(57)【要約】【課題】３５０℃以上の高温でもヒロックなどの熱欠陥が発生せず、電気抵抗が低い電子デバイスの高密度化に適した電極配線材料、及び、スパッタリングターゲットを提供する。【解決手段】Ｎｄ、Ｓｍ、Ｈｆ、Ｈｏ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｄｙから選ばれる少なくとも１種以上の元素を０．０１〜５原子％含有し、残部がＣｕ及び不可避的不純物であるＣｕ合金とすることにより耐熱性に優れた低抵抗の電極配線材料が得られる。また、該電極配線材料はＮｄ、Ｓｍ、Ｈｆ、Ｈｏ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｄｙから選ばれる少なくとも１種以上の元素を０．０１〜５原子％含有し、残部がＣｕ及び不可避的不純物であるＣｕ合金からなるスパッタリングターゲットを用いて、容易に安定に形成することができる。【選択図】    選択図なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
添加元素として、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｈｆ、Ｈｏ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｄｙから選ばれる少なくとも１種以上の元素を０．０１〜５原子％含有し、残部がＣｕ及び不可避的不純物であるＣｕ合金薄膜からなることを特徴とするＣｕ合金配線。
【請求項２】
添加元素として、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｈｆ、Ｈｏ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｄｙから選ばれる少なくとも１種以上の元素を０．０１〜５原子％含有し、残部がＣｕ及び不可避的不純物であるＣｕ合金薄膜からなることを特徴とする、半導体装置を有するフラットパネルディスプレイ用のＣｕ合金配線。
【請求項３】
Ｃｕ合金薄膜の酸素含有量が１００ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のＣｕ合金配線。
【請求項４】
Ｎｄ、Ｓｍ、Ｈｆ、Ｈｏ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｄｙから選ばれる少なくとも１種以上の元素を０．０１〜５原子％含有し、残部がＣｕ及び不可避的不純物であるＣｕ合金からなることを特徴とするＣｕ合金スパッタリングターゲット。
【請求項５】
Ｎｄ、Ｓｍ、Ｈｆ、Ｈｏ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｄｙから選ばれる少なくとも１種以上の元素を０．０１〜５原子％含有し、残部がＣｕ及び不可避的不純物であるＣｕ合金からなることを特徴とする、半導体装置を有するフラットパネルディスプレイ用のＣｕ合金配線を形成するためのＣｕ合金スパッタリングターゲット。
【請求項６】
酸素の含有量が１００ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載のＣｕ合金スパッタリングターゲット。
【請求項７】
Ｃｕ合金を構成するグレインの大きさが１０００μｍ以下であることを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項に記載のＣｕ合金スパッタリングターゲット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体デバイスやフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）に使用されるＣｕ合金配線、及び、その形成に使用されるＣｕ合金スパッタリングターゲットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
アクティブマトリックスの薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）や半導体デバイスに用いられる配線材料には、従来からＡｌ、Ｃｕなどの純金属や、Ａｌ−Ｃｕ、Ａｌ−Ｃｕ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｎｄなどの合金材料が用いられている。しかし、最近では薄型テレビとして需要の高いＴＦＴ液晶ディスプレイ（ＴＦＴ−ＬＣＤ）の大型化・高精細化による配線幅の減少や配線長の増大などによる信号遅延や、高温多層膜工程による配線材料の熱欠陥（ヒロックやボイドなど）などが大きな問題となってきている。そのため電極配線材料として低抵抗率で高熱安定性の配線材料の開発が強く要求されてきた。
【０００３】
近年、半導体分野において、集積度が進み、これに伴い電極・配線の微細化が急速に進んでいる。このため、電流密度が加速度的に増大し現在では、〜１×１０６Ａ／ｃｍ２のオーダーに達しようとしており、エレクトロマイグレーション耐性の向上が最大の課題となっている。
【０００４】
これらの問題を解決するために、古くはＶＬＳＩ半導体分野ではＡｌ−Ｃｕ（例えば、非特許文献１参照）、Ａｌ−Ｃｕ−Ｓｉ（例えば、非特許文献２参照）が使用されていた。希土類元素や第４族元素等を添加した銅合金薄膜（例えば、特許文献２〜４参照）の使用も提案されているが、最近ではＣｕ膜（例えば、非特許文献３参照）が用いられている。また、液晶の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）ではＡｌ−Ｔａ（例えば、非特許文献４参照）、Ａｌ−Ｚｒ（例えば、非特許文献５参照）、Ａｌ−Ｎｄ（例えば、特許文献１参照）などの合金が提案されている。しかし、更なるディスプレイの大型化・高精細化に対してより低抵抗率を有する耐熱性に優れた材料が求められている。
【０００５】
特に、液晶テレビを中心とするＦＰＤ分野では、ディスプレイの大型化が進む事もあり、配線の微細化は半導体分野ほどではなく、電流密度も１×１０３Ａ／ｃｍ２程度であるため、エレクトロマイグレーションの防止が主要な課題である半導体分野とは異なり、プロセス中の加熱過程に対するより一層の耐熱性が求められている。
【０００６】
【非特許文献１】Ｆ．ｄ’Ｈｕｅｒｌｅ：Ｍｅｔａｌｌ．Ｔｒａｎｓ．，ｖｏｌ．２，ｐ．６８３
【非特許文献２】Ｓ．Ｖａｉｄｙａ，Ｄ．Ｂ．Ｆｒａｓｅｒ  ａｎｄ  Ａ．Ｋ．Ｓｉｎｈａ，Ｐｒｏｃ．１８ｔｈ  ＩＲＰＳ，ＩＥＥＥ，１９８０，ｐ．１６５
【非特許文献３】Ｃ．−Ｋ．Ｈｕ，Ｓ．Ｃｈａｎｇ，Ｍ．Ｂ．Ｓｍａｌｌ  ａｎｄ  Ｊ．Ｅ．Ｌｅｗｉｓ，Ｐｒｏｃ．３ｔｈ  ＶＬＳＩ  Ｍｕｌｔｉｌｅｖｅｌ  Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ．  Ｃｏｎｆ．，ＩＥＥＥ，１９８６，ｐ．１８１
【非特許文献４】日本金属学会会報、３２巻、第４号（１９９３）ｐ．２３２
【非特許文献５】ＳＩＤ，９４Ｄｉｇｅｓｔ（１９９４）ｐ．１４２
【特許文献１】特開平７−４５５５５号公報
【特許文献２】特開平１−２８９１４０号公報
【特許文献３】特許第３５８８０１１号公報
【特許文献４】特表２００３−５２９２０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
これら従来技術の問題点を解決するために、本発明は、３５０℃以上の高温でもヒロックなどの熱欠陥が少なく、電気抵抗が低く、大型・高精細のディスプレイに適した電極配線材料、及び、これを形成するためのスパッタリングターゲットを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、希土類元素や第４族元素等を添加したＣｕ合金薄膜の中でも、特に、ＣｕにＮｄ、Ｓｍ、Ｈｆ、Ｈｏ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｄｙから選ばれる少なくとも１種以上を添加したＣｕ合金薄膜を用いることにより、低抵抗率を保ちながら、アクティブマトリックス型フラットパネルディスプレイ装置等の半導体装置の電極及び配線に要求される高耐熱性を実現できる事を見出し本発明を完成するに至った。
【０００９】
すなわち、本発明は、添加元素として、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｈｆ、Ｈｏ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｄｙから選ばれる少なくとも１種以上の元素を０．０１〜５原子％含有し、残部がＣｕ及び不可避的不純物であるＣｕ合金薄膜からなることを特徴とするＣｕ合金配線に関し、半導体装置のＣｕ合金配線、特に、半導体装置を有するフラットパネルディスプレイ用、中でもアクティブマトリックス型液晶ディスプレイ用のＣｕ合金配線に関する。なお、該Ｃｕ合金薄膜の酸素含有量は１００ｐｐｍ以下であることが望ましい。
【００１０】
また、本発明は、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｈｆ、Ｈｏ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｄｙから選ばれる少なくとも１種以上の元素を０．０１〜５原子％含有し、残部がＣｕ及び不可避的不純物であるＣｕ合金からなることを特徴とするＣｕ合金スパッタリングターゲットに関し、半導体装置のＣｕ合金配線、特に、半導体装置を有するフラットパネルディスプレイ用、中でもアクティブマトリックス型液晶ディスプレイ用のＣｕ合金配線、すなわち、これらの半導体装置やフラットパネルディスプレイ等の製造時の加熱に起因するヒロック耐性に優れたＣｕ合金配線を形成するためのＣｕ合金スパッタリングターゲットに関する。
【００１１】
上記発明において、ターゲットを構成するＣｕ合金中の酸素含有量は１００ｐｐｍ以下であることが望ましい。また、ターゲットを構成するＣｕ合金のグレインの大きさを１０００μｍ以下とする事が望ましい。
【００１２】
なお、本発明における半導体装置とは、トランジスタやダイオード等の半導体素子や、ＶＬＳＩやＩＣ等の半導体素子を含むデバイスである。また、フラットパネルディスプレイとしては、液晶ディスプレイ、ＥＬディスプレイ、プラズマディスプレイ等が例示される。さらに、本発明における半導体装置のＣｕ合金配線、フラットパネルディスプレイ用のＣｕ合金配線は、電極間等を結ぶ狭義の配線のみでなく、Ｃｕ合金からなる電極をも含むものであり、例えば、ＶＬＳＩやＩＣ等の半導体装置を構成する各種の素子や、フラットパネルディスプレイ装置の薄膜トランジスタ等に形成されたＣｕ合金薄膜からなる電極、及び、それらの電極間を結ぶＣｕ合金薄膜からなる配線を意味する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のＣｕ合金配線によれば、ヒロックなどの熱欠陥が高温度でも発生せず、熱安定性に優れており、しかも比抵抗が低いため、信頼性が高く、かつ、信号遅延の少ない薄膜トランジスタ等の半導体装置を得ることが可能となる。それにより、特に、液晶ディスプレイをはじめとする大型・高精細のフラットパネルディスプレイの製造が可能となる。また、本発明のスパッタリングターゲットによれば、このような優れた特性を有するＣｕ合金配線を容易に、安定して形成することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下において、本発明のＣｕ合金配線について詳細に説明する。なお、薄膜トランジスタ等の半導体装置を構成する各種の素子に形成された電極、及び、それらの電極間を結ぶ配線は、耐熱性や電気抵抗等の要求される特性が類似しており、同一の材料により形成することができることから、本発明においては、前述のように、Ｃｕ合金薄膜からなるこれらの電極及び配線を総称してＣｕ合金配線と称する。
【００１５】
本発明のＣｕ合金配線は、Ｃｕを主成分とし、添加元素として、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｈｆ、Ｈｏ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｄｙから選ばれる１種以上の元素を加えたＣｕ合金薄膜からなるものであり、添加元素の含有量を０．０１〜５原子％とし、残部がＣｕ及び不可避的不純物であるＣｕ合金薄膜からなる。特に、本発明のＣｕ合金薄膜は、薄膜の表面側と内部で添加元素の含有量に差を有し、薄膜内部よりも表面側の添加元素の含有量を多くした薄膜であることが好ましい。なお、このときの添加元素の含有量は、Ｃｕ合金薄膜全体としての含有量が０．０１〜５原子％であることが好ましい。ここで、Ｃｕ合金薄膜の表面とは、Ｃｕと添加元素とからなる該Ｃｕ合金薄膜と下層（基板を含む）との界面や、該Ｃｕ合金薄膜上に積層された薄膜との界面を意味する。Ｃｕ合金薄膜の表面付近の添加元素の含有量を増加させる事により、ヒロックの発生がより効果的に抑制されると考えられる。
【００１６】
このような薄膜内部よりも表面側の添加元素の含有量を多くした薄膜は、Ｃｕターゲットと添加元素のターゲットを使用した同時スパッタの方法で、相互の放電電力を時間とともに変化させることにより形成することが可能である。また、例えば、合金ターゲットを用いたスパッタリング等により、ほぼ均一な濃度で添加元素を含むＣｕ合金薄膜を形成した後、得られたＣｕ合金薄膜に加熱処理を施し、表面付近の添加元素濃度を増加させることによっても形成することができる。
【００１７】
なお、本発明のＣｕ合金薄膜の厚さは、薄膜トランジスタ等の半導体装置の電極膜や配線膜として通常用いられる厚さで良く、例えば２０〜１０００ｎｍ、より好ましくは５０〜５００ｎｍである。
【００１８】
添加元素の含有量が０．０１原子％未満ではヒロック抑制の効果が小さく、また、５原子％超では薄膜の抵抗率が大きくなり低抵抗配線材料としてふさわしくない。添加元素の含有量としては、好ましくは、０．０３〜３原子％、より好ましくは、０．０５〜２原子％である。
【００１９】
本薄膜の酸素含有量は１００ｐｐｍ以下であることが低抵抗率化の観点から望ましい。また、炭素、酸素、窒素、水素、硫黄を除いた不純物の総量を１００ｐｐｍ以下とする事も低抵抗率の観点から望ましい。
【００２０】
Ａｌ合金薄膜では、添加元素が薄膜中の粒界に偏析する事によりＡｌの塑性流動が抑えられ、この結果、薄膜表面のヒロック形成が抑制されると考えられている（Ｔｈｉｎ  Ｓｏｌｉｄ  Ｆｉｌｍｓ，１９９６，ｐ．２８９，Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ａ１５，１９９７，ｐ．２３３９）。
【００２１】
Ｃｕ薄膜のヒロックの発生は以下のメカニズムによると考えられる。すなわち、成膜後の加熱処理の際に基板と薄膜の熱膨張率の差によって薄膜に圧縮応力が発生するが、薄膜のグレイン中、グレイン表面、あるいは、薄膜表面に沿ってＣｕ原子が拡散して表面にヒロックを形成する事によりこの応力を緩和する。
【００２２】
本発明では、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｈｆ、Ｈｏ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｄｙから選ばれる１種以上の元素の添加により、特に、表面付近の添加元素濃度を増加させることにより、Ｃｕ原子の拡散が起こりにくくなり、ヒロックの発生が効果的に抑制されるものと考えられる。また、酸素含有量が少ないほど、薄膜の結晶性が良くなると考えられ、この事も、ヒロック抑制に寄与しているものと考えられる。
【００２３】
本発明のスパッタリングターゲットは、粒径が１〜１００μｍ程度の原料粉末を所定の組成比で混合し、ホットプレス法（ＨＰ法）や熱間静水圧法（ＨＩＰ法）などの粉末冶金技術を使用したり、また、所定の組成比で混合した原料粉を溶解して鋳造法を使用してインゴットを作製し、さらにそれを、圧延や押し出し法などにより成形し、さらに、所定の形状に加工して製造する。また必要に応じて、無酸素銅などからなるバッキングプレートにボンディングして使用する。
【００２４】
本発明のスパッタリングターゲットの酸素含有量は１００ｐｐｍ以下であることが異常放電低減の観点からも望ましい。スパッタリングターゲット中の酸素含有量低減の観点では、上記の粉末冶金法よりも溶解鋳造法のほうが好ましい。また、炭素、酸素、窒素、水素、硫黄を除いた不純物の総量を１００ｐｐｍ以下とする事も、異常放電低減の観点から望ましい。
【００２５】
放電安定性などの観点から、本発明のスパッタリングターゲットを構成するＣｕ合金の相対密度は９８％以上、より好ましくは、９９％以上であることが好ましい。
【００２６】
また、Ｃｕ合金を構成するグレインの大きさを１０００μｍ以下とする事が放電安定性の観点から望ましい。このグレインの大きさは５００μｍ以下とすることがさらに好ましい。ここで、グレインとは、同じ結晶方位を有する領域を意味する。本グレインは、例えば、表面を陽極酸化させて、偏光顕微鏡を使用することにより観察可能である。
【００２７】
また、Ｃｕ合金が、Ｃｕ領域と、添加元素含有相及びＣｕ相を含む２相共存領域との２種の領域を有し、かつ、前記Ｃｕ領域が前記２相共存領域によって囲まれている事が望ましく、さらに、２相共存領域によって囲まれるＣｕ領域の最大長が５００μｍ以下である事が放電安定性の観点から望ましい。なお、Ｃｕ領域とは、添加元素が殆ど含まれていない領域であり、例えば、その領域の添加元素の濃度が、５００℃における該添加元素のＣｕ中の固溶限度以下である領域である。また、２相共存領域とは、添加元素含有相とＣｕ相との２相が共存しているが、組織構造が微細であるため、図２に示すように１つの領域のように見える領域である。なお、添加元素含有相とは、添加元素の濃度が高く、添加元素を含んでいることが明らかな相であり、例えば、その相の添加元素の濃度が、５００℃における該添加元素のＣｕ中の固溶限度より大きい相である。また、Ｃｕ相とは、前記Ｃｕ領域と同様に、添加元素を殆ど含まない相であり、例えば、その相の該添加元素の濃度が、５００℃における該添加元素のＣｕ中の固溶限度以下である相である。本組織構造は、例えば、ＳＥＭにより観察可能である。
【００２８】
スパッタリング中の異常放電、特性劣化の原因として、下記の原因が考えられる。
（１）スパッタリングターゲットの不均一性
（２）スパッタリングターゲット中の酸化物異物
（３）スパッタリングターゲットの大きな表面粗さ
（１）のスパッタリングターゲットの不均一性が大きい場合、異なる金属相でスパッタリングレートが異なるため、スパッタ初期と後期で平均スパッタレートの変化が大きくなったり、形成される膜の組成変化が大きくなる。また、スパッタリングが進むにつれ表面粗さが大きくなり、鋭角な場所で電界集中により異常放電が起きやすくなるため、スパッタリングターゲットとしては好ましくない。ターゲットを構成するＣｕ合金を、前記Ｃｕ領域が前記２相共存領域によって囲まれた組織構造を有するものとする事により、ターゲットの不均一性による上記問題が良好になる。特に、２相共存領域によって囲まれるＣｕ領域の最大長は５００μｍ以下であることが好ましく、３５０μｍ以下であることがさらに好ましい。
【００２９】
（２）のターゲット中に酸化物異物が存在する場合、ターゲット母材よりも酸化物異物のほうが抵抗率が大きく、スパッタリング中に電荷が蓄積されやすい。電荷蓄積量が多くなると、アーキングなどの異常放電の原因となる事から酸化物異物は少ない方が好ましい。この事から、ターゲット中の酸素含有量は少ないほど好ましく、１００ｐｐｍ以下が特に好ましい。
【００３０】
（３）のスパッタリングターゲットの表面粗さが大きい場合、スパッタリングが進むにつれ、鋭角な場所で電界集中により異常放電が起きやすくなる。ターゲットを構成するＣｕ合金のグレインが大きい場合、スパッタリングが進むにつれ、表面粗さが大きくなりやすくなる事、また、ターゲットの密度が小さいと、ターゲット中の多くの空洞が表面に現れ、鋭角な部分が多くなる事等により異常放電が発生しやすくなる。
【００３１】
このため、スパッタリングターゲットを構成するＣｕ合金のグレインは１０００μｍ以下とする事が好ましく、さらに好ましくは５００μｍ以下である。また、ターゲットの密度は９８％以上が好ましく、さらに好ましくは９９％以上である。
【実施例】
【００３２】
以下に実施例を示して本発明の特徴をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順、製造方法などは本発明の趣旨を逸脱しない限り変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものでない。
【００３３】
（実施例１、比較例１）
Ｃｕ円板状ターゲット（１００ｍｍ径）の上にＴｍチップ（５ｍｍ×５ｍｍ×１ｍｍｔ）を配置した複合ターゲットを使用して、ＤＣマグネトロンスパッタ装置を用いて、ガラス基板（コーニング＃１７３７）上に厚さ２００ｎｍの合金薄膜を作製した。この際、ターゲット上のチップ材料の配置を変化させることによりＴｍ含有量が異なる５種類の薄膜（Ｔｍ含有量：０．１〜４．８ａｔ％）を形成した。さらに、各合金薄膜を窒素雰囲気中で３５０℃、１時間の熱処理を行なった（実施例１−１〜１−５）。
【００３４】
比較のため、Ｔｍチップを配置せずに作成した薄膜（比較例１−１）及びＴｍ含有量０．００８ａｔ％、７．１ａｔ％の薄膜（比較例１−２、比較例１−３）を上記と同様にして作成した。
【００３５】
熱処理前後の抵抗率を通常の四探針法により測定した。また、光学顕微鏡を使用して薄膜表面の写真を撮影し、ヒロック密度を求めた。各サンプルの抵抗率とヒロック密度を表１に示す。薄膜の組成は、ＩＣＰ分析により求めた。
【００３６】
また、実施例１−３（Ｔｍ含有量０．７ａｔ％）の熱処理後のサンプルの薄膜断面のＴＥＭ−ＥＤＳ分析を行なった。Ｔｍ元素濃度の膜厚方向依存性の測定結果を図１に示す。本結果からＴｍ元素が薄膜の表面に分布している事が分かる。
【００３７】
（実施例２）
Ｃｕターゲット上のチップ材料をＴｍからＮｄ、Ｓｍ、Ｈｆ、Ｈｏ、Ｙｂ、Ｄｙに変えて、実施例１と同様な方法で種々のＣｕ合金薄膜をガラス基板上に形成した。さらに、各合金薄膜を窒素雰囲気中で３５０℃、１時間の熱処理を行なった（実施例２−１〜２−６）。
【００３８】
熱処理後の各サンプルの薄膜断面のＴＥＭ−ＥＤＳ分析を行なった結果、添加元素が薄膜の表面に分布している事が確認された。
【００３９】
各合金薄膜の抵抗率とヒロック密度を実施例１と同様な方法で測定した。また、薄膜の組成はＩＣＰ分析により求めた。
【００４０】
各サンプルの抵抗率、ヒロック密度、薄膜組成を表１に示す。
【００４１】
（実施例３）
Ｃｕターゲット上のチップ材料をＴｍとＨｆとして、実施例１と同様な方法でＣｕＴｍＨｆ合金薄膜をガラス基板上に形成した。さらに、本合金薄膜を窒素雰囲気中で３５０℃、１時間の熱処理を行なった（実施例３−１）。
【００４２】
各合金薄膜の抵抗率とヒロック密度を実施例１と同様な方法で測定した。また、薄膜の組成はＩＣＰ分析により求めた。
【００４３】
抵抗率、ヒロック密度、薄膜組成の測定結果を表１に示す。
【００４４】
（比較例２）
Ｃｕターゲット上のチップ材料をＰｔ、Ｃｏ、Ｒｕに変えて、実施例１と同様な方法で種々のＣｕ合金薄膜をガラス基板上に形成した。さらに、各合金薄膜を窒素雰囲気中で３５０℃、１時間の熱処理を行なった（比較例２−１〜２−３）。
【００４５】
各合金薄膜の抵抗率とヒロック密度を実施例１と同様な方法で測定した。また、薄膜の組成はＩＣＰ分析により求めた。
【００４６】
各サンプルの抵抗率、ヒロック密度、薄膜組成を表１に示す。
【００４７】
また、各アニール後のサンプルの薄膜断面のＴＥＭ−ＥＤＳ分析を行なった結果、添加元素は膜厚方向にほぼ一様に分布していた。
【００４８】
【表１】
2007088014.tif 000002
表１から明らかなように、本発明のＣｕ合金薄膜は高温度でもヒロックなどの熱欠陥の発生が無く、しかも添加量５原子％以下で比抵抗が極めて低く優れた電極配線材料の性能を示す。
【００４９】
（実施例４）
原材料をＣｕ９９．５Ｔｍ０．５の組成となるように調合、溶解し、鋳造法にてＣｕＴｍインゴットを作製した。この際、鋳造条件を変化させる事により、組織の異なるインゴットを製造した。この後、加工を施し、１００ｍｍ径×５ｍｍｔのターゲット材を完成させた。この後、バッキングプレートにボンディングを施し、スパッタリングターゲットを作製した（実施例４−１〜４−３）。本ターゲットの酸素含有量は３０ｐｐｍであり、相対密度は、９９．９９％であった。
【００５０】
本ターゲットの表面を研磨し、ＳＥＭ観察を行なった。実施例４−１、４−２は図２に示すように、Ｃｕ領域１と添加元素含有相及びＣｕ相を含む２相共存領域２の２種の領域を有しており、かつ、前記Ｃｕ領域１が前記２相共存領域２によって囲まれていた。２相共存領域２によって囲まれたＣｕ領域１の長径は実施例４−１のターゲットでは約２００μｍ、実施例４−２のターゲットでは約４５０μｍであった。また、実施例４−３のターゲットは、Ｃｕ領域が２相共存領域によって囲まれる構造とはなってなく、大きく相分離した構造となっていた。
【００５１】
また、本ターゲットにより実施例１と同じＤＣマグネトロンスパッタ装置を用いて、厚さ２００ｎｍの合金膜を作製し、得られた合金膜に実施例１と同様の熱処理を施した後、抵抗率とヒロックを評価した。評価結果を表２に示す。
【００５２】
さらに、放電時のアーキングの発生数の測定を行なった。スパッタ条件は下記の通りである。
・スパッタガス：Ａｒ
・ガス圧力：０．５Ｐａ
・電力密度：２２Ｗ／ｃｍ２
アーキングの評価は、スパッタカソードの電力ケーブルにコイルを巻き、アークの際にコイルに誘起される１５ｍＶ以上のパルス数を計測し、単位時間（１秒）あたりのパルス数をアーク密度として測定した。アーク密度の測定結果を表２に示す。
【００５３】
【表２】
2007088014.tif 000003
（実施例５）
粒径５０μｍのＣｕとＴｍをＣｕ９９．５Ｔｍ０．５の組成となるようにボールミルで混合し、以下の条件でホットプレス焼結を行なった。
・焼結温度：７５０℃
・保持時間：２時間
・圧力：２００ｋｇ／ｃｍ２
・昇温速度：１００℃／ｈ
降温は温度制御せず、放冷とした。得られたインゴットを加工し、１００ｍｍ径×５ｍｍｔのターゲット材を完成させた。この後、バッキングプレートにボンディングを施し、スパッタリングターゲットを作製した（実施例５−１）。本ターゲットの酸素含有量は４００ｐｐｍであり、相対密度は９９．８５％であった。
【００５４】
本ターゲットにより実施例１と同じＤＣマグネトロンスパッタ装置を用いて、厚さ３００ｎｍの合金膜を作製し、得られた合金膜に実施例１と同様の熱処理を施した後、比抵抗とヒロックを評価した。また、実施例４と同様な方法でアーク密度評価を行なった。評価結果を表３に示す。
【００５５】
（実施例６）
実施例５と同様な方法でＣｕ−０．５ａｔ％Ｔｍのターゲットを作製した。ただし、本実施例の場合、原料粉末の純度（酸素含有量）、及び、ホットプレスの条件（雰囲気）を変化させる事により種々の酸素含有量のスパッタリングターゲットとした（実施例６−１〜６−３）。
【００５６】
本ターゲットにより実施例１と同じＤＣマグネトロンスパッタ装置を用いて、厚さ３００ｎｍの合金膜を作製し、得られた合金膜に実施例１と同様の熱処理を施した後、比抵抗とヒロックを評価した。また、実施例４と同様な方法でアーク密度評価を行なった。評価結果を表３に示す。
【００５７】
【表３】
2007088014.tif 000004
（実施例７）
実施例４−１と同様な方法でＣｕ−０．５ａｔ％Ｔｍのターゲットを作製した。ただし、本実施例の場合、インゴット製造後に種々の条件で焼鈍しを行ない、グレインの大きさを変化させた（実施例７−１〜７−４）。
【００５８】
本ターゲットにより実施例１と同じＤＣマグネトロンスパッタ装置を用いて、厚さ３００ｎｍの合金膜を作製し、得られた合金膜に実施例１と同様の熱処理を施した後、比抵抗とヒロックを評価した。また、実施例４と同様な方法でアーク密度評価を行なった。評価結果を表４に示す。
【００５９】
【表４】
2007088014.tif 000005
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明のＣｕ合金配線中の添加元素濃度の厚さ方向の変化の１例を示す図である。
【図２】実施例４−１のターゲットの研磨表面のＳＥＭ像の１例を示す図である。
【符号の説明】
【００６１】
１  Ｃｕ領域
２  ２相共存領域
【図１】
2007088014.tif 000006
【図２】
2007088014.tif 000007