JP2001067939A - 電子部品用薄膜配線 - Google Patents
電子部品用薄膜配線Info
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- JP2001067939A JP2001067939A JP24431299A JP24431299A JP2001067939A JP 2001067939 A JP2001067939 A JP 2001067939A JP 24431299 A JP24431299 A JP 24431299A JP 24431299 A JP24431299 A JP 24431299A JP 2001067939 A JP2001067939 A JP 2001067939A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 薄膜配線に要求される耐食性、耐熱性、基板
との密着性に優れた高融点金属膜において、より低抵抗
な薄膜配線を提供する。 【解決手段】 基板上に体心立方晶の結晶構造を有する
金属膜を形成した薄膜配線において、該配線をＸ線回折
で測定した（１１０）回折強度と（２００）回折強度の
比（１１０）／（２００）が２０以下である電子部品用
薄膜配線である。望ましくは前記回折強度の比は、１０
以下とする。
との密着性に優れた高融点金属膜において、より低抵抗
な薄膜配線を提供する。 【解決手段】 基板上に体心立方晶の結晶構造を有する
金属膜を形成した薄膜配線において、該配線をＸ線回折
で測定した（１１０）回折強度と（２００）回折強度の
比（１１０）／（２００）が２０以下である電子部品用
薄膜配線である。望ましくは前記回折強度の比は、１０
以下とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、液晶ディスプレ
イ、薄膜センサ−、磁気ヘッド等の薄膜電子部品の電気
配線、電極等に用いられる金属薄膜配線に関するもので
あり、耐熱性、耐食性の向上と電気抵抗の低減を行った
ものである。
イ、薄膜センサ−、磁気ヘッド等の薄膜電子部品の電気
配線、電極等に用いられる金属薄膜配線に関するもので
あり、耐熱性、耐食性の向上と電気抵抗の低減を行った
ものである。
【０００２】
【従来の技術】ガラス基板上に薄膜デバイスを作成する
ＴＦＴ-ＬＣＤ、薄膜センサ−等やセラミック基板上に
素子を形成するに用いる電気配線膜、電極等には従来か
ら耐食性、耐熱性、基板との密着性に優れる高融点金属
である純Ｃｒ膜、純Ｔａ膜、純Ｔｉ膜等の純金属膜また
はそれらの合金膜が用いられている。また、ＬＣＤ分野
においては、大型化、高精細化に伴い配線膜、電極膜に
は信号の遅延を防止するために低抵抗化の要求がある。
たとえば、１２インチ以上の大型カラーＬＣＤに用いら
れる電極用では３０μΩｃｍ以下にすることが要求され
いる。しかし従来、Ｔａは耐食性に優れるが薄膜にした
場合β−Ｔａとなり比抵抗は１８０μΩｃｍと非常に高
い膜となるという問題がある。
ＴＦＴ-ＬＣＤ、薄膜センサ−等やセラミック基板上に
素子を形成するに用いる電気配線膜、電極等には従来か
ら耐食性、耐熱性、基板との密着性に優れる高融点金属
である純Ｃｒ膜、純Ｔａ膜、純Ｔｉ膜等の純金属膜また
はそれらの合金膜が用いられている。また、ＬＣＤ分野
においては、大型化、高精細化に伴い配線膜、電極膜に
は信号の遅延を防止するために低抵抗化の要求がある。
たとえば、１２インチ以上の大型カラーＬＣＤに用いら
れる電極用では３０μΩｃｍ以下にすることが要求され
いる。しかし従来、Ｔａは耐食性に優れるが薄膜にした
場合β−Ｔａとなり比抵抗は１８０μΩｃｍと非常に高
い膜となるという問題がある。
【０００３】また、Ｔｉではhcpの構造を有しており、
５０μΩｃｍと高い抵抗値しか得られない。 Ｍｏ、Ｗ
では比抵抗は低いが耐食性にやや問題があることが知ら
れている。ＡｌおよびＡｌ合金ではこれら高融点金属膜
より比抵抗は低いが耐食性や薄膜デバイスを製造する際
の工程での加熱によりヒロックが発生したり、断線する
等の耐熱性や信頼性に問題がある。上述のように、高融
点な材質で低比抵抗と耐食性、耐熱性を有する配線材料
が望まれるため、最近では高融点金属の合金による配線
材質も提案されてきている。たとえば、特開平７−３０
１８２２号に提案されるＭｏ−Ｃｒ合金を用いることで
耐熱性と耐食性を兼ね備えた導電性のある膜が得られる
とされている。また、WO95/16797ではＭｏ−Ｗ合金で耐
食性を改善する事が可能であると述べられている。
５０μΩｃｍと高い抵抗値しか得られない。 Ｍｏ、Ｗ
では比抵抗は低いが耐食性にやや問題があることが知ら
れている。ＡｌおよびＡｌ合金ではこれら高融点金属膜
より比抵抗は低いが耐食性や薄膜デバイスを製造する際
の工程での加熱によりヒロックが発生したり、断線する
等の耐熱性や信頼性に問題がある。上述のように、高融
点な材質で低比抵抗と耐食性、耐熱性を有する配線材料
が望まれるため、最近では高融点金属の合金による配線
材質も提案されてきている。たとえば、特開平７−３０
１８２２号に提案されるＭｏ−Ｃｒ合金を用いることで
耐熱性と耐食性を兼ね備えた導電性のある膜が得られる
とされている。また、WO95/16797ではＭｏ−Ｗ合金で耐
食性を改善する事が可能であると述べられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述したように高融点
金属の合金化は、低抵抗と耐食性向上に有効と考えられ
る。一方、本発明者の検討によれば、高融点金属単体膜
もしくは合金膜において、同じ組成であっても、形成す
るスパッタ装置等の膜形成装置、形成条件等により薄膜
配線の比抵抗が大きく変化してしまうことを確認した。
このため、合金化だけでは、低抵抗な薄膜配線が得られ
ないという問題に直面した。本発明は、上記問題点に鑑
み薄膜配線に要求される耐食性、耐熱性、基板との密着
性に優れた高融点金属膜において、より低抵抗な薄膜配
線を提供することを目的とする。
金属の合金化は、低抵抗と耐食性向上に有効と考えられ
る。一方、本発明者の検討によれば、高融点金属単体膜
もしくは合金膜において、同じ組成であっても、形成す
るスパッタ装置等の膜形成装置、形成条件等により薄膜
配線の比抵抗が大きく変化してしまうことを確認した。
このため、合金化だけでは、低抵抗な薄膜配線が得られ
ないという問題に直面した。本発明は、上記問題点に鑑
み薄膜配線に要求される耐食性、耐熱性、基板との密着
性に優れた高融点金属膜において、より低抵抗な薄膜配
線を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者は、配線として
適する体心立方晶の結晶構造を有する高融点金属につい
て抵抗値と膜構造について検討した結果、抵抗値と結晶
配向の間に関係があることを突き止め、低抵抗性を得る
最適構造を見いだした。
適する体心立方晶の結晶構造を有する高融点金属につい
て抵抗値と膜構造について検討した結果、抵抗値と結晶
配向の間に関係があることを突き止め、低抵抗性を得る
最適構造を見いだした。
【０００６】すなわち、本発明は、基板上に体心立方晶
の結晶構造を有する金属膜を形成した薄膜配線におい
て、該配線をＸ線回折で測定した（１１０）回折強度と
（２００）回折強度の比（１１０）／（２００）が２０
以下である電子部品用薄膜配線である。望ましくは前記
回折強度の比は、１０以下が良い。
の結晶構造を有する金属膜を形成した薄膜配線におい
て、該配線をＸ線回折で測定した（１１０）回折強度と
（２００）回折強度の比（１１０）／（２００）が２０
以下である電子部品用薄膜配線である。望ましくは前記
回折強度の比は、１０以下が良い。
【０００７】
【発明の実施の形態】通常、薄膜形成においては結晶の
安定面で成長することが知られており、通常は、立方晶
の場合(１１０)に強く配向した膜が得られる。しかし、
本発明者が詳細に配向性と抵抗値の関係を調べた結果、
理由は不詳であるが、低抵抗な膜では（２００）の回折
線が強くなっていることを見いだした。さらに詳細に調
べてみると、（１１０）と（２００）のＸ線回折での強
度比である（１１０）／（２００）としては２０以下で
安定して低い比抵抗が得られていることが明らかとなっ
た。この理由としては（２００）となることで膜中の欠
陥が減少するためか、膜表面形態の変化により電子の表
面散乱が抑制されていることが考えられる。
安定面で成長することが知られており、通常は、立方晶
の場合(１１０)に強く配向した膜が得られる。しかし、
本発明者が詳細に配向性と抵抗値の関係を調べた結果、
理由は不詳であるが、低抵抗な膜では（２００）の回折
線が強くなっていることを見いだした。さらに詳細に調
べてみると、（１１０）と（２００）のＸ線回折での強
度比である（１１０）／（２００）としては２０以下で
安定して低い比抵抗が得られていることが明らかとなっ
た。この理由としては（２００）となることで膜中の欠
陥が減少するためか、膜表面形態の変化により電子の表
面散乱が抑制されていることが考えられる。
【０００８】また、本発明において、耐食性や低抵抗性
を実用上兼ね備える元素としては、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗが好
ましく、さらに耐食性と低抵抗性とを向上するには、Ｃ
ｒ、Ｍｏ、Ｗの群内で合金化するか、または合金化して
も大幅に抵抗値が増大しない元素として、同じ体心立方
晶であるＶ、Ｎｂ、Ｔａを、単体または複合で添加する
ことができる。これは、膜自体は立方晶となっていて
も、本来異なる結晶構造を有するＴｉ等では比抵抗は大
幅に増加するためである。
を実用上兼ね備える元素としては、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗが好
ましく、さらに耐食性と低抵抗性とを向上するには、Ｃ
ｒ、Ｍｏ、Ｗの群内で合金化するか、または合金化して
も大幅に抵抗値が増大しない元素として、同じ体心立方
晶であるＶ、Ｎｂ、Ｔａを、単体または複合で添加する
ことができる。これは、膜自体は立方晶となっていて
も、本来異なる結晶構造を有するＴｉ等では比抵抗は大
幅に増加するためである。
【０００９】具体的には、金属膜がＣｒを主体とする場
合はその合金として、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａの中か
ら選ばれるの１種または２種以上を含有することが望ま
しい。さらには、この中でも低い抵抗値が得やすいＭ
ｏ、Ｗ、Ｖを合金元素とすることが望ましい。抵抗値が
低くなる理由は定かではないが、状態図から判断すると
高温域で全率固溶であり、化合物相等が形成されないこ
とと関与していると考えられる。また、金属膜がＭｏを
主体とする場合、その合金としてはＣｒ、Ｗ、Ｖ、Ｎ
ｂ、Ｔａから選ばれるの１種または２種以上を含有する
ことが望ましい。これらはＭｏに添加しても大幅な抵抗
値の増加はなく、耐食性の向上に効果があるためであ
る。
合はその合金として、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａの中か
ら選ばれるの１種または２種以上を含有することが望ま
しい。さらには、この中でも低い抵抗値が得やすいＭ
ｏ、Ｗ、Ｖを合金元素とすることが望ましい。抵抗値が
低くなる理由は定かではないが、状態図から判断すると
高温域で全率固溶であり、化合物相等が形成されないこ
とと関与していると考えられる。また、金属膜がＭｏを
主体とする場合、その合金としてはＣｒ、Ｗ、Ｖ、Ｎ
ｂ、Ｔａから選ばれるの１種または２種以上を含有する
ことが望ましい。これらはＭｏに添加しても大幅な抵抗
値の増加はなく、耐食性の向上に効果があるためであ
る。
【００１０】また、金属膜がＷを主体とする場合、その
合金としては、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａから選ばれ
るの１種または２種以上を含有することが望ましい。こ
れら元素はＷに添加しても大幅な抵抗値の増加はなく、
耐食性の向上に効果があるためである。本発明によれ
ば、上述した構成を採用することによって、電子部品用
薄膜配線において、比抵抗を３０μΩｃｍ以下、さらに
は２０μΩｃｍ以下の金属配線を得ることが可能とな
る。
合金としては、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａから選ばれ
るの１種または２種以上を含有することが望ましい。こ
れら元素はＷに添加しても大幅な抵抗値の増加はなく、
耐食性の向上に効果があるためである。本発明によれ
ば、上述した構成を採用することによって、電子部品用
薄膜配線において、比抵抗を３０μΩｃｍ以下、さらに
は２０μΩｃｍ以下の金属配線を得ることが可能とな
る。
【００１１】
【実施例】（実施例１）以下に検討した薄膜配線の製造
工程およびその膜の測定方法を示す。まず、ガラス基板
上にＣｒ、Ｍｏの純金属、また、Ｃｒ合金、Ｍｏ合金膜
をＤＣマグネトロンスパッタ法で２００ｎｍ形成した。
その際にスパッタの条件であるターゲットへの投入電
力、基板加熱温度を種々変化させ、配向性の異なる薄膜
を得た。得られた膜の比抵抗を４端子法で測定した。ま
た、Ｘ線回折を行い、回折線を測定して（１１０）と
（２００）との回折強度比を求めた。それぞれの結果を
表１に示す。なお、得られた膜はすべて体心立方晶であ
った。
工程およびその膜の測定方法を示す。まず、ガラス基板
上にＣｒ、Ｍｏの純金属、また、Ｃｒ合金、Ｍｏ合金膜
をＤＣマグネトロンスパッタ法で２００ｎｍ形成した。
その際にスパッタの条件であるターゲットへの投入電
力、基板加熱温度を種々変化させ、配向性の異なる薄膜
を得た。得られた膜の比抵抗を４端子法で測定した。ま
た、Ｘ線回折を行い、回折線を測定して（１１０）と
（２００）との回折強度比を求めた。それぞれの結果を
表１に示す。なお、得られた膜はすべて体心立方晶であ
った。
【００１２】
【表１】
【００１３】表１および表２に示すように、スパッタ条
件により、金属膜の比抵抗は大きく変化しているが、抵
抗値の低い膜で（１１０）／（２００）の回折強度比が
小さくなっていることがわかる。特にＣｒ−Ｍｏ系、Ｃ
ｒ−Ｗ系、Ｃｒ−Ｖ系、Ｍｏ−Ｖ系で比抵抗が小さいこ
とがわかる。このように上記回折強度比の小さな膜で比
抵抗が小さいことがわかる。また、合金元素としてはＣ
ｒ、ＭｏにＴｉ、Ｚｒを選んだ場合、比抵抗は大きく増
大してしまうが、Ｗ、Ｖでは比抵抗の増大は小さい。
件により、金属膜の比抵抗は大きく変化しているが、抵
抗値の低い膜で（１１０）／（２００）の回折強度比が
小さくなっていることがわかる。特にＣｒ−Ｍｏ系、Ｃ
ｒ−Ｗ系、Ｃｒ−Ｖ系、Ｍｏ−Ｖ系で比抵抗が小さいこ
とがわかる。このように上記回折強度比の小さな膜で比
抵抗が小さいことがわかる。また、合金元素としてはＣ
ｒ、ＭｏにＴｉ、Ｚｒを選んだ場合、比抵抗は大きく増
大してしまうが、Ｗ、Ｖでは比抵抗の増大は小さい。
【００１４】（実施例２）ＡｌとＴｉの酸化物よりなる
非磁性酸化物基板上にＷおよびＷ合金膜を２００ｎｍ形
成した。その際にスパッタの条件であるターゲットへの
投入電力、基板加熱温度を種々変化させた。その膜の比
抵抗を４端子法で測定した。そして、Ｘ線回折を行いて
回折線を測定して（１１０）と（２００）の回折強度比
を求めた。その結果を表２に示す。なお、得られた膜は
すべて体心立方晶であった。
非磁性酸化物基板上にＷおよびＷ合金膜を２００ｎｍ形
成した。その際にスパッタの条件であるターゲットへの
投入電力、基板加熱温度を種々変化させた。その膜の比
抵抗を４端子法で測定した。そして、Ｘ線回折を行いて
回折線を測定して（１１０）と（２００）の回折強度比
を求めた。その結果を表２に示す。なお、得られた膜は
すべて体心立方晶であった。
【００１５】
【表２】
【００１６】スパッタ条件により、ＷにＴｉ、Ｚｒを添
加した場合、金属膜の比抵抗は大きく変化しているが、
Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａでは抵抗値の増大は少な
い。また、抵抗値の低い膜では（１１０）／（２００）
の回折強度比が小さくなっていることがわかる。
加した場合、金属膜の比抵抗は大きく変化しているが、
Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａでは抵抗値の増大は少な
い。また、抵抗値の低い膜では（１１０）／（２００）
の回折強度比が小さくなっていることがわかる。
【００１７】
【発明の効果】以上のように、本発明は基板上に体心立
方晶の結晶構造を有する金属膜、合金膜において、Ｘ線
回折で測定した（１１０）回折強度と（２００）回折強
度の比（１１０）／（２００）を２０以下とすること
で、薄膜配線において求められる低い抵抗値を有する電
子部品用薄膜配線を得ることが可能となるものである。
方晶の結晶構造を有する金属膜、合金膜において、Ｘ線
回折で測定した（１１０）回折強度と（２００）回折強
度の比（１１０）／（２００）を２０以下とすること
で、薄膜配線において求められる低い抵抗値を有する電
子部品用薄膜配線を得ることが可能となるものである。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１２年１２月１日（２０００．１２．
１）
１）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００６】すなわち、本発明は、基板上に体心立方晶
の結晶構造を有する金属膜を形成した薄膜配線におい
て、該配線をＸ線回折で測定した（１１０）回折強度と
（２００）回折強度の比（１１０）／（２００）が２０
％以下である電子部品用薄膜配線である。望ましくは前
記回折強度の比は、１０％以下が良い。
の結晶構造を有する金属膜を形成した薄膜配線におい
て、該配線をＸ線回折で測定した（１１０）回折強度と
（２００）回折強度の比（１１０）／（２００）が２０
％以下である電子部品用薄膜配線である。望ましくは前
記回折強度の比は、１０％以下が良い。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００７】
【発明の実施の形態】通常、薄膜形成においては結晶の
安定面で成長することが知られており、通常は、立方晶
の場合(１１０)に強く配向した膜が得られる。しかし、
本発明者が詳細に配向性と抵抗値の関係を調べた結果、
理由は不詳であるが、低抵抗な膜では（２００）の回折
線が強くなっていることを見いだした。さらに詳細に調
べてみると、（１１０）と（２００）のＸ線回折での強
度比である（１１０）／（２００）としては２０％以下
で安定して低い比抵抗が得られていることが明らかとな
った。この理由としては（２００）の回折線が強くなる
ことで膜中の欠陥が減少するためか、膜表面形態の変化
により電子の表面散乱が抑制されていることが考えられ
る。
安定面で成長することが知られており、通常は、立方晶
の場合(１１０)に強く配向した膜が得られる。しかし、
本発明者が詳細に配向性と抵抗値の関係を調べた結果、
理由は不詳であるが、低抵抗な膜では（２００）の回折
線が強くなっていることを見いだした。さらに詳細に調
べてみると、（１１０）と（２００）のＸ線回折での強
度比である（１１０）／（２００）としては２０％以下
で安定して低い比抵抗が得られていることが明らかとな
った。この理由としては（２００）の回折線が強くなる
ことで膜中の欠陥が減少するためか、膜表面形態の変化
により電子の表面散乱が抑制されていることが考えられ
る。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１２】
【表１】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１５】
【表２】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０５Ｋ 1/09 Ｈ０１Ｌ 29/78 ６１２Ｃ ５Ｇ３０７ Ｆターム(参考） 2H092 GA27 HA06 MA05 NA18 NA28 4E351 AA13 CC03 DD17 DD21 EE27 GG02 GG06 4K029 AA09 BA21 BB07 BC01 BC03 BC10 BD00 CA05 5F033 HH17 HH19 HH20 LL02 LL07 PP15 WW00 XX08 5F110 AA03 AA23 AA30 BB01 BB09 DD02 EE04 EE06 EE11 EE44 5G307 GA06 GC02
Claims (5)
- 【請求項１】 基板上に体心立方晶の結晶構造を有する
金属膜を形成した薄膜配線において、該配線をＸ線回折
で測定した（１１０）回折強度と（２００）回折強度の
比（１１０）／（２００）が２０以下であることを特徴
とする電子部品用薄膜配線。 - 【請求項２】 金属膜がＣｒを主体とする合金からなり
（Ｍｏ、Ｗ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ）から選ばれるの１種また
は２種以上を含有することを特徴とする請求項１に記載
の電子部品用薄膜配線。 - 【請求項３】 金属膜がＭｏを主体とする合金からなり
（Ｃｒ、Ｗ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ）から選ばれるの１種また
は２種以上を含有することを特徴とする請求項１に記載
の電子部品用薄膜配線。 - 【請求項４】 金属膜がＷを主体とする合金からなり、
（Ｃｒ、Ｍｏ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ）から選ばれるの１種ま
たは２種以上を含有することを特徴とする請求項１に記
載の電子部品用薄膜配線。 - 【請求項５】 請求項１に記載の電子部品用薄膜配線に
おいて、その比抵抗が３０μΩｃｍ以下であることを特
徴とする電子部品用薄膜配線。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24431299A JP2001067939A (ja) | 1999-08-31 | 1999-08-31 | 電子部品用薄膜配線 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24431299A JP2001067939A (ja) | 1999-08-31 | 1999-08-31 | 電子部品用薄膜配線 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001067939A true JP2001067939A (ja) | 2001-03-16 |
Family
ID=17116869
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24431299A Pending JP2001067939A (ja) | 1999-08-31 | 1999-08-31 | 電子部品用薄膜配線 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001067939A (ja) |
-
1999
- 1999-08-31 JP JP24431299A patent/JP2001067939A/ja active Pending
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