JPH0364923A - 多層配線間の接続方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概　　　要〕 本発明は、第１の配線金属層と、その上に絶縁層を介し
て設けられた第２の配線金属層とを互いに接続する多層
配線間の接続方法に関し、第２の配線金属層を厚く形成
することなしに、コンタクト歩留りを向上させるため、
層間の絶縁層を形成する前に第１の配線金属層上にコン
タクト用の金属層を形成しておき、その後に絶縁層を形
成して表面を平坦化し、この絶縁層をエッチバックして
上記コンタクト用金属層の表面を露出させ、その上に第
２の配線金属層を形成するようにしたものである。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、各種ＩＣや薄膜トランジスタパネル等におけ
る多層配線間の接続方法に関する。

〔従来の技術〕

例えば液晶テレビ等に使用されるアクデイプマトリクス
型の液晶表示装置は、一般に、画素電極及びこの画素電
極に接続されたスイッチング素子としての薄膜トランジ
スタを絶縁基板上にマトリクス状に複数配列してなる、
薄膜トランジスタパネルを備えている。第３図は、上記
薄膜トランジスタパネルにおける薄膜トランジスタと画
素電極との従来の接続構造を示す断面図である。

同図において、絶縁性の基板１上にはゲート電極２がパ
ターン形成され、その上がゲート絶縁層３で覆われてい
る。そして、その上の所定領域には、ａ−３ｉ（アモル
ファスシリコン）からなるａ−３ｔ半導体層４が設けら
れ、更にａ−３ｔ半導体［４上からゲート絶縁Ｎ３上へ
かけてソース電極５とドレイン電極６がパターン形成さ
れている。

更に、以上の構成からなる薄膜トランジスタＴ上を覆っ
て、表面の平坦な保護絶縁層７が形成され、この保護絶
縁層７にはその表面から上記ソース電極５上まで達する
コンタクトホール８が形成されている。そして、このコ
ンタクトホール８内を含む保護絶縁Ｎ７上に画素電極９
が堆積及びバターニングにより形成されている０以上の
構成により、第１の配線金属層（この場合、ソース電極
５）と第２の配線金属Ｎ（この場合、画素電極９）とが
コンタクトホール８を介して電気的に接続された状態と
なる。

〔発明が解決しようとする課題〕 上記従来の接続構造では、コンタクトホール８を形成し
た後にその中に金属を埋め込むという方法をとっている
ため、どうしても第２の配線金属層（画素電極９）がコ
ンタクトホール８の段差部分（破線で囲んだ部分）で薄
くなってしまい、その部分で断線しやすく、よってコン
タクト歩留りが悪いという問題があった。

この問題は、第２の配線金属層（画素電極９）を相当に
厚く堆積させることにより解決できるが、その反面、金
属層が不必要に厚くなってしまい、その堆積及びエツチ
ングの際におけるスループットと加工精度が非常に悪く
なるという問題が生じる。

なお、これらの問題は、コンタクトホールを用いて多層
配線間を接続する方法であれば、上記の薄膜トランジス
タパネルにおいてのみならず、ＩＣ等を初めとする各種
分野で使用されている多層配線間の接続構造においても
生じている。

本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであ
り、その目的は、第２の配線金属層を厚く形成すること
なしに、コンタクト歩留りを太きく向上させることので
きる多層配線間の接続方法を提供することにある。

（ｆｆ！題を解決するための手段〕 本発明の多層配線間の接続方法は、第１の配線金属層上
にコンタクト用の金属層をパターン形成する工程と、該
コンタクト用金属層上を覆って全面に絶縁層を形成して
表面を平坦化する工程と、該絶縁層の全面にエツチング
を施して、前記コンタクト用金属層の上面を露出させる
工程と、該コンタクト用盆属層の上面を含む前記絶縁層
上に第２の金属配線層をパターン形成する工程とを備え
たことを特徴とする。

〔作　　用〕

本発明では、従来のように絶縁層に形成したコンタクト
ホールに金属を埋め込むのではなく、絶縁層を形成する
前にコンタクト用の金属層を第１の配線金属層上に形成
しておき、その上に第２の配線金属層を形成することで
、コンタクトをとっている。すなわち、第２の配線金属
層を堆積する際は、従来のようなコンタクトホールの大
きな段差部分が存在せず、コンタクトホールに相当する
空間には既にコンタクト用金属層が埋め込まれた状態と
なっている。そのため、第２の配線金属層には、コンタ
クト用金属層の高さと絶縁層の高さとの違いによる非常
に緩やかな段差が生じるだけであり、よって第２の配線
金属層を厚く堆積させることなしに断線を確実に防止す
ることができる。

もし、絶縁層のエツチングが過剰に行われて、上記の段
差が非常に大きくなってしまったとしても、コンタクト
用金属層が絶縁層表面から突出して側面が露出した状態
となっていることから、段差部分においてはコンタクト
用金属層の側面と第２の配線金属層との間で十分なコン
タクトが得られ、断線の心配はない。

〔実　　施　　例〕 以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説
明する。

第１図は、本発明の一実施例を適用して得られた薄膜ト
ランジスタと画素電極との接続構造を示す断面図である
。

同図において、ガラス等でできた絶縁性の基板１上には
、第３図と同様に、Ｃｒ（クロム）等からなるゲート電
極２．５ｉＮ（窒化シリコン）等からなるゲート絶縁層
３、ａ−３ｉ（アモルファスシリコン）からなるａ−３
ｉ半導体層４、Ｃｒ等からなるソース電極５及びドレイ
ン電極６によって構成された薄膜トランジスタＴが形成
されている。

そして、この薄膜トランジスタＴのソース電極５上には
、／ｌ（アルミニウム）等からなるコンタクト用の金属
Ｊ５１１が所定の厚さで設けられ、また、このコンタク
ト用金属層１１の上面１１ａが十分に露出する程度に、
薄膜トランジスタＴの全体がＳＯＧ等の保護絶縁層１２
で覆われている。

更に、上記コンタクト用金属層１１の上面１１ａ上を含
む保護絶縁Ｎ１２上に画素電極１３が形成されている。

以上に述べたソース電極５と画素電極１３との接続構造
は、第３図のようにコンタクトホール８内に第２の配線
金属Ｎ（画素電極９）を埋め込むことにより第１の配線
金属Ｎ（ソース電極５）とのコンタクトをとるようにし
た構造ではなく、第１の配線金属Ｆ！（ソース電極５）
上に設けられたコンタクト用金属層１１の上に第２の配
線金属層（画素電極１３）を設けることによりコンタク
トをとるようにした構造である。

次に、上記の接続構造を得るための本実施例の接続方法
を第２図（ａ）〜（（至）に基づき説明する。

まず、第２図（ａ）に示すように、ガラス等でできた絶
縁性の基板ｌ上の全面に、ゲート電極用のＣｒ等の金属
を真空蒸着法やスパッタ法等により堆積させ、これをパ
ターニングすることによりゲート電極２を形成する。続
いて、ゲート電極２上を含む全面に、プラズマＣＶＤ法
等により、ＳｉＮ等のゲート絶縁Ｎ３と、ａ−３ｔ半導
体Ｆ！！４とを順次堆積させた後、ａ−３ｔ半導体１′
！４をパターニングしてチャネル領域となる部分のみを
残す。

次に、第２図（ロ）に示すように、ソース及びドレイン
電極となるＣｒ等の金属１１４と、コンタクト用金属層
となる六ぷ等の金属［１５とを、真空蒸着法やスパッタ
法等により順次堆積させる。その後、第３図（Ｃ）に示
すように、金属１ｊ１４に対する金属１１５の大きなエ
ツチング選択比を利用することにより金属Ｆｊ１５のみ
をパターニングして、金属Ｆ５１４のうちのソース電極
となる領域上にのみコンタクト用金属層１１として残す
。例えば金属層１４がＣｒで、金属１１５が／ｌである
場合は、塩素と塩化ボロンとヘリウムの混合ガスをエツ
チングガスとして用いたプラズマエツチングを利用する
ことにより、上記のように十分に大きなエツチング選択
比を得ることができる。続いて、第２図（ｄ）に示すよ
うに、金属Ｆｉｊ１４をパターニングして、ａ−３ｔ半
導体Ｊ！！４上からゲート絶縁層３上にかけて互いに分
離されたソース電極５及びドレイン電極６を形成する。

その後、第２図（ｅ）に示すように、コンタクト用金属
層１１の上面１１ａが隠れる程度まで、スピンコード法
等によりＳＯＧを塗布し、これを焼成することにより、
平坦化された保護絶縁Ｎ１２を形成する。続いて、第２
図（ｆ）に示すように、コンタクト用金属層１１に対す
る保護絶縁層１２のエツチング選択比が十分に大きくな
るようにして保護絶縁Ｎ１２の全面をエッチバックして
いき、コンタクト用金属［１１の上面１１ａが十分に露
出された時点でエツチングを終了する。なお、コンタク
ト用金属ＪｉｇｌｌがＡｌで、保護絶縁層１２がＳＯＧ
である場合は、例えば四弗化炭素と酸素の混合ガスをエ
ツチングガスとして用いたプラズマエツチングを利用す
ることにより、上記のように十分に大きなエツチング選
択比を得ることができる。また、コンタクト用金属Ｆｉ
ｌｌの側面がわずかに露出する程度まで保護絶縁Ｎ１２
をエッチバックすれば、コンタクト用金属Ｎ１１の上面
１１ａを十分に露出させて、上面１１ａ上から保護絶縁
層１２の残査をきれいに除去することができる。

最後に、第２図（２）に示すように、コンタクト用金属
層１１の上面１１ａ上を含む保護絶縁１１２上の全面に
、画素電極となる金属層を堆積させた後、これをパター
ニングして、上記コンタクト用金属層１１と十分なコン
タクトが得られる領域内に画素電極１３として残す。こ
の画素電極１３の材料としては、保護絶縁層１２との間
で十分なエツチング選択比を得ることのできる、例えば
へｌやＣｒ等の金属を使用する。以上の工程により、第
１の配線金属層（薄膜トランジスタＴのソース電極５）
と第２の配線金属層（画素電極１３）とをコンタクト用
金属Ｆ！ｌｌにより電気的に接続することができる。

本実施例では、第３図のように絶縁層７に形成したコン
タクトホール８に金属を埋め込むのではなく、絶縁Ｎ１
２を形成する前にコンタクト用の金属Ｎ１１を第１の配
線金属層（ソース電極５）上に形成しておき（第２図６
）〜（イ）参照）、その後にコンタクト用金属ＦＪＩＩ
とほぼ同一高さの絶縁Ｊｉ１２を全面に形成しく第２図
（ｅ）、（ｆ）参照）、その上に第２の配線金属Ｊ！　
（ｉ！素電極１３）を形成することで、コンタクトをと
っているー。すなわち、第２の配線金属ＦＭ（画素電極
１３）を堆積する際は、第３図に示したようなコンタク
トホール８の大きな段差部分が存在せず、このコンタク
トホールに相当する空間には既にコンタクト用金属Ｆ！
！１１が埋め込まれた状態となっている。そのため、第
２の配線金属Ｊ！（画素電極１３）には、第１図または
第２図（２）に明らかなように、コンタクト用金属層１
１の高さが絶縁層１２の高さよりも若干高いことによっ
て生じる非常に緩やかな段差が生じるだけであり、よっ
て第２の配線金属層（画素電極１３）を厚く堆積させな
くとも、断線を確実に防止することができる。もし、絶
縁層１２のエッチバックが過剰に行われて、上記の段差
が大きくなってしまったとしても、コンタクト用金属層
１１の側面の一部が絶縁Ｎ１２の表面上に露出した状態
となっていることから、段差部分においてはコンタクト
用金属層１１の露出した側面を介して第２の配線金属Ｆ
Ｊ（画素電極１３）との間で十分なコンタクトが得られ
、よって断線の心配はない。

更に、従来のようなコンタクトホール形成のための孔開
は加工が必要ないので、孔開けの不良によるコンタクト
不良もなくなる。

なお、保護絶縁層１２の材料としては、上述したＳＯＧ
以外にも、平坦化可能な他の絶縁材料を使用できる。

また、本発明は、上述した薄膜トランジスタと画素電極
との間の接続の他にも、ＩＣ等における各種の多層配線
間の接続にも適用できることは勿論である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、第１の配線金属層と第２の配線金属層
とを絶縁層を介して接続する際に、第２の配線金属層を
厚く形成することなしに、断線を確実に防止して、コン
タクト歩留りを大きく向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を適用して得られた薄膜トラ
ンジスタと画素電極との接続構造を示す断面図、 第２図（ａ）〜（２）は同実施例を示す製造工程図、第
３図は従来における薄膜トランジスタと画素電極との接
続構造を示す断面図である。 ｌ・・・基板、 ２　・ ３　・ ４　・ ５　・ ６　・ １１　・ １２　・ １３　・ Ｔ・ ゲート電極、 ゲート絶縁層、 ａ−３ｔ半導体層、 ソース電極（第１の配線金属層）、 ドレイン電極、 コンタクト用金属層、 保護絶縁層、 画素電極（第２の配線金属層）、 薄膜トランジスタ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 第１の配線金属層上にコンタクト用の金属層をパターン
   形成する工程と、 該コンタクト用金属層上を覆って全面に絶縁層を形成し
   、表面を平坦化する工程と、 該絶縁層の全面にエッチングを施して、前記コンタクト
   用金属層の上面を露出させる工程と、該コンタクト用金
   属層の上面を含む前記絶縁層上に第２の金属配線層をパ
   ターン形成する工程とを備えたことを特徴とする多層配
   線間の接続方法。