JP2001094238A

JP2001094238A - 金属配線の製造方法およびその金属配線を備えた配線基板

Info

Publication number: JP2001094238A
Application number: JP2000138390A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Izumi; 良弘和泉; Yoshimasa Chikama; 義雅近間
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1999-07-16
Filing date: 2000-05-11
Publication date: 2001-04-06
Also published as: US6319741B1; TW464880B; KR100372839B1; KR20010015347A

Abstract

(57)【要約】【課題】低コストで製造できると共に、下地金属膜の
表面における微小な突起の発生を防止でき、その上、膜
厚を薄くすることができる金属配線の製造法およびその
金属配線を備えた配線基板を提供する。【解決手段】絶縁性基板１上に、ＤＣマグネトロンス
パッタ法でＮｉ膜２を形成する。次に、上記Ｎｉ膜２を
所定の形状にパターニングする。そして、そのパターニ
ング形成された配線形状のＮｉ膜１２上に、無電解メッ
キ法により優れた耐食性で低抵抗なＡｕ膜３を形成す
る。さらに、そのＡｕ膜３上に、電解メッキ法で低抵抗
で低コストなＣｕ膜４を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置(Ｌ
ＣＤ)、プラズマ表示装置(ＰＤＰ)、エレクトロクロミ
ック表示装置(ＥＣＤ)、エレクトロルミネッセント表示
装置(ＥＬＤ)等のフラットパネルディスプレイや、セラ
ミック基板を用いたプリント配線基板、その他各種の分
野で用いられる金属配線の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置に代表されるフラットパネ
ルディスプレイは、通常一対の基板の間に液晶,放電ガ
ス等の表示材料を挟んで保持し、この表示材料に電圧を
印加する。このとき、少なくとも一方の基板には、導電
性材料からなる金属配線を配列している。

【０００３】例えば、アクティブマトリクス駆動型ＬＣ
Ｄの場合、表示材料を挟んで保持する一対の基板のうち
の一方の基板(アクティブマトリクス基板)上には、ゲー
ト電極とデータ電極がマトリクス状に配設されると共
に、その交差部毎に薄膜トランジスタ(ＴＦＴ)と画素電
極を配設している。通常、このゲート電極やデータ電極
は、Ｔａ,ＡｌまたはＭｏ等の金属材料で形成されてお
り、蒸着法,スパッタ法およびＣＶＤ(化学気相成長)法
等の乾式成膜技術によって成膜している。

【０００４】ところで、このようなフラットパネルディ
スプレイにおいて、大面積化や高精細化を図ろうとした
場合、駆動周波数が高まると共に、金属配線の抵抗や寄
生容量が増大することから、駆動信号の遅延が大きな問
題となってくる。

【０００５】そこで、この駆動信号の遅延問題を解決す
るために、従来の配線材料であるＡｌ(バルク抵抗率２.
７μΩ・ｃｍ)、α−Ｔａ(バルク抵抗率１３.１μΩ・
ｃｍ)、Ｍｏ(バルク抵抗率５.８μΩ・ｃｍ)の代わり
に、より電気抵抗の低いＣｕ(バルク抵抗率１.７μΩ・
ｃｍ)を配線材料に用いる試みがなされている。そのよ
うな金属配線の製造方法としては、例えば、次の(１),
(２)のようなものがある。

【０００６】(１) 「Low Resistance Copper Address
Line for TFT−LCD」(Japan Display '89 p.498−501)
において、ゲート電極材料にＣｕを用いたＴＦＴ−ＬＣ
Ｄの検討結果が開示されている。この文献によれば、ス
パッタ法で成膜された、低抵抗化を目的とするＣｕ膜
(低抵抗金属膜)は下地ガラス基板との密着性が悪いた
め、Ｃｕ膜と下地ガラス基板の間に、スパッタ法で成膜
したＴａ等の金属膜、いわゆる下地金属膜を介在させる
ことで密着性の向上を図る必要があることが明記されて
いる。

【０００７】(２) 一方、スパッタ法等の乾式成膜技術
を使わずにメッキ成膜技術を用いてＣｕの金属配線を形
成する方法が、特開平２−８３５３３に開示されてい
る。ここでは、下地酸化膜(ＩＴＯ)に対するＣｕ膜(低
抵抗金属膜)の密着性の悪さを解決するために、無電解
メッキで成膜したＮｉ膜(下地金属膜),Ａｕ膜(耐食性金
属膜)をＣｕ膜と下地酸化膜の間に介在させたＣｕ/Ａｕ
/Ｎｉ積層構造の金属配線を採用している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記金
属配線はそれぞれ以下のような問題を抱えている。

【０００９】上記従来例の(１)においては、Ｃｕ/Ｔａ
積層膜を形成するために、Ｃｕ膜とＴａ膜等をスパッタ
法等の乾式成膜技術で形成する場合、Ｃｕ膜とＴａ膜等
に対して個別の乾式成膜プロセス,エッチングプロセス
が必要となるので、プロセス数が増加してコストアップ
につながるという問題がある。

【００１０】上記従来例の(２)においては、Ｃｕ/Ａｕ/
Ｎｉ積層膜を形成するために、メッキ成膜技術を用いて
Ｃｕ膜,Ｎｉ膜およびＡｕ膜を形成する場合、Ｎｉ膜に
は無電解メッキ法を用いる必要がある。というのは、一
般に、ガラス等の絶縁性基板や酸化膜上に金属メッキを
行う場合、Ｐｄ等の触媒を基板上に付着させた後、無電
解メッキにより金属膜を析出させるからである。ところ
が、触媒の凝集、つまり触媒における分散性の悪さ等が
存在すると、触媒の分散性の悪さ等が存在する場所でＮ
ｉ膜の異常成長が発生し、その結果、成膜されたＮｉ膜
の表面に微小な突起が発生するという問題がある。

【００１１】図４は、Ｐｄ触媒を付与したガラス基板１
０１の表面に、無電解メッキで形成されたＮｉ膜１０２
の概略断面図であり、柱状成長したＮｉ膜１０２の一部
が異常成長して、突起部１０３を形成している。図４に
示すような突起不良は、無電解メッキの際に良く見られ
るもので、Ｐｄ触媒の粒径や分散性が影響しているもの
と考えられる。

【００１２】また、通常のメッキ技術において、メッキ
浴の組成、ｐＨ、温度などの違いによっても、得られる
Ｎｉ膜の結晶性や析出状態が変化し、Ｎｉ膜がスカスカ
の状態いわゆる疎状態になってしまう場合がある。この
場合は、上記Ｎｉ膜にピンホールが発生しやすい。この
ような膜質の悪いＮｉ膜を下地に用いると、そのＮｉ膜
上に積層されるＣｕ／Ａｕ膜において、Ｎｉ膜のピンホ
ールの部分に対応した局所的な膜浮き不良、いわゆる
「フクレ」不良が発生しやすい。

【００１３】そのため、上記従来例の(２)では、Ｎｉ膜
のピンホールなどの膜質不良が上層のＣｕ／Ａｕ膜に与
える悪影響を避けるために、Ｎｉ膜を０.４μｍ以上、
Ａｕ膜を０.１μｍ以上、Ｃｕ膜を０.８μｍ以上の厚み
で形成する方法が記載されている。その結果、Ｃｕ／Ａ
ｕ／Ｎｉ積層膜からなる金属配線の総膜厚は、必然的に
１μｍ以上になってしまう。しかし、上記従来例の(２)
では金属配線を液晶表示パネルの周辺端子部に使用する
ことを前提としていたため、金属配線の膜厚の増加は問
題視されていなかった。

【００１４】上記金属配線を液晶表示パネルの周辺端子
部だけでなく、表示エリア内のバスライン(走査線や信
号線)等にも適用する場合、金属配線の膜厚増加は、以
下のような問題を引き起こす。

【００１５】上記金属配線上に、他の金属配線や薄
膜が形成される素子構造の場合、他の金属配線や薄膜
が、金属配線の膜厚に相当する段差、つまり絶縁性基板
と金属配線との段差を覆いきれず、他の金属配線の断線
や薄膜の断切れが発生しやすくなるという問題がある。

【００１６】上記金属配線を液晶表示パネルの表示
エリア内のバスラインとして使用する場合、金属配線の
膜厚に相当する段差、つまり絶縁性基板と金属配線との
段差が大きいことにより、液晶分子の配向乱れが起こる
確率が大きくなるという問題がある。

【００１７】したがって、上記金属配線を幅広い用途に
使用するためには、Ｃｕ／Ａｕ／Ｎｉ積層膜からなる金
属配線の総膜厚はできるだけ薄い方が好ましく、具体的
には０.５μｍ以下に設計することが望まれている。こ
のような金属配線を実現するには下地のＮｉ膜の厚みを
薄くすることが必要不可欠であるため、Ｎｉ膜の膜質向
上が強く求められている。

【００１８】そこで、本発明の目的は、従来例(１)に比
べて乾式成膜プロセスやエッチングプロセスを減らすこ
とによって低コストで製造できると共に、従来例(２)に
比べて下地金属膜の表面における微小な突起の発生を防
止でき、その上、膜厚を薄くすることができる金属配線
の製造法およびその金属配線を備えた配線基板を提供す
ることを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の金属配線の製造方法は、絶縁性基板上に乾
式成膜技術によって第１の金属膜を形成する第１の工程
と、上記第１の金属膜上に、湿式成膜技術によって選択
的に第２の金属膜を形成する第２の工程と、上記第２の
金属膜上に、湿式成膜技術によって選択的に第３の金属
膜を形成する第３の工程とを有することを特徴としてい
る。

【００２０】上記構成の金属配線の製造方法によれば、
乾式成膜プロセスは第１の工程の１回で良い。また、上
記第１の金属膜上に第２の金属膜が選択的に形成され、
さらに、その第２の金属膜上に第３の金属膜が選択的に
形成されるので、パターニングプロセス(エツチングプ
ロセス)は、第１の金属膜に対して１回行うだけで良
く、従来例の(１)で示した金属配線の製造方法よりプロ
セス数が少くなり、コストダウンを図ることができる。

【００２１】また、触媒付与を伴うメッキ成膜技術の代
わりに乾式成膜技術を用いて絶縁性基板上に第１の金属
膜を形成するので、従来例(２)で示した金属配線の製造
方法に比べて、触媒付与を行うメッキ前処理が不要とな
り、第１の金属膜の表面において触媒に起因する微小な
突起の発生を回避することができる。

【００２２】また、上記第１の金属膜を乾式成膜技術で
形成するから、第１の金属膜を薄くしてもピンホールの
発生は皆無にすることができる。その結果、上記第１の
金属膜を薄膜化し、金属配線の総膜厚を薄くすることが
できる。

【００２３】また、一実施形態の金属配線の製造方法
は、上記第２の工程における湿式成膜技術が、電解メッ
キ技術あるいは無電解メッキ技術であることを特徴とし
ている。

【００２４】上記一実施形態の発明の金属配線の製造方
法によれば、上記第２の工程において、電解メッキ技術
あるいは無電解メッキ技術で第２の金属膜を形成するか
ら、第２の金属膜に対してパターンニングプロセスを行
わずに、第２の金属膜を第１の金属膜上のみに形成する
ことができる。

【００２５】また、上記第２の工程における湿式成膜技
術が無電解メッキ技術である場合、絶縁性基板の面積が
大きくなっても、第２の金属膜を均一な厚みで形成する
ことが可能になる。

【００２６】また、一実施形態の発明の金属配線の製造
方法は、上記第２の工程における湿式成膜技術が、置換
メッキ技術であることを特徴としている。

【００２７】上記一実施形態の発明の金属配線の製造方
法によれば、上記第２の工程における湿式成膜技術が置
換メッキ技術であることによって、触媒付与を行うメッ
キ前処理が不要となるので、第２の金属膜の形成時にお
ける作業効率を向上できる。

【００２８】また、一実施形態の発明の金属配線の製造
方法は、上記第３の工程における湿式成膜技術が、電解
メッキ技術あるいは無電解メッキ技術であることを特徴
としている。

【００２９】上記一実施形態の発明の金属配線の製造方
法によれば、上記第３の工程において、電解メッキ技術
あるいは無電解メッキ技術で第３の金属膜を形成するか
ら、第３の金属膜に対してパターンニングプロセスを行
わずに、第３の金属膜を第２の金属膜上のみに形成する
ことができる。

【００３０】また、上記第３の工程における湿式成膜技
術が無電解メッキ技術である場合、絶縁性基板の面積が
大きくなっても、第３の金属膜を均一な厚みで形成する
ことが可能になる。

【００３１】また、一実施形態の発明の金属配線の製造
方法は、上記第３の工程における湿式成膜技術が、無電
解メッキ技術であり、上記第２の金属膜が、上記第３の
金属膜の析出反応に対して触媒作用を有することを特徴
としている。

【００３２】上記一実施形態の発明の金属配線の製造方
法によれば、上記第３の工程において、第３の金属膜を
無電解メッキで形成する。このとき、上記第２の金属膜
が、第３の金属膜の析出反応に対して触媒作用を有して
いることによって、無電解メッキで行われる前処理の触
媒付与が不要となるので、第３の金属膜の形成時におけ
る作業効率を向上できる。

【００３３】また、一実施形態の発明の金属配線の製造
方法は、上記第１の金属膜が、Ｎｉ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｃ
ｒ、Ｔｉ、Ａｌのうちの少なくとも１つを主成分とする
金属膜であることを特徴としている。

【００３４】上記一実施形態の発明の金属配線の製造方
法によれば、上記第１の金属膜が、Ｎｉ、Ｔａ、Ｍｏ、
Ｃｒ、Ｔｉ、Ａｌのうちの少なくとも１つを主成分とす
るので、スパツタ法や蒸着法等の乾式成膜技術を用いて
絶縁性基板上に第１の金属膜を容易に密着性良く形成で
きる。

【００３５】また、―実施形態の発明の金属配線の製造
方法は、上記第２の金属膜が、貴金属を主成分とする金
属膜であることを特徴としている。

【００３６】上記一実施形態の発明の金属配線の製造方
法によれば、上記第２の金属膜が、耐食性の優れた貴金
属を主成分とする金属膜であるから、その貴金属膜であ
る第２の金属膜の表面に酸化膜が形成されにくい。した
がって、上記第２の金属膜と、その第２の金属膜上に形
成される第３の金属膜との間に酸化膜が介在せず、電解
メッキ技術あるいは無電解メッキ技術によって第２の金
属膜上に第３の金属膜を密着性よく形成できる。

【００３７】また、一実施形態の発明の金属配線の製造
方法は、上記第２の金属膜が、Ａｕを主成分とする金属
膜であることを特徴としている。

【００３８】上記一実施形態の発明の金属配線の製造方
法によれば、上記第２の金属膜が低抵抗なＡｕを主成分
とすることによって、第１の金属膜と第２の金属膜とか
らなる積層膜の低抵値が低くなり、その積層膜に電流を
流しやすくなる。したがって、上記第３の工程において
電解メッキ技術を用いる場合、第１の金属膜と第２の金
属膜とからなる積層膜に電流を流すため、その積層膜が
低抵抗であることは有益である。また、Ａｕは高価な貴
金属であるので、第２の金属膜をできるだけ薄くして、
第３の金属膜の材料に安価な材料を用いると、金属配線
をより安価に製造できる。

【００３９】また、一実施形態の発明の金属配線の製造
方法は、上記第３の金属膜が、ＣｕとＡｇとのうちの少
なくとも１つを主成分とする金属膜であることを特徴と
している。

【００４０】上記一実施形態の発明の金属配線の製造方
法によれば、上記第３の金属膜が、バルク抵抗率１.７
μΩ・ｃｍのＣｕと、バルク抵抗率１.６μΩ・ｃｍの
Ａｇとのうちの少なくとも１つを主成分していることに
よって、その第３の金属膜の抵抗率が低くなるので、低
抵抗な金属配線の材料としてＣｕやＡｇは最適である。
また、特にＣｕはエレクトロマイグレーションに対する
寿命が長く、更に安価なので金属配線を製造するコスト
を低減できる点でも優れている。

【００４１】また、一実施形態の発明の金属配線の製造
方法は、上記第３の金属膜上に、湿式成膜技術によって
キャップ膜を形成する第４の工程を有することを特徴と
している。

【００４２】上記一実施形態の発明の金属配線の製造方
法によれば、上記第３の金属膜上に、湿式成膜技術によ
ってキャップ膜を形成することによって、第３の金属膜
をキャップ膜で覆って、第３の金属膜が大気中に露出す
るの防ぐ。したがって、上記第３の金属膜の酸化を防止
できる。

【００４３】また、一実施形態の発明の金属配線の製造
方法は、上記第４の工程における湿式成膜技術が、電解
メッキ技術あるいは無電解メッキ技術であることを特徴
としている。

【００４４】上記一実施形態の発明の金属配線の製造方
法によれば、上記第４の工程において、電解メッキ技術
あるいは無電解メッキ技術でキャップ膜を形成するか
ら、キャップ膜に対してパターンニングプロセスを行わ
ずに、キャップ膜を第３の金属膜上のみに形成すること
ができる。

【００４５】また、上記第４の工程における湿式成膜技
術が無電解メッキ技術である場合、絶縁性基板の面積が
大きくなっても、キャップ膜を均一な厚みで形成するこ
とが可能になる。

【００４６】本発明の配線基板は、上記金属配線の製造
方法により得られた金属配線を備えたことを特徴として
いる。

【００４７】上記構成の配線基板によれば、上記金属配
線の膜厚を薄くできるので、汎用性を向上させることが
できる。

【００４８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の金属配線の製造方
法およびその金属配線を備えた配線基板の実施の形態に
ついて図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本実
施の形態では、本発明の金属配線の製造方法をアクティ
ブマトリクス駆動型ＬＣＤの金属配線の製造に適用する
場合を想定して説明する。

【００４９】図１は本発明の金属配線の製造方法の実施
の一形態を示す工程図である。

【００５０】(第１の工程)まず、図１(ａ)に示すガラス
等の絶縁性基板１の表面を、アルカリや酸あるいは有機
溶剤を用いて脱脂洗浄を行う。このとき、超音波洗浄を
併用すると効果的に洗浄できる。そして、上記絶縁性基
板１の表面に、乾式成膜技術としてのＤＣ(直流)マグネ
トロンスパッタ法を用いて、下地金属膜(第１の金属膜)
としてのＮｉ膜２を形成する。このＮｉ膜２の厚みは
０.１〜０.２μｍ程度であるが、真空環境における乾式
成膜により得られた膜なので、０.２μｍ以下の厚みの
薄膜であっても、突起不良やピンホールが皆無で、表面
モフォロジーの優れた膜を得ることができる。また、上
記Ｎｉ膜２は、ＤＣマグネトロンスパッタ法で絶縁性基
板１上に容易に形成できる。

【００５１】また、上記ＤＣマグネトロンスパッタ法を
用いる代わりに、ＣＶＤ法や蒸着法等の乾式成膜技術を
用いても絶縁性基板１に対して密着性の良いＮｉ膜２を
容易に形成できる。この乾式成膜技術は、蒸着法,スパ
ッタ法およびＣＶＤ法等のような成膜技術であり、真空
系を用いて行う成膜技術の総称である。

【００５２】また、上記絶縁性基板１上に形成される膜
(下地金属膜)の材料は、Ｎｉに限定される訳ではなく、
絶縁性基板１に対して密着性良く形成できるものであれ
ば良い。ただし、下地金属膜上に置換メッキ法でＡｕ膜
を形成する場合、その下地金属膜の材料はＮｉが望まし
い。また、上記Ｎｉ以外にも、Ｎｉ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｃ
ｒ、Ｔｉ、Ａｌが、絶縁性基板１上に形成される膜の材
料として好ましい。要するに、上記絶縁性基板１上に形
成される膜は、Ｎｉ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ａｌの
うちの少なくとも１つを主成分としていればよい。この
理由は、ＮｉはＡｕの置換特性が優れ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｔ
ｉ、Ｃｒ、ＡｌはＡｕによる置換が可能でありかつ液晶
表示装置の分野で広く使用されておりガラス基板に対す
る良好な密着性を有しているからである。以下、下地金
属膜としてＮｉを用いた例について説明を続ける。

【００５３】なお、この発明における絶縁性基板は、ガ
ラスやセラミック、表面に絶縁層を備えた半導体基板
(または導体基板)等の無機基板等を含む。

【００５４】次に、上記Ｎｉ膜２を所定の配線形状にパ
ターニングすると、図１(ｂ)に示すように、配線形状の
Ｎｉ膜１２になる。このパターニングは、通常のフォト
リソグラフィ技術とエッチング技術により行なう。図示
しないが、具体的には、Ｎｉ膜上にポジ型フォトレジス
トを塗布した後、フォトマスクを用いてフォトレジスト
の露光を行った後、アルカリ現像によりフォトレジスト
のパターニングを行う。その後、市販されているＮｉエ
ッチャント(腐蝕液)でエッチングを行い、不要なＮｉ膜
を除去して、最後にレジスト剥離液を用いてレジストを
除去すると、図１(ｂ)の配線形状のＮｉ膜１２が完成す
る。

【００５５】(第２の工程)次に、図１(ｃ)に示すよう
に、上記第１の工程で得られた配線形状のＮｉ膜１２の
表面に、無電解選択メッキ技術としての無電解メッキ法
を用いて、耐食性金属膜(第２の金属膜)としてのＡｕ膜
３を０.０１〜０.１μｍ、好ましくは０.０２〜０.０５
μｍの厚みで形成する。

【００５６】このように、Ｎｉ膜１２をＡｕ膜３が覆っ
ているので、Ｎｉ膜１２が大気中に露出せず、Ｎｉ膜１
２の表面酸化を防止できる。また、上記Ａｕ膜３は、耐
食性に優れているので、表面が酸化しにくい。このＡｕ
膜３を無電解選択メッキ法で形成しているので、Ａｕ膜
３における膜厚の均一性が優れている。

【００５７】また、本発明の場合、下地のＮｉ膜１２が
上述のように乾式成膜技術によって得られた膜なので、
メッキなどの湿式成膜技術によって得られたＮｉ膜に比
べると表面モフオロジーが優れており、耐食性金属膜と
してのＡｕ膜３の厚みが０.１μｍ以下の厚みでも完全
にＮｉ膜１２の表面を覆うことが可能になる。

【００５８】上記無電解メッキ法は、置換メッキ法,還
元メッキ法および熱分解メッキ法等を範囲に含むが、触
媒付与が要らない点と、配線形状のＮｉ膜１２に対する
密着性が優れる点と、そのＮｉ膜１２が存在する部分に
選択メッキが可能な点とを考慮して、置換メッキ法を用
いてＡｕ膜３を形成するのが望ましい。その置換メッキ
法を用いた場合、Ａｕ膜３の形成するための触媒付与が
いらないので、作業効率を向上させることができる。な
お、作業環境面から用いる無電解置換メッキ液として
は、シアン系メッキ液よりも中性ノーシアン系メッキ液
の方が好ましい。

【００５９】また、上記配線形状のＮｉ膜１２の表面
に、無電解選択メッキ技術としての無電解メッキでＡｕ
膜１２を形成したが、電解メッキ技術としての電解メッ
キ法を用いて、配線形状のＮｉ膜の表面にＡｕ膜を形成
してもよい。

【００６０】また、上記耐食性金属膜の材料は、Ａｕだ
けに限定されず、貴金属であればよい。

【００６１】(第３の工程)次に、図１(ｄ)に示すよう
に、上記Ａｕ膜３とＮｉ膜１２の積層膜上に、電解メッ
キ技術としての電解メッキ法を用いて、低抵抗金属膜
(第３の金属膜)としてのＣｕ膜４を０.１〜０.５μｍの
厚みで形成する。このとき、上記Ａｕ膜３とＮｉ膜１２
からなる積層膜に所定の電流を流すことによって、その
Ａｕ膜３の表面にＣｕを析出させて、Ａｕ膜３上にＣｕ
膜４を形成する。上記積層膜はＡｕ膜３を含んでいるの
で、積層膜の抵抗値が低く、その積層膜に電流を流しや
すい。したがって、Ａｕ膜３上にＣｕ膜４を形成するた
めの電解メッキ法を容易に行うことができる。なお、上
記Ｃｕ膜４の厚みを０.１〜０.５μｍに設定することに
より、金属配線の十分な低抵抗化が可能になる。

【００６２】また、上記Ａｕ膜３とＮｉ膜１２の積層膜
に流す電流の通電時間を調節することにより、Ｃｕ膜４
の膜厚を任意に設定できるので、必要とされる金属配線
のシート抵抗が得られるような膜厚のＣｕ膜４を形成で
きる。

【００６３】また、上記Ｃｕ膜４の下地がＡｕ膜３なの
で、Ａｕ膜３に対してＣｕ膜４の密着性が良好である。
また、Ｃｕは安価なので、製造コストを低減できる。な
お、上記電解メッキ法により成膜される金属膜の材料と
しては、銅,ニッケル,スズ,金,銀,クロム,パラジウム,
ロジウムおよびスズ一鉛等が使用可能である。

【００６４】また、本工程では、電解メッキ法を用いて
Ａｕ膜３上にＣｕ膜４を形成したが、下地のＡｕ膜３を
触媒とした無電解メッキ法を用いてＡｕ膜３上のみに選
択的にＣｕ膜４を形成してもよい。この場合、電解メッ
キ法より無電解メッキ法の方が膜厚の均一性が優れたＣ
ｕ膜を形成できるので、大面積基板に金属配線を形成す
る時は有利である。また、アクティブマトリクス駆動型
ＬＣＤ向けの金属配線の場合は、材料コスト,抵抗の観
点から、ＣｕやＡｇが低抵抗金属膜の材料に最適であ
る。

【００６５】また、ＣｕやＡｇは、一般にドライエッチ
ングか困難であり、ウエットエッチングの精密制御も困
難なことから、高精細なパターニングは困難であった。
しかし、下地のＡｕ／Ｎｉ膜パターン上に選択的にＣｕ
やＡｇを成膜することによって、下地のＡｕ／Ｎｉ膜パ
ターンを高精細すると、ＣｕやＡｇの高精細なパターン
を容易に形成することが可能になる。

【００６６】このように、上記第１〜３の工程におい
て、スパッタ法等の乾式成膜プロセスやエッチングプロ
セスは第１の工程の１回だけである。したがって、Ｃｕ
膜,Ｔａ膜等に対してそれぞれにスパッタ法等の乾式成
膜プロセス,エッチングプロセスを必要とする従来例
(１)よりも、プロセスが簡略化するので、低コストで製
造できる。

【００６７】また、触媒付与を伴う従来例(２)のメッキ
成膜技術の代わりに乾式成膜技術を用いて、絶縁性基板
１上にＮｉ膜２を形成するので、触媒付与を行うメッキ
前処理が不要となり、Ｎｉ膜２の表面において触媒に起
因する微小な突起の発生を防止できる。

【００６８】また、Ｎｉ膜２やＡｕ膜３の厚みを従来例
（２）のように厚くしなくても、Ｃｕ膜４のフクレ不良
の発生が防がれる。したがって、金属配線(Ｎｉ/Ａｕ/
Ｃｕ積層膜)の総厚みを従来例(２)より薄くすることが
容易になる。

【００６９】また、上記第１〜３の工程を行うことで得
られた金属配線(Ｎｉ/Ａｕ/Ｃｕ積層膜)の表面に、電解
メッキ技術あるいは無電解選択メッキ技術を用いてキャ
ップ膜を形成する第４の工程を行うことも可能である。
例えば、図２に示すように、金属配線の表面にキャップ
膜７を形成すると、このキャップ膜７は金属配線の保護
膜となる。このキャップ膜７は、Ｃｕ膜４上に積層され
たＮｉ膜５と、このＮｉ膜５上に積層されたＡｕ６膜と
からなる。このキャップ膜７の形成方法は、例えば、図
１(ｄ)に示す金属配線(Ｎｉ/Ａｕ/Ｃｕ積層膜)が表面に
形成された基板を、必要に応じて触媒付与処理を行った
後、無電解メッキ液に浸漬する。そうすると、金属配線
(Ｃｕ４膜)上のみに選択的にＮｉ膜５が積層する。そし
て、例えば、上記第２の工程と同様の方法を用いて、Ｎ
ｉ膜５上にＡｕ膜６を形成する。このように、金属配線
(Ｃｕ膜４)上にキャップ膜７を形成することによって、
Ｃｕ膜４(低抵抗金属膜)が直接大気に触れないので、Ｃ
ｕ膜４の酸化を防止できる。

【００７０】なお、上記第４の工程は、低抵抗金属膜と
してＣｕ膜を用いた場合に特に有効となる。なぜなら、
酸化しやすいために膜内部まで完全に酸化してしまうＣ
ｕ膜４に対して、上記キャップ膜７(Ｎｉ膜,Ａｕ膜)は
酸素遮断膜の役割を果たすことができるからである。ま
た、上記低抵抗金属膜としてＣｕ膜を用いても、Ｃｕ膜
を成膜後、直ちにＣｕ膜の表面を有機膜でコートした
り、Ｃｕ膜を成膜後、デバイスの構造上の理由で直ちに
表面をＳｉＮｘ等の非酸化物で金属膜を覆ってしまった
りするような場合は、キャップ膜が無くてもＣｕ膜の酸
化を防ぐことができる。

【００７１】また、上記第４の工程では、キャップ膜の
材料としてＮｉ,Ａｕを使用したが、銀,クロム等を使用
してもよい。

【００７２】図３は本発明の金属配線の製造方法で形成
された金属配線を有するアクティブマトリクス基板の断
面図を示す。図３に示すように、ガラス基板３１上に、
ゲート配線３２とゲート電極３３が形成されている。上
記ゲート配線３２,ゲート電極３３は、厚み０.１７μｍ
で成膜された下地金属膜としてのＮｉ膜５１,６１と、
厚み０.０３μｍで成膜された耐食性金属膜としてのＡ
ｕ膜５２,６２と、厚み０.３μｍで成膜された低抵抗金
属膜としてのＣｕ膜５３,６３とからなる。このゲート
配線３２,ゲート電極３３のシート抵抗は、０.１Ω/□
以下である。また、上記ゲート配線３２,ゲート電極３
３上には、ＳｉＮｘから成るゲート絶縁膜を３４をＣＶ
Ｄ法により形成している。そして、上記ゲート電極３３
上に、ａ-Ｓｉからなるチャネル層３６と、ｎ⁺型のａ-
Ｓｉからなるコンタクト層３７と、Ａｌからなるソース
電極３８,ドレイン電極３９とで構成されたＴＦＴ素子
４１を形成している。このＴＦＴ素子４１を、ＳｉＮｘ
からなる絶縁保護膜４０が覆っている。また、この絶縁
保護膜４０の端部とドレイン電極３９の端部との間に
は、ＩＴＯ(Indium-Tin-Oxide：錫添加酸化インジウム)
からなる画素電極３５の一部が介在している。

【００７３】このようなＴＦＴ素子４１は、スパッタ法
等の乾式成膜技術のみ用いて形成された従来のゲート電
極を有するＴＦＴ素子と略同様の特性を示す事が確認さ
れた。また、このＴＦＴ素子４１がアクティブマトリク
ス駆動型ＬＣＤに適用できることが判った。また、上記
ＴＦＴ素子４１は、逆スタガ構造(ボトムゲート構造)で
あったが、スタガ構造(トップゲート構造)でもよい。さ
らに、ＴＦＴ以外にもＭＩＭ(Metal Insulator Metal:
メタル・インシュレータ・メタル),ＢＴＢ(バックツー
バックダイオード),ダイオードリング,バリスタまたは
プラズマスイッチング等を用いたアクティブマトリクス
基板を表示装置や画像検出器に広く適用することができ
る。また、上記金属配線の構造は、アクティブ素子を備
えない配線基板にも適用することができ、その配線基板
を用いて、パッシブマトリクス型の表示装置を形成する
ことも可能である。

【００７４】また、上記実施形態では、液晶表示装置に
使用されるアクティブマトリクス基板について説明した
が、表示装置はこれに限らず、表示媒体として液晶以外
の光学媒体を採用した表示装置、例えば、・プラズマ表示装置(ＰＤＰ) ・無機または有機のＥＬ表示装置・エレクトロクロミック表示装置・電気泳動表示装置・フィールドエミッション表示装置などの金属配線を必要とするあらゆる表示装置、とりわ
け低抵抗化,大面積化,コストダウン等が要求される表示
装置に広く適用できる。

【００７５】また、この発明の金属配線の製造方法で
は、アクティブマトリクス駆動型やパッシブマトリクス
駆動型のフラットパネルディスプレイ全般や、その他フ
ラットパネル形状をした二次元画像検出器や、その他の
金属配線を具備するあらゆる電子機器に広く適用するこ
とが可能である。

【００７６】

【発明の効果】以上より明らかなように、本発明の金属
配線の製造方法によれば、乾式成膜プロセスは第１の工
程の１回で良い。また、第１の金属膜上に第２の金属膜
が選択的に形成され、さらに、その第２の金属膜上に第
３の金属膜が選択的に形成されるので、パターニングプ
ロセス(エツチングプロセス)は、第１の金属膜に対して
１回行うだけで良く、従来例の(１)で示した金属配線の
製造方法よりプロセス数が少くなり、コストダウンを図
ることができる。

【００７７】また、触媒付与を伴うメッキ成膜技術の代
わりに乾式成膜技術を用いて絶縁性基板上に第１の金属
膜を形成するので、従来例(２)で示した金属配線の製造
方法に比べて、触媒付与を行うメッキ前処理が不要とな
り、第１の金属膜の表面において触媒に起因する微小な
突起の発生を回避することができる。

【００７８】また、上記第１の金属膜を乾式成膜技術で
形成するから、第１の金属膜を薄くしてもピンホールの
発生は皆無にすることができる。その結果、上記第１の
金属膜を薄膜化し、金属配線の総膜厚を薄くすることが
できる。

【００７９】また、一実施形態の金属配線の製造方法に
よれば、第２の工程において、電解メッキ技術あるいは
無電解メッキ技術で第２の金属膜を形成するから、第２
の金属膜に対してパターンニングプロセスを行わずに、
第２の金属膜を第１の金属膜上のみに形成することがで
きる。

【００８０】また、一実施形態の発明の金属配線の製造
方法によれば、上記第２の工程における湿式成膜技術が
置換メッキ技術であるから、触媒付与を行うメッキ前処
理が不要となり、第２の金属膜の形成時における作業効
率を向上できる。

【００８１】また、一実施形態の発明の金属配線の製造
方法によれば、第３の工程において、電解メッキ技術あ
るいは無電解メッキ技術で第３の金属膜を形成するか
ら、第３の金属膜に対してパターンニングプロセスを行
わずに、第３の金属膜を第２の金属膜上のみに形成する
ことができる。

【００８２】また、一実施形態の発明の金属配線の製造
方法によれば、上記第２の金属膜が、第３の金属膜の析
出反応に対して触媒作用を有しているから、第３の工程
において触媒付与が不要となり、第３の金属膜の形成時
における作業効率を向上できる。

【００８３】また、一実施形態の発明の金属配線の製造
方法によれば、上記第１の金属膜が、Ｎｉ、Ｔａ、Ｍ
ｏ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ａｌのうちの少なくとも１つを主成分
とするので、スパツタ法や蒸着法等の乾式成膜技術を用
いて絶縁性基板上に第１の金属膜を容易に密着性良く形
成できる。

【００８４】また、―実施形態の発明の金属配線の製造
方法によれば、上記第２の金属膜が、耐食性の優れた貴
金属を主成分とする金属膜であるから、その貴金属膜で
ある第２の金属膜の表面に酸化膜が形成されにくく、電
解メッキ技術あるいは無電解メッキ技術によって第２の
金属膜上に第３の金属膜を密着性よく形成できる。

【００８５】また、一実施形態の発明の金属配線の製造
方法によれば、上記第２の金属膜が低抵抗なＡｕを主成
分とするから、第１の金属膜と第２の金属膜とからなる
積層膜に電流を流しやすくすることができる。

【００８６】また、一実施形態の発明の金属配線の製造
方法によれば、上記第３の金属膜が、ＣｕとＡｇとのう
ちの少なくとも１つを主成分しているから、その第３の
金属膜の抵抗率が低くなり、低抵抗な金属配線の材料と
してＣｕやＡｇは最適である。

【００８７】また、一実施形態の発明の金属配線の製造
方法によれば、上記第３の金属膜上に、湿式成膜技術に
よってキャップ膜を形成するから、第３の金属膜の酸化
を防止できる。

【００８８】また、一実施形態の発明の金属配線の製造
方法によれば、電解メッキ技術あるいは無電解メッキ技
術でキャップ膜を形成するから、キャップ膜に対してパ
ターンニングプロセスを行わずに、キャップ膜を第３の
金属膜上のみに形成することができる。

【００８９】本発明の配線基板は、上記金属配線の製造
方法により得られた金属配線を備えているから、金属配
線の膜厚を薄くし、汎用性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の金属配線の製造方法の実施の一形態
を示す工程図である。

【図２】表面にキャップ膜が形成された上記金属配線
の概略断面図である。

【図３】本発明の金属配線の製造方法で形成された金
属配線を有するアクティブマトリクス基板の断面図を示
す。

【図４】無電解メッキによりガラス基板上に形成され
たＮｉ膜の概略断面図である。

【符号の説明】

１絶縁性基板２,５１,６１Ｎ
ｉ膜３,５２,６２Ａｕ膜４,５３,６３Ｃ
ｕ膜５Ｎｉ膜６Ａｕ膜７キャップ膜１２配線形状の
Ｎｉ膜

───────────────────────────────────────────────────── 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）Ｈ０１Ｌ 29/786 Ｈ０５Ｋ 3/18 ＪＨ０５Ｋ 3/16 Ｇ 3/18 Ｇ０２Ｆ 1/1343 Ｈ０１Ｌ 21/88 Ｂ // Ｇ０２Ｆ 1/1343 29/78 ６１７Ｊ６１７Ｌ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁性基板上に乾式成膜技術によって第
１の金属膜を形成する第１の工程と、上記第１の金属膜上に、湿式成膜技術によって選択的に
第２の金属膜を形成する第２の工程と、上記第２の金属膜上に、湿式成膜技術によって選択的に
第３の金属膜を形成する第３の工程とを有することを特
徴とする金属配線の製造方法。
【請求項２】請求項１に記載の金属配線の製造方法に
おいて、上記第２の工程における湿式成膜技術が、電解メッキ技
術あるいは無電解メッキ技術であることを特徴とする金
属配線の製造方法。
【請求項３】請求項２に記載の金属配線の製造方法に
おいて、上記第２の工程における湿式成膜技術が、置換メッキ技
術であることを特徴とする金属配線の製造方法。
【請求項４】請求項１乃至３のいずれか１つに記載の
金属配線の製造方法において、上記第３の工程における湿式成膜技術が、電解メッキ技
術あるいは無電解メッキ技術であることを特徴とする金
属配線の製造方法。
【請求項５】請求項４に記載の金属配線の製造方法に
おいて、上記第３の工程における湿式成膜技術が、無電解メッキ
技術であり、上記第２の金属膜が、上記第３の金属膜の析出反応に対
して触媒作用を有することを特徴とする金属配線の製造
方法。
【請求項６】請求項１乃至５のいずれか１つに記載の
金属配線の製造方法において、上記第１の金属膜が、Ｎｉ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｔｉ、
Ａｌのうちの少なくとも１つを主成分とする金属膜であ
ることを特徴とする金属配線の製造方法。
【請求項７】請求項１乃至６のいずれか１つに記載の
金属配線の製造方法において、上記第２の金属膜が、貴金属を主成分とする金属膜であ
ることを特徴とする金属配線の製造方法。
【請求項８】請求項７に記載の金属配線の製造方法に
おいて、上記第２の金属膜が、Ａｕを主成分とする金属膜である
ことを特徴とする金属配線の製造方法。
【請求項９】請求項１乃至８のいずれか１つに記載の
金属配線の製造方法において、上記第３の金属膜が、ＣｕとＡｇとのうちの少なくとも
１つを主成分とする金属膜であることを特徴とする金属
配線の製造方法。
【請求項１０】請求項１乃至９のいずれか１つに記載
の金属配線の製造方法において、上記第３の金属膜上に、湿式成膜技術によってキャップ
膜を形成する第４の工程を有することを特徴とする金属
配線の製造方法。
【請求項１１】請求項１０に記載の金属配線の製造方
法において、上記第４の工程における湿式成膜技術が、電解メッキ技
術あるいは無電解メッキ技術であることを特徴とする金
属配線の製造方法。
【請求項１２】請求項１乃至１１のいずれか１つに記
載の金属配線の製造方法により得られた金属配線を備え
たことを特徴とする配線基板。