JPH0830812B2 - 半導体装置及びそのスペーサの形成方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、液晶表示装置や固体撮像装置などのよう
に、樹脂を介してふたつの基板がサンドイッチ構造を有
して成る半導体装置のスペーサの形成方法及び半導体装
置に関するものである。

従来の技術 第１の従来例としてアクティブマトリクス型液晶表示
装置のパネルの断面図を第６図に示す。スイッチング素
子と画素電極をXYマトリクス状に配したTFT（薄膜トラ
ンジスタ）基板1aと共通電極を形成した対向透明基板2a
は、ビーズまたはガラスファイバー等のスペーサ材３に
より一定の間隙を保つように構成され、この対向空間内
に液晶４が注入され、周辺はシール材5aにて封止されて
いる。

以下にこの液晶表示装置の組立工程の概要を第７図を
用いて以下に述べる。

一般に、TFT基板1aおよび対向基板2aの対向内面には
ポリイミド等の有機薄膜から成る配向膜６を印刷法など
により形成し、配向を制御するためにラビング処理を施
す（第７図（ａ））。次に、TFT基板1aもしくは対向基
板2aの周辺領域に印刷法などによりシール材5aを形成し
た後（第７図（ｂ））、画素領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ（第８
図参照）にTFT基板1aと対向基板2a間の間隙を一定に制
御するためスペーサビーズ3aを分散させ、TFT基板1aと
対向基板2aを貼合わせる。その後、TFT基板1aと対向基
板2aの対向空間内に液晶４を注入し、液晶注入口を樹脂
を用いて封止する。さらに、基板1a、2aにそれぞれ偏光
板７を貼付し、周辺に駆動用ICを実装することで完成す
る（第７図（ｄ））。

次に第２の従来例を第９図を用いて以下に述べる。第
２の従来例は、前記第１の従来例の中で説明したように
スペーサとしてビーズを分散させるものではなく、あら
かじめTFT基板1aや対向基板2aの表面に印刷法により任
意の場所に数ミクロンの高さを有するスペーサを樹脂に
より形成し、配向処理を行なった後２つの基板1a,1bを
貼合わせるものである。

すなわち、印刷法ではまずTFT基板1a及び対向基板2a
の表面に所定の穴８を設けたメタルマスクのような第３
の基板９を載置し、位置合わせの後固定する（第９図
（ａ））。次に、樹脂５を第３の基板９上より穴８に充
填する（第９図（ｂ））。次に、第３の基板９をはずし
第１の基板1a,2a上に残留した樹脂を，例えば熱処理に
て硬化し，スペーサ10を形成するものである（第９図
（ｃ））。

次に、第３の従来例を第10図を用いて以下に述べる。
第３の従来例は、前記第１の従来例の中で説明したよう
なスペーサとしてビーズを分散させるものではなく、あ
らかじめTFT基板1a及び対向基板2aの表面に半導体製造
のフォトリソ工程により画素部以外の任意の場所に数ミ
クロンの高さを有するスペーサを樹脂により形成し、配
向処理を行なった後、２つの基板を貼合わせるものであ
る。以下に光硬化型樹脂を用いた従来例を示す。

フォトリソ工程ではまずTFT基板1a及び対向基板2aの
表面に前記第１と第２の基板を貼り合わせて得る間隙が
所定値となるよう樹脂５の膜厚を制御して均一塗布する
（第10図（ａ））。次に、遮光部11を有する第３の基板
９をマスクとして樹脂５の方面に配置し露光を行う（第
10図（ｂ））次に、第３の基板をはずし未反応樹脂を現
像除去することでスペーサ10を形成する（第10図
（ｃ））。

第４の従来例としてカラー固体撮像装置の断面図を第
11図に示す。固体撮像素子1bと例えばカラーフィルタが
形成された第２の基板2bは、素子の画素部と例えばＲ、
Ｇ、Ｂ各々のカラーフィルタとがアライメントされ、固
体撮像素子1bと例えばカラーフィルタが形成された第２
の基板2b間の間隙の全て（第11図（ａ）），もしくは一
部（第11図（ｂ））が、接着用樹脂5bを介して貼合わさ
れている。固体撮像素子1bと例えばカラーフィルタが形
成された第２の基板2bのスペースは前記接着用樹脂層で
制御されている。

上述第１、２、３、４の従来例はすべてふたつの基板
が一定の間隙を保ち均一に貼合わされている。

発明が解決しようとする課題 前記第１の従来例は、組立工程の中で２つの基板の間
隙をスペーサビーズを用いることで制御しているが、ビ
ーズ分散法では画面領域に均一に散布、もしくは画素部
以外の任意の場所に選択的に配置することが難しい。

また、第２の従来例では、印刷法を用いて任意の場所
に選択的にスペーサとなる突起を設けてるが、位置合わ
せ精度が悪く、マスクとなる第３の基板の厚さによって
スペーサ高さが決定され、第３の基板の厚さが数ミクロ
ンでは第３の基板は変形しやすく大面積中で均一な高さ
のスペーサを得ることは難しい。

一方、第３、４の従来例では、半導体製造のフォトリ
ソ工程を用い任意の場所に選択的にスペーサとなる突起
を設けるもので、微細な加工が出来る反面、工程数が多
く、また露光上の問題から大型基板に対して限界があ
る。

本発明は上記課題に鑑みて、スペーサの厚さが均一
で、生産性の良好な半導体装置及びその製造方法を提供
することを目的とするものである。

課題を解決するための手段 上記課題を解決するために本発明は、マイクロカプセ
ルに樹脂を封入して成るスペーサ材を用い、これを第１
の基板に散布し、スペーサ材を介して形成しようとする
スペーサ形状に対応する溝を有する押型状の第３の基板
を圧着し、熱もしくは光によるスペーサの固化処理を施
した後、第３の基板をはずして圧着にて破壊したるマイ
クロカプセルおよびカプセルによりはみでた樹脂を洗浄
除去するものである。

作用 本発明のスペーサ形成方法によれば任意の場所にパタ
ーン形成するにあたり、フォトリソ工程を用いず、押型
とする基板の圧着と、スペーサ材への熱あるいは光処理
という極めて簡単な手法で均一な高さのスペーサを形成
することができる。

実施例 以下、本発明の一実施例として半導体装置のスペーサ
の形成方法について、図面を参照しながら以下に説明す
る。

第１の実施例のスペーサ形成方法を第１図を用いて以
下に述べる。

まず、第１の基板１、本実施例では走査信号、表示信
号を伝達するバス配線群がXYマトリックス状に配置さ
れ、マトリックスの交点にスイッチング素子（TFT）が
設けられた基板、の表面にマイクロカプセル12に樹脂５
が封入されて成るスペーサ材３（第２図参照）を均一に
分散させ、熱処理にてスペーサ材３を基板１上に固定配
置する（第１図（ａ））。次に形成しようとするスペー
サの形状に対応する幅、高さ、形状の溝13が複数個形成
されて成る押し型状の第３の基板９をスペーサ材３を介
して第１の基板１に圧着する（第１図（ｂ））。圧着に
より溝13よりはみ出したスペーサ材３のマイクロカプセ
ル12は押しつぶされて破壊する。その後、紫外光照射に
て溝内に収納されたスペーサ材及び前記マイクロカプセ
ルの破壊によりはみ出した樹脂を硬化させる（第１図
（ｃ））。このとき、酸素等に接触することで光反応速
度が異なる樹脂をマイクロカプセル内に封入しておけ
ば、破壊によりはみ出した樹脂とマイクロカプセル中の
樹脂との間に反応時間差が生じる。次に第３の基板９を
はずし、樹脂の反応時間が環境によって変化する特性を
利用して、圧着により破壊したマイクロカプセル12およ
びマイクロカプセル12よりはみ出した樹脂を洗浄除去
し、第３の基板９の溝13内に位置し破壊をまぬがれたス
ペーサ材３によりスペーサ10を形成する（第１図
（ｄ））。

その後に、従来例（第７図（ｃ），（ｄ））に示すよ
うに、スペーサ10を介して対向電極2aを設け、そして対
向空間内に液晶４を注入し、そしてその周辺をシール材
5aで封止することによりアクティブマトリクス型液晶表
示素子を構成することができる。

次に本発明の半導体装置のスペーサ形成方法の第２の
実施例を第３図を用いて以下に述べる。第２の実施例
は、第３の基板９の溝以外の当接部分に遮光部11を設け
ておき、前記の第１の実施例と同様に第３の基板９をス
ペーサ材３を固着した基板１に圧着の後、光照射にて溝
内に収納されたるスペーサ材を硬化する（第３図（ａ）
〜（ｃ））。次に第３の基板をはずし、圧着により破壊
したるマイクロカプセル12およびそれよりはみ出したる
樹脂のうち遮光により未反応のものを洗浄除去する（第
３図（ｄ））。この場合の樹脂は光反応性の速いもので
ある。なお本実施例の一例として第１の基板が固体撮像
素子である場合には前記のようにしてスペーサ10を構成
した第１の基板１上にカラーフィルタとして機能する第
２の基板を、例えば第10図（ａ），（ｂ）に示すように
接着する。

次に本発明の半導体装置のスペーサ形成方法の第３の
実施例を第４図を用いて以下に述べる。第３の実施例
は、第１の基板１に形成された例えばCrによる遮光部11
上にスペーサ材３が残留するように第１、３の基板１、
９を位置合わせし、圧着する（第４図（ａ），
（ｂ））。次に、第１の基板１の裏面より光を照射して
圧着によりはみ出した樹脂５を光分解し（第４図
（ｂ））、第３の基板９をはずしたのち光分解した樹脂
を洗浄除去する（第４図（ｃ））。次に熱処理もしくは
強度や波長の異なる光を再照射して残留したスペーサ材
３を硬化させ、スペーサ10を構成する（第４図
（ｃ））。

このようにして形成するスペーサ10は、第３の基板９
の溝13の深さによってスペーサ10の高さを制御でき、異
なる高さのスペーサを一括形成できる（第５図
（ａ））。また、マイクロカプセル12のサイズによって
もあらかじめスペーササイズを制御できる（第５図
（ｂ））。またスペーサ10は第１の基板がTFTであるか
あるいは固体撮像素子であるか等に応じてストライブ
状、千鳥状、あるいは柱状等の形状を適宜選択すればよ
い。

発明の効果 本発明の方法によれば任意の場所に微細パターンを形
成するにあたり、フォトリソ工程を用いず極めて簡単な
手法でスペーサを形成することができることから大型基
板に対しても有望である。また、以上のようにして形成
するスペーサは、第３の基板の溝深さによってスペーサ
の高さを制御でき、異なる高さのスペーサを一括形成で
きる。また、マイクロカプセルのサイズによってもあら
かじめスペーササイズを制御できる。さらに、反応性樹
脂は一般に瓶に入れられ冷暗所にて保存されるが、使用
の都度空気に触れたり室温に戻るなどして経時変化する
のに対して、本発明のスペーサ材は反応性樹脂がマイク
ロカプセルによって保護されているいため保存性向上を
はかることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のスペーサ形成方法における第１実施例
として光反応速度を利用したスペーサの形成方法を示す
工程図、第２図は本発明のスペーサ材の断面図、第３図
は第２実施例として遮光マスクを用いたスペーサ形成方
法を示す工程図、第４図は第３実施例として光分解型の
樹脂を用いたスペーサ形成方法を示す工程図、第５図
（ａ），（ｂ）は本発明の形成方法において形成したサ
イズの異なるスペーサの断面図、第６図は第１の従来例
としてスペーサビーズを用いた液晶表示装置の断面図、
第７図はその組立工程図、第８図は液晶表示装置の平面
概略断面図、第９図は第２の従来例として印刷法により
樹脂を用いてスペーサを形成した液晶表示装置の組立工
程図、第10図は第３の従来例としてフォトリソ工程によ
り樹脂を用いた液晶表示装置の組立工程図、第11図は、
接着用樹脂層をスペース制御として用いた固体撮像装置
の組立工程図である。 １……第１の基板、３……スペーサ材、９……第３の基
板、10……スペーサ、11……遮光部、12……マイクロカ
プセル、13……溝。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】樹脂層を介し、第１、２のふたつの基板が
   サンドイッチ構造を有して成る半導体装置であって、前
   記樹脂層を一定厚に制御するために基板間に設けるスペ
   ーサがマイクロカプセルに樹脂を封入して成るスペーサ
   材であることを特徴とする半導体装置。
2. 【請求項２】熱反応性もしくは光反応性もしくは熱及び
   光反応性樹脂をマイクロカプセルに封入してなることを
   特徴とするスペーサ材。
3. 【請求項３】光反応性樹脂が光硬化型もしくは光分解型
   であることを特徴とする請求項（２）に記載のスペーサ
   材。
4. 【請求項４】スペーサ材を第１の基板表面に分散させる
   工程と、形成しようとするスペーサに対応する深さと、
   幅、形状等の溝を有する第３の基板を前記分散させた前
   記スペーサ材を介して前記第１の基板に圧着する工程
   と、熱もしくは光によって前記スペーサ材を固化反応さ
   せる工程と、前記第３の基板を取り外した後圧着にて破
   壊したスペーサ材のマイクロカプセルおよびマイクロカ
   プセル中の樹脂を洗浄除去する工程とを備えることを特
   徴とする半導体装置のスペーサの形成方法。