JP2005079130A - Thin film wiring layer - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a thin film wiring layer effective as the wiring layer of a flat surface display in which moisture resistance can be improved while ensuring wet etching properties and heat resistance. <P>SOLUTION: The thin film wiring layer being formed on a substrate consists of a main conductor layer principally comprising Al and a coating layer covering the main conductor layer wherein the coating layer contains 7-15 atom% of one kind or more than two kinds of additive element selected from (Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mo, W) and the remainder is an alloy layer substantially comprising Ni. Preferably, the coating layer contains at least 1-7 atom% of Nb and total 7-10 atom% of Mo and/or W and Nb. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、基板上に薄膜を形成して製造される平面表示装置(Flat Panel Displey、以下、FPDという)等に用いられる薄膜配線層に関するものである。   The present invention relates to a thin film wiring layer used in a flat panel display (hereinafter referred to as FPD) manufactured by forming a thin film on a substrate.

例えば、ガラス基板またはSiウェハ−上に薄膜を積層して製造されるFPDには液晶ディスプレイ(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)、電子ペーパー等種々の新規製品が活発に研究、開発がされている。   For example, FPDs manufactured by laminating thin films on glass substrates or Si wafers include liquid crystal displays (hereinafter referred to as LCDs), plasma display panels (hereinafter referred to as PDPs), field emission displays (hereinafter referred to as FEDs), Various new products such as electroluminescence display (hereinafter referred to as ELD) and electronic paper are being actively researched and developed.

FPDの導電膜には、透明導電膜である酸化物のITO(Indium-Tin-Oxide)や、より高精細な表示の必要な場合にはITOを表示電極としてより低抵抗であり基板との密着性、耐熱性、優れる高融点金属であるCrやTaおよびその合金膜が用いられている。また、さらに低抵抗が要求される場合には、これらの高融点金属膜とAlやAl合金とを積層した薄膜配線層が用いられている。
この中で、Cr膜は耐食性、耐熱性に優れ、薬液を用いたウェットエッチングが可能であり、ガラス基板やSiウェハ−等の基板に対する密着性が高く、薄膜材料として特に有益な材料である。そのためCrは、AlやAl合金等の下地層や上覆層等の被覆層として用いることが可能である。しかし、近年では、Cr膜は平面表示素子を製造する際や廃棄、再生する場合に六価Crを含んだ廃液が発生する等の問題があり、地球規模の環境保全のために、使用を削減する必要がある。
The conductive film of FPD is ITO (Indium-Tin-Oxide), which is a transparent conductive film, and, when higher definition display is required, ITO is used as a display electrode and has lower resistance and adheres to the substrate. Cr, Ta, and their alloy films, which are high-melting-point metals having excellent heat resistance and heat resistance, are used. Further, when further low resistance is required, a thin film wiring layer in which these refractory metal films and Al or an Al alloy are laminated is used.
Among them, the Cr film is excellent in corrosion resistance and heat resistance, can be wet-etched using a chemical solution, has high adhesion to a substrate such as a glass substrate or Si wafer, and is a particularly useful material as a thin film material. Therefore, Cr can be used as a coating layer such as an underlayer such as Al or an Al alloy or an upper coating layer. However, in recent years, there has been a problem such as the generation of waste liquid containing hexavalent Cr when manufacturing flat display elements, discarding and recycling Cr films, and the use of Cr films has been reduced for global environmental conservation. There is a need to.

このため、Crに変わる信頼性の高い材料の開発が望まれている。Crを代替する材料として抵抗値が同等以下の材料としてMo合金が提案されている。
MoはCrと同様に高融点材料であるために耐熱性は高く、平面表示装置用のガラス基板やSiウェハ−等との密着性も良好である。そらに、ウェットエッチングが可能という利点も有する。なお、純Moではなく、Mo合金が提案されているのは、Moは腐食されやすい金属であるため、ウェットエッチング時のAl等の主配線層とのエッチング速度差を緩和することと、フッ素系ガス、及び塩素系ガスといったドライエッチングガスに対する耐性を改善するためであり、具体的な添加元素としては、Cr,Ti,Zr,Hf,Nb,Ta等が提案されている。(特許文献1、2、3等参照)
特開2000−284326号公報 特開2001−242483号公報 特開2001−350159号公報
Therefore, development of a highly reliable material that replaces Cr is desired. As a material that substitutes for Cr, a Mo alloy has been proposed as a material having a resistance equal to or less than that.
Since Mo is a high-melting point material like Cr, it has high heat resistance and good adhesion to a glass substrate for flat display devices, Si wafers, and the like. In addition, there is an advantage that wet etching is possible. In addition, Mo alloy is proposed instead of pure Mo. Since Mo is a metal that is easily corroded, the etching rate difference with the main wiring layer such as Al during wet etching is alleviated; This is for improving the resistance against dry etching gas such as gas and chlorine-based gas. As specific additive elements, Cr, Ti, Zr, Hf, Nb, Ta and the like have been proposed. (See Patent Documents 1, 2, 3, etc.)
JP 2000-284326 A Japanese Patent Laid-Open No. 2001-242483 JP 2001-350159 A

上記のMo合金の適用は、Moによるウェットエッチング性と耐熱性の確保により、信頼性の高い配線層を得ることができ、平面表示装置の薄膜配線層として有効である。
ところで、液晶表示装置等の平面表示装置の製造においては、ウェットエッチング性だけではなく、環境雰囲気、特に湿度に対する耐性も重要な特性となってきている。これは、湿度の影響で膜が変質すること、簡単に言えば酸化により錆びてしまうという現象により、電気的な接点として特性(コンタクト性)の劣化が起こるというものである。
本発明者は、Mo合金の耐湿性を検討したが、Moベースであるため、著しい耐湿性の改善には至らなかった。
Application of the Mo alloy described above is effective as a thin film wiring layer of a flat display device because a highly reliable wiring layer can be obtained by securing wet etching property and heat resistance by Mo.
Incidentally, in the manufacture of flat display devices such as liquid crystal display devices, not only wet etching properties but also resistance to environmental atmospheres, particularly humidity, have become important characteristics. This is because the property (contact property) deteriorates as an electrical contact point due to the phenomenon that the film changes in quality due to the influence of humidity, that is, it rusts due to oxidation.
Although this inventor examined the moisture resistance of Mo alloy, since it was Mo base, it did not lead to the remarkable improvement in moisture resistance.

本発明の目的は、ウェットエッチング性と耐熱性とを確保しつつ、耐湿性をも改善できる新規の薄膜配線層を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a novel thin film wiring layer capable of improving moisture resistance while ensuring wet etching property and heat resistance.

本発明者は、検討の結果、Moをベースとするのではなく、Niをベースとして、特定の元素を添加することで、上記目的を達成することができることを見いだした。
すなわち本発明は、基板上に形成される薄膜配線層であって、Alを主成分とする主導体層と該主導体層を覆う被覆層からなり、該被覆層は、(Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Mo、W)から選択される1種または2種以上の添加元素を3〜15原子%含有し、残部が実質的にNiからなる合金層である配線層である。
As a result of the study, the present inventor has found that the above object can be achieved by adding a specific element based on Ni, not based on Mo.
That is, the present invention is a thin-film wiring layer formed on a substrate, comprising a main conductor layer containing Al as a main component and a coating layer covering the main conductor layer, the coating layer comprising (Ti, Zr, Hf , V, Nb, Ta, Mo, W), which is a wiring layer that is an alloy layer containing 3 to 15 atomic% of one or more additive elements selected from the group consisting of Ni.

本発明において、添加元素としては(V、Nb、Ta)から選択される1種又は2種以上が好ましく、より好ましくは、少なくともNbを1〜7原子%含有し、かつMoおよび/またはWをNbとの合計で3〜10原子%とする。   In the present invention, the additive element is preferably one or more selected from (V, Nb, Ta), and more preferably contains at least 1 to 7 atomic% of Nb and contains Mo and / or W. The total amount is 3 to 10 atomic% with Nb.

本発明においては、平面表示装置用に一般に用いられるガラス基板上に形成する薄膜配線層として有効であり、より具体的には、液晶ディスプレイ、有機EL(エレクトロルミネッセンス)ディスプレイ等の薄膜トランジスタ(TFT)用の配線層として有効である。   In the present invention, it is effective as a thin film wiring layer formed on a glass substrate generally used for a flat display device, and more specifically, for a thin film transistor (TFT) such as a liquid crystal display or an organic EL (electroluminescence) display. It is effective as a wiring layer.

本発明の配線層は、ウェットエッチング性と耐熱性を確保しつつ、耐湿性をも改善できるため、特に高速駆動が必要で薄膜の特性の変化を嫌う平面表示装置用のTFTの配線層として極めて有効なものとなる。   The wiring layer of the present invention can improve the moisture resistance while ensuring wet etching property and heat resistance. Therefore, the wiring layer of the present invention is extremely suitable as a TFT wiring layer for flat display devices that require high-speed driving and dislike changes in thin film characteristics. It becomes effective.

本発明の重要な特徴は、主導体層と該主導体層を覆う被覆層からなる構造の配線層に従来適用されていたMo合金層に代えてNi合金層を適用したことにある。
以下本発明に適用するNi合金層について説明する。
An important feature of the present invention resides in that a Ni alloy layer is applied in place of the Mo alloy layer conventionally applied to a wiring layer having a structure composed of a main conductor layer and a covering layer covering the main conductor layer.
The Ni alloy layer applied to the present invention will be described below.

Niは、電極電位が高く酸化されにくいため
Moに比べて著しく優れた耐湿性を確保することができる。この点が本発明の最も重要な特徴である。
また、Niは被覆層として、1400℃近辺の融点を持つため、Alを主成分とする主導体層の耐熱性をある程度確保することができる。
さらに、ウェットエッチング性においては、Niは一般的なエッチング液である燐酸・硝酸・酢酸混合水溶液に可溶であるという特徴を持っているので、Alを主成分とする主導体層との同時エッチングが可能である。
Since Ni has a high electrode potential and is not easily oxidized, it can ensure remarkably superior moisture resistance compared to Mo. This is the most important feature of the present invention.
Further, since Ni has a melting point near 1400 ° C. as a coating layer, heat resistance of the main conductor layer mainly composed of Al can be ensured to some extent.
Furthermore, in terms of wet etching, Ni has a feature that it is soluble in a general aqueous solution of phosphoric acid, nitric acid and acetic acid, so it can be etched simultaneously with the main conductor layer containing Al as the main component. Is possible.

なお、純Niでは、Moと同様、主配線層であるAlもしくはAl合金に対してウェットエッチング時の溶解速度が速く、腐食されやすいために、オーバーエッチングとなり、パタニング性に問題がある。また、純Niは耐熱性の点では高融点金属であるMoに劣るため、加熱時の膜の変質を抑えるための添加元素の使用が有効である。
本発明では、これらの特性改善のために、Niに(Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Mo、W)から選択される1種または2種以上の添加元素を3〜15原子%含有させる。
これらの元素は、エッチング耐性を高める性質があり、純Niで問題であったウェットエッチング時にNiが腐食されすぎるという現象を緩和することができ、Alを主成分とする主配線層との同時ウェットエッチングによるパタニングが可能となる。また、耐熱性も改善される。
Note that pure Ni, like Mo, has a high dissolution rate during wet etching with respect to Al or Al alloy as a main wiring layer and is easily corroded, resulting in over-etching and a problem in patterning properties. In addition, pure Ni is inferior to Mo, which is a high melting point metal, in terms of heat resistance. Therefore, it is effective to use an additive element for suppressing film alteration during heating.
In the present invention, in order to improve these properties, 3 to 15 atomic% of one or more additive elements selected from (Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mo, W) are added to Ni. Contain.
These elements have the property of improving etching resistance, can alleviate the phenomenon of Ni being corroded during wet etching, which was a problem with pure Ni, and can be simultaneously wet with the main wiring layer mainly composed of Al. Patterning by etching becomes possible. Moreover, heat resistance is also improved.

本発明において、添加元素が3原子%未満では、ウェットエッチング時に主配線層に比べて被覆層がエッチングされすぎ、また、15原子%を超えると逆にエッチング出来なくなってしまうためである。好ましくは、5原子%〜10原子%、より好ましくは7原子%〜10原子%とする。
なお、配線層形成にスパッタリング法を使用する場合には、被覆層と同組成のタ−ゲット材が必要となるが、Niは磁性体であり、マグネトロンスパッタリングの効率が悪いという問題がある。本発明の添加元素はNiの磁性を低減する効果もあり、磁性を低減もしくは消失することは、Ni合金膜の形成速度向上と、タ−ゲット材の使用効率向上の効果により製造効率に対する利点にもなる。磁性を消失するという観点からは、添加元素としては7原子%以上が望ましい。
In the present invention, if the additive element is less than 3 atomic%, the coating layer is excessively etched compared to the main wiring layer during wet etching, and if it exceeds 15 atomic%, the etching cannot be performed. Preferably, 5 atomic% to 10 atomic%, more preferably 7 atomic% to 10 atomic%.
When a sputtering method is used for forming the wiring layer, a target material having the same composition as that of the coating layer is required. However, Ni is a magnetic substance, and there is a problem that the efficiency of magnetron sputtering is poor. The additive element of the present invention also has an effect of reducing the magnetism of Ni, and the reduction or disappearance of magnetism is an advantage for the production efficiency due to the effect of improving the formation rate of the Ni alloy film and the efficiency of using the target material. Also become. From the viewpoint of eliminating magnetism, the additive element is preferably 7 atomic% or more.

また、添加元素の中でV、Nb、Taは、Mo、Wの5A族元素に比べて添加による抵抗率の上昇が少なく、Ti等の3A族よりも、Niに対する固溶域が広く、耐熱性をより高めることができるためである。また、Vの添加では、酸化雰囲気で酸化の進行が止まらないため、V、Nb、Taの中では、Nb、Taが望ましく、コストの面からはNbが好ましい。
また、Mo、Wは、上述した添加元素のうち最も固溶域が広く、薄膜組織を微細にする効果が最も高い。そのため、添加元素として、少なくともNbを1〜7原子%含有し、かつMoおよび/またはWをNbとの合計で3〜10原子%含有することで、Nbのエッチング性を高める効果と、Moおよび/またはWによる膜微細化によるパターン精度向上効果を両立できる。
Further, among the additive elements, V, Nb, and Ta have a small increase in resistivity due to the addition as compared with the 5A group elements of Mo and W, and have a wider solid solution region with respect to Ni than the 3A group such as Ti. This is because the sex can be further enhanced. In addition, since the progress of oxidation does not stop in the oxidizing atmosphere when V is added, Nb and Ta are desirable among V, Nb, and Ta, and Nb is preferable from the viewpoint of cost.
Moreover, Mo and W have the widest solid solution region among the additive elements described above, and have the highest effect of making the thin film structure fine. Therefore, as an additive element, at least Nb is contained in 1 to 7 atomic%, and Mo and / or W is contained in a total of 3 to 10 atomic% with Nb, thereby improving the Nb etching property, Mo and It is possible to achieve both the effect of improving the pattern accuracy by miniaturizing the film by W / or W.

本発明の薄膜配線層を形成する基板は、特に限定されるものではなく、シリコン基板、Al基板、ガラス基板、樹脂基板等に適用できる。特にガラス基板上に形成する配線層とする場合、密着性を高める効果により、特に好適である。
本発明の薄膜配線層における、主導電層および被覆層は、各層と実質同一の組成を有するタ−ゲット材を用いたスパッタリング法により成形することができる。
The board | substrate which forms the thin film wiring layer of this invention is not specifically limited, It can apply to a silicon substrate, Al substrate, a glass substrate, a resin substrate, etc. In particular, when a wiring layer is formed on a glass substrate, it is particularly suitable due to the effect of improving adhesion.
The main conductive layer and the covering layer in the thin film wiring layer of the present invention can be formed by sputtering using a target material having substantially the same composition as each layer.

また、本発明における配線層としての典型的な形態は、図1に示すように基板1上に形成した主導体層2の上側に位置するカバー層となる被覆層3であるが、基板1と主導体層2の間に設ける下地層としても有効である。
本発明のNi合金膜は各種基板との密着性にも優れるため、主配線層であるAlを主成分とする膜の下地膜として使用することができるのである。またAlを主成分とする膜との密着性の低い樹脂基板や、Alを主成分とする膜に拡散しやすく抵抗値が増加するシリコン基板に適応することも有効である。また、平面表示装置等を製造する工程上でAlを主成分とする膜との電気的コンタクト性が得られない透明電極膜であるITOとの電気的コンタクトを得る下地膜として使用することも可能である。
Further, a typical form as a wiring layer in the present invention is a covering layer 3 serving as a cover layer located on the upper side of the main conductor layer 2 formed on the substrate 1 as shown in FIG. It is also effective as a base layer provided between the main conductor layers 2.
Since the Ni alloy film of the present invention is excellent in adhesion to various substrates, it can be used as a base film for a film mainly composed of Al as a main wiring layer. It is also effective to adapt to a resin substrate having low adhesion to a film containing Al as a main component or a silicon substrate that easily diffuses into a film containing Al as a main component and has an increased resistance value. In addition, it can be used as a base film for obtaining electrical contact with ITO, which is a transparent electrode film that cannot provide electrical contact with a film containing Al as a main component in the process of manufacturing a flat display device or the like. It is.

高純度電解Niに、高純度金属原料のNb、Wを所定の重量加えて、真空誘導溶解炉にて溶解して、厚み50mm、幅200mm、高さ300mmの金属製鋳型に鋳造して表1に示す組成のインゴットを作製した。その後1150℃で固溶体化処理を行った後、塑性加工により板状にし、さらに機械加工を施して所定のサイズとして、種々組成のタ−ゲット材を作製した。そのタ−ゲット材をマグネトロンスパッタ装置に取り付けて、アルゴン圧力0.5Pa、投入電力は500Wで、0.7mm(t)×100mm×100mmのコーニング社製1737ガラス基板上に膜厚100nmのNi合金膜を形成した試料を作製した。
また、比較例として同様にして、Mo−8原子%Nb、Mo−10原子%Wのタ−ゲット材を作製して、同様の膜サンプルを得た。
Nb and W, which are high-purity metal raw materials, are added to high-purity electrolytic Ni by a predetermined weight, melted in a vacuum induction melting furnace, and cast into a metal mold having a thickness of 50 mm, a width of 200 mm, and a height of 300 mm. An ingot having the composition shown in FIG. Thereafter, a solid solution treatment was performed at 1150 ° C., and then a plate was formed by plastic working and further machined to obtain target materials of various compositions having predetermined sizes. The target material is attached to a magnetron sputtering apparatus, the argon pressure is 0.5 Pa, the input power is 500 W, and a Ni alloy with a film thickness of 100 nm on a 1737 glass substrate made by Corning, 0.7 mm (t) × 100 mm × 100 mm. A sample on which a film was formed was prepared.
Similarly, as a comparative example, a target material of Mo-8 atomic% Nb and Mo-10 atomic% W was produced, and the same film sample was obtained.

本発明の基本的な耐湿性試験は、温度85℃、相対湿度85%の環境下に240時間放置する試験により行なった。結果を表1に示す。
その結果Mo系の比較例は、いずれも紫色の明確な変色が確認されたが、Ni系合金は変色もなく、耐湿性にすぐれることを確認した。
The basic humidity resistance test of the present invention was conducted by a test that was allowed to stand for 240 hours in an environment of a temperature of 85 ° C. and a relative humidity of 85%. The results are shown in Table 1.
As a result, in all of the Mo-based comparative examples, a clear purple discoloration was confirmed, but it was confirmed that the Ni-based alloy had no discoloration and was excellent in moisture resistance.

Figure 2005079130
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以下、表2に示す合金組成の薄膜サンプルを実施例1と同様に作製し、膜サンプルを得た。なお、評価はマグネトロンスパッタ装置を使用したため、タ−ゲット材としての磁性が消える7原子%以上の添加元素合計量がタ−ゲット材の使用効率が良好なものとなることを確認している。
また、表2に示すサンプルにおいては、表1と同様の耐湿性試験を行ったが、純Niを含むすべてのサンプルにおいて、変色等は認められず、良好な耐湿性を有することが確認された。
Hereinafter, a thin film sample having an alloy composition shown in Table 2 was produced in the same manner as in Example 1 to obtain a film sample. In addition, since the magnetron sputtering apparatus was used for the evaluation, it was confirmed that the total amount of additive elements of 7 atomic% or more at which the magnetism as the target material disappears has a good usage efficiency of the target material.
In addition, the samples shown in Table 2 were subjected to the same moisture resistance test as in Table 1. However, no discoloration or the like was observed in all samples containing pure Ni, and it was confirmed that the samples had good moisture resistance. .

以下、抵抗特性、耐熱性を測定した結果を示す。
ここで、比抵抗値は、形成したNi合金膜の膜特性としては導電性に関与する比抵抗値(μΩcm)を、4端子薄膜抵抗率計(三菱油化製、MCP−T400)を用いて測定した。
耐熱性試験としては、各試料をクリーンオーブン中で温度300℃、1時間の大気加熱を行った。
The results of measuring resistance characteristics and heat resistance are shown below.
Here, the specific resistance value is a specific resistance value (μΩcm) related to conductivity as a film characteristic of the formed Ni alloy film, using a four-terminal thin film resistivity meter (MCP-T400, manufactured by Mitsubishi Yuka). It was measured.
As a heat resistance test, each sample was heated in a clean oven at a temperature of 300 ° C. for 1 hour.

Figure 2005079130
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表2に示すように、純Niでは比抵抗は低いが、耐熱性試験後膜表面に白点が生ずる、本発明のNi合金膜では添加量が増加すると比抵抗値は増加するが、膜表面の白点等の発生が抑制されることがわかる。しかし、各添加元素量が15原子%よる多くなると比抵抗値は100μΩcmを超えるため導電膜としては望ましくはない。なお、白点とは部分的な膜の粒成長や酸化等により膜表面の盛り上がった部分であり、白点が生じるとFPDの次工程での電気的な短絡や断線、あるいは表示装置としたときの視覚的な欠陥につながるため、発生しないことが望ましい。   As shown in Table 2, although the specific resistance is low in pure Ni, white spots occur on the film surface after the heat resistance test. In the Ni alloy film of the present invention, the specific resistance value increases as the addition amount increases, but the film surface It can be seen that the occurrence of white spots and the like is suppressed. However, when the amount of each additive element increases by 15 atomic%, the specific resistance value exceeds 100 μΩcm, which is not desirable as a conductive film. The white spot is a raised part of the film surface due to partial film growth or oxidation of the film. When a white spot occurs, an electrical short circuit or disconnection in the next process of the FPD, or a display device is obtained. It is desirable not to occur because it leads to visual defects.

ウェットエッチングにおけるパタニング性を評価するために、Alを主成分とする各主配線層を200nm基板上に形成し、その上に実施例2と同様の組成のNi合金膜を30nm形成した図1の構成を持つ配線層を形成した。基板材質は上述のガラス基板、表面に熱酸化を施したSiウェハー、さらに樹脂基板としてポリカーボネイト基板を用いた。   In order to evaluate the patterning property in wet etching, each main wiring layer containing Al as a main component was formed on a 200 nm substrate, and a Ni alloy film having the same composition as that of Example 2 was formed thereon with 30 nm. A wiring layer having a configuration was formed. The substrate material was the glass substrate described above, a Si wafer whose surface was thermally oxidized, and a polycarbonate substrate as the resin substrate.

Ni合金膜上に東京応化製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、ラインアンドスペース(L/S)で25μmのレジストパターンを作製した。その後、燐酸と硝酸と酢酸の混合水溶液を用いてレジストパターンのない部分が溶解し透過するまでエッチングした後、レジストパターンとその周囲の残渣とパターンエッジの形状、パターン幅のずれ等を光学顕微鏡で観察した。その時、配線パターンが形成できており、残渣が無いものを良好と評価した。また、パターン形状において、エッチ部は直性であることが最も望ましいが、エッジ直進性が低く最大幅と最小幅の差が3μmを越える物を×、1.5〜3μmの物を△、1.5μm以下を○とした。また、さらに1μm以下の物を◎として評価した。   An OFPR-800 positive resist made by Tokyo Ohka Co., Ltd. is formed on the Ni alloy film by spin coating, and the resist is exposed to ultraviolet rays using a photomask, and then developed with an organic alkali developer NMD-3. In S), a 25 μm resist pattern was prepared. Then, using a mixed aqueous solution of phosphoric acid, nitric acid and acetic acid, etch until the part without the resist pattern is dissolved and permeate, and then check the resist pattern, the surrounding residue, the shape of the pattern edge, and the deviation of the pattern width with an optical microscope. Observed. At that time, a wiring pattern was formed, and no residue was evaluated as good. Further, in the pattern shape, it is most desirable that the etched portion is straight, but the edge straightness is low and the difference between the maximum width and the minimum width exceeds 3 μm, x is 1.5 to 3 μm, and 1 .Gamma. Moreover, the thing of 1 micrometer or less was evaluated as (double-circle).

また、その後、有機溶剤に浸積し、純水洗浄、スピン乾燥後、酸素アッシングを行うことでレジストを除去した後の積層膜パターンを光学顕微鏡により観察し、その形状、変色のない物を良好とした。結果を表3に示す。   After that, after immersing in an organic solvent, washing with pure water, spin drying, and removing the resist by performing oxygen ashing, the laminated film pattern is observed with an optical microscope, and its shape and discoloration are good. It was. The results are shown in Table 3.

Figure 2005079130
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Alを主成分とする膜上に(Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Mo、W)から選択された添加元素を含有するNi合金膜を形成した積層膜をエッチングした際に良好な薄膜パターンが得られている。純Niではエッチング速度が早く、サイドエッチングが大きく、そのパターン形状も不均一となっている。このため、Al膜表面の被覆が十分でなく、レジスト剥離工程を通過した後に膜表面が変質している。本発明のNi合金膜では残差も発生せずパタニング性も良好であり、レジスト除去後の膜表面の変色等は起きていない。その改善効果は添加量は3原子%未満では不充分であり、15原子%を越えるとパタニング性が低下し、エッチングが出来なかったり、残差が生じ実用に耐える薄膜パターンが得られない。このため、添加量としては3〜15原子%が望ましいことがわかる。   Good when etching a laminated film in which an Ni alloy film containing an additive element selected from (Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mo, W) is formed on a film containing Al as a main component. A thin film pattern is obtained. Pure Ni has a high etching rate, a large side etching, and a non-uniform pattern shape. For this reason, the Al film surface is not sufficiently covered, and the film surface is altered after passing through the resist stripping step. In the Ni alloy film of the present invention, no residual is generated and the patterning property is good, and the film surface is not discolored after the resist is removed. The improvement effect is insufficient if the addition amount is less than 3 atomic%, and if it exceeds 15 atomic%, the patterning property is lowered, etching cannot be performed, and a thin film pattern that can withstand practical use cannot be obtained. For this reason, it is understood that the addition amount is preferably 3 to 15 atomic%.

上述のように本発明の薄膜配線層は耐湿性とパタニング性を兼ね備えた薄膜パターンを得ることができる。さらにFPDの高精細化や高輝度化を行うために、薄膜配線はより狭幅化が必要であり、特に10μm幅以下の薄膜配線層ではそのパターン形状の精度と安性も重要となってくる。それに対応するには、Niに加える添加元素もより厳選する必要がある。表3に示すように、添加元素の中ではV、Nb、Taはレジストパターンとの差が少ないがパターンエッジの直線性は、Mo、Wにやや劣る。また、Vではレジスト除去後に白点が発生する場合がある。また、Ti、Zr、Hfでは、直進性は少し劣るとともに、パターン幅が広くなり逆テーパになる傾向にある。逆テーパ形状は保護膜を形成する場合に段差角が急峻となり好ましくない場合がある。また、Mo、Wはエッジの直進性は良好であるがオーバーエッチングが大きくパターン幅が狭くなる傾向にある。 As described above, the thin film wiring layer of the present invention can provide a thin film pattern having both moisture resistance and patterning properties. Furthermore, in order to increase the definition and brightness of the FPD, it is necessary to make the thin film wiring narrower. Particularly, in the case of a thin film wiring layer having a width of 10 μm or less, the accuracy and safety of the pattern shape are also important. . In order to cope with this, it is necessary to further carefully select additive elements to be added to Ni. As shown in Table 3, among the additive elements, V, Nb, and Ta have little difference from the resist pattern, but the pattern edge linearity is slightly inferior to Mo and W. In V, white spots may occur after resist removal. Ti, Zr, and Hf are slightly inferior in straightness, and have a tendency that the pattern width becomes wide and reverse taper. The reverse taper shape may be unfavorable because the step angle becomes steep when a protective film is formed. In addition, Mo and W have good straightness of the edge, but overetching tends to be large and the pattern width tends to be narrow.

さらに、パターン精度が良好なNbと、パターン形状が良好なMo、Wを組み合わせることで、パターン精度、パターン形状とも良好なNi合金/Al積層膜が得られることがわかる。この場合、実施例2と合わせて考慮すると、添加量としては10原子%以下でより耐熱性、耐湿性、パタニング性と低い抵抗値を兼ね備えていることがわかる。   Furthermore, it can be seen that a Ni alloy / Al laminated film with good pattern accuracy and pattern shape can be obtained by combining Nb with good pattern accuracy and Mo and W with good pattern shape. In this case, when considering together with Example 2, it can be seen that the addition amount is 10 atomic% or less, and the heat resistance, moisture resistance, patterning property and low resistance value are combined.

本発明によれば、薄膜配線層として高い信頼性が確保できるため、各種FPD、特には車載等のモバイル機器に適用する配線として広く使用されることが期待される。   According to the present invention, since high reliability can be secured as a thin film wiring layer, it is expected to be widely used as wiring applied to various FPDs, in particular, mobile devices such as in-vehicle.

本発明における配線層としての典型的な形態の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the typical form as a wiring layer in this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1:基板
2:主導体層
3:被覆層
1: Substrate 2: Main conductor layer 3: Covering layer

Claims (4)

基板上に形成される薄膜配線層であって、Alを主成分とする主導体層と該主導体層を覆う被覆層からなり、該被覆層は、(Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Mo、W)から選択される1種または2種以上の添加元素を3〜15原子%含有し、残部が実質的にNiからなる合金層であることを特徴とする薄膜配線層。 A thin film wiring layer formed on a substrate, comprising a main conductor layer mainly composed of Al and a coating layer covering the main conductor layer, the coating layer comprising (Ti, Zr, Hf, V, Nb, A thin film wiring layer comprising 3 to 15 atom% of one or more additive elements selected from Ta, Mo, W), and the balance being an alloy layer substantially made of Ni. 添加元素は、(V、Nb、Ta)から選択される1種又は2種以上であることを特徴とする請求項1に記載の薄膜配線層。 The thin film wiring layer according to claim 1, wherein the additive element is one or more selected from (V, Nb, Ta). 添加元素として、少なくともNbを1〜7原子%含有し、かつMoおよび/またはWをNbとの合計で3〜10原子%含有すること特徴とする請求項1に記載の薄膜配線層。 2. The thin film wiring layer according to claim 1, wherein the thin film wiring layer includes at least 1 to 7 atomic% of Nb as additive elements and 3 to 10 atomic% of Mo and / or W in total with Nb. ガラス基板上に形成する配線層であることを特徴とする請求項1乃至3に記載の薄膜配線層。 4. The thin film wiring layer according to claim 1, wherein the thin film wiring layer is a wiring layer formed on a glass substrate.
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