JP2002190212A - 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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Abstract
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】 基板上に形成した金属膜からなる薄膜配
線においてその組成が、Moを主体とする合金からなり
VとNbから選ばれるの1種または2種以上を含有する
電子部品用薄膜配線。またその構造が体心立方晶の結晶
構造を有し、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)/(20
0)が4以下である電子部品用薄膜配線である。
Description
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電子部品用薄膜配線に関する
ものである。
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。現在、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
いられる配線では比抵抗を30μΩcm以下にすること
が要求されている。
a合金膜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。また、純Ti膜やTi合金膜では六
方最密構造(hcp)を有しており、50μΩcmと高
い抵抗値しか得られない。さらに、純Cr膜やCr合金
膜は30μΩcm以下の比抵抗を得られるが、配線膜や
電極膜とする場合にエッチングを行うとそのエッチング
液中に有害なCrイオンが生成することが問題となって
いる。
およびTa合金膜、純TiおよびTi合金膜以外では、
純Mo膜,純W膜,純Al膜およびAl合金膜について
の検討もされている。しかし、純Mo膜、純W膜では比
抵抗は低いが耐食性に問題があることが知られている。
また、純Al膜およびAl合金膜では、上述の高融点金
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−
301822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M
o−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。
なMo−Cr合金膜では、エッチング時に有害なCr化
合物が発生するという問題がある。また、WO95/1
6797のようなMo−W合金膜では、低抵抗な膜が得
にくく、また、エッチング時に残さやむらが発生しやす
い問題がある。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、より低抵抗な電子部品用薄膜配線
を提供することを目的とする。
膜、特に低抵抗なMoに種々添加元素を加えたMo合金
膜を検討し、その中でも、NbやVを含有する合金膜
は、有害なCrを含有せず、低抵抗で高い耐食性を有す
ることを見出した。
成した薄膜配線において、前記金属膜はMoを主体とし
て、さらにV,Nbから選ばれるの1種以上を含有する
合金からなる電子部品用薄膜配線である。
体心立方晶の結晶構造を有し、X線回折強度比(11
0)/(200)が4以下であることが好ましい。さら
に望ましくは前記回折強度の比は2以下が良い。また、
本発明の電子部品用薄膜配線は、上記のような組成、組
織とすることで、比抵抗を30μΩcm以下とすること
ができる。
も重要とするところは、Moを主体とし、V,Nbの1
種以上を含むとしたことである。本発明でMoを主体と
した理由は、耐食性や低抵抗性を実用上兼ね備えた元素
であり、さらにCrに比較し、エッチング等によるプロ
セス上で発生する生成物が有毒でない等、今後の地球環
境等に配慮した電子部品用薄膜配線に最も適した元素で
あるためである。通常、電子部品用薄膜配線を形成させ
る元素としては、Cr、Mo、Wが考えられる。しか
し、Crは耐食性やエッチング等のプロセスの安定性等
で優れた元素であるが、上述したようにエッチング液中
に有毒な六価Crが生成する。また、Wは、低抵抗が得
にくいのと、基板への密着性が低いといった問題が提起
されている。
W、V、Nb、Ta等が考えられる。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。しかし、Crを加えた場合、エッチング時に
有毒なCr化合物が発生し、また、W、Taではエッチ
ング時に残さやむらが生じやすい。このため、本発明で
Moに添加する元素はV、Nbとした。これらの元素を
1種以上含む合金膜とすることで、低抵抗で高い耐食性
を有し、エッチング残さが生じにくいMo合金膜とな
る。V、Nbから選ばれる1種以上の元素の添加量は3
〜50原子%が望ましい。5原子%以下では耐食性向上
の効果が低く、50原子%を超えると抵抗値が増加して
しまうためである。上述のVやNbを添加しても大きく
抵抗値が増加しない理由は定かではないが、2元系金属
に平衡相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。
心立方晶の結晶構造を有し、X線回折強度比(110)
/(200)が4以下となっていることが好ましい。こ
のような結晶構造、X線回折強度比とすることにより、
低い比抵抗を安定して得ることが可能となる。通常、薄
膜形成においては結晶の最密面で成長することが知られ
ており、Cr、Mo等の立方晶の場合(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、低抵抗な膜では(20
0)の回折線が強くなっていることを見いだした。つま
り、(200)の回折線を強くすれば、より低抵抗な薄
膜配線とすることができるのである。
(200)のX線回折での強度比である(110)/
(200)としては4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。この理由は不詳ではあ
るが、(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。本発明によれば、上述した
ように、MoにV、Nb添加したMo合金膜とし、さら
にその膜の結晶構造を制御することで、電子部品用薄膜
配線において、信号遅延を起こし、性能低下に影響を及
ぼす比抵抗を30μΩcm以下、さらに好ましくは20
μΩcm以下の薄膜金属配線を得ることが可能となる。
このような本発明の薄膜は、組成調整したターゲットを
スパッタリングして得ることができる。
工程およびその膜の測定方法を示す。まず、150℃に
加熱したガラス基板上に表1に示す組成の膜をDCマグ
ネトロンスパッタ法で200nm形成した。形成したス
パッタリング薄膜の比抵抗を4端子法で測定し、リン酸
と塩酸を含有したエッチング液を用いてエッチングした
際の残さの有無を確認した。その結果を表1に示す。
Nb、Taを添加したMo合金膜は比抵抗の増加は少な
いが、Ti、Zrを添加した場合は大幅に比抵抗が増大
していることがわかる。エッチング残さは、W、Ta、
Tiを添加したMo合金膜で発生した。Nbも添加量が
50原子%を超えると残さが発生するが、Moが主体の
Mo合金では残さはほとんど発生しなかった。以上のよ
うに、MoにV,Nb、Crを添加したMo合金膜で低
抵抗と良好なエッチング性を有したMo合金膜が得られ
ることがわかる。しかし、Crを添加した場合、エッチ
ング液中に有毒な六価クロム化合物が生成することが確
認され、その廃液処理方法が問題となった。
種の添加元素を加えた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
化させたスパッタリング薄膜を形成した。得られた膜の
比抵抗を4端子法で測定した。また、X線回折法によ
り、各回折線の強度を測定し、(110)と(200)
との回折強度比を求めて配向比とした。それぞれの結果
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。
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
MoにTi、Zrを添加した場合、比抵抗は大きく増大
してしまうが、V、Nbでは比抵抗の増大は小さい。
を含有させたMo−V、Mo−Nb、Mo−V−Nb合
金膜としたMo合金膜とすることで、低抵抗と高耐食性
と良好なエッチング性を有する電子部品用薄膜配線を得
ることが可能となる。さらに、これらのMo合金膜にお
いて、体心立方晶の結晶構造を有し、X線回折で測定し
た(110)回折強度と(200)回折強度の比(11
0)/(200)を4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可能な電子部品用薄膜配線を
安定に得ることができるものである。
Claims (4)
- 【請求項1】 基板上に金属膜を形成した薄膜配線にお
いて、前記金属膜はMoを主体として、さらにV,Nb
から選ばれる1種以上を含有する合金からなることを特
徴とする電子部品用薄膜配線。 - 【請求項2】 前記電子部品用薄膜配線は、体心立方晶
の結晶構造を有し、X線回折強度比(110)/(20
0)が4以下であ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】 前記電子部品用薄膜配線は、比抵抗が3
0μΩcm以下であることを特徴とする請求項1または
2に記載の電子部品用薄膜配線。 - 【請求項4】 スパッタリング薄膜でなることを特徴と
する請求項1ないし3のいずれかに記載の電子部品用薄
膜配線。
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