JP2013153073A

JP2013153073A - 電子デバイス及び配線形成方法

Info

Publication number: JP2013153073A
Application number: JP2012013308A
Authority: JP
Inventors: Masahito Sawada; 雅人澤田; Koji Kanomaru; 孝治叶丸
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2012-01-25
Filing date: 2012-01-25
Publication date: 2013-08-08

Abstract

【課題】配線が形成される部分の微細化を図ることができる電子デバイス及び配線形成方法を提供することである。
【解決手段】実施形態に係る電子デバイスは、基板と、前記基板の上に設けられる配線と、を備えた電子デバイスである。そして、前記配線は、低融点金属を含み、前記配線の表面には、凹凸が設けられている。
【選択図】図４

Description

後述する実施形態は、概ね、電子デバイス及び配線形成方法に関する。

スクリーン印刷法などの印刷法を用いて、基板などの表面に配線と配線を覆う絶縁部とを形成する技術がある。
印刷法を用いるようにすれば、例えば、フォトリソグラフィ法を用いる場合に比べて簡易かつ安価に配線と配線を覆う絶縁部とを形成することができる。
しかしながら、印刷法を用いるようにすれば、形成される絶縁部の寸法精度や重ね合わせ精度が低くなる。
そのため、絶縁部の被覆不良を避けるために、配線の幅寸法に対して必要以上に長い幅寸法を有する絶縁部を形成するようにしている。
その結果、配線が形成される部分の微細化を図ることが困難となっていた。

特開２０１１−２４３９２８号公報

本発明が解決しようとする課題は、配線が形成される部分の微細化を図ることができる電子デバイス及び配線形成方法を提供することである。

実施形態に係る電子デバイスは、基板と、前記基板の上に設けられる配線と、を備えた電子デバイスである。そして、前記配線は、低融点金属を含み、前記配線の表面には、凹凸が設けられている。

（ａ）〜（ｂ）は、第１の実施形態に係る配線形成方法を例示するための模式工程断面図である。（ａ）、（ｂ）は、比較例に係る配線１４と絶縁部１５の形成方法について例示するための模式断面図である。（ａ）、（ｂ）は、配線４と絶縁部５の形成について例示するための模式工程断面図である。第２の実施形態に係る電子デバイスについて例示するための模式断面図である。

以下、図面を参照しつつ、実施の形態について例示する。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
[第１の実施形態]
まず、第１の実施形態に係る配線形成方法について例示する。
本発明の実施形態に係る配線形成方法は、例えば、基板の上などに配線を形成する際に広く適用することができる。
例えば、電子デバイスの製造の際にも適用することができる。
そのため、ここでは一例として、電子デバイスの一種である有機発光ダイオード（OLED：Organic light-emitting diode）を有する発光装置の製造に、本発明の実施形態に係る配線形成方法を適用する場合について例示する。

図１は、第１の実施形態に係る配線形成方法を例示するための模式工程断面図である。図１は、有機発光ダイオードを有する発光装置における配線形成方法を例示するための模式工程断面図である。

有機発光ダイオードを有する発光装置１には、有機発光ダイオードが形成されるアクティブエリアと、アクティブエリアの周辺に枠状に形成される周辺エリアとが設けられている。そのため、ここでは、アクティブエリアに設けられる配線４と絶縁部５の形成について例示することとし、周辺エリアに関する説明は省略する。また、アクティブエリアに設けられる配線４、絶縁部５以外の他の要素の形成についても適宜省略する。
なお、周辺エリアに設けられる配線と絶縁部の形成についても、アクティブエリアに設けられる配線４と絶縁部５の形成と同様とすることができる。

まず、図１（ａ）に示すように、基板２（アレイ基板）の上に第１の電極３を形成する。
基板２は、例えば、無アルカリガラスなどを用いて形成されたものとすることができる。
また、第１の電極３は、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide：酸化インジウム錫）などを用いて形成することができる。

第１の電極３の形成は、基板２の表面を洗浄した後に行うようにすることができる。
第１の電極３の形成においては、まず、スパッタリング法や真空蒸着法などを用いて、ＩＴＯなどからなる膜を基板２の上に成膜する。
そして、フォトリソグラフィ法とドライエッチング法などを用いて所定の形状にパターニング加工することで第１の電極３を形成することができる。

次に、図１（ｂ）に示すように、第１の電極３の上に所定の形状を有する配線４と絶縁部５とを形成する。
配線４は、例えば、低融点金属を用いて形成することができる。
絶縁部５は、例えば、樹脂などの絶縁性材料を用いて形成することができる。
この場合、配線４と絶縁部５は、格子状の形状を有するように形成することができる。また、配線４と絶縁部５の形成は、スクリーン印刷法などの印刷法と、焼成法とを用いて行うことができる。
なお、配線４と絶縁部５の形成に関する詳細は後述する。

次に、図１（ｃ）に示すように、第１の電極３および絶縁部５の上に発光部６を形成する。
例えば、真空蒸着法やスピンコート法などを用いて、有機発光層となる膜を第１の電極３および絶縁部５の上に成膜することで発光部６を形成することができる。
この場合、発光部６は後述する有機発光層のみからなる単層構造とすることもできるし、後述する正孔輸送層、電子注入層、正孔注入層、電子輸送層などが適宜設けられた多層構造とすることもできる。

なお、発光部６が多層構造を有する場合には、所定の順に成膜することで発光部６を形成することができる。
また、発光部６の構成や材料などに関する詳細は後述する。

次に、図１（ｄ）に示すように、発光部６の上に第２の電極７を形成する。
第２の電極７は、例えば、アルミニウムなどの導電性材料を用いて形成することができる。
例えば、スパッタリング法や真空蒸着法などを用いて、発光部６の上に導電性材料からなる膜を成膜することで第２の電極７を形成することができる。
なお、第１の電極３、発光部６、第２の電極７が有機発光ダイオードを構成することになる。

次に、図１（ｅ）に示すように、基板２と基板８（封止基板）とを窒素ガスやアルゴンガスなどの不活性ガス雰囲気中において重ね合わせ、基板８の周縁に沿うように設けられた図示しない封止部を加熱することで封止する。

基板８は、例えば、無アルカリガラスなどを用いて形成されたものとすることができる。
図示しない封止部は、例えば、ガラス粉末に酸化物粉末などを含ませたフリットから形成するものとすることができる。酸化物粉末としては、例えば、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化バリウム（ＢａＯ）、酸化リチウム（Ｌｉ_２Ｏ）、酸化ナトリウム（Ｎａ_２Ｏ）、酸化カリウム（Ｋ_２Ｏ）などを例示することができる。

この場合、図示しない封止部の形成においては、ペースト状のフリットを所定の形状に塗布し、３００℃〜７００℃程度の温度で焼成するようにすることができる。
また、封止部の加熱は、例えば、レーザ照射により行うことができる。

以上のようにして、電子デバイスである発光装置１における配線形成を行うことができ、ひいては発光装置１を製造することができる。

次に、配線４と絶縁部５の形成についてさらに例示する。
図２は、比較例に係る配線１４と絶縁部１５の形成方法について例示するための模式断面図である。
なお、図２（ａ）は単にスクリーン印刷法などの印刷法を用いて配線１４と絶縁部１５を形成する場合、図２（ｂ）はフォトリソグラフィ法とドライエッチング法を用いて配線１４と絶縁部１５を形成する場合である。

図２（ａ）に示すように、第１の電極３の上に、スクリーン印刷法などの印刷法を用いて銀ペーストなどを塗布し、これを硬化させることで所定の形状を有する配線１４を形成することができる。
そして、スクリーン印刷法などの印刷法を用いて、形成された配線１４を覆うように絶縁部１５を形成することができる。

この場合、スクリーン印刷法などの印刷法を用いて絶縁部１５を形成するようにすれば、形成される絶縁部１５の寸法精度や重ね合わせ精度が低くなる。
そのため、絶縁部１５の被覆不良を避けるために、配線１４の幅寸法Ｗ１に対して必要以上に長い幅寸法Ｗ２ａを有する絶縁部１５を形成する必要がある。
その結果、配線１４が形成される部分の微細化を図ることが困難となる。

図２（ｂ）に示すように、第１の電極３の上に、スパッタリング法などを用いて配線１４となる膜を成膜し、フォトリソグラフィ法とドライエッチング法を用いて所定の形状を有する配線１４を形成することができる。
そして、第１の電極３及び配線１４の上に、スパッタリング法などを用いて絶縁部１５となる膜を成膜し、フォトリソグラフィ法とドライエッチング法を用いて所定の形状を有する絶縁部１５を形成することができる。なお、配線１４の形成にはスクリーン印刷法などの印刷法を用いることができる。

この場合、フォトリソグラフィ法とドライエッチング法を用いて絶縁部１５を形成するようにすれば、形成される絶縁部１５の寸法精度や重ね合わせ精度を向上させることができる。
そのため、配線１４の幅寸法Ｗ１に対して必要な幅寸法Ｗ２ｂを有する絶縁部１５を形成することができる。
しかしながら、フォトリソグラフィ法とドライエッチング法を用いて絶縁部１５などを形成するようにすれば、製造工程の複雑化や製造コストの増大などを招くことになる。

ここで、本発明者らの得た知見によれば、第１の電極３の上に、スクリーン印刷法などの印刷法を用いて、少なくとも低融点金属を含む粒子９ａと樹脂９ｂとを有するペースト状の組成物９を所定の形状に塗布し、これを焼成すれば、配線４を形成するとともに配線４を覆う絶縁部５を形成することができる。

図３は、配線４と絶縁部５の形成について例示するための模式工程断面図である。
まず、図３（ａ）に示すように、第１の電極３の上に、印刷法を用いて、少なくとも低融点金属を含む粒子９ａと、樹脂９ｂとを有するペースト状の組成物９を所定の形状に塗布する。
低融点金属としては、例えば、融点が１３０℃以上、２５０℃以下の金属を例示することができる。

その様な低融点金属としては、例えば、ビスマス（Ｂｉ）と錫（Ｓｎ）の合金などを例示することができる。この場合、Ｂｉ５７−Ｓｎ４３（ビスマスが５７質量％、錫が４３質量％）の合金とすれば、融点を１３８℃程度とすることができる。また、Ｂｉ５８−Ｓｎ４２（ビスマスが５８質量％、錫が４２質量％）の合金とすれば、融点を１３９℃程度とすることができる。
また、低融点金属を含む粒子９ａの分散性などを考慮すると、低融点金属を含む粒子９ａの平均粒径は、例えば、１μｍ以上、１０μｍ以下とすることができる。

樹脂９ｂとしては、例えば、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂を例示することができる。
この場合、エポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノール型エポキシ樹脂（例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂など）、ノボラック型エポキシ樹脂（例えば、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂など）、脂環式エポキシ樹脂などの各種のエポキシ樹脂とすることができる。

また、樹脂９ｂとしてエポキシ樹脂を用いる場合には、硬化剤を含むものとすることができる。硬化剤としては、アミン類、ポリアミド樹脂、イミダゾール類、ポリメルカプタン硬化剤、酸無水物類などの各種のエポキシ樹脂用の硬化剤を例示することができる。
その他、ペースト状の組成物９には、低融点金属を含む粒子９ａの酸化を抑制するためのフラックス、安定剤（老化防止剤）、着色剤、難燃剤などを適宜含ませるようにすることができる。

ペースト状の組成物９の組成比としては、例えば、ビスマス（Ｂｉ）と錫（Ｓｎ）の合金からなる粒子が８０質量％〜９０質量％程度、エポキシ樹脂が１０質量％〜２０質量％程度とすることができる。硬化剤の添加量は、硬化時間などに応じて適宜変更することができる。例えば、硬化剤の添加量が１質量％未満とすることができる。
また、印刷法は、例えば、スクリーン印刷法、グラビア印刷法、オフセット印刷法などの各種の印刷法とすることができる。

次に、図３（ｂ）に示すように、第１の電極３の上に塗布したペースト状の組成物９を焼成することで、配線４を形成するとともに配線４を覆う絶縁部５を形成する。
また、焼成を行うことで樹脂９ｂを硬化させることもできる。

焼成は、大気中において行うことができる。
また、焼成温度は、例えば、１２０℃以上、１３０℃以下、焼成時間は、例えば、１０分以上、２０分以下などとすることができる。

例えば、ペースト状の組成物９として、Ｂｉ５７−Ｓｎ４３の合金からなる粒子を８０質量％〜９０質量％程度、エポキシ樹脂を１０質量％〜２０質量％程度含むものを用いる場合には、焼成温度を１３０℃程度、焼成時間を１０分程度とすることができる。

本発明者らの得た知見によれば、所定の形状に塗布したペースト状の組成物９を焼成すれば、低融点金属を含む粒子９ａ同士が溶融接合して配線４が形成される。また、配線４が形成されるとともに配線４が絶縁部５により覆われる。
なお、低融点金属を含む粒子９ａを焼成して配線４を形成するため、配線４は多孔質体となる。そのため、配線４の表面に凹凸を形成することができる。

本実施の形態によれば、印刷法を用いるのはペースト状の組成物９を塗布する際だけのため、形成される絶縁部５の寸法精度が低下することを抑制することができる。また、印刷法を用いて、配線４と絶縁部５とを重ね合わせるようにして形成することがないので、重ね合わせ精度が低下するという問題が発生することがない。
そのため、配線４が形成される部分の微細化を図ることができる。

また、配線４を形成するとともに配線４を覆う絶縁部５を形成することができる。
そのため、製造方法を簡略化することができる印刷法を用いて配線４と絶縁部５とを形成する場合であっても、配線４の幅寸法Ｗ１に対して必要な幅寸法Ｗ２ｃを有する絶縁部５を容易に形成することができる。

[第２の実施形態]
次に、第２の実施形態に係る電子デバイスについて例示する。
なお、本発明は、所定の配線が設けられるフラットパネルディスプレイや半導体装置などにも適用することができるが、ここでは一例として、前述した有機発光ダイオードを有する発光装置１について例示する。

図４は、第２の実施形態に係る電子デバイスについて例示するための模式断面図である。
図４は、有機発光ダイオードを有する発光装置１を例示するための模式断面図である。
前述したように、有機発光ダイオードを有する発光装置１には、アクティブエリアと周辺エリアとが設けられている。この場合、周辺エリアに設けられる要素には既知の技術を適用することができるので、説明を省略する。なお、アクティブエリアに設けられる要素についても、既知の技術を適用することができるものについては説明を適宜省略する。

図４に示すように、発光装置１には、基板２、第１の電極３、配線４、絶縁部５、発光部６、第２の電極７、基板８が設けられている。
基板２は、光の透過性を有した材料から形成することができる。基板２は、例えば、ナトリウムやカリウムなどのアルカリ成分を含まない無アルカリガラスなどから形成することができる。

第１の電極３は、基板２の上に設けられている。
第１の電極３は、発光部６に正孔（ホール）を注入するための電極（陽極）とすることができる。
また、第１の電極３は、発光部６から出射した光を基板２側に透過させる機能をも有している。
第１の電極３は、例えば、ＩＴＯなどのような導電性と光の透過性とを有した材料から形成することができる。

配線４は、第１の電極３の上に設けられている。
配線４は、格子状の形状を有するものとすることができる。
配線４は、低融点金属を含むものとすることができる。なお、低融点金属については、前述したものと同様のため説明を省略する。
配線４は、多孔質体とすることができる。
配線４は、表面に凹凸が設けられたものとすることができる。

絶縁部５は、配線４の第１の電極３側の面以外の面を覆うように設けられている。
絶縁部５は、例えば、樹脂などの絶縁性材料から形成することができる。なお、樹脂などの絶縁性材料については、前述したものと同様のため説明を省略する。
配線４は複数設けられ、絶縁部５は、複数の配線４毎に設けられている。

ここで、発光部６から出射した光が基板２と第１の電極３との界面で反射され、配線４に入射する場合がある。
この場合、配線４の表面には凹凸が設けられているので、入射した光を散乱させることができる。そのため、光の取り出し効率を向上させることができる。
また、この様な配線４と絶縁部５とすれば、前述した配線形成方法を用いて形成することができるので、配線４が形成される部分の微細化を図ることができる。

発光部６は、第１の電極３および絶縁部５の上に設けられている。
そして、発光部６の第１の電極３の上に設けられた部分６ａが所定の間隔を置いてマトリクス状に複数設けられている。

発光部６は、例えば、４，４’−ビス［Ｎ−（２−ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］ビフェニル（一般的に、α−ＮＰＤともいう）を含む正孔輸送層、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム錯体（一般的に、Ａｌｑ３ともいう）を含む有機発光層、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を含む電子注入層を積層したものとすることができる。
ただし、発光部６の材料や構成は例示をしたものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。

例えば、発光部６は、有機発光層のみからなる単層構造とすることもできるし、フタロシアニンなどを含む正孔注入層、フルオレン誘導体などを含む電子輸送層をさらに有する多層構造とすることもできる。また、発光部６は、複数の有機発光層をＨＡＴ（ＣＮ）６などを含む電荷発生層（ＣＧＬ；Charge Generation Layer）を介して直列に接続したマルチフォトンエミッション（ＭＰＥ；Multi-Photo-Emission）構造を有するものとすることもできる。

第２の電極７は、発光部６の上に設けられている。
第２の電極７は、発光部６に電子を注入するための電極（陰極）とすることができる。また、第２の電極７は、発光部６から出射した光を基板２側に反射させる機能をも有したものとすることができる。
第２の電極７は、例えば、アルミニウムなどのような導電性と光の反射性とを有した材料から形成することができる。

基板８は、基板２と対峙させて設けられている。
基板８は、例えば、無アルカリガラスなどを用いて形成されたものとすることができる。ただし、基板８は、光を透過させる必要がないので金属や無機材料などを用いて形成されたものであってもよい。

以上に例示をした実施形態によれば、配線が形成される部分の微細化を図ることができる電子デバイス及び配線形成方法を実現することができる。
以上、本発明のいくつかの実施形態を例示したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。

１発光装置、２基板、３第１の電極、４配線、５絶縁部、６発光部、７第２の電極、８基板、９組成物、９ａ粒子、９ｂ樹脂

Claims

基板と、前記基板の上に設けられる配線と、を備えた電子デバイスであって、
前記配線は、低融点金属を含み、
前記配線の表面には、凹凸が設けられている電子デバイス。
前記基板と、前記配線と、の間に設けられる第１の電極と、
前記配線を覆うように設けられる絶縁部と、
前記第１の電極および前記絶縁部の上に設けられる発光部と、
前記発光部の上に設けられる第２の電極と、
をさらに備えた請求項１記載の電子デバイス。
前記配線は、複数設けられ、
前記絶縁部は、前記複数の配線毎に設けられる請求項１または２に記載の電子デバイス。
配線と、前記配線を覆う絶縁部と、を形成する配線形成方法であって、
低融点金属を含む粒子と、樹脂と、を有する組成物を所定の形状に塗布する工程と、
前記所定の形状に塗布した組成物を焼成する工程と、
を備え、
前記所定の形状に塗布した組成物を焼成する工程において、前記配線と、前記配線を覆う絶縁部と、が形成される配線形成方法。
基板の上に第１の電極を形成する工程と、
前記第１の電極および前記絶縁部の上に発光部を形成する工程と、
前記発光部の上に第２の電極を形成する工程と、
をさらに備え、
前記低融点金属を含む粒子と、樹脂と、を有する組成物を所定の形状に塗布する工程において、前記組成物を前記第１の電極の上に塗布し、
前記所定の形状に塗布した組成物を焼成する工程において、前記第１の電極の上に塗布した前記組成物を焼成する請求項４記載の配線形成方法。