JP3229610B2 - Ito電極の作製方法 - Google Patents

Ito電極の作製方法

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    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、液晶ディスプレ
ー,イメージセンサ等に応用可能な酸化物導電膜の成膜
と加工に関係するものであります。
【0002】
【従来の技術】最近、液晶ディスプレー,イメージセン
サが大型化されてきている。そのため、これらの電気部
品を構成する酸化物導電膜が形成された基板が大型化さ
れている。その為、このような大面積基板を効率よく、
低コストで製造するための技術革新がなされている。
【0003】従来より行なわれていた、これら電気部品
用基板を製造する技術として、例えばITOの場合、絶
縁基板上にITOを公知の蒸着、スパッタ法を用いて成
膜する。このときITOの抵抗率を下げるため及び透光
性を増すために、基板を250〜400℃に加熱し、O
2を導入し低抵抗率で高透過性のITOを形成する。こ
のITOは、大面積化するに従い、より抵抗値を下げる
ことが求められており、ITOの成膜温度を高くするこ
とが広く行なわれていた。
【0004】次に公知のフォトリソグラフィ技術を用い
てITO上にマスキング材のレジストを所定のパターン
に形成する。その後レジストをマスクにしてエッチング
を行う。このエッチング加工がウェットエッチングの場
合、塩酸+塩化第2鉄、熱塩酸+塩化第2鉄または、塩
化第2鉄のかわりにZnの粉末を用いる等のエッチャン
トを用いてこのITOを成膜加工して、液晶ディスプレ
ー,イメージセンサ及び太陽電池等の基板として使用さ
れている。
【0005】また、ドライエッチングの場合は、ITO
等の酸化物導電膜を効率よくエッチングする活性種が見
つかっておらず、かつエッチングレートが小さいため、
液晶ディスプレー,太陽電池等の大面積の基板上の加工
には不適当であり、あまり実用化されていない。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】〔従来技術の問題点〕
これらの方法には、以下に示す問題点がある。ITOを
加熱して成膜を行うために、製造工程のタクトタイムが
制限されてしまう。すなわち、基板をITOを形成する
真空装置内にセットした後、基板を一定温度まで昇温す
るので、待期時間が必要となる。成膜後、急激に室温ま
で基板温度を下げると、形成されたITOがピーリング
し基板よりながれるので、徐々に降温する必要がある。
このため1バッチのITO成膜時間は相当長くなる。
【0007】又、真空中での加熱のために、均一な温度
分布を得ることが難しく、均一な温度分布を実現するた
めに成膜面積より大きな範囲にヒーター等を設置する必
要があり、装置が大きくなってしまう。又、加熱加工の
ために再現性が悪い。又、このように加熱して形成され
たITO膜等は、大変、電気抵抗が低いが、緻密な膜が
形成されている。
【0008】それゆえに、このITO膜を所定のパター
ンにエッチングするには、強力なエッチャントが必要で
ある。さらにエッチングレートを増す必要があるので、
このエッチャントを加熱しながらエッチング作業を行な
う必要がある。このように強力なエッチング能力を持つ
エッチャントを使用してITOのエッチングを行なう
と、エッチングパターンのエッヂ部のシャープさが失わ
れ、うねったパターンとなる。又、エッチング作業中に
多量の水素が発生するために、エッチングパターンマス
クがエッチング中に、剥れる又は損傷を受ける等、きれ
いなエッチングパターンを大面積基板上で得ることは非
常に難しかった。
【0009】〔目的〕本発明は、これらの問題点を解決
し、低抵抗で加工のしやすい酸化物導電膜の成膜加工方
法を提供することを目的とするものであります。
【0010】〔発明の構成〕前述した従来技術の問題は
真空加工成膜 強力なエッチング能力を持つエッチ
ャントの使用、の2つに要約できる。本発明では、それ
ぞれについて良好な解決方法を与える。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明の解決手段はIT
O電極の作製方法であり、それは以下のとおりである。
すなわち、N型の半導体層に接するITO電極の作製方
法であって、前記N型の半導体層に接して抵抗率が1×
10-3Ω・cm以上のITO膜を製膜した後、前記IT
O膜を所定のパターンにエッチング加工した後に加熱を
必要とする被膜を形成し、その後に前記加熱を必要とす
る被膜及びITO膜を同時にクリーンオーブンで加熱処
理し、ITO膜の抵抗率を1×10-3Ω・cm未満に低
下させてITO電極を作製することを特徴とするもので
ある。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明の成膜加工方法の概略工程
を図1に示す。図1に示された工程順序に従い、絶縁基
板上に酸化物導電膜を公知の蒸着,スパッタ方法で成膜
する。但しこの時基板の温度は無加熱〜100℃程度の
低温で成膜する。これによって、蒸着,スパッタ装置等
で必要となる待期時間を大幅に減らすことができる。成
膜中の反応室内の酸素の分圧に関しては、公知の方法と
同じ量を導入する。この方法で作られた酸化物導電膜は
完全な酸化膜ではなく、中間の状態(ハーフオキサイ
ド)になっている。抵抗率は従来法より高く1×10-3
Ω・cm以上になる。低温で成膜するために、製造のタ
クトタイムが加熱に比較して2倍程度早くなる。
【0013】又、装置も大きくなる必要がなく、再現性
も非常に向上した。蒸着法においては、導入した酸素気
体に対して電気エネルギーを与えてプラズマ化し、反応
性蒸着を採用しても良い。また、スパッタ法によって形
成する場合、スパッタターゲットからの輻射熱によって
基板が加熱されるので、ターゲットと基板との距離を適
当に変化させる必要がある。
【0014】また、常圧CVDによって形成する場合
は、原料気体を分解反応させるためには、100〜30
0℃程度の温度が必要となる。この場合は、なるべく基
板を加熱しないようにして、原料気体に熱を与えられる
ように工夫する必要がある。次に公知のフォトリソグラ
フィ技術を用いて、酸化物導電膜上にマスキング材のレ
ジストのパターン形成する。
【0015】その後このレジストをマスクとしてウエッ
トエッチングを行なうが、酸化物導電膜がハーフオキサ
イドのためにエッチング速度が従来の酸化物導電膜に比
較して10倍以上に早い。そのためエッチャントは室温の
HClで十分にエッチングすることが可能である。エッ
チャントのエッチング能力が弱く、エッチングレートが
早いために、パターニング後のパターンのエッヂ形は非
常にきれいな形になる。
【0016】次に100〜400℃に保持された高温炉
内にこのパターンニングされた酸化物導電膜を10分〜
180分間放置する。炉内は酸素,空気雰囲気が望ま
しいがN2 真空中でも酸素を5〜10%導入して、高温
処理を行ってもよい。すると、ハーフオキサイドの酸化
物導電膜の酸化が進み、抵抗率が 1.0×10-4Ω・
cm〜3.5×10-4Ω・cmとなる。本発明を用いる
ことで、低抵抗で再現性のよいITOを成膜することが
でき、エッチング加工も弱いエッチング能力のエッチャ
ントを用いることが可能になる。
【0017】ITO膜を成膜した場合、従来の方法と本
発明を用いた場合の特性の比較を図2に示す。図2
(a),(b)は再現性を表すヒストグラムであり、横
軸は抵抗率、縦軸はカウント数を表し、サンプルの個数
に対応する。(a)は従来の方法(b)は本発明を示
す。本発明が明らかに再現性が優れている。図2(c)
はエッチング速度を表す。25℃のHCl中に放置した
ときの残膜厚を縦軸,放置時間を横軸にしてある。実線
が本発明,破線が従来の方法を示す。
【0018】本発明が明らかに優れている。図2(d)
は加熱温度と抵抗率を示しており、横軸を加熱温度縦軸
を抵抗率にしてある。●が従来の方法○が本発明の方法
で若干、従来の方法の抵抗率が低いが、ほとんど差がな
い。 このように、本発明は従来の方法と同じ抵抗率の
ITOを再現性よく成膜して、簡易にエッチング加工す
ることができる。
【0019】
【実施例】[実施例1]図3に本発明の実施例を示す。
はじめに、透明絶縁基板(1)上に公知のDCマグネトロ
ンスパッタ装置を用いて、1500Åのハーフオキサイ
ドITO(2)を成膜した。成膜条件を以下に示す。基板
とターゲットの間隔を150mmとして成膜したITO
の抵抗率は 1.2×10-3Ω・cmであった。
【0020】
【表1】
【0021】次に公知のフォトリソグラフィ技術を用い
て、レジスト(3)をL/S(ラインアンドスペース)=
350/40(μm)にパターニングした。次に23℃
の6Nの塩酸に上記基板を2分間浸けたところ、1分3
0秒でITOがすべてなくなった。エッチングレート
は、1500Å/1.5分つまり1000Å/分であっ
た。レジストを公知の剥離液によって剥離して第3図
(c)の状態を得た。次にこの基板を200℃のクリーン
オーブン(大気雰囲気)で60分熱処理をした後、シー
ト抵抗は14Ω/□であり、A4版640×400の液
晶ディスプレー基板を完成させた。完成後のITOの抵
抗率は 1.6×10-4Ω・cmであった。
【0022】[実施例2]図4に本発明の実施例を示
す。ソーダガラス基板(1)上に公知のEB蒸着装置を用
いて1200Åのハーフオキサイド酸化スズ膜(2)を成
膜した。この条件で成膜した酸化スズの抵抗率は 4.2
×10-3Ω・cmであった。
【0023】
【表2】
【0024】次に公知のフォトリソグラフィ技術を用い
てこの酸化スズをパターニングする。その際、酸化スズ
エッチングは、23℃で20秒でエッチングできた。次
に、基板をアッシングするために酸素雰囲気下でプラズ
マアッシングを行ないフォトレジストを除去した。この
後プラズマアッシングを行なった装置内で、基板加熱を
行ない酸素プラズマ処理を行って、不完全酸化物導電膜
である酸化スズの加熱酸化処理を行った。
【0025】この加熱酸化処理はプラズマエネルギーで
アシストされているので通常の酸化性気体雰囲気下での
熱処理に要する時間の2/3程度の処理時間で、導電膜
の抵抗値を 2.5×10-4Ω・cm以下にまでさげる
ことができた。また、アッシング処理時に同時に基板加
熱を行って処理時間をさらに短くすることも有効であっ
た。
【0026】次に公知のプラズマCVD法を用いてa−
SiのP層,I層,N層(4) をそれぞれ100,70
00,300Å成膜した。a−Siを公知のフォトリソ
グラフイ技術を用いてパターニングをしてさらに裏面電
極(5) を形成し、図4の12連直列のアモルファスシ
リコン太陽電池を作製した。
【0027】[実施例3]図5に本発明の実施例を示
す。ホウケイ酸ガラス(1) 上に、公知のDCマグネトロ
ンスパッタ法を用いてCr電極を1000Å成膜, 次に
公知のプラズマCVD法を用いて順次P型a−SiC
3000Å,I型a−SiC 10000Å,N型a−
SiC300Åの半導体層(6)を成膜した。次に公知の
DCマグネトロンスパッタ装置を用いて、1500Åの
ハーフオキサイドITO(2)を成膜した。成膜条件を以
下に示す。この条件下で成膜したITOの抵抗率は1.
5×10-3Ω・cmであった。
【0028】
【表3】
【0029】次に公知のフォトリソグラフィ技術を用い
てITOをパターニングした。その際、2Nの塩酸23
℃中で50秒でエッチングできた。次に公知のSOG法
により、液体SiO2 を保護膜として塗布した。
【0030】次に保護膜SiO2 の焼成と、ITOの酸
化をかねて300℃の大気雰囲気下で、クリーンオーブ
ンで120分ベークして一次元密着イメージセンサの
センサ部を作製した。この時のITOの抵抗率は 2.
0×10-4Ω・cmであった。保護膜(8) がSiO2
ではなく、SiNの場合は成膜時に基板温度が200〜
300℃になるため、酸化が進行する。又、ポリイミド
を用いる場合もイミド化させるため、200℃以上でベ
ークするため、同様のことができる。
【0031】
【発明の効果】本発明の構成によって、低抵抗の酸化物
導電膜をより簡単によりコストを安く製造できるように
なった。また、エッチング加工後の導電膜のパターンエ
ッヂもシャープで良好なものであった。これにより、大
面積基板上の導電膜パターンを安価に再現性のよく得ら
れることになった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の概略図を示す。
【図2】本発明方法と従来法との特性の比較を示す。
【図3】本発明の実施例を示す。
【図4】本発明の実施例を示す。
【図5】本発明の実施例を示す。
【符号の説明】
1 基板 2 酸化物導電膜 3 マスク
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−12010(JP,A) 特開 昭61−165731(JP,A) 特開 昭59−163706(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01B 13/00 G02F 1/1343 H01L 31/04 H01L 31/10

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 N型の半導体層に接するITO電極の作
    製方法であって、前記N型の半導体層に接して抵抗率が
    1×10-3Ω・cm以上のITO膜を製膜した後、前記
    ITO膜を所定のパターンにエッチング加工した後に加
    熱を必要とする被膜を形成し、その後に前記加熱を必要
    とする被膜及びITO膜を同時にクリーンオーブンで加
    熱処理し、ITO膜の抵抗率を1×10-3Ω・cm未満
    に低下させてITO電極を作製することを特徴とするI
    TO電極の作製方法。
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