JP4001823B2

JP4001823B2 - Sputtering target material for thin film formation, thin film, electrode wiring layer, optical recording medium, electronic component, electro-optical component, and electronic equipment

Info

Publication number: JP4001823B2
Application number: JP2003027101A
Authority: JP
Inventors: 崇上野
Original assignee: デプト株式会社
Priority date: 2003-02-04
Filing date: 2003-02-04
Publication date: 2007-10-31
Anticipated expiration: 2023-02-04
Also published as: JP2004238655A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、薄膜形成用スパッタリングターゲット材、薄膜、電極配線層、光学記録媒体、電子部品、電子光学部品及び電子機器に関し、例えば液晶表示パネル、各種半導体デバイス、配線基板、チップ部品等に適用することができる。
【０００２】
【従来の技術】
従来、Ａｇは高反射率，低電気抵抗，高熱伝導率であることが広く知られている。例えば、各種電子部品や電子機器に用いる電極材料、もしくは光学記録媒体に用いる反射層や半透過反射層等へ、その優位性を活かした活用が検討され実現されてきた。
【０００３】
また、Ａｇの特性を保有しつつ耐食性の向上を目指す為に、Ａｇを主成分として２元素もしくは３元素の金属で構成される合金材料が複数開発されている。このようなＡｇ合金を用いることでＡｇ単体では使用が出来なかった領域に対してもＡｇが元来保有する優位性を活用することが実現されている。例えば光学記録媒体においては、その高反射率である特性を活かした反射層の実現、また、電子部品および電子機器においては電極材料として一般的に使用できるようになったことが広く知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＡｇあるいはＡｇ合金により形成した薄膜は、Ａｇ自体の保有する耐食性以外の課題を多く有している。すなわち、高イオン化傾向の抑制および例えばガラスや樹脂などの基板との密着性が低いなど、幾つか解決されていない技術課題を多く有しており、いまだ充分な技術解決がなされているとはいえない。
【０００５】
一方、液晶表示素子においては、Ａｇ系の材料を用いて電極配線層を形成すると、低電気抵抗や耐食性の改善は実現できるが、透明導電層として使用される酸化インジウムや酸化ケイ素とは充分に高い密着性が得られない。また、特定の温度雰囲気下で焼成処理を施した場合に、Ａｇ系の材料は粒子成長が活発である為に、上部層への拡散（スパイク現象とも言われる）やマイグレーション現象と言う粒子および原子レベルでの移動により配線としての信頼性が得られない。このようなことから、Ａｇ系の材料を使用することが実現されていないケースも多く存在している為、最近ではＣｕ系の材料の使用が検討されている。
【０００６】
また、Ａｇは、塩素や酸素、硫黄等の非金属元素や、これらのイオンに対して化学的に活性であるため、電子部品や光学記録媒体を製作する製造工程や製品の構成においては、不必要な制約を設ける必要が生じたり、耐候性の点で問題を有している。
【０００７】
一方、特開昭５７−１８６２４４号公報、特開平７−３３６３号公報、特開平９−１５６２２４号公報には、Ａｇに、所定の不純物を添加することにより、耐候性を向上させるという技術が開示されている。
すなわち、特開昭５７−１８６２４４号公報にはＡｇＣｕ合金（Ａｇの含有量が４０原子％以上）について、特開平７−３３６３号公報にはＡｇＭｇ合金（Ｍｇの含有量が１〜１０原子％以上）、特開平９−１５６２２４号公報にはＡｇＯＭ（ＭはＳｂ，Ｐｄ，Ｐｔ）合金（Ｏの含有量が１０〜４０原子％、Ｍの含有量が０．１〜１０原子％）についての技術が開示されている。
【０００８】
しかし、これらの合金材料においては、その合金を形成する元素の組成範囲が広く、合金を構成する元素の含有量と、耐候性や、薄膜を形成した場合の反射率の関係が必ずしも明確に記載されていない。特に、Ａｇに微量な不純物を添加したことによる耐候性の改善が充分に達成されておらず、光学記録媒体に採用される上での反射膜としての信頼性については、不明確である点が多い。
【０００９】
また、Ｍｇについては、アルカリ土類金属であり、この類の元素あるいはイオンは、化学的に不安定であるため、これを用いた合金については、塩素等に対しての耐候性の改善を図る必要があった。
【００１０】
そこで、本発明者は、上記従来における課題を解決すべく、Ａｇと比較した場合の高反射率の維持、耐候性の改善、低電気抵抗の維持、合金作製にあたっての製造容易さ、スパッタリングターゲットとして使用する場合のスパッタリング工程における安定性、簡易性の種々の問題について鋭意研究を重ねた結果、これらの諸問題の解決を図ることのできる薄膜形成用スパッタリングターゲット材などを開発した。
【００１１】
本発明は上記のような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、合金作製にあたっての製造容易さ、スパッタリングターゲットとして使用する場合のスパッタリング工程における安定性、簡易性を向上させた薄膜形成用スパッタリングターゲット材を提供することにある。また、高反射率と低電気抵抗を維持しつつ、耐候性を改善したＡｇ合金で形成された薄膜、電極配線層、該薄膜を備えた光学記録媒体、電子部品、電子光学部品及び電子機器を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る薄膜形成用スパッタリングターゲット材は、Ａｇを主成分とし、Ｍｏを０．１ｗｔ％以上３．０ｗｔ％以下含有する金属材料からなることを特徴とする。このような薄膜形成用スパッタリングターゲット材を用いることにより、従来技術の課題を解決し、Ａｇの保有する優位性を活かして各種電子部品や電子機器、電子光学部品、光学記録媒体の構成要素として諸特性に優れた技術を実現しようとするものである。
【００１３】
本発明に係る薄膜は、Ａｇを主成分とし、Ｍｏを０．１ｗｔ％以上３．０ｗｔ％以下含有する金属材料を用いて形成されて成ることを特徴とする。
本発明に係る電極配線層は、Ａｇを主成分とし、Ｍｏを０．１ｗｔ％以上３．０ｗｔ％以下含有する金属材料を用いて形成されて成ることを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る薄膜形成用スパッタリングターゲット材は、Ａｇを主成分とし、
Ｍｏを０．１ｗｔ％以上３．０ｗｔ％以下含有し、
Ａｌ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｓｉからなる群から選ばれた１種類以上の元素を合計で０．１ｗｔ％以上３．０ｗｔ％以下含有する金属材料からなることを特徴とする。
上記薄膜形成用スパッタリングターゲット材を用いることにより、従来技術の課題を解決し、Ａｇの保有する優位性を活かして各種電子部品や電子機器、電子光学部品、光学記録媒体の構成要素として諸特性に優れた技術を実現しようとするものである。
【００１５】
本発明に係る薄膜は、Ａｇを主成分とし、
Ｍｏを０．１ｗｔ％以上３．０ｗｔ％以下含有し、
Ａｌ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｓｉからなる群から選ばれた１種類以上の元素を合計で０．１ｗｔ％以上３．０ｗｔ％以下含有する金属材料を用いて形成されて成ることを特徴とする。
【００１６】
本発明に係る電極配線層は、Ａｇを主成分とし、
Ｍｏを０．１ｗｔ％以上３．０ｗｔ％以下含有し、
Ａｌ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｓｉからなる群から選ばれた１種類以上の元素を合計で０．１ｗｔ％以上３．０ｗｔ％以下含有する金属材料を用いて形成されて成ることを特徴とする。
【００１７】
上記金属材料によれば、薄膜形成用スパッタリングターゲット材、配線電極用の薄膜として適用した場合に、Ａｇの耐水素性、耐酸素性と、Ｍｏの耐塩素性、耐硫黄性の相互作用により、塩素、水素、酸素、硫黄という、大気中、あるいは特殊環境中で存在する非金属元素による汚染や、耐熱性や信頼性での課題の解決を図り、低電気抵抗でかつ信頼性の高い電極配線層などを形成することができる。なお、電極配線層とは、電極又は配線を形成する層である。
【００１８】
本発明に係る光学記録媒体は、Ａｇを主成分とし、Ｍｏを０．１ｗｔ％以上３．０ｗｔ％以下含有する金属材料を用いて形成された薄膜を有することを特徴とする。
【００１９】
本発明に係る光学記録媒体は、Ａｇを主成分とし、
Ｍｏを０．１ｗｔ％以上３．０ｗｔ％以下含有し、
Ａｌ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｓｉからなる群から選ばれた１種類以上の元素を合計で０．１ｗｔ％以上３．０ｗｔ％以下含有する金属材料を用いて形成された薄膜を有することを特徴とする。
【００２０】
本発明に係る電子部品は、金属材料により形成された配線パターン、電極及び接点のうちの少なくとも一つを備えた電子部品であって、
前記金属材料がＡｇを主成分とし、Ｍｏを０．１ｗｔ％以上３．０ｗｔ％以下含有する合金からなることを特徴とする。
【００２１】
本発明に係る電子部品は、金属材料により形成された配線パターン、電極及び接点のうちの少なくとも一つを備えた電子部品であって、
前記金属材料がＡｇを主成分とし、Ｍｏを０．１ｗｔ％以上３．０ｗｔ％以下含有し、Ａｌ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｓｉからなる群から選ばれた１種類以上の元素を合計で０．１ｗｔ％以上３．０ｗｔ％以下含有する合金からなることを特徴とする。
【００２２】
本発明に係る電子光学部品は、金属材料により形成された反射膜、電極及び配線のうちの少なくとも一つを備えた電子光学部品であって、
前記金属材料がＡｇを主成分とし、Ｍｏを０．１ｗｔ％以上３．０ｗｔ％以下含有する合金からなることを特徴とする。
【００２３】
本発明に係る電子光学部品は、金属材料により形成された反射膜、電極及び配線のうちの少なくとも一つを備えた電子光学部品であって、
前記金属材料がＡｇを主成分とし、Ｍｏを０．１ｗｔ％以上３．０ｗｔ％以下含有し、Ａｌ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｓｉからなる群から選ばれた１種類以上の元素を合計で０．１ｗｔ％以上３．０ｗｔ％以下含有する合金からなることを特徴とする。
【００２４】
本発明に係る電子機器は、金属材料により形成された配線パターン、電極及び接点のうちの少なくとも一つを備えた電子機器であって、
前記金属材料がＡｇを主成分とし、Ｍｏを０．１ｗｔ％以上３．０ｗｔ％以下含有する合金からなることを特徴とする。
【００２５】
本発明に係る電子機器は、金属材料により形成された配線パターン、電極及び接点のうちの少なくとも一つを備えた電子機器であって、
前記金属材料がＡｇを主成分とし、Ｍｏを０．１ｗｔ％以上３．０ｗｔ％以下含有し、Ａｌ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｓｉからなる群から選ばれた１種類以上の元素を合計で０．１ｗｔ％以上３．０ｗｔ％以下含有する合金からなることを特徴とする。
【００２６】
本発明によれば、従来、ＡｇおよびＡｇを主成分として複数の元素により構成されるＡｇ合金では改善がなし得なかった、高反射率の維持，耐候性の解決を実現し、スパッタリングターゲットとして使用する場合のスパッタリング工程における安定性、工程上のハンドリングにおける容易さを図った合金材および薄膜を得ることにより、電子部品および電子機器またはそれらの製品に使用される薄膜などに関し、従来に比して低抵抗率であり、更に製造工程中での優位性を保有した安定かつ加工性に優れたものを提供することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
本発明の実施の形態による第１の薄膜形成用スパッタリングターゲット材は、Ａｇを主成分とし、Ｍｏを０．１ｗｔ％以上３．０ｗｔ％以下含有する金属材料からなるものである。また、第１の薄膜は、前記金属材料を用いて形成される。第１の電極配線層は、前記金属材料を用いて形成される。また、第１の光学記録媒体は、前記薄膜を有するものである。また、第１の電子部品及び第１の電子機器それぞれは、前記金属材料により形成された配線パターン、電極及び接点のうちの少なくとも一つを備えたものである。また、第１の電子光学部品は、前記金属材料により形成された反射膜、電極及び配線のうちの少なくとも一つを備えたものである。
【００２８】
また、第２の薄膜形成用スパッタリングターゲット材は、Ａｇを主成分とし、Ｍｏを０．１ｗｔ％以上３．０ｗｔ％以下含有し、Ａｌ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｓｉからなる群から選ばれた１種類以上の元素を合計で０．１ｗｔ％以上３．０ｗｔ％以下含有する金属材料からなるものである。また、第２の薄膜は、前記金属材料を用いて形成される。第２の電極配線層は、前記金属材料を用いて形成される。また、第２の光学記録媒体は、前記薄膜を有するものである。また、第２の電子部品及び電子機器それぞれは、前記金属材料により形成された配線パターン、電極及び接点のうちの少なくとも一つを備えたものである。また、第２の電子光学部品は、前記金属材料により形成された反射膜、電極及び配線のうちの少なくとも一つを備えたものである。
【００２９】
以下、本実施の形態に係るＡｇ合金およびこれを用いて作製した薄膜について説明する。
本実施の形態は、前述したように、高反射率の維持、耐候性の改善、合金作製にあたっての製造容易さ、スパッタリングターゲットとして使用する場合のスパッタリング工程における安定性、簡易性の種々の問題について解決を図るべく、Ａｇに、Ｍｏが、０．１ｗｔ％以上３．０ｗｔ％以下含有されてなるＡｇＭｏ合金からなる薄膜形成用スパッタリングターゲット材、および、これを用いて形成された薄膜、電極配線層、この薄膜を有する光学記録媒体、電子部品、電子光学部品及び電子機器を得るものである。
【００３０】
また、本実施の形態は、Ａｇに、Ｍｏが０．１ｗｔ％以上３．０ｗｔ％以下含有された合金に、Ａｌ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｓｉからなる群から選ばれた１種類以上の元素を合計で０．１ｗｔ％以上３．０ｗｔ％以下含有したＡｇ合金からなる薄膜形成用スパッタリングターゲット材、および、これを用いて形成された薄膜、電極配線層、この薄膜を有する光学記録媒体、電子部品、電子光学部品及び電子機器を得るものである。
【００３１】
本実施の形態に係るＡｇ合金のスパッタリングターゲット材料として、Ｍｏを特に選択したのは、まず、配線電極として使用する場合に従来のＡｇ合金の保有する最大の課題であったマイグレーションやスパイク現象を解決する為であり、Ａｇのイオン化傾向が高いという課題を解決する場合に、Ａｇと固溶されないでかつ、耐熱性や耐食性に富んだ低電気抵抗の元素であることが最大の理由である。このように、耐熱性や耐食性に秀でて、かつ低電気抵抗の元素を添加することで、Ａｇが本来保有する特性を活かして、課題の解決を図る事を目的としている。
【００３２】
また、Ａｇは、大気に含有する硫黄や塩素と大変結合しやすく、大気中に長時間放置すると、大気と接触する表面部が硫黄と反応して、硫化銀（Ａｇ₂Ｓ）を形成して、黒色化して反射特性が劣化してしまったり、表面電気抵抗が劣化してしまう。
【００３３】
また、Ａｇは、塩素とも激しく反応して塩化銀（ＡｇＣｌ）となってしまい、急速に白濁化して組織を破壊してしまう。特に、塩素との反応部が成長、拡大してしまい、白濁化した部分が広がり、さらに電気的な特性が劣化し、Ａｇの物理的特性を損なってしまう。
【００３４】
しかし、一方においてＡｇは、酸素や水素に対しては比較的安定な物質であり、特に水素に対しては非常に安定であり、酸素雰囲気下での長時間放置後の酸素との結合状態や、水中に浸水させて放置した後に水素との結合状態を確認しても、これらとの反応性が安定であることがわかる。このため、対酸素や水素へのバリア性を目的とした感光材用の添加材料や、高融点ロウ材等に適用されている。
【００３５】
Ｍｏは、Ａｇが反応し易い塩素や硫黄，硫酸に対して化学的に大変安定であり、原子密度も10.22ｇ／ｃｍ³である。このため、Ｍｏは、Ａｇの原子密度10.49ｇ／ｃｍ³と大変近似する。従って、Ｍｏは、安定してＡｇとの合金を形成することが可能であり、更に結晶構造もＡｇと同様に立方晶であることなどから、Ａｇとの合金およびその薄膜の構造も大変安定する。また、Ｍｏは、高温下では水素と反応するが、基本的には水素に対しても安定である為に、Ａｇの水素に対して安定であると言う化学的特性を損なわないで、Ａｇの保有する耐蝕性上の課題を解決することが出来る。
【００３６】
このようなことから、ＡｇとＭｏを合金にした場合には、Ａｇ粒子の粒界にＭｏ粒子が存在して、Ａｇを大気中の塩素や硫黄との活性な反応に対するバリア効果を実現することが出来る為に、Ａｇ合金の耐食性向上を図れる。また、Ａｇの粒界に存在するＭｏはガラス基板や酸化膜と密着性が高い為に、Ａｇ系材料の課題であったガラス基板や酸化膜との密着性を向上させることが出来ると言う効果が実現できた。
【００３７】
しかも、ＡｇとＭｏの合金材料で薄膜を形成した場合、Ａｇは200℃を越す温度雰囲気下では粒子が隣り合う粒子と結合して粒成長を引き起こし、これにより粒子形状が大きくなる為に、粒界も大きくなり電界を形成し易くなる為に電圧を印加したり、熱を加えた場合に原子レベルの移動を引き起こし、マイグレーション現象を生じる。この場合に、ＡｇにＭｏを添加するとＭｏは融点が2620℃と大変高く、熱に対しては極めて安定である為に、Ａｇ粒子が熱により粒子が高い異方性で移動したり、或いは隣り合う粒子と結合することに対するバリア効果を得ることも出来る。このため、Ａｇが材料的に不安定であり配線や電極に使用した場合には長期的な経時変化の観点で信頼性に不安があるが、この信頼性に関する課題の解決を図ることも実現できる。
【００３８】
この様に、ＡｇにＭｏを添加してなるＡｇＭｏ合金は、塩素や硫黄等のＡｇが耐蝕性の上で不安である非金属元素との反応に対するバリア材料になるだけでなく、熱による信頼性向上も実現でき、Ａｇで課題の残っていた材料の長期的安定性や信頼性の向上をも実現することが出来ることが確認されている。
【００３９】
更に、Ｃｒ，Ｍｏ，Ａｌ，Ｔｉはガラス基板，酸化インジウムや酸化ケイ素からなる酸化膜各種との密着性が高い為に、これを活用した電極や配線，またはその下地材料として活用することもできる。このため、Ｍｏを添加することで、従来、ＡｇおよびＡｇ合金では解決されていなかった、ガラス基板や酸化インジウムや酸化ケイ素を始めとする各種酸化膜との密着性も改善することが出来た。
【００４０】
また、本発明者によりＡｇＭｏ合金は密着性を改善することが確認された。このため、本実施の形態によるＡｇＭｏ合金にて形成された薄膜を用いた配線パターン、電極又は接点を、Ｔｉ、Ｗ、Ｔａ、Ｍｏ、インジウムすず酸化物、窒化チタニウム、酸化珪素、窒化シリコンの何れかによる下地の上に形成すれば、従来の加工プロセスを適応して充分な密着性を確保でき、低抵抗率であって、安定かつ加工性に優れた配線パターン等を得ることができる。
【００４１】
本実施の形態による合金材料からなる配線パターン、電極又は接点を、ガラス又はプラスティック等の樹脂成形の基板上に直接形成すれば、この合金材料にあっては酸素の影響が少ないことにより、例えばＡｌによる場合のような抵抗率の増加が低減され、これにより簡易な製造プロセスにより低抵抗率の配線パターン等を簡易に作成することができる。しかも、Ｍｏおよびその他の添加元素の合計が３ｗｔ％以下の場合には、400〜800nmの光学波長領域においては、純Ａｇと比して２％程度の反射率の低下で抑制することが可能である。このように光学反射膜や液晶表示素子に使用される反射電極層としても優位性が得られることが確認されている。
【００４２】
本実施の形態においては、各種電子部品の金属材料に、Ａｇを主成分として、それにＭｏを0.1〜3.0ｗｔ％含有してなる合金を適用する。なお、ここで各種の電子部品は、透過型液晶表示素子、有機ＥＬ（Electro Luminescence）パネル、プラズマディスプレイ、微小ミラーによる電子光学部品等のディスプレイ用デバイス、各種半導体デバイス、プリント配線基板、チップコンデンサ、リレー等であり、これらの配線パターンの配線材料、電極材料、高反射膜材料、接点材料等、さらにはこれらの配線や電極等の作成に使用するスパッタリングのターゲット材にこれらの合金が適用される。
【００４３】
ここで同知のように、ＡｇにＭｏを添加してＡｇの粒界にＭｏを均質に混入させることにより、Ａｇ全体の耐候性を向上することができる。しかし、単にＡｇにＭｏを添加するだけの場合、十分な下地との密着性や微細な加工精度を要求する高集積配線パターン製造の為のエッチング性が得られない場合も確認された。この為、これに対してさらに、Ａｌ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｓｉからなる群から選ばれた１又は複数の元素を添加すれば、低電気抵抗率を維持し、又は抵抗率の増加を抑制して密着性や加工精度の向上を実現することが可能となる。ここで、この第三の元素の添加量は、0.1〜3.0ｗｔ％添加することで密着性や加工精度が向上して低電気抵抗も得ることが出来、3.0ｗｔ％より多く添加すると逆に電気抵抗が高くなり加工精度も劣化する。
【００４４】
このようにして耐候性が改善されてなる銀合金にあっては、金属元素の中で最優れた導電性、熱伝導性を有する純Ａｇの特性が維持され、これにより耐侯性に優れ、低電気抵抗率で、高熱伝導性の金属材料を得ることができる。特に配線材料に適用する場合には、上述した範囲で添加する元素の選定により、配線材料として求められる５μΩｃｍ以下の値を確保することができる。
【００４５】
なお配線材料や電極材料としては、従来一般に用いられているＡｌＳｉ合金と同等であれば優位性が顕著に高く、少なくともCrの抵抗率以下であれば実用に供することができると考えられる。実験した結果によれば、本実施の形態による金属材料は、１．６μΩｃｍ以上の抵抗率であって、このＡｌＳｉ合金の抵抗率である３．５μΩｃｍ以下の抵抗率を必要に応じて確保することができる。また、耐候性を確保する為に添加元素の量を増加させた場合でも、Ａｇに対するＭｏの添加量を０．１〜３．０ｗｔ％の範囲とすれば、Ｃｒの電気抵抗値である１２．６μΩｃｍを充分に下回る為に、配線および電極材料として優位性を得ることが出来ることが確認された。
【００４６】
また、このようなＡｇ合金は、いずれも完全固溶体では無く、主元素であるＡｇ粒子の界面に添加元素が存在する粒界析出型の金属合金を形成する。一般的には完全固溶金属合金は材料物性的に安定であるとされているが、完全固溶合金の場合には添加元素の量が少ない場合には主元素の特性そのまま依存する場合が多く、完全に主元素の課題を解決することが難しいことが、特にＡｇ合金の場合には確認されている。
【００４７】
また、最近の液晶表示素子や半導体においては、配線や電極のパターンが大変微細化されているために、配線の機械的強度や耐電圧等の材料的安定性が極端に重要視される中では、粒界析出型の金属合金は主元素の強度を添加元素が飛躍的に高めることが確認されている。このため、従来材料であるＡｌ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｃｕと比較して、加工性に優れ、高温下にて安定で、かつ信頼性を向上することが可能となる。
【００４８】
またＡｇの加工方法としては、ドライエッチングにおいては、塩素系の複合ガスを用いる方法が知られており、ウェットエッチングにおいては、硝酸系あるいはＮＨ₄ＯＨ等のアルカリ系の溶液等のエッチング液を用いる方法が知られている。本実施の形態に係るＡｇ合金においても、これらの方法にてエッチング加工することができ、更には従来の純Ａｌ、およびＡｌ合金で蓄積された各種加工方法を適用することができる。
【００４９】
また、本実施の形態に係るＡｇ合金は、塩素を含むガス、例えばＣｌ₂ 、ＣＣｌ₄、ＢＣｌ₃、ＳｉＣｌ₄等の雰囲気中でＲＩＥ、プラズマエッチングなどにより加工が可能である。因みに、このような塩素を含むエッチングガスによるドライエッチングプロセスを純Ａｇによる配線パターンに適用すると、エッチングの進行によりガス中の塩素とＣｕとが反応して配線パターンの境界面にＡｇＣｌ₂が生成され、このＡｇＣｌ₂により導電性、熱伝導性が損なわれるが、本実施の形態に係るＡｇ合金からなる薄膜にあっては、このような反応も何ら発生しないことが確認できた。これにより、この種の金属材料を使用した電子部品の作成工程においては、塩素系のガスの雰囲気によるエッチングにより、好適なパターンニングの手法を得ることができる。
【００５０】
また、このようなＡｇを主成分とした２元もしくは３元合金にあっては、フッ素を含み塩素を含まないガス雰囲気中でのドライエッチングが困難であり、これらのガスによっては損傷しない長所が見られる。例えば、ＣＦ₄、Ｃ₃Ｆ₈、Ｃ₄Ｆ₈、ＳＦ₆等のガス雰囲気中でのＲＩＥ、プラズマエッチングなどにより、このような２元又は３元合金に何ら影響を与えることなく、例えばＳｉ、多結晶Ｓｉ、アモルファスＳｉ、ＳｉＯ₂、Ｓｉ₃Ｎ₄、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｐｔなどの他の材料をエッチングすることができる。
【００５１】
これらのことから、フッ素を含み塩素を含まないガス雰囲気中での処理により、このような２元又は３元合金以外の部位を選択的にエッチングして処理することができ、これによってもこの種の金属材料に適用して好適なパターンニングの手法を得ることができる。
【００５２】
これに対して、現在、液晶表示素子をはじめとするディスプレイ製造設備におけるウェットエッチングにおいては、燐酸を含有するエッチング液で純Ａｌ等をエッチングするようになされている。このような燐酸系のエッチング液としては、例えばＨ₃ＰＯ₄＋ＨＮＯ₃＋ＣＨ₃ＣＯＯＨがあり、従来の純Ａｇ、Ａｇを主成分とする２〜３元素にて構成される合金にあっては、このようなエッチング液によってはエッチングレートが過剰に高速である為にエッチングプロセスにおける工程の制御が困難であった。
【００５３】
ところが、本実施の形態に係るＡｇを主成分として、それにＭｏを0.1〜3.0ｗｔ％含有し、Ａｌ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｓｉからなる群から選ばれた１又は複数の元素を合計で0.1〜3.0ｗｔ％含んでなることを特徴とするＡｇ合金にあっては、このような燐酸系の錯体を用いてエッチングできることが判った。これによりＡｌによる従来のエッチング設備を有効に利用してエッチング加工することができる。因みに、従来と同様に、燐酸、硝酸、酢酸の他、水、硝酸セルウム、塩酸銅等を添加することにより、エッチングレートを制御することも可能である。
【００５４】
なお、エッチング後の洗浄等の後工程においても、純Ａｌ、Ａｌ合金等と同じ工程を使用でき、またＡｌ系をエッチング加工する場合に比して環境を汚染する可能性も低減することができる。これらによっても従来材料であるＡｇおよびＡｇ系合金材料、Ａｌ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｃｕに比して、加工性に優れた金属材料とすることができる。
【００５５】
さらに、本実施の形態に係るＡｇ合金では、スパッタリング法、蒸着法、ＣＶＤ法、メッキ法などの従来の成膜プロセスにより簡易かつ確実に成膜することができる。このスパッタリングにおいて、このＡｇ合金は、Ａｌ系材料に比して約３倍の速度によりスパッタリングすることができ、スパッタリング法による薄膜形成速度が速い特徴がある。これにより、成膜時間を短縮することができ、その分生産に要する時間を短縮することができる。
【００５６】
なお、スパッタリング法、蒸着法等により成膜した場合には、加熱により合金化することが必要となり、この処理においては１００℃以上、７５０℃以下の温度範囲により加熱処理して、低抵抗率であって、安定かつ加工性に優れた金属膜を作成することができる。
【００５７】
さらに、加工プロセスとして重要な下地材料に対する密着性についても、下地にＴｉ、Ｗ、Ｔａ、Ｍｏ、インジウムすず酸化物、窒化チタニウム、酸化珪素、窒化シリコンの何れかを適用することにより、良好な密着性が確保され、これにより各種半導体デバイス等において、従来のＡｌ系の配線パターンと簡易に置き換えることができ、また良好な特性を確保することができる。
【００５８】
Ａｌ系の場合には、例えば薄膜によりプラスティック、ガラス上に直接成膜すると、Ａｌが酸素と反応性すること等から、抵抗値がかなり大きくなり、バルク材料における抵抗値の２〜３倍の値となる。
【００５９】
また、純ＡｇおよびＡｇ合金の場合には、プラスティック、ガラス上に直接成膜すると、基盤材料との密着性が悪い為に、成膜直後もしくはその後の工程で剥離してしまうと言う問題が生じてしまう。
【００６０】
これに対して、本実施の形態によるＡｇ合金の場合、酸素の影響が少なく、プラスティック、ガラス上に直接薄膜を形成したことによる抵抗率の増加が低減され、更に密着性が良好である為に、成膜以後の工程での剥離やチッピング等の問題が生じない。これにより、プラスティック、ガラス上に直接成膜して配線パターン等を作製して、良好な特性による配線パターン等を作製することができ、簡易な製造プロセスにより低抵抗率の配線パターン等を作製することができる。
【００６１】
これらにより、例えば透過型液晶表示パネルにあっては、配線パターンに適用して、大画面化、高精彩化により配線長が増大し、また配線が微細化した場合でも、簡易かつ確実に駆動することができ、また信頼性を向上し、さらには消費電力を軽減することができる。
【００６２】
また、反射型液晶表示パネルにあっては、配線パターンに適用して、透過型液晶表示パネルの場合と同様の効果を得ることができ、また高反射膜に適用して安定に高い反射率を確保することができ、明るい表示画面を形成することができる。
【００６３】
同様に、微小ミラーによる電子光学部品等の光変調デバイスの反射膜、電極又は配線パターンに適用して、反射効率が高く、低抵抗であるため、輝度が高く、かつ、高速動作が可能なデバイスを形成することができる。
【００６４】
また、これら液晶表示パネル、各種半導体デバイスにおいて、Ｔａを用いた陽極酸化法に適用して、例えばこの銀合金とＴａによる２層構造として、充分に小さな抵抗値とすることができる。
【００６５】
さらに、各種半導体デバイスにおいても、配線パターンに適用して、配線長の増大、配線の微細化による抵抗値の増大を防止でき、その分消費電力を軽減することがでる。また、配線による電圧降下を防止でき、さらには信号の遅延を防止でき、これらにより各種特性を向上すると共に、信頼性を向上することができる。
【００６６】
また、プリント配線基板の配線パターン、チップ部品の電極、リレーの接点等に適用して、好適な特性を確保して高い信頼性を確保することができる。
【００６７】
次に、本実施の形態のスパッタリングターゲット材の作製方法の一例について説明する。スパッタリングターゲット材の作製方法としては、大気雰囲気中での溶解法あるいは真空中での溶解法が挙げられる。
Ａｇ合金を溶解法で作製する場合には、先ず、基となる母合金を作製し、これにＡｇを追加で混入して、Ａｇが規定量になるように合金に含有される金属の含有量を整えるものとする。
【００６８】
大気中で行う場合について説明する。
先ず、Ａｒ雰囲気（４００〜６００Ｔｏｒｒ）中で、Ａｇ−Ｍｏ合金又はＡｇ−Ｍｏ−Ｘ（Ｘは、Ａｌ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｓｉ）合金を、アーク溶解にて溶融混合し、母合金を作製する。
【００６９】
次に、高周波溶融炉において、Ａｇの溶解を行う。このときのＡｇの量は、全体溶解量から母合金中のＡｇの量を差し引いた量とする。
【００７０】
完全に溶融した後、酸化防止材を投入し、溶融中の酸素との固溶を抑制、防止する。酸化防止材としては、ホウ砂、ホウ酸ナトリウム、ホウ酸リチウム、カーボン等を用いることができる。
【００７１】
完全に溶融した状態で、約１時間放置し、上記の母合金を添加してさらに０．５〜１時間溶融させる。
【００７２】
以上、大気中での溶解法について説明したが、その他の溶解法を用いることも可能であり、以下、Ａｒ雰囲気中で行う溶解の場合について説明する。
先ず、Ａｒ雰囲気（４００〜６００Ｔｏｒｒ）中で、Ａｇ−Ｍｏ合金又はＡｇ−Ｍｏ−Ｘ（Ｘは、Ａｌ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｓｉ）合金を、アーク溶解にて溶融混合し、母合金を作製する。
【００７３】
次に、高周波溶融炉において、上記の母合金とＡｇの溶解を行う。このときのＡｇの量は、全体溶解量から母合金中のＡｇの量を差し引いた量とする。
母合金とＡｇを入れた坩堝を高周波溶融炉に入れ、真空引きを行う。酸素を巻き込まない程度に真空に引いた後、溶融炉をＡｒ雰囲気(１００〜６００Ｔｏｒｒ)にしてから溶融を開始する。
【００７４】
次に、例えばアルミナ、あるいはマグネシウム系タルクを内面に塗布してあるＦｅの鋳型に溶融物を注湯する。
Ｆｅの鋳型は、引け巣を防止するため、予め電気炉等で３００〜５００℃程度に熱しておく。
【００７５】
鋳型内の溶融物を、冷却、凝固し、インゴットを鋳型から取り出して、常温まで冷却する。
次に、インゴットの最上部の押湯部を切断除去し、インゴットを圧延機により圧延し、９０ｍｍ×９０ｍｍ×８．１ｍｍの板状の合金を作製する。
【００７６】
その後、例えば電気炉で４００〜５００℃によりＡｒガスを封入した状態で、１〜１．５時間程度、熱処理し、その後さらにプレス機によりそり修正を行う。
【００７７】
その後、製品形状にワイヤーカットし、耐水研磨紙を用いて製品全面を研磨し、表面粗度を調整し、最終的に本実施の形態のＡｇ合金のスパッタリングターゲット材を作製することができる。
【００７８】
尚、本発明は上記実施の形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することが可能である。
【００７９】
【発明の効果】
本発明によれば、合金作製にあたっての製造容易さ、スパッタリングターゲットとして使用する場合のスパッタリング工程における安定性、簡易性を向上させた薄膜形成用スパッタリングターゲット材を提供することができる。また、高反射率と低電気抵抗を維持しつつ、耐候性を改善したＡｇ合金で形成された薄膜、電極配線層、該薄膜を備えた光学記録媒体、電子部品、電子光学部品及び電子機器を提供することができる。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a sputtering target material for forming a thin film, a thin film, an electrode wiring layer, an optical recording medium, an electronic component, an electro-optical component, and an electronic device, and is applied to, for example, a liquid crystal display panel, various semiconductor devices, a wiring substrate, a chip component, and the like. be able to.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, it is widely known that Ag has high reflectivity, low electrical resistance, and high thermal conductivity. For example, it has been studied and realized to make use of its superiority in electrode materials used in various electronic parts and electronic devices, or in reflective layers and transflective layers used in optical recording media.
[0003]
In order to improve the corrosion resistance while maintaining the characteristics of Ag, a plurality of alloy materials composed of two-element or three-element metals containing Ag as a main component have been developed. By using such an Ag alloy, it has been realized that the advantage that Ag originally possesses even in a region where Ag alone cannot be used. For example, in an optical recording medium, it is widely known that a reflective layer utilizing its high reflectivity is realized, and that it can be generally used as an electrode material in electronic parts and electronic devices. .
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, a thin film formed of Ag or an Ag alloy has many problems other than the corrosion resistance possessed by Ag itself. In other words, it has many unsolved technical problems such as suppression of high ionization tendency and low adhesion to substrates such as glass and resin, and it can be said that sufficient technical solutions have been made. Absent.
[0005]
On the other hand, in the liquid crystal display element, when an electrode wiring layer is formed using an Ag-based material, an improvement in low electrical resistance and corrosion resistance can be realized. However, indium oxide and silicon oxide used as a transparent conductive layer are not sufficient. High adhesion cannot be obtained. In addition, when firing is performed under a specific temperature atmosphere, Ag-based materials have active particle growth, and hence particles and atoms that are referred to as diffusion to the upper layer (also referred to as spike phenomenon) or migration phenomenon. The reliability of the wiring cannot be obtained due to the movement at the level. For these reasons, there are many cases where the use of Ag-based materials has not been realized, and recently, the use of Cu-based materials has been studied.
[0006]
In addition, Ag is chemically active against non-metallic elements such as chlorine, oxygen, and sulfur, and these ions. Therefore, Ag is not effective in the manufacturing process and product configuration for manufacturing electronic components and optical recording media. Necessary restrictions must be provided, and there is a problem in terms of weather resistance.
[0007]
On the other hand, JP-A-57-186244, JP-A-7-3363, and JP-A-9-156224 disclose a technique for improving weather resistance by adding a predetermined impurity to Ag. Has been.
That is, JP-A-57-186244 discloses an AgCu alloy (Ag content is 40 atom% or more), and JP-A-7-3363 discloses an AgMg alloy (Mg content is 1 to 10 atom% or more). JP-A-9-156224 discloses a technique for an AgOM (M is Sb, Pd, Pt) alloy (the content of O is 10 to 40 atomic% and the content of M is 0.1 to 10 atomic%). Is disclosed.
[0008]
However, in these alloy materials, the composition range of the elements forming the alloy is wide, and the relationship between the content of the elements constituting the alloy, the weather resistance, and the reflectance when a thin film is formed is always clearly described. It has not been. In particular, the improvement in weather resistance due to the addition of a small amount of impurities to Ag has not been sufficiently achieved, and the reliability as a reflective film when employed in an optical recording medium is unclear. Many.
[0009]
In addition, Mg is an alkaline earth metal, and this kind of element or ion is chemically unstable. Therefore, with respect to an alloy using this, the weather resistance against chlorine or the like is improved. There was a need.
[0010]
Therefore, in order to solve the above-described conventional problems, the present inventor maintains high reflectivity when compared with Ag, improves weather resistance, maintains low electrical resistance, ease of manufacture in producing an alloy, and as a sputtering target. As a result of intensive research on various problems of stability and simplicity in the sputtering process when used, a sputtering target material for forming a thin film capable of solving these problems has been developed.
[0011]
The present invention has been made in consideration of the above-mentioned circumstances, and the purpose thereof is a thin film with improved ease of manufacture in alloy production, stability in a sputtering process when used as a sputtering target, and simplicity. It is providing the sputtering target material for formation. Further, a thin film, an electrode wiring layer, an optical recording medium provided with the thin film, an electronic component, an electro-optical component, and an electronic device, which are formed of an Ag alloy having improved weather resistance while maintaining high reflectivity and low electrical resistance. It is to provide.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The sputtering target material for forming a thin film according to the present invention is characterized by comprising a metal material containing Ag as a main component and containing 0.1 wt% or more and 3.0 wt% or less of Mo. By using such a sputtering target material for forming a thin film, the problems of the prior art are solved, and various electronic components, electronic devices, electro-optical components, and optical recording media are used as constituent elements by taking advantage of Ag. It is intended to realize technology with excellent characteristics.
[0013]
The thin film according to the present invention is formed by using a metal material containing Ag as a main component and containing 0.1 wt% or more and 3.0 wt% or less of Mo.
The electrode wiring layer according to the present invention is formed using a metal material containing Ag as a main component and containing 0.1 wt% or more and 3.0 wt% or less of Mo.
[0014]
The sputtering target material for forming a thin film according to the present invention contains Ag as a main component,
Containing 0.1 wt% or more and 3.0wt% or less of Mo,
It is characterized by comprising a metal material containing a total of 0.1 wt% or more and 3.0 wt% or less of one or more elements selected from the group consisting of Al, Au, Cu, Ti, Ni, Co, and Si.
By using the above-mentioned sputtering target material for forming a thin film, the problems of the prior art are solved, and various characteristics are provided as components of various electronic components, electronic devices, electro-optical components, and optical recording media by taking advantage of Ag. It aims to realize superior technology.
[0015]
The thin film according to the present invention contains Ag as a main component,
Containing 0.1 wt% or more and 3.0wt% or less of Mo,
It is formed using a metal material containing a total of 0.1 wt% or more and 3.0 wt% or less of one or more elements selected from the group consisting of Al, Au, Cu, Ti, Ni, Co, and Si. It is characterized by.
[0016]
The electrode wiring layer according to the present invention contains Ag as a main component,
Containing 0.1 wt% or more and 3.0wt% or less of Mo,
It is formed using a metal material containing a total of 0.1 wt% or more and 3.0 wt% or less of one or more elements selected from the group consisting of Al, Au, Cu, Ti, Ni, Co, and Si. It is characterized by.
[0017]
According to the above metal material, when applied as a sputtering target material for forming a thin film and a thin film for a wiring electrode, chlorine, due to the interaction between Ag hydrogen resistance and oxygen resistance and Mo chlorine resistance and sulfur resistance, Resolves problems with non-metallic elements such as hydrogen, oxygen, and sulfur in the atmosphere or in special environments, heat resistance and reliability, and has a low electrical resistance and high reliability. Can be formed. The electrode wiring layer is a layer for forming an electrode or wiring.
[0018]
The optical recording medium according to the present invention is characterized by having a thin film formed using a metal material containing Ag as a main component and containing 0.1 wt% or more and 3.0 wt% or less of Mo.
[0019]
The optical recording medium according to the present invention contains Ag as a main component,
Containing 0.1 wt% or more and 3.0wt% or less of Mo,
A thin film formed using a metal material containing a total of 0.1 wt% or more and 3.0 wt% or less of one or more elements selected from the group consisting of Al, Au, Cu, Ti, Ni, Co, and Si It is characterized by having.
[0020]
An electronic component according to the present invention is an electronic component comprising at least one of a wiring pattern, an electrode and a contact formed of a metal material,
The metal material is made of an alloy containing Ag as a main component and containing 0.1 wt% or more and 3.0 wt% or less of Mo.
[0021]
An electronic component according to the present invention is an electronic component comprising at least one of a wiring pattern, an electrode and a contact formed of a metal material,
One or more elements selected from the group consisting of Al, Au, Cu, Ti, Ni, Co, and Si, wherein the metal material contains Ag as a main component, Mo is contained in an amount of 0.1 wt% to 3.0 wt%. It consists of an alloy containing 0.1 wt% or more and 3.0 wt% or less in total.
[0022]
An electro-optical component according to the present invention is an electro-optical component including at least one of a reflective film, an electrode, and a wiring formed of a metal material,
The metal material is made of an alloy containing Ag as a main component and containing 0.1 wt% or more and 3.0 wt% or less of Mo.
[0023]
An electro-optical component according to the present invention is an electro-optical component including at least one of a reflective film, an electrode, and a wiring formed of a metal material,
One or more elements selected from the group consisting of Al, Au, Cu, Ti, Ni, Co, and Si, wherein the metal material contains Ag as a main component, Mo is contained in an amount of 0.1 wt% to 3.0 wt%. It consists of an alloy containing 0.1 wt% or more and 3.0 wt% or less in total.
[0024]
An electronic device according to the present invention is an electronic device including at least one of a wiring pattern, an electrode and a contact formed of a metal material,
The metal material is made of an alloy containing Ag as a main component and containing 0.1 wt% or more and 3.0 wt% or less of Mo.
[0025]
An electronic device according to the present invention is an electronic device including at least one of a wiring pattern, an electrode and a contact formed of a metal material,
One or more elements selected from the group consisting of Al, Au, Cu, Ti, Ni, Co, and Si, wherein the metal material contains Ag as a main component, Mo is contained in an amount of 0.1 wt% to 3.0 wt%. It consists of an alloy containing 0.1 wt% or more and 3.0 wt% or less in total.
[0026]
According to the present invention, it has been possible to maintain high reflectivity and solve weather resistance, which cannot be improved with an Ag alloy composed mainly of Ag and Ag as a main component, and used as a sputtering target. Compared to conventional thin films used in electronic components and electronic devices or their products by obtaining alloy materials and thin films that achieve stability in the sputtering process and ease of handling in the process. It is possible to provide a stable and excellent workability that has a low resistivity and further possesses superiority in the manufacturing process.
[0027]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
The first sputtering target material for forming a thin film according to the embodiment of the present invention is made of a metal material containing Ag as a main component and containing 0.1 wt% or more and 3.0 wt% or less of Mo. The first thin film is formed using the metal material. The first electrode wiring layer is formed using the metal material. The first optical recording medium has the thin film. Each of the first electronic component and the first electronic device includes at least one of a wiring pattern, an electrode, and a contact formed of the metal material. The first electro-optical component includes at least one of a reflective film, an electrode, and a wiring formed of the metal material.
[0028]
Further, the second sputtering target material for forming a thin film contains Ag as a main component, Mo is contained in an amount of 0.1 wt% to 3.0 wt%, and is made of Al, Au, Cu, Ti, Ni, Co, and Si. It is made of a metal material containing a total of one or more elements selected from 0.1 wt% to 3.0 wt%. The second thin film is formed using the metal material. The second electrode wiring layer is formed using the metal material. The second optical recording medium has the thin film. Each of the second electronic component and the electronic device includes at least one of a wiring pattern, an electrode, and a contact formed of the metal material. The second electro-optical component includes at least one of a reflective film, an electrode, and a wiring formed of the metal material.
[0029]
Hereinafter, an Ag alloy according to the present embodiment and a thin film produced using the same will be described.
In the present embodiment, as described above, various problems such as maintenance of high reflectance, improvement of weather resistance, ease of manufacture in producing an alloy, stability in the sputtering process when used as a sputtering target, and simplicity. In order to solve the problem, a sputtering target material for forming a thin film made of an AgMo alloy in which Mo is contained in an amount of 0.1 wt% to 3.0 wt% in Ag, and a thin film and an electrode wiring layer formed using the same An optical recording medium, an electronic component, an electro-optical component, and an electronic device having this thin film are obtained.
[0030]
Further, in the present embodiment, 1 is selected from the group consisting of Al, Au, Cu, Ti, Ni, Co, and Si in an alloy containing 0.1 wt% or more and 3.0 wt% or less of Mo in Ag. Sputtering target material for forming a thin film made of an Ag alloy containing a total of at least 0.1 wt% and not more than 3.0 wt% of elements, and a thin film, an electrode wiring layer formed using this, and an optical device having this thin film A recording medium, an electronic component, an electro-optical component, and an electronic device are obtained.
[0031]
Mo was selected as the sputtering target material for the Ag alloy according to the present embodiment. First, when used as a wiring electrode, the migration and spike phenomenon, which were the biggest problems of conventional Ag alloys, were solved. In order to solve the problem of high ionization tendency of Ag, the main reason is that it is a low electric resistance element that is not solid-solved with Ag and has high heat resistance and corrosion resistance. As described above, by adding an element having excellent heat resistance and corrosion resistance and low electrical resistance, the object is to solve the problem by utilizing the characteristics inherent in Ag.
[0032]
Moreover, Ag is very easy to combine with sulfur and chlorine contained in the atmosphere, and when left in the atmosphere for a long time, the surface portion that comes into contact with the atmosphere reacts with sulfur to produce silver sulfide (Ag ₂ S) is formed and blackened and the reflection characteristics deteriorate, or the surface electrical resistance deteriorates.
[0033]
Ag also reacts violently with chlorine to become silver chloride (AgCl), rapidly becoming clouded and destroying the tissue. In particular, the reaction part with chlorine grows and expands, the part that becomes cloudy spreads, further deteriorates the electrical characteristics and impairs the physical characteristics of Ag.
[0034]
However, Ag, on the other hand, is a relatively stable substance with respect to oxygen and hydrogen, and is particularly stable with respect to hydrogen. Even when the bonding state with hydrogen is confirmed after being immersed in water, it can be seen that the reactivity with these is stable. For this reason, it is applied to an additive material for a photosensitive material for the purpose of barrier properties against oxygen and hydrogen, a high melting point brazing material, and the like.
[0035]
Mo is chemically very stable against chlorine, sulfur, and sulfuric acid, which are easily reacted with Ag, and the atomic density is 10.22 g / cm. ^Three It is. For this reason, Mo is an atomic density of Ag of 10.49 g / cm. ^Three And very close. Therefore, Mo can stably form an alloy with Ag. Furthermore, since the crystal structure is cubic like Ag, the alloy with Ag and the structure of its thin film are also very stable. . In addition, Mo reacts with hydrogen at high temperatures, but basically it is also stable against hydrogen, so that it does not impair the chemical property of being stable against Ag hydrogen. The problem of the corrosion resistance possessed can be solved.
[0036]
For this reason, when Ag and Mo are alloyed, Mo particles exist at the grain boundaries of the Ag particles, and a barrier effect against active reaction of Ag with chlorine and sulfur in the atmosphere is realized. Therefore, the corrosion resistance of the Ag alloy can be improved. In addition, since Mo present at the grain boundaries of Ag has high adhesion to the glass substrate and oxide film, it is possible to improve the adhesion to the glass substrate and oxide film, which was a problem of Ag-based materials. Was realized.
[0037]
In addition, when a thin film is formed of an alloy material of Ag and Mo, Ag bonds to adjacent particles in a temperature atmosphere exceeding 200 ° C., thereby causing grain growth. When a voltage is applied or heat is applied to the field because the field becomes larger and an electric field is easily formed, migration occurs at the atomic level, causing a migration phenomenon. In this case, when Mo is added to Ag, Mo has a very high melting point of 2620 ° C. and is extremely stable against heat. Therefore, Ag particles move with high anisotropy due to heat, or adjacent to Ag. A barrier effect against binding with matching particles can also be obtained. For this reason, when Ag is unstable in material and used for wiring or electrodes, there is a concern about reliability from the viewpoint of long-term change over time, but it is also possible to solve the problem related to reliability. .
[0038]
As described above, the AgMo alloy formed by adding Mo to Ag not only becomes a barrier material against reaction with non-metallic elements in which Ag such as chlorine and sulfur is uneasy in terms of corrosion resistance, but also is reliable by heat. It has been confirmed that improvement can also be realized, and improvement of long-term stability and reliability of the material that has been a problem with Ag can also be realized.
[0039]
Furthermore, since Cr, Mo, Al, and Ti have high adhesion to glass substrates, various oxide films made of indium oxide and silicon oxide, they can also be used as electrodes and wirings using them, or as underlying materials. . For this reason, by adding Mo, it was possible to improve adhesion to various oxide films including glass substrate, indium oxide and silicon oxide, which has not been solved by Ag and Ag alloys.
[0040]
Moreover, it was confirmed by this inventor that an AgMo alloy improves adhesiveness. For this reason, any wiring pattern, electrode, or contact using a thin film formed of the AgMo alloy according to the present embodiment is any of Ti, W, Ta, Mo, indium tin oxide, titanium nitride, silicon oxide, and silicon nitride. If it is formed on such a base, it is possible to secure a sufficient adhesion by adapting a conventional processing process, and to obtain a wiring pattern and the like having a low resistivity and excellent in workability.
[0041]
If the wiring pattern, electrode, or contact made of the alloy material according to the present embodiment is directly formed on a resin-molded substrate such as glass or plastic, the alloy material is less affected by oxygen, for example, Al. Thus, the increase in resistivity as in the case of the above is reduced, whereby a low resistivity wiring pattern or the like can be easily created by a simple manufacturing process. In addition, when the total amount of Mo and other additive elements is 3 wt% or less, in the optical wavelength region of 400 to 800 nm, it is possible to suppress with a decrease in reflectance of about 2% compared to pure Ag. is there. Thus, it has been confirmed that superiority can be obtained also as a reflective electrode layer used in an optical reflective film or a liquid crystal display element.
[0042]
In the present embodiment, an alloy containing Ag as a main component and containing 0.1 to 3.0 wt% of Mo is applied to the metal material of various electronic components. Here, various electronic components include display devices such as transmissive liquid crystal display elements, organic EL (Electro Luminescence) panels, plasma displays, and electro-optical components using micromirrors, various semiconductor devices, printed wiring boards, chip capacitors, These alloys are applied to sputtering target materials used to create wiring materials, electrode materials, highly reflective film materials, contact materials, etc. of these wiring patterns, and further to these wirings, electrodes, etc. .
[0043]
Here, as is well known, the weather resistance of Ag as a whole can be improved by adding Mo to Ag and mixing Mo uniformly into the grain boundaries of Ag. However, it has also been confirmed that when only Mo is added to Ag, the etching property for manufacturing a highly integrated wiring pattern that requires sufficient adhesion to the base and fine processing accuracy cannot be obtained. For this reason, if one or more elements selected from the group consisting of Al, Au, Cu, Ti, Ni, Co, and Si are added, low electrical resistivity is maintained, or resistivity. It is possible to achieve an improvement in adhesion and processing accuracy by suppressing the increase. Here, the addition amount of the third element is 0.1 to 3.0 wt%, so that adhesion and processing accuracy can be improved and low electrical resistance can be obtained. Resistance increases and machining accuracy also deteriorates.
[0044]
In the silver alloy thus improved in weather resistance, the characteristics of pure Ag having the best conductivity and thermal conductivity among the metal elements are maintained, thereby being excellent in weather resistance and low in resistance. A metal material having high electrical conductivity and high thermal conductivity can be obtained. In particular, when applied to a wiring material, a value of 5 μΩcm or less required as a wiring material can be secured by selecting an element to be added within the above-described range.
[0045]
As a wiring material or an electrode material, if it is equivalent to a conventionally used AlSi alloy, the superiority is remarkably high, and if it is at least less than the resistivity of Cr, it can be practically used. According to the experimental results, the metal material according to the present embodiment has a resistivity of 1.6 μΩcm or more, and a resistivity of 3.5 μΩcm or less, which is the resistivity of this AlSi alloy, is secured as necessary. Can do. Further, even when the amount of the additive element is increased in order to ensure the weather resistance, the electrical resistance value of Cr is obtained if the amount of Mo added to Ag is in the range of 0.1 to 3.0 wt%. Since it is well below 6 μΩcm, it has been confirmed that superiority as a wiring and electrode material can be obtained.
[0046]
Further, none of these Ag alloys is a complete solid solution, and forms a grain boundary precipitation type metal alloy in which an additive element is present at the interface of Ag particles as a main element. Generally, it is said that a completely solid solution metal alloy is stable in terms of material properties. However, in the case of a completely solid solution alloy, when the amount of the additive element is small, it often depends on the characteristics of the main element as it is. It has been confirmed that it is difficult to completely solve the problem of the main element, particularly in the case of an Ag alloy.
[0047]
In recent liquid crystal display elements and semiconductors, the wiring and electrode patterns are extremely miniaturized, so that material stability such as mechanical strength and withstand voltage is extremely important. In addition, it has been confirmed that an additive element dramatically increases the strength of a main element in a grain boundary precipitation type metal alloy. For this reason, it is excellent in workability, stable at high temperatures, and improved in reliability as compared with conventional materials such as Al, Mo, Cr, Ti, Ta, and Cu.
[0048]
As a processing method of Ag, a method using a chlorine-based composite gas is known in dry etching, and nitric acid or NH in wet etching. _Four A method using an etching solution such as an alkaline solution such as OH is known. The Ag alloy according to the present embodiment can also be etched by these methods, and various processing methods accumulated with conventional pure Al and Al alloys can be applied.
[0049]
Further, the Ag alloy according to the present embodiment is a gas containing chlorine, such as Cl. ₂ , CCl _Four , BCl _Three , SiCl _Four It can be processed by RIE, plasma etching or the like in an atmosphere such as. Incidentally, when such a dry etching process using an etching gas containing chlorine is applied to a wiring pattern made of pure Ag, chlorine in the gas reacts with Cu as the etching proceeds, and AgCl is formed on the interface of the wiring pattern. ₂ Is produced, and this AgCl ₂ However, in the thin film made of the Ag alloy according to the present embodiment, it has been confirmed that such a reaction does not occur at all. Thereby, in the manufacturing process of the electronic component using this kind of metal material, a suitable patterning technique can be obtained by etching in a chlorine-based gas atmosphere.
[0050]
In addition, in such binary or ternary alloys containing Ag as a main component, dry etching in a gas atmosphere containing fluorine and not containing chlorine is difficult, and there is an advantage that these gases are not damaged. It can be seen. For example, CF _Four , C _Three F ₈ , C _Four F ₈ , SF ₆ For example, Si, polycrystalline Si, amorphous Si, SiO without any influence on such binary or ternary alloy by RIE in a gas atmosphere such as plasma etching, etc. ₂ , Si _Three N _Four Other materials such as Mo, W, Ta, Ti, and Pt can be etched.
[0051]
From these facts, it is possible to selectively etch and process parts other than such binary or ternary alloys by treatment in a gas atmosphere containing fluorine and not containing chlorine. A suitable patterning technique can be obtained by applying to the above metal material.
[0052]
On the other hand, at present, in wet etching in display manufacturing equipment such as liquid crystal display elements, pure Al or the like is etched with an etching solution containing phosphoric acid. As such a phosphoric acid-based etching solution, for example, H _Three PO _Four + HNO _Three + CH _Three In the case of an alloy composed of conventional pure Ag and 2-3 elements mainly composed of Ag, the etching rate is excessively high depending on such an etchant. Control of the process was difficult.
[0053]
However, one or more elements selected from the group consisting of Al, Au, Cu, Ti, Ni, Co, and Si, containing Ag of 0.1 to 3.0 wt% as a main component of Ag according to the present embodiment. It has been found that an Ag alloy characterized by containing 0.1 to 3.0 wt% in total can be etched using such a phosphate complex. Thereby, the etching process can be performed by effectively using the conventional etching equipment using Al. Incidentally, the etching rate can be controlled by adding water, cerium nitrate, copper chloride, etc. in addition to phosphoric acid, nitric acid, and acetic acid, as in the prior art.
[0054]
In the subsequent process such as cleaning after etching, the same process as pure Al, Al alloy, etc. can be used, and the possibility of polluting the environment can be reduced as compared with the case of etching Al system. . Also by these, it can be set as the metal material excellent in workability compared with Ag and Ag type alloy material which are the conventional materials, Al, Mo, Cr, Ti, Ta, Cu.
[0055]
Furthermore, the Ag alloy according to the present embodiment can be easily and reliably formed by a conventional film formation process such as sputtering, vapor deposition, CVD, or plating. In this sputtering, this Ag alloy can be sputtered at a rate about three times as high as that of an Al-based material, and has a feature that a thin film formation rate by a sputtering method is high. Thereby, the film formation time can be shortened, and the time required for production can be shortened accordingly.
[0056]
When a film is formed by sputtering, vapor deposition or the like, it is necessary to form an alloy by heating. In this treatment, heat treatment is performed at a temperature range of 100 ° C. or more and 750 ° C. or less, and low resistivity. Thus, it is possible to produce a metal film that is stable and excellent in workability.
[0057]
Furthermore, with respect to adhesion to the base material important as a processing process, it is possible to achieve good adhesion by applying any one of Ti, W, Ta, Mo, indium tin oxide, titanium nitride, silicon oxide, and silicon nitride to the base. Therefore, in various semiconductor devices and the like, it can be easily replaced with a conventional Al-based wiring pattern, and good characteristics can be secured.
[0058]
In the case of Al-based, for example, when a film is formed directly on plastic or glass by a thin film, the resistance value becomes considerably large because Al reacts with oxygen and the like, which is 2 to 3 times the resistance value in the bulk material. It becomes.
[0059]
In the case of pure Ag and Ag alloy, if the film is formed directly on a plastic or glass, the adhesion to the base material is poor, so that there is a problem that it is peeled off immediately after the film formation or in the subsequent process. End up.
[0060]
On the other hand, in the case of the Ag alloy according to the present embodiment, the influence of oxygen is small, the increase in resistivity due to the formation of a thin film directly on plastic and glass is reduced, and the adhesiveness is better. No problems such as peeling or chipping occur in the steps after film formation. As a result, a wiring pattern or the like can be produced by directly forming a film on plastic or glass to produce a wiring pattern or the like having good characteristics, and a low resistivity wiring pattern or the like is produced by a simple manufacturing process. be able to.
[0061]
Thus, for example, in the case of a transmissive liquid crystal display panel, it is applied to a wiring pattern, and the wiring length increases due to an increase in screen size and resolution, and even if the wiring is miniaturized, it is driven easily and reliably. In addition, reliability can be improved and power consumption can be reduced.
[0062]
In addition, the reflective liquid crystal display panel can be applied to a wiring pattern to obtain the same effect as that of a transmissive liquid crystal display panel, and can be applied to a high reflective film to stably provide a high reflectance. And a bright display screen can be formed.
[0063]
Similarly, a device that can be applied to a reflective film, electrode, or wiring pattern of a light modulation device such as an electro-optical component such as a micromirror, and has high reflection efficiency and low resistance, so that it has high luminance and can operate at high speed. Can be formed.
[0064]
In addition, in these liquid crystal display panels and various semiconductor devices, a sufficiently small resistance value can be obtained by applying the anodic oxidation method using Ta, for example, as a two-layer structure using this silver alloy and Ta.
[0065]
Furthermore, in various semiconductor devices, it can be applied to a wiring pattern to prevent an increase in wiring length and an increase in resistance value due to miniaturization of the wiring, thereby reducing power consumption accordingly. In addition, voltage drop due to wiring can be prevented, and further, signal delay can be prevented. With these, various characteristics can be improved and reliability can be improved.
[0066]
Further, it can be applied to a wiring pattern of a printed wiring board, an electrode of a chip component, a contact of a relay, and the like to ensure suitable characteristics and ensure high reliability.
[0067]
Next, an example of a method for manufacturing the sputtering target material of this embodiment will be described. Examples of a method for producing the sputtering target material include a melting method in an air atmosphere or a melting method in a vacuum.
When an Ag alloy is produced by a melting method, first, a base mother alloy is produced, and Ag is additionally mixed therein, so that the content of metal contained in the alloy so that Ag becomes a specified amount. Shall be arranged.
[0068]
The case where it carries out in air | atmosphere is demonstrated.
First, in an Ar atmosphere (400 to 600 Torr), an Ag—Mo alloy or an Ag—Mo—X (X is Al, Au, Cu, Ti, Ni, Co, Si) alloy is melted and mixed by arc melting. A mother alloy is produced.
[0069]
Next, Ag is melted in a high-frequency melting furnace. The amount of Ag at this time is an amount obtained by subtracting the amount of Ag in the mother alloy from the total dissolution amount.
[0070]
After completely melting, an antioxidant is added to suppress or prevent solid solution with oxygen during melting. As the antioxidant, borax, sodium borate, lithium borate, carbon and the like can be used.
[0071]
In a completely melted state, the mixture is left for about 1 hour, and the above master alloy is added and melted for another 0.5 to 1 hour.
[0072]
Although the melting method in the air has been described above, other melting methods can also be used. Hereinafter, the case of melting performed in an Ar atmosphere will be described.
First, in an Ar atmosphere (400 to 600 Torr), an Ag—Mo alloy or an Ag—Mo—X (X is Al, Au, Cu, Ti, Ni, Co, Si) alloy is melted and mixed by arc melting. A mother alloy is produced.
[0073]
Next, the above master alloy and Ag are melted in a high frequency melting furnace. The amount of Ag at this time is an amount obtained by subtracting the amount of Ag in the mother alloy from the total dissolution amount.
The crucible containing the mother alloy and Ag is placed in a high-frequency melting furnace and evacuated. After pulling the vacuum to such an extent that oxygen is not involved, the melting furnace is brought to an Ar atmosphere (100 to 600 Torr) and then melting is started.
[0074]
Next, the molten material is poured into an Fe mold in which, for example, alumina or magnesium-based talc is coated on the inner surface.
The Fe mold is preheated to about 300 to 500 ° C. in an electric furnace or the like in order to prevent shrinkage.
[0075]
The melt in the mold is cooled and solidified, and the ingot is removed from the mold and cooled to room temperature.
Next, the uppermost feeder part of the ingot is cut and removed, and the ingot is rolled by a rolling mill to produce a plate-like alloy of 90 mm × 90 mm × 8.1 mm.
[0076]
Thereafter, for example, heat treatment is performed for about 1 to 1.5 hours in a state where Ar gas is sealed at 400 to 500 ° C. in an electric furnace, and then warp correction is further performed by a press machine.
[0077]
Thereafter, the wire shape is cut into a product shape, the entire surface of the product is polished using water-resistant abrasive paper, the surface roughness is adjusted, and finally, the sputtering target material of the Ag alloy of the present embodiment can be produced.
[0078]
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
[0079]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to provide a sputtering target material for forming a thin film, which is improved in manufacturing ease in alloy production, stability in a sputtering process when used as a sputtering target, and simplicity. Further, a thin film, an electrode wiring layer, an optical recording medium provided with the thin film, an electronic component, an electro-optical component, and an electronic device, which are formed of an Ag alloy having improved weather resistance while maintaining high reflectivity and low electrical resistance. Can be provided.

Claims

A sputtering target material for forming a thin film, comprising a binary alloy metal material containing Ag as a main component and containing 0.1 wt% or more and 3.0 wt% or less of Mo.

A thin film formed by using a binary alloy metal material containing Ag as a main component and containing 0.1 wt% or more and 3.0 wt% or less of Mo.

An electrode wiring layer formed using a binary alloy metal material containing Ag as a main component and containing 0.1 wt% or more and 3.0 wt% or less of Mo.

An optical recording medium comprising a thin film formed using a binary alloy metal material containing Ag as a main component and containing 0.1 wt% to 3.0 wt% of Mo.

An electronic component comprising at least one of a wiring pattern, an electrode and a contact formed of a metal material,
An electronic component, wherein the metal material is composed of a binary alloy containing Ag as a main component and containing Mo in an amount of 0.1 wt% to 3.0 wt%.

An electro-optical component including at least one of a reflective film, an electrode, and a wiring formed of a metal material,
An electro-optical component, wherein the metal material is made of a binary alloy containing Ag as a main component and containing Mo in an amount of 0.1 wt% to 3.0 wt%.

An electronic device comprising at least one of a wiring pattern, an electrode and a contact formed of a metal material,
An electronic apparatus, wherein the metal material is made of a binary alloy containing Ag as a main component and containing Mo in an amount of 0.1 wt% to 3.0 wt%.