JP2010053445A - フラットパネルディスプレイ用配線膜形成用スパッタリングターゲット - Google Patents
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Abstract
【解決手段】Mg:0.1〜5原子%を含有し、さらにMnおよびAlのうちの1種または2種の合計:0.1〜11原子%を含有し、必要に応じてP:0.001〜0.1原子%を含有し、残部がCuおよび不可避不純物からなる組成を有するフラットパネルディスプレイ用配線膜を形成するためのスパッタリングターゲット、並びにこのターゲットを用いて成膜したMg:0.1〜5原子%を含有し、さらにMnおよびAlのうちの1種または2種の合計:0.1〜11原子%を含有し、必要に応じてP:0.001〜0.1原子%を含有し、残部がCuおよび不可避不純物からなる組成を有する銅合金薄膜からなるフラットパネルディスプレイ用配線。
【選択図】なし
Description
また、添加元素がAl:1原子%以下、Si:0.5原子%以下、Be:2原子%以下、Cr:2原子%以下、Mg:2原子%以下、Sn:0.5原子%以下、Zn:4原子%以下、Ce:2原子%以下をそれぞれ単独で含まれる銅合金配線膜は耐マイグレーション性に優れていることも知られており、これら銅合金配線膜はこれら銅合金配線膜と同じ成分を含むターゲットを使用し、スパッタリングにより形成することも知られている(特許文献2参照)。
前記フラットパネルディスプレイにおける銅合金配線膜は、ガラス基板の上にスパッタリングにより成膜した後、熱処理される。この熱処理が行われると、銅合金配線膜に含まれる添加元素が酸化物となって銅合金配線膜の表面および裏面に移動し、銅合金配線膜の表面および裏面に添加元素の酸化物層が形成され、この添加元素の酸化物層の生成はガラス基板の基本成分であるSiなどが銅合金配線膜に拡散浸透するのを阻止して銅合金配線膜の比抵抗の増加を防止するとともにこの添加元素の酸化物層の生成はガラス基板に対する銅合金配線膜の密着性を向上させている。
(1)Mg:0.1〜5原子%を含有し、さらにMnおよびAlのうちの1種または2種の合計:0.1〜11原子%を含有し、残部がCuおよび不可避不純物からなる組成を有するフラットパネルディスプレイ用配線を形成するためのスパッタリングターゲット、に特徴を有するものである。
(2)Mg:0.1〜5原子%を含有し、さらにMnおよびAlのうちの1種または2種の合計:0.1〜11原子%を含有し、残部がCuおよび不可避不純物からなる組成を有する銅合金薄膜からなるフラットパネルディスプレイ用配線膜、に特徴を有するものである。
(a)ターゲットの成分組成:
ターゲットに含まれるMgを0.1〜5原子%に限定し、さらにMnおよびAlのうちの1種または2種を合計で0.1〜11原子%に限定したのは、Mg:0.1〜5原子%とMnおよびAlのうちの1種または2種を合計で0.1〜11原子%を共存して含有させたターゲットを用いてスパッタリングすると、成膜された銅合金薄膜の場所による比抵抗値のバラツキが少なくなることによるものであり、Mg:0.1原子%未満、MnおよびAlのうちの1種または2種を合計で0.1原子%未満含まれていても所望の効果が得られず、一方、Mg:5原子%越え、MnおよびAlのうちの1種または2種を合計で11原子%を越えて添加したターゲットを使用してスパッタリングすると、所望の特性の更なる向上が認められず、特に成膜される銅合金薄膜の抵抗が上昇するので好ましくないことによるものである。
Mg:
Mgは結晶粒を微細化し、フラットパネルディスプレイにおける配線膜を構成する銅合金薄膜のヒロックおよびボイドなどの熱欠陥の発生を抑制して耐マイグレーション性を向上させ、さらに熱処理に際して銅合金薄膜の表面および裏面にMg酸化物層を形成してガラス基板の主成分であるSiなどが銅合金配線膜に拡散浸透するのを阻止して銅合金配線膜の比抵抗の増加を防止するとともにガラス基板に対する銅合金配線膜の密着性を向上させる作用を有するが、その含有量が0.1原子%未満では所望の効果が得られないので好ましくなく、一方、5原子%を越えて含有しても特性の向上が認められず、さらに比抵抗値は増加して配線膜としては十分な機能を示さなくなるので好ましくない。したがって、銅合金薄膜に含まれるMgを0.1〜5原子%に定めた。
Mn、Al:
これら成分は、Mgと共存して含有させることにより、MgとMnおよび/またはAlとの複酸化物または酸化物固溶体を銅合金薄膜の表面および裏面に形成してガラス基板表面に対する密着性を一層向上させ、さらに銅合金薄膜の表面および裏面に形成する酸化物が化学的安定性の高いMgとMnおよび/またはAlとの複酸化物または酸化物固溶体を含有することから銅合金配線の化学的安定性を向上させるので添加するが、これら成分のうちの1種または2種を合計で0.1原子%未満添加しても密着性向上の効果が得られず、一方、11原子%を越えて添加しても特性の向上が認められず、さらに、配線膜の比抵抗値が上昇するので好ましくないことによるものである。
少量のPは銅合金薄膜に求められる比抵抗、ヒロック、ボイド、密着性などの特性を劣化することなく銅合金の鋳造を容易にするので必要に応じて添加する。しかし、Pを0.001原子%未満添加しても効果はなく、一方、0.1原子%を越えて添加しても鋳造性の向上はない。したがって、P含有量を0.001〜0.1原子%に定めた。
さらに、無酸素銅製バッキングプレートを用意し、この無酸素銅製バッキングプレートに前記本発明ターゲット1〜25、比較ターゲット1〜4および従来ターゲット1を重ね合わせ、温度:200℃でインジウムはんだ付けすることにより本発明ターゲット1〜25、比較ターゲット1〜4および従来ターゲット1を無酸素銅製バッキングプレートに接合してバッキングプレート付きターゲットを作製した。
電源:直流方式、
スパッタパワー:600W、
到達真空度:4×10−5Pa、
雰囲気ガス組成:Ar:90容量%、酸素:10容量%の混合ガス、
ガス圧:0.2Pa、
ガラス基板加熱温度:150℃、
の条件でガラス基板の表面に、半径:100mm、厚さ:300nmを有し、表2〜3に示される成分組成を有するいずれも円形の本発明銅合金配線用薄膜(以下、本発明配線用薄膜という)1〜25および比較銅合金配線用薄膜(以下、比較配線用薄膜という)1〜4および従来銅合金配線用薄膜以下、従来配線用薄膜という1を形成した。得られた本発明配線用薄膜1〜25、比較配線用薄膜1〜4および従来配線用薄膜をそれぞれ加熱炉に装入し、Ar雰囲気中、昇温速度:5℃/min、最高温度:350℃、30分間保持の熱処理を施した。得られたいずれも円形の本発明配線用薄膜1〜25、比較配線用薄膜1〜4および従来配線用薄膜1の中心、中心から50mm離れた点および中心から100mm離れた点の比抵抗を四探針法により測定し、その最大と最小の差を求め、それらの結果を表2〜3に示すことにより配線用薄膜の比抵抗値のバラツキを評価した。
(i)Mgを単独で含む従来ターゲット1を用いてスパッタリングすることにより成膜した従来配線用薄膜1は、中心部の比抵抗と周辺部の比抵抗との差が大きく、さらにガラス基板に対する密着性が劣るが、これに対してMgとMnおよびAlうちの1種または2種を含む本発明配線用薄膜1〜25は、中心部の比抵抗と周辺部の比抵抗値との差が小さいことから比抵抗値のバラツキが少なく、さらにガラス基板に対する密着性が優れること、
(ii)さらに、この発明の条件から外れてMgおよびMnが少なく含む比較ターゲット1を用いてスパッタリングすることにより成膜した比較配線用薄膜1並びにこの発明の条件から外れてMgおよびAlが少なく含む比較ターゲット2を用いてスパッタリングすることにより成膜した比較配線用薄膜2は密着性が低く、さらにヒロックおよびボイドが発生するのでマイグレーションが発生しやすくなるので好ましくなく、一方、MgとMnおよびAlの合計がこの発明の条件から外れて多く含む比較配線用薄膜3〜4は比抵抗値が大きくなり過ぎて配線用薄膜として好ましくないことが分かる。
Claims (4)
- Mg:0.1〜5原子%を含有し、さらにMnおよびAlのうちの1種または2種の合計:0.1〜11原子%を含有し、残部がCuおよび不可避不純物からなる組成を有することを特徴とするフラットパネルディスプレイ用配線膜を形成するためのスパッタリングターゲット。
- Mg:0.1〜5原子%を含有し、さらにMnおよびAlのうちの1種または2種の合計:0.1〜11原子%を含有し、残部がCuおよび不可避不純物からなる組成を有する銅合金薄膜からなることを特徴とするフラットパネルディスプレイ用配線膜。
- Mg:0.1〜5原子%を含有し、さらにMnおよびAlのうちの1種または2種の合計:0.1〜11原子%を含有し、さらにP:0.001〜0.1原子%を含有し、残部がCuおよび不可避不純物からなる組成を有することを特徴とするフラットパネルディスプレイ用配線膜を形成するためのスパッタリングターゲット。
- Mg:0.1〜5原子%を含有し、さらにMnおよびAlのうちの1種または2種の合計:0.1〜11原子%を含有し、さらにP:0.001〜0.1原子%を含有し、残部がCuおよび不可避不純物からなる組成を有する銅合金薄膜からなることを特徴とするフラットパネルディスプレイ用配線膜。
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