JP2006279022A - 薄膜配線層 - Google Patents

Abstract

【課題】 Ａｌを主成分とする主導体層をより低抵抗に維持すると同時に、一括のウェットエッチングでパターニングでき、主導体層の耐熱性、特にヒロック耐性が確保される新規の薄膜配線層を提供する。
【解決手段】 基板上にＮｉを主成分とする面心立方格子構造を有する下地層を、該下地層上に主成分が９９原子％以上のＡｌからなる主導体層を形成した薄膜配線層である。また、前記Ｎｉを主成分とする下地層の層厚が５ｎｍ以上１００ｎｍ以下である薄膜配線層である。また、前記Ｎｉを主成分とする下地層は、添加元素として（Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｕ、Ｓｉ、Ｇｅ）から選択される１種または２種以上の元素を７〜３０原子％含有し、残部が不可避的不純物およびＮｉからなる薄膜配線層である。
【選択図】 図１

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 Ｄｉｓｐｌａｙ、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。

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として液晶ディスプレイ（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。

ＦＰＤの導電膜には、基板との密着性や耐熱性が考慮され、高融点金属のＣｒ、Ｍｏ等の膜あるいは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、ＡｌやＡｌ合金といったより低抵抗な膜が用いられている。

低抵抗な材料であるＡｌの薄膜は、ＦＰＤの製造プロセス中の加熱工程においてヒロックと呼ばれる突起等が現れるために耐熱性に問題があることが知られている。このため、耐熱性を要求される導電膜においては、Ａｌに添加元素を加えて耐熱性を改善したＡｌ合金膜が用いられている。しかし、十分な耐熱性を確保するためには数原子％レベルで添加元素を加えるために抵抗値が高くなるとともに、製造プロセス中の加熱工程で抵抗値が大きく変化するという問題点もある。また、例えば、ＦＰＤ等でスイッチング素子として使用される薄膜トランジスタ素子（以下、ＴＦＴ素子という）に使用される配線においては、ＡｌやＡｌ合金膜だけではＴＦＴ素子へのＡｌの拡散を十分に抑制することができないために、ＡｌやＡｌ合金膜を被覆する層としてＣｒやＭｏ等の高融点金属を主成分とする膜を用いた積層配線層が用いられている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）。
特開２０００−２８４３２６号公報 特開２０００−３１４８９７号公報 特開２００１−３５０１５９号公報

特許文献１乃至３には、ＦＰＤの配線膜の形成において、Ａｌ合金膜の上層および下層にＣｒ、Ｍｏやその合金を被覆した積層構造とすることで、ＡｌやＡｌ合金膜の耐熱性を向上すること、およびヒロックの発生を抑制することが提案されている。一方で、Ｃｒ系膜は、耐熱性やエッチング性の点で、ＡｌやＡｌ合金膜と積層構造を形成する上で好ましいが、ＦＰＤ素子を製造する際や、その廃棄、または、再生する際に六価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。また、Ｃｒと抵抗値が同等以下で耐熱性を有する材料として提案されているＭｏは、本来耐湿性が低い。そこで、耐熱性の改善のために添加元素を加えたＭｏ合金が用いられているが、Ｃｒと同程度の高い信頼性を得るには至っていない。また、Ｍｏの耐食性を改善するにも、添加元素を加えたＭｏ合金膜が用いられているが、添加元素量が多くなるとともにウェットエッチング性が劣っていくという問題もある。

また、耐食性が高い被覆膜としてＴｉ膜も知られているが、Ｔｉ膜は耐食性が高く、薬液を用いたウェットエッチングが難しいため、配線等のパターンを形成する際には高価な真空装置を用いたドライエッチングが必要であるという問題を有している。

本発明の目的は、以上の課題を改善し、Ａｌを主成分とする主導体層をより低抵抗に維持すると同時に、一括のウェットエッチングでパターニングでき、主導体層の耐熱性、特にヒロック耐性が確保される新規の薄膜配線層を提供することにある。

本発明者は、種々検討の結果、基板上に形成する低抵抗なＡｌを主成分とする主導体層の耐熱性、特にヒロック耐性を向上させると共に、ウェットエッチングによる一括エッチング可能な薄膜配線層として、基板と主導体層の間に下地層として、Ｎｉを主成分とする下地層を構成することを見出した。
すなわち、本発明は、基板上にＮｉを主成分とする面心立方格子構造を有する下地層を、該下地層上に主成分が９９原子％以上のＡｌからなる主導体層を形成した薄膜配線層である。

また、好ましくは、前記Ｎｉを主成分とする面心立方格子構造を有する下地層の層厚が５ｎｍ以上１００ｎｍ以下である薄膜配線層である。
また、好ましくは、前記Ｎｉを主成分とする面心立方格子構造を有する下地層は、添加元素として（Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｕ、Ｓｉ、Ｇｅ）から選択される１種または２種以上の元素を７〜３０原子％含有し、残部が不可避的不純物およびＮｉからなる薄膜配線層である。
さらに好ましくは、前記Ｎｉを主成分とする面心立方格子構造を有する下地層は、添加元素としてＣｕを１０〜２５原子％で含有する薄膜配線層である。
さらに好ましくは、（Ｔｉ、Ｖ、Ｍｏ、Ｗ）から選択される１種または２種以上の元素を１〜７原子％含有する薄膜配線層である。
さらに好ましくは、前記Ｎｉを主成分とする面心立方格子構造を有する下地層は、添加元素としてＳｉおよび／またはＧｅを１〜５原子％含有する薄膜配線層である。
また、さらに好ましくは、前記Ｎｉを主成分とする面心立方格子構造を有する下地層は、添加元素としてＡｌを１〜５原子％含有する薄膜配線層である。

本発明の薄膜配線層は、Ａｌを主成分とする主導体層を低抵抗に維持できると同時に、耐熱性、特にヒロック耐性を確保し、しかも一括のウェットエッチングによる配線パターンを形成できるため、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。

本発明の重要な特徴は、基板とＡｌを主成分とする主導体層との間に、Ｎｉを主成分とする下地層を形成することで、Ａｌを主成分とする主導体層の耐熱性、特にヒロック耐性を向上できることを見出した点にある。
以下に、まず、Ｎｉを主成分とする下地層を形成することで、ヒロック耐性を向上できる点に関して説明する。

Ａｌを主成分とする薄膜は、本来融点が低いために、加熱すると粒成長が起こり易く、また、形成する基板や下地膜の影響で膜の結晶配向性が変わりやすい性質を有している。Ａｌを主成分とする薄膜で発生するヒロックは、熱応力を緩和するために、Ａｌ原子が移動し、原子の配列の不均一な粒界等で異常成長する現象である。そこで、面心立方格子を有するＡｌを主成分とする薄膜においては、その最密面である（１１１）面に配向制御し、そのＸ線半価幅を小さくすることでヒロックの発生を抑制することが可能であると考えられる。すなわち、薄膜の形成面に対してＡｌ原子を密に配列することでヒロックの発生を抑制することが可能となるものである。

本発明におけるＮｉを主成分とする下地層は、体心立方格子であるＣｒやＭｏとは異なり、Ａｌと同じく面心立方格子構造を有するＮｉを主成分としているために、その上に形成するＡｌを主成分とする薄膜が結晶最密面で成長し、高い（１１１）面の配向を有することでＡｌを主成分とする薄膜のヒロック発生を抑制し、耐熱性を改善することが可能となる。このため、添加量が多く抵抗値の高いＡｌ合金を用いること無く、ＡｌあるいはＡｌに微量の添加元素を含んだＡｌ合金を主導体層とした低抵抗な積層配線膜を形成することが可能となるものである。
なお、ヒロック耐性を良好に確保するために（１１１）面に配向制御する上では、Ａｌを主成分とする主導体層の配向としては、Ｘ線回折強度の比（１１１）／（２２０）が１０以上、さらには（２２０）面は回折線が判別できないほど低く、実質的に（１１１）面の回折強度のみが測定される（１１１）面への強配向となるようにすることが望ましい。

また、本発明のＮｉを主成分とする下地層とは、Ｎｉを最低でも５０原子％以上含有し、Ｎｉと同様の面心立方格子の結晶構造を有する膜からなる。
また、主成分が９９原子％以上のＡｌからなる主導体層としては、９９．９原子％以上のＡｌからなる純Ａｌとすることで、より低抵抗かつ低コストな積層配線層とできるため望ましい。

また、本発明の薄膜配線層においては、Ｎｉを主体とする下地層の層厚は、５ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることが望ましい。５ｎｍ未満では下地層としての連続性が十分でなく、Ａｌを主成分とする主導体層を形成した場合に、（１１１）面への配向を高くする効果が十分に得られないためである。また１００ｎｍを越えると層を形成する際の時間が掛かり、生産性が劣るためと、層表面の凹凸が増加し、その上に形成するＡｌを主成分とする主導体層の凹凸が増加するとともに、（１１１）面への配向性が低下するためである。このため、Ｎｉを主体とする下地層の膜厚は５〜１００ｎｍが望ましい。
また、Ａｌを主成分とする主導体層の層厚は、１００〜３５０ｎｍが好ましい。それは、１００ｎｍに満たないと膜厚が薄いために表面散乱の影響が大きく十分に低い抵抗値を得にくいためであり、３５０ｎｍを越えると形成する際の時間が掛かり、生産性が劣るためとそれ以上厚くしても比抵抗値の減少に効果が低いためである。

また、本発明の薄膜配線層におけるＮｉを主体とする下地層としては、Ｎｉおよび不可避的不純物以外に添加元素として、（Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｕ、Ｓｉ、Ｇｅ）から選択される１種または２種以上の元素を７〜３０原子％含有することが望ましい。
それには、まず、Ｎｉは強磁性を有する元素であり、配線層を形成する上では、通電時の誘導磁界により磁化し特性変化を起こすために強い磁性を有することが好ましくなく、Ｎｉに添加元素を加えて磁性を低減することが好ましいためである。Ｎｉの磁性を低減するのにあたっては、Ｆｅ、Ｃｏ等の強磁性の特性を有する金属元素以外を添加することで磁性の低減が可能であるが、特にIVａ族（Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ）、Ｖａ族（Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ）、VIａ族（Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ）は、少ない添加量でＮｉの有する磁性の低減がはかれるために望ましい元素である。また、Ｃｕ、Ｓｉ、Ｇｅといった元素も磁性の低減に効果があるため望ましい。

なお、これらの添加元素としては、７原子％以上を添加することで、室温においても磁束密度（Ｂ）を０．１Ｔ以下へ低下させることができる。
また、添加量が３０原子％を越える場合には、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒでは、耐食性が高くなり、ウェットエッチングが困難になる。また、Ｓｉ、Ｇｅでは、膜が非晶質化するとともに、基板やＡｌを主成分とする主導体層との密着性が低下し、膜が剥がれやすくなる。Ｖ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｕでは、耐食性が大きく低下し、下地層の腐食等が発生し易くなり、配線の信頼性が低下する事がある。
このため、添加量としては７〜３０原子％以下が望ましい。

さらに、Ｎｉを主成分とする下地層としては、添加元素として、Ｃｕを１０〜２５原子％の範囲で含有することがより好ましい。それは、Ｃｕを必須添加することで、Ａｌを主成分とする主導体層へのＮｉの拡散を抑制する効果と、Ａｌを主成分とする主導体層とＮｉを主成分とする下地層のウェットエッチング時のエッチング速度差を抑制する効果を向上させることができるためである。
Ｎｉを主成分とする薄膜とＡｌを主成分とする薄膜の積層膜を加熱処理すると、Ｎｉを主成分とする薄膜中のＮｉがＡｌを主成分とする薄膜中に拡散することがあり、Ａｌを主成分とする薄膜の抵抗値が大きく増加する場合がある。Ｃｕは、Ｎｉに固溶しやすい元素であると同時に、Ａｌとは低温域では分離しやすい元素であるため、Ｎｉを主成分とする下地層にＣｕを必須で含有させ、ＮｉがＡｌを主成分とする主導体層へ拡散するのを抑制することが、Ａｌを主成分とする主導体層の低抵抗を維持する上で望ましい。

また、Ｎｉを主成分とする下地層へＣｕを添加するのは、ウェットエッチング時のＡｌとＮｉとのエッチング速度差を小さくし、一括エッチングを可能とする効果をも有する。Ｃｕの添加量は、１０原子％未満ではＮｉの拡散抑制効果が少なく、２５原子％を越えるとフォトリソグラフィを行う際の現像液やレジスト剥離液等に対して腐食し易くなったり、樹脂基板や樹脂膜からの放出ガス等で変質する等耐食性が低下するため、１０〜２５原子％が望ましい。

また、さらに、Ｎｉを主成分とする下地層としては、添加元素として、Ｃｕを１０〜２５原子％の範囲で含有し、かつ（Ｔｉ、Ｖ、Ｍｏ、Ｗ）から選択される１種または２種以上の元素を１〜７原子％の範囲で含有することがより望ましい。それは、特に、（Ｔｉ、Ｖ、Ｍｏ、Ｗ）から選択される元素を、Ｎｉを主成分とする下地層に含有させた場合には、Ｎｉの磁性の低減に効果を有するばかりでなく、基板との密着性をも向上させる効果があるからである。この効果は、ガラス基板のみでなく、樹脂基板や保護膜に対する密着性の改善にも効果がある。なお、（Ｔｉ、Ｖ、Ｍｏ、Ｗ）から選択される１種または２種以上の元素を１〜７原子％としたのは、Ｃｕを１０原子％以上含有した上で、（Ｔｉ、Ｖ、Ｍｏ、Ｗ）から選択される元素が含有されることによるＮｉの磁性低減、基板等との密着性の向上効果は、１原子％の含有量から顕著になるが、７原子％を越えるとＡｌを主成分とする主導体層のヒロック耐性を得るための結晶配向制御の効果が低下するためである。

さらに、Ｎｉを主成分とする下地層としては、添加元素としてＳｉおよび／またはＧｅを１〜５原子％の範囲で含有することがより望ましい。それは、これらの元素はＣｕと同様にＮｉに固溶しやすい元素であると同時に、Ａｌとは低温域では分離しやすい元素であるため、ＮｉがＡｌを主成分とする主導体層へ拡散するのを抑制する効果を有するためである。さらに、これらの元素はＮｉに固溶して耐食性の改善にも効果を有するためである。その改善効果は１原子％以上から現れるが、５原子％を越えるとエッチング時に残渣が生じやすくなるため、１〜５原子％が望ましい。
さらに、上記元素以外にＡｌを加えることも有効である。Ｎｉを主成分とする下地層にＡｌを添加することでＡｌを主成分とする主導体層へのＮｉの拡散効果を抑制するさらなる効果を有するためである。その効果は１原子％から現れる。しかし、ＡｌはＳｉ、Ｇｅ以外の上述したＮｉへの添加元素と化合物を形成し易い元素であり、元素組合せによっては化合物を発現しやすく、Ｎｉを主成分とする下地層の結晶性を低下させる場合があるため５原子％以下の添加が好ましい。

また、現在の薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴという）で画像を駆動させるＬＣＤ、ＥＬＤ等において、最も広く用いられるのは、基板上にゲート配線を形成し、該ゲート配線をＳｉＮ等からなるゲート絶縁膜で覆った後に、その上に半導体のＳｉ膜、ソースおよびドレイン配線を形成し、さらに絶縁保護膜で覆う構造のボトムゲート型ＴＦＴである。この構造においては、ゲート絶縁膜を形成する際に基板温度が２５０℃以上と特に高温まで上昇するため、ゲート絶縁膜形成時に既に基板上に形成されているゲート配線膜は、特に高温に対する耐熱性が重要となる。

本発明のＮｉを主成分とする下地層上にＡｌを主成分とする主導体層を形成した薄膜配線層は、上述のように高い耐熱性を有するため、ボトムゲート型ＴＦＴゲート配線膜として特に有効である。また、本発明の薄膜配線層は一括のウェットエッチングが可能なため、安価にゲート配線膜を形成することが可能となる。
さらに、本発明の薄膜配線層は純Ａｌ膜を含んだ９９原子％以上のＡｌからなる主導体層でもＮｉを主成分とする下地層の存在によりも高い耐熱性を有するため、従来の耐熱性を得るために多量の添加元素を含む抵抗値の高いＡｌ合金よりも低抵抗な配線膜を得られる。

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。
本発明における、主導体層および下地層は、各層と実質的に同一の組成を有するターゲット材を用いたスパッタリング法により形成できる。

本発明の構成は、基板上にＮｉを主成分とする下地層と、その下地層上にＡｌを主成分とする主導体層を形成した薄膜配線層であるが、さらにＡｌを主成分とする主導体層上に、Ｎｉを主成分とする被覆層を形成する薄膜配線層も有効である。この場合、耐食性の低いＡｌ膜の表面を保護し配線層の信頼性をさらに改善することが可能であり、耐環境性が要求される用途の配線層に適している。この３層構造の配線層とした場合でも、一括のウェットエッチングが可能である。

高純度電解Ｎｉに、純度９９．９％以上のＣｕ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗ、純度９９．３％以上のＶ、純度９９．９９％以上のＳｉ、Ｇｅ、Ａｌ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Ｎｉ合金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Ｎｉ合金タ−ゲット材を作製した。また、同時にＣｒ、Ｍｏ、純Ａｌ、Ａｌ−２原子％Ｎｄ、Ａｌ−０．３原子％Ｇｅ−０．５原子％Ｎｉのタ−ゲット材を準備した。

準備したターゲット材を使用して、アルゴン圧力０．５Ｐａ、投入電力５００Ｗ、基板加熱温度１２０℃の条件で、０．７ｍｍ（ｔ）×１００ｍｍ×１００ｍｍのコーニング社製１７３７ガラス基板、Ｓｉウェハ基板、樹脂皮膜基板の上に、表１に示す構成となるように、膜厚１０〜１５０ｎｍのＮｉ合金膜、Ｍｏ膜、Ｃｒ膜で下地層を形成し、その上に２００ｎｍのＡｌ膜、Ａｌ−０．３原子％Ｇｅ−０．５原子％Ｎｉ膜のＡｌを主成分とする膜を形成した薄膜積層の試料を作製した。また、比較例として、ガラス基板上に直接純Ａｌ膜およびＡｌ−２原子％Ｎｄ膜を形成した試料も作製した。
また、各々のＮｉ合金膜については、Φ８ｍｍのガラス基板上に膜厚１００ｎｍで薄膜を形成し、ＶＳＭ（振動試料型磁力計、ＢＨＶ−３５ 理研電子製）により４０ｋＡ／ｍの印加磁界を加えた際の薄膜の磁気特性である磁束密度を測定した。

作製した各試料の導電性に関して、比抵抗値を４端子薄膜抵抗率計（三菱油化製、ＭＣＰ−Ｔ４００）を用いて測定したシート抵抗値（Ω／□）と試料の膜厚から評価した。また、各試料の結晶配向性の評価として、Ａｌ主成分とする膜側からＸ線回折を測定し、回折線の（１１１）／（２２０）の強度比を求めた。Ｘ線回折強度の測定結果の代表例として、表１の試料Ｎｏ．５、試料Ｎｏ．１３、試料Ｎｏ．２１および試料Ｎｏ．２４のＸ線回折強度図をそれぞれ図１〜４に示す。
また、耐熱性試験としては、大気中で温度２５０℃、２時間の加熱処理を行い、上記と同様に比抵抗値を評価した。その後、Ａｌ膜およびＡｌを主成分とする膜の膜表面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察し、ヒロックの発生状況を確認した。ヒロックの観察されなかったものを○と評価した。その観察結果の代表例として、試料Ｎｏ．３、試料Ｎｏ．２１、試料Ｎｏ．２４の膜表面のＳＥＭ写真をそれぞれ図５〜７として示す。以上の作製した各試料の積層膜の構成および組成と、各々の測定および評価結果を表１に示す。

表１、図５〜７に示すように、ガラス基板上に直接Ａｌ膜を形成した場合（試料Ｎｏ．２４）や、Ｃｒ（試料Ｎｏ．２２）やＭｏ（試料Ｎｏ．２１）を下地層とし、その上にＡｌ膜を形成した場合には、（１１１）／（２２０）のＸ線回折強度比が４より低く、加熱後にヒロックの発生が観察される。また、Ａｌ−２原子％Ｎｄ膜（試料Ｎｏ．２３）は加熱処理後もヒロックは発生していないが、成膜時の比抵抗値が高い。対して、本発明の下地層としてＮｉを主成分とするＮｉ合金膜を形成した上に、Ａｌ膜や微量の添加元素を含んだＡｌ合金膜を形成したものは、実質的に（１１１）面の回折強度のみが測定されるか、Ｘ線回折強度比（（１１１）／（２２０））が１０以上と（１１１）面に強配向し、加熱処理後もヒロックの発生のない高い耐熱性を有していることがわかる。また、比抵抗値も１０μΩｃｍ程度以下と低い。

また、ＮｉにＣｕを１０％以上添加したＮｉ合金膜を下地層とした場合は、Ｃｕを１０％未満しか含んでいない場合（試料Ｎｏ．８）よりも、加熱後の抵抗値の増加が少ないことがわかる。
また、Ｎｉ合金の添加元素の含有量が７％以上になると、磁性の特性が低減され、膜においても磁束密度０．１Ｔ以下へ磁性を低減することが可能となることがわかる。特にＶ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｗ等はわずか数％の添加量でＮｉの磁性を低減する効果が高いことがわかる。Ｎｉへの添加元素の含有量が７％未満の場合（試料Ｎｏ．１２）は、タ−ゲット材として磁性体であるために、スパッタリングが行い難いとともに、膜としても０．１Ｔを越えた磁束密度を有している。
また、Ｓｉ、ＧｅやＡｌを添加した場合もＣｕと同様に加熱処理後の比抵抗値の増加が少なく、ＮｉのＡｌへの拡散を抑制する効果があることがわかる。

実施例１で作製した積層膜の試料を用いて、ウェットエッチングにおけるパタニング性を評価した。東京応化製ＯＦＰＲ−８００ポジ型レジストをスピンコートによりＡｌ膜上に形成し、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、Ａｌ用のエッチャントである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のＡｌ膜やＡｌ合金膜が溶解した後、２０ｓｅｃ浸積してエッチングした後、レジストパターンとその周囲の残渣およびパターンエッジの形状を光学顕微鏡で観察した。その時、積層膜の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、積層膜のパターン形状において、エッジ部は直性であることが最も望ましいが、積層膜のエッジ直進性が低く最大幅と最小幅の差が３μｍを越えるものを×、１．５〜３μｍのものを△、１．５μｍ未満のものを○とした。また、さらに１μｍ以下のものを◎として評価した。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。以上の結果を表２に示す。

表２に示すようにＡｌ用のエッチャントではＣｒやＭｏを下地層とした場合、Ｃｒ膜はエッチングされずに残り、ＭｏはＡｌよりエッチングが早いために逆テ−パ−状となる。また、本発明のＮｉを主成分とするＮｉ合金膜を下地層とした場合において、ＶやＳｉの添加量の多いもの（試料Ｎｏ．１７）はエッチング後に残渣が発生するが、レジスト除去後の洗浄工程で洗い流すことが可能である。それ以外の試料Ｎｏ．１〜５、８〜１３および１６は、一括でのウェットエッチングが可能であることがわかる。特にＣｕが１０〜２５％含有した場合には、良好なパタ−ンが得られていることがわかる。ただし、Ｃｕが２５％を越える（試料Ｎｏ．９および１０）ではエッジ部の浮きや、基板が樹脂等の場合に腐食し白点が生じ耐食性が低下していることがわかる。

実施例１における試料Ｎｏ．５のＸ線回折強度図である。 実施例１における試料Ｎｏ．１３のＸ線回折強度図である。 実施例１における試料Ｎｏ．２１のＸ線回折強度図である。 実施例１における試料Ｎｏ．２４のＸ線回折強度図である。 実施例１における試料Ｎｏ．３の耐熱性試験後の膜表面の走査型電子顕微鏡写真である。 実施例１における試料Ｎｏ．２１の耐熱性試験後の膜表面の走査型電子顕微鏡写真である。 実施例１における試料Ｎｏ．２４の耐熱性試験後の膜表面の走査型電子顕微鏡写真である。

Claims (7)

1. 基板上にＮｉを主成分とする面心立方格子構造を有する下地層と、該下地層上に主成分が９９原子％以上のＡｌからなる主導体層を形成したことを特徴とする薄膜配線層。
2. 前記Ｎｉを主成分とする面心立方格子構造を有する下地層の層厚が５ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の薄膜配線層。
3. 前記Ｎｉを主成分とする面心立方格子構造を有する下地層は、添加元素として（Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｕ、Ｓｉ、Ｇｅ）から選択される１種または２種以上の元素を７〜３０原子％含有し、残部が不可避的不純物およびＮｉからなることを特徴とする請求項１または２に記載の薄膜配線層。
4. 前記Ｎｉを主成分とする面心立方格子構造を有する下地層は、添加元素としてＣｕを１０〜２５原子％含有することを特徴とする請求項３に記載の薄膜配線層。
5. 前記Ｎｉを主成分とする面心立方格子構造を有する下地層は、添加元素として（Ｔｉ、Ｖ、Ｍｏ、Ｗ）から選択される１種または２種以上の元素を１〜７原子％含有することを特徴とする請求項４に記載の薄膜配線層。
6. 前記Ｎｉを主成分とする面心立方格子構造を有する下地層は、添加元素としてＳｉおよび／またはＧｅを１〜５原子％含有することを特徴とする請求項４または５に記載の薄膜配線層。
7. 前記Ｎｉを主成分とする面心立方格子構造を有する下地層は、添加元素としてＡｌを１〜５原子％含有することを特徴とする請求項３乃至６のいずれかに記載の薄膜配線層。