(57)【要約】【課題】  平面表示装置用の配線層として有効な、ウェットエッチング性と耐熱性とを確保しつつ、耐湿性をも改善できる薄膜配線層を提供する。【解決手段】  基板上に形成される薄膜配線層であって、（Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ）から選択される１種または２種以上の添加元素を１〜１０原子％含有し、残部が実質的にＮｉからなる合金層である配線層である。好ましくは、被覆層を少なくともＮｂを１〜７原子％含有し、かつＭｏおよび／またはＷをＮｂとの合計で３〜１０原子％含有するものとする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成される薄膜配線層であって、該薄膜配線層は（Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ）から選択される１種または２種以上の添加元素を１〜１０原子％含有し、残部が実質的にＮｉからなる合金層であることを特徴とする薄膜配線層。
【請求項２】
添加元素は、（Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ）から選択される１種または２種であることを特徴とする請求項１に記載の薄膜配線層。
【請求項３】
添加元素として、少なくともＮｂを１〜７原子％含有し、かつＭｏおよび／またはＷをＮｂとの合計で３〜１０原子％含有すること特徴とする請求項２に記載の薄膜配線層。
【請求項４】
ガラス基板上に形成する配線層であることを特徴とする請求項１乃至３に記載の薄膜配線層。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上に薄膜を形成して製造される平面表示装置（Ｆｌａｔ  Ｐａｎｅｌ  Ｄｉｓｐｌｅｙ、以下、ＦＰＤという）等に用いられる配線層に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ガラス基板またはＳｉウェハ−上に薄膜を積層して製造されるＦＰＤには液晶ディスプレイ（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）、電子ペーパー等種々の新規製品が活発に研究、開発がされている。
【０００３】
ＦＰＤの導電膜には、透明導電膜である酸化物のＩＴＯ（Indium-Tin-Oxide）や、より高精細な表示の必要な場合にはＩＴＯを表示電極として、より低抵抗であり基板との密着性、耐熱性、優れる高融点金属であるＣｒやＴａおよびその合金膜が用いられている。
この中で、Ｃｒ膜は耐食性、耐熱性に優れ、薬液を用いたウェットエッチングが可能であり、ガラス基板やＳｉウェハ−等の基板に対する密着性が高く、薄膜材料として特に有益な材料である。しかし、近年では、Ｃｒ膜は平面表示素子を製造する際や廃棄、再生する場合に六価Ｃｒを含んだ廃液が発生する等の問題があり、地球規模の環境保全のために、使用を削減する必要がある。
【０００４】
このため、Ｃｒに変わる信頼性の高い材料の開発が望まれている。Ｃｒを代替する材料として抵抗値が同等以下の材料としてＭｏ合金が提案されている。
ＭｏはＣｒと同様に高融点材料であるために耐熱性は高く、平面表示装置用のガラス基板やＳｉウェハ−等との密着性も良好である。そらに、ウェットエッチングが可能という利点も有する。なお、純Ｍｏではなく、Ｍｏ合金が提案されているのは、フッ素系ガス、及び塩素系ガスといったドライエッチングガスに対して、耐性が大きく劣るためであり、具体的な添加元素としては、Ｃｒ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｔａ等が提案されている。（特許文献１、２、３等参照）
【特許文献１】特開２０００−２８４３２６号公報
【特許文献２】特開２００１−２４２４８３号公報
【特許文献３】特開２００１−３５０１５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のＭｏ合金の適用は、Ｍｏによるウェットエッチング性と耐熱性の確保に加えて、ドライエッチングガスへの耐性を改善する元素により、信頼性の高い配線層を得ることができ有効である。
ところで、液晶表示装置等の平面表示装置の製造においては、ウェットエッチング性だけではなく、環境雰囲気、特に湿度に対する耐性も重要な特性となってきている。これは、湿度の影響で膜が変質すること、簡単に言えば酸化により錆びてしまうという現象により、電気的な接点として特性（コンタクト性）の劣化が起こるというものである。
本発明者は、Ｍｏ合金の耐湿性を検討したが、Ｍｏベースであるため、著しい耐湿性の改善には至らなかった。
【０００６】
本発明の目的は、ウェットエッチング性を確保しつつ、耐湿性をも改善できる新規の薄膜配線層を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、検討の結果、Ｍｏをベースとするのではなく、Ｎｉをベースとして、特定の添加元素を使用することで、上記目的を達成することができることを見いだした。
すなわち本発明は、基板上に形成される薄膜配線層であって、（Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ）から選択される１種または２種以上の添加元素を１〜１０原子％含有し、残部が実質的にＮｉからなる合金層である薄膜配線層である。
【０００８】
本発明において、添加元素としてはＮｂが好ましく少なくともＮｂを１〜７原子％含有し、より好ましくは、添加元素としてＮｂを含有し、かつＭｏおよび／またはＷをＮｂとの合計で３〜１０原子％含有させる。
【０００９】
本発明においては、平面表示装置用に一般に用いられるガラス基板上に形成する薄膜配線層として有効であり、より具体的には、液晶ディスプレイ、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）ディスプレイ等の薄膜トランジスタ(TFT)用の配線層として有効である。
【発明の効果】
【００１０】
以上のように本発明の配線層は、ウェットエッチング性を確保しつつ、耐湿性をも改善できるため、特に高速駆動が必要で薄膜の特性の変化を嫌う平面表示装置用のＴＦＴの配線層として極めて有効なものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の重要な特徴は、薄膜配線層に従来適用されていたＣｒあるいはＭｏ合金層に代えてＮｉ合金層を適用したことにある。
以下本発明に適用するＮｉ合金層について説明する。
【００１２】
Ｎｉは、電極電位が高く酸化されにくいためＭｏに比べて著しく優れた対湿性を確保することができる。この点が本発明の最も重要な特徴である。また、Ｎｉは1400℃近辺の融点を持つため、耐熱性を確保することができる。
さらに、ウェットエッチング性においては、Ｎｉは一般的な燐酸・硝酸・酢酸混合水溶液に可溶であるという特徴を持っている。
【００１３】
なお、純Ｎｉは、Ｍｏと同様に一般的なエッチング液に対する溶解速度が速すぎるために、ウェットエッチング時のパターニング性に問題がある。つまり、オーバーエッチングになりやすく、所定のパターン幅を確保しにくいという問題があるのである。本発明では、これらの特性改善のために、Ｎｉに（Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ）から選択される１種または２種以上の添加元素を１〜１０原子％含有させることが必要である。
これらの元素は、エッチング耐性を高める性質があり、純Ｎｉで問題であったウェットエッチング時のオーバーエッチングという現象を緩和することができる。
【００１４】
本発明において、添加元素が１原子％未満では、オーバーエッチングの問題が十分に解消されず、また、１０原子％を超えるとＮｉの抵抗値が上がりすぎて配線層としては使用出来なくなってしまうためである。
なお、Ｎｉは磁性元素であり、マグネトロンスパッタリングを使用する場合は、出来るだけ添加元素の作用により、非磁性とすることがスパッタリング効率の点から好ましく、添加元素量としては、好ましくは３原子％以上、より好ましくは７原子％以上とする。            
【００１５】
なお、添加元素の中でＶ，Ｎｂ，Ｔａは、Ｍｏ、Ｗの５Ａ族元素に比べて添加による抵抗率の上昇が少なく、Ｔｉ等の５Ａ族よりも、Ｎｉに対する固溶域が広く、耐湿性をもより高めることができるためである。また、これらの元素は、薄膜組織を微細にする効果さらに、Ｖ，Ｎｂ，Ｔａの中では、Ｎｂ,Ｔａが望ましく、コストの面からはＮｂが好ましい。
また、Ｍｏ、Ｗは、上述した添加元素のうち最も固溶域が広く、薄膜組織を微細にする効果が最も高い。そのため、添加元素として、少なくともＮｂを１〜７原子％含有し、かつＭｏおよび／またはＷをＮｂとの合計で３〜１０原子％含有することで、Ｎｂのエッチング性を高める効果と、Ｍｏおよび／またはＷによる膜微細化によるパターン精度向上効果を両立できる。
【００１６】
本発明の薄膜配線層を形成する基板は、特に限定されるものではなく、シリコン基板、ガラス基板、表面を酸化膜で絶縁処理した金属基板、樹脂基板等に適用できる。特に透明なガラス基板上に形成する配線層とする場合、ウェットエッチング時を行う場合の基板と膜のエッチング選択性やエッチング終点の判別のし易やすさから特に好適である。本発明の薄膜配線層は、実質同一の組成を有するターゲットを用いたスパッタリング法により成形することができる。
本発明における配線層としての典型的な形態は、図１に示すように基板１上にＮｉ合金膜を薄膜配線層として形成したものである。本発明のＮｉ合金膜はＣｒやＭｏ同様に平面表示装置において欠かすことの出来ない透明電極膜であるＩＴＯとの電気的コンタクトを得ることが可能であり、安定した薄膜配線層を得ることが可能である。
【実施例１】
【００１７】
高純度電解Ｎｉに、高純度金属原料のＮｂ、Ｗを所定の重量加えて、真空誘導溶解炉にて溶解して、厚み５０ｍｍ、幅２００ｍｍ、高さ３００ｍｍの金属製鋳型に鋳造して表１に示す組成のインゴットを作製した。その後１１５０℃で固溶体化処理を行った後、塑性加工により板状にし、さらに機械加工を施して所定のサイズとして、種々組成のタ−ゲット材を作製した。得られたタ−ゲット材をマグネトロンスパッタ装置に取り付けて、アルゴン圧力０．５Ｐａ、投入電力は５００Ｗで、０．７ｍｍ（ｔ）×１００ｍｍ×１００ｍｍのコーニング社製１７３７ガラス基板上に膜厚１００ｎｍのＮｉ合金膜を形成し、図１に示す基板１と薄膜配線層２の構成を有するサンプルを作製した。
また、比較例として同様にして、Ｍｏ−８原子％Ｎｂ、Ｍｏ−１０原子％Ｗのタ−ゲット材を作製して、同様のサンプルを得た。
【００１８】
本発明の基本的な耐湿性試験は、温度８５℃、相対湿度８５％の環境下に２４０時間放置する試験により行なった。結果を表１に示す。
その結果Ｍｏ系の比較例は、いずれも紫色の明確な変色が確認されたが、Ｎｉ系合金は変色もなく、耐湿性にすぐれることを確認した。
【００１９】
【表１】
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【実施例２】
【００２０】
実施例１と同様にして、表２に示す合金組成のサンプルを得た。なお、評価はマグネトロンスパッタ装置を使用したため、タ−ゲット材としての磁性が消える７原子％以上がタ−ゲット材の使用効率が良好なものとなることを確認している。
また、表２に示すサンプルにおいては、表１と同様の耐湿性試験を行ったが、純Ｎｉを含むすべてのサンプルにおいて、変色等は認められず、良好な耐湿性を有することが確認された。
【００２１】
以下、抵抗特性、耐熱性を測定した結果を示す。
ここで、比抵抗値は、形成したＮｉ合金膜の膜特性としては導電性に関与する比抵抗値（μΩｃｍ）を、４端子薄膜抵抗率計（三菱油化製、ＭＣＰ−Ｔ４００）を用いて測定した。
耐熱性試験としては、各試料をクリーンオーブン中で温度３００℃、１時間の大気加熱を行った。また、エッチング性評価としては、リン酸、硝酸、酢酸水溶液にてエッチングを行い残査の有無を確認した。
【００２２】
【表２】
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【００２３】
表２に示すように、純Ｎｉでは比抵抗は低いが、耐熱性試験後膜表面に白点が生ずる。本発明のＮｉ合金膜では添加量が増加すると比抵抗値は増加するが、膜表面の白点等の発生が抑制されることがわかる。しかし、各添加元素量が１０原子％よる多くなると比抵抗値は８０μΩｃｍを超えるため配線膜としては望ましくはない。なお、白点とは部分的な膜の粒成長や酸化等により膜表面の盛り上がった部分であり、白点が生じるとＦＰＤの次工程での電気的な短絡や断線、あるいは表示装置としたときの視覚的な欠陥につながるため、発生しないことが望ましいものである。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明によれば、薄膜配線層として高い信頼性が確保できるため、各種ＦＰＤ、特には車載等のモバイル機器に適用する配線として広く使用されることが期待される。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明における配線層としての典型的な形態の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００２６】
１：基板、２：薄膜配線層
【図１】
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