(57)【要約】【課題】コンタクトホールの開口周りの配線層の面積を可及的に小さくして、装置全体の小型化を図る。【解決手段】電極層２３と、電極層２３を覆う層間絶縁膜２５と、電極層２３の一部が露出するように層間絶縁膜２５に形成されたコンタクトホール２７と、層間絶縁膜２５の表面に形成されると共に、コンタクトホール２７を介して電極層２３に接続された配線層３１とを備える。コンタクトホール２７は、層間絶縁膜２５の表面から電極層２３側へ向かって内径が小さくなる断面テーパ状に形成され、コンタクトホール２７のテーパ角は、３０°以上且つ８０°以下である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極層と、
前記電極層を覆う層間絶縁膜と、
前記電極層の一部が露出するように前記層間絶縁膜に形成されたコンタクトホールと、
前記層間絶縁膜の表面に形成されると共に、前記コンタクトホールを介して前記電極層に接続された配線層とを備えた電気素子であって、
前記コンタクトホールは、前記層間絶縁膜の表面から前記電極層側へ向かって内径が小さくなる断面テーパ状に形成され、
前記コンタクトホールのテーパ角は、３０°以上且つ８０°以下である
ことを特徴とする電気素子。
【請求項２】
請求項１において、
前記層間絶縁膜の厚みは、０．３μｍ以上且つ１．０μｍ以下である
ことを特徴とする電気素子。
【請求項３】
請求項１において、
前記コンタクトホールの開口端における内径は、１．５μｍ以上且つ８μｍ以下である
ことを特徴とする電気素子。
【請求項４】
電極層と、
前記電極層を覆う層間絶縁膜と、
前記電極層の一部が露出するように前記層間絶縁膜に形成されたコンタクトホールと、
前記層間絶縁膜の表面に形成されると共に、前記コンタクトホールを介して前記電極層に接続された配線層とを備えた電気素子であって、
前記配線層は、前記コンタクトホールの内周面の少なくとも一部と、前記コンタクトホールの底を構成する前記電極層の表面の全体とをそれぞれ覆うように形成され、且つ、前記コンタクトホールの開口端の少なくとも一部を囲まないように形成されている
ことを特徴とする電気素子。
【請求項５】
請求項４において、
前記配線層は、前記コンタクトホールの内周面の全面に亘って形成されている
ことを特徴とする電気素子。
【請求項６】
請求項１又は４において、
前記配線層は、前記電極層の表面及び前記コンタクトホールの内周面に沿って膜状に形成されている
ことを特徴とする電気素子。
【請求項７】
電極層を覆う層間絶縁膜にコンタクトホールを形成して、前記電極層を露出させるコンタクトホール形成工程と、
前記層間絶縁膜の表面及びコンタクトホールの内部に導電材料層を形成する導電材料層形成工程と、
フォトリソグラフィによって前記導電材料層の一部を除去し、前記層間絶縁膜の表面に形成されると共に、前記コンタクトホールを介して前記電極層に接続された配線層を形成する配線層形成工程とを有する電気素子の製造方法であって、
前記コンタクトホール形成工程では、コンタクトホールのテーパ角を３０°以上且つ８０°以下に形成する
ことを特徴とする電気素子の製造方法。
【請求項８】
請求項７において、
前記層間絶縁膜の厚みは、０．３μｍ以上且つ１．０μｍ以下である
ことを特徴とする電気素子の製造方法。
【請求項９】
請求項７において、
前記コンタクトホール形成工程では、前記コンタクトホールの開口端における内径を１．５μｍ以上且つ８μｍ以下に形成する
ことを特徴とする電気素子の製造方法。
【請求項１０】
電極層を覆う層間絶縁膜にコンタクトホールを形成して、前記電極層を露出させるコンタクトホール形成工程と、
前記層間絶縁膜の表面及びコンタクトホールの内部に導電材料層を形成する導電材料層形成工程と、
フォトリソグラフィによって前記導電材料層の一部を除去し、前記層間絶縁膜の表面に形成されると共に、前記コンタクトホールを介して前記電極層に接続された配線層を形成する配線層形成工程とを有する電気素子の製造方法であって、
前記配線層形成工程では、前記配線層を、前記コンタクトホールの内周面の少なくとも一部と、前記コンタクトホールの底を構成する前記電極層の表面の全体とをそれぞれ覆うように形成し、且つ、前記コンタクトホールの開口端の少なくとも一部を囲まないように形成する
ことを特徴とする電気素子の製造方法。
【請求項１１】
請求項９において、
前記配線層は、前記コンタクトホールの内周面の全面に亘って形成されている
ことを特徴とする電気素子の製造方法。
【請求項１２】
請求項７又は１０において、
前記配線層は、前記電極層の表面及び前記コンタクトホールの内周面に沿って膜状に形成されている
ことを特徴とする電気素子の製造方法。
【請求項１３】
請求項１又は４の電気素子が複数形成された素子基板と、
前記素子基板に対向して配置された対向基板と、
前記対向基板及び前記素子基板の間に設けられた表示媒体層とを備えている
ことを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気素子及びその製造方法、並びにその電気素子を備えた表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えばアクティブマトリクス型の表示装置には、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等の多数の電気素子が形成されている（例えば、特許文献１等参照）。特に、液晶表示装置は、近年需要が高まっており、その表示品位の向上及びコストの低減が求められている。
【０００３】
液晶表示装置は、表示に寄与する表示領域と、その周囲に設けられて表示に寄与しない額縁領域とを有している。表示領域には、複数の画素がマトリクス状に配置され、各画素にＴＦＴがそれぞれ配置されている。一方、額縁領域には、各画素を駆動するためのドライバ回路部が設けられている。このドライバ回路部にも複数のＴＦＴが形成されている。
【０００４】
拡大平面図である図１６に示すように、ＴＦＴ１００は、シリコン層である活性領域１０１と、活性領域１０１にゲート絶縁膜（図示省略）を介して積層されたゲート電極１０２とを有している。活性領域１０１及びゲート電極１０２は、層間絶縁膜（図示省略）により覆われている。上記層間絶縁膜には、活性領域１０１の上方位置（図１６で紙面手前側）、及びゲート電極１０２の上方位置において、コンタクトホール１０３がそれぞれ上方に開放して形成されている。各コンタクトホール１０３の内部及びその開口周りには、配線層１０４がフォトリソグラフィによってパターン形成されている。そのことにより、ゲート電極１０２及び活性領域１０１は、それぞれコンタクトホール１０３及び配線層１０４を介して、外部の配線や素子等に接続されている。
【特許文献１】特開平１１−２１８７８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上記ＴＦＴは微細な構造を有しているため、フォトリソグラフィにおけるマスクの僅かなアライメントずれが、上記ゲート電極及び活性領域と配線層との接続不良を引き起こす虞れがある。したがって、通常、上記配線層は、コンタクトホールの開口周りにおいて、マージン領域として比較的大きな面積で形成されている。
【０００６】
しかし、配線層のマージン領域が大きいために、装置全体の小型化が難しいという問題がある。例えば、表示装置の表示領域におけるＴＦＴの場合には、ＴＦＴ自体を小さく形成しにくいために、画素の開口率を向上させることが難しい。また、額縁領域におけるＴＦＴの場合には、同様の理由で額縁領域を狭くすることが難しくなり、表示領域に対する額縁領域の面積割合を低減することが困難になっている。
【０００７】
本発明は、斯かる諸点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、コンタクトホールの開口周りの配線層の面積を可及的に小さくして、装置全体の小型化を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明に係る電気素子は、電極層と、前記電極層を覆う層間絶縁膜と、前記電極層の一部が露出するように前記層間絶縁膜に形成されたコンタクトホールと、前記層間絶縁膜の表面に形成されると共に、前記コンタクトホールを介して前記電極層に接続された配線層とを備えた電気素子であって、前記コンタクトホールは、前記層間絶縁膜の表面から前記電極層側へ向かって内径が小さくなる断面テーパ状に形成され、前記コンタクトホールのテーパ角は、３０°以上且つ８０°以下であることを特徴とする。
【０００９】
前記層間絶縁膜の厚みは、０．３μｍ以上且つ１．０μｍ以下であることが好ましい。
【００１０】
前記コンタクトホールの開口端における内径は、１．５μｍ以上且つ８μｍ以下であることが好ましい。
【００１１】
また、本発明に係る電気素子は、電極層と、前記電極層を覆う層間絶縁膜と、前記電極層の一部が露出するように前記層間絶縁膜に形成されたコンタクトホールと、前記層間絶縁膜の表面に形成されると共に、前記コンタクトホールを介して前記電極層に接続された配線層とを備えた電気素子であって、前記配線層は、前記コンタクトホールの内周面の少なくとも一部と、前記コンタクトホールの底を構成する前記電極層の表面の全体とをそれぞれ覆うように形成され、且つ、前記コンタクトホールの開口端の少なくとも一部を囲まないように形成されていることを特徴とする。
【００１２】
前記配線層は、前記コンタクトホールの内周面の全面に亘って形成されていてもよい。
【００１３】
前記配線層は、前記電極層の表面及び前記コンタクトホールの内周面に沿って膜状に形成されていることが望ましい。
【００１４】
また、本発明に係る電気素子の製造方法は、電極層を覆う層間絶縁膜にコンタクトホールを形成して、前記電極層を露出させるコンタクトホール形成工程と、前記層間絶縁膜の表面及びコンタクトホールの内部に導電材料層を形成する導電材料層形成工程と、フォトリソグラフィによって前記導電材料層の一部を除去し、前記層間絶縁膜の表面に形成されると共に、前記コンタクトホールを介して前記電極層に接続された配線層を形成する配線層形成工程とを有する電気素子の製造方法であって、前記コンタクトホール形成工程では、コンタクトホールのテーパ角を３０°以上且つ８０°以下に形成することを特徴とする。
【００１５】
前記層間絶縁膜の厚みは、０．３μｍ以上且つ１．０μｍ以下であることが好ましい。
【００１６】
前記コンタクトホール形成工程では、前記コンタクトホールの開口端における内径を１．５μｍ以上且つ８μｍ以下に形成することが好ましい。
【００１７】
また、本発明に係る電気素子の製造方法は、電極層を覆う層間絶縁膜にコンタクトホールを形成して、前記電極層を露出させるコンタクトホール形成工程と、前記層間絶縁膜の表面及びコンタクトホールの内部に導電材料層を形成する導電材料層形成工程と、フォトリソグラフィによって前記導電材料層の一部を除去し、前記層間絶縁膜の表面に形成されると共に、前記コンタクトホールを介して前記電極層に接続された配線層を形成する配線層形成工程とを有する電気素子の製造方法であって、前記配線層形成工程では、前記配線層を、前記コンタクトホールの内周面の少なくとも一部と、前記コンタクトホールの底を構成する前記電極層の表面の全体とをそれぞれ覆うように形成し、且つ、前記コンタクトホールの開口端の少なくとも一部を囲まないように形成することを特徴とする。
【００１８】
前記配線層は、前記コンタクトホールの内周面の全面に亘って形成されていてもよい。
【００１９】
前記配線層は、前記電極層の表面及び前記コンタクトホールの内周面に沿って膜状に形成されていることが望ましい。
【００２０】
また、本発明に係る表示装置は、上記電気素子が複数形成された素子基板と、前記素子基板に対向して配置された対向基板と、前記対向基板及び前記素子基板の間に設けられた表示媒体層とを備えている。
【００２１】
−作用−
次に、本発明の作用について説明する。
【００２２】
配線層は、層間絶縁膜の表面に形成されると共に、層間絶縁膜に形成されているコンタクトホールを介して、コンタクトホールの底を構成している電極層に接続されている。したがって、電極層に対し、配線層を介して電流が入出力される。
【００２３】
本発明に係る電気素子を製造する場合には、まず、コンタクト形成工程において、電極層を覆う層間絶縁膜にコンタクトホールを形成して、電極層を露出させる。次に、導電材料層形成工程において、層間絶縁膜の表面及びコンタクトホールの内部に導電材料層を形成する。その後、配線層形成工程において、フォトリソグラフィによって導電材料層の一部を除去し、層間絶縁膜の表面に形成されると共に、コンタクトホールを介して電極層に接続された配線層を形成する。上記電気素子は、例えば表示装置を構成する素子基板に形成することが可能である。
【００２４】
仮に、コンタクトホールのテーパ角が８０°よりも大きい場合には、例えばスパッタ等によって配線層をコンタクトホールの内周壁面に確実に形成することが難しい。尚、コンタクトホールの長さ方向にその内径が一定である場合に、テーパ角が０°であるとする。また、仮に、テーパ角が３０°未満である場合には、コンタクトホールの内部に形成されたレジストがコンタクトホールの底部まで露光される結果、電極層を覆う導電材料層の少なくとも一部が除去されてしまう。すなわち、電極層と配線層との接続不良や接続抵抗の増大を招いてしまう。
【００２５】
これに対し、本発明では、コンタクトホールのテーパ角を３０°以上且つ８０°以下に形成するため、コンタクトホールの内周壁面に配線層を確実に形成することが可能となり、電極層と配線層との接続不良や接続抵抗の増大を抑制することが可能となる。
【００２６】
また、仮に、層間絶縁膜の厚みが０．３μｍ未満である場合には、当該層間絶縁膜を平坦化することが困難になってしまう。一方、仮に、層間絶縁膜の厚みが１．０μｍよりも大きい場合には、エッチングによってコンタクトホールを貫通形成することが難しくなる。
【００２７】
そこで、本発明では、層間絶縁膜の厚みを０．３μｍ以上且つ１．０μｍ以下としたので、層間絶縁膜の平坦化を可能としつつ、フォトリソグラフィによりコンタクトホールを貫通することが可能となる。
【００２８】
そして、仮に、コンタクトホールの開口端における内径が１．５μｍ未満である場合には、フォトリソグラフィにより十分に感光させてコンタクトホールを確実に形成することが難しくなる。一方、仮に、コンタクトホールの開口端における内径が８μｍよりも大きい場合には、電気素子全体に対するコンタクトホールの大きさが大きくなりすぎて、電気素子の小型化が困難になる。
【００２９】
これに対して、本発明では、コンタクトホールの開口端における内径を１．５μｍ以上且つ８μｍ以下に形成したので、コンタクトホールを確実に形成すると共に、電気素子の小型化を図ることが可能となる。
【００３０】
そうして、製造された電気素子は、配線層がコンタクトホールの開口端の少なくとも一部を囲まないように形成されながらも、その配線層がコンタクトホールの内周面の少なくとも一部と、コンタクトホールの底を構成する電極層の表面の全体とをそれぞれ覆うように形成される。すなわち、配線層は、コンタクトホールの底部において電極層の全体を覆っているため、電極層との接続不良や接続抵抗の増大が抑制される。加えて、コンタクトホールの開口周りの全体を覆う必要がないため、アライメントずれを考慮した配線層のマージン領域の面積を小さくして、装置全体の小型化を図ることが可能になる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、コンタクトホールの開口端の少なくとも一部を囲まないように配線層を形成しながらも、その配線層によってコンタクトホールの底を構成する電極層の表面の全体を覆うことができる。その結果、アライメントずれを考慮した配線層のマージン領域の面積を大幅に小さくして、装置全体の小型化を図ることができると共に、配線層と電極層との接続不良や接続抵抗の増大を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
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。
【００３３】
《発明の実施形態１》
図１〜図７は、本発明に係る電気素子及び表示装置の実施形態１を示している。本実施形態では、電気素子の一例として能動素子である薄膜トランジスタ（以降、ＴＦＴと略称する）を有する液晶表示装置について説明する。
【００３４】
平面図である図６に示すように、液晶表示装置１０は、素子基板であるＴＦＴ基板１１と、ＴＦＴ基板１１に対向して配置された対向基板１２と、対向基板１２及びＴＦＴ基板１１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１２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。
【００３５】
一方、ＴＦＴ基板１１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１１には、表示に寄与する表示領域１３と、表示領域１３の周りに形成されて表示に寄与しない額縁領域１４とを有している。表示領域１３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とがそれぞれ設けられている。
【００３６】
例えば、ＴＦＴ基板１１及び対向基板１２はそれぞれ矩形状に形成され、対向基板１２はＴＦＴ基板１１より一回り小さく形成されている。ＴＦＴ基板１１と対向基板１２とが互いに重なっている領域に上記表示領域１３が矩形状に形成されている。額縁領域１４のうち対向基板１２の一辺に沿った領域には、ゲートドライバ部１５が形成されている。また、対向基板１２の他の一辺に沿った額縁領域１４には、ソースドライバ部１６が形成されている。これらゲートドライバ部１５及びソースドライバ部１６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。
【００３７】
ＴＦＴ基板１１の拡大断面図である図７に示すように、画素又は駆動回路に形成されているＴＦＴ１は、ガラス基板又はプラスチック基板等の基板１８に形成された電極層である半導体層１９と、半導体層１９を覆うゲート絶縁膜２０と、ゲート絶縁膜２０を介して半導体層１９に対向して配置された電極層であるゲート電極２１とを有している。
【００３８】
半導体層１９は、ゲート電極２１に対向する領域がチャネル領域２２に形成され、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に形成されると共に、他方の領域がドレイン領域２４に形成されている。
【００３９】
さらに、ＴＦＴ１は、ゲート絶縁膜２０及びゲート電極２１を覆うように基板１８に形成された層間絶縁膜２５を有している。層間絶縁膜２５には、ゲート電極２１の一部が露出するように形成されたコンタクトホール２６と、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２７と、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２８とが設けられている。
【００４０】
また、ＴＦＴ１は、層間絶縁膜２５の表面に形成された複数の配線層３０，３１，３２を有している。配線層３０は、コンタクトホール２６を介してゲート電極２１に電気的に接続されている。配線層３１は、コンタクトホール２７を介してソース領域２３に電気的に接続されている。また、配線層３２は、コンタクトホール２８を介してドレイン領域２４に電気的に接続されている。
【００４１】
本発明の主な特徴は、上記層間絶縁膜２５に形成されたコンタクトホール２６，２７，２８及び配線層３０，３１，３２の構成にある。ここで、コンタクトホール２６，２７，２８及び配線層３０，３１，３２は、それぞれ同様の構成を有しているため、ソース領域２３、コンタクトホール２７及び配線層３１を代表例に挙げて、その模式的な拡大平面図である図１、及び模式的な拡大断面図である図２を参照して説明する。
【００４２】
コンタクトホール２７は、図２に示すように、層間絶縁膜２５の表面からソース領域２３側へ向かって内径が小さくなる断面テーパ状に形成されている。そして、コンタクトホール２７のテーパ角θは３０°以上且つ８０°以下になっている（第１の条件）。前記テーパ角θは、さらに３５°以上且つ７０°以下であることが好ましく、４０°以上且つ６０°以下であることがさらに望ましい。尚、コンタクトホールの長さ方向にその内径が一定である場合に、テーパ角θが０°であるとする。
【００４３】
層間絶縁膜２５の厚みは０．３μｍ以上且つ１．０μｍ以下になっている（第２の条件）。層間絶縁膜２５の厚みは、さらに０．４μｍ以上且つ０．９μｍ以下であることが好ましく、０．５μｍ以上且つ０．８μｍ以下であることがさらに好ましい。
【００４４】
コンタクトホール２７の開口端２７ａにおける内径は、１．５μｍ以上且つ８μｍ以下になっている（第３の条件）。さらに、開口端２７ａの内径は、２μｍ以上かつ５μｍ以下であることが好ましい。尚、上記第１〜第３の条件のうち少なくとも１つの条件を満足させることが好ましい。
【００４５】
そのことにより、配線層３１は、コンタクトホール２７の内周面の少なくとも一部と、コンタクトホール２７の底を構成するソース領域２３の表面の全体とをそれぞれ覆うように形成され、且つ、コンタクトホール２７の開口端２７ａの少なくとも一部を囲まないように形成されている。
【００４６】
特に、配線層３１は、図１に示すように、コンタクトホール２７の内周面の全面に亘って形成されている。また、配線層３１は、図２に示すように、ソース領域２３の表面及びコンタクトホール２７の内周面に沿って膜状に形成されている。つまり、配線層３１の断面は、コンタクトホール２７の内部において凹状に形成されている。
【００４７】
すなわち、配線層３１は、コンタクトホール２７の内部に形成されてソース領域２３に電気的に接続された第１接続部３１ａと、コンタクトホール２７の開口端２７ａの一部分から側方（図１で左方向）に層間絶縁膜２５の表面上に延びる第２接続部３１ｃと、第２接続部３１ｃからさらに側方（図１で左方向）に層間絶縁膜２５の表面上に延びる配線部３１ｂとを有している。
【００４８】
第２接続部３１ｃは、第１接続部３１ａの位置に形成することを狙って形成された配線層３１の一部分であって、アライメントずれによって形成されたものである。第２接続部３１ｃの外形は、図１に示すように、コンタクトホール２７の開口端２７ａと略同じ径の円の一部によって構成されている。つまり、第２接続部３１ｃは、配線層３１が延びる方向に直交する方向（図１で上下方向）の直径が、コンタクトホール２７の開口端２７ａの内径と略同じ大きさになっている。
【００４９】
配線部３１ｂは、この配線層３１が延びる方向に直交する方向（図１で上下方向）の幅が、第１接続部３１ａ及び第２接続部３１ｃの直径よりも狭くなっている。コンタクトホール２７の開口端２７ａの周りには、第２接続部３１ｃが形成されている領域を除いて配線層３１は形成されていない。
【００５０】
このような構成によって、配線層３０，３１，３２は、コンタクトホール２６，２７，２８の底を構成する電極層であるゲート電極２１、ソース領域２３及びドレイン領域２４の全体にそれぞれ電気的に接続されている。
【００５１】
−製造方法−
次に、上記電気素子であるＴＦＴ１及び液晶表示装置１０の製造方法について説明する。
【００５２】
液晶表示装置１０は、ＴＦＴ基板１１及び対向基板１２をそれぞれ形成した後に、これらＴＦＴ基板１１及び対向基板１２を、シール部材及び液晶層を介して互いに貼り合わせることによって製造する。
【００５３】
対向基板１２は、図示を省略するが、例えばガラス基板又はプラスチック基板等の透明基板に透明な共通電極をＩＴＯ等により一様に形成し、カラーフィルタや遮光膜等をフォトリソグラフィ等により所定の形状に形成する。その後、図示省略の配向膜を上記共通電極等を覆うように形成する。
【００５４】
ＴＦＴ基板１１は、例えばガラス基板又はプラスチック基板等の基板１８に対し、ＴＦＴ１、ＴＦＴ１に接続される画素電極（図示省略）、ＴＦＴ１に接続されるソース配線（図示省略）及びゲート配線（図示省略）等を形成する。その後、図示省略の配向膜をこれらＴＦＴ１等を覆うように形成する。
【００５５】
ＴＦＴ１を製造する場合には、図７に示すように、基板１８に半導体層１９をフォトリソグラフィ等により所定の形状に形成する。続いて、半導体層１９を覆うゲート絶縁膜２０を形成した後に、ゲート電極２１をゲート絶縁膜２０上にパターン形成する。また、半導体層１９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。そうして、半導体層１９において、ゲート電極２１に重なっている領域をチャネル領域２２として形成すると共に、ゲート電極２１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。
【００５６】
続いて、基板１８にゲート絶縁膜２０及びゲート電極２１を覆うように層間絶縁膜２５をＣＶＤ等により形成する。その後、層間絶縁膜２５に対して、ゲート電極２１の上方位置にコンタクトホール２６を形成し、ソース領域２３の上方位置にコンタクトホール２７を形成する。さらに、ドレイン領域２４の上方位置にコンタクトホール２８を形成する。
【００５７】
その後、層間絶縁膜２５の表面及び各コンタクトホール２６，２７，２８の内部に導電材料層を堆積させて形成し、その導電材料層をフォトリソグラフィ等によりパターニングすることによって配線層３０，３１，３２を形成する。
【００５８】
各配線層３０，３１，３２は、同様の構成を有している。そこで、代表して配線層３１について、その形成工程を詳細に説明する。図２〜図５は配線層３１を形成する工程を示す模式的な拡大断面図である。
【００５９】
まず、図３に示すように、基板１８に対して層間絶縁膜を０．３μｍ以上且つ１．０μｍ以下に形成する。続いて、フォトリソグラフィに等よってコンタクトホール形成工程を行い、ソース領域２３を覆う層間絶縁膜２５及びゲート絶縁膜２０にコンタクトホール２７を形成して、ソース領域２３の一部を露出させる。このとき、コンタクトホール２７は基板１８側へ向かって内径が小さくなる断面テーパ状に形成し、そのテーパ角θを３０°以上且つ８０°以下となるように規定する。
【００６０】
その後、導電材料層形成工程を行い、コンタクトホール２７の内部及びその開口端２７ａの周囲における層間絶縁膜２５の表面に、導電材料層４０を一様に形成する。導電材料層４０は、コンタクトホール２７の内周面及びソース領域２３の表面に沿って薄膜状に形成される。
【００６１】
次に、配線層形成工程を行って、フォトリソグラフィによって導電材料層４０の一部を除去し、配線層３１を形成する。まず、導電材料層４０の表面を覆うように感光性を有するレジスト４１を形成する。レジスト４１は、層間絶縁膜２５の表面では略一様な膜厚に形成される一方、コンタクトホール２７が形成されている領域では、周囲よりも大きな膜厚になっている。
【００６２】
その後、図４に示すように、マスク４２を介して光を照射してレジスト４１を露光する。マスク４２は、平面視で、コンタクトホール２７の開口端２７ａと略同じ形状の遮光部４３を有している。そうして、遮光部４３がコンタクトホール２７の直上に配置されるように狙ってマスク４２を位置合わせする。本実施形態では、アライメントずれが生じることによって、マスク４２の位置が、コンタクトホール２７の位置から図４で左側にずれて配置されている。
【００６３】
コンタクトホール２７の開口周りでは、レジスト４１の厚みが比較的薄いため、マスク４２を透過した光は、レジスト４１をその厚み方向の全体に亘って十分に露光する。一方、コンタクトホール２７の内側では、レジストの厚みが急に大きくなっているため、マスク４２を透過した光は、レジスト４１をその厚み方向の全体に亘って十分に透過することができず、例えば、図４に示すように、コンタクトホール２７の開口周りにおけるレジスト４１の厚みと同じ程度の深さまでしか十分に露光することができない。
【００６４】
そうして、図５に示すように、露光されたレジスト４１を現像して除去する。コンタクトホール２７の内側では、レジスト４１の一部が露光されていないため、そのレジスト４１を除去せずに残しておくことができる。続いて、このレジスト４１をマスクとして、レジスト４１に覆われずに露出している導電材料層４０をエッチング等により除去する。その後、レジスト４１を除去する。
【００６５】
このようにして、層間絶縁膜２５の表面に形成された配線部３１ｂ及び第２接続部３１ｃと、この配線部３１ｂ及び第２接続部３１ｃに対し、コンタクトホール２７を介してソース領域２３に接続された第１接続部３１ａとからなる配線層３１を形成する。
【００６６】
そして、配線層形成工程では、図１及び図２に示すように、配線層３１を、コンタクトホール２７の内周面の少なくとも一部と、コンタクトホール２７の底を構成するソース領域２３の表面の全体とをそれぞれ覆うように形成し、且つ、コンタクトホール２７の開口端２７ａの少なくとも一部を配線層３１によって囲まないように形成する。
【００６７】
コンタクトホール２７の内部にレジスト４１を除去せずに残すようにしたので、配線層３１は、コンタクトホール２７の内周面の全面に亘って形成される。また、導電材料層４０を薄膜状に形成したので、配線層３１は、ソース領域２３の表面及びコンタクトホール２７の内周面に沿って膜状に形成される。
【００６８】
−実施形態１の効果−
したがって、この実施形態１によると、コンタクトホール２６，２７，２８のテーパ角θを３０°以上且つ８０°以下に規定し、層間絶縁膜２５の厚みを０．３μｍ以上且つ１．０μｍ以下に規定し、コンタクトホール２６，２７，２８の開口端における内径を、１．５μｍ以上且つ８μｍ以下に規定することによって、コンタクトホール２６，２７，２８の開口端の少なくとも一部を囲まないように配線層３０，３１，３２を形成しながらも、マスク４２のアライメントずれに拘わらず、コンタクトホール２６，２７，２８の内部にレジスト４１を残して、コンタクトホール２６，２７，２８の底部で露出していた導電材料層４０の全体をレジスト４１によって覆うことができる。その結果、コンタクトホール２６，２７，２８の底部全体に導電材料層４０を残して、これを配線層３０，３１，３２として形成できるため、その配線層３０，３１，３２と電極層（ソース領域２３、ドレイン領域２４又はゲート電極２１）とを電気的に確実に接続することができる。
【００６９】
すなわち、アライメントずれを考慮した配線層３０，３１，３２のマージン領域の面積を大幅に小さくして、装置全体の小型化を図ることができると共に、配線層３０，３１，３２と電極層（ソース領域２３、ドレイン領域２４又はゲート電極２１）とを確実に接続して、これらの接続不良や接続抵抗の増大を抑制することができる。また、コンタクトホール２６，２７，２８に対して自己整合的に配線層３０，３１，３２を形成できる。
【００７０】
また、本実施形態の構成によれば、コンタクトホール２６，２７，２８の開口端における内径と同じ程度のアライメントずれがあったとしても、コンタクトホール２６，２７，２８の底部で露出していた導電材料層４０の全体をレジスト４１によって覆うことができるため、配線層３０，３１，３２と電極層（ソース領域２３、ドレイン領域２４又はゲート電極２１）との電気的な接続状態を確保することができる。
【００７１】
ここで、仮に、コンタクトホール２６，２７，２８のテーパ角が３０°未満である場合には、例えばスパッタ等によって配線層３０，３１，３２をコンタクトホール２６，２７，２８の内周壁面に確実に形成することが難しい。一方、仮に、テーパ角が８０°よりも大きい場合には、コンタクトホール２６，２７，２８の内部に形成されたレジスト４１がコンタクトホール２６，２７，２８の底部まで露光される結果、電極層（ソース領域２３、ドレイン領域２４又はゲート電極２１）を覆う導電材料層４０の少なくとも一部が除去されてしまう。すなわち、電極層（ソース領域２３、ドレイン領域２４又はゲート電極２１）と配線層３０，３１，３２との接続不良や接続抵抗の増大を招いてしまう。
【００７２】
これに対し、本実施形態では、コンタクトホール２６，２７，２８のテーパ角を３０°以上且つ８０°以下に形成したため、コンタクトホール２６，２７，２８の内周壁面に配線層３０，３１，３２を確実に形成することが可能となり、電極層（ソース領域２３、ドレイン領域２４又はゲート電極２１）と配線層３０，３１，３２との接続不良や接続抵抗の増大を抑制することができる。
【００７３】
また、仮に、層間絶縁膜２５の厚みが０．３μｍ未満である場合には、当該層間絶縁膜２５を平坦化することが困難になってしまう。一方、仮に、層間絶縁膜２５の厚みが１．０μｍよりも大きい場合には、フォトリソグラフィによってコンタクトホール２６，２７，２８を貫通形成することが難しくなる。
【００７４】
そこで、本実施形態では、層間絶縁膜の厚みを０．３μｍ以上且つ１．０μｍ以下としたので、層間絶縁膜の平坦化を可能としつつ、フォトリソグラフィによりコンタクトホール２６，２７，２８を貫通形成することができる。
【００７５】
そして、仮に、コンタクトホール２６，２７，２８の開口端における内径が１．５μｍ未満である場合には、フォトリソグラフィにより十分に感光させてコンタクトホール２６，２７，２８を確実に形成することが難しくなる。一方、仮に、コンタクトホール２６，２７，２８の開口端における内径が８μｍよりも大きい場合には、ＴＦＴ１全体に対するコンタクトホール２６，２７，２８の大きさが大きくなりすぎて、ＴＦＴ１の小型化が困難になる。
【００７６】
これに対して、本発明では、コンタクトホール２６，２７，２８の開口端における内径を３μｍ以上且つ５μｍ以下に形成したので、コンタクトホール２６，２７，２８を確実に形成すると共に、ＴＦＴ１の小型化を図ることができる。その結果、各画素における開口率の向上を図ることができる。
【００７７】
《発明の実施形態２》
図８〜図１１は、本発明の実施形態２を示している。尚、以降の実施形態では、図１〜図１０と同じ部分については同じ符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００７８】
上記実施形態１では、配線層３０，３１，３２をフォトリソグラフィによってパターン形成する際にマスク４２の位置合わせにアライメントずれが生じた場合について説明した。これに対して、本実施形態２では、上記アライメントずれが生じない場合について説明する。
【００７９】
拡大平面図である図８及び拡大断面図である図９に示すように、配線層３１は、第１接続部３１ａと、第１接続部３１ａからさらに側方（図８で左方向）に層間絶縁膜２５の表面上に延びる配線部３１ｂとを有している。すなわち、配線層３１は、上記実施形態１における第２接続部３１ｃを有していない。
【００８０】
第１接続部３１ａの外形は、基板１８の表面の法線方向から見てコンタクトホール２７の開口端２７ａに一致している。一方、層間絶縁膜２５及びコンタクトホール２７等の構造は上記実施形態１と同じである。
【００８１】
本実施形態のＴＦＴ１は、上記実施形態１と同様にして製造する。すなわち、配線層形成工程では、拡大断面図である図１０に示すように、マスク４２の遮光部４３をコンタクトホール２７の開口端２７ａの直上に配置させる。そうして、マスク４２を介してレジスト４１を露光する。その後、拡大断面図である図１１に示すように、レジスト４１の露光された部分を現像して除去する。そのことにより、図８及び図９に示すように、配線層３１をパターン形成する。そして、本実施形態２によっても、上記実施形態１と同様の効果を得ることができる。
【００８２】
《比較例》
次に、図１２〜図１５を参照して比較例について説明する。図１２はＴＦＴ等の電気素子を構成するコンタクトホール５０及び配線層５１を模式的に示す拡大平面図である。図１３〜図１５は配線層５１の形成工程を模式的に示す拡大断面図である。
【００８３】
上記実施形態１では、コンタクトホール２７のテーパ角θを３０°以上且つ８０°以下とし（第１の条件）、層間絶縁膜２５の厚みを０．３μｍ以上且つ１．０μｍ以下とし（第２の条件）、コンタクトホール２７の開口端２７ａにおける内径を１．５μｍ以上且つ８μｍ以下とした（第３の条件）のに対し、本比較例ではこれら第１〜第３の条件を全て満足しない構成を有している。
【００８４】
図１２及び図１３に示すように、本比較例では、上記実施形態１と同様に基板１８に半導体層１９及びゲート絶縁膜２０が形成されているが、コンタクトホール５０のテーパ角を比較的大きくし、層間絶縁膜５２を比較的薄くし、コンタクトホール５０の開口端５０ａにおける内径を比較的大きくしている。そのため、コンタクトホール５０の内部のソース領域２３は、その一部が配線層５１によって覆われていない。
【００８５】
配線層５１は、コンタクトホール５０の内部に形成されてソース領域２３に電気的に接続された第１接続部５１ａと、コンタクトホール５０の開口端２７ａの一部分から側方（図１２で左方向）に層間絶縁膜５２の表面上に延びる第２接続部５１ｃと、第２接続部５１ｃからさらに側方（図１２で左方向）に層間絶縁膜５２の表面上に延びる配線部５１ｂとを有している。
【００８６】
第２接続部５１ｃの外形は、コンタクトホール５０の開口端５０ａの内径よりも大きな直径を有する円の一部によって構成されている。配線部５１ｂは、この配線層５１が延びる方向に直交する方向（図１２で上下方向）の幅が、コンタクトホール５０の開口端５０ａの内径よりも狭くなっている。第１接続部５１ａは、コンタクトホール５０の内周壁面の一部と、コンタクトホール５０の内部のソース領域２３の一部のみとを薄膜状に覆っている。
【００８７】
上記コンタクトホール５０及び配線層５１を有するＴＦＴを製造する場合には、基板１８に対し、ゲート絶縁膜２０を覆うように層間絶縁膜５２を形成する。続いて、層間絶縁膜５２にコンタクトホール５０を形成して導電材料層５４を形成した後に、導電材料層５４を覆うようにレジスト５５を形成する。このとき、図１４に示すように、レジスト５５の表面が大きく窪むため、コンタクトホール５０の内部と外部とのそれぞれにおけるレジスト５５の厚みは略同じ程度に形成される。
【００８８】
その後、マスク５３を介して光を照射してレジスト５５を露光する。マスク５３は、平面視で、コンタクトホール２７の開口端２７ａよりも大きい円形状の遮光部５６を有している。レジスト５５は、コンタクトホール５０の内部においてもその厚み方向に十分に露光される。したがって、図１５に示すように、コンタクトホール５０の底においてソース領域２３に接触している導電材料層５４が、レジスト５５に覆われずに露出する。その結果、図１３に示すように、コンタクトホール５０の内部のソース領域２３は、その一部が配線層５１によって覆われない。
【００８９】
したがって、この比較例では、配線層５１のマージン領域が比較的小さい場合に、マスク５３のアライメントずれによって、コンタクトホール５０の内部のソース領域２３と配線層５１との接触面積が小さくなってしまう。すなわち、配線層５１とソース領域２３との接続不良や接続抵抗の増大を容易に招く結果となる。
【００９０】
《その他の実施形態》
上記各実施形態では、電気素子の例としてＴＦＴについて説明したが、本発明はこれに限らず他の能動素子等の電気素子にも同様に適用することができる。また、本発明は液晶表示装置以外にも、例えば有機ＥＬ表示装置等の他の表示装置に適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
以上説明したように、本発明は、電気素子及びその製造方法並びに表示装置について有用であり、特に、コンタクトホールの開口周りの配線層の面積を可及的に小さくして、装置全体の小型化を図る場合に適している。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】実施形態１の配線層及びコンタクトホールを模式的に示す平面図である。
【図２】実施形態１の配線層及びコンタクトホールを模式的に示す断面図である。
【図３】実施形態１の配線層の形成工程を模式的に示す断面図である。
【図４】実施形態１の配線層の形成工程を模式的に示す断面図である。
【図５】実施形態１の配線層の形成工程を模式的に示す断面図である。
【図６】液晶表示装置の概観を示す平面図である。
【図７】ＴＦＴの構造を示す拡大断面図である。
【図８】実施形態２の配線層及びコンタクトホールを模式的に示す平面図である。
【図９】実施形態２の配線層及びコンタクトホールを模式的に示す断面図である。
【図１０】実施形態２の配線層の形成工程を模式的に示す断面図である。
【図１１】実施形態２の配線層の形成工程を模式的に示す断面図である。
【図１２】比較例の配線層及びコンタクトホールを模式的に示す平面図である。
【図１３】比較例の配線層及びコンタクトホールを模式的に示す断面図である。
【図１４】比較例の配線層の形成工程を模式的に示す断面図である。
【図１５】比較例の配線層の形成工程を模式的に示す断面図である。
【図１６】従来のＴＦＴの構造を示す拡大平面図である。
【符号の説明】
【００９３】
１      ＴＦＴ（電気素子）
１０      液晶表示装置
１１      ＴＦＴ基板
１２      対向基板
１８      基板
１９      半導体層
２０      ゲート絶縁膜
２１      ゲート電極
２２      チャネル領域
２３      ソース領域
２４      ドレイン領域
２５      層間絶縁膜
２６，２７，２８      コンタクトホール
２７ａ    開口端
３０，３１，３２      配線層
３１ａ    第１接続部
３１ｂ    配線部
３１ｃ    第２接続部
４０      導電材料層
４１      レジスト
４２      マスク
４３      遮光部    
【図１】
2008021881.tif 000003
【図２】
2008021881.tif 000004
【図３】
2008021881.tif 000005
【図４】
2008021881.tif 000006
【図５】
2008021881.tif 000007
【図６】
2008021881.tif 000008
【図７】
2008021881.tif 000009
【図８】
2008021881.tif 000010
【図９】
2008021881.tif 000011
【図１０】
2008021881.tif 000012
【図１１】
2008021881.tif 000013
【図１２】
2008021881.tif 000014
【図１３】
2008021881.tif 000015
【図１４】
2008021881.tif 000016
【図１５】
2008021881.tif 000017
【図１６】
2008021881.tif 000018