm、Bi中，也几乎是同等的1.0×102～5.0×103Ω的范围。
而在铝合金膜的组成和接触电阻以及导电率、耐热性间存在相关关系。例如，如果增加Al-X-Nd(X＝Ni)的X含量，则接触电阻减少，但是电阻增加，耐热性提高(参照图24(a)、(b))。此外，如果Nd含量增加，则耐热性提高，但是电阻率和接触电阻增大(参照图25(a)、(b))。这样的倾向对于任意的X都是同样。另外，要求的接触电阻根据显示器件的构造或制造商而不同，在80μm的方形接触孔中为150Ω～5kΩ。电特性和耐热性存在折衷的关系，所以通过调整组成，能满足所要求的范围。
此外，当Al-X-Nd合金中X为Ni时，与Nd同样，Ni嵌入(pinning)有在加热时抑制Al迁移的效果。例如，如图26所示，在“0.7≥0.5CX1+CNd”[式中，CX1表示铝合金中的Ni含量(原子％)，CNd表示铝合金中的Nd含量(原子％)]的区域中，在300℃的热处理中，耐热性不足，发生异常析出(hillock)的区域中，另一方面，在“0.5CX1+CNd≥4.5”的区域中，因为布线的电阻率超过8μΩ·cm，所以不能实用。因此，最佳范围成为“0.7≤0.5CX1+CNd≤4.5”。
同样，在含有作为同样3A族的钇(Y)时，如图27所示，也获得与Nd时几乎同等的电特性和耐热性。
同样，在Al-Ni-Fe的组成中，如图28所示，在“1≥CY1+CY2”[式中，CY1表示铝合金中的Ni含量(原子％)，CY2表示铝合金中的Fe含量(原子％)]的范围中，在300℃的热处理中，耐热性不足，发生异常析出。而在“CY1+CY2≥6”的区域中，布线的电阻率超过8μΩ·cm，所以不能实用。因此，最佳范围变为“1≤CY1+CY2≤6”。
此外，Co和Fe作为相同的过渡性金属，可以认为效果几乎同等。当Al-Ni-Co时，如图29所示，获得与Al-Ni-Fe相同的特性。这里，耐热性是指不会由于进行热处理时产生异常析出或空隙，而使铝合金表面的表面波度(morphology)恶化的最高温度。在图中，进行300℃的热处理时发生的异常析出的密度为3×108m-2以下的为合格。
同样，图30、31、32、33表示在Al-X-Nd、Y、Fe、Co合金中，X＝Ag时的情形，图34、35、36、37表示在Al-X-Nd、Y、Fe、Co合金中，X＝Zn时的情形。此外，图38、39、40、41表示在Al-X-Nd、Y、Fe、Co合金中，X＝Cu时的情形。无论添加哪种合金元素，均可取得近似同样的结果。
在热处理温度更低的情况下，上述最佳含量范围变化。热处理温度取决于形成铝合金膜之后进行的处理中的温度(这里，是形成绝缘膜的温度)。通过加热铝合金膜发生再结晶化。即使提高热处理温度将膜应力完全缓和，若进一步进行加热的话，铝的晶粒异常生长，发生异常析出。满足耐热性的热处理温度的下限和上限，随合金的组成发生变化。换句话说，最佳含量的下限和上限随热处理温度而变化。例如，与上述CX1、CX2有关的含量成分，在加热温度为150℃时再结晶化不再进行，所以难以产生异常析出。因此，最佳范围的下限降至0.2。同样，与上述CX1、CX2有关的含有成分，最佳范围下限降至0.4。
在本发明中，通过固溶元素的析出物，实现象素电极和铝合金膜的电导通时，即，在各铝合金中，在象素电极和铝合金膜的界面上除了固溶元素的析出部分，容易氧化的铝与象素电极接触，在其表面存在高电阻的氧化铝时，接触电阻由电阻低的固溶元素的析出物的电阻率决定。假设全部由固溶元素单一的析出物实现电导通，则通过计算，能规定满足所需接触电阻所必要的析出物的表面积和密度。
现在，把接触尺寸为80×80μm时所必要的接触电阻假定为200Ω以下。当固溶元素为锌时，锌的电阻率为5.92μΩ·cm，假定长径0.03μm的锌的单一析出物在象素电极和铝合金界面上平面析出，则需要3297个以上的析出物。即，以密度计需要51.4个/100μm2以上。此外，当固溶元素为银时，银的电阻率为1.5μΩ·cm，假定长径0.03μm的银的单一析出物在象素电极和铝合金界面上平面析出，则需要833个以上的析出物。即以密度计需要12.9个/100μm2以上。
另外，如果使析出物的长径为与实测值相同的0.3μm，则如表7所示，在Al-Ag的情况下，在80×80μm的方形中需要8.3个以上的析出物，在Al-Zn的情况下，需要32.9个以上的析出物。即，以密度计需要0.13个/100μm2以上、0.51个/100μm2以上。
而当Al-Ni时，组织的长径为0.05μm，但这时，如果使Ni的电阻率为6.84μΩ·cm，与析出物的电阻率几乎相同，则从概略计算知道在80×80μm的方形中，当长径为0.05μm时，需要1345个。即21个/100μm2。
另外，如果在含Ni的铝合金中添加从Nd、Y、Fe、Co选择的1种，则组织变细，当Al-Ni-Y时，组织的长径为0.01～0.03μm。这时，如果Ni的电阻率和析出物的电阻率几乎相同，则从概略计算知道在80×80μm的方形中，当长径为0.03μm时，需要3740个。即58个/100μm2。此外，当全部的长径为0.01μm时，变为526个/100μm2。
或者，当Al-Ni-Nd时，组织的长径为0.02～0.04μm。这时，从概略计算知道在80×80μm的方形中，当长径为0.04μm时，需要2104个。即33个/100μm2。此外，当全部的长径为0.02μm时，变为132个/100μm2。
表7各铝合金中的主要析出物的尺寸和密度
综上所述，当使用单体的电阻率最低的Ag时，为了满足所要求的接触电阻200Ω，作为长径为0.3μm的析出物，要求密度在0.13个/100μm2以上。此外，当使用析出物最小的Al-Ni-Y时，作为长径为0.01μm的析出物，要求密度在526个/100μm2以上。此外，在Al-Ag类合金中，当析出物为长径为0.01μm时，析出物密度为115个/100μm2。
可是，所述值是假定析出物的电阻率与添加元素单体相等后求出的。有时，包含该元素和铝的析出物与元素单体相比，电阻率显著大。这时，从析出物的尺寸和个数算出的面积率有可能与在实际的接触面上进行TEM观察而导出的面积率不同。这是因为实现接触电阻200Ω时，该析出物的个数根据析出物和添加元素单体的电阻率的比而增加。
可是，实际上，在生成析出物的合金系的情况下，以析出物的形式，并且大小混合而存在，但是使用锌和银时的接触电阻的计算结果与实验结果几乎为相同的数量级。
这样，与使纯铝布线直接接触ITO膜时相比，使用本发明的铝合金时，接触电阻约变为1/104。
另外，如果提高透明电极的溅射时的衬底温度，则接触电阻下降。例如为ITO时，如果衬底温度变为50℃以上，则接触电阻减半。更优选的是，如果通过100℃以上的衬底加热，ITO的结晶性得到改善，则接触电阻约减小到约1/5左右。
此外，当使衬底温度为室温而进行成膜时，如果在成膜后，进行30分钟左右150℃以上的热处理，使ITO多晶化，则接触电阻减半。通常，多晶ITO的蚀刻困难，所以常常是在室温中进行ITO的成膜，形成图案后，进行蚀刻，然后再热处理，进行多晶化，使ITO的电阻率降低。
因此，为了降低接触电阻，使透明电极的成膜时的衬底温度为50℃以上，更优选为100℃以上，当进行室温成膜时，在透明电极的成膜后，优选实施150℃以上、30分钟以上的热处理。另外，透明电极为IZO时，也具有同样的效果，但是在该程度的温度区域中，IZO的结晶化不进行，所以接触电阻的下降少。
如上所述，在本发明实施例中试制液晶显示器件的结果，制造成品率、显示质量都与组合ITO膜和阻碍金属时为完全同等的水平。因此，在该液晶显示器件中，不配置阻碍金属，也能取得与以往的液晶显示器件同等的性能。
因此，可省略阻碍金属，可简化制造步骤，所以能大幅度降低制造成本。
即，代替以往的纯铝或铝合金、Mo-W膜，通过把包含上述的特定元素的铝合金作为电极材料使用，能实现与象素电极的直接接触，简化制造步骤，大幅度降低制造成本。
此外，与所述表1的试验法同样，在Al-2原子％Ag合金(膜厚300nm)上形成氮化硅(SiNx)膜后，进行300℃×1小时的热处理，通过光刻将80μm方形的接触孔图案化后，使用氟类等离子体进行干蚀刻。这时，通过调整接着氮化硅膜(SiNx)的蚀刻进行过蚀刻时的时间，使对于铝合金的蚀刻深度变化。然后，进行灰化和基于“剥离液106”的洗净，形成ITO膜。通过基于扫描型电子显微镜和透射型电子显微镜的截面观察，测定铝合金表面的蚀刻深度。
图23表示铝合金表面的蚀刻深度和接触电阻的关系，从该图可知，铝合金表面即使稍微被蚀刻，接触电阻就急剧减少。这被认为是通过蚀刻，在铝合金表面上露出固溶元素的析出物，能与象素电极电连接。
而且，在实验上，即使是离铝合金表面5nm左右的蚀刻深度，也可取得约56Ω的接触电阻。取得这样的低电阻的接触所必要的蚀刻深度由析出物的组织的大小或分布、铝合金的表面氧化物层的厚度等决定。根据俄歇电子分光法，确认在该铝合金表面露出以Ag为主成分的析出物。此外，在析出物的表面不存在氧化物等绝缘物层。
观察的试料是已经从铝合金表面蚀刻了5nm的状态，如果使析出物露出在铝合金表面，则能与象素电极取得电连接，但是至少有必要蚀刻表层的污染层。此外，被氧化的铝合金表面的氧化物层厚度约为3～5nm左右，所以这时，为了除去氧化物层，使铝合金表面露出，至少需要3nm左右以上的蚀刻深度。
而如果蚀刻深度过深，则作为布线的膜厚变薄，发生电阻增加，可靠性下降的问题。例如在本实施例中使用的源电极和漏电极的膜厚为300nm，用于确保铝合金和象素电极的直接接触的蚀刻深度为1～200nm，更优选为3～100nm的范围。
优选极力减少铝合金的布线材料中包含的杂质。例如，氧或碳使膜白浊，或使布线电阻率增加。因此，当想使电阻率为5μΩ·cm水平以下时，对于布线材料中包含的这些杂质浓度而言，用基于XPS分析的组成分析定量值，应该把氧量抑制在7原子％以下，把碳量抑制在0.4原子％以下，更优选抑制在0.2原子％以下。
例如，当杂质为碳时，在Al4C3或NiC等碳化合物中，化学计量组成的物质是陶瓷，本来具有电绝缘性，虽然也根据添加量而不同，但是布线自身的电阻率增大。此外，通过热处理而在Al晶粒边界上出现的析出物成为包含所述碳化合物的金属间化合物。当ITO和布线材料的电流路线经由本发明的主要部分即所述析出物时，若与不含碳的析出物相比，接触电阻变高。因此，与ITO的接触电阻是，优选铝合金部件材料中不包含碳的一方。
另外，当通过溅射形成含碳的布线材料时，在溅射装置的室内附着碳化铝化合物等碳化合物而被污染，所以存在有必要频繁维护装置的问题。当杂质为氧时，同样生成电绝缘性的氧化铝(Al2O3)，所以布线的电阻率增大。若要防止所述这种情况，优选的是防止制造步骤中的污染物的混入，采取使溅射时的装置达到5×10-6左右以下高真空的措施。
权利要求
1.一种电子器件，由以下部分构成由金属氧化物构成的第一电极；与所述第一电极直接接触、电连接的由铝合金膜构成的第二电极；这里，在所述第一电极和所述第二电极直接接触的接触界面中，构成所述铝合金膜的合金成分的至少一部分作为析出物或浓化层存在。
2.根据权利要求1所述的电子器件，其中所述铝合金膜，含有0.1～6原子％的从由Au、Ag、Zn、Cu、Ni、Sr、Sm、Ge、Bi构成的一组中选择的至少一种作为合金成分。
3.根据权利要求1所述的电子器件，其中所述金属氧化物是氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)。
4.根据权利要求2所述的电子器件，其中作为所述合金成分，至少含有Ni。
5.根据权利要求2所述的电子器件，其中所述铝合金膜含有0.1～6原子％的从由Nd、Y、Fe、Co构成的一组中选择的至少一种作为其他合金成分。
6.根据权利要求5所述的电子器件，其中作为所述合金成分，含有X1(X1＝Ag、Zn、Cu、Ni的至少一种)和X2(X2＝Nd，Y的至少一种)，它们的含量满足下记式(I)的关系；0.2≤0.5×CX1+CX2≤4.5……(I)[式中，CX1表示铝合金中的Ag、Zn、Cu、Ni的含量(原子％)，CX2表示铝合金中的Nd、Y的含量(原子％)]
7.根据权利要求5所述的电子器件，其中作为所述合金成分，含有Y1(Y1＝Ag、Zn、Cu、Ni的至少一种)和Y2(Y2＝Fe、Co的至少一种)，它们的含量满足下记式(II)的关系；0.4≤CY1+CY2≤6……(II)[式中，CY1表示铝合金中的Ag、Zn、Cu、Ni的含量(原子％)，CY2表示铝合金中的Fe、Co的含量(原子％)]。
8.根据权利要求1所述的电子器件，其中在所述接触界面，合金成分的一部分或全部作为析出物存在，所述铝合金膜的电阻率为8μΩ·cm以下。
9.根据权利要求1所述的电子器件，其中在所述接触界面上，长径超过0.01μm尺寸的析出物以每100μm2超出0.13个的个数存在。
10.根据权利要求1所述的电子器件，其中在所述接触界面上，析出物以超过面积率0.5％存在。
11.根据权利要求4所述的电子器件，其中从所述铝合金膜的所述第一电极一侧表面开始1～10nm的厚度区域中的Ni含量是所述铝合金膜内部的Ni含量+8原子％以下。
12.根据权利要求4所述的电子器件，其中在所述接触界面上，长径超过0.05μm的尺寸的析出物以每100μm2超出21个的个数存在。
13.根据权利要求4所述的电子器件，其中所述铝合金膜还包含Nd，在所述接触界面上，长径超过0.02μm的尺寸的析出物以每100μm2超出33个的个数存在。
14.根据权利要求4所述的电子器件，其中所述铝合金膜还包含Y，在所述接触界面上，长径超过0.01μm的尺寸的析出物以每100m2超出58个的个数存在。
15.根据权利要求1所述的电子器件，其中具有配置在玻璃衬底上的薄膜晶体管，所述铝合金膜电连接所述薄膜晶体管和所述第一电极。
16.根据权利要求1所述的电子器件，其中所述第一电极是象素电极，所述电子器件是显示器件。
17.一种制造权利要求1所述的电子器件的方法，其中包括通过以150～400℃的温度加热形成在衬底上的铝合金膜，形成含有所述铝合金膜中包含的所述合金元素的一部分或全部的析出物的工序。
18.根据权利要求17所述的电子器件的制造方法，其中通过溅射法形成所述铝合金膜。
19.一种制造权利要求1所述的电子器件的方法，其中在衬底上形成铝合金膜，在所述铝合金膜上形成绝缘膜，在所述绝缘膜上进行接触孔的蚀刻后，接着，通过蚀刻从所述铝合金膜的表面开始的1～200nm，使包含所述铝合金膜中包含的所述合金元素的一部分或全部的析出物局部露出。
20.根据权利要求19所述的电子器件的制造方法，其中所述蚀刻是，通过使用可蚀刻所述铝合金的气体的干蚀刻来进行。
21.根据权利要求19所述的电子器件的制造方法，其中所述蚀刻是，通过使用可蚀刻所述铝合金的药液的湿蚀刻来进行。
22.根据权利要求19所述的电子器件的制造方法，其中在蚀刻后的洗净中，作为光致抗蚀剂剥离液，使用包含5质量％以上的胺化合物的材料。
23.一种电子器件，由以下部分构成由金属氧化物构成的第一电极；与所述第一电极直接接触、电连接的由含有0.1～6原子％的Sm的铝合金膜构成的第二电极；这里，在所述第一电极和所述第二电极直接接触的接触界面，形成所述铝合金膜中包含的Sm和构成所述第一电极的金属氧化物的元素互相扩散的层。
24.一种由铝合金构成的溅射靶，其中作为合金成分，包含0.1～6原子％的从由Ag、Zn、Cu、Ni构成的一组中选择的至少一种，并且包含0.1～6原子％的从由Nd、Y、Fe、Co构成的一组选择的至少一种。
25.一种电子器件，由以下部分构成由金属氧化物构成的第一电极；与所述第一电极直接接触、电连接，且由含有0.1～6原子％的以下元素作为合金成分的铝合金膜构成的第二电极，所述元素是从由Au、Ag、Zn、Cu、Ni、Sr、Sm、Ge、Bi构成的一组中选择的至少一种；这里，所述第2电极在形成之后以150℃～400℃的温度被加热。
全文摘要
一种电子器件及其制造方法、溅射靶，所述电子器件由由金属氧化物构成的第一电极、与所述第一电极直接接触、电连接的由铝合金膜构成的第二电极构成；在所述第一电极和所述第二电极直接接触的接触界面中，构成所述铝合金膜的合金成分的至少一部分作为析出物或浓化层存在。根据本发明，能提供使铝合金膜和金属氧化物电极直接接触，能省略阻碍金属的电子器件及其制造技术。
文档编号H01L27/13GK1508615SQ20031012312
公开日2004年6月30日 申请日期2003年12月19日 优先权日2002年12月19日
发明者后藤裕史, 钉宫敏洋, 中井淳一, 富久胜文, 一, 文, 洋 申请人:株式会社神户制钢所