[发明专利]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

说明书

技术领域

本发明涉及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。

背景技术

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)，从使用现在的非晶硅(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IGZO)、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钼(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1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)而成膜的氧化硅(SiO₂)膜上，通过溅射而形成的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(O)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℃进行热处理。由此，在合金膜的界面形成氧化锰(MnO_x)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10^-4Ωcm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液晶パ字ルのゲ一ト電極とソ一ス·ドレイン電極を共にCu配にするCu-Mn合金プロセス技術を東北大が開《訂正あり》”，[online]，2008年9月9日，日经BP社「Tech-On！」，[2011年5月11日检索]，网址<URL：http://techon.nikkeibp.co.jp/article/NEWS/20080909/157714>

非专利文献2：M.Haneda、J.Iijima和J.koike，“在250-450℃下Cu-Mn/SiO2界面上的自形成阻挡层的生长行为(Growth behavior of self-formed barrier at Cu-Mn/SiO2 interface at 250-450℃)”，应用物理通讯(APPLIED PHYSICS LETTERS)，90.252107(2007)