JP2010212308A - 配線構造、及びそれを備えた液晶表示装置、並びに配線製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】配線を高精細化しても断線が生じ難い、信頼性の高い配線回路を実現する。
【解決手段】配線構造１は、ゲート電極１７・１７ｂ・１７ｃが配された基板９上に配される半導体層１０と、ゲート電極１７・１７ｂ・１７ｃ及び半導体層１０が配された基板９上に配された第２層間絶縁膜１３と、第２層間絶縁膜１３上に配される配線１８とを備え、第２層間絶縁膜１３に形成されたコンタクトホール１５内で、半導体層１０と、配線１８とが電気的に接続され、第２層間絶縁膜１３は感光性樹脂材料からなり、さらに、コンタクトホール１５内には導電性微粒子１６が充填されており、導電性微粒子１６によって、半導体層１０と、配線１８とが電気的に接続されている。
【選択図】図１

Description

複数の配線が配置された基板を覆う絶縁膜にコンタクトホールが設けられた配線構造、及びそれを備えた液晶表示装置、並びに配線製造方法に関する。

液晶表示パネルを構成する電極配線基板において、絶縁層を介して形成された配線同士の導通は、該絶縁層に形成されたコンタクトホールを通じて行われる。

ところで、近年、液晶表示装置は、高機能化、および低消費電力化に対応するためさまざまな開発がされており、これに伴って、配線の高密度化や、配線構造の開発が進んでいる。このため、電極配線基板上に形成される配線が細く、しかも多くなるので、該電極配線基板の表面に凹凸が生じてしまう。この凹凸に起因して様々な問題が生じる。例えば、段差部分に配線が形成されると、断線しやすくなり、回路としての信頼性を著しく低下させるという問題が生じる。

そこで、上記のような電極配線基板の表面に生じる凹凸に起因する配線の断線を抑制するための技術として、幾つかの技術が提案されている。

例えば、特許文献１には、コンタクトホールや、段差が形成された絶縁膜の上層に、スピンコートにより、ＩＴＯを形成する半導体装置の製造方法が記載されている。この特許文献１によれば、ＩＴＯは、コンタクト部や段差部に厚く積層されるので、コンタクト部や段差部の平坦化を行うことができる。これにより、コンタクト部や段差部に生じる凹凸に起因する配線の断線を低減できる。

また、特許文献２には、ステップカバレッジを向上させるために、層間絶縁膜に形成されたスルーホールに金属配線を形成し、さらに、スルーホールを導電性塗布材料で充填することが開示されている。これにより、スルーホールによって生じる段差を小さくして、このスルーホールに起因する層間絶縁膜表面の凹凸を少なくして、この凹凸に起因する配線の断線を低減できる。

特許文献３の液晶表示用配線基板の製造方法では、アクリル系樹脂などの絶縁性材料からなる層間絶縁層の表面を撥水加工する。そして、層間絶縁層に設けられたコンタクトホールの周囲に凹所を形成する。そして、ＩＴＯ（酸化インジウム錫）などの塗布型の導電材料をコンタクトホール内に充填することにより、上記凹所と、コンタクトホール内の側面及び底部分に導電材料を成膜する技術が開示されている。

特許文献４には、有機絶縁膜からなる層間絶縁膜にコンタクトホールを形成し、コンタクトホールに導電性微粒子を充填してから、当該コンタクトホールに配線を形成する方法が開示されている。

特許文献５には、感光性ＳＯＧからなる保護製絶縁膜にスルーホールを形成し、当該スルーホールによって、画素電極と、配線端子の皮覆を形成する液晶表示装置が開示されている。

特開平１‐２４１１５０号公報（１９８９年９月２６日公開） 特開昭６１‐３２４４３号公報（１９８６年２月１５日公開） 特開２００４‐５３９５７号公報（２００４年２月１９日公開） 特開２００５‐３９２６１号公報（２００４年２月１９日公開） 特開２００３‐９８５４８号公報（２００４年２月１９日公開）

特許文献１の半導体装置について図５を用いて説明する。

図５は、従来の半導体装置の構成を表す断面図である。

図５に示すように、ＩＴＯ１０７は、ＩＴＯ１０７の下地の段差を平坦化するように形成されている。しかし、例えば、図５で示す領域Ｄのように下地の段差が深いところでは、ＩＴＯ１０７の膜厚が厚くなる。このためＩＴＯ１０７をパターニングする際、不要な領域のＩＴＯ１０７を除去するために、ＩＴＯ１０７をエッチングした場合、膜厚が厚い領域ではＩＴＯ１０７が除去されず、残ってしまう場合がある。また、膜厚が厚い領域のＩＴＯ１０７の膜が残らないように、エッチング時間を延ばすと、ＩＴＯ１０７の上層に形成する配線１０８を形成するためのレジストを厚くする必要がある。当該レジストを厚くすると、フォトリソ工程で配線１０８を細く形成することができなくなる。配線１０８が太くなると、回路面積が増えてしまうという課題が生じる。つまり、特許文献１に開示された技術では、回路の高精細化を図ることができない。

また、特許文献２の技術では、スルーホールに起因する層間絶縁膜表面の凹凸を少なくして、この凹凸に起因する配線の断線を低減できるものの、特に、基板上に形成された配線により、層間絶縁膜上に生じる凹凸の平坦化について考慮されていない。このため、特許文献２の技術では、層間絶縁膜の配線により生じる凹凸に起因して、配線が断線する虞があるので、回路の信頼性が低下する。

特許文献３の技術では、コンタクトホールのカバレジについて考慮されていない。また、コンタクトホールがテーパー形状となった場合、コンタクトホール内に成膜されたＩＴＯが断線すると、導通が取れなくなる等の課題が生じる。

特許文献４の層間絶縁膜に用いられている材料では、層間絶縁膜の下層に配された配線により、層間絶縁膜の表面に凹凸ができる。層間絶縁膜の表面に凹凸が形成されると、層間絶縁膜上に配される配線間でショートなどの不良が発生する原因となる。

特許文献５には、カバレジについて考慮されておらず、スルーホールでのカバレジが悪くなるという課題が生じる。

以上のように、上記の何れの特許文献においても、層間絶縁膜の表面には多かれ少なかれ凹凸の段差が生じているので、配線の高精細化を図った場合には、配線が細くなり段差部分により断線しやすくなるという問題が生じる。

しかも、この層間絶縁膜の表面における凹凸に起因して、該層間絶縁膜の表面に形成される配線間でショートが発生し、回路の信頼性を低下させるという問題も生じる。

ここで、コンタクトホールを形成する層間絶縁膜の表面に凹凸形状が形成されることにより、層間絶縁膜の表面に配される配線間でショートが発生する課題について、図６〜図８を用いて説明する。

図６は、従来の配線構造の構成を表す平面図である。図７は、図６に示すＢ−Ｂ’線断面図を表す。図８は、図６、７に示す配線構造の製造途中の様子を表す断面図である。

配線構造１００の基板１０９上には、島状の半導体層１１０が配されている。そして、ゲート絶縁膜（不図示）を介して、基板１０９上に複数のゲート電極１１７ａ・１１７ｂ・１１７ｃが配されている。ゲート電極１１７ａ・１１７ｂ間の距離（図６、７の矢印ｅ）は、ゲート電極１１７ｂ・１１７ｃ間の距離（図６、７の矢印ｆ）と比較して狭く形成されている。

そして、ゲート絶縁膜、半導体層１１０、ゲート電極１１７ａ・１１７ｂ・１１７ｃ上には層間絶縁膜１１３が形成されている。半導体層１１０上の層間絶縁膜１１３にはコンタクトホール１１５が形成されている。コンタクトホール１１５を覆って、配線１１８が形成されている。配線１１８と、半導体層１１０とはコンタクトホール１１５の底部分で接続している。

ここで、ゲート電極１１７ａ・１１７ｂ間に対応する層間絶縁膜１１３の表面領域である領域Ｅ、及びゲート電極１１７ｂ・１１７ｃ間に対応する層間絶縁膜１１３の表面領域である領域Ｆには段差が形成されている。領域Ｅの段差は、ゲート電極１１７ａ・１１７ｂに起因する段差であり、領域Ｆの段差は、ゲート電極１１７ｂ・１１７ｃに起因する段差である。

そして、ゲート電極１１７ａ・１１７ｂ間の距離は、ゲート電極１１７ｂ・１１７ｃ間の距離と比較して狭いので、領域Ｅの段差は、領域Ｆの段差と比較して、深く形成される。このため、領域Ｅの段差には、配線１１８をパターニングする際にエッチング残りが生じやすい。

図８は、配線１１８をパターニングするため、コンタクトホール１１５を含め、層間絶縁膜１１３上に導電膜１１８ａを積層し、さらに、導電膜１１８ａ上であって、配線１１８を形成すべき領域にマスクとなるレジスト１１９を形成している。

ここで、導電膜１１８ａは、下層の層間絶縁膜１１３の凹凸に沿って、表面に凹凸ができる。このため、導電膜１１８ａの層間絶縁膜１１３の領域Ｅ，Ｆ上に積層された領域にも段差ができる。そして、領域Ｅの段差は、領域Ｆの段差より深く形成されているので、
領域Ｅ上に積層された導電膜１１８ａの膜厚（図８の矢印Ｇ）は、領域Ｆ上に積層された導電膜１１８ａの膜厚（図８の矢印Ｈ）や、導電膜１１８ａの他の領域と比較して、厚くなる。

このため、配線１１８を形成するために、導電膜１１８ａの不要部分をエッチングにより除去した場合、図７、８に示すように、領域Ｅには、エッチング残りとして導電膜１１８ｂが残ってしまう。この導電膜１１８ｂは、図６に示す配線１２８間でショートすることになり、回路の信頼性を低下させる原因となる。

以上のことから、本発明の目的は、層間絶縁膜及びコンタクトホール部における配線形成面を平坦化することで、配線を高精細化しても断線が生じ難い、信頼性の高い配線回路を実現できる配線構造、及びそれを備えた液晶表示装置、並びに配線製造方法を提供することである。

上記の課題を解決するために、本発明の配線構造は、複数の配線が配された基板上に配される第１電極と、上記配線及び第１電極が配された基板上に配された絶縁層と、当該絶縁層上に配される第２電極とを備え、上記絶縁層に形成されたコンタクトホール内で、上記第１電極と、上記第２電極とが電気的に接続される配線構造であって、上記絶縁層は感光性樹脂材料からなり、さらに、上記コンタクトホール内には導電性微粒子が充填されており、上記導電性微粒子によって、上記第１電極と、上記第２電極とが電気的に接続されていることを特徴とする。

また、上記の課題を解決するために、本発明の配線製造方法は、複数の配線が配された基板上に第１電極を配する第１電極配線工程と、上記第１電極の上層に、感光性樹脂材料を分散させた溶液を塗布して、当該感光性樹脂材料からなる絶縁膜を積層したあと、当該絶縁膜に上記第１電極を露出させるためのコンタクトホールを形成するコンタクトホール形成工程と、上記コンタクトホール内に、導電性微粒子を充填する導電性微粒子形成工程と、上記コンタクトホールを覆い、且つ、当該コンタクトホールに充填された導電性微粒子と電気的に接続する第２電極を形成する第２電極形成工程とを備えることを特徴とする。

ここで、一般に、感光性樹脂材料は液状で使用する。

従って、上記構成によると、上記絶縁層は感光性樹脂材料からなることで、この感光性樹脂材料による絶縁層形成時に、基板上に形成されている複数の配線及び第１電極によって生じる凹凸が当該感光性樹脂材料によって埋められる。これにより、基板上の凹凸を完全に埋めることで、絶縁膜の平坦化が可能となる。

しかも、コンタクトホール内には導電性微粒子が充填されているので、当該コンタクトホール形成部分における配線形成面の平坦化も可能にする。

従って、コンタクトホール形成部分及び絶縁膜における配線形成面を平坦化することにより、配線形成面の凹凸に起因する断線を無くすことができるので、配線を細くしても断線し難くなる。これにより、配線を高精細化しても配線が断線し難い、信頼性の高い回路を提供することができる。

また、コンタクトホール形成部分及び絶縁膜における配線形成面を平坦化することにより、コンタクトホール形成部及び該絶縁膜上に形成される第２電極となる配線膜の膜厚を一定にすることができるので、配線膜をエッチングして第２電極をパターニングする際の、該配線膜の凹凸に起因するエッチング残りを生じさせない。

このように、エッチング残りが生じないことから、エッチング残りに起因する配線がショートすることを回避することができるので、配線の信頼性を向上させることができる。

また、エッチング残りが生じないことから、配線膜をエッチングする際のエッチング時間を短くできるので、レジスト材の膜厚を薄くすることができ、この結果、微細なパターン形成が容易になる。

そして、微細なパターン形成が容易になれば、配線の高精細化が図れるので、配線を細くすることが可能となり、この結果、回路面積を小さくできる。

以上のことから、上記構成の配線構造及び配線製造方法によれば、配線を高精細化しても断線が生じ難い、信頼性の高い配線回路を実現できる。

本発明の配線構造は、上記基板上に配された上記複数の配線間の距離が異なっており、上記複数の配線間上に積層された上記絶縁層の膜厚は等しいことが好ましい。

上記構成により、上記基板上に、距離がさまざまな複数の配線が配されても、上記複数の配線に起因する凹凸が、上記絶縁膜の表面に形成されない。このため、上記絶縁膜上に配線を形成したとしても、当該形成した配線の不良の発生を抑制することができる。このため、信頼性が高い配線構造を構成することができる。

本発明の配線構造は、上記コンタクトホールの底部分と、上記コンタクトホールの開口部分の面積とが、等しいことが好ましい。

上記構成により、上記コンタクトホールの側面をテーパー形状とする場合と比較して、コンタクトホールが形成される面積を小さくすることができる。このため、回路が大きくなることを抑制することができる。

本発明の液晶表示装置は、上記配線構造を備えたＴＦＴ素子基板と、上記ＴＦＴ素子基板と対向配置される対向基板とを備える液晶表示パネルを備えることが好ましい。

上記構成により、上記ＴＦＴ素子基板の回路面積を小さくすることができるので、液晶表示パネルの狭額縁化を行うことができる。このため、上述の信頼性が向上する効果に加えて、液晶表示装置の小型化を行うことができる。

本発明の配線構造は、複数の配線が配された基板上に配される第１電極と、上記配線及び第１電極が配された基板上に配された絶縁層と、当該絶縁層上に配される第２電極とを備え、上記絶縁層に形成されたコンタクトホール内で、上記第１電極と、上記第２電極とが電気的に接続される配線構造であって、上記絶縁層は感光性樹脂材料からなり、さらに、上記コンタクトホール内には導電性微粒子が充填されており、上記導電性微粒子によって、上記第１電極と、上記第２電極とが電気的に接続されている。

また、本発明の配線製造方法は、複数の配線が配された基板上に第１電極を配する第１電極配線工程と、上記第１電極の上層に、感光性樹脂材料を分散させた溶液を塗布して、当該感光性樹脂材料からなる絶縁膜を積層したあと、当該絶縁膜に上記第１電極を露出させるためのコンタクトホールを形成するコンタクトホール形成工程と、上記コンタクトホール内に、導電性微粒子を充填する導電性微粒子形成工程と、上記コンタクトホールを覆い、且つ、当該コンタクトホールに充填された導電性微粒子と電気的に接続する第２電極を形成する第２電極形成工程とを含む。

これにより、配線を高精細化しても断線が生じ難い、信頼性の高い配線回路を実現できるという効果を奏する。

図２に示すＡ−Ａ’線断面図である。 本発明の一実施形態に係る配線構造の様子を表す平面図である。 （ａ）は複数のゲート電極のパターニング、及び第１層間絶縁膜を積層した様子を表す断面図であり、（ｂ）は（ａ）に第２層間絶縁膜を積層し、第２層間絶縁膜にコンタクトホールを形成した様子を表す断面図である。（ｃ）は、（ｂ）にバリアメタル及び導電性微粒子を積層した様子を表す断面図であり、（ｄ）は（ｃ）の導電性微粒子のうち、不要部分を除去した様子を表す。（ｅ）は（ｄ）のバリアメタル、及び導電性微粒子に導電膜を積層し、さらに導電膜上にレジストをパターニングした様子を表す断面図であり、（ｆ）は（ｅ）の導電膜をエッチングして配線をパターニングした様子を表す断面図である。 本発明の一実施形態に係る配線構造の様子を表す断面図である。 従来の半導体装置の様子を表す断面図である。 従来の配線構造の様子を表す平面図である。 図６に示すＢ−Ｂ’線断面図である。 図６、７に示す配線構造の製造過程の様子を表す断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。

図２は、本発明の実施の一形態に係る配線構造１（配線構造）の構成を表す平面図である。図１は、図２に示すＡ−Ａ’線断面図を表す。

配線構造１は、コンタクトホールによって、配線や電極間の導通がとられる配線基板に用いることができるものであり、例えば、半導体装置や、液晶表示装置に用いられる配線基板に適用できる。

本実施の形態では、本発明の実施の一形態に係る配線構造１を、ＴＦＴ基板などの半導体基板に適用する場合について説明する。

配線構造１の基板９上には、活性層となる島状の半導体層１０（第１電極）が配されている。そして、基板９及び半導体層１０上には、ゲート絶縁膜１１が積層されている。さらに、ゲート絶縁膜１１を介して基板９上には複数のゲート電極１７ａ・１７ｂ・１７ｃ（配線）が配されている。ゲート電極１７ａ・１７ｂ間の距離（図１、２の矢印ｐ）は、ゲート電極１７ｂ・１７ｃ間の距離（図１、２の矢印ｑ）と比較して狭く形成されている。

そして、ゲート電極１７ａ・１７ｂ・１７ｃ及びゲート絶縁膜１１上には、シリコンを含む絶縁膜（例えばＳｉＯ２、ＳｉＮ、ＳｉＮＯ）の単層又は積層構造からなる第１層間絶縁膜１２が積層されている。そして、第１層間絶縁膜１２上には、感光性樹脂材料からなる第２層間絶縁膜１３（絶縁層）が積層されている。第２層間絶縁膜１３に用いる感光性樹脂材料としては、例えば、感光性透明アクリル系樹脂（アクリル系樹脂にナフトキノン系感光剤を混ぜたもの）などを挙げることができる。

また、半導体層１０上のゲート絶縁膜１１、第１層間絶縁膜１２、及び第２層間絶縁膜１３には開口部が形成されている。この開口部がコンタクトホール１５である。

第２層間絶縁膜１３の表面であって、コンタクトホール１５の周辺部分、コンタクトホール１５内部の側面、及び底部を覆って、バリアメタル１４が形成されている。つまりバリアメタル１４は、コンタクトホール１５の底面で半導体層１０と接触している。そして、バリアメタル１４上であって、コンタクトホール１５の内部に導電性微粒子１６が形成されている。さらに、バリアメタル１４及び導電性微粒子１６上には、配線１８（第２電極）が形成されている。

配線１８は、コンタクトホール１５の内部で、導電性微粒子１６及びバリアメタル１４を介して、半導体層１０と電気的に接続されている。また、配線１８と同じ工程で、複数の配線２８が、第２層間絶縁膜１３上に形成される。複数の配線２８のそれぞれは、配線構造１を平面視したときに、ゲート電極１７ａ・１７ｂ・１７ｃのそれぞれと交差するように配されている。

第１層間絶縁膜１２の表面には、第１層間絶縁膜１２が覆っているゲート電極１７ａ・１７ｂ・１７ｃ、ゲート絶縁膜１１、及びゲート絶縁膜１１下に形成されている半導体層１０等の下地の凹凸形状に沿って、凹凸形状が形成される。

ここで、第１層間絶縁膜１２の上層に形成される第２層間絶縁膜１３は、感光性樹脂材料からなり、感光性樹脂材料は、一般的に液状で使用される。

このため、第２層間絶縁膜１３は、フォトリソグラフィによってパターニングすることができる。このため、この感光性樹脂材料による第２層間絶縁膜１３形成時に、基板９上に形成されているゲート電極１７ａ・１７ｂ・１７ｃによって生じる凹凸が、溶液に分散された感光性樹脂材料によって埋められる。これにより、基板９上の凹凸を完全に埋めることで、第２層間絶縁膜１３の平坦化が可能となる。

つまり、ゲート電極１７ａ・１７ｂ間のように、配線間の距離が狭い領域に形成された第２層間絶縁膜１３の膜厚（図１の矢印Ｐ）と、ゲート電極１７ｂ・１７ｃ間のように、配線間の距離が比較的広い領域に形成された第２層間絶縁膜１３の膜厚（図１の矢印Ｑ）とがほぼ等しい。

加えて、コンタクトホール１５内には液状導電材料１６が充填されているので、コンタクトホール１５形成部分に形成される配線１８の平坦化も可能にする。

従って、第２層間絶縁膜１３や、コンタクトホール１６に形成される配線１８を平坦化することにより、配線１８や、配線２８の断線を防止できるので、配線１８・２８を細くすることができる。このため、配線１８・２８を高精細化しても断線し難い、信頼性の高い回路を提供することができる。

また、第２層間絶縁膜１３及び配線１８を平坦化することにより、第２層間絶縁膜１３及び配線１８の膜厚を一定にすることができる。このため、配線１８となる導電膜をパターニングする際、第２層間絶縁膜１３の凹凸に起因するエッチング残りを生じさせない。

このように、第２層間絶縁膜１３上に、配線１８となる導電膜のエッチング残りが生じないことから、エッチング残りに起因して、配線２８がショートすることを回避することができる。このため、配線１８・２８の信頼性を向上させることができる。

また、第２層間絶縁膜１３上にエッチング残りが生じないことから、エッチングにより配線１８をパターニングする際のエッチング時間を短くできる。このため、配線１８をパターニングするためのレジスト材の膜厚を薄くすることができ、この結果、微細なパターン形成が容易になる。

そして、微細なパターン形成が容易になれば、配線１８・２８に形成する配線の高精細化が図れるので、配線１８・２８を細くすることが可能となり、この結果、回路面積を小さくできる。

このように、配線構造１によると、配線１８．２８を高精細化しても断線が生じ難い、信頼性の高い配線回路を実現できる。

また、第２層間絶縁膜１３は、感光性樹脂材料からなり、膜厚の調整も容易であるので、ゲート電極１７ａ・１７ｂ・１７ｃと、配線１８との間の寄生容量を、容易に小さくすることができる。ゲート電極１７ａ・１７ｂ・１７ｃと、配線１８との間の寄生容量が大きい場合は、第２層間絶縁膜１３の膜厚を厚くすることにより、ゲート電極１７ａ・１７ｂ・１７ｃと、配線１８との間の寄生容量を小さくすることができる。このように、配線構造１によると、より信頼性の高い配線回路を形成することができる。

加えて、例えば、ＳｉＯまたはＳｉＮの単層、またはＳｉＯとＳｉＮとの積層構造等、感光性樹脂材料以外の一般的な材質の層間絶縁膜のみからなる配線構造の層間絶縁膜に、コンタクトホールを形成する場合と比較して、配線構造１によると、第１層間絶縁膜１２の上層に形成された第２層間絶縁膜１３は感光性樹脂材料からなり、フォトリソ工程でコンタクトホール１５を形成することができるので、工程を簡略化することができる。

つまり、層間絶縁膜として、感光性樹脂材料以外であって、ＳｉＯまたはＳｉＮの単層、またはＳｉＯとＳｉＮとの積層構造等、一般的な材質の層間絶縁膜のみを備える配線構造と比較して、配線構造１は、第１層間絶縁膜１２の上層に、感光性樹脂材料からなる第２層間絶縁膜１３が形成されているので、第１層間絶縁膜１２の膜厚を薄くすることができる。このように、第１層間絶縁膜１２の膜厚が薄いので、コンタクトホール１５を形成する際、コンタクトホール１５内に成膜されている第１層間絶縁膜１２を除去するためのエッチング時間を短縮することができる。

また、上述したような、層間絶縁膜として、感光性樹脂材料以外であって、ＳｉＯまたはＳｉＮの単層、またはＳｉＯとＳｉＮとの積層構造等、一般的な材質の層間絶縁膜のみを備える配線構造の層間絶縁膜にコンタクトホールを形成する場合、層間絶縁膜を成膜し、成膜した層間絶縁膜の上層に、層間絶縁膜のマスクのためのレジストをパターニング（レジストの塗布、露光、現像）し、パターニングしたレジストをマスクとして、エッチングにより不要部分の層間絶縁膜を除去した後、さらに、層間絶縁膜のマスクとしたレジストを除去する工程が必要となる。

一方、配線構造１では、第１層間絶縁膜１２の上層に、感光性樹脂材料からなる第２層間絶縁膜１３を成膜し、フォトリソ工程でパターニングされた第２層間絶縁膜１３をマスクとして、第１層間絶縁膜１２の不要部分をエッチングすることにより、コンタクトホール１５を形成する。そして、第１層間絶縁膜１３をエッチングする際のマスクとして用いた第２層間絶縁膜１３を除去せず、そのまま層間絶縁膜の一部として残す。

このように、配線構造１の構成によると、第１層間絶縁膜１２の上層に、感光性樹脂材料からなる第２層間絶縁膜１３を積層しているので、第２層間絶縁膜１３は、第１層間絶縁膜１２のエッチングのためのマスクとして用いることができる。そして、第１層間絶縁膜１２のマスクとして用いた第２層間絶縁膜１３をそのまま層間絶縁膜として残す。このため、第１層間絶縁膜１２のマスクとなるレジストの除去が不要となる。すなわち、配線構造１によると、第１層間絶縁膜１２のマスクとなるレジストを除去する工程が必要ない。

ここで、コンタクトホールに、導電性微粒子を設けないで、例えばスパッタ法などによりコンタクトホール内で導通をとるための配線を形成した場合、当該配線のカバレジを向上させるために、コンタクトホールを、底部から開口部に向けて内径が広がった形状、すなわちテーパー形状とする必要がある。

これにより、コンタクトホール内に形成する配線のカバレジを向上させることができる。しかし、コンタクトホールの内部の側面をテーパー形状とすることにより、コンタクトホールの開口部の面積が大きくなり、回路面積が増加することになる。このため、例えば液晶表示装置などで要求されているような、いわゆる狭額縁化など、回路面積を小さくする必要がある配線構造には不向きである。

一方、配線構造１によると、コンタクトホール１５の内部には導電性微粒子１６が充填されている。そして、配線１８は、導電性微粒子１６を介して半導体層１０と電気的に接続されているので、コンタクトホール１５の側面をテーパー形状としなくても、配線１８のカバレジが悪くなるのを防止することができる。つまり、コンタクトホール１５を、第２層間絶縁膜１３の表面の開口部と、底部との面積がほぼ等しい形状とすることができる。このため、配線１８のカバレジ向上のために、コンタクトホール１５の開口部の面積を大きくする必要がない。このように、コンタクトホール１５の内部に導電性微粒子１６を設けることにより、配線１８のカバレジの向上、及び回路面積が増加することの抑制の両立を行うことができる。

このように、配線構造１を、液晶表示装置を構成する液晶表示パネルに用いられるＴＦＴ素子回路の配線構造に適用することにより、ＴＦＴ素子回路の回路面積を小さくすることができる。このように、配線構造１によると、上述した信頼性向上効果に加えて、液晶表示パネルの狭額縁化を行なことができるので、液晶表示装置の小型化が可能である。

配線構造１を好適に適用できる配線回路としては、例えば、モノリシック（液晶表示領域の外周部にゲートドライバ、ソースドライバなどの電子回路を形成したもの）ディスプレイの電子回路の形成領域、または表示領域等を挙げることができる。

なお、コンタクトホール１５の内部の側面をテーパー形状としてもよい。コンタクトホール１５を形成する配線構造１が適用される回路基板に応じて、適宜選択すればよい。

また、第２層間絶縁膜に感光性樹脂材料を用いない場合、すなわち、例えばＳｉＯ、ＳｉＮ、またはこれらの積層構造等、感光性樹脂材料以外の材質であって、一般的な材質からなる層間絶縁膜のみを層間絶縁膜として用いた場合のコンタクトホール製造方法によると、表面の凹凸の平坦化や、配線間の寄生容量を小さくするために、膜厚を厚くすると、一般的に、コンタクトホールの面積が大きくなってしまう。

ここで、第２層間絶縁膜１３は、感光性樹脂材材料からなり、フォトリソ工程でコンタクトホール１５を形成することができるので、配線構造１を適用する配線回路の信頼性を向上させる効果と、回路面積が増加することの抑制の両立を行なことができる。

（製造方法）
次に、図３（ａ）〜（ｆ）を用い、配線構造１の製造方法について説明する。

図３（ａ）〜（ｆ）は、配線構造１の製造過程の様子を表す断面図であり、（ａ）はゲート電極１７ａ・１７ｂ・１７ｃのパターニング、及び第１層間絶縁膜１２を積層した様子を表す断面図であり、（ｂ）は（ａ）に第２層間絶縁膜１３を積層し、第２層間絶縁膜１３にコンタクトホール１５を形成した様子を表す断面図である。

また、図３（ｃ）は、（ｂ）にバリアメタル１４及び導電性微粒子１６を積層した様子を表す断面図であり、（ｄ）は（ｃ）の導電性微粒子１６のうち、不要部分を除去した様子を表す。（ｅ）は（ｄ）のバリアメタル１４、及び導電性微粒子１６に導電膜１８ａを積層し、さらに導電膜１８ａ上にレジスト１９をパターニングした様子を表す断面図であり、（ｆ）は（ｅ）の導電膜１８ａをエッチングして配線１８をパターニングした様子を表す断面図である。

図３（ａ）に示すように、基板９上に、活性層である半導体層１０を島状に形成する。この半導体層１０は、１０〜３００ｎｍ（好ましくは３０ｎｍ〜１００ｎｍ）の膜厚で形成する。

次に、半導体層１０、及び基板９上に、５ｎｍ〜３００ｎｍ（好ましくは１０ｎｍ〜１５０ｎｍ）の膜厚でゲート絶縁膜１１を形成する。

そして、ゲート絶縁膜１１の上に、膜厚５０ｎｍ〜１０００ｎｍ（好ましくは１００ｎｍ〜８００ｎｍ）の導電膜をスパッタ法により形成する。そして、フォトリソ工程により、ゲート絶縁膜１１上の上記導電膜を所望の形状にパターニングすることにより、複数のゲート電極１７ａ・１７ｂ・１７ｃを形成する。

そして、ゲート電極１７ａ・１７ｂ・１７ｃ、及びゲート絶縁膜１１を含め、基板９の全面に、膜厚５０ｎｍ〜２０００ｎｍ（好ましくは１００ｎｍ〜１５００ｎｍ）で第１層間絶縁膜１２を積層する。この第１層間絶縁膜１２は、シリコンを含む絶縁膜（例えばＳｉＯ２、ＳｉＮ、ＳｉＮＯ）の単層又は積層構造で形成する。ここで、ゲート電極１７ａ・１７ｂ・１７ｃ上に積層された第１層間絶縁膜１２は、ゲート電極１７ａ・１７ｂ・１７ｃのそれぞれの形状に沿って、凹凸形状が形成される。

次に、図３（ｂ）に示すように、例えば、ゲート電極の膜厚の１．５〜４倍程度の膜厚となるように、第１層間絶縁膜１２上に、膜厚８０ｎｍ〜８０００ｎｍで、感光性樹脂からなる第２層間絶縁膜１３を積層する。

第１層間絶縁膜１２に積層された第２層間絶縁膜１３は、配線間の距離が狭い領域であるゲート電極１７ａ・１７ｂ間の膜厚（図３（ｂ）の矢印Ｐ）と、配線間の距離が比較的広い領域であるゲート電極１７ｂ・１７ｃ間の膜厚（図３（ｂ）の矢印Ｑ）とが等しい。

すなわち、基板９上に配線間の距離（図３（ｂ）の矢印ｐ、ｑ）が異なるゲート電極１７ａ・１７ｂ、及びゲート電極１７ｂ・１７ｃが配されていても、それぞれの配線間（ゲート電極１７ａ・１７ｂ、及びゲート電極１７ｂ・１７ｃ）に積層される第２層間絶縁膜１３に段差が形成されることはなく、膜厚を等しく形成することができる。

このように、第２層間絶縁膜１３は、例えば、感光性透明アクリル系樹脂等の感光性樹脂材料を分散させた溶液を、第１層間絶縁膜１２上に塗布することにより成膜するので、第１層間絶縁膜１２のゲート電極１７ａ・１７ｂ・１７ｃに起因する段差を平坦化することができる。

また、第２層間絶縁膜１３を膜厚８０ｎｍ〜３０００ｎｍ程度（ゲート電極の膜厚の１．５倍程度）のように、膜厚を薄く形成することにより、第２層間絶縁膜１３を露光する時間が短くなるので、露光処理装置のスループット向上効果を得ることができる。

そして、フォトリソ工程により、第２層間絶縁膜１３のパターニングを行なう。つまり、フォトリソ工程により、第２層間絶縁膜１３のコンタクトホールを形成すべき領域に、開口部を形成することにより、第２層間絶縁膜１３の下層に形成された第１層間絶縁膜１２の表面を露出させる。

次に、エッチング工程により、表面が露出した第１層間絶縁膜１２を除去する。つまり、パターニングされた第２層間絶縁膜１３をマスクとして、第１層間絶縁膜１２の不要部分をエッチングによって除去することにより、コンタクトホール１５を形成する。

本実施の形態では、コンタクトホール１５は、ソース・ドレイン領域となる半導体層１０と、配線１８とを電気的に接続するために形成される。

なお、コンタクトホール１５は、第２層間絶縁膜１３の下層に形成された配線と、第２層間絶縁膜１３の上層に形成された配線とを電気的に接続するためのものである。このため、コンタクトホール１５が形成される位置は、半導体層１０上に限定されず、例えば、ゲート電極上等に形成してもよい。

このように、第２層間絶縁膜１３は感光性樹脂材料からなるので、フォトリソ工程により、コンタクトホール１５を形成することができる。このため、コンタクトホール１５の大きさの調整や、変更が容易である。

ここで、コンタクトホール１５の側面をテーパー形状とする場合は、コンタクトホール１５の底部の面積と、第２層間絶縁膜１３の表面の開口部の面積とが、所望の大きさとなるように、フォトリソ工程で調整する必要がある。なお、コンタクトホール１５の側面をテーパー形状としない場合は、コンタクトホール１５の底部の面積、及び第２層間絶縁膜１３の表面の開口部の面積の調整が必要ないので、工程の簡略化を行うことができる。

次に、エッチングをすることにより、コンタクトホール１５内に残っている第１層間絶縁膜１２を除去する。これにより、コンタクトホール１５の底面に、半導体層１０が露出する。ここで、コンタクトホールのアスペクト比（コンタクトホールの深さ／コンタクトホールの直径）は０．５以上とする。

これにより、コンタクトホール１５内部での配線の断線を防止する効果を、より顕著に得ることができる。つまり、コンタクトホールのアスペクト比を０．５以上とすることにより、さらに、確実にコンタクトホール１５内部での配線の断線を防止することができる。なお、アスペクト比が０．５より小さい場合は、コンタクト内部での配線の断線が発生する可能性が低いので、コンタクトホール内の液状導電材料を省略してもよい。

そして、図３（ｃ）に示すように、スパッタ法などにより、コンタクトホール１５を含め、第２層間絶縁膜１３上に膜厚５０ｎｍ〜１０００ｎｍ（好ましくは１００ｎｍ〜３００ｎｍ）でバリアメタル１４を成膜する。バリアメタル１４の材質としては、例えば、タンタルとその化合物（Ｔａ、ＴａＮなど）、チタンとその化合物（Ｔｉ、ＴｉＮなど）、タングステンとその化合物（Ｗ、ＷＮなど）などを用いることができる。

これにより、第２層間絶縁膜１３上及びコンタクトホール１５の内部にバリアメタル１４が成膜される。

次に、スピンコート法により、バリアメタル１４上に、導電性微粒子１６を含有する液状材料（溶液）を塗り広げる。この導電性微粒子１６を含有する液状材料としては、例えば、アルバックマテリアル社製、低温度焼成型Ａｇインク”Ｌ−Ａｇ”シリーズ、微細配線用導電性インク等を用いることができる。

そして、焼成するなどして、液状材料を乾燥させる。これにより、コンタクトホール１５の内部を含め、バリアメタル１４上に導電性微粒子１６が成膜される。ここで、本実施の形態の導電性微粒子１６を用いることにより、第２層間絶縁膜１３の材質として、耐熱温度が比較的低温である１５０℃程度のものを用いることができる。すなわち、第２層間絶縁膜１３の材質として、例えば特許文献４に開示されている層間絶縁膜の材質のように、４００℃以上の耐熱温度を有するものを使用する必要がない。

また、配線間の距離が異なるゲート絶縁膜１７ａ・１７ｂ・１７ｃを覆う第２層間絶縁膜１３は、表面が平坦に形成されているので、ゲート電極１７ａ・１７ｂの配線間の上層に積層される導電性微粒子１６の膜厚（図３（ｃ）の矢印ｇ）と、ゲート電極１７ｂ・１７ｃの配線間の上層に積層される導電性微粒子１６の膜厚（図３（ｃ）の矢印ｈ）とは等しい。

次に、図３（ｄ）に示すように、ウェットエッチングを行うことにより、コンタクトホール１５内に形成された導電性微粒子１６以外の導電性微粒子１６を除去する。つまり、バリアメタル１４を介して、第２層間絶縁膜１３の上層に形成されている導電性微粒子１６を除去する。これにより、導電性微粒子１６は、コンタクトホール１５の内部であって、バリアメタル１４上に形成される。

また、ゲート電極１７ａ・１７ｂ間のように、配線間の距離が狭い領域に形成された第２層間絶縁膜１３の膜厚（図３（ｄ）の矢印Ｐ）と、ゲート電極１７ｂ・１７ｃ間のように、配線間の距離が比較的広い領域に形成された第２層間絶縁膜１３の膜厚（図３（ｄ）の矢印Ｑ）とがほぼ等しいので、不要な導電性微粒子１６を確実に除去することができ、第２層間絶縁膜１３上のエッチング残りを防止することができる。このため、導電性微粒子１６をエッチングするための時間を短縮することができる。

次に、図３（ｅ）に示すように、コンタクトホール１５を含め、バリアメタル１４上に、膜厚１００ｎｍ〜２０００ｎｍ（好ましくは５００ｎｍ〜１５００ｎｍ）で、配線１８となる導電膜１８ａを形成する。ここで、導電性微粒子１６は、コンタクトホール１５内に選択的に配置されている。このため、導電膜１８ａは、コンタクトホール１５に起因する段差を良好に被膜することができる。

また、第２層間絶縁膜１３の表面は平坦なので、不要な導電性微粒子１６のエッチング残りはない。

また、配線間の距離が異なるゲート絶縁膜１７ａ・１７ｂ・１７ｃを覆う第２層間絶縁膜１３は、表面が平坦に形成されているので、ゲート電極１７ａ・１７ｂの配線間の上層に積層される導電膜１８ａの膜厚（図３（ｅ）の矢印ｉ）と、ゲート電極１７ｂ・１７ｃの配線間の上層に積層される導電膜１８ａの膜厚（図３（ｃ）の矢印ｊ）とは等しい。

そして、導電膜１８ａのパターニングを行うために、導電膜１８ａ上であって、導電膜１８ａを残すべき領域に、例えば、ノボラック型レジスト、化学増幅型レジストなどからなるレジスト１９を形成する。

ここで、導電膜１８ａは、ゲートゲート絶縁膜１７ａ・１７ｂ・１７ｃの凹凸に影響されず、膜厚が均一に成膜されているので、導電膜１８ａをエッチングしたときに、不要な部分の導電膜１８ａのエッチング残りは発生しない。このため、導電膜１８ａのエッチングに要する時間を短縮することができる。これにより、レジスト１９の膜厚を薄くすることができ、配線１８の微細化が容易である。

次に、図３（ｆ）に示すように、レジスト１９をマスクとして、導電膜１８ａ及びバリアメタル１４をエッチングし、導電膜１８ａ及びバリアメタル１４のパターニングを行う。これにより、レジスト１９、及びレジスト１９を形成しなかった領域の導電膜１８ａ及びバリアメタル１４が、第２層間絶縁膜１３上から除去される。これにより、配線１８がコンタクトホール１５の近傍に形成される。ここで、ゲート絶縁膜１７ａ・１７ｂ・１７ｃを覆う第２層間絶縁膜１３は表面が平坦に形成されているので、ゲート電極１７ａ・１７ｂの配線間の上層に積層されていた導電膜１８ａやバリアメタル１４のエッチング残りは発生しない。

配線１８は、導電性微粒子１６が内部に充填されたコンタクトホール１５上に形成されているので、コンタクトホール１５に起因する段差を抑えることができる。すなわち、導電性微粒子１６がコンタクトホール１５内に形成されているので、配線１８の表面の平坦性を向上させることができる。また、導電性微粒子１６がコンタクトホール１５内に充填されているので、コンタクトホール１５内で、バリアメタル１４と、配線１８との間に隙間ができることを防止することができる。このため、配線１８と、半導体層１０と間で、よりよく、導電性を確保することができる。

また、本実施の形態では、ゲート電極１７ａ・１７ｂ・１７ｃに起因する段差の平坦化のために、第２層間絶縁膜１３として、感光性樹脂材料を用いている。このため、第２層間絶縁膜１３は、下層の段差を平坦化することができる。このため、図３（ｄ）や図３（ｆ）で示したように、第２層間絶縁膜１３上に積層した膜を、エッチングなどにより除去する際、第２層間絶縁膜１３の表面に生じる段差に起因して、膜が残ってしまうことを防止することができる。

〔第２の実施の形態〕
ゲート電極１７・１７ｂ・１７ｃに起因する段差が、第２層間絶縁膜１３の表面に形成された場合、配線ショートを抑える段差の形状のアスペクト比を考慮することにより、第２層間絶縁膜１３上のエッチング残りの発生を防止することもできる。

図４は、本実施の形態に係る配線構造２０（配線構造）の概略構成を表す断面図である。

配線構造２０は、配線構造１の第２層間絶縁膜１３と同じ感光性樹脂材料からなり、表面に凹凸形状を有する点で相違するなお、図４では、ゲート絶縁膜１１、第１層間絶縁膜１２、バリアメタル１４は省略している。

第２層間絶縁膜２３の表面には、ゲート電極１７ａ・１７ｂ・１７ｃの凹凸に起因する段差が形成されている。第２層間絶縁膜２３の表面であって、ゲート電極１７ａ・１７ｂ間には段差ｌが形成されている。また、第２層間絶縁膜２３の表面であって、ゲート電極１７ｂ・１７ｃ間には段差ｍが形成されている。

なお、ここでは、ゲート電極１７ａ・１７ｂ・１７ｃの膜厚４００ｎｍ、第２層間絶縁膜２３の膜厚１０００ｎｍ、配線１８・２８の膜厚１０００ｎｍとする。

第２層間絶縁膜２３の表面に形成された段差の深さ（図４の矢印Ｔ）をＴとし、段差の幅（図４の矢印Ｓ）をＳとし、アスペクト比＝Ｔ／Ｓとした場合、アスペクト比を０．５以下とすることにより、配線２８（図２参照）の配線ショートを防止することができる。

なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明は、コンタクトホールが形成されて、複数の配線を覆う層間絶縁膜の表面を平坦化し、コンタクトホールのカバレジを向上させることができるので、複数の電極、及びコンタクトホールが形成された配線構造に適用できる。

１ 配線構造（配線構造）
９ 基板
１０ 半導体層（第１電極）
１１ ゲート絶縁膜
１２ 第１層間絶縁膜
１３ 第２層間絶縁膜（絶縁層）
１４ バリアメタル
１５ コンタクトホール
１６ 導電性微粒子
１７・１７ｂ・１７ｃ ゲート電極（配線）
１８ 配線（第２電極）
１８ａ 導電膜
１９ レジスト
２０ 配線構造（配線構造）
２３ 第２層間絶縁膜（絶縁層）
２８ 配線

Claims (5)

1. 複数の配線が配された基板上に配される第１電極と、上記配線及び第１電極が配された基板上に配された絶縁層と、当該絶縁層上に配される第２電極とを備え、上記絶縁層に形成されたコンタクトホール内で、上記第１電極と、上記第２電極とが電気的に接続される配線構造であって、
   上記絶縁層は感光性樹脂材料からなり、
   さらに、上記コンタクトホール内には導電性微粒子が充填されており、
   上記導電性微粒子によって、上記第１電極と、上記第２電極とが電気的に接続されていることを特徴とする配線構造。
2. 上記基板上に配された上記複数の配線間の距離が異なっており、
   上記複数の配線間上に積層された上記絶縁層の膜厚は等しいことを特徴とする請求項１に記載の配線構造。
3. 上記コンタクトホールの底部分と、上記コンタクトホールの開口部分の面積とが、等しいことを特徴とする請求項１に記載の配線構造。
4. 請求項１〜３の何れか１項に記載の配線構造を備えたＴＦＴ素子基板と、上記ＴＦＴ素子基板と対向配置される対向基板とを備える液晶表示パネルを備えたことを特徴とする液晶表示装置。
5. 複数の配線が配された基板上に第１電極を配する第１電極配線工程と、
   上記第１電極の上層に、感光性樹脂材料を分散させた溶液を塗布して、当該感光性樹脂材料からなる絶縁膜を積層したあと、当該絶縁膜に上記第１電極を露出させるためのコンタクトホールを形成するコンタクトホール形成工程と、
   上記コンタクトホール内に、導電性微粒子を充填する導電性微粒子形成工程と、
   上記コンタクトホールを覆い、且つ、当該コンタクトホールに充填された導電性微粒子と電気的に接続する第２電極を形成する第２電極形成工程とを含むことを特徴とする配線製造方法。

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