CN104064549A - 电子部件用层叠布线膜和覆盖层形成用溅射靶材 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电子部件用层叠布线膜和覆盖层形成用溅射靶材，该电子部件用层叠布线膜使用由Mo合金构成的覆盖层，改善了耐湿性和耐氧化性，在与作为低电阻的主导电层的Al层叠时即使经历加热工序也能够维持较低的电阻值。电子部件用层叠布线膜是在基板上形成金属膜而成的，由将Al作为主要成分的主导电层和覆盖该主导电层的至少一个面的覆盖层构成，覆盖层由原子比的组成式表示为Mo100－x－y－Nix－Nby、10≤x≤30、3≤y≤15的主要部分和不可避免的杂质构成的剩余部分形成，覆盖层形成用溅射靶材由原子比的组成式表示为Mo100－x－y－Nix－Nby、10≤x≤30、3≤y≤15的主要部分和不可避免的杂质构成的剩余部分形成。

Description

电子部件用层叠布线膜和覆盖层形成用溅射靶材
技术领域
本发明涉及要求耐湿性、耐氧化性的电子部件用层叠布线膜和用于形成覆盖该电子部件用层叠布线膜的主导电层的覆盖层的覆盖层形成用溅射靶材。
背景技术
除了液晶显示器（以下称作“LCD”。）、等离子显示板（以下称作“PDP”）、电子纸等所利用的电泳型显示器等平面显示装置（平板显示器、以下称作“FPD”）之外，在各种半导体器件、薄膜传感器、磁头等薄膜电子部件中也需要形成低电阻的布线膜。例如在玻璃基板上制作薄膜器件而成的LCD、PDP、有机EL显示器等FPD随着大画面、高精细、高速响应化，对其布线膜要求低电阻化。近年来，进一步开发了对FPD添加操作性的触摸面板、采用树脂基板的柔性的FPD等新的产品。
近年来，就作为FPD的驱动元件所使用的薄膜晶体管（以下称作“TFT”）而言，Si半导体膜是主流，存在低电阻的布线膜的Al在与Si直接接触时会因制造TFT的过程中的加热工序而扩散、使TFT的特性劣化的情况。因此，在Al和Si之间采用将耐热性优异的纯Mo、Mo合金作为阻挡膜的层叠布线膜。
此外，自TFT连接的像素电极、便携型终端或平板PC等所采用的触摸面板的位置检测电极通常采用作为透明导电膜的铟－锡氧化物（以下称作“ITO”）。在这种情况下，也存在作为布线膜的Al与ITO接触时会在布线膜与ITO的界面生成氧化物，电接触性劣化的情况。因此，在Al和ITO之间作为接触膜形成纯Mo、Mo合金来确保Al与ITO的接触性。
像以上那样，为了获得活用了Al的低电阻特性的布线膜，纯Mo、Mo合金膜不可或缺，需要做成用纯Mo、Mo合金覆盖Al而成的层叠布线膜。
并且，近年来，使用了氧化物的半导体膜的研究正积极地进行，该氧化物被认为比非晶质Si半导体更适合高速驱动，对于作为这些氧化物半导体和Al的层叠膜的接触膜、阻挡膜所使用的覆盖层也研究了应用纯Mo。
因此，作为改善纯Mo的特性的方案，本申请人提出了耐腐蚀性、耐热性、与基板的密合性优异的、低电阻的、向Mo中添加3原子%～50原子%的V、Nb而成的Mo合金膜（例如参照专利文献1）。
专利文献1：日本特开2002－190212号公报
在上述专利文献1中提出的Mo－V、Mo－Nb合金等与Mo相比耐腐蚀性、耐热性、与基板的密合性更优异，因此，在形成于玻璃基板上的FPD用途中广为使用。
但是，在制造FPD的情况下，在基板上形成了层叠布线膜之后移动到下一工序时，存在长时间放置在大气中的情况。此外，为了提高便利性，在采用树脂薄膜的、轻量且柔性的FPD等中，树脂薄膜与迄今的玻璃基板等相比较存在透湿性，因此，对于层叠布线膜要求更高的耐湿性。
并且，在将信号线缆安装于FPD的端子部等时，存在在大气中被加热的情况，因此，对于层叠布线膜也要求提高耐氧化性。此外，在采用氧化物的半导体膜中，为了提高特性、稳定化，存在形成含有氧的保护膜之后在含有氧的气氛中以350℃以上的高温进行加热处理的情况。因此，为了在经历了这些加热处理之后也能够维持稳定的特性，对于层叠布线膜进一步要求提高耐氧化性。
根据本发明人的研究确认到，在上述Mo－V、Mo－Nb合金、纯Mo中，上述环境中的耐湿性、耐氧化性并不充分，存在在FPD的制造工序中做成层叠布线膜的覆盖层之时产生表面会氧化而变色的问题的情况。若耐氧化性不充分，则使电接触性劣化，导致电子部件的可靠性降低。
还确认到，为了高速驱动，TFT制造工序中的加热温度存在上升的倾向，若经历更高温度的加热工序，则存在层叠布线膜所含有的合金元素向Al扩散而电阻值增加的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种使用覆盖层的电子部件用层叠布线膜和覆盖层形成用溅射靶材，该覆盖层由Mo合金构成，改善了耐湿性和耐氧化性，并且，在与作为低电阻的主导电层的Al层叠时即使经历加热工序也能够维持较低的电阻值。
本发明人鉴于上述课题，致力于向Mo新添加的元素的最佳化。其结果发现，通过向Mo中复合地添加特定量的Ni和Nb，提高了耐湿性和耐氧化性，并且在做成作为主导电层的Al的覆盖层之时即使经历加热工序也能够维持较低的电阻值，实现了本发明。
即，本发明是一种电子部件用层叠布线膜，其是在基板上形成金属膜而成的，该电子部件用层叠布线膜由将Al作为主要成分的主导电层和覆盖该主导电层的至少一个面的覆盖层构成，该覆盖层由原子比的组成式表示为Mo100－x－y－Nix－Nby、10≤x≤30、3≤y≤15的主要部分和不可避免的杂质构成的剩余部分形成。
在本发明中，不可避免的杂质构成的剩余部分小于0.1质量%。
在本发明中，优选的是，将上述组成式的x、y分别设为10≤x≤20、5≤y≤10，而且x／y为1以上。
优选的是，上述覆盖层优选为基底层。
此外，优选的是，上述覆盖层为顶盖层。在本发明中“顶盖层”是指，隔着主导电层而设于与基板相反的一侧的覆盖层。
此外，更优选的是，上述覆盖层为基底层和顶盖层。在本发明中“基底层”是指，设于主导电层和基板之间的覆盖层。
此外，本发明是一种覆盖层形成用溅射靶材，其用于形成上述覆盖层，该覆盖层形成用溅射靶材由原子比的组成式表示为Mo100－x－y－Nix－Nby、10≤x≤30、3≤y≤15的主要部分和不可避免的杂质构成的剩余部分形成。
本发明优选的是，上述组成式的x、y分别为10≤x≤20、5≤y≤10，而且x／y为1以上。
本发明的电子部件用层叠布线膜能够提高耐湿性、耐氧化性。此外，即使在覆盖层与主导电层的Al层叠时的加热工序中，也能够抑制电阻值的增加，维持较低的电阻值。由此，通过应用于各种电子部件、例如形成在树脂基板上的FPD等的布线膜，具有能够对提高电子部件的稳定制造、可靠性产生很大贡献的优点，成为对于制造电子部件较为有用的技术。特别是成为对于触摸面板、采用树脂基板的柔性的FPD而言非常有用的层叠布线膜。
附图说明
图1是本发明的电子部件用层叠布线膜的剖视示意图的一例子。
具体实施方式
图1表示本发明的电子部件用层叠布线膜的剖视示意图的一例子。本发明的电子部件用层叠布线膜由覆盖将Al作为主要成分的主导电层3的至少一个面的覆盖层构成，形成在例如基板1上。在图1中，在主导电层3的两个面形成覆盖层2、4，但也可以仅在主导电层3的一个面形成基底层2或者顶盖层4，能够适当地选择。另外，在用本发明的覆盖层来仅覆盖主导电层的一个面的情况下，能够根据电子部件的用途用与本发明不同组成的覆盖层来覆盖主导电层的另一个面。
本发明的重要的特征在于，在图1所示的电子部件用层叠布线膜的覆盖层中，通过向Mo中复合添加特定量的Ni和Nb，发现一种新的Mo合金：提高耐湿性、耐氧化性，即使经历与主导电层的Al层叠时的加热工序也能够维持较低的电阻值。下面，对本发明的电子部件用布线膜进行详细的说明。
另外，在以下的说明中，“耐湿性”是指高温高湿环境下布线膜的电阻值的变化难度和电接触性的劣化难度，能够根据布线膜的变色来确认，例如能够根据反射率来定量地评价。此外，“耐氧化性”是指高温环境下电接触性的劣化难度，能够根据布线膜的变色来确认，例如能够根据反射率来定量地评价。
向形成本发明的电子部件用层叠布线膜的覆盖层的Mo合金中添加Ni的原因主要在于，提高覆盖层的耐氧化性。纯Mo在大气中加热时会氧化而膜表面变色，导致电接触性劣化。本发明的电子部件用层叠布线膜的覆盖层通过向Mo中添加特定量的Ni，具有抑制覆盖层变色的效果，能够提高耐氧化性。其效果在Ni的添加量为10原子%以上的情况下变得显著。
另一方面，Ni是易于向Al扩散的元素，Al中的Ni的相互扩散系数大于Al中的Mo的相互扩散系数。在Ni向Mo的添加量大于30原子%时，在制造FPD等电子部件时的加热工序中，覆盖层所含有的Ni向主导电层的Al扩散，难以维持较低的电阻值。因此，Ni的添加量设为10原子%～30原子%。
此外，在主导电层的表面形成覆盖层而以比350℃高的温度加热的情况下，覆盖层的Ni易于向主导电层的Al扩散，存在电阻值上升的情况。在本发明中为了维持较低的电阻值，优选将Ni的添加量设为20原子%以下。
向形成本发明的电子部件用层叠布线膜的覆盖层的Mo合金中添加Nb的原因主要在于，提高覆盖层的耐湿性。Nb是具有易于与氧、氮结合的性质的金属，在高温高湿气氛下，具有在表面形成钝化膜而保护布线膜的内部的效果。而且，与单独添加Nb相比，通过与上述Ni组合地复合添加Nb，该效果变得更高。本发明的电子部件用层叠布线膜的覆盖层通过向Mo中添加特定量的Nb，能够大幅度地提高耐湿性。该效果在Nb的添加量为3原子%以上的情况下变得明确，在5原子%以上的情况下变得显著。
另一方面，在Nb的添加量大于15原子%时，耐腐蚀性过度上升，Al用蚀刻剂的蚀刻速度降低，其结果，在蚀刻与主导电层的Al层叠的层叠膜时产生残渣、或者无法蚀刻。因此，在本发明中，将Nb的添加量设为3原子%～15原子%。
此外，在与Al层叠的层叠膜中，为了容易地实现耐湿性、蚀刻性，优选将Nb的添加量设为5原子%～10原子%。
此外，向形成覆盖层的Mo合金中复合添加的Ni和Nb优选按原子比（x／y）计为1以上。像上述那样，Nb虽然是有助于提高耐湿性的元素，但是若过度添加则耐氧化性会低下，因此，在Nb的添加量多于Ni的添加量的情况下，难以获得耐氧化性的提高效果。因此，通过以Ni与Nb的原子比（x／y）为1以上的方式分别添加Ni与Nb，能够更加稳定地获得覆盖层的耐湿性和耐氧化性。
此外，在经历层叠布线膜的制造工序中的加热温度为350℃以上的高温的情况下，更优选将向形成覆盖层的Mo合金中复合添加的Ni和Nb的总和设为35原子%以下。其原因在于，不仅Ni是向Al热扩散的元素，Nb也是向Al热扩散的元素，在Ni和Nb的总和大于35原子%时，覆盖层的Ni、Nb向主导电层的Al扩散，难以维持较低的电阻值。
在本发明的电子部件用层叠布线膜中，为了稳定地获得较低的电阻值和耐湿性、耐氧化性，优选将主导电层的膜厚设为100nm～1000nm。在主导电层的膜厚薄于100nm时，在薄膜特有的电子散射的影响下，电阻值易于增加。另一方面，在主导电层的膜厚厚于1000nm时，为了形成膜而花费时间、或者由膜应力导致基板易于产生翘曲。主导电层的膜厚的更优选的范围为200nm～500nm。
此外，将Al作为主要成分的主导电层优选为能够获得最低的电阻值的纯Al。也可以考虑到耐热性、耐腐蚀性等的可靠性而采用向Al中添加过渡金属、半金属等而成的Al合金。此时，为了获得尽可能低的电阻值，添加元素向Al的添加量优选为5原子%以下。
此外，在本发明的电子部件用层叠布线膜中，为了稳定地获得较低的电阻值和耐湿性、耐氧化性，优选将覆盖层的膜厚设为20nm～100nm。在覆盖层的膜厚小于20nm时，存在Mo合金膜的连续性会变低、无法充分地获得耐湿性和耐氧化性的情况。
另一方面，在覆盖层的膜厚大于100nm时，覆盖层的电阻值会变高，在与主导电层的Al膜层叠时，作为电子部件用层叠布线膜难以获得较低的电阻值。此外，在本发明中为了抑制加热时原子向形成主导电层的Al的扩散，更优选将覆盖层的膜厚设为20nm～70nm。
为了形成本发明的电子部件用层叠布线膜的各层，采用溅射靶材的溅射法是最佳的。在形成覆盖层时，例如能够应用使用与覆盖层的组成相同组成的Mo合金溅射靶材来进行成膜的方法、使用Mo－Ni合金溅射靶材和Mo－Nb溅射靶材来利用溅射进行成膜的方法等。从溅射条件设定的简易性、易于获得期望组成的覆盖层这样的方面考虑，更优选使用与覆盖层的组成相同组成的Mo合金溅射靶材来进行溅射成膜。
因而，为了形成本发明的电子部件用层叠布线膜的覆盖层，采用主要部分由Mo100－x－y－Nix－Nby、10≤x≤30、3≤y≤15表示原子比的组成式的、剩余部分由不可避免的杂质构成的溅射靶材，从而能够稳定地形成覆盖层。
此外，像上述那样，为了在经历350℃这样的高温的加热工序的情况下也获得较低的电阻值的电子部件用层叠布线膜，优选在Mo中含有10原子%～20原子%的Ni、5原子%～10原子%的Nb，而且Ni与Nb的原子比（x／y）为1以上。
作为本发明的覆盖层形成用溅射靶材的制造方法，能够应用例如粉末烧结法。在粉末烧结法中，例如能够利用气体雾化法制造合金粉末而作为原料粉末、或者将以成为本发明的最终组成的方式混合多个合金粉末、纯金属粉末而成的混合粉末作为原料粉末。作为原料粉末的烧结方法能够利用热等静压、热压、放电等离子烧结、挤压烧结等加压烧结。
在形成本发明的电子部件用层叠布线膜的覆盖层的Mo合金中，占有除为了确保耐氧化性、耐湿性作为必需元素的Ni、Nb之外的剩余部分的除Mo之外的不可避免的杂质含量优选较少，也可以在不损害本发明的作用的范围内含有作为气体成分的氧、氮、碳、作为过渡金属的Fe、Cu、半金属的Al、Si等不可避免的杂质。例如优选的是，气体成分的氧、氮各自为1000质量ppm以下，碳为200质量ppm以下，Fe、Cu为200质量ppm以下，Al、Si为100质量ppm以下等，除气体成分之外的纯度为99.9质量%以上。
实施例1
首先，制作用于形成成为覆盖层的Mo合金膜的溅射靶材。使用平均粒径为6μm的Mo粉末、平均粒径100μm的Ni粉末以及平均粒径85μm的Nb粉末以成为表1的组成的方式进行混合，将其填充到软钢制的罐中之后，一边加热一边进行真空排气，在除去了罐内的气体成分之后进行密封。然后，将密封的罐放入到热等静压装置中，在800℃、120MPa、5个小时的条件下进行烧结之后，利用机械加工来制作直径100mm、厚度5mm的溅射靶材。此外，也同样制作成为比较的纯Mo、Mo－Nb合金、Mo－Ni合金的溅射靶材。
将在上述过程中得到的各溅射靶材钎焊在铜制的垫板上而安装在溅射装置上。溅射装置使用佳能Anelva有限公司制的SPF－440H。
利用溅射法在25mm×50mm的玻璃基板上分别按照图1所示的基底层、主导电层、顶盖层的顺序以表1所示的膜厚构成形成基底层、主导电层、顶盖层，得到电子部件用层叠布线膜。此外，为了进行比较，将纯Mo、Mo－Nb合金膜、Mo－Ni合金膜分别与Al膜层叠，也制作了层叠布线膜。
作为耐氧化性的评价，测量在大气中在200℃、250℃、300℃、350℃下加热1个小时之后的反射率的变化。此外，作为耐湿性的评价，测量在85℃和85%的高温高湿气氛中放置了100个小时、200个小时、300个小时后的反射率的变化。为了测量反射率，使用柯尼卡美能达有限公司制的分光色度计CM－2500d测量可见光区域的反射特性。在表1中表示其结果。
表1
如表1所示可知，层叠布线膜的反射率存在在大气中加热时降低、放置在高温高湿气氛中也会降低的倾向。发现，比较例的覆盖层采用纯Mo的层叠布线膜的反射率在大气中加热时在250℃的条件下更为降低，在350℃的条件下进一步较大程度地降低，耐氧化性较低，若在高温高湿气氛中放置100个小时，则反射率较大程度地降低。
还确认到，成为覆盖层采用Mo－10原子%Nb的比较例的试样No.2的层叠布线膜的反射率在大气中加热时在300℃的条件下显著降低，耐氧化性较低，因此中止以后的评价。
还确认到，就成为覆盖层采用Mo－Ni合金的比较例的试样No.3～No.5的层叠布线膜的反射率而言，在大气中加热时的反射率较小程度地降低，但在高温高湿中加热时的反射率随着保持时间的增加而降低。还确认到，成为覆盖层采用添加不符合本发明的Ni和Nb而成的Mo－Ni－Nb合金的比较例的试样No.12的层叠布线膜的反射率在大气中加热时随着温度上升而降低。
还确认到，成为覆盖层采用添加不符合本发明的Ni和Nb而成的Mo－Ni－Nb合金的比较例的试样No.13的层叠布线膜的反射率随着高温高湿中的加热保持时间的增加而降低。
相对于此能够确认，覆盖层采用向Mo中添加规定量的Ni和Nb而成的Mo－Ni－Nb合金的本发明例的层叠布线膜的反射率即使放置在大气加热气氛和高温高湿气氛中其降低也较少，能够较大程度地改善耐氧化性。
能够确认，其改善效果通过添加10原子%以上的Ni、5原子%以上的Nb而变得显著，是适合电子部件的层叠布线膜。
实施例2
接着，对于在真空中加热处理在实施例1中制作的一部分层叠布线膜之时的电阻值的变化进行了确认。使用株式会社ダイヤインスツルメンツ制的4端子薄膜电阻率测量仪MCP－T400来测量电阻值。加热温度是在250℃、300℃、350℃、400℃、450℃下加热1个小时。在表2中表示测量结果。
表2
如表2所示确认到，在覆盖层的Ni添加量大于脱离本发明的范围的30原子%时，在450℃的温度下加热之时的电阻值大幅度地增加。
相对于此能够确认，采用本发明例的向Mo中添加特定量的Ni和Nb而成的覆盖层的层叠布线膜即使加热至450℃，也能够抑制电阻值的增加。
实施例3
接着，进行了蚀刻性的评价。仅在形成有在实施例2中采用的层叠布线膜的基板的一半面积上涂敷光致抗蚀剂而使其干燥，将其浸渍在关东化学有限公司制的Al用蚀刻液中，蚀刻未涂敷部分。之后，用纯水清洗基板，使其干燥，用光学显微镜观察溶解部分和涂敷有抗蚀剂的未溶解部分的边界附近。在表2中表示其结果。
在比较例的覆盖层采用纯Mo、Mo－Ni合金膜的层叠布线膜中，确认到边界附近的膜浮起，端部剥离。这认为是Al和玻璃基板之间的覆盖层的Mo合金膜被蚀刻。
此外，Nb的添加量大于15原子%的试样No.12无法进行蚀刻。
相对于此，成为本发明例的Nb的添加量为15原子%的试样No.11虽在基板上略微确认到残渣，但能够蚀刻。由此，确认到Nb的添加量对蚀刻性产生较大程度的影响。
此外，能够确认到，本发明的覆盖层采用向Mo中添加规定量的Ni和Nb而成的Mo－Ni－Nb合金的层叠布线膜也不会发生在比较例中发生的膜剥离，能够蚀刻，蚀刻性也很优异。
像以上那样能够确认，为了同时满足耐氧化性、耐湿性、抑制加热时的电阻值增加、蚀刻性，能够通过将向覆盖层添加的Ni的添加量设为10原子%～30原子%、Nb的添加量设为3原子%～15原子%来实现。
实施例4
利用与实施例1同样的方法，利用溅射法在切断成25mm×50mm的大小的厚度0.25mm的带有ITO膜的PET（聚对苯二甲酸乙二酯）薄膜上分别以表3所示的膜厚结构形成层叠布线膜，进行了耐湿性的评价。作为耐湿性的评价，测量在85℃和85%的高温高湿气氛中放置50个小时、150个小时、300个小时时的反射率的变化。在表3中表示其结果。
确认到，采用向本发明的Mo中添加特定量的Ni和Nb而成的覆盖层的层叠布线膜的反射率的降低最少，耐湿性最优异。
像以上那样能够确认，为了满足耐氧化性、耐湿性、抑制加热时电阻值的增加、蚀刻性，优选将Ni的添加量设为10原子%～30原子%，Nb的添加量设为3原子%～15原子%。此外，为了抑制在高温下电阻值的增加，确保较高的耐湿性，更优选将Ni设为10原子%～20原子%、Nb设为5原子%～10原子%。
表3
附图标记说明
1、基板；2、覆盖层（基底层）；3、主导电层；4、覆盖层（顶盖层）。

Claims (7)

1.一种电子部件用层叠布线膜，其是在基板上形成金属膜而成的，其特征在于，
该电子部件用层叠布线膜由将Al作为主要成分的主导电层和覆盖该主导电层的至少一个面的覆盖层构成，该覆盖层由原子比的组成式表示为Mo100－x－y－Nix－Nby、10≤x≤30、3≤y≤15的主要部分和不可避免的杂质构成的剩余部分形成。
2.根据权利要求1所述的电子部件用层叠布线膜，其特征在于，
上述组成式的x、y分别为10≤x≤20、5≤y≤10，而且x／y为1以上。
3.根据权利要求1或2所述的电子部件用层叠布线膜，其特征在于，
上述覆盖层是位于上述主导电层和上述基板之间的基底层。
4.根据权利要求1或2所述的电子部件用层叠布线膜，其特征在于，
上述覆盖层是用于对上述主导电层的表面中的、位于与上述基板相反的一侧的面进行覆盖的顶盖层。
5.根据权利要求1或2所述的电子部件用层叠布线膜，其特征在于，
上述主导电层被上述基底层和上述顶盖层这两者覆盖。
6.一种覆盖层形成用溅射靶材，其用于形成权利要求1所述的覆盖层，其特征在于，
该覆盖层形成用溅射靶材由原子比的组成式表示为Mo100－x－y－Nix－Nby、10≤x≤30、3≤y≤15的主要部分和不可避免的杂质构成的剩余部分形成。
7.根据权利要求6所述的覆盖层形成用溅射靶材，其特征在于，
上述组成式的x、y分别为10≤x≤20、5≤y≤10，而且x／y为1以上。
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