JP2005032759A - 多層配線の形成方法、配線基板の製造方法、デバイスの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】非常に簡便で、電気的特性の劣化も伴わず、しかも多層の配線間のコンタクト不良等が生じ難い多層配線の形成方法を提供する。
【解決手段】本発明の多層配線の形成方法は、絶縁層２６を介して第１導電層１４と第２導電層１６とが積層され、絶縁層２６に形成された貫通孔２８を介して第１導電層１４と第２導電層１６とが接続されてなる多層配線の形成方法であって、基板１０上に第１導電層１４を形成する工程と、第１導電層１４上の貫通孔２８の形成領域に、該第１導電層１４側から上層に向けて広がり形状のマスクを形成する工程と、形成したマスクを除く第１導電層１４上に絶縁層２６を形成する工程と、マスクを除去して絶縁層２６に貫通孔２８を形成する工程と、該貫通孔２８内に導電部材１５を形成し、該導電部材１５と接続する形にて第２導電層１６を形成する工程と、を含むことを特徴とする。
【選択図】 図２
【解決手段】本発明の多層配線の形成方法は、絶縁層２６を介して第１導電層１４と第２導電層１６とが積層され、絶縁層２６に形成された貫通孔２８を介して第１導電層１４と第２導電層１６とが接続されてなる多層配線の形成方法であって、基板１０上に第１導電層１４を形成する工程と、第１導電層１４上の貫通孔２８の形成領域に、該第１導電層１４側から上層に向けて広がり形状のマスクを形成する工程と、形成したマスクを除く第１導電層１４上に絶縁層２６を形成する工程と、マスクを除去して絶縁層２６に貫通孔２８を形成する工程と、該貫通孔２８内に導電部材１５を形成し、該導電部材１５と接続する形にて第２導電層１６を形成する工程と、を含むことを特徴とする。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多層配線の形成方法、配線基板の製造方法、デバイスの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体装置等の電子デバイスにおいては、高集積化を実現するために配線の多層化が行われている。そして、多層配線を有する半導体装置は、層間絶縁層を介して配設される上下の配線パターンを電気的に接続する場合、層間絶縁層にコンタクトホールを形成し、このコンタクトホールを介して接続を行うようにしている。このようなコンタクトホールの形成方法としては、一般に次のよう方法が知られている。
【０００３】
まず、基板に金属などの導電材を成膜し、これをエッチングして下層配線層を形成する。次に、下層配線層の上に層間絶縁層を形成する。その後、層間絶縁層の上にフォトレジストを全面塗布し、これをフォトリソグラフィー法によって露光、現像し、コンタクトホールと対応した部分を開口させたレジスト膜を形成する。次に、該レジスト膜をマスクとして層間絶縁層をドライエッチングし、層間絶縁層に貫通した開口を設けることにより、コンタクトホールを形成する。その後、レジストを除去し、コンタクトホールを介して下層配線層に電気的に接続される上層配線層を層間絶縁層の上に形成する（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平４−２９１２４０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１では、絶縁層の上にフォトレジストを塗布してパターニングし、パターニングしたレジスト膜をマスクとして絶縁層をドライエッチングし、絶縁層に貫通孔を設けることによってコンタクトホールを形成している。したがって、絶縁層をドライエッチングするために高価な真空装置を必要とし、しかも、真空装置を用いた処理であるため、コンタクトホールを形成するのに多くの時間と手間及びエネルギーとを必要とし、真空装置の保守も容易でない。また、ドライエッチング時には、荷電粒子の基板への衝撃や基板表面の電荷蓄積などによるプラズマダメージが発生し、半導体装置等の電子デバイスの電気的特性を劣化させるという課題があった。更に、ドライエッチングでは絶縁層と下層の導電膜とのエッチングにおける選択比を十分確保することが難しいという問題があり、下層の導電膜がエッチングされ、オーミックな電気的導通が取れないという課題がある。更にまた、ドライエッチング時にフォトレジストが硬化して、エッチング後にレジストを除去し難くなる場合もある。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、真空装置を用いずにコンタクトホールを形成する方法を提供することを目的とし、非常に簡便な方法であって、電気的特性の劣化も伴わず、しかも多層の配線間のコンタクト不良等が生じず、配線の多層化に伴う膜厚の不均一化も生じ難い信頼性の高い多層配線の形成方法を提供することを目的とする。さらに、この多層配線の形成方法を利用した配線基板の製造方法、デバイスの製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の多層配線の形成方法は、絶縁層を介して第１導電層と第２導電層とが積層され、前記絶縁層に形成されたコンタクトホールを介して前記第１導電層と前記第２導電層とが接続されてなる多層配線の形成方法であって、基材上に第１導電層を形成する工程と、前記第１導電層上のコンタクトホールの形成領域に、該第１導電層側から上層に向けて広がり形状を有する逆テーパ形状のマスクを形成するマスク形成工程と、形成したマスクを除く前記第１導電層上に絶縁層を形成する工程と、前記マスクを除去して前記絶縁層に貫通孔を形成する工程と、該貫通孔内にコンタクト用導電部材を形成し、該導電部材と接続する形にて第２導電層を形成する工程と、を含むことを特徴とする。
【０００８】
本発明は、多層配線を形成するにあたり、絶縁層を介して設けられる第１導電層と第２導電層とを電気的に接続するためのコンタクトホールを好適に形成する方法を提供するものである。つまり、導電層上のコンタクトホールを形成する位置にマスクを形成した後、その周囲に絶縁層を形成し、その後、マスクを除去することで、絶縁層のマスクが形成されていた位置に貫通孔が形成され、これをコンタクトホールに適用したものである。したがって、本発明によれば、コンタクトホールを形成するために絶縁層をドライエッチングする手法を採用する必要がなく、それに伴う高価な真空装置を必要としない。このため、コンタクトホールの形成を迅速に行うことができるとともに、コンタクトホールを形成するための手間とエネルギーとを節減でき、多層配線を形成する際のコストを低減することができる。また、ドライエッチングを用いないため、プラズマダメージやエッチングマスクとしてのフォトレジストの硬化等の問題が発生することもない。また、本発明においては、下層の導電層が曝されるのはマスクの除去剤に対してであり、導電層がエッチングされることがない。したがって、安定したコンタクトホールを形成することが可能となる。
【０００９】
また、本発明においては、絶縁層に貫通孔（コンタクトホール）を形成するためのマスクとして、第１導電層側から上層に向けて広がり形状を有する逆テーパ形状のものを採用した。したがって、マスクを除去した後に形成される貫通孔の形状（開口形状）は、該マスクの逆テーパ形状と対応した形状、すなわち逆テーパ形状となる。
ここで、第１導電層と第２導電層とを接続するためのコンタクトホールの形状が、第１導電層側から上層に向けて狭まる形状（テーパ形状）となる場合には、コンタクトホール内に形成する導電部材（コンタクトプラグ）が第２導電層との間で非接触となる不具合が生じ易い。単に、マスクを形成した場合には、柱状のもの、若しくは第１導電層から上層に向けて裾狭まりの形状（テーパ形状）となるが、本発明では、このような問題点に鑑みて、敢えて逆テーパ形状のマスクを形成し、導電層同士の接続性を高めるものとした。つまり、本発明のようにマスクを逆テーパ形状とすることで、貫通孔（コンタクトホール）の形状を逆テーパ形状に構成でき、その結果、第１導電層と第２導電層との接続性を高めることができたのである。
【００１０】
さらに、本発明においては、マスクの形状を上述のように逆テーパ形状としたため、マスクの周りにおいて絶縁層の盛上りが形成され難くなる。すなわち、マスクと絶縁層との濡れ性にもよるが、特にマスクと絶縁層との濡れ性が良い場合には、マスク（柱状のものやテーパ形状のもの）周りに絶縁層の盛上りができる惧れがあり、この上に導電層を形成した場合、導電層にも盛上りができてしまう場合がある。この場合、多層配線の平坦性が崩れてしまい、例えば断線等の要因となり得る上、平坦性が要求される液晶装置等の電気光学装置等に当該多層配線構造を適用する場合には、該電気光学装置の特性低下に繋がり得る場合もある。しかしながら、本発明のようにマスクを逆テーパ形状とすることで、該マスクの周りに絶縁層の盛上りが形成され難くなり、上記した問題の発生を防止ないし抑制することが可能となったのである。
【００１１】
上記逆テーパ形状のマスクを形成するために、以下の方法を採用することができる。すなわち、マスクの形成材料としてフォトレジストを用い、マスク形成工程として、フォトレジストを第１導電層上の全面に形成する工程と、形成したフォトレジストに対する選択露光及び現像を行うことによりコンタクトホールの形成領域に該フォトレジストを選択的に配設する工程とを含むものとし、フォトレジストに対する露光時間及び／又は露光エネルギーを制御することで、形成するマスクの形状を逆テーパ形状とする手法を採用することができる。このような方法により好適に逆テーパ形状のマスクを形成することが可能となる。
【００１２】
また、フォトレジストとしてネガレジストを用い、コンタクトホールの形成領域に対応して選択露光を行うものとし、該ネガレジストとして、当該ネガレジストの厚さ方向において露光の被照射量が第１導電層側に向かって小さくなるような透過率の小さい材料を用いる手法を採用することもできる。この場合のネガレジストとしては、例えば東京応化工業株式会社製ＴＥＬＲ−Ｎ１０１ＰＭや日本ゼオン株式会社製ＥＬＸ−１６８等を用いることができる。このような方法によっても好適に逆テーパ形状のマスクを形成することが可能である。
【００１３】
また、フォトレジストとしてポジレジストを用い、コンタクトホールの非形成領域に対応して選択露光を行うものとし、当該ポジレジストに対する露光面積が第１導電層側に向かって大きくなるように露光の焦点を制御する手法を採用することもできる。この場合も、好適に逆テーパ形状のマスクを形成することが可能である。
【００１４】
なお、本発明において、マスクとしてフォトレジストを用いる場合、第１導電層上への該レジスト材料の全面塗布方法としては、例えばスピンコート法やディップコート法などを用いることができる。また、本発明において、マスクを除去する工程は、マスクがフォトレジストから形成されている場合、大気圧下または減圧下における酸素プラズマによるアッシング、オゾンによるアッシング、或いは通常のフォトマスク剥離液により行うことができる。
【００１５】
次に、本発明において絶縁層を形成する工程は、前記第１導電層上の前記マスクを除く領域に液体絶縁材料（絶縁材料を溶媒に分散ないし溶解させたものも含む）を塗布する液体絶縁材料塗布工程と、塗布した液体絶縁材料を固化する絶縁材料固化工程とを含むものとすることができる。これにより、真空装置などを用いずに絶縁層を形成することが可能で、工程の簡素化、コストの低減を図ることができる。液体絶縁材料としては、シロキサン結合を有するＳＯＧ（Ｓｐｉｎ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）、ポリシラザン、ポリイミド、低誘電率材料（いわゆるＬｏｗ−Ｋ材）などを使用することができる。また、液体絶縁材料が、必ずしも絶縁性を有することはなく、最終的に得られた膜が絶縁性を示せば良い。そして、これらの液体絶縁材料は、有機溶媒に溶解して塗布したのち、一般に熱処理することにより、絶縁層とすることができる。したがって、絶縁材料固化工程は、塗布した絶縁材料を加熱して行うことが望ましい。
【００１６】
次に、上述した本発明の多層配線の形成方法は、例えば配線基板の製造プロセスにおいて採用することができる。このような方法により製造された配線基板は、多層配線を具備し、その層間の電気的接続が非常に優れた信頼性の高いものとなる。また、上述した多層配線の形成方法は、例えばデバイスの製造プロセスにおいて採用することもでき、この場合、製造されるデバイスは非常に信頼性の高いものとなる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
（配線基板の製造方法）
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて詳しく説明する。図１及び図２は、本発明の多層配線の形成方法を採用した配線基板の一製造方法について、そのプロセスの概略を示す断面模式図である。なお、各図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならせてある。
【００１８】
まず、製造される配線基板１００の構成について図２（ｃ）を用いて説明する。図２（ｃ）に示した配線基板１００は、ガラス基板（基材）１０の表面に第１導電膜（多結晶シリコン膜）１４を具備し、該第１導電膜１４の上層には層間絶縁膜（絶縁層）２６を介して第２導電膜１６が形成されている。これら第１導電膜１４と第２導電膜１６とはコンタクトホール２８内のコンタクトプラグ１５を介して電気的に接続され、すなわち本実施形態の配線基板１００は多層配線構造を具備して構成されている。
【００１９】
以下、この多層構造を備えた配線基板１００の製造方法について、図１及び図２を参照しつつ説明する。まず、図１（ａ）に示したようなガラス基板１０を用意し、このガラス基板１０上に多結晶シリコン膜１４を形成する。この多結晶シリコン膜１４は、例えば次のようにして形成することができる。まず、ガラス基板１０上に液体水素化ケイ素を塗布して乾燥させる。次に、乾燥させた水素化ケイ素の膜を焼成して熱分解し、アモルファスシリコン膜にする。さらに、アモルファスシリコン膜にＸｅＣｌなどのエキシマレーザを照射してアニールし、アモルファスシリコン膜を多結晶化して多結晶シリコン膜１４にする。
【００２０】
次に、図１（ｂ）に示すように、多結晶シリコン膜１４上の所定領域にマスク２４を形成する。具体的には、後に形成するコンタクトホール２８（図２（ｃ）参照）の形成予定領域に、多結晶シリコン膜１４から上層側に向けて広がり形状（逆テーパ形状）のマスク２４を形成するものとしている。
【００２１】
ここで、該マスク２４の選択的形成方法としては、例えば図３に示すようなプロセスを採用することができる。
すなわち、図３（ａ）に示すように、感光性のレジスト２４ａを多結晶シリコン膜１４上に全面塗布（例えばスピンコート法やディップコート法等による）し、これに対し図３（ｂ）に示すようなフォトマスク３０を介してマスク露光を行う。つまり、マスク露光により所定領域のみに選択的に露光を行い、さらに現像を行うことで所定パターンのマスク２４を形成するものとしている。そして、本実施形態では、マスク２４を逆テーパ形状とするために、レジストに対する露光時間及び／又は露光エネルギーを制御するものとしている。
【００２２】
具体的には、レジストとしてネガレジストを用い、上記コンタクトホール２８（図２（ｃ）参照）の形成領域に対応して選択露光を行うものとしている。さらに、本実施形態では、図３（ｂ）に示すように、該ネガレジストの上層側（多結晶シリコン膜１４が形成された側と異なる側）から露光を行う場合に、当該ネガレジストにおいて露光の被照射量が多結晶シリコン膜１４側に向かって小さくなるような透過率の小さいレジスト材料を用いている。これにより、多結晶シリコン膜１４に近い程、露光範囲が小さくなり、すなわち多結晶シリコン膜１４から上層に向けて硬化するレジルトの範囲が広くなり、図３（ｃ）に示したような逆テーパ形状を実現することが可能となる。
【００２３】
なお、図４（ａ）に示すようなネガレジストとして露光の照射光に対して透過率の高いレジスト２４０ａを用いた場合には、図４（ｂ）に示したように、レジスト２４０ａにおいて、多結晶シリコン膜１４に近い程、露光範囲が大きくなり、すなわち露光光源側（上層側）から多結晶シリコン膜１４側に向けて硬化するレジルトの範囲が広くなり、図４（ｃ）に示したような順テーパ形状が形成されることとなる。
【００２４】
ネガレジストとしては、例えば東京応化工業株式会社製ＴＥＬＲ−Ｎ１０１ＰＭや日本ゼオン株式会社製ＥＬＸ−１６８等を用いることで、好適に上述の逆テーパ形状を実現することできるようになる。また、フォトレジストとしてポジレジストを用いることも可能で、この場合、コンタクトホール２８（図２（ｃ）参照）の非形成領域に対応して選択露光を行うものとし、当該ポジレジストに対する露光面積が多結晶シリコン膜１４側に向かって大きくなるように露光の焦点を制御すれば良い。
【００２５】
なお、レジストの塗布方法としては、例えばスピンコート法やディップコート法などを用いることができる。また、露光・現像工程を行った後、真空ＵＶ照射を行うことにより形成されるマスクの硬化を行うものとしている。
【００２６】
次に、図１（ｃ）に示すように、形成したマスク２４の周囲、すなわちマスク２４を除いた多結晶シリコン膜１４の全面に液体絶縁材料などからなる絶縁層２６を形成する。この絶縁層２６は、液状絶縁材料をマスク２４を除いた多結晶シリコン膜１４の全面に塗布し、これを焼成して加熱分解させて形成することができる。これにより、高価な真空装置などを使用する必要がなく、成膜に必要な投入エネルギーや時間などを節減することができる。
【００２７】
上記液体絶縁材料の塗布は、本実施形態の場合、いわゆるスピンコートによって行っている。なお、液体絶縁材料の塗布は、ディップコートや液体ミスト化学堆積法（Ｌｉｑｕｉｄ Ｓｏｕｒｃｅ Ｍｉｓｔｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＬＳＭＣＤ）、スリットコートなどによって行ってもよい。また、液体絶縁材料の塗布は、いわゆるインクジェット装置のような液滴吐出装置によって行うこともできる。このような液滴吐出装置を用いれば、所望の部分にだけ定量的に塗布することが可能であるので、材料を節減することができる。また、液体絶縁材料としては、シロキサン結合を有するＳＯＧ（Ｓｐｉｎ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）、ポリシラザン、ポリイミド、Ｌｏｗ−Ｋ材などを使用することができる。さらに、液体絶縁材料は、必ずしも絶縁性を有することはなく、最終的に得られた膜が絶縁性を示せば良い。そして、これらの液体絶縁材料は、有機溶媒に溶解して塗布したのち、一般に熱処理することにより、絶縁層２６とすることができる。したがって、液体絶縁材料を固化する工程は、塗布した液体絶縁材料を加熱して行うことが望ましい。
【００２８】
次に、マスク２４の除去工程を行い、図２（ａ）に示すように、絶縁層２６のうちマスク２４が形成されていた領域に貫通孔（コンタクトホール）２８を形成する。マスク２４を除去する工程としては、例えば大気圧下または減圧下における酸素プラズマによるアッシング、オゾンによるアッシング、或いは通常のフォトマスク剥離液により行うことができる。このような方法によるマスク２４の除去では、下層の多結晶シリコン膜１４に対して影響（オーバーエッチングによる影響等）を及ぼさない方法を選択できるので、安定してコンタクトホールを開口することができる。
【００２９】
次に、図２（ｂ）に示すように、液滴吐出装置（図示略）を用いて貫通孔（コンタクトホール）２８に有機金属化合物を主成分とした液体コンタクト形成材料を供給する。その後、貫通孔（コンタクトホール）２８内の液体コンタクト形成材料を焼成して固化し、コンタクトプラグ１５を形成する。
【００３０】
その後、例えば導電材料の微粉末を有機溶媒に分散させた液体配線材料を、液滴吐出装置（図示略）を用いて所定パターンにて供給し、これを熱処理して、図２（ｃ）に示すような第２導電膜１６を形成する。これにより、多結晶シリコン膜１４と第２導電膜１６とがコンタクトホール２８に設けたコンタクトプラグ１５を介して電気的に接続される。
【００３１】
このように、本実施形態においては、コンタクトホール２８の形成予定位置にマスク２４を設け、その後、マスク２４の周囲に絶縁層２６を形成してマスク２４を除去することにより、コンタクトホール２８を形成している。このため、絶縁層２６のエッチングをすることなくコンタクトホール２８を形成することができ、高価な真空装置を必要とせず、工程数を削減することができ、工程の簡素化が図れる。また、コンタクトホール２８の形成を迅速に行うことができるとともに、コンタクトホール２８を形成するための手間とエネルギーとを節減でき、配線基板の製造コストを低減することができる。
【００３２】
しかも、本実施形態においては、マスク２４の形状を逆テーパ形状としたため、マスク２４を除去した後に絶縁層２６に形成される貫通孔２８の形状（開口形状）は、該マスク２４の逆テーパ形状と対応した形状、すなわち多結晶シリコン膜１４側から上層に向けて広がる形状（逆テーパ形状）となる。
ここで、マスクの形状を、例えば図４（ｃ）に示すような順テーパ形状とした場合には、図５に示すように、多結晶シリコン膜１４と第２導電膜１６とを接続するためのコンタクトホール２８１の形状が、多結晶シリコン膜１４側から上層に向けて狭まる形状（順テーパ形状）となり、この場合、コンタクトホール２８１内に形成するコンタクトプラグ１５１が第２導電膜１６との間で非接触となる不具合が生じ易い。
しかしながら、本実施形態では、このような問題点に鑑みて逆テーパ形状のマスク２４を形成し、コンタクトホール２８をそれに倣って逆テーパ形状としたため、多層に形成した配線同士の接続性を高めることが可能となった。
【００３３】
（デバイスの製造方法）
以下、本発明の第２の実施の形態を図面を用いて詳しく説明する。図６は、本実施形態の製造方法により製造されるデバイスの一実施形態として、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）２００の構成を示す断面模式図であって、図７〜図１０は、ＴＦＴ２００の一製造方法について、そのプロセスの概略を示す断面模式図である。なお、各図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならせてある。
【００３４】
まず、製造されるＴＦＴ２００の構成について図６を用いて説明する。図６に示したＴＦＴ２００は、ガラス基板（基材）１０の表面に多結晶シリコン膜１４を具備しており、該多結晶シリコン膜１４はソース領域１４ａ、チャネル領域１４ｂ、ドレイン領域１４ｃを有し、ソース領域１４ａにはコンタクトホール２８ａ，２８ｂを介してソース電極１６１が、ドレイン領域１４ｃにはコンタクトホール２９ａ，２９ｂ，２９ｃを介して画素電極１６２が電気的に接続されている。つまり、ＴＦＴ２００は例えば液晶装置等の電気光学装置の画素スイッチング素子として好適なものとされている。また、多結晶シリコン膜１４のチャネル領域１４ｂの上層には、ゲート絶縁膜２６１を介してゲート電極１９が形成されている。
【００３５】
ここで、第１導電層たる多結晶シリコン膜１４と第２導電層たるソース電極１６１とは、ゲート絶縁膜２６１及び層間絶縁膜２６２を介して積層され、また、第１導電層たる多結晶シリコン膜１４と第３導電層たる画素電極１６２とは、ゲート絶縁膜２６１及び２層の層間絶縁膜２６２，２６３を介して積層されている。以上のように、本実施形態のＴＦＴ２００は多層配線構造を具備して構成されており、以下に述べるように上述した配線基板の製造方法を用いて製造することができる。
【００３６】
以下、図６に示したＴＦＴ２００の製造方法について、図７〜図１０を参照しつつ説明する。
まず、図７（ａ）に示したように、ガラス基板１０の表面に多結晶シリコン膜１４を形成する。この多結晶シリコン膜１４は、次のようにして形成することができる。まず、ガラス基板１０の上に例えばフッ素樹脂膜などの撥液性の膜（図示せず）を形成する。そして、この撥液膜の素子形成領域に紫外線などを照射し、素子形成領域の撥液膜を分解除去してパターニングし、撥液バンクとする。その後、素子形成領域に液体水素化ケイ素を塗布して乾燥させる。次に、乾燥させた水素化ケイ素の膜を焼成して熱分解し、アモルファスシリコン膜にする。さらに、ガラス基板１０の全体に紫外線を照射して撥液バンクを分解して除去したのち、アモルファスシリコン膜にＸｅＣｌなどのエキシマレーザを照射してアニールし、アモルファスシリコン膜を多結晶化して多結晶シリコン膜１４にする。
【００３７】
その後、多結晶シリコン膜１４のチャンネルドープを行う。すなわち、全面に適宜の不純物（例えば、ｎ型導電層を形成する場合はＰＨ３イオン）を打ち込んで拡散させる。この多結晶シリコン膜１４は、第１導電層となる。
【００３８】
次に、多結晶シリコン膜１４を覆う形にて、ガラス基板１０の全面に液体有機材料であるフォトマスクを塗布する。そして、塗布したフォトマスクを７０〜９０℃の温度で乾燥（プレベーク）させる。なお、液体有機材料は、感光性の樹脂（例えば、ポリイミド）であってもよい。また、液体有機材料の塗布は、スピンコート、ディップコート、ＬＳＭＣＤ、スリットコート、定量吐出装置による塗布を用いることができる。そして、フォトリソグラフィー法によりフォトマスクを露光、現像し、第１導電層となる多結晶シリコン膜１４のソース領域１４ａとドレイン領域１４ｃとの上のコンタクトホールの形成領域に、図７（ａ）に示すようなマスク２４ａ，２４ｃを形成する。このマスク２４ａ，２４ｃは、後に形成するゲート絶縁膜２６１（図５参照）の厚さと同等か、それ以上の高さに形成する。
【００３９】
その後、図７（ｂ）に示すように、マスク２４ａ，２４ｃを除いたガラス基板１０（多結晶シリコン膜１４を含む）の全面にゲート絶縁膜２６１を形成する。このゲート絶縁膜２６１は、上述した配線基板の製造方法の実施形態で示した絶縁層２６と同様の方法、つまり液体絶縁材料を塗布・固化することで形成することができる。
【００４０】
次に、マスク２４ａ，２４ｃをアッシングにより除去し、図７（ｃ）に示すように、ゲート絶縁膜２６１のうちマスク２４ａ，２４ｃが形成されていた領域に貫通孔２８ａ，２９ａを形成する。また、形成した貫通孔２８ａ，２９ａに対しては、液滴吐出装置（図示略）を用いて、図７（ｄ）に示すように選択的に有機金属化合物を主成分とした液体コンタクト形成材料を供給し、その後、該貫通孔２８ａ，２９ａ内の液体コンタクト形成材料を焼成して固化し、コンタクトプラグ１５ａ，１６ａにする。
【００４１】
続いて、図８（ａ）に示すように、ゲート絶縁膜２６１上のチャネル領域１４ｂに対応した位置にゲート電極１９を形成する。具体的には、有機金属化合物を主成分とする液体導電材料を全面塗布する一方、これをチャネル領域１４ｂに対応した位置に選択的に形成すべくフォトリソグラフィー法等によりパターニングする。なお、形成したゲート電極１９をマスクとして、ソース領域１４ａとドレイン領域１４ｃとに適宜の不純物（例えば、ｐ型導電層を形成する場合はＢ２Ｈ６イオン）の打ち込みを行う。
【００４２】
また、同じく図８（ａ）に示すように、２つのコンタクトプラグ１５ａ，１６ａ上に更にレジストを形成して、後に形成する層間絶縁膜２６２の層厚よりも厚い（高さの大きい）マスク２４１，２４２を形成する。
【００４３】
次に、図８（ｂ）に示すように、マスク２４１，２４２を除いたガラス基板１０（ゲート絶縁膜２６１を含む）の全面に層間絶縁膜２６２を形成する。この層間絶縁膜２６２は、上述したゲート絶縁膜２６１と同様の方法、つまり液体絶縁材料を塗布・固化することで形成することができる。さらに、マスク２４１，２４２をアッシングにより除去し、図８（ｃ）に示すように、層間絶縁膜２６２のうちマスク２４１，２４２が形成されていた領域に貫通孔２８ｂ，２９ｂを形成する。また、形成した貫通孔２８ｂ，２９ｂに対しては、液滴吐出装置（図示略）を用いて選択的に有機金属化合物を主成分とした液体コンタクト形成材料を供給し、その後、該液体コンタクト形成材料を焼成して固化することで、図９（ａ）に示すようなコンタクトプラグ１５ｂ，１６ｂを形成する。
【００４４】
次に、図９（ｂ）に示すように、コンタクトプラグ１５ａと接続する形にて、ソース電極１６１を所定の配線パターンにて形成する。このソース電極１６１の配線パターン形成に際しても液滴吐出装置を用いることができる。ソース電極１６１の形成後、図９（ｃ）に示すように、コンタクトプラグ１６ｂ上にマスク２４３を形成する。この場合のマスク形成は、フォトリソグラフィー法や液滴吐出装置を用いた液滴吐出法等により行うことができる。
【００４５】
続いて、図１０（ａ）に示すように、マスク２４３を除いた層間絶縁膜２６２（ソース電極１６１を含む）の全面に層間絶縁膜２６３を形成する。この層間絶縁膜２６３は、上述した層間絶縁膜２６２と同様の方法、つまり液体絶縁材料を塗布・固化することで形成することができる。さらに、マスク２４３をアッシングにより除去し、図１０（ｂ）に示すように、層間絶縁膜２６３のうちマスク２４３が形成されていた領域に貫通孔２９ｃを形成する。また、形成した貫通孔２９ｃに対しては、液滴吐出装置（図示略）を用いて選択的に有機金属化合物を主成分とした液体コンタクト形成材料を供給し、その後、該液体コンタクト形成材料を焼成して固化することで、図１０（ｃ）に示すようなコンタクトプラグ１６ｃを形成する。
【００４６】
そして、同じく図１０（ｃ）に示すように、コンタクトプラグ１６ｃと接続する形にて、ＩＴＯ等からなる画素電極１６２を所定の配線パターンにて形成する。この画素電極１６２のパターン形成に際しても液滴吐出装置を用いることができる。
【００４７】
以上のような方法により、第１導電層であるソース領域１４ａと第２導電層であるソース電極１６１、および第１導電層であるドレイン領域１４ｃと第２導電層である画素電極１６２とを、コンタクトホールに設けたコンタクトプラグ１５ａ，１５ｂ、及びコンタクトプラグ１６ａ，１６ｂ，１６ｃを介して電気的に接続させることができる。このように、本実施形態においては、コンタクトホールの形成位置にマスクを設け、その後、マスクの周囲に絶縁層を形成してマスクを除去することにより、コンタクトホールを形成している。このため、貫通孔（コンタクトホール）を形成するために絶縁層のエッチングをする必要がないため、高価な真空装置を必要とせず、工程数を削減することができ、工程の簡素化が図れる。しかも、本実施形態においては、コンタクトホールを形成するためのマスクの形状を逆テーパ形状としたため、マスク２４を除去した後に絶縁層２６に形成される貫通孔２８の形状（開口形状）を、多結晶シリコン膜１４側から上層に向けて広がる形状（逆テーパ形状）とすることが可能となった。したがって、上述した配線基板の製造方法と同様、多層に形成した配線同士の接続性を高めることが可能となった。
【００４８】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で種々の変更を行うことができる。例えば上記実施形態の各構成は、その一部を省略したり、上記とは異なる任意の組み合わせを採用することができる。例えば、上記デバイスの製造方法においては、上述した配線基板の製造方法で示した種々の製膜方法、選択的塗布方法等を採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の配線基板の製造方法の一プロセスを示す断面模式図。
【図２】図１に続く、配線基板の製造方法の一プロセスを示す断面模式図。
【図３】マスクの形成方法について一プロセス例を示す断面模式図。
【図４】比較例のマスクの形成方法についてプロセスを示す断面模式図。
【図５】図４の方法を用いて得られた配線基板の例を示す断面模式図。
【図６】本実施形態の製造方法により得られたデバイスの一例を示す断面模式図。
【図７】本実施形態のデバイスの製造方法の一プロセスを示す断面模式図。
【図８】図７に続く、デバイスの製造方法の一プロセスを示す断面模式図。
【図９】図８に続く、デバイスの製造方法の一プロセスを示す断面模式図。
【図１０】図９に続く、デバイスの製造方法の一プロセスを示す断面模式図。
【符号の説明】
１０…基板、１４…多結晶シリコン膜（第１導電層）、１６…第２導電層、２４…マスク、２６…絶縁層、２８…コンタクトホール（貫通孔）
【発明の属する技術分野】
本発明は、多層配線の形成方法、配線基板の製造方法、デバイスの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体装置等の電子デバイスにおいては、高集積化を実現するために配線の多層化が行われている。そして、多層配線を有する半導体装置は、層間絶縁層を介して配設される上下の配線パターンを電気的に接続する場合、層間絶縁層にコンタクトホールを形成し、このコンタクトホールを介して接続を行うようにしている。このようなコンタクトホールの形成方法としては、一般に次のよう方法が知られている。
【０００３】
まず、基板に金属などの導電材を成膜し、これをエッチングして下層配線層を形成する。次に、下層配線層の上に層間絶縁層を形成する。その後、層間絶縁層の上にフォトレジストを全面塗布し、これをフォトリソグラフィー法によって露光、現像し、コンタクトホールと対応した部分を開口させたレジスト膜を形成する。次に、該レジスト膜をマスクとして層間絶縁層をドライエッチングし、層間絶縁層に貫通した開口を設けることにより、コンタクトホールを形成する。その後、レジストを除去し、コンタクトホールを介して下層配線層に電気的に接続される上層配線層を層間絶縁層の上に形成する（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平４−２９１２４０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１では、絶縁層の上にフォトレジストを塗布してパターニングし、パターニングしたレジスト膜をマスクとして絶縁層をドライエッチングし、絶縁層に貫通孔を設けることによってコンタクトホールを形成している。したがって、絶縁層をドライエッチングするために高価な真空装置を必要とし、しかも、真空装置を用いた処理であるため、コンタクトホールを形成するのに多くの時間と手間及びエネルギーとを必要とし、真空装置の保守も容易でない。また、ドライエッチング時には、荷電粒子の基板への衝撃や基板表面の電荷蓄積などによるプラズマダメージが発生し、半導体装置等の電子デバイスの電気的特性を劣化させるという課題があった。更に、ドライエッチングでは絶縁層と下層の導電膜とのエッチングにおける選択比を十分確保することが難しいという問題があり、下層の導電膜がエッチングされ、オーミックな電気的導通が取れないという課題がある。更にまた、ドライエッチング時にフォトレジストが硬化して、エッチング後にレジストを除去し難くなる場合もある。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、真空装置を用いずにコンタクトホールを形成する方法を提供することを目的とし、非常に簡便な方法であって、電気的特性の劣化も伴わず、しかも多層の配線間のコンタクト不良等が生じず、配線の多層化に伴う膜厚の不均一化も生じ難い信頼性の高い多層配線の形成方法を提供することを目的とする。さらに、この多層配線の形成方法を利用した配線基板の製造方法、デバイスの製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の多層配線の形成方法は、絶縁層を介して第１導電層と第２導電層とが積層され、前記絶縁層に形成されたコンタクトホールを介して前記第１導電層と前記第２導電層とが接続されてなる多層配線の形成方法であって、基材上に第１導電層を形成する工程と、前記第１導電層上のコンタクトホールの形成領域に、該第１導電層側から上層に向けて広がり形状を有する逆テーパ形状のマスクを形成するマスク形成工程と、形成したマスクを除く前記第１導電層上に絶縁層を形成する工程と、前記マスクを除去して前記絶縁層に貫通孔を形成する工程と、該貫通孔内にコンタクト用導電部材を形成し、該導電部材と接続する形にて第２導電層を形成する工程と、を含むことを特徴とする。
【０００８】
本発明は、多層配線を形成するにあたり、絶縁層を介して設けられる第１導電層と第２導電層とを電気的に接続するためのコンタクトホールを好適に形成する方法を提供するものである。つまり、導電層上のコンタクトホールを形成する位置にマスクを形成した後、その周囲に絶縁層を形成し、その後、マスクを除去することで、絶縁層のマスクが形成されていた位置に貫通孔が形成され、これをコンタクトホールに適用したものである。したがって、本発明によれば、コンタクトホールを形成するために絶縁層をドライエッチングする手法を採用する必要がなく、それに伴う高価な真空装置を必要としない。このため、コンタクトホールの形成を迅速に行うことができるとともに、コンタクトホールを形成するための手間とエネルギーとを節減でき、多層配線を形成する際のコストを低減することができる。また、ドライエッチングを用いないため、プラズマダメージやエッチングマスクとしてのフォトレジストの硬化等の問題が発生することもない。また、本発明においては、下層の導電層が曝されるのはマスクの除去剤に対してであり、導電層がエッチングされることがない。したがって、安定したコンタクトホールを形成することが可能となる。
【０００９】
また、本発明においては、絶縁層に貫通孔（コンタクトホール）を形成するためのマスクとして、第１導電層側から上層に向けて広がり形状を有する逆テーパ形状のものを採用した。したがって、マスクを除去した後に形成される貫通孔の形状（開口形状）は、該マスクの逆テーパ形状と対応した形状、すなわち逆テーパ形状となる。
ここで、第１導電層と第２導電層とを接続するためのコンタクトホールの形状が、第１導電層側から上層に向けて狭まる形状（テーパ形状）となる場合には、コンタクトホール内に形成する導電部材（コンタクトプラグ）が第２導電層との間で非接触となる不具合が生じ易い。単に、マスクを形成した場合には、柱状のもの、若しくは第１導電層から上層に向けて裾狭まりの形状（テーパ形状）となるが、本発明では、このような問題点に鑑みて、敢えて逆テーパ形状のマスクを形成し、導電層同士の接続性を高めるものとした。つまり、本発明のようにマスクを逆テーパ形状とすることで、貫通孔（コンタクトホール）の形状を逆テーパ形状に構成でき、その結果、第１導電層と第２導電層との接続性を高めることができたのである。
【００１０】
さらに、本発明においては、マスクの形状を上述のように逆テーパ形状としたため、マスクの周りにおいて絶縁層の盛上りが形成され難くなる。すなわち、マスクと絶縁層との濡れ性にもよるが、特にマスクと絶縁層との濡れ性が良い場合には、マスク（柱状のものやテーパ形状のもの）周りに絶縁層の盛上りができる惧れがあり、この上に導電層を形成した場合、導電層にも盛上りができてしまう場合がある。この場合、多層配線の平坦性が崩れてしまい、例えば断線等の要因となり得る上、平坦性が要求される液晶装置等の電気光学装置等に当該多層配線構造を適用する場合には、該電気光学装置の特性低下に繋がり得る場合もある。しかしながら、本発明のようにマスクを逆テーパ形状とすることで、該マスクの周りに絶縁層の盛上りが形成され難くなり、上記した問題の発生を防止ないし抑制することが可能となったのである。
【００１１】
上記逆テーパ形状のマスクを形成するために、以下の方法を採用することができる。すなわち、マスクの形成材料としてフォトレジストを用い、マスク形成工程として、フォトレジストを第１導電層上の全面に形成する工程と、形成したフォトレジストに対する選択露光及び現像を行うことによりコンタクトホールの形成領域に該フォトレジストを選択的に配設する工程とを含むものとし、フォトレジストに対する露光時間及び／又は露光エネルギーを制御することで、形成するマスクの形状を逆テーパ形状とする手法を採用することができる。このような方法により好適に逆テーパ形状のマスクを形成することが可能となる。
【００１２】
また、フォトレジストとしてネガレジストを用い、コンタクトホールの形成領域に対応して選択露光を行うものとし、該ネガレジストとして、当該ネガレジストの厚さ方向において露光の被照射量が第１導電層側に向かって小さくなるような透過率の小さい材料を用いる手法を採用することもできる。この場合のネガレジストとしては、例えば東京応化工業株式会社製ＴＥＬＲ−Ｎ１０１ＰＭや日本ゼオン株式会社製ＥＬＸ−１６８等を用いることができる。このような方法によっても好適に逆テーパ形状のマスクを形成することが可能である。
【００１３】
また、フォトレジストとしてポジレジストを用い、コンタクトホールの非形成領域に対応して選択露光を行うものとし、当該ポジレジストに対する露光面積が第１導電層側に向かって大きくなるように露光の焦点を制御する手法を採用することもできる。この場合も、好適に逆テーパ形状のマスクを形成することが可能である。
【００１４】
なお、本発明において、マスクとしてフォトレジストを用いる場合、第１導電層上への該レジスト材料の全面塗布方法としては、例えばスピンコート法やディップコート法などを用いることができる。また、本発明において、マスクを除去する工程は、マスクがフォトレジストから形成されている場合、大気圧下または減圧下における酸素プラズマによるアッシング、オゾンによるアッシング、或いは通常のフォトマスク剥離液により行うことができる。
【００１５】
次に、本発明において絶縁層を形成する工程は、前記第１導電層上の前記マスクを除く領域に液体絶縁材料（絶縁材料を溶媒に分散ないし溶解させたものも含む）を塗布する液体絶縁材料塗布工程と、塗布した液体絶縁材料を固化する絶縁材料固化工程とを含むものとすることができる。これにより、真空装置などを用いずに絶縁層を形成することが可能で、工程の簡素化、コストの低減を図ることができる。液体絶縁材料としては、シロキサン結合を有するＳＯＧ（Ｓｐｉｎ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）、ポリシラザン、ポリイミド、低誘電率材料（いわゆるＬｏｗ−Ｋ材）などを使用することができる。また、液体絶縁材料が、必ずしも絶縁性を有することはなく、最終的に得られた膜が絶縁性を示せば良い。そして、これらの液体絶縁材料は、有機溶媒に溶解して塗布したのち、一般に熱処理することにより、絶縁層とすることができる。したがって、絶縁材料固化工程は、塗布した絶縁材料を加熱して行うことが望ましい。
【００１６】
次に、上述した本発明の多層配線の形成方法は、例えば配線基板の製造プロセスにおいて採用することができる。このような方法により製造された配線基板は、多層配線を具備し、その層間の電気的接続が非常に優れた信頼性の高いものとなる。また、上述した多層配線の形成方法は、例えばデバイスの製造プロセスにおいて採用することもでき、この場合、製造されるデバイスは非常に信頼性の高いものとなる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
（配線基板の製造方法）
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて詳しく説明する。図１及び図２は、本発明の多層配線の形成方法を採用した配線基板の一製造方法について、そのプロセスの概略を示す断面模式図である。なお、各図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならせてある。
【００１８】
まず、製造される配線基板１００の構成について図２（ｃ）を用いて説明する。図２（ｃ）に示した配線基板１００は、ガラス基板（基材）１０の表面に第１導電膜（多結晶シリコン膜）１４を具備し、該第１導電膜１４の上層には層間絶縁膜（絶縁層）２６を介して第２導電膜１６が形成されている。これら第１導電膜１４と第２導電膜１６とはコンタクトホール２８内のコンタクトプラグ１５を介して電気的に接続され、すなわち本実施形態の配線基板１００は多層配線構造を具備して構成されている。
【００１９】
以下、この多層構造を備えた配線基板１００の製造方法について、図１及び図２を参照しつつ説明する。まず、図１（ａ）に示したようなガラス基板１０を用意し、このガラス基板１０上に多結晶シリコン膜１４を形成する。この多結晶シリコン膜１４は、例えば次のようにして形成することができる。まず、ガラス基板１０上に液体水素化ケイ素を塗布して乾燥させる。次に、乾燥させた水素化ケイ素の膜を焼成して熱分解し、アモルファスシリコン膜にする。さらに、アモルファスシリコン膜にＸｅＣｌなどのエキシマレーザを照射してアニールし、アモルファスシリコン膜を多結晶化して多結晶シリコン膜１４にする。
【００２０】
次に、図１（ｂ）に示すように、多結晶シリコン膜１４上の所定領域にマスク２４を形成する。具体的には、後に形成するコンタクトホール２８（図２（ｃ）参照）の形成予定領域に、多結晶シリコン膜１４から上層側に向けて広がり形状（逆テーパ形状）のマスク２４を形成するものとしている。
【００２１】
ここで、該マスク２４の選択的形成方法としては、例えば図３に示すようなプロセスを採用することができる。
すなわち、図３（ａ）に示すように、感光性のレジスト２４ａを多結晶シリコン膜１４上に全面塗布（例えばスピンコート法やディップコート法等による）し、これに対し図３（ｂ）に示すようなフォトマスク３０を介してマスク露光を行う。つまり、マスク露光により所定領域のみに選択的に露光を行い、さらに現像を行うことで所定パターンのマスク２４を形成するものとしている。そして、本実施形態では、マスク２４を逆テーパ形状とするために、レジストに対する露光時間及び／又は露光エネルギーを制御するものとしている。
【００２２】
具体的には、レジストとしてネガレジストを用い、上記コンタクトホール２８（図２（ｃ）参照）の形成領域に対応して選択露光を行うものとしている。さらに、本実施形態では、図３（ｂ）に示すように、該ネガレジストの上層側（多結晶シリコン膜１４が形成された側と異なる側）から露光を行う場合に、当該ネガレジストにおいて露光の被照射量が多結晶シリコン膜１４側に向かって小さくなるような透過率の小さいレジスト材料を用いている。これにより、多結晶シリコン膜１４に近い程、露光範囲が小さくなり、すなわち多結晶シリコン膜１４から上層に向けて硬化するレジルトの範囲が広くなり、図３（ｃ）に示したような逆テーパ形状を実現することが可能となる。
【００２３】
なお、図４（ａ）に示すようなネガレジストとして露光の照射光に対して透過率の高いレジスト２４０ａを用いた場合には、図４（ｂ）に示したように、レジスト２４０ａにおいて、多結晶シリコン膜１４に近い程、露光範囲が大きくなり、すなわち露光光源側（上層側）から多結晶シリコン膜１４側に向けて硬化するレジルトの範囲が広くなり、図４（ｃ）に示したような順テーパ形状が形成されることとなる。
【００２４】
ネガレジストとしては、例えば東京応化工業株式会社製ＴＥＬＲ−Ｎ１０１ＰＭや日本ゼオン株式会社製ＥＬＸ−１６８等を用いることで、好適に上述の逆テーパ形状を実現することできるようになる。また、フォトレジストとしてポジレジストを用いることも可能で、この場合、コンタクトホール２８（図２（ｃ）参照）の非形成領域に対応して選択露光を行うものとし、当該ポジレジストに対する露光面積が多結晶シリコン膜１４側に向かって大きくなるように露光の焦点を制御すれば良い。
【００２５】
なお、レジストの塗布方法としては、例えばスピンコート法やディップコート法などを用いることができる。また、露光・現像工程を行った後、真空ＵＶ照射を行うことにより形成されるマスクの硬化を行うものとしている。
【００２６】
次に、図１（ｃ）に示すように、形成したマスク２４の周囲、すなわちマスク２４を除いた多結晶シリコン膜１４の全面に液体絶縁材料などからなる絶縁層２６を形成する。この絶縁層２６は、液状絶縁材料をマスク２４を除いた多結晶シリコン膜１４の全面に塗布し、これを焼成して加熱分解させて形成することができる。これにより、高価な真空装置などを使用する必要がなく、成膜に必要な投入エネルギーや時間などを節減することができる。
【００２７】
上記液体絶縁材料の塗布は、本実施形態の場合、いわゆるスピンコートによって行っている。なお、液体絶縁材料の塗布は、ディップコートや液体ミスト化学堆積法（Ｌｉｑｕｉｄ Ｓｏｕｒｃｅ Ｍｉｓｔｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＬＳＭＣＤ）、スリットコートなどによって行ってもよい。また、液体絶縁材料の塗布は、いわゆるインクジェット装置のような液滴吐出装置によって行うこともできる。このような液滴吐出装置を用いれば、所望の部分にだけ定量的に塗布することが可能であるので、材料を節減することができる。また、液体絶縁材料としては、シロキサン結合を有するＳＯＧ（Ｓｐｉｎ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）、ポリシラザン、ポリイミド、Ｌｏｗ−Ｋ材などを使用することができる。さらに、液体絶縁材料は、必ずしも絶縁性を有することはなく、最終的に得られた膜が絶縁性を示せば良い。そして、これらの液体絶縁材料は、有機溶媒に溶解して塗布したのち、一般に熱処理することにより、絶縁層２６とすることができる。したがって、液体絶縁材料を固化する工程は、塗布した液体絶縁材料を加熱して行うことが望ましい。
【００２８】
次に、マスク２４の除去工程を行い、図２（ａ）に示すように、絶縁層２６のうちマスク２４が形成されていた領域に貫通孔（コンタクトホール）２８を形成する。マスク２４を除去する工程としては、例えば大気圧下または減圧下における酸素プラズマによるアッシング、オゾンによるアッシング、或いは通常のフォトマスク剥離液により行うことができる。このような方法によるマスク２４の除去では、下層の多結晶シリコン膜１４に対して影響（オーバーエッチングによる影響等）を及ぼさない方法を選択できるので、安定してコンタクトホールを開口することができる。
【００２９】
次に、図２（ｂ）に示すように、液滴吐出装置（図示略）を用いて貫通孔（コンタクトホール）２８に有機金属化合物を主成分とした液体コンタクト形成材料を供給する。その後、貫通孔（コンタクトホール）２８内の液体コンタクト形成材料を焼成して固化し、コンタクトプラグ１５を形成する。
【００３０】
その後、例えば導電材料の微粉末を有機溶媒に分散させた液体配線材料を、液滴吐出装置（図示略）を用いて所定パターンにて供給し、これを熱処理して、図２（ｃ）に示すような第２導電膜１６を形成する。これにより、多結晶シリコン膜１４と第２導電膜１６とがコンタクトホール２８に設けたコンタクトプラグ１５を介して電気的に接続される。
【００３１】
このように、本実施形態においては、コンタクトホール２８の形成予定位置にマスク２４を設け、その後、マスク２４の周囲に絶縁層２６を形成してマスク２４を除去することにより、コンタクトホール２８を形成している。このため、絶縁層２６のエッチングをすることなくコンタクトホール２８を形成することができ、高価な真空装置を必要とせず、工程数を削減することができ、工程の簡素化が図れる。また、コンタクトホール２８の形成を迅速に行うことができるとともに、コンタクトホール２８を形成するための手間とエネルギーとを節減でき、配線基板の製造コストを低減することができる。
【００３２】
しかも、本実施形態においては、マスク２４の形状を逆テーパ形状としたため、マスク２４を除去した後に絶縁層２６に形成される貫通孔２８の形状（開口形状）は、該マスク２４の逆テーパ形状と対応した形状、すなわち多結晶シリコン膜１４側から上層に向けて広がる形状（逆テーパ形状）となる。
ここで、マスクの形状を、例えば図４（ｃ）に示すような順テーパ形状とした場合には、図５に示すように、多結晶シリコン膜１４と第２導電膜１６とを接続するためのコンタクトホール２８１の形状が、多結晶シリコン膜１４側から上層に向けて狭まる形状（順テーパ形状）となり、この場合、コンタクトホール２８１内に形成するコンタクトプラグ１５１が第２導電膜１６との間で非接触となる不具合が生じ易い。
しかしながら、本実施形態では、このような問題点に鑑みて逆テーパ形状のマスク２４を形成し、コンタクトホール２８をそれに倣って逆テーパ形状としたため、多層に形成した配線同士の接続性を高めることが可能となった。
【００３３】
（デバイスの製造方法）
以下、本発明の第２の実施の形態を図面を用いて詳しく説明する。図６は、本実施形態の製造方法により製造されるデバイスの一実施形態として、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）２００の構成を示す断面模式図であって、図７〜図１０は、ＴＦＴ２００の一製造方法について、そのプロセスの概略を示す断面模式図である。なお、各図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならせてある。
【００３４】
まず、製造されるＴＦＴ２００の構成について図６を用いて説明する。図６に示したＴＦＴ２００は、ガラス基板（基材）１０の表面に多結晶シリコン膜１４を具備しており、該多結晶シリコン膜１４はソース領域１４ａ、チャネル領域１４ｂ、ドレイン領域１４ｃを有し、ソース領域１４ａにはコンタクトホール２８ａ，２８ｂを介してソース電極１６１が、ドレイン領域１４ｃにはコンタクトホール２９ａ，２９ｂ，２９ｃを介して画素電極１６２が電気的に接続されている。つまり、ＴＦＴ２００は例えば液晶装置等の電気光学装置の画素スイッチング素子として好適なものとされている。また、多結晶シリコン膜１４のチャネル領域１４ｂの上層には、ゲート絶縁膜２６１を介してゲート電極１９が形成されている。
【００３５】
ここで、第１導電層たる多結晶シリコン膜１４と第２導電層たるソース電極１６１とは、ゲート絶縁膜２６１及び層間絶縁膜２６２を介して積層され、また、第１導電層たる多結晶シリコン膜１４と第３導電層たる画素電極１６２とは、ゲート絶縁膜２６１及び２層の層間絶縁膜２６２，２６３を介して積層されている。以上のように、本実施形態のＴＦＴ２００は多層配線構造を具備して構成されており、以下に述べるように上述した配線基板の製造方法を用いて製造することができる。
【００３６】
以下、図６に示したＴＦＴ２００の製造方法について、図７〜図１０を参照しつつ説明する。
まず、図７（ａ）に示したように、ガラス基板１０の表面に多結晶シリコン膜１４を形成する。この多結晶シリコン膜１４は、次のようにして形成することができる。まず、ガラス基板１０の上に例えばフッ素樹脂膜などの撥液性の膜（図示せず）を形成する。そして、この撥液膜の素子形成領域に紫外線などを照射し、素子形成領域の撥液膜を分解除去してパターニングし、撥液バンクとする。その後、素子形成領域に液体水素化ケイ素を塗布して乾燥させる。次に、乾燥させた水素化ケイ素の膜を焼成して熱分解し、アモルファスシリコン膜にする。さらに、ガラス基板１０の全体に紫外線を照射して撥液バンクを分解して除去したのち、アモルファスシリコン膜にＸｅＣｌなどのエキシマレーザを照射してアニールし、アモルファスシリコン膜を多結晶化して多結晶シリコン膜１４にする。
【００３７】
その後、多結晶シリコン膜１４のチャンネルドープを行う。すなわち、全面に適宜の不純物（例えば、ｎ型導電層を形成する場合はＰＨ３イオン）を打ち込んで拡散させる。この多結晶シリコン膜１４は、第１導電層となる。
【００３８】
次に、多結晶シリコン膜１４を覆う形にて、ガラス基板１０の全面に液体有機材料であるフォトマスクを塗布する。そして、塗布したフォトマスクを７０〜９０℃の温度で乾燥（プレベーク）させる。なお、液体有機材料は、感光性の樹脂（例えば、ポリイミド）であってもよい。また、液体有機材料の塗布は、スピンコート、ディップコート、ＬＳＭＣＤ、スリットコート、定量吐出装置による塗布を用いることができる。そして、フォトリソグラフィー法によりフォトマスクを露光、現像し、第１導電層となる多結晶シリコン膜１４のソース領域１４ａとドレイン領域１４ｃとの上のコンタクトホールの形成領域に、図７（ａ）に示すようなマスク２４ａ，２４ｃを形成する。このマスク２４ａ，２４ｃは、後に形成するゲート絶縁膜２６１（図５参照）の厚さと同等か、それ以上の高さに形成する。
【００３９】
その後、図７（ｂ）に示すように、マスク２４ａ，２４ｃを除いたガラス基板１０（多結晶シリコン膜１４を含む）の全面にゲート絶縁膜２６１を形成する。このゲート絶縁膜２６１は、上述した配線基板の製造方法の実施形態で示した絶縁層２６と同様の方法、つまり液体絶縁材料を塗布・固化することで形成することができる。
【００４０】
次に、マスク２４ａ，２４ｃをアッシングにより除去し、図７（ｃ）に示すように、ゲート絶縁膜２６１のうちマスク２４ａ，２４ｃが形成されていた領域に貫通孔２８ａ，２９ａを形成する。また、形成した貫通孔２８ａ，２９ａに対しては、液滴吐出装置（図示略）を用いて、図７（ｄ）に示すように選択的に有機金属化合物を主成分とした液体コンタクト形成材料を供給し、その後、該貫通孔２８ａ，２９ａ内の液体コンタクト形成材料を焼成して固化し、コンタクトプラグ１５ａ，１６ａにする。
【００４１】
続いて、図８（ａ）に示すように、ゲート絶縁膜２６１上のチャネル領域１４ｂに対応した位置にゲート電極１９を形成する。具体的には、有機金属化合物を主成分とする液体導電材料を全面塗布する一方、これをチャネル領域１４ｂに対応した位置に選択的に形成すべくフォトリソグラフィー法等によりパターニングする。なお、形成したゲート電極１９をマスクとして、ソース領域１４ａとドレイン領域１４ｃとに適宜の不純物（例えば、ｐ型導電層を形成する場合はＢ２Ｈ６イオン）の打ち込みを行う。
【００４２】
また、同じく図８（ａ）に示すように、２つのコンタクトプラグ１５ａ，１６ａ上に更にレジストを形成して、後に形成する層間絶縁膜２６２の層厚よりも厚い（高さの大きい）マスク２４１，２４２を形成する。
【００４３】
次に、図８（ｂ）に示すように、マスク２４１，２４２を除いたガラス基板１０（ゲート絶縁膜２６１を含む）の全面に層間絶縁膜２６２を形成する。この層間絶縁膜２６２は、上述したゲート絶縁膜２６１と同様の方法、つまり液体絶縁材料を塗布・固化することで形成することができる。さらに、マスク２４１，２４２をアッシングにより除去し、図８（ｃ）に示すように、層間絶縁膜２６２のうちマスク２４１，２４２が形成されていた領域に貫通孔２８ｂ，２９ｂを形成する。また、形成した貫通孔２８ｂ，２９ｂに対しては、液滴吐出装置（図示略）を用いて選択的に有機金属化合物を主成分とした液体コンタクト形成材料を供給し、その後、該液体コンタクト形成材料を焼成して固化することで、図９（ａ）に示すようなコンタクトプラグ１５ｂ，１６ｂを形成する。
【００４４】
次に、図９（ｂ）に示すように、コンタクトプラグ１５ａと接続する形にて、ソース電極１６１を所定の配線パターンにて形成する。このソース電極１６１の配線パターン形成に際しても液滴吐出装置を用いることができる。ソース電極１６１の形成後、図９（ｃ）に示すように、コンタクトプラグ１６ｂ上にマスク２４３を形成する。この場合のマスク形成は、フォトリソグラフィー法や液滴吐出装置を用いた液滴吐出法等により行うことができる。
【００４５】
続いて、図１０（ａ）に示すように、マスク２４３を除いた層間絶縁膜２６２（ソース電極１６１を含む）の全面に層間絶縁膜２６３を形成する。この層間絶縁膜２６３は、上述した層間絶縁膜２６２と同様の方法、つまり液体絶縁材料を塗布・固化することで形成することができる。さらに、マスク２４３をアッシングにより除去し、図１０（ｂ）に示すように、層間絶縁膜２６３のうちマスク２４３が形成されていた領域に貫通孔２９ｃを形成する。また、形成した貫通孔２９ｃに対しては、液滴吐出装置（図示略）を用いて選択的に有機金属化合物を主成分とした液体コンタクト形成材料を供給し、その後、該液体コンタクト形成材料を焼成して固化することで、図１０（ｃ）に示すようなコンタクトプラグ１６ｃを形成する。
【００４６】
そして、同じく図１０（ｃ）に示すように、コンタクトプラグ１６ｃと接続する形にて、ＩＴＯ等からなる画素電極１６２を所定の配線パターンにて形成する。この画素電極１６２のパターン形成に際しても液滴吐出装置を用いることができる。
【００４７】
以上のような方法により、第１導電層であるソース領域１４ａと第２導電層であるソース電極１６１、および第１導電層であるドレイン領域１４ｃと第２導電層である画素電極１６２とを、コンタクトホールに設けたコンタクトプラグ１５ａ，１５ｂ、及びコンタクトプラグ１６ａ，１６ｂ，１６ｃを介して電気的に接続させることができる。このように、本実施形態においては、コンタクトホールの形成位置にマスクを設け、その後、マスクの周囲に絶縁層を形成してマスクを除去することにより、コンタクトホールを形成している。このため、貫通孔（コンタクトホール）を形成するために絶縁層のエッチングをする必要がないため、高価な真空装置を必要とせず、工程数を削減することができ、工程の簡素化が図れる。しかも、本実施形態においては、コンタクトホールを形成するためのマスクの形状を逆テーパ形状としたため、マスク２４を除去した後に絶縁層２６に形成される貫通孔２８の形状（開口形状）を、多結晶シリコン膜１４側から上層に向けて広がる形状（逆テーパ形状）とすることが可能となった。したがって、上述した配線基板の製造方法と同様、多層に形成した配線同士の接続性を高めることが可能となった。
【００４８】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で種々の変更を行うことができる。例えば上記実施形態の各構成は、その一部を省略したり、上記とは異なる任意の組み合わせを採用することができる。例えば、上記デバイスの製造方法においては、上述した配線基板の製造方法で示した種々の製膜方法、選択的塗布方法等を採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の配線基板の製造方法の一プロセスを示す断面模式図。
【図２】図１に続く、配線基板の製造方法の一プロセスを示す断面模式図。
【図３】マスクの形成方法について一プロセス例を示す断面模式図。
【図４】比較例のマスクの形成方法についてプロセスを示す断面模式図。
【図５】図４の方法を用いて得られた配線基板の例を示す断面模式図。
【図６】本実施形態の製造方法により得られたデバイスの一例を示す断面模式図。
【図７】本実施形態のデバイスの製造方法の一プロセスを示す断面模式図。
【図８】図７に続く、デバイスの製造方法の一プロセスを示す断面模式図。
【図９】図８に続く、デバイスの製造方法の一プロセスを示す断面模式図。
【図１０】図９に続く、デバイスの製造方法の一プロセスを示す断面模式図。
【符号の説明】
１０…基板、１４…多結晶シリコン膜（第１導電層）、１６…第２導電層、２４…マスク、２６…絶縁層、２８…コンタクトホール（貫通孔）
Claims (8)
- 絶縁層を介して第１導電層と第２導電層とが積層され、前記絶縁層に形成されたコンタクトホールを介して前記第１導電層と前記第２導電層とが接続されてなる多層配線の形成方法であって、
基材上に第１導電層を形成する工程と、
前記第１導電層上のコンタクトホールの形成領域に、該第１導電層側から上層に向けて広がり形状を有する逆テーパ形状のマスクを形成するマスク形成工程と、
形成したマスクを除く前記第１導電層上に絶縁層を形成する工程と、
前記マスクを除去して前記絶縁層に貫通孔を形成する工程と、
該貫通孔内にコンタクト用導電部材を形成し、該導電部材と接続する形にて第２導電層を形成する工程と、を含むことを特徴とする多層配線の形成方法。 - 前記マスクの形成材料としてフォトレジストを用い、前記マスク形成工程は、前記フォトレジストを第１導電層上の全面に形成する工程と、形成したフォトレジストに対する選択露光及び現像を行うことにより前記コンタクトホールの形成領域に該フォトレジストを選択的に配設する工程と、を含み、前記フォトレジストに対する露光時間及び／又は露光エネルギーを制御することで、形成するマスクの形状を前記逆テーパ形状とすることを特徴とする請求項１に記載の多層配線の形成方法。
- 前記フォトレジストとしてネガレジストを用い、前記コンタクトホールの形成領域に対応して選択露光を行うものとし、前記ネガレジストとして、当該ネガレジストにおいて露光の被照射量が前記第１導電層側に向かって小さくなるような透過率の小さい材料を用いたことを特徴とする請求項２に記載の多層配線の形成方法。
- 前記フォトレジストとしてポジレジストを用い、前記コンタクトホールの非形成領域に対応して選択露光を行うものとし、当該ポジレジストに対する露光面積が前記第１導電層側に向かって大きくなるように露光の焦点を制御することを特徴とする請求項２に記載の多層配線の形成方法。
- 前記絶縁層を形成する工程が、前記第１導電層上の前記マスクを除く領域に液体絶縁材料を塗布する工程と、塗布した前記液体絶縁材料を固化する工程とを含むことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の多層配線の形成方法。
- 前記第１導電層と第２導電層との間に複数の絶縁層が形成されてなる多層配線の形成方法であって、
各絶縁層は、前記逆テーパ形状のマスクを形成した後に、該マスクを除く前記第１導電層上に形成することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の多層配線の形成方法。 - 請求項１ないし６のいずれか１項に記載の多層配線の形成方法を用いたことを特徴とする配線基板の製造方法。
- 請求項１ないし６のいずれか１項に記載の多層配線の形成方法を用いたことを特徴とするデバイスの製造方法。
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- 2003-07-07 JP JP2003192920A patent/JP2005032759A/ja active Pending
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