JPS59184711A - 金属酸化物の製造方法 - Google Patents

金属酸化物の製造方法

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JPS59184711A
JPS59184711A JP58059179A JP5917983A JPS59184711A JP S59184711 A JPS59184711 A JP S59184711A JP 58059179 A JP58059179 A JP 58059179A JP 5917983 A JP5917983 A JP 5917983A JP S59184711 A JPS59184711 A JP S59184711A
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film
nitric acid
metal oxide
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gas detection
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  • Surface Treatment Of Glass (AREA)
  • Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
  • Non-Insulated Conductors (AREA)
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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】 LLL 本発明は金属酸化物薄膜の形成方法に関し、より詳細に
は、半導体式ガス検知装置のガス検知膜の製造や、ディ
スプレイパネル、光センサ等の透明電極膜の製造に適用
し得る、金属酸化物の薄膜形成方法に関するものである
従来技術 従来、半導体式ガス検知装置のガス検知材料には金属酸
化物半導体の焼結体が一般的に使用されている。その製
造方法は例えば、特開昭58−30648号公報に代表
される如く、濃硝酸を使用してスズを処理して酸化スズ
を製造することが常套手段であり、その様にして製造さ
れた酸化スズの沈澱を5fOzやAl2O2等をバイン
ダとして焼結させるというものである。しかし、従来の
AC100V駆動のガス検知装置に代わって、乾電池駆
動のガス検知装置の開発が最近進められており、低消費
電力とするためにガス検知装置の小型化が望まれている
。この小型ガス検知装置においては、ガス検知材料も膜
厚数pm、面積数100μm2に形成する必要があるが
、従来の焼結体ではこのような微細な形状を実現するこ
とは不可能であった。
目   的 本発明は、微細形状に加工することの可能な金属酸化物
半導体の製造方法を提供することを目的とする。
構  成 本発明の構成について、以下、具体的な実施例に基づい
て説明する。第1(a)図〜第1(h)図は、耐熱性基
板上に作成されるガス検知装置に本発明を適用した場合
の製造工程を示す断面図である。尚、半導体式ガス検知
装置は、加熱された金属酸化物半導体の抵抗値が、ガス
の吸着により変化するという性質を利用したものであっ
て、構成の概略は、基板上に加熱用のヒータ、リード線
電極及びガス検知用半導体が所定の形状に被着形成され
ているものである。
&!1 (a )図は、本発明の出発点であって、セラ
ミックやガラス等の耐熱材料を使用した基体1a上に、
Ta 2 N、Si C,Nf Cr 、Pt等を使用
した金属11bが公知の薄膜形成技術により形成され、
ヒータ、リード線及び電極のそれぞれのバタンか、公知
のフォトリソグラフィ技術により形成されている。ここ
で、基体1aと金属膜1bをまとめて基板1とよぶこと
にする。
まず4、第1(C)図に示すように、基板1上にSn膜
2を形成する。膜厚は0.5〜3μmとするとよい。形
成方法として、真空蒸着法やスパッタリング法を用いる
。このときS’n膜2中2中n水化物を生成すると、S
nO2膜としたときに空気中の湿度に対して抵抗値の変
動が大きくなるので、ガス検知機能が不安定となり信頼
性が低下する。
また、後述する如き熱分解で酸化物薄膜を析出する工程
においても3n○2膜になりにくくなる。
従って、Sn M2形成中にSn膜に水分が含まれたり
吸着されたりしないような状態にすることが必要である
。また、Sn膜2表面は活性であるから、緻密にしてで
きるだけ表面積を小さくする。
例えば、真空装置内部の雰囲気をI X、 10−6T
or「以下とし、装置内の残留ガス、吸着ガス、特に)
120などはベークアウトや液化窒素のトラップ等によ
り充分に排気を行なった上で、snを抵抗加熱真空蒸着
法、又は1×10−〜1xio−”rorrのAr雰囲
気中でのスパッタリングにより薄膜形成する。又、膜形
成速度(デポジションレート)を0.01〜0.1牌7
m1n程度の低いスピードにおさえて、緻密なSn膜2
が得られるようにする。
第1(b)図は抵抗加熱蒸着法によって3n膜2を形成
する場合であって、蒸着ヒータ4でスズペレット4′を
加熱して気化させ基板1上に被着させる。
次に、第1(d)図に示すように、Sn膜2の上にフォ
トレジスト3を形成し、フォトエツチングによって所定
の領域だけ残すようにする。その後、Sn膜2を2vo
1%以上の硝酸水溶液(常温)に浸すと、フォトレジス
ト3に覆われている部分以外は10〜60秒で白色綿状
の沈澱力となるから、水で洗い落すか超音波洗浄を行っ
てこの沈澱物を取除く(第1(e)図参照)。更にフォ
トレジスト3を除去して所定のバタン形状のSn Is
2を得る(第1(f)図参照)。
次に、以上の如く形成されたSn膜2を0.1〜5vo
1%の硝酸水溶液(5〜25℃)に浸すと、0.5〜1
0分間程分間臼色綿状の3nと希硝酸の反応生成物膜2
′が生成される(第1(g)図参照)。このSnと希硝
酸の反応生成物膜2′を加熱し、熱分解させて酸化物5
nOz膜2″を析出させる(第1(h)図参照)。加熱
方法としては、例えば大気導入された電気炉で温度40
0〜600℃の加熱を約1〜10分間行う。この時、白
色光源下で基板1上のSnと希硝酸の反応生成物膜2′
を観察すると、電気炉の温度が高くなる−につれ白→黄
→茶→赤→黒→白又は無色透明のように色調が変化する
。これは3nの水化物を含まずに5no2膜2″が生成
される過程であることを示すものである。
以上の方法ではフォトエツチングでのバタン形成が可能
であるから、従来にない微細構造のガス検知膜が形成で
きる。又、使用する酸が低濃度であること、反応温度が
低いこと、処理時間が短いことから、基板1の構成材料
に腐食を発生させるような影響がなく、従って信頼性を
低下させずに製造することが可能である。
次に、本発明の別の方法について第2(a)図〜第2(
h)図を参照して説明する。第2(a)図〜第2(h)
図は、ブリッジ構造のガス検知装置に本発明を適用した
場合の製造工程を示す断面図である。このブリッジ構造
のガス検知装置は前述した耐熱性基板上に作成されたガ
ス検知装置と動作原理は同じであるが、構造的な特徴と
してヒータ及びリード線のパタンの下部において、基板
に空洞部1Cが形成されており、その結果、ヒータの熱
効率及び温度分布等を改善しているものである。第2(
a)図は、本発明の出発点であって、基体1a上に金属
膜1bが形成されヒータ、リード線及び電極がそれぞれ
バタン化されている。また、基体1aは空洞部1Gを有
しており、この空洞部1Cの上でヒータとリード線はブ
リッジ構造をなしている。ここで基体1aと金属膜1b
をまとめて基板1とよぶことにする。第2(b)図にお
いて、基板1上にマスク5をセットする。ここで、マス
ク5の形状は基板1におけるブリッジ部分の所定の領域
を除いて、基板1を全面的に覆うものとする。次に、こ
のマスク5を用いて、第2(d )図に示すようにAρ
膜7を所定のパタンに形成する。第2(C)図は、抵抗
加熱真空蒸着法によってへρ膜7を形成する場合であっ
て、蒸着ヒータ6でアルミペレット6′を加熱して気化
させ、マスク5の開口部を通して基板1のブリッジ部分
の所定の領域上に被着させる。Aρ膜7は、真空蒸着法
の他スパッタリング法にて形成することも可能であって
、それらの場合における各条件は、前述の実施例におけ
るSn膜2の形成の場合と同じである。
次に、マスク5を用いて、Ptのスパッタリング(Ar
圧力1 X 10−’ 〜10Torr ) ヲ行い、
Aρ膜7の上に多孔質状のPt膜8を重ねる(第2(e
)図参照)。膜厚は0,02〜Q、06 pmとすると
よい。その後、マスク5を用いて、Pdのスパッタリン
グ(Ar圧力I X 10−’ 〜10TOrr )を
行い、AA膜とPt膜の上に更に重ねて多孔質状のPd
膜9を形成する(第2(f)図参照)。
膜厚は0.02〜0.06μmとするとよい。
以上の如く形成されたAβ膜7.Pt膜8.Pd119
を0.2〜2v01%の硝酸水溶液く5〜25℃)に浸
すと、Pt膜8とPd膜9の多孔質状の表面から硝酸水
溶液が侵入し、AJ2膜7と反応してAρと希硝酸の反
応生成物膜7′を生成する(第2(g)図参照)。この
Aβと希硝酸の反応生成物膜7′を加熱し、熱分解させ
て酸化物Ar203膜7″を析出させる。熱分解後、へ
ρ203膜7″の表面にはPt 8’およびPd9′が
分散して分布するような状態となっている(第2(h)
図参照)。尚、Aρと希硝酸の反応生成物膜7′の熱分
解の際の条件は前述の実施例におけるSnと希硝酸の反
応生成物膜2′の場合と同じである。
このガス検知膜は、一般的には接触燃焼式触媒と呼ばれ
る材料に属するものであるが、従来のこの種の触媒と比
較すると、薄膜形成技術を応用している為微細形状とす
ることが可能であり、且つ触媒寿命が安定で長期におよ
ぶものであるという利点を有する。寿命が長期である理
由は、八βと希硝酸の反応生成物膜7′を熱分解して得
られるAβ203膜7″の構造が熱的に安定で、Pt8
’及びPd 9’ を強固に担持させておく能力を持つ
からである。
本発明は液晶ディスプレイパネルやプラズマディスプレ
イパネル等における透明電極膜の製造に適用することも
可能である。次に、本発明の更にもう1つの実施例とし
て、ガラス基板上に酸化スズの透明電極膜を形成する工
程を第3(a)図〜第3(g)図を参照して説明する。
まず、第3(a)図の如く、ガラス基板1上にSn膜2
をN膜形成する。次に、第3(b)図の如く、3n膜2
上の所定の領域にAu膜10を形成する。Au膜10の
形成は所定のマスクを使用して、公知の薄膜形成技術に
より行う。その後、第3(C)図の如く、Sn膜2及び
AU膜10の上にフォトレジスト3を形成し、公知のフ
ォトリソグラフィ技術により所定の形状にバタン化する
ここで、第3(d)図の如く、不用なSn膜2を除去し
、更にフォトレジスト3をレジスト剥離液にて取り除く
。続いて、Sn膜2を硝酸水溶液に浸して3nと希硝酸
の反応生成物膜2′を生成しく第3(e)図参照)、熱
分解により酸化物SnO2膜2″を析出させる(第3(
t)図参照)。
第3(f)図において、Au膜10の下部は硝酸水溶液
に接触しないから、3n膜2のままであり、熱分解工程
中にA L+膜10と反応してAll −8n系の共晶
合金11が都合良く形成される。このAu−3n系の共
晶合金11を加熱圧着ボンディング用のバンプとして、
第3(g)図の如く、リード線12をボンディングする
。尚、Sn膜2の薄膜形成、Snと希硝酸の反応生成物
膜2′の生成及びSn○2膜2″の析出に関する工程は
、前述の耐熱性基板上に作成されるガス検知装置の場合
と同じであるので説明を省略する。以上の方法により形
成される透明電極膜は、フォトエツチングによるファイ
ンバタン形成が可能で、しかも確実なボンディングが可
能である。従来の液晶ディスプレイパネル等の透明電極
膜は、導電性ゴムのコンタクトによって駆動回路側と接
続されていたが、本発明の方法を適用することにより、
確実なワイヤーボンディングが可能となり、信頼性を向
上させることができる。
効  果 以上の如く、本発明により金属酸化物半導体を、薄膜形
成技術を用いて微細形状に作成することが可能となる。
また、ガス検知装置に適用した場合、水化物の発生がほ
とんどないため、ガス検知材料として特性の優れたもの
が得られるという効果がある。尚、本発明は上述の実施
例に限定されることなく、本発明の技術的範囲内におい
て種々の変形が可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
第1(a)図乃至第1(h)図は、本発明を耐熱性基板
上に作成されるガス検知装置の製造に適用した場合の工
程を示す各断面図、第2(a)図乃至第2(h)図は、
本発明をブリッジ構成のガス検知装置の製造に適用した
場合の工程を示す各断面図、第3(a)図乃至第3(g
)図は本発明を液晶ディスプレイパネルの透明電極膜の
製造に適用した場合の工程を示す各断面図である。 (符号の説明) 1 : 基板 2  :  Sn膜 2’:Snと希硝酸の 反応生成物膜 2 Lr :  3 n○2膜 3 : フォトレジスト 5 : マスク 7 ; Aρ膜 7′ : 八ρと希硝酸の 反応生成物膜 7″ :Ag2O3膜 8  :  Pt膜 9  :  Pd膜 特許出願人  リ コ − 精 器 株式会社′z  
 ′−7 第1(C)図         第1(q)iぶ1第1
(d)図        第1(h)図;7S2(a)
i−ffl         εFi2(el〜で1>
;)2 < b >図         第2(f)図
第3(Q)図 第3(bl二′てj 0 第3(c)図 第3(d)図 第3(e)ド1 0 第3は)図 <°(’;3(g)図 2

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、基板上に金属膜を薄膜形成す4る工程、前記金属膜
    を希硝酸と反応させて反応生成物を得る工程、前記反応
    生成物を熱分解して金属酸化物膜を生成する工程、とを
    有することを特徴とする金属酸化物の製造方法。 2、上記第1項において、前記金属膜が3nを有するこ
    とを特徴とする金属酸化物の製造方法。 3、上記第1項において、前記金属膜がAJ2を有する
    ことを特徴とする金属酸化物の製造方法。 4、上記第2項において、前記金属酸化物膜がガス検知
    膜であることを特徴とする金属酸化物の製造方法。 5、上記第2項において、前記金属酸化物膜が透明導電
    膜であることを特徴とする金属酸化物の製造方法。 6、上記第3項において、前記薄膜形成する工程の後に
    前記金属膜の上にPt及びPdを被着形成する工程を付
    加し、前記金属酸化物膜がガス検知膜であることを特徴
    とする金属酸化物の製造方法。
JP58059179A 1983-02-07 1983-04-06 金属酸化物の製造方法 Granted JPS59184711A (ja)

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US06/577,858 US4580439A (en) 1983-02-07 1984-02-07 Low power gas detector
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