JP2003066864A - 埋め込み構造を有する基板およびそれを用いた表示装置ならびにその製造方法 - Google Patents
埋め込み構造を有する基板およびそれを用いた表示装置ならびにその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 埋め込み構造を有する基板およびそれを用い
た表示装置ならびにその製造方法が提供される。 【解決手段】 主面を有するガラス基板を用意する工程
と、前記ガラス基板の前記主面にウェットエッチング法
を用いて溝を形成する工程と、前記溝内に第１材料を堆
積し、前記主面と略面一の表面を有する埋め込み構造を
形成する工程と、を包含し、前記溝を形成する工程は、
フッ酸と、フッ化アンモニウムと、塩酸または臭酸とを
含むエッチング液を用いて実行される。
た表示装置ならびにその製造方法が提供される。 【解決手段】 主面を有するガラス基板を用意する工程
と、前記ガラス基板の前記主面にウェットエッチング法
を用いて溝を形成する工程と、前記溝内に第１材料を堆
積し、前記主面と略面一の表面を有する埋め込み構造を
形成する工程と、を包含し、前記溝を形成する工程は、
フッ酸と、フッ化アンモニウムと、塩酸または臭酸とを
含むエッチング液を用いて実行される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、配線、ブラックマ
トリクス（遮光膜）あるいは導波路として機能する埋め
込み構造を有する基板およびそれを用いた表示装置なら
びにその製造方法に関する。
トリクス（遮光膜）あるいは導波路として機能する埋め
込み構造を有する基板およびそれを用いた表示装置なら
びにその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置などの
薄型表示装置の開発が進められ、その高精細化あるいは
大画面化が進んでいる。これらの薄型表示装置には種々
の駆動方式のものがあるが、表示品位に優れたものは、
アクティブマトリクス駆動されるものが多い。
薄型表示装置の開発が進められ、その高精細化あるいは
大画面化が進んでいる。これらの薄型表示装置には種々
の駆動方式のものがあるが、表示品位に優れたものは、
アクティブマトリクス駆動されるものが多い。
【０００３】アクティブマトリクス駆動の表示装置は、
絵素ごとにアクティブ素子（例えばＴＦＴやＭＩＭ）を
有し、このアクティブ素子を介して、絵素の光学的な状
態を変化させている。アクティブ素子はガラス基板上に
形成され、アクティブ素子は走査線および信号線に接続
されている。例えば、マトリクス状に配置された絵素ご
とに設けられたＴＦＴのそれぞれは、互いに交差するゲ
ート線（走査線）およびソース線（信号線）に接続され
ている。
絵素ごとにアクティブ素子（例えばＴＦＴやＭＩＭ）を
有し、このアクティブ素子を介して、絵素の光学的な状
態を変化させている。アクティブ素子はガラス基板上に
形成され、アクティブ素子は走査線および信号線に接続
されている。例えば、マトリクス状に配置された絵素ご
とに設けられたＴＦＴのそれぞれは、互いに交差するゲ
ート線（走査線）およびソース線（信号線）に接続され
ている。
【０００４】このように、表面にアクティブ素子が形成
されたガラス基板（「アクティブマトリクス基板」と呼
ばれることもある。）は、一般に、走査線と信号線とが
互いに交差した構造を有する。例えば、走査線の上を信
号線が乗り越えるように形成される。この際、走査線と
信号線との間に絶縁層が形成されているものの、信号線
は、走査線によって形成される段差を乗り越えることに
なる。
されたガラス基板（「アクティブマトリクス基板」と呼
ばれることもある。）は、一般に、走査線と信号線とが
互いに交差した構造を有する。例えば、走査線の上を信
号線が乗り越えるように形成される。この際、走査線と
信号線との間に絶縁層が形成されているものの、信号線
は、走査線によって形成される段差を乗り越えることに
なる。
【０００５】従って、走査線によって形成される段差に
よって信号線が分断されないようにするため、あるい
は、液晶表示装置においては基板表面に形成される段差
による液晶分子の配向の乱れを抑制するために、段差を
低く形成するあるいは段差を緩やかにする必要がある。
一方、走査線や信号線が所定の電気信号を伝導するため
には、抵抗が十分に低いことが要求される。これらの条
件を満足させるために、従来のアクティブマトリクス基
板においては、段差による断線を抑制するために配線の
厚さを制限（例えば０．３μｍ以下）し、十分に低い抵
抗値が得られるような幅の配線を形成していた。さら
に、配線の側面をテーパ状に形成することもなされてい
た。
よって信号線が分断されないようにするため、あるい
は、液晶表示装置においては基板表面に形成される段差
による液晶分子の配向の乱れを抑制するために、段差を
低く形成するあるいは段差を緩やかにする必要がある。
一方、走査線や信号線が所定の電気信号を伝導するため
には、抵抗が十分に低いことが要求される。これらの条
件を満足させるために、従来のアクティブマトリクス基
板においては、段差による断線を抑制するために配線の
厚さを制限（例えば０．３μｍ以下）し、十分に低い抵
抗値が得られるような幅の配線を形成していた。さら
に、配線の側面をテーパ状に形成することもなされてい
た。
【０００６】このように、従来は、厚さが制限された状
況のもとで、所望の抵抗値が得られるように配線の幅を
調整していた。すなわち、配線の設計の自由度が低く、
例えば透過型液晶表示装置においては、所望の条件を満
足する配線を実現するために開口率を犠牲にせざるを得
なかった。このような配線構造によって開口率が制限さ
れるという問題は、１０型を超える表示装置で既に現れ
ている。
況のもとで、所望の抵抗値が得られるように配線の幅を
調整していた。すなわち、配線の設計の自由度が低く、
例えば透過型液晶表示装置においては、所望の条件を満
足する配線を実現するために開口率を犠牲にせざるを得
なかった。このような配線構造によって開口率が制限さ
れるという問題は、１０型を超える表示装置で既に現れ
ている。
【０００７】透過型液晶表示装置の開口率が低くなる
と、表示輝度の低下あるいは消費電力の増大を招くの
で、透過型表示装置の高性能化のために、線幅が狭くか
つ十分に低い抵抗値を有する配線構造の実現が望まれて
いる。
と、表示輝度の低下あるいは消費電力の増大を招くの
で、透過型表示装置の高性能化のために、線幅が狭くか
つ十分に低い抵抗値を有する配線構造の実現が望まれて
いる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上述の問題を解決する
ための方法として、基板の表面に形成された溝内に従来
よりも厚い配線を形成することによって、基板の表面に
形成される段差を抑制するとともに、十分に低い抵抗値
を有する配線（「埋め込み配線」ということがある。）
を実現する方法が考えられている（例えば、特開平４−
１７０５１９号公報）。
ための方法として、基板の表面に形成された溝内に従来
よりも厚い配線を形成することによって、基板の表面に
形成される段差を抑制するとともに、十分に低い抵抗値
を有する配線（「埋め込み配線」ということがある。）
を実現する方法が考えられている（例えば、特開平４−
１７０５１９号公報）。
【０００９】しかしながら、上記特開平４−１７０５１
９号公報に、ガラス基板の表面に溝を形成する具体的な
方法が記載されていないことに象徴されるように、ガラ
ス基板の表面に埋め込み配線を形成する技術は未だに確
立されていない。本発明者の検討によると、例えば、従
来のフッ酸とフッ化アンモニウム系のエッチング液を用
いてガラス基板をウェットエッチすると、エッチングさ
れた表面が不均一（白濁したように観察される）となっ
たり、十分なエッチング速度が得られなかったり、さら
には、異常なサイドエッチによって溝の幅が必要以上に
広くなるなどの問題があった。
９号公報に、ガラス基板の表面に溝を形成する具体的な
方法が記載されていないことに象徴されるように、ガラ
ス基板の表面に埋め込み配線を形成する技術は未だに確
立されていない。本発明者の検討によると、例えば、従
来のフッ酸とフッ化アンモニウム系のエッチング液を用
いてガラス基板をウェットエッチすると、エッチングさ
れた表面が不均一（白濁したように観察される）となっ
たり、十分なエッチング速度が得られなかったり、さら
には、異常なサイドエッチによって溝の幅が必要以上に
広くなるなどの問題があった。
【００１０】本発明は、上記諸点に鑑みてなされたもの
であり、上述のガラス基板上に形成され埋め込み配線に
代表されるような埋め込み構造を有する基板およびそれ
を用いた表示装置ならびにその製造方法を提供すること
を目的とする。
であり、上述のガラス基板上に形成され埋め込み配線に
代表されるような埋め込み構造を有する基板およびそれ
を用いた表示装置ならびにその製造方法を提供すること
を目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明による埋め込み構
造を有する基板の製造方法は、主面を有するガラス基板
を用意する工程と、前記ガラス基板の前記主面にウェッ
トエッチング法を用いて溝を形成する工程と、前記溝内
に第１材料を堆積し、前記主面と略面一の表面を有する
埋め込み構造を形成する工程とを包含し、前記溝を形成
する工程は、フッ酸と、フッ化アンモニウムと、塩酸ま
たは臭酸とを含むエッチング液を用いて実行されること
を特徴とし、そのことによって上記目的が達成される。
造を有する基板の製造方法は、主面を有するガラス基板
を用意する工程と、前記ガラス基板の前記主面にウェッ
トエッチング法を用いて溝を形成する工程と、前記溝内
に第１材料を堆積し、前記主面と略面一の表面を有する
埋め込み構造を形成する工程とを包含し、前記溝を形成
する工程は、フッ酸と、フッ化アンモニウムと、塩酸ま
たは臭酸とを含むエッチング液を用いて実行されること
を特徴とし、そのことによって上記目的が達成される。
【００１２】前記溝の深さをｄ、前記溝の側壁部の曲率
半径をｒとしたとき、ｄ≧ｒの関係にある溝を形成する
ことができる。また、溝の深さｄを０．５μｍ以上とす
ることができる。
半径をｒとしたとき、ｄ≧ｒの関係にある溝を形成する
ことができる。また、溝の深さｄを０．５μｍ以上とす
ることができる。
【００１３】前記ガラス基板は、酸化ケイ素を主成分と
し、酸化ケイ素以外の金属酸化物を含んでよい。前記ガ
ラス基板は、無アルカリガラスであってよく、ソーダラ
イムガラスであってもよい。
し、酸化ケイ素以外の金属酸化物を含んでよい。前記ガ
ラス基板は、無アルカリガラスであってよく、ソーダラ
イムガラスであってもよい。
【００１４】前記溝を形成する工程は、前記主面の前記
溝が形成される領域を露出するエッチングマスクを形成
する工程を包含し、前記埋め込み構造を形成する工程
は、前記エッチングマスクを用いて、前記主面の前記溝
以外の領域に堆積された前記第１材料をリフトオフ法で
除去する工程を包含する構成とすることができる。
溝が形成される領域を露出するエッチングマスクを形成
する工程を包含し、前記埋め込み構造を形成する工程
は、前記エッチングマスクを用いて、前記主面の前記溝
以外の領域に堆積された前記第１材料をリフトオフ法で
除去する工程を包含する構成とすることができる。
【００１５】前記エッチングマスクを形成する工程の前
に、前記主面と前記エッチングマスクとの密着性を向上
させるために表面処理を前記主面に施す工程を包含する
ことが好ましい。
に、前記主面と前記エッチングマスクとの密着性を向上
させるために表面処理を前記主面に施す工程を包含する
ことが好ましい。
【００１６】好ましい実施形態において、前記エッチン
グマスクはフォトレジスト層であって、前記表面処理は
シリル化処理である。
グマスクはフォトレジスト層であって、前記表面処理は
シリル化処理である。
【００１７】前記第１材料の堆積はスパッタ法で実行さ
れ得る。
れ得る。
【００１８】前記第１材料は導電性材料であって、前記
埋め込み構造は配線であってよく、あるいは、前記第１
材料は遮光性材料であって、前記埋め込み構造はブラッ
クマトリクスであってもよい。
埋め込み構造は配線であってよく、あるいは、前記第１
材料は遮光性材料であって、前記埋め込み構造はブラッ
クマトリクスであってもよい。
【００１９】また、前記第１材料は透光性材料であっ
て、前記埋め込み構造は導波路であってもよい。
て、前記埋め込み構造は導波路であってもよい。
【００２０】本発明による表示装置の製造方法は、アク
ティブマトリクス基板と、表示媒体層とを備える表示装
置の製造方法であって、前記アクティブマトリクス基板
を作製する工程は、導電性材料または遮光性材料を用い
て、上記埋め込み構造を有する基板の製造方法を用いて
実行されることを特徴とし、そのことによって上記目的
が達成される。
ティブマトリクス基板と、表示媒体層とを備える表示装
置の製造方法であって、前記アクティブマトリクス基板
を作製する工程は、導電性材料または遮光性材料を用い
て、上記埋め込み構造を有する基板の製造方法を用いて
実行されることを特徴とし、そのことによって上記目的
が達成される。
【００２１】前記埋め込み構造はゲート線であって、前
記アクティブマトリクス基板を作製する工程は、前記ゲ
ート線上に、逆スタッガ型ＴＦＴを作製する工程を包含
してもよい。
記アクティブマトリクス基板を作製する工程は、前記ゲ
ート線上に、逆スタッガ型ＴＦＴを作製する工程を包含
してもよい。
【００２２】あるいは、前記埋め込み構造はソース線で
あって、前記アクティブマトリクス基板を作製する工程
は、前記ソース線上に、スタッガ型ＴＦＴを作製する工
程を包含してもよい。
あって、前記アクティブマトリクス基板を作製する工程
は、前記ソース線上に、スタッガ型ＴＦＴを作製する工
程を包含してもよい。
【００２３】本発明による埋め込み構造を有する基板
は、主面に形成された溝を有するガラス基板と、前記溝
内に堆積された第１材料から形成され、前記主面と略面
一の表面を有する埋め込み構造を有し、前記溝の深さを
ｄ、前記溝の側壁部の曲率半径をｒとしたときｄ≧ｒの
関係にあり、そのことによって上記目的が達成される。
また、前記溝の内面の粗度が前記溝の深さｄの１０分の
１以下であることが好ましい。これを超える粗度になる
と、配線層間絶縁耐圧の低下、配線間リーク電流の増
加、配線の断線などの問題が生じることが実験的に確認
されている。このような基板は、例えば上記のいずれか
の製造方法によって形成され得る。
は、主面に形成された溝を有するガラス基板と、前記溝
内に堆積された第１材料から形成され、前記主面と略面
一の表面を有する埋め込み構造を有し、前記溝の深さを
ｄ、前記溝の側壁部の曲率半径をｒとしたときｄ≧ｒの
関係にあり、そのことによって上記目的が達成される。
また、前記溝の内面の粗度が前記溝の深さｄの１０分の
１以下であることが好ましい。これを超える粗度になる
と、配線層間絶縁耐圧の低下、配線間リーク電流の増
加、配線の断線などの問題が生じることが実験的に確認
されている。このような基板は、例えば上記のいずれか
の製造方法によって形成され得る。
【００２４】前記第１材料は導電性材料であって、前記
埋め込み構造は配線であってよく、あるいは、前記第１
材料は遮光性材料であって、前記埋め込み構造はブラッ
クマトリクスであってもよい。
埋め込み構造は配線であってよく、あるいは、前記第１
材料は遮光性材料であって、前記埋め込み構造はブラッ
クマトリクスであってもよい。
【００２５】あるいは、前記第１材料は透光性材料であ
って、前記埋め込み構造は導波路であってもよい。
って、前記埋め込み構造は導波路であってもよい。
【００２６】本発明による表示装置は、導電性材料また
は遮光性材料を用いて形成された埋め込み構造を有する
アクティブマトリクス基板と、表示媒体層とを備えるこ
とを特徴とし、そのことによって上記目的が達成され
る。
は遮光性材料を用いて形成された埋め込み構造を有する
アクティブマトリクス基板と、表示媒体層とを備えるこ
とを特徴とし、そのことによって上記目的が達成され
る。
【００２７】前記埋め込み構造はゲート線であって、前
記アクティブマトリクス基板は、前記ゲート線上に形成
された逆スタッガ型ＴＦＴを有してもよい。
記アクティブマトリクス基板は、前記ゲート線上に形成
された逆スタッガ型ＴＦＴを有してもよい。
【００２８】前記埋め込み構造はソース線であって、前
記アクティブマトリクス基板は、前記ソース線上に形成
されたスタッガ型ＴＦＴを有してもよい。
記アクティブマトリクス基板は、前記ソース線上に形成
されたスタッガ型ＴＦＴを有してもよい。
【００２９】
【発明の実施の形態】本発明の埋め込み構造の形成に
は、ガラスを均一に且つ十分な速度でエッチングできる
エッチング液を使用することが重要であり、フッ酸と、
フッ化アンモニウムと、塩酸（ＨＣｌ）または臭酸（Ｈ
Ｂｒ）とを含むエッチング液を用いることによって達成
できる。
は、ガラスを均一に且つ十分な速度でエッチングできる
エッチング液を使用することが重要であり、フッ酸と、
フッ化アンモニウムと、塩酸（ＨＣｌ）または臭酸（Ｈ
Ｂｒ）とを含むエッチング液を用いることによって達成
できる。
【００３０】まず、フッ酸（ＨＦ）とフッ化アンモニウ
ム（ＮＨ4Ｆ）とを含む従来のエッチング液（「ＨＦ＋
ＮＨ4Ｆ系エッチング液」または「緩衝フッ酸系エッチ
ング液」ということもある。）でガラスをエッチングし
た場合に発生する問題を説明する。なお、従来、ガラス
のエッチングにフッ酸系エッチング液が用いられること
もあったが、エッチング液中にフッ酸の濃度分布が形成
されやすく、その結果エッチングが不均一となるため、
緩衝作用を有するＨＦ＋ＮＨ4Ｆ系エッチング液が広く
利用されている。
ム（ＮＨ4Ｆ）とを含む従来のエッチング液（「ＨＦ＋
ＮＨ4Ｆ系エッチング液」または「緩衝フッ酸系エッチ
ング液」ということもある。）でガラスをエッチングし
た場合に発生する問題を説明する。なお、従来、ガラス
のエッチングにフッ酸系エッチング液が用いられること
もあったが、エッチング液中にフッ酸の濃度分布が形成
されやすく、その結果エッチングが不均一となるため、
緩衝作用を有するＨＦ＋ＮＨ4Ｆ系エッチング液が広く
利用されている。
【００３１】ＨＦ＋ＮＨ4Ｆ系エッチング液は、ガラス
（ケイ酸塩ガラス）に一般的に含まれているケイ素以外
の金属元素（例えば、Ａｌ、Ｂａ、Ｃａ、Ｍｇ）と反応
し、金属塩を生成する。この金属塩のなかには、エッチ
ング液（水溶液）に難溶性のもの（例えば、Ｂａ塩）が
あり、難溶性の金属塩がエッチング面（エッチングされ
ている表面）に生成されたり、あるいは、エッチング液
中に不純物粒子（パーティクル）として浮遊していた金
属塩がエッチング面に付着すると、金属塩で覆われた部
分のエッチング面はエッチングされなくなるために、エ
ッチング面の粗度が大きくなる。
（ケイ酸塩ガラス）に一般的に含まれているケイ素以外
の金属元素（例えば、Ａｌ、Ｂａ、Ｃａ、Ｍｇ）と反応
し、金属塩を生成する。この金属塩のなかには、エッチ
ング液（水溶液）に難溶性のもの（例えば、Ｂａ塩）が
あり、難溶性の金属塩がエッチング面（エッチングされ
ている表面）に生成されたり、あるいは、エッチング液
中に不純物粒子（パーティクル）として浮遊していた金
属塩がエッチング面に付着すると、金属塩で覆われた部
分のエッチング面はエッチングされなくなるために、エ
ッチング面の粗度が大きくなる。
【００３２】また、難溶性の金属塩の粒子は、エッチン
グ浴中でエッチング液を循環させるための流路に設けた
フィルタにつまり、エッチング液の均一な循環を妨げる
ので、例えば対角が１０インチを超える大型のガラス基
板を均一にエッチングすることが困難になることがあ
る。
グ浴中でエッチング液を循環させるための流路に設けた
フィルタにつまり、エッチング液の均一な循環を妨げる
ので、例えば対角が１０インチを超える大型のガラス基
板を均一にエッチングすることが困難になることがあ
る。
【００３３】本発明者の検討によると、ＨＦ＋ＮＨ4Ｆ
系エッチング液に塩酸を添加すると、酸化ケイ素および
ケイ素以外の金属の塩の溶解が増す。この塩酸の添加効
果を次に説明する。なお、ガラス基板としてソーダライ
ムガラスを用いた例を示すが、無アルカリガラスについ
ても同様に適用できる。
系エッチング液に塩酸を添加すると、酸化ケイ素および
ケイ素以外の金属の塩の溶解が増す。この塩酸の添加効
果を次に説明する。なお、ガラス基板としてソーダライ
ムガラスを用いた例を示すが、無アルカリガラスについ
ても同様に適用できる。
【００３４】エッチング液（フッ酸：フッ化アンモニウ
ム＝１：３（ｍｏｌ／ｋｇ単位）の混合液）に塩酸を添
加することによって、金属塩の溶解性が増大し、その結
果、エッチング面の粗度は減少する。しかしながら、塩
酸の添加量が多くなりすぎると、再び粗度が増大する傾
向になる。従って、金属塩を十分に溶解し、且つ、エッ
チング面の粗度が大きくなり過ぎないように、塩酸の添
加量を調整することが好ましい。エッチングするガラス
の組成にも依存するが、塩酸の添加量は、３ｍｏｌ／ｋ
ｇ以上５ｍｏｌ／ｋｇ以下の範囲にあることが好まし
い。
ム＝１：３（ｍｏｌ／ｋｇ単位）の混合液）に塩酸を添
加することによって、金属塩の溶解性が増大し、その結
果、エッチング面の粗度は減少する。しかしながら、塩
酸の添加量が多くなりすぎると、再び粗度が増大する傾
向になる。従って、金属塩を十分に溶解し、且つ、エッ
チング面の粗度が大きくなり過ぎないように、塩酸の添
加量を調整することが好ましい。エッチングするガラス
の組成にも依存するが、塩酸の添加量は、３ｍｏｌ／ｋ
ｇ以上５ｍｏｌ／ｋｇ以下の範囲にあることが好まし
い。
【００３５】このように、フッ酸と、フッ化アンモニウ
ムと、塩酸とを含むエッチング液を用いることによっ
て、難溶性の金属塩がエッチング面を覆うことが抑制さ
れるので、表面粗度が小さい、具体的にはエッチング深
さ（溝の深さｄに対応）の１０分の１以下のエッチング
面を形成することができる。
ムと、塩酸とを含むエッチング液を用いることによっ
て、難溶性の金属塩がエッチング面を覆うことが抑制さ
れるので、表面粗度が小さい、具体的にはエッチング深
さ（溝の深さｄに対応）の１０分の１以下のエッチング
面を形成することができる。
【００３６】さらに、エッチング液中に浮遊する金属塩
粒子の生成を抑制することができるので、エッチング液
を均一にガラス基板の供給することが可能となり、例え
ば１０型を超えるガラス基板を全面に亘って均一にエッ
チングすることができる。
粒子の生成を抑制することができるので、エッチング液
を均一にガラス基板の供給することが可能となり、例え
ば１０型を超えるガラス基板を全面に亘って均一にエッ
チングすることができる。
【００３７】ＨＦ＋ＮＨ4Ｆ系エッチング液に塩酸を添
加することによって、不均一なエッチングの原因となる
難溶性の金属塩を溶解できることを説明したが、塩酸に
代えて、臭酸を用いても同様の効果を得ることができ
る。
加することによって、不均一なエッチングの原因となる
難溶性の金属塩を溶解できることを説明したが、塩酸に
代えて、臭酸を用いても同様の効果を得ることができ
る。
【００３８】従来のＨＦ＋ＮＨ4Ｆ系エッチング液を用
いてガラス基板に溝を形成すると、図１（ａ）、（ｂ）
および（ｃ）を参照しながら説明する下記の問題が発生
することがあった。
いてガラス基板に溝を形成すると、図１（ａ）、（ｂ）
および（ｃ）を参照しながら説明する下記の問題が発生
することがあった。
【００３９】一般に、ウェットエッチングは等方性エッ
チングなので、図１（ａ）に示したように、ガラス基板
１の表面にエッチングマスク２を形成し、その開口部２
ａ内に露出された部分をエッチングすることによって深
さｄの溝３を形成すると、理想的には、溝３の側壁部の
曲率半径ｒ0は深さｄと等しくなる（ｒ0＝ｄ）。
チングなので、図１（ａ）に示したように、ガラス基板
１の表面にエッチングマスク２を形成し、その開口部２
ａ内に露出された部分をエッチングすることによって深
さｄの溝３を形成すると、理想的には、溝３の側壁部の
曲率半径ｒ0は深さｄと等しくなる（ｒ0＝ｄ）。
【００４０】しかしながら、実際に、ＨＦ＋ＮＨ4Ｆ系
エッチング液を用いてエッチングを行うと、図１（ｂ）
に示したように、異常なサイドエッチングが起こり、溝
３の側壁部の曲率半径ｒ1は溝３の深さｄよりも大きく
なる（ｒ1＞ｄ）。この曲率半径ｒ1は、ガラス基板１の
表面と溝３の底面との間に形成された側壁部の平均的な
曲率半径を示している。このような異常なサイドエッチ
ングは、エッチングマスク２とガラス基板３の表面との
間にエッチング液が浸透し、この界面からエッチングが
進行することに起因している。従って、図１（ｂ）に模
式的に示したように、溝３の側壁部のうちガラス基板３
の表面に近いほどその曲率半径ｒ1’が大きくなってい
る。このように、図１（ａ）に示した理想的な場合に起
こるサイドエッチングを越えたサイドエッチングのこと
を本明細書においては「異常サイドエッチング」と呼ぶ
ことにする。
エッチング液を用いてエッチングを行うと、図１（ｂ）
に示したように、異常なサイドエッチングが起こり、溝
３の側壁部の曲率半径ｒ1は溝３の深さｄよりも大きく
なる（ｒ1＞ｄ）。この曲率半径ｒ1は、ガラス基板１の
表面と溝３の底面との間に形成された側壁部の平均的な
曲率半径を示している。このような異常なサイドエッチ
ングは、エッチングマスク２とガラス基板３の表面との
間にエッチング液が浸透し、この界面からエッチングが
進行することに起因している。従って、図１（ｂ）に模
式的に示したように、溝３の側壁部のうちガラス基板３
の表面に近いほどその曲率半径ｒ1’が大きくなってい
る。このように、図１（ａ）に示した理想的な場合に起
こるサイドエッチングを越えたサイドエッチングのこと
を本明細書においては「異常サイドエッチング」と呼ぶ
ことにする。
【００４１】異常サイドエッチングによって曲率半径ｒ
1＞深さｄの側壁部が形成された溝３内に、例えばスパ
ッタ法を用いて金属材料（例えばＡｌ）４を堆積する
と、曲率半径ｒ1が大きな表面への堆積速度は、曲率半
径が小さな表面への堆積速度よりも速いので、図１
（ｃ）に模式的に示したように、異常サイドエッチング
が起こった部分に堆積された金属材料４ａは、ガラス基
板３の表面より盛り上がる。その結果、金属材料を堆積
した後、例えば、フォトリソグラフィプロセスで不要部
分を除去しても、異常サイドエッチングが起こった部分
に堆積された金属材料４ａによる段差が残る。
1＞深さｄの側壁部が形成された溝３内に、例えばスパ
ッタ法を用いて金属材料（例えばＡｌ）４を堆積する
と、曲率半径ｒ1が大きな表面への堆積速度は、曲率半
径が小さな表面への堆積速度よりも速いので、図１
（ｃ）に模式的に示したように、異常サイドエッチング
が起こった部分に堆積された金属材料４ａは、ガラス基
板３の表面より盛り上がる。その結果、金属材料を堆積
した後、例えば、フォトリソグラフィプロセスで不要部
分を除去しても、異常サイドエッチングが起こった部分
に堆積された金属材料４ａによる段差が残る。
【００４２】上述の異常サイドエッチングは、ＨＦ＋Ｎ
Ｈ4Ｆ系エッチング液によるガラスのエッチング速度が
遅いために、典型的にはフォトレジストで形成されるエ
ッチングマスク２とガラス基板１との界面にエッチング
液が侵入するために起こる。
Ｈ4Ｆ系エッチング液によるガラスのエッチング速度が
遅いために、典型的にはフォトレジストで形成されるエ
ッチングマスク２とガラス基板１との界面にエッチング
液が侵入するために起こる。
【００４３】本発明による埋め込み構造の形成方法は、
フッ酸と、フッ化アンモニウムと、塩酸または臭酸を含
むエッチング液を用いるので、従来のＨＦ＋ＮＨ4Ｆ系
エッチング液よりもエッチング速度が速くなり、エッチ
ング液がガラス基板１とエッチングマスク２との間に侵
入し、そこからのエッチングが進行する前に、所定の深
さの溝３を形成することができる。従って、図１（ａ）
に示したような曲率半径ｒ0が深さｄに実質的に等しい
溝３を形成することができる。図１（ａ）に示したよう
な断面形状の溝３内に金属材料４をスパッタ法で堆積す
ると、溝３の側面部のうち垂直に近い領域ほど堆積速度
が遅いので、ガラス基板１の表面と略面一の表面を有す
る埋め込み構造が形成される。
フッ酸と、フッ化アンモニウムと、塩酸または臭酸を含
むエッチング液を用いるので、従来のＨＦ＋ＮＨ4Ｆ系
エッチング液よりもエッチング速度が速くなり、エッチ
ング液がガラス基板１とエッチングマスク２との間に侵
入し、そこからのエッチングが進行する前に、所定の深
さの溝３を形成することができる。従って、図１（ａ）
に示したような曲率半径ｒ0が深さｄに実質的に等しい
溝３を形成することができる。図１（ａ）に示したよう
な断面形状の溝３内に金属材料４をスパッタ法で堆積す
ると、溝３の側面部のうち垂直に近い領域ほど堆積速度
が遅いので、ガラス基板１の表面と略面一の表面を有す
る埋め込み構造が形成される。
【００４４】上述したように、本発明によるエッチング
液を用いると、エッチング面を不均一にする金属塩の生
成が抑制され、かつ、十分に速いエッチング速度が得ら
れ、異常サイドエッチングの発生を防止できる。
液を用いると、エッチング面を不均一にする金属塩の生
成が抑制され、かつ、十分に速いエッチング速度が得ら
れ、異常サイドエッチングの発生を防止できる。
【００４５】さらに、異常サイドエッチングは、ガラス
基板１の表面とエッチングマスク２との密着性を向上す
ることによっても防止することができる。例えば、エッ
チングマスク２を形成するためのフォトレジスト層をガ
ラス基板１の表面に形成する前に、ガラス基板１の表面
をシリル化することによって、密着性を向上することが
できる。このとき、シリル化処理によって、ガラス基板
１とエッチングマスク２との界面を疎水性（撥水性）に
すれば、エッチング液が界面に侵入することを防止し異
常サイドエッチングを防止できるだけでなく、側面部の
サイドエッチングそのものを抑制することによって、側
面部の曲率半径ｒが深さｄよりも小さい（ｒ＜ｄ）断面
形状を有する溝３を形成することが可能になる。すなわ
ち、界面を疎水性にすることによって、異方的なエッチ
ングが可能となる。
基板１の表面とエッチングマスク２との密着性を向上す
ることによっても防止することができる。例えば、エッ
チングマスク２を形成するためのフォトレジスト層をガ
ラス基板１の表面に形成する前に、ガラス基板１の表面
をシリル化することによって、密着性を向上することが
できる。このとき、シリル化処理によって、ガラス基板
１とエッチングマスク２との界面を疎水性（撥水性）に
すれば、エッチング液が界面に侵入することを防止し異
常サイドエッチングを防止できるだけでなく、側面部の
サイドエッチングそのものを抑制することによって、側
面部の曲率半径ｒが深さｄよりも小さい（ｒ＜ｄ）断面
形状を有する溝３を形成することが可能になる。すなわ
ち、界面を疎水性にすることによって、異方的なエッチ
ングが可能となる。
【００４６】ガラス基板１の表面とフォトレジストとの
密着性を向上するとともに、疎水化できるシリル化剤と
して、例えば、ＨＭＤＳ（ヘキサメチルジシラザン）を
好適に用いることができる。
密着性を向上するとともに、疎水化できるシリル化剤と
して、例えば、ＨＭＤＳ（ヘキサメチルジシラザン）を
好適に用いることができる。
【００４７】フッ酸と、フッ化アンモニウムと、塩酸ま
たは臭酸を含むエッチング液を用いると、エッチング面
の粗度が小さく、且つ、異常サイドエッチングが抑制さ
れた断面形状の溝を従来よりも速く形成することが可能
になる。上述のエッチング液を用いて形成された溝内に
種々の材料を種々の方法で堆積することによって得られ
る埋め込み構造を用いて、種々の素子を構成することが
できる。
たは臭酸を含むエッチング液を用いると、エッチング面
の粗度が小さく、且つ、異常サイドエッチングが抑制さ
れた断面形状の溝を従来よりも速く形成することが可能
になる。上述のエッチング液を用いて形成された溝内に
種々の材料を種々の方法で堆積することによって得られ
る埋め込み構造を用いて、種々の素子を構成することが
できる。
【００４８】例えば、上述したように、スパッタ法など
を用いて、溝内に導電性材料（金属材料、ＩＴＯや半導
体材料など）を堆積することによって、配線を形成する
ことができる。この配線は、ガラス基板の表面と実質的
に面一の表面を有するように形成されるので、その上に
形成される例えばＴＦＴや他の配線が段差による影響を
受けることがない。
を用いて、溝内に導電性材料（金属材料、ＩＴＯや半導
体材料など）を堆積することによって、配線を形成する
ことができる。この配線は、ガラス基板の表面と実質的
に面一の表面を有するように形成されるので、その上に
形成される例えばＴＦＴや他の配線が段差による影響を
受けることがない。
【００４９】また、溝を例えば０．５μｍ以上の深さに
形成することが可能なので、従来よりも厚い配線を形成
することが可能となり、配線の幅を従来よりも狭くでき
る。この埋め込み配線は、従来技術の欄で説明した液晶
表示装置や有機ＥＬ表示装置などのアクティブマトリク
ス基板に応用され、開口率の向上や、あるいは配線同士
の交差部に形成される容量を低減することができる。
形成することが可能なので、従来よりも厚い配線を形成
することが可能となり、配線の幅を従来よりも狭くでき
る。この埋め込み配線は、従来技術の欄で説明した液晶
表示装置や有機ＥＬ表示装置などのアクティブマトリク
ス基板に応用され、開口率の向上や、あるいは配線同士
の交差部に形成される容量を低減することができる。
【００５０】例えば、埋め込み配線でゲート線を形成
し、ゲート線上に、逆スタッガ型ＴＦＴを作製してもよ
いし、埋め込み配線でソース線を形成し、ソース線上
に、スタッガ型ＴＦＴを作製してもよい。
し、ゲート線上に、逆スタッガ型ＴＦＴを作製してもよ
いし、埋め込み配線でソース線を形成し、ソース線上
に、スタッガ型ＴＦＴを作製してもよい。
【００５１】あるいは、溝内に遮光性材料を堆積するこ
とによって、例えば特開平３−１０７１２８号公報に開
示されているような、埋め込み型のブラックマトリクス
を形成することができる。
とによって、例えば特開平３−１０７１２８号公報に開
示されているような、埋め込み型のブラックマトリクス
を形成することができる。
【００５２】本発明による埋め込み構造の形成方法にお
いて、フッ酸と、フッ化アンモニウムと、塩酸または臭
酸を含むエッチング液を用いると、粗度の小さいエッチ
ング面が形成されるので、エッチング面が光を散乱し白
濁したように見えることが無く、表示装置を構成する透
明基板（アクティブマトリクス基板やカラーフィルタ基
板）として用いても、透過率の低下などの表示品位を低
下させることがない。
いて、フッ酸と、フッ化アンモニウムと、塩酸または臭
酸を含むエッチング液を用いると、粗度の小さいエッチ
ング面が形成されるので、エッチング面が光を散乱し白
濁したように見えることが無く、表示装置を構成する透
明基板（アクティブマトリクス基板やカラーフィルタ基
板）として用いても、透過率の低下などの表示品位を低
下させることがない。
【００５３】さらに、本発明によると、特開平３−２９
９０３号公報に開示されているように、溝内に透光性材
料を堆積することによって、埋め込み型導波路を形成す
ることもできる。本発明によるエッチング液を用いる
と、粗度の小さいエッチング面が形成されるので、エッ
チング面が光を散乱することが無く、導波路の損失を増
大させることがない。
９０３号公報に開示されているように、溝内に透光性材
料を堆積することによって、埋め込み型導波路を形成す
ることもできる。本発明によるエッチング液を用いる
と、粗度の小さいエッチング面が形成されるので、エッ
チング面が光を散乱することが無く、導波路の損失を増
大させることがない。
【００５４】次に、本発明による埋め込み配線を有する
アクティブマトリクス基板の実施形態を図２（ａ）およ
び（ｂ）を参照しながら説明する。図２（ａ）はアクテ
ィブマトリクス基板１００の上面図であり、図２（ｂ）
は図２（ａ）中のｘ−ｘ’線に沿った断面図である。
アクティブマトリクス基板の実施形態を図２（ａ）およ
び（ｂ）を参照しながら説明する。図２（ａ）はアクテ
ィブマトリクス基板１００の上面図であり、図２（ｂ）
は図２（ａ）中のｘ−ｘ’線に沿った断面図である。
【００５５】アクティブマトリクス基板１００は、ガラ
ス基板１０１に形成された溝１０２内にゲート線１０３
が埋め込まれている。フッ酸と、フッ化アンモニウム
と、塩酸または臭酸を含むエッチング液を用いて、後述
する方法で形成された溝１０２は、側面部の曲率半径ｒ
≦溝の深さｄの関係を満足するので、溝１０２内に例え
ばＡｌをスパッタ法で堆積することによって形成された
ゲート線１０３の表面は、ガラス基板１０１の表面と略
面一になっている。ガラス基板１０３のほぼ全面を覆う
ように設けられたゲート絶縁膜１０４上に、ソース線１
０５が形成されている。ゲート線１０３はガラス基板１
０１に略面一となるように埋め込まれているので、ゲー
ト絶縁膜１０４の表面は実質的に平坦であり、ソース線
１０５はゲート絶縁膜１０４の平坦な表面に形成されて
いる。従って、ゲート線１０３との交差部においてソー
ス線１０５が断線する惧れは全くない。この埋め込みゲ
ート線１０３上に、公知の方法で逆スタッガ型のＴＦＴ
（不図示）を形成し、さらにその他の構成要素（例え
ば、絵素電極）を公知の方法で形成することによってア
クティブマトリクス基板１００が得られる。
ス基板１０１に形成された溝１０２内にゲート線１０３
が埋め込まれている。フッ酸と、フッ化アンモニウム
と、塩酸または臭酸を含むエッチング液を用いて、後述
する方法で形成された溝１０２は、側面部の曲率半径ｒ
≦溝の深さｄの関係を満足するので、溝１０２内に例え
ばＡｌをスパッタ法で堆積することによって形成された
ゲート線１０３の表面は、ガラス基板１０１の表面と略
面一になっている。ガラス基板１０３のほぼ全面を覆う
ように設けられたゲート絶縁膜１０４上に、ソース線１
０５が形成されている。ゲート線１０３はガラス基板１
０１に略面一となるように埋め込まれているので、ゲー
ト絶縁膜１０４の表面は実質的に平坦であり、ソース線
１０５はゲート絶縁膜１０４の平坦な表面に形成されて
いる。従って、ゲート線１０３との交差部においてソー
ス線１０５が断線する惧れは全くない。この埋め込みゲ
ート線１０３上に、公知の方法で逆スタッガ型のＴＦＴ
（不図示）を形成し、さらにその他の構成要素（例え
ば、絵素電極）を公知の方法で形成することによってア
クティブマトリクス基板１００が得られる。
【００５６】本発明による埋め込み配線を用いることに
よって、配線の幅を従来よりも狭くできるので、配線の
交差部に形成される容量が減少する。さらに、交差部は
平坦な構造なので、断線の惧れがなく、交差部の容量を
さらに減少させるために、例えば、図２（ｃ）に示した
ように、ソース線１０５と交差する部分のゲート線１０
３の幅を狭くした構成を採用しても良い。
よって、配線の幅を従来よりも狭くできるので、配線の
交差部に形成される容量が減少する。さらに、交差部は
平坦な構造なので、断線の惧れがなく、交差部の容量を
さらに減少させるために、例えば、図２（ｃ）に示した
ように、ソース線１０５と交差する部分のゲート線１０
３の幅を狭くした構成を採用しても良い。
【００５７】図２を参照しながら、ゲート線１０３を埋
め込み配線とした例を説明したが、ゲート１０３に代え
て、ソース線１０５を埋め込み配線とし、その上にスタ
ッガ型のＴＦＴを形成してもよい。もちろん、ＴＦＴに
限られず、ＭＩＭ素子を形成しても良い。
め込み配線とした例を説明したが、ゲート１０３に代え
て、ソース線１０５を埋め込み配線とし、その上にスタ
ッガ型のＴＦＴを形成してもよい。もちろん、ＴＦＴに
限られず、ＭＩＭ素子を形成しても良い。
【００５８】次に、図３（ａ）から（ｅ）を参照しなが
ら、埋め込みゲート線１０３の形成方法を説明する。
ら、埋め込みゲート線１０３の形成方法を説明する。
【００５９】まず、図３（ａ）に示したように、ガラス
基板１０１を用意する。このガラス基板１０１の表面に
ＨＭＤＳ溶液を塗布し、ガラス基板１０１の表面をシリ
ル化することによって、エッチングマスク２０１となる
フォトレジスト層との密着性を向上する。また、このシ
リル化処理によって、エッチングマスク２０１とガラス
基板１０１との界面に撥水性が付与されるので、異常サ
イドエッチングが抑制される。シリル化処理が終わった
ガラス基板１０１の表面上に、フォトレジスト（例え
ば、耐酸性を有するノボラック系レジスト）を塗布し、
フォトリソグラフィプロセスで開口部２０１ａを有する
エッチングマスク２０１を形成する。
基板１０１を用意する。このガラス基板１０１の表面に
ＨＭＤＳ溶液を塗布し、ガラス基板１０１の表面をシリ
ル化することによって、エッチングマスク２０１となる
フォトレジスト層との密着性を向上する。また、このシ
リル化処理によって、エッチングマスク２０１とガラス
基板１０１との界面に撥水性が付与されるので、異常サ
イドエッチングが抑制される。シリル化処理が終わった
ガラス基板１０１の表面上に、フォトレジスト（例え
ば、耐酸性を有するノボラック系レジスト）を塗布し、
フォトリソグラフィプロセスで開口部２０１ａを有する
エッチングマスク２０１を形成する。
【００６０】次に、図３（ｂ）に示したように、フッ酸
と、フッ化アンモニウムと、塩酸または臭酸を含むエッ
チング液を用いて、開口部２０１ａ内に露出されたガラ
ス基板１０１の表面をウェットエッチングする。ここで
は、フッ酸：フッ化アンモニウム：塩酸＝１：３：５
（ｍｏｌ／ｋｇ単位）の混合溶液を用いて、２５℃でエ
ッチングを行った。このとき、本発明によるエッチング
液を用いているので、エッチング速度が速く、且つ、金
属塩が生成されず、粗度の小さい均一なエッチング面が
得られる。さらに、エッチング速度が速いので側壁部の
異常サイドエッチングが抑制されるとともに、シリル化
による撥水作用のためにサイドエッチが抑制されるの
で、側壁部の曲率半径ｒ≦溝の深さｄの関係を満足する
溝１０２が形成される。その結果、エッチングマスク２
０１の一部２０１ｂが溝１０２内に張り出した状態で残
る。
と、フッ化アンモニウムと、塩酸または臭酸を含むエッ
チング液を用いて、開口部２０１ａ内に露出されたガラ
ス基板１０１の表面をウェットエッチングする。ここで
は、フッ酸：フッ化アンモニウム：塩酸＝１：３：５
（ｍｏｌ／ｋｇ単位）の混合溶液を用いて、２５℃でエ
ッチングを行った。このとき、本発明によるエッチング
液を用いているので、エッチング速度が速く、且つ、金
属塩が生成されず、粗度の小さい均一なエッチング面が
得られる。さらに、エッチング速度が速いので側壁部の
異常サイドエッチングが抑制されるとともに、シリル化
による撥水作用のためにサイドエッチが抑制されるの
で、側壁部の曲率半径ｒ≦溝の深さｄの関係を満足する
溝１０２が形成される。その結果、エッチングマスク２
０１の一部２０１ｂが溝１０２内に張り出した状態で残
る。
【００６１】次に、図３（ｃ）に示したように、エッチ
ングマスク２０１の溝１０２内に張り出した部分（張り
出し部）２０１ｂを選択的に除去する。張り出し部２０
１ｂの除去は、例えば、図３（ｂ）の状態の基板を水
（フォトレジストが耐性を有する液体）中で超音波洗浄
（２０ｋＨｚ〜１ＭＨｚ）することよって行われる。ガ
ラス基板１０１上に存在するエッチングマスク２０１ｃ
は、ガラス基板１０１の表面に十分に強固に接着してい
るので、超音波の印加で剥離することがない。本実施形
態では、シリル化処理の効果もあり、エッチングマスク
２０１ｃはガラス基板１０１の表面に強固に接着した状
態を維持している。
ングマスク２０１の溝１０２内に張り出した部分（張り
出し部）２０１ｂを選択的に除去する。張り出し部２０
１ｂの除去は、例えば、図３（ｂ）の状態の基板を水
（フォトレジストが耐性を有する液体）中で超音波洗浄
（２０ｋＨｚ〜１ＭＨｚ）することよって行われる。ガ
ラス基板１０１上に存在するエッチングマスク２０１ｃ
は、ガラス基板１０１の表面に十分に強固に接着してい
るので、超音波の印加で剥離することがない。本実施形
態では、シリル化処理の効果もあり、エッチングマスク
２０１ｃはガラス基板１０１の表面に強固に接着した状
態を維持している。
【００６２】次に、図３（ｄ）に示すように、例えば、
スパッタ法を用いて導電性材料１０３’を堆積する。導
電性材料１０３’を堆積する厚さは、溝１０２の深さと
同程度に調整する。導電性材料１０３’は単一の材料で
ある必要はなく、複数の異なる材料を用いて積層構造と
しても良い。導電性材料としては、例えば、Ｔｉ，Ａ
ｌ，Ｔａ，Ｍｏなどの金属材料を好適に用いることがで
きる。これらの材料は遮光性を備えているので、ＴＦＴ
のチャネル領域を遮光する膜としても機能する。なお、
導電性材料１０３’の堆積方法は、スパッタ法に限られ
ず、めっき法やＣＶＤ法などでもよい。
スパッタ法を用いて導電性材料１０３’を堆積する。導
電性材料１０３’を堆積する厚さは、溝１０２の深さと
同程度に調整する。導電性材料１０３’は単一の材料で
ある必要はなく、複数の異なる材料を用いて積層構造と
しても良い。導電性材料としては、例えば、Ｔｉ，Ａ
ｌ，Ｔａ，Ｍｏなどの金属材料を好適に用いることがで
きる。これらの材料は遮光性を備えているので、ＴＦＴ
のチャネル領域を遮光する膜としても機能する。なお、
導電性材料１０３’の堆積方法は、スパッタ法に限られ
ず、めっき法やＣＶＤ法などでもよい。
【００６３】次に、公知のレジスト剥離プロセスによっ
て、エッチングマスク２０１ｃを除去する。このとき、
エッチングマスク２０１ｃ上に堆積された導電性材料１
０３’がエッチングマスク２０１ｃとともに除去（リフ
トオフ）され、溝１０２内に面一に形成されたゲート配
線１０３が形成される。
て、エッチングマスク２０１ｃを除去する。このとき、
エッチングマスク２０１ｃ上に堆積された導電性材料１
０３’がエッチングマスク２０１ｃとともに除去（リフ
トオフ）され、溝１０２内に面一に形成されたゲート配
線１０３が形成される。
【００６４】この後、公知の方法で、ゲート絶縁膜の堆
積、およびソース線の形成、ならびに、ＴＦＴなどの形
成を経て、図２に示したアクティブマトリクス基板１０
０が得られる。
積、およびソース線の形成、ならびに、ＴＦＴなどの形
成を経て、図２に示したアクティブマトリクス基板１０
０が得られる。
【００６５】なお、上記の例では、リフトオフ法を用い
てゲート線１０３のパターニングを行ったが、これに限
られない。例えば、溝１０２を形成した後、エッチング
マスク２０１を剥離し、その後、導電性材料１０３’を
堆積した後、溝１０２内に堆積された導電性材料１０
３’だけを選択的に残すように、フォトリソグラフィプ
ロセス（フォトレジスト膜形成、露光、エッチング、レ
ジスト剥離）を用いてゲート配線１０３をパターニング
してもよい。但し、この場合工程数が増える。
てゲート線１０３のパターニングを行ったが、これに限
られない。例えば、溝１０２を形成した後、エッチング
マスク２０１を剥離し、その後、導電性材料１０３’を
堆積した後、溝１０２内に堆積された導電性材料１０
３’だけを選択的に残すように、フォトリソグラフィプ
ロセス（フォトレジスト膜形成、露光、エッチング、レ
ジスト剥離）を用いてゲート配線１０３をパターニング
してもよい。但し、この場合工程数が増える。
【００６６】理想的な等方性エッチングを実現すると、
溝の幅（配線の幅）をＬ、溝の深さをｄ、パターニング
幅（エッチングマスクの開口部の幅）をδとすると、Ｌ
＝２ｄ＋δの関係が成立する。ここで、ｉ線を用いたフ
ォトリソグラフィの解像限界が１．５μｍ程度で、深さ
ｄが１μｍ程度の溝を形成する場合を考えると、幅Ｌが
３．５μｍ程度の溝（配線）を形成することができる。
この配線は、３０型程度の高精細液晶表示装置に適用し
ても、現在使われている配線材料を用いて十分に低い抵
抗値を実現できる。従って、従来技術では１０μｍ程度
の線幅が必要とされる配線の幅を３．５μｍ程度にまで
狭くすることができる。
溝の幅（配線の幅）をＬ、溝の深さをｄ、パターニング
幅（エッチングマスクの開口部の幅）をδとすると、Ｌ
＝２ｄ＋δの関係が成立する。ここで、ｉ線を用いたフ
ォトリソグラフィの解像限界が１．５μｍ程度で、深さ
ｄが１μｍ程度の溝を形成する場合を考えると、幅Ｌが
３．５μｍ程度の溝（配線）を形成することができる。
この配線は、３０型程度の高精細液晶表示装置に適用し
ても、現在使われている配線材料を用いて十分に低い抵
抗値を実現できる。従って、従来技術では１０μｍ程度
の線幅が必要とされる配線の幅を３．５μｍ程度にまで
狭くすることができる。
【００６７】例えば、上述の埋め込みゲート線の構成を
用いて、ゲート線：厚さ１μｍ、幅６μｍ、ソース線：
厚さ０．５μｍ、幅４μｍの３０型ＱＸＧＡ（２０４８
×１５３６）用のアクティブマトリクス基板を作製する
と、従来の構成では６５％程度であった開口率を８３％
まで上昇することがき、且つ、従来よりも配線の交差部
に形成される容量が減少するので、消費電力を従来構成
の約半分まで低減できる。
用いて、ゲート線：厚さ１μｍ、幅６μｍ、ソース線：
厚さ０．５μｍ、幅４μｍの３０型ＱＸＧＡ（２０４８
×１５３６）用のアクティブマトリクス基板を作製する
と、従来の構成では６５％程度であった開口率を８３％
まで上昇することがき、且つ、従来よりも配線の交差部
に形成される容量が減少するので、消費電力を従来構成
の約半分まで低減できる。
【００６８】次に、図４（ａ）および（ｂ）を参照しな
がら、本発明による埋め込み配線を有するアクティブマ
トリクス基板を用いて構成された液晶表示装置４００を
説明する。図４（ａ）は液晶表示装置４００が備えるア
クティブマトリクス基板４２０の上面図であり、図４
（ｂ）は図４（ａ）中のａ−ａ’線に対応した液晶表示
装置４００の断面図である。
がら、本発明による埋め込み配線を有するアクティブマ
トリクス基板を用いて構成された液晶表示装置４００を
説明する。図４（ａ）は液晶表示装置４００が備えるア
クティブマトリクス基板４２０の上面図であり、図４
（ｂ）は図４（ａ）中のａ−ａ’線に対応した液晶表示
装置４００の断面図である。
【００６９】液晶表示装置４００は、互いに対向して配
置されたアクティブマトリクス基板４２０および対向基
板４４０と、これらの基板間に挟持された液晶層４６０
とを備えている。
置されたアクティブマトリクス基板４２０および対向基
板４４０と、これらの基板間に挟持された液晶層４６０
とを備えている。
【００７０】以下、アクティブマトリクス基板４２０の
構成を説明する。アクティブマトリクス基板４２０は、
ガラス基板４２０’上において、ゲート絶縁膜４２６を
介して互いに交差するように配置されたゲート線４２２
およびソース線４２８と、これらの交差部近傍に配置さ
れたＴＦＴ４５０とを有している。
構成を説明する。アクティブマトリクス基板４２０は、
ガラス基板４２０’上において、ゲート絶縁膜４２６を
介して互いに交差するように配置されたゲート線４２２
およびソース線４２８と、これらの交差部近傍に配置さ
れたＴＦＴ４５０とを有している。
【００７１】また、アクティブマトリクス基板４２０
は、ゲート線４２２と略平行に形成された補助容量配線
４３２、ＴＦＴ４５０に接続されたドレイン配線４３
０、層間絶縁膜４３４に形成されたコンタクトホールを
介してドレイン配線４３０に接続された画素電極４３６
などを備えている。さらに、これらの素子や配線が形成
された基板４２０’上には、液晶層４６０の液晶分子の
配向方向を制御するための配向膜４３８が設けられてい
る。
は、ゲート線４２２と略平行に形成された補助容量配線
４３２、ＴＦＴ４５０に接続されたドレイン配線４３
０、層間絶縁膜４３４に形成されたコンタクトホールを
介してドレイン配線４３０に接続された画素電極４３６
などを備えている。さらに、これらの素子や配線が形成
された基板４２０’上には、液晶層４６０の液晶分子の
配向方向を制御するための配向膜４３８が設けられてい
る。
【００７２】アクティブマトリクス基板４２０におい
て、ゲート線４２２、ゲート線４２２から延びるゲート
電極４２４、および補助容量配線４３２は、ガラス基板
４２０’上に形成された溝内に埋め込まれている。これ
らは、図３に示したアクティブマトリクス基板１００と
同様に、ガラス基板４２０’の表面と略面一となるよう
に埋め込まれている。従って、ゲート絶縁膜４２６の表
面は実質的に平坦であり、ソース線４２８は、このゲー
ト絶縁膜４２６上に形成されているので、断線するおそ
れがない。
て、ゲート線４２２、ゲート線４２２から延びるゲート
電極４２４、および補助容量配線４３２は、ガラス基板
４２０’上に形成された溝内に埋め込まれている。これ
らは、図３に示したアクティブマトリクス基板１００と
同様に、ガラス基板４２０’の表面と略面一となるよう
に埋め込まれている。従って、ゲート絶縁膜４２６の表
面は実質的に平坦であり、ソース線４２８は、このゲー
ト絶縁膜４２６上に形成されているので、断線するおそ
れがない。
【００７３】このように構成されたアクティブマトリク
ス基板４２０では、ゲート線４２２を介してゲート電極
４２４に書きこみタイミング信号が供給され、これによ
ってＴＦＴ４５０がオン状態になったときに、ソース線
４２８に付与されたデータ信号に基づいて画素電極４３
６に所望の電圧が印加される。なお、補助容量配線４３
２、ドレイン配線４３０、これらに挟まれた絶縁膜４２
６によって補助容量が形成されている。
ス基板４２０では、ゲート線４２２を介してゲート電極
４２４に書きこみタイミング信号が供給され、これによ
ってＴＦＴ４５０がオン状態になったときに、ソース線
４２８に付与されたデータ信号に基づいて画素電極４３
６に所望の電圧が印加される。なお、補助容量配線４３
２、ドレイン配線４３０、これらに挟まれた絶縁膜４２
６によって補助容量が形成されている。
【００７４】一方、対向基板４４０は、ガラス基板４４
０’と、ガラス基板４４０’上に形成された対向電極４
４２や配向膜４４４などとを備えている。
０’と、ガラス基板４４０’上に形成された対向電極４
４２や配向膜４４４などとを備えている。
【００７５】液晶表示装置４００では、画素電極４３６
と対向電極４４２とによって液晶層４６０に所望の電圧
が印加され、このようにして液晶層４６０を透過する光
を変調させることで画像の表示を行なうことができる。
と対向電極４４２とによって液晶層４６０に所望の電圧
が印加され、このようにして液晶層４６０を透過する光
を変調させることで画像の表示を行なうことができる。
【００７６】上記の例では、逆スタッガ型のＴＦＴを有
する液晶表示装置のゲート配線などに埋め込み構造を適
用したが、スタッガ型ＴＦＴを有する液晶表示装置のソ
ース配線およびドレイン電極に埋め込み構造を適用する
ことができる。
する液晶表示装置のゲート配線などに埋め込み構造を適
用したが、スタッガ型ＴＦＴを有する液晶表示装置のソ
ース配線およびドレイン電極に埋め込み構造を適用する
ことができる。
【００７７】図５に示したスタッガ型ＴＦＴ５５０は、
ソース電極５０１およびドレイン電極５０２は、上記の
例と同じプロセスを経て、ガラス基板５０３に埋め込ま
れている。半導体層（例えばアモルファスシリコン層）
５０４がソース電極５０１およびドレイン電極５０２に
またがるように形成されている。その上にゲート絶縁層
５０５およびゲート電極５０６がこの順で形成されてい
る。また、ソース電極５０１とドレイン電極５０２との
間には、半導体層５０４のチャネル領域に光が入射する
ことを防止するための遮光層５０７が形成されている。
遮光層５０７は、電気的に絶縁されており、不透明で反
射率の低い材料で形成されることが好ましく、黒色のフ
ォトレジスト材料が好ましい。なお、半導体層５０４と
して耐光性のある材料（例えばポリシリコン）を用いる
場合には省略しても良い。
ソース電極５０１およびドレイン電極５０２は、上記の
例と同じプロセスを経て、ガラス基板５０３に埋め込ま
れている。半導体層（例えばアモルファスシリコン層）
５０４がソース電極５０１およびドレイン電極５０２に
またがるように形成されている。その上にゲート絶縁層
５０５およびゲート電極５０６がこの順で形成されてい
る。また、ソース電極５０１とドレイン電極５０２との
間には、半導体層５０４のチャネル領域に光が入射する
ことを防止するための遮光層５０７が形成されている。
遮光層５０７は、電気的に絶縁されており、不透明で反
射率の低い材料で形成されることが好ましく、黒色のフ
ォトレジスト材料が好ましい。なお、半導体層５０４と
して耐光性のある材料（例えばポリシリコン）を用いる
場合には省略しても良い。
【００７８】図６を参照しながら、ＴＦＴ５５０の形成
方法を説明する。
方法を説明する。
【００７９】図６（ａ）に示すように、上述したプロセ
スと同様の工程を経て、ガラス基板６０１に溝６０２を
形成し、フォトレジスト６０３の張り出し部を除去した
後、スパッタ方によって、ソース電極および／またはド
レイン電極となる金属配線６０４を溝６０２の深さと同
程度の厚さになるように堆積する。
スと同様の工程を経て、ガラス基板６０１に溝６０２を
形成し、フォトレジスト６０３の張り出し部を除去した
後、スパッタ方によって、ソース電極および／またはド
レイン電極となる金属配線６０４を溝６０２の深さと同
程度の厚さになるように堆積する。
【００８０】図６（ｂ）に示すように、さらにフォトレ
ジスト６０５を塗布し、遮光層を形成する部分をパター
ニングによって除去する。
ジスト６０５を塗布し、遮光層を形成する部分をパター
ニングによって除去する。
【００８１】次に、図６（ｃ）に示すように、ドライエ
ッチングプロセスによって、遮光層部分の金属配線を除
去する。ドライエッチングは、例えば、ＢＣｌ3などの
塩素系ガスを用いたＲＩＥ法で行う。
ッチングプロセスによって、遮光層部分の金属配線を除
去する。ドライエッチングは、例えば、ＢＣｌ3などの
塩素系ガスを用いたＲＩＥ法で行う。
【００８２】次に、図６（ｄ）に示しように、遮光層部
分の金属配線が除去された後、フォトレジスト６０５の
上から遮光層材料を塗布する。
分の金属配線が除去された後、フォトレジスト６０５の
上から遮光層材料を塗布する。
【００８３】次に、レジスト剥離プロセスによって、フ
ォトレジスト６０３および６０５を除去する。フォトレ
ジスト６０３および６０５上の金属配線材料および遮光
層材料は、リフトオフされ、溝６０２内に金属配線６０
４を分離するように、遮光層６０６が形成される。
ォトレジスト６０３および６０５を除去する。フォトレ
ジスト６０３および６０５上の金属配線材料および遮光
層材料は、リフトオフされ、溝６０２内に金属配線６０
４を分離するように、遮光層６０６が形成される。
【００８４】このようにして、埋め込みソース電極およ
び埋め込みドレイン電極の間に遮光層６０６が形成され
る。この埋め込み構造の上面は平坦になっている。
び埋め込みドレイン電極の間に遮光層６０６が形成され
る。この埋め込み構造の上面は平坦になっている。
【００８５】この上に、常法に従って、半導体層５０
４、ゲート絶縁層５０５およびゲート電極５０６を形成
することによって、図５に示したＴＦＴ５５０を得るこ
とができる。
４、ゲート絶縁層５０５およびゲート電極５０６を形成
することによって、図５に示したＴＦＴ５５０を得るこ
とができる。
【００８６】このようにして形成されたＴＦＴ５５０
は、半導体層５０４およびゲート絶縁層５０５が平坦な
ので、リーク電流が小さく、また不良動作や製造のばら
つきが小さい。
は、半導体層５０４およびゲート絶縁層５０５が平坦な
ので、リーク電流が小さく、また不良動作や製造のばら
つきが小さい。
【００８７】勿論、本発明は、例示した液晶表示装置に
限られず、有機ＥＬ表示装置など、ガラス基板に配線構
造を有する表示装置に広く適用することができる。
限られず、有機ＥＬ表示装置など、ガラス基板に配線構
造を有する表示装置に広く適用することができる。
【００８８】
【発明の効果】本発明によると、ガラス基板上に形成さ
れ埋め込み配線に代表されるような埋め込み構造を有す
る基板およびそれを用いた表示装置ならびにその製造方
法が提供される。本発明によると、溝の深さをｄ、溝の
側壁部の曲率半径をｒとしたとき、ｄ≧ｒの関係にある
溝が形成され、ガラス基板の表面と略面一の表面を有す
る埋め込み構造が形成される。本発明による埋め込み構
造は、配線や遮光膜、光導波路として種々の素子に適用
される。
れ埋め込み配線に代表されるような埋め込み構造を有す
る基板およびそれを用いた表示装置ならびにその製造方
法が提供される。本発明によると、溝の深さをｄ、溝の
側壁部の曲率半径をｒとしたとき、ｄ≧ｒの関係にある
溝が形成され、ガラス基板の表面と略面一の表面を有す
る埋め込み構造が形成される。本発明による埋め込み構
造は、配線や遮光膜、光導波路として種々の素子に適用
される。
【図１】従来のエッチング液による問題点を説明するた
めの図である。
めの図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、本発明の実施
形態のアクティブマトリクス基板の構造を模式的に示す
図である。
形態のアクティブマトリクス基板の構造を模式的に示す
図である。
【図３】本発明の実施形態のアクティブマトリクス基板
の製造方法を説明するための図である。
の製造方法を説明するための図である。
【図４】本発明による埋め込み配線を有するアクティブ
マトリクス基板を用いて構成された液晶表示装置４００
を示す図であり、（ａ）は液晶表示装置４００が備える
アクティブマトリクス基板４２０の上面図であり、
（ｂ）は（ａ）中のａ−ａ’線に対応した断面図であ
る。
マトリクス基板を用いて構成された液晶表示装置４００
を示す図であり、（ａ）は液晶表示装置４００が備える
アクティブマトリクス基板４２０の上面図であり、
（ｂ）は（ａ）中のａ−ａ’線に対応した断面図であ
る。
【図５】本発明の実施形態のスタッガ型ＴＦＴの断面構
造を模式的に示す図である。
造を模式的に示す図である。
【図６】（ａ）〜（ｅ）は、図５に示したスタッガ型Ｔ
ＦＴの製造方法を説明するための図である。
ＦＴの製造方法を説明するための図である。
１ ガラス基板
２ エッチングマスク
２ａ エッチングマスクの開口部
３ 溝
４ 金属材料
４ａ 異常サイドエッチング部上に堆積された金属材料
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｇ０２Ｆ 1/1343 Ｇ０２Ｆ 1/1343 ５Ｆ０３３
1/1368 1/1368 ５Ｆ１１０
Ｈ０１Ｌ 21/336 Ｈ０１Ｌ 29/78 ６２７Ａ
21/768 ６２７Ｃ
29/786 21/90 Ｗ
(72)発明者 藤野 公明
大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ
ャープ株式会社内
(72)発明者 迫野 郁夫
大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ
ャープ株式会社内
(72)発明者 大見 忠弘
宮城県仙台市青葉区米ケ袋２−１−17−
301
(72)発明者 須川 成利
宮城県仙台市青葉区荒巻字青葉05 東北大
学大学院工学研究科電子工学専攻内
(72)発明者 森本 明大
宮城県仙台市青葉区荒巻字青葉05 東北大
学大学院工学研究科電子工学専攻内
Ｆターム(参考） 2H090 JA03 JA05 JB02 JC01 JD14
LA01
2H091 FA23Y FA35Y FB07 FC14
FD04 GA01 GA02 GA04 GA13
LA16
2H092 GA24 JA25 JA26 JB23 JB32
MA05 MA11 MA13 MA17
4G059 AA08 AB06 AC01 BB04 BB16
5C094 AA43 BA03 CA19 DA14 DA15
EB02 ED15
5F033 GG04 HH03 HH08 HH18 HH20
HH21 HH38 MM01 NN21 PP06
PP15 PP27 PP28 QQ08 QQ41
VV06 VV10 VV15 WW01 XX01
XX24
5F110 AA18 BB01 CC05 CC07 DD02
DD25 EE03 EE04 EE41 EE44
EE45 GG02 GG13 GG15 HM19
NN41 NN73 QQ05 QQ14 QQ19
Claims (23)
- 【請求項１】 主面を有するガラス基板を用意する工程
と、 前記ガラス基板の前記主面にウェットエッチング法を用
いて溝を形成する工程と、 前記溝内に第１材料を堆積し、前記主面と略面一の表面
を有する埋め込み構造を形成する工程と、 を包含し、前記溝を形成する工程は、フッ酸と、フッ化
アンモニウムと、塩酸または臭酸とを含むエッチング液
を用いて実行される、埋め込み構造を有する基板の製造
方法。 - 【請求項２】 前記溝の深さをｄ、前記溝の側壁部の曲
率半径をｒとしたとき、ｄ≧ｒの関係にある、請求項１
に記載の基板の製造方法。 - 【請求項３】 前記ガラス基板は、酸化ケイ素を主成分
とし、酸化ケイ素以外の金属酸化物を含む、請求項１ま
たは２に記載の基板の製造方法。 - 【請求項４】 前記ガラス基板は、無アルカリガラスで
ある、請求項３に記載の基板の製造方法。 - 【請求項５】 前記ガラス基板は、ソーダライムガラス
である、請求項３に記載の基板の製造方法。 - 【請求項６】 前記溝を形成する工程は、前記主面の前
記溝が形成される領域を露出するエッチングマスクを形
成する工程を包含し、 前記埋め込み構造を形成する工程は、前記エッチングマ
スクを用いて、前記主面の前記溝以外の領域に堆積され
た前記第１材料をリフトオフ法で除去する工程を包含す
る、請求項１から５のいずれかに記載の基板の製造方
法。 - 【請求項７】 前記エッチングマスクを形成する工程の
前に、前記主面と前記エッチングマスクとの密着性を向
上させるために表面処理を前記主面に施す工程を包含す
る、請求項６に記載の基板の製造方法。 - 【請求項８】 前記エッチングマスクはフォトレジスト
層であって、前記表面処理はシリル化処理である、請求
項７に記載の基板の製造方法。 - 【請求項９】 前記第１材料の堆積はスパッタ法で実行
される、請求項１から８のいずれかに記載の基板の製造
方法。 - 【請求項１０】 前記第１材料は導電性材料であって、
前記埋め込み構造は配線である、請求項１から９のいず
れかに記載の基板の製造方法。 - 【請求項１１】 前記第１材料は遮光性材料であって、
前記埋め込み構造はブラックマトリクスである、請求項
１から９のいずれかに記載の基板の製造方法。 - 【請求項１２】 前記第１材料は透光性材料であって、
前記埋め込み構造は導波路である、請求項１から９のい
ずれかに記載の基板の製造方法。 - 【請求項１３】 アクティブマトリクス基板と、表示媒
体層とを備える表示装置の製造方法であって、前記アク
ティブマトリクス基板を作製する工程は、請求項８また
は９に記載の埋め込み構造を有する基板の製造方法を用
いて実行される表示装置の製造方法。 - 【請求項１４】 前記埋め込み構造はゲート線であっ
て、前記アクティブマトリクス基板を作製する工程は、
前記ゲート線上に、逆スタッガ型ＴＦＴを作製する工程
を包含する、請求項１３に記載の表示装置の製造方法。 - 【請求項１５】 前記埋め込み構造はソース線であっ
て、前記アクティブマトリクス基板を作製する工程は、
前記ソース線上に、スタッガ型ＴＦＴを作製する工程を
包含する、請求項１３に記載の表示装置の製造方法。 - 【請求項１６】 主面に形成された溝を有するガラス基
板と、 前記溝内に堆積された第１材料から形成され、前記主面
と略面一の表面を有する埋め込み構造を有し、 前記溝の深さをｄ、前記溝の側壁部の曲率半径をｒとし
たとき、ｄ≧ｒの関係にある、埋め込み構造を有する基
板。 - 【請求項１７】 前記溝の内面の粗度が前記溝の深さｄ
の１０分の１以下である、請求項１６に記載の基板。 - 【請求項１８】 前記第１材料は導電性材料であって、
前記埋め込み構造は配線である、請求項１６または１７
に記載の基板。 - 【請求項１９】 前記第１材料は遮光性材料であって、
前記埋め込み構造はブラックマトリクスである、請求項
１６または１７に記載の基板。 - 【請求項２０】 前記第１材料は透光性材料であって、
前記埋め込み構造は導波路である、請求項１６または１
７に記載の基板。 - 【請求項２１】 請求項１６または１７に記載の基板か
ら形成されたアクティブマトリクス基板と、表示媒体層
とを備える表示装置。 - 【請求項２２】 前記埋め込み構造はゲート線であっ
て、前記アクティブマトリクス基板は、前記ゲート線上
に形成された逆スタッガ型ＴＦＴを有する、請求項２１
に記載の表示装置。 - 【請求項２３】 前記埋め込み構造はソース線であっ
て、前記アクティブマトリクス基板は、前記ソース線上
に形成されたスタッガ型ＴＦＴを有する、請求項２１に
記載の表示装置。
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