JP3048858B2 - Method of manufacturing substrate having conductive thin film - Google Patents

Method of manufacturing substrate having conductive thin film

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JP3048858B2 JP6269458A JP26945894A JP3048858B2 JP 3048858 B2 JP3048858 B2 JP 3048858B2 JP 6269458 A JP6269458 A JP 6269458A JP 26945894 A JP26945894 A JP 26945894A JP 3048858 B2 JP3048858 B2 JP 3048858B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、例えばアクティブマト
リクス型の液晶大面積表示装置、或いは超高集積回路等
に用いられる、薄膜電極や配線等の導電性薄膜を有する
基板の製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a substrate having a conductive thin film such as a thin film electrode and a wiring, which is used for, for example, an active matrix type liquid crystal large area display device or an ultra-high integrated circuit. is there.

【0002】[0002]

【従来の技術】集積回路(IC:Integrated Circuit)
やアクティブマトリクス型液晶表示装置において、トラ
ンジスタやダイオード等の装置を構成する薄膜電極材料
及びこれらに電圧や信号等を供給する配線材料として
は、タンタル(Ta:抵抗率12.5×10-6Ω・c
m),モリブデン(Mo:抵抗率5.2×10-6Ω・c
m),タングステン(W:抵抗率5.65×10-6Ω・c
m),チタン(Ti:抵抗率42.0×10-6Ω・c
m),クロム(Cr:抵抗率12.9×10-6Ω・cm)
等の高融点金属や、これらTa,Mo,W,Ti,Cr
等の高融点金属とシリコンとの合金であるシリサイドが
広く使用されている。
2. Description of the Related Art Integrated circuits (ICs)
In an active matrix type liquid crystal display device, tantalum (Ta: resistivity: 12.5 × 10 −6 Ω) is used as a thin film electrode material constituting a device such as a transistor or a diode, and a wiring material for supplying a voltage or a signal thereto.・ C
m), molybdenum (Mo: resistivity 5.2 × 10 −6 Ω · c
m), tungsten (W: resistivity 5.65 × 10 −6 Ω · c)
m), titanium (Ti: resistivity: 42.0 × 10 −6 Ω · c)
m), chrome (Cr: resistivity 12.9 × 10 −6 Ω · cm)
Metal such as Ta, Mo, W, Ti, Cr
Silicide, which is an alloy of silicon and a high melting point metal, is widely used.

【0003】一般に、配線材料としては、信号遅延や消
費電力の観点からできる限り低抵抗率なものが望まれ
る。例えばアルミニウム(Al)は、抵抗率が2.66×
10-6Ω・cmと非常に低抵抗で導電性に優れた材質で
あると共に耐腐食性にも優れ、配線材料として望ましい
材料の一つである。しかしながら、Alの融点は高々6
60℃であり、今日の集積回路のプロセス温度(大規模
集積回路では1000℃程度)に比べてかなり低温であ
る。そして、近年の微細化されたデバイスを考えると
き、薄膜電極と配線とを一体化し、コンタクト部を省く
ことは必要不可欠である。したがって、Alを配線材料
として用いるには、プロセスの低温化が必須要件であ
り、現況ではAlを薄膜電極および配線に使用すること
は非常に困難である。
In general, as a wiring material, a material having the lowest possible resistivity is desired from the viewpoint of signal delay and power consumption. For example, aluminum (Al) has a resistivity of 2.66 ×
It is a material having a very low resistance of 10 −6 Ω · cm and excellent conductivity, and also has excellent corrosion resistance and is one of the desirable materials as a wiring material. However, the melting point of Al is at most 6
60 ° C., which is much lower than the process temperature of today's integrated circuits (about 1000 ° C. for large-scale integrated circuits). When considering miniaturized devices in recent years, it is indispensable to integrate a thin film electrode and a wiring and omit a contact portion. Therefore, in order to use Al as a wiring material, it is essential to lower the temperature of the process, and at present, it is very difficult to use Al for thin-film electrodes and wiring.

【0004】一方、大規模集積回路(LSI:Large Sc
ale Integrated Circuit) の分野においては、高集積化
・高速化指向に伴い、上記したTa,Mo,W,Ti,
Cr等の高融点金属、或いはシリサイド等からなる配線
では抵抗率がまだまだ大きく、より低抵抗の配線を開発
することが重大な開発課題となっている。また、アクテ
ィブマトリクス型液晶表示装置においても、大面積化に
伴う配線距離の増加により、上記した材料からなる配線
では抵抗率が大きく、同様に開発課題となっている。
On the other hand, large-scale integrated circuits (LSI: Large Sc
In the field of ale integrated circuits), Ta, Mo, W, Ti,
A wiring made of a high-melting point metal such as Cr or a silicide or the like still has a large resistivity, and developing a wiring having a lower resistance has become an important development task. Also in the active matrix type liquid crystal display device, the wiring made of the above-mentioned material has a large resistivity due to an increase in the wiring distance due to the increase in the area, which is also a development problem.

【0005】そこで、これらに対処するために、Al以
上に低抵抗で導電性に優れた材質である銅(Cu:抵抗
率=1.67×10-6Ω・cm)を配線材料とする試みが
成されている。しかしながら、Cuは、ドライエッチン
グが困難であるため、配線を高解像度で正確にパターニ
ングできず、かつ、耐腐食性に劣る等の欠点を有してい
る。このうち、耐腐食性に劣る欠点は、例えばCu薄膜
の上にCr薄膜等の耐腐食性に優れた高融点金属の薄膜
をスパッタ法等の薄膜形成法にて設けることで、耐腐食
性を向上させることができる。
To cope with these problems, an attempt has been made to use copper (Cu: resistivity = 1.67 × 10 −6 Ω · cm), which is a material having a lower resistance and higher conductivity than Al, as a wiring material. Has been made. However, since Cu is difficult to dry-etch, it has drawbacks such as inability to accurately pattern wiring with high resolution and poor corrosion resistance. Among them, the disadvantage of poor corrosion resistance is that, for example, a thin film of a high melting point metal having excellent corrosion resistance such as a Cr thin film is provided on a Cu thin film by a thin film forming method such as a sputtering method. Can be improved.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ドライ
エッチングが困難で、高解像度で正確にパターニングで
きないという問題点については、未だ解決案が提案され
ておらず、そのため、Cuを用いた配線は、今もって活
用されていないのが現状である。
However, no solution has yet been proposed for the problem that dry etching is difficult and patterning cannot be performed accurately with high resolution. It is currently not used.

【0007】本発明の導電性薄膜を有する基板の製造方
法は、上記課題に鑑みて成されたもので、その目的は、
大規模集積回路や大面積のアクティブマトリクス型液晶
表示装置に適用できる低抵抗で、耐腐食性に優れ、高解
像度で正確にパターニングされた導電性薄膜を形成する
ことにある。
The method for manufacturing a substrate having a conductive thin film according to the present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and has the following objects.
An object of the present invention is to form a conductive thin film which is applicable to a large-scale integrated circuit or a large-area active matrix type liquid crystal display device, has low resistance, is excellent in corrosion resistance, and is accurately patterned with high resolution.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明の導電性薄膜を有
する基板の製造方法は、上記の課題を解決するために、
基板上に下地用のクロム薄膜を形成し、このクロム薄膜
上に銅とクロムとからなる薄膜を形成し、これらクロム
薄膜及び銅とクロムとからなる薄膜を所定の形状にパタ
ーニングした後、銅を多く含む層とクロムを多く含む層
とに分離すべく上記銅とクロムとからなる薄膜を熱処理
することを特徴としている。
According to the present invention, there is provided a method of manufacturing a substrate having a conductive thin film, the method comprising:
A base chrome thin film is formed on a substrate , and this chrome thin film
Forming a thin film made of copper and chromium above, these chromium
After patterning the thin film and the thin film composed of copper and chromium into a predetermined shape, the thin film composed of copper and chromium is heat-treated to be separated into a layer containing a large amount of copper and a layer containing a large amount of chromium. .

【0009】[0009]

【0010】[0010]

【作用】本願発明者らは、銅(Cu)とクロム(Cr)
とからなる混合物(以下、Cu−Cr混合物と称する)
の薄膜を熱処理すると、このCu−Cr混合物のCu原
子及びCr原子の分布率が膜厚方向に変化して、Cr原
子の分布率は表層側で高くなる一方、Cu原子の分布率
は基板側で高くなることを見い出し、このCu−Cr混
合物の熱処理による分布率変化に着眼して、本発明の導
電性薄膜を有する基板の製造方法を提案するに至った。
The inventors of the present invention have proposed copper (Cu) and chromium (Cr).
(Hereinafter referred to as Cu-Cr mixture)
When the thin film is heat-treated, the distribution of Cu atoms and Cr atoms in the Cu-Cr mixture changes in the film thickness direction, and the distribution of Cr atoms increases on the surface layer side, while the distribution of Cu atoms increases on the substrate side. In view of the change in the distribution ratio due to the heat treatment of the Cu—Cr mixture, the present inventors have proposed a method for manufacturing a substrate having a conductive thin film according to the present invention.

【0011】即ち、本発明の請求項1の製造方法では、
まず、基板上にCuとCrとからなる薄膜を形成し、こ
の薄膜を所定の形状にパターニングするようになってい
る。従来、Cuのみの薄膜は、ドライエッチングが困難
で、高解像度で正確なパターニングができなかったが、
これによれば、CuはCrとの混合物であるので、ドラ
イエッチングによるパターニングが可能で、高解像度で
正確なパターニングが可能となる。
That is, in the manufacturing method according to claim 1 of the present invention,
First, a thin film made of Cu and Cr is formed on a substrate, and the thin film is patterned into a predetermined shape. Conventionally, a thin film made of only Cu is difficult to dry-etch, and high-resolution and accurate patterning cannot be performed.
According to this, since Cu is a mixture with Cr, patterning by dry etching is possible, and high-resolution and accurate patterning is possible.

【0012】そして、このようにCu−Cr混合物のパ
ターニングを行った後は、この薄膜を、Cuを多く含む
層とCrを多く含む層とに分離すべく熱処理するように
なっている。Cu−Cr混合物は、熱処理されること
で、上述したようにCu原子とCr原子との分布率が膜
厚方向に変化して、Cr原子の分布率は表層側で高くな
る一方、Cu原子の分布率は基板側で高くなり、基板側
にCu原子を多く含むCu層、表層側にCr原子を多く
含むCr層が形成される。そして、このCu層により、
Cu−Cr混合物全体としての抵抗率が下がり、650
℃程度の比較的低い熱処理温度にて、アルミニウムと同
等、或いは、それ以下の低抵抗率となり、一方、表層側
のCr層の働きにより、耐腐食性に劣るCu層を保護
し、耐腐食性が向上する。
After the patterning of the Cu-Cr mixture in this manner, a heat treatment is performed to separate the thin film into a layer containing a large amount of Cu and a layer containing a large amount of Cr. The Cu-Cr mixture is subjected to heat treatment, so that the distribution ratio of Cu atoms and Cr atoms changes in the film thickness direction as described above, and the distribution ratio of Cr atoms increases on the surface layer side, while the distribution ratio of Cu atoms increases. The distribution ratio increases on the substrate side, and a Cu layer containing a large amount of Cu atoms is formed on the substrate side, and a Cr layer containing a large amount of Cr atoms is formed on the surface layer side. And by this Cu layer,
The resistivity as a whole of the Cu—Cr mixture is reduced to 650
At a relatively low heat treatment temperature of about ℃, the resistivity becomes equivalent to or lower than that of aluminum, while the Cr layer on the surface layer protects the Cu layer, which has poor corrosion resistance, and Is improved.

【0013】Cu−Cr混合物薄膜の熱処理によるCu
とCrとの分離(分布率変化)の程度は、Cu−Cr混
合物薄膜の抵抗率を測定することで観測でき、本発明の
実施例の説明図である図4、図5に示すように、熱処理
温度を高温にする程、或いは熱処理時間を長くする程、
2層の分離がすすむ。
[0013] Cu by heat treatment of Cu-Cr mixture thin film
The degree of separation (distribution rate change) between Cr and Cr can be observed by measuring the resistivity of the Cu—Cr mixture thin film, and as shown in FIGS. The higher the heat treatment temperature or the longer the heat treatment time,
Two layers are separated.

【0014】このような製造方法にて基板上に導電性薄
膜である薄膜電極や配線を形成することで、Cuを用い
た場合でも、そのパターニングは高解像度で正確なもの
となり、かつ、耐腐食性も向上され、その結果、大規模
集積回路や大面積のアクティブマトリクス型液晶表示装
置に適用できる低抵抗で、耐腐食性に優れ、高解像度で
正確にパターニングされた導電性薄膜を形成することが
できる。
By forming thin-film electrodes and wirings, which are conductive thin films, on a substrate by such a manufacturing method, even when Cu is used, the patterning becomes high-resolution and accurate, and corrosion is prevented. As a result, a low-resistance, high-corrosion-resistant, high-resolution, precisely-patterned conductive thin film that can be applied to large-scale integrated circuits and large-area active-matrix liquid crystal displays is improved. Can be.

【0015】しかも、本発明の製造方法では、基板上に
下地用のCr薄膜を形成し、このCr薄膜の上にCu−
Cr混合物の薄膜を形成するようになっている。したが
って、Cu−Cr混合物薄膜を熱処理して得られるCu
原子を多く含むCu層は、基板がガラス基板等の酸化物
の場合、剥離し易くなる虞れを有しているが、この下地
用のCr薄膜の上に形成されることで、酸化物基板との
間にも密着性が得られ、より剥離し難い導電性薄膜を形
成することができる。
[0015] Moreover, in the manufacturing method of the present invention, the Cr film for the base is formed on a substrate, on top of the Cr thin film Cu-
A thin film of a Cr mixture is formed. Therefore, Cu obtained by heat-treating a Cu—Cr mixture thin film
When the substrate is an oxide such as a glass substrate, the Cu layer containing a large number of atoms may be easily peeled off. And a conductive thin film that is more difficult to peel off can be formed.

【0016】[0016]

【実施例】本発明の一実施例について図1ないし図5に
基づいて説明すれば、以下の通りである。但し、本実施
例は、大面積のアクティブマトリクス型液晶表示装置を
製造する工程におけるガラス基板上に導電性薄膜である
薄膜電極及び配線を形成する工程を例示しているが、本
発明はこの実施例に何ら限定されるものではなく、大規
模集積回路(LSI:Large Scale Integrated Circui
t) を製造する工程等にも適用できることは言うまでも
ない。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. However, the present embodiment illustrates a process of forming a thin film electrode and a wiring, which are conductive thin films, on a glass substrate in a process of manufacturing a large-area active matrix type liquid crystal display device. The present invention is not limited to the example, but may be a large-scale integrated circuit (LSI).
Needless to say, the method can be applied to the process of manufacturing t).

【0017】図2に、本実施例に係る導電性薄膜を有す
る基板の製造方法を用いた薄膜電極及び配線を形成する
工程にて製造された薄膜電極・配線付き基板の、配線部
分の配線の長手方向に沿った断面を模式的に示す。ガラ
ス基板1の上には、クロム(Cr)からなる下地用Cr
層(薄膜)2が薄膜状に形成されると共に、さらにその
上に銅(Cu)とクロムとの混合物(以下、Cu−Cr
混合物と称する)からなるCu−Cr混合層3が薄膜状
に形成されており、これら下地用Cr層2とCu−Cr
混合層3とで、配線部4が形成されている。
FIG. 2 shows the wiring of the wiring portion of the substrate with thin film electrodes and wirings manufactured in the step of forming thin film electrodes and wirings using the method for manufacturing a substrate having a conductive thin film according to the present embodiment. A cross section along the longitudinal direction is schematically shown. On the glass substrate 1, a base Cr made of chromium (Cr)
A layer (thin film) 2 is formed as a thin film, and a mixture of copper (Cu) and chromium (hereinafter referred to as Cu-Cr) is further formed thereon.
A mixture of the underlayer Cr layer 2 and the Cu-Cr mixed layer 3 is called a mixture.
The wiring layer 4 is formed with the mixed layer 3.

【0018】そして、配線部4におけるCu−Cr混合
層3は、その膜厚方向でCu原子とCr原子との分布率
が変化しており、Cr原子の分布率は表層側で高くなる
一方、Cu原子の分布率はガラス基板1側(下地用Cr
層2側)で高くなり、ガラス基板1側にCu原子を多く
含むCu層3a、表層側にCr原子を多く含むCr層3
bが形成されている。つまり、上記配線部4は、ガラス
基板1上にCr/Cu/Cr3層積層薄膜となってい
る。
In the Cu—Cr mixed layer 3 in the wiring portion 4, the distribution ratio of Cu atoms and Cr atoms changes in the film thickness direction, and the distribution ratio of Cr atoms increases on the surface side, while The distribution rate of Cu atoms is determined on the glass substrate 1 side (Cr for base).
Layer 2a), the Cu layer 3a containing many Cu atoms on the glass substrate 1 side, and the Cr layer 3 containing many Cr atoms on the surface layer side.
b is formed. That is, the wiring section 4 is a three-layered Cr / Cu / Cr thin film on the glass substrate 1.

【0019】このようなCr/Cu/Cr3層積層薄膜
となることで、配線部4は、優れた導電性を有すると共
に、耐腐食性に優れ、かつ、ガラス基板1との優れた密
着性を備えたものとなっている。より詳細に説明する
と、Cu層3aにより優れた導電性を示し、また、表層
側のCr層3bにより耐腐食性に劣る銅層3aを保護す
ることで優れた耐腐食性を示し、下地用Cr層2により
酸化物であるガラス基板1との密着性を向上させてい
る。しかも、上記配線部4は、後述のようにドライエッ
チングにてパターニングされているので、高解像度で正
確にパターニングされている。
By forming such a three-layered Cr / Cu / Cr laminated thin film, the wiring part 4 has excellent conductivity, excellent corrosion resistance, and excellent adhesion to the glass substrate 1. It is equipped. More specifically, the Cu layer 3a shows excellent conductivity, and the Cr layer 3b on the surface layer protects the copper layer 3a, which has poor corrosion resistance, to show excellent corrosion resistance. The layer 2 improves the adhesion to the glass substrate 1 which is an oxide. Moreover, since the wiring portion 4 is patterned by dry etching as described later, the wiring portion 4 is accurately patterned with high resolution.

【0020】このようなCr/Cu/Cr3層積層薄膜
の配線部4を備えた薄膜電極・配線付き基板は、図1の
工程図に示すプロセス1からプロセス4の工程を経て製
造される。
A substrate with thin film electrodes and wiring provided with such a wiring portion 4 of a Cr / Cu / Cr three-layer laminated thin film is manufactured through the processes 1 to 4 shown in the process diagram of FIG.

【0021】まず、プロセス1(P1)にて、図3
(a)に示すように、ガラス基板1上に下地用Cr層2
が膜厚100nmでスパッタ法にて形成される。
First, in process 1 (P1), FIG.
As shown in (a), a Cr layer 2 for a base is formed on a glass substrate 1.
Is formed with a thickness of 100 nm by a sputtering method.

【0022】次に、プロセス2(P2)にて、図3
(b)に示すように、ガラス基板1上の下地用Cr層2
の上に、Cr:Cuの混合比が2:3のCr−Cu混合
層3が膜厚240nmでスパッタ法にて薄膜形成され
る。スパッタリングには例えばAr+ イオンガスが使用
され、アルゴン圧力は0.3torrとする。
Next, in process 2 (P2), FIG.
As shown in (b), the underlayer Cr layer 2 on the glass substrate 1
On top of this, a Cr—Cu mixed layer 3 having a mixing ratio of Cr: Cu of 2: 3 is formed as a thin film with a thickness of 240 nm by a sputtering method. For sputtering, for example, Ar + ion gas is used, and the argon pressure is set to 0.3 torr.

【0023】ガラス基板1上に、下地用Cr層2とCr
−Cu混合層3とが形成されると、続いてプロセス3
(P3)にて、図3(c)に示すように、Cr層2とC
r−Cu混合層3とが、フォトリソグラフィー技術によ
り所定の薄膜電極及び配線形状にパターニングされる。
この場合のエッチングは、例えば基板温度を350℃と
した、CCl4 プラズマエッチングが用いられる。尚、
フォトリソグラフィーを用いたパターニングは周知技術
であるので、ここではその説明を省略する。
On a glass substrate 1, an underlayer Cr layer 2 and a Cr layer
-Cu mixed layer 3 is formed, then process 3
At (P3), as shown in FIG.
The r-Cu mixed layer 3 is patterned into a predetermined thin film electrode and wiring shape by a photolithography technique.
In this case, for example, CCl 4 plasma etching at a substrate temperature of 350 ° C. is used. still,
Since patterning using photolithography is a well-known technique, its description is omitted here.

【0024】続いて、プロセス4(P4)にて、これが
熱処理される。熱処理は、例えば650℃のN2 雰囲気
中で、処理時間1時間とする。このような条件化で熱処
理することで、ガラス基板1上の下地用Cr層2の上に
形成されていたCr−Cu混合層3は、図3(d)に示
すように、Cu原子及びCr原子の分布率が膜厚方向で
変化し、表層側にCr原子を多く含むCr層3b、ガラ
ス基板1側にCu原子を多く含むCu層3aというよう
に、Cr/Cu2層に分離し、このようにして、前記図
2に示す薄膜電極・配線付き基板が形成される。そし
て、このとき、表面側には必ずCr原子の分布率が高く
なり、Cr層3bが形成される。
Subsequently, in a process 4 (P4), this is heat-treated. The heat treatment is performed, for example, in an N 2 atmosphere at 650 ° C. for 1 hour. By performing the heat treatment under such conditions, the Cr—Cu mixed layer 3 formed on the underlayer Cr layer 2 on the glass substrate 1 becomes, as shown in FIG. The distribution ratio of atoms changes in the film thickness direction, and the Cr / Cu2 layer is separated into a Cr layer 3b containing a large amount of Cr atoms on the surface layer side and a Cu layer 3a containing a large amount of Cu atoms on the glass substrate 1 side. Thus, the substrate with thin-film electrodes and wirings shown in FIG. 2 is formed. At this time, the distribution ratio of Cr atoms always increases on the surface side, and the Cr layer 3b is formed.

【0025】ここで、Cr−Cu混合層3が2層に分離
する機構を説明すると、経験的にもCuとCrとは合金
化しないことが知られており、CuとCrとは融点差が
800℃もあり、Cuは融点よりも遙に低い温度で軟化
が進行するという性質を有している。このため、Cr−
Cu混合層3を熱処理すると、Cu分子同士が650℃
以下でも固相内で活発に移動して分子結合していき、そ
の結果、Cr層3bとCu層3aというように層分離が
起こることとなる。このとき、表面側のCu分子は、片
側のみから吸引されるため、移動方向として内部に吸い
込まれるのみであり、そのため表面側と内部側とでCu
原子の濃度差が生じる。そして、これがマクロ的に進行
したとき、Cu原子が中心部に凝集し、中心部のCr原
子を押し上げた結果、表面側には必ずCr原子の分布率
が高くなり、Cr層3bが形成されることとなる。
Here, the mechanism of the separation of the Cr—Cu mixed layer 3 into two layers will be described. It is known from experience that Cu and Cr do not alloy with each other. At 800 ° C., Cu has the property that softening proceeds at a temperature much lower than the melting point. For this reason, Cr-
When the Cu mixed layer 3 is heat-treated, the Cu molecules become 650 ° C.
Even in the following, the particles move actively in the solid phase and undergo molecular bonding, and as a result, layer separation occurs such as the Cr layer 3b and the Cu layer 3a. At this time, since the Cu molecules on the surface side are sucked from only one side, they are only sucked into the inside as the moving direction, and therefore, Cu is
A difference in atomic concentration occurs. When this progresses macroscopically, the Cu atoms aggregate at the center and push up the Cr atoms in the center. As a result, the distribution rate of Cr atoms always increases on the surface side, and the Cr layer 3b is formed. It will be.

【0026】上記P4における熱処理によるCr−Cu
混合層3のCr/Cu2層分離の程度は、Cr−Cu混
合層3の抵抗率の変化から観察でき、その程度は熱処理
温度及び熱処理時間により決定される。
Cr-Cu by heat treatment in the above P4
The degree of the Cr / Cu bilayer separation of the mixed layer 3 can be observed from the change in the resistivity of the Cr—Cu mixed layer 3, and the degree is determined by the heat treatment temperature and the heat treatment time.

【0027】つまり、図4のCr−Cu混合層3の抵抗
率の熱処理温度依存性を示すグラフaに示すように、熱
処理温度が高い程、Cu−Cr混合層3の抵抗率は低下
し、Cu−Cr混合層3の分離が進む。このグラフa
は、本実施例の場合と同じCu−Cr混合物を240n
mの膜厚で形成したCu−Cr混合薄膜を、熱処理時間
1時間で熱処理した場合の熱処理温度依存性を示してい
る。
That is, as shown in a graph a of FIG. 4 showing the dependence of the resistivity of the Cr—Cu mixed layer 3 on the heat treatment temperature, the higher the heat treatment temperature, the lower the resistivity of the Cu—Cr mixed layer 3; Separation of the Cu—Cr mixed layer 3 proceeds. This graph a
Is the same Cu-Cr mixture as in the case of the present example 240n
The graph shows heat treatment temperature dependency when a Cu—Cr mixed thin film formed with a thickness of m is heat-treated for one hour.

【0028】また、図5のCr−Cu混合層3の抵抗率
の熱処理時間依存性を示すグラフbに示すように、熱処
時間が長い程、Cu−Cr混合層3の抵抗率は低下し、
Cu−Cr混合層3の分離が進む。このグラフbは、本
実施例の場合と同じCu−Cr混合物を240nmの膜
厚で形成したCu−Cr混合薄膜を、熱処理温度400
℃で熱処理した場合の熱処理時間依存性を示している。
As shown in a graph b of FIG. 5 showing the dependence of the resistivity of the Cr—Cu mixed layer 3 on the heat treatment time, the longer the heat treatment time, the lower the resistivity of the Cu—Cr mixed layer 3. ,
Separation of the Cu—Cr mixed layer 3 proceeds. This graph b shows that a Cu—Cr mixed thin film in which the same Cu—Cr mixture as in the present embodiment was formed with a thickness of 240 nm was subjected to a heat treatment at 400 ° C.
It shows the heat treatment time dependency when heat treatment is performed at ℃.

【0029】そして、上記図4のグラフaに明らかなよ
うに、本実施例のように650℃で1時間熱処理した場
合、その抵抗率は約5.8×10-6Ω・cmとなり、アル
ミニウム(Al)と同等程度の抵抗率を有するものとな
る。
As apparent from the graph a in FIG. 4, when the heat treatment is performed at 650 ° C. for 1 hour as in the present embodiment, the resistivity is about 5.8 × 10 −6 Ω · cm, It has a resistivity equivalent to that of (Al).

【0030】以上のように、本実施例では、ガラス基板
1上にCu−Cr混合層3を形成し(P2)、このCu
−Cr混合層3を所定の形状にパターニングした後(P
3)、熱処理してCu原子及びCr原子の分布率を変化
させて(P4)、表層側にCr層3b、ガラス基板1側
にCu層3aとCu/Cr2層に分離させるようになっ
ている。
As described above, in this embodiment, the Cu—Cr mixed layer 3 is formed on the glass substrate 1 (P2),
-Cr mixed layer 3 is patterned into a predetermined shape (P
3) Heat treatment is performed to change the distribution ratio of Cu atoms and Cr atoms (P4), so that the surface layer is separated into a Cr layer 3b, and the glass substrate 1 is separated into a Cu layer 3a and a Cu / Cr2 layer. .

【0031】このような製造方法とすることで、Cuを
用いた場合でも、そのパターニングは高解像度で正確な
ものとなり、かつ、表層側に形成されたCr層3bによ
りCu層3aの耐腐食性も向上され、その結果、大規模
集積回路や大面積のアクティブマトリクス型液晶表示装
置に適用できる低抵抗で、耐腐食性に優れ、高解像度で
正確にパターニングされた薄膜電極や配線等を形成する
ことができる。しかも、熱処理に要する温度は、650
℃程度と低温で可能である。
By adopting such a manufacturing method, even when Cu is used, the patterning becomes high-resolution and accurate, and the corrosion resistance of the Cu layer 3a is improved by the Cr layer 3b formed on the surface side. As a result, low-resistance, high-corrosion-resistant, high-resolution, accurately-patterned thin-film electrodes and wirings applicable to large-scale integrated circuits and large-area active-matrix liquid crystal displays are formed. be able to. Moreover, the temperature required for the heat treatment is 650
It is possible at a low temperature of about ° C.

【0032】さらに、本実施例では、プロセス1にて、
ガラス基板1上に下地用Cr層2を形成し、このCr層
2の上にCu−Cr混合層3を形成するようになってい
るので、Cu−Cr混合層3を熱処理してガラス基板1
側に形成されるCu層3aは、ガラス基板1のように下
地が酸化物の場合、剥離し易くなる虞れを有している
が、この下地用Cr層2の上に形成されることで、ガラ
ス基板1との間にも良好な密着性が得られ、剥離し難い
構成とすることができる。
Further, in this embodiment, in process 1,
An underlayer Cr layer 2 is formed on a glass substrate 1, and a Cu—Cr mixed layer 3 is formed on the Cr layer 2.
The Cu layer 3a formed on the side has a possibility of being easily peeled off when the base is an oxide like the glass substrate 1, but by being formed on the Cr layer 2 for the base, Also, a good adhesion can be obtained between the glass substrate 1 and the glass substrate 1, and a structure that is difficult to peel off can be obtained.

【0033】尚、上記したCu−Cr混合層3における
CuとCrとの混合比、Cu−Cr混合層3の膜厚、及
び薄膜形成法、その際の諸条件はこれらに限定されるも
のではない。さらに、本実施例ではN2 雰囲気中、65
0℃で1時間熱処理したが、図4・図5にも示したよう
に、熱処理温度を上げれば上げる程、熱処理時間を長く
すればする程、低抵抗な配線や薄膜電極を形成できるの
で、所望とする抵抗率に合わせて、処理条件を調整して
設定すればよい。
The mixing ratio between Cu and Cr in the above-mentioned Cu-Cr mixed layer 3, the thickness of the Cu-Cr mixed layer 3, the method of forming the thin film, and various conditions at that time are not limited thereto. Absent. Further, in the present embodiment, in the N 2 atmosphere, 65
Although heat treatment was performed at 0 ° C. for 1 hour, as shown in FIGS. 4 and 5, as the heat treatment temperature is increased and the heat treatment time is increased, low-resistance wiring and thin-film electrodes can be formed. The processing conditions may be adjusted and set in accordance with the desired resistivity.

【0034】[0034]

【発明の効果】本発明の導電性薄膜を有する基板の製造
方法は、以上のように、基板上に下地用のクロム薄膜を
形成し、このクロム薄膜上に銅とクロムとからなる薄膜
を形成し、これらクロム薄膜及び銅とクロムとからなる
薄膜を所定の形状にパターニングした後、銅を多く含む
層とクロムを多く含む層とに分離すべく上記銅とクロム
とからなる薄膜を熱処理するものである。
As described above, the method for manufacturing a substrate having a conductive thin film according to the present invention comprises the steps of:
Formed, to form a thin film made of copper and chromium in this chromium on the thin film composed of these chromium thin film and a copper and chromium
After patterning the thin film into a predetermined shape, the above copper and chromium are separated to separate the layer containing a large amount of copper and the layer containing a large amount of chromium.
And heat treating the thin film comprising

【0035】これにより、銅を用いた場合でも、そのパ
ターニングは高解像度で正確なものとなり、かつ、耐腐
食性も向上され、その結果、大規模集積回路や大面積の
アクティブマトリクス型液晶表示装置に適用できる低抵
抗で、耐腐食性に優れ、高解像度で正確にパターニング
された薄膜電極や配線等を形成することができるという
効果を奏する。
As a result, even when copper is used, the patterning is performed with high resolution and accuracy, and the corrosion resistance is improved. As a result, a large scale integrated circuit or a large area active matrix type liquid crystal display device is obtained. This has the effect of being able to form thin-film electrodes, wirings, and the like, which can be applied with low resistance, have excellent corrosion resistance, and are accurately patterned with high resolution.

【0036】[0036]

【0037】また、銅とクロムとからなる薄膜を熱処理
して得られる銅原子を多く含む銅層は、基板がガラス基
板等の酸化物の場合、剥離し易くなる虞れを有している
が、下地用のクロム薄膜の上に形成されることで、酸化
物基板との間にも良好な密着性が得られ、剥離し難い構
成とすることができるという効果を加えて奏する。
Further, the copper layer having a lot of copper atoms obtained by heat-treating a thin film made of copper and chromium, if the substrate is an oxide such as a glass substrate, has the possibility of easily peeling By being formed on the chromium thin film for the base, good adhesion can be obtained even with the oxide substrate, and an effect that a structure that is difficult to peel off can be obtained is exerted.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例の製造方法を採用した、薄膜
電極・配線付き基板の製造工程を示す工程図である。
FIG. 1 is a process diagram showing a manufacturing process of a substrate with thin-film electrodes and wiring, employing a manufacturing method according to an embodiment of the present invention.

【図2】上記薄膜電極・配線付き基板の配線部分を模式
的に示す要部断面図である。
FIG. 2 is a sectional view of a principal part schematically showing a wiring portion of the substrate with thin film electrodes and wiring.

【図3】(a)〜(d)は図1に示した製造工程の各プ
ロセスを説明する説明図であり、(a)はプロセス1に
てガラス基板上に下地用Cr層が形成された状態を示
し、(b)はプロセス2にて下地用Cr層の上にCu−
Cr混合層が形成された状態を示し、(c)はプロセス
3にて下地用Cr層とCu−Cr混合層とがパターニン
グされた状態を示し、(d)はプロセス4にてパターニ
ングされた下地用Cr層とCu−Cr混合層とが熱処理
されて2層に分離した状態を示している。
3 (a) to 3 (d) are explanatory views for explaining each process of the manufacturing process shown in FIG. 1, and FIG. 3 (a) shows a process 1 in which a base Cr layer is formed on a glass substrate. (B) shows a state in which Cu-
3C shows a state in which a Cr mixed layer is formed, FIG. 3C shows a state in which an underlayer Cr layer and a Cu—Cr mixed layer are patterned in process 3, and FIG. This shows a state in which the Cr layer for use and the Cu-Cr mixed layer are heat-treated and separated into two layers.

【図4】Cu−Cr混合層の抵抗率の熱処理温度依存性
を示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing the heat treatment temperature dependence of the resistivity of a Cu—Cr mixed layer.

【図5】Cu−Cr混合層の抵抗率の熱処理時間依存性
を示すグラフである。
FIG. 5 is a graph showing the heat treatment time dependency of the resistivity of a Cu—Cr mixed layer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ガラス基板(基板) 2 下地用Cr層(下地用のクロム薄膜) 3 Cu−Cr混合層(銅とクロムとからなる薄膜) 3a Cu層 3b Cr層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Glass substrate (substrate) 2 Cr layer for base (chrome thin film for base) 3 Cu-Cr mixed layer (thin film composed of copper and chromium) 3a Cu layer 3b Cr layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平7−170043(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01B 13/00 503 H05K 1/09 H05K 3/22 C23C 14/00 - 14/58 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-7-170043 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01B 13/00 503 H05K 1/09 H05K 3 / 22 C23C 14/00-14/58

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】基板上に下地用のクロム薄膜を形成し、こ
のクロム薄膜上に銅とクロムとからなる薄膜を形成し、
これらクロム薄膜及び銅とクロムとからなる薄膜を所定
の形状にパターニングした後、銅を多く含む層とクロム
を多く含む層とに分離すべく上記銅とクロムとからなる
薄膜を熱処理することを特徴とする導電性薄膜を有する
基板の製造方法。
A chromium thin film for a base is formed on a substrate.
Forming a thin film composed of copper and chromium on the chromium thin film of
After patterning the chromium thin film and the thin film composed of copper and chromium into a predetermined shape, the thin film composed of copper and chromium is subjected to heat treatment so as to be separated into a layer containing a large amount of copper and a layer containing a large amount of chromium. A method for manufacturing a substrate having a conductive thin film.
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