[发明专利]用于溅射靶的铜材料及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及作为溅射靶使用的铜材料及其制造方法。

背景技术

近年来，从移动PC、移动电话终端等小型电子机器至大型电视机，以各种尺寸使用了平板显示器。在分类为平板显示器的液晶显示器或有机EL显示器中，为了满足对高画质和动画的高速描绘的要求，开发了在像素的点中插入有薄膜晶体管(Thin Film Transistor：以下记为TFT)元件的物质，目前其正成为主流。

图1以截面示出了液晶显示器中的TFT元件的结构的一例。TFT元件1在玻璃基板2上具有扫描线3和扫描线的一部分具有作为TFT的ON/OFF控制的功能的栅电极4。栅电极4以利用氮化硅的绝缘膜5将栅电极覆盖的形式形成，在绝缘膜5上依次形成非晶硅(以下记为a-Si)层6、掺杂P(磷)的a-Si层7、源极-漏极8和9。以覆盖它们的方式形成有氮化硅的保护膜10。在像素区域配置了掺锡氧化铟(以下记为ITO)膜11。

以往，扫描线、栅电极、源极-漏极使用了Mo、Cr之类的高熔点金属或铝及其合金等。但是，随着液晶显示器的大型化和高像素化，显现出了由配线长度增加、信号延迟、电力损失等所引起的图像显示不均等问题。因此，电阻率低的铜配线开始受到关注。

对于TFT元件的配线使用铜配线膜的问题，可以举出：若在玻璃基板上直接形成Cu膜，则由于Cu/玻璃界面的密合性差而使Cu配线膜从玻璃剥离。

作为用于解决该剥离的问题的发明，提出了专利文献1～3等中记载的技术。

在专利文献1中，通过在铜配线与玻璃基板之间夹杂钼等高熔点金属，形成与玻璃基板的密合性优异的阻隔层，从而抑制了剥离。

在专利文献2和3中，利用下述方法来抑制剥离：通过使用将铜合金化的靶材，在铜配线与玻璃基板界面形成氧化物，并使合金元素富集于铜配线与玻璃基板界面等。

如专利文献2和3的发明那样，也开发了铜合金化等方法，目前在工业上，如专利文献1中记载的发明那样，将与玻璃的密合性良好的Mo或Ti等作为图1中记载的阻隔层12而形成于铜配线之下，从而改善剥离，并利用溅射形成纯铜的配线。

作为TFT元件的栅电极的形成工序中所要求的重要特性之一，可以举出配线膜的基板面内均匀性。由膜的均匀性、即膜厚的不同或凹凸等的存在，而使TFT内的电容变得不均匀，因此对显示造成不良影响。另外，在TFT元件制造工序中，若存在膜厚的不同或粗大的团簇(cluster)(颗粒、喷溅等)，则在利用蚀刻制作配线电极时可能会引起断线和短路等配线不良。

作为在通过溅射工序形成成为半导体配线等的纯铜膜时能够制作均匀的配线膜、且能够抑制粗大团簇和抑制断线不良的溅射靶的发明，提出了专利文献4～8等中记载的技术。

在专利文献4中，记载了下述溅射靶：其将除氧、氮、碳和氢的气体成分外的纯度为99.9999％以上的铜作为基体，使其在氧浓度0.1ppm以下熔解、凝固而进行制造，从而能够得到不良断线率少且用于超LSI(超大规模集成电路)的配线。通过降低铜材料中的杂质量，可以减少断线不良等。

在专利文献5中，记载了下述内容：通过使用在纯度为99.995％以上的铜中，使再结晶组织的平均结晶粒径为80微米以下、且使维氏硬度为100以下的溅射靶，由此来抑制溅射颗粒的溅出的扩大和粗大团簇的产生。

在专利文献6中，记载了下述内容：在除气体成分外的纯度为99.999％以上的铜中，提高溅射面内的{111}面的X射线衍射峰强度I{111}，使平均粒径为250μm以下，且使位置所致的粒径偏差为20％以内，从而使膜厚均匀性良好。

在专利文献7中，记载了下述内容：使在表面朝向{110}面的结晶的体积为80％以上，且使这些结晶从表面至中心均匀地分布，从而使铜原子的溅出与表面垂直，能够在纵横比较大的槽的深处成膜。

在专利文献8中，记载了下述内容：在99.999％以上的纯度的铜中，将平均结晶粒径控制为10～30μm，使具有{111}、{200}、{220}和{311}的各取向的颗粒的量少于50％，且具有无规的取向，从而能够实现均匀性和产生最小的颗粒。