JP2009102720A - Method for forming metal thin film, metal thin film, and method for producing thin film transistor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、無電解めっき法を用いた金属薄膜の形成方法およびこれにより形成された金属薄膜ならびに薄膜トランジスタの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for forming a metal thin film using an electroless plating method, a metal thin film formed thereby, and a method for manufacturing a thin film transistor.
従来、TFT(Thin Film Transistor;薄膜トランジスタ)などの半導体回路作製のプロセスでは、配線などの金属層を、真空蒸着法、スパッタリング法などにより成膜したのち、微細加工技術の一つであるフォトリソグラフィ法によりパターニング形成している。フォトリソグラフィ法は、例えば、感光性材料などを用いたフォトレジスト材料を金属層上に塗布後、露光、現像、洗浄、エッチングの工程を経て、フォトレジストを剥離することにより、所望のパターンを得る方法である。 Conventionally, in the process of manufacturing a semiconductor circuit such as a thin film transistor (TFT), a metal layer such as a wiring is formed by a vacuum deposition method, a sputtering method, etc., and then a photolithography method which is one of microfabrication techniques. Thus, patterning is formed. The photolithography method, for example, obtains a desired pattern by applying a photoresist material using a photosensitive material or the like on a metal layer and then stripping the photoresist through steps of exposure, development, washing, and etching. Is the method.
このような金属薄膜では、例えばその断面形状の端部に段差があると、この上にさらに他の層を成膜して多層構造とする場合には、その段差によってステップカバレージが悪化する。このため、金属薄膜上に積層した膜の段切れなどが発生する虞がある。従って、金属薄膜の形成工程においては、その断面形状の端部に傾斜面を形成することが重要となる。 In such a metal thin film, for example, if there is a step at the end of its cross-sectional shape, when another layer is formed thereon to form a multilayer structure, the step coverage deteriorates due to the step. For this reason, there is a possibility that the film laminated on the metal thin film may be disconnected. Therefore, in the process of forming the metal thin film, it is important to form an inclined surface at the end of the cross-sectional shape.
そこで、特許文献1,2には、パターニングされた金属レジストのベーキング温度の調整によりレジスト形状を制御し、その後のドライエッチング工程で金属層の断面形状に傾斜面を形成する手法が提案されている。あるいは、特許文献3,4には金属層を2層に形成してウェットエッチングにより金属層の断面形状に傾斜面を形成する手法が記載されている。
Therefore,
一方、金属層の成膜方法としては、上記真空蒸着法や、スパッタリング法の他にも、特許文献5や非特許文献1,2に記載されている金属微粒子や金属ペーストを用いたインクジェット法やスクリーン印刷法、あるいは、無電解めっき法(例えば、特許文献6,7)を用いることができる。例えば、特許文献6の手法は、液晶表示装置などのアクティブマトリクス基板の金属配線を形成する際に、傾斜面を形成した下地層を被覆するように無電解めっき処理を施すことで、金属配線の両端部にテーパを形成するものである。また、特許文献7には、インクジェット法と無電解めっき法を組み合わせて用いた省資源・省エネルギー化につながる機能性薄膜の形成方法が記載されている。
しかしながら、上記のように、金属層を真空蒸着法やスパッタリング法を用いて成膜したのち、フォトリソグラフィ法などにより傾斜面をパターニング形成する場合には、工程数が増えてしまうという問題がある。 However, as described above, there is a problem that the number of steps increases when the inclined surface is patterned by photolithography or the like after the metal layer is formed by vacuum deposition or sputtering.
そこで、工程数を削減するために、金属層を無電解めっき処理によってパターニング形成する手法が考えられる。ところが、無電解めっき処理では、通常、金属薄膜は触媒を核に析出されるため、所望の傾斜面を形成することは難しいという問題がある。また、上記特許文献6の手法によれば、無電解めっき処理を用いて傾斜面を形成することができるものの、無電解めっきの下地層に、エッチングなどの方法を用いて傾斜面を形成する必要があるため、上記問題の解決策としては十分ではなかった。 Therefore, in order to reduce the number of steps, a method of patterning the metal layer by electroless plating can be considered. However, in the electroless plating treatment, there is a problem that it is difficult to form a desired inclined surface because the metal thin film is usually deposited using a catalyst as a nucleus. Further, according to the method of Patent Document 6, although the inclined surface can be formed by using electroless plating treatment, it is necessary to form the inclined surface by using a method such as etching on the base layer of electroless plating. Therefore, it was not enough as a solution to the above problem.
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、簡易な工程で容易に傾斜面を形成することが可能な金属薄膜の形成方法およびこれにより形成された金属薄膜ならびに薄膜トランジスタの製造方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to form a metal thin film capable of easily forming an inclined surface by a simple process, and to manufacture a metal thin film and a thin film transistor formed thereby. It is to provide a method.
本発明の金属薄膜の形成方法は、基板上の第1領域と、この第1領域の近傍の第2領域とに、無電解めっき処理の触媒材料を含む下地層を形成する工程と、下地層を形成した基板に対して、下地層を触媒として無電解めっき処理を施すことによりめっき層を形成する工程とを含み、下地層を触媒材料の濃度分布が第1領域において第2領域よりも高くなるように形成するものである。 The method for forming a metal thin film according to the present invention includes a step of forming a base layer containing a catalyst material for electroless plating in a first region on a substrate and a second region in the vicinity of the first region, Forming a plating layer by subjecting the substrate on which the base layer is formed to electroless plating using the base layer as a catalyst, and the base layer has a higher concentration distribution of the catalyst material in the first region than in the second region. It forms so that it may become.
本発明の薄膜トランジスタの製造方法は、基板上に、第1の電極、第2の電極および第3の電極のうちの少なくとも一の電極を、無電解めっき処理を用いて形成する電極形成工程を含み、この電極形成工程が、本発明の金属薄膜の形成方法の各工程を含んでいる。 The method of manufacturing a thin film transistor of the present invention includes an electrode forming step of forming at least one of the first electrode, the second electrode, and the third electrode on the substrate using an electroless plating process. This electrode forming step includes each step of the metal thin film forming method of the present invention.
本発明の金属薄膜は、基板上の一の領域に設けられ、無電解めっき処理の触媒材料を含む第1の下地層と、第1の下地層上の中央領域に設けられ、無電解めっき材料の触媒材料を含む第2の下地層と、第1および第2の下地層を覆うように形成されると共に、端部領域に傾斜面を有するめっき層とを備えたものである。 The metal thin film of the present invention is provided in one region on the substrate, and is provided in a first base layer containing a catalyst material for the electroless plating process, and in a central region on the first base layer. The second underlayer containing the catalyst material and a plating layer formed so as to cover the first and second underlayers and having an inclined surface in the end region.
本発明の金属薄膜の形成方法および薄膜トランジスタの製造方法では、基板上の第1領域と、この近傍の第2領域とに、下地層を、触媒材料の濃度分布が第1領域において第2領域よりも高くなるように形成したのち、無電解めっき処理を施すことにより、基板上の第1領域において第2領域よりも成膜レートが高くなる。よって、成膜されるめっき層の端部領域に傾斜面が形成される。 In the method for forming a metal thin film and the method for manufacturing a thin film transistor of the present invention, an underlayer is provided in the first region on the substrate and the second region in the vicinity thereof, and the concentration distribution of the catalyst material is higher in the first region than in the second region. After the film is formed so as to be higher, the electroless plating treatment is performed, so that the film formation rate is higher in the first region on the substrate than in the second region. Therefore, an inclined surface is formed in the end region of the plating layer to be formed.
本発明の金属薄膜の形成方法および薄膜トランジスタの製造方法によれば、基板上の第1領域と、この近傍の第2領域とに、無電解めっき処理の触媒材料を含む下地層を、触媒材料の濃度分布が第1領域において第2領域よりも高くなるように形成したのち、無電解めっき処理を施すようにしたので、基板上の第1領域において第2領域よりも成膜レートが高くなり、めっき層の端部領域に傾斜面を形成することができる。これにより、成膜後にフォトレジストを用いたエッチングなどの工程を経ることなく、簡易な工程で容易に傾斜面を形成することができる。 According to the method for forming a metal thin film and the method for manufacturing a thin film transistor of the present invention, an underlayer containing a catalyst material for electroless plating treatment is formed on the first region on the substrate and the second region in the vicinity thereof. Since the concentration distribution is formed in the first region so as to be higher than that in the second region, and the electroless plating process is performed, the film formation rate is higher in the first region on the substrate than in the second region, An inclined surface can be formed in the end region of the plating layer. Accordingly, the inclined surface can be easily formed by a simple process without performing a process such as etching using a photoresist after the film formation.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[第1の実施の形態]
図1は、本発明の第1の実施形態に係る金属薄膜10の断面構成を表すものである。
[First Embodiment]
FIG. 1 shows a cross-sectional configuration of a metal thin film 10 according to the first embodiment of the present invention.
金属薄膜10は、後述の無電解めっき法を用いて形成され、例えば、基板11上に、密着層12を介して設けられている。金属薄膜10は、第1下地層13A、第2下地層13B、めっき層14により構成され、端部領域にはテーパ(傾斜面)14−1が形成されている。なお、この金属薄膜10は、例えば回路基板上における電極や配線などであり、金属薄膜10の幅Wによって、これら電極や配線などの太さが決定される。
The metal thin film 10 is formed by using an electroless plating method to be described later, and is provided on the
基板11は、例えば、シリコン、合成石英、ガラス、金属、樹脂または樹脂フィルムなどの材料から構成されている。
The
密着層12は、第1下地層13Aおよび第2下地層13Bの基板11に対する密着性を高めるものである。この密着層12の構成材料としては、シラン系カップリング剤、例えば、アミノ系シラン化合物、メルカプト系シラン化合物、フェニル系シラン化合物、アルキル系シラン化合物などの化合物のうち少なくとも1つ以上を含んだものが挙げられ、第1下地層13Aおよび第2下地層13Bおよび基板11を構成する材料に応じて適切なものを選択すればよい。なお、シランカップリング剤としては、例えば、信越化学工業(株)製のKBM−603(N−2(アミノエチル)3−アミノプロピルトリメトキシシラン)(商品名)を用いることができる。
The
第1下地層13Aは、基板11上の第1領域D1(金属薄膜10の中央領域)に、例えば厚みが数nm〜数十nmで設けられている。第2下地層13Bは、第1下地層13A上の第1領域D1に対応する領域に、例えば厚みが数nm〜数十nmで形成されている。これら第1下地層13Aおよび第2下地層13Bは、それぞれ後述の無電解めっき処理の触媒材料、例えばパラジウム(Pd)、金(Au)、白金(Pt)、銀(Ag)などのうち少なくとも1種を含んで構成されている。
The
また、本実施の形態では、第1下地層13Aおよび第2下地層13Bは、同一の触媒材料を同一の濃度で含んでいる。このように、第1領域D1では、第1下地層13Aおよび第2下地層13Bの2層構造となっており、第2領域D2では、第1下地層13Aの単層構造となっている。これにより、基板11上の第1領域D1において、第2領域D2よりも、無電解めっき処理の触媒材料の濃度分布が高くなるようになっている。
In the present embodiment, the
めっき層14は、第1領域D1および第2領域D2の全面にわたって、第1下地層13Aおよび第2下地層13Bを覆うように形成されている。めっき層14は、例えば厚みが数十nm〜数百nmであり、後述の無電解めっき処理により析出されることにより形成される。
The
このようなめっき層14を構成する材料としては、無電解めっき処理によって析出が可能な材料、例えばニッケル(Ni)、銅(Cu)、金(Au)、銀(Ag)、パラジウム(Pd)、コバルト(Co)、白金(Pt)、インジウム(In)、錫(Sn)、ロジウム(Rh)などの金属単体を用いることができる。加えて、これらの金属と共析可能な金属、例えばリン(P)、ホウ素(B)、クロム(Cr)、マンガン(Mn)、鉄(Fe)、亜鉛(Zn)、モリブデン(Mo)、カドミウム(Cd)、タングステン(W)、レニウム(Re)、チタン(Ti)、硫黄(S)、バナジウム(V)などをさらに用いるようにしてもよい。
Examples of the material constituting the
但し、めっき層14の構成材料は、第1下地層13Aおよび第2下地層13Bに含まれる触媒材料との関係によって適宜選択されるものである。
However, the constituent material of the
また、このような金属薄膜10の構成は、次に示した(1)〜(5)のいずれかの方法により、容易に特定することができる。
(1)金属薄膜10の断面を、例えば透過型電子顕微鏡(TEM:Transmission Electron Microscope)により観察し、無電解めっき処理の触媒材料(第1下地層13Aおよび第2下地層13B)を検出する。
(2)金属薄膜10に共析可能な金属が含まれているかどうかを、例えばSIMS(Secondary Ion-microprobe Mass Spectrometer)、X線光電子分光法(XPS:X-ray Photoelectron Spectroscopy)などにより検出する。例えば、第1めっき層14Aおよび第2めっき層14Bがニッケルを含んで構成されている場合には、これに加えてホウ素やリンなどが含まれているかどうかを検出する。
(3)金属薄膜10中に、無電解めっき処理で使用される有機化合物などの添加剤が含まれているかを、例えばSIMSにより検出する。
(4)金属薄膜の断面形状を、例えば走査型電子顕微鏡(SEM:Scanning Electron Microscope)により観察する。
(5)表面の粗さを、例えば原子間力顕微鏡(AFM:Atomic Force Microscope)、触針計などにより観察する。但し、無電解めっき処理の後に何らかの表面処理を行っている場合には、評価は困難である。
Moreover, the structure of such a metal thin film 10 can be easily specified by any of the following methods (1) to (5).
(1) The cross section of the metal thin film 10 is observed with, for example, a transmission electron microscope (TEM), and a catalyst material (
(2) Whether or not the metal thin film 10 contains a eutectable metal is detected by, for example, SIMS (Secondary Ion-microprobe Mass Spectrometer), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), or the like. For example, in the case where the first plating layer 14A and the second plating layer 14B are configured to include nickel, it is detected whether or not boron or phosphorus is included in addition to this.
(3) Whether or not an additive such as an organic compound used in the electroless plating process is contained in the metal thin film 10 is detected by SIMS, for example.
(4) The cross-sectional shape of the metal thin film is observed with, for example, a scanning electron microscope (SEM).
(5) The roughness of the surface is observed with, for example, an atomic force microscope (AFM) or a stylus. However, evaluation is difficult when any surface treatment is performed after the electroless plating treatment.
次に、上記のような金属薄膜10の形成方法について、図2〜図5を参照して説明する。図2〜図5は、金属薄膜10の形成方法を工程順に示した断面図である。 Next, a method for forming the metal thin film 10 as described above will be described with reference to FIGS. 2-5 is sectional drawing which showed the formation method of the metal thin film 10 in order of a process.
(1.基板11の洗浄)
まず、図2(A)に示したように、上述の材料よりなる基板11をアルカリ溶液で洗浄後、純水で洗浄して乾燥させる。さらに、基板11の表面に、UVオゾン処理を施すことにより、表面における有機物の除去を行う。
(1. Cleaning of substrate 11)
First, as shown in FIG. 2A, the
(2.密着層12の形成)
続いて、図2(B)に示したように、基板11上に密着層12を形成する。例えば、基板11の表面に、上述の材料よりなるシランカップリング剤を用いた気相法やスピンコート法によって表面処理を施すことにより密着層12を形成する。なお、スピンコート法を用いた場合は、シランカップリング剤を溶媒で希釈して使用し、処理後に大気中で、5分間以上、120℃に加熱するとよい。
(2. Formation of adhesion layer 12)
Subsequently, as illustrated in FIG. 2B, the
(3.第1下地層13Aの形成)
次に、密着層12を形成した基板11に対して、第1下地層13Aのパターンを、例えば、μコンタクト法(非特許文献3参照)により印刷する。このμコンタクト印刷法は、例えばスタンプなどの凹凸パターンが形成された転写板を用いてパターン印刷を行うものである。なお、本実施の形態では、第1下地層13Aと第2下地層13Bのそれぞれのパターンに対応したスタンプを2種類作製する。
(3. Formation of the
Next, the pattern of the
(3−1.スタンプ110の作製)
まず、図3(A)に示したようなスタンプ型200に、スタンプ110の材料を流し込み硬化させることにより、スタンプ110を作製する。スタンプ型200は、凹凸パターン201Aが形成された基板201と、この凹凸パターン201Aに対向するように配置された基板203と、これら基板201と基板203との間に設けられたスペーサ202によって構成されている。基板201としては、例えばガラス基板が用いられる。凹凸パターン201Aは、この基板201の表面に、例えばフォトリソグラフィ法により形成することができる。基板203としては、ガラスやテフロン(登録商標)などを用いることができる。また、スタンプ110の材料としては、2液混合による重合反応により硬化される材料、例えばポリジメチルシロキサン(PDMS)、具体的には、東レ・ダウコーニング・シリコーン社製のSYLGARD184(商品名)を用いることができる。
(3-1. Production of stamp 110)
First, the
詳細には、上記のようなスタンプ型200に、スタンプ110の材料を2液混合後、攪拌、脱泡処理を行い流し込む。このとき、スタンプ型200のスペーサ202により、スタンプ110を所望の厚さに調整する。続いて、60℃で12時間、恒温槽にて加熱重合させたのち、スタンプ型200の基板201および基板203を分離させることにより、図3(B)に示したような、印刷パターン110Aを有するスタンプ110を作製することができる。なお、スタンプ型200の凹凸パターン201Aが、スタンプ110の印刷パターン110Aを形成する。
Specifically, after mixing two liquids of the material of the
(3−2.スタンプ110への触媒層13A−1の形成)
次いで、図4(A)に示したように、作製したスタンプ110の印刷パターン110Aが形成されている側に、第1下地層13Aとなる触媒層13A−1を形成する。
(3-2. Formation of
Next, as shown in FIG. 4A, the
まず、スタンプ110の印刷パターン110Aの側を、無電解めっき処理の触媒材料を含む触媒付与剤に数秒から数分の間浸すことにより、スタンプ110に触媒材料を付与する。触媒付与剤としては、例えば奥野製薬(株)製のパラジウム触媒付与剤(OPC50インデューサ:商品名)を用いることができる。これは、2製品の混合溶液であり推奨の使用方法があるが、液の寿命などを考えなければ、被めっき層のダメージなどを考慮しpHを調整するようにしてもよい。なお、触媒付与剤としては、上記のものに限らず、触媒材料を含む溶液、例えば塩化パラジウム溶液などを用いてもよい。
First, the catalyst material is applied to the
こののち、スタンプ110に付与された触媒材料を窒素ブローし、表面を乾燥させることにより、スタンプ110に触媒層13A−1を形成する。
Thereafter, the catalyst material applied to the
(3−3.触媒層13A−1の転写)
次いで、密着層12を形成した基板11に対し、触媒層13A−1を転写する。この際、まず、図4(A)に示したように、基板11の密着層12が形成されている面に対して、公知の凸版印刷法などと同様の手法で、スタンプ110に形成された触媒層13A−1を接触させる。このとき、スタンプ110の凸面(凸部の上底面)130のみを密着層12に接触させ、その他の部分(凹部)は接触しないように注意する。凹部が接触してしまうと、所望のパターンが得られないためである。続いて、密着層12とスタンプ110の凸面130の触媒層13A−1を接触させた状態で、数秒から数分放置する。
(3-3. Transfer of
Next, the
続いて、図4(B)に示したように、スタンプ110を基板11から取り去ると、スタンプ110の凸面130に形成されていた触媒層13A−1のみが、基板11上の密着層12側へ転写される。
Subsequently, as shown in FIG. 4B, when the
こののち、触媒層13A−1をパターン転写した基板11を、大気中で100℃〜150℃の温度で加熱することで、転写された触媒層13A−1の基板11に対する密着性を強固にする。これにより、基板11の密着層12上に、第1下地層13Aを形成することができる(図5(A))。なお、図2〜図4およびこれらの説明では、複数の第1下地層13Aをパターン形成した構成となっているが、図4に示した領域Sが、図1および図5に示した構成に対応している。
After that, the
(4.第2下地層13Bの形成)
次に、図5(B)に示したように、形成した第1下地層13A上の第1領域D1に対応する領域に、第2下地層13Bを形成する。この際、上述した第1下地層13Aの場合と同様にしてμコンタクト印刷法により、第2下地層13Bを印刷するようにする。但し、第1下地層13Aとは印刷パターンが異なるため、第2下地層13Bのパターン用のスタンプを新たに作製する。
(4. Formation of second underlayer 13B)
Next, as shown in FIG. 5B, the second underlayer 13B is formed in a region corresponding to the first region D1 on the formed
(4.無電解めっき処理)
最後に、第1下地層13Aおよび第2下地層13Bを形成した基板11に対して、無電解めっき処理を施すことにより、めっき層14を形成する。この際、めっき液としては、例えばニッケルをめっき膜として析出させる場合には、上村工業社製のNi−B成膜用めっき液BEL−801(商品名)を用いることができる。めっき浴の温度は例えば60℃とし、浸漬時間は所望の膜厚によって適宜設定する。以上により、図1に示した金属薄膜10を形成することができる。
(4. Electroless plating treatment)
Finally, the
このように、本実施の形態の金属薄膜10の形成方法では、基板11上の第1領域D1および第2領域D2にわたって、第1下地層13Aを形成したのち、この第1下地層13A上の第1領域D1に対応する領域に第2下地層13Bを形成することにより、第1領域D1において第2領域D2よりも、無電解めっき処理の触媒材料の濃度分布が高くなる。よって、これら第1下地層13Aおよび第2下地層13Bを形成した基板11に対して、無電解めっき処理を施すことにより、第1領域D1において第2領域D2よりも成膜レートが高くなる。
As described above, in the method for forming the metal thin film 10 according to the present embodiment, the
以上のように、本実施の形態の金属薄膜10の形成方法によれば、基板11上の第1領域D1および第2領域D2にわたって、第1下地層13Aを形成したのち、この第1下地層13A上の第1領域D1に対応する領域に第2下地層13Bを形成するようにしたので、第1領域D1において第2領域D2よりも、無電解めっき処理の触媒材料の濃度分布が高くなる。よって、これら第1下地層13Aおよび第2下地層13Bを形成した基板11に対して、無電解めっき処理を施すことにより、第1領域D1において第2領域D2よりも成膜レートが高くなり、金属薄膜10の端部領域にはテーパ14−1を形成することができる。
As described above, according to the method for forming the metal thin film 10 of the present embodiment, the
ここで、従来のフォトリソグラフィ法を用いたテーパ形成では、金属層を真空蒸着法などによって成膜した後に、さらにフォトレジストを用いたエッチングなどの工程を経る必要があり、工程数が増加してしまう。 Here, in the taper formation using the conventional photolithography method, it is necessary to go through a process such as etching using a photoresist after the metal layer is formed by a vacuum deposition method or the like, which increases the number of steps. End up.
また、図12(A)には、クロム膜を真空蒸着法によって蒸着させたのち、ウェットエッチングによってテーパ形成した金属薄膜(図中、点線部分)の断面の写真を示す。このように、ウェットエッチングによってテーパ形成した場合には、等方的なエッチングになるので、テーパ部分が直線状にならず、特に金属薄膜の上面の端が垂直に近い角度となる。この場合、金属薄膜上に他の層を積層すると、他の層の厚みの均一性が悪くなるため、段切れなどが発生し易くなる。なお、図12(B)には、ドライエッチングによってテーパ形成した場合の金属薄膜の断面形状の模式図を示す。このように、ドライエッチングを用いたテーパ形成では、レジストなどのマスクの後退を利用するため、テーパ形状は直線状となるが、上述したように工程数が多くなってしまう。 FIG. 12A shows a photograph of a cross section of a metal thin film (dotted line portion in the drawing) in which a chromium film is deposited by vacuum deposition and then tapered by wet etching. As described above, when the taper is formed by wet etching, isotropic etching is performed, so that the taper portion does not become linear, and in particular, the upper end of the metal thin film has an angle close to vertical. In this case, if another layer is laminated on the metal thin film, the uniformity of the thickness of the other layer is deteriorated, so that disconnection or the like is likely to occur. Note that FIG. 12B shows a schematic diagram of a cross-sectional shape of a metal thin film when taper is formed by dry etching. As described above, taper formation using dry etching utilizes receding of a mask such as a resist, so that the taper shape is linear, but the number of processes increases as described above.
そこで、工程数を削減するために、無電解めっき処理により金属薄膜を形成するとことが考えられるが、通常、めっき膜は触媒を核にして析出されるため、所望のテーパ形状を得ることは困難である。 Therefore, in order to reduce the number of processes, it is considered that a metal thin film is formed by electroless plating treatment. However, since the plating film is usually deposited using a catalyst as a nucleus, it is difficult to obtain a desired tapered shape. It is.
これに対し、本実施の形態では、無電解めっき処理の触媒材料を含む下地層の濃度分布を調整することで、無電解めっき処理を用いたフルアディティブ法によってテーパ形成が可能である。このため、成膜後のパターニング工程が必要なくなる。よって、簡易な工程で容易にテーパを形成することが可能となる。 On the other hand, in the present embodiment, the taper can be formed by the full additive method using the electroless plating process by adjusting the concentration distribution of the base layer containing the catalyst material for the electroless plating process. For this reason, the patterning process after film-forming becomes unnecessary. Therefore, the taper can be easily formed by a simple process.
また、金属薄膜10全体の幅Wに対する第1領域D1の幅xの比率、第1下地層13A、第2下地層13Bの膜厚などを適宜設定することにより、配線や電極の仕様に合わせて所望のテーパ形状を容易に形成することができる。
Further, by appropriately setting the ratio of the width x of the first region D1 to the width W of the entire metal thin film 10 and the film thicknesses of the
次に、このような金属薄膜10の形成方法を用いた薄膜トランジスタ1の製造方法について、図6〜図8を参照して説明する。図6〜図8は、薄膜トランジスタ1の製造方法について工程順に示した断面図である。
Next, a method for manufacturing the
まず、図6(A)に示したように、例えばガラスなどよりなる基板15上にバッファ層16を例えば蒸着法やスパッタリング法により形成する。こののち、図6(B)に示したように、バッファ層16上に、本実施の形態の金属薄膜10としてのゲート電極10aを、上述した形成方法により形成する。この際、第1下地層13Aおよび第2下地層13Bとしては、例えばパラジウムを含む触媒材料を用いることができ、第1めっき層14Aおよび第2めっき層14Bは、例えばニッケルを含むめっき膜とする。続いて、図6(C)に示したように、形成したゲート電極10aを覆うようにゲート絶縁膜17を例えば蒸着法やスパッタリング法により形成する。
First, as shown in FIG. 6A, the
次いで、図7(A)に示したように、形成したゲート絶縁膜17上に、α−Si(アモルファスシリコン)(n+)層18と、α−Si(i)層19とを、この順に形成する。続いて、図7(B)に示したように、形成したα−Si(n+)層18と、α−Si(i)層19とを、例えばドライエッチング法によりパターニング形成する。続いて、図7(C)に示したように、パターニング形成したα−Si(n+)層18およびα−Si(i)層19を覆うように、本実施の形態の金属薄膜10としてのソース電極10bおよびドレイン電極10cを、上述した形成方法により形成する。なお、これらソース電極10bおよびドレイン電極10cについても、上記ゲート電極10aと同様の材料を用いることができる。
Next, as shown in FIG. 7A, an α-Si (amorphous silicon) (n +)
次いで、図8(A)に示したように、α−Si(n+)層18およびα−Si(i)層19の表面を、例えばドライエッチング法により除去したのち、図8(B)に示したように、ソース電極10bおよびドレイン電極10cを覆うようにパッシベーション膜20を形成する。続いて、形成したパッシベーション膜20にコンタクトホール20aを形成する。以上により、薄膜トランジスタ1を完成する。
Next, as shown in FIG. 8A, the surfaces of the α-Si (n +)
このように、薄膜トランジスタ1の製造方法では、ゲート電極10a、ソース電極10bおよびドレイン電極10cを、本実施の形態の金属薄膜10の形成方法によって形成することにより、各電極の端部に容易にテーパを形成することができる。ここで、従来は、所望のテーパ形状を形成するために、電極となる金属層を蒸着法などにより成膜したのち、さらにエッチングなどの工程を経る必要があった。これに対し、本実施の形態では、無電解めっき処理を用いたフルアディティブ法によって電極形成が可能であるため、成膜後のパターニング工程が必要なくなる。これにより、各電極に所望のテーパ形状を形成することで、漏れ電流などの発生を抑制することができる。
As described above, in the method for manufacturing the
なお、本実施の形態におけるゲート電極10a、ソース電極10bおよびドレイン電極10cが、本発明の第1ないし第3の電極に相当する。
Note that the
[第2の実施の形態]
図9は、本発明の第2の実施形態に係る金属薄膜21の断面構成を表すものである。なお、以下の説明では、上記第1実施の形態と同様の構成要素については同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
[Second Embodiment]
FIG. 9 shows a cross-sectional configuration of the metal thin film 21 according to the second embodiment of the present invention. In the following description, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate.
金属薄膜21は、後述の無電解めっき法を用いて形成され、例えば、基板11上に、密着層12を介して設けられている。金属薄膜21は、第1下地層23A、第2下地層23B、めっき層24により構成され、端部領域にはテーパ(傾斜面)24−1が形成されている。なお、この金属薄膜21は、例えば回路基板上における電極や配線などであり、金属薄膜21の幅Wによって、これら電極や配線などの太さが決定される。
The metal thin film 21 is formed using an electroless plating method described later, and is provided on the
第1下地層23Aは、基板11上の第1領域D1(金属薄膜21の中央領域)に、例えば厚みが数nm〜数十nmで設けられている。第2下地層23Bは、基板11上の第2領域D2に、例えば厚みが数nm〜数十nmで形成されている。これら第1下地層23Aおよび第2下地層23Bの構成材料としては、上記第1の実施の形態の第1下地層13Aおよび第2下地層13Bと同様のものを用いることができる。
The
また、本実施の形態では、第1下地層23Aにおいて、第2下地層23Bよりも無電解めっき処理の触媒材料の濃度が高くなっている。これにより、基板11上の第1領域D1において、第2領域D2よりも、無電解めっき処理の触媒材料の濃度分布が高くなるようになっている。
In the present embodiment, the concentration of the catalyst material for the electroless plating process is higher in the
めっき層24は、第1領域D1および第2領域D2の全面にわたって、第1下地層23Aおよび第2下地層23Bを覆うように形成されている。めっき層24は、例えば厚みが数十nm〜数百nmであり、後述の無電解めっき処理により析出される。このめっき層24を構成する材料としては、上述の第1の実施の形態のめっき層14と同様のものを用いることができる。
The
また、このような構成の金属薄膜21は、次のようにして形成することができる。まず、図10に示したように、密着層12を形成した基板11に対して、例えば上述したようなμコンタクト印刷法を用いて、第1領域D1に第1下地層23A、第1領域D2に第2下地層23Bをそれぞれ形成する。こののち、第1下地層23Aおよび第2下地層23Bを形成した基板11に対して、上述したような無電解めっき処理を施してめっき層24を成膜することにより、図9に示した金属薄膜21を形成することができる。
In addition, the metal thin film 21 having such a configuration can be formed as follows. First, as illustrated in FIG. 10, the first base layer 23 </ b> A and the first region D <b> 2 are formed in the first region D <b> 1 on the
このように、本実施の形態では、基板11上に、第1下地層23Aにおいて、第2下地層23Bよりも無電解めっき処理の触媒材料の濃度が高くなるようにしたので、基板11上の第1領域D1において、第2領域D2よりも、無電解めっき処理の触媒材料の濃度分布が高くなり、金属薄膜21の端部領域にテーパを形成することができる。
Thus, in the present embodiment, the concentration of the catalyst material for the electroless plating process is higher on the
(実施例)
次に、本発明の実施例について説明する。
(Example)
Next, examples of the present invention will be described.
実施例として、上記第1の実施の形態の金属薄膜10の形成方法により金属薄膜10を成膜した。この際、ガラスからなる基板11上に密着層12として、信越化学工業(株)製のアミノ系シランカップリング剤KBM−603(商品名)、スタンプの材料には、東レ・ダウコーニング・シリコーン社製のSYLGARD184(商品名)を用いた。このスタンプへの触媒付与剤として、奥野製薬(株)製のパラジウム触媒付与剤(OPC50インデューサ:商品名)を用いて、第1下地層13Aおよび第2下地層13Bを密着層12上にそれぞれ印刷した。また、第1めっき層14Aおよび第2めっき層14Bの無電解めき処理には、上村工業社製のNi−B成膜用めっき液BEL−801(商品名)を用いて、めっき浴の温度を60℃、浸漬時間を1分、成膜レートを200nm/分、所望の幅(太さ)Wを50μmとした。
As an example, the metal thin film 10 was formed by the method for forming the metal thin film 10 of the first embodiment. At this time, an amino silane coupling agent KBM-603 (trade name) manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. as an
上記のようにして形成した金属薄膜10の端部の断面形状を図11(A)に示す。また、上記実施例の比較例として、下地層に触媒材料の濃度分布を付与することなく無電解めっき処理を施して形成した金属薄膜の端部の断面形状を図11(B)に示す。なお、比較例では、上記実施例と同一の触媒材料を含む下地層を形成したのち、上記実施例と同様のめっき材料、めっき浴、成膜レートにより、金属薄膜全体として幅Wとなるように無電解めっき処理を行った。 FIG. 11A shows a cross-sectional shape of the end portion of the metal thin film 10 formed as described above. As a comparative example of the above example, FIG. 11B shows a cross-sectional shape of an end portion of a metal thin film formed by performing an electroless plating process without imparting a concentration distribution of the catalyst material to the underlayer. In the comparative example, after forming the underlayer containing the same catalyst material as in the above example, the entire metal thin film has a width W due to the same plating material, plating bath, and film formation rate as in the above example. An electroless plating process was performed.
ここで、図11(B)に示したように、下地層に濃度分布を付与せずに無電解めっき処理を行い、所望の幅Wとなるように金属薄膜を形成すると、その端部は急峻となり、大きな段差が生じる。このため、形成した金属薄膜上にさらに他の層を成膜して多層構造とする場合には、金属薄膜の端部の段差によってステップカバレージが悪化する。よって、金属薄膜上部に積層した膜の段切れなどが発生する虞がある。 Here, as shown in FIG. 11B, when an electroless plating process is performed without imparting a concentration distribution to the underlayer and a metal thin film is formed so as to have a desired width W, the end portion is steep. As a result, a large step occurs. For this reason, when another layer is formed on the formed metal thin film to form a multilayer structure, the step coverage is deteriorated due to the step at the end of the metal thin film. Therefore, there is a possibility that the film laminated on the metal thin film may be broken.
これに対し、図11(A)に示したように、下地層に濃度分布を付与して無電解めっき処理を行い、所望の幅Wとなるように金属薄膜を形成すると、その端部は緩やかになり、上記比較例のような問題は生じなくなる。よって、基板11上の第1領域D1において第2領域D2よりも触媒材料の濃度分布が高くなるように下地層を形成したのち、この下地層を触媒として無電解めっき処理を施すことにで、金属薄膜10の端部領域に所望のテーパ形状が容易に形成されることが示された。
On the other hand, as shown in FIG. 11A, when an electroless plating process is performed with a concentration distribution applied to the underlayer and a metal thin film is formed so as to have a desired width W, the end portion becomes loose. Thus, the problem as in the comparative example does not occur. Therefore, after forming the base layer so that the concentration distribution of the catalyst material is higher in the first region D1 on the
以上、実施の形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらの実施の形態等に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。 Although the present invention has been described with reference to the embodiments and examples, the present invention is not limited to these embodiments and the like, and various modifications are possible.
例えば、上記実施の形態等では、基板11上において、第2領域D2を、第1領域D1の両端部に同じ幅xで形成し、第2領域D2に同一のテーパ形状を形成する場合を例に挙げて説明したが、これに限定されず、テーパの個数、位置、幅、形状、傾斜角などは、必要とされるパターンにより適宜設定されるものである。例えば、第1下地層13Aの方側の領域にのみ第2下地層13Bを形成して、金属薄膜10の一方の端部にテーパ14−1を形成するようにしてもよい。また、金属薄膜10の両端部でそれぞれテーパの幅や傾斜角が異なるように形成してもよい。
For example, in the above-described embodiment, the second region D2 is formed on the
また、上記実施の形態等では、触媒材料の濃度分布が異なる領域として、第1領域D1と第2領域D2の2つの領域に分割した構成を例に挙げて説明したが、これに限定されず、3つ以上の領域で触媒材料の濃度分布が異なるようにしてもよい。このようにした場合であっても、例えば金属薄膜の中央領域から端部領域にかけて、段階的に濃度が低くなるようにすれば、所望のテーパ形状を形成することができる。 In the above-described embodiment and the like, the configuration in which the catalyst material concentration distribution is divided into two regions of the first region D1 and the second region D2 is described as an example. However, the present invention is not limited to this. The concentration distribution of the catalyst material may be different in three or more regions. Even in such a case, a desired taper shape can be formed if, for example, the concentration is gradually decreased from the central region to the end region of the metal thin film.
また、上記実施の形態等では、第1領域D1において第2領域D2よりも触媒材料の濃度分布を高くする方法の一例として、同一の濃度の触媒層をそれぞれ、第1領域D1に2回、第2領域D2に1回、転写する場合を挙げて説明したが、これに限定されず、第1領域D1において第2領域D2よりも転写回数が多くなっていれば、本発明と同様の効果を得ることができる。 In the above-described embodiment and the like, as an example of a method for making the concentration distribution of the catalyst material higher in the first region D1 than in the second region D2, each catalyst layer having the same concentration is applied to the first region D1 twice. Although the case where the transfer is performed once in the second region D2 has been described, the present invention is not limited to this. If the number of times of transfer in the first region D1 is larger than that in the second region D2, the same effect as in the present invention. Can be obtained.
また、上記実施の形態等では、第1領域D1において第2領域D2よりも触媒材料の濃度分布を高くする方法の一例として、第1領域D1と第2領域D2とで異なる濃度の触媒層をそれぞれ1回、転写する場合を挙げて説明したが、これに限定されず、第1領域D1において第2領域D2よりも濃度分布が高くなれば、転写回数は特に制限されない。また、第1領域D1と第2領域D2とに、それぞれ別々に第1下地層23Aおよび第2下地層23Bを形成するようにしたが、これに限定されず、第1領域D1と第2領域D2とで濃度が異なる下地層を一括して形成するようにしてもよい。
In the above-described embodiment and the like, as an example of a method for increasing the concentration distribution of the catalyst material in the first region D1 than in the second region D2, catalyst layers having different concentrations in the first region D1 and the second region D2 are used. Although the case where the transfer is performed once has been described, the present invention is not limited to this. The number of transfers is not particularly limited as long as the density distribution in the first region D1 is higher than that in the second region D2. In addition, the
また、本発明により形成された金属薄膜は、上述した薄膜トランジスタの他にも、金属電極を応用した電子デバイス、例えばキャパシタなどにも適用することが可能である。 In addition to the thin film transistor described above, the metal thin film formed according to the present invention can be applied to an electronic device using a metal electrode, such as a capacitor.
さらに、上記実施の形態等において説明した各構成要素の材料および厚み、または成膜方法および成膜条件などは限定されるものではなく、他の材料および厚みとしてもよく、また他の成膜方法および成膜条件としてもよい。 Furthermore, the material and thickness of each component described in the above embodiments and the like, or the film formation method and film formation conditions are not limited, and other materials and thicknesses may be used. Alternatively, film forming conditions may be used.
1…薄膜トランジスタ、10,21…金属薄膜、10a…ゲート電極、10b…ソース電極、10c…ドレイン電極、11,15…基板、12…密着層、13A,23A…第1下地層、13B,23B…第2下地層、14,24…めっき層、16…バッファ層、17ゲート絶縁膜、18…α−Si(n+)層、19…α−Si(i)層、20…パッシベーション膜。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記下地層を形成した基板に対して、前記下地層を触媒として、無電解めっき処理を施すことによりめっき層を形成する工程とを含み、
前記下地層を、前記触媒材料の濃度分布が前記第1領域において前記第2領域よりも高くなるように形成する
ことを特徴とする金属薄膜の形成方法。 Forming a base layer containing a catalyst material for electroless plating in a first region on the substrate and a second region in the vicinity of the first region;
Forming a plating layer by applying an electroless plating treatment to the substrate on which the foundation layer has been formed, using the foundation layer as a catalyst,
The method for forming a metal thin film, wherein the underlayer is formed so that the concentration distribution of the catalyst material is higher in the first region than in the second region.
前記基板上の前記第1領域と前記第2領域との全面に、第1の下地層を形成したのち、
前記第1の下地層上の前記第2領域に対向する領域に、第2の下地層を形成する
ことを特徴とする請求項1記載の金属薄膜の形成方法。 The step of forming the underlayer includes
After forming a first underlayer on the entire surface of the first region and the second region on the substrate,
2. The method for forming a metal thin film according to claim 1, wherein a second underlayer is formed in a region facing the second region on the first underlayer.
ことを特徴とする請求項2記載の金属薄膜の形成方法。 The method for forming a metal thin film according to claim 2, wherein the first underlayer and the second underlayer have the same concentration of the catalyst material.
前記基板上の前記第1領域に、第1の下地層を形成したのち、
前記基板上の前記第2領域に、前記第1の下地層よりも触媒材料の濃度が低い第2の下地層を形成する
ことを特徴とする請求項2記載の金属薄膜の形成方法。 The step of forming the underlayer includes
After forming a first underlayer in the first region on the substrate,
The method for forming a metal thin film according to claim 2, wherein a second underlayer having a lower concentration of the catalyst material than the first underlayer is formed in the second region on the substrate.
前記第1ないし第3の電極のうち少なくとも一の電極を、無電解めっき処理を用いて形成する電極形成工程を含み、
前記電極形成工程は、
基板上の第1領域と、この第1領域の近傍の第2領域とに、無電解めっき処理の触媒材料を含む下地層を形成する工程と、
前記下地層を形成した基板に対して、前記下地層を触媒として、無電解めっき処理を施すことによりめっき層を形成する工程とを含み、
前記下地層を、前記触媒材料の濃度分布が前記第1領域において前記第2領域よりも高くなるように形成する
ことを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。 A method of manufacturing a thin film transistor including a multilayer film including a first electrode, a second electrode, and a third electrode on a substrate,
Including an electrode forming step of forming at least one of the first to third electrodes using an electroless plating process;
The electrode forming step includes
Forming a base layer containing a catalyst material for electroless plating in a first region on the substrate and a second region in the vicinity of the first region;
Forming a plating layer by applying an electroless plating treatment to the substrate on which the foundation layer has been formed, using the foundation layer as a catalyst,
The method of manufacturing a thin film transistor, wherein the underlayer is formed so that a concentration distribution of the catalyst material is higher in the first region than in the second region.
前記第1の下地層上の中央領域に設けられ、無電解めっき材料の触媒材料を含む第2の下地層と、
前記第1および第2の下地層を覆うように形成されると共に、端部領域に傾斜面を有するめっき層とを備えた
ことを特徴とする金属薄膜。 A first underlayer provided in a region on the substrate and containing a catalyst material for electroless plating;
A second underlayer provided in a central region on the first underlayer and containing a catalyst material of an electroless plating material;
A metal thin film comprising: a plating layer formed so as to cover the first and second underlayers and having an inclined surface in an end region.
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Cited By (1)
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WO2013176247A1 (en) * | 2012-05-25 | 2013-11-28 | 株式会社ニコン | Method for manufacturing transistor and transistor |
-
2007
- 2007-10-25 JP JP2007277868A patent/JP2009102720A/en active Pending
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