JP2012073327A - 配線基板の製造方法、発光装置及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】多層配線構造を有する配線基板において、上層配線の断線等による歩留まりの低下を抑制し、信頼性を向上させることのできる配線基板の製造方法、発光装置及び電子機器を提供する。
【解決手段】配線基板の製造方法は、基板１００上に形成されたＡｌ−Ｎｉ合金膜１０２上に保護膜としてＭｏ合金膜１０４を形成する工程と、Ｍｏ合金膜１０４上にレジスト１０５を形成する工程と、Ａｌ−Ｎｉ合金膜１０２をエッチングして、基板１００側の幅がその反対側の幅よりも大きい順テーパ形状を有する信号線Ｌｄを形成する工程と、を備える。
【選択図】図１４

Description

本発明は、配線基板の製造方法、発光装置及び電子機器に関する。

近年、液晶表示装置（ＬＣＤ）に続く次世代の表示デバイスとして、有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、「有機ＥＬ素子」と略記する。）等の自発光素子が２次元配列された自発光型の素子基板を備える発光装置又は表示装置の研究開発が行われている。

有機ＥＬ素子は、アノード電極と、カソード電極と、これらの一対の電極間に形成された発光機能層と、を備える。発光機能層は、例えば有機ＥＬ層、正孔注入層及びインターレイヤからなる。有機ＥＬ層は蛍光あるいは燐光を発光することが可能な材料、例えばポリパラフェニレンビニレン系やポリフルオレン系等の共役二重結合ポリマーを含む発光材料から構成されている。有機ＥＬ素子は、有機ＥＬ層において正孔と電子とが再結合する際に発生するエネルギーによって発光する。

有機ＥＬ素子を備える発光装置又は表示装置は、有機ＥＬ素子に電流を供給するための回路を備える。電流供給回路としては、基板上に薄い配線層や絶縁層を積層し必要に応じてパターニングした配線基板が一般的に用いられる。有機ＥＬ素子もこの配線基板上に形成される。有機ＥＬ素子を配線基板上に形成することで、発光装置又は表示装置全体の小型化・薄型化が図れる。

装置の小型化・薄型化のためには、配線基板は可能な限り薄い層を多数積層した多層配線構造とすることが好ましい。その一方で、配線層を薄くすると断線が生じやすくなるという問題がある。特に、下層配線と上層配線とが絶縁層を隔てて基板の法線方向から見て交わっている場所では、上層配線は下層配線により生じる段差を乗り越えなければならないため、その部分で金属膜形成時のカバレッジ性が低下し、配線が薄くなったり、断線が生じたりするという問題がある。

特許文献１には、ＴＦＴと、反射電極、有機ＥＬ層及び透明電極を順に重ねた有機ＥＬ素子と、を備える多層配線基板が開示されている。

特開２００１−１４７６５９号公報

特許文献１からも分かるように、多層配線基板では、下層に配置された電極や配線を覆うように層間絶縁膜を形成すると、下部の電極や配線の凹凸が層間絶縁膜の表面形状に影響を及ぼす。このため、上層配線がこれらの段差を乗り越えなければならない場合、その部分で金属膜形成時のカバレッジ性が低下し、配線が薄くなったり、断線が生じたりするという問題がある。

本発明は上記問題に鑑みなされたものであり、多層配線構造を有する配線基板において、上層配線の断線等による歩留まりの低下を抑制し、信頼性を高めることができる配線基板の製造方法、並びにこの配線基板を備える発光装置及び電子機器を提供することを目的とする。

本発明の第１の観点に係る配線基板の製造方法は、基板上部に第一の金属膜を形成する工程と、前記第一の金属膜を保護膜で被覆する工程と、前記保護膜上にレジストパターンを形成する工程と、前記保護膜の一部をエッチングにより除去する工程と、前記第一の金属膜をエッチングして、その前記基板側の幅がその反対側の幅よりも大きい順テーパ形状を有する第一の配線を形成する工程と、前記レジストパターン及び前記保護膜の残部を除去して前記第一の配線を露出させ、前記第一の配線を覆う絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜上部に第二の配線を形成する工程と、を備えることを特徴とする。
ここで、前記第一の金属膜はＡｌ−Ｎｉ合金で形成されることが好ましい。
また、前記保護膜はＭｏ合金、窒化シリコン又は微結晶シリコンで形成されていてもよい。

本発明の第２の観点に係る発光装置は、本発明の第１の観点に係る配線基板の製造方法により得られた配線基板と、前記基板上に形成された第一電極と、前記第一電極と対向する第二電極と、前記第一電極と前記第二電極との間に形成された発光層と、を備えた発光素子と、前記発光素子を駆動するトランジスタと、を備え、前記第一の配線及び前記第二の配線は、前記トランジスタと接続されていることを特徴とする。
本発明の第３の観点に係る電子機器は、本発明の第２の観点に係る発光装置を備える。

本発明によれば、多層配線構造を有する配線基板において、上層配線の断線等による歩留まりの低下を抑制し、信頼性を向上させることのできる配線基板の製造方法、発光装置及び電子機器を提供することができる。

（ａ），（ｂ）は本発明に係るデジタルカメラを示した図である。 本発明に係るパーソナルコンピュータを示した図である。 本発明に係る携帯電話機を示した図である。 本発明に係るテレビを示した図である。 本発明に係る発光装置の一部を切り欠いて示した模式図である。 図５のＶＩ−ＶＩ線断面図である。 図５に示す発光装置に備えられた画素の回路構成を説明するための等価回路図である。 図５に示す発光装置の一部を拡大して示した平面模式図である。 図５に示す発光装置に備えられている画素の１つを拡大して示した平面図である。 図９のＸ−Ｘ線断面図である。 図９のＸＩ−ＸＩ線断面図である。 図９に示す画素のＡ−Ａ’線断面のうち、楕円で囲まれた部分を拡大して示した模式図である。 （ａ）〜（ｃ）は本発明に係る配線基板の製造方法の実施形態を説明するための図である。 （ｄ）〜（ｆ）は本発明に係る配線基板の製造方法の実施形態を説明するための図である。 （ｇ）〜（ｉ）は本発明に係る配線基板の製造方法の実施形態を説明するための図である。

以下、本発明の実施形態に係る配線基板の製造方法、発光装置及び電子機器について、図面を参照しながら説明する。

本発明に係る製造方法により得られた配線基板は発光装置を始め様々な電子機器に用いることができるが、ここでは具体例として、発光装置又は表示装置に用いられるものを挙げる。発光装置又は表示装置とは、例えば有機ＥＬ表示装置、有機ＥＬ発光装置、ＬＣＤ等であって、デジタルカメラ、パーソナルコンピュータ、携帯電話、テレビ等の電子機器の表示部（ディスプレイ）に用いられる。具体例について図１〜４を参照しながら説明する。カメラ１２００は図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、レンズ部１２０１と、操作部１２０２と、表示部１２０３と、ファインダー１２０４と、を備える。表示部１２０３は、本発明に係る配線基板を有する。同様に、パーソナルコンピュータ１２１０は図２に示すように、表示部１２１１と操作部１２１２とを備える。表示部１２１１は、本発明に係る配線基板を有する。更に、図３に示すように、携帯電話機１２２０は表示部１２２１と、操作部１２２２と、受話部１２２３と、送話部１２２４と、を備える。表示部１２２１は、本発明に係る配線基板を有する。更に、図４に示すように、テレビ１２３０は表示部１２３１を備える。表示部１２３１は、本発明に係る配線基板を有する。

本発明の実施形態に係る発光装置８００について図面を参照しながら説明する。発光装置８００は基板側に光を放出する、ボトムエミッション型の発光装置である。図５及び図６に示すように、発光装置８００はガラス基板１００と、ガラス基板１００上に二次元配列された複数の画素１２０と、を備える。複数の画素１２０はそれぞれ隔壁１３０によって仕切られている。複数の画素１２０を含む領域は、封止基板３００及び封止樹脂１５０によって封止されている。

発光装置８００の構造を、図７乃至図９を参照しながらさらに詳細に説明する。図７は画素１２０の構成を説明するための等価回路図である。図８は発光装置８００を部分的に拡大した平面模式図であり、図９は発光装置８００に備えられている画素１２０のうちの１つを拡大して示した平面図である。なお、図８、図９においては構造の理解を容易にするため、対向電極４６、無機膜４７、封止樹脂１５０及び封止基板３００は省略されている。

図７に示すように、各画素１２０はキャパシタＣｓ、アノード線Ｌａ、信号線Ｌｄ、走査線Ｌｓ、有機ＥＬ素子ＯＥＬ、選択トランジスタＴｒ１１及び駆動トランジスタＴｒ１２を備える。平面視すると、アノード線Ｌａ、信号線Ｌｄ及び走査線Ｌｓは図８に示すように画素１２０の開口部の間に縦横に交差して配置されている。１つの画素１２０をより具体的に示したものが、図９である。

キャパシタＣｓは、駆動トランジスタＴｒ１２のゲート−ソース間電圧を保持するためのものであり、図７及び図９に示すように、駆動トランジスタＴｒ１２のゲート−ソース間に接続されている。

選択トランジスタＴｒ１１は、有機ＥＬ素子ＯＥＬを選択するスイッチとして機能するトランジスタである。図９に示すように、そのドレイン電極は信号線Ｌｄに接続されている。ソース電極は駆動トランジスタＴｒ１２のゲート電極に接続されている。ゲート電極は走査線Ｌｓに接続されている。

次に、断面図を参照して説明する。図１０に示すように、画素１２０は有機ＥＬ層４５を備える。有機ＥＬ層４５は電流を供給されることにより発光する。有機ＥＬ層４５に電流を供給するため、画素１２０は駆動トランジスタＴｒ１２と、アノード電極４２と、対向電極４６と、を備える。駆動トランジスタＴｒ１２は、例えば薄膜トランジスタである。アノード電極４２は例えばＩＴＯ等の透明電極材料で形成されている。対向電極４６は、ボトムエミッション型の発光装置８００の場合、例えばＬｉ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｂａ等の仕事関数の低い材料からなる電子注入性の下層と、Ａｌ等の光反射性導電金属からなる上層と、から構成されている。駆動トランジスタＴｒ１２は、所定の高電位Ｖｄｄが印加されているアノード線Ｌａからの電流をキャパシタＣｓに保持された電圧に応じて有機ＥＬ素子ＯＥＬへと供給し、有機ＥＬ素子ＯＥＬを発光させる。

ここまでの説明及び図面から理解されるように、発光装置８００に備えられている配線基板は複数の配線層を有する多層配線基板である。これを平面視すると、図８及び図９に示すように、各配線層に形成されている配線は互いに交差している。例えば基板１００上に形成されている信号線Ｌｄは、ゲート絶縁膜１０６上に形成されているアノード線Ｌａや走査線Ｌｓと交差している。

多層配線基板の配線は、通常、Ｃｒ膜、Ａｌ膜、Ｃｒ／Ａｌ積層膜、ＡｌＴｉ合金膜、Ａｌ−Ｎｉ合金膜又はＡｌＴｉＮｂ合金膜等を形成し、これをエッチング等でパターニングすることにより形成される。形成された配線のエッジが直角に立ち上がっている場合、その上に形成される絶縁膜にも、直角かそれに近いエッジ角を有する凸部が生ずる。この絶縁膜上に凸部と交差するように配線を形成する際、乗り越え部のカバレッジ性が低下し、配線が薄くなったり、断線が生じたりするおそれがある。この結果、製造時の歩留まり低下や、配線基板の信頼性低下が起きる可能性がある。

ここで発光装置８００に備えられている配線基板は、基板１００上に形成された信号線Ｌｄが、図１０に示すように順テーパ形状を有する。順テーパ形状とは、信号線Ｌｄの基板１００側の幅がその反対側よりも広い形状を指す。順テーパ形状を有する信号線Ｌｄのエッジは図１０に示すように鈍角で立ち上がっているため、その上に形成される絶縁膜１０６に生ずる凸部のエッジ角も鈍角となる。信号線１０６を順テーパ形状とすることで、例えば図１２に示すように、絶縁膜１０６上に他の配線、例えばアノード線Ｌａを形成する場合、凸部の乗り越え部においても高いカバレッジ性が得られる。この結果、歩留まりが向上すると共に、配線基板の信頼性も向上し、信頼性の高い発光装置８００が得られる。

なお、ここでは発明の理解を容易にするために発光装置８００の信号線Ｌｄとアノード線Ｌａとの関係に絞って説明したが、本発明の適用対象はこれに限られない。複数の配線が交差する多層配線基板であれば、一の配線層の配線を順テーパ形状とすることで、該一の配線層よりも上層に配置される配線層形成時のカバレッジ性が向上し、同様の効果が得られる。例えば、３層の配線層を有する多層配線基板であれば、第１層及び第２層の配線をいずれも順テーパ形状に形成することで、第２層及び第３層形成時のカバレッジ性が向上し、歩留まりが向上すると共に信頼性の高い多層配線基板が得られる。

（配線基板の製造方法）
本発明の実施形態に係る配線基板の製造方法について、図１３〜図１５を参照しながら説明する。なお、ここでは理解を容易にするために有機ＥＬ素子を備える発光装置８００の信号線Ｌｄ及びアノード線Ｌａの形成を例に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

まず、図１３（ａ）に示すように、ガラス基板１００上にＡｌ−Ｎｉ合金膜１０２をスパッタ法等の公知の方法により形成する。次に図１３（ｂ）に示すように、Ａｌ−Ｎｉ合金膜１０２上に、Ｍｏ合金膜１０４を形成する。このＭｏ合金膜１０４は、保護膜の役割を果たす。

次にＭｏ合金膜１０４上に光硬化性樹脂を塗布する。これをフォトリソグラフィによってパターニングし、図１３（ｃ）に示すようにレジスト１０５を形成する。レジスト１０５の現像には、例えば、長瀬産業社製のナガセポジデベロッパーＮＰＤ−２０００等を用いることができるが、公知の現像液を用いることができ、特に限定されない。

続いて、Ｍｏ合金膜１０４をウェットエッチングする。エッチングには例えば、リン酸を主成分とするナガセケムテックス株式会社製のエッチャントＭ１等、公知のエッチング液を用いることができる。この際、レジスト１０５とＭｏ合金膜１０４とは比較的密着性が低いため、レジスト１０５とＭｏ合金膜１０４との界面にエッチング液が浸入する。この結果、レジスト１０５に被覆されている領域の端部ではＭｏ合金膜１０４のエッチングが進み、Ｍｏ合金膜１０４は図１４（ｄ）に示すように順テーパ形状にエッチングされる。

次に、Ａｌ−Ｎｉ合金膜１０２をウェットエッチングする。このウェットエッチングはＭｏ合金膜１０４のエッチングと同一の工程として連続的に行ってもよく、また別の工程として実施してもよい。ここで、Ｍｏ合金膜１０４とＡｌ−Ｎｉ合金膜１０２とは比較的密着性が低いため、Ｍｏ合金膜１０４とＡｌ−Ｎｉ合金膜１０２との界面にエッチング液が浸入する。この結果、Ｍｏ合金膜１０４に被覆された領域の端部ではＡｌ−Ｎｉ合金膜１０２のエッチングが進み、図１４（ｅ）に示すように順テーパ形状を有する信号線Ｌｄが形成される。なお、図１３〜図１５では省略されているが、選択トランジスタＴｒ１１、駆動トランジスタＴｒ１１のゲート電極、キャパシタＣｓを構成する電極の一方を信号線Ｌｄと同時に形成してもよい。

次に図１４（ｆ）に示すようにレジスト１０５を剥離した後、図１５（ｇ）に示すようにドライエッチングによりＭｏ合金膜１０４を除去し、信号線Ｌｄを露出させる。この信号線Ｌｄを窒化シリコン、酸化シリコン等で被覆すると、図１５（ｈ）に示すように、立ち上がり角が鈍角の凸部を有するゲート絶縁膜１０６が形成される。このゲート絶縁膜１０６は、例えばＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法等により形成することができる。

次に、ゲート絶縁膜１０６上に、選択トランジスタＴｒ１１や駆動トランジスタＴｒ１２を構成する半導体層、窒化シリコン等からなるストッパ膜、アモルファスシリコン層等を形成する。さらに、有機ＥＬ層に電流を供給するアノード電極を形成する（図示せず）。発光装置８００がボトムエミッション型の場合、アノード電極は、ＩＴＯ、ＺｎＯ等で形成される透明導電膜である。

次にゲート絶縁膜１０６の上に、図１５（ｉ）に示すように、アノード線Ｌａを形成する。アノード線Ｌａはゲート絶縁膜１０６上にＣｒ膜、Ａｌ膜、Ｃｒ／Ａｌ積層膜、ＡｌＴｉ合金膜、Ａｌ−Ｎｉ合金膜又はＡｌＴｉＮｂ合金膜等を形成し、これをエッチングすることで形成される。なおこの際、選択トランジスタＴｒ１１や駆動トランジスタＴｒ１２を構成するソース電極、ドレイン電極、キャパシタＣｓを構成する電極の他方をアノード線Ｌａと同時に形成してもよい。

アノード線Ｌａや駆動トランジスタＴｒ１２等を、窒化シリコン等で形成される層間絶縁膜１２５と、ポリイミド等で形成される隔壁１３０とで被覆し、互いに絶縁することによって、図１２に示すような構造が得られる。

この後の工程は、公知の有機ＥＬ発光装置の製造工程と同様である。図１０を参照しながら説明すると、まずノズルプリンティング法等によりアノード電極４２上に有機ＥＬ層４５を形成する。有機ＥＬ層４５は、蛍光あるいは燐光を発光することが可能な公知の高分子発光材料、例えばポリパラフェニレンビニレン系やポリフルオレン系等の共役二重結合ポリマーを含む発光材料から構成される。なおこの際、例えば導電性ポリマーであるポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）とドーパントであるポリスチレンスルホン酸（ＰＳＳ）から構成される正孔注入層と、正孔注入層の正孔注入性を抑制して有機ＥＬ層４５内において電子と正孔とを再結合させやすくするインターレイヤを形成し、有機ＥＬ層４５の発光効率を高めるようにしてもよい。

有機ＥＬ層４５形成後、基板全体を例えばＬｉ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｂａ等からなる対向電極４６と、例えばＡｌ_２Ｏ_３、ＳｉＮ等からなる無機膜４７とで被覆する。これを封止樹脂１０５及び封止基板３００で封止することで、図６に示すような発光装置８００が得られる。

先に述べた通り、信号線Ｌｄは順テーパ形状を有しているため、ゲート絶縁膜１０６の凸部はエッジの立ち上がり角が鈍角となる。このため、該凸部を乗り越えるようにアノード線Ｌａを形成する際、乗り越え部においても高いカバレッジ性が得られ、配線基板の歩留まりが向上すると共に信頼性の高い発光装置８００を得ることができる。

以上、本発明について実施形態を示しながら詳しく述べたが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。以下、本発明の他の実施形態を例示する。

上記の実施形態ではウェットエッチングにより順テーパ形状を有する配線を一段階で形成する方法を例として示したが、順テーパ形状を形成する方法はこれに限られない。例えば、通常の方法により直角に近いエッジ角を有する配線を形成した後、ドライエッチング等により順テーパ形状としてもよい。または、順テーパ形状を有する配線を予め作成しておき、これをプリントしてもよい。

また、ウェットエッチングにより順テーパ形状を有する配線を一段階で形成する場合において、上記の実施形態では保護膜としてＭｏ合金膜を用いたが、保護膜は信号線Ｌｄを形成する金属膜との密着性が比較的低いものであればよく、特に限定されない。例えば、信号線をＡｌ−Ｎｉ合金で形成する場合、保護膜としてＭｏ合金の代わりに、窒化シリコン膜、微結晶シリコン膜を用いてもよい。ここで、微結晶とは、例えば約５０〜１００ｎｍの粒径を有する結晶を指す。保護膜として窒化シリコン膜又は微結晶シリコン膜を用いる場合、これをそのまま絶縁層の一部として用いることも可能であるが、絶縁膜の平坦性を確保するためには保護膜をドライエッチングにより除去することが好ましい。

以上、有機ＥＬ発光装置を例にとり本発明に係る配線基板及びその製造方法について説明したが、本発明に係る配線基板の適用対象は有機ＥＬ発光装置に限られない。本発明に係る配線基板は、液晶表示パネルを始めとする種々の発光装置、表示装置や、その他あらゆる電子機器に適用することができる。その他、本技術分野の通常の知識に基づいて様々な変形例が可能であり、それらの変形例は本発明の技術的範囲に含まれるものである。

Ｃｓ…キャパシタ、Ｌａ…アノード線、Ｌｄ…信号線、Ｌｓ…走査線、ＯＥＬ…有機ＥＬ素子、Ｔｒ１１…選択トランジスタ、Ｔｒ１２…駆動トランジスタ、４２…アノード電極、４５…有機ＥＬ層、４６…対向電極、４７…無機膜、１００…ガラス基板、１０２…Ａｌ−Ｎｉ合金膜、１０４…Ｍｏ合金膜、１０５…レジスト、１０６…ゲート絶縁膜、１２０…画素、１２５…層間絶縁膜、１３０…隔壁、１５０，１５０ａ，１５０ｂ…封止樹脂、３００…封止基板、８００…発光装置、１２００…デジタルカメラ、１２０１…レンズ部、１２０２…操作部、１２０３…表示部、１２０４…ファインダー、１２１０…パーソナルコンピュータ、１２１１…表示部、１２１２…操作部、１２２０…携帯電話機、１２２１…表示部、１２２２…操作部、１２２３…受話部、１２２４…送話部、１２３０…テレビ、１２３１…表示部

Claims (7)

1. 基板上部に第一の金属膜を形成する工程と、
   前記第一の金属膜を保護膜で被覆する工程と、
   前記保護膜上にレジストパターンを形成する工程と、
   前記保護膜の一部をエッチングにより除去する工程と、
   前記第一の金属膜をエッチングして、その前記基板側の幅がその反対側の幅よりも大きい順テーパ形状を有する第一の配線を形成する工程と、
   前記レジストパターン及び前記保護膜の残部を除去して前記第一の配線を露出させ、前記第一の配線を覆う絶縁膜を形成する工程と、
   前記絶縁膜上部に第二の配線を形成する工程と、
   を備えることを特徴とする配線基板の製造方法。
2. 前記第一の金属膜はＡｌ−Ｎｉ合金で形成される、ことを特徴とする請求項１に記載の配線基板の製造方法。
3. 前記保護膜はＭｏ合金で形成される、ことを特徴とする請求項２に記載の配線基板の製造方法。
4. 前記保護膜は窒化シリコンで形成される、ことを特徴とする請求項２に記載の配線基板の製造方法。
5. 前記保護膜は微結晶シリコンで形成される、ことを特徴とする請求項２に記載の配線基板の製造方法。
6. 請求項１乃至５のいずれか一項に記載の方法により得られた配線基板と、
   前記基板上に形成された第一電極と、前記第一電極と対向する第二電極と、前記第一電極と前記第二電極との間に形成された発光層と、を備えた発光素子と、
   前記発光素子を駆動するトランジスタと、を備え、
   前記第一の配線及び前記第二の配線は、前記トランジスタと接続されていることを特徴とする発光装置。
7. 請求項６に記載の発光装置を備えることを特徴とする電子機器。

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