JP2007328136A

JP2007328136A - 液晶表示装置における配線および電極用銅合金薄膜並びにその薄膜を形成するためのスパッタリングターゲット

Info

Publication number: JP2007328136A
Application number: JP2006159304A
Authority: JP
Inventors: Akira Mori; 暁森
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2006-06-08
Filing date: 2006-06-08
Publication date: 2007-12-20

Abstract

【課題】液晶表示装置の配線および電極を形成するための銅合金薄膜並びにその薄膜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。

【解決手段】Ｂ：５〜２０００ｗｔｐｐｍを含み、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる組成を有する液晶表示装置の配線および電極用銅合金薄膜およびその薄膜を形成するためのスパッタリングターゲット。
【選択図】なし

Description

この発明は、液晶表示装置における配線および電極を形成するための銅合金薄膜並びにその薄膜を形成するためのスパッタリングターゲットに関するものである。

一般に、液晶表示装置はガラス基板表面に格子状に金属薄膜からなる配線が形成されており、この格子状に金属薄膜からなる格子状配線の交差点にＴＦＴトランジスターが設けられており、このＴＦＴトランジスターのゲート電極も金属薄膜で形成されている。前記金属薄膜は、導電性に優れた純銅、純Ａｌなどの金属で形成することが考えられるが、純銅薄膜は電気抵抗が極めて低いものの高温に曝されるとヒロックおよびボイドが発生するので好ましくなく、一方、純Ａｌ薄膜は電気抵抗が低いものの高温に曝されるとヒロックが発生するので好ましくない。したがって、現在では電気抵抗はやや高くなるものの高温に曝されてもヒロックおよびボイドの発生きわめて少ないＡｌ−Ｎｄ系合金またはＡｌ−Ｎｄ−Ｔｉ系合金などのＡｌ合金薄膜が主に使用されている（特許文献１または２参照）。
特開平７-４５５５５号公報特開平１０-２８４４９３号公報

しかし、近年、液晶表示装置は益々高精細化しているためにガラス基板表面に形成される配線が益々細くなり、さらに液晶表示装置は益々大型化しているところからガラス基板表面に形成されている配線が長くなってきている。そのために配線の電気抵抗を低くする必要性が生じているが、前記従来のＡｌ−Ｎｄ系合金またはＡｌ−Ｎｄ−Ｔｉ系合金などのＡｌ合金からなる薄膜配線では電気抵抗が高く、適当ではなくなってきた。

そこで、本発明者等は、銅がもつ電気抵抗が小さいという特性を保持しつつ、さらに高温に曝されてもヒロックおよびボイドの発生が少ない銅合金薄膜を開発し、これを液晶表示装置における配線および電極に適用すべく研究を行った。その結果、
（イ）純銅（特に純度：９９．９９％以上の無酸素銅）に、Ｂ（ボロン）を５〜２０００ｗｔｐｐｍ含有した成分組成を有する銅合金薄膜は従来のＡｌ合金薄膜に比べて電気抵抗が低く、さらに、高温に曝されてもヒロックおよびボイドの発生が少ない、
（ロ）前記銅合金薄膜は、前記銅合金薄膜と同じ成分組成を有するターゲットを用いてスパッタリングすることにより形成することができる、という研究結果が得られたのである。

この発明は、上記の研究結果に基づいてなされたものであって、

（１）Ｂ：５〜２０００ｗｔｐｐｍを含み、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる組成を有する液晶表示装置における配線および電極用銅合金薄膜、
（２）Ｂ：５〜２０００ｗｔｐｐｍを含み、残部がＣｕおよび不可避不純物からなる組成を有する液晶表示装置における配線および電極用銅合金薄膜形成用スパッタリングターゲット、に特徴を有するものである。

この発明の液晶表示装置の配線および電極用銅合金薄膜を形成するためのターゲットを作製するには、まず純度：９９．９９％以上の無酸素銅を、不活性ガス雰囲気中、高純度グラファイトモールド内で高周波溶解し、得られた溶湯にＣｕ−Ｂ母合金をＢ：５〜２０００ｗｔｐｐｍを含み、残部がＣｕからなる成分組成となるように添加し、得られた溶湯を不活性ガス雰囲気中で鋳造し急冷凝固させたのち、さらに冷間圧延と焼鈍を繰り返し、最後に歪取り焼鈍を施すことにより銅合金薄膜形成用スパッタリングターゲットを作製する。このようにして得られた銅合金薄膜形成用スパッタリングターゲットをバッキングプレートに接合し、通常の条件でスパッタリングすることによりこの発明の液晶表示装置における配線および電極用銅合金薄膜を形成することができる。

この発明の液晶表示装置における配線および電極用銅合金薄膜並びにその薄膜を形成するためのスパッタリングターゲットにおいてＢ含有量を５〜２０００ｗｔｐｐｍに限定したのは、Ｂが純銅薄膜のヒロックおよびボイドの発生を抑制する作用を有するもののその含有量が５ｗｔｐｐｍ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、２０００ｗｔｐｐｍを越えて含有すると電気抵抗が上昇してしまうので好ましくないからである。

この発明の液晶表示装置における配線および電極用銅合金薄膜は、純銅からなる配線および電極用銅合金薄膜に比べて高温に曝されてもヒロックおよびボイドの発生が少なく、さらに従来のＡｌ合金からなる配線および電極に比べて電気抵抗が低いことから高精細化し大型化した液晶表示装置の配線および電極に使用しても消費電力を少なくすることができるなど優れた効果を奏するものである。

純度：９９．９９質量％の無酸素銅を用意し、この無酸素銅をＡｒガス雰囲気中、高純度グラファイトモールド内で高周波溶解して酸素の含有量を調整し、このようにして得られた溶湯にＣｕ−１質量％Ｂの母合金を添加して表１に示される成分組成を有する溶湯となるように成分調整し、得られた溶湯を冷却されたカーボン鋳型に鋳造し、さらに冷間圧延と焼鈍を繰り返したのち最終的に歪取り焼鈍し、得られた圧延体の表面を旋盤加工して外径：３００mm×厚さ：５mmの寸法を有し、表１に示される成分組成を有する本発明銅合金スパッタリングターゲット（以下、本発明ターゲットという）１〜１２および比較銅合金スパッタリングターゲット（以下、比較ターゲットという）１〜２を作製した。さらに無酸素銅に元素を添加することなく純銅からなるスパッタリングターゲット（以下、従来ターゲットという）１を作製した。さらに、Ｎｄ：３原子％を含有し、残部がＡｌおよび不可避不純物からなる成分組成を有する市販のＡｌ合金ターゲットを従来ターゲット２として用意した。

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１〜１２、比較ターゲット１〜２および従来ターゲット１〜２を重ね合わせ、温度：２００℃でインジウムはんだではんだ付けすることにより本発明ターゲット１〜１２、比較ターゲット１〜２および従来ターゲット１〜２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。

本発明ターゲット１〜１２、比較ターゲット１〜２および従来ターゲット１〜２を無酸素銅製バッキングプレートにはんだ付けして得られたバッキングプレート付きターゲットを用い、
電源：直流方式、
電力：４ＫＷ、
雰囲気ガス組成：Ａｒ、
スパッタガス圧：０．６７Ｐａ、
ターゲットと基体との距離：８０mm、
スパッタ時間：１分、
の高出力条件でガラス基板の表面に、厚さ：３００ｎｍを有し、表２〜５に示される成分組成を有する本発明銅合金薄膜（以下、本発明薄膜という）１〜１２および比較銅合金薄膜（以下、比較薄膜という）１〜２および従来銅合金薄膜(以下、従来薄膜という)１〜２を形成した。

得られた本発明薄膜１〜１２、比較薄膜１〜２および従来薄膜１〜２をそれぞれ１×１０^−２Ｐａの真空雰囲気中、表２〜５に示される温度に３０分間保持の熱処理を施したのち、薄膜の表面を５００倍の光学顕微鏡で観察し、１００μｍ×２００μｍの範囲内に存在するヒロックおよびボイド発生の有無を観察し、その結果を表２〜５に示した。
さらに、得られた本発明薄膜１〜１２、比較薄膜１〜２および従来薄膜１〜２の比抵抗を四探針法により測定し、その結果も表２〜５に示した。

表１〜５に示される結果から、従来薄膜１はボイドが発生するが、本発明薄膜１〜１２は４００℃以下ではヒロックおよびボイドの発生がなく、さらに従来薄膜２に比べて電気抵抗が格段に低いことがわかる。しかし、この発明の条件から外れて少なくＢを含む比較薄膜１はヒロックおよびボイドの発生がするので好ましくなく、一方、この発明の条件から外れて多くＢを含む比較薄膜２は電気抵抗が大きくなり過ぎて好ましくないことが分かる。

Claims

Ｂ：５〜２０００ｗｔｐｐｍを含み、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液晶表示装置における配線および電極用銅合金薄膜。
Ｂ：５〜２０００ｗｔｐｐｍを含み、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液晶表示装置における配線および電極用銅合金薄膜形成用スパッタリングターゲット。