JP2733006B2 - 半導体用電極及びその製造方法並びに半導体用電極膜形成用スパッタリングターゲット - Google Patents
半導体用電極及びその製造方法並びに半導体用電極膜形成用スパッタリングターゲットInfo
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体用電極及びその
製造方法並びに半導体用電極膜形成用スパッタリングタ
ーゲットに関し、特には、薄膜トランジスター（Thin F
ilm Transis-ter)を有するアクティブマトリックス型液
晶ディスプレイの電極（薄膜状の配線及び電極自体）と
して好適な半導体用電極及びその製造方法に関する。
製造方法並びに半導体用電極膜形成用スパッタリングタ
ーゲットに関し、特には、薄膜トランジスター（Thin F
ilm Transis-ter)を有するアクティブマトリックス型液
晶ディスプレイの電極（薄膜状の配線及び電極自体）と
して好適な半導体用電極及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】液晶ディスプレイ：Liquid Cristal Dis
play（以降 LCDという）は、従来のブラウン管に比べ、
薄型化・軽量化・低消費電力化がはかれ、しかも高い解
像度の画像が得られるため、近年、その用途が拡大しつ
つある。かかるLCD として最近では、更に画像品質を高
めるために、 LCD内部にスイッチング素子として半導体
装置である薄膜トランジスター（以降 TFTという）を組
み込んだ構造の LCDが提案され、広く用いられてきてい
る。ここで、 TFTとは、ガラス等の絶縁基板上に形成さ
れた薄い半導体薄膜に、薄膜状金属よりなる半導体用電
極（薄膜状の配線及び電極自体）が接続してなる能動素
子をいう。半導体用電極とは、 TFTの一部として使用さ
れる電極であって、薄膜状の配線と電極自体とを含むも
のと定義する（以降、同様）。尚、 TFTとなった状態に
おいては、配線と電極自体とは電気的に接続されてい
る。
play（以降 LCDという）は、従来のブラウン管に比べ、
薄型化・軽量化・低消費電力化がはかれ、しかも高い解
像度の画像が得られるため、近年、その用途が拡大しつ
つある。かかるLCD として最近では、更に画像品質を高
めるために、 LCD内部にスイッチング素子として半導体
装置である薄膜トランジスター（以降 TFTという）を組
み込んだ構造の LCDが提案され、広く用いられてきてい
る。ここで、 TFTとは、ガラス等の絶縁基板上に形成さ
れた薄い半導体薄膜に、薄膜状金属よりなる半導体用電
極（薄膜状の配線及び電極自体）が接続してなる能動素
子をいう。半導体用電極とは、 TFTの一部として使用さ
れる電極であって、薄膜状の配線と電極自体とを含むも
のと定義する（以降、同様）。尚、 TFTとなった状態に
おいては、配線と電極自体とは電気的に接続されてい
る。
【０００３】上記LCD に使用される半導体用電極（薄膜
状の配線及び電極自体）に要求される特性は種々ある
が、特に近年のLCD の大型化或いは高精細化の動きによ
り、信号の遅延を防止するために低比抵抗化が最も重要
な要求特性になりつつある。例えば10インチ以上の大型
カラーLCD では半導体用電極の比抵抗値（電気抵抗値）
は20μΩcm以下にすることが必須である。
状の配線及び電極自体）に要求される特性は種々ある
が、特に近年のLCD の大型化或いは高精細化の動きによ
り、信号の遅延を防止するために低比抵抗化が最も重要
な要求特性になりつつある。例えば10インチ以上の大型
カラーLCD では半導体用電極の比抵抗値（電気抵抗値）
は20μΩcm以下にすることが必須である。
【０００４】これら LCDの半導体用電極の中、 TFTを搭
載した LCD（以降 TFT-LCDという）の電極材料として
は、Ta, Mo, Cr, Ti等の高融点金属が使用されている。
しかし、これらは薄膜形状での比抵抗値が大きく、Taで
約180 、Moで約50、Crで約50、Tiで約80μΩcmであり、
いづれも20μΩcmよりもはるかに大きい。従って、 TFT
-LCDの大型化・高精細化のために上記高融点金属に代わ
る低比抵抗（20μΩcm以下）の新規半導体用電極材料の
開発が望まれている。
載した LCD（以降 TFT-LCDという）の電極材料として
は、Ta, Mo, Cr, Ti等の高融点金属が使用されている。
しかし、これらは薄膜形状での比抵抗値が大きく、Taで
約180 、Moで約50、Crで約50、Tiで約80μΩcmであり、
いづれも20μΩcmよりもはるかに大きい。従って、 TFT
-LCDの大型化・高精細化のために上記高融点金属に代わ
る低比抵抗（20μΩcm以下）の新規半導体用電極材料の
開発が望まれている。
【０００５】かかる低比抵抗の半導体用電極材料として
は、Au、Cu及びAlが挙げられるが、Auはシート状電極即
ち電極膜（配線膜等）の成膜後に所定パターン形状にす
るのに必要なエッチングの特性が悪く、しかも高価であ
り、又、Cuは膜の密着性及び耐食性に問題があり、いず
れも実用に適さない。一方、Alは耐熱性が充分でないた
め、TFT 製造プロセス上不可避である電極膜形成後の加
熱工程（ 250〜400 ℃程度）においてヒロックといわれ
る微小な凸凹が表面に生じるという問題点がある。通常
TFT-LCDでは電極膜（配線膜等）が最下層となるため、
かかるヒロックが発生すると、その上に膜を積層できな
くなるので具合が悪い。
は、Au、Cu及びAlが挙げられるが、Auはシート状電極即
ち電極膜（配線膜等）の成膜後に所定パターン形状にす
るのに必要なエッチングの特性が悪く、しかも高価であ
り、又、Cuは膜の密着性及び耐食性に問題があり、いず
れも実用に適さない。一方、Alは耐熱性が充分でないた
め、TFT 製造プロセス上不可避である電極膜形成後の加
熱工程（ 250〜400 ℃程度）においてヒロックといわれ
る微小な凸凹が表面に生じるという問題点がある。通常
TFT-LCDでは電極膜（配線膜等）が最下層となるため、
かかるヒロックが発生すると、その上に膜を積層できな
くなるので具合が悪い。
【０００６】このAl電極膜（配線膜等）でのヒロック発
生問題の回避策として、Al電極膜の上に強度の高い薄膜
を積層した後、前記加熱工程を遂行する手法が採用され
ている。しかし、この手法ではエッチング特性の異なる
薄膜を同時にエッチングすることになるため、良好な配
線パターンが得られ難い。従って、以上の問題点を解消
し得、ヒロックが生じず、且つ、比抵抗が低い（20μΩ
cm以下） TFT-LCD用の半導体用電極材料の開発が望まれ
ている。
生問題の回避策として、Al電極膜の上に強度の高い薄膜
を積層した後、前記加熱工程を遂行する手法が採用され
ている。しかし、この手法ではエッチング特性の異なる
薄膜を同時にエッチングすることになるため、良好な配
線パターンが得られ難い。従って、以上の問題点を解消
し得、ヒロックが生じず、且つ、比抵抗が低い（20μΩ
cm以下） TFT-LCD用の半導体用電極材料の開発が望まれ
ている。
【０００７】以上、TFT-LCD 用の半導体用電極について
の現状（従来技術、問題点及び要望事項等）を記述した
が、半導体用電極は TFT-LCDに使用されるだけでなく、
LSIに代表されるSi半導体デバイスの電極、配線等にも
使用され、この場合の半導体用電極も TFT-LCDでの半導
体用電極の場合と同様の現状にあり、ヒロックが生じ
ず、且つ、比抵抗が低い（20μΩcm以下）半導体用電極
材料の開発が望まれている。
の現状（従来技術、問題点及び要望事項等）を記述した
が、半導体用電極は TFT-LCDに使用されるだけでなく、
LSIに代表されるSi半導体デバイスの電極、配線等にも
使用され、この場合の半導体用電極も TFT-LCDでの半導
体用電極の場合と同様の現状にあり、ヒロックが生じ
ず、且つ、比抵抗が低い（20μΩcm以下）半導体用電極
材料の開発が望まれている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこの様な事情
に着目してなされたものであって、その目的は従来のも
のがもつ以上のような問題点を解消し、電極膜形成後の
加熱工程における加熱に起因するヒロックが生じ難く、
且つ、比抵抗：20μΩcm以下である TFT-LCD用半 導体用
電極（即ち、薄膜トランジスターを有するアクティブマ
トリックス型液晶ディスプレイ用の半導体用電極）を提
供すると共に、該半導体用電極の製造方法並びに該半導
体用電極膜形成用スパッタリングターゲットを提供しよ
うとするものである。
に着目してなされたものであって、その目的は従来のも
のがもつ以上のような問題点を解消し、電極膜形成後の
加熱工程における加熱に起因するヒロックが生じ難く、
且つ、比抵抗：20μΩcm以下である TFT-LCD用半 導体用
電極（即ち、薄膜トランジスターを有するアクティブマ
トリックス型液晶ディスプレイ用の半導体用電極）を提
供すると共に、該半導体用電極の製造方法並びに該半導
体用電極膜形成用スパッタリングターゲットを提供しよ
うとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明に係る半導体用電極及びその製造方法並び
に半導体用電極膜形成用スパッタリングターゲットは、
次のような構成としている。即ち、請求項１記載の半導
体用電極は、合金成分としてNd、Gd、Dyのうちの１種又
は２種以上を総量で1.0at%超〜15at% 含有し、残部がAl
及び不可避的不純物からなるAl合金よりなることを特徴
とする、薄膜トランジスターを有するアクティブマトリ
ックス型液晶ディスプレイ用の加熱に起因するヒロック
耐性に優れた半導体用電極である。
めに、本発明に係る半導体用電極及びその製造方法並び
に半導体用電極膜形成用スパッタリングターゲットは、
次のような構成としている。即ち、請求項１記載の半導
体用電極は、合金成分としてNd、Gd、Dyのうちの１種又
は２種以上を総量で1.0at%超〜15at% 含有し、残部がAl
及び不可避的不純物からなるAl合金よりなることを特徴
とする、薄膜トランジスターを有するアクティブマトリ
ックス型液晶ディスプレイ用の加熱に起因するヒロック
耐性に優れた半導体用電極である。
【００１０】請求項２記載の半導体用電極は、前記Al合
金がスパッタリング法により形成されている請求項１記
載の半導体用電極である。請求項３記載の半導体用電極
は、前記Al合金が、固溶した合金成分の一部又は全部を
金属間化合物として析出させてなる請求項１又は２記載
の半導体用電極である。
金がスパッタリング法により形成されている請求項１記
載の半導体用電極である。請求項３記載の半導体用電極
は、前記Al合金が、固溶した合金成分の一部又は全部を
金属間化合物として析出させてなる請求項１又は２記載
の半導体用電極である。
【００１１】請求項４記載の半導体用電極の製造方法
は、AlにNd、Gd、Dyのうちの１種又は２種以上を総量で
1.0at%超〜15at% 固溶させたAl合金薄膜を基板上に形成
させた後、該Al合金薄膜中の固溶元素の一部又は全部を
加熱温度： 150〜400 ℃の熱処理により金属間化合物と
して析出させて、Al合金薄膜よりなる半導体用電極を得
ることを特徴とする、薄膜トランジスターを有するアク
ティブマトリックス型液晶ディスプレイ用の加熱に起因
するヒロック耐性に優れた半導体用電極の製造方法であ
る。
は、AlにNd、Gd、Dyのうちの１種又は２種以上を総量で
1.0at%超〜15at% 固溶させたAl合金薄膜を基板上に形成
させた後、該Al合金薄膜中の固溶元素の一部又は全部を
加熱温度： 150〜400 ℃の熱処理により金属間化合物と
して析出させて、Al合金薄膜よりなる半導体用電極を得
ることを特徴とする、薄膜トランジスターを有するアク
ティブマトリックス型液晶ディスプレイ用の加熱に起因
するヒロック耐性に優れた半導体用電極の製造方法であ
る。
【００１２】請求項５記載の半導体用電極の製造方法
は、前記基板上へのAl合金薄膜の形成が、スパッタリン
グ法により行われる請求項４記載の半導体用電極の製造
方法で ある。
は、前記基板上へのAl合金薄膜の形成が、スパッタリン
グ法により行われる請求項４記載の半導体用電極の製造
方法で ある。
【００１３】請求項６記載のスパッタリングターゲット
は、請求項５記載の半導体用電極の製造方法における基
板上へのAl合金薄膜形成のために用いるスパッタリング
ターゲットであって、Nd、Gd、Dyのうちの１種又は２種
以上を総量で1.0at%超〜15at% 含有し、残部がAl及び不
可避的不純物からなるAl合金よりなる、薄膜トランジス
ターを有するアクティブマトリックス型液晶ディスプレ
イ用の加熱に起因するヒロック耐性に優れた半導体用電
極膜形成用スパッタリングターゲットである。
は、請求項５記載の半導体用電極の製造方法における基
板上へのAl合金薄膜形成のために用いるスパッタリング
ターゲットであって、Nd、Gd、Dyのうちの１種又は２種
以上を総量で1.0at%超〜15at% 含有し、残部がAl及び不
可避的不純物からなるAl合金よりなる、薄膜トランジス
ターを有するアクティブマトリックス型液晶ディスプレ
イ用の加熱に起因するヒロック耐性に優れた半導体用電
極膜形成用スパッタリングターゲットである。
【００１４】
【作用】本発明者等は、Alに種々の元素を添加したAl合
金スパッタリングターゲットを製作し、これらターゲッ
トを使用して、スパッタリング法により種々の組成のAl
合金薄膜を形成し、その組成、及び、電極膜としての特
性を調べた。その結果、Nd、Gd、Dyのうちの１種又は２
種以上（以降、Nd・Gd・Dyという）を含有し、残部がAl
及び不可避的不純物からなるAl合金膜は、耐熱性に優れ
て成膜後（即ち電極膜形成後）の加熱工程においてヒロ
ックが生じ難く、該加熱工程の後は比抵抗が低下し、従
って、該加熱工程の前（或いは更に加熱時点）及び後で
各々必要な高耐熱性（高耐ヒロック性）及び低比抵抗と
いう条件（要件）を充たすことが可能であり、特に、こ
の加熱工程を積極的に熱処理として利用し、その熱処理
温度を調整することにより上記加熱工程前後での各要件
を高水準で充たし得ることを見出し、本発明を完成する
に至ったものである。
金スパッタリングターゲットを製作し、これらターゲッ
トを使用して、スパッタリング法により種々の組成のAl
合金薄膜を形成し、その組成、及び、電極膜としての特
性を調べた。その結果、Nd、Gd、Dyのうちの１種又は２
種以上（以降、Nd・Gd・Dyという）を含有し、残部がAl
及び不可避的不純物からなるAl合金膜は、耐熱性に優れ
て成膜後（即ち電極膜形成後）の加熱工程においてヒロ
ックが生じ難く、該加熱工程の後は比抵抗が低下し、従
って、該加熱工程の前（或いは更に加熱時点）及び後で
各々必要な高耐熱性（高耐ヒロック性）及び低比抵抗と
いう条件（要件）を充たすことが可能であり、特に、こ
の加熱工程を積極的に熱処理として利用し、その熱処理
温度を調整することにより上記加熱工程前後での各要件
を高水準で充たし得ることを見出し、本発明を完成する
に至ったものである。
【００１５】即ち、AlにNd・Gd・Dyを含有させたAl合金
膜において、成膜後のものは、Nd・Gd・Dyの含有量が多
い程、その元素の所謂固溶効果による強化の程度が大き
く、そのため耐熱性が向上し、従って、成膜後（電極膜
形成後）の加熱工程においてヒロックが生じ難い。その
反面、かかる高耐熱性（高耐ヒロック性）を有する成膜
後のものは、同時に、所謂固溶効果によって比抵抗が高
くなり、そのため比抵抗：20μΩcm以下という要件を充
たし得ない。
膜において、成膜後のものは、Nd・Gd・Dyの含有量が多
い程、その元素の所謂固溶効果による強化の程度が大き
く、そのため耐熱性が向上し、従って、成膜後（電極膜
形成後）の加熱工程においてヒロックが生じ難い。その
反面、かかる高耐熱性（高耐ヒロック性）を有する成膜
後のものは、同時に、所謂固溶効果によって比抵抗が高
くなり、そのため比抵抗：20μΩcm以下という要件を充
たし得ない。
【００１６】ところが、上記成膜後のもの（Al合金膜）
に加熱工程を施すと、Alに固溶していた元素（Nd・Gd・
Dy）が金属間化合物（Nd・Gd・DyとAlとの金属間化合
物）として析出し、比抵抗増大の要因である固溶状態の
元素の総固溶量が減少するため、比抵抗が低下し、比抵
抗：20μΩcm以下になり得る。従って、AlにNd・Gd・Dy
を含有させたAl合金膜は、成膜後（電極膜形成後）の加
熱工程の前及び後で各々必要な高耐熱性（高耐ヒロック
性）及び低比抵抗という要件を充たし得る。特に、この
加熱工程を積極的に金属間化合物を析出させる熱処理と
して利用し、その熱処理温度の調整により熱処理後の総
固溶量を調整することにより、上記加熱工程前後での各
要件を高水準で充たし得ることもわかった。
に加熱工程を施すと、Alに固溶していた元素（Nd・Gd・
Dy）が金属間化合物（Nd・Gd・DyとAlとの金属間化合
物）として析出し、比抵抗増大の要因である固溶状態の
元素の総固溶量が減少するため、比抵抗が低下し、比抵
抗：20μΩcm以下になり得る。従って、AlにNd・Gd・Dy
を含有させたAl合金膜は、成膜後（電極膜形成後）の加
熱工程の前及び後で各々必要な高耐熱性（高耐ヒロック
性）及び低比抵抗という要件を充たし得る。特に、この
加熱工程を積極的に金属間化合物を析出させる熱処理と
して利用し、その熱処理温度の調整により熱処理後の総
固溶量を調整することにより、上記加熱工程前後での各
要件を高水準で充たし得ることもわかった。
【００１７】このとき、Nd・Gd・Dyの含有量は、1.0at%
超〜15at% （即ち、1.0at%超15at%以下）にする必要が
ある。それは、1.0at%以下では固溶量が少なくて耐熱性
が不充分であるため、加熱過程で加熱に起因するヒロッ
ク発生の可能性があり、15at% 超では前記熱処理（熱処
理温度の調整）により熱処理後の総固溶量を調整して
も、その総固溶量が多いため比抵抗：20μΩcm以下とい
う要件を充たし難くなるからである。
超〜15at% （即ち、1.0at%超15at%以下）にする必要が
ある。それは、1.0at%以下では固溶量が少なくて耐熱性
が不充分であるため、加熱過程で加熱に起因するヒロッ
ク発生の可能性があり、15at% 超では前記熱処理（熱処
理温度の調整）により熱処理後の総固溶量を調整して
も、その総固溶量が多いため比抵抗：20μΩcm以下とい
う要件を充たし難くなるからである。
【００１８】そこで、本発明に係る半導体用電極は、合
金成分としてNd・Gd・Dy（Nd、Gd、Dyのうちの１種又は
２種以上）を合計で1.0at%超〜15at% 含有し、残部がAl
及び不可避的不純物からなるAl合金よりなるものとして
おり、従って、電極膜形成後の加熱工程での加熱に起因
するヒロックが生じ難く、且つ、比抵抗：20μΩcm以下
の要件を充たし得る。
金成分としてNd・Gd・Dy（Nd、Gd、Dyのうちの１種又は
２種以上）を合計で1.0at%超〜15at% 含有し、残部がAl
及び不可避的不純物からなるAl合金よりなるものとして
おり、従って、電極膜形成後の加熱工程での加熱に起因
するヒロックが生じ難く、且つ、比抵抗：20μΩcm以下
の要件を充たし得る。
【００１９】このように本発明に係る半導体用電極は優
れた特性を有するので、 LCD（液晶ディスプレイ）の半
導体用電極として好適に用いることができる。
れた特性を有するので、 LCD（液晶ディスプレイ）の半
導体用電極として好適に用いることができる。
【００２０】本発明に係る半導体用電極でのAl合金はス
パッタリング法により形成されていることが望ましい。
それは、Nd・Gd・Dyは平衡状態ではAlに対する固溶限が
極めて小さいが、スパッタリング法により形成されたも
の（請求項３記載の半導体用電極）では、スパッタリン
グ法固有の気相急冷によって非平衡固溶が可能になるこ
とから、その他の通常の薄膜形成法により形成されるAl
合金膜と比較して、より耐熱性等を著しく向上し得るか
らである。
パッタリング法により形成されていることが望ましい。
それは、Nd・Gd・Dyは平衡状態ではAlに対する固溶限が
極めて小さいが、スパッタリング法により形成されたも
の（請求項３記載の半導体用電極）では、スパッタリン
グ法固有の気相急冷によって非平衡固溶が可能になるこ
とから、その他の通常の薄膜形成法により形成されるAl
合金膜と比較して、より耐熱性等を著しく向上し得るか
らである。
【００２１】本発明に係る半導体用電極でのAl合金は、
以上のことからわかる如く、その内容については、先ず
上記スパッタリング法等により形成され、その時点（即
ち中間段階）では合金成分の全部又は一部が固溶した状
態にあり、次の加熱工程又は熱処理の後の時点（最終段
階）では、上記固溶した合金成分の一部又は全部を金属
間化合物として析出させて電気抵抗値：20μΩcm以下に
調整されているものといえる（請求項３記載の半導体用
電極）。
以上のことからわかる如く、その内容については、先ず
上記スパッタリング法等により形成され、その時点（即
ち中間段階）では合金成分の全部又は一部が固溶した状
態にあり、次の加熱工程又は熱処理の後の時点（最終段
階）では、上記固溶した合金成分の一部又は全部を金属
間化合物として析出させて電気抵抗値：20μΩcm以下に
調整されているものといえる（請求項３記載の半導体用
電極）。
【００２２】一方、本発明に係る半導体用電極の製造方
法は、特に成膜後（電極膜形成後）の加熱工程を金属間
化合物を析出させる熱処理として積極的に利用したもの
である。即ち、Nd・Gd・Dyを含有するAl合金膜を、合金
成分（Nd・Gd・Dy）を固溶させた状態で基板上に形成さ
せると、その固溶量が多い程、比抵抗は高くなるが、所
謂固溶効果により強化され、耐熱性が高められて優れた
ものとなる。この成膜後、熱処理を施すと、固溶元素が
金属間化合物として析出し、比抵抗増大の要因である固
溶状態の元素の総固溶量が減少するため、比抵抗が低下
する。かかるプロセスは、成膜後の加熱過程を熱処理と
して積極的に利用し、その加熱過程（熱処理）前後で各
々必要な高耐熱性及び低比抵抗の条件（高耐熱性は加熱
過程での要件、低比抵抗は加熱過程後の要件である）を
充たすものであり、それらをより一層高める手段として
極めて合理的である。
法は、特に成膜後（電極膜形成後）の加熱工程を金属間
化合物を析出させる熱処理として積極的に利用したもの
である。即ち、Nd・Gd・Dyを含有するAl合金膜を、合金
成分（Nd・Gd・Dy）を固溶させた状態で基板上に形成さ
せると、その固溶量が多い程、比抵抗は高くなるが、所
謂固溶効果により強化され、耐熱性が高められて優れた
ものとなる。この成膜後、熱処理を施すと、固溶元素が
金属間化合物として析出し、比抵抗増大の要因である固
溶状態の元素の総固溶量が減少するため、比抵抗が低下
する。かかるプロセスは、成膜後の加熱過程を熱処理と
して積極的に利用し、その加熱過程（熱処理）前後で各
々必要な高耐熱性及び低比抵抗の条件（高耐熱性は加熱
過程での要件、低比抵抗は加熱過程後の要件である）を
充たすものであり、それらをより一層高める手段として
極めて合理的である。
【００２３】そこで、本発明に係る半導体用電極の製造
方法は、AlにNd・Gd・Dy（即ちNd、Gd、Dyのうちの１種
又は２種以上）を1.0at%超〜15at% 固溶させたAl合金薄
膜を基板上に形成させた後、該Al合金薄膜中の固溶元素
の一部又は全部を加熱温度：150 〜400 ℃の熱処理によ
り金属間化合物として析出させて、Al合金薄膜よりなる
半導体用電極を得ることを特徴とする半導体用電極の製
造方法としている。この方法は、前述の如く加熱過程
（熱処理）前後で各々必要な高耐熱性及び低比抵抗の条
件を確実に充たすことができ、それらをより一層高める
手段として極めて合理的なプロセスである。
方法は、AlにNd・Gd・Dy（即ちNd、Gd、Dyのうちの１種
又は２種以上）を1.0at%超〜15at% 固溶させたAl合金薄
膜を基板上に形成させた後、該Al合金薄膜中の固溶元素
の一部又は全部を加熱温度：150 〜400 ℃の熱処理によ
り金属間化合物として析出させて、Al合金薄膜よりなる
半導体用電極を得ることを特徴とする半導体用電極の製
造方法としている。この方法は、前述の如く加熱過程
（熱処理）前後で各々必要な高耐熱性及び低比抵抗の条
件を確実に充たすことができ、それらをより一層高める
手段として極めて合理的なプロセスである。
【００２４】ここで、熱処理により金属間化合物として
固溶元素の全部を析出させるか、一部を析出させるか、
又、一部の場合にはその量（全部に対する一部の割合）
をどの程度とするかは、熱処理前の固溶元素量や所要電
気抵抗値等に応じて設定すればよい。熱処理の際の加熱
温度を 150〜400 ℃としているのは、 150℃未満では金
属間化合物の析出が起こり難く、そのため電気抵抗値：
20μΩcm以下を充たし得ず、400 ℃超では熱処理時にヒ
ロックが生じるからである。
固溶元素の全部を析出させるか、一部を析出させるか、
又、一部の場合にはその量（全部に対する一部の割合）
をどの程度とするかは、熱処理前の固溶元素量や所要電
気抵抗値等に応じて設定すればよい。熱処理の際の加熱
温度を 150〜400 ℃としているのは、 150℃未満では金
属間化合物の析出が起こり難く、そのため電気抵抗値：
20μΩcm以下を充たし得ず、400 ℃超では熱処理時にヒ
ロックが生じるからである。
【００２５】上記Al合金薄膜の形成をスパッタリング法
により行う場合、そのスパッタリングターゲットとして
は、Nd・Gd・Dy（（Nd、Gd、Dyのうちの１種又は２種以
上）を総量で1.0at%超〜15at% 含有し、残部がAl及び不
可避的不純物からなるAl合金よりなるものを使用すれば
よい。かかるAl合金製ターゲットは、複合ターゲット等
に比し、形成されるAl合金薄膜の組成が安定し易く、
又、酸素量を低くし得る等の利点を有している。
により行う場合、そのスパッタリングターゲットとして
は、Nd・Gd・Dy（（Nd、Gd、Dyのうちの１種又は２種以
上）を総量で1.0at%超〜15at% 含有し、残部がAl及び不
可避的不純物からなるAl合金よりなるものを使用すれば
よい。かかるAl合金製ターゲットは、複合ターゲット等
に比し、形成されるAl合金薄膜の組成が安定し易く、
又、酸素量を低くし得る等の利点を有している。
【００２６】
【実施例】（実験例１） 純Alターゲット（純度99.999％）上に５mm角のFe, Co,
Ni, Ru, Rh又はIr（いずれも純度99.9％）のチップを所
定量設置した複合ターゲット、又、Fe等を所定量含有す
る溶製Al合金ターゲットを用い、DCマグネトロンスパッ
タリング法により、厚さ:0.5mmのガラス基板上に厚さ：
3000Åの２元系Al合金薄膜、即ち、Fe,Co, Ni, Ru, Rh
又はIrの１種又は２種以上を含有する種々の組成のAl合
金薄膜を形成した。尚、かかるAl合金薄膜は半導体用電
極の中の配線に相当する（以降同様）。
Ni, Ru, Rh又はIr（いずれも純度99.9％）のチップを所
定量設置した複合ターゲット、又、Fe等を所定量含有す
る溶製Al合金ターゲットを用い、DCマグネトロンスパッ
タリング法により、厚さ:0.5mmのガラス基板上に厚さ：
3000Åの２元系Al合金薄膜、即ち、Fe,Co, Ni, Ru, Rh
又はIrの１種又は２種以上を含有する種々の組成のAl合
金薄膜を形成した。尚、かかるAl合金薄膜は半導体用電
極の中の配線に相当する（以降同様）。
【００２７】そして、上記薄膜について、400 ℃で１時
間加熱する熱処理を施し、顕微鏡による表面観察を行っ
た。
間加熱する熱処理を施し、顕微鏡による表面観察を行っ
た。
【００２８】その結果得られた合金元素含有量とヒロッ
ク密度との関係を図１に示す。Fe等の添加により耐ヒロ
ック性が著しく向上していることがわかる。
ク密度との関係を図１に示す。Fe等の添加により耐ヒロ
ック性が著しく向上していることがわかる。
【００２９】図１（実験例）はFe, Co, Ni, Ru, Rh又は
Irの１種又は２種以上を含有する種々の組成のAl合金薄
膜の場合のヒロック耐性を示すものであるが、Nd、Gd、
Dyの場合も含有量の点においては、前記のFe, Co, Ni,
Ru, Rh又はIrの１種又は２種以上を含有する種々の組成
のAl合金薄膜の場合と同様の傾向があり（図１のとお
り）、1.0at%超では加熱に起因するヒロック耐性が向上
する。ただし、加熱に起因するヒロック耐性は本発明の
Nd、Gd、Dyの場合の方が格段に優れている。
Irの１種又は２種以上を含有する種々の組成のAl合金薄
膜の場合のヒロック耐性を示すものであるが、Nd、Gd、
Dyの場合も含有量の点においては、前記のFe, Co, Ni,
Ru, Rh又はIrの１種又は２種以上を含有する種々の組成
のAl合金薄膜の場合と同様の傾向があり（図１のとお
り）、1.0at%超では加熱に起因するヒロック耐性が向上
する。ただし、加熱に起因するヒロック耐性は本発明の
Nd、Gd、Dyの場合の方が格段に優れている。
【００３０】（実施例１） 純Alターゲット（純度99.999％）上に５mm角のNd、Gd又
はDyのチップを所定量設置した複合ターゲット、又、N
d、Gd又はDyを所定量含有する溶製Al合金ターゲットを
用い、DCマグネトロンスパッタリング法により、厚さ：
0.5mm のガラス基板上に厚さ：300nm の２元系Al合金薄
膜を形成した。そして、これらの薄膜についてICP によ
り組成を分析し、又、４端子（探針）法により比抵抗値
を室温にて測定した。更に、400 ℃で１時間加熱する熱
処理を施した後、同様法により比抵抗値を測定した。そ
の結果を薄膜中のNd、Gd、Dy含有量と比抵抗との関係に
して図２に示す。Nd、Gd、Dy含有量の増加に伴って比抵
抗が５μΩcm／at% の割合で増加するが、Nd、Gd、Dy含
有量が４at% 以下であれば、熱処理を施さなくても比抵
抗は20μΩcm以下となることがわかる。
はDyのチップを所定量設置した複合ターゲット、又、N
d、Gd又はDyを所定量含有する溶製Al合金ターゲットを
用い、DCマグネトロンスパッタリング法により、厚さ：
0.5mm のガラス基板上に厚さ：300nm の２元系Al合金薄
膜を形成した。そして、これらの薄膜についてICP によ
り組成を分析し、又、４端子（探針）法により比抵抗値
を室温にて測定した。更に、400 ℃で１時間加熱する熱
処理を施した後、同様法により比抵抗値を測定した。そ
の結果を薄膜中のNd、Gd、Dy含有量と比抵抗との関係に
して図２に示す。Nd、Gd、Dy含有量の増加に伴って比抵
抗が５μΩcm／at% の割合で増加するが、Nd、Gd、Dy含
有量が４at% 以下であれば、熱処理を施さなくても比抵
抗は20μΩcm以下となることがわかる。
【００３１】（実施例２） 実施例１と同様の方法により同様のAl合金薄膜を作成し
た。そして、この薄膜について実施例１と同様法により
組成を分析し、更に 300℃，500 ℃で１時間加熱する熱
処理を施した後、実施例１と同様法により比抵抗値を測
定した。その結果を図３に示す。Nd、Gd、Dy含有量の増
加に伴って比抵抗が増加するが、その増加割合は熱処理
温度:300℃のもので 0.1μΩcm／at% 、熱処理温度:500
℃のもので 0.5μΩcm／at% であり、いずれも極めて小
さく、Nd、Gd、Dy含有量：15at%のときでも比抵抗は20
μΩcm以下となることがわかる。
た。そして、この薄膜について実施例１と同様法により
組成を分析し、更に 300℃，500 ℃で１時間加熱する熱
処理を施した後、実施例１と同様法により比抵抗値を測
定した。その結果を図３に示す。Nd、Gd、Dy含有量の増
加に伴って比抵抗が増加するが、その増加割合は熱処理
温度:300℃のもので 0.1μΩcm／at% 、熱処理温度:500
℃のもので 0.5μΩcm／at% であり、いずれも極めて小
さく、Nd、Gd、Dy含有量：15at%のときでも比抵抗は20
μΩcm以下となることがわかる。
【００３２】（実施例３） 純Alターゲット（純度99.999％）上に５mm角のNd、Gd又
はDyのチップを所定量設置した複合ターゲット、又、N
d、Gd又はDyを所定量含有する溶製Al合金ターゲットを
用い、実施例１と同様の方法により同様厚みのAl合金薄
膜を形成した。そして、これらの薄膜について実施例１
と同様の方法により組成分析及び比抵抗値測定を行い、
更に、150 〜400 ℃で１時間加熱する熱処理を施した
後、同様法により比抵抗値を測定した。その結果を、熱
処理温度と比抵抗との関係にして、合金成分がNdの場合
のものを図４、Gd，Dyの場合のものを図５に示す。150
℃以上の熱処理温度により、比抵抗が熱処理前のそれよ
りも低くなる。又、かかる熱処理によって、合金成分が
Nd、Gd、Dyの何れの場合も比抵抗を20μΩcm以下にし得
ることがわかる。
はDyのチップを所定量設置した複合ターゲット、又、N
d、Gd又はDyを所定量含有する溶製Al合金ターゲットを
用い、実施例１と同様の方法により同様厚みのAl合金薄
膜を形成した。そして、これらの薄膜について実施例１
と同様の方法により組成分析及び比抵抗値測定を行い、
更に、150 〜400 ℃で１時間加熱する熱処理を施した
後、同様法により比抵抗値を測定した。その結果を、熱
処理温度と比抵抗との関係にして、合金成分がNdの場合
のものを図４、Gd，Dyの場合のものを図５に示す。150
℃以上の熱処理温度により、比抵抗が熱処理前のそれよ
りも低くなる。又、かかる熱処理によって、合金成分が
Nd、Gd、Dyの何れの場合も比抵抗を20μΩcm以下にし得
ることがわかる。
【００３３】（実施例４） 実施例１と同様の方法によりAl-1.5at%Gd の組成を有す
るAl合金薄膜を作成した後、フォトリソグラフィにより
10μm 巾のストライプパターンを形成した。次に、200
〜400 ℃で１時間加熱する熱処理を施し、顕微鏡による
表面観察を行った。その結果得られた熱処理温度とヒロ
ック密度（10μm 巾のストライプパターンで長さ100 μ
m 当たりのヒロック密度）との関係を図６に示す。400
℃という比較的高温の熱処理を受けても、ヒロック密度
は１個以下であり、 LCDの半導体用電極として極めて好
適であることを示している。
るAl合金薄膜を作成した後、フォトリソグラフィにより
10μm 巾のストライプパターンを形成した。次に、200
〜400 ℃で１時間加熱する熱処理を施し、顕微鏡による
表面観察を行った。その結果得られた熱処理温度とヒロ
ック密度（10μm 巾のストライプパターンで長さ100 μ
m 当たりのヒロック密度）との関係を図６に示す。400
℃という比較的高温の熱処理を受けても、ヒロック密度
は１個以下であり、 LCDの半導体用電極として極めて好
適であることを示している。
【００３４】尚、以上の実施例では合金成分としてNd、
Gd、Dyの１種を添加した場合が殆どであり、上述の如き
効果が得られているが、Nd、Gd、Dyの２種以上を添加し
た場合も同様の効果が得られる。
Gd、Dyの１種を添加した場合が殆どであり、上述の如き
効果が得られているが、Nd、Gd、Dyの２種以上を添加し
た場合も同様の効果が得られる。
【００３５】
【発明の効果】本発明に係る半導体用電極は、以上の如
き構成を有し作用をなすものであり、電極膜形成後の加
熱工程での加熱に起因するヒロックが生じ難く、又、比
抵抗：20μΩcm以下であって比抵抗が低いという特性を
有する。そのため、アクティブマトリックス型液晶ディ
スプレイ等の如く薄膜トランジスターが使用される機器
での半導体用電極として好適に用いることができ、従っ
て、これら各機器の高機能化及び品質向上を図ることが
できるようになるという効果を奏し、更に、今後の液晶
ディスプレイ等の大型化・高精細化に対応し得、それに
寄与し得るようになるという効果を奏する。
き構成を有し作用をなすものであり、電極膜形成後の加
熱工程での加熱に起因するヒロックが生じ難く、又、比
抵抗：20μΩcm以下であって比抵抗が低いという特性を
有する。そのため、アクティブマトリックス型液晶ディ
スプレイ等の如く薄膜トランジスターが使用される機器
での半導体用電極として好適に用いることができ、従っ
て、これら各機器の高機能化及び品質向上を図ることが
できるようになるという効果を奏し、更に、今後の液晶
ディスプレイ等の大型化・高精細化に対応し得、それに
寄与し得るようになるという効果を奏する。
【００３６】本発明に係る半導体用電極の製造方法は、
上記の如く優れた特性を有する半導体用電極を確実に製
造し得、特に、半導体用電極の加熱過程前後で各々必要
な高耐熱性（高耐ヒロック性）及び低比抵抗の条件を確
実且つ充分に充たすことができ、それらをより一層高め
得るようになるという効果を奏する。
上記の如く優れた特性を有する半導体用電極を確実に製
造し得、特に、半導体用電極の加熱過程前後で各々必要
な高耐熱性（高耐ヒロック性）及び低比抵抗の条件を確
実且つ充分に充たすことができ、それらをより一層高め
得るようになるという効果を奏する。
【００３７】本発明に係るスパッタリングターゲット
は、上記半導体用電極の形成をスパッタリング法により
行う場合に好適に使用し得、形成される半導体用電極の
組成が安定し易い等の利点を有し、より特性の安定した
半導体用電極が得られるようになるという効果を奏す
る。
は、上記半導体用電極の形成をスパッタリング法により
行う場合に好適に使用し得、形成される半導体用電極の
組成が安定し易い等の利点を有し、より特性の安定した
半導体用電極が得られるようになるという効果を奏す
る。
【図１】実験例１に係るAl合金薄膜よりなる半導体用電
極についての合金元素含有量とヒロック密度との関係を
示す図である。
極についての合金元素含有量とヒロック密度との関係を
示す図である。
【図２】実施例１に係るAl合金薄膜（添加元素：Nd、G
d、Dy）よりなる半導体用電極についての元素添加量と
比抵抗との関係を示す図である。
d、Dy）よりなる半導体用電極についての元素添加量と
比抵抗との関係を示す図である。
【図３】実施例２に係るAl合金薄膜（添加元素：Nd、G
d、Dy）よりなる半導体用電極についての元素添加量と
比抵抗との関係を示す図である。
d、Dy）よりなる半導体用電極についての元素添加量と
比抵抗との関係を示す図である。
【図４】実施例３に係るAl合金薄膜（合金成分：Nd）よ
りなる半導体用電極についての熱処理温度と比抵抗との
関係を示す図である。
りなる半導体用電極についての熱処理温度と比抵抗との
関係を示す図である。
【図５】実施例３に係るAl合金薄膜（合金成分：Gd, D
y）よりなる半導体用電極についての熱処理温度と比抵
抗との関係を示す図である。
y）よりなる半導体用電極についての熱処理温度と比抵
抗との関係を示す図である。
【図６】実施例４に係るAl合金薄膜よりなる半導体用電
極についての熱処理温度とヒロック密度との関係を示す
図である。
極についての熱処理温度とヒロック密度との関係を示す
図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大西 隆 兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式会社神戸製鋼所 神戸総合技術研 究所内 (72)発明者 高木 勝寿 兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式会社神戸製鋼所 神戸総合技術研 究所内 (72)発明者 吉川 一男 兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式会社神戸製鋼所 神戸総合技術研 究所内 (56)参考文献 特開 平１−233737（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−56136（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−134426（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−289140（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−157238（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−335271（ＪＰ，Ａ) 国際公開92／13360（ＷＯ，Ａ)
Claims (6)
- 【請求項１】 合金成分としてNd、Gd、Dyのうちの１種
又は２種以上を総量で1.0at%超〜15at% 含有し、残部が
Al及び不可避的不純物からなるAl合金よりなることを特
徴とする、薄膜トランジスターを有するアクティブマト
リックス型液晶ディスプレイ用の加熱に起因するヒロッ
ク耐性に優れた半導体用電極。 - 【請求項２】 前記Al合金がスパッタリング法により形
成されている請求項１記載の半導体用電極。 - 【請求項３】 前記Al合金が、固溶した合金成分の一部
又は全部を金属間化合物として析出させてなる請求項１
又は２記載の半導体用電極。 - 【請求項４】 AlにNd、Gd、Dyのうちの１種又は２種以
上を総量で1.0at%超〜15at% 固溶させたAl合金薄膜を基
板上に形成させた後、該Al合金薄膜中の固溶元素の一部
又は全部を加熱温度： 150〜400 ℃の熱処理により金属
間化合物として析出させて、Al合金薄膜よりなる半導体
用電極を得ることを特徴とする、薄膜トランジスターを
有するアクティブマトリックス型液晶ディスプレイ用の
加熱に起因するヒロック耐性に優れた半導体用電極の製
造方法。 - 【請求項５】 前記基板上へのAl合金薄膜の形成が、ス
パッタリング法により行われる請求項４記載の半導体用
電極の製造方法。 - 【請求項６】 請求項５記載の半導体用電極の製造方法
における基板上へのAl合金薄膜形成のために用いるスパ
ッタリングターゲットであって、Nd、Gd、Dyのうちの１
種又は２種以上を総量で1.0at%超〜15at% 含有し、残部
がAl及び不可避的不純物からなるAl合金よりなる、薄膜
トランジスターを有するアクティブマトリックス型液晶
ディスプレイ用の加熱に起因するヒロック耐性に優れた
半導体用電極膜形成用スパッタリングターゲット。
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