JP6149712B2 - Cu配線保護膜、及びCu合金スパッタリングターゲット - Google Patents
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Description
本発明のCu配線保護膜は、Niが15質量%から46質量%、Mgが3質量%から35質量%、Cuが50質量%から65%質量のCu合金であって、ITO膜の仕事関数に対し、0eVから−0.2eVの範囲の仕事関数の値を持つCu合金であり、好ましくは、
Ni−Mg−Cuの平面三角座標において、Niが28質量%、Mgが7質量%、Cuが65質量%からなる点Aと、Niが15質量%、Mgが35質量%、Cuが50質量%からなる点Bと、Niが45質量%、Mgが5質量%、Cuが50質量%からなる点Cとを結んだ三角形の領域内の組成であるCu合金である。上記組成範囲の合金とすることで、ITO膜との仕事関数の差が減少してITO膜との接続がオーミック接続になり、かつ、エッチング性、耐酸化性及び耐食性に優れた配線材料保護膜となるものである。
以上のようなCu合金配線保護膜は、スパッタリングにより製造される。スパッタリングターゲットは、Cu合金配線保護膜と同じ組成で製造される。製造方法は、先ず、CuやNi、Mgの元素を、スパッタリングターゲットにおいて、Niが15質量%から46質量%、Mgが3質量%から35質量%、Cuが50質量%から65%質量のCu合金であって、ITO膜の仕事関数に対し、0eVから−0.2eVの範囲の仕事関数の値を持つCu合金であり、好ましくは、Ni−Mg−Cuの平面三角座標において、Niが28質量%、Mgが7質量%、Cuが65質量%からなる点Aと、Niが15質量%、Mgが35質量%、Cuが50質量%からなる点Bと、Niが45質量%、Mgが5質量%、Cuが50質量%からなる点Cと、を結んだ三角形の領域内の組成となるように配合する。次に、配合した原料を溶解・鋳造法で合金化させる。合金化する際の温度は、1300〜1600℃程度とすることが好ましい。また、使用する坩堝は、特に指定は無いが黒鉛坩堝は好ましくない。黒鉛坩堝を用いた場合には、1300℃位で添加元素であるNiに浸炭するため、得られる鋳塊の品位が低下するおそれがある。溶解・鋳造法により得られる鋳塊品は、均一な組成分布であり、また塑性加工が容易となる。
本発明のCu合金スパッタリングターゲットを用いて形成される配線は以下の方法により作製される。まず、ITO基板上に、配線材であるCuをスパッタリングなどにより成膜する。Cu膜の厚さは任意であるが、通常、50〜500nm程度である。
Niを21質量%、Mgを19質量%、残部がCuとなるように出発原料を秤量し、溶解炉として高周波誘導真空溶解炉(富士電波工業株式会社製)用い、アルミナ坩堝に原料を投入してAr雰囲気で1450℃まで加熱し、鉄製の鋳型に鋳造した。
このCu配線保護膜の仕事関数を光電子分光装置(理研計器社製、型番 AC−2)で測定した。成膜したCu配線保護膜の仕事関数は4.79eVとなりほぼITO膜の4.8eVと同じ値になった。
得られた保護膜の耐食性試験及び耐酸化性試験として、それぞれ塩水浸漬試験と耐熱試験を行った。塩水浸漬試験は、保護膜を5%の食塩水に24時間浸漬し、試験前後の波長650nmにおける表面反射率の変化を分光光度計(日立製作所製、型番 U−4000)で測定した。耐酸化性試験は、Cu配線保護膜を150℃のオーブンに1時間入れ、試験前後の波長650nmにおける表面反射率の変化を同じく分光光度計で測定した。なお、反射変化率とは、試験前−試験後の値を、試験前の値で除した値であり、これを反射率変化(%)として測定し、反射変化率20%以下の場合を○とし、20%超を×として評価した。
得られた保護膜のエッチング性は、エッチング液として42°ボーメの塩化第二鉄水溶液を35℃にして、80秒浸漬することによりエッチングを行い、その後、水洗することによりエッチングを行い、エッチング処理後の残渣有無を顕微鏡で確認することにより確認し、残渣無を○、残渣有を×として評価した。
ITO膜(ジオマテック社製)の上に、上述の条件でCu配線保護膜を作製し、V−I特性を調べた。その結果、ITO膜とCu配線保護膜の間はオーミック接続であることが判明した(表1中○で標記。オーミック接続でない場合は×と標記)。これらの評価結果をまとめて表1に示す。
Ni、Mg、残部Cuの割合を表1のように変更した以外は、実施例1と同様にして、Cu配線保護膜を得て、実施例1と同様の評価を行った結果を表1に示す。なお、Ni70質量%の比較例5では、Cu配線保護膜を作製しようとしたが、スパッタリングターゲットが磁性を持っているためにスパッタリングができず、Cu配線保護膜を得ることができなかった。
Claims (6)
- 15質量%から46質量%のNi、3質量%から35質量%のMg、及び50質量%から65%質量のCuからなるCu合金(但し、不可避的不純物を含む)であって、ITO膜の仕事関数に対し、0eVから−0.2eVの範囲の仕事関数の値を持ち、
前記Cu合金の組成が、Ni−Mg−Cuの平面三角座標において、Niが28質量%、Mgが7質量%、Cuが65質量%からなる点Aと、Niが15質量%、Mgが35質量%、Cuが50質量%からなる点Bと、Niが45質量%、Mgが5質量%、Cuが50質量%からなる点Cとを結んだ三角形の領域内の組成であることを特徴とするCu配線保護膜。 - 150℃で1時間大気加熱処理の前後における、前記Cu配線保護膜表面の650nmにおける反射率変化が、20%以内である請求項1に記載のCu配線保護膜。
- 5%食塩水で24時間塩水処理の前後における、前記Cu配線保護膜表面の650nmにおける反射率変化が、20%以内である請求項1に記載のCu配線保護膜。
- 250℃で1時間大気加熱処理の前後における、前記Cu配線保護膜表面の650nmにおける反射率変化が、20%以内である請求項1から3のいずれかに記載のCu配線保護膜。
- 前記Cu合金の組成が、Ni−Mg−Cuの平面三角座標において、Niが31質量%、Mgが7質量%、Cuが62質量%からなる点A’と、Niが15質量%、Mgが35質量%、Cuが50質量%からなる点Bと、Niが45質量%、Mgが5質量%、Cuが50質量%からなる点Cとを結んだ三角形の領域内の組成である請求項1から4のいずれかに記載のCu配線保護膜。
- 15質量%から46質量%のNi、3質量%から35質量%のMg、及び50質量%から65%質量のCuからなるCu合金(但し、不可避的不純物を含む)であって、ITO膜の仕事関数に対し、0eVから−0.2eVの範囲の仕事関数の値を持ち、
前記Cu合金の組成が、Ni−Mg−Cuの平面三角座標において、Niが28質量%、Mgが7質量%、Cuが65質量%からなる点Aと、Niが15質量%、Mgが35質量%、Cuが50質量%からなる点Bと、Niが45質量%、Mgが5質量%、Cuが50質量%からなる点Cとを結んだ三角形の領域内の組成であることを特徴とするCu合金スパッタリングターゲット。
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