TWI498441B - 電子零件用積層配線膜及被覆層形成用濺鍍靶材 - Google Patents

Description

電子零件用積層配線膜及被覆層形成用濺鍍靶材

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被覆層形成用濺鍍靶材，其中上述被覆層形成用濺鍍靶材是為了形成覆蓋上述電子零件用積層配線膜的主導電層的被覆層。

液晶顯示器(Liquid Crystal Display：以下稱為LCD)、電漿顯示面板(Plasma Display Panel：以下稱為PDP)、電子紙等利用的電泳式顯示器等的平面顯示裝置(Flat Panel Display：以下稱為FPD)、以及各種半導體元件、薄膜感測器以及磁頭等的薄膜電子零件中，需要形成低電阻的配線膜。例如：在玻璃基板上製作薄膜元件的LCD、PDP以及有機EL顯示器等的FPD，伴隨著大畫面、高細緻、高速反應化，而要求其配線膜要低電阻化。此外，近年來開發出對FPD賦予操縱性的觸控面板以及使用樹脂基板的可撓性的FPD等新產品。

近年來用作FPD的驅動單元的薄膜電晶體(Thin Film Transistor：以下稱為TFT)以矽半導體膜為主流，當低電阻的鋁 若與矽直接接觸，則因在TFT製造中的加熱步驟而造成擴散，而有使TFT的特性劣化的情況。因此，在鋁與矽之間使用耐熱性優異的鉬或鉬合金作為障壁膜的積層配線膜。

此外，對於自TFT相接的像素電極、攜帶式終端或者平板電腦等中所使用的觸控面板的位置檢出電極，一般性使用透明導電膜的氧化銦錫(Indium Tin Oxide：以下稱為ITO)。在該情況下，若配線膜的鋁與ITO接觸，則會在其介面中生成氧化物，而有電接觸性(electric contact)劣化的情況。因此，為了確保與ITO的接觸性，而在鋁與ITO之間形成鉬或鉬合金的接觸膜。

如以上所述，對於得到發揮了鋁的低電阻的特性的配線膜而言，鉬或鉬合金膜是不可欠缺的，作為積層配線膜必須要將鋁被覆上鉬或鉬合金。

並且，近幾年，不斷地進行使用被認為比非晶矽半導體更適於高速驅動的氧化物的透明半導體膜的研究，在使用作為這些氧化物半導體與鋁的積層膜之接觸膜或障壁膜的被覆層中，純鉬的適用也被研究著。

在此，本申請人提出了作為改善純鉬的特性的方法，在鉬中以添加3原子%~50原子%的釩或鈮的鉬合金膜，該鉬合金膜具有耐蝕性、耐熱性以及與基板密著性優異與低電阻(例如，專利文獻1)。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開2002-190212號公報

因在上述的專利文獻1中提出的鉬-釩或鉬-鈮合金等比鉬的耐蝕性、耐熱性以及與基板密著性優異，而被廣泛地使用於形成在玻璃基板上的FPD用途。

然而，在製造FPD的時候，於基板上形成積層配線膜後，移往下一個步驟時，在大氣中有長時間放置的情況。此外，為了提高便利性，在使用樹脂薄膜的輕量且可撓性的FPD等中，因為樹脂薄膜與至今的玻璃基板等相比具有透濕性，故對積層配線膜要求更高的耐濕性。

並且，在FPD的端子部等中安裝信號線纜線的時候，因有在大氣中加熱的情況，而對積層配線膜亦要求耐氧化性的提高。另外，在使用氧化物的半導體膜中，為了特性提高與穩定化，具有在含有氧氣的環境與形成含有氧的保護膜後進行以350℃以上的高溫的加熱處理的情況。因此，積層配線膜在經過這些加熱步驟後亦可以維持穩定的特性，使耐氧化性提高的要求越來越高。

藉由本發明者的研究，在上述鉬-釩、鉬-鈮合金或純鉬，上述環境中的耐濕性或耐氧化性並不充足，而在FPD的製造步驟中作為積層配線膜的被覆層時，確認了有表面氧化所造成變色的問題發生的情況。若耐氧化性不充足，則會使電接觸性惡化，牽涉電子零件的可靠性降低。

此外，為了高速驅動在TFT製造步驟中的加熱溫度有上升的傾向，若經過以更高溫度的加熱步驟，確認了積層配線膜中含有的合金元素在鋁擴散而造成電阻值增加的問題。

本發明的目的在於提供一種使用包含鉬合金的被覆層的電子零件用積層配線膜及上述為了形成被覆層形的濺鍍靶材，其改善了耐濕性與耐氧化性，而且，其與低電阻的主導電層的鋁進行積層的時候，即使經過加熱步驟也能維持低的電阻值。

本發明者鑑於上述課題，致力於重新最佳化添加在鉬中的元素。其結果發現，藉由在鉬中複合添加特定量的鎳與鈮，來使耐濕性與耐氧化性提高，且作為主導電層的鋁的被覆層的時候，即使經過加熱步驟也能維持低的電阻值，而達到本發明。

即，本發明是一種電子零件用積層配線膜的發明，在基板上形成金屬膜之電子零件用積層配線膜中，包含主成分為鋁的主導電層與覆蓋該主導電層至少一面的被覆層，其中，該被覆層於原子比的組成式以Mo_100-x-y -Ni_x -Nb_y 、10≦x≦30、3≦y≦15表示，剩餘部分由不可避免的不純物組成。

在本發明中，上述的組成式較佳的x、y分別是10≦x≦20，5≦y≦10，且x/y為1以上。

上述的被覆層較佳是基底層。

而且，上述的被覆層較佳是覆蓋層。在本發明中的「覆蓋層」為夾住主導電層且設置於基板的相反側之被蓋層。

而且上述的被覆層更佳為基底層與覆蓋層。在本發明中的「基底層」為設置於主導電層與基板之間的被覆層。

而且，本發明是一種被覆層形成用濺鍍靶材的發明，為了形成上述被覆層的被覆層形成用濺鍍靶材，其中原子比的組成式以Mo_100-x-y -Ni_x -Nb_y 、10≦x≦30、3≦y≦15表示，剩餘部分由不可避免的不純物組成。

在本發明中，上述的組成式較佳的x、y分別是10≦x≦20，5≦y≦10，且x/y為1以上。

本發明的電子零件用積層配線膜能使耐濕性與耐氧化性提高。而且，即使在與主導電層的鋁進行積層的時候的加熱步驟，能夠抑制電阻值的增加，維持低的電阻值。藉此，各種的電子零件，例如用於在樹脂基板上形成的FPD等的配線膜，具有可大量貢獻於電子零件的穩定製造與可靠性提高的優點，而成為對電子零件的製造中有用的技術。特別是，對於使用觸控面板與樹脂基板的可撓性的FPD，成為非常有用的積層配線膜。

1‧‧‧基板

2‧‧‧被覆層(基底層)

3‧‧‧主導電層

4‧‧‧被覆層(覆蓋層)

圖1是本發明的電子零件用積層配線膜的剖面模式圖的一例。

如圖1所示是本發明的電子零件用積層配線膜的剖面模 式圖的一例。本發明的電子零件用積層配線膜為覆蓋在包含主成分為鋁的主導電層3的至少一面的被覆層，例如形成在基板1上。圖1中在主導電層3的兩面形成被覆層2與被覆層4，亦可形成在基底層2或者覆蓋層4的任意一面中，可依需求選擇。再者，以本發明的被覆層來覆蓋主導電層的一面中的情況時，在主導電層的另一面中依照電子零件的用途，可以與本發明不同的組成的被覆層來覆蓋。

本發明的重要特徵如下：於如圖1所示的電子零件用積層配線膜的被覆層中，以在鉬中複合添加特定量的鎳與鈮，發現了使耐濕性、耐氧化性提高，即使經過以主導電層的鋁進行積層的時候的加熱步驟，亦可以維持較低的電阻值的新的鉬合金。以下，就本發明的電子零件用積層配線膜進行詳細地說明。

再者，以下的說明中所謂「耐濕性」為，在高溫高濕的環境下的配線膜的電阻值的變化的難度、以及可為電接觸性的劣化的難度，可藉由配線膜的變色來確認，例如可藉由反射率來定量的評估。此外，所謂「耐氧化性」為，可為在高溫環境下的電接觸性的劣化難度，可藉由配線膜的變色來確認，例如可藉由反射率來定量的評估。

在本發明的形成電子零件用積層配線膜的被覆層的鉬合金中添加鎳的理由，主要是為了提高被覆層的抗氧化性。純鉬若在大氣中加熱則會氧化，使膜表面變色，而造成電接觸性劣化。本發明的電子零件用積層配線膜的被覆層，藉由在鉬中添加特定 量的鎳，而具有抑制被覆層變色的效果，能提高耐氧化性。該效果以鎳的添加量10原子%以上變得顯著。

另一方面，鎳對於鋁是更容易擴散的元素，在鋁中的鎳的相互擴散係數比起在鋁中的鉬的擴散係數更大。若往鉬的鎳的添加量超過30原子%，則在製造FPD等的電子零件的時候的加熱步驟中，被覆層內所含有的鎳會擴散至主導電層的鋁中，低電阻值將難以維持。因此，鎳的添加量設為10原子%~30原子%。

此外，在主導電層的表面形成被覆層，藉由以高溫350℃加熱的情況下，被覆層的鎳容易在主導電層的鋁中擴散，而有電阻值上升的情況。在本發明中為了維持低的電阻值，鎳的添加量較佳設為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鉬合金中添加鈮的理由，主要是為了提高被覆層的耐濕性。鈮是具有容易與氧跟氮結合的性質的金屬，在高溫高濕環境中，在表面形成鈍態膜(passive film)而具有保護配線膜的內部的效果。因此，比起單獨添加鈮，將鈮與上述的鎳組合而複合添加，該效果進而變高。本發明的電子零件用積層配線膜的被覆層，可藉由在鉬中添加特定量的鈮而大幅提高耐濕性。該效果，以鈮的添加量3原子%以上變得明確，而以5原子%以上變得顯著。

另一方面，若鈮的添加量超過15原子%，則耐蝕性過度提高，降低以鋁用蝕刻劑的蝕刻速度，該結果，在與主導電層的鋁的積層膜的蝕刻時生成殘渣，而變得不能蝕刻。因此，本發明中鈮的 添加量設為3原子%~15原子%。

此外，在與鋁的積層膜的方面，對於容易地達成耐濕性、蝕刻性而言，鈮的添加量較佳設為5原子%~10原子%。

此外，在形成被覆層的鉬合金中複合添加的鎳與鈮，以原子比(x/y)較佳為1以上。如上述，雖然鈮為參與耐濕性提高的元素，但因為若添加過量則降低耐氧化性，對於鈮的添加量比鎳的添加量多的情況下，將變得難以得到耐氧化性的提高效果。因此，以鎳與鈮的原子比(x/y)成為1以上的方式各自添加，能夠更穩定的得到被覆層的耐濕性與耐氧化性。

此外，在積層配線膜的製造步驟中的加熱溫度在經過350 ℃以上的高溫的情況下，在形成被覆層的鉬合金中複合添加鎳與鈮的總和更佳為35原子%以下。該理由為，不僅鎳還有鈮也是在鋁中熱擴散的元素，若鎳與鈮的總和超過35原子%，則被覆層的鎳與鈮將在主導電層的鋁中擴散，將變得難以維持低電阻值。

在本發明的電子零件用積層配線膜中，對於穩定的得到低電阻值和耐濕性與耐氧化性，主導電層的膜厚較佳設為100nm~1000nm。若主導電層的膜厚變得比100nm薄，則因薄膜特有的電子的散射的影響而將造成電阻值容易增加。另一方面，若主導電層的膜厚變得比1000nm厚，則造成為了形成膜的時間花費，且因膜應力而對基板變得容易發生彎曲。主導電層的膜厚的更加範圍為200nm~500nm。

此外，以鋁作為主成分的主導電層適合為可得到最低電阻值的 純鋁。考慮耐熱性、耐蝕性等的可靠性，亦可使用在鋁中添加過渡金屬或類金屬等的鋁合金。此時，以得到盡可能低的電阻值的方式，對於鋁的添加元素的添加量較佳為5原子%以下。

此外，在本發明的電子零件用積層配線膜中，對於穩定的得到低電阻值和耐濕性與耐氧化性，被覆層的膜厚較佳設為20nm~100nm。當被覆層的膜厚未滿20nm，則鉬合金膜的連續性變低，有不能充分地得到耐濕性與耐氧化性的情況。

另一方面，若被覆層的膜厚超過100nm，則被覆層的電阻值變高，且與主導電層的鋁膜積層之時，將變得難以得到作為電子零件用積層配線膜的低電阻值。此外，於本發明中為了抑制往形成加熱時的主導電層的鋁的原子的擴散，被覆層的膜厚更加設為20nm~70nm。

對於形成本發明的電子零件用積層配線膜的各層，使用濺鍍靶材的濺鍍法最適合。在形成被覆層的時候，可適用以下方法，例如：使用與被覆層的組成同一組成的鉬合金濺鍍靶材來成膜的方法、使用鉬-鈦合金濺鍍靶材與鉬-鈮濺鍍靶材藉由共濺鍍來成膜的方法。就濺鍍的條件設定的簡易性、與容易得到希望組成的被覆層的點來說，更佳為使用與被覆層的組成同一組成的鉬合金濺鍍靶材來濺鍍成膜。

因此，對於形成本發明的電子零件用積層配線膜的被覆層，使用對於原子比的組成式以Mo_100-x-y -Ni_x -Nb_y 、10≦x≦30、3≦y≦15表示，剩餘部分由不可避免的不純物組成的濺鍍靶材，可以穩 定形成被覆層。

此外，如上述，對於即使經過所謂350℃的高溫的加熱步驟的情況，仍可得到低電阻值的電子零件用積層配線膜而言，較佳為使鉬中含有鎳10原子%~20原子%、鈮5原子%~10原子%，且鎳與鈮的原子比(x/y)為1以上。

作為本發明的被覆層形成用濺鍍靶材的製造方法，可以適用例如粉末燒結法。粉末燒結法的話，可以為例如以氣體噴霧法(gas atomization)製造合金粉末來做為原料粉末、或者以成為本發明的最終組成般來混合複數的合金粉末與純金屬粉末，將混合後的混合粉末作為原料粉末。作為原料粉末的燒結方法，可使用熱均壓(hot isostatic pressing)、熱壓(hot pressing)、放電電漿燒結(spark plasma sintering)、擠出燒結(extrusion press sintering)等的加壓燒結。

在形成本發明的電子零件用積層配線膜的被覆層的鉬合金中，為了確保其耐氧化性、耐濕性，較佳為不可避免的不純物的含量少，其中該不純物為佔有必要元素的鎳與鈮以外的剩餘部分的鉬以外的不可避免的部分，在不損害本發明的作用的範圍下，亦可含有氣體成分，例如氧氣、氮氣；碳；過渡金屬，例如鐵、銅；類金屬，例如鋁、矽等不可避免的不純物。例如，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；鐵、銅為200質量ppm以下；鋁、矽為100質量ppm以下等，其中較佳為除了氣體成分外的純度為99.9質量%以上。

[實例1]

首先，製作了為了形成成為被覆層的鉬合金膜的濺鍍靶材。使用平均粒徑6μm的鉬粉末、平均粒徑100μm的鎳粉末與平均粒徑85μm的鈮粉末，以表1的組成方式混合，充填至軟鋼製的罐中後，一邊加熱一邊抽真空，去除罐內的氣體後密封。接著，將密封的罐子放入熱均壓裝置，以800℃、120Mpa、5小時的條件使其燒結後，利用機械加工，製作出直徑100mm、厚度5mm的濺鍍靶材。此外，同樣地製作用以比較的純鉬、鉬-鈮合金、鉬-鎳合金的濺鍍靶材。

把以上述得到的各個濺鍍靶材焊接在銅製的底板，並安裝在濺鍍裝置。濺鍍裝置使用了佳能安內華(CANON ANELVA)股份有限公司的SPF-440H。

在25mm×50mm的玻璃基板上，分別如圖1所示的基底層/主導電層/覆蓋層的順序，以表1所示的膜厚構成與用濺鍍法來形成，而得到電子零件用積層配線膜。此外，為了比較純鉬、鉬-鈮合金膜、鉬-鎳合金膜，分別與鋁膜積層，亦製作了積層配線膜。

作為耐氧化性的評價，測定了在大氣中以200℃、250℃、300℃、350℃，1個小時加熱後的反射率的變化。此外，作為耐濕性的評價、測定在85℃×85%的高溫高濕環境中放置了100小時、200小時、300小時的時候的反射率的變化。對於反射率的測定，則使用柯尼卡美能達(KONICA MINOLTA)股份有限公司的分光光度計CM-2500d，測定了可見光區的反射特性。其結果如表1所 示。

如表1所示，積層配線膜的反射率，若在大氣中加熱則降低，在高溫高濕環境中放置亦有降低的傾向。可瞭解比較例的被覆層中所使用純鉬的積層配線膜的反射率，在大氣加熱250℃更降低，在350℃更加大幅度地降低，且耐氧化性低下，且在高溫高濕環境若放置100小時，則反射率大幅度降低。

另外，作為比較例的試料No.2在被覆層中使用了Mo-10原子%Nb，其中該試料No.2的積層配線膜的反射率若在大氣中加熱，則在300℃顯著地降低，因為確認了其耐氧化性低，所以中止之後的評價。

此外，作為比較例的試料No.3至No.5在被覆層中使用了鉬-鎳合金，其中確認了該比較例的試料No.3至No.5的積層配線膜的反射率在大氣中的加熱時的反射率下降較少，但是在高溫高濕中的加熱時的反射率，卻隨著持續時間的增加而有降低的情況。此外，作為比較例的試料No.12在被覆層中使用了添加從本發明偏離的鎳與鈮的鉬-鎳-鈮合金，其中確認了該比較例的試料No.12的積層配線膜的反射率若在大氣中的加熱，則隨著溫度上升而有降低的情況。

此外，作為比較例的試料No.13在被覆層中使用了添加從本發明偏離的鎳與鈮的鉬-鎳-鈮合金，其中確認了該比較例的試料No.13的積層配線膜的反射率隨著在高溫高濕中的加熱保持時間的增加而有降低的情況。

對此，本發明例的積層配線膜是在被覆層中使用了Mo-Ni-Nb合金，其中該Mo-Ni-Nb合金是對鉬中添加有規定量的鎳與鈮，而該積層配線膜的反射率，即使放置在大氣加熱環境與高溫高濕環境中，確認了其降低很少，可大幅改善耐氧化性。

其改善效果以添加鎳10原子%以上、鈮5原子%以上較為顯著，可確認是對電子零件合適的積層配線膜。

[實例2]

接著，確認了以實施例1所製作的一部分的積層配線膜，關於在真空中進行加熱處理時的電阻值的變化。電阻值使用DIA Instruments股份有限公司製的4端子薄膜電阻率測定器MCP-T400 來測定。加熱溫度以250℃、300℃、350℃、400℃、450℃，加熱了1個小時。測定結果如表2所示。

如表2所示，若被覆層的鎳添加量從本發明的範圍偏離超過30原子%，則確認了在450℃的溫度加熱完的時候的電阻值大幅地增加的情況。

對此，積層配線膜使用於本發明例的鉬中添加有特定量的鎳與鈮的被覆層，可確認該積層配線膜即使加熱至450℃，仍可抑制電阻值的增加。

[實例3]

接著，進行蝕刻性的評價。形成在實施例2所用的積層配線膜的基板，僅在基板的一半的面積塗佈上光阻劑，並使其乾 燥，接著浸漬於關東化學股份有限公司製的鋁用蝕刻劑液中，而蝕刻了未塗佈部分。其後，利用純水洗淨基板，使其乾燥，以光學顯微鏡觀察溶解的部分與塗佈了光阻劑而未溶解的部分的交界線附近。其結果如表2所示。

比較例的被覆層中，在使用純鉬與鉬-鎳合金膜的積層配線膜，確認了在交界線附近的膜浮起且末端剝離的情況。此被認為是鋁與玻璃基板之間的被覆層的鉬的合金膜被進行蝕刻。

此外，試料No.12為鈮的添加量超過15原子%的試料，其不能進行蝕刻。

對此，試料No.11為本發明例的鈮的添加量15原子%的試料，在基板上確認了有些微殘渣，蝕刻是可能的。藉此，確認了鈮的添加量對於蝕刻性有很大的影響。

此外，積層配線膜使用了鉬-鎳-鈮合金，其中該鉬-鎳-鈮合金是在本發明的被覆層中對鉬中添加有規定量的鎳與鈮，可確認該配線膜亦無在比較例中產生的膜剝離，且是可以蝕刻，且蝕刻性亦良好。

如以上般，可確認對於同時滿足耐氧化性、耐濕性、抑制加熱時的電阻的增加、蝕刻性，可以藉由在被覆層中添加的鎳的添加量設為10原子%~30原子%、鈮的添加量設為3原子%~15原子%而變的可能。

以與實施例1相同的方法，在切斷25mm×50mm的大小的厚度0.25mm的ITO膜附著的PET(Polyethylene terephthalate) 膜上，分別以表3所示的膜厚構成，藉由濺鍍法形成積層配線膜，進行耐濕性的評價。作為耐濕性的評價、測定在85℃×85%的高溫高濕環境中放置了50小時、150小時、300小時的時候的反射率的變化。其結果如表3所示。

積層配線膜是使用在本發明的鉬中添加有特定量的鎳與鈮的被覆層，確認了減少大量反射率的降低，且耐濕性優異。

如以上般，確認了對於滿足耐氧化性、耐濕性、抑制加熱時的電阻的增加、蝕刻性，較佳可以藉由鎳的添加量設為10原子%~30原子%、鈮的添加量設為3原子%~15原子%。此外，能確認在抑制在高溫的電阻值的增加、確保高耐濕性下，更佳為鎳的添加量設為10原子%~20原子%、鈮的添加量設為5原子%~10原子%。

1‧‧‧基板

2‧‧‧被覆層(基底層)

3‧‧‧主導電層

4‧‧‧被覆層(覆蓋層)

Claims (7)

1. 一種電子零件用積層配線膜，其特徵在於：在基板上形成金屬膜之電子零件用積層配線膜中，包含主成分為鋁的主導電層與覆蓋所述主導電層至少一面的被覆層，所述被覆層於原子比的組成式以Mo_100-x-y -Ni_x -Nb_y 、10≦x≦30、3≦y≦15表示，剩餘部分由不可避免的不純物組成。
2. 如申請專利範圍第1項所述的電子零件用積層配線膜，其中所述組成式的x、y分別是10≦x≦20，5≦y≦10，且x/y為1以上。
3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的電子零件用積層配線膜，其中所述被覆層是位於所述主導電層與所述基板之間的基底層。
4. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的電子零件用積層配線膜，其中所述被覆層是覆蓋在位於所述主導電層表面中與所述基板相反側的面之覆蓋層。
5. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的電子零件用積層配線膜，其中所述主導電層被所述基底層與所述覆蓋層的兩方來覆蓋。
6. 一種被覆層形成用濺鍍靶材，其特徵在於：所述被覆層形成用濺鍍靶材用於形成如申請專利範圍第1項所述的被覆層，原子比的組成式以Mo_100-x-y -Ni_x -Nb_y 、10≦x≦30、3≦y≦15表示，剩餘部分由不可避免的不純物組成。
7. 如申請專利範圍第6項所述的被覆層形成用濺鍍靶材，其中所述組成式的x、y分別是10≦x≦20，5≦y≦10，且x/y為1以上。