JP2001028348A - 半導体デバイス電極用Ａｌ合金薄膜及び半導体デバイス電極用Ａｌ合金薄膜形成用のスパッタリングターゲット - Google Patents

半導体デバイス電極用Ａｌ合金薄膜及び半導体デバイス電極用Ａｌ合金薄膜形成用のスパッタリングターゲット

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 大画面型液晶ディスプレイ（以下、LCD ）又
は高精細型LCD の電極用薄膜に要求される特性であると
ころの６μΩcm以下という低い電気抵抗率、高いヒロッ
ク耐性、高いボイド耐性、及び、アルカリ性溶液に対す
る高い耐食性を兼ね備えた半導体デバイス電極用Al合金
薄膜、及び、かかる半導体デバイス電極用Al合金薄膜の
形成用のスパッタリングターゲットを提供する。 【解決手段】 Ｙ≧0.3 at％、IVa 族金属元素≧0.2 at
％、かつ、 0.3ＣY ＋３ＣIVa ≦２（但し、ＣY ：Ｙの
含有量 [at％] 、ＣIVa ：IVa 族金属元素の含有量 [at
％] ）の条件を満たすAl合金薄膜よりなることを特徴と
する半導体デバイス電極用Al合金薄膜、及び、上記条件
を満たすAl合金よりなる半導体デバイス電極用Al合金薄
膜形成用のスパッタリングターゲット。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体デバイス電
極用Al合金薄膜及び半導体デバイス電極用Al合金薄膜形
成用のスパッタリングターゲットに関する技術分野に属
し、特には、薄膜トランジスター型液晶ディスプレイの
電極（薄膜状の電極及び配線）として好適な半導体デバ
イス電極用Al合金薄膜及び半導体デバイス電極用Al合金
薄膜の形成用のスパッタリングターゲットに関する技術
分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】半導体デバイスの一つである液晶ディス
プレイ（Liquid Cristal Display、以降 LCDという）
は、従来の表示機器であるブラウン管よりも薄型化・軽
量化・低消費電力化がはかれ、しかも高い解像度の画像
が得られる。このため、LCD はテレビやパーソナルコン
ピュータ等の表示機器として利用されている。最近で
は、LCD の画素のスイッチング素子として薄膜トランジ
スター（Thin Film Transis-tor 、以降 TFTという）を
組み込んだ構造の薄膜トランジスター型液晶ディスプレ
イ（Thin Film Transistor-Liquid Cristal Display 、
以降 TFT-LCDという）が主流になりつつある。ここで、
TFTとは半導体薄膜に金属薄膜よりなる電極（薄膜状の
電極及び配線）が接続してなる能動素子をいう。従っ
て、半導体デバイス電極とは TFTの一部として使用され
る電極（薄膜状の電極及び配線）と定義される。尚、TF
T において電極と配線とは電気的に接続されている。
【０００３】上記LCD の電極に用いられる薄膜（以降、
電極用薄膜という）には様々な特性が要求されるが、特
に低い電気抵抗率、高いヒロック耐性（耐ヒロック
性）、高いボイド耐性（耐ボイド性）、高い耐食性が重
要視される。これらの特性が重要とされる理由を以下に
説明する。
【０００４】[1] 先ず、低い電気抵抗率が要求される理
由に関して説明する。LCD の電極用薄膜として使用され
る材料の電気抵抗率は、この材料を流れる電気信号の伝
達速度に影響を及ぼす。例えば、電気抵抗率が高い材料
を電極用薄膜に用いると電気信号の伝達速度が遅くな
り、この電気信号遅延が LCDの表示性能を劣化させる原
因となる。従って、電気信号遅延を引き起こさないため
に低い電気抵抗率が要求される。
【０００５】[2] 次に、高いヒロック耐性（熱履歴を受
けてもヒロックが発生しないこと）が要求される理由及
び高いボイド耐性（熱履歴を受けてもボイドが発生しな
いこと）が要求される理由に関して説明する。LCD の電
極用薄膜に用いられる材料は、LCD の製造工程の中の電
極用薄膜蒸着後の工程において300 〜400 ℃程度の熱履
歴を受ける。これは、電極用薄膜の蒸着に続くSi半導体
層の形成工程等の加熱を必要とする工程が存在するから
である。例えば、純Al薄膜等のヒロック耐性やボイド耐
性が劣る材料を電極用薄膜に使用すると、前記熱履歴を
受けることによってヒロック（基板と薄膜との熱膨張係
数の違いに起因する圧縮応力が駆動力となって発生する
突起）といわれる微小な凸部、あるいは、ボイド（基板
と薄膜との熱膨張係数の違いに起因する引張応力が駆動
力となって発生するくぼみ）といわれる微小な凹部が薄
膜の表面に発生する。通常、LCD では電極用薄膜が積層
構造の最下層に位置するため、ヒロックやボイドが発生
すると、電極用薄膜の上部に他の薄膜を平坦に積層し得
なくなるという問題が生じる。また、絶縁体薄膜を上部
に積層させた電極用薄膜にヒロックが発生すると、この
ヒロックが上部の絶縁体薄膜を突き破り、層間における
電気的な短絡（絶縁不良）を引き起こすという問題が生
じる。更に、電極用薄膜にボイドが発生すると、このボ
イド周辺において電気的な断線（導通不良）を引き起こ
すという問題が生じる。従って、これらの問題を生じさ
せないために高いヒロック耐性及び高いボイド耐性が要
求される。
【０００６】[3] 最後に、高い耐食性が要求される理由
に関して説明する。LCD の電極用薄膜として使用される
材料は、電極用薄膜蒸着後のフォトリソグラフィー工程
においてフォトレジスト現像液等のアルカリ性溶液に曝
される。例えば、アルカリ性溶液に対する耐食性が劣る
材料を電極用薄膜に用いると、この電極用薄膜がアルカ
リ性溶液中で腐食され、電極形状の精度が劣化する。か
かる電極形状の精度の劣化が電極用薄膜の電気的な短絡
や断線の原因となる。従って、腐食による電極形状の精
度の劣化を引き起こさないためにアルカリ性溶液に対す
る高い耐食性が要求される。
【０００７】ところで、LCD の電極用薄膜の材料として
は、従来から(1) Ta薄膜、(2) Ti薄膜、(3) Cr薄膜、
(4) Mo薄膜などが用いられている。また、本発明者らに
よって提案された特開平5-100248号公報に記載の (5) A
l-Ta合金薄膜及び (6) Al-Ti合金薄膜等、あるいは特開
平7-45555 号公報に記載の(7) Al-Fe 系（Fe、Co、Ni、
Ru、Rh、Ir、Ndの中の１種以上）合金薄膜等が使用され
ている。更に、本発明者らによって(8) Al-Ni-Ｙ合金薄
膜が提案されている（特開平11-3873 号公報）。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】最近のLCD の大画面化
や高精細化の動向により、LCD の電極用薄膜に用いられ
る材料には、さらに厳しい特性が要求されつつある。特
に、これまで以上の低電気抵抗率、高ヒロック耐性、高
ボイド耐性、及び、高耐食性が要求されるようになりつ
つある。しかし、前記従来の電極用薄膜の材料では、か
かる要求の全てを充たすことができない。この詳細につ
いて以下に説明する。
【０００９】[1] LCD の大画面化または高精細化に伴
い、LCD の電極用薄膜の形状は、より微細化される傾向
にある。この形状の微細化は電極部分や配線部分の電気
抵抗の増加をもたらし、これに起因する電気信号の遅延
が LCDの表示性能の向上をはかる上で大きな障害とな
る。かかる電極用薄膜の形状の微細化に伴う電気信号遅
延を防止するためには、例えば画面サイズが10インチ以
上のLCD において、電極用薄膜の電気抵抗率を６μΩcm
以下とすることが必要である。しかし、前記(1) のTa薄
膜の電気抵抗率は約180 μΩcm、(2) のTi薄膜の電気抵
抗率は約80μΩcm、(3) のCr薄膜の電気抵抗率は約50μ
Ωcm、(4) のMo薄膜の電気抵抗率は約50μΩcmであり、
さらに (5)の Al-Ta合金薄膜や (6)の Al-Ti合金薄膜の
電気抵抗率は約10μΩcmであることから、これらの材料
は６μΩcm以下の電気抵抗率が要求されるLCD の電極用
薄膜として使用することは極めて困難である。
【００１０】[2] また、LCD の製造工程の中の電極用薄
膜蒸着後の工程において電極用薄膜が受ける300 〜400
℃程度の熱履歴は一回とは限らず、複数回繰り返され
る。したがって、300 〜400 ℃程度の熱履歴を繰り返し
受けてもヒロック及びボイドが発生しないような高いヒ
ロック耐性及び高いボイド耐性が要求される。しかし、
前記(7) のAl-Fe 系（Fe、Co、Ni、Ru、Rh、Ir、Ndの中
の１種以上）合金薄膜の中のAl-Nd 合金薄膜では、一回
の熱履歴を受けた場合にはヒロックやボイドが生じない
ものの、二回以上の熱履歴を受けた場合にはヒロック又
はボイドが発生することがあることから、この材料をLC
D の電極用薄膜に用いることは難しい。
【００１１】[3] 更に、LCD の製造工程の中の電極用薄
膜蒸着後のフォトリソグラフィー工程において使用され
るフォトレジスト現像液は強いアルカリ性の溶液である
ため、アルカリ性溶液に対する高い耐食性が要求され
る。しかし、前記(7) のAl-Fe系（Fe、Co、Ni、Ru、R
h、Ir、Ndの中の１種以上）合金薄膜の中の Al-Co合金
薄膜や Al-Ni合金薄膜、及び、前記(8) のAl-Ni-Ｙ合金
薄膜は、強アルカリ性のフォトレジスト現像液、特に有
機アルカリ系フォトレジスト現像液に曝されると腐食さ
れ、電極形状精度が著しく劣化することがあることか
ら、これらの材料はLCD の電極用薄膜として使用するこ
とが困難である。
【００１２】以上の如く、従来の電極用薄膜の材料で
は、大画面型LCD や高精細型LCD の電極用薄膜に要求さ
れる特性（低電気抵抗率、高ヒロック耐性、高ボイド耐
性、及び高耐食性）の全てを充たすことはできない。従
って、かかるLCD の電極用薄膜に適した材料、即ち、低
電気抵抗率、高ヒロック耐性、高ボイド耐性、及び、高
耐食性を兼ね備える電極用薄膜の材料は、これまでは無
かったのが実情である。
【００１３】本発明はこのような事情に着目してなされ
たものであって、その目的は従来の材料がもつ前記のよ
うな問題点を解消し、大画面型LCD 又は高精細型LCD の
電極用薄膜に要求される特性であるところの６μΩcm以
下という低い電気抵抗率、高いヒロック耐性、高いボイ
ド耐性、及び、アルカリ性溶液に対する高い耐食性を兼
ね備える半導体デバイス電極用Al合金薄膜を提供し、ま
た、かかる半導体デバイス電極用Al合金薄膜の形成用の
スパッタリングターゲットを提供しようとするものであ
る。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明に係る半導体デバイス電極用Al合金薄膜及
び半導体デバイス電極用Al合金薄膜形成用のスパッタリ
ングターゲットは、請求項１〜７記載の半導体デバイス
電極用Al合金薄膜、請求項８〜10記載の半導体デバイス
電極用Al合金薄膜形成用のスパッタリングターゲットと
しており、それは次のような構成としたものである。
【００１５】即ち、請求項１記載の半導体デバイス電極
用Al合金薄膜は、合金成分としてＹを0.3 at％以上含有
すると共にIVa 族金属元素（Ti，Zr，Hf）のうちの１種
又は２種以上を合計で0.2 at％以上含有し、かつ、この
Ｙ及びIVa 族金属元素の含有量が下記式を満たす含有
量であるAl合金薄膜よりなることを特徴とする、耐食性
及びヒロック耐性並びにボイド耐性に優れ、かつ電気抵
抗率が６μΩcm以下である半導体デバイス電極用Al合金
薄膜である（第１発明）。 0.3ＣY ＋３ＣIVa ≦２ ------ 式 但し、上記式において、ＣY はＹの含有量 [at％] 、
ＣIVa はIVa 族金属元素の含有量 [at％] を示すもので
ある。
【００１６】請求項２記載の半導体デバイス電極用Al合
金薄膜は、前記Al合金薄膜がスパッタリング法により形
成されている請求項１記載の半導体デバイス電極用Al合
金薄膜である（第２発明）。
【００１７】請求項３記載の半導体デバイス電極用Al合
金薄膜は、前記Al合金薄膜中のＹの一部又は全部がAlと
の金属間化合物として析出し、かつ、IVa 族金属元素の
一部又は全部がAlとの金属間化合物として析出している
請求項１又は２記載の半導体デバイス電極用Al合金薄膜
である（第３発明）。請求項４記載の半導体デバイス電
極用Al合金薄膜は、前記金属間化合物が前記Al合金薄膜
が熱履歴を受けることにより析出してなる請求項３記載
の半導体デバイス電極用Al合金薄膜である（第４発
明）。
【００１８】請求項５記載の半導体デバイス電極用Al合
金薄膜は、前記耐食性がアルカリ性の溶液に対する耐食
性である請求項１、２、３又は４記載の半導体デバイス
電極用Al合金薄膜である（第５発明）。請求項６記載の
半導体デバイス電極用Al合金薄膜は、前記ヒロック耐性
が繰り返し受ける熱履歴に対するヒロック耐性であり、
前記ボイド耐性が繰り返し受ける熱履歴に対するボイド
耐性である請求項１、２、３、４又は５記載の半導体デ
バイス電極用Al合金薄膜である（第６発明）。請求項７
記載の半導体デバイス電極用Al合金薄膜は、前記半導体
デバイス電極が液晶ディスプレイの電極である請求項
１、２、３、４、５又は６記載の半導体デバイス電極用
Al合金薄膜である（第７発明）。
【００１９】請求項８記載の半導体デバイス電極用Al合
金薄膜形成用のスパッタリングターゲットは、合金成分
としてＹを0.3 at％以上含有すると共にIVa 族金属元素
（Ti，Zr，Hf）のうちの１種又は２種以上を合計で0.2
at％以上含有し、かつ、このＹ及びIVa 族金属元素の含
有量が下記式を満たす含有量であるAl合金よりなるこ
とを特徴とする半導体デバイス電極用Al合金薄膜形成用
のスパッタリングターゲットである（第８発明）。 0.3ＣY ＋３ＣIVa ≦２ ------ 式 但し、上記式において、ＣY はＹの含有量 [at％] 、
ＣIVa はIVa 族金属元素の含有量 [at％] を示すもので
ある。
【００２０】請求項９記載の半導体デバイス電極用Al合
金薄膜形成用のスパッタリングターゲットは、前記Al合
金が溶解鋳造法又はスプレーフォーミング法により製造
されている請求項８記載のスパッタリングターゲットで
ある（第９発明）。請求項10記載の半導体デバイス電極
用Al合金薄膜形成用のスパッタリングターゲットは、前
記半導体デバイス電極が液晶ディスプレイの電極である
請求項８又は９記載のスパッタリングターゲットである
（第10発明）。
【００２１】
【発明の実施の形態】本発明は例えば次のようにして実
施する。溶解鋳造法等により、前記式を満たす範囲内
でＹを0.3 at％以上含有すると共にIVa 族金属元素（T
i，Zr，Hf）のうちの１種以上を合計で0.2 at％以上含
有するAl合金よりなるスパッタリングターゲットを製造
する。そうすると、本発明に係る半導体デバイス電極用
Al合金薄膜形成用のスパッタリングターゲットが得られ
る。
【００２２】上記スパッタリングターゲットを用い、ス
パッタリング法により、基板上にAl合金薄膜を蒸着して
形成させる。そうすると、本発明に係る半導体デバイス
電極用Al合金薄膜が得られる。
【００２３】このような形態で本発明に係る半導体デバ
イス電極用Al合金薄膜形成用のスパッタリングターゲッ
トが得られ、このスパッタリングターゲットを用いて本
発明に係る半導体デバイス電極用Al合金薄膜が得られ、
そしてLCD 等の半導体デバイスの電極用薄膜として使用
される。
【００２４】以下、本発明について主にその作用効果を
説明する。
【００２５】本発明者らは、前述の目的を達成するた
め、Alに種々の金属元素を添加したAl合金スパッタリン
グターゲットを製作し、これらのスパッタリングターゲ
ットを使用して、スパッタリング法により種々の合金系
と組成からなるAl合金薄膜を蒸着して形成し、これらの
Al合金薄膜の電気抵抗率、ヒロック耐性、ボイド耐性お
よび耐食性を調べた。その結果、合金成分としてＹを0.
3 at％以上含有すると共にIVa 族金属元素（Ti，Zr，H
f）のうちの１種又は２種以上を合計で0.2 at％以上含
有し、かつ、 0.3ＣY ＋３ＣIVa ≦２（但し、ＣY ：Ｙ
の含有量 [at％] 、ＣIVa ：IVa 族金属元素の含有量
[at％] ）を満たすAl合金薄膜が、電極用薄膜蒸着後の
工程において繰り返される熱履歴を受けてもヒロック及
びボイドが発生し難くて高いヒロック耐性及び高いボイ
ド耐性を有し、更に、この熱履歴を受けた後にAl合金薄
膜の電気抵抗率が減少し、従って、前記熱履歴の前（あ
るいは更に熱履歴時点）及び後で各々必要な高ヒロック
耐性、高ボイド耐性（熱履歴前、熱履歴時点）及び６μ
Ωcm以下の低電気抵抗率（熱履歴後）という要件を充た
すことが可能であり、さらに、アルカリ性溶液に対する
耐食性も優れていることを見出した。
【００２６】本発明は、かかる知見に基づき完成された
ものである。即ち、かかる知見に基づいて、本発明に係
る半導体デバイス電極用Al合金薄膜は、合金成分として
Ｙを0.3 at％以上含有すると共にIVa 族金属元素（Ti，
Zr，Hf）のうちの１種又は２種以上を合計で0.2 at％以
上含有し、かつ、このＹ及びIVa 族金属元素の含有量が
下記式を満たす含有量であるAl合金薄膜よりなること
を特徴とする、耐食性及びヒロック耐性並びにボイド耐
性に優れ、かつ電気抵抗率が６μΩcm以下である半導体
デバイス電極用Al合金薄膜（以降、本発明に係る Al-Ｙ
-IVa合金薄膜ともいう）であることとしている（第１発
明）。 0.3ＣY ＋３ＣIVa ≦２ ------ 式 但し、上記式において、ＣY はＹの含有量 [at％] 、
ＣIVa はIVa 族金属元素の含有量 [at％] を示すもので
ある。
【００２７】従って、本発明に係る半導体デバイス電極
用Al合金薄膜(Al-Ｙ-IVa合金薄膜）は、大画面型LCD 又
は高精細型LCD の電極用薄膜に要求される特性であると
ころの６μΩcm以下という低い電気抵抗率、高いヒロッ
ク耐性、高いボイド耐性、及び、アルカリ性溶液に対す
る高い耐食性を兼ね備えている。
【００２８】本発明に係る Al-Ｙ-IVa合金薄膜が６μΩ
cm以下という低い電気抵抗率を示す理由を、以下説明す
る。
【００２９】一般に、スパッタリング法により蒸着され
て得られたAl合金薄膜において、合金元素は母相である
Al中に固溶した状態にある。そして、この固溶した合金
元素に伝導電子が散乱されることが原因で、Al合金薄膜
は高い電気抵抗率を示す。ところが、本発明に係る Al-
Ｙ-IVa合金薄膜においては、その合金元素であるＹ及び
IVa 族金属元素（Ti，Zr，Hf）はいずれもAl中への固溶
により電気抵抗率の増加を引き起こす元素ではあるが、
電気抵抗率の増加は小さい。しかも、蒸着後のAl- Ｙ-I
Va合金薄膜に固溶しているＹ及びIVa 族金属元素の各々
の一部又は全部が電極用薄膜蒸着後の工程において熱履
歴を受けることにより、Alとの金属間化合物として析出
するため、熱履歴後には６μΩcm以下という低い電気抵
抗率が得られる。尚、かかる金属間化合物の析出の場所
は、結晶粒界及び／又は結晶粒内である。
【００３０】本発明に係る Al-Ｙ-IVa合金薄膜が電極用
薄膜蒸着後の工程において繰り返し受ける熱履歴に対し
て高いヒロック耐性と高いボイド耐性を示す理由を、以
下説明する。
【００３１】スパッタリング法により蒸着されて得られ
た Al-Ｙ-IVa合金薄膜において、合金元素のＹ及びIVa
族金属元素は母相であるAl中に固溶していることから、
これらのＹ及びIVa 族金属元素の固溶強化によって、本
発明に係る Al-Ｙ-IVa合金薄膜は高い降伏応力を示す。
また、このＹ及びIVa 族金属元素を含有することによっ
てAlの結晶粒が微細化され、この結晶粒微細化による結
晶粒界強化によっても本発明に係る Al-Ｙ-IVa合金薄膜
の降伏応力がさらに高くなる。従って、本発明に係る A
l-Ｙ-IVa合金薄膜が最初（一回目）の熱履歴を受ける際
は、この Al-Ｙ-IVa合金薄膜が固溶強化と結晶粒界強化
とによる高い降伏応力を示すことで、塑性変形の一種で
あるヒロック及びボイドの発生が抑制され、このため熱
履歴に対する高いヒロック耐性と高いボイド耐性を有す
ることになる。そして、一度熱履歴を受けた Al-Ｙ-IVa
合金薄膜中では、Ｙ及びIVa 族金属元素の各々の一部又
は全部がAlとの金属間化合物として析出しているため、
これらの金属間化合物による析出強化によって Al-Ｙ-I
Va合金薄膜は高い降伏応力を示す。従って、 Al-Ｙ-IVa
合金薄膜が二回以上（二回目以降）の熱履歴を受けて
も、この析出強化による高い降伏応力により支えられて
ヒロック及びボイドの発生が抑制され、このため繰り返
し受ける熱履歴に対して高いヒロック耐性と高いボイド
耐性を有することになる。しかも、これらの固溶強化、
結晶粒界強化、金属間化合物による析出強化等の効果
は、Ｙ及びIVa 族金属元素の含有量の増加に伴って大き
くなり、Al- Ｙ-IVa合金薄膜の降伏応力がさらに高くな
り、より高いヒロック耐性と高いボイド耐性が得られ
る。尚、Ｙの含有による電気抵抗率の増加量はIVa 族金
属元素の含有による電気抵抗率の増加量に比べて小さ
く、このため、電気抵抗率６μΩcm以下の制約下では、
IVa 族金属元素よりもＹを多く含有させる方が、電気抵
抗率をあまり増加させずにヒロック耐性とボイド耐性を
向上させる点で好ましい。
【００３２】本発明に係る Al-Ｙ-IVa合金薄膜が高い耐
食性を示す理由を、以下説明する。
【００３３】通常、Alよりも貴な金属元素、例えばCoや
Niを合金成分として含有するAl合金薄膜は強アルカリ性
の有機アルカリ系フォトレジスト現像液に曝されると著
しく腐食され、このAl合金薄膜の表面に孔食（穴状の腐
食跡）が発生する。しかし、本発明に係る Al-Ｙ-IVa合
金薄膜はその合金成分であるＹはAlよりも卑な金属元素
であり、IVa 族金属元素はAlと同等の性質を示す金属元
素であることから、強アルカリ性の有機アルカリ系フォ
トレジスト現像液に曝されても腐食せず、高い耐食性が
得られる。
【００３４】本発明に係る Al-Ｙ-IVa合金薄膜における
Ｙ及びIVa 族金属元素の含有量に関する限定理由につい
て、以下説明する。
【００３５】Ｙの含有量が0.3 at％を境として、0.3 at
％以上では高いヒロック耐性及び高いボイド耐性が得ら
れるが、0.3 at％未満ではＹによるヒロック耐性及びボ
イド耐性の向上効果が不充分となり、高いヒロック耐性
も高いボイド耐性も得られず、ヒロック耐性及びボイド
耐性が不充分となる。このことは、例えば後述の実施例
に係る図２及び図４からもわかる。即ち、図２は Al-Ｙ
-IVa合金薄膜のＹ含有量と300 ℃で30分保持する熱処理
を５回繰り返した場合のヒロック密度（単位表面積当た
りの発生ヒロック数）との関係を示すものであり、この
図２からわかる如く、Ｙ含有量が0.3 at％を境として、
0.3 at％未満ではヒロック密度が著しく高くなり、ヒロ
ック耐性が不充分となる。一方、図４は Al-Ｙ-IVa合金
薄膜のＹ含有量と300 ℃で30分保持する熱処理を５回繰
り返した場合のボイド密度（単位表面積当たりの発生ボ
イド数）との関係を示すものであり、この図４からわか
る如く、Ｙ含有量が0.3 at％を境として、0.3 at％未満
ではボイド密度が極めて高くなり、ボイド耐性が不充分
となる。従って、Ｙ含有量を0.3 at％以上とする必要が
ある。以上の点から、Ｙ含有量を0.3 at％以上としたの
である。
【００３６】IVa 族金属元素の含有量が0.2 at％を境と
して、0.2 at％以上では高いヒロック耐性および高いボ
イド耐性が得られるが、0.2 at％未満ではIVa 族金属元
素によるヒロック耐性及びボイド耐性の向上効果が不充
分となり、高いヒロック耐性も高いボイド耐性も得られ
ず、ヒロック耐性およびボイド耐性が不充分となる。こ
のことは、例えば後述の実施例に係る図６及び図８から
もわかる。即ち、図６はAl- Ｙ-IVa合金薄膜のHf（IVa
族金属元素の一種）含有量と300 ℃で30分保持する熱処
理を５回繰り返した場合のヒロック密度との関係を示す
ものであり、この図６からわかるように、Hf含有量が0.
2 at％を境として、0.2 at％未満ではヒロック密度が著
しく高くなり、ヒロック耐性が不充分となる。一方、図
８はAl-Ｙ-IVa合金薄膜のHf含有量と300 ℃で30分保持
する熱処理を５回繰り返した場合のボイド密度との関係
を示すものであり、この図８からわかるように、Hf含有
量が0.2 at％を境として、0.2 at％未満ではボイド密度
が極めて高くなり、ボイド耐性が不充分となる。従っ
て、IVa 族金属元素の含有量を0.2 at％以上とする必要
がある。以上の点から、IVa 族金属元素の含有量を0.2
at％以上としたのである。
【００３７】Ｙ含有量は0.3 at％以上において多いほど
ヒロック耐性及びボイド耐性が向上し、また、IVa 族金
属元素の含有量は0.2 at％以上において多いほどヒロッ
ク耐性及びボイド耐性が向上するが、Ｙ及び／又はIVa
族金属元素の含有量が多くなりすぎて 0.3ＣY ＋３Ｃ
IVa ＞２（但し、ＣY ：Ｙの含有量 [at％] 、ＣIVa ：
IVa 族金属元素の含有量 [at％] ）となった場合には、
電気抵抗率（熱履歴後）が大きく増加し、６μΩcm超と
なる。これに対して、0.3 ＣY ＋３ＣIVa ≦２を満たす
場合には、６μΩcm以下という低い電気抵抗率が得られ
る。このことは、例えば後述の実施例に係る図１からも
わかる。即ち、図１は Al-Ｙ-IVa合金薄膜のＹ含有量お
よびHf含有量と電気抵抗率（熱履歴後）との関係を示す
ものであり、図中の点線は 0.3ＣY ＋３ＣHf＝２（但
し、ＣY ：Ｙの含有量 [at％] 、ＣHf：Hfの含有量 [at
％] ）という式にて表現することができ、この図１から
わかるように、上記点線よりも上の領域（ 0.3ＣY ＋３
ＣHf＞２の領域）では電気抵抗率が６μΩcm超となる
が、上記点線よりも下の領域（ 0.3ＣY ＋３ＣHf≦２の
領域）では６μΩcm以下という低い電気抵抗率が得られ
る。従って、電気抵抗率を６μΩcm以下とするため、Ｙ
及び／又はIVa 族金属元素の含有量は0.3 ＣY ＋３Ｃ
IVa ≦２を満たすようにする必要がある。以上の点か
ら、0.3 ＣY ＋３ＣIVa≦２を満たす含有量としたので
ある。
【００３８】本発明に係る Al-Ｙ-IVa合金薄膜において
含有させるIVa 族金属元素の種類としては、特には限定
されず、Ti，Zr，Hfの１種または２種以上を用いること
ができるが、TiやZrを含有させた場合よりも、Hfを含有
させた場合の方が電気抵抗率６μΩcm以下の制約下でヒ
ロック耐性及びボイド耐性並びに耐食性に優れており、
この点からHfを含有させることが望ましい。Hfを含有さ
せる場合、Hf含有量を0.3 〜0.5 at％にすると共にＹ含
有量を0.5 〜2.5 at％にすることが望ましい。そうする
と、電気抵抗率６μΩcm以下の制約下でヒロック耐性及
びボイド耐性並びに耐食性をより向上させることができ
るからである。
【００３９】本発明に係る Al-Ｙ-IVa合金薄膜におい
て、合金成分としてのＹ以外及びIVa族金属元素以外の
金属元素や、酸素等の不純物元素については、 Al-Ｙ-I
Va合金薄膜形成用スパッタリングターゲットの製造工程
や Al-Ｙ-IVa合金薄膜の蒸着工程で必然的に含まれる
分、あるいは本発明に係る Al-Ｙ-IVa合金薄膜の諸特性
を阻害しない範囲での含有は許容される。しかし、それ
らは概ね、 Al-Ｙ-IVa合金薄膜の電気抵抗率を増加させ
るなど、 Al-Ｙ-IVa合金薄膜の諸特性劣化の要因となる
可能性があるので、それらの含有量は極力少なく抑える
べきである。特に、酸素は Al-Ｙ-IVa合金薄膜中でAl2O
3 を形成し、 Al-Ｙ-IVa合金薄膜の電気抵抗率を大きく
増加させ、 Al-Ｙ-IVa合金薄膜の機能を劣化させるの
で、極力少なく抑えるべきである。かかる点から酸素量
を1000ppm 以下とすることが望ましい。又、Ｙ以外及び
IVa 族金属元素以外のその他不純物の総量も1000ppm 以
下とすることが望ましい。
【００４０】また、本発明に係る Al-Ｙ-IVa合金薄膜に
おいて、Si半導体薄膜とのアロイスパイクの防止やSi半
導体薄膜との電気的接続の信頼性の確保等を目的として
添加されるSiは、本発明に係る Al-Ｙ-IVa合金薄膜の諸
特性を劣化させない範囲で含有することは許容される。
尚、アロイスパイクとは、Al系金属薄膜とSi半導体薄膜
とを接触させて熱処理した際に両者の相互拡散によって
AlがSi半導体薄膜中に侵入してできる多数のくぼみのこ
とである。
【００４１】本発明に係る Al-Ｙ-IVa合金薄膜はスパッ
タリング法により形成されていることが望ましい（第２
発明）。この理由について以下説明する。本発明に係る
Al-Ｙ-IVa合金薄膜は、スパッタリング法以外にも、真
空蒸着法やイオンプレーティング法、化学気相析出法等
によって蒸着形成されることが可能である。しかし、ス
パッタリング法により蒸着形成された Al-Ｙ-IVa合金薄
膜は、ＹとIVa 族金属元素との含有の均一性が特に優れ
ている。また、Ｙ及びIVa 族金属元素は平衡状態でAlに
対する固溶限が極めて小さいが、スパッタリング法によ
り蒸着形成されたものでは、Ｙ及びIVa 族金属元素が平
衡状態での固溶限以上にAl中に強制固溶され、このＹ及
びIVa 族金属元素の固溶強化により、その他の通常の薄
膜形成法により蒸着形成されるAl合金膜と比較して、よ
りヒロック耐性及びボイド耐性を向上し得るからであ
る。
【００４２】本発明に係る Al-Ｙ-IVa合金薄膜は、スパ
ッタリング法等により蒸着され形成され、この時点では
合金成分であるＹ及びIVa 族金属元素の各々の全部又は
一部が固溶した状態にあり、優れたヒロック耐性及びボ
イド耐性を有し、この後に受ける熱履歴により上記固溶
した合金成分の一部又は全部を金属間化合物として析出
し、熱履歴後には６μΩcm以下という低い電気抵抗率が
得られ、又、優れた耐食性を有することができる（第３
発明、第４発明）。従って、本発明に係るAl-Ｙ-IVa合
金薄膜は、電極用薄膜蒸着後の工程において必然的に受
ける熱履歴を薄膜自体の特性を向上させるための、金属
間化合物を析出させる熱処理として、むしろ積極的に利
用しているものであるともいえる。
【００４３】上記熱履歴により、固溶元素を金属間化合
物としてどの程度析出させるかは、熱履歴条件、熱履歴
前の固溶元素量、及び、所要の低電気抵抗率、高ヒロッ
ク耐性、高ボイド耐性、耐食性に応じて設定すればよ
い。但し、Ｙ及びIVa 族金属元素が金属間化合物として
析出するためには、上記熱履歴の温度は 150℃以上であ
ることが必要であり、これが400 ℃を超えると熱履歴時
にヒロックあるいはボイドが生じることがある。かかる
点から、熱履歴の温度は 150〜400 ℃とすることが望ま
しい。
【００４４】本発明に係る Al-Ｙ-IVa合金薄膜は、前述
のように、耐食性に優れており、この耐食性については
強アルカリ性の有機アルカリ系フォトレジスト現像液に
曝されても腐食しないほどであり、特にアルカリ性の溶
液に対する耐食性が優れている（第５発明）。また、本
発明に係る Al-Ｙ-IVa合金薄膜は、前述のように、ヒロ
ック耐性およびボイド耐性に優れており、電極用薄膜蒸
着後の工程において繰り返し受ける熱履歴に対しても高
いヒロック耐性及び高いボイド耐性を有している（第６
発明）。
【００４５】以上の如く本発明に係る Al-Ｙ-IVa合金薄
膜は優れた特性を有するので、半導体デバイス電極用Al
合金薄膜として好適に用いることができ、その中でも特
に６μΩcm以下という低電気抵抗率、高いヒロック耐性
及び高いボイド耐性並びに耐食性が要求される LCDの電
極用Al合金薄膜として好適に用いることができる（第７
発明）。
【００４６】本発明に係る半導体デバイス電極用Al合金
薄膜形成用のスパッタリングターゲット（以降、本発明
に係るスパッタリングターゲットという）については、
合金成分としてＹを0.3 at％以上含有すると共にIVa 族
金属元素（Ti，Zr，Hf）のうちの１種又は２種以上を合
計で0.2 at％以上含有し、かつ、このＹ及びIVa 族金属
元素の含有量が下記式を満たす含有量であるAl合金よ
りなることを特徴とする半導体デバイス電極用Al合金薄
膜形成用のスパッタリングターゲットであることとして
いる（第８発明）。 0.3ＣY ＋３ＣIVa ≦２ ------ 式 但し、上記式において、ＣY はＹの含有量 [at％] 、
ＣIVa はIVa 族金属元素の含有量 [at％] を示すもので
ある。
【００４７】本発明に係るスパッタリングターゲット
は、本発明に係る Al-Ｙ-IVa合金薄膜と組成が同一であ
るので、本発明に係る Al-Ｙ-IVa合金薄膜の組成の再現
性、ＹとIVa 族金属元素の含有の均一性、及び、薄膜の
性能を保証することができる。
【００４８】本発明に係るスパッタリングターゲットに
おけるAl合金は溶解鋳造法やスプレーフォーミング法に
より製造されていることが望ましい（第９発明）。かか
る方法により得られたAl合金よりなるスパッタリングタ
ーゲットは、合金成分のＹ及びIVa 族金属元素が母相で
あるAl中に均一に固溶ないし分散して含まれる一体型に
なっており、材質が均一であり、又、含まれる酸素量も
低い。このため、例えばＹのチップとIVa 族金属元素の
チップとをAlスパッタリングターゲット上に配置したも
ののような、単に合金成分を複合材化ないしは組み合わ
せ材化した分割型スパッタリングターゲットに比較し
て、得られるAl合金薄膜の組成が安定し易く、又、酸素
量を低くし得る等の利点を有している。尚、上記溶解鋳
造法とは、Al合金溶湯から鋳片を製造する方法のことで
ある。上記スプレーフォーミング法とは、不活性ガス雰
囲気中のチャンバー内でAl合金溶湯流に高圧の不活性ガ
スを吹き付けて粉霧化し、半凝固状態の粉霧化粒子を受
け皿に堆積させてビレットを製造する方法のことであ
る。これらの鋳片やビレットは、それ自体がスパッタリ
ングターゲットとして用いられるか、あるいは、適宜成
形加工されてスパッタリングターゲットとして用いられ
る。
【００４９】本発明に係るスパッタリングターゲット
は、前記の如く優れた特性を有するので、半導体デバイ
ス電極用Al合金薄膜をスパッタリングにより蒸着形成す
る際のスパッタリングターゲットとして好適に用いるこ
とができ、その中でも特に６μΩcm以下という低電気抵
抗率、高いヒロック耐性および高いボイド耐性並びに耐
食性が要求されるLCD の電極用Al合金薄膜を形成する際
のスパッタリングターゲットとして好適に用いることが
できる（第10発明）。
【００５０】
【実施例】（実施例１）溶解鋳造法により、ＹとHfとを
所定量含有するAl合金よりなるスパッタリングターゲッ
ト（溶製 Al-Ｙ-IVa合金スパッタリングターゲット）を
製造した。このスパッタリングターゲットを用いて、Ｄ
Ｃマグネトロンスパッタリング法により、直径φ50mm、
厚さ0.5mm のコーニングNo.7059 ガラス基板の上に、厚
さ350nmのAl合金薄膜(Al-Ｙ-Hf 合金薄膜）を蒸着して
形成した。このとき、Ｙ含有量を0.1 〜5.0 at％、Hf含
有量を0.1 〜0.7 at％の範囲で変化させた。即ち、Al-x
at％Ｙ-yat％Hf（ x＝0.1 〜5.0, y＝0.1 〜0.7 ）合金
薄膜を形成した。
【００５１】そして、上記薄膜についてICP 発光分光法
により組成を分析した。次に、上記薄膜をフォトリソグ
ラフィーとウェットエッチングにより線幅100 μm 、線
長10mmの電気抵抗率測定用パターンに加工した。このと
き、ウェットエッチングのエッチング液として H3PO4:H
NO3:H2O ＝75:5:20 の混合液を用いた。この後、ホット
ウォール方式の熱処理炉を用いて、上記薄膜に300 ℃で
30分保持する真空熱処理（真空度2.0 ×10-6Torr以下）
を施した。
【００５２】上記熱処理後の薄膜について室温にて直流
四探針法により電気抵抗率を測定した。この結果を表１
に示す。表１からわかる如く、No.7, 8, 9, 12, 13, 17
のものは、Ｙ≧0.3 at％、Hf≧0.2 at％、かつ、 0.3Ｃ
Y ＋３ＣHf≦２（但し、ＣY：Ｙの含有量 [at％] 、Ｃ
Hf：Hfの含有量 [at％] ）という本発明の要件を満足し
ており、本発明の実施例に係るものであり、これらは全
て電気抵抗率が６μΩcm以下である。これに対し、No.
5, 10, 14, 15, 18, 19, 20, 22, 23, 24, 25のもの
は、上記本発明の要件のいずれかを満たしておらず、比
較例に係るものであり、これらは全て電気抵抗率が６μ
Ωcm超である。尚、比較例のNo.1, 2, 3, 4,6, 11, 16
のものは、電気抵抗率は６μΩcm以下であるが、これら
はＹ＜0.3 at％あるいはHf＜0.2 at％であるために高い
ヒロック耐性も高いボイド耐性も得られず、ヒロック耐
性及びボイド耐性が不充分であるという問題点を有す
る。
【００５３】上記薄膜のＹ含有量およびHf含有量と電気
抵抗率との関係を図１に示す。この図１は、表１のNo.1
〜25の電気抵抗率をＹ含有量およびHf含有量の関係で整
理し直したものである。図中の点線は 0.3ＣY ＋３ＣHf
＝２（但し、ＣY ：Ｙの含有量 [at％] 、ＣHf：Hfの含
有量 [at％] ）という式にて表現することができる。こ
の図１からわかるように、上記点線よりも上方の領域
（ 0.3ＣY ＋３ＣHf＞２の領域）においては、図中に×
印で示される通り、電気抵抗率が６μΩcm超となるが、
上記点線よりも下の領域（ 0.3ＣY ＋３ＣHf≦２の領
域）においては、図中に○印で示される通り、６μΩcm
以下という低い電気抵抗率が得られている。従って、電
気抵抗率の観点から 0.3ＣY ＋３ＣHf≦２とする必要が
あることが確認された。
【００５４】
【表１】
【００５５】
【表２】
【００５６】（実施例２）実施例１の場合と同様の方法
により、Al合金薄膜(Al-Ｙ-Hf 合金薄膜）を形成した。
但し、この薄膜のHf含有量は0.2at ％とし、Ｙ含有量は
0.1 〜5.0 at％の範囲で変化させた。即ち、Al-xat％Ｙ
-0.2at％Hf（ x＝0.1 〜5.0)合金薄膜を形成した。
【００５７】また、実施例１の場合と同様の方法によ
り、 Al-Ｙ-0.2at％Ti合金薄膜、Al-Ｙ-0.2at％Zr合金
薄膜を形成した。
【００５８】上記薄膜についてICP 発光分光法により組
成を分析した。次に、上記薄膜を実施例１の場合と同様
の方法により線幅10μm のストライプパターンに加工し
た。この後、ホットウォール方式の熱処理炉を用いて、
上記薄膜に300 ℃で30分保持する真空熱処理（真空度2.
0 ×10-6Torr以下）を５回繰り返し、各熱処理後におけ
るヒロック密度（単位表面積当たりに発生するヒロック
の数）およびボイド密度（単位表面積当たりに発生する
ボイドの数）を、光学顕微鏡による表面観察によって測
定した。
【００５９】上記測定の結果について以下説明する。Al
- Ｙ-0.2at％Hf合金薄膜のＹ含有量とヒロック密度との
関係を図２に示す。図２からわかる如く、Ｙ含有量が0.
3 at％を境として、0.3 at％未満ではヒロック密度が著
しく高くなり、ヒロック耐性が不充分となる。従って、
ヒロック耐性の観点からＹ含有量は0.3 at％以上とする
必要があることが確認された。
【００６０】Al- Ｙ-0.2at％Hf合金薄膜、 Al-Ｙ-0.2at
％Ti合金薄膜、Al- Ｙ-0.2at％Zr合金薄膜の熱処理回数
とヒロック密度との関係を図３に示す。図３からわかる
ように、Ｙ含有量：0.3 at％未満の Al-Ｙ-0.2at％Hf合
金薄膜（○印、表１の比較例No.2に相当）は、熱処理回
数が増えるに従ってヒロック密度が増加する。これに対
し、Ｙ含有量：0.3 at％以上の Al-Ｙ-0.2at％Hf合金薄
膜（△〜□印、表１のNo.7, 12, 17, 22に相当）は、熱
処理回数が増えてもヒロック密度は殆ど増加しない。従
って、薄膜が繰り返し受ける熱履歴に対する高いヒロッ
ク耐性を得るためには、Ｙ含有量を0.3 at％以上にする
必要があることが確認された。なお、図３での Al-Ｙ-
0.2at％Hf合金薄膜（○〜□印）の中、 0.3ＣY ＋３Ｃ
Hf＞２であるAl-5.0at％Ｙ-0.2at％Hf合金薄膜（□印、
表１の比較例No.22 に相当）は、表１からわかる如く、
電気抵抗率が６μΩcm超となり、低い電気抵抗率が得ら
れないという問題点を有する。本発明の実施例に係るAl
-2.5at％Ｙ-0.2at％Ti合金薄膜及びAl-2.5at％Ｙ-0.2at
％Zr合金薄膜は、本発明の実施例に係るAl-2.5at％Ｙ-
0.2at％Hf合金薄膜と比較してヒロック密度がわずかに
高いが、充分に高いヒロック耐性を有しており、実用上
の問題はない。
【００６１】Al- Ｙ-0.2at％Hf合金薄膜のＹ含有量とボ
イド密度との関係を図４に示す。図４からわかる如く、
Ｙ含有量が0.3 at％を境として、0.3 at％未満ではボイ
ド密度が著しく高くなり、ボイド耐性が不充分となる。
従って、ボイド耐性の観点からＹ含有量は0.3 at％以上
とする必要があることが確認された。
【００６２】Al- Ｙ-0.2at％Hf合金薄膜、 Al-Ｙ-0.2at
％Ti合金薄膜、Al- Ｙ-0.2at％Zr合金薄膜の熱処理回数
とボイド密度との関係を図５に示す。図５からわかる如
く、Ｙ含有量：0.3 at％未満の Al-Ｙ-0.2at％Hf合金薄
膜（○印、表１の比較例No.2に相当）は、熱処理回数が
増えるに従ってボイド密度が増加する。これに対し、Ｙ
含有量：0.3 at％以上の Al-Ｙ-0.2at％Hf合金薄膜（△
〜□印、表１のNo.7,12, 17, 22に相当）は、熱処理回
数が増えてもボイド密度は殆ど増加しない。従って、薄
膜が繰り返し受ける熱履歴に対する高いボイド耐性を得
るためには、Ｙ含有量を0.3 at％以上にする必要がある
ことが確認された。なお、図５でのAl-Ｙ-0.2at％Hf合
金薄膜（○〜□印）の中、 0.3ＣY ＋３ＣHf＞２である
Al-5.0at％Ｙ-0.2at％Hf合金薄膜（□印、表１の比較例
No.22 に相当）は、表１からわかる如く、電気抵抗率が
６μΩcm超となるという問題点を有する。本発明の実施
例に係るAl-2.5at％Ｙ-0.2at％Ti合金薄膜及びAl-2.5at
％Ｙ-0.2at％Zr合金薄膜は、本発明の実施例に係るAl-
2.5at％Ｙ-0.2at％Hf合金薄膜と比較してボイド密度が
わずかに高いが、充分に高いボイド耐性を有しており、
実用上の問題はない。
【００６３】（実施例３）実施例１の場合と同様の方法
により、Al-0.3at％Ｙ-yat％Hf（ y＝0.1 〜0.7)合金薄
膜を形成し、また、Al-0.3at％Ｙ-Ti 合金薄膜、Al-0.3
at％Ｙ-Zr 合金薄膜を形成した。
【００６４】上記薄膜についてICP 発光分光法により組
成を分析した。次に、上記薄膜を実施例２の場合と同様
の方法により線幅10μm のストライプパターンに加工し
た。この後、実施例２の場合と同様の真空熱処理を５回
繰り返し、各熱処理後におけるヒロック密度及びボイド
密度を実施例２の場合と同様の方法により測定した。
【００６５】上記測定の結果について以下説明する。Al
-0.3at％Ｙ-Hf 合金薄膜のHf含有量とヒロック密度との
関係を図６に示す。図６からわかる如く、Hf含有量が0.
2 at％を境として、0.2 at％未満ではヒロック密度が著
しく高くなり、ヒロック耐性が不充分となる。従って、
ヒロック耐性の観点からHf含有量は0.2 at％以上とする
必要があることが確認された。
【００６６】Al-0.3at％Ｙ-Hf 合金薄膜、Al-0.3at％Ｙ
-Ti 合金薄膜、Al-0.3at％Ｙ-Zr 合金薄膜の熱処理回数
とヒロック密度との関係を図７に示す。図７からわかる
ように、Hf含有量：0.2 at％未満のAl-0.3at％Ｙ-Hf 合
金薄膜（○印、表１の比較例No.6に相当）は、熱処理回
数が増えるに従ってヒロック密度が増加する。これに対
し、Hf含有量：0.2 at％以上のAl-0.3at％Ｙ-Hf 合金薄
膜（△〜□印、表１のNo.7, 8, 9, 10に相当）は、熱処
理回数が増えてもヒロック密度は殆ど増加しない。従っ
て、薄膜が繰り返し受ける熱履歴に対する高いヒロック
耐性を得るためには、Hf含有量を0.2 at％以上にする必
要があることが確認された。尚、図７でのAl-0.3at％Ｙ
-Hf 合金薄膜（○〜□印）の中、 0.3ＣY ＋３ＣHf＞２
であるAl-0.3at％Ｙ-0.7at％Hf合金薄膜（□印、表１の
比較例No.10 に相当）は、表１からわかる如く、電気抵
抗率が６μΩcm超となり、低い電気抵抗率が得られない
という問題点を有する。本発明の実施例に係るAl-0.3at
％Ｙ-0.4at％Ti合金薄膜及びAl-0.3at％Ｙ-0.4at％Zr合
金薄膜は、本発明の実施例に係るAl-0.3at％Ｙ-0.4at％
Hf合金薄膜と比較してヒロック密度がわずかに高いが、
充分に高いヒロック耐性を有しており、実用上の問題は
ない。
【００６７】Al-0.3at％Ｙ-Hf 合金薄膜のHf含有量とボ
イド密度との関係を図８に示す。図８からわかる如く、
Hf含有量が0.2 at％を境として、0.2 at％未満ではボイ
ド密度が著しく高くなり、ボイド耐性が不充分となる。
従って、ボイド耐性の観点からHf含有量は0.2 at％以上
とする必要があることが確認された。
【００６８】Al-0.3at％Ｙ-Hf 合金薄膜、Al-0.3at％Ｙ
-Ti 合金薄膜、Al-0.3at％Ｙ-Zr 合金薄膜の熱処理回数
とボイド密度との関係を図９に示す。図９からわかる如
く、Hf含有量:0.2at％未満のAl-0.3at％Ｙ-Hf 合金薄膜
（○印、表１の比較例No.6に相当）は、熱処理回数が増
えるに従ってボイド密度が増加する。これに対し、Hf含
有量:0.2at％以上のAl-0.3at％Ｙ-Hf 合金薄膜（△〜□
印、表１のNo.7, 8, 9, 10に相当）は、熱処理回数が増
えてもボイド密度は殆ど増加しない。従って、薄膜が繰
り返し受ける熱履歴に対する高いボイド耐性を得るため
には、Hf含有量を0.2 at％以上にする必要があることが
確認された。尚、図９でのAl-0.3at％Ｙ-Hf 合金薄膜
（○〜□印）の中、 0.3ＣY ＋３ＣHf＞２であるAl-0.3
at％Ｙ-0.7at％Hf合金薄膜（□印、表１の比較例No.10
に相当）は、表１からわかる如く、電気抵抗率が６μΩ
cm超となるという問題点を有する。本発明の実施例に係
るAl-0.3at％Ｙ-0.4at％Ti合金薄膜及びAl-0.3at％Ｙ-
0.4at％Zr合金薄膜は、本発明の実施例に係るAl-0.3at
％Ｙ-0.4at％Hf合金薄膜と比較してボイド密度がわずか
に高いが、充分に高いボイド耐性を有しており、実用上
の問題はない。
【００６９】（実施例４）実施例１の場合と同様の方法
により、Al-xat％Ｙ-yat％Hf（ x＝0.1 〜5.0 、y ＝0.
1 〜0.7 ）合金薄膜を形成した。又、実施例１の場合と
同様の方法により、Al-Co 合金薄膜、Al-Ni 合金薄膜、
Al-Ni-Ｙ合金薄膜、純Al薄膜も形成した。
【００７０】上記薄膜についてICP 発光分光法により組
成を分析した。次に、有機アルカリ系のフォトレジスト
現像液を使用するフォトリソグラフィーにより、上記薄
膜の表面に線幅10μm 、線間隔10μm のストライプ形状
のレジストパターンを形成した。この後、有機アルカリ
系のフォトレジスト現像液に曝された薄膜部分を光学顕
微鏡を用いて観察し、孔食密度（単位表面積当たりに発
生する孔食の数）を測定した。
【００７１】この結果を表２に示す。表２においては孔
食密度が０mm-2のものを耐食性に優れていると表し、孔
食密度が０mm-2超のものを耐食性に劣ると表している。
この表２からわかるように、比較例No.30 のAl-2.0at％
Co合金薄膜、比較例No.31 のAl-2.0at％Ni合金薄膜、比
較例No.32 のAl-1.5at％Ni-1.6at％Ｙ合金薄膜において
は、孔食が発生し、有機アルカリ系のアルカリ性溶液に
対する高い耐食性が得られない。これに対し、本発明の
実施例No.7, 8, 9, 12, 13, 17, 26, 27, 28,29の Al-
Ｙ-IVa合金薄膜では孔食が発生せず、耐食性に優れてお
り、比較例No.33 の純Al薄膜と同様に有機アルカリ系の
アルカリ性溶液に対する高い耐食性が得られる。
【００７２】尚、以上の実施例１〜４においては、スパ
ッタリングに際し Al-Ｙ-IVa合金スパッタリングターゲ
ットして溶解鋳造法により製造された溶製 Al-Ｙ-IVa合
金スパッタリングターゲットを用いたが、これに代えて
スプレーフォーミング法等により製造された溶製 Al-Ｙ
-IVa合金スパッタリングターゲットを用いた場合も、以
上の実施例の場合と同様の結果が得られる。
【００７３】
【発明の効果】本発明に係る半導体デバイス電極用Al合
金薄膜は、熱履歴を繰り返して受けてもヒロック及びボ
イドが発生し難くて高いヒロック耐性及び高いボイド耐
性を有し、この熱履歴を受けた後に６μΩcm以下の低電
気抵抗率が得られ、従って、前記熱履歴の前（あるいは
更に熱履歴時点）及び後で各々必要な高ヒロック耐性、
高ボイド耐性（熱履歴前、熱履歴時点）及び６μΩcm以
下の低電気抵抗率（熱履歴後）という要件を充たすこと
が可能であり、また、アルカリ性溶液に対する耐食性も
優れている。つまり、本発明に係る半導体デバイス電極
用Al合金薄膜は、大画面型 LCD（液晶ディスプレイ）又
は高精細型LCD の電極用薄膜に要求される特性であると
ころの６μΩcm以下という低い電気抵抗率、高いヒロッ
ク耐性、高いボイド耐性、及び、アルカリ性溶液に対す
る高い耐食性を兼ね備えている。そのため、半導体デバ
イス電極用Al合金薄膜として好適に用いることができ、
この中でも特に６μΩcm以下という低電気抵抗率、高い
ヒロック耐性及び高いボイド耐性並びに耐食性が要求さ
れる LCDの電極用Al合金薄膜として好適に用いることが
できる。従って、これら各機器の高機能化及び品質向上
を図ることができるようになるという効果を奏し、更
に、今後のLCD 等の大型化や高精細化に対応し得、それ
に寄与し得るようになるという効果を奏する。
【００７４】本発明に係るスパッタリングターゲット
は、上記半導体デバイス電極用Al合金薄膜の形成をスパ
ッタリング法により行う場合に好適に使用し得、形成さ
れる半導体デバイス電極用Al合金薄膜の組成が安定し易
い等の利点を有し、より特性の安定した半導体デバイス
電極用Al合金薄膜が得られるようになるという効果を奏
する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施例１に係るAl合金薄膜についてのＹ含有
量およびHf含有量と電気抵抗率との関係を示す図であ
る。
【図２】 実施例２に係るAl合金薄膜についてのＹ含有
量とヒロック密度との関係を示す図である。
【図３】 実施例２に係るAl合金薄膜についての熱処理
回数とヒロック密度との関係を示す図である。
【図４】 実施例２に係るAl合金薄膜についてのＹ含有
量とボイド密度との関係を示す図である。
【図５】 実施例２に係るAl合金薄膜についての熱処理
回数とボイド密度との関係を示す図である。
【図６】 実施例３に係るAl合金薄膜についてのHf含有
量とヒロック密度との関係を示す図である。
【図７】 実施例３に係るAl合金薄膜についての熱処理
回数とヒロック密度との関係を示す図である。
【図８】 実施例３に係るAl合金薄膜についてのHf含有
量とボイド密度との関係を示す図である。
【図９】 実施例３に係るAl合金薄膜についての熱処理
回数とボイド密度との関係を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4K029 BA23 BC01 BD02 CA05 DC04 DC07 DC08 GA01 4M104 BB02 BB39 DD40 GG20 HH03 HH16 HH20 5F033 HH09 PP15 VV00 VV15 WW04 XX10 XX18

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 合金成分としてＹを0.3 at％以上含有す
    ると共にIVa 族金属元素（Ti，Zr，Hf）のうちの１種又
    は２種以上を合計で0.2 at％以上含有し、かつ、このＹ
    及びIVa 族金属元素の含有量が下記式を満たす含有量
    であるAl合金薄膜よりなることを特徴とする、耐食性及
    びヒロック耐性並びにボイド耐性に優れ、かつ電気抵抗
    率が６μΩcm以下である半導体デバイス電極用Al合金薄
    膜。 0.3ＣY ＋３ＣIVa ≦２ ------ 式 但し、上記式において、ＣY はＹの含有量 [at％] 、
    ＣIVa はIVa 族金属元素の含有量 [at％] を示すもので
    ある。
  2. 【請求項２】 前記Al合金薄膜がスパッタリング法によ
    り形成されている請求項１記載の半導体デバイス電極用
    Al合金薄膜。
  3. 【請求項３】 前記Al合金薄膜中のＹの一部又は全部が
    Alとの金属間化合物として析出し、かつ、IVa 族金属元
    素の一部又は全部がAlとの金属間化合物として析出して
    いる請求項１又は２記載の半導体デバイス電極用Al合金
    薄膜。
  4. 【請求項４】 前記金属間化合物が前記Al合金薄膜が熱
    履歴を受けることにより析出してなる請求項３記載の半
    導体デバイス電極用Al合金薄膜。
  5. 【請求項５】 前記耐食性がアルカリ性の溶液に対する
    耐食性である請求項１、２、３又は４記載の半導体デバ
    イス電極用Al合金薄膜。
  6. 【請求項６】 前記ヒロック耐性が繰り返し受ける熱履
    歴に対するヒロック耐性であり、前記ボイド耐性が繰り
    返し受ける熱履歴に対するボイド耐性である請求項１、
    ２、３、４又は５記載の半導体デバイス電極用Al合金薄
    膜。
  7. 【請求項７】 前記半導体デバイス電極が液晶ディスプ
    レイの電極である請求項１、２、３、４、５又は６記載
    の半導体デバイス電極用Al合金薄膜。
  8. 【請求項８】 合金成分としてＹを0.3 at％以上含有す
    ると共にIVa 族金属元素（Ti，Zr，Hf）のうちの１種又
    は２種以上を合計で0.2 at％以上含有し、かつ、このＹ
    及びIVa 族金属元素の含有量が下記式を満たす含有量
    であるAl合金よりなることを特徴とする半導体デバイス
    電極用Al合金薄膜形成用のスパッタリングターゲット。 0.3ＣY ＋３ＣIVa ≦２ ------ 式 但し、上記式において、ＣY はＹの含有量 [at％] 、
    ＣIVa はIVa 族金属元素の含有量 [at％] を示すもので
    ある。
  9. 【請求項９】 前記Al合金が溶解鋳造法又はスプレーフ
    ォーミング法により製造されている請求項８記載のスパ
    ッタリングターゲット。
  10. 【請求項１０】 前記半導体デバイス電極が液晶ディス
    プレイの電極である請求項８又は９記載のスパッタリン
    グターゲット。
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