JP2671433B2 - 薄膜素子の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は薄膜素子の製造方法に係り、詳しくは、幅寸
法の狭い薄膜の架橋を基板上に形成する方法に関するも
のである。

従来の技術 基板上に所定のパターン形状の薄膜に形成した薄膜素
子が従来から種々の分野で多用されているが、このよう
な薄膜素子の一種に、幅寸法の狭い薄膜の架橋を基板上
に形成したものがある。例えば、ディスプレイや光プリ
ンタ等の光源として白熱フィラメントが用いられている
が、この白熱フィラメントを高密度に配列するために、
そのフィラメント材から成る幅寸法の狭い架橋を絶縁基
板上に形成するようにしたものが知られている。

そして、このような架橋を形成する場合、従来は、先
ず基板上に一対の支柱を設け、その支柱の間にフリット
ガラス等の支持層を形成した後、それ等支柱および支持
層の上に所定の薄膜を設け、その後、上記支持層をエッ
チングで除去するこにより、薄膜の両端部を支柱で支持
して中央部を中空に浮かせるようにしていた。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、このような従来の方法では、支柱と支
持層とが別工程で設けられ、支持層は最終的にエッチン
グによって完全に除去されるようになっていたため、工
程数が多くなるという問題があった。

本発明は以上の事情を背景として為されたもので、そ
の目的とするところは、少ない工程数で薄膜の架橋を形
成できるようにすることにある。

課題を解決するための手段 かかる目的を達するために、本発明は、幅寸法の狭い
薄膜の架橋を基板上に形成する方法であって、（ａ）前
記薄膜よりもエッチング液に対して腐食され易い材質の
第１膜を前記基板上に形成する第１膜形成工程と、
（ｂ）前記架橋に対応する部分と該架橋に対応する部分
の幅方向に隣接して設けられた一対の幅広の開口とを有
するパターン形状の第２膜を、前記薄膜と同じ物質で前
記第１膜上に形成する第２膜形成工程と、（ｃ）前記エ
ッチング液によって前記第１膜を選択的にエッチングす
ることにより、前記第２膜の幅広の開口から前記架橋に
対応する部分の下に位置する部分の前記第１膜を除去す
るエッチング工程とを含むことを特徴とする。

なお、かかる製造方法は、幅寸法の狭い薄膜の架橋が
基板上に設けられる種々の薄膜素子の製造に適用され得
るが、例えば上記薄膜として白熱フィラメントを架橋す
る場合には、前記第１膜を電気伝導度の高い物質にて構
成し、前記架橋の両端部の下に残されてその架橋を支持
する部分をその白熱フィラメントに駆動出力を供給する
ための駆動線として利用するようにすることが望まし
い。

作用および発明の効果 すなわち、かかる本発明による薄膜素子の製造方法に
おいて、先ず、架橋を構成する薄膜よりもエッチング液
に対して腐食され易い材質の第１膜を基板上に形成し、
その上に、架橋に対応する部分とその幅方向に隣接して
設けられた一対の幅広の開口とを有するパターン形状の
第２膜を前記薄膜と同じ物質で形成した後、エッチング
液により第１膜を選択的にエッチングして除去するので
ある。このエッチング工程に際しては、第２膜に対して
第１膜が選択的にエッチングされるため、前記一対の開
口が形成された部分が最初に除去され、更にエッチング
を続けると、第１膜の側面から腐食が進行してアンダカ
ットを生じるようになる。そして、このアンダカットに
よって上記一対の開口で挟まれた部分、すなわち前記架
橋に対応する部分の下が完全に除去されることにより、
その部分が中空に浮いた状態で架橋されるのである。ま
た、その架橋に対応する部分の両端部の下に位置する部
分は、第２膜がマスカントの役割を成して第１膜はその
まま残され、その残された部分で薄膜が支持される。

このように、本発明方法では、第２膜に一対の開口が
設けられ、その開口から第１膜がエッチングされて架橋
に対応する部分の下が除去されることにより、その架橋
に対応する部分を浮かせるようになっているため、従来
のように薄膜を支持するための支柱と薄膜を浮かせるた
めの支持層とを別々に設ける場合に比較して工程数が少
なくなり、薄膜素子が簡単かつ安価に製造され得るよう
になるのである。

また、上記薄膜として白熱フィラメントを架橋する場
合に、前記第１膜を電気伝導度の高い物質にて構成すれ
ば、架橋の両端部の下に残されてその架橋を支持する部
分をその白熱フィラメントに駆動電力を供給するための
駆動線として利用でき、その駆動線を別工程で設ける場
合に比較して製造工程が簡略化される。

実施例 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明
する。

第１図は、本発明方法に従って製造された薄膜素子の
一例で、セラミックス製の絶縁基板10上には、その中央
部に幅寸法の狭い薄膜の架橋として白熱フィラメント12
が設けられている。この白熱フィラメント12は矩形の長
手形状を成しているとともに、その両端部14,14の下に
は一対の駆動線16,16が設けられ、白熱フィラメント12
はこれ等の駆動線16,16によって絶縁基板10の上面から
中空に浮いた状態で支持されている。長手状の白熱フィ
ラメント12のうち、この中空に浮いた中央部分18が架橋
に相当する。なお、駆動線16,16は、白熱フィラメント1
2を中空に支持するとともに駆動電力を供給するための
ものである。また、かかる白熱フィラメント12の周囲に
は、上記駆動線16と同材質の矩形環状の第１環状体20が
絶縁基板10上に残されているとともに、その第１環状体
20上には更に、白熱フィラメント12と同材質の矩形環状
の第２環状体22が残されているが、これ等は必要に応じ
て適宜除去することも可能である。

そして、かかる薄膜素子を製造する際には、先ず、第
２図に示されているように、上記絶縁基板10上に前記駆
動線16を構成する物質、例えば電気伝導度の高い銅など
から成る第１膜24を、スパッタリング，蒸着，スクリー
ン印刷，メッキ等によって形成する。これが第１膜形成
工程である。

次いで、第３図に示されているように、前記白熱フィ
ラメント12と同一形状の細長い島26と、その島26の周囲
に溝28を隔てて設けられた矩形環状の環状部30とを有す
るパターン形状の第２膜32を、上記第１膜24上に形成す
る。溝28は、島26の長手方向の中央部すなわち前記白熱
フィラメント12の中央部分18に対応する部分の幅方向の
両側に隣接する部分が、他の部分に比較して溝幅が大き
い幅広部34,34とされている。この幅広部34,34は一対の
幅広の開口に相当する。また、この第２膜32は前記白熱
フィラメント12を構成するもので、その白熱フィラメン
ト12と同じ物質、例えばタングステン等にて構成され
る。これが第２膜形成工程である。なお、上記環状部30
は前記第２環状体22と同一形状を成している。

上記第２膜32を形成する際には、例えば上記溝28と同
一形状を成すステンレスマスク等を用いてその溝28に対
応する部分を覆い、スパッタリング等によって第２膜32
を構成する物質を第１膜24上に堆積させれば良い。な
お、第２膜32を構成する物質のペーストをスクリーン印
刷して焼成するスクリーン印刷法や、レジストパターン
上に第２膜32を構成する物質を堆積させた後、レジスト
パターンと共にその上に堆積した物質を除去するリフト
オフ法など、他の手法で第２膜32を形成することも勿論
可能である。

このようにして第２膜32を第１膜24上に形成した後、
第１膜24を選択的にエッチングするエッチング液、例え
ば第１膜24が銅で第２膜32がタングステンの場合には塩
化第２鉄水溶液などを用いてエッチングする。これによ
り、第１膜24は、第２膜32の溝28が形成された部分から
エッチングされるが、溝28の幅広部34では幅寸法が狭い
他の部分よりもエッチング速度が速い。このため、その
幅広部34においては、第４図（ｂ）に示されているよう
にその幅広部34の真下に位置する部分が最初に除去さ
れ、更にエッチングを続けることにより、第４図（ｃ）
に示されているように一対の幅広部34に挟まれた島26の
下に位置する部分がアンダカットによって取り除かれ
る。これにより、島26の中央部分、換言すれば白熱フィ
ラメント12の中央部分18が中空に浮いた状態で架橋され
る。上記第４図は第３図におけるIV−IV断面部分のエッ
チングの進行状況を示した図である。

一方、溝28の他の部分ではエッチングの進行が遅いた
め、上記と同じ時間エッチングが施されても、第５図の
（ｂ），（ｃ）に示されているように溝28の下の部分が
除去されるだけで、島26の下の部分がアンダカットによ
って除去されることはない。したがって、島26の両端部
の下の部分は、その島26がマスカントの役割を果たして
第１膜24が殆どそのまま残され、この部分によって白熱
フィラメント12の両端部14が支持されるとともに、前記
駆動線16,16として用いられるのである。上記第５図は
第３図におけるＶ−Ｖ断面部分のエッチングの進行状況
を示した図である。なお、第２膜32の環状部30の下に位
置する部分は、その周囲がエッチングによって多少除去
されるものの殆どそのまま残され、前記第１環状体20と
なる。

これがエッチング工程であり、これにより第１図に示
されている薄膜素子が製造される。

ここで、かかる本実施例の製造方法によれば、第２膜
32に設けられた溝28の幅寸法の相違により、島26の中央
部分の下だけがエッチングによって除去され、その中央
部分すなわち白熱フィラメント12の中央部分18が中空に
浮くように架橋されるとともに、島26の両端部の下の部
分は上記白熱フィラメント12を支持するとともに駆動電
力を供給するための駆動線16として残されるようになっ
ているため、少ない工程数で薄膜素子を簡単かつ安価に
製造し得るのである。

また、かかる製造方法によれば、白熱フィラメント12
の両端部14,14の幅寸法が架橋を成す中央部分18の幅寸
法と同じであるため、白熱フィラメント12を高密度で配
置することができる。すなわち、第６図に示されている
ように、幅寸法の狭い幅狭部40を中央に有するとともに
その両端に一対の幅広部42,42が連続して設けられたパ
ターン形状の第２膜44を前記第１膜24上に形成した後、
第１膜24を選択的にエッチングすることにより、第７図
に示されているように幅狭部40の下の部分を除去すると
ともに、幅広部42,42の下の部分を前記駆動線16,16とし
て残すようにすることも考えられるが、この場合には、
架橋を成す幅狭部40の両端にそれよりも幅寸法の大きい
幅広部42,42を設ける必要があるため、一つの架橋を形
成するためのスペースが大きくなるという不都合があっ
たのである。

以上、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明
したが、本発明は他の態様で実施することもできる。

例えば、前記実施例では白熱フィラメント12が架橋さ
れた薄膜素子を製造する場合について説明したが、幅寸
法の狭い薄膜の架橋が基板上に形成される他の薄膜素子
の製造にも本発明は同様に適用され得る。

また、前記実施例では理解を容易にするために単一の
白熱フィラメント12が設けられた薄膜素子について説明
したが、複数の白熱フィラメント12を共通の絶縁基板10
上に所定の形状で設けることも勿論可能である。

また、前記実施例では第１膜24が電気伝導度の高い物
質にて構成され、両端部14,14の下に残される部分が駆
動線16,16として利用されるようになっているが、第１
膜24の材質は両端部14,14を支持することだけを目的と
して、エッチング液により腐食され易いものに定めるこ
とも可能である。

また、前記実施例の第２膜32には、一対の駆動線16,1
6を電気的に分離して形成するために溝28によって島26
が設けられているが、単に架橋を形成するだけの場合に
は必ずしも島を設ける必要はなく、前記幅広部34,34が
存在する部分に開口を形成するだけでも差支えない。

また、エッチング液の種類や薄膜の材質等により、そ
の薄膜を構成する第２膜もそのエッチング液によって腐
食される場合には、その第２膜をレジストによって被覆
するようにすることも可能である。

その他一々例示はしないが、本発明は当業者の知識に
基づいて種々の変更，改良を加えた態様で実施すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の製造方法に従って製造された薄膜素子
の一例を示す一部を切り欠いた斜視図である。第２図は
第１図の薄膜素子の製造に際して基板上に第１膜が形成
された状態を示す斜視図である。第３図は第１図の薄膜
素子の製造に際して第１膜上に第２膜が形成された状態
を示す斜視図である。第４図は第３図におけるIV−IV断
面部分のエッチングの進行状況を説明する図である。第
５図は第３図におけるＶ−Ｖ断面部分のエッチングの進
行状況を説明する図である。第６図は本発明とは別の方
法で架橋を形成する場合の一例を説明する斜視図で、第
７図はその方法で製造された薄膜子を示す斜視図であ
る。 10:絶縁基板（基板） 12:白熱フィラメント（薄膜） 16:駆動線、18:中央部分（架橋） 24:第１膜、32:第２膜 34:幅広部（開口）

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】幅寸法の狭い薄膜の架橋を基板上に形成す
   る方法であって、 前記薄膜よりもエッチング液に対して腐食され易い材質
   の第１膜を前記基板上に形成する第１膜形成工程と、 前記架橋に対応する部分と該架橋に対応する部分の幅方
   向に隣接して設けられた一対の幅広の開口とを有するパ
   ターン形状の第２膜を、前記薄膜と同じ物質で前記第１
   膜上に形成する第２膜形成工程と、 前記エッチング液によって前記第１膜を選択的にエッチ
   ングすることにより、前記第２膜の幅広の開口から前記
   架橋に対応する部分の下に位置する部分の前記第１膜を
   除去するエッチング工程と を含むことを特徴とする薄膜素子の製造方法。
2. 【請求項２】前記薄膜は白熱フィラメントであり、前記
   第１膜は電気伝導度の高い物質にて構成され、該第１膜
   のうち前記架橋の両端部の下に残されて該架橋を支持す
   る部分は該白熱フィラメントに駆動電力を供給するため
   の駆動線として用いられるものである請求項１に記載の
   薄膜素子の製造方法。