JP2002356733A - 配線形成用材料、配線形成用スパッタリングターゲット、配線薄膜及び電子部品 - Google Patents
配線形成用材料、配線形成用スパッタリングターゲット、配線薄膜及び電子部品Info
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Abstract
テーパー加工が良好に施すことが可能となる配線形成用
材料、配線形成用スパッタリングターゲット、配線薄
膜、さらには信頼性の高い電子部品を提供することを目
的とする。 【解決手段】 本発明の配線形成用材料,スパッタリン
グターゲット及び配線薄膜はクロム,タングステン,コ
バルト,ロジウム,イリジウム,ニッケル,パラジウム
及び白金から選ばれる少なくとも1種の元素を0.1〜
20重量%含有し、残部モリブデン及び不可避不純物よ
りなることを特徴とする。
Description
配線形成用スパッタリングターゲット,配線薄膜及び電
子部品に関する。
i」という)膜を用いて形成された薄膜トランジスタ
(以下「TFT」という)をスイッチング素子として構
成されたアクティブマトリックス型液晶表示装置が注目
されている。
できるa−Si膜を用いてTFTアレイを構成すること
により、大面積,高精細,高画質かつ安価なパネルディ
スプレイ、すなわちフラット型テレビジョンが実現でき
る可能性があるからである。
イを構成する場合、必然的にアドレス配線の総延長が飛
躍的に増加するので、アドレス配線の有する抵抗分が増
加して、スイッチ素子に与えられるゲートパルスのアド
レス配線の抵抗分に起因する遅延が顕著になり、液晶の
制御が困難になるという問題点がある。
持したままで、このゲートパルスの遅延を回避するため
の1つの手段としては、より低い抵抗率を有する配線材
料を用いて形成されたアドレス配線を備える液晶表示素
子の開発が考えられる。具体的には、現在このアドレス
配線材料として、例えば国際公開WO95/16797
等に記載されているようなタングステンを所定量含有し
たモリブデン合金(Mo−W合金)薄膜が使用されてい
る。
抵抗率のみではなく、これに加えて、アドレス配線上に
形成する層間絶縁膜のステップカバレッジを良好にして
層間絶縁膜上に形成される配線とこのアドレス配線との
絶縁性を高めることの必要性から、テーパ加工が良好に
施せる性質を有することも要求される。近年の更なる大
型化の要求に伴い、上記低抵抗化さらにはテーパー加工
への要求もさらに厳しくなっている。
ば配線膜を四フッ化炭素(CF4)及び酸素(O2)の
混合ガスでのエッチング、すなわちドライエッチングに
よって形成することが検討されており、このドライエッ
チングにおいてもテーパー加工が良好に施せることが可
能であることが要求されている。
スプレイの高精細化に伴う配線および配線間隔の狭小
化、あるいは配線幅を細くして開口率を向上するという
要求においても同様の要求がなされている。
ば、アクティブマトリックス型液晶表示装置の表示領域
を大面積化、さらにはディスプレイの高精細化に伴う配
線および配線間隔の狭小化、あるいは配線幅を細くして
開口率を向上するという要求に対応し低抵抗であり、か
つドライエッチングにおいてもテーパー加工が良好に施
せることが可能である配線形成用材料、配線形成用ター
ゲット、配線薄膜、及び電子部品を提供することを目的
とする。
について液晶表示装置に適用する場合の配線材料として
種々の金属,合金について系統的に実験,検討を重ねた
結果、本発明のようにモリブデン(Mo)にクロム(C
r),タングステン(W),コバルト(Co),ロジウ
ム(Rh),イリジウム(Ir),ニッケル(Ni),
パラジウム(Pd)及び白金(Pt)から選ばれる少な
くとも1種の元素を所定量含有させることにより低抵抗
で、かつドライエッチングにおいてもテーパー加工が良
好に施すことが可能であることを見出し、本発明に至っ
たのである。
用材料は、Cr,W,Co,Rh,Ir,Ni,Pd及
びPtから選ばれる少なくとも1種の元素を0.1〜2
0重量%含有し、残部モリブデン及び不可避不純物より
なることを特徴とする。
用スパッタリングターゲットは、Cr,W,Co,R
h,Ir,Ni,Pd及びPtから選ばれる少なくとも
1種の元素を0.1〜20重量%含有し、残部モリブデ
ン及び不可避不純物よりなることを特徴とする。
は、、Cr,W,Co,Rh,Ir,Ni,Pd及びP
tから選ばれる少なくとも1種の元素を0.1〜20重
量%含有し、残部モリブデン及び不可避不純物よりなる
ことを特徴とする。
本発明の第3の発明である配線薄膜を有することを特徴
とする。
ドライエッチングにおいてもテーパー加工が良好に施す
ことが可能となる。
る。
形成用スパッタリングターゲット及び配線薄膜に使用さ
れる、Moに含有されるCr,W,Co,Rh,Ir,
Ni,Pd及びPtから選ばれる少なくとも1種の元素
は、低抵抗化及びドライエッチングにおけるテーパー加
工性を良好にするために添加されるものである。これら
の元素は、ドライエッチングで使用されるCF4のフッ
素(F)と蒸気圧が比較的高いフッ化物を形成し、その
フッ化物がテーパー加工に対して良好に作用するのであ
る。これらの元素は、あまり少ないとテーパー加工性の
改善に対する効果が小さく、逆にあまり多いと、テーパ
ー角度が大きくなる傾向となり、例えばテーパー部にお
いて配線膜上に形成される絶縁膜との密着性が低下し空
隙を生じる場合があるため、それらの元素の含有量を
0.1〜20重量%とした。これらの元素の好ましい量
は0.1〜15重量%であり、さらに好ましくは0.1
〜10重量%である。
導結合プラズマ発光分光装置により測定することが可能
である。
グターゲットにおいては、上記組成と共に、相対密度9
8%以上であり、かつ酸素含有量が100ppm以下で
あることが好ましい。これは、まず相対密度があまり低
いと、スパッタリング時にパーティクル(ダスト)の発
生が増加、あるいは異常放電の原因となり得るため、上
記値以上が好ましい。この密度のより好ましい範囲は9
9%以上であり、さらに好ましくは99.5%以上であ
る。
膜中に取り込まれる酸素量が増加し、膜抵抗が上昇する
ため、上記値以下が好ましい。この酸素含有量のより好
ましい範囲は50ppm以下であり、さらに好ましくは
20ppm以下である。
ゲットの相対密度は、常法のアルキメデス法により測定
される。
グターゲットにおいては、上記酸素含有量のバラツキが
30%以下であることが好ましい。
の酸素含有量が表面の部位により異なっていると(バラ
ツキが大きいと)、そのスパッタリングターゲットによ
り得られたす配線薄膜の面内均一性にばらつきを生じる
ためであり、配線薄膜の面内均一性を向上するために
は、バラツキを上記範囲内にすることが好ましい。この
酸素含有量のバラツキのより好ましい範囲は25%以下
であり、さらに好ましくは20%以下である。
は、以下に示す方法により測定された値を示すものとす
る。すなわち、図1に示す様に、例えば円盤状のターゲ
ットの中心部(位置1)と、中心部を通り円周を均等に
分割した4本の直線状の中心から外周部に向かって90
%の距離の位置(位置2〜9)及び中心から50%の距
離の位置(位置10〜17)とから、それぞれ長さ15
mm、幅15mm、の試験片を採取する。これら17点
の試験片の酸素含有量をそれぞれ不活性ガス融解・赤外
線吸収装置(LECO社製)により測定し、これらの平均値
を本発明の酸素含有量とする。
酸素含有量のバラツキは、上記した17点の試験片から
求めた結晶面の最大値および最小値から、{(最大値−
最小値)/(最大値+最小値)}×100の式に基づい
て求めた値を示すものとする。
る不純物として鉄(Fe)20ppm以下,アルミニウ
ム(Al)10ppm以下,銅(Cu)20ppm以下
及び炭素(C)30ppm以下含有することは構わな
い。
より、例えば、この材料及びスパッタリングターゲット
を用いて形成した液晶表示装置のアドレス配線はゲート
パルスに対して低い抵抗分として作用する。そのため、
このアドレス配線を伝わるゲートパルスはアドレス配線
の配線抵抗に起因する遅延作用を受けないので、液晶を
駆動するための所定のスイッチング素子には遅延のない
ゲートパルスが得られる。
混合ガスでのエッチング、すなわちドライエッチングに
よってテーパー加工が良好に施すことが可能であり、良
好な特性を有する配線薄膜が得られる。したがって、表
示領域を大面積化した場合においても、信頼性のある液
晶表示装置等の電子部品を実現することが可能となる。
は、前記液晶表示装置に限らず、表面弾性波素子(SA
W)等、本発明で意図する特性が要求される配線薄膜を
有する各種電子部品に適用することが可能である。
成用形成用スパッタリングターゲットの製造方法の一例
を説明する。
ボールミル中にて混合し、均一な混合粉末を得る。この
際、ボールミルの内壁および/または使用するボールの
材質をMoあるいはWとすることにより、ターゲット中
に混入する不純物の混入を低減することが可能となる。
充填して真空ホットプレスを用いて加熱温度1700℃
以上,面圧200kgf/cm2(19.6MPa)以
上、好ましくは加熱温度1800℃以上,面圧300k
gf/cm2以上の条件で焼結させ任意の組成の焼結体
を得る。さらに、得られた焼結体の密度を向上するため
に、得られた焼結体を加熱温度1500℃以上,圧力1
500kgf/cm2(147MPa)以上、好ましく
は加熱温度1800℃以上,圧力1800kgf/cm
2(177MPa)以上の条件で5時間以上のHIP処
理を行うことが好ましい。
の目的など必要により鍛造あるいは圧延などの熱間加工
を施し、研削などの機械加工を施して、所定形状のスパ
ッタリングターゲットとする。
有元素を含有するMo焼結体を粉末冶金法により得た
後、電子線溶解などの溶解法を用いてインゴットを製造
し、その後必要により鍛造あるいは圧延などの熱間加工
を施し、研削などの機械加工を施して、所定形状のスパ
ッタリングターゲットとする。
ターゲットは一体で製造することが薄膜形成時のダスト
などのパーティクルの発生を防止する上で好ましいもの
であるが、ターゲットの大型化の目的で複数の同一組成
のターゲットを組み合わせて使用しても良い。この場
合、複数の組み合わされるターゲットはバッキングプレ
ートなどへのろう付けにより固定されるが、ターゲット
同志の接合部、特にエッジ部からのパーティクルの発生
を防止するためにその接合部は拡散接合されることが好
ましい。この拡散接合の方法としては、直接接合する方
法、接合部にMo等を介在させ接合する方法、あるいは
接合部にMo等のメッキ層を介在させ接合する方法な
ど、種々の方法が採用される。
と、平均粒径40μmのIr粉末を、重量%で、0,
0.1,10,15,20,30,50,70となるよ
うに配合した後、内壁がMoにて被覆されたボールミル
に投入し、Mo製のボールを用いて50時間混合し、均
一な混合粉末を得た。得られた混合粉末をカーボンモー
ルドに充填し、真空ホットプレス(HP)により加熱温
度1200℃で8時間,面圧200kgf/cm2(1
9.6MPa)の条件で仮焼結を行い相対密度70%の
仮焼結体を得た後、さらに水素還元雰囲気中で加熱温度
1800℃で8時間の条件で本焼結を行い、さらに得ら
れた焼結体をタンタル(Ta)製の金属缶内に配置し、
加熱温度1800℃,面圧1800kgf/cm2(1
77MPa)の条件で熱間静水圧プレス(HIP)する
ことにより相対密度99%の焼結体を得た。この後、得
られた焼結体を切削加工、研削の機械加工を施し、縦1
27mm,横635mm,厚さ10mmの各種組成を有
するスパッタリングターゲットを得た。
素銅製バッキングプレートにインジウム(In)系ろう
材によりボンディングし、スパッタリング装置横方向に
2個並置して取り付け、ガラス基板上(縦300mm,
横400mm)に、ターゲットとガラス基板間距離を7
0mmとし、ガラス基板加熱後、DC電源にて入力Po
wer 1kW、Ar圧力0.5Paの条件でスパッタ
リングを行い厚さ0.1μmのMo−Ir合金薄膜を得
た。
チングに対するテーパー加工性を測定するため、CH4
及びO2の混合ガスでテーパー加工を施し、テーパー加
工部のテーパー角度をFE−SEM写真から目視により
測定した。得られた結果を表1に示す。
タリングターゲットにより得られた配線薄膜(本発明の
配線薄膜)は、ドライエッチングによるテーパー加工性
も優れている。
重量%のスパッタリングターゲットを無酸素銅製バッキ
ングプレートにIn系ろう材によりボンディングし、ス
パッタリング装置に取り付け、ガラス基板上(縦300
mm,横400mm)に、ターゲットとガラス基板間距
離を70mmとし、ガラス基板加熱後、DC電源にて入
力Power 1kW、Ar圧力0.5Paの条件でス
パッタリングを行い厚さ0.1μmのMo−Ir合金薄
膜を得た。
含有量を不活性ガス融解・赤外線吸収装置により測定
し、そのバラツキを求めた。その結果を表2に示す。
以上のパーティクル数をパーティクルカウンター装置に
て測定した。測定結果は、15枚の基板を測定した平均
値とした。その結果を併せて表2に示す。
末と、平均粒径40μmのIr粉末を、10重量%とな
るように配合した後、内壁がMoにて被覆されたボール
ミルに投入し、Mo製のボールを用いて50時間混合
し、均一な混合粉末を得た。得られた混合粉末をカーボ
ンモールドに充填し、真空ホットプレス(HP)により
加熱温度1200℃で8時間,面圧200kgf/cm
2(19.6MPa)の条件で焼結を行い、相対密度8
5%の焼結体を得た。この後、得られた焼結体を切削加
工、研削の機械加工を施し、縦127mm,横635m
m,厚さ10mmの各種組成を有するスパッタリングタ
ーゲットを得た。
末と、平均粒径40μmのIr粉末を、10重量%とな
るように配合した後、内壁がMoにて被覆されたボール
ミルに投入し、Mo製のボールを用いて50時間混合
し、均一な混合粉末を得た。得られた混合粉末をカーボ
ンモールドに充填し、真空ホットプレス(HP)により
加熱温度1050℃で8時間,面圧200kgf/cm
2(19.6MPa)の条件で仮焼結を行い相対密度7
0%の仮焼結体を得た後、さらに水素還元雰囲気中で加
熱温度1800℃,面圧1800kgf/cm2(17
7MPa)の条件で本焼結を行い相対密度90%の焼結
体を得た。この後、得られた焼結体を切削加工、研削の
機械加工を施し、縦127mm,横635mm,厚さ1
0mmの各種組成を有するスパッタリングターゲットを
得た。
末と、平均粒径40μmのIr粉末を、10重量%とな
るように配合した後、内壁がMoにて被覆されたボール
ミルに投入し、Mo製のボールを用いて50時間混合
し、均一な混合粉末を得た。得られた混合粉末をカーボ
ンモールドに充填し、真空ホットプレス(HP)により
加熱温度1200℃で8時間,面圧200kgf/cm
2(19.6MPa)の条件で焼結を行い相対密度85
%の焼結体を得た後、さらに得られた焼結体をTa製の
金属缶内に配置し、加熱温度1800℃,面圧1800
kgf/cm2(177MPa)の条件で熱間静水圧プ
レス(HIP)することにより相対密度98%の焼結体
を得た。この後、得られた焼結体を切削加工、研削の機
械加工を施し、縦127mm,横635mm,厚さ10
mmの各種組成を有するスパッタリングターゲットを得
た。
ターゲットについて実施例2と同様に酸素量及びそのば
らつきを測定すると共に、同様の条件でスパッタリング
を行い、得られたMo−Ir薄膜中の1μm以上のパー
ティクル数をパーティクルカウンター装置にて測定し
た。得られた結果を併せて表2に示す。また、実施例1
と同条件でドライエッチングを行いテーパー加工性につ
いても評価し、併せて表2に示す。
定する相対密度、酸素量及びそのバラツキを有するスパ
ッタリングターゲットは、テーパー加工性が良好であ
り、かつパーティクルの発生を低減することができる。
層の厚みや成膜方法は適宜変更して実施することが可能
である。その場合であっても本実施例と同様の効果が得
られる。
ーゲットを用いて形成された配線薄膜を用いて液晶表示
装置を製造した結果、信頼性の高い液晶表示装置を製造
することができた。
成するために本発明の材料,スパッタリングターゲット
を使用する、あるいは本発明の配線薄膜を用いているも
のであればすべてに適用される。
ングにおいてもテーパー加工が良好に施すことが可能と
なる配線形成用材料、配線形成用スパッタリングターゲ
ット、配線薄膜、さらには信頼性の高い電子部品を得る
ことが可能となる。
バラツキを測定する際の試験片の採取箇所を示す概略図
である。
Claims (7)
- 【請求項1】 クロム,タングステン,コバルト,ロジ
ウム,イリジウム,ニッケル,パラジウム及び白金から
選ばれる少なくとも1種の元素を0.1〜20重量%含
有し、残部モリブデン及び不可避不純物よりなることを
特徴とする配線形成用材料。 - 【請求項2】 クロム,タングステン,コバルト,ロジ
ウム,イリジウム,ニッケル,パラジウム及び白金から
選ばれる少なくとも1種の元素を0.1〜20重量%含
有し、残部モリブデン及び不可避不純物よりなることを
特徴とする配線形成用スパッタリングターゲット。 - 【請求項3】 相対密度が98%以上であり、かつ酸素
含有量が100ppm以下であることを特徴とする請求
項2記載の配線形成用スパッタリングターゲット。 - 【請求項4】 酸素含有量のバラツキが30%以内であ
ることを特徴とする請求項3記載の配線形成用スパッタ
リングターゲット。 - 【請求項5】 クロム,タングステン,コバルト,ロジ
ウム,イリジウム,ニッケル,パラジウム及び白金から
選ばれる少なくとも1種の元素を0.1〜20重量%含
有し、残部モリブデン及び不可避不純物よりなることを
特徴とする配線薄膜。 - 【請求項6】 請求項5記載の配線薄膜を有することを
特徴とする電子部品。 - 【請求項7】 電子部品は液晶表示装置であることを特
徴とする請求項5記載の電子部品。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2001163577A JP4905618B2 (ja) | 2001-05-31 | 2001-05-31 | 配線形成用材料、配線形成用スパッタリングターゲット、配線薄膜及び電子部品 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2001163577A JP4905618B2 (ja) | 2001-05-31 | 2001-05-31 | 配線形成用材料、配線形成用スパッタリングターゲット、配線薄膜及び電子部品 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002356733A true JP2002356733A (ja) | 2002-12-13 |
JP4905618B2 JP4905618B2 (ja) | 2012-03-28 |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001163577A Expired - Lifetime JP4905618B2 (ja) | 2001-05-31 | 2001-05-31 | 配線形成用材料、配線形成用スパッタリングターゲット、配線薄膜及び電子部品 |
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JP (1) | JP4905618B2 (ja) |
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