本發明專利技術涉及一種Cu-Mn合金濺射靶材、使用其的薄膜晶體管配線以及薄膜晶體管。本發明專利技術的課題在于形成具有高阻擋性的Cu-Mn合金膜。作為解決本發明專利技術的方法是，一種在半導體元件的配線的形成中所使用的Cu-Mn合金濺射靶材(10)，其由含有濃度為8原子％以上30原子％以下的Mn和不可避免的雜質的Cu-Mn合金構成，Cu-Mn合金的平均結晶粒徑為10μm以上50μm以下。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及Cu-Mn合金濺射靶材、具有使用其而形成的Cu-Mn合金膜的薄膜晶體管配線以及薄膜晶體管。
技術介紹
近年來，液晶面板的大畫面化、高精細化不斷進展。面板生產者的目標在于追求進一步的臨場感，實現超高清(高視角化)、裸眼3D面板。伴隨于此，對于液晶面板中使用的薄膜晶體管(TFT Thin Film Transistor),從使用現在的非晶娃(α -Si)半導體的TFT向使用氧化物半導體的TFT的開發正在急速地進行，氧化物半導體由于高移動度而可以高速動作，閾值電壓的差異小，驅動電流均一性優良。作為氧化物半導體，氧化銦鎵鋅(InGaZnO， 以下也記載為IGZ0)、氧化鋅(ZnO)等材料的研究正在進行，因而有必要研究與這些材質相適應的配線電極材料。對于配線電極材料，以α -Si系TFT為例觀察其動向，為了使動作速度高速化，正在進行從以往的鋁(Al)配線向更低電阻的銅(Cu)配線的替換。另一方面，在Al配線、Cu 配線等金屬配線與α-Si半導體的界面上，使用了作為擴散阻擋膜的鑰(Mo)膜、鈦(Ti) 膜，但使用Mo、Ti時存在材料成本高的課題。這里，為了降低液晶面板的制造成本，正在研究 作為替代的合金、制造工藝。例如專利文獻1、2以及非專利文獻I中，公開了將銅-錳(Cu-Mn)合金適用于 α -Si系TFT的全部電極(源-漏電極以及柵電極)，并證實了其有效性。另外，非專利文獻2中，公開了在通過使用正硅酸乙酯(TEOS)氣體的等離子體 CVD(化學氣相沉積,Chemical Vapor Deposition)而成膜的氧化娃(SiO2)膜上,通過派射而形成的Cu-Mn合金膜。在該結構中，通過熱處理，Cu-Mn合金中的Mn向SiO2膜的界面移動，與從SiO2膜擴散的氧(0)反應而形成由Mn的氧化膜構成的擴散阻擋膜。非專利文獻2 中，研究了在擴散阻擋膜的形成時熱處理溫度、熱處理時間以及Mn的濃度與擴散阻擋膜的厚度之間的關系，由此得知，Mn的濃度越高，則擴散阻擋膜的厚度越大，在30原子％以上的添加量時擴散阻擋膜的生長達到飽和。對于這樣的結果，分析認為這與合金的熔點降低過程中添加元素的擴散系數增加的一般趨勢是一致的。Cu-Mn合金的熔點在Mn濃度為30原子％附近顯示為最小。因此，Mn的濃度在升至30原子％過程中，Cu-Mn合金膜中的Mn的擴散系數增加，促進擴散阻擋膜的生長。另一方面，如果Mn的濃度超過30原子％，則添加元素的供給量達到充分，Mn的擴散系數有減少的傾向，擴散阻擋膜的生長達到飽和。此外，非專利文獻3中，公開了在IGZO系TFT中采用Cu_4原子％ Mn合金膜，得到了良好的結果。即，在IGZO膜上通過濺射而形成Cu-4原子％ Mn合金膜，在與一般的TFT 的制造工藝溫度接近的250°C進行熱處理。由此，在合金膜的界面形成氧化錳(MnOx)膜，抑制了合金膜中的Cu向IGZO膜中的擴散。根據非專利文獻3，該層疊膜中獲得了良好的歐姆特性，接觸電阻得到IO-4Qcm這樣充分低的值。另外，對于電極的加工性，也通過濕式蝕刻取得良好的結果。具體而言，使用硝酸系的蝕刻劑，Cu-4原子％ Mn合金膜與IGZO膜的蝕刻速率的選擇比為10 :1。專利文獻1:日本特開2010-050112號公報專利文獻2 :日本特開2008-261895號公報非專利文獻1:大西順雄,佐伯真也大型TFT液晶〃°字> O Y —卜電極i ” 一 ^ · F ^ 4 y電極奩共(二 Cu配H (二十石Cu-Mn合金7。口七7技術f東北大好開発《訂正 b >9》”，，2008 年 9 月 9 日，日經 BP 社「Tech-On !」，，網址〈URL http://techon. nikkeibp. co. jp/article/NEWS/20080909/157714>非專利文獻2 M. Haneda、J.1ijima 和 J. koike, “在 250-450 °C 下 Cu_Mn/Si02 界面上的自形成阻擋層的生長行為(Growth behavior of self-formed barrier at Cu-Mn/Si02 interface at 250_450°C ) ”，應用物理通訊(APPLIED PHYSICS LETTERS), 90. 252107(2007)非專利文獻3 :Pilsang Yun 和 Junichi Koike，“用于背通道蝕刻 a_IGZ0 TFT 的Cu-Mn電極的微觀結構分析和電特性(Microstructure Analysis and Electrical Properties of Cu-Mn Electrode for Back-Channel Etching a-1GZO TFT)，，,第 17 屆國際顯不器會議(17th International Display Workshops (IDff; 10)), pp. 1873-18
技術實現思路
本專利技術人等為了驗證上述的非專利文獻3的結果，仿制了上述IGZO系TFT。電極結構采用了由Cu-Mn合金阻擋膜夾持低電阻的純Cu膜的Cu-Mn/Cu/Cu-Mn結構的派射層疊膜。此外，在源-漏電極上形成由SiO2膜構成的保護膜。其結果與得到充分擴散阻擋性的非專利文獻3不同，發現了元件特性的差異，認為原因是Cu向IGZO膜中的擴散。此外，發現了配線電阻值的上升，認為原因是在形成SiO2保護膜時純Cu膜的氧化，而且耐氧化性也不充分。根據這樣的結果，緊急的課題是獲得具有更高擴散阻擋性以及氧化阻擋性(耐氧化性)的Cu-Mn合金膜。本專利技術的目的是提供能夠形成具有高阻擋性的Cu-Mn合金膜的Cu-Mn合金濺射靶材、使用其的薄膜晶體管配線以及薄膜晶體管。根據本專利技術的第I方式，提供一種Cu-Mn合金濺射靶材，是在半導體元件的配線的形成中所使用的Cu-Mn合金濺射靶材，其由含有濃度為8原子％以上30原子％以下的Mn 和不可避免的雜質的Cu-Mn合金構成,上述Cu-Mn合金的平均結晶粒徑為10 μ m以上50 μ m 以下。根據本專利技術的第2方式，提供一種薄膜晶體管配線，在基板上具有依次形成有 Cu-Mn合金膜、純Cu膜和Cu-Mn合金膜的層疊結構,上述Cu-Mn合金膜的至少一方使用第I 方式所記載的Cu-Mn合金濺射靶材來形成，并由含有濃度為8原子％以上30原子％以下的 Mn和不可避免的雜質的Cu-Mn合金構成。根據本專利技術的第3方式，提供如第2方式所記載的薄膜晶體管配線，上述Mn的濃度為8原子％以上30原子％以下的上述Cu-Mn合金膜中的上述Mn的濃度的標準差為不足 0. 05原子％。根據本專利技術的第4方式，提供一種薄膜晶體管，將如第2或第3方式所記載的薄膜晶體管配線隔著由InGaZnO膜構成的氧化物半導體而形成在上述基板上。根據本專利技術，可以形成具有高阻擋性的Cu-Mn合金膜。附圖說明圖1是安裝有本專利技術的一個實施方式的Cu-Mn合金濺射靶材的濺射裝置的縱斷面圖。圖2是本專利技術的一個實施方式的薄膜晶體管的概略斷面圖。圖3是本專利技術的實施例1 12以及比較例I 7中的評價樣品的說明圖，(a)是塊狀形成多個Cu-Mn/Cu/Cu-Mn層疊膜的評價樣品的平本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種Cu?Mn合金濺射靶材，其特征在于，是在半導體元件的配線的形成中所使用的Cu?Mn合金濺射靶材，其由含有濃度為8原子％以上30原子％以下的Mn和不可避免的雜質的Cu?Mn合金構成，所述Cu?Mn合金的平均結晶粒徑為10μm以上50μm以下。
【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：辰巳憲之，上田孝史郎，
申請(專利權)人：日立電線株式會社，
類型：發明
國別省市：
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