(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）基材上に電気導通部となる第１の薄膜層を形成し、該第１の薄膜層上に第２の薄膜層として金属薄膜を形成する第１の工程と、
（ｂ）前記第１の薄膜層と前記第２の薄膜層とからなる薄膜層に切り欠きを設けて、配線とすべき部分と除去すべき部分とに分割する第２の工程と、
（ｃ）前記配線とすべき部分の第２の薄膜層表面を陽極酸化する第３の工程と、
（ｄ）前記除去すべき部分の第２の薄膜を選択的に除去する第４の工程と、
（ｅ）前記除去すべき部分の第１の薄膜を選択的に除去する第５の工程と、
を有することを特徴とする配線の形成方法。
【請求項２】
請求項１に記載の配線の形成方法において、
第１の工程で形成する前記第２層の金属薄膜が、アルミニウム又はアルミニウム合金からなることを特徴とする配線の形成方法。
【請求項３】
請求項１に記載の配線の形成方法において、
第２の工程を、エネルギー収束ビームによる加工法を用いて行うことを特徴とする配線の形成方法。
【請求項４】
請求項３に記載の配線の形成方法において、
前記エネルギー収束ビームによる加工法がレーザー加工法であることを特徴とする配線の形成方法。
【請求項５】
請求項１に記載の配線の形成方法において、
第３の工程を、りん酸水素２アンモニウムとりん酸２水素アンモニウムの混合液を用いて行うことを特徴とする配線の形成方法。
【請求項６】
請求項１に記載の配線の形成方法において、
第４の工程を、りん酸を用いて行うことを特徴とする配線の形成方法。
【請求項７】
（ａ）基材上に導通部となる第１の薄膜層を形成し、該第１の薄膜層上に絶縁材料からなる第２の薄膜層を形成する第１の工程と、
（ｂ）前記第１の薄膜層と前記第２の薄膜層とからなる薄膜層に切り欠きを設けて、配線とすべき部分と除去すべき部分とに分割する第２の工程と、
（ｃ）前記除去すべき部分に電気を通電し、選択的に除去する第３の工程と、
をこの順序で有することを特徴とする配線の形成方法。
【請求項８】
請求項７に記載の配線の形成方法において、
第１の工程で形成する前記第２層の薄膜が、酸化珪素、窒化珪素または酸化アルミニウムであることを特徴とする配線の形成方法。
【請求項９】
請求項７に記載の配線の形成方法において、
第１の薄膜層がクロム、またはチタン、あるいはクロムまたはチタンと金の２層であることを特徴とする配線の形成方法。
【請求項１０】
請求項７に記載の配線の形成方法において、
第２の工程を、エネルギー収束ビームによる加工法を用いて行うことを特徴とする配線の形成方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の配線の形成方法において、
前記エネルギー収束ビームによる加工法がレーザー加工法であることを特徴とする配線の形成方法。
【請求項１２】
請求項１乃至請求項１１のいずれかに記載の配線の形成方法において、
立体形状を有する基材の側面に、前記配線を形成することを特徴とする配線の形成方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の配線の形成方法において、
前記立体形状を有する基材が圧電振動子の基材であることを特徴とする配線の形成方法。
【請求項１４】
請求項１乃至請求項１３のいずれかに記載の配線の形成方法において、
凹凸を有する基材上に、前記配線を形成することを特徴とする配線の形成方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の配線の形成方法において、
前記凹凸を有する基材が、液晶装置又は半導体装置の基材であることを特徴とする配線の形成方法。
【請求項１６】
請求項１乃至１５のいずれかに記載の配線の形成方法を用いて製造されたことを特徴とする電子部品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置、液晶装置、水晶振動子等の電子部品の製造に好適に用いられる配線の形成方法及びそのような方法によって製造された電子部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品における配線の形成は、主としてエッチング技術（湿式及び乾式）やリフトオフ技術を用いて行われている。これらの技術は、例えば超微細加工入門（オーム社、吉川静二郎他）４１頁に開示されている。
【０００３】
このうち、エッチング技術の場合は、基材に金属薄膜を形成後、フォトリソグラフィ技術によってこの金属薄膜のうち電極部とすべき領域上をフォトレジストで選択的に被覆する。その後、エッチングすることによってフォトレジストで被覆されていない導電体薄膜の部分を選択的に除去して、配線を形成している。
【０００４】
また、リフトオフ技術の場合は、最初にフォトレジストによるパターンを基材上に形成後、金属薄膜を基材全面に形成する。その後、除去すべき金属薄膜の部分をフォトレジストとともに除去することによって、配線を形成している。
【０００５】
なお、アルミニウムの陽極酸化については、例えばアルミニウム表面処理ハンドブック（軽金属出版、軽金属製品協会編）１１１頁からに記載されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、立体形状を有する基材の側面に配線を形成する場合には、立体形状を有する基材の側面にフォトレジストを均一に塗布することが困難であるのに加えて、塗布されたフォトレジストをうまく露光することができないため、希望する形状の配線を形成するのが容易ではないという問題点がある。
【０００７】
また、凹凸を有する基材上に配線を形成する場合には、凹凸を有する基材上にフォトレジストを塗布する必要があるが、この凹凸部にフォトレジストを均一に塗布することは困難であるため、希望する形状の配線を形成するのが容易ではないという問題点がある。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、上記のような問題点を解決するものであり、立体形状を有する基材の側面や、凹凸を有する基材上に、所定の配線を正確に形成することのできる配線の形成方法を提供することにある。
【０００９】
また、本発明の別の目的は、そのように配線の形成方法を用いて品質のよい電子部品を安価な価格で提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する第１の手段である、請求項１の配線の形成方法は、（ａ）基材上に電気導通部となる第１の薄膜層を形成し、引き続き該第１の薄膜層上に第２の薄膜層として金属薄膜を形成する第１の工程と、（ｂ）これら２層の薄膜層に切り欠きを設けて、配線とすべき部分と除去すべき部分とに分割する第２の工程と、（ｃ）前記配線とすべき部分の第２層の金属薄膜表面を陽極酸化する第３の工程と、（ｄ）前記除去すべき部分の第２の薄膜層を選択的に除去する第４の工程と、（ｅ）前記除去すべき部分の第１の薄膜層を選択的に除去する第５の工程と、を有することを特徴とする。
【００１１】
第３の工程は、りん酸水素２アンモニウムとりん酸２水素アンモニウムの混合液により、配線とすべき部分の表面が陽極酸化され絶縁部分となる。
【００１２】
引き続き第４の工程として、除去すべき部分の陽極酸化されていない第２の薄膜層をりん酸にてエッチングにより除去する。本第４の工程では、第３の工程にて陽極酸化された部分はりん酸ではエッチングされない。そして第５の工程においては、この陽極酸化された部分を保護部とし、第２の薄膜層のない部分が除去される。
【００１３】
第１の工程の２層からなる薄膜層の形成や、第２の工程の切り欠きを設ける工程は、立体形状を有する基材の側面や凹凸を有する基材上に容易に適用可能である。それゆえ所定の配線をこのような複雑な形状においても正確に形成することができる。
【００１４】
ここで、切り欠きを設けるのは、配線とすべき部分と除去すべき部分とが導通しないようにするためである。この観点からいえば、切り欠きの幅は広いほどよいが、広すぎると微細な電極配線の形成が困難となるため、５μm〜１００μm程度が好ましい。
【００１５】
第１の工程で形成する第２の薄膜層の陽極酸化可能な金属薄膜としては、アルミニウム、アルミニウム合金、チタン、タンタルのような陽極酸化可能な金属からなるものを用いることができるが、アルミニウム又はアルミニウム合金からなることが好ましい。
【００１６】
その理由は、アルミニウムは安価であり、また陽極酸化可能な金属のなかではもっとも電気伝導率が高いからである。アルミニウム合金を用いる場合には、陽極酸化膜の絶縁性と耐食性の観点から、微量の金属（例えば、０．１重量パーセントの銅）を含むアルミニウム合金が好適である。
【００１７】
第２の工程には、エネルギー収束ビーム加工法や放電加工法を用いることができ、さらに、金属薄膜が単原子層のように非常に薄い場合には、原子間力顕微鏡やトンネル顕微鏡に使用される感知レバー先端による原子除去による方法も用いることができるが、金属薄膜の厚みは千オングストローム以上が実用的であるという観点からエネルギー収束ビームによる加工法を用いることとが好ましい。
【００１８】
エネルギー収束ビームによる加工法としては、レーザービーム加工法、収束イオンビーム加工法、超音波超音波ビーム加工法などを用いることができるが、配線膜の幅の微細化の観点と製造装置の簡便性の観点からレーザー加工法が好ましい。
【００１９】
また、第３の工をりん酸水素２アンモニウムとりん酸２水素アンモニウムの混合液をを用いて行うことを特徴とする。
【００２０】
この溶液は中性に近く、絶縁性の高い陽極酸化膜を形成することができる。そしてアルミニウムまたはアルミニウム合金、及びそれらの陽極酸化膜を溶解することがない。
【００２１】
また、配線の形成方法は、（ａ）基材上に電気導通部となる第１の薄膜層を形成し、引き続き該第１の薄膜層上に電気的絶縁材料からなる第２の薄膜層を形成する第１の工程と、（ｂ）これら２層からなる薄膜層に切り欠きを設けて、配線とすべき部分と除去すべき部分とに分割する第２の工程と、（ｃ）前記除去すべき部分に電気を通電し、選択的に除去する第３の工程と、をこの順序で有することを特徴とする。
【００２２】
第１の工程では第1の薄膜層の上に電気的絶縁材料を形成する。このため後の工程で陽極酸化等を行う必要がない。第２の工程により配線とすべき部分と除去すべき部分を分割する。
【００２３】
そして第３の工程により除去すべき部分に電圧を印加し続けると、第１層の側面から電子が進入し電気腐食が起こる。この結果第１の薄膜層は剥離を開始する。この状態で所定の時間経過すると第１層が剥離し除去すべき部分がなくなり、配線を残すことができる。
【００２４】
第１の工程の3層からなる薄膜層の形成や、第２の工程の切り欠きを設ける工程は、立体形状を有する基材の側面や凹凸を有する基材上に容易に適用可能である。それゆえ所定の配線をこのような複雑な形状においても正確に形成することができる。
【００２５】
ここで、切り欠きを設けるのは、配線とすべき部分と除去すべき部分とが導通しないようにするためである。この観点からいえば、切り欠きの幅は広いほどよいが、広すぎると微細な電極配線の形成が困難となるため、５μm〜１００μm程度が好ましい。
【００２６】
第１の工程で形成する第２の薄膜層は酸化珪素、窒化珪素または酸化アルミニウムであることが望ましい。これらは透明でありレーザー光線を透過しやすい。
【００２７】
第１の工程で形成する第１の薄膜層はクロム、またはチタン、あるいはクロムまたはチタンと金の２層であることが望ましい。この理由はクロム、チタンなどは電気腐食により溶解しやすいためである。ただし、その速度がチタンはクロムより遅い。またクロム及びチタンと金の2層構造にすると第２の薄膜層を除去する時の除去液の選択性が広がる。
【００２８】
第２の工程には、エネルギー収束ビーム加工法や放電加工法を用いることができ、さらに、金属薄膜が単原子層のように非常に薄い場合には、原子間力顕微鏡やトンネル顕微鏡に使用される感知レバー先端による原子除去による方法も用いることができるが、金属薄膜の厚みは千オングストローム以上が実用的であるという観点からエネルギー収束ビームによる加工法を用いることとが好ましい。
【００２９】
エネルギー収束ビームによる加工法としては、レーザービーム加工法、収束イオンビーム加工法、超音波超音波ビーム加工法などを用いることができるが、配線膜の幅の微細化の観点と製造装置の簡便性の観点からレーザー加工法が好ましい。
【００３０】
また、立体形状を有する基材の側面に、前記配線を形成することを特徴とする。このため、基材の側面にも容易に配線を形成することができる。
【００３１】
また、前記立体形状を有する基材が圧電振動子の基材であることを特徴とする。このため、側面電極を具備する圧電振動子を容易に製造することができる。
【００３２】
また、凹凸を有する基材上に、前記配線を形成することを特徴とする。
【００３３】
このため、例えば複数の素子間の電気的接続において、それらの間の段差の影響をなくして容易に接続することが可能となる。またレジスト塗布工程やフォトリソグラフィー工程をなくすことができるため、工程の合理化を図ることができる。
【００３４】
また、前記凹凸を有する基材が、液晶装置又は半導体装置の基材であることを特徴とする。このため、一つの基材上に複数の素子を配置したマルチチップモジュールを容易に製造することができる。
【００３５】
また、電子部品は、請求項１乃至１５のいずれかに記載の配線の形成方法を用いて製造されたことを特徴とする。このため、該電子部品を低コストで、高品質に製造することができる。
【００３６】
また、上記配線は電気信号のやり取りを主役とするが、それ以外の用途として、反射パターン、厚み調整パターン、溝パターンなどその他の形状作製にも応用可能である。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下、各実施例に基づいて本発明を詳細に説明する。
【００３８】
（実施例１）
図１は、実施例１の配線の形成方法を用いて製造された電子部品（水晶振動子１００）の斜視図である。この水晶振動子１００は、水晶センサーとして用いられるものであって、立体形状（具体的には音叉型形状）を有しており、２本の音叉腕１１０を備えている。それぞれの音叉腕１１０の上面、下面及び側面には、配線２０１が形成されている。また、基部には外部の電気回路と電気信号をやり取りするための電極パッド２００も形成されている。
【００３９】
図２は、図１の水晶振動子１００の配線２０１の形成方法を示す工程図である。この工程図は、図１の２本の音叉腕１１０の片側音叉腕の断面図に基づいている。以下、図２に基づいて、実施例１の配線の形成方法を説明する。
【００４０】
実施例１の配線の形成方法は、（ａ）基材上に電気導通部となる第１の薄膜層を形成し、引き続き該第１の薄膜層上に第２の薄膜層として陽極酸化可能な金属薄膜を形成する第１の工程と、（ｂ）これら２層の薄膜層に切り欠きを設けて、配線とすべき部分と除去すべき部分とに分割する第２の工程と、（ｃ）前記配線とすべき部分の表面を陽極酸化する第３の工程と、（ｄ）前記除去すべき部分の第２の薄膜を選択的に除去する第４の工程と、（e）前記除去すべき部分の第１の薄膜を選択的に除去する第５の工程とをこの順序で有している。
【００４１】
（第１の工程）
まず、図２（ａ）に示すように、音叉腕１１０の全面に、配線材料となる第１の薄膜層４００と、第１の薄膜層４００の上に陽極酸化可能な第２の薄膜層３１０を成膜する。第１層は厚み約５００オングストロームのクロム層と厚みが約５００オングストロームの金層からなる積層膜である。2層を第１の薄膜層として図示している。
【００４２】
第２層は、純度９９．９９パーセントのアルミニウムを用いた。厚みは約３０００オングストロームである。これら薄膜層の成膜方法としては真空蒸着法やスパッタリング法による。
【００４３】
なお、第１の薄膜層４００はクロム層、チタン層の一層でもかまわない。また第２の薄膜層もアルミニウム合金や他の他の陽極酸化可能な金属でもかまわない。
【００４４】
（第２の工程）
次に、図２（ｂ）に示すように、エネルギー収束ビーム５００をこれら薄膜層に照射し薄膜層に切り欠き３５１を形成し、配線２０１とすべき部分３３０と後工程で除去すべき部分３３１に分割する。
【００４５】
エネルギー収束ビーム５００としては、ＹＡＧレーザーから出射されるレーザビームを使用している。波長は第２次高調波である５３２ナノメートルである。ただし波長はこれに限定される事はない。
【００４６】
また、エネルギーは約１マイクロジュール、ビームの径は約１０マイクロメートルである。図２（ｂ）では、エネルギー収束ビーム５００を水平方向から照射しているが、角度をつけて斜め方向から照射してもよい。
【００４７】
（第３の工程）
その後、図２（ｃ）に示すように、配線とすべき部分３３０の表面を陽極酸化する。陽極酸化液（図示していない）としては、例えばりん酸２水素アンモニウムとりん酸水素２アンモニウムの混合液を用いる。この陽極酸化膜３０１の厚みは約８０ナノメートルである。その時の製造条件としては、例えば電源（図示してない）の電圧が６０Ｖ、酸化時間が１５秒である。また液温は摂氏２４度である。その結果、配線とすべき部分３３０の表面に陽極酸化膜３０１が形成された構造が形成される。
【００４８】
（第４の工程）
次に図２（d）に示すように、除去すべき部分３３１の第２の薄膜層３１０を選択的に除去する。本実施例では第２の薄膜層３１０はアルミニウムからなっているため、除去はりん酸を用いたエッチングにより行うことができる。
【００４９】
このとき配線とすべき部分３３０には陽極酸化膜３０１が形成されている。この陽極酸化膜３０１は酸化アルミニウムであるためリン酸ではエッチングされない。この工程により除去すべき部分３３１には第１の薄膜層４００が露出する。
【００５０】
（第５の工程）
第４の工程の後、除去すべき部分３３１の第１の薄膜層４００を選択的に除去する。本実施例では第１の薄膜層４００は、クロム層と金層の積層である。このため最初によう素とよう化カリウムからなるエッチング液により金層を除去し、引き続き硝酸第２セリウムアンモニウムからなるエッチング液によりクロム層を除去する。この結果図２（e）に示すように配線とすべき部分３３０が残り、以上の結果、図１に示すような配線２０１が形成される。
【００５１】
なお、本実施例では図２（f）に示すように陽極酸化膜３０１を除去する事により第１の薄膜層４００のみからなる配線２０１を形成している。陽極酸化膜３０１の除去は硫酸をエッチング液として行うことができる。なお陽極酸化膜３０１を残した場合は、金属ごみによる電極間の短絡がなくなり信頼性が向上するという効果がある。
【００５２】
（実施例２）
図３は本発明による好適な第２の実施例の製造方法を示す工程断面図である。実施例１の場合と同じく水晶センサー１００の一方の音叉腕１１０の断面図である。
【００５３】
第２の実施例の製造方法は、（ａ）基材上に電気導通部となる第１の薄膜層を形成し、引き続き該第１の薄膜層上に電気的絶縁材料からなる第２の薄膜層を形成する第１の工程と、（ｂ）これら２層からなる薄膜層に切り欠きを設けて、配線とすべき部分と除去すべき部分とに分割する第２の工程と、（ｃ）前記除去すべき部分に電気を通電し、選択的に除去する第３の工程と、をこの順序で有することを特徴とする。以下詳細に説明する。
【００５４】
（第１の工程）
まず、図３（ａ）に示すように、音叉腕１１０の全面に、配線材料となる第１の薄膜層４００と、第１の薄膜層４００の上に電気的絶縁材料からなる第２の薄膜層７００を成膜する。第１の薄膜層４００は厚みが約５００オングストロームのクロム層と厚みが約５００オングストロームの金層からなる積層膜である。2層を第１の薄膜層として図示している。
【００５５】
また第２の薄膜層７００は厚み約１０００オングストロームの窒化珪素である。これら薄膜層の成膜方法としては真空蒸着法やスパッタリング法による。
【００５６】
なお、第１の薄膜層４００はクロム層やチタン層の一層でもかまわない。また第２の薄膜層も酸化珪素や酸化アルミニウム膜でもよい。第２の薄膜層はエネルギービームを透過し、電気的絶縁材料であれば良い。
【００５７】
（第２の工程）
次に、図３（ｂ）に示すように、エネルギー収束ビーム５００をこれら薄膜層に照射し切り欠き３５１を形成し、配線２０１とすべき部分３３０と後工程で除去すべき部分３３１に分割する。
【００５８】
エネルギー収束ビーム５００としては、ＹＡＧレーザーから出射されるレーザビームを使用している。波長は第２次高調波である５３２ナノメートルである。ただし波長はこれに限定される事はない。
【００５９】
また、エネルギーは約１マイクロジュール、ビームの径は約１０マイクロメートルである。図３（ｂ）では、エネルギー収束ビーム５００を水平方向から照射しているが、角度をつけて斜め方向から照射してもよい。
【００６０】
（第３の工程）
引き続き、除去すべき部分３３１に電解液（図示していない）中にて電圧を印加し通電を行う（図示していない）。この電解液は例えばりん酸２水素アンモニウムとりん酸水素２アンモニウムの混合液を用いる。その時の通電条件としては、例えば電源（図示してない）の電圧が６０Ｖ、通電時間が5分である。また液温は摂氏２４度である。
【００６１】
このとき図４に示すように第１の薄膜層のうちの下層であるクロムは側面部分６００より電気腐食を開始する。この場合、除去すべき部分３３１の表面は電気的絶縁材料からなる第２の薄膜層７００にて覆われているため、表面は絶縁されており電流は流れない。このため除去すべき部分３３１の中央付近から電気腐食がおこることはない。したがって配線２０１を正確に形成することができる。
【００６２】
一方、除去すべき部分３３０の表面に電気的絶縁材料からなる第２の薄膜層７００がない場合は表面から電流が流れるため、除去すべき部分３３１のいたるところから電気腐食が生じる。このため除去すべき部分の特定部分の周囲が電気腐食されて除去された後に、該特定部分が島状に残ることがあり、正確な配線の形成ができない。また途中で配線が切断されるとそれより先端部分の電気腐食が生じなくなる。
【００６３】
なお、本第２の実施例では図３（d）に示すように第２の薄膜層７００を除去する事により第１の薄膜層４００のみからなる配線２０１を形成している。第２の薄膜層７００の除去は摂氏約１５０度に加熱した熱りん酸をエッチング液として行うことができる。なお第２の薄膜層７００を残した場合は、金属ごみによる電極間の短絡がなくなり信頼性が向上するという効果がある。
【００６４】
実施例１及び実施例２の電極配線の形成方法によれば、フォトレジストの塗布やその後の露光工程を含まないため、水晶振動子の音叉部分の側面に容易に配線を形成することができる。また、実施例１の電極配線の形成方法によれば、露光マスクを使用しないため、エネルギー収束ビーム５００の走査パターンを変更するだけで自在に配線２０１を形成することができる。
【００６５】
実施例１及び実施例２では、水晶センサー１００を取り上げ、配線２０１の形成方法を説明したが、他の圧電材料による振動子、フィルター等にも適用できる。またシリコンを用いた圧力センサー、加速度センサー、シリコンマイクロマシニング応用素子等の各種電子部品にも応用可能である。
【００６６】
（実施例２）
図５は、実施例１または実施例２の配線の形成方法を用いて製造された別の電子部品の斜視図であり、2個の半導体素子５０２，５０３を具備するマルチチップモジュールを示す。本電子部品は、土台となる基材５０１の上に半導体素子５０２、５０３が接着剤等により固定され、半導体素子５０２、５０３を接続する配線５１０が形成されている。なお、図を簡略化するため、配線は1本のみ示している。
【００６７】
半導体素子５０２，５０３は例えば０．５ミリメートル程度の厚みを持っている。そして配線５１０は半導体素子５０２，５０３を基材５０１に固定、接着後に形成される。この結果本マルチチップモジュールは配線５１０を形成する場合において、凹凸を有する１つの基材となる。
【００６８】
本実施例においてはこのような凹凸の存在する基材においても正確な配線を高精度で安価に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の電子部品の斜視図である。
【図２】実施例１の配線の形成方法を示す工程図である。
【図３】実施例２の配線の形成方法を示す工程図である。
【図４】実施例２の電子部品の一部断面図である。
【図５】実施例３の電子部品の斜視図である。
【符号の説明】
１００  水晶センサー
１１０  音叉腕
２００  電極パッド
２０１  配線
３０１  陽極酸化膜
３１０  第２の薄膜層
３３０  配線とすべき部分
３３１  除去すべき部分
３５１  切り欠き
４００  第１の薄膜層
５００  エネルギー収束ビーム
５０１  基材
５０２、５０３ 半導体素子
５１０  配線
５１１  電極パッド
６００  第１の薄膜層の側面
７００  電気的絶縁材料からなる第２の薄膜層
【図１】
0003855560.tif 000002
【図２】
0003855560.tif 000003
【図３】
0003855560.tif 000004
【図４】
0003855560.tif 000005
【図５】
0003855560.tif 000006