透明电极膜的形成方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN200410063344.3

申请日:

2004.07.08

公开号:

CN1577752A

公开日:

2005.02.09

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||实质审查的生效|||公开

IPC分类号:

H01L21/28; H01L21/44; H01L21/60; G02F1/33; H01L29/78

主分类号:

H01L21/28; H01L21/44; H01L21/60; G02F1/33; H01L29/78

申请人:

精工爱普生株式会社

发明人:

宫川拓也

地址:

日本东京

优先权:

2003.07.23 JP 2003-200480

专利代理机构:

中科专利商标代理有限责任公司

代理人:

李香兰

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内容摘要

本发明提供一种能够省略只去除形成连接孔时所产生的无用绝缘膜的工序,从而能够简化工序的透明电极膜的形成方法。包括在基础材料(51)上形成绝缘膜(42)的绝缘膜形成步骤;在绝缘膜(42)上形成连接孔(54)的连接孔形成步骤;使作为能够溶解在形成连接孔(54)时连接孔(54)内的基础材料(51)上所形成的无用绝缘膜(99)的含有氟的溶剂的,含有透明导电膜(11)的前体物质的液体(97)覆盖无用绝缘膜(99)而涂布在应当形成透明导电膜(11)的部分上的涂布步骤;以及使透明导电膜(11)的前体物质所溶解的无用绝缘膜(99)的成分挥发的韧炼步骤。

权利要求书

1.  一种透明导电膜的形成方法,其特征在于:
是一种在具有导电性的基础材料的上层形成透明导电膜的透明导电膜形成方法,包括:
在上述基础材料上形成绝缘膜的绝缘膜形成步骤;以及
在上述绝缘膜上形成连接孔的连接孔形成步骤;以及
使作为能够溶解在形成上述连接孔时上述连接孔内的上述基础材料上所形成的无用绝缘膜的含有氟的溶剂的,含有上述透明导电膜的前体物质的液体,覆盖上述无用绝缘膜而涂布在应当形成上述透明导电膜的部分上的涂布步骤;
以及使上述透明导电膜的前体物质所溶解的上述无用绝缘膜的成分挥发的韧炼步骤。

2.
  如权利要求1所述的透明导电膜的形成方法,其特征在于:
上述溶媒是有机溶媒。

3.
  如权利要求2所述的透明电极膜的形成方法,其特征在于:
上述溶媒是乙酰丙酮,上述溶媒的溶质含有乙酰丙酮化铟、二乙酸二丁基锡以及氟。

4.
  如权利要求1所述的透明导电膜的形成方法,其特征在于:
上述溶媒是无机溶媒。

5.
  如权利要求4所述的透明电极膜的形成方法,其特征在于:
上述溶媒是水,上述溶媒的溶质含有氯化铟、氯化锡以及氟。

6.
  如权利要求3或权利要求5所述的透明导电膜的形成方法,其特征在于:
上述溶媒的溶质含有氟化铟。

7.
  如权利要求1到权利要求6中的任何一个所述的透明导电膜的形成方法,其特征在于:
上述韧炼步骤中,使用重水银灯进行韧炼。

说明书

透明电极膜的形成方法
技术领域
本发明涉及一种在具有导电性的基础材料的上层形成透明导电膜的透明导电膜形成方法。
背景技术
以前在形成透明导电膜时,首先在透明基板上形成布线,然后在布线上形成层间膜。该层间膜中,例如使用干蚀刻法而形成连接孔。在该层间膜的连接孔内的基础材料的上,形成有例如在干蚀刻时所产生的损坏层及/或天然氧化膜这样的无用绝缘膜是众所周知的。
这种无用绝缘膜因为具有绝缘性,如果保持其不变而继续形成透明导电膜,就会对透明导电膜的电特性产生影响。因此,以前就有人尝试去除这种无用绝缘膜(参考例如专利文献1)。在该以前的技术中,在形成了层间膜的连接孔之后,通过湿蚀刻处理来去除例如作为由铝所构成的基础材料的栅电极的表面上所形成的无用绝缘膜。
【专利文献1】特开平9-186101号公报(图2)
然而在这种以前的技术中,在形成了层间膜的连接孔之后,通过湿蚀刻来只将上述无用绝缘膜去除的工序,必须和透明导电膜的形成工序分别设置,从而存在不能够使工序简化这一问题。
发明内容
因此,本发明的目的是提供一种能够解决上述问题,省略了只去除在形成连接孔时所产生的无用绝缘膜的工序,从而能够使得工序简化的透明电极膜的形成方法。
上述目的,由作为第1发明的在具有导电性的基础材料的上层形成透明导电膜的透明导电膜形成方法来达成,该透明导电膜形成方法包括:在上述基础材料上形成绝缘膜的绝缘膜形成步骤;在上述绝缘膜上形成连接孔的连接孔形成步骤;使作为能够溶解在形成上述连接孔时上述连接孔内的上述基础材料上所形成的无用绝缘膜的含有氟的溶剂的,含有上述透明导电膜的前体物质的液体覆盖上述无用绝缘膜而涂布在应当形成上述透明导电膜的部分上的涂布步骤;以及使上述透明导电膜的前体物质所溶解的上述无用绝缘膜的成分挥发的韧炼步骤。
上述构成中,当在基础材料上的绝缘膜上形成连接孔时所产生的无用绝缘膜上,涂布含有透明导电膜的前体物质的液体时,该透明导电膜的前体物质将该无用绝缘膜溶解,溶解到含有透明导电膜的前体物质的液体中。在这种状态下对含有透明导电膜的前体物质的液体进行挥发处理后,使得透明导电膜的前体物质中所溶解的无用绝缘膜的成分挥发。因此,该透明电极膜的形成方法,能够省略只去除无用绝缘膜的工序,从而能够使工序简化。
另外,作为第二效果,本发明的实施方式还能够降低基础材料和透明导电膜的接触电阻。
第2发明的特征在于,在第1发明的构成中,上述溶媒是有机溶媒。
第3发明的特征在于,在第2发明的构成中,上述溶媒是乙酰丙酮,上述溶媒的溶质含有乙酰丙酮化铟、二乙酸二丁基锡以及氟。
第4发明的特征在于,在第1发明的构成中,上述溶媒是无机溶媒。
第5发明的特征在于,在第4发明地构成中,上述溶媒是水,上述溶媒的溶质含有氯化铟、氯化锡以及氟。
第6发明的特征在于,在第3发明或第5发明的构成中,上述溶媒的溶质含有氟化铟。
第7发明的特征在于,在第1发明到6发明的任何一种构成中,上述韧炼(anneal)步骤中,使用重水银灯进行韧炼。
上述构成能够降低基础材料和透明导电膜的接触电阻。
附图说明
图1为说明含有透明导电膜的液晶显示元件的构成例的截面图。
图2为说明包括透明导电膜的形成方法的液晶显示元件的制造方法的顺序的一例的流程图。
图3为说明制造液晶显示元件的状态的一例的截面图。
图4为说明制造液晶显示元件的状态的一例的截面图。
图5为说明制造液晶显示元件的状态的一例的截面图。
图6为说明形成有透明导电膜的情况下的电气特性等的一例的示意图。
图中:1...透明基板、42...层间膜(绝缘膜)、51...布线(基础材料)、54...连接孔、97...含有透明导电膜的前身(precursor)的液体(含有透明导电膜的前体物质的液体)、99...无用绝缘膜
具体实施方式
下面对照附图说明本发明的适当实施方式。
图1为说明含有透明导电膜11的液晶显示元件100的构成例的截面图。另外,图1中,放大显示了连接孔54中形成有透明导电膜11的部分,而省略了其他部分的图示。另外,该液晶显示元件100中,省略了背光源的图示。
液晶显示元件100的构成中包括由作为本发明的理想实施方式的透明导电膜的形成方法而形成的透明导电膜11。该液晶显示元件100,从作为入射光入射侧的相反侧的显示侧开始,包括透明基板1、布线51(栅电极)、层间膜42(栅绝缘膜)、透明导电膜11、连接孔54、保护绝缘膜41、取向膜12、液晶50、取向膜22、公共电极21以及对向基板2。
图1中的液晶显示元件100中包括透明基板1以及与其相对向而形成的透明的对向基板2。透明基板1例如以石英基板或无碱玻璃为材质,对向基板2例如是玻璃基板。
该液晶显示元件100中,设有例如矩阵状的多个透明导电膜11(象素电极),图示的上侧设置有布满其整个表面的被施以摩擦等给定的取向处理的取向膜22。该透明导电膜11例如是ITO(Indium Tin Oxide)膜等透明导电性的薄膜。另外,取向膜12例如是聚(酰)亚胺薄膜等有机薄膜。
另外,对向基板2中,设置有布满其整个表面的公共电极21,其下侧设置有被施以摩擦等给定的取向处理的取向膜22。公共电极21例如是ITO膜等透明导电性的薄膜。另外,取向膜22例如是聚(酰)亚胺薄膜等有机薄膜。
透明基板1中,在多个透明导电膜11分别相邻的位置上,设置有用来对多个透明导电膜11分别进行开关控制的图中所未显示的TFT(Thin FilmTransistor)。该TFT具有作为开关元件的功能。对向基板2,例如在和图中所未显示的TFT相面对的给定区域上,进一步设置有黑底矩阵。
取向膜12和透明导电膜11之间,设置有保护绝缘膜41。保护绝缘膜41是为了使构成图中未显示的TFT的p-Si层与图中未显示的遮光层绝缘而设置的。另外,由于保护绝缘膜41形成在透明基板1的整个表面上,所以还具有作为图中未显示的TFT的基础膜的功能。也即,保护绝缘膜41,具有防止在透明基板1的表面的研磨时的变糙,以及洗净后残留的污垢等图中未显示的TFT的特性的恶化的功能。
保护绝缘膜41的下侧,沿着具有绝缘性的层间膜42(栅绝缘层)设置有透明导电膜11。层间膜42例如含有SiO2材质。该透明导电膜11通过连接孔54和布线51(栅电极)导通连接。也即,该连接孔54,使层级不一样的透明导电膜11和布线51导通连接。该布线51例如以多晶硅为材质。
连接孔54如图所示是形成在层间膜42上的孔,在通过蚀刻等形成时,在透明基板1上,一般会因蚀刻而产生损坏层以及天然氧化膜等无用绝缘膜。本实施方式中,在如下所述形成透明导电膜11时,同时将这些无用绝缘膜去除。另外,上述布线51的下侧,设置有透明基板1。
液晶显示元件100的构成如上所述,下面对照图1,对透明导电膜11的形成方法的顺序的一例进行说明。
图2为说明包括透明导电膜11的形成方法的液晶显示元件100的制造方法的顺序的一例的流程图。图3~图5分别是说明制造图2中所显示的包括透明导电膜11的液晶显示元件100的状态的一例的截面图。另外,图3~图5中将截面构成简化显示了,和图2一起,主要以透明导电膜11的形成的相关部分为中心进行说明。
首先,如图3(A)所示准备石英基板或硬玻璃基板等的透明基板1(TFT阵列基板)。接下来在步骤ST2中,在该透明基板1的整个表面上,通过例如喷镀法、CVD(Chemical Vapour Deposition)法等将由W等高熔点金属的金属硅化物等所制成的遮光层形成在透明基板1的整个表面上。之后,通过光刻工序以及蚀刻工序,使得该形成在基板的整个表面上的遮光层只残留在预定要形成上述TFT的区域上,形成图中未显示的遮光层。
接下来在图2的步骤ST1中,如图3(B)所示在透明基板1上形成布线51(栅电极)。接下来在图2的步骤ST2中,如图3(C)所示在该布线51上形成具有绝缘性的层间膜42。接下来在图2的步骤ST3中,如图4(A)所示在层间膜42上形成连接孔54。
具体的说,该连接孔54例如使用反应性的蚀刻或反应性的离子束等干蚀刻法而形成。如果形成了贯通层间膜42且露出布线51的连接孔54,在该连接孔54内的布线51上,一般都会形成因蚀刻时布线51受到损害而产生的损坏层及/或自然氧化所产生的天然氧化膜等无用绝缘层99。
接下来在图2的步骤ST4中,如图4(B)所示,在包括连接孔54的层间膜42上涂布含有透明导电膜11的前身的液体97。该含有透明导电膜11的前身的液体97,是含有能够溶解在层间膜42上形成连接孔54时在连接孔54内的布线51上所形成的无用绝缘层99的氟元素的溶剂。
这里,透明导电膜11的前身是指,应当变成透明导电膜11的前体物质。该含有透明导电膜11的前身的液体97,例如能够采用有机溶媒或无机溶媒。
如果以有机溶媒作为该含有透明导电膜11的前身的液体97,例如能够采用乙酰丙酮。另外,作为溶质,例如能够采用乙酰丙酮化铟、二乙酸二丁基锡及/或醇盐类等有机金属化合物。
另外,如果以无机溶媒作为该含有透明导电膜11的前身的液体97,例如能够采用水。另外,作为溶质,例如能够采用氯化物、硝酸盐等无机盐、InCl3·4H2O及/或SnCl2·2H2O作为例如添加到该无机溶媒里的溶媒
作为添加到该无机溶媒及/或有机溶媒的溶质里的添加溶质,例如能够举出InF3。作为添加到该无机溶媒或有机溶媒里的溶媒,例如能够举出HF或NH4F。
接下来在图2的步骤ST5中,含有透明导电膜11的前身的液体97,如图4(C)所示,溶解无用绝缘层99。溶解无用绝缘层99是由于,含有透明导电膜11的前身的液体97中含有氟元素,无用绝缘层99与氟发生反应而被含有透明导电膜11的前身的液体97溶解。
这样使用含有透明导电膜11的前身的液体97来使无用绝缘层99溶解,和以前不一样的是,能够省略为了特意去除无用绝缘层99而进行无用绝缘层99的光蚀刻的光蚀刻工序。
接下来在图2的步骤ST6中,对含有透明导电膜11的前身的液体97,施以例如采用重水银灯进行韧炼的韧炼处理,如图5所示,在连接孔54以及布线51上形成透明导电膜11。这里,本实施方式中,之所以不需要在以前的形成方法中是必须的光蚀刻工序,是因为在进行韧炼处理时将无用绝缘层99的成分气化了。
这里,当然还可以使用例如紫外线照射(UV:Ultra Violet rays),来代替对含有透明导电膜11的前身的液体97所进行的韧炼处理。
接下来如图1所示,在透明导电膜11上形成保护绝缘膜41。在保护绝缘膜41上形成取向膜12、液晶50、取向膜22、公共电极21以及对向基板2,完成液晶显示元件100。
图6为说明在各种条件下形成了透明导电膜的情况下的电气特性等的一例的示意图。
在该图6中,例示了含有透明导电膜11的前身的液体97的溶媒以及添加到溶媒里的添加溶媒,以及溶质和添加到溶质里的添加溶质,进一步根据是否进行了光蚀刻、韧炼温度的设定以及是否进行了UV韧炼处理,显示了接触电阻以及电阻率等电气特性的一例。
首先,作为溶媒,如果是有机物例如是乙酰丙酮,如果是无机物例如是水。
在溶媒是有机物的前提下,例如,以乙酰丙酮作为溶媒,例示了添加0.01%的作为添加溶媒的HF的情况、添加0.01%的NH4F的情况以及完全没有添加的情况。另外,例示了添加7.5mol%的作为In溶质的乙酰丙酮化铟以及作为Sn溶质的二乙酸二丁基锡的情况。另外,还例示了向溶质中添加1%的作为添加溶质的InF3、SnF4的情况以及不添加溶质的情况。
图6的上段部分例示了进行光蚀刻以及不进行光蚀刻的情况。另外,图6的上段部分例示了进行例如200℃的韧炼处理以及进行例如400℃的韧炼处理的情况。另外,图6中例示了采用紫外线(UV:Ultra Violet rays)的韧炼处理以及不进行处理的情况。这里,电阻率表示作为液体成膜的透明导电膜11的电阻值。
另外,在溶媒是无机物的下段部分中,例如,以水作为溶媒,例示了添加0.01%的作为添加溶媒的HF的情况、添加0.01%的NH4F的情况以及完全没有添加的情况。另外,例示了添加7.5mol%的作为In溶质的InCL3·4H2O以及作为Sn溶质的二乙酸二丁基锡的情况。另外,还例示了向溶质中添加1%的作为添加溶质的InF3、SnF4的情况以及不添加溶质的情况。
样品A1以及样品A2分别是比较对象的示例,样品B1以及样品B2分别是以前的例子。
首先对溶媒是有机物的样品A1~样品H1进行验证。
样品B1中,进行韧炼温度为400℃的光蚀刻而形成透明导电膜11之后,电阻率为8×10-4,接触电阻为4MΩ·cm2。与此相对,没有进行光蚀刻的样品A1,其电阻率和以前的一样,而接触抵抗为∞Ω·cm2,这是因为残留了上述无用绝缘膜99,当然比作为比较例的样品B1的值更大。
例如在溶媒中添加了0.01%的添加溶媒HF的样品C1中,同样没有添加溶质,光蚀刻以及UV韧炼都没有进行的情况下,电阻率为3×10-4,能够降低到比作为比较例的样品A1更低。这时,接触电阻例如是700KΩ·cm2
接下来在样品D1中,没有添加溶媒,添加溶质为InF3,电阻率例如为3×10-4,能够进一步下降。这时,接触电阻例如是500KΩ·cm2,还能够进一步减小。接下来在样品E1中,进行了韧炼温度为200℃的低温度的韧炼,同时还进行了UV韧炼,电阻率为2.5×10-4,接触电阻例如是650KΩ·cm2,即使降低了韧炼的处理温度也能够降低接触电阻。另外,该UV韧炼中,例如采用重氢灯,例如进行110nm~160nm波长的重氢灯光的照射。
接下来在样品F1中,没有UV韧炼处理,电阻率变成∞,接触电阻变成无法测定的状态。接下来在样品G1中,以SnF4为添加溶质,韧炼处理的温度为400℃,电阻率例如是2×10-4,接触电阻是750KΩ·cm2。接下来在样品H1中,例如添加0.01%的作为添加溶媒的NH4F,没有添加溶质,电阻率例如是3×10-4,接触电阻例如是700KΩ·cm2
根据上述验证结果,进行了例如200℃的低温度的韧炼处理,同时还进行了UV韧炼的样品E1,在能够降低接触电阻这一点上是最适当的。
接下来对溶媒是无机物的样品A2~样品H2进行验证。
样品B2中,进行韧炼温度为365℃的光蚀刻而形成透明导电膜11之后,电阻率为6×10-4,接触电阻为4MΩ·cm2。与此相对,没有进行光蚀刻的样品A2,其电阻率和以前的一样,而接触抵抗为∞Ω·cm2,这是因为残留了上述无用绝缘层99,当然比作为比较例的样品B2的值更大。
例如在溶媒中添加了0.01%的添加溶媒HF的样品C2中,同样没有添加溶质,且光蚀刻以及UV韧炼都没有进行的情况下,电阻率为2×10-4,能够降低到比作为比较例的样品A1更低。这时,接触电阻例如是700KΩ·cm2
接下来在样品D2中,没有添加溶媒,添加溶质为InF3,电阻率例如为1.5×10-4,能够进一步下降。这时,接触电阻例如是500KΩ·cm2,还能够进一步减小。接下来在样品E2中,进行了例如200℃的低温度的韧炼,同时还进行了UV韧炼,电阻率为2×10-4,接触电阻例如是650KΩ·cm2,即使降低了韧炼的处理温度也能够降低接触电阻。另外,该UV韧炼中,例如采用重氢灯,例如进行110nm~160nm波长的重氢灯光的照射。
接下来在样品F2中,若没有UV韧炼处理,则电阻率变成∞Ω,接触电阻变成无法测定的状态。接下来在样品G2中,以SnF4为添加溶质,韧炼处理的温度为365℃时,则电阻率例如是1.5×10-4,接触电阻是750KΩ。接下来在样品H2中,例如添加0.01%的作为添加溶媒的NH4F,没有添加溶质,电阻率例如是2×10-4,接触电阻例如是700KΩ。
根据上述验证结果,进行了例如200℃的低温度的韧炼处理,同时还进行了UV韧炼的样品E2,在能够降低接触电阻这一点上是最适当的。
本发明的理想实施方式中,对在布线51上的层间膜42上形成连接孔54时所产生的无用绝缘膜99涂布含有透明导电膜11的前身的液体97,该透明导电膜11的前身溶解无用绝缘膜99,溶解到含有透明导电膜11的前身的液体97中。
在这种状态下对含有透明导电膜11的前身的液体97进行挥发处理,使得透明导电膜11的前身中所溶解的无用绝缘膜99的成分挥发。因此,该透明电极膜11的形成方法,由于在韧炼工序中兼备了光蚀刻工序,省略了只去除无用绝缘膜99的工序,从而能够使工序简化。
本发明的实施方式中,另外,通过向含有透明导电膜11的前身的液体97中添加例如3%的作为添加溶质的氟化铟,还能够将接触电阻从例如2MΩ下降到100KΩ。也即,作为第二效果,本发明的实施方式还能够降低作为基础材料的布线51和透明导电膜11之间的接触电阻。
本发明并不限定于上述实施方式,在不脱离权利要求的范围内能够进行各种变更。例如能够省略上述实施方式的各个构成的一部分,或者以和上述所不同方式的任意组合上述实施方式的各个构成。
上述实施方式中,例示了例如液晶显示元件的透明导电膜的形成方法,但并不限定于此,上述实施方式还能够适用于一边去除无用绝缘膜,一边形成导电膜的情况。

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本发明提供一种能够省略只去除形成连接孔时所产生的无用绝缘膜的工序,从而能够简化工序的透明电极膜的形成方法。包括在基础材料(51)上形成绝缘膜(42)的绝缘膜形成步骤;在绝缘膜(42)上形成连接孔(54)的连接孔形成步骤;使作为能够溶解在形成连接孔(54)时连接孔(54)内的基础材料(51)上所形成的无用绝缘膜(99)的含有氟的溶剂的,含有透明导电膜(11)的前体物质的液体(97)覆盖无用绝缘膜(9。

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