多層配線基板及びそれを備えた半導体装置
【課題】遮光領域を抑制することにより、開口率の低下を防止するとともに、製造工程を簡素化することができる多層配線基板及びそれを備えた半導体装置を提供することを目的とする。
【解決手段】ＴＦＴ基板１は、第１コンタクトホール１１が形成された第１絶縁膜８と、第１絶縁膜８の表面及び第１コンタクトホール１１の表面に形成された第１配線層１４と、第２コンタクトホール１５が形成された第２絶縁膜９と、第２絶縁膜９上に積層されるとともに、第２絶縁膜９の表面及び第２コンタクトホール１５の表面に形成され、第１配線層１４と導通された第２配線層１６とを備えている。そして、第１及び第２コンタクトホール１１，１５が、ＴＦＴ基板１の上下方向Ｘにおいて重なった状態で直線的に配置され、第１コンタクトホール１１において、第１配線層１４上に絶縁性樹脂２５が充填されている。
【解決手段】ＴＦＴ基板１は、第１コンタクトホール１１が形成された第１絶縁膜８と、第１絶縁膜８の表面及び第１コンタクトホール１１の表面に形成された第１配線層１４と、第２コンタクトホール１５が形成された第２絶縁膜９と、第２絶縁膜９上に積層されるとともに、第２絶縁膜９の表面及び第２コンタクトホール１５の表面に形成され、第１配線層１４と導通された第２配線層１６とを備えている。そして、第１及び第２コンタクトホール１１，１５が、ＴＦＴ基板１の上下方向Ｘにおいて重なった状態で直線的に配置され、第１コンタクトホール１１において、第１配線層１４上に絶縁性樹脂２５が充填されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多層に配線された多層配線基板およびそれを備えた液晶表示装置等の半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶表示装置等の半導体装置は、高機能化及び小型化が要求されており、これに伴い、半導体装置において使用される配線基板においても、高密度、高精度の配線層を有する配線板が要求されている。そこで、高密度、高精度の配線層を形成するために、配線層と絶縁層を交互に積層したビルドアップ構造を有する多層配線基板が使用されるようになってきている。
【０００３】
このような多層配線基板としては、例えば、複数の配線層及び絶縁層が交互に積層され、配線層間がビア接続された多層配線基板であって、第１配線層の端面と、第１配線層の上層側に配された第２配線層と一体に構成されるビアの側壁面とが直接接続することにより、第１配線層と第２配線層とを導通したものが開示されている。そして、このような構成により、ビア底剥がれによる断線を防止し、実装信頼性を高めることができる多層配線基板を提供することができると記載されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、例えば、複数の絶縁層と、複数の絶縁層中に形成された導電材料からなる配線と、複数の絶縁層に形成されたビアホールに金属導電体を埋め込むことにより形成され、下に凸の台形断面をなす円錐柱状の導電体が上下に複数個連結して形成された導電体連結構造体とを有する多層配線基板が開示されている。そして、このような構成により、高密度かつ高信頼性のスタックビア（ビア−ビア接続）を有する多層配線基板を提供することができると記載されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２０９９３３号公報
【特許文献２】特開２００６−３４４６７１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に記載の多層配線基板においては、第１配線層とビアの接続箇所と、第２配線層とビアの接続箇所がズレて配置されているため、配線層及びビアによる遮光面積が増大してしまう。従って、例えば、このような多層配線基板を画素領域を有する液晶表示装置に使用した場合、画素領域において、画素の開口率が低下してしまうという問題があった。
【０００７】
また、上記特許文献２に記載の多層配線基板においては、金属導電体を形成する際に、電界めっき法により、銅等の金属導電体をビアホールに埋め込む構成としているため、製造工程が複雑になるとともに、コストアップになるという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、遮光領域を抑制することにより、開口率の低下を防止するとともに、製造工程を簡素化することができる多層配線基板及びそれを備えた半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、第１コンタクトホールが形成された第１絶縁膜と、第１絶縁膜上に積層されるとともに、第１絶縁膜の表面及び第１コンタクトホールの表面に形成された第１配線層と、第１配線層上に積層されるとともに、第２コンタクトホールが形成された第２絶縁膜と、第２絶縁膜上に積層されるとともに、第２絶縁膜の表面及び第２コンタクトホールの表面に形成され、第１配線層と導通された第２配線層とを備える多層配線基板であって、第１及び第２コンタクトホールが、多層配線基板の上下方向において重なった状態で直線的に配置され、第１コンタクトホールにおいて、第１配線層上に絶縁性樹脂が充填されていることを特徴とする。
【００１０】
同構成によれば、第１及び第２コンタクトホールが多層配線基板の上下方向において、重なった状態で直線的に配置されている。従って、第１及び第２配線層と第１及び第２コンタクトホールによる遮光面積の増大を効果的に抑制して、画素の開口面積を増大させることができる。その結果、例えば、多層配線基板を画素領域を有する液晶表示装置に使用した場合、画素領域において、画素の開口率の低下を効果的に抑制することが可能になる。
【００１１】
また、第１コンタクトホールにおいて、第１配線層上に絶縁性樹脂が充填される。従って、銅等の金属導電体をめっきによりビアホールに埋め込む上記従来技術とは異なり、多層配線基板の製造工程を簡素化できるとともに、コストアップを抑制することができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の多層配線基板であって、絶縁性樹脂と第２配線層とが接触するとともに、絶縁性樹脂と第２配線層との接触部分が平坦化され、第１配線層と第２配線層とが、第１及び第２コンタクトホールの縁部で導通されていることを特徴とする。
【００１３】
同構成によれば、絶縁性樹脂と第２配線層との接触部分が平坦化されている。従って、多層配線基板の上下方向において、第１及び第２コンタクトホールを重なった状態で直線的に配置する構成とした場合であっても、第１及び第２コンタクトホールの縁部において第１配線層と第２配線層との間を確実に導通させることが可能になり、導通不良を防止できる。また、例えば、多層配線基板を画素領域を有する液晶表示装置に使用した場合であっても、画素領域において、液晶層を構成する液晶材料の配向みだれを防止することができる。
【００１４】
また、第１配線層と第２配線層とが、第１及び第２コンタクトホールの縁部で導通されている。従って、第１コンタクトホールにおいて、絶縁性樹脂を充填した場合であっても、第１及び第２配線層間の導通を確実に達成することができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の多層配線板であって、第１コンタクトホールの径をＲ１、第２コンタクトホールの径をＲ２とした場合に、Ｒ１＜Ｒ２の関係が成立することを特徴とする。
【００１６】
同構成によれば、第１及び第２コンタクトホールの縁部で導通される第１配線層と第２配線層との接触面積を増大させることが可能になる。その結果、第１配線層と第２配線層間の導通が容易になるとともに、低抵抗接続が可能になる。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の多層配線基板であって、第３コンタクトホールが形成されるとともに、第２配線層上に積層された第３絶縁膜と、第３絶縁膜上に積層されるとともに、第３絶縁膜の表面及び第３コンタクトホールの表面に形成され、第２配線層と導通された第３配線層とを更に備え、第１〜第３コンタクトホールが、多層配線基板の上下方向において重なった状態で直線的に配置され、第２コンタクトホールにおいて、第２配線層上に他の絶縁性樹脂が充填され、他の絶縁性樹脂と第３配線層とが接触するとともに、他の絶縁性樹脂と第３配線層との接触部分が平坦化され、第２配線層と第３配線層とが、第２及び第３コンタクトホールの縁部で導通され、第２コンタクトホール及び第３コンタクトホールが平面視において略長方形状を有しており、第２コンタクトホールの長手方向と第３コンタクトホールの長手方向とが直交することを特徴とする。
【００１８】
同構成によれば、第１コンタクトホール及び第２コンタクトホールを形成する際に、アライメントずれが生じた場合であっても、第２コンタクトホールの長手方向において、第１及び第２コンタクトホールの縁部で第１配線層と第２配線層とを確実に接触させて、安定して導通させることが可能になる。また、第１及び第２コンタクトホールの縁部で第１配線層と第２配線層とを確実に接触させることができるため、絶縁性樹脂と第２配線層との接触部分の平坦化が容易になる。
【００１９】
また、第２コンタクトホール及び第３コンタクトホールを形成する際に、アライメントずれが生じた場合であっても、第３コンタクトホールの長手方向において、第２及び第３コンタクトホールの縁部で第２配線層と第３配線層とを確実に接触させて、安定して導通させることが可能になる。また、第２及び第３コンタクトホールの縁部で第２配線層と第３配線層とを確実に接触させることができるため、他の絶縁性樹脂と第３配線層との接触部分の平坦化が容易になる。
【００２０】
また、本発明の請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の多層配線基板は、開口率の低下を効果的に抑制することができるとともに、多層配線基板の製造工程を簡素化でき、コストアップを抑制することができるという優れた特性を備えている。従って、本発明は、請求項５に記載の発明のように、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の多層配線基板と、多層配線基板に設けられるとともに、第１のコンタクトホールを介して、第１配線層と電気的に接続された半導体素子に好適に使用される。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、画素の開口率の低下を効果的に抑制することが可能になるとともに、多層配線基板の製造工程を簡素化でき、コストアップを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る多層配線基板を備える半導体装置の構成を示す概略図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る半導体装置における多層配線基板の概略構成を示す断面図である。
【図３】図２を矢印Ｍの方向から見た場合のコンタクトホールの位置関係を示す平面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る多層配線基板を備える半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る多層配線基板を備える半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る多層配線基板を備える半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る多層配線基板を備える半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図８】本発明の第１の実施形態に係る多層配線基板を備える半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図９】本発明の第１の実施形態に係る多層配線基板を備える半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図１０】本発明の第１の実施形態に係る多層配線基板を備える半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図１１】本発明の第１の実施形態に係る多層配線基板を備える半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図１２】本発明の第１の実施形態に係る多層配線基板を備える半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図１３】本発明の第１の実施形態に係る多層配線基板を備える半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図１４】本発明の第１の実施形態に係る多層配線基板を備える半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図１５】本発明の第１の実施形態に係る多層配線基板を備える半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図１６】本発明の第２の実施形態に係る半導体装置における多層配線基板のコンタクトホールの形状を説明するための平面図である。
【図１７】図１６のＡ−Ａ断面図に対応する多層配線基板の概略構成を示す図である。
【図１８】図１６のＢ−Ｂ断面図に対応する多層配線基板の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。
【００２４】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る多層配線基板を備える半導体装置の構成を示す概略図であり、図２は、本発明の第１の実施形態に係る半導体装置における多層配線基板の概略構成を示す断面図である。また、図３は、図２を矢印Ｍの方向から見た場合のコンタクトホールの位置関係を示す平面図である。
【００２５】
なお、本実施形態においては、半導体素子として、能動素子であるＴＦＴを例に挙げて説明するとともに、半導体装置として、ＴＦＴを有する液晶表示装置について説明する。
【００２６】
図１に示すように、液晶表示装置５０は、多層配線基板であるＴＦＴ基板１と、ＴＦＴ基板１に対向して配置された対向基板３５と、対向基板３５及びＴＦＴ基板１の間に設けられた表示媒体層である液晶層（図示省略）とを備えている。対向基板３５には、図示省略のカラーフィルタ、共通電極及びブラックマトリクス等が形成されている。
【００２７】
一方、ＴＦＴ基板１は、いわゆるアクティブマトリクス基板に構成されている。ＴＦＴ基板１には、表示に寄与する表示領域（または、画素領域）３６と、表示領域３６の周りに形成されて表示に寄与しない額縁領域３７とを有している。表示領域３６には、複数の画素（図示省略）がマトリクス状に配置されている。各画素には、図示を省略するが、液晶層を駆動するための画素電極と、画素電極をスイッチング駆動するＴＦＴがそれぞれ設けられている。
【００２８】
また、例えば、ＴＦＴ基板１及び対向基板３５は、それぞれ矩形状に形成され、対向基板３５はＴＦＴ基板１より一回り小さく形成されている。そして、ＴＦＴ基板１と対向基板３５とが互いに重なっている領域に表示領域３６が矩形状に形成されている。
【００２９】
なお、ＴＦＴ基板１、対向基板３５、及び表示領域３６の形状は、矩形状に限定されず、他の形状であっても良い。
【００３０】
額縁領域３７のうち対向基板３５の一辺に沿った領域には、ゲートドライバ部３８が形成されている。また、対向基板３５の他の一辺に沿った額縁領域３７には、ソースドライバ部３９が形成されている。これらゲートドライバ部３８及びソースドライバ部３９には、ロジック回路である駆動回路が形成され、配線を介して各画素のＴＦＴに接続されている。
【００３１】
また、図２に示すように、ＴＦＴ基板１に設けられ、画素または駆動回路に形成されるＴＦＴ１２は、半導体膜５の上方にゲート電極７を設けた、いわゆるトップゲート構造を有するＴＦＴである。
【００３２】
このＴＦＴ１２は、基板２上に、ベースコート膜３、半導体膜５、ゲート絶縁膜４、ゲート電極７及び第１〜第３層間絶縁膜８〜１０がこの順に積層された構造を有するものである。
【００３３】
より具体的には、図２に示すように、ＴＦＴ基板１は、基板２の表面上に形成されたベースコート膜３と、ベースコート膜３の表面上に形成された半導体膜５と、半導体膜５を覆うようにベースコート膜３の表面上に形成されたゲート絶縁膜４と、ゲート絶縁膜４の表面上に形成されたゲート電極７と、ゲート電極７を覆うようにゲート絶縁膜４上に積層された第１層間絶縁膜８と、第１層間絶縁膜８の表面上に形成された第２層間絶縁膜９と、第２層間絶縁膜９の表面上に形成された第３層間絶縁膜１０とを有している。
【００３４】
なお、図２に示すように、ゲート電極７は、ゲート絶縁膜４を介して半導体膜５に対向して配設されている。また、半導体膜５は、ゲート電極７に対向する領域がチャネル領域２２として形成され、チャネル領域２２の側方に隣接する一方の領域がソース領域２３として形成されるとともに、他方の領域がドレイン領域２４として形成されている。また、図示はしないが、ＴＦＴ１２は、チャネル領域２２とソース領域２３の間、及びチャネル領域２２とドレイン領域２４の間に、各々低濃度不純物領域を設けたＬＤＤ構造のＴＦＴとしても良い。
【００３５】
また、図２に示すように、ゲート絶縁膜４と第１層間絶縁膜８には、半導体膜５におけるソース領域２３の一部が露出するように形成されたコンタクトホール１９と、半導体膜５におけるドレイン領域２４の一部が露出するように形成されたコンタクトホール１１（以下、「第１コンタクトホール１１」という。）が形成されている。
【００３６】
また、図２に示すように、ＴＦＴ１２は、配線層１３，１４を有している。より具体的には、第１層間絶縁膜８の表面及びコンタクトホール１９の表面に配線層１３が形成されるとともに、配線層１３は、コンタクトホール１９を介して半導体膜５のソース領域２３に電気的に接続されている。
【００３７】
また、同様に、第１層間絶縁膜８の表面及び第１コンタクトホール１１の表面に配線層１４（以下、「第１配線層１４」という。）が形成されるとともに、第１配線層１４は、第１コンタクトホール１１を介して半導体膜５のドレイン領域２４に電気的に接続されている。なお、第１配線層１４は、第１層間絶縁膜８上に積層されている。
【００３８】
また、図２に示すように、ＴＦＴ基板１において、第２層間絶縁膜９には、第１配線層１４の一部が露出するように形成された第２コンタクトホール１５が形成されている。そして、第２層間絶縁膜９の表面及び第２コンタクトホール１５の表面に第２配線層１６が形成されるとともに、第２配線層１６は、コンタクトホール１５を介して第１配線層１４に電気的に接続されている。なお、第２配線層１６は、第２層間絶縁膜９上に積層されている。
【００３９】
また、図２に示すように、ＴＦＴ基板１において、第３層間絶縁膜１０には、第２配線層１６の一部が露出するように形成された第３コンタクトホール１７が形成されている。そして、第３層間絶縁膜１０の表面及び第３コンタクトホール１７の表面に第３配線層１８が形成されるとともに、第３配線層電極１８は、コンタクトホール１７を介して第２配線層１６に電気的に接続されている。なお、第３配線層１８は、第３層間絶縁膜１０上に積層されている。
【００４０】
このように、本実施形態においては、ＴＦＴ基板１は、高密度、高精度の配線層を形成するために、第１〜第３配線層１４，１６，１８と第１〜第３絶縁膜８〜１０とを交互に積層したビルドアップ構造を有する多層配線基板として構成されている。
【００４１】
基板２を構成する材料としては、絶縁材料からなるものが好ましく、かかる絶縁材料としては、例えば、ガラス、石英、プラスチック（アクリル樹脂）等の透明な材料が挙げられる。また、基板２の厚みは、０．５〜０．７ｍｍが好ましい。
【００４２】
ベースコート膜３を構成する材料としては、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、窒化シリコン（ＳｉＮｘ（ｘは正数））、シリコンオキシナイトライド（ＳｉＮＯ）等の材料が挙げられる。
【００４３】
なお、ベースコート膜３は、これらの材料による積層構造としても良い。また、ベースコート膜３の厚みは、５０〜３００ｎｍが好ましい。
【００４４】
ゲート絶縁膜６を構成する材料としては、特に限定されず、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ２）や、ＳｉＯＦ、ＳｉＯＣ等の酸化シリコンよりも誘電率が低い材料、四窒化三ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）等の窒化シリコン（ＳｉＮｘ（ｘは正数））、シリコンオキシナイトライド（ＳｉＮＯ）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、三酸化二アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、五酸化二タンタル（Ｔａ２Ｏ５）等の酸化タンタル、二酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）、二酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）等の酸化シリコンよりも誘電率が高い材料が挙げられる。
【００４５】
なお、ゲート絶縁膜６は、単層構造であってもよいし、積層構造であってもよい。また、ゲート絶縁膜４の厚みは、３０〜１５０ｎｍが好ましい。
【００４６】
半導体膜５を構成する材料としては、廉価性及び量産性の観点から、シリコンが好ましく、例えば、アモルファスシリコン、ポリシリコン、連続粒界結晶（ＣＧ）シリコンが挙げられる。このうち、高移動度を実現するとの観点から、ポリシリコン、ＣＧシリコン等がより好ましい。なお、半導体膜５の厚みは、２０〜１００ｎｍが好ましい。
【００４７】
また、半導体膜５は、ＴＦＴ１２のアクティブ層を構成しており、このアクティブ層は、一端側が高濃度にリンやボロン等の不純物がドープされたソース領域２３と、他端側が同じく高濃度に不純物がドープされたドレイン領域２４と、それらの間の中間部分のチャネル領域２２により構成されている。
【００４８】
ゲート電極７を構成する材料としては、高融点を有しているものが好ましく、例えば、モリブテン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）等の高融点金属や、モリブデンシリサイド等の高融点シリサイドが好適に使用される。なお、ゲート電極７の厚みは、１００〜５００ｎｍが好ましい。
【００４９】
第１層間絶縁膜８を構成する材料としては、特に限定されず、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、窒化シリコン（ＳｉＮｘ（ｘは正数））等が挙げられる。
【００５０】
なお、第１層間絶縁膜８の厚みは、５００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下が好ましい。これは、第１層間絶縁膜８の厚みが５００ｎｍ未満の場合は、第１層間絶縁膜８を平坦化することが困難になるという不都合が生じる場合があるためであり、１０００ｎｍより大きい場合は、エッチングにより、コンタクトホール１９，１１を形成することが困難になるという不都合が生じる場合があるためである。
【００５１】
第２及び第３層間絶縁膜９，１０を構成する材料としては、感光性を有するとともに、紫外線に感光し、アルカリ現像可能なポジ型の材料（例えば、感光性アクリル樹脂や感光性エポキシ樹脂、感光性ポリイミド樹脂）等が挙げられる。なお、第２及び第３層間絶縁膜９，１０の厚みは、１．５μｍ以上２．５μｍ以下が好ましい。
【００５２】
配線層１３、及び第１配線層１４としては、例えば、チタン（Ｔｉ）とアルミニウム（Ａｌ）の積層膜（Ｔｉ／Ａｌ／Ｔｉ）が好適に使用され、チタン（Ｔｉ）層の厚みは、５０〜１５０ｎｍが好ましく、アルミニウム（Ａｌ）層の厚みは、２００から５００ｎｍが好ましい。
【００５３】
また、第２配線層１６としては、例えば、モリブテン（Ｍｏ）とアルミニウム（Ａｌ）の積層膜（Ａｌ／Ｍｏ）が好適に使用され、モリブテン（Ｍｏ）層の厚みは、５０〜１５０ｎｍが好ましく、アルミニウム（Ａｌ）層の厚みは、２００から５００ｎｍが好ましい。
【００５４】
また、第３配線層１８は、例えば、錫をドープした酸化インジウムであるＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜により形成されており、スパッタリング法、ＣＶＤ法、真空蒸着法等により形成される。
【００５５】
ここで、本実施形態においては、図２、図３に示すように、第１〜第３コンタクトホール１１，１５，１７がＴＦＴ基板１の上下方向（図２に示すＴＦＴ基板１の厚み方向であって、図中の矢印Ｘの方向）において、重なった状態で直線的に配置される構成としている。
【００５６】
このような構成により、第１〜第３配線層１４，１６，１８及びコンタクトホール１１，１５，１７による遮光面積の増大を効果的に抑制して、画素の開口面積を増大させることができる。
【００５７】
また、本実施形態においては、第１及び第２コンタクトホール１１，１５において、第１及び第２コンタクトホール１１，１５の各々の表面上に形成された第１及び第２配線層１４，１６上に絶縁性樹脂が充填されている点に特徴がある。
【００５８】
また、当該絶縁性樹脂と第１及び第２配線層１４，１６との接触部分が平坦化されている点に特徴がある。更に、第１〜第３配線層１４，１６，１８が、第１〜第３コンタクトホール１１，１５，１７の縁部で導通されている点に特徴がある。
【００５９】
より具体的には、図２に示すように、第１コンタクトホール１１において、第１コンタクトホール１１の表面上に形成された第１配線層１４上に絶縁性樹脂２５が充填されるとともに、当該絶縁性樹脂２５と第２配線層１６との接触部分２５ａが平坦化されている。また、第１及び第２配線層１４，１６が、第１及び第２コンタクトホール１１，１５の縁部２６で導通されている。
【００６０】
また、同様に、図２に示すように、コンタクトホール１５において、コンタクトホール１５の表面上に形成された第２配線層１６上に絶縁性樹脂２７が充填されるとともに、当該絶縁性樹脂２７と第３配線層１８との接触部分２７ａが平坦化されている。また、第２及び第３配線層１６，１８が、第２及び第３コンタクトホール１５，１７の縁部２８で導通されている。
【００６１】
そして、このように絶縁性樹脂２５，２７を充填する構成としているため、銅等の金属導電体をめっきによりビアホールに埋め込む上記従来技術とは異なり、ＴＦＴ基板１の製造工程を簡素化できるとともに、コストアップを抑制することができる。
【００６２】
また、絶縁性樹脂２５と第２配線層１６との接触部分２５ａ、及び絶縁性樹脂２７と第３配線層１８との接触部分２７ａが平坦化されているため、第１〜第３コンタクトホール１１，１５，１７を上下方向Ｘにおいて、重なった状態で直線的に配置する構成とした場合であっても、第１及び第２コンタクトホール１１，１５の縁部２６において、第１配線層１４と第２配線層１６との間を確実に導通させることが可能になるとともに、第２及び第３コンタクトホール１５，１７の縁部２８において、第２配線層１６と第３配線層１８との間を確実に導通させることが可能になり、配線間の導通不良を防止できる。また、多層配線基板であるＴＦＴ基板１を画素領域を有する液晶表示装置５０に使用した場合であっても、当該画素領域において、液晶層を構成する液晶材料の配向みだれを防止することができる。
【００６３】
また、第１〜第３配線層１４，１６，１８が、第１〜第３コンタクトホール１１，１５，１７の縁部２６，２８で導通されているため、第１及び第２コンタクトホール１１，１５に絶縁性樹脂２５，２７を充填した場合であっても、第１〜第３配線層１４，１６，１８間の導通を確実に達成することができる。
【００６４】
なお、絶縁性樹脂２５，２７を構成する材料としては、上述の第１〜第３層間絶縁膜８〜１０を構成する材料と同様のものを使用することができる。この絶縁性樹脂２５，２７は、第１〜第３配線層１４，１６，１８に対して不活性な永久膜として機能する。
【００６５】
また、本実施形態においては、図２に示すように、ＴＦＴ基板１の上下方向Ｘにおいて、重なった状態で直線的に配置される第１〜第３コンタクトホール１１，１５，１７の径が、上方（図２に示すＴＦＴ基板１の厚み方向であって、図中の矢印Ｙの方向）に向けて漸増する構成としている。
【００６６】
より具体的には、図２に示すように、第１コンタクトホール１１の径をＲ１、第２コンタクトホール１５の径をＲ２、及び第３コンタクトホール１７の径をＲ３とした場合に、Ｒ１＜Ｒ２＜Ｒ３の関係が成立する構成となっている。なお、ここで言う「径」とは、第１〜第３コンタクトホール１１，１５，１７の各々の断面における径のことをいう。
【００６７】
このような構成により、第１及び第２コンタクトホール１１，１５の縁部２６で導通される第１配線層１４と第２配線層１６との接触面積を増大させることが可能になるため、第１配線層１４と第２配線層１６間の導通が容易になるとともに、低抵抗接続が可能になる。
【００６８】
また、同様に、第２及び第３コンタクトホール１５，１７の縁部２８で導通される第２配線層１６と第３配線層１８との接触面積を増大させることが可能になるため、第２配線層１６と第３配線層１８間の導通が容易になるとともに、低抵抗接続が可能になる。
【００６９】
なお、第１〜第３コンタクトホール１１，１５，１７の形状としては、例えば、上端が開口された逆円錐台形状等を挙げることができる。また、第１コンタクトホール１１の径Ｒ１は２μｍ〜４μｍが好ましく、第２及び第３コンタクトホール１５，１７の径Ｒ２，Ｒ３は、３μｍ〜５μｍが好ましい。
【００７０】
次に、液晶表示装置５０の製造方法の一例について説明する。図４〜図１５は、本発明の第１の実施形態に係る多層配線基板を備える半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
【００７１】
＜ベースコート膜形成工程＞
まず、図４に示すように、ガラス基板やプラスチック基板等の基板２上に、ＣＶＤ法等の方法により、例えば、酸化シリコンからなるベースコート膜３を形成する。
【００７２】
＜半導体膜形成工程＞
次いで、図５に示すように、例えば、アモルファスシリコンにより、ベースコート膜３上に、例えば、フォトリソグラフィー法により、所定の厚み（例えば、５０ｎｍの厚み）を有する半導体膜５をパターン形成する。
【００７３】
＜ゲート絶縁膜形成工程＞
次いで、図６に示すように、半導体膜５を覆うように、ベースコート膜３上に、例えば、ＣＶＤ法により、例えば、酸化シリコンからなる膜厚が３０〜１５０ｎｍ程度のゲート絶縁膜４を形成する。
【００７４】
次いで、図７に示すように、モリブテン（Ｍｏ）等の金属材料により、ゲート絶縁膜４上に、所定の厚み（例えば、８０ｎｍの厚み）を有するゲート電極７をパターン形成する。ゲート電極７の形成方法としては、スパッタ法で金属材料やシリサイドを成膜した後、フォトエッチング法でパターニングする方法等が挙げられる。
【００７５】
また、この際、半導体膜５に不純物イオンをイオン注入した後に、加熱処理によってその不純物イオンを活性化させる。その結果、半導体膜５において、ゲート電極７に重なっている領域をチャネル領域２２として形成するとともに、ゲート電極４に重なっていない領域をソース領域２３及びドレイン領域２４として形成する。
【００７６】
＜第１層間絶縁膜形成工程＞
次いで、図８に示すように、ゲート電極７を覆うように、ゲート絶縁膜４上に、例えば、ＣＶＤ法により、酸化シリコンからなる第１層間絶縁膜８を形成し、ゲート電極７を被覆する。
【００７７】
＜コンタクトホール形成工程＞
次いで、図９に示すように、ゲート絶縁膜４と第１層間絶縁膜８に対して、エッチングを行うことにより、コンタクトホール１９，１１を同時に形成する。より具体的には、ゲート絶縁膜４と第１層間絶縁膜８に対して、半導体膜５の上方位置に、当該半導体膜５におけるソース領域２３の一部が露出するようにコンタクトホール１９が形成されるとともに、半導体膜５におけるドレイン領域２４の一部が露出するように第１コンタクトホール１１が形成される。
【００７８】
＜第１配線層形成工程＞
次いで、図１０に示すように、コンタクトホール１９，１１の表面、及び第１層間絶縁膜８の表面に、導電性材料を積層させて形成し、当該導電性材料をフォトリソグラフィー及びエッチングによりパターニングする。
【００７９】
そして、コンタクトホール１９，１１を介して、半導体膜５に電気的に接続される配線層１３、及び第１配線層１４を形成する。なお、上述の導電性材料としては、上述のごとく、チタン（Ｔｉ）やアルミニウム（Ａｌ）等を使用することができる。
【００８０】
＜第２層間絶縁膜形成工程＞
次いで、図１１に示すように、配線層１３及び第１配線層１４を覆うように、第１層間絶縁膜８上に、例えば、絶縁性樹脂である感光性アクリル樹脂を積層して、第２層間絶縁膜９を形成し、配線層１３及び第１配線層１４を被覆する。
【００８１】
なお、この際、図１１に示すように、第１コンタクトホール１１において、第２層間絶縁膜８を形成する感光性アクリル樹脂等が絶縁性樹脂２５として、第１コンタクトホール１１の表面上に形成された第１配線層１４上に充填される。
【００８２】
＜コンタクトホール形成工程＞
次いで、図１２に示すように、第２層間絶縁膜９に対して、フォトマスクを介して紫外線を照射して、露光処理を行うことにより、コンタクトホール１５を形成する。より具体的には、第２層間絶縁膜９に対して、第１コンタクトホール１１及び第１配線層１４の上方位置に、第１配線層１４の一部及び絶縁性樹脂２５の表面が露出するようにコンタクトホール１５が形成される。
【００８３】
なお、この際、図１２に示すように、第１及び第２コンタクトホール１１，１５がＴＦＴ基板１の上下方向Ｘにおいて、重なった状態で直線的に配置される。また、絶縁性樹脂２５と第２配線層１６との接触部分２５ａとなる絶縁性樹脂２５の表面が平坦化される。
【００８４】
＜第２配線層形成工程＞
次いで、図１３に示すように、コンタクトホール１５の表面、及び第２層間絶縁膜９の表面に、導電性材料を積層させて形成し、当該導電性材料をフォトリソグラフィー及びエッチングによりパターニングする。
【００８５】
そして、コンタクトホール１５を介して、第１配線層１４に電気的に接続される第２配線層１６を形成する。なお、上述の導電性材料としては、上述のごとく、モリブテン（Ｍｏ）やアルミニウム（Ａｌ）等を使用することができる。また、この際、第１及び第２配線層１４，１６が、第１及び第２コンタクトホール１１，１５の縁部２６で導通されることになる。
【００８６】
＜第３層間絶縁膜形成工程＞
次いで、図１４に示すように、第２配線層１６を覆うように、第２層間絶縁膜９上に、例えば、絶縁性樹脂である感光性アクリル樹脂を積層して、第３層間絶縁膜１０を形成し、第２配線層１６を被覆する。
【００８７】
なお、この際、図１４に示すように、コンタクトホール１５において、第３層間絶縁膜１０を形成する感光性アクリル樹脂等が絶縁性樹脂２７として、コンタクトホール１５の表面上に形成された第２配線層１６上に充填される。
【００８８】
＜コンタクトホール形成工程＞
次いで、図１５に示すように、第３層間絶縁膜１０に対して、フォトマスクを介して紫外線を照射して、露光処理を行うことにより、コンタクトホール１７を形成する。より具体的には、第３層間絶縁膜１０に対して、コンタクトホール１５及び第２配線層１６の上方位置に、第２配線層１６の一部及び絶縁性樹脂２７の表面が露出するようにコンタクトホール１７が形成される。
【００８９】
なお、この際、図１５に示すように、第１〜第３コンタクトホール１１，１５，１７がＴＦＴ基板１の上下方向Ｘにおいて、重なった状態で直線的に配置される。また、絶縁性樹脂２７と第３配線層１８との接触部分２７ａとなる絶縁性樹脂２７の表面が平坦化される。
【００９０】
＜第３配線層形成工程＞
次いで、コンタクトホール１７の表面、及び第３層間絶縁膜１０の表面に、導電性材料を積層させて形成し、当該導電性材料をフォトリソグラフィー及びエッチングによりパターニングする。
【００９１】
そして、コンタクトホール１７を介して、第２配線層１６に電気的に接続される第３配線層１８を形成することにより、図２に示すＴＦＴ基板１が製造されることになる。なお、上述の導電性材料としては、上述のごとく、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等を使用することができる。
【００９２】
また、この際、第２及び第３配線層１６，１８が、コンタクトホール１５，１７の縁部２８で導通されることになる。
【００９３】
＜貼合体形成工程＞
そして、製造したＴＦＴ基板１と対向基板３５を、シール部材（不図示）及び液晶層（不図示）を介して互いに貼り合わせることにより、図１に示す液晶表示装置５０が製造されることになる。
【００９４】
なお、対向基板３５の製造方法としては、図示は省略するが、まず、例えば、ガラス基板、またはプラスチック基板等の透明基板に、カラーフィルタや遮光膜等をフォトリソグラフィー法等により所定の形状に形成し、次いで、透明な共通電極をＩＴＯ等により一様に形成する。その後、配向膜（不図示）を上述した共通電極等を覆うように形成することにより製造される。
【００９５】
以上に説明した本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
【００９６】
（１）本実施形態においては、第１〜第３コンタクトホール１１，１５，１７がＴＦＴ基板１の上下方向Ｘにおいて、重なった状態で直線的に配置される構成としている。従って、第１〜第３配線層１４，１６，１８及び第１〜第３コンタクトホール１１，１５，１７による遮光面積の増大を効果的に抑制して、画素の開口面積を増大させることができる。従って、多層配線基板であるＴＦＴ基板１を画素領域を有する液晶表示装置５０に使用した場合、当該画素領域において、画素の開口率の低下を効果的に抑制することが可能になる。
【００９７】
（２）本実施形態においては、第１及び第２コンタクトホール１１，１５において、第１及び第２コンタクトホール１１，１５の表面上に形成された第１及び第２配線層１４，１６上に絶縁性樹脂２５，２７充填する構成としている。従って、銅等の金属導電体をめっきによりビアホールに埋め込む上記従来技術とは異なり、ＴＦＴ基板１の製造工程を簡素化できるとともに、コストアップを抑制することができる。
【００９８】
（３）本実施形態においては、絶縁性樹脂２５と第２配線層１６との接触部分２５ａ、及び絶縁性樹脂２７と第３配線層１８との接触部分２７ａが平坦化されている。従って、第１〜第３コンタクトホール１１，１５，１７を、ＴＦＴ基板１の上下方向Ｘにおいて、重なった状態で直線的に配置する構成とした場合であっても、第１配線層１４と第２配線層１６との間、及び第２配線層１６と第３配線層１８との間を確実に導通させることが可能になり、導通不良を防止できる。また、多層配線基板であるＴＦＴ基板１を画素領域を有する液晶表示装置５０に使用した場合であっても、当該画素領域において、液晶層を構成する液晶材料の配向みだれを防止でき、表示品位を向上することができる。
【００９９】
（４）本実施形態においては、第１〜第３配線層１４，１６，１８が、第１〜第３コンタクトホール１１，１５，１７の縁部２６，２８で導通される構成としている。従って、第１及び第２コンタクトホール１１，１５において、絶縁性樹脂２５，２７を充填した場合であっても、第１〜第３配線層１４，１６，１８間の導通を確実に達成することができる。
【０１００】
（５）本実施形態においては、第１コンタクトホール１１の径をＲ１、第２コンタクトホール１５の径をＲ２、及び第３コンタクトホール１７の径をＲ３とした場合に、Ｒ１＜Ｒ２＜Ｒ３の関係が成立する構成としている。従って、第１及び第２コンタクトホール１１，１５の縁部２６で導通される第１配線層１４と第２配線層１６との接触面積を増大させることが可能になる。また、第２及び第３コンタクトホール１５，１７の縁部２８で導通される第２配線層１６と第３配線層１８との接触面積を増大させることが可能になる。その結果、第１配線層１４と第２配線層１６間の導通、及び第２配線層１６と第３配線層１８間の導通が容易になるとともに、低抵抗接続が可能になる。
【０１０１】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図１６は、本発明の第２の実施形態に係る半導体装置における多層配線基板のコンタクトホールの形状を説明するための平面図であり、図１７は、図１６のＡ−Ａ断面図に対応する多層配線基板の概略構成を示す図である。また、図１８は、図１６のＢ−Ｂ断面図に対応する多層配線基板の概略構成を示す図である。
【０１０２】
なお、上記第１の実施形態と同様の構成部分については同一の符号を付してその説明を省略する。また、半導体装置については、上述の第１の実施形態において説明したものと同様であるため、ここでは詳しい説明を省略する。また、本実施形態においても、半導体素子として、能動素子であるＴＦＴを例に挙げて説明するとともに、半導体装置として、ＴＦＴを有する液晶表示装置について説明する。
【０１０３】
本実施形態においては、図１６に示すように、第２コンタクトホール１５と第３コンタクトホール１７が平面視において略長方形状を有しており、第２コンタクトホール１５の長手方向Ｃと第３コンタクトホール１７の長手方向Ｄとが直交する点に特徴がある。
【０１０４】
この様な構成により、ＴＦＴ基板３０において、第１コンタクトホール１１、及び第２コンタクトホール１５を形成する際に、アライメントずれが生じた場合であっても、図１７に示すように、第２コンタクトホール１５の長手方向Ｃにおいて、コンタクトホール１１，１５の縁部２６において第１配線層１４と第２配線層１６との接触面積を増大させることが可能になる。従って、第１及び第２コンタクトホール１１，１５の縁部２６で第１配線層１４と第２配線層１６とを確実に接触させることが可能になる。
【０１０５】
また、同様に、第２コンタクトホール１５、及び第３コンタクトホール１５を形成する際に、アライメントずれが生じた場合であっても、図１８に示すように、第３コンタクトホール１５の長手方向Ｄにおいて、コンタクトホール１５，１７の縁部２８において第２配線層１６と第３配線層１８との接触面積を増大させることが可能になる。従って、コンタクトホール１５，１７の縁部２８で第２配線層１６と第３配線層１８とを確実に接触させることが可能になる。
【０１０６】
以上に説明した本実施形態によれば、上述の（１）〜（５）の効果に加えて、以下の効果を得ることができる。
【０１０７】
（６）本実施形態においては、第２コンタクトホール１５と第３コンタクトホール１７が平面視において略長方形状を有する構成としている。また、第２コンタクトホール１５の長手方向Ｃと第３コンタクトホール１７の長手方向Ｄとが直交する構成としている。従って、第１コンタクトホール１１、及び第２コンタクトホール１５を形成する際に、アライメントずれが生じた場合であっても、第２コンタクトホール１５の長手方向Ｃにおいて、第１及び第２コンタクトホール１１，１５の縁部２６で第１配線層１４と第２配線層１６とを確実に接触させて、安定して導通させることが可能になる。また、第１及び第２コンタクトホール１１，１５の縁部２６で第１配線層１４と第２配線層１６とを確実に接触させることができるため、絶縁性樹脂２５と第２配線層１６との接触部分２５ａの平坦化が容易になる。また、同様に、第２コンタクトホール１５、及び第３コンタクトホール１５を形成する際に、アライメントずれが生じた場合であっても、第３コンタクトホール１５の長手方向Ｄにおいて、第２及び第３コンタクトホール１５，１７の縁部２８で第２配線層１６と第３配線層１８とを確実に接触させて、安定して導通させることが可能になる。また、第２及び第３コンタクトホール１５，１７の縁部２８で第２配線層１６と第３配線層１８とを確実に接触させることができるため、絶縁性樹脂２７と第３配線層１６との接触部分２７ａの平坦化が容易になる。
【０１０８】
なお、上記実施形態は以下のように変更しても良い。
【０１０９】
上記実施形態においては、第１〜第３配線層１４，１６，１８の３つの配線層を導通する構成としたが、２つの配線層を導通する構成としても良く、４つ以上の配線層を導通する構成としても良い。上述のごとく、本発明は、第１〜第３配線層１４，１６，１８の接続と、第２及び第３配線層１６，１８と絶縁性樹脂２５，２７との接触部分２５ａ，２７ａの平坦化を同時に行うことができるため、ＴＦＴ基板１の上下方向Ｘにおいて、配線層を何層でも導通させることが可能であり、任意の多層配線を実現できる。
【０１１０】
また、本発明を、上述のゲートドライバ部３８やソースドライバ部３９に適用する構成としても良い。このような構成により、ゲートドライバ部３８やソースドライバ部３９の面積を縮小することができ、液晶表示装置の小型化を図ることができる。
【０１１１】
上記実施形態においては、半導体素子として、トップゲート構造を有するＴＦＴ１２を例に挙げて説明したが、本発明の半導体素子はこれに限定されず、例えば、半導体膜の下方にゲート電極を設けたボトムゲート構造を有するＴＦＴや、半導体膜を上下２つのゲート電極で挟んだダブルゲート構造を有するＴＦＴであっても良い。
【０１１２】
上記実施形態においては、半導体装置として、液晶表示装置を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば、有機ＥＬ表示装置等の他の半導体装置にも同様に適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１３】
以上に説明したように、本発明は、多層に配線された多層配線基板およびそれを備えた液晶表示装置等の半導体装置に有用である。
【符号の説明】
【０１１４】
１ ＴＦＴ基板
２ 基板
３ ベースコート膜
４ ゲート絶縁膜
５ 半導体膜
７ ゲート電極
８ 第１絶縁膜
９ 第２絶縁膜
１０ 第３絶縁膜
１１ 第１コンタクトホール
１２ ＴＦＴ（半導体素子）
１４ 第１配線層
１５ 第２コンタクトホール
１６ 第２配線層
１７ 第３コンタクトホール
１８ 第３配線層
２２ チャネル領域
２３ ソース領域
２４ ドレイン領域
２５ 絶縁性樹脂
２５ａ 絶縁性樹脂と第２配線層との接触部分
２６ 第１及び第２コンタクトホールの縁部
２７ 絶縁性樹脂（他の絶縁性樹脂）
２７ａ 絶縁性樹脂と第３配線層との接触部分
２８ 第２及び第３コンタクトホールの縁部
３５ 対向基板
３６ 表示領域（画素領域）
３７ 額縁領域
３８ ゲートドライバ部
３９ ソースドライバ部
５０ 液晶表示装置（半導体装置）
Ｃ 第２コンタクトホールの長手方向
Ｄ 第３コンタクトホールの長手方向
Ｒ１ 第１コンタクトホールの径
Ｒ２ 第２コンタクトホールの径
Ｒ３ 第３コンタクトホールの径
Ｘ ＴＦＴ基板の上下方向
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多層に配線された多層配線基板およびそれを備えた液晶表示装置等の半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶表示装置等の半導体装置は、高機能化及び小型化が要求されており、これに伴い、半導体装置において使用される配線基板においても、高密度、高精度の配線層を有する配線板が要求されている。そこで、高密度、高精度の配線層を形成するために、配線層と絶縁層を交互に積層したビルドアップ構造を有する多層配線基板が使用されるようになってきている。
【０００３】
このような多層配線基板としては、例えば、複数の配線層及び絶縁層が交互に積層され、配線層間がビア接続された多層配線基板であって、第１配線層の端面と、第１配線層の上層側に配された第２配線層と一体に構成されるビアの側壁面とが直接接続することにより、第１配線層と第２配線層とを導通したものが開示されている。そして、このような構成により、ビア底剥がれによる断線を防止し、実装信頼性を高めることができる多層配線基板を提供することができると記載されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、例えば、複数の絶縁層と、複数の絶縁層中に形成された導電材料からなる配線と、複数の絶縁層に形成されたビアホールに金属導電体を埋め込むことにより形成され、下に凸の台形断面をなす円錐柱状の導電体が上下に複数個連結して形成された導電体連結構造体とを有する多層配線基板が開示されている。そして、このような構成により、高密度かつ高信頼性のスタックビア（ビア−ビア接続）を有する多層配線基板を提供することができると記載されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２０９９３３号公報
【特許文献２】特開２００６−３４４６７１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に記載の多層配線基板においては、第１配線層とビアの接続箇所と、第２配線層とビアの接続箇所がズレて配置されているため、配線層及びビアによる遮光面積が増大してしまう。従って、例えば、このような多層配線基板を画素領域を有する液晶表示装置に使用した場合、画素領域において、画素の開口率が低下してしまうという問題があった。
【０００７】
また、上記特許文献２に記載の多層配線基板においては、金属導電体を形成する際に、電界めっき法により、銅等の金属導電体をビアホールに埋め込む構成としているため、製造工程が複雑になるとともに、コストアップになるという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、遮光領域を抑制することにより、開口率の低下を防止するとともに、製造工程を簡素化することができる多層配線基板及びそれを備えた半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、第１コンタクトホールが形成された第１絶縁膜と、第１絶縁膜上に積層されるとともに、第１絶縁膜の表面及び第１コンタクトホールの表面に形成された第１配線層と、第１配線層上に積層されるとともに、第２コンタクトホールが形成された第２絶縁膜と、第２絶縁膜上に積層されるとともに、第２絶縁膜の表面及び第２コンタクトホールの表面に形成され、第１配線層と導通された第２配線層とを備える多層配線基板であって、第１及び第２コンタクトホールが、多層配線基板の上下方向において重なった状態で直線的に配置され、第１コンタクトホールにおいて、第１配線層上に絶縁性樹脂が充填されていることを特徴とする。
【００１０】
同構成によれば、第１及び第２コンタクトホールが多層配線基板の上下方向において、重なった状態で直線的に配置されている。従って、第１及び第２配線層と第１及び第２コンタクトホールによる遮光面積の増大を効果的に抑制して、画素の開口面積を増大させることができる。その結果、例えば、多層配線基板を画素領域を有する液晶表示装置に使用した場合、画素領域において、画素の開口率の低下を効果的に抑制することが可能になる。
【００１１】
また、第１コンタクトホールにおいて、第１配線層上に絶縁性樹脂が充填される。従って、銅等の金属導電体をめっきによりビアホールに埋め込む上記従来技術とは異なり、多層配線基板の製造工程を簡素化できるとともに、コストアップを抑制することができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の多層配線基板であって、絶縁性樹脂と第２配線層とが接触するとともに、絶縁性樹脂と第２配線層との接触部分が平坦化され、第１配線層と第２配線層とが、第１及び第２コンタクトホールの縁部で導通されていることを特徴とする。
【００１３】
同構成によれば、絶縁性樹脂と第２配線層との接触部分が平坦化されている。従って、多層配線基板の上下方向において、第１及び第２コンタクトホールを重なった状態で直線的に配置する構成とした場合であっても、第１及び第２コンタクトホールの縁部において第１配線層と第２配線層との間を確実に導通させることが可能になり、導通不良を防止できる。また、例えば、多層配線基板を画素領域を有する液晶表示装置に使用した場合であっても、画素領域において、液晶層を構成する液晶材料の配向みだれを防止することができる。
【００１４】
また、第１配線層と第２配線層とが、第１及び第２コンタクトホールの縁部で導通されている。従って、第１コンタクトホールにおいて、絶縁性樹脂を充填した場合であっても、第１及び第２配線層間の導通を確実に達成することができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の多層配線板であって、第１コンタクトホールの径をＲ１、第２コンタクトホールの径をＲ２とした場合に、Ｒ１＜Ｒ２の関係が成立することを特徴とする。
【００１６】
同構成によれば、第１及び第２コンタクトホールの縁部で導通される第１配線層と第２配線層との接触面積を増大させることが可能になる。その結果、第１配線層と第２配線層間の導通が容易になるとともに、低抵抗接続が可能になる。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の多層配線基板であって、第３コンタクトホールが形成されるとともに、第２配線層上に積層された第３絶縁膜と、第３絶縁膜上に積層されるとともに、第３絶縁膜の表面及び第３コンタクトホールの表面に形成され、第２配線層と導通された第３配線層とを更に備え、第１〜第３コンタクトホールが、多層配線基板の上下方向において重なった状態で直線的に配置され、第２コンタクトホールにおいて、第２配線層上に他の絶縁性樹脂が充填され、他の絶縁性樹脂と第３配線層とが接触するとともに、他の絶縁性樹脂と第３配線層との接触部分が平坦化され、第２配線層と第３配線層とが、第２及び第３コンタクトホールの縁部で導通され、第２コンタクトホール及び第３コンタクトホールが平面視において略長方形状を有しており、第２コンタクトホールの長手方向と第３コンタクトホールの長手方向とが直交することを特徴とする。
【００１８】
同構成によれば、第１コンタクトホール及び第２コンタクトホールを形成する際に、アライメントずれが生じた場合であっても、第２コンタクトホールの長手方向において、第１及び第２コンタクトホールの縁部で第１配線層と第２配線層とを確実に接触させて、安定して導通させることが可能になる。また、第１及び第２コンタクトホールの縁部で第１配線層と第２配線層とを確実に接触させることができるため、絶縁性樹脂と第２配線層との接触部分の平坦化が容易になる。
【００１９】
また、第２コンタクトホール及び第３コンタクトホールを形成する際に、アライメントずれが生じた場合であっても、第３コンタクトホールの長手方向において、第２及び第３コンタクトホールの縁部で第２配線層と第３配線層とを確実に接触させて、安定して導通させることが可能になる。また、第２及び第３コンタクトホールの縁部で第２配線層と第３配線層とを確実に接触させることができるため、他の絶縁性樹脂と第３配線層との接触部分の平坦化が容易になる。
【００２０】
また、本発明の請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の多層配線基板は、開口率の低下を効果的に抑制することができるとともに、多層配線基板の製造工程を簡素化でき、コストアップを抑制することができるという優れた特性を備えている。従って、本発明は、請求項５に記載の発明のように、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の多層配線基板と、多層配線基板に設けられるとともに、第１のコンタクトホールを介して、第１配線層と電気的に接続された半導体素子に好適に使用される。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、画素の開口率の低下を効果的に抑制することが可能になるとともに、多層配線基板の製造工程を簡素化でき、コストアップを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る多層配線基板を備える半導体装置の構成を示す概略図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る半導体装置における多層配線基板の概略構成を示す断面図である。
【図３】図２を矢印Ｍの方向から見た場合のコンタクトホールの位置関係を示す平面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る多層配線基板を備える半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る多層配線基板を備える半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る多層配線基板を備える半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る多層配線基板を備える半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図８】本発明の第１の実施形態に係る多層配線基板を備える半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図９】本発明の第１の実施形態に係る多層配線基板を備える半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図１０】本発明の第１の実施形態に係る多層配線基板を備える半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図１１】本発明の第１の実施形態に係る多層配線基板を備える半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図１２】本発明の第１の実施形態に係る多層配線基板を備える半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図１３】本発明の第１の実施形態に係る多層配線基板を備える半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図１４】本発明の第１の実施形態に係る多層配線基板を備える半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図１５】本発明の第１の実施形態に係る多層配線基板を備える半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図１６】本発明の第２の実施形態に係る半導体装置における多層配線基板のコンタクトホールの形状を説明するための平面図である。
【図１７】図１６のＡ−Ａ断面図に対応する多層配線基板の概略構成を示す図である。
【図１８】図１６のＢ−Ｂ断面図に対応する多層配線基板の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。
【００２４】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る多層配線基板を備える半導体装置の構成を示す概略図であり、図２は、本発明の第１の実施形態に係る半導体装置における多層配線基板の概略構成を示す断面図である。また、図３は、図２を矢印Ｍの方向から見た場合のコンタクトホールの位置関係を示す平面図である。
【００２５】
なお、本実施形態においては、半導体素子として、能動素子であるＴＦＴを例に挙げて説明するとともに、半導体装置として、ＴＦＴを有する液晶表示装置について説明する。
【００２６】
図１に示すように、液晶表示装置５０は、多層配線基板であるＴＦＴ基板１と、ＴＦＴ基板１に対向して配置された対向基板３５と、対向基板３５及びＴＦＴ基板１の間に設けられた表示媒体層である液晶層（図示省略）とを備えている。対向基板３５には、図示省略のカラーフィルタ、共通電極及びブラックマトリクス等が形成されている。
【００２７】
一方、ＴＦＴ基板１は、いわゆるアクティブマトリクス基板に構成されている。ＴＦＴ基板１には、表示に寄与する表示領域（または、画素領域）３６と、表示領域３６の周りに形成されて表示に寄与しない額縁領域３７とを有している。表示領域３６には、複数の画素（図示省略）がマトリクス状に配置されている。各画素には、図示を省略するが、液晶層を駆動するための画素電極と、画素電極をスイッチング駆動するＴＦＴがそれぞれ設けられている。
【００２８】
また、例えば、ＴＦＴ基板１及び対向基板３５は、それぞれ矩形状に形成され、対向基板３５はＴＦＴ基板１より一回り小さく形成されている。そして、ＴＦＴ基板１と対向基板３５とが互いに重なっている領域に表示領域３６が矩形状に形成されている。
【００２９】
なお、ＴＦＴ基板１、対向基板３５、及び表示領域３６の形状は、矩形状に限定されず、他の形状であっても良い。
【００３０】
額縁領域３７のうち対向基板３５の一辺に沿った領域には、ゲートドライバ部３８が形成されている。また、対向基板３５の他の一辺に沿った額縁領域３７には、ソースドライバ部３９が形成されている。これらゲートドライバ部３８及びソースドライバ部３９には、ロジック回路である駆動回路が形成され、配線を介して各画素のＴＦＴに接続されている。
【００３１】
また、図２に示すように、ＴＦＴ基板１に設けられ、画素または駆動回路に形成されるＴＦＴ１２は、半導体膜５の上方にゲート電極７を設けた、いわゆるトップゲート構造を有するＴＦＴである。
【００３２】
このＴＦＴ１２は、基板２上に、ベースコート膜３、半導体膜５、ゲート絶縁膜４、ゲート電極７及び第１〜第３層間絶縁膜８〜１０がこの順に積層された構造を有するものである。
【００３３】
より具体的には、図２に示すように、ＴＦＴ基板１は、基板２の表面上に形成されたベースコート膜３と、ベースコート膜３の表面上に形成された半導体膜５と、半導体膜５を覆うようにベースコート膜３の表面上に形成されたゲート絶縁膜４と、ゲート絶縁膜４の表面上に形成されたゲート電極７と、ゲート電極７を覆うようにゲート絶縁膜４上に積層された第１層間絶縁膜８と、第１層間絶縁膜８の表面上に形成された第２層間絶縁膜９と、第２層間絶縁膜９の表面上に形成された第３層間絶縁膜１０とを有している。
【００３４】
なお、図２に示すように、ゲート電極７は、ゲート絶縁膜４を介して半導体膜５に対向して配設されている。また、半導体膜５は、ゲート電極７に対向する領域がチャネル領域２２として形成され、チャネル領域２２の側方に隣接する一方の領域がソース領域２３として形成されるとともに、他方の領域がドレイン領域２４として形成されている。また、図示はしないが、ＴＦＴ１２は、チャネル領域２２とソース領域２３の間、及びチャネル領域２２とドレイン領域２４の間に、各々低濃度不純物領域を設けたＬＤＤ構造のＴＦＴとしても良い。
【００３５】
また、図２に示すように、ゲート絶縁膜４と第１層間絶縁膜８には、半導体膜５におけるソース領域２３の一部が露出するように形成されたコンタクトホール１９と、半導体膜５におけるドレイン領域２４の一部が露出するように形成されたコンタクトホール１１（以下、「第１コンタクトホール１１」という。）が形成されている。
【００３６】
また、図２に示すように、ＴＦＴ１２は、配線層１３，１４を有している。より具体的には、第１層間絶縁膜８の表面及びコンタクトホール１９の表面に配線層１３が形成されるとともに、配線層１３は、コンタクトホール１９を介して半導体膜５のソース領域２３に電気的に接続されている。
【００３７】
また、同様に、第１層間絶縁膜８の表面及び第１コンタクトホール１１の表面に配線層１４（以下、「第１配線層１４」という。）が形成されるとともに、第１配線層１４は、第１コンタクトホール１１を介して半導体膜５のドレイン領域２４に電気的に接続されている。なお、第１配線層１４は、第１層間絶縁膜８上に積層されている。
【００３８】
また、図２に示すように、ＴＦＴ基板１において、第２層間絶縁膜９には、第１配線層１４の一部が露出するように形成された第２コンタクトホール１５が形成されている。そして、第２層間絶縁膜９の表面及び第２コンタクトホール１５の表面に第２配線層１６が形成されるとともに、第２配線層１６は、コンタクトホール１５を介して第１配線層１４に電気的に接続されている。なお、第２配線層１６は、第２層間絶縁膜９上に積層されている。
【００３９】
また、図２に示すように、ＴＦＴ基板１において、第３層間絶縁膜１０には、第２配線層１６の一部が露出するように形成された第３コンタクトホール１７が形成されている。そして、第３層間絶縁膜１０の表面及び第３コンタクトホール１７の表面に第３配線層１８が形成されるとともに、第３配線層電極１８は、コンタクトホール１７を介して第２配線層１６に電気的に接続されている。なお、第３配線層１８は、第３層間絶縁膜１０上に積層されている。
【００４０】
このように、本実施形態においては、ＴＦＴ基板１は、高密度、高精度の配線層を形成するために、第１〜第３配線層１４，１６，１８と第１〜第３絶縁膜８〜１０とを交互に積層したビルドアップ構造を有する多層配線基板として構成されている。
【００４１】
基板２を構成する材料としては、絶縁材料からなるものが好ましく、かかる絶縁材料としては、例えば、ガラス、石英、プラスチック（アクリル樹脂）等の透明な材料が挙げられる。また、基板２の厚みは、０．５〜０．７ｍｍが好ましい。
【００４２】
ベースコート膜３を構成する材料としては、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、窒化シリコン（ＳｉＮｘ（ｘは正数））、シリコンオキシナイトライド（ＳｉＮＯ）等の材料が挙げられる。
【００４３】
なお、ベースコート膜３は、これらの材料による積層構造としても良い。また、ベースコート膜３の厚みは、５０〜３００ｎｍが好ましい。
【００４４】
ゲート絶縁膜６を構成する材料としては、特に限定されず、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ２）や、ＳｉＯＦ、ＳｉＯＣ等の酸化シリコンよりも誘電率が低い材料、四窒化三ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）等の窒化シリコン（ＳｉＮｘ（ｘは正数））、シリコンオキシナイトライド（ＳｉＮＯ）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、三酸化二アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、五酸化二タンタル（Ｔａ２Ｏ５）等の酸化タンタル、二酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）、二酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）等の酸化シリコンよりも誘電率が高い材料が挙げられる。
【００４５】
なお、ゲート絶縁膜６は、単層構造であってもよいし、積層構造であってもよい。また、ゲート絶縁膜４の厚みは、３０〜１５０ｎｍが好ましい。
【００４６】
半導体膜５を構成する材料としては、廉価性及び量産性の観点から、シリコンが好ましく、例えば、アモルファスシリコン、ポリシリコン、連続粒界結晶（ＣＧ）シリコンが挙げられる。このうち、高移動度を実現するとの観点から、ポリシリコン、ＣＧシリコン等がより好ましい。なお、半導体膜５の厚みは、２０〜１００ｎｍが好ましい。
【００４７】
また、半導体膜５は、ＴＦＴ１２のアクティブ層を構成しており、このアクティブ層は、一端側が高濃度にリンやボロン等の不純物がドープされたソース領域２３と、他端側が同じく高濃度に不純物がドープされたドレイン領域２４と、それらの間の中間部分のチャネル領域２２により構成されている。
【００４８】
ゲート電極７を構成する材料としては、高融点を有しているものが好ましく、例えば、モリブテン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）等の高融点金属や、モリブデンシリサイド等の高融点シリサイドが好適に使用される。なお、ゲート電極７の厚みは、１００〜５００ｎｍが好ましい。
【００４９】
第１層間絶縁膜８を構成する材料としては、特に限定されず、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、窒化シリコン（ＳｉＮｘ（ｘは正数））等が挙げられる。
【００５０】
なお、第１層間絶縁膜８の厚みは、５００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下が好ましい。これは、第１層間絶縁膜８の厚みが５００ｎｍ未満の場合は、第１層間絶縁膜８を平坦化することが困難になるという不都合が生じる場合があるためであり、１０００ｎｍより大きい場合は、エッチングにより、コンタクトホール１９，１１を形成することが困難になるという不都合が生じる場合があるためである。
【００５１】
第２及び第３層間絶縁膜９，１０を構成する材料としては、感光性を有するとともに、紫外線に感光し、アルカリ現像可能なポジ型の材料（例えば、感光性アクリル樹脂や感光性エポキシ樹脂、感光性ポリイミド樹脂）等が挙げられる。なお、第２及び第３層間絶縁膜９，１０の厚みは、１．５μｍ以上２．５μｍ以下が好ましい。
【００５２】
配線層１３、及び第１配線層１４としては、例えば、チタン（Ｔｉ）とアルミニウム（Ａｌ）の積層膜（Ｔｉ／Ａｌ／Ｔｉ）が好適に使用され、チタン（Ｔｉ）層の厚みは、５０〜１５０ｎｍが好ましく、アルミニウム（Ａｌ）層の厚みは、２００から５００ｎｍが好ましい。
【００５３】
また、第２配線層１６としては、例えば、モリブテン（Ｍｏ）とアルミニウム（Ａｌ）の積層膜（Ａｌ／Ｍｏ）が好適に使用され、モリブテン（Ｍｏ）層の厚みは、５０〜１５０ｎｍが好ましく、アルミニウム（Ａｌ）層の厚みは、２００から５００ｎｍが好ましい。
【００５４】
また、第３配線層１８は、例えば、錫をドープした酸化インジウムであるＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜により形成されており、スパッタリング法、ＣＶＤ法、真空蒸着法等により形成される。
【００５５】
ここで、本実施形態においては、図２、図３に示すように、第１〜第３コンタクトホール１１，１５，１７がＴＦＴ基板１の上下方向（図２に示すＴＦＴ基板１の厚み方向であって、図中の矢印Ｘの方向）において、重なった状態で直線的に配置される構成としている。
【００５６】
このような構成により、第１〜第３配線層１４，１６，１８及びコンタクトホール１１，１５，１７による遮光面積の増大を効果的に抑制して、画素の開口面積を増大させることができる。
【００５７】
また、本実施形態においては、第１及び第２コンタクトホール１１，１５において、第１及び第２コンタクトホール１１，１５の各々の表面上に形成された第１及び第２配線層１４，１６上に絶縁性樹脂が充填されている点に特徴がある。
【００５８】
また、当該絶縁性樹脂と第１及び第２配線層１４，１６との接触部分が平坦化されている点に特徴がある。更に、第１〜第３配線層１４，１６，１８が、第１〜第３コンタクトホール１１，１５，１７の縁部で導通されている点に特徴がある。
【００５９】
より具体的には、図２に示すように、第１コンタクトホール１１において、第１コンタクトホール１１の表面上に形成された第１配線層１４上に絶縁性樹脂２５が充填されるとともに、当該絶縁性樹脂２５と第２配線層１６との接触部分２５ａが平坦化されている。また、第１及び第２配線層１４，１６が、第１及び第２コンタクトホール１１，１５の縁部２６で導通されている。
【００６０】
また、同様に、図２に示すように、コンタクトホール１５において、コンタクトホール１５の表面上に形成された第２配線層１６上に絶縁性樹脂２７が充填されるとともに、当該絶縁性樹脂２７と第３配線層１８との接触部分２７ａが平坦化されている。また、第２及び第３配線層１６，１８が、第２及び第３コンタクトホール１５，１７の縁部２８で導通されている。
【００６１】
そして、このように絶縁性樹脂２５，２７を充填する構成としているため、銅等の金属導電体をめっきによりビアホールに埋め込む上記従来技術とは異なり、ＴＦＴ基板１の製造工程を簡素化できるとともに、コストアップを抑制することができる。
【００６２】
また、絶縁性樹脂２５と第２配線層１６との接触部分２５ａ、及び絶縁性樹脂２７と第３配線層１８との接触部分２７ａが平坦化されているため、第１〜第３コンタクトホール１１，１５，１７を上下方向Ｘにおいて、重なった状態で直線的に配置する構成とした場合であっても、第１及び第２コンタクトホール１１，１５の縁部２６において、第１配線層１４と第２配線層１６との間を確実に導通させることが可能になるとともに、第２及び第３コンタクトホール１５，１７の縁部２８において、第２配線層１６と第３配線層１８との間を確実に導通させることが可能になり、配線間の導通不良を防止できる。また、多層配線基板であるＴＦＴ基板１を画素領域を有する液晶表示装置５０に使用した場合であっても、当該画素領域において、液晶層を構成する液晶材料の配向みだれを防止することができる。
【００６３】
また、第１〜第３配線層１４，１６，１８が、第１〜第３コンタクトホール１１，１５，１７の縁部２６，２８で導通されているため、第１及び第２コンタクトホール１１，１５に絶縁性樹脂２５，２７を充填した場合であっても、第１〜第３配線層１４，１６，１８間の導通を確実に達成することができる。
【００６４】
なお、絶縁性樹脂２５，２７を構成する材料としては、上述の第１〜第３層間絶縁膜８〜１０を構成する材料と同様のものを使用することができる。この絶縁性樹脂２５，２７は、第１〜第３配線層１４，１６，１８に対して不活性な永久膜として機能する。
【００６５】
また、本実施形態においては、図２に示すように、ＴＦＴ基板１の上下方向Ｘにおいて、重なった状態で直線的に配置される第１〜第３コンタクトホール１１，１５，１７の径が、上方（図２に示すＴＦＴ基板１の厚み方向であって、図中の矢印Ｙの方向）に向けて漸増する構成としている。
【００６６】
より具体的には、図２に示すように、第１コンタクトホール１１の径をＲ１、第２コンタクトホール１５の径をＲ２、及び第３コンタクトホール１７の径をＲ３とした場合に、Ｒ１＜Ｒ２＜Ｒ３の関係が成立する構成となっている。なお、ここで言う「径」とは、第１〜第３コンタクトホール１１，１５，１７の各々の断面における径のことをいう。
【００６７】
このような構成により、第１及び第２コンタクトホール１１，１５の縁部２６で導通される第１配線層１４と第２配線層１６との接触面積を増大させることが可能になるため、第１配線層１４と第２配線層１６間の導通が容易になるとともに、低抵抗接続が可能になる。
【００６８】
また、同様に、第２及び第３コンタクトホール１５，１７の縁部２８で導通される第２配線層１６と第３配線層１８との接触面積を増大させることが可能になるため、第２配線層１６と第３配線層１８間の導通が容易になるとともに、低抵抗接続が可能になる。
【００６９】
なお、第１〜第３コンタクトホール１１，１５，１７の形状としては、例えば、上端が開口された逆円錐台形状等を挙げることができる。また、第１コンタクトホール１１の径Ｒ１は２μｍ〜４μｍが好ましく、第２及び第３コンタクトホール１５，１７の径Ｒ２，Ｒ３は、３μｍ〜５μｍが好ましい。
【００７０】
次に、液晶表示装置５０の製造方法の一例について説明する。図４〜図１５は、本発明の第１の実施形態に係る多層配線基板を備える半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
【００７１】
＜ベースコート膜形成工程＞
まず、図４に示すように、ガラス基板やプラスチック基板等の基板２上に、ＣＶＤ法等の方法により、例えば、酸化シリコンからなるベースコート膜３を形成する。
【００７２】
＜半導体膜形成工程＞
次いで、図５に示すように、例えば、アモルファスシリコンにより、ベースコート膜３上に、例えば、フォトリソグラフィー法により、所定の厚み（例えば、５０ｎｍの厚み）を有する半導体膜５をパターン形成する。
【００７３】
＜ゲート絶縁膜形成工程＞
次いで、図６に示すように、半導体膜５を覆うように、ベースコート膜３上に、例えば、ＣＶＤ法により、例えば、酸化シリコンからなる膜厚が３０〜１５０ｎｍ程度のゲート絶縁膜４を形成する。
【００７４】
次いで、図７に示すように、モリブテン（Ｍｏ）等の金属材料により、ゲート絶縁膜４上に、所定の厚み（例えば、８０ｎｍの厚み）を有するゲート電極７をパターン形成する。ゲート電極７の形成方法としては、スパッタ法で金属材料やシリサイドを成膜した後、フォトエッチング法でパターニングする方法等が挙げられる。
【００７５】
また、この際、半導体膜５に不純物イオンをイオン注入した後に、加熱処理によってその不純物イオンを活性化させる。その結果、半導体膜５において、ゲート電極７に重なっている領域をチャネル領域２２として形成するとともに、ゲート電極４に重なっていない領域をソース領域２３及びドレイン領域２４として形成する。
【００７６】
＜第１層間絶縁膜形成工程＞
次いで、図８に示すように、ゲート電極７を覆うように、ゲート絶縁膜４上に、例えば、ＣＶＤ法により、酸化シリコンからなる第１層間絶縁膜８を形成し、ゲート電極７を被覆する。
【００７７】
＜コンタクトホール形成工程＞
次いで、図９に示すように、ゲート絶縁膜４と第１層間絶縁膜８に対して、エッチングを行うことにより、コンタクトホール１９，１１を同時に形成する。より具体的には、ゲート絶縁膜４と第１層間絶縁膜８に対して、半導体膜５の上方位置に、当該半導体膜５におけるソース領域２３の一部が露出するようにコンタクトホール１９が形成されるとともに、半導体膜５におけるドレイン領域２４の一部が露出するように第１コンタクトホール１１が形成される。
【００７８】
＜第１配線層形成工程＞
次いで、図１０に示すように、コンタクトホール１９，１１の表面、及び第１層間絶縁膜８の表面に、導電性材料を積層させて形成し、当該導電性材料をフォトリソグラフィー及びエッチングによりパターニングする。
【００７９】
そして、コンタクトホール１９，１１を介して、半導体膜５に電気的に接続される配線層１３、及び第１配線層１４を形成する。なお、上述の導電性材料としては、上述のごとく、チタン（Ｔｉ）やアルミニウム（Ａｌ）等を使用することができる。
【００８０】
＜第２層間絶縁膜形成工程＞
次いで、図１１に示すように、配線層１３及び第１配線層１４を覆うように、第１層間絶縁膜８上に、例えば、絶縁性樹脂である感光性アクリル樹脂を積層して、第２層間絶縁膜９を形成し、配線層１３及び第１配線層１４を被覆する。
【００８１】
なお、この際、図１１に示すように、第１コンタクトホール１１において、第２層間絶縁膜８を形成する感光性アクリル樹脂等が絶縁性樹脂２５として、第１コンタクトホール１１の表面上に形成された第１配線層１４上に充填される。
【００８２】
＜コンタクトホール形成工程＞
次いで、図１２に示すように、第２層間絶縁膜９に対して、フォトマスクを介して紫外線を照射して、露光処理を行うことにより、コンタクトホール１５を形成する。より具体的には、第２層間絶縁膜９に対して、第１コンタクトホール１１及び第１配線層１４の上方位置に、第１配線層１４の一部及び絶縁性樹脂２５の表面が露出するようにコンタクトホール１５が形成される。
【００８３】
なお、この際、図１２に示すように、第１及び第２コンタクトホール１１，１５がＴＦＴ基板１の上下方向Ｘにおいて、重なった状態で直線的に配置される。また、絶縁性樹脂２５と第２配線層１６との接触部分２５ａとなる絶縁性樹脂２５の表面が平坦化される。
【００８４】
＜第２配線層形成工程＞
次いで、図１３に示すように、コンタクトホール１５の表面、及び第２層間絶縁膜９の表面に、導電性材料を積層させて形成し、当該導電性材料をフォトリソグラフィー及びエッチングによりパターニングする。
【００８５】
そして、コンタクトホール１５を介して、第１配線層１４に電気的に接続される第２配線層１６を形成する。なお、上述の導電性材料としては、上述のごとく、モリブテン（Ｍｏ）やアルミニウム（Ａｌ）等を使用することができる。また、この際、第１及び第２配線層１４，１６が、第１及び第２コンタクトホール１１，１５の縁部２６で導通されることになる。
【００８６】
＜第３層間絶縁膜形成工程＞
次いで、図１４に示すように、第２配線層１６を覆うように、第２層間絶縁膜９上に、例えば、絶縁性樹脂である感光性アクリル樹脂を積層して、第３層間絶縁膜１０を形成し、第２配線層１６を被覆する。
【００８７】
なお、この際、図１４に示すように、コンタクトホール１５において、第３層間絶縁膜１０を形成する感光性アクリル樹脂等が絶縁性樹脂２７として、コンタクトホール１５の表面上に形成された第２配線層１６上に充填される。
【００８８】
＜コンタクトホール形成工程＞
次いで、図１５に示すように、第３層間絶縁膜１０に対して、フォトマスクを介して紫外線を照射して、露光処理を行うことにより、コンタクトホール１７を形成する。より具体的には、第３層間絶縁膜１０に対して、コンタクトホール１５及び第２配線層１６の上方位置に、第２配線層１６の一部及び絶縁性樹脂２７の表面が露出するようにコンタクトホール１７が形成される。
【００８９】
なお、この際、図１５に示すように、第１〜第３コンタクトホール１１，１５，１７がＴＦＴ基板１の上下方向Ｘにおいて、重なった状態で直線的に配置される。また、絶縁性樹脂２７と第３配線層１８との接触部分２７ａとなる絶縁性樹脂２７の表面が平坦化される。
【００９０】
＜第３配線層形成工程＞
次いで、コンタクトホール１７の表面、及び第３層間絶縁膜１０の表面に、導電性材料を積層させて形成し、当該導電性材料をフォトリソグラフィー及びエッチングによりパターニングする。
【００９１】
そして、コンタクトホール１７を介して、第２配線層１６に電気的に接続される第３配線層１８を形成することにより、図２に示すＴＦＴ基板１が製造されることになる。なお、上述の導電性材料としては、上述のごとく、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等を使用することができる。
【００９２】
また、この際、第２及び第３配線層１６，１８が、コンタクトホール１５，１７の縁部２８で導通されることになる。
【００９３】
＜貼合体形成工程＞
そして、製造したＴＦＴ基板１と対向基板３５を、シール部材（不図示）及び液晶層（不図示）を介して互いに貼り合わせることにより、図１に示す液晶表示装置５０が製造されることになる。
【００９４】
なお、対向基板３５の製造方法としては、図示は省略するが、まず、例えば、ガラス基板、またはプラスチック基板等の透明基板に、カラーフィルタや遮光膜等をフォトリソグラフィー法等により所定の形状に形成し、次いで、透明な共通電極をＩＴＯ等により一様に形成する。その後、配向膜（不図示）を上述した共通電極等を覆うように形成することにより製造される。
【００９５】
以上に説明した本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
【００９６】
（１）本実施形態においては、第１〜第３コンタクトホール１１，１５，１７がＴＦＴ基板１の上下方向Ｘにおいて、重なった状態で直線的に配置される構成としている。従って、第１〜第３配線層１４，１６，１８及び第１〜第３コンタクトホール１１，１５，１７による遮光面積の増大を効果的に抑制して、画素の開口面積を増大させることができる。従って、多層配線基板であるＴＦＴ基板１を画素領域を有する液晶表示装置５０に使用した場合、当該画素領域において、画素の開口率の低下を効果的に抑制することが可能になる。
【００９７】
（２）本実施形態においては、第１及び第２コンタクトホール１１，１５において、第１及び第２コンタクトホール１１，１５の表面上に形成された第１及び第２配線層１４，１６上に絶縁性樹脂２５，２７充填する構成としている。従って、銅等の金属導電体をめっきによりビアホールに埋め込む上記従来技術とは異なり、ＴＦＴ基板１の製造工程を簡素化できるとともに、コストアップを抑制することができる。
【００９８】
（３）本実施形態においては、絶縁性樹脂２５と第２配線層１６との接触部分２５ａ、及び絶縁性樹脂２７と第３配線層１８との接触部分２７ａが平坦化されている。従って、第１〜第３コンタクトホール１１，１５，１７を、ＴＦＴ基板１の上下方向Ｘにおいて、重なった状態で直線的に配置する構成とした場合であっても、第１配線層１４と第２配線層１６との間、及び第２配線層１６と第３配線層１８との間を確実に導通させることが可能になり、導通不良を防止できる。また、多層配線基板であるＴＦＴ基板１を画素領域を有する液晶表示装置５０に使用した場合であっても、当該画素領域において、液晶層を構成する液晶材料の配向みだれを防止でき、表示品位を向上することができる。
【００９９】
（４）本実施形態においては、第１〜第３配線層１４，１６，１８が、第１〜第３コンタクトホール１１，１５，１７の縁部２６，２８で導通される構成としている。従って、第１及び第２コンタクトホール１１，１５において、絶縁性樹脂２５，２７を充填した場合であっても、第１〜第３配線層１４，１６，１８間の導通を確実に達成することができる。
【０１００】
（５）本実施形態においては、第１コンタクトホール１１の径をＲ１、第２コンタクトホール１５の径をＲ２、及び第３コンタクトホール１７の径をＲ３とした場合に、Ｒ１＜Ｒ２＜Ｒ３の関係が成立する構成としている。従って、第１及び第２コンタクトホール１１，１５の縁部２６で導通される第１配線層１４と第２配線層１６との接触面積を増大させることが可能になる。また、第２及び第３コンタクトホール１５，１７の縁部２８で導通される第２配線層１６と第３配線層１８との接触面積を増大させることが可能になる。その結果、第１配線層１４と第２配線層１６間の導通、及び第２配線層１６と第３配線層１８間の導通が容易になるとともに、低抵抗接続が可能になる。
【０１０１】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図１６は、本発明の第２の実施形態に係る半導体装置における多層配線基板のコンタクトホールの形状を説明するための平面図であり、図１７は、図１６のＡ−Ａ断面図に対応する多層配線基板の概略構成を示す図である。また、図１８は、図１６のＢ−Ｂ断面図に対応する多層配線基板の概略構成を示す図である。
【０１０２】
なお、上記第１の実施形態と同様の構成部分については同一の符号を付してその説明を省略する。また、半導体装置については、上述の第１の実施形態において説明したものと同様であるため、ここでは詳しい説明を省略する。また、本実施形態においても、半導体素子として、能動素子であるＴＦＴを例に挙げて説明するとともに、半導体装置として、ＴＦＴを有する液晶表示装置について説明する。
【０１０３】
本実施形態においては、図１６に示すように、第２コンタクトホール１５と第３コンタクトホール１７が平面視において略長方形状を有しており、第２コンタクトホール１５の長手方向Ｃと第３コンタクトホール１７の長手方向Ｄとが直交する点に特徴がある。
【０１０４】
この様な構成により、ＴＦＴ基板３０において、第１コンタクトホール１１、及び第２コンタクトホール１５を形成する際に、アライメントずれが生じた場合であっても、図１７に示すように、第２コンタクトホール１５の長手方向Ｃにおいて、コンタクトホール１１，１５の縁部２６において第１配線層１４と第２配線層１６との接触面積を増大させることが可能になる。従って、第１及び第２コンタクトホール１１，１５の縁部２６で第１配線層１４と第２配線層１６とを確実に接触させることが可能になる。
【０１０５】
また、同様に、第２コンタクトホール１５、及び第３コンタクトホール１５を形成する際に、アライメントずれが生じた場合であっても、図１８に示すように、第３コンタクトホール１５の長手方向Ｄにおいて、コンタクトホール１５，１７の縁部２８において第２配線層１６と第３配線層１８との接触面積を増大させることが可能になる。従って、コンタクトホール１５，１７の縁部２８で第２配線層１６と第３配線層１８とを確実に接触させることが可能になる。
【０１０６】
以上に説明した本実施形態によれば、上述の（１）〜（５）の効果に加えて、以下の効果を得ることができる。
【０１０７】
（６）本実施形態においては、第２コンタクトホール１５と第３コンタクトホール１７が平面視において略長方形状を有する構成としている。また、第２コンタクトホール１５の長手方向Ｃと第３コンタクトホール１７の長手方向Ｄとが直交する構成としている。従って、第１コンタクトホール１１、及び第２コンタクトホール１５を形成する際に、アライメントずれが生じた場合であっても、第２コンタクトホール１５の長手方向Ｃにおいて、第１及び第２コンタクトホール１１，１５の縁部２６で第１配線層１４と第２配線層１６とを確実に接触させて、安定して導通させることが可能になる。また、第１及び第２コンタクトホール１１，１５の縁部２６で第１配線層１４と第２配線層１６とを確実に接触させることができるため、絶縁性樹脂２５と第２配線層１６との接触部分２５ａの平坦化が容易になる。また、同様に、第２コンタクトホール１５、及び第３コンタクトホール１５を形成する際に、アライメントずれが生じた場合であっても、第３コンタクトホール１５の長手方向Ｄにおいて、第２及び第３コンタクトホール１５，１７の縁部２８で第２配線層１６と第３配線層１８とを確実に接触させて、安定して導通させることが可能になる。また、第２及び第３コンタクトホール１５，１７の縁部２８で第２配線層１６と第３配線層１８とを確実に接触させることができるため、絶縁性樹脂２７と第３配線層１６との接触部分２７ａの平坦化が容易になる。
【０１０８】
なお、上記実施形態は以下のように変更しても良い。
【０１０９】
上記実施形態においては、第１〜第３配線層１４，１６，１８の３つの配線層を導通する構成としたが、２つの配線層を導通する構成としても良く、４つ以上の配線層を導通する構成としても良い。上述のごとく、本発明は、第１〜第３配線層１４，１６，１８の接続と、第２及び第３配線層１６，１８と絶縁性樹脂２５，２７との接触部分２５ａ，２７ａの平坦化を同時に行うことができるため、ＴＦＴ基板１の上下方向Ｘにおいて、配線層を何層でも導通させることが可能であり、任意の多層配線を実現できる。
【０１１０】
また、本発明を、上述のゲートドライバ部３８やソースドライバ部３９に適用する構成としても良い。このような構成により、ゲートドライバ部３８やソースドライバ部３９の面積を縮小することができ、液晶表示装置の小型化を図ることができる。
【０１１１】
上記実施形態においては、半導体素子として、トップゲート構造を有するＴＦＴ１２を例に挙げて説明したが、本発明の半導体素子はこれに限定されず、例えば、半導体膜の下方にゲート電極を設けたボトムゲート構造を有するＴＦＴや、半導体膜を上下２つのゲート電極で挟んだダブルゲート構造を有するＴＦＴであっても良い。
【０１１２】
上記実施形態においては、半導体装置として、液晶表示装置を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば、有機ＥＬ表示装置等の他の半導体装置にも同様に適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１３】
以上に説明したように、本発明は、多層に配線された多層配線基板およびそれを備えた液晶表示装置等の半導体装置に有用である。
【符号の説明】
【０１１４】
１ ＴＦＴ基板
２ 基板
３ ベースコート膜
４ ゲート絶縁膜
５ 半導体膜
７ ゲート電極
８ 第１絶縁膜
９ 第２絶縁膜
１０ 第３絶縁膜
１１ 第１コンタクトホール
１２ ＴＦＴ（半導体素子）
１４ 第１配線層
１５ 第２コンタクトホール
１６ 第２配線層
１７ 第３コンタクトホール
１８ 第３配線層
２２ チャネル領域
２３ ソース領域
２４ ドレイン領域
２５ 絶縁性樹脂
２５ａ 絶縁性樹脂と第２配線層との接触部分
２６ 第１及び第２コンタクトホールの縁部
２７ 絶縁性樹脂（他の絶縁性樹脂）
２７ａ 絶縁性樹脂と第３配線層との接触部分
２８ 第２及び第３コンタクトホールの縁部
３５ 対向基板
３６ 表示領域（画素領域）
３７ 額縁領域
３８ ゲートドライバ部
３９ ソースドライバ部
５０ 液晶表示装置（半導体装置）
Ｃ 第２コンタクトホールの長手方向
Ｄ 第３コンタクトホールの長手方向
Ｒ１ 第１コンタクトホールの径
Ｒ２ 第２コンタクトホールの径
Ｒ３ 第３コンタクトホールの径
Ｘ ＴＦＴ基板の上下方向
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１コンタクトホールが形成された第１絶縁膜と、
前記第１絶縁膜上に積層されるとともに、前記第１絶縁膜の表面及び前記第１コンタクトホールの表面に形成された第１配線層と、
前記第１配線層上に積層されるとともに、第２コンタクトホールが形成された第２絶縁膜と、
前記第２絶縁膜上に積層されるとともに、前記第２絶縁膜の表面及び前記第２コンタクトホールの表面に形成され、前記第１配線層と導通された第２配線層と
を備える多層配線基板であって、
前記第１及び第２コンタクトホールが、前記多層配線基板の上下方向において重なった状態で直線的に配置され、
前記第１コンタクトホールにおいて、前記第１配線層上に絶縁性樹脂が充填されていることを特徴とする多層配線基板。
【請求項２】
前記絶縁性樹脂と前記第２配線層とが接触するとともに、前記絶縁性樹脂と前記第２配線層との接触部分が平坦化され、前記第１配線層と前記第２配線層とが、前記第１及び第２コンタクトホールの縁部で導通されていることを特徴とする請求項１に記載の多層配線基板。
【請求項３】
前記第１コンタクトホールの径をＲ１、前記第２コンタクトホールの径をＲ２とした場合に、Ｒ１＜Ｒ２の関係が成立することを特徴とする請求項２に記載の多層配線基板。
【請求項４】
第３コンタクトホールが形成されるとともに、前記第２配線層上に積層された第３絶縁膜と、
前記第３絶縁膜上に積層されるとともに、前記第３絶縁膜の表面及び前記第３コンタクトホールの表面に形成され、前記第２配線層と導通された第３配線層とを更に備え、
前記第１〜第３コンタクトホールが、前記多層配線基板の上下方向において重なった状態で直線的に配置され、
前記第２コンタクトホールにおいて、前記第２配線層上に他の絶縁性樹脂が充填され、
前記他の絶縁性樹脂と前記第３配線層とが接触するとともに、前記他の絶縁性樹脂と第３配線層との接触部分が平坦化され、
前記第２配線層と前記第３配線層とが、前記第２及び第３コンタクトホールの縁部で導通され、
前記第２コンタクトホール及び前記第３コンタクトホールが平面視において略長方形状を有しており、前記第２コンタクトホールの長手方向と前記第３コンタクトホールの長手方向とが直交することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の多層配線基板。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の多層配線基板と、
前記多層配線基板に設けられるとともに、前記第１のコンタクトホールを介して、前記第１配線層と電気的に接続された半導体素子と
を備えることを特徴とする半導体装置。
【請求項１】
第１コンタクトホールが形成された第１絶縁膜と、
前記第１絶縁膜上に積層されるとともに、前記第１絶縁膜の表面及び前記第１コンタクトホールの表面に形成された第１配線層と、
前記第１配線層上に積層されるとともに、第２コンタクトホールが形成された第２絶縁膜と、
前記第２絶縁膜上に積層されるとともに、前記第２絶縁膜の表面及び前記第２コンタクトホールの表面に形成され、前記第１配線層と導通された第２配線層と
を備える多層配線基板であって、
前記第１及び第２コンタクトホールが、前記多層配線基板の上下方向において重なった状態で直線的に配置され、
前記第１コンタクトホールにおいて、前記第１配線層上に絶縁性樹脂が充填されていることを特徴とする多層配線基板。
【請求項２】
前記絶縁性樹脂と前記第２配線層とが接触するとともに、前記絶縁性樹脂と前記第２配線層との接触部分が平坦化され、前記第１配線層と前記第２配線層とが、前記第１及び第２コンタクトホールの縁部で導通されていることを特徴とする請求項１に記載の多層配線基板。
【請求項３】
前記第１コンタクトホールの径をＲ１、前記第２コンタクトホールの径をＲ２とした場合に、Ｒ１＜Ｒ２の関係が成立することを特徴とする請求項２に記載の多層配線基板。
【請求項４】
第３コンタクトホールが形成されるとともに、前記第２配線層上に積層された第３絶縁膜と、
前記第３絶縁膜上に積層されるとともに、前記第３絶縁膜の表面及び前記第３コンタクトホールの表面に形成され、前記第２配線層と導通された第３配線層とを更に備え、
前記第１〜第３コンタクトホールが、前記多層配線基板の上下方向において重なった状態で直線的に配置され、
前記第２コンタクトホールにおいて、前記第２配線層上に他の絶縁性樹脂が充填され、
前記他の絶縁性樹脂と前記第３配線層とが接触するとともに、前記他の絶縁性樹脂と第３配線層との接触部分が平坦化され、
前記第２配線層と前記第３配線層とが、前記第２及び第３コンタクトホールの縁部で導通され、
前記第２コンタクトホール及び前記第３コンタクトホールが平面視において略長方形状を有しており、前記第２コンタクトホールの長手方向と前記第３コンタクトホールの長手方向とが直交することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の多層配線基板。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の多層配線基板と、
前記多層配線基板に設けられるとともに、前記第１のコンタクトホールを介して、前記第１配線層と電気的に接続された半導体素子と
を備えることを特徴とする半導体装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２０１１−３６５０（Ｐ２０１１−３６５０Ａ）
【公開日】平成２３年１月６日（２０１１．１．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１４４２８４（Ｐ２００９−１４４２８４）
【出願日】平成２１年６月１７日（２００９．６．１７）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月６日（２０１１．１．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月１７日（２００９．６．１７）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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