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JPS6219005B2 - - Google Patents
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JPS6219005B2 - - Google Patents

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JPS6219005B2
JPS6219005B2 JP11131480A JP11131480A JPS6219005B2 JP S6219005 B2 JPS6219005 B2 JP S6219005B2 JP 11131480 A JP11131480 A JP 11131480A JP 11131480 A JP11131480 A JP 11131480A JP S6219005 B2 JPS6219005 B2 JP S6219005B2
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JP
Japan
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transparent electrode
resistance
plasma
sputtering
gas
Prior art date
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JP11131480A
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Japanese (ja)
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Takao Chikamura
Takuo Shibata
Yutaka Myata
Shinji Fujiwara
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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  • Manufacturing Of Electric Cables (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、スズ(Sn)酸化物およびインジウ
ム(In)の酸化物の少なくとも一方を含有する透
明電極の製造方法に関し、低抵抗の透明電極が容
易に得られるようにすることを目的とする。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for manufacturing a transparent electrode containing at least one of tin (Sn) oxide and indium (In) oxide. The purpose is to

最近、SnあるいはInの酸化物、例えばSnO2
In2O3およびその混合物は液晶等の表示パネルの
電極材料や太陽電池、各種受光素子の透明電極材
料として広く使用されるに至つている。その必要
とされる特性は、高い光透過率と低い抵抗率であ
る。これらの透明電極材料の抵抗率は、過剰陽原
子がドナーとして電子を供給する程度によつて決
定される。そのため、これら透明電極材料の抵抗
を下げる方法として従来は還元性ガス中で熱処理
する方法が採用されていた。しかし、この還元性
ガス中の熱処理で抵抗を下げる方法は、熱処理が
過剰な場合には陽原子が析出して透過率が低下し
たり、熱処理が不足の場合には抵抗が低下しきれ
ず、条件の設定が極めて困難であつた。また、こ
の還元性ガス中熱処理方法のいま一つの致命的な
欠点は、抵抗を下げるために要する温度を数百度
まで上昇させる必要がある点である。このような
高温は、有機材料基板に透明電極を形成した試料
等の場合の低抵抗化には、有機材料が高温に耐え
られないため適用できなく、また透明電極を上部
に設ける構成の大陽電池や受光素子においても、
このような高温は、素子特性の劣下を招きやすい
等の欠点を有していた。そのため、これらの透明
電極の低温における低抵抗化が望まれていた。
Recently, Sn or In oxides, such as SnO 2 and
In 2 O 3 and mixtures thereof have come to be widely used as electrode materials for display panels such as liquid crystals, solar cells, and transparent electrode materials for various light receiving elements. Its required properties are high light transmittance and low resistivity. The resistivity of these transparent electrode materials is determined by the extent to which excess positive atoms provide electrons as donors. Therefore, as a method of lowering the resistance of these transparent electrode materials, heat treatment in a reducing gas has conventionally been adopted. However, this method of lowering the resistance by heat treatment in a reducing gas is difficult because if the heat treatment is excessive, positive atoms precipitate and the transmittance decreases, and if the heat treatment is insufficient, the resistance cannot be lowered completely. The settings were extremely difficult. Another fatal drawback of this heat treatment method in a reducing gas is that it is necessary to raise the temperature to several hundred degrees in order to lower the resistance. Such high temperatures cannot be used to lower the resistance of samples with transparent electrodes formed on organic material substrates because the organic materials cannot withstand high temperatures. Even in batteries and photodetectors,
Such high temperatures have the disadvantage that they tend to cause deterioration in device characteristics. Therefore, it has been desired to reduce the resistance of these transparent electrodes at low temperatures.

ところで、透明電極の使用法として、透明電極
をパターン状に形成する方法が多く用いられるよ
うになつてきている。特に最近のエツチング技術
の進展により、パターン精度が要求されるエツチ
ング法として、湿式エツチングに代りドライエツ
チング法が用いられるようになつてきている。ド
ライエツチング法の1例を受光素子に適用した場
合につき第1図a,b,c,dを用いて説明す
る。ここで図において1はガラス基板である。2
は電極、3はZnSe−Zn1-xCdxTeよりなる異種接
合膜である。4はIn2O3あるいはSnO2およびそれ
らの混合物よりなる透明電極である。5はパター
ンを形成するためのレジストである。図aに示す
試料は露光・現像のプロセスを経ることにより、
図bに示すようにパターン6,7が形成される。
次に透明電極4をエツチングするわけであるが、
ドライエツチング法としては、Ar等の不活性ガ
スによる物理スパツタリングを行なつてもよく、
またCCl4等の反応性ガスを用いて化学反応スパ
ツタを行なつてもよい。このようなドライエツチ
ングを行なうことにより図cに示すような状態が
得られるが、このドライプロセスによりレジスト
5は通常灰火化現象を生じ、有機溶液系のレジス
ト剥離剤では除去できなくなることが多い。灰化
したレジストを除去する方法としては酸素プラズ
マによる方法があり、このような方法により図d
に示した透明電極のパターンを有する試料が得ら
れるが、このような酸素プラズマの除去時に透明
電極3の抵抗は初期値より大幅に上昇し、例えば
初期値2KΩ/口が酸素プラズマにより100MΩ/
口以上となる。この上昇したシリーズ抵抗のため
受光素子の光電変換効率が低下する。この透明電
極の抵抗を下げるため、例えばH2ガス中400℃30
分の熱処理を行なうと、透明電極のシリーズ抵抗
は低下するがZnSe−Zn1-xCdxTeよりなる異種接
合膜3の暗電流が増加して受光素子のS/Nが低
下する。以上のように、透明電極の抵抗を下げる
ため高温処理を施すことは、使用される基板に制
約を与えるとともに能動素子上に形成した透明電
極の抵抗を下げる方法としては種々な問題があ
る。
By the way, as a method of using transparent electrodes, a method of forming transparent electrodes in a pattern is increasingly being used. In particular, with recent advances in etching technology, dry etching has come to be used instead of wet etching as an etching method that requires pattern precision. An example of the dry etching method applied to a light receiving element will be explained using FIGS. 1a, b, c, and d. Here, in the figure, 1 is a glass substrate. 2
3 is an electrode, and 3 is a heterojunction film made of ZnSe-Zn 1-x Cd x Te. 4 is a transparent electrode made of In 2 O 3 or SnO 2 or a mixture thereof. 5 is a resist for forming a pattern. The sample shown in Figure a undergoes the exposure and development process.
Patterns 6 and 7 are formed as shown in Figure b.
Next, the transparent electrode 4 is etched.
As a dry etching method, physical sputtering using an inert gas such as Ar may be used.
Further, chemical reaction sputtering may be performed using a reactive gas such as CCl 4 . By carrying out such dry etching, a state as shown in FIG. There is a method using oxygen plasma to remove the ashed resist.
A sample having the transparent electrode pattern shown in Figure 1 is obtained. However, when the oxygen plasma is removed, the resistance of the transparent electrode 3 increases significantly from the initial value.
It's more than just a mouthful. This increased series resistance reduces the photoelectric conversion efficiency of the light receiving element. To lower the resistance of this transparent electrode, for example, at 400°C 30°C in H2 gas.
When the heat treatment is performed for 10 minutes, the series resistance of the transparent electrode decreases, but the dark current of the heterojunction film 3 made of ZnSe-Zn 1-x Cd x Te increases, and the S/N of the light-receiving element decreases. As described above, applying high temperature treatment to lower the resistance of a transparent electrode imposes restrictions on the substrate used, and there are various problems as a method of lowering the resistance of a transparent electrode formed on an active element.

本発明は従来における上記のような欠点を除去
すべくなされたもので、スズあるいはインジウム
の酸化物およびその混合物よりなる透明電極に不
活性ガスプラズマあるいは還元性ガスプラズマを
照射してスパツタリングすることにより、抵抗の
低い透明電極を低温で製造できる方法を提供する
ものである。
The present invention has been made to eliminate the above-mentioned drawbacks of the conventional methods, and by sputtering a transparent electrode made of tin or indium oxide or a mixture thereof by irradiating it with inert gas plasma or reducing gas plasma. , provides a method for producing a transparent electrode with low resistance at low temperatures.

以下に、本発明の一実施例を図面を用い説明す
る。第2図に本発明の一実施例において用いた装
置を示す。図において、10は真空用ベルジヤ
ー、11は排気系である。12は不活性ガスおよ
び還元性ガスの供給源であり、ニードルバルブ1
3等によりガス供給量を制御できる構成となつて
いる。14はプラズマを発生するための電源で、
高周波電源の場合には13.56MHzの発振器を有す
る。14′は非対称な電力波を供給し、主に電極
16側がスパツタされるように挿入している直流
電源である。なお、このようなプラズマ発生電源
は高周波電源に限らず直流電源であつてもよい。
15,16は電極であり、17は透明電極18を
面上に形成したガラス基板である。はじめにベル
ジヤー10内を排気系11により10-5〜10-6Torr
まで排気する。その後、ガス供給源12より例え
ばArを10-2〜10-3Torrとなるようニードルバル
ブ13を調整し、また電源14により電力を供給
することにより、Arプラズマが電極15,16
間に生成する。Arプラズマにより透明電極18
はスパツタされ、抵抗は急激に低下する。ここ
で、例えば1000kt厚の(In2O30.8(SnO20.2
(以後、ITO膜と呼ぶ)をArおよびH2ガスプラズ
マにてスパツタした時のシート抵抗変化を第3図
に示す。入射電力は50Wでありシート抵抗が充分
に低下する60秒後のスパツタ膜厚減少は、たかだ
か100ÅでありITO膜の厚みは900Åとなる。ま
た、このような操作によつても透明電極の透過率
は低下せず可視域にて90%以上を有する。しか
し、ITO膜の厚みが500Å以下になるとシート抵
抗の安定性が悪くなるので、あまり長時間のスパ
ツタリングを行なうのは好ましくない。また、シ
ート抵抗が低下するスパツタ時間は入射電力が大
きくなるほど短かくなる傾向を有する。このよう
に、不活性ガスあるいは還元性ガスのプラズマで
スパツタリングを行なうことにより抵抗が低下す
る原因は、イオン化したAr+またはH+がITO膜中
に侵入し、ITO膜中の酸素分子を選択的にスパツ
タリングするか、ITO膜中の酸素原子に正電荷を
与え、ITO膜中の酸素分子の離脱を促進するため
と考えられる。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 2 shows an apparatus used in one embodiment of the present invention. In the figure, 10 is a vacuum bell gear, and 11 is an exhaust system. 12 is a source of inert gas and reducing gas; needle valve 1;
The structure is such that the amount of gas supplied can be controlled by 3 or the like. 14 is a power source for generating plasma;
In the case of high frequency power supply, it has a 13.56MHz oscillator. Reference numeral 14' denotes a DC power supply that supplies an asymmetrical power wave and is inserted so that the electrode 16 side is mainly sputtered. Note that such a plasma generation power source is not limited to a high frequency power source, and may be a DC power source.
Reference numerals 15 and 16 are electrodes, and 17 is a glass substrate on which a transparent electrode 18 is formed. First, the inside of the Belgear 10 is heated to 10 -5 to 10 -6 Torr by the exhaust system 11.
exhaust to. Thereafter, by adjusting the needle valve 13 so that Ar is supplied at 10 -2 to 10 -3 Torr from the gas supply source 12, and by supplying power from the power supply 14, Ar plasma is applied to the electrodes 15, 16.
Generate in between. Transparent electrode 18 by Ar plasma
is sputtered and the resistance drops rapidly. Here, for example, the change in sheet resistance when a 1000kt thick (In 2 O 3 ) 0.8 ( SnO 2 ) 0.2 film (hereinafter referred to as an ITO film) is sputtered with Ar and H 2 gas plasma is investigated. Shown in Figure 3. The incident power was 50 W, and after 60 seconds, when the sheet resistance had sufficiently decreased, the sputter film thickness decreased by at most 100 Å, making the ITO film 900 Å thick. Further, even with such operations, the transmittance of the transparent electrode does not decrease and remains 90% or more in the visible range. However, if the thickness of the ITO film is less than 500 Å, the stability of the sheet resistance deteriorates, so it is not preferable to perform sputtering for too long. Furthermore, the sputtering time during which the sheet resistance decreases tends to become shorter as the incident power increases. The reason why the resistance decreases due to sputtering with inert gas or reducing gas plasma is that ionized Ar + or H + enters the ITO film and selectively kills oxygen molecules in the ITO film. This is thought to be due to sputtering or by imparting a positive charge to the oxygen atoms in the ITO film, promoting the release of oxygen molecules in the ITO film.

本発明による製造方法は、従来例の説明におい
てふれたように、レジスト剥離を酸素プラズマで
行なつた際に、酸素プラズマの衝撃により上昇し
たITO膜の抵抗を低下させる方法としても有効
で、例えば酸素プラズマでレジスト剥離後、
100MΩ/口以上となつたシート抵抗を、Arガス
を導入して実施例に示したと同様にプラズマ照射
することにより、200Ω/口まで低下させること
が出来る。
As mentioned in the explanation of the conventional example, the manufacturing method according to the present invention is also effective as a method for reducing the resistance of an ITO film that increases due to the impact of oxygen plasma when resist is removed using oxygen plasma. After removing the resist with oxygen plasma,
The sheet resistance, which has reached 100 MΩ/hole or more, can be lowered to 200Ω/hole by introducing Ar gas and irradiating plasma in the same manner as shown in the example.

また、本発明による製造方法によれば、第2図
に示した電極16を水冷することにより基板17
を低温で保持することが可能で、例えばArガス
プラズマで60秒のスパツタリングを行なつた後の
基板温度上昇は35℃以内に抑制することが可能で
あつた。したがつて、高温に耐えられない有機材
料よりなる基板上に形成した透明電極の抵抗を低
下させる方法としてきわめて有効である。
Further, according to the manufacturing method according to the present invention, by water cooling the electrode 16 shown in FIG.
For example, after sputtering for 60 seconds with Ar gas plasma, the rise in substrate temperature could be suppressed to within 35°C. Therefore, this is an extremely effective method for reducing the resistance of a transparent electrode formed on a substrate made of an organic material that cannot withstand high temperatures.

以上にのべてきたように、本発明によれば抵抗
の低い透明電極を容易に得ることができ、しかも
低抵抗の透明電極を得るための処理を低温でおこ
なうことができる。この低抵抗の透明電極を得る
ための処理を低温でおこなうことができることは
多くの分野で有用となる。例えば、有機材料等の
上に形成した透明電極や受光素子その他の高温保
持に耐えられない素子上に形成した透明電極等の
抵抗を低下させることが可能であり、また透明電
極の精密パターン形成工程に不可欠なレジストの
酸素プラズマ除去法により上昇した抵抗を低下さ
せることが出来る。
As described above, according to the present invention, a transparent electrode with low resistance can be easily obtained, and the process for obtaining a transparent electrode with low resistance can be performed at low temperature. The ability to perform the process to obtain a low-resistance transparent electrode at low temperatures is useful in many fields. For example, it is possible to reduce the resistance of transparent electrodes formed on organic materials, etc., and transparent electrodes formed on light-receiving elements and other elements that cannot withstand high temperatures. The increased resistance can be lowered by the oxygen plasma removal method of the resist, which is essential for the process.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図a,b,c,dはそれぞれ透明電極のパ
ターン形成工程を示す断面図、第2図は本発明の
一実施例において用いた装置を示す図、第3図は
本発明の一実施例におけるスパツタ処理により透
明電極のシート抵抗が低下する様子を示す図であ
る。 3……異種接合膜、4,18……透明電極、5
……レジスト、10……真空用ベルジヤ、12…
…ガスの供給源、14……プラズマを発生するた
めの電源。
Figures 1a, b, c, and d are cross-sectional views showing the transparent electrode pattern forming process, Figure 2 is a diagram showing an apparatus used in an embodiment of the present invention, and Figure 3 is an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a diagram showing how the sheet resistance of a transparent electrode decreases due to sputtering treatment in an example. 3...Heterogeneous bonding film, 4,18...Transparent electrode, 5
...Resist, 10...Vacuum bell gear, 12...
...Gas supply source, 14...Power source for generating plasma.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 基板上にスズ酸化物およびインジウム酸化物
の少なくとも一方を含有する透明電極を形成する
工程と、前記透明電極を、不活性ガスプラズマあ
るいは還元性ガスプラズマにてスパツタリングす
ることにより前記透明電極の抵抗を下げる工程と
を有することを特徴とする透明電極の製造方法。 2 透明電極が酸素プラズマ雰囲気中の処理を経
ていることを特徴とする特許請求の範囲第1項記
載の透明電極の製造方法。
[Claims] 1. A step of forming a transparent electrode containing at least one of tin oxide and indium oxide on a substrate, and sputtering the transparent electrode with inert gas plasma or reducing gas plasma. A method for manufacturing a transparent electrode, comprising the step of lowering the resistance of the transparent electrode. 2. The method for manufacturing a transparent electrode according to claim 1, wherein the transparent electrode is subjected to treatment in an oxygen plasma atmosphere.
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