JP2004140319A

JP2004140319A - Thin film wiring

Info

Publication number: JP2004140319A
Application number: JP2003099967A
Authority: JP
Inventors: Hideo Murata; 村田　英夫
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 2002-08-19
Filing date: 2003-04-03
Publication date: 2004-05-13
Anticipated expiration: 2023-04-03
Also published as: JP4496518B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a thin-film wiring, wherein Ag and Cu with low electric resistance desired as a wiring material of electronic components are improved in such defects that the adhesion to a substrate, heat resistance, and corrosion resistance are low, and wherein it is provided with low electrical resistance, resistance to heat, and corrosion resistance, and along with the contact properties with respect to a substrate and patterning properties. <P>SOLUTION: The thin-film wiring is made by are laminating a film, having Cu or Ag as a main body and an alloy film having Mo as the main body and V and/or Nb. Further, the thin film wiring is made such that the film having Cu or Ag as the main body is used as an intermediate layer, and upper and lower layers of the intermediate layer are formed with the alloy film containing Mo and V and/or Nb, and these three layers are laminated. The thin film wiring is further adapted such that Ni and/or Cu are/is added to the Mo alloy film. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば液晶ディスプレイ（以下、ＬＣＤという）、プラズマディスプレイパネル（以下、ＰＤＰという）、フィールドエミッションディスプレイ（以下、ＦＥＤという）、エレクトロルミネッセンスディスプレイ（以下、ＥＬＤという）、電子ペーパー等に利用される電気泳動型ディスプレイ等の表示装置（いわゆるフラットパネルディスプレイ、以下、ＦＰＤという）に加え、各種半導体デバイス、薄膜センサー、磁気ヘッド等の薄膜電子部品において、低い電気抵抗と耐食性、耐熱性、密着性を要求される薄膜配線に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ガラス基板上に薄膜デバイスを作製するＬＣＤ、ＰＤＰ、有機ＥＬディスプレイ（以下、ＯＥＬＤという）等などのＦＰＤ、薄膜センサ−、セラミック基板上に素子を形成する磁気ヘッド等に用いる電気配線膜、電極等には、近年、耐食性、耐熱性、基板との密着性に優れる金属であるＡｌ合金膜が用いられている。
【０００３】
Ａｌ合金の中で、特にＡｌ−Ｎｄ合金膜は、耐食性、耐熱性、密着性に優れ、薄膜デバイスを製造する際の加熱により発生するヒロックが少ない。さらに、室温の基板上に成膜した状態での比抵抗は１５μΩｃｍと高いものの、２５０℃以上の加熱処理等を行うことにより５μΩｃｍ程度に低減することが可能なため、優れた特性を兼ね備えた金属膜であることが知られている。しかしながら、Ａｌ合金膜であっても、今後の大型ディスプレイ、携帯機器用ディスプレイ等で要求されるさらなる高精細化、動画に対応した高速応答性の向上を実現する為には十分とは言えない。
【０００４】
液晶ディスプレイにおいては、現在主流のアモルファスシリコンＴＦＴ駆動方式よりも高速応答が可能なポリシリコンＴＦＴ駆動方式を利用した液晶ＴＶ等の開発が進められている。ポリシリコンＴＦＴの製造プロセスではアモルファスシリコンＴＦＴの製造プロセスよりもさらに高いプロセス温度となるために、配線材料にはさらに高い耐熱性が要求される。このため、融点の低いＡｌ合金では十分な耐熱性が確保できない。また、ポリシリコンＴＦＴを駆動素子として用いる自発光の平面表示装置として有機ＥＬディスプレイが注目されている。有機ＥＬディスプレイでは液晶ディスプレイと異なり電流駆動となるためさらに低い電気抵抗の配線が求められている。そのため、Ａｌ合金に替えてさらに低電気抵抗であるＡｇやＣｕの適用が検討されている。
【０００５】
また、特に小型の携帯情報端末においては、耐衝撃性や軽量化のためにガラス基板等に替えて、樹脂基板や樹脂フィルム等を用いた表示装置が要求されている。既述のようにＡｌ合金により低電気抵抗の配線膜を得るには加熱処理が必要であり、樹脂基板や樹脂フィルム等の場合に十分な加熱処理を行えないため、低電気抵抗を得難いという欠点も有している。このため、加熱処理を行わないプロセスにおいてもＡｌ合金より低電気抵抗のＡｇやＣｕの適応が検討されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ＡｇやＣｕはＡｌより融点が高く、低電気抵抗であるために今後の配線材料として有望であるが、表示装置に用いる基板に対する密着性が低く、さらに耐熱性、耐食性が低いという欠点を有する。
例えば、ＡｇをＦＰＤの配線膜として用いた場合、基板（例えばガラスやＳｉウェハ−、樹脂基板、樹脂フィルム、耐食性の高い金属箔、例えばステンレス箔等）に対する膜の密着性が低く、プロセス中に剥がれが生じるという問題を生じる。また、表示装置製造時に基板材質や加熱雰囲気の影響により膜粒子が凝集し、膜表面の平滑性が低下したり、膜の連続性が失われることにより大幅に電気抵抗が増大することがある。また、耐食性が低いことに起因して、基板上に成膜した後、数日大気に放置しただけで変色したり、ディスプレイの製造時に使用する薬液により腐食され、大幅に電気抵抗が上昇したり、膜が剥離する等の問題があった。
【０００７】
上記の問題を解決するために、特開平８−２６０１３５号公報にはＡｇにＣｕを０．１原子％以上添加したＡｇ合金タ−ゲットを用いる方法が、特開平１１−１１９６６４号公報には接着層上にＡｇにＰｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉを添加する合金を用いた反射型表示装置用電極基板が提案されている。また、特開２００１―１９２７５２号公報ではＡｇにＰｄを０．１〜３質量％、Ａｌ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｔｉ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｓｉ等を合計で０．１〜３質量％添加する合金を用いた電子部品用金属材料等が提案されている。
【０００８】
しかし、これらに開示される方法によりＡｇに元素を添加するだけでは、低電気抵抗、密着性、耐食性、耐熱性、パタニング性の全てを満足できる合金膜を得ることは出来ない。具体的には、例えば遷移金属であるＴａ、Ｃｒ、Ｔｉ，Ｎｉ、Ｃｏ等や半金属であるＡｌ、Ｓｉ等の元素を添加した場合、密着性や耐食性を確保するためには、上述の添加量では不十分であり、２原子％を越える添加量を加える必要がある。するとＡｇの持つ低抵抗な特徴が失われてしまう場合が多く、またパタニング性が低下してしまう。また貴金属元素であるＰｄ、Ｐｔ、Ａｕや同族元素であるＣｕを添加した場合は電気抵抗の増加は少ないが耐熱性に問題がある。
【０００９】
また、Ｃｕに対しては希土類元素を０．０２〜１０原子％添加することでエレクトロマイグレ−ションを改善したＣｕ配線膜を形成する方法が特開２００１−１１６１０号公報で提案されている。しかし、ＡｇやＣｕは透明電極パットであるインジュウム錫酸化物（以下、ＩＴＯという）との接触抵抗が大きく実用上直接接続が困難であることが明らかとなっている。
【００１０】
このため、上記のようにＣｕやＡｇに添加元素を加えて膜特性を改善する方法だけでなく、特開２００１−２４２４８３号公報ではＡｇまたはＡｇ合金膜に、Ａｇより溶解反応の標準電極電位の低い金属元素または合金との積層配線とする方法として、例えばＭｏまたはＭｏを主体とするＭｏ−Ｚｒ、Ｍｏ−Ｃｒ、Ｍｏ−Ｈｆ等のＭｏ合金膜で積層することでＩＴＯとの接触抵抗を改善する液晶表示装置用の配線構造が述べられている。
また、ＣｕについてはＪ．Ａｐｐｌｙ．Ｐｈｙｓ．Ｖｏｌ．９０、Ｐ４１１（１．Ｊｕｌｙ　２００１）でＴＦＴ−ＬＣＤのゲ−ト電極として低抵抗なＣｕ膜を用いる場合に、Ｃｕの拡散を抑制し、さらにＣｕを保護するために、ＣｕをＴｉやＴｉＮと積層した構造が述べられている。すなわち、ガラス上にＴｉＮ、Ｔｉ、Ｃｕを積層して、ドライエッチングし、配線状にした後、熱処理することでＣｕの上部、サイド部にＴｉＯｘを形成させる方法が提案されている。
【００１１】
しかし、これらの方法では、電子部品用薄膜配線として広い分野で安定した膜特性を得るために必要な、耐熱性、密着性、耐食性の改善と、配線を形成する際に必要なフォトエッチングによるパタ−ニング性の改善には不十分であった。例えばＡｇに対して、Ｍｏ−Ｚｒ，Ｍｏ−Ｈｆ、Ｍｏ−ＣｒのＭｏ合金膜を積層する場合、ＩＴＯとの接触抵抗は改善できるが、ＭｏにＴｉ、ＺｒやＨｆを添加したＭｏ合金は抵抗値が高くなるとともに、Ｔｉ、Ｚｒ、ＨｆがＡｇに拡散し抵抗値が増加する問題がある。またＣｒを添加した物はウェットエッチングの際に有害な六価クロムが発生する問題がある。また、純Ｍｏでは耐湿性が低く製造プロセス中で変質やＦＰＤ製造後での信頼性に問題がある。さらにＣｕにＴｉＮやＴｉを積層した場合ＦＰＤの大面積にＴｉをＡｒと窒素の混合ガスを用いて反応性スパッタを行うために、大型のＦＰＤ基板上に安定に膜を形成する際の安定性に問題がある。また、Ｔｉは耐食性が高くウェットエッチングでのパタニングが困難となり、高価なドライエッチング手法を用いることとなり、高コストとなる問題がある。
本発明の目的は、低い電気抵抗と耐熱性、耐食性、そして基板への密着性およびパタニング性を兼ね備えた電子部品用薄膜配線を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記の課題を解決するべく、鋭意検討を行った結果、ＣｕまたはＡｇを主成分とする膜と、Ｍｏを主体としてＶおよび／またはＮｂを含有する合金膜を積層した金属配線とすることにより、本来ＡｇまたはＣｕの持つ低い電気抵抗を大きく損なうことなく耐食性を向上し、さらに基板への密着性、パタニング性も改善した電子部品用配線膜を得ることが可能な事を見いだし、本発明に到達した。
【００１３】
すなわち、本発明はＣｕまたはＡｇを主成分とする膜と、Ｍｏを主体としてＶおよび／またはＮｂを含有する合金膜とが積層されている薄膜配線である。
【００１４】
また、ＣｕまたはＡｇを主成分とする膜を中間層として、該中間層の上層と下層をＭｏを主体としてＶおよび／またはＮｂを含有する合金膜で形成する３層で積層されている薄膜配線である。
【００１５】
また、前記のＭｏを主体とする合金は、Ｖおよび／またはＮｂを合計で３〜５０原子％含有する薄膜配線である。
【００１６】
また、前記ＣｕまたはＡｇを主成分とする膜は、遷移金属元素および／または半金属元素を合計で２．０原子％以下含有する合金膜である前記記載の薄膜配線である。
また、前記Ｍｏを主体としてＶおよび／またはＮｂを含有する合金膜に、さらにＮｉおよび／またはＣｕを添加した薄膜配線である。
【００１７】
また、本発明は、表示装置、有機ＥＬディスプレイ、表示装置用ポリシリコンＴＦＴ用の配線膜である上記記載の積層構造を有する薄膜配線である。
また、本発明は、表示装置に用いられるガラス基板またはＳｉウェハー上に形成された上記記載の積層構造を有する薄膜配線である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の特徴は、ＡｇまたはＣｕ自体の低電気抵抗をできる限り維持しながら、ＡｇまたはＣｕの有する欠点である密着性や耐食性、耐熱性を補うのに最適な積層構造およびその合金構成を見いだしたところにある。
【００１９】
通常、Ａｇ膜またはＣｕ膜を作製すると、膜としての電気抵抗は低いが、表示装置（例えば液晶ディスプレイなど）を製造する際のプロセスにおいて種々の問題が発生することは上述の通りである。つまり、加熱による膜成長や凝集等が起こり、膜表面はより凹凸のある形状となったり、ボイドが発生したりする。そして、その加熱雰囲気によっては膜表面が変色し、電気抵抗の増大の原因となる。そこで、本発明ではＣｕまたはＡｇを主成分とする膜と、Ｍｏを主体としてＶおよび／またはＮｂを含有する合金を積層した金属配線とすることにより、本来ＡｇまたはＣｕの持つ低い電気抵抗を維持しつつ、耐食性の向上、さらに基板への密着性、パタニング性を改善することが可能な優れた特性を有する電子部品用薄膜配線やこの薄膜配線を用いた有機ＥＬディスプレイ等の表示装置を得ることができる。
なお、本発明におけるＣｕまたはＡｇを主成分とする膜には、不可避的不純物を含む純度９９．９％以上の純Ｃｕまたは純Ａｇ膜が含まれる。
【００２０】
以下に、本発明の電子部品用薄膜配線において、ＣｕまたはＡｇを主成分とする膜と、Ｍｏを主体としてＶおよび／またはＮｂを含有する合金を積層した金属配線とする理由を説明する。ＣｕまたはＡｇが抱える問題は、上述のように耐食性、耐熱性、密着性等である。
【００２１】
特にＣｕおよびＡｇは、それ自体が直接、大気や薬液に触れることにより変質し耐食性に問題がある。このため、Ｍｏを主体としてＶおよび／またはＮｂを含有する合金膜で、Ｃｕ膜またはＡｇ膜の表面を覆うことにより薄膜配線の耐食性を大幅に改善できる。ＭｏにＶおよび／またはＮｂを含有する理由は、Ｍｏのみでは耐湿性が低くＣｕ膜またはＡｇ膜を保護するためには不十分であるが、Ｖおよび／またはＮｂを含有するＭｏ合金膜とすることで耐湿性が向上し、Ｃｕ膜またはＡｇ膜の表面を保護することが可能となるからである。
【００２２】
ＣｕまたはＡｇは電子部品用の種々の基板材料であるが、ガラス基板、Ｓｉウェハ−や樹脂基板等に対して密着性が低いことは上述の通りである。このため、基板とＣｕまたはＡｇを主成分とする膜の間に、基板とＣｕまたはＡｇの双方と密着性のよいＭｏ合金膜を形成することで、密着性を改善できる。Ｍｏは基板材料であるガラス基板やＳｉウェハ−に対して密着性が高く、ＣｕまたはＡｇを主成分とする膜との密着性にも優れる。このため、上述のように耐食性に優れたＭｏにＶおよび／またはＮｂを添加した合金膜を、ＣｕまたはＡｇを主成分とする膜と基板の間に形成する積層構造とするのが望ましい。また、ＭｏにＶおよび／またはＮｂを添加した合金膜は膜応力が低く、ＦＰＤ用の大型基板に形成した場合に基板のそり等を押さえられる利点もある。
【００２３】
耐熱性には物質の融点が大きく関係する。低融点の材料でかつ高い純度を有するほど、低い温度で原子の移動が起こり結晶粒の成長等によりその形態が変化し易く耐熱性は劣る。ＣｕまたはＡｇの融点は１０００℃前後であり、ＦＰＤ製造時等の数１００℃の加熱工程により、原子が移動し、凝集等により耐熱性が低下することは上述の通りである。一方、Ｍｏの融点はＣｕまたはＡｇの倍以上高く、数１００℃程度の加熱では原子が移動しにくいため、耐熱性に優れている。このため、ＣｕまたはＡｇを主成分とする膜の下層または上層、またはその両方にＭｏ合金膜を形成することは、加熱時のＣｕやＡｇの原子移動を抑制することから耐熱性を向上させる効果がある。しかし、Ｍｏのみでは上述のように耐食性が劣るために、ＭｏにＶおよび／またはＮｂを添加した合金膜を用いることが適している。
【００２４】
さらに、本発明者は、ＭｏにＶおよび／またはＮｂを添加したＭｏ合金膜に、さらにＮｉおよび／またはＣｕを添加することで、Ｍｏ合金膜とＣｕおよび／またはＡｇを主体とする膜との密着性の改善をさらに高めることができるとともに、ＣｕまたはＡｇを主体とする膜の抵抗値をさらに低減できる効果があることを見出した。
その理由は明確ではないが、以下のように考えられる。Ｍｏ、ＶおよびＮｂは、ＣｕやＡｇに比べて原子半径が大きい元素であるため、ＭｏにＶおよび／またはＮｂを添加したＭｏ合金と、Ｃｕおよび／またはＡｇを主体とする膜を積層する場合に結晶格子の整合性が乱れる。このため、上記Ｍｏ合金膜上にＣｕおよび／またはＡｇを主体とする膜を成膜する場合に膜の初期形成層では結晶格子の乱れが相対的に大きくなり、抵抗値が微増するものと考えられる。そこで、ＡｇまたはＣｕに原子半径の大きさが近く、Ｍｏと比較してＡｇ、Ｃｕに電子状態の近いＮｉおよび／またはＣｕを添加することで、結晶格子の整合性が向上し、Ｃｕおよび／またはＡｇを主体とする膜の初期形成層における結晶格子の乱れが抑制され、密着性が向上するとともに抵抗値を低減できるものと考えられる。Ｎｉ、Ｃｕと同様な元素としてはＰｄ、Ｐｔ等があるがこれらは貴金属であり高価であるとともに、原子半径が大きくなるため、添加した場合の効果も少ないので、添加元素としてはＮｉ、Ｃｕが好ましい。
【００２５】
ＣｕまたはＡｇを主成分とする膜の下層または上層、あるいはその両方の層として、ＭｏにＶおよび／またはＮｂを添加した合金膜を形成することで耐食性、密着性、耐熱性が改善されることは上述の通りである。さらに、本発明の積層構造膜はパタニング性にも優れる。Ｃｕを主成分とする膜とＭｏにＶおよび／またはＮｂを添加した合金膜を積層した膜は、例えば、硝酸第２セリュウムアンモニュウム＋硝酸系の水溶液に溶解し、一度のエッチング工程で薄膜パタ−ンを得ることができる。また、Ａｇを主成分とする膜とＭｏにＶおよび／またはＮｂを添加した合金膜を積層した膜は、例えば、リン酸＋硝酸＋酢酸系の水溶液に溶解して、一度のエッチング工程で同様に薄膜パタ−ンを得ることが可能である。このように、ＣｕまたはＡｇを主成分とする膜の下層または上層、あるいは両方の層として、ＭｏにＶおよび／またはＮｂを添加した合金膜を形成した膜は、安価なウェットエッチング工程で組成を選択したエッチング液を用いて容易に薄膜パタ−ンを形成できる利点を有する。
【００２６】
また、Ｃｕを主成分とする膜とＭｏにＶおよび／またはＮｂを添加した合金膜を積層した膜ではドライエッチングにより安定に薄膜パタ−ンを形成することも可能である。また、本発明のＭｏ合金膜はその合金元素の添加量を最適化することで、積層膜上に絶縁保護膜を形成し、その保護膜にスル−ホ−ル等を形成する際のドライエッチングを行う場合のＡｇやＣｕのバリヤ膜として用いること可能である。
【００２７】
上述のように、本発明のＣｕまたはＡｇを主成分とする膜の下層または上層、あるいは両方の層として、ＭｏにＶおよび／またはＮｂを添加した合金膜を形成することで耐食性、密着性、耐熱性、パタニング性に優れた電子部品用薄膜金属配線を得ることが可能となるものである。
【００２８】
また、ＭｏにＶおよび／またはＮｂの添加量は合計で３〜５０原子％が望ましい。それは、３原子％以下では耐食性の改善効果がなく、５０原子％を越えるとエッチング時に残さが生じやすくなるためである。また、上記Ｍｏ合金に、さらなる密着性の向上と抵抗値の低減のためにＮｉおよび／またはＣｕを添加する場合は、その添加量としては３〜３０原子％が望ましい。それは３原子％以下では、ＣｕまたはＡｇを主成分とする膜の低抵抗化の効果がなく、３０原子％を越えるとＭｏ合金膜と基板との密着性が低下してしまうためである。また、Ｍｏに添加するＣｕが３０％を越えるとＭｏ合金膜の耐食性も低下してしまう。このため、Ｎｉおよび／またはＣｕの添加量は３０原子％以下が望ましい。
【００２９】
また、ＣｕまたはＡｇを主成分とする膜は、遷移金属元素および／または半金属元素を合計で２．０原子％以下含有する合金膜であることが望ましい。これらの元素を添加しＣｕ合金膜、Ａｇ合金膜とすることで耐食性、耐熱性、密着性の改善に効果がある。添加する遷移金属元素としては、耐食性が向上するため、ＩＶａ族ではＴｉ、Ｚｒ、Ｖａ族ではＶ、Ｎｂ、ＶＩＩａ族ではＭｎ、ＶＩＩＩ族ではＮｉが望ましい。また耐熱性が向上する希土類元素の中ではＮｄ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｄｙが望ましい。さらに密着性の向上に効果のある添加元素としては同族元素であるＣｕ、Ａｇ、Ａｕを加えることも可能である。また、密着性と耐熱性の向上に効果のある半金族であるＳｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｚｎを加えても良い。さらに耐食性を向上させるために貴金属元素であるＰｔ、Ｉｒ、Ｏｓ、Ｒｕ、Ｐｄ等を加えても良い。これらの添加元素は単独で加えても膜特性の改善効果があるが、種々の元素を組み合わせて複合添加することでさらに改善効果を得ることが可能となる。その添加総量は２．０原子％を越えると抵抗値が増加して、配線材料としてのＣｕやＡｇの持つ低抵抗な利点が失われてしまうため、合計で２．０原子％以下であることが望ましい。
【００３０】
本発明の薄膜配線を形成する際に用いる基板として、ガラス基板、Ｓｉウェハーを用いることが好適である。これらの基板は平面表示装置を製造する上でプロセス安定性に優れるとともに、本発明の薄膜配線を形成する際に基板を加熱することで、室温で成膜する場合より低い電気抵抗と高い密着性を得ることが可能となるためである。また、表示素子を製造する場合に用いる基板は、上述のようにガラス基板、Ｓｉウェハーが好適であるが、スパッタリングで薄膜を形成できるものであればよく、例えば樹脂基板、金属基板、その他樹脂箔、金属箔等でもよい。
【００３１】
また、本発明は、上記記載の積層構造を有することで、低抵抗でかつ耐食性、耐熱性、密着性、パタニング性に優れた薄膜配線であるため、表示装置、有機ＥＬディスプレイ、表示装置用ポリシリコンＴＦＴ用の配線膜に最適である。
【００３２】
本発明の薄膜配線は、安定した電気抵抗と耐食性、耐熱性、密着性、パタニング性を得るために、膜厚としてはＭｏにＶおよび／またはＮｂを添加した合金膜は１０〜５０ｎｍ、ＣｕまたはＡｇあるいはＣｕまたはＡｇを主体とする合金膜は１００〜３００ｎｍとすることが好ましい。それは、前記Ｍｏ合金膜が１０ｎｍ以下では下層膜としての密着性、上層膜として耐食性を得るのに不十分であること、また、５０ｎｍを越えると膜厚が厚くなりＣｕまたはＡｇ膜あるいはＣｕまたはＡｇを主体とする合金膜と積層する際に時間が掛かり生産性が低下するためである。また、ＣｕまたはＡｇ膜あるいはＣｕまたはＡｇを主体とする合金膜が１００ｎｍより薄くなると抵抗値が増加するため好ましくない。また、３００ｎｍを越えると生産性が低下する。さらに前記Ｍｏ合金膜とＣｕまたはＡｇ膜あるいはＣｕまたはＡｇを主体とする合金膜の膜厚の総和は１００〜３００ｎｍ以下とすることが望ましい。膜厚が１００ｎｍ未満であると、膜が薄いために電子の表面散乱影響で電気抵抗が上昇してしまうとともに、膜の表面形態が変化し易くなる。一方、膜厚が３００ｎｍを超えると、電気抵抗値は低いが、膜応力によって膜が剥がれ易くなったり、膜を形成する際に時間が掛かり、生産性が低下するためである。
【００３３】
【実施例】
（実施例１）
ガラス基板、またはＳｉウェハ−に、ＭｏにＶおよび／またはＮｂを加えたＭｏ合金膜、さらにＮｉおよびまたはＣｕを加えたＭｏ合金膜、Ａｇ、Ｃｕおよび種々のＡｇ合金膜、Ｃｕ合金膜を種々の構成で形成したＡｇ系積層膜、Ｃｕ系積層膜を作製した。また、比較のためにＡｇまたはＡｇ合金膜に、ＭｏにＣｒ、Ｚｒ、Ｈｆを加えたＭｏ合金を下地膜または上部膜として形成したＡｇ系積層膜と、ＣｕにＴｉまたはＴｉＮ膜を形成したＣｕ積層膜を作製した。この際ＴｉＮを形成する場合はＴｉのタ−ゲットを用いてＡｒと窒素の混合ガスを用いて反応性スパッタにより形成した。その他の膜は所定の組成のタ−ゲット材を用いてＡｒガスのみでスパッタして形成した。各々の膜厚はＭｏ合金膜、Ｔｉ、ＴｉＮを３０ｎｍ、Ａｇ、Ｃｕおよび種々のＡｇ合金膜、Ｃｕ合金膜の膜厚を２００ｎｍとした。
【００３４】
これらの積層膜について膜特性として、４探針法で積層膜厚と抵抗値から求めた比抵抗値を測定した。また、膜の密着性を評価するために、積層膜表面にスコッチテープを貼りつけ、斜め４５°方向に引き剥がした際の基板上に残った面積を２０ｃｍ^２あたりの面積率を求めて密着力として評価した。さらに、所定製品の製造工程を経た後での膜特性変化を評価するために、耐食性評価としては、積層膜を温度８０℃、湿度９０％の大気中に２４時間放置した後の比抵抗値で、耐熱性評価としては、積層膜を１×１０⁻ ^３Ｐａ以下の真空中で温度２５０℃、１時間の加熱処理を施した後の比抵抗値で評価した。パタニング性評価として、東京応化製ＯＦＰＲ−８００ポジ型レジストをスピンコートにより形成し、フォトマスクを用いて紫外線でレジストを露光後、有機アルカリ現像液ＮＭＤ−３で現像し、レジストパターンを作製した。その後、Ａｇ系積層膜はリン酸、硝酸、酢酸の混合液で、Ｃｕ系積層膜は硝酸第２セリュウムアンモニュウム、硝酸の混合水溶液を用いてエッチングした後、レジストパタ−ンと積層膜のパタ−ン幅のずれ、パタ−ンエッジの形状、その周囲の残さ等を光学顕微鏡で観察した。その時、膜剥れ、端部形状の乱れおよび残さが無いものを良好と評価した。以上の測定および評価結果を表１に示す。
【００３５】
【表１】

【００３６】
試料Ｎｏ．１のＡｇ、Ｎｏ．２のＣｕは成膜時に低い比抵抗を有しているが密着性が低く、特にＣｕは加熱処理後、耐食試験後に大幅に抵抗値が上昇している。試料Ｎｏ．３、Ｎｏ．４のＡｇにＭｏ−Ｚｒ、Ｍｏ−Ｈｆ合金を積層したＡｇ積層膜は加熱処理後の抵抗値の増加が大きく、またパタニング時に形状の乱れがある。また、試料Ｎｏ．５のＴｉＮ膜上にＣｕ膜を形成しさらにその上にＴｉＯｘ膜を形成したＣｕ積層膜は成膜時の抵抗値が高くウェットエッチングができない。試料Ｎｏ．６のＭｏとＣｕを積層した膜は成膜時の抵抗値は低いが、耐食性試験後、比抵抗値の増加が大きく増加するとともに密着性が低いことがわかる。
【００３７】
一方、本発明の試料Ｎｏ．７から１５のＡｇまたはＡｇ合金膜の下地膜、または上部膜および両方にＭｏ−ＶまたはＭｏ−Ｎｂを用いたＡｇ積層膜は、成膜時、加熱処理後、耐食試験後での５μΩｃｍ以下の比抵抗を有し、密着性、パタニング性に優れていることがわかる。また、Ａｇ合金膜とすることで密着性も向上している。また、Ｍｏへの添加元素は３原子％から耐食性の向上に効果のあることがわかる。さらに、試料Ｎｏ．１７から２２に示すのＣｕまたはＣｕ合金膜の下地膜、または上部膜および両方にＭｏ−ＶまたはＭｏ−Ｎｂを用いたＣｕ積層膜は、成膜時、加熱処理後、耐食試験後での５μΩｃｍ以下の比抵抗を有し、密着性、パタニング性に優れていることがわかる。また、試料Ｎｏ．１６からＭｏ合金への添加量が５０原子％を越えると残さ生じパタニング性が低下することがわかる。また、試料Ｎｏ．２３からＣｕへの添加元素量の総和が２原子％を超えると５μΩｃｍ以下の比抵抗を得ることができないことがわかる。
【００３８】
さらに本発明の試料Ｎｏ．２４から２７のＡｇ合金膜、Ｃｕ合金膜の下地膜にＭｏ−Ｖ、Ｍｏ−ＮｂにＮｉまたはＣｕを添加したＭｏ合金膜を用いた場合、ＮｉまたはＣｕを添加しないＭｏ合金膜を用いた場合と比較して、比抵抗が抑制されているとともに、密着性の改善に効果があることがわかる。また、Ｍｏ合金に対するＣｕの添加量が３５原子％と高い試料Ｎｏ．２８は耐食試験後、膜表面が変色しており、５μΩｃｍ以下の比抵抗が得られないことがわかる。
【００３９】
【発明の効果】
以上のように本発明であれば、低い電気抵抗と耐熱性、耐食性、そして基板との密着性を改善した薄膜配線を得ることが可能である。よって、高精細、高速応答が要求される平面表示装置、高い耐熱性が要求されるポリシリコンＴＦＴを用いる有機ＥＬディスプレイ等の配線に有用であり、産業上の利用価値は高い。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention is used for, for example, a liquid crystal display (hereinafter, referred to as LCD), a plasma display panel (hereinafter, referred to as PDP), a field emission display (hereinafter, referred to as FED), an electroluminescent display (hereinafter, referred to as ELD), electronic paper, and the like. In addition to display devices such as electrophoretic displays (so-called flat panel displays, hereinafter referred to as FPDs), various semiconductor devices, thin film sensors, thin film electronic components such as magnetic heads, etc., have low electrical resistance and corrosion resistance, heat resistance, and adhesion. And a thin film wiring which requires the following.
[0002]
[Prior art]
FPDs such as LCDs, PDPs, organic EL displays (hereinafter referred to as OELDs), etc., which produce thin-film devices on glass substrates, thin-film sensors, electric wiring films and electrodes used for magnetic heads, etc., which form elements on ceramic substrates In recent years, an Al alloy film, which is a metal having excellent corrosion resistance, heat resistance, and adhesion to a substrate, has been used.
[0003]
Among Al alloys, an Al—Nd alloy film is particularly excellent in corrosion resistance, heat resistance, and adhesion, and has few hillocks generated by heating when manufacturing a thin film device. Furthermore, although the specific resistance in a state of being formed on a substrate at room temperature is as high as 15 μΩcm, it can be reduced to about 5 μΩcm by performing a heat treatment or the like at 250 ° C. or more. It is known to be a membrane. However, even with an Al alloy film, it cannot be said that it is sufficient to realize higher definition and improvement in high-speed response corresponding to moving images, which are required for large displays and displays for portable devices in the future.
[0004]
In the liquid crystal display, development of a liquid crystal TV and the like using a polysilicon TFT driving method capable of responding faster than the current mainstream amorphous silicon TFT driving method is underway. Since the process temperature for producing a polysilicon TFT is higher than that for producing an amorphous silicon TFT, the wiring material is required to have higher heat resistance. Therefore, sufficient heat resistance cannot be ensured with an Al alloy having a low melting point. Also, an organic EL display has been attracting attention as a self-luminous flat panel display device using a polysilicon TFT as a driving element. Unlike the liquid crystal display, the organic EL display is driven by current, so that a wiring having a lower electric resistance is required. Therefore, the use of Ag or Cu, which has a lower electric resistance, instead of the Al alloy is being studied.
[0005]
In particular, particularly in a small portable information terminal, a display device using a resin substrate, a resin film, or the like instead of a glass substrate or the like is required for impact resistance and weight reduction. As described above, a heat treatment is necessary to obtain a wiring film having a low electric resistance by using an Al alloy, and since a sufficient heat treatment cannot be performed in the case of a resin substrate or a resin film, it is difficult to obtain a low electric resistance. Also have. For this reason, application of Ag or Cu, which has lower electric resistance than Al alloy, is being studied even in a process in which heat treatment is not performed.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
Ag and Cu have higher melting points than Al and have low electrical resistance, so they are promising as future wiring materials. However, they have the disadvantages of low adhesion to substrates used for display devices and low heat resistance and corrosion resistance.
For example, when Ag is used as a wiring film of an FPD, the adhesion of the film to a substrate (for example, a glass or Si wafer, a resin substrate, a resin film, a metal foil having high corrosion resistance, for example, a stainless steel foil) is low, and during the process, There is a problem that peeling occurs. Further, during the production of the display device, the film particles are aggregated under the influence of the substrate material or the heating atmosphere, and the smoothness of the film surface is reduced, or the continuity of the film is lost. In addition, due to the low corrosion resistance, after film formation on a substrate, discoloration occurs only by leaving it in the air for a few days, or it is corroded by chemicals used in display manufacturing, causing a significant increase in electrical resistance. There was a problem that the film was peeled off.
[0007]
In order to solve the above problem, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 8-260135 discloses a method using an Ag alloy target in which Cu is added at 0.1 atomic% or more to Ag. Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-119664 discloses an adhesive method. An electrode substrate for a reflective display device using an alloy in which Pt, Pd, Au, Cu, and Ni are added to Ag on a layer has been proposed. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-192752 discloses that Ag contains 0.1 to 3% by mass of Pd and Al, Au, Pt, Cu, Ta, Cr, Ti, Ni, Co, Si, etc., in a total amount of 0.1 to 3%. A metal material for electronic parts and the like using an alloy to be added by mass% has been proposed.
[0008]
However, an alloy film which satisfies all of low electric resistance, adhesion, corrosion resistance, heat resistance and patterning properties cannot be obtained only by adding an element to Ag by the methods disclosed therein. Specifically, for example, when elements such as transition metals such as Ta, Cr, Ti, Ni, and Co and semimetals such as Al and Si are added, in order to ensure adhesion and corrosion resistance, the above-described addition is performed. The amount is not sufficient, and it is necessary to add an amount exceeding 2 atomic%. Then, the low resistance characteristic of Ag is often lost, and the patterning property is reduced. Further, when Pd, Pt, Au which is a noble metal element or Cu which is a homologous element is added, an increase in electric resistance is small, but there is a problem in heat resistance.
[0009]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-11610 proposes a method of forming a Cu wiring film having improved electromigration by adding 0.02 to 10 atomic% of a rare earth element to Cu. However, it has been clarified that Ag and Cu have a large contact resistance with indium tin oxide (hereinafter referred to as ITO), which is a transparent electrode pad, and direct connection is practically difficult.
[0010]
For this reason, not only the method of improving the film characteristics by adding an additive element to Cu or Ag as described above, but also Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-242483 discloses that the Ag or Ag alloy film has As a method of forming a laminated wiring with a low metal element or alloy, for example, the contact resistance with ITO is improved by laminating with Mo or a Mo alloy film mainly composed of Mo, such as Mo-Zr, Mo-Cr, Mo-Hf. A wiring structure for a liquid crystal display device is described.
Further, Cu is described in J. Am. Apply. Phys. Vol. 90, P411 (1. July 2001) When a low-resistance Cu film is used as a gate electrode of a TFT-LCD, Cu is mixed with Ti or TiN to suppress the diffusion of Cu and further protect Cu. A stacked structure is described. That is, a method has been proposed in which TiN, Ti, and Cu are laminated on glass, dry-etched, formed into a wiring shape, and then heat-treated to form TiOx on the upper and side portions of Cu.
[0011]
However, in these methods, the heat resistance, adhesion, and corrosion resistance required to obtain stable film characteristics in a wide field as a thin film wiring for electronic components are improved, and the pattern formed by photo etching required for forming wiring is required. -Insufficient for improvement in ning properties. For example, when a Mo alloy film of Mo—Zr, Mo—Hf, or Mo—Cr is laminated on Ag, the contact resistance with ITO can be improved, but the Mo alloy obtained by adding Ti, Zr, or Hf to Mo has a higher resistance. As the value increases, there is a problem that Ti, Zr, and Hf diffuse into Ag and the resistance value increases. In addition, the addition of Cr has a problem that harmful hexavalent chromium is generated during wet etching. In addition, pure Mo has low moisture resistance, which causes deterioration in the manufacturing process and reliability after the FPD is manufactured. In addition, when TiN or Ti is laminated on Cu, Ti is reactively sputtered on a large area of the FPD using a mixed gas of Ar and nitrogen, so that stability when a film is stably formed on a large FPD substrate is obtained. There is a problem. In addition, Ti has high corrosion resistance, so that patterning by wet etching becomes difficult, and an expensive dry etching method is used, resulting in high cost.
An object of the present invention is to provide a thin film wiring for an electronic component having low electric resistance, heat resistance, corrosion resistance, and adhesion to a substrate and patterning.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The present inventor has conducted intensive studies to solve the above-described problems, and as a result, has found that a metal wiring in which a film mainly containing Cu or Ag and an alloy film mainly containing Mo and containing V and / or Nb are stacked. It has been found that it is possible to obtain a wiring film for electronic parts which has improved corrosion resistance without significantly impairing the low electric resistance inherently of Ag or Cu, and further has improved adhesion to a substrate and improved patterning. Reached the present invention.
[0013]
That is, the present invention is a thin film wiring in which a film mainly containing Cu or Ag and an alloy film mainly containing Mo and containing V and / or Nb are laminated.
[0014]
Further, a thin film wiring is formed by stacking three layers in which a film mainly composed of Cu or Ag is used as an intermediate layer, and an upper layer and a lower layer of the intermediate layer are made of an alloy film mainly containing Mo and containing V and / or Nb. It is.
[0015]
The Mo-based alloy is a thin-film wiring containing V and / or Nb in a total amount of 3 to 50 atomic%.
[0016]
Further, the thin film wiring as described above, wherein the film containing Cu or Ag as a main component is an alloy film containing a total of 2.0 atomic% or less of a transition metal element and / or a metalloid element.
Further, it is a thin film wiring in which Ni and / or Cu are further added to the alloy film mainly containing Mo and containing V and / or Nb.
[0017]
Further, the present invention is a thin film wiring having a laminated structure as described above, which is a wiring film for a display device, an organic EL display, and a polysilicon TFT for a display device.
Further, the present invention is a thin film wiring having the above-mentioned laminated structure formed on a glass substrate or a Si wafer used for a display device.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The feature of the present invention is to find a laminated structure and an alloy structure thereof optimal for compensating for the disadvantages of Ag or Cu such as adhesion, corrosion resistance and heat resistance while maintaining the low electric resistance of Ag or Cu itself as much as possible. There.
[0019]
Usually, when an Ag film or a Cu film is manufactured, the electrical resistance as a film is low, but various problems occur in the process of manufacturing a display device (for example, a liquid crystal display) as described above. That is, film growth, aggregation, and the like occur due to heating, and the film surface has a more uneven shape and voids are generated. Then, depending on the heating atmosphere, the film surface is discolored, which causes an increase in electric resistance. Therefore, in the present invention, by using a metal wiring in which a film containing Cu or Ag as a main component and an alloy mainly containing Mo and containing V and / or Nb are laminated, the low electric resistance inherent to Ag or Cu is maintained. To obtain a thin film wiring for an electronic component and a display device such as an organic EL display using the thin film wiring having excellent characteristics capable of improving corrosion resistance, and further improving adhesion to a substrate and patterning property. Can be.
Note that the film containing Cu or Ag as a main component in the present invention includes a pure Cu or pure Ag film having a purity of 99.9% or more containing unavoidable impurities.
[0020]
Hereinafter, the reason why the thin film wiring for electronic parts of the present invention is a metal wiring in which a film mainly containing Cu or Ag and an alloy mainly containing Mo and containing V and / or Nb are laminated. The problems of Cu or Ag are corrosion resistance, heat resistance, adhesion, and the like as described above.
[0021]
In particular, Cu and Ag themselves are degraded by directly contacting the atmosphere or a chemical solution, and have a problem in corrosion resistance. Therefore, by covering the surface of the Cu film or the Ag film with an alloy film mainly containing Mo and containing V and / or Nb, the corrosion resistance of the thin film wiring can be greatly improved. The reason for containing V and / or Nb in Mo is that Mo alone has a low moisture resistance and is not sufficient to protect the Cu film or the Ag film, but it is a Mo alloy film containing V and / or Nb. Thereby, the moisture resistance is improved, and the surface of the Cu film or the Ag film can be protected.
[0022]
Cu or Ag is a variety of substrate materials for electronic components, but has low adhesion to glass substrates, Si wafers, resin substrates, etc., as described above. Therefore, by forming a Mo alloy film having good adhesion to both the substrate and Cu or Ag between the substrate and the film containing Cu or Ag as a main component, the adhesion can be improved. Mo has a high adhesion to a glass substrate or a Si wafer as a substrate material, and also has an excellent adhesion to a film containing Cu or Ag as a main component. For this reason, it is preferable that the alloy film obtained by adding V and / or Nb to Mo having excellent corrosion resistance as described above has a laminated structure formed between a film containing Cu or Ag as a main component and a substrate. In addition, an alloy film obtained by adding V and / or Nb to Mo has a low film stress, and has an advantage that, when formed on a large-sized substrate for FPD, warpage of the substrate can be suppressed.
[0023]
The heat resistance is greatly related to the melting point of the substance. The lower the melting point of the material and the higher the purity, the lower the temperature, the more atoms move, the more easily the morphology changes due to the growth of crystal grains, and the lower the heat resistance. As described above, the melting point of Cu or Ag is around 1000 ° C., and atoms are moved by the heating process at several hundred ° C. during the production of the FPD and the heat resistance is reduced due to aggregation and the like. On the other hand, the melting point of Mo is at least twice as high as that of Cu or Ag, and atoms are not easily moved by heating at several hundred degrees Celsius, so that Mo is excellent in heat resistance. For this reason, forming a Mo alloy film on the lower layer or the upper layer of the film containing Cu or Ag as a main component, or on both of them suppresses the atomic movement of Cu or Ag during heating, thereby improving the heat resistance. There is. However, since Mo alone has poor corrosion resistance as described above, it is suitable to use an alloy film obtained by adding V and / or Nb to Mo.
[0024]
Further, the present inventor has found that by adding Ni and / or Cu to a Mo alloy film obtained by adding V and / or Nb to Mo, the Mo alloy film and the film mainly containing Cu and / or Ag can be combined. It has been found that it is possible to further improve the adhesion and to further reduce the resistance of a film mainly composed of Cu or Ag.
Although the reason is not clear, it is considered as follows. Since Mo, V and Nb are elements having an atomic radius larger than that of Cu or Ag, when a Mo alloy obtained by adding V and / or Nb to Mo and a film mainly composed of Cu and / or Ag are laminated. In addition, the consistency of the crystal lattice is disturbed. For this reason, when a film mainly composed of Cu and / or Ag is formed on the Mo alloy film, the disorder of the crystal lattice becomes relatively large in the initial formation layer of the film, and it is considered that the resistance value slightly increases. Can be Therefore, by adding Ni and / or Cu, whose atomic radius is close to that of Ag or Cu and closer to Ag and Cu in an electronic state compared to Mo, the consistency of the crystal lattice is improved, and Cu and / or Cu are added. Alternatively, it is considered that the disorder of the crystal lattice in the initial formation layer of the film mainly composed of Ag is suppressed, the adhesion is improved, and the resistance value can be reduced. As elements similar to Ni and Cu, there are Pd, Pt, and the like, but these are noble metals, are expensive, and have a large atomic radius, so that the effect when added is small. Therefore, Ni and Cu are added as elements. preferable.
[0025]
Corrosion resistance, adhesion, and heat resistance are improved by forming an alloy film obtained by adding V and / or Nb to Mo as a lower layer, an upper layer, or both layers of a film containing Cu or Ag as a main component. Is as described above. Further, the laminated structure film of the present invention is excellent in patterning properties. A film in which a film containing Cu as a main component and an alloy film in which Mo and / or Nb are added to Mo is laminated, for example, is dissolved in an aqueous solution of cerium ammonium nitrate + nitric acid, and the thin film pattern is formed in one etching step. -Can be obtained. Further, a film in which a film containing Ag as a main component and an alloy film in which V and / or Nb is added to Mo is laminated, for example, is dissolved in an aqueous solution of phosphoric acid + nitric acid + acetic acid, and the same process is performed in one etching step It is possible to obtain a thin film pattern. As described above, a film in which an alloy film in which V and / or Nb is added to Mo is formed as a lower layer, an upper layer, or both layers of a film containing Cu or Ag as a main component is formed by an inexpensive wet etching process. This has the advantage that a thin film pattern can be easily formed using the selected etching solution.
[0026]
In a film in which a film containing Cu as a main component and an alloy film in which V and / or Nb are added to Mo, a thin film pattern can be stably formed by dry etching. Further, the Mo alloy film of the present invention forms an insulating protective film on the laminated film by optimizing the addition amount of the alloy element, and performs dry etching when forming a through-hole or the like on the protective film. It can be used as a barrier film of Ag or Cu in the case of performing.
[0027]
As described above, by forming an alloy film in which V and / or Nb is added to Mo as a lower layer or an upper layer of the film mainly containing Cu or Ag of the present invention, or both layers, corrosion resistance, adhesion, This makes it possible to obtain a thin film metal wiring for electronic parts having excellent heat resistance and patterning properties.
[0028]
It is desirable that the total amount of V and / or Nb added to Mo is 3 to 50 atomic%. This is because if the content is less than 3 atomic%, there is no effect of improving the corrosion resistance, and if it exceeds 50 atomic%, residues are likely to be generated during etching. When Ni and / or Cu is added to the Mo alloy for the purpose of further improving the adhesion and reducing the resistance value, the addition amount is preferably 3 to 30 atomic%. This is because if the content is less than 3 atomic%, there is no effect of lowering the resistance of the film containing Cu or Ag as a main component, and if it exceeds 30 atomic%, the adhesion between the Mo alloy film and the substrate is reduced. Further, if the amount of Cu added to Mo exceeds 30%, the corrosion resistance of the Mo alloy film also decreases. Therefore, the addition amount of Ni and / or Cu is desirably 30 atomic% or less.
[0029]
The film containing Cu or Ag as a main component is preferably an alloy film containing a total of 2.0 atomic% or less of a transition metal element and / or a metalloid element. The addition of these elements to form a Cu alloy film or an Ag alloy film is effective in improving corrosion resistance, heat resistance, and adhesion. As a transition metal element to be added, Ti, Zr for Group IVa, V and Nb for Group Va, Mn for Group VIIa, and Ni for Group VIII are preferable since the corrosion resistance is improved. Nd, Sm, Gd, and Dy are desirable among rare earth elements that improve heat resistance. Further, as an additional element effective for improving the adhesion, it is possible to add Cu, Ag, and Au, which are homologous elements. Further, semi-metallic groups of Si, Ge, Sn, and Zn, which are effective in improving adhesion and heat resistance, may be added. In order to further improve the corrosion resistance, a noble metal element such as Pt, Ir, Os, Ru, Pd and the like may be added. Although these additional elements alone have an effect of improving the film properties, it is possible to further improve the effect by combining and adding various elements. If the total amount of addition exceeds 2.0 atomic%, the resistance value increases and the low resistance advantage of Cu or Ag as a wiring material is lost, so that the total amount is 2.0 atomic% or less. Is desirable.
[0030]
It is preferable to use a glass substrate or a Si wafer as a substrate used when forming the thin film wiring of the present invention. These substrates are excellent in process stability in manufacturing a flat panel display, and by heating the substrate when forming the thin film wiring of the present invention, lower electric resistance and higher adhesion than when forming a film at room temperature. This is because it is possible to obtain Further, the substrate used for manufacturing the display element is preferably a glass substrate or a Si wafer as described above, but any substrate capable of forming a thin film by sputtering, such as a resin substrate, a metal substrate, and other resin foils Or a metal foil.
[0031]
In addition, the present invention is a thin film wiring having low resistance and excellent corrosion resistance, heat resistance, adhesion, and patterning properties by having the above-described laminated structure. Most suitable for wiring film for silicon TFT.
[0032]
In order to obtain stable electric resistance and corrosion resistance, heat resistance, adhesion, and patterning properties, the thin film wiring of the present invention has a thickness of 10 to 50 nm for an alloy film obtained by adding V and / or Nb to Mo, Cu or The thickness of Ag or an alloy film mainly composed of Cu or Ag is preferably 100 to 300 nm. This is because if the Mo alloy film is less than 10 nm, it is insufficient to obtain adhesion as a lower film and corrosion resistance as an upper film, and if it exceeds 50 nm, the film becomes thick and becomes Cu or Ag film or Cu or Ag film. This is because it takes a long time to laminate with an alloy film mainly composed of, and the productivity is reduced. Further, if the thickness of the Cu or Ag film or the alloy film mainly composed of Cu or Ag is less than 100 nm, the resistance value is undesirably increased. If it exceeds 300 nm, the productivity will be reduced. Further, it is desirable that the total thickness of the Mo alloy film and the Cu or Ag film or the alloy film mainly composed of Cu or Ag be 100 to 300 nm or less. When the film thickness is less than 100 nm, the electric resistance increases due to the surface scattering effect of electrons because the film is thin, and the surface morphology of the film tends to change. On the other hand, when the film thickness exceeds 300 nm, the electric resistance value is low, but the film is easily peeled off due to film stress, and it takes time to form the film, and the productivity is reduced.
[0033]
【Example】
(Example 1)
Various types of Mo alloy films obtained by adding V and / or Nb to Mo, Mo alloy films obtained by adding Ni and / or Cu, Ag, Cu and various Ag alloy films, and Cu alloy films on a glass substrate or a Si wafer. An Ag-based laminated film and a Cu-based laminated film formed by the above configuration were produced. For comparison, an Ag-based laminated film in which a Mo alloy obtained by adding Cr, Zr, and Hf to an Ag or Ag alloy film as an underlayer or an upper film, and a Cu in which a Ti or TiN film is formed in Cu. A laminated film was produced. At this time, TiN was formed by reactive sputtering using a Ti target and a mixed gas of Ar and nitrogen. Other films were formed by sputtering using a target material having a predetermined composition and using only Ar gas. The thickness of each film was 30 nm for Mo alloy film, Ti and TiN, and 200 nm for Ag, Cu and various Ag alloy films and Cu alloy films.
[0034]
As the film characteristics of these laminated films, a specific resistance value determined from the laminated film thickness and the resistance value by a four-probe method was measured. Further, in order to evaluate the adhesion of the film, a scotch tape was attached to the surface of the laminated film, and the area remaining on the substrate when peeled off at an angle of 45 ° was 20 cm.²The area ratio per unit was determined and evaluated as the adhesion. Furthermore, in order to evaluate the change in film characteristics after the production process of a predetermined product, the corrosion resistance was evaluated by measuring the specific resistance value of the laminated film after leaving it in the air at a temperature of 80 ° C. and a humidity of 90% for 24 hours. For heat resistance evaluation, the laminated film was 1 × 10⁻ ³It was evaluated by the specific resistance value after a heat treatment of 250 ° C. for 1 hour in a vacuum of Pa or less. As a patterning evaluation, an OFPR-800 positive resist manufactured by Tokyo Ohka Co., Ltd. was formed by spin coating, the resist was exposed to ultraviolet rays using a photomask, and then developed with an organic alkali developer NMD-3 to form a resist pattern. Thereafter, the Ag-based laminated film is etched using a mixed solution of phosphoric acid, nitric acid and acetic acid, and the Cu-based laminated film is etched using a mixed aqueous solution of cerium ammonium nitrate and nitric acid, and then the resist pattern and the pattern of the laminated film are etched. The deviation of the pattern width, the shape of the pattern edge, the residue around the pattern, etc. were observed with an optical microscope. At that time, those having no peeling of the film, no disorder in the end portion shape and no residue were evaluated as good. Table 1 shows the above measurement and evaluation results.
[0035]
[Table 1]

[0036]
Sample No. No. 1 Ag, No. 1 The Cu of No. 2 has a low specific resistance at the time of film formation, but has low adhesion. In particular, the resistance of Cu significantly increases after the heat treatment and after the corrosion test. Sample No. 3, no. In the Ag laminated film obtained by laminating the Mo—Zr and Mo—Hf alloys on the Ag of No. 4, the resistance value after the heat treatment is greatly increased, and the shape is disturbed during patterning. Further, the sample No. The Cu laminated film in which a Cu film is formed on the TiN film of No. 5 and a TiOx film is further formed thereon has a high resistance value at the time of film formation and cannot perform wet etching. Sample No. It can be seen that the film obtained by laminating Mo and Cu of No. 6 has a low resistance value at the time of film formation, but after the corrosion resistance test, the specific resistance value greatly increases and the adhesion is low.
[0037]
On the other hand, the sample No. An Ag laminated film using Mo-V or Mo-Nb as a base film of an Ag or Ag alloy film of 7 to 15 or an upper film and both of them has a thickness of 5 μΩcm or less at the time of film formation, after heat treatment, and after corrosion test. It can be seen that it has specific resistance and is excellent in adhesion and patterning. The use of an Ag alloy film also improves the adhesion. In addition, it can be seen that the element added to Mo is effective in improving the corrosion resistance from 3 atomic%. Further, the sample No. The underlayer of Cu or Cu alloy film shown in 17 to 22, or the Cu laminated film using Mo-V or Mo-Nb for both the upper film and both films was 5 μΩcm at the time of film formation, after heat treatment, and after corrosion test. It has the following specific resistance, and it turns out that it is excellent in adhesiveness and patterning property. Further, the sample No. From 16 it can be seen that when the amount of addition to the Mo alloy exceeds 50 atomic%, residues are formed and the patterning properties are reduced. Further, the sample No. It is understood that when the total amount of the added elements from 23 to Cu exceeds 2 atomic%, a specific resistance of 5 μΩcm or less cannot be obtained.
[0038]
Further, the sample No. In the case of using a Mo alloy film obtained by adding Ni or Cu to Mo-V or Mo-Nb as a base film of the Ag alloy film or Cu alloy film of Nos. 24 to 27, or using a Mo alloy film not adding Ni or Cu. It can be seen that the specific resistance is suppressed and the adhesion is improved as compared to In addition, the sample No. in which the addition amount of Cu to the Mo alloy was as high as 35 atomic%. No. 28 shows that after the corrosion resistance test, the film surface was discolored, and a specific resistance of 5 μΩcm or less could not be obtained.
[0039]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to obtain a thin-film wiring having improved low electric resistance, heat resistance, corrosion resistance, and adhesion to a substrate. Therefore, it is useful for wiring of a flat display device that requires high definition and high-speed response, and an organic EL display using a polysilicon TFT that requires high heat resistance, and has a high industrial value.

Claims

A thin-film wiring comprising: a film mainly composed of Cu or Ag; and an alloy film mainly composed of Mo and containing V and / or Nb.

It is characterized in that a film mainly composed of Cu or Ag is used as an intermediate layer, and an upper layer and a lower layer of the intermediate layer are laminated with three layers formed of an alloy film mainly containing Mo and containing V and / or Nb. Thin film wiring.

3. The thin film wiring according to claim 1, wherein the Mo-based alloy contains V and / or Nb in a total amount of 3 to 50 atomic%. 4.

4. The film according to claim 1, wherein the film containing Cu or Ag as a main component is an alloy film containing a total of 2.0 atomic% or less of a transition metal element and / or a metalloid element. The thin film wiring as described.

5. The thin-film wiring according to claim 1, wherein Ni and / or Cu are further added to the alloy film mainly containing Mo and containing V and / or Nb.

The thin-film wiring according to any one of claims 1 to 5, wherein the wiring is a wiring for a display device.

The thin film wiring according to claim 6, which is a wiring for an organic electroluminescence display.

7. The thin film wiring according to claim 6, wherein the wiring is a polysilicon thin film transistor wiring for a display device.

9. The thin film wiring according to claim 1, wherein the thin film wiring is formed on a glass substrate or a Si wafer.