JP3271094B2 - 積層配線基板及びその製造方法 - Google Patents

積層配線基板及びその製造方法

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JP3271094B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は積層配線基板及びその製
造方法に関する。より詳しくは、薄膜トランジスタ基板
等によって代表される積層配線基板の微細なコンタクト
構造に関する。
【0002】
【従来の技術】図6を参照して、従来の積層配線基板の
コンタクト構造を簡潔に説明する。図示する様に、絶縁
基板101の表面には所定の形状にパタニングされた下
側配線102が形成されている。その上には組成の異な
る少なくとも二層の絶縁膜103,104が全面的に被
覆されている。さらにその上には所定の形状にパタニン
グされた上側配線105が形成されている。なお、二層
の絶縁膜103,104の間には、通常中間配線(図示
せず)が形成されている。かかる積層構造において、二
層の絶縁膜103,104にはコンタクトホール106
が開口しており、その底部には下側配線102が部分的
に露出している。上側配線105はコンタクトホール1
06を介して下側配線102に電気接続され、配線間の
導通接続がとられる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】引き続き図6を参照し
て発明が解決しようとする課題を簡潔に説明する。各絶
縁膜103,104はプロセス設計の観点から異なる組
成の材料が用いられる場合がある。コンタクトホール1
06は例えばウェットエッチングにより二層の絶縁膜1
03,104を局部的に開口して設けられる。工程簡略
化の為、二層の絶縁膜103,104は共通の処理液を
用いて連続的にウェットエッチング処理される場合があ
る。この時、両絶縁膜103,104の組成の相違に起
因して、エッチングレートも互いに異なる。図示する様
に、上側の絶縁膜104のエッチングレートに比べて下
側の絶縁膜103のエッチングレートが高い場合には、
サイドエッチが発生し、コンタクトホール106は逆テ
ーパ状になる。即ち、上側の絶縁膜104のオーバーハ
ング部107直下に空洞108が発生する。この様な逆
テーパ状のコンタクト構造では、空洞108に沿って上
側配線105の段切れ等が生じやすく、コンタクト不良
の原因になっているという課題がある。なお、逆テーパ
状のエッチングを防止する為には、上側の絶縁膜104
のエッチングレートを下側の絶縁膜103に比べて高く
なる様に材料選択を行なえば良いが、これでは材料設計
の自由度が制限を受ける。又、エッチング液の選定にも
制限が生じプロセス設計上不利になる。さらに、絶縁膜
103,104の組成には局所的なばらつきがある為、
エッチングレートも変動し完全にサイドエッチを防止す
る事は実際の製造プロセス上極めて困難である。
【0004】
【課題を解決するための手段】上述した従来の技術の課
題に鑑み、本発明は仮に逆テーパ状のコンタクトホール
が形成された場合であっても、有効に段切れ欠陥等のコ
ンタクト不良を防止する事を目的とする。かかる目的を
達成する為に以下の手段を講じた。即ち、本発明にかか
る積層配線基板は、基本的な構成要素として下側配線
と、組成の異なる少なくとも二層の絶縁膜と、その上に
形成された上側配線とを有する。該二層の絶縁膜にはコ
ンタクトホールが開口されている。特徴事項として、該
コンタクトホールの内周部に含まれるサイドエッチ等の
段差を埋める樹脂壁が設けられている。上側配線は該樹
脂壁に沿ってコンタクトホール内に導かれ、その底部に
露出した下側配線に電気接続される。この樹脂壁は例え
ばアクリル樹脂材料からなる。下側配線は例えば半導体
膜からなり、上側配線は例えば導体膜からなる。通常、
前記二層の絶縁膜の間には中間配線が配設されている。
【0005】かかるコンタクト構造を有する積層配線基
板を製造する為に以下の方法を講じた。即ち、本発明に
かかる積層配線基板の製造方法は、基板上に下側配線を
パタニング形成する第1工程と、該下側配線の上に組成
の異なる絶縁膜を少なくとも二層順次成膜する第2工程
と、該二層の絶縁膜を局部的にエッチング処理し下側配
線に連通するコンタクトホールを開口する第3工程と、
該コンタクトホールを一旦樹脂で埋め込んだ後該コンタ
クトホールの中心部から該樹脂を除去しコンタクトホー
ルの内周部を整形する第4工程と、上側配線をパタニン
グ形成し該整形されたコンタクトホールを介して下側配
線に電気接続する第5工程とからなる。好ましくは、前
記第4工程において、感光性樹脂を埋め込んだ後直接露
光現像して部分的に除去しコンタクトホールを整形す
る。
【0006】
【作用】本発明によれば、コンタクトホールを一旦樹脂
で埋め込んだ後、中心部から樹脂を除去し、コンタクト
ホールの内周部を整形している。仮に、サイドエッチ等
によりコンタクトホール内に段差もしくは空洞が存在し
ても、所定の流動性を有する樹脂を埋め込む事により空
洞は充填される。その後埋め込まれた樹脂を垂直にくり
貫く事により、コンタクトホールの内周は段差を含まな
い樹脂壁により被覆される事になる。この様にして成形
された樹脂壁に沿って上側配線をコンタクトホール内に
導く事により段切れ欠陥等のコンタクト不良を有効に防
止できる。
【0007】
【実施例】以下図面を参照して本発明の好適な実施例を
詳細に説明する。図1は、本発明にかかる積層配線基板
の構造を示す断面図である。図示する様に、例えば絶縁
性を有する基板1の表面には下側配線2がパタニング形
成されている。その上には組成の異なる少なくとも二層
の絶縁膜3,4が全面的に成膜されている。加えて、絶
縁膜4の表面には上側配線5が所定の形状にパタニング
形成されている。かかる積層構造において、二層の絶縁
膜3,4にはコンタクトホール6が開口している。コン
タクトホール6は絶縁膜3,4を連続的にエッチング処
理する事により形成される。図示の例では、下側絶縁膜
3のエッチングレートが上側絶縁膜4のエッチングレー
トに比べ高い為、サイドエッチが進行し空洞7が発生し
ている。本発明の特徴事項として、コンタクトホール6
の内周部にはこの空洞7あるいは段差を埋める樹脂壁8
が設けられている。上側配線5はこの樹脂壁8に沿って
コンタクトホール6内に導かれ、その底部に露出した下
側配線2に電気接続されている。図から容易に理解され
る様に、上側配線5はコンタクトホール6内において何
ら段差部を通過しない為、従来問題となっていた段切れ
欠陥等が発生する惧れがない。
【0008】次に、図2及び図3を参照して本発明にか
かる積層配線基板の製造方法を詳細に説明する。先ず最
初に、図2の(1)に示す様に、基板1の表面に下側配
線2をパタニング形成する第1工程を行なう。続いて、
下側配線2の上に組成の異なる絶縁膜3,4を少なくと
も二層順次成膜する第2工程を行なう。本例では、下側
の絶縁膜3のエッチングレートは上側の絶縁膜4のエッ
チングレートに比べて高くなっている。この様なエッチ
ングレートの設定はサイドエッチが生ずる為従来避ける
必要があったが、本製造方法では特に問題はない。
【0009】次に(2)に示す様に、絶縁膜4の表面に
レジスト9を塗布し、露光現像を行なって局部的に開口
を設ける。ライトアッシングを施した後、レジスト9を
マスクとして二層の絶縁膜3,4を連続的にウェットエ
ッチング処理し、下側配線2に連通するコンタクトホー
ル6を形成する第3工程を行なう。この際、エッチング
レートの比較的小さな上側絶縁膜4には若干のサイドエ
ッチが発生し、エッチングレートの比較的大きな下側絶
縁膜3には相当程度のサイドエッチが発生する。この結
果、上側絶縁膜4のオーバーハング部直下に空洞7が生
じる。続いて(3)に示す様に使用済みとなったレジス
ト9をアッシングして除去する。
【0010】次に図3の(1)に示す様に、コンタクト
ホール6が形成された基板1の表面に樹脂10を塗布
し、コンタクトホール6を埋め込む。塗布された樹脂1
0は所望の流動性を有しており、その粘性により空洞7
に進入しこれを充填する。塗布方法としては、ディッピ
ング、スピンコーティング、印刷等プロセス条件に合わ
せて適宜選択する事ができる。本例では、後工程の合理
化を図る為樹脂10として感光性材料を用いている。感
光性の樹脂10は基板1に塗布された後、所定の加熱処
理を施され硬化状態になる。
【0011】次に(2)に示す様に、コンタクトホール
6の中心部から樹脂10を除去し、コンタクトホールの
内周部を整形する第4工程を行なう。この結果、コンタ
クトホール6の内部には前述した空洞7もしくは段差を
埋める樹脂壁8が形成される。感光性樹脂10の除去は
所定のマスクを介した露光現像処理により容易に実施可
能である。最後に(3)に示す様に、上側配線5をパタ
ニング形成し、先に整形されたコンタクトホール6を介
し下側配線2に電気接続する第5工程を行なう。
【0012】上述したコンタクトホールの整形に用いら
れる樹脂は、微細加工が可能でなければならない。又、
上側配線5のパタニングにエッチング液等の薬品を用い
る為、所望の耐薬品性が要求される。さらに、後工程で
高温にさらされる場合があり、所定の耐熱性を要求され
る。加えて、光学的に透明な積層配線基板を作成する場
合には無色透明である事が要求される。かかる要求特性
を満たす為、所望の材料が選択され、例えばアクリル、
スチレン、ポリイミド、エポキシ、シリコーン、SOG
等が挙げられる。なお、SOGはSiO2 の微粒子を有
機溶剤に混練したものである。上述した実施例では工程
の簡略化を図る為感光性樹脂を用いているが、本発明に
かかる製造方法はこれに限られるものではなく非感光性
樹脂を用いる事も可能である。非感光性樹脂は感光基を
含まない為透明性に優れているとともに化学的にも安定
である。但し、加工性に若干難があり工程が複雑化す
る。非感光性樹脂を用いた場合には、塗布焼成した後所
定のレジストを重ね露光現像を行なって開口を設ける。
このレジストを介してプラズマエッチング等のドライエ
ッチングを行ないコンタクトホールの中心部から選択的
に樹脂を除去すれば良い。
【0013】最後に図4及び図5を参照して、本発明の
応用例を詳細に説明する。本例では積層配線基板として
光学的に透明なアクティブマトリクス表示用薄膜トラン
ジスタ基板を作成している。先ず最初に、図4の工程A
において、石英等からなる絶縁基板の表面に多結晶シリ
コン薄膜(1Poly)をLPCVD法により成膜す
る。この1Polyが図1に示した下側配線2に対応し
ている。続いてSiイオン注入を行ない一旦微細化した
後固相成長を行ない1Polyの大粒径化を図る。その
後1Polyを島状にパタニングし素子領域を形成す
る。さらにその表面を熱酸化しSiO2 としてゲート酸
化膜を得る。さらにボロンイオンを所定濃度で注入し、
予め閾値電圧の調整を行なう。次に工程Bにおいて、L
PCVD法によりSiNを成膜しゲート窒化膜とする。
このSiNの表面を熱酸化しSiO2に転換する。この
様にしてSiO2 /SiN/SiO2 の3層構造からな
る耐圧性に優れたゲート絶縁膜が得られる。次にLPC
VD法により別の多結晶シリコン薄膜(2Poly)を
堆積する。2Polyの低抵抗化を図った後、所定の形
状にパタニングしゲート電極Gを得る。続いてSiNを
部分的にエッチングで除去した後、Asイオンを注入し
1Polyにソース領域S及びドレイン領域Dを設け
る。この様にしてNチャネル型の薄膜トランジスタ(T
FT)が形成される。続いて工程CにおいてLPCVD
法により第1層間絶縁膜(1PSG)を堆積する。この
1PSGが図1に示した絶縁膜3に相当している。この
1PSGに第1コンタクトホール(1CON)をパタニ
ング形成した後、スパッタリングによりアルミニウム
(Al)を全面的に成膜する。これを所定の形状にパタ
ニングしてTFTのソース領域Sに電気接続する金属配
線パタンに加工する。
【0014】図5の工程Dにおいて、LPCVD法によ
り1PSGに重ねて第2層間絶縁膜(2PSG)を堆積
し、Alからなる配線金属パタンを完全に被覆する。こ
の2PSGが図1に示した絶縁膜4に対応している。従
って、配線金属パタンは二層の絶縁膜によって上下から
挟まれた中間配線となる。続いて、二層に重ねられた1
PSG,2PSGを連続的にエッチングしTFTのドレ
イン領域Dに連通する第2コンタクトホール(2CO
N)を開口する。この2CONが図1に示したコンタク
トホール6に対応している。1PSGと2PSGの組成
の相違により、2CON内にはサイドエッチが発生し逆
テーパ状となる可能性がある。次に、工程Eにおいて2
PSG表面の凹凸及び2CONを平坦化層で埋める。こ
の為、本実施例では所定の粘性を有する液状のアクリル
樹脂をスピンコーティングで塗布した。この平坦化層は
図3に示した樹脂10に対応している。この平坦化層に
加熱処理を施し硬化させた後、2CONの中心からアク
リル樹脂を選択的に除去し2CON内周部を整形する。
この結果、2CONの底部にはTFTのドレイン領域D
が露出する。次に工程Fにおいてスパッタリングにより
透明導電膜を成膜する。本実施例では透明導電膜材料と
してITOを用いる。なお、このITOは図1に示した
上側配線5に対応している。ITOは2CONの整形さ
れた内周部にも堆積され、TFTのドレイン領域Dと電
気的な導通がとられる。最後に工程GにおいてITOを
所定の形状にパタニングし画素電極とする。
【0015】
【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、コ
ンタクトホールを一旦樹脂で埋め込んだ後、その中心部
から該樹脂を除去しコンタクトホールの内周部を整形し
ている。これにより、コンタクトホール内にサイドエッ
チが発生しても、段差や空洞を樹脂で埋め込む事が可能
となり、配線段切れ等のコンタクト不良を防止する事が
できるという効果がある。又、コンタクトホールの形成
工程でサイドエッチが発生しても後工程で整形が可能の
為、プロセス設計の自由度が拡大するとともに、コンタ
クトエッチング処理の厳密な工程管理が不要になるとい
う効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる積層配線基板を示す模式的な断
面図である。
【図2】本発明にかかる積層配線基板の製造方法を示す
工程図である。
【図3】同じく製造工程図である。
【図4】本発明にかかる積層配線基板の応用例を示す工
程図である。
【図5】同じく応用例を示す工程図である。
【図6】従来の積層配線基板の課題を説明する為の断面
図である。
【符号の説明】
1 基板 2 下側配線 3 絶縁膜 4 絶縁膜 5 上側配線 6 コンタクトホール 7 空洞 8 樹脂壁 10 樹脂
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−85856(JP,A) 特開 昭60−108842(JP,A) 特開 平3−126921(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/768 H01L 21/28 H01L 29/786 H01L 21/336 H01L 27/12

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下側配線と、組成の異なる少なくとも二
    層の絶縁膜と、その上に形成された上側配線とを有する
    積層配線基板であって、 該二層の絶縁膜に開口されたコンタクトホールと、該コ
    ンタクトホールの内周部に含まれる段差を埋める樹脂壁
    とを有し、 前記上側配線は該樹脂壁に沿ってコンタクトホール内に
    導かれ、該コンタクトホール底部に露出した下側配線に
    電気接続されている積層配線基板。
  2. 【請求項2】 前記樹脂壁はアクリル樹脂材料からなる
    請求項1記載の積層配線基板。
  3. 【請求項3】 前記下側配線は半導体膜からなり、前記
    上側配線は導体膜からなる請求項1記載の積層配線基
    板。
  4. 【請求項4】 前記二層の絶縁膜の間に中間配線が配設
    されている請求項1記載の積層配線基板。
  5. 【請求項5】 基板上に下側配線をパタニング形成する
    第1工程と、 該下側配線の上に組成の異なる絶縁膜を少なくとも二層
    順次成膜する第2工程と、 該二層の絶縁膜を局部的にエッチング処理し下側配線に
    連通するコンタクトホールを開口する第3工程と、 該コンタクトホールを一旦樹脂で埋め込んだ後、該コン
    タクトホールの中心部から該樹脂を除去し該コンタクト
    ホールの内周部を整形する第4工程と、 上側配線をパタニング形成し該整形されたコンタクトホ
    ールを介して該下側配線に電気接続する第5工程とから
    なる積層配線基板の製造方法。
  6. 【請求項6】 前記第4工程は、感光性樹脂を埋め込ん
    だ後直接露光現像して部分的に除去しコンタクトホール
    を整形する請求項5記載の積層配線基板の製造方法。
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