JPH1116909A

JPH1116909A - 半導体装置及びその製造方法

Info

Publication number: JPH1116909A
Application number: JP16705197A
Authority: JP
Inventors: Hideyuki Akanuma; 英幸赤沼
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1997-06-24
Filing date: 1997-06-24
Publication date: 1999-01-22

Abstract

(57)【要約】【解決手段】表示デバイスに用いられる半導体装置、特
に反射型液晶表示装置の一方の基板をなす半導体装置に
関する。シリコン基板２０１上に、素子分離絶縁膜２０
２、ＭＯＳ型トランジスタ２０３、第１の層間絶縁膜２
０４、配線層である第１の金属層２０５を形成する。次
に第２の層間絶縁膜２０６、遮光膜である第２の金属層
２０7、第３の層間絶縁膜２０８を堆積する。次いで接
続孔２０９を形成し、接続孔２０９の側壁部分に側壁膜
２１０を形成する。その後、接続孔２０９内に埋め込み
金属２１１を設け、反射電極となる第３の金属層２１２
を形成し、保護膜２１３を堆積して工程を完了する。【効果】遮光膜と接続孔の相対位置が自己整合的に決ま
るのであわせ余裕などが必要ない分遮光性に優れ、光に
よる誤動作が少ない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明の半導体装置の製造方
法は、表示デバイスに用いられる半導体装置、特に反射
型液晶表示装置の一対の基板の片側として用いられる反
射板と液晶駆動を兼ねる電極を有する半導体装置の製造
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】表示デバイスとして用いられる半導体装
置、特に反射型液晶表示装置に用いられる反射板と液晶
駆動を兼ねる電極（以下単に反射電極と呼ぶ）を有する
半導体装置は、光照射にさらされるため、反射電極の隙
間から半導体層に達した光による誤動作を起こす場合が
あり、遮光手段を半導体装置内に持つ必要がある。特に
投写型表示装置（プロジェクター）に用いる表示デバイ
スは集光した非常に強い光にさらされるため、光による
誤動作が大きな問題である。

【０００３】そのため例えば特開昭５７−０３１１５９
にあるように反射電極と半導体層の間に遮光膜を設ける
ことで遮光する。また、特開昭５７−０３１１５８にあ
るように反射電極間に遮光膜を設ける方法もある。特開
昭５７−０３１１５９をもとにした従来の半導体装置と
その製造方法について図１の工程断面図を用いて製造工
程の順に従って説明する。

【０００４】シリコン基板１０１上には素子分離絶縁膜
１０２、ＭＯＳ型トランジスタ１０３、第１の層間絶縁
膜１０４、第１の金属層１０５を形成してある（図１
ａ）。第１の金属層１０５は配線層である。ＭＯＳ型ト
ランジスタ１０３の構造あるいは製造方法は問題ではな
く、例えばソースおよびドレインの高濃度不純物拡散層
の周りを低濃度不純物拡散層が覆う、いわゆるＤＤＤ構
造であっても、またいわゆるＬＤＤ（Ｌｉｇｈｔｌｙ
ＤｏｐｅｄＤｒａｉｎ）構造であってもよい。次に第
２の層間絶縁膜１０６を堆積し、第２の金属層１０７を
堆積、成形する（図１ｂ）。この第２の金属層１０７が
遮光膜である。この第２の金属層１０７は、後に接続孔
を開口する部分を避けるように成形する。次いで第３の
層間絶縁膜１０８を堆積し、接続孔１０９を開け（図１
ｃ）、埋め込み金属１１０を設け、第３の金属層１１１
を形成し、保護膜１１２を堆積して半導体装置を完成す
る（図１ｄ）。第３の金属層１１１は上に述べた反射電
極である。

【０００５】第２の金属層１０７は遮光の目的で設けた
ので、光を透過しなければ材質としては金属に限らない
のであるが、通常の半導体装置の製造では金属以外の光
を透過しない材質の使用は困難だという実状があり、金
属を用いるのが普通である。

【０００６】反射型液晶表示装置で上述の従来の製造方
法で製造した半導体装置を用いる場合、半導体装置自体
が液晶表示装置の一対の基板の片方をなし、もう一方の
基板（透明基板）の側から入射した光を反射電極で反射
すると同時に、反射電極の電位を変えて液晶の配向状態
を変化させ光の透過状態を変えて画像の表示を行う。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来の半導体装置及び
半導体装置の製造方法では、反射電極の下層の第２の金
属層１０７は接続孔１０９の周囲をあらかじめ取り除く
必要があり、その部分の第２の金属層１０７による段差
のため、反射電極の平坦度が悪く、表示装置とした場合
の表示品質が十分確保しにくいという課題があった。ま
たは、この課題を避けるためには第３の層間絶縁膜１０
８に対して十分な平坦化処理を行う必要があった。例え
ばＣＭＰ法を用いて平坦化する場合、普通は下地の段差
が大きいほど第３の層間絶縁膜１０８の初期（研削前）
の膜厚を増しＣＭＰによる研削量を増やす必要がある。
ここでプロセスマージンを十分確保するためには最終的
に残る第３の層間絶縁膜１０８の厚みを大きく設定する
こととなり、結果的に接続孔１０９が深くなり、接続不
良が起こりやすくなるという場合もあった。

【０００８】さらに、遮光の面から第２の金属層１０７
の端と接続孔１０９はできるだけ近接させてたいのであ
るが、従来の半導体装置の製造方法では、両者の位置関
係が露光装置の目合わせ精度や加工時の寸法制御精度に
よって制限されるため、十分近接させることができず十
分な遮光性が得られない、あるいは十分な遮光性を得る
ために近接させると第２の金属層１０７と埋め込み金属
１１０の間で短絡を起こすことがあるという課題もあっ
た。

【０００９】

【課題を解決するための手段】そこで本発明の半導体装
置は、少なくとも反射板と液晶駆動を兼ねる電極と、該
電極の下層の金属からなる遮光膜と、該遮光膜の下層の
配線層と、該電極と該配線層をつなぐ接続孔を有し、該
遮光膜と該接続孔の間に該遮光膜に対して自己整合的に
設けた絶縁体を有することを特徴とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の半導体装置の実施の形態
の第１の例（以下単に第１の例と呼ぶ）を製造方法とと
もに図２の工程断面図を用いて説明する。

【００１１】シリコン基板２０１上には素子分離絶縁膜
２０２、ＭＯＳ型トランジスタ２０３、第１の層間絶縁
膜２０４、第１の金属層２０５を形成してある。第１の
金属層２０５は配線層である。第１の層間絶縁膜２０４
は酸化シリコン（ＳｉＯ_２）で、第１の金属層２０５は
ここではチタン、窒化チタン、アルミニウムと銅の合
金、窒化チタンの積層である。第１の金属層２０５には
上記の他、タングステンや多結晶シリコン（ポリシリコ
ン）を用いることも可能である。次に酸化シリコンから
なる第２の層間絶縁膜２０６を堆積し、続いて第２の金
属層２０7を堆積し、更に第３の層間絶縁膜２０８（酸
化シリコン）を堆積する。第２の金属層２０7が遮光膜
であり、ここでは第１の金属層２０５と同様な材質の積
層とした（図2ａ）。

【００１２】次いで接続孔２０９を形成する。この接続
孔２０９は第３の層間絶縁膜２０８、第２の金属層２０
７、第２の層間絶縁膜２０４を貫通し、第１の金属層２
０５に達するように開口する（図2ｂ）。

【００１３】接続孔２０９の側壁部分に側壁膜２１０を
形成する（図２ｃ）。側壁膜２１０の材質はここでは酸
化シリコンであるが、少なくとも絶縁性の膜である必要
があり、窒化シリコン等を用いることも考えられる。側
壁膜２１０の形成には、化学気相成長法（ＣＶＤ法）で
全面に酸化シリコン膜を堆積した後異方性エッチするこ
とで側壁部分にだけ膜を残すという方法をとった。

【００１４】接続孔の底に露出した第１の金属層２０５
と後に設ける第３の金属層を接続するため接続孔２０９
内に埋め込み金属２１１を設け、第３の金属層２１２を
形成し、保護膜２１３を堆積して工程を完了する。第３
の金属層２１２が上に述べた反射電極である。本例では
埋め込み金属２１１はＣＶＤ法で堆積し、エッチバック
法で不要部分を除去したタングステンである。埋め込み
金属２１１にタングステンを用いる場合には下地に窒化
チタンを敷く場合がある。なお、埋め込み金属２１１は
特に接続孔２０９が充分浅い場合には必要ない場合もあ
り、その場合には第３の金属層２１２と第１の金属層２
０５は直に接続される。また、第３の金属層２１１は下
層からチタン、窒化チタン、アルミニウムと銅の合金の
積層である。また保護膜２１３は酸化シリコンとした
が、窒化シリコンや高分子材料を用いることもある。

【００１５】なお、ＭＯＳ型トランジスタ２０３の構造
あるいは製造方法は、例えばソースおよびドレインの高
濃度不純物拡散層の周りを低濃度不純物拡散層が覆う、
いわゆるＤＤＤ構造であっても、またいわゆるＬＤＤ
（ＬｉｇｈｔｌｙＤｏｐｅｄＤｒａｉｎ）構造であっ
てもよく、ＭＯＳ型トランジスタ１０３の構造自体は問
題ではない。さらにはシリコン基板を用いたＭＯＳ型ト
ランジスタでなくとも光により誤動作する可能性のある
素子であれば本発明は有効である。

【００１６】上述の第１の例では遮光膜（第２の金属層
２０７）と埋め込み金属２１１あるいは反射電極（第３
の金属層２１２）との間の絶縁は接続孔２０９の側壁に
設けた側壁膜２１０で保たれる。しかし、第２の金属層
に酸化により絶縁膜を形成する金属を用いた場合、接続
孔２０９の形成後に第２の金属層２０７の露出部分を酸
化する事で絶縁膜を形成して遮光膜と埋め込み金属２１
１あるいは反射電極の間を絶縁することも可能である。
この製造方法について本発明の実施の形態の第２の例と
して図３を用いて以下に説明する。

【００１７】本例の半導体装置の製造方法では、接続孔
３０１の形成までの工程（図３ａ）は第１の例における
接続孔２０９の形成までの工程（図２ｂ）と共通であ
る。ただし、第１の例では第２の金属層２０７がチタ
ン、窒化チタン、アルミニウムと銅の合金、窒化チタン
の積層であったが、本例では第２の金属層３０２をタン
タル（Ｔａ）としている。次に第２の金属層３０２を陽
極酸化して絶縁膜３０３を形成する（図３ｂ）。陽極酸
化は、例えばクエン酸の水溶液中で第２の金属層３０２
（タンタル）に正電位を加え、白金や炭素の対向電極を
同じ溶液に浸けて負電位を加えることで行う。場合によ
っては更に第１の例のように側壁膜を形成しても良い。
タンタルの陽極酸化によってできる絶縁膜は陽極酸化の
条件などによってはわずかな電導性をもつので、側壁膜
の形成で陽極酸化による絶縁膜のみより確実な絶縁を得
ることができるが、本例では陽極酸化による絶縁膜のみ
とした。遮光性の面では本例の方が有利である。

【００１８】続いて埋め込み金属３０４、第３の金属層
３０５（反射電極）、及び保護膜３０６を形成して本例
の製造工程を終了するが、これらの工程も第１の例に準
ずる（図３ｃ）。

【００１９】本例では第２の金属層３０２にタンタルを
用い、陽極酸化により絶縁膜を形成したが、タンタル以
外の金属を用いてもよい。例えばアルミニウムを用いて
も陽極酸化により絶縁膜を形成する事は可能である。更
には陽極酸化によらず、例えば酸素プラズマを用いたプ
ラズマ酸化や熱酸化で絶縁膜を形成可能な金属を第２の
金属層３０２にもちいても本発明の目的は達せられる。

【００２０】なお、接続孔３０１の形成の際、完全に開
口してしまわずに第２の金属層の下の層間絶縁膜をわず
かに残すこともある。これは第２の金属層以外の金属が
露出するのを防ぐためである。このような場合には、絶
縁膜３０３の形成後に接続孔を完全に開口する必要があ
る。

【００２１】上に述べた第２の例では、第２の金属層３
０２にタンタルを用い、陽極酸化で絶縁膜３０３を形成
して第２の金属層３０２と埋め込み金属３０４の間を絶
縁したが、更には第２の金属層３０２と第３の金属層３
０５の間の層間絶縁膜を第２の金属層３０２の酸化膜で
代替することも可能である。その場合を本発明の実施の
形態の第３の例として図４を用いて以下に説明する。

【００２２】本発明の第１の例と同様な工程を経てシリ
コン基板４０１上にＭＯＳ型トランジスタ４０２、第１
の層間絶縁膜４０３、第１の金属層４０４、第２の層間
絶縁膜４０５等を形成した後、第２の金属層４０６を堆
積し、成形して第１の孔４０７を形成する（図４ａ）。
第２の金属層４０６にはここではタンタルを用いた。次
に第２の金属層を陽極酸化して第３の層間絶縁膜４０８
を形成し、この第３の層間絶縁膜４０８をマスクとして
第２の層間絶縁膜４０５を除去し接続孔４０９を形成す
る（図４ｂ）。更に埋め込み金属４１０、第３の金属層
４１１、保護膜４１２を第１の例にならい形成して工程
を終了する（図４ｃ）。

【００２３】本例では第２の金属層４０６にタンタルを
用い、陽極酸化で絶縁膜を形成したが、第２の例と同様
に他の材料、酸化方法を用いても良い。

【００２４】

【発明の効果】本発明の半導体装置では、第１、第２、
第３いずれの例の場合でも第２の金属膜と接続孔の位置
関係が自己整合的に決まるため、従来の技術のように露
光装置の目合わせ精度や加工による寸法変化を見込んだ
余裕をとる必要が無い分高い遮光性が得られ、光による
誤動作が少ない。また、目合わせのズレなどに起因する
短絡不良も生じないという効果がある。

【００２５】本発明の半導体装置の実施の形態の第１の
例で述べた製造方法によれば、第２の金属層（遮光膜）
に起因する第３の層間絶縁膜の段差が生じないため、第
３の層間絶縁膜に施すべき平坦化処理を簡便にでき、特
に第２の層間絶縁膜までに充分な平坦化がなされていれ
ば、第２の金属層以降には平坦化工程を必要としないと
いう効果がある。また、第２の金属層以降の平坦化工程
をなくすことができれば、特に第３の層間絶縁膜を従来
の技術の場合より薄くすることが容易となり、結果的に
接続孔を浅くでき接続不良を軽減できるという効果もあ
る。

【００２６】また、第２の例で述べた製造方法では第１
の例の製造方法と同様な効果に加え、第３の層間絶縁膜
にピンホールなどの欠陥が生じても第２の金属層と第３
の金属層に短絡が生じないという効果がある。これは第
２の第３の層間絶縁膜の形成の後、第２の金属層の露出
部分を酸化して絶縁膜を形成するため、第３の層間絶縁
膜にピンホールなどの欠陥があり第２の金属層が露出し
ていればそこも酸化されるからである。

【００２７】第３の例で述べた製造方法によれば、第１
の例と構成、工程は異なるものの同様な効果を得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の技術の半導体装置とその製造方法を説明
する工程断面図である。

【図２】本発明の半導体装置とその製造方法の実施の形
態の第１の例を説明する工程断面図である。

【図３】本発明の半導体装置とその製造方法の実施の形
態の第２の例を説明する工程断面図である。

【図４】本発明の半導体装置とその製造方法の実施の形
態の第３の例を説明する工程断面図である。

【符号の説明】

１０１、２０１、４０１・・・シリコン基板１０２、２０２・・・素子分離絶縁膜１０３、２０３、４０２・・・ＭＯＳ型トランジスタ１０４、２０４、４０３・・・第１の層間絶縁膜１０５、２０５、４０４・・・第１の金属層１０６、２０６、３０２、４０５・・・第２の層間絶縁
膜１０７、２０７、４０６・・・第２の金属層１０８、２０８、４０８・・・第３の層間絶縁膜１０９、２０９、３０１、４０９・・・接続孔１１０、２１１、３０４、４１０・・・埋め込み金属１１１、２１２、３０５、４１１・・・第３の金属層１１２、２１３、３０６、４１２・・・保護膜２１０・・・側壁膜３０３・・・絶縁膜４０７・・・第１の孔

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＨ０１Ｌ 21/336

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも反射板と液晶駆動を兼ねる電極
と、該電極の下層の金属からなる遮光膜と、該遮光膜の
下層の配線層と、該電極と該配線層をつなぐ接続孔を有
し、該遮光膜と該接続孔の間に該遮光膜に対して自己整
合的に設けた絶縁体を有することを特徴とする半導体装
置。
【請求項２】反射板と液晶駆動を兼ねる電極を有する半
導体装置の製造方法であって、少なくとも第２の層間絶
縁膜と遮光膜と第３の層間絶縁膜を順に形成する工程
と、第２の層間絶縁膜と遮光膜と第３の層間絶縁膜をい
ずれも貫通して配線層に達する接続孔を形成する工程
と、接続孔の側壁に絶縁物からなる側壁膜を形成する工
程と、反射板と液晶駆動を兼ねる電極を形成する工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】反射板と液晶駆動を兼ねる電極を有する半
導体装置の製造方法であって、少なくとも、第２の層間
絶縁膜と、酸化により絶縁膜を形成可能な金属からなる
遮光膜と、第３の層間絶縁膜を順に形成する工程と、第
２の層間絶縁膜と遮光膜と第３の層間絶縁膜をいずれも
貫通して配線層に達する接続孔を形成する工程と、遮光
膜の露出部分を酸化する工程と、反射板と液晶駆動を兼
ねる電極を形成する工程とを有することを特徴とする半
導体装置の製造方法。
【請求項４】反射板と液晶駆動を兼ねる電極を有する半
導体装置の製造方法であって、少なくとも第１の層間絶
縁膜と配線層を順に形成する工程と、第２の層間絶縁膜
と、酸化により絶縁膜を形成可能な金属からなる遮光膜
を順に形成する工程と、遮光膜に開口部を形成し、続い
て遮光膜を酸化して第３の層間絶縁膜を形成する工程
と、第３の層間絶縁膜をマスクとして第２の層間絶縁膜
に接続孔を形成する工程と、反射板と液晶駆動を兼ねる
電極を形成する工程とを有することを特徴とする半導体
装置の製造方法。