JPS6386524A - 薄膜部品形成法 - 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】 ［産業上の利用分野〕 本発明は、太陽電池、平面ディスプレイ、ファクシミリ
用読取り素子等の電子部品、すなわち薄膜堆積とリング
ラフィ技術な基本として製作される薄膜部品の形成法に
関し、特に基板としてバリウムホウケイ酸ガラスを用い
た薄膜部品の形成法に関する。

〔従来の技術〕

近年、液晶ディスプレイ、太陽電池等透明基板を用いた
薄膜部品の需要が著しく増大している。

これら薄膜部品では印加される電界でイオンドリフトｖ
起すＮａ等アルカリ金属の混入を忌み嫌うことは周知の
とおりである。し九がつて、透明基板として安価なソー
ダガラスをそのまま使用することはできない。そこで、
ソーダガラスな用いる場合でも薄膜、例えば透明電極薄
膜と基板の間に。

ＳｉＯ□などな介在させＮａの侵入を極力防止すること
を通例としていた。しかしながら、この方法もＮａの侵
入の完全防止はできない几め、信頼性上問題がある。

一方、透明基板として石英ガラスな用いる方法は文献等
に幾多報告されているように製造技術上、信頼性上問題
がなく、優れ次男法であるが、基板のコストが著しく大
であり％実用部品としては採用し得ない。

他の方法としてＮａ　を殆んど含まないガラスな基板と
する方法がある。Ｎａ　を殆んど含まないガラスとして
バリウムホウケイ酸ガラス（卸元ばコーニング社７０５
９ガラス〕が広く用いられている。バリウムホウケイ酸
ガラスｔｌＮａ　　を殆んど含まないことを最大の特徴
とし、低い膨張係数、６（’）Ｏ℃程度までの耐熱性、
高い近紫外線透過率などを特徴として、７オトマスク、
液晶ディスプレイ４Ｓｔ子部品用素材として広く用いら
れている。

しかしながら、このバリウムホウケイ酸ガラスは、通常
のナトリウムホウケイ酸ガラス（例えばパイレックス）
と外なり、耐酸性に著しい欠点を有する６ｆＩｌえば１
規定塩散にバリウムホウケイ酸ガラス？浸漬し％　５０
℃程度に昇温すると数分以内にガラス表面が褐色となｒ
）％　１５分程度でいわゆる青焼は状態となる。さらに
強力な醸あるいは高温液に浸漬すると干渉色を帯びると
共にガラス表面に微細なりラックを生じる。

薄膜部品、特！ｃ　ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）のよう
な高度な機能をもつ素子な搭載する薄膜部品の製作工程
においては薄膜のエツチングあるいは汚染防止の几めの
洗浄に酸処理を避けることはできない。し危がってバリ
ウムホウケイ酸ガラスを基板とする薄膜部品の＆作工程
では、これらの酸処理により基板が損傷な受け、透明度
が減少し、極端な場合には基板表面のクラックと共に薄
膜パターンが破壊される事態も生じてしまう。

このバリウムホウケイ酸ガラスの耐酸性に起因する問題
な避けるｔめ、従来は基板表面に５ｉｎ２等を堆積し、
酸に対する耐性な向上させる手段がとられｔｏこの方法
では基板からの薄膜へのＮａ等の侵入は無視し得、ま几
酸処理に対する耐性も向上する。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで、上記の方法は、５ｉ０２等の堆積による工程
増・コスト増な伴ない、Ｎａ　）ｌ−殆んど含まず、コ
スト的に本実用範囲にあるというバリウムホウケイ酸ガ
ラス基板の魅力な半減させるものであった。

本発明は酸処理液中の共存イオンの効果によりバリウム
ホウケイ酸ガラスの損傷な防止し、８１０□等を介在さ
せずとも薄膜部品の基板上直接形成な可能とする手段を
提供することにある。

Ｅ問題点を解決するための手段］ 本発明は、酸処理中にリン酸あるいはリン酸塩０．０３
〜５　ｍｏｔ／　Ｌ含有させ、これらイオンの効果によ
り酸処理中のバリウムホウケイ酸ガラスの損傷を防止す
るものである。

バリウムホウケイ酸ガラスとして代表的なコーニング社
７０５９ガラスハ、５１０２として約６３モル優％Ａｔ
２０３として７モル係、Ｂ２Ｏ３として１７モル％、　
ＢａＯとして１２モル優程度の組成な有する。このうち
ガラス網目構成元素はＳｉ、Ａｔ。

Ｂであり、網目間に介在する修飾元素ＦＸ、Ｂａである
。［参考文献：ガラス工学ハンドブック、森谷・成瀬、
功刀・田代編、朝食書店発行〕これら元素のうちでアル
カリ土類元素であるＢａは当然ながら醗と反応しやすく
、！！た網目に分極作用で緩く結合しているに過ぎない
ため、酸浸漬により容易に溶出してしまうと考えられる
。ま友、ＡｔおよびＢは５１０２と結合し、網目を構成
している限り安定であるが％Ａｔ２０３　　あるいはＢ
２Ｏ３として切離されると前者は両性金属酸化物であり
、ま九後者は水溶性であるｔめ容易に酸に溶解してしま
う。

前記ガラス組成から判乙とおり、これらが溶出されてし
寸うとガラス網目の主体ななすＳｉＯ３も分断され、水
和ＳｉＯ□、すなわちシリカゲル様の屓に変質してしま
う。このシリカゲル様の層がガラス表面の干渉色なもた
らし、また乾燥時等にクラックな生じることになる。こ
の変質７Ｇにミクロにはスポンジ状組織であり、酸の拡
散に対する障壁とならぬため、上記のような反応が起こ
ると常に新らしい反応界面が形成きれ、反応律速すなわ
ち浸漬時間に比例する挙動をとることになる。

第１図は５規定塩酸液に７０５９ガラスな浸漬した結果
であり、変質層膜厚は初期の潜伏期を除き時間にはぼ比
例していることがわかる。すなわち上記のようにＢａの
溶出と同時にガラス網目の崩壊が起り、Ｂ２Ｏ３等が溶
出されていると推定でれる。ところが、もしＢａが溶出
しても網目の崩壊を防止しうれば、酸による侵食反応は
ガラス中のＢａ　の拡散で支配される非常に遅い反応と
なる筈であり、バリウムホウケイ酸ガラスの耐酸性は向
上する可能性がある。本発明にこのような趣旨に沿って
為されたものであり、″！１九ガツガラフ組成調整らず
とも酸処理液中の共存イオン効果でも網目崩壊を防止し
つるとの予測により為されたものである。

このような予測に基づき各種イオンの添加効果なしらべ
た結果、リン酸あるいは酸塩の添加が変質層形成速度低
減に著効のあることが見出された。

第２図にその１例を示す。図のようにリン酸あるいは酸
塩の僅かな添加により変質層膜厚は指数函数的に減少し
ている。ま九減少の仕方もリン酸塩の種類によらずモル
濃度に関し一定である。すなわち、リン酸イオンが変質
層形成速度低減に利いていると考えられる。また、第２
図のような塩酸溶液にとどまらず、硝酸、硫酸溶液中で
も同様な効果を示すことがわかつ几。

このリン酸イオンが前述の説明のようにガラス網目の崩
壊を防止しているとの確証はない。しかしながら五酸化
リンがガラス網目構成物質であること％　Ｈｅｎ５ｔθ
ｙ　の報告するようにリン酸イオンはガラス表面に吸着
しやすいこと（参考文献：Ｈｅｎ５ｔθｙ＊　　Ｊ、Ａ
ｍｅｒ、Ｃｅｒ、Ｓｏｅ、　　３４　、Ｐ１８ｇ。

（１９５１））、ま几僅かな添加により効果が顕著に見
え、しかも原理的にＢａ　の溶出を阻止するとは考えら
れないこと、弗酸などＳ１０□自体を侵し網目な崩壊は
せる酸に対してのリン酸等の添加効果は殆んど認められ
ないことなどの理由により、１３ａ溶出に伴なうＢ２Ｏ
３等の溶出なリン酸イオンの吸着により阻害し、ガラス
網目の崩壊を遅延させている可能性が大きい。

以上の説明から判るとおり、本発明の酸処理液中に添加
するべきリン酸イオンの供給源はリン酸自体でもよく、
！ｌた何れのリン酸塩でもよい。ただし薄膜部品製作の
観点からはアルカリイオンを含まず、純度の良い薬品が
得られやすく、ま九溶解度の大きい、リン酸あるいはリ
ン酸アンモニウムの形で添加することが望ましい。′ｔ
たリン酸基の最適の濃度は酸処理液中の酸基濃度、液温
により異なるが、モル濃度として０．０３モル／を以下
では酸基濃度の大の場合不十分であり、またムラが大き
い。さらに５モル／を以上では勿論リン酸基の効果は増
大してゆくが、酸処理液の粘性が増大する、エツチング
あるいは酸洗浄の本来の機能が低下する等の問題も発生
する。

［実施例〕 実施＠１ 液晶ディスプレイ用透明電極な形成するため、コーニン
グ７０５９ガラス基板にＩＴＯ（インジウム・錫酸化Ｍ
）をスパッタ法によ’ｌ）　０．１２μｍ堆積した。窒
素中で４００℃アニールを施した後、通常のフォトリソ
グラフィ技術によりレジストバタンを杉成し、ＩＴＯの
エツチングを行なつ九。

使用したＩＴＯエツチング液の配合は３６係塩酸１容、
水２容、６１係硝酸０．３容であり、液温は５５℃とし
た。ＩＴＯは３分でエツチング苫れたが、この間７０５
９ガラスも侵され、ガラス表面が濃い褐色となり、光透
過率もエツチング前の６０係程度に低下した。そこで上
記ＩＴＯエツチング液に８６チリン酸を０．３容添加し
くリン酸モル濃度とし”Ｃ１，２５ｍｏｂ／　ｔ）　Ｉ
ＴＯエツチングな行なったところ、ＩＴＯｌ”Ｘ１０分
でエツチング嘔れ、またガラス基板表面の変質は全く認
められなかった。

実施ｆＩＩ２ ７０５９ガラス基板上にアモルファス５ｉＴＦＴＣ薄膜
トランジスタ）を形成し友。このＴＰＴ　製作工程で金
属汚染の除去を目的として計４回の酸洗浄を行なつ九が
、このＦｒｆＴＦＴ　の作り込まれた傭の基板表面はシ
リコン窒化膜で保護されているため問題なかったが、逆
側表面は緑色を帯びると共に微細なりラックがはｔ１全
面に発生していた。

さらに１部分には表面層の剥離も認められた１、なお、
用いｔ酸洗浄液は３６係塩酸１容、２４チ過酸化水素水
２容、水４容の組成な有し％　７０℃。

２０分の処理を各回毎に加えた。生成した表面変質層の
厚さを測定し九ところ１．４μｍにも及んでいｔｏ そこで上記酸洗浄液に８６１１，１ン酸を１容添加しく
リン酸モル濃度約１．９　ｍｏｂ／１　）　、　　上記
と同様な条件でＴＰＴ　　’に製作したところ、ガラス
基板に関する問題は全く認められなかった。同時に形成
したバルク５１ＭＯ８）ランジスタで洗浄法の有効性を
しらべたところ、界面準位として４　Ｘ　１０”個／ｃ
ｙｎ”　と良好な値が得られ、リン酸添加によっても洗
浄効果は阻害されていないことがわかった。

上記実施例ではリン酸添加の例のみ示したが、リン酸２
アンモニウムの添加でも全く同一の結果が得られている
。しかも、リン酸添加では９０”Ｃを超えるとリン酸自
体が７０５９ガラスを侵すようＫなるが、リン酸アンモ
ニウム系ではこの現象を免れられる利点がある。

〔発明の効果〕

本発明は、バリウムホウケイ酸ガラスの酸に対する弱点
な酸処理液中の共存イオンの効果により防止し、該ガラ
スを基板とする薄膜部品を容易に形成できるものである
。単に処理液にリン酸イオンを添加するのみであり、１
稈の変更は一切不要である。本発明により高価な石英ガ
ラスを用いることなく、また５１０２等の保護層を設け
ることなく薄膜部品のＶ」作が可能となったつ

【図面の簡単な説明】

第１図は５規定塩酸液にバリウムホウケイ酸ガラスを浸
漬した結果を示す図であって、浸漬時間と表面変質層厚
さとの関係を示−１″図、第２図は本発明のリン酸ある
いは酸塩添加の効果を示す図であって、リン酸塩等添加
−と表面変質Ｎ厚さとの関係を示す図である。 出願人　　日本電信協゛話株式会社 第１図 浸漬時間（ｍｉｎ） 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. バリウムホウケイ酸ガラスを基板とする薄膜部品形成工
   程において、薄膜のエッチングあるいは洗浄に、少くと
   もリン酸あるいは酸塩を０．０３〜５ｍｏｌ／ｌ含有す
   る液を用いることを特徴とする薄膜部品形成法。