JP4860175B2 - 配線の作製方法、半導体装置の作製方法 - Google Patents
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Description
本発明は、配線基板、及び多層構造を有する半導体装置の作製方法に関する。
近年、配線基板及び半導体装置は、半導体素子の集積度が向上し、高集積化されている。このため、配線幅がより微細化されていると共に、配線の本数が増大している。更には、配線の多層化により半導体装置の面積の縮小化が図られている。
しかしながら、配線本数の増加により配線の間隔が狭くなるため、粒子状の汚染物であるパーティクルによる配線の断線や短絡といった問題がある。
また、多層構造の半導体装置において、配線の微細化及び高密度化により配線間のアスペクト比が大きくなり（凹凸差が大きくなり）、多層配線間に設けられる絶縁層の被覆性（カバレッジ）が低減し、下層配線と上層配線とで短絡が生じるという問題がある。
また、配線上に塗布法により絶縁層を形成する場合、絶縁材料の焼成時に絶縁材料が収縮し配線の端部において応力が集中し、この結果絶縁層にクラック（ひび割れ）が生じるという問題がある。絶縁層にクラックが生じると、絶縁層の表面に凹凸が形成されるという問題、該クラックから水分が浸入し、下層配線が腐食されるという問題、更には該クラックにおいて上層配線と下層配線とが短絡してしまうという問題を引き起こす。
また、配線間に残留したパーティクルも同様にクラックの原因となり、絶縁層の表面に凹凸が形成されるという問題がある。この絶縁層上に発光素子を形成する場合、凹凸により発光素子の陽極と陰極が短絡してしまい、発光素子の不良の原因となる。
また、絶縁層の一箇所にクラックが生じると他の領域でもクラックが生じやすくなる。即ち連鎖的にクラックが発生する。この結果、該配線を有する配線基板又は半導体装置の歩留まりが低下する。
そこで本発明は、配線間のパーティクルを低減することが可能な配線基板及びその作製方法を提供する。また、配線間の凹凸差に起因する配線間の短絡を防止することが可能な、配線基板及びその作製方法を提供する。また、配線の端部の応力又はパーティクルに起因する絶縁層のクラックの発生を防止することが可能な配線基板及びその作製方法を提供する。さらには、配線構造及び多層構造の半導体装置の歩留まり高い作製方法を提供する。
本発明は、絶縁層上に第１の導電層を形成し、第１の導電層上に第１のマスクパターンを形成した後、第１の条件で第１の導電層をエッチングして第２の導電層を形成し、第２の導電層を第２の条件でエッチングして第３の導電層を形成することを要旨とする。ここで、第１の条件とは、第１のマスクパターンと第１の導電層の選択比が小さい条件であり、第２の条件とは、第１のマスクパターンと第２の導電層の選択比が大きい条件である。
また、本発明の一は、絶縁表面上に第１の形状の導電層を形成し、第１の形状の導電層上に第１の形状のマスクパターンを形成した後、第１の条件で第１の形状の導電層をエッチングして第２の形状の導電層を形成し、第２の形状の導電層及び第１の形状のマスクパターンを第２の条件でエッチングして第３の形状の導電層及び第２の形状を有するマスクパターンを形成する配線基板の作製方法である。さらには、第２の形状のマスクパターンを除去した後、絶縁層を形成する半導体装置の作製方法である。このとき、第１の条件は第１の形状のマスクパターンと第１の導電層の選択比が小さい気体を用いる条件であり、第２の条件は第１の形状のマスクパターンと第２の導電層の選択比が大きい気体を用いる条件である。
また、本発明の一は、絶縁表面上に第１の形状の導電層を形成し、第１の形状の導電層上に第１のマスクパターンを形成した後、第１の条件で第１の形状の導電層及び第１の形状のマスクパターンをエッチングして第２の形状の導電層及び第２の形状のマスクパターンを形成し、第２の形状の導電層及び第２の形状のマスクパターンを第２の条件でエッチングして第３の形状の導電層及び第３の形状のマスクパターンを形成することを配線基板の作製方法である。さらには、第３の形状のマスクパターンを除去した後、絶縁層を形成する半導体装置の作製方法である。このとき、第１の条件は第１の形状のマスクパターンと第１の形状の導電層の選択比が小さい気体を用いる条件であり、第２の条件は第２の形状のマスクパターンと第２の形状の導電層の選択比が大きい気体を用いる条件である。
また、本発明の一は、絶縁表面上に第１の形状の導電層を形成し、第１の形状の導電層上に第１の形状のマスクパターンを形成した後、第１の条件で第１の形状の導電層をエッチングして第２の形状の導電層を形成し、第２の導電層形状の及び第１のマスクパターンを第２の条件でエッチングして第３の形状の導電層及び第２の形状のマスクパターンを形成する配線基板の作製方法である。さらには、第２の形状のマスクパターンを除去した後、絶縁層を形成する半導体装置の作製方法である。第１の条件は異方性エッチングが可能な条件であり、第２の条件は第１のマスクパターンと第２の導電層の選択比が大きい気体を用いる条件である。
また、本発明の一は、絶縁表面上に第１の形状の導電層を形成し、第１の形状の導電層上に第１の形状のマスクパターンを形成した後、第１の条件で第１の形状の導電層及記第１の形状のマスクパターンをエッチングして第２の形状の導電層及び第２の形状のマスクパターンを形成し、第２の形状の導電層の表面を酸化した後、第２の形状の導電層及び第２の形状のマスクパターンを第２の条件でエッチングして第３の形状の導電層及び第３の形状のマスクパターンを形成する配線基板の作製方法である。さらには、第３の形状のマスクパターンを除去した後、絶縁層を形成する半導体装置の作製方法である。第１の条件は第１の形状のマスクパターンと第１の形状の導電層の選択比が小さい気体を用いる条件であり、第２の条件は第２の形状のマスクパターンと第２の導電層の選択比が大きい気体を用いる条件である。
また、本発明の一は、絶縁表面上に第１の形状の導電層を形成し、第１の形状の導電層上に第１の形状のマスクパターンを形成した後、第１の条件で第１の形状の導電層をエッチングして第２の形状の導電層を形成し、第２の形状の導電層の表面を酸化した後、第２の形状の導電層及び第１の形状のマスクパターンを第２の条件でエッチングして第３の形状の導電層及び第２の形状のマスクパターンを形成する配線基板の作製方法である。さらには、第２の形状のマスクパターンを除去した後、絶縁層を形成する半導体装置の作製方法である。第１の条件は異方性エッチングが可能な条件であり、第２の条件は第１の形状のマスクパターンと第２の形状の導電層の選択比が大きい気体を用いる条件である。
また、本発明の一は、絶縁表面上に第１の導電層を形成し、第１の導電層上に第１のマスクパターンを形成した後、第１の条件で第１のマスクパターンをエッチングして第２のマスクパターンを形成すると共に、第１の導電層をエッチングして側面の断面が傾斜角度を有する第２の導電層を形成し、第２の導電層及び第２のマスクパターンを第２の条件でエッチングして第３の導電層及び第３のマスクパターンを形成する配線基板の作製方法である。さらには、第３のマスクパターンを除去した後、絶縁層を形成する半導体装置の作製方法である。第１の条件において、第１の導電層に対する第１のマスクパターンの選択比が０．２５〜４のいずれかであり、第２の条件においては、第１の条件より、第２の導電層に対する第２のマスクパターンの選択比が大きいことを特徴とする。
また、本発明の一は、絶縁表面上に第１の導電層を形成し、第１の導電層上に第１のマスクパターンを形成した後、第１の条件で第１のマスクパターンをエッチングして第２のマスクパターンを形成すると共に、第１の導電層をエッチングして側面の一部の断面が傾斜角度を有する第２の導電層を形成し、第２の導電層の表面を酸化した後、第２の導電層及び第２のマスクパターンを第２の条件でエッチングして第３の導電層及び第３のマスクパターンを形成する線基板の作製方法である。さらには、第３のマスクパターンを除去した後、絶縁層を形成する半導体装置の作製方法である。第１の条件において、第１の導電層に対する第１のマスクパターンの選択比が０．２５〜４のいずれかであり、第２の条件において、第１の条件より、第２の導電層に対する第２のマスクパターンの選択比が大きいことを特徴とする。
なお、傾斜角度は、５１度以上６８度以下である。
また、本発明の一は、絶縁表面上に第１の導電層を形成し、第１の導電層上に第１のマスクパターンを形成した後、第１の条件で第１の導電層をエッチングして、側面の断面の一部が８５〜９０度である第２の導電層を形成し、第２の導電層及び第１のマスクパターンを第２の条件でエッチングして第３の導電層及び第２のマスクパターンを形成する配線基板の作製方法である。さらには、第２のマスクパターン除去した後、絶縁層を形成する半導体装置の作製方法である。第２の条件において、第２の導電層に対する第１のマスクパターンの選択比は、第１の条件より大きいことを特徴とする。
また、本発明の一は、絶縁表面上に第１の導電層を形成し、第１の導電層上に第１のマスクパターンを形成した後、第１の条件で第１の導電層をエッチングして、側面の断面の一部が８５〜９０度である第２の導電層を形成し、第２の導電層の表面を酸化した後、第２の導電層及び第１のマスクパターンを第２の条件でエッチングして第３の導電層及び第２のマスクパターンを形成する。配線基板の作製方法である。さらには、第２のマスクパターンを除去した後、絶縁層を形成する半導体装置の作製方法である。第２の条件において、第２の導電層に対する第１のマスクパターンの選択比は、第１の条件より大きいことを特徴とする。
第２の条件において、第１の条件で用いるエッチングガスと、第１の導電層に対する第１のマスクパターンの選択比が第１の条件より大きいエッチングガスとの混合ガスを用いる。また、前記第１の形状の導電層は、アルミニウムを含む導電層である場合、第１の条件で用いるエッチングガスは、三塩化ボロン、又は塩素であり、第１の導電層に対する第１のマスクパターンの選択比が第１の条件より大きいエッチングガスは、四フッ化炭素、フッ化硫黄、及び酸素から選ばれた一つ又は複数である。
また、本発明の一は、基板表面上に形成される配線を有し、配線の側面は基板表面に対して複数の傾斜面を有し、第１の傾斜面と絶縁表面とがなす角度は５０度以上７０度以下で、第２の傾斜面と絶縁表面とがなす角度は２０度以上６０度以下で、第１の傾斜面が絶縁表面と接している。また、第１の傾斜面及び第２の傾斜面が交差する領域は、配線の同一の層の側面である。
また、本発明の一は、基板表面上に形成される配線を有し、配線基板の配線は、側面に湾曲面を有する。
また、本発明の一は絶縁表面上に形成される配線を有し、配線上に平坦性を有する絶縁層を有し、配線の側面は絶縁表面に対して複数の傾斜面を有し、第１の傾斜面と絶縁表面とがなす角度は５０度以上７０度以下で、第２の傾斜面と絶縁表面とがなす角度は２０度以上６０度以下で、第１の傾斜面が絶縁表面と接していることを特徴とする半導体装置である。また、第１の傾斜面及び第２の傾斜面が交差する領域は、配線の同一の層の側面である。また、平坦性を有する絶縁層は、有機樹脂又はシロキサンポリマーを塗布して形成される。
また、本発明の一は絶縁表面上に形成される配線を有し、配線上に平坦性を有する絶縁層を有し、配線の側面は湾曲面を有することを特徴とする半導体装置である。また、平坦性を有する絶縁層は、有機樹脂又はシロキサンポリマーを塗布して形成される。
本発明の配線基板の配線は、側面で湾曲面又は複数の傾斜面を有するため、基板を洗浄する際、配線間に残留するパーティクルを洗い流しやすい。このため、配線基板及び半導体装置のパーティクルの密度を低減することが可能である。特に、配線間のパーティクルの密度を低減することが可能であるため、配線の短絡や、上層絶縁層のクラックの発生を低減することが可能である。
また、多層構造の半導体装置において、配線の側面で湾曲面又は複数の傾斜面を有するため、配線のアスペクト比（凹凸差）を低減することが可能であり、多層配線間に設けられる絶縁層の被覆性（カバレッジ）が改善され、下層配線及び上層配線間の短絡の発生を低減することが可能である。また、配線の後に形成される絶縁層の平坦性を向上させることができる。
また、配線側面及び端部で湾曲面又は複数の傾斜面を有するため、端部における絶縁層の応力の発生が低減し、絶縁層のクラックの発生を低減することが可能である。このため、クラックを介して侵入した水分による配線の腐食、連鎖的なクラックの発生を防止することが可能である。更には、多層構造の半導体装置の歩留まりを向上させることが可能である。
以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
但し、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、本発明の趣旨及びその範囲から 逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に 理解される。従って、本実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
但し、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、本発明の趣旨及びその範囲から 逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に 理解される。従って、本実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
（実施の形態１）
本実施の形態では、第１の条件によるエッチング工程及び第２の条件によるエッチング工程によって、側面に湾曲面を有する配線で形成される配線基板の作製方法を、図１、図３、及び図７を用いて説明する。
本実施の形態では、第１の条件によるエッチング工程及び第２の条件によるエッチング工程によって、側面に湾曲面を有する配線で形成される配線基板の作製方法を、図１、図３、及び図７を用いて説明する。
図３（Ａ）に示すように、基板１００上に第１の絶縁層１０１を形成し、第１の絶縁層１０１上に第１の導電層１０２を形成する。次に、第１の導電層１０２上に第１のマスクパターン１０３を形成する（図１のステップＳ１０１）。
基板１００としては、ガラス基板、石英基板、アルミナなど絶縁物質で形成される基板、後工程の処理温度に耐え得る耐熱性を有するプラスチック基板、シリコンウェハ、金属板等を用いることができる。この場合、酸化シリコン（ＳｉＯｘ）、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）、酸化窒化シリコン（ＳｉＯｘＮｙ）（ｘ＞ｙ）、窒化酸化シリコン（ＳｉＮｘＯｙ）（ｘ＞ｙ）など、基板側から不純物などの拡散を防止するための絶縁膜を形成しておくことが望ましい。また、ステンレスなどの金属または半導体基板などの表面に酸化シリコンや窒化シリコンなどの絶縁膜を形成した基板なども用いることができる。また、基板１００がガラス基板の場合、３２０ｍｍ×４００ｍｍ、３７０ｍｍ×４７０ｍｍ、５５０ｍｍ×６５０ｍｍ、６００ｍｍ×７２０ｍｍ、６８０ｍｍ×８８０ｍｍ、１０００ｍｍ×１２００ｍｍ、１１００ｍｍ×１２５０ｍｍ、１１５０ｍｍ×１３００ｍｍのような大面積基板を用いることができる。
なお、基板１００にプラスチック基板を用いる場合、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＥＳ（ポリエチレンスルホン）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）もしくはＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）等のガラス転移点が比較的高いものを用いることが好ましい。ここでは、基板１００としてガラス基板を用いる。
第１の絶縁層１０１は、公知の方法により絶縁性を有する材料を用いて形成する。代表的には、無機絶縁材料、又は有機絶縁材料を用いる。具体的には、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、アクリル等を塗布し焼成して有機樹脂層を形成することができる。また、ＰＳＧ（リンガラス）、ＢＰＳＧ（リンボロンガラス）、シリケートＳＯＧ（Ｓｐｉｎ ｏｎ Ｇｌａｓｓ）、ポリシラザンＳＯＧ、アルコキシシリケートＳＯＧ、シロキサンポリマー等を、液滴吐出法、塗布法、印刷法により塗布し焼成してＳｉ−ＣＨ3結合を有するＳｉＯ2を形成することができる。また、窒化珪素、窒化酸化珪素、酸化珪素等をＰＶＤ法（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、ＣＶＤ法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、熱酸化法により形成することができる。また、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｗ、Ａｌ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｃｄ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｂａ等の金属酸化物を、蒸着法、陽極酸化法等により形成することができる。ここでは、ＣＶＤ法により酸化珪素膜を成膜する。
第１の導電層１０２は、液滴吐出法、印刷法、電界メッキ法、ＰＶＤ法（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、ＣＶＤ法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、蒸着法等より形成することができる。第１の導電層１０２の材料としては、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｗ、Ａｌ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｃｄ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｂａ等の金属又はその合金、若しくはその金属窒化物、さらには透光性の酸化物導電性材料、代表的には酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、ガリウムを添加した酸化亜鉛（ＧＺＯ）、酸化珪素を含む酸化インジウムスズ、有機インジウム、有機スズ等の材料を適宜用いて形成することができる。また、１〜２０％のニッケルを含むアルミニウムを用いることができる。ここでは、スパッタリング法により第１の導電層をアルミニウムで形成する。
第１のマスクパターン１０３は、側面にテーパー形状の端部（以下、テーパー部と示す。）を有することが好ましい。このときのテーパー部の角度は、５０〜８０度、好ましは６０〜７０度である。第１のマスクパターンがテーパー部を有することにより、後に形成する第２の導電層が、テーパー部を有する形状とすることができる。第１のマスクパターンは、フォトリソグラフィー、液滴吐出法、印刷法等により形成することができる。なお、フォトリソグラフィーにより第１のマスクパターンを形成する場合、露光装置としては、縮小投影露光装置（通称、ステッパ−という。）や、ミラープロジェクション方式の露光装置（通称、ＭＰＡという。）が挙げられる。なお、縮小投影露光装置を用いる場合、テーパー部がなく側面が垂直に切り立ったマスクパターンが形成される場合があるが、この場合は１６０〜２００度で加熱することで、側面にテーパー部を形成することができる。なお、側面にテーパー部を有するマスクパターンを形成することが可能であれば、これらの露光装置に限定されず、公知の露光装置を自由に用いることができる。
なお、テーパー形状の端部とは、基板表面に対して傾斜角度を有する形状を有する端部である。
第１のマスクパターン１０３の材料としては、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、メラミン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリアセタール、ポリエーテル、ポリウレタン、ポリアミド（ナイロン）、フラン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ノボラック樹脂、珪素樹脂、ジアリルフタレート樹脂等の有機樹脂を適宜用いて形成する。ここでは、ポリイミドを主成分とするレジストを用いる。
次に、図３（Ｂ）に示すように、テーパー部を有する第１のマスクパターン１０３を用いて第１の導電層１０２を第１の条件でエッチングして、テーパー部を有する第２の導電層１１１を形成する（図１のステップＳ１０２）。第１の条件は、側面にテーパー部を有する導電層を形成する条件である。即ち、第１のマスクパターン１０３と第１の導電層１０２との選択比が小さい条件である。このような条件を満たすためには、エッチングガスとして、第１のマスクパターン及び第１の導電層の両方をエッチングすることが可能な材料を用いることが好ましい。この結果、第１のマスクパターン１０３と第１の導電層１０２とを後退させながら、エッチングすることが可能であり、テーパー部を有する第２の導電層１１１を形成することができる。このとき、第１のマスクパターンは後退されるため、若干幅が狭くなり膜厚も減少する。このようなマスクパターンを第２のマスクパターン１１２と示す。ここでは、塩化物ガスを用いる。塩化物ガスの代表例としては、三塩化ボロン、塩素等が上げられる。
なお、第１のマスクパターン１０３と第１の導電層１０２との選択比が小さい条件とは、具体的には、第１の導電層に対する第１のマスクパターンの選択比が小さい条件であり、代表的には、０．２５〜４である。また、ここでの選択比とは、第１の導電層のエッチングレートに対する第１のマスクパターンのエッチングレートの比である。
エッチング方法としては、ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ：誘導結合型プラズマ）エッチング法、ＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ：マイクロ波プラズマ）エッチング法、ＥＣＲ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ ｉｏｎ ｅｔｃｈｉｎｇ：反応性イオンエッチング）法、ＣＣＰ（Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ：容量結合プラズマ）エッチング法、ＳＷＰ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｗａｖｅ Ｐｌａｓｍａ：表面波プラズマ）エッチング法等を適宜用いることができる。ここでは、ＩＣＰエッチング法を用いる。
次に、図３（Ｃ）に示すように、第２のマスクパターン１１２を残したまま、第２の条件により第２の導電層１１１をエッチングして、湾曲面１３２を有する第３の導電層１３１を形成する（図１のステップＳ１０３）。第２の条件は、第２のマスクパターン１１２と第２の導電層１１１との選択比が大きい条件である。即ち、第２の導電層１１１のエッチングレートよりも、第２のマスクパターン１１２のエッチングレートが高い条件である。このような条件を満たすためには、エッチングガスとして、少なくとも第２の導電層１１１をエッチングすることが可能なガスと、第２のマスクパターン１１２のみを選択的にエッチングすることが可能なガスとの混合ガスを用いることが好ましい。少なくとも第２の導電層１１１をエッチングすることが可能なエッチングガスとしては、第１の条件で用いたエッチングガスを適宜用いることができる。また、第２のマスクパターン１１２のみを選択的にエッチングすることが可能なガスとしては、四フッ化炭素、フッ化硫黄、酸素等が挙げられる。ここでは、三塩化ボロンと四フッ化炭素の混合気体をエッチングガスとして用いる。
なお、第２のマスクパターン１１２と第２の導電層１１１との選択比が大きい条件とは、第１の条件と比較して第２の導電層１１１に対する第２のマスクパターン１１２の選択比が大きい条件である。また、ここでの選択比とは、第２の導電層のエッチングレートに対する第２のマスクパターンのエッチングレートの比である。
また、バイアスパワーを印加して高電圧の自己バイアス電圧を生成して、イオン衝撃エネルギーを高めることが好ましい。第２のマスクパターン１１２を選択的にエッチングするガスを用いて第２のマスクパターン１１２を後退させることで、第３のマスクパターン１２１が形成される。また、このマスクパターンの後退により第２の導電層１１１の露出した表面を、エッチングすることで、第２の導電層１１１の上方端部が選択的にエッチングされる。この結果、湾曲面１３２を有する第３の導電層１３１を形成することができる。なお、エッチング方法としては、第１の条件で列挙したエッチング方法の何れかを適宜用いることができる。
また、第１の絶縁層１０１の露出している領域もエッチングされ、若干膜厚が減少する。このため、段差を有する第２の絶縁層１３３が形成される。
次に、第３のマスクパターン１２１を除去することで、湾曲面１３２を有する第３の導電層１３１が形成された配線基板を形成することができる。なお、第２のマスクパターン１１２のテーパー部の傾斜角度をより小さくすると、第２のマスクパターンが第２の条件によるエッチングで後退しやすく、第３の導電層１３１の上方端部にも湾曲面を持たせることが可能である。なお、ここで導電層の上方端部とは、導電層の上面と側面とが交わる領域１３４であり、下方端部とは導電層の下面と側面とが交わる領域１３５である。
本実施の形態で形成された導電層の断面形状について図７を用いて説明する。本実施の形態の工程により形成された絶縁層５００上の導電層５０１の側面は、図７に示すように、湾曲している。即ち湾曲面５０２、５０３を有する。
このような構造を有する配線が形成される配線基板は、エッチング処理の後の洗浄工程において、パーティクルを洗い流しやすい。この結果、配線基板及び半導体装置のパーティクルを低減することが可能である。特に、配線間のパーティクルの密度を低減することが可能であるため、配線の短絡や、上層絶縁層のクラックの発生を低減することが可能である。
また、多層構造の半導体装置において、配線の凹凸差を低減することが可能であるため、多層配線間に設けられる絶縁層の被覆性（カバレッジ）が改善され、下層配線及び上層配線間の短絡の発生を低減することが可能である。更には、配線の上層に塗布法により絶縁層を形成する場合、絶縁層の平坦性を向上させることが可能であり、当該絶縁層上で微細なパターンの露光が可能である。この結果、配線の細線化、緻密化、これに伴う高集積化が可能となる。
（実施の形態２）
本実施の形態では、実施の形態１とは異なるエッチング条件により、側面に湾曲面を有する配線で形成される配線基板の作製方法を、図１、図４、及び図７を用いて説明する。
本実施の形態では、実施の形態１とは異なるエッチング条件により、側面に湾曲面を有する配線で形成される配線基板の作製方法を、図１、図４、及び図７を用いて説明する。
図４（Ａ）に示すように、実施の形態１と同様に、基板１００上に第１の絶縁層１０１を形成し、第１の絶縁層１０１上に第１の導電層１０２を形成する。次に、第１の導電層１０２上に第１のマスクパターン１０３を形成する（図１のステップＳ１０１）。
次に、図４（Ｂ）に示すように、第１のマスクパターン１０３を用いて第１の導電層１０２を第１の条件でエッチングして、側面が垂直な第２の導電層２１１を形成する（図１のステップＳ１０２）。第１の条件は、第１の導電層１０２を異方的にエッチングする条件、代表的には側面が垂直である導電層を形成する条件である。更に代表的には、第１のマスクパターン１０３を後退させず、第１の導電層１０２のみをエッチングする条件である。実施の形態１の第１の条件と比較すると、自己バイアス電圧が低く、反応室内の圧力が若干高い。この結果、第１のマスクパターン１０３がテーパー部を有するにも関らず、第１のマスクパターン１０３の端部と概略一致する第２の導電層の側面と、第１のマスクパターンに覆われていない第２の導電層の領域とが概略垂直である形状を有する第２の導電層２１１を形成することができる。なお、エッチング方法としては、第１の条件で列挙したエッチング方法の何れかを適宜用いることができる。
なお、ここでの具体的な第１の条件は、凸部を有し、凸部の側部の断面の一部が垂直である導電層を形成する条件である。このため、実施の形態１の第１の条件と比較すると、自己バイアス電圧が低く、反応室内の圧力が若干高いため、第１のマスクパターン１０３はエッチングされない。
なお、ここでの具体的な第２の導電層２１１の形状は、第２の導電層は側部の断面が垂直である凸部を有する形状である。また、凸部の側部の断面の一部が垂直とは、側部の断面の一部が、基板１００表面に対して８５〜９０度の傾斜角度を有することである。
次に、図４（Ｃ）に示すように、第１のマスクパターン１０３を残したまま、第２の条件により第２の導電層２１１をエッチングして、湾曲面２３２を有する第３の導電層２３１を形成する（図１のステップＳ１０３）。第２の条件は、実施の形態１の第２の条件と同様の条件であり、第１のマスクパターン１０３と第２の導電層２１１との選択比が大きい条件である。第２の条件でエッチングすることにより、第１のマスクパターン１０３を選択的にエッチングし、第２のマスクパターン２２１が形成される。また、該エッチングにより露出された第２の導電層２１１の表面をエッチングすることにより、導電層の下方端部よりも上方端部を選択的にエッチングする。この結果、湾曲面２３２を有する第３の導電層２３１を形成することができる。なお、エッチング方法としては、第１の条件で列挙したエッチング方法の何れかを適宜用いることができる。
なお、第１のマスクパターン１０３と第２の導電層２１１との選択比が大きい条件とは、第１の条件と比較して第２の導電層２１１に対する第１のマスクパターン１０３の選択比が大きい条件である。即ち、第２の導電層２１１のエッチングレートに対する第１のマスクパターン１０３のエッチングレートの比が高い条件である。
また、第１の絶縁層１０１の露出している領域もエッチングされ、若干膜厚が減少する。このため、段差を有する第２の絶縁層１３３が形成される。
次に、図４（Ｄ）に示すように、第２のマスクパターン２２１を除去することで、湾曲面２３２を有する第３の導電層２３１が形成された配線基板を形成することができる。なお、本実施の形態においても同様に、第１のマスクパターン１０３のテーパー部の傾斜角度をより小さくすると、第２の条件でのエッチングにおいて第１のマスクパターン１０３が後退しやすく、第３の導電層２３１の上方端部にも湾曲面２３２を持たせることが可能である。
本実施の形態で形成された導電層の断面形状は、実施の形態１と同様に、図７に示すような湾曲面５０２、５０３を有する形状である。このような構造を有する配線が形成される配線基板及び多層構造の半導体装置は、実施の形態１と同様の効果を有する。
（実施の形態３）
本実施の形態では、実施の形態１及び実施の形態２とは異なるエッチング工程により、側面に複数の傾斜面を有する配線で形成される配線基板の作製方法を、図２、図５、及び図８を用いて説明する。
本実施の形態では、実施の形態１及び実施の形態２とは異なるエッチング工程により、側面に複数の傾斜面を有する配線で形成される配線基板の作製方法を、図２、図５、及び図８を用いて説明する。
図５（Ａ）に示すように、実施の形態１と同様に基板１００上に第１の絶縁層１０１を形成し、第１の絶縁層１０１上に第１の導電層１０２を形成する。次に、第１の導電層１０２上に第１のマスクパターン１０３を形成する（図２のステップＳ１０１）。
次に、図５（Ｂ）に示すように、第１のマスクパターン１０３を用いて第１の導電層１０２を第１の条件でエッチングして、第２の導電層３０２を形成する（図２のステップＳ１０２）。第１の条件は、第１の導電層１０２の一部をエッチングして端部にテーパー部を有する導電層を形成する条件である。ここでは、実施の形態１の第１の条件と同様の条件を用いる。ただし、エッチング時間を実施の形態１の第１のエッチング工程よりも短くして、第１の導電層１０２の一部をエッチングして第２の導電層３０２を形成する。このとき、第１のマスクパターン１０３は後退するため、若干幅が狭くなり膜厚も減少する。このようなマスクパターンを第２のマスクパターン３１２と示す。なお、エッチング方法としては、第１の条件で列挙したエッチング方法の何れかを適宜用いることができる。
なお、ここでの具体的な第１の条件は、すなわち、凸部を有し、凸部の側部の断面がテーパー形状である導電層を形成する条件である。この結果、第２の導電層３０２は、第１のマスクパターン１０３の端部と概略一致する第２の導電層の側面と、第１のマスクパターン１０３に覆われていない第２の導電層の領域とがテーパー形状を有する。すなわち、第２の導電層は側部の断面がテーパー形状である凸部を有する。
次に、図５（Ｃ）に示すように、第２の導電層３０２の表面を酸化して、酸化物層３０３を形成する（図２のステップＳ１１１）。酸化物の形成方法としては、水又はオゾン水により第２の導電層３０２の表面を洗浄して酸化物を形成する方法、基板を大気に晒して表面を酸化して酸化物を形成する方法、適当な温度での加熱による表面の酸化により酸化物を形成する方法等が挙げられる。また、酸化物の形成方法として、水又はオゾン水による洗浄を採用することにで、基板表面のパーティクルを洗い流すことが可能である。
次に、図５（Ｄ）に示すように、再び第１の条件により第２の導電層３０２をエッチングして端部にテーパー部を有する第３の導電層３１１を形成する。なお、第２の導電層３０２表面には酸化物層３０３が形成されているため、第１の条件において、より高いバイアスパワーを印加してより高い自己バイアス電圧を生成することが好ましい。この結果、第２の導電層３０２を短時間でエッチングすることが可能である。また、酸化物層３０３は、エッチング方向（基板に垂直な方向）に対して露出しているため、該酸化物層３０３もエッチングされる。また、第２のマスクパターン３１２もエッチングされ、若干幅及び膜厚が減少する。このときのマスクパターンを第３のマスクパターン３１３と示す。
なお、第２の導電層の凸部の断面はテーパー形状であるため、テーパー部の酸化物層は、方向性を有する反応性イオンに曝され、エッチングされる。
次に、図５（Ｅ）に示すように、第３のマスクパターン３１３残したまま、第２の条件により、第３の導電層３１１をエッチングして、異なる傾斜面３３２を有する第４の導電層３２１を形成する（図２のステップＳ１０３）。第２の条件は、実施の形態１の第２の条件と同様の条件であり、第１のマスクパターンと第２の導電層３０２との選択比が大きい条件である。第２の条件でエッチングすることにより、第３のマスクパターン３１３を選択的にエッチングし、第４のマスクパターン３２２を形成すると共に、露出された第３の導電層３１１の表面をエッチングすることにより、第３の導電層３１１の下方端部よりも上方端部を選択的にエッチングする。この結果、異なる傾斜面３３２を有する第４の導電層３２１を形成することができる。なお、エッチング方法としては、第１の条件で列挙したエッチング方法の何れかを適宜用いることができる。
また、第１の絶縁層１０１の露出している領域もエッチングされ、若干膜厚が減少する。このため、段差を有する第２の絶縁層１３３が形成される。
次に、図５（Ｆ）に示すように、第４のマスクパターン３２２を除去することで、複数の傾斜面３３２を有する第４の導電層３２１が形成された配線基板を形成することができる。
本実施の形態で形成された導電層の断面形状について図８を用いて説明する。本実施の形態の工程により形成された導電層６０１の側面は、図８に示すように、第１の傾斜面６０２と第２の傾斜面６０３を有している。第１の傾斜面６０２と絶縁層６００の表面とが形成する角度をθ１とし、第２の傾斜面６０３を延長した面と絶縁層６００の表面とが形成する角度をθ２とすると、θ１は５０度以上７０度以下、θ２は２０度以上６０度以下、好ましくは３８度以降５４度以下である。
なお、本実施の形態の工程で導電層を形成することで、第１の傾斜面６０２と第２の傾斜面６０３とが交差する領域は、異なる材料で形成される層の界面に限らず、同一の材料で形成される層の側面で形成することができる。このため、導電層を形成する材料の選択幅が広がると共に、工程数を削減することが可能である。
このような構造を有する配線が形成される配線基板は、第１のエッチング処理後の酸化物層形成工程において洗浄工程を行うことにより、パーティクルを洗い流しやすい。この結果、配線基板及び半導体装置のパーティクルを低減することが可能である。特に、配線間のパーティクルの密度を低減することが可能であるため、配線の短絡や、上層絶縁層のクラックの発生を低減することが可能である。
また、多層構造の半導体装置において、配線の凹凸差を低減することが可能であるため、多層配線間に設けられる絶縁層の被覆性（カバレッジ）が改善され、下層配線及び上層配線間の短絡の発生を低減することが可能である。更には、配線の上層に塗布法により絶縁層を形成する場合、絶縁層の平坦性をさらに向上させることが可能であり、当該絶縁層上での微細なパターンの露光が可能である。この結果、配線の細線化、緻密化、これに伴う高集積化が可能となる。
（実施の形態４）
本実施の形態では、実施の形態３及とは異なるエッチング条件により、側面に複数の傾斜面を有する配線で形成される配線基板の作製方法を、図２、図６及び図８を用いて説明する。
（実施の形態４）
本実施の形態では、実施の形態３及とは異なるエッチング条件により、側面に複数の傾斜面を有する配線で形成される配線基板の作製方法を、図２、図６及び図８を用いて説明する。
図６（Ａ）に示すように、実施の形態１と同様に基板１００上に第１の絶縁層１０１を形成し、第１の絶縁層１０１上に第１の導電層１０２を形成する。次に、第１の導電層１０２上に第１のマスクパターン１０３を形成する（図２のステップＳ１０１）。
図６（Ｂ）に示すように、第１のマスクパターン１０３を用いて第１の導電層１０２を第１の条件でエッチングして、第２の導電層２１１を形成する。第１の条件は、実施の形態２の第１の条件と同様に、第１の導電層を異方的にエッチングする条件、代表的には側面が垂直である導電層を形成する条件である。この結果、第２の導電層２１１は、第１のマスクパターン１０３の端部と概略一致する第２の導電層２１１の側面と、第１のマスクパターンに覆われていない第２の導電層の領域とが概略垂直である形状を有する。（図２のステップＳ１０２）。
なお、ここでの具体的な第１の条件は、凸部を有し、凸部の側部の断面が垂直である導電層を形成する条件である。この結果、第２の導電層２１１は、側部の断面が基板１００表面に対して垂直である凸部を有する形状となる。
次に、図６（Ｃ）に示すように、第２の導電層２１１の表面を酸化して、酸化物層４０３を形成する（図２のステップＳ１１１）。酸化物層４０３の形成方法としては、水又はオゾン水により第２の導電層２１１の表面を洗浄して酸化物層を形成する方法、基板を大気に晒して表面を酸化して酸化物層を形成する方法、適当な温度での加熱による表面の酸化により酸化物層を形成する方法等が挙げられる。また、酸化物層の形成方法として、水又はオゾン水による洗浄を採用することにより、基板表面のパーティクルを洗い流すことが可能である。
次に、図６（Ｄ）に示すように、第１のマスクパターン１０３残したまま、第２の条件により、第２の導電層２１１をエッチングして、異なる傾斜面４３３を有する第３の導電層４３１を形成する（図２のステップＳ１０３）。第２の条件は、実施の形態１の第２の条件と同様の条件であり、第１のマスクパターンと第２の導電層との選択比が大きい条件であり、第１の条件と比較して第２の導電層２１１に対する第１のマスクパターン１０３の選択比が大きい条件である。すなわち、第２の導電層２１１のエッチングレートよりも、第１のマスクパターン１０３のエッチングレートが高い条件である。第２の条件でエッチングすることにより、第１のマスクパターン１０３を選択的にエッチングし、第２のマスクパターン４２１が形成される。すなわち、該エッチングにより露出された第３の導電層４３１の表面をエッチングすることにより、導電層の下方端部よりも上方端部を選択的にエッチングする。この結果、異なる傾斜面４３３を有する第３の導電層４３１を形成することができる。なお、エッチング方法としては、第１の条件で列挙したエッチング方法の何れかを適宜用いることができる。
なお、第２の条件により、第２の導電層２１１において基板と平行な面に形成される酸化物層４０３はエッチングされる。一方、第１のマスクパターン１０３の端部下方において、垂直面に形成される酸化物層４０３は、上方のみがエッチングされ、導電層の側面に酸化物４３２が残存する。
また、第１の絶縁層１０１の露出している領域もエッチングされ、若干膜厚が減少する。このため、段差を有する第２の絶縁層１３３が形成される。
次に、図６（Ｅ）に示すように、第２のマスクパターン４２１を除去することで、複数の傾斜面４３３を有する第３の導電層４３１が形成された配線基板を形成することができる。
本実施の形態で形成された導電層の断面形状について図８を用いて説明する。本実施の形態の工程により形成された導電層６０１の側面は、実施の形態３と同様に図８に示すように、第１の傾斜面６０２と第２の傾斜面６０３を有している。第１の傾斜面６０２と絶縁層６００の表面とが形成する角度をθ１とし、第２の傾斜面６０３を延長した面と絶縁層６００の表面とが形成する角度をθ２とすると、θ１は５０度以上７０度以下、θ２は２０度以上６０度以下、好ましくは２１度以上３５度以下の角度を有する。このような構造を有する配線が形成される配線基板及び多層構造の半導体装置は、実施の形態３と同様の効果を有する。
なお、本実施の形態の工程で導電層を形成することで、第１の傾斜面６０２と第２の傾斜面６０３とが交差する領域は、異なる材料で形成される層の界面に限らず、同一の材料で形成される層の側面で形成することができる。よって、導電層の材料の選択幅が広がると共に、工程数を削減することが可能である。
本実施例では、実施の形態１で示したエッチング方法を用いて配線を形成する工程を図３及び図９を用いて説明する。
図３（Ａ）に示すように、基板１００上に第１の絶縁層１０１を形成し、絶縁膜上に第１の導電層１０２を成膜した。ここでは基板としてコーニング社製１７３７ガラス基板を用いた。第１の絶縁層１０１は、スパッタリングガスにアルゴンと酸素（流量比アルゴン：酸素が１：３）を用い、ターゲットにシリコンを用いたスパッタリング法により、膜厚１００ｎｍの酸化珪素膜を成膜した。第１の導電層１０２としては、スパッタリング法により、第１の絶縁層１０１側から膜厚が１００ｎｍのチタン、膜厚が７００ｎｍのアルミニウムーシリコン合金、膜厚が１００ｎｍのチタンで積層される導電層を形成した。なおチタン膜は、スパッタリング法によりチタンターゲット及びアルゴンガスを用いて成膜した。また、アルミニウムーシリコン合金膜は、スパッタリング法により２ｗｔ％のシリコンを有するアルミニウムターゲット及びアルゴンガスを用いて成膜した。
次に、第１の導電層１０２上に第１のマスクパターン１０３をフォトリソグラフィー工程により形成した。ここでは、レジストを第１の導電層１０２上に塗布し、５０〜１５０度で仮焼きした。この後、フォトマスクを用いて仮焼きしたレジストを露光したのち、現像液を用いて現像して、第１のマスクパターン１０３を形成した。
次に、第１の条件により第１の導電層１０２をエッチングして第２の導電層１１１を形成した。エッチングにはＩＣＰエッチング装置を用いた。図２３にＩＣＰエッチング装置の構成を示す。反応室８１１にはエッチング用のガス供給手段８１３、反応室内を減圧状態に保持する排気手段８１４が連結されている。プラズマ生成手段は反応室８１１に石英板を介して誘導結合するスパイラルコイル８１２、高周波（１３．５６ＭＨｚ）電力供給手段８１５から成っている。基板側へのバイアスパワー印加は高周波（１３．５６ＭＨｚ）電力供給手段８１６で行い、基板を搭載する下部電極８１７に自己バイアスが発生するような構成となっている。エッチング加工には供給するエッチングガス種と、高周波（１３．５６ＭＨｚ）電力供給手段８１５、８１６により供給されるそれぞれの高周波電力、エッチング圧力が主なパラメーターとなる。
本実施例では、エッチング用ガスにＢＣｌ3とＣｌ2とを用い、それぞれのガス流量比を６０：２０（ｓｃｃｍ）とし、１．９Ｐａの圧力でコイル型の電極に４５０ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入してプラズマを生成し、基板側（下部電極８１７）に１００ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入し、実質的に負のバイアスパワーを印加し自己バイアス電圧を生成して第１のエッチングを行った。チタンとアルミニウムーシリコン合金のエッチング速度はほぼ同じである。この結果、図３（Ｂ）に示すように、端部にテーパー部を有する第２の導電層１１１を形成した。なお、第１のエッチング工程により、第１のマスクパターン１０３はエッチングされ、幅及び膜厚が減少した。このようなマスクパターンを第２のマスクパターン１１２と示す。また、第２の導電層１１１は、第１の導電層１０２と異なり、基板面において分離された所望の形状を有するパターンとして形成された。
次に、第２の条件により第２のマスクパターン１１２を後退させて第３のマスクパターン１２１を形成すると共に、第２の導電層１１１の上端部をエッチングして第３の導電層１３１を形成した。本実施例では、第２の条件として、ＩＣＰエッチング法を用い、エッチング用ガスにＢＣｌ3とＣＦ4とを用い、それぞれのガス流量比を４０：４０（ｓｃｃｍ）とし、１．９Ｐａの圧力で、コイル型の電極に５００ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入してプラズマを生成し、基板側（下部電極）に３００ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入し、実質的に負のバイアスパワーを印加し自己バイアス電圧を生成して、第２のエッチングを行った。エッチング用ガスのＣＦ4は、第２の導電層１１１と比較して第２のマスクパターン１１２の選択比が高く、第２のマスクパターン１１２のエッチング速度の方が速い。また、第１の条件と比較して、より高電圧な自己バイアス電圧が生成されるようにバイアスパワーを印加した。これらの結果、第２のマスクパターン１１２を選択的に後退させることが可能である。
また、第２のマスクパターン１１２が後退するにつれ、第２の導電層１１１の上部表面が露出される。この露出された領域が徐々にエッチングされる。この結果、図３（Ｃ）に示すように、端部が湾曲している第３の導電層１３１を形成した。このとき、露出している第１の絶縁層１０１もエッチングされるため、第３の導電層１３１が重畳する領域の絶縁層と比較して若干膜厚が薄くなった。
次に、剥離液を用いて第３のマスクパターン１２１を除去することで、第３の導電層１３１を有する配線基板を作製することができた。このときの第３の導電層１３１の断面のＳＥＭ写真及びその模式図を図９に示す。
図９（Ａ）は、第３の導電層の１３１断面のＳＥＭ写真であり、図９（Ｂ）はその模式図である。絶縁層７０１上に第３の導電層７０２が形成されている。第３の導電層７０２の端部は湾曲していることが分かる。
また、本実施例で形成した第３の導電層７０２は湾曲面を有するが、この湾曲面は異なる傾斜面の交差部がなだらかになって湾曲している形状である。第１の傾斜面は、第３の導電層７０２の側面において下方部に形成される傾斜面である。絶縁層７０１の表面と第１の傾斜面とがなす角度をθ１で示す。一方、第２の傾斜面は、第３の導電層７０２の側面において上方部に形成される傾斜面である。絶縁層７０１と第２の傾斜面とがなす角度をθ２で示す。ここでは、θ１は６２度で、θ２は４４度である。
また、同様に実施の形態１に示したエッチング方法を用いて形成した導電層において、異なる傾斜面それぞれが絶縁層とのなす角度θ１及びθ２を表１に示す。
以上の工程により、湾曲面を有する導電層を形成することができた。
本実施例では、実施の形態２で示したエッチング方法を用いて配線を形成する工程を図４及び図１０を用いて説明する。
図４（Ａ）に示すように、実施例１と同様に基板１００上に第１の絶縁層１０１を形成し、絶縁膜上に第１の導電層１０２を成膜した。次に、実施例１と同様に、第１の導電層１０２上に第１のマスクパターン１０３をフォトリソグラフィー工程により形成した。
次に、第１の条件により第１の導電層１０２をエッチングして第２の導電層２１１を形成した。本実施例では、第１の条件として、ＩＣＰエッチング法を用い、エッチング用ガスにＢＣｌ3とＣｌ2とを用い、それぞれのガス流量比を ４０：４０（ｓｃｃｍ）とした。また、１．９Ｐａの圧力でコイル型の電極に７００ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入してプラズマを生成し、基板側（下部電極）に５０ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加して第１のエッチングを行い、第１の導電層１０２の一部を異方的にエッチングした。
この結果、図４（Ｂ）に示すように、第１のマスクパターン１０３の端部下方において、基板に対して側面が垂直な形状の凸部を有する第２の導電層２１１を形成した。なお、本実施例では、実施例１の第１の条件と比較して、自己バイアス電圧が低いため、第１のマスクパターン１０３をエッチングせず、第１の導電層１０２のみを異方的にエッチングした。なお、第２の導電層２１１は、実施例１の第２の導電層１１１と異なり、基板全面上に第２の導電層２１１が形成されており、第１のマスクパターン１０３に覆われている領域が凸部である。
次に、第２の条件により第１のマスクパターン１０３を後退させて第２のマスクパターン２２１を形成すると共に、第２の導電層２１１の上端部をエッチングして第３の導電層２３１を形成した。本実施例では、第２の条件として、実施例１の第２の条件を用いた。この結果、第２の導電層の上部表面が露出される。この露出された領域が徐々にエッチングされる。この結果、図４（Ｃ）に示すように、端部が湾曲面２３２を有する第３の導電層２３１を形成した。このとき、露出している第１の絶縁層１０１の一部もエッチングされ、段差を有する第２の絶縁層１３３が形成された。このときの絶縁層は、第３の導電層２３１に覆われていない領域の膜厚は、第３の導電層２３１が重畳する領域の膜厚と比較して、若干薄くなった。
次に、剥離液を用いて第２のマスクパターン２２１を除去することで、第３の導電層２３１を有する配線基板を作製することができた。このときの第３の導電層２３１の断面のＳＥＭ写真及びその模式図を図１０に示す。
図１０（Ａ）は、第３の導電層の断面のＳＥＭ写真であり、図１０（Ｂ）はその模式図である。絶縁層８０１上に第３の導電層８０２が形成されている。第３の導電層８０２の側面は実施例１と同様に湾曲していることが分かる。
また、本実施例で形成した第３の導電層８０２は湾曲面を有するが、この湾曲面は異なる傾斜面の交差部がなだらかになって湾曲している形状である。第１の傾斜面は、第３の導電層８０２の側面において下方部に形成される傾斜面である。絶縁層８０１の表面と第１の傾斜面とがなす角度をθ１で示す。一方、第２の傾斜面は、第３の導電層８０２の側面において上方部に形成される傾斜面である。絶縁層８０１と第２の傾斜面とがなす角度をθ２で示す。ここでは、θ１は５３度で、θ２は４０度である。
また、同様に実施の形態２で示したエッチング方法を用いて形成した導電層において、異なる傾斜面それぞれが絶縁層となす角度θ１及びθ２を表２に示す。
以上の工程により、湾曲面を有する導電層形成することができた。
本実施例では、実施の形態３で示したエッチング方法を用いて配線を形成する工程を図５及び図１１を用いて説明する。なお、本実施例では、実施例１と同様の第１の条件及び第２の条件を用いて導電層をエッチングする。また、導電層の表面を酸化する工程を有する。
実施例１と同様に基板１００上に第１の絶縁層１０１を形成し、絶縁膜上に第１の導電層１０２を成膜した。次に、第１の導電層１０２上に第１のマスクパターン１０３をフォトリソグラフィー工程により形成した。次に、第１の条件により第１の導電層１０２をエッチングして第２の導電層３０２を形成した。本実施例では、第１の条件として、ＩＣＰエッチング法を用い、エッチング用ガスにＢＣｌ3とＣｌ2とを用い、それぞれのガス流量比を６０：２０（ｓｃｃｍ）とした。また、１．９Ｐａの圧力でコイル型の電極に４５０ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入してプラズマを生成し、基板側（下部電極）に１００ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加し第１のエッチングを行った。このとき、第１の導電層１０２の一部をエッチングし、テーパー部を有する第２の導電層３０２を形成した。この結果、図５（Ｂ）に示すように、第１のマスクパターン１０３の端部下方において、テーパー部を有する第２の導電層３０２を形成した。
次に、図５（Ｂ）に示すように、第２の導電層３０２を酸化して、第１の酸化物層３０３を形成した。ここでは、実施例３と同様に用いスピンコーティグ法により純水を塗布して、第２の導電層の表面を酸化した。この結果、基板表面のパーティクルを洗い流すことが可能である。
次に、第１の条件により第２の導電層３０２をエッチングして図５（Ｄ）に示すように、テーパー部を有する第３の導電層３１１を形成した。なお、第３の導電層３１１は、第１の導電層１０２及び第２の導電層３０２と異なり、基板表面において分離されて所望の形状を有する膜パターンとして形成された。また、第２のマスクパターン３１２も若干エッチングされる。このときのマスクパターンを第３のマスクパターン３１３と示す。
次に、第２の条件により第３のマスクパターン３１３を後退させて第４のマスクパターン３２２を形成すると共に、第３の導電層３１１の上端部をエッチングして第４の導電層３２１を形成した。本実施例では、第２の条件として、実施例１の第２の条件を用いる。即ち、実施例１と同様に、エッチング用ガスにＣＦ4を用いるため、図５（Ｅ）に示すように、第３のマスクパターン３１３を後退させることが可能である。この結果、第３の導電層３１１の上部表面が露出される。この露出された領域が徐々にエッチングされ、異なる傾斜面を有する第４の導電層３２１を形成した。このとき、露出している第１の絶縁層１０１の一部もエッチングされ、段差を有する第２の絶縁層１３３が形成された。このときの第２の絶縁層１３３は、第４の導電層３２１に覆われていない領域の膜厚が第４の導電層３２１が重畳する領域の膜厚と比較して、若干薄くなった。
次に、剥離液を用いて第４のマスクパターン３２２を除去することで、第４の導電層３２１を有する配線基板を作製することができる。このときの第４の導電層３２１の断面のＳＥＭ写真及びその模式図を図１１に示す。
図１１（Ａ）は、第３の導電層の断面のＳＥＭ写真であり、図１１（Ｂ）はその模式図である。絶縁層９０１上に第４の導電層９０２が形成されている。第４の導電層９０２の側面は異なる傾斜面を有する。第１の傾斜面は、第４の導電層９０２の側面において、下方部に形成される傾斜面である。絶縁層９０１の表面と第１の傾斜面とがなす角度をθ１で示す。一方、第２の傾斜面は、第４の導電層９０２の側面において上方部に形成される傾斜面である。絶縁層９０１と第２の傾斜面とがなす角度をθ２で示す。ここでは、θ１は６５度で、θ２は４０度である。
また、同様に実施の形態３で示したエッチング方法を用いて形成した導電層において、異なる傾斜面それぞれが絶縁層となす角度θ１及びθ２を表３に示す。
以上の工程により、側面それぞれにおいて２つの傾斜面を有する導電層を形成することができた。
本実施例では、実施の形態４で示したエッチング方法を用いて配線を形成する工程を図６及び図１２を用いて説明する。なお、本実施例では、実施例２と同様の第１の条件及び第２の条件を用いる。また、実施例３と同様に、導電層の表面を酸化する工程を有する。
実施例１と同様に基板１００上に第１の絶縁層１０１を形成し、絶縁膜上に第１の導電層１０２を成膜した。次に、第１の導電層１０２上に第１のマスクパターン１０３をフォトリソグラフィー工程により形成した。次に、第１の条件により第１の導電層１０２をエッチングして第２の導電層２１１を形成した。
本実施例では、第１の条件として、実施例２の第１の条件を用いて第１のエッチングを行った。このとき、第１の導電層１０２の一部を異方的にエッチングした。この結果、図６（Ｂ）に示すように、第１のマスクパターン１０３の端部下方において、垂直な側面を有する第２の導電層２１１を形成することができた。なお、第２の導電層２１１は、実施例３の第２の導電層３０２と同様に、基板全面上に導電層が形成されており、第１のマスクパターン１０３に覆われている凸部を有する。
次に、図６（Ｃ）に示すように、第２の導電層２１１を酸化して、第１の酸化物層４０３を形成した。ここでは、実施例３と同様に用いスピンコーティグ法により純水を塗布して、第２の導電層の表面を酸化した。この結果、基板表面のパーティクルを洗い流すことが可能である。
次に、第２の条件により第１のマスクパターン１０３を後退させて第２のマスクパターン４２１を形成すると共に、第２の導電層２１１をエッチングして第３の導電層４３１を形成した。本実施例では、第２の条件として、実施例１の第２の条件を用いた。このため、実施例１と同様に、エッチング用ガスにＣＦ4を用いるため、図６（Ｄ）に示すように、第１のマスクパターン１０３を後退させることが可能である。この結果、第２の導電層２１１の上部表面が露出される。この露出された領域が徐々にエッチングされ、異なる傾斜面を有する第３の導電層４３１を形成した。このとき、第２の絶縁層１３３において、第３の導電層４３１に覆われていない領域の膜厚は、第３の導電層４３１が重畳する領域の膜厚と比較して、若干薄くなった。
次に、剥離液を用いて第２のマスクパターン４２１を除去することで、第３の導電層４３１を有する配線基板を作製することができる。このときの第３の導電層の断面のＳＥＭ写真及びその模式図を図１２に示す。
図１２（Ａ）は、第４の導電層の断面のＳＥＭ写真であり、図１２（Ｂ）はその模式図である。絶縁層１００１上に第３の導電層１００２が形成されている。第３の導電層１００２の側面は異なる傾斜面を有する。第１の傾斜面は、第３の導電層１００２の側面において、下方部に形成される傾斜面である。絶縁層１００１の表面と第１の傾斜面とがなす角度をθ１で示す。一方、第２の傾斜面は、第３の導電層１００２の側面において上方部に形成される傾斜面である。絶縁層１００１と第２の傾斜面とがなす角度をθ２で示す。ここでは、θ１は６０度で、θ２は２６度である。
また、同様に実施の形態４で示したエッチング方法を用いて形成した導電層において、異なる傾斜面それぞれが絶縁層となす角度θ１及びθ２を表４に示す。
以上の工程により、側面それぞれにおいて２つの傾斜面を有する導電層を形成することができた。
次に、実施例１〜実施例４で示した表１〜表４の結果を図１３（Ａ）及び（Ｂ）に示す。
図１３（Ａ）及び（Ｂ）の横軸は、θ１（導電層の下方側面に形成される傾斜面と絶縁層の表面とがなす角度）を示し、縦軸はθ２（導電層の上方側面に形成される傾斜面と絶縁層の表面とがなす角度）を示す。
実施例１及び実施例２の工程によって形成された導電層のθ１及びθ２を図１３（Ａ）に示す。また、実施例１で形成された導電層のθ１及びθ２を菱形で示し、実施例２で形成された導電層のθ１及びθ２を三角形で示す。実施例１で形成された導電層のθ１は、５０度以上７０度以下、好ましくは５１度以上６８度以下の範囲であり、θ２は２０度以上６０度以下、好ましくは３３度以上４９度以下の範囲である。
実施例２の工程によって形成された導電層のθ１は、５０度以上７０度以下、好ましくは５３度以上６６度以下の範囲であり、θ２は２０度以上６０度以下、好ましくは３５度以上４６度以下の範囲である。
次に、実施例３及び実施例４の工程によって形成された導電層のθ１及びθ２を図１３（Ｂ）に示す。また、実施例３で形成された導電層のθ１及びθ２を菱形で示し、実施例４で形成された導電層のθ１及びθ２を三角形で示す。実施例３の工程によって形成された導電層のθ１は、５０度以上７０度以下、好ましくは５４度以上６７度以下の範囲であり、θ２は２０度以上６０度以下、好ましくは３８度以上５３度以下の範囲である。
実施例４の工程によって形成された導電層のθ１は、５０度以上７０度以下、好ましくは５６度以上７０度以下の範囲であり、θ２は２０度以上６０度以下、好ましくは２１度以上３４度以下の範囲である。
本実施例では、表示パネルとして発光表示パネルの作製方法について図１４〜図１６を用いて説明する。画素部の平面構造を図１６に示し、図１４及び図１５は、図１６の画素部のＡ−Ｂ、及びＣ−Ｄに対応する縦断面構造を模式的に示したものである。また、本実施例においては、第１実施の形態を用いて第４の導電層を形成するがこれに限定されず、実施の形態２乃至実施の形態４の何れかの工程を用いることができる。
図１４（Ａ）に示すように、基板２００１上に第１の絶縁層２００２を膜厚１００〜１０００ｎｍで形成する。ここでは、第１の絶縁層として、プラズマＣＶＤ法を用いた膜厚１００ｎｍの酸化シリコン膜と減圧熱ＣＶＤ法を用いた膜厚４８０ｎｍの酸化シリコン膜を積層させて形成する。
次に、非晶質半導体膜を膜厚１０〜１００ｎｍで形成する。ここでは減圧熱ＣＶＤ法を用いて膜厚５０ｎｍの非晶質シリコン膜を形成する。次に、この非晶質シリコン膜を結晶化させる。本実施例では、非晶質シリコン膜にレーザ光を照射して結晶性シリコン膜を形成する。次に、結晶性シリコン膜上にレジストを塗布し仮焼きした後、第１のフォトリソグラフィー工程及び第１のエッチング処理により結晶性シリコン膜の不要な部分を除去して半導体領域２００３、２００４を形成する。次に、ゲート絶縁膜として機能する第２の絶縁層を形成する。ここでは、第２の絶縁層としてＣＶＤ法により酸化珪素膜を成膜する。
なお、半導体領域２００３、２００４は、ポリチエニレンビニレン、ポリ（２，５−チエニレンビニレン）、ポリアセチレン、ポリアセチレン誘導体、ポリアリレンビニレンなどの有機半導体材料を用いて形成しても良い。また、第２の絶縁層を、液滴吐出法、塗布法、ゾルゲル法等を用いて絶縁性を有する溶液を用いて形成することができる。絶縁性を有する溶液の代表例としては、無機酸化物の微粒子が分散された溶液、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、アクリル、ＰＳＧ（リンガラス）、ＢＰＳＧ（リンボロンガラス）、シリケートＳＯＧ（Ｓｐｉｎ ｏｎ Ｇｌａｓｓ）、ポリシラザンＳＯＧ、アルコキシシリケート系ＳＯＧ、シロキサンポリマーを適宜用いることができる。
次いで、ＴＦＴのチャネル領域となる領域にｐ型またはｎ型の不純物元素を低濃度に添加するチャネルドープ工程を全面または選択的に行う。このチャネルドープ工程は、ＴＦＴしきい値電圧を制御するための工程である。なお、ここではジボラン（Ｂ2Ｈ6）を質量分離しないでプラズマ励起したイオンドープ法でボロンを添加する。また、質量分離を行うイオンインプランテーション法を用いてもよい。
次に、第１の導電層を形成する。ここでは、スパッタリング法を用い、ＴａＮ膜とＷ膜との積層からなる第１の導電層を形成する。次に、第１の導電層上にレジストを塗布し仮焼きした後、第２のフォトリソグラフィー工程及び第２のエッチング処理によりゲート電極として機能する第２の導電層２００６〜２００８、および容量配線として機能する第２の導電層２００９を形成する。
なお、第２の導電層２００６〜２００９を、Ａｇ、Ａｕ、Ａｇの導電体を用い、液滴吐出法、印刷法、電界メッキ法等により形成しても良い。この場合、フォトリソグラフィー工程を行わなくとも、第２の導電層２００６〜２００９を形成することができるため、工程数を削減することが可能である。
次いで、第２の導電層２００６〜２００９をマスクとして自己整合的にリンを半導体領域に添加して、低濃度不純物領域２０１０ａ、２０１１ａ、２０１３ａ、２０１４ａと高濃度不純物領域２０１０〜２０１４を形成する。低濃度不純物領域のリンの濃度が、１×１０16〜５×１０18ａｔｏｍｓ／ｃｍ3（代表的には３×１０17〜３×１０18ａｔｏｍｓ／ｃｍ3）、高濃度不純物領域のリンの濃度が１×１０20〜１×１０21ａｔｏｍｓ／ｃｍ（代表的には3２×１０20〜５×１０20ａｔｏｍｓ／ｃｍ3）となるように調整する。なお、半導体領域２００３、２００４のうち、第２の導電層２００６〜２００８の厚い部分と重なる領域はチャネル形成領域となる。
次いで、第２の導電層２００６〜２００９を覆う第３の絶縁層を形成する。ここでは、水素を含む絶縁膜を成膜する。この後、半導体領域に添加された不純物元素の活性化および半導体領域の水素化を行う。水素を含む絶縁膜は、ＰＣＶＤ法により得られる窒化酸化珪素膜（ＳｉＮＯ膜）を用いる。
なお、第３の絶縁層は、感光性または非感光性の有機材料（ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、レジストまたはベンゾシクロブテン）を塗布し焼成して形成することができる。または、ＰＳＧ（リンガラス）、ＢＰＳＧ（リンボロンガラス）、ポリシラザンＳＯＧ、シリケートＳＯＧ（Ｓｐｉｎ ｏｎ Ｇｌａｓｓ）、アルコキシシリケート系ＳＯＧ、シロキサンポリマーを塗布し焼成して形成することができる。
また、第３の絶縁層として、ＣＶＤ法により形成された酸化珪素膜、窒化珪素膜、酸化窒化珪素膜、又は窒化酸化珪素膜、若しくはこれらいずれか２つ以上で形成される積層を用いることができる。
次いで、第３の絶縁層上にレジストを塗布し仮焼きした後、第３のフォトリソグラフィー工程及び第３のエッチング処理により開口部を有する第４の絶縁層２０１５及び第５の絶縁層２００５を形成すると共に、半導体領域の一部を露出する。この後、第３の導電層２０２１を形成する。第３の導電層２０２１は、チタン膜と、アルミニウムーシリコン合金膜と、チタン膜とをスパッタリング法で連続して形成した３層構造の積層膜を成膜する。
次に、第３の導電層２０２１上にレジストを塗布し仮焼きした後、第４のフォトリソグラフィー工程により第１のマスクパターン２０１７〜２０２０を形成する。
なお、第１のマスクパターン２０１７〜２０２０は、ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド等の有機樹脂を液滴吐出法によって、所定の場所に吐出し焼成して形成してもよい。
次に、図１４（Ｂ）に示すように、第１のマスクパターンを用いて第４のエッチング工程及び第５のエッチング工程により第４の導電層２０２５〜２０２８を形成する。ここでは、実施例１で示した第１の条件を用いて第４のエッチングを行い、第２の条件を用いて第５のエッチングを行って、第４の導電層２０２５〜２０２８を形成する。第４の導電層の側面は湾曲面を有するため、後に形成される絶縁層のクラックを低減することが可能である。以上の工程により、配線基板を形成することができる。
次に、図１５（Ａ）に示すように、第６の絶縁層を形成する。第６の絶縁層としては、ＣＶＤ法により形成される無機絶縁層（酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコンなど）、塗布法により形成される感光性または非感光性の有機樹脂層（ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、レジストまたはベンゾシクロブテン）、またはこれらの積層などを用いて形成する。
第６の絶縁層としては、平坦化が可能な絶縁層が好ましい。平坦化が可能な絶縁層としては、塗布法により形成される上記感光性又は非感光性の有機樹脂層のほか、塗布法によって得られるＳｉＯｘ層からなる絶縁層、例えばシリカガラスに代表される無機シロキサンポリマー、アルキルシロキサンポリマー、アルキルシルセスキオキサンポリマー、水素化シルセスキオキサンポリマー、水素化アルキルシルセスキオキサンポリマーなどに代表される有機シロキサンポリマーを塗布し焼成して形成された絶縁層を用いることができる。シロキサンポリマーの一例としては、東レ製塗布絶縁膜材料であるＰＳＢ−Ｋ１、ＰＳＢ−Ｋ３１や触媒化成製塗布絶縁膜材料であるＺＲＳ−５ＰＨが挙げられる。ここではアクリル樹脂を塗布焼成して、第６の絶縁層を形成する。なお、第６の絶縁層として、黒色顔料、色素などの可視光を吸収する材料を溶解又は分散させてなる有機材料を用いることで、後に形成される発光素子の迷光の吸収、それに伴うコントラスト向上が可能である。
次に、第６の絶縁層上にレジストを塗布し仮焼きした後、第６のフォトリソグラフィー工程及び第６のエッチング工程により第６の絶縁層をエッチングして開口部を有する第７の絶縁層２０３１を形成すると共に、第４の導電層２０２８の一部を露出する。
次に、第５の導電層を成膜し、第５の導電層上にレジストを塗布し仮焼きした後、第７のフォトリソグラフィー工程及び第７のエッチング工程により、第６の導電層２０３５を形成する。第６の導電層２０３５は、第１の画素電極として機能する。第５の導電層としては、反射導電膜と透明導電膜を積層して成膜する。ここでは、炭素、ニッケル、及びＡｌの合金膜と酸化珪素を有するＩＴＯをスパッタリング法で積層する。なお、図１５（Ａ）の縦断面構造Ａ−Ｂ及びＣ−Ｄに対応する平面構造を図１６に示すので同時に参照する。
次に、図１５（Ｂ）に示すように、第６の導電層２０３５の端部を覆って隔壁、且つ、ブラックマトリクスとなる、第８の絶縁層２０４１を形成する。第８の絶縁層は、遮光性を有する絶縁物であり、色素、黒色顔料等の可視光を吸収する材料を溶解又は分散させてなる感光性または非感光性の有機材料（ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、レジストまたはベンゾシクロブテン）、またはＳＯＧ膜（例えば、アルキル基を含むＳｉＯｘ膜）を膜厚０．８μｍ〜１μｍの範囲で用いる。例えば、富士フィルムオーリン社製ＣＯＬＯＲ ＭＯＳＡＩＣ ＣＫ（商品名）のような材料を用いる。なお、本実施例では、第７の絶縁層２０３１も遮光性を有する絶縁物で設けることによって、第７の絶縁層２０３１とのトータルで遮光の効果を得ることができる。また、第８の絶縁層２０４１として、感光性の材料を用いて形成すると、その側面は曲率半径が連続的に変化する形状となり、上層の薄膜が段切れせずに形成されるため好ましい。
なお、第８の絶縁層２０４１を液滴吐出法、印刷法で形成しても良い。
次に、蒸着法、塗布法、液滴吐出法などにより発光物質材料を塗布し焼成して第６の導電層２０３５上及び第８の絶縁層２０４１の端部に発光物質を含む層２０４２を形成する。この後、発光物質を含む層２０４２上に、第２の画素電極として機能する第７の導電層２０４３を形成する。ここでは、酸化珪素を含むＩＴＯをスパッタリング法により成膜する。この結果、第６の導電層、発光物質を含む層、及び第７の導電層により発光素子を形成することができる。発光素子を構成する導電層及び、発光物質を含む層の各材料は適宜選択し、各膜厚も調整する。
なお、発光物質を含む層２０４２を形成する前に、大気圧中で２００℃の熱処理を行い第８の絶縁層２０４１中若しくはその表面に吸着している水分を除去する。また、減圧下で２００〜４００℃、好ましくは２５０〜３５０℃に熱処理を行い、そのまま大気に晒さずに発光物質を含む層２０４２を真空蒸着法や、減圧下の液滴吐出法で形成することが好ましい。
発光物質を含む層２０４２は、有機化合物又は無機化合物を含む電荷注入輸送物質及び発光材料で形成し、低分子系有機化合物、デンドリマー、オリゴマー等に代表的される中分子系有機化合物、高分子系有機化合物から選ばれた一種又は複数種の層を含み、電子注入輸送性又は正孔注入輸送性の無機化合物と組み合わせても良い。
電荷注入輸送物質のうち、特に電子輸送性の高い物質としては、例えばトリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ3）、トリス（５−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ3）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］−キノリナト）ベリリウム（略称：ＢｅＢｑ2）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−４−フェニルフェノラト−アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）など、キノリン骨格またはベンゾキノリン骨格を有する金属錯体等が挙げられる。
また、正孔輸送性の高い物質としては、例えば４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］−ビフェニル（略称：α−ＮＰＤ）や４，４’−ビス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニル−アミノ］−ビフェニル（略称：ＴＰＤ）や４，４’，４’’−トリス（Ｎ，Ｎ−ジフェニル−アミノ）−トリフェニルアミン（略称：ＴＤＡＴＡ）、４，４’，４’’−トリス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニル−アミノ］−トリフェニルアミン（略称：ＭＴＤＡＴＡ）などの芳香族アミン系（即ち、ベンゼン環−窒素の結合を有する）の化合物が挙げられる。
また、電荷注入輸送物質のうち、特に電子注入性の高い物質としては、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化セシウム（ＣｓＦ）、フッ化カルシウム（ＣａＦ2）等のようなアルカリ金属又はアルカリ土類金属の化合物が挙げられる。また、この他、Ａｌｑ3のような電子輸送性の高い物質とマグネシウム（Ｍｇ）のようなアルカリ土類金属との混合物であってもよい。
電荷注入輸送物質のうち、正孔注入性の高い物質としては、例えば、モリブデン酸化物（ＭｏＯx）やバナジウム酸化物（ＶＯx）、ルテニウム酸化物（ＲｕＯx）、タングステン酸化物（ＷＯx）、マンガン酸化物（ＭｎＯx）等の金属酸化物が挙げられる。また、この他、フタロシアニン（略称：Ｈ2Ｐｃ）や胴フタロシアニン（ＣｕＰｃ）等のフタロシアニン系の化合物が挙げられる。
発光層は、発光波長帯の異なる発光層を画素毎に形成して、カラー表示を行う構成としても良い。典型的には、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色に対応した発光層を形成する。この場合にも、画素の光放射側にその発光波長帯の光を透過するフィルター（着色層）を設けた構成とすることで、色純度の向上や、画素部の鏡面化（映り込み）の防止を図ることができる。フィルター（着色層）を設けることで、従来必要であるとされていた円偏光版などを省略することが可能となり、発光層から放射される光の損失を無くすことができる。さらに、斜方から画素部（表示画面）を見た場合に起こる色調の変化を低減することができる。
発光層を形成する発光材料には様々な材料がある。低分子系有機発光材料では、４−（ジシアノメチレン）２−メチル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチルジュロリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＪＴ）、９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡ）、ペリフランテン、２，５−ジシアノ−１，４−ビス［２−（１０−メトキシ−１，１，７，７−テトラメチルジュロリジン−９−イル）エテニル］ベンゼン、Ｎ，Ｎ’−ジメチルキナクリドン（略称：ＤＭＱｄ）、クマリン６、クマリン５４５Ｔ、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ3）、９，９’−ビアントリル、９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡ）や９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＮＡ）等を用いることができる。また、この他の物質でもよい。
一方、高分子系有機発光材料は低分子系に比べて物理的強度が高く、発光素子の耐久性が高い。また塗布により成膜することが可能であるので、発光素子の作製が比較的容易である。高分子系有機発光材料を用いた発光素子の構造は、低分子系有機発光材料を用いたときと基本的には同じであり、陰極／発光物質を含む層／陽極となる。しかし、高分子系有機発光材料を用いた発光物質を含む層を形成する際には、低分子系有機発光材料を用いたときのような積層構造を形成させることは難しく、多くの場合２層構造となる。具体的には、陰極／発光層／正孔輸送層／陽極という構造である。
発光色は、発光層を形成する材料で決まるため、これらを選択することで所望の発光を示す発光素子を形成することができる。発光層の形成に用いることができる高分子系の発光材料は、ポリパラフェニレンビニレン系、ポリパラフェニレン系、ポリチオフェン系、ポリフルオレン系が挙げられる。
ポリパラフェニレンビニレン系には、ポリ（パラフェニレンビニレン） ［ＰＰＶ］ の誘導体、ポリ（２，５−ジアルコキシ−１，４−フェニレンビニレン） ［ＲＯ−ＰＰＶ］、ポリ（２−（２’−エチル−ヘキソキシ）−５−メトキシ−１，４−フェニレンビニレン）［ＭＥＨ−ＰＰＶ］、ポリ（２−（ジアルコキシフェニル）−１，４−フェニレンビニレン）［ＲＯＰｈ−ＰＰＶ］等が挙げられる。ポリパラフェニレン系には、ポリパラフェニレン［ＰＰＰ］の誘導体、ポリ（２，５−ジアルコキシ−１，４−フェニレン）［ＲＯ−ＰＰＰ］、ポリ（２，５−ジヘキソキシ−１，４−フェニレン）等が挙げられる。ポリチオフェン系には、ポリチオフェン［ＰＴ］の誘導体、ポリ（３−アルキルチオフェン）［ＰＡＴ］、ポリ（３−ヘキシルチオフェン）［ＰＨＴ］、ポリ（３−シクロヘキシルチオフェン）［ＰＣＨＴ］、ポリ（３−シクロヘキシル−４−メチルチオフェン）［ＰＣＨＭＴ］、ポリ（３，４−ジシクロヘキシルチオフェン）［ＰＤＣＨＴ］、ポリ［３−（４−オクチルフェニル）−チオフェン］［ＰＯＰＴ］、ポリ［３−（４−オクチルフェニル）−２，２ビチオフェン］［ＰＴＯＰＴ］等が挙げられる。ポリフルオレン系には、ポリフルオレン［ＰＦ］の誘導体、ポリ（９，９−ジアルキルフルオレン）［ＰＤＡＦ］、ポリ（９，９−ジオクチルフルオレン）［ＰＤＯＦ］等が挙げられる。
なお、正孔輸送性の高分子系有機発光材料を、陽極と発光性の高分子系有機発光材料の間に挟んで形成すると、陽極からの正孔注入性を向上させることができる。一般にアクセプター材料と共に水に溶解させたものをスピンコート法などで塗布する。また、有機溶媒には不溶であるため、上述した発光性の発光材料との積層が可能である。正孔輸送性の高分子系有機発光材料としては、ＰＥＤＯＴとアクセプター材料としてのショウノウスルホン酸（ＣＳＡ）の混合物、ポリアニリン［ＰＡＮＩ］とアクセプター材料としてのポリスチレンスルホン酸［ＰＳＳ］の混合物等が挙げられる。
また、発光層は単色又は白色の発光を呈する構成とすることができる。白色発光材料を用いる場合には、画素の光放射側に特定の波長の光を透過するフィルター（着色層）を設けた構成としてカラー表示を可能にすることができる。
白色に発光する発光層を形成するには、例えば、Ａｌｑ3、部分的に赤色発光色素であるナイルレッドをドープしたＡｌｑ3、ｐ−ＥｔＴＡＺ、ＴＰＤ（芳香族ジアミン）を蒸着法により順次積層することで白色を得ることができる。また、スピンコートを用いた塗布法により発光層を形成する場合には、発光材料を塗布した後、真空加熱で焼成することが好ましい。例えば、正孔注入層として作用するポリ（エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（スチレンスルホン酸）水溶液（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）を全面に塗布、焼成し、その後、発光層として作用する発光中心色素（１，１，４，４−テトラフェニル−１，３−ブタジエン（ＴＰＢ）、４−ジシアノメチレン−２−メチル−６−（ｐ−ジメチルアミノ−スチリル）−４Ｈ−ピラン（ＤＣＭ１）、ナイルレッド、クマリン６など）をドープしたポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）溶液を全面に塗布、焼成すればよい。
発光層は単層で形成することもでき、ホール輸送性のポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）に電子輸送性の１，３，４−オキサジアゾール誘導体（ＰＢＤ）を分散させてもよい。また、３０ｗｔ％のＰＢＤを電子輸送剤として分散し、４種類の色素（ＴＰＢ、クマリン６、ＤＣＭ１、ナイルレッド）を適当量分散することで白色発光が得られる。ここで示した白色発光が得られる発光素子の他にも、発光層の材料を適宜選択することによって、赤色発光、緑色発光、または青色発光が得られる発光素子を作製することができる。
さらに、発光層は、一重項励起発光材料の他、金属錯体などを含む三重項励起材料を用いても良い。例えば、赤色の発光性の画素、緑色の発光性の画素及び青色の発光性の画素のうち、輝度半減時間が比較的短い赤色の発光性の画素を三重項励起発光材料で形成し、他を一重項励起発光材料で形成する。三重項励起発光材料は発光効率が良いので、同じ輝度を得るのに消費電力が少なくて済むという特徴がある。また、赤色画素に適用した場合、発光素子に流す電流量が少なくて済むので、信頼性を向上させることができる。また、低消費電力化として、赤色の発光性の画素と緑色の発光性の画素とを三重項励起発光材料で形成し、青色の発光性の画素を一重項励起発光材料で形成しても良い。人間の視感度が高い緑色の発光素子も三重項励起発光材料で形成することで、より低消費電力化を図ることができる。
三重項励起発光材料の一例としては、金属錯体をドーパントとして用いたものがあり、第３遷移系列元素である白金を中心金属とする金属錯体、イリジウムを中心金属とする金属錯体などが知られている。三重項励起発光材料としては、これらの化合物に限られることはなく、上記構造を有し、且つ中心金属に周期表の８〜１０属に属する元素を有する化合物を用いることも可能である。
以上に掲げる発光物質を含む層を形成する物質は一例であり、正孔注入輸送層、正孔輸送層、電子注入輸送層、電子輸送層、発光層、電子ブロック層、正孔ブロック層などの機能性の各層を適宜積層することで発光素子を形成することができる。また、これらの各層を合わせた混合層又は混合接合を形成しても良い。
上記のような材料で形成した発光素子は、順方向にバイアスすることで発光する。発光素子を用いて形成する表示装置の画素は、単純マトリクス方式、若しくはアクティブマトリクス方式で駆動することができる。いずれにしても、個々の画素は、ある特定のタイミングで順方向バイアスを印加して発光させることとなるが、ある一定期間は非発光状態となっている。この非発光時間に逆方向のバイアスを印加することで発光素子の信頼性を向上させることができる。発光素子では、一定駆動条件下で発光強度が低下する劣化や、画素内で非発光領域が拡大して見かけ上輝度が低下する劣化モードがあるが、順方向及び逆方向にバイアスを印加する交流的な駆動を行うことで、劣化の進行を遅くすることができ、発光装置の信頼性を向上させることができる。
次に、発光素子を覆って、水分の侵入を防ぐ透明保護層２０４４を形成する。透明保護層２０４４としては、スパッタ法またはＣＶＤ法により得られる窒化珪素膜、酸化珪素膜、酸化窒化珪素膜（ＳｉＮＯ膜（組成比Ｎ＞Ｏ）またはＳｉＯＮ膜（組成比Ｎ＜Ｏ））、炭素を主成分とする薄膜（例えばＤＬＣ膜、ＣＮ膜）などを用いることができる。
以上の工程により、多層構造の発光表示パネルを作製することができる。なお、静電破壊防止のための保護回路、代表的にはダイオードなどを、接続端子とソース配線層（ゲート配線層）の間または画素部に設けてもよい。この場合、上記したＴＦＴと同様の工程で作製し、画素部のゲート配線層とダイオードのドレイン配線層又はソース配線層とを接続することにより、静電破壊を防止することができる。
なお、実施の形態１乃至実施の形態４のいずれをも本実施例に適応することができる。また、表示パネルとして発光表示パネルを例に挙げて説明したが、これに限られるものではなく、液晶表示パネル、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ；デジタルマイクロミラーデバイス）、ＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ；プラズマディスプレイパネル）、ＦＥＤ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ；フィールドエミッションディスプレイ）、電気泳動表示装置（電子ペーパー）等のアクティブ型表示パネルに、本発明を適宜適応することができる。
上記実施例において適用可能な発光素子の形態を、図１７を用いて説明する。
図１７（Ａ）は第１の画素電極１１を透光性の酸化物導電性材料で形成した例であり、酸化珪素を１〜１５原子％の濃度で含む酸化物導電性材料で形成している。その上に正孔注入層若しくは正孔輸送層４１、発光層４２、電子輸送層若しくは電子注入層４３を積層した発光物質を含む層１６を設けている。第２の画素電極１７は、ＬｉＦやＭｇＡｇなどアルカリ金属又はアルカリ土類金属を含む第３の電極層３３とアルミニウムなどの金属材料で形成する第４の電極層３４で形成している。この構造の画素は、図中に矢印で示したように第１の画素電極１１側から光を放射することが可能となる。
図１７（Ｂ）は第２の画素電極１７から光を放射する例を示し、第１の画素電極１１はアルミニウム、チタンなどの金属、又は該金属と化学量論的組成比以下の濃度で窒素を含む金属材料で形成する第１の電極層３５と、酸化珪素を１〜１５原子％の濃度で含む酸化物導電性材料で形成する第２の電極層３２で形成している。その上に正孔注入層若しくは正孔輸送層４１、発光層４２、電子輸送層若しくは電子注入層４３を積層した発光物質を含む層１６を設けている。第２の画素電極１７は、ＬｉＦやＣａＦなどのアルカリ金属又はアルカリ土類金属を含む第３の電極層３３とアルミニウムなどの金属材料で形成する第４の電極層３４で形成するが、いずれの層も１００ｎｍ以下の厚さとして光を透過可能な状態としておくことで、第２の画素電極１７から光を放射することが可能となる。
図１７（Ｅ）は、両方向、即ち第１の画素電極１１及び第２の画素電極から光を放射する例を示し、第１の画素電極１１に、透光性を有し且つ仕事関数の大きい導電膜を用い、第２の画素電極１７に、透光性を有し且つ仕事関数の小さい導電膜を用いる。代表的には、第１の画素電極１１を、酸化珪素を１〜１５原子％の濃度で含む酸化物導電性材料で形成し、第２の画素電極１７を、それぞれ１００ｎｍ以下の厚さのＬｉＦやＣａＦなどのアルカリ金属又はアルカリ土類金属を含む第３の電極層３３とアルミニウムなどの金属材料で形成する第４の電極層３４で形成すればよい。
図１７（Ｃ）は第１の画素電極１１から光を放射する例を示し、かつ、発光物質を含む層を電子輸送層若しくは電子注入層４３、発光層４２、正孔注入層若しくは正孔輸送層４１の順に積層した構成を示している。第２の画素電極１７は、発光物質を含む層１６側から酸化珪素を１〜１５原子％の濃度で含む酸化物導電性材料で形成する第２の電極層３２、アルミニウム、チタンなどの金属、又は該金属と化学量論的組成比以下の濃度で窒素を含む金属材料で形成する第１の電極層３５で形成している。第１の画素電極１１は、ＬｉＦやＣａＦなどのアルカリ金属又はアルカリ土類金属を含む第３の電極層３３とアルミニウムなどの金属材料で形成する第４の電極層３４で形成するが、いずれの層も１００ｎｍ以下の厚さとして光を透過可能な状態としておくことで、第１の画素電極１１から光を放射することが可能となる。
図１７（Ｄ）は第２の画素電極１７から光を放射する例を示し、かつ、発光物質を含む層１６を電子輸送層若しくは電子注入層４３、発光層４２、正孔注入層若しくは正孔輸送層４１の順に積層した構成を示している。第１の画素電極１１は図１７（Ａ）と同様な構成とし、膜厚は発光物質を含む層で発光した光を反射可能な程度に厚く形成している。第２の画素電極１７は、酸化珪素を１〜１５原子％の濃度で含む酸化物導電性材料で構成している。この構造において、正孔注入層若しくは正孔輸送層４１を無機物である金属酸化物（代表的には酸化モリブデン若しくは酸化バナジウム）で形成することにより、第２の電極層３２を形成する際に導入される酸素が供給されて正孔注入性が向上し、駆動電圧を低下させることができる。
図１７（Ｆ）は、両方向、即ち第１の画素電極１１及び第２の画素電極１７から光を放射する例を示し、第１の画素電極１１に、透光性を有し且つ仕事関数の小さい導電膜を用い、第２の画素電極１７に、透光性を有し且つ仕事関数の大きい導電膜を用いる。代表的には、第１の画素電極１１を、それぞれ１００ｎｍ以下の厚さのＬｉＦやＣａＦなどのアルカリ金属又はアルカリ土類金属を含む第３の電極層３３とアルミニウムなどの金属材料で形成する第４の電極層３４で形成し、第２の画素電極１７を、酸化珪素を１〜１５原子％の濃度で含む酸化物導電性材料で形成すればよい。
上記実施例で示す発光表示パネルの画素回路、及びその動作構成について、図１８を用いて説明する。発光表示パネルの動作構成は、デジタルの表示装置において、画素に入力されるビデオ信号が電圧で規定されるのものと、電流で規定されるものとがある。ビデオ信号が電圧によって規定されるものには、発光素子に印加される電圧が一定のもの（ＣＶＣＶ）と、発光素子に印加される電流が一定のもの（ＣＶＣＣ）とがある。また、ビデオ信号が電流によって規定されるものには、発光素子に印加される電圧が一定のもの（ＣＣＣＶ）と、発光素子に印加される電流が一定のもの（ＣＣＣＣ）とがある。本実施例では、ＣＶＣＶ動作をする画素を図１８（Ａ）及び（Ｂ）用いて説明する。また、ＣＶＣＣ動作をする画素を図１８（Ｃ）〜（Ｆ）を用いて説明する。
図１８（Ａ）及び（Ｂ）に示す画素は、列方向に信号線３７１０及び電源線３７１１、行方向に走査線３７１４が配置される。また、スイッチング用のＴＦＴ３７０１、駆動用のＴＦＴ３７０３、容量素子３７０２及び発光素子３７０５を有する。
なお、スイッチング用のＴＦＴ３７０１及び駆動用のＴＦＴ３７０３は、オンしているときは線形領域で動作する。また駆動用のＴＦＴ３７０３は発光素子３７０５に電圧を印加するか否かを制御する役目を有する。両ＴＦＴは同じ導電型を有していると作製工程上好ましく、本実施例ではｐチャネル型ＴＦＴとして形成する。また駆動用のＴＦＴ３７０３には、エンハンスメント型だけでなく、ディプリーション型のＴＦＴを用いてもよい。また、駆動用のＴＦＴ３７０３のチャネル幅Ｗとチャネルと長Ｌの比（Ｗ／Ｌ）は、ＴＦＴの移動度にもよるが１〜１０００であることが好ましい。Ｗ／Ｌが大きいほど、ＴＦＴの電気特性が向上する。
図１８（Ａ）、（Ｂ）に示す画素において、ＴＦＴ３７０１は、画素に対するビデオ信号の入力を制御するものであり、ＴＦＴ３７０１がオンとなると、画素内にビデオ信号が入力される。すると、容量素子３７０２にそのビデオ信号の電圧が保持される。
図１８（Ａ）において、電源線３７１１がＶｓｓで発光素子３７０５の対向電極がＶｄｄの場合、即ち図１７（Ｃ）、（Ｄ）及び（Ｆ）の場合、発光素子の対向電極は陽極であり、駆動用のＴＦＴ３７０３に接続される電極は陰極である。この場合、駆動用のＴＦＴ３７０３の特性バラツキによる輝度ムラを抑制することが可能である。
図１８（Ａ）において、電源線３７１１がＶｄｄで発光素子３７０５の対向電極がＶｓｓの場合、即ち図１７（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｅ）の場合、発光素子の対向電極は陰極であり、駆動用のＴＦＴ３７０３に接続される電極は陽極である。この場合、Ｖｄｄより電圧の高いビデオ信号を信号線３７１０に入力することにより、容量素子３７０２にそのビデオ信号の電圧が保持され、駆動用のＴＦＴ３７０３が線形領域で動作するので、ＴＦＴのバラツキによる輝度ムラを改善することが可能である。
図１８（Ｂ）に示す画素は、ＴＦＴ３７０６と走査線３７１５を追加している以外は、図１８（Ａ）に示す画素構成と同じである。
ＴＦＴ３７０６は、新たに配置された走査線３７１５によりオン又はオフが制御される。ＴＦＴ３７０６がオンとなると、容量素子３７０２に保持された電荷は放電し、ＴＦＴ３７０３がオフとなる。つまり、ＴＦＴ３７０６の配置により、強制的に発光素子３７０５に電流が流れない状態を作ることができる。そのためＴＦＴ３７０６を消去用のＴＦＴと呼ぶことができる。従って、図１８（Ｂ）の構成は、全ての画素に対する信号の書き込みを待つことなく、書き込み期間の開始と同時又は直後に点灯期間を開始することができるため、発光のデューティ比を向上することが可能となる。
上記動作構成を有する画素において、発光素子３７０５の電流値は、線形領域で動作する駆動用のＴＦＴ３７０３により決定することができる。上記構成により、ＴＦＴの特性のバラツキを抑制することが可能であり、ＴＦＴ特性のバラツキに起因した発光素子の輝度ムラを改善して、画質を向上させた表示装置を提供することができる。
次に、ＣＶＣＣ動作をする画素を図１８（Ｃ）〜（Ｆ）を用いて説明する。図１８（Ｃ）に示す画素は、図１８（Ａ）に示す画素構成に、電源線う７１２、電流制御用のＴＦＴ３７０４が設けられている。
図１８（Ｅ）に示す画素は、駆動用のＴＦＴ３７０３のゲート電極が、行方向に配置された電源線７１２に接続される点が異なっており、それ以外は図１８（Ｃ）に示す画素と同じ構成である。つまり、図１８（Ｃ）、（Ｅ）に示す両画素は、同じ等価回路図を示す。しかしながら、行方向に電源線３７１２が配置される場合（図１８（Ｃ））と、列方向に電源線３７１２が配置される場合（図１８（Ｅ））とでは、各電源線は異なるレイヤーの導電膜で形成される。ここでは、駆動用のＴＦＴ３７０３のゲート電極が接続される配線に注目し、これらを作製するレイヤーが異なることを表すために、図１８（Ｃ）、（Ｅ）として分けて記載する。
なお、スイッチング用のＴＦＴ３７０１は線形領域で動作し、駆動用のＴＦＴ３７０３は飽和領域で動作する。また駆動用のＴＦＴ３７０３は発光素子３７０５に流れる電流値を制御する役目を有し、ＴＦＴ３７０４は飽和領域で動作し発光素子３７０５に対する電流の供給を制御する役目を有する。
図１８（Ｄ）及び（Ｆ）示す画素はそれぞれ、図１８（Ｃ）及び（Ｅ）に示す画素に、消去用のＴＦＴ３７０６と走査線３７１５を追加している以外は、図１８（Ｃ）及び（Ｅ）に示す画素構成と同じである。
なお、図１８（Ａ）及び（Ｂ）に示される画素でも、ＣＶＣＣ動作をすることは可能である。また、図１８（Ｃ）〜（Ｆ）に示される動作構成を有する画素は、図１８（Ａ）及び（Ｂ）と同様に、発光素子の電流の流れる方向によって、Ｖｄｄ及びＶｓｓを適宜変えることが可能である。
上記構成を有する画素は、ＴＦＴ３７０４が線形領域で動作するために、ＴＦＴ３７０４のＶｇｓの僅かな変動は、発光素子３７０５の電流値に影響を及ぼさない。つまり、発光素子３７０５の電流値は、飽和領域で動作する駆動用のＴＦＴ３７０３により決定することができる。上記構成により、ＴＦＴの特性バラツキに起因した発光素子の輝度ムラを改善して、画質を向上させた表示装置を提供することができる。
特に、非晶質半導体等を有する薄膜トランジスタを形成する場合、駆動用のＴＦＴの半導体膜の面積を大きくすると、ＴＦＴのバラツキの低減が可能であるため好ましい。このため、図１８（Ａ）及び図１８（Ｂ）に示す画素は、ＴＦＴの数が少ないため開口率を増加させることが可能である。
なお、容量素子３７０２を設けた構成を示したが、本発明はこれに限定されず、ビデオ信号を保持する容量をゲート容量などでまかなうことが可能な場合には、容量素子３７０２を設けなくてもよい。
また、薄膜トランジスタの半導体領域が非晶質半導体膜で形成される場合は、しきい値がシフトしやすいため、しきい値を補正する回路を画素内又は画素部周辺に設けることが好ましい。
このようなアクティブマトリクス型の発光装置は、画素密度が増えた場合、各画素にＴＦＴが設けられているため低電圧駆動でき、有利であると考えられている。一方、一列毎にＴＦＴが設けられるパッシブマトリクス型の発光装置を形成することもできる。パッシブマトリクス型の発光装置は、各画素にＴＦＴが設けられていないため、高開口率となる。
また、本発明の表示装置において、画面表示の駆動方法は特に限定されず、例えば、点順次駆動方法や線順次駆動方法や面順次駆動方法などを用いればよい。代表的には、線順次駆動方法とし、時分割階調駆動方法や面積階調駆動方法を適宜用いればよい。また、表示装置のソース線に入力する映像信号は、アナログ信号であってもよいし、デジタル信号であってもよく、適宜、映像信号に合わせて駆動回路などを設計すればよい。
以上のように、多様な画素回路を採用することができる。
本実施例では、表示モジュールの一例として、発光表示モジュールの外観について、図１９を用いて説明する。図１９（Ａ）は、第１の基板１２００と、第２の基板１２０４との間が第１のシール材１２０５及び第２のシール材によって封止されたパネルの上面図であり、図１９（Ｂ）は、図１９（Ａ）のＡ−Ａ’における断面図に相当する。
図１９（Ａ）において、点線で示された１２０１は信号線（ソース線）駆動回路、１２０２は画素部、１２０３は走査線（ゲート線）駆動回路である。本実施例において、信号線駆動回路１２０１、画素部１２０２、及び走査線駆動回路１２０３は第１のシール材及び第２のシール材で封止されている領域内にある。第１のシール材としては、フィラーを含む粘性の高いエポキシ系樹脂を用いるのが好ましい。また、第２のシール材としては、粘性の低いエポキシ系樹脂を用いるのが好ましい。また、第１のシール材１２０５及び第２のシール材はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。
また、画素部１２０２と第１のシール材１２０５との間に、乾燥剤を設けてもよい。さらには、画素部において、走査線又は信号線上に乾燥剤を設けてもよい。乾燥剤としては、酸化カルシウム（ＣａＯ）や酸化バリウム（ＢａＯ）等のようなアルカリ土類金属の酸化物のような化学吸着によって水（Ｈ2Ｏ）を吸着する物質を用いるのが好ましい。但し、これに限らずゼオライトやシリカゲル等の物理吸着によって水を吸着する物質を用いても構わない。
また、透湿性の高い樹脂に乾燥剤の粒状の物質を含ませた状態で第２の基板１２０４に固定することができる。ここで、透湿性の高い樹脂としては、例えば、エステルアクリレート、エーテルアクリレート、エステルウレタンアクリレート、エーテルウレタンアクリレート、ブタジエンウレタンアクリレート、特殊ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート、アミノ樹脂アクリレート、アクリル樹脂アクリレート等のアクリル樹脂を用いることができる。この他、ビスフェノールＡ型液状樹脂、ビスフェノールＡ型固形樹脂、含ブロムエポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型樹脂、ビスフェノールＡＤ型樹脂、フェノール型樹脂、クレゾール型樹脂、ノボラック型樹脂、環状脂肪族エポキシ樹脂、エピビス型エポキシ樹脂、グリシジルエステル樹脂、グリシジルアミン系樹脂、複素環式エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂等のエポキシ樹脂を用いることができる。また、この他の物質を用いても構わない。また、例えばシロキサンポリマー等の無機物等を用いてもよい。
乾燥剤を走査線と重畳する領域に設けることで、開口率を低下せずに表示素子への水分の侵入及びそれに起因する劣化を抑制することができる。
なお、１２１０は、信号線駆動回路１２０１及び走査線駆動回路１２０３に入力される信号を伝送するための接続領域であり、外部入力端子となるＦＰＣ（フレキシブルプリント配線）１２０９から、接続配線１２０８を介してビデオ信号やクロック信号を受け取る。
次に、断面構造について図１９（Ｂ）を用いて説明する。第１の基板１２００上には駆動回路及び画素部１２０２が形成されており、ＴＦＴを代表とする半導体素子を複数有している。駆動回路として信号線駆動回路１２０１を示す。なお、信号線駆動回路１２０１はｎチャネル型ＴＦＴ１２２１とｐチャネル型ＴＦＴ１２２２とを組み合わせたＣＭＯＳ回路が形成される。
本実施例においては、同一基板上に信号線駆動回路、走査線駆動回路、及び画素部のＴＦＴが形成されている。このため、発光表示装置の面積を縮小することができる。
また、画素部１２０２はスイッチング用のＴＦＴ１２１１と、駆動用のＴＦＴ１２１２とそのドレインに電気的に接続された反射性を有する導電膜からなる第１の画素電極１２１３を含む複数の画素により形成される。
また、これらのＴＦＴ１２１１、１２１２、１２２１、１２２２の層間絶縁膜１２２０としては、無機材料（酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコンなど）、有機材料（ポリイミド、ポリアミド、ポリイミドアミド、ベンゾシクロブテン、またはシロキサンポリマー）を主成分とする材料を用いて形成することができる。また、層間絶縁膜の原料としてシロキサンポリマーを用いると、シリコンと酸素を骨格構造に有し、側鎖に水素又は／及びアルキル基を有する構造の絶縁膜となる。
また、第１の画素電極１２１３の両端には絶縁物（隔壁、障壁、土手などと呼ばれる）１２１４が形成される。絶縁物１２１４に形成する膜の被覆率（カバレッジ）を良好なものとするため、絶縁物１２１４の上端部または下端部に曲率を有する曲面が形成されるようにする。絶縁物１２１４の材料としては、無機材料（酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコンなど）、有機材料（ポリイミド、ポリアミド、ポリイミドアミド、ベンゾシクロブテンなど）、またはシロキサンポリマーを主成分とする材料を用いて形成することができる。また、絶縁物の原料としてシロキサンポリマーを用いると、シリコンと酸素を骨格構造に有し、側鎖に水素又は／及びアルキル基を有する構造の絶縁膜となる。また、絶縁物１２１４を窒化アルミニウム膜、窒化酸化アルミニウム膜、炭素を主成分とする薄膜、または窒化珪素膜からなる保護膜で覆ってもよい。また、絶縁物として、黒色顔料、色素などの可視光を吸収する材料を溶解又は分散させてなる有機材料を用いることで、後に形成される発光素子の迷光の吸収、それに伴うコントラスト向上が可能である。
また、第１の画素電極１２１３上には、有機化合物材料の蒸着を行い、発光物質を含む層１２１５を選択的に形成する。
発光物質を含む層１２１５は実施例５に示される構造を適宜用いることができる。
こうして、第１の画素電極１２１３、発光物質を含む層１２１５、及び第２の画素電極１２１６からなる発光素子１２１７が形成される。発光素子１２１７は、第２の基板１２０４側に発光する。
また、発光素子１２１７を封止するために保護積層１２１８を形成する。保護積層は、第１の無機絶縁膜と、応力緩和膜と、第２の無機絶縁膜との積層からなっている。次に、保護積層１２１８と第２の基板１２０４とを、第１のシール材１２０５及び第２のシール材１２０６で接着する。なお、第２の基板１２０４表面には、偏光板１２２５が固定され、偏光板１２２５表面には、１／２λ又は１／４λの位相差板１２２９及び反射防止膜１２２６が設けられている。また、第２の基板１２０４から順に、１／４λ板の位相差板及び１／２λ板の位相差板１２２９、偏光板１２２５を順次設けてもよい。
接続配線１２０８とＦＰＣ１２０９とは、異方性導電膜又は異方性導電樹脂１２２７で電気的に接続されている。さらに、各配線層と接続端子との接続部を封止樹脂で封止することが好ましい。この構造により、断面部からの水分が発光素子に侵入し、劣化することを防ぐことができる。
なお、第２の基板１２０４と、保護積層１２１８との間には、不活性ガス、例えば窒素ガスを充填した空間を有してもよい。水分や酸素の侵入の防止を高めることができる。
第２の基板１２０４表面、又は第２の基板１２０４と偏光板１２２５との間に着色層を設けることができる。この場合、画素部に白色発光が可能な発光素子を設け、ＲＧＢを示す着色層を第２の基板１２０４表面、又は第２の基板１２０４と偏光板１２２５との間に別途設けることでフルカラー表示することができる。また、画素部に青色発光が可能な発光素子を設け、色変換層などを別途設けることによってフルカラー表示することができる。さらには、各画素部、赤色、緑色、青色の発光を示す発光素子を形成し、且つ着色層を２の基板１２０４表面、又は第２の基板１２０４と偏光板１２２５との間に用いることもできる。このような表示モジュールは、各ＲＢＧの色純度が高く、高精細な表示が可能となる。
また、第１の基板１２００又は第２の基板１２０４の一方、若しくは両方にフィルム又は樹脂等の基板を用いて発光表示モジュールを形成してもよい。このように対向基板を用いず封止すると、表示装置の軽量化、小型化、薄膜化を向上させることができる。
なお、実施の形態１乃至実施の形態４のいずれをも本実施例に適応することができる。また、表示モジュールとして発光表示モジュールの例を示したが、これに限られるものではなく、液晶表示モジュール、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ；デジタルマイクロミラーデバイス）、ＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ；プラズマディスプレイパネル）、ＦＥＤ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ；フィールドエミッションディスプレイ）、電気泳動表示装置（電子ペーパー）等の表示モジュールに適宜適応することができる。
本実施例では、多層配線を有する積層構造の半導体装置の作製方法について、図２４を用いて説明する。
図２４に示すように、基板２２０１上に基板からの不純物をブロックするための下地膜２２０２を形成する。この後、所望の形状を有する半導体層で形成される半導体領域を形成した後、ゲート絶縁膜となる第１の絶縁層２２０４、ゲート電極となる第１の導電層を成膜する。次に、第１の導電層を所望の形状にエッチングして、ゲート電極２２０５を形成する。このとき、エッチング条件によっては第１の絶縁層２２０４も一部エッチングされ、膜厚が薄くなる。次に、基板全面に酸化ケイ素膜で形成される第２の絶縁層２２０６を成膜してもよい。第２の絶縁層により、ゲート電極の酸化を防ぐことができる。その後、ゲート電極をマスクとして半導体領域に不純物を添加して、不純物領域を形成した後、不純物領域に添加された不純物を活性化するため、加熱処理、強光の照射、またはレーザ光の照射を行う。この工程により、ソース領域及びドレイン領域２２０３を形成する。この後、第１の絶縁層２２０６上に有機樹脂を塗布して第１の層間絶縁層２２０７を形成する。
次に、第１の層間絶縁層の一部をエッチングして開口部を形成すると共に、ソース領域及びドレイン領域２２０３の一部を露出する。次に、第２の導電層を成膜する。次に、実施の形態１で示される第１の条件及び第２の条件を用いてソース電極及びドレイン電極２２１３ａ、２２１３ｂを形成する。なお、ソース電極及びドレイン電極の側面は湾曲面を有する。
次に、第１の層間絶縁層２２０７上に有機樹脂を塗布し、硬化して、第２の層間絶縁層２２２１を形成する。次に、第２の層間絶縁層２２２１の一部をエッチングしてソース電極又はドレイン電極２２１３ａ、２２１３ｂの表面の一部を露出する。次に、基板全面に第３の導電層を形成し、実施の形態１の第１の条件及び第２の条件を用いて、所望の形状にエッチングして、ソース電極及びドレイン電極２２１３ａ、２２１３ｂに接続する第１の配線２２２２ａ、２２２２ｂを形成する。
次に、第３の層間絶縁層２２２３及び第２の配線２２２４ａ、２２２４ｂを形成することで、多層配線を形成することができる。
本発明により、半導体素子を高集積した回路、代表的には、信号線駆動回路、コントローラ、ＣＰＵ、音声処理回路のコンバータ、電源回路、送受信回路、メモリ、音声処理回路のアンプ等の半導体装置を歩留まり高く、信頼性高く形成することができる。さらには、ＭＰＵ（マイクロコンピュータ）、メモリ、Ｉ／Ｏインターフェースなどひとつのシステム（機能回路）を構成する回路がモノリシックに搭載され、高速化、高信頼性、低消費電力化が可能なシステムオンチップを、歩留まり高く、信頼性高く形成することができる。
上記実施例に示される半導体装置を筺体に組み込むことによって様々な電子機器を作製することができる。電子機器としては、テレビジョン装置、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ゴーグル型ディスプレイ（ヘッドマウントディスプレイ）、ナビゲーションシステム、音響再生装置（カーオーディオ、オーディオコンポ等）、パーソナルコンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機または電子書籍等）、記録媒体を備えた画像再生装置（具体的にはＤｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ（ＤＶＤ）等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうるディスプレイを備えた装置）などが挙げられる。ここでは、これらの電子機器の代表例としてテレビジョン装置及びそのブロック図をそれぞれ図２１及び図２０に、デジタルカメラを図２２に示す。
図２０は、アナログのテレビジョン放送を受信するテレビジョン装置の一般的な構成を示す図である。図２０において、アンテナ１１０１で受信されたテレビ放送用の電波は、チューナ１１０２に入力される。チューナ１１０２は、アンテナ１１０１より入力された高周波テレビ信号を希望受信周波数に応じて制御された局部発振周波数の信号と混合することにより、中間周波数（ＩＦ）信号を生成して出力する。
チューナ１１０２により取り出されたＩＦ信号は、中間周波数増幅器（ＩＦアンプ）１１０３により必要な電圧まで増幅された後、映像検波回路１１０４によって映像検波されると共に、音声検波回路１１０５によって音声検波される。映像検波回路１１０４により出力された映像信号は、映像系処理回路１１０６により、輝度信号と色信号とに分離され、さらに所定の映像信号処理が施されて映像信号となり、本発明の半導体装置である表示装置、代表的には液晶表示装置、発光表示装置、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ；デジタルマイクロミラーデバイス）、ＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ；プラズマディスプレイパネル）、ＦＥＤ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ；フィールドエミッションディスプレイ）、電気泳動表示装置（電子ペーパー）等の映像系出力部１１０８に出力される。なお、表示装置に液晶表示装置を用いたものは、液晶テレビジョン装置となり、発光表示装置を用いたものはＥＬテレビジョン装置となる。また、他の表示装置を用いた場合も同様である。
また、音声検波回路１１０５により出力された信号は、音声系処理回路１１０７により、ＦＭ復調などの処理が施されて音声信号となり、適宜増幅されてスピーカ等の音声系出力部１１０９に出力される。
なお、本発明を用いたテレビジョン装置は、ＶＨＦ帯やＵＨＦ帯などの地上波放送、ケーブル放送、又はＢＳ放送などのアナログ放送に対応するものに限らず、地上波デジタル放送、ケーブルデジタル放送、又はＢＳデジタル放送に対応するものであっても良い。
図２１はテレビジョン装置を前面方向から見た斜視図であり、筐体１１５１、表示部１１５２、スピーカ部１１５３、操作部１１５４、ビデオ入力端子１１５５等を含む。また、図２０に示すような構成となっている。
表示部１１５２は、図２０の映像系出力部１１０８の一例であり、ここで映像を表示する。
スピーカ部１１５３は、図２０の音声系出力部１１０９の一例であり、ここで音声を出力する。
操作部１１５４は、電源スイッチ、ボリュームスイッチ、選局スイッチ、チューナースイッチ、選択スイッチ等が設けられており、該ボタンの押下によりテレビジョン装置の電源のＯＮ／ＯＦＦ、映像の選択、音声の調整、及びチューナの選択等を行う。なお、図示していないが、リモートコントローラ型操作部によって、上記の選択を行うことも可能である。
ビデオ入力端子１１５５は、ＶＴＲ、ＤＶＤ、ゲーム機等の外部からの映像信号をテレビジョン装置に入力する端子である。
本実施例で示されるテレビジョン装置を壁掛け用テレビジョン装置の場合、本体背面に壁掛け用の部位が設けられている。
テレビジョン装置の表示部に本発明の半導体装置の一例である表示装置を用いることにより、歩留まり高く作製することができる。また、テレビジョン装置の映像検波回路、映像処理回路、音声検波回路、音声処理回路を制御するＣＰＵに本発明の半導体装置を用いることにより、低コストで、スループットや歩留まり高くテレビジョン装置を作製することができる。このため、壁掛けテレビジョン装置、鉄道の駅や空港などにおける情報表示板や、街頭における広告表示板など特に大面積の表示媒体として様々な用途に適用することができる。
図２２（Ａ）及び図２２（Ｂ）は、デジタルカメラの一例を示す図である。図２２（Ａ）は、デジタルカメラの前面方向から見た斜視図、図２２（Ｂ）は、後面方向から見た斜視図である。図２２（Ａ）において、デジタルカメラには、リリースボタン１３０１、メインスイッチ１３０２、ファインダー窓１３０３、フラッシュ１３０４、レンズ１３０５、鏡胴１３０６、筺体１３０７が備えられている。
また、図２２（Ｂ）において、ファインダー接眼窓１３１１、モニター１３１２、操作ボタン１３１３が備えられている。
リリースボタン１３０１は、半分の位置まで押下されると、焦点調整機構および露出調整機構が作動し、最下部まで押下されるとシャッターが開く。
メインスイッチ１３０２は、押下又は回転によりデジタルカメラの電源のＯＮ／ＯＦＦを切り替える。
ファインダー窓１３０３は、デジタルカメラの前面のレンズ１３０５の上部に配置されており、図２２（Ｂ）に示すファインダー接眼窓１３１１から撮影する範囲やピントの位置を確認するための装置である。
フラッシュ１３０４は、デジタルカメラの前面上部に配置され、被写体輝度が低いときに、リリースボタンが押下されてシャッターが開くと同時に補助光を照射する。
レンズ１３０５は、デジタルカメラの正面に配置されている。レンズは、フォーカシングレンズ、ズームレンズ等により構成され、図示しないシャッター及び絞りと共に撮影光学系を構成する。また、レンズの後方には、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）等の撮像
素子が設けられている。
素子が設けられている。
鏡胴１３０６は、フォーカシングレンズ、ズームレンズ等のピントを合わせるためにレンズの位置を移動するものであり、撮影時には、鏡胴を繰り出すことにより、レンズ１３０５を手前に移動させる。また、携帯時は、レンズ１３０５を沈胴させてコンパクトにする。なお、本実施例においては、鏡胴を繰り出すことにより被写体をズーム撮影することができる構造としているが、この構造に限定されるものではなく、筺体１３０７内での撮影光学系の構成により鏡胴を繰り出さずともズーム撮影が可能なデジタルカメラでもよい。
ファインダー接眼窓１３１１は、デジタルカメラの後面上部に設けられており、撮影する範囲やピントの位置を確認する際に接眼するために設けられた窓である。
操作ボタン１３１３は、デジタルカメラの後面に設けられた各種機能ボタンであり、セットアップボタン、メニューボタン、ディスプレイボタン、機能ボタン、選択ボタン等により構成されている。
本発明の半導体装置の一実施例である表示装置をモニターに用いことにより、歩留まり高く作製することが可能である。また、各種機能ボタン、メインスイッチ、リリースボタン等の操作入力を受けて関連した処理を行うＣＰＵ、自動焦点動作及び自動焦点調整動作を行う回路、ストロボ発光の駆動制御、ＣＣＤの駆動を制御するタイミング制御回路、ＣＣＤ等の撮像素子によって光電変換された信号から画像信号を生成する撮像回路、撮像回路で生成された画像信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路、メモリへの画像データの書き込み及び画像データの読み出しを行うメモリインターフェース等の各回路を制御するＣＰＵ等に本発明の半導体装置を用いることにより、歩留まり高くデジタルカメラを作製することが可能である。
Claims (4)
- 絶縁表面上に導電層を形成する工程と、
前記導電層上にマスクパターンを形成する工程と、
第１のエッチングを行うことによって、前記導電層及び前記マスクパターンに第１の加工を施し、前記導電層の露出表面の一部をエッチングする工程と、
水又はオゾン水を用いて前記導電層の表面を洗浄し、前記導電層の表面に酸化物が形成される工程と、
第２のエッチングを行うことによって、前記酸化物をエッチングするとともに、前記導電層及び前記マスクパターンに第２の加工を施し、前記絶縁表面を露出させる工程と、
第３のエッチングを行うことによって、前記導電層及び前記マスクパターンに第３の加工を施し、配線を形成する工程と、
前記マスクパターンを除去する工程と、を有し、
前記第３のエッチングは、前記第１のエッチング及び前記第２のエッチングと比較して、前記導電層に対する前記マスクパターンの選択比が大きい条件で行われ、
前記第１の加工の際に、前記マスクパターンの端部下方において、側部の断面がテーパー形状の凸部が形成されることを特徴とする配線の作製方法。 - 絶縁表面上に導電層を形成する工程と、
前記導電層上にマスクパターンを形成する工程と、
第１のエッチングを行うことによって、前記導電層に第１の加工を施し、前記導電層の露出表面の一部をエッチングする工程と、
水又はオゾン水を用いて前記導電層の表面を洗浄し、前記導電層の表面に酸化物が形成される工程と、
第２のエッチングを行うことによって、前記酸化物をエッチングするとともに、前記導電層及び前記マスクパターンに第２の加工を施し、配線を形成する工程と、
前記マスクパターンを除去する工程と、を有し、
前記第２のエッチングは、前記第１のエッチングと比較して、前記導電層に対する前記マスクパターンの選択比が大きい条件で行われ、
前記第１の加工の際に、前記マスクパターンの端部下方において、側部の断面が垂直な凸部が形成されることを特徴とする配線の作製方法。 - 半導体素子上に第１の絶縁膜を形成する工程と、
前記第１の絶縁膜上に導電層を形成する工程と、
前記導電層上にマスクパターンを形成する工程と、
第１のエッチングを行うことによって、前記導電層及び前記マスクパターンに第１の加工を施し、前記導電層の露出表面の一部をエッチングする工程と、
水又はオゾン水を用いて前記導電層の表面を洗浄し、前記導電層の表面に酸化物が形成される工程と、
第２のエッチングを行うことによって、前記酸化物をエッチングするとともに、前記導電層及び前記マスクパターンに第２の加工を施し、前記第１の絶縁膜を露出させる工程と、
第３のエッチングを行うことによって、前記導電層及び前記マスクパターンに第３の加工を施し、配線を形成する工程と、
前記マスクパターンを除去する工程と、
前記配線上に第２の絶縁膜を形成する工程と、を有し、
前記第３のエッチングは、前記第１のエッチング及び前記第２のエッチングと比較して、前記導電層に対する前記マスクパターンの選択比が大きい条件で行われ、
前記第１の加工の際に、前記マスクパターンの端部下方において、側部の断面がテーパー形状の凸部が形成されることを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 半導体素子上に第１の絶縁膜を形成する工程と、
前記第１の絶縁膜上に導電層を形成する工程と、
前記導電層上にマスクパターンを形成する工程と、
第１のエッチングを行うことによって、前記導電層に第１の加工を施し、前記導電層の露出表面の一部をエッチングする工程と、
水又はオゾン水を用いて前記導電層の表面を洗浄し、前記導電層の表面に酸化物が形成される工程と、
第２のエッチングを行うことによって、前記酸化物をエッチングするとともに、前記導電層及び前記マスクパターンに第２の加工を施し、配線を形成する工程と、
前記マスクパターンを除去する工程と、
前記配線上に第２の絶縁膜を形成する工程と、を有し、
前記第２のエッチングは、前記第１のエッチングと比較して、前記導電層に対する前記マスクパターンの選択比が大きい条件で行われ、
前記第１の加工の際に、前記マスクパターンの端部下方において、側部の断面が垂直な凸部が形成されることを特徴とする半導体装置の作製方法。
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