JP2000306913A

JP2000306913A - 金属配線の製造方法

Info

Publication number: JP2000306913A
Application number: JP13565199A
Authority: JP
Inventors: Bunichi Mizutani; 文一水谷; Hiroshi Takaba; 寛鷹羽; Makoto Ue; 誠宇恵; Yasuo Kamoshita; 康夫鴨下; Atsushi Tsuchiya; 敦土屋
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 1999-02-19
Filing date: 1999-05-17
Publication date: 2000-11-02

Abstract

(57)【要約】【課題】低い比抵抗を保ちながらヒロックの発生を効
果的に抑制することができるアルミニウム含有金属配線
の製造方法を提供すること。【解決手段】０．０１重量％以上８重量％以下の希土
類元素を含むアルミニウム配線を、無機オキソ酸の塩ま
たは有機カルボン酸の塩を含む非水溶液中で陽極酸化す
ることにより、該アルミニウム配線に酸化物皮膜を形成
する工程を含む金属配線の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示パネルの
薄膜半導体（ＴＦＴ）素子のゲート配線や集積回路の配
線、とくに大型あるいは高精細の液晶表示パネルなどに
用いられるアルミニウム含有金属配線の製造方法に関す
る。本発明によれば、比抵抗が低くて液晶を高速駆動す
るのに適しているＴＦＴ素子用金属ゲート配線等を提供
することができる。

【０００２】

【従来の技術】アクティブマトリックス方式の液晶表示
装置（ＬＣＤ）は、マトリックスアレイを形成した一方
側の基板とカラーフィルタを形成した他方側の基板との
間に液晶を充填しておき、画素領域ごとに設けた非線形
素子で液晶の配向状態を制御し、所定の情報を表示する
ものである。各画素領域ごとに形成する非線形素子とし
ては、ＴＦＴが用いられている。最近では表示パネルを
大型化し、画面輝度分布を均一化することが求められて
いるが、そのためにはＴＦＴ素子の信号線であるゲート
配線の比抵抗を低く抑えることが必要とされている。

【０００３】液晶表示装置の薄膜トランジスタのゲート
配線材料として、当初はタンタルやクロム等の高融点金
属が使われてきた。しかしながら、これらの高融点金属
では、１０インチ以上の比較的大きなＴＦＴ−ＬＣＤに
必要とされる比抵抗１０μΩ・ｃｍ以下のゲート配線薄
膜を形成することは困難であった。このため、今日では
比抵抗が小さいアルミニウムを主成分とする材料が多用
されており、集積回路の金属配線にも利用されている。

【０００４】しかしながら、配線材料としてアルミニウ
ムを使用すると、配線形成後の熱処理によりヒロックと
呼ばれる微小な突起が表面に形成されるという問題があ
る。ＴＦＴ素子のゲート配線にヒロックが発生するとゲ
ート絶縁膜を突き破って成長するためＴＦＴ素子が破壊
され、表示パネルに欠陥が発生することになる。そこで
ヒロックの発生を抑えるために、特開平２−８５８２６
号公報では、アルミニウムもしくはアルミニウムを主成
分とするゲート配線に陽極酸化物皮膜を形成してゲート
絶縁膜の一部とする方法が提案されている。陽極酸化の
際に適切な化成液を用いれば、緻密で平滑な酸化物皮膜
を形成することができるため、ゲート絶縁膜の絶縁性の
向上と熱処理時のヒロックによる素子破壊の防止が期待
できる。

【０００５】ただし、従来から提案されている化成液は
大半が水溶液であり、使用している溶質は酒石酸塩、ア
ジピン酸塩、シュウ酸塩、クエン酸塩、ホウ酸塩、四ホ
ウ酸塩、五ホウ酸塩等の少数の化合物に限定されてい
る。また、アルコール性水酸基を有する溶媒に溶解した
化成液も提案されているが、溶質は酒石酸等に限定され
ている。これらの従来から知られている化成液を用いて
陽極酸化を行っても、常に効果的にヒロック発生を抑え
ることができるとは限らない。

【０００６】一方、集積回路のヒロックの発生を抑える
ために、アルミニウムにシリコンや銅を添加した合金を
配線材料として使用することが提案されている。これら
の合金に陽極酸化物皮膜を形成したゲート配線はＴＦＴ
−ＬＣＤにも用いることができ、最近ではアルミニウム
に希土類元素（特開平７−４５５５５号公報、特開平８
−２５０４９４号公報、特開平８−３０６６９３号公
報）やバルブ金属（特開平８−２８６２０９号公報）を
添加して用いる試みがなされている。

【０００７】ただし、アルミニウムに希土類元素を添加
してヒロック発生を効果的に抑制するためには、比較的
多量の希土類元素を添加しなければならない（T. Onish
i, E. Iwamura, and K. Takagi, J. Vac. Sci. Techno
l. A, 15 (4), 2339 (1997)）。多量の希土類元素を添
加すると、配線の比抵抗が純アルミニウムに比べてかな
り高くなってしまううえ、陽極酸化時に希土類元素が酸
化物被膜中に移動して悪影響を及ぼすという弊害もあ
る。また、これらの方法において３００℃以上の熱処理
により固溶している希土類元素の一部または全部を金属
間化合物として析出させて比抵抗を小さくすることも提
案されているが、大型のあるいは高精細なＴＦＴ−ＬＣ
Ｄに好ましく用いられる４μΩ・ｃｍ以下の比抵抗を有
する配線は得られていない。したがって、良好な物理的
特性を保ちながら、ヒロックの発生を有効に抑制するこ
とはできなかった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、これ
らの従来技術の問題点を解決することを課題とした。す
なわち本発明は、低い比抵抗を保ちながらヒロックの発
生を効果的に抑制することができるアルミニウム含有金
属配線の製造方法を提供することを解決すべき課題とし
た。特に、アルミニウム合金の組成と、陽極酸化時に用
いる化成液の最適な組み合わせを検討することによっ
て、ＴＦＴ素子のゲート配線や集積回路の配線等として
有用なアルミニウム含有金属配線を提供することを解決
すべき課題とした。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らはこれらの新
しい着眼点に基づく課題を解決するために鋭意検討を進
めた結果、希土類元素の含有量が比較的低いアルミニウ
ム配線を、特定の非水溶液を化成液として陽極酸化する
ことによって、比抵抗が低くて熱処理によってヒロック
が発生しにくい優れた金属配線を製造しうることを見出
し、本発明を提供するに至った。すなわち本発明は、
０．０１重量％以上８重量％以下の希土類元素を含むア
ルミニウム配線；希土類元素を含み比抵抗が１０μΩ・
ｃｍ以下のアルミニウム配線；希土類元素を含みＸ線回
折によるＡｌ（１１１）のピークとＡｌ（２２０）のピ
ークのピーク強度比Ａｌ（２２０）／Ａｌ（１１１）が
０．０１以上１００００以下であるアルミニウム配線；
または、希土類元素を含みＸ線回折によるＡｌ（１１
１）のピークとＡｌ（２２０）のピークの積分強度比Ａ
ｌ（２２０）／Ａｌ（１１１）が０．０１以上１０００
０以下であるアルミニウム配線を無機オキソ酸の塩また
は有機カルボン酸の塩を含む非水溶液中で陽極酸化する
ことにより、該アルミニウム配線に酸化物皮膜を形成す
る工程を含む金属配線の製造方法を提供するものであ
る。

【００１０】本発明の製造方法で使用する非水溶液は、
エチレングリコールやプロピレングリコールなどのアル
コール性水酸基を有する溶媒を主溶媒とするものである
のが好ましい。また、溶質である有機カルボン酸の塩と
してはサリチル酸の塩を使用するのが好ましい。さら
に、陽極酸化するアルミニウム配線は、希土類元素を含
むアルミニウム合金ターゲットを用いたスパッタリング
を含む工程により製造するのが好ましく、希土類元素と
してはＮｄを使用するのが好ましい。また本発明は、こ
れらの製造方法によって製造される金属配線も提供す
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下において、本発明の製造方法
と、その方法によって製造される金属配線の特性につい
て詳細に説明する。本発明の金属配線の製造方法は、
０．０１重量％以上８重量％以下の希土類元素を含むア
ルミニウム配線か、希土類元素を含み比抵抗が１０μΩ
・ｃｍ以下のアルミニウム配線か、または希土類元素を
含みＣｕＫα線を用いたＸ線回折によるＡｌ（１１１）
のピークとＡｌ（２２０）のピークのピーク強度比Ａｌ
（２２０）／Ａｌ（１１１）または積分強度比Ａｌ（２
２０）／Ａｌ（１１１）がそれぞれ０．０１以上１００
００以下であるアルミニウム配線を、無機オキソ酸の塩
または有機カルボン酸の塩を含む非水溶液中で陽極酸化
することにより、該アルミニウム配線に酸化物皮膜を形
成する工程を含むことを特徴とする。本明細書において
「Ｘ線回折のピーク強度比」は、ＣｕＫα線を線源に用
いて測定されたチャートのＡｌ（１１１）のピークとＡ
ｌ（２２０）のピークからバックグラウンドを差し引い
て求めた両ピークの強度比である。ピーク強度比Ａｌ
（２２０）／Ａｌ（１１１）は、０．０１〜１００００
であることが好ましく、０．０３〜１００であることが
より好ましく、０．０５〜１であることが特に好まし
い。また、「積分強度比」は、ＣｕＫα線を線源に用い
て測定されたチャートのＡｌ（１１１）のピークとＡｌ
（２２０）のピークからバックグラウンドを差し引いて
求めた両ピークの面積比である。積分強度比Ａｌ（２２
０）／Ａｌ（１１１）は、０．０１〜１０，０００であ
ることが好ましく、０．０３〜１００であることがより
好ましく、０．０５〜１であることが特に好ましい。

【００１２】本発明の製造方法で使用するアルミニウム
配線は、０．０１重量％以上８重量％以下の希土類元素
を含有するか、比抵抗が１０μΩ・ｃｍ以下となる量の
希土類元素を含有するか、あるいは希土類元素を含みＸ
線回折によるＡｌ（１１１）のピークとＡｌ（２２０）
のピークのピーク強度比Ａｌ（２２０）／Ａｌ（１１
１）が０．０１以上１００００以下であるか、あるい
は、希土類元素を含みＸ線回折によるＡｌ（１１１）の
ピークとＡｌ（２２０）のピークの積分強度比Ａｌ（２
２０）／Ａｌ（１１１）が０．０１以上１００００以下
であるものであれば、その他の材料組成や物理的性質は
特に制限されない。含有する希土類元素としては、Ｓ
ｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、
Ｈｏ、Ｅｒ等が例示できるが、Ｎｄが最も好ましい。こ
れらの希土類元素は、１種類のみを選択して含有させて
もよいし、２種類以上を組み合わせて含有させてもよ
い。２種類以上の希土類元素を組み合わせて含有させる
場合は、その合計量が０．０１重量％以上８重量％以下
となるようにするのが好ましい。なお、希土類元素の含
有量は、比抵抗が１０μΩ・ｃｍ以下であっても、上記
ピーク強度比あるいは積分強度比Ａｌ（２２０）／Ａｌ
（１１１）がそれぞれ０．０１以上１００００以下であ
っても、加熱工程におけるヒロック発生を防ぐために少
なくとも０．０１重量％以上にするのが好ましい。

【００１３】本発明の製造方法で使用するアルミニウム
配線には、アルミニウムと希土類元素以外にも、Ｓｉや
Ｃｕ、あるいは、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ等のバ
ルブ金属等をさらに添加して３元以上の合金としてもよ
い。これらの金属を添加すると、一般に比抵抗は著しく
増大する。比抵抗は通常１０μΩ・ｃｍ以下、好ましく
は５μΩ・ｃｍ以下にするのが一般的である。このた
め、これらの元素を使用する場合の添加量は、合計０．
０１重量％以上８重量％以下にとどめることが好まし
く、さらに好ましくは合計０．０１重量％以上５重量％
以下、特に好ましくは合計０．０１重量％以上４重量％
以下である。

【００１４】本発明では、希土類含有アルミニウム配線
の形成方法は特に制限されない。例えば、アルミニウム
に希土類元素を添加したアルミニウム合金ターゲットを
用い、スパッタリング法によって基板上にアルミニウム
合金薄膜を１００〜１０００ｎｍ堆積させることができ
る。このとき、比抵抗を下げるため、熱処理を行ってア
ルミニウム合金薄膜に固容している希土類元素の一部ま
たは全部を金属間化合物として析出させてもよい。その
後、アルミニウム合金薄膜をエッチング等の方法でパタ
ーニングしてアルミニウム配線を形成することができ
る。

【００１５】本発明では、アルミニウム配線を陽極酸化
する際に用いる化成液として、無機オキソ酸の塩および
有機カルボン酸の塩からなる群から選択される１以上の
溶質を含有する非水溶液を使用する。本発明で使用する
無機オキソ酸は、プロトンとして解離しうる水素が酸素
原子に結合している無機酸であり、中心原子は非金属で
あっても金属であってもかまわない。具体的には、ホウ
酸、リン酸、硫酸、硝酸、ケイ酸、炭酸、タングステン
酸、モリブデン酸、クロム酸、バナジン酸、過レニウム
酸および過マンガン酸を例示することができる。また、
本発明で使用する無機オキソ酸はポリ酸であってもよ
く、そのポリ酸はイソポリ酸であってもヘテロポリ酸で
あってもよい。

【００１６】本発明で使用する有機カルボン酸は、カル
ボキシル基を有する広範な有機化合物の中から選択する
ことができる。カルボキシル基の数や結合位置は特に制
限されない。好ましいのは、芳香族カルボン酸および脂
肪族多価カルボン酸である。芳香族カルボン酸として
は、ベンゼン環、縮合ベンゼン環、非ベンゼン系芳香
環、複素芳香環等とカルボキシル基とを有する化合物を
使用することができる。本発明で使用することができる
ヘテロ原子を含まない芳香族カルボン酸として、サリチ
ル酸、フタル酸、安息香酸、γ−レゾルシン酸、トルイ
ル酸、クミル酸、ｔ−ブチル安息香酸、アニシン酸、
２，４−クレソチン酸、桂皮酸、Ｎ−メチルアントラニ
ル酸、ゲンチシン酸、没食子酸およびｐ−ヒドロキシ安
息香酸を例示することができる。また、ヘテロ芳香族カ
ルボン酸として、ニコチン酸、２−フロイン酸、２−テ
ノイン酸およびヒドラジル安息香酸を例示することがで
きる。さらに、本発明の所期の効果を阻害しない限り、
カルボキシル基以外の官能基を有する芳香族カルボン酸
も使用することができる。例えば、ニトロ安息香酸、ア
ントラニル酸、モノメチルアミノ安息香酸およびジメチ
ルアミノ安息香酸のようにニトロ基やアミノ基を有する
芳香族カルボン酸を使用することもできる。

【００１７】脂肪族多価カルボン酸としては、脂肪族ジ
カルボン酸などを挙げることができる。例えば、酒石
酸、クエン酸、タルトロン酸、リンゴ酸、シュウ酸、マ
ロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン
酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ジメチル
マロン酸、ジエチルマロン酸、ジプロピルマロン酸、２
−メチルグルタル酸、３，３−ジメチルグルタル酸、３
−メチルアジピン酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン
酸、シトラコン酸、２−メチレングルタル酸、２−メチ
ル−２−ペンタ二酸などを例示することができる。

【００１８】これらの酸の塩を形成するための陽イオン
は、とくに制限されない。例えば、アンモニウムイオ
ン、アルカリ金属イオン、１、２、３および４級のアル
キルアンモニウムイオン、ホスホニウムイオンおよびス
ルホニウムイオン等を用いることができる。中でも、ア
ンモニウムイオンまたは１、２、３または４級のアルキ
ルアンモニウムイオンを用いるのが好ましい。アルキル
アンモニウムイオンを用いる場合のアルキル基の大きさ
は、溶媒への溶解性を考慮して選択することができる。
通常は１〜４のアルキル基を選択する。

【００１９】これらの溶質は１種を単独で使用してもよ
いし、２種以上を組み合わせて使用してもよい。また、
上記の溶質と上記以外の溶質を組み合わせて使用しても
よい。本発明の化成液として、好ましい溶質は、炭素数
３〜５の脂肪族ジカルボン酸の塩および芳香族カルボン
酸の塩であり、とくに好ましい溶質は、芳香族カルボン
酸のアンモニウム塩であり、最も好ましい溶質はサリチ
ル酸アンモニウムである。

【００２０】本発明の化成液に使用する主溶媒は、非水
溶媒である。具体的には、アルコール性水酸基を有する
溶媒および非プロトン性有機溶媒からなる群から選択さ
れる１以上の溶媒を含有する溶媒である。アルコール性
水酸基を有する溶媒は、その種類を問わず使用すること
ができる。中でも好ましい溶媒は、脂肪族アルコールで
ある。例えば、メタノール、エタノール、プロパノー
ル、イソプロパノール等の１価アルコール；エチレング
リコール、プロピレングリコール等の２価アルコール；
３価以上の多価アルコールを使用することができる。ま
た、分子内にアルコール性水酸基以外の官能基を有する
溶媒も、本発明の所期の効果を阻害しないかぎり使用す
ることができる。例えば、メチルセロソルブやセロソル
ブ等のようにアルコキシ基を有する溶媒も使用すること
ができる。

【００２１】非プロトン性溶媒として、極性溶媒を使用
しても非極性溶媒を使用してもよい。極性溶媒として
は、γ一ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、δ−バ
レロラクトン等のラクトン系溶媒；エチレンカーボネー
ト、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート等
のカーボネート系溶媒；Ｎ−メチルホルムアミド、Ｎ−
エチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、
Ｎ，Ｎ−ジエチルホルムアミド、Ｎ−メチルアセトアミ
ド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチルピロリ
ジノン等のアミド系溶媒；３−メトキシプロピオニトリ
ル、グルタロニトリル等のニトリル系溶媒；トリメチル
ホスフェート、トリエチルホスフェート等のリン酸エス
テル系溶媒を例示することができる。また、非極性溶媒
としては、ヘキサン、トルエン、シリコンオイル等を例
示することができる。

【００２２】これらの溶媒は、１種を単独で使用しても
よいし、２種以上を組み合わせて使用してもよい。本発
明の化成液にとってとくに好ましい溶媒は、エチレング
リコールおよびプロピレングリコールの単独あるいは混
合溶媒である。また、溶媒として５０重量％未満、好ま
しくは３０重量％未満の水を添加して用いることもでき
る。溶媒が水を含む場合の水の含有量は、好ましくは、
０．１〜２５重量％未満、より好ましくは、０．１〜２
０重量％未満である。本発明の化成液の溶質濃度は、
０．００１〜３０重量％の範囲内に設定するのが一般的
であり、０．０５〜１５重量％の範囲内に設定するのが
好ましい。

【００２３】本発明では、陽極酸化の条件は特に制限さ
れない。陽極酸化時の温度は、化成液が安定に液体とし
て存在する温度範囲に限定され、一般的に−２０〜１５
０℃の範囲内であり、好ましくは１０〜１００℃の範囲
内である。陽極酸化時の電流および電圧の制御方法には
特に制限されず、アルミニウム含有金属表面に酸化物皮
膜が形成される条件を適宜組み合わせることができる。
通常は、あらかじめ定められた化成電圧（Ｖｆ）まで定
電流で化成し、化成電圧に達した後にその電圧に一定時
間保持して陽極酸化する。この際の電流密度は０．００
１〜１００ｍＡ／ｃｍ²であり、好ましくは０．０１〜
１０ｍＡ／ｃｍ²である。また、Ｖｆは通常２〜２００
Ｖの範囲内に設定し、好ましくは５〜１５０Ｖの範囲内
にする。なお、化成電圧に至るまで直流電源の代わりに
ピーク電流値が一定の交流を使用し、化成電圧に達した
ところで直流に切り替えて一定時間保持する方法を採用
してもよい。

【００２４】また、本発明の陽極酸化工程はアルミニウ
ム含有金属の全体にわたって行ってもよいし、その一部
のみに行ってもよい。アルミニウム含有金属の一部にの
み酸化物皮膜を形成する場合は、フォトレジストなどの
方法によってあらかじめ陽極酸化すべき部分を選択して
おく。本発明の方法により形成したアルミニウム含有
金属配線は、さらに熱処理をしても、ヒロックの発生が
抑制されているため、この上にＣＶＤ等の比較的高温の
工程によって、ＳｉＮ膜やＳｉＯ₂膜を形成することも
可能である。

【００２５】本発明の方法により製造される金属配線
は、低い比抵抗を保ちながらヒロック発生を十分に抑制
することができるという優れた効果を有する。このよう
な優れた効果は、無機オキソ酸の塩または有機カルボン
酸の塩を含む非水溶液中で、希土類元素含有量が比較的
低いアルミニウム配線を陽極酸化するという本発明の工
程を経ることによって生み出される。従来の技術では、
比較的多量の希土類元素をアルミニウム配線に含有させ
なければヒロック発生を十分に抑制することができない
と考えられていたため、希土類元素の含有量が少ない方
がヒロック抑制に効果的であるという本発明は驚くべき
知見である。本発明は、金属配線組成と化成液の組み合
わせを最適化することによってこのような予想外の効果
を得たものである。いかなる理論にも拘泥するものでは
ないが、このような本発明の優れたヒロック抑制効果
は、陽極酸化時に化成液として非水溶液を用いることに
よって、酸化物皮膜中に移動する希土類元素の分布が通
常の水溶液を化成液とした場合とは異なるためであると
考えられる。したがって、比較的多量の希土類元素を含
有する従来のアルミニウム配線と異なり、本発明の方法
により製造したアルミニウム配線は、陽極酸化時に希土
類元素が酸化物皮膜中に移動することによる悪影響をほ
とんど受けない。

【００２６】このような優れた効果を有することから、
本発明の金属配線製造方法は様々な技術分野において広
く利用することができる。特にＴＦＴ素子や集積回路の
配線のように微細なパターンを有し、後の工程にＣＶＤ
等の比較的高温の工程を含む配線を製造するのに有用な
方法である。なかでも、液晶表示素子に用いられるＴＦ
Ｔ素子のゲート配線の形成に利用すれば極めて効果的で
ある。現在実用化されているＴＦＴ素子には、ゲート配
線の積層順序により、図１に示すボトムゲート型と、図
２に示すトップゲート型の２種類がある。本発明の方法
はいずれの構造のＴＦＴ素子にも利用しうる。

【００２７】図１に示すボトムゲート型ＴＦＴ素子を製
造するには、まず、通常無アルカリガラス基板の上に本
発明の方法によって酸化物皮膜に覆われた希土類含有ア
ルミニウムゲート配線を形成する。必要に応じて熱処理
を行って酸化物皮膜の絶縁性を高める。さらに、ゲート
電極と半導体層との間の絶縁性を高める必要のあるとき
には、ＣＶＤ法によってＳｉＮ膜を堆積し、ゲート絶縁
膜４を形成する。このときゲート配線を本発明の方法に
よって形成しているため、酸化物皮膜３の熱処理やＣＶ
Ｄによる高温下でもヒロックの発生および成長は抑制さ
れる。ゲート絶縁膜４の上にはさらに半導体層５を形成
する。半導体層には従来より４５０℃以上で熱処理した
非晶質または多結晶のシリコン膜が用いられてきたが、
最近では、３５０℃以下の低温で熱処理した多結晶シリ
コン膜が開発されており、将来は３００℃程度まで熱処
理温度が低下する見込みである。最後に、半導体層５の
上にソース電極６およびドレイン電極７を形成すること
によってＴＦＴ素子を製造することができる。また、本
発明の製造方法によって形成される酸化物皮膜の上に電
極をつけ、２端子型非線形素子とすることもできる。こ
の場合、本発明の方法によると、熱処理によって信頼性
の低下を来さない素子を製造することができる。この
他、本発明の製造方法は、図２に示すトップゲート型の
ＴＦＴ素子や集積回路の金属配線など、低い比抵抗とヒ
ロックの抑制が要求される用途に広く利用することがで
きる。

【００２８】

【実験例】以下に実施例および比較例を挙げて本発明を
さらに具体的に説明する。以下の実施例に示す成分、割
合、操作手順等は、本発明の精神から逸脱しない限り適
宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は
以下の実施例に示す具体例に制限されるものではない。

【００２９】（実施例１）スパッタリング法でガラス基
板上にＮｄ含有量３重量％のＡｌ薄膜を約４００ｎｍ堆
積した。この薄膜に対して、ＣｕＫα線を用いたＸ線回
折装置（装置名：ＪＤＸ−３５００；日本電子社製）で
Ｘ線回折を行ったところ、Ａｌ（１１１）のピークとＡ
ｌ（２２０）のピークのピーク強度比Ａｌ（２２０）／
Ａｌ（１１１）は０．５４、積分強度比は０．５３であ
った。また、この薄膜の比抵抗（熱処理前の比抵抗）は
７．３μΩ・ｃｍであった。さらに、窒素雰囲気下で３
００℃の熱処理を行ない、熱処理後の比抵抗を測定した
ところ３．９μΩ・ｃｍであった。

【００３０】薄膜を形成した熱処理前のガラス基板を、
含水量４重量％の１０重量％サリチル酸アンモニウムの
エチレングリコール溶液中にて電流密度１ｍＡ／ｃｍ²
で１００Ｖまで定電流化成し、その後、約２時間、定電
圧化成して、酸化物皮膜を形成した。さらに、窒素雰囲
気下で３００℃の熱処理を行ない、酸化物皮膜を安定化
させた。評価のために、熱処理後の酸化物皮膜の上に、
スパッタリング法によりアルミニウムを約４００ｎｍ堆
積して電極薄膜を形成し、ＭＩＭ型素子を作成した。

【００３１】上記の方法で作成した１ｍｍφのパターン
を有するＭＩＭ型素子に、Ｎｄ含有量３重量％のＡｌ薄
膜をグラウンド、上部アルミニウム電極を作用電極とし
て、０Ｖから１Ｖ刻みで電圧を印加して０．１Ａ以上の
電流が流れた電圧を耐電圧とした。正方向、逆方向それ
ぞれ１０回ずつ耐電圧を測定した結果を図３に示す。酸
化物皮膜に覆われたアルミニウム含有金属薄膜にヒロッ
クが発生すると、酸化物皮膜を突き破ろうとして耐電圧
が低下するため、耐電圧のバラツキが小さいものほどヒ
ロックが成長しにくい薄膜であると評価される。

【００３２】（実施例２〜６および比較例１〜１１）薄
膜のＮｄ：Ａｌ重量比、化成液および熱処理温度を表１
に記載されるとおりに変更して、実施例１と同じ工程を
繰り返すことによって実施例２〜６および比較例１〜１
１のＭＩＭ型素子を製造した。実施例１と同様にして評
価した結果を表１にまとめて示す。

【００３３】

【表１】

【００３４】

【発明の効果】本発明の方法にしたがって、希土類元素
含有量が０．０１〜８重量％であるアルミニウム合金を
非水溶液を化成液として陽極酸化して製造した素子は、
耐電圧のバラツキが非常に小さく、ヒロック発生が効果
的に抑制されている（実施例１〜６）。これに対して、
希土類元素含有量が多いアルミニウム合金（比較例１、
９）や希土類元素を含有しないアルミニウム（比較例
２、１０）を同じ化成液中で陽極酸化すると、３００℃
または４５０℃の熱処理を行っても、耐電圧のバラツキ
が大きくて、ヒロック発生の抑制は不十分である。

【００３５】また、希土類元素含有量の多少に関わら
ず、従来法にしたがって水溶液を化成液として陽極酸化
して製造した素子は、耐電圧のバラツキが本発明の方法
を用いた場合より大きくて、ヒロック発生の抑制は不十
分である（比較例３〜７）。また、化成液として用いる
水溶液の種類によっては、希土類元素含有量が０．０１
〜８重量％であるアルミニウム合金を陽極酸化すること
ができないこともある（比較例８）。

【００３６】また、本発明にしたがって、希土類元素を
含み比抵抗が１０μΩ・ｃｍ以下のアルミニウム配線
を、無機オキソ酸の塩または有機カルボン酸の塩を含む
非水溶液中で陽極酸化して製造した素子（実施例１〜
６）は、３００℃または４５０℃の熱処理後の比抵抗が
４μΩ・ｃｍ以下であるため、大型のあるいは高精細Ｔ
ＦＴ−ＬＣＤに好適に用いることができる。これに対し
て、比抵抗が１０μΩ・ｃｍを上回るアルミニウム配線
を用いて製造した素子（比較例１、９）は、３００℃の
熱処理後の比抵抗は４μΩ・ｃｍを越えており、４５０
℃の熱処理によって４．０μΩ・ｃｍに達するが、ヒロ
ックの抑制が充分でなくなるため、大型のあるいは高精
細ＴＦＴ−ＬＣＤ用途には不充分である。また、比抵抗
が１０μΩ・ｃｍ以下であっても希土類元素を含まない
アルミニウム配線を用いて製造した素子（比較例２、１
０）は、耐電圧のバラツキが大きくて、ヒロック発生の
抑制が不十分である。

【００３７】さらに、本発明にしたがって、ＣｕＫα線
を用いたＸ線回折によるＡｌ（１１１）のピークとＡｌ
（２２０）のピークのピーク強度比Ａｌ（２２０）／Ａ
ｌ（１１１）が０．０１以上１００００以下であるか、
又は、積分強度比Ａｌ（２２０）／Ａｌ（１１１）が
０．０１以上１００００以下であるアルミニウム配線を
用いて製造した素子（実施例１〜６）は、無機オキソ酸
の塩または有機カルボン酸の塩を含む非水溶性化成液に
よる陽極酸化に適しており、強度比が０であるアルミニ
ウム配線を用いて製造した素子（比較例１、２、９、１
０）に比べて耐電圧のバラツキが小さくてヒロックが十
分に抑制されている。

【００３８】本発明の方法にしたがって製造した金属配
線は、ヒロック発生を抑制するだけでなく、比抵抗が小
さいという特性も有する。また、高価な希土類元素の使
用量も少なくて済むため製造コストも抑えることができ
る。このように、本発明の方法によれば、比抵抗が低
く、ヒロック抑止効果の高いアルミニウム含有金属配線
を低コストで形成することができるため、ＴＦＴ素子の
ゲート配線や集積回路の配線等信頼性を要求される工程
に特に有用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】ボトムゲート型ＴＦＴ素子の断面図である。

【図２】トップゲート型ＴＦＴ素子の断面図である。

【図３】実施例１のＭＩＭ型素子の耐電圧測定結果で
ある。

【図４】実施例２のＭＩＭ型素子の耐電圧測定結果で
ある。

【図５】実施例３のＭＩＭ型素子の耐電圧測定結果で
ある。

【図６】比較例１のＭＩＭ型素子の耐電圧測定結果で
ある。

【図７】比較例２のＭＩＭ型素子の耐電圧測定結果で
ある。

【図８】比較例３のＭＩＭ型素子の耐電圧測定結果で
ある。

【図９】比較例４のＭＩＭ型素子の耐電圧測定結果で
ある。

【図１０】比較例５のＭＩＭ型素子の耐電圧測定結果
である。

【図１１】比較例６のＭＩＭ型素子の耐電圧測定結果
である。

【図１２】比較例７のＭＩＭ型素子の耐電圧測定結果
である。

【図１３】実施例４のＭＩＭ型素子の耐電圧測定結果
である。

【図１４】実施例５のＭＩＭ型素子の耐電圧測定結果
である。

【図１５】実施例６のＭＩＭ型素子の耐電圧測定結果
である。

【図１６】比較例９のＭＩＭ型素子の耐電圧測定結果
である。

【図１７】比較例１０のＭＩＭ型素子の耐電圧測定結
果である。

【図１８】比較例１１のＭＩＭ型素子の耐電圧測定結
果である。

【符号の説明】

１：基板２：ゲート電極３：酸化物皮膜４：ゲート絶縁膜５：半導体層６：ソース電極７：ドレイン電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者宇恵誠茨城県稲敷郡阿見町中央八丁目３番１号三菱化学株式会社筑波研究所内 (72)発明者鴨下康夫新潟県上越市福田１番地菱化マッセイ株式会社技術部内 (72)発明者土屋敦新潟県上越市福田１番地菱化マッセイ株式会社技術部内Ｆターム(参考） 2H092 HA06 JA03 JA25 JA26 JB31 MA05 MA07 MA17 MA24 MA29 NA25 NA28 5F033 HH10 QQ74 QQ89 RR03 VV06 VV15 WW00 WW04 XX10 XX16 5F110 CC05 CC07 DD02 EE34 FF01 FF03 FF09 FF24 FF29 GG02 GG13

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】０．０１重量％以上８重量％以下の希土
類元素を含むアルミニウム配線を、無機オキソ酸の塩ま
たは有機カルボン酸の塩を含む非水溶液中で陽極酸化す
ることにより、該アルミニウム配線に酸化物皮膜を形成
する工程を含む金属配線の製造方法。
【請求項２】希土類元素を含み比抵抗が１０μΩ・ｃ
ｍ以下のアルミニウム配線を、無機オキソ酸の塩または
有機カルボン酸の塩を含む非水溶液中で陽極酸化するこ
とにより、該アルミニウム配線に酸化物皮膜を形成する
工程を含む金属配線の製造方法。
【請求項３】希土類元素を含み且つＣｕＫα線を用い
たＸ線回折によるＡｌ（１１１）のピークとＡｌ（２２
０）のピークのピーク強度比Ａｌ（２２０）／Ａｌ（１
１１）が０．０１以上１００００以下であるアルミニウ
ム配線を、無機オキソ酸の塩または有機カルボン酸の塩
を含む非水溶液中で陽極酸化することにより、該アルミ
ニウム配線に酸化物皮膜を形成する工程を含む金属配線
の製造方法。
【請求項４】希土類元素を含み且つＣｕＫαを用いた
Ｘ線回折によるＡｌ（１１１）のピークとＡｌ（２２
０）のピークの積分強度比Ａｌ（２２０）／Ａｌ（１１
１）が０．０１以上１００００以下であるアルミニウム
配線を、無機オキソ酸の塩または有機カルボン酸の塩を
含む非水溶液中で陽極酸化することにより、該アルミニ
ウム配線に酸化物皮膜を形成する工程を含む金属配線の
製造方法。
【請求項５】前記非水溶液の主溶媒がアルコール性水
酸基を有する溶媒である請求項１〜４のいずれかに記載
の金属配線の製造方法。
【請求項６】前記アルコール性水酸基を有する溶媒が
エチレングリコールまたはプロピレングリコールである
請求項５記載の金属配線の製造方法。
【請求項７】前記有機カルボン酸がサリチル酸である
請求項１〜６のいずれかに記載の金属配線の製造方法。
【請求項８】前記アルミニウム配線を、希土類元素を
含むアルミニウム合金ターゲットを用いたスパッタリン
グを含む工程により製造する請求項１〜７のいずれかに
記載の金属配線の製造方法。
【請求項９】前記希土類元素がＮｄを含む請求項１〜
８のいずれかに記載の金属配線の製造方法。
【請求項１０】請求項１〜９のいずれかに記載の製造
方法により製造された金属配線。