JP4421394B2 - Silver alloy material, circuit board, electronic device, and method of manufacturing circuit board - Google Patents

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本発明は、銀合金材料に関し、特に、絶縁性基板を用いた回路基板上の配線及び/または電極を構成する銀合金材料、その材料で配線及び/または電極が形成された回路基板及び回路基板の製造方法、並びに回路基板を用いた表示装置や液晶表示装置、画像入力装置等の電子装置に関するものである。   The present invention relates to a silver alloy material, and in particular, a silver alloy material constituting a wiring and / or an electrode on a circuit board using an insulating substrate, and a circuit board and a circuit board in which the wiring and / or electrode is formed of the material. And a display device using a circuit board, a liquid crystal display device, an image input device, and other electronic devices.
電子装置の一つである液晶表示装置は、回路基板として、TFT(薄膜トランジスタ)、配線等を多数有するTFTアレイ基板を備える。   A liquid crystal display device, which is one of electronic devices, includes a TFT array substrate having a number of TFTs (thin film transistors), wirings, and the like as a circuit substrate.
従来、TFTアレイ基板は、非特許文献1(フラットパネル・ディスプレイ1999(日経マイクロデバイス編、日経BP社)の第129頁))に示されるような一連の工程により製造されており、これには5回程度のフォトリソグラフィを必要とされた。   Conventionally, a TFT array substrate has been manufactured by a series of processes as shown in Non-Patent Document 1 (Flat Panel Display 1999 (page 129 of Nikkei Microdevices, Nikkei BP)). About 5 times of photolithography were required.
このような、従来のフォトリソグラフィを使用したTFTアレイ基板の製造方法では、各成膜工程に使用される成膜装置、およびドライエッチング装置等の加工装置等、多くの真空装置が用いられているため、近年さらなる大型化が要望されているTFTアレイ基板を製造するには、莫大な設備費が必要となっている。   In such a conventional TFT array substrate manufacturing method using photolithography, many vacuum apparatuses such as a film forming apparatus used in each film forming process and a processing apparatus such as a dry etching apparatus are used. Therefore, enormous equipment costs are required to manufacture a TFT array substrate that has been demanded for further enlargement in recent years.
このような課題を解決するため、配線等をインクジェット方式により形成する技術が提案されている。この技術では、例えば特許文献1(特開平11−204529号公報)に開示されているように、配線を形成する基板上に、配線形成材料に対する親和領域と非親和領域とを形成し、親和領域にインクジェット方式にて配線材料の液滴を滴下することにより配線を形成するものとなっている。   In order to solve such a problem, a technique for forming a wiring or the like by an inkjet method has been proposed. In this technique, for example, as disclosed in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 11-204529), an affinity region and a non-affinity region for a wiring forming material are formed on a substrate on which a wiring is formed, and the affinity region is formed. Wiring is formed by dropping droplets of wiring material on the ink jet method.
また、特許文献2(特開2000−353594号公報)には、同様にインクジェット方式による配線形成技術において、配線形成領域からの配線材料のはみ出しを抑制するために、配線形成領域の両側にバンクを形成し、このバンクの上部を非親液性とし、配線形成領域を親液性とすることが開示されている。   Similarly, in Patent Document 2 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-353594), in the wiring formation technique based on the inkjet method, banks are formed on both sides of the wiring formation region in order to suppress the protrusion of the wiring material from the wiring formation region. It is disclosed that the upper part of the bank is made non-lyophilic and the wiring formation region is made lyophilic.
上述のようなインクジェット方式により配線を形成するための材料として、非特許文献2(日経エレクトロニクス2002年6月17日号(日経BP社)の第67頁〜第78頁)に示されるように、銀や金のナノ粒子を溶媒中に分散させた流動性の金属含有材料(インク)を用いる。これらは、基板上の所定の場所に滴下された後、焼成等の処理を経て、含まれていた金属が現れ、配線等となる。このように流動性の金属含有材料に加工可能な金属として、銀や金以外にはパラジウム、白金等が挙げられている。ところが、原材料の価格を考えると、この中では銀のみが現実的である。   As shown in Non-Patent Document 2 (pages 67-78 of the Nikkei Electronics June 17, 2002 issue (Nikkei BP)) as a material for forming the wiring by the inkjet method as described above, A fluid metal-containing material (ink) in which silver or gold nanoparticles are dispersed in a solvent is used. These are dropped on a predetermined location on the substrate and then subjected to a treatment such as firing, and the contained metal appears and becomes a wiring or the like. As metals that can be processed into a fluid metal-containing material, palladium, platinum, and the like are listed in addition to silver and gold. However, considering the price of raw materials, only silver is realistic in this.
このような理由で、TFTアレイ基板上の配線を構成する材料として、また他の回路基板を作成するときの配線材料として、インクジェット方式で使用可能な銀を用いることが考えられている。   For these reasons, it is considered to use silver that can be used in the ink jet method as a material for forming wiring on the TFT array substrate and as a wiring material for forming other circuit boards.
また、従来のTFTアレイ基板のような回路基板上の配線材料、光反射膜材料としては、アルミニウムが良く用いられてきたが、銀は電気抵抗率が低く、可視光領域の反射率が高いという点でアルミニウムよりも優れる性質をもつことが知られている。
特開平11−204529号公報(1999年7月30日公開) 特開2000−353594号公報(2000年12月19日公開) フラットパネル・ディスプレイ1999(日経マイクロデバイス編、日経BP社)の第129頁、1998年 日経エレクトロニクス2002年6月17日号(日経BP社)の第67頁〜第78頁、2002年
Also, aluminum has often been used as a wiring material and light reflecting film material on a circuit board such as a conventional TFT array substrate, but silver has a low electrical resistivity and a high reflectance in the visible light region. It is known that it has properties superior to aluminum in that respect.
Japanese Patent Laid-Open No. 11-204529 (published July 30, 1999) JP 2000-353594 A (published on December 19, 2000) Flat Panel Display 1999 (Nikkei Microdevices, Nikkei Business Publications, Inc.), page 129, 1998 Nikkei Electronics, June 17, 2002 (Nikkei Business Publications, Inc.), pages 67-78, 2002
このように、銀は回路基板上の配線材料として注目される材料であるが、性質上使用範囲が限られる。銀は、例えば、蒸着法、スパッタ法等でガラス基板上に成膜した場合、250℃程度の焼成においても、粒成長し、表面白濁が生じるなど、著しく耐熱性を欠く。さらに、ガラス基板への付着力も弱い。   As described above, silver is a material that attracts attention as a wiring material on a circuit board, but its use range is limited due to its nature. For example, when silver is formed on a glass substrate by vapor deposition, sputtering, or the like, it has a remarkable lack of heat resistance, such as grain growth and surface turbidity even when firing at about 250 ° C. Furthermore, the adhesion to the glass substrate is also weak.
特に、TFTアレイ基板の製造には、絶縁膜等のエッチング等のためにドライエッチングが多用される。この環境に対する耐性(耐プラズマ性)は、銀の場合、著しく低い。そのため、銀はTFTアレイ基板上の配線を構成する材料としては、そのままでは使用に耐えない材料である。   In particular, in the manufacture of a TFT array substrate, dry etching is frequently used for etching an insulating film or the like. Resistance to this environment (plasma resistance) is remarkably low in the case of silver. Therefore, silver is a material that cannot be used as it is as a material constituting the wiring on the TFT array substrate.
また、従来の銀では耐熱性が低く、例えば200℃の焼成によっても反射率が大幅に低下するという課題があった。そのため、従来の銀は、製造プロセス途中において耐熱性を必要される場合には用いることができなかった。例えば反射型液晶表示装置において、TFTアレイ基板上に設ける光反射膜の材料として用いることは困難であった。   Further, conventional silver has a low heat resistance, and there is a problem that the reflectance is significantly lowered even by baking at 200 ° C., for example. For this reason, conventional silver cannot be used when heat resistance is required during the manufacturing process. For example, in a reflective liquid crystal display device, it has been difficult to use it as a material for a light reflecting film provided on a TFT array substrate.
本発明は、上記の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、耐熱性を有し、ガラス基板への付着力が強く、且つ、耐プラズマ性及び可視光反射率の高い材料を実現し得る銀合金材料を提供すると共に、この銀合金材料を用いた回路基板及び電子装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and its purpose is to provide a material having heat resistance, strong adhesion to a glass substrate, and having high plasma resistance and visible light reflectance. An object of the present invention is to provide a silver alloy material that can be realized, and to provide a circuit board and an electronic device using the silver alloy material.
上記の課題を解決するために、本願発明者等は鋭意検討した結果、銀を主成分とし、これにインジウムを添加した合金の微粒子を材料として絶縁性基板上に配線あるいは電極を形成した場合に、銀単体の微粒子を材料として絶縁性基板上に配線あるいは電極を形成した場合に比べて、絶縁性基板に対する配線および電極の付着力が向上すると共に、配線および電極の耐熱性、耐プラズマ性が向上することを見出した。また、上記のインジウムのみならず、錫、亜鉛、鉛、ビスマス、ガリウムを銀に添加した合金であっても同様の効果を得ることを見出した。   In order to solve the above-mentioned problems, the inventors of the present application have made intensive studies, and as a result, when wiring or electrodes are formed on an insulating substrate using fine particles of an alloy containing silver as a main component and indium added thereto as a material. Compared to the case where wiring or electrodes are formed on an insulating substrate using silver fine particles as a material, the adhesion of the wiring and electrodes to the insulating substrate is improved and the heat resistance and plasma resistance of the wiring and electrodes are improved. I found it to improve. Moreover, it discovered that the same effect was acquired even if it was an alloy which added not only said indium but tin, zinc, lead, bismuth, and gallium to silver.
また、銀にインジウムを適量加えて成膜すれば、200℃あるいは300℃の焼成においても、高い可視光反射率を保持する銀合金膜が得られることを見出した。このような銀合金膜は、従来のアルミニウムの光反射膜を用いた場合と比べても全体的に反射率が高いため、例えば反射型液晶表示装置の光反射性電極等に用いると、より明るい表示が可能であることを見出した。   Further, it has been found that if an appropriate amount of indium is added to silver to form a film, a silver alloy film having a high visible light reflectivity can be obtained even when firing at 200 ° C. or 300 ° C. Such a silver alloy film has a higher overall reflectance as compared with the case of using a conventional aluminum light reflecting film, and thus, for example, when used for a light reflecting electrode of a reflective liquid crystal display device, it is brighter. It was found that display is possible.
すなわち、本発明の銀合金材料は、絶縁性基板上に形成される配線及び/または電極を構成する材料であって、銀を主成分とし、錫、亜鉛、鉛、ビスマス、インジウム、ガリウムから選ばれる1種類以上の元素を含むことを特徴としている。   That is, the silver alloy material of the present invention is a material constituting wirings and / or electrodes formed on an insulating substrate, and is mainly composed of silver and selected from tin, zinc, lead, bismuth, indium and gallium. It is characterized by containing one or more kinds of elements.
上記構成の材料によれば、低電気抵抗であり、耐熱性や、ガラス基板への付着力、耐プラズマ性等のプロセス耐性が高い配線及び/または電極を形成できる。   According to the material having the above structure, it is possible to form a wiring and / or an electrode having low electrical resistance and high process resistance such as heat resistance, adhesion to a glass substrate, and plasma resistance.
また、前記元素は、少なくとも亜鉛を含んでいてもよい。   The element may contain at least zinc.
この場合、銀を主成分として、少なくとも亜鉛を含むようにした銀合金材料によって配線、電極等を形成すれば、低電気抵抗性を大きく失わずに、耐熱性と、付着力と、塩素ガス、あるいは酸素ガスを導入する条件での耐プラズマ性の向上を図ることができる。   In this case, if wiring, electrodes, etc. are formed of a silver alloy material mainly containing silver and containing at least zinc, heat resistance, adhesion, chlorine gas, without greatly losing low electrical resistance, Alternatively, the plasma resistance can be improved under the condition where oxygen gas is introduced.
また、前記元素は、少なくともインジウムを含んでいてもよい。   The element may contain at least indium.
この場合、銀を主体として、少なくともインジウムを含むようにした銀合金材料によって配線、電極等を形成すれば、低電気抵抗性を大きく失わずに、耐熱性と、付着力と、特徴的に耐プラズマ性の大幅な向上を図ることができる。   In this case, if wiring, electrodes, etc. are formed of a silver alloy material mainly composed of silver and containing at least indium, heat resistance, adhesion, The plasma property can be greatly improved.
しかも、銀にインジウムを適量加えて成膜すれば、200℃あるいは300℃の焼成においても、高い可視光反射率を保持する銀合金膜が得られる。このような銀合金膜は、従来のアルミニウムの光反射膜を用いた場合と比べても全体的に反射率が高いため、例えば反射型液晶表示装置の光反射性電極等に用いると、より明るい表示が可能である。   In addition, when an appropriate amount of indium is added to silver to form a film, a silver alloy film that retains a high visible light reflectance even at baking at 200 ° C. or 300 ° C. can be obtained. Such a silver alloy film has a higher overall reflectance as compared with the case of using a conventional aluminum light reflecting film, and thus, for example, when used for a light reflecting electrode of a reflective liquid crystal display device, it is brighter. Display is possible.
また、銀とインジウムの合金材料は、インジウムの銀に対する含有量を調整すれば、耐熱性、付着力、耐プラズマ性、高い可視光反射率等において広い範囲でカバーできる。   Further, the alloy material of silver and indium can be covered in a wide range in terms of heat resistance, adhesion, plasma resistance, high visible light reflectance, and the like by adjusting the content of indium with respect to silver.
インジウムの含有量(インジウム/銀(重量%))は、0.5重量%ないし28重量%が好ましい。インジウムの含有量を低くすれば、耐プラズマ性は低くなるが低抵抗化を図ることができる。しかしながら、インジウムの含有量が0.5重量%よりも少なくなれば、耐プラズマ性が低くなると共に表面平滑性が極端に低下するという問題が生じる。また、インジウムの含有量を高くすれば、抵抗値が上がるが、耐プラズマ性は高くなる。しかしながら、インジウムの含有量が28重量%よりも多くなれば、銀との固溶体形成を行なうことができないという問題が生じる。このように、銀に対するインジウムの含有量を適宜調節するだけで、回路基板上の配線部分や端子部分等のように必要とされる特性が異なる部位であっても容易に特性を変更することが可能となる。   The indium content (indium / silver (wt%)) is preferably 0.5 wt% to 28 wt%. If the indium content is lowered, the plasma resistance is lowered, but the resistance can be reduced. However, if the indium content is less than 0.5% by weight, there arises a problem that the plasma resistance is lowered and the surface smoothness is extremely lowered. Further, if the indium content is increased, the resistance value is increased, but the plasma resistance is increased. However, if the indium content exceeds 28% by weight, there arises a problem that solid solution formation with silver cannot be performed. In this way, by simply adjusting the content of indium with respect to silver, it is possible to easily change the characteristics even if the required characteristics are different, such as wiring parts and terminal parts on the circuit board. It becomes possible.
前記銀と前記元素との組成範囲は、銀合金としての電気抵抗率が10μΩcm以下となるように設定されていてもよい。   The composition range of the silver and the element may be set so that the electrical resistivity as a silver alloy is 10 μΩcm or less.
この場合、従来の技術であるアルミニウム、アルミニウム合金配線技術では、電気抵抗率が概ね4μΩcmから10μΩcmの範囲にある。従って、このような本発明の銀合金材料は、所定の電気特性が得られ、従来の配線設計をほとんど変更せずに導入できる。   In this case, in the conventional aluminum or aluminum alloy wiring technology, the electrical resistivity is in the range of about 4 μΩcm to 10 μΩcm. Therefore, such a silver alloy material of the present invention can obtain a predetermined electrical characteristic and can be introduced without changing the conventional wiring design.
上記銀合金材料に対して、さらに、アルミニウム、銅、ニッケル、金、白金、パラジウム、コバルト、ロジウム、イリジウム、ルテニウム、オスミウム、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、モリブデン、タングステン、ネオジムの中から選ばれる元素のうち少なくとも1種類の元素が含まれていてもよい。   For the above silver alloy material, further, aluminum, copper, nickel, gold, platinum, palladium, cobalt, rhodium, iridium, ruthenium, osmium, titanium, zirconium, hafnium, vanadium, niobium, tantalum, chromium, molybdenum, tungsten, At least one type of element selected from neodymium may be included.
上記の各元素は、銀合金材料に対して、耐熱性、付着力、耐プラズマ性をさらに向上させる為の補助材料として有用であるので、これら各元素のうち少なくとも1種類の元素が含まれることにより、耐熱性、付着力、耐プラズマ性をさらに向上させることができる。   Each of the above elements is useful as an auxiliary material for further improving heat resistance, adhesion, and plasma resistance with respect to the silver alloy material, so that at least one of these elements should be included. As a result, the heat resistance, adhesion, and plasma resistance can be further improved.
本発明の回路基板は、上記構成の銀合金材料により構成される配線及び/または電極を有することを特徴としている。   The circuit board of the present invention is characterized by having a wiring and / or an electrode composed of the silver alloy material having the above-described configuration.
上記の回路基板は、低電気抵抗の配線を有する構成とできるので、従来のアルミニウム、アルミニウム合金配線技術の場合と同等の、大型回路基板の製造が可能である。   Since the above circuit board can be configured to have low electrical resistance wiring, it is possible to manufacture a large circuit board equivalent to the case of conventional aluminum and aluminum alloy wiring technology.
本発明の電子装置は、上記回路基板を用いたことを特徴としている。   The electronic device of the present invention is characterized by using the above circuit board.
電子装置としては、例えば表示装置や液晶表示装置がある。   Examples of the electronic device include a display device and a liquid crystal display device.
表示装置の場合は特に大型の回路基板が幅広く用いられることから、本発明の低電気抵抗の回路基板が特に適して用いられる。   In the case of a display device, since a large circuit board is particularly widely used, the circuit board having a low electrical resistance according to the present invention is particularly suitable.
また、液晶表示装置を構成する回路基板であるTFTアレイ基板の製造においては、ドライエッチング法がよく用いられているので、配線及び/または電極の材料としては、耐熱性、付着力、耐プラズマ性が要求される。このことから、本発明の銀合金材料を用いて配線や電極が形成された回路基板を用いることは、液晶表示装置にとって、非常に有用である。   Further, in the manufacture of a TFT array substrate which is a circuit substrate constituting a liquid crystal display device, a dry etching method is often used. Therefore, as materials for wiring and / or electrodes, heat resistance, adhesion, plasma resistance Is required. For this reason, it is very useful for a liquid crystal display device to use a circuit board on which wirings and electrodes are formed using the silver alloy material of the present invention.
本発明のスパッタ用ターゲットは、銀を主体とし、少なくとも、錫、亜鉛、鉛、ビスマス、インジウム、ガリウムから選ばれる1種類以上の元素を含む銀合金材料からなることを特徴としている。   The sputtering target of the present invention is characterized by comprising a silver alloy material mainly containing silver and containing at least one element selected from tin, zinc, lead, bismuth, indium, and gallium.
このような銀合金材料をスパッタ用ターゲットとして使用すれば、プロセス耐性の高い配線が得られ、本発明の回路基板、表示装置等を生産性良く、製造することが可能となる。   If such a silver alloy material is used as a sputtering target, wiring with high process resistance can be obtained, and the circuit board, display device, etc. of the present invention can be manufactured with high productivity.
本発明の蒸発源は、銀を主体とし、少なくとも、錫、亜鉛、鉛、ビスマス、インジウム、ガリウムから選ばれる1種類以上の元素を含む銀合金材料からなることを特徴としている。   The evaporation source of the present invention is characterized by comprising a silver alloy material mainly containing silver and containing at least one element selected from tin, zinc, lead, bismuth, indium, and gallium.
このような銀合金材料を蒸発源として使用すれば、プロセス耐性の高い配線が得られ、本発明の回路基板、表示装置等を生産性良く、製造することが可能となる。   If such a silver alloy material is used as an evaporation source, wiring with high process resistance can be obtained, and the circuit board, display device, etc. of the present invention can be manufactured with high productivity.
本発明の流動性金属含有材料は、銀を主体とし、少なくとも、錫、亜鉛、鉛、ビスマス、インジウム、ガリウムから選ばれる1種類以上の元素を含む銀合金材料を含んでいることを特徴としている。   The flowable metal-containing material of the present invention is characterized by containing a silver alloy material mainly containing silver and containing at least one element selected from tin, zinc, lead, bismuth, indium, and gallium. .
このような構成の流動性金属含有材料を用いることで、プロセス耐性の高い配線が得られ、本発明の回路基板、表示装置等を生産性良く、形成または製造することが可能となる。   By using the fluid metal-containing material having such a configuration, a wiring with high process resistance can be obtained, and the circuit board, the display device, and the like of the present invention can be formed or manufactured with high productivity.
また、本発明の銀合金は、銀を主体とする一次固溶体形成領域で作成することができるため、その場合、銀と同様に流動化(インク化)しやすく、インクジェットヘッドを用いた配線形成プロセスの材料として相応しい。   In addition, since the silver alloy of the present invention can be prepared in a primary solid solution forming region mainly composed of silver, in that case, it can be easily fluidized (inked) like silver, and a wiring forming process using an inkjet head Suitable as a material for.
本発明の銀合金材料は、絶縁性基板上に形成される配線及び/または電極、または光反射膜を構成する材料であって、銀を主成分とし、少なくともインジウムを含むことを特徴としている。   The silver alloy material of the present invention is a material constituting a wiring and / or an electrode or a light reflecting film formed on an insulating substrate, and is characterized by containing silver as a main component and at least indium.
銀に対するインジウムの含有量が0.5重量%以下であることが好ましい。   The indium content with respect to silver is preferably 0.5% by weight or less.
この場合、インジウムの含有量が0.5重量%よりも少なくなれば、耐プラズマ性が低くなると共に表面平滑性が極端に低下するという問題が生じるが、銀合金材料において、インジウム含有量が0.5重量%以下の場合、200℃焼成後においても、可視光領域のほとんど全体で、アルミニウムよりも高い可視光反射率が得られる。   In this case, if the indium content is less than 0.5% by weight, the plasma resistance is lowered and the surface smoothness is extremely lowered. However, in the silver alloy material, the indium content is 0%. In the case of 0.5 wt% or less, even after baking at 200 ° C., a visible light reflectance higher than that of aluminum is obtained in almost the entire visible light region.
また、銀に対するインジウムの含有割合が0.5重量%以下である場合においては、従来のアルミニウム配線ではなし得ない低電気抵抗配線の形成が可能である。配線の低電気抵抗化が特に要望される場合、例えば液晶TV用などに用いられる液晶表示装置に用いられる場合において、本発明の銀合金材料を用いて回路基板を作成するのが良い。   Further, when the content ratio of indium with respect to silver is 0.5% by weight or less, it is possible to form a low electrical resistance wiring that cannot be achieved by a conventional aluminum wiring. When it is particularly desired to reduce the electrical resistance of the wiring, for example, when used in a liquid crystal display device used for a liquid crystal TV or the like, it is preferable to make a circuit board using the silver alloy material of the present invention.
また、銀に対するインジウムの含有量が0.2重量%以下であることが好ましい。   Moreover, it is preferable that content of indium with respect to silver is 0.2 weight% or less.
この場合、銀合金材料において、インジウム含有量が0.2重量%以下の場合、300℃焼成後においても、可視光領域のほとんど全体で、アルミニウムよりも高い可視光反射率が得られる。   In this case, when the indium content is 0.2% by weight or less in the silver alloy material, a visible light reflectance higher than that of aluminum is obtained in almost the entire visible light region even after baking at 300 ° C.
このため、光反射性電極(電極と反射膜を兼ねた電極構造)用途に用いることができ、従来のアルミニウムの場合よりも明るい表示が可能になる。   For this reason, it can be used for a light reflective electrode (electrode structure that serves as both an electrode and a reflective film), and a brighter display is possible than in the case of conventional aluminum.
本発明の回路基板の製造方法は、上記スパッタ用ターゲットまたは上記蒸発源を用いて絶縁性基板上に配線及び/または電極を形成することを特徴としている。   The circuit board manufacturing method of the present invention is characterized in that wirings and / or electrodes are formed on an insulating substrate using the sputtering target or the evaporation source.
このような製造方法では、回路基板上にプロセス耐性の高い配線を形成できるので、回路基板を生産性良く、製造することができる。   In such a manufacturing method, since wiring with high process resistance can be formed on the circuit board, the circuit board can be manufactured with high productivity.
上記流動性の金属含有材料を用いて、絶縁性基板上に配線及び/または電極を形成してもよい。   Wiring and / or electrodes may be formed on the insulating substrate using the fluid metal-containing material.
このような流動性の金属含有材料を用いる製造方法では、回路基板上にプロセス耐性の高い配線を形成できるので、回路基板を生産性良く、製造することが可能である。   In the manufacturing method using such a fluid metal-containing material, since a wiring having high process resistance can be formed on the circuit board, the circuit board can be manufactured with high productivity.
ここで、回路基板の具体的な例としては、液晶表示装置等に用いられるTFTアレイ基板、PDP(プラズマディスプレイパネル)に用いられる電極基板、プリント配線基板、フレキシブル配線基板等である。   Here, specific examples of the circuit board include a TFT array substrate used in a liquid crystal display device and the like, an electrode substrate used in a PDP (plasma display panel), a printed wiring board, a flexible wiring board, and the like.
これらの回路基板を用いて作製される、表示装置、画像入力装置の具体的な例としては、液晶表示装置、PDP(プラズマディスプレイパネル)、有機EL(エレクトロルミネッセンス)パネル、無機ELパネル等の表示装置、指紋センサー、X線撮像装置などに代表される二次元画像入力装置等である。   Specific examples of display devices and image input devices manufactured using these circuit boards include displays such as liquid crystal display devices, PDPs (plasma display panels), organic EL (electroluminescence) panels, and inorganic EL panels. A two-dimensional image input device represented by a device, a fingerprint sensor, an X-ray imaging device, and the like.
本発明を実施する上で用いる絶縁性基板は、アルカリガラス基板、無アルカリガラス基板、プラスチック基板などの絶縁性基板であるが、例えば配線等を形成する面側に絶縁層をコーティングした金属基板等、実質的に絶縁性基板と同様の用途で用いられる基板を含む。   The insulating substrate used in carrying out the present invention is an insulating substrate such as an alkali glass substrate, a non-alkali glass substrate, or a plastic substrate. For example, a metal substrate having an insulating layer coated on the surface side on which wiring or the like is formed And a substrate used in the same application as the insulating substrate.
本発明の銀合金材料は、以上のように、銀を主成分とし、錫、亜鉛、鉛、ビスマス、インジウム、ガリウムから選ばれる1種類以上の元素を含む構成であるので、低電気抵抗であり、耐熱性や、ガラス基板への付着力、耐プラズマ性等のプロセス耐性が高い配線及び/または電極を形成できるという効果を奏する。   As described above, the silver alloy material of the present invention is composed of silver as a main component and includes one or more elements selected from tin, zinc, lead, bismuth, indium, and gallium, and thus has low electrical resistance. In addition, it is possible to form wiring and / or electrodes having high process resistance such as heat resistance, adhesion to a glass substrate, and plasma resistance.
本発明の回路基板は、上記構成の銀合金材料により構成される配線及び/または電極を有する構成なので、従来のアルミニウム、アルミニウム合金配線技術の場合と同等の、大型回路基板の製造が可能であるという効果を奏する。   Since the circuit board of the present invention has a wiring and / or electrodes composed of the silver alloy material having the above-described structure, it is possible to manufacture a large circuit board equivalent to the case of conventional aluminum and aluminum alloy wiring technology. There is an effect.
〔実施の形態1〕
本発明の実施の形態について説明すれば、以下のとおりである。
[Embodiment 1]
The embodiment of the present invention will be described as follows.
本実施の形態では、先ず、本願発明の銀合金材料について説明し、続いて、この銀合金材料を用いたTFTアレイ基板および液晶表示装置について説明する。   In this embodiment, first, the silver alloy material of the present invention will be described, and then a TFT array substrate and a liquid crystal display device using the silver alloy material will be described.
本願発明の銀合金材料は、ガラス基板等の絶縁性基板上に形成される配線及び/または電極を構成する材料であって、銀を主体とし、少なくとも、錫、亜鉛、鉛、ビスマス、インジウム、ガリウムから選ばれる1種類以上の元素を含むことを特徴としている。   The silver alloy material of the present invention is a material constituting wirings and / or electrodes formed on an insulating substrate such as a glass substrate, and is mainly composed of silver, at least tin, zinc, lead, bismuth, indium, It is characterized by containing one or more elements selected from gallium.
上記の構成の銀合金材料を用いれば、低電気抵抗であり、耐熱性や、ガラス基板への付着力、耐プラズマ性等のプロセス耐性が高い配線及び/または電極を形成できる。   By using the silver alloy material having the above structure, it is possible to form wirings and / or electrodes having low electrical resistance and high process resistance such as heat resistance, adhesion to a glass substrate, and plasma resistance.
以下に、本願発明の銀合金材料の上述の利点について、実施例1〜9および比較例1、2を参照しながら実証する。   Hereinafter, the above-described advantages of the silver alloy material of the present invention will be demonstrated with reference to Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 and 2.
本発明の銀合金材料は、次のとおりの手順で作成し、絶縁性基板上に成膜してプロセス耐性を評価した。   The silver alloy material of the present invention was prepared by the following procedure, and formed on an insulating substrate to evaluate process resistance.
本願発明の銀合金材料の作成と、この銀合金材料の絶縁性基板への成膜は、電子ビーム蒸着機(日本真空技術株式会社、高真空蒸着装置EBX−10D)により蒸着法で行った。   The production of the silver alloy material of the present invention and the film formation of the silver alloy material on the insulating substrate were performed by an evaporation method using an electron beam evaporation machine (Japan Vacuum Technology Co., Ltd., high vacuum evaporation apparatus EBX-10D).
まず、蒸発源として、純度99.9%以上の銀、錫、亜鉛、鉛、ビスマス、インジウム、ガリウムの塊状あるいは粒状の原料を所定の重量比にて混合した。   First, silver, tin, zinc, lead, bismuth, indium, gallium lump or granular raw materials having a purity of 99.9% or more were mixed at a predetermined weight ratio as an evaporation source.
次いで、混合した原料をモリブデン製のるつぼに入れ、1×10−5Torrより良い真空中にて溶解し、合金化した。 Next, the mixed raw materials were put into a crucible made of molybdenum, and melted in a vacuum better than 1 × 10 −5 Torr to be alloyed.
最後に、完全に溶解したことを確認した後、無アルカリガラス基板上に成膜した。なお、成膜時のガラス基板温度は100℃に設定した。また、ガラス基板上に成膜された合金膜の膜厚は、全て0.2μm程度の厚さになるようにした。   Finally, after confirming complete dissolution, a film was formed on an alkali-free glass substrate. In addition, the glass substrate temperature at the time of film-forming was set to 100 degreeC. The alloy films formed on the glass substrate all had a thickness of about 0.2 μm.
本実施の形態では、合金の作成と成膜に、このような方法を用いたが、必ずしもこれに限らない。固溶体または焼結体、その他のターゲットを用いたスパッタ法でもよいし、適切な濃度で金属元素を含む流動性の液体材料の塗布方法、その他の方法でもよい。   In the present embodiment, such a method is used for forming an alloy and forming a film, but the present invention is not necessarily limited thereto. A sputtering method using a solid solution or a sintered body or other target may be used, or a coating method of a fluid liquid material containing a metal element at an appropriate concentration, or any other method may be used.
このように作成した銀合金膜は、オージェ電子分光装置(パーキングエルマ、SAM670)により、組成を確認した。膜厚方向での組成分布はなく均一であったが、作成した銀合金膜の全体の組成比は原料の混合比から幾らかずれていた。しかしながら、そのずれは本発明の目的、手段、効果等には全く影響を与えない程度である。作成した銀合金膜は、あくまで本発明の代表的な実施例である。   The composition of the silver alloy film thus prepared was confirmed using an Auger electron spectrometer (Parking Elmer, SAM670). The composition distribution in the film thickness direction was uniform and uniform, but the overall composition ratio of the prepared silver alloy film was somewhat different from the mixing ratio of the raw materials. However, the deviation is such that it does not affect the object, means, effect, etc. of the present invention at all. The prepared silver alloy film is merely a representative example of the present invention.
銀とインジウムからなる合金膜については、より正確な組成を知るため、ICP発光分析法により定量分析を行った。その方法は次のとおりである。   The alloy film made of silver and indium was quantitatively analyzed by ICP emission analysis in order to know a more accurate composition. The method is as follows.
まず、試料として、無アルカリガラス基板上に成膜した銀合金膜を、金属製のさじで剥離したものを用いた。剥離前において、ガラス基板上の銀合金膜の厚さは0.2μm程度、得た試料の量は各実施例について10mg前後であった。続いて、この試料を3N−硝酸50mLに溶解したものをICP発光分析の測定液とした。測定装置としては、エスアイアイ・ナノテクノロジー社製SPS−1700HVRを使用し、プラズマガスはアルゴンを用いた。   First, as a sample, a silver alloy film formed on an alkali-free glass substrate was peeled off with a metal spoon. Before peeling, the thickness of the silver alloy film on the glass substrate was about 0.2 μm, and the amount of the obtained sample was about 10 mg for each example. Subsequently, a solution obtained by dissolving this sample in 50 mL of 3N nitric acid was used as a measurement solution for ICP emission analysis. As a measuring device, SPS-1700HVR manufactured by SII Nano Technology was used, and argon was used as a plasma gas.
本実施の形態では、銀合金膜のプロセス耐性として、付着力、耐熱性、電気抵抗率、耐プラズマ性を評価した。これらの項目は回路基板上の配線等とするために、最も基本的な項目である。各項目を以下に詳細に説明する。   In the present embodiment, adhesion, heat resistance, electrical resistivity, and plasma resistance were evaluated as process resistance of the silver alloy film. These items are the most basic items for wiring on the circuit board. Each item is described in detail below.
付着力は、無アルカリガラス基板上に直接成膜して調べた。   The adhesion was examined by directly forming a film on an alkali-free glass substrate.
本発明のように回路基板に用いることを念頭においているときには、ガラス基板への付着力は有用な指標である。   When it is intended to be used for a circuit board as in the present invention, the adhesion to the glass substrate is a useful index.
ここで、付着力の試験は、窒素雰囲気中で200℃、1時間の焼成処理後に行った。焼成後、カットを入れた膜面に粘着テープを貼り、膜面を引き剥がすよう粘着テープを剥離するという方法を用いた。判定は、一部でも膜面に剥れがみられれば不良、全く剥れがみられないときにのみ良とした。   Here, the adhesion test was performed after firing at 200 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere. After firing, a method was used in which an adhesive tape was applied to the cut film surface, and the adhesive tape was peeled off so as to peel off the film surface. Judgment was judged to be good only when there was some peeling on the film surface and only when no peeling was seen.
耐熱性の評価は、窒素雰囲気中で300℃、1時間の焼成後の膜表面を電子顕微鏡(日立製作所、S−4100)による観察によって行なった。判定は、膜面に凹凸がまったく発生していない場合には良、膜面の部分的に、膜厚以下の高さの突起が発生している場合をやや良とし、それ以外を不良とした。   The heat resistance was evaluated by observing the film surface after baking at 300 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere with an electron microscope (Hitachi, S-4100). Judgment is good when there is no unevenness on the film surface, it is judged as good when a protrusion with a height less than the film thickness is partially formed on the film surface, and other cases are judged as defective. .
電気抵抗率の評価は、窒素雰囲気中で200℃、1時間の焼成処理後の基板について行った。測定機(三菱化学株式会社、ロレスタ−GP)により四探針法で求めた面抵抗値と、別途測定した膜厚から電気抵抗率を求めた。   The electrical resistivity was evaluated on the substrate after baking at 200 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere. The electrical resistivity was obtained from the sheet resistance value obtained by the four-probe method with a measuring instrument (Mitsubishi Chemical Corporation, Loresta-GP) and the film thickness measured separately.
耐プラズマ性の評価は、ドライエッチング装置(RIE、リアクティブイオンエッチング方式)を用いて行った。具体的には、プロセスチャンバー内に基板を搬送した後、各種のエッチング用ガスを導入しつつ、放電を行った。   Evaluation of plasma resistance was performed using a dry etching apparatus (RIE, reactive ion etching method). Specifically, after carrying the substrate into the process chamber, discharge was performed while introducing various etching gases.
評価用条件は、塩素(Cl)ガス、四フッ化炭素(CF)ガスと酸素(O)ガスの混合ガス、酸素(O)ガスを導入する3条件とした。 The evaluation conditions were three conditions for introducing chlorine (Cl 2 ) gas, carbon tetrafluoride (CF 4 ) gas and oxygen (O 2 ) gas mixed gas, and oxygen (O 2 ) gas.
以下、この3条件をそれぞれCl条件、CF+O条件、O条件と称する。放電時間は、それぞれ180秒、60秒、60秒であった。なお、この放電時間は後に述べる5枚マスクプロセスを意識しつつ、意図して厳しい条件に設定している。 Hereinafter, these three conditions are referred to as Cl 2 condition, CF 4 + O 2 condition, and O 2 condition, respectively. The discharge times were 180 seconds, 60 seconds, and 60 seconds, respectively. It should be noted that this discharge time is intentionally set to a strict condition in consideration of the five-mask process described later.
耐プラズマ性の判定のため、膜の面抵抗値を調べた。面抵抗値は電気抵抗率の場合と同様に測定した。判定基準としては、面抵抗値が処理前に対して2.5倍以内、2.5倍を超え7倍以内である場合をそれぞれ、良、やや良とし、それ以外を不良とした。   In order to determine the plasma resistance, the surface resistance of the film was examined. The sheet resistance value was measured in the same manner as the electrical resistivity. As judgment criteria, the case where the sheet resistance value was 2.5 times or less, more than 2.5 times and 7 times or less than that before the treatment was judged as good and slightly good, and the others were judged as bad.
これらの評価項目は、あくまで本発明の銀合金材料の性質を示すために設定した例である。個々の条件は違いを明確にするために、想定される使用条件よりも意図して厳しい条件に設定している。本発明を実施するにあたって、これらの項目の評価が必ず必要というわけでもなく、観察手段、判定基準、条件等の詳細についてもあくまで例である。本発明の適用範囲がこれらの評価項目、個々の条件によって限定されることはない。   These evaluation items are examples set only to show the properties of the silver alloy material of the present invention. In order to make the difference clear, each condition is intentionally set to be stricter than the assumed use condition. In carrying out the present invention, it is not always necessary to evaluate these items, and details of observation means, determination criteria, conditions, and the like are merely examples. The scope of application of the present invention is not limited by these evaluation items and individual conditions.
本発明の銀合金材料について、評価結果の例を表1、表2において示す。   Examples of evaluation results for the silver alloy material of the present invention are shown in Tables 1 and 2.
各表において、比較例1は、銀単体からなる金属膜の例であり、比較例2は、蒸発源に2重量%のアルミニウムを混合した銀合金膜の例である。実施例1ないし9は、蒸発源に、銀に対して、それぞれ10重量%の錫、10重量%の亜鉛、1重量%のインジウム、3重量%のインジウム、5重量%のインジウム、10重量%のインジウム、0.1重量%のインジウム、0.3重量%のインジウム、20重量%のインジウムを混合した銀合金膜の例であり、本発明の実施例である。なお、各原料にはごく微量ながら不純物が含まれるはずであるが、その量は結果に影響を与えるものではないので、不純物についてはその記載を省略する。     In each table, Comparative Example 1 is an example of a metal film made of simple silver, and Comparative Example 2 is an example of a silver alloy film in which 2% by weight of aluminum is mixed in an evaporation source. In Examples 1 to 9, 10% by weight of tin, 10% by weight of zinc, 1% by weight of indium, 3% by weight of indium, 5% by weight of indium and 10% by weight of silver as an evaporation source Indium, 0.1% by weight of indium, 0.3% by weight of indium, and 20% by weight of indium are examples of silver alloy films, which are examples of the present invention. Each raw material should contain a very small amount of impurities, but since the amount does not affect the results, the description of the impurities is omitted.
まず、ICP発光分析値、付着力と耐熱性の評価結果を以下の表1に示す。   First, ICP emission analysis values, adhesion strength and heat resistance evaluation results are shown in Table 1 below.
先に説明したICP発光分析法による定量分析の結果では、実施例3ないし実施例8のそれぞれについて、銀に対するインジウムの含有量は、0.5重量%、1.6重量%、3.4重量%、9.3重量%、0.05重量%、0.2重量%であった。   As a result of the quantitative analysis by the ICP emission analysis method described above, in each of Examples 3 to 8, the content of indium with respect to silver is 0.5 wt%, 1.6 wt%, and 3.4 wt%. %, 9.3 wt%, 0.05 wt%, and 0.2 wt%.
表1のように、比較例1である銀単体からなる膜では、付着力、耐熱性ともに不良である。銀はこれよりも緩やかな250℃1時間の焼成試験においても、はっきりとした表面白濁が生じるなど、著しく耐熱性を欠く。従来、銀を配線として使うことを困難にしてきた理由の一部はここにある。   As shown in Table 1, the film made of silver alone as Comparative Example 1 has poor adhesion and heat resistance. Silver also has a remarkable lack of heat resistance, such as clear surface turbidity, even in a baking test at 250 ° C. for 1 hour, which is gentler than this. Here are some of the reasons why it has traditionally been difficult to use silver as wiring.
一方、本発明の実施例1ないし9に示すような、銀に、錫、亜鉛、インジウムを添加した銀合金膜では、全体的にガラス基板への付着力の向上がみられる。インジウムの添加に関しては、実施例3等のように、銀に対するインジウムの含有量がおよそ0.5重量%以上の場合において、はっきりとした付着力の向上がみられる。   On the other hand, as shown in Examples 1 to 9 of the present invention, the silver alloy film in which tin, zinc, and indium are added to silver shows an improvement in adhesion to the glass substrate as a whole. Regarding the addition of indium, as in Example 3 and the like, when the content of indium with respect to silver is about 0.5% by weight or more, a clear improvement in adhesion is observed.
耐熱性についても、本発明の実施例1ないし9では全体的に耐熱性の向上がみられる。特に実施例7、実施例8では、それぞれ銀に対するインジウムの含有量は分析値で0.05重量%、0.2重量%と非常に少量であるにも関わらず、耐熱性の向上がみられる。このことから、インジウムの添加は、耐熱性の向上に非常に効果的であることがいえる。   Regarding heat resistance, Examples 1 to 9 of the present invention show an overall improvement in heat resistance. In particular, in Examples 7 and 8, although the indium content with respect to silver is an analytical value of 0.05% by weight and 0.2% by weight, respectively, the heat resistance is improved. . From this, it can be said that the addition of indium is very effective in improving heat resistance.
付着力が向上した理由は、本発明の銀合金を構成する錫、亜鉛、インジウム等の元素がごく微量ながらガラス基板に拡散し、界面が消失することで付着エネルギーがバルクの凝集エネルギーに近い大きな値になったためと考えられる。この考えは、本発明の銀合金膜において、基板温度100℃で成膜した状態よりも、200℃1時間で焼成処理した状態のほうが、付着力が大きかったという事実に裏付けられる。つまり、本発明は、銀合金膜中の錫、亜鉛、インジウム等の拡散により付着力を得るという原理に基づく。   The reason why the adhesion is improved is that the elements such as tin, zinc, and indium constituting the silver alloy of the present invention are diffused in a very small amount to the glass substrate and the interface disappears, so that the adhesion energy is close to the bulk cohesive energy. It is thought that it became value. This idea is supported by the fact that, in the silver alloy film of the present invention, the adhesive strength was greater in the state of being fired at 200 ° C. for 1 hour than in the state of being formed at a substrate temperature of 100 ° C. That is, the present invention is based on the principle that adhesion is obtained by diffusion of tin, zinc, indium and the like in the silver alloy film.
なお、本発明の範囲は、本実施例のように、成膜後に焼成するという方法で付着力を得ることに限定されず、成膜時の基板温度を充分に上げておいて付着力を得る場合を含む。   Note that the scope of the present invention is not limited to obtaining adhesion by a method of baking after film formation as in this embodiment, and the adhesion can be obtained by sufficiently raising the substrate temperature during film formation. Including cases.
一方、耐熱性が向上した理由は、膜中に錫、亜鉛、インジウムを含んだためで、結晶の格子定数や結晶粒の大きさに変化が生じ、膜中の銀原子の移動が抑制され、粒成長を起こしにくくなったものと考えられる。   On the other hand, the reason why the heat resistance is improved is that tin, zinc, and indium are contained in the film, so that a change occurs in the lattice constant of crystal and the size of crystal grains, and the movement of silver atoms in the film is suppressed, It is thought that grain growth is less likely to occur.
ここで、本実施例の銀合金材料において、得られた膜の組成が、混合した元素が銀結晶に溶け込んだ一次固溶体(固溶体)をつくる領域に入るように設定していることも重要である。このような一次固溶体を作る領域に設定しておけば、膜を焼成しても、銀結晶とは別の結晶構造をもつ中間固溶体、金属間化合物が析出しにくく、膜表面での新たな結晶粒の成長が起きにくい。そのため、焼成しても表面性が変わらず、結果として耐熱性が高くなる。   Here, in the silver alloy material of this example, it is also important that the composition of the obtained film is set so as to enter a region where a mixed solid element dissolves in a silver crystal to form a primary solid solution (solid solution). . If it is set in the region where such a primary solid solution is made, even if the film is baked, an intermediate solid solution having a crystal structure different from that of silver crystals and intermetallic compounds are difficult to precipitate, and a new crystal on the film surface can be obtained. Grain growth is difficult to occur. Therefore, the surface property does not change even when baked, and as a result, the heat resistance is increased.
このような一次固溶体をつくる組成範囲は、環境温度にも依存するが、錫、亜鉛、インジウムの場合、それぞれの含有量が、銀に対して11〜14重量%未満、25〜39重量%未満、27〜28重量%未満程度の範囲である。   The composition range for producing such a primary solid solution depends on the environmental temperature, but in the case of tin, zinc and indium, the respective contents are less than 11 to 14% by weight and less than 25 to 39% by weight with respect to silver. 27 to 28% by weight or less.
このように、表1の評価結果から、本発明の銀合金材料は銀と比べて耐熱性が向上し、特にインジウムとの合金の場合には、インジウムを0.5重量%以上含有する場合において付着力の向上がみられた。   Thus, from the evaluation results of Table 1, the silver alloy material of the present invention has improved heat resistance compared to silver, and particularly in the case of containing 0.5% by weight or more of indium in the case of an alloy with indium. Adhesion was improved.
また、本発明の銀合金材料は、元素周期表でインジウムと同族であるガリウム、錫と同族の鉛、鉛と性質の良く似たビスマスとの合金であっても良く、同様に優れた付着力と耐熱性を示す。   In addition, the silver alloy material of the present invention may be an alloy of gallium, which is the same group as indium in the periodic table, lead of the same group as tin, and bismuth which is similar in nature to lead, and has an excellent adhesion force. And heat resistance.
次に、電気抵抗率と耐プラズマ性を調べた評価結果を以下の表2示す。   Next, the evaluation results obtained by examining the electrical resistivity and the plasma resistance are shown in Table 2 below.
表2の評価結果から、電気抵抗率は、実施例6及び9を除いて、概ね7μΩcm以下の低電気抵抗であり、従来のアルミニウム合金と同等か、それ以下であることが分かった。これにより、本発明の銀合金材料が低電気抵抗な配線等の材料として適することがわかる。なお、電気抵抗率は、概ね10μΩcm以下であれば、大型の表示装置用回路基板の材料として実用に耐え得るものである。   From the evaluation results of Table 2, it was found that the electrical resistivity was about 7 μΩcm or less, except for Examples 6 and 9, which was the same as or lower than that of conventional aluminum alloys. Thereby, it turns out that the silver alloy material of this invention is suitable as materials, such as wiring with low electrical resistance. If the electrical resistivity is approximately 10 μΩcm or less, it can be practically used as a material for a large circuit board for a display device.
特に実施例7、8、3においては、銀に対するインジウムの含有割合が0.5重量%以下であるが、それぞれの電気抵抗が2.2μΩcm、2.3μΩcm、2.7μΩcmと非常に低い値である。アルミニウムでは、バルクの状態においても電気抵抗率が2.7μΩcmであることから、薄膜で2.7μΩcm以下になることはなく、これらはアルミニウムではなし得ない低電気抵抗である。   Particularly in Examples 7, 8, and 3, the content ratio of indium with respect to silver is 0.5% by weight or less, but the respective electric resistances are very low values of 2.2 μΩcm, 2.3 μΩcm, and 2.7 μΩcm. is there. Since aluminum has an electric resistivity of 2.7 μΩcm even in a bulk state, it does not become 2.7 μΩcm or less in a thin film, and these are low electric resistances that cannot be achieved with aluminum.
従って、本発明の銀合金材料のうち、特に銀に対するインジウムの含有割合が0.5重量%以下である場合においては、従来のアルミニウム配線ではなし得ない低電気抵抗配線の形成が可能である。配線の低電気抵抗化が特に要望される場合、例えば液晶TV用などに用いられる液晶表示装置において、本発明の銀合金材料を用いて回路基板を作成するのが良い。   Therefore, among the silver alloy materials of the present invention, particularly when the content ratio of indium with respect to silver is 0.5% by weight or less, it is possible to form a low electrical resistance wiring that cannot be achieved by a conventional aluminum wiring. When it is particularly desired to reduce the electrical resistance of the wiring, for example, in a liquid crystal display device used for a liquid crystal TV or the like, a circuit board may be formed using the silver alloy material of the present invention.
ただし、インジウムの含有量が低いため、耐プラズマ性は充分でなく、一般的には他の金属膜を積層するなどが必要である。基板への付着力に関しても、インジウムの含有量が低いため充分ではないので、下地処理等が必要となる場合がある。   However, since the indium content is low, the plasma resistance is not sufficient, and it is generally necessary to stack another metal film. The adhesion to the substrate is not sufficient because the content of indium is low, so that a base treatment or the like may be necessary.
耐プラズマ性については、本発明の実施例1から6、及び9において向上している。特にインジウムについては、およそ0.5重量%以上を含む場合において耐プラズマ性の向上が見られた。ただし、厳密には、プラズマ条件によっては、不良となる合金材料もある。   The plasma resistance is improved in Examples 1 to 6 and 9 of the present invention. In particular, in the case of indium, an improvement in plasma resistance was observed when it contained approximately 0.5% by weight or more. Strictly speaking, however, some alloy materials may be defective depending on the plasma conditions.
比較例1の銀単体の場合、比較例2の銀とアルミニウムからなる場合には全て不良であるが、実施例1ではO条件でやや良、実施例2ではCl条件で良、O条件でやや良となった。特に、銀合金として有用なのはインジウムを含むことを特徴とする実施例3から6、及び9の場合である。Cl条件では、全てで良となるなど、耐プラズマ性を向上させる効果が大きい。インジウム含有量が比較的高い実施例5は、全ての耐プラズマ条件で良であるにもかかわらず、電気抵抗率が6.1μΩcmと低く、プロセス耐性と低電気抵抗性を兼ね備えて非常に有用であることが分かった。一方、実施例6及び9では、電気抵抗率は表中で比較的高いが、耐プラズマ性は実施例5よりもさらに向上した。 For silver single Comparative Example 1, but if made of silver and aluminum of Comparative Example 2 it is all bad, Example somewhat good 1, with O 2 conditions, good in Cl 2 conditions in Example 2, O 2 Slightly better under conditions. Particularly useful as the silver alloy is the case of Examples 3 to 6, and 9 characterized by containing indium. Under Cl 2 conditions, the effect of improving the plasma resistance is great, such as being all good. Example 5 with a relatively high indium content is very useful because it has both low process resistance and low electrical resistance because it has a low electrical resistivity of 6.1 μΩcm, despite being good under all plasma resistance conditions. I found out. On the other hand, in Examples 6 and 9, the electrical resistivity was relatively high in the table, but the plasma resistance was further improved as compared with Example 5.
このように、耐プラズマ性が向上したのは、銀合金中の錫、亜鉛、インジウム等と、チャンバー内に導入されたガスから供給される塩素、フッ素、酸素等との化合物の蒸気圧が銀の場合よりも低く、それらの化合物が膜面への侵食を遅らせる保護層の役割を果たしたためと思われる。   Thus, the plasma resistance is improved because the vapor pressure of a compound of tin, zinc, indium, etc. in the silver alloy and chlorine, fluorine, oxygen, etc., supplied from the gas introduced into the chamber is silver. This is probably because these compounds served as a protective layer that delayed the erosion of the film surface.
一方、実施例7及び8のように、銀に対してインジウムを0.5重量%以下の割合で含む場合においては、耐プラズマ性はすべて不良となった。   On the other hand, in the case of containing indium at a ratio of 0.5 wt% or less with respect to silver as in Examples 7 and 8, all the plasma resistance was poor.
このように、本発明の銀合金材料は、特にインジウムを0.5重量%以上の割合で含む場合、低電気抵抗性と、耐プラズマ性を兼ね備える材料であるので、特に、TFTアレイ基板上の配線は、耐プラズマ性を必要とされることが多く、本発明は特に有用な材料となる。ただし、本発明の銀合金材料の、錫、亜鉛、インジウム等の構成元素と比率は、必ずしも表中の全ての特性を満たさなければならないわけではなく、場合に応じて必要とされる耐性を満たすように選んでよい。   As described above, the silver alloy material of the present invention is a material having both low electrical resistance and plasma resistance, particularly when indium is contained in a proportion of 0.5% by weight or more. The wiring often requires plasma resistance, and the present invention is a particularly useful material. However, the constituent elements and ratios of tin, zinc, indium and the like of the silver alloy material of the present invention do not necessarily satisfy all the characteristics in the table, and satisfy the required resistance depending on the case. You can choose as you like.
また、本発明の銀合金材料は、特にインジウムを0.5重量%以下の割合で含む場合、電気抵抗率が2.7μΩcm以下であり、電気抵抗が非常に低い。したがって、特に液晶TV用などに用いられる液晶表示装置用の回路基板の用途に向く。   Further, the silver alloy material of the present invention has an electrical resistivity of 2.7 μΩcm or less and a very low electrical resistance, particularly when indium is contained at a ratio of 0.5 wt% or less. Therefore, it is suitable for use as a circuit board for a liquid crystal display device used for a liquid crystal TV.
また、本発明の銀合金材料は、元素周期表でインジウムと同族であるガリウム、錫と同族の鉛、鉛と性質の良く似たビスマスとの合金であっても良く、同様に優れた性質を示す。   In addition, the silver alloy material of the present invention may be an alloy of gallium, which is the same group as indium in the periodic table, lead of the same group as tin, and bismuth, which is similar in nature to lead, and has excellent properties as well. Show.
以上をまとめ、本発明の銀合金材料は、プロセス耐性として、付着力、耐熱性、低電気抵抗性、耐プラズマ性を兼ね備えた、非常に有用な材料であることがわかった。   In summary, the silver alloy material of the present invention was found to be a very useful material that has adhesion, heat resistance, low electrical resistance, and plasma resistance as process resistance.
なお、これらの評価結果は、あくまで本発明の銀合金材料の性質を示すために設定した条件における結果である。個々の条件は材料間の違いを明確にするために、想定される使用条件よりも意図して厳しい条件に設定している。本発明の適用範囲は表1、表2に示した結果により限定されるものではない。   In addition, these evaluation results are the results on the conditions set in order to show the property of the silver alloy material of this invention to the last. In order to clarify the difference between the materials, the individual conditions are set to stricter conditions intentionally than the assumed use conditions. The scope of application of the present invention is not limited by the results shown in Tables 1 and 2.
本発明の銀合金材料は、さらに、アルミニウム、銅、ニッケル、金、白金、パラジウム、コバルト、ロジウム、イリジウム、ルテニウム、オスミウム、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、モリブデン、タングステン、ネオジムの中から選ばれる元素を含むことを特徴してもよい。これらの元素を添加することにより、耐熱性、耐プラズマ性、付着力をさらに向上させ、最適な合金材料を得ることができる。   The silver alloy material of the present invention further includes aluminum, copper, nickel, gold, platinum, palladium, cobalt, rhodium, iridium, ruthenium, osmium, titanium, zirconium, hafnium, vanadium, niobium, tantalum, chromium, molybdenum, tungsten, It may be characterized by containing an element selected from neodymium. By adding these elements, the heat resistance, plasma resistance, and adhesion can be further improved, and an optimal alloy material can be obtained.
本発明の銀合金材料をTFTアレイ基板の配線等の構成材料として用いる場合、望ましい材料は、銀を主体とし、亜鉛を含む銀合金材料である。このように、銀に亜鉛を添加した場合においては、耐熱性、付着力、耐プラズマ性の向上という効果が得られ、TFTアレイ基板の製造プロセスに適する材料となる。   When the silver alloy material of the present invention is used as a constituent material for wiring of a TFT array substrate, a desirable material is a silver alloy material mainly composed of silver and containing zinc. Thus, when zinc is added to silver, the effects of improving heat resistance, adhesion and plasma resistance are obtained, and the material is suitable for the manufacturing process of the TFT array substrate.
なお、本発明の銀合金材料は、銀と亜鉛の他に、意図して添加したその他の元素を含んでいても良い。本発明は銀に亜鉛を添加することが耐熱性、付着力、耐プラズマ性向上に効果的であるということに基づく。従って、これら以外の他の元素を含む場合においても、亜鉛添加による効果を得られる構成の銀合金材料は、本発明の範囲に含まれる。   The silver alloy material of the present invention may contain other elements intentionally added in addition to silver and zinc. The present invention is based on the fact that adding zinc to silver is effective in improving heat resistance, adhesion and plasma resistance. Therefore, even when other elements other than these are included, a silver alloy material having a configuration capable of obtaining the effect of addition of zinc is included in the scope of the present invention.
また、本発明の銀合金材料をTFTアレイ基板の配線等の構成材料として用いる場合、最も望ましい材料は、銀を主体とし、インジウムを含む銀合金材料である。このように、銀にインジウムを添加した場合においては、銀に対するインジウムの割合を0.5重量%以上の場合、特徴的に耐プラズマ性の大幅な向上という効果が得られ、TFTアレイ基板の製造プロセスに適する材料となる。   When the silver alloy material of the present invention is used as a constituent material for the wiring of the TFT array substrate, the most desirable material is a silver alloy material mainly composed of silver and containing indium. Thus, when indium is added to silver, when the ratio of indium to silver is 0.5% by weight or more, the effect of significantly improving plasma resistance can be obtained characteristically. The material is suitable for the process.
本発明の銀合金材料をTFTアレイ基板の配線等の構成材料として用いる場合、低電気抵抗として最も望ましい材料は、特に銀に対して、インジウムを0.5重量%以下の割合で含む材料である。このとき、電気抵抗率が2.7μΩcm以下であり、従来のアルミニウム配線ではなし得ない低電気抵抗配線の形成が可能である。配線の低電気抵抗化が特に要望される場合、例えば液晶TV用などに用いられる液晶表示装置において、本発明の銀合金材料を用いて回路基板を作成するのが良い。   When the silver alloy material of the present invention is used as a constituent material for wiring of a TFT array substrate, the most desirable material for low electrical resistance is a material containing indium at a ratio of 0.5% by weight or less, particularly with respect to silver. . At this time, the electrical resistivity is 2.7 μΩcm or less, and it is possible to form a low electrical resistance wiring that cannot be achieved by a conventional aluminum wiring. When it is particularly desired to reduce the electrical resistance of the wiring, for example, in a liquid crystal display device used for a liquid crystal TV or the like, a circuit board may be formed using the silver alloy material of the present invention.
本発明の銀合金材料のさらに優れた特性として、インジウムを適度に含有する場合において、高い可視光反射率を有し、200℃あるいは300℃の焼成後においてもこれを保持する。以下、これについて説明する。   As a further excellent characteristic of the silver alloy material of the present invention, when it contains indium moderately, it has a high visible light reflectance, and maintains this even after firing at 200 ° C. or 300 ° C. This will be described below.
測定用サンプルとしては、表1、2に示した比較例、実施例と同等の銀あるいは銀合金膜、および参考のため比較例3として、同様の手順で作成したアルミニウム膜を用いた。これらは全て無アルカリガラス基板上に成膜され、成膜時のガラス基板温度は100℃設定、膜厚は0.2μm程度の厚さになるようにした。可視光反射率の測定には、分光光度計(日立計測器サービス、U−4100)を用い、380nmから780nmの可視光領域全体にわたって測定を行った。   As a measurement sample, a comparative example shown in Tables 1 and 2, a silver or silver alloy film equivalent to that in Example, and an aluminum film prepared in the same procedure as Comparative Example 3 for reference were used. All of these were formed on an alkali-free glass substrate, the glass substrate temperature at the time of film formation was set to 100 ° C., and the film thickness was set to about 0.2 μm. The visible light reflectance was measured using a spectrophotometer (Hitachi Instrument Service, U-4100) over the entire visible light region from 380 nm to 780 nm.
本発明の銀合金膜の可視光反射率を図20から図25において説明する。これらの図において、横軸は金属膜サンプルに照射した光の波長、縦軸はその光の反射率として可視光反射率を表している。それぞれの図中には成膜完、200℃焼成後、300℃焼成後の反射率が記され、焼成による反射率の変化もわかるようになっている。なお、これらの焼成の処理条件は、クリーンオーブンを用いて、窒素雰囲気中で1時間焼成する条件とした。   The visible light reflectance of the silver alloy film of the present invention will be described with reference to FIGS. In these figures, the horizontal axis represents the wavelength of light applied to the metal film sample, and the vertical axis represents visible light reflectance as the reflectance of the light. Each figure shows the reflectivity after film formation is complete, after baking at 200 ° C. and after baking at 300 ° C., and the change in reflectivity due to baking can also be seen. Note that these firing treatment conditions were such that a clean oven was used for firing for 1 hour in a nitrogen atmosphere.
結果を詳しく説明すると、まず図20に示すような比較例1(銀)の場合には、先に述べたように耐熱性が著しく不良である。100℃での成膜完では高い反射率であるにもかかわらず、200℃および300℃の焼成後には著しく反射率が下がっている。このため、200℃程度の焼成工程を伴うような製造プロセスにも耐えられず、例えば反射型液晶表示装置の光反射膜用途として用いることは困難であった。   The results will be described in detail. First, in the case of Comparative Example 1 (silver) as shown in FIG. 20, the heat resistance is extremely poor as described above. Despite the high reflectivity when the film is formed at 100 ° C., the reflectivity is remarkably lowered after baking at 200 ° C. and 300 ° C. For this reason, it cannot withstand a manufacturing process involving a baking process at about 200 ° C., and it has been difficult to use it as a light reflection film for a reflective liquid crystal display device, for example.
次に、図21に示すような比較例3(アルミニウム)では、光反射率が成膜完、200℃焼成後、300℃焼成後ではほとんど変わらない。アルミニウムは、反射型液晶表示装置の光反射膜用途としても従来よく用いられる材料である。   Next, in Comparative Example 3 (aluminum) as shown in FIG. 21, the light reflectance is almost the same after film formation is complete, after baking at 200 ° C., and after baking at 300 ° C. Aluminum is a material that is often used in the past as a light reflection film application in a reflective liquid crystal display device.
図22は、本発明の銀合金膜の例で、銀に対してインジウムを0.05重量%含有させた銀合金膜の例である。この場合、図20の銀での結果とは大きく異なり、200℃及び300℃の熱焼成によっても反射率の低下は大幅に小さい。さらに図21のアルミニウム膜の場合と比べると、200℃焼成後においては殆ど全部の波長領域で反射率が高く、300℃焼成後においても、短波長側のごく狭い領域を除き、全体的に反射率が高い。これにより、本実施例の銀合金膜が、可視光反射率が高く、光反射膜として優れることがわかる。   FIG. 22 shows an example of the silver alloy film of the present invention, which is an example of a silver alloy film containing 0.05% by weight of indium with respect to silver. In this case, unlike the result of silver in FIG. 20, the decrease in reflectance is significantly small even by thermal baking at 200 ° C. and 300 ° C. Furthermore, compared with the case of the aluminum film in FIG. 21, the reflectivity is high in almost all wavelength regions after baking at 200 ° C., and even after baking at 300 ° C., it is totally reflected except for a very narrow region on the short wavelength side. The rate is high. Thereby, it turns out that the silver alloy film of a present Example has a high visible light reflectance, and is excellent as a light reflection film.
図23も本発明の銀合金膜の例で、銀に対してインジウムを0.2重量%含有させた銀合金膜の例である。この場合、図22の実施例7の場合とほぼ同様の結果である。200℃及び300℃焼成によっても反射率の低下は小さく、アルミニウム膜よりも全体的にみて可視光反射率が高いため、光反射膜として優れる。   FIG. 23 is also an example of the silver alloy film of the present invention, which is an example of a silver alloy film containing 0.2% by weight of indium with respect to silver. In this case, the result is almost the same as in the case of Example 7 in FIG. Even when the baking is performed at 200 ° C. and 300 ° C., the decrease in reflectance is small, and the visible light reflectance is higher than the aluminum film as a whole, so that it is excellent as a light reflecting film.
図24は、銀に対してインジウムを0.5重量%の割合で含む場合である。200℃焼成によっては、短波長側のごく一部を除き、全体的にみてアルミニウム膜よりも反射率が優れる。ただし、300℃焼成後には特に短波長側で反射率が下がり、アルミニウム膜に対して優位とはいえない。この例のように、銀に対しては、インジウムを適量添加することが良く、インジウムを増やしすぎると、反射率は低下する。   FIG. 24 shows a case where indium is contained at a ratio of 0.5% by weight with respect to silver. By baking at 200 ° C., the reflectance is superior to the aluminum film as a whole except for a small part on the short wavelength side. However, after baking at 300 ° C., the reflectance decreases particularly on the short wavelength side, which is not superior to the aluminum film. As in this example, it is preferable to add an appropriate amount of indium to silver, and if the amount of indium is increased excessively, the reflectivity is lowered.
図25は、銀に対してインジウムを1.6重量%の割合で含む場合である。この場合、インジウムの含有量が増加したため、全体的に反射率が下がっている。従って、アルミニウムに対して優位とはいえない。   FIG. 25 shows a case where indium is contained at a ratio of 1.6% by weight with respect to silver. In this case, since the content of indium is increased, the reflectance is lowered as a whole. Therefore, it cannot be said that it is superior to aluminum.
以上をまとめると、本発明のうち、インジウムを0.5重量%以下の割合で含有する場合、200℃焼成によっても反射率が成膜完の状態から僅かしか変化せず、アルミニウムと比べてもほぼ可視光領域全体にわたって反射率が高い。このため、光反射膜用途に適する。   In summary, in the present invention, when indium is contained at a ratio of 0.5% by weight or less, the reflectivity is slightly changed even after baking at 200.degree. Reflectance is high over almost the entire visible light region. For this reason, it is suitable for a light reflecting film application.
また、本発明のうち、インジウムを0.2重量%以下の割合で含有する場合、300℃焼成によっても反射率の低下が抑えられ、アルミニウムと比べてもほぼ可視光領域全体にわたって反射率が高い。このため、特に耐熱性が必要な場合の光反射膜用途に適する。   In the present invention, when indium is contained at a ratio of 0.2% by weight or less, a decrease in reflectance is suppressed even by baking at 300 ° C., and the reflectance is high over the entire visible light region compared to aluminum. . For this reason, it is suitable for a light reflecting film application particularly when heat resistance is required.
なお、本発明の銀合金材料は、銀とインジウムの他に、意図して添加したその他の元素を含んでいても良い。本発明は銀にインジウムを添加することが耐プラズマ性向上に最も効果的であるということに基づく。従って、これら以外の他の元素を含む場合においても、インジウム添加による効果を得られる構成の銀合金材料は、本発明の範囲に含まれる。   The silver alloy material of the present invention may contain other elements added intentionally in addition to silver and indium. The present invention is based on the fact that adding indium to silver is most effective in improving plasma resistance. Therefore, even when other elements other than these are included, a silver alloy material having a configuration capable of obtaining the effect of indium addition is included in the scope of the present invention.
本発明の範囲は、その実施形態として、銀と亜鉛とインジウムを含む材料である場合、銀と錫とインジウムを含む材料である場合、銀と亜鉛と錫を含む材料である場合に及ぶ。   The scope of the present invention extends to a case where the material includes silver, zinc and indium, a case where the material includes silver, tin and indium, and a case where the material includes silver, zinc and tin.
本発明の銀合金材料は、TFTアレイ基板上の配線等を構成する材料として好適に用いられる。そして、このTFTアレイ基板は、電子装置の一つである液晶表示装置に好適に用いられる。   The silver alloy material of the present invention is suitably used as a material constituting wirings on the TFT array substrate. The TFT array substrate is suitably used for a liquid crystal display device which is one of electronic devices.
本実施の形態にかかるTFTアレイ基板および液晶表示装置について、図1ないし図4を参照しながら以下に説明する。   A TFT array substrate and a liquid crystal display device according to the present embodiment will be described below with reference to FIGS.
本実施の形態にかかる液晶表示装置は、図1に示す画素を有している。なお、同図は、液晶表示装置のTFTアレイ基板11における1画素の概略構成を示す平面図である。また、同図におけるA−A線矢視断面図を図2に示す。   The liquid crystal display device according to the present embodiment has the pixel shown in FIG. This figure is a plan view showing a schematic configuration of one pixel in the TFT array substrate 11 of the liquid crystal display device. Further, FIG. 2 shows a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
これら図1、2に示すように、TFTアレイ基板11では、ガラス基板(絶縁性基板)12上において、ゲート配線13とソース配線14とがマトリクス状に設けられ、それらの交差部近くにスイッチング素子であるTFT15が設けられている。また、隣り合うゲート配線13の間には補助容量配線16が設けられている。   As shown in FIGS. 1 and 2, in the TFT array substrate 11, gate wirings 13 and source wirings 14 are provided in a matrix on a glass substrate (insulating substrate) 12, and a switching element is located near the intersection between them. A TFT 15 is provided. Further, an auxiliary capacitance line 16 is provided between the adjacent gate lines 13.
図2に示すように、ガラス基板12上には、ゲート配線13から分岐してなるゲート電極17、および補助容量配線16が形成され、それらの上にゲート絶縁層18が形成されている。   As shown in FIG. 2, on the glass substrate 12, a gate electrode 17 branched from the gate wiring 13 and an auxiliary capacitance wiring 16 are formed, and a gate insulating layer 18 is formed thereon.
ゲート電極17上には、上記ゲート絶縁層18を介して、アモルファスシリコン層19、n+型シリコン層20、ソース電極21、ドレイン電極配線22が形成され、TFT15が形成される。ここで、ソース電極21はソース配線14から分岐して形成される。   On the gate electrode 17, an amorphous silicon layer 19, an n + -type silicon layer 20, a source electrode 21, and a drain electrode wiring 22 are formed via the gate insulating layer 18 to form a TFT 15. Here, the source electrode 21 is branched from the source line 14.
ドレイン電極配線22は、TFT15からコンタクトホール23まで延び、TFT15のドレイン電極となる役割と、TFT15と画素電極24を電気的に接続する役割と、コンタクトホール23で補助容量配線16との間に電気容量を形成する役割とを有する。さらに、この上層に、TFT15を覆う保護層25と、平坦化等のための層間絶縁層26と、液晶等に電圧を印加するための画素電極24が形成される。   The drain electrode wiring 22 extends from the TFT 15 to the contact hole 23, serves as a drain electrode of the TFT 15, serves to electrically connect the TFT 15 and the pixel electrode 24, and is electrically connected between the auxiliary capacitor wiring 16 through the contact hole 23. A role of forming a capacitor. Further, a protective layer 25 covering the TFT 15, an interlayer insulating layer 26 for flattening, and the like, and a pixel electrode 24 for applying a voltage to the liquid crystal and the like are formed on the upper layer.
以下、このような画素が設けられるガラス基板12上の領域を画素形成領域61と称し、後の図4中に示す。   Hereinafter, an area on the glass substrate 12 in which such pixels are provided is referred to as a pixel formation area 61 and is shown in FIG. 4 later.
また、本実施の形態にかかる液晶表示装置は、図3(a)に示す端子部28を有している。端子部28は、TFTアレイ基板11に外部回路基板、駆動用ドライバーIC等を電気的に接続するための接続部である。なお、同図は、液晶表示装置のTFTアレイ基板11における1端子部の概略構成を示す平面図である。また、同図におけるB−B線矢視断面図を図3(b)に示す。   Further, the liquid crystal display device according to the present embodiment has a terminal portion 28 shown in FIG. The terminal portion 28 is a connection portion for electrically connecting an external circuit substrate, a driving driver IC, and the like to the TFT array substrate 11. FIG. 2 is a plan view showing a schematic configuration of one terminal portion in the TFT array substrate 11 of the liquid crystal display device. Moreover, the BB arrow sectional drawing in the same figure is shown in FIG.3 (b).
図3(b)に示すように、端子部28は、ガラス基板12側から、端子配線30、ゲート絶縁層18、端子電極29を配置したように構成される。端子電極29は、外部回路基板、駆動用ドライバーICとの電気的接続を良好にする等の目的で配置される。端子配線30は、画素形成領域61の中の、ゲート配線13、ソース配線14等と接続されている。   As illustrated in FIG. 3B, the terminal portion 28 is configured such that the terminal wiring 30, the gate insulating layer 18, and the terminal electrode 29 are arranged from the glass substrate 12 side. The terminal electrode 29 is disposed for the purpose of improving the electrical connection with the external circuit board and the driver IC for driving. The terminal wiring 30 is connected to the gate wiring 13, the source wiring 14, and the like in the pixel formation region 61.
以下、このような端子部28が設けられるガラス基板12上の領域を端子部形成領域62と称し、次の図4中に示す。   Hereinafter, the region on the glass substrate 12 where the terminal portion 28 is provided is referred to as a terminal portion forming region 62 and is shown in FIG.
図4は、TFTアレイ基板11の平面図であり、画素形成領域61、端子部形成領域62は、ガラス基板12上に図示のように配置される。画素形成領域61と端子部形成領域62は、それぞれ図1から図3に示したような画素と端子部を多数備えている。   4 is a plan view of the TFT array substrate 11. The pixel formation region 61 and the terminal portion formation region 62 are arranged on the glass substrate 12 as shown in the figure. Each of the pixel formation region 61 and the terminal portion formation region 62 includes a large number of pixels and terminal portions as shown in FIGS.
本実施の形態において、TFTアレイ基板11の製造には、例えばインクジェット方式のような、形成する層の材料を吐出あるいは滴下するパターン形成装置が使用される。このパターン形成装置は、図5に示すように、基板31(前記ガラス基板12に相当)を載置する載置台32を備え、インクジェットヘッド33と、インクジェットヘッド33をX方向に移動させるX方向駆動部34、およびY方向に移動させるY方向駆動部35とが設けられている。インクジェットヘッド33は、載置台32上の基板31上に対して、例えば配線材料を含む流動性の液滴を吐出する。   In the present embodiment, the TFT array substrate 11 is manufactured by using a pattern forming apparatus that discharges or drops the material of the layer to be formed, such as an inkjet method. As shown in FIG. 5, the pattern forming apparatus includes a mounting table 32 on which a substrate 31 (corresponding to the glass substrate 12) is mounted, and an X-direction drive that moves the inkjet head 33 and the inkjet head 33 in the X direction. A unit 34 and a Y-direction drive unit 35 that moves in the Y-direction are provided. The inkjet head 33 discharges fluid droplets including, for example, a wiring material onto the substrate 31 on the mounting table 32.
また、上記パターン形成装置には、インクジェットヘッド33にインクを供給するインク供給システム36と、インクジェットヘッド33の吐出制御、X方向駆動部34およびY方向駆動部35の駆動制御等の各種制御を行なうコントロールユニット37とが設けられている。コントロールユニット37からは、XおよびY方向駆動部34,35に対して塗布位置情報が出力され、インクジェットヘッド33のヘッドドライバー(図示せず)に対して吐出情報が出力される。これにより、XおよびY方向駆動部34,35に連動してインクジェットヘッド33が動作し、基板31上の目的位置に目的量の液滴が供給される。   The pattern forming apparatus performs various controls such as an ink supply system 36 that supplies ink to the ink jet head 33, ejection control of the ink jet head 33, and drive control of the X direction drive unit 34 and the Y direction drive unit 35. A control unit 37 is provided. From the control unit 37, application position information is output to the X and Y direction drive units 34 and 35, and ejection information is output to a head driver (not shown) of the inkjet head 33. As a result, the inkjet head 33 operates in conjunction with the X and Y direction drive units 34 and 35, and a target amount of droplets is supplied to a target position on the substrate 31.
上記のインクジェットヘッド33は、ピエゾアクチュエータを使用するピエゾ方式のもの、ヘッド内にヒータを有するバブル方式のもの、あるいはその他の方式のものであってもよい。インクジェットヘッド33からのインク吐出量の制御は、印加電圧の制御により可能である。また、液滴吐出手段は、インクジェットヘッド33に代えて、単に液滴を滴下させる方式のもの等、液滴を供給可能なものであれば方式は問わない。あるいは基板上にあらかじめ形成しておいた配線形成材料に対する親液領域と非親液領域を利用して、所定のパターンを得る塗布あるいは浸漬のような方式であってもよい。   The inkjet head 33 may be a piezo type using a piezo actuator, a bubble type having a heater in the head, or another type. The amount of ink discharged from the inkjet head 33 can be controlled by controlling the applied voltage. The droplet discharge means may be of any type as long as it can supply droplets, such as a method of simply dropping droplets, instead of the inkjet head 33. Alternatively, a method such as application or immersion in which a predetermined pattern is obtained using a lyophilic region and a non-lyophilic region for a wiring forming material formed in advance on a substrate may be used.
次に、本実施の形態の液晶表示装置におけるTFTアレイ基板11の製造方法について説明する。   Next, a method for manufacturing the TFT array substrate 11 in the liquid crystal display device of the present embodiment will be described.
本実施の形態において、TFTアレイ基板11は、図6に示すように、ゲート配線前処理工程101、ゲート配線形成工程102、ゲート絶縁膜・半導体膜成膜工程103、ゲート絶縁膜・半導体膜加工工程104、ソース・ドレイン配線前処理工程105、ソース・ドレイン配線形成工程106、チャネル部加工工程107、保護膜・層間絶縁層成膜工程108、保護膜加工工程109、および画素電極形成工程110からなる。   In this embodiment, as shown in FIG. 6, the TFT array substrate 11 includes a gate wiring pretreatment process 101, a gate wiring forming process 102, a gate insulating film / semiconductor film forming process 103, and a gate insulating film / semiconductor film processing. From step 104, source / drain wiring pre-processing step 105, source / drain wiring forming step 106, channel portion processing step 107, protective film / interlayer insulating film forming step 108, protective film processing step 109, and pixel electrode forming step 110 Become.
(ゲート配線前処理工程101)
このゲート配線前処理工程101では、上述したパターン形成装置を使用して、ゲート配線13、ゲート電極17、補助容量配線16等を形成するための前処理を行なう。これを図7(a)及び図8(a)を参照しながら以下に説明する。図7(a)、図8(a)は、TFTアレイ基板11が備えるガラス基板12の平面図である。
(Gate wiring pretreatment step 101)
In the gate wiring pretreatment step 101, pretreatment for forming the gate wiring 13, the gate electrode 17, the auxiliary capacitance wiring 16 and the like is performed using the pattern forming apparatus described above. This will be described below with reference to FIGS. 7 (a) and 8 (a). FIGS. 7A and 8A are plan views of the glass substrate 12 included in the TFT array substrate 11.
本ゲート配線前処理工程101では、これらの図中に示されるゲート配線形成領域41、ゲート電極形成領域42、補助容量配線形成領域43、および端子配線形成領域44に、パターン形成装置からの流動性配線材料の吐出(滴下)により適切に流動性の配線材料が塗布されるための処理を行なう。   In the gate wiring pretreatment step 101, the fluidity from the pattern forming apparatus is added to the gate wiring forming region 41, the gate electrode forming region 42, the auxiliary capacitance wiring forming region 43, and the terminal wiring forming region 44 shown in these drawings. A process for appropriately applying a fluid wiring material by discharging (dropping) the wiring material is performed.
この処理には大まかに次のようなものがある。   This processing is roughly as follows.
第1には基板(ガラス基板12)上に、流動性の配線材料に対して基板が濡れ易いか、弾き易いかの性質を付与する。ゲート配線形成領域41、ゲート電極形成領域42、補助容量配線形成領域43、および端子配線形成領域44を形成するための親水領域(親液領域)、それらの非形成領域としての撥水領域(撥液領域)とをパターン化する親撥水処理(親撥液処理)である。   First, on the substrate (glass substrate 12), the fluid wiring material is imparted with the property of being easily wetted or repelled. A hydrophilic region (lyophilic region) for forming the gate wiring formation region 41, the gate electrode formation region 42, the auxiliary capacitance wiring formation region 43, and the terminal wiring formation region 44, and a water repellent region (repellent region) as a non-formation region thereof. A liquid repellent treatment (liquid repellent treatment).
第2には液流を規制するガイド、即ちゲート配線形成領域41等に沿ったガイドを形成する処理である。   The second is a process of forming a guide for regulating the liquid flow, that is, a guide along the gate wiring formation region 41 and the like.
前者では、二酸化チタンを用いた光触媒による親撥液処理が代表的である。後者では、レジスト材料を用い、フォトリソグラフィによりガイド形成を行なう。さらに、上記ガイドあるいは基板面に親撥液性を付与するために、それらをCF、Oガスを導入したプラズマ雰囲気中に曝す処理を行なうことがある。ここで使用するレジストは、配線形成後、剥離する。 In the former, the lyophilic treatment with a photocatalyst using titanium dioxide is representative. In the latter, a resist material is used and guide formation is performed by photolithography. Further, in order to impart lyophobic properties to the guide or the substrate surface, there is a case where a treatment of exposing them to a plasma atmosphere into which CF 4 or O 2 gas is introduced may be performed. The resist used here is peeled off after the wiring is formed.
ここでは、次のように、二酸化チタンを使用した光触媒処理を行った。即ち、TFTアレイ基板11のガラス基板12には、フッ素系非イオン界面活性剤であるZONYL FSN(商品名:デュポン社製)をイソプロピルアルコールに混合したものを塗布した。また、ゲート配線パターン等のマスクには光触媒層として二酸化チタン微粒子分散体とエタノールの混合物とをスピンコートで塗布し、150℃で焼成した。そして、上記マスクを使用し、ガラス基板12に対してUV光による露光を行った。露光条件としては、365nmの紫外光を使用し、70mW/cmの強度で2分間照射した。 Here, the photocatalytic treatment using titanium dioxide was performed as follows. That is, the glass substrate 12 of the TFT array substrate 11 was coated with a mixture of ZONYL FSN (trade name: manufactured by DuPont), which is a fluorine-based nonionic surfactant, in isopropyl alcohol. Further, a titanium dioxide fine particle dispersion and a mixture of ethanol were applied as a photocatalyst layer to a mask such as a gate wiring pattern by spin coating and baked at 150 ° C. Then, using the mask, the glass substrate 12 was exposed to UV light. As the exposure conditions, 365 nm ultraviolet light was used, and irradiation was performed at an intensity of 70 mW / cm 2 for 2 minutes.
ここで、二酸化チタンによる親撥液領域の形成について、図9(a)〜図9(d)を参照しながら以下に説明する。   Here, formation of the lyophobic region with titanium dioxide will be described below with reference to FIGS. 9 (a) to 9 (d).
図9(a)は、ガラス基板1に、スピンコート法等を用いて、フッ素系非イオン界面活性剤であるZONYL FSN(商品名、デュポン社製)をイソプロピルアルコールに混合した第1の膜2を塗布したところを示している。   FIG. 9A shows a first film 2 in which ZONYL FSN (trade name, manufactured by DuPont), which is a fluorine-based nonionic surfactant, is mixed with isopropyl alcohol on a glass substrate 1 by using a spin coating method or the like. It shows a place where is applied.
図9(b)は、透明ガラス基板3上に設けられたゲート配線パターン等のマスク4でUV露光をしているところであるが、マスク4のパターン面には、光触媒層5として、上記二酸化チタン微粒子分散体とエタノールの混合物を塗布し、150℃で熱処理してある。   FIG. 9B shows that UV exposure is performed with a mask 4 such as a gate wiring pattern provided on the transparent glass substrate 3. The photocatalyst layer 5 is formed on the pattern surface of the mask 4 as the titanium dioxide. A mixture of fine particle dispersion and ethanol is applied and heat treated at 150 ° C.
上記条件による露光後は、図9(c)および図9(d)に示すように、UV露光された部分6だけが濡れ性が向上し、親液領域が形成された。   After the exposure under the above conditions, as shown in FIGS. 9C and 9D, only the UV-exposed portion 6 was improved in wettability and a lyophilic region was formed.
(ゲート配線形成工程102)
次に、ゲート配線形成工程102について、図7(b)(c)及び図8(b)(c)を参照しながら以下に説明する。
(Gate wiring formation process 102)
Next, the gate wiring formation step 102 will be described below with reference to FIGS. 7B and 7C and FIGS. 8B and 8C.
図7(b)(c)、図8(b)(c)は、ゲート配線形成工程102を完了した状態を示す図である。図7(b)、図8(b)は、それぞれ、ガラス基板12上の画素形成領域61、端子部形成領域62における平面図である。図7(c)、図8(c)は、それぞれ図7(b)、図8(b)におけるC−C線矢視断面図、D−D線矢視断面図である。   FIGS. 7B and 8C and 8B and 8C are views showing a state where the gate wiring formation step 102 is completed. FIGS. 7B and 8B are plan views of the pixel formation region 61 and the terminal portion formation region 62 on the glass substrate 12, respectively. FIGS. 7C and 8C are a cross-sectional view taken along line CC and a cross-sectional view taken along line DD in FIGS. 7B and 8B, respectively.
本ゲート配線形成工程102では、ゲート配線形成領域41等の親液領域に、流動性の配線材料を塗布した。これには、パターン形成装置を使用し、流動性の配線材料には、有機膜をコーティングした、銀インジウム合金微粒子を有機溶媒中に分散させたものを用いた。このときの流動性配線材料に含まれる銀とインジウムは、銀に対するインジウムの割合が約5重量%となるように設定した。配線幅は概ね50μmでインクジェットヘッド33からの配線材料の吐出量は40plに設定した。   In this gate wiring forming step 102, a fluid wiring material is applied to a lyophilic region such as the gate wiring forming region 41. For this, a pattern forming apparatus was used, and the fluid wiring material used was an organic film-coated silver indium alloy fine particle dispersed in an organic solvent. Silver and indium contained in the fluid wiring material at this time were set so that the ratio of indium to silver was about 5% by weight. The wiring width was approximately 50 μm, and the amount of wiring material discharged from the inkjet head 33 was set to 40 pl.
なお、この流動性配線材料に含まれる銀とインジウムの割合は、後のゲート絶縁膜・半導体膜加工工程104、チャネル部加工工程107、保護膜加工工程109でドライエッチングが行われることを考慮し、耐プラズマ性を有するように選んでいる。ただし、その割合は製造プロセスや求めるTFTアレイ基板の性能等に応じて適切に選び得るものである。   Note that the ratio of silver and indium contained in the fluid wiring material takes into account that dry etching is performed in the subsequent gate insulating film / semiconductor film processing step 104, channel portion processing step 107, and protective film processing step 109. Selected to have plasma resistance. However, the ratio can be appropriately selected according to the manufacturing process and the required performance of the TFT array substrate.
親液処理された面では、インクジェットヘッド33から吐出された流動性の配線材料が、ゲート配線形成領域41に沿って広がるので、吐出間隔を概ね100〜500μm間隔で適宜調整して塗布を行った。塗布後に300℃で1時間焼成を行い、銀とインジウムから構成されるゲート配線13、ゲート電極17、補助容量配線16、端子配線30を形成した。   On the surface subjected to the lyophilic treatment, the fluid wiring material discharged from the ink jet head 33 spreads along the gate wiring formation region 41, so that the discharge interval was appropriately adjusted at intervals of about 100 to 500 μm. . After coating, baking was performed at 300 ° C. for 1 hour to form a gate wiring 13, a gate electrode 17, an auxiliary capacitance wiring 16, and a terminal wiring 30 composed of silver and indium.
ここで、ゲート配線13等は、銀とインジウムから構成されているので、300℃の条件に対して充分な耐熱性を有し、表面平滑性が失われない。従来の銀では、著しく表面平滑性が失われるため、上層とのリークが発生し、不良となっていた。   Here, since the gate wiring 13 and the like are made of silver and indium, the gate wiring 13 has sufficient heat resistance with respect to the condition of 300 ° C., and the surface smoothness is not lost. In conventional silver, the surface smoothness is remarkably lost, and therefore leakage with the upper layer occurs, resulting in a failure.
また、ゲート配線13等は、ガラス基板12に直接接するが、本実施例においては銀とインジウムから構成されているので、ガラス基板への付着力が充分であり、後の工程で剥離することがない。従来の銀では、付着力が小さかったため、後の工程で剥離が生じ、不良となっていた。   In addition, the gate wiring 13 and the like are in direct contact with the glass substrate 12, but in this embodiment, the gate wiring 13 and the like are composed of silver and indium, so that the adhesive force to the glass substrate is sufficient and can be peeled off in a later process. Absent. In conventional silver, since the adhesive force was small, peeling occurred in a later process, which was defective.
なお、焼成温度を300℃に設定したのは、次段のゲート絶縁膜・半導体膜成膜工程103において約300℃の処理熱が加わるためである。したがって、焼成温度はこの温度に限定されるものではない。   The reason why the baking temperature is set to 300 ° C. is that processing heat of about 300 ° C. is applied in the subsequent gate insulating film / semiconductor film forming step 103. Therefore, the firing temperature is not limited to this temperature.
(ゲート絶縁膜・半導体膜成膜工程103)
続いて、ゲート絶縁膜・半導体膜成膜工程103について、図10(a)(b)及び図11(a)(b)を参照しながら以下に説明する。
(Gate insulating film / semiconductor film forming step 103)
Subsequently, the gate insulating film / semiconductor film forming step 103 will be described below with reference to FIGS. 10 (a) and 10 (b) and FIGS. 11 (a) and 11 (b).
図10(a)(b)及び図11(a)(b)は、ゲート絶縁膜・半導体膜成膜工程103が完了した状態のガラス基板12を示す図である。図10(a)、図11(a)は、それぞれ、ガラス基板12上の画素形成領域61、端子部形成領域62における平面図である。図10(b)、図11(b)は、それぞれ図10(a)、図11(a)におけるE−E線矢視断面図、F−F線矢視断面図である。   FIGS. 10A and 10B and FIGS. 11A and 11B are views showing the glass substrate 12 in a state where the gate insulating film / semiconductor film forming step 103 is completed. 10A and 11A are plan views of the pixel formation region 61 and the terminal portion formation region 62 on the glass substrate 12, respectively. FIGS. 10B and 11B are a cross-sectional view taken along line EE and a cross-sectional view taken along line FF in FIGS. 10A and 11A, respectively.
このゲート絶縁膜・半導体膜成膜工程103では、ゲート配線形成工程102を経たガラス基板12上に、後にそれぞれ、ゲート絶縁層18となるゲート絶縁膜45、アモルファスシリコン層19となるアモルファスシリコン膜46、およびn+型シリコン層20となるn+型シリコン膜47を連続成膜する。ここで、ゲート絶縁膜45は窒化シリコンからなる膜である。これらの膜は全てCVD法により成膜して、それぞれの膜厚は順に、0.3μm、0.15μm、0.04μmとした。成膜温度は300℃であった。   In the gate insulating film / semiconductor film forming step 103, the gate insulating film 45 to be the gate insulating layer 18 and the amorphous silicon film 46 to be the amorphous silicon layer 19 are formed on the glass substrate 12 after the gate wiring forming step 102. , And an n + type silicon film 47 to be the n + type silicon layer 20 is continuously formed. Here, the gate insulating film 45 is a film made of silicon nitride. All of these films were formed by the CVD method, and the respective film thicknesses were set to 0.3 μm, 0.15 μm, and 0.04 μm in order. The film forming temperature was 300 ° C.
ゲート配線13には、先の工程で述べたように、銀以外に添加したインジウムによって耐熱性が向上しており、新たな結晶成長が抑制される。そこで、300℃の高温条件下でも表面が荒れることも無く、銀単体で形成されるよりも、表面性の良いゲート配線13が得られる。このため、ゲート絶縁層18を介してこの上に形成される半導体層27やソース電極21とリークする事が無くなり、歩留まりが向上すると共に、TFTの特性も安定する。   As described in the previous step, the gate wiring 13 has improved heat resistance due to indium added in addition to silver, and new crystal growth is suppressed. Therefore, the surface of the gate wiring 13 is not roughened even under a high temperature condition of 300 ° C., and the gate wiring 13 having a better surface property than that formed of silver alone can be obtained. For this reason, there is no leakage from the semiconductor layer 27 and the source electrode 21 formed thereon via the gate insulating layer 18, so that the yield is improved and the TFT characteristics are stabilized.
(ゲート絶縁膜・半導体膜加工工程104)
次に、ゲート絶縁膜・半導体膜加工工程104について、図12(a)(b)及び図13(a)(b)を参照しながら以下に説明する。
(Gate insulating film / semiconductor film processing step 104)
Next, the gate insulating film / semiconductor film processing step 104 will be described below with reference to FIGS. 12 (a) and 12 (b) and FIGS. 13 (a) and 13 (b).
図12(a)(b)及び図13(a)(b)は、ゲート絶縁膜・半導体膜加工工程104が完了した状態を示す図である。図12(a)、図13(a)は、それぞれ、ガラス基板12上の画素形成領域61、端子部形成領域62における平面図である。図12(b)、図13(b)は、それぞれ図12(a)、図13(a)におけるG−G線矢視断面図、H−H線矢視断面図である。   FIGS. 12A and 12B and FIGS. 13A and 13B are views showing a state where the gate insulating film / semiconductor film processing step 104 is completed. 12A and 13A are plan views of the pixel formation region 61 and the terminal portion formation region 62 on the glass substrate 12, respectively. FIGS. 12B and 13B are a cross-sectional view taken along line GG and a cross-sectional view taken along line HH in FIGS. 12A and 13A, respectively.
このゲート絶縁膜・半導体膜加工工程104では、フォトリソグラフィを用いて加工した。   In this gate insulating film / semiconductor film processing step 104, processing was performed using photolithography.
まず、第1のフォトリソグラフィにより、アモルファスシリコン膜46、n+型シリコン膜47を加工した。これらは、画素形成領域61においてはゲート電極17上方に島状に残されるように、端子部形成領域62においては残されないように加工される。これにより、アモルファスシリコン層19、後にn+型シリコン層20となるn+型シリコン加工膜48を得た。エッチングはドライエッチング法により、六フッ化硫黄(SF)ガス、塩化水素(HCl)ガスの混合ガスを導入して行った。ここまでは、ゲート絶縁膜45が基板の全面を覆っているので、端子配線30等がドライエッチング雰囲気中に露出することはない。 First, the amorphous silicon film 46 and the n + type silicon film 47 were processed by the first photolithography. These are processed so that they are left in the shape of islands above the gate electrode 17 in the pixel formation region 61 and not left in the terminal portion formation region 62. As a result, an amorphous silicon layer 19 and an n + type silicon processed film 48 which later becomes the n + type silicon layer 20 were obtained. Etching was performed by introducing a mixed gas of sulfur hexafluoride (SF 6 ) gas and hydrogen chloride (HCl) gas by a dry etching method. Up to this point, since the gate insulating film 45 covers the entire surface of the substrate, the terminal wiring 30 and the like are not exposed to the dry etching atmosphere.
続いて、第2のフォトリソグラフィによって、ゲート絶縁膜45を加工した。端子部形成領域62において、部分的にゲート絶縁膜45をエッチングし、ゲート絶縁層18、開口部49を得た。エッチングはドライエッチング法により、CFガス、Oガスの混合ガスを導入して行った。 Subsequently, the gate insulating film 45 was processed by second photolithography. In the terminal portion formation region 62, the gate insulating film 45 was partially etched to obtain the gate insulating layer 18 and the opening 49. Etching was performed by introducing a mixed gas of CF 4 gas and O 2 gas by a dry etching method.
このゲート絶縁膜45のドライエッチングにおいては、端子部形成領域62に形成する開口部49、図示しないがその他の電気的接続のための部分で、端子配線30がドライエッチング雰囲気中に曝される。これは、ドライエッチング法は制御性の良い方法ではあるが、実際の製造ではオーバーエッチングを防ぎきれないことによる。   In the dry etching of the gate insulating film 45, the terminal wiring 30 is exposed to the dry etching atmosphere at the opening 49 formed in the terminal portion forming region 62 and other portions for electrical connection (not shown). This is because the dry etching method is a method with good controllability, but overetching cannot be prevented in actual manufacturing.
ここで、従来の技術である銀によって端子配線30を形成したのでは、耐プラズマ性を有しない。そのため、開口部49で端子配線30が大きくエッチングされ、不良となる。これに対して、本実施の形態においては、端子配線30は銀とインジウムから構成され、銀に対するインジウムの割合が約5重量%となるように設定している。このため、耐プラズマ性を有し、このようなドライエッチング処理に耐えることができる。   Here, if the terminal wiring 30 is formed of silver, which is a conventional technique, it does not have plasma resistance. Therefore, the terminal wiring 30 is greatly etched in the opening 49 and becomes defective. On the other hand, in the present embodiment, the terminal wiring 30 is made of silver and indium, and the ratio of indium to silver is set to be about 5% by weight. Therefore, it has plasma resistance and can withstand such a dry etching process.
(ソース・ドレイン配線前処理工程105)
次に、ソース・ドレイン配線前処理工程105について、図14(a)を参照しながら以下に説明する。図14(a)は、ゲート絶縁膜・半導体膜加工工程104を経たガラス基板12にソース配線14、ソース電極21、およびドレイン電極配線22を形成するための配線ガイド52を形成した状態を示す平面図である。
(Source / drain wiring pretreatment step 105)
Next, the source / drain wiring pretreatment step 105 will be described below with reference to FIG. FIG. 14A is a plan view showing a state in which the wiring guide 52 for forming the source wiring 14, the source electrode 21, and the drain electrode wiring 22 is formed on the glass substrate 12 that has undergone the gate insulating film / semiconductor film processing step 104. FIG.
本ソース・ドレイン配線形成工程106では、端子部形成領域62に配線等を形成しないので、ここでは画素形成領域61のみについて説明する。   In this source / drain wiring formation step 106, no wiring or the like is formed in the terminal portion formation region 62, so only the pixel formation region 61 will be described here.
この工程では、ソース配線14、ソース電極21、およびドレイン電極配線22を形成する領域(ソース・ドレイン形成領域53)を除くように配線ガイド52を形成する。配線ガイド52はフォトレジスト材料を用いて形成した。即ち、フォトレジストをゲート絶縁膜・半導体膜加工工程104を経たガラス基板12上に塗布し、プリベークを行った後、フォトマスクを用いて露光、現像を行い、次にポストベークを行った。ここで形成した配線ガイド52は、ソース配線14、ソース電極21を形成する領域の線幅が10μm、ドレイン電極配線22を構成する領域の線幅が10μmから40μmとなるように形成した。ソース電極21、ドレイン電極配線22の間隔、すなわちTFTのチャネル部51の長さは4μmとなるようにした。   In this step, the wiring guide 52 is formed so as to exclude the region (source / drain formation region 53) in which the source wiring 14, the source electrode 21, and the drain electrode wiring 22 are formed. The wiring guide 52 was formed using a photoresist material. That is, a photoresist was applied on the glass substrate 12 that had undergone the gate insulating film / semiconductor film processing step 104, pre-baked, then exposed and developed using a photomask, and then post-baked. The wiring guide 52 formed here was formed so that the line width of the region forming the source wiring 14 and the source electrode 21 was 10 μm, and the line width of the region forming the drain electrode wiring 22 was 10 μm to 40 μm. The distance between the source electrode 21 and the drain electrode wiring 22, that is, the length of the channel portion 51 of the TFT was set to 4 μm.
なお、パターン形成装置により塗布される配線材料が下地面となる面に良く馴染むように、ゲート絶縁層18の上面には、酸素プラズマにて親液処理を施すとともに、配線ガイド52にはCFプラズマ中に曝すことにより撥液処理を施しても良い。 In addition, the upper surface of the gate insulating layer 18 is subjected to lyophilic treatment with oxygen plasma so that the wiring material applied by the pattern forming apparatus is well adapted to the base surface, and the wiring guide 52 has CF 4. Liquid repellent treatment may be performed by exposure to plasma.
また、上記の配線ガイド52の形成に代えて、前記ゲート電極形成に用いた光触媒による親撥液処理方法にて、配線あるいは電極のパターンに応じた親撥液処理を施してもよい。   Further, in place of the formation of the wiring guide 52, the lyophobic treatment according to the wiring or electrode pattern may be performed by the lyophilic treatment method using the photocatalyst used for forming the gate electrode.
(ソース・ドレイン配線形成工程106)
続いて、ソース・ドレイン配線形成工程106について、図14(b)(c)を参照しながら以下に説明する。図14(b)(c)は、本ソース・ドレイン配線形成工程106が完了した状態を示す図である。図14(b)は、ガラス基板12上の画素形成領域61における平面図である。図14(c)は、図14(b)におけるI−I線矢視断面図である。
(Source / drain wiring forming step 106)
Next, the source / drain wiring forming step 106 will be described below with reference to FIGS. FIGS. 14B and 14C are views showing a state in which the source / drain wiring forming step 106 is completed. FIG. 14B is a plan view of the pixel formation region 61 on the glass substrate 12. FIG.14 (c) is the II sectional view taken on the line in FIG.14 (b).
本ソース・ドレイン配線形成工程106でも、端子部形成領域62に配線等を形成しないので、画素形成領域61のみについて説明する。   Even in the present source / drain wiring forming step 106, no wiring or the like is formed in the terminal portion forming region 62, so only the pixel forming region 61 will be described.
このソース・ドレイン配線形成工程106は、前工程で設けた配線ガイド52を利用して、ソース配線14、ソース電極21、およびドレイン電極配線22を形成する工程である。塗布装置には図5に示すようなパターン形成装置を用いた。   This source / drain wiring formation step 106 is a step of forming the source wiring 14, the source electrode 21, and the drain electrode wiring 22 using the wiring guide 52 provided in the previous step. As the coating apparatus, a pattern forming apparatus as shown in FIG. 5 was used.
このとき、流動性の配線材料には、有機膜をコーティングした、銀インジウム合金微粒子を有機溶媒中に分散させたものを用いた。このときの流動性の配線材料に含まれる銀とインジウムは、銀に対するインジウムの割合が約5重量%となるように設定した。   At this time, the fluid wiring material used was an organic film-coated silver indium alloy fine particle dispersed in an organic solvent. The silver and indium contained in the fluid wiring material at this time were set so that the ratio of indium to silver was about 5% by weight.
なお、この流動性の配線材料に含まれる銀とインジウムの割合は、後のチャネル部加工工程107、保護膜加工工程109でドライエッチングが行われることを考慮し、耐プラズマ性を有するように選んでいる。ただし、その割合は製造プロセスや求めるTFTアレイ基板の性能等に応じて適切に選び得るものである。   The ratio of silver and indium contained in the fluid wiring material is selected so as to have plasma resistance in consideration of dry etching performed in the subsequent channel portion processing step 107 and protective film processing step 109. It is out. However, the ratio can be appropriately selected according to the manufacturing process and the required performance of the TFT array substrate.
ここでは、インクジェットヘッド33からの流動性の配線材料の吐出量を2plに設定した。形成膜厚は0.3μmとした。焼成の温度は、アモルファスシリコン膜46等が約300℃で成膜されたことから、これよりも低い温度200℃とした。配線ガイド52は、有機溶媒を用いて除去した。   Here, the discharge amount of the fluid wiring material from the inkjet head 33 is set to 2 pl. The formed film thickness was 0.3 μm. The firing temperature was set to 200 ° C., which is lower than the amorphous silicon film 46 and the like, which were formed at about 300 ° C. The wiring guide 52 was removed using an organic solvent.
(チャネル部加工工程107)
次いで、チャネル部加工工程107について、図15を参照しながら以下に説明する。図15は、本チャネル部加工工程107が完了した状態を示す図であり、図14(b)中のI−I線の位置に相当する矢視断面図である。
(Channel processing step 107)
Next, the channel portion processing step 107 will be described below with reference to FIG. FIG. 15 is a diagram illustrating a state in which the channel part machining step 107 is completed, and is a cross-sectional view taken along the line corresponding to the position of the line II in FIG.
本チャネル部加工工程107では、TFTのチャネル部51の加工を行なう。この処理は、塩素ガスを用いたドライエッチングによって行われるが、このとき新たなフォトリソグラフィは行なわず、ソース電極21、ドレイン電極配線22のパターンを利用して加工を行なう。   In this channel portion processing step 107, the TFT channel portion 51 is processed. This processing is performed by dry etching using chlorine gas. At this time, new photolithography is not performed, and processing is performed using the pattern of the source electrode 21 and the drain electrode wiring 22.
本実施の形態では、前工程にインクジェット装置のようなパターン形成装置を用いている。このようにソース配線14、ソース電極21、およびドレイン電極配線22を形成した場合、これらの上にレジストを残しておくことが工程上不可能である。従って、このチャネル部加工工程107においては、これらのソース配線14等自体をマスクとしてチャネル部51の加工を行なうので、これらのソース配線14等は、エッチング開始から終了までの長時間にわたりドライエッチング雰囲気に曝される。   In this embodiment, a pattern forming apparatus such as an ink jet apparatus is used in the previous process. When the source wiring 14, the source electrode 21, and the drain electrode wiring 22 are formed in this way, it is impossible in the process to leave a resist on them. Therefore, in the channel portion processing step 107, the channel portion 51 is processed using the source wiring 14 and the like as a mask, so that the source wiring 14 and the like are in a dry etching atmosphere for a long time from the start to the end of etching. Exposed to.
つまり、特にインクジェット装置のようなパターン形成装置を用いたような場合においては、ソース配線14等には高いドライエッチング雰囲気に対する耐性(耐プラズマ性)が要求される。   That is, particularly when a pattern forming apparatus such as an ink jet apparatus is used, the source wiring 14 and the like are required to have a high resistance to dry etching (plasma resistance).
従来の銀単体で構成するソース配線14等では、耐プラズマ性を有しないので、配線のほとんどがエッチングされて目的の導電性が得られないため、不良となっていた。これに対して、本実施の形態においては、ソース配線14等は銀とインジウムから構成され、銀に対するインジウムの割合が約5重量%となるように設定している。このため、耐プラズマ性を有し、このようなドライエッチング処理に耐えることができる。   The conventional source wiring 14 composed of a single silver has no plasma resistance, so that most of the wiring is etched and the desired conductivity cannot be obtained, resulting in a failure. In contrast, in the present embodiment, the source wiring 14 and the like are made of silver and indium, and the ratio of indium to silver is set to be about 5% by weight. Therefore, it has plasma resistance and can withstand such a dry etching process.
このように、本発明の銀とインジウムから構成される配線材料は、高い耐プラズマ性をもつので、従来では難しかったパターン形成装置を用いたTFTアレイ基板の製造方法を容易にする。   As described above, the wiring material composed of silver and indium according to the present invention has high plasma resistance, and thus facilitates a method of manufacturing a TFT array substrate using a pattern forming apparatus, which has been difficult in the past.
(保護膜・層間絶縁層成膜工程108)
続いて、保護膜・層間絶縁層成膜工程108について、図16(a)(b)及び図17(a)(b)を参照しながら以下に説明する。図16(a)(b)及び図17(a)(b)は、本保護膜・層間絶縁層成膜工程108が完了した状態を、示す図である。図16(a)、図17(a)は、それぞれ、ガラス基板12上の画素形成領域61、端子部形成領域62における平面図である。図16(b)、図17(b)は、それぞれ図16(a)、図17(a)におけるJ−J線矢視断面図、K−K線矢視断面図である。
(Protective film / interlayer insulating layer film forming step 108)
Subsequently, the protective film / interlayer insulating layer forming step 108 will be described below with reference to FIGS. 16 (a) and 16 (b) and FIGS. 17 (a) and 17 (b). FIGS. 16A and 16B and FIGS. 17A and 17B are views showing a state where the protective film / interlayer insulating layer forming step 108 is completed. FIGS. 16A and 17A are plan views of the pixel formation region 61 and the terminal portion formation region 62 on the glass substrate 12, respectively. FIGS. 16B and 17B are a cross-sectional view taken along line JJ and a cross-sectional view taken along line KK in FIGS. 16A and 17A, respectively.
本保護膜・層間絶縁層成膜工程108では、まず、前工程を経たガラス基板12上に、CVD法により窒化シリコン膜55を成膜した。このときの基板温度は200℃に設定している。   In this protective film / interlayer insulating film forming step 108, first, a silicon nitride film 55 was formed on the glass substrate 12 that had undergone the previous step by a CVD method. The substrate temperature at this time is set to 200.degree.
次に、この窒化シリコン膜55の上に、感光性アクリル樹脂材料を塗布した。続いて、マスクを用いた露光と、現像と、焼成とを行なうことで、所定のパターンをもつ層間絶縁層26を得た。このとき、ドレイン電極配線22と補助容量配線16の重なる部分には、開口部56を設けている。一方、端子部形成領域62では、層間絶縁層26は全面で形成されない。   Next, a photosensitive acrylic resin material was applied on the silicon nitride film 55. Subsequently, an interlayer insulating layer 26 having a predetermined pattern was obtained by performing exposure using a mask, development, and baking. At this time, an opening 56 is provided in a portion where the drain electrode wiring 22 and the auxiliary capacitance wiring 16 overlap. On the other hand, in the terminal portion formation region 62, the interlayer insulating layer 26 is not formed on the entire surface.
(保護膜加工工程109)
次いで、保護膜加工工程109について、図18(a)(b)を参照しながら以下に説明する。図18(a)(b)は、本保護膜加工工程109が完了した状態を示す図である。図18(a)(b)は、それぞれ図16(a)、図17(a)におけるJ−J線、K−K線に示す位置での矢視断面図である。
(Protective film processing step 109)
Next, the protective film processing step 109 will be described below with reference to FIGS. 18 (a) and 18 (b). 18A and 18B are views showing a state in which the protective film processing step 109 is completed. 18A and 18B are cross-sectional views taken along the lines JJ and KK in FIGS. 16A and 17A, respectively.
本保護膜加工工程109では、保護膜・層間絶縁層成膜工程108で形成された窒化シリコン膜55を、層間絶縁層26のパターンで加工する。画素形成領域61においては、開口部56直下にある窒化シリコン膜55はエッチングされ、保護層25と、コンタクトホール23を得る。一方、端子部形成領域62においては、全面において窒化シリコン膜55はエッチングされ、取り除かれる。エッチングはドライエッチング法により、CFガス、Oガスの混合ガスを導入して行った。 In this protective film processing step 109, the silicon nitride film 55 formed in the protective film / interlayer insulating layer forming step 108 is processed with the pattern of the interlayer insulating layer 26. In the pixel formation region 61, the silicon nitride film 55 immediately below the opening 56 is etched to obtain the protective layer 25 and the contact hole 23. On the other hand, in the terminal portion forming region 62, the silicon nitride film 55 is etched and removed on the entire surface. Etching was performed by introducing a mixed gas of CF 4 gas and O 2 gas by a dry etching method.
この窒化シリコン膜55のドライエッチングにおいては、コンタクトホール23や、端子部28にある開口部49において、ドレイン電極配線22や、端子配線30の一部がドライエッチング雰囲気に曝される。これは、ドライエッチング法は制御性の良い方法ではあるが、実際の製造ではオーバーエッチングを防ぎきれないことによる。   In the dry etching of the silicon nitride film 55, the drain electrode wiring 22 and a part of the terminal wiring 30 are exposed to the dry etching atmosphere in the contact hole 23 and the opening 49 in the terminal portion 28. This is because the dry etching method is a method with good controllability, but overetching cannot be prevented in actual manufacturing.
従来の技術である銀は、耐プラズマ性を有しない。従って、この場合には、ドレイン電極配線22や、端子配線30の一部が大きくエッチングされ、不良となる。これに対して、本実施の形態においては、ドレイン電極配線22や、端子配線30は銀とインジウムから構成され、銀に対するインジウムの割合が約5重量%となるように設定している。このため、耐プラズマ性を有し、このようなドライエッチング処理に耐えることができる。   Silver, which is a conventional technique, does not have plasma resistance. Therefore, in this case, the drain electrode wiring 22 and a part of the terminal wiring 30 are largely etched, resulting in a defect. In contrast, in the present embodiment, the drain electrode wiring 22 and the terminal wiring 30 are made of silver and indium, and the ratio of indium to silver is set to be about 5% by weight. Therefore, it has plasma resistance and can withstand such a dry etching process.
(画素電極形成工程110)
最後の工程として、後に画素電極24、端子電極29となるITO(インジウム錫酸化物)膜をスパッタ法によって成膜した。このときの基板温度は200℃とした。続いて、フォトリソグラフィを用いてこのITO膜をパターニングし、図1、図2、図3(a)(b)及び図4に示されるTFTアレイ基板11を得た。
(Pixel electrode forming step 110)
As the last step, an ITO (indium tin oxide) film that later becomes the pixel electrode 24 and the terminal electrode 29 was formed by sputtering. The substrate temperature at this time was 200 degreeC. Subsequently, this ITO film was patterned using photolithography, and the TFT array substrate 11 shown in FIGS. 1, 2, 3A, 3B and 4 was obtained.
このように本発明の材料は、従来の銀単体にはない優れたガラス基板への付着力をもつため、一連の製造プロセスに耐え、ゲート配線等の剥離による不良が生じない。   As described above, since the material of the present invention has an excellent adhesion to a glass substrate that is not found in conventional silver alone, it can withstand a series of manufacturing processes and does not cause defects due to peeling of the gate wiring and the like.
また、本発明の材料は、従来の銀単体にはない優れた耐熱性をもつため、本実施例のような300℃の高温条件下に基板が曝される場合でも表面が荒れることが無く、表面平滑性の良いゲート配線13、補助容量配線16、ゲート電極17等が得られる。このため、ゲート絶縁層18を介してこの上に形成されるソース配線14、半導体層27、ソース電極21等とリークする事が無くなり、歩留まりが向上すると共に、TFTの特性も安定する。   In addition, since the material of the present invention has excellent heat resistance not found in conventional silver alone, the surface is not roughened even when the substrate is exposed to a high temperature condition of 300 ° C. as in this example, The gate wiring 13, the auxiliary capacitance wiring 16, the gate electrode 17 and the like with good surface smoothness can be obtained. For this reason, there is no leakage from the source wiring 14, the semiconductor layer 27, the source electrode 21, and the like formed thereon via the gate insulating layer 18, yield is improved, and TFT characteristics are stabilized.
そして、何よりも本発明の材料が、高い耐プラズマ性を備えることが、このような製造プロセスを可能にしている。   And above all, the material of the present invention has high plasma resistance, which enables such a manufacturing process.
本実施の形態においては、ゲート絶縁膜・半導体膜加工工程104におけるゲート絶縁膜45のエッチング、チャネル部加工工程107におけるn+型シリコン加工膜48のエッチング、保護膜加工工程109における窒化シリコン膜55のエッチングの合計3つの工程でドライエッチングが用いられている。このとき、従来の銀単体により配線、電極等を形成していた場合には、オーバーエッチング時、あるいはその他の膜のエッチングマスクとされる時にエッチングされ、不良となっていた。ところが、本実施の形態のように、銀とインジウムを含む本発明の配線材料は優れた耐プラズマ性をもっているため、不良とならない。   In the present embodiment, the gate insulating film 45 is etched in the gate insulating film / semiconductor film processing step 104, the n + -type silicon processing film 48 is etched in the channel portion processing step 107, and the silicon nitride film 55 is processed in the protective film processing step 109. Dry etching is used in a total of three steps of etching. At this time, in the case where wirings, electrodes, and the like are formed of conventional silver alone, they are etched during over-etching or when they are used as etching masks for other films, resulting in defects. However, since the wiring material of the present invention containing silver and indium has excellent plasma resistance as in the present embodiment, it does not become defective.
このように、TFTアレイ基板の製造に際しては、ドライエッチングが多用され、それに伴い、配線、電極等を構成する材料として高いドライエッチング耐性(耐プラズマ性)が要求される。本発明の銀を主体とし、インジウムを含む材料は、高い耐プラズマ性を有し、特にTFTアレイ基板上の配線、電極等を構成する材料として非常に優れる。   As described above, in manufacturing a TFT array substrate, dry etching is frequently used, and accordingly, high dry etching resistance (plasma resistance) is required as a material constituting wiring, electrodes, and the like. The material mainly composed of silver and containing indium of the present invention has high plasma resistance, and is particularly excellent as a material constituting wirings, electrodes and the like on the TFT array substrate.
また、本発明の材料は、本実施の形態のようにソース配線14、ソース電極21等をインクジェット方式のようなパターン形成装置によって描画し、形成する場合には特に有効である。このような場合、ソース配線14等はn+型シリコン層20の形成のためのエッチングマスクとされるために、エッチングの開始から終了の長時間にわたって、ドライエッチング雰囲気に曝される。したがって、従来の銀単体を使っている場合にはこのようなプロセスは難しかった。しかし、本発明の材料はこのようなパターン形成装置によってTFTアレイ基板を製造することを可能にする。   Further, the material of the present invention is particularly effective when the source wiring 14, the source electrode 21 and the like are drawn and formed by a pattern forming apparatus such as an ink jet method as in the present embodiment. In such a case, since the source wiring 14 and the like are used as an etching mask for forming the n + -type silicon layer 20, the source wiring 14 is exposed to a dry etching atmosphere for a long time from the start to the end of etching. Therefore, this process was difficult when using conventional silver alone. However, the material of the present invention makes it possible to manufacture a TFT array substrate by such a pattern forming apparatus.
このように、本発明の銀合金材料は、インクジェット装置のような塗布装置を用いた製造プロセスに特に適し、流動性の配線材料に含まれて有益に用いられる材料である。なお、後に述べるように、パターン形成装置を用いないで行なう製造方法においても、同様に有益に用いられる材料である。   As described above, the silver alloy material of the present invention is particularly suitable for a manufacturing process using a coating apparatus such as an ink jet apparatus, and is a material that is beneficially used by being included in a fluid wiring material. As will be described later, this material is also usefully used in a manufacturing method performed without using a pattern forming apparatus.
本実施の形態では、合計6回にわたってフォトマスクを使用し、露光、現像工程を行なう6枚マスクプロセスである。より低コストでTFTアレイ基板を生産するために、これを1回減らした5枚マスクプロセスも幅広く用いられている。この場合、ハーフトーン露光などを用いない一番容易な方法は、ゲート絶縁膜45と窒化シリコン膜55を連続してエッチング加工することでゲート絶縁層18と保護層25を形成する方法である。しかしながら、この場合には特にドレイン電極配線22にできる露出部は長時間ドライエッチング雰囲気中に曝され、過酷な使用条件に耐える必要がある。   In this embodiment, a six-mask process is performed in which a photomask is used a total of six times, and exposure and development steps are performed. In order to produce a TFT array substrate at a lower cost, a five-mask process in which this is reduced once is also widely used. In this case, the easiest method that does not use halftone exposure or the like is a method of forming the gate insulating layer 18 and the protective layer 25 by etching the gate insulating film 45 and the silicon nitride film 55 successively. However, in this case, in particular, the exposed portion formed in the drain electrode wiring 22 is exposed to a dry etching atmosphere for a long time, and it is necessary to endure severe use conditions.
この理由を考えるために、エッチング中の基板の様子を考える。まず、窒化シリコン膜55をエッチングしている間は全面に膜があるため、課題はない。しかし、これに連続するゲート絶縁膜45のエッチング中には、例えばドレイン電極配線のコンタクトホール23にできる露出部が、エッチングの開始から終了までつねにドライエッチング雰囲気中に直接曝される。これは非常に長時間であり、過酷なプロセス条件である。   To consider this reason, the state of the substrate being etched is considered. First, since there is a film on the entire surface while the silicon nitride film 55 is being etched, there is no problem. However, during the continuous etching of the gate insulating film 45, for example, the exposed portion formed in the contact hole 23 of the drain electrode wiring is always directly exposed to the dry etching atmosphere from the start to the end of the etching. This is a very long time and a harsh process condition.
したがって、このような5枚マスクプロセスの場合には特に、ドレイン電極配線22には高い耐プラズマ性が要求されるが、銀とインジウムを含む銀合金材料に代表される本発明の銀合金材料は、高い耐プラズマ性を備えるので、そのような場合においても使用することができ、使用範囲は広い。   Therefore, particularly in the case of such a five-mask process, the drain electrode wiring 22 is required to have high plasma resistance, but the silver alloy material of the present invention represented by a silver alloy material containing silver and indium is Since it has high plasma resistance, it can be used even in such a case, and the use range is wide.
なお、本実施の形態は、6枚マスクプロセスで、端子配線30をゲート配線13等と同一工程で形成する形態であるが、本発明の範囲はこれに限定されない。ゲート絶縁層18、または保護層25となる窒化シリコン膜を基板全面に成膜し、ドライエッチングによって部分的に取り除く現在のほとんどの製造方法においては、電気的接続のためにこれらを取り除く部分が必ずあり、その下に配置される電極、配線等にはオーバーエッチングに対する耐プラズマ性が必ず要求される。本発明は、耐プラズマ性の優れた材料を提供し、これらのTFTアレイ基板の製造プロセスに対して優れた効果を発揮する。   In this embodiment, the terminal wiring 30 is formed in the same process as the gate wiring 13 and the like in a six-mask process, but the scope of the present invention is not limited to this. In most of the current manufacturing methods in which a silicon nitride film to be the gate insulating layer 18 or the protective layer 25 is formed on the entire surface of the substrate and partially removed by dry etching, the portion to be removed for the electrical connection is necessarily present. In addition, the electrodes, wirings, and the like disposed below the substrate are required to have plasma resistance against over-etching. The present invention provides a material having excellent plasma resistance and exhibits an excellent effect on the manufacturing process of these TFT array substrates.
本実施の形態では、流動性の配線材料には、有機膜をコーティングした、銀インジウム合金微粒子を有機溶媒中に分散させたものを用いた。このときの流動性の配線材料に含まれる銀とインジウムは、銀に対するインジウムの割合が約5重量%となるように設定した。ただし、この銀に対するインジウムの割合は、製造プロセスに応じて適切な耐プラズマ性を有するように、あるいは求めるTFTアレイ基板の性能等に応じて、適切に選び得るものである。   In the present embodiment, as the fluid wiring material, a material in which silver indium alloy fine particles coated with an organic film are dispersed in an organic solvent is used. The silver and indium contained in the fluid wiring material at this time were set so that the ratio of indium to silver was about 5% by weight. However, the ratio of indium to silver can be appropriately selected so as to have an appropriate plasma resistance according to the manufacturing process, or according to the required performance of the TFT array substrate.
また、この流動性の配線材料の形態は、銀とインジウムを、銀インジウム合金の微粒子として含む形態に限られない。銀の微粒子、インジウムの微粒子を別々に作成し、溶媒中に独立に分散させた形態でもよい。また、必ずしも微粒子に限られず、銀、あるいはインジウムが、金属化合物の形で溶媒中に含まれる形態であってもよい。   The form of the fluid wiring material is not limited to a form containing silver and indium as fine particles of a silver indium alloy. Silver fine particles and indium fine particles may be prepared separately and dispersed independently in a solvent. Moreover, it is not necessarily limited to fine particles, and silver or indium may be included in the solvent in the form of a metal compound.
本実施例では、銀とインジウムを含む銀合金材料によって、ソース配線14、ゲート配線13等の配線、電極等を形成したが、これに限らず、銀と亜鉛を含む銀合金材料であっても良い。銀と、少なくとも、錫、亜鉛、鉛、ビスマス、インジウム、ガリウムから選ばれる1種類以上の元素を含むことを特徴とする銀合金材料によって、ゲート配線13等を形成してもよい。また、これらの元素に加えて、少なくとも、アルミニウム、銅、ニッケル、金、白金、パラジウム、コバルト、ロジウム、イリジウム、ルテニウム、オスミウム、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、モリブデン、タングステン、ネオジムの中から選ばれる元素を含むことを特徴とする銀合金材料であってもよい。   In this embodiment, the wiring, electrodes, and the like of the source wiring 14 and the gate wiring 13 are formed of a silver alloy material containing silver and indium. However, the present invention is not limited to this, and a silver alloy material containing silver and zinc may be used. good. The gate wiring 13 and the like may be formed using silver and a silver alloy material containing at least one element selected from tin, zinc, lead, bismuth, indium, and gallium. In addition to these elements, at least aluminum, copper, nickel, gold, platinum, palladium, cobalt, rhodium, iridium, ruthenium, osmium, titanium, zirconium, hafnium, vanadium, niobium, tantalum, chromium, molybdenum, tungsten Further, it may be a silver alloy material characterized by containing an element selected from neodymium.
〔実施の形態2〕
本発明の他の実施の形態について、図6及び図19(a)(b)を参照しながら以下に説明する。
[Embodiment 2]
Another embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 6 and 19 (a) and 19 (b).
前記実施の形態1においては、ゲート配線形成工程102、ソース・ドレイン配線形成工程106において、インクジェット方式のようなパターン形成装置が用いられた。   In the first embodiment, a pattern forming apparatus such as an ink jet method is used in the gate wiring forming process 102 and the source / drain wiring forming process 106.
本実施形態にかかるTFTアレイ基板71は、実施の形態1の場合と同様に、図6に示される製造工程図のように作成されるが、違いはゲート配線形成工程102において、2種類以上の流動性の配線材料を用いて、基板内の各部で組成の異なる配線等を形成すること(塗り分け)を行なう点である。   Similar to the first embodiment, the TFT array substrate 71 according to the present embodiment is formed as shown in the manufacturing process diagram shown in FIG. A fluid wiring material is used to form wirings with different compositions at each part in the substrate (coating).
以下の説明において、実施の形態1と実質的に同様の機能を有する構成要素を同じ参照符号で示し、ここでは説明を省略する。   In the following description, components having substantially the same functions as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted here.
図19(a)(b)に本実施の形態におけるTFTアレイ基板71を示す。図19(a)は、TFTアレイ基板71の端子部形成領域62での平面図であり、図19(b)は、図19(a)中のL−L線矢視断面図である。図4に示す画素形成領域61に形成される画素部分は、実施の形態1と同様に構成される。図19(a)(b)のように、本実施の形態のTFTアレイ基板71は、端子配線72は端子配線接続部73と接し、これらは電気的導通を有する。   19A and 19B show a TFT array substrate 71 in the present embodiment. 19A is a plan view of the terminal portion formation region 62 of the TFT array substrate 71, and FIG. 19B is a cross-sectional view taken along line LL in FIG. 19A. Pixel portions formed in the pixel formation region 61 shown in FIG. 4 are configured in the same manner as in the first embodiment. As shown in FIGS. 19A and 19B, in the TFT array substrate 71 of this embodiment, the terminal wiring 72 is in contact with the terminal wiring connecting portion 73, and these have electrical continuity.
端子配線72は、ゲート絶縁層18に覆われるため、プロセス耐性のうち、耐熱性と、ガラス基板への付着力を有するように選んでおけばよい。耐プラズマ性については、ドライエッチング雰囲気に曝されないので必要ないのである。一方、特に大型の液晶表示装置に使用される回路基板を作成するためには、なるべく端子配線72の電気抵抗を小さくしておきたい。このような理由で、端子配線72は、銀に対するインジウムの含有量が3重量%となるように構成した。この部分の電気抵抗率は約6μΩcmである。また、画素形成領域61にあるゲート配線13、ゲート電極17、補助容量配線16も、端子配線72と同じ理由で、より低電気抵抗となるように、銀に対するインジウムの含有量が3重量%となるように構成した。   Since the terminal wiring 72 is covered with the gate insulating layer 18, it may be selected so as to have heat resistance and adhesion to the glass substrate among the process resistances. Plasma resistance is not necessary because it is not exposed to a dry etching atmosphere. On the other hand, in order to produce a circuit board used for a particularly large liquid crystal display device, it is desirable to make the electrical resistance of the terminal wiring 72 as small as possible. For this reason, the terminal wiring 72 is configured so that the content of indium with respect to silver is 3% by weight. The electrical resistivity of this part is about 6 μΩcm. In addition, the gate wiring 13, the gate electrode 17, and the auxiliary capacitance wiring 16 in the pixel formation region 61 also have an indium content of 3 wt% with respect to silver so as to have a lower electrical resistance for the same reason as the terminal wiring 72. It comprised so that it might become.
一方、端子配線接続部73は、電気的接続のためのエッチング工程において、オーバーエッチングにより、ドライエッチング雰囲気に曝される。そのため、耐プラズマ性を重視し、銀に対するインジウムの含有量が10重量%となるように構成した。この端子配線接続部73は、TFTアレイ基板上のゲート配線13や、ソース配線14、端子配線72よりもずっと短く、電気抵抗率は他の部分よりも大きくても良い。   On the other hand, the terminal wiring connection portion 73 is exposed to a dry etching atmosphere by over-etching in an etching process for electrical connection. Therefore, emphasis was placed on plasma resistance, and the content of indium with respect to silver was set to 10% by weight. The terminal wiring connection portion 73 may be much shorter than the gate wiring 13, the source wiring 14, and the terminal wiring 72 on the TFT array substrate, and the electrical resistivity may be higher than that of other portions.
もちろん、実施の形態1と同じように、端子配線72と端子配線接続部73は、両方とも同じ構成で、すなわち銀に対するインジウムの含有量が5重量%となるように構成しても良い。ところが、本実施の形態のように個々の部分に必要とされる性能に応じて塗り分けを行なうことにより、全体としてより低電気抵抗な配線、電極等を形成できるため、より大型の回路基板、より大型の表示装置等が実現できるメリットがある。   Of course, as in the first embodiment, both the terminal wiring 72 and the terminal wiring connecting portion 73 may have the same configuration, that is, the indium content with respect to silver may be 5 wt%. However, by performing coating according to the performance required for each part as in this embodiment, it is possible to form wiring, electrodes, etc. with lower electrical resistance as a whole, so a larger circuit board, There is an advantage that a larger display device or the like can be realized.
本実施の形態の製造方法を以下に説明する。   The manufacturing method of this embodiment will be described below.
先に述べたとおり、本実施の形態でのTFTアレイ基板71は、前記実施の形態1の場合とほぼ同様に作成されるが、違いはゲート配線形成工程102において、流動性の配線材料の塗り分けを行なう点である。これは、図5に示すようなパターン形成装置に、少なくとも2種類の流動性の配線材料を吐出する機能をもたせておく事により実現する。すなわち、インクジェットヘッド33を少なくとも2つ設けるか、同一のインクジェットヘッド33内に2種類の流動性の配線材料を扱えるようにしておき、インク供給システム36、コントロールユニット37、吐出位置情報等もこれに対応させておくことにより実現できる。   As described above, the TFT array substrate 71 in the present embodiment is formed in substantially the same manner as in the first embodiment, except that in the gate wiring forming step 102, the fluid wiring material is applied. It is a point to divide. This is realized by providing a pattern forming apparatus as shown in FIG. 5 with a function of discharging at least two kinds of fluid wiring materials. That is, at least two inkjet heads 33 are provided, or two kinds of fluid wiring materials can be handled in the same inkjet head 33, and the ink supply system 36, the control unit 37, the ejection position information, etc. It can be realized by making it correspond.
このようなパターン形成装置を用いて、銀に対するインジウムの含有量が異なる2種類の流動性の配線材料を、実施の形態1と同様に吐出した。端子配線72を形成するための領域には、端子配線72となったときに、銀に対するインジウムの含有量が3重量%となるような流動性の配線材料を吐出した。一方、端子配線接続部73を形成するための領域には、端子配線接続部73となったときに、銀に対するインジウムの含有量が10重量%となるような流動性の配線材料を吐出した。一方、画素形成領域61にあるゲート配線13、ゲート電極17、補助容量配線16を形成するための領域には、端子配線72と同じ流動性の配線材料を吐出した。吐出後、実施の形態1と同様に300℃で1時間焼成を行い、所定の端子配線72、端子配線接続部73等を得た。   Using such a pattern forming apparatus, two types of fluid wiring materials having different indium contents relative to silver were discharged in the same manner as in the first embodiment. In the region for forming the terminal wiring 72, a fluid wiring material was discharged so that when the terminal wiring 72 was formed, the indium content relative to silver was 3% by weight. On the other hand, in the region for forming the terminal wiring connection portion 73, a fluid wiring material was discharged such that when the terminal wiring connection portion 73 was formed, the indium content relative to silver was 10% by weight. On the other hand, the same fluid wiring material as that of the terminal wiring 72 was discharged into the area for forming the gate wiring 13, the gate electrode 17, and the auxiliary capacitance wiring 16 in the pixel formation region 61. After discharging, firing was performed at 300 ° C. for 1 hour in the same manner as in Embodiment 1 to obtain predetermined terminal wiring 72, terminal wiring connecting portion 73, and the like.
本実施の形態では、インクジェット方式のようなパターン形成装置が基板面内で塗り分けができること、同一工程時に形成される配線等がそれぞれの部分で異なる耐プラズマ性または導電性を必要としていること、そして本発明の材料のインジウム含有量と導電性とプロセス耐性の関係をうまく組合せている点が重要である。これにより、製造が容易で、良好な電気的特性をもつ大型のTFTアレイ基板の製造が可能となる。   In the present embodiment, a pattern forming apparatus such as an ink jet method can be applied separately within the substrate surface, wiring formed in the same process requires different plasma resistance or conductivity in each part, And it is important that the indium content of the material of the present invention, the relationship between conductivity and process resistance are well combined. As a result, a large TFT array substrate that is easy to manufacture and has good electrical characteristics can be manufactured.
なお、本実施の形態では、端子配線72と端子配線接続部73は、図19(a)(b)に示されるようなインジウム含有量の異なる境界74をもっているが、これに限らない。インジウム含有量が境界付近においてなだらかに変化してもよい。その形成方法としては、流動性の配線材料が互いに自然に混合してもよいし、交互に2種類を吐出するなど意図して混合しても良い。さらに、境界74の位置は、必ずしも図の位置に限るものではない。実質的に上記のような効果が得られるように、多少なりとも違う部分で接続されていても良い。   In the present embodiment, the terminal wiring 72 and the terminal wiring connecting portion 73 have the boundary 74 having different indium contents as shown in FIGS. 19A and 19B, but the present invention is not limited to this. The indium content may change gently near the boundary. As a forming method thereof, fluid wiring materials may be naturally mixed with each other, or may be mixed with the intention of alternately discharging two kinds of materials. Furthermore, the position of the boundary 74 is not necessarily limited to the position shown in the figure. It may be connected at a slightly different part so that the above effect can be obtained substantially.
もちろんTFTアレイ基板71として必要、かつ製造工程中にドライエッチング雰囲気に曝される部分で、インジウム含有量を増やした配線、電極等を設けるということが、本実施の形態の重要な点である。   Of course, it is an important point of the present embodiment that wiring, electrodes, and the like having an increased indium content are provided in a portion necessary for the TFT array substrate 71 and exposed to a dry etching atmosphere during the manufacturing process.
このように、本発明の銀合金材料は、銀に対するインジウムの含有量が例えば1重量%や、3重量%のように比較的低い場合であっても、塗り分けを行なうことで多くの製造プロセスに対応し、ゲート配線13等の配線、電極を構成する、特に低電気抵抗な材料として適切に用いられ得るものである。   As described above, the silver alloy material of the present invention can be manufactured in many processes by performing coating even when the content of indium with respect to silver is relatively low, such as 1% by weight or 3% by weight. In particular, it can be appropriately used as a material having a particularly low electrical resistance, which constitutes wiring and electrodes such as the gate wiring 13.
また、本実施の形態での流動性の配線材料の形態は、銀とインジウムを、銀インジウム合金の微粒子として含む形態に限られない。銀の微粒子、インジウムの微粒子を別々に作成し、溶媒中に独立に分散させた形態でもよい。また、必ずしも微粒子に限られず、銀、あるいはインジウムが、金属化合物の形で溶媒中に含まれる形態であってもよい。   Further, the form of the fluid wiring material in the present embodiment is not limited to a form containing silver and indium as fine particles of a silver indium alloy. Silver fine particles and indium fine particles may be prepared separately and dispersed independently in a solvent. Moreover, it is not necessarily limited to fine particles, and silver or indium may be included in the solvent in the form of a metal compound.
なお、本実施の形態では、銀とインジウムを含む銀合金材料によって、ゲート配線13等を形成したが、これに限らず、銀と亜鉛を含む銀合金材料であっても良い。銀と、少なくとも、錫、亜鉛、鉛、ビスマス、インジウム、ガリウムから選ばれる1種類以上の元素を含むことを特徴とする銀合金材料によって、ゲート配線13等を形成してもよい。また、これらの元素に加えて、少なくとも、アルミニウム、銅、ニッケル、金、白金、パラジウム、コバルト、ロジウム、イリジウム、ルテニウム、オスミウム、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、モリブデン、タングステン、ネオジムの中から選ばれる元素を含むことを特徴とする銀合金材料であってもよい。   In this embodiment, the gate wiring 13 and the like are formed using a silver alloy material containing silver and indium. However, the present invention is not limited to this, and a silver alloy material containing silver and zinc may be used. The gate wiring 13 and the like may be formed using silver and a silver alloy material containing at least one element selected from tin, zinc, lead, bismuth, indium, and gallium. In addition to these elements, at least aluminum, copper, nickel, gold, platinum, palladium, cobalt, rhodium, iridium, ruthenium, osmium, titanium, zirconium, hafnium, vanadium, niobium, tantalum, chromium, molybdenum, tungsten Further, it may be a silver alloy material characterized by containing an element selected from neodymium.
また、銀とインジウム、銀と亜鉛等、TFTアレイ基板71上で構成が異なるよう、場所に応じて使い分けてもよい。   In addition, silver and indium, silver and zinc, and the like may be properly used depending on the location so that the configuration is different on the TFT array substrate 71.
〔実施の形態3〕
本発明のさらに他の実施の形態について説明すれば、以下のとおりである。
[Embodiment 3]
The following will describe still another embodiment of the present invention.
前記実施の形態2においては、ゲート配線形成工程102において、インクジェット方式に代表されるパターン形成装置が用いられ、TFTアレイ基板71上で構成の異なる配線材料の塗り分けが行われた。   In the second embodiment, in the gate wiring forming step 102, a pattern forming apparatus typified by an ink jet method is used, and wiring materials having different configurations are separately applied on the TFT array substrate 71.
以下の説明において、前記実施の形態1および2と実質的に同様の機能を有する構成要素を同じ参照符号で示し、ここでは説明を省略する。   In the following description, components having substantially the same functions as those in the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted here.
本実施の形態においては、ゲート配線形成工程102にかわって、ソース・ドレイン配線形成工程106において、構成の異なる配線材料の塗り分けを行なう。例えばこれは、銀に対するインジウムの含有量がソース電極21およびソース配線14の場合で3重量%、ドレイン電極配線22の場合で10重量%となるように構成するものである。   In the present embodiment, instead of the gate wiring forming step 102, the source / drain wiring forming step 106 separates wiring materials having different configurations. For example, this is configured such that the content of indium with respect to silver is 3 wt% in the case of the source electrode 21 and the source wiring 14 and 10 wt% in the case of the drain electrode wiring 22.
また、ドレイン電極配線22内において、銀に対するインジウムの含有量が3重量%、10重量%となるよう塗り分け、コンタクトホール23近くで、耐プラズマ性が向上するようにしても良い。その他、本実施の形態のTFTアレイ基板上における任意の場所で、このような塗り分けが行われても良い。   Further, in the drain electrode wiring 22, it may be separately coated so that the content of indium with respect to silver is 3 wt% and 10 wt%, and the plasma resistance may be improved near the contact hole 23. In addition, such coating may be performed at an arbitrary place on the TFT array substrate of the present embodiment.
また、本実施の形態での流動性の配線材料の形態は、実施の形態2と同じように、銀とインジウムを、銀インジウム合金の微粒子として含む形態に限られない。銀の微粒子、インジウムの微粒子を別々に作成し、溶媒中に独立に分散させた形態でもよい。また、必ずしも微粒子に限られず、銀、あるいはインジウムが、金属化合物の形で溶媒中に含まれる形態であってもよい。   Further, the form of the fluid wiring material in the present embodiment is not limited to a form containing silver and indium as fine particles of a silver indium alloy as in the second embodiment. Silver fine particles and indium fine particles may be prepared separately and dispersed independently in a solvent. Moreover, it is not necessarily limited to fine particles, and silver or indium may be included in the solvent in the form of a metal compound.
なお、本実施の形態で用いる配線材料は、実施の形態2と同じように、銀とインジウムから構成される材料に限らず、銀と亜鉛を含む銀合金材料であっても良い。銀と、少なくとも、錫、亜鉛、鉛、ビスマス、インジウム、ガリウムから選ばれる1種類以上の元素を含むことを特徴とする銀合金材料によって、ソース配線14等を形成してもよい。また、これらの元素に加えて、少なくとも、アルミニウム、銅、ニッケル、金、白金、パラジウム、コバルト、ロジウム、イリジウム、ルテニウム、オスミウム、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、モリブデン、タングステン、ネオジムの中から選ばれる元素を含むことを特徴とする銀合金材料であってもよい。   Note that the wiring material used in the present embodiment is not limited to a material composed of silver and indium as in the second embodiment, but may be a silver alloy material containing silver and zinc. The source wiring 14 and the like may be formed using silver and a silver alloy material including at least one element selected from tin, zinc, lead, bismuth, indium, and gallium. In addition to these elements, at least aluminum, copper, nickel, gold, platinum, palladium, cobalt, rhodium, iridium, ruthenium, osmium, titanium, zirconium, hafnium, vanadium, niobium, tantalum, chromium, molybdenum, tungsten Further, it may be a silver alloy material characterized by containing an element selected from neodymium.
また、銀とインジウム、銀と亜鉛等、TFTアレイ基板上で構成が異なるよう、場所に応じて使い分けてもよい。   In addition, silver and indium, silver and zinc, and the like may be properly used depending on the location so that the configuration is different on the TFT array substrate.
なお、実施の形態2と3は、組合せて実施することが可能である。すなわち、ゲート配線形成工程102、ソース・ドレイン配線形成工程106の両方において、塗り分けを行なうことも可能である。   Embodiments 2 and 3 can be implemented in combination. In other words, it is possible to perform coating separately in both the gate wiring forming step 102 and the source / drain wiring forming step 106.
上記に述べた本発明の実施の形態1ないし3においては、インクジェット方式のような流動性の配線材料の液滴を吐出するパターン形成装置を用いた。しかしながら、本発明の銀合金材料は、このようなパターン形成装置を用いずとも同様に有益に用いることができる。この場合、対応する工程で、従来のスパッタ法あるいは蒸着法とフォトリソグラフィを用いた最も一般的な方法でTFTアレイ基板を作製する。ただし、流動性の配線材料ではなく、スパッタ用ターゲット、蒸着用蒸発源等を用いて、本発明の銀合金組成により形成された配線、電極等を得る。本発明の銀合金材料は、このような場合においても、耐熱性、付着力、耐プラズマ性といった優れたプロセス耐性を有し、かつ低電気抵抗である材料として有益に用いられる。   In the first to third embodiments of the present invention described above, a pattern forming apparatus that discharges droplets of fluid wiring material such as an ink jet method is used. However, the silver alloy material of the present invention can be used beneficially without using such a pattern forming apparatus. In this case, the TFT array substrate is manufactured by the most general method using a conventional sputtering method or vapor deposition method and photolithography in a corresponding process. However, wiring, electrodes, and the like formed by the silver alloy composition of the present invention are obtained using a sputtering target, a vapor deposition evaporation source, and the like instead of a fluid wiring material. Even in such a case, the silver alloy material of the present invention is beneficially used as a material having excellent process resistance such as heat resistance, adhesion, and plasma resistance and having low electric resistance.
なお、本発明の銀合金材料は、2層以上の材料を重ね合わせてできた多層配線構造のなかの一層としても、有益に用いることができる。例えば300℃での熱焼成しても、銀単体のように表面平滑性が失われることはない、また、特にインジウムを含み、その含有量が例えば銀に対して5重量%、あるいは10重量%など、比較的多い場合には充分な耐プラズマ性を有し、その下層の配線を保護する保護金属層として効果的に用いることができる。また、実施の形態1における半導体層27と直接接触させ、電気的接続を得るためのソース電極21、ドレイン電極配線22の全部、またはその一部として用いることができ、同様に優れた耐熱性、付着力を発揮し、TFTアレイ基板の作製プロセスに有益に用いられる。   Note that the silver alloy material of the present invention can be beneficially used as a single layer in a multilayer wiring structure formed by superposing two or more layers of materials. For example, even when heat-fired at 300 ° C., the surface smoothness is not lost as in the case of silver alone, and particularly contains indium and the content thereof is, for example, 5% by weight or 10% by weight with respect to silver. In the case of a relatively large amount, it has sufficient plasma resistance and can be effectively used as a protective metal layer for protecting the underlying wiring. Further, it can be used as all or part of the source electrode 21 and the drain electrode wiring 22 for direct contact with the semiconductor layer 27 in Embodiment 1 to obtain electrical connection. Adhesive force is exerted, and it is beneficially used in the manufacturing process of the TFT array substrate.
あるいは、本発明の銀合金材料は、反射型TFT液晶表示装置等に用いられるようなTFTアレイ基板上の光反射性電極に用いることもできる。この場合、本発明の銀合金材料の優れた耐熱性により、例えば300℃での熱焼成しても、銀単体のように表面平滑性が失われることはない。そのため、設計外の光散乱が起こらず、光反射性電極として充分な光反射率を維持できるなど、TFTアレイ基板としての特性を充分に発揮させることができる。   Alternatively, the silver alloy material of the present invention can also be used for a light reflective electrode on a TFT array substrate used in a reflective TFT liquid crystal display device or the like. In this case, due to the excellent heat resistance of the silver alloy material of the present invention, surface smoothness is not lost as in the case of single silver, even when heat-fired at 300 ° C., for example. Therefore, light scattering outside the design does not occur, and the characteristics as a TFT array substrate can be sufficiently exhibited, such as maintaining a sufficient light reflectance as a light reflective electrode.
また、本発明の銀合金材料のうち、特に銀に対するインジウムの含有割合が0.5重量%以下である場合においては、電気抵抗率が2.7μΩcm以下であり、従来のアルミニウム配線ではなし得ない低電気抵抗配線の形成が可能であり有益である。ただし、インジウムの含有量が低いため、耐プラズマ性は充分でなく、一般的には他の金属膜を積層するなどが必要である。基板への付着力に関しても、インジウムの含有量が低いため充分ではないので、下地処理等が必要となる場合がある。   Further, among the silver alloy materials of the present invention, in particular, when the content ratio of indium with respect to silver is 0.5% by weight or less, the electrical resistivity is 2.7 μΩcm or less, which cannot be achieved by the conventional aluminum wiring. Low electrical resistance wiring can be formed and is beneficial. However, since the indium content is low, the plasma resistance is not sufficient, and it is generally necessary to stack another metal film. The adhesion to the substrate is not sufficient because the content of indium is low, so that a base treatment or the like may be necessary.
〔実施の形態4〕
本発明のさらに他の実施の形態について説明すれば、以下のとおりである。
[Embodiment 4]
The following will describe still another embodiment of the present invention.
なお、以下の説明において、前記実施の形態1ないし3と実質的に同様の機能を有する構成要素を同じ参照符号で示し、ここでは説明を省略する。   In the following description, components having substantially the same functions as those in the first to third embodiments are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted here.
前記実施の形態2においては、ゲート配線形成工程102において、インクジェット方式に代表されるパターン形成装置が用いられ、TFTアレイ基板71上で構成の異なる配線材料の塗り分けが行われた。一方、前記実施の形態3においては、ソース・ドレイン配線形成工程106において、構成の異なる配線材料の塗り分けが行われた。   In the second embodiment, in the gate wiring forming step 102, a pattern forming apparatus typified by an ink jet method is used, and wiring materials having different configurations are separately applied on the TFT array substrate 71. On the other hand, in the third embodiment, in the source / drain wiring forming step 106, different wiring materials having different configurations were applied.
本実施の形態では、ゲート配線形成工程102において、スパッタ法が用いられて配線等の形成が行われ、これらの配線等は本発明の銀合金材料と、チタンが積層されている。   In the present embodiment, in the gate wiring formation step 102, wiring and the like are formed using a sputtering method, and these wirings and the like are laminated with the silver alloy material of the present invention and titanium.
図26(a)(b)、図27(a)(b)は、本実施の形態において、ゲート配線形成工程102を完了した状態を示す図である。図26(a)、図27(a)は、それぞれ、ガラス基板12上の画素形成領域61、端子部形成領域62における平面図である。図26(b)、図27(b)は、それぞれ図26(a)、図27(a)におけるM−M線矢視断面図、N−N線矢視断面図である。   FIGS. 26A, 26B, and 27A, 27B are views showing a state in which the gate wiring forming step 102 is completed in the present embodiment. FIGS. 26A and 27A are plan views of the pixel formation region 61 and the terminal portion formation region 62 on the glass substrate 12, respectively. FIGS. 26B and 27B are a cross-sectional view taken along line MM and a cross-sectional view taken along line NN in FIGS. 26A and 27A, respectively.
これらの図において、ゲート配線80、ゲート電極81、補助容量線82、および端子配線83は同一の積層構造をもち、2層からなる。ガラス基板12に近い側の各層80a、81a、82a、83aは本発明の銀合金からなり、銀に対するインジウムの含有量が0.2重量%である。それらの上層側の各層80b、81b、82b、及び83bはチタンからなる。膜厚は80a、81a、82a、83a、80b、81b、82b、及び83bの全てで0.2μmとした。   In these drawings, the gate wiring 80, the gate electrode 81, the auxiliary capacitance line 82, and the terminal wiring 83 have the same laminated structure and are composed of two layers. Each layer 80a, 81a, 82a, 83a on the side close to the glass substrate 12 is made of the silver alloy of the present invention, and the content of indium with respect to silver is 0.2% by weight. Each of the upper layers 80b, 81b, 82b, and 83b is made of titanium. The film thickness was 0.2 μm for all of 80a, 81a, 82a, 83a, 80b, 81b, 82b, and 83b.
本実施の形態においては、ガラス基板12に近い側の各層80a、81a、82a、及び83aは、銀とインジウムからなる合金で形成されるので耐熱性があり、後の工程で300℃程度の焼成が行われても、ゲート配線80等に悪影響がでない。従来の銀単体でこれらを形成した場合においては、耐熱性がないために著しい表面凹凸が発生し、上層とのリーク不良が発生していた。   In the present embodiment, the layers 80a, 81a, 82a, and 83a on the side close to the glass substrate 12 are formed of an alloy made of silver and indium, and thus have heat resistance, and are fired at about 300 ° C. in a later step. Even if this is performed, the gate wiring 80 and the like are not adversely affected. In the case where these are formed with conventional silver alone, there is a lack of heat resistance, resulting in significant surface irregularities and a leak failure with the upper layer.
インジウムの含有量が0.5重量%以下の銀合金であれば、先に述べたように電気抵抗率が2.7μΩcm以下であり、アルミニウムでは実現不可能な低電気抵抗な配線の形成が可能である。本実施の例では、電気抵抗率は2.3μΩcm程度と、非常に低い。従って、配線の低電気抵抗化が特に要望される場合、例えば液晶TV用などの液晶表示装置において、本発明の銀合金材料は有用な材料である。   If the silver alloy has an indium content of 0.5% by weight or less, the electrical resistivity is 2.7 μΩcm or less as described above, and it is possible to form a low electrical resistance wiring that cannot be realized with aluminum. It is. In this example, the electrical resistivity is as low as about 2.3 μΩcm. Therefore, when it is particularly desired to reduce the electrical resistance of the wiring, the silver alloy material of the present invention is a useful material in a liquid crystal display device such as for a liquid crystal TV.
本実施の形態において、ゲート配線80等の形成方法について説明する。ここでは、ゲート配線形成工程102において、インクジェット方式に代表されるパターン形成装置を用いないので、ゲート配線前処理工程101に相当する工程は行わなかった。   In this embodiment, a method for forming the gate wiring 80 and the like will be described. Here, in the gate wiring formation process 102, since a pattern forming apparatus represented by an ink jet method is not used, a process corresponding to the gate wiring pretreatment process 101 is not performed.
まず、ガラス基板12上に、スパッタ法により、銀に対してインジウムを0.2重量%含む銀合金膜を0.2μmの厚さで成膜した。このとき、スパッタ用ターゲットとしては銀にインジウムを固溶させた合金ターゲットを用いた。   First, a silver alloy film containing 0.2% by weight of indium with respect to silver was formed to a thickness of 0.2 μm on the glass substrate 12 by sputtering. At this time, an alloy target in which indium was dissolved in silver was used as a sputtering target.
次に、チタンをスパッタ法によって、真空中で連続成膜した。このようにして得た膜をフォトリソグラフィによって加工し、図26(a)(b)、図27(a)(b)で示されるようなゲート配線等を得た。このときのエッチングにはドライエッチング法を用いた。   Next, titanium was continuously formed in a vacuum by sputtering. The film thus obtained was processed by photolithography to obtain a gate wiring as shown in FIGS. 26A and 26B and FIGS. 27A and 27B. A dry etching method was used for the etching at this time.
端子配線83等には、後の工程を考えると耐プラズマ性が必要であるが、本実施の形態においては、上層側のチタンによってそれを得ている。   The terminal wiring 83 and the like are required to have plasma resistance in consideration of the subsequent process, but in the present embodiment, the terminal wiring 83 is obtained by upper layer titanium.
このように、本発明の銀合金材料は多層配線構造のなかの一層として用いられてもよく、銀に対してインジウムを0.5重量%以下にすることで、従来のアルミニウムでは実現できなかった低電気抵抗な配線を実現している。   As described above, the silver alloy material of the present invention may be used as one layer in a multilayer wiring structure, and cannot be realized with conventional aluminum by making indium 0.5% by weight or less with respect to silver. Low electrical resistance wiring is realized.
なお、上記の形成方法では、ガラス基板12上に直接、本発明の銀合金膜を成膜したが、基板への付着力が充分に取れない場合には、両者の中間に金属等からなる中間層を設けても良いし、ガラス基板をプラズマ、薬品等で表面処理することで付着力を得ても良い。   In the above-described forming method, the silver alloy film of the present invention was formed directly on the glass substrate 12. However, when sufficient adhesion to the substrate cannot be obtained, an intermediate made of a metal or the like between the two is used. A layer may be provided, or the glass substrate may be surface-treated with plasma, chemicals, or the like to obtain adhesion.
本発明においては、上層側の各層80b、81b、82b、83bの材料は、チタンに限らず、クロム、モリブデン、タンタル、タングステン、あるいはそれらに窒素、酸素を含有させた材料、あるいはITO(インジウム錫酸化物)等の金属酸化物であっても良い。ゲート配線80等の形成には、実施の形態1などと同じように、流動性の配線材料を塗布して積層しても良いし、銀とインジウムからなる蒸発源を用いて、蒸着法によって成膜、加工して形成しても良い。   In the present invention, the material of each of the upper layers 80b, 81b, 82b and 83b is not limited to titanium, but is chromium, molybdenum, tantalum, tungsten, a material containing nitrogen or oxygen therein, or ITO (indium tin). It may be a metal oxide such as (oxide). As in the first embodiment, the gate wiring 80 and the like may be formed by applying a fluid wiring material and laminating, or by vapor deposition using an evaporation source composed of silver and indium. A film may be formed by processing.
本実施の形態では、ゲート配線形成工程102において、本発明の銀合金とチタンからなる膜によって配線が形成されたが、本発明の別の実施の形態として、ソース・ドレイン配線形成工程106において、同様に積層膜からなる配線を形成しても良い。この場合でも、銀とインジウムからなる合金は耐熱性があるので、後の工程で焼成が行われても悪影響がでない。   In the present embodiment, in the gate wiring forming step 102, the wiring is formed by the film made of the silver alloy and titanium of the present invention. However, in another embodiment of the present invention, in the source / drain wiring forming step 106, Similarly, a wiring made of a laminated film may be formed. Even in this case, since the alloy made of silver and indium has heat resistance, there is no adverse effect even if firing is performed in a later step.
この場合においても、銀に対してインジウムを0.5重量%以下にすることで、従来のアルミニウムでは実現できなかった低電気抵抗な配線を実現することができる。   Even in this case, by setting the indium content to 0.5% by weight or less with respect to silver, it is possible to realize a low electrical resistance wiring that cannot be realized by conventional aluminum.
あるいは、本発明の銀合金材料は、反射型TFT液晶表示装置等に用いられるようなTFTアレイ基板上の光反射性電極に用いることもできる。この場合、本発明の銀合金材料の優れた耐熱性により、例えば300℃での熱焼成しても、銀単体のように表面平滑性が失われることはない。そのため、設計外の光散乱が起こらず、光反射性電極として充分な光反射率を維持できるなど、TFTアレイ基板としての特性を充分に発揮させることができる。   Alternatively, the silver alloy material of the present invention can also be used for a light reflective electrode on a TFT array substrate used in a reflective TFT liquid crystal display device or the like. In this case, due to the excellent heat resistance of the silver alloy material of the present invention, surface smoothness is not lost as in the case of single silver, even when heat-fired at 300 ° C., for example. Therefore, light scattering outside the design does not occur, and the characteristics as a TFT array substrate can be sufficiently exhibited, such as maintaining a sufficient light reflectance as a light reflective electrode.
この場合、望ましくは銀に対してインジウムを0.5重量%以下を含む銀合金材料がよく、さらに望ましくは、銀に対してインジウムを0.2重量%以下を含む銀合金材料がよい。   In this case, a silver alloy material containing 0.5 wt% or less of indium with respect to silver is preferable, and a silver alloy material containing 0.2 wt% or less of indium with respect to silver is more preferable.
〔実施の形態5〕
本発明のさらに他の実施の形態について説明すれば、以下のとおりである。
[Embodiment 5]
The following will describe still another embodiment of the present invention.
なお、以下の説明において、前記実施の形態1ないし4と実質的に同様の機能を有する構成要素を同じ参照符号で示し、ここでは説明を省略する。   In the following description, components having substantially the same functions as those in the first to fourth embodiments are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted here.
本発明の実施の形態1で示したように、本発明の銀合金材料のうち、銀に対してインジウムを0.5重量%以下含む銀合金材料で作製した膜は、200℃の焼成後においても可視光反射率が高い。さらに望ましくは、銀に対してインジウムを0.2重量%以下含む銀合金材料で作製した膜は、300℃の焼成後においても可視光反射率が高い。このため、光反射膜用途に適する。   As shown in Embodiment Mode 1 of the present invention, among the silver alloy materials of the present invention, a film made of a silver alloy material containing 0.5 wt% or less of indium with respect to silver is formed after firing at 200 ° C. Also has high visible light reflectivity. More desirably, a film made of a silver alloy material containing 0.2% by weight or less of indium with respect to silver has a high visible light reflectance even after baking at 300 ° C. For this reason, it is suitable for a light reflecting film application.