JP2012164876A - 配線又は電極の形成方法、電子デバイス及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】下地2上に第1のレジスト層1を形成し、開口部5を形成し、導電材料層3を成膜する。導電材料層3の全体を覆う第2のレジスト層4を形成し、該開口部5以外の導電材料層3上の第2のレジスト層4を除去することにより、該開口部5の導電材料層3を覆う保護レジスト層4’を形成する。該保護レジスト層4’で覆われていない導電材料層3を除去し、次いで保護レジスト層1,4’を除去することにより、残留した導電材料3よりなる配線又は電極を形成する。
【選択図】図1
Description
下地層の種類は特に限定はないが、ガラス、石英等の無機材料や、ポリイミド膜、ポリエステル膜、ポリエチレン膜、ポリフェニレンスルフィド膜、ポリパラキシレン膜等の絶縁プラスチック、無機材料、金属・合金板、絶縁プラスチックを組み合わせたハイブリッド基板等が使用可能である。又、導電性n型シリコンウェハーのように、後述のゲート絶縁膜と基板が一体になったものを用いても構わない。
第1のレジスト層のレジストは、特に限定は無く、ポジ型及びネガ型のどちらも使用可能である。また、2層又は3層レジストを形成することもできる。ポジ型レジストとしては、東京応化工業社製のOFPR−800、ネガ型レジストとしては日本ゼオン社製のZPN−1150等があげられる。また、2層レジスト及び3層レジストを使用する場合には、化薬マイクロケム社製のPMGIレジストや、ビニルピロリドンと酢酸ビニルの共重合体等を下層のレジストとして用いることができる。成膜方法としては、スピンコート、スリットコート、スプレーコート、ディップコート等が使用可能である。また、インクジェット、シルクスクリーン印刷、グラビア印刷、フレキソ印刷などにより、露光・現像なしに開口部を有するレジストパターンを形成してもよい。
本発明方法により形成される配線又は電極は、配線又は電極上に成膜される層のカバレッジを向上させるために、そのチャネル長方向に平行でかつ下地に対して垂直な断面において、テーパーを有し、該テーパーの前記下地に対する角度が80°以下であることが好ましい。ここで、「テーパー」とは、先端部が先細りになっている形状を意味し、従って、「上記断面において配線がテーパーを有する」とは、配線又は電極の先端部が下地に接し、配線又は電極の側面が、基板に対して傾斜状となっていることを意味する。「テーパーの下地に対する角度(テーパー角)」は、図4(a)に示すように下地に対して垂直な断面において、電極の先端部と、上記チャネル領域に面した電極側面の底面から高さ10nmにおける点とを結んだ直線が、ゲート絶縁膜平面となす角度を表わす。
配線又は電極となる導電材料としては、例えば、Mg、Ti、V、Cr、Mg、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Ge、Se、Nb、Mo、Ag、In、Sn、Sb、Ta、W、Pd、Au、Pt等の金属およびこれらの金属を含む合金を用いることができるが、これに限定されない。なお、これらの金属又は合金の積層膜を用いても良い。カーボンを用いても良い。また、表面酸化されたものやチオール化合物等を用いて表面修飾を行ったものを用いても良い。
第2のレジスト層のレジストに、特に限定は無い。図3の保護レジスト4Aを形成するための第2のレジストは、感光性が有ってもよく、無くてもよい。感光性のレジストとしては、ポジ型及びネガ型のどちらも使用可能である。ポジ型レジストとしては、東京応化工業社製のOFPR−800、ネガ型レジストとしては日本ゼオン社製のZPN−1150等があげられる。また、第1のレジストがポジ型の場合、第2のレジストをネガ型にすることにより、同一のマスクによってパターニングを行うことができる。第1のレジストをネガ型、第2のレジストをポジ型にした場合も、同様に1枚のマスクでパターニングが可能である。同一のマスクを使用した場合でも、第1および第2のレジスト層のベーク、露光、現像条件や、マスクの焦点距離を制御することにより、図2の(5)の通り、第1のレジスト層の開口部5よりも第2のレジストよりなる保護レジスト層4’’の幅を大きくすることが可能であり、マスクアライナーのアライメント精度を補うことができる。図2(5)の場合、開口部5に沿う部分では、保護レジスト4’’の張り出し部分によって、開口部5に沿う第1のレジスト層1上の導電材料3が覆われてしまうが、エッチング時間を延ばすことでこの部分の導電材料もエッチングすることができる。
図1(a)のプロセスによってゲート電極及びソース電極を電界効果トランジスタ用下地基板の上に形成した。下地としては、基板とゲート電極を兼ねた導電性n型シリコンウェハーの表面に、ゲート絶縁膜として膜厚300nmの熱酸化シリコン膜を形成した板を用いた。ゲート絶縁膜容量(Ci)は、誘電率を3.9と置き、1.15×10−4F/m2である。
この基板上にポリメチルグルタルイミド(PMGI)レジスト(化薬マイクロケム社製SF−9を0.5μmの厚さにスピンコートし、180℃、5分間加熱した。さらに、その上に、ネガ型のフォトレジスト(日本ゼオン社製ZPN−1150)を厚さ4μmにスピンコートし、90℃、120秒加熱して2層構造の第1のレジスト層1(未硬化)を形成した。
その後、40秒露光し、110℃、120秒加熱した。次いで、有機アルカリ現像液(ナガセケムテックス社製NPD−18)によって現像し、上層のフォトレジストが、下層のレジストよりも張り出した形状(開口部の入口側の幅が奥側よりも小さいテーパ形断面形状)の開口部5を形成した。
第1のレジスト層1及び開口部5の下地2上に、導電材料3として、Moを厚さ100nmとなるようにスパッターによって成膜した。
さらに、基板を150℃、5分間加熱して第1のレジスト層1を硬化させた後に、Mo膜上にネガ型のフォトレジスト(日本ゼオン社製ZPN−1150)を厚さ4μmにスピンコートし、90℃、180秒加熱して第2のレジスト層4を形成した。
その後、上記第1のレジスト層を露光する時に用いたのとは、逆のパターンを有するマスクを用いて120秒露光し、110℃、180秒加熱し、有機アルカリ現像液(ナガセケムテックス社製NPD−18)によって現像することにより、開口部5の導電材料3の上にのみ保護レジスト層4’を形成した。
第1のレジスト層1上の不要なMoを燐酸75重量部、硝酸10重量部、酢酸10重量部、水5重量部からなるエッチング液によって除去した。
次いで、ジメチルホルムアミドに1分間浸漬し、全てのレジストを溶解させ、電界効果トランジスタ用の電極付き基板を得た。図4(a)は、この電極付き基板を示す断面図である。この基板は、ボトムコンタクト型電界効果トランジスタの基板であり、ゲート電極11上にゲート絶縁膜12が形成され、該ゲート絶縁膜12上にソース電極13とドレイン電極14が形成されている。ここで、図4(a)のゲート電極11及びゲート絶縁膜12は、図1(a)の下地2に相当し、図4(a)のソース電極13とドレイン電極14は、図1(a)の導電材料3に相当する。
上記実施例1の方法によって製造した図4(a)の電極付き基板をヘキサメチルシラザン中に30分間浸漬してゲート絶縁膜の表面処理を行なった後、この上に前記式(I)に示す、加熱により逆ディールス・アルダー反応を起こす熱変換型のビシクロ構造を有したポルフィリン誘導体(MはCu)のクロロホルム溶液をスピンコートし、210℃、20分間の加熱により変換および結晶化させて、図4(b)の通り有機半導体層15を形成して電界効果トランジスタを製造した。
工程(4)〜(6)を行なかったこと以外は、実施例1と同様にして電界効果トランジスタ用の電極付き基板を得た。すなわち、図1(b)の工程(1)〜(3)を行った後第2のレジスト層を形成せず、図1(b)のように、ジメチルホルムアミドに浸漬することにより第1のレジスト層上の不要な電極材料を剥離した後、ジメチルホルムアミドに超音波をかけて30分間浸漬したこと以外は実施例1と同様にして電極付き基板を製造した。この基板上に、実施例2と同様にして有機半導体層を形成して電界効果トランジスタを得た。得られた電界効果トランジスタは、10μmのチャネル長および500μmのチャネル幅を有しており、μ=2.1cm2/V・s、Vth=4.6V、オン−オフ比=3.0×106の半導体特性を有していた。
2 下地
3 導電材料
4 第2のレジスト層
4’,4’’,4A 保護レジスト層
5 開口部
11 ゲート電極
12 ゲート絶縁膜
13 ソース電極
14 ドレイン電極
15 有機半導体層
α テーパ角
Claims (8)
- 下地上に第1のレジスト層を形成する工程と、
該第1のレジスト層に溝状又は孔状の開口部を形成する工程と、
該開口部及び第1のレジスト層上に導電材料層を成膜する導電材料成膜工程と、
該開口部の導電材料層を覆う保護レジスト層を形成する保護レジスト層形成工程と、
該保護レジスト層で覆われていない導電材料層を除去する工程と、
該第1のレジスト層及び該開口部の導電材料層上の保護レジスト層を除去する工程と
によって、該開口部に残留した導電材料よりなる配線又は電極を形成することを特徴とする配線又は電極の形成方法。 - 請求項1において、前記保護レジスト層形成工程は、
前記導電材料層成膜工程で形成された導電材料層の全体を覆う第2のレジスト層形成工程と、
該開口部以外の導電材料層上の第2のレジスト層を除去する工程と
を有することを特徴とする配線又は電極の形成方法。 - 請求項1において、前記保護レジスト層形成工程は、前記開口部の導電材料層の上にパターン印刷により保護レジストを印刷する工程を有することを特徴とする配線又は電極の形成方法。
- 請求項1ないし3のいずれか1項において、前記保護レジスト形成工程において、前記開口部の導電材料層のみを覆うように前記保護レジスト層を形成することを特徴とする配線又は電極の形成方法。
- 請求項1ないし3のいずれか1項において、前記保護レジスト形成工程において、前記開口部の導電材料層と、該開口部に沿う第1のレジスト層上の導電材料層とを覆うように前記保護レジスト層を形成することを特徴とする配線又は電極の形成方法。
- 配線又は電極を形成する工程を有する電子デバイスの製造方法において、該配線又は電極を請求項1ないし5のいずれか1項に記載の配線又は電極の形成方法によって形成することを特徴とする電子デバイスの製造方法。
- 配線又は電極を有する電子デバイスにおいて、該配線又は電極は請求項1ないし5のいずれか1項に記載の配線又は電極の形成方法によって形成されたものであることを特徴とする電子デバイス。
- 請求項7において、電界効果トランジスタであることを特徴とする電子デバイス。
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