JP6612690B2 - 積層配線部材、積層配線部材の製造方法、薄膜トランジスタ及び電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、積層配線部材、積層配線部材の製造方法、薄膜トランジスタ及び電子機器に関する。

近年、印刷形成可能な材料を用いて印刷形成した薄膜トランジスタが注目されている。従来の無機半導体材料を用いた薄膜トランジスタと比較して低温で製造できること、半導体に有機半導体材料を用いることで、各種印刷方法を用いることができることから、簡易な製造プロセスが可能であり、研究開発が盛んに行われている。しかし、印刷方法で薄膜トランジスタ等の積層配線部材を形成する場合には、高精度に積層の位置合わせを行うアライメント精度が必要であり、その精度の誤差を考慮した素子設計の必要性から、素子の微細化が困難であった。そのため、アライメント精度に囚われずに積層可能な印刷手法が求められていた。

高精細に印刷するための手段として、例えば、特許文献１、２には、反転オフセット印刷法を用いて膜の破断無く微細配線を形成する手法、及びインク組成物が記載されている。しかし、これら手法を用いた場合でも、機械的なアライメント精度の限界が存在するという課題があった。
また、特許文献３、４には、反転オフセット印刷法を用いた場合には、底当りによるパターン抜けを防止する手法が記載されている。

特開２００９−２６５１１６号公報 特開２０１１−３７９１５号公報 特開２０１５−２０４１９１号公報 特開２０１５−５０９８６５号公報

本発明の目的は、反転オフセット印刷を用いて、アライメント精度に囚われずに高精細な積層配線部材を製造する方法を提供することである。

本発明によれば、以下の積層配線部材、積層配線部材の製造方法、薄膜トランジスタ及び電子機器が提供される。
１．基板上に、
凸型ヴィアポストと、
電極層と、
前記凸型ヴィアポストの側壁周囲に、前記凸型ヴィアポストと前記電極層とが離間している絶縁領域と、
を有する積層配線部材であって、
前記絶縁領域は、前記凸型ヴィアポスト上を覆って前記基板上に反転オフセット印刷された電極膜が前記凸型ヴィアポストの表面で断裂されることによって形成されている積層配線部材。
２．下部電極及び上部電極と、その間に、
２層の絶縁層と、
前記２層の絶縁膜の間にある、中間電極層と、
前記下部電極と前記上部電極とを電気的に連結する凸型ヴィアポストと、
前記凸型ヴィアポストの側壁周囲において、前記凸型ヴィアポストと前記中間電極層とが離間している絶縁領域と、
を有する積層配線部材であって、
前記絶縁領域は、前記凸型ヴィアポスト上を覆って反転オフセット印刷された電極膜が前記凸型ヴィアポストの表面で断裂されることによって形成されている積層配線部材。
３．基板上に、凸型ヴィアポストを形成する工程、
前記凸型ヴィアポストを覆うように、反転オフセット印刷によって前記基板上に電極膜を形成する工程、及び
前記電極膜を、前記凸型ヴィアポストの表面で断裂させ、前記凸型ヴィアポストの側壁周囲に、前記凸型ヴィアポストと電極層とが離間する絶縁領域を形成する工程
を有する積層配線部材の製造方法。
４．基板上の下部電極に電気的に連結する凸型ヴィアポストを形成する工程、
前記凸型ヴィアポストを形成した基板上に、第１の絶縁層を形成し、前記凸型ヴィアポストの頭部を前記第１の絶縁層から露出させる工程、
前記第１の絶縁層を形成した基板上に、前記凸型ヴィアポストの頭部を覆うように反転オフセット印刷によって電極膜を形成する工程、
前記電極膜を前記凸型ヴィアポストの表面で断裂させて、前記凸型ヴィアポスト周囲に、前記凸型ヴィアポストと中間電極層とが離間する絶縁領域を形成する工程、
前記中間電極層を形成した基板上に、第２の絶縁膜を形成し、前記凸型ヴィアポストの頭部を前記第２の絶縁層から露出させる工程、及び
前記凸型ヴィアポストの頭部に電気的に連結する上部電極を形成する工程
を含む積層配線部材の製造方法。
５．前記凸型ヴィアポストの径が、２０μｍ以上１００μｍ以下であり、高さが５μｍ以上１５μｍ以下である３又は４に記載の積層配線部材の製造方法。
６．前記反転オフセット印刷により形成される前記電極膜の膜厚が、１００ｎｍ以上２μｍ以下である３〜５のいずれかに記載の積層配線部材の製造方法。
７．前記凸型ヴィアポストが、金属粒子を含むインク組成物を印刷し焼成することにより形成される３〜６のいずれかに記載の積層配線部材の製造方法。
８．前記凸型ヴィアポストの表面に、撥液材料が露出している３〜７のいずれかに記載の積層配線部材の製造方法。
９．前記撥液材料が、フッ素含有化合物である８に記載の積層配線部材の製造方法。
１０．前記撥液材料が、フッ素含有チオール化合物である８又は９に記載の積層配線部材の製造方法。
１１．１又は２に記載の積層配線部材を用いた薄膜トランジスタ。
１２．１１に記載の薄膜トランジスタを用いた電子機器。
１３．プリント配線板、携帯端末、自動車、ロボット、パソコン、プリンタ、カメラ、発光ダイオード照明又はウェアラブルデバイスである１２に記載の電子機器。

本発明によれば、反転オフセット印刷を用いて、アライメント精度に囚われずに高精細な積層配線部材を製造する方法を提供できる。

本発明の一実施形態に係る積層配線部材の製造工程を説明するための断面図であり、本発明の基本的な概念を示す。 図１に示す本発明の一実施形態に係る積層配線部材の製造工程を説明するための上面図である。 従来技術によって製造された積層配線部材の構成を示す上面図である。 本発明の好ましい一実施形態に係る積層配線部材の製造工程を説明するための断面図である。 本発明の一実施形態に係る薄膜トランジスタの基本的な構成を示す概念図である。（Ａ）は断面図であり、（Ｂ）は上面図である。 従来技術の薄膜トランジスタの基本的な構成を示す概念図である。（Ａ）は断面図であり、（Ｂ）は上面図である。

本発明の一実施形態である積層配線部材（以下、本発明の第１の積層配線部材という）は、
基板上に、
凸型ヴィアポストと、
電極層と、
前記凸型ヴィアポストの側壁周囲に、前記凸型ヴィアポストと前記電極層とが離間している絶縁領域と、
を有する積層配線部材であって、
前記絶縁領域は、前記凸型ヴィアポスト上を覆って前記基板上に反転オフセット印刷された電極膜が前記凸型ヴィアポストの表面で断裂されることによって形成されていることを特徴とする。

本発明の一実施形態に係る積層配線部材の製造方法（以下、本発明の第１の製造方法という）は、
基板上に、凸型ヴィアポストを形成する工程、
前記凸型ヴィアポストを覆うように、反転オフセット印刷によって前記基板上に電極膜を形成する工程、及び
前記電極膜を、前記凸型ヴィアポストの表面で断裂させ、前記凸型ヴィアポストの側壁周囲に、前記凸型ヴィアポストと電極層とが離間する絶縁領域を形成する工程
を有することを特徴とする。

本発明者は、反転オフセット印刷によって形成された電極膜を、凸型ヴィアポストと基板との高低差、及び／又は凸型ヴィアポストの表面の撥液性によって、凸型ヴィアポストの表面で電極膜を断裂させることができ、凸型ヴィアポストの側壁周囲と電極層との間が離間し、凸型ヴィアポストと電極層とを絶縁する領域が形成されることを見出した。
上記の反転オフセット印刷によって印刷された電極膜の断裂を利用することで、凸型ヴィアポストを避けるように電極膜の位置を設計する必要がなくなり、凸型ヴィアポストを覆うように基板一面に導電性インクを印刷しても、凸型ヴィアポストと電極層との間に絶縁領域を確保できるため、従来のような高いアライメント精度を求められることがない。

本発明の第１の積層配線部材及びその製造方法について図１及び図２を参照しながら説明する。図１及び図２は、本発明の基本的な思想・概念を説明することを目的とするものであり、本発明はこれらの図に限定されるものではない。
図１は、本発明の一実施形態に係る積層配線部材の製造工程を示す断面図であり、図２はその上面図である。図１及び２における各段階（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は互いに一致している。

図１（Ａ）及び図２（Ａ）は、基板１０上に、凸型ヴィアポスト２０を形成したところを示す。ここでいう基板１０とは、その上にバッファ層、接着層、電極層、回路パターン等が形成されているものも含む。
図１（Ｂ）及び図２（Ｂ）は、凸型ヴィアポスト２０を覆うように、反転オフセット印刷によって前記基板１０上に電極膜３０形成用のインクを塗布した直後の様子を示す。
図１（Ｃ）及び図２（Ｃ）は、電極膜３０が凸型ヴィアポスト２０の表面で断裂し、凸型ヴィアポスト２０の側壁と電極膜２０とが離間した領域４０、即ち、絶縁領域４０及び電極層３０が形成されたところを示す。図２（Ｃ）のように、凸型ヴィアポスト２０の側壁周囲に、電極層３０と離間された絶縁領域４０が形成される。

尚、電極層３０形成用インクは、絶縁領域４０によって凸型ヴィアポスト２０と離間してさえいれば、その一部が、凸型ヴィアポスト２０の頭部上に残っていてもよいし、残っていなくてもよい。凸型ヴィアポスト２０の高さと、その周囲の高さとの高低差を大きくするという観点では、電極層３０形成用インクの一部が凸型ヴィアポスト２０の頭部上に残っていることが好ましい。
図１（Ｃ）では、凸型ヴィアポスト２０の頭部を覆うように電極層３０形成用インクの一部が残っている。この電極層３０形成用インクは凸型ヴィアポスト２０と一体となって、その上に形成される電極膜と電気的に連結することができる。

図３は、従来技術によって製造された積層配線部材の上面図である。従来技術では、凸型ヴィアポスト２０を基板１０上に形成した後、凸型ヴィアポスト２０の上に電極膜３０が重ならないようにするため、凸型ヴィアポスト２０を避け、かつ精密なアライメントを行って電極膜３０（電極層３０）を印刷により形成していた。
そのため、従来は凸型ヴィアポスト２０の周囲には電極膜３０を印刷しない領域、即ち、絶縁領域４０をある程度広い面積で設けることが必要であった。

本発明によれば、電極膜３０を印刷するに当たり、凸型ヴィアポスト２０を避ける必要がない。
特許文献１〜４においては、反転オフセット印刷のインク断裂によるパターン抜けを防止することが課題となっていたが、これを積極的に利用するという概念は無かった。本発明は反転オフセット印刷のインク断裂を積極的に利用するものである。

本発明の第１の製造方法によれば、凸型ヴィアポスト２０を覆うように電極膜３０形成用のインクを印刷しても、電極膜３０が断裂して凸型ヴィアポスト２０の側壁周囲に絶縁領域４０が生じるため、精密なアライメントが不要となり、容易に積層配線部材を製造できるという第１の利点を有する。
また、本発明の第１の製造方法によれば、従来に比べて非常に小さな面積で絶縁領域４０を形成できるため、電極層３０（保持容量電極層）面積を従来に比べて大きく取ることができ、設計の自由度が大きくなるという第２の利点を有する。

凸型ヴィアポストの表面で電極膜を断裂させるためには、ヴィアポストの形状及び／又はヴィアポストの側壁表面が撥液性を有していることが好ましい。

凸型ヴィアポストの平面視形状としては、ヴィアポストを形成することができれば特に限定されず、例えば、円形状、楕円形状、四角形状、多角形状等が挙げられる。なかでも、凸型のヴィアポストの平面視形状が、円形状、楕円形状であることが好ましい。

凸型のヴィアポストの縦断面形状とは、下部電極に対して垂直方向の凸型のヴィアポストの断面形状をいう。
具体的な凸型のヴィアポストの縦断面形状としては、半円形状、半楕円形状、台形状、四角形状等が挙げられる。また、これらの形状は中央に平坦部又は窪みを有していてもよい。

凸型のヴィアポストの径は、２０μｍ以上１００μｍ以下であり、かつ高さが５μｍ以上１５μｍ以下であることが好ましく、径が２５μｍ以上５０μｍ以下であり、かつ高さが５．５μｍ以上１０μｍ以下であることがより好ましい。
さらに反転オフセット印刷により形成する電極膜厚は１００ｎｍ以上２μｍ以下であることが好ましく、１３０ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることがより好ましい。これらの範囲内であれば、反転オフセット印刷により形成された電極膜を凸型ヴィアポストの表面で断裂させることが可能となる。

電極膜の断裂を利用することで、例えば、保持容量電極層の印刷の際に、凸型ヴィアポストを避けるように設計しアライメント調整を行う必要がなく、凸型ヴィアポスト上も含めて一面に印刷することができる。このようにして形成した保持容量電極層と凸型ヴィアポストは電気的に絶縁されるためである。

尚、「凸型のヴィアポストの径」とは、凸型のヴィアポストの平面視形状の大きさをいい、例えば、平面視形状が円形状の場合は直径をいい、平面視形状が四角形状の場合は、一辺の長さをいう。また、平面視形状が長方形、楕円形等の短辺及び長辺を有する形状の場合は短辺の長さをいう。また、平面視形状が多角形状の場合は、内接円の直径をいう。
具体的に「凸型のヴィアポストの大きさ」とは、図１（Ａ）においてｕで示される距離をいう。「凸型のヴィアポストの高さ」とは、凸型のヴィアポストの縦断面形状において絶縁膜の垂直方向の距離が最大となる部分の値をいい、図１（Ａ）においてｘで示される距離をいう。

凸型ヴィアポストを形成するための組成物は、金属粒子を含有し、形成されたヴィアポストは導電体であり、下部電極と上部電極を電気的に連結する。
凸型ヴィアポストは、金属粒子を含むインク組成物（以下、導体組成物インクという場合がある）を印刷し焼成することにより形成されることが好ましい。

導体組成物インクが含む金属粒子は、凸型の導電体の導電性発現の起源となるものである。
金属粒子の金属種としては、銀、銅、水銀、スズ、インジウム、ニッケル、パラジウム、白金、及び金等が挙げられる。これらは１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、後述する撥液材料との親和性の観点から、銀が特に好ましい。
金属粒子は、平均粒子径が１ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であることが好ましい。また、直径５０ｎｍ以下の金属ナノワイヤーを含んでもよい。金属粒子の平均粒子径は、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）観察により測定できる。具体的には、５０個程度の粒子を含む視野において、全ての粒子の投影面積円相当径を測定し、その平均を算出する方法が挙げられる。

金属粒子の含有量は、導体組成物インク全量に対して、１５質量％以上７５質量％以下であることが好ましく、２０質量％以上５０質量％以下であることがより好ましい。金属粒子の含有量が上記範囲内であれば、より効率よく凸型のヴィアポスト（導電体）が形成できる。

導体組成物インクは好ましくは撥液材料を含む。
撥液材料は、凸型のヴィアポスト（導電体）表面に撥液性を付与するものである。
撥液材料としては、例えばフッ素含有化合物であり、フッ素含有チオール化合物であると好ましい。フッ素含有チオール化合物は、金属粒子の導電性を確保しつつ、金属粒子に撥液性をもたらすことができる。従って、凸型のヴィアポスト（導電体）は導電性と撥液性を両立できる。

撥液材料であるフッ素含有化合物としては、例えばフッ素含有ジスルフィド化合物、フッ素含有アミン化合物、フッ素含有カルボン酸化合物、フッ素含有ニトリル化合物、フッ素含有テルル化合物、及びフッ素含有セレン化合物からなる群から選択される１種以上であることが好ましい。これらのうち、フッ素含有チオール化合物、フッ素含有ジスルフィド化合物、フッ素含有アミン化合物、及びフッ素含有カルボン酸化合物が特に好ましい。

フッ素含有チオール化合物としては、芳香環を有するフッ素含有チオール化合物、フッ化部を持つ炭素鎖を有するチオール化合物等が挙げられる。これらの中でも、金属粒子の表面修飾性から、芳香環（好ましくは、ベンゼン環）を有する炭素数６〜２０のフッ素含有チオールからなる群から選ばれる少なくとも１つの化合物が好ましい。

芳香環を有する炭素数６〜２０のフッ素含有チオールとしては、具体的には、トリフルオロメチルベンゼンチオール（例えば、４−トリフルオロメチルベンゼンチオール、３−トリフルオロメチルベンゼンチオール）、ペンタフルオロベンゼンチオール、２，３，５，６−テトラフルオロベンゼンチオール、２，３，５，６−テトラフルオロ−４−（トリフルオロメチル）ベンゼンチオール、２，３，５，６−テトラフルオロ−４−メルカプト安息香酸メチルエステル、３，５−ビストリフルオロメチルベンゼンチオール、４−フルオロベンゼンチオール及び１１−（２，３，４，５，６−ペンタフルオロベンジルオキシ）−１−ウンデカンチオール等が挙げられる。これらの中でも、撥液性の観点からトリフルオロメチルベンゼンチオール、２，３，５，６−テトラフルオロ−４−（トリフルオロメチル）ベンゼンチオールが特に好ましい。

撥液材料の含有量は、導体組成物インク全量に対して、１０質量％以下であることが好ましく、５質量％以下であることがより好ましい。撥液材料の含有量が当該上限以下であれば、導体組成物インク中の金属粒子の分散性を阻害しない。また、撥液材料の含有量の下限は、導体組成物インクで得られる凸型のヴィアポスト（導電体）の撥液性の観点から、０．１質量％以上であることが好ましい。

導体組成物インクは溶媒を含んでよく、当該溶媒は、金属粒子及び撥液材料を分散又は溶解させるものである。
溶媒としては、水、アルコール系溶媒（モノアルコール系溶媒、ジオール系溶媒、多価アルコール系溶媒等）、炭化水素系溶媒、ケトン系溶媒、エステル系溶媒、エーテル系溶媒、グライム系溶媒、ハロゲン系溶媒等が挙げられる。これらの溶媒は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。これらの中でも、印刷性の観点から、アルコール系溶媒が好ましい。

溶媒の表面張力は、２５℃において４０ｍＮ／ｍ以上６５ｍＮ／ｍ以下であることが好ましい。溶媒の表面張力が上記範囲内であれば、導体組成物インクを下地に十分に付着させることができる。尚、表面張力は、ペンダントドロップ法により測定できる。
表面張力が２５℃において４０ｍＮ／ｍ以上６５ｍＮ／ｍ以下のアルコール系溶媒としては、エチレングリコール、グリセリン、１，３−プロパンジオール等が挙げられる。これらの中でも、１，３プロパンジオールが特に好ましい。

溶媒の含有量は、導体組成物インク全量に対して、２５質量％以上８５質量％以下であることが好ましく、５０質量％以上８０質量％以下であることがより好ましい。溶媒の含有量が上記範囲内であれば、導体組成物インクを適正に塗布できる。

導体組成物インクは、上述した各成分の他に、任意の成分を含んでいてもよい。
各種任意成分としては、分散剤等が挙げられる。
これらの任意成分は、導体組成物インク全量に対して、１０質量％以下であることが好ましい。

凸型のヴィアポストは、好ましくは表面エネルギーが１０ｍＮ／ｍ以上８０ｍＮ／ｍ以下である。この範囲であれば、凸型ヴィアポストの表面に撥液材料が露出した状態となっている。
凸型のヴィアポストの表面エネルギーは、例えば撥液材料の含有量によって調整される。表面エネルギーが下限値よりも小さいと凸型のヴィアポスト中の金属粒子が凝集している恐れがある。一方、表面エネルギーが上限値よりも大きいと、撥液性が低下し、ゲート絶縁層を開孔することができなくなる恐れがある。
尚、本実施形態における表面エネルギーは、例えば、測定対象上に１マイクロリットルの液体を滴下し、滴下した液滴の形状を側面より観測し、液滴と測定対象とのなす角を計測することにより接触角を測定し、各溶媒にて測定した接触角の値から北崎、畑の拡張Ｆｏｗｋｅｓ式に基づく幾何学平均法による解析（北崎寧昭、畑敏雄ら、日本接着協会誌、第８巻（３）１３１−１４１頁（１９７２年））で求めた値を言う。
本実施形態における接触角は、例えば、井元製作所製接触角測定装置や、協和界面科学製接触角計ＤＭ−９０１を用いて測定することができる。

導体組成物インクの印刷方法としては、所定のパターン状に印刷できる方法であれば特に限定されず、例えば、インクジェット法、ディスペンサ法、スクリーン印刷法、グラビア印刷法、グラビアオフセット印刷法、反転オフセット印刷法、凸版印刷法等が挙げられる。本実施形態においては、インクジェット法を用いることが好ましい。
導体組成物インクからなる塗布膜の焼成方法としては、導体組成物インクに含まれる溶媒を除去し、導体組成物インクを固化することができれば特に限定されず、一般的な焼成方法を用いることができる。具体的には、ホットプレート等を用いて焼成することができる。
焼成前又は焼成中において、超音波等を照射して凸型ヴィアポストの表面への撥液材料の移行を促進させる処理を行なってもよい。

導体組成物インクからなる塗布膜の焼成温度及び焼成時間は、導体組成物インクに含まれる溶媒、撥液材料等の種類に応じて適宜調整される。
焼成温度としては、導体組成物インクに含まれる溶媒を除去することが可能な温度であれば特に限定されないが、１００℃以上２２０℃以下であることが好ましく、１２０℃以上２００℃以下であることがより好ましい。焼成温度が高すぎる場合は、金属粒子が劣化して所望の導電性を示すことが困難となるおそれがある。また、焼成温度が低すぎる場合、凸型のヴィアポストに溶媒が残存することにより、後述する絶縁層形成工程において絶縁層に不純物が混入するおそれがある。

焼成時間としては、導体組成物インクに含まれる溶媒を除去することが可能な時間であれば特に限定されないが、１０分間以上６０分間以下であることが好ましく、１５分間以上６０分間以下であることがより好ましく、３０分間以上６０分間以下であることが特に好ましい。
焼成時間が短すぎると、導体組成物インクが撥液材料を含む場合に、撥液材料が十分に移行することが困難であるため、凸型のヴィアポストの撥液性を良好なものとすることが困難となるおそれがある。また、焼成時間が長すぎると、金属粒子等が劣化して所望の導電性を示すことが困難となるおそれがある他、生産性が低下するおそれがある。

本発明の第２の実施形態である積層配線部材（以下、本発明の第２の積層配線部材という）は、
下部電極及び上部電極と、その間に、
２層の絶縁層と、
前記２層の絶縁膜の間にある、中間電極層と、
前記下部電極と前記上部電極とを電気的に連結する凸型ヴィアポストと、
前記凸型ヴィアポストの側壁周囲において、前記凸型ヴィアポストと前記中間電極層とが離間している絶縁領域と、
を有する積層配線部材であって、
前記絶縁領域は、前記凸型ヴィアポスト上を覆って反転オフセット印刷された電極膜が前記凸型ヴィアポストの表面で断裂されることによって形成されていることを特徴とする。

本発明の一実施形態に係る積層配線部材の製造方法（以下、本発明の第２の製造方法という）は、
基板上の下部電極に電気的に連結する凸型ヴィアポストを形成する工程、
前記凸型ヴィアポストを形成した基板上に、第１の絶縁層を形成し、前記凸型ヴィアポストの頭部を前記第１の絶縁層から露出させる工程、
前記第１の絶縁層を形成した基板上に、前記凸型ヴィアポストの頭部を覆うように反転オフセット印刷によって電極膜を形成する工程、
前記電極膜を前記凸型ヴィアポストの表面で断裂させて、前記凸型ヴィアポスト周囲に、前記凸型ヴィアポストと中間電極層とが離間する絶縁領域を形成する工程、
前記中間電極層を形成した基板上に、第２の絶縁膜を形成し、前記凸型ヴィアポストの頭部を前記第２の絶縁層から露出させる工程、及び
前記凸型ヴィアポストの頭部に電気的に連結する上部電極を形成する工程
を含むことを特徴とする。

本発明の第２の製造方法によれば、２層の絶縁層と１層の中間電極層を、凸型ヴィアポストで簡単に開孔することが可能である。得られる積層配線部材は、薄膜トランジスタ等の半導体素子の一部として好適に用いることができる。

本発明の実施形態に係る、より具体的な積層配線部材である第２の積層配線部材及びその製造方法について、図４を参照しながら説明する。
下記に説明される実施形態は、様々な他の形態に変形されることができ、本発明の範囲が下記に説明される実施形態に限定されるものではない。本発明の実施形態は、当該技術分野における通常の知識を有する者に本発明をさらに完全に説明するために提供されるものである。図面において、層領域の厚さは、明確性を図るために、実際厚さに比べて誇張して図示することができる。また、層が他の層又は基板上にあると言及された場合、これは、他の層又は基板上に直接形成されることができるか、又はそれらの間に第３の層を介在させることもできる。実施形態の全体にわたって同一の参照符号は、同一の構成要素及び対応する構成要素を示す。

図４（Ａ）〜（Ｅ）は、本発明の一実施形態に係る積層配線部材の製造工程を説明するための断面図である。

図４（Ａ）は、基板１０上に、下部電極１００を形成し、その上に凸型ヴィアポスト２０を形成したところを示す。
図４（Ｂ）は、凸型ヴィアポスト２０を設けた下部電極１００上に第１の絶縁層２００を形成したところを示す。絶縁層２００を形成する材料が、凸型ヴィアポスト２０を覆うように塗布されても、ヴィアポスト２０表面ではじかれてヴィアポスト２０の頭部は絶縁層２００から露出する。

図４（Ｃ）は、凸型ヴィアポスト２０の頭部が露出した第１の絶縁層２００の上に中間電極層３０が設けられたところを示す。中間電極層３０は、反転オフセット印刷によって形成され、ヴィアポスト２０表面でのインク（中間電極膜）の断裂によって、ヴィアポスト２０との間に絶縁領域４０が形成される。
尚、中間電極層３０形成用インクの一部が、凸型ヴィアポスト２０の頭部上に残っていてもよいし、残っていなくてもよい。
図４（Ｃ）では、凸型ヴィアポスト２０の頭部を覆うように中間電極層３０形成用インクの一部が残っているが、これは凸型ヴィアポスト２０と一体となって、その上に形成される上部電極３００と電気的に連結することができる。

また、電極層３０形成用インクは、撥液性を有することが好ましい。電極層３０形成用インクが撥液性を有すると、凸型ヴィアポスト２０の頭部を覆っている電極層３０形成用インクが、その上に塗布される第２の絶縁層２１０を形成するための材料を、凸型ヴィアポスト２０と同様にはじくことができる。

図４（Ｄ）は、凸型ヴィアポスト２０の周囲に絶縁領域４０が形成された中間電極層３０の上に第２の絶縁層が形成されたところを示す。第２の絶縁層を形成する材料は絶縁領域４０に流れ込み、絶縁領域４０を満たす。第２の絶縁層も第１の絶縁層と同様にヴィアポスト２０表面及び／又は凸型ヴィアポスト２０の頭部を覆う中間電極層３０形成用インク表面ではじかれ、ヴィアポスト２０の頭部は第２の絶縁層から露出する。

ここで、第１及び第２の絶縁層を形成するための材料は、ヴィアポスト表面ではじかれる特性を有するものが好ましい。そのような絶縁材料としては、例えば、アクリル系樹脂、フェノール系樹脂、フッ素系樹脂、エポキシ系樹脂、カルド系樹脂、ビニル系樹脂、イミド系樹脂、ノボラック系樹脂などの有機材料等が挙げられ、これらのうちアクリル樹脂が好ましい。

図４（Ｅ）は、第２の絶縁層及びそこから露出した凸型ヴィアポスト２０の上に上部電極３００が形成されたところを示す。上部電極３００の形成方法は特に限定されない。例えば、中間電極３０と同様に反転オフセット印刷を用いて上部電極３００を形成してもよい。上部電極３００を反転オフセット印刷で形成しても、凸型ヴィアポスト２０上での電極膜の断裂は生じない。これは、各層の積層によって、第２の絶縁層２１０と凸型ヴィアポスト２０の高低差が小さくなっているためである。つまり、反転オフセット印刷された電極膜を断裂させるだけの高低差を有していないためである。
このようにして得られた積層配線部材は、下部電極１００と上部電極３００とが凸型ヴィアポスト２０によって電気的に連結されるが、中間電極層３０との間は絶縁された構造となる。

本発明の第２の製造方法によれば、２層の絶縁層と１層の中間電極層を、凸型ヴィアポストで簡単に開孔することが可能である。得られる積層配線部材は、薄膜トランジスタ等の半導体素子の一部として好適に用いることができる。
本発明の第２の積層配線部材における凸型ヴィアポスト２０との間に絶縁領域４０を有する中間電極層３０が、薄膜トランジスタにおける保持容量電極層である場合に特に好適に用いることができる。

＜薄膜トランジスタ及びその製造方法＞
本発明の一実施形態に係る薄膜トランジスタは、上記本発明の一実施形態に係る積層配線部材を用いたことを特徴とする。
本発明の一実施形態に係る薄膜トランジスタの製造方法では、ドレイン電極（図４における下部電極１００に対応）上に金属粒子を含む組成物（以下、導体組成物インクという場合がある）を印刷し焼成することにより凸型ヴィアポストを形成し、当該凸型ヴィアポストがドレイン電極と画素電極（図４における上部電極３００に対応）を電気的に連結する。これによりトップゲートボトムコンタクト型構造の薄膜トランジスタを製造することができる。

本発明の一実施形態に係る薄膜トランジスタの製造方法を説明する。尚、下記に説明される実施形態は、様々な他の形態に変形されることができ、本発明の範囲が下記に説明される実施形態に限定されるものではないことは上記した通りである。
また、図５に、本発明の一実施形態に係る薄膜トランジスタの構成を説明するための図を示す。（Ａ）は断面図であり、（Ｂ）は上面図である。

基板１０上にバッファ膜１２を形成する。
基板１０は、一例として、ガラス基板又はプラスチック基板であることができる。バッファ膜１２は、基板１０から発生する水分又は不純物の拡散を防止するためのものであって、一例として、有機高分子絶縁膜、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、若しくはアルミニウム酸化膜の単一層で形成されるか、又は、これらを積層した多重層で形成されることができる。

次に、バッファ膜１２上に薄膜トランジスタのソース電極１１０、及びドレイン電極１００を形成する。

ソース電極１１０、及びドレイン電極１００は、例えば反転オフセット印刷法で印刷された導電性ペーストを焼成した膜等の各種印刷形成膜で形成することができる。

次に、ドレイン電極１００上に、上述の導体組成物インクをインクジェット等の各種印刷方式で印刷し焼成することにより凸型のヴィアポスト２０を形成する。このヴィアポスト２０は、凸型の導電体であり、撥液性を有していることが好ましい。

次に、ソース電極１１０及びドレイン電極１００との間のバッファ膜１２上にチャネル膜（半導体層）１５０を形成する。チャネル膜１５０とソース電極１１０及びドレイン電極１００が電気的に連結されるように、ソース電極１１０及びドレイン電極１００の側壁及び上部の一部を覆うようにパターニングされることが望ましい。チャネル膜１５０は、例えば有機半導体を用いて形成することができる。

次に、ソース電極１１０、ドレイン電極１００、及び凸型ヴィアポスト２０が形成された結果物の全体構造上にゲート絶縁膜２００を形成する。ここで、ゲート絶縁膜２００は、一例として塗布プロセスによって形成した有機高分子絶縁膜等が挙げられる。有機高分子絶縁膜は、単一層で形成されるか、又はこれらが積層された多重層で形成されることが好ましい。
上記塗布プロセスにおいて、ヴィアポスト２０は絶縁膜溶液をはじき、凸型ヴィアポスト２０はゲート絶縁膜２００から突出させることが可能である。

次に、ゲート絶縁膜２００上にゲート電極３２及び保持容量電極３０を形成する。ここで、ゲート電極３２及び保持容量電極３０は、反転オフセット印刷法で印刷された導電性ペーストを焼成した膜である。凸型ヴィアポスト２０を覆うように電極膜を印刷（インク塗布）しても、凸型ヴィアポスト２０上で電極膜が断裂し、電極膜と凸型ヴィアポスト２０とが離間し、凸型ヴィアポスト２０と電気的に絶縁された保持容量電極層３０が形成される。従って、保持容量電極層３０の形成に当たり、凸型ヴィアポスト２０を避けるように保持容量電極層３０設計しアライメント調整を行う必要がない。
この時の反転オフセット印刷により形成する電極層（ゲート電極３２及び保持容量電極３０）の膜厚は、１００ｎｍ以上１μｍ以下であることが好ましい。

凸型ヴィアポスト２０の表面で膜が破断してヴィアポスト２０と絶縁された保持容量電極３０、及びゲート電極３２が形成された結果物の全体構造上に、層間絶縁膜２１０を形成する。ここで、層間絶縁膜２１０は、一例として塗布プロセスによって形成した有機高分子絶縁膜等が挙げられる。有機高分子絶縁膜は、単一層で形成されるか、又はこれらが積層された多重層で形成されることが好ましい。
上記塗布プロセスにおいて、絶縁膜溶液はヴィアポスト２０からはじかれ、ヴィアポスト２０を層間絶縁膜２１０から突出させることが可能となる。
尚、電極膜が破断して形成されるヴィアポスト２０と保持容量電極３０の間の領域（絶縁領域４０）の幅は、０．５μｍ以上５μｍ以下であることが好ましい。

次に、層間絶縁膜２１０上に画素電極３００を形成する。
画素電極３００は、例えば反転オフセット印刷法で印刷された導電性ペーストを焼成した膜等の各種印刷形成膜で形成されることができる。

画素電極３００は、絶縁領域４０によって保持容量電極層３０と絶縁されているヴィアポスト２０を介してドレイン電極１００と電気的に連結される。これにより、ヴィアポスト２０、ドレイン電極１００及び画素電極３００を含むトップゲートボトムコンタクト型の薄膜トランジスタが形成される。

＜比較形態＞
従来技術の薄膜トランジスタ及びその製造方法を比較形態として説明する。
また、図６に、比較形態（従来技術）の薄膜トランジスタの構成を説明するための図を示す。（Ａ）は断面図であり、（Ｂ）は上面図である。
比較形態の薄膜トランジスタの製造は、ゲート電極３２及び保持容量電極層３０を形成する工程以外は、上記本発明の一実施形態の薄膜トランジスタと同様である。
比較形態では、保持容量電極層３０を、凸型ヴィアポスト２０を避けるように設計しアライメント調整を行って印刷することが必要である。

ゲート絶縁膜２００上にゲート電極３２及び保持容量電極３０を形成する際に、保持容量電極層３０は、凸型ヴィアポスト２０を避けるように設計しアライメント調整を行って反転オフセット印刷によって形成する。

本発明の一実施形態の薄膜トランジスタの断面図である図５（Ａ）と、比較形態の断面図である図６（Ａ）とを比較すると、積層構造についてはほぼ同様である。しかし、これらの上面図である図５（Ｂ）と図６（Ｂ）を比較すると、保持容量電極層３０の形状が大きく異なり、その面積に大きな違いが生じている。これは、比較形態では、凸型ヴィアポスト２０上を避けて保持容量電極３０を印刷しなければならないため、保持容量電極３０の面積を削らざるを得ないのに対し、本発明によれば、凸型ヴィアポスト２０を避けて印刷する必要がないため、保持容量電極層３０の面積を大きくすることができる。

本発明の一実施形態の薄膜トランジスタは、電子機器に好適である。
当該電子機器としては、プリント配線板、携帯端末、自動車、ロボット、パソコン、プリンタ、カメラ、発光ダイオード照明、ウェアラブルデバイス等が挙げられる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれる。

次に、本発明の実施形態について、簡易的に作製した１つの具体的な例で詳細に説明するが、本発明はこれらの例によってなんら限定されるものではない。

実施例１
基材として、ガラス（Ｃｏｒｎｉｎｇ社製のＥａｇｌｅ ＸＧ、大きさ：１００ｍｍ×１００ｍｍ、厚み：０．７ｍｍ）を準備した。次いで、この基板をイソプロピルアルコールで１０分超音波洗浄した後に乾燥Ｎ２ガスを吹き付け乾燥した。そして、Ｐｏｌｙ（ｍｅｔｈｙｌ ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）（ＰＭＭＡ、シグマアルドリッチ４４５７４６）を、１−Ｍｅｔｈｏｘｙ−２−ｐｒｏｐｙｌ ａｃｅｔａｔｅ（関東化学）に５質量％で溶解させ、樹脂組成物を調製した。上記基材の表面に上述の樹脂組成物をスピンコート法により塗布した後、１３０℃のホットプレート（アズワン ＥＣ−１２００ＮＰ）上で５分乾燥させ、ＰＭＭＡによるバッファ膜を形成した。
上記基材の表面に、反転オフセット印刷法にて銀ナノインクを１５０ｎｍの厚さで成膜し１８０℃３０分焼成し、ソース電極及びドレイン電極を作製した。

次いで、ソース電極及びドレイン電極との間のＰＭＭＡバッファ膜上に、インクジェット印刷法によりＲｅｇｉｏｒｅｇｕｌａｒ ｐｏｌｙ（３−ｈｅｘｙｌｔ ｈｉｏｐｈｅｎｅ−２，５−ｄｉｙｌ）（Ｐ３ＨＴ、シグマアルドリッチ６９８９８９）をＤｅｃａｈｙｄｒｏｎａｐｈｔｈａｌｅｎｅ （和光純薬工業）に１ｗｔ％で溶解させた有機半導体インクを塗布し、１５０℃のホットプレート上で１０分乾燥させ、チャネル膜を形成した。

また、ドレイン電極上に、導体組成物インク（銀ナノコロイド（平均粒子径：４０ｎｍ）と２，３，５，６−テトラフルオロ−４−（トリフルオロメチル）ベンゼンチオールと溶媒（水と１，３−プロパンジオールとグリセリンの混合溶媒）を、質量比３９．４：１．５：５９．１の割合で混ぜたもの）をインクジェットし、１５０℃３０分間焼成して凸型ヴィアポストを形成した。この時の凸型ヴィアポストの径は３０μｍであり、高さは５．５μｍであった。
次に、ソース電極、ドレイン電極、及び凸型ヴィアポストが形成された結果物の全体構造上に、上記と同様の方法でＰＭＭＡゲート絶縁膜を形成した。ゲート絶縁膜表面を顕微鏡（オリンパス社 ＭＸ６１）で観察すると、ヴィアポスト上のゲート絶縁膜は開孔を示しており、ヴィアポストの頭部がゲート絶縁膜から露出していた。

そして、ゲート絶縁膜上に反転オフセット印刷法にて銀ナノインクを１５０ｎｍの厚さで成膜し１５０℃６０分焼成し、ゲート電極及び保持容量電極を作製した。この際に、保持容量電極層を形成するインクは、凸型ヴィアポスト上も覆うように印刷した。このようにして形成した保持容量電極層は、凸型ヴィアポスト上で膜が破断し、保持容量電極層と凸型ヴィアポストが電気的に絶縁されていることが確認できた。電極層の破断した幅は、３μｍであった。

上記結果物の全体構造上に、再度上記と同様の方法でＰＭＭＡ層間絶縁膜を形成した。層間絶縁膜表面を顕微鏡で観察すると、ヴィアポスト上で破断した電極層上の層間絶縁膜は開孔を示しており、ヴィアポストの頭部が層間絶縁膜から露出していた。

層間絶縁膜上に、反転オフセット印刷法にて銀ナノインクを１５０ｎｍの厚さで成膜し１５０℃６０分焼成し、画素電極を作製した。画素電極は、ヴィアポスト及びヴィアポスト上の破断した電極層を通じてドレイン電極と電気的に連結されていることが確認できた。これにより、ヴィアポスト及びヴィアポスト上の破断した電極層によって連結されたドレイン電極及び画素電極を含むトップゲートボトムコンタクト型の薄膜トランジスタが形成できた。得られたトランジスタについて、ソース電極及びドレイン電極に接続させた引き出し線に、それぞれ測定用のプローブを接触させ、半導体パラメーターアナライザー（アジレント社Ｂ１５００Ａ）を用いてトランジスタ特性を測定した。その結果、作製したトランジスタはソース電極及びドレイン電極間の電位差に応じて電流値が増大し、ゲート電圧がそれを制御可能な正常の動作を示した。

本発明の一実施形態の積層配線部材は、薄膜トランジスタ等の半導体素子の部分構造として有用である。

１０ 基板、電極層を有する基板
１２ バッファ層
２０ 凸型ヴィアポスト
３０ 電極膜、電極層、中間電極層、保持容量電極層
３２ ゲート電極
４０ 絶縁領域
１００ 下部電極、ドレイン電極
１１０ ソース電極
１５０ チャネル層、チャネル部、半導体層
２００ 第１の絶縁層、ゲート絶縁膜、ゲート絶縁層
２１０ 第２の絶縁層、層間絶縁膜、層間絶縁層
３００ 上部電極、画素電極

Claims (11)

1. 基板上に、凸型ヴィアポストを形成する工程、
   前記凸型ヴィアポストを覆うように、反転オフセット印刷によって前記基板上に電極膜を形成する工程、及び
   前記電極膜を、前記凸型ヴィアポストの表面で断裂させ、前記凸型ヴィアポストの側壁周囲に、前記凸型ヴィアポストと電極層とが離間する絶縁領域を形成する工程
   を有する積層配線部材の製造方法。
2. 基板上の下部電極に電気的に連結する凸型ヴィアポストを形成する工程、
   前記凸型ヴィアポストを形成した基板上に、第１の絶縁層を形成し、前記凸型ヴィアポストの頭部を前記第１の絶縁層から露出させる工程、
   前記第１の絶縁層を形成した基板上に、前記凸型ヴィアポストの頭部を覆うように反転オフセット印刷によって電極膜を形成する工程、
   前記電極膜を前記凸型ヴィアポストの表面で断裂させて、前記凸型ヴィアポスト周囲に、前記凸型ヴィアポストと中間電極層とが離間する絶縁領域を形成する工程、
   前記中間電極層を形成した基板上に、第２の絶縁膜を形成し、前記凸型ヴィアポストの頭部を前記第２の絶縁層から露出させる工程、及び
   前記凸型ヴィアポストの頭部に電気的に連結する上部電極を形成する工程
   を含む積層配線部材の製造方法。
3. 前記凸型ヴィアポストの径が、２０μｍ以上１００μｍ以下であり、高さが５μｍ以上１５μｍ以下である請求項１又は２に記載の積層配線部材の製造方法。
4. 前記反転オフセット印刷により形成される前記電極膜の膜厚が、１００ｎｍ以上２μｍ以下である請求項１〜３のいずれかに記載の積層配線部材の製造方法。
5. 前記凸型ヴィアポストが、金属粒子を含むインク組成物を印刷し焼成することにより形成される請求項１〜４のいずれかに記載の積層配線部材の製造方法。
6. 前記凸型ヴィアポストの表面に、撥液材料が露出している請求項１〜５のいずれかに記載の積層配線部材の製造方法。
7. 前記撥液材料が、フッ素含有化合物である請求項６に記載の積層配線部材の製造方法。
8. 前記撥液材料が、フッ素含有チオール化合物である請求項６又は７に記載の積層配線部材の製造方法。
9. 薄膜トランジスタに用いられる積層配線部材を、請求項１〜８のいずれかに記載の積層配線部材の製造方法によって製造することを含む、薄膜トランジスタの製造方法。
10. 電子機器に用いられる薄膜トランジスタを、請求項９に記載の薄膜トランジスタの製造方法によって製造することを含む、電子機器の製造方法。
11. 前記電子機器が、プリント配線板、携帯端末、自動車、ロボット、パソコン、プリンタ、カメラ、発光ダイオード照明又はウェアラブルデバイスである請求項１０に記載の電子機器の製造方法。

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