JP2005101557A - Method of manufacturing semiconductor device, electronic device, method of manufacturing the same, and display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置の製造方法、電子デバイスの製造方法、電子デバイス、及び表示装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor device manufacturing method, an electronic device manufacturing method, an electronic device, and a display device.
電子デバイスの一例としてたとえば半導体装置を例に挙げると、半導体装置は、LSI(大規模集積回路)のような例では、微細化や高集積化が進んでいる。このために、半導体装置のたとえば上側の配線部と下側の配線部とを、微細な貫通接続孔(コンタクトホール)に埋設したメタル(金属プラグ)を介して電気的に接続する技術が提案されている(たとえば特許文献1。)。
ところが、このようにコンタクトホール(貫通接続孔)にメタルを埋め込んで、上側の配線部と下側の配線部を電気的に接続する方式では、次のような問題がある。すなわち、従来技術では、金属プラグを形成する際に、接続孔を有する基板の全面に対して、金属膜を気相成長法(CVD)により非選択的に形成し、その後、所謂エッチバック法やCMP(ケミカル・メカニカル・ポリッシング)法などの手法を用いて、余分な箇所の金属膜を除去して、貫通接続孔内のみにメタルを埋め込んだ状態にする作業が必要となってしまう。これらの作業では、エッチバック処理によるメタルの除去の不均一性や、オーバーエッチングによるメタルの削り過ぎや、あるいはCMP法による削り過ぎなどの問題が生じる。
また、この基板上の余分な箇所に形成された金属膜は、上述したような手法により除去して捨ててしまうので、使用する金属材料の使用効率が低くなるという問題もある。
However, the method of burying metal in the contact hole (through connection hole) and electrically connecting the upper wiring portion and the lower wiring portion has the following problems. That is, in the prior art, when forming a metal plug, a metal film is formed non-selectively by vapor deposition (CVD) over the entire surface of a substrate having connection holes, and then a so-called etch back method or Using a method such as CMP (Chemical Mechanical Polishing), it is necessary to remove the metal film at an extra portion and to bury the metal only in the through-connection hole. In these operations, problems such as non-uniformity of metal removal by the etch-back process, excessive metal removal by over-etching, or excessive etching by the CMP method occur.
Moreover, since the metal film formed in the extra part on this board | substrate is removed and discarded by the above methods, there also exists a problem that the use efficiency of the metal material to be used becomes low.
そこで本発明は上記課題を解消し、簡単な工程を用いて、使用するメタル材料の使用効率を飛躍的に向上させてコストダウンを図ることができるとともに、確実にコンタクトホールに導電接続部材を形成することができる半導体装置の製造方法、電子デバイスの製造方法、および電子デバイスを提供することを目的としている。 Therefore, the present invention solves the above-mentioned problems, and can use a simple process to drastically improve the use efficiency of the metal material to be used, thereby reducing the cost and reliably forming the conductive connection member in the contact hole. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device, a method for manufacturing an electronic device, and an electronic device.
本発明は、上記課題を解決するために、絶縁膜を介して設けられる第1導電膜と第2導電膜とを、前記絶縁膜に埋設された導電接続部材により電気的に接続してなる導電接続構造を具備した半導体装置の製造方法であって、前記第1導電膜上に前記絶縁膜を形成するとともに、当該絶縁膜を貫通して前記第1導電膜に達するコンタクトホールを形成する絶縁膜形成工程と、前記絶縁膜上に、前記コンタクトホールに通じる開口を具備したマスク材を形成するマスク材形成工程と、前記マスク材の開口を介して、コンタクトホールに対し選択的に液体材料を配する液体材料配置工程と、前記液体材料を乾燥固化して前記導電接続部材を形成する乾燥工程と、を有することを特徴とする半導体装置の製造方法を提供するものである。 In order to solve the above problems, the present invention provides a conductive structure in which a first conductive film and a second conductive film provided via an insulating film are electrically connected by a conductive connecting member embedded in the insulating film. A method for manufacturing a semiconductor device having a connection structure, wherein the insulating film is formed on the first conductive film, and a contact hole that penetrates the insulating film and reaches the first conductive film is formed. Forming a mask material having an opening leading to the contact hole on the insulating film; and arranging a liquid material selectively on the contact hole through the opening of the mask material. There is provided a method for manufacturing a semiconductor device, comprising: a liquid material disposing step for forming a conductive connecting member by drying and solidifying the liquid material.
上記製造方法では、絶縁膜形成工程にて、第1導電膜上に、コンタクトホールを有する絶縁膜を形成し、続くマスク材形成工程にて、絶縁膜上にコンタクトホールに通じる開口を有したマスク材を形成する。そして、液体材料配置工程で、マスク材の開口と絶縁膜のコンタクトホールとからなる開口部に液体材料を選択的に配置する。その後、乾燥工程にて前記コンタクトホール内の液体材料を乾燥して焼成することで固体の導電接続部材を得る。
このように本製造方法では、絶縁膜に設けられたコンタクトホール内に導電接続部材を形成するに際して、コンタクトホールと絶縁膜上のマスク材の開口とにより構成される開口部に対して、導電接続部材を形成するための液体材料を供給するようになっているため、従来の金属プラグ(導電接続部材)の製造方法で必要とされていたエッチバック処理やCMP処理が不要である。これにより、高価な真空装置を用いることなく簡便な製造工程にて導電接続部材を形成でき、もって半導体装置の製造コスト低減、並びに製造効率の向上を実現できる。
また、導電接続部材を形成するための液体材料は、絶縁膜のコンタクトホールに選択的に充填されるので、基板の全体に渡って液体材料を形成する場合に比して、導電接続部材の形成材料の使用効率が飛躍的に向上するため、さらなるコストダウンを図れる。
In the manufacturing method, an insulating film having a contact hole is formed on the first conductive film in the insulating film forming step, and a mask having an opening leading to the contact hole on the insulating film in the subsequent mask material forming step. Form the material. Then, in the liquid material arranging step, the liquid material is selectively arranged in the opening formed by the opening of the mask material and the contact hole of the insulating film. Thereafter, the liquid material in the contact hole is dried and baked in a drying step to obtain a solid conductive connection member.
As described above, in the present manufacturing method, when the conductive connection member is formed in the contact hole provided in the insulating film, the conductive connection is made to the opening formed by the contact hole and the opening of the mask material on the insulating film. Since the liquid material for forming the member is supplied, the etch back process and the CMP process required in the conventional method for manufacturing the metal plug (conductive connecting member) are not required. As a result, the conductive connecting member can be formed by a simple manufacturing process without using an expensive vacuum device, and thus the manufacturing cost of the semiconductor device can be reduced and the manufacturing efficiency can be improved.
In addition, since the liquid material for forming the conductive connection member is selectively filled in the contact hole of the insulating film, the conductive connection member is formed as compared with the case where the liquid material is formed over the entire substrate. Since the material use efficiency is dramatically improved, further cost reduction can be achieved.
また本発明は、絶縁膜を介して設けられる第1導電膜と第2導電膜とを、前記絶縁膜に埋設された導電接続部材により電気的に接続してなる導電接続構造を具備した半導体装置の製造方法であって、前記第1導電膜上に前記絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、前記絶縁膜上にマスク材をパターン形成するマスク材形成工程と、前記マスク材を介して前記絶縁膜を部分的に除去し、前記絶縁膜を貫通して前記第1導電膜に達するコンタクトホールを形成するコンタクトホール形成工程と、前記マスク材の開口を介して、コンタクトホールに対し選択的に液体材料を配する液体材料配置工程と、前記液体材料を乾燥固化して前記導電接続部材を形成する乾燥工程と、を有することを特徴とする半導体装置の製造方法を提供するものである。 The present invention also provides a semiconductor device having a conductive connection structure in which a first conductive film and a second conductive film provided via an insulating film are electrically connected by a conductive connection member embedded in the insulating film. A method of forming an insulating film on the first conductive film, a mask material forming step of patterning a mask material on the insulating film, and the mask material through the mask material. A contact hole forming step of partially removing the insulating film and forming a contact hole penetrating the insulating film and reaching the first conductive film; and selectively through the opening of the mask material. The present invention provides a method for manufacturing a semiconductor device, comprising: a liquid material disposing step of disposing a liquid material; and a drying step of drying and solidifying the liquid material to form the conductive connection member.
この第2の発明の製造方法では、コンタクトホールが形成された絶縁膜を得るに際して、まず絶縁膜を第1導電膜上に形成し、その後この絶縁膜上にマスク材をパターン形成し、さらにマスク材を介して絶縁膜をパターニングすることで前記コンタクトホールを形成する。そして、コンタクトホールの形成に用いたマスク材を除去することなく、コンタクトホールに対して液体材料を供給する。この製造方法であっても、上記第1の発明と同様、エッチバック処理やCMP処理を要することなく前記導電接続部材を形成でき、また導電接続部材を形成するための液体材料の使用効率も良好なものとなる。さらに、コンタクトホールを形成するためのマスク材と、液体材料を選択は位置するためのマスク材とが共通の部材となるので、工程の効率化によるコストダウンを図れるという利点がある。 In the manufacturing method of the second invention, when obtaining an insulating film in which contact holes are formed, an insulating film is first formed on the first conductive film, and then a mask material is formed on the insulating film by patterning. The contact hole is formed by patterning the insulating film through a material. Then, a liquid material is supplied to the contact hole without removing the mask material used for forming the contact hole. Even in this manufacturing method, the conductive connecting member can be formed without the need for an etch-back process or a CMP process, and the use efficiency of the liquid material for forming the conductive connecting member is also good as in the first invention. It will be something. Further, since the mask material for forming the contact hole and the mask material for selecting and positioning the liquid material are common members, there is an advantage that the cost can be reduced by increasing the efficiency of the process.
本発明に係る半導体装置の製造方法では、前記絶縁膜形成工程が、前記コンタクトホールが形成されるべき前記第1導電膜上の領域にマスクピラーを形成する工程と、前記マスクピラーを除く領域に絶縁膜を形成する工程と、前記マスクピラーを除去して前記絶縁膜にコンタクトホールを形成する工程とを含む工程であってもよい。
係る製造方法では、コンタクトホールを形成する位置にマスクピラーを設けたのち、その周囲に絶縁膜を形成する。その後、マスクピラーを除去すると、絶縁膜に貫通孔が形成されるので、これをコンタクトホールとすることができる。したがって、本製造方法によれば、コンタクトホールを形成するために、絶縁膜をドライエッチングする必要がなく、高価な真空装置を必要としない。このため、コンタクトホールの形成を迅速に行なうことができるとともに、コンタクトホールを形成するための手間とエネルギーとを節減でき、電子デバイスのコストを低減することができる。また、本発明は、ドライエッチングという方法を用いないため、プラズマダメージやフォトレジストの硬化などの問題が発生することがない。更に、本発明においては、下層の導電層が曝されるのはマスクピラー(例えばフォトレジスト)の除去剤に対してであり、導電層がエッチングされることがない。従って、安定にかつ高精度にコンタクトホールを形成することが可能となる。
In the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the insulating film forming step includes a step of forming a mask pillar in a region on the first conductive film where the contact hole is to be formed, and a region excluding the mask pillar. A step may include a step of forming an insulating film and a step of removing the mask pillar and forming a contact hole in the insulating film.
In such a manufacturing method, after providing a mask pillar at a position where a contact hole is to be formed, an insulating film is formed around the mask pillar. Thereafter, when the mask pillar is removed, a through hole is formed in the insulating film, which can be used as a contact hole. Therefore, according to this manufacturing method, it is not necessary to dry-etch the insulating film in order to form the contact hole, and an expensive vacuum apparatus is not required. For this reason, the contact hole can be formed quickly, the labor and energy for forming the contact hole can be saved, and the cost of the electronic device can be reduced. Further, since the present invention does not use a method called dry etching, problems such as plasma damage and photoresist hardening do not occur. Furthermore, in the present invention, the lower conductive layer is exposed to a mask pillar (eg, photoresist) remover, and the conductive layer is not etched. Therefore, the contact hole can be formed stably and with high accuracy.
本発明に係る半導体装置の製造方法では、前記絶縁膜形成工程が、前記第1導電膜上に液体絶縁材料を塗布する絶縁材料塗布工程と、塗布した前記液体絶縁材料を固化する絶縁材料固化工程とを含む工程であってもよい。この製造方法によれば、真空装置などを用いずに絶縁膜を形成することが可能で、工程の簡素化、コストの低減を図ることができる。 In the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the insulating film forming step includes an insulating material applying step for applying a liquid insulating material on the first conductive film, and an insulating material solidifying step for solidifying the applied liquid insulating material. The process including these may be sufficient. According to this manufacturing method, an insulating film can be formed without using a vacuum apparatus or the like, and the process can be simplified and the cost can be reduced.
本発明に係る半導体装置の製造方法では、前記絶縁材料固化工程が、前記液体絶縁材料を加熱し固化する工程であってもよい。液体絶縁材料を用いて絶縁膜を形成する場合に用いる液体絶縁材料としては、シロキサン結合を有するSOG(Spin On Glass)、ポリシラザン、ポリイミド、低誘電率材料(いわゆるLow−K材)などを使用することができる。また、前記液体絶縁材料が、必ずしも絶縁性を有することはなく、最終的に得られた膜が絶縁膜であれば良い。そして、これらの液体絶縁材料は、有機溶媒に溶解して塗布したのち、一般に熱処理することにより、絶縁膜とすることができる。したがって、絶縁材料固化工程は、液体絶縁材料を加熱して行なうことが望ましい。 In the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the insulating material solidifying step may be a step of heating and solidifying the liquid insulating material. As a liquid insulating material used for forming an insulating film using a liquid insulating material, SOG (Spin On Glass) having a siloxane bond, polysilazane, polyimide, a low dielectric constant material (so-called Low-K material), or the like is used. be able to. The liquid insulating material does not necessarily have insulating properties, and the finally obtained film may be an insulating film. These liquid insulating materials can be formed into insulating films by generally applying heat treatment after being dissolved in an organic solvent. Therefore, it is desirable to perform the insulating material solidification step by heating the liquid insulating material.
本発明に係る半導体装置の製造方法では、前記絶縁膜形成工程において、前記第1導電膜上に感光性樹脂材料からなる前記絶縁膜を形成し、該絶縁膜に対して露光、現像処理を施すことにより、当該絶縁膜を貫通する前記コンタクトホールを形成することもできる。
この製造方法は、有機材料からなる前記絶縁膜を形成する場合に適用される。有機絶縁材料からなる絶縁膜を形成する場合、感光性樹脂材料を用いて形成した絶縁膜を直接露光、現像して前記コンタクトホールを形成でき、簡便に絶縁膜及びコンタクトホールを形成できる。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, in the insulating film forming step, the insulating film made of a photosensitive resin material is formed on the first conductive film, and the insulating film is exposed and developed. Thus, the contact hole penetrating the insulating film can be formed.
This manufacturing method is applied when the insulating film made of an organic material is formed. In the case of forming an insulating film made of an organic insulating material, the contact hole can be formed by directly exposing and developing the insulating film formed using the photosensitive resin material, and the insulating film and the contact hole can be easily formed.
本発明に係る半導体装置の製造方法では、前記マスク材を形成するに際して、前記絶縁膜上に感光性樹脂材料からなる感光性樹脂膜を形成し、前記感光性樹脂膜を露光、現像処理することで前記コンタクトホールと略同一の開口径を有する開口部を具備したマスク材を形成することもできる。 In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, when forming the mask material, a photosensitive resin film made of a photosensitive resin material is formed on the insulating film, and the photosensitive resin film is exposed and developed. A mask material having an opening having an opening diameter substantially the same as that of the contact hole can be formed.
本発明に係る半導体装置の製造方法は、前記液体材料配置工程に先立って、前記絶縁膜上に設けたマスク材を減圧下に配置するとともに所定温度に加熱し、さらに前記マスク材に対して紫外線を照射する硬化工程を有する製造方法とすることもできる。
この製造方法によれば、マスク材を減圧下に配置すると、マスク材中に溶存していた水分がマスク材から離脱する。そして、紫外線の照射によって、水分の影響を受けることなく架橋反応を促進することができ、マスク材を緻密にできて耐熱性、耐薬品性を向上することができる。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, prior to the liquid material arranging step, the mask material provided on the insulating film is arranged under reduced pressure and heated to a predetermined temperature, and further, ultraviolet rays are applied to the mask material. It can also be set as the manufacturing method which has the hardening process which irradiates.
According to this manufacturing method, when the mask material is placed under reduced pressure, moisture dissolved in the mask material is released from the mask material. And, by irradiation with ultraviolet rays, the crosslinking reaction can be promoted without being affected by moisture, the mask material can be made dense, and heat resistance and chemical resistance can be improved.
本発明に係る半導体装置の製造方法は、前記紫外線の照射後に、さらに前記マスク材を前記所定温度以上の高温に加熱する熱処理工程を有する製造方法とすることもできる。
前記硬化工程後に、マスク材を前記所定温度以上の温度に加熱する熱処理工程を追加することができる。これにより、一層緻密で耐熱性、耐薬品性に優れたマスク材とすることができると同時に、その後に行われる乾燥工程における熱処理において、マスク材からのガス放出を低減させることができる。
The method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention may be a manufacturing method further comprising a heat treatment step of heating the mask material to a high temperature equal to or higher than the predetermined temperature after the irradiation with the ultraviolet rays.
A heat treatment step for heating the mask material to a temperature equal to or higher than the predetermined temperature can be added after the curing step. As a result, the mask material can be made denser and more excellent in heat resistance and chemical resistance, and at the same time, gas emission from the mask material can be reduced in the heat treatment in the subsequent drying process.
本発明に係る半導体装置の製造方法では、前記乾燥工程における処理温度を、前記熱処理工程における処理温度以下とすることが好ましい。これにより、後段の加熱処理によってマスク材が劣化するのを効果的に防止することができる。 In the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, it is preferable that the processing temperature in the drying step is equal to or lower than the processing temperature in the heat treatment step. Thereby, it is possible to effectively prevent the mask material from being deteriorated by the subsequent heat treatment.
本発明に係る半導体装置の製造方法は、前記マスク材は無機材料からなり、当該マスク材を形成するに際して、前記絶縁膜上に無機材料からなるマスク材膜を成膜するマスク材膜形成工程と、前記マスク材膜膜をフォトエッチングすることによりパターニングするパターニング工程とを含む製造方法とすることもできる。アルミニウム等の無機材料からなるマスク材膜の蒸着は、真空蒸着やスパッタリングなどの物理蒸着、CVDなどの化学蒸着を用いることができる。前記のフォトエッチングは、マスク材膜の上面にフォトリソグラフィー法を用いてレジストマスクを形成し、このレジストマスクを用いてマスク材膜をエッチングする方法である。 In the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the mask material is made of an inorganic material, and when forming the mask material, a mask material film forming step of forming a mask material film made of an inorganic material on the insulating film; And a patterning step of patterning by photoetching the mask material film. For vapor deposition of the mask material film made of an inorganic material such as aluminum, physical vapor deposition such as vacuum vapor deposition or sputtering, or chemical vapor deposition such as CVD can be used. The photo-etching is a method in which a resist mask is formed on the upper surface of the mask material film using a photolithography method, and the mask material film is etched using this resist mask.
本発明に係る半導体装置の製造方法は、前記液体材料配置工程に先立って、前記マスク材の表面を撥液化する撥液処理工程を有する製造方法とすることもできる。マスク材を撥液処理すれば、液体材料を塗布することにより導電接続部材(金属プラグ)を形成する場合に、液体材料がマスク材の上面に付着するのを防止することができ、導電接続部材を安定に形成でき、またマスク材の除去も容易に行なうことができる。撥液処理は、マスク材を活性化したフッ素などに晒すことによって行なうことができる。活性なフッ素は、四フッ化炭素(CF4)などのフッ素系のガスを、大気圧状態においてプラズマ(いわゆる大気圧プラズマ)を生成することによって、容易に得ることができる。なお、撥液処理は、マスク材を撥液性のフォトレジストによって形成すれば不要である。 The semiconductor device manufacturing method according to the present invention may be a manufacturing method including a liquid repellent treatment step of making the surface of the mask material liquid repellent prior to the liquid material arranging step. If the mask material is subjected to a liquid repellent treatment, when the conductive connection member (metal plug) is formed by applying the liquid material, the liquid material can be prevented from adhering to the upper surface of the mask material. Can be formed stably, and the mask material can be easily removed. The liquid repellent treatment can be performed by exposing the mask material to activated fluorine or the like. Active fluorine can be easily obtained by generating plasma (so-called atmospheric pressure plasma) from a fluorine-based gas such as carbon tetrafluoride (CF 4 ) in an atmospheric pressure state. Note that the liquid repellent treatment is unnecessary if the mask material is formed of a liquid repellent photoresist.
本発明に係る半導体装置の製造方法では、前記マスクピラーを形成するに際して、前記第1導電膜上に液体有機材料を塗布する工程と、該液体有機材料を固化させて有機膜を形成する固化工程と、前記有機膜を露光、現像することにより前記マスクピラーを形成するパターニング工程とを有する製造方法とすることもできる。
また、本発明に係る半導体装置の製造方法では、前記マスクピラーを形成するに際して、前記第1導電膜上のコンタクトホール形成領域に液体有機材料を選択的に供給し、当該液体有機材料を固化させて前記マスクピラーを形成することもできる。
コンタクトホールを形成するためのマスクピラーの形成には、上記のいずれの方法も採用できる。特に液体有機材料を選択的に配置してマスクピラーを形成するならば、マスクピラーのパターン形成に際しての除去工程が不要であり、製造プロセスが簡略化される。このように選択的に液体有機材料を配置するには、液滴吐出装置を用いた液滴吐出法が好適である。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, when forming the mask pillar, a step of applying a liquid organic material on the first conductive film, and a solidification step of solidifying the liquid organic material to form an organic film And a patterning step of forming the mask pillar by exposing and developing the organic film.
In the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, when the mask pillar is formed, a liquid organic material is selectively supplied to a contact hole forming region on the first conductive film to solidify the liquid organic material. Thus, the mask pillar can be formed.
Any of the above methods can be employed for forming the mask pillar for forming the contact hole. In particular, when the mask pillar is formed by selectively disposing a liquid organic material, a removal process at the time of pattern formation of the mask pillar is unnecessary, and the manufacturing process is simplified. In order to selectively dispose the liquid organic material in this way, a droplet discharge method using a droplet discharge device is suitable.
本発明に係る半導体装置の製造方法では、前記コンタクトホールの形成領域に設けた前記マスクピラーを減圧下に配置し、前記マスクピラーを所定温度に加熱しつつマスクピラーに紫外線を照射する硬化工程を有していてもよい。マスクピラーを減圧下に配置すると、マスクピラー中に溶存していた水分がマスクピラーから離脱する。そして、紫外線の照射によって、水分の影響を受けることなく架橋反応を促進することができ、マスク材を緻密にできて耐熱性、耐薬品性を向上することができる。 In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the curing step of irradiating the mask pillar with ultraviolet rays while disposing the mask pillar provided in the contact hole formation region under reduced pressure and heating the mask pillar to a predetermined temperature. You may have. When the mask pillar is placed under reduced pressure, the water dissolved in the mask pillar is released from the mask pillar. And, by irradiation with ultraviolet rays, the crosslinking reaction can be promoted without being affected by moisture, the mask material can be made dense, and heat resistance and chemical resistance can be improved.
本発明に係る半導体装置の製造方法では、前記硬化工程が、前記紫外線の照射後に、前記マスクピラーを前記所定温度以上の高温に加熱する熱処理工程を有することが好ましい。前記硬化工程後に、マスクピラーを前記所定温度以上の温度に加熱する熱処理工程を追加することができる。これにより、一層緻密で耐熱性、耐薬品性に優れたマスクピラーを得ることができ、その後に行われる絶縁膜形成工程における熱処理において、マスクピラーからのガス放出を低減させることができる。 In the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, it is preferable that the curing step includes a heat treatment step of heating the mask pillar to a high temperature equal to or higher than the predetermined temperature after the ultraviolet irradiation. A heat treatment step for heating the mask pillar to a temperature equal to or higher than the predetermined temperature can be added after the curing step. As a result, it is possible to obtain a mask pillar that is denser and has excellent heat resistance and chemical resistance, and it is possible to reduce gas emission from the mask pillar in the heat treatment in the insulating film forming process performed thereafter.
本発明に係る半導体装置の製造方法では、前記マスクピラーを撥液処理する工程を含んでいてもよい。マスクピラーを撥液処理すれば、液体絶縁材料を塗布することにより絶縁膜を形成する場合に、液体絶縁材料がマスクピラーの上面に付着するのを防止することができ、マスクピラーの除去を容易に行なうことができる。当該撥液処理の方法は、先のマスク材の撥液処理と同様である。 The method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention may include a step of performing a liquid repellent treatment on the mask pillar. If a liquid repellent treatment is applied to the mask pillar, it is possible to prevent the liquid insulating material from adhering to the upper surface of the mask pillar when the insulating film is formed by applying the liquid insulating material, and the mask pillar is easily removed. Can be done. The liquid repellent treatment method is the same as the liquid repellent treatment of the previous mask material.
次に、本発明に係る電子デバイスの製造方法は、先に記載の本発明の半導体装置の製造方法を含むことを特徴とする。この製造方法によれば、電気的特性に優れ、また信頼性の高い電子デバイスを簡便に製造することが可能になる。 Next, an electronic device manufacturing method according to the present invention includes the semiconductor device manufacturing method of the present invention described above. According to this manufacturing method, an electronic device having excellent electrical characteristics and high reliability can be easily manufactured.
次に、本発明に係る電子デバイスは、先に記載の本発明に係る半導体装置の製造方法により得られた半導体装置を具備したことを特徴とする。この構成によれば、エッチバック処理やCMP処理が不要であり、かつ材料の使用効率も高い本発明の製造方法により得られる半導体装置を具備し、安価でありながら電気的特性及び信頼性に優れた電子デバイスが得られる。 Next, an electronic device according to the present invention includes a semiconductor device obtained by the semiconductor device manufacturing method according to the present invention described above. According to this configuration, the semiconductor device obtained by the manufacturing method of the present invention does not require an etch back process or a CMP process and has high material use efficiency, and is excellent in electrical characteristics and reliability while being inexpensive. An electronic device is obtained.
本発明の表示装置は、先に記載の本発明に係る製造方法により得られた半導体装置を含むことを特徴とする。この構成によれば、エッチバック処理やCMP処理が不要であり、かつ材料の使用効率も高い本発明の製造方法により得られる半導体装置を具備しているので、安価でありながら電気的特性及び信頼性に優れた表示装置、例えば液晶表示装置や有機EL表示装置を得ることができる。 The display device of the present invention includes the semiconductor device obtained by the manufacturing method according to the present invention described above. According to this configuration, since the semiconductor device obtained by the manufacturing method of the present invention that does not require etch back processing or CMP processing and has high material use efficiency is provided, it is inexpensive but has electrical characteristics and reliability. It is possible to obtain a display device having excellent properties, such as a liquid crystal display device or an organic EL display device.
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
図1と図2は、本発明に係る半導体装置の製造方法の好ましい実施形態を示す図であって、当該製造方法の基本的な製造工程を示す図である。図3は、本発明に係る半導体装置の製造方法10を示すフロー図である。図1ないし図3に示す半導体装置の製造方法10は、絶縁膜形成工程ST0、マスク材形成工程ST1、液体材料配置工程ST2、乾燥工程ST3およびマスク材除去工程ST4を有している。図1には、上記各工程のうち、絶縁膜形成工程ST0が示されており、図2には、マスク材形成工程ST1以降の工程が示されている。
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 and FIG. 2 are views showing a preferred embodiment of a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention and showing basic manufacturing steps of the manufacturing method. FIG. 3 is a flowchart showing a semiconductor
本発明の半導体装置の製造方法10は、たとえば図4に示すような半導体装置100の製造に好適に用いられる。この半導体装置100は、基板20と、第1導電膜21と、絶縁膜22、金属プラグ30(導電接続部材)、層間絶縁膜32、第2導電膜33を有している。半導体装置100では、金属プラグ30は、基板20の第1導電膜21と第2導電膜33を、電気的に接続している。また金属プラグ30は、層間絶縁膜32を介した導電膜同士の接続部を成すほか、トランジスタ35,36のソース・ドレイン領域と第1導電膜21を接続するプラグとしても用いられている。
なお、図4に示す半導体装置100は、本発明に係る製造方法を適用できる半導体装置の一例を示すものであり、導電膜や層間絶縁膜の積層数などは図4に示す例に限らない。
The semiconductor
Note that the
ここで、図5は、本実施形態の製造方法において基板20への液体材料の塗布に用いられるスピンコータの概略構成図である。図5に示すスピンコータ200は、以下で説明する製造工程に含まれる複数の工程において用いられる装置であるが、図5には、絶縁膜形成工程ST0における絶縁膜208の形成に用いた場合を示している。
図6は、後述のマスク材形成工程ST1にて用いるUV照射装置200A((A)図)、及び大気圧プラズマ装置300((B)図)の概略構成図である。図7は、後述の液体材料配置工程ST2にて用いる液体材料充填装置400の概略構成図である。図8は、後述の乾燥工程ST3にて用いる乾燥焼成装置500の概略構成図である。図9は、後述のマスク材除去工程にて用いるマスク材除去装置600の概略構成図である。
Here, FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a spin coater used for applying a liquid material to the
FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a
<絶縁膜形成工程ST0>
図1(A−1)〜図1(A−4)は、半導体装置の製造方法10の絶縁膜形成工程ST0を具体的に示す図である。
<Insulating film forming step ST0>
FIG. 1A-1 to FIG. 1A-4 are diagrams specifically illustrating an insulating film forming step ST0 of the
絶縁膜形成工程ST0では、まず、図1(A−1)に示すように、ガラス等の基板20の表面に酸化シリコンなどの下地絶縁膜99を形成する。この下地絶縁膜99は、CVD法等の気相法により形成することができるが、以下のような液相法によっても形成できる。
液相法により下地絶縁膜99を形成する場合、シロキサン結合を有するSOGなどの絶縁材料を含む液体材料(液体絶縁材料)を基板20に塗布し、これを焼成して加熱分解させて形成する。これにより、高価な真空装置などを使用する必要がなく、成膜に必要な投入エネルギーや時間などを節減することができる。液体絶縁材料の塗布は、本実施形態の場合、図5に示すようなスピンコータ200を用いたスピンコート法により行なわれる。すなわち、モータ206により基板20が載置されたテーブル207を回転させた状態で、液体材料供給部205から上記液体絶縁材料を基板20上に配し、基板20の全面に液体絶縁材料を濡れ広がらせる。
なお、液体絶縁材料の塗布は、ディップコートや液体ミスト化学堆積法(Liquid Source Misted ChemicalDeposition:LSMCD)、スリットコートなどによって行なってもよい。
In the insulating film forming step ST0, first, as shown in FIG. 1A-1, a
When the
The liquid insulating material may be applied by dip coating, liquid mist chemical deposition (LSMCD), slit coating, or the like.
また、液体絶縁材料の塗布は、いわゆるインクジェットプリンタのプリンタヘッドのような定量吐出装置によって行なうこともできる。この定量吐出装置を用いれば、所望の部分にだけ塗布することが可能であるので、材料を節減することができる。さらに、液体絶縁材料としては、ポリシラザン、ポリイミド、Low−K材などを、キシレンなどの所定の溶媒に分散ないし溶解したものを使用することができる。 Further, the liquid insulating material can be applied by a quantitative discharge device such as a printer head of a so-called ink jet printer. By using this quantitative discharge device, it is possible to apply only to a desired portion, so that the material can be saved. Further, as the liquid insulating material, a material obtained by dispersing or dissolving polysilazane, polyimide, Low-K material or the like in a predetermined solvent such as xylene can be used.
基板20の構成材料としては、特に限定されることなく任意のものが使用可能である。具体的には、上記に挙げたガラスのほか、石英、窒化シリコン、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、各種低誘電率材料(いわゆる、low−K材)等の各種絶縁材料(誘電体)や、シリコン(例えば、アモルファスシリコン、多結晶シリコン等)、ITO(インジウム錫酸化物)、IO(インジウム酸化物)、SnO2(酸化錫)、ATO(アンチモン錫酸化物)、IZO(インジウム亜鉛酸化物)、Al、Al合金、Cr、Mo、Ta等の導電性材料を用いることができる。
The constituent material of the
次に、下地絶縁膜99の上に第1導電膜21を形成する。この第1導電膜21は、例えば、スパッタ法等の成膜法を用いて形成した金属膜をフォトリソグラフィ法により所定平面形状にパターニングすることで形成できるが、以下のような液相法を用いて形成することもできる。
液相法による場合、下地絶縁膜99の上に例えばフッ素樹脂膜等の撥液性の膜(図示せず)を形成し、その後この撥液膜の導電膜形成領域(第1導電膜21が形成されるべき領域)に選択的に紫外線を照射し、導電膜形成領域の撥液膜を分解除去してパターニングし、撥液バンクとする。その後、下地絶縁膜99上の導電膜形成領域に、導電材料を含む液体材料(例えば有機金属化合物を主成分とする液体材料)を塗布し、これを熱処理して第1導電膜21を得る。
Next, the first
In the case of the liquid phase method, a liquid repellent film (not shown) such as a fluororesin film is formed on the
次に、第1導電膜21と下地絶縁膜99とを覆って、基板20の全面に液体有機材料であるフォトレジストを塗布する。そして、塗布したフォトレジストを70〜90℃の温度で乾燥(プレベーク)し、図1(A−1)の2点鎖線に示したようにレジスト膜(マスク材膜)204aを形成する。なお、液体有機材料は、感光性の樹脂(例えば、ポリイミド)であってもよい。また、液体有機材料の塗布は、前記の液体絶縁材料の塗布と同様に、スピンコート、ディップコート、LSMCD、スリットコート、定量吐出装置による塗布を用いることができる。
Next, a photoresist, which is a liquid organic material, is applied to the entire surface of the
次に、フォトリソグラフィ法によりレジスト膜204aを露光、現像し、第1導電膜21上のコンタクトホールの形成領域にのみレジスト膜を残してマスクピラー204とする。このマスクピラー204は、コンタクトホールを形成する絶縁膜の厚さと同等か、それ以上の高さに形成する。また、その絶縁膜を形成する液体材料の塗布厚より高く形成してもよい。また、マスクピラー204は、必要に応じて硬化処理を行なう。マスクピラー204の硬化処理は、実施形態の場合、次のようにして行なう。
Next, the resist
まず、マスクピラー204を形成した基板20を図示しない真空チャンバに搬入し、真空チャンバ内を例えば1.3kPa(10Torr)以下、例えば0.2Torr程度に減圧する。そして、マスクピラー204を所定の温度、例えば100〜150℃(例えば130℃)程度の、通常のフォトレジストのポストベーク温度に加熱するとともに、マスクピラー204に波長254nm程度の紫外線を数分間照射する。これにより、マスクピラー204は、溶存している水分が脱水されるとともに、紫外線により架橋反応が促進される。しかも、マスクピラー204は、酸素や水分の影響を受けないため、架橋反応が進んで緻密となり、耐熱性、耐薬品性が向上する。
First, the
さらに、マスクピラー204の硬化処理は、必要に応じてマスクピラー204をポストベーク温度以上に加熱する熱処理を行なうものとしても良い。この熱処理は、例えば300℃〜450℃の温度で10分間程度行なう。これにより、非常に耐熱性、耐薬品性に優れたマスクピラーとすることができ、各種の液体成膜材料の使用が可能となる。なお、紫外線照射雰囲気は、減圧状態以外にも、例えば酸素及び水分が実質的に存在しない雰囲気(例えば窒素雰囲気)であっても良い。
Further, the curing process of the
次に、図1(A−2)に示すように、マスクピラー204を除いた基板20の全面に液体絶縁材料208aを塗布する。液体絶縁材料208aは、シロキサン結合を有するSOGなどの絶縁材料を含む液体絶縁材料である。これにより、高価な真空装置などを使用する必要がなく、成膜に必要な投入エネルギーや時間などを節減することができる。液体絶縁材料208aの塗布は、図5に示すスピンコータ200を用いる。すなわち、モータ206により基板20が載置されたテーブル207を回転させた状態で、液体材料供給部205から上記液体絶縁材料208aを基板20上に配し、基板20の全面に液体絶縁材料を濡れ広がらせる。
Next, as illustrated in FIG. 1A-2, a liquid insulating
基板20上に液体絶縁材料208aを塗布したならば、係る液体絶縁材料を400℃程度で焼成し固化することで図1(A−3)に示す絶縁膜208を得る。その後、マスクピラー204を除去することで、図(A−4)に示すように、マスクピラー204が立設されていた位置に、例えば深さ200nm程度のコンタクトホール40が形成される。
なお、マスクピラー204には、絶縁膜208を形成するための液体絶縁材を塗布する前に、撥液処理を施すことが望ましい。これにより、マスクピラー204の上面に液体絶縁材料が付着するのを防止することができ、マスクピラー204の除去を容易に行なうことができる。マスクピラーの撥液処理は、四フッ化炭素などのフッ素原子を含むガスをプラズマによって分解して活性なフッ素単原子やイオンを生成し、この活性なフッ素にマスクピラー204を晒すことによって行なうことができる。
When the liquid insulating
The
本実施形態では、第1導電膜21上にマスクピラー204を立設した状態で基板20上に液体絶縁材料を塗布し、その後焼成することで、コンタクトホール40を有する絶縁膜208を形成する方法について説明したが、CVDやスパッタリングなどで気相成長させた絶縁膜208上にフォトレジストを用いてマスク材をパターン形成し、その後ドライもしくはウェットエッチング処理することによりコンタクトホール40を形成しても構わない。
In the present embodiment, a method of forming the insulating
<マスク材形成工程ST1>
次に、図2(B)に示すマスク材形成工程ST1について説明する。
図2(B)に示す絶縁膜208は、すでに溶媒が気化し熱反応することにより固化された状態になっている。この絶縁膜208の上に、マスク材としてのバンク209を感光性樹脂材料(有機材料)を用いて形成する。具体的には、例えばスピンコータ200を用いて基板20上にフォトレジスト(あるいは感光性のポリイミド等)を塗布し、その後、バンク209を露光、現像処理することによりパターニングして、コンタクトホール40と同じ大きさの開口49を形成する。図2(B)に示すように開口49はコンタクトホール40と一体に開口部を構成する。バンク209の膜厚は、たとえば1.0μmである。
<Mask material forming step ST1>
Next, the mask material forming step ST1 shown in FIG.
The insulating
UV照射装置200Aは、チャンバ201Aと真空吸引部202Aを有している。チャンバ201Aの中には光照射部303が設けられていて、この光照射部303はたとえばUV光Lを照射できる。このUV照射装置200Aは、バンク209の硬化処理を行うものであり、基板20を収容したチャンバ201A内を真空に保持した状態で、光照射部303からUV光Lをバンク209に照射することで、バンク209をポリマー化し、硬化するものである。ステージ599のヒータ597はバンクにポストベーク温度を与える。
The
具体的なUV照射処理手順を以下に例示する。チャンバ201A内を例えば1.3kPa(10Torr)以下、例えば0.2Torr程度に減圧する。そしてバンク209を所定の温度、例えば100〜150℃(例えば130℃)程度の、通常のフォトレジストのポストベーク温度に加熱するとともに、バンク209に対して、光照射部303から波長254nm程度のUV光Lを数分間照射する。これにより、バンク209において溶存している水分が脱水されるとともに、UV光により架橋反応が促進される。しかも、バンク209は、酸素や水分の影響を受けないため、架橋反応が進んで緻密となり、その耐熱性、耐薬品性が向上する。
Specific UV irradiation processing procedures are exemplified below. The pressure inside the
さらに、バンク209の硬化処理は、必要に応じてバンク209をポストベーク温度以上に加熱する熱処理を行なうものとしても良い。この熱処理は、例えば300℃〜450℃の温度で10分間程度行なう。これにより、非常に耐熱性、耐薬品性に優れたバンク209とすることができ、各種の液体成膜材料の使用が可能となる。なお、紫外線照射雰囲気は、減圧状態以外にも、例えば酸素及び水分が実質的に存在しない雰囲気(例えば窒素雰囲気)であっても良い。
Furthermore, the hardening process of the
その後、図6(B)に示す大気圧プラズマ装置300を用いて、マスク材であるバンク209の表面に対してフッ素化処理を行い、バンク209の表面に撥液性を付与する。
この大気圧プラズマ装置300の構造例では、第1電極301、誘電体302、第2電極303Aを有している。第2電極303Aの間にはプラズマ放電領域305が形成される。ガス供給部304から供給されるキャリアガスと反応ガスの混合ガスは、第1電極301及び誘電体302を貫通する流路を介してこのプラズマ放電領域305に供給される。第1電極301は高周波交流電源306に接続され、第2電極303Aと高周波交流電源306とは接地されている。そして、高周波交流電源306により第1電極301と第2電極303Aとの間に電圧を印加すると、基板20側に設けられたプラズマ放電領域305にてプラズマを発生させることができる。
After that, using the atmospheric
The structural example of the atmospheric
これによって、たとえばキャリアガスとしてHeを用い、反応ガスとしてCF4を用いることにより、CF4プラズマにより、バンク209の表面にはCF4プラズマによるフッ素化処理を行い、図2(B)に示すようにバンク209の表面には撥液基51が形成され、バンク209表面に撥液性を付与することができる。
上記撥液基51は、撥液性材料をバンク209上に蒸着法やスピンコート法を用いて成膜することによっても得られる。係る撥液基51を形成し得る材料としては、含フッ素化合物やシリコン系化合物からなる撥液性材料、具体的にはポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体等の含フッ素系樹脂、含フッ素系界面活性剤(炭化水素系界面活性剤の疎水基の水素原子をフッ素原子で全部あるいは一部置換したもの。)等の含フッ素化合物、アルキル系シランカップリング剤(一般式:Y−SiX3[ただし、Y:有機官能基全般、特にアルキル基 CH3−(CH2)n−、X:加水分解性基(−OR、−Cl、−NR2等)]、含フッ素シランカップリング剤(シランカップリング剤を形成する有機官能基の水素原子をフッ素原子で全部あるいは一部置換したもの。)等のシリコン系化合物を例示することができる。
Thereby, using He as the example the carrier gas, by using CF 4 as the reaction gas, the CF 4 plasma, the surface of the
The
なお、先の絶縁膜形成工程ST0において、基板20上にCVD法等によって絶縁膜を形成した後、フォトレジストを絶縁膜上に塗布し、このフォトレジストをパターニングしてエッチングマスクを形成し、係るエッチングマスクを介したドライエッチング処理によりコンタクトホール40を開口させる手順を採用した場合には、このエッチングマスクを除去せずそのまま用いて、上述したような撥液性を有するバンク209を形成することも可能である。
In the previous insulating film forming step ST0, after forming an insulating film on the
<液体材料配置工程ST2>
次に、図2(C)に示す液体材料配置工程ST2に移る。
この液体材料配置工程ST2は、図2(C)に示すように、液体材料Mをコンタクトホール40内に対して選択的に注入する工程である。
バンク209の表面には、破線で示すように撥液基51が既に形成されている。この撥液基51は、液体材料Mを撥液する機能を有している。液体材料Mは、金属プラグの前駆体であり、金属コロイドを溶質とした液体材料や、有機金属化合物を溶質とした液体材料、あるいは無機金属化合物を溶質とした液体材料を用いることができる。なお、導電接続部材であるプラグは、本実施形態のように金属材料により形成するのが通常であるが、場合によっては導電性の有機材料を用いて形成してもよい。
金属コロイドとしては、たとえばAu,Ag,ITO(Indium Tin Oxide),Cuなどである。有機金属化合物は、ITOである。液体材料Mとして、たとえば水をベースとしたITO微粒子分散液を用いる場合、ITO微粒子には1次粒径が5nmないし100nmのものが好適に用いられる。
<Liquid material arrangement process ST2>
Next, the process proceeds to the liquid material arrangement step ST2 shown in FIG.
This liquid material arrangement step ST2 is a step of selectively injecting the liquid material M into the
On the surface of the
Examples of the metal colloid include Au, Ag, ITO (Indium Tin Oxide), and Cu. The organometallic compound is ITO. For example, when a water-based ITO fine particle dispersion is used as the liquid material M, ITO fine particles having a primary particle size of 5 nm to 100 nm are preferably used.
このような液体材料Mは、たとえば図7に示すような液体材料充填装置400を用いてコンタクトホール40に注入することができる。液体材料充填装置400は、内部に液体材料の流路を有するノズル401とノズル401の流路に対して液体材料を供給する液体供給部402と、ノズル401の移動動作及び液体材料Mの供給動作を制御する駆動部403とを備えている。係る構成のもと、液体材料充填装置400は、液体材料Mをコンタクトホール40内へ次のようにして供給される。
図7の基板20は、ステージ404に装着されていて、バンク209の開口49と絶縁膜208のコンタクトホール40は下向き(図示Z1方向)に固定されている。ノズル401は液体供給部402から液体材料Mの供給を受けて、液体材料Mはバンク209側に供給される。そして、ノズル401先端の液体材料Mをバンク209に接触させた状態で図7(A)のようにしてノズル401をX1方向に移動させると、図7(B)に示すように、液体材料Mは開口49を通じてコンタクトホール40内に注入される。
この場合に、バンク209の表面には撥液基51が形成されていることから、液体材料Mがバンク209表面(撥液基51上)に塗布された場合には、ただちに撥液現象が起こって、液体材料Mは開口49を通じてコンタクトホール40内のみに選択的に充填される。
その他の塗布方法としては、スリットコータ、スピンコータなどの方法によっても良い。
Such a liquid material M can be injected into the
The
In this case, since the
As other coating methods, methods such as a slit coater and a spin coater may be used.
<乾燥工程ST3>
次に、図2(D)に示す乾燥工程ST3に移る。
乾燥工程ST3では、図2(C)に示した液体材料配置工程ST2において基板20上に供給された液体材料Mを乾燥焼成する。この乾燥焼成処理を行うために、たとえば図8に示す乾燥焼成装置500が用いられる。乾燥焼成装置500は、チャンバ501とヒータ502とを有している。このヒータ502は電源503からの電力供給により発熱し、テーブル504上に載置された基板20を加熱する。また、乾燥焼成装置500には、テーブル504の基板載置側にランプヒータ553が配設されており、基板20をバンク209側からも加熱可能になっている。
<Drying process ST3>
Next, the process proceeds to the drying step ST3 shown in FIG.
In the drying step ST3, the liquid material M supplied onto the
上記乾燥焼成装置500を動作させると、ヒータ502から供給される熱により、液体材料M中の溶媒が蒸発され、その後焼成される。これにより固体の金属プラグ30がコンタクトホール40内に形成される。
この場合に、液体材料Mを乾燥焼成する際の加熱温度は、バンク209を上述のようにして熱硬化処理した時の温度以下にすることが望ましい。このように乾燥焼成温度が熱硬化温度以下にすることにより、バンク209の硬化性能の劣化を防ぐことができる。
乾燥温度としては、たとえば100℃〜150℃であり、処理時間は5分間程度である。焼成温度としてはたとえば300℃〜400℃であり焼成は10分間行う。
When the drying and firing
In this case, it is desirable that the heating temperature when the liquid material M is dried and fired is equal to or lower than the temperature when the
The drying temperature is, for example, 100 ° C. to 150 ° C., and the treatment time is about 5 minutes. The firing temperature is, for example, 300 ° C. to 400 ° C., and the firing is performed for 10 minutes.
<マスク材除去工程ST4>
次に、図2(E)に示すマスク材除去工程ST4について説明する。このマスク材除去工程ST4は、図2(E)に示すようにマスク材であるバンク209を絶縁膜208から除去する工程である。
この場合には、たとえば図9に示すようなマスク材の除去装置600を用いることができる。この除去装置600は、図6(B)に示した大気圧プラズマ装置300と同様の構造のものである。すなわち、第1電極301と第2電極303Aとに電力を供給してプラズマ放電領域305にプラズマを発生させるものである。
本工程で用いる場合には、図9に示すガス供給部304からプラズマ放電領域305に供給されるガスは、キャリアガスとしてHeを用い、反応ガスとしてO2を用いたものである。
<Mask material removal step ST4>
Next, the mask material removing step ST4 shown in FIG. This mask material removing step ST4 is a step of removing the
In this case, for example, a mask
When used in this step, the gas supplied from the gas supply unit 304 shown in FIG. 9 to the
ガス供給部304からキャリアガスと反応ガスの混合ガスをプラズマ放電領域305に供給し、発生させたプラズマに基板20を曝すことにより、O2プラズマと有機剥離によってマスク材であるバンク209が、絶縁膜208の表面から完全に除去される。
図2(E)におけるマスク材除去工程ST4においては、図2(D)のバンク209を除去する際に、通常のレジストのストリッパーであるたとえばO2プラズマや、O3、あるいはリフトオフなどにより行うことができる。あるいは、紫外線やNe−Heレーザー、Arレーザー、CO2レーザー、ルビーレーザー、半導体レーザー、YAGレーザー、ガラスレーザー、YVO4レーザー、エキシマレーザー等の各種レーザーを照射することによりバンク209を除去してもよい。
By supplying a mixed gas of a carrier gas and a reactive gas from the gas supply unit 304 to the
In the mask material removal step ST4 in FIG. 2E, when removing the
図2(D)に示すように、液体材料Mは、乾燥焼成を行うことで固化されて、図2(E)に示すように金属プラグ30を形成している。したがってバンク209を除去した後、この金属プラグ30の表面30Aは、層間絶縁膜208の表面208Aと概ね面一になっていて、金属プラグ30と絶縁膜208とが基板20上で平坦面を形成している。
As shown in FIG. 2D, the liquid material M is solidified by performing drying and baking to form the
このことから、たとえば図10に従来の比較例として例示した製造方法では必須の工程であった所謂エッチバック処理やCMP処理が不要になる。図10は、従来の金属プラグの形成工程を示す断面工程図である。従来の工程では、まず、図10(A)に示すように、導電膜1021と絶縁膜1000とが形成された基板1020を用意し、絶縁膜1000を貫通して導電膜1021に達するコンタクトホール1023を含む絶縁膜1021上の全面に導電膜1040を形成する。その後、図10(B)に示すように、エッチバック処理やあるいはCMP処理を用いて、平坦化処理を行い、コンタクトホール1023内に選択的に導電膜1040が埋設された金属プラグを得る。
これに対して、本発明の半導体装置の製造方法10を用いるならば、そのような従来の複雑なエッチバック処理やCMP処理が不要であり、かつマスク材除去工程ST4が終わった状態で金属プラグ30の表面30Aと絶縁膜208の表面とは面一になっている。
このように本実施形態の製造方法によれば、絶縁膜208表面と面一な金属プラグ30を容易に得られるので、後続の工程で金属プラグ30に第2導電膜を接続する際に高い接続信頼性を得られ、高歩留まりに半導体装置を製造することが可能になる。
For this reason, for example, a so-called etch back process or CMP process, which is an essential process in the manufacturing method illustrated as a conventional comparative example in FIG. FIG. 10 is a cross-sectional process diagram illustrating a conventional process for forming a metal plug. In the conventional process, first, as illustrated in FIG. 10A, a
On the other hand, if the semiconductor
As described above, according to the manufacturing method of the present embodiment, the
次に、図11は、本発明の半導体装置の製造装置の配列例を示す概略構成図である。半導体装置の製造装置700は、図5に示すスピンコータ200、絶縁膜の乾燥焼成装置295とマスク材除去装置296、図6に示すUV照射装置200Aと大気圧プラズマ装置300、図7に示す液体材料充填装置400、図8に示す乾燥焼成装置500、および図9に示すマスク材の除去装置600を有している。これらのスピンコータ200からマスク材の除去部600までは、各々搬送装置710を介してたとえば直列に接続して配置されている。
係る構成の製造装置700において、前段側のスピンコータ200と、乾燥焼成装置295と、マスク材除去装置296とは、先の絶縁膜形成工程ST0で用いる装置である。すなわち、スピンコータ200によって、マスクピラー204が立設された基板20上に液体絶縁材料を塗布し、乾燥焼成装置295により前記液体絶縁材料を乾燥、焼成して絶縁膜208を形成し、マスク材除去装置296によりマスクピラー204を除去して絶縁膜208を貫通するコンタクトホール40を形成するものである。
しかし、これに限らず半導体装置の製造装置700には他の配列方式を採用することも可能である。
Next, FIG. 11 is a schematic configuration diagram showing an arrangement example of the semiconductor device manufacturing apparatus of the present invention. The semiconductor
In the
However, the present invention is not limited to this, and the semiconductor
ところで本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述の実施形態では、本発明に係る製造方法により製造できる半導体装置の構成例としては、図4に示した半導体装置を例に挙げたが、これに限らず、表示体、たとえば液晶表示装置やEL(エレクトロルミネッセンス)表示装置などの製造にも、本発明に係る半導体装置の製造方法は好適に用いることができる。 By the way, the present invention is not limited to the above embodiment. In the above embodiment, the semiconductor device shown in FIG. 4 is taken as an example of the configuration of the semiconductor device that can be manufactured by the manufacturing method according to the present invention. The method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention can also be suitably used for manufacturing an EL (electroluminescence) display device or the like.
本実施形態の製造方法では、マスク材形成工程ST1において、基板の層間絶縁膜208の全面に感光性樹脂を形成し、これを露光して現像することで、図2(B)に示すように層間絶縁膜の貫通接続孔である貫通接続孔40とマスク材であるバンク209の開口49の大きさを同じにするようにパターン形成しているが、マスク材たるバンク209を、アルミニウムや銅などの無機材料により形成することもできる。
In the manufacturing method of the present embodiment, in the mask material forming step ST1, a photosensitive resin is formed on the entire surface of the
バンク209(マスク材)を無機材料により形成する場合、マスク材形成工程ST1において、まず、無機マスク材料を基板20上の絶縁膜208上に、真空蒸着やスパッタリング等の物理蒸着、CVD等の化学蒸着によってマスク材膜を形成する(マスク材膜形成工程)。その後、このマスク材膜をフォトエッチングすることでマスク材のパターニングを行って(パターニング工程)、開口を形成する。
When the bank 209 (mask material) is formed of an inorganic material, in the mask material forming step ST1, first, the inorganic mask material is formed on the insulating
図1及び図2に示した絶縁膜208とバンク209のうちの少なくともバンク209は、感光性有機材料により形成することができるが、この感光性有機材料にはフッ素を含有させることもできる。このようにフッ素を含有させることにより、感光性有機材料自体に撥液性を持たせるのである。これにより、撥液処理を別途施す必要がない。
At least the
このように本発明を用いることにより、高価な装置を特に必要とせずに、従来必要であった固化した導電材料のエッチバック処理やCMP処理のような複雑な工程を省略できる。
そして、液体材料Mは、図2(C)に示すように、開口49を通じてコンタクトホール40内に確実に注入して充填できる。マスク材としてのバンク209の表面には撥液基51が形成されているので、液体材料Mは、この撥液基51により撥液されて、選択的に確実にコンタクトホール40内に充填されるのである。
このことから、基板の全体にわたって液体材料Mを塗布するのに比べて、液体材料Mの使用効率を飛躍的に向上させることができる。以上のことから、金属プラグの製造時のコストダウンを図ることができる。
As described above, by using the present invention, a complicated process such as an etch-back process or a CMP process for a solidified conductive material, which has conventionally been required, can be omitted without requiring an expensive apparatus.
Then, the liquid material M can be reliably injected and filled into the
Therefore, the use efficiency of the liquid material M can be dramatically improved as compared with the case where the liquid material M is applied over the entire substrate. From the above, it is possible to reduce the cost when manufacturing the metal plug.
本発明では、コンタクトホール40内に液体材料Mを、液相プロセスで選択的に充填して金属プラグ30を形成することができる。
このようにすることで、上側に位置している配線部と下側に位置している配線部はコンタクトホール内の金属プラグを通じて確実に電気的に接続される。バンク209の開口49はコンタクトホール40と同じ大きさ(開口径)であることが望ましい。このバンク209には必要に応じて上述したように重合や熱硬化処理、親液あるいは撥液処理を施し、その後液体材料Mの塗布を行うことが望ましい。また液体材料Mの塗布に先立って、コンタクトホール40内に親液処理を施せば、液体材料Mをさらに確実に選択的にコンタクトホール40内に充填できる。
In the present invention, the
By doing in this way, the wiring part located in the upper side and the wiring part located in the lower side are reliably electrically connected through the metal plug in the contact hole. The
金属プラグは、基板の第1導電膜と第2導電膜を電気的に確実に接続することができる電気接続部の一種である。液体材料を乾燥焼成する際の温度は、マスク材の熱硬化処理温度以下で行うので、マスク材の表面の硬化処理が劣化してしまうのを防ぐことができる。 The metal plug is a kind of electrical connection portion that can electrically and reliably connect the first conductive film and the second conductive film of the substrate. Since the liquid material is dried and fired at a temperature equal to or lower than the thermosetting temperature of the mask material, it is possible to prevent the surface of the mask material from being degraded.
また、コンタクトホール40を具備した絶縁膜208をパターン形成する方法には、液相プロセスと気相プロセスの2つの方法がある。図11に示した製造装置700では、スピンコータ200、乾燥焼成装置295、マスク材除去装置296は、液体絶縁材料を用いて絶縁膜208を形成する液相プロセス用の装置例であり、この場合には、先に記載のように、マスクピラー204をパターン形成した後、マスクピラー204に対して重合/熱硬化処理、及び撥液処理を施す工程と、マスクピラー204以外の基板20上の領域に液体絶縁材料を塗布した後、乾燥焼成し、その後マスクピラー204を剥離する工程とを経て、コンタクトホール40を具備した絶縁膜208が形成される。
これに対して、液相プロセスでなく気相プロセスを用いる場合には、気相成長法によって絶縁膜を形成する工程と、この絶縁膜上にレジストマスクを形成する工程と、前記レジストマスクを介したドライエッチングまたはウェットエッチングにより絶縁膜を部分的に除去してコンタクトホールを開口する工程と、前記レジストマスクを剥離する工程とを経て、先のコンタクトホールを具備した絶縁膜が形成される。
In addition, there are two methods for patterning the insulating
On the other hand, when a vapor phase process is used instead of a liquid phase process, a step of forming an insulating film by a vapor phase growth method, a step of forming a resist mask on the insulating film, and a step through the resist mask. Through the process of partially removing the insulating film by dry etching or wet etching and opening the contact hole, and the process of removing the resist mask, the insulating film having the previous contact hole is formed.
なお、本発明は、上記実施形態に限定されず、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で種々の変更を行うことができる。また上記実施形態の各構成は、その一部を省略したり、上記とは異なるように任意に組み合わせることができる。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various change can be performed in the range which does not deviate from a claim. In addition, each configuration of the above embodiment may be omitted in part or may be arbitrarily combined so as to be different from the above.
<電子デバイス及びその製造方法>
次に、前述したような本発明の半導体装置の製造方法を適用して得られる電子デバイスとしての液晶パネルと、この液晶パネルの製造方法(液晶パネルを構成するTFT(薄膜トランジスタ)の形成方法)について説明する。
<Electronic device and manufacturing method thereof>
Next, a liquid crystal panel as an electronic device obtained by applying the semiconductor device manufacturing method of the present invention as described above, and a manufacturing method of this liquid crystal panel (a method of forming a TFT (thin film transistor) constituting the liquid crystal panel) explain.
[液晶パネル(電子デバイス)の構成]
図12は、本発明に係る電子デバイスの一実施形態である液晶パネル模式的な縦断面図、図13は、図3に示した液晶パネルの薄膜トランジスタ近傍の拡大断面図である。
図12に示すように、液晶パネル(TFT液晶パネル)1100は、TFT基板(液晶駆動基板)120と、TFT基板120の一面側に形成された配向膜121と、液晶パネル用対向基板140と、液晶パネル用対向基板140の一面側に形成された配向膜141と、配向膜121と配向膜141との間に封入された液晶よりなる液晶層160と、TFT基板(液晶駆動基板)120の外表面側(配向膜121と対向する面とは反対の面側)に接合された偏光膜122と、液晶パネル用対向基板140の外表面側(配向膜141と対向する面とは反対の面側)に接合された偏光膜142とを備えている。
[Configuration of LCD panel (electronic device)]
FIG. 12 is a schematic longitudinal sectional view of a liquid crystal panel as an embodiment of the electronic device according to the present invention, and FIG. 13 is an enlarged sectional view of the vicinity of the thin film transistor of the liquid crystal panel shown in FIG.
As shown in FIG. 12, a liquid crystal panel (TFT liquid crystal panel) 1100 includes a TFT substrate (liquid crystal drive substrate) 120, an
液晶層160は、主として液晶分子で構成されている。この液晶層160を構成する液晶分子としては、ネマチック液晶、スメクチック液晶など配向し得るものであればいかなる液晶分子を用いても構わないが、TN型液晶パネルの場合、ネマチック液晶を形成させるものが好ましく、例えば、フェニルシクロヘキサン誘導体液晶、ビフェニル誘導体液晶、ビフェニルシクロヘキサン誘導体液晶、テルフェニル誘導体液晶、フェニルエーテル誘導体液晶、フェニルエステル誘導体液晶、ビシクロヘキサン誘導体液晶、アゾメチン誘導体液晶、アゾキシ誘導体液晶、ピリミジン誘導体液晶、ジオキサン誘導体液晶、キュバン誘導体液晶等が挙げられる。さらに、これらネマチック液晶分子にモノフルオロ基、ジフルオロ基、トリフルオロ基、トリフルオロメチル基、トリフルオロメトキシ基、ジフルオロメトキシ基などのフッ素系置換基を導入した液晶分子も含まれる。
The
液晶層160を挟んで両側に配向膜121、141が配置されている。これら配向膜121、141は、液晶層160を構成する液晶分子の(電圧無印加時における)配向状態を規制する機能を有している。配向膜121、141は、通常、主にポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリビニルアルコール、ポリテトラフルオロエチレン等の高分子材料で構成されたものである。前記高分子材料の中でも特に、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂が好ましい。配向膜121、141が、主にポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂で構成されたものであれば、製造工程において簡便に高分子膜を形成できるとともに、耐熱性、耐薬品性などに優れた特性を有するものとなる。
また、配向膜121、141としては、通常、前記のような材料で構成された膜に、液晶層160を構成する液晶分子の配向を規制する配向機能を付与するための処理が施されたものが用いられる。配向機能を付与するための処理法としては、例えば、ラビング法、光配向法等が挙げられる。
ラビング法は、ローラ等を用いて、膜の表面を一定の方向に擦る(ラビングする)方法である。このような処理を施すことにより、膜はラビングした方向に異方性を有するものとなり、液晶層を構成する液晶分子の配向方向を規制することが可能となる。
光配向法は、直線偏光紫外線等の光を膜の表面付近に照射することにより、膜を構成する高分子のうち、特定方向を向いている分子のみを選択的に反応させる方法である。このような処理を施すことにより、膜は異方性を有するものとなり、液晶層を構成する液晶分子の配向方向を規制することが可能となる。
In addition, as the
The rubbing method is a method of rubbing (rubbing) the surface of the film in a certain direction using a roller or the like. By performing such treatment, the film has anisotropy in the rubbed direction, and the alignment direction of liquid crystal molecules constituting the liquid crystal layer can be regulated.
The photo-alignment method is a method of selectively reacting only molecules in a specific direction among polymers constituting the film by irradiating light such as linearly polarized ultraviolet light near the surface of the film. By performing such treatment, the film has anisotropy, and the alignment direction of the liquid crystal molecules constituting the liquid crystal layer can be regulated.
前記のような配向処理は、通常、基板(マイクロレンズ基板150とブラックマトリックス143との接合体、TFT基板120)上に形成された電極(透明導電膜144、画素電極123)の表面に、前記材料で構成された膜を形成した後、該膜に対して施される。電極上に成膜を行う方法としては、例えばディッピング、ドクターブレード、スピンコート、刷毛塗り、スプレー塗装、静電塗装、電着塗装、ロールコーター等の各種塗布法、溶射法、電解めっき、浸漬めっき、無電解めっき等の湿式めっき法、真空蒸着、スパッタリング、熱CVD、プラズマCVD、レーザーCVD等の化学蒸着法(CVD)、イオンプレーティング等の乾式めっき法等が挙げられるが、中でもスピンコート法が好ましい。スピンコート法を用いることにより、均質で均一な厚さの膜を、容易かつ確実に形成することができる。
The alignment treatment as described above is usually performed on the surface of the electrode (transparent
このような配向膜は、その平均厚さが20〜120nmであるのが好ましく、30〜80nmであるのがより好ましい。配向膜の平均厚さが前記下限値未満であると、配向膜に十分な配向機能を付与するのが困難になる可能性がある。一方、配向膜の平均厚さが前記上限値を超えると、駆動電圧が高くなり、消費電力が大きくなる可能性がある。 Such an alignment film preferably has an average thickness of 20 to 120 nm, more preferably 30 to 80 nm. If the average thickness of the alignment film is less than the lower limit, it may be difficult to impart a sufficient alignment function to the alignment film. On the other hand, when the average thickness of the alignment film exceeds the above upper limit value, the driving voltage becomes high and the power consumption may increase.
液晶パネル用対向基板140は、マイクロレンズ基板150と、このマイクロレンズ基板150の表層151上に設けられ、開口152が形成されたブラックマトリックス143と、表層151上にブラックマトリックス143を覆うように設けられた透明電極(共通電極)144とを有している。
マイクロレンズ基板150は、凹曲面を有する複数(多数)の凹部(マイクロレンズ用凹部)153が設けられたマイクロレンズ用凹部付き基板154と、このマイクロレンズ用凹部付き基板154の凹部153が設けられた面に樹脂層(接着剤層)155を介して接合された表層151とを有しており、また、樹脂層155では、凹部153内に充填された樹脂によりマイクロレンズ156が形成されている。
The liquid crystal
The microlens substrate 150 includes a
マイクロレンズ用凹部付き基板154は、平板状の母材(透明基板)より製造され、その表面には、複数(多数)の凹部153が形成されている。凹部153は、例えば、マスクを用いた、ドライエッチング法、ウェットエッチング法等により形成することができる。
このマイクロレンズ用凹部付き基板154は、例えば、石英ガラス等のガラスやポリエチレンテレフタレート等のプラスチック材料等で構成されている。
The microlens recessed
The
前記母材の熱膨張係数は、後述するガラス基板124の熱膨張係数とほぼ等しいもの(例えば両者の熱膨張係数の比が1/10〜10程度)であることが好ましい。これにより、得られる液晶パネルでは、温度が変化したときに二者の熱膨張係数が違うことにより生じるそり、たわみ、剥離等が防止される。
このような観点からは、マイクロレンズ用凹部付き基板154とガラス基板124とは、同種類の材質で構成されているのが好ましい。これにより、温度変化時の熱膨張係数の相違による反り、撓み、剥離等が効果的に防止される。
The thermal expansion coefficient of the base material is preferably substantially the same as the thermal expansion coefficient of the
From such a viewpoint, it is preferable that the
特に、マイクロレンズ基板150を高温ポリシリコンTFT液晶パネル(HTPS)に用いる場合には、マイクロレンズ用凹部付き基板154は、石英ガラスで構成されていることが好ましい。TFT液晶パネルは、液晶駆動基板としてTFT基板を有している。このようなTFT基板には、製造時の環境により特性が変化しにくい石英ガラスが好適に用いられている。このため、これに対応させて、マイクロレンズ用凹部付き基板154を石英ガラスで形成することにより、反り、撓み等の生じにくい、安定性に優れたTFT液晶パネルを得ることができる。
In particular, when the microlens substrate 150 is used for a high-temperature polysilicon TFT liquid crystal panel (HTPS), the
マイクロレンズ用凹部付き基板154の上面には、凹部53を覆う樹脂層(接着剤層)155が設けられている。凹部153内には、樹脂層155の形成材料が充填されることにより、マイクロレンズ156が形成されている。
樹脂層155は、例えば、マイクロレンズ用凹部付き基板154の形成材料の屈折率より高い屈折率の樹脂(接着剤)で形成することができ、例えばアクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、アクリルエポキシ系のような紫外線硬化樹脂等で好適に形成することができる。
A resin layer (adhesive layer) 155 that covers the recess 53 is provided on the upper surface of the
The
樹脂層155の上面には、平板状の表層151が設けられている。
表層(ガラス層)151は、例えばガラスで構成することができる。この場合、表層151の熱膨張係数は、マイクロレンズ用凹部付き基板154の熱膨張係数とほぼ等しいもの(例えば両者の熱膨張係数の比が1/10〜10程度)とすることが好ましい。これにより、マイクロレンズ用凹部付き基板154と表層151との熱膨張係数の差により生じる反り、撓み、剥離等が防止される。このような効果は、マイクロレンズ用凹部付き基板154と表層151とを同種類の材料で構成すると、より効果的に得られる。
A
The surface layer (glass layer) 151 can be made of glass, for example. In this case, it is preferable that the thermal expansion coefficient of the
表層151の厚さは、マイクロレンズ基板150が液晶パネルに用いられる場合、必要な光学特性を得る観点からは、通常、5〜1000μm程度とされ、より好ましくは10〜150μm程度とされる。なお、この表層151は、例えばセラミックスで形成することもできる。セラミックスとしては、例えば、AlN、SiN、TiN、BN等の窒化物系セラミックス、Al2O3、TiO2等の酸化物系セラミックス、WC、TiC、ZrC、TaC等の炭化物系セラミックスなどが挙げられる。表層151をセラミックスで構成する場合、表層151の厚さは、特に限定されないが、20nm〜20μm程度とすることが好ましく、40nm〜1μm程度とすることがより好ましい。なお、このような表層151は、必要に応じて省略することができる。
When the microlens substrate 150 is used in a liquid crystal panel, the thickness of the
ブラックマトリックス143は、遮光機能を有し、例えばCr、Al、Al合金、Ni、Zn、Ti等の金属、カーボンやチタン等を分散した樹脂等で構成されている。
透明電極144は、導電性を有し、ITO、IO、SnO2、ATO、IZO等で構成されている。
The
The
TFT基板120は、液晶層160の液晶を駆動する基板であり、ガラス基板124と、ガラス基板124上に設けられた下地絶縁膜125と、かかる下地絶縁膜125上に設けられ、マトリックス状(行列状)に配設された複数(多数)の画素電極123と、各画素電極123に対応する複数(多数)の薄膜トランジスタ(TFT)130とを有している。なお、図12では、シール材、配線等の記載は省略している。ガラス基板124は、前述したような理由から、石英ガラスで構成されていることが好ましい。
The
下地絶縁膜125の形成材料は、特に限定されないものの、例えばSiO2、TEOS(ケイ酸エチル)、ポリシラザン、ポリイミド、Low−K材等を用いることができる。この下地絶縁膜125は、シロキサン結合を有するSOG(Spin On Glass)などの液体絶縁材料をガラス基板124に塗布し、これを焼成して加熱分解させて形成することができる。これにより、高価な真空装置などを使用する必要がなく、成膜に必要な投入エネルギーや時間などを節減することができる。液体絶縁材料の塗布は、例えば、スピンコート、ディップコート、液体ミスト化学堆積法(Liquid Source Misted Chemical Deposition:LSMCD)、スリットコートなどにより行うことができる。また、液体絶縁材料の塗布は、いわゆるインクジェットプリンタのプリンタヘッドのような定量吐出装置によって行うこともできる。この定量吐出装置を用いれば、所望の部分にだけ塗布することが可能であるので、材料を節減することができる。
A material for forming the
画素電極123は、透明電極(共通電極)144との間で充放電を行うことにより、液晶層160の液晶分子を駆動する(液晶の配向を変化させる)。この画素電極123は、例えば前述した透明電極144と同様の材料で構成されている。
薄膜トランジスタ130は、近傍の対応する画素電極123に接続されている。また、薄膜トランジスタ130は、図示しない制御回路に接続され、画素電極123へ供給する電流を制御する。これにより、画素電極123の充放電が制御される。
The
The
この薄膜トランジスタ130は、図13に示すように、下地絶縁膜125上に設けられ、チャネル領域131aとソース領域131bとドレイン領域131cとを備える半導体層131と、半導体層131を覆うように設けられたゲート絶縁膜132、絶縁層133と、ゲート絶縁膜132を介してチャネル領域131aと対向するように設けられたゲート電極134と、ゲート電極134上方の絶縁層133上に設けられた導電膜135と、ソース領域131b上方の絶縁層133上に設けられ、ソース電極として機能する導電膜136と、ドレイン領域131c上方の絶縁層133上に設けられ、ドレイン電極として機能する導電膜137と、ゲート電極(第1導電膜)134と導電膜(第2導電膜)135とを電気的に接続するプラグ138aと、ソース領域(第1導電膜)131bと導電膜(第2導電膜)136とを電気的に接続するプラグ138bと、ドレイン領域(第1導電膜)131cと導電膜(第2導電膜)137とを電気的に接続するプラグ138cとを有している。
As shown in FIG. 13, the
本実施形態では、下地絶縁膜125上に、半導体層131が設けられている。この半導体層131は、例えば多結晶シリコン、アモルファスシリコン等のシリコン、ゲルマニウム、ヒ素化ガリウム等の半導体材料で構成されている。この半導体層131には、チャネル領域31aとソース領域31bとドレイン領域31cとが形成されている。図13に示すように、半導体層131は、チャネル領域131aの一方の側にソース領域131aが形成され、チャネル領域131aの他方の側にドレイン領域131cが形成されている。
In this embodiment, the
チャネル領域131aは、例えば真性半導体材料で構成されている。ソース領域131bおよびドレイン領域131cは、例えばリン等のn型不純物が導入(ドープ)された半導体材料で形成される。なお、半導体層131はこのような構成に限定されることなく、例えばソース領域131bおよびドレイン領域131cは、p型不純物が導入された半導体材料で形成されていてもよい。また、チャネル領域131aは、例えばp型またはn型不純物が導入された半導体材料で形成されていてもよい。
The
このような半導体層131は、絶縁膜(ゲート絶縁膜132、絶縁層133)で覆われている。このような絶縁膜のうち、層厚方向において、チャネル領域131aと導電膜135との間に介在している部分は、チャネル領域131aと導電膜135との間に生じる電界の経路となるゲート絶縁層として機能する。
ゲート絶縁膜132、絶縁層133の形成材料としては、特に限定されず、例えばSiO2、TEOS(ケイ酸エチル)、ポリシラザン等のシリコン化合物が用いられるが、これら以外にも、例えば樹脂やセラミックス等を用いることもできる。
絶縁層133上には、導電膜135、導電膜136、および導電膜137が部分的に設けられている。
Such a
The formation material of the
A
絶縁層133のゲート電極134が形成された領域内には、ゲート電極134に連通するコンタクトホール139aが形成されており、導電膜135は、このコンタクトホール139a内のプラグ138aを介して、ゲート電極134に電気的に接続している。
また、ゲート絶縁膜132および絶縁層133のソース領域131bが形成された領域内には、ソース領域131bに連通するコンタクトホール139bが形成されており、導電膜136は、このコンタクトホール139b内のプラグ138bを介して、ソース領域131bに電気的に接続している。同様に、ゲート絶縁膜132および絶縁層133のドレイン領域131cが形成された領域内には、ドレイン領域131cに連通するコンタクトホール139cが形成されており、導電膜137は、このコンタクトホール139c内のプラグ138cを介して、ドレイン領域131cに電気的に接続している。
なお、前記のコンタクトホール139a、139b、139cに埋設されたプラグ138a〜138cは、後述するように、本発明に係る半導体装置の製造方法を適用して形成されたものである。
A
Further, a
The
本実施形態の液晶パネル1100では、導電膜137は画素電極123に電気的に接続されている。また、導電膜136は、図示しない部分において互いに電気的に接続されている。さらに、導電膜135は、他の回路に並列に接続可能となっている。
これら導電膜136、導電膜137、および導電膜135は、例えば、ITO、IO、SnO2、ATO、IZO、Al、Al合金、Cr、Mo、Ta等の導電性材料で構成されている。なお、これらの導電膜上には、例えばSiO2、SiN等の材料で形成されたパッシベーション膜(図示せず)が必要に応じて形成される。
In the
The
図12に示したように、TFT基板(液晶駆動基板)120の外表面側(配向膜121と対向する面とは反対の面側)には、偏光膜(偏光板、偏光フィルム)122が配置されている。同様に、液晶パネル用対向基板140の外表面側(配向膜141と対向する面とは反対の面側)には、偏光膜(偏光板、偏光フィルム)142が配置されている。
偏光膜122、142の形成材料としては、例えばポリビニルアルコール(PVA)や、これにヨウ素をドープしたものなどが用いられる。
As shown in FIG. 12, a polarizing film (polarizing plate, polarizing film) 122 is arranged on the outer surface side of the TFT substrate (liquid crystal driving substrate) 120 (the surface opposite to the surface facing the alignment film 121). Has been. Similarly, a polarizing film (polarizing plate, polarizing film) 142 is disposed on the outer surface side of the counter substrate for liquid crystal panel 140 (the surface opposite to the surface facing the alignment film 141).
As a material for forming the
偏光膜としては、例えば、前記材料で構成された膜を一軸方向に延伸したものを用いることができる。このような偏光膜122、142を配置することにより、通電量の調節による光の透過率の制御をより確実に行うことができる。偏光膜122、142の偏光軸の方向は、通常、配向膜121、141の配向方向に応じて決定される。
このような液晶パネル1100では、通常、1個のマイクロレンズ156と、このマイクロレンズ156の光軸Qに対応したブラックマトリックス143の1個の開口152と、1個の画素電極123と、この画素電極123に接続された1個の薄膜トランジスタ130とが、1画素に対応している。
As a polarizing film, what extended | stretched the film comprised with the said material to the uniaxial direction can be used, for example. By arranging such
In such a
液晶パネル用対向基板140側から入射した入射光は、マイクロレンズ用凹部付き基板154を通り、マイクロレンズ156を通過する際に集光されつつ、樹脂層155、表層151、ブラックマトリックス143の開口152、透明電極144、液晶層160、画素電極123、ガラス基板124を透過する。このとき、マイクロレンズ基板150の入射側に偏光膜142が設けられているため、入射光が液晶層160を透過する際に、入射光は直線偏光となっている。その際、この入射光の偏光方向は、液晶層160の液晶分子の配向状態に対応して制御される。したがって、液晶パネル1100を透過した入射光を偏光膜122に透過させることにより、出射光の輝度を制御することができる。
Incident light incident from the
このように、液晶パネル1100は、マイクロレンズ156を有しており、しかもマイクロレンズ156を通過した入射光は、集光されてブラックマトリックス143の開口152を通過する。一方、ブラックマトリックス143の開口152が形成されていない部分では、入射光は遮光される。したがって、液晶パネル1100では、画素以外の部分から不要光が漏洩することが防止され、かつ、画素部分での入射光の減衰も抑制される。このため、液晶パネル1100は、画素部で高い光の透過率を有する。
Thus, the
この液晶パネル1100は、後述するような方法によって製造されたTFT基板120と、液晶パネル用対向基板140とにそれぞれ配向膜121、141を接合し、続いてシール材(図示せず)を介して両者を接合し、次いで、これにより形成された空隙部の封入孔(図示せず)から液晶を空隙部内に注入し、その後、前記封入孔を塞ぐことによって製造することができる。
In this
[液晶パネル(電子デバイス)の製造方法]
次に、本発明に係る半導体装置の製造方法を適用した前記薄膜トランジスタ130の製造方法の一例について、図14〜図18を参照して説明する。なお、以下の説明では、図14〜図18の上側を「上」、図14〜図18の下側を「下」として説明する。
まず、下地絶縁膜125の上に半導体層(多結晶シリコン膜)131を次のようにして形成する。下地絶縁膜125の上に例えばフッ素樹脂膜などの撥液性の膜を形成する。そして、この撥液膜の素子形成領域に紫外線などを照射し、素子形成領域の撥液膜を分解除去してパターニングし、図14(a)に示すようにマスク(パターン形状制御マスク)170を形成する。
[Method of manufacturing liquid crystal panel (electronic device)]
Next, an example of a method for manufacturing the
First, a semiconductor layer (polycrystalline silicon film) 131 is formed on the
次に、素子形成領域に液体水素化シリコン(膜形成用の液体材料)を塗布して乾燥させ、さらに乾燥させた水素化シリコンの膜を焼成して熱分解し、図14(b)に示すようにマスク170、170間にアモルファスシリコン膜131dを設ける。次いで、ガラス基板124の全体に紫外線を照射してマスク(撥液バンク)170を分解し、図14(c)に示すようにこれを除去した後、アモルファスシリコン膜131dにXeClなどのエキシマレーザーを照射してアニールし、アモルファスシリコン膜131dを多結晶化して半導体層(多結晶シリコン膜)131とする。
Next, liquid silicon hydride (liquid material for film formation) is applied to the element formation region and dried, and the dried silicon hydride film is baked and pyrolyzed, as shown in FIG. Thus, an
その後、半導体層(多結晶シリコン膜)131のチャネルドープを行う。すなわち、全面に適宜の不純物(例えば、n型導電層を形成する場合はPH3イオン)を打ち込んで拡散させる。この半導体層(多結晶シリコン膜)131は、本発明における第1導電膜となる。
次に、半導体層(多結晶シリコン膜)131を覆うようにして、液体有機材料たるフォトレジストを塗布する。そして、塗布したフォトレジストを70〜90℃の温度で乾燥(プレベーク)し、図14(d)中2点鎖線に示すようにレジスト膜(マスク材膜)171を形成する。なお、液体有機材料は、感光性の樹脂(例えば、ポリイミド)であってもよい。また、液体有機材料の塗布法としては、前記の液体絶縁材料の塗布法と同様に、スピンコート、ディップコート、LSMCD、スリットコート、定量吐出装置による塗布法などを用いることができる。
Thereafter, channel doping of the semiconductor layer (polycrystalline silicon film) 131 is performed. That is, appropriate impurities (for example, PH 3 ions when forming an n-type conductive layer) are implanted and diffused over the entire surface. This semiconductor layer (polycrystalline silicon film) 131 becomes the first conductive film in the present invention.
Next, a photoresist which is a liquid organic material is applied so as to cover the semiconductor layer (polycrystalline silicon film) 131. Then, the applied photoresist is dried (prebaked) at a temperature of 70 to 90 ° C., and a resist film (mask material film) 171 is formed as shown by a two-dot chain line in FIG. The liquid organic material may be a photosensitive resin (for example, polyimide). As the liquid organic material coating method, spin coating, dip coating, LSMCD, slit coating, a coating method using a quantitative discharge device, and the like can be used as in the liquid insulating material coating method.
次に、フォトリソグラフィー法によりレジスト膜171を露光、現像し、第1導電膜となる半導体層(多結晶シリコン膜)131のソース領域131b、ドレイン領域131cとなるべき領域上の、コンタクトホールの形成領域にのみレジストパターンを残す。そして、このレジストパターンに撥液処理を施し、図14(d)中実線で示すようにコンタクトホール形成用のマスクピラー171aを形成する。
撥液処理としては、例えば四フッ化炭素などのフッ素原子を含むガスを大気圧プラズマによって分解して活性なフッ素単原子やイオンを生成し、この活性なフッ素に前記レジストパターンを晒すことによって行うことができる。なお、レジストパターンを、フッ素原子を含む撥液性のフォトレジストによって形成した場合には、その撥液処理は不要である。このようにして得られるマスクピラー171aとしては、図14(e)に示すゲート絶縁膜132を形成するための液体、すなわちゲート絶縁膜132の形成材料を含有する溶液または分散液の塗布厚と同等もしくは高く形成しておく。
Next, the resist
As the liquid repellent treatment, for example, a gas containing fluorine atoms such as carbon tetrafluoride is decomposed by atmospheric pressure plasma to generate active fluorine single atoms or ions, and the resist pattern is exposed to the active fluorine. be able to. Note that when the resist pattern is formed of a liquid repellent photoresist containing fluorine atoms, the liquid repellent treatment is unnecessary. The
また、これらマスクピラー171aについては、必要に応じて先に記載したような硬化処理を行ってもよい。例えば本例では、マスクピラー171aを形成したガラス基板124を図示しない真空チャンバに搬入し、真空チャンバ内を例えば1333kPa(10Torr)以下に減圧する。そして、マスクピラー171aを所定の温度、例えば100〜130℃程度の、通常のフォトレジストのポストベーク温度に加熱するとともに、マスクピラー171aに紫外線を照射する。これにより、マスクピラー171aは、溶存している水分が脱水されるとともに、紫外線により架橋反応が促進される。しかも、マスクピラー171aは、脱水されて水分の影響を受けないため、架橋反応が進んで緻密となり、耐熱性、耐薬品性が向上する。さらに、マスクピラー171aの硬化処理は、必要に応じてマスクピラー171aをポストベーク温度以上に加熱する熱処理を行う。この熱処理は、例えば300℃〜450℃の温度で10分間程度行う。これにより、非常に耐熱性、耐薬品性に優れたマスクとすることができ、各種の液体成膜材料(膜形成用の液体)の使用が可能となる。
Further, these
その後、図14(e)に示すように、マスクピラー171aが被覆された領域を除く半導体層131上、および下地絶縁層125上に、ゲート絶縁膜132を形成する。このゲート絶縁膜132の形成については、前述した液体絶縁材料による下地絶縁膜125形成と同様にして行うことができる。ゲート絶縁膜132の形成材料を含有する液体(溶液あるいは分散液)については、マスクピラー171aに対してその接触角が90°以上となるようなものを選択し用いることが好ましい。このような液体を用いることによりマスクピラー171aに接する部分の液体の液面形状が適切なものとなり、これによって、形成されるゲート絶縁膜132のうち、マスクピラー171aと接する部分に尖鋭な(鋭角の)縁部が形成されないようにすることができ、ゲート絶縁膜132の信頼性を向上させることができる。
次いで、マスクピラー171aをアッシングして除去し、図15(a)に示すようにゲート絶縁膜132を貫通してなる下部コンタクトホール139d、139eを形成する。マスクピラー171aのアッシングについては、先に記載のように、大気圧下または減圧下における酸素プラズマやオゾン蒸気によって行うことができる。
After that, as shown in FIG. 14E, a
Next, the
次に、ゲート絶縁膜132を覆って撥液膜(図示せず)を形成する。さらに、該撥液膜にマスクを介して紫外線を照射し、チャネル領域131aと対応した位置にゲート電極用トレンチ139fを形成し、開口部を有するマスク(パターン形状制御マスク)172とする(図15(b)参照)。そして、有機金属化合物を主成分とする液体パターン材料(膜形成用の液体)をゲート電極用トレンチ139fに配し、これを熱処理して図15(c)に示すようにゲート電極134を形成する。その後、マスク172に紫外線を照射し、これを分解して図15(d)に示すように除去する。
Next, a liquid repellent film (not shown) is formed so as to cover the
なお、液体パターン材料については、LSMCDやスピンコート、スリットコートなどによってゲート電極用トレンチ139fに配してもよいが、例えばインクジェットプリンタにおけるプリンタヘッドのような定量吐出装置により、ゲート電極用トレンチ139fに選択的に配してもよい。これにより、液体パターン材料の節約が図れるとともに、トレンチ周辺への液体パターン材料の付着を防止することができ、また所望の厚さのゲート電極134を容易に形成することができる。このゲート電極134は、半導体層131(ソース領域131b、ドレイン領域131c)とともに第1導電膜を構成する。
The liquid pattern material may be disposed in the gate electrode trench 139f by LSMCD, spin coating, slit coating, or the like. For example, the liquid pattern material may be disposed in the gate electrode trench 139f by a quantitative discharge device such as a printer head in an inkjet printer. It may be arranged selectively. Thereby, the liquid pattern material can be saved, the liquid pattern material can be prevented from adhering to the periphery of the trench, and the
次に、ゲート電極134をマスクとして、ソース領域131bとドレイン領域131cとに不純物(例えば、p型導電層を形成する場合にはB2H6イオン)の打ち込みを行う。これにより、図15(e)に示すようにゲート電極134の下部をチャネル領域131aとするTFT素子が得られる。その後、図16(a)に示すようにゲート絶縁膜132上にマスク材であるレジスト膜173を形成する。
さらに、フォトリソグラフィー法を用いてレジスト膜173を露光、現像し、図16(b)に示すようにコンタクトホール形成領域となる下部コンタクトホール139d、139eと対応した位置、およびゲート電極134上の所定位置に、レジスト膜173からなるコンタクトホール形成用のマスクピラー173aを形成する。これらのマスクピラー173aのうち、半導体層(多結晶シリコン膜)131のソース領域131bに対応した位置のものは、下端部が下部コンタクトホール139dを通ってソース領域131bの上面に接している。同様に、マスクピラー73aのうち、半導体層(多結晶シリコン膜)131のドレイン領域131cに対応した位置のものは、下端部が下部コンタクトホール139eを通ってドレイン領域131cの上面に接している。マスクピラー173aには、必要に応じて前記マスクピラー171aと同様に、撥液処理や硬化処理を行う。
Next, using the
Further, the resist
さらに、マスクピラー173aは、図16(b)の右側に示してあるように、ゲート絶縁膜132の上の部分が下部コンタクトホール139eより大きくなるように形成してもよい。これにより、後述するように173aを除去して形成したコンタクトホールに段差が形成され(図16(d)参照)、コンタクトホールのステップカバレッジが向上してコンタクトホール内での断線が防止されるからである。
Further, as shown on the right side of FIG. 16B, the
次に、マスクピラー173aが被覆された領域を除く、ゲート絶縁膜132上およびゲート電極132上に、図16(c)に示すように酸化シリコンなどからなる絶縁層133を形成する。この絶縁層133は、下地絶縁膜125などと同様に、液体絶縁材料(膜形成用の液体材料)をLSMCDやスピンコート、スリットコートなどによって塗布し、それを熱処理して形成することができる。これにより、形成される絶縁層133の表面をより平坦なものとすることができる。なお、この液体絶縁材料については、前述したゲート絶縁膜132の形成材料を含有する液体の場合と同様に、マスクピラー173aに対してその接触角が90°以上となるようなものを選択し用いることが好ましい。このような液体材料を用いることで、絶縁層133についても先のゲート絶縁膜132と同様の効果が得られる。
Next, an insulating
その後、マスクピラー173aをアッシングして除去し、図16(d)に示すように絶縁層133に上部コンタクトホール(図示せず)を形成する。これにより、前記下部コンタクトホール139dに上部コンタクトホールが連通してコンタクトホール139bとなり、前記下部コンタクトホール139eに上部コンタクトホールが連通してコンタクトホール139cとなる。また、ゲート電極134に通じる上部コンタクトホールが、コンタクトホール139aとなる。
Thereafter, the
次に、図17(a)に示すように、絶縁層133を覆うようにフォトレジストを塗布し、マスク材であるレジスト膜178を形成する。さらに、フォトリソグラフィー法を用いてレジスト膜178を露光、現像し、図17(b)に示すようにコンタクトホール139a、139b、139cとそれぞれ同一の開口径を有する開口178a、178b、178cをレジスト膜173に形成する。同図に示すように、コンタクトホール139aと開口178aは基板124上で一体に開口部を形成しており、コンタクトホール139b、139cと開口178b、178cも同様である。
レジスト膜178には、必要に応じて前記マスクピラー171a、173aと同様に、撥液処理や硬化処理を行う。
Next, as shown in FIG. 17A, a photoresist is applied so as to cover the insulating
The resist
次に、図示しない定量吐出装置を用いてコンタクトホール139a、139b、139c内に有機金属化合物を主成分とした導電性液体材料を供給する。その後、コンタクトホール139a、139b、139c内の導電性液体材料を焼成して固化する。これにより、図17(c)に示すようにソース領域131bに接続するプラグ(導電接続部材)138bと、ドレイン領域131cに接続するプラグ(導電接続部材)138cと、チャネル領域131aに接続するプラグ(導電接続部材)138aとがそれぞれ形成される。コンタクトホール139a、139b、139cをそれぞれ完成させた後に、基板124全体に紫外線を照射し、第1導電膜となるソース領域131b、ドレイン領域131c、ゲート電極131aのプラグ形成領域を親液処理してもよい。このような親液処理を施すことにより、プラグ138a、138b、138cとの密着性、接合性を向上して電気抵抗を小さくすることができる。
Next, a conductive liquid material containing an organometallic compound as a main component is supplied into the
その後、図17(d)に示すように、レジスト膜178を、アッシングやレーザー照射により除去する。その具体的な方法は、マスクピラー171a、173aのアッシングやマスク172に対するレーザー照射と同様である。
Thereafter, as shown in FIG. 17D, the resist
本例においては、レジスト膜178の開口178a〜178cを介してコンタクトホール139a〜139cに対して液体材料の供給を行うので、コンタクトホール139a〜139c内に適量の液体材料を正確に配置でき、したがって得られるプラグ138a〜138cは、図17(d)に示すように、コンタクトホール139a〜139cを埋め、かつ絶縁層133の表面と面一になって、絶縁層133とともに基板124上で平坦面を形成する。このように絶縁層133表面とプラグ138a〜138cの図示上面とが面一になっていることで、後続の工程においてプラグ138a〜138cと接続されるべき導電膜(第2導電膜)を形成した際に、それらの電気的接続をより確実なものとすることができる。したがって本製造方法によれば、高信頼性の電子デバイスを得ることができる。
In this example, since the liquid material is supplied to the
次に、図18(a)に示すように絶縁層133を覆って撥液膜174を形成する。そして、撥液膜174に図示しないマスクを介して紫外線を照射し、図18(b)に示すように開口部としての導電膜用溝(配線溝)175を有するマスク材176とする。その後、例えば透明導電膜となるITOを溶解または分散させた液体配線材料(膜形成用の液体)を、定量吐出装置を用いて導電膜用溝(配線溝)175に配し、さらにこれを熱処理して図18(c)に示すように導電膜(第2導電膜)135、136、137を形成する。これにより、ソース領域(第1導電膜)131bがコンタクトホール139b内のプラグ138bを介して導電膜(第2導電膜)136と電気的に接続され、ドレイン領域(第1導電膜)131cがコンタクトホール139c内のプラグ138cを介して導電膜(第2導電膜)137と電気的に接続され、ゲート電極(第1導電膜)134がコンタクトホール139a内のプラグ138aを介して導電膜(第2導電膜)138aと電気的に接続される。なお、導電膜137は図示範囲の外側で画素電極123に接続される。
さらに、マスク材176に紫外線を照射し、図18(d)に示すようにこれを分解、除去する。その後、導電膜135、136、137を覆って酸化シリコン、窒化シリコン(SiN)等からなるパッシベーション膜(図示せず)を形成する。
Next, as shown in FIG. 18A, a
Further, the
このように本実施形態では、前述した本発明に係る半導体装置の製造方法を適用して、薄膜トランジスタ(半導体装置)130を形成している。したがって、得られた薄膜トランジスタ130は、特にコンタクトホール139a、139b、139c内へのプラグ138a、138b、138cの形成が安価でかつ迅速になされ、しかもその導電接続構造における信頼性の高いものとなっているので、この薄膜トランジスタ130自体が安価でしかも特性についての信頼性が高いものとなる。
なお、マスクピラー171a、173aについては、図1に示した実施形態におけるマスクピラー204と同様のものを用いることができる。
As described above, in this embodiment, the thin film transistor (semiconductor device) 130 is formed by applying the above-described method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention. Therefore, in the obtained
The
<電子機器>
次に、本発明の電子機器の一例として、前記液晶パネル1100を用いた投射型表示装置(液晶プロジェクタ)について説明する。
図19は、本発明の電子機器(投射型表示装置)の概略構成図である。
図19に示すように、投射型表示装置1300は、光源1301と、複数のインテグレータレンズを備えた照明光学系と、複数のダイクロイックミラー等を備えた色分離光学系(導光光学系)と、赤色に対応した(赤色用の)液晶ライトバルブ(液晶光シャッターアレイ)184と、緑色に対応した(緑色用の)液晶ライトバルブ(液晶光シャッターアレイ)185と、青色に対応した(青色用の)液晶ライトバルブ(液晶光シャッターアレイ)186と、赤色光のみを反射するダイクロイックミラー面1211および青色光のみを反射するダイクロイックミラー面1212が形成されたダイクロイックプリズム(色合成光学系)181と、投射レンズ(投射光学系)182とを有している。
<Electronic equipment>
Next, as an example of the electronic apparatus of the present invention, a projection display device (liquid crystal projector) using the
FIG. 19 is a schematic configuration diagram of an electronic apparatus (projection display device) according to the present invention.
As shown in FIG. 19, the
また、照明光学系は、インテグレータレンズ1302および1303を有している。色分離光学系は、ミラー1304、1306、1309、青色光および緑色光を反射する(赤色光のみを透過する)ダイクロイックミラー1305、緑色光のみを反射するダイクロイックミラー1307、青色光のみを反射するダイクロイックミラー(または青色光を反射するミラー)1308、集光レンズ1310、1311、1312、1313および1314とを有している。
The illumination optical system includes
液晶ライトバルブ185は、前述した液晶パネル1100を備えて構成されている。液晶ライトバルブ184および186も、液晶ライトバルブ185と同様の構成となっている。これら液晶ライトバルブ184、185および186に備えられている液晶パネル1100は、図示しない駆動回路にそれぞれ接続されている。
なお、投射型表示装置1300では、ダイクロイックプリズム181と投射レンズ182とにより光学ブロック120が構成されている。また、この光学ブロック180と、ダイクロイックプリズム181に対して固定的に設置された液晶ライトバルブ184、185および186とで、表示ユニット183が構成されている。
The liquid crystal
In the
以下、投射型表示装置1300の動作を説明する。
光源1301から出射された白色光(白色光束)は、インテグレータレンズ1302および1303を透過する。この白色光の光強度(輝度分布)は、インテグレータレンズ1302および1303により均一化される。光源1301から出射される白色光は、その光強度が比較的大きいものであるのが好ましい。これにより、スクリーン1320上に形成される画像をより鮮明なものとすることができる。
Hereinafter, the operation of the
White light (white light flux) emitted from the
インテグレータレンズ1302および1303を透過した白色光は、ミラー1304で図19中左側に反射し、その反射光のうちの青色光(B)および緑色光(G)は、それぞれダイクロイックミラー1305で図19中下側に反射し、赤色光(R)は、ダイクロイックミラー1305を透過する。
ダイクロイックミラー1305を透過した赤色光は、ミラー1306で図19中下側に反射し、その反射光は、集光レンズ1310により整形され、赤色用の液晶ライトバルブ184に入射する。
ダイクロイックミラー1305で反射した青色光および緑色光のうちの緑色光は、ダイクロイックミラー1307で図19中左側に反射し、青色光は、ダイクロイックミラー1307を透過する。
The white light transmitted through the
The red light transmitted through the
Green light out of blue light and green light reflected by the
ダイクロイックミラー1307で反射した緑色光は、集光レンズ1311により整形され、緑色用の液晶ライトバルブ185に入射する。
また、ダイクロイックミラー1307を透過した青色光は、ダイクロイックミラー(またはミラー)1308で図19中左側に反射し、その反射光は、ミラー1309で図19中上側に反射する。前記青色光は、集光レンズ1312、1313および1314により整形され、青色用の液晶ライトバルブ186に入射する。
このように、光源1301から出射された白色光は、色分離光学系により、赤色、緑色および青色の三原色に色分離され、それぞれ、対応する液晶ライトバルブに導かれ、入射する。
The green light reflected by the
Further, the blue light transmitted through the
As described above, the white light emitted from the
この際、液晶ライトバルブ184が有する液晶パネル1100の各画素(薄膜トランジスタ130とこれに接続された画素電極123)は、赤色用の画像信号に基づいて作動する駆動回路(駆動手段)により、スイッチング制御(オン/オフ)され、当該動作により液晶ライトバルブ184に入射した赤色光が所定の強度(輝度)に変調される。同様に、緑色光および青色光は、それぞれ、液晶ライトバルブ185および186に入射し、それぞれの液晶パネル1100で変調され、これにより緑色用の画像および青色用の画像が形成される。この際、液晶ライトバルブ185が有する液晶パネル1100の各画素は、緑色用の画像信号に基づいて作動する駆動回路によりスイッチング制御され、液晶ライトバルブ186が有する液晶パネル1100の各画素は、青色用の画像信号に基づいて作動する駆動回路によりスイッチング制御される。
これにより赤色光、緑色光および青色光は、それぞれ、液晶ライトバルブ184、185および186で変調され、赤色用の画像、緑色用の画像および青色用の画像がそれぞれ形成される。
At this time, each pixel (the
As a result, the red light, the green light, and the blue light are respectively modulated by the liquid crystal
前記液晶ライトバルブ184により形成された赤色用の画像、すなわち液晶ライトバルブ184からの赤色光は、面1213からダイクロイックプリズム181に入射し、ダイクロイックミラー面1211で図19中左側に反射し、ダイクロイックミラー面1212を透過して、出射面1216から出射される。また、前記液晶ライトバルブ185により形成された緑色用の画像、すなわち液晶ライトバルブ185からの緑色光は、面1214からダイクロイックプリズム181に入射し、ダイクロイックミラー面1211および1212をいずれも透過して、出射面1216から出射される。また、前記液晶ライトバルブ186により形成された青色用の画像、すなわち液晶ライトバルブ186からの青色光は、面1215からダイクロイックプリズム181に入射し、ダイクロイックミラー面1212で図19中左側に反射し、ダイクロイックミラー面1211を透過して、出射面1216から出射される。
The red image formed by the liquid crystal
このように、前記液晶ライトバルブ184、185および186からの各色の光、すなわち液晶ライトバルブ184、185および186により形成された各画像は、ダイクロイックプリズム181により合成され、これによりカラーの画像が形成される。この画像は、投射レンズ182により、所定の位置に設置されているスクリーン1320上に投影(拡大投射)される。
As described above, the light of each color from the liquid crystal
上記構成を備えた本発明に係る投射型表示装置は、液晶ライトバルブ184〜186に、先の実施形態の液晶パネル1100を備えたものであるので、安価にかつ迅速に製造可能であり、また半導体素子の導電接続構造における信頼性にも優れた投射型表示装置となっている。
The projection display device according to the present invention having the above-described configuration includes the
[有機EL装置]
次に、本発明に係る半導体装置の製造方法を適用して製造できる表示装置の例として、有機EL装置を挙げて説明する。
[Organic EL device]
Next, an organic EL device will be described as an example of a display device that can be manufactured by applying the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention.
(有機EL装置の構成)
図20は、本実施形態の有機EL装置の要部断面構成図であり、図21から図23は、同、有機EL装置の製造工程を示す断面構成図である。
図20に示す有機EL装置(表示装置)800は、基板接合体802を主体として構成されており、基板接合体802は、配線基板(第1基板)803と、有機EL基板(第2基板)804とを、後述の接合部850を介して接合した構成となっている。
(Configuration of organic EL device)
FIG. 20 is a cross-sectional configuration diagram of a main part of the organic EL device of the present embodiment, and FIGS. 21 to 23 are cross-sectional configuration diagrams illustrating manufacturing steps of the organic EL device.
An organic EL device (display device) 800 shown in FIG. 20 is mainly composed of a
配線基板803は、基板810と、基板810上に形成された所定形状の配線パターン811と、配線パターン811を覆う層間絶縁膜816と、層間絶縁膜816上に配設されたTFT(スイッチング素子)813と、層間絶縁膜816上に形成された端子部815とを備えている。前記TFT813は、層間絶縁膜816に埋設された金属プラグ814aと、この金属プラグ814a上に形成された金属配線814とを介して配線パターン811に導電接続されている。また、端子部815は、層間絶縁膜816に埋設された金属プラグ815aを介して配線パターン811に導電接続されている。このような構成のもと、TFT813と端子部813とが電気的に接続されている。
The
ここで、金属配線814とTFT813の端子パターンとは、金属配線814を含む層間絶縁膜816上の領域に塗布形成された導電性ペースト817によって電気的に接続されている。導電性ペースト817は、異方性導電ペースト(ACP)を含むものである。
Here, the
有機EL基板804は、透光性の基板820上に、有機EL素子(発光素子)821と、有機EL素子821を取り囲む絶縁膜822と、有機EL素子821及び絶縁膜822上に形成された陰極825とを備えて構成されている。有機EL素子821は、基板820側からITO等の透明金属からなる陽極と、正孔注入/輸送層と、発光層とを積層した構成を有しており、換言すれば、陽極と陰極825との間に発光層等の機能層を挟持したものとなっている。そして、陽極から機能層に供給される正孔と、陰極から供給される電子とを前記発光層で再結合させて発光を得るようになっている。なお、このような有機EL素子の詳細な構造は、公知の技術を採用できる。また、有機EL素子821(発光層)と陰極825との間に電子注入/輸送層を形成してもよい。
The
更に、配線基板803と有機EL基板804との間には、樹脂コア部851と導通材852とから構成された接合部850が設けられている。接合部850は、配線基板803の端子部815と、有機EL基板804の陰極825とに当接する位置に配されて両者を導通接続している。また、接合部850を挟持して対向配置された基板803,804間の空間は、基板803,804を把持する封止部832によって封止されている。封止部832と、基板803,804とに囲まれて密閉された空間には、不活性ガス831が充填されている。
Furthermore, a
(有機EL装置の製造方法)
次に、図20に示した有機EL装置800を製造する方法について説明する。
(Method for manufacturing organic EL device)
Next, a method for manufacturing the
{基礎基板の製造方法}
まず、図21(a)を示して、TFT813を配線基板803に貼り合わせ及び転写させる前工程として、基礎基板840上にTFTを形成する工程について説明する。TFT813の製造方法は、高温プロセスを含む公知の技術が採用できるので、TFTの製造方法については説明を省略し、基礎基板840と剥離層841とを主体に説明する。
{Basic substrate manufacturing method}
First, referring to FIG. 21A, a process of forming a TFT on the
なお、基礎基板840は、組立後の有機EL装置800には含まれないものであり、TFT813の製造工程と、貼り合わせ及び転写工程にのみに用いられる部材である。具体的には、1000℃程度に耐える石英ガラス等の透光性耐熱基板が好ましい。また、石英ガラスの他、ソーダガラス、コーニング7059(商品名)、日本電気ガラスOA−2(商品名)等の耐熱性ガラス等が使用可能である。
The
基礎基板840は、基本的には任意の厚さのものを用いることができるが、0.1mm〜0.5mm程度であることが好ましく、0.5mm〜1.5mm程度であることがより好ましい。基礎基板の厚さが薄すぎると強度の低下を招き、逆に厚すぎると、後述のレーザ照射工程において基台の透過率が低い場合に照射光の減衰を招くからである。ただし、基台の照射光の透過率が高い場合には、前記上限値を超えてその厚みを厚くすることができる。
As the
剥離層841は、レーザ光等の照射光により当該層内や界面において剥離(「層内剥離」又は「界面剥離」ともいう)を生ずる材料からなる。即ち、一定の強度の光を照射することにより、構成物質を構成する原子又は分子における原子間又は分子間の結合力が消失し又は減少し、アブレーション(ablation)等を生じ、基体からの剥離を起こすものである。また、照射光の照射により、剥離層841に含有されていた成分が気体となって放出され分離に至る場合と、剥離層841が光を吸収して気体になり、その蒸気が放出されて分離に至る場合とがある。
The
剥離層841の材質としては、例えば、非晶質シリコン(a−Si)が採用され、この非晶質シリコン中には水素(H)が含まれていてもよい。水素が含まれていると、光の照射によって水素が放出されて剥離層842に内圧が発生し、これが剥離を促進するので好ましい。この場合の水素含有量は、2at%程度以上であることが好ましく、2〜20%at%であることが更に好ましい。水素の含有量は、成膜条件、例えば、CVD法を用いる場合には、そのガス組成、ガス圧力、ガス雰囲気、ガス流量、ガス温度、基板温度、投入するパワー等の条件を適宜設定することによって調整する。この他の剥離層材料としては、酸化シリコンもしくはシリコン化合物、窒化シリコン、窒化アルミ、窒化チタン等の窒化セラミックス、有機高分子材料(光の照射によりこれらの原子間結合が切断されるもの)、金属、例えば、Al、Li、Ti、Mn、In、Sn、Y、La、Ce、Nd、Pr、GdもしくはSm、又はこれらのうち少なくとも一種を含む合金が挙げられる。
As a material of the
剥離層841の厚さとしては、1nm〜20μm程度であるのが好ましく、10nm〜2μm程度であるのがより好ましく、20nm〜1μm程度であるのが更に好ましい。剥離層841の厚みが薄すぎると、形成された膜厚の均一性が失われて剥離にむらが生じるからであり、剥離層841の厚みが厚すぎると、剥離に必要とされる照射光のパワー(光量)を大きくする必要があったり、また、剥離後に残された剥離層841の残渣を除去するのに長時間を要する場合がある。
The thickness of the
剥離層841の形成方法は、均一な厚みで剥離層841を形成可能な方法であればよく、剥離層841の組成や厚み等の諸条件に応じて適宜選択することが可能である。例えば、CVD(MOCCVD、低圧CVD、ECR−CVD含む)法、蒸着、分子線蒸着(MB)、スパッタリング法、イオンドーピング法、PVD法等の各種気相成膜法、電気メッキ、浸漬メッキ(ディッピング)、無電解メッキ法等の各種メッキ法、ラングミュア・プロジェット(LB)法、スピンコート法、スプレーコート法、ロールコート法等の塗布法、各種印刷法、転写法、インクジェット法、粉末ジェット法等に適用できる。これらのうち2種以上の方法を組み合わせてもよい。
The formation method of the
特に剥離層841の組成が非晶質シリコン(a−Si)の場合には、CVD法、特に低圧CVDやプラズマCVDにより成膜するのが好ましい。また、剥離層841をゾル−ゲル法によりセラミックを用いて成膜する場合や有機高分子材料で構成する場合には、塗布法、特にスピンコートにより成膜するのが好ましい。
In particular, when the composition of the
{配線基板の製造方法}
図21(a)に示した基礎基板840の製造工程と並行して、図21(b)に示す配線基板803の製造工程が行われる。
図21(b)に示す工程では、基板810上に、配線パターン811と、それを覆う層間絶縁膜816とを形成した後、層間絶縁膜816に金属プラグ814a、815aを埋設する。そして、金属プラグ814aと導電接続された金属配線814と、金属プラグ815aと導電接続された端子部815とを層間絶縁膜816上に形成する。
{Manufacturing method of wiring board}
In parallel with the manufacturing process of the
In the step shown in FIG. 21B, a
本実施形態では、上記金属プラグ814a、815aの形成を含む製造工程に、本発明に係る半導体装置の製造方法が適用され、したがって金属プラグ814a、815aの形成が安価にかつ迅速に行われるとともに、信頼性に優れた導電接続構造を具備した有機EL装置が得られるようになっている。 In the present embodiment, the manufacturing method of the semiconductor device according to the present invention is applied to the manufacturing process including the formation of the metal plugs 814a and 815a. Therefore, the formation of the metal plugs 814a and 815a is performed inexpensively and quickly. An organic EL device having a highly reliable conductive connection structure can be obtained.
具体的には、フォトリソグラフィ法等の形成方法を用いて配線パターン811を形成した後、金属プラグが形成される位置にマスクピラーを立設し、その後配線パターン811を覆って層間絶縁膜816を形成する。層間絶縁膜816は、アクリル樹脂やシリコン化合物等の液体絶縁材料をスピンコート法等により塗布する液相法によって得られ、液相法を用いることで高度の平坦性を有するものとなる。その後、前記マスクピラーを除去すれば、配線パターン811に達するコンタクトホールを具備した層間絶縁膜816が得られる。あるいは、配線パターン811を含む基板810上に層間絶縁膜816を形成した後、フォトリソグラフィ法によりコンタクトホールを形成してもよい。
Specifically, after forming the
配線パターン811に達するコンタクトホールを具備した層間絶縁膜816を形成したならば、前記層間絶縁膜816の表面に、前記コンタクトホールに通じる開口部を具備したバンク(図示略)を形成する。つまり、層間絶縁膜816上にスピンコート法を用いて感光性の樹脂材料を塗布した後、この樹脂膜を露光、現像処理することで、前記コンタクトホールに対応する領域が開口された樹脂膜からなるバンクを得る。その後このバンク表面には必要に応じて撥液処理が施される。
When the
次いで、金属微粒子を溶剤に分散させた分散液(液体材料)を液滴吐出法(インクジェット法)を用いてコンタクトホール内に選択的に配することで金属プラグ814a、815aを形成する。この金属プラグ814a、815aの形成手順には、先の実施形態で図1及び図2に示した工程が適用される。この場合において、配線パターン811が図1に示した第1導電膜21に相当し、層間絶縁膜816が絶縁膜208に相当する。このようにして金属プラグ814a、815aを形成したならば、層間絶縁膜816上に形成した上記バンクをアッシング処理等により除去しておく。
Next, a
金属プラグ814a、815aを形成したならば、これらの金属プラグに接続される金属配線814及び端子部815を形成する。これらの形成に際しては、先の液晶パネルの製造方法で図17及び18に示した導電膜135〜137の形成方法が適用できる。すなわち、層間絶縁膜816上に、金属配線814及び端子部815の形成領域に対応する開口部を具備したバンクをパターン形成し、このバンクの開口部に対して液体材料を選択的に塗布することで液相法により金属配線814及び端子部815を形成する。この金属配線814及び端子部815の形成に用いたバンクについても、金属配線814等の形成後にアッシング処理等により除去しておく。
あるいは、金属配線814及び端子部815の形成に際して、公知の気相法を用いることもでき、その場合には、CVD法、スパッタ法、蒸着法、イオンプレーティング法等、半導体製造工程で用いられる種々の方法を適用できる。
When the metal plugs 814a and 815a are formed, the
Alternatively, a known vapor phase method can be used for forming the
なお、基板810の表面には、図1に示した実施形態と同様に、下地絶縁膜として酸化シリコン膜(SiO2)等を形成してもよい。また、図21(b)では、配線パターン811が単層構造である場合を説明しているが、2層や3層の積層膜であってもよい。また、配線材料は、AlやAl合金に限定されることなく、Al等の低抵抗金属を、TiやTi化合物で挟んだサンドイッチ構造でもよい。このようにすれば、Al配線に対するバリア性や耐ヒロック性を高めることができる。
Note that a silicon oxide film (SiO 2 ) or the like may be formed on the surface of the
また、TFT813と接続される金属配線814上には、TFT813の端子に対応したバンプを設けることもできる。
金属配線814上にバンプを形成するには、まず、メッキ成長させる表面の濡れ性向上、及び残渣を除去することを目的として、フッ酸と硫酸を含有した水溶液中に基板810を浸漬する。続いて、水酸化ナトリウムを含むアルカリ性水溶液に加温した中に浸漬し、金属配線814表面の酸化膜を除去する。
次に、ZnOを含有したジンケート液中に浸漬してパッド表面をZnに置換する。その後、硝酸水溶液に浸漬し、Znを剥離し、再度ジンケート浴中に浸漬し、緻密なZn粒子をAl表面に析出させる。次いで、基板810を無電解Niメッキ浴に浸漬し、Niメッキを形成する。メッキ高さは2μm〜10μm程度である。このとき、メッキ浴は次亜リン酸を還元剤とした浴であるため、リン(P)が共析する。最後に置換Auメッキ浴中に基板810を浸漬し、Ni表面にAu膜を形成する。Au膜は0.05μm〜0.3μm程度に形成する。Au浴はシアンフリータイプを用いるのがよい。
Further, bumps corresponding to the terminals of the
In order to form bumps on the
Next, the pad surface is replaced with Zn by immersing in a zincate containing zincate solution. Thereafter, it is immersed in a nitric acid aqueous solution, the Zn is peeled off, and again immersed in a zincate bath to deposit dense Zn particles on the Al surface. Next, the
以上の工程により金属配線814上にNi−Auバンプを形成することができる。また、Ni−Auメッキバンプ上に、はんだやPbフリーはんだを、例えばSn−Ag−Cu系等のはんだをスクリーン印刷やディッピング等で形成してバンプとしてもよい。なお、各化学処理の間には、水洗処理を行う。水洗処理に用いる水洗槽はオーバーフロー構造あるいはQDR機構を有し、最下面からN2バブリングを行うものが好適である。バブリング方法は、4フッ化エチレンのチューブ等に穴を開け、N2を出す方法や、焼結体等を通じてN2を出す。以上の工程により、短時間で十分効果のあるリンスを行うことができる。
Through the above steps, Ni—Au bumps can be formed on the
{TFTの転写工程}
次に、図21(c)、(d)及び図22(a)を参照して、上記の配線基板803と基礎基板840とを貼り合わせて、TFT813を配線基板803に転写する方法について説明する。
ここで、転写工程としては公知の技術を採用できるが、本実施形態では特にSUFTLA(Surface Free Technology by Laser Ablation/Annealing:登録商標)を用いて行われる。
{TFT transfer process}
Next, a method for transferring the
Here, a known technique can be adopted as the transfer process. In this embodiment, SUFTLA (Surface Free Technology by Laser Ablation / Annealing: registered trademark) is used.
図21(c)に示すように、基礎基板840を反転し、また、TFT813とTFT接続部814との間に異方性導電粒子(ACP)を含有する導電性ペースト817を介在させた状態で、基礎基板840と配線基板803とを貼り合わせる。
As shown in FIG. 21 (c), the
次に、図21(d)に示すように、導電性ペースト817が塗布された部分のみに局所的に、基礎基板840の裏面側(TFT非形成面)からレーザ光LAを照射する。すると、剥離層841の原子や分子の結合が弱まり、また、剥離層841内の水素が分子化し、結晶の結合から分離され、即ち、TFT813と基礎基板840との結合力が完全になくなり、レーザ光LAが照射された部分のTFTを容易に取り外すことが可能となる。
Next, as shown in FIG. 21 (d), only the portion where the
その後、図22(a)に示すように、基礎基板840と配線基板803とを引き離せば、基礎基板840上からTFTが脱離して配線基板803に転写される。これにより、TFT813の端子は、上記の金属配線814(ないしその上に形成されたバンプ)と、導電性ペースト817とを介して配線パターン811に電気的に接続される。
Thereafter, as shown in FIG. 22A, when the
{接合部(樹脂コア部、導通材)の形成工程}
TFT813の転写が終了したならば、次に、図22(b)に示すように、配線基板803上に接合部850を形成する。
接合部850を形成するには、まず、その構成要素である樹脂コア部851を形成する。樹脂コア部851の形成方法としては、例えば液滴吐出法(インクジェット法)を用いる方法が挙げられる。
この液滴吐出法は、所謂インクジェットプリンタでよく知られている印刷技術であり、各種樹脂材料を液状化させた材料インクの液滴を、インクジェットヘッドから基板上に吐出し、定着させるものである。インクジェット法によれば微細な領域に材料インクの液滴を正確に吐出できるので、フォトリソグラフィ技術を行うことなく、所望の吐出位置に直接材料インクを定着させることができる。従って、材料の無駄も発生せず、製造コストの低減も図れ、非常に合理的な方法となる。
このようなインクジェット法を用いて樹脂コア部851を配線基板803上に形成する場合には、樹脂コア部851を形成するための樹脂材料を溶剤等に分散させた分散液を材料インクとして採用される。
{Formation process of joint part (resin core part, conductive material)}
When the transfer of the
In order to form the
This droplet discharge method is a printing technique well known for so-called inkjet printers, and discharges droplets of material inks obtained by liquefying various resin materials from an inkjet head onto a substrate and fixes them. . According to the ink jet method, since the droplets of the material ink can be accurately ejected to a fine region, the material ink can be directly fixed at a desired ejection position without performing a photolithography technique. Accordingly, no material is wasted and the manufacturing cost can be reduced, which is a very rational method.
When the
次に、上記の樹脂コア部形成方法により樹脂コア部851を形成した後に導通材852を配置する。導通材852は樹脂コア部851及び端子部815上に形成される銀ペーストであり、銀ペーストの形成方法は、印刷法、転写法、液滴吐出法等の方法が用いられる。そして、樹脂コア部851及び端子部815上における上述した範囲に銀ペーストを配置する。
Next, the
{配線基板と有機EL基板の貼り合わせ工程}
次に、図23(a)、(b)を示して、上述の配線基板803と、別途用意した有機EL基板804とを貼り合わせて、有機EL装置800を形成する工程について説明する。
図23(a)に示す有機EL基板804は、透明基板820上に、有機EL素子821と、絶縁膜822と、陰極825とを順に形成したものである。
{Bonding process of wiring board and organic EL board}
Next, with reference to FIGS. 23A and 23B, a process of forming the
An
この有機EL基板804を、配線基板803との貼り合わせに供するために上下反転して配置する。そして、有機EL基板804に対向する位置に上述の配線基板803を配置し、当該両基板803,804を貼り合わせて押圧する。すると、導通材852の上面が陰極825と接触し、その後銀ペーストからなる導通材852が陰極825に押し潰される。このようにして、端子部815と陰極825とが導通材852を介して導通接触される結果、有機EL素子821とTFT813とが電気的に接続される。またこのとき、導通材852とともに樹脂コア部851も押し潰され、その反力によって陰極825を押し付けるので、導通材852と陰極825との導通接触が確実に得られるようになっている。
The
次に、不活性ガス831を配線基板803と有機EL基板804との間に封入し、図20の如く基板803,804の周囲を封止することで有機EL装置800を得ることができる。
なお、不活性ガス831の封入方法及び基板の封止方法としては、配線基板803と有機EL基板804とを貼り合せた後に不活性ガス831を封入して封止する方法と、不活性ガス雰囲気のチャンバ内において配線基板803と有機EL基板804とを貼り合せて封止する方法とがある。
Next, an
As a method for enclosing the
上記の製造方法によって製造された図20に示す有機EL装置800は、有機EL基板804における配線基板803側から、順に陰極825、発光層、正孔注入/輸送層、陽極が配置されており、発光層で生じた光を基板820側から取り出すトップエミッション型の有機EL装置となる。
In the
なお、上記例では、電子素子としてTFTを配線基板に転写する構成としたが、転写可能な電子素子としては、TFT素子以外にも、薄膜ダイオード、その他の薄膜半導体デバイス、電極(例:ITO,メサ膜のような透明電極)、太陽電池やイメージセンサ等に用いられる光電変換素子、スイッチング素子、メモリー、圧電素子等のアクチュエータ、マイクロミラー(ピエゾ薄膜セラミックス)、磁気記録媒体、光磁気記録媒体、光記録媒体等の記録媒体、磁気記録薄膜ヘッド、コイル、インダクター、薄膜高透磁材料およびそれらを組み合わせたマイクロ磁気デバイス、フィルター、反射膜、ダイクロイックミラー、偏光素子等の光学薄膜、半導体薄膜、超伝導薄膜(例:YBCO薄膜)、磁性薄膜、金属多層薄膜、金属セラミック多層薄膜、金属半導体多層薄膜、セラミック半導体多層薄膜、有機薄膜と他の物質の多層薄膜等が挙げられる。
このなかでも、特に、薄膜デバイス、マイクロ磁気デバイス、マイクロ三次元構造物の構成、アクチュエータ、マイクロミラー等に適用することの有用性が高い。
In the above example, the TFT is transferred to the wiring substrate as an electronic element. However, as the transferable electronic element, in addition to the TFT element, a thin film diode, other thin film semiconductor devices, electrodes (for example, ITO, Transparent electrodes such as mesa films), photoelectric conversion elements used in solar cells and image sensors, switching elements, memories, actuators such as piezoelectric elements, micromirrors (piezo thin film ceramics), magnetic recording media, magneto-optical recording media, Recording media such as optical recording media, magnetic recording thin film heads, coils, inductors, thin film high magnetic permeability materials, and micro magnetic devices that combine them, filters, reflective films, dichroic mirrors, optical thin films such as polarizing elements, semiconductor thin films, ultra Conductive thin film (eg YBCO thin film), magnetic thin film, metal multilayer thin film, metal ceramic multilayer Film, a metal thin semiconductor multi-layer film, ceramic semiconductor multilayer film, a multilayer thin film of the organic thin film and other materials.
Among these, it is particularly useful to apply to a thin film device, a micro magnetic device, a configuration of a micro three-dimensional structure, an actuator, a micro mirror, and the like.
[電子機器]
上述した有機EL装置800ないし液晶パネル1100は、次に示す電子機器にも適用することができる。図24(a)は、携帯電話の一例を示した斜視図である。1600は携帯電話本体を示し、1601は上記実施形態の有機EL装置または液晶パネルを備えた表示部を示している。図24(b)は、ワープロ、パソコンなどの携帯型情報処理装置の一例を示した斜視図である。図24(b)において、1700は情報処理装置、1701はキーボードなどの入力部、1703は情報処理本体、1702は上記実施形態の有機EL装置または液晶パネルを備えた表示部を示している。図24(c)は、腕時計型電子機器の一例を示した斜視図である。図24(c)において、1800は時計本体を示し、1801は上記実施形態の有機EL装置または液晶パネルを備えた表示部を示している。
図24に示す各電子機器は、上記実施形態の有機EL装置または液晶パネルを備えたものであるので、安価にかつ迅速に製造可能であり、また半導体素子の導電接続構造における信頼性にも優れた電子機器となっている。
[Electronics]
The
Each electronic device shown in FIG. 24 includes the organic EL device or the liquid crystal panel of the above-described embodiment, so that it can be manufactured at low cost and quickly, and the reliability of the conductive connection structure of the semiconductor element is excellent. It has become an electronic device.
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。 The preferred embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, but it goes without saying that the present invention is not limited to such examples. Various shapes, combinations, and the like of the constituent members shown in the above-described examples are examples, and various modifications can be made based on design requirements and the like without departing from the gist of the present invention.
10・・・半導体装置の製造方法、20・・・基板、21・・・第1導電膜、30・・・金属プラグ(導電接続部材)、33・・・第2導電膜、40・・・コンタクトホール(貫通接続孔)、49・・・開口、51・・・撥液膜、208・・・絶縁膜、209・・・バンク(マスク材)、M・・・液体材料、ST0・・・絶縁膜形成工程、ST1・・・マスク材形成工程、ST2・・・液体材料配置工程、ST3・・・乾燥工程、ST4・・・マスク材除去工程
DESCRIPTION OF
Claims (20)
前記第1導電膜上に前記絶縁膜を形成するとともに、当該絶縁膜を貫通して前記第1導電膜に達するコンタクトホールを形成する絶縁膜形成工程と、
前記絶縁膜上に、前記コンタクトホールに通じる開口を具備したマスク材を形成するマスク材形成工程と、
前記マスク材の開口を介して、コンタクトホールに対し選択的に液体材料を配する液体材料配置工程と、
前記液体材料を乾燥固化して前記導電接続部材を形成する乾燥工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 A method of manufacturing a semiconductor device having a conductive connection structure in which a first conductive film and a second conductive film provided via an insulating film are electrically connected by a conductive connection member embedded in the insulating film. And
Forming an insulating film on the first conductive film, and forming a contact hole penetrating the insulating film to reach the first conductive film;
On the insulating film, a mask material forming step of forming a mask material having an opening leading to the contact hole;
A liquid material disposing step of selectively disposing a liquid material to the contact hole through the opening of the mask material;
A drying step of drying and solidifying the liquid material to form the conductive connection member;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
前記第1導電膜上に前記絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、
前記絶縁膜上にマスク材をパターン形成するマスク材形成工程と、
前記マスク材を介して前記絶縁膜を部分的に除去し、前記絶縁膜を貫通して前記第1導電膜に達するコンタクトホールを形成するコンタクトホール形成工程と、
前記マスク材の開口を介して、コンタクトホールに対し選択的に液体材料を配する液体材料配置工程と、
前記液体材料を乾燥固化して前記導電接続部材を形成する乾燥工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 A method of manufacturing a semiconductor device having a conductive connection structure in which a first conductive film and a second conductive film provided via an insulating film are electrically connected by a conductive connection member embedded in the insulating film. And
An insulating film forming step of forming the insulating film on the first conductive film;
A mask material forming step of patterning a mask material on the insulating film;
A contact hole forming step of partially removing the insulating film through the mask material and forming a contact hole penetrating the insulating film and reaching the first conductive film;
A liquid material disposing step of selectively disposing a liquid material to the contact hole through the opening of the mask material;
A drying step of drying and solidifying the liquid material to form the conductive connection member;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
前記コンタクトホールが形成されるべき前記第1導電膜上の領域にマスクピラーを形成する工程と、
前記マスクピラーを除く領域に絶縁膜を形成する工程と、
前記マスクピラーを除去して前記絶縁膜にコンタクトホールを形成する工程と
を含む工程であることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。 The insulating film forming step includes
Forming a mask pillar in a region on the first conductive film in which the contact hole is to be formed;
Forming an insulating film in a region excluding the mask pillar;
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, further comprising: removing the mask pillar and forming a contact hole in the insulating film.
前記第1導電膜上に感光性樹脂材料からなる前記絶縁膜を形成し、該絶縁膜に対して露光、現像処理を施すことにより、当該絶縁膜を貫通する前記コンタクトホールを形成することを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。 In the insulating film forming step,
Forming the insulating film made of a photosensitive resin material on the first conductive film, and exposing and developing the insulating film, thereby forming the contact hole penetrating the insulating film. A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1.
前記絶縁膜上に感光性樹脂材料からなる感光性樹脂膜を形成し、
前記感光性樹脂膜を露光、現像処理することで前記コンタクトホールと略同一の開口径を有する開口部を具備したマスク材を形成することを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。 In forming the mask material,
Forming a photosensitive resin film made of a photosensitive resin material on the insulating film;
The mask material provided with the opening part which has an opening diameter substantially the same as the said contact hole by exposing and developing the said photosensitive resin film is formed in any one of Claim 1 to 6 characterized by the above-mentioned. The manufacturing method of the semiconductor device of description.
前記絶縁膜上に設けたマスク材を減圧下に配置するとともに所定温度に加熱し、さらに前記マスク材に対して紫外線を照射する硬化工程を有することを特徴とする請求項7に記載の半導体装置の製造方法。 Prior to the liquid material placement step,
8. The semiconductor device according to claim 7, further comprising a curing step of placing the mask material provided on the insulating film under a reduced pressure, heating the mask material to a predetermined temperature, and further irradiating the mask material with ultraviolet rays. Manufacturing method.
前記絶縁膜上に無機材料からなるマスク材膜を成膜するマスク材膜形成工程と、
前記マスク材膜膜をフォトエッチングすることによりパターニングするパターニング工程と
を含むことを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。 The mask material is made of an inorganic material, and when forming the mask material,
A mask material film forming step of forming a mask material film made of an inorganic material on the insulating film;
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, further comprising: a patterning step of patterning the mask material film by photoetching.
前記第1導電膜上のコンタクトホール形成領域に液体有機材料を選択的に供給し、当該液体有機材料を固化させて前記マスクピラーを形成することを特徴とする請求項3から5のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。 In forming the mask pillar,
6. The mask pillar is formed by selectively supplying a liquid organic material to a contact hole forming region on the first conductive film and solidifying the liquid organic material. A method for manufacturing the semiconductor device according to the item.
前記第1導電膜上に液体有機材料を塗布する工程と、該液体有機材料を固化させて有機膜を形成する固化工程と、前記有機膜を露光、現像することにより前記マスクピラーを形成するパターニング工程とを有することを特徴とする請求項3から5のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。 In forming the mask pillar,
A step of applying a liquid organic material on the first conductive film; a solidification step of solidifying the liquid organic material to form an organic film; and patterning for forming the mask pillar by exposing and developing the organic film. 6. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 3, further comprising a step.
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