JP2000336447A - Aluminum alloy thin film, target material and formation of thin film - Google Patents

Aluminum alloy thin film, target material and formation of thin film

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JP2000336447A
JP2000336447A JP14670199A JP14670199A JP2000336447A JP 2000336447 A JP2000336447 A JP 2000336447A JP 14670199 A JP14670199 A JP 14670199A JP 14670199 A JP14670199 A JP 14670199A JP 2000336447 A JP2000336447 A JP 2000336447A
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thin film
manganese
carbon
alloy thin
aluminum alloy
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JP14670199A
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Japanese (ja)
Inventor
Takashi Kubota
高史 久保田
Hiroshi Watanabe
渡辺  弘
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Mitsui Mining and Smelting Co Ltd
Original Assignee
Mitsui Mining and Smelting Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To increase the heat resistance of the film and to reduce its resistance value as well by allowing it to have a specified compsn. contg. C and Mn, and the balance Al with inevitable impurities. SOLUTION: An Al alloy thin film contains, as alloy components, Al, C and Mn. The contents of C and Mn are amounts satisfying 3XY>=1, X<=2 and Y<=1 in the case the atomic % of C is defined as Y% and that of Mn as X%. This alloy thin film is formed by executing sputtering with a target material having the similar compsn. At the time of its formation, the temp. of a substrate is suitably held to 180 to 400 deg.C. In this way, the compressive stress to be applied on the thin film in a heat process after the film formation is made small as possible, and the generation of hillocks can be suppressed. Moreover, its specific resistance in a state directly after the sputtering is <=10 μΩcm, and, therefore, it is usable as a low resistance wiring material even in the case of being used for a place to be film-formed after the heat process.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はアルミニウム合金薄
膜、アルミニウム合金薄膜形成用スパッタリングターゲ
ット材、及びアルミニウム合金薄膜の形成方法に関し、
より詳しくは、液晶ディスプレーの薄膜配線、電極、半
導体集積回路の配線等を構成する耐熱性・低抵抗アルミ
ニウム合金薄膜、そのようなアルミニウム合金薄膜を形
成するのに使用できるスパッタリングターゲット材、及
びそのようなアルミニウム合金薄膜の形成方法に関す
る。
The present invention relates to an aluminum alloy thin film, a sputtering target material for forming an aluminum alloy thin film, and a method for forming an aluminum alloy thin film.
More specifically, heat-resistant and low-resistance aluminum alloy thin film constituting thin film wiring of a liquid crystal display, an electrode, wiring of a semiconductor integrated circuit, etc., a sputtering target material that can be used to form such an aluminum alloy thin film, and the like. A method for forming a thin aluminum alloy thin film.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、コンピューターの表示装置やノー
トパソコンに使用されている液晶ディスプレーはますま
す大画面化、高精細化してきている。最近、液晶ディス
プレーの分野では薄膜トランジスター(Thin Film Tran
sister、 TFT)の液晶ディスプレーの需要が増加し、
それに伴い液晶ディスプレーに対する要求特性も厳しく
なってきている。特に、液晶ディスプレーの大画面化、
高精細化に伴い比抵抗の低い(10μΩcm以下の)配
線材料が要求されてきている。この要求は、配線が長
く、細くなることで信号遅延が起こるのを防止すること
からきている。
2. Description of the Related Art In recent years, liquid crystal displays used in computer display devices and notebook personal computers have become larger and larger in size. Recently, in the field of liquid crystal displays, thin film transistors (Thin Film Tran
demand for LCD displays for sisters and TFTs)
As a result, the required characteristics for liquid crystal displays have become stricter. In particular, large-screen liquid crystal displays,
As the definition increases, a wiring material having a low specific resistance (10 μΩcm or less) has been required. This requirement comes from preventing signal delays caused by long and thin wires.

【0003】これまで液晶ディスプレーの配線材料とし
てTa、Cr、Ti等やそれらの合金等の高融点材料が
使われてきた。しかし、高融点材料は比抵抗が高すぎる
ために上記のような大画面化、高精細化した液晶ディス
プレーの配線には使えなくなってきている。
Hitherto, high melting point materials such as Ta, Cr, Ti and alloys thereof have been used as wiring materials for liquid crystal displays. However, the high-melting-point material has too high a specific resistance, so that it cannot be used for wiring a liquid crystal display with a large screen and a high definition as described above.

【0004】このような状況下で、比抵抗が3μΩcm
程度と非常に低く、配線加工が容易であることから配線
材料として純アルミニウムが注目されてきている。しか
し、純アルミニウムは融点が660℃と比較的低いこと
から、耐熱性が低い点で問題となる。
Under these circumstances, the specific resistance is 3 μΩcm
Pure aluminum has been attracting attention as a wiring material because of its extremely low degree and easy wiring processing. However, since pure aluminum has a relatively low melting point of 660 ° C., there is a problem in that heat resistance is low.

【0005】スパッタリングにより基板上にアルミニウ
ムの薄膜を形成して配線加工した後に、絶縁膜を形成す
るCVD工程でアルミニウムに300〜400℃の熱が
かかる。この時にアルミニウム膜の表面にヒロックと呼
ばれるコブ状の突起が発生する。ヒロックは絶縁層を突
き破って上の層とのショートを引き起こしたり、隣同士
の配線とショートを引き起こしたりして不良の原因とな
る。
After a thin film of aluminum is formed on a substrate by sputtering and wiring processing is performed, heat of 300 to 400 ° C. is applied to aluminum in a CVD process for forming an insulating film. At this time, bump-like projections called hillocks are generated on the surface of the aluminum film. The hillock penetrates the insulating layer to cause a short circuit with an upper layer, or causes a short circuit with an adjacent wiring, thereby causing a defect.

【0006】それで、他の元素を添加したアルミニウム
合金が各社で開発され、一般に使用されてきている。こ
のように合金化することによりヒロックをかなり抑制で
きることが知られており、これまで使用されてきたAl
−Ti等のアルミニウム合金薄膜では確かに添加量によ
ってヒロックが抑制されている。
[0006] Therefore, aluminum alloys to which other elements are added have been developed by various companies and are generally used. It is known that hillocks can be considerably suppressed by alloying in this manner.
In an aluminum alloy thin film such as -Ti, hillocks are surely suppressed by the amount of addition.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、同時に
比抵抗も10μΩcm超に上がってしまう。このように
選定した添加元素の種類及び添加量がアルミニウム合金
薄膜の特性を大きく左右することになるので、低抵抗の
ままで耐熱性があり、ヒロックを抑えることのできるア
ルミニウム合金薄膜が望まれている。
However, at the same time, the specific resistance also exceeds 10 μΩcm. Since the type and amount of the additive element selected in this way greatly affect the properties of the aluminum alloy thin film, an aluminum alloy thin film that has heat resistance while maintaining low resistance and can suppress hillocks is desired. I have.

【0008】本発明は300〜400℃での熱処理後に
もヒロックの発生が無く、比抵抗が10μΩcm以下と
なる耐熱性・低抵抗アルミニウム合金薄膜を提供するこ
とを課題としている。また、本発明は上記のようなアル
ミニウム合金薄膜を形成するのに使用できるスパッタリ
ングターゲット材を提供することを課題としている。更
に、本発明は上記のようなアルミニウム合金薄膜の形成
方法を提供することを課題としている。
An object of the present invention is to provide a heat-resistant, low-resistance aluminum alloy thin film which does not generate hillocks even after heat treatment at 300 to 400 ° C. and has a specific resistance of 10 μΩcm or less. Another object of the present invention is to provide a sputtering target material that can be used for forming the above aluminum alloy thin film. Another object of the present invention is to provide a method for forming an aluminum alloy thin film as described above.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明者等は上記の課題
を達成するために鋭意検討した結果、アルミニウム合金
薄膜の合金組成をAl−C−Mn系とし、炭素及びマン
ガンの含有量を特定の範囲内にすることにより上記の課
題が達成されること、またターゲット材として特定組成
のAl−C−Mn系材料を用いることにより上記の課題
が達成されること、更にスパッタリングによりアルミニ
ウム合金薄膜を形成する際に好ましくは基板の温度を特
定温度にすることにより上記の課題が達成されることを
見出し、本発明を完成した。
Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have conducted intensive studies to achieve the above object, and as a result, have determined that the alloy composition of the aluminum alloy thin film is Al-C-Mn based and the contents of carbon and manganese are specified. The above-mentioned problem is achieved by being within the range of, and the above-mentioned problem is achieved by using an Al-C-Mn-based material having a specific composition as a target material. It has been found that the above object can be achieved preferably by setting the temperature of the substrate to a specific temperature during the formation, and the present invention has been completed.

【0010】即ち、本発明のアルミニウム合金薄膜は、
合金成分としてアルミニウム、炭素及びマンガンを含
み、炭素及びマンガンの含有量が、炭素の原子百分率を
Yat%、マンガンの原子百分率をXat%として、式 3XY≧1 X≦2 Y≦1 を満足する量であり、残部がアルミニウム及び不可避の
不純物からなることを特徴とする。
That is, the aluminum alloy thin film of the present invention comprises:
Aluminum, carbon and manganese are contained as alloy components, and the contents of carbon and manganese satisfy the formula 3XY ≧ 1 X ≦ 2 Y ≦ 1, where the atomic percentage of carbon is Yat% and the atomic percentage of manganese is Xat%. And the balance is made of aluminum and unavoidable impurities.

【0011】また、本発明のアルミニウム合金薄膜形成
用スパッタリングターゲット材は、ターゲット材を構成
する成分がアルミニウム、炭素、マンガン及び不可避の
不純物であり、炭素及びマンガンの量が、炭素の原子百
分率をYat%、マンガンの原子百分率をXat%として、
式 3XY≧1 X≦2 Y≦1 を満足する量であり、残部がアルミニウム及び不可避の
不純物からなることを特徴とする。
In the sputtering target material for forming an aluminum alloy thin film according to the present invention, the components constituting the target material are aluminum, carbon, manganese and unavoidable impurities, and the amount of carbon and manganese is determined by changing the atomic percentage of carbon to Yat. %, And the atomic percentage of manganese is Xat%,
The amount satisfies the formula: 3XY ≧ 1 X ≦ 2 Y ≦ 1, and the balance is made of aluminum and unavoidable impurities.

【0012】更に、本発明のアルミニウム合金薄膜の形
成方法は、上記のスパッタリングターゲット材を用いて
スパッタリングにより上記のアルミニウム合金薄膜を形
成する際に、基板の温度を180〜400℃に維持しな
がら実施することを特徴とする。
Further, the method for forming an aluminum alloy thin film of the present invention is carried out while maintaining the temperature of the substrate at 180 to 400 ° C. when forming the aluminum alloy thin film by sputtering using the above sputtering target material. It is characterized by doing.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】アルミニウム合金薄膜の耐熱性は
成膜後の熱処理によってヒロックが発生するか否かによ
って評価できる。例えばガラス基板上に形成されたアル
ミニウム合金薄膜が300〜400℃の熱プロセスを通
った際に、アルミニウム合金はガラスより熱膨張係数が
約一桁大きいため、アルミニウム合金薄膜は伸びようと
し、ガラス基板から圧縮応力を受ける。大小の結晶粒が
混在するアルミニウム合金薄膜の場合には、小さな結晶
粒が核となりアルミニウムがマイグレーションを起こ
し、析出、粒成長することにより応力を緩和し、その結
果としてその応力を緩和した点付近にヒロックを発生さ
せると一般的に考えられている。つまり、ヒロックが生
成する際の駆動力は熱プロセス時にアルミニウム合金薄
膜にかかる圧縮応力であり、アルミニウム合金薄膜中に
核結晶がある場合にマイグレーションを起こしてヒロッ
クは生成すると言える。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The heat resistance of an aluminum alloy thin film can be evaluated by whether or not hillocks are generated by heat treatment after film formation. For example, when an aluminum alloy thin film formed on a glass substrate passes through a thermal process at 300 to 400 ° C., the aluminum alloy has a coefficient of thermal expansion that is about one digit larger than that of glass. Receives compressive stress from In the case of an aluminum alloy thin film with a mixture of large and small crystal grains, the small crystal grains become nuclei, aluminum migrates, precipitates and grows grains, relieving the stress, and as a result, near the point where the stress was relieved. It is generally believed that hillocks occur. In other words, the driving force when hillocks are generated is the compressive stress applied to the aluminum alloy thin film during the thermal process, and it can be said that migration occurs when a nucleus crystal is present in the aluminum alloy thin film and hillocks are generated.

【0014】アルミニウムに少量の炭素を添加すること
によりアルミニウム合金薄膜中の結晶粒径が全体的に小
さくなり、結晶粒の揃った結晶組織となるので、応力が
アルミニウム合金薄膜全体に均一に分散するようにな
る。同じ条件下で成膜した純アルミニウム薄膜及びAl
−C合金薄膜の各々の結晶組織を透過型電子顕微鏡で観
察したところ、純アルミニウム薄膜中の結晶粒の大きさ
は0.05〜0.3μm程度でバラツキがあったが、A
l−C合金薄膜中の結晶粒の大きさは0.1μm以下で
バラツキが小さくなっていることが分かった。
By adding a small amount of carbon to aluminum, the crystal grain size in the aluminum alloy thin film becomes smaller as a whole and the crystal structure becomes uniform, so that stress is uniformly dispersed throughout the aluminum alloy thin film. Become like Pure aluminum thin film and Al deposited under the same conditions
When the crystal structure of each of the -C alloy thin films was observed with a transmission electron microscope, the size of the crystal grains in the pure aluminum thin film was about 0.05 to 0.3 [mu] m and varied.
It was found that the size of crystal grains in the l-C alloy thin film was 0.1 μm or less and the variation was small.

【0015】しかし、Al−C合金では熱プロセス後に
若干ヒロックが発生し、また、熱プロセス後の膜表面の
平滑性が悪くなると同時に反射率も低下する。Al−C
合金では炭素はアルミニウムにほとんど固溶しないの
で、炭素は他の元素に比べると膜の比抵抗を上げる作用
が少ない。しかし、少量の炭素を含有するAl−C合金
ではヒロックは完全に抑制することはできず、ヒロック
を完全に抑制するほど炭素を添加した場合には比抵抗の
上昇が考えられるのでAl−C合金の使用は難しいと考
えられる。
However, in the case of the Al-C alloy, hillocks are slightly generated after the thermal process, and the smoothness of the film surface after the thermal process is deteriorated, and the reflectance is also reduced. Al-C
Since carbon hardly forms a solid solution with aluminum in alloys, carbon has less effect of increasing the specific resistance of the film than other elements. However, the hillock cannot be completely suppressed by an Al-C alloy containing a small amount of carbon, and when carbon is added to the extent that the hillock is completely suppressed, the specific resistance may increase. Use is considered difficult.

【0016】少量のマンガンを含むAl−Mn合金も特
開平4−323872号公報等により公知であるが、A
l−Mn合金ではヒロックを完全に抑制できる程度の量
でマンガンを添加すると比抵抗が10μΩcm超となっ
てしまう。しかし、Al−C合金に更に少量のマンガン
を添加することにより、熱プロセス後のヒロックの発生
を防止でき、表面平滑性を良好に保つことができ、しか
も比抵抗を低く維持することができる。
An Al-Mn alloy containing a small amount of manganese is also known from Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-323872.
In the case of l-Mn alloy, when manganese is added in such an amount that hillocks can be completely suppressed, the specific resistance exceeds 10 μΩcm. However, by adding a further small amount of manganese to the Al-C alloy, generation of hillocks after the thermal process can be prevented, surface smoothness can be kept good, and specific resistance can be kept low.

【0017】Al−C−Mn合金とすることにより比抵
抗が10μΩcm以下で、耐熱性で、ヒロックの発生を
抑制することができる。また、マンガンはアルミニウム
合金において耐食性向上の効果を有する元素でもあるた
め、配線の耐食性が向上することも期待できる。
By using an Al—C—Mn alloy, the specific resistance is 10 μΩcm or less, heat resistance is obtained, and generation of hillocks can be suppressed. In addition, since manganese is also an element having an effect of improving corrosion resistance in an aluminum alloy, it can be expected that the corrosion resistance of wiring is also improved.

【0018】Al−C−Mn合金において、炭素含有量
が1at%を超える場合、或いはマンガン含有量が2a
t%を超える場合には、合金薄膜の比抵抗が10μΩc
mを超える傾向があるので好ましくない。また、炭素及
びマンガンの含有量が、炭素の原子百分率をYat%、マ
ンガンの原子百分率をXat%として、式 3XY<1 を満足する量の場合には400℃熱処理後にヒロックが
発生する傾向があるので好ましくない。
In the Al—C—Mn alloy, when the carbon content exceeds 1 at%, or when the manganese content is 2a
If it exceeds t%, the specific resistance of the alloy thin film is 10 μΩc
m, which is not preferred. In addition, when the content of carbon and manganese is such that the atomic percentage of carbon is Yat% and the atomic percentage of manganese is Xat%, and satisfies the expression 3XY <1, hillocks tend to occur after heat treatment at 400 ° C. It is not preferable.

【0019】従って、本発明のアルミニウム合金薄膜
は、合金成分としてアルミニウム、炭素及びマンガンを
含み、炭素及びマンガンの含有量が、炭素の原子百分率
をYat%、マンガンの原子百分率をXat%として、式 3XY≧1 X≦2 Y≦1 を満足する量であり、残部がアルミニウム及び不可避の
不純物からなるものである。即ち、炭素の含有量をY軸
にとり、マンガンの含有量をX軸にとると、炭素及びマ
ンガンの含有量が図1において曲線3XY=1と、直線
X=2と、直線Y=1とによって囲まれた範囲内となる
量である。
Therefore, the aluminum alloy thin film of the present invention contains aluminum, carbon, and manganese as alloy components, and the content of carbon and manganese is expressed by the following formula, where the atomic percentage of carbon is Yat% and the atomic percentage of manganese is Xat%. The amount satisfies 3XY ≧ 1 X ≦ 2 Y ≦ 1, with the balance being aluminum and unavoidable impurities. That is, when the content of carbon is taken on the Y axis and the content of manganese is taken on the X axis, the content of carbon and manganese is represented by the curve 3XY = 1, the straight line X = 2, and the straight line Y = 1 in FIG. It is an amount that falls within the enclosed range.

【0020】好ましくは、本発明のアルミニウム合金薄
膜は、炭素及びマンガンの含有量が、炭素の原子百分率
をYat%、マンガンの原子百分率をXat%として、式 3XY≧1 0.5≦X≦1.5 0.3≦Y≦0.9 を満足する量であるものである。
Preferably, in the aluminum alloy thin film of the present invention, the content of carbon and manganese is represented by the following formula: 3XY ≧ 1 0.5 ≦ X ≦ 1 where the atomic percentage of carbon is Yat% and the atomic percentage of manganese is Xat%. 0.5 0.3 ≦ Y ≦ 0.9.

【0021】しかし、400℃熱処理後にはヒロックが
発生するが、300℃熱処理後にはヒロックが発生しな
い程度の耐熱性でも良い場合には、炭素及びマンガンの
含有量が、炭素の原子百分率をYat%、マンガンの原子
百分率をXat%として、式 4.5XY≧1 X≦2 Y≦1 を満足する量であってもよい。
However, if hillocks are formed after the heat treatment at 400 ° C., but the heat resistance is such that no hillocks are formed after the heat treatment at 300 ° C., the content of carbon and manganese is determined by changing the atomic percentage of carbon to Yat%. , The atomic percentage of manganese may be Xat%, and the amount may satisfy the following expression: 4.5XY ≧ 1 X ≦ 2Y ≦ 1.

【0022】本発明のアルミニウム合金薄膜形成用スパ
ッタリングターゲット材は、スパッタリングにより上記
のようなアルミニウム合金薄膜を形成することのできる
ものであり、ターゲット材を構成する成分がアルミニウ
ム、炭素、マンガン及び不可避の不純物であり、炭素及
びマンガンの量が、炭素の原子百分率をYat%、マンガ
ンの原子百分率をXat%として、式 3XY≧1 X≦2 Y≦1 を満足する量であり、残部がアルミニウム及び不可避の
不純物からなるものである。
The sputtering target material for forming an aluminum alloy thin film of the present invention is capable of forming the above-described aluminum alloy thin film by sputtering, and the components constituting the target material are aluminum, carbon, manganese, and unavoidable components. The amount of carbon and manganese is an amount that satisfies the formula 3XY ≧ 1 X ≦ 2 Y ≦ 1, where the atomic percentage of carbon is Yat% and the atomic percentage of manganese is Xat%, with the balance being aluminum and unavoidable. Of impurities.

【0023】上記のターゲット材の形状、構成について
は特には限定されず、スパッタリング法の方式、スパッ
タ装置の形式等に応じてそれぞれに適した任意の形状、
構成にすることができる。例えば、構成については、合
金、均質混合物、チップの埋め込み等を採用することが
できる。
There is no particular limitation on the shape and configuration of the above-mentioned target material, and any suitable shapes and configurations may be used depending on the type of sputtering method, type of sputtering apparatus, and the like.
It can be configured. For example, for the configuration, alloys, homogeneous mixtures, embedded chips, and the like can be employed.

【0024】なお、アルミニウム合金をターゲット材と
して用いる場合には、炭素及びマンガンの量が、炭素の
原子百分率をYat%、マンガンの原子百分率をXat%と
して、式 3XY≧1 X≦2 Y≦1 7Y≦3X を満足する量であることが好ましい。
When an aluminum alloy is used as the target material, the amounts of carbon and manganese are expressed by the following formula: 3XY ≧ 1 X ≦ 2 Y ≦ 1 where the atomic percentage of carbon is Yat% and the atomic percentage of manganese is Xat%. It is preferable that the amount satisfies 7Y ≦ 3X.

【0025】本発明のアルミニウム合金薄膜の形成方法
においては、上記のようなスパッタリングターゲット材
を用いてスパッタリングにより上記のアルミニウム合金
薄膜を形成する際に、基板の温度を180〜400℃に
維持しながら実施する。基板温度が180℃よりも低い
場合には、後の熱プロセス時にヒロックが発生する傾向
があるので好ましくない。基板温度の上限については、
基板及び薄膜に悪影響を及ぼさない範囲で高温も可能で
あるが、エネルギー効率、操業環境、装置の耐久性等を
考慮すると好ましくは180〜350℃程度、より好ま
しくは180〜300℃程度で実施する。
In the method for forming an aluminum alloy thin film of the present invention, the temperature of the substrate is maintained at 180 to 400 ° C. when forming the aluminum alloy thin film by sputtering using the sputtering target material as described above. carry out. If the substrate temperature is lower than 180 ° C., hillocks tend to be generated during a subsequent thermal process, which is not preferable. For the upper limit of the substrate temperature,
Although high temperatures are possible as long as they do not adversely affect the substrate and the thin film, the temperature is preferably about 180 to 350 ° C, more preferably about 180 to 300 ° C in consideration of energy efficiency, operating environment, durability of the apparatus, and the like. .

【0026】このような基板温度でスパッタリングを実
施することにより、成膜後の熱プロセス時に薄膜にかか
る圧縮応力を極力小さくしてヒロックの発生を抑制する
ことができるだけでなく、300〜400℃での熱プロ
セス後の膜比抵抗を低下させることも可能である。ま
た、as−depo(スパッタリング直後)の状態で比
抵抗が10μΩcm以下となっているため、熱プロセス
後に成膜する個所に使用される場合にも低抵抗配線材料
として使用できる。なお、純アルミニウム薄膜の場合で
も、基板温度を上げることによってヒロックの発生を低
減させることができるが、完全には抑制できない。
By performing sputtering at such a substrate temperature, not only the compressive stress applied to the thin film during the thermal process after film formation can be minimized to suppress the generation of hillocks, but also at 300 to 400 ° C. It is also possible to reduce the film specific resistance after the thermal process. In addition, since the specific resistance is 10 μΩcm or less in an as-depo state (immediately after sputtering), it can be used as a low-resistance wiring material even when it is used in a place where a film is formed after a thermal process. In the case of a pure aluminum thin film, the generation of hillocks can be reduced by raising the substrate temperature, but it cannot be completely suppressed.

【0027】[0027]

【実施例】以下に実施例及び比較例に基づいて本発明を
具体的に説明する。 実施例1〜4及び比較例1〜15 スパッタリングターゲット材として第1表に記載の膜組
成と同一組成のターゲットを用い、基板として第1表に
示した温度に維持した厚さ1.1mmのコーニング社製
#1737ガラス板を用い、投入電力3Watt/cm2、スパ
ッタ圧力2.5mTorr で、DCマグネトロン・スパッタ
リング法により該ガラス板上に膜厚3000Å程度の純
アルミニウム薄膜又は種々の組成の合金薄膜を形成し
た。得られた薄膜の膜組成、膜厚、及びスパッタリング
直後(as−dope)の膜の比抵抗は第1表に示す通
りであった。
The present invention will be specifically described below based on examples and comparative examples. Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 15 A target having the same composition as the film composition described in Table 1 was used as a sputtering target material, and the substrate was maintained at the temperature shown in Table 1 and had a thickness of 1.1 mm. Using a # 1737 glass plate manufactured by the company, a power of 3 Watt / cm 2 and a sputtering pressure of 2.5 mTorr, a pure aluminum thin film having a thickness of about 3000 mm or an alloy thin film of various compositions was formed on the glass plate by DC magnetron sputtering. Formed. The film composition and thickness of the obtained thin film, and the specific resistance of the film immediately after sputtering (as-dope) were as shown in Table 1.

【0028】それらの薄膜付きがラス板を真空中で30
0℃及び400℃の2水準でそれぞれ1時間熱処理をお
こなった。熱処理後の膜の比抵抗は第1表に示す通りで
あり、ヒロックの発生状態は第1表及び図1に示す通り
であった。ヒロックの発生状態については、走査型電子
顕微鏡にて500倍及び5000倍の両方で観察し、ど
ちらの倍率においてもヒロックが観察されなかった場合
に限り、ヒロックの発生なし(ヒロックフリー)とし
た。また薄膜の比抵抗については4端子抵抗測定装置に
より測定した。
With these thin films, the lath plate can be cut in vacuum for 30 minutes.
Heat treatment was performed for 1 hour at each of two levels of 0 ° C. and 400 ° C. The specific resistance of the film after the heat treatment was as shown in Table 1, and the state of generation of hillocks was as shown in Table 1 and FIG. The state of generation of hillocks was observed with a scanning electron microscope at both 500 × and 5000 ×, and hillocks were not generated (hillock free) only when hillocks were not observed at either magnification. The specific resistance of the thin film was measured by a four-terminal resistance measuring device.

【0029】炭素濃度の分析方法として、基板に上記の
方法と同様の条件にて10μm程度まで成膜し、その薄
膜を基板から剥離させることによって、炭素測定用サン
プルとした。測定は炭素分析用ガス分析装置により行っ
た。また、マンガン濃度についてはICP発光分析(誘
導結合プラズマ発光分光分析法)によりアルミニウム合
金薄膜中のマンガン濃度を定量した。
As a method for analyzing the carbon concentration, a film for carbon measurement was obtained by forming a film to a thickness of about 10 μm on a substrate under the same conditions as the above method and peeling the thin film from the substrate. The measurement was performed by a gas analyzer for carbon analysis. Regarding the manganese concentration, the manganese concentration in the aluminum alloy thin film was quantified by ICP emission analysis (inductively coupled plasma emission spectroscopy).

【0030】[0030]

【表1】 [Table 1]

【0031】実施例1〜4の本発明のターゲット材を用
いて得られた本発明のアルミニウム合金薄膜であるAl
−0.4at%C−1.0at%Mn、Al−0.4a
t%C−1.5at%Mn、Al−0.8at%C−
0.6at%Mn及びAl−0.8at%C−1.5a
t%Mn組成の薄膜については、400℃熱処理後にも
ヒロックの発生が見られず、膜比抵抗は10μΩcm以
下となっていることがわかる。
Al, which is an aluminum alloy thin film of the present invention obtained by using the target material of the present invention in Examples 1 to 4,
-0.4at% C-1.0at% Mn, Al-0.4a
t% C-1.5at% Mn, Al-0.8at% C-
0.6 at% Mn and Al-0.8 at% C-1.5 a
Regarding the thin film having the t% Mn composition, no hillocks were observed even after the heat treatment at 400 ° C., indicating that the film specific resistance was 10 μΩcm or less.

【0032】比較例1の純アルミニウム薄膜、比較例2
〜5のAl−C合金薄膜、比較例6〜7のAl−Mn合
金薄膜、炭素及びマンガンの含有量が、炭素の原子百分
率をYat%、マンガンの原子百分率をXat%として、式
4.5XY<1となる比較例10〜11のAl−C−M
n合金薄膜については、300℃及び400℃の各々の
熱処理においてヒロックの発生が見られた。
Comparative Example 1 Pure Aluminum Thin Film, Comparative Example 2
-5, the Al-Mn alloy thin films of Comparative Examples 6-7, and the contents of carbon and manganese are represented by the formula 4.5XY, where the atomic percentage of carbon is Yat% and the atomic percentage of manganese is Xat%. <1-Al-CM of Comparative Examples 10 to 11
Regarding the n-alloy thin film, generation of hillocks was observed in each of the heat treatments at 300 ° C. and 400 ° C.

【0033】マンガン含量が2.6at%である比較例
8のAl−Mn合金薄膜、炭素及びマンガンの含有量
が、炭素の原子百分率をYat%、マンガンの原子百分率
をXat%として、式3XY<1となる比較例12〜13
のAl−C−Mn合金薄膜については、300℃熱処理
後にはヒロックの発生が見られなかったが、400℃熱
処理後にヒロックの発生が見られた。マンガン含量が
6.3at%である比較例9のAl−Mn合金薄膜は4
00℃熱処理後にもヒロックの発生が見られなかった
が、膜比抵抗の高いものであった。
The Al—Mn alloy thin film of Comparative Example 8 in which the manganese content is 2.6 at%, and the contents of carbon and manganese are expressed by the following formula: 3XY < Comparative Examples 12 to 13 to be 1
No hillocks were observed after the heat treatment at 300 ° C., but hillocks were observed after the heat treatment at 400 ° C. The Al—Mn alloy thin film of Comparative Example 9 in which the manganese content was 6.3 at% was 4
No hillocks were found after the heat treatment at 00 ° C., but the film had a high specific resistance.

【0034】比較例14及び15のように、基板温度を
100℃にした場合には、組成が同一の比較例12及び
実施例3と比較して、ヒロック発生状態が悪化してお
り、また熱処理後の膜比抵抗も大きくなっている。即
ち、基板温度を高くすることによりヒロック発生状態も
膜比抵抗も改善される。
When the substrate temperature was set to 100 ° C. as in Comparative Examples 14 and 15, the hillock generation state was worse than in Comparative Examples 12 and 3 having the same composition. Later, the film specific resistance is also increased. That is, the hillock generation state and the film specific resistance are improved by increasing the substrate temperature.

【0035】[0035]

【発明の効果】本発明のアルミニウム合金薄膜は、30
0〜400℃での熱処理後にもヒロックの発生が無く、
比抵抗が10μΩcm以下となる耐熱性・低抵抗アルミ
ニウム合金薄膜であり、また、本発明のスパッタリング
ターゲット材を用いることによりこのようなアルミニウ
ム合金薄膜を形成することができ、更に本発明のアルミ
ニウム合金薄膜の形成方法を採用することにより上記の
ような優れた耐熱性・低抵抗アルミニウム合金薄膜を製
造することができる。
The aluminum alloy thin film of the present invention has a thickness of 30
No hillocks are generated even after heat treatment at 0 to 400 ° C.
It is a heat-resistant, low-resistance aluminum alloy thin film having a specific resistance of 10 μΩcm or less, and such an aluminum alloy thin film can be formed by using the sputtering target material of the present invention. By adopting the method of forming an aluminum alloy film, an excellent heat-resistant and low-resistance aluminum alloy thin film as described above can be manufactured.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 炭素の含有量をY軸にとり、マンガンの含有
量をX軸にとり、各々の薄膜組成とヒロックの発生状態
との関係を示している図である。
FIG. 1 is a diagram showing the relationship between the composition of each thin film and the state of hillock generation, with the carbon content taken along the Y axis and the manganese content taken along the X axis.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2H092 HA06 MA05 NA16 NA25 NA28 NA29 4E351 AA13 BB32 CC03 DD10 DD21 DD28 DD29 GG04 GG06 GG20 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 2H092 HA06 MA05 NA16 NA25 NA28 NA29 4E351 AA13 BB32 CC03 DD10 DD21 DD28 DD29 GG04 GG06 GG20

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】合金成分としてアルミニウム、炭素及びマ
ンガンを含み、炭素及びマンガンの含有量が、炭素の原
子百分率をYat%、マンガンの原子百分率をXat%とし
て、式 3XY≧1 X≦2 Y≦1 を満足する量であり、残部がアルミニウム及び不可避の
不純物からなることを特徴とするアルミニウム合金薄
膜。
An alloy containing aluminum, carbon, and manganese, and the content of carbon and manganese is represented by the following formula: 3XY ≧ 1 X ≦ 2 Y ≦, where the atomic percentage of carbon is Yat% and the atomic percentage of manganese is Xat%. 1. An aluminum alloy thin film which satisfies (1) above, and the balance consists of aluminum and unavoidable impurities.
【請求項2】炭素及びマンガンの含有量が、炭素の原子
百分率をYat%、マンガンの原子百分率をXat%とし
て、式 3XY≧1 0.5≦X≦1.5 0.3≦Y≦0.9 を満足する量であることを特徴とする請求項1に記載の
アルミニウム合金薄膜。
2. The content of carbon and manganese is represented by the following formula: 3XY ≧ 1 0.5 ≦ X ≦ 1.5 0.3 ≦ Y ≦ 0, where the atomic percentage of carbon is Yat% and the atomic percentage of manganese is Xat%. 9. The aluminum alloy thin film according to claim 1, wherein the amount satisfies the following condition: 0.9.
【請求項3】ターゲット材を構成する成分がアルミニウ
ム、炭素、マンガン及び不可避の不純物であり、炭素及
びマンガンの量が、炭素の原子百分率をYat%、マンガ
ンの原子百分率をXat%として、式 3XY≧1 X≦2 Y≦1 を満足する量であり、残部がアルミニウム及び不可避の
不純物からなることを特徴とするアルミニウム合金薄膜
形成用スパッタリングターゲット材。
3. Components of the target material are aluminum, carbon, manganese and unavoidable impurities, and the amounts of carbon and manganese are expressed by the following formula (3XY), where the atomic percentage of carbon is Yat%, and the atomic percentage of manganese is Xat%. A sputtering target material for forming an aluminum alloy thin film, wherein the amount satisfies ≧ 1 X ≦ 2 Y ≦ 1 and the balance consists of aluminum and unavoidable impurities.
【請求項4】請求項3に記載のスパッタリングターゲッ
ト材を用いてスパッタリングにより請求項1又は2に記
載のアルミニウム合金薄膜を形成する際に、基板の温度
を180〜400℃に維持しながら実施することを特徴
とするアルミニウム合金薄膜の形成方法。
4. The method of forming an aluminum alloy thin film according to claim 1 or 2 by sputtering using the sputtering target material according to claim 3, while maintaining the temperature of the substrate at 180 to 400 ° C. A method for forming an aluminum alloy thin film, comprising:
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US7123325B2 (en) 2001-03-29 2006-10-17 Nec Lcd Technologies, Ltd Liquid crystal display panel having reflection electrodes improved in smooth surface morphology and process for fabrication thereof

Cited By (3)

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US7123325B2 (en) 2001-03-29 2006-10-17 Nec Lcd Technologies, Ltd Liquid crystal display panel having reflection electrodes improved in smooth surface morphology and process for fabrication thereof
US7176994B2 (en) 2001-03-29 2007-02-13 Nec Lcd Technologies, Ltd Liquid crystal display panel having reflection electrodes improved in smooth surface morphology and process for fabrication thereof
US7633580B2 (en) 2001-03-29 2009-12-15 Nec Lcd Technologies, Ltd. Liquid crystal display panel having reflection electrodes improved in smooth surface morphology and process for fabrication thereof

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