JP4571741B2

JP4571741B2 - Metal materials for electronic components, electronic components, electronic equipment, processing methods for metal materials, and electro-optical components

Info

Publication number: JP4571741B2
Application number: JP2000333334A
Authority: JP
Inventors: 崇上野; 伸浩小田
Original assignee: Furuya Metal Co Ltd
Current assignee: Furuya Metal Co Ltd
Priority date: 2000-10-31
Filing date: 2000-10-31
Publication date: 2010-10-27
Anticipated expiration: 2020-10-31
Also published as: JP2002140929A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品用金属材料、電子部品、電子機器、金属材料の加工方法及び電子光学部品に関し、例えば液晶表示パネル、各種半導体デバイス、配線基板、チップ部品等に適用することができる。本発明は、Ａｇを主成分とし、Ａｕを０．１〜３ｗｔ％含有し、Ｃｕ等の元素を０．１〜５ｗｔ％含有する合金を金属材料として適用することにより、従来に比して低抵抗率であって、安定かつ加工性に優れた電子部品用金属材料、この金属材料を使用した電子部品、電子機器を提案する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子機器、電子部品においては、配線材料、電極材料、接点材料に
Ｃｕ、Ａｌ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗ、Ｃｒ等の純金属による金属材料、Ａｌ−Ｃｕ、Ａｌ−Ｃｕ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｐｄ、ＴａＳｉ、ＷＳｉ等の合金による金属材料を用いて配線パターンを形成するようになされている。
【０００３】
例えばフラットパネルディスプレイを構成する透過型液晶表示パネルにおいては、一般に、エッチング性に優れ、電気抵抗が低い純Ａｌが配線材料として使用される。しかしながら純Ａｌは、融点が６６０℃と低く、液晶表示パネルの配線材料として使用した場合には、配線膜形成後の化学気相成長（ＣＶＤ：Chemical Vapor Deposition）プロセス等における３００〜４００℃程度の熱処理工程においてヒロック、ウイスカー等の欠陥が発生する恐れがある。このため液晶表示パネルにおいては、高温で安定な高融点材料であるＴａ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｗ等を純Ａｌに代えて配線材料として使用することにより、このような欠陥の発生を防止するようになされたものもある。
【０００４】
また、反射型液晶表示パネルにおいては、液晶セルの透過光を反射する高反射率層が必要とされ、このような高反射率層に、または配線パターン、電極とで高反射率層を兼用するようにしてこれらの部材に、純Ａｌ、Ａｌを主成分とする合金、純Ａｇ、Ａｇを主成分とする合金、Ａｕ等が用いられるようになされている。また、シリコンチップ上に微小ミラーを並べて配置し、各ミラーによる光変調により画像表示するようになされた電子光学部品（以下、微小ミラーによる電子光学部品と呼ぶ）においては、そのミラーとなる部材に純Ａｌが用いられるようになされている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の電子機器に使用される金属材料に比して、電気抵抗が低く、安定かつ加工性に優れた金属材料を得ることができれば、各種電子部品に適用して性能を向上し、さらには製造プロセスを簡略化できることが考えられる。
【０００６】
すなわち、透過型液晶表示パネルにおいて、欠陥の発生を防止する目的で純Ａｌに代えて使用されるＴａ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｗ等は、純Ａｌに比して抵抗率が大きい欠陥がある。これにより透過型液晶表示パネルにあっては、大型化、高精細化により配線パターンの配線長が増大し、また配線パターンが微細化すると、簡易かつ確実に駆動することが困難になる問題がある。これにより透過型液晶表示パネルにおいては、配線材料として好適な材料が存在しないのが実情であった。
【０００７】
また、反射型液晶表示パネル、微小ミラーによる電子光学部品のように配線、電極により高反射率層を兼用する場合には、透過型液晶表示パネルの配線材料に要求される特性に高反射率層としての要求が加重されることになる。
【０００８】
この場合、高反射率層として、入射光を効率良く反射する観点からは、可視光波長域において最も反射率の高い純Ａｇが高反射率層の材料に適しているものの、純Ａｇにあっては耐候性が劣ることにより配線、電極材料としては適切なものとは言えない。これらにより反射型液晶表示パネル、微小ミラーによる電子光学部品にあっても、必ずしも適切な配線材料が存在しないのが実情であった。
【０００９】
なお、反射型液晶表示パネルにおいては、これらのことから高反射膜及び配線電極層の上に、又は反射膜及び配線電極層の上下にバリア層を形成して耐候性を向上するようになされているものの、バリア層の作成工程の増大によりその分製造プロセスが複雑化し、またこのようにバリア層を作成しても高温での信頼性に未だ不十分な問題がある。
【００１０】
因みに、低抵抗値の配線材料について検討してみると、Ａｌより抵抗率が低い材料としては、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｇがあるが、Ａｕは、容易に入手することが困難な材料である。またＣｕは、耐候性に劣り、エッチングによる加工性が悪く、さらには微細加工が困難な問題を有している。またＡｇは、塩化物、硫黄、硫化物などに対して敏感に反応し、微細加工性、耐候性に問題を有している。
【００１１】
なお、Ａｇが敏感に反応する例をあげると、塩素を含むエッチングガスによるドライエッチングプロセスにおいて、Ａｇは、エッチングの進行によりエッチングガス中の塩素と反応して配線パターンの境界面にＡｇＣｌが生成され、このＡｇＣｌにより導電性、熱伝導性が損なわれる。
【００１２】
また、Ａｇが耐候性に問題を有する例としては、反射型液晶表示パネルに適用した場合に、透明導電膜と直接接触することによる界面の酸素、又は微量な硫黄等と反応する可能性が大きく、これによりＡｌと同様にバリア層を下地層に形成し、又は上下をバリア層で挟んでサンドイッチ構造にしなければいけないという問題があげられる。
【００１３】
また、これら液晶表示パネルにおいては、駆動デバイスとしてアモルファスシリコン又は多結晶シリコンによるＴＦＴ（Thin Film Transistor）が多く使用されるが、この駆動デバイス側から見た電極材料としても適切なものが存在しないのが実情である。
すなわち、これらの駆動デバイスにおいては、電極の金属材料を酸化させて、この電極とシリコン能動素子との間にゲート絶縁膜を形成することにより、製造プロセスを簡略化するようになされたものがある（すなわち陽極酸化法である）。
【００１４】
【表１】

【００１５】
従来の配線材料における抵抗率を表１に示す。
この表９に示されている配線材料のうち、このようなゲート絶縁膜を形成することが可能な配線材料としては、Ａｌ、Ｔａがあり、特にＴａの場合には、ピンホール等の欠陥が少なく、歩留りの高い酸化絶縁膜を形成することができる。しかしながらＴａにあっては、抵抗率が高いことにより、このような陽極酸化による場合には、抵抗率の低いＡｌを用いた２層配線による電極構造とする必要があり、結局製造プロセスを増加させることとなっていた。なおこの２層配線による場合、結局、配線パターンの抵抗率は、Ａｌにより決まる抵抗率となる。
【００１６】
上述のディスプレイデバイスへの応用以外にも、ＤＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＣＰＵ、ＭＰＵ、ＡＳＩＣ等の半導体デバイスにおいては、高集積化のため配線の幅が狭くなり、またチップサイズの大型化、多層配線等の複雑化に伴い配線パターンの配線長が増大する傾向にあり、これによりこれらの半導体デバイスにあっても、低抵抗率で安定かつ加工性に優れた配線材料が望まれている。
【００１７】
すなわち、このような配線幅の減少、配線長の増大は、配線における抵抗の増大を招き、この抵抗の増大により配線における電圧降下が増大して素子の駆動電圧が低下するようになり、また消費電力が増大し、さらには配線による信号伝達に遅延が発生するようになる。
【００１８】
また、このような半導体デバイス以外の、例えばプリント配線基板、チップコンデンサ、リレー等の電子部品にあっては、配線材料、電極材料、接点材料にＣｕ、Ａｇなどが用いられているが、これらの材料についても耐候性が実用上未だ不十分な問題があり、またリサイクルが困難な問題があった。
【００１９】
本発明は上記のような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、従来に比して低抵抗率であって、安定かつ加工性に優れた電子部品用金属材料、この金属材料を使用した電子部品、電子機器、電子光学部品、金属材料の加工方法を提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の請求項１に係る電子部品用金属材料は、Ａｇを主成分とし、Ａｕを０．１ｗｔ％以上１０ｗｔ％以下の範囲で含有し、更にはそのＡｇ-Ａｕ合金材料にＡｌ、Ｔｉ、Ｐｄ、Ｖ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｒｕ、Ｍｇからなる群から選ばれた複数の金属元素の内より１種類以上の金属元素を０．１ｗｔ％以上５．０ｗｔ％以下添加してなる合金であることを特徴とする。
【００２１】
上記電子部品用金属材料によれば、ＡｇにＡｕを添加してＡｇの結晶内にＡｕを均質に置換、或いはその他の状態であっても均質に溶融させて固溶させれば、Ａｇ全体の耐候性を向上することができ、さらにＡｌ、Ｔｉ、Ｐｄ、Ｖ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｒｕ、Ｍｇからなる群から選ばれた１つ又は複数の元素を添加すれば、抵抗率を低くし、又は抵抗率の増大の割合をこの第３の元素により抑制することができる。このとき、これらの添加する元素を０．１ｗｔ％以上５ｗｔ％以下とすることで耐候性を改善することができる。
【００２２】
また、このようなＡｇＡｕ合金にＣｕ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｖ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｒｕ、Ｍｇからなる群から選ばれた１又は複数の元素を０．１ｗｔ％以上５ｗｔ％以下添加して得られる合金にあっては、純Ａｇの優れた熱伝導性を維持し得、さらにスパッタリング法、蒸着法、ＣＶＤ法、メッキ法等の従来の成膜プロセスに適応でき、さらにはウエットエッチング手法及びドライエッチング手法で容易にパターンニング加工することができ、また高温にあっても安定な状態を維持することができる。従って、従来に比して低抵抗率であって、安定かつ加工性に優れた電子部品用金属材料を得ることができる。
【００２３】
また、本発明に係る電子部品用金属材料においては、前記電子部品用金属材料が、配線材料であることも可能である。また、前記電子部品用金属材料の電気抵抗率は５μΩｃｍ以下であることが好ましい。
【００２４】
また、本発明に係る電子部品用金属材料が、電極材料であることも可能である。また、前記電子部品用金属材料が、接点材料であることも可能である。また、前記電子部品用金属材料が、スパッタリングターゲット材であることも可能である。
【００２５】
また、本発明に係る電子部品用金属材料が、配線材料であることも可能である。また、前記電子部品用金属材料の電気抵抗率が１．６μΩｃｍ以上５μΩｃｍ以下であることが好ましい。また、前記電子部品用金属材料が、電極材料であることも可能である。また、前記電子部品用金属材料が、スパッタリングターゲット材であることも可能である。
【００２６】
本発明の請求項８に係る電子部品は、所定の金属材料により配線パターン、電極又は接点が形成された電子部品であって、前記金属材料が、Ａｇを主成分とし、Ａｕを０．１ｗｔ％以上１０ｗｔ％以下含有し、Ｃｕ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｐｄ、Ｖ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｒｕ、Ｍｇからなる群から選ばれた１種類又は複数の元素をそれぞれ０．１ｗｔ％以上５ｗｔ％以下含有する合金からなることを特徴とする。従って、低抵抗率であって、安定かつ加工性に優れた電子部品用金属材料を配線パターン、電極又は接点に適用した電子部品を得ることができる。
【００２７】
また、本発明に係る電子部品においては、前記配線パターン、電極又は接点が、りん酸を含む溶液によるエッチングにより形成されたものであることも可能である。また、前記配線パターン、電極又は接点が、塩素を含むガス雰囲気中でのエッチングにより形成されたものであることも可能である。また、前記配線パターン、前記電極及び前記接点以外の部分が、フッ素を含むガス雰囲気中でのエッチングにより加工されたものであることも可能である。
【００２８】
また、本発明に係る電子部品においては、前記配線パターン、電極又は接点が、３００℃以上７００℃以下の温度範囲により加熱処理されてなることが好ましい。また、前記配線パターン、電極又は接点が、Ｗ、Ｔａ、Ｍｏ、酸化インジウム、酸化錫、窒化チタニウム、酸化珪素、窒化シリコン、酸化チタン、酸化ニオブの何れか１種類もしくは複数で混合されて形成された下地の上に形成されてなることも可能である。前記配線パターン、電極又は接点が、ガラス又はプラスティックの基板上に直接形成されてなることも可能である。
【００２９】
本発明の請求項１５に係る電子機器は、所定の金属材料により配線パターン、電極又は接点が形成された電子機器であって、前記金属材料が、Ａｇを主成分とし、Ａｕを０．１ｗｔ％以上１０ｗｔ％以下含有し、Ｃｕ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｐｄ、Ｖ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｒｕ、Ｍｇからなる群から選ばれた１種類又は複数の元素をそれぞれ０．１ｗｔ％以上５ｗｔ％以下含有する合金からなることを特徴とする。従って、低抵抗率であって、安定かつ加工性に優れた電子部品用金属材料を配線パターン、電極又は接点に適用した電子部品を得ることができる。
【００３０】
また、本発明に係る電子機器においては、前記配線パターン、電極又は接点が、りん酸を含む溶液によるエッチングにより形成されものであることも可能である。また、前記配線パターン、電極又は接点が、塩素を含むガス雰囲気中でのエッチングにより形成されたものであることも可能である。また、前記配線パターン、電極及び接点以外の他の部分が、フッ素を含むガス雰囲気中でのエッチングにより加工されたものであることも可能である。
【００３１】
また、本発明に係る電子機器においては、前記配線パターン、電極又は接点が、３００℃以上７５０℃以下の温度範囲により加熱処理されてなることが好ましい。また、前記配線パターン、電極又は接点が、Ｗ、Ｔａ、Ｍｏ、酸化インジウム、酸化錫、窒化チタニウム、酸化珪素、窒化シリコン、酸化チタン、酸化ニオブの何れか１種類もしくは複数で混合されて形成された下地の上に形成されてなることも可能である。また、前記配線パターン、電極又は接点が、ガラス又はプラスティックの基板上に直接形成されてなることも可能である。
【００３２】
本発明の請求項２２に係る金属材料の加工方法は、Ａｇを主成分とし、Ａｕを０．１ｗｔ％以上１０ｗｔ％以下含有し、Ｃｕ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｐｄ、Ｖ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｒｕ、Ｍｇからなる群から選ばれた１種類又は複数の元素をそれぞれ０．１ｗｔ％以上５ｗｔ％以下含有する合金の金属膜を、りん酸を含む溶液によりエッチングして配線パターン、電極又は接点を形成することを特徴とする。
【００３３】
上記金属材料の加工方法によれば、このような３元合金にあっては、燐酸系のエッチング液である例えばＨ₃ＰＯ₄＋ＨＮＯ₃＋ＣＨ₃ＣＯＯＨ等によってもエッチング加工することができ、また燐酸、硝酸、酢酸の他、水、硝酸セリウム、硝酸銀等の添加により、エッチングレートを制御することもできる。これにより、従来のパターンニングの手法に加えて、この種の金属材料に適用して好適なパターンニングの手法を得ることができる。
【００３４】
本発明の請求項２３に係る金属材料の加工方法は、Ａｇを主成分とし、Ａｕを０．１ｗｔ％以上１０ｗｔ％以下含有し、Ｃｕ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｐｄ、Ｖ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｒｕ、Ｍｇからなる群から選ばれた１種類又は複数の元素をそれぞれ０．１ｗｔ％以上３ｗｔ％以下含有する合金の金属膜を、塩素を含むガス雰囲気中でエッチングして配線パターン、電極又は接点を形成することを特徴とする。
【００３５】
上記金属材料の加工方法によれば、このような３元合金にあっては、塩素を含むガス雰囲気中でのドライエッチングが可能で、例えばＣｌ₂、ＣＣｌ₄、ＢＣｌ₃、ＳｉＣｌ₄等の塩素を含むガス雰囲気中でのＲＩＥ（Reactive Ion Etching）、プラズマエッチングなどによる処理が可能である。これにより、従来のパターンニングの手法に加えてこの種の金属材料に適用して好適なパターンニングの手法を得ることができる。
【００３６】
本発明の請求項２４に係る金属材料の加工方法は、金属材料を含むデバイス加工方法に適用して、Ａｇを主成分とし、Ａｕを０．１ｗｔ％以上１０ｗｔ％以下含有し、Ｃｕ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｐｄ、Ｖ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｒｕ、Ｍｇからなる群から選ばれた１種類又は複数の元素をそれぞれ０．１ｗｔ％以上５ｗｔ％以下含有する合金の金属膜を有する場合に、フッ素を含むガス雰囲気中でのエッチングにより前記金属膜以外の材料を加工することを特徴とする。
【００３７】
上記金属材料の加工方法によれば、このような３元合金にあっては、フッ素を含むガス雰囲気中でのドライエッチングが困難で、これらのガスによっては損傷しない長所が見られる。例えば、ＣＦ₄、Ｃ₃Ｆ₈、Ｃ₄Ｆ₈、ＳＦ₆等のフッ素を含み、塩素を含まないガス雰囲気中でのＲＩＥ、プラズマエッチングなどにより、このような３元合金をエッチングすることなく、例えば、Ｓｉ、多結晶Ｓｉ、アモルファスＳｉ、ＳｉＯ₂、Ｓｉ₃Ｎ₄、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｐｔ等の他の材料をエッチングすることができる。これにより、この種の金属材料と他の材料とにより成るデバイスに適用して好適なパターンニングの手法を得ることができる。
【００３８】
本発明の請求項２５に係る金属材料の加工方法は、Ａｇを主成分とし、Ａｕを０．１ｗｔ％以上３ｗｔ％以下含有し、Ｃｕ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｐｄ、Ｖ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｒｕ、Ｍｇからなる群から選ばれた１種類又は複数の元素をそれぞれ０．１ｗｔ％以上５ｗｔ％以下含有する合金の金属膜を、３００℃以上７５０℃以下の温度範囲により加熱処理して配線パターン、電極又は接点を形成することを特徴とする。
【００３９】
上記金属材料の加工方法によれば、金属材料の加工方法に適用して、例えば蒸着、ＣＶＤ等によりこの合金の組成による堆積層等を形成した後において、これらを合金化することができ、また高温における安定性に優れることにより、各種成膜法により成膜した後の高温度のプロセスにおいても、安定な状態を維持でき、これらにより高温プロセスが必要な各種デバイスに適用して安定かつ加工性に優れた配線パターン等を得ることができる。
【００４０】
本発明の請求項２６に係る金属材料の加工方法は、Ａｇを主成分とし、Ａｕを０．１ｗｔ％以上１０ｗｔ％以下含有し、Ａｌ、Ｔｉ、Ｐｄ、Ｖ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｒｕ、Ｍｇからなる群から選ばれた１種類又は複数の元素をそれぞれ０．１ｗｔ％以上５ｗｔ％以下含有する合金の金属膜を、Ｗ、Ｔａ、Ｍｏ、酸化インジウム、酸化錫、窒化チタニウム、酸化珪素、窒化シリコン、酸化チタン、酸化ニオブの何れか１種類もしくは複数で混合されて形成された下地の上に形成して配線パターン、電極又は接点を形成することを特徴とする。
【００４１】
上記金属材料の加工方法によれば、金属材料の加工方法に適用して、この種の合金からなる配線パターン、電極又は接点を、Ｗ、Ｔａ、Ｍｏ、酸化インジウム、酸化錫、窒化チタニウム、酸化珪素、窒化シリコン、酸化チタン、酸化ニオブの何れか１種類もしくは複数で混合されて形成された下地の上に形成して、従来の加工プロセスを適用して充分な密着性を確保し、低抵抗率であって、安定かつ加工性に優れた配線パターン等を得ることができる。
【００４２】
本発明の請求項２７に係る金属材料の加工方法は、Ａｇを主成分とし、Ａｕを０．１ｗｔ％以上１０ｗｔ％以下含有し、Ａｌ、Ｔｉ、Ｐｄ、Ｖ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｒｕ、Ｍｇからなる群から選ばれた１種類又は複数の元素をそれぞれ０．１ｗｔ％以上５ｗｔ％以下含有する合金の金属膜を、ガラス又はプラスティックの基板上に直接形成して配線パターン、電極又は接点を形成することを特徴とする。
【００４３】
上記金属材料の加工方法によれば、金属材料の加工方法に適用して、これらの合金からなる配線パターン、電極又は接点を、ガラス又はプラスティックの基板上に直接形成すれば、この合金にあっては酸素の影響が少ないことにより、例えばＡｌによる場合のような抵抗率の増加が低減され、これにより簡易な製造プロセスにより低抵抗率の配線パターン等を簡易に作成することができる。
【００４４】
本発明の請求項２８に係る電子光学部品は、所定の金属材料により反射膜、電極又は配線が形成された電子光学部品に適用して、この金属材料がＡｇを主成分とし、Ａｕを０．１ｗｔ％以上１０ｗｔ％以下含有し、Ｃｕ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｐｄ、Ｖ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｒｕ、Ｍｇからなる群から選ばれた１種類又は複数の元素をそれぞれ０．１ｗｔ％以上５ｗｔ％以下含有する合金からなることを特徴とする。これにより、低抵抗率であって、安定かつ加工性に優れた、かつ反射率に優れた金属材料を反射膜、配線パターン又は電極に適用した電子光学部品を得ることができる。
【００４５】
【発明の実施の形態】
以下、適宜図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
【００４６】
この実施の形態においては、各種電子部品の金属材料に、Ａｇを主成分とし、Ａｕを０．１〜３重量％（ｗｔ％）含有し、Ｃｕ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｖ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｒｕ、Ｍｇからなる群から選ばれた１種類又は複数の元素をそれぞれ０．１〜１０ｗｔ％含有する合金を適用する。なおここで各種の電子部品は、透過型液晶表示パネル、反射型液晶表示パネル、有機ＥＬ（Electro Luminescence）パネル、プラズマディスプレイ、微小ミラーによる電子光学部品等のディスプレイ用デバイス、各種半導体デバイス、プリント配線基板、チップコンデンサ、リレー等であり、これらの配線パターンの配線材料、電極材料、高反射膜材料、接点材料等、さらにはこれらの配線等の作成に使用するスパッタリングのターゲット材にこれらの合金が適用される。
【００４７】
ここで、同知のように、ＡｇにＡｕを添加してＡｇの結晶内にＡｕを均質に置換、或いはその他の状態であっても均質に溶融させて固溶させることにより、Ａｇ全体の耐候性を向上することができる。さらにＣｕ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｖ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｒｕ、Ｍｇからなる群から選ばれた１つ又は複数の元素を添加すれば、抵抗率が低下し、又は抵抗率の増加を抑制することが可能となる。ここで、この第三の元素の添加量は、０．１〜０．５ｗｔ％とすることで耐候性が改善され、５ｗｔ％より添加量を増やすと逆に耐候性が劣化する。
【００４８】
このようにして耐候性が改善されてなる銀合金にあっては、金属元素の中で最も優れた導電性、熱伝導性、高反射率を有する純Ａｇの特性が維持され、これにより耐候性に優れ、低抵抗率で、高熱伝導性、かつ高反射率の金属材料を得ることができる。
【００４９】
特に配線材料に適用する場合には、上述した範囲で添加する元素の選定により、配線材料として求められる３μΩｃｍ以下の値を確保することができる。なお、配線材料としては、従来一般に用いられているＡｌＳｉ合金の抵抗率以下であれば実用に供することができると考えられ、実験した結果によれば、１．６μΩｃｍ以上の抵抗率であって、このＡｌＳｉ合金の抵抗率である３．５μΩｃｍ以下の抵抗率を必要に応じて確保することができる。
【００５０】
また、このような銀合金は、いずれも共晶反応合金材ではなく、完全固溶体を形成する。従って、微視的にみても均一な特性を安定に提供することができる。
また、これらの完全固溶体合金は、Ａｇの展延性を維持しており、膜の応力による劣化等が小さいことにより、例えば１μｍを超える厚い膜、あるいは圧延などによる板状のものであっても応力の発生が低減される。従って、従来材料であるＡｌ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｃｕと比較して、加工性に優れ、高温で安定で、かつ信頼性を向上することが可能となる。
【００５１】
また、Ａｇの加工方法としては、ドライエッチングにおいては、塩素系の複合ガスを用いる方法が知られており、ウエットエッチングにおいては、硝酸系のエッチング液を用いる方法が知られている。この実験の形態に係るＡｇ合金においても、これらの方法にてエッチング加工することができ、従来のＡｇ合金で蓄積された各種加工方法を適用することができる。
【００５２】
なお、塩素を含むガスとしては、例えば、Ｃｌ₂、ＣＣｌ₄、ＢＣｌ₃、ＳｉＣｌ₄等であり、これらの雰囲気中でＲＩＥ、プラズマエッチングなどによりこの実施の形態に係るＡｇ合金膜の加工が可能である。因みに、このような塩素を含むエッチングガスによるドライエッチングプロセスをＡｇによる配線パターンに適用すると、エッチングの進行によりガス中の塩素とＡｇとが反応して配線パターンの境界面にＡｇＣｌが生成され、このＡｇＣｌにより導電性、熱伝導性が損なわれるが、この実施の形態に係るＡｇ合金膜にあっては、このような反応も何ら発生しないことを確認できた。
【００５３】
これにより、この種の金属材料を使用した電子部品の作成工程においては、塩素系のガスの雰囲気によるエッチングにより、好適なパターンニングの手法を得ることができる。
【００５４】
また、このような３元合金にあっては、フッ素を含み塩素を含まないガス雰囲気中でのドライエッチングが困難であり、これらのガスによっては損傷しない長所が見られる。例えば、ＣＦ₄、Ｃ₃Ｆ₈、Ｃ₄Ｆ₈、ＳＦ₆等のガス雰囲気中でのＲＩＥ、プラズマエッチングなどにより、このような３元合金に何ら影響を与えることなく、例えば、Ｓｉ、多結晶Ｓｉ、アモルファスＳｉ、ＳｉＯ₂、Ｓｉ₃Ｎ₄、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｐｔ等の他の材料をエッチングすることができる。
【００５５】
これらによりフッ素を含み塩素を含まないガス雰囲気中での処理により、このような３元合金以外の部位を選択的にエッチングして処理することができ、これによってもこの種の金属材料に適用して好適なパターンニングの手法を得ることができる。
【００５６】
これに対して、現在、液晶ディスプレイ製造設備におけるウエットエッチングにおいては、燐酸を含有するエッチング液で純Ａｌ等をエッチングするようになされている。このような燐酸系のエッチング液としては、例えばＨ₃ＰＯ₄＋ＨＮＯ₃＋ＣＨ₃ＣＯＯＨがあり、従来の純Ａｇ、Ａｇを主成分とする２〜３元素にて構成される合金にあっては、このようなエッチング液によってはエッチングが困難であった。
【００５７】
ところが、Ａｇを主成分としてＡｕを０．１〜５ｗｔ％添加し、さらにＣｕ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｖ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｒｕ、Ｍｇからなる群から選ばれた１種類もしくは複数の元素を０．１〜５ｗｔ％添加してなる合金にあっては、このような燐酸系の錯体を用いてエッチングできることが判った。これにより、Ａｌによる従来のエッチング設備を有効に利用してエッチング加工することができる。因みに、従来と同様に、燐酸、硝酸、酢酸の他、水、硝酸セルウム、硝酸銀等を添加することにより、エッチングレートを制御することも可能である。
【００５８】
なお、エッチング後の洗浄等の後工程においても、純Ａｌ、Ａｌ合金等と同じ工程を使用でき、またＡｌ系をエッチング加工する場合に比して環境を汚染する可能性も低減することができる。
【００５９】
これらによっても従来材料であるＡｌ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｃｕに比して、加工性に優れた金属材料とすることができる。
【００６０】
さらに、このＡｇ合金では、スパッタリング法、蒸着法、ＣＶＤ法、メッキ法などの従来の成膜プロセスにより簡易かつ確実に成膜することができる。このスパッタリングにおいて、このＡｇ合金は、Ａｌ系材料に比して約３倍の速度によりスパッタリングすることができ、スパッタリング法による薄膜形成速度が速い特徴がある。これにより成膜時間を短縮することができ、その分生産に要する時間を短縮することができる。また、主体材料であるＡｇにあっては、貴金属であり他の金属に比べて回収、リサイクルが容易である。
【００６１】
なお、スパッタリング法、蒸着法等により成膜した場合には、加熱により合金化することが必要となり、この処理においては３００℃以上、７５０℃以下の温度範囲により加熱処理して、低抵抗率であって、安定かつ加工性に優れた金属膜を作成することができる。
【００６２】
さらに、加工プロセスとして重要な下地材料に対する密着性についても、下地にＷ、Ｔａ、Ｍｏ、酸化インジウム、酸化錫、窒化チタニウム、酸化珪素、窒化シリコン、酸化チタン、酸化ニオブの何れか１種類もしくは複数で混合されて形成される材料の何れかを適用することにより、良好な密着性が確保され、これにより各種半導体デバイス等において、従来のＡｌ系の配線パターンと簡易に置き換えることができ、また良好な特性を確保することができる。
【００６３】
Ａｌ系の場合には、例えば薄膜によりプラスティック、ガラス上に直接成膜すると、Ａｌが酸素と反応すること等から、抵抗値がかなり大きくなり、バルク材料における抵抗値の２〜３倍の値となる。これに対してこのＡｇ合金の場合、酸素の影響が少なく、プラスティック、ガラス上に直接薄膜を形成したことによる抵抗率の増加が低減される。これにより、プラスティック、ガラス上に直接成膜して配線パターン等を作成して、良好な特性による配線パターン等を作成することができ、簡易な製造プロセスにより低抵抗率の配線パターン等を作成することができる。
【００６４】
これらにより、透過型液晶表示パネルにあっては、配線パターンに適用して、大画面化、高精彩化により配線長が増大し、また配線が微細化した場合も、簡易かつ確実に駆動することができ、また信頼性を向上し、さらには消費電力を軽減することができる。
【００６５】
また、反射型液晶表示パネルにあっては、配線パターンに適用して、透過型液晶表示パネルの場合と同様の効果を得ることができ、また高反射膜に適用して安定に高い反射率を確保することができ、明るい表示画面を形成することができる。
【００６６】
同様に、微小ミラーによる電子光学部品等の光変調デバイスの反射膜、電極又は配線パターンに適用して、反射効率が高く、低抵抗であるため、輝度が高く、かつ、高速動作が可能なデバイスを形成することができる。
【００６７】
また、これら液晶表示パネル、各種半導体デバイスにおいて、Ｔａを用いた陽極酸化法に適用して、例えばこの銀合金とＴａによる２層構造として、充分に小さな抵抗値とすることができる。
【００６８】
さらに、各種半導体デバイスにおいても、配線パターンに適用して、配線長の増大、配線の微細化による抵抗値の増大を防止でき、その分消費電力を軽減することができる。また、配線による電圧降下を防止でき、さらには信号の遅延を防止でき、これらにより各種特性を向上すると共に、信頼性を向上することができる。
【００６９】
また、プリント配線基板の配線パターン、チップ部品の電極、リレーの接点等に適用して、好適な特性を確保して高い信頼性を確保することができる。
【００７０】
次に、従来から使用されている純Ａｌ、Ａｌ系合金、Ａｇ合金との対比により、上述した銀合金による抵抗値、耐薬品性を表２に示す。
【００７１】
【表２】

【００７２】
この測定に供した試料は、ＲＦスパッタリング法により各組成の膜を石英基板上に成膜し、その後、真空で３００℃、３時間熱処理して作成した。膜厚はいずれも３００ｎｍである。また抵抗値の測定にあっては、４探針法により室温で測定した。
【００７３】
これらの金属材料においては、Ａｇが最も低い抵抗率を有し、Ａｇに他の元素を添加した場合には抵抗率が上昇する。この抵抗値上昇を目安として、従来、最も一般に使用されているＡｌＳｉ合金における抵抗率３．５（μΩｃｍ）を基準として判断すると、ＡｇＡｕＣｕ合金では、Ａｕの添加量が０．１〜３ｗｔ％、Ｃｕの添加量が０．１〜３ｗｔ％の範囲で、この基準を満たしていることが判る。またＣｕの添加による抵抗率の増加は、同量のＡｕを添加する場合と比較して小さく、ＡｇＡｕ合金にＣｕを添加する場合には、Ｃｕの添加に伴い抵抗率が減少する場合もある。
【００７４】
またスパッタリング法以外の成膜方法により成膜した場合の抵抗率を検討するために、蒸着法、メッキ法、ＣＶＤ法によりそれぞれＡｇ−１．０ｗｔ％Ａｕ−１．０ｗｔ％Ｃｕ膜を作成し、上述した測定法により抵抗率を測定した。この測定結果によれば、蒸着法、メッキ法、ＣＶＤ法のいずれの方法においても、１．９０〜１．９８μΩｃｍの抵抗率が検出され、これにより成膜法を問わずほぼ同等の膜を作成できることが判った。
【００７５】
次に、成膜直後のアニール処理を施さない状態での抵抗率を表３に示す。
【００７６】
【表３】

【００７７】
この測定には、アクリルを基板として使用して、スパッタリング法により膜厚１５０ｎｍで成膜した。このようなプラスチック性の基板に成膜する場合、Ａｌ系の合金では薄膜であることに加えて、酸素と反応すること等から抵抗値の増大が著しく、抵抗率のバルク材料が２〜３倍になる。
【００７８】
これに対してこのＡｇ合金の場合には、酸素の影響が少ないことにより、抵抗率の増加は、バルク材料の１．６倍に留まっており、２．５６（μΩｃｍ）という低い抵抗率が得られた。またＡｇＡｕにＣｕ、Ａｌなどを添加した合金について見れば、添加材料により抵抗率の増加の割合、抵抗率が異なり、特にＣｕを添加した場合には３．２３（μΩｃｍ）と充分低い抵抗率が得られた。
【００７９】
次に、これら各組成の膜について、耐薬品性の評価結果を表３に示す。
【００８０】
【表４】

【００８１】
表３における耐薬品性の欄は、この表３に示す評価結果をまとめたものである。この評価試験は、３％ＮａＣｌ、５％ＮａＯＨ、１％ＣＯＨ、１％Ｈ₂ＳＯ₄の溶液にそれぞれ各試料を室温で２４時間浸した後、目視により確認したものである。
【００８２】
従来材料にあっては、Ａｕを除くＡｌ、ＡｌＣｕ、ＡｌＳｉ、ＡｌＳｉＣｕでは、金属光沢の喪失、白濁化、透明化が観察され、これにより各薬品と反応していることが確認された。これに対してＡｇＡｕＣｕ合金では、０．１ｗｔ％という微量なＡｕ及びＣｕを添加するだけで、耐薬品性が大幅に改善され、表面が僅かに変色するに留まっていた。さらにＡｕ、Ｃｕの添加量を増やすことによって全く変化を生じない程度に耐薬品性を改善できることがわかった。
【００８３】
次に、熱処理に対する安定性、長期信頼性の評価結果を表５及び表６に示す。
【００８４】
【表５】

【００８５】
【表６】

【００８６】
ここで各試料は、スライドガラス基板上にスパッタリング法により成膜して作成した。表４に示す評価結果は、温度６００度１００％の酸素雰囲気中に２４時間放置した後の目視による観察によるものであり、表５に示す評価結果は、温度９０度、湿度８５％の雰囲気中に１０００時間放置した後の目視による観察によるものである。
【００８７】
０．１−３．０ｗｔ％のＡｕ、０．１−３．０ｗｔ％のＣｕを添加したＡｇＡｕＣｕ合金においては（表４）、このような厳しい高温環境下においても、何ら変化が観測されなかった。なおこれらの試験に加えて同材料を温度７５０度、１００％の酸素雰囲気中に２４時間放置したところ、この条件でも何ら変化が観察されなかった。
【００８８】
これらのことから同材料は、７５０度程度の高温プロセスでも安定な材料であり、成膜した後、あえて保護膜を作成しなくても温度により変化することなく、従ってその分、成膜後の後熱処理工程を簡略化できることが判った。
【００８９】
また同材料は、高温多湿下においても安定であることが確認され、これにより配線材料等に適用して充分な信頼性を確保できることが判った。
【００９０】
次に、フォトリソグラフィー工程における耐薬品性の評価結果を表７に示す。
【００９１】
【表７】

【００９２】
ここでは、Ｓｉ基板上にＡｇ−０．９ｗｔ％Ａｕ−１．０ｗｔ％Ｃｕを膜厚１５０ｎｍで成膜して試料を作成し、この試料を通常のフォトリソグラフィー工程で用いられるプロセスであるレジスト現像した後、レジストベークし、シート抵抗の変化を観察した。なお実際には、現像工程として、現像液の主成分である５％ＮａＯＨ溶液に浸し、またレジストベーク工程としてレジストを塗布した状態で１２０度、３０分試料を焼成した。
【００９３】
表７に示すように、この試料においては、これら各工程の前後でシート抵抗の変化を観察することができず、これにより従来のフォトリソグラフィー工程に適用して安定に加工できることがわかった。
【００９４】
次に、ＡｇＡｕＣｕ膜の下地材料に対する密着性の評価結果を表８に示す。
【００９５】
【表８】

【００９６】
この密着性の評価にあっては、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｗ、Ｔａ、Ｍｏの各金属膜、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、窒化チタニウム、窒化珪素、酸化珪素の酸化物、窒化物を下地材料として成膜した後、ＡｇＡｕＣｕ膜を成膜して試料を作成した。なお、下地の膜厚は、１００ｎｍであり、ＡｇＡｕＣｕ膜の膜厚は３００ｎｍである。評価は、セロハンテープを用いた膜剥がれ試験の後、硝酸系溶液でエッチングし、その後目視により膜剥がれ等の欠陥の有無を観察して判断した。
【００９７】
この評価結果より、下地がＴｉの場合を除いて良好な密着性を確保できることが判った。なお下地がＣｒの場合には、僅かに剥がれが観察されたが、成膜条件等の選定によるプロセスの最適化により、良好な密着性を確保できると考えられる。
【００９８】
なお、この表８に示す密着性の評価とは別に、ＡｇＡｕＣｕ膜を直接基板上に成膜して基板自身への密着性を評価した。この評価によれば、基板がソーダガラス、石英ガラス等のガラスである場合、シリコンウェハである場合、ポリカーポネート、アクリル、ポリエチレンテレフタラート等のプラスティックである場合の何れの場合であっても、膜剥がれを観察することができず、これによりこれらの材料を基板として使用する場合に、良好な密着性を確保できることが判った。
【００９９】
次に、ＲＦマグネトロンスパッタリング法による成膜速度の評価結果を表９に示す。
【０１００】
【表９】

【０１０１】
この評価は、３インチのスパッタリングターゲットに各成膜材料によるＡｇ合金を使用し、このターゲットから９４ｍｍの距離に保持した基板に成膜し、この基板における膜厚が１００ｎｍになるまでの時間を計測した。
【０１０２】
この評価結果によれば、ＡｇＡｕＣｕをターゲットとして使用した場合には、Ａｌをターゲットとして使用する場合に比して約３倍の速度により成膜できることが判った。これにより、Ａｌによる金属材料に代えてＡｇＡｕＣｕを使用すれば、成膜時間に要する時間を１／３に低減でき、その分製造するに要する時間を短縮できることが判った。
【０１０３】
なお、この評価では、Ａｇをターゲットとして使用する場合との比較でも、成膜速度の向上を確認することができた。また、これら従来の成膜材料による場合に比して基板の温度上昇が低く、これにより基板としてプラスティック基板をも使用できることが判った。
【０１０４】
また、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。例えば、本発明は、スパッタリング等による薄膜生成による場合に限らず、他の薄膜生成による場合、さらには厚膜生成による場合にも広く適用することができる。
【０１０５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、Ａｇを主成分とし、Ａｕを０．１ｗｔ％以上１０ｗｔ％以下含有し、Ｃｕ等の元素を０．１ｗｔ％以上５ｗｔ％以下含有する合金を金属材料として適用することにより、従来に比して低抵抗率であって、安定かつ加工性に優れた電子部品用金属材料、この金属材料を使用した電子部品、電子機器、電子光学部品、金属材料の加工方法を提供することができる。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a metal material for an electronic component, an electronic component, an electronic device, a method for processing the metal material, and an electro-optical component, and can be applied to, for example, a liquid crystal display panel, various semiconductor devices, a wiring board, a chip component, and the like. In the present invention, an alloy containing Ag as a main component, containing 0.1 to 3 wt% of Au, and containing 0.1 to 5 wt% of an element such as Cu is used as a metal material. We propose a metal material for electronic parts that is stable and has excellent workability, and an electronic part and an electronic device using this metal material.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in electronic equipment and electronic components, wiring materials, electrode materials, and contact materials
A wiring pattern is formed using a metal material made of a pure metal such as Cu, Al, Mo, Ta, W, or Cr, or a metal material made of an alloy such as Al—Cu, Al—Cu—Si, Al—Pd, TaSi, or WSi. It is made like that.
[0003]
For example, in a transmissive liquid crystal display panel constituting a flat panel display, pure Al having excellent etching properties and low electric resistance is generally used as a wiring material. However, pure Al has a low melting point of 660 ° C., and when used as a wiring material for a liquid crystal display panel, pure Al has a temperature of about 300 to 400 ° C. in a chemical vapor deposition (CVD) process after forming a wiring film. Defects such as hillocks and whiskers may occur in the heat treatment process. Therefore, in the liquid crystal display panel, Ta, Mo, Cr, W, etc., which are high melting point materials stable at high temperatures, are used as wiring materials in place of pure Al so as to prevent the occurrence of such defects. Some have been made.
[0004]
In addition, the reflective liquid crystal display panel requires a high reflectance layer that reflects the light transmitted through the liquid crystal cell, and the high reflectance layer is also used for such a high reflectance layer or a wiring pattern and an electrode. Thus, pure Al, an alloy containing Al as a main component, pure Ag, an alloy containing Ag as a main component, Au, or the like is used for these members. Moreover, in an electro-optical component (hereinafter referred to as an electro-optical component using a micromirror) in which micromirrors are arranged side by side on a silicon chip and an image is displayed by light modulation by each mirror, Pure Al is used.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, if it is possible to obtain a metal material having low electrical resistance, stability and excellent workability as compared with metal materials used in conventional electronic devices, it can be applied to various electronic components to improve performance. It is conceivable that the manufacturing process can be simplified.
[0006]
That is, in a transmissive liquid crystal display panel, Ta, Mo, Cr, W, etc. used in place of pure Al for the purpose of preventing the occurrence of defects have defects with a higher resistivity than pure Al. As a result, in the transmission type liquid crystal display panel, the wiring length of the wiring pattern increases due to the increase in size and definition, and if the wiring pattern becomes finer, it becomes difficult to drive easily and reliably. . As a result, in the transmissive liquid crystal display panel, there is actually no suitable material as a wiring material.
[0007]
In addition, when the reflective liquid crystal display panel and the high optical reflectivity layer are used by the electrode as in the case of an electro-optical component using a micromirror, the high reflectivity layer has characteristics required for the wiring material of the transmissive liquid crystal display panel. Will be weighted.
[0008]
In this case, from the viewpoint of efficiently reflecting incident light as the high reflectivity layer, although pure Ag having the highest reflectivity in the visible light wavelength region is suitable for the material of the high reflectivity layer, it is in pure Ag. Is not suitable as a wiring or electrode material due to its poor weather resistance. As a result, even in a reflection type liquid crystal display panel and an electro-optical component using a micromirror, there is actually no appropriate wiring material.
[0009]
In addition, in the reflection type liquid crystal display panel, a barrier layer is formed on the high reflection film and the wiring electrode layer or above and below the reflection film and the wiring electrode layer to improve the weather resistance. However, the manufacturing process is complicated by the increase in the production process of the barrier layer, and even if the barrier layer is produced in this way, there is still a problem that the reliability at high temperature is still insufficient.
[0010]
Incidentally, when considering a wiring material having a low resistance value, there are Au, Cu, and Ag as materials having a lower resistivity than Al, but Au is a material that is difficult to obtain easily. Further, Cu is inferior in weather resistance, has poor workability by etching, and has a problem that fine processing is difficult. Ag reacts sensitively to chlorides, sulfur, sulfides, etc., and has problems in fine workability and weather resistance.
[0011]
As an example where Ag reacts sensitively, in a dry etching process using an etching gas containing chlorine, Ag reacts with chlorine in the etching gas as the etching progresses, and AgCl is generated at the interface of the wiring pattern. This AgCl impairs conductivity and thermal conductivity.
[0012]
In addition, as an example where Ag has a problem in weather resistance, when applied to a reflective liquid crystal display panel, there is a high possibility that it reacts with oxygen at the interface due to direct contact with the transparent conductive film, or a small amount of sulfur. As a result, similarly to Al, there is a problem that a barrier layer must be formed on the underlayer, or a sandwich structure must be sandwiched between the upper and lower sides.
[0013]
In these liquid crystal display panels, TFTs (thin film transistors) made of amorphous silicon or polycrystalline silicon are often used as drive devices, but there are no suitable electrode materials seen from the drive device side. Is the actual situation.
That is, some of these driving devices simplify the manufacturing process by oxidizing the metal material of the electrode and forming a gate insulating film between the electrode and the silicon active element. (That is, anodizing).
[0014]
[Table 1]

[0015]
Table 1 shows the resistivity of the conventional wiring material.
Of the wiring materials shown in Table 9, there are Al and Ta as wiring materials that can form such a gate insulating film. In particular, in the case of Ta, defects such as pinholes are present. An oxide insulating film with a small yield and high yield can be formed. However, in Ta, since the resistivity is high, in the case of such anodization, it is necessary to form an electrode structure with two-layer wiring using Al with low resistivity, which eventually increases the manufacturing process. It was supposed to be. In the case of using this two-layer wiring, the resistivity of the wiring pattern eventually becomes a resistivity determined by Al.
[0016]
In addition to the application to the display device described above, in semiconductor devices such as DRAM, flash memory, CPU, MPU, ASIC, etc., the width of the wiring is narrowed due to high integration, the chip size is increased, the multilayer wiring, etc. Accordingly, the wiring length of the wiring pattern tends to increase with the increasing complexity, and therefore, even in these semiconductor devices, a wiring material having low resistivity and excellent workability is desired.
[0017]
That is, such a decrease in the wiring width and an increase in the wiring length lead to an increase in resistance in the wiring, and this increase in resistance causes a voltage drop in the wiring to increase, resulting in a decrease in the driving voltage of the element, and consumption. The power increases, and further, a delay occurs in signal transmission through the wiring.
[0018]
In addition to such semiconductor devices, for example, in electronic components such as printed wiring boards, chip capacitors, and relays, Cu, Ag, etc. are used for wiring materials, electrode materials, and contact materials. The materials also have problems that the weather resistance is still insufficient for practical use, and there are problems that recycling is difficult.
[0019]
The present invention has been made in consideration of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to provide a metal material for electronic parts that has a low resistivity, is stable and has excellent workability, and the metal material. It is an object to provide an electronic component, an electronic device, an electro-optical component, and a method for processing a metal material using the metal.
[0020]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the metal material for electronic parts according to claim 1 of the present invention contains Ag as a main component, contains Au in a range of 0.1 wt% to 10 wt%, and further includes the Ag—Au. Alloy material A l, Ti, Pd , V , Ta, W, Mo, Cr, Ru, Mg An alloy formed by adding one or more metal elements from a plurality of metal elements selected from the group consisting of 0.1 wt% to 5.0 wt%. It is characterized by that.
[0021]
According to the above metal material for electronic parts, if Au is added to Ag and Au is uniformly substituted in the Ag crystal, or even in other states, it is uniformly melted and solid-dissolved. Weather resistance can be improved, A l, Ti, Pd , V If one or more elements selected from the group consisting of Ta, W, Mo, Cr, Ru, and Mg are added, the resistivity can be lowered, or the rate of increase in resistivity can be increased by this third element. Can be suppressed. At this time, the weather resistance can be improved by setting the elements to be added to 0.1 wt% or more and 5 wt% or less.
[0022]
Further, one or more elements selected from the group consisting of Cu, Al, Ti, Pd, Ni, V, Ta, W, Mo, Cr, Ru, and Mg are added to such an AgAu alloy in an amount of 0.1 wt% or more and 5 wt%. In an alloy obtained by adding up to 5% or less, the excellent thermal conductivity of pure Ag can be maintained, and it can be applied to conventional film formation processes such as sputtering, vapor deposition, CVD, plating, etc. Can be easily patterned by a wet etching method and a dry etching method, and can maintain a stable state even at high temperatures. Therefore, it is possible to obtain a metal material for electronic parts that has a lower resistivity than that of the prior art and is stable and excellent in workability.
[0023]
Moreover, in the metal material for electronic components according to the present invention, the metal material for electronic components may be a wiring material. Moreover, it is preferable that the electrical resistivity of the metal material for electronic components is 5 μΩcm or less.
[0024]
The metal material for electronic parts according to the present invention can also be an electrode material. Further, the metal material for electronic parts may be a contact material. Further, the metal material for electronic parts may be a sputtering target material.
[0025]
The metal material for electronic parts according to the present invention can also be a wiring material. Moreover, it is preferable that the electrical resistivity of the metal material for electronic components is 1.6 μΩcm or more and 5 μΩcm or less. Further, the metal material for electronic parts may be an electrode material. Further, the metal material for electronic parts may be a sputtering target material.
[0026]
An electronic component according to an eighth aspect of the present invention is an electronic component in which a wiring pattern, an electrode, or a contact is formed of a predetermined metal material, and the metal material is mainly composed of Ag and 0.1 wt% of Au. More than 10wt%, Cu, Al, Ti, Pd , V , Ta, W, Mo, Cr, Ru, and Mg, each of which is made of an alloy containing 0.1 wt% or more and 5 wt% or less of one or more elements selected from the group consisting of. Therefore, it is possible to obtain an electronic component in which a metal material for electronic components having low resistivity and excellent workability is applied to a wiring pattern, an electrode or a contact.
[0027]
In the electronic component according to the present invention, the wiring pattern, electrode, or contact may be formed by etching with a solution containing phosphoric acid. Further, the wiring pattern, electrode, or contact point may be formed by etching in a gas atmosphere containing chlorine. Moreover, it is also possible that parts other than the wiring pattern, the electrodes, and the contacts are processed by etching in a gas atmosphere containing fluorine.
[0028]
Moreover, in the electronic component which concerns on this invention, it is preferable that the said wiring pattern, an electrode, or a contact is heat-processed by the temperature range of 300 to 700 degreeC. The wiring pattern, electrode, or contact is formed by mixing one or more of W, Ta, Mo, indium oxide, tin oxide, titanium nitride, silicon oxide, silicon nitride, titanium oxide, and niobium oxide. It is also possible to be formed on an underlayer. The wiring pattern, electrodes, or contacts may be formed directly on a glass or plastic substrate.
[0029]
An electronic device according to a fifteenth aspect of the present invention is an electronic device in which a wiring pattern, an electrode, or a contact is formed of a predetermined metal material, wherein the metal material is mainly composed of Ag and 0.1 wt% of Au. More than 10wt%, Cu, Al, Ti, Pd , V , Ta, W, Mo, Cr, Ru, and Mg, each of which is made of an alloy containing 0.1 wt% or more and 5 wt% or less of one or more elements selected from the group consisting of. Therefore, it is possible to obtain an electronic component in which a metal material for electronic components having low resistivity and excellent workability is applied to a wiring pattern, an electrode or a contact.
[0030]
In the electronic device according to the present invention, the wiring pattern, electrode, or contact may be formed by etching with a solution containing phosphoric acid. Further, the wiring pattern, electrode, or contact point may be formed by etching in a gas atmosphere containing chlorine. Moreover, it is also possible that parts other than the wiring pattern, electrodes and contacts are processed by etching in a gas atmosphere containing fluorine.
[0031]
Moreover, in the electronic device according to the present invention, it is preferable that the wiring pattern, electrode, or contact is heat-treated in a temperature range of 300 ° C. or higher and 750 ° C. or lower. The wiring pattern, electrode, or contact is formed by mixing one or more of W, Ta, Mo, indium oxide, tin oxide, titanium nitride, silicon oxide, silicon nitride, titanium oxide, and niobium oxide. It is also possible to be formed on an underlayer. The wiring pattern, electrode, or contact may be formed directly on a glass or plastic substrate.
[0032]
A processing method of a metal material according to a twenty-second aspect of the present invention comprises Ag as a main component, Au in an amount of 0.1 wt% to 10 wt%, Cu, Al, Ti, Pd , V Etching an alloy metal film containing 0.1 wt% or more and 5 wt% or less of one or more elements selected from the group consisting of Ta, W, Mo, Cr, Ru, and Mg with a solution containing phosphoric acid Thus, a wiring pattern, an electrode, or a contact point is formed.
[0033]
According to the metal material processing method, in such a ternary alloy, a phosphoric acid-based etching solution such as H is used. _Three PO _Four + HNO _Three + CH _Three Etching can also be performed with COOH or the like, and the etching rate can be controlled by adding water, cerium nitrate, silver nitrate or the like in addition to phosphoric acid, nitric acid, and acetic acid. Thereby, in addition to the conventional patterning technique, a suitable patterning technique can be obtained by applying to this kind of metal material.
[0034]
A processing method of a metal material according to a twenty-third aspect of the present invention comprises Ag as a main component, Au in an amount of 0.1 wt% to 10 wt%, Cu, Al, Ti, Pd , V A metal film of an alloy containing 0.1 wt% or more and 3 wt% or less of one or more elements selected from the group consisting of Ta, W, Mo, Cr, Ru, and Mg, chlorine A wiring pattern, an electrode, or a contact point is formed by etching in a gas atmosphere containing hydrogen.
[0035]
According to the metal material processing method, such a ternary alloy can be dry-etched in a gas atmosphere containing chlorine. ₂ , CCl _Four , BCl _Three , SiCl _Four Processing by RIE (Reactive Ion Etching), plasma etching, etc. in a gas atmosphere containing chlorine such as is possible. Thereby, in addition to the conventional patterning method, it can apply to this kind of metal material, and can obtain the suitable patterning method.
[0036]
The metal material processing method according to claim 24 of the present invention is applied to a device processing method including a metal material, and contains Ag as a main component, Au in a range of 0.1 wt% to 10 wt%, Cu, Al, Ti, Pd , V , A gas containing fluorine when it has an alloy metal film containing 0.1 wt% or more and 5 wt% or less of one or more elements selected from the group consisting of Ta, W, Mo, Cr, Ru, and Mg A material other than the metal film is processed by etching in an atmosphere.
[0037]
According to the above-described metal material processing method, such a ternary alloy has an advantage that it is difficult to perform dry etching in a fluorine-containing gas atmosphere and is not damaged by these gases. For example, CF _Four , C _Three F ₈ , C _Four F ₈ , SF ₆ For example, Si, polycrystalline Si, amorphous Si, SiO without etching such a ternary alloy by RIE, plasma etching, etc. in a gas atmosphere containing fluorine such as ₂ , Si _Three N _Four Other materials such as Mo, W, Ta, Ti, and Pt can be etched. As a result, a suitable patterning technique can be obtained by applying to a device made of this kind of metal material and other materials.
[0038]
A processing method of a metal material according to claim 25 of the present invention comprises Ag as a main component, Au in an amount of 0.1 wt% to 3 wt%, Cu, Al, Ti, Pd , V An alloy metal film containing 0.1 wt% or more and 5 wt% or less of one or more elements selected from the group consisting of Ta, W, Mo, Cr, Ru, and Mg, each having a temperature of 300 ° C. to 750 ° C. A wiring pattern, an electrode, or a contact is formed by heat treatment according to a temperature range.
[0039]
According to the above metal material processing method, it can be applied to the metal material processing method, and after forming a deposited layer or the like of this alloy composition by vapor deposition, CVD, etc., these can be alloyed. Excellent stability at high temperatures enables stable conditions to be maintained even in high-temperature processes after film formation by various film-forming methods, which makes them stable and workable when applied to various devices that require high-temperature processes. An excellent wiring pattern can be obtained.
[0040]
A processing method of a metal material according to claim 26 of the present invention contains Ag as a main component and contains 0.1 wt% or more and 10 wt% or less of Au. , A l, Ti, Pd , V , Ta, W, Mo, Cr, Ru, Mg Alloy film containing 0.1 wt% or more and 5 wt% or less of one or more elements selected from the group consisting of W, Ta, Mo, oxidation Forming a wiring pattern, electrode, or contact point on a base formed by mixing one or more of indium, tin oxide, titanium nitride, silicon oxide, silicon nitride, titanium oxide, and niobium oxide. It is characterized by.
[0041]
According to the above metal material processing method, the wiring pattern, electrode or contact made of this kind of alloy is applied to the metal material processing method, W, Ta, Mo, indium oxide, tin oxide, titanium nitride, oxide Formed on a base formed by mixing one or more of silicon, silicon nitride, titanium oxide, niobium oxide, and applying conventional processing processes to ensure sufficient adhesion and low resistance It is possible to obtain a wiring pattern that is stable and has excellent workability.
[0042]
A processing method of a metal material according to claim 27 of the present invention comprises Ag as a main component and Au in a range of 0.1 wt% to 10 wt%. , A l, Ti, Pd , V A metal film of an alloy containing 0.1 wt% or more and 5 wt% or less of one or more elements selected from the group consisting of Ta, W, Mo, Cr, Ru, and Mg on a glass or plastic substrate A wiring pattern, an electrode, or a contact point is formed by direct formation.
[0043]
According to the method for processing a metal material, if the wiring pattern, electrode, or contact made of these alloys is directly formed on a glass or plastic substrate when applied to the method for processing a metal material, Since the influence of oxygen is small, an increase in resistivity as in the case of Al, for example, is reduced, whereby a low resistivity wiring pattern or the like can be easily created by a simple manufacturing process.
[0044]
An electro-optical component according to a twenty-eighth aspect of the present invention is applied to an electro-optical component in which a reflective film, an electrode, or a wiring is formed from a predetermined metal material. 1 wt% or more and 10 wt% or less, Cu, Al, Ti, Pd , V , Ta, W, Mo, Cr, Ru, and Mg, each of which is made of an alloy containing 0.1 wt% or more and 5 wt% or less of one or more elements selected from the group consisting of. As a result, it is possible to obtain an electro-optical component having a low resistivity, a stable and excellent workability, and a metal material excellent in reflectance applied to the reflective film, wiring pattern, or electrode.
[0045]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings as appropriate.
[0046]
In this embodiment, the metal material of various electronic components contains Ag as a main component and contains 0.1 to 3 wt% (wt%) of Au, Cu, Al, Ti, Pd, Ni, V, Ta An alloy containing 0.1 to 10 wt% of one or more elements selected from the group consisting of W, Mo, Cr, Ru, and Mg is applied. Here, various electronic components are transmissive liquid crystal display panels, reflective liquid crystal display panels, organic EL (Electro Luminescence) panels, plasma displays, display devices such as electro-optical components using micromirrors, various semiconductor devices, and printed wiring. These materials are substrates, chip capacitors, relays, etc., and these alloys are used as sputtering target materials used to make these wiring patterns, such as wiring materials, electrode materials, highly reflective film materials, contact materials, etc. Applied.
[0047]
Here, as is well known, by adding Au to Ag and replacing Au homogeneously in the Ag crystal, or by evenly melting and dissolving even in other states, the weather resistance of the entire Ag is obtained. Can be improved. Furthermore, if one or more elements selected from the group consisting of Cu, Al, Ti, Pd, Ni, V, Ta, W, Mo, Cr, Ru, and Mg are added, the resistivity decreases or the resistance The increase in rate can be suppressed. Here, the weather resistance is improved by setting the added amount of the third element to 0.1 to 0.5 wt%, and conversely, the weather resistance deteriorates when the added amount is increased from 5 wt%.
[0048]
In the silver alloy having improved weather resistance in this way, the properties of pure Ag having the most excellent conductivity, thermal conductivity, and high reflectance among the metal elements are maintained, thereby improving the weather resistance. It is possible to obtain a metal material that is excellent in resistance, low resistivity, high thermal conductivity, and high reflectance.
[0049]
In particular, when applied to a wiring material, a value of 3 μΩcm or less required as a wiring material can be secured by selecting an element to be added in the above-described range. In addition, as a wiring material, if it is below the resistivity of the AlSi alloy generally used conventionally, it is thought that it can be put to practical use, and according to the experimental result, the resistivity is 1.6 μΩcm or more, A resistivity of 3.5 μΩcm or less, which is the resistivity of this AlSi alloy, can be ensured as necessary.
[0050]
Moreover, all of such silver alloys are not eutectic reaction alloy materials but form a complete solid solution. Therefore, even when viewed microscopically, uniform characteristics can be stably provided.
In addition, these completely solid solution alloys maintain the spreadability of Ag, and since the deterioration due to the stress of the film is small, for example, even if it is a thick film exceeding 1 μm, or a plate-like material due to rolling, the stress Is reduced. Therefore, it is excellent in workability, stable at high temperatures, and improved in reliability as compared with conventional materials such as Al, Mo, Cr, Ti, Ta, and Cu.
[0051]
As a processing method for Ag, a method using a chlorine-based composite gas is known for dry etching, and a method using a nitric acid-based etching solution is known for wet etching. The Ag alloy according to this experimental form can also be etched by these methods, and various processing methods accumulated with conventional Ag alloys can be applied.
[0052]
As the gas containing chlorine, for example, Cl ₂ , CCl _Four , BCl _Three , SiCl _Four The Ag alloy film according to this embodiment can be processed by RIE, plasma etching, or the like in these atmospheres. Incidentally, when such a dry etching process using an etching gas containing chlorine is applied to a wiring pattern made of Ag, chlorine in the gas reacts with Ag due to the progress of etching, and AgCl is generated at the boundary surface of the wiring pattern. Although conductivity and thermal conductivity are impaired by AgCl, it has been confirmed that no such reaction occurs in the Ag alloy film according to this embodiment.
[0053]
Thereby, in the manufacturing process of the electronic component using this kind of metal material, a suitable patterning technique can be obtained by etching in a chlorine-based gas atmosphere.
[0054]
Further, such a ternary alloy is difficult to dry-etch in a gas atmosphere containing fluorine and not containing chlorine, and has an advantage that it is not damaged by these gases. For example, CF _Four , C _Three F ₈ , C _Four F ₈ , SF ₆ For example, Si, polycrystalline Si, amorphous Si, SiO without affecting the ternary alloy by RIE or plasma etching in a gas atmosphere such as ₂ , Si _Three N _Four Other materials such as Mo, W, Ta, Ti, and Pt can be etched.
[0055]
By these treatments in a gas atmosphere containing fluorine and not containing chlorine, it is possible to selectively etch and process parts other than such ternary alloys, and this also applies to this type of metal material. Thus, a suitable patterning technique can be obtained.
[0056]
On the other hand, at present, in wet etching in a liquid crystal display manufacturing facility, pure Al or the like is etched with an etching solution containing phosphoric acid. As such a phosphoric acid-based etching solution, for example, H _Three PO _Four + HNO _Three + CH _Three Etching is difficult with such an etchant in the case of COOH, which is a conventional alloy composed of pure Ag and 2-3 elements mainly composed of Ag.
[0057]
However, 0.1 to 5 wt% of Au is added as a main component, and further selected from the group consisting of Cu, Al, Ti, Pd, Ni, V, Ta, W, Mo, Cr, Ru, and Mg. It has been found that an alloy formed by adding 0.1 to 5 wt% of one or more elements can be etched using such a phosphate complex. Thereby, the etching process can be performed by effectively using the conventional etching equipment using Al. Incidentally, the etching rate can be controlled by adding water, cerium nitrate, silver nitrate or the like in addition to phosphoric acid, nitric acid, and acetic acid as in the conventional case.
[0058]
In the subsequent process such as cleaning after etching, the same process as pure Al, Al alloy, etc. can be used, and the possibility of polluting the environment can be reduced as compared with the case of etching Al system. .
[0059]
Also by these, it can be set as the metal material excellent in workability compared with Al, Mo, Cr, Ti, Ta, and Cu which are conventional materials.
[0060]
Furthermore, this Ag alloy can be easily and reliably formed by a conventional film formation process such as sputtering, vapor deposition, CVD, or plating. In this sputtering, this Ag alloy can be sputtered at a rate about three times as high as that of an Al-based material, and has a feature that a thin film formation rate by a sputtering method is high. Thus, the film formation time can be shortened, and the time required for production can be shortened accordingly. Further, Ag, which is the main material, is a noble metal and is easy to collect and recycle compared to other metals.
[0061]
When a film is formed by sputtering, vapor deposition or the like, it is necessary to form an alloy by heating. In this treatment, heat treatment is performed at a temperature range of 300 ° C. or higher and 750 ° C. or lower, and low resistivity. Thus, a metal film that is stable and excellent in workability can be produced.
[0062]
Further, regarding the adhesion to an underlying material important as a processing process, one or more of W, Ta, Mo, indium oxide, tin oxide, titanium nitride, silicon oxide, silicon nitride, titanium oxide, and niobium oxide are used as the underlying material. By applying any of the materials formed by mixing in, good adhesion is ensured, which can easily replace the conventional Al-based wiring pattern in various semiconductor devices, etc. Special characteristics can be ensured.
[0063]
In the case of Al, for example, when a film is formed directly on plastic or glass by a thin film, the resistance value becomes considerably large because Al reacts with oxygen, and the resistance value in the bulk material is 2 to 3 times. Become. On the other hand, in the case of this Ag alloy, the influence of oxygen is small, and the increase in resistivity due to the formation of a thin film directly on plastic or glass is reduced. As a result, it is possible to create a wiring pattern or the like by forming a film directly on plastic or glass to create a wiring pattern or the like with good characteristics, and to create a wiring pattern or the like having a low resistivity by a simple manufacturing process. be able to.
[0064]
As a result, the transmissive liquid crystal display panel can be applied to the wiring pattern, and it can be driven easily and reliably even when the wiring length increases due to the increase in screen size and resolution, and the wiring becomes finer. It is possible to improve reliability and reduce power consumption.
[0065]
In addition, the reflective liquid crystal display panel can be applied to a wiring pattern to obtain the same effect as that of a transmissive liquid crystal display panel, and can be applied to a high reflective film to stably provide a high reflectance. And a bright display screen can be formed.
[0066]
Similarly, a device that can be applied to a reflective film, electrode, or wiring pattern of a light modulation device such as an electro-optical component such as a micromirror, and has high reflection efficiency and low resistance, so that it has high luminance and can operate at high speed. Can be formed.
[0067]
In addition, in these liquid crystal display panels and various semiconductor devices, a sufficiently small resistance value can be obtained by applying the anodic oxidation method using Ta, for example, as a two-layer structure using this silver alloy and Ta.
[0068]
Furthermore, in various semiconductor devices, it can be applied to a wiring pattern to prevent an increase in wiring length and a resistance value due to miniaturization of the wiring, and power consumption can be reduced correspondingly. In addition, voltage drop due to wiring can be prevented, and further, signal delay can be prevented. With these, various characteristics can be improved and reliability can be improved.
[0069]
Further, it can be applied to a wiring pattern of a printed wiring board, an electrode of a chip component, a contact of a relay, and the like to ensure suitable characteristics and ensure high reliability.
[0070]
Next, Table 2 shows the resistance value and chemical resistance of the above-described silver alloy by comparison with pure Al, Al-based alloy, and Ag alloy that are conventionally used.
[0071]
[Table 2]

[0072]
A sample used for this measurement was prepared by forming a film of each composition on a quartz substrate by an RF sputtering method, and then performing heat treatment at 300 ° C. for 3 hours in a vacuum. All film thicknesses are 300 nm. The resistance value was measured at room temperature by a four-probe method.
[0073]
In these metal materials, Ag has the lowest resistivity, and the resistivity increases when other elements are added to Ag. Judging from the increase in the resistance value as a standard, the resistivity of 3.5 Al (μΩcm) in the most commonly used AlSi alloy has been determined as a standard. In the AgAuCu alloy, the added amount of Au is 0.1 to 3 wt%, Cu It can be seen that this criterion is satisfied in the range of 0.1 to 3 wt%. The increase in resistivity due to the addition of Cu is smaller than that in the case where the same amount of Au is added. When Cu is added to an AgAu alloy, the resistivity may decrease with the addition of Cu.
[0074]
Moreover, in order to examine the resistivity when the film is formed by a film forming method other than the sputtering method, an Ag-1.0 wt% Au-1.0 wt% Cu film is formed by an evaporation method, a plating method, and a CVD method, The resistivity was measured by the measurement method described above. According to this measurement result, a resistivity of 1.90 to 1.98 μΩcm is detected in any of the vapor deposition method, the plating method, and the CVD method, thereby producing an almost equivalent film regardless of the film formation method. I found that I can do it.
[0075]
Next, Table 3 shows the resistivity in a state where the annealing treatment is not performed immediately after the film formation.
[0076]
[Table 3]

[0077]
For this measurement, an acrylic film was used as a substrate, and a film having a thickness of 150 nm was formed by a sputtering method. When forming a film on such a plastic substrate, in addition to being a thin film in an Al-based alloy, the resistance value increases remarkably because it reacts with oxygen, etc., and the bulk material of the resistivity is 2 to 3 times. become.
[0078]
On the other hand, in the case of this Ag alloy, since the influence of oxygen is small, the increase in resistivity is 1.6 times that of the bulk material, and a resistivity as low as 2.56 (μΩcm) is obtained. It was. In addition, in the case of an alloy in which Cu, Al, etc. are added to AgAu, the rate of increase in resistivity and the resistivity differ depending on the additive material. Especially when Cu is added, the resistivity is sufficiently low as 3.23 (μΩcm). Obtained.
[0079]
Next, Table 3 shows the chemical resistance evaluation results for the films having these compositions.
[0080]
[Table 4]

[0081]
The column of chemical resistance in Table 3 summarizes the evaluation results shown in Table 3. This evaluation test consists of 3% NaCl, 5% NaOH, 1% COH, 1% H ₂ SO _Four Each sample was immersed in the above solution at room temperature for 24 hours and then visually confirmed.
[0082]
In conventional materials, loss of metallic luster, white turbidity, and transparency were observed in Al, AlCu, AlSi, and AlSiCu excluding Au, and it was confirmed that they reacted with each chemical. On the other hand, in the AgAuCu alloy, the chemical resistance is greatly improved and the surface is slightly discolored only by adding a trace amount of Au and Cu of 0.1 wt%. Furthermore, it has been found that chemical resistance can be improved to such an extent that no change occurs at all by increasing the addition amount of Au and Cu.
[0083]
Next, Table 5 and Table 6 show the evaluation results of stability against heat treatment and long-term reliability.
[0084]
[Table 5]

[0085]
[Table 6]

[0086]
Here, each sample was formed by forming a film on a slide glass substrate by a sputtering method. The evaluation results shown in Table 4 are based on visual observation after leaving in an oxygen atmosphere at a temperature of 600 degrees and 100% for 24 hours, and the evaluation results shown in Table 5 are in an atmosphere at a temperature of 90 degrees and a humidity of 85%. This is based on visual observation after being left for 1000 hours.
[0087]
In the AgAuCu alloy to which 0.1-3.0 wt% Au and 0.1-3.0 wt% Cu were added (Table 4), no change was observed even under such severe high temperature environment. . In addition to these tests, the same material was allowed to stand for 24 hours in a 100% oxygen atmosphere at a temperature of 750 ° C., and no change was observed under these conditions.
[0088]
From these facts, the same material is a stable material even at a high temperature process of about 750 degrees, and it does not change depending on the temperature without forming a protective film after film formation. It was found that the post heat treatment process can be simplified.
[0089]
Moreover, it was confirmed that the material is stable even under high temperature and high humidity, and it was found that this material can be applied to a wiring material or the like to ensure sufficient reliability.
[0090]
Next, Table 7 shows the evaluation results of chemical resistance in the photolithography process.
[0091]
[Table 7]

[0092]
Here, a sample is prepared by depositing Ag-0.9 wt% Au-1.0 wt% Cu on a Si substrate at a film thickness of 150 nm, and this sample is a resist development which is a process used in a normal photolithography process. Then, the resist was baked and the change in sheet resistance was observed. Actually, the sample was baked at 120 ° C. for 30 minutes in a state where it was immersed in a 5% NaOH solution which is a main component of the developer as a developing step, and a resist was applied as a resist baking step.
[0093]
As shown in Table 7, in this sample, the change in sheet resistance could not be observed before and after each of these steps, and it was found that this could be applied stably to a conventional photolithography process.
[0094]
Next, Table 8 shows the evaluation results of the adhesion of the AgAuCu film to the base material.
[0095]
[Table 8]

[0096]
In this adhesion evaluation, each of Ti, Cr, W, Ta, and Mo metal films, ITO (Indium Tin Oxide), titanium nitride, silicon nitride, silicon oxide oxide, and nitride is used as a base material. After film formation, a sample was prepared by forming an AgAuCu film. The film thickness of the base is 100 nm, and the film thickness of the AgAuCu film is 300 nm. Evaluation was made by observing the presence or absence of defects such as film peeling by visual inspection after etching with a nitric acid solution after a film peeling test using a cellophane tape.
[0097]
From this evaluation result, it was found that good adhesion can be secured except when the base is Ti. Note that, when the base is Cr, slight peeling was observed, but it is considered that good adhesion can be secured by optimizing the process by selecting the film forming conditions and the like.
[0098]
In addition to the adhesion evaluation shown in Table 8, an AgAuCu film was directly formed on the substrate to evaluate the adhesion to the substrate itself. According to this evaluation, when the substrate is a glass such as soda glass or quartz glass, in the case of a silicon wafer, or in the case of a plastic such as polycarbonate, acrylic or polyethylene terephthalate, It was found that peeling of the film could not be observed, and that when these materials were used as a substrate, good adhesion could be secured.
[0099]
Next, Table 9 shows the evaluation results of the film formation rate by the RF magnetron sputtering method.
[0100]
[Table 9]

[0101]
This evaluation uses an Ag alloy made of each film forming material for a 3-inch sputtering target, forms a film on a substrate held at a distance of 94 mm from this target, and measures the time until the film thickness on this substrate reaches 100 nm. did.
[0102]
According to this evaluation result, it was found that when AgAuCu was used as a target, the film could be formed at a rate about three times faster than when Al was used as the target. Accordingly, it was found that if AgAuCu is used instead of the metal material made of Al, the time required for the film formation time can be reduced to 1/3, and the time required for manufacturing can be shortened accordingly.
[0103]
In this evaluation, an improvement in the film formation rate could be confirmed even in comparison with the case of using Ag as a target. Further, it has been found that the temperature rise of the substrate is low as compared with the case of using these conventional film-forming materials, so that a plastic substrate can also be used as the substrate.
[0104]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented with various modifications. For example, the present invention can be widely applied not only to the case of thin film generation by sputtering or the like, but also to the case of other thin film generation, and further to the case of thick film generation.
[0105]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, an alloy containing Ag as a main component, Au in an amount of 0.1 wt% to 10 wt%, and an element such as Cu in an amount of 0.1 wt% to 5 wt% is used as a metal material. By applying this metal material for electronic parts, which has a low resistivity compared to the prior art and has excellent stability and processability, processing of electronic parts, electronic equipment, electro-optic parts, and metal materials using this metal material A method can be provided.

Claims

A metal material for electronic parts mainly composed of Ag, containing Au in a range of 0.1 wt% or more and 10 wt% or less. Further, the Ag—Au alloy material includes Al, Ti, Pd, V, Ta, It is made of an alloy formed by adding one or more metal elements from 0.1 wt% to 5.0 wt% from a plurality of metal elements selected from the group consisting of W, Mo, Cr, Ru, and Mg. Metal materials for electronic parts.

A metal material for electronic components mainly composed of Ag, containing Au in a range of 0.1 wt% to 10 wt%, and further including Cu, Al, Ti, Pd, Ni, and the Ag—Au alloy material. From an alloy formed by adding one or more metal elements from a plurality of metal elements selected from the group consisting of V, Ta, W, Mo, Cr, Ru, and Mg from 0.1 wt% to 5.0 wt% The metal material for electronic parts is a wiring material.

The metal material for electronic components according to claim 1 or 2, wherein the electrical resistivity is 5 µΩcm or less.

A metal material for electronic components mainly composed of Ag, containing Au in a range of 0.1 wt% to 10 wt%, and further including Cu, Al, Ti, Pd, Ni, and the Ag—Au alloy material. From an alloy formed by adding one or more metal elements from a plurality of metal elements selected from the group consisting of V, Ta, W, Mo, Cr, Ru, and Mg from 0.1 wt% to 5.0 wt% The metal material for electronic parts is an electrode material.

The metal material for electronic parts according to claim 1, wherein the metal material for electronic parts is a contact material.

The metal material for electronic parts according to claim 1, wherein the metal material for electronic parts is a sputtering target material.

5. The metal material for electronic parts according to claim 1, wherein the electrical resistivity is 1.6 μΩcm or more and 5 μΩcm or less.

An electronic component in which a wiring pattern, an electrode, or a contact is formed of a predetermined metal material, wherein the metal material contains Ag as a main component and Au in a range of 0.1 wt% to 10 wt%, and further One or more metal elements selected from a plurality of metal elements selected from the group consisting of Cu, Al, Ti, Pd, V, Ta, W, Mo, Cr, Ru, and Mg are added to the Ag—Au alloy material. An electronic component comprising an alloy to which 1 wt% or more and 5.0 wt% or less are added.

9. The electronic component according to claim 8, wherein the wiring pattern, electrode or contact is formed by etching with a solution containing phosphoric acid.

The electronic component according to claim 8, wherein the wiring pattern, electrode, or contact is formed by etching in a gas atmosphere containing chlorine.

9. The electronic component according to claim 8, wherein portions other than the wiring pattern, the electrode, and the contact are processed by etching in a gas atmosphere containing fluorine.

The electronic component according to claim 8, wherein the wiring pattern, electrode, or contact is heat-treated in a temperature range of 300 ° C. or more and 700 ° C. or less.

A substrate in which the wiring pattern, electrode or contact is formed by mixing one or more of W, Ta, Mo, indium oxide, tin oxide, titanium nitride, silicon oxide, silicon nitride, titanium oxide and niobium oxide. The electronic component according to claim 8, wherein the electronic component is formed on the substrate.

9. The electronic component according to claim 8, wherein the wiring pattern, electrode, or contact point is directly formed on a glass or plastic substrate.

An electronic device in which a wiring pattern, an electrode, or a contact is formed of a predetermined metal material, wherein the metal material contains Ag as a main component and Au in a range of 0.1 wt% to 10 wt%, and further One or more metal elements selected from a plurality of metal elements selected from the group consisting of Cu, Al, Ti, Pd, V, Ta, W, Mo, Cr, Ru, and Mg are added to the Ag—Au alloy material. An electronic device composed of an electronic component comprising an alloy added with 1 wt% or more and 5.0 wt% or less.

The electronic device according to claim 15, wherein the wiring pattern, electrode, or contact is formed by etching with a solution containing phosphoric acid.

The electronic device according to claim 15, wherein the wiring pattern, electrode, or contact is formed by etching in a gas atmosphere containing chlorine.

16. The electronic apparatus according to claim 15, wherein the other part other than the wiring pattern, the electrode, and the contact is processed by etching in a gas atmosphere containing fluorine.

The electronic device according to claim 15, wherein the wiring pattern, electrode, or contact is heat-treated in a temperature range of 300 ° C. or higher and 750 ° C. or lower.

A substrate in which the wiring pattern, electrode or contact is formed by mixing one or more of W, Ta, Mo, indium oxide, tin oxide, titanium nitride, silicon oxide, silicon nitride, titanium oxide and niobium oxide. The electronic apparatus according to claim 15, wherein the electronic apparatus is formed on the board.

The electronic device according to claim 15, wherein the wiring pattern, electrode, or contact is formed directly on a glass or plastic substrate.

It contains Ag as a main component and contains Au in the range of 0.1 wt% or more and 10 wt% or less. Further, the Ag—Au alloy material includes Cu, Al, Ti, Pd, V, Ta, W, Mo, Cr, Ru. Etching a metal film of an alloy to which one or more metal elements selected from the group consisting of Mg are added with a solution containing phosphoric acid to form a wiring pattern, electrode or contact A method for processing a metal material, comprising:

It contains Ag as a main component and contains Au in the range of 0.1 wt% or more and 10 wt% or less. Further, the Ag—Au alloy material includes Cu, Al, Ti, Pd, V, Ta, W, Mo, Cr, Ru. And an alloy metal film formed by adding one or more metal elements from a plurality of metal elements selected from the group consisting of Mg in a gas atmosphere containing chlorine. Etching to form a wiring pattern, an electrode or a contact, and a method for processing a metal material.

It contains Ag as a main component and contains Au in the range of 0.1 wt% or more and 10 wt% or less. Further, the Ag—Au alloy material includes Cu, Al, Ti, Pd, V, Ta, W, Mo, Cr, Ru. A gas atmosphere containing fluorine in a metal film formed of an alloy formed by adding one or more metal elements from a plurality of metal elements selected from the group consisting of Mg from 0.1 wt% to 5.0 wt% A method for processing a metal material, characterized in that a material other than the metal film is processed by etching therein.

It contains Ag as a main component and contains Au in the range of 0.1 wt% or more and 10 wt% or less. Further, the Ag—Au alloy material includes Cu, Al, Ti, Pd, V, Ta, W, Mo, Cr, Ru. And a metal film formed of an alloy formed by adding one or more metal elements selected from the group consisting of Mg from 0.1 wt% to 5.0 wt% from 300 ° C. to 750 ° C. A method of processing a metal material, wherein a wiring pattern, an electrode, or a contact is formed by heat treatment in the following temperature range.

It contains Ag as a main component and contains Au in the range of 0.1 wt% to 10 wt%, and further, the Ag—Au alloy material includes Al, Ti, Pd, V, Ta, W, Mo, Cr, Ru, Mg A metal film formed using an alloy formed by adding one or more metal elements of a plurality of metal elements selected from the group consisting of 0.1 wt% to 5.0 wt% from W, Ta, Mo A method of processing a metal material, characterized in that a wiring pattern, an electrode or a contact is formed on a base made of any of indium tin oxide, titanium nitride, silicon oxide and silicon nitride.

It contains Ag as a main component and contains Au in the range of 0.1 wt% to 10 wt%, and further, the Ag—Au alloy material includes Al, Ti, Pd, V, Ta, W, Mo, Cr, Ru, Mg A metal film formed of an alloy formed by adding one or more metal elements of a plurality of metal elements selected from the group consisting of 0.1 wt% to 5.0 wt% on a glass or plastic substrate A method of processing a metal material, characterized in that a wiring pattern, an electrode or a contact is formed directly.

It contains Ag as a main component and contains Au in the range of 0.1 wt% or more and 10 wt% or less. Further, the Ag—Au alloy material includes Cu, Al, Ti, Pd, V, Ta, W, Mo, Cr, Ru. A metal film formed of an alloy formed by adding one or more metal elements selected from the group consisting of Mg from 0.1 wt% to 5.0 wt% from a plurality of metal elements selected from the group consisting of Mg, An electronic component characterized by being used for a wiring material or one or more kinds of purposes.