JP3634208B2

JP3634208B2 - 液晶ディスプレイ用の電極・配線材及びスパッタリングターゲット

Info

Publication number: JP3634208B2
Application number: JP26770099A
Authority: JP
Inventors: 一朗徳田; 淳一郎萩原; 努筒井
Original assignee: 真空冶金株式会社
Priority date: 1999-09-21
Filing date: 1999-09-21
Publication date: 2005-03-30
Anticipated expiration: 2019-09-21
Also published as: JP2001093862A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶ディスプレイ用の電極・配線材及びその製作に用いるスパッタリングターゲットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶ディスプレイ用の電極や配線等に使用されるＡｌ合金材料としては、耐ヒロック性を有するものとしてＡｌに対し合金成分としてＮｄ、Ｇｄ及びＤｙから選ばれた少なくとも１種を１．０ａｔ％超〜１５ａｔ％含有せしめたＡｌ合金が知られている（特許公報第２７３３００６号参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術によれば、Ａｌに対するＮｄの含有量が多くなる程、耐ヒロック性は向上するとされている。しかしながら、Ｎｄ含有量が多いと、デバイス製作工程の条件にもよるが、成膜された電極膜の比抵抗値が高くなり、また、このＡｌ合金からなる電極膜形成用スパッタリングターゲット及びこのターゲットを用いて成膜された膜の硬度が高くなる傾向にある。Ｎｄ含有量が多く、得られるターゲットの硬度が高くなるにつれて、ターゲット製作途中で内部に欠陥が発生する恐れもある。
【０００４】
本発明は、上記従来技術の問題点を解消するものであり、抵抗値が低い（≦１０μΩ・ｃｍ）と共にヒロックの発生も抑制された、液晶ディスプレイ用の導電部（電極・配線材）を提供すること、及びかかる液晶ディスプレイ用の電極・配線材を製作するために用いる、Ａｌ合金中のＮｄ含有量の少ないスパッタリングターゲットを提供することを課題としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の液晶ディスプレイ用の電極・配線材は、合金成分として０．５〜１．０ａｔ％のＮｄを含有し、且つ、酸素含有量が１００ｐｐｍ以下であり、残部がＡｌ及び不可避的不純物であるＡｌ合金からなるものである。
【０００６】
また、本発明の液晶ディスプレイ用の電極・配線材を製作するために用いるスパッタリングターゲットは、合金成分として０．５〜１．０ａｔ％のＮｄを含有し、且つ、酸素含有量が１００ｐｐｍ以下であり、残部がＡｌ及び不可避的不純物であるＡｌ合金からなるものである。
【０００７】
前記Ｎｄ含有量（組成値）が０．５ａｔ％未満であり、且つ酸素含有量が１００ｐｐｍを超えると、ヒロック発生数が多すぎて実用的ではなく、また、Ｎｄ組成値が１．０ａｔ％を超え、且つ酸素含有量が１００ｐｐｍを超えると、比抵抗値が高いという問題があると共に、製作工程上の欠陥も不可避となる。
【０００８】
前記合金成分として、前記Ｎｄに加えて、高融点金属、例えばＴｉ、Ｚｒ及びＷから選ばれた少なくとも１種を含有していてもよい。これら高融点金属の含有量は、（Ａｌ−Ｎｄ）成分に対して０．１〜１．０ａｔ％である。含有量が０．１ａｔ％未満だと、Ｎｄの助長効果がなく、１．０ａｔ％を超えると、比抵抗の著しい増加を起こす。
【０００９】
本発明のＡｌ−Ｎｄ合金（０．５ａｔ％≦Ｎｄ≦１．０ａｔ％）からなるスパッタリングターゲットによれば、ターゲット中に含まれる酸素量を１００ｐｐｍ以下とすることにより、本ターゲットを使用して電極・配線材を製作する際にスパッタリングにより成膜した薄膜をアニール処理（熱処理）すれば、ヒロックの発生がおさえられる。酸素含有量は少なければ少ないほどよい。スパッタリングターゲット中の酸素含有量を１００ｐｐｍ以下にするには、例えば、水素還元又はＣＯ還元で脱酸素を行って通常の方法でターゲットを製作すればよい。
【００１０】
【実施例】
以下、本発明について実施例及び比較例に基づき説明する。本発明はこれらの例に何ら限定されるものではない。
（実施例１）
酸素含有量１５ｐｐｍでＮｄ組成値１．０ａｔ％のＡｌ合金（Ａｌ−Ｎｄ合金）からなるスパッタリングターゲットを製作した。すなわち、このようなＡｌ合金組成物を不活性ガスに水素を混合した雰囲気中で溶解し、その後圧力を下げてＣＯ還元し、鋳造したインゴットを加工してスパッタリングターゲットを製作した。
【００１１】
かくして得られたスパッタリングターゲットを使用し、ＤＣマグネトロンスパッタ法（スパッタ電力：約９Ｗ／ｃｍ^２、Ａｒ雰囲気中）により平坦度の良いウェハ上に、成膜時ウェハ温度１００℃で約３０００オングストロームの薄膜を形成した。かくして得られたＡｌ−Ｎｄ合金膜に対し真空中、２５０〜４５０℃で、３０分間アニール処理を行い、その後徐冷して、液晶ディスプレイ用の電極・配線材として利用できる薄膜を得た。得られた薄膜の比抵抗値（μΩ・ｃｍ）を室温で測定した。アニール処理温度とＡｌ−Ｎｄ合金膜の比抵抗値との関係を図１に示す。比抵抗値は、四探針法によるシート抵抗値を測定し、その値と膜厚から計算した。
（比較例１）
実施例１記載の方法に従って、酸素含有量約３００ｐｐｍでＮｄ組成値１．０ａｔ％のＡｌ−Ｎｄ合金からなるスパッタリングターゲット及び酸素含有量１５ｐｐｍでＮｄ組成値２．０ａｔ％のＡｌ−Ｎｄ合金からなるスパッタリングターゲットを製作した。このスパッタリングターゲットを使用して、実施例１の場合と同様の条件で成膜し、アニール処理を行い、得られた薄膜の比抵抗値を測定した。アニール処理温度とＡｌ−Ｎｄ合金膜の比抵抗値との関係を図１に示す。図１中、「通常」とは、酸素含有量が約３００ｐｐｍであり、また、「低酸素」とは、酸素含有量が１５ｐｐｍであることを意味する。
【００１２】
図１から明らかなように、酸素含有量１５ｐｐｍのスパッタリングターゲットを使用して成膜したものは、Ｎｄ組成値が１．０ａｔ％及び２．０ａｔ％の場合とも、比抵抗値は３５０℃以上のアニール処理温度で約４μΩ・ｃｍまで下がったが、２．０ａｔ％の場合はアニール処理温度が３５０℃より低いと比抵抗値は１０μΩ・ｃｍ前後とかなり高かった。また、酸素含有量が約３００ｐｐｍ、Ｎｄ組成値１．０ａｔ％であるスパッタリングターゲットを使用して成膜したものは、アニール処理温度にかかわらず、酸素含有量が１５ｐｐｍの場合と比べて比抵抗値は高かった。
（実施例２）
実施例１記載の方法に従って、Ｎｄ組成値１．０ａｔ％、酸素含有量１５、８５、１８０、及び３１５ｐｐｍの場合について、Ａｌ−Ｎｄ合金からなるスパッタリングターゲットを製作した。このスパッタリングターゲットを使用して、実施例１の場合と同様にウエハ上に成膜し、アニール処理を行った。ウエハ表面をＳＥＭ観察し、ヒロックの発生状況を観察した。酸素含有量とヒロック数（ケ／ｍｍ^２）との関係を図２に示す。
【００１３】
図２から明らかなように、酸素含有量が１００ｐｐｍを超えるとヒロック数の発生が多くなることがわかる。
（実施例３）
実施例１記載の方法に従って、Ｎｄ組成値を０．５、１．０、２．０ａｔ％と変え、酸素含有量１５ｐｐｍ及び約３００ｐｐｍの場合について、Ａｌ−Ｎｄ合金からなるスパッタリングターゲットを製作した。このスパッタリングターゲットを使用して、実施例１の場合と同様に成膜し、真空中において４００℃で３０分間アニール処理を行い、得られた薄膜の比抵抗値を測定した。Ｎｄ組成値と比抵抗値との関係を図３に示す。図３中、「通常」とは、酸素含有量が約３００ｐｐｍであり、また、「低酸素」とは、酸素含有量が１５ｐｐｍであることを意味する。
【００１４】
図３から明らかなように、アニール処理を行うことによりＮｄ組成値が変化しても比抵抗値は安定しているが、酸素含有量が１５ｐｐｍであるスパッタリングターゲットを使用して形成した薄膜は約４μΩ・ｃｍ以下の比抵抗値を有し、酸素含有量が高いスパッタリングターゲットの場合よりも低い。
（実施例４）
実施例３記載の方法に従って、但しＮｄ組成値を０．５、０．７５、１．０、２．０ａｔ％と変えて、Ａｌ−Ｎｄ合金からなるスパッタリングターゲットを製作した。このスパッタリングターゲットを使用して、実施例１の場合と同様に、成膜し、アニール処理を行った。ウェハ表面をＳＥＭ観察し、ヒロックの発生状況を観察した。Ｎｄ組成値とヒロック数（ケ／ｍｍ^２）との関係を図４に示す。図４中、「通常」とは、酸素含有量が約３００ｐｐｍであり、また、「低酸素」とは、酸素含有量が１５ｐｐｍであることを意味する。
【００１５】
図４から明らかなように、酸素含有量が１５ｐｐｍであるスパッタリングターゲットを使用して成膜したものは、Ｎｄ組成値が増えるにつれてヒロック数は減少し、０．７５ａｔ％以上でヒロックはほとんど発生していなかった。しかし、酸素含有量が高いとヒロック数はかなり高く、Ｎｄ組成値が増えても、酸素含有量が低い場合と比べてヒロック数はそれほど減少しなかった。
（実施例５）
実施例１記載の方法に従って、但しＡｌ合金組成としてＡｌに対し０．７ａｔ％のＮｄを混合したＡｌ−Ｎｄ合金成分に対し、高融点金属としてＴｉを、０．１、０．５、０．８、１．０、及び１．１５ａｔ％添加した合金組成物を用いてスパッタリングターゲットを製作した。このスパッタリングターゲットを使用して、実施例１の場合と同様に１００℃で成膜し、真空中において４００℃でアニール処理を行った。得られた薄膜の比抵抗値を測定すると共に、ウェハ表面をＳＥＭ観察し、ヒロックの発生状況を観察した。高融点金属添加量と比抵抗値及びヒロック数との関係を図５に示す。
【００１６】
図５から明らかなように、高融点金属の添加量が０．１ａｔ％未満だとヒロックに対するＮｄへの助長効果がなく、また、１．０ａｔ％を超えると比抵抗の著しい増加が起こる。
【００１７】
また、高融点金属として、Ｔｉの代わりにＺｒ、Ｗを用いて、上記と同様に成膜し、比抵抗値及びヒロック数を求めたところ、同様の傾向を示した。
【００１８】
【発明の効果】
本発明によれば、スパッタリングターゲット中の酸素含有量を１００ｐｐｍ以下にし、かつ、合金成分としてのＮｄ組成値を０．５〜１．０ａｔ％とすることにより、又は合金成分としてさらに高融点金属を添加することにより、このターゲットを用いて成膜した場合、得られる薄膜の比抵抗値が低く、また、ヒロックの発生が抑制されるという効果を奏すると共に、製造難易度の面からターゲット及び該薄膜の製作コストも安くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】アニール処理温度（℃）と薄膜の比抵抗値（μΩ・ｃｍ）との関係を示すグラフ。
【図２】酸素含有量（ｐｐｍ）とヒロック数（ケ／ｍｍ^２）との関係を示すグラフ。
【図３】Ｎｄ組成値（ａｔ％）と薄膜の比抵抗値（μΩ・ｃｍ）との関係を示すグラフ。
【図４】Ｎｄ組成値（ａｔ％）と薄膜のヒロック数（ケ／ｍｍ^２）との関係を示すグラフ。
【図５】高融点金属添加量（ａｔ％）と比抵抗値（μΩ・ｃｍ）及びヒロック数（ケ／ｍｍ^２）との関係を示すグラフ。

Claims

合金成分として０．５〜１．０ａｔ％のＮｄを含有し、且つ、酸素含有量が１００ｐｐｍ以下であり、残部がＡｌ及び不可避的不純物であるＡｌ合金からなることを特徴とする液晶ディスプレイ用の電極・配線材。
前記合金成分として、前記Ｎｄに加えて、Ｔｉ、Ｚｒ及びＷから選ばれた少なくとも１種の高融点金属を含有し、該高融点金属の含有量が（Ａｌ−Ｎｄ）成分に対して０．１〜１．０ａｔ％であることを特徴とする請求項１記載の液晶ディスプレイ用の電極・配線材。
合金成分として０．５〜１．０ａｔ％のＮｄを含有し、且つ、酸素含有量が１００ｐｐｍ以下であり、残部がＡｌ及び不可避的不純物であるＡｌ合金からなることを特徴とする液晶ディスプレイ用電極・配線材を製作するためのスパッタリングターゲット。
前記合金成分として、前記Ｎｄに加えて、Ｔｉ、Ｚｒ及びＷから選ばれた少なくとも１種の高融点金属を含有し、該高融点金属の含有量が（Ａｌ−Ｎｄ）成分に対して０．１〜１．０ａｔ％であることを特徴とする請求項３記載の液晶ディスプレイ用電極・配線材を製作するためのスパッタリングターゲット。