(57)【要約】【課題】針などを用いた物理的なコンタクトホールの形成において導通不良の生じ難いコンタクトホールの形成方法、この方法を使用した回路基板、半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】基板上に電極又は配線としてパターン化された第１の導電層を形成する第１工程と、基板及び第１の導電層上に絶縁層を形成する第２工程と、電極又は配線上の絶縁層に対して当該絶縁層の面から上方に５度乃至８０度の範囲内の角度で切削具を挿入する第３工程と、切削具を上記絶縁層から引き抜いて当該絶縁層に電極又は配線に至る傾斜した開口部を形成する第４工程と、を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に電極又は配線としてパターン化された第１の導電層を形成する第１工程と、
前記基板及び前記第１の導電層上に絶縁層を形成する第２工程と、
前記電極又は配線上の前記絶縁層に対して当該絶縁層の面から上方に５度乃至８０度の範囲内の角度で切削具を挿入する第３工程と、
前記切削具を前記絶縁層から引き抜いて当該絶縁層に前記電極又は配線に至る傾斜した開口部を形成する第４工程と、
を含むコンタクトホールの形成方法。
【請求項２】
前記第３工程に後続して、
前記絶縁層に挿入された切削具を前記電極又は配線の延在方向に移動する第５工程、を更に含む請求項１に記載のコンタクトホールの形成方法。
【請求項３】
前記第４工程に後続して、
前記切削具の挿入方向に対応して前記基板を液滴吐出ヘッドによって相対的に走査し、前記絶縁層の傾斜した開口部内及び前記絶縁層上に導電材料を堆積して電極又は配線としてパターン化された第２の導電層を形成する第６工程、を更に含む請求項１又は２に記載のコンタクトホールの形成方法。
【請求項４】
前記第１工程に後続して、
前記絶縁層の開口部に対応する前記第１の導電層の電極又は配線上に前記絶縁層との密着性を低下させる表面処理を施す第７工程、を更に含む請求項１乃至３のいずれかに記載のコンタクトホールの形成方法。
【請求項５】
前記第３工程において、前記基板を加熱する、ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のコンタクトホールの形成方法。
【請求項６】
前記切削具を挿入する角度が２０度乃至６０度の範囲内の角度である請求項１乃至５のいずれかに記載のコンタクトホールの形成方法。
【請求項７】
前記切削具が、針又は平刃のいずれかを含む、請求項１乃至６のいずれかに記載のコンタクトホールの形成方法。
【請求項８】
前記切削具の前記電極又は配線への到達を前記切削具と前記電極又は配線との間の電気定数の変化によって検出する、請求項１乃至７のいずれかに記載のコンタクトホールの形成方法。
【請求項９】
前記切削具に、刃先を加熱する発熱体及び刃先を振動する振動体のうち少なくともいずれかが付加される、請求項１乃至８のいずれかに記載のコンタクトホールの形成方法。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれかに記載のコンタクトホールの形成方法を使用して回路基板を製造する回路基板の製造方法。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれかに記載のコンタクトホールの形成方法を使用して半導体装置を製造する半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
基板と、前記基板上に形成された導電層と、前記導電層を覆って前記基板の上層に形成された絶縁層とを少なくとも有する半導体装置において、前記絶縁層の表面側から前記導電層の一部を露出させるためのコンタクトホールの形成方法であって、
前記絶縁層の表面側において前記コンタクトホールを形成する位置に切削具を配置する位置決め工程と、
前記切削具を前記絶縁層の表面に対して所定の角度θをなして前記絶縁層に挿入する工程と、
前記切削具と、前記導電層との間における電気定数の変化によって、前記切削具が前記導電層に到達したことを検出する工程と、
前記検出結果に基づいて前記切削具の挿入を停止する工程と、
前記切削具を前記絶縁層から抜き取る工程と、
を少なくとも含むことを特徴とするコンタクトホールの形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路基板、半導体装置、液晶装置、有機ＥＬ装置、電気泳動装置等を含む電気光学装置の製造方法に関し、特に、絶縁層の開口技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機半導体材料、有機絶縁材料、有機導電材料等を用いた有機トランジスタを使用する半導体装置の開発が進められている。この半導体装置の製造工程においても、導電層相互間の配線接続を行うために層間絶縁層として使用される有機絶縁層にコンタクトホールを形成することが必要である。しかし、コンタクトホールの形成にフォトリソグラフィ法やエッチング法を用いると、エッチングマスクに用いるフォトレジストが有機材料（ポリマー）であるため、マスク除去工程において下地の有機絶縁層からフォトレジストが剥離しない、パターン露光工程において有機半導体材料が光反応を起こし、劣化する等の不具合が生じ得る。
【０００３】
そこで、出願人は、半導体素子において、回路基板上の異なる層に設けられた電極間で導通をとる場合に、層間膜（層間絶縁層）に針によって物理的に穴を開けてコンタクトホールを形成し、このコンタクトホールに導電材料を埋め込む手法を提案している（特許文献１）。
【特許文献１】特開平２００６−４１１８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、層間膜に針を刺して開口する際、有機絶縁材料（ポリマー）である層間絶縁層の粘性が高く、また、展性も有しているので、コンタクトホールの周囲に数μｍ程度の高い残渣が残りやすい。層間絶縁層の開口部分の有機絶縁材料の除去が難しい。また、層間絶縁層が除去されて下地の電極が露出したかどうかの判断が難しい。特に、プラスチック基板のような剛性の小さいフレキシブル基板を用いた場合には当該判断が難しい。これ等はコンタクトホールに形成される導電材料による導電層（電極・配線）相互間の導通を不確実なものとする要因となる。
【０００５】
よって、本発明は、針などを用いた物理的なコンタクトホールの形成において導通不良の生じ難いコンタクトホールの形成方法、この方法を使用した回路基板及び半導体装置の製造方法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】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の具体的な態様であるコンタクトホールの形成方法は、基板上に電極又は配線としてパターン化された第１の導電層を形成する第１工程と、上記基板及び上記第１の導電層上に絶縁層を形成する第２工程と、上記電極又は配線上の上記絶縁層に対して当該絶縁層の面から上方に５度乃至８０度の範囲内の角度で切削具を挿入する第３工程と、上記切削具を上記絶縁層から引き抜いて当該絶縁層に上記電極又は配線に至る傾斜した開口部を形成する第４工程と、を含む。
【０００７】
かかる構成とすることによって、切削による絶縁層の残渣が傾斜した開口部縁の一方側（切削具の進行方向側）に集まるので残渣のない開口部縁の他方側（切削具の反進行方向側）を使用して電極又は配線を形成することにより、残渣の影響を受けることが回避可能となる。
【０００８】
また、上記第３工程に後続して、上記絶縁層に挿入された切削具を上記電極又は配線の延在方向に移動する第５工程を含むことが望ましい。例えば、切削具の移動量は穴径を考慮して、１０乃至５００μｍ程度である。それにより、開口部の開口径を大きくすることができ、（有機）絶縁層の展性によって開口部が閉じる（狭くなる）ことを回避することが可能となる。
【０００９】
また、上記第４工程に後続して、上記切削具の挿入方向に対応して上記基板を液滴吐出ヘッドによって相対的に走査し、上記絶縁層の傾斜した開口部内及び上記絶縁層上に導電材料を堆積して電極又は配線としてパターン化された第２の導電層を形成する第６工程を更に含むことが望ましい。それにより、液滴吐出法によって残渣のない開口部縁を利用して当該開口部内及び絶縁層上に液体導電材料で導電パターンを形成することによって残渣による断線を回避することが可能となる。
【００１０】
また、上記絶縁層の開口部に対応する上記第１の導電層の電極又は配線上に上記絶縁層との密着性を低下させる表面処理を施す第７工程、を行うことが望ましい。表面処理としては、例えば、有機絶縁層（ポリマー）との密着性を低下させる、フッ素コーテイング、フッ素プラズマ処理、ＳＡＭ膜（自己組織化膜）形成などが該当する。それにより、切削具による絶縁層の除去を容易にする。
【００１１】
また、上記第３工程において、上記基板を加熱することが望ましい。絶縁層を有機材料で構成する場合、基板加熱によって絶縁層の硬度を下げて（柔らかくして）切削の容易化やひび割れを防止することが可能となる。また、上記基板を有機材料で構成する場合（ポリマー基板）にも、基板加熱によって基板の硬度を下げて切削の際に基板にひび割れが生じることを防止することが可能となる。
【００１２】
また、上記切削具を挿入する角度が２０度乃至６０度の範囲内の角度であることがより望ましい。切削具の挿入角度が５度から８０度程度の範囲内であれば開口部の一方側片側に残渣を形成することが可能であるが、２０度乃至６０度の範囲内であれば開口部の一方側に（有機）絶縁層の残渣をより集め、他方側への残渣の発生もより少ない。８０度乃至９０度の範囲では、有機絶縁層材料が開口部の周囲に盛り上がり、断線の原因となる。
【００１３】
また、上記切削具が、針又は平刃のいずれかを含むことが望ましい。針状の切削具であれば、微小パターンの電極・配線上にコンタクトホールを生成することが可能である。
【００１４】
また、上記切削具の上記電極又は配線への到達を上記切削具と上記電極又は配線との間の電気定数の変化によって検出することが可能である。電気定数としては、例えば、電流値、電圧値、電流・電圧の信号波形、抵抗値、インピーダンス値などが該当する。電気定数の変化によって切削具が電極又は配線上に到達したことを判別することが可能である。
【００１５】
また、上記切削具に、刃先を加熱する発熱体及び刃先を振動する振動体のうち少なくともいずれかが付加されることが望ましい。発熱体としては電熱抵抗（ヒーター）、高周波加熱コイル、振動体としては高周波駆動信号が供給される超音波振動体等が該当する。それにより、刃先を加熱して（有機）絶縁層への切削具の挿入を容易にする。また、刃先に振動エネルギーを集中して絶縁層を破砕して切削具の挿入を容易にする。
【００１６】
また、上述した切削具の材料としては、タングステン、ステンレス、金、タンタル等を使用することが可能である。尤も、これ等の材料に限定されるものではなく、適宜に選択することができる。
【００１７】
また、上述した切削具の表面に絶縁層の材料が付着しにくいようにフッ素などによる表面処理を行っても良い。
【００１８】
また、上述したコンタクトホールの形成方法は、回路基板を製造する回路基板の製造方法あるいは半導体装置を製造する半導体装置の製造方法の中においても使用することができる。
【００１９】
また、本発明のコンタクトホールの形成方法は、基板と、上記基板上に形成された導電層と、上記導電層を覆って上記基板の上層に形成された絶縁層とを少なくとも有する半導体装置において、上記絶縁層の表面側から上記導電層の一部を露出させるためのコンタクトホールの形成方法であって、上記絶縁層の表面側において上記コンタクトホールを形成する位置に切削具を配置する位置決め工程と、上記切削具を上記絶縁層の表面に対して所定の角度θをなして上記絶縁層に挿入する工程と、上記切削具と、上記導電層との間における電気定数の変化によって、上記切削具が上記導電層に到達したことを検出する工程と、上記検出結果に基づいて上記切削具の挿入を停止する工程と、上記切削具を上記絶縁層から抜き取る工程と、を少なくとも含む。
【００２０】
かかる構成とすることによって、目標とする導電膜まで自動的に掘削してコンタクトホールを形成することが可能となる。上記所定の角度θは５度から８０度程度の範囲内、より好ましくは２０度乃至６０度の範囲内の角度である。それにより、残渣をコンタクトホール縁の片側に集めることができる。
【００２１】
更に、上記切削具の挿入を停止する工程に続いて該切削具を横方向に移動する工程を含むことが望ましい。それにより、コンタクトホールの穴径を拡大することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
【００２３】
図１（Ａ）乃至同（Ｃ）は本発明のコンタクトホールの形成方法の工程を説明する断面図である。図２（Ａ）は本発明のコンタクトホールの形成方法の工程を説明する平面図であり、同（Ｂ）は、図２（Ａ）のｘ−ｘ’方向における断面図である。
【００２４】
図１（Ａ）に示すように、ガラスなどの絶縁性の基板１０に第１の導電膜である金属膜による電極・配線１２が形成され、絶縁層１４によって被覆されている。基板１０として、プラスチックを選択する場合には、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポカーボネート、アクリル、等を用いることが可能である。例えば、下地となるプラスチック（基板１０）の曲げ弾性を２０００〜４０００ＭＰａとする。下地プラスチックが固い方が切削具（針）の後述の角度の適用範囲が広がる。電極・配線１２は、例えば、アルミニウムなどの金属を蒸着やスパッタリング等によって成膜し、パターニングすることによって形成される。絶縁層１４は後述の絶縁性ポリマーをスピンコート法によって形成する。
【００２５】
このように形成された絶縁層１４に切削具１００を所定角度θで斜めに挿入する。角度θを絶縁層１４の上面から上方に向かって５度から８０度の範囲内とすれば、切削具１００の進行（挿入）方向側に絶縁層１４の残渣１４１ができる。更に、角度θを２０度から６０度程度の範囲内の角度とすれば、切削具１００の一方側（進行方向側）に絶縁層１４の残渣１４１をより集め、他方側への残渣の発生もより少ない状態で切削（挿入）穴を縦穴に近づけることが可能となる。切削具１００が電極・配線１２に到達したら、切削具１００の挿入を停止する。切削具１００が電極・配線１２に到達下かどうかの判断は、後述するように、切削具１００と電極・配線１２菅野電気状数の変化によって判別することができる。また、切削具１００にバネなどによって電極・配線１２を突き抜けない程度の付勢力を与え、挿入された切削具１００が電極・配線１２に突き当たって止まるようにしても良い。
【００２６】
次に、図１（Ｂ）に示すように、切削具１００の先刃を電極・配線１２上で横方向（電極・配線の延在方向）に移動する。移動距離は、例えば、１０乃至５００μｍ程度であるが、所要のコンタクトホール口径に対応して適宜に設定される。このようにして絶縁層１４を除去し、挿入穴を広げる。
【００２７】
図１（Ｃ）に示すように、切削具１００を上方に引き抜き、残渣１４１を片側に掻き出す。その結果して、切削具１００の挿入穴（切削穴）を拡大したコンタクトホール１６が得られる。
このようにして、回路基板にコンタクトホールが形成される。
【００２８】
なお、切削具１００を絶縁層１４に斜めに挿入し、その後切削具１００を横方向に移動することなく引き戻しても良い。
【００２９】
図２に示すように、コンタクトホール１６の残渣１４１のない傾斜面側を使用して第２の導電層である電極・配線１８を形成する。電極・配線１８はコンタクトホール１６内において電極・配線１２と接続し、絶縁層１４上において図示しない電極や他の回路と接続している。電極・配線１２は、例えば、液滴吐出法（インクジェット法）によって形成することができる。
【００３０】
液滴吐出法においては、液滴吐出ヘッド（インクジェットヘッド）（図示せず）と、液滴吐出ヘッドと基板２０とを相対移動させる移動機構（図示せず）が作動することにより、絶縁層３２の所定位置に導電性材料を吐出することが可能となる。この相対移動に際しては、コンタクトホール１６の縁の残渣１４１のない側（傾斜壁側）を使用して導電パターン形成（電極・配線１８）が行われる。
【００３１】
なお、液体材料が吐出されるパターンは、液滴吐出装置（図示せず）に記憶されたビットマップパターン等の電子データに基づいて形成されるので、電子データを作製するだけで、所望の位置に液体材料を塗布することができる。液体材料としては、ＰＥＤＯＴ（ポリエチレンジオキシチオフェン）の水分散液が採用される。また、ＰＥＤＯＴの他に、金属コロイドを用いることができる。これらの分散液としては水を主成分とするが、アルコールを添加した液体を液滴としてコンタクトを形成してもよい。
【００３２】
図１４は比較例を示している。同図において図１と対応する部分には同一符号を付し、かかる部分の説明は省略する。
【００３３】
比較例では、切削具（図示せず）を絶縁層１４に対して９０度となる角度で挿入している。この場合には、コンタクトホール１６の開口部分には開口縁を一周するように残渣１４１が発生する。これに比べて、本実施例では、図１及び図２に示すように残渣１４１はコンタクトホール１６の片側にのみ発生する。残渣１４１のない部分を利用して配線接続を形成することによって残渣１４１による配線１８の断線を回避することができる。
【００３４】
図３は、切削具１００の先刃が電極・配線１２に到達したかどうかを判別する例を説明する説明図である。同図において、図１と対応する部分には同一符号を付し、かかる部分の説明は省略する。
【００３５】
図３に示すように、切削具１００と電極・配線１２とが接触すると、切削具１００と電極・配線１２との間に電気回路の閉回路が構成されるようになされている。電気回路には閉回路に電流を流す電源Ｅと閉回路の電気定数値やその変化を検出する電気定数測定器２００が設けられている。電気定数としては、電流、電圧、抵抗、インピーダンス（交流抵抗）、電圧・電流波形等が該当する。この場合、電気定数測定器２００は、電流計、電圧計、抵抗測定器、インピーダンス測定器、オシロスコープ等が該当する。電気回路の開回路状態と閉回路状態とでは電気定数が異なるので電気定数測定器２００により電気定数を測定することによって切削具１００と電極・配線１２との接触を判断することが可能である。電気定数は適宜に選択される。電気定数測定器２００は市販されているものを使用することができるのでその説明は省略する。
【００３６】
図４は、絶縁層１４に切削具１００を挿入する際に、基板１０を加熱する例を示している。同図において、図１と対応する部分には同一符号を付し、かかる部分の説明は省略する。
【００３７】
この例では、基板１０を載置する台３００内に加熱用の温度制御された電気ヒーターが設けられている。絶縁層に切削具を挿入する際に基板１０を加熱することによって（有機）絶縁層１４の硬度を下げて、絶縁層への切削具の挿入容易化とひび割れを防止する。また、基板１０として樹脂（ポリマー）基板を選択した場合に、加熱によって基板１０を柔軟にし、切削具１００の加圧による基板１０のひび割れ発生を防止する。
【００３８】
図５は、加熱した切削具１００を使用する例を示している。同図において図１と対応する部分には同一符号を付し、かかる部分の説明は省略する。
【００３９】
同図において、切削具１００の刃先の途中に発熱体（熱源）４００が設けられている。この発熱体４００が発生する熱は切削具１００の刃先に伝えられる。この熱によって有機絶縁層１４を軟化せて切削具１００の挿入を容易にする。また、絶縁層１４のひび割れを防止する。発熱体４００としては、電熱抵抗（ヒータ）、誘導電流によって加熱を行う高周波コイルなどを使用することが可能である。
【００４０】
図６は、超音波振動をも行う切削具１００を使用する例を示しいる。同図において図１と対応する部分には同一符号を付し、かかる部分の説明は省略する。
【００４１】
同図において、切削具１００の後端部に超音波振動体５００が配置されている。超音波振動体５００の発する振動は切削具１００を伝搬し、その刃先に集中して振動エネルギーが強められる。切削具１００は鋭い刃先による絶縁層１４の切削のみならず、刃先の微小振動によっても絶縁層１４の破砕を行ってコンタクトホールを形成する。
【００４２】
図７は、残渣回収する残渣を吸引する吸引通路を設けた切削具を使用する例を示している。この例では、針状の切削具１００を筒状体内に収容し、切削具１００の先刃近傍から残渣を吸引して切削具１００の後端側（図示せず）に移動する吸引通路１１０を備えている。残渣をコンタクトホール部から排除することによって開口部縁に残渣によって突起が生じることを回避可能とする。
【００４３】
図８（Ａ）乃至同（Ｃ）は、切削具１００として中空針を使用する例を示している。
【００４４】
同図（Ａ）は、注射針のように切削具１００先端部（先刃）が開口した例である。このような中空の切削具１００を使用すると、先端部から有機絶縁膜の溶剤を滲出することによって、切削具１００の挿入を容易にすることができる。また、切削具１００による挿入口を大きくすることができる。
【００４５】
同図（Ｂ）は、図（Ａ）の中空針構成に加えて、吸引通路１１０を設けた切削具を使用する例を示している。この例では、刃先の開口部から溶剤を滲出することによって有機絶縁膜を溶かし、残渣や余分な溶剤を回収通路１１０によって吸引する。それにより、切削具のスムースな挿入と残渣の除去とを図る。
【００４６】
同図（Ｃ）は、中空針構造の切削具１００を溶剤の供給と残渣の排出に使用する例を示している。中空の切削具１００の先刃部分が開口部１０２となっており、切削具１００の途中に溶剤の供給口１０４と、残渣の排出口１０６とが設けられている。供給口１０４と排出口１０６には、それぞれ図示しない遮断弁が設けられている。先端の開口部１０２から溶剤を滲出する場合には、供給口１０４側の弁を開き、排出口１０６側の弁を閉じて溶剤を供給口１０４側から開口部１０２に流す。先端の開口部１０２から残渣を吸収する場合には、供給口１０４側の弁を閉じ、排出口１０６側の弁を開いて開口部１０２側から残渣及び余分の溶剤を排出口１０６側に吸い出し、除去する。切削具１００の絶縁膜への挿入の際に、このような、溶剤の滲出と吸い出しとを交互に繰り返して行うことによって、切削具１００のスムースな挿入と残渣発生の防止（軽減）を図ることが可能となる。
【００４７】
図９は、切削具１００を平刃で構成した例を示している。同図（Ａ）は平刃の平面図、同図（Ｂ）は平刃の側面図である。
【００４８】
例えば、基板上に複数の電極を整列して配置し、各電極上にコンタクトホールを形成する場合、コンタクトホールが一直線上に複数存在する。このような場合には、刃先が直線状である平刃の切削具１００を用いると有機絶縁層への一度の挿入によって複数の電極上にコンタクトホールを形成することが可能となって便宜である。
【００４９】
図１０は、回収通路を更に備えた平刃の切削具１００の例を示している。同図（Ａ）は平刃の平面図、同図（Ｂ）は平刃の一部断面図である。切削具１００を絶縁層に対して斜めに挿入することによって平刃の上方側に残渣が集まる。この残渣を平刃の上方に配置された幅広の回収通路１１０によって吸い出し、切削具１００の後方に移動するようにしている。
【００５０】
図１１は、上述したコンタクトホールの形成方法を使用する半導体装置の製造方法について説明する説明図である。
【００５１】
図１１（Ａ）に示すように、絶縁性の基板１０上に金属膜であるアルミニウムをスパッタ法にて堆積し、フォトリソグラフィー法によってパターニングして、ソース電極１２ａ、ドレイン電極１２ｂ、配線１２ｃ、配線１２ｄなどを含む電極・配線１２を形成する。
【００５２】
次に、図１１（Ｂ）に示すように、ソース電極１２ａ及びドレイン電極１２ｂ間に有機半導体材料を液滴吐出法によって付与し、半導体層１３を形成する。有機半導体材料としては、例えば、ナフタレン、アントラセン、テトラセン、ペンタセン、ヘキサセン、フタロシアニン、ペリレン、ヒドラゾン、トリフェニルメタン、ジフェニルメタン、スチルベン、アリールビニル、ピラゾリン、トリフェニルアミン、トリアリールアミン、オリゴチオフェン、フタロシアニンまたはこれらの誘導体のような低分子の有機半導体材料や、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール、ポリビニルピレン、ポリビニルアントラセン、ポリチオフェン、ポリヘキシルチオフェン、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）、ポリチニレンビニレン、ポリアリールアミン、ピレンホルムアルデヒド樹脂、エチルカルバゾールホルムアルデヒド樹脂、フルオレン−ビチオフェン共重合体、フルオレン−アリールアミン共重合体またはこれらの誘導体のような高分子の有機半導体材料が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができるが、特に、高分子の有機半導体材料を用いるのが好ましい。
【００５３】
この基板１０上に有機絶縁材料をスピンコート法によって塗布し、絶縁層１４を形成する。有機絶縁材料としては、例えば、ポリビニルフェノール又は、フェノール樹脂（別名ノボラック樹脂）を使用することができる。その他にもポリメチルメタアクリレートを始めとするアクリル系樹脂、ＰＣ、ポリスチレン、ポレオレフィン、ポリイミド、フッ素系樹脂等を使うことができる。
【００５４】
なお、溶液の塗布によって絶縁層１４を作製する場合、絶縁層１４の溶液の溶媒が、半導体層１３や基板１０を膨潤させたり、溶解させたりしないことが必要である。半導体層１３自体が溶媒に可溶である場合は特に注意が必要である。半導体層１３が芳香環を含む共役性分子、又は、共役性高分子であるため芳香系炭化水素には溶けやすい。従って、絶縁層１４の塗布には芳香系炭化水素以外の炭化水素、或いは、ケトン系、エーテル系、エステル系の有機溶媒を使うことが望ましい。また、絶縁層１４は、後述するゲート電極１８の液体材料に対して非溶解性の特性を有していることが好ましい。そこで、後の工程で形成されるゲート電極や配線１８に対する濡れ性や接触角を良好にするために、絶縁層１４の上部に受容層（図示せず）を形成することが好ましい。
【００５５】
次に、図１１（Ｃ）に示すように、絶縁層１４にコンタクトホールを形成する。コンタクトホールの形成は既述したように、切削具１００を電極１２ｃ、１２ｄに対して斜めに差し込むことによって行う。
【００５６】
切削具の角度は、既述したように、２０度から５０度の範囲内の角度が好適であるが、５度から８０度の範囲内の角度であっても良い。絶縁層の材質、膜厚、膜温度、その他の条件に応じて残渣の少ない状態等となる角度に設定する。また、切削具１００の挿入方向は後述の配線１８を形成する方向に対応させる。それにより、コンタクトホール部の残渣を配線１８の接続方向と異なる方向に集める。
【００５７】
図１２は、コンタクトホールの形成方法の流れを示したフローチャートである。
コンタクトホールの形成（図１１（Ｃ），（Ｄ）参照）は、図示しないコンタクトホール形成装置によって制御されている。ここでは、コンタクトホール形成装置の動作の一態様について説明する。
【００５８】
ステップＳ１では、切削具１００を絶縁層１４上におけるコンタクトホールを形成する位置に配置する。なお、コンタクトホールの形成位置は、コンタクトホール形成装置のコンピュータシステムが予め記憶装置に記憶した配線パターンと、コンタクトホールの位置に基づいて相対的に基板１０を移動することにより行われる。
【００５９】
ステップＳ２では、図１１（Ｃ）に示されるように、切削具１００を所定の角度θをなして絶縁層１４に挿入する。
【００６０】
ステップＳ３では、既述した電気定数測定器２００を用いて切削具１００が電極に到達したかどうか検出する。到達が検出された場合には、ステップＳ４に進む。到達が検出されない場合には、ステップＳ２における挿入をさらに継続する。
【００６１】
ステップＳ４では、切削具１００が電極に到達したことが検出されたため、切削具１００の挿入を停止する。
【００６２】
ステップＳ５では、切削具１００の横移動信号の有無を検出する。横移動信号が検出された場合には、ステップＳ６へ進む。横移動信号が検出されない場合には、ステップＳ７へ進む。なお、横移動信号の有無および横移動の長さについては、コンタクトホール形成装置にて設定することができる。
【００６３】
ステップＳ６では、設定されている横移動の長さに従って、切削具１００の横移動を行う。なお、コンタクトホールの形成を確実なものにするために、横移動を数回繰り返して行うように設定することも可能である。
【００６４】
ステップＳ７では、あらかじめ設定されたコンタクトホール形成の規定回数に達したか確認する。規定回数に達した場合は、動作を終了する。規定回数に達していない場合は、ステップＳ１へ戻り、次のコンタクトホールの形成動作に入る。
【００６５】
なお、規定回数は、コンタクトホール形成装置にてあらかじめ設定しておくことが可能であり、例えば、切削具１００のメンテナンス周期や、基板１０のコンタクトホール総数に応じて定めることができる。
【００６６】
なお、既述したように、種々の切削具を使用することができ（図５乃至図１０参照）、基板１０を加熱することができ（図４参照）、これ等を種々に組み合わせることができる。
【００６７】
その後、図１１（Ｄ）に示すように、切削具１００を引き抜く。この際、切削具１００を斜めに引き抜いてコンタクトホール１６を切削具に対応した穴径としても、上方に引き抜いてより大きい開口径としても良い。
【００６８】
次に、図１１（Ｅ）に示したように、ゲート及び配線として機能するゲート電極緯線１８を形成する。ゲート電極配線１８は、コンタクトホール１６、１６間の絶縁層１４上に液滴吐出法によって導電性材料を吐出して形成する。この際、液滴吐出ヘッドを往復動してコンタクトホール１６、１６の残渣のない開口縁側を利用して導電材料をコンタクトホール内に埋設する。導電材料としては、例えば、金属微粒子の分散溶液、ＰＥＤＯＴ（ポリエチレンジオキシチオフェン）の水分散液を使用することができる。
【００６９】
更に、図１１（Ｆ）に示すように、基板全体にスピンコート法によって有機絶縁材料を塗布し、保護層２０を形成する。有機絶縁材料としては、例えば、既述したポリビニルフェノール又は、フェノール樹脂（別名ノボラック樹脂）、ポリメチルメタアクリレート等を使用することができる。
【００７０】
このようにして半導体装置が製造される。
【００７１】
以上説明したように、本実施例においては、開口対象となる層に切削具（例えば、針）を斜めに挿入してコンタクトホールを斜めに形成し、当該層の残渣を可及的にコンタクトホールの片側にだけ生じさせる。コンタクトホールの残差の生じない側を使用してコンタクトホール底部の電極と他の部分とを接続する配線を形成する。それにより、当該配線の残渣による断線を回避することが可能となる。
【００７２】
図１３は、上述したコンタクトホールの形成方法を使用する半導体装置の他の製造方法について説明する説明図である。
【００７３】
この実施例では、切削具による絶縁層の剥離性を向上するために、コンタクトホール形成部分の電極・配線上に表面処理が施される。この表面処理によって当該電極・配線とこの上に成膜される絶縁層との密着性を低下させる。図１２において図１１と対応する部分には同一符号を付している。
【００７４】
図１３（Ａ）に示すように、絶縁性の基板１０上に金属膜であるアルミニウムをスパッタ法にて堆積し、フォトリソグラフィー法によってパターニングして、ソース電極１２ａ、ドレイン電極１２ｂ、配線１２ｃ、配線１２ｄなどを含む電極・配線１２を形成する。
【００７５】
次に、図１３（Ｂ）に示すように、配線１２ｃ、配線１２ｄに表面処理を施し、除去容易化層３０を形成する。この表面処理は、例えば、基板に図示しないフォトレジストをスピンコート法によって塗布し、マスクパターン露光、現像を行って、コンタクトホールを形成すべき配線１２ｃ、配線１２ｄ部分のみを露出する。そして、図示しないプラズマＣＶＤ装置によってフッ素系ガス（ＣＦ4）を用いてプラズマ処理を行い、配線１２ｃ、１２ｄの表面にフッ素化合物を付加する。その後、マスクを除去して配線１２ｃ、配線１２ｄにフッ素処理された部分３０を含む基板を得る。
【００７６】
他の表面処理としては、ポリマーと密着性の低い官能基（フッ素）を有するＳＡＭ（Self Assemble Monolayer）膜（Ｆ−ＳＡＭ膜）を形成するものであってもよい。例えば、ＤＦm（ＣＦ2）n（ＣＨ2）l Ｓ−ＯＨ  （m，n，lは自然数）で表されるチオール化合物を利用することが可能である。チオール化合物は電極、配線として用いられる金表面に容易に化学吸着して、緻密で強固な超薄膜（単分子膜）を形成する。
【００７７】
次に、図１３（Ｃ）に示すように、ソース電極１２ａ及びドレイン電極１２ｂ間に有機半導体材料を液滴吐出法によって付与し、半導体層１３を形成する。有機半導体材料としては既述のものが使用可能である。
【００７８】
この基板１０上に有機絶縁材料をスピンコート法によって塗布し、絶縁層１４を形成する。有機絶縁材料としては既述のものが使用可能である。なお、必要により、絶縁層１４の上部に既述した受容層（図示せず）を形成する。
【００７９】
次に、図１３（Ｄ）に示すように、絶縁層１４にコンタクトホールを形成する。コンタクトホールの形成は既述したように、切削具１００を電極１２ｃ、１２ｄに向けて絶縁層１４に対して斜めに差し込むことによって行う。
【００８０】
切削具１００の挿入角度は、既述したように、絶縁層１４の材質、膜厚、膜温度、その他の条件に応じて残渣の少ない状態等となる角度に設定する。また、切削具１００の挿入方向は後述の配線１８を形成する方向に対応させる。それにより、コンタクトホール部の残渣１４１を配線１８の接続方向と異なる方向に集める。
【００８１】
切削具１００は、既述したコンタクトホール形成装置（図示せず）によって制御される。コンタクトホール形成装置は、コンピュータシステムが予め記憶装置に記憶した配線パターンと、コンタクトホールの位置に対応して相対的に基板１０を移動して切削具１００の位置決めを行う。次に、切削具１００を所定の角度θで絶縁層１４に挿入する。次に既述した電気定数測定器２００によって切削具１００が絶縁層１４、表面処理層３０を突き抜けて電極・配線（１２ｃ、１２ｄ）に到達したことを検出した段階で、切削具１００の挿入を停止し、更に、必要に応じ切削具１００を横方向に移動してコンタクトホールを大きくする。
このような工程の順でコンタクトホールを形成することができる。
【００８２】
なお、本実施例においても既述した種々の切削具を使用することができ（図５乃至図１０参照）、基板１０を加熱することができ（図４参照）、これ等を種々に組み合わせることができる。
【００８３】
その後、図１３（Ｅ）に示すように、切削具１００を引き抜く。この際、切削具１００を斜めに引き抜いてコンタクトホール１６を切削具１００に対応した穴径としても、上方に引き抜いてより大きい開口径としても良い。
【００８４】
次に、図１３（Ｆ）に示したように、ゲート及び配線として機能するゲート電極緯線１８を形成する。ゲート電極配線１８は、コンタクトホール１６、１６間の絶縁層１４上に液滴吐出法によって導電性材料を吐出して形成する。この際、液滴吐出ヘッドを往復動してコンタクトホール１６、１６の残渣のない開口縁側を利用して導電材料をコンタクトホール内に埋設する。導電材料としては、例えば、金属微粒子の分散溶液、ＰＥＤＯＴ（ポリエチレンジオキシチオフェン）の水分散液を使用することができる。
【００８５】
更に、基板全体にスピンコート法によって有機絶縁材料を塗布し、保護層２０を形成する。有機絶縁材料としては、例えば、既述したポリビニルフェノール又は、フェノール樹脂（別名ノボラック樹脂）、ポリメチルメタアクリレート等を使用することができる。
【００８６】
このようにして半導体装置が製造される。
【００８７】
以上説明した実施例においては、既述実施例（図１１）の利点に加えて、コンタクトホールが形成される電極・配線部分に予め表面処理が施され、絶縁層（ポリマー）の電極・配線への密着性を低下させているので切削具による絶縁層の除去がより容易化される。
【００８８】
なお、コンタクトホールが形成される部分の電極・配線として酸化されにくい貴金属類（金、プラチナ、パラジウム等）を使用することにより、あるいは当該部分の電極・配線表面に貴金属類を形成することにより、有機材料（ポリマー）層の密着力を低下させることが可能である。
【００８９】
本発明は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００９０】
例えば、上述した各実施例において切削具１００として、図５乃至図１０に示したもの（各種の切削具）を適宜に選択することができ、残渣を減らすことができる。製造工程に図３（接触検出）及び図４（基板加熱）に示した例を追加することができる。勿論、これ等を適宜に組み合わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】図１は、本発明のコンタクトホールの形成方法の実施例を説明する説明図である。
【図２】図２は、本発明のコンタクトホールの形成方法の実施例を説明する説明図である。
【図３】図３は、切削具の電極又は配線への接触を検出する例を説明する説明図である。
【図４】図４は、絶縁層への切削具の挿入の際に基板を加熱する例を説明する説明図である。
【図５】図５は、切削具として加熱源を備える針を使用する例を説明する説明図である。
【図６】図６は、切削具として超音波振動源を備える針を使用する例を説明する説明図である。
【図７】図７は、切削具として吸引通路を備える針を使用する例を説明する説明図である。
【図８】図８は、切削具として中空針を使用する各種例を説明する説明図である。
【図９】図９は、切削具として平刃を使用する例を説明する説明図である。
【図１０】図１０は、切削具として吸引通路を備える平刃を使用する例を説明する説明図である。
【図１１】図１１は、本発明のコンタクトホールの形成方法を使用した半導体装置の製造工程を説明する説明図である。
【図１２】図１１は、本発明のコンタクトホールの形成方法の流れを示したフローチャート図である。
【図１３】図１３は、本発明のコンタクトホールの形成方法を使用した半導体装置の製造工程の他の例を説明する説明図である。
【図１４】図１４は、比較例のコンタクトホールの形成方法を説明する説明図である。
【符号の説明】
【００９２】
１０  基板、１２  電極・配線、１４  絶縁層、１４１  残渣、１６  コンタクトホール、１８  電極・配線、１００  切削具
【図１】
2008124150.tif 000003
【図２】
2008124150.tif 000004
【図３】
2008124150.tif 000005
【図４】
2008124150.tif 000006
【図５】
2008124150.tif 000007
【図６】
2008124150.tif 000008
【図７】
2008124150.tif 000009
【図８】
2008124150.tif 000010
【図９】
2008124150.tif 000011
【図１０】
2008124150.tif 000012
【図１１】
2008124150.tif 000013
【図１２】
2008124150.tif 000014
【図１３】
2008124150.tif 000015
【図１４】
2008124150.tif 000016