本发明专利技术涉及一种Cu-Mn合金溅射靶材、使用其的薄膜晶体管配线以及薄膜晶体管。本发明专利技术的课题在于形成具有高阻挡性的Cu-Mn合金膜。作为解决本发明专利技术的方法是，一种在半导体元件的配线的形成中所使用的Cu-Mn合金溅射靶材(10)，其由含有浓度为8原子％以上30原子％以下的Mn和不可避免的杂质的Cu-Mn合金构成，Cu-Mn合金的平均结晶粒径为10μm以上50μm以下。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及Cu-Mn合金溅射靶材、具有使用其而形成的Cu-Mn合金膜的薄膜晶体管配线以及薄膜晶体管。
技术介绍
近年来，液晶面板的大画面化、高精细化不断进展。面板生产者的目标在于追求进一步的临场感，实现超高清(高视角化)、裸眼3D面板。伴随于此，对于液晶面板中使用的薄膜晶体管(TFT Thin Film Transistor),从使用现在的非晶娃(α -Si)半导体的TFT向使用氧化物半导体的TFT的开发正在急速地进行，氧化物半导体由于高移动度而可以高速动作，阈值电压的差异小，驱动电流均一性优良。作为氧化物半导体，氧化铟镓锌(InGaZnO， 以下也记载为IGZ0)、氧化锌(ZnO)等材料的研究正在进行，因而有必要研究与这些材质相适应的配线电极材料。对于配线电极材料，以α -Si系TFT为例观察其动向，为了使动作速度高速化，正在进行从以往的铝(Al)配线向更低电阻的铜(Cu)配线的替换。另一方面，在Al配线、Cu 配线等金属配线与α-Si半导体的界面上，使用了作为扩散阻挡膜的钥(Mo)膜、钛(Ti) 膜，但使用Mo、Ti时存在材料成本高的课题。这里，为了降低液晶面板的制造成本，正在研究 作为替代的合金、制造工艺。例如专利文献1、2以及非专利文献I中，公开了将铜-锰(Cu-Mn)合金适用于 α -Si系TFT的全部电极(源-漏电极以及栅电极)，并证实了其有效性。另外，非专利文献2中，公开了在通过使用正硅酸乙酯(TEOS)气体的等离子体 CVD(化学气相沉积,Chemical Vapor Deposition)而成膜的氧化娃(SiO2)膜上,通过派射而形成的Cu-Mn合金膜。在该结构中，通过热处理，Cu-Mn合金中的Mn向SiO2膜的界面移动，与从SiO2膜扩散的氧(0)反应而形成由Mn的氧化膜构成的扩散阻挡膜。非专利文献2 中，研究了在扩散阻挡膜的形成时热处理温度、热处理时间以及Mn的浓度与扩散阻挡膜的厚度之间的关系，由此得知，Mn的浓度越高，则扩散阻挡膜的厚度越大，在30原子％以上的添加量时扩散阻挡膜的生长达到饱和。对于这样的结果，分析认为这与合金的熔点降低过程中添加元素的扩散系数增加的一般趋势是一致的。Cu-Mn合金的熔点在Mn浓度为30原子％附近显示为最小。因此，Mn的浓度在升至30原子％过程中，Cu-Mn合金膜中的Mn的扩散系数增加，促进扩散阻挡膜的生长。另一方面，如果Mn的浓度超过30原子％，则添加元素的供给量达到充分，Mn的扩散系数有减少的倾向，扩散阻挡膜的生长达到饱和。此外，非专利文献3中，公开了在IGZO系TFT中采用Cu_4原子％ Mn合金膜，得到了良好的结果。即，在IGZO膜上通过溅射而形成Cu-4原子％ Mn合金膜，在与一般的TFT 的制造工艺温度接近的250°C进行热处理。由此，在合金膜的界面形成氧化锰(MnOx)膜，抑制了合金膜中的Cu向IGZO膜中的扩散。根据非专利文献3，该层叠膜中获得了良好的欧姆特性，接触电阻得到IO-4Qcm这样充分低的值。另外，对于电极的加工性，也通过湿式蚀刻取得良好的结果。具体而言，使用硝酸系的蚀刻剂，Cu-4原子％ Mn合金膜与IGZO膜的蚀刻速率的选择比为10 :1。专利文献1:日本特开2010-050112号公报专利文献2 :日本特开2008-261895号公报非专利文献1:大西顺雄,佐伯真也大型TFT液晶〃°字> O Y —卜電極i ” 一 ^ · F ^ 4 y電極奁共(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，日经 BP 社「Tech-On !」，，网址〈URL http://techon. nikkeibp. co. jp/article/NEWS/20080909/157714>非专利文献2 M. Haneda、J.1ijima 和 J. koike, “在 250-450 °C 下 Cu_Mn/Si02 界面上的自形成阻挡层的生长行为(Growth behavior of self-formed barrier at Cu-Mn/Si02 interface at 250_450°C ) ”，应用物理通讯(APPLIED PHYSICS LETTERS), 90. 252107(2007)非专利文献3 :Pilsang Yun 和 Junichi Koike，“用于背通道蚀刻 a_IGZ0 TFT 的Cu-Mn电极的微观结构分析和电特性(Microstructure Analysis and Electrical Properties of Cu-Mn Electrode for Back-Channel Etching a-1GZO TFT)，，,第 17 届国际显不器会议(17th International Display Workshops (IDff; 10)), pp. 1873-18
技术实现思路
本专利技术人等为了验证上述的非专利文献3的结果，仿制了上述IGZO系TFT。电极结构采用了由Cu-Mn合金阻挡膜夹持低电阻的纯Cu膜的Cu-Mn/Cu/Cu-Mn结构的派射层叠膜。此外，在源-漏电极上形成由SiO2膜构成的保护膜。其结果与得到充分扩散阻挡性的非专利文献3不同，发现了元件特性的差异，认为原因是Cu向IGZO膜中的扩散。此外，发现了配线电阻值的上升，认为原因是在形成SiO2保护膜时纯Cu膜的氧化，而且耐氧化性也不充分。根据这样的结果，紧急的课题是获得具有更高扩散阻挡性以及氧化阻挡性(耐氧化性)的Cu-Mn合金膜。本专利技术的目的是提供能够形成具有高阻挡性的Cu-Mn合金膜的Cu-Mn合金溅射靶材、使用其的薄膜晶体管配线以及薄膜晶体管。根据本专利技术的第I方式，提供一种Cu-Mn合金溅射靶材，是在半导体元件的配线的形成中所使用的Cu-Mn合金溅射靶材，其由含有浓度为8原子％以上30原子％以下的Mn 和不可避免的杂质的Cu-Mn合金构成,上述Cu-Mn合金的平均结晶粒径为10 μ m以上50 μ m 以下。根据本专利技术的第2方式，提供一种薄膜晶体管配线，在基板上具有依次形成有 Cu-Mn合金膜、纯Cu膜和Cu-Mn合金膜的层叠结构,上述Cu-Mn合金膜的至少一方使用第I 方式所记载的Cu-Mn合金溅射靶材来形成，并由含有浓度为8原子％以上30原子％以下的 Mn和不可避免的杂质的Cu-Mn合金构成。根据本专利技术的第3方式，提供如第2方式所记载的薄膜晶体管配线，上述Mn的浓度为8原子％以上30原子％以下的上述Cu-Mn合金膜中的上述Mn的浓度的标准差为不足 0. 05原子％。根据本专利技术的第4方式，提供一种薄膜晶体管，将如第2或第3方式所记载的薄膜晶体管配线隔着由InGaZnO膜构成的氧化物半导体而形成在上述基板上。根据本专利技术，可以形成具有高阻挡性的Cu-Mn合金膜。附图说明图1是安装有本专利技术的一个实施方式的Cu-Mn合金溅射靶材的溅射装置的纵断面图。图2是本专利技术的一个实施方式的薄膜晶体管的概略断面图。图3是本专利技术的实施例1 12以及比较例I 7中的评价样品的说明图，(a)是块状形成多个Cu-Mn/Cu/Cu-Mn层叠膜的评价样品的平本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种Cu?Mn合金溅射靶材，其特征在于，是在半导体元件的配线的形成中所使用的Cu?Mn合金溅射靶材，其由含有浓度为8原子％以上30原子％以下的Mn和不可避免的杂质的Cu?Mn合金构成，所述Cu?Mn合金的平均结晶粒径为10μm以上50μm以下。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：辰巳宪之，上田孝史郎，
申请(专利权)人：日立电线株式会社，
类型：发明
国别省市：
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