JP2001049430A - Tantalum thin film and its production - Google Patents

Tantalum thin film and its production

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JP2001049430A
JP2001049430A JP22221099A JP22221099A JP2001049430A JP 2001049430 A JP2001049430 A JP 2001049430A JP 22221099 A JP22221099 A JP 22221099A JP 22221099 A JP22221099 A JP 22221099A JP 2001049430 A JP2001049430 A JP 2001049430A
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JP
Japan
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film
tantalum
thin film
flow rate
tantalum nitride
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JP22221099A
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Japanese (ja)
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Takayuki Izeki
隆之 井関
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Victor Company of Japan Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To easily produce a low-resistance film minimal in the dependence upon sputtering conditions, surface characteristics of a substrate to be coated, functions of a film forming apparatus, etc. by alternately laminating a tantalum nitride film and a tantalum film plural times. SOLUTION: It is preferable that, in the tantalum thin film, the film thickness of one layer of tantalum nitride film and that of one layer of tantalum film are regulated to about 50 Å and <=300 Å, respectively, and, in the course of film formation, argon gas is introduced and the introduction of nitrogen gas and its stoppage are repeatedly performed and, further, the flow rate of the nitrogen gas during the formation of tantalum nitride film is regulated so that it is 0.8-1.6% based on the flow rate of the argon gas. This tantalum thin film has a nitrided/unnitrided composition molulated multilayer-film structure and is divided by the tantalum film thickness within the range where epitaxial growth is made possible at the crystal lattice of α-phase by tantalum nitride, and as the result, the low-resistance film can be easily produced.

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、液晶表示装置や電
子装置などの駆動用配線や電極に用いられるタンタル系
の薄膜に関する。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a tantalum-based thin film used for a drive wiring or an electrode of a liquid crystal display device or an electronic device.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、特に液晶表示装置のスイッチング
素子であるMIM(Metal InsulatorMetal)素子、TF
T(Thin Film Transistor薄膜トランジスタ)素子の駆
動用配線や電極材料としてタンタルが広く用いられてい
る。これは、タンタルが陽極酸化可能であり、この酸化
膜(Ta2O5)はきわめて絶縁性に優れ、製造プロセス
中の耐食性などにも強いという利点があるためである。
2. Description of the Related Art In recent years, MIM (Metal Insulator Metal) elements, which are switching elements of liquid crystal display devices, and TF
Tantalum is widely used as a driving wiring or electrode material of a T (Thin Film Transistor thin film transistor) element. This is because tantalum can be anodically oxidized, and this oxide film (Ta2O5) has the advantage of being extremely excellent in insulating properties and also strong in corrosion resistance during the manufacturing process.

【0003】しかし、タンタルの薄膜は、通常にスパッ
タリングなどで絶縁基板上に成膜すると、バルクでの結
晶構造(α相)とは異なるβ相が形成されやすい。この
膜は比抵抗は170〜220μΩcmと高く、駆動用の配
線材料として用いるには不向きである。
However, when a tantalum thin film is generally formed on an insulating substrate by sputtering or the like, a β phase different from a bulk crystal structure (α phase) is likely to be formed. This film has a high specific resistance of 170 to 220 μΩcm, and is not suitable for use as a driving wiring material.

【0004】一方、微量の窒素を混入させながらタンタ
ルを成膜すると、α相が現れ、比抵抗が小さくなること
が知られている。しかし、膜中には微量窒素によるTaN
も形成されるので、比抵抗は実質的には約60μΩcmま
でしか下がらない。また、比抵抗が最小となる窒素の混
入量の範囲はきわめて小さく、また、成膜時の条件や装
置内の清浄度(到達真空度)などに非常に影響を受けや
すく、低い比抵抗の膜を安定して作製することが非常に
困難であった。
On the other hand, it is known that when a tantalum film is formed while mixing a small amount of nitrogen, an α phase appears and the specific resistance decreases. However, in the film, TaN
Is also formed, so that the specific resistance substantially drops only to about 60 μΩcm. In addition, the range of the amount of nitrogen that minimizes the specific resistance is extremely small, and is very susceptible to the conditions at the time of film formation and the degree of cleanliness in the apparatus (the ultimate vacuum degree). It was very difficult to produce stably.

【0005】また、低抵抗のタンタル膜を得るための従
来技術として、窒化タンタル薄膜を下地としてタンタル
薄膜を形成する方法が知られており、例えば特開平5-28
9091号、特開平5-48097号、特開平8-325721号公報など
に開示されている。
As a conventional technique for obtaining a low-resistance tantalum film, a method of forming a tantalum thin film on the basis of a tantalum nitride thin film is known.
No. 9091, JP-A-5-48097, JP-A-8-325721 and the like.

【0006】これらによると、低抵抗のタンタル薄膜を
得るためには、下地膜の窒化タンタル薄膜の膜厚、窒素
濃度、スパッタのガス圧力の精密制御が非常に重要とさ
れている。つまり、窒化タンタル膜の形成状態がタンタ
ル膜の低抵抗化に大きく影響する。
According to these, in order to obtain a low-resistance tantalum thin film, it is very important to precisely control the thickness of the tantalum nitride thin film as a base film, the nitrogen concentration, and the gas pressure of sputtering. That is, the state of formation of the tantalum nitride film greatly affects the reduction in resistance of the tantalum film.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかし、本発明者等が
同様の実験を行ったところ、最適スパッタリング条件に
おいて窒化タンタル薄膜単体(1200オングストローム)
での比抵抗は約60μΩcmまで低下したものの、到達真
空度、成膜基板の表面性などが変わると容易に比抵抗は
増大してしまった。また、従来技術のように(窒化タン
タル下地100オングストローム/タンタル1100オング
ストローム)積層膜を作製してみたが、α相は成長せ
ず、低い比抵抗は得られなかった。
However, when the present inventors conducted a similar experiment, they found that a tantalum nitride thin film alone (1200 Å) was obtained under optimum sputtering conditions.
Although the resistivity decreased to about 60 .mu..OMEGA.cm, when the ultimate vacuum degree and the surface properties of the film-forming substrate were changed, the resistivity increased easily. Further, a laminated film (100 angstrom tantalum nitride / 1100 angstrom tantalum nitride) was prepared as in the prior art, but the α phase did not grow and a low specific resistance was not obtained.

【0008】開示されている内容から比較すると、成膜
装置の到達真空度(開示技術によると到達真空度は10−
7Torr台であるが、本発明者等の実験装置では、10−6
Torr台であった。)や、基板加熱の有無などの違いに
よるものではないかと考えられる。このように、比抵抗
の小さい窒化タンタル膜や窒化タンタル下地/タンタル
積層膜を得るためには、スパッタリング条件、成膜基板
の表面性、成膜装置の性能などが十分に最適化しなけら
ばならなかった。
[0008] Compared with the disclosed contents, the ultimate vacuum degree of the film forming apparatus (according to the disclosed technology, the ultimate vacuum degree is 10-
Although it is on the order of 7 Torr, in the experimental apparatus of the present inventors, 10-6
It was on the Torr level. ) And differences in the presence or absence of substrate heating. As described above, in order to obtain a tantalum nitride film or a tantalum nitride underlayer / tantalum laminated film having a low specific resistance, it is necessary to sufficiently optimize the sputtering conditions, the surface properties of a film-formed substrate, the performance of a film-forming apparatus, and the like. Did not.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記のような
課題を解決するために、請求項1の発明によれば、蒸着
やスパッタリング法などで形成されるタンタル系の薄膜
において、窒化タンタル膜とタンタル膜とが交互に複数
回積層されてなることを特徴とするタンタル系薄膜を提
供し、また、請求項の発明2によれば、請求項1による
タンタル系薄膜において、前記窒化タンタル膜の1層の
膜厚は略50オングストローム、前記タンタル膜の1層
の膜厚は300オングストローム以下であることを特徴
とするタンタル系薄膜を提供し、また、請求項の発明3
によれば、請求項1または請求項2によるタンタル系薄
膜の製造方法において、前記窒化タンタル及びタンタル
膜は、同じターゲットや母材を用いて連続的に成膜さ
れ、成膜中にはアルゴンガスを導入すると共に、窒素ガ
スの導入、停止を繰り返すことを特徴とするタンタル系
薄膜の製造方法を提供し、また、請求項4の発明によれ
ば、請求項3に記載されたタンタル系薄膜の製造方法に
おいて、前記窒化タンタルを成膜するときの窒素ガスの
流量がアルゴンガスの流量に対し、0.8%乃至1.6
%の範囲であることを特徴とするタンタル系薄膜の製造
方法を提供する。
According to the first aspect of the present invention, there is provided a tantalum-based thin film formed by vapor deposition or sputtering. According to a second aspect of the present invention, there is provided the tantalum-based thin film according to claim 1, wherein the tantalum-based thin film is formed by alternately laminating a film and a tantalum film a plurality of times. 4. The tantalum-based thin film according to claim 3, wherein the thickness of one layer is approximately 50 angstroms, and the thickness of one layer of the tantalum film is 300 angstroms or less.
According to the method for manufacturing a tantalum-based thin film according to claim 1 or 2, the tantalum nitride and the tantalum film are continuously formed using the same target or base material, and an argon gas is used during the film formation. And a method for producing a tantalum-based thin film characterized by repeatedly introducing and stopping nitrogen gas, and according to the invention of claim 4, the method of producing a tantalum-based thin film according to claim 3 is provided. In the manufacturing method, the flow rate of the nitrogen gas when forming the tantalum nitride is 0.8% to 1.6 times the flow rate of the argon gas.
% Of a tantalum-based thin film.

【0010】(作用)本発明の請求項1のタンタル系薄
膜によれば、窒化/非窒化の組成変調された多層膜構造
になっており、窒化タンタルによるα相の結晶格子にエ
ピタキシャル的な成長ができる範囲内のタンタル膜厚で
区切ることにより、スパッタリング条件、成膜基板の表
面性、成膜装置の性能などの依存性の小さい低抵抗膜を
容易に得ることが出来る。また、請求項2によれば、こ
の多層膜の窒化層を略50オングストローム、非窒化層
を300オングストローム以下とすることで、比抵抗の
小さい膜を容易に得ることが出来る。
(Function) According to the tantalum-based thin film of the first aspect of the present invention, a multi-layer film structure in which the composition of nitridation / non-nitridation is modulated is formed, and epitaxial growth is performed on the α-phase crystal lattice by tantalum nitride. By dividing the thickness by a tantalum film thickness within the range in which a low resistance film can be obtained, it is possible to easily obtain a low-resistance film with little dependence on sputtering conditions, surface properties of a film formation substrate, performance of a film formation apparatus, and the like. According to the second aspect, by setting the nitrided layer of the multilayer film to about 50 Å and the non-nitrided layer to 300 Å or less, a film having a small specific resistance can be easily obtained.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】本発明のタンタル系薄膜の一実施
例について、図と共に以下に説明する。図1は、本発明
における窒化タンタル/タンタルの多層膜10の構造を
示した図であり、図2は、本発明のタンタル系薄膜10
の一実施例に従って製造されたMIM素子の製造工程
を、工程順に説明するための図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the tantalum-based thin film of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing the structure of a tantalum nitride / tantalum multilayer film 10 according to the present invention, and FIG. 2 is a tantalum-based thin film 10 according to the present invention.
FIG. 10 is a diagram for explaining a manufacturing process of the MIM element manufactured according to one embodiment in the order of processes.

【0012】まず、図2乃至図4により、本発明のタン
タル系薄膜10の一実施例に従って製造されたMIM素
子の製造工程を、工程順に説明する。
First, referring to FIGS. 2 to 4, the steps of manufacturing a MIM element manufactured according to one embodiment of the tantalum-based thin film 10 of the present invention will be described in the order of steps.

【0013】合成樹脂などの透明な絶縁基板1上に、ま
ず、窒化タンタル2を所定の膜厚だけ成膜し、続けて真
空を破らずにタンタル膜3を所定の膜厚だけ成膜する。
これらを複数回繰り返して、設定された総膜厚になるよ
うにする(図2)。
First, a tantalum nitride 2 is formed to a predetermined thickness on a transparent insulating substrate 1 such as a synthetic resin, and then a tantalum film 3 is formed to a predetermined thickness without breaking vacuum.
These operations are repeated a plurality of times so that the total film thickness is set (FIG. 2).

【0014】つぎに、フォトリソグラフィー工程により
窒化タンタル/タンタルの多層膜を所定信号配線4の形
状にパターンニングする(図2)。
Next, a multilayer film of tantalum nitride / tantalum is patterned into a shape of a predetermined signal wiring 4 by a photolithography process (FIG. 2).

【0015】その後、信号配線4の表面を陽極酸化し、
Ta2O5絶縁膜5を形成して、その上にITOなどの透明電
極膜を成膜・パターンニングする(図3)。
Thereafter, the surface of the signal wiring 4 is anodized,
A Ta2O5 insulating film 5 is formed, on which a transparent electrode film such as ITO is formed and patterned (FIG. 3).

【0016】最後に、チタン膜を成膜・パターンニング
して、上部電極7を形成する(図4)。
Finally, a titanium film is formed and patterned to form an upper electrode 7 (FIG. 4).

【0017】ここで、本発明における信号配線4を形成
するタンタル系薄膜について、詳細に図と共に説明す
る。図1は、本発明における窒化タンタル/タンタルの
多層膜10の構造を示した図である。最下層には窒化タ
ンタル膜2が設けられ、その上に形成されるタンタル膜
3をα相配向させる下地となる。上層のタンタル膜3
は、下地2の影響でα相の成長が維持される膜厚の範囲
で成膜される。
Here, the tantalum-based thin film forming the signal wiring 4 in the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a view showing the structure of a tantalum nitride / tantalum multilayer film 10 according to the present invention. The tantalum nitride film 2 is provided as the lowermost layer, and serves as a base for the tantalum film 3 formed thereon to be oriented in the α-phase. Upper layer tantalum film 3
Is formed in a thickness range in which the growth of the α phase is maintained under the influence of the underlayer 2.

【0018】その上に再度窒化タンタル膜2、タンタル
膜3を続けてそれぞれ同じ膜厚だけ成膜する。これを繰
り返し、所定の信号配線4の膜厚を得る。本発明におけ
るタンタル膜成膜の実験には、マグネトロンスパッタ装
置を用いた。
The tantalum nitride film 2 and the tantalum film 3 are successively formed thereon to the same thickness. This is repeated to obtain a predetermined film thickness of the signal wiring 4. In the experiment of forming a tantalum film in the present invention, a magnetron sputtering apparatus was used.

【0019】スパッタ条件などの諸元は、以下の通りの
ものである。 到達真空度 6×10−6Torr以下 ターゲット径 3インチ ターゲット-基板距離 240mm パワー DC 0.4A×0.35kV 成膜レート 55オングストローム/min ガス圧 3mTorr アルゴン(Ar)ガスの流量 24ccm 窒素(N2)ガスの流量 0〜0.7ccm 総膜厚 1200オングストローム 基板 松浪硝子(株)社製 #100 (基板クリーニング 有機溶剤洗浄のみ)
The specifications such as sputtering conditions are as follows. Ultimate vacuum 6 × 10 −6 Torr or less Target diameter 3 inches Target-substrate distance 240 mm Power DC 0.4 A × 0.35 kV Deposition rate 55 Å / min Gas pressure 3 mTorr Argon (Ar) gas flow rate 24 ccm Nitrogen (N 2 ) Gas flow rate 0 to 0.7 ccm Total film thickness 1200 angstrom Substrate # 100 manufactured by Matsunami Glass Co., Ltd. (substrate cleaning organic solvent cleaning only)

【0020】まず、成膜時に窒素を導入して反応性スパ
ッタを行い、得られた膜の比抵抗と窒素(N2)ガスの流
量との関係を調べた。このとき、成膜中窒素を導入し続
けた場合(Ta+N膜)、及び100オングストロームの初
期層にのみ窒素を導入し、その後は窒素導入を停止して
1100オングストローム成膜した場合(Ta+N/Ta2層
膜)の両方について調べた。その比抵抗と窒素(N2)ガ
スの流量との関係の結果を図5のグラフに示す。
First, reactive sputtering was performed by introducing nitrogen during film formation, and the relationship between the specific resistance of the obtained film and the flow rate of nitrogen (N 2 ) gas was examined. At this time, when nitrogen is continuously introduced during the film formation (Ta + N film), and nitrogen is introduced only into the initial layer of 100 angstroms, and then nitrogen introduction is stopped.
Both cases where 1100 Å film was formed (Ta + N / Ta two-layer film) were examined. The results of the relationship between the specific resistance and the flow rate of the nitrogen (N 2 ) gas are shown in the graph of FIG.

【0021】窒素導入をし続けた(Ta+N)膜の比抵抗の
値は黒四角印実線で示されるように変化し、その最小値
は約60μΩcm(窒素(N2)ガスの流量0.08ccm)
になっており、特開平8-325721号などに開示されている
結果にほぼ一致している。しかし、初期層にのみ窒素を
導入した場合の結果は黒丸印点線で示されるように変化
し、窒素の流量の変化によらず、比抵抗はほとんど下が
っていない。
The specific resistance value of the (Ta + N) film into which nitrogen was continuously introduced changes as shown by a solid line with a black square, and its minimum value is about 60 μΩcm (a flow rate of nitrogen (N 2 ) gas of 0.1%). 08ccm)
And almost agrees with the results disclosed in JP-A-8-325721 and the like. However, the result when nitrogen was introduced only into the initial layer changes as indicated by the dotted line with a black circle, and the specific resistance hardly decreased regardless of the change in the flow rate of nitrogen.

【0022】X線回折による結晶構造を調べたところ、
β相のタンタルになっており、α相の析出はほとんどな
かった(図6)。また、これ以上の窒素の流量では、
(Ta+N)膜でのα(110)ピークがほとんどなくなってお
り、(Ta+N/Ta)2層膜においてタンタルがα相の成長
することはあり得ない。
When the crystal structure was examined by X-ray diffraction,
β phase was tantalum, and α phase was hardly precipitated (FIG. 6). At higher nitrogen flow rates,
The α (110) peak in the (Ta + N) film is almost eliminated, and tantalum cannot grow into the α phase in the (Ta + N / Ta) two-layer film.

【0023】このように、従来技術での結果と異なる原
因としては、装置の真空排気性能の差によるものではな
いかと思われる。つまり、残留ガス成分がα相の成長を
妨げたのではないかと思われる。
As described above, it is considered that the cause different from the result of the prior art is due to a difference in the evacuation performance of the apparatus. That is, it is considered that the residual gas component hindered the growth of the α phase.

【0024】つぎに、(Ta+N)膜において、パワーを
0.8A×0.39kVに上げた場合、及び成膜前に基板
をエッチング(逆スパッタクリーニング)した場合(パ
ワーは0.4A)についての、比抵抗と窒素(N2)ガス
の流量との関係を図5のグラフに示す。
Next, when the power of the (Ta + N) film is increased to 0.8 A × 0.39 kV, and when the substrate is etched (reverse sputter cleaning) before film formation (power is 0.4 A). FIG. 5 is a graph showing the relationship between the specific resistance and the flow rate of the nitrogen (N 2 ) gas.

【0025】パワーが異なると、図7のグラフに黒四角
印にて示されるように、比抵抗が最小となる窒素の流量
値が異なり、かつ最小値も100μΩcmとなってしまっ
た。また、成膜前エッチングによっても、図7のグラフ
に黒丸印にて示されるように、比抵抗が最小となる窒素
(N2)ガスの流量が異なり、かつ、最小値も120μΩ
cmであった。
When the powers are different, as shown by black squares in the graph of FIG. 7, the nitrogen flow rate at which the specific resistance is minimum is different, and the minimum value is also 100 μΩcm. Also, as shown by the black circles in the graph of FIG. 7, the flow rate of the nitrogen (N 2 ) gas at which the specific resistance is minimized differs by etching before film formation, and the minimum value is also 120 μΩ.
cm.

【0026】このように、低抵抗となる(Ta+N)膜は成
膜条件や成膜基板の表面性などに非常に敏感であり、安
定して製造するのが非常に困難である。同様に、このよ
うな(Ta+N)膜下地を用いた(Ta+N/Ta)2層膜におい
て低抵抗化を図るのは、装置の性能に左右されることを
含めて、非常に困難である。
As described above, the (Ta + N) film having a low resistance is very sensitive to the film forming conditions and the surface properties of the film formed substrate, and it is very difficult to manufacture the film stably. Similarly, it is very difficult to reduce the resistance in such a (Ta + N / Ta) two-layer film using the (Ta + N) film underlayer, including the effect of the device performance. It is.

【0027】本発明による(Ta+N/Ta)多層膜につい
て膜の作製を行った。このような多層膜は、成膜中に窒
素(N2)ガスの導入/停止を繰り返すだけで容易に作製
することが出来る。
A film was produced for the (Ta + N / Ta) multilayer film according to the present invention. Such a multilayer film can be easily manufactured simply by repeatedly introducing / stopping nitrogen (N 2 ) gas during film formation.

【0028】この多層膜について、総膜厚を1200オング
ストロームとし、タンタル(Ta)1層あたりの膜厚を
変えた(積層の回数を変えた)ときの比抵抗の変化を図
8のグラフに示す。このとき、窒素(N2)ガスの流量を
0.25ccmに固定し、また、(Ta+N)1層の膜厚を5
0オングストロームに固定した。さらに、基板1は成膜
前にエッチングしており、(Ta+N)膜部分の低抵抗化
は非常に困難な条件である。
FIG. 8 is a graph showing the change in specific resistance when the total film thickness of this multilayer film is 1200 Å and the film thickness per tantalum (Ta) layer is changed (the number of laminations is changed). . At this time, the flow rate of the nitrogen (N 2 ) gas was fixed at 0.25 ccm, and the thickness of one (Ta + N) layer was 5 cm.
It was fixed at 0 Å. Further, the substrate 1 is etched before the film formation, and it is very difficult to reduce the resistance of the (Ta + N) film portion.

【0029】図からもわかるとおり、タンタル1層あた
りの膜厚が250オングストローム以下において、比抵
抗が40μΩcmとなり、低抵抗化が図られていることが
読み取れる。ここで、(Ta+N)膜部分の膜厚や低抵抗
となる条件を夫々選択すれば、さらに低抵抗な膜が得ら
れることは容易に想像がつく。
As can be seen from the figure, when the film thickness per tantalum layer is 250 Å or less, the specific resistance is 40 μΩcm, and it can be seen that the resistance is reduced. Here, it is easy to imagine that a film having a further lower resistance can be obtained by selecting the thickness of the (Ta + N) film portion and the conditions for lowering the resistance.

【0030】また、窒化タンタル(Ta+N)1層を50
オングストローム、タンタルTa1層を150オングス
トロームとしたときの、(Ta+N/Ta)×6積層膜におい
て、窒素の流量を変えたときの比抵抗の変化を図7のグ
ラフに示す。
Further, one layer of tantalum nitride (Ta + N)
FIG. 7 is a graph showing the change in specific resistance when the flow rate of nitrogen was changed in the (Ta + N / Ta) × 6 laminated film when the thickness of the angstrom and tantalum Ta1 layer was 150 angstrom.

【0031】図9のグラフより、窒素(N2)ガスの流量
が0.2ccm〜0.4ccm(アルゴン(Ar)ガスの流量比
0.8%〜1.6%)の範囲において、比抵抗は50μ
Ωcm以下と低くなり、窒素(N2)ガスの流量に対する依
存性は少ないことがわかる。このように、窒素(N2)ガ
スの流量の範囲が大きいことは、製造上の許容範囲が広
いことを意味し、生産性、歩留まりの向上にもつなが
る。
According to the graph of FIG. 9, when the flow rate of the nitrogen (N 2 ) gas is in the range of 0.2 ccm to 0.4 ccm (the flow rate ratio of the argon (Ar) gas is 0.8% to 1.6%), the specific resistance is obtained. Is 50μ
Ωcm or less, indicating that there is little dependence on the flow rate of nitrogen (N 2 ) gas. As described above, a large flow rate range of the nitrogen (N 2 ) gas means that a permissible range in manufacturing is wide, which leads to an improvement in productivity and a yield.

【0032】[0032]

【発明の効果】本発明のタンタル系薄膜及びその製造方
法によれば、窒化/非窒化の組成変調された多層膜構造
になっており、窒化タンタルによるα相の結晶格子にエ
ピタキシャル的な成長が出来る範囲内のタンタル膜厚で
区切ることにより、スパッタリング条件、成膜基板の表
面性、成膜装置の性能などの依存性の小さい低抵抗膜を
容易に得ることが出来る。
According to the tantalum-based thin film and the method of manufacturing the same of the present invention, a multi-layered structure is obtained in which the composition of nitride / non-nitride is modulated. By dividing by a tantalum film thickness within the possible range, a low resistance film with little dependence on sputtering conditions, surface properties of a film formation substrate, performance of a film formation apparatus, and the like can be easily obtained.

【0033】また、この多層膜の窒化層を略50オング
ストローム、非窒化層を300オングストローム以下と
することで、比抵抗40μΩcm以下の、比抵抗の小さい
膜を容易に得ることが出来る。
Further, by setting the nitrided layer of the multilayered film to approximately 50 Å and the non-nitrided layer to 300 Å or less, a film having a small specific resistance of 40 μΩcm or less can be easily obtained.

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

【図1】本発明の一実施例における、低抵抗タンタル系
薄膜(窒化タンタル/タンタル)多層膜の構造を示す図
である。
FIG. 1 is a view showing a structure of a low-resistance tantalum-based thin film (tantalum nitride / tantalum) multilayer film in one embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施例に従い製造されたMIM素子
の製造工程を工程順に説明するための図である。
FIG. 2 is a diagram for explaining a manufacturing process of the MIM element manufactured according to one embodiment of the present invention in a process order.

【図3】本発明の一実施例に従い製造されたMIM素子
の製造工程を工程順に説明するための図である。
FIG. 3 is a diagram for explaining a manufacturing process of the MIM element manufactured according to one embodiment of the present invention in a process order.

【図4】本発明の一実施例に従い製造されたMIM素子
の製造工程を工程順に説明するための図である。
FIG. 4 is a diagram for explaining a manufacturing process of the MIM element manufactured according to one embodiment of the present invention in a process order.

【図5】本発明の一実施例における、(Ta+N)膜及び
(Ta+N/Ta)膜の比抵抗と窒素(N2)ガスの流量との
関係を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the specific resistance of the (Ta + N) film and the (Ta + N / Ta) film and the flow rate of the nitrogen (N 2 ) gas in one embodiment of the present invention.

【図6】本発明の一実施例における、(Ta+N/Ta)膜
のX線回折(窒素(N2)ガスの流量0.1ccmのとき)
を示す図である。
FIG. 6 shows an X-ray diffraction of a (Ta + N / Ta) film in one embodiment of the present invention (at a nitrogen (N 2 ) gas flow rate of 0.1 ccm).
FIG.

【図7】本発明の一実施例における、(Ta+N)膜の、
パワーを変えた場合、及び成膜前エッチングを行った場
合の窒素(N2)ガスの流量と比抵抗との関係を示す図で
ある。
FIG. 7 shows an example of the (Ta + N) film in one embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the flow rate of nitrogen (N 2 ) gas and the specific resistance when the power is changed and when etching before film formation is performed.

【図8】本発明の一実施例における、(Ta+N/Ta)×n
多層膜の、Ta1層あたりの膜厚と比抵抗との関係を示
す図である。
FIG. 8 shows (Ta + N / Ta) × n in one embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the film thickness per Ta layer and the specific resistance of the multilayer film.

【図9】本発明の一実施例における、(Ta+N50オング
ストローム/Ta150オングストローム)×6積層膜にお
ける窒素(N2)ガスの流量と比抵抗との関係を示す図で
ある。
FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the flow rate of nitrogen (N 2 ) gas and the specific resistance in a (Ta + N50 Å / Ta150 Å) × 6 laminated film in one embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 絶縁基板 2 窒化タンタル膜 3 タンタル膜 4 信号配線 5 タンタル酸化膜 6 画素電極 7 上部電極 10タンタル系薄膜 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Insulating substrate 2 Tantalum nitride film 3 Tantalum film 4 Signal wiring 5 Tantalum oxide film 6 Pixel electrode 7 Upper electrode 10 Tantalum thin film

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】蒸着やスパッタリング法などで形成される
タンタル系の薄膜において、 窒化タンタル膜とタンタル膜とが交互に複数回積層され
てなることを特徴とするタンタル系薄膜。
1. A tantalum-based thin film formed by vapor deposition or sputtering, wherein a tantalum nitride film and a tantalum film are alternately laminated a plurality of times.
【請求項2】請求項1に記載されたタンタル系薄膜にお
いて、 前記窒化タンタル膜の1層の膜厚は略50オングストロ
ーム、前記タンタル膜の1層の膜厚は300オングスト
ローム以下であることを特徴とするタンタル系薄膜。
2. The tantalum-based thin film according to claim 1, wherein the thickness of one layer of the tantalum nitride film is approximately 50 angstroms, and the thickness of one layer of the tantalum film is 300 angstroms or less. Tantalum-based thin film.
【請求項3】請求項1または請求項2に記載されたタン
タル系薄膜の製造方法において、 前記窒化タンタル及びタンタル膜は、同じターゲットや
母材を用いて連続的に成膜され、成膜中にはアルゴンガ
スを導入すると共に、窒素ガスの導入、停止を繰り返す
ことを特徴とするタンタル系薄膜の製造方法。
3. The method for manufacturing a tantalum-based thin film according to claim 1, wherein the tantalum nitride and the tantalum film are continuously formed using the same target and base material. A method of producing a tantalum-based thin film, comprising introducing argon gas and repeatedly introducing and stopping nitrogen gas.
【請求項4】請求項3に記載されたタンタル系薄膜の製
造方法において、 前記窒化タンタルを成膜するときの窒素ガスの流量がア
ルゴンガスの流量に対し、0.8%乃至1.6%の範囲
であることを特徴とするタンタル系薄膜の製造方法。
4. The method of manufacturing a tantalum-based thin film according to claim 3, wherein the flow rate of the nitrogen gas when forming the tantalum nitride is 0.8% to 1.6% with respect to the flow rate of the argon gas. A method for producing a tantalum thin film.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113445012A (en) * 2020-03-25 2021-09-28 光颉科技股份有限公司 Preparation method of thin film resistance layer

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