JP2013084907A - 表示装置用配線構造 - Google Patents

Abstract

【課題】４５０〜６００℃程度の高温下に曝されてもヒロックが発生せず高温耐熱性に優れており、配線構造全体の電気抵抗（配線抵抗）も低く抑えられており、更にフッ酸耐性にも優れた表示装置用配線構造を提供する。
【解決手段】本発明の表示装置用配線構造は、基板側から順に、Ｔａ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｚｒ、Ｗ、Ｍｏ、Ｖ、Ｈｆ、Ｔｉ、ＣｒおよびＰｔよりなる群（Ｘ群）から選択される少なくとも一種の元素と、希土類元素の少なくとも一種とを含むＡｌ合金の第１層と；Ｔｉ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｚｒ、Ｗ、Ｖ、Ｈｆ、およびＣｒよりなる群（Ｙ群）から選択される少なくとも一種の元素の窒化物、またはＡｌ合金の窒化物の第２層と、が積層された表層構造を有する。
【選択図】なし

Description

本発明は、液晶ディスプレイなどの表示装置に使用され、電極および配線材料として有用な、Ａｌ合金膜を有する表示装置用配線構造、上記配線構造の製造方法、および上記配線構造を備えた表示装置に関するものである。

Ａｌ合金膜は主に電極および配線材料として用いられており、電極および配線材料としては、液晶ディスプレイ（ＬＤＣ）における薄膜トランジスタ用のゲート、ソースおよびドレイン電極並びに配線材料、有機ＥＬ（ＯＥＬＤ）における薄膜トランジスタ用のゲート、ソースおよびドレイン電極並びに配線材料、フィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）におけるカソードおよびゲート電極並びに配線材料、蛍光真空管（ＶＦＤ）におけるアノード電極および配線材料、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ）におけるアドレス電極および配線材料、無機ＥＬにおける背面電極などが挙げられる。

以下では、液晶表示装置として液晶ディスプレイを代表的に取り上げ、説明するがこれに限定する趣旨ではない。

液晶ディスプレイは、最近では１００インチを超える大型のものが商品化され、低消費電力技術も進んでおり、主要な表示デバイスとして汎用されている。液晶ディスプレイには動作原理の異なるものがあるが、このうち、画素のスイッチングに薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、以下、ＴＦＴと呼ぶ。）を用いるアクティブ・マトリックス型液晶ディスプレイは、高精度画質を有し、高速動画にも対応できるため、主力となっている。そのなかで、更に低消費電力で画素の高速スイッチングが求められる液晶ディスプレイでは、アモルファス・シリコンではなく、多結晶シリコンや連続粒界結晶シリコンを半導体層に用いたＴＦＴが用いられている。

例えば、アモルファス・シリコンを用いたアクティブマトリクス型の液晶ディスプレイは、スイッチング素子であるＴＦＴ、導電性酸化膜から構成される画素電極、および走査線や信号線を含む配線を有するＴＦＴ基板を備えており、走査線や信号線は、画素電極に電気的に接続されている。走査線や信号線を構成する配線材料には、Ａｌ−Ｎｉ合金などのＡｌ基合金薄膜が用いられている（例えば特許文献1〜５）。一方、多結晶シリコンでは、走査線を構成する配線材料にはＭｏなどの高融点金属、信号線を構成する配線材料には、Ａｌ−Ｎｉ合金などのＡｌ基合金薄膜が用いられている。

図１を参照しながら、半導体層として多結晶シリコンを用いたＴＦＴ基板の中核部の構成を説明する。図１は、各種配線を成膜後、パターニングした後の構成を示している。

図１に示すように、ガラス基板１上には、走査線４と、半導体層である多結晶シリコン層２が形成されている。走査線４の一部は、ＴＦＴのオン・オフを制御するゲート電極５として機能しており、チャネル層である多結晶シリコン層２上に、ゲート絶縁膜（窒化シリコン膜など）６を介してゲート電極５が形成され、さらに保護膜（窒化シリコン膜など）７が形成される。多結晶シリコン層２は、低抵抗な多結晶シリコン層３を介して、信号線１０の一部であるソース電極８およびドレイン電極９に接合され、電気的な導通性をもつ。ドレイン電極９は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）などの透明電極１２と接続されている。低抵抗な多結晶シリコン層３は、走査線４を形成した後、リンやホウ素などの元素をイオン注入するなどした上で、約４５０〜６００℃程度の高温にて活性化熱処理することで形成される。

このように走査線４は、約４５０〜６００℃程度の高温に曝されることがあるが、上記特許文献１〜５に開示されたＴＦＴ配線用Ａｌ基合金は、このような高温加熱時における耐熱性については考慮されておらず、実質的にせいぜい３５０℃程度の温度に耐えられるＡｌ基合金膜が開示されているに過ぎない。そのため、高温での耐熱性が低い従来のＡｌ基合金の代わりに、耐熱性に優れたＭｏやＭｏ合金などの高融点金属が用いられているが、高融点金属は電気抵抗が高いため、高融点金属からなる走査線４は、一般的に走査線４と信号線１０とのビアホール１１を介してパネル外部に引き回す等の対策が取られているが、実際には、多少とも高抵抗の配線を通さざるを得ないのが実情である。

一方、信号線１０の一部であるソース電極８およびドレイン電極９を低抵抗な多結晶シリコン層３に接合する際、多結晶シリコン層３やビアホール１１の表面に形成された自然酸化被膜を除去する工程が行なわれることがある。これは、自然酸化被膜の形成により、ソース電極８やドレイン電極９と低抵抗な多結晶シリコン層３とのコンタクト抵抗の増大によりＴＦＴ特性が悪化するなどの問題が生じるためであり、通常、約１％程度のフッ酸（希フッ酸）水溶液による洗浄が行なわれている。図１に示す構造では、フッ酸水溶液による洗浄は、低抵抗な多結晶シリコン層３やビアホール１１に対して行なわれるが、従来のＡｌ基合金薄膜はフッ酸耐性が悪いため、当該Ａｌ基合金膜が消失するといった問題があった。

特開２００７−１５７９１７号公報 特開２００７−８１３８５号公報 特開２００６−２１０４７７号公報 特開２００７−３１７９３４号公報 特開平７−９０５５２号公報

最近では、高温加熱処理を行なっても耐熱性に優れたＡｌ合金膜の提供が望まれている。これは、ＴＦＴの性能を大きく左右する半導体シリコン層のキャリア移動度を出来るだけ高めて、結果的に液晶ディスプレイの省エネと高性能化（高速動画対応など）を進めるというニーズが強まっているからである。そのためには、半導体シリコン層の構成材料である水素化アモルファス・シリコンを結晶化させて多結晶シリコン層とすることが必要である。シリコンは電子の移動度が正孔の移動度より約３倍程度高いが、電子の移動度は連続粒界結晶シリコンでは約３００ｃｍ²／Ｖ・ｓ、多結晶シリコンでは約１００ｃｍ²／Ｖ・ｓ、水素化アモルファス・シリコンでは約１ｃｍ²／Ｖ・ｓ以下である。水素化アモルファス・シリコンを蒸着した後に熱処理を行えば、水素化アモルファス・シリコンが微結晶化してキャリア移動度が向上する。この熱処理について、加熱温度が高く、加熱時間が長い方が、水素化アモルファス・シリコンの微結晶化は進み、キャリアの移動度は向上する。

更に低抵抗な多結晶シリコン層を形成するためには、リンやホウ素などの元素をイオン注入するなどした上で４５０〜６００℃程度の活性化熱処理を行なうことが必要となる。この活性化熱処理は、加熱温度が高く、加熱時間が長い方が、活性化が進みＴＦＴの性能は向上する反面、加熱温度を高くすると、熱応力によりＡｌ合金配線薄膜に突起状の形状異常（ヒロック）が発生するなどの問題が生じるため、従来は、Ａｌ合金薄膜を用いた場合の熱処理温度の上限を、せいぜい３５０℃程度にしていた。そのため、これよりも高温で熱処理するときは、Ｍｏなどの高融点金属薄膜が一般に用いられているが、配線抵抗が高く表示ディスプレイの大型化や高精細化、高速駆動などに対応できないという問題があった。

上述した高温耐熱性のほか、Ａｌ合金膜には、様々な特性が要求される。まず、Ａｌ合金膜に含まれる合金元素の添加量が多くなると、配線自体の電気抵抗が増加してしまうため、４５０〜６００℃程度の高い熱処理温度を適用した場合でも、電気抵抗を十分に低減できることが求められている。

更には、優れた耐食性の兼備も求められている。特に、ＴＦＴ基板の製造工程では複数のウェットプロセスを通り、様々な薬液に曝されるが、例えばＡｌ合金膜がむき出しとなった場合、薬液によるダメージを受けやすくなる。特に、多結晶シリコン層やビアホールなどの表面に形成される酸化被膜の除去に用いられる希フッ酸によるダメージの低減が求められている。フッ酸耐性向上のみを考慮するならば、従来のように高融点金属からなるバリアメタル層を使用することが考えられるが、従来のＡｌ基合金膜に上記バリアメタル層を積層させた配線構造に対して、４５０〜６００℃程度の高温加熱処理を行なうと高融点金属と下地のＡｌ基合金との間に拡散が生じ、電気抵抗が増大する恐れがあることが分かった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、４５０〜６００℃程度の高温下に曝されてもヒロックが発生せず高温耐熱性に優れており、配線構造全体の電気抵抗（配線抵抗）も低く抑えられており、更にフッ酸耐性（フッ酸による洗浄後の配線構造のエッチングレートが低く抑えられていること）にも優れた表示装置用配線構造、このような配線構造を製造する方法、および当該配線構造を備えた表示装置などを提供することにある。

上記課題を解決し得た本発明に係る、４５０〜６００℃の加熱処理をしたときの耐熱性、およびフッ酸耐性に優れた表示装置用配線構造は、表示装置に用いられる配線構造であって、前記配線構造は、基板側から順に、Ｔａ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｚｒ、Ｗ、Ｍｏ、Ｖ、Ｈｆ、Ｔｉ、ＣｒおよびＰｔよりなる群（Ｘ群）から選択される少なくとも一種の元素と、希土類元素の少なくとも一種とを含むＡｌ合金の第１層と；Ｔｉ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｚｒ、Ｗ、Ｖ、Ｈｆ、およびＣｒよりなる群（Ｙ群）から選択される少なくとも一種の元素の窒化物、またはＡｌ合金の窒化物の第２層と、が積層された構造を含み、前記第１層を構成するＡｌ合金と、前記第２層を構成するＡｌ合金とは、同一または異なっていても良いところに要旨を有するものである。

本発明の好ましい実施形態において、上記第１層のＡｌ合金は、更にＣｕおよび／またはＧｅを含むものである。

本発明の好ましい実施形態において、上記第１層のＡｌ合金は、更にＮｉおよび／またはＣｏを含むものである。

本発明の好ましい実施形態において、前記配線構造は、前記第２層の上に、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｚｒ、Ｗ、Ｖ、Ｈｆ、およびＣｒよりなる群（Ｚ群）から選択される少なくとも一種の元素を含む第３層が積層された構造を含むものである。

本発明の好ましい実施形態において、前記配線構造に対して４５０〜６００℃の加熱処理を行なったとき、下記（１）〜（３）の要件を満足するものである。
（１）電気抵抗率が１５μΩｃｍ以下、
（２）ヒロック密度が１×１０⁹個／ｍ²以下、
（３）０．５重量％のフッ酸溶液に１分間浸漬した際のエッチングレートが２００ｎｍ／ｍｉｎ以下。

上記配線構造を構成している第２層の電気抵抗率は、第２層を構成する窒化物の種類によっても相違する。後記する実施例に記載の方法によれば、Ｍｏの窒化物の場合は、第２層の電気抵抗率は７５μΩｃｍ以上であり、Ｔｉの窒化物の場合は、第２層の電気抵抗率は９０μΩｃｍ以上であり、Ａｌ合金の窒化物の場合は、第２層の電気抵抗率は２７μΩｃｍ以上である。

本発明の好ましい実施形態において、前記配線構造に対して４５０〜６００℃の加熱処理を行なったとき、前記第１層を構成するＡｌ合金中に混入する窒素濃度は１原子％以下に抑制されたものである。

本発明の好ましい実施形態において、前記第２層の膜厚は１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。

また、上記課題を解決した本発明に係る配線構造の製造方法は、上記のいずれかに記載の表示装置用配線構造を製造する方法であって、前記第２層を構成する窒化物は、窒素ガスと不活性ガスの混合ガスを用いた反応性スパッタリング法で形成され、且つ、前記混合ガス中に含まれる窒素ガスの比率（流量比）は２％以上であるところに要旨を有するものである。

本発明には、上記の表示装置用Ａｌ合金膜を備えた表示装置も包含される。

本発明には、上記の表示装置用Ａｌ合金膜を備えた液晶ディスプレイも包含される。

本発明には、上記の表示装置用Ａｌ合金膜を備えた有機ＥＬディスプレイも包含される。

本発明には、上記の表示装置用Ａｌ合金膜を備えたフィールドエミッションディスプレイも包含される。

本発明には、上記の表示装置用Ａｌ合金膜を備えた蛍光真空管も包含される。

本発明には、上記の表示装置用Ａｌ合金膜を備えたプラズマディスプレイも包含される。

本発明には、上記の表示装置用Ａｌ合金膜を備えた無機ＥＬディスプレイも包含される。

本発明の配線構造は上記のように構成されているため、約４５０〜６００℃程度の高温下に曝されたときの耐熱性に優れており、高温加熱処理後の配線構造自体の電気抵抗（配線抵抗）も低く抑えることができ、且つ、フッ酸耐性も高めることができた。

本発明によれば、特に、多結晶シリコンや連続粒界結晶シリコンを半導体層に用いる薄膜トランジスタ基板を製造するプロセスにおいて、４５０〜６００℃程度の高温環境下に曝された場合でも、半導体シリコン層のキャリア移動度が高められるため、ＴＦＴの応答速度が向上し、省エネや高速動画などに対応可能な高性能の表示装置を提供できる。

本発明の配線構造は、例えば走査線や信号線などの配線；ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極などの配線材料や電極材料などとして好適に用いられる。特に、高温熱履歴の影響を受け易い薄膜トランジスタ基板のゲート電極および関連の配線膜材料として、より好適に用いられる。

図１は、パターニング後の薄膜トランジスタの中核部の断面構造を示す図である。 図２は、液晶ディスプレイの一例を示す概略断面図である。 図３は、有機ＥＬディスプレイの一例を示す概略断面図である。 図４は、フィールドエミッションディスプレイの一例を示す概略断面図である。 図５は、蛍光真空管の一例を示す概略断面図である。 図６は、プラズマディスプレイの一例を示す概略断面図である。 図７は、無機ＥＬディスプレイの一例を示す概略断面図である。

本発明者らは、約４５０〜６００℃の高温下に曝されても、ヒロックが生じず高温耐熱性に優れ、且つ、配線膜（厳密には、積層膜からなる配線構造）自体の電気抵抗（配線抵抗）も低く抑えられており、また、フッ酸耐性（フッ酸による洗浄後の配線構造のエッチングレートが低く抑えられていること）にも優れた表示装置用配線構造を提供するため、検討を重ねてきた。

その結果、基板の上に
（Ｉ）高温下の耐熱性（高温耐熱性）の向上、並びに膜自体の電気抵抗（配線抵抗）の低減に寄与する層として、Ｔａ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｚｒ、Ｗ、Ｍｏ、Ｖ、Ｈｆ、Ｔｉ、ＣｒおよびＰｔよりなる群（Ｘ群）から選択される少なくとも一種の元素と、希土類元素の少なくとも一種とを含むＡｌ合金の第１層（Ａｌ−Ｘ群元素−ＲＥＭ合金）と；
（ＩＩ）当該Ａｌ合金（第１層）の上に、高温耐熱性作用、配線抵抗低減作用に加え、フッ酸耐性の向上に寄与する層として、Ｔｉ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｚｒ、Ｗ、Ｖ、Ｈｆ、およびＣｒよりなる群（Ｙ群）から選択される少なくとも一種の元素（Ｙ群元素）の窒化物、またはＡｌ合金の窒化物の第２層（ここで、前記第１層を構成するＡｌ合金と、前記第２層を構成するＡｌ合金とは、同一または異なっていても良い。）と、
が積層された配線構造とすれば、所望とする作用効果（高温処理時の高い耐熱性および低い電気抵抗、更には優れたフッ酸耐性）が発揮されることを見出した。前述したように、本発明に用いられる第１層のＡｌ−Ｘ群元素−ＲＥＭ合金は、高温処理時の高い耐熱性および低い電気抵抗を発揮させるのに有用であるが、当該Ａｌ合金（第１層）だけでは、更に優れたフッ酸耐性をも備えることはできないことが、本発明者らの実験により判明した（後記する実施例の表１ＢのＮｏ．４２、４６を参照）。

上記配線構造は、要するに基板の上に、Ａｌ−Ｘ群元素−ＲＥＭ合金（第１層）と、Ｙ群元素の窒化物またはＡｌ合金の窒化物（第２層）が順次積層された２層からなる積層構造を有するものである。本明細書では、上記の２層構造からなる配線構造を、特に第１の配線構造と呼ぶ場合がある。

更に上記第２層の上に、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｚｒ、Ｗ、Ｖ、Ｈｆ、およびＣｒよりなる群（Ｚ群）から選択される少なくとも一種の元素（Ｚ群元素）を含む第３層が積層された配線構造としても良く、このような配線構造も、本発明による作用効果（高温処理時の高い耐熱性および低い電気抵抗、更には優れたフッ酸耐性）が有効に発揮されることを見出した。上記第３層の形成により、その上に積層される配線膜とのコンタクト抵抗を低く抑えることができるなどの効果が発揮されるようになる。

上記配線構造は、要するに基板の上に、Ａｌ−Ｘ群元素−ＲＥＭ合金（第１層）と、Ｙ群元素の窒化物またはＡｌ合金の窒化物（第２層）と、Ｙ群元素のうちＡｌを除いたＹ群元素を含む層（第３層）が順次積層された３層からなる積層構造を有するものである。本明細書では、上記の３層構造からなる配線構造を、特に第２の配線構造と呼ぶ場合がある。

本発明の配線構造（具体的には、上記第１および第２の配線構造）は、当該配線構造に対して４５０〜６００℃の加熱処理を行なったとき、下記（１）〜（３）の要件を満足するものである。
（１）電気抵抗率が１５μΩｃｍ以下、
（２）ヒロック密度が１×１０⁹個／ｍ²以下、
（３）０．５重量％のフッ酸溶液に１分間浸漬した際のエッチングレートが２００ｎｍ／ｍｉｎ以下。

以下、各配線構造について詳細に説明する。

（１）第１の配線構造について
まず、本発明に係る第１の配線構造について説明する。

前述したように上記第１の配線構造は、基板側から順に、Ａｌ−Ｘ群元素−ＲＥＭ合金の第１層と；Ｔｉ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｚｒ、Ｗ、Ｖ、Ｈｆ、およびＣｒよりなる群（Ｙ群）から選択される少なくとも一種の元素（Ｙ群元素）の窒化物、またはＡｌ合金の窒化物の第２層と、が積層されたものである。ここで、上記第１層を構成するＡｌ合金と、上記第２層を構成するＡｌ合金とは、同一または異なっていても良い。

（１−１）基板
本発明に用いられる基板は、表示装置に通常用いられるものであれば特に限定されず、例えば、無アルカリガラス、ソーダライムガラス、シリコン、シリコンカーバイドなどが例示される。これらのうち好ましいのは、無アルカリガラスである。

（１−２）Ａｌ合金（第１層）
上記基板の上に、Ａｌ−Ｘ群元素−ＲＥＭ合金（第１層）が形成される。ここで「基板の上」とは、基板の直上、および酸化シリコンや窒化シリコンなどの層間絶縁膜を介してその上の両方を含む趣旨である。

（第１のＡｌ合金膜）
上記第１のＡｌ合金膜は、Ｔａ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｚｒ、Ｗ、Ｍｏ、Ｖ、Ｈｆ、Ｔｉ、ＣｒおよびＰｔよりなる群（Ｘ群）から選択される少なくとも一種の元素と、希土類元素(ＲＥＭ)の少なくとも一種とを含有するＡｌ−Ｘ群元素−ＲＥＭ合金膜である。

ここで、上記Ｘ群の元素（Ｘ群元素）は、融点が概ね１６００℃以上の高融点金属から構成されており、単独で高温下の耐熱性向上に寄与する元素である。これらの元素は、単独で添加しても良いし、２種以上を併用しても良い。上記Ｘ群元素のうち好ましいのは、Ｔａ、Ｔｉであり、より好ましくはＴａである。

上記Ｘ群元素の含有量（単独で含有する場合は単独の量であり、２種以上を併用するときは合計量である。）は、０．１〜５原子％であることが好ましい。Ｘ群元素の含有量が０．１原子％未満では、上記作用が有効に発揮されない。一方、Ｘ群元素の含有量が５原子％を超えると、Ａｌ合金膜の電気抵抗が高くなり過ぎるほか、配線加工時に残渣が発生し易くなるなどの問題が生じる。Ｘ群元素のより好ましい含有量は、０．１原子％以上３．０原子％以下であり、更に好ましい含有量は、０．３原子％以上２．０原子％以下である。

また、上記希土類元素（ＲＥＭ）は、上記Ｘ群元素と複合添加することによって高温耐熱性向上に寄与する元素である。更に上記希土類元素は単独で、アルカリ環境下での耐食性作用という上記Ｘ群元素にはない作用も有している。具体的には、上記希土類元素は、例えば、フォトリソグラフィー工程で用いられるアルカリ性の現像液によるダメージを低減し、耐アルカリ腐食性を向上させる作用も有している。

ここで、希土類元素とは、ランタノイド元素（周期表において、原子番号５７のＬａから原子番号７１のＬｕまでの合計１５元素）に、Ｓｃ（スカンジウム）とＹ（イットリウム）とを加えた元素群を意味する。本発明では、上記希土類元素を単独で用いても良いし、２種以上を併用しても良い。希土類元素のうち好ましいのは、Ｎｄ、Ｌａ、Ｇｄであり、より好ましいのは、Ｎｄ、Ｌａである。

希土類元素による上記作用を有効に発揮させるためには、希土類元素の含有量（単独で含有する場合は単独の量であり、２種以上を併用するときは合計量である。）は０．１〜４原子％であることが好ましい。希土類元素の含有量が０．１原子％未満であると、耐アルカリ腐食性が有効に発揮されず、一方、４原子％を超えると、Ａｌ合金膜自体の電気抵抗が高くなり過ぎ、配線加工時に残渣が発生し易くなるなどの問題がある。希土類元素のより好ましい含有量は、０．３原子％以上３．０原子％以下であり、更に好ましい含有量は、０．５原子％以上２．５原子％以下である。

上記第１のＡｌ合金膜は、上記元素を含有し、残部：Ａｌおよび不可避的不純物である。

ここで上記不可避的不純物としては、例えばＦｅ、Ｓｉ、Ｂなどが例示される。不可避的不純物の合計量は特に限定されないが、概ね０．５原子％以下程度含有してもよく、各不可避的不純物元素は、Ｂは０．０１２原子％以下、Ｆｅ、Ｓｉはそれぞれ０．１２原子％以下含有していてもよい。

更に上記第１層のＡｌ合金膜は、以下の元素を含有しても良い。

（Ｃｕおよび／またはＧｅ）
Ｃｕおよび／またはＧｅは、高温耐熱性向上に寄与し、高温プロセス下でのヒロックの発生を防止する作用を有している。Ｃｕおよび／またはＧｅは単独で添加しても良いし、両方を添加しても良い。

このような作用を有効に発揮させるためには、Ｃｕおよび／またはＧｅの含有量（単独の場合は単独の含有量であり、両方を含有する場合は合計量である）を０．１〜２原子％とすることが好ましい。Ｃｕおよび／またはＧｅの含有量が０．１原子％未満の場合、所望の効果が得られず、更なる耐熱性向上に寄与する第２の析出物の密度を確保できない。一方、Ｃｕおよび／またはＧｅの含有量が２原子％を超えると、電気抵抗率が上昇するようになる。上記元素のより好ましい含有量は、０．１原子％以上１．０原子％以下であり、更に好ましくは、０．１原子％以上０．６原子％以下である。

（Ｎｉおよび／またはＣｏ）
ＮｉおよびＣｏは、透明導電膜との直接接続（ダイレクト・コンタクト）を可能にする元素である。これは、ＴＦＴの製造過程における熱履歴により形成される導電性の高いＮｉおよび／またはＣｏ含有Ａｌ系析出物を介して、透明導電膜との電気的な導通が可能となるためである。これらは単独で添加しても良いし、両方を添加しても良い。

このような作用を有効に発揮させるためには、Ｎｉおよび／またはＣｏの含有量（単独の場合は単独の含有量であり、両方を含有する場合は合計量である）を０．１〜３原子％とすることが好ましい。Ｎｉおよび／またはＣｏの含有量が０．１原子％未満の場合、所望の効果が得られず、透明導電膜との接触抵抗低減に寄与する第３の析出物の密度を確保できない。すなわち、第３の析出物のサイズが小さく、密度も減少するため、透明導電膜との低い接触抵抗を安定して維持することが困難になる。一方、Ｎｉおよび／またはＣｏの含有量が３原子％を超えると、アルカリ環境下での耐食性が低下するようになる。Ｎｉおよび／またはＣｏのより好ましい含有量は、０．１原子％以上１．０原子％以下であり、更に好ましくは、０．１原子％以上０．６原子％以下である。

以上、第１層のＡｌ合金を構成する元素について説明した。

なお、後述するように上記Ａｌ合金（第１層）の上には所定の窒化物（第２層）が形成されるが、当該窒化物の形成に当たって導入された窒素ガスの影響や熱処理時の拡散などにより、Ａｌ合金（第１層）中に窒素が混入する場合があり得るが、その場合、第１層を構成するＡｌ合金中に混入する窒素濃度は１原子％以下に抑制されていることが好ましい。Ａｌ合金中に多くの窒素が導入されると、電気抵抗の上昇などの問題が生じるからである。Ａｌ合金（第１層）中に含まれる窒素濃度は極力少ない方が良く、より好ましくは、おおむね、０．１原子％以下であり、更に好ましくは、おおむね、０．０１原子％以下である。

上記Ａｌ合金（第１層）の好ましい膜厚は、おおむね、５０〜８００ｎｍである。上記膜厚が５０ｎｍを下回ると配線抵抗の増大などの問題があり、一方、８００ｎｍを超えると配線端面の形状異常やそれに伴う上層膜の断線などの問題がある。上記Ａｌ合金のより好ましい膜厚は、おおむね、１００〜５００ｎｍである。

（１−３）Ｙ群元素の窒化物、またはＡｌ合金の窒化物（第２層）
上記第１の配線構造では、上記Ａｌ合金（第１層）の上に、Ｔｉ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｚｒ、Ｗ、Ｖ、Ｈｆ、およびＣｒよりなる群（Ｙ群）から選択される少なくとも一種の元素（Ｙ群元素）の窒化物、またはＡｌ合金の窒化物（第２層）が形成される。Ｙ群元素およびＡｌ合金の窒化物は、それぞれ単独で、高温下の耐熱性向上作用および電気抵抗低減作用、更にはフッ酸耐性向に寄与するものであり、単独で添加しても良いし、２種以上を併用しても良い。

上記第２層は、所望とする作用効果を発揮させるために多くの基礎実験から選択されたものであり、所定金属（Ｙ群元素）の窒化物またはＡｌ合金の窒化物を第２層として用いることにより所望の作用効果が発揮されることが判明した（後記する実施例を参照）。ここで「Ａｌ合金（第１層）の上」とは、Ａｌ合金（第１層）の直上を意味し、第１層と第２層との間に介在する層（中間層）は含まない趣旨である。

ここで「Ｙ群元素の窒化物」とは、Ｙ群元素を１種または２種以上含む窒化物を意味する。上記Ｙ群元素が窒化された窒化物を「−Ｎ」で表すと、例えば「Ｔｉ−Ｎ」（Ｙ群元素としてＴｉのみを含む窒化物）であっても良いし、「Ｔｉ−Ｍｏ−Ｎ」（Ｙ群元素としてＴｉおよびＭｏを含む窒化物）であっても良い。

また、「Ａｌ合金の窒化物」とは、前述した第１層を構成するＡｌ合金と同じであっても良いし、異なっていても良い。前者の場合、第１層と第２層とは、同じＡｌ合金から構成されていても良いし、異なるＡｌ合金で構成されていても良い。なお、生産性などの観点からすれば、第１層と第２層は、同じＡｌ合金から構成されていることが好ましい。

本発明に用いられる「Ａｌ合金の窒化物」を構成するＡｌ合金について、更に詳細に説明する。上述したように第２層を構成する「Ａｌ合金の窒化物」には、少なくも所望とするフッ酸耐性向上作用を有していることが求められる。というのも、第１層を構成するＡｌ合金は、繰り返し延べるように、高温下の耐熱性向上作用および電気抵抗低減作用を有しているため、第２層は、これらの「高温下の耐熱性向上作用および電気抵抗低減作用」を、必ずしも具備している必要はないからである。このような第２層に用いられるＡｌ合金として、前述した第１層と同じＡｌ合金（Ａｌ−Ｘ群元素−ＲＥＭ合金、Ａｌ−Ｘ群元素−ＲＥＭ−Ｃｕ／Ｇｅ合金、Ａｌ−Ｘ群元素−ＲＥＭ−Ｎｉ／Ｃｏ合金、Ａｌ−Ｘ群元素−ＲＥＭ−Ｃｕ／Ｇｅ−Ｎｉ／Ｃｏ合金）が挙げられる。各元素の詳細は、前述したＡｌ合金（第１層）の説明を参照すれば良い。具体的には、例えば、Ａｌ−Ｎｄ−Ｔｉ合金、Ａｌ−Ｔａ−Ｎｄ−Ｎｉ−Ｇｅ合金、Ａｌ−Ｔａ−Ｎｄ−Ｎｉ−Ｇｅ−Ｚｒ合金などが挙げられる。

上記のほかに、第２層に用いられるＡｌ合金として、Ａｌ−Ｘ群元素合金（例えば、Ａｌ−Ｚｒ合金など）、Ａｌ−ＲＥＭ合金（例えば、Ａｌ−Ｎｄ合金、Ａｌ−Ｙ合金、Ａｌ−Ｃｅ合金など）、Ａｌ−Ｃｕ合金、Ａｌ−Ｓｉ合金、Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ合金などが挙げられる。但し、Ａｌのエッチング液（例えば、リン酸、硝酸、酢酸の混合液など）に溶解し難い元素であるＡｕやＰｔなどを、おおむね、１．０原子％以上含むＡｌ合金は、エッチング残渣が発生するため、第２層を構成するＡｌ合金として用いることは好ましくない。

上記窒化物のうち、当該窒化物を製造するためのスパッタリングターゲットの生産コスト低減などの観点から好ましいのは、Ｙ群元素としてＡｌ、Ｔｉ、Ｍｏの少なくとも一種を含む窒化物や、Ａｌ合金の窒化物が挙げられる。ここで「Ｔｉ、Ｍｏの少なくとも一種を含む窒化物」には、Ｔｉのみを含む（残部：不可避的不純物）窒化物、Ｍｏのみを含む（残部：不可避的不純物）窒化物のほか、Ｔｉと、Ｔｉ以外の上記Ｙ群元素の少なくとも一種を含むＴｉ合金の窒化物や、Ｍｏと、Ｍｏ以外の上記Ｙ群元素の少なくとも一種を含むＭｏ合金の窒化物などが含まれる。より好ましくは、Ａｌの窒化物、Ｔｉの窒化物、Ｍｏの窒化物、Ａｌ合金の窒化物である。

ここで「窒化物」は、Ｙ群元素またはＡｌ合金の全てが窒化されている必要は必ずしもないが、当該窒化物による作用効果を有効に発揮させるためには、窒化の割合はできるだけ多い方が良く、全てが窒化されていることが最も好ましい。例えば２種以上のＹ群元素を含む窒化物や、２種以上の合金元素を含むＡｌ合金の窒化物の場合、当該窒化物を構成する全ての元素が、できるだけ窒化されていることが好ましく、全ての元素が窒化されていることが最も好ましい。具体的には、後述するように窒化物成膜時における混合ガス中の窒素ガスの比率（流量比、％）を２％以上（第２層の窒化物を構成する元素の種類によっては３％以上）に制御して形成された窒化物であれば、本発明の窒化物に含まれる。但し、窒化物は本来、絶縁物であり、窒化物の割合が多くなると、第２層の電気抵抗率が高くなり、配線構造全体の電気抵抗率が高くなる傾向にある。また、窒化物を構成する元素の種類によっては、ウエットエッチングによる配線加工性など、表示装置用配線構造に要求される一般的特性が低下する恐れがあるため、窒化の程度を適切に制御することが推奨される。

上記窒化物（第２層）の好ましい膜厚は、おおむね、１０〜１００ｎｍである。上記膜厚が１０ｎｍを下回るとピンホールが生成するなどの問題があり、一方、１００ｎｍを超えると、配線膜全体の抵抗増大や成膜時間の長時間化などの問題がある。上記窒化物（第２層）のより好ましい膜厚は、おおむね、１５〜７０ｎｍである。

上記配線構造は、当該配線構造に対して４５０〜６００℃の加熱処理を行なったとき、下記（１）〜（３）の要件を満足するものである。
（１）電気抵抗率が１５μΩｃｍ以下、
（２）ヒロック密度が１×１０⁹個／ｍ²以下、
（３）０．５重量％のフッ酸溶液に１分間浸漬した際のエッチングレートが２００ｎｍ／ｍｉｎ以下。

ここで上記（１）の要件は、「高温加熱処理後の低い電気抵抗」の指標となる値であり、上記（２）の要件は、「高温加熱処理後の高い高温耐熱性」の指標となる値であり、上記（３）の要件は、「高温加熱処理後の優れたフッ酸耐性」の指標となる値である。詳細は、表１０の合格基準を参照すれば良い。また、フッ酸耐性の詳細な測定方法は、後記する実施例の欄に記載したとおりである。

ここで、「４５０〜６００℃の加熱処理を行なったとき」とは、ＴＦＴの製造工程で負荷される高温加熱処理を想定したものであり、このような高温加熱処理に対応するＴＦＴ製造プロセスとしては、例えば、アモルファス・シリコンの結晶化のため（結晶化シリコンとするため）のレーザーなどによるアニール、低抵抗な多結晶シリコン層を形成するための活性化熱処理などが挙げられる。特に活性化のための熱処理で、上記のような高温下に曝されることが多い。この加熱処理は、真空、窒素ガス、不活性ガスの雰囲気中で行われることが好ましく、処理時間は、１分以上６０分以下であることが好ましい。

更に第２層を構成する窒化物の種類に応じて、第２層の電気抵抗率は、適切な範囲を有し得る。上述したように第２層を構成する窒化物は、フッ酸耐性の向上に有用であるが、窒化物は本来、絶縁物であり、窒化物の種類に応じて、第２層の電気抵抗率は様々な範囲を有し得る。

例えば、第２層がＭｏの窒化物の場合は、後に詳述するように、混合ガス中に含まれる窒素ガスの比率（流量比）を３％以上とすることによってフッ酸耐性に有用な窒化物が得られるが、そのときの第２層の電気抵抗率は、後記する実施例に記載の方法によれば、７５μΩｃｍ以上である。また、後に詳述するように、混合ガス中に含まれる窒素ガスの比率（流量比）の好ましい上限は５０％であるが、そのときの第２層の電気抵抗率は４００μΩｃｍ以下である。

また、第２層がＴｉの窒化物の場合は、後に詳述するように、混合ガス中に含まれる窒素ガスの比率（流量比）を２％以上とすることによってフッ酸耐性に有用な窒化物が得られるが、そのときの第２層の電気抵抗率は、後記する実施例に記載の方法によれば、９０μΩｃｍ以上である。また、後に詳述するように、混合ガス中に含まれる窒素ガスの比率（流量比）の好ましい上限は５０％であるが、そのときの第２層の電気抵抗率は６００μΩｃｍ以下である。

また、第２層が、表９に示すＡｌ合金の窒化物の場合は、後に詳述するように、混合ガス中に含まれる窒素ガスの比率（流量比）を３％以上とすることによってフッ酸耐性に有用な窒化物が得られるが、そのときの第２層の電気抵抗率は、後記する実施例に記載の方法によれば、２７μΩｃｍ以上である。また、後に詳述するように、混合ガス中に含まれる窒素ガスの比率（流量比）の好ましい上限は１５％であるが、そのときの第２層の電気抵抗率は１３００μΩｃｍ以下である。

以上、本発明に係る第１の配線構造について説明した。

（２）第２の配線構造
次に、本発明に係る第２の配線構造について説明する。

前述したように上記第２の配線構造は、上記第１の配線構造の上［すなわち、上記窒化物（第２層）の上］に、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｚｒ、Ｗ、Ｖ、Ｈｆ、およびＣｒよりなる群（Ｚ群）から選択される少なくとも一種の元素を含む第３層が積層されたものである。第２の配線構造も、前述した（１）および（２）の要件、すなわち、（１）電気抵抗率が１５μΩｃｍ以下、および（２）ヒロック密度が１×１０⁹個／ｍ²以下の要件を満足しており、且つ、フッ酸耐性にも優れたものである。

上記第２の配線構造において、第１の配線構造と重複する部分［基板、Ａｌ合金（第１層）、およびＡｌ合金（第２層）］については、前述した（１−１）および（１−２）を参照すれば良い。以下では、上記第３層について説明する。

（２−１）第３層
上記第３層は、当該第３層の上に形成され得る、他の配線膜とのコンタクト抵抗の低減化などの目的で、上記窒化物（第２層）の上に形成されるものである。ここで「上記窒化物（第２層）の上」とは、上記窒化物（第２層）の直上を意味し、第２層と第３層との間に介在する層（中間層）は含まない趣旨である。

具体的には上記第３層は、上述したＺ群元素を含む層で構成されている。上記Ｚ群元素は、前述したＹ群元素から、Ａｌを除いた群から選択される少なくとも一種の元素である。ここで「Ｚ群元素を含む層」とは、上記Ｚ群元素を１種または２種以上含み、残部は、製造上不可避的に含まれる不純物元素を意味する。Ｚ群元素は、単独で含有しても良いし、２種以上を含有しても良い。上記第３層を製造するためのスパッタリングターゲットの生産コスト低減などの観点から好ましいのは、Ｚ群元素としてＴｉ、Ｍｏの少なくとも一種を含むものである。ここで「Ｔｉ、Ｍｏの少なくとも一種を含むもの」には、Ｔｉのみを含むもの（残部：不可避的不純物）、Ｍｏのみを含むもの（残部：不可避的不純物）のほかに、Ｔｉと、Ｔｉ以外の上記Ｚ群元素の少なくとも一種を含むＴｉ合金、Ｍｏと、Ｍｏ以外の上記Ｚ群元素の少なくとも一種を含むＭｏ合金などが含まれる。より好ましくは、Ｔｉのみを含むもの、Ｍｏのみを含むものである。

上記第３層の好ましい膜厚は、おおむね、１０〜１００ｎｍである。上記膜厚が１０ｎｍを下回るとピンホールが生成するなどの問題があり、一方、１００ｎｍを超えると配線抵抗が増大するなどの問題がある。より好ましい上記第３層の膜厚は、おおむね、１５〜７０ｎｍである。

以上、本発明に係る第２の配線構造について説明した。

本発明には、上記配線構造の製造方法も包含される。本発明の製造方法は、上記窒化物（第２層）の製造工程に特徴部分があり、それ以外の工程（第１層および第３層の形成工程）は、通常用いられる成膜工程を適宜採用することができる。

すなわち、本発明の製造方法において、上記第２層を構成する窒化物は、窒素ガスと不活性ガス（代表的にはアルゴンガス）の混合ガスを用いた反応性スパッタリング法により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）を用いて形成され、且つ、前記混合ガス中に含まれる窒素ガスの比率（流量比）は２％以上（第２層の窒化物を構成する元素の種類によっては３％以上）であるところに特徴がある。

上記不活性ガスとしては、例えば、アルゴンガス、ネオンガスなどが挙げられるが、これらのうち好ましいのはアルゴンガスである。

また、上記混合ガス中に含まれる窒素ガスの比率（流量比）を２％以上（第２層の窒化物を構成する元素の種類によっては３％以上）とすることにより、所望とする作用効果を発揮し得る所定の窒化物が形成される。

上記第２層として、例えば、Ｔｉの窒化物を形成する場合には、前記混合ガス中に含まれる窒素ガスの比率（流量比）を２％以上とすればよい。窒素ガスの好ましい比率は３％以上であり、より好ましくは５％以上、更に好ましくは１０％以上である。

上記第２層として、例えば、Ｍｏ、Ａｌ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｚｒ、Ｗ、Ｖ、Ｈｆ、およびＣｒよりなる群から選択される少なくとも一種の元素の窒化物、またはＡｌ合金の窒化物を形成する場合には、前記混合ガス中に含まれる窒素ガスの比率（流量比）を３％以上とすればよい。窒素ガスの好ましい比率は５％以上、より好ましくは１０％以上である。

但し、混合ガス中の窒素ガスの比率が多くなり過ぎると、成膜速度が低下するなどの問題が生じるため、上限は、５０％以下であることが好ましく、より好ましくは４０％以下であり、更に好ましくは３０％以下である。

特に、上記第２層として、Ａｌ合金の窒化物を形成する場合には、前記混合ガス中に含まれる窒素ガスの比率（流量比）は１５％以下とすることが推奨される。窒素ガスの比率を高め過ぎると、第２層中に生成する窒化物量が多くなり、第２層の電気抵抗率が高くなり過ぎて絶縁体（具体的には、電気抵抗率が１０⁸Ωｃｍ以上）となり、配線構造全体の電気抵抗率が高くなる恐れがある。また、第２層の電気抵抗率が高くなり過ぎると、エッチング（特に、ウェットエッチング）による配線加工性が劣化することがある。

以上、本発明を特徴付ける窒化物の製造方法について説明した。

本発明において、第１層（Ａｌ合金）および第３層（Ｚ群元素を含む層）は、スパッタリング法にてスパッタリングターゲットを用いて形成することが望ましい。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。

また、上記スパッタリング法で上記第１層または第３層を形成するには、上記ターゲットとして、前述した元素を含むものであって、所望とする層と同一組成のスパッタリングターゲットを用いれば、組成ズレの恐れがなく、所望の成分組成の層を形成することができるのでよい。

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、円筒状など）に加工したものが含まれる。

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、例えばＡｌ合金からなるインゴットを製造して得る方法や、Ａｌ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が挙げられる。

本発明は、上記配線構造が、薄膜トランジスタに用いられる表示装置も含むものである。その態様として、上記配線構造が、例えば、走査線や信号線などの配線；ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極などの配線材料や電極材料などとして用いられるものが挙げられるが、特に、上記配線構造が、高温熱履歴の影響を受け易いゲート電極および走査線に用いられるものなどが、好適に挙げられる。

また前記ゲート電極および走査線と、前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が、同一組成の配線構造であるものが態様として含まれる。

本発明に用いられる透明画素電極は特に限定されず、例えば、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）などが挙げられる。

また、本発明に用いられる半導体層も特に限定されず、アモルファス・シリコン、多結晶シリコン、連続粒界結晶シリコンなどが挙げられる。

本発明の配線構造を備えた表示装置を製造するにあたっては、表示装置の一般的な工程を採用することができ、例えば、前述した特許文献１〜５に記載の製造方法を参照すれば良い。

以上、液晶表示装置として液晶ディスプレイを代表的に取り上げ、説明したが、上記説明した本発明の表示装置用配線構造は、主に電極および配線材料として各種液晶表示装置に用いることができる。例えば図２に例示される液晶ディスプレイ（ＬＤＣ）における薄膜トランジスタ用のゲート、ソースおよびドレイン電極並びに配線材料、例えば図３に例示される有機ＥＬディスプレイ（ＯＥＬＤ）における薄膜トランジスタ用のゲート、ソースおよびドレイン電極並びに配線材料、例えば図４に例示されるフィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）におけるカソードおよびゲート電極並びに配線材料、例えば図５に例示される蛍光真空管（ＶＦＤ）におけるアノード電極および配線材料、例えば図６に例示されるプラズマディスプレイ（ＰＤＰ）におけるアドレス電極および配線材料、例えば図７に例示される無機ＥＬディスプレイにおける背面電極などが挙げられる。これらに本発明の表示装置用配線構造を用いた場合に、上記所定の効果が得られることは実験により確認済である。

以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明は下記実施例によって制限されず、前・後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。

（実施例１）
ここでは、第１の配線構造として、表１に示す種々のＡｌ合金（第１層）の上に、表１に示す種々の組成の第２層を積層させたときの、４５０〜６００℃に加熱した後の配線抵抗および耐熱性（ヒロック密度）、更にはフッ酸耐性を調べた。本実施例で用いた第１層のＡｌ合金は、いずれも、本発明の要件を満足するＡｌ−Ｘ群元素−ＲＥＭ合金である（表では、原子％をａｔ％と記載）。

まず、ガラス基板（コーニング社製のＥａｇｌｅ−ＸＧガラス基板、厚さ０．７ｍｍ）上に、上記のＡｌ−０．５原子％Ｔａ−２．０原子％Ｎｄ−０．１原子％Ｎｉ−０．５原子％Ｇｅ合金膜、Ａｌ−０．５原子％Ｔａ−２．０原子％Ｎｄ−０．１原子％Ｎｉ−０．５原子％Ｇｅ−０．３５原子％Ｚｒ合金膜、またはＡｌ−０．５原子％Ｔａ−２．０原子％Ｌａ−０．１原子％Ｎｉ−０．５原子％Ｇｅ合金膜（第１層、膜厚＝３００ｎｍ）を、ＤＣマグネトロン・スパッタ法［雰囲気ガス＝アルゴン（流量：３０ｓｃｃｍ）、圧力＝２ｍＴｏｒｒ、基板温度＝２５℃（室温）］によって成膜した。

次いで、真空雰囲気を保持したまま、表１に記載のＮｏ．１〜３８の各窒化膜（第２層、膜厚＝５０ｎｍ）を、ＤＣマグネトロン・スパッタ法［雰囲気ガス＝アルゴン（流量：２６ｓｃｃｍ）および窒素（流量：４ｓｃｃｍ）の混合ガス（流量比≒１３％）、圧力＝２ｍＴｏｒｒ、基板温度＝２５℃（室温）］によって成膜し、２層からなる第１の配線構造を作製した。比較のため、Ｎｏ．３９〜４１、４３〜４５に記載の各金属膜（膜厚＝５０ｎｍ）を、上記と同様にして成膜した。更に窒化膜による作用効果を確認するため、Ｎｏ．４２およびＮｏ．４６として、第１層のＡｌ合金のみを成膜したもの（第２層なし）を、比較のため、用いた。

なお、上記種々の窒化膜の形成には、真空溶解法で作製した種々の組成の金属または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。

また、上記窒化膜のうち、Ａｌ合金窒化膜中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。

上記のようにして形成した第１の積層構造に対し、４５０〜６００℃の高温加熱処理を１回行い、高温加熱処理後の配線構造について、耐熱性、当該配線構造自体の電気抵抗（配線抵抗）、および０．５％フッ酸耐性の各特性を、それぞれ下記に示す方法で測定した。

（１）加熱処理後の耐熱性
上記のようにして作製した種々の配線構造に対し、不活性雰囲気ガス（Ｎ₂）雰囲気下にて、６００℃にて１０分間の加熱処理を１回行ない、その表面性状を光学顕微鏡（倍率：５００倍）を用いて観察し、ヒロックの密度（個／ｍ²）を測定した。表１０に記載の判断基準により耐熱性を評価し、本実施例では◎〜△を合格とした。

（２）加熱処理後の配線構造自体の配線抵抗
上記のようにして作製した種々の配線構造に対し、１０μｍ幅のラインアンドスペースパターンを形成したものに、不活性雰囲気ガス（Ｎ₂）雰囲気下にて、４５０℃、５５０℃または６００℃の各温度にて１０分間の加熱処理を１回行ない、４端子法で電気抵抗率を測定した。表１０に記載の判断基準により各温度の配線抵抗を評価し、本実施例では◎または○を合格とした。

（３）フッ酸耐性
上記のようにして作製した種々の配線構造に対し、不活性雰囲気ガス（Ｎ₂）雰囲気下にて、６００℃の温度に１０分間の加熱処理を１回行ない、マスクを施した後、０．５％のフッ酸溶液中に２５℃で３０秒および１分間浸漬し、そのエッチング量を触診式段差計を用いて測定し、３０秒浸漬後のエッチング量と１分間浸漬後のエッチング量との差からエッチングレートを算出した。表１０に記載の判断基準によりフッ酸耐性を評価し、本実施例では◎〜△を合格とした。

更に、上記のようにして作製した種々の配線構造に対し、不活性雰囲気ガス（Ｎ₂）雰囲気下にて、６００℃の温度にて１０分間の加熱処理を１回行なった後の、上記第１層（Ａｌ−０．５原子％Ｔａ−２．０原子％Ｎｄ−０．１原子％Ｎｉ−０．５原子％Ｇｅ合金膜、Ａｌ−０．５原子％Ｔａ−２．０原子％Ｎｄ−０．１原子％Ｎｉ−０．５原子％Ｇｅ−０．３５原子％Ｚｒ合金膜、またはＡｌ−０．５原子％Ｔａ−２．０原子％Ｌａ−０．１原子％Ｎｉ−０．５原子％Ｇｅ合金膜）中に混入する窒素濃度（原子％）を、二次イオン質量分析法によって求めた。

これらの結果を表１に併記する。

これらの表より、本発明の要件を満足するＮｏ．１〜３８は、いずれの高温加熱処理を行なった後も、低い配線抵抗と高い耐熱性とを兼ね備えており、しかもフッ酸耐性も良好であった。なお、表１のＮｏ．はすべて、第１層中に混入する窒素濃度（原子％）は１原子％未満に抑制されていた（表には示さず）。

これに対し、Ｎｏ．３９〜４１、４３〜４５（表１Ｂを参照）のように、第２層として窒化物ではなくＴｉ、Ｍｏ、Ａｌの各金属を積層したものは、第１層のＡｌ合金の種類に関わらず、以下の不具合が生じた。まず、Ｎｏ．３９、４３のように第２層としてＴｉを積層したものは、耐熱性およびフッ酸耐性は良好であったが、４５０℃、５５０℃および６００℃の加熱処理後の配線抵抗が大きく上昇した。これは、Ｔｉと下地のＡｌ合金とが拡散したためと推察される。同様の傾向は、Ｔｉの代わりにＭｏを積層させたＮｏ．４０、４４においても見られ、Ｍｏと下地のＡｌ合金とが拡散したために４５０℃以上の高温加熱処理を行なうと配線抵抗が上昇した。これらの結果から、第２層として高融点金属の層を積層させたのでは、所望とする特性が得られないことが確認された。

また、Ｎｏ．４１、４５のように第２層としてＡｌを積層したものは、高温での配線抵抗は低く抑えられたものの、フッ酸耐性が大きく低下した。この結果は、Ａｌは耐熱性が低く、フッ酸耐性にも劣るという従来の知見を裏付けるものであった。

また、Ｎｏ．４２、４６のように、第２層（窒化物）を成膜せず、第１層のみからなるものは、高温加熱処理後の低い配線抵抗と高い耐熱性とを兼ね備えているが、フッ酸耐性が低下した。

（実施例２）
前述した実施例１において、第１層のＡｌ合金および第２層の窒化物の種類を、表２〜表５に示すように種々変化させたこと以外は、実施例１と同様にして配線構造を作製し、４５０〜６００℃に加熱した後の配線抵抗および耐熱性（ヒロック密度）、更にはフッ酸耐性を調べた。

これらの結果を表２〜５に示す。

本実施例では、第１層および第２層に、本発明で規定する要件を満足するものを用いているため、上記表に示すように、全ての特性に優れている。

詳細には、表２は、第２層として、Ａｌ合金の窒化物を含む例であり；表３は、第２層として、本発明で規定するＹ群元素（Ｔｉ）の窒化物を含む例であり；表４は、第２層として、本発明で規定するＹ群元素（Ｍｏ）の窒化物を含む例であり；表５は、第２層として、本発明で規定するＹ群元素（Ａｌ）の窒化物を含む例であるが、いずれの場合であっても、第１層のＡｌ合金の種類に関わらず、いずれの高温加熱処理を行なった後も、低い配線抵抗と高い耐熱性とを兼ね備えており、しかもフッ酸耐性も良好であった。なお、表２〜５のＮｏ．はすべて、第１層中に混入する窒素濃度（原子％）は１原子％未満に抑制されていた（表には示さず）。

（実施例３）
ここでは、第２の配線構造として、表６に示すＡｌ合金（第１層）の上に、表６に示す種々の組成の第２層および第３層を順次積層させたときの、４５０〜６００℃に加熱した後の配線抵抗および耐熱性（ヒロック密度）、更にはフッ酸耐性を、前述した実施例１と同様にして調べた。本実施例で用いた第１層のＡｌ合金は、いずれも、本発明の要件を満足するＡｌ−Ｘ群元素−ＲＥＭ合金である。

具体的には、まず、前述した実施例１と同様にしてガラス基板上に、表６のＡｌ合金膜（第１層、膜厚＝３００ｎｍ）を成膜した。

次いで、前述した実施例１と同様にして、表６に記載のＮｏ．１〜５０の各窒化膜（第２層、膜厚＝５０ｎｍ）を成膜した。

次いで、真空雰囲気を保持したまま、表６に記載のＮｏ．１〜５０の各金属膜（第３層、膜厚＝２０ｎｍ）を、ＤＣマグネトロン・スパッタ法［雰囲気ガス＝アルゴン（流量：３０ｓｃｃｍ）、圧力＝２ｍＴｏｒｒ、基板温度＝２５℃（室温）］によって成膜し、３層からなる第２の配線構造を作製した。

これらの結果を表６に併記する。

これらの表より、Ｎｏ．１〜５０はいずれも、本発明の要件を満足しているため、高温加熱処理を行なった後も、低い配線抵抗と高い耐熱性とを兼ね備えており、しかもフッ酸耐性も良好であった。また、表６のＮｏ．はすべて、第１層中に混入する窒素濃度（原子％）は１原子％未満に抑制されていた（表には示さず）。

（実施例４）
ここでは、表７に示す種々のＡｌ合金（第１層）の上に、表７に示す種々の組成の第２層を積層させると共に、当該第２層の膜厚を、表７に示すように１０〜５０ｎｍの範囲で種々変化させたときの、４５０〜６００℃に加熱した後の配線抵抗および耐熱性（ヒロック密度）、更にはフッ酸耐性を、前述した実施例１と同様にして調べた。本実施例で用いた第１層のＡｌ合金は、いずれも、本発明の要件を満足するＡｌ−Ｘ群元素−ＲＥＭ合金である。

これらの結果を表７に併記する。

これらの表より、第２層として本発明の要件を満足するＹ群元素の窒化物を用いたＮｏ．１〜６０では、当該第２層の膜厚を１０〜５０ｎｍの範囲で変化させとしても、所望とする特性をすべて確保することができた。なお、表７のＮｏ．はすべて、第１層中に混入する窒素濃度（原子％）は１原子％未満（＜０．１％）に抑制されていた（表には示さず）。

これに対し、第２層としてＴｉおよびＭｏの各金属を積層したＮｏ．６１〜６８（表７Ｃを参照）では、第１層のＡｌ合金の種類に関わらず、膜厚を５０ｎｍから１０ｎｍに減少させても、所望とする特性をすべて確保することはできなかった。

詳細には、Ｎｏ．６１、６２、６５、６６のように第２層としてＴｉを積層したものは、膜厚を５０ｎｍ（Ｎｏ．６２、６６）から１０ｎｍ（Ｎｏ．６１、６５）に減少させることによってＴｉと下地のＡｌ合金との拡散が抑制されるため、４５０〜６００℃に加熱した後の配線抵抗および耐熱性（ヒロック密度）をすべて合格基準にまで高めることができたが、逆に、フッ酸耐性は大きく低下した。

同様の傾向は第２層としてＴｉの代わりにＭｏを積層させた場合でもみられた。すなわち、Ｎｏ．６３、６４、６７、６８のように第２層としてＭｏを積層したものは、膜厚を５０ｎｍ（Ｎｏ．６４、６８）から１０ｎｍ（Ｎｏ．６３、６７）に減少させることによってＭｏと下地のＡｌ合金との拡散が抑制されるため、４５０〜６００℃に加熱した後の配線抵抗および耐熱性（ヒロック密度）をすべて合格基準にまで高めることができたが、逆に、フッ酸耐性は大きく低下した。

これらの結果から、第２層として高融点金属の層を積層させた場合、当該第２層の膜厚を変化させたとしても、所望とする特性をすべて確保することはできないことが確認された。

（実施例５）
ここでは、表８に示すＡｌ合金（第１層）の上に、表８に示す種々の組成の第２層を積層させると共に、当該第２層の窒化膜成膜時における混合ガス中の窒素ガスの比率（流量比、％）を、表８に示すように１〜５０％となるように種々変化させたときの、４５０〜６００℃に加熱した後の配線抵抗および耐熱性（ヒロック密度）、更にはフッ酸耐性を、前述した実施例１と同様にして調べた。本実施例で用いた第１層のＡｌ合金は、いずれも、本発明の要件を満足するＡｌ−Ｘ群元素−ＲＥＭ合金である。

これらの結果を表８に併記する。

これらの表より、第２層として、混合ガス中の窒素ガスの比率が本発明の要件を満足する（窒素ガスの比率≧２％）ようにしてＹ群元素の窒化物を成膜したＮｏ．２〜８、１０〜１６、１８〜２３、２５〜３０、３２〜３５、３７〜４０、４２〜４５、４７〜５０、５２〜５５、５７〜６０、６２〜６５、６７〜７０では、所望とする特性をすべて確保することができた。なお、表８のＮｏ．１〜７０はすべて、第１層中に混入する窒素濃度（原子％）は１原子％未満に抑制されていた（表には示さず）。

これに対し、第２層として、混合ガス中の窒素ガスの比率が本発明の要件を下回る条件で成膜したＮｏ．１、９、１７、２４（以上、表８Ａを参照）、Ｎｏ．３１、３６、４１、４６（以上、表８Ｂを参照）、Ｎｏ．５１、５６、６１、６６（以上、表８Ｃを参照）は、窒化が不充分であり、所望とする作用効果を発揮する程度の、Ｙ群元素の窒化物が形成できていないため、いずれも、フッ酸耐性が低下した。

これらの結果から、第２層を構成するＹ群元素の窒化物またはＡｌ合金の窒化物による作用効果を有効に発揮させるためには、当該窒化物の成膜条件を適切に制御することが重要であることが確認された。

（実施例６）
上記実施例５における表８Ａに示したＮｏ．１〜３０について、上記配線構造の電気抵抗率を測定したときと同じ条件で、４端子法で、第２層単膜の電気抵抗率を測定した。測定結果を下記表９に示す。なお、表９において、「絶縁体」とは、電気抵抗率が１０⁸Ωｃｍ以上であることを意味している。また、下記表９には、表８Ａに示したフッ酸耐性の結果も併せて示す。

下記表９から次のように考察できる。表９のＮｏ．２〜８は、混合ガス中の窒素ガスの比率を２％以上に制御して、フッ酸耐性に有用なＴｉの窒化物を形成した例であり、第２層単膜の電気抵抗率は９０μΩｍ以上であった。

また、Ｎｏ．１０〜１６は、混合ガス中の窒素ガスの比率を３％以上に制御して、フッ酸耐性に有用なＭｏの窒化物を形成した例であり、第２層単膜の電気抵抗率は７５μΩｍ以上であった。

また、Ｎｏ．１８〜２２、２５〜２９は、混合ガス中の窒素ガスの比率を３％以上に制御して、フッ酸耐性に有用なＡｌ合金の窒化物を形成した例であり、第２層単膜の電気抵抗率は２７μΩｍ以上であった。

但し、表９のＮｏ．２３、３０に示すように、Ａｌ合金の窒化物を形成した場合には、第２層を形成するときの混合ガス中に含まれる窒素ガスの比率を高め過ぎると、第２層単膜の電気抵抗率が高くなり過ぎて、高抵抗の絶縁体になり、エッチング（特に、ウェットエッチング）による配線加工性が劣化する恐れがある。従って第２層としてＡｌ合金の窒化物を形成する場合には、混合ガス中に含まれる窒素ガスの比率を１５％以下とすることが好ましい。

１ ガラス基板
２ 多結晶シリコン層
３ 低抵抗な多結晶シリコン層
４ 走査線
５ ゲート電極
６ ゲート絶縁膜
７ 保護膜
８ ソース電極
９ ドレイン電極
１０ 信号線
１１ ビアホール
１２ 透明電極

Claims (18)

1. 表示装置に用いられる配線構造であって、
   前記配線構造は、基板側から順に、
   Ｔａ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｚｒ、Ｗ、Ｍｏ、Ｖ、Ｈｆ、Ｔｉ、ＣｒおよびＰｔよりなる群（Ｘ群）から選択される少なくとも一種の元素と、希土類元素の少なくとも一種とを含むＡｌ合金の第１層と；
   Ｔｉ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｚｒ、Ｗ、Ｖ、Ｈｆ、およびＣｒよりなる群（Ｙ群）から選択される少なくとも一種の元素の窒化物、またはＡｌ合金の窒化物の第２層と、が積層された構造を含み、
   前記第１層を構成するＡｌ合金と、前記第２層を構成するＡｌ合金とは、同一または異なっていても良いことを特徴とする表示装置用配線構造。
2. 前記第１層のＡｌ合金は、更にＣｕおよび／またはＧｅを含むものである請求項１に記載の配線構造。
3. 前記第１層のＡｌ合金は、更にＮｉおよび／またはＣｏを含むものである請求項１または２に記載の配線構造。
4. 前記配線構造は、前記第２層の上に、
   Ｔｉ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｒｅ、Ｚｒ、Ｗ、Ｖ、Ｈｆ、およびＣｒよりなる群（Ｚ群）から選択される少なくとも一種の元素を含む第３層が積層された構造を含むものである請求項１〜３のいずれかに記載の配線構造。
5. 前記配線構造に対して４５０〜６００℃の加熱処理をしたときに下記（１）〜（３）の要件を満足するものである請求項１〜４のいずれかに記載の配線構造。
   （１）電気抵抗率が１５μΩｃｍ以下、
   （２）ヒロック密度が１×１０⁹個／ｍ²以下、
   （３）０．５重量％のフッ酸溶液に１分間浸漬した際のエッチングレートが２００ｎｍ／ｍｉｎ以下
6. 前記第２層がＭｏの窒化物であり、該第２層の電気抵抗率が７５μΩｃｍ以上である請求項５に記載の配線構造。
7. 前記第２層がＴｉの窒化物であり、該第２層の電気抵抗率が９０μΩｃｍ以上である請求項５に記載の配線構造。
8. 前記第２層がＡｌ合金の窒化物であり、該第２層の電気抵抗率が２７μΩｃｍ以上である請求項５に記載の配線構造。
9. 前記配線構造に対して４５０〜６００℃の加熱処理を行なったとき、前記第１層を構成するＡｌ合金中に混入する窒素濃度は１原子％以下に抑制されたものである請求項１〜８のいずれかに記載の配線構造。
10. 前記第２層の膜厚は１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である請求項１〜９のいずれかに記載の配線構造。
11. 請求項１〜１０のいずれかに記載の配線構造を製造する方法であって、
    前記第２層を構成する窒化物は、窒素ガスと不活性ガスの混合ガスを用いた反応性スパッタリング法で形成され、且つ、
    前記混合ガス中に含まれる窒素ガスの比率（流量比）は２％以上であることを特徴とする配線構造の製造方法。
12. 請求項１〜１０のいずれかに記載の配線構造を備えた表示装置。
13. 請求項１〜１０のいずれかに記載の配線構造を備えた液晶ディスプレイ。
14. 請求項１〜１０のいずれかに記載の配線構造を備えた有機ＥＬディスプレイ。
15. 請求項１〜１０のいずれかに記載の配線構造を備えたフィールドエミッションディスプレイ。
16. 請求項１〜１０のいずれかに記載の配線構造を備えた蛍光真空管。
17. 請求項１〜１０のいずれかに記載の配線構造を備えたプラズマディスプレイ。
18. 請求項１〜１０のいずれかに記載の配線構造を備えた無機ＥＬディスプレイ。