JP2015131998A - Cu-ALLOY WIRING AND Cu-ALLOY SPUTTERING TARGET - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、たとえば、ITO膜をセンサーとして用いる静電容量型タッチパネルにおいて、ITOと駆動ドライバーの間を結ぶCu合金配線、および該配線をスパッタリングで形成するためのCu合金スパッタリングターゲットに関する。 The present invention relates to, for example, a Cu alloy wiring connecting ITO and a driving driver in a capacitive touch panel using an ITO film as a sensor, and a Cu alloy sputtering target for forming the wiring by sputtering.
最近、スマートフォンやタブレットに、静電容量型タッチパネルが広く採用されている。これはガラスやフィルム基材の上に、ITOでX−Y極のパターンを形成し、電極間に指などが近づくことで静電容量が変化し位置検出を行うものである。 Recently, capacitive touch panels have been widely adopted for smartphones and tablets. In this method, an X-Y electrode pattern is formed of ITO on glass or a film substrate, and the capacitance is changed when a finger or the like approaches between the electrodes to detect the position.
このITOと駆動ドライバー間は配線で接続されている。この配線材料にはAgペーストやAl、Moなどが用いられている。近年、タッチパネルの動作も、単一からジェスチャー動作(拡大、縮小、移動)が行われるようになり、更なる高速化が求められている。またパネルの大画面化に対応するため、さらなる狭額縁化も求められている。そこで従来のAgペーストから、微細化が可能なAlやMo膜がスパッタリングで成膜されている。 The ITO and the drive driver are connected by wiring. For this wiring material, Ag paste, Al, Mo or the like is used. In recent years, gesture operations (enlargement, reduction, movement) have been performed from a single touch panel operation, and further speedup has been demanded. Further, in order to cope with the increase in the screen size of the panel, further narrowing of the frame is required. Therefore, an Al or Mo film that can be miniaturized is formed by sputtering from a conventional Ag paste.
しかし、Mo膜は高価であり、スパッタ効率も悪いため、生産性にも問題がある。また、Al膜の場合は、配線に流れる電流密度が大きくなることにより金属原子・空孔が移動する現象(エレクトロマイグレーション)が生じ、また、配線にかかる引張応力を緩和させようと金属原子・空孔が移動する現象(ストレスマイグレーション)も生じる。これらエレクトロマイグレーション、ストレスマイグレーションによるボイドの発生により、抵抗値の増加、更にはボイドの発生により断線する問題があり信頼性が問題となっている。 However, since the Mo film is expensive and has low sputtering efficiency, there is a problem in productivity. In addition, in the case of an Al film, a phenomenon in which metal atoms and vacancies move (electromigration) occurs due to an increase in current density flowing in the wiring, and metal atoms and vacancies are intended to relieve tensile stress applied to the wiring. A phenomenon (stress migration) in which holes move is also generated. Due to the occurrence of voids due to these electromigration and stress migration, there is a problem that the resistance value increases, and further, there is a problem of disconnection due to the occurrence of voids, and reliability is a problem.
そのため、配線材のコスト低減や低抵抗化の観点から、AlやMo膜より安価で低い抵抗値を持つ配線材が求められ、Cuを配線材に用いる要求が強くなっている。しかし、Cuは酸化しやすく、耐候性に問題がある。そのため、Cu配線材の上に保護膜を設けるのが一般的である。 Therefore, from the viewpoint of reducing the cost of the wiring material and reducing the resistance, a wiring material having a lower resistance value than that of the Al or Mo film is required, and the demand for using Cu as the wiring material is increasing. However, Cu is easily oxidized and has a problem in weather resistance. Therefore, a protective film is generally provided on the Cu wiring material.
保護膜に要求される特性として、高い耐食性や良好なエッチング特性など求められる。それらの問題を解決するために、たとえば、下記の特許文献に記載された技術が開示されている。 High corrosion resistance and good etching characteristics are required as characteristics required for the protective film. In order to solve these problems, for example, techniques described in the following patent documents are disclosed.
特許文献1では、ディスプレー用TFT素子を構成する配線材で、CuにPt、Ir、Pd、Smを0.01から0.5原子%含有するか、または、CuにNi、Pt、Ir、Rd、Ru、Cr、Nb、Wを0.01から0.5原子%含有させることで、ガラスとの密着に優れるCu合金配線膜が得られることが開示されている。しかし、上記組成では十分な耐候性が得られない。 In Patent Document 1, it is a wiring material that constitutes a TFT element for display, and Cu contains Pt, Ir, Pd, Sm in an amount of 0.01 to 0.5 atomic%, or Cu contains Ni, Pt, Ir, Rd. It is disclosed that a Cu alloy wiring film having excellent adhesion to glass can be obtained by containing 0.01 to 0.5 atomic% of Ru, Cr, Nb, and W. However, sufficient weather resistance cannot be obtained with the above composition.
特許文献2では、Cu電極の保護膜として、Co、Mo、Mnを含有するNiCu合金スパッタリングターゲット材が開示されている。しかしながら、Niは耐食性に優れた材料であることから、パターン形成加工時のウェットエッチング処理時にはCuの保護膜であるCuNi合金が残渣として残り、電極としての特性を損なう。 Patent Document 2 discloses a NiCu alloy sputtering target material containing Co, Mo, and Mn as a protective film for a Cu electrode. However, since Ni is a material with excellent corrosion resistance, the CuNi alloy, which is a protective film of Cu, remains as a residue during wet etching during pattern formation, and the characteristics as an electrode are impaired.
特許文献3では、Cu電極保護膜の形成に用いられるNiCu合金スパッタリングターゲット材が開示されている。しかし、上記特許文献2と同様に、Niを多く含む組成であるので、エッチングに特殊な薬液を用いる必要がある。 Patent Document 3 discloses a NiCu alloy sputtering target material used for forming a Cu electrode protective film. However, similar to Patent Document 2, since it has a composition containing a large amount of Ni, it is necessary to use a special chemical for etching.
特許文献4では、シリコン(Si)半導体層上に、銅(Cu)合金からなる電極が設けられた接合電極構造であって、前記半導体層と前記電極との界面に、当該界面自体の熱拡散領域からなるオーミックコンタクト層を備えたことを特徴とする接合電極構造が開示されている。しかし、上記組成では十分な耐候性が得られない。 In Patent Document 4, a junction electrode structure in which an electrode made of a copper (Cu) alloy is provided on a silicon (Si) semiconductor layer, the thermal diffusion of the interface itself at the interface between the semiconductor layer and the electrode. A junction electrode structure comprising an ohmic contact layer made of a region is disclosed. However, sufficient weather resistance cannot be obtained with the above composition.
上記の特許文献1から4のように、Cu配線用の保護膜は耐候性やエッチング適性などの要求特性を満たすのが困難であり、また、保護膜と下地のCu配線とのエッチングレートが合致せず、エッチングによる配線パターン構築の際に、その断面においてCu配線が細り保護膜がひさし状に残ってしまう問題がある。このため、保護膜を必要としない単層の配線材料が検討されているものの、耐候性および電気抵抗特性などの点において未だ所望の性能が得られてない。 As described in Patent Documents 1 to 4, it is difficult for the protective film for Cu wiring to satisfy the required characteristics such as weather resistance and etching suitability, and the etching rate of the protective film and the underlying Cu wiring match. However, when the wiring pattern is constructed by etching, there is a problem that the Cu wiring is thinned in the cross section and the protective film remains in an eaves shape. For this reason, although a single-layer wiring material that does not require a protective film has been studied, desired performance has not yet been obtained in terms of weather resistance and electrical resistance characteristics.
また、近年、配線パターンが複雑になり、保護膜の上にさらにITOを成膜する場合がある。その際にその保護膜とITO膜の仕事関数が違うと、ショットキー接続になり配線として用いることができない場合がある。保護膜とITO膜がオーミック接続となるためには、保護膜の仕事関数がITO膜の仕事関数よりも低いことが重要となる。しかし、これまで、仕事関数がITO膜よりも低く、さらに高い耐食性や良好なエッチング特性を同時に満たす保護膜は得られておらず、特に、ITO膜との接続に着目した合金組成は上記いずれの特許文献にも開示も示唆もない。 In recent years, the wiring pattern has become complicated, and ITO may be further formed on the protective film. At this time, if the work functions of the protective film and the ITO film are different from each other, Schottky connection may occur and the wiring cannot be used. In order for the protective film and the ITO film to be in ohmic connection, it is important that the work function of the protective film is lower than the work function of the ITO film. However, a protective film that has a work function lower than that of the ITO film and satisfies high corrosion resistance and good etching characteristics at the same time has not been obtained so far. There is no disclosure or suggestion in the patent literature.
そこで本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、Cu配線の代替として用いられ、ITO膜の仕事関数とほぼ同じ値を持ち、耐候性に優れた配線と、該配線を形成するためのCu合金スパッタリングターゲットを提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been proposed in view of such a conventional situation, and is used as a substitute for Cu wiring, and has a wiring layer having substantially the same value as the work function of the ITO film and excellent in weather resistance, It aims at providing Cu alloy sputtering target for forming wiring.
CuNi合金は耐候性に優れるため、Cu配線保護膜として従来用いられてきた。しかし、ITO膜よりも仕事関数が高いため、ITO膜との接続がオーミック接続とならずに問題となっていた。上記課題を解決するために本発明者らは鋭意研究を進めた結果、CuNi合金に、さらにMnを添加することで、耐候性を保ちつつCu合金の仕事関数を調整することが可能とあることを見出し、本発明を完成するに至った。具体的には本発明は以下のものを提供する。 Since CuNi alloy is excellent in weather resistance, it has been conventionally used as a Cu wiring protective film. However, since the work function is higher than that of the ITO film, the connection with the ITO film is not an ohmic connection, which is a problem. In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have intensively studied. As a result, it is possible to adjust the work function of the Cu alloy while maintaining the weather resistance by adding Mn to the CuNi alloy. As a result, the present invention has been completed. Specifically, the present invention provides the following.
本発明の第一は、NiとMnとを少なくとも含み、残部が不可避成分を含んでもよいCuである組成物からなるCu合金配線であって、
前記組成物中におけるNiおよびMnの含有量が、Ni含有量(Wt%)をX軸、Mn含有量(Wt%)をY軸とした場合のXY平面座標上における下記4点(A)、(B)、(C)、(D)で囲まれる範囲内であり、
(A)Ni:20wt%、Mn:10wt%
(B)Ni:15wt%、Mn:20wt%
(C)Ni:20wt%、Mn:20wt%
(D)Ni:25wt%、Mn:15wt%
前記Cu合金配線の仕事関数が、ITOの仕事関数に対し0eVから−0.2eVの範囲の値であることを特徴とするCu合金配線である。
The first of the present invention is a Cu alloy wiring made of a composition which is Cu which contains at least Ni and Mn, and the balance may contain inevitable components,
The following four points (A) on the XY plane coordinates when the Ni content (Wt%) is the X axis and the Mn content (W t%) is the Y axis are the contents of Ni and Mn in the composition: (B), (C), within the range surrounded by (D),
(A) Ni: 20 wt%, Mn: 10 wt%
(B) Ni: 15 wt%, Mn: 20 wt%
(C) Ni: 20 wt%, Mn: 20 wt%
(D) Ni: 25 wt%, Mn: 15 wt%
The Cu alloy wiring is characterized in that the work function of the Cu alloy wiring is a value in the range of 0 eV to -0.2 eV with respect to the work function of ITO.
本発明の第二は、第一の発明において、150℃で1時間大気加熱処理の前後における、前記Cu合金配線表面の650nmにおける反射率変化が20%以内であるCu合金配線である。 A second aspect of the present invention is the Cu alloy wiring according to the first invention, wherein the reflectance change at 650 nm on the surface of the Cu alloy wiring is within 20% before and after the atmospheric heat treatment at 150 ° C. for 1 hour.
本発明の第三は、第一の発明において、5%食塩水で24時間塩水処理の前後における、前記Cu合金配線表面の650nmにおける反射率変化が20%以内であるCu合金配線である。 A third aspect of the present invention is the Cu alloy wiring according to the first invention, wherein the reflectance change at 650 nm on the surface of the Cu alloy wiring is within 20% before and after the salt water treatment with 5% saline for 24 hours.
本発明の第四は、NiとMnとを少なくとも含み、残部が不可避成分を含んでもよいCuである組成物からなるCu合金スパッタリングターゲットであって、
前記組成物中におけるNiおよびMnの含有量が、Ni含有量(Wt%)をX軸、Mn含有量(Wt%)をY軸とした場合のXY平面座標上における下記4点(A)、(B)、(C)、(D)で囲まれる範囲内であり、
(A)Ni:20wt%、Mn:10wt%
(B)Ni:15wt%、Mn:20wt%
(C)Ni:20wt%、Mn:20wt%
(D)Ni:25wt%、Mn:15wt%
前記Cu合金配線の仕事関数が、ITOの仕事関数に対し0eVから−0.2eVの範囲の値であることを特徴とするCu合金スパッタリングターゲットである。
4th of this invention is Cu alloy sputtering target which consists of a composition which is Cu which contains Ni and Mn at least, and the remainder may contain an unavoidable component,
The following four points (A) on the XY plane coordinates when the Ni content (Wt%) is the X axis and the Mn content (W t%) is the Y axis are the contents of Ni and Mn in the composition: (B), (C), within the range surrounded by (D),
(A) Ni: 20 wt%, Mn: 10 wt%
(B) Ni: 15 wt%, Mn: 20 wt%
(C) Ni: 20 wt%, Mn: 20 wt%
(D) Ni: 25 wt%, Mn: 15 wt%
The Cu alloy sputtering target is characterized in that the work function of the Cu alloy wiring is in the range of 0 eV to -0.2 eV with respect to the work function of ITO.
たとえば、静電容量型タッチパネルに用いられるITO膜上に積層される配線材の構成、具体的には、当該配線上にITO膜が形成されるようなCu合金配線/ITO膜の積層構成を備えるパターン配線において、ITO膜との接続がオーミック接続であり、かつ、エッチング性、耐酸化性および耐食性に優れたCu合金配線材と、該配線材を形成するためのCu合金スパッタリングターゲットを提供できる。 For example, a wiring material layered on an ITO film used for a capacitive touch panel, specifically, a Cu alloy wiring / ITO film layered structure in which an ITO film is formed on the wiring is provided. In the pattern wiring, it is possible to provide a Cu alloy wiring material in which the connection with the ITO film is an ohmic connection and excellent in etching property, oxidation resistance and corrosion resistance, and a Cu alloy sputtering target for forming the wiring material.
以下、本発明のCu合金配線およびCu合金スパッタリングターゲットについて、その実施形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the Cu alloy wiring and the Cu alloy sputtering target of the present invention will be described in detail.
<Cu合金配線>
本発明のCu合金配線は、Ni、Mn、および残部を不可避成分を含んでもよいCu、とした場合の合金組成において、NiおよびMnが、図1に示すように(A)、(B)、(C)、(D)が位置する4つの組成範囲内(図1の斜線部)の合金である。ここで(A)、(B)、(C)、(D)とは、(A)がNiを20wt%、Mnを10wt%、(B)がNiを15wt%、Mnを20wt%、(C)がNiを20wt%、Mnを20wt%、(D)がNiを25wt%、Mnを15wt%である。
<Cu alloy wiring>
In the alloy composition in the case where the Cu alloy wiring of the present invention is Ni, Mn, and the balance is Cu that may contain an inevitable component, Ni and Mn are (A), (B), (C), (D) is an alloy within the four composition ranges (shaded portions in FIG. 1). Here, (A), (B), (C), and (D) are: (A) 20 wt% Ni, 10 wt% Mn, (B) 15 wt% Ni, 20 wt% Mn, (C ) Is 20 wt% Ni, 20 wt% Mn, (D) is 25 wt% Ni, and 15 wt% Mn.
上記組成範囲の合金とすることで、ITO膜との仕事関数の差が減少してITO膜との接続がオーミック接続になり、かつ、エッチング性、耐酸化性および耐食性に優れた配線材料となるものである。 By using an alloy having the above composition range, the work function difference with the ITO film is reduced, and the connection with the ITO film becomes ohmic connection, and the wiring material is excellent in etching property, oxidation resistance and corrosion resistance. Is.
合金に用いるCuは、例えば、硫酸銅溶液等の電解液中で電気分解により陰極に海綿状または樹枝状の形状のCuを析出させて製造されるものを使用できる。なお、Cuは、これらの方法以外で製造されたものを使用してもよい。 The Cu used for the alloy may be, for example, one produced by depositing spongy or dendritic Cu on the cathode by electrolysis in an electrolytic solution such as a copper sulfate solution. In addition, you may use what was manufactured by Cu other than these methods.
Niは耐候性に優れた金属であるため、Niを含むことによりCu合金の耐候性が改善される。ここで、Niの含有量は15wt%から25wt%、好ましくは17.5wt%から22.5wt%。Niが15wt%未満では十分な耐候性が得られず、25wt%より多くなると、配線のパターン形成工程時のエッチング処理時に残渣として残ってしまうことから好ましくない。 Since Ni is a metal excellent in weather resistance, the weather resistance of the Cu alloy is improved by including Ni. Here, the Ni content is 15 wt% to 25 wt%, preferably 17.5 wt% to 22.5 wt%. If Ni is less than 15 wt%, sufficient weather resistance cannot be obtained, and if it exceeds 25 wt%, it is not preferable because it remains as a residue during the etching process in the wiring pattern formation process.
Mnは仕事関数の低い金属であり、Cu合金の仕事関数の調整に用いられる。ITOの仕事関数は4.8eVであるのに対し、例えばNiを40wt%含む銅合金の仕事関数は4.9eV程度となり、ITOよりも高くなる。これはNiの仕事関数が5.1eVと高いためである。そのため、ITOと銅合金の仕事関数と合わせるためには、仕事関数の低い金属を第三成分として添加する必要がある。Mnは仕事関数が4.1eVであり、Cu-Ni合金の仕事関数の調整が可能となる。また、MnはCu合金のエッチング性を改善する。 Mn is a metal having a low work function and is used for adjusting the work function of the Cu alloy. While the work function of ITO is 4.8 eV, for example, the work function of a copper alloy containing 40 wt% Ni is about 4.9 eV, which is higher than that of ITO. This is because the work function of Ni is as high as 5.1 eV. Therefore, in order to match the work functions of ITO and copper alloy, it is necessary to add a metal having a low work function as the third component. Mn has a work function of 4.1 eV, and the work function of the Cu—Ni alloy can be adjusted. Mn also improves the etching properties of the Cu alloy.
得られたCu合金配線の仕事関数は4.6eV以上4.8eV以下であり、ITO膜の仕事関数に対し、0eVから−0.2eVの範囲の値を持つ。好ましくは0eVから−0.1eVの範囲の値である。Cu合金配線の仕事関数がITO膜の仕事関数よりも大きい時、接触前のITO膜の方がフェルミ準位が高いため、接触によってITO膜の電子がCu合金配線に流れ込んでフェルミ準位が一致する。ITO膜の内部エネルギー準位は仕事関数の差だけ下がる。Cu合金配線と接したITO膜界面では電子が金属に流れ込んだため正にイオン化したドナーが残って空間電荷を形成し、電位障壁を生じて、オーミック接続とならない。そのため、Cu合金配線とITO膜の仕事関数をできるだけ一致させることが好ましい。 The work function of the obtained Cu alloy wiring is 4.6 eV or more and 4.8 eV or less, and has a value in the range of 0 eV to −0.2 eV with respect to the work function of the ITO film. A value in the range of 0 eV to -0.1 eV is preferable. When the work function of the Cu alloy wiring is larger than the work function of the ITO film, the ITO film before contact has a higher Fermi level, so the electrons in the ITO film flow into the Cu alloy wiring by contact and the Fermi level matches. To do. The internal energy level of the ITO film decreases by the difference in work function. Electrons flow into the metal at the interface of the ITO film in contact with the Cu alloy wiring, so that positively ionized donors remain to form space charges, creating a potential barrier, and no ohmic connection. Therefore, it is preferable to match the work functions of the Cu alloy wiring and the ITO film as much as possible.
なお、Ni、Mn、Cu、上記の不可避成分、以外の元素を含んでいる場合であっても、組成物中におけるNiとMnの含有量と、仕事関数の値が請求項の範囲内であれば、本発明の範囲内である。 Even when Ni, Mn, Cu, and elements other than the above inevitable components are included, the content of Ni and Mn in the composition and the value of work function should be within the scope of the claims. Within the scope of the present invention.
また、Cu合金配線として用いるため、耐酸化性および耐食性に優れる必要がある。実施例記載の方法によって、大気中、150℃で加熱したとき、または、5%食塩水に24時間浸漬したときのCu合金配線の650nmにおける反射率変化が20%以下であることが好ましい。変化が大きい程、外観変化が顕著となる。より好ましくは10%以下、さらに好ましくは5%以下である。 Moreover, since it uses as Cu alloy wiring, it is necessary to be excellent in oxidation resistance and corrosion resistance. The reflectance change at 650 nm of the Cu alloy wiring when heated at 150 ° C. in the atmosphere or immersed in 5% saline for 24 hours by the method described in the examples is preferably 20% or less. The greater the change, the more noticeable the change in appearance. More preferably, it is 10% or less, More preferably, it is 5% or less.
<Cu合金スパッタリングターゲットの製造方法>
以上のようなCu合金配線は、スパッタリングにより製造される。スパッタリングターゲットは、Cu合金配線と同じ組成で製造される。製造方法は、先ず、CuやNi、Mnの元素を、スパッタリングターゲットにおけるNiの含有量が15〜25wt%、Mnの含有量が10〜20wt%となるように配合する。次に、配合した原料を溶解・鋳造法で合金化させる。合金化する際の温度は、1300〜1600℃程度とすることが好ましい。また、使用する坩堝は、特に指定は無いが黒鉛坩堝は好ましくない。黒鉛坩堝を用いた場合には、1300℃位で添加元素であるNiに浸炭するため、得られる鋳塊の品位が低下するおそれがある。溶解・鋳造法により得られる鋳塊品は、均一な組成分布であり、また塑性加工が容易となる。
<Method for producing Cu alloy sputtering target>
The Cu alloy wiring as described above is manufactured by sputtering. The sputtering target is manufactured with the same composition as the Cu alloy wiring. In the manufacturing method, Cu, Ni, and Mn elements are first blended so that the Ni content in the sputtering target is 15 to 25 wt% and the Mn content is 10 to 20 wt%. Next, the blended raw materials are alloyed by a melting / casting method. The temperature for alloying is preferably about 1300 to 1600 ° C. The crucible to be used is not particularly specified, but a graphite crucible is not preferable. When a graphite crucible is used, the quality of the resulting ingot may be reduced because it is carburized into Ni as an additive element at about 1300 ° C. The ingot product obtained by the melting / casting method has a uniform composition distribution, and plastic processing is easy.
次に、得られた鋳塊を用いてスパッタリングターゲットを製造する。スパッタリングターゲットに加工する加工方法は何でも良く、熱間鍛造、冷間鍛造でも良く、また、ワイヤーカットでの切り出しでの加工でもよく、板材に形成する。得られた板材は、スパッタリングの冶具であるバッキングプレートにロウ材を用いて貼付けることで、Cu合金スパッタリングターゲットを得ることができる。なお、Cu合金スパッタリングターゲットとは、平面研削やボンディング等のスパッタリングターゲット仕上げ工程前のスパッタリングターゲット材の状態も含むものである。 Next, a sputtering target is manufactured using the obtained ingot. Any processing method may be used for processing into a sputtering target, hot forging or cold forging may be used, or wire cutting may be used to form a plate material. The obtained plate material can be bonded to a backing plate, which is a sputtering jig, using a brazing material to obtain a Cu alloy sputtering target. The Cu alloy sputtering target includes the state of the sputtering target material before the sputtering target finishing process such as surface grinding and bonding.
<配線の形成方法>
本発明のCu合金スパッタリングターゲットを用いて形成される配線は以下の方法により作製される。まず、ITO基板上に、本発明のCu合金スパッタリングターゲットにより、スパッタリングにより配線を形成する。配線の厚さは、150から200nmである。150nmより薄いと、電気抵抗が高くなる場合がある。また、200nmより厚くなると生産性が低下したり、エッチングし難くなるので好ましくない。
<Method for forming wiring>
The wiring formed using the Cu alloy sputtering target of the present invention is produced by the following method. First, wiring is formed on an ITO substrate by sputtering with the Cu alloy sputtering target of the present invention. The thickness of the wiring is 150 to 200 nm. If it is thinner than 150 nm, the electrical resistance may increase. On the other hand, if it is thicker than 200 nm, productivity is lowered or etching becomes difficult, which is not preferable.
配線上に、ITO膜をスパッタリングで形成後、配線パターンに沿ってエッチングされる。本発明の配線材はCuと同等のエッチング性を持つため、エッチング液には、従来公知の塩化第二鉄を用いることができる。このように、本発明のCu合金配線は、Cu配線/ITO膜の構成に好適に使用される。 An ITO film is formed on the wiring by sputtering and then etched along the wiring pattern. Since the wiring material of the present invention has an etching property equivalent to that of Cu, conventionally known ferric chloride can be used as the etching solution. Thus, the Cu alloy wiring of the present invention is suitably used for the configuration of Cu wiring / ITO film.
以下、実施例を用いて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated in detail using an Example, this invention is not limited to these Examples.
(実施例1)
Niを20.0wt%、Mnを10.0wt%、残部がCuとなるように出発原料を秤量し、溶解炉として高周波誘導真空溶解炉(富士電波工業株式会社製)用い、アルミナ坩堝に原料を投入してAr雰囲気で1450℃まで加熱し、鉄製の鋳型に鋳造した。
Example 1
The starting materials are weighed so that Ni is 20.0 wt%, Mn is 10.0 wt%, and the balance is Cu, and a high-frequency induction vacuum melting furnace (manufactured by Fuji Denpa Kogyo Co., Ltd.) is used as the melting furnace, and the raw materials are placed in the alumina crucible. It was charged and heated to 1450 ° C. in an Ar atmosphere, and cast into an iron mold.
次に、得られた鋳塊について表面の異物をグラインダー等で除去した後、熱間圧延にて900℃まで加熱し、鋳塊を80%まで圧下させて板状に加工した。そして、得られた板材をワイヤーカットにて直径φ6インチに切り出し、切り出した板材を平面研削にて厚さ5mmに加工した。その後、ロウ材にInを用いてバッキングプレートに貼付け、スパッタリングターゲットを作製した。 Next, after removing foreign matters on the surface of the obtained ingot with a grinder or the like, it was heated to 900 ° C. by hot rolling, and the ingot was reduced to 80% and processed into a plate shape. The obtained plate material was cut into a diameter of 6 inches by wire cutting, and the cut plate material was processed to a thickness of 5 mm by surface grinding. Thereafter, In was used as a brazing material and attached to a backing plate to produce a sputtering target.
このスパッタリングターゲットを用いてCu合金配線をマグネトロンスパッタリングにより成膜した。スパッタリング装置には、ULVAC製スパッタ装置(型番 SH−450)を用いた。スパッタリングターゲットをスパッタリング装置に取り付け、25mm×50mmのITOが成膜されたフィルム基板をスパッタリングターゲットと対向させた位置に取り付け、装置内を真空度が6×10−4Paになるまで真空引きした後、Arガスをガス圧が0.5Paになるまで導入し、ITOが成膜されたフィルム基板を30rpmで回転させながら、投入電力を700W、成膜時間を180秒として、厚さ200nmのCu-Ni-Mn合金からなるCu合金配線を得た。 A Cu alloy wiring was formed by magnetron sputtering using this sputtering target. As a sputtering apparatus, a sputtering apparatus manufactured by ULVAC (model number SH-450) was used. After attaching the sputtering target to the sputtering apparatus, attaching the film substrate on which the ITO film of 25 mm × 50 mm is formed facing the sputtering target, and evacuating the inside of the apparatus until the degree of vacuum becomes 6 × 10 −4 Pa , Ar gas was introduced until the gas pressure reached 0.5 Pa, and the film substrate on which the ITO film was formed was rotated at 30 rpm, while the input power was 700 W and the film formation time was 180 seconds. A Cu alloy wiring made of a Ni—Mn alloy was obtained.
得られたCu合金配線の組成は、Cu合金配線を酸で溶解してICP発光分光分析装置(エスアイアイ・ナノテクノロジー社製 型番 SPS3500)で分析したところ、スパッタリングターゲットと同じ組成であった。 The composition of the obtained Cu alloy wiring was the same as that of the sputtering target when the Cu alloy wiring was dissolved with an acid and analyzed with an ICP emission spectroscopic analyzer (model number SPS3500 manufactured by SII Nanotechnology).
(仕事関数の測定)
このCu合金配線の仕事関数を光電子分光装置(理研計器社製、型番 AC−2)で測定した。成膜したCu合金配線の仕事関数は4.78eVとなりほぼITO膜の4.8eVと同じ値になった。
(Measurement of work function)
The work function of this Cu alloy wiring was measured with a photoelectron spectrometer (manufactured by Riken Keiki Co., Ltd., model number AC-2). The work function of the Cu alloy wiring formed was 4.78 eV, which was almost the same value as the ITO film 4.8 eV.
(耐食性および耐酸化性の評価)
得られた配線の耐食性試験および耐酸化性試験として、それぞれ塩水浸漬試験と耐熱試験を行った。塩水浸漬試験は、配線を5%の食塩水に24時間浸漬し、試験前後の波長650nmにおける表面反射率の変化を分光光度計(日立製作所製、型番 U−4000)で測定した。耐酸化性試験は、Cu合金配線を150℃のオーブンに1時間入れ、試験前後の波長650nmにおける表面反射率の変化を同じく分光光度計で測定した。なお、反射変化率とは、試験前−試験後の値を、試験前の値で除した値であり、これを反射率変化(%)として測定し、反射変化率20%以下の場合を○とし、20%超を×として評価した。
(Evaluation of corrosion resistance and oxidation resistance)
As the corrosion resistance test and the oxidation resistance test of the obtained wiring, a salt water immersion test and a heat resistance test were performed, respectively. In the salt water immersion test, the wiring was immersed in 5% saline for 24 hours, and the change in surface reflectance at a wavelength of 650 nm before and after the test was measured with a spectrophotometer (manufactured by Hitachi, Ltd., model number U-4000). In the oxidation resistance test, the Cu alloy wiring was placed in an oven at 150 ° C. for 1 hour, and the change in surface reflectance at a wavelength of 650 nm before and after the test was similarly measured with a spectrophotometer. The reflectance change rate is a value obtained by dividing the value before the test and the value after the test by the value before the test. This is measured as the change in reflectance (%), and when the reflectance change rate is 20% or less, And over 20% was evaluated as x.
(エッチング性の評価)
得られた配線のエッチング性は、エッチング液として42°ボーメの塩化第二鉄水溶液を35℃にして、80秒浸漬することによりエッチングを行い、その後、水洗することによりエッチングを行い、エッチング処理後の残渣有無を顕微鏡で確認することにより確認し、残渣無を○、残渣有を×として評価した。
(Evaluation of etching properties)
The etching property of the obtained wiring is that etching is performed by immersing a ferric chloride aqueous solution of 42 ° Baume as an etching solution at 35 ° C. and dipping for 80 seconds, and then etching by washing with water. The presence or absence of the residue was confirmed by checking with a microscope.
(オーミック接続の評価)
ITO膜の上に、上述の条件でCu合金配線を作製し、V-I特性を調べた。ITO膜とCu合金配線の間はオーミック接続である場合は○、そうでない場合は×として評価した。
(Evaluation of ohmic connection)
A Cu alloy wiring was produced on the ITO film under the above-described conditions, and the VI characteristics were examined. When the ohmic connection was made between the ITO film and the Cu alloy wiring, the evaluation was ○, and otherwise it was evaluated as ×.
以上の評価結果をまとめて表1に示す。 The above evaluation results are summarized in Table 1.
(実施例2から6、比較例1から4)
Ni、Mn、残部Cuの割合を表1のように変更した以外は、実施例1と同様にして、Cu合金配線を得て、実施例1と同様の評価を行った結果を表1に示す。
(Examples 2 to 6, Comparative Examples 1 to 4)
Except for changing the proportions of Ni, Mn, and remaining Cu as shown in Table 1, Cu alloy wiring was obtained in the same manner as in Example 1, and the results of the same evaluation as in Example 1 are shown in Table 1. .
実施例1から6、比較例1から4の組成を、Ni−Mgの含有割合を示す平面XY座標上にプロットしたものを図1に示す。表1および図1から明らかなように、本発明の実施例においては、図1における斜線部の組成領域において所望の仕事関数が得られ、耐食性、耐酸化性、エッチング性に優れることが理解できる。 FIG. 1 shows a plot of the compositions of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 4 on a plane XY coordinate indicating the Ni—Mg content ratio. As is apparent from Table 1 and FIG. 1, in the example of the present invention, it can be understood that a desired work function is obtained in the composition region in the hatched portion in FIG. 1, and that the corrosion resistance, oxidation resistance, and etching property are excellent. .
Claims (4)
前記組成物中におけるNiおよびMnの含有量が、Ni含有量(Wt%)をX軸、Mn含有量(Wt%)をY軸とした場合のXY平面座標上における下記4点(A)、(B)、(C)、(D)で囲まれる範囲内であり、
(A)Ni:20wt%、Mn:10wt%
(B)Ni:15wt%、Mn:20wt%
(C)Ni:20wt%、Mn:20wt%
(D)Ni:25wt%、Mn:15wt%
前記Cu合金配線の仕事関数が、ITOの仕事関数に対し0eVから−0.2eVの範囲の値であることを特徴とするCu合金配線。 A Cu alloy wiring comprising a composition containing at least Ni and Mn, the balance being Cu which may contain inevitable components,
The following four points (A) on the XY plane coordinates when the Ni content (Wt%) is the X axis and the Mn content (W t%) is the Y axis are the contents of Ni and Mn in the composition: (B), (C), within the range surrounded by (D),
(A) Ni: 20 wt%, Mn: 10 wt%
(B) Ni: 15 wt%, Mn: 20 wt%
(C) Ni: 20 wt%, Mn: 20 wt%
(D) Ni: 25 wt%, Mn: 15 wt%
The Cu alloy wiring, wherein the work function of the Cu alloy wiring is a value in the range of 0 eV to -0.2 eV with respect to the work function of ITO.
前記組成物中におけるNiおよびMnの含有量が、Ni含有量(Wt%)をX軸、Mn含有量(Wt%)をY軸とした場合のXY平面座標上における下記4点(A)、(B)、(C)、(D)で囲まれる範囲内であり、
(A)Ni:20wt%、Mn:10wt%
(B)Ni:15wt%、Mn:20wt%
(C)Ni:20wt%、Mn:20wt%
(D)Ni:25wt%、Mn:15wt%
前記Cu合金配線の仕事関数が、ITOの仕事関数に対し0eVから−0.2eVの範囲の値であることを特徴とするCu合金スパッタリングターゲット。 A Cu alloy sputtering target comprising a composition comprising at least Ni and Mn, the balance being Cu that may contain inevitable components,
The following four points (A) on the XY plane coordinates when the Ni content (Wt%) is the X axis and the Mn content (W t%) is the Y axis are the contents of Ni and Mn in the composition: (B), (C), within the range surrounded by (D),
(A) Ni: 20 wt%, Mn: 10 wt%
(B) Ni: 15 wt%, Mn: 20 wt%
(C) Ni: 20 wt%, Mn: 20 wt%
(D) Ni: 25 wt%, Mn: 15 wt%
A Cu alloy sputtering target, wherein a work function of the Cu alloy wiring is in a range of 0 eV to -0.2 eV with respect to a work function of ITO.
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