JP2000208489A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JP2000208489A
JP2000208489A JP11005620A JP562099A JP2000208489A JP 2000208489 A JP2000208489 A JP 2000208489A JP 11005620 A JP11005620 A JP 11005620A JP 562099 A JP562099 A JP 562099A JP 2000208489 A JP2000208489 A JP 2000208489A
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JP
Japan
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metal layer
etching
semiconductor device
manufacturing
forming
Prior art date
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Pending
Application number
JP11005620A
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English (en)
Inventor
Masanori Kasai
正礼 河西
Shigenori Matsumoto
茂則 松本
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 金属層表面の腐食やフォトレジスト残滓の発
生を防止することにより、金属層の密着性が向上された
半導体装置を提供する。 【解決手段】 第二金属層3のみをエッチング成形し、
第二金属層3を覆うように第三金属層5を形成し、さら
に、第二金属層3の表層に形成された第三金属層5を覆
うフォトレジストパターン6を形成した後に、フォトレ
ジストパターン6をエッチングマスクとしたドライエッ
チングを行うことにより、第二金属層3の表面をエッチ
ングガスに曝すことなく、第一金属層2と第三金属層5
とを同時にエッチング成形する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造方法
に関し、特に、トランジスタを形成するゲート構造を有
する半導体装置の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体のトランジスタ特性向上の
ために、様々なゲート構造が提案されている。以下に、
従来の半導体基板の製造方法について、図7ないし図1
2を参照しながら説明する。
【0003】従来の半導体基板の製造方法においては、
まず、図7に示すように、ガラス基板51上に、周知の
スパッタリング法により、第一金属層52をチタン(T
i)で形成し、第二金属層53をアルミニウム(Al)
で形成する。
【0004】次に、図8に示すように、リソグラフィー
により、エッチングマスクとして機能するフォトレジス
トパターン54を、第二金属層53上に形成する。そし
て、図9に示すように、ウエットエッチにより、第二金
属層53を所定の形状に成形する。
【0005】さらに、図10に示すように、フォトレジ
ストパターン54を介したドライエッチにより、第一金
属層52を所定の形状に成形する。次に、図11に示す
ように、フォトレジストパターン54を除去した後、ス
パッタリングにより、第三金属層55をチタンで形成す
る。
【0006】そして、第三金属層55が第一金属層52
と第二金属層53とを被覆した状態に形成するために、
図12に示すように、リソグラフィーにより、フォトレ
ジスト56のマスクパターンを形成する。そして、フォ
トレジスト56を介したドライエッチングを行った後
に、フォトレジスト56を除去することにより、図13
に示すように、第三金属層55が、第一金属層52と第
二金属層53とを被覆した状態に形成される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の半導体基板の製造方法においては、フォトレジ
ストパターン54を介して第一金属層52を所定の形状
に成形する際に、塩素系ガスを用いたドライエッチを行
う。このとき、第二金属層53の側壁が、エッチングガ
スに曝される。
【0008】これにより、第二金属層53が腐食された
り、フォトレジストパターン54の一部が変質または硬
化することにより、フォトレジストパターン54を除去
する工程で、フォトレジストパターン54の残滓が発生
することがある。その結果、後に第三金属層55を形成
する際に、第二金属層53と第三金属層55との密着性
が悪くなり、トランジスタ特性不良が生じたり、後工程
で膜剥がれが発生したりするという問題があった。
【0009】本発明は上記の問題を解決するために、金
属の腐食やフォトレジスト残滓の発生を防止することに
より、金属層の密着性が向上された半導体装置を提供す
ることを目的とするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の半導体装置の製造方法は、基板上に第一
金属層および第二金属層を順次形成する工程と、前記第
二金属層のみをエッチング成形する第一のエッチング工
程と、前記第二金属層を覆うように第三金属層を形成す
る工程と、前記第二金属層の表層に形成された第三金属
層を覆うエッチングマスクを形成する工程と、前記エッ
チングマスクを介して、第一金属層と第三金属層とを同
時にエッチング成形する第二のエッチング工程とを含む
ことを特徴とする。
【0011】この製造方法によれば、第一のエッチング
工程において成型された第二金属層の表面は、第二のエ
ッチング工程において、第三金属層とエッチングマスク
とに覆われており、エッチング剤に曝されない。これに
より、第二金属層の表面がエッチング剤によって腐食さ
れることがなく、従来のように、第二金属層をエッチン
グする際に用いられたエッチングマスクの残滓が発生す
ることもないので、第二金属層と第三金属層との密着性
が向上された半導体装置を提供することが可能となる。
【0012】前記の半導体装置の製造方法は、第二のエ
ッチング工程において、エッチングガスを用いたドライ
エッチングを行うことが好ましい。
【0013】この製造方法によれば、第二のエッチング
工程において、第二の金属層がエッチングガスに曝され
ないので、第二金属層の表面がエッチングガスで腐食さ
れることが防止される。これにより、第二金属層と第三
金属層との密着性が向上すると共に、ドライエッチング
は微細加工に適しているので、さらに微細なパターンの
半導体装置を提供することも可能となる。
【0014】さらに、このエッチングガスとして塩素系
ガスを用いることが好ましい。
【0015】この製造方法によれば、第二のエッチング
工程において、第二の金属層がエッチングガスに曝され
ないので、エッチングレートが高い塩素系ガスを用いて
も、第二金属層の表面が腐食されることが防止され、第
二金属層と第三金属層との密着性が向上された半導体装
置を、効率良く製造することが可能となる。
【0016】また、前記の半導体装置の製造方法は、第
一金属層を、チタン、クロム、およびモリブデンから選
ばれる金属にて形成することが好ましい。
【0017】前記の半導体装置の製造方法は、第三金属
層を、チタン、クロム、およびモリブデンから選ばれる
金属にて形成することが好ましい。
【0018】前記の半導体装置の製造方法は、第二金属
層を、アルミニウムまたはアルミニウム合金にて形成す
ることが好ましい。
【0019】前記の半導体装置の製造方法は、第一のエ
ッチング工程において、エッチング溶液を用いたウェッ
トエッチングを行うことが好ましい。
【0020】この製造方法によれば、アルミニウムまた
はアルミニウム合金にて形成された第二の金属層のみを
エッチングする第一のエッチング工程において、ウェッ
トエッチングを行うことにより、第二の金属層の表面を
荒らすことなく、所望のパターンに成型することができ
る。
【0021】前記の半導体装置の製造方法は、エッチン
グ溶液としてリン酸系溶液を用いることが好ましい。
【0022】この製造方法によれば、アルミニウムまた
はアルミニウム合金にて形成された第二の金属層のみを
エッチングする第一のエッチング工程において、アルミ
ニウムまたはアルミニウム合金に適したリン酸系溶液を
用いてウェットエッチングを行うことにより、第二の金
属層の表面を荒らすことなく、所望のパターンに成型す
ることができる。
【0023】また、前記の半導体装置の製造方法は、エ
ッチングマスクをフォトレジストにて形成することが好
ましい。
【0024】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の一実施形態につ
いて、図1ないし図6を参照しながら説明する。なお、
ここでは、半導体装置の一形態として、アクティブマト
リクス型液晶表示装置に用いられるTFT基板のゲート
構造を例に挙げ、その製造工程について説明する。
【0025】最初に、周知の方法により、図1に示すよ
うに、ガラス基板1の表面に、第一金属層2をチタン
(Ti)で形成し、第一金属層2の上層に、第二金属層
3をアルミニウム(Al)で形成する。第一金属層2の
厚さは、約30nm〜100nmの範囲であることが好
ましい。また、第二金属層3の厚さは、約100nm〜
300nmの範囲であることが好ましい。
【0026】次に、図2に示すように、前記第二金属層
3上に、エッチングマスクとして機能するフォトレジス
トパターン4を、リソグラフィーにより形成する。フォ
トレジストパターン4の厚さは、約1.5μm〜3.0
μmの範囲であることが好ましい。
【0027】そして、このフォトレジストパターン4を
介してウエットエッチング(第一のエッチング工程)を
行った後、フォトレジストパターン4を除去することに
より、図3に示すように、第二金属層3のパターンを形
成する。このウェットエッチングは、硝酸を約6重量%
〜14重量%、酢酸を約6重量%〜14重量%含むリン
酸系混合液を用い、約35℃〜45℃の範囲の温度で行
うことが好ましい。
【0028】次に、図4に示すように、チタン(Ti)
を用い、従来と同様の方法で、第三金属層5を形成す
る。第三金属層5の厚さは、約50nm〜150nmの
範囲であることが好ましい。
【0029】その後、図5に示すように、従来と同様の
方法で、エッチングマスクとして機能するフォトレジス
トパターン6を形成する。フォトレジストパターン6の
厚さは、約1.5μm〜3.0μmの範囲であることが
好ましい。
【0030】そして、フォトレジストパターン6を介し
て、第一金属層2と第三金属層5とに対して同時にドラ
イエッチング(第二のエッチング工程)を行うことによ
り、図6に示すように、第一金属層2と第二金属層3と
を覆うように、第三金属層5が形成される。
【0031】このドライエッチングは、エッチングガス
として、三塩化ホウ素(BCl3)と塩素(Cl2)との
混合気をチャンバー内に流し、約30mTorr〜15
0mTorrの圧力で、約20℃〜80℃の範囲の温度
で行うことが好ましい。なお、三塩化ホウ素の流量を、
約100秒・m〜400秒・mとし、塩素の流量を約3
0秒・m〜150秒・mとすることが好ましい。
【0032】このように、本実施形態の半導体装置の製
造方法では、第一金属層2および第二金属層3を成膜し
た後、第二金属層3のみをウエットエッチングし、第一
金属層2および第二金属層3の両方を覆うように第三金
属層5を成膜した後に、第一金属層2と第三金属層5と
を同時にドライエッチングする。
【0033】このため、第二金属層3がドライエッチン
グ工程のエッチングガスに曝されることがない。従っ
て、金属の腐食や、マスクパターンとして用いるフォト
レジストの変質または硬化によるフォトレジスト残滓の
発生が防止され、第二金属層3と第三金属層5との密着
性が向上される。
【0034】また、上述した従来の製造方法と比較する
と、従来の製造方法では、(1)第二金属層53のウェ
ットエッチング、(2)第一金属層52のドライエッチ
ング、(3)第三金属層55のドライエッチング、の合
計3回のエッチング工程を必要とした。これに対し、本
実施形態の製造方法では、(1)第二金属層3のウェッ
トエッチング、(2)第一金属層2と第三金属層5との
ドライエッチング、の合計2回のエッチング工程で済む
ので、製造工程を短縮することができ、製造効率が向上
するという利点もある。
【0035】なお、本実施形態では、第一金属層2およ
び第三金属層5としてチタンを用いたが、クロム(C
r)やモリブデン(Mo)等の高融点金属を用いること
もでき、同様の効果が得られる。
【0036】また、第二金属層3としてアルミニウムを
用いたが、タンタル(Ta)や銅(Cu)が微量に混合
されたアルミニウム合金を用いることもでき、同様の効
果を得られる。
【0037】さらに,エッチングマスクとしてフォトレ
ジストを用いたが、金属のエッチングを防ぐことができ
る材料であれば、同様の効果が得られることは言うまで
もない。
【0038】なお、上記の説明では、TFT基板のゲー
ト構造を例示したが、本発明の半導体装置の実施形態は
これに限定されるものではなく、種々の半導体装置に本
発明を適用することが可能である。
【0039】
【発明の効果】以上のように、本発明の半導体装置の製
造方法によれば、第二金属層がエッチング剤に曝される
ことがないので、第二金属層の腐食やフォトレジスト残
滓の発生が防止され、金属層の密着性が向上された半導
体装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施形態としてのTFT基板の製
造工程において、第一金属層および第二金属層が形成さ
れた様子を示す断面図
【図2】 前記TFT基板の製造工程において、第一の
エッチング工程のためにエッチングマスクが形成された
様子を示す断面図
【図3】 前記TFT基板の製造工程において、第一の
エッチング工程により第二金属層が成形された様子を示
す断面図
【図4】 前記TFT基板の製造工程において、第三金
属層が形成された様子を示す断面図
【図5】 前記TFT基板の製造工程において、第二の
エッチング工程のためにエッチングマスクが形成された
様子を示す断面図
【図6】 前記TFT基板の製造工程において、第二の
エッチング工程により第一金属層と第三金属層とが同時
に成形された様子を示す断面図
【図7】 従来の半導体基板の製造工程において、第一
金属層および第二金属層が形成された様子を示す断面図
【図8】 前記従来の半導体基板の製造工程において、
1回目のエッチング工程のためにエッチングマスクが形
成された様子を示す断面図
【図9】 前記従来の半導体基板の製造工程において、
1回目のエッチング工程により第二金属層が成形された
様子を示す断面図
【図10】 前記従来の半導体基板の製造工程におい
て、2回目のエッチング工程により第一金属層が成形さ
れた様子を示す断面図
【図11】 前記従来の半導体基板の製造工程におい
て、第三金属層が形成された様子を示す断面図
【図12】 前記従来の半導体基板の製造工程におい
て、3回目のエッチング工程のためにエッチングマスク
が形成された様子を示す断面図
【図13】 前記従来の半導体基板の製造工程におい
て、3回目のエッチング工程により第三金属層が成形さ
れた様子を示す断面図
【符号の説明】
1 ガラス基板 2 第一金属層 3 第二金属層 4・6 フォトレジストパターン 5 第三金属層
フロントページの続き Fターム(参考) 4M104 BB14 DD64 DD65 FF13 HH08 5F004 AA08 AA16 DA00 DA04 DA11 DB00 DB09 DB16 EA10 EA29 EB02 5F043 AA24 AA27 BB16 EE22 FF03 GG02 5F110 AA30 BB01 DD02 EE03 EE04 QQ03

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上に第一金属層および第二金属層を
    順次形成する工程と、 前記第二金属層のみをエッチング成形する第一のエッチ
    ング工程と、 前記第二金属層を覆うように第三金属層を形成する工程
    と、 前記第二金属層の表層に形成された第三金属層を覆うエ
    ッチングマスクを形成する工程と、 前記エッチングマスクを介して、第一金属層と第三金属
    層とを同時にエッチング成形する第二のエッチング工程
    とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記第二のエッチング工程において、エ
    ッチングガスを用いたドライエッチングを行う請求項1
    に記載の半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記エッチングガスとして塩素系ガスを
    用いる請求項2に記載の半導体装置の製造方法。
  4. 【請求項4】 前記第一金属層を、チタン、クロム、お
    よびモリブデンから選ばれる金属にて形成する請求項1
    に記載の半導体装置の製造方法。
  5. 【請求項5】 前記第三金属層を、チタン、クロム、お
    よびモリブデンから選ばれる金属にて形成する請求項1
    に記載の半導体装置の製造方法。
  6. 【請求項6】 前記第二金属層を、アルミニウムまたは
    アルミニウム合金にて形成する請求項1に記載の半導体
    装置の製造方法。
  7. 【請求項7】 前記第一のエッチング工程において、エ
    ッチング溶液を用いたウェットエッチングを行う請求項
    6に記載の半導体装置の製造方法。
  8. 【請求項8】 前記エッチング溶液としてリン酸系溶液
    を用いる請求項7に記載の半導体装置の製造方法。
  9. 【請求項9】 前記エッチングマスクをフォトレジスト
    にて形成する請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7245080B2 (en) 2003-12-30 2007-07-17 Lg.Philips Lcd Co., Ltd. Substrate having organic electroluminescent device and method of fabricating the same

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7245080B2 (en) 2003-12-30 2007-07-17 Lg.Philips Lcd Co., Ltd. Substrate having organic electroluminescent device and method of fabricating the same

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