(57)【要約】【課題】  半導体演算素子や表示素子等の高集積化の下で、基本的な電子素子（電極や配線電極およびコンタクトホール）を作製する製造工程の低減を図れる電子素子の製造方法、コストの低減や信頼性の向上を図れる電子素子、表示素子、表示装置、半導体演算素子、コンピュータを提供する。【解決手段】  第一の導電性材料層１上にパターニング層３を成膜するとともに、臨界表面張力の異なる第一の部位Ａを、第一と第二の導電性材料層１、７が電気的に接続されるべき部位に形成する工程と、エネルギーの付与によって臨界表面張力が変化する機能と絶縁機能とを有する絶縁性濡れ変化材料層５を第一の部位Ａ以外に成膜する工程と、絶縁性濡れ変化材料層５の一部分にエネルギーを付与することによって、臨界表面張力の異なる第二の部位Ｂを第一の部位Ａに連通して形成する工程と、第二の部位Ｂ上に第二の導電性材料層７を形成する工程とを含む。【選択図】図１
2006049803.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも第一の導電性材料上に、絶縁性材料層が積層され、さらにその上に第二の導電性材料が積層されて、かつ、第一と第二の導電性材料の一部が電気的に接続されている電子素子の製造方法において、
第一の導電性材料上に、エネルギーの付与によって臨界表面張力が変化する材料層であるパターニング層を選択的に形成するとともに、臨界表面張力の異なる第一の部位を、第一と第二の導電性材料が電気的に接続されるべき部位に形成する工程と、
その後、エネルギーの付与によって臨界表面張力が変化する機能と絶縁機能とを有する材料層である絶縁性濡れ変化材料層を第一の部位以外に形成する工程と、
その後、前記絶縁性濡れ変化材料層の一部分にエネルギーを付与することによって、臨界表面張力の異なる第二の部位を第一の部位に連通して形成する工程と、
第二の部位上に第二の導電性材料を形成する工程とを含み、
第一と第二の導電性材料が、絶縁性材料層を挟持した状態で、第一の部位で電気的に接続されていることを特徴とする電子素子の製造方法。
【請求項２】
少なくとも第一の導電性材料上に、絶縁性材料層が積層され、さらにその上に第二の導電性材料が積層されて、かつ、第一と第二の導電性材料の一部が電気的に接続されている電子素子の製造方法において、
第一の導電性材料上に、エネルギーの付与によって除去可能であり、かつ、第一の導電性材料と臨界表面張力が異なる材料層であるリムーバルパターニング層を選択的に形成するとともに、臨界表面張力の異なる第一の部位を、第一と第二の導電性材料が電気的に接続されるべき部位に形成する工程と、
その後、エネルギーの付与によって臨界表面張力が変化する機能と絶縁機能とを有する材料層である絶縁性濡れ変化材料層を第一の部位以外に形成する工程と、
その後、前記絶縁性濡れ変化材料層の一部分と第一の部位にエネルギーを付与することによって、臨界表面張力の異なる第二の部位を第一の部位に連通して形成する工程と、
少なくとも第二の部位上に第二の導電性材料を形成する工程とを含み、
第一と第二の導電性材料が、絶縁性材料層を挟持した状態で、第一の部位で電気的に接続されていることを特徴とする電子素子の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２記載の電子素子の製造方法において、
前記パターニング層または前記リムーバルパターニング層が自己組織化膜であることを特徴とする電子素子の製造方法。
【請求項４】
請求項１ないし３の何れか一つに記載の電子素子の製造方法において、
前記電子素子作製後、第一と第二の導電性材料間に電圧を印加する工程を付加したことを特徴とする電子素子の製造方法。
【請求項５】
請求項１ないし４の何れか一つに記載の電子素子の製造方法において、
前記パターニング層、前記絶縁性濡れ変化材料層または前記リムーバルパターニング層の形成に用いる溶剤が、水と任意の比率で溶解可能な有機溶媒を含有していることを特徴とする電子素子の製造方法。
【請求項６】
請求項１ないし５の何れか一つに記載の電子素子の製造方法において、
前記パターニング層、前記絶縁性濡れ変化材料層または前記リムーバルパターニング層には、前記エネルギーの付与によってより臨界表面張力の小さい低表面エネルギー部と、より臨界表面張力の大きい高表面エネルギー部とが形成され、前記低表面エネルギー部の臨界表面張力と前記高表面エネルギー部の臨界表面張力との差が、１０ｍＮ／ｍ以上であることを特徴とする電子素子の製造方法。
【請求項７】
請求項１ないし６の何れか一つに記載の電子素子の製造方法において、
前記絶縁性濡れ変化材料層が、二種類以上の材料からなることを特徴とする電子素子の製造方法。
【請求項８】
請求項７記載の電子素子の製造方法において、
前記絶縁性濡れ変化材料層が、少なくとも第一の材料と第二の材料からなり、
前記エネルギーの付与によって第一の材料の臨界表面張力の変化する割合が、第二の材料のそれと比べて大きく、第二の材料の電気絶縁性は、第一の材料のそれと比べて高いことを特徴とする電子素子の製造方法。
【請求項９】
請求項７または８記載の電子素子の製造方法において、
前記絶縁性濡れ変化材料層が、誘電率を持つ、少なくとも第一の材料と第二の材料からなり、
前記エネルギーの付与によって第一の材料の臨界表面張力の変化する割合が、第二の材料のそれと比べて大きく、第二の材料の誘電率は、第一の材料のそれと比べて低いことを特徴とする電子素子の製造方法。
【請求項１０】
請求項１ないし９の何れか一つに記載の電子素子の製造方法において、
前記絶縁性濡れ変化材料層が、側鎖に疎水性基を有する高分子材料を含むことを特徴とする電子素子の製造方法。
【請求項１１】
請求項１０記載の電子素子の製造方法において、
前記側鎖に疎水性基を有する高分子材料は、ポリイミドを含む高分子材料からなることを特徴とする電子素子の製造方法。
【請求項１２】
請求項１ないし１１の何れか一つに記載の電子素子の製造方法において、
臨界表面張力を変化させるエネルギーの付与が、紫外線照射であることを特徴とする電子素子の製造方法。
【請求項１３】
請求項１ないし１２の何れか一つに記載の電子素子の製造方法において、
第一と第二の導電性材料層の少なくとも一方が、導電性材料を含有する液体を付与されて形成されることを特徴とする電子素子の製造方法。
【請求項１４】
請求項１３記載の電子素子の製造方法において、
前記導電性材料を含有する液体を付与する方法が、スピンコート法、ディッピング法、ブレードコート法、スプレー塗工法の何れか一つであることを特徴とする電子素子の製造方法。
【請求項１５】
請求項１３記載の電子素子の製造方法において、
前記導電性材料を含有する液体を付与する方法が、インクジェット法であることを特徴とする電子素子の製造方法。
【請求項１６】
少なくとも第一の導電性材料上に、絶縁性材料層が積層され、さらにその上に第二の導電性材料が積層されて、かつ、第一と第二の導電性材料の一部が電気的に接続されている電子素子において、
第一の導電性材料上に形成される材料層であって、エネルギーの付与によって臨界表面張力が変化する材料を含み、第一と第二の導電性材料が電気的に接続されるべき第一の部位に連通して形成されるより臨界表面張力の小さい低表面エネルギー部と、より臨界表面張力の大きい高表面エネルギー部とを有するパターニング層と、
前記パターニング層上に形成される材料層であって、エネルギーの付与によって臨界表面張力が変化する機能と絶縁機能とを備え、少なくとも第一の部位に連通した第二の部位に形成されるより臨界表面張力の大きい高表面エネルギー部と、より臨界表面張力の小さい低表面エネルギー部とを有する絶縁性濡れ変化材料層と、
少なくとも第二の部位に形成された第二の導電性材料層とを具備し、第一と第二の導電性材料が、絶縁性材料層を挟持した状態で、第一の部位で電気的に接続されていることを特徴とする電子素子。
【請求項１７】
少なくとも第一の導電性材料上に、絶縁性材料層が積層され、さらにその上に第二の導電性材料が積層されて、かつ、第一と第二の導電性材料の一部が電気的に接続されている電子素子において、
第一の導電性材料上に形成される材料層であって、エネルギーの付与によって除去され、かつ、第一の導電性材料と臨界表面張力が異なる材料を含み、第一と第二の導電性材料が電気的に接続されるべき第一の部位に連通して形成されるより臨界表面張力の小さい低表面エネルギー部と、より臨界表面張力の大きい高表面エネルギー部とを有するリムーバルパターニング層と、
前記リムーバルパターニング層上に形成される材料層であって、エネルギーの付与によって臨界表面張力が変化する機能と絶縁機能とを備え、少なくとも第一の部位に連通した第二の部位に形成されるより臨界表面張力の大きい高表面エネルギー部と、より臨界表面張力の小さい低表面エネルギー部とを有する絶縁性濡れ変化材料層と、
第二と第一の部位を連通して形成された第二の導電性材料層とを具備し、第一と第二の導電性材料が、絶縁性材料層を挟持した状態で、第一の部位で電気的に接続されていることを特徴とする電子素子。
【請求項１８】
請求項１６または１７記載の電子素子において、
前記パターニング層または前記リムーバルパターニング層が自己組織化膜であることを特徴とする電子素子。
【請求項１９】
請求項１６ないし１８の何れか一つに記載の電子素子において、
前記電子素子作製後、第一と第二の導電性材料間に電圧を印加することを特徴とする電子素子。
【請求項２０】
請求項１６ないし１９の何れか一つに記載の電子素子において、
前記パターニング層、前記絶縁性濡れ変化材料層または前記リムーバルパターニング層は、前記低表面エネルギー部の臨界表面張力と前記高表面エネルギー部の臨界表面張力との差が、１０ｍＮ／ｍ以上であることを特徴とする電子素子。
【請求項２１】
請求項１６ないし２０の何れか一つに記載の電子素子において、
前記絶縁性濡れ変化材料層が、二種類以上の材料からなることを特徴とする電子素子。
【請求項２２】
請求項２１記載の電子素子において、
前記絶縁性濡れ変化材料層が、少なくとも第一の材料と第二の材料からなり、
前記エネルギーの付与によって第一の材料の臨界表面張力の変化する割合が、第二の材料のそれと比べて大きく、第二の材料の電気絶縁性は、第一の材料のそれと比べて高いことを特徴とする電子素子。
【請求項２３】
請求項２１または２２記載の電子素子において、
前記絶縁性濡れ変化材料層が、誘電率を持つ、少なくとも第一の材料と第二の材料からなり、
前記エネルギーの付与によって第一の材料の臨界表面張力の変化する割合が、第二の材料のそれと比べて大きく、第二の材料の誘電率は、第一の材料のそれと比べて低いことを特徴とする電子素子。
【請求項２４】
請求項１６ないし２３の何れか一つに記載の電子素子において、
前記絶縁性濡れ変化材料層が、側鎖に疎水性基を有する高分子材料を含むことを特徴とする電子素子。
【請求項２５】
請求項２４記載の電子素子において、
前記側鎖に疎水性基を有する高分子材料は、ポリイミドを含む高分子材料からなることを特徴とする電子素子。
【請求項２６】
請求項１６ないし２５の何れか一つに記載の電子素子において、
臨界表面張力を変化させるエネルギーの付与が、紫外線照射であることを特徴とする電子素子。
【請求項２７】
請求項１６ないし２６の何れか一つに記載の電子素子において、
第一と第二の導電性材料層の少なくとも一方が、導電性材料を含有する液体を付与されて形成されることを特徴とする電子素子。
【請求項２８】
第一の導電性材料上に、絶縁性の材料層が積層され、さらにその上に第二の導電性材料が積層されて、かつ、第一と第二の導電性材料の一部がコンタクトホールを介して接続されるコンタクトホールの形成方法において、
第一の導電性材料上に、エネルギーの付与によって除去可能であり、かつ、第一の導電性材料と臨界表面張力が異なる材料層である絶縁材料パターニング層を形成し、第一の導電性材料上の前記絶縁材料パターニング層の前記コンタクトホールを形成すべき部位以外にエネルギーの付与を行うことにより、撥水部を形成する工程と、
その後、絶縁性材料層を第一の導電性材料上の前記撥水部以外に形成した後、該絶縁性材料層および前記撥水部上に、エネルギーの付与によって除去可能である低表面エネルギー層を形成する工程と、
その後、前記撥水部を含む前記低表面エネルギー層上であって第二の導電性材料層を形成すべき領域のみにエネルギーの付与を行うことにより、該領域の表面エネルギーを向上させて前記低表面エネルギー層を除去し、この上に第二の導電性材料層を形成する工程とを含み、
第一と第二の導電性材料が、前記絶縁性材料層を挟持した状態で、前記コンタクトホールとなる前記撥水部を介して接続されていることを特徴とするコンタクトホールの形成方法。
【請求項２９】
請求項２８記載のコンタクトホールの形成方法において、
前記絶縁材料パターニング層および前記低表面エネルギー層を構成する材料が、Ｓｉ元素を含まず、かつ、疎水性基を含む自己組織化膜であることを特徴とするコンタクトホールの形成方法。
【請求項３０】
請求項２８または２９記載のコンタクトホールの形成方法において、
前記絶縁材料パターニング層の形成に用いる溶剤が、水と任意の比率で溶解可能な有機溶媒を含有していることを特徴とするコンタクトホールの形成方法。
【請求項３１】
請求項２８ないし３０の何れか一つに記載のコンタクトホールの形成方法において、
前記撥水部と第一の導電性材料との表面エネルギーの差が、１０ｍＮ／ｍ以上であることを特徴とするコンタクトホールの形成方法。
【請求項３２】
請求項２８ないし３１の何れか一つに記載のコンタクトホールの形成方法において、
前記低表面エネルギー層と前記絶縁性材料層との表面エネルギーの差が、１０ｍＮ／ｍ以上であることを特徴とするコンタクトホールの形成方法。
【請求項３３】
請求項２８ないし３２の何れか一つに記載のコンタクトホールの形成方法において、
前記エネルギーの付与が、紫外線照射であることを特徴とするコンタクトホールの形成方法。
【請求項３４】
請求項３３記載のコンタクトホールの形成方法において、
前記紫外線照射を行う際の酸素濃度を、大気雰囲気を超える濃度としたことを特徴とするコンタクトホールの形成方法。
【請求項３５】
請求項２８ないし３４の何れか一つに記載のコンタクトホールの形成方法において、
第一と第二の導電性材料層の少なくとも一方が、導電性材料を含有する液体を付与されて形成されることを特徴とするコンタクトホールの形成方法。
【請求項３６】
請求項３５記載のコンタクトホールの形成方法において、
前記導電性材料を含有する液体を付与する方法が、凸版を用いる印刷法、孔版を用いる印刷法、平版を用いる印刷法、凹版を用いる印刷法、スピンコート法、ディッピング法、ブレードコート法、スプレー塗工法の何れか一つであることを特徴とするコンタクトホールの形成方法。
【請求項３７】
請求項３５記載のコンタクトホールの形成方法において、
前記導電性材料を含有する液体を付与する方法が、インクジェット法であることを特徴とするコンタクトホールの形成方法。
【請求項３８】
第一の導電性材料上に、絶縁性の材料層が積層され、さらにその上に第二の導電性材料が積層されて、かつ、第一と第二の導電性材料の一部が電気的に接続することを可能とするコンタクトホールにおいて、
第一の導電性材料上に形成される材料層であって、エネルギーの付与によって除去され、かつ、第一の導電性材料と臨界表面張力が異なる材料を含み、第一の導電性材料上の前記絶縁材料パターニング層の前記コンタクトホールを形成すべき部位以外にエネルギーの付与を行うことにより、撥水部が形成される絶縁材料パターニング層と、
第一の導電性材料上の前記撥水部以外に形成される絶縁性材料層と、
上記絶縁性材料層および前記撥水部上に形成される材料層であって、エネルギーの付与によって除去可能である低表面エネルギー層と、
前記エネルギーの付与によって除去された低表面エネルギー層の一部と前記撥水部を連通して形成される第二の導電性材料層とを具備し、第一と第二の導電性材料が、前記絶縁性材料層を挟持した状態で、前記撥水部を介して接続されていることを特徴とするコンタクトホール。
【請求項３９】
請求項２８ないし３７の何れか一つに記載のコンタクトホールの形成方法において、第一と第二の導電性材料が電気的に接続される工程を有することを特徴とする電子素子の製造方法。
【請求項４０】
請求項３９記載の電子素子の製造方法により製造された電子素子、または請求項２８ないし３７の何れか一つのコンタクトホールの形成方法を使用して形成されたコンタクトホールもしくは請求項３８記載のコンタクトホールを介して、第一と第二の導電性材料が電気的に接続されていることを特徴とする電子素子。
【請求項４１】
請求項１ないし２７の何れか一つまたは４０記載の電子素子を用いたことを特徴とする表示素子。
【請求項４２】
請求項４１記載の表示素子を備えたことを特徴とする表示装置。
【請求項４３】
請求項１ないし２７の何れか一つまたは４０記載の電子素子を用いたことを特徴とする半導体演算素子。
【請求項４４】
請求項４３記載の半導体演算素子を備えたことを特徴とするコンピュータ。
【請求項４５】
請求項１４もしくは３６記載の方法で、請求項４１記載の表示素子、請求項４２記載の表示装置、請求項４３記載の半導体演算素子または請求項４４記載のコンピュータを作製することを特徴とする電子素子の製造方法。
【請求項４６】
請求項１５もしくは３７記載の方法で、請求項４１記載の表示素子、請求項４２記載の表示装置、請求項４３記載の半導体演算素子または請求項４４記載のコンピュータを作製することを特徴とする電子素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子素子の製造方法、コンタクトホールの形成方法、コンタクトホール、電子素子、表示素子、表示装置、半導体演算素子およびコンピュータに関し、さらに詳しくは、無機材料系・有機材料系半導体電子素子、表示素子等の多層配線を必要とする電子素子（具体的には電極の配線）全般に適用可能な電子素子の製造方法、コンタクトホールの形成方法、コンタクトホール、電子素子、表示素子、表示装置、半導体演算素子およびコンピュータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年のＶＬＳＩ、ＵＬＳＩのように、半導体演算素子等の電子素子の高集積化が求められるに伴い、素子の多層化および微細配線技術の重要性が増してきている。
半導体演算回路の例を図１２に示す。図１２において、ｐ-ch、n-chは、それぞれ正孔輸送材を用いたトランジスタと、電子輸送材を用いたトランジスタを示している。これはＮＯＴ演算回路の例であるが、この他にも、図１３（ａ）に例示されるように、ＯＲ、ＮＡＮＤ、ＮＯＲ、ＸＯＲ演算回路等を構成すべく複数のトランジスタ４００が層間絶縁膜５０１、５０２、５０３、５０４を介して集積・接続されている。すなわち、図１３（ａ）の上下方向において層間絶縁膜５０２、５０３、５０４の一部を貫通して形成された接続孔５１１（以下、「コンタクトホール５１１」という）に形成された微細な配線電極５１０が、また層間絶縁膜５０１〜５０４上（図において層間絶縁膜５０１、５０２間、層間絶縁膜５０２、５０３間、層間絶縁膜５０３、５０４間の各界面上）に左右方向に延びて形成された微細な配線電極５１５が、図１３（ｂ）に示すトランジスタ４００のソース電極４０３、ドレイン電極４０４にそれぞれ接続されることにより、高集積化した半導体演算素子が構成される。なお、図１３（ｂ）に示したトランジスタ４００において、４０１はゲート電極を、４０２はゲート絶縁膜を、４０５は半導体をそれぞれ表している。
【０００３】
また、図１４に示すように、例えば反射型液晶素子等の表示装置６００を構成する表示素子６１０においては、例えばＴＦＴ（薄膜トランジスタ：Thin Film Transistor）等の能動素子である電子素子４２０を非表示側に配置し、画素電極６０２が層間絶縁膜５０５上に形成され、この画素電極６０２と透明導電膜６０３の図示しない電極間に電圧が印加されることにより表示素子６１０が画像の表示を行う。高精細な表示を行うためには、画素電極６０２が層間絶縁膜５０５上に微細に形成されている必要があり、さらにコンタクトホール５１２により電極どうしが接続されている必要がある。図１４において、４３０は電子素子４２０を形成するための第一の基板を、４４０は電子素子４２０をアレイ状に配置した電子素子アレイを、６０１は透明導電膜６０３を形成するための第二の基板をそれぞれ示す。また、電子素子４２０（ＴＦＴ）において、４１１はゲート電極を、４１２はゲート絶縁膜を、４１３はソース電極を、４１４はドレイン電極を、４１５は半導体をそれぞれ示している。
図１４において、符号に括弧を付した表示装置６０、表示素子６１、コンタクトホール６２および画素電極６３は、従来例と区別するためのものであり、これらについては本発明の実施形態で説明する。
【０００４】
図１９に、コンタクトホールの形成・位置状態を分かりやすく図示した表示装置７００の一部を示す。同図において、表示装置７００を構成する表示素子７１０においては、非表示面側に、例えばＴＦＴ等の能動素子である電子素子７２０を配置し、画素電極７０２（第二の導電性材料層）が層間絶縁膜７０５上に形成され、この画素電極７０２と透明電極７０３との間に電圧が印加されることにより、表示素子７１０が画像の表示を行う。高精細な表示を行うためには、画素電極７０２が層間絶縁膜７０５上に微細に形成されている必要があり、さらにコンタクトホール７１２により電極７０２，７０４どうし（第一と第二の導電性材料層どうし）が接続されている必要がある。図１９において、７０１は電子素子７２０等を形成するための基板を、７０４は第二の導電性材料層を、破線で囲んで示す部位の符号７０６は保持容量をそれぞれ示す。なお、電子素子７２０は、図１３に示した電子素子４２０（ＴＦＴ）と基本的に同じものである。
【０００５】
一般に電極の微細形成方法として、以下のプロセスＡ：（１）〜（７）ステップに示されるフォトリソグラフィー法を用いたフォトリソプロセスが挙げられる。
（１）薄膜層を有する基板上にフォトレジスト層を塗布する（レジスト塗布）。
（２）加熱により溶剤を除去する（プリベーク）。
（３）パターンデータに従ってレーザーあるいは電子線を用いて描画されたハードマスクを通して紫外光を照射する（露光）。
（４）アルカリ溶液で露光部のレジストを除去する（現像）。
（５）加熱により未露光部（パターン部）のレジストを硬化する（ポストベーク）。
（６）エッチング液に浸漬またはエッチングガスに暴露し、レジストのない部分の薄膜層を除去する（エッチング）。
（７）アルカリ溶液または酸素ラジカルでレジストを除去する（レジスト剥離）。
しかし、この様な長い工程を必要とするため製造コストの増加といった問題を有していた。
【０００６】
この問題を解決するため、特開２００２−２６１０４８号公報にはオルガノシロキサンを電極形成面に塗布し、ＵＶ露光により電極を配線する部位のみを親水化し、ここに超微粒子の金コロイド液、ＰＥＤＯＴ溶液といった導電性インクをインクジェットにより塗布する方法が開示されている。この電極形成面が層間絶縁膜上であった場合、フォトリソグラフィー法よりも簡単なプロセスで電極パターンを微細形成することが可能となる。
【０００７】
コンタクトホール形成においても、前記プロセスＡが適用可能であるが、長い工程を必要とするため、簡便なコンタクトホール形成法が考案されている。この例として、特開２００３−７８１８号公報には、図１５に示す方法が開示されている。
すなわち、図１５には、１次配線層３１０と、層間絶縁膜３１１と、感光性シラザン膜３１２と、ビーム３１３とが示されている。１次配線層３１０は、半導体装置のまとまった機能ブロックを相互接続する配線３１０ａと、配線間を絶縁するための層間絶縁膜３１０ｂと、配線３１０ａで使用する配線材料が層間絶縁膜３１１へ拡散するのを防止するための保護膜３１０ｃとを有する。なお、図１５に示す各符号は、前記特開２００３−７８１８号公報の図１に示されている各符号に数値「３００」を加えたものに相当する。
【０００８】
層間絶縁膜３１１は、配線間を絶縁するための膜である。感光性シラザン膜３１２は、感光性シラザンの膜からなり、感光性シラザンは、光酸発生材と増感剤を加えてポジ型の感光性を持たせたＭＳＺ（Ｍｅｔｈｙｌｓｉｌａｚａｎｅ）であり、電子線や紫外線を照射し、膜中に光酸（Ｈ＋）を発生させて、ＭＳＺを構成しているＳｉ−Ｎ結合をきり、Ｈ２Ｏを吸収させ、ＴＭＡＨ（ｔｅｔｒａ−ｍｅｔｈｌ−ａｍｍｏｎｉｕｍ  ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ）溶液で現像処理することで、感光した部分の膜をエッチングする。また、Ｎ２雰囲気中で４００℃程度の熱処理により、光分解性のないＭＳＱ（ｍｅｔｈｙｌｓｉｌｓｅｓｑｕｉａｘａｎｅ）に変化させることにより、エッチングのストップ層として機能することが可能となる。
ビーム３１３は、電子線または紫外線であり感光性シラザン膜３１２に照射する。図１５において省略しているが、まず、シリコン基板に、例えば所望のＭＯＳトランジスタを形成し、このＭＯＳトランジスタとの配線のための１次配線層３１０が形成されているとする。
【０００９】
図１５（ａ）に示すように、１次配線層３１０の上面に層間絶縁膜３１１を成膜する。ここで、形成する層間絶縁膜３１１は、後の接続孔または配線溝を形成するための絶縁膜となるため、膜厚は、接続孔の深さと同じであるかまたは配線の深さ以上となる。次いで、層間絶縁膜３１１の上面に感光性シラザン膜３１２を形成する。
【００１０】
次に、図１５（ｂ）に示すように、ビーム３１３を感光性シラザン膜３１２に照射する。このとき、ビーム３１３は、層間絶縁膜３１１に形成する接続孔または配線溝となるような形状のマスクに通し、感光性シラザン膜３１２に照射する。次いで、感光性シラザン膜３１２の照射によって感光した部分を、ＴＭＡＨ溶液で現像処理して取り除きパターンニングする。さらに、Ｎ２雰囲気中で４００℃の熱処理を行うことにより、ＭＳＺをＭＳＱ化、すなわちエッチングのストップ層として機能させる。
【００１１】
次に、図１５（ｃ）に示すように、層間絶縁膜３１１をエッチングして接続孔または配線溝を形成し、さらに１次配線層３１０の保護膜３１０ｃをエッチングして、接続孔が形成されるための孔、配線が形成されるための配線溝が形成される。次に、図１６に概念的に示すように、金属と半導体の相互拡散による半導体基板中への金属の拡散進入を防ぐためのバリアメタルを埋め込み、次いで、孔および配線溝部に上部電極３２０になる例えば銅を埋め込みＣＭＰ（化学的機械研磨）により余剰な銅を研磨することで、接続孔３１５または配線もしくは配線電極である上部電極３２０を形成する。また上記の手順を、所望の回数繰り返すことにより多層配線層を形成し、半導体装置の多層配線を完成するというものである。
【００１２】
図１６に、前記ＣＭＰの最も簡単なプロセス概念図を示す。図１６（ａ）〜（ｃ）において、３００は配線３１０ａを含む一次配線層３１０を形成するための基板を、３１５は接続孔（コンタクトホール）または配線溝を示している。なお、保護膜３１０ｃの図示は省略している。
また、図１３、図１４から分かるように、層間絶縁膜５０１〜５０５は電極材料上だけでなく、トランジスタがある場合は半導体材料層上に成膜・形成される。
一方、近年半導体材料として、有機材料を用いた素子が、低コスト化や大面積化容易性等の製造上のメリットや無機材料にない機能発現の可能性から注目されている。例えば、特開平７−８６６００号公報では、光や熱などの物理的外部刺激によりキャリア移動度が変化する有機半導体材料を用いた電界効果型トランジスタが提案されている。また、特開２００３−３１８１９６号公報でも、有機半導体材料を用いた電界効果型トランジスタが提案されている。
層間絶縁膜材料としては、例えば特開平５−３６６２７号公報に開示されているように、ＳｉＯ２が用いられている。
【００１３】
コンタクトホール形成においては、前述したものの他に、フォトリソプロセスを用いたヴィアホール（以下、「コンタクトホール」と言い替える）／層間絶縁膜形成方法が、例えば特開２００１−１６８１９１号公報で開示されている。これは、半導体装置の製造方法に係る技術であり、半導体製品に適用されているデュアルダマシン法の一種であり、図２０に示す工程と同様のプロセスを経て製造される。図２０では、一部工程が省略されていて、形成する材料層等の名称を分かりやすく変更して示しているが、主な工程は次のようである。
（１）  基板２０２上に、第一の導電性材料層２０１を形成
（２）  基板２０２および第一の導電性材料層２０１上に、有機絶縁材料層２０３を形成
（３）  有機絶縁材料層２０３上に、ＳｉＯ２層２０４を形成
（４）  ＳｉＯ２層２０４上に、感光性材料層２０５を形成
（５）  露光マスク２０６を介してＵＶでマスク露光し、コンタクトホールの形状をパターニング
（６）  感光性材料層２０５エッチング
（７）  ＳｉＯ２層２０４エッチング
（８）  洗浄・乾燥 
（９）  有機絶縁材料層２０３’成膜・形成
（１０）  有機絶縁材料層２０３’上に、ＳｉＯ２層２０４’を形成
（１１）  ＳｉＯ２層２０４’上に、感光性材料層２０５’を形成した後、露光マスク２０６’を介してＵＶでマスク露光し、第二の導電性材料層の形状をパターニング
（１２）  感光性材料層２０５’エッチング
（１３）  ＳｉＯ２層２０４’エッチング
（１４）  洗浄・乾燥
（１５）  ドライエッチングにより、有機絶縁材料層２０３’の薄膜を除去
（１６）  第二の導電性材料層２０７を形成
（１７）  ＣＭＰ
【００１４】
さらに、特開２００４−１９３１９７号公報等には、濡れ性の差を利用して絶縁材料をパターニングする方法として、基板密着性をＵＶで変化させ、絶縁材料をパターニングし、層間絶縁膜を形成する方法が開示されている。
【００１５】
【特許文献１】特開２００２−２６１０４８号公報
【特許文献２】特開２００３−７８１８号公報
【特許文献３】特開平７−８６６００号公報
【特許文献４】特開平５−３６６２７号公報
【特許文献５】特開２００１−１６８１９１号公報
【特許文献６】特開２００３−３１８１９６号公報
【特許文献７】特開２００４−１９３１９７号公報
【特許文献８】特許第２７９６５７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、特開２００２−２６１０４８号公報（特許文献１）記載の技術では、オルガノシロキサン自体には絶縁性という機能が無いため、絶縁材料塗布→オルガノシロキサン塗布→露光といったステップを踏む必要があった。多層構造を作製する場合、１層作製する際の作製ステップが少しでも多くなると、作製プロセスの全体の大幅な工程増加を招くという問題点を有していた。
【００１７】
特開２００３−７８１８号公報（特許文献２）の図１５および図１６に示した製造方法では、化学的機械研磨によって上部電極３２０が図１７および図１８に示す様な形状、つまり上部電極３２０の中央部近傍がほぼＵ字状に凹んだり、傾斜した形状になりやすく、平坦度が確保しにくくなってしまい、これに電気的に接続される電極等との接続不良や信頼性の低下となりやすい問題点を有していた。なお、図１６（ｃ）に示されている上部電極３２０の研磨後の状態が望ましいことを付記しておく。
【００１８】
また、特開２００３−７８１８号公報記載の技術は、コンタクトホール３１５を形成する際において簡便な方法であるが、それでもなお、層間絶縁膜３１１のエッチング、一次配線層３１０の保護膜３１０ｃのエッチングといったプロセスが必要であり、このプロセスの多さが製造コスト増加の原因となっており、さらに４００℃という高温が必要であるため、基板等の材料選択に大きな制約があった。これは、特開２００３−３１８１９６号公報（特許文献６）でも同様である。
【００１９】
特開平７−８６６００号公報（特許文献３）記載の技術における有機半導体材料は、トルエン、ＴＨＦ、キシレン等極性の小さい有機溶媒に溶解して塗布成膜する場合があり、この様な溶剤を用いて層間絶縁膜を成膜した場合、有機半導体材料層に対して損傷を与えるといった問題を有していた。
【００２０】
特開平５−３６６２７号公報（特許文献４）に開示されているように、層間絶縁膜材料としてＳｉＯ２を用いた場合、ＳｉＯ２は高い絶縁耐圧を有しているため、層間絶縁膜として信頼性が高い材料である反面、一般にスパッタ等の真空製膜プロセスにて成膜・形成する必要があるため、装置コストの増加を招くといった問題点がある。
この問題はＳｉ３Ｎ４、ＳｉＯＮ等を用いた場合も同様であるため、スピンコート等の塗布プロセスで成膜可能で、かつ、高い絶縁耐圧を有する材料が望まれていた。また、層間絶縁膜においては、配線遅延の原因となる寄生容量を小さくすることが必要である。この配線遅延はＬＳＩ等半導体演算素子の動作周波数低下の原因であるため、ＳｉＯ２よりも比誘電率の小さい材料（ε＝３．９未満）が望まれていた。
【００２１】
特開２００１−１６８１９１号公報（特許文献５）記載のコンタクトホール／層間絶縁膜形成方法では、フォトリソプロセスを利用したものであるため、高精細なパターニングが可能となるが、図２０に示したように非常に長いプロセスが必要となり、コスト増加の原因となっていた。
また、このプロセス中において（１７）で使用されているＣＭＰのプロセスとしては、図１６（ａ）〜（ｃ）に示されているＣＭＰと同様であり、前述したと同様に、化学的機械研磨によって上部電極３２０に相当する第二の導電性材料層２０７の上面が図１７および図１８に示した上部電極３２０と同様な形状になりやすく、平坦度が確保しにくくなってしまい、これに電気的に接続される電極等との接続不良や信頼性の低下となりやすい問題点も有している。
さらに、特開２００４−１９３１９７号公報（特許文献７）記載の絶縁材料をパターニングする方法では、絶縁膜上に電極を形成するための方法として、フォトリソプロセスを用いているため、煩雑なプロセスが必要であるという問題点を有している。
【００２２】
従って、本発明は、上述した事情に鑑みて前記各問題点を解決するためになされたものであり、半導体演算素子や表示素子等の電子素子の高集積化の下で、基本的な電子素子である電極や配線電極およびコンタクトホールを形成・製造する工程全体の短縮化、簡素化を図れるコンタクトホールの形成方法、電子素子の製造方法、ならびにコストの減少や信頼性の向上を図れるコンタクトホール、電子素子、表示素子、表示装置、半導体演算素子およびコンピュータを提供することを主な目的としている。
また、化学的機械研磨の工程を無くすとともに、高温処理が不要で基板等の材料選択に大きな制約を与えることなく、有機半導体材料を使用しても損傷を与えず、かつ、層間絶縁膜材料としてスピンコート等の周知の塗布プロセスで成膜・形成可能で、高い絶縁耐圧を有する材料を用いて製作でき、なおかつ、配線遅延の原因となる寄生容量を小さくしてＳｉＯ２よりも比誘電率の小さい材料を用いて製造できるコンタクトホールの形成方法、電子素子の製造方法、コンタクトホール、電子素子、表示素子、表示装置、半導体演算素子およびコンピュータを提供することも目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
上述した課題を解決するとともに上述した目的を達成するために、各請求項毎の発明では、以下のような特徴ある手段・構成を採っている。
請求項１記載の発明では、少なくとも第一の導電性材料上に、絶縁性材料層が積層され、さらにその上に第二の導電性材料が積層されて、かつ、第一と第二の導電性材料の一部が電気的に接続されている電子素子の製造方法において、第一の導電性材料上に、エネルギーの付与によって臨界表面張力が変化する材料層であるパターニング層を選択的に形成するとともに、臨界表面張力の異なる第一の部位を、第一と第二の導電性材料が電気的に接続されるべき部位に形成する工程と、その後、エネルギーの付与によって臨界表面張力が変化する機能と絶縁機能とを有する材料層である絶縁性濡れ変化材料層を第一の部位以外に形成する工程と、その後、前記絶縁性濡れ変化材料層の一部分にエネルギーを付与することによって、臨界表面張力の異なる第二の部位を第一の部位に連通して形成する工程と、第二の部位上に第二の導電性材料を形成する工程とを含み、第一と第二の導電性材料が、絶縁性材料層を挟持した状態で、第一の部位で電気的に接続されていることを特徴とする。
ここで、「パターニング層を選択的に形成する」とは、第一の導電性材料上の全面に、一旦、パターニング層を形成した後、これを選択的に除去する場合も含むことを意味する。パターニング層は、上位概念用語で「第一の材料層」とも、絶縁性濡れ変化材料層は、上位概念用語で「第二の材料層」ともそれぞれ呼ぶことができる（以下同様）。
【００２４】
請求項２記載の発明では、少なくとも第一の導電性材料上に、絶縁性材料層が積層され、さらにその上に第二の導電性材料が積層されて、かつ、第一と第二の導電性材料の一部が電気的に接続されている電子素子の製造方法において、第一の導電性材料上に、エネルギーの付与によって除去可能であり、かつ、第一の導電性材料と臨界表面張力が異なる材料層であるリムーバルパターニング層を選択的に形成するとともに、臨界表面張力の異なる第一の部位を、第一と第二の導電性材料が電気的に接続されるべき部位に形成する工程と、その後、エネルギーの付与によって臨界表面張力が変化する機能と絶縁機能とを有する材料層である絶縁性濡れ変化材料層を第一の部位以外に形成する工程と、その後、前記絶縁性濡れ変化材料層の一部分と第一の部位にエネルギーを付与することによって、臨界表面張力の異なる第二の部位を第一の部位に連通して形成する工程と、少なくとも第二の部位上に第二の導電性材料を形成する工程とを含み、第一と第二の導電性材料が、絶縁性材料層を挟持した状態で、第一の部位で電気的に接続されていることを特徴とする。
ここで、「リムーバルパターニング層を選択的に形成する」とは、第一の導電性材料上の全面に、一旦、リムーバルパターニング層を形成した後、これを選択的に除去する場合も含むことを意味する。リムーバルパターニング層は、上位概念用語で「第二の材料層」とも呼ぶことができる（以下同様）。
【００２５】
請求項３記載の発明では、請求項１または２記載の電子素子の製造方法において、前記パターニング層または前記リムーバルパターニング層が自己組織化膜であることを特徴とする。
請求項４記載の発明では、請求項１ないし３の何れか一つに記載の電子素子の製造方法において、前記電子素子作製後、第一と第二の導電性材料間に電圧を印加する工程を付加したことを特徴とする。
請求項５記載の発明では、請求項１ないし４の何れか一つに記載の電子素子の製造方法において、前記パターニング層、前記絶縁性濡れ変化材料層または前記リムーバルパターニング層の形成に用いる溶剤が、水と任意の比率で溶解可能な有機溶媒を含有していることを特徴とする。
【００２６】
請求項６記載の発明では、請求項１ないし５の何れか一つに記載の電子素子の製造方法において、前記パターニング層、前記絶縁性濡れ変化材料層または前記リムーバルパターニング層には、前記エネルギーの付与によってより臨界表面張力の小さい低表面エネルギー部と、より臨界表面張力の大きい高表面エネルギー部とが形成され、前記低表面エネルギー部の臨界表面張力と前記高表面エネルギー部の臨界表面張力との差が、１０ｍＮ／ｍ以上であることを特徴とする。
請求項７記載の発明では、請求項１ないし６の何れか一つに記載の電子素子の製造方法において、前記絶縁性濡れ変化材料層が、二種類以上の材料からなることを特徴とする。
【００２７】
請求項８記載の発明では、請求項７記載の電子素子の製造方法において、前記絶縁性濡れ変化材料層が、少なくとも第一の材料と第二の材料からなり、前記エネルギーの付与によって第一の材料の臨界表面張力の変化する割合が、第二の材料のそれと比べて大きく、第二の材料の電気絶縁性は、第一の材料のそれと比べて高いことを特徴とする。
請求項９記載の発明では、請求項７または８記載の電子素子の製造方法において、前記絶縁性濡れ変化材料層が、誘電率を持つ、少なくとも第一の材料と第二の材料からなり、前記エネルギーの付与によって第一の材料の臨界表面張力の変化する割合が、第二の材料のそれと比べて大きく、第二の材料の誘電率は、第一の材料のそれと比べて低いことを特徴とする。
請求項１０記載の発明では、請求項１ないし９の何れか一つに記載の電子素子の製造方法において、前記絶縁性濡れ変化材料層が、側鎖に疎水性基を有する高分子材料を含むことを特徴とする。
請求項１１記載の発明では、請求項１０記載の電子素子の製造方法において、前記側鎖に疎水性基を有する高分子材料は、ポリイミドを含む高分子材料からなることを特徴とする。
【００２８】
請求項１２記載の発明では、請求項１ないし１１の何れか一つに記載の電子素子の製造方法において、臨界表面張力を変化させるエネルギーの付与が、紫外線照射であることを特徴とする。
請求項１３記載の発明では、請求項１ないし１２の何れか一つに記載の電子素子の製造方法において、第一と第二の導電性材料層の少なくとも一方が、導電性材料を含有する液体を付与されて形成されることを特徴とする。
請求項１４記載の発明では、請求項１３記載の電子素子の製造方法において、前記導電性材料を含有する液体を付与する方法が、スピンコート法、ディッピング法、ブレードコート法、スプレー塗工法の何れか一つであることを特徴とする。
請求項１５記載の発明では、請求項１３記載の電子素子の製造方法において、前記導電性材料を含有する液体を付与する方法が、インクジェット法であることを特徴とする。
【００２９】
請求項１６記載の発明は、少なくとも第一の導電性材料上に、絶縁性材料層が積層され、さらにその上に第二の導電性材料が積層されて、かつ、第一と第二の導電性材料の一部が電気的に接続されている電子素子において、第一の導電性材料上に形成される材料層であって、エネルギーの付与によって臨界表面張力が変化する材料を含み、第一と第二の導電性材料が電気的に接続されるべき第一の部位に連通して形成されるより臨界表面張力の小さい低表面エネルギー部と、より臨界表面張力の大きい高表面エネルギー部とを有するパターニング層と、前記パターニング層上に形成される材料層であって、エネルギーの付与によって臨界表面張力が変化する機能と絶縁機能とを備え、少なくとも第一の部位に連通した第二の部位に形成されるより臨界表面張力の大きい高表面エネルギー部と、より臨界表面張力の小さい低表面エネルギー部とを有する絶縁性濡れ変化材料層と、少なくとも第二の部位に形成された第二の導電性材料層とを具備し、第一と第二の導電性材料が、絶縁性材料層を挟持した状態で、第一の部位で電気的に接続されていることを特徴とする。
【００３０】
請求項１７記載の発明は、少なくとも第一の導電性材料上に、絶縁性材料層が積層され、さらにその上に第二の導電性材料が積層されて、かつ、第一と第二の導電性材料の一部が電気的に接続されている電子素子において、第一の導電性材料上に形成される材料層であって、エネルギーの付与によって除去され、かつ、第一の導電性材料と臨界表面張力が異なる材料を含み、第一と第二の導電性材料が電気的に接続されるべき第一の部位に連通して形成されるより臨界表面張力の小さい低表面エネルギー部と、より臨界表面張力の大きい高表面エネルギー部とを有するリムーバルパターニング層と、前記リムーバルパターニング層上に形成される材料層であって、エネルギーの付与によって臨界表面張力が変化する機能と絶縁機能とを備え、少なくとも第一の部位に連通した第二の部位に形成されるより臨界表面張力の大きい高表面エネルギー部と、より臨界表面張力の小さい低表面エネルギー部とを有する絶縁性濡れ変化材料層と、第二と第一の部位を連通して形成された第二の導電性材料層とを具備し、第一と第二の導電性材料が、絶縁性材料層を挟持した状態で、第一の部位で電気的に接続されていることを特徴とする。
【００３１】
請求項１８記載の発明は、請求項１６または１７記載の電子素子において、前記パターニング層または前記リムーバルパターニング層が自己組織化膜であることを特徴とする。
請求項１９記載の発明は、請求項１６ないし１８の何れか一つに記載の電子素子において、前記電子素子作製後、第一と第二の導電性材料間に電圧を印加することを特徴とする。
請求項２０記載の発明は、請求項１６ないし１９の何れか一つに記載の電子素子において、前記パターニング層、前記絶縁性濡れ変化材料層または前記リムーバルパターニング層は、前記低表面エネルギー部の臨界表面張力と前記高表面エネルギー部の臨界表面張力との差が、１０ｍＮ／ｍ以上であることを特徴とする。
【００３２】
請求項２１記載の発明は、請求項１６ないし２０の何れか一つに記載の電子素子において、前記絶縁性濡れ変化材料層が、二種類以上の材料からなることを特徴とする。
請求項２２記載の発明は、請求項２１記載の電子素子において、前記絶縁性濡れ変化材料層が、少なくとも第一の材料と第二の材料からなり、前記エネルギーの付与によって第一の材料の臨界表面張力の変化する割合が、第二の材料のそれと比べて大きく、第二の材料の電気絶縁性は、第一の材料のそれと比べて高いことを特徴とする。
【００３３】
請求項２３記載の発明は、請求項２１または２２記載の電子素子において、前記絶縁性濡れ変化材料層が、誘電率を持つ、少なくとも第一の材料と第二の材料からなり、前記エネルギーの付与によって第一の材料の臨界表面張力の変化する割合が、第二の材料のそれと比べて大きく、第二の材料の誘電率は、第一の材料のそれと比べて低いことを特徴とする。
請求項２４記載の発明は、請求項１６ないし２３の何れか一つに記載の電子素子において、前記絶縁性濡れ変化材料層が、側鎖に疎水性基を有する高分子材料を含むことを特徴とする。
請求項２５記載の発明は、請求項２４記載の電子素子において、前記側鎖に疎水性基を有する高分子材料は、ポリイミドを含む高分子材料からなることを特徴とする。
【００３４】
請求項２６記載の発明は、請求項１６ないし２５の何れか一つに記載の電子素子において、臨界表面張力を変化させるエネルギーの付与が、紫外線照射であることを特徴とする。
請求項２７記載の発明は、請求項１６ないし２６の何れか一つに記載の電子素子において、第一と第二の導電性材料層の少なくとも一方が、導電性材料を含有する液体を付与されて形成されることを特徴とする。
【００３５】
請求項２８記載の発明では、第一の導電性材料上に、絶縁性の材料層が積層され、さらにその上に第二の導電性材料が積層されて、かつ、第一と第二の導電性材料の一部がコンタクトホールを介して接続されるコンタクトホールの形成方法において、第一の導電性材料上に、エネルギーの付与によって除去可能であり、かつ、第一の導電性材料と臨界表面張力が異なる材料層である絶縁材料パターニング層を形成し、第一の導電性材料上の前記絶縁材料パターニング層の前記コンタクトホールを形成すべき部位以外にエネルギーの付与を行うことにより、撥水部を形成する工程と、その後、絶縁性材料層を第一の導電性材料上の前記撥水部以外に形成した後、該絶縁性材料層および前記撥水部上に、エネルギーの付与によって除去可能である低表面エネルギー層を形成する工程と、その後、前記撥水部を含む前記低表面エネルギー層上であって第二の導電性材料層を形成すべき領域のみにエネルギーの付与を行うことにより、該領域の表面エネルギーを向上させて前記低表面エネルギー層を除去し、この上に第二の導電性材料層を形成する工程とを含み、第一と第二の導電性材料が、前記絶縁性材料層を挟持した状態で、前記コンタクトホールとなる前記撥水部を介して接続されていることを特徴とする。
ここで、「第一の導電性材料上に、エネルギーの付与によって除去可能であり、かつ、第一の導電性材料と臨界表面張力が異なる材料層である絶縁材料パターニング層を形成し」とは、第一の導電性材料上の全面に、一旦、絶縁材料パターニング層を形成した後、これを選択的に除去する場合も含むことを意味する。絶縁材料パターニング層は、上位概念用語で「第一の材料層」と、絶縁性材料層は、上位概念用語で「第二の材料層」と、低表面エネルギー層は、上位概念用語で「第三の材料層」とそれぞれ呼ぶことができる（以下同様）。
【００３６】
請求項２９記載の発明では、請求項２８記載のコンタクトホールの形成方法において、前記絶縁材料パターニング層および前記低表面エネルギー層を構成する材料が、Ｓｉ元素を含まず、かつ、疎水性基を含む自己組織化膜であることを特徴とする。
請求項３０記載の発明では、請求項２８または２９記載のコンタクトホールの形成方法において、前記絶縁材料パターニング層の形成に用いる溶剤が、水と任意の比率で溶解可能な有機溶媒を含有していることを特徴とする。
【００３７】
請求項３１記載の発明では、請求項２８ないし３０の何れか一つに記載のコンタクトホールの形成方法において、前記撥水部と第一の導電性材料との表面エネルギーの差が、１０ｍＮ／ｍ以上であることを特徴とする。
請求項３２記載の発明では、請求項２８ないし３１の何れか一つに記載のコンタクトホールの形成方法において、前記低表面エネルギー層と前記絶縁性材料層との表面エネルギーの差が、１０ｍＮ／ｍ以上であることを特徴とする。
【００３８】
請求項３３記載の発明では、請求項２８ないし３２の何れか一つに記載のコンタクトホールの形成方法において、前記エネルギーの付与が、紫外線照射であることを特徴とする。
請求項３４記載の発明では、請求項３３記載のコンタクトホールの形成方法において、前記紫外線照射を行う際の酸素濃度を、大気雰囲気を超える濃度としたことを特徴とする。
【００３９】
請求項３５記載の発明では、請求項２８ないし３４の何れか一つに記載のコンタクトホールの形成方法において、第一と第二の導電性材料層の少なくとも一方が、導電性材料を含有する液体を付与されて形成されることを特徴とする。
請求項３６記載の発明では、請求項３５記載のコンタクトホールの形成方法において、前記導電性材料を含有する液体を付与する方法が、凸版を用いる印刷法、孔版を用いる印刷法、平版を用いる印刷法、凹版を用いる印刷法、スピンコート法、ディッピング法、ブレードコート法、スプレー塗工法の何れか一つであることを特徴とする。
請求項３７記載の発明では、請求項３５記載のコンタクトホールの形成方法において、前記導電性材料を含有する液体を付与する方法が、インクジェット法であることを特徴とする。
【００４０】
請求項３８記載の発明は、第一の導電性材料上に、絶縁性の材料層が積層され、さらにその上に第二の導電性材料が積層されて、かつ、第一と第二の導電性材料の一部が電気的に接続することを可能とするコンタクトホールにおいて、第一の導電性材料上に形成される材料層であって、エネルギーの付与によって除去され、かつ、第一の導電性材料と臨界表面張力が異なる材料を含み、第一の導電性材料上の前記絶縁材料パターニング層の前記コンタクトホールを形成すべき部位以外にエネルギーの付与を行うことにより、撥水部が形成される絶縁材料パターニング層と、第一の導電性材料上の前記撥水部以外に形成される絶縁性材料層と、上記絶縁性材料層および前記撥水部上に形成される材料層であって、エネルギーの付与によって除去可能である低表面エネルギー層と、前記エネルギーの付与によって除去された低表面エネルギー層の一部と前記撥水部を連通して形成される第二の導電性材料層とを具備し、第一と第二の導電性材料が、前記絶縁性材料層を挟持した状態で、前記撥水部を介して接続されていることを特徴とする。
【００４１】
請求項３９記載の発明は、請求項２８ないし３７の何れか一つに記載のコンタクトホールの形成方法において、第一と第二の導電性材料が電気的に接続される工程を有することを特徴とする電子素子の製造方法である。
請求項４０記載の発明は、請求項３９記載の電子素子の製造方法により製造された電子素子、または請求項２８ないし３７の何れか一つのコンタクトホールの形成方法を使用して形成されたコンタクトホールもしくは請求項３８記載のコンタクトホールを介して、第一と第二の導電性材料が電気的に接続されていることを特徴とする電子素子である。
【００４２】
請求項４１記載の発明は、請求項１ないし２７の何れか一つまたは４０記載の電子素子を用いたことを特徴とする表示素子である。
請求項４２記載の発明は、請求項４１記載の表示素子を備えたことを特徴とする表示装置である。
請求項４３記載の発明は、請求項１ないし２７の何れか一つまたは４０記載の電子素子を用いたことを特徴とする半導体演算素子である。
請求項４４記載の発明は、請求項４３記載の半導体演算素子を備えたことを特徴とするコンピュータである。
【００４３】
請求項４５記載の発明では、請求項１４もしくは３６記載の方法で、請求項４１記載の表示素子、請求項４２記載の表示装置、請求項４３記載の半導体演算素子または請求項４４記載のコンピュータを作製することを特徴とする電子素子の製造方法である。
請求項４６記載の発明では、請求項１５もしくは３７記載の方法で、請求項４１記載の表示素子、請求項４２記載の表示装置、請求項４３記載の半導体演算素子または請求項４４記載のコンピュータを作製することを特徴とする電子素子の製造方法である。
【発明の効果】
【００４４】
本発明によれば、前記課題および従来の諸問題点を解決して新規なコンタクトホールの形成方法、電子素子の製造方法、コンタクトホール、電子素子、表示素子、表示装置、半導体演算素子およびコンピュータを提供することができる。主な発明の効果を挙げれば次のとおりである。
本発明によれば、コンタクトホールを形成し絶縁膜を介して電極どうしが接続される構造を非常に簡単に製造することができる（請求項１）。
本発明によれば、絶縁性濡れ変化材料層の一部分と第一の部位にエネルギーを付与することによって、臨界表面張力の異なる第二の部位を第一の部位に連通して形成する工程によって、第二の部位の形成とリムーバルパターニング層の除去とが同時に行われるため、非常に簡単な工程で、コンタクトホールを形成し絶縁膜を介して電極どうしが接続される構造を非常に簡単に製造することができる（請求項２）。
【００４５】
本発明によれば、従来法（例えばデュアルダマシン法）と比較して、非常に簡便な方法で絶縁膜を介して電極どうしを接続可能とするコンタクトホールを非常に簡単に形成できるため、製造コストの大幅な低減ができる。また、請求項１および２と比較して、絶縁性材料層と低表面エネルギー層との各構成材料選択の自由度を広げることができる（請求項２８、３８）。
【００４６】
本発明によれば、コンタクトホールを形成し絶縁膜を介して電極どうしが接続されている信頼性の高い構造を安価なコストで得られる。（請求項１６、１７、４０）。
本発明によれば、従来よりも製造工程を低減可能となり、安価な表示素子を提供することができる（請求項４１）。
本発明によれば、従来よりも製造工程を低減可能となり、安価な表示装置を提供することができる（請求項４２）。
本発明によれば、従来よりも製造工程を低減可能となり、安価な半導体演算素子を提供することができる（請求項４３）。
本発明によれば、従来よりも製造工程を低減可能となり、安価なコンピュータを提供することができる（請求項４４）。
本発明によれば、非常に安価な製造プロセスで電子素子の作製が可能となるため、製造コストの大幅低減が可能となる（請求項４５）。
本発明によれば、安価かつ微細で信頼性の高い電子素子の作製が可能となる（請求項４６）。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態を含む本発明の実施形態および実施例を説明する。各実施形態および各実施例等に亘り、同一の機能および形状等を有する部材や構成部品等ならびに同一の材料からなる材料層等の構成要素については、同一符号を付すことにより一度説明した後ではその説明を省略する。図および説明の簡明化を図るため、図に表されるべき構成要素であっても、その図において特別に説明する必要がないものは適宜断わりなく省略することがある。公開特許公報等の構成要素を引用して説明する場合は、その符号に括弧を付して示し、各実施形態および各実施例等のそれと区別するものとする。
【００４８】
（第１の実施形態）
まず、図１を参照して、本発明の第１の実施形態に係る電子素子の基本的な作製プロセスおよび電子素子の構成の概要を説明する。
本実施形態に係る電子素子の基本的な作製プロセス（製造工程）の概要は、図１（ａ）〜図１（ｇ）に示すように、第一の導電性材料で基板２の上に成膜・形成された第一の導電性材料層１上に、エネルギーの付与によって臨界表面張力が変化する材料層であるパターニング層３を選択的に成膜・形成するとともに、臨界表面張力の異なる第一の部位Ａを、第一の導電性材料層１と後述する第二の導電性材料が電気的に接続されるべき部位に形成する工程（図１（ｂ）、図１（ｃ））と、その後、エネルギーの付与によって臨界表面張力が変化する機能と絶縁機能とを有する材料層である絶縁性濡れ変化材料層５を第一の部位Ａ以外に成膜・形成する工程（図１（ｄ））と、その後、絶縁性濡れ変化材料層５の一部分にエネルギーを付与することによって、臨界表面張力の異なる第二の部位Ｂを第一の部位Ａに連通して形成する工程（図１（ｅ）、（ｆ））と、第二の部位Ｂ上に第二の導電性材料で第二の導電性材料層７を形成する工程（図１（ｇ））とを含み、第一の導電性材料層１と第二の導電性材料層７とが、絶縁性材料層としての絶縁性濡れ変化材料層５（低表面エネルギー部５ａおよび高表面エネルギー５ｂ）を挟持した状態で、第一の部位Ａのみで電気的に接続されていることを特徴とするものである。
また、図１は、同図（ｆ）、（ｇ）に良く示されているように、第一の導電性材料層１と第二の導電性材料層７との一部が、絶縁性材料層としての絶縁性濡れ変化材料層５を挟持した状態で、第一の部位Ａのみで電気的に接続することを可能とするコンタクトホールの形成方法およびそれによって得られたコンタクトホールも示していることはいうまでもない。
【００４９】
上述した電子素子の製造方法によって得られた電子素子は、図１（ｇ）に示すように、第一の導電性材料層１上に形成される材料層であって、エネルギーの付与によって臨界表面張力が変化する材料を含み、第一の導電性材料層１と第二の導電性材料層７とが電気的に接続されるべき第一の部位Ａに連通して形成されるより臨界表面張力の小さい低表面エネルギー部３ａと、より臨界表面張力の大きい高表面エネルギー部３ｂとを有するパターニング層３（図１（ｂ）に示すパターニング層３と区別するため図１（ｇ）に括弧を付して示す）と、パターニング層３上に形成される材料層であって、エネルギーの付与によって臨界表面張力が変化する（以下、「濡れ性変化」というときがある）機能と絶縁機能とを備え、少なくとも第一の部位Ａに連通した第二の部位Ｂに形成されるより臨界表面張力の大きい高表面エネルギー５ｂ部と、より臨界表面張力の小さい低表面エネルギー部５ａとを有する絶縁性濡れ変化材料層５（図１（ｄ）に示す絶縁性濡れ変化材料層５と区別するため図１（ｇ）に括弧を付して示す）と、少なくとも第二の部位Ｂに形成された第二の導電性材料層７とを具備し、第一の導電性材料層１と第二の導電性材料層７とが、絶縁性材料層としての絶縁性濡れ変化材料層５（低表面エネルギー部５ａおよび高表面エネルギー５ｂ）を挟持した状態で、第一の部位Ａのみで電気的に接続されていることを特徴とするものである。
【００５０】
以下、上記工程の詳細、上記各材料等の詳細および変形例について説明を加える。各工程や材料に共通する技術事項は、説明の便宜上から適宜の箇所でまとめて説明する。
先ず、図１（ａ）に示すように、ガラスやポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエーテルスルフォン等のプラスチック、シリコンウェハ、金属等からなる基板２上に、第一の導電性材料で形成された第一の導電性材料層１を成膜・形成する。
【００５１】
第一の導電性材料層１の基板２上への成膜・形成の仕方としては、導電性材料を含有する液体を付与・塗布されて形成される。このため、製造プロセスが簡便であって、かつ、微細構造を有する電子素子を提供可能となる。導電性材料を含有する液体の付与方法は、平版印刷法・凸版印刷法・凹版印刷法・孔版印刷法等、公知の印刷法が適用可能である。
【００５２】
導電性材料を含有する液体は、クロム（Ｃｒ）、Ｔａ（タンタル）、チタン（Ｔｉ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、銀（Ａｇ）、錫（Ｓｎ）等の金属、あるいは（１）ポリアセチレン系導電性高分子、ポリパラフェニレンおよびその誘導体、ポリフェニレンビニレンおよびその誘導体等のポリフェニレン系導電性高分子、（２）ポリピロールおよびその誘導体、ポリチオフェン、ポリエチレンジオキシチオフェンおよびその誘導体、ポリフランおよびその誘導体等の複素環系導電性高分子、ならびに（３）ポリアニリンおよびその誘導体等のイオン性導電性高分子よりなる群から選ばれる少なくとも１種の導電性高分子を溶媒に分散または溶解した塗工液が用いられる。
【００５３】
第一の導電性材料層１を成膜・形成した結果の具体例としては、例えば従来例で説明したような半導体演算素子としてのトランジスタのソース電極やドレイン電極、あるいは表示装置を構成する表示素子の画素電極等が挙げられる。
【００５４】
次いで、図（ｂ）に示すように、第一の導電性材料層１上に、エネルギー（紫外線）の付与によって臨界表面張力が変化するパターニング層３を選択的に成膜・形成するとともに、臨界表面張力の異なる第一の部位Ａを、第一の導電性材料層１と第二の導電性材料層７が電気的に接続されるべき部位に形成する工程が行われる。
【００５５】
パターニング層３および絶縁性濡れ変化材料層５を構成する材料は、低表面エネルギー材料であり、エネルギー付与によって高表面エネルギーに変化する材料である。この詳細は、さらに後で説明を加える。
パターニング層３は、Ｓｉ元素を含まず、かつ疎水性基を含む自己組織化膜である。自己組織化膜は、基板２上および第一の導電性材料層１上に自発的に単分子膜が形成されているため、高精細なパターニングが可能となる。また、エネルギーの付与によって簡単に除去可能となる。
ここでＳｉ元素を含まず、かつ疎水性基を含む自己組織化膜とは、脂肪酸などの界面活性剤分子、炭化水素鎖、またはフルオロアルキル基の末端に−ＳＨが付与されたアルカンチオール類などの有機イオウ化合物、アルキルフォスフェート類などの有機リン酸化合物などが挙げられる。分子構造の一般的な共通性は、炭素数が５以上の比較的長いアルキル鎖、オキシエチレン鎖、フルオロカーボン鎖を有し、片方の分子末端に基板表面と相互作用するメルカプト基、カルボキシル基、リン酸基等の官能基が存在することである。また１分子中にこれらアルキル鎖、オキシエチレン鎖、フルオロカーボン鎖が、複合したタイプのものなどでも良い。また、複数の分子種から成る複合タイプの自己組織化膜でも良い。また、中心から次々と枝分かれしていくデンドリマー構造の高分子が基板表面に形成されたものも、本発明における自己組織化膜とする。
適用可能なアルカンチオールとしては、化１の一般式で表される化合物が好適である。
【００５６】
【化１】
2006049803.tif 000003
【００５７】
化１の化学式において、ＸはＣＨ３−、ＣＦ３−、ＣＮ−、ハロゲン基、ビニル基またはフェニル基であり、ＲおよびＺは、ＨまたはＦであり、ｍおよびｎは、１＜ｍ＋ｎ＜３０を満たす整数、Ｙは−ＣＨ２−、ＣＦ２−、−ＣＯ−または−ＮＨ−である。
【００５８】
パターニング層３、絶縁性濡れ変化材料層５の成膜・形成に用いる溶剤は、水と任意の比率で溶解可能な有機溶媒を含有している。このため、パターニング層３、絶縁性濡れ変化材料層５を、極性の低い有機溶媒に溶解する材料層上に成膜する際、これに対し損傷を与えることなく、成膜することが可能となる。
溶媒としては、エタノール、メタノール、プロパノール等のアルコール系溶媒、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール等のグリコール系溶媒、２-メトキシエタノール、２-エトキシエタノール、２-ブトキシエタノール等のセロソルブ系溶媒等が挙げられる。
【００５９】
本実施形態においてパターニング層３、絶縁性濡れ変化材料層５が塗布可能な材料であった場合、その成膜方法としては、凸版を用いる印刷法として、例えばフレキソ印刷、孔版を用いる印刷法として、例えばスクリーン印刷、平版を用いる印刷法として、例えばオフセット印刷、凹版を用いる印刷法として、例えばグラビア印刷、またスピンコート法、ディッピング法、スプレーコート法といった方法によって成膜される。
【００６０】
臨界表面張力を変化させるエネルギーの付与は、紫外線照射が好適である。従って、微細なパターンを容易に形成可能となる。パターニング層３の表面に露光マスク４を通して紫外線を照射する。これによりと高表面エネルギー部とからなるパターンが形成される。紫外線としては１００ｎｍから３００ｎｍの比較的短い波長の光が含まれるのが望ましい。露光マスク４の黒塗色部は紫外線を遮る遮蔽部であり、白色部は紫外線が通過する開口部である（図１（ｅ）に示す露光マスク６および後述する第３および第４の実施形態でも同様である）。
なお、上記利点を望まなくてもよいのであれば、エネルギーの付与としては、例えば熱、電子線、プラズマ等のエネルギーを付与するものであってもよい（後述する例でも同様）。
【００６１】
パターニング層３、絶縁性濡れ変化材料層５には、紫外線照射によるエネルギーの付与によってより臨界表面張力の小さい低表面エネルギー部３ａ、５ａと、より臨界表面張力の大きい高表面エネルギー部３ｂ、５ｂとが形成され、低表面エネルギー部３ａ、５ａの臨界表面張力と高表面エネルギー部３ｂ、５ｂの臨界表面張力との差が、１０ｍＮ／ｍ以上であることが肝要である。この内容を、図２〜図４および表１を参照して説明する。
【００６２】
図２は、本実施形態の図１（ｃ）に示す工程および図１（ｆ）に示す工程における状態を原理的構成例を使って説明する断面模式図である。図１（ｃ）に示す工程におけるパターニング層３変化後の低表面エネルギー部３ａおよび高表面エネルギー部３ｂには括弧を付さずに、これと反対に図１（ｆ）に示す工程における絶縁性濡れ変化材料層５変化後の低表面エネルギー部５ａおよび高表面エネルギー部５ｂには括弧を付して、両者を区別するものとする。
【００６３】
図２において、まず、パターニング層３の低表面エネルギー部３ａおよび高表面エネルギー部３ｂについて説明する。例えば基板（図示せず）上に形成されたパターニング層３をベースとして、この上に絶縁性濡れ変化材料層５が成膜・形成されている。パターニング層３は、エネルギーの付与によって臨界表面張力が変化する材料からなる層であって、本実施形態では、少なくとも臨界表面張力の異なる２つの部位として、より臨界表面張力の大きな高表面エネルギー部３ｂと、より臨界表面張力の小さな低表面エネルギー部３ａとを有している。ここに、図示例の２つの高表面エネルギー部３ｂ間は、例えば、１〜５μｍ程度の微小ギャップに設定されている。そして、絶縁性濡れ変化材料層５に対して高表面エネルギー部３ｂの部位が形成されている。
【００６４】
パターニング層３は、前述したように、熱、紫外線、電子線、プラズマ等のエネルギーを与えることによって、臨界表面張力が変化する材料からなる層で、エネルギー付与前後での臨界表面張力の変化量が大きいものが好ましい。このような材料の場合、パターニング層３の一部分にエネルギーを付与し、高表面エネルギー部３ｂと低表面エネルギー部３ａとからなる臨界表面張力の異なるパターンを形成することにより、絶縁性濡れ変化材料を含有する液体が、高表面エネルギー部３ｂには付着しやすく（親液性）、低表面エネルギー部３ａには付着しにくく（疎液性もしくは撥水性）なるため、パターン形状に従って絶縁性濡れ変化材料を含有する液体が親液性である高表面エネルギー部３ｂに選択的に付着して、すなわち図１（ｄ）に示すように第一の部位Ａ以外の高表面エネルギー部３ｂに付着し、それを固化することにより絶縁性濡れ変化材料層５が成膜・形成される。
次に、絶縁性濡れ変化材料層５の低表面エネルギー部５ａおよび高表面エネルギー部５ｂについて説明する。例えば基板および第一の導電性材料層１（図示せず）上に形成されたパターニング層３をベースとして、この上に絶縁性濡れ変化材料層５が成膜・形成されている。絶縁性濡れ変化材料層５は、エネルギーの付与によって臨界表面張力が変化する材料からなる層であって、本実施形態では、少なくとも臨界表面張力の異なる２つの部位として、より臨界表面張力の大きな高表面エネルギー部５ｂと、より臨界表面張力の小さな低表面エネルギー部５ａとを有している。ここに、図示例の２つの高表面エネルギー部５ｂ間は、例えば、１〜５μｍ程度の微小ギャップに設定されている。そして、第二の導電性材料層７に対して高表面エネルギー部５ｂの部位が形成されている。
【００６５】
パターニング層３と同様に、絶縁性濡れ変化材料層５は、熱、紫外線、電子線、プラズマ等のエネルギーを与えることによって、臨界表面張力が変化する材料からなる層で、エネルギー付与前後での臨界表面張力の変化量が大きいものが好ましい。このような材料の場合、絶縁性濡れ変化材料層５の一部分にエネルギーを付与し、高表面エネルギー部５ｂと低表面エネルギー５ａとからなる臨界表面張力の異なるパターンを形成することにより、導電性材料を含有する液体が、高表面エネルギー部５ｂには付着しやすく（親液性）、低表面エネルギー部５ａには付着しにくく（疎液性）なるため、パターン形状に従って導電性材料を含有する液体が親液性である高表面エネルギー部５ｂに選択的に付着し、それを固化することにより第二の導電性材料層７が形成される。
【００６６】
ここで、固体表面に対する液体の濡れ性（付着性）について付言する。図３は固体１１１表面上で液滴１１２が接触角θで平衡状態にある時の模式図で、ヤングの式（１）が成立する。
【００６７】
γＳ＝γＳＬ＋γＬcosθ  …………（１）
ここで、γＳは固体１１１の表面張力、γＳＬは固体１１１と液体（液滴１１２）の界面張力、γＬは液体（液滴１１２）の表面張力である。
【００６８】
表面張力は表面エネルギーと実質的に同義であり、全く同じ値となる。cosθ＝１の時、θ＝０°となり、液体（液滴１１２）は完全に濡れる。この時のγＬの値はγＳ−γＳＬとなり、これをその固体１１１の臨界表面張力γＣと呼ぶ。γＣは表面張力の分っている何種類かの液体を用いて、液体（液滴１１２）の表面張力と接触角の関係をプロットし、θ＝０°（cosθ＝１）となる表面張力を求めることにより容易に決定できる（Zismanプロット）。γＣの大きい固体１１１表面には液体（液滴１１２）が濡れやすく（親液性）、γＣの小さい固体１１１表面には液体（液滴１１２）が濡れにくい（疎液性）。
【００６９】
ここに、接触角θの測定は液滴法で行うのが簡便である。液滴法には、
（ａ）読取顕微鏡を液滴１１２に向け、顕微鏡内のカーソル線を液滴１１２の接点に合わせて角度を読取る接線法、
（ｂ）十字のカーソルを液滴１１２の頂点に合わせ、一端を液滴１１２と固体１１１試料の接する点に合わせた時のカーソル線の角度を２倍することにより求めるθ／２法、
（ｃ）モニター画面に液滴１１２を映し出し、円周上の１点（できれば頂点）と液滴１１２と固体１１１試料の接点（２点）をクリックしてコンピュータで処理する３点クリック法がある。（ａ）→（ｂ）→（ｃ）の順に精度が高くなる。
【００７０】
図４は、後述（実施例１）の材料（側鎖付ポリイミド）をパターニング層３および絶縁性濡れ変化材料層５に用い、紫外線未照射部と紫外線照射部とのZismanプロットを行ったものである。図から紫外線未照射部の臨界表面張力γＣは約２４ｍＮ／ｍ、紫外線照射部の臨界表面張力γＣ′は約４５ｍＮ／ｍであり、その差ΔγＣは約２１ｍＮ／ｍであることが分かる。
【００７１】
高表面エネルギー部３ｂ、５ｂと低表面エネルギー部３ａ、５ａとのパターン形状に従って絶縁性濡れ変化材料を含有する液体が、親液性である高表面エネルギー部３ｂ、５ｂにのみ確実に付着するためには、表面エネルギー差が大きいこと、言い換えれば、臨界表面張力の差ΔγＣが大きいことが必要である。
【００７２】
表１はガラス基板上に種々の材料からなるパターニング層３および絶縁性濡れ変化材料層５を形成し、エネルギー付与部と未付与部とのΔγＣおよびポリアニリン（水溶液系導電性高分子）の選択付着性を評価したものである。選択付着性はエネルギー付与部と未付与部とからなるパターンの境界を含むエリアにポリアニリン水溶液を滴下し、余分の溶液を除去した後に未付与部に対するポリアニリンの付着（パターン不良）の有無を観察した。なお、表１中、Ａ：マルカリンカーＭ（丸善化学）、Ｂ：ＲＮ−１０２４（日産化学）、Ｃ：ＡＧ−７０００（旭硝子）、Ｄ：焼成後に化２ならびに化３の化学式で表されるポリイミド混合物である。
【００７３】
【化２】
2006049803.tif 000004
【００７４】
【化３】
2006049803.tif 000005
【００７５】
【表１】
2006049803.tif 000006
【００７６】
表１よりパターニング層３、絶縁性濡れ変化材料層５の、低表面エネルギー部３ａ、５ａの臨界表面張力と高表面エネルギー部３ｂ、５ｂの臨界表面張力との差（ΔγＣ）は１０ｍＮ／ｍ以上であることが望ましく、１５ｍＮ／ｍ以上であることがさらに望ましいことが分かる。
従って、高表面エネルギー部３ｂ、５ｂと低表面エネルギー部３ａ、５ａとのパターン形状に従って導電性材料を含有する液体を親液性である高表面エネルギー部３ｂ、５ｂにのみ確実に付着させるためには、表面エネルギー差が大きいこと、言い換えれば、これらのエネルギー部間の臨界表面張力の差が大きいことが必要であるが、この差を１０ｍＮ／ｍ以上とすることにより、確実に導電性材料含有の液体、すなわち絶縁性濡れ変化材料層５や第二の導電性材料を付着させることができる。
【００７７】
絶縁性濡れ変化材料層５の機能・特性について、さらに詳述する。
上述したとおり、絶縁性濡れ変化材料層５の成膜・形成に用いる溶剤は、水と任意の比率で溶解可能な有機溶媒を含有している。ここで、水と任意の比率で溶解可能な溶媒の、絶縁性濡れ変化材料用の溶媒全体に占める割合は、３０vol％（体積％）以上が望ましい。さらに望ましくは９０vol％以上が望ましい。
【００７８】
絶縁性濡れ変化材料層５は、単一の材料からなるものであってもよいし、二種類以上の材料からなるものであってもよい。絶縁性濡れ変化材料層５を二種類以上の材料から形成した場合、異なった特性を持つ材料を用いることで、絶縁性濡れ変化材料層５に濡れ性変化以外の特性を持たせることが可能となる。
この例として、濡れ性変化は大きいが成膜性に問題がある材料を用いることが可能となるため選択できる材料が多くなる。具体的には、図５に断面模式的に示すように、絶縁性濡れ変化材料層５は、第一の材料５１の濡れ性変化はより大きいが凝集力が強いため成膜することが困難な材料である場合に、この材料を成膜性のよい第二の材料５２と混合することで、上記濡れ性変化層を容易に作製することが可能となる。
【００７９】
また、図６（ａ）〜（ｅ）に示すように、絶縁性濡れ変化材料層５が少なくとも第一の材料５１と第二の材料５２からなり、第一の材料５１は、第二の材料５２と比べてエネルギーの付与によって臨界表面張力が大きく変化する機能を有し、第二の材料５２は、濡れ性変化以外の機能を有し、図中矢印で示す膜厚方向に対して材料の濃度分布を持っていてもよい。なお、図６（ａ）においては、第二の材料５２の図における濃度が第一の材料５１よりも濃いように示されているが、これは両者を識別するためのものであって材料自体の濃度を表すものでないことを付記しておく。
【００８０】
本実施形態において、さらに望ましくは、最表層部における第一の材料５１の濃度は１００％に近いことが好ましい。このため、濡れ性変化機能を確実に発現可能となる。図５に示したような構造は、第一の材料５１からなる層を作製した後に第二の材料５２からなる層を順次積層して作製することが可能である。作製方法としては、真空蒸着などの真空プロセスを用いることも可能であるし、溶剤を用いた塗布プロセスを使用することも可能である。
【００８１】
図６（ｂ）に示す構造を得るためのプロセスとして、第一の材料５１と第二の材料５２とを混合した溶液を基板に塗布し、乾燥する方法が挙げられる。これは第一の材料５１の極性が第二の材料５２と比較して小さい場合、または第一の材料５１の分子量が小さい場合などでは、乾燥時に溶媒が蒸発するまでの間に第一の材料５１が表面側に移行し層を形成する。なお塗布プロセスを用いた場合は、図１に示したように、絶縁性濡れ変化材料層５の第一の材料５１からなる層と第二の材料５２からなる層は、界面によって明確に分離されない場合が多いが、本実施形態においては、最表層部における第一の材料５１の濃度が第二の材料５２の濃度よりも高ければ適用可能である。また図６（ｃ）、図６（ｄ）、図６（ｅ）に示すように、膜厚方向に対して所定の濃度分布で第一および第二の材料５１、５２が混在していてもよい。
【００８２】
三種類以上の材料から絶縁性濡れ変化材料層５が構成されている場合は、三層以上の積層構造からなっていても構わないし、層構造を持たずに膜厚方向に対して所定の濃度分布で材料が混在していてもよい。
本実施形態においては、絶縁性濡れ変化材料層５が、少なくとも第一の材料５１と第二の材料５２からなり、エネルギーの付与によって第一の材料５１の臨界表面張力の変化する割合が、第二の材料５２のそれと比べて大きく、第二の材料５２の電気絶縁性は、第一の材料のそれと比べて高くなるように構成してもよい。これにより、電気絶縁性に優れ、かつ、微細な導電層パターンを形成可能な積層構造体を提供することが可能となる。
【００８３】
この場合、電気絶縁性に優れた第二の材料５２とエネルギーの付与によって臨界表面張力が大きく変化する第一の材料５１の組成割合である第二／第一は、重量比で５０／５０〜９９／１である。第一の材料５１の重量比が増加するにつれ絶縁性濡れ変化材料層５の電気絶縁性が低くなり、電子素子の絶縁層としては不向きとなる。一方、第二の材料５２の重量比が増すと濡れ性変化が小さくなるため、導電層のパターニングが良好でなくなる。それ故に、両者の混合比は望ましくは６０／４０〜９５／５、さらに望ましくは７０／３０〜９０／１０である。また、絶縁性濡れ変化材料層５の体積固有抵抗値は、１×１０１２Ω・ｃｍ前後からそれ以上であることが好ましい。
【００８４】
本実施形態においては、絶縁性濡れ変化材料層５が、誘電率を持つ、少なくとも第一の材料５１と第二の材料５２からなり、エネルギーの付与によって第一の材料５１の臨界表面張力の変化する割合が、第二の材料５２のそれと比べて大きく、第二の材料５２の誘電率は、第一の材料５１のそれと比べて低くなるように構成してもよい。
従って、図１３（ａ）、図１４の様な層間絶縁膜５００〜５０５を形成する際、配線遅延の原因となる寄生容量を小さくすることが可能となる。配線遅延はＬＳＩ等の半導体演算素子の動作周波数低下の原因となるため、これにより動作周波数の高い半導体演算素子を作製可能となる。本発明における低誘電率とは、一般的に絶縁膜として用いられているＳｉＯ２の比誘電率：ξ＝３．９未満を指す。
【００８５】
また、絶縁性濡れ変化材料層５を形成する絶縁性濡れ変化材料には、側鎖に疎水性基を有する高分子材料を用いるのが望ましい。エネルギーの付与によって臨界表面張力が大きく変化する絶縁性濡れ変化材料が、側鎖に疎水性基を有する高分子材料を含むものである。従って、エネルギーの付与によって、撥水部と親水部の差が大きくなるため、絶縁性濡れ変化材料層５上に微細に電極パターニングされた積層構造体を作製可能となる。
具体的には、図７の概念図に示すように、ポリイミドや（メタ）アクリレート等の骨格を有する主鎖Ｌに直接あるいは図示しない結合基を介して疎水性基を有する側鎖Ｒが結合しているものを挙げることができる。
【００８６】
疎水性基としては、末端構造が−ＣＦ２ＣＨ３、−ＣＦ２ＣＦ３、−ＣＦ(ＣＦ３)２、−Ｃ(ＣＦ３)３、−ＣＦ２Ｈ、−ＣＦＨ２等である基が挙げられる。分子鎖同士を配向しやすくするためには炭素鎖長の長い基が好ましく、炭素数４以上のものがより好ましい。さらには、アルキル基の水素原子の２個以上がフッ素原子に置換されたポリフルオロアルキル基（以下、「Ｒｆ基」と記す）が好ましく、特に炭素数４〜２０のＲｆ基が好ましく、とりわけ、炭素数６〜１２のＲｆ基が好ましい。Ｒｆ基は直鎖構造であっても分岐構造であってもよいが、直鎖構造の方が好ましい。さらに、疎水性基は、アルキル基の水素原子の実質的に全てがフッ素原子に置換されたパーフルオロアルキル基が好ましい。パーフルオロアルキル基はＣｎＦ２ｎ＋１−（ただし、ｎは４〜１６の整数）で表わされる基が好ましく、特に、ｎが６〜１２の整数である場合の該基が好ましい。パーフルオロアルキル基は直鎖構造であっても分岐構造であってもよく、直鎖構造が好ましい。
【００８７】
上記材料については特開平３−１７８４７８号公報等に詳しく記載されて周知であり、加熱状態で液体または固体と接触させたときに親液性となり、空気中で加熱すると疎液性となる性質を有する。すなわち、（接触媒体の選択と）熱エネルギーの付与によって臨界表面張力を変化させることができる。
さらに、疎水性基としては、フッ素原子を含まない−ＣＨ２ＣＨ３、−ＣＨ(ＣＨ３)２、−Ｃ(ＣＨ３)３等の末端構造を有する基を挙げることができる。この場合にも、分子鎖同士を配向しやすくするためには炭素鎖長の長い基が好ましく、炭素数４以上のものがより好ましい。疎水性基は直鎖構造であっても分岐構造であってもよいが、直鎖構造の方が好ましい。上記アルキル基はハロゲン原子、シアノ基、フェニル基、ヒドロキシル基、カルボキシル基または炭素数１〜１２の直鎖、分岐鎖もしくは環状のアルキル基やアルコキシ基で置換されたフェニル基を含有していてもよい。Ｒの結合部位が多いほど表面エネルギーが低く（臨界表面張力が小さく）、疎液性となると考えられる。紫外線照射等によって、結合の一部が切断される、あるいは配向状態が変化するために臨界表面張力が増加し、親液性になるものと推察される。
【００８８】
前記側鎖に疎水性基を有する高分子材料は、ポリイミドを含む高分子材料からなるものが望ましい。ポリイミドは、電気絶縁性、耐薬品性、耐熱性に優れているため、絶縁性濡れ変化材料層５上に電極層等を形成する際に、溶媒や焼成による温度変化によって、膨潤したりクラックが入るといったことがない。従って、積層構造体において、電気絶縁性に優れ、かつ、作製プロセス中に損傷をうけず、信頼性の高い絶縁性濡れ変化材料層５を形成することが可能となる。また、ポリイミド材料の成膜は、化４の化学式に例示されるポリアミック酸を塗布後、加熱により化５の化学式に例示されるポリイミドとなる。このポリアミック酸は、極性の高い化合物であるため、絶縁性濡れ変化材料層５の形成に用いる溶剤が、上述した水と任意の比率で溶解可能な有機溶媒に可溶であり、極性の低い有機溶媒に溶解する材料層上に塗布することが可能となる。
【００８９】
【化４】
2006049803.tif 000007
【００９０】
【化５】
2006049803.tif 000008
【００９１】
また、絶縁性濡れ変化材料層５を二種類以上の材料から構成する場合においては、耐熱性、耐溶剤性、親和性を考慮すると、側鎖に疎水性基を有する高分子材料以外の材料もポリイミドからなることが望ましい。
さらに一般的にポリイミド材料の比誘電率は、絶縁材料として一般的なＳｉＯ２の比誘電率よりも低く、層間絶縁膜として好適である。
本実施形態で用いられる側鎖に疎水性基を有するポリイミドの疎水性基は、例えば以下の化６〜化１０で示される化学式の構造の何れかを持つことができる。
【００９２】
【化６】
2006049803.tif 000009
【００９３】
ここで、Ｘは−ＣＨ２−または−ＣＨ２ＣＨ２−であり、Ａ１は１，４−シクロヘキシレン、１，４−フェニレンまたは１〜４個のフッ素で置換された１，４−フェニレンであり、Ａ２、Ａ３およびＡ４はそれぞれ独立して単結合、１，４−シクロヘキシレン、１，４−フェニレンまたは１〜４個のフッ素で置換された１，４−フェニレンであり、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３はそれぞれ独立して単結合または−ＣＨ２ＣＨ２−であり、Ｂ４は炭素数1〜１０までのアルキレンであり、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、およびＲ７はそれぞれ独立して炭素数が１〜１０までのアルキルであり、ｐは１以上の整数である。
【００９４】
【化７】
2006049803.tif 000010
【００９５】
化７の化学式において、Ｔ、ＵおよびＶはそれぞれ独立してベンゼン環またはシクロヘキサン環であり、これらの環上の任意のＨは炭素数１〜３のアルキル、炭素数１〜３のフッ素置換アルキル、Ｆ、ＣｌまたはＣＮで置換されていてもよく、ｍおよびｎはそれぞれ独立して０〜２の整数であり、ｈは０〜５の整数であり、ＲはＨ、Ｆ、Ｃｌ、ＣＮまたは１価の有機基であり、ｍが２の場合の２個のＵまたはｎが２の場合の２個のＶはそれぞれ同じでも異なっていてもよい。
【００９６】
【化８】
2006049803.tif 000011
【００９７】
化８の化学式において、連結基ＺはＣＨ２、ＣＦＨ、ＣＦ２、ＣＨ２ＣＨ２またはＣＦ２Ｏであり、環Ｙは１，４−シクロへキシレンまたは１〜４個のＨがＦまたはＣＨ３で置き換えられてもよい１，４−フェニレンであり、Ａ１〜Ａ３はそれぞれ独立して単結合、１，４−シクロへキシレンまたは１〜４個のＨがＦまたはＣＨ３で置き換えられてもよい１，４−フェニレンであり、Ｂ１〜Ｂ３はそれぞれ独立して単結合、炭素数１〜４のアルキレン、酸素原子、炭素数１〜３のオキシアルキレンまたは炭素数１〜３のアルキレンオキシであり、ＲはＨ、任意のＣＨ２がＣＦ２で置き換えられてもよい炭素数１〜１０のアルキル、または１個のＣＨ２がＣＦ２で置き換えられてもよい炭素数１〜９のアルコキシもしくはアルコキシアルキルであり、ベンゼン環に対するアミノ基の結合位置は任意の位置である。但し、ＺがＣＨ２である場合には、Ｂ１〜Ｂ３のすべてが同時に炭素数１〜４のアルキレンであることはなく、ＺがＣＨ２ＣＨ２であって、環Ｙが１，４−フェニレンである場合には、Ａ１およびＡ２がともに単結合であることはなく、またＺがＣＦ２Ｏである場合には、環Ｙが１，４−シクロへキシレンであることはない。
【００９８】
【化９】
2006049803.tif 000012
【００９９】
化９の化学式において、Ｒ２は水素原子または炭素数１〜１２のアルキル基であり、Ｚ１はＣＨ２基であり、ｍは０〜２であり、環Ａはベンゼン環またはシクロヘキサン環であり、ｌは０または１であり、各Ｙ１は独立に酸素原子またはＣＨ２基であり、各ｎ１は独立に０または１である。
【０１００】
【化１０】
2006049803.tif 000013
【０１０１】
化１０の化学式において、各Ｙ２は独立に酸素原子またはＣＨ２基であり、Ｒ３、Ｒ４は独立に水素原子、炭素数１〜１２のアルキル基またはパーフルオロアルキル基であり、少なくとも一方は炭素数３以上のアルキル基、またはパーフルオロアルキル基であり、各ｎ２は独立に０または１である。
これらの材料についての詳細は、特開２００２−１６２６３０号、特開２００３−９６０３４号、特開２００３−２６７９８２号公報等に詳しく記載されている。またこれら疎水性基の主鎖骨格を構成するテトラカルボン酸二無水物については、脂肪族系、脂環式、芳香族系など種々の材料を用いることが可能である。具体的には、ピロメリット酸二無水物、シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、ブタンテトラカルボン酸二無水物などである。この他特開平１１−１９３３４５号、特開平１１−１９３３４６号、特開平１１−１９３３４７号公報等に詳しく記載されている材料についても用いることが可能である。
【０１０２】
上述したように、上記化６〜化１０の疎水性基を含むポリイミドは単独で用いてもよいし、他の材料と混合し用いてもよい。ただし、混合して用いる場合は、耐熱性、耐溶剤性、親和性を考慮すると、混合する材料もポリイミドであることが望ましい。
また上記化６〜化１０で示されない疎水性基を含むポリイミドを用いることもできる。
【０１０３】
本実施形態における絶縁性濡れ変化材料層５の厚さは、３０ｎｍ〜３μｍが好ましく、５０ｎｍ〜１μｍがさらに好ましい。これより薄い場合にはバルク体としての特性（絶縁性、ガスバリア性、防湿性等）が損なわれ、これより厚い場合には表面形状が悪化するため好ましくない。
【０１０４】
図１（ｅ）に示したように、絶縁性濡れ変化材料層５の一部分にエネルギーとしての紫外線照射を付与することによって、低表面エネルギー部５ａおよび高表面エネルギー部５ｂを形成する工程を補足説明する。
図８（ａ）の原理的な模式図に示すように、絶縁性濡れ変化材料層６の表面に露光マスク６を通して紫外線を照射する。これにより、図８（ｂ）に示すように、低表面エネルギー部５ａと高表面エネルギー部５ｂとからなる濡れ性パターンが形成される。紫外線としては、１００ｎｍから３００ｎｍの比較的短い波長の光が含まれるのが望ましい。図８において、９は第一の導電性材料層１の具体例としての電極である。このように、本実施形態における臨界表面張力を変化させるエネルギーの付与が、紫外線照射である。従って、微細なパターンを容易に形成可能となる。
【０１０５】
次に、第二の部位Ｂ上に第二の導電性材料で第二の導電性材料層７を形成する際の図１（ｆ）〜図１（ｇ）間に行われる導電性材料を含有する液体を塗布し成膜する工程を補足説明する。第二の導電性材料を含有する液体の付与方法は、第一の導電性材料層１を成膜するときと同様に、平版印刷法・凸版印刷法・凹版印刷法・孔版印刷法等、公知の印刷法が適用可能である。導電性材料を含有する液体の具体例は、第一の導電性材料層１を成膜するときに説明したのと同様である。
【０１０６】
ここで、第一の導電性材料層１を含め第二の導電性材料層７は、望ましくは導電性材料を含有する液体を加熱、紫外線照射等によって固化することによって得られる層である。なお、導電性材料を含有する液体とは、
１導電性材料を溶媒に溶解したもの、
２導電性材料の前駆体若しくは前駆体を溶媒に溶解したもの)、
３導電性材料粒子を溶媒に分散したもの、
４導電性材料の前駆体粒子を溶媒に分散したもの、
等をいう。より具体的には、Ａｇ、Ａｕ、Ｎｉ等の金属微粒子を有機溶媒や水に分散したものやドープドＰＡＮＩ (ポリアニリン)やＰＥＤＯＴ (ポリエチレンジオキシチオフェン)にＰＳＳ(ポリスチレンスルホン酸)をドープした導電性高分子の水溶液等を例示することができる。
【０１０７】
本実施形態において導電性材料は、一部上述したように、凸版を用いる印刷法として、例えばフレキソ印刷、孔版を用いる印刷法として、例えばスクリーン印刷、平版を用いる印刷法として、例えばオフセット印刷、凹版を用いる印刷法として、例えばグラビア印刷、またスピンコート法、ディッピング法、スプレーコート法といった塗布方法によって成膜される。このため、蒸着法等の真空成膜プロセスと比較し、製造コストを低減することが可能となる。
導電性材料を含有する液体の一方を、濡れ性パターンが形成された材料表面に付与する方法が、スピンコート法、ディッピング法、ブレードコート法、スプレー塗工法の何れか一つである場合、電子素子作製時間が大幅に短縮可能となり、また印刷装置を必要としないため、製造コストの大幅低減が可能となる。
導電性材料を含有する液体の一方を、濡れ性パターンが形成された材料表面に付与する方法が、インクジェット法である場合、高表面エネルギー部５ｂのみに導電層を形成可能となる。
【０１０８】
図９（ａ）、（ｂ）に示すように、電極配線の微細化に伴い形成すべき各電極の電極間距離Ｌ１が小さくなり、導電性材料を付与する際に図９（ｃ）に示すように各電極が短絡する場合が生じる。本実施形態では、インクジェット法を用いて電極間距離Ｌ１を確保しながら高表面エネルギー部５ｂにのみ導電性材料を付与することが可能となるため、短絡を生じたりすることなく、このような微細加工において信頼性の高い製造プロセスを提供することが可能となる。
【０１０９】
図１(ｇ)に示すように、第一の導電性材料層１と第二の導電性材料層７との間にパターニング層が残存しているが、パターニング層３の低表面エネルギー部３ａの抵抗が問題となる場合、換言すればパターニング層３が自己組織膜（単分子膜）でない場合は、図１(ｆ)に示した工程の後、パターニング層３の低表面エネルギー部３ａを、第二の部位Ｂの表面エネルギーが変化しないようにエッチングしてから第二の導電性材料層７としての第二電極層を成膜する。例えば、絶縁性濡れ変化材料が耐溶剤性良好であり、パターニング層３が耐溶剤性が低い場合、その溶剤を用いてエッチングすることが可能である。
【０１１０】
パターニング層３が自己組織膜（単分子膜）である場合には、非常に薄い膜であることから実質的な電気絶縁性の役割が無く、電気的に問題なく導通するので、パターニング層３の低表面エネルギー部３ａの抵抗が問題となることはない。
【０１１１】
図１(ｇ)に示す工程を経て得られた電子素子作製後、第一と第二の導電性材料層１、７間に電圧を印加する工程（プロセス）が付加されている。従って、第一と第二の導電性材料層１、７間の接続抵抗を下げることが可能となる。これは、パターニング層３、図１１に示すリムーバルパターニング層８等が、除去しきれずに残存し第一と第二の導電性材料層１、７間の抵抗が電子素子の実使用上問題となり得る場合においても、電圧の印加によりこれらが破壊されるためである。前記電圧は、電子素子全体が破壊されない程度に高圧の電圧を印加することが望ましい。
【０１１２】
このように、本実施形態によれば、従来と比較して電子素子の製造工程を低減可能となり、コンタクトホールを形成し絶縁膜を介して電極どうしが接続されている構造（例えば配線電極）を非常に簡単に製造可能となる。
また、後述する図２１に示す第４の実施形態におけるコンタクトホール・電子素子の形成・製造プロセスと比較して、低表面エネルギー層の成膜・形成が不要であり、コンタクトホールを形成し絶縁膜を介して電極どうしが接続されている構造を、第４の実施形態のプロセスよりもさらに簡単に製造できる。
【０１１３】
（第２の実施形態）
図１０および図１９に、第２の実施形態を示す。
図１０には、第１の実施形態のコンタクトホールの形成方法を使用して形成されたコンタクトホール、電子素子の製造方法およびこれを使用して得られた電子素子（具体的には図１４に括弧を付して示すコンタクトホール６２、画素電極６３）を用いた表示素子の一例としての液晶表示素子６１の配線図を、図１４には同液晶表示素子６１を備えた表示装置６０の表示部の構成を示す。
図１９には、第１の実施形態のコンタクトホールの形成方法を使用して形成されたコンタクトホール、電子素子の製造方法およびこれを使用して得られた電子素子（具体的には図１９に示すコンタクトホール７１２、画素電極７０２）を用いた一例としての表示素子７１０を備えた表示装置７００の断面構成図を示す。
図１０において、階調信号線６４からは各々の画素の階調に従って各能動素子６８（例えばＴＦＴ）を介して各液晶セル６７に電圧が印加されている。走査線６５からは一ラインごとに順次オン／オフの信号電圧が各能動素子６８を介して印加され、一画面の走査が終了した後、次画面の走査が開始される。動画対応の場合、この間隔は５０Ｈｚ以上（１／５０ｓｅｃ以下）であることが望ましい。各コンデンサ６６は、一画面から次画面の走査に移るまでの時間、階調信号の電圧を充電する機能を有する。能動素子６８において、Ｓは第一の電極としてのソース電極を、Ｄは第二の電極としてのドレイン電極を、Ｇは第三の電極としてのゲート電極をそれぞれ示す。
【０１１４】
図１４において、上述したような電子素子アレイ４４０を構成する基板４３０と透明導電膜６０３を有する第二の基板６０１との間に表示素子６１０が設けられ、電子素子４２０（ＴＦＴ）によって画素電極を兼ねるドレイン電極４１４上の表示素子６１０がスイッチングされる。第二の基板６０１としては、ガラスやポリエステル、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエーテルスルフォン等のプラスチックを用いることができる。表示素子６１０としては液晶、電気泳動、有機ＥＬ等の方式を用いることができる。
このように電子素子アレイ４４０上に表示素子６１０が積層される反射型液晶素子等においては、電子素子アレイ４４０上に層間絶縁膜５０５を設け、コンタクトホール６２を通じて層間絶縁膜５０５上に設けた画素電極６３が、電子素子４２０のドレイン電極４１４と接続される。
【０１１５】
上述したとおり、本実施形態の表示素子および表示装置によれば、従来よりも製造工程を低減して工程の短縮化が可能となり、安価な表示素子、ひいては安価な表示装置を提供可能となる。
【０１１６】
第１の実施形態の電子素子の製造方法およびこれを使用して得られた電子素子は、ＬＳＩ、ＶＬＳＩ、ＵＬＳＩ、ひいてはマイクロコンピュータやホストコンピュータ、ワークステーションあるいはパーソナルコンピュータを構成する半導体素子であるトランジスタ、ダイオードを接続する配線電極やコンタクトホールとして適用できる。これにより、従来よりも製造工程を低減して工程の短縮化が可能となり、安価な半導体演算素子を提供することが可能となる。動作周波数向上のため、層間絶縁膜には低誘電率材料を用いることが好ましい。
【０１１７】
上述したとおり、第１および第２の実施形態によれば、半導体演算素子や表示素子等の電子素子の高集積化の下で、最も基本的な電子素子である電極や配線電極およびコンタクトホールを作製する製造工程を低減してプロセス（工程）全体の短縮化、簡素化を図ることができるとともに、装置コストを低減することができる。また、適宜の箇所に記載した利点および効果も奏する。
【実施例１】
【０１１８】
図１の工程フローに従い実施した実施例１について説明する。
図１の工程フローに従い、ガラス製の基板２上に第一の導電性材料としてＣｒ／Ａｕ電極をメタル製の露光マスク（図示せず）にてパターニング蒸着し、第一の導電性材料層１として膜厚１００ｎｍのＣｒ／Ａｕ薄膜を形成した。次にパターニング層３として、焼成後に化１１および上記化２の化学式で表される構造体となる前駆体を溶解した混合溶液を、スピンコート法にて塗布し１８０℃で焼成し、膜厚５０ｎｍのパターニング層３を成膜・形成した。
【０１１９】
【化１１】
2006049803.tif 000014
【０１２０】
パターニング層３に付与するエネルギーとして、ＵＶランプを用い、波長２５０ｎｍの紫外線で、その照射・強度が９ｍＷ／ｃｍ２となるように光源と基板２との距離を調整して照射し、第一の部位Ａ、低表面エネルギー部３ａを形成した。
次に、絶縁性濡れ変化材料層５として、上記化２と化１２の化学式で表される構造体となる前駆体を溶解した混合溶液を、インクジェット法にて塗布し２８０℃で焼成して、膜厚２００ｎｍの絶縁性濡れ変化材料層５を成膜・形成した。
【０１２１】
【化１２】
2006049803.tif 000015
【０１２２】
次に、絶縁性濡れ変化材料層５に付与するエネルギーとして、上記と同様にＵＶランプを用い、波長２５０ｎｍの紫外線で、その照射・強度が９ｍＷ／ｃｍ２となるように光源と基板２との距離を調整して照射して、第二の部位Ｂおよび高表面エネルギー部５ｂを形成した。ここにインクジェット法を用いて、導電性高分子であるＰＥＤＯＴ／ＰＰＳの水溶液を絶縁性濡れ変化材料層５の第二の部位Ｂおよび高表面エネルギー部５ｂに供給し、第二の導電性材料層７を成膜・形成した。次に、第一と第二の導電性材料層１、７間に１０Ｖの直流電圧を印加しこの時の抵抗を評価した。この時の抵抗の計測値は、１２ＫΩであった。
【実施例２】
【０１２３】
実施例１と同様の製造条件・工程で第二の導電性材料層７を形成した後、第一と第二の導電性材料層１、７間に１０００Ｖ の直流電圧を３秒間印加した後、実施例１と同様に抵抗を評価した。抵抗の評価は、実施例１で得られた値を１．０とした場合の相対値として算出した。
【実施例３】
【０１２４】
実施例１のパターニング層３の材料を、化１３の化学式で表される化合物材料とし、これをエタノールに溶解し、第一の導電性材料層１を成膜した基板２をこのエタノール溶液中に浸漬したこと以外は、実施例１と同様の製造条件・工程で実験を行い、抵抗を評価した。
【０１２５】
【化１３】
2006049803.tif 000016
【実施例４】
【０１２６】
後述する第４の実施形態における図２１の工程フローに従い、実施例１と同様に、ガラス製の基板２上に第一の導電性材料としてＣｒ／Ａｕ電極をメタル製の露光マスク（図示せず）にてパターニング蒸着し、第一の導電性材料層１として膜厚１００ｎｍのＣｒ／Ａｕ薄膜を形成した。次に絶縁材料パターニング層１０として化１３の化学式で表される化合物をエタノールに溶解し、第一の導電性材料層１を成膜した基板２を上記エタノール溶液中に浸漬し、絶縁材料パターニング層１０を成膜・形成した。
【０１２７】
次に、絶縁材料パターニング層１０に付与するエネルギーとして、上記と同様にＵＶランプを用い、波長２５０ｎｍの紫外線で、その照射・強度が３ｍＷ／ｃｍ２となるように光源と基板２との距離を調整して照射し、撥水部１１を形成した。次に、絶縁性材料層１２として、上記化２で表される構造体となる前駆体を溶解した混合溶液を、インクジェット法にて塗布し２１０℃で焼成して、膜厚２００ｎｍの絶縁性材料層１２を成膜・形成した。
【０１２８】
次に、化１３の化学式で表される化合物をエタノールに溶解し、絶縁性材料層１２を成膜した基板２を上記エタノール溶液中に浸漬し、低表面エネルギー層１３を成膜・形成した。これに照射するエネルギーとして、上記と同様にＵＶランプを用い、波長２５０ｎｍの紫外線で、その照射・強度が９ｍＷ／ｃｍ２となるように光源と基板２との距離を調整して照射し、照射部の臨界表面張力を向上させた。この時の紫外線照射部と非照射部の表面エネルギーの差は、約１２ｍＮ/ｍであった。ここにインクジェット法を用いて、導電性高分子であるＰＥＤＯＴ／ＰＰＳの水溶液を撥水部１１および低表面エネルギー層１３除去部の絶縁性材料層１２上に供給し、第二の導電性材料層７を成膜・形成した。次に、第一と第二の導電性材料層１、７間に実施例１と同様に１０Ｖの直流電圧を印加しこの時の抵抗を評価した。
【０１２９】
（比較例１）
実施例１の絶縁性濡れ変化材料層５を、上記化３の化学式で表される絶縁性濡れ変化材料とした以外は、実施例１と同様の製造条件・工程で実験を行った。
【０１３０】
（比較例２）
実施例１の絶縁性濡れ変化材料層５を、上記化２の化学式で表される絶縁性濡れ変化材料とした以外は、実施例１と同様の製造条件・工程で実験を行った。
実施例１〜４ならびに比較例１および２の評価結果を表２にまとめて示す。
【０１３１】
【表２】
2006049803.tif 000017
【０１３２】
表２の評価結果から、実施例１〜４が実用範囲内で本来の目的を達成しており、実施例３，４は最も抵抗値が低く測定不可レベルであるため最良であり、実施例２がその次に良く、次いで実施例１が優れていることが容易に分かる。比較例１および２は、実用範囲外であり、本発明の目的を達成することができないことが分かった。
【０１３３】
（第３の実施形態）
次に、図１１を参照して、本発明の第３の実施形態に係る電子素子の基本的な作製プロセスおよび電子素子の構成の概要を説明する。
本実施形態に係る電子素子の基本的な作製プロセス（製造方法）の概要は、図１１（ａ）〜図１１（ｇ）に示すように、第一の導電性材料で基板２の上に成膜・形成された第一の導電性材料層１上に、エネルギーの付与によって除去可能であり、かつ、第一の導電性材料と臨界表面張力が異なる材料層であるリムーバルパターニング層８を選択的に成膜・形成するとともに、臨界表面張力の異なる第一の部位Ａ’を、第一と第二の導電性材料層１、７が電気的に接続されるべき部位に形成する工程（図１１（ｂ）〜（ｃ））と、その後、エネルギーの付与によって臨界表面張力が変化する機能と絶縁機能とを有する材料層である絶縁性濡れ変化材料層５を第一の部位Ａ’以外に成膜・形成する工程（図１１（ｄ））と、その後、絶縁性濡れ変化材料層５の一部分と第一の部位Ａ’にエネルギーを付与することによって、臨界表面張力の異なる第二の部位Ｂ’を第一の部位Ａ’に連通して形成する工程（図１１（ｅ）〜（ｆ））と、少なくとも第二の部位Ｂ’上に第二の導電性材料で第二の導電性材料層７を形成する工程とを含み、第一の導電性材料層１と第二の導電性材料層７が、絶縁性材料層としての絶縁性濡れ変化材料層５（低表面エネルギー部５ａおよび高表面エネルギー部５ｂ）を挟持した状態で、第一の部位Ａ’で電気的に接続されていることを特徴とするものである。
また、図１１は、同図（ｆ）、（ｇ）に良く示されているように、第一の導電性材料層１と第二の導電性材料層７との一部が、絶縁性材料層としての絶縁性濡れ変化材料層５を挟持した状態で、第一の部位Ａ’のみで電気的に接続することを可能とするコンタクトホールの形成方法およびそれによって得られたコンタクトホールも示していることはいうまでもない。
【０１３４】
上述した電子素子の製造方法によって得られた電子素子は、図１１（ｇ）に示すように、第一の導電性材料層１上に形成される材料層であって、エネルギーの付与によって除去され、かつ、第一の導電性材料と臨界表面張力が異なる材料を含み、第一と第二の導電性材料層１、７が電気的に接続されるべき第一の部位Ａ’に連通して形成されるより臨界表面張力の小さい低表面エネルギー部８ａと、より臨界表面張力の大きい高表面エネルギー部（図１１（ｇ）では除去されていて図示せず）とを有するリムーバルパターニング層８（図１１（ｇ）では除去されていて図示せず）と、リムーバルパターニング層８上に形成される材料層であって、エネルギーの付与によって臨界表面張力が変化する（濡れ性変化）機能と絶縁機能とを備え、少なくとも第一の部位Ａ’に連通した第二の部位Ｂ’に形成されるより臨界表面張力の大きい高表面エネルギー部５ｂと、より臨界表面張力の小さい低表面エネルギー部５ａとを有する絶縁性濡れ変化材料層５（図１１（ｄ）に示す絶縁性濡れ変化材料層５と区別するため図１１（ｇ）に括弧を付して示す）と、第二の部位Ｂ’と第一の部位Ａ’を連通して形成された第二の導電性材料層７とを具備し、第一の導電性材料層１と第二の導電性材料層７とが、絶縁性材料層としての絶縁性濡れ変化材料層５（低表面エネルギー部５ａおよび高表面エネルギー５ｂ）を挟持した状態で、第一の部位Ａ’のみで電気的に接続されていることを特徴とするものである。
【０１３５】
第３の実施形態のコンタクトホールの形成方法および電子素子の製造方法は、第１の実施形態のそれと比較して、パターニング層３の成膜・形成に代えて、特に図１１（ｂ）に示すように、リムーバルパターニング層８を成膜・形成することが主に相違し、これ以外は第１の実施形態と同様である。以下、第３の実施形態に係るコンタクトホールおよびその形成方法、ならびに電子素子およびその製造方法について、第１の実施形態のそれと相違する点を中心に説明する。
【０１３６】
リムーバルパターニング層８は、低表面エネルギー材料であり、図８(ｃ)に示すように、エネルギー付与によって選択的に除去され、低表面エネルギー部８ａである第一の部位Ａ’が形成される。ここで、第一の導電性材料層１表面および基板２が第一の部位Ａ’よりも高表面エネルギーなので、第一の部位Ａ’以外のところに絶縁性濡れ変化材料層５が成膜・形成される。
この絶縁性濡れ変化材料層５を、図７(ｄ)のように基板２の全面ではなく一部に成膜・形成したい場合は、基板２表面の濡れ性を制御することで達成可能である。
【０１３７】
リムーバルパターニング層８は、パターニング層３と同様に自己組織化膜で形成してもよい。自己組織化膜は、基板２上および第一の導電性材料層１上に自発的に単分子膜が形成されているため、高精細なパターニングが可能となる。また、エネルギーの付与によって簡単に除去可能となる。自己組織化膜を得る化合物の詳細例は、第１の実施形態で説明したと同様である。
リムーバルパターニング層８に用いる溶剤は、パターニング層３、絶縁性濡れ変化材料層５の成膜・形成に用いる溶剤と同様に、水と任意の比率で溶解可能な有機溶媒を含有している。このため、リムーバルパターニング層８を、極性の低い有機溶媒に溶解する材料層上に成膜する際、これに対し損傷を与えることなく、成膜することが可能となる。
【０１３８】
本実施形態においてリムーバルパターニング層８、絶縁性濡れ変化材料層５が塗布可能な材料であった場合、その成膜方法としては、凸版を用いる印刷法として、例えばフレキソ印刷、孔版を用いる印刷法として、例えばスクリーン印刷、平版を用いる印刷法として、例えばオフセット印刷、凹版を用いる印刷法として、例えばグラビア印刷、またスピンコート法、ディッピング法、スプレーコート法といった方法によって成膜される。
【０１３９】
臨界表面張力を変化させるエネルギーの付与は、第１の実施形態で説明したと同様に、紫外線照射が好適である。従って、微細なパターンを容易に形成可能となる。紫外線の波長、照射量等は第１の実施形態で説明したと同様である。
図８(ｂ)に示すリムーバルパターニング層８は、図８(ｃ)に示すように、紫外線照射によるエネルギー付与によって図示しない高表面エネルギー部が選択的に除去され、低表面エネルギー部８ａである第一の部位Ａ’が形成される。第１の実施形態で説明したと同様に、より臨界表面張力の小さい低表面エネルギー部８ａの臨界表面張力と前記高表面エネルギー部の臨界表面張力との差が、１０ｍＮ／ｍ以上であることが肝要である。この内容は、図２において、例えばパターニング層３、絶縁性濡れ変化材料層５に代えて、リムーバルパターニング層８とし、かつ、低表面エネルギー部３ａおよび５ａに代えて、低表面エネルギー部８ａとし、高表面エネルギー部３ｂおよび５ｂに代えて、図示しない高表面エネルギー部とし、図２〜図４で説明した内容を考慮すれば容易に理解できる。
【０１４０】
リムーバルパターニング層８は、パターニング層３と同様に、熱、紫外線、電子線、プラズマ等のエネルギーを与えることによって、臨界表面張力が変化する材料からなる層で、エネルギー付与前後での臨界表面張力の変化量が大きいものが好ましい。このような材料の場合、リムーバルパターニング層８の一部分にエネルギーを付与し、これによって図示しない除去された高表面エネルギー部と低表面エネルギー部８ａとからなる臨界表面張力の異なるパターンを形成することにより、絶縁性濡れ変化材料を含有する液体が、図示しない除去された高表面エネルギー部には付着しやすく（親液性）、低表面エネルギー部８ａには付着しにくく（疎液性）なるため、パターン形状に従って絶縁性濡れ変化材料を含有する液体が親液性である前記高表面エネルギー部に選択的に付着し、それを固化することにより絶縁性濡れ変化材料層５が形成される。
【０１４１】
第１の実施形態と同様に、図１１(ｇ)に示す工程を経て得られた電子素子作製後、第一と第二の導電性材料層１、７間に電圧を印加する工程（プロセス）が付加されている。従って、第一と第二の導電性材料層１、７間の接続抵抗を下げることが可能となる。これは、リムーバルパターニング層８等が、除去しきれずに残存し第一と第二の導電性材料層１、７間の抵抗が電子素子の実使用上問題となり得る場合においても、電圧の印加によりこれが破壊されるためである。前記電圧は、電子素子全体が破壊されない程度に高圧の電圧を印加することが望ましい。
本実施形態の第一の導電性材料層１および第二の導電性材料層７の少なくとも一方は、第１実施形態と同様に、導電性材料を含有する液体を付与・塗布さえて成膜・形成される。このため、製造プロセスが簡便であってかつ微細構造を有するコンタクトホールおよび電子素子を提供可能となる。導電性材料を含有する液体の付与方法および導電性材料を含有する液体の詳細例は、第１の実施形態と同様であるためその説明を省略する。
【０１４２】
本実施形態では第１の実施形態と同様に、導電性材料は、凸版を用いる印刷法として、例えばフレキソ印刷、孔版を用いる印刷法として、例えばスクリーン印刷、平版を用いる印刷法として、例えばオフセット印刷、凹版を用いる印刷法として、例えばグラビア印刷といった塗布方法によって成膜される。このため、蒸着法等の真空成膜プロセスと比較し、製造コストを低減することが可能となる。あるいは、第一の導電性材料層１および第二の導電性材料層７の導電性材料を含有する液体の少なくとも一方を、濡れ性パターンが形成された材料表面に付与する方法を、スピンコート法、ディッピング法、ブレードコート法、スプレー塗工法の何れか一つとすることができる。従って、電子素子作製時間が大幅に短縮可能となり、また印刷装置を必要としないため、製造コストの大幅低減が可能となる。
また、上記した付与方法に限らず、導電性材料を含有する液体の一方を、濡れ性パターンが形成された材料表面に付与する方法を、インクジェット法とすることもできる。従って、高表面エネルギー部のみに導電層を形成可能となる。
【０１４３】
本実施形態では、図１１(ｅ)のプロセスにより第二の部位Ｂ’の形成とリムーバルパターニング層８の除去が同時に行われるため、非常に簡便なプロセスでコンタクトホールを形成し絶縁膜を介して電極どうしが接続されている構造（例えば配線電極）を作製可能となる。また、第１の実施形態と同様に、従来と比較して電子素子の製造工程を低減可能となり、コンタクトホールを形成し絶縁膜を介して電極どうしが接続されている構造（例えば配線電極）を非常に簡単に製造可能となる。
【０１４４】
また、後述する図２１に示す第４の実施形態におけるコンタクトホール・電子素子の形成・製造プロセスと比較して、低表面エネルギー層の成膜・形成が不要であり、コンタクトホールを形成し絶縁膜を介して電極どうしが接続されている構造を、第４の実施形態のプロセスよりもさらに簡便に作製できる。
第３の実施形態においても、そのコンタクトホールの形成方法およびこれを使用して得られたコンタクトホールならびに電子素子の製造方法およびこれを使用して得られた電子素子（具体的には図１４に括弧を付して示すコンタクトホール６２、画素電極６３）を用いて、表示素子の一例としての液晶表示素子６１、表示装置６０を構成できることはいうまでもない。
【０１４５】
同様に、第３の実施形態においては、そのコンタクトホールの形成方法およびこれを使用して得られたコンタクトホールならびに電子素子の製造方法およびこれを使用して得られた電子素子は、ＬＳＩ、ＶＬＳＩ、ＵＬＳＩ、ひいてはマイクロコンピュータやホストコンピュータ、ワークステーションあるいはパーソナルコンピュータを構成する半導体素子であるトランジスタ、ダイオードを接続する配線電極やコンタクトホールとして適用して、上述の利点や効果を奏することはいうまでもない。
また、図１１に示した工程フローに従って、実施例１〜３と同様の実施例を構成できることはいうまでもない。
【０１４６】
上述したとおり、第３の実施形態によれば、半導体演算素子や表示素子等の電子素子の高集積化の下で、最も基本的な電子素子である電極や配線電極およびコンタクトホールを作製する製造工程の低減、プロセス（工程）全体の短縮化、簡素化を図ることができるとともに、装置コストを低減することができる。また、適宜の箇所に記載した利点および効果も奏する。
【０１４７】
（第４の実施形態）
次に、図２１を参照して、本発明の第４の実施形態に係るコンタクトホールおよび電子素子の基本的な作製プロセス、コンタクトホールおよび電子素子の構成の概要を説明する。
本実施形態に係るコンタクトホールおよび電子素子の基本的な作製プロセス（形成・製造方法）の概要は、図２１（ａ）〜図２１（ｈ）に示すように、第一の導電性材料で基板２の上に成膜・形成された第一の導電性材料層１上に、エネルギーの付与によって除去可能であり、かつ、第一の導電性材料と臨界表面張力が異なる材料層である絶縁材料パターニング層１０を選択的に成膜・形成し、第一の導電性材料１上の絶縁材料パターニング層１０のコンタクトホールを形成すべき部位以外にエネルギーの付与を行うことにより、撥水部１１を形成する工程（図２１（ｂ）〜（ｃ））と、その後、絶縁性材料層１２を第一の導電性材料層１上の撥水部１１以外に形成した後、絶縁性材料層１２および撥水部１１上に、エネルギーの付与によって除去可能である低表面エネルギー層１３を形成する工程（図２１（ｄ）〜（ｅ））と、その後、撥水部１１を含む低表面エネルギー層１３上であって第二の導電性材料層を形成すべき領域のみにエネルギーの付与を行うことにより、該領域の表面エネルギーを向上させて低表面エネルギー層１３を除去し、この上に第二の導電性材料層７を形成する工程（図２１（ｆ）〜（ｇ））とを含み、第一の導電性材料層１と第二の導電性材料層７の一部が、絶縁性材料層１２を挟持した状態で、コンタクトホール１４となる撥水部１１（図２１（ｇ）では撥水部１１が除去されている状態を示す）を介して電気的に接続することを可能とすることを特徴とするものである。
【０１４８】
図２１（ｇ）において、符号１２ｂは、紫外線照射によって低表面エネルギー層１３が除去され、絶縁性材料層１２が露出して形成された高表面エネルギー部を示す。
また、図２１（ｈ）に示すように、コンタクトホール１４部に第二の導電性材料層７が充填されていることにより、第一の導電性材料層１と第二の導電性材料層７とが、コンタクトホール１４を介して電気的に接続されていることを特徴とするものでもある。
【０１４９】
上述したコンタクトホールの形成・製造方法によって得られたコンタクトホール１４は、図２１（ｇ）に良く示されているように、第一の導電性材料層１上に形成される材料層であって、エネルギーの付与によって除去され、かつ、第一の導電性材料１と臨界表面張力が異なる材料を含み、第一の導電性材料１上の絶縁材料パターニング層１０のコンタクトホールを形成すべき部位以外にエネルギーの付与を行うことにより、撥水部１１が成膜・形成される絶縁材料パターニング層１０（図２１（ｇ）では除去されていて図示せず）と、第一の導電性材料層１上の撥水部１１以外に成膜・形成される絶縁性材料層１２と、絶縁性材料層１２および撥水部１１上に成膜・形成される材料層であって、エネルギーの付与によって除去可能である低表面エネルギー層１３と、エネルギーの付与によって除去された低表面エネルギー層１３の一部と撥水部１１を連通して形成される第二の導電性材料層７とを具備し、第一の導電性材料層１と第二の導電性材料層７の一部が、絶縁性材料層１３を挟持した状態で、撥水部１１を介して接続されていることが特徴である。また、図２１（ｈ）に良く示されているように、第一の導電性材料層１と第二の導電性材料層７の一部が電気的に接続して電子素子を形成していることも特徴である。
【０１５０】
第４の実施形態におけるコンタクトホールおよび電子素子の形成・製造方法は、第３の実施形態のそれらと比較して、図１１（ｄ）に示した絶縁性濡れ変化材料層５の成膜・形成に代えて、特に図２１（ｄ）、（ｅ）に示すように、絶縁性材料層１２と低表面エネルギー層１３とを成膜・形成することが主に相違し、これ以外は第３の実施形態とほぼ同様である。
本実施形態において絶縁材料パターニング層１０、絶縁性材料層１２、低表面エネルギー層１３が塗布可能な材料であった場合、その成膜方法としては、凸版を用いる印刷法として、例えばフレキソ印刷、孔版を用いる印刷法として、例えばスクリーン印刷、平版を用いる印刷法として、例えばオフセット印刷、凹版を用いる印刷法として、例えばグラビア印刷、またスピンコート法、ディッピング法、スプレーコート法といった方法によって成膜される。
【０１５１】
以下、第４の実施形態に係るコンタクトホールおよびその形成方法、ならびに電子素子およびその製造方法について、第１や第３の実施形態と相違する点を中心に説明する。
絶縁材料パターニング層１０および低表面エネルギー層１３を構成する材料は、図１に示したパターニング層３や図１１に示したリムーバルパターニング層８と同様に、Ｓｉ元素を含まず、かつ、疎水性基を含む自己組織化膜である。このため、エネルギーの付与によって絶縁材料パターニング層１０および低表面エネルギー層１３が除去されやすくなり、第一と第二の導電性材料層１、７間の接触抵抗が低減されて、絶縁性材料層１２および第二の導電性材料層７の微細なパターニングが可能となる。Ｓｉ元素を含まず、かつ、疎水性基を含む自己組織化膜の詳細は、第１および第３の実施形態と同様である。
【０１５２】
ここで、絶縁材料パターニング層１０および低表面エネルギー層１３が除去されない場合は、コンタクトホール１４部に、導電性に寄与しない材料が残存するため、第一と第二の導電性材料層１、７の接触抵抗が大きくなる場合がある。このような場合は、例えば図２１（ｈ）の形状を形成後、第一と第二の導電性材料層１、７間に数１０〜数１００Ｖの電圧を印加することにより、第一と第二の導電性材料層１、７の接触抵抗を低減する等のプロセスを追加しても良い。絶縁材料パターニング層１０および低表面エネルギー層１３が除去されなくとも、これらの薄膜を膜厚数ｎｍレベルとして形成することで、実使用上問題のない接触抵抗に抑えることも可能である。
【０１５３】
絶縁材料パターニング層１０の成膜・形成に用いる溶剤は、第１および第３の実施形態の絶縁性濡れ変化材料層５の形成に用いる溶剤と同様に、水と任意の比率で溶解可能な有機溶媒を含有している。このため絶縁材料パターニング１０層を、極性の低い有機溶媒に溶解可能な材料薄膜上に成膜する際、この材料に対し損傷を与えることなく、成膜することが可能となる。有機溶媒の化合物の詳細例は、第１および第３の実施形態のそれと同様である。
水と任意の比率で溶解可能な有機溶媒が、絶縁材料パターニング層１０を形成する材料を溶解する溶媒全体に占める割合は、第１および第３の実施形態のそれと同様に、３０ｖｏｌ％以上が望ましい。さらに望ましくは９０ｖｏｌ％以上が望ましい。
【０１５４】
本実施形態の絶縁材料パターニング層１０においては、少なくとも撥水部１１と第一の導電性材料層１との表面エネルギーの差が、１０ｍＮ／ｍ以上であることが肝要である。高表面エネルギー部と低表面エネルギー部とのパターン形状に従って、絶縁材料パターニング層１０を構成する絶縁性材料を含有する液体を親液性である高表面エネルギー部（第一の導電性材料層１）にのみ確実に付着させるためには、表面エネルギー差が大きいことが必要であるが、この差を１０ｍＮ／ｍ以上とすることにより、確実に絶縁性材料を含有した液体を、パターニングさせることができる。
【０１５５】
本実施形態における臨界表面張力については、上記ヤングの式（１）が成立し、上述したように定義される。図３において、括弧を付して示す符号２は、ガラス製の基板２を表している。
表３は、ガラス製の基板２上に成膜した各々の材料Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ（表１で説明したものと同様である）の、低表面エネルギー部の臨界表面張力と高表面エネルギー部の臨界表面張力との差（ΔγＣ）、および高分子材料（ポリアニリン）の選択付着性を評価したものである。選択付着性はエネルギー付与部と未付与部とからなるパターンの境界を含むエリアにポリアニリン水溶液を滴下し、余分の溶液を除去した後に未付与部に対するポリアニリンの付着（パターン不良）の有無を観察した。
表３より、ΔγＣは１０ｍＮ／ｍ以上であることが望ましく、１５ｍＮ／ｍ以上であることがさらに望ましいことが分かる。この値を達成するための手段として、絶縁材料パターニング層１０を構成する材料が、上述した自己組織化膜の材料のように疎水性基を含むこと以外に、第一の導電性材料層１が高表面エネルギー材料であることが挙げられる。
【０１５６】
【表３】
2006049803.tif 000018
本実施形態の低表面エネルギー層１３においては、少なくとも低表面エネルギー層１３と絶縁性材料層１２との表面エネルギーの差が、１０ｍＮ／ｍ以上であることが肝要である。
高表面エネルギー部１２ｂと低表面エネルギー部（低表面エネルギー層１３）とのパターン形状に従って第二の導電性材料層７を構成する材料を含有する液体を、高表面エネルギー部１２ｂにのみ確実に付着させるためには、表面エネルギー差が大きいことが必要であるが、この差を１０ｍＮ／ｍ以上とすることにより、確実に第二の導電性材料を含有した液体を、パターニングさせることができる。この値を達成するための手段として、絶縁材料パターニング層１２を構成する材料が、上述した自己組織化膜の材料のように疎水性基を含むこと以外に、絶縁性材料層１２が、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）、ＰＥＧ（ポリエチレングリコール）、ナイロン等のように、分子内に−ＯＨ基、−ＮＨ−基等の活性プロトンを含んでおり、高表面エネルギーとなっていることが挙げられる。
【０１５７】
臨界表面張力を変化させるエネルギーの付与は、第１および第３の実施形態で説明したと同様に、紫外線照射が好適である。従って、露光マスク４、６を通して紫外線（ＵＶ）を照射することにより、微細なパターンを容易に形成可能となる。紫外線の波長、照射量等は第１の実施形態で説明したと同様に、１００ｎｍから３００ｎｍまでの比較的短い波長の光が含まれるのが望ましい。
【０１５８】
紫外線照射においては、その照射工程における酸素濃度を、大気雰囲気を超える濃度としている。このため、絶縁材料パターニング層１０、低表面エネルギー層１３の除去速度を向上させることが可能となる。これは紫外線照射によって、絶縁材料パターニング層１０、低表面エネルギー層１３を除去する場合は、オゾン酸化によって分解反応が進行する要因が大きいためである。酸素濃度としては、好ましくはほぼ１００％の環境が望ましいが、絶縁材料層１２が紫外線照射によって破壊されるような場合においては、酸素濃度を適宜調節する必要がある。
図２１（ｆ）に示す紫外線照射工程において、特に上記の酸素濃度を適用することが好ましい。図２１（ｂ）に示す紫外線照射工程においては、撥水部１１が形成されればよいのであって、絶縁材料パターニング層１０が、図２１（ｃ）に示すように撥水部１１以外の領域において全て除去されている必要はない。
【０１５９】
本実施形態の第一の導電性材料層１および第二の導電性材料層７の少なくとも一方は、第１および第３の実施形態と同様に、導電性材料を含有する液体を付与・塗布さえて成膜・形成される。このため、製造プロセスが簡便であってかつ微細構造を有するコンタクトホールおよび電子素子を提供可能となる。導電性材料を含有する液体の付与方法および導電性材料を含有する液体の詳細例は、第１および第３の実施形態と同様であるためその説明を省略する。
本実施形態では第１および第３の実施形態と同様に、導電性材料は、凸版を用いる印刷法として、例えばフレキソ印刷、孔版を用いる印刷法として、例えばスクリーン印刷、平版を用いる印刷法として、例えばオフセット印刷、凹版を用いる印刷法として、例えばグラビア印刷といった塗布方法によって成膜される。このため、蒸着法等の真空成膜プロセスと比較し、製造コストを低減することが可能となる。あるいは、第一の導電性材料層１および第二の導電性材料層７の導電性材料を含有する液体の少なくとも一方を、濡れ性パターンが形成された材料表面に付与する方法を、スピンコート法、ディッピング法、ブレードコート法、スプレー塗工法の何れか一つとすることができる。従って、電子素子作製時間が大幅に短縮可能となり、また印刷装置を必要としないため、製造コストの大幅低減が可能となる。
また、上記した付与方法に限らず、導電性材料を含有する液体の一方を、濡れ性パターンが形成された材料表面に付与する方法を、インクジェット法とすることもできる。従って、高表面エネルギー部１２ｂのみに導電層を形成可能となる。
【０１６０】
図９（ａ）、（ｂ）に括弧を付して示すように、電極配線の微細化に伴い形成すべき各電極の電極間距離Ｌ１が小さくなり、導電性材料を付与する際に図９（ｃ）に示すように各電極が短絡する場合が生じる。本実施形態では、インクジェット法を用いて電極間距離Ｌ１を確保しながら、紫外線照射によって低表面エネルギー層１３が除去され、絶縁性材料層１２が露出して形成された高表面エネルギー部１２ｂにのみ導電性材料を付与することが可能となるため、短絡を生じたりすることなく、このような微細加工において信頼性の高い製造プロセスを提供することが可能となる。
【０１６１】
本実施形態によれば、図２０に示した従来法と比較して、非常に簡便な方法でコンタクトホールを形成し絶縁膜を介して電極どうしが接続されている構造（例えば配線電極：電子素子）の製造を非常に簡単に製造可能となるため、製造コストの大幅な低減が可能である。また、第１および第３実施形態における絶縁性濡れ変化材料層５の成膜・形成のための一つの工程に対して、これとほぼ同様の機能を持った成膜・形成を行うために絶縁性材料層１２と低表面エネルギー層１３との二つの工程を必要としたが、反面、絶縁性材料層１２と低表面エネルギー層１３との各構成材料選択の幅に関しては、絶縁性濡れ変化材料層５のそれと比べてはるかに広く、材料選択の自由度を広げることが可能となった。
【０１６２】
第４の実施形態においても、そのコンタクトホールの形成方法およびこれを使用して得られたコンタクトホールならびに電子素子の製造方法およびこれを使用して得られた電子素子（具体的には図１４に括弧を付して示すコンタクトホール６２、画素電極６３）を用いて、表示素子の一例としての液晶表示素子６１、表示装置６０を構成できることはいうまでもない。
同様に、第４の実施形態においては、そのコンタクトホールの形成方法およびこれを使用して得られたコンタクトホールならびに電子素子の製造方法およびこれを使用して得られた電子素子は、ＬＳＩ、ＶＬＳＩ、ＵＬＳＩ、ひいてはマイクロコンピュータやホストコンピュータ、ワークステーションあるいはパーソナルコンピュータを構成する半導体素子であるトランジスタ、ダイオードを接続する配線電極やコンタクトホールとして適用して、上述の利点や効果を奏することはいうまでもない。
また、図２１に示した工程フローに従って、実施例４と同様の実施例を構成できることはいうまでもない。
【０１６３】
上述したとおり、第４の実施形態によれば、半導体演算素子や表示素子等の電子素子の高集積化の下で、最も基本的な電子素子である電極や配線電極およびコンタクトホールを作製する製造工程の低減、プロセス（工程）全体の短縮化、簡素化を図ることができるとともに、装置コストを低減することができる。また、適宜の箇所に記載した利点および効果も奏する。
【０１６４】
以上述べたとおり、本発明を特定の実施形態や実施例等について説明したが、本発明の構成は、上述した実施形態や実施例等に限定されるものではなく、これらを適宜組み合わせて構成してもよく、本発明の範囲内において、その必要性および目的・用途等に応じて種々の実施形態や実施例を構成し得ることは当業者ならば明らかである。
【図面の簡単な説明】
【０１６５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る電子素子の作製プロセスを示す工程図である。
【図２】パターニング層、絶縁性濡れ変化材料層等における、低表面エネルギー部の臨界表面張力と低表面エネルギー部のそれとの差が、１０ｍＮ／ｍ以上であることを説明するための模式的な断面図である。
【図３】固体表面に対する液体の濡れ性を説明するための、固体表面上で液滴が接触角θで平衡状態にある時の様子を示す模式図である。
【図４】側鎖付ポリイミドを濡れ性変化層に用いた場合の、紫外線未照射部と紫外線照射部とのZismanプロットを行った結果を示す表面張力−接触角特性図である。
【図５】絶縁性濡れ変化材料層を、第一の材料と第二の材料とを混合して作製することを示す簡略的な断面図である。
【図６】（ａ）は、絶縁性濡れ変化材料層が膜厚方向に対して材料の濃度分布を持つ第一の材料と第二の材料からなることを、（ｂ）は、第一の材料と第二の材料とを混合した溶液を基板に塗布し乾燥する方法を、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）は、膜厚方向に対して所定の濃度分布で第一および第二の材料が混在していてもよいことを、それぞれ示す簡略的な断面図である。
【図７】絶縁性濡れ変化材料として、側鎖に疎水性基を有する高分子材料（ポリイミドや（メタ）アクリレート等）の化学構造を示す要部の図である。
【図８】絶縁性濡れ変化材料層の表面に紫外線を照射して、低表面エネルギー部と高表面エネルギー部とからなる濡れ性パターンの形成を説明する簡略的な断面図である。
【図９】絶縁性濡れ変化材料層上に形成された高表面エネルギー部の濡れ性パターンにおける電極間距離の有無・良否を説明する簡略的な断面図である。
【図１０】液晶表示素子の配線図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態に係る電子素子の作製プロセスを示す工程図である。
【図１２】従来技術を説明するためのトランジスタの回路図である。
【図１３】（ａ）は半導体演算回路等を構成すべく複数のトランジスタが層間絶縁膜を介して配線電極・コンタクトホール等で電気的に接続された状態を示す簡略的な拡大断面図、（ｂ）はトランジスタの拡大断面図である。
【図１４】従来例および実施形態における液晶表示装置を構成する反射型液晶素子周りの要部の断面図である。
【図１５】従来技術における半導体装置の多層配線を完成するプロセスを示す工程図である。
【図１６】従来技術における接続孔、配線、配線電極（上部電極）を形成するプロセスを示す模式的な工程図である。
【図１７】図１６において、化学的機械研磨によって上部電極を仕上げた表面部状態を示す簡略的な断面図である。
【図１８】図１６において、化学的機械研磨によって上部電極を仕上げた表面部状態を示す簡略的な断面図である。
【図１９】第２の実施形態における表示装置の要部の断面図である。
【図２０】従来例におけるコンタクトホール、電子素子の作製プロセスを示す工程図である。
【図２１】本発明の第４の実施形態に係るコンタクトホール、電子素子の作製プロセスを示す工程図である。
【符号の説明】
【０１６６】
１    第一の導電性材料層
２    基板
３    パターニング層
３ａ  低表面エネルギー部
３ｂ  高表面エネルギー部
４、６    露光マスク
５        絶縁性濡れ変化材料層
５ａ      低表面エネルギー部
５ｂ      高表面エネルギー部
７        第二の導電性材料層
８        リムーバルパターニング層
８ａ      低表面エネルギー部
１０      絶縁材料パターニング層
１１      撥水部
１２      絶縁性材料層
１２ｂ    高表面エネルギー部
１３      低表面エネルギー層（低表面エネルギー部）
１４      コンタクトホール
５１      第一の材料
５２      第二の材料
６０      表示装置
６１      表示素子
Ａ、Ａ’  第一の部位
Ｂ、Ｂ’  第二の部位
【図１】
2006049803.tif 000019
【図２】
2006049803.tif 000020
【図３】
2006049803.tif 000021
【図４】
2006049803.tif 000022
【図５】
2006049803.tif 000023
【図６】
2006049803.tif 000024
【図７】
2006049803.tif 000025
【図８】
2006049803.tif 000026
【図９】
2006049803.tif 000027
【図１０】
2006049803.tif 000028
【図１１】
2006049803.tif 000029
【図１２】
2006049803.tif 000030
【図１３】
2006049803.tif 000031
【図１４】
2006049803.tif 000032
【図１５】
2006049803.tif 000033
【図１６】
2006049803.tif 000034
【図１７】
2006049803.tif 000035
【図１８】
2006049803.tif 000036
【図１９】
2006049803.tif 000037
【図２０】
2006049803.tif 000038
【図２１】
2006049803.tif 000039