(57)【要約】【課題】  耐湿性や耐酸化性を改善し、低抵抗な主導電膜であるＡｌやＣｕと積層した際に、加熱工程を経ても低い電気抵抗値を維持できる電子部品用金属薄膜およびこれを形成するためのＭｏ合金スパッタリングターゲット材を提供する。【解決手段】  原子比における組成式がＭｏ１００−ｘ−ｙ−Ｎｉｘ−Ｗｙ、１０≦ｘ≦５０、１０≦ｙ≦４０、ｘ＋ｙ≦６５で表され、残部が不可避的不純物からなる電子部品用金属薄膜、および原子比における組成式がＭｏ１００−ｘ−ｙ−Ｎｉｘ−Ｗｙ、１０≦ｘ≦５０、１０≦ｙ≦４０、ｘ＋ｙ≦６５で表され、残部が不可避的不純物からなる金属薄膜形成用Ｍｏ合金スパッタリングターゲット材。【選択図】  図１
2014199920.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子比における組成式がＭｏ１００−ｘ−ｙ−Ｎｉｘ−Ｗｙ、１０≦ｘ≦５０、１０≦ｙ≦４０、ｘ＋ｙ≦６５で表され、残部が不可避的不純物からなることを特徴とする電子部品用金属薄膜。
【請求項２】
前記組成式のｘ、ｙが、それぞれ２０≦ｘ≦３５、１５≦ｙ≦３０であることを特徴とする請求項１記載の電子部品用金属薄膜。
【請求項３】
請求項１に記載の電子部品用金属薄膜を形成するためのＭｏ合金スパッタリングターゲット材であって、原子比における組成式がＭｏ１００−ｘ−ｙ−Ｎｉｘ−Ｗｙ、１０≦ｘ≦５０、１０≦ｙ≦４０、ｘ＋ｙ≦６５で表され、残部が不可避的不純物からなることを特徴とする金属薄膜形成用Ｍｏ合金スパッタリングターゲット材。
【請求項４】
前記組成式のｘ、ｙが、それぞれ２０≦ｘ≦３５、１５≦ｙ≦３０であることを特徴とする請求項３記載の金属薄膜形成用Ｍｏ合金スパッタリングターゲット材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐湿性、耐酸化性が要求される電子部品用金属薄膜およびこの金属薄膜を形成するためのスパッタリングターゲット材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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）、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平面表示装置（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は、低い電気抵抗の配線膜が必要である。例えば、ガラス基板上に薄膜デバイスを作製するＬＣＤ、ＰＤＰ、有機ＥＬディスプレイ等のＦＰＤは大画面、高精細、高速応答化に伴い、その配線膜には低抵抗化が要求されている。さらに近年、ＦＰＤに操作性を加えるタッチパネルや樹脂基板を用いたフレキシブルなＦＰＤ等の新たな製品が開発されている。
【０００３】
近年、ＦＰＤの駆動素子として用いられている薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の配線膜には、低抵抗化が必要であり、主配線材料をＡｌから、より低抵抗なＣｕを用いる検討が行われている。また、ＦＰＤの画面を見ながら直接的な操作性を付与するタッチパネル基板画面も大型化が進んでおり、低抵抗化のためにＣｕを主配線材料に用いる検討が進んでいる。
現在、ＴＦＴにはＳｉ半導体膜が用いられているところ、Ｓｉ半導体膜に主配線材料であるＣｕが直接触れると、ＴＦＴ製造中の加熱工程によりＣｕがＳｉ半導体膜中に熱拡散して、ＴＦＴの電気特性を劣化させる。このため、ＣｕとＳｉ半導体膜の間に耐熱性に優れたＭｏやＭｏ合金をバリア膜として形成した積層配線膜が用いられている。
また、ＴＦＴからつながる画素電極や携帯型端末やタブレットＰＣ等に用いられているタッチパネルの位置検出電極には、一般的に透明導電膜であるＩＴＯ（インジュウム−スズ酸化物）が用いられている。Ｃｕは、ＩＴＯとのコンタクト性は得られるが、基板との密着性が低いことにより、基板との密着性を確保するためにＣｕをＭｏやＭｏ合金で被覆した積層配線膜とする必要がある。
さらに、近年、非晶質Ｓｉ半導体より高速駆動に適すると考えられている酸化物を用いた透明な半導体膜の適用検討が盛んに進んでおり、これら酸化物半導体の配線膜にもＣｕと純Ｍｏを用いた積層配線膜が検討されている。
【０００４】
本出願人は、ガラス等との密着性の低いＣｕやＡｇと、Ｍｏを主体としてＶおよび／またはＮｂを含有するＭｏ合金とを積層した積層配線膜とすることで、ＣｕやＡｇの持つ低い電気抵抗値を維持しつつ耐食性、耐熱性や基板との密着性を改善できることを提案している。（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１４０３１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述の特許文献１で提案したＭｏ−Ｖ、Ｍｏ−Ｎｂ合金等は、純Ｍｏより耐食性、耐熱性や基板との密着性に優れるため、ガラス基板上に形成するＦＰＤ用途では広く使用されている。
しかし、ＦＰＤを製造する場合において、基板上に積層配線膜を形成した後に、次工程に移動する際に長時間大気中に放置される場合がある。また、利便性を向上させるために樹脂フィルムを用いた軽量でフレキシブルなＦＰＤ等においては、樹脂フィルムがこれまでのガラス基板等に比較して透湿性があるため、金属薄膜には高い耐湿性が求められている。
【０００７】
さらに、ＦＰＤの端子部等に信号線ケ−ブルを取り付ける際に大気中で加熱される場合があるため、金属薄膜には耐酸化性の向上も要求されている。加えて、酸化物を用いた半導体膜においては、特性向上や安定化のために、酸素を含有した雰囲気や、酸素を含む保護膜を形成した後に３５０℃以上の高温での加熱処理を行う場合がある。このため、主配線膜の上に金属薄膜をキャップ膜として用いた積層配線膜にも、これらの加熱処理を経た後にも安定した特性を維持できるように、耐酸化性向上の要求が高まっている。
【０００８】
本発明者の検討によると、上記のＭｏ−Ｖ、Ｍｏ−Ｎｂ合金等や純Ｍｏの金属薄膜では、上述した環境での耐湿性や耐酸化性が十分でなく、ＦＰＤの製造工程中で変色してしまう問題が発生する場合があることを確認した。
また、本発明者の検討によると、ＣｕはＡｌより密着性、耐湿性や耐酸化性が大きく劣るため、密着性を確保するための下地膜や、Ｃｕの表面を保護するキャップ膜となる金属薄膜を形成する場合がある。上述したＭｏ−Ｖ、Ｍｏ−Ｎｂ合金等や純Ｍｏでは耐湿性や耐酸化性が十分でなく、ＦＰＤの製造工程中でＣｕのキャップ膜とした際に変色してしまうとともに酸素が透過し、Ｃｕの電気抵抗値が大きく増加するという問題が発生する場合がある。キャップ膜の変色は、電気的コンタクト性を劣化させ、電子部品の信頼性低下に繋がる。
また、ＦＰＤの大画面化や高速駆動のために、ＴＦＴ製造工程中の加熱温度は上昇する傾向にあり、より高い温度での加熱工程を経ると、キャップ膜である金属薄膜に含まれる合金元素が低抵抗なＡｌやＣｕの主配線膜に拡散してしまい、電気抵抗値が増加する場合があることを確認した。
このように、ＡｌやＣｕの主導電膜と積層する金属薄膜には、新たに様々な環境に対応できる高い耐湿性や耐酸化性と低い電気抵抗値の維持が要求されている。
【０００９】
本発明の目的は、耐湿性や耐酸化性を改善し、低抵抗な主導電膜であるＡｌやＣｕと積層した際に、加熱工程を経ても低い電気抵抗値を維持できる電子部品用金属薄膜およびこれを形成するためのＭｏ合金スパッタリングターゲット材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者は、上記課題に鑑み、新たにＭｏに添加する元素の最適化に取り組んだ。その結果、Ｍｏに特定量のＮｉとＷを複合で添加した電子部品用金属薄膜とすることで、耐湿性、耐酸化性を向上できるとともに、加熱工程を経ても低い電気抵抗値を維持できることを見出し、本発明に到達した。
【００１１】
すなわち、本発明は、原子比における組成式がＭｏ１００−ｘ−ｙ−Ｎｉｘ−Ｗｙ、１０≦ｘ≦５０、１０≦ｙ≦４０、ｘ＋ｙ≦６５で表され、残部が不可避的不純物からなる電子部品用金属薄膜の発明である。
本発明では、前記組成式のｘ、ｙが、それぞれ２０≦ｘ≦３５、１５≦ｙ≦３０とすることが好ましい。
【００１２】
また、本発明は、前記電子部品用金属薄膜を形成するためのＭｏ合金スパッタリングターゲット材であって、原子比における組成式がＭｏ１００−ｘ−ｙ−Ｎｉｘ−Ｗｙ、１０≦ｘ≦５０、１０≦ｙ≦４０、ｘ＋ｙ≦６５で表され、残部が不可避的不純物からなる金属薄膜形成用スパッタリングターゲット材の発明である。
本発明では、前記組成式のｘ、ｙが、それぞれ２０≦ｘ≦３５、１５≦ｙ≦３０であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の電子部品用金属薄膜は、従来の電子部品用金属薄膜に比べて耐湿性、耐酸化性に優れている。また、主導電膜のＡｌやＣｕと積層する際の加熱工程おいても、電気抵抗値の増加を抑制し、低い電気抵抗値を維持できる。これにより、種々の電子部品、例えば樹脂基板上に形成するＦＰＤ等の配線膜に用いることで、電子部品の安定製造や信頼性向上に大きく貢献できる利点を有するものであり、電子部品の製造に有用な技術となる。特に、タッチパネルや樹脂基板を用いるフレキシブルなＦＰＤに対して非常に有用な金属薄膜となる。これらの製品では、特に耐湿性、耐酸化性が非常に重要なためである。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の電子部品用金属薄膜の適用例を示す断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の電子部品用金属薄膜（以下、単に金属薄膜という。）の適用例を図１に示す。本発明の金属薄膜は、例えば基板１の上に形成され、主導電膜３の下地膜２やキャップ膜４に用いることができる。図１では主導電膜３の両面に金属薄膜２、４を形成しているところ、下地膜２またはキャップ膜４のいずれか一方の面のみを覆ってもよく、適宜選択できる。尚、主導電膜の一方の面のみを本発明の金属薄膜で覆う場合には、主導電膜３の他方の面には電子部品の用途に応じて、本発明とは別の組成の金属薄膜で覆うことができる。
本発明の重要な特徴は、Ｍｏに対してＮｉを１０〜５０原子％、Ｗを１０〜４０原子％、且つ両者合計で６５原子％以下の範囲で添加することにより、耐湿性、耐酸化性を向上させ、例えば主導電膜を形成するＣｕやＡｌ等との積層時の加熱工程において、低い電気抵抗値を維持できる新たな金属薄膜を見出した点にある。以下、本発明の金属薄膜について詳細に説明する。尚、以下の説明において「耐湿性」とは、高温高湿環境下における配線膜の電気抵抗値の変化のしにくさをいうものとする。また、「耐酸化性」とは、高温環境下における電気的コンタクト性の劣化のしにくさをいい、配線膜の変色により確認でき、例えば反射率によって定量的に評価することができる。
【００１６】
本発明の金属薄膜において、Ｍｏ合金にＮｉを添加する理由は、耐酸化性を向上させるためである。純Ｍｏは、大気中で加熱すると容易に酸化して金属薄膜表面が変色してしまい、電気的コンタクト性が劣化してしまう。本発明の金属薄膜は、Ｍｏに特定量のＮｉを添加することで、耐酸化性が向上する。その効果は、Ｎｉの添加量が１０原子％以上で顕著になる。
また、主導電膜を形成するＣｕは、大気中で加熱すると非常に酸化しやすい元素である。本発明の金属薄膜をＣｕからなる主導電膜のキャップ膜として用いる場合は、３００℃以上の高温まで十分な耐酸化性と、低い電気抵抗値を確保するために、Ｎｉの添加量を２０原子％以上にすることが好ましい。
一方、Ｎｉは、ＭｏよりＣｕに対して熱拡散しやすい元素である。ＭｏへのＮｉの添加量が５０原子％を越えると、ＦＰＤ等の電子部品を製造する際の加熱工程において、金属薄膜に含まれるＮｉが容易に主導電膜のＣｕに拡散してしまい、低い電気抵抗値を維持しづらくなる。このため、Ｎｉの添加量は１０〜５０原子％とする。
また、Ｃｕからなる主導電膜とＮｉの添加量が３５原子％を越える金属薄膜とを積層し、３５０℃より高温で加熱する場合は、金属薄膜に含まれるＮｉが主導電膜のＣｕに拡散しやすくなり、電気抵抗値が上昇する場合がある。本発明の金属薄膜において、低い電気抵抗値と耐酸化性を維持するためは、Ｎｉの添加量は２０〜３５原子％が好ましい。
【００１７】
また、主導電膜を形成するＡｌは、大気中に暴露すると、その表面に薄い不動態膜を生成して内部を保護するため、Ｃｕに比較して、耐酸化性、耐湿性に優れた元素である。しかし、ＮｉはＡｌに対して熱拡散しやすい元素であるため、その添加量は耐酸化性を改善できる最小限とする必要がある。
本発明の金属薄膜をＡｌからなる主導電膜のキャップ膜として用いる場合は、Ｎｉの添加量が２５原子％を越えると、ＦＰＤ等の電子部品を製造する際の３５０℃程度の加熱工程において、キャップ膜に含まれるＮｉが主導電膜のＡｌに拡散してしまい、低い電気抵抗値を維持しづらくなる。このため、本発明の金属薄膜をＡｌからなる主導電膜のキャップ膜として用いる場合は、Ｎｉの添加量を２５原子％以下にすることが好ましい。
【００１８】
本発明の金属薄膜を形成するＭｏ合金にＷを添加する理由は、耐湿性を向上させるためである。Ｗは、Ｍｏより耐食性の高い元素であり、本発明の金属薄膜に特定量のＷを添加することで耐湿性が向上する。この効果は、１０原子％から明確となる。長時間の高温高湿環境下における配線膜の電気抵抗値の変化を抑えるためには、Ｗの添加量を１５原子％以上にすることが好ましい。
一方、Ｗの添加量が４０原子％を越えると、エッチング速度が低下し、Ｃｕとの積層膜のエッチング時に残渣が生じたり、エッチングができなくなったりする。このため、本発明ではＷの添加量を１０〜４０原子％とする。より容易にエッチングするためには、Ｗの添加量を３０原子％以下にすることが好ましい。
【００１９】
また、本発明の金属薄膜は、ＮｉとＷの合計量を６５原子％以下にする。その理由は、ＮｉとＷの合計量が６５原子％を越えると、耐湿性と耐酸化性を改善することができるものの、本来Ｍｏの持つ優れたバリア性やエッチング性を維持できなくなるためである。好ましくは、ＮｉとＷの合計量は６０原子％以下である。
また、本発明の金属薄膜に添加されるＮｉとＷは、原子比でＮｉ／Ｗが１以上であることが好ましい。上述したように、Ｗは、耐湿性の向上に寄与する元素であるものの、耐酸化性の改善効果は低い。本発明者の検討によれば、金属薄膜中のＮｉの添加量よりＷの添加量が多い場合は、耐酸化性の向上効果を得にくくなることを確認した。このため、本発明の金属薄膜は、原子比でＮｉ／Ｗが１以上となるように、それぞれ添加することが好ましく、これにより金属薄膜の耐湿性と耐酸化性を安定的に得ることが可能となる。好ましくは、原子比でＮｉ／Ｗは３以下である。
【００２０】
本発明の金属薄膜の膜厚は、２０〜１００ｎｍにすることが好ましい。金属薄膜の膜厚が２０ｎｍ未満では、Ｍｏ合金膜の連続性が低くなってしまい、耐湿性と耐酸化性を十分に得ることができない場合がある。一方、膜厚が１００ｎｍを越えると、金属薄膜の電気抵抗値が高いために、主導電膜のＡｌ膜やＣｕ膜と積層した際に、積層配線膜として低い電気抵抗値を得にくくなる。
また、本発明の金属薄膜の膜厚は、３０ｎｍ以上がより好ましい。これにより、３５０℃以上の高温で加熱しても、主導電膜のＣｕの酸化に伴う電気抵抗値の上昇を抑制することができる。また、本発明の金属薄膜の膜厚は、７０ｎｍ以下がさらに好ましい。これにより、３５０℃以上の高温で加熱しても、主導電膜のＣｕへの原子拡散による電気抵抗値の増加を抑制することができる。
【００２１】
本発明の金属薄膜を形成するには、スパッタリングターゲットを用いたスパッタリング法が最適である。金属薄膜の組成と同一組成のＭｏ合金スパッタリングターゲットを使用して成膜する方法や、例えば、Ｍｏ−Ｎｉ合金スパッタリングターゲットとＭｏ−Ｗ合金またはＮｉ−Ｗ合金のスパッタリングターゲットを使用してコスパッタリングによって成膜する方法等が適用できる。スパッタリングの条件設定の簡易さや、所望組成の金属薄膜を得やすいという点からは、金属薄膜の組成と同一組成のＭｏ合金スパッタリングターゲットを使用してスパッタリング成膜することが最も好ましい。
本発明の金属薄膜形成用Ｍｏ合金スパッタリングターゲット材は、原子比における組成式がＭｏ１００−ｘ−ｙ−Ｎｉｘ−Ｗｙ、１０≦ｘ≦５０、１０≦ｙ≦４０、ｘ＋ｙ≦６５で表され、残部が不可避的不純物からなる。また、Ｎｉを２０〜３５原子％、Ｗを１０〜３０原子％含有させることが好ましい。
【００２２】
本発明の金属薄膜形成用Ｍｏ合金スパッタリングターゲット材の製造方法としては、例えば粉末焼結法が適用可能である。粉末焼結法では、例えば溶解可能な組成をガスアトマイズ法で合金粉末を製造して原料粉末とすることや、複数の合金粉末や純金属粉末を本発明の最終組成となるように混合した混合粉末を原料粉末とすることが可能である。原料粉末の焼結方法としては、熱間静水圧プレス、ホットプレス、放電プラズマ焼結、押し出しプレス焼結等の加圧焼結を用いることが可能である。
【００２３】
本発明の金属薄膜を形成するＭｏ合金において、耐酸化性、耐湿性を確保するために必須元素であるＮｉ、Ｗ以外の残部を占めるＭｏ以外の不可避的不純物の含有量は少ないことが好ましい。本発明の作用を損なわない範囲で、ガス成分である酸素、窒素や炭素、遷移金属であるＦｅ、Ｃｕ、半金属のＡｌ、Ｓｉ等の不可避的不純物を含んでもよい。例えば、ガス成分の酸素、窒素は各々１０００質量ｐｐｍ以下、炭素は２００質量ｐｐｍ以下、Ｆｅ、Ｃｕは２００質量ｐｐｍ以下、Ａｌ、Ｓｉは１００質量ｐｐｍ以下であり、ガス成分を除いた純度として９９．９質量％以上であることが好ましい。
【実施例１】
【００２４】
先ず、電子部品用金属薄膜を形成するための各スパッタリングターゲット材を作製した。平均粒径が６μｍのＭｏ粉末と平均粒径１００μｍのＮｉ粉末と平均粒径８μｍのＷ粉末を準備した。次に、Ｍｏ−３０原子％Ｎｉ合金、Ｍｏ−３５原子％Ｗ合金となるようにそれぞれ上記の粉末を混合し、軟鋼製の缶に充填した後、加熱しながら真空排気して缶内のガス分を除いた後に封止した。次に、封止した缶を熱間静水圧プレス装置に入れて、１０００℃、１２０ＭＰａ、５時間の条件で焼結させた後に、機械加工により、直径１００ｍｍ、厚さ５ｍｍの各スパッタリングターゲット材を作製した。
また、Ｍｏ−１０原子％Ｎｂ合金、Ｍｏ−１５原子％Ｎｉ合金、Ｍｏ−１５原子％Ｗからなるスパッタリングターゲット材も同様に作製した。
また、Ｎｉ−２０原子％Ｗ合金のスパッタリングターゲット材は、電解Ｎｉと塊状のＷ原料を所定量に秤量した後、真空誘導加熱炉にて溶解してインゴットを作製し、機械加工を施して作製した。
また、純Ｗのスパッタリングターゲット材は、株式会社高純度化学研究所製のものを用いた。
【００２５】
上記で得た各スパッタリングターゲット材を銅製のバッキングプレートにろう付けしてスパッタリング装置に取り付けた。スパッタリング装置は、キヤノンアネルバ株式会社製のＳＰＦ−４４０Ｈを用いた。
２５ｍｍ×５０ｍｍのガラス基板上に、表１に示す各組成の金属薄膜を２００ｎｍ形成し、試料を得た。尚、Ｍｏ−Ｎｉ−Ｗ合金からなる金属薄膜の形成は、上記で作製したスパッタリングターゲット材を同時にスパッタするコスパッタ法により形成した。スパッタ条件はＡｒ雰囲気で圧力０．３Ｐａとし、各々のスパッタリングターゲット材に加える電力を変化させて成膜した。得られた金属薄膜の組成分析は、株式会社島津製作所製のＩＣＰ（誘導結合プラズマ発光分析装置）ＩＣＰＶ−１０１７で分析した。
【００２６】
耐酸化性の評価は、上記で得た各試料を大気中にて２５０℃、３００℃、３５０℃で１時間加熱した後の反射率の変化を測定した。また、参考として、上記で得た各試料を８５℃×８５％の高温高湿雰囲気に１００時間、２００時間、３００時間放置した後の反射率の変化も測定した。反射率の測定は、コニカミノルタ株式会社製の分光測色計ＣＭ−２５００ｄを用いて可視光域の反射特性を測定した。
エッチング性の評価は、上記で得た各試料を関東化学株式会社製のＡｌ用エッチャントに１０分間浸漬して、基板上に金属薄膜の残りがあるかを評価した。エッチング可能であった試料および残渣はあったがエッチングされた試料を○、エッチングされず残った試料を×とし、その状況を表記した。その結果を表１に示す。
【００２７】
【表１】
2014199920.tif 000003
【００２８】
表１に示すように、純Ｍｏや比較例となる本発明とは別のＭｏ合金からなる金属薄膜を大気中で加熱したり、高温高湿雰囲気に放置したりすると、反射率が低下する傾向にあり、添加元素により反射率の低下に大きな差があることを確認した。
Ｍｏ−１０原子％Ｎｂ合金からなる金属薄膜の反射率は、大気中で加熱すると３００℃で大きく低下し、３５０℃では金属薄膜が酸化物となって透過した。また、Ｍｏ−１５原子％ＷおよびＭｏ−３５原子％Ｗ合金からなる金属薄膜の反射率は、３５０℃で急激に低下してしまい、耐酸化性が低いことを確認した。また、Ｍｏ−１５原子％Ｎｉ合金からなる金属薄膜は、高温高湿雰囲気に放置した際の反射率が１００時間放置すると大きく低下し、耐酸化性が低いことを確認した。
また、比較例となるＭｏ−２０原子％Ｎｉ−４５原子％Ｗからなる金属薄膜は、耐酸化性は改善しているが、エッチングすることができなかった。
これらに対して、本発明のＭｏに特定範囲のＮｉとＷを加えたＭｏ合金からなる金属薄膜は、大気中の加熱、高温高湿雰囲気に放置しても反射率の低下は少なく、耐酸化性および耐酸化性に優れ、Ａｌ用エッチャントでのエッチングも可能であることが確認できた。
このため、本発明の金属薄膜は、Ａｌを主導電膜とする積層膜の金属薄膜に適用することも可能である。
【実施例２】
【００２９】
図１に示す積層配線膜の構成を想定し、２５ｍｍ×５０ｍｍのガラス基板上に表２に示す組成の下地膜を形成し、その上面に主導電膜であるＣｕ膜、さらにその上面に表２に示す組成のキャップ膜を、それぞれ表２に示す膜厚構成で、実施例１と同じスパッタリング装置を用いて形成し、積層配線膜の試料を得た。尚、Ｃｕのスパッタリングターゲット材は日立電線株式会社の無酸素銅の板材を機械加工して作製した。
【００３０】
耐酸化性の評価は、実施例１と同じ条件で測定した。また、耐湿性の評価は、上記で得た各試料を８５℃×８５％の高温高湿雰囲気に１００時間、２００時間放置した後の電気抵抗値の変化を測定した。電気抵抗値の測定は、株式会社ダイヤインスツルメント製の４端子薄膜抵抗率測定器ＭＣＰ−Ｔ４００を用いて測定した。
エッチング性の評価は、上記で得た各試料を関東化学株式会社製のＣｕ用エッチャントＣｕ０２に１０分間浸漬して、基板上に金属薄膜の残りがあるかを評価した。エッチング可能であった試料および残渣はあったがエッチングされた試料を○、エッチングされず残った試料を×とし、その状況を表記した。その結果を表２に示す。
【００３１】
【表２】
2014199920.tif 000004
【００３２】
表２に示すように、主導電膜のＣｕ膜単体では、大気中で２５０℃以上加熱すると、酸化してしまい、反射率は大きく低下し、電気抵抗値の測定ができなかった。また、比較例となる本発明とは別のＭｏ合金とＣｕの積層配線膜の反射率は、大気中で加熱すると、低下する傾向にあった。特に、純ＭｏやＭｏ−１０原子％ＮｂおよびＭｏ−３５原子％Ｗの金属薄膜を用いた積層配線膜の反射率は、大気中で３００℃加熱すると、大きく低下し、耐酸化性が低いことを確認した。また、Ｍｏ、Ｍｏ−１０原子％Ｎｂからなる金属薄膜を用いた積層配線膜の電気抵抗値は、３００℃以上の加熱で大きく増加した。これは、酸素が金属薄膜を透過してしまい、主導電膜のＣｕ膜が酸化していると考えられる。
また、表２に示すように、比較例となるＭｏ−１５原子％Ｎｉからなる金属薄膜を用いた積層配線膜は、高温高湿雰囲気に放置すると、純Ｍｏ同様に１００時間で反射率が大きく低下し、電気抵抗値も増加し、耐湿性および耐酸化性が低いことを確認した。
また、比較例となるＷの添加量が４０原子％を越える金属薄膜を用いた積層配線膜は、エッチングできなくなることが確認された。
【００３３】
これらに対して、本発明の金属薄膜を用いた積層配線膜は、３５０℃の大気中で加熱したり、高温高湿雰囲気に長時間放置したりしても、反射率の低下、電気抵抗値の増加も少なく、耐湿性、耐酸化性ともに大きく改善することを確認した。これにより、本発明の金属薄膜は、主導電膜の下地膜やキャップ膜として有用であることが確認できた。
【実施例３】
【００３４】
実施例２と同様に、２５ｍｍ×５０ｍｍのガラス基板上に、表３に示す組成の下地膜を形成し、その上面に主導電膜であるＡｌ膜、さらにその上面にキャップ膜を、それぞれ表３に示す膜厚構成で、実施例１と同じスパッタリング装置を用いて形成し、積層配線膜の試料を得た。尚、Ａｌのスパッタリングターゲット材は、住友化学株式会社より購入した板材を機械加工して作製した。
【００３５】
耐酸化性の評価は、実施例１と同じ条件で測定した。また、耐湿性の評価は、上記で得た各試料を８５℃×８５％の高温高湿雰囲気に１００時間、２００時間、３００時間放置した後の電気抵抗値の変化を測定した。電気抵抗値の測定は、株式会社ダイヤインスツルメント製の４端子薄膜抵抗率測定器ＭＣＰ−Ｔ４００を用いて測定した。
エッチング性の評価は、上記で得た各試料を関東化学株式会社製のＡｌ用エッチャントに１０分間浸漬して、基板上に金属薄膜の残りがあるかを評価した。エッチング可能であった試料および残渣はあったがエッチングされた試料を○、エッチングされず残った試料を×とし、その状況を表記した。その結果を表３に示す。
【００３６】
【表３】
2014199920.tif 000005
【００３７】
表３に示すように、主導電膜のＡｌ膜単体は、耐酸化性、耐湿性が高く反射率、抵抗値の変化は少ないが、上述したように半導体膜であるＳｉとの熱拡散やＩＴＯ膜とのコンタクト性に課題があるため、Ｍｏとの積層膜とする必要がある。表３に示す比較例となる純ＭｏやＭｏ−１０原子％ＮｂおよびＭｏ−３５原子％Ｗの金属薄膜を用いた積層配線膜の反射率は、大気中で加熱すると大きく低下し、耐酸化性が低いことを確認した。
また、Ｍｏ、Ｍｏ−３５原子％Ｗ、Ｍｏ−１５原子％Ｎｉの金属薄膜を用いた積層配線膜は高温高湿雰囲気に放置すると、純Ｍｏ同様に１００時間で反射率が大きく低下し、電気抵抗値も増加し、耐湿性が低いことを確認した。また、ＭｏにＮｉが６０原子％含有した合金膜と積層すると３５０℃で加熱すると反射率の増加は少ないが、電気抵抗値が大きく増加することも確認した。
【００３８】
これに対して、本発明の金属薄膜を用いた積層配線膜は、３５０℃の大気中で加熱したり、高温高湿雰囲気に長時間放置したりしても、反射率の低下も少なく、耐湿性および耐酸化性が大きく改善されることを確認した。また、本発明の金属薄膜は、主導電膜の下地膜やキャップ膜として有用であることが確認できた。そして、本発明の金属薄膜は、電気抵抗値の増加をより抑制するには、Ｎｉの含有量を２５原子％以下にすることが望ましいことがわかる。
【符号の説明】
【００３９】
１  基板
２  金属薄膜（下地膜）
３  主導電膜
４  金属薄膜（キャップ膜）
【図１】
2014199920.tif 000006