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発明の名称 ITOのエッチング方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平6−151379
公開日 平成6年(1994)5月31日
出願番号 特願平4−298400
出願日 平成4年(1992)11月9日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】小川 勝男
発明者 高畠 勝 / 和久井 陽行 / 三村 秋男 / 小西 信武 / 折付 良二
要約 目的
ITO(Indium Tin Oxide)のエッチングに好適なガスを提供すること。

構成
ITOのエッチングは塩素系ガスと水素の混合ガス、あるいは塩素系ガスとArの混合ガスで行う。
特許請求の範囲
【請求項1】透明導電膜であるITO(Indium Tin Oxide)をエッチングする手法において、ITOのエッチングは塩素系ガスと水素との混合ガスで行うことを特徴とするITOのエッチング方法。
【請求項2】透明導電膜であるITOをエッチングする手法において、ITOのエッチングは塩素系ガスと不活性ガスであるArとの混合ガスで行うことを特徴とするITOのエッチング方法。
【請求項3】金属とITOの多層膜をエッチングする手法において、金属とITOの多層エッチングはBCl3,Cl2、およびH2 の混合ガスで行うことを特徴とする金属とITOのエッチング方法。
【請求項4】金属とITOの多層膜をエッチングする手法において、金属とITOの多層エッチングはBCl3,Cl2、およびArの混合ガスで行うことを特徴とする金属とITOのエッチング方法。
【請求項5】金属とITOの多層膜をエッチングする手法において、金属とITOの多層エッチングはBCl3,Cl2,H2 、およびArの混合ガスで行うことを特徴とする金属とITOのエッチング方法。
【請求項6】金属とITOの多層膜をエッチングする手法において、金属とITOの多層エッチングはArとCl2 の混合ガスで行うことを特徴とする金属とITOのエッチング方法。
【請求項7】請求項3〜6のいずれか1項に記載の金属はAlと高融点金属の積層であることを特徴とする金属とITOのエッチング方法。
【請求項8】請求項1〜7のいずれか1項に記載のエッチングを平行平板型ドライエッチング装置で行う場合は上部電極と下部電極の間隔を20mm以下にすることを特徴とする金属とITO、あるいはITOのエッチング方法。
【請求項9】請求項1〜8のいずれか1項に記載のエッチング手法を用いたことを特徴とするアクティブマトリクス液晶表示装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はITOのエッチング方法および、それを用いた液晶表示装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、透明導電膜であるITO(Indium Tin Oxide)のドライエッチング用ガスとしては、例えば、Japanese Journal of Applied Physics, vol.29, No.10,Oct., pp.2243−2246(1990)に記載されているように、塩素系ガスが用いられていた。図15は従来のITOのエッチングガスを示しており、図中に示すように、CCl4,CF2Cl2,CF3Cl等の塩素系ガスが用いられていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来技術は、次のような問題点を有していた。
【0004】すなわち、ITOのエッチングメカニズムとしては、初めにITOを還元させて、次にInあるいはSnの揮発生成物を形成することにより、ITOのエッチングは進行する。しかしながら、上記従来ガスだけでは還元ガスが含まれていないのでITOのエッチングは進行しにくい。
【0005】本発明の目的は、以上に述べた問題点を解決し、ITOのエッチングに好適なガスを提供することである。
【0006】また、本発明の別の目的は、少なくてもAlとITOが含まれている多層膜のエッチングに好適なガスを提供することである。
【0007】また、本発明の別の目的は、上記エッチング手法を用いて製作した低コストのアクティブマトリクス液晶表示装置を提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために、本発明の第1のエッチング手法は、ITOを塩素系ガスと水素との混合ガスでエッチングすることを特徴とする。また、本発明の第2のエッチング手法は、ITOを塩素系ガスとアルゴンとの混合ガスでエッチングすることを特徴とする。また、本発明の第3のエッチング手法は、少なくてもAlとITOが含まれている多層膜をBCl3,Cl2、及びH2 の混合ガスでエッチングすることを特徴とする。また、本発明の第4のエッチング手法は、少なくてもAlとITOが含まれている多層膜をBCl3,Cl2、及びArの混合ガスでエッチングすることを特徴とする。また、本発明の第5のエッチング手法は、少なくてもAlとITOが含まれている多層膜をBCl3,Cl2,H2 、及びArの混合ガスでエッチングすることを特徴とする。また、本発明の第6のエッチング手法は、少なくてもAlとITOが含まれている多層膜をCl2 とArの混合ガスでエッチングすることを特徴とする。そして、上記多層膜においては、AlとITOの間にTa,Mo,W等の高融点金属が挿入されていることを特徴とする。さらに、ITO単膜、あるいは上記多層膜をエッチングする際の平行平板型ドライエッチング装置の上部電極と下部電極の間隔は20mm以下であることが好ましい。
【0009】
【作用】本発明の第1のエッチング手法ではITOのエッチングに塩素系ガスと水素との混合ガスを用いる。上記手法により、まず、水素によりITOは還元され、次に塩素系ガスによりInあるいはSnは揮発生成物となりITO表面から離脱する。したがって、ITOのエッチングは円滑に進行する。また、本発明の第2のエッチング手法ではITOのエッチングに塩素系ガスとArとの混合ガスを用いる。ここで、ドライエッチングガスとしてのArには金属酸化物の還元を促進させる効果がある。よって上記手法を用いると、まず、ArによりITOの還元が促進され、次に塩素系ガスによりInあるいはSnは揮発生成物となりITO表面から離脱する。したがって、ITOのエッチングは円滑に進行する。また、本発明の第3のエッチング手法では少なくてもAlとITOが含まれている多層膜のエッチングにBCl3,Cl2、及びH2の混合ガスを用いる。ここで、BCl3はAlの表面酸化膜をエッチングする目的で添加されたものであり、Alの表面酸化膜さえ除去できれば、AlはCl2 単独でもエッチング可能であり、ITOはCl2とH2の混合ガスでエッチング可能である。また、本発明の第4のエッチング手法では少なくてもAlとITOが含まれている多層膜のエッチングにBCl3,Cl2、及びArの混合ガスを用いる。ここで、BCl3 はAlの表面酸化膜をエッチングする目的で添加されたものであり、Alの表面酸化膜さえ除去できれば、AlはCl2単独でもエッチング可能であり、ITOはCl2とArの混合ガスでエッチング可能である。また、本発明の第5のエッチング手法では少なくてもAlとITOが含まれている多層膜のエッチングにBCl3,Cl2,H2 、及びArの混合ガスを用いる。ここで、BCl3 はAlの表面酸化膜をエッチングする目的で添加されたものであり、Alの表面酸化膜さえ除去できれば、AlはCl2 単独でもエッチング可能であり、ITOはCl2,Ar及びH2の混合ガスでエッチング可能である。また、本発明の第6のエッチング手法では少なくてもAlとITOが含まれている多層膜のエッチングにCl2 とArの混合ガスを用いる。ここで、ArはAlの表面酸化膜をエッチングする目的で添加されたものであり、Alの表面酸化膜さえ除去できれば、AlはCl2 単独でもエッチング可能であり、ITOはCl2 とArの混合ガスでエッチング可能である。ところで、AlとITOを直接接触させると界面反応により界面にAl23が生成されるのでAl/ITO間の電気的特性が劣化する。よって、Al/ITO間にバリアメタルを挿入する必要があるが、上記バリアメタルは塩素系ガスでエッチングできなければいけない。ここで、一般的には、バリアメタルには高融点金属が適しており、塩素と金属の揮発生成物の蒸気圧から推測するとTa,Mo,Wが適している。したがって、上記エッチングガスと上記バリアメタルにより、金属/ITO多層膜の一括エッチングが可能となる。さらに、上記エッチングを平行平板型ドライエッチング装置で行う場合はドライエッチング装置の上部電極と下部電極の間隔を20mm以下にすると、より効果がある。これは、以下の理由によるものである。すなわち、電極間隔を20mm以下にすると、通常、上部電極はプラズマ放電中に生じるイオンシース内に位置する。ここで、イオンシース内には強力な電界のみが存在するので、プラズマにより生じる水素および塩素イオンは消滅する前に加速されてITO基板あるいは金属/ITO基板に衝突する。したがって、ITOあるいは金属/ITO多層膜のエッチング速度は向上する。
【0010】
【実施例】以下に図面を参照して本発明を詳細に説明する。
【0011】図1は本発明の第1実施例を示したものである。図中において、1はガラス基板、2はITO、3はレジストであり、レジスト3をマスクにして、Cl2とH2の混合ガスでITOをエッチングする様子を示したものである。ここで、ITOのエッチングに塩素系ガスと水素との混合ガスを用いると、まず、水素によりITOは還元され、次に塩素系ガスによりInあるいはSnは揮発生成物となりITO表面から離脱する。したがって、ITOのエッチングは円滑に進行する。図2は本発明の第2実施例を示したものである。図中において、1はガラス基板、2はITO、3はレジストであり、レジスト3をマスクにして、Cl2とArの混合ガスでITOをエッチングする様子を示したものである。ここで、ドライエッチングガスとしてのArには金属酸化物の還元を促進させる効果がある。したがって、ITOのエッチングに塩素系ガスとArとの混合ガスを用いると、まず、ArによりITOの還元が促進され、次に塩素系ガスによりInあるいはSnは揮発生成物となりITO表面から離脱する。したがって、ITOのエッチングは円滑に進行する。
【0012】図3は本発明の第3実施例を示したものである。図中において、1はガラス基板、2はITO、3はレジスト、4はTa、5はAlであり、レジスト3をマスクにして、BCl3,Cl2、及びH2 の混合ガスでAl/Ta/ITOを一括エッチングする様子を示したものである。BCl3はAlの表面酸化膜をエッチングする目的で添加されたものであり、Alの表面酸化膜さえ除去できれば、Al,TaはCl2 単独でもエッチング可能であり、ITOはCl2とH2の混合ガスでエッチング可能である。なお、TaはAlとITOの反応防止を目的に挿入されたものであり、他にはタングステン,モリブデン等の高融点金属が考えられる。
【0013】図4は本発明の第4実施例を示したものである。図中において、1はガラス基板、2はITO、3はレジスト、4はTa、5はAlであり、レジスト3をマスクにして、BCl3,Cl2、及びArの混合ガスでAl/Ta/ITOを一括エッチングする様子を示したものである。BCl3 はAlの表面酸化膜をエッチングする目的で添加されたものであり、Alの表面酸化膜さえ除去できれば、Al,TaはCl2単独でもエッチング可能であり、ITOはCl2とArの混合ガスでエッチング可能である。なお、TaはAlとITOの反応防止を目的に挿入されたものであり、他にはタングステン,モリブデン等の高融点金属が考えられる。
【0014】図5は本発明の第5実施例を示したものである。図中において、1はガラス基板、2はITO、3はレジスト、4はTa、5はAlであり、レジスト3をマスクにして、BCl3,Cl2,H2 、及びArの混合ガスでAl/Ta/ITOを一括エッチングする様子を示したものである。BCl3 はAlの表面酸化膜をエッチングする目的で添加されたものであり、Alの表面酸化膜さえ除去できれば、Al,TaはCl2 単独でもエッチング可能であり、ITOはCl2,H2、及びArの混合ガスでエッチング可能である。なお、TaはAlとITOの反応防止を目的に挿入されたものであり、他にはタングステン,モリブデン等の高融点金属が考えられる。
【0015】図6は本発明の第6実施例を示したものである。図中において、1はガラス基板、2はITO、3はレジスト、4はTa、5はAlであり、レジスト3をマスクにして、Cl2 及びArの混合ガスでAl/Ta/ITOを一括エッチングする様子を示したものである。ArはAlの表面酸化膜をスパッタリングする目的で添加されたものであり、Alの表面酸化膜さえ除去できれば、Al,TaはCl2単独でもエッチング可能であり、ITOはCl2とArの混合ガスでエッチング可能である。なお、TaはAlとITOの反応防止を目的に挿入されたものであり、他にはタングステン,モリブデン等の高融点金属が考えられる。
【0016】図7は本発明の第7実施例を示したものであり、ドライエッチング装置の概略を示したものである。ここで、図7はITO付き基板6を〔BCl3+Cl2+H2〕ガスで加工する様子を示したものである。図中において、6はITO付き基板、7は下部電極、8は上部電極、9は平行平板型ドライエッチング装置である。本発明の第7実施例としては、上部電極8と下部電極7の電極間隔を20mm以下にすることである。電極間隔を20mm以下にすると、通常、上部電極8はプラズマ放電中に生じるイオンシースよりも内側に位置する。ここで、イオンシース内には強力な電界のみが存在するので、プラズマにより生じる塩素イオンは消滅する前に加速されてITO付き基板6に衝突する。したがって、ITOのエッチング速度は向上する。
【0017】次に図8〜図13を参照して、本発明のエッチングをアクティブマトリクス液晶ディスプレイに適用した場合の製作手順を説明する。
【0018】まず、ガラス基板1上に順次ITO(Indium Tin Oxide)2,Ta4、及びAl5をスパッタリングして、その後、レジスト3を塗布して、レジスト3をパターニングする(図8参照)。次に、〔BCl3+Cl2+H2〕ガス、あるいは〔BCl3+Cl2+Ar〕ガスでレジスト3をマスクにして、Al5,Ta4,ITO2を順次エッチングする(図9参照)。次にレジスト3を剥離後、SiNからなるゲート絶縁膜10,真性半導体膜11を順次堆積し、レジスト40を塗布してレジスト40をパターニングする(図10参照)。その後、レジスト40をマスクにして、真性半導体膜11,ゲート絶縁膜10,Al5,Ta4を順次パターニングする(図11参照)。次にレジスト40を剥離後、Crからなるソース/ドレイン電極12をスパッタリング後、Cr12をパターニングし、その後、薄膜トランジスタの保護膜であるSiN13を堆積する(図12参照)。上記基板、すなわちTFT付き基板とITO付きガラス基板の間に液晶を封入したTFT−LCD(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display)基板の断面を示したのが図13である。図中において、20はTFT付きガラス基板、21と23は配向膜、22は液晶、24はITO付きガラス基板である。
【0019】図14は本発明のエッチング方法を用いて形成したアクティブマトリクス液晶ディスプレイのシステム構成を示した一実施例である。図中において、30はTFT−LCD基板、31は走査側ドライバ、32は信号側ドライバ、33はコントローラ、34は画像信号源である。
【0020】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明によれば、ITOのドライエッチングに塩素系ガスと水素の混合ガス、あるいは塩素系ガスとArの混合ガスを用いることによりITOのエッチング速度は向上する。さらに、金属とITOの多層膜は〔BCl3+Cl2+H2〕ガス,〔BCl3+Cl2+Ar〕ガス,〔BCl3+Cl2+Ar+H2〕ガス、あるいは〔Cl2+Ar〕ガスで一括加工でき、上記手法をアクティブマトリクス液晶表示装置に適用することにより、アクティブマトリクス液晶表示装置の工程数が短縮されるのでスループットは向上する。




 

 


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