TW201309822A - 電子零件用積層配線膜及被覆層形成用濺鍍靶材 - Google Patents
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Abstract
本發明提供使用包含Mo合金的被覆層的電子零件用積層配線膜及用以形成被覆層的濺鍍靶材，上述包含Mo合金的被覆層可改善耐濕性或耐氧化性，而且在與作為低電阻的主導電層的Al積層時，即便經過加熱步驟亦可維持較低的電阻值。本發明的電子零件用積層配線膜是在基板上形成有金屬膜，其包括：以Al為主成分的主導電層、以及覆蓋該主導電層的一面及/或另一面的被覆層，該被覆層是以原子比的組成式為Mo100-x-y-Nix-Tiy、10≦x≦30、3≦y≦20來表示，其餘部分包含不可避免的雜質。
Description
本發明是有關於一種要求耐濕性、耐氧化性的電子零件用積層配線膜及用以形成覆蓋該積層配線膜的主導電層的一面及/或另一面的被覆層的被覆層形成用濺鍍靶材。
除了液晶顯示器(以下稱為LCD)、電漿顯示器面板(以下稱為PDP)、電子紙等中所利用的電泳型顯示器等平面顯示裝置(平板顯示器、以下稱為FPD)外，在各種半導體裝置、薄膜感測器、磁頭等薄膜電子零件中，必須形成低電阻的配線膜。例如在玻璃基板上形成薄膜裝置的LCD、PDP、有機EL顯示器等FPD，隨著大畫面、高精細、高速響應化，而對其配線膜要求低電阻化。而且，近年來開發了在FPD中增加操作性的觸控面板或使用樹脂基板的可撓曲的FPD等新的製品。
近年來，可用作FPD的驅動元件的薄膜電晶體(TFT)使用Si半導體膜，若作為低電阻的配線膜的Al與Si直接接觸，則有因TFT製造中的加熱步驟而熱擴散，而使TFT的特性劣化的情況。因此，使用在Al與Si之間將耐熱性優異的純Mo或Mo合金設為障壁膜而成的積層配線膜。
另外，與TFT有關的畫素電極或便攜式終端或平板電腦(Tablet Personal Computer)等中使用的觸控面板的位置檢測電極，通常使用作為透明導電膜的銦-錫氧化物(以下稱為ITO)。此種情況下，若作為配線膜的Al與ITO接
觸，則於其界面生成氧化物而使電接觸性劣化。因此，在Al與ITO之間形成純Mo或Mo合金作為接觸膜而確保與ITO的接觸性。
如以上所述，為了獲得利用Al的低電阻的特性的配線膜，純Mo或Mo合金膜是不可或缺，且必須製成以純Mo或Mo合金被覆Al的積層配線膜。
而且近年來，使用被認為較非晶質Si半導體更適合高速驅動的氧化物的透明半導體膜的研究取得積極的進展，對於這些氧化物半導體的Al積層膜的接觸膜或障壁膜的被覆層，正在研究純Mo的應用。
因此，本申請人提出耐蝕性、耐熱性或與基板的密接性優異、低電阻、在Mo中添加了3原子%~50原子%的V或Nb等的Mo合金膜，作為改善純Mo的特性的方法(例如參照專利文獻1)。
[專利文獻1]日本專利特開2002-190212號公報
上述專利文獻1中所提出的Mo-V、Mo-Nb合金等與Mo相比，耐蝕性、耐熱性或與基板的密接性更優異，因此可廣泛用於形成於玻璃基板上的FPD用途中。
但是在製造FPD時，有在基板上形成積層配線膜後，移動至後續步驟時會長時間放置於大氣中的情況。另外，在為了提高利便性而使用樹脂膜的輕量且可撓曲的FPD等中，樹脂膜與至今為止的玻璃基板等相比，更具有透濕
性，因此對於積層配線膜要求更高的耐濕性。
而且，有在FPD的端子部等安裝信號線纜時會在大氣中加熱的情況，因此對於積層配線膜亦要求提高耐氧化性。此外，在使用氧化物的半導體膜中，為了提高特性或穩定化，而有在含有氧氣的環境、或形成含有氧氣的保護膜後，在350℃以上的高溫下進行加熱處理的情況。因此，為了使積層配線膜在經過這些加熱處理後亦可維持穩定的特性，而提高耐氧化性的要求。
根據本發明者的研究而確認到有時產生以下問題：上述Mo-V、Mo-Nb合金等或純Mo在上述環境下的耐濕性或耐氧化性不充分，在FPD的製造步驟中設為積層配線膜的被覆層時發生變色。若耐氧化性不充分，則會使電接觸性劣化，並導致電子零件的可靠性降低。
另外確認到，為了高速驅動而有TFT製造步驟中的加熱溫度上升的傾向，若經過更高的溫度的加熱步驟，則有積層配線膜所含的合金元素擴散至Al中而使電阻值增加的問題。
本發明的目的在於提供一種使用包含Mo合金的被覆層的電子零件用積層配線膜及用以形成被覆層的濺鍍靶材，上述包含Mo合金的被覆層可改善耐濕性或耐氧化性，而且與作為低電阻的主導電層的Al積層時，即便經過加熱步驟亦可維持較低的電阻值。
本發明者鑒於上述課題，而致力於新添加至Mo中的
元素的最佳化。其結果發現，藉由在Mo中複合添加特定量的Ni與Ti，而可提高耐濕性與耐氧化性，並且在製成作為主導電層的Al的被覆層時，即便經過加熱步驟亦可維持較低的電阻值，從而完成了本發明。
即，本發明是一種電子零件用積層配線膜，其在基板上形成有金屬膜，包括：以Al為主成分的主導電層、以及覆蓋該主導電層的一面及/或另一面的被覆層，該被覆層是以原子比的組成式為Mo100-x-y-Nix-Tiy、10≦x≦30、3≦y≦20來表示，其餘部分包含不可避免的雜質。
另外，本發明中較佳為，將上述組成式的x、y分別設為10≦x≦20、9≦y≦15。
另外，本發明是一種被覆層形成用濺鍍靶材，其包含Mo合金，在藉由濺鍍法形成上述被覆層時的靶材中，以原子比的組成式為Mo100-x-y-Nix-Tiy、10≦x≦30、3≦y≦20來表示，其餘部分包含不可避免的雜質。
另外，本發明中較佳為，上述組成式的x、y分別為10≦x≦20、9≦y≦15。
本發明的電子零件用積層配線膜可提高耐濕性、耐氧化性。另外，在與Al積層時的加熱步驟中，亦可抑制電阻值的增加，並可維持較低的電阻值。藉此，具有如下優點：藉由用於各種電子零件、例如形成於樹脂基板上的FPD等的配線膜，而可對電子零件的穩定製造或可靠性提高作出較大貢獻，且成為電子零件的製造所不可或缺的技術。特
別是成為對使用觸控面板或樹脂基板的可撓曲FPD非常有用的積層配線膜。原因是：在這些製品中，特別是耐濕性、耐氧化性非常重要。
圖1表示本發明的電子零件用積層配線膜的示意圖的一例。本發明的電子零件用積層配線膜包含覆蓋以Al為主成分的主導電層3的一面及/或另一面的被覆層2、被覆層4，且例如形成於基板1上。圖1中，雖然在主導電層3的兩面形成被覆層2、被覆層4，但根據電子零件的形態而可僅覆蓋一個面，且可適當選擇。另外，在藉由本發明的被覆層僅覆蓋主導電層的一面時，可以根據電子零件的用途，被覆與本發明不同的組成的被覆層在主導電層的另一面。
本發明的重要特徵在於發現新的Mo合金，其是在圖1所示的電子零件用積層配線膜的被覆層中，對Mo複合添加特定量的Ni與Ti，藉此提高耐濕性、耐氧化性，並在與Al的積層時的加熱步驟中可維持較低的電阻值。以下，對本發明的電子零件用配線膜進行詳細地說明。另外，以下的說明中，所謂「耐濕性」，是指在高溫高濕環境下的配線膜的電阻值的變化。另外，所謂「耐氧化性」，是指高溫環境下的電接觸性的劣化的難易性，可藉由配線膜的變色來確認，例如可藉由反射率進行定量評價。
在形成本發明的電子零件用積層配線膜的被覆層的Mo合金中添加Ni的理由，在於提高被覆層的耐氧化性。
純Mo若在大氣中加熱則會氧化而導致膜表面變色，並導致電接觸性劣化。本發明的電子零件用積層配線膜的被覆層藉由在Mo中添加特定量的Ni而具有抑制被覆層變色的效果，並可提高耐氧化性。該效果在Ni的添加量為10原子%以上時變得顯著。
另一方面，Ni是與Mo相比對Al更容易熱擴散的元素。若在Mo中的Ni的添加量超過30原子%，則在製造FPD等電子零件時的加熱步驟中，被覆層所含的Ni擴散至主導電層的Al中而難以維持較低的電阻值。因此，將Ni的添加量設為10原子%~30原子%。另外，在主導電層的表面形成被覆層，並在高於350℃的高溫下加熱時，有被覆層的Ni容易擴散至主導電層的Al中，而電阻值上升的情況。本發明中為了維持較低的電阻值，較佳為將Ni的添加量設為20原子%以下。
在形成本發明的電子零件用積層配線膜的被覆層的Mo合金中添加Ti的理由，是因為藉此會提高耐濕性。Ti是具有容易與氧氣或氮氣結合的性質的金屬，具有在高溫高濕環境下在表面形成鈍化膜而保護配線膜內部的效果。因此，本發明的電子零件用積層配線膜的被覆層藉由在Mo中添加特定量的Ti而可大幅提高耐濕性。該效果在Ti的添加量為3原子%以上時變得顯著。
另一方面，若Ti的添加量超過20原子%，則耐蝕性會過於提高而導致利用Al用蝕刻劑時的蝕刻速度降低，在與Al的積層膜的蝕刻時產生殘渣，或無法蝕刻。因此，本
發明中將Ti的添加量設為3原子%~20原子%。
另外，為了穩定獲得比先前的Mo-Nb合金更高的耐濕性，Ti的添加量宜為9原子%以上，較佳為將Ti的添加量設為9原子%~15原子%。
另外，在主導電層的Al膜的一面及/或另一面形成被覆層，製造步驟中的加熱溫度為350℃以上的高溫時，較佳為將在形成被覆層的Mo合金中所複合添加的Ni與Ti的總和設為35原子%以下。原因在於：不僅Ni而且Ti亦是會熱擴散至Al中的元素，若Ni與Ti的總和超過35原子%，則被覆層的Ni或Ti擴散至主導電層的Al中，而難以維持較低的電阻值。
另外，在形成被覆層的Mo合金中所複合添加的Ni與Ti，較佳為以原子比計Ni/Ti之比為1以上。如上所述，Ti是參與耐濕性提高的元素，但耐氧化性會降低，因此在Ti的添加量多於Ni的添加量的情況下，難以獲得耐氧化性的提高效果。因此，藉由以Ni與Ti的原子比為1以上的方式分別添加，而可更穩定地獲得被覆層的耐濕性與耐氧化性。
在本發明的電子零件用積層配線膜中，為了穩定地獲得較低的電阻值與耐濕性或耐氧化性，較佳為將主導電層的膜厚設為100 nm~1000 nm。若主導電層的膜厚比100 nm薄，則由於薄膜特有的電子的散射的影響而容易使電阻值增加。另一方面，若主導電層的膜厚比1000 nm厚，則為了形成膜而花費時間，或由於膜應力而容易在基板上產
生翹曲。主導電層的膜厚的更佳的範圍為200 nm~500 nm。
另外，以Al為主成分的主導電層較佳為可獲得最低電阻值的純Al。並且，考慮到耐熱性、耐蝕性等的可靠性，可使用在Al中添加了過渡金屬或半金屬等的Al合金。此時，為了獲得儘可能低的電阻值，在Al中的添加元素的添加量較佳為5原子%以下。
另外，在本發明的電子零件用積層配線膜中，為了穩定地獲得較低的電阻值與耐濕性或耐氧化性，較佳為將被覆層的膜厚設為20 nm~100 nm。在被覆層的膜厚小於20 nm時，存在Mo合金膜的連續性變低，而無法充分獲得上述特性的情況。另一方面，若被覆層的膜厚超過100 nm，則被覆層的電阻值變高，與主導電層的Al膜積層時，電子零件用積層配線膜難以獲得較低的電阻值。另外，本發明中，為了抑制加熱時原子擴散至形成主導電層的Al中，較佳為將被覆層的膜厚設為20 nm~70 nm。
為了形成本發明的電子零件用積層配線膜的各層，最佳為使用濺鍍靶的濺鍍法。形成被覆層時，例如可應用：使用與被覆層的組成相同的組成的Mo合金濺鍍靶進行成膜的方法；或使用Mo-Ni合金濺鍍靶與Mo-Ti濺鍍靶藉由共濺鍍進行成膜的方法等。就濺鍍的條件設定的簡易性、或所期望組成的被覆層的獲得容易性的方面而言，最理想的是使用與被覆層的組成相同的組成的Mo合金濺鍍靶進行濺鍍成膜。
因此，為了形成本發明的電子零件用積層配線膜的被覆層，藉由使用原子比的組成式以Mo100-x-y-Nix-Tiy、10≦x≦30、3≦y≦20表示，其餘部分包含不可避免的雜質的濺鍍靶，而可穩定形成被覆層。
另外，如上所述，為了即便在350℃的高溫的加熱步驟時，亦可獲得較低的電阻值的電子零件用積層配線膜，較佳為在Mo中含有10原子%~20原子%的Ni，含有9原子%~15原子%的Ti。
本發明的被覆層形成用濺鍍靶材的製造方法例如可應用粉末燒結法。粉末燒結法中，例如可藉由氣體霧化法製造合金粉末製成原料粉末；或者可將以成為本發明的最終組成的方式混合多種合金粉末或純金屬粉末而成的混合粉末製成原料粉末。原料粉末的燒結方法可使用：熱均壓製(hot isostatic pressing)、熱壓製、放電電漿燒結、擠出壓製燒結等加壓燒結。
在形成本發明的電子零件用積層配線膜的被覆層的Mo合金中，Mo以外的不可避免的雜質佔除了為了確保耐氧化性、耐濕性而必需的元素即Ni、Ti以外的其餘部分的含量，較佳為較少，在不損及本發明的作用的範圍內，可含有：作為氣體成分的氧氣、氮氣或碳、作為過渡金屬的Fe、Cu、半金屬的Al、Si等不可避免的雜質。例如較佳為，氣體成分的氧氣、氮氣分別為1000質量ppm以下，碳為200質量ppm以下，Fe、Cu為200質量ppm以下，Al、Si為100質量ppm以下等，以除去氣體成分的純度計為
99.9質量%以上。
列舉以下的實例對本發明進行詳細說明。
首先，製作用以形成成為被覆層的Mo合金膜的濺鍍靶材。以成為特定組成的方式混合平均粒徑為6 μm的Mo粉末、平均粒徑為100 μm的Ni粉末以及平均粒徑為150 μm的Ti粉末，填充至軟鋼製罐中後，一邊加熱一邊真空排氣將罐內的氣體成分除去後進行密封。接著，將經密封的罐放入至熱均壓製裝置中，以800℃、120 MPa、5小時的條件燒結後，藉由機械加工製作直徑100 mm、厚度5 mm的濺鍍靶材。另外，亦同樣地製作作為比較的純Mo、Mo-Nb合金、Mo-Ni合金的濺鍍靶材。
將上述所得的各濺鍍靶材焊接於銅製支撐板(backing plate)上而安裝於濺鍍裝置中。濺鍍裝置是使用佳能安內華(CANON ANELVA)股份有限公司製造的SPF-440H。
在25 mm×50 mm的玻璃基板上，分別以表1所示的膜厚構成，藉由濺鍍法形成添加了表1所示的特定量的Ni及Ti的被覆層即Mo合金膜，在Mo合金膜的上表面形成主導電層即Al膜，接著在Al膜的上表面形成Mo合金膜，而獲得電子零件用積層配線膜。另外，為了比較，將純Mo、Mo-Nb合金膜、Mo-Ni合金膜分別與Al膜積層，亦製作積層配線膜。
耐氧化性的評價是測定在大氣中以200℃、250℃、300℃、350℃加熱1小時後的反射率的變化。另外，耐濕
性的評價是測定在85℃×85%的高溫高濕環境下放置100小時、200小時、300小時之時的反射率的變化。反射率的測定是使用柯尼卡美能達(Konica Minolta)股份有限公司製造的分光測色計CM-2500d，測定可見光區域的反射特性。將其結果示於表1。
如表1所示，積層配線膜的反射率有若在大氣中加熱則降低，放置於高溫高濕環境下亦降低的傾向。比較例的被覆層中使用純Mo而得的積層配線膜的反射率，在大氣中加熱時比250℃時降低，在350℃時更大地降低，並且耐氧化性較低，若在高溫高濕環境下放置100小時，則反射率大幅降低。
另外可知，比較例的被覆層中Mo-10原子%Nb的積層配線膜的反射率，若在大氣中加熱則在250℃以上時比純Mo較大地降低，且耐氧化性較低，但在高溫高濕環境下放置時的降低比Mo少，耐濕性稍有改善。
另外可知，比較例的被覆層中使用Mo-Ni合金而得的積層配線膜的反射率，在大氣中加熱時的反射率的降低較少，且耐氧化性得到改善。但在高溫高濕環境下與純Mo同樣，反射率自100小時起降低並且耐濕性的改善效果較低。
另外可知，比較例的Mo-30原子%Ti的積層膜的反射率，若在大氣中加熱則在350℃以上時較大地降低並且耐氧化性較低，但在高溫高濕環境下放置時的降低較少，Ti的添加對改善耐濕性有較大的助益。
相對於此可確認，本發明的被覆層中，在Mo中添加了特定量的Ni與Ti而得的Mo-Ni-Ti合金的反射率，即便在350℃的大氣加熱後，在300小時的高溫高濕環境下放置，其降低亦較少，並且可較大改善耐氧化性、耐濕性這兩方面。
其改善效果藉由添加10原子%以上的Ni、3原子%以上的Ti而變得明顯，並可知，在9原子%時耐濕性得到較大地改善，並且可確認是適合於電子零件的積層配線膜。
接著，對將實例1中所製作的一部分的積層配線膜在真空中加熱處理時的電阻值的變化進行確認。電阻值是使用DIA INSTRUMENTS股份有限公司製造的4端子薄膜電阻率測定器MCP-T400進行測定。加熱溫度是以250℃、300℃、350℃、400℃、450℃加熱1小時。將測定結果示於表2。
如表2所示，若被覆層的Ti添加量超出本發明的範圍的20原子%，則確認到以450℃的溫度加熱時的電阻值大幅增加。另外，即便在Ni的添加量超過本發明的範圍的30原子%時，以450℃的溫度加熱時電阻值亦大幅增加。
相對於此可知，本發明例的使用在Mo中添加了特定量的Ti而得的被覆層的積層配線膜，即便加熱至450℃亦可抑制電阻值的增加，如實例1所示般耐濕性提高。其中，若添加較佳的範圍的10原子%~20原子%的Ni及9原子%~15原子%的Ti，則進一步抑制電阻值的增加，可確認是適合於電子零件的積層配線膜。
接著，進行蝕刻性的評價。僅在形成了實例2中所用的積層配線膜的基板的一半面積上塗佈光阻劑而乾燥，並浸漬於關東化學股份有限公司製造的Al用蝕刻劑液中，將未塗佈部分蝕刻。然後，用純水清洗基板並乾燥，藉由光學顯微鏡觀察溶解部分與塗佈了光阻劑的未溶解部分的界線附近。將其結果示於表2。
比較例的被覆層中使用純Mo或Mo-Ni合金膜而得的積層配線膜中，確認到界線附近的膜隆起，端部剝落。其原因認為，Al與玻璃基板之間的被覆層的Mo合金膜被蝕刻。
另外，Ti的添加量會對蝕刻性產生較大影響，在試樣No.12的Ti的添加量為22原子%的被覆層中，在基板上確認到殘渣。另外，在試樣No.13、試樣No.14、試樣No.15
的Ti的添加量超過30原子%的被覆層中，無法進行蝕刻。
相對於此確認到，本發明的Mo中添加了特定量的Ni與Ti而得的被覆層中，亦無比較例中所產生的膜剝落或殘渣，可良好地蝕刻，並且蝕刻性亦優異。
如以上所述可知，為了滿足耐氧化性、耐濕性、加熱時的電阻值的增加的抑制、蝕刻性，較佳為將Ni的添加量設為10原子%~30原子%，將Ti的添加量設為3原子%~20原子%。另外可知，為了抑制高溫下的電阻值的增加，確保較高的耐濕性，更佳為將Ni設為10原子%~20原子%，將Ti設為9原子%~15原子%。
首先，製作成為被覆層的Mo-15%Ni-15%Ti(原子%)濺鍍靶材。以成為特定組成的方式混合平均粒徑為6 μm的Mo粉末、平均粒徑為80 μm的Ni粉末以及平均粒徑為25 μm的Ti粉末，填充至軟鋼製罐中後，一邊加熱一邊真空排氣將罐內的氣體成分除去後進行密封。接著，將經密封的罐放入至熱均壓製裝置中，以800℃、120 MPa、5小時的條件燒結後，藉由機械加工製作直徑100 mm、厚度5 mm的濺鍍靶材。
將上述所得的各濺鍍靶材焊接於銅製支撐板上並安裝於濺鍍裝置中。濺鍍裝置是使用佳能安內華股份有限公司製造的SPF-440H。
在25 mm×50 mm的玻璃基板上，分別以表1所示的膜厚構成，藉由濺鍍法形成添加了表1所示的特定量的Ni
及Ti的被覆層即Mo合金膜，在Mo合金膜的上表面形成主導電層即Al膜，接著在Al膜的上表面形成Mo合金膜，而獲得電子零件用積層配線膜。
接著，與實例1及實例2同樣，使作為主導電層的Al膜及作為被覆層的Mo-Ni-Ti膜的膜厚發生變化，測定加熱時的電阻值的變化、以及高溫高濕時的反射率的變化。將其結果示於表3。
可知，在被覆層的膜厚較薄時，成膜時的電阻值較低，且加熱時的電阻值的增加較少。另外，主導電層的膜厚越薄，則成膜時的電阻值變得越高，加熱時的電阻值亦越增加。另外可知，在形成於主導電層的Al膜上的被覆層的膜厚為10 nm較薄的時候，在高溫高濕的環境下放置時的反射率容易降低，若被覆層的膜厚超過20 nm，則反射率的降低變少，而獲得較高的耐濕性。
可確認到，本發明的電子零件用積層配線膜藉由形成200 nm~500 nm厚的作為主導電層的Al膜，形成20 nm~70 nm厚的被覆層的膜，而可獲得較低的電阻值與較高的耐濕性。
1‧‧‧基板
2、4‧‧‧被覆層
3‧‧‧主導電層
圖1是本發明的電子零件用積層配線膜的剖面示意圖的一例。
1‧‧‧基板
2、4‧‧‧被覆層
3‧‧‧主導電層
Claims (4)
- 一種電子零件用積層配線膜，其在基板上形成有金屬膜，其特徵在於包括：以Al為主成分的主導電層、以及覆蓋該主導電層的一面及/或另一面的被覆層，該被覆層是以原子比的組成式為Mo100-x-y-Nix-Tiy、10≦x≦30、3≦y≦20來表示，其餘部分包含不可避免的雜質。
- 如申請專利範圍第1項所述之電子零件用積層配線膜，其中上述組成式的x、y分別為10≦x≦20、9≦y≦15。
- 一種被覆層形成用濺鍍靶材，其特徵在於：其是用以形成如申請專利範圍第1項所述之被覆層的濺鍍靶材，且以原子比的組成式為Mo100-x-y-Nix-Tiy、10≦x≦30、3≦y≦20來表示，其餘部分包含不可避免的雜質。
- 如申請專利範圍第3項所述之被覆層形成用濺鍍靶材，其中上述組成式的x、y分別為10≦x≦20、9≦y≦15。
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