KR20070104549A - ＴＦＴ 기판 및 그의 제조 방법, 및 Ａｌ배선을 구비한투명 도전막 적층 기판 및 그의 제조 방법, 및 Ａｌ배선을구비한 투명 도전막 적층 회로 기판 및 그의 제조 방법, 및산화물 투명 도전막 재료 - Google Patents
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Abstract
특정 금속을 함유하는 투명 도전 재료를 투명 도전막에 사용함으로써, Al 배선을 설치한 적층 회로 기판의 제조 방법을 간략화한다.
투명 기판 (1), 상기 투명 기판 (1) 상에 설치된 배선으로서, Al 또는 Al 합금으로 이루어지는 Al 배선(7), 및 산화인듐-산화아연-산화주석을 주성분으로 하는 도전성 산화물로 이루어지고, 상기 Al 배선에 직접 접합되는 투명 도전막 (9)을 포함하는 것을 특징으로 하는 Al 배선을 구비한 투명 도전막 적층 회로 기판을 구성한다. 배리어 금속을 사이에 설치하지 않고, 직접 Al 배선(7)과 투명 도전막 (9)이 직접 접합되어 있기 때문에, 제조 공정을 간략화할 수 있다. 또한, 특정 조성의 도전성 산화물을 이용했기 때문에, Al 배선과 직접 접합하더라도 접촉 저항을 작은 값으로 억제할 수 있다.
FT 기판, Al 배선 구비 투명 도전막 적층 기판, Al 배선 구비 투명 도전막 적층 회로 기판, 산화물 투명 도전막 재료
Description
제1 그룹의 본 발명은 Al 금속 배선과 투명 도전막이 설치되어 있는 기판, 특히 박막 트랜지스터의 Al 금속 배선을 구비한 투명 도전막 적층 기판, 즉 TFT 기판에 관한 것이다. 또한, 이 TFT 기판의 제조 방법에 관한 것이다.
Al 금속 배선을 구비한 투명 도전막 적층 기판의 전형적인 예 중 하나로서 TFT 기판이 알려져 있다. 비정질 실리콘 박막 트랜지스터(α-SiTFT) 또는 폴리실리콘 박막 트랜지스터(p-SiTFT)를 이용한 액정 표시 장치나 유기 EL을 구동하기 위해, 구동용 TFT(박막 트랜지스터: Thin Film Transistor)를 탑재한 소위 TFT 기판이 널리 이용되고 있다. 본 발명은 상기 TFT 기판 및 그의 제조 방법에 관한 것이다. 한편, TFT 기판은 일반적으로 복수개의 TFT가 기판 상에 설치되는 경우가 많기 때문에, TFT 어레이 기판이라 불리는 경우가 많다.
더욱 상세히 설명하면, 본 발명은 화소 전극 패턴과 Al 소스 드레인 배선의 접촉 저항, 및 Al 게이트 배선 취출부, Al 소스 드레인 전극 취출부의 Al 배선 금속과 투명 전극이 직접 접촉하더라도 저항을 감소시킬 수 있는 액정 표시 장치나 유기 EL용 TFT 기판 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
제2 그룹의 본 발명은 상기와 마찬가지로, Al 배선과 투명 도전막이 설치되어 있는 기판, 즉 Al 배선을 구비한 투명 도전막 적층 기판에 관한 것이다. 또한, 그의 제조 방법에 관한 것이다.
더욱 상세히 설명하면, 본 발명은 Al 배선 금속과 투명 전극이 직접 접촉하더라도 과대한 접촉 저항이 생기지 않는 Al과 투명 도전막이 적층된 기판 및 그의 제조 방법에 관한 것이다. 상기 적층 기판은 액정 표시 장치나 유기 EL용 기판으로서 이용할 수 있다.
제3 그룹의 본 발명은 상기와 마찬가지로, Al 배선과 투명 도전막이 직접 접속하도록 적층되어 있는 적층 회로 기판 및 그의 제조 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, Ni를 함유하는 Al 금속 배선과 투명 전극이 직접 접속되어 있는 투명 도전막 적층 회로 기판이며, 액정 표시 장치에 이용되는 기판이나 유기 EL용 기판으로서 이용되는 투명 도전막 적층 회로 기판 및 그의 제조 방법에 관한 것이다. 이러한 적층 회로 기판은 Al 금속 배선과 투명 도전막이 직접 접속되도록 적층되어 있다.
제4 그룹의 본 발명은 상기와 마찬가지로, Al 배선과 투명 도전막이 직접 접속하도록 적층되어 있는 적층 회로 기판 및 그의 제조 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, Al 또는 Al 합금으로 이루어지는 금속 배선과 투명 전극이 직접 접속되어 있는 투명 도전막 적층 회로 기판이며, 액정 표시 장치에 이용되는 기판이나 유기 EL용 기판으로서 이용되는 투명 도전막 적층 회로 기판 및 그의 제조 방법에 관한 것이다. 이러한 적층 회로 기판은 Al 금속 배선과 투명 도전막이 직접 접속하도록 적층되어 있다.
제1 및 제2 그룹의 배경 기술에 대하여 설명한다. 액정 표시 장치나 유기 EL 표시 장치는 저소비 전력으로 풀 컬러화가 용이한 등의 특징을 갖기 때문에 박형 디스플레이 중에서도 유망시되고 있다. 특히, 최근에는 이들 장치의 표시 화면의 대형화에 관한 개발이 활발하다.
특히, 각 화소마다 α-SiTFT 또는 p-SiTFT를 스위칭 소자로서 매트릭스형으로 배열하고, 각 화소를 구동하는 액티브 매트릭스 방식이 널리 이용되고, 개발도 활발하다. 이 방식을 액정 표시 장치에 이용한 액티브 매트릭스 방식 액정 평면 디스플레이는 800×600 화소 이상의 고정밀화를 행하더라도 콘트라스트비가 열화되지 않아 고성능 컬러 표시 디스플레이로서 주목받고 있다.
이러한 액티브 매트릭스 방식 액정 평면 디스플레이에서는 화소 전극으로서 ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명 전극을 이용하고, 트랜지스터(FET)의 소스 전극으로서는 Al계 합금 박막을 이용하는 경우가 많다. 그 이유는 ITO는 시트 저항이 낮으면서 투과율이 높고, 또한 Al은 용이하게 패터닝할 수 있으면서 저저항이고 밀착성이 높기 때문이다.
도 1에는 Al 금속 배선을 구비한 투명 도전막 적층 기판을 제조하는 과정의 형태를 나타낸 단면도가 도시되어 있다. 이 도 1 자체는 본 발명의 도면인 동시에 종래 기술의 도면이기도 하다.
이 도 1은 액정 평면 디스플레이의 제조 공정에 있어서, 화소 전극의 패턴 형성이 종료된 단계의 α-SiTFT 근방의 단면을 나타낸 것이다. 종래의 액정 디스플레이도 화소 전극의 소재를 제외한 기본적 구조는 동일하기 때문에, 이 도 1을 이용하여 종래 기술을 설명한다.
이 도 1에서는 투광성 유리 기판 (1) 상에 게이트 전극 패턴 (2)를 형성하고, 다음으로 플라즈마 CVD법을 이용하여 SiN 게이트 절연막 (3), α-Si:H(i)막 (4), 채널 보호막 (5) 및 α-Si:H(n)막 (6)을 연속적으로 형성하고, 원하는 형상으로 패턴화한다. 또한, Al을 주체로 하는 금속막을 진공 증착법 또는 스퍼터링법에 의해 퇴적시키고, 포토리소그래피 기술에 의해 소정 패턴의 소스 전극 (7) 및 소정 패턴의 드레인 전극 (8)을 형성하여 α-SiTFT 소자 부분이 완성된다. 이 위에 ITO막을 스퍼터링법으로 퇴적시키고, 포토리소그래피 기술에 의해 소스 전극 (7)과 전기적으로 접속한 화소 전극 패턴 (9)를 형성한다.
ITO막을 Al막 뒤에 퇴적시키는 이유는 α-Si:H막과 소스 및 드레인 전극과의 전기적 접촉 특성을 열화시키지 않기 위함이다. 또한, Al은 저렴하고 비저항이 낮아, 게이트 및 소스 드레인 전극 배선의 저항 증대에 의한 액정 디스플레이의 표시 성능의 저하를 방지하는 의미에서 우수한 재료 중 하나이다.
상기 제조 공정에 있어서, Al을 주체로 하는 소스 드레인 전극 패턴을 형성 한 후, ITO 화소 전극 패턴을 HCl-HNO3-H2O계 에칭액으로 가공하면, 종종 가공 종료 시점에 Al 패턴이 용출되어 버리는 현상이 관찰되었다.
이는 본래 Al도 ITO 에칭액인 HCl-HNO3-H2O계 에칭액에 용해되는 성질을 갖고 있는 점에 기인하는 것이라 생각된다. 에칭액 중의 HNO3은 Al 표면에 얇은 Al 산화막을 형성하여 Al의 용출을 방지하는 의미에서 첨가되고 있다. 그러나, 실제로는 ITO막의 에칭 시간이 길거나, Al을 퇴적시키고 있는 도중에 Al막 중에 혼입된 불순물, 이물질 등의 결함 부분이 존재하면, 국부 전지 반응에 의해 상기 Al의 산화 효과가 충분히 작용하지 않는 경우가 있다고 생각된다.
이러한 Al의 용출을 방지하기 위해 ITO막을 비정질로 함으로써, HCl-HNO3-H2O계 에칭액에 대한 ITO/Al 에칭 레이트비를 크게 하는 기술이 하기 특허 문헌 1에 기재되어 있다. 한편, 에칭 레이트란 에칭 속도이다. 즉, 에칭 레이트비란, 에칭하는 속도의 비를 의미한다.
그러나, ITO막을 비정질로 하더라도 HCl-HNO3-H2O계 에칭액을 이용하기 때문에 Al의 용출이 완전하게는 방지되지 않고, 고정밀한 액정 디스플레이를 실현하는 것이 곤란한 경우도 있었다.
이러한 문제를 감안하여, 예를 들면 하기 특허 문헌 2에서는 Al 게이트, 소스 드레인 전극 패턴 상에서의 투명 전극, 화소 전극의 패턴화를 옥살산계의 에칭액을 이용한 에칭에 의해 실행하고, 패턴화를 용이하게 하는 것이 개시되어 있다. 또한, 상기 특허 문헌 2에서는 고정밀한 액정 디스플레이의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 하고, 산화인듐-산화아연으로 이루어지는 조성의 투명 전극을 이용하는 것이 제안되어 있다.
그리고, 상기 특허 문헌 2에 기재되어 있는 바와 같은 구성에서는 Al 게이트선/투명 전극, Al 소스 드레인 전극/화소 전극과의 사이에서 발생하는 접촉 저항이 무시할 수 없는 크기가 된다고 알려져 있다. 그 때문에, 통상적으로는 Al선을 Ti, Cr, Mo 등의 배리어 금속으로 피복하는 수법이 채용되고 있다. 이러한 수법은 하기 특허 문헌 3, 특허 문헌 4, 특허 문헌 5, 특허 문헌 6에 기재되어 있다.
이와 같이, 종래의 개량된 기술에서는 Al 배선을 이용하는 경우, 배리어 금속을 사용하지 않을 수 없기 때문에 그 배리어 금속의 성막, 에칭이 필요하여 제조 공정을 복잡하게 했었다.
또한, Al에 각종 금속을 첨가한 합금이 보고되어 있지만, 상기 접촉 저항을 작게 하는 것은 매우 곤란하다고 생각된다. 이는 Al 자체 표면에 산화 피막을 형성하는데 이 산화 피막은 절연체이며, 이 절연체가 접촉 저항을 크게 하고 있다고 생각되기 때문이다. 이와 같이, Al에 각종 금속을 첨가한 합금은 하기 특허 문헌 7, 특허 문헌 8, 특허 문헌 9 등에 기재되어 있다.
상기 산화 피막에 의한 접촉 저항을 감소시키기 위해 Al 박막 상에 In, Zn 등의 금속 박막을 설치하는 방법 등이 고안되어 있다. 이러한 수법에 따르면, 접촉 저항은 작아지지만, 이들 박막을 성막할 필요가 있고, 또한 화소 전극의 투과율이 저하되는 등의 문제가 나타났다. 이러한 금속 피막에 대해서는 하기 특허 문헌 10에 기재되어 있다.
한편, Al에 특수한 금속 성분을 첨가함으로써 ITO와의 접촉 저항을 감소시킬 수 있다는 보고가 있지만, Al에 특수한 금속 성분을 첨가함으로써 전지 반응이 일어나기 쉬워져, 화소의 흑화나 배선의 부식 또는 세선화의 문제가 발생하였다. 이러한 기술은 하기 특허 문헌 11에 기재되어 있다.
그런데, 산화아연-산화주석계 투명 도전막에 대해서는 과거부터 수많은 보고가 있어 왔고, 비정질막 등도 보고되어 있다. 이러한 비정질막에 대해서는 예를 들면, 하기 특허 문헌 12, 특허 문헌 13, 특허 문헌 14 등에 기재되어 있다.
그러나, 산화주석은 화학적인 안정성이 우수하기 때문에 에칭이 어렵다고 알려져 있다.
제3 및 제4 그룹의 배경 기술에 대하여 설명한다. 액정 표시 장치나 유기 EL 표시 장치는 저소비 전력으로 풀 컬러화가 용이한 등의 특징을 갖기 때문에 박형 디스플레이 중에서 유망시되고 있다. 특히, 최근에는 이들 장치의 표시 화면의 대형화에 관한 개발이 활발하다.
특히, 각 화소마다 α-SiTFT 또는 p-SiTFT를 스위칭 소자로서 매트릭스형으로 배열하고, 각 화소를 구동하는 액티브 매트릭스 방식이 널리 이용되고, 개발도 활발하다. 이 방식을 액정 표시 장치에 이용한 액티브 매트릭스 방식 액정 평면 디스플레이는 800×600 화소 이상의 고정밀화를 행하더라도 콘트라스트비가 열화되지 않아 고성능 컬러 표시 디스플레이로서 주목받고 있다.
이러한 액티브 매트릭스 방식 액정 평면 디스플레이에서는 화소 전극으로서 ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명 전극을 이용하고, 트랜지스터(FET)의 소스 전극으로서는 Al계 합금 박막을 이용하는 경우가 많다. 그 이유는 ITO는 시트 저항이 낮으면서 투과율이 높고, 또한 Al은 용이하게 패터닝할 수 있으면서 저저항이고 밀착성이 높기 때문이다.
도 4에는 Al 금속 배선을 구비한 투명 도전막 적층 회로 기판을 제조하는 과정의 형태를 나타낸 단면도가 도시되어 있다. 이 도 4 자체는 본 발명의 도면인 동시에 종래 기술의 도면이기도 하다.
이 도 4는 액정 평면 디스플레이의 제조 공정에 있어서, 화소 전극의 패턴 형성이 종료된 단계의 α-SiTFT 근방의 단면을 나타낸 것이다. 종래의 액정 디스플레이도 화소 전극의 소재를 제외한 기본적 구조는 동일하기 때문에, 이 도 4를 이용하여 종래 기술을 설명한다.
이 도 4에서는 투광성 유리 기판 (1001) 상에 게이트 전극 패턴 (1002)를 형성하고, 다음으로 플라즈마 CVD법을 이용하여 SiN 게이트 절연막 (1003), α-Si:H(i)막 (1004), 채널 보호막 (1005) 및 α-Si:H(n)막 (1006)을 연속적으로 형성하고, 원하는 형상으로 패턴화한다. 또한, Al을 주체로 하는 금속막을 진공 증착법 또는 스퍼터링법에 의해 퇴적시키고, 포토리소그래피 기술에 의해 소정 패턴의 소스 전극 (1007) 및 소정 패턴의 드레인 전극 (1008)을 형성하여 α-SiTFT 소자 부분이 완성된다. 이 위에 ITO막을 스퍼터링법으로 퇴적시키고, 포토리소그래피 기술에 의해 소스 전극 (1007)과 전기적으로 접속한 화소 전극 패턴 (1009)를 형성한다.
ITO막을 Al막 뒤에 퇴적시키는 이유는 α-Si:H막과 소스 및 드레인 전극의 전기적 접촉 특성을 열화시키지 않기 위함이다. 또한, Al은 저렴하고 비저항이 낮아, 게이트 및 소스 드레인 전극 배선의 저항 증대에 의한 액정 디스플레이의 표시 성능의 저하를 방지하는 의미에서 우수한 재료 중 하나이다.
상기 제조 공정에 있어서, Al을 주체로 하는 소스 드레인 전극 패턴을 형성한 후, ITO 화소 전극 패턴을 HCl-HNO3-H2O계 에칭액으로 가공하면, 종종 가공 종료 시점에 Al 패턴이 용출되어 버리는 현상이 관찰되었다.
이는 본래 Al도 ITO 에칭액인 HCl-HNO3-H2O계 에칭액에 용해되는 성질을 갖고 있는 점에 기인하는 것이라 생각된다. 에칭액 중의 HNO3은 Al 표면에 얇은 Al 산화막을 형성하여 Al의 용출을 방지하는 의미에서 첨가되고 있다. 그러나, 실제로는 ITO막의 에칭 시간이 길거나, Al을 퇴적시키고 있는 도중에 Al막 중에 혼입된 불순물, 이물질 등의 결함 부분이 존재하면, 국부 전지 반응에 의해 상기 Al의 산화 효과가 충분히 작용하지 않는 경우가 있다고 생각된다.
이러한 Al의 용출을 방지하기 위해 ITO막을 비정질로 함으로써, HCl-HNO3-H2O계 에칭액에 대한 ITO/Al 에칭 레이트비를 크게 하는 기술이 하기 특허 문헌 1에 기재되어 있다. 한편, 에칭 레이트란 에칭 속도이다. 즉, 에칭 레이트비란, 에칭하는 속도의 비를 의미한다.
그러나, ITO막을 비정질로 하더라도 HCl-HNO3-H2O계 에칭액을 이용하기 때문 에 Al의 용출이 완전하게는 방지되지 않고, 고정밀한 액정 디스플레이를 실현하는 것이 곤란한 경우도 있었다.
이러한 문제를 감안하여, 예를 들면 하기 특허 문헌 2에서는 Al 게이트, 소스 드레인 전극 패턴 상에서의 투명 전극, 화소 전극의 패턴화를 옥살산계 에칭액을 이용한 에칭에 의해 실행하고, 패턴화를 용이하게 하는 것이 개시되어 있다. 또한, 상기 특허 문헌 2에서는 고정밀한 액정 디스플레이의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 하고, 산화인듐-산화아연으로 이루어지는 조성의 투명 전극을 이용하는 것이 제안되어 있다.
그리고, 상기 특허 문헌 2에 기재되어 있는 바와 같은 구성에서는 Al 게이트선/투명 전극, Al 소스 드레인 전극/화소 전극과의 사이에서 발생하는 접촉 저항이 무시할 수 없는 크기가 된다고 알려져 있다. 그 때문에, 통상적으로는 Al선을 Ti, Cr, Mo 등의 배리어 금속으로 피복하는 수법이 채용되고 있다. 이러한 수법은 하기 특허 문헌 3, 특허 문헌 4, 특허 문헌 5, 특허 문헌 6에 기재되어 있다.
이와 같이, 종래의 개량된 기술에서는 Al 배선을 이용하는 경우, 배리어 금속을 사용하지 않을 수 없기 때문에 그 배리어 금속의 성막, 에칭이 필요하여 제조 공정을 복잡하게 했었다.
또한, Al에 각종 금속을 첨가한 합금이 보고되어 있지만, 상기 접촉 저항을 작게 하는 것은 매우 곤란하다고 생각된다. 이는 Al 자체 표면에 산화 피막을 형성하는데 이 산화 피막은 절연체이며, 이 절연체가 접촉 저항을 크게 하고 있다고 생각되기 때문이다. 이와 같이, Al에 각종 금속을 첨가한 합금은 하기 특허 문헌 7, 특허 문헌 8, 특허 문헌 9 등에 기재되어 있다.
상기 산화 피막에 의한 접촉 저항을 감소시키기 위해 Al 박막 상에 In, Zn 등의 금속 박막을 설치하는 방법 등이 고안되어 있다. 이러한 수법에 따르면, 접촉 저항은 작아지지만, 이들 박막을 성막할 필요가 있고, 또한 화소 전극의 투과율이 저하되는 등의 문제가 나타났다. 이러한 금속 피막에 대해서는 하기 특허 문헌 10에 기재되어 있다.
한편, Al에 특수한 금속 성분을 첨가함으로써 ITO와의 접촉 저항을 감소시킬 수 있다는 보고가 있지만, Al에 특수한 금속 성분을 첨가함으로써 Al 합금과 ITO 사이에 전지 반응이 일어나기 쉬워져, 화소의 흑화나 배선의 부식 또는 세선화의 문제가 발생하였다. 이러한 기술은 하기 특허 문헌 11에 기재되어 있다.
이는 Al의 기전력과, ITO와의 사이의 기전력에 차이가 생겨, 이 차에 의한 기전력(전지 반응)에 의해 Al이 더욱 용해되기 쉬워지는 현상으로서 알려져 있다.
FPD 인터내셔널 2004(2004년 10월 20일 내지 22일, 장소: 퍼시피코 요코하마, 주최: 닛케이 BP사)에서는 TMAH(2.38％) 중에서의 Ag/AgCl 표준 전극에 대한 기전력의 계측 결과가 발표되었다. 그 일부를 하기에 인용한다.
Al: -1.93V
Al-2at％Nd: -1.88V
Al-Ni 합금: -1.31V
IZO(등록상표): -0.57V
p-ITO(다결정 산화인듐주석(Indium Tin Oxide)): -0.19V
α-ITO(비결정 산화인듐주석(Indium Tin Oxide)): -0.17V
이들 값으로부터 Al/IZO 사이에는 -1.36V의 기전력이 발생하는 것으로 이해된다(여기서 at％는 원자％임). 마찬가지로 하여
Al-2at％ Nd/IZO 사이에는 -1.31V의 기전력
Al-Ni 합금/IZO 사이에는 -0.74V의 기전력
Al/p-ITO 사이에는 -1.74V의 기전력
Al-2at％Nd/p-ITO 사이에는 -1.69V의 기전력
Al-Ni 합금/p-ITO 사이에는 -1.12V의 기전력이 각각의 물질 사이에서 발생하는 것으로 이해될 것이다.
이와 같이, ITO보다 IZO 쪽이 기전력이 작아 전지 반응을 억제하는 것을 기대할 수 있지만, 상기 IZO는 최저이더라도 -0.74V의 기전력을 발생하기 때문에, 완전히 전지 반응을 억제하는 것은 곤란하다. 완전히 전지 반응을 억제하기 위해서는 이들 Al/투명 전극 사이의 기전력을 -0.5V 미만으로 억제하는 것이 필요하다. 여기서, 투명 전극이란 IZO나 ITO를 의미한다.
<특허 문헌 1> 일본 특허 공개 (소)63-184726호 공보
<특허 문헌 2> 일본 특허 공개 (평)11-264995호 공보
<특허 문헌 3> 일본 특허 공개 (평)10-65174호 공보
<특허 문헌 4> 일본 특허 공개 (평)11-184195호 공보
<특허 문헌 5> 일본 특허 공개 (평)11-258625호 공보
<특허 문헌 6> 일본 특허 공개 (평)11-253976호 공보
<특허 문헌 7> 일본 특허 공개 (평)7-45555호 공보
<특허 문헌 8> 일본 특허 공개 (평)7-301705호 공보
<특허 문헌 9> 일본 특허 공개 (평)1-289140호 공보
<특허 문헌 10> 일본 특허 공개 제2003-017706호 공개 공보
(일본 특허 출원 제2001-200710호)
<특허 문헌 11> 일본 특허 공개 제2004-214606호 공보
<특허 문헌 12> 일본 특허 공개 (소)60-068508호 공보
<특허 문헌 13> 일본 특허 공개 (평)08-171824호 공보
<특허 문헌 14> 일본 특허 공개 (평)09-035535호 공보
<발명이 해결하고자 하는 과제>
이하, 제1 그룹 및 제2 그룹의 본 발명이 해결하고자 하는 과제에 대하여 설명한다.
제1 그룹 및 제2 그룹의 본 발명에 있어서, 본원 발명자들은 이러한 배경하에서, 특정 조성의 스퍼터링 타겟, 특히 산화아연 중에 Zn2SnO4인 화합물을 분산시킨 스퍼터링 타겟을 이용하여 성막함으로써, 실온부터 300 ℃까지의 기판 온도에서도 결정화되지 않고, 안정한 비정질 구조를 유지하고, 게다가 약산인 옥살산으로 용이하게 에칭할 수 있음을 발견하였다.
또한, 이와 같이 하여 얻어진 전극의 테이퍼각은 30도 내지 89도로서, 양호한 테이퍼각이 얻어지는 것을 발견하였다. 또한, 에칭 공정에서 사용하는 TMAH 중, Al과 본 발명의 투명 도전막이 전기적으로 접속된 상태에서도 전지 반응이 생기지 않고, Al 배선의 용융이나 부식에 의한 단선이 발생하지 않음을 발견하였다.
게다가, 상기 특정 조성 범위에서는 Al과 직접 접촉시키더라도 큰 접촉 저항이 발생하지 않고, 안정한 도전성이 얻어지는 것도 발견하여 본 발명을 완성하게 된 것이다.
한편, 제1 그룹의 본 발명은 상기 종래 기술이 갖는 과제를 감안하여 이루어진 것으로서, 특정 금속을 함유하는 투명 도전 재료를 화소 전극, 투명 전극에 사용함으로써, TFT(박막 트랜지스터) 기판의 제조 방법을 간략화하는 것을 목적으로 한다.
또한, 제1 그룹의 본 발명의 다른 목적은 Al 게이트/투명 전극, Al 소스 드레인/화소 전극을 직접 접촉시키더라도 그 사이에 큰 접촉 저항을 발생시키지 않는 구성(재료·조성)을 실현하는 것이다.
또한, 제1 그룹의 본 발명의 다른 목적은 각종 약액에 의한 전지 반응을 억제할 수 있는 금속 산화물 투명 도전막을 제공하고, 이를 이용함으로써, 액정 표시 장치나 유기 EL 표시 장치에 사용 가능한 TFT 기판·TFT 어레이 기판을 제공하는 데에 있다.
한편, 다음으로 제2 그룹의 본 발명은 상기 종래 기술이 갖는 과제를 감안하여 이루어진 것으로서, 특정 금속을 함유하는 투명 도전 재료를 투명 도전막에 사용함으로써, Al 배선과 투명 도전막이 적층된 기판의 제조 방법을 간략화하는 것을 목적으로 한다.
또한, 제2 그룹의 본 발명의 다른 목적은 Al 배선과 투명 도전막을 배리어 금속 없이 직접 접촉시키더라도 그 사이에 큰 접촉 저항을 발생시키지 않는 구성(재료·조성)을 실현하는 것이다.
또한, 제2 그룹의 본 발명의 다른 목적은 각종 약액에 의한 전지 반응을 억제할 수 있는 금속 산화물 투명 도전막을 제공하고, 이를 이용함으로써, Al 배선을 구비한 투명 도전막 적층 기판을 효율적으로 제조 가능한 제조 방법을 제공하는 데에 있다.
다음으로, 제3 그룹 및 제4 그룹의 본 발명이 해결하고자 하는 과제에 대하여 설명한다.
이상 설명한 바와 같이, 종래의 Al 배선을 구비한 투명 도전막 적층 기판에서는 크게 나누어 다음과 같은 문제점이 있었다.
·Al 배선과 투명 도전막을 직접 접합하면 접촉 저항이 커지기 때문에, 상술한 바와 같은 배리어 금속을 설치할 필요가 있어 제조 공정이 증가한다는 문제가 있다.
·Al 배선과 투명 도전막 사이의 전지 반응에 의해 에칭시 등에 Al 배선이 세선화나 단선이 발생할 우려가 있었다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 그 목적은 다음과 같다.
제3 그룹의 본 발명에 있어서, 본원 발명자들은 이러한 배경하에서 Al과 투명 전극 사이에 발생하는 기전력을 작은 값으로 할 수 있는 투명 전극의 재료를 제안하는 것을 목적으로 한다.
보다 구체적으로는, 제3 그룹의 본 발명은 특정 산화인듐-산화아연-산화주석을 주성분으로 하는 산화물로 이루어지는 투명 도전 재료를 화소 전극 또는 투명 전극에 사용함으로써, TFT 기판의 제조 방법을 간략화하는 것을 목적으로 한다.
주성분이란 주요한 성분을 말하며, 대략 그 성분이 중량적 또는 부피적, 또는 원자수비적으로 50 퍼센트 이상 있는 것을 의미한다. 예를 들면, 산화인듐-산화아연-산화주석이 주성분이란 대략 이들 조성 비율의 합계가 50％ 이상인 것을 말한다.
또한, 제3 그룹의 본 발명은 Al 게이트/투명 전극, Al 소스 드레인/화소 전극을 직접 접촉시키더라도 그 사이의 접촉 저항의 값을 종래보다 작게 억제할 수 있는 투명 전극·화소 전극의 재료를 제공하는 것도 목적으로 한다.
또한, 제3 그룹의 본 발명은 TMAH 수용액 중에서도 전지 반응을 충분히 억제할 수 있는 금속 산화물 투명 도전막(의 재료)을 제공하는 것도 목적으로 한다.
또한, 제3 그룹의 본 발명은 상기 금속 산화물 투명 도전막을 투명 전극·화소 전극으로서 이용한 TFT 기판(박막 트랜지스터 기판)을 제공하는 것을 목적으로 한다. 이 TFT 기판은 액정 표시 장치에서의 액정을 구동하는 기판으로서 이용하는 것이 가능하다. 한편, 이 TFT 기판은 금속 배선·투명 도전막 적층 회로 기판이라고 불리는 기판의 1종이다.
또한, 이 TFT 기판은 유기 EL 표시 장치에도 이용 가능하다. 또한, 상기 금속 산화물 투명 도전막을 투명 전극·화소 전극으로서 이용한 상기 TFT 기판(박막 트랜지스터 기판)은 제조 방법이 간략화되어 제조 비용을 억제하고, 저렴하게 제공하는 것도 제3 그룹의 본 발명의 목적이다.
또한, 제4 그룹의 본 발명에 있어서, 본원 발명자들은 이러한 배경하에서 Al과 투명 전극 사이에 생기는 기전력을 작은 값으로 할 수 있는 투명 전극의 재료를 예의 개발하였다. 즉, 제4 그룹의 본 발명의 목적 중 하나는 이러한 투명 재료를 제안하는 것이다.
보다 구체적으로는, 제4 그룹의 본 발명은 특정 산화아연-산화주석을 주성분으로 하는 산화물로 이루어지는 투명 도전 재료를 화소 전극 또는 투명 전극에 사용함으로써, TFT 기판의 제조 방법을 간략화하는 것을 목적으로 한다.
주성분이란 주요한 성분을 말하며, 대략 그 성분이 중량적 또는 부피적, 또는 원자수비적으로 50 퍼센트 이상 있는 것을 의미한다. 예를 들면, 산화아연-산화주석이 주성분이란 대략 이들 조성 비율의 합계가 50％ 이상인 것을 말한다.
또한, 제4 그룹의 본 발명은 Al 게이트/투명 전극, Al 소스 드레인/화소 전극을 직접 접촉시키더라도 그 사이의 접촉 저항의 값을 종래보다 작게 억제할 수 있는 투명 전극·화소 전극의 재료를 제공하는 것도 목적으로 한다.
또한, 제4 그룹의 본 발명은 TMAH 수용액 중에서도 전지 반응을 충분히 억제할 수 있는 금속 산화물 투명 도전막(의 재료)을 제공하는 것도 목적으로 한다.
또한, 제4 그룹의 본 발명은 상기 금속 산화물 투명 도전막을 투명 전극·화소 전극으로서 이용한 TFT 기판(박막 트랜지스터 기판)을 제공하는 것을 목적으로 한다. 이 TFT 기판은 액정 표시 장치에서의 액정을 구동하는 기판으로서 이용하는 것이 가능하다. 한편, 이 TFT 기판은 금속 배선·투명 도전막 적층 회로 기판이라 불리는 기판의 1종이다. 특히, 금속 배선이 Al 배선인 경우에는 Al 배선을 구비한 투명 도전막 적층 회로 기판이라고도 불린다.
또한, 이 TFT 기판은 액정 표시 장치나 유기 EL 표시 장치에도 이용 가능하다. 즉, 상기 금속 산화물 투명 도전막을 투명 전극·화소 전극으로서 이용한 상기 TFT 기판(박막 트랜지스터 기판)을 이용함으로써, 제조 방법을 간략화하여 제조 비용을 억제하고, 액정 표시 장치나 유기 EL 표시 장치를 저렴하게 제공하는 것도 제4 그룹의 본 발명의 목적이다.
<발명의 효과>
제1 그룹의 본 발명에 따르면, 특정 금속을 함유하는 투명 도전 재료를 화소 전극, 투명 전극에 사용함으로써 TFT 기판의 제조 방법을 간략화할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, Al 게이트/투명 전극, Al 소스 드레인/화소 전극을 직접 접촉시키더라도 그 사이에 큰 접촉 저항을 발생시키지 않는다. 그 결과, 본 발명의 TFT 기판, TFT 어레이 기판을 표시 장치에 이용하면, 중간조의 표시가 가능한 표시 장치(예를 들면, 액정 표시 장치)를 제공할 수 있다.
제2 그룹의 본 발명에 따르면, 특정 금속을 함유하는 투명 도전 재료를 사용했기 때문에, Al 배선을 구비한 투명 도전막 적층 기판의 제조 방법을 간략화할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, Al 배선과 투명 도전막을 직접 접촉시키더라도 그 사이에 큰 접촉 저항을 발생시키지 않는다. 그 결과, 본 발명의 Al 배선을 구비한 투명 도전막 적층 기판을 예를 들면 표시 장치에 이용하면, 중간조의 표시가 가능한 표시 장치(예를 들면, 액정 표시 장치)를 제공할 수 있다.
제3 그룹의 본 발명에 따르면, 특정 조성의 산화인듐-산화아연-산화주석을 주성분으로 하는 투명 도전 재료를 화소 전극 또는 투명 전극에 사용했기 때문에, TFT 기판의 제조 방법을 간략화할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, Al 게이트와 투명 전극을 직접 접촉시키더라도 그 사이의 접촉 저항의 값을 종래보다 작게 억제할 수 있는 투명 전극의 재료를 제공하는 것도 목적으로 한다. 마찬가지로, Al 소스 드레인과 화소 전극을 직접 접촉시키더라도 그 사이의 접촉 저항의 값을 종래보다 작게 억제할 수 있는 화소 전극의 재료를 제공하는 것도 목적으로 한다.
한편, 투명 전극 중, 액정 등을 구동하여 화소를 구성하는 전극을 화소 전극이라 부르지만, 단순한 장소의 차이에 불과하며, 화소 전극과 투명 전극은 실질적으로 동일한 것이다.
또한, 본 발명의 금속 산화물 투명 도전막에 따르면, TMAH 수용액 중에서도 전지 반응을 충분히 억제할 수 있기 때문에, 제조 공정에서의 전지 반응을 억제하는 것이 가능하다.
이와 같이, 본 발명에 따르면, 제조 공정을 간략화할 수 있기 때문에, TFT 기판을 저렴하게 제조할 수 있다. 그 결과, 본 발명에 따르면, 저렴하게 액정 표시 장치나 유기 EL 표시 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 금속 산화물 투명 도전막을 투명 전극·화소 전극으로서 이용한 TFT 기판(박막 트랜지스터 기판)을 제공하는 것을 목적으로 한다. 이 TFT 기판은 액정 표시 장치에서의 액정을 구동하는 기판으로서 이용하는 것이 가능하다. 한편, 이 TFT 기판은 금속 배선·투명 도전막 적층 회로 기판이라 불리는 기판의 1종이다.
또한, 이 TFT 기판은 유기 EL 표시 장치에도 이용 가능하다. 또한, 상기 금속 산화물 투명 도전막을 투명 전극·화소 전극으로서 이용한 상기 TFT 기판(박막 트랜지스터 기판)은 제조 방법을 간략화하여 제조 비용을 억제하고, 저렴하게 제공하는 것도 본 발명의 목적이다.
제4 그룹의 본 발명에 따르면, 특정 조성의 산화아연-산화주석을 주성분으로 하는 투명 도전 재료를 화소 전극 또는 투명 전극에 사용했기 때문에, TFT 기판의 제조 방법을 간략화할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, Al 게이트와 투명 전극을 직접 접촉시키더라도 그 사이의 접촉 저항의 값을 종래보다 작게 억제할 수 있는 투명 전극의 재료를 제공할 수 있다. 마찬가지로, Al 소스 드레인과 화소 전극을 직접 접촉시키더라도 그 사이의 접촉 저항의 값을 종래보다 작게 억제할 수 있는 화소 전극의 재료를 제공할 수 있다.
한편, 투명 전극 중, 액정 등을 구동하여 화소를 구성하는 전극을 화소 전극이라 부르지만, 단순한 장소의 차이에 불과하며, 화소 전극과 투명 전극은 실질적으로 동일한 것이다.
또한, 본 발명의 금속 산화물 투명 도전막에 따르면, TMAH 수용액 중에서도 전지 반응을 충분히 억제할 수 있기 때문에, 제조 공정에서의 전지 반응을 억제하는 것이 가능하다.
이와 같이, 본 발명에 따르면, 제조 공정을 간략화할 수 있기 때문에, TFT 기판을 저렴하게 제조할 수 있다. 그 결과, 본 발명에 따르면, 저렴하게 액정 표시 장치나 유기 EL 표시 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 금속 산화물 투명 도전막을 투명 전극·화소 전극으로서 이용한 TFT 기판(박막 트랜지스터 기판)을 제공할 수 있다. 이 TFT 기판은 액정 표시 장치에서의 액정을 구동하는 기판으로서 이용하는 것이 가능하다. 한편, 이 TFT 기판은 금속 배선·투명 도전막 적층 회로 기판이라 불리는 기판의 1종이다.
또한, 상기 금속 산화물 투명 도전막을 투명 전극·화소 전극으로서 이용한 상기 TFT 기판(박막 트랜지스터 기판)을 이용함으로써, 제조 방법을 간략화하여 제조 비용을 억제하고, 저렴하게 액정 표시 장치나 유기 EL 표시 장치를 제공할 수 있다.
<과제를 해결하기 위한 수단>
제1 그룹의 본 발명의 상기 목적은 화소 전극으로서 산화아연과 산화주석을 주성분으로 하는 비정질 도전성 산화물로 이루어지는 투명 도전막을 이용하고, 또한 상기 투명 도전막을 옥살산 수용액인 에칭액이나 질산·인산·아세트산의 혼합산으로 패턴화함으로써 달성된다. 즉, 본 발명은 하기하는 바와 같다.
1-A.
TFT
기판에 관한 발명
(1-1) 상기 과제를 해결하기 위해 본 발명은 표시 장치에 이용되는 TFT 기판이며, 투명 기판, 상기 투명 기판 상에 설치되어 상기 표시 장치의 화소를 제어하는 화소 전극, 및 상기 투명 기판 상에 설치되어 상기 화소 전극을 구동하는 박막 트랜지스터를 구비하고, 상기 박막 트랜지스터는 적어도 Al 게이트 전극, 게이트 절연막, 제1 반도체층, 제2 반도체층, 및 Al 소스 드레인 전극을 포함하고, 상기 화소 전극은 상기 Al 게이트 전극 및/또는 상기 Al 소스 드레인 전극과 직접 접합하고, 상기 화소 전극이 산화아연을 주성분으로 하는 도전성 산화물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 TFT 기판이다.
이러한 구성에 따르면, 투명 도전막과 Al 배선 사이에 배리어 금속 등을 설치하지 않았기 때문에, 제조 공정이 간략화된다.
(1-2) 또한, 본 발명은 상기 화소 전극이 추가로 산화주석을 함유하고, 산화아연·산화주석을 주성분으로 하는 도전성 산화물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 (1-1)의 TFT 기판이다.
이러한 구성에 따르면, (1-1)과 같이 투명 도전막과 Al 배선 사이에 배리어 금속 등을 설치하지 않았기 때문에, 제조 공정이 간략화된다.
또한, Al 게이트선과 화소 전극 사이, Al 소스 드레인 전극과 화소 전극 사이에는 종래 기술에서는 무시할 수 없는 큰 접촉 저항이 발생했었지만, 산화아연·산화주석을 주성분으로 하는 투명 전극을 이용함으로써, 접촉 저항의 값을 종래보다 낮은 값으로 감소시킬 수 있다.
한편, 본 발명에서 주성분이란 주요한 성분을 말하며, 대략 50％ 이상의 함유율이면 주성분이라 할 수 있다. 예를 들면, 산화아연 및 산화주석이 주성분이란, 이들이 함유하는 금속 비율의 합계가 부피비나 질량비·원자수비로 대략 50％ 이상인 것을 말한다. 특히, 원자수의 비로 대략 50％ 이상, 바람직하게는 70％ 이상, 보다 바람직하게는 85％ 이상인 경우를 "주성분"이라 한다.
또한, 본 발명에 있어서는, 상술한 (1-1)에서는 산화아연을 주성분으로서 이용하고, (1-2) 등에서는 산화아연 및 산화주석을 주성분으로서 이용하고 있지만, 어느 경우도 그 밖의 성분이 포함될 수 있다. 예를 들면, 그 밖의 성분으로서는 산화마그네슘, 산화갈륨, 산화알루미늄 등을 들 수 있다.
Al 게이트선, Al 소스 드레인 전극이란 Al 그 자체, Al을 주성분으로 하는 Al 합금 등을 의미한다. Al 합금의 경우에는 Al 외에 적절히 다른 금속이 포함될 수 있다. 다른 금속으로서는 주기율표 IIIa 내지 VIIIa의 중금속 또는 란탄족계 금속을 들 수 있다.
예를 들면, Nd, Ni, Co, Zr 등이 바람직하게 이용된다. 그 함유량은 요구되는 Al 게이트선, Al 소스 드레인 전극의 성능에도 의존하지만, 0.1 내지 5 중량％ 미만이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.5 내지 2.0 중량％이다. 함유량이 0.1 중량％ 미만이면 첨가 효과가 거의 없고, Al 박막 상에 힐록(hillock) 등의 돌기가 발생할 우려도 있다. 한편, 5 중량％를 초과하는 함유량의 경우에는 Al(Al 합금)의 저항치가 커질 우려가 있다.
한편, TFT(박막 트랜지스터)는 일반적으로 기판 상에 복수개 설치되는 경우가 많다. 따라서, 일반적으로는 TFT "어레이" 기판이 되는 경우가 많다. 물론, TFT 어레이 기판은 본 발명의 TFT 기판의 일례에 상당한다.
(1-3) 또한, 본 발명은 상기 산화아연·산화주석을 주성분으로 하는 산화물 중의 아연의 조성 비율 [Zn]/([Zn]＋[Sn]) (여기서, [Zn]은 아연 원자의 수를 나타내고, [Sn]은 주석 원자의 수를 나타냄)이 0.5 내지 0.85인 것을 특징으로 하는 (1-2)의 TFT 기판이다.
[Zn]/([Zn]＋[Sn])의 값이 0.85 초과인 경우에는 옥살산 수용액으로 에칭하는 경우, 제어 불능이 되어 버릴 우려가 있다. 그 결과, 테이퍼각이 89도를 초과하는 경우나 사이드 에칭이 너무 커지는 경우가 생기고, 또한 전극의 세선화나 단선의 우려도 있다. 또한, 전극과 외부 회로를 연결하는 이방 도전 필름(ACF)의 접촉 저항이 커지는 경우나, 내구 시험(고온, 고습)에서 ACF와의 접촉 저항이 커지는 경우도 생긴다.
그리고, [Zn]/([Zn]＋[Sn])이 0.5 미만이면, 옥살산으로의 에칭 속도가 저하되어 에칭할 수 없는 경우가 있다.
이 값은 바람직하게는 ([Zn]/([Zn]＋[Sn])＝0.6 초과 0.8 미만이고, 보다 바람직하게는 0.7 초과 0.75 미만이다.
한편, [Zn]은 아연 원자의 단위 질량, 단위 부피당 원자의 수를 나타내고, [Sn]은 아연 원자의 단위 질량, 단위 부피당 원자의 수를 나타낸다.
(1-4) 또한, 본 발명은 상기 산화아연·산화주석을 주성분으로 하는 산화물로 이루어지는 상기 화소 전극의 단부의 테이퍼각이 30 내지 89도인 것을 특징으로 하는 (1-2) 또는 (1-3)에 기재된 TFT 기판이다.
테이퍼각이 30도보다 작은 경우, 전극 엣지 부분의 거리가 길어져, 본 발명의 기판을 이용하여 액정이나 유기 EL을 구동시킨 경우, 화소 주변부와 화소의 내부에서 콘트라스트가 크게 달라질 수 있다. 또한, 테이퍼각이 89도를 초과하면, 전극 엣지 부분의 전극 균열이나 박리가 생길 우려가 있다. 특히 액정을 구동하는 경우에는 배향막의 불량이 생기는 경우도 있고, 또한, 유기 EL의 경우에는 대향 전극의 단선을 야기할 가능성도 있다.
1-B. 제조 방법의 발명
(1-5) 또한, 본 발명은 산화아연·산화주석을 주성분으로 하는 투명 도전막을 패터닝하여 전극 단부의 테이퍼각이 30 내지 89도인 화소 전극을 형성하는 패터닝 공정을 구비하고, 상기 패터닝 공정은 에칭액으로서 옥살산의 농도가 1 중량％ 내지 10 중량％인 수용액을 이용하고, 상기 에칭액의 온도를 20 내지 50 ℃의 범위로 설정하여 상기 투명 도전막을 에칭하는 에칭 공정을 포함하며, 상기 산화아연·산화주석을 주성분으로 하는 산화물 중의 아연의 조성 비율 [Zn]/([Zn]＋[Sn]) (여기서, [Zn]은 아연 원자의 수를 나타내고, [Sn]은 주석 원자의 수를 나타냄)이 0.5 내지 0.85인 것을 특징으로 하는, 상기 (1-2) 내지 (1-4) 중 어느 한 항에 기재된 TFT 기판의 제조 방법이다.
이러한 구성에 의해 간편한 수법으로 간략하게 TFT 기판을 제조할 수 있다.
[Zn]/([Zn]＋[Sn])의 값이 0.85 초과인 경우에는 옥살산 수용액으로 에칭하는 경우, 제어 불능이 되어 버릴 우려가 있다. 그 결과, 테이퍼각이 89도를 초과하는 경우나 사이드 에칭이 너무 커지는 경우가 생기고, 또한, 전극의 세선화나 단선의 우려도 있다. 또한, 전극과 외부 회로를 연결하는 이방 도전 필름(ACF: Anisotoropic Conductive Film)과의 접촉 저항이 커지는 경우나, 내구 시험(고온, 고습)에서 ACF와의 접촉 저항이 커지는 경우도 생긴다.
그리고, [Zn]/([Zn]＋[Sn])의 값이 0.5 미만이면, 옥살산으로의 에칭 속도가 저하되어 에칭할 수 없는 경우가 있다. 바람직하게는, ([Zn]/([Zn]＋[Sn])＝0.6 초과 0.8 미만이고, 보다 바람직하게는 이 값이 0.7 초과 0.75 미만이다.
한편, 지금까지 설명해 온 바와 같이, 산화아연·산화주석을 주성분으로 하는 투명 도전막은 비정질막이다. 비정질막이 아닌 경우에는 테이퍼의 제어가 곤란해져, 테이퍼각을 30 내지 89도의 범위로 얻는 것이 상당히 곤란해진다.
테이퍼각이 30도보다 작은 경우, 전극 엣지 부분의 거리가 길어져, 본 발명의 기판을 이용하여 액정이나 유기 EL을 구동시킨 경우, 화소 주변부와 화소의 내부에서 콘트라스트가 크게 달라질 수 있다. 또한, 테이퍼각이 89도를 초과하면, 전극 엣지 부분의 전극 균열이나 박리가 생길 우려가 있다. 특히 액정을 구동하는 경우에는 배향막의 불량이 생기는 경우도 있고, 또한, 유기 EL의 경우에는 대향 전극의 단선을 야기할 가능성도 있다.
에칭액에는 옥살산이 바람직하게 사용된다. 옥살산 농도가 1 중량％ 미만이면, 에칭 속도가 느려 실용적이지 않고, 10 중량％를 초과하면 옥살산염의 결정이 석출되는 문제가 있다. 옥살산 농도는 바람직하게는 2 중량％ 내지 7 중량％, 보다 바람직하게는 2 중량％ 내지 5 중량％이다. 옥살산 이외의 산을 이용하면, 그 액 중에서의 기전력이 커져, Al과의 전지 반응을 야기하는 경우가 있다.
또한, 에칭 온도를 20 내지 50 ℃로 하는 것이 바람직하다. 20 ℃ 미만이면, 에칭 속도가 느려 실용적이지 않고, 50 ℃를 초과하면 수분 증발에 의해 옥살산 수용액의 농도가 변동하는 경우가 있다. 바람직하게는, 에칭 온도는 25 ℃ 내지 45 ℃, 보다 바람직하게는 30 ℃ 내지 45 ℃이다.
상기 투명 전극의 이동도는 10 ㎠/V·초 이상인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 20 ㎠/V·초 이상이다.
TFT 구동 LCD의 경우, 10 ㎠/V·초 미만의 이동도이면 응답 속도가 늦어질 우려가 있고, 액정의 화질을 저하시키는 경우가 있다. 또한, 비저항의 값은 낮은 편이 바람직하지만, TFT 구동의 경우, TFT 소자로부터 LCD 구동 전극 단부까지의 거리는 매우 짧기 때문에 10-2 Ωcm 대이면 거의 문제는 발생하지 않는다.
또한, 이동도에 영향을 주지 않는 범위에서 제3 금속을 첨가할 수 있다. 여기서, 제3 금속으로 한 것은 아연, 주석에 이어지는 3번째 금속이라는 의미에서 "제3 금속"이라 부르고 있고, 요컨대 "다른 금속"의 의미로 이 말을 이용하고 있다.
상기 제3 금속의 종류로서는 투과율을 향상시킬 목적으로 굴절률이 작은 금속 산화물을 첨가하는 것을 생각할 수 있다. 이러한 용도에 이용하는 금속 산화물의 대표예로서는 MgO, B2O3, Ga2O3, GeO2 등을 들 수 있다.
또한, 비저항을 낮출 목적으로 그 자체의 비저항이 작은 금속 산화물을 첨가할 수도 있다. 이러한 목적에 이용하는 금속 산화물의 대표예로서는, 산화레늄, 산화이리듐, 산화루테늄 등을 들 수 있다. 단, 이들 중금속 산화물은 착색될 가능성이 있어, 첨가하는 양에는 주의가 필요하고, 투과율에 영향을 미치지 않는 범위에서 첨가하는 것도 중요한 점이다.
투명 도전층의 성막 방법으로서는, 증착법, 스퍼터링법, CVD법, 분무법, 침지법 등이 바람직하게 이용되고, 그 중에서도 스퍼터링법이 바람직하게 이용된다.
(1-6) 또한, 본 발명은 산화아연·산화주석을 주성분으로 하는 상기 투명 도전막을 패터닝하여 전극 단부의 테이퍼각이 30 내지 89도인 화소 전극을 형성하는 패터닝 공정을 구비하고, 상기 패터닝 공정은 상기 투명 도전막 상에 도포된 레지스트를 테트라메틸암모늄히드록시드의 1 내지 5 중량％ 수용액을 레지스트 현상액으로서 이용하여 현상하는 현상 공정, 에칭액으로서 옥살산의 농도가 1 중량％ 내지 10 중량％인 수용액을 이용하고, 상기 에칭액의 온도를 20 내지 50 ℃의 범위로 설정하여 상기 투명 도전막을 에칭하는 에칭 공정, 및 에탄올아민을 포함하는 박리액을 이용하여 상기 레지스트를 박리하는 박리 공정을 포함하며, 상기 산화아연·산화주석을 주성분으로 하는 산화물 중의 아연의 조성 비율 [Zn]/([Zn]＋[Sn]) (여기서, [Zn]은 아연 원자의 수를 나타내고, [Sn]은 주석 원자의 수를 나타냄)이 0.5 내지 0.85인 것을 특징으로 하는, 상기 (1-2) 내지 (1-4) 중 어느 한 항에 기재된 TFT 기판의 제조 방법이다.
이와 같이, 제1 그룹의 본 발명(1-6)은 (1-5)에 현상 공정과 박리 공정을 부가한 것이다.
레지스트의 현상액으로서는 테트라메틸암모늄히드록시드(TMAH)가 바람직하게 이용된다. TMAH 이외의 알칼리 성분을 이용하면, Al과 투명 전극 사이에 전지 반응이 발생하여, Al이 용해되거나, 레지스트 패턴이 어긋나거나 용해가 일어나 에칭상 중대한 문제를 발생시킬 수 있다. 또한, TMAH의 농도는 1 내지 5 중량％가 바람직하다. 1 중량％ 미만이면, 레지스트 현상 불량이 생길 우려가 있어 배선이 단락되는 경우가 있다. 또한, 5 중량％를 초과하는 농도이면 레지스트 패턴의 세선화나 박리가 생길 가능성이 있고, 전극 패턴의 세선화나 단선이 생기게 되는 경우가 있다. 보다 바람직하게는 2 내지 4 중량％의 농도가 바람직하다.
또한, 박리액으로서는 에탄올아민이 포함되어 있는 것을 이용한다. 예를 들면, 후술하는 실시 형태에서는 디에탄올아민 수용액(40 중량％)이 박리액으로서 이용되고 있다.
제2 그룹의 발명
제2 그룹의 본 발명의 상기 목적은 Al 배선이 설치된 투명 기판 상에 산화아연과 산화주석을 주성분으로 하는 비정질 도전성 산화물로 이루어지는 투명 도전막을 적용함으로써 달성된다. 또한, 본 발명의 특징은 이러한 투명 도전막이 배리어 금속 등을 통하지 않고 직접 Al 배선에 접합되어 있는 것이다.
또한, 본 발명의 제조 방법의 특징은 상기 투명 도전막을 옥살산 수용액인 에칭액으로 에칭하고 패턴화하는 것이다. 이러한 특징에 의해 본원의 상기 목적이 달성된다. 본 발명의 구체적인 구성은 하기하는 바와 같다.
2-A.
Al
금속 배선 투명
도전막
적층 기판에 관한 발명
(2-1) 상기 과제를 해결하기 위해 본 발명은 투명 기판, 상기 투명 기판 상에 설치된 Al 배선, 및 산화아연을 주성분으로 하는 도전성 산화물로 이루어지고, 상기 Al 배선에 직접 접합되는 투명 도전막을 포함하는 것을 특징으로 하는 Al 배선을 구비한 투명 도전막 적층 기판이다.
투명 도전막과 Al 배선 사이에 배리어 금속 등을 설치하지 않았기 때문에 제조 공정이 간략화된다. 또한, 전지 반응이 억제되어, Al 배선의 단선이나 부식이 생기지 않는다.
(2-2) 또한, 본 발명은 상기 투명 도전막이 추가로 산화주석을 함유하고, 산화아연·산화주석을 주성분으로 하는 것을 특징으로 하는 (2-1)의 Al 배선을 구비한 투명 도전막 적층 기판이다.
투명 도전막과 Al 배선 사이에 배리어 금속 등을 설치하지 않았기 때문에, (2-1)과 마찬가지로 제조 공정이 간략화된다.
또한, Al 배선과 종래의 투명 도전막 사이에는 종래 기술에서는 무시할 수 없는 크기의 접촉 저항이 발생했었지만, 산화아연·산화주석을 주성분으로 하는 투명 전극을 이용함으로써 종래보다 접촉 저항의 값을 낮추는 것이 가능하다.
한편, 본 발명에서 주성분이란 주요한 성분을 말하고, 대략 50％ 이상의 함유율이면 주성분이라 할 수 있다. 예를 들면, 산화아연 및 산화주석이 주성분이라 함은 이들이 함유하는 금속 비율의 합계가 부피비나 질량비·원자수의 비로 대략 50％ 이상인 것을 말한다. 특히, 원자수의 비로 대략 50％ 이상, 바람직하게는 70％ 이상, 보다 바람직하게는 85％ 이상인 경우를 "주성분"이라 한다.
또한, 본 발명에 있어서, 상술한 (2-1)에서는 산화아연을 주성분으로 이용하고, (2-2) 등에서는 산화아연 및 산화주석을 주성분으로 이용하고 있지만, 어느 경우도 그 밖의 성분이 포함될 수 있다. 예를 들면, 그 밖의 성분으로서, 산화마그네슘, 산화갈륨, 산화알루미늄 등을 들 수 있다.
Al 배선이란 Al 그 자체, Al을 주성분으로 하는 Al 합금 등을 의미한다. Al 합금의 경우에는 Al 이외에 적절히 다른 금속이 포함될 수 있다. 다른 금속으로서는 주기율표 IIIa 내지 VIIIa의 중금속 또는 란탄족계 금속을 들 수 있다.
예를 들면, Nd, Ni, Co, Zr 등이 바람직하게 이용된다. 그 함유량은 요구되는 Al 배선의 성능에도 의존하지만, 0.1 내지 5 중량％ 미만이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.5 내지 2.0 중량％이다. 함유량이 0.1 중량％ 미만이면 첨가 효과가 거의 없고, Al 배선(Al 박막) 상에 힐록 등의 돌기가 발생할 우려도 있다. 한편, 5 중량％를 초과하는 함유량의 경우에는 Al(Al 합금)의 저항치가 커질 우려가 있다. 한편, Al 배선은 박막의 형태로 기판 상에 설치되는 경우가 많지만, 박막으로는 한정되지 않고 어떠한 배선이라도 바람직하다.
(2-3) 또한, 본 발명은 상기 산화아연·산화주석을 주성분으로 하는 산화물 중의 아연의 조성 비율 [Zn]/([Zn]＋[Sn]) (여기서, [Zn]은 아연 원자의 수를 나타내고, [Sn]은 주석 원자의 수를 나타냄)이 0.5 내지 0.85인 것을 특징으로 하는 상기 (2-2)에 기재된 Al 배선을 구비한 투명 도전막 적층 기판이다.
[Zn]/([Zn]＋[Sn])의 값이 0.85 초과인 경우에는 옥살산 수용액으로 에칭하는 경우, 제어 불능이 되어 버릴 우려가 있다. 그 결과, 테이퍼각이 89도를 초과하는 경우나 사이드 에칭이 너무 커지는 경우가 생기고, 또한 전극의 세선화나 단선의 우려도 있다. 또한, 전극과 외부 회로를 연결하는 이방 도전 필름(ACF)과의 접촉 저항이 커지는 경우나 내구 시험(고온, 고습)에서 ACF와의 접촉 저항이 커지는 경우도 생긴다.
특히, 테이퍼각이 89도를 초과한 경우에는 유기 EL 전극의 경우에, 유기 EL 층이 얇아지는 경향이 있다. 그 결과, 그 투명 도전막에 의한 전극과 대향하고 있는 전극 사이에서 단락이 생기기 쉬워져 표시 결함의 한 원인이 되는 경우가 있다.
그리고, [Zn]/([Zn]＋[Sn])이 0.5 미만이면, 옥살산으로의 에칭 속도가 저하되어 에칭할 수 없는 경우가 있다.
이 값은 바람직하게는 [Zn]/([Zn]＋[Sn])＝0.6 초과 0.8 미만이고, 보다 바람직하게는 0.7 초과 0.75 미만이다.
한편, [Zn]은 아연 원자의 단위 질량, 단위 부피당 원자의 수를 나타내고, [Sn]은 아연 원자의 단위 질량, 단위 부피당 원자의 수를 나타낸다.
(2-4) 또한, 본 발명은 상기 산화아연·산화주석을 주성분으로 하는 산화물로 이루어지는 상기 투명 도전막의 단부의 테이퍼각이 30 내지 89도인 것을 특징으로 하는 (2-2) 또는 (2-3) 중 어느 한 항에 기재된 Al 배선을 구비한 투명 도전막 적층 기판이다.
테이퍼각이 30도보다 작은 경우, 투명 도전막 엣지 부분의 거리가 길어진다. 즉, 테이퍼 각도가 30도보다 작은 기판을 이용하여 액정이나 유기 EL을 구동시킨 경우, 화소 주변부와 화소 내부에서 콘트라스트가 크게 달라질 수 있다.
또한, 테이퍼각이 89도를 초과하면, 투명 도전막 엣지 부분의 전극 균열이나 박리가 생길 우려가 있다. 특히 액정을 구동하는 경우에는 배향막의 불량이 생기는 경우도 있고, 또한 유기 EL을 구동하는 경우에는 대향 전극의 단선을 야기할 가능성도 있다.
2-B. 제조 방법의 발명
(2-5) 또한, 본 발명은 산화아연·산화주석을 주성분으로 하는 투명 도전막을 패터닝하여 그의 단부의 테이퍼각이 30 내지 89도가 되도록 형성하는 패터닝 공정을 구비하고, 상기 패터닝 공정은 에칭액으로서 옥살산의 농도가 1 중량％ 내지 10 중량％인 수용액을 이용하고, 상기 에칭액의 온도를 20 내지 50 ℃의 범위로 설정하여 상기 투명 도전막을 에칭하는 에칭 공정을 포함하며, 상기 산화아연·산화주석을 주성분으로 하는 산화물 중의 아연의 조성 비율 [Zn]/([Zn]＋[Sn]) (여기서, [Zn]은 아연 원자의 수를 나타내고, [Sn]은 주석 원자의 수를 나타냄)이 0.5 내지 0.85인 것을 특징으로 하는, 상기 (2-2) 내지 (2-4) 중 어느 한 항에 기재된 Al 배선을 구비한 투명 도전막 적층 기판의 제조 방법이다.
이러한 구성에 의해 간편한 수법으로 간략히 Al 배선 투명 도전막 적층 기판을 제조할 수 있다.
[Zn]/([Zn]＋[Sn])의 값이 0.85 초과인 경우에는 옥살산 수용액으로 에칭하는 경우, 제어 불능이 되어 버릴 우려가 있다. 그 결과, 테이퍼각이 89도를 초과하는 경우나 사이드 에칭이 너무 커지는 경우가 생기고, 또한 전극의 세선화나 단선의 우려도 있다. 또한, 전극과 외부 회로를 연결하는 이방 도전 필름(ACF: Anisotoropic Conductive Film)과의 접촉 저항이 커지는 경우나 내구 시험(고온, 고습)에서 ACF와의 접촉 저항이 커지는 경우도 생긴다.
그리고, [Zn]/([Zn]＋[Sn])의 값이 0.5 미만이면, 옥살산으로의 에칭 속도가 저하되어 에칭할 수 없는 경우가 있다. 바람직하게는 [Zn]/([Zn]＋[Sn])＝0.6 초과 0.8 미만이고, 보다 바람직하게는 이 값이 0.7 초과 0.75 미만이다.
한편, 지금까지 설명해 온 바와 같이, 산화아연·산화주석을 주성분으로 하는 투명 도전막은 비정질막이다. 비정질막이 아닌 경우에는 테이퍼의 제어가 곤란해지고, 테이퍼각을 30 내지 89도의 범위에 머무르게 하는 것이 상당히 곤란해진다.
테이퍼각이 30도보다 작은 경우, 전극 엣지 부분의 거리가 길어져, 제2 그룹의 본 발명의 기판을 이용하여 액정이나 유기 EL을 구동시킨 경우, 화소 주변부와 화소 내부에서 콘트라스트가 크게 달라질 수 있다. 또한, 테이퍼각이 89도를 초과하면, 전극 엣지 부분의 전극 균열이나 박리가 생길 우려가 있다. 특히 액정을 구동하는 경우에는 배향막의 불량이 생기는 경우도 있고, 또한 유기 EL의 경우에는 대향 전극의 단선을 야기할 가능성도 있다.
본 발명에서는 에칭액으로서 옥살산이 이용된다. 옥살산 농도가 1 중량％ 미만이면, 에칭 속도가 느려 실용적이지 않고, 10 중량％를 초과하면 옥살산염의 결정이 석출될 가능성이 있다는 문제가 있다. 옥살산 농도는 바람직하게는 2 중량％ 내지 7 중량％, 보다 바람직하게는 2 중량％ 내지 5 중량％이다. 옥살산 이외의 산을 이용하면, 그 액 중에서의 기전력이 커져 Al과의 전지 반응을 야기하는 경우가 있다.
또한, 에칭 온도를 20 내지 50 ℃로 하는 것이 바람직하다. 20 ℃ 미만이면, 에칭 속도가 느려 실용적이지 않고, 50 ℃를 초과하면, 수분의 증발에 의해 옥살산 수용액의 농도가 변동하는 경우가 있기 때문이다. 바람직하게는 에칭 온도는 25 ℃ 내지 45 ℃, 보다 바람직하게는 30 ℃ 내지 45 ℃이다.
이 투명 도전막의 이동도는 10 ㎠/V·초 이상인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 20 ㎠/V·초 이상이다.
TFT 구동 LCD의 경우, 10 ㎠/V·초 미만의 이동도이면 응답 속도가 늦어질 우려가 있고, 액정의 화질을 저하시키는 경우가 있다. 또한, 비저항의 값은 낮은 편이 바람직하지만, TFT 구동의 경우, TFT 소자로부터 LCD 구동 전극 단부까지의 거리는 매우 짧기 때문에 10-2 Ωcm 대이면 거의 문제는 발생하지 않는다.
또한, 이동도에 영향을 주지 않는 범위에서 제3 금속을 첨가할 수 있다. 여기서, 제3 금속이라 한 것은 아연, 주석에 이어지는 3번째 금속이라는 의미에서 "제3 금속"이라 부르고 있고, 요컨대 "다른 금속"의 의미로 이 말을 사용하고 있다.
이 제3 금속의 종류로서는 투과율을 향상시킬 목적으로 굴절률이 작은 금속 산화물을 첨가하는 것을 생각할 수 있다. 이러한 용도에 이용하는 금속 산화물의 대표예로서는 MgO, B2O3, Ga2O3, GeO2 등을 들 수 있다.
또한, 비저항을 낮출 목적으로 그 자체의 비저항이 작은 금속 산화물을 첨가할 수도 있다. 이러한 목적에 이용하는 금속 산화물의 대표예로서는, 산화레늄, 산화이리듐, 산화루테늄 등을 들 수 있다. 단, 이들 중금속 산화물은 착색될 가능성이 있어, 첨가하는 양에는 주의가 필요하고, 투과율에 영향을 미치지 않는 범위에서 첨가하는 것도 중요한 점이다.
투명 도전층의 성막 방법으로서는, 증착법, 스퍼터링법, CVD법, 분무법, 침지법 등이 바람직하게 이용되고, 그 중에서도 스퍼터링법이 바람직하게 이용된다.
(2-6) 또한, 본 발명은 산화아연·산화주석을 주성분으로 하는 상기 투명 도전막을 패터닝하여 그 단부의 테이퍼각이 30 내지 89도가 되도록 형성하는 패터닝 공정을 구비하고, 상기 패터닝 공정은 상기 투명 도전막 상에 도포된 레지스트를 테트라메틸암모늄히드록시드의 1 내지 5 중량％ 수용액을 레지스트 현상액으로서 이용하여 현상하는 현상 공정, 에칭액으로서 옥살산의 농도가 1 중량％ 내지 10 중량％인 수용액을 이용하고, 상기 에칭액의 온도를 20 내지 50 ℃의 범위로 설정하여 상기 투명 도전막을 에칭하는 에칭 공정, 및 에탄올아민을 포함하는 박리액을 이용하여 상기 레지스트를 박리하는 박리 공정을 포함하며, 상기 산화아연·산화주석을 주성분으로 하는 산화물 중의 아연의 조성 비율 [Zn]/([Zn]＋[Sn]) (여기서, [Zn]은 아연 원자의 수를 나타내고, [Sn]은 주석 원자의 수를 나타냄)이 0.5 내지 0.85인 것을 특징으로 하는, 상기 (2-2) 내지 (2-4) 중 어느 한 항에 기재된 Al 배선 투명 도전막 적층 기판의 제조 방법이다.
이와 같이, 본 발명 (2-6)은 (2-5)에 현상 공정과 박리 공정을 부가한 것이다.
레지스트의 현상액으로서는 테트라메틸암모늄히드록시드(TMAH)가 바람직하게 이용된다. TMAH 이외의 알칼리 성분을 이용하면, Al과 투명 전극 사이에 전지 반응이 발생하여 Al이 용해되거나, 레지스트 패턴이 어긋나거나 용해가 일어나 에칭상 중대한 문제를 발생시킬 수 있다. 또한, TMAH의 농도는 1 내지 5 중량％가 바람직하다. 1 중량％ 미만이면, 레지스트 현상 불량이 생길 우려가 있고 배선이 단락되는 경우가 있다. 또한, 5 중량％를 초과하는 농도이면 레지스트 패턴의 세선화나 박리가 생길 가능성이 있고, 전극 패턴의 세선화나 단선이 생기는 경우가 있다. 보다 바람직하게는 2 내지 4 중량％의 농도가 바람직하다.
또한, 박리액으로서는 에탄올아민이 포함되어 있는 것을 이용한다. 예를 들면, 후술하는 실시 형태에서는 디에탄올아민 수용액(40 중량％)이 박리액으로서 이용되고 있다.
제3 그룹의 발명
제3 그룹의 본 발명의 상기 목적은 화소 전극으로서 산화인듐-산화아연-산화주석을 주성분으로 하는 비정질 도전성 산화물로 이루어지는 투명 도전막을 이용함으로써 달성된다.
또한, 상기 목적은 상기 투명 도전막의 TMAH 중의 기전력을 -0.81 V 미만으로 억제하면서, 옥살산 수용액을 에칭액으로서 이용한 에칭을 행하여 패턴화함으로써 달성된다.
구체적으로는, 본 발명은 이하의 수단을 채용한다.
3-A.
Al
배선을 구비한 투명
도전막의
적층 회로 기판에 관한 발명
(3-1) 본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해, 투명 기판과 상기 투명 기판 상에 설치된 배선이며, Al 또는 Al 합금으로 이루어지는 Al 배선과, 산화인듐-산화아연-산화주석을 주성분으로 하는 도전성 산화물로 이루어지고, 상기 Al 배선에 직접 접합되는 투명 도전막을 포함하는 것을 특징으로 하는 Al 배선을 구비한 투명 도전막 적층 회로 기판이다.
이러한 조성의 투명 도전막에 따르면, 직접 Al 배선에 접합시키더라도 접촉 저항을 종래보다 낮은 값으로 할 수 있다. 또한, 이러한 조성의 투명 도전막에 따르면, Al 배선과의 사이의 전지 반응을 효과적으로 억제할 수 있다.
한편, Al 배선이란 Al 또는 Al 합금으로 이루어지는 배선을 말하지만, 특히 Al 합금(Al 이외의 금속을 포함)이 바람직하다. Al 합금의 경우, Al 배선 중의 Al 이외의 금속의 함유량은 0.05 중량％ 내지 10 중량％의 범위가 바람직하다. 0.05 중량％ 미만이면, 첨가 효과가 적어 투명 도전막과의 접촉 저항의 값이 커지는 경우가 있기 때문이다. 또한, 전지 반응이 나타나는 경우도 있기 때문이다. 한편, 10 중량％를 초과하는 경우에는 Al 배선 자체의 저항값이 커져, 액정 표시 장치나 유기 EL 장치에 이용한 경우, 신호 지연 등의 문제가 발생할 우려가 있다. Al 이외의 금속의 함유량은 보다 바람직하게는 0.1 중량％ 내지 5 중량％의 범위이고, 보다 한층 바람직하게는 1 내지 3 중량％의 범위이다. 이 Al 이외의 금속을 여기서는 "제2 금속"이라 부른다.
또한, Al 이외의 금속(제2 금속)으로서는 Ni가 특히 바람직하다. 다른 금속일 수도 있다.
또한, 제3 금속으로서 주기율표의 IIIa 내지 VIIIa의 중금속 또는 란탄족계 금속을 포함할 수 있다. 제3 금속이란 첫번째인 Al, 이 Al 이외의 상술한 제2 금속에 이어지는 3번째의 금속이라는 의미로서, 요컨대 "그 밖의 금속"이라는 의미이다.
예를 들면, 제3 금속으로서는 Nd, Co, Zr 등이 바람직하게 이용된다. 그 함유량은 요구되는 Al 배선의 성능에도 의존하지만, 0.01 내지 5 중량％의 범위가 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.5 내지 3.0 중량％이다. 함유량이 0.01 중량％ 미만이면 첨가 효과가 거의 없고, Al 배선 상에 힐록 등의 돌기가 발생할 우려도 있다. 한편, 5 중량％를 초과하는 함유량의 경우에는 Al 배선의 저항치가 커질 우려가 있다.
이와 같이, 제3 그룹의 본 발명 (3-1)의 특정 조성의 소정의, 산화인듐-산화아연-산화주석은 당연한 것이지만 적어도 이 3종의 물질, 산화인듐, 산화아연, 산화주석을 모두 함유하고 있는 것이 매우 중요한 포인트이다. 어느 1종의 성분이 결여되는 경우에는 제조시에 TMAH 중에서의 기전력이 커져, Al 배선과의 사이의 전지 반응을 충분히 억제하는 것이 곤란해지는 경우가 있다.
(3-2) 또한, 본 발명은 상기 산화인듐-산화아연-산화주석을 주성분으로 하는 산화물의 조성이,
[In]/([In]＋[Zn]＋[Sn])이 0.05 내지 0.95,
[Zn]/([In]＋[Zn]＋[Sn])이 0.05 내지 0.8,
[Sn]/([In]＋[Zn]＋[Sn])이 0.01 내지 0.3
(여기서, [In]은 인듐 원자의 수를 나타내고, [Zn]은 아연 원자의 수를 나타내며, [Sn]은 주석 원자의 수를 나타냄)
의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 상기 (3-1)에 기재된 Al 배선을 구비한 투명 도전막 적층 회로 기판이다.
산화물의 조성이 이러한 수치 범위에 있음으로써, 본 발명의 목적을 충분히 달성할 수 있다. 구체적으로 말하면, 이 수치 범위 외인 경우에는 투명 도전막 자체의 저항치가 허용할 수 없는 큰 값이 되는 경우도 있고, 또한 제조시에 TMAH 중의 기전력의 값이 커져 버려, Al 배선과의 사이의 전지 반응을 충분히 억제하는 것이 곤란해지는 경우도 있다.
개별적으로 설명하면, 다음과 같다.
(3-2a) 인듐의 조성
제3 그룹의 본 발명 (3-2)에서는 상술한 바와 같이 [In]/([In]＋[Zn]＋[Sn])의 값이 0.05 내지 0.95이다. 이 값이 0.05 미만이면, 투명 도전막의 저항치가 커지는 경우나 투명 도전막으로 구성한 투명 전극의 안정성이 상실되는 경우가 있다. 한편, 이 값이 0.95를 초과하는 경우에는 투명 도전막이 결정화되어, 옥살산계의 에칭제로는 에칭이 곤란해지는 경우가 있다. 일반적으로 옥살산계의 에칭제로 에칭할 수 없는 경우에는 왕수나 염산·철계의 에칭제를 사용하지 않을 수 없지만, 본건의 경우에는 왕수나 염산에 의해 Al 배선이 부식되는 등의 문제가 생기기 때문에, 이들 왕수나 염산을 사용할 수는 없다.
또한, 인듐의 조성의 상기 비율의 수치 범위는 바람직하게는 0.1 내지 0.9이다. 보다 바람직하게는 0.3 내지 0.9이고, 보다 한층 바람직하게는 0.5 내지 0.9이다.
(3-2b) 아연의 조성
제3 그룹의 본 발명 (3-2)에서는 상술한 바와 같이 [Zn]/([In]＋[Zn]＋[Sn])의 값이 0.05 내지 0.8이다. 이 값이 0.05 미만이면, 투명 도전막을 가열한 경우에 결정화되는 경우, 기판을 가열 상태에서 성막하는 공정을 채용했을 때에 결정화되는 경우, 또는 옥살산계 에칭액으로는 에칭이 곤란해지는 경우 등이 있다.
한편, 이 값이 0.8을 초과하면 에칭 속도가 너무 빨라 제어가 곤란해지고, 전극의 세선화나 단선의 가능성이 있다. 또한, 투명 전극의 엣지 부분에 소위 언더 컷트(under cut)가 생기는 경우가 있어 문제가 될 가능성이 있다.
아연의 조성 비율의 수치 범위는 바람직하게는 0.1 내지 0.75이다. 보다 바람직하게는 0.1 내지 0.7이다.
(3-2c) 주석의 조성
제3 그룹의 본 발명 (3-2)에서는 상술한 바와 같이 [Sn]/([In]＋[Zn]＋[Sn])의 값이 0.01 내지 0.3이다. 이 값이 0.01 미만이면, 투명 도전막의 기전력을 작게 하는 효과가 감소하게 된다. 그 결과, 기전력이 충분히 작아지지 않는 경우가 있다. 한편, 이 값이 0.3을 초과하는 경우에는 옥살산에 의한 에칭이 곤란해지는 경우나 옥살산에 의한 에칭 속도가 저하되는 경우가 있다.
주석의 조성 비율의 수치 범위는 바람직하게는 0.02 내지 0.2이다. 그리고, 보다 바람직하게는 0.02 내지 0.15이다.
또한, 아연과 주석의 원자수의 비율인 [Zn]/[Sn]은 통상적으로 0.1 내지 10, 바람직하게는 0.2 내지 5, 보다 바람직하게는 0.3 내지 3, 특히 바람직하게는 0.5 내지 2이다. 이들 범위 외의 원자수의 비율인 경우에는 TMAH 중에서의 안정성이 악화될 우려가 있다.
한편, 투명 도전막은 비정질인 것이 중요한 포인트이다. 결정질로 되어 버리면, 에칭 특성이 원하는 특성이 되지 않는 불량품이 생길 우려가 있다.
한편, [In]은 인듐 원자의 단위 질량, 단위 부피당 원자의 수를 나타내고, [Zn]은 아연 원자의 단위 질량, 단위 부피당 원자의 수를 나타내며, [Sn]은 아연 원자의 단위 질량, 단위 부피당 원자의 수를 나타낸다.
이 투명 도전막의 이동도는 10 ㎠/V·초 이상인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 20 ㎠/V·초 이상이다.
TFT 구동 LCD의 경우, 10 ㎠/V·초 미만의 이동도이면 응답 속도가 늦어질 우려가 있고, 액정의 화질을 저하시키는 경우가 있다. 또한, 비저항의 값은 낮은 편이 바람직하지만, TFT 구동의 경우, TFT 소자로부터 LCD 구동 전극 단부까지의 거리는 매우 짧기 때문에 10-2 Ωcm 대이면 거의 문제는 발생하지 않는다.
또한, 이동도에 영향을 주지 않는 범위에서 제4 금속을 첨가할 수 있다. 여기서, 제4 금속이라 한 것은 인듐, 아연, 주석에 이어지는 4번째의 금속이라는 의미에서 "제4 금속"이라 부르고 있고, 단순한 "다른 금속"의 의미로 이 말을 이용하고 있다.
이 제4 금속의 종류로서는 투과율을 향상시킬 목적으로 굴절률이 작은 금속 산화물을 첨가하는 것을 생각할 수 있다. 이러한 용도에 이용하는 금속 산화물의 대표예로서는 MgO, B2O3, Ga2O3, GeO2 등을 들 수 있다.
또한, 비저항을 낮출 목적으로 그 자체의 비저항이 작은 금속 산화물을 첨가할 수도 있다. 이러한 목적에 이용하는 금속 산화물의 대표예로서는, 산화레늄, 산화이리듐, 산화루테늄 등을 들 수 있다. 단, 이들 중금속 산화물은 착색될 가능성이 있어, 첨가하는 양에는 주의가 필요하고, 투과율에 영향을 미치지 않는 범위에서 첨가하는 것도 충분히 고려해야 한다.
(3-3) 또한, 본 발명은 상기 산화인듐-산화아연-산화주석을 주성분으로 하는 도전성 산화물의, 30 ℃의 테트라메틸암모늄히드록시드(TMAH) 2.4％ 수용액 중의 Ag/AgCl 표준 전극을 기준으로 한 기전력이 -0.6 V 이하인 것을 특징으로 하는 상기 (3-1) 또는 (3-2)의 Al 배선을 구비한 투명 도전막 적층 회로 기판이다.
이와 같이, 제3 그룹의 본 발명의 (3-3)에서는 도전성 산화물의, 30 ℃의 테트라메틸암모늄히드록시드(TMAH) 2.4％ 수용액 중의 Ag/AgCl 표준 전극을 기준으로 한 기전력이 -0.6 V 이하인 것이 매우 중요한 포인트이다.
도전성 산화물의 기전력이 -0.6 V보다 큰 값인 경우에는 이미 설명한 바와 같이 Ni 함유 Al 배선과의 기전력의 관계로부터 전지 반응이 발생하기 쉬워진다.
도전성 산화물의 기전력의 하한치는 특별히 존재하지 않고, 특별한 제약도 존재하지 않지만, Ni 함유 Al 배선의 기전력보다 작게 할 필요는 없다.
구체적으로는, 도전성 산화물의 기전력이 "Ni 함유 Al 배선의 표준 기전력＋0.7 V" 이하의 범위이면, 전지 반응이 생기는 경우라도 그 전지 반응의 속도는 늦어진다. 그리고, 더욱 낮은 값인 "Ni 함유 Al 배선의 표준 기전력＋0.5 V" 이하의 범위이면 충분히 실용적인 의미에서 전지 반응을 억제할 수 있는 것이 본원 발명자들의 실험으로부터 판명되었다.
예를 들면, Nd를 2％ 함유하는 Al 배선(Ag/AgCl 표준 전극에 대한 기전력은 -1.88 V)을 이용한 경우, -1.38 V 이하의 기전력을 갖는 산화물 투명 도전막을 갖는 산화물 투명 도전막을 이용하면, 전지 반응을 충분히 낮게 억제할 수 있다고 생각된다.
(3-4) 또한, 본 발명은 상기 Al 합금이 Ni, W, Mo, Nb, Zr, 및 Nd로 이루어지는 군에서 선택된 1종 이상의 금속을 포함하고, 그 함유량이 0.1 내지 10 중량％인 것을 특징으로 하는 상기 (3-1) 내지 (3-3) 중 어느 한 항에 기재된 Al 배선을 구비한 투명 도전막 적층 회로 기판이다.
이와 같이 Ni, W, Mo, Nb, Zr, 및 Nd로 이루어지는 군에서 선택된 1종 이상의 금속을 함유하는 Al 배선과 도전성 산화물 간의 기전력의 차이가 -0.5 V 이하인 것이 본 발명에서는 매우 중요하다.
기전력의 차이는 기본적으로는 Ni, W, Mo, Nb, Zr, 및 Nd로 이루어지는 군에서 선택된 1종 이상의 금속을 함유하는 Al 배선의 그 밖의 금속 함유량이나 도전성 산화물의 조성에 의해 결정된다.
이 때, 특히 제3 그룹의 본 발명 (3-4)와 같이 Ni, W, Mo, Nb, Zr, 및 Nd로 이루어지는 군에서 선택된 1종 이상의 금속 함유량을 0.1 중량％ 내지 10 중량％의 범위에 두면, 기전력의 차이를 -0.5 V 이하로 억제할 수 있는 도전성 산화물의 조성 범위가 넓어지는 것이 본원 발명자들의 실험에 의해 판명된 것이다.
즉, 제3 그룹의 본 발명 (3-4)에 따르면, 기전력의 차이를 -0.5 V 이하로 설정하는 것이 보다 용이해지는 것이다.
3-B. 산화물 투명
도전막
재료에 관한 발명
(3-5) 또한, 본 발명은 (3-1) 등에 기재된 적층 회로 기판에 이용되는 산화물 투명 도전막 재료이며, 상기 산화인듐-산화아연-산화주석을 주성분으로 하는 산화물의 조성이,
[In]/([In]＋[Zn]＋[Sn])이 0.05 내지 0.95,
[Zn]/([In]＋[Zn]＋[Sn])이 0.05 내지 0.8,
[Sn]/([In]＋[Zn]＋[Sn])이 0.01 내지 0.3
(여기서, [In]은 인듐 원자의 수를 나타내고, [Zn]은 아연 원자의 수를 나타내고, [Sn]은 주석 원자의 수를 나타냄)
의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 산화물 투명 도전막 재료이다.
이와 같이 본 발명은 상기 (3-2)의 발명의 구성 요소인 도전성 산화물의 재료를 권리 범위로 하는 발명이다. 그 특징은 기본적으로 상기 (3-2)와 동일하다.
(3-6) 또한, 본 발명은 (3-1) 등에 기재된 적층 회로 기판에 이용되는 산화물 투명 도전막 재료이며, 상기 산화인듐-산화아연-산화주석을 주성분으로 하는 산화물의, 30 ℃의 테트라메틸암모늄히드록시드(TMAH) 2.4％ 수용액 중의 Ag/AgCl 표준 전극을 기준으로 한 기전력이 -0.6 V 이하인 것을 특징으로 하는 산화물 투명 도전막 재료이다.
이와 같이 본 발명은 상기 (3-3)의 발명의 구성 요소인 도전성 산화물의 재료를 권리 범위로 하는 발명이다. 그 특징은 기본적으로 상기 (3-3)과 동일하다.
3-C. 투명
도전막
적층 회로 기판의 제조 방법에 관한 발명
(3-7) 본 발명은 산화인듐-산화아연-산화주석을 주성분으로 하는 투명 도전막을 패터닝하여 소정의 전극을 형성하는 패터닝 공정을 구비하고, 상기 패터닝 공정은 상기 투명 도전막 상에 도포된 레지스트를, 테트라메틸암모늄히드록시드 수용액을 레지스트 현상액으로서 이용하여 현상하는 현상 공정과, 에칭액으로서 옥살산의 농도가 0.5 중량％ 내지 10 중량％인 수용액을 이용하고, 상기 에칭액의 온도를 20 내지 50 ℃의 범위로 설정하여 상기 투명 도전막을 에칭하는 에칭 공정을 포함하고, 산화인듐-산화아연-산화주석을 주성분으로 하는 상기 산화물의 조성이,
[In]/([In]＋[Zn]＋[Sn])이 0.05 내지 0.95,
[Zn]/([In]＋[Zn]＋[Sn])이 0.05 내지 0.8,
[Sn]/([In]＋[Zn]＋[Sn])이 0.01 내지 0.3
(여기서, [In]은 인듐 원자의 수를 나타내고, [Zn]은 아연 원자의 수를 나타내며, [Sn]은 주석 원자의 수를 나타냄)
의 범위에 있고, 상기 Al 배선은 Ni를 포함하는 Al 합금으로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 상기 (3-1) 내지 (3-4) 중 어느 한 항에 기재된 Al 배선을 구비한 투명 도전막 적층 회로 기판의 제조 방법이다.
또한, 투명 도전막 표면(도체와의 접속부)의 아연과 주석의 원자수의 비율 [Zn]/[Sn]은 바람직하게는 0.001 내지 5의 범위이고, 보다 바람직하게는 0.005 내지 2의 범위이고, 특히 바람직하게는 0.01 내지 0.95의 범위이다. [Zn]/[Sn]의 값이 0.01보다 작으면 에칭이 불안정해질 우려가 있다. 한편, 이 값이 5보다 큰 경우에는 아연이 대기중의 산소나 수분과 반응하여 접속부의 저항이 커질 우려가 있기 때문이다.
한편, 투명 도전막 표면의 [Zn]/[Sn]은 투명 도전막 자체의 [Zn]/[Sn]과 반드시 일치하는 것은 아니며, 성막 방법이나 성막 조건에 따라 변화하는 경우가 있다.
이러한 구성에 의해 상기 (3-1) 내지 (3-4)의 투명 도전막 적층 기판을 효율적으로 제조할 수 있다.
레지스트
현상액
레지스트 현상액으로서 이용하는 TMAH 수용액 중의 TMAH의 농도는 0.5 내지 8 중량％가 바람직하다. 또한, 보다 바람직한 범위는 1 내지 5 중량％이다.
TMAH의 농도가 0.5 중량％ 미만이면 현상 능력이 떨어지는 경우나 현상액의 수명이 짧아지는 경우가 있다. 한편, TMAH의 농도가 8 중량％를 초과하는 경우에는 현상 능력이 너무 높아 제어가 곤란해지는 경우가 있다. 현상 능력이 너무 높아 제어 불능이 되면 패턴이 어긋나거나 패턴 박리 등의 문제가 발생하는 경우가 있다.
이에 대하여 TMAH 이외의 알칼리성 수용액에 의해 현상을 행하면 되지 않느냐고 생각될지 모른다. 그러나, TMAH 이외의 현상액의 경우에는 상술한 전지 반응을 충분히 억제할 수 없어, Al 배선의 부식이나 단선의 문제가 발생할 가능성이 크다.
에칭액
에칭액으로서는 옥살산 수용액을 이용한다. 그 농도는 0.5 중량％ 내지 10 중량％에서 적절히 선택해야할 것이다. 그러나, 바람직하게는 1 중량％ 내지 5 중량％의 범위에서 선택하는 것이 좋다. 옥살산의 농도가 0.5 중량％ 미만인 경우에는 에칭 속도가 늦어지는 경우나 에칭액의 수명이 짧아지는 경우가 있다. 한편, 옥살산의 농도가 10 중량％를 초과하는 경우에는 수용액의 용해성에 기초하여 옥살산인듐이나 옥살산아연, 옥살산주석이 석출되어 버리는 경우가 있다. 그 결과, 에칭 불량이 생길 우려가 있다. 또한, 기판 상에 상기 옥살산인듐 등이 석출되면, 이는 "이물질"이기 때문에, 액정 패널이나 유기 EL 패널을 제조할 때의 수율을 저하시키는 요인이 된다.
또한, 본 발명에서는 상술한 바와 같이 에칭액의 온도가 20 ℃ 내지 50 ℃로 설정된다. 20 ℃ 미만으로 하는 경우에는 에칭액을 그 20 ℃ 미만의 온도로까지 냉각할 필요가 생기기 때문에 실용적이지 않다. 한편, 50 ℃를 초과하는 온도로 하는 경우에는 특별한 가열 장치가 필요하게 되는 경우가 있어, 결국 실용상 문제가 있다. 특히 50도를 초과하는 온도의 경우에는 수분 증발에 따른 용액 농도의 관리가 필요하게 되기 때문에, 관리에 드는 수고가 번거로워지게 되기 쉽다. 한편, 보다 바람직한 온도 범위는 25 ℃ 내지 45 ℃의 범위이다.
(3-8) 또한, 본 발명은 상기 패터닝 공정에서, 상기 산화인듐-산화아연-산화주석을 주성분으로 하는 산화물로 이루어지는 상기 투명 도전막의 단부의 테이퍼각이 35 내지 89도가 되도록 패터닝이 행해지는 것을 특징으로 하는 (3-7)에 기재된 Al 배선을 구비한 투명 도전막 적층 회로 기판의 제조 방법이다.
테이퍼각이 35도보다 작은 경우, 투명 도전막 엣지 부분의 거리가 길어지게 된다. 즉, 테이퍼 각도가 35도보다 작은 기판을 이용하여 액정이나 유기 EL을 구동시킨 경우, 화소 주변부와 화소 내부에서 콘트라스트가 크게 달라질 수 있다.
또한, 테이퍼각이 89도를 초과하면, 투명 도전막 엣지 부분의 전극 균열이나 박리가 생길 우려가 있다. 특히 액정을 구동하는 경우에는 배향막의 불량이 생기는 경우도 있고, 또한 유기 EL을 구동하는 경우에는 대향 전극의 단선을 야기할 가능성도 있다.
테이퍼 각도는 40 내지 80도가 보다 바람직하고, 45 내지 70도가 한층 더 바람직하다.
또한, 상기 투명 도전막의 두께는 통상적으로 10 내지 300 ㎚, 바람직하게는 20 내지 150 ㎚, 특히 바람직하게는 30 내지 110 ㎚이다. 10 ㎚보다 얇은 경우에는 균일성에 문제가 생기거나 저항이 높아질 우려가 있다. 한편, 300 ㎚보다 두꺼운 경우에는 테이퍼각이 원하는 범위에 들어가지 않게 되거나, 에칭잔사가 남기 쉬워질 우려가 있다.
한편, 투명 도전막의 성막 방법으로서는 종래부터 알려져 있는 다양한 방법을 채용할 수 있다. 예를 들면, 증착법, 스퍼터링법, CVD법, 분무법, 침지법 등이 바람직하게 이용된다. 이 중에서도 스퍼터링법이 특히 바람직하게 이용된다.
제4 그룹의 발명
제4 그룹의 본 발명의 상기 목적은 화소 전극으로서 산화아연-산화주석을 주성분으로 하는 비정질 도전성 산화물로 이루어지는 투명 도전막을 이용함으로써 달성된다.
또한, 상기 목적은 상기 투명 도전막의 TMAH 중의 기전력을 -0.6 V 미만으로 억제하면서, 옥살산 수용액을 에칭액으로서 이용한 에칭을 행하여 패턴화함으로써 달성된다.
구체적으로는, 본 발명은 이하의 수단을 채용한다.
4-A.
Al
배선을 구비한 투명
도전막의
적층 회로 기판에 관한 발명
(4-1) 본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해, 산화아연-산화주석을 주성분으로 하는 산화물이며, 30 ℃의 테트라메틸암모늄히드록시드(TMAH) 2.4％ 수용액 중의 Ag/AgCl 표준 전극을 기준으로 한 기전력이 -0.6 V 이하인 것을 특징으로 하는 비정질 산화물 투명 도전막 재료이다.
이러한 조성의 투명 도전막 재료를 이용하여 제조한 투명 도전막은 직접 Al 배선에 접합시키더라도 접촉 저항을 종래보다 낮은 값으로 할 수 있다. 또한, 이러한 조성의 투명 도전막에 따르면, Al 배선과의 사이의 전지 반응을 효과적으로 억제할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 (4-1)에서는 투명 도전막 재료의, 30 ℃의 테트라메틸암모늄히드록시드(TMAH) 2.4％ 수용액 중의 Ag/AgCl 표준 전극을 기준으로 한 기전력이 -0.6 V 이하인 것이 매우 중요한 포인트이다.
도전막 재료(를 이용하여 제조한 도전막)의 기전력이 -0.6 V보다 큰 값인 경우에는 이미 설명한 바와 같이 Al 배선과의 기전력의 관계로부터 전지 반응이 발생하기 쉬워진다.
도전막 재료(를 이용하여 제조한 도전막)의 기전력의 하한치는 특별히 존재하지 않고, 특별한 제약도 존재하지 않지만, Al 배선의 기전력보다 작게 할 필요는 없다.
구체적으로는, 도전성 산화물의 기전력이 "Al 배선의 표준 기전력＋0.7 V" 이하의 범위이면, 전지 반응이 생기는 경우라도 그 전지 반응의 속도는 늦어진다. 그리고, 더욱 낮은 값인 "Al 배선의 표준 기전력＋0.5 V" 이하의 범위이면 충분히 실용적인 의미에서 전지 반응을 억제할 수 있는 것이 본원 발명자들의 실험으로부터 판명되었다.
(4-2) 또한, 본 발명은 상기 산화물의 조성을 나타내는 [Zn]/([Zn]＋[Sn]) (여기서, [Zn]은 아연 원자의 수를 나타내고, [Sn]은 주석 원자의 수를 나타냄)이 0.5 내지 0.9의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 (4-1)에 기재된 비정질 산화물 투명 도전막 재료이다.
산화물의 조성이 이러한 수치 범위에 있음으로써, 본 발명의 목적을 충분히 달성할 수 있다.
상기 식의 값이 0.5 미만이면, TMAH 중에서의 전지 반응을 억제하는 효과를 충분히 발휘할 수 없는 경우나 옥살산 수용액에 의한 에칭이 곤란해지는 경우가 있기 때문이다.
한편, 상기 식의 값이 0.9를 초과하는 경우에는 전지 반응은 억제할 수 있지만, 그 후의 에칭 처리중에 전극이 용해되어, 전극 세선화나 단선을 야기하는 경우가 있다.
또한, 일반적으로 상기 범위 이외의 경우에는 투명 도전막 자체의 저항치가 커지거나, 투명 도전막이 비정질이 아닌 결정화되어 버리는 경우가 생길 우려가 있다.
이와 같이 [Zn]/([Zn]＋[Sn])이 0.5 내지 0.9의 범위 이외인 경우에는 전극 세선화나 단선의 가능성이 있다. 또한, 투명 전극의 엣지 부분에 소위 언더 컷트가 생기는 경우가 있어 문제가 될 가능성이 있다.
이 식의 값은 바람직하게는 0.67 내지 0.8이고, 보다 바람직하게는 0.7 내지 0.8이다.
또한, 투명 도전막은 비정질인 것이 중요하다. 결정질로 되어 버린 경우에는 에칭 특성에서 불량이 발생하는 경우가 있다.
한편, [Zn]은 아연 원자의 단위 질량, 단위 부피당 원자의 수를 나타내고, [Sn]은 아연 원자의 단위 질량, 단위 부피당 원자의 수를 나타낸다.
이 투명 도전막의 이동도는 10 ㎠/V·초 이상인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 20 ㎠/V·초 이상이다.
TFT 구동 LCD의 경우, 10 ㎠/V·초 미만의 이동도에서는 응답 속도가 늦어질 우려가 있고, 액정의 화질을 저하시키는 경우가 있다. 또한, 비저항의 값은 낮은 편이 바람직하지만, TFT 구동의 경우, TFT 소자로부터 LCD 구동 전극 단부까지의 거리는 매우 짧기 때문에 10-2 Ωcm 대이면 거의 문제는 발생하지 않는다(표시 성능은 악화되지 않음).
또한, 이동도에 영향을 주지 않는 범위에서 제3 금속을 첨가할 수 있다. 여기서, 제3 금속으로 한 것은 아연, 주석에 이어지는 3번째 금속이라는 의미에서 "제3 금속"이라 부르고 있고, 단순한 "다른 금속"의 의미로 이 말을 이용하고 있다.
이 제3 금속의 종류로서는 투과율을 향상시킬 목적으로 굴절률이 작은 금속 산화물을 첨가하는 것을 생각할 수 있다. 이러한 용도에 이용하는 금속 산화물의 대표예로서는 MgO, B2O3, Ga2O3, GeO2 등을 들 수 있다.
또한, 비저항을 낮출 목적으로 그 자체의 비저항이 작은 금속 산화물을 첨가할 수도 있다. 이러한 목적으로 이용하는 금속 산화물의 대표예로서는, 산화레늄, 산화이리듐, 산화루테늄 등을 들 수 있다. 단, 이들 중금속 산화물은 착색될 가능성이 있어, 첨가하는 양에는 주의가 필요하고, 투과율에 영향을 미치지 않는 범위에서 첨가하는 것을 충분히 고려해야 한다.
4-B.
Al
배선을 구비한 투명
도전막
적층 회로 기판에 관한 발명
(4-3) 본 발명은 투명 기판과 상기 투명 기판 상에 설치된 배선이며, Al 또는 Al 합금으로 이루어지는 Al 배선, 및 산화아연-산화주석을 주성분으로 하는 도전성 산화물로 이루어지고, 상기 Al 배선에 직접 접합되는 투명 도전막을 포함하는 것을 특징으로 하는 Al 배선을 구비한 투명 도전막 적층 회로 기판이다.
이러한 조성의 투명 도전막에 따르면, 직접 Al 배선에 접합시키더라도 접촉 저항을 종래보다 낮은 값으로 할 수 있다. 또한, 이러한 조성의 투명 도전막에 따르면, Al 배선과의 사이의 전지 반응을 효과적으로 억제할 수 있다.
한편, Al 배선으로서 Al 합금을 이용하는 경우에는 Ni, W, Mo, Nb, Zr 및 Nd로 이루어지는 군에서 선택된 1종 이상의 금속을 포함할 수 있다. 이 경우, Al 합금 중 Ni, W, Mo, Nb, Zr 및 Nd로 이루어지는 군에서 선택된 1종 이상의 금속의 함유량은 0.05 중량％ 내지 10 중량％의 범위가 바람직하다. 0.05 중량％ 미만이면, 첨가 효과가 적어 투명 도전막과의 접촉 저항의 값이 커지는 경우가 있기 때문이다. 또한, 전지 반응이 나타나는 경우도 있기 때문이다. 한편, 10 중량％를 초과하는 경우에는 Al 배선 자체의 저항값이 커져, 액정 표시 장치나 유기 EL 장치에 이용한 경우, 신호 지연 등의 문제가 발생할 우려가 있다. 이들 첨가 금속의 함유량은 보다 바람직하게는 0.1 중량％ 내지 5 중량％의 범위이고, 보다 한층 바람직하게는 1 내지 3 중량％의 범위이다.
또한, 금속 배선측 제3 금속으로서 주기율표 IIIa 내지 VIIIa의 중금속 또는 란탄족계 금속을 포함할 수 있다.
한편, 금속 배선측 제3 금속이란 3번째 금속이라는 의미이다. 즉, Al이 첫번째 금속이다. 그리고, Ni, W, Mo, Nb, Zr 및 Nd로 이루어지는 군에서 선택된 1종 이상의 금속이 2번째 금속이다. 이들 이외의 3번째 금속이라는 의미에서 "금속 배선측 제3 금속"의 단어를 이용하고 있고, 요컨대 "다른 금속"이라는 의미이다.
상기에서 설명한 주기율표 IIIa 내지 VIIIa의 중금속 또는 란탄족계 금속으로서는 예를 들면, Au, Ag, Zn, Cu, Sr, Sm 등이 바람직하게 이용된다. 그 함유량은 요구되는 Al 배선의 성능에도 의존하지만, 0.01 내지 5 중량％의 범위가 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.5 내지 3.0 중량％이다. 함유량이 0.01 중량％ 미만이면 첨가 효과가 거의 없고, Al 배선 상에 힐록 등의 돌기가 발생할 우려도 있다. 한편, 5 중량％를 초과하는 함유량의 경우에는 Al 배선의 저항치가 커질 우려가 있다.
이와 같이 제4 그룹의 본 발명 (4-3)의 특정 조성의 산화아연-산화주석은 당연한 것이지만 적어도 상기 2종의 물질, 산화아연, 산화주석을 모두 함유하고 있는 것이 매우 중요한 포인트이다. 어느 1종의 성분이 결여되는 경우에는 제조시에 TMAH 중에서의 기전력이 커져 Al 배선과의 사이의 전지 반응을 충분히 억제하는 것이 곤란해지는 경우가 있다.
(4-4) 또한, 본 발명은 상기 산화아연-산화주석을 주성분으로 하는 도전성 산화물의, 30 ℃의 테트라메틸암모늄히드록시드(TMAH) 2.4％ 수용액 중의 Ag/AgCl 표준 전극을 기준으로 한 기전력이 -0.6 V 이하인 것을 특징으로 하는 (4-3)에 기재된 Al 배선을 구비한 투명 도전막 적층 회로 기판이다.
도전성 산화물의 기전력이 -0.6 V보다 큰 값인 경우에는 이미 설명한 바와 같이 Al 배선과의 기전력의 관계에서 전지 반응이 발생하기 쉬워진다. 한편, 도전성 산화물의 기전력의 하한치는 특별히 존재하지 않고, 특별한 제약도 존재하지 않지만, Al 배선의 기전력보다 작게 할 필요는 없다.
제4 그룹의 본 발명 (4-4)의 특징은 기본적으로 상기 (4-1)에서 설명한 사항과 동일하다.
(4-5) 또한, 본 발명은 상기 산화아연-산화주석을 주성분으로 하는 도전성 산화물의 조성이 [Zn]/([Zn]＋[Sn]) (여기서, [Zn]은 아연 원자의 수를 나타내고, [Sn]은 주석 원자의 수를 나타냄)이 0.5 내지 0.9의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 (4-3) 또는 (4-4)에 기재된 Al 배선을 구비한 투명 도전막 적층 회로 기판이다.
산화물의 조성이 이러한 수치 범위에 있음으로써 본 발명의 목적을 충분히 달성할 수 있다. 상기 식의 값이 0.5 미만이면, TMAH 중에서의 전지 반응을 억제하는 효과를 충분히 발휘할 수 없는 경우나 옥살산 수용액에 의한 에칭이 곤란해지는 경우가 있기 때문이다.
제4 그룹의 본 발명 (4-5)의 작용은 기본적으로 상기 (4-2)의 발명과 동일하기 때문에, 상기 (4-2)의 기술을 참조한다.
(4-6) 또한, 본 발명은 상기 Al 합금이 Ni, W, Mo, Nb, Zr 및 Nd로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 금속을 포함하는 것을 특징으로 하는 (4-3) 내지 (4-5) 중 어느 한 항에 기재된 Al 배선을 구비한 투명 도전막 적층 회로 기판이다.
(4-7) 또한, 본 발명은 상기 Al 합금 중의, Ni, W, Mo, Nb, Zr 및 Nd로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 금속의 함유량이 0.05 내지 10 중량％인 것을 특징으로 하는 (4-6)에 기재된 Al 배선을 구비한 투명 도전막 적층 회로 기판이다.
이미 설명한 바와 같이, Al 또는 Al 합금으로 이루어지는 Al 배선과 도전성 산화물 간의 기전력의 차이가 -0.5 V 이하인 것이 제4 그룹의 본 발명에서는 매우 중요하다. 그리고, 기전력의 차이는 기본적으로는 Al 또는 Al 합금으로 이루어지는 Al 배선 중의 Ni, W, Mo, Nb, Zr 및 Nd 등의 금속의 함유량이나 도전성 산화물의 조성에 의해 결정된다. 결국, 실용상 문제가 되는 전지 반응을 억제하기 위해서는 각각의 물질의 기전력의 "차이"를 작게 하는 것이 목적을 실현하기 위해 필요하다.
이 때, 특히 본 발명 (4-7)과 같이 Ni, W, Mo, Nb, Zr 및 Nd로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 금속의 함유량을 0.05 중량％ 내지 10 중량％의 범위에 두면, 기전력의 차이를 -0.5 V 이하로 억제하는 것이 용이해지는 것이 본원 발명자들의 실험에 의해 판명되었다. 즉, 본 발명 (4-7)에 따르면, 기전력의 차이를 -0.5 V 이하로 설정하는 것이 보다 용이해진다.
예를 들면, Nd를 2％ 함유하는 Al 배선(Ag/AgCl 표준 전극에 대한 기전력은 -1.88 V임)을 이용한 경우, -1.38 V 이하의 기전력을 갖는 산화물 투명 도전막을 이용하면, 그 차이는 -0.5 V로서, 전지 반응을 충분히 낮게 억제할 수 있다고 생각된다.
4-C. 투명
도전막
적층 회로 기판의 제조 방법에 관한 발명
(4-8) 또한, 본 발명은 산화아연-산화주석을 주성분으로 하는 투명 도전막을 원하는 형상으로 패터닝하는 패터닝 공정을 구비하고, 상기 패터닝 공정은 상기 투명 도전막 상에 도포된 레지스트를, 테트라메틸암모늄히드록시드 수용액을 레지스트 현상액으로서 이용하여 현상하는 현상 공정과, 에칭액으로서 옥살산의 농도가 1 중량％ 내지 10 중량％인 수용액을 이용하고, 상기 에칭액의 온도를 20 내지 50 ℃의 범위로 설정하여 상기 투명 도전막을 에칭하는 에칭 공정을 포함하고, 상기 산화아연-산화주석을 주성분으로 하는 산화물의 조성이 [Zn]/([Zn]＋[Sn]) (여기서, [Zn]은 아연 원자의 수를 나타내고, [Sn]은 주석 원자의 수를 나타냄)이 0.5 내지 0.9의 범위에 있고, 상기 Al 배선은 Ni를 포함하는 Al 합금으로 이루어지는 것을 특징으로 하는, (4-3) 내지 (4-7) 중 어느 한 항에 기재된 Al 배선을 구비한 투명 도전막 적층 회로 기판의 제조 방법이다.
이러한 구성에 의해 상기 (4-3) 내지 (4-7)의 투명 도전막 적층 기판을 효율적으로 제조할 수 있다.
레지스트
현상액
레지스트 현상액으로서 이용하는 TMAH 수용액 중의 TMAH의 농도는 0.5 내지 8 중량％가 바람직하다. 또한, 보다 바람직한 범위는 1 내지 5 중량％이다.
TMAH의 농도가 0.5 중량％ 미만이면 현상 능력이 떨어지는 경우나 현상액의 수명이 짧아지는 경우가 있다. 한편, TMAH의 농도가 8 중량％를 초과하는 경우에는 현상 능력이 너무 높아 제어가 곤란해지는 경우가 있다. 현상 능력이 너무 높아 제어 불능이 되면, 패턴 어긋남이나 패턴 박리 등의 문제가 발생하는 경우가 있다.
이에 대하여 TMAH 이외의 알칼리성 수용액에 의해 현상을 행하면 되지 않느냐고 생각될지 모른다. 그러나, TMAH 이외의 현상액의 경우에는 상술한 전지 반응을 충분히 억제할 수 없어, Al 배선의 부식이나 단선의 문제가 발생할 가능성이 크다.
에칭액
에칭액으로서는 옥살산 수용액을 이용한다. 그 농도는 0.5 중량％ 내지 10 중량％에서 적절히 선택해야 한다. 그러나, 바람직하게는 1 중량％ 내지 5 중량％의 범위에서 선택하는 것이 좋다. 옥살산의 농도가 0.5 중량％ 미만인 경우에는 에칭 속도가 늦어지는 경우나 에칭액의 수명이 짧아지는 경우가 있다. 한편, 옥살산의 농도가 10 중량％를 초과하는 경우에는 수용액의 용해성에 기초하여 옥살산아연이나 옥살산주석이 석출되는 경우가 있다. 그 결과, 에칭 불량이 생길 우려가 있다. 또한, 기판 상에 상기 옥살산아연 등이 석출되면, 이는 "이물질"이기 때문에, 액정 패널이나 유기 EL 패널을 제조할 때의 수율을 저하시키는 요인이 된다.
또한, 본 발명에서는 상술한 바와 같이 에칭액의 온도는 20 ℃ 내지 50 ℃로 설정된다. 20 ℃ 미만으로 하는 경우에는 에칭액을 그 20 ℃ 미만의 온도로까지 냉각할 필요가 생기기 때문에 실용적이지 않다. 한편, 50 ℃를 초과하는 온도로 하는 경우에는 특별한 가열 장치가 필요한 경우가 있어, 결국 실용상 문제가 있다. 특히 50도를 초과하는 온도의 경우에는 수분 증발에 따른 용액 농도의 관리가 필요하게 되기 때문에, 관리에 드는 수고가 번거로워지기 쉽다. 한편, 보다 바람직한 온도 범위는 25 ℃ 내지 45 ℃의 범위이다.
(4-9) 또한, 본 발명은 상기 패터닝 공정에서, 상기 산화아연-산화주석을 주성분으로 하는 산화물로 이루어지는 상기 투명 도전막의 단부의 테이퍼각이 35 내지 89도가 되도록 패터닝이 행해지는 것을 특징으로 하는 (4-8)에 기재된 Al 배선을 구비한 투명 도전막 적층 회로 기판의 제조 방법이다.
테이퍼각이 35도보다 작은 경우, 투명 도전막 엣지 부분의 거리가 길어지게 된다. 즉, 테이퍼 각도가 35도보다 작은 기판을 이용하여 액정이나 유기 EL을 구동시킨 경우, 화소 주변부와 화소 내부에서 콘트라스트가 크게 달라질 수 있다.
또한, 테이퍼각이 89도를 초과하면, 투명 도전막 엣지 부분의 전극 균열이나 박리가 생길 우려가 있다. 특히 액정을 구동하는 경우에는 배향막의 불량이 생기는 경우도 있고, 또한 유기 EL을 구동하는 경우에는 대향 전극의 단선을 야기할 가능성도 있다.
한편, 투명 도전막의 성막 방법으로서는 종래부터 알려져 있는 다양한 방법을 채용할 수 있다. 예를 들면, 증착법, 스퍼터링법, CVD법, 분무법, 침지법이 바람직하게 이용된다. 이 중에서도 스퍼터링법이 특히 바람직하게 이용된다.
도 1은 본 실시 형태에 따른 액정 표시 장치를 설명하기 위한 α-SiTFT 부분을 중심으로 하는 단면도이다.
도 2는 슬라이드 유리 상에 적층막을 형성한 형태를 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 실시 형태에 따른 비정질 투명 도전막과 Al 배선이 직접 접합되어 있는 적층 기판을 제조하는 형태를 나타내는 공정도이다.
도 4는 본 실시 형태에 따른 액정 표시 장치를 설명하기 위한 α-SiTFT 부분을 중심으로 하는 단면도이다.
도 5는 본 실시 형태에 따른 비정질 투명 도전막과 Ni 함유 Al 배선이 직접 접합되어 있는 적층 회로 기판을 제조하는 형태를 나타내는 공정도이다.
도 6은 Al 박막과 투명 도전막의 접촉 저항을 켈빈 프로브법을 이용하여 측정하는 형태를 나타내는 설명도이다.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1: 유리 기판
2: 게이트 전극
3: 게이트 절연막(SiN막)
4: α-Si:H(i)막
5: SiN막
6: α-Si:H(n)막
7: 소스 전극
8: 드레인 전극
9: 비정질 투명 도전막(화소 전극 패턴)
10: 절연막
12: 게이트선
30: 슬라이드 유리
32: Al 박막
34: 투명 도전막
1001: 유리 기판
1002: 게이트 전극
1003: 게이트 절연막(SiN막)
1004: α-Si:H(i)막
1005: SiN막
1006: α-Si:H(n)막
1007: 소스 전극
1008: 드레인 전극
1009: 비정질 투명 도전막(화소 전극 패턴)
1010: 절연막
1012: 게이트선
1020: Al 합금의 박막
1020a: Al 배선
1022: 비정질 투명 도전막
1022a: 투명 전극
1024: 층간 절연막
1028: Ni 함유 Al 배선
1029: 비정질 투명 도전막
1029a: 투명 전극
1030: 층간 절연막
1030a: 관통 구멍
이하, 제1 그룹의 본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태를 설명한다.
실시 형태 1-1
제1 그룹의 본 실시 형태에서는 다양한 구성에 따른 스퍼터링 타겟을 제조하 고, 그 특성 및 이를 이용하여 제조한 투명 도전막의 특성을 검사하였다.
『실시예 1-1』
평균 입경이 1 ㎛ 이하인 산화아연 분말 및 평균 입경이 1 ㎛ 이하인 산화주석 분말을 [Zn]/([Zn]＋[Sn])＝0.79의 비율이 되도록 조합하여 수지제 포트에 넣고, 추가로 순수를 가하여, 경질 ZrO2 볼밀을 이용한 습식 볼밀 혼합을 행하였다. 혼합 시간은 20 시간으로 하였다. 얻어진 혼합 슬러리를 취출하고, 여과, 건조 및 조립을 행하였다. 얻어진 조립물에 294 MPa(3t/㎠)의 압력을 가해 냉간 정수압 프레스로 성형하였다.
다음으로 성형체를 다음과 같이 소결하였다. 우선, 소결노 내에 노 내용적 0.1 ㎥당 5 L/분의 비율로 산소를 도입하는 분위기에서 1500 ℃에서 5 시간 소결하였다. 이 때, 1000 ℃까지를 1 ℃/분, 1000 내지 1500 ℃를 3 ℃/분으로 승온시켰다. 그 후, 산소 도입을 멈추고, 1500 ℃ 내지 1300 ℃를 10 ℃/분으로 강온하였다. 그리고, 노 내용적 0.1 ㎥당 10 L/분의 비율로 아르곤 가스를 도입하는 분위기에서 1300 ℃를 3 시간 유지한 후, 방냉하였다. 이에 따라, 상대 밀도 90％ 이상의 산화아연·산화주석 함유 소결체가 얻어졌다.
다음으로, 이와 같이 하여 얻어진 소결체 타겟 a의 스퍼터면으로 하는 면을 컵 지석으로 연마하여 직경 100 ㎜, 두께 5 ㎜로 가공하고, 인듐계 합금을 이용하여 배킹 플레이트를 접합시켜서 스퍼터링 타겟을 구성하였다. 이 때의 스퍼터링 타겟의 밀도는 5.72 g/㎤였다.
산화주석이 분산되어 있는 것, 특히 산화아연의 아연 부위에 치환 고체 용융되어 있는 것이 바람직하다. 즉, 상기 주석이 타겟 내에 포함되는 형태는 SnO2, SnO 등의 산화주석의 형태로, 산화아연 소결체 내에 분산되어 있는 형태일 수 있지만, ZnSnO3, Zn2SnO4 등의 산화아연-산화주석 간의 복합 산화물의 형태로, 산화아연 소결체 내에 분산되어 있는 형태일 수도 있다. 이와 같이 분산시킴으로써, EPMA의 Sn 원자의 맵핑 화상 처리에 의해 구한 결정 입자의 평균 직경은 3.87 ㎛였다.
바람직하게는, 주석 원자가 산화아연의 아연 부위에 치환 고체 용융됨으로써 주석이 산화아연 소결체 내에 원자 수준으로 분산되어 있는 편이, 스퍼터링에 있어서 방전이 안정되어, 얻어지는 투명 도전성 박막을 저저항으로 하기 위해서는 유효하다. 이에 따라, 타겟의 벌크 저항은 360 Ωcm가 되어 안정한 스퍼터링이 가능해질 것으로 기대된다.
얻어진 상기 스퍼터링 타겟을 스퍼터링 장치에 장착하고, 도달 진공도: 5×10-4 Pa, 성막 압력: 0.1 Pa로 기판 온도를 200 ℃로 세팅하여 성막을 행하였다. 결과가 표 1, 표 2에 나타나 있다. 표 1은 사용한 스퍼터링의 성상을 나타내는 표이고, 표 2는 얻어진 투명 도전막의 물리적 계측 결과를 나타내는 표이다.
스퍼터링 결과, 얻어진 투명 도전성 박막의 비저항 및 이동도는 홀 측정으로 구하였다. 또한, 투과율은 자기 분광 광도계로 측정하였다.
옥살산의 수용액 농도를 변화시킨 경우의 에칭 속도도 각각 표 2에 나타나 있다. 또한, 얻어진 패턴의 테이퍼각을 SEM(Scanning Electron Microscope:주사형 전자 현미경) 관찰로부터 구하였다. 그 결과는 표 3에 나타나 있다.
각 표 1, 표 2, 표 3에는 실시 형태 1-1뿐만 아니라 실시 형태 1-2 내지 1-5에 대해서도 기재되어 있다. 한편, 이 표에서는 실시 형태 1-1은 실시예 1로서, 실시 형태 1-2 내지 1-5는 실시예 2 내지 5로서 기재되어 있다.
이와 같이, 실시예 1-1에 따르면, 투명 도전막(투명 전극)의 비저항의 값을 작게 할 수 있었다. 또한, 광 투과율의 값도 종래와 비교하여 높은 값을 실현했기 때문에, 보다 밝은 표시 화면의 표시 장치를 실현할 수 있다고 생각된다.
한편, 이러한 작용·효과는 이하의 실시예 1-2 내지 실시예 1-5에서도 마찬가지다.
또한, 3.5 중량％ 옥살산 수용액에 의한 에칭 속도는 105,000 Å/분(30 ℃), 220,000 Å/분(40 ℃), 180,000 Å/분(35 ℃)이 되어, 양호한 에칭 특성이 관찰되었다(표 3). 또한, 에칭 결과, 테이퍼각은 86도가 되었다(표 3). 극단적으로 작은 값이나 큰 값은 아니기 때문에, 내구성이 우수한 투명 전극을 형성할 수 있을 것으로 생각된다.
또한, TCP(Tape Carrier Package)의 접속 안정성을 검증하기 위해, ACF(이방성 도전 필름: Anisotoropic Conductive Film)에 의해 TCP 접속을 행하고, 60 ℃, 90％ RH(상대 습도: Relative Humidity) 환경하에 보존하면서 접속 저항의 변화를 관찰하였다. 결과가 표 4에 나타나 있다.
표 4에 나타낸 바와 같이, 접속 직후의 TCP 접속 저항은 4.2 Ω이고, 240 시간 경과 후에는 5.6 Ω이 되고, 480 시간 경과 후에는 6.2 Ω가 되고, 96 시간 경과 후에는 6.5 Ω가 되었다. 그 결과, 시간 경과에 따른 접촉 저항의 증대 정도는 미소한 값으로서, 표시 장치에 이용한 경우라도 저항 증대에 의한 성능의 열화는 매우 작을 것으로 생각된다. 즉, 본 실시예 1-1의 투명 도전막을 이용한 기판을 이용하면 내구성이 풍부한 표시 장치를 구성할 수 있을 것으로 생각된다.
표 4에는 실시예 1-1뿐만 아니라, 실시예 1-2 내지 실시예 1-5, 비교예 1-1, 비교예 1-2에 대한 계측 결과도 기재되어 있다. 한편, 이 표 중에 있어서는, 실시 형태 1-1은 실시예 1로서, 실시 형태 1-2 내지 1-5는 실시예 2 내지 5로서, 비교예 1-1, 비교예 1-2는 비교예 1, 2로서 기재되어 있다.
『실시예 1-2, 실시예 1-3, 실시예 1-4, 실시예 1-5』
평균 입경이 1 ㎛ 이하인 산화아연 분말 및 평균 입경이 1 ㎛ 이하인 산화주석 분말을 원료 분말로 하였다. 산화아연 분말과 산화주석 분말을 소정 비율로 수지제 포트에 조합해 넣고, 습식 볼밀로 혼합하였다. 이 때, 경질 ZrO2 볼을 이용하고, 혼합 시간을 20 시간으로 하였다. 혼합 슬러리를 취출하여 여과, 건조, 조립하였다. 조립물을 원형의 형틀에 충전하고, 냉간 정수압 프레스를 이용하여 3 ton/㎠의 압력을 가해 원반형으로 성형하였다.
다음으로, 성형체를 분위기 조정노에 넣고 소결하였다. 소결에 있어서, 노 내용적 0.1 ㎥당 5 리터/분의 비율로 노 내에 산소를 도입하면서 1500 ℃에서 5 시간 소결하였다. 이 때, 1000 ℃까지 1 ℃/분, 1000 ℃부터 1500 ℃까지를 3 ℃/분의 승온 속도로 승온시켰다. 소결 종료 후, 산소의 도입을 정지하고, 1500 ℃부터 1300 ℃까지를 10 ℃/분의 비율로 강온하였다. 그리고, 노 내용적 0.1 ㎥당 10 리터/분의 비율로 Ar을 노 내에 도입하면서 1300 ℃에서 3 시간 유지한 후, 방냉하였다. 이에 따라 밀도 90％ 이상의 Zn을 함유하는 소결체 타겟 b, c, d, e를 얻었다(표 1). 이 때의 타겟의 밀도를 표 1에 나타내었다. 실시예 1-2는 소결체 타겟 b를 이용한 실시예이고, 실시예 1-3은 소결체 타겟 c를 이용한 실시예이고, 실시예 1-4는 소결체 타겟 d를 이용한 실시예이며, 실시예 1-5는 소결체 타겟 e를 이용한 실시예이다.
다음으로, 얻은 소결체(타겟 b 내지 e)의 스퍼터면으로 하는 면을 컵 지석으로 연마하고, 직경 152 ㎜, 두께 5 ㎜로 가공하여 각각 스퍼터링 타겟을 얻었다.
산화주석이 분산되어 있는 것, 특히 산화아연의 아연 부위에 치환 고체 용융되어 있는 것이 바람직하다. 즉, 상기 주석이 타겟 내에 포함되는 형태는 SnO2, SnO 등의 산화주석의 형태로, 산화아연 소결체 내에 분산되어 있는 형태일 수 있지만, ZnSnO3, Zn2SnO4 등의 산화아연-산화주석 간의 복합 산화물의 형태로, 산화아연 소결체 내에 분산되어 있는 형태일 수도 있다. 이와 같이 분산시킨 결과, 결정 입자의 평균 직경이 표 1에 나타나 있다. 표 1에는 EPMA의 Sn 원자의 맵핑 화상 처리에 의해 구한 결정 입자의 평균 직경이 기재되어 있다.
한편, 바람직하게는 주석 원자가 산화아연의 아연 부위에 치환 고체 용융됨으로써, 주석이 산화아연 소결체 내에 원자 수준으로 분산되어 있는 편이, 스퍼터링에 있어서 방전이 안정되어, 얻어지는 투명 도전성 박막을 저저항으로 하기 위해서는 유효하다. 이에 따라, 타겟의 벌크 저항은 모두 500 Ωcm 미만이 되어 안정한 스퍼터링이 가능해진다. 이 측정치도 표 1에 나타나 있다.
또한, TCP(Tape Carrier Package)의 접속 안정성을 검증하기 위해, ACF(이방성 도전 필름: Anisotoropic Conductive Film)에 의해 TCP 접속을 행하고, 60 ℃, 90％ RH(상대 습도: Relative Humidity) 환경하에 보존하면서 접속 저항의 변화를 관찰하였다. 결과가 표 4에 나타나 있다.
실시예
1-2
실시예 1-2에서는 이들 표에 나타난 바와 같이 [Zn]/([Zn]＋[Sn])의 값은 0.75이다. 타겟 밀도는 5.86 g/㎤이고, 평균 입경은 3.82 ㎛였다. 또한, 비저항은 350 Ωcm였다(표 1).
이 스퍼터링 타겟 b를 이용하여 성막한 투명 도전막의 비저항은 0.04 Ωcm이고, 이동도는 45 ㎠/V·초였다. 광 투과율은 86.3％(파장 550 ㎚)였다(표 2).
이와 같이, 비저항의 값은 모두 충분히 낮고, 또한 투명도도 표시 장치에 이용하기에 충분한 값을 나타내었다.
또한, 3.5 중량％ 옥살산 수용액에 의한 에칭 속도는 65,000 Å/분(30 ℃), 132,000 Å/분(40 ℃), 96,000 Å/분(35 ℃)이 되어, 양호한 에칭 특성이 관찰되었다(표 3). 또한, 에칭 결과, 테이퍼각은 75도가 되었다(표 3). 극단적으로 작은 값이나 큰 값은 아니기 때문에, 내구성이 우수한 투명 전극을 형성할 수 있을 것으로 생각된다.
또한, 표 4에 나타낸 바와 같이, 실시예 1-2에서는 접속 직후의 TCP 접속 저항은 4.3 Ω이고, 240 시간 경과 후에는 5.0 Ω이 되고, 480 시간 경과 후에는 5.4 Ω이 되고, 960 시간 경과 후에는 5.4 Ω이 되었다. 그 결과, 시간 경과에 따른 접촉 저항의 증대 정도는 매우 미소한 값으로서, 표시 장치에 이용한 경우라도 저항 증대에 의한 성능의 열화는 매우 작을 것으로 생각된다. 즉, 본 실시예 1-2의 투명 도전막을 이용한 기판을 이용하면 내구성이 풍부한 표시 장치를 구성할 수 있을 것으로 생각된다.
실시예
1-3
실시예 1-3에서는 이들 표에 나타난 바와 같이 [Zn]/([Zn]＋[Sn])의 값은 0.70이다. 타겟 밀도는 5.83 g/㎤이고, 평균 입경은 3.4 ㎛였다. 또한, 비저항은 370 Ωcm였다(표 1).
이 스퍼터링 타겟 c를 이용하여 성막한 투명 도전막의 비저항은 0.009 Ωcm이고, 이동도는 48 ㎠/V·초였다. 광 투과율은 86.5％(파장 550 ㎚)였다(표 2).
이와 같이, 비저항의 값은 모두 충분히 낮고, 또한 투명도도 표시 장치에 이용하기에 충분한 값을 나타내었다.
또한, 3.5 중량％ 옥살산 수용액에 의한 에칭 속도는 500 Å/분(30 ℃), 1,100 Å/분(40 ℃), 950 Å/분(35 ℃)이 되어, 양호한 에칭 특성이 관찰되었다(표 3). 또한, 에칭 결과, 테이퍼각은 48도가 되었다(표 3). 극단적으로 작은 값이나 큰 값은 아니기 때문에, 내구성이 우수한 투명 전극을 형성할 수 있을 것으로 생각된다.
또한, 표 4에 나타낸 바와 같이, 실시예 1-3에서는 접속 직후의 TCP 접속 저항은 4.5 Ω이고, 240 시간 경과 후에는 4.9 Ω이 되고, 480 시간 경과 후에는 5.3 Ω이 되고, 960 시간 경과 후에는 5.3 Ω이 되었다. 그 결과, 시간 경과에 따른 접촉 저항의 증대 정도는 매우 미소한 값으로서, 표시 장치에 이용한 경우라도 저항 증대에 의한 성능의 열화는 매우 작을 것으로 생각된다. 즉, 본 실시예 1-3의 투명 도전막을 이용한 기판을 이용하면 내구성이 풍부한 표시 장치를 구성할 수 있을 것으로 생각된다.
실시예
1-4
실시예 1-4에서는 이들 표에 나타난 바와 같이 [Zn]/([Zn]＋[Sn])의 값은 0.67이다. 타겟 밀도는 5.92 g/㎤이고, 평균 입경은 3.5 ㎛였다. 또한, 비저항은 420 Ωcm였다(표 1).
이 스퍼터링 타겟 d를 이용하여 성막한 투명 도전막의 비저항은 0.006 Ωcm이고, 이동도는 46 ㎠/V·초였다. 광 투과율은 86.3％(파장 550 ㎚)였다(표 2).
이와 같이 비저항의 값은 모두 충분히 낮고, 또한 투명도도 표시 장치에 이용하기에 충분한 값을 나타내었다.
또한, 3.5 중량％ 옥살산 수용액에 의한 에칭 속도는 30 Å/분(30 ℃), 71 Å/분(40 ℃), 55 Å/분(35 ℃)이 되어, 양호한 에칭 특성이 관찰되었다(표 3). 또한, 에칭 결과, 테이퍼각은 42도가 되었다(표 3). 극단적으로 작은 값이나 큰 값은 아니기 때문에, 내구성이 우수한 투명 전극을 형성할 수 있을 것으로 생각된다.
또한, 표 4에 나타낸 바와 같이 실시예 1-4에서는 접속 직후의 TCP 접속 저항은 4.8 Ω이고, 240 시간 경과 후에는 5.3 Ω이 되고, 480 시간 경과 후에는 5.5 Ω이 되고, 960 시간 경과 후에는 5.7 Ω이 되었다. 그 결과, 시간 경과에 따른 접촉 저항의 증대 정도는 매우 미소한 값으로서, 표시 장치에 이용한 경우라도 저항 증대에 의한 성능의 열화는 매우 작을 것으로 생각된다. 즉, 본 실시예 1-4의 투명 도전막을 이용한 기판을 이용하면 내구성이 풍부한 표시 장치를 구성할 수 있을 것으로 생각된다.
실시예
1-5
실시예 1-5에서는 이들 표에 나타난 바와 같이 [Zn]/([Zn]＋[Sn])의 값은 0.55이다. 타겟 밀도는 6.10 g/㎤이고, 평균 입경은 측정 불능이었다. 또한, 비저항은 480 Ωcm였다(표 1).
이 스퍼터링 타겟 d를 이용하여 성막한 투명 도전막의 비저항은 0.03 Ωcm이고, 이동도는 35 ㎠/V·초였다. 광 투과율은 85.9％(파장 550 ㎚)였다(표 2).
이와 같이 비저항의 값은 모두 충분히 낮고, 또한 투명도도 표시 장치에 이용하기에 충분한 값을 나타내었다.
또한, 3.5 중량％ 옥살산 수용액에 의한 에칭 속도는 10 Å/분(30 ℃), 25 Å/분(40 ℃), 22 Å/분(35 ℃)이 되어, 양호한 에칭 특성이 관찰되었다(표 3). 또한, 에칭 결과, 테이퍼각은 38도가 되었다(표 3). 극단적으로 작은 값이나 큰 값은 아니기 때문에, 내구성이 우수한 투명 전극을 형성할 수 있을 것으로 생각된다.
또한, 표 4에 나타낸 바와 같이, 실시예 1-5에서는 접속 직후의 TCP 접속 저항은 4.8 Ω이고, 240 시간 경과 후에는 5.3 Ω이 되고, 480 시간 경과 후에는 5.5 Ω가 되고, 960 시간 경과 후에는 5.7 Ω이 되었다. 그 결과, 시간 경과에 따른 접촉 저항의 증대 정도는 매우 미소한 값으로서, 표시 장치에 이용한 경우라도 저항 증대에 의한 성능의 열화는 매우 작을 것으로 생각된다. 즉, 본 실시예 1-5의 투명 도전막을 이용한 기판을 이용하면 내구성이 풍부한 표시 장치를 구성할 수 있을 것으로 생각된다.
또한, 이상 설명한 바와 같은 실시예 1-1 내지 실시예 1-5에서의 투명 도전막은 Al과의 접촉 저항을 종래에 비해 작게 할 수 있기 때문에, 액정 등을 구동하는 능력이 우수하다. 그 결과, 액정 등을 구동하는 화소 전극으로서 이용한 경우, 중간조를 양호하게 표시할 수 있는 표시 장치를 구성할 수 있다.
『비교예 1-1, 비교예 1-2』
상기 실시예 1-1 내지 1-5와 조성이 다른 예를 비교예 1-1, 1-2로서 든다. 이 비교예 1-1, 1-2의 결과도 표 1, 표 2, 표 3, 표 4에 나타나 있다.
비교예
1-1
비교예 1-1은 아연의 원자수의 조성 비율 [Zn]/([Zn]＋[Sn])의 값이 0.97인 경우이다. 이 비교예 1-1의 측정치는 표 1 내지 4에 나타낸 바와 같다. 이 표에 나타낸 바와 같이, 타겟의 비저항은 280 Ωcm로 낮은 값을 나타내지만, 성막한 투명 도전막의 비저항은 0.86 Ωcm로 상기 실시예 1-1 내지 1-5의 어느 것보다도 높은 값으로 되어 있다. 또한, 이동도는 15 ㎠/V·초로 낮은 값이고, 광 투과율도 79.8％(파장: 550 ㎚)로 낮은 값을 나타내고 있고, 표시 장치에 이용한 경우의 성능은 상기 실시예 1-1 내지 1-5에 비해 떨어진다고 생각된다.
또한, 3.5 중량％ 옥살산 수용액에 의한 에칭 속도는 실시예 1-1 내지 1-5보다 높은 값을 나타내었지만, 그 결과, 테이퍼각은 134도가 되어, 얻어진 투명 전극에 세선화나 단선 등이 생길 우려가 있다.
비교예
1-2
비교예 1-2는 아연의 원자수의 조성 비율 [Zn]/([Zn]＋[Sn])의 값이 0.40인 경우이다. 이 비교예 1-2의 측정치는 표 1 내지 4에 나타낸 바와 같다. 이 표에 나타낸 바와 같이, 타겟의 비저항은 4400 Ωcm이고, 성막한 투명 도전막의 비저항은 0.08 Ωcm였다. 또한, 이동도는 8 ㎠/V·초로 낮은 값이고, 광 투과율도 79.8％(파장: 550 ㎚)로 낮은 값을 나타내고 있고, 표시 장치에 이용한 경우의 성능은 상기 실시예 1-1 내지 1-5에 비해 떨어진다고 생각된다.
또한, 3.5 중량％ 옥살산 수용액에 의한 에칭은 불가능하였다.
실시 형태 1-2
이하, 상술한 실시예 1-1 내지 1-5의 투명 도전막에 관한 다양한 측정 결과에 대하여 설명한다(실시예 1-6, 실시예 1-7, 실시예 1-8).
실시예
1-6
순 Al 스퍼터링 타겟을 스퍼터링 장치에 장착하고, 도달 진공도: 5×10-4 Pa, 성막 압력: 0.1 Pa로, 기판 온도를 실온으로 세팅하여 스퍼터링을 행하여 두께 200 ㎚의 Al의 박막 (32)를 소정의 슬라이드 유리 (30) 상에 성막하였다.
동일한 슬라이드 유리를 8개 준비하고, 각 슬라이드 유리 (30)에 대하여 상기한 바와 같이 성막 처리를 행하였다.
이와 같이 하여 얻어진 각 슬라이드 유리 (30)의 면적의 1할을 캡톤 테이프로 밀봉하였다.
밀봉한 7개의 슬라이드 유리에 대하여 이번에는 다른 타겟을 이용한 스퍼터링을 행한다. 구체적으로는, 상기 실시예 1-1 내지 1-5의 타겟 및 상기 비교예 1-1 내지 1-2의 타겟을 이용한 스퍼터링을 행하였다. 그 결과, 7 종류의 투명 도전막 (34)를 Al의 박막 (32) 상에 적층시켰다.
이 스퍼터링은 상기 투명 도전막 (34)가 두께 100 ㎚가 되도록 스퍼터링을 행하였다. 온도는 실온에서 행하였다. 나머지 1개의 슬라이드 유리 (30)에 대해서는 참고예로서 ITO를 동일하게 적층하였다.
그 후, 캡톤 테이프를 박리하여 8종의 적층막 부착 슬라이드 유리를 얻었다. 이 적층막 부착 슬라이드 유리의 사시도가 도 2에 도시되어 있다. 이러한 형태의 적층막 부착 슬라이드 유리를 TMAH 2.4 중량％의 수용액 20 ℃ 중에 2분간 침지하고, Al막의 용해를 관찰하였다. 그 결과가 표 5에 나타나 있다. 한편, 표 중에 있어서, 실시예 1-1은 실시예 1로서, 실시예 1-2 내지 1-5는 실시예 2 내지 5로서, 비교예 1-1, 1-2는 비교예 1, 2로서 기재되어 있다.
표 5에 나타난 바와 같이, 실시예 1-1 내지 1-5에 의한 투명 도전막 (34)를 Al 박막 (32) 상에 적층한 예에서는 모두 특별한 변화는 보이지 않았고, Al의 용출은 관찰되지 않았다.
한편, 비교예 1-1의 투명 도전막 (34)를 Al 박막 (32) 상에 적층한 예에서는 투명 도전막 (34)의 용해가 관찰되었다. 또한, 비교예 1-2를 이용한 예에서는 투명 도전막 (34)에 착색이 발생하였다. 또한, 참고예로서 제조한 ITO를 성막한 적층막 부착 슬라이드 유리에서는 Al 박막이 완전히 용해되었다.
한편, 순 Al만을 성막한 기판을 20도의 TMAH 2.4 중량％ 수용액 중에 침지하고, Al막의 용해를 관찰했지만, Al의 용해는 확인할 수 없었다. 이와 같이 Al 단독막에서는 용해되지 않기 때문에, "Al/투명 도전막"의 적층 구성인 Al/ITO 적층막에 있어서 Al의 용해가 확인된 것은 Al/ITO 적층막에서는 전지 반응이 일어난 것을 실질적으로 확인한 것과 같다.
이와 같이, 본 실시 형태 1-2에 따르면, 실시예 1-1 내지 1-5의 투명 도전막을 이용하면 TMAH에 의한 에칭중에 Al 박막이 용해되지 않기 때문에, 원활히 적층 회로 기판의 제조를 행할 수 있다고 이해된다.
실시예
1-7
박리제에 대한 내성에 대하여 실험을 행하였다.
내성을 조사하는 대상으로서는 상술한 실시예 1-1에서 얻어진 두께 100 ㎚의 박막 부착 유리 기판을 이용하였다.
또한, 박리제로서는 레지스트 박리제인 디에탄올아민 30 vol％, DMSO(디메틸술폭시드) 70 vol％ 용액에 10 vol％의 물을 첨가한 수용액을 이용하였다.
상술한 실시예 1-1에서 제조한 박막 부착 유리 기판을 45 ℃의 상기 박리제의 수용액에 5분간 침지하였다. 그리고, 침지 후의 상기 박막 부착 유리 기판의 표면 SEM을 관찰하고, 요철 및 표면의 거칠음을 관찰했지만, 요철이나 거칠음은 관찰되지 않았다.
비교를 위해, 상술한 비교예 1-1에서 얻어진 두께 100 ㎚의 박막 부착 유리 기판에 대해서도 동일한 침지 처리를 행하고, 표면 SEM 관찰을 행한 결과, 표면의 요철 및 표면의 거칠음이 관찰되어, 액정용, 유기 EL용 전극으로서는 부적합하다는 것이 확인되었다.
실시예
1-8
Al 및 투명 도전막의 적층막에 있어서, 선폭을 50 ㎛로 하고, Al 세선과 투명 도전막을 직교하도록 배치하여 적층 계면의 접촉 저항의 측정(켈빈 프로브법)을 행하였다. 즉, 소정의 기판 상에 Al 배선의 세선과 투명 도전막의 세선이 직교하도록(십자형으로) 적층시키고, 양자의 접촉 저항을 켈빈 프로브법에 의해 측정했다. 선폭은 쌍방 모두 50 ㎛이다.
여기서는 투명 도전막은 상술한 실시예 1-1 내지 실시예 1-5에서 이용한 투명 도전막과, 상술한 비교예 1-1 내지 비교예 1-2에서 이용한 투명 도전막을 이용하였다. 또한, 참고로서, 종래의 ITO를 투명 도전막으로서 이용한 예에 대해서도 측정을 행하였다. 이와 같이 8 종류의 투명 도전막을 Al 박막(의 세선)과 직교시켜 접촉 저항을 측정하였다. 그 측정 결과가 표 6에 나타나 있다. 한편, 표 중에 있어서, 실시예 1-1은 실시예 1로서, 실시예 1-2 내지 1-5는 실시예 2 내지 5로서, 비교예 1-1, 1-2는 비교예 1, 2로서 기재되어 있다.
이 표에 나타낸 바와 같이, 실시예 1-1 내지 실시예 1-5에서 이용한 투명 도전막의 경우에는 접촉 저항은 순서대로 각각 0.4 Ω, 0.6 Ω, 0.7 Ω, 1.2 Ω, 1.5 Ω가 되어, 모두 2 Ω 미만의 저저항을 나타내었다. 또한, 비교예 1-1에서 이용한 투명 도전막의 경우에는 0.4 Ω였지만, 비교예 1-2에서 이용한 투명 도전막의 경우에는 12 Ω로 높은 값을 나타내었다. 또한, 투명 도전막으로서 ITO를 이용한 예에서는 140 Ω으로 높은 접촉 저항을 나타내었다.
실시 형태 1-3
실시예
1-9
제1 그룹의 본 발명의 실시예 1-9에서는 본 발명에 따른 TFT 기판의 제조 형태를 도 1에 기초하여 설명한다.
우선, 투광성의 유리 기판 (1) 상에 금속 Al(99％ Al, 1％ Nd)을 고주파 스퍼터에 의해 막 두께 1500 옹스트롬으로 퇴적한다. 이를 인산-아세트산-질산계 수용액을 에칭액으로서 이용한 포토 에칭법에 의해 원하는 형상의 게이트 전극 (2) 및 게이트 전극 배선으로 한다.
한편, 유리 기판 (1)은 청구 범위의 투명 기판의 바람직한 일례에 상당한다.
다음으로 글로 방전 CVD법에 의해, 질화 실리콘(SiN)막이 되는 게이트 절연막 (3)을 막 두께 3000 옹스트롬으로 퇴적한다. 계속해서 α-Si:H(i)막 (4)를 막 두께 3500 옹스트롬, 추가로 채널 보호층이 되는 질화 실리콘(SiN)막 (5)를 3000 옹스트롬으로 퇴적한다. 이 때, 방전 가스로서 SiN막 (3)과 (5)는 SiN4-NH3-N2계 혼합 가스를 이용하고, α-Si:H(i)막 (4)는 SiH4-N2계의 혼합 가스를 각각 이용한다. 이 SiN막 (5)는 CHF 가스를 이용한 건식 에칭에 의해 원하는 채널 보호층을 형성하였다. 계속해서 α-Si:H(n)막 (6)을 SiH4-H2-PH3계의 혼합 가스를 이용하여 막 두께 3000 옹스트롬으로 퇴적한다.
다음으로 이 위에 Cr/Al 2층막을 막 두께 0.1 ㎛의 Cr, 0.3 ㎛의 Al의 순으로 진공 증착법 또는 스퍼터링법에 의해 퇴적한다. 이 2층을 Al은 H3PO4-CH3COOH-HNO3-H2O계 에칭액, Cr은 질산제2세륨암모늄 수용액을 이용하여 포토 에칭법을 이용하여 에칭한다. 그 결과, 원하는 소스 전극 (7)의 패턴 및 드레인 전극 (8)의 패턴을 형성하고, 소스 전극 (7) 및 드레인 전극 (8)이 형성된다.
한편, Cr은 도 1에 나타낸 바와 같이, 소스 전극 (7)이나 드레인 전극 (8)의 하면에 설치되어 있고, 비정질 투명 도전막 (9)와 접하는 면에는 설치되어 있지 않다. 즉, 후술하는 바와 같이, 소스 전극 (7)이나 드레인 전극 (8)을 구성하는 Al 부분이 직접적으로 비정질 투명 도전막 (9)에 접합되어 있다.
또한, α-Si:H막을 CHF 가스를 이용한 건식 에칭 및 히드라진(NH2NH2·H2O) 수용액을 이용한 습식 에칭을 병용함으로써, 원하는 패턴의 α-Si:H(i)막 (4)의 패턴, α-Si:H(n)막 (6)의 패턴을 형성한다. 이에 따라, α-Si:H(i)막 (4) 및 α-Si:H(n)막 (6)이 형성된다.
한편, 소스 전극 (7)의 하부에 위치하는 α-Si:H(n)(6)은 청구 범위의 제1 반도체층의 바람직한 일례에 상당하고, 드레인 전극 (8)의 하부에 위치하는 α-Si:H(n)(6)은, 청구 범위의 제2 반도체층의 바람직한 일례에 상당한다. 한편, 대응은 반대여도 상관없다. 이상과 같은 공정으로 α-SiTFT 부분이 완성된다.
다음으로, 글로 방전 CVD법에 의해 질화 실리콘(SiN)막이 되는 절연막 (10)을 소정의 막 두께로 퇴적한다. 그리고, 그 후, CHF 가스를 이용한 건식 에칭법으로 소스 및 드레인 전극 사이와 투명 전극, 화소 전극과의 컨택트 홀을 형성한다.
이 금속 Al로 이루어지는 소스 전극 (7) 및 드레인 전극 (8)의 패턴이 형성된 기판 상에 실시예 1-1에서 얻어진 산화아연과 산화주석을 주성분으로 하는 비정질 투명 도전막 (9)를 스퍼터링법으로 퇴적한다. 이 비정질 투명 도전막 (9)는 컨택트 홀을 통해 소스 전극 (7) 등과 접속한다(도 1 참조).
비정질 투명 도전막 (9)의 성막시에 이용하는 방전 가스는 순 아르곤 또는 1 vol％ 정도의 미량의 O2 가스를 혼입시킨 Ar 가스를 이용하는 방법으로 비정질 투명 도전막 (9)를 막 두께 1200 옹스트롬으로 퇴적하였다. 이 비정질 투명 도전막 (9)는 상기 실시예 1-3에서 이용한 투명 도전막이다. 이 비정질 투명 도전막 (9)는 X선 회절법으로 분석하면 피크는 관찰되지 않고 비정질막임을 확인할 수 있었다.
또한, 이 비정질 투명 도전막 (9)의 비저항은 0.009 Ω·cm 정도로서, 충분히 전극으로서 사용할 수 있는 막이다. 이 비정질 투명 도전막 (9)를 옥살산 3.5 중량％의 수용액을 에칭제로 이용하여 포토 에칭법에 의해 원하는 전극 패턴이 되도록 에칭하였다. 이 전극 패턴은 적어도 소스 전극 (7)의 패턴과 전기적으로 접속하는 "화소 전극 패턴"이다. 이 때, Al로 이루어지는 소스 전극 (7) 및 드레인 전극 (8)이 에칭액으로 용출되지는 않았다. 한편, 도 1에 나타낸 바와 같이, 또한 게이트선 (12), 소스 드레인선의 전극 취출부도 비정질 투명 도전막 (9)와 동일한 도전막으로 이루어지는 투명 전극으로 덮여져 있다.
이와 같이 전극 패턴을 형성한 후, 차광막 패턴을 이 위에 형성하여 α-SiTFT 액티브 매트릭스 기판이 완성되었다. 이 기판을 이용하여 TFT-LCD 방식 평면 디스플레이를 제조하였다. 이 TFT-LCD 방식 평면 디스플레이는 중간조의 표시(계조 표시)도 양호하게 행할 수 있었다.
이상 설명한 바와 같이, 제1 그룹의 본 실시 형태 1-1 내지 1-3에 따르면, 간이한 제조 방법으로 소위 TFT 기판을 제조하는 것이 가능하다. 또한, 이러한 TFT 기판은 투명 도전막과 Al 배선 사이에 큰 접촉 저항이 생기지 않는다.
이하, 제2 그룹의 본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태를 설명한다.
실시 형태 2-1
실시 형태에서는 다양한 구성에 따른 스퍼터링 타겟을 제조하고, 그 특성 및 이를 이용하여 제조한 투명 도전막의 특성을 검사하였다.
『실시예 2-1』
평균 입경이 1 ㎛ 이하인 산화아연 분말 및 평균 입경이 1 ㎛ 이하인 산화주석 분말을 [Zn]/([Zn]＋[Sn])＝0.79의 비율이 되도록 조합하여 수지제 포트에 넣고, 추가로 순수를 가하여 경질 ZrO2 볼밀을 이용한 습식 볼밀 혼합을 행하였다. 혼합 시간은 20 시간으로 하였다. 얻어진 혼합 슬러리를 취출하여 여과, 건조 및 조립을 행하였다. 얻어진 조립물에 294 MPa(3 ton/㎠)의 압력을 가해 냉간 정수압 프레스로 성형하였다.
다음으로 성형체를 다음과 같이 소결하였다. 우선, 소결노 내에 노 내용적 0.1 ㎥당 5 L/분의 비율로 산소를 도입하는 분위기에서 1500 ℃에서 5 시간 소결하였다. 이 때, 1000 ℃까지를 1 ℃/분, 1000 내지 1500 ℃를 3 ℃/분으로 승온시켰다. 그 후, 산소 도입을 멈추고, 1500 ℃ 내지 1300 ℃를 10 ℃/분으로 강온하였다. 그리고, 노 내용적 0.1 ㎥당 10 L/분의 비율로 아르곤 가스를 도입하는 분위기에서 1300 ℃를 3 시간 유지한 후, 방냉하였다. 이에 따라, 상대 밀도 90％ 이상의 산화아연·산화주석 함유 소결체가 얻어졌다.
다음으로, 이와 같이 하여 얻어진 소결체 타겟 a의 스퍼터면으로 하는 면을 컵 지석으로 연마하여 직경 100 ㎜, 두께 5 ㎜로 가공하고, 인듐계 합금을 이용하여 배킹 플레이트를 접합시켜서 스퍼터링 타겟을 구성하였다. 이 때의 스퍼터링 타겟의 밀도는 5.72 g/㎤였다. 산화주석이 분산되어 있는 것, 특히 산화아연의 아연 부위에 치환 고체 용융되어 있는 것이 바람직하다. 즉, 상기 주석이 타겟 내에 포함되는 형태는 SnO2, SnO 등의 산화주석의 형태로, 산화아연 소결체 내에 분산되어 있는 형태일 수 있지만, ZnSnO3, Zn2SnO4 등의 산화아연-산화주석 간의 복합 산화물의 형태로, 산화아연 소결체 내에 분산되어 있는 형태일 수도 있다. 이와 같이 분산시킴으로써, EPMA의 Sn 원자의 맵핑 화상 처리에 의해 구한 결정 입자의 평균 직경은 3.87 ㎛였다.
바람직하게는 주석 원자가 산화아연의 아연 부위에 치환 고체 용융됨으로써, 주석이 산화아연 소결체 내에 원자 수준으로 분산되어 있는 편이, 스퍼터링에 있어서 방전이 안정되어, 얻어지는 투명 도전성 박막을 저저항으로 하기 위해서는 유효하다. 이에 따라, 타겟의 벌크 저항은 360 Ωcm이 되어, 안정한 스퍼터링이 가능해지는 것이 기대된다.
얻어진 상기 스퍼터링 타겟을 RF 마그네트론 스퍼터링 장치에 장착하고, 도달 진공도: 5×10-4 Pa, 성막 압력: 0.1 Pa로, 기판 온도를 200 ℃로 세팅하여 성막을 행하였다. 결과가 상기에 기재된 표 1, 표 2에 나타나 있다. 표 1은 사용한 스퍼터링의 성상을 나타내는 표이고, 표 2는 얻어진 투명 도전막의 물리적 계측 결과를 나타내는 표이다.
스퍼터링 결과, 얻어진 투명 도전성 박막의 비저항 및 이동도는 홀 측정으로 구하였다. 또한, 투과율은 자기 분광 광도계로 측정하였다.
옥살산의 수용액 농도·온도를 변화시킨 경우의 에칭 속도가 각각 상기에 기재된 표 3에 나타나 있다. 또한, 얻어진 패턴의 테이퍼각을 SEM(Scanning Electron Microscope: 주사형 전자 현미경) 관찰로부터 구하였다. 그 결과도 표 3에 나타나 있다.
각 표 1, 표 2, 표 3에는 실시예 2-1뿐만 아니라 실시예 2-2, 실시예 2-3, 실시예 2-4, 실시예 2-5에 대해서도 기재되어 있다. 한편, 이 표 중에 있어 서는, 실시예 2-1에 대해서는 실시예 1로서, 실시예 2-2 내지 실시예 2-5에 대해서는 실시예 2 내지 5로서 기재되어 있다.
이와 같이 실시예 2-1에 따르면, 투명 도전막(투명 전극)의 비저항의 값을 작게 할 수 있었다. 또한, 광 투과율의 값도 종래에 비해 높은 값을 실현했기 때문에, 보다 밝은 표시 화면의 표시 장치를 실현할 수 있다고 생각된다.
한편, 이러한 작용·효과는 이하의 실시예 2-2 내지 실시예 2-5에서도 동일하다.
또한, 3.5 중량％ 옥살산 수용액에 의한 에칭 속도는 105,000 Å/분(30 ℃), 220,000 Å/분(40 ℃), 180,000 Å/분(35 ℃)이 되어, 양호한 에칭 특성이 관찰되었다(표 3). 또한, 에칭 결과, 테이퍼각은 86도가 되었다(표 3). 극단적으로 작은 값이나 큰 값은 아니기 때문에, 내구성이 우수한 투명 전극을 형성할 수 있을 것으로 생각된다.
또한, TCP(Tape Carrier Package)의 접속 안정성을 검증하기 위해, ACF(이방성 도전 필름: Anisotoropic Conductive Film)에 의해 TCP 접속을 행하고, 60 ℃, 90％ RH(상대 습도: Relative Humidity) 환경하에 보존하면서 접속 저항의 변화를 관찰하였다. 결과가 상기에 기재된 표 4에 나타나 있다.
이 표 4에 나타낸 바와 같이, 접속 직후의 TCP 접속 저항은 4.2 Ω이고, 240 시간 경과 후에는 5.6 Ω이 되고, 480 시간 경과 후에는 6.2 Ω이 되고, 96 시간 경과 후에는 6.5 Ω이 되었다. 그 결과, 시간 경과에 따른 접촉 저항의 증대 정도는 미소한 값으로서, 표시 장치에 이용한 경우라도 저항 증대에 의한 성능의 열화는 매우 작을 것으로 생각된다. 즉, 본 실시예 2-1의 투명 도전막을 이용한 기판을 이용하면 내구성이 풍부한 표시 장치를 구성할 수 있을 것으로 생각된다.
이 표 4에는 실시예 2-1뿐만 아니라, 실시예 2-2 내지 실시예 2-5, 비교예 2-1, 비교예 2-2에 대한 계측 결과도 기재되어 있다. 한편, 이 표 중에 있어서는, 실시예 2-1에 대해서는 실시예 1로서, 실시예 2-2 내지 실시예 2-5에 대해서는 실시예 2 내지 5로서, 비교예 1-1, 비교예 1-2에 대해서는 비교예 1, 2로서 기재되어 있다.
『실시예 2-2, 실시예 2-3, 실시예 2-4, 실시예 2-5』
평균 입경이 1 ㎛ 이하인 산화아연 분말 및 평균 입경이 1 ㎛ 이하인 산화주석 분말을 원료 분말로 하였다. 산화아연 분말과 산화주석 분말을 소정 비율로 수지제 포트에 조합해 넣고, 습식 볼밀로 혼합하였다. 이 때, 경질 ZrO2 볼을 이용하고, 혼합 시간을 20 시간으로 하였다. 혼합 슬러리를 취출하여 여과, 건조, 조립하였다. 조립물을 원형의 형틀에 충전하고, 냉간 정수압 프레스를 이용하여 3 ton/㎠의 압력을 가해 원반형으로 성형하였다.
다음으로, 성형체를 분위기 조정노에 넣고 소결하였다. 소결에 있어서, 노 내용적 0.1 ㎥당 5 리터/분의 비율로 노 내에 산소를 도입하면서 1500 ℃에서 5 시간 소결하였다. 이 때, 1000 ℃까지 1 ℃/분, 1000 ℃부터 1500 ℃까지를 3 ℃/분의 승온 속도로 승온시켰다. 소결 종료 후, 산소의 도입을 정지하고, 1500 ℃부터 1300 ℃까지를 10 ℃/분의 비율로 강온하였다. 그리고, 노 내용적 0.1 ㎥당 10 리터/분의 비율로 Ar을 노 내에 도입하면서 1300 ℃에서 3 시간 유지한 후, 방냉하였다. 이에 따라 밀도 90％ 이상의 산화아연·산화주석을 함유하는 소결체 타겟 b, c, d, e를 얻었다(표 1). 이 때의 타겟의 밀도를 표 1에 나타내었다. 실시예 2-2는 소결체 타겟 b를 이용한 실시예이고, 실시예 2-3은 소결체 타겟 c를 이용한 실시예이고, 실시예 2-4는 소결체 타겟 d를 이용한 실시예이고, 실시예 2-5는 소결체 타겟 e를 이용한 실시예이다.
다음으로, 얻은 소결체(타겟 b 내지 e)의 스퍼터면으로 하는 면을 컵 지석으로 연마하고, 직경 152 ㎜, 두께 5 ㎜로 가공하여 각각 스퍼터링 타겟을 얻었다.
산화주석이 분산되어 있는 것, 특히 산화아연의 아연 부위에 치환 고체 용융되어 있는 것이 바람직하다. 즉, 상기 주석이 타겟 내에 포함되는 형태는 SnO2, SnO 등의 산화주석의 형태로, 산화아연 소결체 내에 분산되어 있는 형태일 수 있지만, ZnSnO3, Zn2SnO4 등의 산화아연-산화주석 사이의 복합 산화물의 형태로, 산화아연 소결체 내에 분산되어 있는 형태일 수도 있다. 이와 같이 분산시킨 결과, 결정 입자의 평균 직경이 표 1에 나타낸 바와 같이 되었다. 결정 입자의 평균 직경을 EPMA의 Sn 원자의 맵핑 화상 처리에 의해 구하고, 그 결과가 표 1에 나타나 있다.
바람직하게는, 주석 원자가 산화아연의 아연 부위에 치환 고체 용융됨으로써, 주석이 산화아연 소결체 내에 원자 수준으로 분산되어 있는 편이, 스퍼터링에 있어서 방전이 안정되어, 얻어지는 투명 도전성 박막을 저저항으로 하기 위해서는 유효하다. 이에 따라, 타겟의 벌크 저항은 모두 500 Ωcm 미만이 되어, 안정한 스퍼터링이 가능해진다. 이 측정치는 표 1에 나타나 있다.
또한, TCP(Tape Carrier Package)의 접속 안정성을 검증하기 위해, ACF(이방성 도전 필름: Anisotoropic Conductive Film)에 의해 TCP 접속을 행하고, 60 ℃, 90％ RH(상대 습도: Relative Humidity) 환경하에 보존하면서 접속 저항의 변화를 관찰하였다. 결과가 표 4에 나타나 있다.
실시예
2-2
실시예 2-2에서는 이들 표에 나타난 바와 같이 [Zn]/([Zn]＋[Sn])의 값은 0.75이다. 타겟 밀도는 5.86 g/㎤이고, 평균 입경은 3.82 ㎛였다. 또한, 비저항은 350 Ωcm였다(표 1).
이 스퍼터링 타겟 b를 이용하여 성막한 투명 도전막의 비저항은 0.04 Ωcm이고, 이동도는 45 ㎠/V·초였다. 광 투과율은 86.3％(파장 550 ㎚)였다(표 2).
이와 같이 비저항의 값은 모두 충분히 낮고, 또한 투명도도 표시 장치에 이용하기에 충분한 값을 나타내었다.
또한, 3.5 중량％ 옥살산 수용액에 의한 에칭 속도는 65,000 Å/분(30 ℃), 132,000 Å/분(40 ℃), 96,000 Å/분(35 ℃)이 되어, 양호한 에칭 특성이 관찰되었다(표 3). 또한, 에칭 결과, 테이퍼각은 75도가 되었다(표 3). 극단적으로 작은 값이나 큰 값은 아니기 때문에, 내구성이 우수한 투명 전극을 형성할 수 있을 것으로 생각된다.
또한 표 4에 나타낸 바와 같이, 실시예 2-2에서는 접속 직후의 TCP 접속 저항은 4.3 Ω이고, 240 시간 경과 후에는 5.0 Ω이 되고, 480 시간 경과 후에는 5.4 Ω이 되고, 960 시간 경과 후에는 5.4 Ω이 되었다. 그 결과, 시간 경과에 따른 접촉 저항의 증대 정도는 매우 미소한 값으로서, 표시 장치에 이용한 경우라도 저항 증대에 의한 성능의 열화는 매우 작을 것으로 생각된다. 즉, 본 실시예 2-2의 투명 도전막을 이용한 기판을 이용하면 내구성이 풍부한 표시 장치를 구성할 수 있을 것으로 생각된다.
실시예
2-3
실시예 2-3에서는 이들 표에 나타난 바와 같이 [Zn]/([Zn]＋[Sn])의 값은 0.70이다. 타겟 밀도는 5.83 g/㎤이고, 평균 입경은 3.4 ㎛였다. 또한, 비저항은 370 Ωcm였다(표 1).
이 스퍼터링 타겟 c를 이용하여 성막한 투명 도전막의 비저항은 0.009 Ωcm이고, 이동도는 48 ㎠/V·초였다. 광 투과율은 86.5％(파장 550 ㎚)였다(표 2).
이와 같이 비저항의 값은 모두 충분히 낮고, 또한 투명도도 표시 장치에 이용하기에 충분한 값을 나타내었다.
또한, 3.5 중량％ 옥살산 수용액에 의한 에칭 속도는 500 Å/분(30 ℃), 1,100 Å/분(40 ℃), 950 Å/분(35 ℃)이 되어, 양호한 에칭 특성이 관찰되었다(표 3). 또한, 에칭 결과, 테이퍼각은 48도가 되었다(표 3). 극단적으로 작은 값이나 큰 값은 아니기 때문에, 내구성이 우수한 투명 전극을 형성할 수 있을 것으로 생각된다.
또한 표 4에 나타낸 바와 같이, 실시예 2-3에서는 접속 직후의 TCP 접속 저항은 4.5 Ω이고, 240 시간 경과 후에는 4.9 Ω이 되고, 480 시간 경과 후에는 5.3 Ω이 되고, 960 시간 경과 후에는 5.3 Ω이 되었다. 그 결과, 시간 경과에 따른 접촉 저항의 증대 정도는 매우 미소한 값으로서, 표시 장치에 이용한 경우라도 저항 증대에 의한 성능의 열화는 매우 작을 것으로 생각된다. 즉, 본 실시예 2-3의 투명 도전막을 이용한 기판을 이용하면 내구성이 풍부한 표시 장치를 구성할 수 있을 것으로 생각된다.
실시예
2-4
실시예 2-4에서는 이들 표에 나타난 바와 같이 [Zn]/([Zn]＋[Sn])의 값은 0.67이다. 타겟 밀도는 5.92 g/㎤이고, 평균 입경은 3.5 ㎛였다. 또한, 비저항은 420 Ωcm였다(표 1).
이 스퍼터링 타겟 d를 이용하여 성막한 투명 도전막의 비저항은 0.006 Ωcm이고, 이동도는 46 ㎠/V·초였다. 광 투과율은 86.3％(파장 550 ㎚)였다(표 2).
이와 같이, 비저항의 값은 모두 충분히 낮고, 또한 투명도도 표시 장치에 이용하기에 충분한 값을 나타내었다.
또한, 3.5 중량％ 옥살산 수용액에 의한 에칭 속도는 30 Å/분(30 ℃), 71 Å/분(40 ℃), 55 Å/분(35 ℃)이 되어, 양호한 에칭 특성이 관찰되었다(표 3). 또한, 에칭 결과, 테이퍼각은 42도가 되었다(표 3). 극단적으로 작은 값이나 큰 값은 아니기 때문에, 내구성이 우수한 투명 전극을 형성할 수 있을 것으로 생각된다.
또한 표 4에 나타낸 바와 같이, 실시예 2-4에서는 접속 직후의 TCP 접속 저항은 4.8 Ω이고, 240 시간 경과 후에는 5.3 Ω이 되고, 480 시간 경과 후에는 5.5 Ω이 되고, 960 시간 경과 후에는 5.7 Ω이 되었다. 그 결과, 시간 경과에 따른 접촉 저항의 증대 정도는 매우 미소한 값으로서, 표시 장치에 이용한 경우라도 저항 증대에 의한 성능의 열화는 매우 작을 것으로 생각된다. 즉, 본 실시예 2-4의 투명 도전막을 이용한 기판을 이용하면 내구성이 풍부한 표시 장치를 구성할 수 있을 것으로 생각된다.
실시예
2-5
실시예 2-5에서는 이들 표에 나타난 바와 같이 [Zn]/([Zn]＋[Sn])의 값은 0.55이다. 타겟 밀도는 6.10 g/㎤이고, 평균 입경은 측정 불능이었다. 또한, 비저항은 480 Ωcm였다(표 1).
이 스퍼터링 타겟 d를 이용하여 성막한 투명 도전막의 비저항은 0.03 Ωcm이고, 이동도는 35 ㎠/V·초였다. 광 투과율은 85.9％(파장 550 ㎚)였다(표 2).
이와 같이 비저항의 값은 모두 충분히 낮고, 또한 투명도도 표시 장치에 이용하기에 충분한 값을 나타내었다.
또한, 3.5 중량％ 옥살산 수용액에 의한 에칭 속도는 10 Å/분(30 ℃), 25 Å/분(40 ℃), 22 Å/분(35 ℃)이 되어, 양호한 에칭 특성이 관찰되었다(표 3). 또한, 에칭 결과, 테이퍼각은 38도가 되었다(표 3). 극단적으로 작은 값이나 큰 값은 아니기 때문에, 내구성이 우수한 투명 전극을 형성할 수 있을 것으로 생각된다.
또한 표 4에 나타낸 바와 같이, 실시예 2-5에서는 접속 직후의 TCP 접속 저항은 4.8 Ω이고, 240 시간 경과 후에는 5.3 Ω이 되고, 480 시간 경과 후에는 5.5 Ω이 되고, 960 시간 경과 후에는 5.7 Ω이 되었다. 그 결과, 시간 경과에 따른 접촉 저항의 증대 정도는 매우 미소한 값으로서, 표시 장치에 이용한 경우라도 저항 증대에 의한 성능의 열화는 매우 작을 것으로 생각된다. 즉, 본 실시예 2-5의 투명 도전막을 이용한 기판을 이용하면 내구성이 풍부한 표시 장치를 구성할 수 있을 것으로 생각된다.
또한, 이상 설명한 바와 같은 실시예 2-1 내지 실시예 2-5에서의 투명 도전막은 Al과의 접촉 저항을 종래에 비해 작게 할 수 있기 때문에, 액정 등을 구동하는 능력이 우수하다. 그 결과, 액정 등을 구동하는 화소 전극으로서 이용한 경우, 중간조를 양호하게 표시할 수 있는 표시 장치를 구성할 수 있다.
『비교예 2-1, 비교예 2-2』
상기 실시예 2-1 내지 2-5와 조성이 다른 예를 비교예 2-1, 2-2로서 든다. 이 비교예 2-1, 2-2의 결과도 표 1, 표 2, 표 3, 표 4에 나타나 있다.
비교예
2-1
비교예 2-1은 아연의 원자수의 조성 비율 [Zn]/([Zn]＋[Sn])의 값이 0.97인 경우이다. 이 비교예 2-1의 측정치는 표 1 내지 4에 나타낸 바와 같다. 이 표에 나타낸 바와 같이, 타겟의 비저항은 280 Ωcm로 낮은 값을 나타내지만, 성막한 투명 도전막의 비저항은 0.86 Ωcm로 상기 실시예 2-1 내지 2-5의 어느 것보다도 높은 값으로 되어 있다. 또한, 이동도는 15 ㎠/V·초로 낮은 값이고, 광 투과율도 79.8％(파장: 550 ㎚)로 낮은 값을 나타내고 있어, 표시 장치에 이용한 경우의 성능은 상기 실시예 2-1 내지 2-5에 비해 떨어진다고 생각된다.
또한, 3.5 중량％ 옥살산 수용액에 의한 에칭 속도는 실시예 2-1 내지 2-5보다 높은 값을 나타내었지만, 그 결과, 테이퍼각은 134도가 되어, 얻어진 투명 전극에 세선화나 단선 등이 생길 우려가 있다.
비교예
2-2
비교예 2-2는 아연의 원자수의 조성 비율 [Zn]/([Zn]＋[Sn])의 값이 0.40인 경우이다. 이 비교예 2-2의 측정치는 표 1 내지 4에 나타낸 바와 같다. 이 표에 나타낸 바와 같이, 타겟의 비저항은 4400 Ωcm이고, 성막한 투명 도전막의 비저항은 0.08 Ωcm였다. 또한, 이동도는 8 ㎠/V·초로 낮은 값이고, 광 투과율도 79.8％(파장: 550 ㎚)로 낮은 값을 나타내고 있어, 표시 장치에 이용한 경우의 성능은 상기 실시예 2-1 내지 2-5에 비해 떨어진다고 생각된다.
또한, 3.5 중량％ 옥살산 수용액에 의한 에칭은 불가능하였다.
실시 형태 2-2
도 3에는 본 실시 형태에 따른 Al 배선 투명 도전막 적층 기판의 제조 공정의 개략을 나타내는 설명도가 도시되어 있다. 이 설명도에서는 상기 실시예 2-1 내지 2-5에 따른 비정질 투명 도전막을 이용한 Al 배선 투명 도전막 적층 기판의 제조 공정이 도시되어 있다.
우선, 도 3(1)에서는 유리 기판 (1)이 도시되어 있다. 이 유리 기판 (1)은 청구 범위의 투명 기판의 바람직한 일례에 상당한다.
도 3(2)에서는 상기 유리 기판 (1) 위에 Al 합금의 박막 (20)이 퇴적된다.
다음으로, 도 3(3)에서는 이 Al 합금의 박막 (20)이 에칭되고, 원하는 Al 배선 (20a)가 형성된다. 이를 일반적으로 패터닝이라 부른다.
도 3(4)에서는 Al 배선 (20a)를 덮도록 비정질 투명 도전막 (22)가 퇴적되어 있다. 이 비정질 투명 도전막 (22)는, 예를 들면 상기 실시예 2-1 내지 2-5 중 어느 하나의 조성이다. 또한, 비정질 투명 도전막 (22)의 퇴적은 예를 들면, 스퍼터링으로 행하는 것이 바람직하다.
도 3(5)에서는 비정질 투명 도전막 (22)가 에칭되고, 소정 형상으로 패터닝한 투명 전극 (22a)가 형성되어 있다.
이 형성은 전형적으로는 다음과 같이 행해진다. 우선, 소정의 레지스트를 도포한 후, 소정 마스크를 중첩하여 자외선 등에 의한 노광이 행해진다. 그리고, 노광 후, 현상을 행하여 불필요한 레지스트를 제거하고, 에칭이 행해진다. 에칭 후, 남은 레지스트를 박리액을 이용하여 제거한다. 이와 같이 하여 도 3(5)에 나타난 바와 같이, 원하는 형상의 투명 전극 (22a)가 Al 배선 (20a)와 직접 접합하도록 형성된다.
이 때, 현상액으로서는 TMAH의 1 내지 5 중량％의 수용액을 이용하는 것이 바람직하다. 상술한 바와 같이, 이 수용액을 이용한 경우, 국부 전지 반응은 거의 발생하지 않고, Al의 용출은 억제하는 것이 가능하다.
또한, 에칭액으로서는 농도 1 중량％ 내지 10 중량％의 옥살산 수용액을 이용한다. 이 때의 수용액 온도는 20 ℃ 내지 50 ℃이다. 또한, 박리액으로서는 디에탄올아민 수용액(40 중량％)을 이용하였다. 상술한 바와 같이, 이들 수용액을 이용한 경우, 국부 전지 반응은 거의 발생하지 않고, Al의 용출은 억제하는 것이 가능하다.
특히, 본 실시 형태에서는 실시예 2-1 내지 실시예 2-5의 조성의 비정질 투명 도전막을 이용하여 상기 각 수용액을 적용함으로써, 투명 전극 (22a)의 단부의 테이퍼각을 30도 내지 89도의 범위로 할 수 있다.
한편, 회로 구성의 형편상, Al 배선 (20a)와 비정질 투명 도전막 (22)로 이루어지는 투명 전극 (22a) 사이에 층간 절연막 (24)가 설치될 수도 있다. 이 경우, Al 배선과 투명 전극 (22a)를 직접 접속하기 위해서는 층간 절연막 (24)에 뚫린 관통 구멍 (24a)가 설치된다. 이 모습이 도 3(6)에 도시되어 있다.
실시 형태 2-3
이하, 상술한 실시예 2-1 내지 2-5의 투명 도전막에 대한 다양한 측정 결과에 대하여 설명한다(실시예 2-6, 실시예 2-7, 실시예 2-8).
실시예
2-6
순 Al 스퍼터링 타겟을 스퍼터링 장치에 장착하고, 도달 진공도: 5×10-4 Pa, 성막 압력: 0.1 Pa로, 기판 온도를 실온으로 세팅하여 스퍼터링을 행하여 두께 200 ㎚의 Al의 박막 (32)를 소정의 슬라이드 유리 (30) 상에 성막하였다.
동일한 슬라이드 유리를 8개 준비하고, 각 슬라이드 유리 (30)에 대하여 동일한 상술한 성막 처리를 행하였다.
이와 같이 하여 얻어진 각 슬라이드 유리 (30)의 면적의 1할을 캡톤 테이프로 밀봉하였다.
밀봉한 7개의 슬라이드 유리에 대하여 이번에는 상이한 타겟을 이용한 스퍼터링을 행한다. 구체적으로는, 상기 실시예 2-1 내지 2-5의 타겟 및 상기 비교예 2-1 내지 2-2의 타겟을 이용한 스퍼터링을 행하였다. 그 결과, 7 종류의 투명 도전막 (34)를 Al의 박막 (32) 상에 적층시켰다.
이 스퍼터링은 상기 투명 도전막 (34)가 두께 100 ㎚가 되도록 스퍼터링을 행하였다. 온도는 실온에서 행하였다. 나머지 1개의 슬라이드 유리 (30)에 대해서는 참고예로서 ITO를 동일하게 적층하였다.
그 후, 캡톤 테이프를 박리하여 8종의 적층막 부착 슬라이드 유리를 얻었다. 이 적층막 부착 슬라이드 유리의 사시도가 도 2에 도시되어 있다. 이러한 형태의 적층막 부착 슬라이드 유리를 TMAH 2.4 중량％의 수용액 20 ℃ 중에 2분간 침지하고, Al막의 용해를 관찰하였다. 그 결과가 상기에 기재된 표 5에 나타나 있다. 한편, 표 중에 있어서, 실시예 2-1은 실시예 1로서, 실시예 2-1 내지 2-5는 실시예 2 내지 5로서, 비교예 2-1, 2-2는 비교예 1, 2로서 기재되어 있다.
표 5에 나타난 바와 같이, 실시예 2-1 내지 2-5에 의한 투명 도전막 (34)를 Al 박막 (32) 상에 적층한 예에서는 모두 특별한 변화는 보이지 않았고, Al의 용출은 관찰되지 않았다.
한편, 비교예 2-1의 투명 도전막 (34)를 Al 박막 (32) 상에 적층한 예에서는 투명 도전막 (34)의 용해가 관찰되었다. 또한, 비교예 2-2를 이용한 예에서는 투명 도전막 (34)에 착색이 발생하였다. 또한, 참고예로서 제조한 ITO를 성막한 적층막 부착 슬라이드 유리에서는 Al 박막이 완전히 용해되었다.
한편, 순 Al만을 성막한 기판을 20도의 TMAH 2.4 중량％ 수용액 중에 침지하고, Al막의 용해를 관찰했지만, Al의 용해는 확인할 수 없었다. 이와 같이 Al 단독막에서는 용해되지 않기 때문에, "Al/투명 도전막"의 적층 구성인 Al/ITO 적층막에 있어서 Al의 용해가 확인된 것은 Al/ITO 적층막에서는 전지 반응이 일어났음을 실질적으로 확인한 것과 같다.
이와 같이, 본 실시 형태 2-2에 따르면, 실시예 2-1 내지 2-5의 투명 도전막을 이용하면 TMAH에 의한 에칭중에 Al 박막이 용해되지 않기 때문에, 원활히 적층 회로 기판의 제조를 행할 수 있다고 이해된다.
실시예
2-7
박리제에 대한 내성에 대하여 실험을 행하였다.
내성을 조사하는 대상으로서는 상술한 실시예 2-1에서 얻어진 두께 100 ㎚의 박막 부착 유리 기판을 이용하였다.
또한, 박리제로서는 레지스트 박리제인 디에탄올아민 30 vol％, DMSO(디메틸술폭시드) 70 vol％ 용액에 10 vol％의 물을 첨가한 수용액을 이용하였다.
상술한 실시예 2-1에서 제조한 박막 부착 유리 기판을 45 ℃의 상기 박리제의 수용액에 5분간 침지하였다. 그리고, 침지 후의 상기 박막 부착 유리 기판의 표면 SEM을 관찰하여 요철 및 표면의 거칠음을 관찰했지만, 요철이나 거칠음은 관찰되지 않았다.
비교를 위해, 상술한 비교예 2-1에서 얻어진 두께 100 ㎚의 박막 부착 유리 기판에 대해서도 동일한 침지 처리를 행하여 표면 SEM 관찰을 행한 결과, 표면의 요철 및 표면의 거칠음이 관찰되어, 액정용, 유기 EL용 전극으로서는 부적합하다는 것이 확인되었다.
실시예
2-8
Al 및 투명 도전막의 적층막에 있어서, 선폭을 50 ㎛로 하고, Al 세선과 투명 도전막을 직교하도록 배치하여 적층 계면의 접촉 저항의 측정(켈빈 프로브법)을 행하였다. 즉, 소정의 기판 상에 Al 배선의 세선과 투명 도전막의 세선이 직교하도록(십자형으로) 적층시키고, 양자의 접촉 저항을 켈빈 프로브법에 의해 측정한다. 선폭은 쌍방 모두 50 ㎛이다.
여기서는 투명 도전막은 상술한 실시예 2-1 내지 실시예 2-5에서 이용한 투명 도전막과, 상술한 비교예 2-1 내지 비교예 2-2에서 이용한 투명 도전막을 이용하였다. 또한, 참고로서, 종래의 ITO를 투명 도전막으로서 이용한 예에 대해서도 측정을 행하였다. 이와 같이 8 종류의 투명 도전막을 Al 박막(의 세선)과 직교시켜 접촉 저항의 측정을 행하였다. 그 측정 결과가 상기에 기재된 표 6에 나타나 있다. 한편, 표 중에 있어서, 실시예 2-1은 실시예 1로서, 실시예 2-1 내지 2-5는 실시예 2 내지 5로서, 비교예 2-1, 2-2는 비교예 1, 2로서 기재되어 있다.
이 표에 나타낸 바와 같이, 실시예 2-1 내지 실시예 2-5에서 이용한 투명 도전막의 경우에는 접촉 저항은 순서대로 각각 0.4 Ω, 0.6 Ω, 0.7 Ω, 1.2 Ω, 1.5 Ω이 되고, 모두 2 Ω 미만의 저저항을 나타내었다. 또한, 비교예 2-1에서 이용한 투명 도전막의 경우에는 0.4 Ω였지만, 비교예 2-2에서 이용한 투명 도전막의 경우에는 12 Ω로 높은 값을 나타내었다. 또한, 투명 도전막으로서 ITO를 이용한 예에서는 140 Ω로 높은 접촉 저항을 나타내었다.
실시 형태 2-4
실시예
2-9
제2 그룹의 본 발명의 실시예 2-9에서는 본 발명에 따른 TFT 기판의 제조 형태를 도 1에 기초하여 설명한다.
우선, 투광성의 유리 기판 (1) 상에 금속 Al(99％ Al, 1％ Nd)을 고주파 스퍼터에 의해 막 두께 1500 옹스트롬으로 퇴적한다. 이것을 인산-아세트산-질산계 수용액을 에칭액으로서 이용한 포토 에칭법에 의해 원하는 형상의 게이트 전극 (2) 및 게이트 전극 배선으로 한다.
한편, 유리 기판 (1)은 청구 범위의 투명 기판의 바람직한 일례에 상당한다.
다음으로 글로 방전 CVD법에 의해 질화 실리콘(SiN)막이 되는 게이트 절연막 (3)을 막 두께 3000 옹스트롬으로 퇴적한다. 계속해서 α-Si:H(i)막 (4)를 막 두께 3500 옹스트롬, 또한 채널 보호층이 되는 질화 실리콘(SiN)막 (5)를 3000 옹스트롬으로 퇴적한다. 이 때, 방전 가스로서 SiN막 (3)과 (5)는 SiN4-NH3-N2계 혼합 가스를 이용하고, α-Si:H(i)막 (4)는 SiH4-N2계 혼합 가스를 각각 이용한다. 이 SiN막 (5)는 CHF 가스를 이용한 건식 에칭에 의해 원하는 채널 보호층을 형성하였다. 계속해서 α-Si:H(n)막 (6)을 SiH4-H2-PH3계 혼합 가스를 이용하여 막 두께 3000 옹스트롬으로 퇴적한다.
다음으로 이 위에 Cr/Al 2층막을 막 두께 0.1 ㎛의 Cr, 0.3 ㎛의 Al의 순으로 진공 증착법 또는 스퍼터링법에 의해 퇴적한다. 이 2층을 Al은 H3PO4-CH3COOH-HNO3-H2O계 에칭액, Cr은 질산제2세륨암모늄 수용액을 이용하여 포토 에칭법을 이용하여 에칭한다. 그 결과, 원하는 소스 전극 (7)의 패턴 및 드레인 전극 (8)의 패턴을 형성하고, 소스 전극 (7) 및 드레인 전극 (8)이 형성된다.
한편, Cr은 도 1에 나타낸 바와 같이 소스 전극 (7)이나 드레인 전극 (8)의 하면에 설치되어 있고, 비정질 투명 도전막 (9)와 접하는 면에는 설치되어 있지 않다. 즉, 후술하는 바와 같이, 소스 전극 (7)이나 드레인 전극 (8)을 구성하는 Al 부분이 직접적으로 비정질 투명 도전막 (9)에 접합되어 있다.
또한, α-Si:H막을 CHF 가스를 이용한 건식 에칭 및 히드라진(NH2NH2·H2O) 수용액을 이용한 습식 에칭을 병용함으로써, 원하는 패턴의 α-Si:H(i)막 (4)의 패턴, α-Si:H(n)막 (6)의 패턴을 형성한다. 이에 따라, α-Si:H(i)막 (4) 및α-Si:H(n)막 (6)이 형성된다. 이상과 같은 공정으로 α-SiTFT 부분이 완성된다.
다음으로, 글로 방전 CVD법에 의해 질화 실리콘(SiN)막이 되는 절연막 (10)을 소정의 막 두께로 퇴적한다. 그리고, 그 후, CHF 가스를 이용한 건식 에칭법으로 소스 및 드레인 전극 사이와 투명 전극, 화소 전극과의 컨택트 홀을 형성한다.
이 금속 Al로 이루어지는 소스 전극 (7) 및 드레인 전극 (8)의 패턴이 형성된 기판 상에 실시예 1에서 얻어진 산화아연과 산화주석을 주성분으로 하는 비정질 투명 도전막 (9)를 스퍼터링법으로 퇴적한다. 이 비정질 투명 도전막 (9)는 컨택트 홀을 통해 소스 전극 (7) 등과 접속한다(도 1 참조).
비정질 투명 도전막 (9)의 성막시에 이용하는 방전 가스는 순 아르곤 또는 1 vol％ 정도의 미량의 O2 가스를 혼입시킨 Ar 가스를 이용하는 방법으로 비정질 투명 도전막 (9)를 막 두께 1200 옹스트롬으로 퇴적하였다. 이 비정질 투명 도전막 (9)는 상기 실시예 3에서 이용한 투명 도전막이다. 이 비정질 투명 도전막 (9)는 X선 회절법으로 분석하면 피크는 관찰되지 않고 비정질막임을 확인할 수 있었다.
또한, 이 비정질 투명 도전막 (9)의 비저항은 0.009 Ω·cm 정도로서, 충분히 전극으로서 사용할 수 있는 막이다. 이 비정질 투명 도전막 (9)를 옥살산 3.5 중량％의 수용액을 에칭제로 이용하여 포토 에칭법에 의해 원하는 전극 패턴이 되도록 에칭하였다. 이 전극 패턴은 적어도 소스 전극 (7)의 패턴과 전기적으로 접속하는 "화소 전극 패턴"이다. 이 때, Al로 이루어지는 소스 전극 (7) 및 드레인 전극 (8)이 에칭액으로 용출되지는 않았다. 한편, 도 1에 나타낸 바와 같이, 또한 게이트선(12), 소스 드레인선의 전극 취출부도 비정질 투명 도전막 (9)와 동일한 도전막으로 이루어지는 투명 전극으로 덮여져 있다.
이와 같이 전극 패턴을 형성한 후, 차광막 패턴을 이 위에 형성하여 α-SiTFT 액티브 매트릭스 기판이 완성된다. 이 기판을 이용하여 TFT-LCD 방식 평면 디스플레이를 제조하였다. 이 TFT-LCD 방식 평면 디스플레이는 중간조의 표시(계조 표시)도 양호하게 행할 수 있었다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 따르면, 간이한 제조 방법으로 소위 TFT 기판을 제조하는 것이 가능하다. 또한, 이러한 TFT 기판은 투명 도전막과 Al 배선 사이에 큰 접촉 저항이 생기지 않는다. 또한, 본 실시 형태에서는 TFT 기판의 예를 나타냈지만, 본 발명은 Al 배선을 구비하고 투명 도전막이 설치되어 있는 기판이면 어떠한 기판이라도 응용할 수 있음은 물론이다.
이하, 제3 그룹의 본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태를 설명한다.
실시 형태 3-1
본 실시 형태에서는 다양한 구성에 따른 스퍼터링 타겟을 제조하고, 그 특성 및 이를 이용하여 제조한 투명 도전막의 특성을 검사하였다.
『실시예 3-1』
평균 입경이 1 ㎛ 이하인 산화인듐 분말, 평균 입경이 1 ㎛ 이하인 산화아연 분말, 및 평균 입경이 1 ㎛ 이하인 산화주석 분말을 [In]/([In]＋[Zn]＋[Sn])＝0.89, [Zn]/([In]＋[Zn]＋[Sn])＝0.06, [Sn]/([In]＋[Zn]＋[Sn])＝0.05의 비율이 되도록 조합하여 수지제 포트에 넣고, 추가로 순수를 가하여 경질 ZrO2 볼밀을 이용한 습식 볼밀 혼합을 행하였다. 혼합 시간은 20 시간으로 하였다. 얻어진 혼합 슬러리를 취출하여 여과, 건조 및 조립을 행하였다. 얻어진 조립물에 294 MPa(3 t/㎠)의 압력을 가해 냉간 정수압 프레스로 성형하였다.
다음으로 성형체를 다음과 같이 소결하였다. 우선, 소결노 내에, 노 내용적 0.1 ㎥당 5 L/분의 비율로, 산소를 도입하는 분위기에서 1500 ℃에서 5 시간 소결하였다. 이 때, 1000 ℃까지를 1 ℃/분, 1000 내지 1500 ℃를 3 ℃/분으로 승온시켰다. 그 후, 산소 도입을 멈추고, 1500 ℃ 내지 1300 ℃를 10 ℃/분으로 강온하였다. 그리고, 노 내용적 0.1 ㎥당 10 L/분의 비율로 아르곤 가스를 도입하는 분위기에서 1300 ℃를 3 시간 유지한 후, 방냉하였다. 이에 따라, 상대 밀도 90％ 이상의 산화인듐·산화아연·산화주석 함유 소결체가 얻어졌다.
다음으로, 이와 같이 하여 얻어진 소결체의 스퍼터면으로 하는 면을 컵 지석으로 연마하여 직경 100 ㎜, 두께 5 ㎜로 가공하고, 인듐계 합금을 이용하여 배킹 플레이트를 접합시켜 스퍼터링 타겟 a를 구성하였다. 이 때의 스퍼터링 타겟의 밀도는 6.68 g/㎤였다.
산화아연 및 산화주석이 분산되어 있는 것, 특히 산화아연이 In2O3(ZnO) m(여기서, m은 2 내지 20의 정수)으로 표시되는 육방정 층상 화합물인 것이 바람직하다. 즉, 상기 아연이 스퍼터링 타겟 중에 포함되는 형태는 In2O3(ZnO)3, In2O3(ZnO)5, In2O3(ZnO)7 등의 산화인듐·산화아연의 화합물의 형태로 산화인듐 소결체 내에 분산되어 있는 형태일 수 있다.
또한, SnZnO3이나 SnZn2O4 등의 산화아연-산화주석 간의 복합 산화물의 형태로, 산화인듐 소결체 내에 분산되어 있는 형태일 수 있다.
이와 같이 분산시킴으로써, SEM 사진을 화상 처리함으로써 구한 결정 입자의 평균 직경은 3.67 ㎛였다.
주석 원자는 산화인듐의 인듐 부위에 치환 고체 용융됨으로써, 주석이 산화인듐 소결체 내에 원자 수준으로 분산되어 있는 편이, 스퍼터링에 있어서 방전이 안정되어, 얻어지는 투명 도전성 박막을 저저항으로 하기 위해서는 유효하다. 이에 따라, 타겟의 벌크 저항은 0.97 mΩcm이 되어, 안정한 RF 및 DC 스퍼터링이 가능해진다.
얻어진 상기 스퍼터링 타겟 a를 스퍼터링 장치에 장착하고, 도달 진공도: 5×10-4 Pa, 성막 압력: 0.1 Pa로, 기판 온도를 200 ℃로 세팅하여 성막을 행하였다. 결과가 표 7, 표 8에 나타나 있다. 표 7은 사용한 스퍼터링의 성상을 나타내는 표이고, 표 8은 얻어진 투명 도전막의 물리적 계측 결과를 나타내는 표이다.
스퍼터링 결과, 얻어진 투명 도전성 박막의 비저항 및 이동도는 홀 측정으로 구하였다. 또한, 투과율은 자기 분광 광도계로 측정하였다.
옥살산의 수용액 농도·온도를 변화시킨 경우의 에칭 속도가 각각 표 9에 나타나 있다. 또한, 얻어진 패턴의 테이퍼각을 SEM(Scanning Electron Microscope: 주사형 전자 현미경) 관찰로부터 구하였다. 그 결과도 표 9에 나타나 있다.
각 표 7, 표 8, 표 9에는 실시예 3-1뿐만 아니라 실시예 3-2, 실시예 3-3, 실시예 3-4, 실시예 3-5에 대해서도 기재되어 있다.
이와 같이, 본 실시예 3-1에서는 스퍼터링 타겟의 밀도는 6.75 g/㎤가 되고, 평균 입경은 3.67 ㎛였다. 또한, 비저항은 0.97 mΩcm로 낮은 값을 나타내었다. 또한, 표 8에 나타낸 바와 같이, 실시예 3-1의 스퍼터링 타겟을 이용하여 제조한 투명 도전막(투명 전극)의 비저항은 0.0005 Ωcm이고, 투명 도전막(투명 전극)의 이동도는 25 ㎠/V·초였다. 또한, 그의 광 투과율(파장 550 ㎚)은 유리 기판도 포함하여 80이었다. 한편, 투명 도전막(투명 전극)의 두께는 100 ㎚이다.
또한, 이 투명 도전막을 옥살산으로 에칭한 경우의 에칭 속도는 30 ℃의 옥살산 수용액을 이용한 경우에 1100 Å/분이고, 40 ℃의 옥살산 수용액을 이용한 경우에는 2200 Å/분이고, 35 ℃의 옥살산 수용액을 이용한 경우에는 1800 Å/분이었다. 또한, 에칭 결과, 테이퍼각은 45도가 되었다(표 9 참조).
또한, TCP(Tape Carrier Package)의 접속 안정성을 검증하기 위해, ACF(이방성 도전 필름: Anisotoropic Conductive Film)에 의해 TCP 접속을 행하고, 60 ℃, 90％ RH(상대 습도: Relative Humidity) 환경하에 보존하면서 접속 저항의 변화를 관찰하였다. 결과가 표 10에 나타나 있다.
이 표에 나타낸 바와 같이, 본 실시예 3-1에서는 접속 직후의 TCP 접속 저항은 4.3 Ω이고, 240 시간 경과 후에는 4.3 Ω이고, 480 시간 경과 후에는 4.5 Ω이고, 960 시간 경과 후에는 4.7 Ω이 되고, 저항의 증가는 작았다.
『실시예 3-2, 실시예 3-3, 실시예 3-4, 실시예 3-5』
평균 입경이 1 ㎛ 이하인 산화인듐 분말, 평균 입경이 1 ㎛ 이하인 산화아연 분말, 및 평균 입경이 1 ㎛ 이하인 산화주석 분말을 원료 분말로 하였다. 산화인듐 분말, 산화아연 분말 및 산화주석 분말을 소정 비율로 수지제 포트에 조합해 넣고, 습식 볼밀로 혼합하였다.
각 실시예 3-2 내지 3-5의 이 소정 "비율"은 표 7에 나타나 있다.
이 혼합에 있어서, 경질 ZrO2 볼을 이용하고, 혼합 시간을 20 시간으로 하였다. 혼합 슬러리를 취출하여 여과, 건조, 조립하였다. 조립물을 원형의 형틀에 충전하고, 냉간 정수압 프레스를 이용하여 3 ton/㎠의 압력을 가해 원반형으로 성형하였다.
다음으로, 각 성형체를 분위기 조정노에 넣고, 소결하였다. 소결에 있어서, 노 내용적 0.1 ㎥당 5 리터/분의 비율로 노 내에 산소를 도입하면서 1500 ℃에서 5 시간 소결하였다. 이 때, 1000 ℃까지 1 ℃/분, 1000 ℃부터 1500 ℃까지를 3 ℃/분의 승온 속도로 승온시켰다. 소결 종료 후, 산소의 도입을 정지하고, 1500 ℃부터 1300 ℃까지를 10 ℃/분의 비율로 강온하였다.
그리고, 노 내용적 0.1 ㎥당 10 리터/분의 비율로 Ar을 노 내에 도입하면서 1300 ℃에서 3 시간 유지한 후, 방냉하였다. 이에 따라 밀도 90％ 이상의 소결체 타겟 (2, 3, 4, 5)를 얻었다(표 7).
이 때의 각 소결체 타겟의 밀도를 표 7에 나타내었다. 실시예 3-2는 소결체 타겟 (2)를 이용한 실시예이고, 실시예 3-3은 소결체 타겟 (3)을 이용한 실시예이고, 실시예 3-4는 소결체 타겟 (4)를 이용한 실시예이고, 실시예 3-5는 소결체 타겟 (5)를 이용한 실시예이다.
다음으로, 얻은 소결체 타겟 (2) 내지 (5)의 스퍼터면으로 하는 면을 컵 지석으로 연마하고, 직경 152 ㎜, 두께 5 ㎜로 가공하여 각각 스퍼터링 타겟을 얻었다.
산화아연 및 산화주석이 분산되어 있는 것, 특히 산화아연이 In2O3(ZnO) m(여기서, m은 2 내지 20의 정수)으로 표시되는 육방정 층상 화합물인 것이 바람직하다. 즉, 상기 아연이 스퍼터링 타겟 중에 포함되는 형태는 In2O3(ZnO)3, In2O3(ZnO)5, In2O3(ZnO)7 등의 산화인듐·산화아연의 화합물의 형태로 산화인듐 소결체 내에 분산되어 있는 형태일 수 있다.
또한, SnZnO3이나 SnZn2O4 등의 산화아연-산화주석 간의 복합 산화물의 형태로, 산화인듐 소결체 내에 분산되어 있는 형태일 수도 있다.
이와 같이 분산시킴으로써, SEM 사진을 화상 처리함으로써 구한 결정 입자의 평균 직경은 표 7에 나타나 있다.
주석 원자는 산화인듐의 인듐 부위에 치환 고체 용융됨으로써, 주석이 산화인듐 소결체 내에 원자 수준으로 분산되어 있는 편이, 스퍼터링에 있어서 방전이 안정되어, 얻어지는 투명 도전성 박막을 저저항으로 하기 위해서는 유효하다. 이에 따라, 타겟의 벌크 저항은 표 7에 나타낸 바와 같이 저저항이 되어, 안정한 RF 및 DC 스퍼터링이 가능해진다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시예 3-2 내지 3-5에서는 스퍼터링 타겟의 벌크 저항은 모두 1000 mΩcm 미만이 되어, 안정한 DC 또는 RF 스퍼터링이 가능해진다. 이 측정 결과도 표 7에 나타나 있다.
또한, TCP(Tape Carrier Package)의 접속 안정성을 검증하기 위해, ACF(이방성 도전 필름: Anisotoropic Conductive Film)에 의해 TCP 접속을 행하고, 60 ℃, 90％ RH(상대 습도: Relative Humidity) 환경하에 보존하면서 접속 저항의 변화를 관찰하였다. 이 측정 결과도 실시예 3-1과 동일하게 표 10에 나타나 있다.
실시예
3-2의 결과 상세
실시예 3-2에서의 각 성분의 비율은 표 7에 나타낸 바와 같이 [In]/([In]＋[Zn]＋[Sn])＝0.8, [Zn]/([In]＋[Zn]＋[Sn])＝0.1, [Sn]/([In]＋[Zn]＋[Sn])＝0.1의 비율이다. 또한, 표 7에 나타낸 바와 같이, 스퍼터링 타겟의 밀도는 6.68 g/㎤가 되고, 평균 입경은 3.71 ㎛였다. 또한, 비저항은 1.2 mΩcm로 낮은 값을 나타내었다.
이 조성의 스퍼터링 타겟을 이용하여 제조한 투명 도전막(투명 전극)의 비저항은 0.0007 Ωcm이고, 이동도는 25 ㎠/V·초였다. 또한, 광 투과율(파장: 550 ㎚)은 78이었다(표 8 참조). 한편, 여기서 제조한 투명 도전막의 두께는 100 ㎚이다.
또한, 이 투명 도전막을 옥살산으로 에칭한 경우의 에칭 속도는 30 ℃의 옥살산 수용액을 이용한 경우에 600 Å/분이고, 40 ℃의 옥살산 수용액을 이용한 경우에는 1200 Å/분이고, 35 ℃의 옥살산 수용액을 이용한 경우에는 1000 Å/분이었다. 또한, 에칭 결과, 테이퍼각은 45도가 되었다(표 9 참조).
또한, ACF에 의한 TCP 접속의 환경 시험이 표 10에 나타나 있다. 시험 환경 등은 실시예 3-1과 동일하다. 이 표에 나타낸 바와 같이, 본 실시예 3-2에서는 접속 직후의 TCP 접속 저항은 4.5 Ω이고, 240 시간 경과 후에는 4.6 Ω이고, 480 시간 경과 후에는 4.8 Ω이고, 960 시간 경과 후에는 4.9 Ω이 되어, 저항의 증가는 작았다.
실시예
3-3의 결과 상세
실시예 3-3에서의 각 성분의 비율은 표 7에 나타낸 바와 같이, [In]/([In]＋[Zn]＋[Sn])＝0.65, [Zn]/([In]＋[Zn]＋[Sn])＝0.15, [Sn]/([In]＋[Zn]＋[Sn])＝0.15의 비율이다. 또한, 표 7에 나타낸 바와 같이, 스퍼터링 타겟의 밀도는 6.84 g/㎤이 되고, 평균 입경은 3.68 ㎛였다. 또한, 비저항은 1.5μ Ωcm로 낮은 값을 나타내었다.
이 조성의 스퍼터링 타겟을 이용하여 제조한 투명 도전막(투명 전극)의 비저항은 0.0009 Ωcm이고, 이동도는 20 ㎠/V·초였다. 또한, 광 투과율(파장: 550 ㎚)은 77이었다(표 8 참조). 한편, 여기서 제조한 투명 도전막의 두께는 100 ㎚이다.
또한, 이 투명 도전막을 옥살산으로 에칭한 경우의 에칭 속도는 30 ℃의 옥살산 수용액을 이용한 경우에 300 Å/분이고, 40 ℃의 옥살산 수용액을 이용한 경우에는 600 Å/분이고, 35 ℃의 옥살산 수용액을 이용한 경우에는 500 Å/분이었다. 또한, 에칭 결과, 테이퍼각은 65도가 되었다(표 9 참조).
또한, ACF에 의한 TCP 접속의 환경 시험이 표 10에 나타나 있다. 시험 환경 등은 실시예 3-1과 동일하다. 이 표에 나타낸 바와 같이, 본 실시예 3-3에서는 접속 직후의 TCP 접속 저항은 4.8 Ω이고, 240 시간 경과 후에는 4.8 Ω이고, 480 시간 경과 후에는 4.8 Ω이고, 960 시간 경과 후에는 4.9 Ω이 되어, 저항의 증가는 작았다.
실시예
3-4의 결과 상세
실시예 3-4에서의 각 성분의 비율은 표 7에 나타낸 바와 같이, [In]/([In]＋[Zn]＋[Sn])＝0.5, [Zn]/([In]＋[Zn]＋[Sn])＝0.4, [Sn]/([In]＋[Zn]＋[Sn])＝0.1의 비율이다. 또한, 표 7에 나타낸 바와 같이, 스퍼터링 타겟의 밀도는 6.34 g/㎤이 되고, 평균 입경은 3.91 ㎛였다. 또한, 비저항은 2.9 m Ωcm로 낮은 값을 나타내었다.
이 조성의 스퍼터링 타겟을 이용하여 제조한 투명 도전막(투명 전극)의 비저항은 0.001 Ωcm이고, 이동도는 18 ㎠/V·초였다. 또한, 광 투과율(파장: 550 ㎚)은 76이었다(표 8 참조). 한편, 여기서 제조한 투명 도전막의 두께는 100 ㎚이다.
또한, 이 투명 도전막을 옥살산으로 에칭한 경우의 에칭 속도는 30 ℃의 옥살산 수용액을 이용한 경우에 1000 Å/분이고, 40 ℃의 옥살산 수용액을 이용한 경우에는 2000 Å/분이고, 35 ℃의 옥살산 수용액을 이용한 경우에는 1800 Å/분이었다. 또한, 에칭 결과, 테이퍼각은 70도가 되었다(표 9 참조).
또한, ACF에 의한 TCP 접속의 환경 시험이 표 10에 나타나 있다. 시험 환경 등은 실시예 3-1과 동일하다. 이 표에 나타낸 바와 같이, 본 실시예 3-4에서는 접속 직후의 TCP 접속 저항은 5.1 Ω이고, 240 시간 경과 후에는 5.2 Ω이고, 480 시간 경과 후에는 5.4 Ω이고, 960 시간 경과 후에는 5.5 Ω이 되어, 저항의 증가는 작았다.
실시예
3-5의 결과 상세
실시예 3-5에서의 각 성분의 비율은 표 7에 나타낸 바와 같이, [In]/([In]＋[Zn]＋[Sn])＝0.2, [Zn]/([In]＋[Zn]＋[Sn])＝0.6, [Sn]/([In]＋[Zn]＋[Sn])＝0.2의 비율이다. 또한, 표 7에 나타낸 바와 같이, 스퍼터링 타겟의 밀도는 6.51 g/㎤가 되고, 평균 입경은 3.98 ㎛였다. 또한, 비저항은 92 m Ωcm로 낮은 값을 나타내었다.
이 조성의 스퍼터링 타겟을 이용하여 제조한 투명 도전막(투명 전극)의 비저항은 0.009 Ωcm이고, 이동도는 15 ㎠/V·초였다. 또한, 광 투과율(파장: 550 ㎚)은 82였다(표 8 참조). 한편, 여기서 제조한 투명 도전막의 두께는 100 ㎚이다.
또한, 이 투명 도전막을 옥살산으로 에칭한 경우의 에칭 속도는 30 ℃의 옥살산 수용액을 이용한 경우에 1000 Å/분이고, 40 ℃의 옥살산 수용액을 이용한 경우에는 2000 Å/분이고, 35 ℃의 옥살산 수용액을 이용한 경우에는 1800 Å/분이었다. 또한, 에칭 결과, 테이퍼각은 75도가 되었다(표 9 참조).
또한, ACF에 의한 TCP 접속의 환경 시험이 표 10에 나타나 있다. 시험 환경 등은 실시예 3-1과 동일하다. 이 표에 나타낸 바와 같이, 본 실시예 3-5에서는 접속 직후의 TCP 접속 저항은 5.3 Ω이고, 240 시간 경과 후에는 5.5 Ω이고, 480 시간 경과 후에는 5.7 Ω이고, 960 시간 경과 후에는 5.8 Ω이 되어, 저항의 증가는 작았다.
『비교예 3-1, 비교예 3-2, 비교예 3-3』
상기 실시예 3-1 내지 3-5와 조성이 다른 예를 비교예 3-1, 3-2, 3-3로서 든다. 이 비교예 3-1, 3-2, 3-3의 결과도 표 7, 표 8, 표 9, 표 10에 나타나 있다.
비교예
3-1의 결과 상세
비교예 3-1에서의 각 성분의 비율은 표 7에 나타낸 바와 같이, [In]/([In]＋[Sn])＝0.9, [Sn]/([In]＋[Sn])＝0.1의 비율이다. 즉, 비교예 3-1에서는 Zn을 성분으로서 포함하고 있지 않다. 또한, 표 7에 나타낸 바와 같이, 스퍼터링 타겟의 밀도는 6.85 g/㎤가 되고, 평균 입경은 3.75 ㎛였다. 또한, 비저항은 1.0 mΩcm였다.
이 조성의 스퍼터링 타겟을 이용하여 제조한 투명 도전막(투명 전극)의 비저항은 0.0004 Ωcm이고, 이동도는 40 ㎠/V·초였다. 또한, 광 투과율(파장: 550 ㎚)은 83이었다. 한편, 여기서 제조한 투명 도전막의 두께는 100 ㎚이다.
또한, 이 투명 도전막을 옥살산으로 에칭한 경우의 에칭 속도는 30 ℃의 옥살산 수용액을 이용한 경우에 50 Å/분이고, 40 ℃의 옥살산 수용액을 이용한 경우에는 90 Å/분이고, 35 ℃의 옥살산 수용액을 이용한 경우에는 150 Å/분이었다. 상기 실시예 3-1 내지 3-5에 비해 에칭 속도는 늦어졌다. 또한, 에칭 결과, 테이퍼각은 125도가 되었다(표 9 참조).
또한, ACF에 의한 TCP 접속의 환경 시험이 표 10에 나타나 있다. 시험 환경 등은 실시예 3-1과 동일하다. 이 표에 나타낸 바와 같이, 본 비교예 3-1에서는 접속 직후의 TCP 접속 저항은 7.2 Ω이고, 240 시간 경과 후에는 18 Ω이고, 480 시간 경과 후에는 34 Ω이고, 960 시간 경과 후에는 58 Ω이 되어, 시간의 경과와 함께 저항이 증가해 갔다.
비교예
3-2의 결과 상세
비교예 3-2에서의 각 성분의 비율은 표 7에 나타낸 바와 같이, [In]/([In]＋[Zn])＝0.9, [Zn]/([In]＋[Zn])＝0.1의 비율이다. 즉, 비교예 3-2에서는 Sn을 성분으로서 포함하고 있지 않다. 또한, 표 7에 나타낸 바와 같이, 스퍼터링 타겟의 밀도는 6.54 g/㎤이 되고, 평균 입경은 3.81 ㎛였다. 또한, 비저항은 1.0 mΩcm였다.
이 조성의 스퍼터링 타겟을 이용하여 제조한 투명 도전막(투명 전극)의 비저항은 0.0006 Ωcm이고, 이동도는 25 ㎠/V·초였다. 또한, 광 투과율(파장: 550 ㎚)은 80이었다. 한편, 여기서 제조한 투명 도전막의 두께는 100 ㎚이다.
또한, 이 투명 도전막을 옥살산으로 에칭한 경우의 에칭 속도는 30 ℃의 옥살산 수용액을 이용한 경우에 900 Å/분이고, 40 ℃의 옥살산 수용액을 이용한 경우에는 1800 Å/분이고, 35 ℃의 옥살산 수용액을 이용한 경우에는 1500 Å/분이었다. 또한, 에칭 결과, 테이퍼각은 45도가 되었다(표 3 참조).
또한, ACF에 의한 TCP 접속의 환경 시험이 표 10에 나타나 있다. 시험 환경 등은 실시예 3-1과 동일하다. 이 표에 나타낸 바와 같이, 본 비교예 3-2에서는 접속 직후의 TCP 접속 저항은 6.5 Ω이고, 240 시간 경과 후에는 15 Ω이고, 480 시간 경과 후에는 28 Ω이고, 960 시간 경과 후에는 52 Ω이 되어, 시간의 경과와 함께 저항이 증가해 갔다.
비교예
3-3의 결과 상세
비교예 3-3에서의 각 성분의 비율은 표 7에 나타낸 바와 같이, [Sn]/([Sn]＋[Zn])＝0.3, [Zn]/([Sn]＋[Zn])＝0.7의 비율이다. 즉, 비교예 3-3에서는 In을 성분으로서 포함하고 있지 않다. 또한, 표 7에 나타낸 바와 같이, 스퍼터링 타겟의 밀도는 6.21 g/㎤가 되고, 평균 입경은 3.68 ㎛였다. 또한, 비저항은 측정 불능이었다.
이 조성의 스퍼터링 타겟을 이용하여 제조한 투명 도전막(투명 전극)의 비저항은 0.06 Ωcm이고, 이동도는 15 ㎠/V·초였다. 또한, 광 투과율(파장: 550 ㎚)은 74였다. 한편, 여기서 제조한 투명 도전막의 두께는 100 ㎚이다.
또한, 이 투명 도전막을 옥살산으로 에칭한 경우의 에칭 속도는 에칭 불가였기 때문에 측정할 수 없었다.
또한, ACF에 의한 TCP 접속의 환경 시험도 행할 수 없었다.
『실시예 3-6』
본 실시예 3-6에서는 전지 반응의 형태를 관찰하였다.
순 Al 스퍼터링 타겟을 스퍼터링 장치에 장착하고, 도달 진공도: 5×10-4 Pa, 성막 압력: 0.1 Pa로, 슬라이드 유리 온도를 실온으로 세팅하여 Al의 박막 200 ㎚를 슬라이드 유리 상에 성막하였다. 이 슬라이드 유리를 9장 준비하고, 각 슬라이드 유리에 마찬가지로 Al 박막을 성막하였다.
얻어진 슬라이드 유리 중 1장은 Al 박막만의 참조로서 보존하였다.
나머지 8장의 슬라이드 유리에는 그 면적의 1할을 캡톤 시일(seal)을 붙였다. 그리고, 7장의 각 슬라이드 유리에는 상기 각 실시예 3-1 내지 3-5의 타겟 및 비교예 3-1 내지 3-2의 타겟을 이용하여 두께 100 ㎚의 투명 도전막을 실온에서 각각 성막하였다. 또한, 마지막 1장의 슬라이드 유리에는 캡톤 시일을 붙인 위에서 ITO를 성막하여 참조로 하였다.
이들 슬라이드 유리로부터 캡톤 시일을 박리하고, Al 박막/투명 도전막의 적층막 부착 슬라이드 유리를 8장 제조하였다. 단, 캡톤 시일을 붙인 부분에 대해서는 Al 박막의 단층으로 되어 있다.
이들 9장의 슬라이드 유리를 TMAH 2.4 중량％ 수용액 20 ℃ 중에 침지하고, Al막의 용해를 관찰하였다.
우선, 상술한 Al 박막만을 성막하고 투명 도전막을 설치하지 않은 슬라이드 유리를 TMAH 2.4 중량％ 수용액에 침지한 경우, Al의 용해를 확인할 수 없었다. 한편, ITO막을 설치한 적층막 부착 슬라이드 유리를 TMAH 2.4 중량％ 수용액에 침지한 경우에는 Al의 용해를 확인할 수 있었다. 이 점에서, Al/ITO의 적층막에서는 전지 반응이 생겼음을 확인할 수 있었다.
나머지 실시예 3-1 내지 3-5, 및 비교예 3-1 내지 3-2의 투명 도전막을 이용한 슬라이드 유리 7 종류를 TMAH 2.4 중량％ 수용액에 침지한 경우의 결과가 표 11에 나타나 있다.
이 표 11에 나타낸 바와 같이, 실시예 3-1 내지 3-5의 투명 도전막을 사용한 슬라이드 유리에서는 박막에 변화는 보이지 않았다. 이에 반해, 비교예 3-1의 투명 도전막을 사용한 슬라이드 유리에서는 Al층이 완전히 용해되어 버렸다. 또한, 비교예 3-2의 투명 도전막을 사용한 슬라이드 유리에서는 투명 도전막의 착색이 발생하였다.
이와 같이, 본 실시예 3-1 내지 3-5의 투명 도전막을 Al 박막과 적층시키더라도 전지 반응은 생기지 않고, TMAH 수용액에 침지하더라도 Al 박막의 용해는 생기지 않음이 판명되었다.
『실시예 3-7』
상기 실시예 3-1의 투명 도전막을 100 ㎚ 적층한 유리 기판을 레지스트 박리액에 침지하였다. 레지스트 박리액은 레지스트의 박리제인 디에탄올아민 30 vol.％, DMSO(디메틸술폭시드) 70 vol.％ 용액에 추가로 10 vol.％의 물을 첨가한 것을 이용하였다. 이 레지스트 박리액 45 ℃ 중에 상기 박막 부착 유리를 5분간 침지하였다.
그 후, 표면 SEM을 관찰하여, 요철 및 표면의 거칠음을 관찰했지만, 요철, 거칠음은 관찰되지 않았다.
비교를 위해, 상기 비교예 3-1의 투명 도전막을 100 ㎚ 적층한 유리 기판을 마찬가지로 상기 조성의 레지스트 박리액 45 ℃ 중에 5분간 침지하였다. 그 후, 표면 SEM을 관찰했지만, 표면의 요철 및 표면의 거칠음이 관찰되어, 액정 표시 장치용, 유기 EL용 전극으로는 부적합한 것임을 확인할 수 있었다.
『실시예 3-8』
Al 및 투명 도전막의 적층막에서의 양층간의 접촉 저항을 측정하였다. 이 접촉 저항을 측정하기 위해, Al 박막의 세선(선폭 50 ㎛)과 투명 도전막의 세선(선폭 50 ㎛)을 직교하도록 유리 기판 상에 설치하였다. 그리고, 양층의 계면의 접촉 저항의 측정(켈빈 프로브법)을 실행하였다. 이 측정 모습이 도 6에 도시되어 있다. 또한, 측정 결과가 표 12에 나타나 있다.
이 표 12에 나타낸 바와 같이, 실시예 3-1 내지 3-5의 투명 도전막과 Al 박막의 접촉 저항은 실시예 3-1부터 3-5까지 순서대로 0.3 Ω, 0.4 Ω, 0.6 Ω, 1.1 Ω, 1.4 Ω이 되어, 모두 표시 장치로서 충분히 사용할 수 있는 정도의 낮은 값을 나타내었다.
한편, 표 12에 나타낸 바와 같이, 비교예 3-1 내지 3-2의 투명 도전막과 Al 박막과의 접촉 저항은 비교예 3-1·비교예 3-2의 순으로 각각 60 Ω, 30 Ω이 되어, 본 실시예 3-1 내지 3-5에 비해 매우 높은 값을 나타내고 있다.
한편, 지금까지 설명한 실시예군에서는 순 Al의 예를 나타냈지만, Al에 다른 금속을 첨가하여 Al 합금으로 하는 것도 바람직하다. 다른 금속으로서는, Ni, W, Mo, Nb, Zr, 및 Nd로 이루어지는 군에서 선택된 1종 이상의 금속이 바람직하다. 그 경우, Al 이외의 다른 금속의 함유량은 0.1 내지 10 중량％인 것이 바람직하다.
실시 형태 3-2
도 5에는 본 실시 형태에 따른 Al 배선 투명 도전막 적층 회로 기판의 제조 공정의 개략을 나타내는 설명도가 도시되어 있다. 이 설명도에서는 상기 실시예 3-1 내지 3-5에 따른 비정질 투명 도전막을 이용한 Al 배선 투명 도전막 적층 회로 기판의 제조 공정의 일부가 도시되어 있다.
구체적으로는, 도 5(1)은 유리 기판 (1001) 상에 Ni 함유 Al 배선 (1028)이 설치되고, 또한 Ni 함유 Al 배선 (1028) 상에 비정질 투명 도전막 (1029)가 퇴적된 모습이 도시되어 있다. 이 비정질 투명 도전막 (1029)는 상기 실시예 3-1 내지 3-5에 따른 비정질 투명 도전막이다.
그리고, 이 도 5(1)의 상태로부터, 이 비정질 투명 도전막 (1029)를 원하는 형상·패턴으로 에칭이 행해진다. 이 에칭 처리는 소정의 형상·패턴의 전극을 제조하는 처리이기 때문에 패터닝이라고도 불린다. 한편, 도 5(1)에서의 유리 기판 (1001)은 청구 범위의 투명 기판의 바람직한 일례에 상당한다.
에칭 처리에서는 우선 도 5(1)의 상태로부터 소정의 레지스트의 도포가 행해진다. 다음으로, 소정의 마스크를 중첩하여 자외선 등에 의한 노광이 행해진다. 그리고, 노광 후, 현상을 행하여 불필요한 레지스트를 제거한다. 현상액으로서는 TMAH 알칼리성 수용액이 이용된다. 본 실시 형태에서는 TMAH 수용액 중에서의 Ni 함유 Al 배선 (1029)와 비정질 투명 도전막 (1029)의 기전력의 차이가 작기 때문에, 현상 처리 중의 전지 반응을 억제하는 것이 가능하다. 이 현상 처리에 의해 원하는 전극 형상 이외의 부분의 레지스트가 제거된다.
다음으로, 옥살산계 에칭제를 이용한 에칭이 행해진다. 이에 따라, 전극으로서의 소망 형상 이외의 부분이 제거되고, 잔존한 부분이 원하는 형상의 투명 전극 (1029a)를 형성하는 것이다. 마지막으로, 남은 레지스트를 박리액을 이용하여 제거한다. 박리액으로서는 디에탄올아민 수용액(40 중량％)을 이용한다.
이상과 같은 처리에 의해 도 5(2)에 도시되어 있는 바와 같은 원하는 형상의 투명 전극 (1029a)를 형성하는 것이 가능하다.
특히, 상기 실시예 3-1 내지 3-5에 나타낸 조성의 비정질 투명 도전막을, 농도가 1 중량％ 내지 10 중량％이고, 수온이 20 ℃ 내지 50 ℃인 옥살산 수용액을 이용하여 에칭함으로써, 형성하는 투명 전극 (1029a)의 단부의 테이퍼각을 35도 내지 89도로 할 수 있다. 이러한 테이퍼각을 실현함으로써, 내구성이 풍부한 적층 기판을 제조할 수 있다.
한편, 도 5(1)(2)에 나타낸 바와 같이, 제3 그룹의 본 실시 형태에서는 비정질 투명 도전막 (1029)와 Ni 함유 Al 배선 (1028)이 직접 접합되어 있지만, 상술한 바와 같이 실시예 3-1 내지 3-5의 조성의 비정질 투명 도전막 (1029)를 사용함으로써, 접촉 저항을 매우 작은 값으로 할 수 있다.
그런데, 비정질 투명 도전막 (1029)와 Ni 함유 Al 배선 (1028)을 직접 접합시키는 경우라도, 회로 구성의 형편상, 층간 절연막 (1030)이 양자 사이에 설치되는 경우가 많다. 이 경우의 모습이 도 5(3)에 도시되어 있다. 이와 같이 층간 절연막 (1030)이 설치되는 경우에는 전기적으로 접속하는 부분에 컨택트 홀 (1030a)를 설치하여 직접 접합시키게 된다.
이상 설명한 바와 같이 본 실시 형태에 따르면, Al 배선에 Ni를 함유시킨 합금을 이용한 Ni 함유 Al 배선을 이용하고, 특정 조성의 비정질 투명 도전막을 이용했기 때문에, Al 배선과 투명 도전막을 직접 접합시킬 수 있어, 제조 공정에서 Al이 용출되지 않는다. 또한, Al 배선과 투명 도전막을 직접 접합시키더라도 접촉 저항을 작은 값으로 억제할 수 있는 효과를 발휘한다.
실시 형태 3-3
본 실시 형태 3-3에서는 본 발명에 따른 TFT 기판의 제조 형태를 도 4에 기초하여 설명한다.
우선, 투광성의 유리 기판 (1001) 상에 금속 Al(99％ Al, 1％ Nd)을 고주파 스퍼터에 의해 막 두께 1500 옹스트롬으로 퇴적한다. 이것을 인산-아세트산-질산계 수용액을 에칭액으로서 이용한 포토 에칭법에 의해 원하는 형상의 게이트 전극 (1002) 및 게이트 전극 배선으로 한다.
한편, 유리 기판 (1001)은 청구 범위의 투명 기판의 바람직한 일례에 상당한다.
다음으로 글로 방전 CVD법에 의해, 질화 실리콘(SiN)막이 되는 게이트 절연막 (1003)을 막 두께 3000 옹스트롬으로 퇴적한다. 계속해서 α-Si:H(i)막 (1004)를 막 두께 3500 옹스트롬, 또한 채널 보호층이 되는 질화 실리콘(SiN)막 (1005)를 3000 옹스트롬 퇴적한다. 이 때, 방전 가스로서 SiN막 (1003)과 (1005)는 SiN4-NH3-N2계 혼합 가스를 이용하고, α-Si:H(i)막 (1004)는 SiH4-N2계 혼합 가스를 각각 이용한다. 이 SiN막 (1005)는 CHF 가스를 이용한 건식 에칭에 의해 원하는 채널 보호층을 형성하였다. 계속해서 α-Si:H(n)막 (1006)을 SiH4-H2-PH3계 혼합 가스를 이용하여 막 두께 3000 옹스트롬으로 퇴적한다.
다음으로 이 위에 Cr/Al 2층막을 막 두께 0.1 ㎛의 Cr, 0.3 ㎛의 Al의 순으로 진공 증착법 또는 스퍼터링법에 의해 퇴적한다. 이 2층을 Al은 H3PO4-CH3COOH-HNO3-H2O계 에칭액, Cr은 질산제2세륨암모늄 수용액을 이용하여 포토 에칭법을 이용하여 에칭한다. 그 결과, 원하는 소스 전극 (1007)의 패턴 및 드레인 전극 (1008)의 패턴을 형성하고, 소스 전극 (1007) 및 드레인 전극 (1008)이 형성된다.
한편, 이 Cr/Al 2층막에 이용하는 Al 합금은 Ni를 0.1 중량％ 내지 10 중량％ 함유하는 Al 합금이다.
한편, Cr은 도 4에 나타낸 바와 같이, 소스 전극 (1007)이나 드레인 전극 (1008)의 하면에 설치되어 있고, 비정질 투명 도전막 (1009)와 접하는 면에는 설치되어 있지 않다. 즉, 후술하는 바와 같이, 소스 전극 (1007)이나 드레인 전극 (1008)을 구성하는 Al 부분이 직접적으로 비정질 투명 도전막 (1009)에 접합되어 있다.
또한, α-Si:H막을 CHF 가스를 이용한 건식 에칭 및 히드라진(NH2NH2·H2O) 수용액을 이용한 습식 에칭을 병용함으로써, 원하는 패턴의 α-Si:H(i)막 (1004)의 패턴, α-Si:H(n)막 (1006)의 패턴을 형성한다. 이에 따라, α-Si:H(i)막 (1004) 및 α-Si:H(n)막 (1006)이 형성된다. 이상과 같은 공정으로 α-SiTFT 부분이 완성된다.
다음으로, 글로 방전 CVD법에 의해, 질화 실리콘(SiN)막이 되는 절연막 (1010)을 소정의 막 두께로 퇴적한다. 그리고, 그 후, CHF 가스를 이용한 건식 에칭법으로 소스 및 드레인 전극 사이와 투명 전극, 화소 전극과의 컨택트 홀을 형성한다.
이 금속 Al로 이루어지는 소스 전극 (1007) 및 드레인 전극 (1008)의 패턴이 형성된 기판 상에, 실시예 3-1에서 얻어진 산화인듐과 산화아연과 산화주석을 주성분으로 하는 비정질 투명 도전막 (1009)를 스퍼터링법으로 퇴적한다.
이 비정질 투명 도전막 (1009)는 컨택트 홀을 통해 소스 전극 (1007) 등과 접속한다(도 4 참조).
비정질 투명 도전막 (1009)의 성막시에 이용하는 방전 가스는 순 아르곤 또는 1 vol％ 정도의 미량의 O2 가스를 혼입시킨 Ar 가스를 이용하는 방법으로 비정질 투명 도전막 (1009)를 막 두께 1200 옹스트롬으로 퇴적하였다. 이 In2O3-ZnO-WO3막은 X선 회절법으로 분석하면 피크는 관찰되지 않고 비정질막임을 확인할 수 있었다.
또한, 이 비정질 투명 도전막 (1009)의 비저항은 5.0×10-4 Ω·cm 정도로서, 충분히 전극으로서 사용할 수 있는 막이다. 이 비정질 투명 도전막 (1009)를 옥살산 3.5 중량％의 수용액을 에칭제로 이용하여 포토 에칭법에 의해 원하는 전극 패턴이 되도록 에칭하였다. 이 전극 패턴은 적어도 소스 전극 (1007)의 패턴과 전기적으로 접속하는 "화소 전극 패턴"이다. 이 때, Al로 이루어지는 소스 전극 (1007) 및 드레인 전극 (1008)이 에칭액으로 용출되지는 않았다. 한편, 도 4에 나타낸 바와 같이, 또한 게이트선 (1012), 소스 드레인선의 전극취출부도 비정질 투명 도전막 (1009)와 동일한 도전막으로 이루어지는 투명 전극으로 덮여져 있다.
이와 같이 전극 패턴을 형성한 후, 차광막 패턴을 이 위에 형성하여 α-SiTFT 액티브 매트릭스 기판이 완성되었다. 이 기판을 이용하여 TFT-LCD 방식 평면 디스플레이를 제조하였다. 이 TFT-LCD 방식 평면 디스플레이는 중간조의 표시(계조 표시)도 양호하게 행할 수 있었다.
이상 설명한 바와 같이, 제3 그룹의 본 실시 형태에 따르면, 배리어 금속 등을 설치하는 공정이 필요없이 간이한 제조 방법으로 소위 TFT 기판을 제조하는 것이 가능하다. 또한, 이러한 TFT 기판은 투명 도전막과 Al 배선 사이에 큰 접촉 저항이 생기지 않는다. 또한, 본 실시 형태에서는 TFT 기판의 예를 나타냈지만, 본 발명은 Al 배선을 구비한 투명 도전막이 설치되어 있는 기판이면 어떠한 기판이라도 응용할 수 있음은 물론이다.
이하, 제4 그룹의 본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태를 설명한다.
실시 형태 4-1
본 실시 형태에서는 다양한 구성에 관한 스퍼터링 타겟을 제조하고, 그 특성 및 이를 이용하여 제조한 투명 도전막의 특성을 검사하였다.
『실시예 4-1』
평균 입경이 1 ㎛ 이하인 산화아연 분말 및 평균 입경이 1 ㎛ 이하인 산화주석 분말을 [Zn]/([Zn]＋[Sn])＝0.79의 비율이 되도록 조합하여 수지제 포트에 넣고, 추가로 순수를 가하여 경질 ZrO2 볼밀을 이용한 습식 볼밀 혼합을 행하였다. 혼합 시간은 20 시간으로 하였다. 얻어진 혼합 슬러리를 취출하여 여과, 건조 및 조립을 행하였다. 얻어진 조립물에 294 MPa(3 t/㎠)의 압력을 가해 냉간 정수압 프레스로 성형하였다.
다음으로 성형체를 다음과 같이 소결하였다. 우선, 소결노 내에, 노 내용적 0.1 ㎥당 5 L/분의 비율로, 산소를 도입하는 분위기에서 1500 ℃에서 5 시간 소결하였다. 이 때, 1000 ℃까지를 1 ℃/분, 1000 내지 1500 ℃를 3 ℃/분으로 승온시켰다. 그 후, 산소 도입을 멈추고, 1500 ℃ 내지 1300 ℃를 10 ℃/분으로 강온하였다. 그리고, 노 내용적 0.1 ㎥당 10 L/분의 비율로 아르곤 가스를 도입하는 분위기에서 1300 ℃를 3 시간 유지한 후, 방냉하였다. 이에 따라, 상대 밀도 90％ 이상의 산화아연·산화주석 함유 소결체가 얻어졌다.
다음으로, 이와 같이 하여 얻어진 소결체 타겟의 스퍼터면으로 하는 면을 컵 지석으로 연마하여 직경 100 ㎜, 두께 5 ㎜로 가공하고, 인듐계 합금을 이용하여 배킹 플레이트를 접합시켜서 스퍼터링 타겟 a를 구성하였다. 이 때의 스퍼터링 타겟 a의 밀도는 5.72 g/㎤였다.
산화주석이 분산되어 있는 것, 특히 산화아연의 아연 부위에 치환 고체 용융되어 있는 것이 바람직하다. 즉, 상기 주석이 타겟 내에 포함되는 형태는 SnO2, SnO 등의 산화주석의 형태로, 산화아연 소결체 내에 분산되어 있는 형태일 수 있지만, ZnSnO3, Zn2SnO4 등의 산화아연-산화주석 간의 복합 산화물의 형태로, 산화아연 소결체 내에 분산되어 있는 형태일 수 있다. 이와 같이 분산시킴으로써, EPMA(Electron Probe Micro-Analyzer: 전자선 프로브 마이크로 분석기)의 Sn 원자의 맵핑 화상 처리에 의해 구한 결정 입자의 평균 직경은 3.87 ㎛였다.
바람직하게는 주석 원자가 산화아연의 아연 부위에 치환 고체 용융됨으로써, 주석이 산화아연 소결체 내에 원자 수준으로 분산되어 있는 편이, 스퍼터링에 있어서 방전이 안정되어, 얻어지는 투명 도전성 박막을 저저항으로 하기 위해서는 유효하다. 이에 따라, 스퍼터링 타겟 a의 벌크 저항은 360 Ωcm가 되어, 안정한 RF 스퍼터링이 가능해진다고 생각된다.
얻어진 상기 스퍼터링 타겟 a를 스퍼터링 장치에 장착하고, 도달 진공도: 5×10-4 Pa, 성막 압력: 0.1 Pa로, 기판 온도를 200 ℃로 세팅하여 성막을 행하였다. 결과가 상기에 기재된 표 1, 표 2에 나타나 있다. 표 1은 사용한 스퍼터링 타겟의 성상을 나타내는 표이고, 표 2는 얻어진 투명 도전막의 물리적 계측 결과를 나타내는 표이다.
스퍼터링 결과, 얻어진 투명 도전성 박막의 비저항(표 1) 및 이동도는 홀 측정으로 구하였다. 또한, 광 투과율은 자기 분광 광도계로 측정하였다. Ag/AgCl 표준 전극 전위는 에칭액인 옥살산 3.5 중량％ 수용액, 현상액인 테트라메틸암모늄히드록시드(TMAH)의 2.8 중량％ 수용액, 박리액으로서 디에탄올아민 수용액(40 중량％)으로 측정하였다. 이들 측정 결과가 표 2에 나타나 있다. 한편, 표 2에서는 참고를 위해 Al 박막의 표준 전극 전위도 나타나 있다.
옥살산의 수용액 농도·온도를 변화시킨 경우의 에칭 속도가 각각 표 3에 나타나 있다. 또한, 얻어진 패턴의 테이퍼각을 SEM(Scanning Electron Microscope: 주사형 전자 현미경) 관찰로부터 구하였다. 그 결과도 상기에 기재된 표 3에 나타나 있다.
각 표 1, 표 2, 표 3에는 실시예 4-1뿐만 아니라 실시예 4-2, 실시예 4-3, 실시예 4-4, 실시예 4-5에 대해서도 기재되어 있다. 한편, 이 표 중에 있어서, 실시예 4-1은 실시예 1로서, 실시예 4-2 내지 4-5는 실시예 2 내지 5로서 기재되어 있다.
이와 같이, 실시예 4-1에 따르면, 투명 도전막(투명 전극)의 비저항의 값을 작게 할 수 있는 동시에, Ag/AgCl 표준 전극 전위의 값을 Al 박막의 그것에 가까운 값으로 할 수 있었다.
따라서, 본 실시예 4-1에서의 투명 도전막은 Al 박막과의 전극 전위차가 작다. 이는 옥살산 수용액, TMAH, 상기 박리액의 모든 용액 중에서 설명할 수 있는 것이다. 따라서, 국부 전지 반응이 생기는 것을 효과적으로 방지할 수 있어, Al의 용출을 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 광 투과율의 값도 종래와 비교하여 높은 값을 실현했기 때문에, 보다 밝은 표시 화면의 표시 장치를 실현할 수 있다고 생각된다.
한편, 이러한 작용·효과는 이하의 실시예 4-2 내지 실시예 4-5에서도 마찬가지다.
또한, 3.5 중량％ 옥살산 수용액에 의한 에칭 속도는 105,000 Å/분(30 ℃), 220,000 Å/분(40 ℃), 180,000 Å/분(35 ℃)이 되어, 양호한 에칭 특성이 관찰되었다(표 3). 또한, 에칭 결과, 테이퍼각은 86도가 되었다(표 3). 극단적으로 작은 값이나 큰 값은 아니기 때문에, 내구성이 우수한 투명 전극을 형성할 수 있을 것으로 생각된다.
또한, TCP(Tape Carrier Package)의 접속 안정성을 검증하기 위해, ACF(이방성 도전 필름: Anisotoropic Conductive Film)에 의해 TCP 접속을 행하고, 60 ℃, 90％ RH(상대 습도: Relative Humidity) 환경하에 보존하면서 접속 저항의 변화를 관찰하였다. 결과가 표 4에 나타나 있다.
이 표 4에 나타낸 바와 같이, 접속 직후의 TCP 접속 저항은 4.2 Ω이고, 240 시간 경과 후에는 5.6 Ω이 되고, 480 시간 경과 후에는 6.2 Ω이 되고, 96 시간 경과 후에는 6.5 Ω이 되었다. 그 결과, 시간 경과에 따른 접촉 저항의 증대 정도는 미소한 값으로서, 표시 장치에 이용한 경우라도 저항 증대에 의한 성능의 열화는 매우 작을 것으로 생각된다. 즉, 본 실시예 4-1의 투명 도전막을 이용한 기판을 이용하면 내구성이 풍부한 표시 장치를 구성할 수 있을 것으로 생각된다.
『
실시예
4-2,
실시예
4-3,
실시예
4-4,
실시예
4-5』
평균 입경이 1 ㎛ 이하인 산화아연 분말 및 평균 입경이 1 ㎛ 이하인 산화주석 분말을 원료 분말로 하였다. 산화아연 분말과 산화주석 분말을 소정 비율로 수지제 포트에 조합해 넣고, 습식 볼밀로 혼합하였다. 이 때, 경질 ZrO2 볼을 이용하고, 혼합 시간을 20 시간으로 하였다. 혼합 슬러리를 취출하여 여과, 건조, 조립하였다. 조립물을 원형의 형틀에 충전하고, 냉간 정수압 프레스를 이용하여 3 ton/㎠의 압력을 가해 원반형으로 성형하였다.
다음으로, 성형체를 분위기 조정노에 넣고 소결하였다. 소결에 있어서, 노 내용적 0.1 ㎥당 5 리터/분의 비율로 노 내에 산소를 도입하면서 1500 ℃에서 5 시간 소결하였다. 이 때, 1000 ℃까지 1 ℃/분, 1000 ℃부터 1500 ℃까지를 3 ℃/분의 승온 속도로 승온시켰다. 소결 종료 후, 산소의 도입을 정지하고, 1500 ℃부터 1300 ℃까지를 10 ℃/분의 비율로 강온하였다. 그리고, 노 내용적 0.1 ㎥당 10 리터/분의 비율로 Ar을 노 내에 도입하면서 1300 ℃에서 3 시간 유지한 후, 방냉하였다. 이에 따라 밀도 90％ 이상의 소결체 타겟 b, c, d, e를 얻었다(표 1). 이 때의 각 타겟의 밀도를 표 1에 나타내었다. 실시예 4-2는 소결체 타겟 b를 이용한 실시예이고, 실시예 4-3은 소결체 타겟 c를 이용한 실시예이고, 실시예 4-4는 소결체 타겟 d를 이용한 실시예이고, 실시예 4-5는 소결체 타겟 e를 이용한 실시예이다.
다음으로, 얻은 소결체(타겟 b 내지 e)의 스퍼터면으로 하는 면을 컵 지석으로 연마하고, 직경 152 ㎜, 두께 5 ㎜로 가공하여 각각 스퍼터링 타겟을 얻었다.
실시예 4-1과 마찬가지로, 실시예 4-2 내지 4-5에서도 산화주석이 분산되어 있는 것, 특히 산화아연의 아연 부위에 치환 고체 용융되어 있는 것이 바람직하다. 즉, 상기 주석이 타겟 내에 포함되는 형태는 SnO2, SnO 등의 산화주석의 형태로, 산화아연 소결체 내에 분산되어 있는 형태일 수 있지만, ZnSnO3, Zn2SnO4 등의 산화아연-산화주석 간의 복합 산화물의 형태로, 산화아연 소결체 내에 분산되어 있는 형태일 수도 있다. 이와 같이 분산시킨 결과, 결정 입자의 평균 직경이 표 1에 나타낸 바와 같이 되었다. 실시예 4-1과 마찬가지로, 실시예 4-2 내지 4-5에서도 결정 입자의 평균 직경을 화상 처리(EPMA의 Sn 원자의 맵핑 화상 처리)에 의해 구하고, 그 결과를 표 1에 나타내었다.
바람직하게는 주석 원자가 산화아연의 아연 부위에 치환 고체 용융됨으로써, 주석이 산화아연 소결체 내에 원자 수준으로 분산되어 있는 편이, 스퍼터링에 있어서 방전이 안정되어, 얻어지는 투명 도전성 박막을 저저항으로 하기 위해서는 유효하다. 이에 따라, 타겟의 벌크 저항은 전부 500 Ωcm 미만이 되어, 안정한 스퍼터링이 가능해진다. 이 측정치는 표 1에 나타나 있다.
또한, TCP(Tape Carrier Package)의 접속 안정성을 검증하기 위해, ACF(이방성 도전 필름: Anisotoropic Conductive Film)에 의해 TCP 접속을 행하고, 60 ℃, 90％ RH(상대 습도: Relative Humidity) 환경하에 보존하면서 접속 저항의 변화를 관찰하였다. 결과가 상기에 기재된 표 4에 나타나 있다.
실시예
4-2
실시예 4-2에서는 이들 표에 나타난 바와 같이 [Zn]/([Zn]＋[Sn])의 값은 0.75이다. 타겟 밀도는 5.86 g/㎤이고, 평균 입경은 3.82 ㎛였다. 또한, 비저항은 350 Ωcm였다(표 1).
이 스퍼터링 타겟 b를 이용하여 성막한 투명 도전막의 비저항은 0.04 Ωcm이고, 이동도는 45 ㎠/V·초였다. 광 투과율은 86.3％(파장 550 ㎚)이고, Ag/AgCl 표준 전극 전위는 -0.78 V였다(표 2).
이와 같이, 비저항의 값은 모두 충분히 낮고, 또한 투명도도 표시 장치에 이용하기에 충분한 값을 나타내었다. 또한, Ag/AgCl 표준 전극 전위는 Al 박막의 전위에 비해 ＋0.18 V로서, 그 차이는 매우 작은 값으로, 전지 반응이 충분히 억제된다.
또한, 3.5 중량％ 옥살산 수용액에 의한 에칭 속도는 65,000 Å/분(30 ℃), 132,000 Å/분(40 ℃), 96,000 Å/분(35 ℃)이 되어, 양호한 에칭 특성이 관찰되었다(표 3). 또한, 에칭 결과, 테이퍼각은 75도가 되었다(표 3). 극단적으로 작은 값이나 큰 값은 아니기 때문에, 내구성이 우수한 투명 전극을 형성할 수 있을 것으로 생각된다.
또한 표 4에 나타낸 바와 같이, 실시예 4-2에서는 접속 직후의 TCP 접속 저항은 4.3 Ω이고, 240 시간 경과 후에는 5.0 Ω이 되고, 480 시간 경과 후에는 5.4 Ω이 되고, 960 시간 경과 후에는 5.4 Ω이 되었다. 그 결과, 시간 경과에 따른 접촉 저항의 증대 정도는 매우 미소한 값으로서, 표시 장치에 이용한 경우라도 저항 증대에 의한 성능의 열화는 매우 작을 것으로 생각된다. 즉, 본 실시예 4-2의 투명 도전막을 이용한 기판을 이용하면 내구성이 풍부한 표시 장치를 구성할 수 있을 것으로 생각된다.
실시예
4-3
실시예 4-3에서는 이들 표에 나타난 바와 같이 [Zn]/([Zn]＋[Sn])의 값은 0.70이다. 타겟 밀도는 5.83 g/㎤이고, 평균 입경은 3.4 ㎛였다. 또한, 비저항은 370 Ωcm였다(표 1).
이 스퍼터링 타겟 c를 이용하여 성막한 투명 도전막의 비저항은 0.009 Ωcm이고, 이동도는 48 ㎠/V·초였다. 광 투과율은 86.5％(파장 550 ㎚)이고, Ag/AgCl 표준 전극 전위는 -0.72 V였다(표 2).
이와 같이, 비저항의 값은 모두 충분히 낮고, 또한 투명도도 표시 장치에 이용하기에 충분한 값을 나타내었다. 또한, Ag/AgCl 표준 전극 전위는 Al 박막의 전위에 비해 ＋0.24 V로서, 그 차이는 매우 작은 값으로, 전지 반응이 충분히 억제된다.
또한, 3.5 중량％ 옥살산 수용액에 의한 에칭 속도는 500 Å/분(30 ℃), 1,100 Å/분(40 ℃), 950 Å/분(35 ℃)이 되어, 양호한 에칭 특성이 관찰되었다(표 3). 또한, 에칭 결과, 테이퍼각은 48도가 되었다(표 3). 극단적으로 작은 값이나 큰 값은 아니기 때문에, 내구성이 우수한 투명 전극을 형성할 수 있을 것으로 생각된다.
또한 표 4에 나타낸 바와 같이, 실시예 4-3에서는 접속 직후의 TCP 접속 저항은 4.5 Ω이고, 240 시간 경과 후에는 4.9 Ω이 되고, 480 시간 경과 후에는 5.3 Ω이 되고, 960 시간 경과 후에는 5.3 Ω이 되었다. 그 결과, 시간 경과에 따른 접촉 저항의 증대 정도는 매우 미소한 값으로서, 표시 장치에 이용한 경우라도 저항 증대에 의한 성능의 열화는 매우 작을 것으로 생각된다. 즉, 본 실시예 4-3의 투명 도전막을 이용한 기판을 이용하면 내구성이 풍부한 표시 장치를 구성할 수 있을 것으로 생각된다.
실시예
4-4
실시예 4-4에서는 이들 표에 나타난 바와 같이 [Zn]/([Zn]＋[Sn])의 값은 0.67이다. 타겟 밀도는 5.92 g/㎤이고, 평균 입경은 3.5 ㎛였다. 또한, 비저항은 420 Ωcm였다(표 1).
이 스퍼터링 타겟 d를 이용하여 성막한 투명 도전막의 비저항은 0.006 Ωcm이고, 이동도는 46 ㎠/V·초였다. 광 투과율은 86.3％(파장 550 ㎚)이고, Ag/AgCl 표준 전극 전위는 -0.68 V였다(표 2).
이와 같이, 비저항의 값은 모두 충분히 낮고, 또한 투명도도 표시 장치에 이용하기에 충분한 값을 나타내었다. 또한, Ag/AgCl 표준 전극 전위는 Al 박막의 전위에 비해 ＋0.28 V로서, 그 차이는 매우 작은 값으로, 전지 반응이 충분히 억제된다.
또한, 3.5 중량％ 옥살산 수용액에 의한 에칭 속도는 30 Å/분(30 ℃), 71 Å/분(40 ℃), 55 Å/분(35 ℃)이 되어, 양호한 에칭 특성이 관찰되었다(표 3). 또한, 에칭 결과, 테이퍼각은 42도가 되었다(표 3). 극단적으로 작은 값이나 큰 값은 아니기 때문에, 내구성이 우수한 투명 전극을 형성할 수 있을 것으로 생각된다.
또한 표 4에 나타낸 바와 같이, 실시예 4-4에서는 접속 직후의 TCP 접속 저항은 4.8 Ω이고, 240 시간 경과 후에는 5.3 Ω이 되고, 480 시간 경과 후에는 5.5 Ω이 되고, 960 시간 경과 후에는 5.7 Ω이 되었다. 그 결과, 시간 경과에 따른 접촉 저항의 증대 정도는 매우 미소한 값으로서, 표시 장치에 이용한 경우라도 저항 증대에 의한 성능의 열화는 매우 작을 것으로 생각된다. 즉, 본 실시예 4-4의 투명 도전막을 이용한 기판을 이용하면 내구성이 풍부한 표시 장치를 구성할 수 있을 것으로 생각된다.
실시예
4-5
실시예 4-5에서는 이들 표에 나타난 바와 같이 [Zn]/([Zn]＋[Sn])의 값은 0.55이다. 타겟 밀도는 6.10 g/㎤이고, 평균 입경은 측정 불능이었다. 또한, 비저항은 480 Ωcm였다(표 1).
이 스퍼터링 타겟 d를 이용하여 성막한 투명 도전막의 비저항은 0.03 Ωcm이고, 이동도는 35 ㎠/V·초였다. 광 투과율은 85.9％(파장 550 ㎚)이고, Ag/AgCl 표준 전극 전위는 -0.61 V였다(표 2).
이와 같이, 비저항의 값은 모두 충분히 낮고, 또한 투명도도 표시 장치에 이용하기에 충분한 값을 나타내었다. 또한, Ag/AgCl 표준 전극 전위는 Al 박막의 전위에 비해 ＋0.35 V로서, 그 차이는 매우 작은 값으로, 전지 반응이 충분히 억제된다.
또한, 3.5 중량％ 옥살산 수용액에 의한 에칭 속도는 10 Å/분(30 ℃), 25 Å/분(40 ℃), 22 Å/분(35 ℃)이 되어, 양호한 에칭 특성이 관찰되었다(표 3). 또한, 에칭 결과, 테이퍼각은 38도가 되었다(표 3). 극단적으로 작은 값이나 큰 값은 아니기 때문에, 내구성이 우수한 투명 전극을 형성할 수 있을 것으로 생각된다.
또한 표 4에 나타낸 바와 같이, 실시예 4-4에서는 접속 직후의 TCP 접속 저항은 4.8 Ω이고, 240 시간 경과 후에는 5.3 Ω이 되고, 480 시간 경과 후에는 5.5 Ω이 되고, 960 시간 경과 후에는 5.7 Ω이 되었다. 그 결과, 시간 경과에 따른 접촉 저항의 증대 정도는 매우 미소한 값으로서, 표시 장치에 이용한 경우라도 저항 증대에 의한 성능의 열화는 매우 작을 것으로 생각된다. 즉, 본 실시예 4-4의 투명 도전막을 이용한 기판을 이용하면 내구성이 풍부한 표시 장치를 구성할 수 있을 것으로 생각된다.
또한, 이상 설명한 바와 같은 실시예 4-1 내지 실시예 4-5에서의 투명 도전막은 Al과의 접촉 저항을 종래에 비해 작게 할 수 있기 때문에, 액정 등을 구동하는 능력이 우수하다. 그 결과, 액정 등을 구동하는 화소 전극으로서 이용한 경우, 중간조를 양호하게 표시할 수 있는 표시 장치를 구성할 수 있다.
『비교예 4-1, 비교예 4-2』
상기 실시예 4-1 내지 4-5와 조성이 다른 예를 비교예 4-1, 4-2로서 든다. 이 비교예 4-1, 4-2의 결과도 표 1, 표 2, 표 3, 표 4에 나타나 있다. 한편, 이 표 중에 있어서, 실시예 4-1 내지 4-5는 실시예 1 내지 5로서, 비교예 4-1, 4-2는 비교예 1, 2로서 기재되어 있다.
비교예
4-1
비교예 4-1은 아연의 원자수의 조성 비율 [Zn]/([Zn]＋[Sn])의 값이 0.97인 경우이다. 이 비교예 4-1의 측정치는 표 1 내지 4에 나타낸 바와 같다. 이 표에 나타낸 바와 같이, 타겟의 비저항은 280 Ωcm로 낮은 값을 나타내지만, 성막한 투명 도전막의 비저항은 0.86 Ωcm로 상기 실시예 4-1 내지 4-5의 어느 것보다도 높은 값으로 되어 있다. Ag/AgCl 표준 전극 전위는 -0.98 V로서, Al 박막과 가까운 값을 나타내고 있다. 그러나, 이동도는 15 ㎠/V·초로 낮은 값이고, 광 투과율도 79.8％(파장: 550 ㎚)로 낮은 값을 나타내고 있어, 표시 장치에 이용한 경우의 성능은 상기 실시예 4-1 내지 4-5에 비해 떨어진다고 생각된다.
또한, 3.5 중량％ 옥살산 수용액에 의한 에칭 속도는 실시예 4-1 내지 4-5보다 높은 값을 나타내었지만, 그 결과, 테이퍼각은 134도가 되어, 얻어진 투명 전극에 세선화나 단선 등이 생길 우려가 있다.
비교예
4-2
비교예 4-2는 아연 원자수의 조성 비율 [Zn]/([Zn]＋[Sn])의 값이 0.40인 경우이다. 이 비교예 4-2의 측정치는 표 1 내지 4에 나타낸 바와 같다. 이 표에 나타낸 바와 같이, 타겟의 비저항은 4400 Ωcm이고, 성막한 투명 도전막의 비저항은 0.08 Ωcm였다. 또한, Ag/AgCl 표준 전극 전위는 -0.25 V로서, Al 박막의 그 값에 비해 -0.71 V가 되어 차이가 매우 크다. 그 결과, 전지 반응은 거의 억제할 수 없어, Al의 용출을 방지하는 것은 곤란하다고 생각된다.
또한, 이동도는 8 ㎠/V·초로 낮은 값이고, 광 투과율도 79.8％(파장: 550 ㎚)로 낮은 값을 나타내고 있어, 표시 장치에 이용한 경우의 성능은 상기 실시예 4-1 내지 4-5에 비해 떨어진다고 생각된다.
또한, 3.5 중량％ 옥살산 수용액에 의한 에칭은 불가능하였다.
실시 형태 4-2(
실시예
4-6a,
실시예
4-6b)
이하, Ni, W, Mo, Nb, Zr 및 Nd로 이루어지는 군에서 선택된 1종 이상의 금속을 포함하는 Al 박막의 TMAH 중의 안정도(표 13 참조), 및 Al 또는 Al 합금과 투명 도전막을 적층한 경우의 전지 반응(표 14 참조)에 관한 실시예 4-6을 설명한다.
실시예
4-6a(
Al
박막의
TMAH
중의 안정도)
순 Al 스퍼터링 타겟을 스퍼터 장치에 장착하고, 스퍼터링 타겟 상에 소정 금속의 와이어를 탑재한 경우, 및 아무것도 장착하지 않는 경우의 각각에 대하여 스퍼터링을 행하였다. 각각의 경우를 상술하면 다음과 같다.
(a) Ni 와이어(1φ×10 ㎜ 길이)를 20개 탑재한 경우
(b) W 와이어(1φ×10 ㎜ 길이)를 20개 탑재한 경우
(c) Mo 와이어(1φ×10 ㎜ 길이)를 20개 탑재한 경우
(d) Nb 와이어(1φ×10 ㎜ 길이)를 20개 탑재한 경우
(e) Zr 와이어(1φ×10 ㎜ 길이)를 20개 탑재한 경우
(f) Nd 와이어(1φ×10 ㎜ 길이)를 20개 탑재한 경우
(g) Ni 와이어(1φ×10 ㎜ 길이)를 20개, W 와이어(1φ×10 ㎜ 길이)를 20개 탑재한 경우
(h) Ni 와이어(1φ×10 ㎜ 길이)를 20개, Mo 와이어(1φ×10 ㎜ 길이)를 20개 탑재한 경우
(i) Ni 와이어(1φ×10 ㎜ 길이)를 20개, Nb 와이어(1φ×10 ㎜ 길이)를 20개 탑재한 경우
(j) Ni 와이어(1φ×10 ㎜ 길이)를 20개, Zr 와이어(1φ×10 ㎜ 길이)를 20개 탑재한 경우
(k) 아무것도 탑재하지 않음. 즉, 순 Al 단독.
스퍼터링 타겟을 이와 같이 설치하고, 모두 도달 진공도: 5×10-4 Pa, 성막 압력: 0.1 Pa로, 기판 온도를 실온으로 세팅하여 스퍼터링을 행하여 Al 또는 Al 합금의 박막을 소정의 슬라이드 유리 상에 성막하였다.
슬라이드 유리는 상기 (a) 내지 (k)의 각 종류마다 제조하여 총 11종의 슬라이드 유리를 제조하였다. 이와 같이 하여 얻어진 박막의 조성이 표 13에 나타나 있다. 이 조성은 원소 분석에 의해 실행하였다. 얻어진 11종의 슬라이드 유리를 TMAH 2.4 중량％의 수용액 20 ℃ 중에 5분간 침지하여 Al막의 용해를 관찰하였다. 그 결과가 표 13에 나타나 있다.
·순 Al의 경우, 변화는 관찰되지 않았다.
·1.6 중량％ Ni-Al 합금의 경우, 1.1 중량％ W-Al 합금의 경우에는 각각 Ni-Al층, W-Al층이 완전히 용해되었다.
·또한, 1.2 중량％ Mo-Al 합금의 경우, 1.7 중량％ Nb-Al 합금의 경우, 1.2 중량％ Zr-Al 합금의 경우, 모두 변화는 보이지 않았다.
·또한, 1.0 중량％ Nd-Al 합금의 경우, 1.6 중량％ Ni-1.1 중량％ W-Al 합금의 경우, 각각 Nd-Al층, Ni-W-Al층이 모두 완전히 용해되었다.
·또한, 1.6 중량％ Ni-1.2 중량％ Mo-Al 합금의 경우, 1.6 중량％ Ni-1.7 중량％ Nb-Al 합금의 경우, 1.6 중량％ Ni-1.2 중량％ Zr-Al 합금의 경우, 모두 변화는 관찰되지 않았다.
실시예
4-6b(
Al
또는
Al
합금과 투명
도전막을
적층한
경우의 전지 반응)
다음으로, 전지 반응에 대하여 실험을 행하였다. 우선, 상기 실시예 4-6a와 동일하게 하여 11종의 슬라이드 유리를 제조하였다. 조건은 상술한 바와 같이 (a) 내지 (k)의 11종의 조건이며, 완전히 동일하게 하여 Al막이 성막된 11장의 슬라이드 유리를 제조하였다.
다음으로, 제조한 11장의 각 슬라이드 유리의 면적의 1할을 캡톤 테이프로 밀봉하였다.
밀봉한 11개의 슬라이드 유리에 대하여 투명 도전막을 적층하기 위해 스퍼터링을 행하였다. 구체적으로는, 상기 실시예 4-3의 타겟을 이용하여 스퍼터링을 행하였다. 이 스퍼터링은 두께 100 ㎚가 되도록 스퍼터링을 행하였다. 온도는 실온에서 행하였다.
그 후, 캡톤 테이프를 박리하고, 얻어진 11종의 적층막 부착 슬라이드 유리를 TMAH 2.38％의 수용액 20 ℃ 중에 5분간 침지하여 Al막의 용해를 관찰하였다. 그 결과가 표 14에 나타나 있다.
표 14에 나타난 바와 같이, 모두 육안에 의한 변화는 보이지 않았다.
이와 같이, 본 실시예 4-6b에 따르면, 소정 금속을 첨가한 Al 또는 Al 합금으로 이루어지는 박막과, 실시예 4-3의 투명 도전막을 적층했기 때문에, TMAH에 의한 에칭중에 전지 반응이 생기지 않고 원활히 적층 회로 기판의 제조를 행할 수 있음이 이해될 것이다.
실시 형태 4-3
도 5에는 본 실시 형태 4-3에 의한 Al 배선 투명 도전막 적층 회로 기판의 제조 공정의 개략을 나타내는 설명도가 도시되어 있다. 이 설명도에서는 상기 실시예 4-1 내지 4-5에 따른 비정질 투명 도전막을 이용한 Al 배선 투명 도전막 적층 회로 기판의 제조 공정의 일부가 도시되어 있다.
구체적으로는, 도 5(1)은 유리 기판 (1001) 상에 Ni 함유 Al 배선 (1028)이 설치되고, 또한 Ni 함유 Al 배선 (1028) 상에 비정질 투명 도전막 (1029)가 퇴적된 모습이 도시되어 있다. 이 비정질 투명 도전막 (1029)는 상기 실시예 4-1 내지 4-5에 따른 비정질 투명 도전막이다.
그리고, 이 도 5(1)의 상태로부터, 이 비정질 투명 도전막 (1029)를 원하는 형상·패턴으로 에칭이 행해진다. 이 에칭 처리는 소정의 형상·패턴의 전극을 제조하는 처리이기 때문에, 패터닝이라고도 불린다. 또한, 도 5(1)에서의 유리 기판 (1001)은 청구 범위의 투명 기판의 바람직한 일례에 상당한다.
에칭 처리에서는 우선 도 5(1)의 상태로부터 소정의 레지스트의 도포가 행해진다. 다음으로, 소정의 마스크를 중첩하고 자외선 등에 의한 노광이 행해진다. 그리고, 노광 후, 현상을 행하여 불필요한 레지스트를 제거한다. 현상액으로서는 TMAH 알칼리성 수용액이 이용된다. 본 실시 형태에서는 TMAH 수용액 중에서의 Ni 함유 Al 배선 (1029)와 비정질 투명 도전막 (1029)의 기전력의 차이가 작기 때문에, 현상 처리 중의 전지 반응을 억제하는 것이 가능하다. 이 현상 처리에 의해 원하는 전극 형상 이외의 부분의 레지스트가 제거된다.
다음으로, 옥살산계 에칭제를 이용한 에칭이 행해진다. 이에 따라, 전극으로서의 소망 형상 이외의 부분이 제거되고, 잔존한 부분이 원하는 형상의 투명 전극 (1029a)를 형성하는 것이다. 마지막으로, 남은 레지스트를 박리액을 이용하여 제거한다. 박리액으로서는 디에탄올아민 수용액(40 중량％)을 이용한다.
이상과 같은 처리에 의해 도 5(2)에 나타나 있는 바와 같은 원하는 형상의 투명 전극 (1029a)를 형성하는 것이 가능하다.
특히, 상기 실시예 4-1 내지 4-5에 나타낸 조성의 비정질 투명 도전막을, 농도가 1 중량％ 내지 10 중량％이고, 수온이 20 ℃ 내지 50 ℃인 옥살산 수용액을 이용하여 에칭함으로써, 형성하는 투명 전극 (1029a)의 단부의 테이퍼각을 35도 내지 89도로 할 수 있다. 구체적인 테이퍼각은 표 3에서 나타낸 바와 같다. 이러한 테이퍼각을 실현함으로써, 내구성이 풍부한 적층 기판을 제조할 수 있다.
한편, 도 5(1)(2)에 나타낸 바와 같이, 본 실시 형태에서는 비정질 투명 도전막 (1029)와 Ni 함유 Al 배선 (1028)이 직접 접합되어 있지만, 상술한 바와 같이 실시예 4-1 내지 4-5의 조성의 비정질 투명 도전막 (1029)를 사용함으로써, 접촉 저항을 매우 작은 값으로 할 수 있다.
그런데, 비정질 투명 도전막 (1029)와 Ni 함유 Al 배선 (1028)을 직접 접합시키는 경우라도, 회로 구성의 형편상, 층간 절연막 (1030)이 양자 사이에 설치되는 경우가 많다. 이 경우의 모습이 도 5(3)에 도시되어 있다. 이와 같이 층간 절연막 (1030)이 설치되는 경우에는 전기적으로 접속하는 부분에 컨택트 홀 (1030a)를 설치하여 직접 접합시키게 된다.
이상 설명한 바와 같이 본 실시 형태에 따르면, Al 배선에 Ni를 함유시킨 합금을 이용한 Ni 함유 Al 배선을 이용하고, 특정 조성의 비정질 투명 도전막을 이용했기 때문에, Al 배선과 투명 도전막을 직접 접합시킬 수 있어, 제조 공정에서 Al이 용출되지 않는다. 또한, Al 배선과 투명 도전막을 직접 접합시키더라도 접촉 저항을 작은 값으로 억제할 수 있는 효과를 발휘한다.
한편, 본 실시 형태에서는 Ni를 함유시킨 Al 배선의 예를 나타냈지만, W, Mo, Nb, Zr, Nd의 경우도 동일한 결과가 되었다. 또한, 이들 금속을 2종 이상 함유할 수 있다.
실시 형태 4-4
본 실시 형태 4-4에서는 본 발명에 따른 TFT 기판의 제조 형태를 도 4에 기초하여 설명한다.
우선, 투광성의 유리 기판 (1001) 상에 금속 Al(98％ Al, 2％ Nd)을 고주파 스퍼터에 의해 막 두께 1500 옹스트롬으로 퇴적한다. 여기서 2％란 2 at％(원자％)를 의미한다. 이를 인산-아세트산-질산계 수용액을 에칭액으로서 이용한 포토 에칭법에 의해 원하는 형상의 게이트 전극 (1002) 및 게이트 전극 배선으로 한다.
한편, 유리 기판 (1001)은 청구 범위의 투명 기판의 바람직한 일례에 상당한다.
다음으로 글로 방전 CVD법에 의해, 질화 실리콘(SiN)막이 되는 게이트 절연막 (1003)을 막 두께 3000 옹스트롬으로 퇴적한다. 계속해서 α-Si:H(i)막 (1004)를 막 두께 3500 옹스트롬, 또한 채널 보호층이 되는 질화 실리콘(SiN)막 (1005)를 3000 옹스트롬 퇴적한다. 이 때, 방전 가스로서 SiN막 (1003)과 (1005)는 SiN4-NH3-N2계 혼합 가스를 이용하고, α-Si:H(i)막 (1004)는 SiH4-N2계 혼합 가스를 각각 이용한다. 이 SiN막 (1005)는 CHF 가스를 이용한 건식 에칭에 의해 원하는 채널 보호층을 형성하였다. 계속해서 α-Si:H(n)막 (1006)을 SiH4-H2-PH3계 혼합 가스를 이용하여 막 두께 3000 옹스트롬으로 퇴적한다.
다음으로 이 위에 Cr/Al 2층막을 막 두께 0.1 ㎛의 Cr, 0.3 ㎛의 Al의 순으로 진공 증착법 또는 스퍼터링법에 의해 퇴적한다. 이 2층을 Al은 H3PO4-CH3COOH-HNO3-H2O계 에칭액, Cr은 질산제2세륨암모늄 수용액을 이용하여 포토 에칭법으로 에칭한다. 그 결과, 원하는 소스 전극 (1007)의 패턴 및 드레인 전극 (1008)의 패턴을 형성하고, 소스 전극 (1007) 및 드레인 전극 (1008)이 형성된다.
한편, 이 Cr/Al 2층막에 이용하는 Al 합금은 Ni를 0.1 중량％ 내지 10 중량％ 함유하는 Al 합금이다.
한편, Cr은 도 4에 나타낸 바와 같이, 소스 전극 (1007)이나 드레인 전극 (1008)의 하면에 설치되어 있고, 비정질 투명 도전막 (1009)와 접하는 면에는 설치되어 있지 않다. 즉, 후술하는 바와 같이, 소스 전극 (1007)이나 드레인 전극 (1008)을 구성하는 Al 부분이 직접적으로 비정질 투명 도전막 (1009)에 접합되어 있다.
또한, α-Si:H막을 CHF 가스를 이용한 건식 에칭 및 히드라진(NH2NH2·H2O) 수용액을 이용한 습식 에칭을 병용함으로써, 원하는 패턴의 α-Si:H(i)막 (1004)의 패턴, α-Si:H(n)막 (1006)의 패턴을 형성한다. 이에 따라, α-Si:H(i)막 (1004) 및α-Si:H(n)막 (1006)이 형성된다. 이상과 같은 공정으로 α-SiTFT 부분이 완성된다.
다음으로, 글로 방전 CVD법에 의해, 질화 실리콘(SiN)막이 되는 절연막 (10)을 소정의 막 두께로 퇴적한다. 그리고, 그 후, CHF 가스를 이용한 건식 에칭법으로 소스 및 드레인 전극 사이와 투명 전극, 화소 전극과의 컨택트 홀을 형성한다.
이 금속 Al로 이루어지는 소스 전극 (1007) 및 드레인 전극 (1008)의 패턴이 형성된 기판 상에, 실시예 4-1에서 얻어진 산화아연과 산화주석을 주성분으로 하는 비정질 투명 도전막 (1009)를 스퍼터링법으로 퇴적한다.
이 비정질 투명 도전막 (1009)는 컨택트 홀을 통해 소스 전극 (1007) 등과 접속한다(도 4 참조).
비정질 투명 도전막 (1009)의 성막시에 이용하는 방전 가스는 순 아르곤 또는 1 vol％ 정도의 미량의 O2 가스를 혼입시킨 Ar 가스를 이용하는 방법으로 비정질 투명 도전막 (1009)를 막 두께 1200 옹스트롬 퇴적하였다. 이 In2O3-ZnO-WO3막은 X선 회절법으로 분석하면 피크는 관찰되지 않고 비정질막임을 확인할 수 있었다.
또한, 이 비정질 투명 도전막 (1009)의 비저항은 표 2에 나타낸 바와 같이 2500×10-4 Ω·cm 정도로서, 충분히 전극으로서 사용할 수 있는 막이다. 이 비정질 투명 도전막 (1009)를 옥살산 3.5 중량％의 수용액을 에칭제로 이용하여 포토 에칭법에 의해 원하는 전극 패턴이 되도록 에칭하였다. 이 전극 패턴은 적어도 소스 전극 (1007)의 패턴과 전기적으로 접속하는 "화소 전극 패턴"이다. 이 때, Al로 이루어지는 소스 전극 (1007) 및 드레인 전극 (1008)이 에칭액으로 용출되지는 않았다. 한편, 도 4에 나타낸 바와 같이, 또한 게이트선(1012), 소스 드레인선의 전극 취출부도 비정질 투명 도전막 (1009)와 동일한 도전막으로 이루어지는 투명 전극으로 덮여져 있다.
이와 같이 전극 패턴을 형성한 후, 차광막 패턴을 이 위에 형성하여 α-SiTFT 액티브 매트릭스 기판이 완성된다. 이 기판을 이용하여 TFT-LCD 방식 평면 디스플레이를 제조하였다. 이 TFT-LCD 방식 평면 디스플레이는 중간조의 표시(계조 표시)도 양호하게 행할 수 있었다.
이상 설명한 바와 같이, 제4 그룹의 본 실시 형태에 따르면, 배리어 금속 등을 설치하는 공정이 필요없이 간이한 제조 방법으로 소위 TFT 기판을 제조하는 것이 가능하다. 또한, 이러한 TFT 기판은 투명 도전막과 Al 배선 사이에 큰 접촉 저항이 생기지 않는다. 또한, 본 실시 형태에서는 TFT 기판의 예를 나타내었지만, 본 발명은 Al 배선을 구비한 투명 도전막이 설치되어 있는 기판이면 어떠한 기판이라도 응용할 수 있음은 물론이다.
한편, 제4 그룹의 본 실시 형태에서는 Ni를 0.1 중량％ 내지 10 중량％ 함유하는 Al 합금이었지만, W, Mo, Nb, Zr, Nd를 이용하더라도 마찬가지이다. 이들 금속은 2종 이상 함유하더라도 마찬가지다.
Claims (29)
- 표시 장치에 이용되는 TFT 기판이며,투명 기판,상기 투명 기판 상에 설치되어 상기 표시 장치의 화소를 제어하는 화소 전극, 및상기 투명 기판 상에 설치되어 상기 화소 전극을 구동하는 박막 트랜지스터를 구비하고,상기 박막 트랜지스터는 적어도 Al 게이트 전극, 게이트 절연막, 제1 반도체층, 제2 반도체층, 및 Al 소스 드레인 전극을 포함하고,상기 화소 전극은 상기 Al 게이트 전극 및/또는 상기 Al 소스 드레인 전극과 직접 접합하고,상기 화소 전극이 산화아연을 주성분으로 하는 도전성 산화물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 TFT 기판.
- 제1항에 있어서, 상기 화소 전극이 추가로 산화주석을 함유하고, 산화아연·산화주석을 주성분으로 하는 도전성 산화물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 TFT 기판.
- 제2항에 있어서, 상기 산화아연·산화주석을 주성분으로 하는 산화물 중의 아연의 조성 비율 [Zn]/([Zn]+[Sn]) (여기서, [Zn]은 아연 원자의 수를 나타내고, [Sn]은 주석 원자의 수를 나타냄)이 0.5 내지 0.85인 것을 특징으로 하는 TFT 기판.
- 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 산화아연·산화주석을 주성분으로 하는 산화물로 이루어지는 상기 화소 전극의 단부의 테이퍼각이 30 내지 89도인 것을 특징으로 하는 TFT 기판.
- 산화아연·산화주석을 주성분으로 하는 투명 도전막을 패터닝하여 전극 단부의 테이퍼각이 30 내지 89도인 화소 전극을 형성하는 패터닝 공정을 구비하고,상기 패터닝 공정은 에칭액으로서 옥살산의 농도가 1 중량％ 내지 10 중량％인 수용액을 이용하고, 상기 에칭액의 온도를 20 내지 50℃의 범위로 설정하여 상기 투명 도전막을 에칭하는 에칭 공정을 포함하며,상기 산화아연·산화주석을 주성분으로 하는 산화물 중의 아연의 조성 비율 [Zn]/([Zn]+[Sn]) (여기서, [Zn]은 아연 원자의 수를 나타내고, [Sn]은 주석 원자의 수를 나타냄)이 0.5 내지 0.85인 것을 특징으로 하는, 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 TFT 어레이 기판의 제조 방법.
- 산화아연·산화주석을 주성분으로 하는 투명 도전막을 패터닝하여 전극 단부의 테이퍼각이 30 내지 89도인 화소 전극을 형성하는 패터닝 공정을 구비하고,상기 패터닝 공정은상기 투명 도전막 상에 도포된 레지스트를, 테트라메틸암모늄 히드록시드의 1 내지 5 중량％ 수용액을 레지스트 현상액으로서 이용하여 현상하는 현상 공정,에칭액으로서 옥살산의 농도가 1 중량％ 내지 10 중량％인 수용액을 이용하고, 상기 에칭액의 온도를 20 내지 50℃의 범위로 설정하여 상기 투명 도전막을 에칭하는 에칭 공정, 및에탄올아민을 포함하는 박리액을 이용하여 상기 레지스트를 박리하는 박리 공정을 포함하고,상기 산화아연·산화주석을 주성분으로 하는 산화물 중의 아연의 조성 비율 [Zn]/([Zn]+[Sn]) (여기서, [Zn]은 아연 원자의 수를 나타내고, [Sn]은 주석 원자의 수를 나타냄)이 0.5 내지 0.85인 것을 특징으로 하는, 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 TFT 기판의 제조 방법.
- 투명 기판, 상기 투명 기판 상에 설치된 Al 배선, 및 산화아연을 주성분으로 하는 도전성 산화물로 이루어지고 상기 Al 배선에 직접 접합되는 투명 도전막을 포함하는 것을 특징으로 하는 Al 배선을 구비한 투명 도전막 적층 기판.
- 제1항에 있어서, 상기 투명 도전막이 추가로 산화주석을 함유하고, 산화아연·산화주석을 주성분으로 하는 것을 특징으로 하는 Al 배선을 구비한 투명 도전막 적층 기판.
- 제8항에 있어서, 상기 산화아연·산화주석을 주성분으로 하는 산화물 중의 아연의 조성 비율 [Zn]/([Zn]+[Sn]) (여기서, [Zn]은 아연 원자의 수를 나타내고, [Sn]은 주석 원자의 수를 나타냄)이 0.5 내지 0.85인 것을 특징으로 하는 Al 배선을 구비한 투명 도전막 적층 기판.
- 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 산화아연·산화주석을 주성분으로 하는 산화물로 이루어지는 상기 투명 도전막의 단부의 테이퍼각이 30 내지 89도인 것을 특징으로 하는 Al 배선을 구비한 투명 도전막 적층 기판.
- 산화아연·산화주석을 주성분으로 하는 투명 도전막을 패터닝하여 그 단부의 테이퍼각이 30 내지 89도가 되도록 형성하는 패터닝 공정을 구비하고,상기 패터닝 공정은 에칭액으로서 옥살산의 농도가 1 중량％ 내지 10 중량％인 수용액을 이용하고, 상기 에칭액의 온도를 20 내지 50℃의 범위로 설정하여 상기 투명 도전막을 에칭하는 에칭 공정을 포함하며,상기 산화아연·산화주석을 주성분으로 하는 산화물 중의 아연의 조성 비율 [Zn]/([Zn]+[Sn]) (여기서, [Zn]은 아연 원자의 수를 나타내고, [Sn]은 주석 원자의 수를 나타냄)이 0.5 내지 0.85인 것을 특징으로 하는, 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 Al 배선을 구비한 투명 도전막 적층 기판의 제조 방법.
- 산화아연·산화주석을 주성분으로 하는 투명 도전막을 패터닝하여 그 단부의 테이퍼각이 30 내지 89가 되도록 형성하는 패터닝 공정을 구비하고,상기 패터닝 공정은상기 투명 도전막 상에 도포된 레지스트를, 테트라메틸암모늄 히드록시드의 1 내지 5 중량％ 수용액을 레지스트 현상액으로서 이용하여 현상하는 현상 공정,에칭액으로서 옥살산의 농도가 1 중량％ 내지 10 중량％인 수용액을 이용하고, 상기 에칭액의 온도를 20 내지 50℃의 범위로 설정하여 상기 투명 도전막을 에칭하는 에칭 공정, 및에탄올아민을 포함하는 박리액을 이용하여 상기 레지스트를 박리하는 박리 공정을 포함하고,상기 산화아연·산화주석을 주성분으로 하는 산화물 중의 아연의 조성 비율 [Zn]/([Zn]+[Sn]) (여기서, [Zn]은 아연 원자의 수를 나타내고, [Sn]은 주석 원자의 수를 나타냄)이 0.5 내지 0.85인 것을 특징으로 하는, 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 Al 배선을 구비한 투명 도전막 적층 기판의 제조 방법.
- 투명 기판, 상기 투명 기판 상에 설치된 배선으로서, Al 또는 Al 합금으로 이루어지는 Al 배선, 및 산화인듐-산화아연-산화주석을 주성분으로 하는 도전성 산화물로 이루어지고, 상기 Al 배선에 직접 접합되는 투명 도전막을 포함하는 것을 특징으로 하는 Al 배선을 구비한 투명 도전막 적층 회로 기판.
- 제1항에 있어서, 상기 산화인듐-산화아연-산화주석을 주성분으로 하는 산화물의 조성이,[In]/([In]+[Zn]+[Sn])이 0.05 내지 0.95,[Zn]/([In]+[Zn]+[Sn])이 0.05 내지 0.8,[Sn]/([In]+[Zn]+[Sn])이 0.01 내지 0.3(여기서, [In]은 인듐 원자의 수를 나타내고, [Zn]은 아연 원자의 수를 나타내며, [Sn]은 주석 원자의 수를 나타냄)의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 Al 배선을 구비한 투명 도전막 적층 회로 기판.
- 제13항 또는 제14항에 있어서, 상기 산화인듐-산화아연-산화주석을 주성분으로 하는 도전성 산화물의, 30 ℃의 테트라메틸암모늄히드록시드(TMAH) 2.4％ 수용액 중의 Ag/AgCl 표준 전극을 기준으로 한 기전력이 -0.6 V 이하인 것을 특징으로 하는 Al 배선을 구비한 투명 도전막 적층 회로 기판.
- 제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 Al 합금이 Ni, W, Mo, Nb, Zr, 및 Nd로 이루어지는 군에서 선택된 1종 이상의 금속을 포함하고, 그의 함유량이 0.1 내지 10 중량％인 것을 특징으로 하는 Al 배선을 구비한 투명 도전막 적층 회로 기판.
- 제13항에 기재된 적층 회로 기판에 이용되는 산화물 투명 도전막 재료이며, 상기 산화인듐-산화아연-산화주석을 주성분으로 하는 산화물의 조성이,[In]/([In]+[Zn]+[Sn])이 0.05 내지 0.95,[Zn]/([In]+[Zn]+[Sn])이 0.05 내지 0.8,[Sn]/([In]+[Zn]+[Sn])이 0.01 내지 0.3(여기서, [In]은 인듐 원자의 수를 나타내고, [Zn]은 아연 원자의 수를 나타내며, [Sn]은 주석 원자의 수를 나타냄)의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 산화물 투명 도전막 재료.
- 제13항에 기재된 적층 회로 기판에 사용되는 산화물 투명 도전막 재료이며, 상기 산화인듐-산화아연-산화주석을 주성분으로 하는 산화물의, 30℃의 테트라메틸암모늄히드록시드(TMAH) 2.4％ 수용액 중의 Ag/AgCl 표준 전극을 기준으로 한 기전력이 -0.6 V 이하인 것을 특징으로 하는 산화물 투명 도전막 재료.
- 산화인듐-산화아연-산화주석을 주성분으로 하는 투명 도전막을 패터닝하여 그 단부의 테이퍼각이 35 내지 89도가 되도록 형성하는 패터닝 공정을 구비하고,상기 패터닝 공정은 상기 투명 도전막 상에 도포된 레지스트를, 테트라메틸암모늄히드록시드 수용액을 레지스트 현상액으로서 이용하여 현상하는 현상 공정, 및에칭액으로서 옥살산의 농도가 0.5 중량％ 내지 10 중량％인 수용액을 이용 하고, 상기 에칭액의 온도를 20 내지 50℃의 범위로 설정하여 상기 투명 도전막을 에칭하는 에칭 공정을 포함하고,상기 산화인듐-산화아연-산화주석을 주성분으로 하는 산화물의 조성이,[In]/([In]+[Zn]+[Sn])이 0.05 내지 0.95,[Zn]/([In]+[Zn]+[Sn])이 0.05 내지 0.8,[Sn]/([In]+[Zn]+[Sn])이 0.01 내지 0.3(여기서, [In]은 인듐 원자의 수를 나타내고, [Zn]은 아연 원자의 수를 나타내며, [Sn]은 주석 원자의 수를 나타냄)의 범위에 있고, 상기 Al 배선은 Ni를 포함하는 Al 합금으로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 제13항 내지 제16항 중 어느 한 항에 기재된 Al 배선을 구비한 투명 도전막 적층 회로 기판의 제조 방법.
- 제19항에 있어서, 상기 패터닝 공정에서, 상기 산화인듐-산화아연-산화주석을 주성분으로 하는 산화물로 이루어지는 상기 투명 도전막의 단부의 테이퍼각이 35 내지 89도가 되도록 패터닝이 행해지는 것을 특징으로 하는 Al 배선을 구비한 투명 도전막 적층 회로 기판의 제조 방법.
- 산화아연-산화주석을 주성분으로 하는 산화물이며, 30 ℃의 테트라메틸암모늄히드록시드(TMAH) 2.4％ 수용액 중의 Ag/AgCl 표준 전극을 기준으로 한 기전력이 -0.6 V 이하인 것을 특징으로 하는 비정질 산화물 투명 도전막 재료.
- 제21항에 있어서, 상기 산화물의 조성을 나타내는 [Zn]/([Zn]+[Sn]) (여기서, [Zn]은 아연 원자의 수를 나타내고, [Sn]은 주석 원자의 수를 나타냄)이 0.5 내지 0.9의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 비정질 산화물 투명 도전막 재료.
- 투명 기판, 상기 투명 기판 상에 설치된 배선으로서, Al 또는 Al 합금으로 이루어지는 Al 배선, 및 산화아연-산화주석을 주성분으로 하는 도전성 산화물로 이루어지고, 상기 Al 배선에 직접 접합되는 투명 도전막을 포함하는 것을 특징으로 하는 Al 배선을 구비한 투명 도전막 적층 회로 기판.
- 제23항에 있어서, 상기 산화아연-산화주석을 주성분으로 하는 도전성 산화물의, 30 ℃의 테트라메틸암모늄히드록시드(TMAH) 2.4％ 수용액 중의 Ag/AgCl 표준 전극을 기준으로 한 기전력이 -0.6 V 이하인 것을 특징으로 하는 Al 배선을 구비한 투명 도전막 적층 회로 기판.
- 제23항 또는 제24항에 있어서, 상기 산화아연-산화주석을 주성분으로 하는 도전성 산화물의 조성 [Zn]/([Zn]+[Sn]) (여기서, [Zn]은 아연 원자의 수를 나타내고, [Sn]은 주석 원자의 수를 나타냄)이 0.5 내지 0.9의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 Al 배선을 구비한 투명 도전막 적층 회로 기판.
- 제23항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 Al 합금이 Ni, W, Mo, Nb, Zr 및 Nd로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 금속을 포함하는 것을 특징으로 하는 Al 배선을 구비한 투명 도전막 적층 회로 기판.
- 제6항에 있어서, 상기 Al 합금 중의, Ni, W, Mo, Nb, Zr 및 Nd로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 금속의 함유량이 0.05 내지 10 중량％인 것을 특징으로 하는 Al 배선을 구비한 투명 도전막 적층 회로 기판.
- 산화아연-산화주석을 주성분으로 하는 투명 도전막을 원하는 형상으로 패터닝하는 패터닝 공정을 구비하고,상기 패터닝 공정은 상기 투명 도전막 상에 도포된 레지스트를, 테트라메틸암모늄히드 록시드 수용액을 레지스트 현상액으로서 이용하여 현상하는 현상 공정, 및에칭액으로서 옥살산의 농도가 1 중량％ 내지 10 중량％인 수용액을 이용하고, 상기 에칭액의 온도를 20 내지 50℃의 범위로 설정하여 상기 투명 도전막을 에칭하는 에칭 공정을 포함하고,상기 산화아연-산화주석을 주성분으로 하는 산화물의 조성 [Zn]/([Zn]+[Sn]) (여기서, [Zn]은 아연 원자의 수를 나타내고, [Sn]은 주석 원자의 수를 나타냄)이 0.5 내지 0.9의 범위에 있고, 상기 Al 배선은 Al 또는 Al 합금으로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 제23항 내지 제25항 중 어느 한 항에 기재된 Al 배선을 구비한 투명 도전막 적층 회로 기판의 제조 방법.
- 제28항에 있어서, 상기 패터닝 공정에서, 상기 산화아연-산화주석을 주성분으로 하는 산화물로 이루어지는 상기 투명 도전막의 단부의 테이퍼각이 35 내지 89도가 되도록 패터닝이 행해지는 것을 특징으로 하는 Al 배선을 구비한 투명 도전막 적층 회로 기판의 제조 방법.
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