CN100339914C - 银合金材料、电路基板、电子装置及电路基板的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的电路基板使用以银作为主要成分,至少含有从锡、锌、铅、铋、铟和镓中选择的一种以上元素的银合金材料,作为构成栅极布线和栅电极的材料。在栅极布线或栅电极中特别优选使用以银作为主要成分,含有铟的银合金材料。这样,通过调整铟的含有量,可以提供一种可适宜调整低电阻、附着性、耐等离子体性、反射性等的银合金材料。而且,能够将这些合金配合在电路基板的各部位所要求的特性而适用。

Description

银合金材料、电路基板、电子装置及电路基板的制造方法
技术领域
本发明涉及银合金材料,特别涉及使用绝缘性基板的电路基板上的、构成布线和/或电极的银合金材料、用该材料、或流动性的银合金以外的材料,所形成的布线和/或电极的电路基板及电路基板的制造方法,以及使用电路基板的显示装置和液晶显示装置、图像输入装置等电子装置。
背景技术
作为电子装置之一的液晶显示装置,作为基板备有带有多数TFT(薄膜晶体管)、布线的FT阵列基板。
以往,TFT阵列基板是使用非专利文献1(《平板显示器》,1999,日经微电子编著,日经BP株式会社,第129页)所示的一系列工序加以制造的,其中需要进行五次左右的光刻。
在使用这样已有的光刻技术的TFT基板制造方法中,由于使用在各成膜工序中用的成膜装置、和干式蚀刻装置等加工装置等等许多真空装置,所以对于近年来需要制造近一步大型化的TF基板来说,需要巨大的设备费用。
为了解决这种课题,有人提出使用喷墨方式形成布线等。对于这种技术而言,例如正如专利文献1(日本专利公开公报:特开平11-203429号公报(1999年7月30日公开))所公开的那样,通过在形成布线的基板上,形成对布线形成材料的亲和区域和非亲和区域,以喷墨法在亲和区域滴下布线材料的液滴,以此方式形成布线。
而且根据在专利文献2(日本专利公开公报:特开2000-353594号公报(2000年12月19日公开))中的公开,在同样以喷墨方式形成布线的技术中,为了控制布线材料从布线形成区域渗出,在布线形成区域的两侧形成贮格围堰(bank),将此贮格围堰的上部制成非亲液性的,将布线形成区域制成亲液性的。
以这种喷墨方式形成布线用的材料,正如非专利文献2(《日经电子》2002年6月17日(日经BP株式会社)的第67~78页)所示,使用将银和金的纳米粒子分散在溶剂中的含有流动性金属的材料(油墨)。这些材料在基板上预定场所滴下后,经过烧成等处理,显现所含的金属,形成布线等。由此,作为对流动性含金属材料能够加工的金属,除金和银以外,还可以举出钯和铂等。然而,考虑到原材料的价格,其中仅有银是现实的。
在此理由之下,作为TFT阵列基板上布线的构成材料,以及作为制作其他电路基板时的布线材料,可以考虑能以喷墨方式使用的银。
而且以往作为TFT阵列基板之类电路基板上的布线材料和光反射膜材料虽然大多使用铝,但是人们知道,银具有电阻率低、可见光区域的反射率高的优点,所以具有比铝更为优良的性质。
鉴于此,虽然银作为电路基板上的布线材料倍受人们注目,但是在性质上的使用范围却受到限制。银例如使用蒸镀法、溅射法等在玻璃基板上成膜的情况下,即使在250℃左右烧成中也会产生颗粒生长和表面白浊化,显然缺乏耐热性。此外在玻璃基板上附着力也弱。
尤其在制造TFT阵列基板时,为了对绝缘膜等进行蚀刻等大多使用干式蚀刻法。银对于这种环境的耐性(耐等离子体性)显著低。因此,以银作为TFT阵列基板上布线的构成材料,是一种不适于直接使用的材料。
此外,已有的银耐热性差,例如即使经过200℃烧成也会使反射率大幅度下降。因此,已有的银不能用于在制造过程中需要耐热性的情况下。例如在反射型液晶显示装置中,很难作为TFT阵列基板上设置的光反射膜用材料使用。
而且在上述非专利文献2中,公开了一种使用将银或金粒子分散在溶剂中的流动性布线材料,作为以上述喷墨方式形成布线用的材料。这些材料在基板上预定场所被滴下后,经过烧成等处理,显现出所含的金属并形成布线。因此,作为能够对流动性布线材料加工的金属,除银或金以外还可以举出钯和铂等。
然而,一旦考虑到原材料的价格,其中只有银是现实的。关于使用这种银形成布线的问题,在专利文献3(日本专利公开公报:特开2003-80694号公报(2003年3月19日公开))中公开了一种不使用贮格围堰的布线形成方法。
以此理由考虑,只有使用在喷墨方式中能够使用的银,作为在TFT本例基板上构成布线的材料。
但是在形成薄膜层叠基板的情况下,例如在液晶受动型使用的TFT阵列基板的情况下,对于布线所要求的性能有电阻应当低,表面应当平滑,对蚀刻等工艺气体和在使用这种气体的等离子体中具有耐性,与基底材料的附着性,与异种材料之间的电接触性即接触电阻应当低,以及不会引起不需要的扩散,和应当具有耐蚀性等。
然而,使用一种材料难于概括全部这些性能,在溅射、蒸镀和CVD成膜时,将具有符合于用途之性能的单质或其合金进行层叠成膜,经光刻工序、蚀刻工序进行了图案形成。
而且在使用布线形成工序被简化的喷墨方式形成布线的方法中,作为可以被喷墨用材料的银材料,以前以将微粒分散在分散剂中的分散微粒胶体材料形式得到使用,以其作为电路基板上的布线材料虽然备受注目,但是在性质上却限制了使用范围。
例如,以蒸镀法、溅射法等将使银在玻璃基板上成膜的情况下,由于在250℃左右烧成,使得颗粒生长变得显著,因此使平滑的表面变得粗造,产生表面白浊等,因而存在因温度而使耐热性显著不足的问题。
而且,为了以薄膜形式使用银,在玻璃上必须具有附着力,特别是涂布银材料时,由于不能期待在基板上的打入效果,所以与玻璃基板的附着力差,存在加工性能和稳定性的问题。此外,若要使用烧成法改善附着力,则由于上述的银生长特性而产生表面平滑性劣化的问题。
此外,即使在TFT阵列基板上构成布线的情况下也存在问题。例如,制造TFT阵列基板时大多使用绝缘膜等蚀刻用干式蚀刻法。一旦暴露在这种干式蚀刻气体的气氛下,就会因氧化等而产生膜的劣化和剥离。为此直接使用银作为布线材料上存在的问题。
因此,使用银作布线材料的情况下,为解决上述各种问题必须为提高在绝缘性基板上的附着力而进行处理,或者为防止因加热引起的表面平滑性劣化和防止蚀刻引起的膜劣化,杜绝剥离而在银布线上形成保护膜的薄膜。也就是说,在绝缘性基板上产生使膜多层化的问题,其结果就会增加电路基板制造工序的数目,而且还招致成本上升的问题。
发明内容
本发明目的在于提供一种能够获得具有耐热性,在玻璃基板上的附着力强,而且耐等离子体性高,以及光反射率好的材料的银合金材料,同时提供一种可以防止薄膜的多层化、电路基板的制造工序数目增加和成本上升的电路基板及其制造方法以及电子装置。
为达到上述目的,本发明人等经过深入研究后发现,当以银为主要成分,在其中添加铟的合金粒子作为材料,在绝缘性基板上形成布线或电极的情况下,与以银单质的微粒作为材料在绝缘性基板上形成布线或电极的情况相比,布线和电极在绝缘性基板上的附着力提高,同时布线和电极的耐热性、耐等离子体性也得到提高。而且发现不仅上述的银,即使在银中添加了锡、锌、铅、铋、镓的合金也能获得同样的效果。
而且还发现若在银中加入适量铟后成膜,则即使在200℃或300℃下烧成,也能得到将保持高的可见光反射率的银合金膜。这样的银合金膜与以往使用铝的光反射膜的情况相比,由于总体上反射率高,所以一旦在例如反射型液晶显示装置的光反射性电极等上使用时,能够获得更加明亮的显示效果。
也就是说,本发明的银合金材料,是一种在绝缘性基板上形成的布线和/或电极的构成材料,其特征在于,其中以银作为主要成分,含有相对于银的含量为0.5~28重量%的铟,还含有从锡、锌、铅、铋和镓中选择的一种以上元素。
使用上述构成的材料,可以形成电阻低,耐热性或在玻璃基板上的附着力、耐等离子体性等工艺耐性强的布线和/或电极。
而且本申请的发明人等经过深入研究后发现,通过用同一布线对布线的每个部位调整必要的特性,能够减少电极基板制造工序的数目和降低成本。
也就是说,本发明的电力基板,其特征在于,在具有基板上形成了布线的电路基板中,至少两个部位的特性分别不同。
其中,同一布线是指形状上连续的布线,在基板上的电路由汇聚多个这样的布线形成电路基板,并指这些多个布线的一个单位。
为了使同一布线某个部位的特性与其他部位的特性不同,例如可以使用使各部位材料的组成比分别不同的方式来实现。而且还可以通过使各部位的构成材料分别不同的方式来实现。
本发明的其他目的、特征和优点,通过以下所示的说明将会更加清楚。而且本发明的优点,通过参照附图的以下说明将会更加明白。
附图说明
图1是本发明的一种实施方式涉及的电路基板的平面视图。
图2是图1中沿着A-A线箭头方向的剖面视图。
图3(a)是表示图1所示电路基板上端子附近的平面视图。
图3(b)是图3(a)中沿着B-B线箭头方向的剖面视图。
图4是表示图1所示的一个电路基板实例的TFT阵列基板的平面视图。
图5是制造本发明电路基板用制造装置的结构示意图。
图6是表示本发明电路基板制造工序的工序图。
图7(a)是表示栅极布线前处理工序终止时像素部分的平面视图。
图7(b)是表示栅极布线形成工序终止时像素部分的平面视图。
图7(c)是表示图7(b)中沿着C-C线箭头方向的剖面视图。
图8(a)是表示栅极布线前处理工序终止时端子部的平面视图。
图8(b)是表示栅极布线形成工序终止时端子部的平面视图。
图8(c)是图8(b)中沿着D-D线箭头方向的剖面视图。
图9(a)~图9(d)是栅极布线前处理工序中亲疏液区域形成工序的视图。
图10(a)是表示栅绝缘膜和半导体膜成膜工序终止时像素部分的平面视图。
图10(b)是图10(a)沿着E-E线箭头方向的剖面视图。
图11(a)是表示栅绝缘膜和半导体膜成膜工序终止时端子部分的平面视图。
图11(b)是图11(a)沿着F-F线箭头方向的剖面视图。
图12(a)是表示栅绝缘膜和半导体膜加工工序终止时像素部分的平面视图。
图12(b)是图12(a)沿着G-G线箭头方向的剖面视图。
图13(a)是表示栅绝缘膜和半导体膜加工工序终止时端子部分的平面视图。
图13(b)是图13(a)沿着H-H线箭头方向的剖面视图。
图14(a)是表示源布线和漏布线前处理工序终止时像素部分的平面视图。
图14(b)是表示源布线和漏布线形成工序终止时像素部分的平面视图。
图14(c)是图14(b)沿着I-I箭头方向的剖面视图。
图15是表示通道部加工工序终止时像素部分,与图14(b)的I-I线位置相当的剖面视图。
图16(a)是表示保护膜和层间绝缘层成膜工序终止时像素部分的平面视图。
图16(b)是图16(a)沿着J-J线箭头方向的剖面视图。
图17(a)是表示保护膜和层间绝缘层成膜工序终止时端子部分的平面视图。
图17(b)是图17(a)沿着K-K线箭头方向的的剖面视图。
图18(a)是表示保护膜加工工序终止时像素部分和端子部的视图,在图16(a)的J-J线位置上的箭头方向的剖面视图。
图18(b)是表示保护膜加工工序终止时像素部分和端子部的视图,与图17(a)的K-K线位置相当的箭头方向的剖面视图。
图19(a)是表示本发明的另一实施方式中电路基板端子部的平面视图。
图19(b)是图19(a)沿着L-L线箭头方向的剖面视图。
图20是表1中所示的比较例1的银膜的可见光反射率的曲线图。
图21是表1中所示的比较例3的铝膜的可见光反射率的曲线图。
图22是表1中所示的实施例7的银合金膜(铟0.05重量%)的可见光反射率的曲线图。
图23是表1中所示的实施例8的银合金膜(铟0.2重量%)的可见光反射率的曲线图。
图24是表1中所示的实施例3的银合金膜(铟0.5重量%)的可见光反射率的曲线图。
图25是表1中所示的实施例4的银合金膜(铟1.6重量%)的可见光反射率的曲线图。
图26(a)是表示栅极布线形成工序终止时像素部分的平面视图。
图26(b)是图26(a)的沿着M-M线箭头方向的剖面视图。
图27(a)是表示栅极布线形成工序终止时端子部的平面视图。
图27(b)是图27(a)沿着N-N线箭头方向的剖面视图。
图28是表示本发明其他实施方式涉及的电路基板的平面视图。
图29是图28电路基板沿着O-O线箭头方向的剖面视图。
图30(a)是表示图28所示电路基板的端子附近的平面视图。
图30(b)是图30(a)沿着直线P-P的剖面视图。
图31(a)是表示图1所示的电路基板端子附近的其他实例的平面视图。
图31(b)是图31(a)沿着Q-Q线箭头方向的剖面视图。
图32(a)~32(e)是表示本发明的电路基板布线部分与端子部形成工序的示意图。
图33(a)是表示用材料M形成了布线部分的状态的图。
图33(b)是表示用材料N形成端子部的状态的图。
图34(a)~图34(c)是表示材料M与N接触的边界部分的状态的图。
图35是表示本发明的电路基板中栅极布线的示意图。
图36(a)是表示已有布线图案的图。
图36(b)是表示本发明布线图案的图。
图37(a)、(b)是表示本发明的电路基板中形成布线的其他实例的图。
图38(a)、(b)是表示本发明的电路基板中形成布线的另外实例的示意图。
图39(a)、(b)是表示本发明的电路基板中形成布线的又一实例的图。
图40(a)~图40(c)是表示本发明的电路基板中形成布线的其他实例的图。
图41(a)是表示栅极布线形成工序终止时像素部分的平面视图。
图41(b)是图41(a)中沿着R-R线箭头方向的剖面视图。
图42(a)是表示栅极布线形成工序终止时端子部的平面视图。
图42(b)是图42(a)中沿着S-S线箭头方向的剖面视图。
具体实施方式
〔实施方式1〕
本发明的实施方式具体说明如下。
本发明的实施方式中,首先说明本发明的银合金材料,然后说明使用了这种银合金材料的TFT阵列基板和液晶显示装置。
本发明的银合金材料,是在玻璃基板等绝缘性基板上形成的布线和/或电极的构成材料,其特征在于,以银作为主体,含有从锡、锌、铅、铋、铟和镓选择的至少一种以上的元素。
根据使用上述构成的银合金材料,可以形成电阻低、耐热性和对玻璃基板的附着力以及耐等离子体性等工艺特性强的布线和/或电极。
以下参照实施例1~9以及比较例1和2,证明对本发明银合金材料的上述优点。
本发明的银合金材料,按照以下顺序制成,并在绝缘性基板上成膜后评价了工艺耐性。
本发明银合金材料的制备和这种银合金材料在绝缘性基板上的成膜,是使用电子束蒸镀机(日本真空技术株式会社制造,高真空蒸镀装置EBX-10D)利用蒸镀法进行的。
首先将纯度99.9%以上的银、锡、锌、铅、铋、铟、镓的块状或颗粒状的原料按照预定比例混合作为蒸发源。
然后,将混合后的原料放入钼制的坩埚中,在高于1.33329×10-3Pa(1×10-5托)的真空下熔解,制成了合金。
最后,当确认完全熔解后,在无碱玻璃上成膜。还有,将成膜时的玻璃基板温度设定在100C。而且在玻璃基板上成膜的合金膜的厚度全部制成为0.2微米左右。
本实施方式中,合金的制备和成膜虽然使用了这种方法,但是并不限于此。也可以使用固溶体或烧结体、其他用靶的溅射法,以适当浓度含有金属的流动性液体材料的涂布方法、或其他方法。
这样制成的银合金膜,利用俄歇式电子分光装置(Parking Erma,SAM670)确认了组成。虽然在膜厚方向上的组成分布不均匀,但是所制成银合金膜的全体组成比与原料的混合比之间却有所差别。然而,这种差别并不影响本发明的目的、手段和效果等。制成的银合金膜终究是本发明具有代表性的实施例。
关于银与铟组成的合金膜,为更精确地获知其组成,通过ICP发射光谱分析法进行了定量分析。该方法如下。
首先使用由金属制小匙将在无碱玻璃基板上成膜的银合金膜剥离下来的薄膜作为样品。在剥离之前,玻璃基板上银合金膜的厚度为0.2微米左右,得到的样品量在各实施例中均为10毫克左右。接着将这种样品溶解在3N、50毫升硝酸中的溶液作为ICP发射光谱分析用的测定液。测定装置使用SII·Nano Technology株式会社制造的SPS-1700HVR,等离子体气体使用了氩气。
本实施方式中,评价了附着力、耐热性、电阻率和耐等离子体性作为银合金膜的工艺耐性。这些项目是用作电路基板上的布线等的最基本的项目。各项目详细说明如下。
附着力是在无碱玻璃基板上直接成膜后研究的。
正如本发明那样,当设想以电路基板使用为目标时,在玻璃基板上的附着力是一项有用的指标。
这里附着力试验是在氮气气氛中于200℃下经过1小时烧成处理后进行的。烧成后,使用在刀割的膜面上粘贴上胶带,剥离胶带使膜面剥离下来的方法。看到一部分膜面被剥离判定为不良,而将完全看不到剥离判定为良。
耐热性评价,是对在氮气气氛中于300℃下经过1小时烧成后的膜表面用电子显微镜(日立制作所,S-4100)观察的方法进行的。在膜面完全没有发生凹凸的情况判定为良,而将在膜面的一部分上产生高度小于膜厚的突起的情况判定为稍好,将其他情况判定为不良。
电阻率评价,是就氮气气氛下于200℃烧成1小时后的基板进行的。利用测定仪(三菱化学株式会社制造,Loresta-GP)按照四探针法求出面电阻值,利用由另外测定的膜厚求出电阻率。
耐等离子体性评价,是使用干式蚀刻装置(RIE,活性离子蚀刻方式)进行的。具体讲,将基板送入工艺腔室内之后,一边通入各种蚀刻用气体,一边进行放电。
评价条件使用通入氯气(Cl2),四氟化碳(CF4)和氧气(O2)的混合气体,以及氧气(O2)等三种条件。
以下分别将此三种条件称为Cl2条件、CF4+O2条件和O2条件。放电时间分别为180秒、60秒、60秒。而且,这种放电条件是在意识到后述的五种微观过程的情况下,有意以严格的条件设定的。
为了判定耐等离子体性而研究了膜的面电阻值。面电阻值是与电阻率同样测定的。作为判定基准,将面电阻值处于相对于处理前的2.5倍以及2.5倍以下、超过2.5倍和处于7倍以内的情况分别判定为良、稍好和不良。
这些评价项目终究是为了显示本发明的银合金材料的性质而设定的实例。为了明确各条件之间的差别,有意比所设定的使用条件更严格。实施本发明时,这些项目的评价不一定是必须的,有关观察手段、判定基准和条件等的细节只不过是一种实例。所以本发明的适用范围并不限于这些评价项目和每种条件上。
关于本发明的银合金材料的评价结果实例,将示于表1和表2之中。
各表中,比较例1是由银单质组成的金属膜的实例,比较例2是在蒸发源中混合了2重量%铝的银合金膜的实例。实施例1至实施例9是相对于银计,分别在蒸发源中混合了10重量%锡、10重量%的锌、1重量%的铟、3重量%的铟、5重量%的铟、10重量%的铟、0.1重量%的铟、0.3重量%的铟和20重量%铟的银合金膜的实例,是本发明的实施例。其中在各种原料中虽然均应当含有杂质,但是由于其量对结果并未产生影响,所以省略有关杂质的说明。
首先将ICP发射光谱分析值、附着力和耐热性的评价结果示于表1之中。
表1
  蒸发源混合比  附着力(200℃1小时烧成后)   耐热性(300℃1.5小时烧成后)   ICP光谱分析
  银以外的元素   银   银以外的元素
  种类   混合量(%)   相对于银的比例(重量%)
 比较例1   (无)   0   余量   不良   不良   -
 实施例1   锡   10   余量   良   稍好   -
 实施例2   锌   10   余量   良   稍好   -
 实施例3   铟   1   余量   良   稍好   0.5
 实施例4   铟   3   余量   良   良   1.6
 实施例5   铟   5   余量   良   良   3.4
 实施例6   铟   10   余量   良   良   9.3
 比较例2   铝   2   余量   良   稍好   -
 实施例7   铟   0.1   余量   不良   稍好   0.05
 实施例8   铟   0.3   余量   不良   稍好   0.2
 实施例9   铟   20   余量   良   良   -
在利用前面说明的ICP光谱分析法定量分析的结果中,实施例3至实施例8相对于银的铟含量分别为0.5重量%、1.6重量%、3.4重量%、9.3重量%、0.05重量%和0.2重量%。
正如表1表明的那样,由银单质组成的比较例1的膜,附着力和耐热性均不良。即使在比其更加缓和的在250℃1小时烧成试验中,也明显产生表面白浊等,明显缺乏耐热性。这就是以往很难用银作为布线使用的理由之一。
另一方面,对于本发明的实施例1至实施例9所示,在银中添加了锡、锌、铟的银合金膜而言,都可以看到在玻璃基板上的附着力增大。关于添加铟,如实施例3等所示,铟相对于银的含量大约处于0.5重量%以上的情况下,可以看到附着力显著提高。
关于耐热性,在本发明的实施例1至实施例9中也可以看到耐热性提高。特别是在实施例7和实施例8中,尽管铟相对于银含量按分析值计算分别为0.05重量%和0.2重量%的很少量,但是也可以看到耐热性提高。因此可以说添加铟对于耐热性的提高是非常有效的。
关于附着力提高的理由,据认为是由于构成本发明银合金的锡、锌和铟等元素以极微量扩散到玻璃基板上,在界面消失的情况下附着能量与主体的凝聚能量接近,达到最大值的缘故。这种看法所依据的原理是:在本发明的银合金膜中,与基板在100℃温度下成膜的状态相比,在200℃下经过1小时烧成处理后的状态下,幅窄增大的这一事实。也就是说,本发明基于因银合金膜中的锡、锌和铟等的扩散而获得附着力的原理。
另外,本发明的范围,如本实施例所示,并不限于使用成膜后烧成这一方法获得附着力,也包括通过提高成膜时的基板温度获得附着力的情况。
另一方面,耐热性提高的理由,据认为是当膜中含有锡、锌、铟等元素的情况下,晶格常数或晶粒尺寸的大小产生变化,可以抑制膜中银原子的移动,使其难于产生颗粒生长的缘故。
其中,在本实施例的银合金材料中,也是重要的一点是适当设定所得到的膜组成,使混合的元素处于形成在银结晶中溶解的初级固溶体的区域内。若将其设定在形成这种初级固溶体的区域内,则即使对膜进行烧成,银结晶很难析出具有其他晶体结构的中间固溶体和金属间化合物,在膜的表面上很难产生新晶粒的生长。因此,即使烧成表面特性也不会发生变化,结果耐热性提高。
制成这种一级固溶体的组成范围虽然也依赖于环境温度,但是在锡、锌、铟的情况下,相对于银而言它们的含量分别处于小于11~14重量%、小于25~39重量%、小于27~28重量%左右的范围内。
由此,表1中的评价结果说明,本发明的银合金材料与银相比,耐热性提高,特别是在与铟形成合金的情况下,含有0.5重量%以上铟的情况下就可以看到附着力的提高。
而且本发明银合金材料,也可以是与元素周期表中与铟同族的镓、与锡同族的铅、与铅性质相近的铋形成合金,同样显示优良的附着力和耐热性。
以下将电阻率和耐等离子体性的研究结果示于表2之中。
表2
  电阻率(μΩcm)   耐等离子体性
  Cl2条件   CF4+O2条件   O2条件
  比较例1   1.9   不良   不良   不良
  实施例1   2.8   不良   不良   稍好
  实施例2   6.8   良   不良   稍好
  实施例3   2.7   良   不良   不良
  实施例4   4.0   良   不良   良
  实施例5   6.1   良   良   良
  实施例6   12.3   良   良   良
  比较例2   2.4   不良   不良   不良
  实施例7   2.2   不良   不良   不良
  实施例8   2.3   不良   不良   不良
  实施例9   21.8   良   良   良
从表2中的评价结果说明,电阻率除实施例6和实施例9之外,均为7μΩcm以下的低电阻率,与以往的铝合金相当或处于其以下。由此说明,本发明的银合金材料适于作为低电阻率的布线等材料使用。其中电阻率若低于10μΩcm,则能作为大型显示装置用电路基板材料使用。
特别是在实施例7、8和3中,铟相对于银之含量比虽然均处于0.5重量%以下,但是其电阻率却分别达到2.2μΩcm、2.3μΩcm和2.7μΩcm的极低值。在铝的情况下,即使在主体状态下由于其电阻率为2.7μΩcm,所以在薄膜中不能达到2.7μΩcm以下,这些数据是铝所不能得到的低的电阻率值。
因此在本发明的银合金材料中,尤其是铟与银的含量比例处于0.5重量%以下的情况下,能够形成用已有的铝布线难以获得的低电阻的布线。当特别需要布线低电阻化的情况下,例如在液晶TV用等使用的液晶显示装置中,可以用本发明的银合金材料制成电路基板。
但是由于铟含有量低,所以耐等离子体性能不充分,一般而言需要层叠其他金属膜等。关于与基板的附着力,也由于铟含量低而不足,所以往往需要进行基底处理等。
对于耐等离子体性能来说,在本发明的实施例1至实施例6和实施例9中都有所提高。特别是关于铟,当含有0.5重量%以上的情况下就可以看到耐等离子体性能的提高。但是严格地讲,也有一些因等离子体条件而变得不良的合金材料。
在比较例1的银单质的情况下,和比较例2由银与铝组成合金的情况下虽然均不良,但是在实施例1的O2条件下稍好,实施例2的Cl2条件下良、O2条件下稍好。尤其是其特征在于作为银合金含有铟的实施例3至实施例6以及实施例9的情况下。在Cl2条件下均变得良好,耐等离子体性能提高效果显著。在铟含有量较高的实施例5中,尽管在全部耐等离子体性能条件下均良好,而电阻率却低达6.1μΩcm,兼具耐等离子体性能和低电阻性能,是极为有用的。另外在视6和9中,表中电阻率虽然较高,但是耐等离子体性能与实施例5相比却进一步提高了。
这样,耐等离子体性能的提高,据认为是因为银合金中的锡、锌、铟等,以及由向腔室内导入的气体中供给的氯、氟、氧等化合物的蒸汽压比银的蒸汽压低,起着延缓这些化合物对膜面蚀刻的保护层的作用。
另一方面,如实施例7和8那样,当相对于银含有0.5重量%以下的比例铟的情况下,耐等离子体性能也都变得不良。
这样,本发明的银合金材料,特别是以0.5重量%以上的比例含有铟的情况下,由于是一种兼具低电阻性和耐等离子体性能的材料,尤其是TFT阵列基板上的布线大多需要耐等离子体性能,所以本发明的银合金材料将成为一种特别有用的材料。但是,本发明的银合金材料与锡、锌、铟等构成元素之比,不一定满足表中的全部特性,所以可以根据情况选择需要满足的耐性。
而且本发明的银合金材料,特别是以0.5重量%以下的比例含有铟的情况下,电阻率处于2.7μΩcm以下,电阻很低。因此,特别适于在液晶TV等用的液晶显示装置中电路基板用途中使用。
此外,本发明的银合金材料,也可以是与元素周期表中与铟同族的镓、与锡同族的铅、与铅性质相近的铋的合金,将显示同样优良的性质。
综上所述,本发明的银合金材料,作为工艺耐性是同时具有附着力、耐热性、低电阻和耐等离子体性能的、非常有用的一种材料。
另外,这些评价结果是终究是为显示本发明的银合金材料性质而在设定的条件下得到的结果。为了明确每个条件在材料之间的差别,有意比所设想的使用条件设定得更加苛刻。本发明的适用范围,并不受表1和表2中所示结果的任何限制。
本发明的银合金材料,其特征在于,其中还可以含有从铝、铜、镍、金、铂、钯、钴、铑、铱、钌、锇、钛、锆、铪、钒、铌、钽、铬、钼、钨和钕中选择的元素。通过添加这些元素,可以使耐热性、耐等离子体性能、附着力进一步提高,得到最佳的合金材料。
使用本发明的银合金材料作为TFT阵列基板上布线的构成材料使用的情况下,所需的材料是以银为主体,其中含有锌的银合金材料。因此,在银中添加锌的情况下,可以获得耐热性、附着力和耐等离子体性能提高的效果,将是一种适于制造TFT阵列基板的材料。
还有,本发明的银合金材料,除银和锌以外还可以含有有意添加的其他元素。本发明正是基于在银中添加锌能有效地提高耐热性、附着力和耐等离子体性能这一点。因此,即使在含有这些以外其他元素的情况下,因添加锌而可以获得效果的银合金材料也将被包含在本发明范围内。
而且使用本发明的银合金材料作为TFT阵列基板上布线构成材料的情况下,最优选的材料是以银为主体,其中含有铟的银合金材料。如此,在银中添加了铟的情况下,如果铟相对于银的比例处于0.5重量%以下,则其特征在于可以得到耐等离子体性能大幅度提高的效果,将成为一种适合于TFT阵列基板制造工艺的材料。
使用本发明的银合金材料作为TFT阵列基板上布线构成材料的情况下,作为低电阻最优选的材料,特别是相对于银含有0.5重量%以下铟的材料。此时,电阻率处于2.7μΩcm以下,能够形成用已有的铝布线所不能得到的低电阻的布线。当特别需要使布线低电阻化的情况下,例如在液晶TV用等使用的液晶显示装置中,可以用本发明的银合金材料制成电路基板。
本发明银合金材料的另一优良特性,在适当含有铟的情况下是具有高的可见光反射率,而且即使经过200℃或300℃的烧成后仍能保持。以下将就这一点作出说明。
作为测定用样品使用了与表1、2中所示的比较例、实施例同等的银或银合金膜,而作为参照用的比较例3,使用了以同样操作制成的铝膜。将这些全部在无碱玻璃基板上成膜,成膜时玻璃基板温度设定在100℃,膜厚制成为0.2微米左右厚度。对于可见光反射率的测定,使用分光光度计(日立测试器Service制,U-4100),在380~780nm的可见光区域全体内进行了测定。
图20至图25中将说明本发明银合金膜的可见光反射率。在这些图中,横轴表示对金属膜样品照射的光的波长,而纵轴则表示可见光反射率作为该光的反射率。在各图中,所记载的是成膜后经过200℃下烧成后,又经300℃烧成后的反射率,以及因烧成引起的反射率变化。其中这些烧成处理条件,使用洁净炉(clean oven),在氮气气氛下烧成1小时等条件。
若要对结果进行详细说明,则首先在如图20所示的比较例1(银)的情况下,如上所述耐热性显著不良。经过100℃成膜后尽管反射率高,但是经过200℃和300℃的烧成后反射率显著降低。因此,不能耐受200℃左右烧成工序所伴随的制造过程,很难作为例如反射型液晶显示装置的光反射膜的用途中使用。
进而在图21所示的比较例3(铝)中,光反射率在成膜后,经过200℃和300℃的烧成几乎不变。铝是以往作为反射型液晶显示装置中光反射膜被广泛使用的材料。
图22是本发明的银合金实例,是相对于银含有0.5重量%铟的银合金膜的实例。这种情况下,与图20中银的结果显著不同,即使经过200℃和300℃的烧成后反射率的降低大幅度减小。而且与图21中铝膜的情况相比,经过200℃烧成后在全部波长区域内反射率几乎全部增高,即使经过300℃烧成后,除短波长一侧极为狭窄的区域以外,全体反射率均高。由此可知,本实施例的银合金膜的可见光反射率高,是一种优良的光反射膜。
图23也是本发明的银合金的实例,是相对于银含有0.2重量%铟的银合金膜。这种情况下,结果与图22的实施例7几乎相同。即使经过200℃和300℃烧成后反射率的降低小,与铝合金膜相比可以发现全体可见光反射率均高,所以也是优良的光反射膜。
图24是相对于银含有0.5重量%比例铟的情况。经过200℃烧成后,除去短波长一侧极个别的一部分以外,全部都能看到比铝膜的反射率优良。但是经过300℃烧成后尤其是在短波长一侧反射率降低,与铝膜相比不占优势。正如此实例所示的,相对于银可以添加适量铟,一旦过多增加铟,反射率反而会降低。
图25是相对于银以1.6重量%比例含有铟的实例。这种情况下,由于铟含量增加,全体反射率降低。因此相对于铝并不占有优势。
综上所述,本发明中以0.5重量%以下的比例含有铟的情况下,即使经过200℃烧成与成膜状态相比反射率仅有少许变化,与铝相比几乎在可见光全体区域内反射率均高。因此,适于作为光反射膜使用。
而且本发明中,以0.2重量%以下比例含有铟的情况下,即使经过300℃烧成也能抑制反射率的降低,与铝相比几乎在可见光全体区域内反射率均高。因此当特别适于需要耐热性情况下的光反射膜使用。
其中本发明的银合金材料,除银和铟以外,还可以含有有意添加的其他元素。本发明之所以在银中添加铟正是基于能够最有效地提高耐等离子体性能这一点。因此,即使含有这些以外的其他元素的情况下,因添加铟而能得到效果之构成的银合金材料,也包含在本发明范围内。
本发明的范围,作为其实施方式涉及含有银、锌和铟的材料的情况,含有银、锡和铟的材料的情况,及含有银、锌和锡的材料的情况。
本发明的银合金材料可以适当用作构成TFT阵列基板上布线的材料。而且这种TFT阵列基板可以适当用作作为电子装置之一的液晶显示装置中。
以下参照图1至图4说明本实施方式涉及的TFT阵列基板和液晶显示装置。
本实施方式涉及的液晶显示装置具有图1所示的像素。其中,在图1是表示在液晶显示装置的TFT阵列基板11中一个像素示意构成的平面视图。而且图2中表示图1中沿着A-A线箭头方向的剖面视图。
如图1和图2所示,在TFT阵列基板11中,在玻璃基板(绝缘性基板)12上,将栅极布线13和源布线14设置成矩阵状,在其交叉部分附近设置作开关元件用的TFT15。而且在相邻的栅极布线13之间设有辅助电容布线16。
如图2所示,在玻璃基板12上形成有由栅极布线13分支而成的栅电极17和辅助电容布线16,在其上形成有栅绝缘层18。
在栅电极17上借助于上述栅绝缘层18形成无定形硅层19、n+型硅层20、源电极21和漏电极布线22,形成TFT15。其中源电极21可以由源布线14分支而成。
漏电极布线22从TFT15延伸至接触孔23为止,具有形成TFT15的漏电极的作用、将TFT15与像素电极24实现电连接的作用、以及由接触孔23在辅助电容布线16之间形成电容的作用。此外,在其上层形成覆盖TFT15的保护层25、平坦化等用的层间绝缘层26和对液晶施加电压用的像素电极24。
以下将可以设置这种像素的玻璃基板12上的区域叫作像素形成区域61,如后面图4所示。
而且,本实施方式涉及的液晶显示装置,具有如图3(a)所示的端子28。端子28是为将外部电路基板、驱动用驱动器IC等与TFT阵列基板11实现电连接用的连接部。而且,同图是表示在液晶显示装置的TFT阵列基板11中端子部的示意构成的平面视图。而且图3(b)表示沿着同图中B-B线箭头方向的剖面视图。
如图3(b)所示,端子部28是构成为从玻璃基板12侧配置端子布线30、栅绝缘层18和端子电极29。配置端子29的目的是使与驱动用驱动器IC的电接触良好等。端子布线30与像素形成区域61中的栅极布线13、源布线14等实现连接。
以下将设置了这种端子部28的玻璃基板12上的区域叫作端子部形成区域62,示于下面的图4之中。
图4是TFT阵列基板11的平面视图,如图所示将像素形成区域61、端子部形成区域62配置在玻璃基板12上。像素形成区域61和端子部形成区域62,分别如图1至图3所示,备有多个像素和端子部。
在本实施方式中,制造TFT阵列基板11时,可以使用例如像喷墨方式那样喷出或者滴下形成层材料的图案形成装置。这种图案形成装置,如图5所示,备有将承载基板31(相对于上述的玻璃基板)的承载台32,同时设置有油墨喷头33、使油墨喷头33沿着X方向移动的X方向驱动部34、和使之沿着Y方向移动的Y方向驱动部35。油墨喷头33对于承载台32上的基板31,例如喷出含有布线材料的流动性液滴。
而且在上述图案形成装置中,设置有向油墨喷头33供给油墨的油墨供给系统36,对油墨喷头33的喷出控制、对X方向驱动部34和Y方向驱动部35的驱动控制等进行各种控制的控制单元37。从控制单元37向X和Y方向驱动部34、35输出涂布位置信息,对油墨喷头33的喷头驱动器(图中未示出)输出喷出信息。这样能使X和Y方向驱动部34、35联动,使油墨喷头33动作,向基板31上的目的位置供给目的量液滴。
上述的油墨喷头33,可以是使用压电元件的压电方式的,在喷头内具有加热器的脉冲方式的,或者其他方式的。从油墨喷头33的油墨喷出量控制,能够使用控制施加电压的方式。而且液滴喷出手段,为了代替油墨喷头33,也可以使用简单滴下液滴的方式等,只要能供给液滴各种方式均可使用。或者也可以利用对事先在基板上形成的布线形成材料显示亲液区域和非亲液区域,按照所定图案涂布或浸渍的方式。
以下说明本实施方式的液晶显示装置中TFT阵列基板11的制造方法。
本实施方式中,TFT阵列基板11的制造方法,如图6所示,由栅极布线前处理工序101、栅极布线形成工序102、栅绝缘膜和半导体膜成膜工序103、栅绝缘膜和半导体膜加工工序104、源·漏极布线前处理工序105、源漏极布线形成工序106、通道部加工工序107、保护膜·层间绝缘层成膜工序108、保护膜加工工序109和像素电极形成工序110组成。
(栅极布线前处理工序101)
在此栅极布线前处理工序101中,使用上述的图案形成装置,进行为形成栅极布线13、栅电极17和辅助电容布线16等用的前处理。以下参照图7(a)和图8(a)对其加以说明。图7(a)和图8(a)是备有TFT阵列基板11的玻璃基板11的平面视图。
在本栅极布线前处理工序101中,通过用图案形成装置向图中所示的这些栅极布线形成区域41、栅电极17形成区域42和辅助电容布线形成区域43喷出(滴下)流动性布线材料,进行为适当涂布流动性布线材料所需的处理。
这种处理大体如下。
首先在基板(玻璃基板12)上赋予容易被流动性布线材料湿润基板的性质或具有弹性的性质。是为形成栅极布线形成区域41、栅电极17形成区域42、辅助电容布线形成区域43和端子布线形成区域44用的亲水区域(亲液区域),及其作为非形成区域的疏水区域(疏液区域)进行图案化的亲疏水处理(亲疏液处理)。
其次是形成限制液流的导板,即沿着栅极布线形成区域41等的导板用的处理。
前者具有代表性的是使用二氧化钛的光催化剂进行的亲疏液处理。而后者是使用抗蚀剂材料利用光刻法进行导板形成。此外,为了赋予上述导板或基板面以亲疏液性,往往进行将其暴露在导入了CF4、O2等的等离子体气氛中的暴露处理。其中在形成布线后将使用的抗蚀剂剥离。
如下所述,这里是使用二氧化钛进行了光催化剂处理。也就是说,在TFT阵列基板11的玻璃基板12上,涂布在异丙醇中混合了作为含氟非离子型表面活性剂的ZONYL FSN(商品名,杜邦公司制造)的物质。而且利用旋涂法在栅极布线图案等的掩模上涂布作为光催化剂的二氧化钛微粒分散体和乙醇的混合物,在150℃下烧成。进而使用上述掩模对玻璃基板12进行紫外线曝光。曝光条件为使用365nm紫外线,以70mW/cm2的强度照射2分钟。
其中参照图9(a)~图9(d)就利用二氧化钛形成亲疏液区域说明如下。
图9(a)表示利用旋涂法在玻璃基板1上涂布在异丙醇中混合了作含氟非离子型表面活性剂用的ZONYL FSN(商品名,杜邦公司制造)的第一膜2后的情况。
图9(b)是用在透明玻璃基板3上设置的栅极布线图案等的掩模4进行UV曝光,但是在掩模4的图案面上涂布上述二氧化钛微粒分散体和乙醇的混合物作为光催化剂层5,在150℃下热处理。
经过上述条件曝光后,如图9(c)和图9(d)所示,仅在UV曝光的部分6上湿润性提高,形成了亲液区域。
(栅极布线形成工序102)
以下参照图7(b)(c)和图8(b)(c)说明栅极布线形成工序102。
图7(b)(c)和图8(b)(c)是表示栅极布线形成工序102结束后的状态图。图7(b)和图8(b)分别表示在玻璃基板12上的像素形成区域61和端子部形成区域62的平面视图。图7(c)和图8(c)分别表示沿着图7(b)和图8(b)中的C-C线箭头方向的以及D-D线箭头方向的剖面视图。
在本栅极布线形成工序102中,在栅极布线形成区域41等亲液区域上涂布了流动性的布线材料。对于它而言使用图案形成装置,对于流动性的布线材料而言使用了涂布了有机膜的在有机溶剂中分散了银铟合金微粒的分散液。此时在流动性布线材料中所含的银和铟,设定在相对于银而言铟的比例处于大约5重量%左右。布线的宽度大约50微米,布线材料从油墨喷头33中的喷出量设定了40pl。
另外,这种流动性布线材料所含的银和铟的比例,应当考虑后面在栅绝缘膜和半导体膜加工工序104、通道部加工工序107和保护膜加工工序109中进行的干式蚀刻,应当选择得具有耐等离子体性能。但是,该比例可以根据制造工艺和所要求的TFT阵列基板的性能等适当选择。
在被亲液处理的面上,从油墨喷头33中喷出的流动性布线材料由于会沿着栅极布线形成区域41扩展,所以应当将喷出间隔适当调整到大约100~500微米之间,在这种情况下进行涂布。涂布后在300℃下烧成1小时,形成了由银和铟组成的栅极布线13、栅电极17、辅助电容线16和端子布线30。
其中栅极布线13等,由于是由银和铟构成,所以对于300℃的条件具有足够的耐热性,不会丧失表面平滑性。使用已有的银,由于表面平滑性显著丧失,所以会发生与上层的泄漏,变得不良。
而且栅极布线13等与玻璃基板12直接接触,但是由于在本实施方式中由银和铟构成,所以具有与玻璃基板足够的附着力,不会在后续工序中剥离。使用已有的银时,由于附着力小,所以在后续工序中会产生剥离,变得不良。
另外,之所以将烧成温度设定在300℃,是因为在下一阶段的栅绝缘膜和半导体膜成膜工序103中要加热到大约300℃的缘故。因此烧成温度并不限于此温度下。
(栅绝缘膜·半导体膜成膜工序103)
以下参照图10(a)、(b)和图11(a)、(b)说明栅绝缘膜和半导体膜成膜工序103。
图10(a)、(b)和图11(a)、(b)是表示栅绝缘膜和半导体膜成膜工序103结束状态下玻璃基板12的视图。图10(a)和图11(a)分别是玻璃基板12上像素形成区域61、端子形成区域62的平面视图。图10(b)和图11(b)分别是图10(a)和图11(a)中沿着E-E线箭头方向的剖面视图,和沿着F-F线箭头方向的剖面视图。
在此栅绝缘膜·半导体膜成膜工序103中,在经历栅极布线形成工序102的玻璃基板12上,随后分别使形成栅绝缘层18的栅绝缘膜45、形成无定形硅层19的无定形硅膜46、和将形成n+型硅层20的n+型硅膜47连续成膜。其中归绝缘膜45是由氮化硅形成的膜。这些膜全部使用CVD法成膜,其厚度依次为0.3微米、0.15微米和0.04微米。成膜温度为300℃。
对于栅极布线13正如前面的工序所述,通过添加银以外的铟提高耐热性,可以抑制新结晶生长。因此,即使在300℃高温条件下表面也不会粗造,与银单质形成的情况相比,可以得到表面良好的栅极布线13。因此,借助于栅绝缘层18,在其上形成的半导体层27和源电极21之间的泄漏现象将会消失,成品率提高,同时TFT的特性也稳定。
(栅绝缘膜·半导体膜加工工序104)
以下参照图12(a)、(b)和图13(a)、(b)说明栅绝缘膜和半导体膜成膜工序104。
图12(a)、(b)和图13(a)、(b)是表示栅绝缘膜和半导体膜加工工序104终止后状态的视图。图12(a)和图13(a)分别是玻璃基板12上像素形成区域61、端子形成区域62的平面视图。图12(b)和图13(b)分别是图12(a)和图13(a)中沿着G-G线箭头方向的剖面视图,和沿着H-H线箭头方向的剖面视图。
在这种栅绝缘膜·半导体膜加工工序104中,利用光刻法进行加工。
首先通过第一光刻法对无定形硅膜46和n+型硅膜47进行加工。将其加工成在像素形成区域中在栅电极17的上方残留成岛状,而在端子形成区域62中不被残留。这样得到了无定形硅层19,和其后将形成n+型硅层20的n+型硅加工膜48。蚀刻使用干式蚀刻法,以导入六氟化硫(SF6)气体、氯化氢(HCl)气体的混合气体的方式进行。至此由于栅绝缘膜45覆盖基板的全部表面,所以端子布线30等不会暴露在干式蚀刻气体之中。
接着利用第二光刻法对栅绝缘膜45进行加工。在端子形成区域62中,部分蚀刻栅绝缘膜45,得到栅绝缘层18和开口部分49。蚀刻使用干式蚀刻法,以导入CF4和O2的混合气体的方式进行。
这种对栅绝缘膜45的干式蚀刻过程中,在端子形成区域62形成的开口部分49,图中虽未示出但在与其他部分电连接用的部分中,端子布线30被暴露在干式蚀刻气体气氛中。这是因为干式蚀刻法是一种控制性能优良的方法,在实际制造中能够防止过蚀刻。
其中由于作为已有技术用银形成端子布线30,所以没有耐等离子体性能。因此,在开口部49端子布线30被显著蚀刻而变得不良。与此相比,在本实施方式中端子布线30由银和铟构成,铟对银的比例被设定在大约5重量%。因此具有耐等离子体性能,能够耐受这种干式蚀刻处理。
(源·漏布线前处理工序105)
以下参照图14(a)说明源·漏布线前处理工序105。图14(a)是表示在经历了栅绝缘膜和半导体膜加工工序104的玻璃基板12上形成源布线14、源电极21和漏电极布线22用的布线导板52后状态的平面视图。
在此源·漏布线形成工序106中,由于在端子形成区域62上不形成布线等,所以在此仅就像素形成区域61作出说明。
在此工序中,除源布线14、源电极21和漏电极布线22的形成区域(源·漏形成区域53)以外形成布线导板52。布线导板52是利用光刻法形成的。也就是说,在经过栅绝缘膜和半导体膜加工工序104的玻璃基板112上涂布抗蚀剂材料,进行预焙后利用光掩模进行曝光和显影,然后进行后焙。其中形成的布线导板52,应当形成得使形成源布线14和源电极21的区域的线宽为10微米,构成漏电极布线22的区域线宽为10~40微米。源电极21和漏电极布线22之间的间隔,即TFT通道部51的长度达到4微米。
另外,也可以通过对栅绝缘层18的上面实施氧等离子体亲液处理,使通过图案形成装置涂布的布线材料将形成基底面的表面能良好地浸润,同时使用暴露在CF4等离子体气体中的方法对布线导板52实施疏液处理。
而且还可以通过在上述栅电极形成用的光催化剂进行亲疏液处理的方法代替形成上述的布线导板52,按照布线或电极图案实施亲疏液处理。
(源·漏布线形成工序106)
接着参照图14(b)和(c)对源·漏布线形成工序106说明如下。图14(b)和(c)是表示本源·漏布线形成工序106终止后状态的视图。图14(b)是玻璃基板12上像素形成区域61的平面视图。图14(c)是图14(b)中沿着I-I线箭头方向的剖面视图。
在本源·漏布线形成工序106中,由于在端子形成区域62上不形成布线等,所以仅就像素形成区域61进行说明。
这种源·漏布线形成工序106,是利用上工序中设置的布线导板52,形成源布线14、源电极21和漏电极布线22的工序。在涂布装置中使用了图5所示的图案形成装置。
此时,流动性布线材料使用了在有机溶剂中分散了涂布了有机膜的银铟合金粒子的分散液。此时流动性布线材料中所含的银和铟,铟对于银之比例设定在大约5重量%。
另外,这种流动性布线材料所含的银与铟之比例,考虑到在后面的通道部加工工序107和保护膜加工工序109中要进行干式蚀刻,应当选择得具有耐等离子体性能。但是,该比例还能根据制造工艺或所要求TFT阵列基板的性能适当选择。
这里将流动性布线材料从油墨喷头33中的喷出量设定在2pl。形成的膜厚定为0.3微米。由于无定形硅膜46等在大约300℃下成膜,所以将烧成温度设定在比其低的温度下,即200℃。利用有机溶剂除去布线导板52。
(通道部加工工序107)
以下参照图15就通道部加工工序107进行说明。图15是表示本通道部加工工序107终止后状态的视图,是与图14(b)中I-I线位置相当的箭头方向的剖面视图。
在本通道部加工工序107中进行TFT的通道部51的加工。这种处理使用氯气的干式蚀刻法进行,但是此时不进行新的光刻,而是利用源电极21和漏电极布线22的图案进行加工。
本实施方式中,使用前面工序使用的油墨喷射装置之类的图案形成装置。由此,当形成源布线14、源电极21和漏电布线22的情况下,事先在其上残留抗蚀剂在工序上是不可能的。因此,在这种通道部加工工序107中,由于以这些源布线14等本身作为掩模进行通道部51的加工,所以这些源布线14等自蚀刻开始至蚀刻终止长时间被暴露在干式蚀刻气体气氛中。
也就是说,特别在使用油墨喷射装置之类的图案形成装置的情况下,要求源布线14等对干式蚀刻气体具有高的耐性(耐等离子体性能)。
由已有的银单质构成的源布线14等由于不具有耐等离子体性能,所以布线几乎均被蚀刻,不能获得所需的导电性,因而不良。与此相比,在本实施方式中,源布线14等是由银和铟所构成,将铟相对于跟之比例设定在大约5重量%。因此具有耐等离子体性能,能够耐受这种干式蚀刻处理。
因此,本发明的由银和铟构成的布线材料,由于具有高的耐等离子体性能,使得以往很难用图案形成装置制造TFT阵列基板的方法变得容易。
(保护膜·层间绝缘层成膜工序108)
进而参照图16(a)、(b)和图17(a)、(b)说明保护膜·层间绝缘层成膜工序108如下。图16(a)、(b)和图17(a)、(b)是表示本保护膜·层间绝缘层成膜工序108终止后状态的视图。图16(a)和图17(a)分别是在玻璃基板12上的像素形成区域61和端子形成区域62的平面视图。图16(b)和图(b)分别是图16(a)和图17(a)中沿着J-J线箭头方向的剖面视图,和沿着K-K线箭头方向的剖面视图。
本保护膜·层间绝缘层成膜工序108中,首先利用CVD法在经历了前面工序的玻璃基板12上使氮化硅膜55成膜。此时的基板温度设定在200℃。
然后在此氮化硅膜55上涂布了感光性丙烯树脂材料。接着用掩模曝光和显影,烧成后得到了具有所定图案的层间绝缘层26。此时,在漏电极布线22与辅助电容布线16的重叠部分上设置开口部分56。另一方面,在端子形成区域62中层间绝缘层26没有全面形成。
(保护膜加工工序109)
然后参照图18(a)、(b)对保护膜加工工序109说明如下。图18(a)、(b)是表示本保护膜加工工序109终止后状态的视图。图18(a)、(b)分别是图16(a)和图17(a)中J-J线和K-K线所表示位置上的箭头方向的剖面视图。
本保护膜加工工序109中,用层间绝缘层26的图案对保护膜·层间绝缘层成膜工序108中形成的氮化硅膜55进行加工。在图案形成区域61中,蚀刻处于开口部56正下方的氮化硅膜55,得到了保护层25和接触孔23。另一方面,在端子形成区域62中,全面蚀刻氮化硅膜55以便将其除去。蚀刻使用干式蚀刻法,以导入CF4和O2混合气体的方式进行。
这种氮化硅膜55的干式蚀刻过程中,接触孔23、处于端子28的开口部分49中,漏电极布线22、或端子布线30中的一部分均被暴露在干式蚀刻气体气氛下。这是由于,干式蚀刻法虽然是控制性良好的方法,但是在实际制造过程中不能防止过蚀刻的缘故。
已有技术的银不具有耐等离子体性能。因此这种情况下漏电极布线22或端子布线30中的一部分被显著蚀刻,因而形成不良。与此相比,在本实施方式中,漏电极布线22或端子布线30由于是由银和铟构成,并将铟相对于银的比例设定在大约5重量%。因而具有耐等离子体性能,可以耐受这种干式蚀刻处理。
(像素电极形成工序110)
作为最后的工序,利用溅射法使后面由像素电极24和端子电极29构成的ITO(铟锡氧化物)膜成膜。此时的基板温度设定在200℃。然后用光刻法使这种ITO膜形成图案,得到了如图1、图2、图3(a)、(b)和图4所示的TFT阵列基板11。
如此,本发明的材料由于具有以往的银单质所不具有的对玻璃基板的优良附着力,所以能够耐受一系列制造过程,不会产生栅极布线等剥离而引起的不良缺陷。
而且本发明的材料,由于具有以往的银单质所不具有的优良耐热性,所以即使如本实施例那样将基板暴露在300℃高温条件下表面也不会粗造,可以得到表面平滑性优良的栅极布线13、辅助电容布线16和栅电极17等。因此,与借助于栅绝缘层18在其上形成的源布线14、半导体层27、源电极21等之间不会产生泄漏事故,生产率提高,同时TFT的特性也稳定。
于是与任何材料相比,本发明的材料备有高的耐等离子体性能这一点,使这种制造工艺成为可能。
本实施方式中,在栅绝缘膜·半导体膜加工工序104中栅绝缘膜18的蚀刻,在通道部加工工序1中对n+型硅加工膜48的蚀刻,和在保护膜加工工序109中对氮化硅膜55的蚀刻总计这三种工序中,都可以使用干式蚀刻法。此时,以往用银单质形成布线和电极等的情况下均会产生过蚀刻,或者制成其他膜的蚀刻掩模时被蚀刻,会变得不良。然而如本实施方式那样,含有银和铟的本发明的布线材料由于具有优良的耐等离子体性能而不会变得不良。
因此,在制造TFT阵列基板之际,大多使用干式蚀刻法,随之而来的是要求构成布线、电极等的材料具有高干式蚀刻耐性(耐等离子体性能)。本发明的以银为主体含有铟的材料,具有高耐等离子体性能,特别作为构成TFT阵列基板上的布线、电极等材料使用非常优良。
而且本发明的材料,如本实施方式那样对于使用油墨喷射方式之类的图案形成装置描绘形成源布线14、源电极21等的情况下,特别有效。这种情况下,由于将源布线14等作为n+型硅层20形成用的蚀刻掩模,所以在从蚀刻开始至结束的长时间内被暴露在干式蚀刻气体的气氛下。因此,以往使用银单质的情况下这样的工艺很难实现。但是本发明的材料,却能借助于图案形成装置制造TFT阵列基板。
如此,本发明的银合金材料,特别适于使用喷墨装置之类涂布装置的制造工艺,是流动性布线材料中所含的有用的材料。其中正如后述那样,即使在不使用图案形成装置的制造方法中,也同样是有用的材料。
本实施方式中,总计六次使用了光掩模进行曝光、显影工序的六枚掩模工序。为了能在更低成本下生产TFT阵列基板,还广泛使用将其减少一次的五枚掩模工艺。这种情况下,不使用照相网目铜版曝光等的更容易的方法,是对栅绝缘膜45和氮化硅膜55连续进行蚀刻加工,以形成栅绝缘层18和保扩层25的方法。然而,这种情况下特别是在漏电极布线22中可以露出的部分将被长时间暴露在干式蚀刻气体气氛下,所以需要耐受更加苛刻的使用条件。
为了寻找其中的原因而考察了基板在蚀刻中的情况。首先,在氮化硅膜55的蚀刻期间全面有膜,不会有问题。但是随之而来的是在栅绝缘膜45的蚀刻过程中,例如漏电极布线的接触孔23中能够露出的部分,自蚀刻开始至结束都已经直接暴露在干式蚀刻气体的气氛下。其时间极长,是一种苛刻的工艺条件。
因此,使用这种五枚掩模工艺的情况下,对于漏电极布线22要求特别高的耐等离子体性能,但是以含银和铟的银合金材料为代表的本发明的银合金材料,由于备有高耐等离子体性能,所以即使在这种情况下也可以使用,使用范围广。
另外,本实施方式是六枚掩模工艺,在与栅极布线13等在同一工序中形成端子布线30,但是本发明并不限于这种情况。现有的几乎全部制造方法,均是使栅绝缘层18或者将形成保护层25的氮化硅膜在基板全面上成膜,利用干式蚀刻法将其部分除去,这种情况下必须将其部分除去以便实现电连接,因此在其下配置的电极、布线等需要具有对过蚀刻的耐等离子体性能。本发明提供耐等离子体性能优良的材料,对于这些TFT阵列基板的制造过程发挥优良效果。
本实施方式中,流动性布线材料使用了将涂布了有机膜的、含有银铟的合金微粒分散在有机溶剂中的分散液。此时在流动性布线材料中所含的铟相对于银的比例被设定在大约5重量%。但是铟相对于银的比例可以根据制造过程适当选择,使之具有适当的耐等离子体性能,或者根据所要求TFT阵列基板的性能等适当选择。
而且,这种流动性布线材料的形态,并不限于以银铟合金微粒形式含有银和铟的形态。也可以分别制成银微粒和铟微粒,将其独立分散在溶剂中。此外,不一定是限于微粒,银或铟也可以是以金属化合物的形式被包含在溶剂中的形态。
本实施例中,虽然是用含有银和铟的银合金材料形成源布线14、栅极布线13等布线和电极等的,但是并不限于这种情况,也可以使用含有银和锌的银合金材料。还可以使用其特征在于含有银和,至少含有从锡、锌、铅、铋、铟和镓中选择的一种以上元素的银合金,形成栅极布线13等。而且也可以是其特征在于,除了含这些元素之外,至少含有从铝、铜、镍、金、铂、钯、钴、铑、铱、钌、锇、钛、锆、铪、钒、铌、钽、铬、钼、钨和钕中选择元素的银合金材料。
〔实施方式2〕
关于本发明的其他实施方式,将参照图6和图19(a)、(b)说明如下。
上述实施方式1在栅极布线形成工序102和源·漏布线形成工序106中,使用了喷墨式图案形成装置。
本实施方式涉及的TFT阵列基板71,虽然是与实施方式1的情况同样按照图6所示的制造工序图制成的,但是不同之处在于使用两种以上流动性布线材料在基板内各部分形成(分别涂布)组成各异的布线等这一点上。
在以下的说明中,与实施方式1具有实质上同样功能的构成要素将赋予相同的参照符号,这里省略其说明。
图19(a)、(b)表示本实施方式中TFT阵列基板71。图19(a)是TFT阵列基板71的端子部形成区域62的平面视图,图19(b)是图19(a)中沿着L-L线箭头方向的剖面视图。在图4表示的像素形成区域61形成的像素部分,与实施方式1相同地构成。正如图19(a)、(b)所示,本实施方式的TFT阵列基板71上,端子布线72与端子布线连接部73连接,它们都具有电导通。
端子布线72,为了被栅绝缘层18所覆盖,可以选择得在工艺耐性中具有耐热性和对玻璃基板的附着力。关于耐等离子体性能,由于并不暴露在干式蚀刻气体气氛中所以并不需要。另一方面,特别是为了制成大型液晶显示装置用的电路基板,应当尽可能事先减小端子布线72的电阻。在这种理由之下将端子布线72构成为铟相对于银的含量达到3重量%。这部分的电阻率大约为6μΩcm。而且处于像素形成区域61内的栅极布线13、栅电极17和辅助电容布线16,也因同样理由构成为具有更低的电阻,使铟相对于银的含量达到3重量%。
另一方面,端子布线部分73,在电连接所需的蚀刻工序中,因过蚀刻而暴露在干式蚀刻气体气氛中。因此,应当重视耐等离子体性能,应当构成得使铟相对于银的含量达到10重量%。这种端子布线连接部73,也可以比TFT阵列基板上的栅极布线13和源布线14、端子布线72短得多,使电阻率比其他部分更大。
当然,与实施方式1同样,端子布线72和端子布线连接部73二者构成相同,也就是说将其构成得使铟相对于银的含量达到5重量%。然而如本实施方式那样,通过根据各部分所需的性能进行分别涂布,由于能够形成比全体更低电子的布线、电极等,所以具有可以实现更大型电路基板和更大型显示装置等的优点。
以下就本实施方式的制造方法进行说明。
如前述所述,本实施方式中的TFT阵列基板71,虽然是用与上述实施方式1的情况几乎同样的方法制成的,但是区别在于在栅极布线形成工序102中,对流动性布线材料进行分开涂布这一点上。通过使用使图5所示的图案形成装置事先具有至少能喷出两种以上流动性布线材料的功能的装置,实现这一点。也就是说,通过至少设置两个油墨喷头33,制成在同一油墨喷头33内能够装入两种流动性布线材料,以对油墨供给系统36、控制单元37和喷出位置信息等也作相应处置的方式而可以实现。
使用这样的图案形成装置,与实施方式1同样喷出了铟相对于银含量不同的两种流动性布线材料。在端子布线72的形成用区域内,当形成了端子布线72时喷出铟相对于银的含量达到3重量%的流动性布线材料。另一方面,在端子布线连接部73形成用区域内,当形成了端子布线连接部73时,喷出铟相对于银的含量达到10重量%的流动性布线材料。另外,在处于像素形成区域61内的栅极布线13、栅电极17和辅助电容布线16的形成区域内,喷出了与端子布线72相同的流动性布线材料。喷出后,与实施方式1同样在300℃下烧成1小时后,得到了预定的端子布线72、端子布线连接部73。
本实施方式中,油墨喷射方式之类的图案形成装置应可以在基板面内进行分开涂布,在同一工序中形成的布线等在各部分应当具有所需的不同耐等离子体性能或导电性,而且对本发明材料的铟含量、导电性和工艺耐性之间进行最佳组合等,都是很重要的。这样能够制造出容易制造、具有良好电学特性的大型TFT阵列基板。
另外,在本实施方式中,端子布线72和端子布线连接部73虽然具有如图19(a)和(b)所示的铟含量不同的边界74,但是并不限于此。铟含量在边界附近也可以发生变化。其形成方法既可以使用互相自然混合流动性布线材料的方法,也可以使用有意将两种材料互相混合的方法。此外,边界74的位置不一定限于图示的位置。只要能获得实质上如上述相同的效果,也可以在多少不相同的部分连接。
当然,作为TFT阵列基板71需要,而且在制造工序中处于被暴露在干式蚀刻气体气氛中的部分设置铟含量增加的布线和电极等,这一点对于本实施方式而言是重要的。
这样,本发明的银合金材料,即使当铟对银的含量例如低达1重量%或3重量%之类较低的情况下进行分开涂布时,也可以使用适当使用与多个制造工艺对应构成栅极布线13等布线和电极的、特别是低电阻的材料的方法得到。
而且本实施方式中流动性布线材料的形态,并不限于以银铟合金的微粒含有银和铟的形态。也可以分别制成银微粒和铟微粒,将其独立分散在溶剂中的形态。此外,不一定限于微粒,还可以是银或铟以金属化合物的形式含在溶剂中的形态。
另外,在本实施例中,虽然用含有银和铟的银合金材料形成栅极布线13等布线,但是并不限于这种情况,也可以使用含银和锌的银合金材料。另外还可以使用其特征在于含有银,同时至少含有从锡、锌、铅、铋、铟和镓中选择的一种以上元素的银合金,形成栅极布线13等。而且也可以是其特征在于,除了含这些元素以外,至少含有从铝、铜、镍、金、铂、钯、钴、铑、铱、钌、锇、钛、锆、铪、钒、铌、钽、铬、钼、钨和钕中选择的元素的银合金材料。
而且还可以根据场所,分开使用银和铟、银和锌等使TFT阵列基板71上构成不同。
〔实施方式3〕
关于本发明的又一实施方式说明如下。
在上述实施方式2中,在栅极布线形成工序102中使用了以喷射方式为代表的图案形成装置,在TFT阵列基板71上进行构成各异的布线材料的分开涂布。
在以下的说明中,与上述实施方式1和实施方式2具有实质上同样功能的构成要素将赋予相同的参照符号,这里省略对其的说明。
本实施方式中,在栅极布线形成工序延续过程中,在源·漏布线形成工序106中,进行组成不同的布线材料的分开涂布。例如,铟相对于银的含量,在源电极21和源布线14的情况下定为3重量%,而在漏电极布线22的情况下定为10重量%。
而且也可以在漏电极布线22内进行分开涂布,使铟相对于银的含量,分别达到3重量%,和10重量%,在接触孔23附近还可以提高耐等离子体性能。此外,在本实施方式的TFT阵列基板上的任意之处,也可以进行分开涂布。
本实施方式中流动性布线材料的形态,与实施方式2同样并不限于以银铟合金微粒形式含有银和铟。也可以分别制成银微粒和铟微粒,将其独立分散在溶剂中。此外,不一定限于微粒,银或铟还可以以金属化合物的形式含在溶剂中。
还有,在本实施例中使用的布线材料,与实施方式2同样,并不限于由银和铟组成的材料,也可以使用含有银和锌的银合金材料。另外还可以使用其特征在于含有银,同时至少含有从锡、锌、铅、铋、铟和镓中选择的一种以上元素的银合金材料,形成源布线14等。而且也可以是其特征在于,除含这些元素以外,至少还含有从铝、铜、镍、金、铂、钯、钴、铑、铱、钌、锇、钛、锆、铪、钒、铌、钽、铬、钼、钨和钕中选择的元素的银合金材料。
而且还可以根据场所,分开使用银和铟、银和锌等能使TFT阵列基板上构成不同。
另外,实施方式2和3可以组合实施。也就是说,也能够对栅极布线形成工序102和源·漏布线形成工序106二者均进行分开涂布。
在上述的本发明的实施方式1~3中,使用了以喷射方式喷出流动性布线材料液滴的图案形成装置。然而,本发明的银合金材料不使用这种图案形成装置的情况下也可以同样有效地使用。这种情况下,在对应的工序中,将通过使用已有的溅射法或蒸镀法和光刻法的最一般的方法制作TFT阵列基板。但是,其中使用溅射用靶和蒸发源等而不用流动性布线材料,得到由本发明的银合金形成的布线、电极等。本发明的银合金材料,即使在这种情况下也可以有效地作为具有耐热性、附着力和耐等离子体性能这些性能优良的工艺耐性,而且电阻低的材料加以使用。
另外,本发明的银合金材料,还可以有效地作为能将两层以上材料重叠的多层布线材料中的一层使用。例如,即使经过300℃温度下的热烧成,也不会像银单质那样丧失表面平滑性。而且特别是当含有铟,其含量例如相对于银占5重量%、或10重量%等相对较多的情况下,具有充分的耐等离子体性能,可以有效地作为保护其下层布线的保护金属层使用。而且可以作为在与实施方式1中的半导体层27直接接触,获得电连接用的源电极21、漏电极布线22的全部,或者其中一部分使用,同样能发挥优良的耐热性和附着力,有效地用于TFT阵列基板的制造过程之中。
或者还可以将本发明的银合金材料作为反射型TFT液晶显示装置之类的TFT阵列基板上的光反射性电极使用。这种情况下,由于本发明的银合金材料具有优良的耐热性,所以例如即使在300℃下烧成也不会像银单质那样丧失表面平滑性。因此,不会产生设计以外的光散射,作为光反射性电极可以维持足够的光反射率等,可以充分发挥作为TFT阵列基板的特性。
而且本发明的银合金材料中,当铟相对于银的含量为0.5重量%以下的情况下,电阻率为2.7μΩcm以下,能够有利于形成用已有的铝布线所不能获得的低电阻布线。但是由于铟含量低,耐等离子体性能并不充分,一般而言需要层叠其他金属膜。关于对基板的附着力,也因铟含量低而不充分,所以往往需要进行基底处理等。
〔实施方式4〕
关于本发明的另一实施方式说明如下。
另外,在以下的说明中,与上述实施方式1至实施方式3具有实质上同样功能的构成要素用相同的参照符号表示,这里省略其说明。
在上述实施方式2的栅极布线形成工序102中,使用以喷射方式为代表的图案形成装置,在TFT阵列基板71上进行了组成不同的布线材料的分开涂布。另一方面,在上述实施方式3的源·漏布线形成工序中,对组成不同的布线材料进行了分开涂布。
本实施方式中,在栅极布线形成工序102中,使用溅射法形成布线等,这些布线等层叠了本发明的银合金材料和钛。
图26(a)、(b)和图27(a)、(b),在本实施方式中是表示栅极布线形成工序102终止后状态的视图。图26(a)和图27(a)分别是玻璃基板12上像素形成区域61、端子形成区域62的平面视图。图26(b)、图27(b),分别是图26(a)和图27(a)中沿着M-M线,和N-N线箭头方向的剖面视图。
这些图中,栅极布线80、栅电极81、辅助电容82、端子布线83由具有相同层叠结构,由两层构成。靠近玻璃基板12一侧的各层80a、81a、82a和83a由本发明的银合金构成,铟相对于银的含量为0.2重量%。处于其上层一侧的各层80b、81b、82b和83b由钛组成。各层80a、81a、82a和83a,以及各层80b、81b、82b和83b的膜厚度均为0.2微米。
在本实施方式中,靠近玻璃基板12侧的各层80a、81a、82a和83a由于由银和铟组成的合金形成而具有耐热性,即使后续工序中经过300℃烧成也不会对栅极布线80等产生有害影响。但是以往用银单质形成这些层的情况下,因缺乏耐热性而会出现显著的表面凹凸,因而产生与上层的漏泄不良。
若是铟含量为0.5重量%以下的银合金,如上所述,电阻率低达2.7μΩcm以下,因而能够形成用铝所不能形成的低电阻布线。本实施例中,电阻率低达2.3μΩcm左右,非常低。因此,当特别需要布线具有电阻的情况下,例如在液晶TV用等液晶显示装置中,本发明的银合金材料是一种有用的材料。
本实施方式中,就栅极布线80等的形成方法进行说明。其中在栅极布线形成工序102中,由于使用以喷墨方式为代表的图案形成装置,所以并不进行与栅极布线前处理工序101相当的工序。
首先通过溅射法使相对于银含有0.2重量%铟的银合金在玻璃基板12上成膜达到0.2微米厚。此时作为溅射用靶使用了使铟在银中固溶的合金靶。
进而利用溅射法使钛在真空中连续成膜。利用光刻法对这样得到的膜进行加工,得到了如图26(a)、(b)和图27(a)、(b)所示的栅极布线等。此时的蚀刻使用了干式蚀刻法。
考虑到后续工序,端子布线83等需要具有耐等离子体性能,但是在本实施方式中,通过上层的钛获得了这种性能。
如此,还可以作为本发明的银合金材料作为多层布线结构的一层使用,当铟相对于银为0.5重量%以下的情况下,可以制成以往用铝所不能实现的低电阻布线。
另外,虽然使用上述形成方法直接在玻璃基板12上使本发明的银合金成膜,但是当不能获得对基板足够的附着力的情况下,还可以在二者中间设置由金属等而形成的中间层,在用等离子体、药品等对玻璃基板进行表面处理的情况下也可以获得附着力。
本发明中,上层一侧的各层80b、81b、82b、83b的材料并不限于钛,也可以是铬、钼、钽、钨、或使其含有氮、氧的材料或者ITO(铟锡氧化物)等金属氧化物。为了形成栅极布线80等,既可以与实施方式1等同样涂布层叠流动性布线材料,也可以使用由银和铟组成的蒸发源,通过蒸镀法成膜,加工后形成。
本实施方式中,在栅极布线形成工序102中,虽然是用由本发明的银合金与钛组成的膜形成布线,但是作为本发明的其他实施方式,也可以在源·漏布线形成工序106中同样形成由层叠膜构成的布线。即使在这种情况下,由于由银和铟组成的合金具有耐热性,所以即使在后续工序中进行烧成也不会产生有害影响。
这种情况下,当使铟相对于银含量为0.5重量%以下时,可以实现以往用铝所不能实现的低电阻的布线。
或者还可以将本发明的银合金材料,用作反射型TFT液晶显示装置等中使用的那种TFT阵列基板上的光反射性电极。这种情况下,由于本发明的银合金具有优良的耐热性,所以即使在300℃烧成也不像银单质那样丧失表面平滑性。因此,不会产生设计以外的光散射,作为光反射性电极能够维持足够的光反射率等,可以充分发挥作为TFT阵列基板的特性。
这种情况下,希望使用相对于银含有0.5重量%以下铟的银合金材料,更优选使用相对于银含有0.2重量%以下铟的银合金材料。
〔实施方式5〕
关于本发明的另一实施方式说明如下。
在以下的说明中,与上述实施方式1至实施方式4具有实质上同样功能的构成要素用相同的参照符号表示,这里省略其说明。
正如本实施方式1所示,本发明的银合金材料中,用铟相对于银含量为0.5重量%以下的银合金材料制成的膜,即使经200℃烧成之后可见光反射率也高。更优选用铟相对于银含量为0.2重量%以下的银合金材料制成的膜,即使经300℃烧成之后可见光反射率也高。因此适于光反射膜用途使用。
在本实施方式中,用铟相对于银含量为0.2重量%以下的银合金材料形成光反射性电极。这种光反射性电极,在TFT阵列基板上形成着多个。对其说明如下。
本实施方式涉及的反射型TFT液晶显示装置,具有图28所示的像素。其中,图28是表示反射型TFT液晶显示装置的TFT阵列基板91上一个像素示意构成的平面视图。而且图29表示图28中沿着O-O线箭头方向的剖面视图。本实施方式中,关于与本实施方式1等的液晶显示装置的一个不同之处,是备有光反射性电极84这一点。这种光反射性电极是对液晶显示装置具备的液晶层(图中未示出)施加电压用的电极,同时通过使入射到液晶显示装置中的光反射或散射而得到图像显示的作用。
而且本实施方式涉及的液晶显示装置,具有图30(a)所示的端子部28。端子28是将外部电路基板、驱动用驱动器IC等与TFT阵列基板91实现电连接用的连接部。其中图30(a)是表示在液晶显示装置的TFT阵列基板91中一个端子部的示意构成的平面视图。而且图30(b)表示图30(a)中沿着P-P线箭头方向的剖面视图。
如图30(b)所示,将端子部28的构成为,从玻璃基板12一侧配置端子布线30、栅绝缘层18和端子电极85。端子电极85与本发明的实施方式1等不同,是用铟相对于银含量为0.2重量%以下的银合金材料制成的。
而且,在反射型TFT液晶显示装置中,虽然有时在层间绝缘层26上设有凹凸形状,控制外部光的反射或散射,但是由于对本发明内容不会产生影响,所以这里省略。
为了制造反射型TF液晶显示装置,光反射性电极形成后需要在大约160~200℃左右烧成基板。例如,这是为了使液晶取向膜(图中未示出)成膜等。因此,对光反射性电极84来说耐热性是需要的。
已有的银因耐热性很差而白浊,是完全不能使用的材料。本发明的银合金材料例如是铟相对于银含量为0.2重量%的情况下,耐烧成,而且还可以得到相对于以往经常使用的铝在全体上具有更高的可见光反射率。与已有使用铝的情况相比,能进行明亮的显示,可以得到显示性能提高的效果。
本实施方式涉及的光反射性电极84和端子电极85的制造方法说明如下。
本实施方式中,如图18(a)、(b)所示,对结束了保护膜加工工序109后的基板进行成膜。成膜方法是溅射法,成膜温度为100℃,用使铟在银中固溶的合金靶作为溅射用靶。这样使相对于银铟含量为0.2重量%的银合金膜形成为0.2微米厚的膜。
利用光刻法将这样得到的银合金膜加工成所定图案,得到图28至图30所示的光反射性电极84、和端子电极85。此时的蚀刻,是利用含有乙酸、磷酸、硝酸的蚀刻液,使用湿法蚀刻法进行的。
因此,本发明的银合金材料中,用铟相对于银的含量为0.5重量%以下的银合金材料制成的膜,即使经200℃烧成后可见光反射率也高,由于其反射率在全体上比铝优异,所以在产业上是非常有用的。更优选用铟相对于银含量为0.2重量%以下的银合金材料制成的膜,即使经300℃烧成之后可见光反射率也高,具有能够耐受更加苛刻制造条件的优点。
另外,关于光反射性电极84、和端子电极85的制作方法并无特别限制,既可以与实施方式1等同样,在涂布流动性布线材料壁厚进行,也可以使用由含有铟的银制成的蒸发源,利用蒸镀法成膜和加工成形。
而且在上述的成形方法中,虽然是直接使本发明的银合金膜在层间绝缘层26上成膜,但是当附着力不足的情况下,既可以在二者之间设置金属等形成的中间层,也可以通过对层间绝缘层的表面,用等离子体、药品等进行表面处理而获得附着力。
此外,本发明的银合金材料,也可以使用构成PDP(等离子体显示板)的玻璃基板上的总线(bus)电极作为数据电极。这些电极被配置在前面的剥离基板或背面的玻璃基板上以便驱动PDP,以往由银、铬/铜/铬、铝/铬构成。由于铜或铝在玻璃基板上的附着力弱,所以不得不使用在与玻璃基板间插入铬层的结构。另一方面,已有的银有耐热性问题,因高温烧成而使晶粒生长,是很难使用的材料。
与此相比,本发明的银合金材料由于具有优良的耐热性和与玻璃基板的附着力,所以可以代替已有的银等材料,顺利地作为总线电极、数据电极使用。
〔实施方式6〕
以下就本发明的又一实施方式进行说明
本实施方式中,就使用上述各实施方式中说明的银合金材料,作为一种电路基板的TFT阵列基板上布线(包括电极)的布线材料,就这种TFT阵列基板和液晶显示装置进行说明。
这里使用的银合金材料,是构成在玻璃基板等绝缘性基板上形成的布线或电极的材料,其中以银为主体,而且至少含有从锡、锌、铅、铋、铟和镓中选择的一种以上元素。
根据使用具有上述构成的银合金材料,则可以形成一种电阻低,耐热性、在玻璃基板上的附着力和耐等离子体性能等工艺耐性高的布线或电极。
以下参照图1、图2、图4和图31就本实施方式涉及的TFT阵列基板和液晶显示装置进行说明。
本实施方式涉及的液晶显示装置,具有图1所示的像素。其中图1是表示在液晶显示装置的TFT阵列基板11中一个像素的大致构成的平面视图。而且图2是表示图1中沿着A-A线箭头方向的剖面视图。
如这些图1和图2所示,在TFT阵列基板11中,在玻璃基板(绝缘性基板)12上,将栅极布线13和源布线14设置成矩阵状,在其交叉部分附近设置有作开关元件用的TFT15。而且,在相邻的栅极布线13之间设有辅助电容布线16。
如图2所示,在玻璃基板12上形成由栅极布线13分支而成的栅电极17和辅助电容布线16,在其上形成栅绝缘层18。
借助于上述栅绝缘层18在栅电极17上形成无定形硅层19、n+型硅层20、源电极21和漏电极布线22,形成TFT15。其中,源电极21由源布线14分支而成。
漏电极布线22从TFT15延伸至接触孔23为止,具有形成TFT15的漏电极的作用,将TFT15与像素电极24实现电连接的作用,以及由接触孔23在与辅助电容布线16之间形成电容的作用。此外,在其上层形成覆盖TFT15的保护层25、平坦化等用的层间绝缘层26和对液晶施加电压用的像素电极24。
以下将可以设置这种像素的玻璃基板12上的区域叫作像素形成区域61,在后面的图4中所示。
本实施方式涉及的液晶显示装置,具有如图31(a)所示的端子28。端子28是将外部电路基板、驱动用驱动器IC等与TFT阵列基板11实现电连接用的连接部分。另外,同图是表示在液晶显示装置的TFT阵列基板11中一个端子部示意构成的平面视图。而且图31(b)中表示沿着同图中L-L线箭头方向的剖面视图。
如图31(b)所示,端子部28构成为从玻璃基板12侧配置端子布线30、栅绝缘层18和端子电极29。配置端子29的目的是使与外部电路基板、驱动用驱动器IC的电接触良好等。端子布线30与像素形成区域61中的栅极布线13、源布线14等连接着。
而且,在本实施方式中,上述端子布线30和端子电极29均是在玻璃基板12上形成的,均由作为同一组成的银合金材料的银合金组成。但是在端子布线30和端子电极29中,铟相对于银的含量不同。其中端子布线30中铟相对于银的含量,被调整得比端子电极29中铟相对于银的含量小。
以下将设置了这种端子部28的玻璃基板12上的区域叫作端子部形成区域62,示于下面图4中。
图4是TFT阵列基板11的平面视图,如图所示将像素形成区域61、端子部形成区域62配置在玻璃基板12上。像素形成区域61和端子部形成区域62,备行多个分别如图1、图2和图31所示的像素和端子部。
本实施方式中制造TFT阵列基板11时由于使用了上述实施方式1中说明的图案形成装置,所以将省略对这种装置的详细说明。
另外,在本实施方式中,如图31(a)所示,端子布线30和端子电极29均在玻璃基板12上形成,而且为了分别由相对于银铟含量不同的银合金材料形成,油墨喷头33需要至少具有喷出由配比不同的银合金材料组成的流动性布线材料的机构。
例如,如图32(a)、(b)所示,可以设想依次具备沿着油墨喷头33的前进方向(箭头方向的)喷出布线部分用低电阻材料的流动性布线材料用的第一喷头33a,和喷出端子部用耐等离子体性能材料的流动性布线材料用的第二喷头33b,适当切换这些第一喷头33a和第二喷头33b,以喷出流动性布线材料。
将在后面对用上述构成的油墨喷头33形成端子部进行详细说明。
其中,虽然将要就本实施方式的液晶显示装置中TFT阵列基板11的制造方法进行说明,但是有关与上述实施方式1相同内容的说明将省略。
也就是说,本实施方式中与上述实施方式1同样,将使用图6所示的制造工序制造TFT阵列基板11。
因此,以下主要说明与上述实施方式1的不同点。
(栅极布线前处理工序101)
这种栅极布线前处理工序101,省略与上述实施方式1相同的说明。
(栅极布线形成工序102)
以下参照图7(b)、(c)和图8(b)、(c)说明栅极布线形成工序102。
图7(b)、(c)和图8(b)、(c)是表示栅极布线形成工序102结束后的状态图。图7(b)和图8(b)分别表示在玻璃基板12上的像素形成区域61和端子部形成区域62的平面视图。图7(c)和图8(c)分别表示沿着图7(b)和图8(b)中C-C线以及D-D线的箭头方向的剖面视图。
接着在栅极布线形成区域41等的亲水区域(亲液区域)上涂布了流动性的布线材料。涂布使用图案形成装置,而流动性的布线材料使用了涂布了有机膜的、可以在银铜合金、银钯合金、银合金等布线上使用的,但是这里使用的是上述实施方式3~6中所示的、将银铟合金微粒分散在有机溶剂中的分散液。这是因为铟含量可以与平坦性、耐等离子体性能和低电阻广泛对应,可以根据要求低电阻、要求耐等离子体性能的情况和用途配合使用的缘故。此时的流动性布线材料中所含的银和铟,被适当调整到相对于银含有10重量%以下铟。布线宽度约为50微米,布线材料从油墨喷头33中的喷出量设定在40pl。
合金微粒也可以使用事先将因和铟适量混合,将利用电弧溶解和离子束等方法合金化的物质作为基本材料,再通过在稀有气体、有机溶剂气氛中蒸镀的方法制成微粒,将其分散在溶剂之中。
而且,这种流动性油墨中所含的银和铟的比例,应当考虑后面在栅绝缘膜·半导体膜加工工序104、通道部加工工序107和保护膜加工工序109中进行的干式蚀刻,在暴露在等离子体中之处使银合金中相对于银的铟含量比例大约达到10重量%。
另一方面,当处于作为此后的工序的栅绝缘膜·半导体膜成膜工序103时由于被加热至300℃,所以对于栅极布线而言不应当出现因此温度引起的晶体生长而导致表面粗造化。此外,因为对栅极布线施加信号的时间短至数十微秒,需要使栅极布线电阻引起的、由靠近驱动器的TFT与处于远离位置的TFT之间的信号延迟造成的应答特性变化尽可能小,所以要求布线具有低电阻。考虑到这一点,在被绝缘层和保护膜覆盖不直接暴露在等离子体中的部分,使用了铟相对于银的比例大约为5重量%的银合金。但是,该比例可以根据制造工艺和所要求的TFT阵列基板的性能适当选择。
在被亲液处理的面上,从油墨喷头33中喷出的流动性布线材料由于会沿着栅极布线形成区域41扩展,所以应当将喷出间隔适当调整到大约100~500微秒之间的情况下进行涂布。涂布后在300℃下烧成1小时,形成由银和铟组成的栅极布线13、栅电极17、辅助电容线16和端子布线30。
其中,由于栅极布线13等由银和铟构成,所以对于300℃的条件具有足够的耐热性,不会丧失表面平滑性。使用已有的银由于表面平滑性显著丧失,所以会发生与上层的漏泄,变得不良。
而且,栅极布线13等虽然与玻璃基板12直接接触,但是本实施方式中由银和铟构成,所以对玻璃基板具有足够的附着力,不会在后续工序中剥离。使用已有的银时由于附着力小,所以在后续工序中会产生剥离,变得不良。
另外,之所以将烧成温度设定在300℃,是因为在下一阶段的栅绝缘膜和半导体膜成膜工序103中被加热到大约300℃的缘故。因此烧成温度并不限于此温度。
以下将就使用喷墨方式形成栅极布线的问题进行说明。图35是表示栅极布线的示意图。表示的是栅极布线全体,所以由栅极布线13、辅助电容布线16和端子布线30组成。栅极布线13在基板端与驱动器IC(图中未示出)的端子相连。而且辅助电容布线16一端汇聚在端子布线30处。此外图35中各部分的编号,与图7(a)~图(c)和图8(a)~图8(c)对应之处,用相同编号表示。
如上所述,在栅极布线部分由铟相对于银占5重量%比例的银合金材料构成,而在端子布线和端子部由铟相对于银占10重量%比例的银合金材料构成。这些种类不同的布线材料,被分别装入图5所示的喷墨装置的液滴供给装置中,油墨喷头33也仅仅准备与流动性布线材料的种类相等的个数。其中准备了铟相对于银占5重量%比例用的和铟相对于银占10重量%比例用的两个喷头(参照图32(a)和(b))。
表示这种情况的是图32(a)和(b)。在图32(a)中表示用作为这种材料专用喷头的第一喷头33a,对铟相对于银占5重量%比例的布线材料,而在图7(a)的栅极布线形成区域41上进行涂布的情况。下面,如图32(b)则表示用作为这种材料专用喷头的第二喷头33b,对铟相对于银占10重量%比例的布线材料,在图8(a)的端子布线形成区域44上进行涂布的情况。
此时,两种材料均是流动性材料,所以喷出后在玻璃基板12上互相混合,在后续烧成工序后将形成电接触。而且在互相混合的区域内,两种液体虽然会部分形成中间状态,但是全部流入例如图8(a)的端子布线形成区域44的端子部的情况下,当不能形成目的配比时也可以在端子布线形成区域44的紧靠近处更换布线材料,例如,当端子部跟前数百微米左后之处,更换各种材料是充分的。当然也可以首先从端子部进行涂布。
此外,图7(b)所示的栅电极17也可以用铟含量多的银合金材料形成。因为特别是这种栅电极17,在后续工序中由于在该栅电极17上形成半导体层,尤其希望具有优良的平滑性的缘故,或者对于抑制晶体生长而言,使用铟相对于银占10重量%比占5重量%时可以获得更稳定的效果的缘故。而且作为得到同样表面平滑性的其他材料,例如还可以在银中混合钴、钛、铌、钼等高熔点金属。
若要进一步说明这样形成布线的特征,则在同一布线上的至少两处部位的特性不同。这里,使栅极布线30的布线部分与电极部分特性不同。具体讲,如上所述,通过使作为布线材料的银铟合金中铟相对于银的比例不同,使之各部分(部位)的特性不同。
此外,为了使部位的特性不同,也可以使布线材料不同。
这里所述的同一布线是形状上连续的布线,基板上的电路由这样的多个布线汇聚而成,形成电路基板,将这些多个布线称为一个单位。
另外,如上所述,布线优选由单层形成。与此相比,以往因以下理由而使用了多层。
以往,为了使表面性能相对于施加的热量没有变化,即耐受干式蚀刻加工过程中等离子体中的蚀刻性气体,即耐等离子体性能,附着力等性能,以及作为布线的电阻之间的这两种性能两全,在已有的层状上将布线材料重叠下进行的。也就是说,例如使用了以铝等低电阻金属为主要金属,通过在其中添加微量硅、铜而赋予耐热性,在这种布线材料之上或之下形成钛、钼等附着力材料,再于其上形成钽、铌等耐等离子体性能的材料。
如此,以往是使用两层或三层结构获得目的性能的。特别是TFT阵列基板用的那种布线材料,大多需要同时满足两种以上这里所述的性能。因此,要形成一种布线膜在成膜工序中需要进行两次、三次的多次,由于这些工序中也需要装置,所以导致设备投资费用增加。而且即使在对形成的膜进行图案加工时,为使形成层状的膜用同一蚀刻材料进行加工,其选择也会变化。
此外,对TFT阵列基来说,为后续工序的原因形成的膜厚受到限制。这是因为由重叠的膜产生阶差,使在其上形成的布线等的膜断裂的缘故。此外,在对这种膜厚存在的限制上,形成层状的材料,即上述的钽、铌等大多是电阻率高的物质。
因此,对于主要赋予电导性能的低电阻金属部分,要求具有更低的电阻。因此,在探索低电阻的材料,或因要求其他性能而进行合金化的情况下探索替代材料,都遇到很大的困难。
而且,虽然还有沿着增加布线宽度的方向寻找对策的方法,但是例如对于液晶板而言,由于在扩大像素开口面积的同时还要求画面明亮,所以在增加布线宽度上也存在困难。
从这些观点来看,像本申请那样使用形成单层布线的方式解决上述课题,在成本上和性能上都是极为重要的。这不仅是对液晶材料,而且溅射或蒸镀中也是同样重要的。
使用液体材料,特别是使用喷墨方式形成时因为能够分开涂布,所以单层化的意义更加重大。此外,使用液体材料和以喷墨法使液体材料形成层状,从设备投资和生产节奏这一制造成本的观点来看,此课题也是不可替代的。
而且,使用液体材料的其他优点是,特别是按照本实施方式在银铟系中调整铟配比的情况下,可以使用同一系统的材料。所谓同一系统是指,使用将微粒材料分散的溶剂,或具有与防止分散微粒凝聚的保护胶体类似性质的物质,当金属以金属化合物包含于溶剂中的情况下,使该溶剂之间互相混合,不会析出不需要的物质的。若要列举微粒的实例,则在同系统溶剂中被混合时的冲击小,由微粒混合而产生的凝聚或沉淀少。由极性差别过大的溶剂组成的液体材料一旦混合,就容易产生分离或凝聚。而且有关喷出这样液体材料的油墨喷头,构成相对于流动性布线材料的喷头材料,例如喷头内部使用的粘着剂,其选择范围宽,喷头相对于流动性布线材料的调整容易。当然,应当慎重选择得不会产生异种凝聚和沉淀,即使不同溶剂系统也能混合。但是这种选择和调整大多要花费很多时间,考虑到这一点使用同系统材料是非常有用的。
此外,这里所述的单层,是指成膜时由一层布线形成,用液体涂布一次,形成能满足布线性能所需的功能膜而言的。例如,如亲疏水(亲疏液)处理那样,仅当需要分开涂布时,与不起积极提高附着力作用的层一起多层化,在后续工序中使之成膜,或者与附着性的赋予分离,并在先形成提高附着性的膜,在其上使用一次涂布法形成前面所述的构成等情况,不被排除在所谓单层。
(栅绝缘膜·半导体膜成膜工序103)
本实施方式中,关于栅绝缘膜·半导体膜成膜工序103,由于与上述实施方式1相同而省略说明。
(栅绝缘膜·半导体膜加工工序104)
以下参照图12(a)、(b)和图13(a)、(b)说明栅绝缘膜·半导体膜成膜工序104。
图12(a)、(b)和图13(a)、(b)是表示栅绝缘膜·半导体膜加工工序104终止后状态的视图。图12(a)和图13(a)分别是玻璃基板12上的像素形成区域61、端子部形成区域62的平面视图。图12(b)和图13(b)分别是图12(a)和图13(a)中沿着G-G线箭头方向的剖面视图,和沿着H-H线箭头方向的剖面视图。
这种栅绝缘膜·半导体膜加工工序104中,利用光刻法进行加工。
首先通过第一光刻法对无定形硅膜46和n+型硅膜47进行加工。在像素形成区域61中将其加工成在栅电极17的上方残留成岛状,而在端子形成区域62中将其加工得不被残留。这样得到了无定形硅层19,其后将形成n+型硅层20的n+型硅加工膜48。蚀刻使用干式蚀刻法,以导入六氟化硫(SF6)、氯化氢(HCl)气体的混合气体方式进行。至此由于栅绝缘膜45覆盖基板的全部表面,所以端子布线30等不会暴露在干式蚀刻气体之中。
接着由第二光刻法对栅绝缘膜45进行了加工。在端子形成区域62中部分蚀刻栅绝缘膜45,得到栅绝缘层18、开口部分49。蚀刻使用干式蚀刻法,以导入CF4和O2的混合气体方式进行。
这种栅绝缘膜45的干式蚀刻过程中,在端子形成区域62形成的开口部49,图中虽未示出但与其他部分电连接用的部分中,端子布线30暴露在干式蚀刻气体气氛中。这是因为干式蚀刻法是一种控制性能优良的方法,在实际制造中防止蚀刻过度。
其中,由已有技术用银形成端子布线30,不具有耐等离子体性能。因此,在开口部分49中端子布线30被显著蚀刻而变得不良。与此相比,在本实施方式中端子布线30由银和铟构成,铟相对于银的比例设定在大约10重量%。因此具有耐等离子体性能,可以耐受这种干式蚀刻处理。
(源·漏布线前处理工序105)
关于这种源·漏布线前处理工序105,由于与上述实施方式1相同而省略其说明。
(源·漏布线形成工序106)
关于这种源·漏布线形成工序106,由于与上述实施方式1相同而省略其说明。
此外,这里的布线也是单层,与栅极布线工序中说明的相同,具有优点。
(通道部加工工序107)
关于这种通道部加工工序107,由于与上述实施方式1相同而省略其说明。
(保护膜·层间绝缘层成膜工序108)
关于这种保护膜·层间绝缘层成膜工序108,由于与上述实施方式1相同而省略其说明。
(保护膜加工工序109)
关于这种保护膜加工工序109,由于与上述实施方式1相同而省略其说明。
(像素电极形成工序110)
作为最后的工序,用溅射法使后面由像素电极24和端子电极29构成的ITO(铟锡氧化物)膜成膜。此时的基板温度设定在200℃。然后用光刻法使这种ITO膜形成图案,得到了如图1、图2、图31(a)、(b)和图4所示的TFT阵列基板11。
因此,本发明的材料由于具有以往的银单质所不具有的对玻璃基板的优良附着力,所以能够耐受一系列制造过程,不会产生栅极布线等剥离而引起的不良。
而且本发明的材料,由于具有以往的银单质所不具有的优良耐热性,所以即使暴露在本实施例那样的300℃高温条件下基板表面也不会粗造,可以得到表面平滑性优良的栅极布线13、辅助电容布线16和栅电极17等。因此,与借助于栅绝缘层18在其上形成的源布线14、半导体层27、源电极21等之间不会产生泄漏,生产率提高,同时TFT的特性也稳定。
于是与任何材料相比,本发明的材料备有高的耐等离子体性能,使这种制造工艺成为可能。
在本实施方式中,在栅绝缘膜·半导体膜加工工序104中栅绝缘膜18的蚀刻,在通道部加工工序中对n+型硅加工膜48的蚀刻,在保护膜加工工序109中对氮化硅膜55的蚀刻总计这三种工序中,都可以使用干式蚀刻法。此时,以往用银单质形成布线和电极等的情况下,过蚀刻时,或者制成其他膜的蚀刻掩模时被蚀刻,会变得不良。然而如本实施方式那样,含有银和铟的本发明的布线材料由于具有优良的耐等离子体性能而不会变得不良。
如此,制造TFT阵列基板之际,大多使用干式蚀刻法,随之而来的要求是作为构成布线、电极等的材料具有高的干式蚀刻耐性(耐等离子体性能)。本发明的以银为主体含有铟的材料,具有高的耐等离子体性能,尤其是作为构成TFT阵列基板上的布线、电极等材料使用极为优良。
而且本发明的材料,如本实施方式那样使用油墨喷射方式之类的图案形成装置描绘、形成源布线14、半导体层27、源电极21等的情况是特别有效的。这种情况下,由于将源布线14等作为n+型硅层20形成用的蚀刻掩模,所以在从蚀刻开始至结束的长时间内被暴露在干式蚀刻气体的气氛下。因此,以往使用银单质的情况下这样的工艺很难实现。但是本发明的材料,却能借助于这种图案形成装置制造TFT阵列基板。
如此,本发明的银合金材料,特别适于使用喷墨装置之类涂布装置的制造工艺,是流动性布线材料中所含的有用的材料。而且正如后述那样,即使在不使用图案形成装置的制造方法中,也同样是有用的材料。
本实施方式中,是总计六次使用光掩模进行曝光、显影工序的六枚掩模工序。为了在更低成本下生产TFT阵列基板,也广泛使用将其减少一次的五枚掩模工艺。这种情况下,是通过对栅绝缘膜45和氮化硅膜55连续进行蚀刻加工,形成栅绝缘层18和保护层25的方法。然而,这种情况下特别是可以形成为漏电极布线22的露出部将长时间被暴露在干式蚀刻气体气氛中,需要耐受更加苛刻的使用条件。
为了寻找其中的原因而考察了基板在蚀刻中的情况。首先在氮化硅膜55的蚀刻期间由于全面有膜而没有问题。但是在随之而来的栅绝缘膜45蚀刻过程中,例如可以形成为漏电极布线的接触孔23的露出的部分,自蚀刻开始至结束都被直接暴露在干式蚀刻气体的气氛中。与六枚掩模情况下仅有的过蚀刻相比,其时间极长,是一种苛刻的工艺条件。
因此,在这种五枚掩模工艺的情况下,对于漏电极布线22特别要求具有高的耐等离子体性能,但是以含银和铟的银合金材料为代表的本发明的跟合金材料,由于具备高耐等离子体性能,所以即使在这种情况下也可以使用,使用范围广。
而且,本实施方式是六枚掩模工艺,端子布线30虽然是与栅极布线等同时形成的形态,但是本发明并不限于这种情况。现有的几乎全部制造方法,均是使栅绝缘层18、或者将形成保护层25的氮化硅膜在基板全面上成膜,利用干式蚀刻法将其部分除去,这种方法中必须将其除去部分以便实现电连接,因此要求在其下配置的电极和布线等必须具有对过蚀刻的耐等离子体性能。本发明提供耐等离子体性能优良的材料,对于这些TFT阵列基板的制造过程而言发挥优良效果。
本实施方式中,流动性布线材料中使用了将涂布了有机膜的、含有银铟的合金微粒分散在有机溶剂中的分散液。此时在流动性布线材料中所含的银和铟,是使用铟与银之比大约为10重量%以下的布线材料形成的。但是,铟相对于银的比例可以根据制造过程适当选择使之具有适当的耐等离子体性能,或者根据所要求TFT阵列基板的性能等适当选择。
而且,这种流动性布线材料的形态,并不限于以银铟合金微粒形式含有银和铟的形态。也可以分别制成银微粒和铟微粒,将其独立分散在溶剂中的形态。此外,不一定限于微粒,银或铟还可以以金属化合物的形式包含在溶剂中的形态。
本实施方式中,虽然是用含有银和铟的银合金材料形成源布线14、栅极布线13等布线和电极等的,但是并不限于这种情况,也可以是含有银和锌的银合金材料。还可以是其特征在于通过含有银,同时至少还含有从锡、锌、铅、铋、铟和镓中选择的一种以上元素的银合金,形成栅极布线13等。而且还可以是其特征在于不仅以银,也可以以铝、铜、作为主要金属,除这些元素以外,至少含有从铝、铜、镍、金、银、铂、钯、钴、铑、铱、钌、锇、钛、锆、铪、钒、铌、钽、铬、钼、钨和钕中选择的元素的银合金材料。
这里将对于上述的栅极布线形成工序102以及源·漏布线形成工序106中布线形成的细节说明如下。
首先参照图32(a)~图32(e)说明栅极布线形成工序102。
如图32(a)所示,利用油墨喷头33的第一喷头33a,在栅极布线前处理工序101中,对表面实施了亲疏水(亲疏液)处理后的玻璃基板12的布线形成区域上,喷出布线部用低电阻材料的流动性布线材料,以形成端子布线30。
然后如图32(b)所示,利用油墨喷头33的第二喷头33b,在形成了端子布线30后的玻璃基板12上的端子电极形成区域,喷出端子用耐等离子体性能的流动性布线材料,以形成端子电极39。
进而如图32(c)所示,将在玻璃基板12上形成了的端子布线30和端子电极29烧成后,形成将成为保护膜的栅绝缘膜45以将端子布线30和端子电极29覆盖。
其后如图32(d)所示,为了进行端子加工,设置将形成掩模的抗蚀剂材料100,使与端子电极29对应的部分的栅绝缘膜45形成开口,经掩模曝光等形成图案。
最后如图32(e)所示,将与端子电极29对应的栅绝缘膜45的区域进行蚀刻后,剥离抗蚀剂100,形成端子部28。
这样,将油墨喷头33按照功能设置两个喷头,处理两种流动性布线材料的情况下,油墨供给系统36、控制单元37、喷出位置信息等也需要事先与此对应。
这样形成的端子部28将形成如图31(a)、(b)所示的形状。而且,端子布线30与端子电极29连接,使其间具有电导通性。
端子布线30,由于被栅绝缘层18所覆盖,所以可以适当选择得使之在耐等离子体性能中,具有耐热性和对玻璃基板的附着力。关于耐等离子体性能,由于并不暴露在干式蚀刻气体气氛中,所以是不必要的。
例如,若以制成特别大型液晶显示装置用的电路基板为例进行说明,则由于大型液晶显示装置中布线长度延长,所以应当尽可能减小布线的电阻。在这种情况下,可以将端子布线30制成铟相对于银的含量达到3重量%。此时,这部分的电阻率大约为4μΩcm。而且处于像素形成区域61内的栅极布线13、栅电极17、辅助电容布线16,也因布线长度延长,在与端子布线30同样理由下,以便获得更低的电阻,可以使铟相对于银的含量达到3重量%。
另一方面,端子电极29,在电连接所需的蚀刻工序中,因过蚀刻而暴露在干式蚀刻气体气氛中。因此,应当重视耐等离子体性能,可以构成得使铟相对于银的含量达到10重量%。这种端子电极29,也可以比TFT阵列基板上的栅极布线13、或源布线14、端子布线30短得多,使电阻率比其他部分更大。
当然,端子布线30和端子电极29二者也可以具有相同构成,即其构成中铟相对于银的含量达到10重量%。然而,正如本实施方式那样,根据各部分所需的性能进行分开涂布,由于能够形成比全体更低的电阻布线和电极等,所以具有可以制成更大型电路基板和更大型显示装置等的优点。
其中,上述油墨喷墨装置33是通过用第一喷头33a和第二喷头33b,喷出铟相对于银含量不同的两种流动性布线材料,以形成为端子布线和端子电极的。具体讲,在为形成端子布线30用的区域上,当形成端子布线30时,喷出铟相对于银含量为3重量%的流动性布线材料。另一方面,在为形成端子电极29用的区域上,当形成为端子布电极29时,喷出铟相对于银含量为10重量%的流动性布线材料。
另一方面,在要形成处于像素形成区域61的栅极布线13、栅电极17、辅助电容布线16的区域上,喷出与端子布线30相同的流动性布线材料。喷出后,在300℃下烧成1小时,得到了预定的端子布线30和端子电极29。因此通过在像素形成区域61的布线部分使用铟相对于银含量为3重量%的流动性布线材料,能够获得更低电阻的布线。
本实施方式中,油墨喷射方式之类的图案形成装置应可以在基板面内进行分开涂布,在同一工序中形成的布线等在各部分必须具有所需不同的耐等离子体性能或导电性,以及对本发明材料的铟含量、导电性和工艺耐性之间进行最佳组合都是很重要的。这样能够制造出容易制造、具有良好电学特性的大型TFT阵列基板。
另外,在本实施方式中,端子布线30和端子电极29虽然具有铟含量不同材料的边界,但是并不限于此。铟含量在边界附近也可以发生变化。其形成方法既可以是互相自然混合流动性布线材料的方法,也可以是有意将两种材料互相混合的方法。
当然,在TFT阵列基板11所需要的部分中,在制造工序中被暴露在干式蚀刻气体气氛中的部分,设置铟含量增加的布线和电极等,对于本实施方式而言是重要的。
因此,本发明的银合金材料,即使当铟对银的含量例如低达1重量%和3重量%之类较低的情况下进行分开涂布时,也适当使用与多个制造工艺对应构成栅极布线13等布线和电极的、特别是低电阻的材料的方法得到。
另外,在本实施例中,虽然用含有银和铟的银合金材料形成栅极布线13等布线等,但是并不限于这种情况,也可以是含有银和锌的银合金材料。还可以使用其特征在于含有银,同时至少含有从锡、锌、铅、铋、铟和镓中选择的一种以上元素的银合金,形成栅极布线13等。而且也可以是其特征在于不仅以银,也可以以铝、铜作为主要金属,除这些元素以外,至少含有从铝、铜、镍、金、银、铂、钯、钴、铑、铱、钌、锇、钛、锆、铪、钒、铌、钽、铬、钼、钨和钕中选择的元素的银合金材料。
而且还可以根据情况分开使用,用银和铟、银和锌等,使TFT阵列基板上构成不同。
以下详细说明源·漏布线形成工序106。其中,构成为使铟相对于银的含量在源电极21和源布线14的情况下为3重量%,在漏电极布线22的情况下为10重量%。
而且在漏电极布线22内,分开涂布得使铟相对于银的含量为3重量%和10重量%,也可以在接触孔23附近提高耐等离子体性能。此外,在本实施方式的TFT本例基板上的任意处,均可以这样涂布。
还有,构成源·漏布线的布线材料并不限于由银和铟的材料,也可以是含有银和锌的合金材料。另外还可以用其特征在于含有银,同时至少含有从锡、锌、铅、铋、铟和镓中选择的一种以上元素的银合金材料形成源布线14等。而且也可以是其特征在于不仅以银,也可以以铝、铜作为主要金属,除这些元素以外,至少还含有从铝、铜、镍、金、银、铂、钯、钴、铑、铱、钌、锇、钛、锆、铪、钒、铌、钽、铬、钼、钨和钕中选择的元素的银合金材料。
而且还可以根据情况分开使用,利用银和铟、银和锌等使TFT阵列基板上构成不同。
另外,在制造TFT阵列基板11的情况下,如上所述,既可以在栅极布线形成工序102、源·漏布线形成工序106这两个工序中进行分开涂布,也可以仅在其中一个工序中进行分开涂布。
在此,就按照用途对布线部分和端子部等布线材料进行分开涂布时,各材料连接的部分进行说明。
例如如图33(a)所示,用材料M涂布作布线部中的端子布线30后,如图33(b)所示,在与形成端子的端子电极29相当的之处涂布材料N。此时材料M与材料N的边界部分处于互相接触,或者互相混合的状态下。
如图34(a)~34(c)表示,利用喷墨法涂布后不同材料M与N接触的情况下产生边界时所料想的状态。
图34(a)表示材料M、N在边界中互相以液体形式混合的情况,因互相混合而产生的与材料M和材料N均不相同的状态,即中间状态(中间区域)。
这种状态,因材料M和材料N的混合比例而异,或因混合至一定程度而形成中间状态,均与涂布后所含溶剂的残留程度有关。也就是说,若容积被干燥,则不会出现因液体的流动性而产生的互相混合。但是,据认为烧成时因金属微粒熔融而产生的中间状态,与该区域以液体状态混合而成的中间状态相比范围极小。这里关注的是以液体状态的互相混合,此时材料M与材料N的边界是不明确的。
图34(b)表示在先涂布的材料M中的溶剂成分经过大体干燥后涂布材料N的情况下,液态下的材料M和材料N尚未互相混合的状态。
这种状态下由于材料M和材料N尚未互相混合,所以在二者之间存在比较明确的边界。但是当烧成时,因材料M和材料N中所含微粒的互相熔合而形成中间状态。
图34(c)表示处于图34(a)和图34(b)中间的情况下,后面涂布的材料N中的溶剂成分使材料M再次变成液态,材料M与材料的区域变成不明确的状态。此时互相混合的区域在图34(a)中较窄,所以可以从其中间距离设想出假想的边界。
本实施方式中,重要的是烧成后材料M与材料N之间实现电连接。图34(a)~34(c)的状态是分别被电连接的状态,本发明中无论处于何种状态下都没有问题。但是正如后述那样,在积极利用材料M与材料N互溶而成的中间状态形成电阻的情况下,优选图34(a)的状态,该电阻的端部优选图34(b)和图34(c)的状态。此外,这里是仅就材料M与材料N的边界强调说明的,但是由于在涂布过程中表面的平坦性与本说明无关,所以全部以平坦状态对附图做了说明。
利用本申请中的发明,通过将低电阻布线材料和合金与高电阻布线材料适当组合,能够调节低电阻的形成和布线的电阻。以下就其实例加以说明。
在图35的栅极布线示意图中,为了利用连接驱动器IC的端子电极和栅极布线的端子布线补齐布线长度,在端子与栅极布线之间距离短之处,即在与驱动器IC的中央部分连接之处,将布线形状制成曲折状,将驱动器端子与栅极布线间距离长之处,即与驱动器IC的端子连接之处制成直线状,互相连接。
其中,将图36(a)所示的长度D,设想为一根布线长度为L的曲折状图案。在图36(a)所示的曲折有四次,所以总长度大约为8L。因此,与距离D用直线连接的情况相比,电阻大约变成8L/D倍。
例如,若D=600微米,L=微米150,则8L/D=2,所以若改变布线宽度、膜厚,则布线的电阻率可以达到二倍。
为了调整布线电阻,可以考虑使用以下
(1)用所需电阻的材料形成
(2)通过配合电阻率不同的材料调整
(3)变更布线形状的厚度
这三种方法。
方法(1)中,如图33(a)、(b)所示,准备含金属部分的电阻率低的材料、材料M以及电阻率高的材料、材料N,用材料M形成布线,在形成电阻之处使用材料N,此时可以形成电阻。将这种方法用在上述图36(a)中D=600微米,L=150微米的情况下,铟相对于银之比例处于5重量%时的电阻率大约为6.1μΩcm(实施例5),铟与银之比处于10重量%的电阻率大约为12.3μΩcm(实施例6),所以若将材料M定为铟相对于银之比例为5重量%时的合金,将材料N定为铟相对于银之比例为5重量%时的合金,并改变膜厚和线宽,则如图36(b)所示,即使不使用曲折状而使用直线也可以形成电阻。
方法(2)的利用材料M和材料N调整中间电阻的方法,如图37(a)、(b)所示,在油墨喷头33中,由先行的第一喷头33a间歇地喷出材料M后,借助于第二喷头33b在其间隙喷出材料N,这种情况下因材料M与材料N混合而能得到具有合成电阻的布线(中间体)。
此时,根据改变材料M与材料N的喷出间隔、喷出比例可以调整材料M与材料N的混合比。
以下说明形成上述中间体的其他实例。
在图38(a)、(b)和图39(a)、(b)中,材料M的喷出比例不同,图38(a)、(b)表示以三滴中一滴的比例喷出材料M的实例,而图39(a)、(b)则表示以三滴中二滴的比例喷出材料M的实例。膜厚相同、布线宽相同、一滴的喷出量相同、喷出间隔相同,若按照图34(b)的方式,图38(a)、(b)情况下的电阻值提高。这样,可以用材料M和材料N喷出次数的比例调整电阻值。当然也能够通过变更膜厚、线宽、喷出量和喷出间隔来作适当调整。
另外,若按照剖面内部的状态为图34(a)的方式,其电阻值不一定会成为与混合比成正比的中间值。在金属合金的情况下,混合不同材料时,往往比二者的电阻值增高。而且在金属形成化合物的混合比的情况下,电阻值往往会降低。这是因为在异种材料互相混合时有利于电子传导的导电电子的无规概率比单纯混合的情况增高的缘故,而在化合物的情况下,由于取决于晶体结构,所以概率会降低。本实施方式的情况下据认为,混合后烧成时微粒互相熔合,引起与金属合金的情况相似的现象所致。这样若将电阻值转换成平均值,则往往需要事先研究电阻特性。
另一方面,被喷出的液滴干燥后重叠的情况下,即处在图34(b)、(c)所示的边界时,由于材料M与材料N在连接的状态下不会互相混合,所以电阻值与二者的平均值接近。因此,这种情况下可以用喷出量之比调整到材料M和材料N的中间值。因此在涂布后的状态下,也能够调整电阻值。
但是在图34(a)中,由于材料M和材料N间的边界部明确,所以使以电阻形式表现的布线长度变得不明确,电阻值变得不均,应当按照图34(b)所示将其干燥使得形成电阻的部分端部出现明确的边界。
图38(b)和图39(b),分别表示图38(a)和图39(a)的剖面视图,为使电阻体长度明确,如图34(b)所示,将其在端部充分干燥使边界明确后,间歇地喷出材料M、N,如图34(a)所示,通过以液体状态混合,在电阻部分使材料M、N的边界明确的实例。
以下参照图40(a)~图40(c)说明方法(3)改变布线宽度和膜厚的情况。
图40(a)表示喷出间隔狭窄的情况,这种情况下若改变喷出材料的浓度和布线宽度,则将使膜厚增加。
与此相比,图40(b)是将喷出间隔扩大的实例。由细线椭圆表示之处是液滴弹落的位置。此图表示,在利用亲疏水(亲疏液)处理事先使电阻形成位置亲水(液)化区域的两处弹落的材料N,将沿着亲水(液)图案扩展的情况,与填补图40(a)的喷出间隔的情况相比膜厚减薄。通过这样扩展喷出间隔使膜厚减薄的情况下,能够形成更高的电阻值。
这样通过将上述方法(1)~(3)适当组合,能够制成电阻值不同的材料。
这在玻璃基板上由无定形硅形成IC的情况下是有效的。在加工硅晶片的工艺过程中,虽然用离子注入法进行适当电阻形成的操作,但是对于使用本例的方式,例如像液晶显示装置的显示板那样,用大型基板制作的显示板中,离子注入法装置规模增大,考虑到装置本身和装置价格均不现实。因此,为了这样在基板上形成具有所需电阻的电路基板,这样的方法是非常有效的。
而且,对于电阻用材料而言,正如本实施方式说明的那样,既能够使用将铟相对于银之比例加以改变了的材料,而且作为电阻更高的材料,也可以使用在银中混合了例如钴、镍等电阻高的材料,或钽、钼、钨、铌等高熔点材料的合金,此外还可以使用银单质而不用银合金材料。
而且如图40(c)所示,使用亲疏水(液)处理法使布线形成位置亲疏水(液)化时,也能够使布线宽度变窄。这种情况下,若膜厚相同则电阻增大。因此能够根据布线宽度作电阻控制。
其中在使用的图38(a)、图39(a)和图40(a)中,为容易说明起见,是在明确划出了将电阻体部分刚刚弹落后的液滴形状的情况下说明的,但是本实施方式并不限于这些图中所限定的形状。在亲疏水(液)处理后的区域弹落的情况下,为了使弹落后的液滴形状能在亲水区域(亲液区域)上扩展下去,图中明确所示的弹落后的形状也不会残留。特别是若弹落后仍然是液滴状态,如图38(b)和图39(b)所示,则材料M和材料N能够互相混合形成一体。
另外,在本实施方式中,使用了以油墨喷射方式喷出流动性液滴的图案形成装置。然而,本发明的银合金材料即使不使用这种图案形成装置也可以同样适当使用。这种情况下,在对应的工序中将利用已有的溅射法或者蒸镀法及光刻法等最一般的方法制造TFT阵列基板。但是不是流动性布线材料,而使用溅射用靶和蒸镀用蒸发源等,能够得到由本发明的银合金组成形成的布线、电极等。本发明的银合金材料即使在这种情况下,也具有耐热性、附着力、耐等离子体性能这些优良的工艺耐性,而且可以方便地作为低电阻材料使用。
而且,本发明的银合金材料,也可以方便地作为将两层以上材料重叠而成的多层布线结构中的一层使用。例如,即使经300℃烧成也不会像银单质那样丧失表面平滑性,而且特别是含有铟、其含量例如相对于银占10重量%等含量较多的情况下,仍然具有充分的耐等离子体性能,可以有效的作为保护其下层布线的金属保护层使用。而且可以作为使之与实施方式1中的半导体层27直接接触,为获得电连接用的源电极21、漏电极布线22的全部或其一部分而可以使用,同样发挥优良的耐热性和附着力,可以方便地在TFT阵列基板的制造过程中使用。
或者,本发明的银合金材料,还可以在反射型TFT液晶显示装置等中使用的那种TFT阵列基板上作为光反射性电极使用。这种情况下,本发明的银合金材料由于具有优良的耐热性,所以即使经过例如300℃下烧成,也不像银单质那样丧失表面的平滑性。因此,不会引起设计外的光散射,作为光反射性电极可以维持充分的光反射率等,可以使作为TFT阵列基板的特性得到充分发挥。
此外,本发明的银合金材料、布线的构成和布线形成方法,还能作为构成PDP(等离子体显示板)的玻璃基板上的总线电极、数据电极使用。这些电极是被配置在为驱动PDP用的前面玻璃基板上、或者背面玻璃基板上的电极,以往由银、铬/铜/铬、铝/铬构成。作为提高在铜或铝基板上的附着力,解决膨胀系数不同的对策,不得不使用在与玻璃基板间插入铬层的结构。另一方面,已有的银有耐热性问题,高温烧成引起晶粒生长,是很难使用的材料。
与此相比,本发明的银合金材料由于具有优良的耐热性和与玻璃基板的附着力,所以可以代替已有的银等这些材料,有效地作为总线电极、数据电极使用。
本发明的银合金材料、布线的构成和布线形成方法,在使用EL(电致发光)的显示装置中也可以使用。与液晶显示装置相比,EL显示装置时常利用电流量控制发光亮度灰度。这种情况下,对于向形成像素的发光元件供给电流的电流供给线,要求使用低电阻的材料。这是因为布线电阻会消耗电力,使发光效率变差,或者使显示装置发热、在显示面上出现斑点的缘故。
而且驱动EL元件的电路基板大多是使用TFT阵列基板的电路形成,往往要经过与本实施方式中表示的工序同样工序制成。因此,能够将本实施例中所述的内容用在使用EL的显示装置上。特别是形成电流供给线的布线、从外部向驱动驱动器供给电流的线,都可以使用选择性形成低电阻的布线材料,即铟相对于银含量为3重量%的银合金材料,在信号线和端子电极都可以使用铟相对于银含量为10重量%的银合金材料。
此外本发明的银合金材料、布线的构成和布线形成方法,也可以用作柔性基板或玻璃环氧树脂基板的布线材料。这些基板中的连接端子,铟相对于银的含量高,作为重点是耐氧化的构成,在内部布线部分,可以减少铟相对于银的含量,作为低电阻布线使用。
而且在上述银合金材料中,特别是在铟与银的含量比例处于0.5重量%以下的情况下,电阻率达到2.7μΩcm以下,能够形成用已有的银布线所不能获得的低电阻布线,因而是有益的。但是由于铟含量低,耐等离子体性能不充分,一般来讲需要层叠其他金属膜等。关于对基板的附着力,因铟含量低也不充分,所以往往需要进行基底处理等情况。因此,即使是铟相对于银含量为0.5重量%以下的银合金材料,若经基底处理则也可以作为电路基板上布线的本线使用。
以下将就以铟相对于银含量为0.5重量%以下的银合金材料作为布线材料情况下基板电路的制造方法进行说明。
在图6所示的栅极布线形成工序102中,使用以喷墨方式为代表的图案形成装置,在TFT阵列基板71上进行不同构成的布线材料的分开涂布。另一方面,在上述实施方式3中,在源·漏布线形成工序106中,对构成不同的布线材料进行了分开涂布。
其中在栅极布线形成工序102中,使用溅射法进行了布线形成等,这些布线等是由本发明的银合金材料与钛层叠而成的。
图41(a)、(b)和图42(a)、(b),在本实施方式中表示栅极布线形成工序102结束后的状态。图41(a)和图42(a),分别表示玻璃基板12上的像素形成区域61和端子部形成区域62的平面视图。图41(b)和图42(b),分别是图41(a)和图42(a)中沿着直线M-M箭头的剖面视图,和沿着N-N线箭头方向的剖面视图。
这些图中,栅极布线80、栅电极81、辅助电容线82和端子布线83具有相同的层叠结构,由两层构成。靠近玻璃基板12一侧的各层80a、81a、82a和83a由本发明的银合金构成,铟相对于银的含量为0.2重量%。处于其上层一侧的各层80b、81b、82b和83b由钛组成。各层80a、81a、82a和83a,以及80b、81b、82b和83b的膜厚度均为0.2微米。
其中靠近玻璃基板12一侧的各层80a、81a、82a和83a由于是由银和铟构成的合金形成的所以具有耐热性,在后续工序中即使经过300℃烧成也不会对栅极布线80等产生有害影响。但是在以往用银单质形成这些层的情况下,因缺乏耐热性而会产生显著的表面凹凸,因而发生与上层的泄漏不良。
若是铟含量为0.5重量以下的银合金,如上所述,电阻率低达2.7μΩcm以下,因而能够形成用铝所不能形成的低电阻布线。本实施例中,电阻率低达2.3μΩcm左右,数值极低。因此特别希望实现布线低电阻化的情况下,例如在液晶TV用等液晶显示装置中,本发明的银合金材料是一种有用的材料。
本发明中将就栅极布线80等的形成方法进行说明。其中在栅极布线形成工序102中,由于使用以喷墨方式为代表的图案形成装置,所以没有进行与栅极布线前处理工序101相当的工序。
首先,利用溅射法使相对于银含有0.2重量%铟的银合金膜在玻璃基板12上成膜。此时使用了固溶有铟的银合金靶作为溅射用靶。然后利用溅射法在真空中使钛连续成膜。利用光刻法对这样得到的膜进行加工,得到了如图41(a)、(b)和图42(a)、(b)所示的栅极布线等。此时的蚀刻使用了干式蚀刻法。
考虑到后续工序,端子布线83等需要具有耐等离子体性能,但是本发明中通过上层侧的钛获得了此性能。
如此,本银合金材料也可以作为多层布线结构中的一层使用,当使铟相对于银含量为0.5重量%以下的情况下,可以得到用已有的铝所不能实现的低电阻布线。
另外,在上述方法中,虽然是在玻璃基板12上直接使本发明的银合金膜成膜,但是当与基板的附着力不充分的情况下,既可以使用在二者中间设置由金属等构成的中间层,也可以使用以等离子体、药品等对玻璃基板进行处理的方式获得附着力。
本发明中,上层侧的各层80b、81b、82b和83b的材料并不限于钛,也可以是铬、钼、钽、钨或使其含有氮、氧的材料或者ITO(铟锡氧化物)等金属氧化物。为了形成栅极布线80等,如上所述,既可以涂布流动性布线材料后层叠,也可以用由银和铟构成的蒸发源借助于蒸镀法成膜,加工后形成。
本说明中,在栅极布线形成工序102中,虽然是用由本发明的银合金与钛构成的膜形成布线,但是作为本发明的其他实施方式,也可以在源·漏布线形成工序106中同样形成由层叠膜构成的布线。即使在这种情况下,由于由银和铟构成的合金具有耐热性,所以即使在后续工序中进行烧成也不会产生有害影响。
这种情况下,当铟相对于银含量为0.5重量%以下时,可以制成以往用铝所不能实现的低电阻的布线。
但是对于银而言通过使之含有铟,在烧成的情况下可以形成比铝更高反射率的膜。特别是布线兼作反射板和反射电极的情况下,可以用相对于银含有0.5重量%以下铟的银合金形成布线。
综上所述,本发明的银合金材料是构成在绝缘性基板上形成布线和/或电极用的材料,其特征在于以银作为主要成分,其中含有从锡、锌、铅、铋、铟和镓中选择的一种以上元素。
根据使用上述构成的材料,可以形成电阻低,耐热性或在玻璃基板上的附着力、耐等离子体性等工艺耐性强的布线和/或电极。
而且所述的元素也可以至少含有锌。
这种情况下,若使用以银作为主要成分,使之至少含有锌的银合金材料形成布线、电极等,则低电阻性能不会显著丧失,可以提高耐热性和附着力,而且在导入氯气或氧气的条件下还可以高耐等离子体性能。
此外所述的元素还可以至少含有铟。
这种情况下,若使用以银作为主体,使之至少含有铟的银合金材料形成布线、电极等,则低电阻性能不会显著丧失,可以提高耐热性和附着力,而且特征地大幅度提高耐等离子体性能。
而且,若在银中添加适量铟成膜,则即使在200或300℃烧成时也能得到保持高可见光反射率的银合金膜。这种银合金膜与已有的使用铝的光反射膜的情况相比,由于总体上反射率高,所以例如一旦用于反射型液晶显示装置中的光反射性电极等,能够进行更加明亮的显示。
而且银铟合金材料,若调整铟相对于银的含量,则耐热性、附着力、耐等离子体性能和高可见光反射率等可以覆盖很宽的范围。
铟含有量(铟/银(重量%))优选0.5~28重量%。若铟含量低,则耐等离子体性能降低,但是可以实现低电阻化。然而,若铟含量低于0.5重量%,则会产生耐等离子体性能降低的问题。而且当铟含量增高时,电阻值上升,耐等离子体性能提高。然而,若铟含量大于28重量%,则会产生与银不能形成固溶体的问题。因此,适当调节铟相对于银含量的情况下,即使是像电路基板上的布线或端子部等那样所需特性不同的部位,也能使特性容易变更。
上述银与上述元素的组成范围,也可以设定得使银合金的电阻率处于10μΩcm以下。
这种情况下,在作为已有技术的铝、铝合金布线技术中,电阻率大约处于4~10μΩcm范围内。因此,本发明的这种银合金材料,可以得到预定的电学特性,可以在几乎不改变已有布线的条件下使用。
对于上述的银合金材料而言,还可以含有从铝、铜、镍、金、铂、钯、钴、铑、铱、钌、锇、钛、锆、铪、钒、铌、钽、铬、钼、钨和钕中选择的至少一种元素。
上述各元素,对于银合金材料来说由于可以作为进一步提高耐热性、附着力和耐等离子体性能用的辅助材料使用,所以通过使之含有这些元素中至少一种元素,可以使耐热性、附着力和耐等离子体性能进一步提高。
本发明的电路基板,其特征在于具有由上述构成的银合金材料构成的布线和/或电极。
上述电路基板由于可以制成具有低电阻布线的构成,所以能够制造与已有的铝、铝合金布线技术同等的、大型电路基板。
本发明的电子装置,其特征在于使用了上述电路基板。
作为电子装置例如有显示装置和液晶显示装置。
在显示装置的情况下,由于广泛使用大型的电路基板,所以可以特别使用本发明的低电阻电路基板。
而且在作为构成液晶显示装置的电路基板的TFT阵列基板的制造中,因使用干式蚀刻法,所以要求布线和/或电极等用材料具有耐热性、附着力和耐等离子体性能。因此,使用由本发明的银合金材料形成的电路基板,对于液晶显示装置来说是非常有用的。
本发明的溅射用靶,其特征在于由以银为主体,其中至少含有从锡、锌、铅、铋、铟和镓中选择的一种以上元素的银合金材料构成。
根据用这种银合金材料作为溅射用靶,可以获得工艺耐性高的布线,能够以优良生产率制造本发明的电路基板和显示装置等。
本发明的蒸发源,其特征在于由以银为主体,其中至少含有从锡、锌、铅、铋、铟和镓中选择的一种以上元素的银合金材料构成。
根据使用这种银合金材料作为蒸发源,可以获得工艺耐性高的布线,能够以优良生产率制造本发明的电路基板、显示装置等。
本发明的流动性含金属材料,其特征在于以银为主体,其中至少含有从锡、锌、铅、铋、铟和镓中选择的一种以上元素的银合金材料。
通过使用这种构成的流动性的含有金属的材料,可以获得工艺耐性高的布线,能够以优良生产率形成或制造本发明的电路基板、显示装置等。
本发明的银合金,由于可以制成以银作主体的一次固溶体形成区域,所以在该情况下与银同样作为容易流动化(油墨化)、使用油墨喷头的布线形成工艺材料使用。
本发明的银合金材料,其特征在于,构成在绝缘性基板上形成布线和/或电极、或者光反射膜的材料,以银为主体,其中至少含有铟。
铟相对于银的含量优选处于0.5重量%以下。
这种情况下,若铟含量比0.5重量%少,虽然会在耐等离子体性能降低的问题,但是在银合金材料中铟含量为0.5重量%以下的情况下,即使经200℃烧成后,在几乎全部可见光区域内,均可以得到比铝高的可见光反射率。
而且当铟相对于银的含量为0.5重量%以下的情况下,能够形成用已有的铝布线所不能得到的低电阻布线。当特别希望布线低电阻化的情况下,例如在液晶TV用等用的液晶显示装置上使用的情况下,可以利用本发明的银合金材料制成电路基板。
而且铟相对于银的含量优选处于0.2重量%以下。
这种情况下,当银合金材料中铟含量为0.2重量%以下时,即使经300℃烧成后,在几乎全部可见光区域内均可以得到比铝高的可见光反射率。
因此,能够用于光反射性电极(兼作电极和反射膜的电极结构)中,能够进行比以往用铝时产生更明亮的显示。
本发明电路基板的制造方法,其特征在于使用上述溅射用靶或上述蒸发源,在绝缘性基板上形成布线和/或电极。
使用这种制造方法,可以在电路基板上形成工艺耐性强的布线和/或电极,所以可以以优良生产率制造电路基板。
使用上述流动性的含有金属的材料,也可以在绝缘性基板上形成布线和/或电极。
使用这种流动性含金属材料的制造方法,由于可以在电路基板上形成工艺耐性强的布线,所以能以优良生产率制造电路基板。
这里作为电路基板的实例,有液晶显示装置用的TFT阵列基板、PDP(等离子体显示板)用电极基板、印刷电路板、柔性印刷电路板等。
作为利用这些电路基板制成的显示装置和图像输入装置的具体实例有,液晶显示装置、PDP(等离子体显示板)、有机EL(电致发光)板、无机EL板等显示装置、指纹检测器、X射线摄像装置等为代表的二维图像输入装置等。
实施本发明用的绝缘性基板虽然是碱性玻璃基板、无碱玻璃基板、塑料基板等绝缘性基板,但是也包括例如在形成布线等的表面一侧涂布了绝缘层的金属基板等,以及与绝缘性基板实质上同样的用途中使用的基板。
本发明的电路基板,其特征在于在具有在基板上形成的布线的电路基板中,同一布线上的至少两处部位的特性分别不同。
这里,同一布线是指形状上是连续的布线,基板上的电路由这样的多个布线汇聚而形成电路基板,将这些多个布线称为一个单位。
为了使同一布线上某部位的特性与气筒部位的特性不同,例如可以使用使各部位材料的组成比例不同的方法实现。而且通过使构成各部位的材料各异的方法也可以实现。
例如,在液晶显示装置中使用的TFT阵列基板作为电路基板时,同一布线上的布线部分与端子部需要的特性不同。布线部分虽然需要低电阻化,但是由于形成保护膜而不必过分要求耐等离子体性能。与此相比,端子部分虽然也需要低电阻化,但是为了与驱动器等实现连接而不用保护膜保护,所以需要工艺耐性(特别是耐等离子体性)。
因此,或者利用改变布线材料的组成比例,或者通过改变布线的构成材料,以便使布线部分的布线以低电阻化作为重视的特性,而端子部分的布线则以耐等离子体性能作为重视的特性就可以。
而且上述的同一布线优选以单层形式形成的。
这种情况下,由于在实现电路基板薄型化的同时,还能使与布线上形成的其他布线之间的阶差减小,所以可以防止因阶差引起的其他布线的断裂,结果可以提高电路基板的成品率。
此外上述同一布线也可以由多层形成。
例如,当布线材料与基板间的密接性差时,既可以在基板与布线材料之间形成与基板密接性好的层,也可以制成在其上涂布布线材料而双层化的同一层。
而且上述布线优选用含有导电性材料的流动性材料形成。
此外由于在不层叠其他膜的情况下也容易形成布线,所以可以实现工序数目的减少和制造成本的降低。
特性不同部位使用的多种含有导电性材料的液体材料,也可以分别含有同一系统的溶剂、有机物。
这种情况下,即使是特性不同的布线材料,若溶剂是同系的,则液体之间容易溶混,难于凝聚而且难于分离,所以可以有效地进行布线的形成操作。
而且上述布线还可以由以银、铝、铜中任何金属为主要材料的金属形成。
这种情况下,由于使用以电阻值较低的银、铝、铜中任何金属为主要材料的金属形成布线,所以可以实现布线全体的低电阻化。其中,可以利用作为布线主要材料的以银、铝、铜以外的成分,调节表面平滑性、耐等离子体性能、附着性。
作为这样的成分,优选至少一种从铝、铟、锡、铋、镓、铅、铜、金、银、钴、镍、钯、铂、铑、钒、钛、锆、铌、钽、钨、铪、锇、铱中选择的以上金属。
而且,本发明人等发现,布线材料以银为主要成分其中添加了铟的合金作为材料,在绝缘性基板上形成布线和电极的情况下,与以银单质作为材料在绝缘性基板上形成布线和电极的情况相比,布线和电极在绝缘性基板上附着力将会提高,同时布线和电极的耐热性、耐等离子体性能也会提高。此外,不仅是上述的铟,即使是在银中添加了锡、锌、铅、铋、镓的合金也能得到同样的效果。
因此上述的材料中优选使用这种合金材料。
特别优选以银铟合金作为布线材料使用。
这种情况下银铟合金材料,若调整铟相对于银的含量,则能在大范围内覆盖表面平滑性、附着力和耐等离子体性能等。
铟含量(铟/银(重量%))优选0.5重量%至28重量%。若铟含量降低,则耐等离子体性能变低,但可以实现低电阻化。但是铟含量若低于0.5重量%,则会出现耐等离子体性能降低的问题。而且若将铟含量增加至超过20重量%,则会产生与银不能形成固溶体的问题。这样,仅在适当调节铟与银的含量的情况下,即使是使布线上的布线部分或端子部等所需要的特性不同的部位,也能够容易使特性变更。
而且若以喷墨方式涂布布线材料,则由于可以简单地分开使用铟含量不同的布线材料,所以容易形成具有因部位而不同特性的布线。
此外,对上述结构的电路基板,在通道加工时、端子部加工时的耐等离子体性能,以及布线部中的低电阻化,若适用栅电极部有所要求的表面平滑性的TFT阵列基板,则能提高TF阵列基板的成品率和降低成本。
而且,若使用本发明的电路基板作为上述那种TFT阵列基板,如上所述由于具有提高成品率的优点,所以也可以很好地适用于其他电子装置、液晶显示装置和等离子体显示装置等显示装置上。
在本发明的详细说明部分所列举的具体实施方式和实施例,充其量是为说明本发明的技术内容用的,不应当仅限于这些具体实例对发明作狭义解释,在本发明思想和宗旨范围内,可以作出各种变更后加以实施。

Claims (13)

1.一种银合金材料,是构成在绝缘性基板上形成的布线和/或电极的材料,其特征在于,其中以银作为主要成分,还含有相对于银的含量为0.5~28重量%的铟,至少含有从锡、锌、铅、铋和镓中选择的一种以上元素。
2.根据权利要求1所述的银合金材料,其特征在于,其中所述的元素至少含有锌。
3.根据权利要求1~2中任何一项所述的银合金材料,其特征在于,其中所述银与所述元素的组成范围被设定得使银合金的电阻率为10μΩcm以下。
4.根据权利要求1~2中任何一项所述的银合金材料,其特征在于,其中至少还含有从铝、铜、镍、金、铂、钯、钴、铑、铱、钌、锇、钛、锆、铪、钒、铌、钽、铬、钼、钨和钕中选择的元素。
5.根据权利要求3所述的银合金材料,其特征在于,其中至少还含有从铝、铜、镍、金、铂、钯、钴、铑、铱、钌、锇、钛、锆、铪、钒、铌、钽、铬、钼、钨和钕中选择的元素。
6.一种电路基板,其特征在于,具有一种布线和/或电极,其是由作为构成在绝缘性基板上形成的布线和/或电极的材料,以银为主要成分,还含有相对于银的含量为0.5~28重量%的铟,至少含有从锡、锌、铅、铋和镓中选择的一种以上元素的银合金材料构成的。
7.一种电子装置,其特征在于,具备一种具有布线和/或电极的电路基板,所述布线和/或电极是由作为构成在绝缘性基板上形成的布线和/或电极的材料,以银作为主要成分,还含有相对于银的含量为0.5~28重量%的铟,至少含有从锡、锌、铅、铋和镓中选择的一种以上元素的银合金材料构成的。
8.一种显示装置,其特征在于,其中使用一种电路基板作为显示用电路基板,所述电路基板的特征是具有布线和/或电极,所述布线和/或电极是由作为在绝缘性基板上形成的布线和/或电极的构成材料,以银作为主要成分,还含有相对于银的含量为0.5~28重量%的铟,至少含有从锡、锌、铅、铋和镓中选择的一种以上元素的银合金材料构成的。
9.一种液晶显示装置,其特征在于,其中使用一种电路基板作为液晶显示用电路基板,所述电路基板的特征是具有布线和/或电极,所述布线和/或电极是由作为构成在绝缘性基板上形成的布线和/或电极的材料,以银作为主要成分,还含有相对于银的含量为0.5~28重量%的铟,至少含有从锡、锌、铅、铋和镓中选择的一种以上元素的银合金材料构成的。
10.一种布线和/或电极形成用溅射用靶,其特征在于,其中以银作为主要成分,还含有相对于银的含量为0.5~28重量%的铟,至少含有从锡、锌、铅、铋和镓中选择的一种以上元素。
11.一种布线和/或电极形成用蒸发源,其特征在于,其中以银作为主要成分,还含有相对于银的含量为0.5~28重量%的铟,至少含有从锡、锌、铅、铋和镓中选择的一种以上元素。
12.一种布线和/或电极形成用流动性含金属材料,其特征在于,其中以银作为主要成分,还含有相对于银的含量为0.5~28重量%的铟,至少含有从锡、锌、铅、铋和镓中选择的一种以上元素。
13.一种电路基板的制造方法,其特征在于,使用布线和/或电极形成用溅射用靶、布线和/或电极形成用的蒸发源、布线和/或电极形成用流动性含金属材料中的任一种,在绝缘性基板上形成布线和/或电极,其中,
所述布线和/或电极形成用溅射用靶以银作为主要成分,还含有相对于银的含量为0.5~28重量%的铟,至少含有从锡、锌、铅、铋和镓中选择的一种以上元素;所述布线和/或电极形成用的蒸发源以银作为主要成分,还含有相对于银的含量为0.5~28重量%的铟,至少含有从锡、锌、铅、铋和镓中选择的一种以上元素;所述布线和/或电极形成用流动性含金属材料以银作为主要成分,还含有相对于银的含量为0.5~28重量%的铟,至少含有从锡、锌、铅、铋和镓中选择的一种以上元素。
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