JPH02244507A - インジウムすず酸化物薄層のエッチング方法及び透明電気導電パターンの形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） この出願の発明はインジウムすず酸化物フィルムをエツ
チングする新規で改善された方法に関するものである。

（背景技術） 微細にパターン化された透明導電層が、多くのオプトエ
レクトロ二ック及び光起電力装置に使用されている。こ
れらの装置はデイスプレィ、特に能動的アドレス指定可
能デイスプレィ、ペテロ接合太陽電池、カラー撮像管及
びエレクトロクロミックデイスプレィ装置を含む。

特に、能動的アドレス指定可能デイスプレィとへテロ接
合太陽電池とに使用するためには、２〜４ミクロン以下
の線幅と間隔とを存し、オーダー（≦２０オーム／スク
エア）の低いシート抵抗と下層にある基板へのオーム接
触と良好なステップカバレージとを示す精密に輪郭づけ
られたパターンを形成する必要がある。

最近、こうしたパターンを薄いインジウムすず酸化物フ
ィルムから形成する試みがなされた。薄いインジウムす
ず酸化物フィルムは、０２内でのｌｎ＝Ｓｎターゲット
の反応スパッタリング、ＩｎｚＯ＝：ＳｎＯターゲット
の直接スパッタリング、反応蒸着、イオンビーム　スパ
ッタリング及び熱蒸着を含む多くの技術によって容易に
製造できる。しかし、最も有用なものはターゲットから
の直接スパッタリングであることが示された。この方法
により、インジウムすず酸化物の充分に薄いフィルムを
容易に製造できる。

しかし、微細な線パターン（２〜４ミクロン以下のオー
ダーのもの）を既知のエツチング方法によって製造する
試みは不成功であることが明らかとなった。

ここで、ＩＦ、１１Ｃ１、シュウ酸、亜鉛粉末懸濁液を
伴なうＩＩｃＩ及びＩＩｃＩ　とＨＮＯｉとの混合物の
ようなエッチ液の使用を含むウェットエツチング方法を
使用してインジウムすず酸化物フィルムをエツチングで
きるが、ＨＣＩ　とｌｌＮＯ３との混合物のみがインジ
ウムすず酸化物フィルムの微細な線エツチングを製造す
るのには使用できることが発見され、典型的なエッチ液
組成はＩＩｃＩ：Ｉｔ□０：ＨＮＯ３の容量比で２：１
０：０．０４である。

しかし、こうしたエッチ液を使用すると、しばしばオー
バーエツチングの結果パターンの線が破壊するという問
題があることを頻繁に見出した。

プラズマエツチング方法を採用するための試みがなされ
てきた。日本国特許筒５９−０２００４号に記載された
ように気相カルボン酸を含有するプラズマを使用し、ま
た日本国特許筒５９−０３００３号に記載されたように
フッ素、フッ化水素及び四フッ化炭素のような気相フッ
素化合物を含有するプラズマを使用すると、インジウム
すず酸化物を更にエツチングするのを停止する三フフ化
インジウムのような不揮発性化合物が生成する結果、不
完全なエツチングとなり、こうしたエツチング方法を使
用した結果電気的短絡の生成が起こることが見出された
ことから、不成功であることが明らかとなった。

更に、プラズマ中に有機材料、カルボン酸、又は四フッ
化炭素が存在すると、その結果製造された装置が汚染さ
れる。

また、日本国出願公開１９８５年第２３４３２５号に記
載されたように、エタノール又はメタノールのようなア
ルコールを含有するアルゴンから形成されたプラズマ中
で反応性イオンエツチングによってインジウムすず酸化
物フィルムをエツチングする試みがなされた。しかし、
こうした方法は、多分有機副成物が生成し、エツチング
表面を汚染し、適切なエツチングを阻害するために、不
成功であることが明らかとなった。

（発明の開示） この発明の主要目的は、基板上に堆積されたインジウム
すず酸化物の薄いフィルムをエツチングする改善された
方法を提供することである。

この発明の他の目的は、基板上にインジウムすず酸化物
の精密な薄いパターンを設ける方法を提供することであ
る。

本発明のこれらの目的と他の目的とは次の記載から明ら
かとなるであろう。

本発明の一態様によれば、基板上に堆積されたインジウ
ムすず酸化物の薄いフィルムをエツチングする新規な方
法は、インジウムすず酸化物のフィルムを脱会合アルゴ
ンからなる雰囲気中で反応性イオンエツチングに供する
ことを含み、ここでこの脱会合アルゴンはアルゴンイオ
ンと電子との混合物である。

本発明の他の態様によれば、基板上に堆積されたインジ
ウムすず酸化物の薄いフィルムを脱会合アルゴンからな
る雰囲気中でパターン化反応性イオンエツチングへと供
することによって、基板上に堆積されたインジウムすず
酸化物の精密なパターンを得ることができる。この方法
により、不連続性がなく、２〜４μｍ以下と同等の小さ
さのオーダーの線幅と間隔とを有する、基板上に堆積さ
れたインジウムすず酸化物の精密なパターンを容易に製
造できることを見出した。

注意すべきことに１．サッサノ等（Ｓａｓｓａｎｏ　ｅ
ｔａｌ）は米国特許第３９５７６０９号において、基板
上に堆積された酸化すずのフィルムを、酸素雰囲気中の
アルゴンイオンでイオンスパッタリングのエツチングへ
と供することにより、基板上に堆積された酸化すずの微
細パターンを形成することを提案する。しかし、この特
許では、酸素がなくしかも脱会合アルゴンからなる雰囲
気中で反応イオンエツチングによってインジウムすず酸
化物のフィルムをエツチングすることについては何らの
示唆もない。

重量パーセントは幾分か変動してよいが、本発明の方法
で使用するインジウムすず酸化物は９０〜９５重量％の
酸化インジウムと１０〜５重量２の酸化すずの混合物か
らなる。

本発明のイオン反応性エツチング方法によってインジウ
ムすず酸化物よりも実質的に遅い速度でエツチングされ
るすべての基板を使用できる。

この基板は絶縁材料、半導体材料又は金属から形成され
ていてよい。使用可能な絶縁材料を例示すると、二酸化
シリコン、窒化シリコン、サファイア及びホウケイ酸ガ
ラスがある。

半導体材料を例示すると、単結晶及び多結晶シリコンが
ある。

金属を例示するとアルミニウム、クロム及びモリブデン
がある。

本発明の重要な態様は、誘電体基板上のインジウムすず
酸化物の透明導電性フィルムから形成されん微細な透明
電気的導電パターンを形成することを包含する。

本発明に従い、こうしたパターンの形成を次の手順に従
って実施する。

インジウムすず酸化物の薄層を電気絶縁基板上に堆積し
、このインジウムすず酸化物層の厚さを好ましくは０．
５　μよりも小さくする。

次いで誘電体材料のＦｔＥＪＬＪをインジウムずず酸化
物層上に堆積する。この誘電体材料は、脱会合アルゴン
からなるプラズマ中のイオン反応性エツチングによって
はインジウムすず酸化物よりも顕著に遅い速度でエツチ
ングされ得るものである。こうした材料を例示すると、
二酸化シリコン、窒化シリコン、窒化ゲルマニウムが含
まれ、これらの中では、二酸化シリコンが好ましい。

所望のパターンを有するホトレジストをこの誘電体材料
層上に形成し、この誘電体材料層の露出部分を前記パタ
ーンに対応して残す。ポジティブ又はネガティブに作用
する良く知られたホトレジストはいずれも使用でき、例
示すると「コダック８２０」、ｒＡ２１９３５Ｊ、「コ
ダック８０９　Ｊ及びｒＡＺ１３５０Ｊ　Ｊがある。

次いで、この誘電体材料の露出部分を、ホトレジストパ
ターンが比較的不活性であるエッチャントによって除去
する。この目的のため、気相エツチングを採用し、この
例はトリフルオロメタンのようなハロゲン化メタンの主
要部分と、酸素とからなるプラズマである。

次いで、このホトレジストパターンを、特に気相エッチ
ャント、例えば実質的に酸素のプラズマからなるエッチ
ャントによって、好ましくはエツチングで除去する。こ
のホトレジストパターンを除去した結果、インジウムず
ず酸化物の部分が露出する。次いでこのインジウムすず
酸化物の露出部分を、脱会合アルゴンからなるプラズマ
中でのイオン反応性エツチングへと供することによって
除去する。

次いで、このインジウムすず酸化物の残りの部分を被覆
する誘電体材料を、エッチャントを用いてエツチングす
ることにより除去する。この目的のため、誘電体材料の
元来露出していた部分を除去するために既に用いたタイ
プの気相エッチャントを使用することが好ましい。

結果として、電気的絶縁基板上にインジウムすず酸化物
の微細パターンが形成される。

このパターンの微細さは、使用した最初のホトレジスト
パターンに依存する。この方法により、電気的短絡やア
ンダーカットがなく、２〜４μ以下のオーダーの線幅と
間隔とを有する、インジウムすず酸化物の薄い精密な透
明電気導電性パターンが形成される。０．５程度の小さ
さの線幅と間隔とを有するパターンでさえも形成できる
。

（実施例） ここで本発明を、次の実施例と図面とを参照しながら更
に詳細に説明する。

図面の第１ａ図を参照すると、インジウムすず酸化物の
薄いフィルム１　（約０，２　ミクロンの厚さのもの）
を、１．０２　ｍｍ　（４インチ）径の石英基板３上に
アルゴン雰囲気中でインジウムすず酸化物ターゲットか
らスパッタリングで堆積した。２０００人の厚さのプラ
ズマ二酸化シリコン層を、この薄いインジウムすず酸化
物フィルムｌ上に堆積した。

この堆積は、プラズマ　サーム（Ｐｌａｓｍａ　Ｔｈｅ
ｒｍ）によって製造された。上側電極と下側電極とを有
する市販の平行板反応器（ＰＴ　７３０システム）中で
実施した。この上側電極は１３．５６ＭＩｆｚ高周波発
生器によって作動する。このガス流はソフトスタート質
量流制動器によって制御され、上側電極のジャワヘッド
　デザインを通ってチャンバへと入る。

この工程圧力はＭＫＳ機器２５２スロットル　バルブに
よってルート　ブロワと回転羽根機械ポンプと共に達成
される。このシステムでは、システムから湿気を除去す
るために最初にポンプを操作する間のみターボポンプを
用いる。ウェハは手で載せ、手で卸す。

次いで、ポジティブに作用するホトレジスト層７をプラ
ズマ二酸化９９３２層５上に堆積した。

次いで、このホトレジスト層７をパターン化ホトリソグ
ラフィーに供し、プラズマ二酸化９９３２層５上に約４
ミクロンの幅の線と約３ミクロンの間隔とを有するパタ
ーン　ホトレジストＮ７を設けた。

プラズマ二酸化シリコン層５の結果的に露出した部分を
、２５０°Ｃの２ＳＣＣＭｆ７＞酸素中ｆ７）４０３Ｃ
ＣＭ　（７）トリフルオロメタンからなり、２５０ワツ
トの出力で１３゜５６ＭＨｚの周波数で約３０分間プラ
ズマへと供した。結果として、プラズマ二酸化シリコン
Ｍ５の露出部分は除去され、インジウムすず酸化物フィ
ルムエの部分が露出した。この結果形成された構造を第
１ｂ図に示す。

次いでこの構造を窒素パージへと供した。次いで、残っ
たホトレジスト層７を、約７０　ＳＳＣＭの酸素を使用
し、２５°Ｃの温度、５００ワツトの出力、約５０ミリ
メートルの圧力及び約１．３．５Ｍ　Ｈｚの周波数の酸
素プラズマエツチングによるエツチングで除去した。こ
の操作を約５０分間実施した。

次いで、こうして得た構造をエツチングへと供し、特に
脱会合アルゴンからなるプラズマ中でのイオン反応性エ
ツチングによってインジウムすず酸化物フィルム１の露
出部分を除去した。このエツチング工程を、２５°Ｃの
温度で５００　ＳＣＣ？ｌのアルゴンからなる雰囲気で
５００ワツトの出力をもって約１００　ミリメートルの
圧力で１３．５Ｍ　Ｈｚの周波数で実施した。このエツ
チング工程の終了は、３２５．６５ｎｍのスペクトルビ
ークの検出によって決定した。

こうして得た構造（第１ｃ図に示した）を再度窒素パー
ジに供した。

ＲＨ的に、プラズマ二酸化シリコン層５の残った部分を
、既に実施した方法と同様の方法でエツチングにより除
去した。

こうして得た構造は、石英ｕ＋Ｆｉ、３にインジウムす
ず酸化物の薄い透明電極１を設けてなるもので、第１ｄ
図に示す。

このプラズマエツチング工程と反応性イオンエツチング
工程とは共に、プラズマ二酸化シリコンエツチングに使
用した前記機器の中で実施した。

【図面の簡単な説明】

第１ａ図、第１ｂ図、第１ｃ図及び第１ｄ図は、本発明
の方法に従うパターン化電極構造の形成工程を縦断面で
示す断面図である。 １・・・インジウムすず酸化物の薄いフィルム３・・・
石英基板 ５・・・プラズマ二酸化シリコン層 ７・・・ホトレジスト層

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、基板上に堆積されたインジウムすず酸化物の薄層を
   エッチングする方法において、インジウムすず酸化物の
   前記薄層を、脱会合アルゴンからなるプラズマ中でイオ
   ン反応性エッチングへと供することを特徴とするインジ
   ウムすず酸化物薄層のエッチング方法。 ２、前記基板が半導体材料から形成される、請求項１記
   載のインジウムすず酸化物薄層のエッチング方法。 ３、前記基板が絶縁材料から形成される、請求項１記載
   のインジウムすず酸化物薄層のエッチング方法。 ４、前記基板が、二酸化シリコン、窒化シリコン、サフ
   ァイア及びホウケイ酸ガラスからなる群より選ばれた材
   料から形成される、請求項１記載のインジウムすず酸化
   物薄層のエッチング方法。 前記基板が金属性基板である、請求項１記 載のインジウムすず酸化物薄層のエッチング方法。 前記基板が、アルミニウム、クロム及びモ リブデンから群よりなる選ばれた金属から形成される、
   請求項５記載のインジウムすず酸化物薄層のエッチング
   方法。 前記インジウムすず酸化物が、９０〜９５重量％の酸化
   インジウムと１０〜５％の酸化すずとからなる、請求項
   １記載のインジウムすず酸化物薄層のエッチング方法。 前記基板が、単結晶又は多結晶シリコンか ら形成される、請求項２記載のインジウムすず酸化物薄
   層のエッチング方法。 電気的絶縁基板上にインジウムすず酸化物 の微細な透明電気導電パターンを形成する方法において
   、 ａ）前記基板上にインジウムすず酸化物の薄い透明層を
   堆積し、 ｂ）インジウムすず酸化物の前記層上に、脱会合アルゴ
   ンからなるプラズマ中でインジウムすず酸化物よりも顕
   著に遅い速度でエッチングされ得る誘電体材料の薄層を
   堆積し、 ｃ）所望のパターンを有するホトレジストを前記誘電体
   材料の前記層上に形成し、これにより誘電体材料の前記
   層の露出部分をインジウムすず酸化物の前記層上に前記
   パターンに対応して設け、 ｄ）誘電体材料の前記層の前記露出部分を前記ホトレジ
   ストの前記パターンが比較的に不活性である前記誘電体
   材料用エッチャントへと供し、これにより前記ホトレジ
   ストパターンによって被覆される前記所望のパターンに
   対応して前記誘電体層のパターンを形成し、ｅ）前記ホ
   トレジストパターンを除去し、 ｆ）インジウムすず酸化物の前記露出部分を、脱会合ア
   ルゴンからなるプラズマ中でインジウムすず酸化物の前
   記露出部分を前記基板から除去するのに充分な時間イオ
   ン反応性エッチングへと供し、かつ ｇ）前記誘電体材料の前記パターンを前記インジウムす
   ず酸化物が比較的に不活性であるエッチャントへと供し
   、これにより前記誘電体材料を前記インジウムすず酸化
   物から除去し、これにより前記電気絶縁基板上にインジ
   ウムすず酸化物の前記パターンを設けることを特徴とす
   る、透明電気導電パターンの形成方法。 １０、前記インジウムすず酸化物が、９０〜９５重量％
   の酸化インジウムと１０〜５重量％の酸化すずとからな
   る、請求項９記載の透明電気導電パターンの形成方法。 １１、前記誘電体材料が、二酸化シリコン、窒化シリコ
   ン及び窒化ゲルマニウムからなる群より選ばれる、請求
   項１０記載の透明電気導電パターンの形成方法。 １２、前記絶縁基板が、二酸化シリコン、窒化シリコン
   、サファイア及びホウケイ酸ガラスからなる群より選ば
   れる、請求項１１記載の透明電気導電パターンの形成方
   法。 １３、前記誘電体材料の前記パターンを気相エッチャン
   トによって除去する、請求項１２記載の透明電気導電パ
   ターンの形成方法。 １４、前記気相エッチャントが、トリフルオロメタンの
   主要部分と酸素との混合物のプラズマである、請求項１
   ３記載の透明電気導電パターンの形成方法。 １５、前記ホトレジストパターンをエッチングによって
   除去する、請求項１４記載の透明電気導電パターンの形
   成方法。 １６、前記ホトレジストパターンを、実質的に酸素のプ
   ラズマからなる気相エッチャントによって除去する、請
   求項１５記載の透明電気導電パターンの形成方法。 １７、前記誘電体材料が二酸化シリコンである、請求項
   １６記載の透明電気導電パターンの形成方法。 １８、最大約０．５μの厚さのインジウムすず酸化物層
   を使用する、請求項１７記載の透明電気導電パターンの
   形成方法。 １９、前記誘電体材料の前記層が最大約０．５μの厚さ
   を有する、請求項１８記載の透明電気導電パターンの形
   成方法。