JP4496518B2

JP4496518B2 - 薄膜配線

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Publication number: JP4496518B2
Application number: JP2003099967A
Authority: JP
Inventors: 英夫村田
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 2002-08-19
Filing date: 2003-04-03
Publication date: 2010-07-07
Anticipated expiration: 2023-04-03
Also published as: JP2004140319A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば液晶ディスプレイ（以下、ＬＣＤという）、プラズマディスプレイパネル（以下、ＰＤＰという）、フィールドエミッションディスプレイ（以下、ＦＥＤという）、エレクトロルミネッセンスディスプレイ（以下、ＥＬＤという）、電子ペーパー等に利用される電気泳動型ディスプレイ等の表示装置（いわゆるフラットパネルディスプレイ、以下、ＦＰＤという）に加え、各種半導体デバイス、薄膜センサー、磁気ヘッド等の薄膜電子部品において、低い電気抵抗と耐食性、耐熱性、密着性を要求される薄膜配線に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ガラス基板上に薄膜デバイスを作製するＬＣＤ、ＰＤＰ、有機ＥＬディスプレイ（以下、ＯＥＬＤという）等などのＦＰＤ、薄膜センサ−、セラミック基板上に素子を形成する磁気ヘッド等に用いる電気配線膜、電極等には、近年、耐食性、耐熱性、基板との密着性に優れる金属であるＡｌ合金膜が用いられている。
【０００３】
Ａｌ合金の中で、特にＡｌ−Ｎｄ合金膜は、耐食性、耐熱性、密着性に優れ、薄膜デバイスを製造する際の加熱により発生するヒロックが少ない。さらに、室温の基板上に成膜した状態での比抵抗は１５μΩｃｍと高いものの、２５０℃以上の加熱処理等を行うことにより５μΩｃｍ程度に低減することが可能なため、優れた特性を兼ね備えた金属膜であることが知られている。しかしながら、Ａｌ合金膜であっても、今後の大型ディスプレイ、携帯機器用ディスプレイ等で要求されるさらなる高精細化、動画に対応した高速応答性の向上を実現する為には十分とは言えない。
【０００４】
液晶ディスプレイにおいては、現在主流のアモルファスシリコンＴＦＴ駆動方式よりも高速応答が可能なポリシリコンＴＦＴ駆動方式を利用した液晶ＴＶ等の開発が進められている。ポリシリコンＴＦＴの製造プロセスではアモルファスシリコンＴＦＴの製造プロセスよりもさらに高いプロセス温度となるために、配線材料にはさらに高い耐熱性が要求される。このため、融点の低いＡｌ合金では十分な耐熱性が確保できない。また、ポリシリコンＴＦＴを駆動素子として用いる自発光の平面表示装置として有機ＥＬディスプレイが注目されている。有機ＥＬディスプレイでは液晶ディスプレイと異なり電流駆動となるためさらに低い電気抵抗の配線が求められている。そのため、Ａｌ合金に替えてさらに低電気抵抗であるＡｇやＣｕの適用が検討されている。
【０００５】
また、特に小型の携帯情報端末においては、耐衝撃性や軽量化のためにガラス基板等に替えて、樹脂基板や樹脂フィルム等を用いた表示装置が要求されている。既述のようにＡｌ合金により低電気抵抗の配線膜を得るには加熱処理が必要であり、樹脂基板や樹脂フィルム等の場合に十分な加熱処理を行えないため、低電気抵抗を得難いという欠点も有している。このため、加熱処理を行わないプロセスにおいてもＡｌ合金より低電気抵抗のＡｇやＣｕの適応が検討されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ＡｇやＣｕはＡｌより融点が高く、低電気抵抗であるために今後の配線材料として有望であるが、表示装置に用いる基板に対する密着性が低く、さらに耐熱性、耐食性が低いという欠点を有する。
例えば、ＡｇをＦＰＤの配線膜として用いた場合、基板（例えばガラスやＳｉウェハ−、樹脂基板、樹脂フィルム、耐食性の高い金属箔、例えばステンレス箔等）に対する膜の密着性が低く、プロセス中に剥がれが生じるという問題を生じる。また、表示装置製造時に基板材質や加熱雰囲気の影響により膜粒子が凝集し、膜表面の平滑性が低下したり、膜の連続性が失われることにより大幅に電気抵抗が増大することがある。また、耐食性が低いことに起因して、基板上に成膜した後、数日大気に放置しただけで変色したり、ディスプレイの製造時に使用する薬液により腐食され、大幅に電気抵抗が上昇したり、膜が剥離する等の問題があった。
【０００７】
上記の問題を解決するために、特開平８−２６０１３５号公報にはＡｇにＣｕを０．１原子％以上添加したＡｇ合金タ−ゲットを用いる方法が、特開平１１−１１９６６４号公報には接着層上にＡｇにＰｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉを添加する合金を用いた反射型表示装置用電極基板が提案されている。また、特開２００１―１９２７５２号公報ではＡｇにＰｄを０．１〜３質量％、Ａｌ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｔｉ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｓｉ等を合計で０．１〜３質量％添加する合金を用いた電子部品用金属材料等が提案されている。
【０００８】
しかし、これらに開示される方法によりＡｇに元素を添加するだけでは、低電気抵抗、密着性、耐食性、耐熱性、パタニング性の全てを満足できる合金膜を得ることは出来ない。具体的には、例えば遷移金属であるＴａ、Ｃｒ、Ｔｉ，Ｎｉ、Ｃｏ等や半金属であるＡｌ、Ｓｉ等の元素を添加した場合、密着性や耐食性を確保するためには、上述の添加量では不十分であり、２原子％を越える添加量を加える必要がある。するとＡｇの持つ低抵抗な特徴が失われてしまう場合が多く、またパタニング性が低下してしまう。また貴金属元素であるＰｄ、Ｐｔ、Ａｕや同族元素であるＣｕを添加した場合は電気抵抗の増加は少ないが耐熱性に問題がある。
【０００９】
また、Ｃｕに対しては希土類元素を０．０２〜１０原子％添加することでエレクトロマイグレ−ションを改善したＣｕ配線膜を形成する方法が特開２００１−１１６１０号公報で提案されている。しかし、ＡｇやＣｕは透明電極パットであるインジュウム錫酸化物（以下、ＩＴＯという）との接触抵抗が大きく実用上直接接続が困難であることが明らかとなっている。
【００１０】
このため、上記のようにＣｕやＡｇに添加元素を加えて膜特性を改善する方法だけでなく、特開２００１−２４２４８３号公報ではＡｇまたはＡｇ合金膜に、Ａｇより溶解反応の標準電極電位の低い金属元素または合金との積層配線とする方法として、例えばＭｏまたはＭｏを主体とするＭｏ−Ｚｒ、Ｍｏ−Ｃｒ、Ｍｏ−Ｈｆ等のＭｏ合金膜で積層することでＩＴＯとの接触抵抗を改善する液晶表示装置用の配線構造が述べられている。
また、ＣｕについてはＪ．Ａｐｐｌｙ．Ｐｈｙｓ．Ｖｏｌ．９０、Ｐ４１１（１．Ｊｕｌｙ２００１）でＴＦＴ−ＬＣＤのゲ−ト電極として低抵抗なＣｕ膜を用いる場合に、Ｃｕの拡散を抑制し、さらにＣｕを保護するために、ＣｕをＴｉやＴｉＮと積層した構造が述べられている。すなわち、ガラス上にＴｉＮ、Ｔｉ、Ｃｕを積層して、ドライエッチングし、配線状にした後、熱処理することでＣｕの上部、サイド部にＴｉＯｘを形成させる方法が提案されている。
【００１１】
しかし、これらの方法では、電子部品用薄膜配線として広い分野で安定した膜特性を得るために必要な、耐熱性、密着性、耐食性の改善と、配線を形成する際に必要なフォトエッチングによるパタ−ニング性の改善には不十分であった。例えばＡｇに対して、Ｍｏ−Ｚｒ，Ｍｏ−Ｈｆ、Ｍｏ−ＣｒのＭｏ合金膜を積層する場合、ＩＴＯとの接触抵抗は改善できるが、ＭｏにＴｉ、ＺｒやＨｆを添加したＭｏ合金は抵抗値が高くなるとともに、Ｔｉ、Ｚｒ、ＨｆがＡｇに拡散し抵抗値が増加する問題がある。またＣｒを添加した物はウェットエッチングの際に有害な六価クロムが発生する問題がある。また、純Ｍｏでは耐湿性が低く製造プロセス中で変質やＦＰＤ製造後での信頼性に問題がある。さらにＣｕにＴｉＮやＴｉを積層した場合ＦＰＤの大面積にＴｉをＡｒと窒素の混合ガスを用いて反応性スパッタを行うために、大型のＦＰＤ基板上に安定に膜を形成する際の安定性に問題がある。また、Ｔｉは耐食性が高くウェットエッチングでのパタニングが困難となり、高価なドライエッチング手法を用いることとなり、高コストとなる問題がある。
本発明の目的は、低い電気抵抗と耐熱性、耐食性、そして基板への密着性およびパタニング性を兼ね備えた電子部品用薄膜配線を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記の課題を解決するべく、鋭意検討を行った結果、ＣｕまたはＡｇを主成分とする膜と、Ｍｏを主体としてＶおよび／またはＮｂを含有し、さらにＮｉおよび／またはＣｕを添加する合金膜を積層した金属配線とすることにより、本来ＡｇまたはＣｕの持つ低い電気抵抗を大きく損なうことなく耐食性を向上し、さらに基板への密着性、パタニング性も改善した電子部品用配線膜を得ることが可能な事を見いだし、本発明に到達した。
【００１３】
すなわち、本発明はＣｕまたはＡｇを主成分とする膜と、Ｍｏを主体としてＶおよび／またはＮｂを含有し、さらにＮｉおよび／またはＣｕを添加する合金膜とが積層されている薄膜配線である。
【００１４】
また、ＣｕまたはＡｇを主成分とする膜を中間層として、該中間層の上層と下層をＭｏを主体としてＶおよび／またはＮｂを含有し、さらにＮｉおよび／またはＣｕを添加する合金膜で形成する３層で積層されている薄膜配線である。
【００１５】
また、前記のＭｏを主体とする合金は、Ｖおよび／またはＮｂを合計で３〜５０原子％含有し、さらにＮｉおよび／またはＣｕを合計で３〜３０原子％添加する薄膜配線である。
【００１６】
また、前記ＣｕまたはＡｇを主成分とする膜は、遷移金属元素および／または半金属元素を合計で２．０原子％以下含有する合金膜である前記記載の薄膜配線である。
【００１７】
また、本発明は、表示装置、有機ＥＬディスプレイ、表示装置用ポリシリコンＴＦＴ用の配線膜である上記記載の積層構造を有する薄膜配線である。
また、本発明は、表示装置に用いられるガラス基板またはＳｉウェハー上に形成された上記記載の積層構造を有する薄膜配線である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の特徴は、ＡｇまたはＣｕ自体の低電気抵抗をできる限り維持しながら、ＡｇまたはＣｕの有する欠点である密着性や耐食性、耐熱性を補うのに最適な積層構造およびその合金構成を見いだしたところにある。
【００１９】
通常、Ａｇ膜またはＣｕ膜を作製すると、膜としての電気抵抗は低いが、表示装置（例えば液晶ディスプレイなど）を製造する際のプロセスにおいて種々の問題が発生することは上述の通りである。つまり、加熱による膜成長や凝集等が起こり、膜表面はより凹凸のある形状となったり、ボイドが発生したりする。そして、その加熱雰囲気によっては膜表面が変色し、電気抵抗の増大の原因となる。そこで、本発明ではＣｕまたはＡｇを主成分とする膜と、Ｍｏを主体としてＶおよび／またはＮｂを含有する合金を積層した金属配線とすることにより、本来ＡｇまたはＣｕの持つ低い電気抵抗を維持しつつ、耐食性の向上、さらに基板への密着性、パタニング性を改善することが可能な優れた特性を有する電子部品用薄膜配線やこの薄膜配線を用いた有機ＥＬディスプレイ等の表示装置を得ることができる。
なお、本発明におけるＣｕまたはＡｇを主成分とする膜には、不可避的不純物を含む純度９９．９％以上の純Ｃｕまたは純Ａｇ膜が含まれる。
【００２０】
以下に、本発明の電子部品用薄膜配線において、ＣｕまたはＡｇを主成分とする膜と、Ｍｏを主体としてＶおよび／またはＮｂを含有する合金を積層した金属配線とする理由を説明する。ＣｕまたはＡｇが抱える問題は、上述のように耐食性、耐熱性、密着性等である。
【００２１】
特にＣｕおよびＡｇは、それ自体が直接、大気や薬液に触れることにより変質し耐食性に問題がある。このため、Ｍｏを主体としてＶおよび／またはＮｂを含有する合金膜で、Ｃｕ膜またはＡｇ膜の表面を覆うことにより薄膜配線の耐食性を大幅に改善できる。ＭｏにＶおよび／またはＮｂを含有する理由は、Ｍｏのみでは耐湿性が低くＣｕ膜またはＡｇ膜を保護するためには不十分であるが、Ｖおよび／またはＮｂを含有するＭｏ合金膜とすることで耐湿性が向上し、Ｃｕ膜またはＡｇ膜の表面を保護することが可能となるからである。
【００２２】
ＣｕまたはＡｇは電子部品用の種々の基板材料であるが、ガラス基板、Ｓｉウェハ−や樹脂基板等に対して密着性が低いことは上述の通りである。このため、基板とＣｕまたはＡｇを主成分とする膜の間に、基板とＣｕまたはＡｇの双方と密着性のよいＭｏ合金膜を形成することで、密着性を改善できる。Ｍｏは基板材料であるガラス基板やＳｉウェハ−に対して密着性が高く、ＣｕまたはＡｇを主成分とする膜との密着性にも優れる。このため、上述のように耐食性に優れたＭｏにＶおよび／またはＮｂを添加した合金膜を、ＣｕまたはＡｇを主成分とする膜と基板の間に形成する積層構造とするのが望ましい。また、ＭｏにＶおよび／またはＮｂを添加した合金膜は膜応力が低く、ＦＰＤ用の大型基板に形成した場合に基板のそり等を押さえられる利点もある。
【００２３】
耐熱性には物質の融点が大きく関係する。低融点の材料でかつ高い純度を有するほど、低い温度で原子の移動が起こり結晶粒の成長等によりその形態が変化し易く耐熱性は劣る。ＣｕまたはＡｇの融点は１０００℃前後であり、ＦＰＤ製造時等の数１００℃の加熱工程により、原子が移動し、凝集等により耐熱性が低下することは上述の通りである。一方、Ｍｏの融点はＣｕまたはＡｇの倍以上高く、数１００℃程度の加熱では原子が移動しにくいため、耐熱性に優れている。このため、ＣｕまたはＡｇを主成分とする膜の下層または上層、またはその両方にＭｏ合金膜を形成することは、加熱時のＣｕやＡｇの原子移動を抑制することから耐熱性を向上させる効果がある。しかし、Ｍｏのみでは上述のように耐食性が劣るために、ＭｏにＶおよび／またはＮｂを添加した合金膜を用いることが適している。
【００２４】
さらに、本発明者は、ＭｏにＶおよび／またはＮｂを添加したＭｏ合金膜に、さらにＮｉおよび／またはＣｕを添加することで、Ｍｏ合金膜とＣｕおよび／またはＡｇを主体とする膜との密着性の改善をさらに高めることができるとともに、ＣｕまたはＡｇを主体とする膜の抵抗値をさらに低減できる効果があることを見出した。
その理由は明確ではないが、以下のように考えられる。Ｍｏ、ＶおよびＮｂは、ＣｕやＡｇに比べて原子半径が大きい元素であるため、ＭｏにＶおよび／またはＮｂを添加したＭｏ合金と、Ｃｕおよび／またはＡｇを主体とする膜を積層する場合に結晶格子の整合性が乱れる。このため、上記Ｍｏ合金膜上にＣｕおよび／またはＡｇを主体とする膜を成膜する場合に膜の初期形成層では結晶格子の乱れが相対的に大きくなり、抵抗値が微増するものと考えられる。そこで、ＡｇまたはＣｕに原子半径の大きさが近く、Ｍｏと比較してＡｇ、Ｃｕに電子状態の近いＮｉおよび／またはＣｕを添加することで、結晶格子の整合性が向上し、Ｃｕおよび／またはＡｇを主体とする膜の初期形成層における結晶格子の乱れが抑制され、密着性が向上するとともに抵抗値を低減できるものと考えられる。Ｎｉ、Ｃｕと同様な元素としてはＰｄ、Ｐｔ等があるがこれらは貴金属であり高価であるとともに、原子半径が大きくなるため、添加した場合の効果も少ないので、添加元素としてはＮｉ、Ｃｕが好ましい。
【００２５】
ＣｕまたはＡｇを主成分とする膜の下層または上層、あるいはその両方の層として、ＭｏにＶおよび／またはＮｂを添加した合金膜を形成することで耐食性、密着性、耐熱性が改善されることは上述の通りである。さらに、本発明の積層構造膜はパタニング性にも優れる。Ｃｕを主成分とする膜とＭｏにＶおよび／またはＮｂを添加した合金膜を積層した膜は、例えば、硝酸第２セリュウムアンモニュウム＋硝酸系の水溶液に溶解し、一度のエッチング工程で薄膜パタ−ンを得ることができる。また、Ａｇを主成分とする膜とＭｏにＶおよび／またはＮｂを添加した合金膜を積層した膜は、例えば、リン酸＋硝酸＋酢酸系の水溶液に溶解して、一度のエッチング工程で同様に薄膜パタ−ンを得ることが可能である。このように、ＣｕまたはＡｇを主成分とする膜の下層または上層、あるいは両方の層として、ＭｏにＶおよび／またはＮｂを添加した合金膜を形成した膜は、安価なウェットエッチング工程で組成を選択したエッチング液を用いて容易に薄膜パタ−ンを形成できる利点を有する。
【００２６】
また、Ｃｕを主成分とする膜とＭｏにＶおよび／またはＮｂを添加した合金膜を積層した膜ではドライエッチングにより安定に薄膜パタ−ンを形成することも可能である。また、本発明のＭｏ合金膜はその合金元素の添加量を最適化することで、積層膜上に絶縁保護膜を形成し、その保護膜にスル−ホ−ル等を形成する際のドライエッチングを行う場合のＡｇやＣｕのバリヤ膜として用いること可能である。
【００２７】
上述のように、本発明のＣｕまたはＡｇを主成分とする膜の下層または上層、あるいは両方の層として、ＭｏにＶおよび／またはＮｂを添加した合金膜を形成することで耐食性、密着性、耐熱性、パタニング性に優れた電子部品用薄膜金属配線を得ることが可能となるものである。
【００２８】
また、ＭｏにＶおよび／またはＮｂの添加量は合計で３〜５０原子％が望ましい。それは、３原子％以下では耐食性の改善効果がなく、５０原子％を越えるとエッチング時に残さが生じやすくなるためである。また、上記Ｍｏ合金に、さらなる密着性の向上と抵抗値の低減のためにＮｉおよび／またはＣｕを添加する場合は、その添加量としては３〜３０原子％が望ましい。それは３原子％以下では、ＣｕまたはＡｇを主成分とする膜の低抵抗化の効果がなく、３０原子％を越えるとＭｏ合金膜と基板との密着性が低下してしまうためである。また、Ｍｏに添加するＣｕが３０％を越えるとＭｏ合金膜の耐食性も低下してしまう。このため、Ｎｉおよび／またはＣｕの添加量は３０原子％以下が望ましい。
【００２９】
また、ＣｕまたはＡｇを主成分とする膜は、遷移金属元素および／または半金属元素を合計で２．０原子％以下含有する合金膜であることが望ましい。これらの元素を添加しＣｕ合金膜、Ａｇ合金膜とすることで耐食性、耐熱性、密着性の改善に効果がある。添加する遷移金属元素としては、耐食性が向上するため、IVａ族ではＴｉ、Ｚｒ、Vａ族ではＶ、Ｎｂ、VIIａ族ではＭｎ、VIII族ではＮｉが望ましい。また耐熱性が向上する希土類元素の中ではＮｄ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｄｙが望ましい。さらに密着性の向上に効果のある添加元素としては同族元素であるＣｕ、Ａｇ、Ａｕを加えることも可能である。また、密着性と耐熱性の向上に効果のある半金族であるＳｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｚｎを加えても良い。さらに耐食性を向上させるために貴金属元素であるＰｔ、Ｉｒ、Ｏｓ、Ｒｕ、Ｐｄ等を加えても良い。これらの添加元素は単独で加えても膜特性の改善効果があるが、種々の元素を組み合わせて複合添加することでさらに改善効果を得ることが可能となる。その添加総量は２．０原子％を越えると抵抗値が増加して、配線材料としてのＣｕやＡｇの持つ低抵抗な利点が失われてしまうため、合計で２．０原子％以下であることが望ましい。
【００３０】
本発明の薄膜配線を形成する際に用いる基板として、ガラス基板、Ｓｉウェハーを用いることが好適である。これらの基板は平面表示装置を製造する上でプロセス安定性に優れるとともに、本発明の薄膜配線を形成する際に基板を加熱することで、室温で成膜する場合より低い電気抵抗と高い密着性を得ることが可能となるためである。また、表示素子を製造する場合に用いる基板は、上述のようにガラス基板、Ｓｉウェハーが好適であるが、スパッタリングで薄膜を形成できるものであればよく、例えば樹脂基板、金属基板、その他樹脂箔、金属箔等でもよい。
【００３１】
また、本発明は、上記記載の積層構造を有することで、低抵抗でかつ耐食性、耐熱性、密着性、パタニング性に優れた薄膜配線であるため、表示装置、有機ＥＬディスプレイ、表示装置用ポリシリコンＴＦＴ用の配線膜に最適である。
【００３２】
本発明の薄膜配線は、安定した電気抵抗と耐食性、耐熱性、密着性、パタニング性を得るために、膜厚としてはＭｏにＶおよび／またはＮｂを添加した合金膜は１０〜５０ｎｍ、ＣｕまたはＡｇあるいはＣｕまたはＡｇを主体とする合金膜は１００〜３００ｎｍとすることが好ましい。それは、前記Ｍｏ合金膜が１０ｎｍ以下では下層膜としての密着性、上層膜として耐食性を得るのに不十分であること、また、５０ｎｍを越えると膜厚が厚くなりＣｕまたはＡｇ膜あるいはＣｕまたはＡｇを主体とする合金膜と積層する際に時間が掛かり生産性が低下するためである。また、ＣｕまたはＡｇ膜あるいはＣｕまたはＡｇを主体とする合金膜が１００ｎｍより薄くなると抵抗値が増加するため好ましくない。また、３００ｎｍを越えると生産性が低下する。さらに前記Ｍｏ合金膜とＣｕまたはＡｇ膜あるいはＣｕまたはＡｇを主体とする合金膜の膜厚の総和は１００〜３００ｎｍ以下とすることが望ましい。膜厚が１００ｎｍ未満であると、膜が薄いために電子の表面散乱影響で電気抵抗が上昇してしまうとともに、膜の表面形態が変化し易くなる。一方、膜厚が３００ｎｍを超えると、電気抵抗値は低いが、膜応力によって膜が剥がれ易くなったり、膜を形成する際に時間が掛かり、生産性が低下するためである。
【００３３】
【実施例】
（実施例１）
ガラス基板、またはＳｉウェハ−に、ＭｏにＶおよび／またはＮｂを加えたＭｏ合金膜、さらにＮｉおよびまたはＣｕを加えたＭｏ合金膜、Ａｇ、Ｃｕおよび種々のＡｇ合金膜、Ｃｕ合金膜を種々の構成で形成したＡｇ系積層膜、Ｃｕ系積層膜を作製した。また、比較のためにＡｇまたはＡｇ合金膜に、ＭｏにＣｒ、Ｚｒ、Ｈｆを加えたＭｏ合金を下地膜または上部膜として形成したＡｇ系積層膜と、ＣｕにＴｉまたはＴｉＮ膜を形成したＣｕ積層膜を作製した。この際ＴｉＮを形成する場合はＴｉのタ−ゲットを用いてＡｒと窒素の混合ガスを用いて反応性スパッタにより形成した。その他の膜は所定の組成のタ−ゲット材を用いてＡｒガスのみでスパッタして形成した。各々の膜厚はＭｏ合金膜、Ｔｉ、ＴｉＮを３０ｎｍ、Ａｇ、Ｃｕおよび種々のＡｇ合金膜、Ｃｕ合金膜の膜厚を２００ｎｍとした。
【００３４】
これらの積層膜について膜特性として、４探針法で積層膜厚と抵抗値から求めた比抵抗値を測定した。また、膜の密着性を評価するために、積層膜表面にスコッチテープを貼りつけ、斜め４５°方向に引き剥がした際の基板上に残った面積を２０ｃｍ^２あたりの面積率を求めて密着力として評価した。さらに、所定製品の製造工程を経た後での膜特性変化を評価するために、耐食性評価としては、積層膜を温度８０℃、湿度９０％の大気中に２４時間放置した後の比抵抗値で、耐熱性評価としては、積層膜を１×１０^- ^３Ｐａ以下の真空中で温度２５０℃、１時間の加熱処理を施した後の比抵抗値で評価した。パタニング性評価として、東京応化製ＯＦＰＲ−８００ポジ型レジストをスピンコートにより形成し、フォトマスクを用いて紫外線でレジストを露光後、有機アルカリ現像液ＮＭＤ−３で現像し、レジストパターンを作製した。その後、Ａｇ系積層膜はリン酸、硝酸、酢酸の混合液で、Ｃｕ系積層膜は硝酸第２セリュウムアンモニュウム、硝酸の混合水溶液を用いてエッチングした後、レジストパタ−ンと積層膜のパタ−ン幅のずれ、パタ−ンエッジの形状、その周囲の残さ等を光学顕微鏡で観察した。その時、膜剥れ、端部形状の乱れおよび残さが無いものを良好と評価した。以上の測定および評価結果を表１に示す。
【００３５】
【表１】

【００３６】
試料Ｎｏ．１のＡｇ、Ｎｏ．２のＣｕは成膜時に低い比抵抗を有しているが密着性が低く、特にＣｕは加熱処理後、耐食試験後に大幅に抵抗値が上昇している。試料Ｎｏ．３、Ｎｏ．４のＡｇにＭｏ−Ｚｒ、Ｍｏ−Ｈｆ合金を積層したＡｇ積層膜は加熱処理後の抵抗値の増加が大きく、またパタニング時に形状の乱れがある。また、試料Ｎｏ．５のＴｉＮ膜上にＣｕ膜を形成しさらにその上にＴｉＯｘ膜を形成したＣｕ積層膜は成膜時の抵抗値が高くウェットエッチングができない。試料Ｎｏ．６のＭｏとＣｕを積層した膜は成膜時の抵抗値は低いが、耐食性試験後、比抵抗値の増加が大きく増加するとともに密着性が低いことがわかる。
【００３７】
一方、本発明の試料Ｎｏ．７から１５のＡｇまたはＡｇ合金膜の下地膜、または上部膜および両方にＭｏ−ＶまたはＭｏ−Ｎｂを用いたＡｇ積層膜は、成膜時、加熱処理後、耐食試験後での５μΩｃｍ以下の比抵抗を有し、密着性、パタニング性に優れていることがわかる。また、Ａｇ合金膜とすることで密着性も向上している。また、Ｍｏへの添加元素は３原子％から耐食性の向上に効果のあることがわかる。さらに、試料Ｎｏ．１７から２２に示すのＣｕまたはＣｕ合金膜の下地膜、または上部膜および両方にＭｏ−ＶまたはＭｏ−Ｎｂを用いたＣｕ積層膜は、成膜時、加熱処理後、耐食試験後での５μΩｃｍ以下の比抵抗を有し、密着性、パタニング性に優れていることがわかる。また、試料Ｎｏ．１６からＭｏ合金への添加量が５０原子％を越えると残さ生じパタニング性が低下することがわかる。また、試料Ｎｏ．２３からＣｕへの添加元素量の総和が２原子％を超えると５μΩｃｍ以下の比抵抗を得ることができないことがわかる。
【００３８】
さらに本発明の試料Ｎｏ．２４から２７のＡｇ合金膜、Ｃｕ合金膜の下地膜にＭｏ−Ｖ、Ｍｏ−ＮｂにＮｉまたはＣｕを添加したＭｏ合金膜を用いた場合、ＮｉまたはＣｕを添加しないＭｏ合金膜を用いた場合と比較して、比抵抗が抑制されているとともに、密着性の改善に効果があることがわかる。また、Ｍｏ合金に対するＣｕの添加量が３５原子％と高い試料Ｎｏ．２８は耐食試験後、膜表面が変色しており、５μΩｃｍ以下の比抵抗が得られないことがわかる。
【００３９】
【発明の効果】
以上のように本発明であれば、低い電気抵抗と耐熱性、耐食性、そして基板との密着性を改善した薄膜配線を得ることが可能である。よって、高精細、高速応答が要求される平面表示装置、高い耐熱性が要求されるポリシリコンＴＦＴを用いる有機ＥＬディスプレイ等の配線に有用であり、産業上の利用価値は高い。

Claims

ＣｕまたはＡｇを主成分とする膜と、Ｍｏを主体としてＶおよび／またはＮｂを含有し、さらにＮｉおよび／またはＣｕを添加する合金膜とが積層されていることを特徴とする薄膜配線。
ＣｕまたはＡｇを主成分とする膜を中間層として、該中間層の上層と下層をＭｏを主体としてＶおよび／またはＮｂを含有し、さらにＮｉおよび／またはＣｕを添加する合金膜で形成する３層で積層されていることを特徴とする薄膜配線。
前記Ｍｏを主体とする合金は、Ｖおよび／またはＮｂを合計で３〜５０原子％含有し、さらにＮｉおよび／またはＣｕを合計で３〜３０原子％添加することを特徴とする請求項１または２に記載の薄膜配線。
前記ＣｕまたはＡｇを主成分とする膜は、遷移金属元素および／または半金属元素を合計で２．０原子％以下含有する合金膜であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の薄膜配線。
表示装置用の配線であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の薄膜配線。
有機エレクトロルミネッセンスディスプレイ用の配線であることを特徴とする請求項５に記載の薄膜配線。
表示装置用ポリシリコン薄膜トランジスタの配線であることを特徴とする請求項５に記載の薄膜配線。
ガラス基板またはＳｉウェハー上に形成されたことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の薄膜配線。