專利名稱:銀合金材料、電路基板、電子裝置及電路基板的制造方法
技術領域:
本發明涉及銀合金材料,特別涉及使用絕緣性基板的電路基板上的、構成布線和/或電極的銀合金材料、用該材料、或流動性的銀合金以外的材料,所形成的布線和/或電極的電路基板及電路基板的制造方法,以及使用電路基板的顯示裝置和液晶顯示裝置、圖像輸入裝置等電子裝置。
背景技術:
作為電子裝置之一的液晶顯示裝置,作為基板備有帶有多數TFT(薄膜晶體管)、布線的FT陣列基板。
以往,TFT陣列基板是使用非專利文獻1(《平板顯示器》,1999,日經微電子編著,日經BP株式會社,第129頁)所示的一系列工序加以制造的,其中需要進行五次左右的光刻。
在使用這樣已有的光刻技術的TFT基板制造方法中,由于使用在各成膜工序中用的成膜裝置、和干式蝕刻裝置等加工裝置等等許多真空裝置,所以對于近年來需要制造近一步大型化的TF基板來說,需要巨大的設備費用。
為了解決這種課題,有人提出使用噴墨方式形成布線等。對于這種技術而言,例如正如專利文獻1(日本專利公開公報特開平11-203429號公報(1999年7月30日公開))所公開的那樣,通過在形成布線的基板上,形成對布線形成材料的親和區域和非親和區域,以噴墨法在親和區域滴下布線材料的液滴,以此方式形成布線。
而且根據在專利文獻2(日本專利公開公報特開號公報(2000年12月19日公開))中的公開,在同樣以噴墨方式形成布線的技術中,為了控制布線材料從布線形成區域滲出,在布線形成區域的兩側形成貯格圍堰(bank),將此貯格圍堰的上部制成非親液性的,將布線形成區域制成親液性的。
以這種噴墨方式形成布線用的材料,正如非專利文獻2(《日經電子》2002年6月17日(日經BP株式會社)的第67~78頁)所示,使用將銀和金的納米粒子分散在溶劑中的含有流動性金屬的材料(油墨)。這些材料在基板上預定場所滴下后,經過燒成等處理,顯現所含的金屬,形成布線等。由此,作為對流動性含金屬材料能夠加工的金屬,除金和銀以外,還可以舉出鈀和鉑等。然而,考慮到原材料的價格,其中僅有銀是現實的。
在此理由之下,作為TFT陣列基板上布線的構成材料,以及作為制作其他電路基板時的布線材料,可以考慮能以噴墨方式使用的銀。
而且以往作為TFT陣列基板之類電路基板上的布線材料和光反射膜材料雖然大多使用鋁,但是人們知道,銀具有電阻率低、可見光區域的反射率高的優點,所以具有比鋁更為優良的性質。
鑒于此,雖然銀作為電路基板上的布線材料倍受人們注目,但是在性質上的使用范圍卻受到限制。銀例如使用蒸鍍法、濺射法等在玻璃基板上成膜的情況下,即使在250℃左右燒成中也會產生顆粒生長和表面白濁化,顯然缺乏耐熱性。此外在玻璃基板上附著力也弱。
尤其在制造TFT陣列基板時,為了對絕緣膜等進行蝕刻等大多使用干式蝕刻法。銀對于這種環境的耐性(耐等離子體性)顯著低。因此,以銀作為TFT陣列基板上布線的構成材料,是一種不適于直接使用的材料。
此外,已有的銀耐熱性差,例如即使經過200℃燒成也會使反射率大幅度下降。因此,已有的銀不能用于在制造過程中需要耐熱性的情況下。例如在反射型液晶顯示裝置中,很難作為TFT陣列基板上設置的光反射膜用材料使用。
而且在上述非專利文獻2中,公開了一種使用將銀或金粒子分散在溶劑中的流動性布線材料,作為以上述噴墨方式形成布線用的材料。這些材料在基板上預定場所被滴下后,經過燒成等處理,顯現出所含的金屬并形成布線。因此,作為能夠對流動性布線材料加工的金屬,除銀或金以外還可以舉出鈀和鉑等。
然而,一旦考慮到原材料的價格,其中只有銀是現實的。關于使用這種銀形成布線的問題,在專利文獻3(日本專利公開公報特開2003-80694號公報(2003年3月19日公開))中公開了一種不使用貯格圍堰的布線形成方法。
以此理由考慮,只有使用在噴墨方式中能夠使用的銀,作為在TFT本例基板上構成布線的材料。
但是在形成薄膜層疊基板的情況下,例如在液晶受動型使用的TFT陣列基板的情況下,對于布線所要求的性能有電阻應當低,表面應當平滑,對蝕刻等工藝氣體和在使用這種氣體的等離子體中具有耐性,與基底材料的附著性,與異種材料之間的電接觸性即接觸電阻應當低,以及不會引起不需要的擴散,和應當具有耐蝕性等。
然而,使用一種材料難于概括全部這些性能,在濺射、蒸鍍和CVD成膜時,將具有符合于用途之性能的單質或其合金進行層疊成膜,經光刻工序、蝕刻工序進行了圖案形成。
而且在使用布線形成工序被簡化的噴墨方式形成布線的方法中,作為可以被噴墨用材料的銀材料,以前以將微粒分散在分散劑中的分散微粒膠體材料形式得到使用,以其作為電路基板上的布線材料雖然備受注目,但是在性質上卻限制了使用范圍。
例如,以蒸鍍法、濺射法等將使銀在玻璃基板上成膜的情況下,由于在250℃左右燒成,使得顆粒生長變得顯著,因此使平滑的表面變得粗造,產生表面白濁等,因而存在因溫度而使耐熱性顯著不足的問題。
而且,為了以薄膜形式使用銀,在玻璃上必須具有附著力,特別是涂布銀材料時,由于不能期待在基板上的打入效果,所以與玻璃基板的附著力差,存在加工性能和穩定性的問題。此外,若要使用燒成法改善附著力,則由于上述的銀生長特性而產生表面平滑性劣化的問題。
此外,即使在TFT陣列基板上構成布線的情況下也存在問題。例如,制造TFT陣列基板時大多使用絕緣膜等蝕刻用干式蝕刻法。一旦暴露在這種干式蝕刻氣體的氣氛下,就會因氧化等而產生膜的劣化和剝離。為此直接使用銀作為布線材料上存在的問題。
因此,使用銀作布線材料的情況下,為解決上述各種問題必須為提高在絕緣性基板上的附著力而進行處理,或者為防止因加熱引起的表面平滑性劣化和防止蝕刻引起的膜劣化,杜絕剝離而在銀布線上形成保護膜的薄膜。也就是說,在絕緣性基板上產生使膜多層化的問題,其結果就會增加電路基板制造工序的數目,而且還招致成本上升的問題。
發明內容
本發明目的在于提供一種能夠獲得具有耐熱性,在玻璃基板上的附著力強,而且耐等離子體性高,以及光反射率好的材料的銀合金材料,同時提供一種可以防止薄膜的多層化、電路基板的制造工序數目增加和成本上升的電路基板及其制造方法以及電子裝置。
為達到上述目的,本發明人等經過深入研究后發現,當以銀為主要成分,在其中添加銦的合金粒子作為材料,在絕緣性基板上形成布線或電極的情況下,與以銀單質的微粒作為材料在絕緣性基板上形成布線或電極的情況相比,布線和電極在絕緣性基板上的附著力提高,同時布線和電極的耐熱性、耐等離子體性也得到提高。而且發現不僅上述的銀,即使在銀中添加了錫、鋅、鉛、鉍、鎵的合金也能獲得同樣的效果。
而且還發現若在銀中加入適量銦后成膜,則即使在200℃或300℃下燒成,也能得到將保持高的可見光反射率的銀合金膜。這樣的銀合金膜與以往使用鋁的光反射膜的情況相比,由于總體上反射率高,所以一旦在例如反射型液晶顯示裝置的光反射性電極等上使用時,能夠獲得更加明亮的顯示效果。
也就是說,本發明的銀合金材料,是一種在絕緣性基板上形成的布線和/或電極的構成材料,其特征在于,其中以銀作為主要成分,含有相對于銀的含量為0.5~28重量%的銦,還含有從錫、鋅、鉛、鉍和鎵中選擇的一種以上元素。
使用上述構成的材料,可以形成電阻低,耐熱性或在玻璃基板上的附著力、耐等離子體性等工藝耐性強的布線和/或電極。
而且本申請的發明人等經過深入研究后發現,通過用同一布線對布線的每個部位調整必要的特性,能夠減少電極基板制造工序的數目和降低成本。
也就是說,本發明的電力基板,其特征在于,在具有基板上形成了布線的電路基板中,至少兩個部位的特性分別不同。
其中,同一布線是指形狀上連續的布線,在基板上的電路由匯聚多個這樣的布線形成電路基板,并指這些多個布線的一個單位。
為了使同一布線某個部位的特性與其他部位的特性不同,例如可以使用使各部位材料的組成比分別不同的方式來實現。而且還可以通過使各部位的構成材料分別不同的方式來實現。
本發明的其他目的、特征和優點,通過以下所示的說明將會更加清楚。而且本發明的優點,通過參照附圖的以下說明將會更加明白。
圖1是本發明的一種實施方式涉及的電路基板的平面視圖。
圖2是圖1中沿著A-A線箭頭方向的剖面視圖。
圖3(a)是表示圖1所示電路基板上端子附近的平面視圖。
圖3(b)是圖3(a)中沿著B-B線箭頭方向的剖面視圖。
圖4是表示圖1所示的一個電路基板實例的TFT陣列基板的平面視圖。
圖5是制造本發明電路基板用制造裝置的結構示意圖。
圖6是表示本發明電路基板制造工序的工序圖。
圖7(a)是表示柵極布線前處理工序終止時像素部分的平面視圖。
圖7(b)是表示柵極布線形成工序終止時像素部分的平面視圖。
圖7(c)是表示圖7(b)中沿著C-C線箭頭方向的剖面視圖。
圖8(a)是表示柵極布線前處理工序終止時端子部的平面視圖。
圖8(b)是表示柵極布線形成工序終止時端子部的平面視圖。
圖8(c)是圖8(b)中沿著D-D線箭頭方向的剖面視圖。
圖9(a)~圖9(d)是柵極布線前處理工序中親疏液區域形成工序的視圖。
圖10(a)是表示柵絕緣膜和半導體膜成膜工序終止時像素部分的平面視圖。
圖10(b)是圖10(a)沿著E-E線箭頭方向的剖面視圖。
圖11(a)是表示柵絕緣膜和半導體膜成膜工序終止時端子部分的平面視圖。
圖11(b)是圖11(a)沿著F-F線箭頭方向的剖面視圖。
圖12(a)是表示柵絕緣膜和半導體膜加工工序終止時像素部分的平面視圖。
圖12(b)是圖12(a)沿著G-G線箭頭方向的剖面視圖。
圖13(a)是表示柵絕緣膜和半導體膜加工工序終止時端子部分的平面視圖。
圖13(b)是圖13(a)沿著H-H線箭頭方向的剖面視圖。
圖14(a)是表示源布線和漏布線前處理工序終止時像素部分的平面視圖。
圖14(b)是表示源布線和漏布線形成工序終止時像素部分的平面視圖。
圖14(c)是圖14(b)沿著I-I箭頭方向的剖面視圖。
圖15是表示通道部加工工序終止時像素部分,與圖14(b)的I-I線位置相當的剖面視圖。
圖16(a)是表示保護膜和層間絕緣層成膜工序終止時像素部分的平面視圖。
圖16(b)是圖16(a)沿著J-J線箭頭方向的剖面視圖。
圖17(a)是表示保護膜和層間絕緣層成膜工序終止時端子部分的平面視圖。
圖17(b)是圖17(a)沿著K-K線箭頭方向的的剖面視圖。
圖18(a)是表示保護膜加工工序終止時像素部分和端子部的視圖,在圖16(a)的J-J線位置上的箭頭方向的剖面視圖。
圖18(b)是表示保護膜加工工序終止時像素部分和端子部的視圖,與圖17(a)的K-K線位置相當的箭頭方向的剖面視圖。
圖19(a)是表示本發明的另一實施方式中電路基板端子部的平面視圖。
圖19(b)是圖19(a)沿著L-L線箭頭方向的剖面視圖。
圖20是表1中所示的比較例1的銀膜的可見光反射率的曲線圖。
圖21是表1中所示的比較例3的鋁膜的可見光反射率的曲線圖。
圖22是表1中所示的實施例7的銀合金膜(銦0.05重量%)的可見光反射率的曲線圖。
圖23是表1中所示的實施例8的銀合金膜(銦0.2重量%)的可見光反射率的曲線圖。
圖24是表1中所示的實施例3的銀合金膜(銦0.5重量%)的可見光反射率的曲線圖。
圖25是表1中所示的實施例4的銀合金膜(銦1.6重量%)的可見光反射率的曲線圖。
圖26(a)是表示柵極布線形成工序終止時像素部分的平面視圖。
圖26(b)是圖26(a)的沿著M-M線箭頭方向的剖面視圖。
圖27(a)是表示柵極布線形成工序終止時端子部的平面視圖。
圖27(b)是圖27(a)沿著N-N線箭頭方向的剖面視圖。
圖28是表示本發明其他實施方式涉及的電路基板的平面視圖。
圖29是圖28電路基板沿著O-O線箭頭方向的剖面視圖。
圖30(a)是表示圖28所示電路基板的端子附近的平面視圖。
圖30(b)是圖30(a)沿著直線P-P的剖面視圖。
圖31(a)是表示圖1所示的電路基板端子附近的其他實例的平面視圖。
圖31(b)是圖31(a)沿著Q-Q線箭頭方向的剖面視圖。
圖32(a)~32(e)是表示本發明的電路基板布線部分與端子部形成工序的示意圖。
圖33(a)是表示用材料M形成了布線部分的狀態的圖。
圖33(b)是表示用材料N形成端子部的狀態的圖。
圖34(a)~圖34(c)是表示材料M與N接觸的邊界部分的狀態的圖。
圖35是表示本發明的電路基板中柵極布線的示意圖。
圖36(a)是表示已有布線圖案的圖。
圖36(b)是表示本發明布線圖案的圖。
圖37(a)、(b)是表示本發明的電路基板中形成布線的其他實例的圖。
圖38(a)、(b)是表示本發明的電路基板中形成布線的另外實例的示意圖。
圖39(a)、(b)是表示本發明的電路基板中形成布線的又一實例的圖。
圖40(a)~圖40(c)是表示本發明的電路基板中形成布線的其他實例的圖。
圖41(a)是表示柵極布線形成工序終止時像素部分的平面視圖。
圖41(b)是圖41(a)中沿著R-R線箭頭方向的剖面視圖。
圖42(a)是表示柵極布線形成工序終止時端子部的平面視圖。
圖42(b)是圖42(a)中沿著S-S線箭頭方向的剖面視圖。
具體實施例方式
〔實施方式1〕本發明的實施方式具體說明如下。
本發明的實施方式中,首先說明本發明的銀合金材料,然后說明使用了這種銀合金材料的TFT陣列基板和液晶顯示裝置。
本發明的銀合金材料,是在玻璃基板等絕緣性基板上形成的布線和/或電極的構成材料,其特征在于,以銀作為主體,含有從錫、鋅、鉛、鉍、銦和鎵選擇的至少一種以上的元素。
根據使用上述構成的銀合金材料,可以形成電阻低、耐熱性和對玻璃基板的附著力以及耐等離子體性等工藝特性強的布線和/或電極。
以下參照實施例1~9以及比較例1和2,證明對本發明銀合金材料的上述優點。
本發明的銀合金材料,按照以下順序制成,并在絕緣性基板上成膜后評價了工藝耐性。
本發明銀合金材料的制備和這種銀合金材料在絕緣性基板上的成膜,是使用電子束蒸鍍機(日本真空技術株式會社制造,高真空蒸鍍裝置EBX-10D)利用蒸鍍法進行的。
首先將純度99.9%以上的銀、錫、鋅、鉛、鉍、銦、鎵的塊狀或顆粒狀的原料按照預定比例混合作為蒸發源。
然后,將混合后的原料放入鉬制的坩堝中,在高于1.33329×10-3Pa(1×10-5托)的真空下熔解,制成了合金。
最后,當確認完全熔解后,在無堿玻璃上成膜。還有,將成膜時的玻璃基板溫度設定在100℃。而且在玻璃基板上成膜的合金膜的厚度全部制成為0.2微米左右。
本實施方式中,合金的制備和成膜雖然使用了這種方法,但是并不限于此。也可以使用固溶體或燒結體、其他用靶的濺射法,以適當濃度含有金屬的流動性液體材料的涂布方法、或其他方法。
這樣制成的銀合金膜,利用俄歇式電子分光裝置(Parking Erma,SAM670)確認了組成。雖然在膜厚方向上的組成分布不均勻,但是所制成銀合金膜的全體組成比與原料的混合比之間卻有所差別。然而,這種差別并不影響本發明的目的、手段和效果等。制成的銀合金膜終究是本發明具有代表性的實施例。
關于銀與銦組成的合金膜,為更精確地獲知其組成,通過ICP發射光譜分析法進行了定量分析。該方法如下。
首先使用由金屬制小匙將在無堿玻璃基板上成膜的銀合金膜剝離下來的薄膜作為樣品。在剝離之前,玻璃基板上銀合金膜的厚度為0.2微米左右,得到的樣品量在各實施例中均為10毫克左右。接著將這種樣品溶解在3N、50毫升硝酸中的溶液作為ICP發射光譜分析用的測定液。測定裝置使用SII·Nano Technology株式會社制造的SPS-1700HVR,等離子體氣體使用了氬氣。
本實施方式中,評價了附著力、耐熱性、電阻率和耐等離子體性作為銀合金膜的工藝耐性。這些項目是用作電路基板上的布線等的最基本的項目。各項目詳細說明如下。
附著力是在無堿玻璃基板上直接成膜后研究的。
正如本發明那樣,當設想以電路基板使用為目標時,在玻璃基板上的附著力是一項有用的指標。
這里附著力試驗是在氮氣氣氛中于200℃下經過1小時燒成處理后進行的。燒成后,使用在刀割的膜面上粘貼上膠帶,剝離膠帶使膜面剝離下來的方法。看到一部分膜面被剝離判定為不良,而將完全看不到剝離判定為良。
耐熱性評價,是對在氮氣氣氛中于300℃下經過1小時燒成后的膜表面用電子顯微鏡(日立制作所,S-4100)觀察的方法進行的。在膜面完全沒有發生凹凸的情況判定為良,而將在膜面的一部分上產生高度小于膜厚的突起的情況判定為稍好,將其他情況判定為不良。
電阻率評價,是就氮氣氣氛下于200℃燒成1小時后的基板進行的。利用測定儀(三菱化學株式會社制造,Loresta-GP)按照四探針法求出面電阻值,利用由另外測定的膜厚求出電阻率。
耐等離子體性評價,是使用干式蝕刻裝置(RIE,活性離子蝕刻方式)進行的。具體講,將基板送入工藝腔室內之后,一邊通入各種蝕刻用氣體,一邊進行放電。
評價條件使用通入氯氣(Cl2),四氟化碳(CF4)和氧氣(O2)的混合氣體,以及氧氣(O2)等三種條件。
以下分別將此三種條件稱為Cl2條件、CF4+O2條件和O2條件。放電時間分別為180秒、60秒、60秒。而且,這種放電條件是在意識到后述的五種微觀過程的情況下,有意以嚴格的條件設定的。
為了判定耐等離子體性而研究了膜的面電阻值。面電阻值是與電阻率同樣測定的。作為判定基準,將面電阻值處于相對于處理前的2.5倍以及2.5倍以下、超過2.5倍和處于7倍以內的情況分別判定為良、稍好和不良。
這些評價項目終究是為了顯示本發明的銀合金材料的性質而設定的實例。為了明確各條件之間的差別,有意比所設定的使用條件更嚴格。實施本發明時,這些項目的評價不一定是必須的,有關觀察手段、判定基準和條件等的細節只不過是一種實例。所以本發明的適用范圍并不限于這些評價項目和每種條件上。
關于本發明的銀合金材料的評價結果實例,將示于表1和表2之中。
各表中,比較例1是由銀單質組成的金屬膜的實例,比較例2是在蒸發源中混合了2重量%鋁的銀合金膜的實例。實施例1至實施例9是相對于銀計,分別在蒸發源中混合了10重量%錫、10重量%的鋅、1重量%的銦、3重量%的銦、5重量%的銦、10重量%的銦、0.1重量%的銦、0.3重量%的銦和20重量%銦的銀合金膜的實例,是本發明的實施例。其中在各種原料中雖然均應當含有雜質,但是由于其量對結果并未產生影響,所以省略有關雜質的說明。
首先將ICP發射光譜分析值、附著力和耐熱性的評價結果示于表1之中。
表1
在利用前面說明的ICP光譜分析法定量分析的結果中,實施例3至實施例8相對于銀的銦含量分別為0.5重量%、1.6重量%、3.4重量%、9.3重量%、0.05重量%和0.2重量%。
正如表1表明的那樣,由銀單質組成的比較例1的膜,附著力和耐熱性均不良。即使在比其更加緩和的在250℃1小時燒成試驗中,也明顯產生表面白濁等,明顯缺乏耐熱性。這就是以往很難用銀作為布線使用的理由之一。
另一方面,對于本發明的實施例1至實施例9所示,在銀中添加了錫、鋅、銦的銀合金膜而言,都可以看到在玻璃基板上的附著力增大。關于添加銦,如實施例3等所示,銦相對于銀的含量大約處于0.5重量%以上的情況下,可以看到附著力顯著提高。
關于耐熱性,在本發明的實施例1至實施例9中也可以看到耐熱性提高。特別是在實施例7和實施例8中,盡管銦相對于銀含量按分析值計算分別為0.05重量%和0.2重量%的很少量,但是也可以看到耐熱性提高。因此可以說添加銦對于耐熱性的提高是非常有效的。
關于附著力提高的理由,據認為是由于構成本發明銀合金的錫、鋅和銦等元素以極微量擴散到玻璃基板上,在界面消失的情況下附著能量與主體的凝聚能量接近,達到最大值的緣故。這種看法所依據的原理是在本發明的銀合金膜中,與基板在100℃溫度下成膜的狀態相比,在200℃下經過1小時燒成處理后的狀態下,幅窄增大的這一事實。也就是說,本發明基于因銀合金膜中的錫、鋅和銦等的擴散而獲得附著力的原理。
另外,本發明的范圍,如本實施例所示,并不限于使用成膜后燒成這一方法獲得附著力,也包括通過提高成膜時的基板溫度獲得附著力的情況。
另一方面,耐熱性提高的理由,據認為是當膜中含有錫、鋅、銦等元素的情況下,晶格常數或晶粒尺寸的大小產生變化,可以抑制膜中銀原子的移動,使其難于產生顆粒生長的緣故。
其中,在本實施例的銀合金材料中,也是重要的一點是適當設定所得到的膜組成,使混合的元素處于形成在銀結晶中溶解的初級固溶體的區域內。若將其設定在形成這種初級固溶體的區域內,則即使對膜進行燒成,銀結晶很難析出具有其他晶體結構的中間固溶體和金屬間化合物,在膜的表面上很難產生新晶粒的生長。因此,即使燒成表面特性也不會發生變化,結果耐熱性提高。
制成這種一級固溶體的組成范圍雖然也依賴于環境溫度,但是在錫、鋅、銦的情況下,相對于銀而言它們的含量分別處于小于11~14重量%、小于25~39重量%、小于27~28重量%左右的范圍內。
由此,表1中的評價結果說明,本發明的銀合金材料與銀相比,耐熱性提高,特別是在與銦形成合金的情況下,含有0.5重量%以上銦的情況下就可以看到附著力的提高。
而且本發明銀合金材料,也可以是與元素周期表中與銦同族的鎵、與錫同族的鉛、與鉛性質相近的鉍形成合金,同樣顯示優良的附著力和耐熱性。
以下將電阻率和耐等離子體性的研究結果示于表2之中。
表2
從表2中的評價結果說明,電阻率除實施例6和實施例9之外,均為7μΩcm以下的低電阻率,與以往的鋁合金相當或處于其以下。由此說明,本發明的銀合金材料適于作為低電阻率的布線等材料使用。其中電阻率若低于10μΩcm,則能作為大型顯示裝置用電路基板材料使用。
特別是在實施例7、8和3中,銦相對于銀之含量比雖然均處于0.5重量%以下,但是其電阻率卻分別達到2.2μΩcm、2.3μΩcm和2.7μΩcm的極低值。在鋁的情況下,即使在主體狀態下由于其電阻率為2.7μΩcm,所以在薄膜中不能達到2.7μΩcm以下,這些數據是鋁所不能得到的低的電阻率值。
因此在本發明的銀合金材料中,尤其是銦與銀的含量比例處于0.5重量%以下的情況下,能夠形成用已有的鋁布線難以獲得的低電阻的布線。當特別需要布線低電阻化的情況下,例如在液晶TV用等使用的液晶顯示裝置中,可以用本發明的銀合金材料制成電路基板。
但是由于銦含有量低,所以耐等離子體性能不充分,一般而言需要層疊其他金屬膜等。關于與基板的附著力,也由于銦含量低而不足,所以往往需要進行基底處理等。
對于耐等離子體性能來說,在本發明的實施例1至實施例6和實施例9中都有所提高。特別是關于銦,當含有0.5重量%以上的情況下就可以看到耐等離子體性能的提高。但是嚴格地講,也有一些因等離子體條件而變得不良的合金材料。
在比較例1的銀單質的情況下,和比較例2由銀與鋁組成合金的情況下雖然均不良,但是在實施例1的O2條件下稍好,實施例2的Cl2條件下良、O2條件下稍好。尤其是其特征在于作為銀合金含有銦的實施例3至實施例6以及實施例9的情況下。在Cl2條件下均變得良好,耐等離子體性能提高效果顯著。在銦含有量較高的實施例5中,盡管在全部耐等離子體性能條件下均良好,而電阻率卻低達6.1μΩcm,兼具耐等離子體性能和低電阻性能,是極為有用的。另外在視6和9中,表中電阻率雖然較高,但是耐等離子體性能與實施例5相比卻進一步提高了。
這樣,耐等離子體性能的提高,據認為是因為銀合金中的錫、鋅、銦等,以及由向腔室內導入的氣體中供給的氯、氟、氧等化合物的蒸汽壓比銀的蒸汽壓低,起著延緩這些化合物對膜面蝕刻的保護層的作用。
另一方面,如實施例7和8那樣,當相對于銀含有0.5重量%以下的比例銦的情況下,耐等離子體性能也都變得不良。
這樣,本發明的銀合金材料,特別是以0.5重量%以上的比例含有銦的情況下,由于是一種兼具低電阻性和耐等離子體性能的材料,尤其是TFT陣列基板上的布線大多需要耐等離子體性能,所以本發明的銀合金材料將成為一種特別有用的材料。但是,本發明的銀合金材料與錫、鋅、銦等構成元素之比,不一定滿足表中的全部特性,所以可以根據情況選擇需要滿足的耐性。
而且本發明的銀合金材料,特別是以0.5重量%以下的比例含有銦的情況下,電阻率處于2.7μΩcm以下,電阻很低。因此,特別適于在液晶TV等用的液晶顯示裝置中電路基板用途中使用。
此外,本發明的銀合金材料,也可以是與元素周期表中與銦同族的鎵、與錫同族的鉛、與鉛性質相近的鉍的合金,將顯示同樣優良的性質。
綜上所述,本發明的銀合金材料,作為工藝耐性是同時具有附著力、耐熱性、低電阻和耐等離子體性能的、非常有用的一種材料。
另外,這些評價結果是終究是為顯示本發明的銀合金材料性質而在設定的條件下得到的結果。為了明確每個條件在材料之間的差別,有意比所設想的使用條件設定得更加苛刻。本發明的適用范圍,并不受表1和表2中所示結果的任何限制。
本發明的銀合金材料,其特征在于,其中還可以含有從鋁、銅、鎳、金、鉑、鈀、鈷、銠、銥、釕、鋨、鈦、鋯、鉿、釩、鈮、鉭、鉻、鉬、鎢和釹中選擇的元素。通過添加這些元素,可以使耐熱性、耐等離子體性能、附著力進一步提高,得到最佳的合金材料。
使用本發明的銀合金材料作為TFT陣列基板上布線的構成材料使用的情況下,所需的材料是以銀為主體,其中含有鋅的銀合金材料。因此,在銀中添加鋅的情況下,可以獲得耐熱性、附著力和耐等離子體性能提高的效果,將是一種適于制造TFT陣列基板的材料。
還有,本發明的銀合金材料,除銀和鋅以外還可以含有有意添加的其他元素。本發明正是基于在銀中添加鋅能有效地提高耐熱性、附著力和耐等離子體性能這一點。因此,即使在含有這些以外其他元素的情況下,因添加鋅而可以獲得效果的銀合金材料也將被包含在本發明范圍內。
而且使用本發明的銀合金材料作為TFT陣列基板上布線構成材料的情況下,最優選的材料是以銀為主體,其中含有銦的銀合金材料。如此,在銀中添加了銦的情況下,如果銦相對于銀的比例處于0.5重量%以下,則其特征在于可以得到耐等離子體性能大幅度提高的效果,將成為一種適合于TFT陣列基板制造工藝的材料。
使用本發明的銀合金材料作為TFT陣列基板上布線構成材料的情況下,作為低電阻最優選的材料,特別是相對于銀含有0.5重量%以下銦的材料。此時,電阻率處于2.7μΩcm以下,能夠形成用已有的鋁布線所不能得到的低電阻的布線。當特別需要使布線低電阻化的情況下,例如在液晶TV用等使用的液晶顯示裝置中,可以用本發明的銀合金材料制成電路基板。
本發明銀合金材料的另一優良特性,在適當含有銦的情況下是具有高的可見光反射率,而且即使經過200℃或300℃的燒成后仍能保持。以下將就這一點作出說明。
作為測定用樣品使用了與表1、2中所示的比較例、實施例同等的銀或銀合金膜,而作為參照用的比較例3,使用了以同樣操作制成的鋁膜。將這些全部在無堿玻璃基板上成膜,成膜時玻璃基板溫度設定在100℃,膜厚制成為0.2微米左右厚度。對于可見光反射率的測定,使用分光光度計(日立測試器Service制,U-4100),在380~780nm的可見光區域全體內進行了測定。
圖20至圖25中將說明本發明銀合金膜的可見光反射率。在這些圖中,橫軸表示對金屬膜樣品照射的光的波長,而縱軸則表示可見光反射率作為該光的反射率。在各圖中,所記載的是成膜后經過200℃下燒成后,又經300℃燒成后的反射率,以及因燒成引起的反射率變化。其中這些燒成處理條件,使用潔凈爐(clean oven),在氮氣氣氛下燒成1小時等條件。
若要對結果進行詳細說明,則首先在如圖20所示的比較例1(銀)的情況下,如上所述耐熱性顯著不良。經過100℃成膜后盡管反射率高,但是經過200℃和300℃的燒成后反射率顯著降低。因此,不能耐受200℃左右燒成工序所伴隨的制造過程,很難作為例如反射型液晶顯示裝置的光反射膜的用途中使用。
進而在圖21所示的比較例3(鋁)中,光反射率在成膜后,經過200℃和300℃的燒成幾乎不變。鋁是以往作為反射型液晶顯示裝置中光反射膜被廣泛使用的材料。
圖22是本發明的銀合金實例,是相對于銀含有0.5重量%銦的銀合金膜的實例。這種情況下,與圖20中銀的結果顯著不同,即使經過200℃和300℃的燒成后反射率的降低大幅度減小。而且與圖21中鋁膜的情況相比,經過200℃燒成后在全部波長區域內反射率幾乎全部增高,即使經過300℃燒成后,除短波長一側極為狹窄的區域以外,全體反射率均高。由此可知,本實施例的銀合金膜的可見光反射率高,是一種優良的光反射膜。
圖23也是本發明的銀合金的實例,是相對于銀含有0.2重量%銦的銀合金膜。這種情況下,結果與圖22的實施例7幾乎相同。即使經過200℃和300℃燒成后反射率的降低小,與鋁合金膜相比可以發現全體可見光反射率均高,所以也是優良的光反射膜。
圖24是相對于銀含有0.5重量%比例銦的情況。經過200℃燒成后,除去短波長一側極個別的一部分以外,全部都能看到比鋁膜的反射率優良。但是經過300℃燒成后尤其是在短波長一側反射率降低,與鋁膜相比不占優勢。正如此實例所示的,相對于銀可以添加適量銦,一旦過多增加銦,反射率反而會降低。
圖25是相對于銀以1.6重量%比例含有銦的實例。這種情況下,由于銦含量增加,全體反射率降低。因此相對于鋁并不占有優勢。
綜上所述,本發明中以0.5重量%以下的比例含有銦的情況下,即使經過200℃燒成與成膜狀態相比反射率僅有少許變化,與鋁相比幾乎在可見光全體區域內反射率均高。因此,適于作為光反射膜使用。
而且本發明中,以0.2重量%以下比例含有銦的情況下,即使經過300℃燒成也能抑制反射率的降低,與鋁相比幾乎在可見光全體區域內反射率均高。因此當特別適于需要耐熱性情況下的光反射膜使用。
其中本發明的銀合金材料,除銀和銦以外,還可以含有有意添加的其他元素。本發明之所以在銀中添加銦正是基于能夠最有效地提高耐等離子體性能這一點。因此,即使含有這些以外的其他元素的情況下,因添加銦而能得到效果之構成的銀合金材料,也包含在本發明范圍內。
本發明的范圍,作為其實施方式涉及含有銀、鋅和銦的材料的情況,含有銀、錫和銦的材料的情況,及含有銀、鋅和錫的材料的情況。
本發明的銀合金材料可以適當用作構成TFT陣列基板上布線的材料。而且這種TFT陣列基板可以適當用作作為電子裝置之一的液晶顯示裝置中。
以下參照圖1至圖4說明本實施方式涉及的TFT陣列基板和液晶顯示裝置。
本實施方式涉及的液晶顯示裝置具有圖1所示的像素。其中,在圖1是表示在液晶顯示裝置的TFT陣列基板11中一個像素示意構成的平面視圖。而且圖2中表示圖1中沿著A-A線箭頭方向的剖面視圖。
如圖1和圖2所示,在TFT陣列基板11中,在玻璃基板(絕緣性基板)12上,將柵極布線13和源布線14設置成矩陣狀,在其交叉部分附近設置作開關元件用的TFT15。而且在相鄰的柵極布線13之間設有輔助電容布線16。
如圖2所示,在玻璃基板12上形成有由柵極布線13分支而成的柵電極17和輔助電容布線16,在其上形成有柵絕緣層18。
在柵電極17上借助于上述柵絕緣層18形成無定形硅層19、n+型硅層20、源電極21和漏電極布線22,形成TFT15。其中源電極21可以由源布線14分支而成。
漏電極布線22從TFT15延伸至接觸孔23為止,具有形成TFT15的漏電極的作用、將TFT15與像素電極24實現電連接的作用、以及由接觸孔23在輔助電容布線16之間形成電容的作用。此外,在其上層形成覆蓋TFT15的保護層25、平坦化等用的層間絕緣層26和對液晶施加電壓用的像素電極24。
以下將可以設置這種像素的玻璃基板12上的區域叫作像素形成區域61,如后面圖4所示。
而且,本實施方式涉及的液晶顯示裝置,具有如圖3(a)所示的端子28。端子28是為將外部電路基板、驅動用驅動器IC等與TFT陣列基板11實現電連接用的連接部。而且,同圖是表示在液晶顯示裝置的TFT陣列基板11中端子部的示意構成的平面視圖。而且圖3(b)表示沿著同圖中B-B線箭頭方向的剖面視圖。
如圖3(b)所示,端子部28是構成為從玻璃基板12側配置端子布線30、柵絕緣層18和端子電極29。配置端子29的目的是使與驅動用驅動器IC的電接觸良好等。端子布線30與像素形成區域61中的柵極布線13、源布線14等實現連接。
以下將設置了這種端子部28的玻璃基板12上的區域叫作端子部形成區域62,示于下面的圖4之中。
圖4是TFT陣列基板11的平面視圖,如圖所示將像素形成區域61、端子部形成區域62配置在玻璃基板12上。像素形成區域61和端子部形成區域62,分別如圖1至圖3所示,備有多個像素和端子部。
在本實施方式中,制造TFT陣列基板11時,可以使用例如像噴墨方式那樣噴出或者滴下形成層材料的圖案形成裝置。這種圖案形成裝置,如圖5所示,備有將承載基板31(相對于上述的玻璃基板)的承載臺32,同時設置有油墨噴頭33、使油墨噴頭33沿著X方向移動的X方向驅動部34、和使之沿著Y方向移動的Y方向驅動部35。油墨噴頭33對于承載臺32上的基板31,例如噴出含有布線材料的流動性液滴。
而且在上述圖案形成裝置中,設置有向油墨噴頭33供給油墨的油墨供給系統36,對油墨噴頭33的噴出控制、對X方向驅動部34和Y方向驅動部35的驅動控制等進行各種控制的控制單元37。從控制單元37向X和Y方向驅動部34、35輸出涂布位置信息,對油墨噴頭33的噴頭驅動器(圖中未示出)輸出噴出信息。這樣能使X和Y方向驅動部34、35聯動,使油墨噴頭33動作,向基板31上的目的位置供給目的量液滴。
上述的油墨噴頭33,可以是使用壓電元件的壓電方式的,在噴頭內具有加熱器的脈沖方式的,或者其他方式的。從油墨噴頭33的油墨噴出量控制,能夠使用控制施加電壓的方式。而且液滴噴出手段,為了代替油墨噴頭33,也可以使用簡單滴下液滴的方式等,只要能供給液滴各種方式均可使用。或者也可以利用對事先在基板上形成的布線形成材料顯示親液區域和非親液區域,按照所定圖案涂布或浸漬的方式。
以下說明本實施方式的液晶顯示裝置中TFT陣列基板11的制造方法。
本實施方式中,TFT陣列基板11的制造方法,如圖6所示,由柵極布線前處理工序101、柵極布線形成工序102、柵絕緣膜和半導體膜成膜工序103、柵絕緣膜和半導體膜加工工序104、源·漏極布線前處理工序105、源漏極布線形成工序106、通道部加工工序107、保護膜·層間絕緣層成膜工序108、保護膜加工工序109和像素電極形成工序110組成。
(柵極布線前處理工序101)在此柵極布線前處理工序101中,使用上述的圖案形成裝置,進行為形成柵極布線13、柵電極17和輔助電容布線16等用的前處理。以下參照圖7(a)和圖8(a)對其加以說明。圖7(a)和圖8(a)是備有TFT陣列基板11的玻璃基板11的平面視圖。
在本柵極布線前處理工序101中,通過用圖案形成裝置向圖中所示的這些柵極布線形成區域41、柵電極17形成區域42和輔助電容布線形成區域43噴出(滴下)流動性布線材料,進行為適當涂布流動性布線材料所需的處理。
這種處理大體如下。
首先在基板(玻璃基板12)上賦予容易被流動性布線材料濕潤基板的性質或具有彈性的性質。是為形成柵極布線形成區域41、柵電極17形成區域42、輔助電容布線形成區域43和端子布線形成區域44用的親水區域(親液區域),及其作為非形成區域的疏水區域(疏液區域)進行圖案化的親疏水處理(親疏液處理)。
其次是形成限制液流的導板,即沿著柵極布線形成區域41等的導板用的處理。
前者具有代表性的是使用二氧化鈦的光催化劑進行的親疏液處理。而后者是使用抗蝕劑材料利用光刻法進行導板形成。此外,為了賦予上述導板或基板面以親疏液性,往往進行將其暴露在導入了CF4、O2等的等離子體氣氛中的暴露處理。其中在形成布線后將使用的抗蝕劑剝離。
如下所述,這里是使用二氧化鈦進行了光催化劑處理。也就是說,在TFT陣列基板11的玻璃基板12上,涂布在異丙醇中混合了作為含氟非離子型表面活性劑的ZONYL FSN(商品名,杜邦公司制造)的物質。而且利用旋涂法在柵極布線圖案等的掩模上涂布作為光催化劑的二氧化鈦微粒分散體和乙醇的混合物,在150℃下燒成。進而使用上述掩模對玻璃基板12進行紫外線曝光。曝光條件為使用365nm紫外線,以70mW/cm2的強度照射2分鐘。
其中參照圖9(a)~圖9(d)就利用二氧化鈦形成親疏液區域說明如下。
圖9(a)表示利用旋涂法在玻璃基板1上涂布在異丙醇中混合了作含氟非離子型表面活性劑用的ZONYL FSN(商品名,杜邦公司制造)的第一膜2后的情況。
圖9(b)是用在透明玻璃基板3上設置的柵極布線圖案等的掩模4進行UV曝光,但是在掩模4的圖案面上涂布上述二氧化鈦微粒分散體和乙醇的混合物作為光催化劑層5,在150℃下熱處理。
經過上述條件曝光后,如圖9(c)和圖9(d)所示,僅在UV曝光的部分6上濕潤性提高,形成了親液區域。
(柵極布線形成工序102)以下參照圖7(b)(c)和圖8(b)(c)說明柵極布線形成工序102。
圖7(b)(c)和圖8(b)(c)是表示柵極布線形成工序102結束后的狀態圖。圖7(b)和圖8(b)分別表示在玻璃基板12上的像素形成區域61和端子部形成區域62的平面視圖。圖7(c)和圖8(c)分別表示沿著圖7(b)和圖8(b)中的C-C線箭頭方向的以及D-D線箭頭方向的剖面視圖。
在本柵極布線形成工序102中,在柵極布線形成區域41等親液區域上涂布了流動性的布線材料。對于它而言使用圖案形成裝置,對于流動性的布線材料而言使用了涂布了有機膜的在有機溶劑中分散了銀銦合金微粒的分散液。此時在流動性布線材料中所含的銀和銦,設定在相對于銀而言銦的比例處于大約5重量%左右。布線的寬度大約50微米,布線材料從油墨噴頭33中的噴出量設定了40pl。
另外,這種流動性布線材料所含的銀和銦的比例,應當考慮后面在柵絕緣膜和半導體膜加工工序104、通道部加工工序107和保護膜加工工序109中進行的干式蝕刻,應當選擇得具有耐等離子體性能。但是,該比例可以根據制造工藝和所要求的TFT陣列基板的性能等適當選擇。
在被親液處理的面上,從油墨噴頭33中噴出的流動性布線材料由于會沿著柵極布線形成區域41擴展,所以應當將噴出間隔適當調整到大約100~500微米之間,在這種情況下進行涂布。涂布后在300℃下燒成1小時,形成了由銀和銦組成的柵極布線13、柵電極17、輔助電容線16和端子布線30。
其中柵極布線13等,由于是由銀和銦構成,所以對于300℃的條件具有足夠的耐熱性,不會喪失表面平滑性。使用已有的銀,由于表面平滑性顯著喪失,所以會發生與上層的泄漏,變得不良。
而且柵極布線13等與玻璃基板12直接接觸,但是由于在本實施方式中由銀和銦構成,所以具有與玻璃基板足夠的附著力,不會在后續工序中剝離。使用已有的銀時,由于附著力小,所以在后續工序中會產生剝離,變得不良。
另外,之所以將燒成溫度設定在300℃,是因為在下一階段的柵絕緣膜和半導體膜成膜工序103中要加熱到大約300℃的緣故。因此燒成溫度并不限于此溫度下。
(柵絕緣膜·半導體膜成膜工序103)以下參照圖10(a)、(b)和圖11(a)、(b)說明柵絕緣膜和半導體膜成膜工序103。
圖10(a)、(b)和圖11(a)、(b)是表示柵絕緣膜和半導體膜成膜工序103結束狀態下玻璃基板12的視圖。圖10(a)和圖11(a)分別是玻璃基板12上像素形成區域61、端子形成區域62的平面視圖。圖10(b)和圖11(b)分別是圖10(a)和圖11(a)中沿著E-E線箭頭方向的剖面視圖,和沿著F-F線箭頭方向的剖面視圖。
在此柵絕緣膜·半導體膜成膜工序103中,在經歷柵極布線形成工序102的玻璃基板12上,隨后分別使形成柵絕緣層18的柵絕緣膜45、形成無定形硅層19的無定形硅膜46、和將形成n+型硅層20的n+型硅膜47連續成膜。其中歸絕緣膜45是由氮化硅形成的膜。這些膜全部使用CVD法成膜,其厚度依次為0.3微米、0.15微米和0.04微米。成膜溫度為300℃。
對于柵極布線13正如前面的工序所述,通過添加銀以外的銦提高耐熱性,可以抑制新結晶生長。因此,即使在300℃高溫條件下表面也不會粗造,與銀單質形成的情況相比,可以得到表面良好的柵極布線13。因此,借助于柵絕緣層18,在其上形成的半導體層27和源電極21之間的泄漏現象將會消失,成品率提高,同時TFT的特性也穩定。
(柵絕緣膜·半導體膜加工工序104)以下參照圖12(a)、(b)和圖13(a)、(b)說明柵絕緣膜和半導體膜成膜工序104。
圖12(a)、(b)和圖13(a)、(b)是表示柵絕緣膜和半導體膜加工工序104終止后狀態的視圖。圖12(a)和圖13(a)分別是玻璃基板12上像素形成區域61、端子形成區域62的平面視圖。圖12(b)和圖13(b)分別是圖12(a)和圖13(a)中沿著G-G線箭頭方向的剖面視圖,和沿著H-H線箭頭方向的剖面視圖。
在這種柵絕緣膜·半導體膜加工工序104中,利用光刻法進行加工。
首先通過第一光刻法對無定形硅膜46和n+型硅膜47進行加工。將其加工成在像素形成區域中在柵電極17的上方殘留成島狀,而在端子形成區域62中不被殘留。這樣得到了無定形硅層19,和其后將形成n+型硅層20的n+型硅加工膜48。蝕刻使用干式蝕刻法,以導入六氟化硫(SF6)氣體、氯化氫(HCl)氣體的混合氣體的方式進行。至此由于柵絕緣膜45覆蓋基板的全部表面,所以端子布線30等不會暴露在干式蝕刻氣體之中。
接著利用第二光刻法對柵絕緣膜45進行加工。在端子形成區域62中,部分蝕刻柵絕緣膜45,得到柵絕緣層18和開口部分49。蝕刻使用干式蝕刻法,以導入CF4和O2的混合氣體的方式進行。
這種對柵絕緣膜45的干式蝕刻過程中,在端子形成區域62形成的開口部分49,圖中雖未示出但在與其他部分電連接用的部分中,端子布線30被暴露在干式蝕刻氣體氣氛中。這是因為干式蝕刻法是一種控制性能優良的方法,在實際制造中能夠防止過蝕刻。
其中由于作為已有技術用銀形成端子布線30,所以沒有耐等離子體性能。因此,在開口部49端子布線30被顯著蝕刻而變得不良。與此相比,在本實施方式中端子布線30由銀和銦構成,銦對銀的比例被設定在大約5重量%。因此具有耐等離子體性能,能夠耐受這種干式蝕刻處理。
(源·漏布線前處理工序105)以下參照圖14(a)說明源·漏布線前處理工序105。圖14(a)是表示在經歷了柵絕緣膜和半導體膜加工工序104的玻璃基板12上形成源布線14、源電極21和漏電極布線22用的布線導板52后狀態的平面視圖。
在此源·漏布線形成工序106中,由于在端子形成區域62上不形成布線等,所以在此僅就像素形成區域61作出說明。
在此工序中,除源布線14、源電極21和漏電極布線22的形成區域(源·漏形成區域53)以外形成布線導板52。布線導板52是利用光刻法形成的。也就是說,在經過柵絕緣膜和半導體膜加工工序104的玻璃基板112上涂布抗蝕劑材料,進行預焙后利用光掩模進行曝光和顯影,然后進行后焙。其中形成的布線導板52,應當形成得使形成源布線14和源電極21的區域的線寬為10微米,構成漏電極布線22的區域線寬為10~40微米。源電極21和漏電極布線22之間的間隔,即TFT通道部51的長度達到4微米。
另外,也可以通過對柵絕緣層18的上面實施氧等離子體親液處理,使通過圖案形成裝置涂布的布線材料將形成基底面的表面能良好地浸潤,同時使用暴露在CF4等離子體氣體中的方法對布線導板52實施疏液處理。
而且還可以通過在上述柵電極形成用的光催化劑進行親疏液處理的方法代替形成上述的布線導板52,按照布線或電極圖案實施親疏液處理。
(源·漏布線形成工序106)接著參照圖14(b)和(c)對源·漏布線形成工序106說明如下。圖14(b)和(c)是表示本源·漏布線形成工序106終止后狀態的視圖。圖14(b)是玻璃基板12上像素形成區域61的平面視圖。圖14(c)是圖14(b)中沿著I-I線箭頭方向的剖面視圖。
在本源·漏布線形成工序106中,由于在端子形成區域62上不形成布線等,所以僅就像素形成區域61進行說明。
這種源·漏布線形成工序106,是利用上工序中設置的布線導板52,形成源布線14、源電極21和漏電極布線22的工序。在涂布裝置中使用了圖5所示的圖案形成裝置。
此時,流動性布線材料使用了在有機溶劑中分散了涂布了有機膜的銀銦合金粒子的分散液。此時流動性布線材料中所含的銀和銦,銦對于銀之比例設定在大約5重量%。
另外,這種流動性布線材料所含的銀與銦之比例,考慮到在后面的通道部加工工序107和保護膜加工工序109中要進行干式蝕刻,應當選擇得具有耐等離子體性能。但是,該比例還能根據制造工藝或所要求TFT陣列基板的性能適當選擇。
這里將流動性布線材料從油墨噴頭33中的噴出量設定在2pl。形成的膜厚定為0.3微米。由于無定形硅膜46等在大約300℃下成膜,所以將燒成溫度設定在比其低的溫度下,即200℃。利用有機溶劑除去布線導板52。
(通道部加工工序107)以下參照圖15就通道部加工工序107進行說明。圖15是表示本通道部加工工序107終止后狀態的視圖,是與圖14(b)中I-I線位置相當的箭頭方向的剖面視圖。
在本通道部加工工序107中進行TFT的通道部51的加工。這種處理使用氯氣的干式蝕刻法進行,但是此時不進行新的光刻,而是利用源電極21和漏電極布線22的圖案進行加工。
本實施方式中,使用前面工序使用的油墨噴射裝置之類的圖案形成裝置。由此,當形成源布線14、源電極21和漏電布線22的情況下,事先在其上殘留抗蝕劑在工序上是不可能的。因此,在這種通道部加工工序107中,由于以這些源布線14等本身作為掩模進行通道部51的加工,所以這些源布線14等自蝕刻開始至蝕刻終止長時間被暴露在干式蝕刻氣體氣氛中。
也就是說,特別在使用油墨噴射裝置之類的圖案形成裝置的情況下,要求源布線14等對干式蝕刻氣體具有高的耐性(耐等離子體性能)。
由已有的銀單質構成的源布線14等由于不具有耐等離子體性能,所以布線幾乎均被蝕刻,不能獲得所需的導電性,因而不良。與此相比,在本實施方式中,源布線14等是由銀和銦所構成,將銦相對于銀之比例設定在大約5重量%。因此具有耐等離子體性能,能夠耐受這種干式蝕刻處理。
因此,本發明的由銀和銦構成的布線材料,由于具有高的耐等離子體性能,使得以往很難用圖案形成裝置制造TFT陣列基板的方法變得容易。
(保護膜·層間絕緣層成膜工序108)進而參照圖16(a)、(b)和圖17(a)、(b)說明保護膜·層間絕緣層成膜工序108如下。圖16(a)、(b)和圖17(a)、(b)是表示本保護膜·層間絕緣層成膜工序108終止后狀態的視圖。圖16(a)和圖17(a)分別是在玻璃基板12上的像素形成區域61和端子形成區域62的平面視圖。圖16(b)和圖(b)分別是圖16(a)和圖17(a)中沿著J-J線箭頭方向的剖面視圖,和沿著K-K線箭頭方向的剖面視圖。
本保護膜·層間絕緣層成膜工序108中,首先利用CVD法在經歷了前面工序的玻璃基板12上使氮化硅膜55成膜。此時的基板溫度設定在200℃。
然后在此氮化硅膜55上涂布了感光性丙烯樹脂材料。接著用掩模曝光和顯影,燒成后得到了具有所定圖案的層間絕緣層26。此時,在漏電極布線22與輔助電容布線16的重疊部分上設置開口部分56。另一方面,在端子形成區域62中層間絕緣層26沒有全面形成。
(保護膜加工工序109)然后參照圖18(a)、(b)對保護膜加工工序109說明如下。圖18(a)、(b)是表示本保護膜加工工序109終止后狀態的視圖。圖18(a)、(b)分別是圖16(a)和圖17(a)中J-J線和K-K線所表示位置上的箭頭方向的剖面視圖。
本保護膜加工工序109中,用層間絕緣層26的圖案對保護膜·層間絕緣層成膜工序108中形成的氮化硅膜55進行加工。在圖案形成區域61中,蝕刻處于開口部56正下方的氮化硅膜55,得到了保護層25和接觸孔23。另一方面,在端子形成區域62中,全面蝕刻氮化硅膜55以便將其除去。蝕刻使用干式蝕刻法,以導入CF4和O2混合氣體的方式進行。
這種氮化硅膜55的干式蝕刻過程中,接觸孔23、處于端子28的開口部分49中,漏電極布線22、或端子布線30中的一部分均被暴露在干式蝕刻氣體氣氛下。這是由于,干式蝕刻法雖然是控制性良好的方法,但是在實際制造過程中不能防止過蝕刻的緣故。
已有技術的銀不具有耐等離子體性能。因此這種情況下漏電極布線22或端子布線30中的一部分被顯著蝕刻,因而形成不良。與此相比,在本實施方式中,漏電極布線22或端子布線30由于是由銀和銦構成,并將銦相對于銀的比例設定在大約5重量%。因而具有耐等離子體性能,可以耐受這種干式蝕刻處理。
(像素電極形成工序110)作為最后的工序,利用濺射法使后面由像素電極24和端子電極29構成的ITO(銦錫氧化物)膜成膜。此時的基板溫度設定在200℃。然后用光刻法使這種ITO膜形成圖案,得到了如圖1、圖2、圖3(a)、(b)和圖4所示的TFT陣列基板11。
如此,本發明的材料由于具有以往的銀單質所不具有的對玻璃基板的優良附著力,所以能夠耐受一系列制造過程,不會產生柵極布線等剝離而引起的不良缺陷。
而且本發明的材料,由于具有以往的銀單質所不具有的優良耐熱性,所以即使如本實施例那樣將基板暴露在300℃高溫條件下表面也不會粗造,可以得到表面平滑性優良的柵極布線13、輔助電容布線16和柵電極17等。因此,與借助于柵絕緣層18在其上形成的源布線14、半導體層27、源電極21等之間不會產生泄漏事故,生產率提高,同時TFT的特性也穩定。
于是與任何材料相比,本發明的材料備有高的耐等離子體性能這一點,使這種制造工藝成為可能。
本實施方式中,在柵絕緣膜·半導體膜加工工序104中柵絕緣膜18的蝕刻,在通道部加工工序1中對n+型硅加工膜48的蝕刻,和在保護膜加工工序109中對氮化硅膜55的蝕刻總計這三種工序中,都可以使用干式蝕刻法。此時,以往用銀單質形成布線和電極等的情況下均會產生過蝕刻,或者制成其他膜的蝕刻掩模時被蝕刻,會變得不良。然而如本實施方式那樣,含有銀和銦的本發明的布線材料由于具有優良的耐等離子體性能而不會變得不良。
因此,在制造TFT陣列基板之際,大多使用干式蝕刻法,隨之而來的是要求構成布線、電極等的材料具有高干式蝕刻耐性(耐等離子體性能)。本發明的以銀為主體含有銦的材料,具有高耐等離子體性能,特別作為構成TFT陣列基板上的布線、電極等材料使用非常優良。
而且本發明的材料,如本實施方式那樣對于使用油墨噴射方式之類的圖案形成裝置描繪形成源布線14、源電極21等的情況下,特別有效。這種情況下,由于將源布線14等作為n+型硅層20形成用的蝕刻掩模,所以在從蝕刻開始至結束的長時間內被暴露在干式蝕刻氣體的氣氛下。因此,以往使用銀單質的情況下這樣的工藝很難實現。但是本發明的材料,卻能借助于圖案形成裝置制造TFT陣列基板。
如此,本發明的銀合金材料,特別適于使用噴墨裝置之類涂布裝置的制造工藝,是流動性布線材料中所含的有用的材料。其中正如后述那樣,即使在不使用圖案形成裝置的制造方法中,也同樣是有用的材料。
本實施方式中,總計六次使用了光掩模進行曝光、顯影工序的六枚掩模工序。為了能在更低成本下生產TFT陣列基板,還廣泛使用將其減少一次的五枚掩模工藝。這種情況下,不使用照相網目銅版曝光等的更容易的方法,是對柵絕緣膜45和氮化硅膜55連續進行蝕刻加工,以形成柵絕緣層18和保護層25的方法。然而,這種情況下特別是在漏電極布線22中可以露出的部分將被長時間暴露在干式蝕刻氣體氣氛下,所以需要耐受更加苛刻的使用條件。
為了尋找其中的原因而考察了基板在蝕刻中的情況。首先,在氮化硅膜55的蝕刻期間全面有膜,不會有問題。但是隨之而來的是在柵絕緣膜45的蝕刻過程中,例如漏電極布線的接觸孔23中能夠露出的部分,自蝕刻開始至結束都已經直接暴露在干式蝕刻氣體的氣氛下。其時間極長,是一種苛刻的工藝條件。
因此,使用這種五枚掩模工藝的情況下,對于漏電極布線22要求特別高的耐等離子體性能,但是以含銀和銦的銀合金材料為代表的本發明的銀合金材料,由于備有高耐等離子體性能,所以即使在這種情況下也可以使用,使用范圍廣。
另外,本實施方式是六枚掩模工藝,在與柵極布線13等在同一工序中形成端子布線30,但是本發明并不限于這種情況。現有的幾乎全部制造方法,均是使柵絕緣層18或者將形成保護層25的氮化硅膜在基板全面上成膜,利用干式蝕刻法將其部分除去,這種情況下必須將其部分除去以便實現電連接,因此在其下配置的電極、布線等需要具有對過蝕刻的耐等離子體性能。本發明提供耐等離子體性能優良的材料,對于這些TFT陣列基板的制造過程發揮優良效果。
本實施方式中,流動性布線材料使用了將涂布了有機膜的、含有銀銦的合金微粒分散在有機溶劑中的分散液。此時在流動性布線材料中所含的銦相對于銀的比例被設定在大約5重量%。但是銦相對于銀的比例可以根據制造過程適當選擇,使之具有適當的耐等離子體性能,或者根據所要求TFT陣列基板的性能等適當選擇。
而且,這種流動性布線材料的形態,并不限于以銀銦合金微粒形式含有銀和銦的形態。也可以分別制成銀微粒和銦微粒,將其獨立分散在溶劑中。此外,不一定是限于微粒,銀或銦也可以是以金屬化合物的形式被包含在溶劑中的形態。
本實施例中,雖然是用含有銀和銦的銀合金材料形成源布線14、柵極布線13等布線和電極等的,但是并不限于這種情況,也可以使用含有銀和鋅的銀合金材料。還可以使用其特征在于含有銀和,至少含有從錫、鋅、鉛、鉍、銦和鎵中選擇的一種以上元素的銀合金,形成柵極布線13等。而且也可以是其特征在于,除了含這些元素之外,至少含有從鋁、銅、鎳、金、鉑、鈀、鈷、銠、銥、釕、鋨、鈦、鋯、鉿、釩、鈮、鉭、鉻、鉬、鎢和釹中選擇元素的銀合金材料。
〔實施方式2〕關于本發明的其他實施方式,將參照圖6和圖19(a)、(b)說明如下。
上述實施方式1在柵極布線形成工序102和源·漏布線形成工序106中,使用了噴墨式圖案形成裝置。
本實施方式涉及的TFT陣列基板71,雖然是與實施方式1的情況同樣按照圖6所示的制造工序圖制成的,但是不同之處在于使用兩種以上流動性布線材料在基板內各部分形成(分別涂布)組成各異的布線等這一點上。
在以下的說明中,與實施方式1具有實質上同樣功能的構成要素將賦予相同的參照符號,這里省略其說明。
圖19(a)、(b)表示本實施方式中TFT陣列基板71。圖19(a)是TFT陣列基板71的端子部形成區域62的平面視圖,圖19(b)是圖19(a)中沿著L-L線箭頭方向的剖面視圖。在圖4表示的像素形成區域61形成的像素部分,與實施方式1相同地構成。正如圖19(a)、(b)所示,本實施方式的TFT陣列基板71上,端子布線72與端子布線連接部73連接,它們都具有電導通。
端子布線72,為了被柵絕緣層18所覆蓋,可以選擇得在工藝耐性中具有耐熱性和對玻璃基板的附著力。關于耐等離子體性能,由于并不暴露在干式蝕刻氣體氣氛中所以并不需要。另一方面,特別是為了制成大型液晶顯示裝置用的電路基板,應當盡可能事先減小端子布線72的電阻。在這種理由之下將端子布線72構成為銦相對于銀的含量達到3重量%。這部分的電阻率大約為6μΩcm。而且處于像素形成區域61內的柵極布線13、柵電極17和輔助電容布線16,也因同樣理由構成為具有更低的電阻,使銦相對于銀的含量達到3重量%。
另一方面,端子布線部分73,在電連接所需的蝕刻工序中,因過蝕刻而暴露在干式蝕刻氣體氣氛中。因此,應當重視耐等離子體性能,應當構成得使銦相對于銀的含量達到10重量%。這種端子布線連接部73,也可以比TFT陣列基板上的柵極布線13和源布線14、端子布線72短得多,使電阻率比其他部分更大。
當然,與實施方式1同樣,端子布線72和端子布線連接部73二者構成相同,也就是說將其構成得使銦相對于銀的含量達到5重量%。然而如本實施方式那樣,通過根據各部分所需的性能進行分別涂布,由于能夠形成比全體更低電子的布線、電極等,所以具有可以實現更大型電路基板和更大型顯示裝置等的優點。
以下就本實施方式的制造方法進行說明。
如前述所述,本實施方式中的TFT陣列基板71,雖然是用與上述實施方式1的情況幾乎同樣的方法制成的,但是區別在于在柵極布線形成工序102中,對流動性布線材料進行分開涂布這一點上。通過使用使圖5所示的圖案形成裝置事先具有至少能噴出兩種以上流動性布線材料的功能的裝置,實現這一點。也就是說,通過至少設置兩個油墨噴頭33,制成在同一油墨噴頭33內能夠裝入兩種流動性布線材料,以對油墨供給系統36、控制單元37和噴出位置信息等也作相應處置的方式而可以實現。
使用這樣的圖案形成裝置,與實施方式1同樣噴出了銦相對于銀含量不同的兩種流動性布線材料。在端子布線72的形成用區域內,當形成了端子布線72時噴出銦相對于銀的含量達到3重量%的流動性布線材料。另一方面,在端子布線連接部73形成用區域內,當形成了端子布線連接部73時,噴出銦相對于銀的含量達到10重量%的流動性布線材料。另外,在處于像素形成區域61內的柵極布線13、柵電極17和輔助電容布線16的形成區域內,噴出了與端子布線72相同的流動性布線材料。噴出后,與實施方式1同樣在300℃下燒成1小時后,得到了預定的端子布線72、端子布線連接部73。
本實施方式中,油墨噴射方式之類的圖案形成裝置應可以在基板面內進行分開涂布,在同一工序中形成的布線等在各部分應當具有所需的不同耐等離子體性能或導電性,而且對本發明材料的銦含量、導電性和工藝耐性之間進行最佳組合等,都是很重要的。這樣能夠制造出容易制造、具有良好電學特性的大型TFT陣列基板。
另外,在本實施方式中,端子布線72和端子布線連接部73雖然具有如圖19(a)和(b)所示的銦含量不同的邊界74,但是并不限于此。銦含量在邊界附近也可以發生變化。其形成方法既可以使用互相自然混合流動性布線材料的方法,也可以使用有意將兩種材料互相混合的方法。此外,邊界74的位置不一定限于圖示的位置。只要能獲得實質上如上述相同的效果,也可以在多少不相同的部分連接。
當然,作為TFT陣列基板71需要,而且在制造工序中處于被暴露在干式蝕刻氣體氣氛中的部分設置銦含量增加的布線和電極等,這一點對于本實施方式而言是重要的。
這樣,本發明的銀合金材料,即使當銦對銀的含量例如低達1重量%或3重量%之類較低的情況下進行分開涂布時,也可以使用適當使用與多個制造工藝對應構成柵極布線13等布線和電極的、特別是低電阻的材料的方法得到。
而且本實施方式中流動性布線材料的形態,并不限于以銀銦合金的微粒含有銀和銦的形態。也可以分別制成銀微粒和銦微粒,將其獨立分散在溶劑中的形態。此外,不一定限于微粒,還可以是銀或銦以金屬化合物的形式含在溶劑中的形態。
另外,在本實施例中,雖然用含有銀和銦的銀合金材料形成柵極布線13等布線,但是并不限于這種情況,也可以使用含銀和鋅的銀合金材料。另外還可以使用其特征在于含有銀,同時至少含有從錫、鋅、鉛、鉍、銦和鎵中選擇的一種以上元素的銀合金,形成柵極布線13等。而且也可以是其特征在于,除了含這些元素以外,至少含有從鋁、銅、鎳、金、鉑、鈀、鈷、銠、銥、釕、鋨、鈦、鋯、鉿、釩、鈮、鉭、鉻、鉬、鎢和釹中選擇的元素的銀合金材料。
而且還可以根據場所,分開使用銀和銦、銀和鋅等使TFT陣列基板71上構成不同。
〔實施方式3〕關于本發明的又一實施方式說明如下。
在上述實施方式2中,在柵極布線形成工序102中使用了以噴射方式為代表的圖案形成裝置,在TFT陣列基板71上進行構成各異的布線材料的分開涂布。
在以下的說明中,與上述實施方式1和實施方式2具有實質上同樣功能的構成要素將賦予相同的參照符號,這里省略對其的說明。
本實施方式中,在柵極布線形成工序延續過程中,在源·漏布線形成工序106中,進行組成不同的布線材料的分開涂布。例如,銦相對于銀的含量,在源電極21和源布線14的情況下定為3重量%,而在漏電極布線22的情況下定為10重量%。
而且也可以在漏電極布線22內進行分開涂布,使銦相對于銀的含量,分別達到3重量%,和10重量%,在接觸孔23附近還可以提高耐等離子體性能。此外,在本實施方式的TFT陣列基板上的任意之處,也可以進行分開涂布。
本實施方式中流動性布線材料的形態,與實施方式2同樣并不限于以銀銦合金微粒形式含有銀和銦。也可以分別制成銀微粒和銦微粒,將其獨立分散在溶劑中。此外,不一定限于微粒,銀或銦還可以以金屬化合物的形式含在溶劑中。
還有,在本實施例中使用的布線材料,與實施方式2同樣,并不限于由銀和銦組成的材料,也可以使用含有銀和鋅的銀合金材料。另外還可以使用其特征在于含有銀,同時至少含有從錫、鋅、鉛、鉍、銦和鎵中選擇的一種以上元素的銀合金材料,形成源布線14等。而且也可以是其特征在于,除含這些元素以外,至少還含有從鋁、銅、鎳、金、鉑、鈀、鈷、銠、銥、釕、鋨、鈦、鋯、鉿、釩、鈮、鉭、鉻、鉬、鎢和釹中選擇的元素的銀合金材料。
而且還可以根據場所,分開使用銀和銦、銀和鋅等能使TFT陣列基板上構成不同。
另外,實施方式2和3可以組合實施。也就是說,也能夠對柵極布線形成工序102和源·漏布線形成工序106二者均進行分開涂布。
在上述的本發明的實施方式1~3中,使用了以噴射方式噴出流動性布線材料液滴的圖案形成裝置。然而,本發明的銀合金材料不使用這種圖案形成裝置的情況下也可以同樣有效地使用。這種情況下,在對應的工序中,將通過使用已有的濺射法或蒸鍍法和光刻法的最一般的方法制作TFT陣列基板。但是,其中使用濺射用靶和蒸發源等而不用流動性布線材料,得到由本發明的銀合金形成的布線、電極等。本發明的銀合金材料,即使在這種情況下也可以有效地作為具有耐熱性、附著力和耐等離子體性能這些性能優良的工藝耐性,而且電阻低的材料加以使用。
另外,本發明的銀合金材料,還可以有效地作為能將兩層以上材料重疊的多層布線材料中的一層使用。例如,即使經過300℃溫度下的熱燒成,也不會像銀單質那樣喪失表面平滑性。而且特別是當含有銦,其含量例如相對于銀占5重量%、或10重量%等相對較多的情況下,具有充分的耐等離子體性能,可以有效地作為保護其下層布線的保護金屬層使用。而且可以作為在與實施方式1中的半導體層27直接接觸,獲得電連接用的源電極21、漏電極布線22的全部,或者其中一部分使用,同樣能發揮優良的耐熱性和附著力,有效地用于TFT陣列基板的制造過程之中。
或者還可以將本發明的銀合金材料作為反射型TFT液晶顯示裝置之類的TFT陣列基板上的光反射性電極使用。這種情況下,由于本發明的銀合金材料具有優良的耐熱性,所以例如即使在300℃下燒成也不會像銀單質那樣喪失表面平滑性。因此,不會產生設計以外的光散射,作為光反射性電極可以維持足夠的光反射率等,可以充分發揮作為TFT陣列基板的特性。
而且本發明的銀合金材料中,當銦相對于銀的含量為0.5重量%以下的情況下,電阻率為2.7μΩcm以下,能夠有利于形成用已有的鋁布線所不能獲得的低電阻布線。但是由于銦含量低,耐等離子體性能并不充分,一般而言需要層疊其他金屬膜。關于對基板的附著力,也因銦含量低而不充分,所以往往需要進行基底處理等。
〔實施方式4〕關于本發明的另一實施方式說明如下。
另外,在以下的說明中,與上述實施方式1至實施方式3具有實質上同樣功能的構成要素用相同的參照符號表示,這里省略其說明。
在上述實施方式2的柵極布線形成工序102中,使用以噴射方式為代表的圖案形成裝置,在TFT陣列基板71上進行了組成不同的布線材料的分開涂布。另一方面,在上述實施方式3的源·漏布線形成工序中,對組成不同的布線材料進行了分開涂布。
本實施方式中,在柵極布線形成工序102中,使用濺射法形成布線等,這些布線等層疊了本發明的銀合金材料和鈦。
圖26(a)、(b)和圖27(a)、(b),在本實施方式中是表示柵極布線形成工序102終止后狀態的視圖。圖26(a)和圖27(a)分別是玻璃基板12上像素形成區域61、端子形成區域62的平面視圖。圖26(b)、圖27(b),分別是圖26(a)和圖27(a)中沿著M-M線,和N-N線箭頭方向的剖面視圖。
這些圖中,柵極布線80、柵電極81、輔助電容82、端子布線83由具有相同層疊結構,由兩層構成。靠近玻璃基板12一側的各層80a、81a、82a和83a由本發明的銀合金構成,銦相對于銀的含量為0.2重量%。處于其上層一側的各層80b、81b、82b和83b由鈦組成。各層80a、81a、82a和83a,以及各層80b、81b、82b和83b的膜厚度均為0.2微米。
在本實施方式中,靠近玻璃基板12側的各層80a、81a、82a和83a由于由銀和銦組成的合金形成而具有耐熱性,即使后續工序中經過300℃燒成也不會對柵極布線80等產生有害影響。但是以往用銀單質形成這些層的情況下,因缺乏耐熱性而會出現顯著的表面凹凸,因而產生與上層的漏泄不良。
若是銦含量為0.5重量%以下的銀合金,如上所述,電阻率低達2.7μΩcm以下,因而能夠形成用鋁所不能形成的低電阻布線。本實施例中,電阻率低達2.3μΩcm左右,非常低。因此,當特別需要布線具有電阻的情況下,例如在液晶TV用等液晶顯示裝置中,本發明的銀合金材料是一種有用的材料。
本實施方式中,就柵極布線80等的形成方法進行說明。其中在柵極布線形成工序102中,由于使用以噴墨方式為代表的圖案形成裝置,所以并不進行與柵極布線前處理工序101相當的工序。
首先通過濺射法使相對于銀含有0.2重量%銦的銀合金在玻璃基板12上成膜達到0.2微米厚。此時作為濺射用靶使用了使銦在銀中固溶的合金靶。
進而利用濺射法使鈦在真空中連續成膜。利用光刻法對這樣得到的膜進行加工,得到了如圖26(a)、(b)和圖27(a)、(b)所示的柵極布線等。此時的蝕刻使用了干式蝕刻法。
考慮到后續工序,端子布線83等需要具有耐等離子體性能,但是在本實施方式中,通過上層的鈦獲得了這種性能。
如此,還可以作為本發明的銀合金材料作為多層布線結構的一層使用,當銦相對于銀為0.5重量%以下的情況下,可以制成以往用鋁所不能實現的低電阻布線。
另外,雖然使用上述形成方法直接在玻璃基板12上使本發明的銀合金成膜,但是當不能獲得對基板足夠的附著力的情況下,還可以在二者中間設置由金屬等而形成的中間層,在用等離子體、藥品等對玻璃基板進行表面處理的情況下也可以獲得附著力。
本發明中,上層一側的各層80b、81b、82b、83b的材料并不限于鈦,也可以是鉻、鉬、鉭、鎢、或使其含有氮、氧的材料或者ITO(銦錫氧化物)等金屬氧化物。為了形成柵極布線80等,既可以與實施方式1等同樣涂布層疊流動性布線材料,也可以使用由銀和銦組成的蒸發源,通過蒸鍍法成膜,加工后形成。
本實施方式中,在柵極布線形成工序102中,雖然是用由本發明的銀合金與鈦組成的膜形成布線,但是作為本發明的其他實施方式,也可以在源·漏布線形成工序106中同樣形成由層疊膜構成的布線。即使在這種情況下,由于由銀和銦組成的合金具有耐熱性,所以即使在后續工序中進行燒成也不會產生有害影響。
這種情況下,當使銦相對于銀含量為0.5重量%以下時,可以實現以往用鋁所不能實現的低電阻的布線。
或者還可以將本發明的銀合金材料,用作反射型TFT液晶顯示裝置等中使用的那種TFT陣列基板上的光反射性電極。這種情況下,由于本發明的銀合金具有優良的耐熱性,所以即使在300℃燒成也不像銀單質那樣喪失表面平滑性。因此,不會產生設計以外的光散射,作為光反射性電極能夠維持足夠的光反射率等,可以充分發揮作為TFT陣列基板的特性。
這種情況下,希望使用相對于銀含有0.5重量%以下銦的銀合金材料,更優選使用相對于銀含有0.2重量%以下銦的銀合金材料。
〔實施方式5〕關于本發明的另一實施方式說明如下。
在以下的說明中,與上述實施方式1至實施方式4具有實質上同樣功能的構成要素用相同的參照符號表示,這里省略其說明。
正如本實施方式1所示,本發明的銀合金材料中,用銦相對于銀含量為0.5重量%以下的銀合金材料制成的膜,即使經200℃燒成之后可見光反射率也高。更優選用銦相對于銀含量為0.2重量%以下的銀合金材料制成的膜,即使經300℃燒成之后可見光反射率也高。因此適于光反射膜用途使用。
在本實施方式中,用銦相對于銀含量為0.2重量%以下的銀合金材料形成光反射性電極。這種光反射性電極,在TFT陣列基板上形成著多個。對其說明如下。
本實施方式涉及的反射型TFT液晶顯示裝置,具有圖28所示的像素。其中,圖28是表示反射型TFT液晶顯示裝置的TFT陣列基板91上一個像素示意構成的平面視圖。而且圖29表示圖28中沿著O-O線箭頭方向的剖面視圖。本實施方式中,關于與本實施方式1等的液晶顯示裝置的一個不同之處,是備有光反射性電極84這一點。這種光反射性電極是對液晶顯示裝置具備的液晶層(圖中未示出)施加電壓用的電極,同時通過使入射到液晶顯示裝置中的光反射或散射而得到圖像顯示的作用。
而且本實施方式涉及的液晶顯示裝置,具有圖30(a)所示的端子部28。端子28是將外部電路基板、驅動用驅動器IC等與TFT陣列基板91實現電連接用的連接部。其中圖30(a)是表示在液晶顯示裝置的TFT陣列基板91中一個端子部的示意構成的平面視圖。而且圖30(b)表示圖30(a)中沿著P-P線箭頭方向的剖面視圖。
如圖30(b)所示,將端子部28的構成為,從玻璃基板12一側配置端子布線30、柵絕緣層18和端子電極85。端子電極85與本發明的實施方式1等不同,是用銦相對于銀含量為0.2重量%以下的銀合金材料制成的。
而且,在反射型TFT液晶顯示裝置中,雖然有時在層間絕緣層26上設有凹凸形狀,控制外部光的反射或散射,但是由于對本發明內容不會產生影響,所以這里省略。
為了制造反射型TF液晶顯示裝置,光反射性電極形成后需要在大約160~200℃左右燒成基板。例如,這是為了使液晶取向膜(圖中未示出)成膜等。因此,對光反射性電極84來說耐熱性是需要的。
已有的銀因耐熱性很差而白濁,是完全不能使用的材料。本發明的銀合金材料例如是銦相對于銀含量為0.2重量%的情況下,耐燒成,而且還可以得到相對于以往經常使用的鋁在全體上具有更高的可見光反射率。與已有使用鋁的情況相比,能進行明亮的顯示,可以得到顯示性能提高的效果。
本實施方式涉及的光反射性電極84和端子電極85的制造方法說明如下。
本實施方式中,如圖18(a)、(b)所示,對結束了保護膜加工工序109后的基板進行成膜。成膜方法是濺射法,成膜溫度為100℃,用使銦在銀中固溶的合金靶作為濺射用靶。這樣使相對于銀銦含量為0.2重量%的銀合金膜形成為0.2微米厚的膜。
利用光刻法將這樣得到的銀合金膜加工成所定圖案,得到圖28至圖30所示的光反射性電極84、和端子電極85。此時的蝕刻,是利用含有乙酸、磷酸、硝酸的蝕刻液,使用濕法蝕刻法進行的。
因此,本發明的銀合金材料中,用銦相對于銀的含量為0.5重量%以下的銀合金材料制成的膜,即使經200℃燒成后可見光反射率也高,由于其反射率在全體上比鋁優異,所以在產業上是非常有用的。更優選用銦相對于銀含量為0.2重量%以下的銀合金材料制成的膜,即使經300℃燒成之后可見光反射率也高,具有能夠耐受更加苛刻制造條件的優點。
另外,關于光反射性電極84、和端子電極85的制作方法并無特別限制,既可以與實施方式1等同樣,在涂布流動性布線材料壁厚進行,也可以使用由含有銦的銀制成的蒸發源,利用蒸鍍法成膜和加工成形。
而且在上述的成形方法中,雖然是直接使本發明的銀合金膜在層間絕緣層26上成膜,但是當附著力不足的情況下,既可以在二者之間設置金屬等形成的中間層,也可以通過對層間絕緣層的表面,用等離子體、藥品等進行表面處理而獲得附著力。
此外,本發明的銀合金材料,也可以使用構成PDP(等離子體顯示板)的玻璃基板上的總線(bus)電極作為數據電極。這些電極被配置在前面的剝離基板或背面的玻璃基板上以便驅動PDP,以往由銀、鉻/銅/鉻、鋁/鉻構成。由于銅或鋁在玻璃基板上的附著力弱,所以不得不使用在與玻璃基板間插入鉻層的結構。另一方面,已有的銀有耐熱性問題,因高溫燒成而使晶粒生長,是很難使用的材料。
與此相比,本發明的銀合金材料由于具有優良的耐熱性和與玻璃基板的附著力,所以可以代替已有的銀等材料,順利地作為總線電極、數據電極使用。
〔實施方式6〕以下就本發明的又一實施方式進行說明本實施方式中,就使用上述各實施方式中說明的銀合金材料,作為一種電路基板的TFT陣列基板上布線(包括電極)的布線材料,就這種TFT陣列基板和液晶顯示裝置進行說明。
這里使用的銀合金材料,是構成在玻璃基板等絕緣性基板上形成的布線或電極的材料,其中以銀為主體,而且至少含有從錫、鋅、鉛、鉍、銦和鎵中選擇的一種以上元素。
根據使用具有上述構成的銀合金材料,則可以形成一種電阻低,耐熱性、在玻璃基板上的附著力和耐等離子體性能等工藝耐性高的布線或電極。
以下參照圖1、圖2、圖4和圖31就本實施方式涉及的TFT陣列基板和液晶顯示裝置進行說明。
本實施方式涉及的液晶顯示裝置,具有圖1所示的像素。其中圖1是表示在液晶顯示裝置的TFT陣列基板11中一個像素的大致構成的平面視圖。而且圖2是表示圖1中沿著A-A線箭頭方向的剖面視圖。
如這些圖1和圖2所示,在TFT陣列基板11中,在玻璃基板(絕緣性基板)12上,將柵極布線13和源布線14設置成矩陣狀,在其交叉部分附近設置有作開關元件用的TFT15。而且,在相鄰的柵極布線13之間設有輔助電容布線16。
如圖2所示,在玻璃基板12上形成由柵極布線13分支而成的柵電極17和輔助電容布線16,在其上形成柵絕緣層18。
借助于上述柵絕緣層18在柵電極17上形成無定形硅層19、n+型硅層20、源電極21和漏電極布線22,形成TFT15。其中,源電極21由源布線14分支而成。
漏電極布線22從TFT15延伸至接觸孔23為止,具有形成TFT15的漏電極的作用,將TFT15與像素電極24實現電連接的作用,以及由接觸孔23在與輔助電容布線16之間形成電容的作用。此外,在其上層形成覆蓋TFT15的保護層25、平坦化等用的層間絕緣層26和對液晶施加電壓用的像素電極24。
以下將可以設置這種像素的玻璃基板12上的區域叫作像素形成區域61,在后面的圖4中所示。
本實施方式涉及的液晶顯示裝置,具有如圖31(a)所示的端子28。端子28是將外部電路基板、驅動用驅動器IC等與TFT陣列基板11實現電連接用的連接部分。另外,同圖是表示在液晶顯示裝置的TFT陣列基板11中一個端子部示意構成的平面視圖。而且圖31(b)中表示沿著同圖中L-L線箭頭方向的剖面視圖。
如圖31(b)所示,端子部28構成為從玻璃基板12側配置端子布線30、柵絕緣層18和端子電極29。配置端子29的目的是使與外部電路基板、驅動用驅動器IC的電接觸良好等。端子布線30與像素形成區域61中的柵極布線13、源布線14等連接著。
而且,在本實施方式中,上述端子布線30和端子電極29均是在玻璃基板12上形成的,均由作為同一組成的銀合金材料的銀合金組成。但是在端子布線30和端子電極29中,銦相對于銀的含量不同。其中端子布線30中銦相對于銀的含量,被調整得比端子電極29中銦相對于銀的含量小。
以下將設置了這種端子部28的玻璃基板12上的區域叫作端子部形成區域62,示于下面圖4中。
圖4是TFT陣列基板11的平面視圖,如圖所示將像素形成區域61、端子部形成區域62配置在玻璃基板12上。像素形成區域61和端子部形成區域62,備有多個分別如圖1、圖2和圖31所示的像素和端子部。
本實施方式中制造TFT陣列基板11時由于使用了上述實施方式1中說明的圖案形成裝置,所以將省略對這種裝置的詳細說明。
另外,在本實施方式中,如圖31(a)所示,端子布線30和端子電極29均在玻璃基板12上形成,而且為了分別由相對于銀銦含量不同的銀合金材料形成,油墨噴頭33需要至少具有噴出由配比不同的銀合金材料組成的流動性布線材料的機構。
例如,如圖32(a)、(b)所示,可以設想依次具備沿著油墨噴頭33的前進方向(箭頭方向的)噴出布線部分用低電阻材料的流動性布線材料用的第一噴頭33a,和噴出端子部用耐等離子體性能材料的流動性布線材料用的第二噴頭33b,適當切換這些第一噴頭33a和第二噴頭33b,以噴出流動性布線材料。
將在后面對用上述構成的油墨噴頭33形成端子部進行詳細說明。
其中,雖然將要就本實施方式的液晶顯示裝置中TFT陣列基板11的制造方法進行說明,但是有關與上述實施方式1相同內容的說明將省略。
也就是說,本實施方式中與上述實施方式1同樣,將使用圖6所示的制造工序制造TFT陣列基板11。
因此,以下主要說明與上述實施方式1的不同點。
(柵極布線前處理工序101)這種柵極布線前處理工序101,省略與上述實施方式1相同的說明。
(柵極布線形成工序102)以下參照圖7(b)、(c)和圖8(b)、(c)說明柵極布線形成工序102。
圖7(b)、(c)和圖8(b)、(c)是表示柵極布線形成工序102結束后的狀態圖。圖7(b)和圖8(b)分別表示在玻璃基板12上的像素形成區域61和端子部形成區域62的平面視圖。圖7(c)和圖8(c)分別表示沿著圖7(b)和圖8(b)中C-C線以及D-D線的箭頭方向的剖面視圖。
接著在柵極布線形成區域41等的親水區域(親液區域)上涂布了流動性的布線材料。涂布使用圖案形成裝置,而流動性的布線材料使用了涂布了有機膜的、可以在銀銅合金、銀鈀合金、銀合金等布線上使用的,但是這里使用的是上述實施方式3~6中所示的、將銀銦合金微粒分散在有機溶劑中的分散液。這是因為銦含量可以與平坦性、耐等離子體性能和低電阻廣泛對應,可以根據要求低電阻、要求耐等離子體性能的情況和用途配合使用的緣故。此時的流動性布線材料中所含的銀和銦,被適當調整到相對于銀含有10重量%以下銦。布線寬度約為50微米,布線材料從油墨噴頭33中的噴出量設定在40pl。
合金微粒也可以使用事先將因和銦適量混合,將利用電弧溶解和離子束等方法合金化的物質作為基本材料,再通過在稀有氣體、有機溶劑氣氛中蒸鍍的方法制成微粒,將其分散在溶劑之中。
而且,這種流動性油墨中所含的銀和銦的比例,應當考慮后面在柵絕緣膜·半導體膜加工工序104、通道部加工工序107和保護膜加工工序109中進行的干式蝕刻,在暴露在等離子體中之處使銀合金中相對于銀的銦含量比例大約達到10重量%。
另一方面,當處于作為此后的工序的柵絕緣膜·半導體膜成膜工序103時由于被加熱至300℃,所以對于柵極布線而言不應當出現因此溫度引起的晶體生長而導致表面粗造化。此外,因為對柵極布線施加信號的時間短至數十微秒,需要使柵極布線電阻引起的、由靠近驅動器的TFT與處于遠離位置的TFT之間的信號延遲造成的應答特性變化盡可能小,所以要求布線具有低電阻。考慮到這一點,在被絕緣層和保護膜覆蓋不直接暴露在等離子體中的部分,使用了銦相對于銀的比例大約為5重量%的銀合金。但是,該比例可以根據制造工藝和所要求的TFT陣列基板的性能適當選擇。
在被親液處理的面上,從油墨噴頭33中噴出的流動性布線材料由于會沿著柵極布線形成區域41擴展,所以應當將噴出間隔適當調整到大約100~500微秒之間的情況下進行涂布。涂布后在300℃下燒成1小時,形成由銀和銦組成的柵極布線13、柵電極17、輔助電容線16和端子布線30。
其中,由于柵極布線13等由銀和銦構成,所以對于300℃的條件具有足夠的耐熱性,不會喪失表面平滑性。使用已有的銀由于表面平滑性顯著喪失,所以會發生與上層的漏泄,變得不良。
而且,柵極布線13等雖然與玻璃基板12直接接觸,但是本實施方式中由銀和銦構成,所以對玻璃基板具有足夠的附著力,不會在后續工序中剝離。使用已有的銀時由于附著力小,所以在后續工序中會產生剝離,變得不良。
另外,之所以將燒成溫度設定在300℃,是因為在下一階段的柵絕緣膜和半導體膜成膜工序103中被加熱到大約300℃的緣故。因此燒成溫度并不限于此溫度。
以下將就使用噴墨方式形成柵極布線的問題進行說明。圖35是表示柵極布線的示意圖。表示的是柵極布線全體,所以由柵極布線13、輔助電容布線16和端子布線30組成。柵極布線13在基板端與驅動器IC(圖中未示出)的端子相連。而且輔助電容布線16一端匯聚在端子布線30處。此外圖35中各部分的編號,與圖7(a)~圖(c)和圖8(a)~圖8(c)對應之處,用相同編號表示。
如上所述,在柵極布線部分由銦相對于銀占5重量%比例的銀合金材料構成,而在端子布線和端子部由銦相對于銀占10重量%比例的銀合金材料構成。這些種類不同的布線材料,被分別裝入圖5所示的噴墨裝置的液滴供給裝置中,油墨噴頭33也僅僅準備與流動性布線材料的種類相等的個數。其中準備了銦相對于銀占5重量%比例用的和銦相對于銀占10重量%比例用的兩個噴頭(參照圖32(a)和(b))。
表示這種情況的是圖32(a)和(b)。在圖32(a)中表示用作為這種材料專用噴頭的第一噴頭33a,對銦相對于銀占5重量%比例的布線材料,而在圖7(a)的柵極布線形成區域41上進行涂布的情況。下面,如圖32(b)則表示用作為這種材料專用噴頭的第二噴頭33b,對銦相對于銀占10重量%比例的布線材料,在圖8(a)的端子布線形成區域44上進行涂布的情況。
此時,兩種材料均是流動性材料,所以噴出后在玻璃基板12上互相混合,在后續燒成工序后將形成電接觸。而且在互相混合的區域內,兩種液體雖然會部分形成中間狀態,但是全部流入例如圖8(a)的端子布線形成區域44的端子部的情況下,當不能形成目的配比時也可以在端子布線形成區域44的緊靠近處更換布線材料,例如,當端子部跟前數百微米左右之處,更換各種材料是充分的。當然也可以首先從端子部進行涂布。
此外,圖7(b)所示的柵電極17也可以用銦含量多的銀合金材料形成。因為特別是這種柵電極17,在后續工序中由于在該柵電極17上形成半導體層,尤其希望具有優良的平滑性的緣故,或者對于抑制晶體生長而言,使用銦相對于銀占10重量%比占5重量%時可以獲得更穩定的效果的緣故。而且作為得到同樣表面平滑性的其他材料,例如還可以在銀中混合鈷、鈦、鈮、鉬等高熔點金屬。
若要進一步說明這樣形成布線的特征,則在同一布線上的至少兩處部位的特性不同。這里,使柵極布線30的布線部分與電極部分特性不同。具體講,如上所述,通過使作為布線材料的銀銦合金中銦相對于銀的比例不同,使之各部分(部位)的特性不同。
此外,為了使部位的特性不同,也可以使布線材料不同。
這里所述的同一布線是形狀上連續的布線,基板上的電路由這樣的多個布線匯聚而成,形成電路基板,將這些多個布線稱為一個單位。
另外,如上所述,布線優選由單層形成。與此相比,以往因以下理由而使用了多層。
以往,為了使表面性能相對于施加的熱量沒有變化,即耐受干式蝕刻加工過程中等離子體中的蝕刻性氣體,即耐等離子體性能,附著力等性能,以及作為布線的電阻之間的這兩種性能兩全,在已有的層狀上將布線材料重疊下進行的。也就是說,例如使用了以鋁等低電阻金屬為主要金屬,通過在其中添加微量硅、銅而賦予耐熱性,在這種布線材料之上或之下形成鈦、鉬等附著力材料,再于其上形成鉭、鈮等耐等離子體性能的材料。
如此,以往是使用兩層或三層結構獲得目的性能的。特別是TFT陣列基板用的那種布線材料,大多需要同時滿足兩種以上這里所述的性能。因此,要形成一種布線膜在成膜工序中需要進行兩次、三次的多次,由于這些工序中也需要裝置,所以導致設備投資費用增加。而且即使在對形成的膜進行圖案加工時,為使形成層狀的膜用同一蝕刻材料進行加工,其選擇也會變化。
此外,對TFT陣列基來說,為后續工序的原因形成的膜厚受到限制。這是因為由重疊的膜產生階差,使在其上形成的布線等的膜斷裂的緣故。此外,在對這種膜厚存在的限制上,形成層狀的材料,即上述的鉭、鈮等大多是電阻率高的物質。
因此,對于主要賦予電導性能的低電阻金屬部分,要求具有更低的電阻。因此,在探索低電阻的材料,或因要求其他性能而進行合金化的情況下探索替代材料,都遇到很大的困難。
而且,雖然還有沿著增加布線寬度的方向尋找對策的方法,但是例如對于液晶板而言,由于在擴大像素開口面積的同時還要求畫面明亮,所以在增加布線寬度上也存在困難。
從這些觀點來看,像本申請那樣使用形成單層布線的方式解決上述課題,在成本上和性能上都是極為重要的。這不僅是對液晶材料,而且濺射或蒸鍍中也是同樣重要的。
使用液體材料,特別是使用噴墨方式形成時因為能夠分開涂布,所以單層化的意義更加重大。此外,使用液體材料和以噴墨法使液體材料形成層狀,從設備投資和生產節奏這一制造成本的觀點來看,此課題也是不可替代的。
而且,使用液體材料的其他優點是,特別是按照本實施方式在銀銦系中調整銦配比的情況下,可以使用同一系統的材料。所謂同一系統是指,使用將微粒材料分散的溶劑,或具有與防止分散微粒凝聚的保護膠體類似性質的物質,當金屬以金屬化合物包含于溶劑中的情況下,使該溶劑之間互相混合,不會析出不需要的物質的。若要列舉微粒的實例,則在同系統溶劑中被混合時的沖擊小,由微粒混合而產生的凝聚或沉淀少。由極性差別過大的溶劑組成的液體材料一旦混合,就容易產生分離或凝聚。而且有關噴出這樣液體材料的油墨噴頭,構成相對于流動性布線材料的噴頭材料,例如噴頭內部使用的粘著劑,其選擇范圍寬,噴頭相對于流動性布線材料的調整容易。當然,應當慎重選擇得不會產生異種凝聚和沉淀,即使不同溶劑系統也能混合。但是這種選擇和調整大多要花費很多時間,考慮到這一點使用同系統材料是非常有用的。
此外,這里所述的單層,是指成膜時由一層布線形成,用液體涂布一次,形成能滿足布線性能所需的功能膜而言的。例如,如親疏水(親疏液)處理那樣,僅當需要分開涂布時,與不起積極提高附著力作用的層一起多層化,在后續工序中使之成膜,或者與附著性的賦予分離,并在先形成提高附著性的膜,在其上使用一次涂布法形成前面所述的構成等情況,不被排除在所謂單層。
(柵絕緣膜·半導體膜成膜工序103)本實施方式中,關于柵絕緣膜·半導體膜成膜工序103,由于與上述實施方式1相同而省略說明。
(柵絕緣膜·半導體膜加工工序104)以下參照圖12(a)、(b)和圖13(a)、(b)說明柵絕緣膜·半導體膜成膜工序104。
圖12(a)、(b)和圖13(a)、(b)是表示柵絕緣膜·半導體膜加工工序104終止后狀態的視圖。圖12(a)和圖13(a)分別是玻璃基板12上的像素形成區域61、端子部形成區域62的平面視圖。圖12(b)和圖13(b)分別是圖12(a)和圖13(a)中沿著G-G線箭頭方向的剖面視圖,和沿著H-H線箭頭方向的剖面視圖。
這種柵絕緣膜·半導體膜加工工序104中,利用光刻法進行加工。
首先通過第一光刻法對無定形硅膜46和n+型硅膜47進行加工。在像素形成區域61中將其加工成在柵電極17的上方殘留成島狀,而在端子形成區域62中將其加工得不被殘留。這樣得到了無定形硅層19,其后將形成n+型硅層20的n+型硅加工膜48。蝕刻使用干式蝕刻法,以導入六氟化硫(SF6)、氯化氫(HCl)氣體的混合氣體方式進行。至此由于柵絕緣膜45覆蓋基板的全部表面,所以端子布線30等不會暴露在干式蝕刻氣體之中。
接著由第二光刻法對柵絕緣膜45進行了加工。在端子形成區域62中部分蝕刻柵絕緣膜45,得到柵絕緣層18、開口部分49。蝕刻使用干式蝕刻法,以導入CF4和O2的混合氣體方式進行。
這種柵絕緣膜45的干式蝕刻過程中,在端子形成區域62形成的開口部49,圖中雖未示出但與其他部分電連接用的部分中,端子布線30暴露在干式蝕刻氣體氣氛中。這是因為干式蝕刻法是一種控制性能優良的方法,在實際制造中防止蝕刻過度。
其中,由已有技術用銀形成端子布線30,不具有耐等離子體性能。因此,在開口部分49中端子布線30被顯著蝕刻而變得不良。與此相比,在本實施方式中端子布線30由銀和銦構成,銦相對于銀的比例設定在大約10重量%。因此具有耐等離子體性能,可以耐受這種干式蝕刻處理。
(源·漏布線前處理工序105)關于這種源·漏布線前處理工序105,由于與上述實施方式1相同而省略其說明。
(源·漏布線形成工序106)關于這種源·漏布線形成工序106,由于與上述實施方式1相同而省略其說明。
此外,這里的布線也是單層,與柵極布線工序中說明的相同,具有優點。
(通道部加工工序107)
關于這種通道部加工工序107,由于與上述實施方式1相同而省略其說明。
(保護膜·層間絕緣層成膜工序108)關于這種保護膜·層間絕緣層成膜工序108,由于與上述實施方式1相同而省略其說明。
(保護膜加工工序109)關于這種保護膜加工工序109,由于與上述實施方式1相同而省略其說明。
(像素電極形成工序110)作為最后的工序,用濺射法使后面由像素電極24和端子電極29構成的ITO(銦錫氧化物)膜成膜。此時的基板溫度設定在200℃。然后用光刻法使這種ITO膜形成圖案,得到了如圖1、圖2、圖31(a)、(b)和圖4所示的TFT陣列基板11。
因此,本發明的材料由于具有以往的銀單質所不具有的對玻璃基板的優良附著力,所以能夠耐受一系列制造過程,不會產生柵極布線等剝離而引起的不良。
而且本發明的材料,由于具有以往的銀單質所不具有的優良耐熱性,所以即使暴露在本實施例那樣的300℃高溫條件下基板表面也不會粗造,可以得到表面平滑性優良的柵極布線13、輔助電容布線16和柵電極17等。因此,與借助于柵絕緣層18在其上形成的源布線14、半導體層27、源電極21等之間不會產生泄漏,生產率提高,同時TFT的特性也穩定。
于是與任何材料相比,本發明的材料備有高的耐等離子體性能,使這種制造工藝成為可能。
在本實施方式中,在柵絕緣膜·半導體膜加工工序104中柵絕緣膜18的蝕刻,在通道部加工工序中對n+型硅加工膜48的蝕刻,在保護膜加工工序109中對氮化硅膜55的蝕刻總計這三種工序中,都可以使用干式蝕刻法。此時,以往用銀單質形成布線和電極等的情況下,過蝕刻時,或者制成其他膜的蝕刻掩模時被蝕刻,會變得不良。然而如本實施方式那樣,含有銀和銦的本發明的布線材料由于具有優良的耐等離子體性能而不會變得不良。
如此,制造TFT陣列基板之際,大多使用干式蝕刻法,隨之而來的要求是作為構成布線、電極等的材料具有高的干式蝕刻耐性(耐等離子體性能)。本發明的以銀為主體含有銦的材料,具有高的耐等離子體性能,尤其是作為構成TFT陣列基板上的布線、電極等材料使用極為優良。
而且本發明的材料,如本實施方式那樣使用油墨噴射方式之類的圖案形成裝置描繪、形成源布線14、半導體層27、源電極21等的情況是特別有效的。這種情況下,由于將源布線14等作為n+型硅層20形成用的蝕刻掩模,所以在從蝕刻開始至結束的長時間內被暴露在干式蝕刻氣體的氣氛下。因此,以往使用銀單質的情況下這樣的工藝很難實現。但是本發明的材料,卻能借助于這種圖案形成裝置制造TFT陣列基板。
如此,本發明的銀合金材料,特別適于使用噴墨裝置之類涂布裝置的制造工藝,是流動性布線材料中所含的有用的材料。而且正如后述那樣,即使在不使用圖案形成裝置的制造方法中,也同樣是有用的材料。
本實施方式中,是總計六次使用光掩模進行曝光、顯影工序的六枚掩模工序。為了在更低成本下生產TFT陣列基板,也廣泛使用將其減少一次的五枚掩模工藝。這種情況下,是通過對柵絕緣膜45和氮化硅膜55連續進行蝕刻加工,形成柵絕緣層18和保護層25的方法。然而,這種情況下特別是可以形成為漏電極布線22的露出部將長時間被暴露在干式蝕刻氣體氣氛中,需要耐受更加苛刻的使用條件。
為了尋找其中的原因而考察了基板在蝕刻中的情況。首先在氮化硅膜55的蝕刻期間由于全面有膜而沒有問題。但是在隨之而來的柵絕緣膜45蝕刻過程中,例如可以形成為漏電極布線的接觸孔23的露出的部分,自蝕刻開始至結束都被直接暴露在干式蝕刻氣體的氣氛中。與六枚掩模情況下僅有的過蝕刻相比,其時間極長,是一種苛刻的工藝條件。
因此,在這種五枚掩模工藝的情況下,對于漏電極布線22特別要求具有高的耐等離子體性能,但是以含銀和銦的銀合金材料為代表的本發明的銀合金材料,由于具備高耐等離子體性能,所以即使在這種情況下也可以使用,使用范圍廣。
而且,本實施方式是六枚掩模工藝,端子布線30雖然是與柵極布線等同時形成的形態,但是本發明并不限于這種情況。現有的幾乎全部制造方法,均是使柵絕緣層18、或者將形成保護層25的氮化硅膜在基板全面上成膜,利用干式蝕刻法將其部分除去,這種方法中必須將其除去部分以便實現電連接,因此要求在其下配置的電極和布線等必須具有對過蝕刻的耐等離子體性能。本發明提供耐等離子體性能優良的材料,對于這些TFT陣列基板的制造過程而言發揮優良效果。
本實施方式中,流動性布線材料中使用了將涂布了有機膜的、含有銀銦的合金微粒分散在有機溶劑中的分散液。此時在流動性布線材料中所含的銀和銦,是使用銦與銀之比大約為10重量%以下的布線材料形成的。但是,銦相對于銀的比例可以根據制造過程適當選擇使之具有適當的耐等離子體性能,或者根據所要求TFT陣列基板的性能等適當選擇。
而且,這種流動性布線材料的形態,并不限于以銀銦合金微粒形式含有銀和銦的形態。也可以分別制成銀微粒和銦微粒,將其獨立分散在溶劑中的形態。此外,不一定限于微粒,銀或銦還可以以金屬化合物的形式包含在溶劑中的形態。
本實施方式中,雖然是用含有銀和銦的銀合金材料形成源布線14、柵極布線13等布線和電極等的,但是并不限于這種情況,也可以是含有銀和鋅的銀合金材料。還可以是其特征在于通過含有銀,同時至少還含有從錫、鋅、鉛、鉍、銦和鎵中選擇的一種以上元素的銀合金,形成柵極布線13等。而且還可以是其特征在于不僅以銀,也可以以鋁、銅、作為主要金屬,除這些元素以外,至少含有從鋁、銅、鎳、金、銀、鉑、鈀、鈷、銠、銥、釕、鋨、鈦、鋯、鉿、釩、鈮、鉭、鉻、鉬、鎢和釹中選擇的元素的銀合金材料。
這里將對于上述的柵極布線形成工序102以及源·漏布線形成工序106中布線形成的細節說明如下。
首先參照圖32(a)~圖32(e)說明柵極布線形成工序102。
如圖32(a)所示,利用油墨噴頭33的第一噴頭33a,在柵極布線前處理工序101中,對表面實施了親疏水(親疏液)處理后的玻璃基板12的布線形成區域上,噴出布線部用低電阻材料的流動性布線材料,以形成端子布線30。
然后如圖32(b)所示,利用油墨噴頭33的第二噴頭33b,在形成了端子布線30后的玻璃基板12上的端子電極形成區域,噴出端子用耐等離子體性能的流動性布線材料,以形成端子電極39。
進而如圖32(c)所示,將在玻璃基板12上形成了的端子布線30和端子電極29燒成后,形成將成為保護膜的柵絕緣膜45以將端子布線30和端子電極29覆蓋。
其后如圖32(d)所示,為了進行端子加工,設置將形成掩模的抗蝕劑材料100,使與端子電極29對應的部分的柵絕緣膜45形成開口,經掩模曝光等形成圖案。
最后如圖32(e)所示,將與端子電極29對應的柵絕緣膜45的區域進行蝕刻后,剝離抗蝕劑100,形成端子部28。
這樣,將油墨噴頭33按照功能設置兩個噴頭,處理兩種流動性布線材料的情況下,油墨供給系統36、控制單元37、噴出位置信息等也需要事先與此對應。
這樣形成的端子部28將形成如圖31(a)、(b)所示的形狀。而且,端子布線30與端子電極29連接,使其間具有電導通性。
端子布線30,由于被柵絕緣層18所覆蓋,所以可以適當選擇得使之在耐等離子體性能中,具有耐熱性和對玻璃基板的附著力。關于耐等離子體性能,由于并不暴露在干式蝕刻氣體氣氛中,所以是不必要的。
例如,若以制成特別大型液晶顯示裝置用的電路基板為例進行說明,則由于大型液晶顯示裝置中布線長度延長,所以應當盡可能減小布線的電阻。在這種情況下,可以將端子布線30制成銦相對于銀的含量達到3重量%。此時,這部分的電阻率大約為4μΩcm。而且處于像素形成區域61內的柵極布線13、柵電極17、輔助電容布線16,也因布線長度延長,在與端子布線30同樣理由下,以便獲得更低的電阻,可以使銦相對于銀的含量達到3重量%。
另一方面,端子電極29,在電連接所需的蝕刻工序中,因過蝕刻而暴露在干式蝕刻氣體氣氛中。因此,應當重視耐等離子體性能,可以構成得使銦相對于銀的含量達到10重量%。這種端子電極29,也可以比TFT陣列基板上的柵極布線13、或源布線14、端子布線30短得多,使電阻率比其他部分更大。
當然,端子布線30和端子電極29二者也可以具有相同構成,即其構成中銦相對于銀的含量達到10重量%。然而,正如本實施方式那樣,根據各部分所需的性能進行分開涂布,由于能夠形成比全體更低的電阻布線和電極等,所以具有可以制成更大型電路基板和更大型顯示裝置等的優點。
其中,上述油墨噴墨裝置33是通過用第一噴頭33a和第二噴頭33b,噴出銦相對于銀含量不同的兩種流動性布線材料,以形成為端子布線和端子電極的。具體講,在為形成端子布線30用的區域上,當形成端子布線30時,噴出銦相對于銀含量為3重量%的流動性布線材料。另一方面,在為形成端子電極29用的區域上,當形成為端子布電極29時,噴出銦相對于銀含量為10重量%的流動性布線材料。
另一方面,在要形成處于像素形成區域61的柵極布線13、柵電極17、輔助電容布線16的區域上,噴出與端子布線30相同的流動性布線材料。噴出后,在300℃下燒成1小時,得到了預定的端子布線30和端子電極29。因此通過在像素形成區域61的布線部分使用銦相對于銀含量為3重量%的流動性布線材料,能夠獲得更低電阻的布線。
本實施方式中,油墨噴射方式之類的圖案形成裝置應可以在基板面內進行分開涂布,在同一工序中形成的布線等在各部分必須具有所需不同的耐等離子體性能或導電性,以及對本發明材料的銦含量、導電性和工藝耐性之間進行最佳組合都是很重要的。這樣能夠制造出容易制造、具有良好電學特性的大型TFT陣列基板。
另外,在本實施方式中,端子布線30和端子電極29雖然具有銦含量不同材料的邊界,但是并不限于此。銦含量在邊界附近也可以發生變化。其形成方法既可以是互相自然混合流動性布線材料的方法,也可以是有意將兩種材料互相混合的方法。
當然,在TFT陣列基板11所需要的部分中,在制造工序中被暴露在干式蝕刻氣體氣氛中的部分,設置銦含量增加的布線和電極等,對于本實施方式而言是重要的。
因此,本發明的銀合金材料,即使當銦對銀的含量例如低達1重量%和3重量%之類較低的情況下進行分開涂布時,也適當使用與多個制造工藝對應構成柵極布線13等布線和電極的、特別是低電阻的材料的方法得到。
另外,在本實施例中,雖然用含有銀和銦的銀合金材料形成柵極布線13等布線等,但是并不限于這種情況,也可以是含有銀和鋅的銀合金材料。還可以使用其特征在于含有銀,同時至少含有從錫、鋅、鉛、鉍、銦和鎵中選擇的一種以上元素的銀合金,形成柵極布線13等。而且也可以是其特征在于不僅以銀,也可以以鋁、銅作為主要金屬,除這些元素以外,至少含有從鋁、銅、鎳、金、銀、鉑、鈀、鈷、銠、銥、釕、鋨、鈦、鋯、鉿、釩、鈮、鉭、鉻、鉬、鎢和釹中選擇的元素的銀合金材料。
而且還可以根據情況分開使用,用銀和銦、銀和鋅等,使TFT陣列基板上構成不同。
以下詳細說明源·漏布線形成工序106。其中,構成為使銦相對于銀的含量在源電極21和源布線14的情況下為3重量%,在漏電極布線22的情況下為10重量%。
而且在漏電極布線22內,分開涂布得使銦相對于銀的含量為3重量%和10重量%,也可以在接觸孔23附近提高耐等離子體性能。此外,在本實施方式的TFT本例基板上的任意處,均可以這樣涂布。
還有,構成源·漏布線的布線材料并不限于由銀和銦的材料,也可以是含有銀和鋅的合金材料。另外還可以用其特征在于含有銀,同時至少含有從錫、鋅、鉛、鉍、銦和鎵中選擇的一種以上元素的銀合金材料形成源布線14等。而且也可以是其特征在于不僅以銀,也可以以鋁、銅作為主要金屬,除這些元素以外,至少還含有從鋁、銅、鎳、金、銀、鉑、鈀、鈷、銠、銥、釕、鋨、鈦、鋯、鉿、釩、鈮、鉭、鉻、鉬、鎢和釹中選擇的元素的銀合金材料。
而且還可以根據情況分開使用,利用銀和銦、銀和鋅等使TFT陣列基板上構成不同。
另外,在制造TFT陣列基板11的情況下,如上所述,既可以在柵極布線形成工序102、源·漏布線形成工序106這兩個工序中進行分開涂布,也可以僅在其中一個工序中進行分開涂布。
在此,就按照用途對布線部分和端子部等布線材料進行分開涂布時,各材料連接的部分進行說明。
例如如圖33(a)所示,用材料M涂布作布線部中的端子布線30后,如圖33(b)所示,在與形成端子的端子電極29相當的之處涂布材料N。此時材料M與材料N的邊界部分處于互相接觸,或者互相混合的狀態下。
如圖34(a)~34(c)表示,利用噴墨法涂布后不同材料M與N接觸的情況下產生邊界時所料想的狀態。
圖34(a)表示材料M、N在邊界中互相以液體形式混合的情況,因互相混合而產生的與材料M和材料N均不相同的狀態,即中間狀態(中間區域)。
這種狀態,因材料M和材料N的混合比例而異,或因混合至一定程度而形成中間狀態,均與涂布后所含溶劑的殘留程度有關。也就是說,若容積被干燥,則不會出現因液體的流動性而產生的互相混合。但是,據認為燒成時因金屬微粒熔融而產生的中間狀態,與該區域以液體狀態混合而成的中間狀態相比范圍極小。這里關注的是以液體狀態的互相混合,此時材料M與材料N的邊界是不明確的。
圖34(b)表示在先涂布的材料M中的溶劑成分經過大體干燥后涂布材料N的情況下,液態下的材料M和材料N尚未互相混合的狀態。
這種狀態下由于材料M和材料N尚未互相混合,所以在二者之間存在比較明確的邊界。但是當燒成時,因材料M和材料N中所含微粒的互相熔合而形成中間狀態。
圖34(c)表示處于圖34(a)和圖34(b)中間的情況下,后面涂布的材料N中的溶劑成分使材料M再次變成液態,材料M與材料的區域變成不明確的狀態。此時互相混合的區域在圖34(a)中較窄,所以可以從其中間距離設想出假想的邊界。
本實施方式中,重要的是燒成后材料M與材料N之間實現電連接。圖34(a)~34(c)的狀態是分別被電連接的狀態,本發明中無論處于何種狀態下都沒有問題。但是正如后述那樣,在積極利用材料M與材料N互溶而成的中間狀態形成電阻的情況下,優選圖34(a)的狀態,該電阻的端部優選圖34(b)和圖34(c)的狀態。此外,這里是僅就材料M與材料N的邊界強調說明的,但是由于在涂布過程中表面的平坦性與本說明無關,所以全部以平坦狀態對附圖做了說明。
利用本申請中的發明,通過將低電阻布線材料和合金與高電阻布線材料適當組合,能夠調節低電阻的形成和布線的電阻。以下就其實例加以說明。
在圖35的柵極布線示意圖中,為了利用連接驅動器IC的端子電極和柵極布線的端子布線補齊布線長度,在端子與柵極布線之間距離短之處,即在與驅動器IC的中央部分連接之處,將布線形狀制成曲折狀,將驅動器端子與柵極布線間距離長之處,即與驅動器IC的端子連接之處制成直線狀,互相連接。
其中,將圖36(a)所示的長度D,設想為一根布線長度為L的曲折狀圖案。在圖36(a)所示的曲折有四次,所以總長度大約為8L。因此,與距離D用直線連接的情況相比,電阻大約變成8L/D倍。
例如,若D=600微米,L=微米150,則8L/D=2,所以若改變布線寬度、膜厚,則布線的電阻率可以達到二倍。
為了調整布線電阻,可以考慮使用以下(1)用所需電阻的材料形成(2)通過配合電阻率不同的材料調整(3)變更布線形狀的厚度這三種方法。
方法(1)中,如圖33(a)、(b)所示,準備含金屬部分的電阻率低的材料、材料M以及電阻率高的材料、材料N,用材料M形成布線,在形成電阻之處使用材料N,此時可以形成電阻。將這種方法用在上述圖36(a)中D=600微米,L=150微米的情況下,銦相對于銀之比例處于5重量%時的電阻率大約為6.1μΩcm(實施例5),銦與銀之比處于10重量%的電阻率大約為12.3μΩcm(實施例6),所以若將材料M定為銦相對于銀之比例為5重量%時的合金,將材料N定為銦相對于銀之比例為5重量%時的合金,并改變膜厚和線寬,則如圖36(b)所示,即使不使用曲折狀而使用直線也可以形成電阻。
方法(2)的利用材料M和材料N調整中間電阻的方法,如圖37(a)、(b)所示,在油墨噴頭33中,由先行的第一噴頭33a間歇地噴出材料M后,借助于第二噴頭33b在其間隙噴出材料N,這種情況下因材料M與材料N混合而能得到具有合成電阻的布線(中間體)。
此時,根據改變材料M與材料N的噴出間隔、噴出比例可以調整材料M與材料N的混合比。
以下說明形成上述中間體的其他實例。
在圖38(a)、(b)和圖39(a)、(b)中,材料M的噴出比例不同,圖38(a)、(b)表示以三滴中一滴的比例噴出材料M的實例,而圖39(a)、(b)則表示以三滴中二滴的比例噴出材料M的實例。膜厚相同、布線寬相同、一滴的噴出量相同、噴出間隔相同,若按照圖34(b)的方式,圖38(a)、(b)情況下的電阻值提高。這樣,可以用材料M和材料N噴出次數的比例調整電阻值。當然也能夠通過變更膜厚、線寬、噴出量和噴出間隔來作適當調整。
另外,若按照剖面內部的狀態為圖34(a)的方式,其電阻值不一定會成為與混合比成正比的中間值。在金屬合金的情況下,混合不同材料時,往往比二者的電阻值增高。而且在金屬形成化合物的混合比的情況下,電阻值往往會降低。這是因為在異種材料互相混合時有利于電子傳導的導電電子的無規概率比單純混合的情況增高的緣故,而在化合物的情況下,由于取決于晶體結構,所以概率會降低。本實施方式的情況下據認為,混合后燒成時微粒互相熔合,引起與金屬合金的情況相似的現象所致。這樣若將電阻值轉換成平均值,則往往需要事先研究電阻特性。
另一方面,被噴出的液滴干燥后重疊的情況下,即處在圖34(b)、(c)所示的邊界時,由于材料M與材料N在連接的狀態下不會互相混合,所以電阻值與二者的平均值接近。因此,這種情況下可以用噴出量之比調整到材料M和材料N的中間值。因此在涂布后的狀態下,也能夠調整電阻值。
但是在圖34(a)中,由于材料M和材料N間的邊界部明確,所以使以電阻形式表現的布線長度變得不明確,電阻值變得不均,應當按照圖34(b)所示將其干燥使得形成電阻的部分端部出現明確的邊界。
圖38(b)和圖39(b),分別表示圖38(a)和圖39(a)的剖面視圖,為使電阻體長度明確,如圖34(b)所示,將其在端部充分干燥使邊界明確后,間歇地噴出材料M、N,如圖34(a)所示,通過以液體狀態混合,在電阻部分使材料M、N的邊界明確的實例。
以下參照圖40(a)~圖40(c)說明方法(3)改變布線寬度和膜厚的情況。
圖40(a)表示噴出間隔狹窄的情況,這種情況下若改變噴出材料的濃度和布線寬度,則將使膜厚增加。
與此相比,圖40(b)是將噴出間隔擴大的實例。由細線橢圓表示之處是液滴彈落的位置。此圖表示,在利用親疏水(親疏液)處理事先使電阻形成位置親水(液)化區域的兩處彈落的材料N,將沿著親水(液)圖案擴展的情況,與填補圖40(a)的噴出間隔的情況相比膜厚減薄。通過這樣擴展噴出間隔使膜厚減薄的情況下,能夠形成更高的電阻值。
這樣通過將上述方法(1)~(3)適當組合,能夠制成電阻值不同的材料。
這在玻璃基板上由無定形硅形成IC的情況下是有效的。在加工硅晶片的工藝過程中,雖然用離子注入法進行適當電阻形成的操作,但是對于使用本例的方式,例如像液晶顯示裝置的顯示板那樣,用大型基板制作的顯示板中,離子注入法裝置規模增大,考慮到裝置本身和裝置價格均不現實。因此,為了這樣在基板上形成具有所需電阻的電路基板,這樣的方法是非常有效的。
而且,對于電阻用材料而言,正如本實施方式說明的那樣,既能夠使用將銦相對于銀之比例加以改變了的材料,而且作為電阻更高的材料,也可以使用在銀中混合了例如鈷、鎳等電阻高的材料,或鉭、鉬、鎢、鈮等高熔點材料的合金,此外還可以使用銀單質而不用銀合金材料。
而且如圖40(c)所示,使用親疏水(液)處理法使布線形成位置親疏水(液)化時,也能夠使布線寬度變窄。這種情況下,若膜厚相同則電阻增大。因此能夠根據布線寬度作電阻控制。
其中在使用的圖38(a)、圖39(a)和圖40(a)中,為容易說明起見,是在明確劃出了將電阻體部分剛剛彈落后的液滴形狀的情況下說明的,但是本實施方式并不限于這些圖中所限定的形狀。在親疏水(液)處理后的區域彈落的情況下,為了使彈落后的液滴形狀能在親水區域(親液區域)上擴展下去,圖中明確所示的彈落后的形狀也不會殘留。特別是若彈落后仍然是液滴狀態,如圖38(b)和圖39(b)所示,則材料M和材料N能夠互相混合形成一體。
另外,在本實施方式中,使用了以油墨噴射方式噴出流動性液滴的圖案形成裝置。然而,本發明的銀合金材料即使不使用這種圖案形成裝置也可以同樣適當使用。這種情況下,在對應的工序中將利用已有的濺射法或者蒸鍍法及光刻法等最一般的方法制造TFT陣列基板。但是不是流動性布線材料,而使用濺射用靶和蒸鍍用蒸發源等,能夠得到由本發明的銀合金組成形成的布線、電極等。本發明的銀合金材料即使在這種情況下,也具有耐熱性、附著力、耐等離子體性能這些優良的工藝耐性,而且可以方便地作為低電阻材料使用。
而且,本發明的銀合金材料,也可以方便地作為將兩層以上材料重疊而成的多層布線結構中的一層使用。例如,即使經300℃燒成也不會像銀單質那樣喪失表面平滑性,而且特別是含有銦、其含量例如相對于銀占10重量%等含量較多的情況下,仍然具有充分的耐等離子體性能,可以有效的作為保護其下層布線的金屬保護層使用。而且可以作為使之與實施方式1中的半導體層27直接接觸,為獲得電連接用的源電極21、漏電極布線22的全部或其一部分而可以使用,同樣發揮優良的耐熱性和附著力,可以方便地在TFT陣列基板的制造過程中使用。
或者,本發明的銀合金材料,還可以在反射型TFT液晶顯示裝置等中使用的那種TFT陣列基板上作為光反射性電極使用。這種情況下,本發明的銀合金材料由于具有優良的耐熱性,所以即使經過例如300℃下燒成,也不像銀單質那樣喪失表面的平滑性。因此,不會引起設計外的光散射,作為光反射性電極可以維持充分的光反射率等,可以使作為TFT陣列基板的特性得到充分發揮。
此外,本發明的銀合金材料、布線的構成和布線形成方法,還能作為構成PDP(等離子體顯示板)的玻璃基板上的總線電極、數據電極使用。這些電極是被配置在為驅動PDP用的前面玻璃基板上、或者背面玻璃基板上的電極,以往由銀、鉻/銅/鉻、鋁/鉻構成。作為提高在銅或鋁基板上的附著力,解決膨脹系數不同的對策,不得不使用在與玻璃基板間插入鉻層的結構。另一方面,已有的銀有耐熱性問題,高溫燒成引起晶粒生長,是很難使用的材料。
與此相比,本發明的銀合金材料由于具有優良的耐熱性和與玻璃基板的附著力,所以可以代替已有的銀等這些材料,有效地作為總線電極、數據電極使用。
本發明的銀合金材料、布線的構成和布線形成方法,在使用EL(電致發光)的顯示裝置中也可以使用。與液晶顯示裝置相比,EL顯示裝置時常利用電流量控制發光亮度灰度。這種情況下,對于向形成像素的發光元件供給電流的電流供給線,要求使用低電阻的材料。這是因為布線電阻會消耗電力,使發光效率變差,或者使顯示裝置發熱、在顯示面上出現斑點的緣故。
而且驅動EL元件的電路基板大多是使用TFT陣列基板的電路形成,往往要經過與本實施方式中表示的工序同樣工序制成。因此,能夠將本實施例中所述的內容用在使用EL的顯示裝置上。特別是形成電流供給線的布線、從外部向驅動驅動器供給電流的線,都可以使用選擇性形成低電阻的布線材料,即銦相對于銀含量為3重量%的銀合金材料,在信號線和端子電極都可以使用銦相對于銀含量為10重量%的銀合金材料。
此外本發明的銀合金材料、布線的構成和布線形成方法,也可以用作柔性基板或玻璃環氧樹脂基板的布線材料。這些基板中的連接端子,銦相對于銀的含量高,作為重點是耐氧化的構成,在內部布線部分,可以減少銦相對于銀的含量,作為低電阻布線使用。
而且在上述銀合金材料中,特別是在銦與銀的含量比例處于0.5重量%以下的情況下,電阻率達到2.7μΩcm以下,能夠形成用已有的銀布線所不能獲得的低電阻布線,因而是有益的。但是由于銦含量低,耐等離子體性能不充分,一般來講需要層疊其他金屬膜等。關于對基板的附著力,因銦含量低也不充分,所以往往需要進行基底處理等情況。因此,即使是銦相對于銀含量為0.5重量%以下的銀合金材料,若經基底處理則也可以作為電路基板上布線的本線使用。
以下將就以銦相對于銀含量為0.5重量%以下的銀合金材料作為布線材料情況下基板電路的制造方法進行說明。
在圖6所示的柵極布線形成工序102中,使用以噴墨方式為代表的圖案形成裝置,在TFT陣列基板71上進行不同構成的布線材料的分開涂布。另一方面,在上述實施方式3中,在源·漏布線形成工序106中,對構成不同的布線材料進行了分開涂布。
其中在柵極布線形成工序102中,使用濺射法進行了布線形成等,這些布線等是由本發明的銀合金材料與鈦層疊而成的。
圖41(a)、(b)和圖42(a)、(b),在本實施方式中表示柵極布線形成工序102結束后的狀態。圖41(a)和圖42(a),分別表示玻璃基板12上的像素形成區域61和端子部形成區域62的平面視圖。圖41(b)和圖42(b),分別是圖41(a)和圖42(a)中沿著直線M-M箭頭的剖面視圖,和沿著N-N線箭頭方向的剖面視圖。
這些圖中,柵極布線80、柵電極81、輔助電容線82和端子布線83具有相同的層疊結構,由兩層構成。靠近玻璃基板12一側的各層80a、81a、82a和83a由本發明的銀合金構成,銦相對于銀的含量為0.2重量%。處于其上層一側的各層80b、81b、82b和83b由鈦組成。各層80a、81a、82a和83a,以及80b、81b、82b和83b的膜厚度均為0.2微米。
其中靠近玻璃基板12一側的各層80a、81a、82a和83a由于是由銀和銦構成的合金形成的所以具有耐熱性,在后續工序中即使經過300℃燒成也不會對柵極布線80等產生有害影響。但是在以往用銀單質形成這些層的情況下,因缺乏耐熱性而會產生顯著的表面凹凸,因而發生與上層的泄漏不良。
若是銦含量為0.5重量以下的銀合金,如上所述,電阻率低達2.7μΩcm以下,因而能夠形成用鋁所不能形成的低電阻布線。本實施例中,電阻率低達2.3μΩcm左右,數值極低。因此特別希望實現布線低電阻化的情況下,例如在液晶TV用等液晶顯示裝置中,本發明的銀合金材料是一種有用的材料。
本發明中將就柵極布線80等的形成方法進行說明。其中在柵極布線形成工序102中,由于使用以噴墨方式為代表的圖案形成裝置,所以沒有進行與柵極布線前處理工序101相當的工序。
首先,利用濺射法使相對于銀含有0.2重量%銦的銀合金膜在玻璃基板12上成膜。此時使用了固溶有銦的銀合金靶作為濺射用靶。然后利用濺射法在真空中使鈦連續成膜。利用光刻法對這樣得到的膜進行加工,得到了如圖41(a)、(b)和圖42(a)、(b)所示的柵極布線等。此時的蝕刻使用了干式蝕刻法。
考慮到后續工序,端子布線83等需要具有耐等離子體性能,但是本發明中通過上層側的鈦獲得了此性能。
如此,本銀合金材料也可以作為多層布線結構中的一層使用,當使銦相對于銀含量為0.5重量%以下的情況下,可以得到用已有的鋁所不能實現的低電阻布線。
另外,在上述方法中,雖然是在玻璃基板12上直接使本發明的銀合金膜成膜,但是當與基板的附著力不充分的情況下,既可以使用在二者中間設置由金屬等構成的中間層,也可以使用以等離子體、藥品等對玻璃基板進行處理的方式獲得附著力。
本發明中,上層側的各層80b、81b、82b和83b的材料并不限于鈦,也可以是鉻、鉬、鉭、鎢或使其含有氮、氧的材料或者ITO(銦錫氧化物)等金屬氧化物。為了形成柵極布線80等,如上所述,既可以涂布流動性布線材料后層疊,也可以用由銀和銦構成的蒸發源借助于蒸鍍法成膜,加工后形成。
本說明中,在柵極布線形成工序102中,雖然是用由本發明的銀合金與鈦構成的膜形成布線,但是作為本發明的其他實施方式,也可以在源·漏布線形成工序106中同樣形成由層疊膜構成的布線。即使在這種情況下,由于由銀和銦構成的合金具有耐熱性,所以即使在后續工序中進行燒成也不會產生有害影響。
這種情況下,當銦相對于銀含量為0.5重量%以下時,可以制成以往用鋁所不能實現的低電阻的布線。
但是對于銀而言通過使之含有銦,在燒成的情況下可以形成比鋁更高反射率的膜。特別是布線兼作反射板和反射電極的情況下,可以用相對于銀含有0.5重量%以下銦的銀合金形成布線。
綜上所述,本發明的銀合金材料是構成在絕緣性基板上形成布線和/或電極用的材料,其特征在于以銀作為主要成分,其中含有從錫、鋅、鉛、鉍、銦和鎵中選擇的一種以上元素。
根據使用上述構成的材料,可以形成電阻低,耐熱性或在玻璃基板上的附著力、耐等離子體性等工藝耐性強的布線和/或電極。
而且所述的元素也可以至少含有鋅。
這種情況下,若使用以銀作為主要成分,使之至少含有鋅的銀合金材料形成布線、電極等,則低電阻性能不會顯著喪失,可以提高耐熱性和附著力,而且在導入氯氣或氧氣的條件下還可以高耐等離子體性能。
此外所述的元素還可以至少含有銦。
這種情況下,若使用以銀作為主體,使之至少含有銦的銀合金材料形成布線、電極等,則低電阻性能不會顯著喪失,可以提高耐熱性和附著力,而且特征地大幅度提高耐等離子體性能。
而且,若在銀中添加適量銦成膜,則即使在200或300℃燒成時也能得到保持高可見光反射率的銀合金膜。這種銀合金膜與已有的使用鋁的光反射膜的情況相比,由于總體上反射率高,所以例如一旦用于反射型液晶顯示裝置中的光反射性電極等,能夠進行更加明亮的顯示。
而且銀銦合金材料,若調整銦相對于銀的含量,則耐熱性、附著力、耐等離子體性能和高可見光反射率等可以覆蓋很寬的范圍。
銦含有量(銦/銀(重量%))優選0.5~28重量%。若銦含量低,則耐等離子體性能降低,但是可以實現低電阻化。然而,若銦含量低于0.5重量%,則會產生耐等離子體性能降低的問題。而且當銦含量增高時,電阻值上升,耐等離子體性能提高。然而,若銦含量大于28重量%,則會產生與銀不能形成固溶體的問題。因此,適當調節銦相對于銀含量的情況下,即使是像電路基板上的布線或端子部等那樣所需特性不同的部位,也能使特性容易變更。
上述銀與上述元素的組成范圍,也可以設定得使銀合金的電阻率處于10μΩcm以下。
這種情況下,在作為已有技術的鋁、鋁合金布線技術中,電阻率大約處于4~10μΩcm范圍內。因此,本發明的這種銀合金材料,可以得到預定的電學特性,可以在幾乎不改變已有布線的條件下使用。
對于上述的銀合金材料而言,還可以含有從鋁、銅、鎳、金、鉑、鈀、鈷、銠、銥、釕、鋨、鈦、鋯、鉿、釩、鈮、鉭、鉻、鉬、鎢和釹中選擇的至少一種元素。
上述各元素,對于銀合金材料來說由于可以作為進一步提高耐熱性、附著力和耐等離子體性能用的輔助材料使用,所以通過使之含有這些元素中至少一種元素,可以使耐熱性、附著力和耐等離子體性能進一步提高。
本發明的電路基板,其特征在于具有由上述構成的銀合金材料構成的布線和/或電極。
上述電路基板由于可以制成具有低電阻布線的構成,所以能夠制造與已有的鋁、鋁合金布線技術同等的、大型電路基板。
本發明的電子裝置,其特征在于使用了上述電路基板。
作為電子裝置例如有顯示裝置和液晶顯示裝置。
在顯示裝置的情況下,由于廣泛使用大型的電路基板,所以可以特別使用本發明的低電阻電路基板。
而且在作為構成液晶顯示裝置的電路基板的TFT陣列基板的制造中,因使用干式蝕刻法,所以要求布線和/或電極等用材料具有耐熱性、附著力和耐等離子體性能。因此,使用由本發明的銀合金材料形成的電路基板,對于液晶顯示裝置來說是非常有用的。
本發明的濺射用靶,其特征在于由以銀為主體,其中至少含有從錫、鋅、鉛、鉍、銦和鎵中選擇的一種以上元素的銀合金材料構成。
根據用這種銀合金材料作為濺射用靶,可以獲得工藝耐性高的布線,能夠以優良生產率制造本發明的電路基板和顯示裝置等。
本發明的蒸發源,其特征在于由以銀為主體,其中至少含有從錫、鋅、鉛、鉍、銦和鎵中選擇的一種以上元素的銀合金材料構成。
根據使用這種銀合金材料作為蒸發源,可以獲得工藝耐性高的布線,能夠以優良生產率制造本發明的電路基板、顯示裝置等。
本發明的流動性含金屬材料,其特征在于以銀為主體,其中至少含有從錫、鋅、鉛、鉍、銦和鎵中選擇的一種以上元素的銀合金材料。
通過使用這種構成的流動性的含有金屬的材料,可以獲得工藝耐性高的布線,能夠以優良生產率形成或制造本發明的電路基板、顯示裝置等。
本發明的銀合金,由于可以制成以銀作主體的一次固溶體形成區域,所以在該情況下與銀同樣作為容易流動化(油墨化)、使用油墨噴頭的布線形成工藝材料使用。
本發明的銀合金材料,其特征在于,構成在絕緣性基板上形成布線和/或電極、或者光反射膜的材料,以銀為主體,其中至少含有銦。
銦相對于銀的含量優選處于0.5重量%以下。
這種情況下,若銦含量比0.5重量%少,雖然會在耐等離子體性能降低的問題,但是在銀合金材料中銦含量為0.5重量%以下的情況下,即使經200℃燒成后,在幾乎全部可見光區域內,均可以得到比鋁高的可見光反射率。
而且當銦相對于銀的含量為0.5重量%以下的情況下,能夠形成用已有的鋁布線所不能得到的低電阻布線。當特別希望布線低電阻化的情況下,例如在液晶TV用等用的液晶顯示裝置上使用的情況下,可以利用本發明的銀合金材料制成電路基板。
而且銦相對于銀的含量優選處于0.2重量%以下。
這種情況下,當銀合金材料中銦含量為0.2重量%以下時,即使經300℃燒成后,在幾乎全部可見光區域內均可以得到比鋁高的可見光反射率。
因此,能夠用于光反射性電極(兼作電極和反射膜的電極結構)中,能夠進行比以往用鋁時產生更明亮的顯示。
本發明電路基板的制造方法,其特征在于使用上述濺射用靶或上述蒸發源,在絕緣性基板上形成布線和/或電極。
使用這種制造方法,可以在電路基板上形成工藝耐性強的布線和/或電極,所以可以以優良生產率制造電路基板。
使用上述流動性的含有金屬的材料,也可以在絕緣性基板上形成布線和/或電極。
使用這種流動性含金屬材料的制造方法,由于可以在電路基板上形成工藝耐性強的布線,所以能以優良生產率制造電路基板。
這里作為電路基板的實例,有液晶顯示裝置用的TFT陣列基板、PDP(等離子體顯示板)用電極基板、印刷電路板、柔性印刷電路板等。
作為利用這些電路基板制成的顯示裝置和圖像輸入裝置的具體實例有,液晶顯示裝置、PDP(等離子體顯示板)、有機EL(電致發光)板、無機EL板等顯示裝置、指紋檢測器、X射線攝像裝置等為代表的二維圖像輸入裝置等。
實施本發明用的絕緣性基板雖然是堿性玻璃基板、無堿玻璃基板、塑料基板等絕緣性基板,但是也包括例如在形成布線等的表面一側涂布了絕緣層的金屬基板等,以及與絕緣性基板實質上同樣的用途中使用的基板。
本發明的電路基板,其特征在于在具有在基板上形成的布線的電路基板中,同一布線上的至少兩處部位的特性分別不同。
這里,同一布線是指形狀上是連續的布線,基板上的電路由這樣的多個布線匯聚而形成電路基板,將這些多個布線稱為一個單位。
為了使同一布線上某部位的特性與氣筒部位的特性不同,例如可以使用使各部位材料的組成比例不同的方法實現。而且通過使構成各部位的材料各異的方法也可以實現。
例如,在液晶顯示裝置中使用的TFT陣列基板作為電路基板時,同一布線上的布線部分與端子部需要的特性不同。布線部分雖然需要低電阻化,但是由于形成保護膜而不必過分要求耐等離子體性能。與此相比,端子部分雖然也需要低電阻化,但是為了與驅動器等實現連接而不用保護膜保護,所以需要工藝耐性(特別是耐等離子體性)。
因此,或者利用改變布線材料的組成比例,或者通過改變布線的構成材料,以便使布線部分的布線以低電阻化作為重視的特性,而端子部分的布線則以耐等離子體性能作為重視的特性就可以。
而且上述的同一布線優選以單層形式形成的。
這種情況下,由于在實現電路基板薄型化的同時,還能使與布線上形成的其他布線之間的階差減小,所以可以防止因階差引起的其他布線的斷裂,結果可以提高電路基板的成品率。
此外上述同一布線也可以由多層形成。
例如,當布線材料與基板間的密接性差時,既可以在基板與布線材料之間形成與基板密接性好的層,也可以制成在其上涂布布線材料而雙層化的同一層。
而且上述布線優選用含有導電性材料的流動性材料形成。
此外由于在不層疊其他膜的情況下也容易形成布線,所以可以實現工序數目的減少和制造成本的降低。
特性不同部位使用的多種含有導電性材料的液體材料,也可以分別含有同一系統的溶劑、有機物。
這種情況下,即使是特性不同的布線材料,若溶劑是同系的,則液體之間容易溶混,難于凝聚而且難于分離,所以可以有效地進行布線的形成操作。
而且上述布線還可以由以銀、鋁、銅中任何金屬為主要材料的金屬形成。
這種情況下,由于使用以電阻值較低的銀、鋁、銅中任何金屬為主要材料的金屬形成布線,所以可以實現布線全體的低電阻化。其中,可以利用作為布線主要材料的以銀、鋁、銅以外的成分,調節表面平滑性、耐等離子體性能、附著性。
作為這樣的成分,優選至少一種從鋁、銦、錫、鉍、鎵、鉛、銅、金、銀、鈷、鎳、鈀、鉑、銠、釩、鈦、鋯、鈮、鉭、鎢、鉿、鋨、銥中選擇的以上金屬。
而且,本發明人等發現,布線材料以銀為主要成分其中添加了銦的合金作為材料,在絕緣性基板上形成布線和電極的情況下,與以銀單質作為材料在絕緣性基板上形成布線和電極的情況相比,布線和電極在絕緣性基板上附著力將會提高,同時布線和電極的耐熱性、耐等離子體性能也會提高。此外,不僅是上述的銦,即使是在銀中添加了錫、鋅、鉛、鉍、鎵的合金也能得到同樣的效果。
因此上述的材料中優選使用這種合金材料。
特別優選以銀銦合金作為布線材料使用。
這種情況下銀銦合金材料,若調整銦相對于銀的含量,則能在大范圍內覆蓋表面平滑性、附著力和耐等離子體性能等。
銦含量(銦/銀(重量%))優選0.5重量%至28重量%。若銦含量降低,則耐等離子體性能變低,但可以實現低電阻化。但是銦含量若低于0.5重量%,則會出現耐等離子體性能降低的問題。而且若將銦含量增加至超過20重量%,則會產生與銀不能形成固溶體的問題。這樣,僅在適當調節銦與銀的含量的情況下,即使是使布線上的布線部分或端子部等所需要的特性不同的部位,也能夠容易使特性變更。
而且若以噴墨方式涂布布線材料,則由于可以簡單地分開使用銦含量不同的布線材料,所以容易形成具有因部位而不同特性的布線。
此外,對上述結構的電路基板,在通道加工時、端子部加工時的耐等離子體性能,以及布線部中的低電阻化,若適用柵電極部有所要求的表面平滑性的TFT陣列基板,則能提高TF陣列基板的成品率和降低成本。
而且,若使用本發明的電路基板作為上述那種TFT陣列基板,如上所述由于具有提高成品率的優點,所以也可以很好地適用于其他電子裝置、液晶顯示裝置和等離子體顯示裝置等顯示裝置上。
在本發明的詳細說明部分所列舉的具體實施方式
和實施例,充其量是為說明本發明的技術內容用的,不應當僅限于這些具體實例對發明作狹義解釋,在本發明思想和宗旨范圍內,可以作出各種變更后加以實施。
權利要求
1.一種銀合金材料,是構成在絕緣性基板上形成的布線和/或電極、或反射膜的材料,其特征在于,以銀作為主要成分,至少含有相對于銀的含量為0.5重量%以下的銦。
2.根據權利要求1所述的銀合金材料,其特征在于銦相對于銀的含量為0.2重量%以下。
3.一種電路基板,其特征在于,具有一種由銀合金材料構成的布線和/或電極,所述的銀合金材料是構成在絕緣性基板上形成的布線和/或電極、或反射膜的材料,以銀作為主要成分、至少含有銦,銦相對于銀的含量為0.5重量%以下。
4.一種電子裝置,其特征在于,具有由一種銀合金材料構成的布線和/或電極的電路基板,所述銀合金材料是構成在絕緣性基板上形成的布線和/或電極、或反射膜的材料,以銀作為主要成分、至少含有銦,銦相對于銀的含量為0.5重量%以下。
5.一種顯示裝置,其特征在于,使用一種電路基板作為顯示用電路基板,所述電路基板的特征是具有由銀合金材料構成的布線和/或電極,所述銀合金材料是構成在絕緣性基板上形成的布線和/或電極、或反射膜的材料,以銀作為主要成分、至少含有銦,銦相對于銀的含量為0.5重量%以下。
6.一種液晶顯示裝置,其特征在于,使用一種電路基板作為液晶顯示用電路基板,所述電路基板的特征是具有一種由銀合金材料構成的布線和/或電極,所述銀合金材料是構成在絕緣性基板上形成的布線和/或電極、或反射膜的材料,以銀作為主要成分、至少含有銦,銦相對于銀的含量為0.5重量%以下。
7.一種顯示裝置,其特征在于,具有一種由銀合金材料構成的光反射膜,并利用該光反射膜進行顯示,所述銀合金材料是構成在絕緣性基板上形成布線和/或電極、或反射膜的材料,其中以銀作為主要成分,至少含有銦,銦相對于銀的含量為0.5重量%以下。
8.根據權利要求7所述的顯示裝置,其特征在于,銦相對于銀的含量為0.2重量%以下。
全文摘要
本發明的電路基板使用以銀作為主要成分,至少含有從錫、鋅、鉛、鉍、銦和鎵中選擇的一種以上元素的銀合金材料,作為構成柵極布線和柵電極的材料。在柵極布線或柵電極中特別優選使用以銀作為主要成分,含有銦的銀合金材料。這樣,通過調整銦的含有量,可以提供一種可適宜調整低電阻、附著性、耐等離子體性、反射性等的銀合金材料。而且,能夠將這些合金配合在電路基板的各部位所要求的特性而適用。
文檔編號H05K1/09GK101042946SQ200710092059
公開日2007年9月26日 申請日期2004年7月22日 優先權日2003年7月23日
發明者齋藤裕一, 藤井曉義 申請人:夏普株式會社