JP6877345B2 - 導体とその製造方法、及びそれを用いた積層回路及び積層配線部材 - Google Patents
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Description
また、特許文献2に記載された方法では、スクリーン版とビアポストの位置ずれが生じるという問題がある。
1.第1導電部材と第2導電部材の間に介在する絶縁膜を貫いて、前記第1導電部材と前記第2導電部材の間を電気的に接続するための導体であって、
前記導体の形状が山形であり、前記導体の高さと、前記導体の底面の長軸長の比である、高さ/底面の長軸長が、0.05以上0.5以下で、かつ、
前記導体の高さが前記絶縁膜の厚みの1.1倍以上8倍以下である導体。
2.前記高さ/底面の長軸長が、0.05以上0.2以下である1記載の導体。
3.前記導体の底面の長軸長が10μm以上100μm以下である1又は2記載の導体。
4.前記導体が、金、銀及び銅から選択される少なくとも1以上を含む1〜3のいずれか記載の導体。
5.前記導体が、フッ素原子と硫黄原子を含む1〜4のいずれか記載の導体。
6.前記絶縁膜上の第2導電部材の厚みが、0.5μm以上50μm以下で、
前記導体の山形の頂点上の第2導電部材の厚みと、前記絶縁膜上の第2導電部材の厚みの比である、導体の頂点上の第2導電部材の厚み/絶縁膜上の第2導電部材の厚みが、0.2から0.9である1〜5のいずれか記載の導体。
7.導体含有インクを用いてインクジェット法でプリントして形成する1〜6のいずれか記載の導体の製造方法。
8.1〜6のいずれか記載の導体を有する積層回路。
9.1〜6のいずれか記載の導体を有する積層配線部材。
10.9記載の積層配線部材を備える電子機器。
11.液晶ディスプレイ、テレビ、カーナビゲーション、携帯電話、ゲーム機、デジタルカメラ、パーソナルコンピュータ、プリンタ、自動車、ロボット、発光ダイオード照明又はウェアラブルデバイスである10記載の電子機器。
図2A,2Bは、本実施形態における導体組成物インクと塗布位置について説明する説明図である。
図3A〜3Cは、本実施形態における接続部材の縦断面形状について説明する説明図である。
図4は、本実施形態における接続部材について説明する説明図である。
図5は、本実施形態における絶縁層について説明する説明図である。
図6A〜6Dは、本実施形態の半導体素子の製造方法を示す工程図である。
図7A〜7Cは、本実施形態の半導体素子の製造方法の他の例を示す工程図である。
図8A〜8Eは、本実施形態の半導体素子の製造方法の他の例を示す工程図である。
図9は、本実施形態により製造される半導体素子を示す概略断面図である。
図10は、本実施形態における第2導電部材について説明する説明図である。
また、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
まず、本実施形態の積層配線部材の製造方法について説明する。この説明において、本発明の導体の製造方法について説明する。
本実施形態の積層配線部材の製造方法は、以下説明する第1工程(接続部材(導体)形成工程)と、第2工程(絶縁層(絶縁膜)形成工程)と、第3工程(第2電極(導電部材)形成工程)と、を備える方法である。
図1A〜図1Eは、本実施形態の積層配線部材の製造方法を示す工程図である。
本実施形態の積層配線部材の製造方法においては、まず図1Aに示すように、基材21及び基材21上に形成された第1電極22を有する配線部材2を準備する。次に、導電性材料、撥液剤及び溶媒を含む導体組成物インクを第1電極22上にパターン状に塗布して焼成することにより、図1Bに示すように、第1電極22と導通し撥液性を有する接続部材3を形成する(接続部材形成工程)。次に、図1Cに示すように、接続部材3が形成された配線部材2上に樹脂組成物の塗膜4Aを形成する。次に、樹脂組成物の塗膜4Aを硬化させることにより、図1Dに示すように、接続部材3がヴィアポストとして機能し、接続部材3以外の部分に絶縁層4を形成する(絶縁層形成工程)。次に、図1Eに示すように、ヴィアポストとして機能する接続部材3と導通するように、絶縁層4上に第2電極6を形成する(第2電極形成工程)。以上により積層配線部材1を製造することができる。
よって、本実施形態においては、フォトリソグラフィ法などを用いる従来の方法に比べてより簡便な方法でヴィアポストを有する絶縁層4を形成することができる。
その他に樹脂組成物をパターニング可能な塗布法として、インクジェット印刷法やグラビアオフセット印刷法などが挙げられるが、樹脂組成物の表面張力が小さい場合には、良好なパターニングを行うことができない。
一方で、本実施形態においては、樹脂組成物の塗膜4Aをパターニングする必要がなく、樹脂組成物を配線部材2上の全面に塗布できるため、平坦性が良好な絶縁層4を形成することができる。
接続部材形成工程においては、図1Aに示すように、基材21及び基材21上に形成された第1電極22を有する配線部材2を準備する。そして、導電性材料、シリコンを含まない撥液剤及び溶媒を含む導体組成物インクを第1電極22上にパターン状に塗布して焼成することにより、第1電極22と導通し、撥液性を有し、かつヴィアポストとして機能する接続部材3を形成する(図1B参照)。
配線部材2は、基材21と、第1電極22とを有するものである。
基材21は、第1電極22を支持するものである。また、基材21は、通常、耐熱性を有するものである。基材21の耐熱性としては、積層配線部材の製造工程における加熱に対して変形などを生じない程度であれば特に限定されない。
基材21としては、ガラス基材などの可撓性を有さないリジット基材、及び、プラスチック樹脂からなるフィルムなどの可撓性を有するフレキシブル基材が挙げられる。プラスチック樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタラート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエーテルサルホン(PES)、ポリイミド(PI)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリカーボネート(PC)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)及びポリエーテルイミド(PEI)などが挙げられる。
基材21が透明性を有する場合、可視光領域における透過率は80%以上であることが好ましい。ここで、透過率は、JIS K7361−1(プラスチック−透明材料の全光透過率の試験方法)により測定することができる。
第1電極22の厚みが厚すぎると、第1電極22による段差が大きくなるため、絶縁層を良好に形成することが困難となる可能性があるからである。また、第1電極22の厚みが薄すぎると良好な導電性を示すことが困難となる可能性があるからである。
上記表面エネルギーが小さすぎると、後から形成する絶縁膜が塗れ難くなる恐れがある。また、表面エネルギーが大きすぎると導体組成物インクが塗れ広がりやすくなり、適切な導体形状を形成できなくなる恐れがある。
また、第1電極22の形成方法としては、導電性ペーストを用いた印刷方法により形成することができる。印刷法としては、例えば、インクジェット法、スクリーン印刷法、グラビアオフセット印刷法、反転オフセット印刷法などが挙げることができる。
また、第1電極22の形成方法としては、メッキ法、特に無電解メッキ法を挙げることができる。
本実施形態においては、第1電極22の形成方法として、印刷法を用いた方法を採用することが好ましい。印刷法により形成された導電層は、蒸着法などにより形成された導電層に比べて導電層の表面の濡れ性を調整しやすく、接続部材3の形状を制御しやすいからである。
配線部材用絶縁層の厚みについては、本発明の要件を満たす限り、本実施形態により製造される積層配線部材1の用途などに応じて適宜選択することができる。
配線部材用絶縁層の形成方法としては、後述する絶縁層4の形成方法を用いることができる。
本工程に用いられる導体組成物インクは、導電性材料、撥液剤及び溶媒を含むものである。
導電性材料は、接続部材3の導電性発現の起源となるものである。導電性材料としては、接続部材3に所望の導電性を付与することができるものであり、具体的には金属粒子である。
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、及び金などが挙げられる。なお、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、上述の撥液剤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10nm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。
自己組織化単分子膜を形成するフッ素含有チオール化合物は、導電性材料として金属粒子を用いた場合に、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。その結果、導体組成物インクで得られる接続部材は導電性と撥液性を両立できる。
なお、撥液剤は、フッ素含有チオール化合物に限定されるものではなく、フッ素を含む化合物であればよい。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挙げられる。
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など)、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、ハロゲン系溶媒などが挙げられる。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、ジオール系溶媒が好ましい。
また、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。なお、表面張力は、ペンダントドロップ法により測定できる。
各種任意成分としては、分散剤などが挙げられる。
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、5質量%以下又は3質量%以下であることが好ましい。
本工程においては、上述した導体組成物インクは第1電極22上にパターン状に塗布される。
ここで、「導体組成物インクをパターン状に塗布する」とは、第1電極22上に所定の平面視形状を有するように導体組成物インクを塗布することをいい、第1電極22が形成された配線部材2上の全面に導体組成物インクを塗布する場合を含まないことをいう。
本工程においては、導体組成物インクを第1電極22上に塗布することができればよく、図2Aに示すように、第1電極22上にのみ導体組成物インクを塗布し、付着物3Aを形成してもよく、図2Bに示すように第1電極22上及びその近傍に導体組成物インクを塗布し、付着物3Aを形成してもよい。この場合、導体組成物インクは、通常、第1電極22上に塗布され、かつ上記第1電極22に隣接する他の電極22aと導通しないように塗布される。本実施形態においては導体組成物インクを第1電極22上にのみ塗布することがより好ましい。第1電極22の表面の濡れ性及び導体組成物インクの物性を調整して接続部材3の形状を調整しやすくなるからである。
なお、図2A,2Bは、導体組成物インクの塗布位置について説明する説明図である。
本工程においては、焼成前又は焼成中に超音波などを照射して撥液剤の移行を促進させる処理を行なってもよい。
また、本工程における焼成温度及び焼成時間については、導体組成物インクに含まれる溶媒、撥液剤などの種類に応じて適宜調整される。
本工程により形成される接続部材3は、第1電極22上に形成されるものである。また、接続部材3は、撥液性を有し、かつヴィアポストとして機能する。
接続部材中に含まれるフッ素原子と硫黄原子は、X線光電子分光分析法(XPS)を用いることで確認できる。
なお、図3A〜図3Cは、本実施形態における接続部材3の縦断面形状について説明する説明図である。接続部材3の縦断面形状とは、基材21に対して垂直方向の接続部材3の断面形状をいう。
具体的に接続部材3の底面の長軸長とは、図4においてuで示される距離をいう。
なお、「接続部材3の高さ」とは、接続部材3の縦断面形状において第1電極と垂直方向の距離が最大となる部分の値をいい、後述する図5においてxで示される距離をいう。
尚、接続部材は通常乾燥又は焼成して製造されるが、その際、通常収縮する。上記の底面の長軸長、高さ、アスペクト比は、製造後、即ち、収縮するなら収縮した後のものである。
絶縁層形成工程においては、図1Cに示すように、接続部材3が形成された配線部材2上に樹脂組成物の塗膜4Aを形成して、硬化させることにより、ヴィアポストとして機能する接続部材3を有する絶縁層4を形成する(図1D参照)。
本工程に用いられる樹脂組成物は、少なくとも樹脂を含有し、必要に応じて重合開始剤などその他の成分を含有する。ここで、樹脂とは、モノマーやオリゴマー、ポリマーを含む概念である。
樹脂としては、例えば、アクリレート系、エポキシ系、ポリエステル系などの電離放射線硬化性樹脂、アクリレート系、ウレタン系、エポキシ系、ポリシロキサン系、イミド系などの熱硬化性樹脂が挙げられる。なお、電離放射線とは、分子を重合させて硬化させ得るエネルギーを有する電磁波又は荷電粒子を意味し、例えば、すべての紫外線(UV−A、UV−B、UV−C)、可視光線、ガンマー線、X線、電子線などが挙げられる。
このような樹脂としては、なかでも、熱硬化性樹脂であることが好ましい。熱硬化性樹脂を用いることにより、絶縁層4の絶縁性をより良好なものとすることができるからである。
なお、粘度の測定方法については、粘度を精度良く測定できる方法であれば特に限定されるものではないが、例えば、レオメーター、B型粘度計、キャピラリー式粘度計などの粘度測定装置を用いる方法が挙げられる。また、粘度の測定方法としては、デジタル粘度計(東機産業株式会社 TV−35)を用いることができる。
なお、表面張力の測定方法については、表面張力を精度良く測定できる方法であれば特に限定されるものではないが、例えば、Wilhelmy法(プレート法)、懸滴法(ペンダント・ドロップ法)、Young−Laplace法、du Nouy法などが挙げられる。また、表面張力の測定方法としては、高精度表面張力計(協和界面科学社 DY−700)を用いることができる。
本工程においては、絶縁層4は、上述した樹脂組成物を接続部材3が形成された配線部材2上に塗布することにより形成される。
塗布方法としては、所望の厚みを有する絶縁層4を形成することができれば特に限定されず、一般的な塗布法を用いることができる。具体的には、スリットコート法、スピンコート法、ダイコート法、ロールコート法、バーコート法、LB法、ディップコート法、スプレーコート法、ブレードコート法、及びキャスト法などが挙げられる。本実施形態においては、なかでも、スピンコート法、及びスリットコート法を用いることが好ましい。絶縁層4の平坦性を良好なものとすることができるからである。
絶縁層4は、第1電極22と後述する第2電極6とを絶縁するために形成されるものである。また、絶縁層4は、ヴィアポストとして機能する接続部材3を有する。
また、本実施形態により製造される積層配線部材1の第2電極6が形成された面をより平坦なものとすることができるため、積層配線部材1を他の構成と良好に積層させて配置させることができるからである。
「第1電極22上における絶縁層4の厚み」とは、第1電極22の表面からの絶縁層の厚さ方向の距離をいい、図5においてyで示される距離をいう。
なお、図5は、本実施形態における絶縁層4について説明する説明図である。
「接続部材の頂点上の第2導電部材の厚み」とは、接続部材3の頂点からの第2導電部材6の厚さ方向の距離をいい、図10においてxで示される距離をいう。「絶縁層上の第2導電部材の厚み」とは、絶縁層4の表面からの第2導電部材6の厚さ方向の距離をいい、図10においてyで示される距離をいう。
なお、図10は、本実施形態における第2導電部材6について説明する説明図である。
第2電極形成工程においては、図1Eに示すように、ヴィアポストとして機能する接続部材3と導通するように、絶縁層4上に第2電極6を形成する。
第2電極6は、通常、絶縁層4上にパターン状に形成される。第2電極6の平面視形状としては、本実施形態の製造方法により製造される積層配線部材1の種類に応じて適宜選択することができる。
本実施形態の積層配線部材の製造方法は、上述した各工程を有していれば特に限定されず、必要な構成を適宜選択して追加することができる。例えば、上述した配線部材2を形成する工程などが挙げられる。
本実施形態の積層配線部材の製造方法は、ヴィアポストを介して2つの電極が導通する積層構造を有するデバイスの製造方法に適用できる。具体的には、例えば、半導体素子、タッチパネルセンサ、RF−ID(Radio Frequency Identification)、有機エレクトロルミネッセンス素子、フレキシブルプリント基板(FPC)などの製造方法に適用できる。
本実施形態の積層配線部材1は、例えば、上述の積層配線部材の製造方法により製造できるものである。そして、本実施形態の積層配線部材1は、基材21及び基材21上に形成された第1電極22を有する配線部材2と、導電性材料及び撥液剤を含み、第1電極22上にパターン状に形成され、第1電極22と導通し、ヴィアポストとして機能する接続部材3と、樹脂を含む、接続部材3を有する絶縁層4と、接続部材3と導通し、絶縁層4上に形成された第2電極6と、を備えるものである。
本実施形態の積層配線部材1は、液晶ディスプレイ、テレビ、カーナビゲーション、携帯電話、ゲーム機、デジタルカメラ、パーソナルコンピュータ、プリンタ、自動車、ロボット、発光ダイオード照明、ウェアラブルデバイスなどの電子機器に使用できる。
次に、積層回路の一実施形態としての半導体素子の製造方法を図面に基づいて説明する。
なお、本実施形態の半導体素子の製造方法における工程の一部は、上述した本実施形態の積層配線部材の製造方法と同様であるから、その詳細な説明の一部は省略又は簡略化する。
また、以下の説明において、「半導体トランジスタ」とは、ソース電極、ドレイン電極、半導体層、及びゲート電極を有する構成を指す。
図6A〜図6Dは、本実施形態の半導体素子の製造方法を示す工程図である。
図6A〜図6Dにおいては、ボトムゲートボトムコンタクト型の半導体トランジスタを有する半導体素子を製造する例について説明する。本実施形態の半導体素子の製造方法においては、まず図6Aに示すように、基材31、基材31上に形成されたゲート電極32、ゲート電極32を覆うように形成されたゲート絶縁層33、ゲート絶縁層33上に形成されたソース電極34及びドレイン電極35、並びにソース電極34及びドレイン電極35の間のチャネル領域に形成された半導体層36を有する配線部材2を準備する。次に、導電性材料、撥液剤及び溶媒を含む導体組成物インクをドレイン電極35上にパターン状に塗布して焼成することにより、図6Bに示すように、ドレイン電極35と導通し撥液性を有する接続部材3を形成する(接続部材形成工程)。次に、図示はしないが、ソース電極34、ドレイン電極35及び半導体層36を覆うように樹脂組成物の塗膜を形成して硬化させることにより、図6Cに示すように、ヴィアポストとして機能する接続部材3を有する絶縁層4としてパッシベーション層37を形成する(絶縁層形成工程)。次に、図6Dに示すように、ヴィアポストとして機能する接続部材3と導通するように、パッシベーション層37上に外部入出力電極38を形成する(電極形成工程)。以上の工程により、半導体素子30を製造することができる。
なお、図7Cについては、遮光層39上に外部入出力電極38を形成する工程を示している。
図7A〜図7Cにおいて説明していない符号については、図6A〜図6Dにおいて説明した内容と同様とすることができるため、ここでの説明は省略する。
なお、図9は、本実施形態により製造される半導体素子の一例を示す概略断面図であり、トップゲートトップコンタクト型の半導体トランジスタを有する半導体素子の例を示している。
接続部材形成工程においては、基材31、基材31上(又は基材31上に形成されたゲート絶縁層33上)に形成されたソース電極34及びドレイン電極35、並びにソース電極34及びドレイン電極35の間のチャネル領域に形成された半導体層36を有する配線部材2を準備し、導電性材料、撥液剤及び溶媒を含む導体組成物インクをドレイン電極35上にパターン状に塗布して焼成することにより、ドレイン電極35と導通し、撥液性を有しかつヴィアポストとして機能する接続部材3を形成する。
配線部材2は、半導体トランジスタの構造によっても異なるが、例えば図6Aに示すようにボトムゲートボトムコンタクト型の半導体トランジスタを有する半導体素子を製造する場合、基材31と、ゲート電極32と、ゲート絶縁層33と、ソース電極34及びドレイン電極35と、半導体層36とを有するものである。以下、各構成について説明する。なお、基材31については、上述した積層配線部材の製造方法で用いるものと同様とすることができるため、ここでの説明は省略する。
ソース電極34及びドレイン電極35は、基材31上に直接形成されてもよく、後述するようにゲート絶縁層33上に形成されてもよい。
チャネル長さとしては、チャネル領域内に半導体層を形成可能な程度であれば特に限定されないが、1μm以上100μm以下であることが好ましく、3μm以上50μm以下であることがより好ましく、5μm以上10μm以下であることが特に好ましい。チャネル長さとは、ソース電極34及びドレイン電極35の間の距離をいう。
半導体層36の形成位置は、半導体トランジスタの構造に応じて適宜選択され、通常、図8A及び図9に示すように基材31上、又は、図6A及び図7Aに示すようにゲート絶縁層33上に形成される。また、図6A及び図8Aに示すように、ソース電極34及びドレイン電極35,35a上に半導体層36が形成されてもよく、図7A及び図9に示すように、半導体層36上にソース電極34及びドレイン電極35が形成されてもよい。
半導体層36としては、有機半導体層であってもよく、無機半導体層であってもよい。有機半導体層の材料、厚み及び形成方法については、一般的な有機半導体層に用いられるものと同様とすることができる。また、無機半導体層の材料、厚み、形成方法については、一般的な無機半導体層に用いられるものと同様とすることができる。
ゲート電極32の材料としては、上述した積層配線部材の製造方法における第1電極の材料から適宜選択して用いることができる。また、ゲート電極32の厚み及び形成方法については、上述した積層配線部材の製造方法における第1電極の厚み及び形成方法と同様とすることができるため、ここでの説明は省略する。
ゲート絶縁層33を構成する材料、厚み及び形成方法については、上述した積層配線部材の製造方法における配線部材用絶縁層と同様とすることができるため、ここでの説明は省略する。
導体組成物インク、その塗布方法及び焼成方法、並びに接続部材については、上述した積層配線部材の製造方法におけるものと同様とすることができるため、ここでの説明は省略する。
絶縁層形成工程においては、ソース電極34、ドレイン電極35及び半導体層36を覆うように樹脂組成物の塗膜を形成して硬化させることにより、ヴィアポストとして機能する接続部材3を有する絶縁層(パッシベーション層37など)を形成する。
本工程により形成される絶縁層としては、半導体トランジスタの構造に応じて適宜選択される。例えば、本実施形態により製造される半導体素子30がトップゲート型の半導体トランジスタを有する場合は、絶縁層としては、少なくともゲート絶縁層33が形成される。
一方、本実施形態により製造される半導体素子30がボトムゲート型の半導体トランジスタを有する場合は、絶縁層としては、パッシベーション層37及び遮光層39の少なくともいずれかが形成される。
絶縁層として遮光層39を形成する場合、樹脂組成物には遮光性材料が含有される。遮光性材料については、一般的な有機半導体素子に用いられるものと同様とすることができるため、ここでの説明は省略する。
なお、各層の厚みと接続部材の高さとの関係などについては、上述した積層配線部材の製造方法における絶縁層の厚みと接続部材の高さとの関係などと同様とすることができるため、ここでの説明は省略する。
電極形成工程においては、ヴィアポストとして機能する接続部材3と導通するように、絶縁層(パッシベーション層37、ゲート絶縁層33など)上に中間電極35b又は外部入出力電極38を形成する。
一方、本実施形態により製造される半導体素子30がボトムゲート型の半導体トランジスタを有する場合は、パッシベーション層37上に外部入出力電極38を形成する。
本工程により形成される外部入出力電極38としては、一般的な半導体素子に用いられるものと同様とすることができる。例えば、本実施形態の半導体素子30を表示装置の駆動に用いる場合は、画素電極を挙げることができる。また、本実施形態の半導体素子30を圧力センサーや温度センサーに用いる場合は、入力電極を挙げることができる。
本実施形態の半導体素子の製造方法は、上述した各工程を有していれば特に限定されず、必要な工程を適宜選択して追加することができる。
また、本実施形態により製造される半導体素子30がトップゲート型の半導体トランジスタを有し、かつ中間電極35bを有する場合は、通常、中間電極35b上にパッシベーション層37を形成する工程、及びパッシベーション層37上に外部入出力電極38を形成する工程が行われる。この際、図8に示すように、ヴィアポストとして機能する接続部材3bを有するパッシベーション層37を形成してもよい。
本実施形態により製造される半導体素子30が有する半導体トランジスタとしては、ボトムゲートトップコンタクト型、ボトムゲートボトムゲート型、トップゲートトップコンタクト型、又はトップゲートボトムコンタクト型のいずれの形態であってもよい。
本実施形態により製造される半導体素子30は、例えば、TFT方式を用いる表示装置のTFTアレイ基材として用いることができる。このような表示装置としては、例えば、液晶表示装置、電気泳動表示装置、有機EL表示装置などが挙げられる。また、半導体素子は、温度センサーや圧力センサーなどに用いることもできる。
本実施形態の半導体素子30は、例えば、上述の半導体素子の製造方法により製造できるものである。そして、本実施形態の半導体素子30は、基材31、基材31に形成されたソース電極34及びドレイン電極35,35a、並びにソース電極34及びドレイン電極35,35aの間のチャネル領域に形成された半導体層36を有する配線部材2と、ドレイン電極35,35a上にパターン状に形成され、ドレイン電極35,35aと導通し、ヴィアポストとして機能する接続部材3,3aと、樹脂を含み、接続部材3,3aを有する絶縁層(パッシベーション層37など)と、接続部材3,3aと導通し、絶縁層(パッシベーション層37など)上に形成された中間電極35b又は外部入出力電極38と、を備えるものである。
本実施形態の半導体素子30は、液晶ディスプレイ、テレビ、カーナビゲーション、携帯電話、ゲーム機、デジタルカメラ、パーソナルコンピュータ、プリンタなどの電子機器に使用できる。
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、改良などは本発明に含まれるものである。
例えば、前記実施形態の積層配線部材の製造方法では、第1電極と第2電極との導通を図り、2層の配線電極を有する積層配線部材を製造したが、これに限定されない。3層以上の配線電極であっても、前記実施形態の積層配線部材の製造方法を適用できる。
PEN(帝人デュポンフィルム株式会社製 テオネックスQ51)基板に金電極をL/S=100μm/20μmの短冊状のパターンで製膜した。その金電極上に、Ag含有インク(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(水とエチレングリコールと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)をインクジェット法で、山形形状のビアポストを印刷した。底面はほぼ円形であった。次いで、180℃で30分加熱して、底辺の長軸長が50μmで高さが6μmの山形形状のビアポストを完成した。ビアポストの高さ/底面の直径は、0.12となった。
さらに、スリットコート法によってシリカ系のフィラーを含有する絶縁インク(粘度は10〜50mPa・s)を印刷し、次いで120℃で熱硬化して、層間絶縁膜とした。層間絶縁膜の膜厚は2μmであり、ビアポストの高さは層間絶縁膜の膜厚の3倍であった。ビアポストが撥液性であり高いためその上には絶縁膜は形成されなかった。
この後、層間絶縁膜とビアポストの上に、真空蒸着法で金電極を成膜し、積層配線部材を形成した。そして、下部の金電極と、上部の金電極の電気的接続を確認したところ、ビアポストによる導通を確認できた。
XPSによるビアポストの分析では、フッ素原子と硫黄原子がともに確認され、製造後、168時間経過後観察したところ、Ag起因のマイグレーションは観察されず、隣接する短冊状のパターン間で導通は確認されなかった。
ビアポストの高さと底辺の長軸長、及び層間絶縁膜の膜厚を、表1に示すように変えた他は、実施例1と同様にして積層配線部材を製造し、導通を評価した。評価結果を表1に示す。
Ag含有インクとして、フッ素原子と硫黄原子を含まないAg含有インク(銀ナノコロイド(平均粒子径:40nm)と溶媒(水とエチレングリコールと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39.4:60.6の割合で混ぜたもの)を用いた他は、実施例1と同様にして積層配線部材を製造し、評価した。ビアポストによる導通は確認できたが、Agによるマイグレーションが生じた。XPSによるビアポストの分析では、フッ素原子と硫黄原子はともに確認されなかった。
銅含有インクとして、フッ素原子と硫黄原子を含まない銅含有インク(銅ナノコロイド(平均粒子径:60nm)と溶媒(水とエチレングリコールと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45:55の割合で混ぜたもの)を用いた他は、実施例1と同様にして積層配線部材を製造し、評価した。ビアポストによる導通は確認できたが、銅の酸化によると思われる接触抵抗が見られた。XPSによるビアポストの分析では、フッ素原子と硫黄原子はともに確認されなかった。
実施例1と同様にして基板上に金電極、ビアポスト、層間絶縁膜を形成した。層間絶縁膜とビアポストの上に、ノリタケ社製スクリーンペーストNP4635−Pを、スクリーン印刷装置(株式会社セリテック社製TU2025)を用いて、5μm厚みで印刷して電極(第2導電部材)を形成した。この際、通常の印圧(0.25MPa)より0.15MPa高めて印刷を行った。ビアポストの頂点上の第2導電部材の厚みと、層間絶縁膜上の第2導電部材の厚みの比(ビアポストの頂点上の第2導電部材の厚み/層間絶縁膜上の第2導電部材の厚み)は、0.8であった。これにより、この積層体の上に、さらに他の層を良好に積層させることができた。また、下部の金電極と第2導電部材の間のビアポストによる導通を確認できた。
ビアポストの高さを2μmとして、ビアポストの高さ/底面の直径を0.04(2/50)とし、ビアポストの高さを絶縁膜の厚みの1倍とした他は、実施例1と同様にして積層配線部材を製造した。ビアポストの上が絶縁材料で塗れてしまい導通しなかった。
ビアポストの高さを1μmとして、ビアポストの高さ/底面の直径を0.02(1/50)とし、ビアポストの高さを絶縁膜の厚みの0.5倍とした他は、実施例1と同様にして積層配線部材を製造した。ビアポストの上が絶縁材料で塗れてしまい導通しなかった。
ビアポストの高さを18μmとして、ビアポストの高さ/底面の直径を0.36(18/50)とし、ビアポストの高さを絶縁膜の厚みの9倍とした他は、実施例1と同様にして積層配線部材を製造した。この場合、ビアポスト表面は絶縁材料で塗れなかったが、ビアポストが大きくなりすぎて、次に形成する金電極に亀裂が入り導通が不安定となった。
ビアポストの高さ、及び層間絶縁膜の膜厚を、表1に示すように変えた他は、実施例1と同様にして積層配線部材を製造し、導通を評価した。評価結果を表1に示す。
本願のパリ優先の基礎となる日本出願明細書の内容を全てここに援用する。
Claims (11)
- 第1導電部材と第2導電部材の間に介在する絶縁膜を貫いて、前記第1導電部材と前記第2導電部材の間を電気的に接続するための導体であって、
前記導体の形状が山形であり、前記導体の高さと、前記導体の底面の長軸長の比である、高さ/底面の長軸長が、0.05以上0.5以下で、かつ、
前記導体の高さが前記絶縁膜の厚みの2倍以上8倍以下である導体。 - 前記高さ/底面の長軸長が、0.05以上0.2以下である請求項1記載の導体。
- 前記導体の底面の長軸長が10μm以上100μm以下である請求項1又は2記載の導体。
- 前記導体が、金、銀及び銅から選択される少なくとも1以上を含む請求項1〜3のいずれか記載の導体。
- 前記導体が、フッ素原子と硫黄原子を含む請求項1〜4のいずれか記載の導体。
- 前記絶縁膜上の第2導電部材の厚みが、0.5μm以上50μm以下で、
前記導体の山形の頂点上の第2導電部材の厚みと、前記絶縁膜上の第2導電部材の厚みの比である、導体の頂点上の第2導電部材の厚み/絶縁膜上の第2導電部材の厚みが、0.2から0.9である請求項1〜5のいずれか記載の導体。 - 導体含有インクを用いてインクジェット法でプリントして形成する請求項1〜6のいずれか記載の導体の製造方法。
- 請求項1〜6のいずれか記載の導体を有する積層回路。
- 請求項1〜6のいずれか記載の導体を有する積層配線部材。
- 請求項9記載の積層配線部材を備える電子機器。
- 液晶ディスプレイ、テレビ、カーナビゲーション、携帯電話、ゲーム機、デジタルカメラ、パーソナルコンピュータ、プリンタ、自動車、ロボット、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記載の電子機器。
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