JP2013060655A - 電子部品用積層配線膜および被覆層形成用スパッタリングターゲット材 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 基板上に金属膜を形成した電子部品用積層配線膜において、Alを主成分とする主導電層と該主導電層の一方の面および/または他方の面を覆う被覆層からなり、該被覆層は原子比における組成式がMo100−x−y−Nix−Tiy、10≦x≦30、3≦y≦20で表され、残部が不可避的不純物からなる電子部品用積層配線膜。
【選択図】 図1
Description
また、TFTからつながる画素電極や携帯型端末やタブレットPC等に用いられているタッチパネルの位置検出電極には、一般的に透明導電膜であるインジウム−スズ酸化物(以下、ITOという)が用いられている。この場合にも、配線膜であるAlは、ITO接触すると、その界面に酸化物が生成して電気的コンタクト性が劣化する。このためAlとITOとの間にコンタクト膜として純MoやMo合金を形成してITOとのコンタクト性を確保している。
以上のようにAlの低抵抗な特性を生かした配線膜を得るには、純MoやMo合金膜が不可欠であり、Alを純MoやMo合金で被覆した積層配線膜とする必要がある。
さらに、近年、非晶質Si半導体より高速駆動に適すると考えられている酸化物を用いた透明な半導体膜の検討が盛んに進んでおり、これら酸化物半導体のAl積層膜のコンタクト膜やバリヤ膜の被覆層には、純Moの適用が検討されている。
しかし、FPDを製造する場合において、基板上に積層配線膜を形成した後に、次工程に移動する際に長時間大気中に放置される場合がある。また、利便性を向上させるために、樹脂フィルムを用いた軽量でフレキシブルなFPD等においては、樹脂フィルムがこれまでのガラス基板等に比較して透湿性があるため、積層配線膜にはより高い耐湿性が求められている。
また、高速駆動のためにTFT製造工程中の加熱温度は上昇する傾向にあり、より高い温度での加熱工程を経ると積層配線膜に含まれる合金元素がAlに拡散して電気抵抗値が増加する問題があることを確認した。
また、本発明では、前記組成式のx、yを、それぞれ10≦x≦20、9≦y≦15とすることが好ましい。
また、本発明では、前記組成式のx、yが、それぞれ10≦x≦20、9≦y≦15であることが好ましい。
本発明の重要な特徴は、図1に示す電子部品用積層配線膜の被覆層において、Moに対してNiとTiとを特定量複合添加することで、耐湿性、耐酸化性を向上させ、Alとの積層時の加熱工程において低い電気抵抗値を維持できる新たなMo合金を見出した点にある。以下、本発明の電子部品用配線膜について詳細に説明する。なお、以下の説明において「耐湿性」とは、高温高湿環境下における配線膜の電気抵抗値の変化をいうものとする。また、「耐酸化性」とは、高温環境下における電気的コンタクト性の劣化のしにくさをいい、配線膜の変色により確認でき、例えば反射率によって定量的に評価することができる。
一方、Niは、MoよりAlに対して熱拡散しやすい元素である。MoへのNiの添加量が30原子%を越えると、FPD等の電子部品を製造する際の加熱工程において、被覆層に含まれるNiが主導電層のAlに拡散して低い電気抵抗値を維持しづらくなる。このため、Niの添加量は10〜30原子%とする。また、主導電層の表面に被覆層を形成し、350℃より高温で加熱する場合には、被覆層のNiが主導電層のAlに拡散しやすくなり、電気抵抗値が上昇する場合がある。本発明で低い電気抵抗値を維持するためには、Niの添加量を20原子%以下とすることが好ましい。
一方、Tiの添加量が20原子%を越えると、耐食性が向上し過ぎてAl用エッチャントでのエッチング速度が低下してしまい、Alとの積層膜のエッチング時に残渣が生じたり、エッチングができなくなったりする。このため、本発明では、Tiの添加量を3〜20原子%とする。
また、従来のMo−Nb合金よりも高い耐湿性を安定的に得るには、Tiの添加量は9原子%以上がよく、Tiの添加量を9〜15原子%にすることが好ましい。
また、被覆層を形成するMo合金に複合添加したNiとTiは、原子比でNi/Tiの比が1以上であることが好ましい。上述したように、Tiは耐湿性向上に関与する元素であるが、耐酸化性は低下するため、Niの添加量よりTiの添加量が多い場合には、耐酸化性の向上効果を得にくくなる。このため、NiとTiとの原子比が1以上となるようにそれぞれ添加することで、被覆層の耐湿性と耐酸化性をより安定的に得ることが可能となる。
また、Alを主成分とする主導電層は、最も低い電気抵抗値を得ることができる純Alが好適である。また、耐熱性、耐食性等の信頼性を考慮して、Alに遷移金属や半金属等を添加したAl合金を用いてもよい。このとき、できる限り低い電気抵抗値が得られるように、Alへの添加元素の添加量は、5原子%以下が好ましい。
したがって、本発明の電子部品用積層配線膜の被覆層を形成するには、原子比における組成式がMo100−x−y−Nix−Tiy、10≦x≦30、3≦y≦20で表され、残部が不可避的不純物からなるスパッタリングターゲットを用いることで、安定して被覆層を形成できる。
また、上述したように、350℃という高温の加熱工程となる場合にも低い電気抵抗値の電子部品用積層配線膜を得るには、MoにNiを10〜20原子%、Tiを9〜15原子%含有させることが好ましい。
先ず、被覆層となるMo合金膜を形成するためのスパッタリングターゲット材を作製した。平均粒径が6μmのMo粉末と平均粒径100μmのNi粉末と平均粒径150μmのTi粉末を所定の組成となるように混合し、軟鋼製の缶に充填した後、加熱しながら真空排気して缶内のガス分を除いた後に封止した。次に、封止した缶を熱間静水圧プレス装置に入れて、800℃、120MPa、5時間の条件で焼結させた後に、機械加工により、直径100mm、厚さ5mmのスパッタリングターゲット材を作製した。また、比較となる純Mo、Mo−Nb合金、Mo−Ni合金のスパッタリングターゲット材も同様に作製した。
25mm×50mmのガラス基板上に、表1に示す所定量のNiおよびTiを加えた被覆層であるMo合金膜、その上面に主導電層であるAl膜、さらにその上面にMo合金膜を、それぞれ表1に示す膜厚構成でスパッタリング法にて形成し、電子部品用積層配線膜を得た。また、比較のために、純Mo、Mo−Nb合金膜、Mo−Ni合金膜を、それぞれAl膜と積層し、積層配線膜も作製した。
また、比較例の被覆層にMo−10原子%Nbの積層配線膜の反射率は、大気中で加熱すると250℃以上で純Moより大きく低下し、耐酸化性は低いが、高温高湿雰囲気に放置した際の低下はMoより少なく、耐湿性が若干改善されていることがわかる。
また、比較例の被覆層にMo−Ni合金を用いた積層配線膜の反射率は、大気中での加熱時の反射率の低下は少なく耐酸化性は改善されている。しかし、高温高湿雰囲気では純Moと同様に、反射率は100時間から低下し耐湿性の改善効果は低いことがわかる。
また、比較例のMo−30原子%Tiの積層膜の反射率は、大気中で加熱すると350℃以上で大きく低下し耐酸化性は低いが、高温高湿雰囲気に放置した際の低下は少なく、Tiの添加は耐湿性の改善に大きく寄与していることがわかる。
これに対して、本発明の被覆層に、MoにNiとTiを所定量添加したMo−Ni−Ti合金の反射率は、350℃の大気加熱後、300時間の高温高湿雰囲気に放置しても、その低下は少なく、耐酸化性、耐湿性の両方を大きく改善できることが確認できた。
その改善効果は、Niを10原子%以上、Tiを3原子%以上添加することで明確となり、9原子%で耐湿性は大きく改善されることがわかり、電子部品に好適な積層配線膜であることが確認できた。
これに対して、本発明例のMoに特定量のTiを添加した被覆層を用いた積層配線膜は、450℃まで加熱しても電気抵抗値の増加が抑制され、実施例1に示すように耐湿性が向上していることがわかる。中でも好ましい範囲の10〜20原子%のNiと9〜15原子%のTiを添加すると、電気抵抗値の増加がより抑えられ、電子部品に好適な積層配線膜であることが確認できた。
比較例の被覆層に純MoやMo−Ni合金膜を用いた積層配線膜では、境目近傍の膜が浮き、端部が剥がれていることを確認した。これは、Alとガラス基板との間の被覆層のMo合金膜がエッチングされていると考えられる。
また、エッチング性には、Tiの添加量が大きく影響しており、試料No.12のTiの添加量が22原子%の被覆層では、基板上に残渣が確認された。また、試料No.13、No.14、No.15のTiの添加量が30原子%を越える被覆層では、エッチングを行うことができなかった。
これに対して、本発明のMoに特定量のNiとTiを添加した被覆層では、比較例で生じた膜剥がれや残渣もなく、良好にエッチングされており、エッチング性にも優れていることが確認できた。
以上のように、耐酸化性、耐湿性、加熱時の電気抵抗値の増加の抑制、エッチング性を満たすには、Niの添加量を10〜30原子%、Tiの添加量を3〜20原子%にすることが好ましいことがわかる。また、高温での電気抵抗値の増加を抑制し、高い耐湿性を確保するにはNiを10〜20原子%、Tiを9〜15原子%とすることがより好ましいことがわかる。
上記で得た各スパッタリングターゲット材を銅製のバッキングプレートにろう付けしてスパッタリング装置に取り付けた。スパッタ装置は、キャノンアネルバ株式会社製のSPF−440Hを用いた。
25mm×50mmのガラス基板上に、表1に示す所定量のNiおよびTiを加えた被覆層であるMo合金膜、その上面に主導電層であるAl膜、さらにその上面にMo合金膜を、それぞれ表1に示す膜厚構成でスパッタリング法にて形成し、電子部品用積層配線膜を得た。
本発明の電子部品用積層配線膜は、主導電層であるAlの膜厚を200〜500nmで成膜し、被覆層の膜厚を20〜70nmで成膜することで、低い電気抵抗値と高い耐湿性が得られることが確認できた。
Claims (4)
- 基板上に金属膜を形成した電子部品用積層配線膜において、Alを主成分とする主導電層と該主導電層の一方の面および/または他方の面を覆う被覆層からなり、該被覆層は原子比における組成式がMo100−x−y−Nix−Tiy、10≦x≦30、3≦y≦20で表され、残部が不可避的不純物からなることを特徴とする電子部品用積層配線膜。
- 前記組成式のx、yが、それぞれ10≦x≦20、9≦y≦15であることを特徴とする請求項1記載の電子部品用積層配線膜。
- 請求項1に記載の被覆層を形成するためのスパッタリングタ−ゲット材であって、原子比における組成式がMo100−x−y−Nix−Tiy、10≦x≦30、3≦y≦20で表され、残部が不可避的不純物からなることを特徴とする被覆層形成用スパッタリングターゲット材。
- 前記組成式のx、yが、それぞれ10≦x≦20、9≦y≦15であることを特徴とする請求項3記載の被覆層形成用スパッタリングターゲット材。
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