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課題・解決手段

インジウム酸化物スズ酸化物及び少なくとも1種のランタノイド系金属酸化物を含み、導体との接続部分を有し、少なくとも前記接続部分が結晶性を有する透明導電膜

概要

背景

液晶表示装置電極回路画素電極等に使用されている透明導電膜としてインジウムスズ酸化物(ITO)膜が広く知られている。このインジウムスズ酸化物膜において、加熱成膜された多結晶状態のものは抵抗が200×10−6Ω・cm程度であって十分に低いので、液晶表示装置用導体としての低抵抗性に優れ、光の透過率が高く、COGチップオングラス)接続の際の接触抵抗としても使用に問題のない範囲で良好な低接続抵抗を有するが、このインジウムスズ酸化物膜をエッチングして回路や画素電極を形成するためには、HClとHNO3の混合酸、HClとH2SO4の混合酸等の強酸エッチング液が必要である。ところが、このような強酸をエッチング液としてインジウムスズ酸化物膜のエッチング加工を行うと、サイドエッチングが著しく、微細加工することが困難であった。

さらに、液晶表示装置は年々微細化が進められておりインジウムスズ酸化物膜からなる電極配線以外の部分においてさらに低抵抗化が必要な配線は、従来のクロムからなる配線やタンタルからなる配線に代えて銅からなる配線が用いられてきている。ところが、前述のインジウムスズ酸化物膜をエッチングする際に用いる強酸のエッチング液は、銅配線に対して著しいエッチング能を有し、インジウムスズ酸化物膜のエッチングレートと銅のエッチングレートが大きく異なり、しかもサイドエッチ量も大きいために、インジウムスズ酸化物膜をエッチングする強酸を用いると銅配線に断線を生じさせてしまう問題がある。逆に、銅配線に対してエッチング能の低い希塩酸有機酸ではインジウムスズ酸化物膜をエッチングできない問題がある。

尚、特殊な製造方法でアモルファス状態のインジウムスズ酸化物膜を得る技術も知られており、このアモルファス状態のインジウムスズ酸化物膜は有機酸でのエッチングが可能なことも知られているが、このアモルファス状態のインジウムスズ酸化物膜は接触抵抗が高い欠点がある。また、インジウムスズ酸化物膜を室温で成膜すると、微結晶構造となり易く、抵抗が1000×10−6Ω・cm程度と高くなるので、満足な接続抵抗ではなくなる問題がある。

そこで従来、インジウムスズ酸化物膜に代わる透明導電膜としてインジウム亜鉛酸化物(IZO)膜が注目されている。このインジウム亜鉛酸化物膜は、室温成膜でも400×10−6Ω・cm程度の低い抵抗値を得ることができ、光透過率がインジウムスズ酸化物膜と同程度で、弱酸でエッチングが可能であり、弱酸でエッチングした場合のサイドエッチ量が少ないので、微細加工にも適した優れた透明導電膜であることが知られている。さらに、インジウム亜鉛酸化物膜を用いると銅配線を腐食させないエッチング液として、例えば希塩酸を選択することができ、希塩酸のエッチング液を用いることで、インジウム亜鉛酸化物膜と銅配線の混合した回路構成を採用しても微細加工が可能になる利点がある。

ところが、前述のインジウム亜鉛酸化物膜を前述の液晶表示装置用配線として用い、この配線をCOG接続した場合において、接続抵抗が大きくなり、液晶表示装置の微細化配線をさらに推進した場合に問題を生じる。また、インジウム亜鉛酸化物膜を大気中に保管した場合に経時的に接触抵抗が上昇してしまう問題もある。

インジウム亜鉛酸化物膜をTCP(テープキャリアパッケージ)接続に用いたときにも上記と同様の問題が発生するが、これに対しては、特許文献1に、インジウムスズ亜鉛酸化物による透明導電膜が提案されている。
特開2001−155549号公報

本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、弱酸での微細化エッチングが可能であり、接続抵抗も低く、光透過率も優秀であり、COG接続する場合の抵抗も低くでき、経時的に抵抗値が変動しにくい透明導電膜を提供することである。
本発明の他の目的は、前記透明導電膜を備えた基板電子機器及び液晶表示装置を提供することである。
本発明の他の目的は、前記基板の製造方法を提供することである。

概要

インジウム酸化物スズ酸化物及び少なくとも1種のランタノイド系金属酸化物を含み、導体との接続部分を有し、少なくとも前記接続部分が結晶性を有する透明導電膜。

目的

本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、弱酸での微細化エッチングが可能であり、接続抵抗も低く、光透過率も優秀であり、COG接続する場合の抵抗も低くでき、経時的に抵抗値が変動しにくい透明導電膜を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
1件

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請求項1

インジウム酸化物スズ酸化物及び少なくとも1種のランタノイド系金属酸化物を含み、導体との接続部分を有し、少なくとも前記接続部分が結晶性を有する透明導電膜

請求項2

前記ランタノイド系金属酸化物が酸化セリウム及び/又は酸化サマリウムである請求項1記載の透明導電膜。

請求項3

各金属成分原子%で算出した比率が、In/(In+Sn+Ce(及び/又はSm))=0.6〜0.969、Sn/(In+Sn+Ce(及び/又はSm))=0.03〜0.2、Ce(及び/又はSm)/(In+Sn+Ce(及び/又はSm))=0.001〜0.2の範囲にある請求項2記載の透明導電膜。

請求項4

結晶化温度が160〜300℃である請求項1〜3いずれか一項記載の透明導電膜。

請求項5

テーパ角が30〜89度である請求項1〜4いずれか一項記載の透明導電膜からなる透明電極

請求項6

請求項1〜4いずれか一項記載の透明導電膜を電気回路の少なくとも一部として備えてなる電子機器

請求項7

基板上に、請求項1〜4いずれか一項記載の透明導電膜が形成されている透明導電膜形成基板

請求項8

基板上に、インジウム酸化物、スズ酸化物及び少なくとも1種のランタノイド系金属酸化物を含む非晶質透明導電膜を成膜し、この非晶質透明導電膜を熱処理することにより前記非晶質透明導電膜の少なくとも一部を結晶化する請求項7記載の透明導電膜形成基板の製造方法。

請求項9

互いに対向する一対の基板間に液晶を挟持した液晶表示装置であって、前記一対の基板の少なくとも一方の基板が請求項7記載の透明導電膜形成基板である液晶表示装置。

技術分野

0001

本発明は、弱酸で容易にエッチング可能であって微細加工性に優れ、さらに接続抵抗も少ない透明導電膜に関する。また、本発明は、この透明導電膜を用いた基板電子機器及び液晶表示装置に関する。

背景技術

0002

液晶表示装置の電極回路画素電極等に使用されている透明導電膜としてインジウムスズ酸化物(ITO)膜が広く知られている。このインジウムスズ酸化物膜において、加熱成膜された多結晶状態のものは抵抗が200×10−6Ω・cm程度であって十分に低いので、液晶表示装置用導体としての低抵抗性に優れ、光の透過率が高く、COGチップオングラス)接続の際の接触抵抗としても使用に問題のない範囲で良好な低接続抵抗を有するが、このインジウムスズ酸化物膜をエッチングして回路や画素電極を形成するためには、HClとHNO3の混合酸、HClとH2SO4の混合酸等の強酸エッチング液が必要である。ところが、このような強酸をエッチング液としてインジウムスズ酸化物膜のエッチング加工を行うと、サイドエッチングが著しく、微細加工することが困難であった。

0003

さらに、液晶表示装置は年々微細化が進められておりインジウムスズ酸化物膜からなる電極配線以外の部分においてさらに低抵抗化が必要な配線は、従来のクロムからなる配線やタンタルからなる配線に代えて銅からなる配線が用いられてきている。ところが、前述のインジウムスズ酸化物膜をエッチングする際に用いる強酸のエッチング液は、銅配線に対して著しいエッチング能を有し、インジウムスズ酸化物膜のエッチングレートと銅のエッチングレートが大きく異なり、しかもサイドエッチ量も大きいために、インジウムスズ酸化物膜をエッチングする強酸を用いると銅配線に断線を生じさせてしまう問題がある。逆に、銅配線に対してエッチング能の低い希塩酸有機酸ではインジウムスズ酸化物膜をエッチングできない問題がある。

0004

尚、特殊な製造方法でアモルファス状態のインジウムスズ酸化物膜を得る技術も知られており、このアモルファス状態のインジウムスズ酸化物膜は有機酸でのエッチングが可能なことも知られているが、このアモルファス状態のインジウムスズ酸化物膜は接触抵抗が高い欠点がある。また、インジウムスズ酸化物膜を室温で成膜すると、微結晶構造となり易く、抵抗が1000×10−6Ω・cm程度と高くなるので、満足な接続抵抗ではなくなる問題がある。

0005

そこで従来、インジウムスズ酸化物膜に代わる透明導電膜としてインジウム亜鉛酸化物(IZO)膜が注目されている。このインジウム亜鉛酸化物膜は、室温成膜でも400×10−6Ω・cm程度の低い抵抗値を得ることができ、光透過率がインジウムスズ酸化物膜と同程度で、弱酸でエッチングが可能であり、弱酸でエッチングした場合のサイドエッチ量が少ないので、微細加工にも適した優れた透明導電膜であることが知られている。さらに、インジウム亜鉛酸化物膜を用いると銅配線を腐食させないエッチング液として、例えば希塩酸を選択することができ、希塩酸のエッチング液を用いることで、インジウム亜鉛酸化物膜と銅配線の混合した回路構成を採用しても微細加工が可能になる利点がある。

0006

ところが、前述のインジウム亜鉛酸化物膜を前述の液晶表示装置用配線として用い、この配線をCOG接続した場合において、接続抵抗が大きくなり、液晶表示装置の微細化配線をさらに推進した場合に問題を生じる。また、インジウム亜鉛酸化物膜を大気中に保管した場合に経時的に接触抵抗が上昇してしまう問題もある。

0007

インジウム亜鉛酸化物膜をTCP(テープキャリアパッケージ)接続に用いたときにも上記と同様の問題が発生するが、これに対しては、特許文献1に、インジウムスズ亜鉛酸化物による透明導電膜が提案されている。
特開2001−155549号公報

0008

本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、弱酸での微細化エッチングが可能であり、接続抵抗も低く、光透過率も優秀であり、COG接続する場合の抵抗も低くでき、経時的に抵抗値が変動しにくい透明導電膜を提供することである。
本発明の他の目的は、前記透明導電膜を備えた基板、電子機器及び液晶表示装置を提供することである。
本発明の他の目的は、前記基板の製造方法を提供することである。

0009

本発明は、インジウム酸化物スズ酸化物及び少なくとも1種のランタノイド系金属酸化物を含み、少なくとも導体との接続部分が結晶性を有する透明導電膜である。
このような透明導電膜においては、インジウムスズランタノイド系金属酸化物導電機構として、インジウム酸化物の過剰インジウムが電子キャリアを発生することによる導電機構に加え、インジウムにn型ドーパントとしてのスズを添加することによって、4価のスズを活性化させて電子キャリアを増やすようにする導電機構を有効に作用でき、大気中の水分との反応を抑制して良好な低抵抗接続を実現できる。ランタノイド系金属酸化物を添加することでアモルファス状態で成膜し、その後少なくとも一部を結晶化させることが容易にでき、確実にスズによる電子キャリアを増大させて良好な導電性を確保することができ、さらに大気中の水分、酸素又は有機物との反応を抑制できる。
また、前記透明導電膜は希塩酸や有機酸等の弱酸でのエッチングが容易でありサイドエッチング量も少ないので、一層微細配線加工が可能となる。さらに、この透明導電膜は弱酸でのエッチングが可能となることから、銅配線を伴う構造と併用しても、銅配線を腐食させることなくエッチングすることができる。よって、エッチング工程が容易になるとともに、銅配線と透明導電膜の配線とを混在させた回路構成設計時の自由度が向上する。

0010

本発明の透明導電膜に含まれるランタノイド系金属酸化物は、好ましくは酸化セリウム及び/又は酸化サマリウムである。前記ランタノイド系金属酸化物が酸化セリウム及び/又は酸化サマリウムであるとき、各金属成分原子%で算出した比率が、In/(In+Sn+Ce(及び/又はSm))=0.6〜0.969、Sn/(In+Sn+Ce(及び/又はSm))=0.03〜0.2、Ce(及び/又はSm)/(In+Sn+Ce(及び/又はSm))=0.001〜0.2の範囲にある金属酸化物からなるスパッタリングターゲットから成膜された導電膜である。

0011

本発明の電子機器は、上記の透明導電膜を電気回路の少なくとも一部として備えてなる。これにより、上記の特徴を有する透明導電膜を備えた電子機器を提供できる。

0012

本発明の透明導電膜形成基板は、上記の透明導電膜を基板上に備えてなる。これにより、上記の特徴を有する透明導電膜形成基板を提供できる。

0013

本発明の透明導電膜形成基板の製造方法は、基板上に、インジウム酸化物、スズ酸化物及び少なくとも1種のランタノイド系金属酸化物を含む非晶質透明導電膜を成膜し、この非晶質透明導電膜を熱処理することで前記非晶質透明導電膜の少なくとも一部を結晶化することを特徴とする。
結晶化した後では低抵抗で他の導体に接続できるので、微細回路であっても良好な接続ができる配線を備えた透明導電膜形成基板を提供できる。

0014

本発明の液晶表示装置は、互いに対向する一対の基板間に液晶を挟持した液晶表示装置であって、該一対の基板の少なくとも一方の基板が上記の透明導電膜形成基板であることを特徴とする。これにより、上記の特徴を有する透明導電膜基板を備えた液晶表示装置を提供できる。

0015

本発明によれば、弱酸での微細化エッチングが可能であり、接続抵抗も低く、光透過率も優秀であり、COG接続する場合の抵抗も低くでき、経時的に抵抗値が変動しにくい透明導電膜を提供できる。
本発明によれば、微細化された配線構造を採用しても、低抵抗で他の部品との接続ができ、大気中に放置しても接続抵抗の劣化が少なく、弱酸でエッチングが可能であり、微細加工もできる配線を備えた電子機器を提供できる。
本発明によれば、微細回路であっても良好な接続ができる配線を備えた透明導電膜形成基板を提供できる。
本発明によれば、前記透明導電膜形成基板の製造方法を提供できる。
本発明によれば、微細回路であっても配線接続部分で低い接続抵抗で接続した構造を有する液晶表示装置を提供できる。

図面の簡単な説明

0016

本発明に係る透明導電膜を備えた液晶パネル概略構成を示す図である。
図1に示す液晶パネルに設けられる第1の例の薄膜トランジスタ部分とゲート端子部分の断面構造を示す図である。
図1に示す液晶パネルに設けられる第1の例のソース端子部分の断面構造を示す図である。
図1に示す液晶パネルに設けられる第2の例の薄膜トランジスタ部分とゲート端子部分の断面構造を示す図である。
図1に示す液晶パネルに設けられる第2の例のソース端子部分の断面構造を示す図である。
TSO膜のX線回折結果を示す図である。
ITO膜のX線回折結果を示す図である。
IZO膜のX線回折結果を示す図である。
ITSO膜、ITO膜、及びIZO膜の125時間後の接続抵抗を示す図である。
ITSO膜、ITO膜、及びIZO膜を熱処理した後の比抵抗値を示す図である。
ITSO膜、ITO膜、及びIZO膜の透過率を示す図である。
ITSO膜、ITO膜及びIZO膜のエッチング速度を示す図である。

発明を実施するための最良の形態

0017

本発明の透明導電膜は、インジウム(In)酸化物(In2O3)と、スズ(Sn)酸化物(SnO2)と、ランタノイド金属酸化物を含む。これら酸化物の外に数原子%程度のMg、Ca、B、Al、Ga、Ge等の不純物を含んでいても差し支えない。
ランタノイド金属酸化物は一種以上を使用でき、例えば、酸化セリウム、酸化サマリウム等を好適に使用できる。

0018

透明導電膜を成膜するためのスパッタリングターゲットは、好ましくはインジウム酸化物を、主成分として、各金属成分のうち60原子%〜96.9原子%含むことができる。より好ましくは70原子%〜95原子%含む。また、好ましくは、スズ酸化物を3原子%〜20原子%、より好ましくは5原子%〜15原子%含むことができ、ランタノイド金属酸化物を好ましくは0.1原子%〜20原子%含むことができる。

0019

透明導電膜中において酸素と結合していない過剰インジウムが電子キャリアを発生し、酸素欠損型の導電機構を構成する。添加成分としてのスズ酸化物は透明導電膜中において4価のスズを活性化して電子キャリアを発生するために重要である。

0020

この透明導電膜は、他の配線又は導電体と接続するための接続部分があり、この接続部分は結晶性を有する。例えば、透明導電膜の表面部分において配線や他の導体との接続を行う場合は、表面部分が結晶性を示す。即ち、本発明の透明導電膜を実際の配線用として用いる場合、他の配線や端子との接続部分は少なくとも結晶性であることが好ましい。また、透明導電膜の結晶化温度は、好ましくは、160〜300℃である。

0021

上記の透明導電膜は通常の成膜のままではアモルファス膜であるが、これを結晶化温度以上に加熱するアニール処理(160℃〜300℃の温度に加熱する熱処理)を行えば容易に結晶化する。尚、熱処理温度は周囲の回路や基板の耐熱温度に応じて使い分けることができるが、後述する液晶パネル用として利用した場合に、周辺回路や基板の耐熱性から、好ましくは、250℃以下、200℃程度がより好ましいと考えられる。

0022

本発明の透明導電膜は、成膜のままでのアモルファス状態ではCOGとの接触抵抗は高く(41Ω程度)、微細配線接続用として良好な抵抗であるとはいえないが、これを熱処理して少なくとも表面部分(表面から深さ50Å程度)を結晶化することで少なくとも接続部分を低抵抗化(2.3Ω程度)することができる。この結晶化する際の熱処理雰囲気は、大気中、N2雰囲気中、H220%、N280%雰囲気中、O220%、N280%雰囲気中、真空雰囲気中のいずれでもよい。尚、前記結晶化した透明導電膜は大気中の水分(又は酸素)との結合を防止できるので、経時的に接続抵抗が上昇することもない。また、前述のアモルファス状態の透明導電膜は希塩酸、有機酸等の弱酸でのエッチングが容易にできるので、アモルファス状態の透明導電膜のままの状態でエッチング処理し、パターニングを行い配線を形成することが好ましい。この場合、パターニング後に配線接続部分等の必要部分を熱処理して低抵抗化することで微細回路接続部分であっても低抵抗接続ができる。

0023

本発明の透明導電膜は、透明電極として使用できる。この透明電極は、シュウ酸を含むエッチング液でエッチングして作製した端部のテーパ角が好ましくは30〜89度、より好ましくは35〜89度、特に好ましくは40〜85度である。
テーパ角はエッチング液濃度やエッチング温度によって制御できる。このエッチング温度は15〜55℃が好ましく、25〜45℃が特に好ましい。15℃より低いとエッチング速度が遅くなったり、設備結露する恐れがある。55℃より高いと水分が蒸発し、濃度が変動する恐れがある。

0024

本発明の透明導電膜及び透明電極は、ガラス無機絶縁膜等の無機物上だけでなく、有機基板上や有機膜上に設けてもよい。本発明の透明導電膜、透明電極は多結晶ITO等の結晶性の膜のように有機基板や有機膜上で結晶性のムラが発生することが少なく有機基板上や有機膜上で用いる透明導電膜、透明電極として好ましい。

0025

上記の透明導電膜は、液晶表示装置、有機又は無機EL表示装置プラズマディスプレイパネル(PDP表示装置表面電界ディスプレイ(SED)表示装置等の電気回路の少なくとも一部として使用することができる。
透明導電膜を液晶表示装置に使用する場合、例えば、間に液晶を挟持する一対の基板の少なくとも一方の基板として、上記の透明導電膜が形成されている基板を用いることができる。両方の基板に透明導電膜が形成されている基板を用いてもよい。

0026

本発明の透明導電膜が形成されている基板は、以下の方法で製造できる。
まず、基板上に、インジウム酸化物、スズ酸化物及び少なくとも1種のランタノイド系金属酸化物を含む非晶質透明導電膜を成膜する。成膜方法としては、インジウム酸化物、スズ酸化物及び少なくとも1種のランタノイド系金属酸化物からなるターゲットを用いたスパッタリング、当該酸化物を水、有機溶媒に懸濁したスラリーの塗布又はその前駆体溶液の塗布等がある。次に、この非晶質透明導電膜の少なくとも一部を熱処理することにより結晶化する。熱処理の条件等は上述の通りである。
透明導電膜のパターニングは熱処理の前でも後でもできる。アモルファス状態では容易にパターニングできるため熱処理前にパターニングすることが好ましい。

0027

図1図3は、本発明に係る透明導電膜を用いて構成されたアクティブマトリクス型の液晶パネル(電子機器)の一例を示すものである。この例の液晶パネルPは、上下に対向配置された透明の基板1、2の間に液晶3が封止された構造とされ、上側の基板1の液晶側カラーフィルタ4と前述の組成の透明導電膜からなる共通電極5が形成され、下側の基板2の上面側に前述の組成の透明導電膜からなる画素電極6が縦横複数整列形成されている。また、下側の基板2の上面において画素電極6…の間の領域には銅等の導電性の金属材料からなるゲート配線7とソース配線8とがマトリクス状に配線され、ゲート配線7とソース配線8とで囲まれた領域に前記画素電極6が配置されるとともに、各画素電極6とゲート配線7又はソース配線8とを接続するようにスイッチング素子としての薄膜トランジスタ(TFT)9が形成されている。さらに図1において基板1の上側と基板2の下側には各々偏光板10A、10Bが配置されている。

0028

尚、図1に示す液晶パネルPは3列×3行分の画素電極6のみを示しているが実際の液晶パネルにおいては有効表示画素として数百×数百の画素が設けられていて、画素数に応じた画素電極6が設けられる。また、液晶パネルPの有効表示領域(表示に寄与する画素電極6が形成された領域)の外側の配線領域とされる額縁部分におけるゲート配線7とソース配線8の接続部分においてこれら配線の接続端子部が設けられているが、図1では記載の簡略化のためにゲート配線接続部とソース配線接続部の記載は省略した。また、液晶3は基板1、2の周縁部に形成された図示略の封止材と基板1、2に囲まれて封止されているが、封止材の部分の構成も図1では省略した。

0029

図1に示す構成の液晶パネルPにおいて、薄膜トランジスタ9の部分とその周囲の配線構造は例えば図2図3に示すように構成されている。図2に示す断面構造において、ゲート配線7の一部から引き出して設けたゲート電極11と画素電極6が基板2上に形成され、これらを覆ってゲート絶縁膜12が形成され、ゲート電極11上のゲート絶縁膜12上にアイランド状半導体膜13が形成され、半導体膜13の両端部側に個々にオーミックコンタクト膜14を介してソース電極15とドレイン電極16とが設けられ、ソース電極15が前記ソース配線8に接続され、ドレイン電極16がゲート絶縁膜12に形成されたコンタクトホール部分導通部17を介して画素電極6に接続され、導通部17と画素電極6との接触部分が接続部分6aとされ、さらにこれらの部分を覆って絶縁膜18が形成されている。尚、実際の基板2の液晶側には配向膜が形成されるが図2では配向膜を省略した。

0030

また、液晶パネルPの周縁部分の額縁部分において、ゲート配線7の端子部分においては、図2に示すように、ゲート配線7の端部7aがゲート絶縁層12で覆われ、ゲート配線7の端部7aの外側の基板2上に前述の組成の透明導電膜からなるゲート端子6Aが形成され、このゲート端子6Aと前記ゲート端子7aが先のソース配線8の材料と同等の導電材料からなる接続層20で接続されてこの部分が接続部分6bとされるとともに、接続層20が先の絶縁膜18で覆われている。そしてゲート端子6Aの端部に、ICチップ21の金バンプ22がACF(アニトロピックコンダクティブフィルム)等の導電層23で接続されてこの部分が接続部分6cとされている。これによりCOG配線がなされる。

0031

次に、液晶パネルPの周縁部分の額縁部分において、ソース配線8の端子部分においては、図3に示すように、ゲート絶縁膜12の端部側に前述の組成の透明導電膜からなるソース端子6Bが形成され、このソース端子6Bに前記ソース配線8の端部が接続され、これらの接続部分を覆って前記絶縁膜18が形成されている。そして、ソース端子6Bの端部に、ICチップ24の金バンプ25がACF(アニソトロピックコンダクティブフィルム)等の導電層26で接続されている。これによりCOG配線がなされる。

0032

以上の構成の液晶パネルPにあっては、図2に示すように、画素電極6にドレイン電極16の導通部17が接続される接続部分6aと、ゲート端子6Aに接続層20が接続される接続部分6bと、ゲート端子6AにICチップ21が接続される接続部分6cと、図3に示すように、ソース端子6Bにソース配線8の端部が接続される接続部分6dと、ソース端子6BにICチップ24が接続される接続部分6eにおいて、いずれも透明導電膜と他の導電体との接続がなされている。ここで画素電極6とゲート端子6Aとソース端子6Bとが前述の透明導電膜からなるので、いずれの部分においても低い接続抵抗で接続ができる。しかも、これらの接続部分は、液晶パネルPの微細化が進められるにつれて微細化されてきており、幅において5〜40×10−6m程度に微細化されてきているので、このような微細化された接続部分をさらに微細化した次世代の微細化パネルの構造においても十分に良好な接続ができる。

0033

ここで、図2図3に示す構造を実現するには、アモルファス状態の透明導電膜を形成後、エッチングによって画素電極6、ゲート端子6A、ソース端子6Bを形成した後に他の層の導体部分との接続を行う必要がある。ここで先の組成の透明導電膜であるならば、エッチング液として強酸ではなく、希塩酸や有機酸等の弱酸でエッチングできるので、サイドエッチ量を少なくすることができ、その分微細構造をエッチングで得ることができる。そして、透明導電膜に微細エッチングを行って、規定サイズの画素電極6又は、端子6A、6Bを形成した後、これらの膜を結晶化温度以上に加熱してアモルファス状態の膜を結晶化するならば、結晶化した部分の抵抗を低くできるので、ドレイン電極16との接続、ICチップ21、24との接続を低抵抗で行うことができる。以上のように透明導電膜をアモルファス状態でエッチングしてから結晶化して接続するならば、微細配線部分であっても、接続抵抗を低くしたままで接続した部分を備えた液晶パネル(電子機器)Pを得ることができる。

0034

図4図5は液晶パネルPを構成する薄膜トランジスタ9の部分とその周囲の配線構造の第2の例を示すものである。図4に示す断面構造において、ゲート配線7の一部から引き出して設けたゲート電極31が基板2上に形成されており、これらを覆ってゲート絶縁膜32が形成され、ゲート電極31上のゲート絶縁膜32上にアイランド状の半導体膜33が形成され、半導体膜33の両端部側に個々にオーミックコンタクト膜34を介してソース電極35とドレイン電極36が設けられ、ソース電極35が前記ソース配線8に接続され、これらを覆った絶縁膜38上に画素電極60が形成され、ドレイン電極36が絶縁膜38に形成されたコンタクトホール部分の導通部37を介して画素電極60の接続部分60aに接続されている。

0035

また、液晶パネルPの周縁部分の額縁部分において、ゲート配線7の端子部分においては、図4に示すように、ゲート配線7の端部7bがゲート絶縁層32と絶縁膜38で覆われ、ゲート絶縁膜32と絶縁膜38とにかけて形成されたコンタクトホール39を埋めるように先の画素電極60を構成する透明導電膜と同じ透明導電膜でゲート配線7の端部7bに接続されたゲート端子40が形成されている。そして、ゲート端子40の端部に、ICチップ41の金バンプ42がACF(アニソトロピックコンダクティブフィルム)等の導電層43で接続されて接続部分40aが形成されている。これによりCOG配線がなされる。

0036

次に、液晶パネルPの周縁部分の額縁部分において、ソース配線8の端子部分においては、図5に示すように、ゲート絶縁膜32上に前述のソース電極36、ドレイン電極35を構成する導電材料と同じ材料からなるソース端子44が形成され、このソース端子44上の絶縁膜38に形成されたコンタクトホール45部分に形成された前述の組成の酸化物透明導電材料からなるソース端子46が形成され、このソース端子46に、ICチップ47の金バンプ48がACF(アニソトロピックコンダクティブフィルム)等の導電層49で接続されて接続部分46aが形成されている。これによりCOG配線がなされる。

0037

図4図5に示す構造を実現するには、透明導電膜を形成後、エッチングによって画素電極60、ゲート端子40、ソース端子46を形成した後に接続を行う必要がある。ここで先の組成の透明導電膜であるならば、エッチング液として強酸ではなく、弱酸でエッチングできるので、サイドエッチ量を少なくすることができ、その分微細構造を実現できる。そして、微細エッチングを行って、規定サイズの画素電極60又は、端子40、46を形成した後、これらの膜を結晶化温度以上に加熱してアモルファスの膜を結晶化するならば、結晶化した部分の抵抗を低くできるので、ドレイン電極36との接続、ICチップ41、47との接続を低抵抗で行うことができる。以上のようにアモルファス状態でエッチングしてから結晶化して接続するならば、微細配線部分であっても、接続抵抗を低くしたままで接続した部分を備えた液晶パネル(電子機器)Pを得ることができる。

0038

尚、前述の実施形態においては、電子機器として液晶パネルを例にとって説明したが、本発明の透明導電膜を液晶パネル以外の透明導電膜が必要な各種の電子機器に広く適用できるのは勿論である。
[実施例]

0039

実施例1
ガラス基板上に、In:Sn:Sm=90原子%:7原子%:3原子%の組成のターゲットを用いて、180℃で成膜、O2分圧3×10−3Pa(5×10−5Torr)の条件で、厚さ800Åのインジウムスズサマリウム酸化物皮膜「In2O3−SnO2−Sm2O3膜」(ITSO膜)をスパッタ装置で形成した。形成したITSO膜をICP(誘導結合プラズマ発光分析にて元素分析を実施した結果、製膜に用いたターゲットとほぼ同じ組成であった。皮膜X線回折パターンを求めた結果、180℃で成膜した場合、ITSO膜はブロード曲線を示すアモルファス膜であることが判明した。
さらに、このインジウムスズサマリウム皮膜について、空気中で180〜300℃の各温度で30分熱処理を施した後のX線回折パターンを求め、結果を図6に示す。

0040

図6に示す結果から、ITSO膜は熱処理を施すと結晶化することが判明した。以上のことから、本発明に係る組成のITSO膜は、成膜状態ではアモルファス状態であるがこれを熱処理することで結晶化できることが明らかになった。また、ITSO膜は成膜のままのアモルファス状態において600×10−6Ω・cmの抵抗を示したが、熱処理後は250×10−6Ω・cmの抵抗となり、アモルファス状態から結晶化することで抵抗値が減少することを確認できた。

0041

比較例1
ガラス基板上に、In:Sn=90原子%:10原子%の組成のターゲットを用いて、室温成膜、O2分圧3×10−3Pa(5×10−5Torr)の条件で、厚さ800Åのインジウムスズ酸化物膜(ITO膜)をスパッタ装置で形成した。また、皮膜のX線回折ピークを求め、結果を図7に示す。
図7に示す結果から、室温成膜した場合、ITO膜は結晶性を示す膜であることが判明した。

0042

比較例2
ガラス基板上に、In:Zn=83原子%:17原子%の組成のターゲットを用いて、室温成膜、O2分圧3×10−3Pa(5×10−5Torr)の条件で、厚さ800Åのインジウム亜鉛酸化物皮膜(IZO膜)をスパッタ装置で形成した。得られたIZO膜の組成を分析した結果、In:Zn=82原子%:18原子%であった。また、皮膜のX線回折ピークを求め、結果を図8に示す。
さらに、このIZO膜について、20%H2/80%N2の雰囲気のアニール炉において250℃に2時間加熱して熱処理した。この熱処理を施した後のX線回折ピークも求め、結果を図8に示す。

0043

図8に示す結果から、室温成膜した場合、IZO膜はブロードな曲線を示すアモルファス膜であることが判明した。また、IZO膜は熱処理を施しても結晶化しないことが判明した。

0044

評価例
実施例1及び比較例1,2で得られたITSO膜、ITO膜、IZO膜を用いて以下の評価をした。

0045

(1)COG接続信頼性
実施例1及び比較例1,2で得られた、熱処理後のITSO膜、熱処理無しのITO膜、熱処理後のIZO膜の各膜と、バンプ付きICチップをACFで接続し、60℃、湿度95%の条件で、125時間後の接続抵抗を測定した。結果を図9に示す。

0046

(2)結晶化温度
アモルファス状態のITSO膜を、空気中アニール炉において180℃〜300℃で30分間加熱して熱処理したときの、X線回析データ図6に示す。酸化インジウムピーク発現したとき結晶化したと判断した。

0047

(3)アニール温度に伴う比抵抗値
成膜後熱処理無しの各膜を、空気中アニール炉において200℃〜280℃で30分間加熱することにより熱処理して、比抵抗値を測定した。結果を図10に示す。

0048

(4)透過率
成膜後熱処理無しの各膜を、空気中アニール炉において280℃で2時間加熱することにより熱処理して、300nm〜800nmの透過率を測定した。結果を図11に示す。

0049

(5)エッチング速度
実施例1及び比較例1,2で得られた、熱処理前のITSO膜、熱処理無しのITO膜、熱処理前のIZO膜の各膜を、35℃〜45℃で、シュウ酸(シュウ酸5%、水95%)及びPAN(りん酸87%、酢酸10%、硝酸3%)によりエッチングして、エッチング速度を求めた。結果を図12に示す。

0050

(6)エッチング残渣
実施例1及び比較例1,2で得られた、熱処理前のITSO膜、熱処理無しのITO膜、熱処理前のIZO膜の各膜を、45℃で、シュウ酸(シュウ酸5%、水95%)によりエッチングした。エッチング残渣を測定した結果、ITO膜で多くのエッチング残渣が認められたが、ITSO膜ではIZO膜と同様にエッチング残渣は認められず良好なエッチング特性を示した。

0051

(7)エッチング特性の評価
実施例1で得られた熱処理前のITSO膜を、35℃で、シュウ酸を含むエッチング剤(シュウ酸5%、水95%)でエッチングした。エッチング後に断面を電子顕微鏡で観察してテーパ角を測定したところ80度であった。

0052

(8)透明導電性膜の金属との密着性の評価
実施例1で得られた熱処理後のITSO膜について、スクラッチ試験によりモリブデンとの密着性を評価したところ、AE信号立ち上がり荷重は17Nで、膜クラック発生開始荷重は17Nで良好であった。
尚、スクラッチ試験の測定条件は下記の通りであった。
スクラッチ試験機:CSEM社製 Micro−Scratch−Testeer
スクラッチ距離:20mm
スクラッチ荷重:0〜30N
荷重レート:30N/min
スクラッチ速度:20mm/min
ダイヤモンド針形状:0.2mmR
検出方法ロードセル及びAEセンサー

0053

(9)透明導電膜の電気化学特性の評価
実施例1で得られた熱処理前のITSO膜の、飽和銀/塩化銀電極に対するTMAHテトラメチルアンモニウムヒドロキサイド水溶液への浸漬電極電位を測定したところ、−4.2Vであった。
(1)〜(6)の結果を表1にまとめる。この表から分かるように、実施例1のITSO膜は、成膜温度180℃以下の成膜段階では安定な非晶質構造を示すため、IZO同様、エッチング残渣のない良好なエッチング特性を示した。また、180℃以上の後アニール温度で結晶化させることで、IZOの弱点であった端子接続信頼性を改善することができた。

0054

0055

本発明の透明導電膜及び基板は、液晶表示装置、有機又は無機EL表示装置、PDP表示装置、SED表示装置等の電子機器に使用できる。

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