Формирование рисунка стека Российский патент 2022 года по МПК H05K3/46 H01L21/469 H01L21/475 H01L21/4763 

Электрические схемы, например для плоских или изогнутых тонких печатных плат, могут состоять из стека отдельных слоев, который формируют на несущей подложке по месту изготовления платы.

Благодаря применению органических материалов типа органических полимеров в одном или более слоев становятся более доступными относительно недорогие производственные технологии. При выборе материалов для органических слоев, подлежащих формированию методом сухого травления с использованием временного формирующего фотошаблона, наносимого из раствора на формируемый слой, предпочтение было отдано сшитым полимерным материалам.

Авторы настоящего изобретения обнаружили преимущества от использования несшитых полимерных материалов и разработали методику, позволяющую облегчить применение таких материалов с одновременным предотвращением возникновения проблем, которые заставляли бы прибегать к использованию сшитых полимерных материалов.

Нами предложен способ формирования стека слоев, образующего собой электрическую схему и содержащего ряд уровней неорганических межсоединений, причем способ включает в себя этап, на котором формируют межсоединение для по меньшей мере одного из уровней межсоединений на стадиях до и после этапа формирования рисунка нижележащего органического слоя.

В соответствии с одним из вариантов осуществления, способ включает в себя этап, на котором между двумя стадиями формирования межсоединения используют межсоединение в качестве шаблона для формирования рисунка нижележащего органического слоя.

В соответствии с одним из вариантов осуществления, одна стадия формирования межсоединения включает в себя этап, на котором формируют рисунок межсоединения, обеспечивающий шаблон для создания сквозных отверстий через нижележащий органический слой на одном или более участках межсоединения, где межсоединение должно контактировать с другим межсоединением на нижнем уровне межсоединений, а другая стадия формирования межсоединения включает в себя этап, на котором наносят материал межсоединения по меньшей мере на участок сквозных отверстий.

В соответствии с одним из вариантов осуществления, формирование рисунка нижележащего органического слоя включает в себя этап, на котором осаждают раствор органического фоторезистивного материала, а одна стадия формирования межсоединения перед формированием рисунка нижележащего органического слоя включает в себя этап, на котором формируют слой неорганического материала межсоединения на всех участках, где предстоит осаждение раствора органического фоторезистивного материала.

В соответствии с одним из вариантов осуществления, межсоединение содержит рисунок межсоединения затвора для транзисторной матрицы, а нижележащий органический слой содержит диэлектрический слой органического полимера.

В соответствии с одним из вариантов осуществления, нижележащий органический слой содержит слой несшитого полимера.

В соответствии с одним из вариантов осуществления, рисунок межсоединения и материал межсоединения имеют, по существу, одинаковый состав.

В соответствии с одним из вариантов осуществления, рисунок межсоединения и материал межсоединения имеют разные составы.

В соответствии с одним из вариантов осуществления, нанесение материала межсоединения включает в себя этап, на котором наносят подстек подслоев межсоединения; и/или рисунок межсоединения содержит подстек подслоев межсоединения.

Ниже приводится, исключительно в качестве примера, детальное описание одного из вариантов осуществления настоящего изобретения со ссылками на приложенные чертежи, где:

фиг. 1 схематически иллюстрирует различные участки типового устройства, и

фиг. 2-9 иллюстрируют обработку детали в соответствии с типовым вариантом осуществления настоящего изобретения с получением при этом типового устройства по фиг. 1.

В соответствии с одним из типовых вариантов осуществления, использование предлагаемой методики позволяет изготавливать органический жидкокристаллический дисплей (ОЖКД), содержащий органическое транзисторное устройство (типа органического тонкопленочного транзистора (ОТПТ)) для компонента системы управления. Такие ОТПТ снабжены органическим полупроводником (например, типа органического полимера или низко молекулярного полупроводника) для полупроводниковых каналов.

Ниже описывается пример методики согласно одному из вариантов осуществления изобретения для типового устройства, содержащего матрицу тонкопленочных транзисторов (ТПТ) с верхним расположением затвора (англ. top-gate array of thin-film-transistors), например, для независимой адресации каждого пиксельного электрода матрицы пиксельных электродов в дисплеях или сенсорных устройствах. Однако эта же методика применима и для устройств других типов.

Как показано на фиг. 1, типовое устройство имеет активный участок 100, занимаемый в готовом устройстве матрицей пиксельных электродов, и наружный участок 102, расположенный за пределами крайних снаружи пиксельных электродов матрицы пиксельных электродов и занимаемый трассировочными/адресными межсоединениями, посредством которых осуществляется независимая адресация каждого пиксельного электрода. Так, например, трассировочные/адресные межсоединения могут заканчиваться малошаговой матрицей межсоединений для присоединения к соответствующей малошаговой матрице межсоединений на гибкой печатной плате (COF, от англ. chip-on flex), снабженной одной или более ведущими микросхемами (англ. drive chips).

При использовании такого устройства конечная форма стека слоев, формируемого на несущей подложке по месту изготовления (например, на компоненте в виде пластиковой пленки, содержащем пленку-подложку из тонкого пластика) включает в себя ряд рисунков неорганических металлических межсоединений на разных уровнях межсоединений стека. Один из рисунков межсоединений, находящийся на нижнем уровне межсоединений, образует собой (i) матрицу межсоединений истока, при этом каждое межсоединение истока обеспечивает получение электродов истока для соответствующей строки ТПТ и проходит до наружного участка 102, (ii) матрицу межсоединений стока, каждое из которых обеспечивает получение электрода стока для соответствующего ТПТ и находится в физическом контакте с соответствующим пиксельным электродом посредством межслойного сквозного отверстия, и (iii) матрицу межсоединений трассировки затвора, каждое из которых контактирует с соответствующим межсоединением затвора (о нем детальнее говорится ниже) посредством соответствующего межслойного сквозного отверстия. Имеется еще один рисунок межсоединения, находящийся на более высоком уровне межсоединений в стеке и обеспечивающий получение матрицы межсоединений затвора (затворных линий), каждое из которых обеспечивает получение электродов затвора для соответствующего столбца ТПТ и проходит до наружного участка 102. В данной заявке термины «строка» и «столбец» используются в качестве условных определений, отсылающих, по существу, к ортогональным направлениям, но не к каким бы то ни было абсолютным направлениям. Каждый ТПТ (и. следовательно, каждый пиксельный электрод) связан с соответствующей единственной комбинацией межсоединений истока и затвора, вследствие чего каждый пиксельный электрод может стать независимо адресуемым посредством межсоединений на наружном участке 102.

Термин «межсоединение истока» используется для обозначения межсоединения, последовательно включенного между обслуживаемыми им полупроводниковыми каналами и наружным участком 102. Термином же «межсоединение стока» обозначается межсоединение, последовательно подключенное к межсоединению истока через полупроводниковый канал соответствующего ТПТ.

При рассмотрении фиг. 2 описание методики согласно одному из вариантов осуществления изобретения следует начать с изучения детали, содержащей промежуточный стек 4 слоев, формируемый по месту изготовления на подложке 2 (например, на компоненте в виде пластиковой пленки, содержащем по меньшей мере пленку-подложку из тонкого пластика). Этот промежуточный стек 4 слоев включает в себя первый рисунок межсоединения, образующий собой по меньшей мере описанные выше межсоединения 6 с истока, межсоединения 6b стока и межсоединения 6а трассировки затвора. В рассматриваемом примере рисунок 6 первого межсоединения выполнен из металлического серебра или серебряного сплава.

Предусмотрен структурированный полупроводниковый слой 8 из органического полимера, образующий собой полупроводниковые островки, каждый из которых обеспечивает получение полупроводникового канала для соответствующего ТПТ. Имеется также структурированный граничный диэлектрический слой 10 из органического полимера, который обеспечивает получение границы раздела полупроводник-диэлектрик в ТПТ. В рассматриваемом примере формирование рисунка полупроводникового слоя 8 из органического полимера осуществляется через граничный диэлектрический слой 10 из органического полимера таким образом, чтобы органический полимерный полупроводник и диэлектрический слой из органического полимера имели один и тот же рисунок.

Предусмотрен слой 12 из несшитого органического полимерного диэлектрического материала, непрерывно идущий над активным и наружным участками 100, 102. В рассматриваемом примере этот слой 12 органического полимерного диэлектрического материала формируется путем осаждения (например, методом ротационного отложения) раствора органического полимерного диэлектрического материала (в этом растворе не содержится никакого поперечно сшивающего агента) на верхнюю поверхность детали, а слой органического полимерного диэлектрического материала образует собой на этой стадии, по существу, плоскую верхнюю поверхность детали.

Как показано на фиг. 3, подслой 14 первого межсоединения затвора (или первый подстек подслоев межсоединения затвора) формируется по месту изготовления на верхней поверхности детали таким образом, чтобы он контактировал с растворимым полимерным диэлектриком 12. В рассматриваемом примере толщина подслоя/подстека подслоев первого межсоединения затвора составляет порядка 20-100 нм. В этом примере подслой (подслои) первого межсоединения затвора представляет (представляют) собой одиночный слой (из золота), формируемый с использованием какого-либо метода парофазного осаждения типа распыления. В рассматриваемом примере этот подслой/подстек 14 первого межсоединения затвора формируется на этой относительно ранней стадии (перед формированием рисунка полимерного диэлектрического слоя 12) с целью обеспечения дополнительного функционирования в качестве слоя материала формирующего шаблона на этапе формирования рисунка органического полимерного диэлектрического слоя 12.

Как показано на фиг. 4, рисунок подслоя/подстека 14 первого межсоединения затвора формируется таким образом, чтобы полимерный диэлектрический слой 12 был открытым в тех областях наружного участка 102, где вышеупомянутые межсоединения затвора должны контактировать с межсоединениями 6а трассировки затвора на нижнем уровне межсоединений. Такое формирование рисунка подслоя/подстека 14 первого межсоединения затвора может быть выполнено, например, (а) посредством лазерной абляции без использования каких-либо шаблонов, формируемых по месту изготовления на поверхности детали, или (б) фотолитографическим способом, включающим в себя этапы, на которых (i) осаждают раствор органического фоторезистивного материала на верхней поверхности детали, (ii) формируют рисунок высушенного слоя фоторезистивного материала, (iii) используют структурированный таким образом слой фоторезиста в качестве шаблона для жидкостного травления подслоя/подстека 14 первого межсоединения затвора и, наконец, (iv) удаляют оставшийся структурированный слой фоторезиста. Вне зависимости от того, какая конкретно методика применена, полимерный диэлектрической слой 12 не подвергают воздействию органического растворителя (растворителей) в растворе органического фоторезистивного материала.

Как видно на фиг. 5, после этого структурированный подслой/подстек 14 первого межсоединения затвора используют в качестве шаблона для сухого травления полимерного диэлектрического слоя 12 вплоть до рисунка 6 нижнего межсоединения с целью создания сквозных отверстий 18 в областях, где межсоединения затвора должны контактировать с межсоединениями 6а трассировки затвора, на нижнем уровне межсоединений.

Как показано на фиг. 6, имеется также подслой 20 второго межсоединения затвора (или подстек подслоев второго межсоединения затвора), который формируется по месту изготовления на верхней поверхности детали. В этом примере толщина подслоя/подстека подслоев второго межсоединения затвора больше толщины подслоя/подстека подслоев первого межсоединения затвора, она составляет порядка 50-200 нм. В этом примере подслой второго межсоединения затвора имеет тот же состав, что и подслой первого межсоединения затвора, оба они выполнены из благородного металла (золота). Подслой/подстек 20 подслоев второго межсоединения затвора может быть сформирован, например, с использованием какого-либо метода парофазного осаждения типа распыления. Этот подслой/подстек 20 подслоев второго межсоединения затвора контактирует с межсоединениями 6а трассировки затвора на нижнем уровне через межслойные сквозные отверстия, выполненные в полимерном диэлектрическом слое 12.

После этого приступают к осаждению раствора органического фоторезистивного материала на верхнюю поверхность детали и его высушиванию с целью формирования слоя 22 фоторезиста, контактирующего с верхней поверхностью подслоя/подстека 20 подслоев второго межсоединения затвора.

Как показано на фиг. 7, затем проецируют на слой 22 фоторезиста радиационное изображение (негативное или позитивное, в зависимости от характера используемого органического фоторезистивного материала) необходимой структуры рисунка межсоединения затвора с использованием излучения, вызывающего изменение растворимости фоторезистивного материала. После этого создают конечный рисунок с латентной растворимостью с целью формирования физического рисунка в слое 22 фоторезиста.

Как видно на фиг. 8, выполняют жидкостное травление для формирования рисунков подслоев первого и второго межсоединений затвора с использованием структурированного слоя 22 фоторезиста в качестве маски для травления. В этом примере для указанного жидкостного травления применяют кислотный травитель, в состав которого входят азотная и фосфорная кислоты. В результате рассматриваемого процесса жидкостного травления формируется рисунок 24 межсоединения затвора, образующий собой по меньшей мере вышеупомянутую матрицу 20а межсоединений затвора (затворных линий), причем каждое межсоединение затвора контактирует с соответствующим межсоединением 6а трассировки затвора на нижнем уровне межсоединений через соответствующее сквозное отверстие на наружном участке 102.

Как показано на фиг. 9, затем удаляют остатки структурированного слоя 22 фоторезиста.

На чертежах не иллюстрируется дальнейшая обработка детали, которая включает в себя: создание органического изолирующего слоя по месту изготовления на верхней поверхности детали; формирование рисунка органического изолирующего слоя и полимерного диэлектрического слоя 12 с целью выполнения сквозных отверстий, идущих до каждого межсоединения 6b стока; и после этого - формирование рисунка верхнего межсоединения по месту изготовления на верхней поверхности детали, причем рисунок верхнего межсоединения образует собой матрицу пиксельных электродов, причем каждый пиксельный электрод контактирует с соответствующим межсоединением стока через соответствующее сквозное отверстие.

Как уже говорилось выше, упоминавшаяся ранее методика позволяет облегчить использование несшитых полимерных материалов для полимерного диэлектрического слоя 12. Одним из преимуществ отказа от использования сшитых полимерных материалов для полимерного диэлектрического слоя 12 является отмечаемое снижение степени разрушения рисунка 6 нижнего межсоединения истока-стока в качестве побочного эффекта травления слоя межсоединения затвора с использованием кислотного травителя.

Не имея намерения быть связанными какой-либо теорией, авторы настоящего изобретения объясняют такое отмечаемое разрушение рисунка межсоединения истока-стока действием сшивающих функциональных групп (типа акрилатных радикалов) в поперечно сшивающем агенте, вводимом в состав раствора полимерного материала для полимерного диэлектрического слоя 12. Предполагается, что эти сшивающие группы создают своего рода мостиковую связь для одного или более компонентов кислотного травителя с диффундированием вплоть до рисунка 6 межсоединения истока-стока (без травления при этом кислотным травителем полимерного диэлектрического слоя 12).

Формирование слоя межсоединения затвора из стека неорганических металлических подслоев в рамках одной отдельной технологической стадии уже сейчас осуществляют для получения рисунка межсоединения, характеризующегося как высокой удельной проводимостью, так и хорошей способностью адгезии к нижележащим и вышележащим слоям органических материалов.

Благодаря описанной выше методике разделения процесса формирования слоя межсоединения затвора на ряд стадий (до и после этапа формирования рисунка нижележащего диэлектрика затвора) удается облегчить использование широкого ассортимента органических диэлектрических материалов для диэлектрического слоя 12 непосредственно под слоем межсоединения затвора.

В описанном выше примере подслои 14, 20 первого и второго межсоединений затвора имеют, по существу, одинаковый состав, при этом каждый из них состоит из единственного слоя (из металлического золота). В соответствии с другим примером, подслои 14, 20 первого и второго межсоединений затвора имеют, по существу, разные составы, но каждый из них включает в себя подстек подслоев. Так, например, оба подслоя 14, 20 могут содержать подстек молибденового (МО), алюминиевого (AI) и молибденового (Мо) подслоев, наносимых именно в таком порядке. В соответствии с еще одним примером, подслои 14, 20 первого и второго межсоединений затвора имеют разные составы.

В соответствии с одним из подпримеров, нижняя поверхность подслоя 14 первого межсоединения затвора и верхняя поверхность подслоя 20 второго межсоединения затвора имеют, по существу, один и тот же состав, но общие составы подслоев первого и второго межсоединений затвора - разные. Так, например, подслой 14 первого межсоединения затвора состоит из одного слоя Мо, а подслой 20 второго межсоединения затвора включает в себя подстек подслоев AI и Мо, наносимых в таком порядке. В соответствии с другим решением, подслой 14 первого межсоединения затвора состоит из подстека слоев Мо, AI и Мо, наносимых в таком порядке, а подслой 20 второго межсоединения затвора образован одним слоем Мо.

Как следует из изложенного выше, здесь был детально описан один из примеров методики согласно настоящему изобретению со ссылками на конкретные особенности технологического процесса, одна в более широком смысле эта методика применима в рамках изложенных в заявке общих подходов и принципов. Вдобавок к этому и согласно общим принципам настоящего изобретения, предлагаемая методика может предусматривать включение дополнительных производственных этапов, которые выше не рассматривались, и/или исключение некоторых ранее описанных этапов.

Специалистам в данной области должно быть совершенно очевидно, что, помимо всевозможных специально упомянутых выше модификаций, возможно внесение разнообразных иных модификаций описанного варианта осуществления в рамках заявленного объема охраны.

Итак, в настоящем документе заявитель раскрыл по отдельности каждый описанный в нем индивидуальный признак и некоторые комбинации двух или более этих признаков в таком объеме, чтобы эти признаки или комбинации могли быть реализованы в контексте практических общих знаний специалистов в данной области, вне зависимости от того, позволяют ли такие признаки или комбинации признаков решить какую-либо из изложенных выше проблем, причем сказанное не ограничивается заявленным в формуле изобретения объемом правовой охраны. Заявитель особо подчеркивают, что аспекты изобретения могут касаться любого из таких индивидуальных признаков или любой их комбинации.

Изобретение относится к способу формирования стека слоев, образующего собой электрическую схему и содержащего ряд уровней неорганических межсоединений. Технический результат - снижение степени разрушения рисунка нижнего слоя межсоединений при травлении слоев вышележащего уровня межсоединений кислотным травителем после этапа нанесения нижележащего диэлектрического слоя за счет применения в качестве диэлектрического слоя несшитого органического полимерного материала. Технический результат достигается тем, что способ включает в себя этап, на котором: формируют межсоединение для по меньшей мере одного из уровней на стадиях до и после этапа формирования рисунка нижележащего органического слоя, содержащего слой несшитого полимера, а одна стадия формирования межсоединения включает в себя этап, на котором формируют рисунок межсоединения, обеспечивающий шаблон для создания сквозных отверстий через нижележащий органический слой на одном или более участках межсоединения, где межсоединение должно контактировать с другим межсоединением на нижнем уровне межсоединений. Другая стадия включает в себя этап, на котором наносят материал межсоединения по меньшей мере на участок сквозных отверстий. 6 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Способ формирования стека слоев, образующего собой электрическую схему и содержащего ряд уровней неорганических межсоединений, причем способ включает в себя этап, на котором:

формируют межсоединение для по меньшей мере одного из уровней межсоединений на стадиях до и после этапа формирования рисунка нижележащего органического слоя, при этом нижележащий органический слой содержит слой несшитого полимера, а одна стадия формирования межсоединения включает в себя этап, на котором формируют рисунок межсоединения, обеспечивающий шаблон для создания сквозных отверстий через нижележащий органический слой на одном или более участках межсоединения, где межсоединение должно контактировать с другим межсоединением на нижнем уровне межсоединений, и причем другая стадия формирования межсоединения включает в себя этап, на котором наносят материал межсоединения по меньшей мере на участок сквозных отверстий.

2. Способ по п. 1, в соответствии с которым между двумя стадиями формирования межсоединения используют межсоединение в качестве шаблона для формирования рисунка нижележащего органического слоя.

3. Способ по любому из предшествующих пунктов, в соответствии с которым формирование рисунка нижележащего органического слоя включает в себя этап, на котором осаждают раствор органического фоторезистивного материала, и причем одна стадия формирования межсоединения перед формированием рисунка нижележащего органического слоя включает в себя этап, на котором формируют слой неорганического материала межсоединения на всех участках, где предстоит осаждение раствора органического фоторезистивного материала.

4. Способ по любому из предшествующих пунктов, в соответствии с которым межсоединение содержит рисунок межсоединения затвора для транзисторной матрицы, а нижележащий органический слой содержит диэлектрический слой органического полимера.

5. Способ по п. 1, в соответствии с которым рисунок межсоединения и материал межсоединения имеют, по существу, одинаковый состав.

6. Способ по п. 1, в соответствии с которым рисунок межсоединения и материал межсоединения имеют разные составы.

7. Способ по любому из пп. 1, 5 и 6, в соответствии с которым нанесение материала межсоединения включает в себя этап, на котором наносят подстек подслоев межсоединения, и/или рисунок межсоединения содержит подстек подслоев межсоединения.