JP2006253255A - 配線形成方法及び電子デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】 コストを抑えつつ、簡易な工程で微細な配線を形成することが可能な配線形成技術を提供する。
【解決手段】 基板２１０の上に第１絶縁膜２２０を形成した後（図３（ａ）参照）、該基板２１０の全面に、絶縁性材料を塗布し、ベーク・アニール処理を施すことにより、第２絶縁膜２４０を形成する。ここで、第１絶縁膜２２０の端部ｅを覆う第２絶縁膜２４０の膜厚Ｄ２は、他の部分の膜厚Ｄ３に較べて薄い。かかる膜厚差（Ｄ３−Ｄ２）によって生じる膜の収縮度合いの違いにより、第１絶縁膜２２０の端部ｅの直上に位置する第２絶縁膜２４０にスリットＳＴ１が形成される（図３（ｂ）参照）。このように形成したスリットＳＴ１に配線材料を適当量塗布し、乾燥・焼成等することにより、スリットＳＴ１に配線２５０を形成する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、微細な配線の形成方法、及び該配線を備えた電子デバイスに関する。

近年、半導体デバイスの微細化に伴い、微細な配線加工が半導体製造プロセスにおける新たな技術課題となっている。このような微細な配線を形成する方法として、薄膜の形成にはスパッタ法やＣＶＤ法、薄膜の加工にはフォトリソグラフィーを利用した方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

かかる方法について説明すると、まず、基板全面にスパッタ法などにより金属などを含む配線膜を形成する。次いで、形成した配線膜の上にフォトレジストを塗布し、プリベーク→露光→現像→ポストベークといった工程を経てレジストパターンを形成する。その後、レジストパターンをマスクとして配線膜をエッチングし、最後にレジストを剥離して微細な配線を形成する。特許文献１は通常のフォトリソグラフィー法を用いて、薄膜上の絶縁膜に溝を形成し、次に溝の側壁に更に絶縁膜を形成して溝幅を狭め、得られた溝構造を利用して下層の薄膜で微細配線を形成しようとするものである。

特開平５−３１９１号公報

しかしながら、上記方法においては、配線膜を形成するために真空装置やプラズマ発生装置といった高価な装置が必要であり、また、高精度なフォトエッチングを行うためには高価な露光装置やエッチング装置などが必要である。また、上記方法を実現するためには多くの工程が必要であり、さらに、断線の発生などにより歩留まりが低くなるという問題もある。

本発明は以上説明した事情を鑑みてなされたものであり、従来よりもコストを抑えつつ、簡易な工程で微細な配線を形成することが可能な配線形成技術を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る配線形成方法は、端部を有する段差パターンを基板上に形成する工程と、少なくとも前記段差パターンの端部を覆うように、塗布膜形成用の液体材料を前記基板上に塗布する工程と、塗布した液体材料を乾燥させることによって塗布膜を形成するとともに、当該塗布膜における前記段差パターンの端部に対応する位置にスリットを形成する工程と、前記スリット内に配線膜を形成する工程とを含むことを特徴とする。

かかる構成によれば、段差パターンの端部に対応する位置に形成されるスリットを利用して配線を形成する。このため、配線を形成するために露光装置等の高価な装置は不要であり、またフォトエッチング等を行う必要がないため、簡易な工程で微細な配線を形成することができる。

ここで、上記製造方法にあっては、前記配線膜を形成する工程では、配線形成用の液体材料を前記スリット内に塗布し、これを乾燥させることによって前記配線膜を形成する態様が好ましく、前記液体材料を前記スリット内に塗布する方法としてインクジェット法を用いる態様がさらに好ましい。

また、上記方法によって製造された配線を電子デバイスに適用しても良い。ここで、電子デバイスとは、本発明に係る電子放出素子を備えた一定の機能を奏する機器一般をいい、例えば電気光学装置やメモリを備えて構成される。その構成に特に限定は無いが、例えば画像形成装置、ＩＣカード、携帯電話、ビデオカメラ、パーソナルコンピュータ、ヘッドマウントディスプレイ、リア型またはフロント型のプロジェクター、さらに表示機能付きファックス装置、デジタルカメラのファインダ、携帯型ＴＶ、ＤＳＰ装置、ＰＤＡ、電子手帳、電光掲示板、宣伝広告用ディスプレイ等が含まれる。

以下、本発明に係る実施形態を説明する前に、本発明の基本原理について説明する。

Ａ．基本原理
図１は、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）を構成するゲート電極と層間絶縁膜の関係を示す図であり、図２は、図１に示すゲート電極近傍の部分拡大図である。

層間絶縁膜１１０は、導電性材料によって形成されたゲート電極（段差パターン）１２０を含む基板全面を覆う絶縁膜であり、ポリシラザンを含む液体材料（絶縁性膜形成用の液体材料）を塗布し、乾燥等することによって形成する。

図１に示すように、塗布法によって層間絶縁膜１１０を形成すると、ゲート電極（段差パターン）１２０の端部を覆う部分と他の部分との間で段差１３０が形成される。この段差部分について断面ＴＥＭ（Transmission Electron Microscope）やＡＦＭ（Atomic Force Microscope）などの方法によって調査すると、当該段差部分にスリットＳＴが形成されることが判明した（図２参照）。さらに調査を進めたところ、このスリットＳＴの幅や深さは段差の高さや形状及び層間絶縁膜１１０の形成条件（材料や乾燥条件など）に起因し、また、他の部分の膜厚ｄ１とゲート電極１２０を覆う部分の膜厚ｄ０の膜厚差（ｄ１−ｄ０）は、ゲート電極１２０のパターンサイズに起因することが判明した。

なお、スリットＳＴが形成されるメカニズムについては未だ明らかではないが、ゲート電極１２０を覆う部分の膜厚ｄ０と他の部分の膜厚ｄ１の膜厚差（ｄ１−ｄ０）によって生じる膜の収縮度合いの違いがスリットＳＴの形成に起因したものと推測される。かかる現象を利用した実施形態について図面を参照しながら説明する。

Ｂ．第１実施形態
図３は、スリットを利用した配線の形成プロセスを示す図であり、図４は、第１絶縁膜２２０とスリットＳＴの位置関係を示す図である。

まず、基板２１０の上に、形成すべきスリットＳＴの形状（例えば矩形など；図４参照）に応じた第１絶縁膜（段差パターン）２２０を形成する。具体的には、スリットＳＴの形状にあわせて基板２１０の上にポリシラザンなどの液体材料（以下、「絶縁性材料」と総称）を塗布し、ベーク・アニール処理（１００℃で５分程度、さらに３５０℃で６０分程度）等を施すことにより、第１絶縁膜２２０を形成する（図３（ａ）参照）。

そして、第１絶縁膜２２０が形成された基板２１０の全面に、絶縁性材料を塗布し、上記と同様のベーク・アニール処理を施すことにより、第２絶縁膜２４０を形成する。ここで、第１絶縁膜２２０の端部ｅを覆う第２絶縁膜２４０の膜厚Ｄ２は、他の部分の膜厚Ｄ３に較べて薄い。かかる膜厚差（Ｄ３−Ｄ２）によって生じる膜の収縮度合いの違いにより、第１絶縁膜２２０の端部ｅの直上に位置する第２絶縁膜２４０（段差パターンの端部に対応する位置）にスリットＳＴが形成される（図３（ｂ）参照）。前述したように、このスリットＳＴの幅や深さは、段差の高さや形状、絶縁膜の形成条件（材料や乾燥条件など）に応じて決定される。これらパラメータを適宜設定することで、幅１μｍ以下、深さ１０乃至数１００ｎｍ程度の微細なスリットＳＴを形成することができる。

このように形成したスリットＳＴに、金属などを含む配線形成用の液体材料（以下、「配線材料」と総称）を適当量塗布し、乾燥・焼成等することにより、スリットＳＴに配線（配線膜）２５０を形成する（図３（ｃ）参照）。配線材料を塗布する方法としては、インクジェット装置などを用いてスリットＳＴに金属材料を滴下する方法（インクジェット法）が好ましい。スリットＳＴに滴下された液滴は、毛細管現象によってスリットＳＴの内部に流動し、これにより、確実にスリットＳＴに配線２５０を形成することができる。なお、インクジェット法以外の他の塗布法（例えばスピンコート法）を用いても良く、さらには塗布法以外の他の方法（例えばスパッタ法など）を用いても良い。例えば、スパッタ法を用いた場合には、スリットＳＴが形成された基板２１０の全面に配線形成用の膜２５５を形成し（図５（ａ）参照）、その後、全面エッチングを施すことにより、スリットＳＴに配線２５０を形成しても良い（図５（ｂ）参照）。

以上説明したように、本実施形態によれば、第１絶縁膜２２０の端部ｅの直上に位置する第２絶縁膜２４０に形成されるスリットＳＴを利用して配線を形成する。このスリットＳＴの幅や深さは、段差の高さや形状、絶縁膜の形成条件（材料や乾燥条件など）等によって幅１μｍ以下、深さ１０乃至数１００ｎｍ程度に制御することができるため、最終的にはスリットＳＴの幅、深さに応じた微細な配線を形成することが可能となる。また、基本工程により形成されたスリットＳＴ（図３（ｃ））に対して、全面エッチングを行うことにより、スリットＳＴの幅や深さを調整し、所望の配線を形成することも出来る。

Ｃ．第２実施形態
図６は、第２実施形態に係る電子デバイスを例示した図である。
図６（ａ）は、本発明の製造方法によって製造される携帯電話であり、当該携帯電話４３０は、電気光学装置（表示パネル）４００、アンテナ部４３１、音声出力部４３２、音声入力部４３３及び操作部４３４を備えている。本発明は、例えば表示パネル４００を構成する金属配線の製造に適用される。図６（ｂ）は、本発明の製造方法によって製造されるビデオカメラであり、当該ビデオカメラ４４０は、電気光学装置（表示パネル）４００、受像部４４１、操作部４４２及び音声入力部４４３を備えている。本発明は、例えば表示パネル４００を構成する配線の製造に適用される。

図６（ｃ）は、本発明の製造方法によって製造される携帯型パーソナルコンピュータの例であり、当該コンピュータ４５０は、電気光学装置（表示パネル）４００、カメラ部４５１及び操作部４５２を備えている。本発明は、例えば表示パネル４００を構成する配線の製造に適用される。

図６（ｄ）は、本発明の製造方法によって製造されるヘッドマウントディスプレイの例であり、当該ヘッドマウントディスプレイ４６０は、電気光学装置（表示パネル）４００、バンド部４６１及び光学系収納部４６２を備えている。本発明は、例えば表示パネル４００を構成する配線の製造に適用される。図６（ｅ）は、本発明の製造方法によって製造されるリア型プロジェクターの例であり、当該プロジェクター４７０は、電気光学装置（光変調器）４００、光源４７２、合成光学系４７３、ミラー３７４、３７５を筐体３７１内に備えている。本発明は、例えば光変調器４００を構成する配線の製造に適用される。図６（ｆ）は本発明の製造方法によって製造されるフロント型プロジェクターの例であり、当該プロジェクター４８０は、電気光学装置（画像表示源）４００及び光学系４８１を筐体４８２内に備え、画像をスクリーン４８３に表示可能になっている。本発明は、例えば画像表示源４００を構成する配線の製造に適用される。

上記例に限らず本発明は、あらゆる電子デバイスの製造等に適用可能である。例えば、表示機能付きファックス装置、デジタルカメラのファインダ、携帯型ＴＶ、ＤＳＰ装置、ＰＤＡ、電子手帳、電光掲示盤、宣伝公告用ディスプレイ、ＩＣカードなどにも適用することができる。なお、本発明は上述した各実施形態に限定されることなく、本発明の要旨の範囲内で種々に変形、変更実施が可能である。

本発明の基本原理を説明するための図である。 本発明の基本原理を説明するための図で有る。 第１実施形態に係る配線の形成プロセスを示す図である。 同実施形態に係る配線の形成プロセスを示す図である。 同実施形態に係る配線の形成プロセスを示す図である。 第２実施形態に係る電子デバイスを例示した図である。

符号の説明

１１０・・・層間絶縁膜、１２０・・・ゲート電極、１３０・・・段差、ＳＴ・・・スリット、２１０・・・基板、２２０・・・第１絶縁膜、２３０・・・導電膜、２４０・・・第２絶縁膜、２３１、２３２・・・素子電極、２６０・・・電子放出部。

Claims (4)

1. 端部を有する段差パターンを基板上に形成する工程と、
   少なくとも前記段差パターンの端部を覆うように、塗布膜形成用の液体材料を前記基板上に塗布する工程と、
   塗布した液体材料を乾燥させることによって塗布膜を形成するとともに、当該塗布膜における前記段差パターンの端部に対応する位置にスリットを形成する工程と、
   前記スリット内に配線膜を形成する工程と
   を含むことを特徴とする配線形成方法。
2. 請求項１に記載の配線形成方法において、
   前記配線膜を形成する工程では、配線形成用の液体材料を前記スリット内に塗布し、これを乾燥させることによって前記配線膜を形成することを特徴とする配線形成方法。
3. 請求項２に記載の配線形成方法において、
   前記液体材料を前記スリット内に塗布する方法としてインクジェット法を用いることを特徴とする配線形成方法。
4. 請求項１〜３のいずれか１の請求項に記載の製造方法によって製造された配線を有することを特徴とする電子デバイス。

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