JPH0317909A - 酸化物導電膜の成膜加工方法 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、液晶ディスプレー．イメージセンサ等に応用
可能な酸化物導電膜の成膜と加工に関係するものであり
ます． 〔従来の技術〕 最近、液晶ディスプレー，イメージセンサが大型化され
てきている。そのため、これらの電気部品を構戒する酸
化物導電膜が形成された基板が大型化されている。その
為、このような大面積基板を効率よく、低コストで製造
するための技術革新がなされている。

従来より行なわれていた、これら電気部品用基板を製造
する技術として、例えばＩＴＯの場合、絶縁基板上にＩ
ＴＯを公知の蒸着、スパッタ法を用いて戒膜する。この
ときＴＴ○の抵抗率を下げるため及び透光性を増すため
に、基板を２５０〜４００゜Ｃに加熱し、０２を導入し
低抵抗率で高透過性のＩＴＯを形戒する。このＩＴ○は
、大面積化するに従い、より抵抗値を下げることが求め
られており、ＩＴ○の成膜温度を高くすることが広く行
なわれていた。次に公知のフォトリソグラフィ技術を用
いてＩＴＯ上にマスキング材のレジストを所定のパター
ンに形成する。その後レジストをマスクにしてエッチン
グを行う。このエッチング加工がウエットエッチングの
場合、塩酸＋塩化第２鉄、熱塩酸＋塩化第２鉄または、
塩化第２鉄のかわりにＺｎの粉末を用いる等のエッチャ
ントを用いてこのＩＴＯを成膜加工して、液晶ディスプ
レー．イメージセンサ及び太陽電池等の基板として使用
されている。また、ドライエッチングの場合は、ＩＴＯ
等の酸化物導電膜を効率よくエッチングする活性種が見
つかっておらず、かつエッチングレートが小さいため、
液晶ディスプレー，太陽電池等の大面積の基板上の加工
には不適当であり、あまり実用化されていない。

〔従来技術の問題点〕

これらの方法には、以下に示す問題点がある。

ＩＴ○を加熱して戒膜を行うために、製造工程のタクト
タイムが制限されてしまう。すなわち、基板をＩＴＯを
形戒する真空装置内にセットした後、基板を一定温度ま
で昇温するので、待期時間が必要となる。成膜後、急激
に室温まで基板温度を下げると、形成されたＩＴ○がビ
ーリングし基板よりながれるので、徐々に降温する必要
がある。このため１バッチのＩ　Ｔ．Ｏ成膜時間は相当
長くなるゆ　又、真空中での加熱のために、均一な温度
分布を得ることが難しく、均一な温度分布を，実現する
ために成膜面積より大きな範囲にヒーター等を設置する
必要があり、装置が大きくなってしまう。又、加熱加工
のために再現性が悪い。又、このように加熱して形成さ
れたＩＴ○膜等は、大変、電気抵抗が低いが、緻密な膜
が形戒されている。

それゆえに、このＩＴＯ膜を所定のパターンにエッチン
グするには、強力なエッチャントが必要である。さらに
エッチングレートを増す必要があるので、このエッチャ
ントを加熱しながらエッチング作業を行なう必要がある
。

このように強力なエッチング能力を持つエツチャントを
使用してＩＴＯのエッチングを行なうと、エッチングパ
ターンのエッヂ部のシャープさが失われ、うねったパタ
ーンとなる。又、エッチング作業中に多量の水素が発生
するために、エッチングパターンマスクがエッチング中
に、剥れる又は損傷を受ける等、きれいなエッチングパ
ターンを大面積基板上で得ることは非常に難しかった。

〔目的〕

本発明は、これらの問題点を解決し、低抵抗で加工のし
やすい酸化物導電膜の成膜加工方法を提供することを目
的とするものであります。

〔発明の構成〕

前述した従来技術の問題は ■真空加工戒膜　■強力なエッチング能力を持つエフチ
ャントの使用、の２つに要約できる。

本発明では、それぞれについて良好な解決方法を与える
。

本発明の戒膜加工方法の概略工程を第１図に示す。第１
図に示された工程順序に従い、絶縁基板上に酸化物導電
膜を公知の蒸着，スバッタ方法で戒膜する。但しこの時
基板の温度は無加熱〜１００゜Ｃ程度の低温で成膜する
。これによって、蒸着，スパッタ装置等で必要となる待
期時間を大幅に減らすことができる。成膜中の反応室内
の酸素の分圧に関しては、公知の方法と同じ量を導入す
る。

この方法で作られた酸化物導電膜は完全な酸化膜ではな
く、中間の状態（ハーフオキサイド）になっている。抵
抗率は従来法より高＜　Ｉ　ＸＩＯ−’Ω・ｃｍ以上に
なる。低温で成膜するために、製造のタクトタイムが加
熱に比較して２倍程度早くなる。

又、装置も大きくなる必要がなく、再現性も非常に向上
した。蒸着法においては、導入した酸素気体に対して電
気エネルギーを与えてプラズマ化し、反応性蒸着を採用
しても良い。

また、スパッタ法によって形成する場合、スパッタター
ゲットからの輻射熱によって基板が加熱されるので、タ
ーゲットと基板との距離を適当に変化させる必要がある
。

また、常［ｑＭＪｌｌＩ，−よユて形或する場合は、原
料気体を分解反応させるためには、１００〜３００゜Ｃ
程度の温度が必要となる。この場合は、なるべく基板を
加熱しないようにして、原料気体に熱を与えられるよう
に工夫する必要がある。

次に公知のフォトリソグラフィ技術を用いて、酸化物導
電膜上にマスキング材のレジストのパターン形或する。

その後このレジストをマスクとしてウエットエッチング
を行なうが、酸化物導電膜がハーフオキサイドのために
エッチング速度が従来の酸化物導電膜に比較して１０倍
以上に早い。そのためエッチャントは室温のＨＣＩで十
分にエッチングすることが可能である。エッチャントの
エッチング能力が弱く、エッチングレートが早いために
、バターニング後のパターンのエッヂ形は非常にきれい
な形になる。

次に１００〜４００”Ｃに保持された高温炉内にこのパ
ターンニングされた酸化物導電膜を１０分〜１８０分間
放置する。炉内は酸素，空気雰囲気が望ましいがＮ２真
空中でも酸素を５〜１０％導入して、高温処理を行って
もよい。すると、ハーフオキサイドの酸化物導電膜の酸
化が進み、抵抗率が１．ＯＸ１０−４Ω・ＣＩ１　〜３
．５Ｘ１０−’Ω’ｃ道となる。

本発明を用いることで、低抵抗で再現性のよいＩＴＯを
戒膜することができ、エッチング加工も弱いエッチング
能力のエッチャントを用いることが可能になる。

ＩＴＯ膜を成膜した場合、従来の方法と本発明を用いた
場合の特性の比較を第２図に示す。第２図（ａ），（ｂ
）は再現性を表すヒストグラムであり、横軸は抵抗率、
縦軸はカウント数を表し、サンプルの個数に対応する。

（ａ）は従来の方法（ｂ）は本発明を示す。本発明が明
らかに再現性が優れている。第２図（Ｃ）はエッチング
速度を表す。２５℃のＨＣＩ中に放置したときの残膜厚
を縦軸．放置時間を横軸にしてある。実線が本発明，破
線が従来の方法を示す．本発明が明らかに優れている。

第２図（ｄ）は加熱温度と抵抗率を示しており、横軸を
加熱温度縦軸を抵抗率にしてある。●が従来の方法○が
本発明の方法で若干、従来の方法の抵抗率が低いが、ほ
とんど差がない。

このように、本発明は従来の方法と同じ抵抗率のＩＴＯ
を再現性よく成膜して、簡易にエッチング加工すること
ができる。

ｒ実施例１』 第３図に本発明の実施例を示す。はｔめに、透明絶縁基
板（１）上に公知のＤＣマグネトロンスバッタ装置を用
いて、ＩＳ００人のハーフオキサイド■基板とターゲッ
トの間隔を１５０ｍｍとして成膜したＩＴＯの抵抗率は
１．２Ｘ１０−’Ω・ＣＩであった。

次に公知のフォトリングラフィ技術を用いて、レジスト
（３）をＬ／Ｓ　（ラインアンドスペース）＝３５０／
４０　（μｍ）にバターニングした。次に２３゜Ｃの６
Ｎの塩酸に上記基板を２分間浸けたところ、ｌ分３０秒
でＩＴ○がすべてなくなった。エッチングレートは、１
５００人／１，５分つまり１０００人ノ分であった。

レジストを公知の剥離液によって剥離して第３図（ｃ）
の状態を得た。次にこの基板を２００゜Ｃのクリーンオ
ーブン（大気雰囲気）で６０分熱処理をした後、シート
抵抗は１４Ω／口であり、Ａ４版６４０　Ｘ　４００の
液晶ディスプレー基板を完成させた。

完成後のＩＴＯの抵抗率は１．６Ｘ１０−’Ω・ｃｍで
あった。

ｒ実施例２』 第４図に本発明の実施例を示す。ソーダガラス基板（１
）上に公知のＥＢ蒸着装置を用いて１２００人のハーフ
オキサイド酸化スズ膜（２）を戒膜した。

この条件で成膜した酸化スズの抵抗率は４．２×１０−
３Ω・ｃｍであった。

次に公知のフォトリソグラフィ技術を用いてこの酸化ス
ズをバターニングする。その際、酸化スズエッチングは
、２３゜Ｃで２０秒でエッチングできた。

次に、基板をアッシングするために酸素雰囲気下でプラ
ズマアッシングを行ないフォトレジストを除去した。こ
の後プラズマアッシングを行なった装置内で、基板加熱
を行ない酸素プラズマ処理を行って、不完全酸化物導電
膜である酸化スズの加熱酸化処理を行った。この加熱酸
化処理はプラズマエネルギーでアシストされているので
通常の酸化性気体雰囲気下での熱処理に要する時間の２
７３程度の処理時間で、導電膜の抵抗値を２．５　Ｘ　
１０−’Ω・０以下にまでさげることができた。

また、アッシング処理時に同時に基板加熱を行って処理
時間をさらに短くすることも有効であった。

次に公知のプラズマＣＶＤ法を用いてａ−ＳｔのＰ層，
■層，Ｎ層（４）をそれぞれ１００，７０００．　３０
０人戒膜した。ａ−Ｓｉを公知のフォトリソグラフイ技
術を用いてパターニングをしてさらに裏面電極（５）を
形成し、第４図の１２連直列のアモルファスシリコン太
陽電池を作製した。

ｊ実施例３Ｊ 第５図に本発明の実施例を示す。

ホウケイ酸ガラス（１）上に、公知のＤＣマグネトロン
スパッタ法を用いてＣｒ電極を１０００人成膜．次に公
知のプラズマＣＶＤ法を用いて順次Ｐ型ａ−　Ｓ　ｉ　
Ｃ３０００人．■型ａ−Ｓ　ｉ　Ｃ　１００００人．Ｎ
型ａ−ＳｉＣ３００人の半導体層（６）を戒膜した。次
に公知のＤＣマグネトロンスパッタ装置を用いて、１５
００人のハーフオキサイドＩ　Ｔ　Ｏ　（２）を成膜し
た。

成膜条件を以下に示す。

この条件下で戒膜したＩＴＯの抵抗率は１．５×１０−
　’Ω・０であった。

次に公知のフォトリソグラフィ技術を用いてＩＴＯをバ
ターニングした．その際、２Ｎの塩酸２３℃中で５０秒
でエッチングできた。次に公知のＳＯＧ法により、液体
Ｓｉｎ，を保護膜として塗布した。

次に保護膜Ｓｉｎ．の焼戒と、ＩＴＯの酸化をかねて３
００℃の大気雰囲気下で、クリーンオーブンで１２０分
ベータして一次元密着イメージセンサのセンサ部を作製
した。この時のＩＴＯの抵抗率は２．ＯＸ１０−’Ω・
０であった。保護膜（８）がＳｉＯ２ではなく、ＳｉＮ
の場合は成膜時に基板温度が２００〜３００℃になるた
め、酸化が進行する。又、ポリイミドを用いる場合もイ
ξド化させるため、２００゜Ｃ以上でベータするため、
同様のことができる。

〔効果〕

本発明の構或によって、低抵抗の酸化物導電膜をより簡
単によりコストを安く製造できるようになった。また、
エッチング加工後の導電膜のパターンエッヂもシャープ
で良好なものであった。これにより、大面積基板上の導
電膜パターンを安価に再現性のよく得られることになっ
た。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の概略図を示す。 第２図は本発明方法と従来法との特性の比較を示す。 第３図，第４図及び第５図は本発明の実施例を示す。 １・・・基板 ２・・・酸化物導電膜 ３・・・マスク

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. １．　基板または基板上の被形成面に不完全酸化物導電
   膜を形成した後、所定のパターンに前記不完全酸化物導
   電膜をエッチング加工する工程と前記工程の後、前記不
   完全酸化物導電膜に加熱または酸化処理を施すことによ
   り、所定の形状に加工成膜された酸化物導電膜を得る工
   程を有する酸化物導電膜の成膜加工方法。
2. ２．　特許請求の範囲第１項において、前記エッチング
   加工する工程で使用されフォトレジストを酸化性気体雰
   囲気下でプラズマアッシングにて除去する際に、同時に
   基板加熱を行ない、前記不完全酸化物導電膜を加熱酸化
   処理をすることを特徴とする酸化物導電膜の成膜加工方
   法。
3. ３．　基板上の被形成面に不完全酸化物導電膜を形成し
   た後、所定のパターンに前記不完全酸化物導電膜をエッ
   チング加工する工程と、前記工程の後、加熱処理を必要
   とする被膜を形成した後に、前記不完全酸化物導電膜と
   前記加熱処理を必要とする被膜とを同時に、加熱酸化処
   理を行なうことを特徴とする酸化物導電膜の成膜加工方
   法。