JP2001257361A - 薄膜トランジスタの製造方法 - Google Patents
薄膜トランジスタの製造方法Info
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- JP2001257361A JP2001257361A JP2000400592A JP2000400592A JP2001257361A JP 2001257361 A JP2001257361 A JP 2001257361A JP 2000400592 A JP2000400592 A JP 2000400592A JP 2000400592 A JP2000400592 A JP 2000400592A JP 2001257361 A JP2001257361 A JP 2001257361A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 液晶表示装置に用いられる薄膜トランジスタ
の特性を向上させる。 【解決手段】 基板上にゲート電極を形成する段階と、
前記ゲート電極を覆うゲート絶縁膜を形成する段階と、
前記ゲート電極上の前記ゲート絶縁膜上に非晶質シリコ
ン層を形成する段階と、前記非晶質シリコン層上にドー
ピングされた非晶質シリコン層を形成する段階と、前記
ドーピングされた非晶質シリコン層上に前記非晶質シリ
コン層を中心にして両側にソース電極とドレイン電極と
を形成する段階と、前記ドーピングされた非晶質シリコ
ン層を乾式エッチングする段階と、酸素プラズマ工程を
実施する段階とを含む。
の特性を向上させる。 【解決手段】 基板上にゲート電極を形成する段階と、
前記ゲート電極を覆うゲート絶縁膜を形成する段階と、
前記ゲート電極上の前記ゲート絶縁膜上に非晶質シリコ
ン層を形成する段階と、前記非晶質シリコン層上にドー
ピングされた非晶質シリコン層を形成する段階と、前記
ドーピングされた非晶質シリコン層上に前記非晶質シリ
コン層を中心にして両側にソース電極とドレイン電極と
を形成する段階と、前記ドーピングされた非晶質シリコ
ン層を乾式エッチングする段階と、酸素プラズマ工程を
実施する段階とを含む。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、薄膜トランジスタ
液晶表示装置の製造方法に関する
液晶表示装置の製造方法に関する
【０００２】
【従来の技術】最近、平板表示装置の一つとして人気を
集めている薄膜トランジスタ液晶表示装置は、水素化さ
れた非晶質シリコン層を薄膜トランジスタの半導体層と
して用い、非晶質シリコン層とその上に形成されるソー
ス及びドレイン電極との接触抵抗を減らすための抵抗接
触層としてｎ型の高濃度にドーピングされた非晶質シリ
コン層を用いる。エッチバック型の薄膜トランジスタの
場合、通常、ソース電極とドレイン電極をマスクにして
ドーピングされた非晶質シリコン層をエッチングし、こ
の過程でソース電極とドレイン電極が共に削られてしま
うという問題点があった。
集めている薄膜トランジスタ液晶表示装置は、水素化さ
れた非晶質シリコン層を薄膜トランジスタの半導体層と
して用い、非晶質シリコン層とその上に形成されるソー
ス及びドレイン電極との接触抵抗を減らすための抵抗接
触層としてｎ型の高濃度にドーピングされた非晶質シリ
コン層を用いる。エッチバック型の薄膜トランジスタの
場合、通常、ソース電極とドレイン電極をマスクにして
ドーピングされた非晶質シリコン層をエッチングし、こ
の過程でソース電極とドレイン電極が共に削られてしま
うという問題点があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このような問題点を解
決するために、ソース電極とドレイン電極の形成の際に
用いられるフォトレジストパターンをマスクにしてドー
ピングされた非晶質シリコン層をエッチングし、フォト
レジストパターンを後に除去する方法を用いることがで
きる。しかしながら、この場合、硬化したフォトレジス
トパターンを除去する過程で非晶質シリコン層が影響を
受けることにより、薄膜トランジスタの特性が低下する
という他の問題点があった。
決するために、ソース電極とドレイン電極の形成の際に
用いられるフォトレジストパターンをマスクにしてドー
ピングされた非晶質シリコン層をエッチングし、フォト
レジストパターンを後に除去する方法を用いることがで
きる。しかしながら、この場合、硬化したフォトレジス
トパターンを除去する過程で非晶質シリコン層が影響を
受けることにより、薄膜トランジスタの特性が低下する
という他の問題点があった。
【０００４】本発明は、前記に鑑みてなされたもので、
その目的は、液晶表示装置に用いられる薄膜トランジス
タの特性を向上させることにある。
その目的は、液晶表示装置に用いられる薄膜トランジス
タの特性を向上させることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、薄膜トランジスタの抵抗接触層として用
いられるドーピングされた非晶質シリコン層を乾式エッ
チングした後、酸素またはヘリウムプラズマ工程を実施
する。
に、本発明は、薄膜トランジスタの抵抗接触層として用
いられるドーピングされた非晶質シリコン層を乾式エッ
チングした後、酸素またはヘリウムプラズマ工程を実施
する。
【０００６】ここで、乾式エッチングマスクとして用い
るソース電極とドレイン電極とを含むデータ配線がモリ
ブデンまたはモリブデン合金である場合にはヘリウムプ
ラズマ工程を実施し、データ配線がアルミニウムまたは
アルミニウム合金である場合には酸素プラズマ工程を実
施する。
るソース電極とドレイン電極とを含むデータ配線がモリ
ブデンまたはモリブデン合金である場合にはヘリウムプ
ラズマ工程を実施し、データ配線がアルミニウムまたは
アルミニウム合金である場合には酸素プラズマ工程を実
施する。
【０００７】ドーピングされた非晶質シリコン層をエッ
チングした後には、真空状態を変化させずに原位置のま
ま（in-situ）でヘリウムまたは酸素プラズマ処理を施
すことにより、薄膜トランジスタの特性が低下すること
を防止したりアルミニウムまたはアルミニウム合金の腐
食を防止する。
チングした後には、真空状態を変化させずに原位置のま
ま（in-situ）でヘリウムまたは酸素プラズマ処理を施
すことにより、薄膜トランジスタの特性が低下すること
を防止したりアルミニウムまたはアルミニウム合金の腐
食を防止する。
【０００８】ドーピングされた非晶質シリコン層を乾式
エッチングする時には、ハロゲン化水素気体とＣＦ4、
ＣＨＦ3、ＣＨＣｌＦ2、ＣＨ3Ｆ及びＣ2Ｆ6のうちの少
なくとも一つの気体を用いるのが好ましく、特にＨＣｌ
＋ＣＦ4気体を用いるのが好ましい。
エッチングする時には、ハロゲン化水素気体とＣＦ4、
ＣＨＦ3、ＣＨＣｌＦ2、ＣＨ3Ｆ及びＣ2Ｆ6のうちの少
なくとも一つの気体を用いるのが好ましく、特にＨＣｌ
＋ＣＦ4気体を用いるのが好ましい。
【０００９】また、データ配線がモリブデンまたはモリ
ブデン合金である場合には、酸素を追加した乾式エッチ
ング用の気体としてＨＣｌ＋ＣＦ4＋Ｏ2を用いて薄膜ト
ランジスタの特性が低下することを防止する。
ブデン合金である場合には、酸素を追加した乾式エッチ
ング用の気体としてＨＣｌ＋ＣＦ4＋Ｏ2を用いて薄膜ト
ランジスタの特性が低下することを防止する。
【００１０】ドーピングされた非晶質シリコン層は、ソ
ース電極とドレイン電極またはソース電極とドレイン電
極とを形成するためのフォトレジストパターンをマスク
にしてエッチングすることができる。
ース電極とドレイン電極またはソース電極とドレイン電
極とを形成するためのフォトレジストパターンをマスク
にしてエッチングすることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について図
面に基づいて詳細に説明する。
面に基づいて詳細に説明する。
【００１２】最初に、本発明の第１実施例による薄膜ト
ランジスタ基板の構造について説明する。図１は本発明
の第１実施例による薄膜トランジスタ基板の配置図であ
り、図２乃至図４はそれぞれ図１のII−II′、III-II
I′、IV-IV′線に沿って示した断面図である。基板１０
上にはゲート線２０及びその分枝であるゲート電極２
１、そしてゲート線２０の端部に形成されているゲート
パッド２２からなるゲートパターンが形成されている。
ゲート電極２１及びゲートパッド２２はそれぞれ下層の
クロム膜２１１、２２１と上層のアルミニウム−ネオジ
ム合金膜２１２、２２２とからなっており、ゲートパッ
ド部分の上層のアルミニウム−ネオジム合金膜２２２は
除去されている。図面には示されていないが、ゲート線
２０もまたクロム膜とアルミニウム−ネオジム合金膜の
二重膜で形成されている。ここで、ゲートパッド２２は
外部からの走査信号をゲート線２０に伝達する。
ランジスタ基板の構造について説明する。図１は本発明
の第１実施例による薄膜トランジスタ基板の配置図であ
り、図２乃至図４はそれぞれ図１のII−II′、III-II
I′、IV-IV′線に沿って示した断面図である。基板１０
上にはゲート線２０及びその分枝であるゲート電極２
１、そしてゲート線２０の端部に形成されているゲート
パッド２２からなるゲートパターンが形成されている。
ゲート電極２１及びゲートパッド２２はそれぞれ下層の
クロム膜２１１、２２１と上層のアルミニウム−ネオジ
ム合金膜２１２、２２２とからなっており、ゲートパッ
ド部分の上層のアルミニウム−ネオジム合金膜２２２は
除去されている。図面には示されていないが、ゲート線
２０もまたクロム膜とアルミニウム−ネオジム合金膜の
二重膜で形成されている。ここで、ゲートパッド２２は
外部からの走査信号をゲート線２０に伝達する。
【００１３】ゲートパターン２０、２１、２２上にはゲ
ート絶縁膜３０が形成されており、このゲート絶縁膜３
０はゲートパッド２２の下層のクロム膜２２１を露出す
る接触孔７２を有している。ゲート電極２１の上部のゲ
ート絶縁膜３０上には水素化された非晶質シリコン層４
０及びｎ+型の不純物で高濃度にドーピングされ水素化
された非晶質シリコン層５１、５２がゲート電極２１を
中心にして両側に形成されている。
ート絶縁膜３０が形成されており、このゲート絶縁膜３
０はゲートパッド２２の下層のクロム膜２２１を露出す
る接触孔７２を有している。ゲート電極２１の上部のゲ
ート絶縁膜３０上には水素化された非晶質シリコン層４
０及びｎ+型の不純物で高濃度にドーピングされ水素化
された非晶質シリコン層５１、５２がゲート電極２１を
中心にして両側に形成されている。
【００１４】ゲート絶縁膜３０上にはまた、縦にデータ
線６０が形成されており、その一端部にはデータパッド
６３が形成されて下部からの画像信号を伝達する。デー
タ線６０の分枝であるソース電極６１がドーピングされ
た非晶質シリコン層５１上に形成されており、ソース電
極６１の向い側に位置したドーピングされた非晶質シリ
コン層５２上にはドレイン電極６２が形成されている。
データ線６０、ソース電極及びドレイン電極６１、６
２、データパッド６３を含むデータパターンはモリブデ
ン−タングステン合金膜からなっている。
線６０が形成されており、その一端部にはデータパッド
６３が形成されて下部からの画像信号を伝達する。デー
タ線６０の分枝であるソース電極６１がドーピングされ
た非晶質シリコン層５１上に形成されており、ソース電
極６１の向い側に位置したドーピングされた非晶質シリ
コン層５２上にはドレイン電極６２が形成されている。
データ線６０、ソース電極及びドレイン電極６１、６
２、データパッド６３を含むデータパターンはモリブデ
ン−タングステン合金膜からなっている。
【００１５】データパターン６０、６１、６２、６３及
びこのデータパターンで覆えない非晶質シリコン層４０
上には保護膜７０が形成されており、この保護膜７０に
はゲートパッド２２の下層のクロム膜２２１、ドレイン
電極６２、データパッド６３を露出する接触孔７２、７
１、７３がそれぞれ形成されている。
びこのデータパターンで覆えない非晶質シリコン層４０
上には保護膜７０が形成されており、この保護膜７０に
はゲートパッド２２の下層のクロム膜２２１、ドレイン
電極６２、データパッド６３を露出する接触孔７２、７
１、７３がそれぞれ形成されている。
【００１６】最後に、保護膜７０上には、接触孔７１を
通じてドレイン電極６２と連結され、かつＩＴＯで作ら
れた画素電極８０と、露出したゲートパッド２２の下層
のクロム膜２２１と接続されて外部からの信号をゲート
線２０に伝達するゲートパッド用ＩＴＯ電極８１と、デ
ータパッド６３と接続されて外部からの信号をデータ線
６０に伝達するデータパッド用ＩＴＯ電極８２とが形成
されている。
通じてドレイン電極６２と連結され、かつＩＴＯで作ら
れた画素電極８０と、露出したゲートパッド２２の下層
のクロム膜２２１と接続されて外部からの信号をゲート
線２０に伝達するゲートパッド用ＩＴＯ電極８１と、デ
ータパッド６３と接続されて外部からの信号をデータ線
６０に伝達するデータパッド用ＩＴＯ電極８２とが形成
されている。
【００１７】以下、図１乃至図４に示したような薄膜ト
ランジスタ基板の製造方法について説明する。図５Ａ乃
至図８Ｃは本発明の実施例による薄膜トランジスタ基板
の製造方法を示した断面図である。図面番号で添付符号
Ａ、Ｂ、Ｃはそれぞれ薄膜トランジスタ部分、ゲートパ
ッド部分及びデータパッド部分を示す。本実施例で提示
する製造方法は５枚のマスクを利用した製造方法であ
る。
ランジスタ基板の製造方法について説明する。図５Ａ乃
至図８Ｃは本発明の実施例による薄膜トランジスタ基板
の製造方法を示した断面図である。図面番号で添付符号
Ａ、Ｂ、Ｃはそれぞれ薄膜トランジスタ部分、ゲートパ
ッド部分及びデータパッド部分を示す。本実施例で提示
する製造方法は５枚のマスクを利用した製造方法であ
る。
【００１８】まず、図５Ａ乃至図５Ｃに示したように、
透明な絶縁基板１０上にクロムとアルミニウム−ネオジ
ム合金を順に積層し、第１マスクを用いて写真エッチン
グしてゲート線（図示しない）、ゲート電極２１及びゲ
ートパッド２２を含む二重膜のゲートパターンを形成す
る。
透明な絶縁基板１０上にクロムとアルミニウム−ネオジ
ム合金を順に積層し、第１マスクを用いて写真エッチン
グしてゲート線（図示しない）、ゲート電極２１及びゲ
ートパッド２２を含む二重膜のゲートパターンを形成す
る。
【００１９】ゲートパターンはモリブデン、モリブデン
−タングステン合金などで形成することも可能であり、
アルミニウムまたはアルミニウム合金のうちの一つの物
質と、モリブデンまたはモリブデン−タングステン合金
のうちの一つの物質とからなる二重膜またはクロムとア
ルミニウムとの二重膜で形成することも可能である。
−タングステン合金などで形成することも可能であり、
アルミニウムまたはアルミニウム合金のうちの一つの物
質と、モリブデンまたはモリブデン−タングステン合金
のうちの一つの物質とからなる二重膜またはクロムとア
ルミニウムとの二重膜で形成することも可能である。
【００２０】図６Ａに示したように、窒化シリコンから
なるゲート絶縁膜３０、水素化された非晶質シリコン層
４０及びｎ型の不純物で高濃度にドーピングされ水素化
された非晶質シリコン層５０を順に積層した後、ドーピ
ングされた非晶質シリコン層５０及び非晶質シリコン層
４０を第２マスクを用いて写真エッチングする。この
時、ゲート絶縁膜３０は全面にわたって形成されるの
で、図６Ｂ及び図６Ｃに示したように、ゲートパッド部
分とデータパッド部分もゲート絶縁膜３０で覆われるよ
うになる。
なるゲート絶縁膜３０、水素化された非晶質シリコン層
４０及びｎ型の不純物で高濃度にドーピングされ水素化
された非晶質シリコン層５０を順に積層した後、ドーピ
ングされた非晶質シリコン層５０及び非晶質シリコン層
４０を第２マスクを用いて写真エッチングする。この
時、ゲート絶縁膜３０は全面にわたって形成されるの
で、図６Ｂ及び図６Ｃに示したように、ゲートパッド部
分とデータパッド部分もゲート絶縁膜３０で覆われるよ
うになる。
【００２１】図７Ａ乃至図７Ｃに示したように、ドーピ
ングされた非晶質シリコン層５０上にモリブデンまたは
モリブデン−タングステン合金などの金属膜を積層した
後、第３マスクを用いて湿式エッチングしてデータ線
（図示しない）、ソース電極６１及びドレイン電極６
２、データパッド６３を含むデータパターンを形成す
る。
ングされた非晶質シリコン層５０上にモリブデンまたは
モリブデン−タングステン合金などの金属膜を積層した
後、第３マスクを用いて湿式エッチングしてデータ線
（図示しない）、ソース電極６１及びドレイン電極６
２、データパッド６３を含むデータパターンを形成す
る。
【００２２】データパターンはクロム、タンタル、アル
ミニウム、アルミニウム合金など種々の導電物質からな
ることができ、クロムとモリブデンまたはモリブデン合
金のうちの一つを組合わせた二重膜で形成することも可
能である。
ミニウム、アルミニウム合金など種々の導電物質からな
ることができ、クロムとモリブデンまたはモリブデン合
金のうちの一つを組合わせた二重膜で形成することも可
能である。
【００２３】次いで、ソース／ドレイン電極６１、６２
をマスクにして、露出しているドーピングされた非晶質
シリコン層５０をプラズマ乾式エッチングして、ゲート
電極２１を中心にして両側に分離させる一方、ドーピン
グされた両側の非晶質シリコン層５１、５２間の非晶質
シリコン層４０を露出させる。
をマスクにして、露出しているドーピングされた非晶質
シリコン層５０をプラズマ乾式エッチングして、ゲート
電極２１を中心にして両側に分離させる一方、ドーピン
グされた両側の非晶質シリコン層５１、５２間の非晶質
シリコン層４０を露出させる。
【００２４】この時、データパターンをアルミニウムま
たはアルミニウム合金を用いて形成する場合、露出する
ゲート絶縁膜３０とデータパターン６０、６１、６２、
６３とに対するドーピングされた非晶質シリコン層５０
のエッチング選択比が優秀で、ドーピングされた非晶質
シリコン層５０と非晶質シリコン層４０に対するエッチ
ング速度を制御するためには、フッ化物気体（ＳＦ6、
ＣＦ4など）と塩化物気体（ＨＣｌ、Ｃｌ2など）との混
合気体を用いる。しかし、このような気体、特に塩化物
気体を用いる場合、ドーピングされた非晶質シリコン層
をエッチングする時、アルミニウムまたはアルミニウム
合金の表面が露出することにより、塩化物気体が残留し
たり接触してアルミニウムまたはアルミニウム合金を腐
食させるため、配線が断線する可能性が高くなる。この
ような問題点を改善するために酸素プラズマ工程を適用
するのが好ましい。
たはアルミニウム合金を用いて形成する場合、露出する
ゲート絶縁膜３０とデータパターン６０、６１、６２、
６３とに対するドーピングされた非晶質シリコン層５０
のエッチング選択比が優秀で、ドーピングされた非晶質
シリコン層５０と非晶質シリコン層４０に対するエッチ
ング速度を制御するためには、フッ化物気体（ＳＦ6、
ＣＦ4など）と塩化物気体（ＨＣｌ、Ｃｌ2など）との混
合気体を用いる。しかし、このような気体、特に塩化物
気体を用いる場合、ドーピングされた非晶質シリコン層
をエッチングする時、アルミニウムまたはアルミニウム
合金の表面が露出することにより、塩化物気体が残留し
たり接触してアルミニウムまたはアルミニウム合金を腐
食させるため、配線が断線する可能性が高くなる。この
ような問題点を改善するために酸素プラズマ工程を適用
するのが好ましい。
【００２５】図９は乾式エッチング用気体に対するアル
ミニウムまたはアルミニウム合金からなる配線の腐食を
示した図表である。図９に示したように、乾式エッチン
グ用気体としてＣｌ2＋ＳＦ6、ＨＣｌ＋ＳＦ6、ＨＣｌ
＋ＣＦ4のみを適用する場合には腐食が発生することを
表し、乾式エッチング用気体としてＣｌ2＋ＳＦ6を用い
て酸素プラズマを適用した結果、腐食が発生しないこと
を表している。
ミニウムまたはアルミニウム合金からなる配線の腐食を
示した図表である。図９に示したように、乾式エッチン
グ用気体としてＣｌ2＋ＳＦ6、ＨＣｌ＋ＳＦ6、ＨＣｌ
＋ＣＦ4のみを適用する場合には腐食が発生することを
表し、乾式エッチング用気体としてＣｌ2＋ＳＦ6を用い
て酸素プラズマを適用した結果、腐食が発生しないこと
を表している。
【００２６】このような結果から、塩化物気体を含む乾
式エッチング用気体として用いる場合、酸素プラズマ工
程を実施することによってアルミニウムまたはアルミニ
ウム合金の腐食を防止することができることがわかる。
この時、酸素プラズマ工程において、ＣＨ4、ＳＦ6、Ｃ
2Ｆ6、ＣＨＦ3、Ｃ2Ｆ8などの気体を微量含めることが
可能である。
式エッチング用気体として用いる場合、酸素プラズマ工
程を実施することによってアルミニウムまたはアルミニ
ウム合金の腐食を防止することができることがわかる。
この時、酸素プラズマ工程において、ＣＨ4、ＳＦ6、Ｃ
2Ｆ6、ＣＨＦ3、Ｃ2Ｆ8などの気体を微量含めることが
可能である。
【００２７】図１０及び図１１は酸素プラズマ工程を実
施した場合の薄膜トランジスタの電圧−電流の特性を示
したグラフである。ここで、酸素プラズマ工程を適用す
る際の電力はそれぞれ５００、８００、１０００ｗａｔ
ｔｓであり、圧力はそれぞれ４００、６００，８００、
１０００ｍＴｏｒｒである。
施した場合の薄膜トランジスタの電圧−電流の特性を示
したグラフである。ここで、酸素プラズマ工程を適用す
る際の電力はそれぞれ５００、８００、１０００ｗａｔ
ｔｓであり、圧力はそれぞれ４００、６００，８００、
１０００ｍＴｏｒｒである。
【００２８】図１０及び図１１に示したように、酸素プ
ラズマ処理を施した場合、オフ電流Ｉｏｆｆは０．２ｐ
Ａ以下であり、オン電流Ｉｏｎは２．０〜２．２μＡ間
で測定され、降伏電圧Ｖｔｈは３〜３．７Ｖ間で測定さ
れ、勾配は９９〜１０１範囲内で測定された。
ラズマ処理を施した場合、オフ電流Ｉｏｆｆは０．２ｐ
Ａ以下であり、オン電流Ｉｏｎは２．０〜２．２μＡ間
で測定され、降伏電圧Ｖｔｈは３〜３．７Ｖ間で測定さ
れ、勾配は９９〜１０１範囲内で測定された。
【００２９】従って、図９乃至図１１の結果から、酸素
プラズマ工程を適用する場合、アルミニウムまたはアル
ミニウム合金からなる配線の腐食を防止して配線の断線
を防ぐことができ、薄膜トランジスタの特性が低下しな
い条件で良好な結果が測定されることがわかる。
プラズマ工程を適用する場合、アルミニウムまたはアル
ミニウム合金からなる配線の腐食を防止して配線の断線
を防ぐことができ、薄膜トランジスタの特性が低下しな
い条件で良好な結果が測定されることがわかる。
【００３０】このように、データパターンをマスクにし
てドーピングされた非晶質シリコン層をエッチングし、
乾式エッチングの際にアルミニウムまたはアルミニウム
合金の腐食を防止するために酸素プラズマ工程を適用す
る方法は、平面駆動方式を適用する液晶表示装置、すな
わち、二つの基板のうち、一つの基板に形成された共通
電極及び画素電極を利用して液晶を駆動する液晶表示装
置の製造方法にも同様に適用される。また、アルミニウ
ムまたはアルミニウム合金を含む二重膜でデータパター
ンを形成する場合においても同様に適用することができ
る。ここで、酸素プラズマ工程は原位置のまま（in-sit
u）で実施する。
てドーピングされた非晶質シリコン層をエッチングし、
乾式エッチングの際にアルミニウムまたはアルミニウム
合金の腐食を防止するために酸素プラズマ工程を適用す
る方法は、平面駆動方式を適用する液晶表示装置、すな
わち、二つの基板のうち、一つの基板に形成された共通
電極及び画素電極を利用して液晶を駆動する液晶表示装
置の製造方法にも同様に適用される。また、アルミニウ
ムまたはアルミニウム合金を含む二重膜でデータパター
ンを形成する場合においても同様に適用することができ
る。ここで、酸素プラズマ工程は原位置のまま（in-sit
u）で実施する。
【００３１】また、データパターンをモリブデンまたは
モリブデン−タングステン合金を用いて形成する場合、
ドーピングされた非晶質シリコン層５０をエッチングす
るための乾式エッチング用気体はモリブデンやモリブデ
ン−タングステン合金膜を容易にエッチングするので、
これのエッチング速度が１００Å／ｍｉｎ以下となるよ
うにエッチング用気体を選択しなければならない。ハロ
ゲン化水素気体とＣＦ 4、ＣＨＦ3、ＣＨＣｌＦ2、ＣＨ3
Ｆ及びＣ2Ｆ6のうちの少なくとも一つの気体がこれに適
合し、特にＣＦ4＋ＨＣｌ気体を用いるのが好ましい。
モリブデン−タングステン合金を用いて形成する場合、
ドーピングされた非晶質シリコン層５０をエッチングす
るための乾式エッチング用気体はモリブデンやモリブデ
ン−タングステン合金膜を容易にエッチングするので、
これのエッチング速度が１００Å／ｍｉｎ以下となるよ
うにエッチング用気体を選択しなければならない。ハロ
ゲン化水素気体とＣＦ 4、ＣＨＦ3、ＣＨＣｌＦ2、ＣＨ3
Ｆ及びＣ2Ｆ6のうちの少なくとも一つの気体がこれに適
合し、特にＣＦ4＋ＨＣｌ気体を用いるのが好ましい。
【００３２】図１２は常圧下で耐火性金属ハロゲン化物
の揮発及び昇華温度を示した図表であり、図１３は本発
明の第１実施例による薄膜トランジスタの製造方法のう
ちの乾式エッチング用気体に対するモリブデン−タング
ステン合金のエッチング速度を示した図表である。図１
２でｓと示したものは昇華温度である。
の揮発及び昇華温度を示した図表であり、図１３は本発
明の第１実施例による薄膜トランジスタの製造方法のう
ちの乾式エッチング用気体に対するモリブデン−タング
ステン合金のエッチング速度を示した図表である。図１
２でｓと示したものは昇華温度である。
【００３３】ソース／ドレイン電極をマスクにしてドー
ピングされた非晶質シリコン層をエッチングする工程で
は、ドーピングされた水素化非晶質シリコン（n+ a-S
i：H）と水素化非晶質シリコン（intrinsic a-Si：H ）
に対する十分なエッチング速度を確保しながら、非晶質
シリコン層の下部膜である窒化シリコンなどからなるゲ
ート絶縁膜との十分な選択比を持たせるためには、フッ
化物気体（ＳＦ6、ＣＦ4など）と塩化物気体（ＨＣｌ、
Ｃｌ2など）との混合気体を用いなければならない。し
かし、図１２に示したように、耐化学性金属であるモリ
ブデンやタングステンのハロゲン化合物であるＷＦ6、
ＷＣｌ6、ＭｏＦ6、ＭｏＣｌ5または酸化ハロゲン化合
物であるＷＯＦ4、ＷＯＣｌ4、ＭｏＯＦ4、ＭｏＯＣｌ4
の揮発温度や昇華温度が低いため、非晶質シリコンがエ
ッチングされる間に相当量のモリブデン−タングステン
合金膜が同時にエッチングされることにより、エッチン
グ量のモニタリングが不可能となり、エッチングチャン
バを汚染させて異物質（particle）が発生するなどの現
象が生じる。一方、ハロゲン化シリコンＳｉＦ4、Ｓｉ
Ｃｌ4の揮発温度は−８５度と６０度であって非常に低
く、ハロゲン化アルミニウムＡｌＦ3、ＡｌＣｌ3の場合
は昇華温度が１２９０度と１８０度という高い温度であ
る。
ピングされた非晶質シリコン層をエッチングする工程で
は、ドーピングされた水素化非晶質シリコン（n+ a-S
i：H）と水素化非晶質シリコン（intrinsic a-Si：H ）
に対する十分なエッチング速度を確保しながら、非晶質
シリコン層の下部膜である窒化シリコンなどからなるゲ
ート絶縁膜との十分な選択比を持たせるためには、フッ
化物気体（ＳＦ6、ＣＦ4など）と塩化物気体（ＨＣｌ、
Ｃｌ2など）との混合気体を用いなければならない。し
かし、図１２に示したように、耐化学性金属であるモリ
ブデンやタングステンのハロゲン化合物であるＷＦ6、
ＷＣｌ6、ＭｏＦ6、ＭｏＣｌ5または酸化ハロゲン化合
物であるＷＯＦ4、ＷＯＣｌ4、ＭｏＯＦ4、ＭｏＯＣｌ4
の揮発温度や昇華温度が低いため、非晶質シリコンがエ
ッチングされる間に相当量のモリブデン−タングステン
合金膜が同時にエッチングされることにより、エッチン
グ量のモニタリングが不可能となり、エッチングチャン
バを汚染させて異物質（particle）が発生するなどの現
象が生じる。一方、ハロゲン化シリコンＳｉＦ4、Ｓｉ
Ｃｌ4の揮発温度は−８５度と６０度であって非常に低
く、ハロゲン化アルミニウムＡｌＦ3、ＡｌＣｌ3の場合
は昇華温度が１２９０度と１８０度という高い温度であ
る。
【００３４】図１３に示したように、乾式エッチング用
気体としてＨＣｌ＋ＳＦ6を用いる場合、２００〜６１
０Å／ｍｉｎ程度のエッチング速度でデータパターン６
１、６２のモリブデン合金が多量にエッチングされ、Ｃ
ｌ2＋ＳＦ6を用いる場合には１５０〜３２０Å／ｍｉｎ
程度のエッチング速度を表した。
気体としてＨＣｌ＋ＳＦ6を用いる場合、２００〜６１
０Å／ｍｉｎ程度のエッチング速度でデータパターン６
１、６２のモリブデン合金が多量にエッチングされ、Ｃ
ｌ2＋ＳＦ6を用いる場合には１５０〜３２０Å／ｍｉｎ
程度のエッチング速度を表した。
【００３５】水素化非晶質シリコンはフッ素と塩素プラ
ズマ工程で共に揮発性の高い物質を形成することができ
るが、図１２に示したように、モリブデン−タングステ
ン合金の場合は常圧下でフッ化物ＭｏＦ6、ＭｏＯＦ4、
ＷＦ6、ＷＯＦ4の揮発温度は低いが、塩化物ＭｏＣ
ｌ5、ＭｏＯＣｌ4、ＷＣｌ6，ＷＯＣｌ4の揮発温度は相
対的に高いため、主にフッ素化合物（特にＳＦ6）を用
いたプラズマ工程に弱いことがわかる。また、図１３に
示したように、モリブデン−タングステン合金において
タングステン含量が増加する時にエッチング量が多少増
加する傾向を表すが、これはフッ化タングステンＷＦ6
の揮発温度がフッ化モリブデンＭｏＦ6のそれより低い
ため、タングステンの含量が増加する時にエッチング速
度が増加するという一般の予想とも一致する。相対的に
ＳＦ6＋Ｃｌ2気体を用いた場合に比べてＳＦ6＋ＨＣｌ
気体を用いた場合のエッチング量が多少少ないが、これ
はＣｌ2に比べてＨＣｌ気体がＣｌイオン生成度が低い
からである。しかし、ＳＦ6気体をフッ素イオンのソー
スとして用いる場合には重合が容易になされないため、
いずれの場合においてもモリブデン−タングステン合金
が多くエッチングされる結果を表している。
ズマ工程で共に揮発性の高い物質を形成することができ
るが、図１２に示したように、モリブデン−タングステ
ン合金の場合は常圧下でフッ化物ＭｏＦ6、ＭｏＯＦ4、
ＷＦ6、ＷＯＦ4の揮発温度は低いが、塩化物ＭｏＣ
ｌ5、ＭｏＯＣｌ4、ＷＣｌ6，ＷＯＣｌ4の揮発温度は相
対的に高いため、主にフッ素化合物（特にＳＦ6）を用
いたプラズマ工程に弱いことがわかる。また、図１３に
示したように、モリブデン−タングステン合金において
タングステン含量が増加する時にエッチング量が多少増
加する傾向を表すが、これはフッ化タングステンＷＦ6
の揮発温度がフッ化モリブデンＭｏＦ6のそれより低い
ため、タングステンの含量が増加する時にエッチング速
度が増加するという一般の予想とも一致する。相対的に
ＳＦ6＋Ｃｌ2気体を用いた場合に比べてＳＦ6＋ＨＣｌ
気体を用いた場合のエッチング量が多少少ないが、これ
はＣｌ2に比べてＨＣｌ気体がＣｌイオン生成度が低い
からである。しかし、ＳＦ6気体をフッ素イオンのソー
スとして用いる場合には重合が容易になされないため、
いずれの場合においてもモリブデン−タングステン合金
が多くエッチングされる結果を表している。
【００３６】一方、ＣＦ4＋ＨＣｌ気体を用いる場合、
モリブデン−タングステン合金のエッチング量を減らす
ことができる。図１４はＣＦ4＋ＨＣｌ気体を用いた場
合のモリブデン−タングステン合金のエッチング速度を
示したグラフである。この時のエッチング条件は８０パ
スカルの圧力と８００ワットの電力であり、ＣＦ4＋Ｈ
Ｃｌ気体の流量は５００ｓｃｃｍである。
モリブデン−タングステン合金のエッチング量を減らす
ことができる。図１４はＣＦ4＋ＨＣｌ気体を用いた場
合のモリブデン−タングステン合金のエッチング速度を
示したグラフである。この時のエッチング条件は８０パ
スカルの圧力と８００ワットの電力であり、ＣＦ4＋Ｈ
Ｃｌ気体の流量は５００ｓｃｃｍである。
【００３７】図１４に示したように、乾式エッチング用
気体としてＨＣｌ＋ＣＦ4を用いる場合、１５〜８０Å
／ｍｉｎ程度のエッチング速度でデータパターン６１、
６２のモリブデン合金がエッチングされた。
気体としてＨＣｌ＋ＣＦ4を用いる場合、１５〜８０Å
／ｍｉｎ程度のエッチング速度でデータパターン６１、
６２のモリブデン合金がエッチングされた。
【００３８】このような結果を図１３と比較すると、Ｈ
Ｃｌ＋ＳＦ6またはＣｌ2＋ＳＦ6を用いる場合より、非
常に少ない量がエッチングされることがわかる。これは
ＨＣｌ気体のＨがモリブデン−タングステン合金の主要
エッチング成分であるフッ素の濃度を減少させると共
に、エッチング表面にフッ化炭素重合体膜［−（ＣＦ）
n−］を吸着させる重合効果を強化させることによって
エッチング速度を減少させているのである。また、一般
にＣＦ4を用いた場合はＳＦ6気体を用いた場合に比べて
エッチング速度が遅い。これは、このようなイオン化条
件でＣＦ4気体に比べてＳＦ6気体がより多い自由フッ素
イオンを生成することにより、同一条件でフッ素イオン
の濃度に差が出るのが原因であると考えられる。特にＨ
Ｃｌ気体と混合される場合、フッ化炭素重合体膜の生成
が強化されてエッチング速度が低くなり、高いフッ素対
炭素比（Ｆ／Ｃ）でエッチングが起こるモリブデン−タ
ングステン合金の場合にはエッチング速度が急激に減少
する。従って、ＣＦ4＋ＨＣｌ気体を用いる場合、モリ
ブデン−タングステン合金のエッチング量を著しく減少
することができる。
Ｃｌ＋ＳＦ6またはＣｌ2＋ＳＦ6を用いる場合より、非
常に少ない量がエッチングされることがわかる。これは
ＨＣｌ気体のＨがモリブデン−タングステン合金の主要
エッチング成分であるフッ素の濃度を減少させると共
に、エッチング表面にフッ化炭素重合体膜［−（ＣＦ）
n−］を吸着させる重合効果を強化させることによって
エッチング速度を減少させているのである。また、一般
にＣＦ4を用いた場合はＳＦ6気体を用いた場合に比べて
エッチング速度が遅い。これは、このようなイオン化条
件でＣＦ4気体に比べてＳＦ6気体がより多い自由フッ素
イオンを生成することにより、同一条件でフッ素イオン
の濃度に差が出るのが原因であると考えられる。特にＨ
Ｃｌ気体と混合される場合、フッ化炭素重合体膜の生成
が強化されてエッチング速度が低くなり、高いフッ素対
炭素比（Ｆ／Ｃ）でエッチングが起こるモリブデン−タ
ングステン合金の場合にはエッチング速度が急激に減少
する。従って、ＣＦ4＋ＨＣｌ気体を用いる場合、モリ
ブデン−タングステン合金のエッチング量を著しく減少
することができる。
【００３９】図１５乃至図１７は、図１３のようにＣＦ
4＋ＨＣｌ気体を用いてドーピングされた非晶質シリコ
ン層を乾式エッチングする場合、圧力、電力、流量に応
じたエッチング速度と均一度を示した。
4＋ＨＣｌ気体を用いてドーピングされた非晶質シリコ
ン層を乾式エッチングする場合、圧力、電力、流量に応
じたエッチング速度と均一度を示した。
【００４０】図１５は圧力を変化させながらエッチング
量と均一度を測定したグラフであって、圧力の増加に応
じてエッチング量が徐々に増加し、８００ｍＴｏｒｒの
圧力下では均一度が大きく増加することがわかる。
量と均一度を測定したグラフであって、圧力の増加に応
じてエッチング量が徐々に増加し、８００ｍＴｏｒｒの
圧力下では均一度が大きく増加することがわかる。
【００４１】図１６に示したように、電力を増加させる
場合においてもエッチング量は徐々に増加し、１０００
ワットの電力を用いた場合に均一度が最も良好であるこ
とがわかる。
場合においてもエッチング量は徐々に増加し、１０００
ワットの電力を用いた場合に均一度が最も良好であるこ
とがわかる。
【００４２】図１７に示したように、ＣＦ4＋ＨＣｌ気
体の流量を高める場合には均一度が増加し、流量が６０
０ｓｃｃｍの際にエッチング量は最大になることと表し
ている。
体の流量を高める場合には均一度が増加し、流量が６０
０ｓｃｃｍの際にエッチング量は最大になることと表し
ている。
【００４３】上記のような結果から、ＣＦ4＋ＨＣｌ気
体を用いる条件ではデータ配線としてモリブデン−タン
グステン合金を適用しても、ドーピングされた非晶質シ
リコンをエッチングする間にマスクとして用いられるモ
リブデン−タングステン合金膜のエッチング量を５０Å
以下に保持することができる。
体を用いる条件ではデータ配線としてモリブデン−タン
グステン合金を適用しても、ドーピングされた非晶質シ
リコンをエッチングする間にマスクとして用いられるモ
リブデン−タングステン合金膜のエッチング量を５０Å
以下に保持することができる。
【００４４】図１８はＣＦ4＋ＨＣｌ気体を用いてドー
ピングされた非晶質シリコン層をエッチングした薄膜ト
ランジスタの特性を測定したグラフである。−５Ｖのゲ
ート電圧でオフ電流は１０ｐＡ以上を表し、２０Ｖのゲ
ート電圧でオン電流は４μＡ以上の値を表している。結
果的に、オン状態の電流特性は良好であるが、オフ状態
の電流特性は満足な結果が得られない。しかし、保護膜
を蒸着する前に水素プラズマ工程を実施する場合、オフ
状態の電流特性を回復することができる。これはドーピ
ングされた非晶質シリコン層をエッチングした後、チャ
ンネル部の表面にモリブデンやタングステン金属のイオ
ン拡散とケイ化物（silicide）の形成や金属エッチング
副産物の再蒸着などで伝導性のある層が数乃至数十Å以
内に形成され、その後、水素プラズマ工程を実施する時
に除去されるか希釈されることによよってチャンネル部
の界面特性が向上したためと推定される。
ピングされた非晶質シリコン層をエッチングした薄膜ト
ランジスタの特性を測定したグラフである。−５Ｖのゲ
ート電圧でオフ電流は１０ｐＡ以上を表し、２０Ｖのゲ
ート電圧でオン電流は４μＡ以上の値を表している。結
果的に、オン状態の電流特性は良好であるが、オフ状態
の電流特性は満足な結果が得られない。しかし、保護膜
を蒸着する前に水素プラズマ工程を実施する場合、オフ
状態の電流特性を回復することができる。これはドーピ
ングされた非晶質シリコン層をエッチングした後、チャ
ンネル部の表面にモリブデンやタングステン金属のイオ
ン拡散とケイ化物（silicide）の形成や金属エッチング
副産物の再蒸着などで伝導性のある層が数乃至数十Å以
内に形成され、その後、水素プラズマ工程を実施する時
に除去されるか希釈されることによよってチャンネル部
の界面特性が向上したためと推定される。
【００４５】保護膜を蒸着する前に原位置のまま（in-s
itu）でヘリウムプラズマ工程を実施する場合、よりよ
い結果が得られる。
itu）でヘリウムプラズマ工程を実施する場合、よりよ
い結果が得られる。
【００４６】図１９はヘリウムプラズマ工程を実施した
場合の薄膜トランジスタの電圧−電流特性を示したグラ
フである。図１９に示したように、ヘリウムプラズマ処
理を施した場合、水素プラズマ処理を施した場合と同一
程度のＩｏｆｆ改善効果が得られることがわかる。すな
わち、Ｉｏｆｆ電流が１ｐＡ以下に低くなった。それだ
けでなく、ヘリウムプラズマ処理を施した場合、水素プ
ラズマ処理を施した場合に発生するＩｏｎ特性の低下が
表れなかった。これはＨＣｌ＋ＣＦ4気体を用いる条件
が多量の炭素重合体を形成させながら金属配線を保護
し、フッ素ラジカルを利用してシリコン膜をエッチング
する条件であるため、効果的に重合体を除去しなければ
薄膜トランジスタの特性低下現象を防止することできな
い。このためには、エッチングの際に固まった重合体を
弱化させた後、洗浄工程と熱処理（annealing）工程を
通じて除去しなければならない。図１９に示した結果は
このような事実を裏付けるものであり、図２０はＨＣｌ
＋ＣＦ4気体を用いたエッチング条件でエッチング直後
に確認された化合物の種類と量を示す。図２０からわか
るように、Ｍｏイオンが最も多い量を占め、ＭｏＯ、Ｍ
ｏＨ、ＭｏＣなどの化合物が検出される。このような化
合物が生成、揮発しながら配線を保護する役割を果すこ
とによってエッチング量を減らし、また、このような化
合物によって薄膜トランジスタの特性を低下させる現象
が引起こされる。
場合の薄膜トランジスタの電圧−電流特性を示したグラ
フである。図１９に示したように、ヘリウムプラズマ処
理を施した場合、水素プラズマ処理を施した場合と同一
程度のＩｏｆｆ改善効果が得られることがわかる。すな
わち、Ｉｏｆｆ電流が１ｐＡ以下に低くなった。それだ
けでなく、ヘリウムプラズマ処理を施した場合、水素プ
ラズマ処理を施した場合に発生するＩｏｎ特性の低下が
表れなかった。これはＨＣｌ＋ＣＦ4気体を用いる条件
が多量の炭素重合体を形成させながら金属配線を保護
し、フッ素ラジカルを利用してシリコン膜をエッチング
する条件であるため、効果的に重合体を除去しなければ
薄膜トランジスタの特性低下現象を防止することできな
い。このためには、エッチングの際に固まった重合体を
弱化させた後、洗浄工程と熱処理（annealing）工程を
通じて除去しなければならない。図１９に示した結果は
このような事実を裏付けるものであり、図２０はＨＣｌ
＋ＣＦ4気体を用いたエッチング条件でエッチング直後
に確認された化合物の種類と量を示す。図２０からわか
るように、Ｍｏイオンが最も多い量を占め、ＭｏＯ、Ｍ
ｏＨ、ＭｏＣなどの化合物が検出される。このような化
合物が生成、揮発しながら配線を保護する役割を果すこ
とによってエッチング量を減らし、また、このような化
合物によって薄膜トランジスタの特性を低下させる現象
が引起こされる。
【００４７】上述した方法、すなわち、水素またはヘリ
ウムプラズマ処理方法は、乾式エッチング工程を実施し
た後の薄膜トランジスタの特性低下現象を防止するため
に２次的に実施する工程である。しかし、乾式エッチン
グ工程のみで薄膜トランジスタの特性低下現象を防止す
ることができる。この時、乾式エッチング用気体は塩素
系気体とフッ素系気体と酸素とを混合した気体であり、
より望ましくはＨＣｌ＋ＣＦ4＋Ｏ2気体を用いる。これ
について詳細に説明する。
ウムプラズマ処理方法は、乾式エッチング工程を実施し
た後の薄膜トランジスタの特性低下現象を防止するため
に２次的に実施する工程である。しかし、乾式エッチン
グ工程のみで薄膜トランジスタの特性低下現象を防止す
ることができる。この時、乾式エッチング用気体は塩素
系気体とフッ素系気体と酸素とを混合した気体であり、
より望ましくはＨＣｌ＋ＣＦ4＋Ｏ2気体を用いる。これ
について詳細に説明する。
【００４８】図２１及び図２２は、ＨＣｌ＋ＣＦ4気体
を用いてドーピングされた非晶質シリコン層を乾式エッ
チングする工程を反復的に実施した場合のモリブデン−
タングステン合金のエッチング量と非晶質シリコン層の
エッチング速度を示したグラフである。図２１は図２２
の場合よりも高い圧力で実施した結果である。
を用いてドーピングされた非晶質シリコン層を乾式エッ
チングする工程を反復的に実施した場合のモリブデン−
タングステン合金のエッチング量と非晶質シリコン層の
エッチング速度を示したグラフである。図２１は図２２
の場合よりも高い圧力で実施した結果である。
【００４９】ここで、横軸は乾式エッチングを実施した
回数を示し、１５回の測定結果であり、縦軸の右側は非
晶質シリコン層のエッチング速度であり、縦軸の左側は
モリブデン−タングステン合金のエッチング量を抵抗で
示したものである。
回数を示し、１５回の測定結果であり、縦軸の右側は非
晶質シリコン層のエッチング速度であり、縦軸の左側は
モリブデン−タングステン合金のエッチング量を抵抗で
示したものである。
【００５０】図２１及び図２２に示したように、乾式エ
ッチングを反復的に数回実施することによって非晶質シ
リコン層のエッチング速度は減少し、モリブデン−タン
グステン合金のエッチング量は、抵抗が減少することを
示すことから、低くなると判断される。これは乾式エッ
チングが実施される時、重合体が多量に形成されると共
にモリブデンを含む化合物が形成されるが、円滑に排気
できなくてエッチング用チャンバ内に残留することによ
り、非晶質シリコン層がエッチングされることを妨害す
るからである。また、この時、金属エッチングの副産物
の再蒸着などで伝導性を有する膜が形成されるからで
る。図２２に示したように、圧力を低めると、高い圧力
の場合より重合体の排出が円滑になされることにより、
非晶質シリコン層のエッチング速度が７００Å／ｍｉｎ
以上で図２１の場合より改善されたことを示した。しか
し、依然として低い圧力の条件でもモリブデンを含む化
合物は除去されないため、薄膜トランジスタのＩｏｆｆ
特性は改善できなかった。これを改善するためにＨＣｌ
＋ＣＦ4気体に酸素を追加した。
ッチングを反復的に数回実施することによって非晶質シ
リコン層のエッチング速度は減少し、モリブデン−タン
グステン合金のエッチング量は、抵抗が減少することを
示すことから、低くなると判断される。これは乾式エッ
チングが実施される時、重合体が多量に形成されると共
にモリブデンを含む化合物が形成されるが、円滑に排気
できなくてエッチング用チャンバ内に残留することによ
り、非晶質シリコン層がエッチングされることを妨害す
るからである。また、この時、金属エッチングの副産物
の再蒸着などで伝導性を有する膜が形成されるからで
る。図２２に示したように、圧力を低めると、高い圧力
の場合より重合体の排出が円滑になされることにより、
非晶質シリコン層のエッチング速度が７００Å／ｍｉｎ
以上で図２１の場合より改善されたことを示した。しか
し、依然として低い圧力の条件でもモリブデンを含む化
合物は除去されないため、薄膜トランジスタのＩｏｆｆ
特性は改善できなかった。これを改善するためにＨＣｌ
＋ＣＦ4気体に酸素を追加した。
【００５１】図２３乃至図２６はＨＣｌ＋ＣＦ4気体に
酸素を追加した場合、非晶質シリコン層とモリブデン−
タングステン合金のエッチング量を測定したグラフ及び
図表である。図２３及び図２４はＨＣｌが２００ｓｃｃ
ｍ、ＣＦ4が５０ｓｃｃｍの場合であり、図２５及び図
２６はＨＣｌが２００ｓｃｃｍ、ＣＦ4が２００ｓｃｃ
ｍの場合である。ここで、圧力は４００ｍＴｏｒｒ、電
力は８００ワット、時間は６０ｓｅｃの同一条件下であ
り、酸素量は０〜１００ｓｃｃｍの範囲での２０、５
０、１００ｓｃｃｍそれぞれのエッチング比とエッチン
グ量を測定した。
酸素を追加した場合、非晶質シリコン層とモリブデン−
タングステン合金のエッチング量を測定したグラフ及び
図表である。図２３及び図２４はＨＣｌが２００ｓｃｃ
ｍ、ＣＦ4が５０ｓｃｃｍの場合であり、図２５及び図
２６はＨＣｌが２００ｓｃｃｍ、ＣＦ4が２００ｓｃｃ
ｍの場合である。ここで、圧力は４００ｍＴｏｒｒ、電
力は８００ワット、時間は６０ｓｅｃの同一条件下であ
り、酸素量は０〜１００ｓｃｃｍの範囲での２０、５
０、１００ｓｃｃｍそれぞれのエッチング比とエッチン
グ量を測定した。
【００５２】まず、図２３及び図２４に示したように、
酸素量が２０ｓｃｃｍである場合は５８９及び６５０Å
／ｍｉｎと類似した値を示し、５０及び１００ｓｃｃｍ
に増加させる場合には非晶質シリコン層及びモリブデン
−タングステン合金のエッチング速度が互いに大きな差
を示し、エッチング選択比が増加することが示された。
ここで、エッチング速度が負の値で示されることから、
多量の重合体が形成されることがわかる。これを通じ、
酸素気体量が増加すると、非晶質シリコン層とモリブデ
ン−タングステン合金のエッチング選択比が向上するこ
とがわかる。
酸素量が２０ｓｃｃｍである場合は５８９及び６５０Å
／ｍｉｎと類似した値を示し、５０及び１００ｓｃｃｍ
に増加させる場合には非晶質シリコン層及びモリブデン
−タングステン合金のエッチング速度が互いに大きな差
を示し、エッチング選択比が増加することが示された。
ここで、エッチング速度が負の値で示されることから、
多量の重合体が形成されることがわかる。これを通じ、
酸素気体量が増加すると、非晶質シリコン層とモリブデ
ン−タングステン合金のエッチング選択比が向上するこ
とがわかる。
【００５３】以下、図２５及び図２６に示したように、
ＣＦ4気体を２００ｓｃｃｍに増加させる場合において
も非晶質シリコンとモリブデン−タングステン合金のエ
ッチング選択比が向上することがわかり、酸素量を増加
させる場合にはモリブデン−タングステンのエッチング
量が増加してから減少することを示した。酸素量がが１
００ｓｃｃｍである場合には多量の重合体が形成される
ことがわかる。
ＣＦ4気体を２００ｓｃｃｍに増加させる場合において
も非晶質シリコンとモリブデン−タングステン合金のエ
ッチング選択比が向上することがわかり、酸素量を増加
させる場合にはモリブデン−タングステンのエッチング
量が増加してから減少することを示した。酸素量がが１
００ｓｃｃｍである場合には多量の重合体が形成される
ことがわかる。
【００５４】結局、酸素量を１００ｓｃｃｍ以下の範囲
で添加し、ＣＦ4気体量を調節することにより、非晶質
シリコンとモリブデンまたはモリブデン−タングステン
合金の良好なエッチング選択比が得られることがわか
る。この時、酸素の流量はＣＦ 4の流量の１／５以下で
あるのが好ましい。
で添加し、ＣＦ4気体量を調節することにより、非晶質
シリコンとモリブデンまたはモリブデン−タングステン
合金の良好なエッチング選択比が得られることがわか
る。この時、酸素の流量はＣＦ 4の流量の１／５以下で
あるのが好ましい。
【００５５】図２７及び図２８はＨＣｌ＋ＣＦ4＋Ｏ2を
乾式エッチング用気体として用いた場合の薄膜トランジ
スタの特性を示したグラフである。ここで、圧力は４０
０ｍＴｏｒｒ、電力は８００ワット、ＨＣｌは２００ｓ
ｃｃｍ、ＣＦ4は２００ｓｃｃｍ、Ｏ2は１００ｓｃｃｍ
以下、時間は８０ｓｅｃの条件で実施した。
乾式エッチング用気体として用いた場合の薄膜トランジ
スタの特性を示したグラフである。ここで、圧力は４０
０ｍＴｏｒｒ、電力は８００ワット、ＨＣｌは２００ｓ
ｃｃｍ、ＣＦ4は２００ｓｃｃｍ、Ｏ2は１００ｓｃｃｍ
以下、時間は８０ｓｅｃの条件で実施した。
【００５６】図２７及び図２８に示したように、Ｉｏｆ
ｆ特性は、ヘリウムプラズマ処理及び酸素を添加しない
場合に最も悪い値が測定され、酸素を添加した場合に最
も良好である。Ｉｏｎ特性も酸素を添加した場合に良好
であり、しきい電圧も最も高い。
ｆ特性は、ヘリウムプラズマ処理及び酸素を添加しない
場合に最も悪い値が測定され、酸素を添加した場合に最
も良好である。Ｉｏｎ特性も酸素を添加した場合に良好
であり、しきい電圧も最も高い。
【００５７】図２９はＨＣｌ＋ＣＦ4＋Ｏ2気体を用いて
ドーピングされた非晶質シリコン層を乾式エッチングす
る工程を反復的に進行した場合、モリブデン−タングス
テン合金のエッチング量と非晶質シリコン層のエッチン
グ速度を示したグラフである。
ドーピングされた非晶質シリコン層を乾式エッチングす
る工程を反復的に進行した場合、モリブデン−タングス
テン合金のエッチング量と非晶質シリコン層のエッチン
グ速度を示したグラフである。
【００５８】ここで、横軸は乾式エッチングを進行した
回数を示し、１５回測定した結果であり、縦軸の右側は
非晶質シリコン層のエッチング速度であり、縦軸の左側
はモリブデン−タングステン合金のエッチング量を抵抗
で示したものである。
回数を示し、１５回測定した結果であり、縦軸の右側は
非晶質シリコン層のエッチング速度であり、縦軸の左側
はモリブデン−タングステン合金のエッチング量を抵抗
で示したものである。
【００５９】図２９に示したように、ＨＣｌ＋ＣＦ4＋
Ｏ2気体を用いて乾式エッチングを実施する場合には、
モリブデン−タングステン合金の抵抗及び非晶質シリコ
ンのエッチング速度が毎回異なっている。これは、図２
１及び２２とは著しく異なっている。
Ｏ2気体を用いて乾式エッチングを実施する場合には、
モリブデン−タングステン合金の抵抗及び非晶質シリコ
ンのエッチング速度が毎回異なっている。これは、図２
１及び２２とは著しく異なっている。
【００６０】このような結果を通じ、ＨＣｌ＋ＣＦ4＋
Ｏ2気体を用いて乾式エッチングを実施する場合には、
追加的なプラズマ処理を施すことなく一回の乾式工程で
薄膜トランジスタの特性を向上させることができる。ま
た、反復的に工程回数が増加するほど発生する非晶質シ
リコンのエッチング速度及びモリブデンまたはモリブデ
ン合金のエッチング量の減少を防止することができる。
Ｏ2気体を用いて乾式エッチングを実施する場合には、
追加的なプラズマ処理を施すことなく一回の乾式工程で
薄膜トランジスタの特性を向上させることができる。ま
た、反復的に工程回数が増加するほど発生する非晶質シ
リコンのエッチング速度及びモリブデンまたはモリブデ
ン合金のエッチング量の減少を防止することができる。
【００６１】次に、図８Ａ乃至図８Ｃに示したように、
保護膜７０を積層した後、第４マスクを利用して絶縁膜
３０と共に写真エッチングし、ドレイン電極６２を露出
する接触孔７１を形成し、ゲートパッド２２とデータパ
ッド６３も露出させる。この時、ゲートパッド２２の上
層のアルミニウム−ネオジム合金膜２２２はパッド用の
物質として適当でないから共に除去し、下層のクロム膜
２２１を露出させる。
保護膜７０を積層した後、第４マスクを利用して絶縁膜
３０と共に写真エッチングし、ドレイン電極６２を露出
する接触孔７１を形成し、ゲートパッド２２とデータパ
ッド６３も露出させる。この時、ゲートパッド２２の上
層のアルミニウム−ネオジム合金膜２２２はパッド用の
物質として適当でないから共に除去し、下層のクロム膜
２２１を露出させる。
【００６２】最後に、図２乃至図４に示したように、Ｉ
ＴＯを積層し、第５マスクを利用して乾式エッチング
し、接触孔７１を通じてドレイン電極６２と接続された
画素電極８０を形成し、ゲートパッド２２及びデータパ
ッド６３とそれぞれ接続するゲートパッド用ＩＴＯ電極
８１及びデータパッド用ＩＴＯ電極８２を形成する。
ＴＯを積層し、第５マスクを利用して乾式エッチング
し、接触孔７１を通じてドレイン電極６２と接続された
画素電極８０を形成し、ゲートパッド２２及びデータパ
ッド６３とそれぞれ接続するゲートパッド用ＩＴＯ電極
８１及びデータパッド用ＩＴＯ電極８２を形成する。
【００６３】ゲートパッド２２の上層をモリブデン合金
膜で形成するなら、ゲートパッドの上層を除去する必要
はない。
膜で形成するなら、ゲートパッドの上層を除去する必要
はない。
【００６４】本発明の第１実施例とは異なり、フォトレ
ジストパターンをマスクにしてドーピングされた非晶質
シリコン層をエッチングし、フォトレジストパターンを
除去した後、ヘリウムプラズマ工程を実施することも可
能である。本発明の第２実施例ではこのような製造方法
を提示する。
ジストパターンをマスクにしてドーピングされた非晶質
シリコン層をエッチングし、フォトレジストパターンを
除去した後、ヘリウムプラズマ工程を実施することも可
能である。本発明の第２実施例ではこのような製造方法
を提示する。
【００６５】図３０は本発明の第２実施例による薄膜ト
ランジスタの製造方法を示した断面図である。本発明の
第２実施例においては、図３０に示したように、フォト
レジスト９００をマスクにして湿式エッチング方法を通
じ、モリブデン合金からなる金属膜をパターニングする
ことでデータパターン６１０、６２０を形成した。次い
で、データパタン６１０、６２０がエッチングされるこ
とを防止するために、フォトレジスト９００を除去しな
い状態で、これをマスクにしてドーピングされた非晶質
シリコン層５００をエッチングし、乾式エッチング用気
体としてはＨＣｌ＋ＳＦ6を用いた。
ランジスタの製造方法を示した断面図である。本発明の
第２実施例においては、図３０に示したように、フォト
レジスト９００をマスクにして湿式エッチング方法を通
じ、モリブデン合金からなる金属膜をパターニングする
ことでデータパターン６１０、６２０を形成した。次い
で、データパタン６１０、６２０がエッチングされるこ
とを防止するために、フォトレジスト９００を除去しな
い状態で、これをマスクにしてドーピングされた非晶質
シリコン層５００をエッチングし、乾式エッチング用気
体としてはＨＣｌ＋ＳＦ6を用いた。
【００６６】ここで、フォトレジスト９００を除去しな
かったため、ソース／ドレイン電極６１０、６２０のモ
リブデン合金はエッチングされなかったが、両側に分離
されているソース／ドレイン電極６１０、６２０間の側
面の一部はエッチングされ、ソース／ドレイン電極６１
０、６２０とその下層のドーピングされた非晶質シリコ
ン層との間が直線形ではない階段形でパターンが形成さ
れる。
かったため、ソース／ドレイン電極６１０、６２０のモ
リブデン合金はエッチングされなかったが、両側に分離
されているソース／ドレイン電極６１０、６２０間の側
面の一部はエッチングされ、ソース／ドレイン電極６１
０、６２０とその下層のドーピングされた非晶質シリコ
ン層との間が直線形ではない階段形でパターンが形成さ
れる。
【００６７】このような製造方法においては、乾式エッ
チングで硬化しているフォトレジスト９００を除去する
ために、酸素気体を用いた灰化（ashing）工程を追加
し、灰化工程以降に原位置のまま（in-situ）でヘリウ
ムプラズマ工程を実施する。
チングで硬化しているフォトレジスト９００を除去する
ために、酸素気体を用いた灰化（ashing）工程を追加
し、灰化工程以降に原位置のまま（in-situ）でヘリウ
ムプラズマ工程を実施する。
【００６８】図３１はドーピングされた非晶質シリコン
層のエッチング量を比較するために、いろいろの条件を
利用して実験した結果を示した図表であり、図３２は図
３１と同様の条件で形成した薄膜トランジスタのＥＤＳ
（electric data systeem）テスト結果を示す。ＥＤＳ
テストはパネル製造後の電気的な特性、すなわち、ＴＦ
Ｔの特性のうちのＩｏｆｆ、Ｉｏｎ、Ｖｔｈ、Ｇｒａｄ
ｉｅｎｔ、抵抗、静電容量などをＴＥＧ（test element
group）部位で測定してパネルの特性及び性能を評価す
ることを示し、この時、Ｉｏｆｆは−５Ｖのゲート電圧
と１０Ｖのソース／ドレイン電圧を印加した時のドレイ
ンに流れる電流量を示し、これは小さいほど有利であ
り、Ｉｏｎは２０Ｖのゲート電圧と１０Ｖのソース／ド
レイン電圧を印加した時のドレインに流れる電流量を示
し、これは大きいほど有利である。Ｖｔｈはしきい電圧
であり、Ｇｒａｄｉｅｎｔはしきい電圧を求める直線の
傾きを示す。これらの値に基づいて電子の移動度を計算
することができ、図３３はこれを示した図表である。
層のエッチング量を比較するために、いろいろの条件を
利用して実験した結果を示した図表であり、図３２は図
３１と同様の条件で形成した薄膜トランジスタのＥＤＳ
（electric data systeem）テスト結果を示す。ＥＤＳ
テストはパネル製造後の電気的な特性、すなわち、ＴＦ
Ｔの特性のうちのＩｏｆｆ、Ｉｏｎ、Ｖｔｈ、Ｇｒａｄ
ｉｅｎｔ、抵抗、静電容量などをＴＥＧ（test element
group）部位で測定してパネルの特性及び性能を評価す
ることを示し、この時、Ｉｏｆｆは−５Ｖのゲート電圧
と１０Ｖのソース／ドレイン電圧を印加した時のドレイ
ンに流れる電流量を示し、これは小さいほど有利であ
り、Ｉｏｎは２０Ｖのゲート電圧と１０Ｖのソース／ド
レイン電圧を印加した時のドレインに流れる電流量を示
し、これは大きいほど有利である。Ｖｔｈはしきい電圧
であり、Ｇｒａｄｉｅｎｔはしきい電圧を求める直線の
傾きを示す。これらの値に基づいて電子の移動度を計算
することができ、図３３はこれを示した図表である。
【００６９】図３１に示したように、条件１はデータパ
ターン上のフォトレジストを先に除去した後、ドーピン
グされた非晶質シリコン層をエッチングし、ヘリウムプ
ラズマ工程を実施した場合であり、この時、ドーピング
された非晶質シリコン層は１、２８３Åがエッチングさ
れた。条件２と条件３は、条件１と類似して先にフォト
レジストを除去した後にＣＦ4＋ＨＣｌ気体を用いてド
ーピングされた非晶質シリコン層をエッチングした後、
灰化によって薄膜トランジスタの特性が変化することを
調べるために灰化処理を施すか（条件２）、灰化後にイ
ンーシチュでヘリウムプラズマ処理を施したものである
（条件３）。いずれの場合においてもドーピングされた
非晶質シリコン層のエッチング量は１，２８９Åとなっ
た。
ターン上のフォトレジストを先に除去した後、ドーピン
グされた非晶質シリコン層をエッチングし、ヘリウムプ
ラズマ工程を実施した場合であり、この時、ドーピング
された非晶質シリコン層は１、２８３Åがエッチングさ
れた。条件２と条件３は、条件１と類似して先にフォト
レジストを除去した後にＣＦ4＋ＨＣｌ気体を用いてド
ーピングされた非晶質シリコン層をエッチングした後、
灰化によって薄膜トランジスタの特性が変化することを
調べるために灰化処理を施すか（条件２）、灰化後にイ
ンーシチュでヘリウムプラズマ処理を施したものである
（条件３）。いずれの場合においてもドーピングされた
非晶質シリコン層のエッチング量は１，２８９Åとなっ
た。
【００７０】条件４乃至条件６は共に、データパターン
を形成するために設けたフォトレジストパターンを残し
た状態で、このフォトレジストパターンをマスクにして
ドーピングされた非晶質シリコン層をエッチングした場
合である。条件４の場合はドーピングされた非晶質シリ
コン層をエッチングし、ヘリウムプラズマ工程は実施し
ない状態で酸素気体を用いた灰化工程を実施した場合で
あって、この時のドーピングされた非晶質シリコン層は
１，１５４〜１，１６７Å程度にエッチングされた。条
件５の場合はＣＦ4＋ＨＣｌ気体を用いてドーピングさ
れた非晶質シリコン層をエッチングし、灰化を行った後
に水素プラズマ工程を実施した場合であって、ドーピン
グされた非晶質シリコン層のエッチング量は１，１６６
Åであった。最後に、ＣＦ4＋ＨＣｌ気体を用いてドー
ピングされた非晶質シリコン層をエッチングした後、酸
素気体を用いて灰化を行い、イン−シチュでヘリウムプ
ラズマ処理を施した条件６の場合は、１，１１４〜１，
２１１Å程度のドーピングされた非晶質シリコン層がエ
ッチングされたことを示した。
を形成するために設けたフォトレジストパターンを残し
た状態で、このフォトレジストパターンをマスクにして
ドーピングされた非晶質シリコン層をエッチングした場
合である。条件４の場合はドーピングされた非晶質シリ
コン層をエッチングし、ヘリウムプラズマ工程は実施し
ない状態で酸素気体を用いた灰化工程を実施した場合で
あって、この時のドーピングされた非晶質シリコン層は
１，１５４〜１，１６７Å程度にエッチングされた。条
件５の場合はＣＦ4＋ＨＣｌ気体を用いてドーピングさ
れた非晶質シリコン層をエッチングし、灰化を行った後
に水素プラズマ工程を実施した場合であって、ドーピン
グされた非晶質シリコン層のエッチング量は１，１６６
Åであった。最後に、ＣＦ4＋ＨＣｌ気体を用いてドー
ピングされた非晶質シリコン層をエッチングした後、酸
素気体を用いて灰化を行い、イン−シチュでヘリウムプ
ラズマ処理を施した条件６の場合は、１，１１４〜１，
２１１Å程度のドーピングされた非晶質シリコン層がエ
ッチングされたことを示した。
【００７１】次に、図３２に示したＥＤＳテスト結果
は、オフ状態の電流は条件４を除いてはすべて１ｐＡ以
下を示している。オン状態の電流はイン−シチュでヘリ
ウムプラズマ工程を実施した条件６の場合に４μＡで最
もいい結果を示す。しきい電圧はヘリウムプラズマ工程
を実施した条件３と条件６の場合が２．４８乃至２．５
９程度で他の場合に比べて相対的に低く、しきい電圧を
求める直線の傾きであるＧｒａｄｉｅｎｔは条件１から
条件６に向けて次第に増加する。接触抵抗はフォトレジ
ストを先に除去した条件１乃至３の場合が、フォトレジ
ストをマスクにしてドーピングされた非晶質シリコン層
をエッチングした条件４乃至６の場合に比べて低い。ソ
ース／ドレイン配線の抵抗は反対に、フォトレジストを
マスクにしてドーピングされた非晶質シリコン層をエッ
チングした条件４乃至６の場合が、フォトレジストを先
に除去した条件１乃至３の場合に比べて低い。
は、オフ状態の電流は条件４を除いてはすべて１ｐＡ以
下を示している。オン状態の電流はイン−シチュでヘリ
ウムプラズマ工程を実施した条件６の場合に４μＡで最
もいい結果を示す。しきい電圧はヘリウムプラズマ工程
を実施した条件３と条件６の場合が２．４８乃至２．５
９程度で他の場合に比べて相対的に低く、しきい電圧を
求める直線の傾きであるＧｒａｄｉｅｎｔは条件１から
条件６に向けて次第に増加する。接触抵抗はフォトレジ
ストを先に除去した条件１乃至３の場合が、フォトレジ
ストをマスクにしてドーピングされた非晶質シリコン層
をエッチングした条件４乃至６の場合に比べて低い。ソ
ース／ドレイン配線の抵抗は反対に、フォトレジストを
マスクにしてドーピングされた非晶質シリコン層をエッ
チングした条件４乃至６の場合が、フォトレジストを先
に除去した条件１乃至３の場合に比べて低い。
【００７２】図３２に示したようなＥＤＳテスト結果に
基づいて電子の移動度を計算することができる。電子の
移動度は次の式で示す。 Ｍｏｂｉｌｉｔｙ（μｆｅ）＝（２＊（Ｇｒａｄ）2＊
Ｌ）／（Ｗ＊Ｃｊ） ここで、ＬとＷはそれぞれ薄膜トランジスタのチャンネ
ルの長さと幅を示す。図３３に示したように、洗浄後の
調査で測定したゲート配線の幅は、条件１乃至条件３の
場合に９．２３１μｍで、条件４乃至条件６の場合に
９．０９５μｍであり、データ配線の幅は８．８４７μ
ｍである。Ｃｊは単位面積当たりの静電容量を示す。設
計によるチャンネルの幅と長さはそれぞれ１４μｍと
３．５μｍであり、実際に測定したチャンネルの幅と長
さは条件１乃至条件３の場合に１２．８４７μｍと４．
６５３μｍであり、条件４乃至条件６の場合に１２．８
７０μｍと４．６３０μｍである。
基づいて電子の移動度を計算することができる。電子の
移動度は次の式で示す。 Ｍｏｂｉｌｉｔｙ（μｆｅ）＝（２＊（Ｇｒａｄ）2＊
Ｌ）／（Ｗ＊Ｃｊ） ここで、ＬとＷはそれぞれ薄膜トランジスタのチャンネ
ルの長さと幅を示す。図３３に示したように、洗浄後の
調査で測定したゲート配線の幅は、条件１乃至条件３の
場合に９．２３１μｍで、条件４乃至条件６の場合に
９．０９５μｍであり、データ配線の幅は８．８４７μ
ｍである。Ｃｊは単位面積当たりの静電容量を示す。設
計によるチャンネルの幅と長さはそれぞれ１４μｍと
３．５μｍであり、実際に測定したチャンネルの幅と長
さは条件１乃至条件３の場合に１２．８４７μｍと４．
６５３μｍであり、条件４乃至条件６の場合に１２．８
７０μｍと４．６３０μｍである。
【００７３】このようなデータと上記の電子移動度の計
算式を利用して条件１乃至６の電子移動度をそれぞれ計
算すると、図３３に示したように、条件６の場合に０．
９３７〜０．９６１で最も大きく表れることがわかる。
これは測定値を利用して計算したため、誤差が発生し得
るが、前述の実験結果とも類似した結果である。
算式を利用して条件１乃至６の電子移動度をそれぞれ計
算すると、図３３に示したように、条件６の場合に０．
９３７〜０．９６１で最も大きく表れることがわかる。
これは測定値を利用して計算したため、誤差が発生し得
るが、前述の実験結果とも類似した結果である。
【００７４】
【発明の効果】以上説明したように、データパターンま
たはデータパターンを形成するためのフォトレジストパ
ターンをマスクにしてドーピングされた非晶質シリコン
層を乾式エッチングした後、原位置のままでヘリウムプ
ラズマ工程を実施することにより、薄膜トランジスタの
オン状態における電流特性を保持しながらオフ状態の電
流特性低下を防止することができる。また、乾式エッチ
ング用気体としてＨＣｌ＋ＣＦ4＋Ｏ2気体を用いること
により、追加的なプラズマ処理を施すことなく一回の乾
式エッチング工程で薄膜トランジスタの特性を向上させ
ることができ、反復的エッチング工程を実施しても非晶
質シリコンのエッチング速度及びモリブデンまたはモリ
ブデン合金のエッチング量の減少を防止することができ
る。また、酸素プラズマ工程を実施することにより、ア
ルミニウムまたはアルミニウム合金からなる配線の腐食
を防止することができる。
たはデータパターンを形成するためのフォトレジストパ
ターンをマスクにしてドーピングされた非晶質シリコン
層を乾式エッチングした後、原位置のままでヘリウムプ
ラズマ工程を実施することにより、薄膜トランジスタの
オン状態における電流特性を保持しながらオフ状態の電
流特性低下を防止することができる。また、乾式エッチ
ング用気体としてＨＣｌ＋ＣＦ4＋Ｏ2気体を用いること
により、追加的なプラズマ処理を施すことなく一回の乾
式エッチング工程で薄膜トランジスタの特性を向上させ
ることができ、反復的エッチング工程を実施しても非晶
質シリコンのエッチング速度及びモリブデンまたはモリ
ブデン合金のエッチング量の減少を防止することができ
る。また、酸素プラズマ工程を実施することにより、ア
ルミニウムまたはアルミニウム合金からなる配線の腐食
を防止することができる。
【図１】本発明の第１実施例による薄膜トランジスタ基
板の配置図である。
板の配置図である。
【図２】図１のII−II′線に沿って示した断面図であ
る。
る。
【図３】図１のIII−III′線に沿って示した断面図であ
る。
る。
【図４】図１のIV−IV′線に沿って示した断面図であ
る。
る。
【図５】本発明の第１実施例による薄膜トランジスタ基
板の製造方法を示した断面図である。
板の製造方法を示した断面図である。
【図６】本発明の第１実施例による薄膜トランジスタ基
板の製造方法を示した断面図である。
板の製造方法を示した断面図である。
【図７】本発明の第１実施例による薄膜トランジスタ基
板の製造方法を示した断面図である。
板の製造方法を示した断面図である。
【図８】本発明の第１実施例による薄膜トランジスタ基
板の製造方法を示した断面図である。
板の製造方法を示した断面図である。
【図９】乾式エッチング用気体に対するアルミニウム配
線の腐食有無を示した図表である。
線の腐食有無を示した図表である。
【図１０】酸素プラズマの条件で電力と圧力に応じた薄
膜トランジスタの特性を示したグラフである。
膜トランジスタの特性を示したグラフである。
【図１１】酸素プラズマの条件で電力と圧力に応じた薄
膜トランジスタの特性を示したグラフである。
膜トランジスタの特性を示したグラフである。
【図１２】常圧下で耐火性金属ハロゲン化物の揮発及び
昇華温度を示した図表である。
昇華温度を示した図表である。
【図１３】本発明の第１実施例による薄膜トランジスタ
の製造方法のうち、乾式エッチング用気体に対するＭｏ
Ｗのエッチング速度を示した図表である。
の製造方法のうち、乾式エッチング用気体に対するＭｏ
Ｗのエッチング速度を示した図表である。
【図１４】本発明の第１実施例による薄膜トランジスタ
の製造方法のうち、他の乾式エッチング用気体に対する
ＭｏWのエッチング速度を示したグラフである。
の製造方法のうち、他の乾式エッチング用気体に対する
ＭｏWのエッチング速度を示したグラフである。
【図１５】圧力を変化させて測定したＭｏＷのエッチン
グ速度と均一度を示したグラフである。
グ速度と均一度を示したグラフである。
【図１６】電力を変化させて測定したＭｏＷのエッチン
グ速度と均一度を示したグラフである。
グ速度と均一度を示したグラフである。
【図１７】流量を変化させて測定したＭｏＷのエッチン
グ速度と均一度を示したグラフである。
グ速度と均一度を示したグラフである。
【図１８】水素プラズマ処理前後の薄膜トランジスタの
特性を示したグラフである。
特性を示したグラフである。
【図１９】ヘリウムプラズマ処理後の薄膜トランジスタ
の特性を示したグラフである。
の特性を示したグラフである。
【図２０】本発明の第１実施例による薄膜トランジスタ
の製造過程から検出されるイオンの種類と量を示したグ
ラフである。
の製造過程から検出されるイオンの種類と量を示したグ
ラフである。
【図２１】ＨＣｌ＋ＣＦ4気体を用いてドーピングされ
た非晶質シリコン層を乾式エッチングする工程を反復的
に実施した場合のモリブデン−タングステン合金のエッ
チング量と非晶質シリコン層のエッチング速度を示した
グラフである。
た非晶質シリコン層を乾式エッチングする工程を反復的
に実施した場合のモリブデン−タングステン合金のエッ
チング量と非晶質シリコン層のエッチング速度を示した
グラフである。
【図２２】ＨＣｌ＋ＣＦ4気体を用いてドーピングされ
た非晶質シリコン層を乾式エッチングする工程を反復的
に実施した場合のモリブデン−タングステン合金のエッ
チング量と非晶質シリコン層のエッチング速度を示した
グラフである。
た非晶質シリコン層を乾式エッチングする工程を反復的
に実施した場合のモリブデン−タングステン合金のエッ
チング量と非晶質シリコン層のエッチング速度を示した
グラフである。
【図２３】ＨＣｌ＋ＣＦ4気体に酸素を追加した場合、
非晶質シリコン層とモリブデン−タングステン合金のエ
ッチング量を測定したグラフ及び図表である。
非晶質シリコン層とモリブデン−タングステン合金のエ
ッチング量を測定したグラフ及び図表である。
【図２４】ＨＣｌ＋ＣＦ4気体に酸素を追加した場合、
非晶質シリコン層とモリブデン−タングステン合金のエ
ッチング量を測定したグラフ及び図表である。
非晶質シリコン層とモリブデン−タングステン合金のエ
ッチング量を測定したグラフ及び図表である。
【図２５】ＨＣｌ＋ＣＦ4気体に酸素を追加した場合、
非晶質シリコン層とモリブデン−タングステン合金のエ
ッチング量を測定したグラフ及び図表である。
非晶質シリコン層とモリブデン−タングステン合金のエ
ッチング量を測定したグラフ及び図表である。
【図２６】ＨＣｌ＋ＣＦ4気体に酸素を追加した場合、
非晶質シリコン層とモリブデン−タングステン合金のエ
ッチング量を測定したグラフ及び図表である。
非晶質シリコン層とモリブデン−タングステン合金のエ
ッチング量を測定したグラフ及び図表である。
【図２７】ＨＣｌ＋ＣＦ4＋Ｏ2を乾式エッチング用気体
として用いた場合の薄膜トランジスタの特性を示したグ
ラフである。
として用いた場合の薄膜トランジスタの特性を示したグ
ラフである。
【図２８】ＨＣｌ＋ＣＦ4＋Ｏ2を乾式エッチング用気体
として用いた場合の薄膜トランジスタの特性を示したグ
ラフである。
として用いた場合の薄膜トランジスタの特性を示したグ
ラフである。
【図２９】ＨＣｌ＋ＣＦ4＋Ｏ2の気体を用いたモリブデ
ン−タングステン合金のエッチング量と非晶質シリコン
層のエッチング速度を示したグラフである。
ン−タングステン合金のエッチング量と非晶質シリコン
層のエッチング速度を示したグラフである。
【図３０】本発明の第２実施例による薄膜トランジスタ
の製造過程を示した断面図である。
の製造過程を示した断面図である。
【図３１】本発明の第２実施例による製造方法と、それ
によるドーピングされた非晶質シリコン層のエッチング
量を示した図表である。
によるドーピングされた非晶質シリコン層のエッチング
量を示した図表である。
【図３２】本発明の第２実施例による薄膜トランジスタ
のＥＤＳテスト結果を示した図表である。
のＥＤＳテスト結果を示した図表である。
【図３３】本発明の第２実施例による薄膜トランジスタ
の電子移動度を計算した図表である。
の電子移動度を計算した図表である。
１０ 基板 ２０ ゲート線 ２１ ゲート電極 ２２ ゲートパッド ３０ ゲート絶縁膜 ５０ 、５１、５２ ドーピングされた非晶質シリコン層 ４０ 非晶質シリコン層 ６０ データ線 ６１ ソース電極 ６２ ドレイン電極 ６３ データパッド ７０ 保護膜 ７１、７２、７３ 接触孔 ８０ 画素電極 ８１ ゲートパッド用のＩＴＯ電極 ８２ データパッド用のＩＴＯ電極 ２１１、２２１ クロム膜 ２１２、２２２ アルミニウム−ネオジム合金膜 ９００ フォートレジスト
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/3205 Ｈ０１Ｌ 29/78 ６１６Ｖ ６２７Ｃ
Claims (10)
- 【請求項１】基板上にゲート電極を形成する段階と、 前記ゲート電極を覆うゲート絶縁膜を形成する段階と、 前記ゲート電極上の前記ゲート絶縁膜上に非晶質シリコ
ン層を形成する段階と、 前記非晶質シリコン層上にドーピングされた非晶質シリ
コン層を形成する段階と、 前記ドーピングされた非晶質シリコン層にソース電極と
ドレイン電極とを形成する段階と、 前記ソース電極とドレイン電極とをマスクにして前記ド
ーピングされたシリコン層をＨＣｌ＋ＣＦ4＋Ｏ2気体を
用いて乾式エッチングする段階と、 前記ソース電極、ドレイン電極及び非晶質シリコン層を
覆う保護膜を形成する段階と、 前記ドレイン電極を露出する接触孔を、前記保護膜に形
成する段階と、 前記接触孔を通じて前記ドレイン電極と接続された画素
電極を、前記保護膜上に形成する段階と、 を含む薄膜トランジスタの製造方法。 - 【請求項２】前記ソース電極及びドレイン電極はモリブ
デンまたはモリブデン−タングステン合金の単一膜また
はこれらを含む二重膜で形成する、請求項１に記載の薄
膜トランジスタの製造方法。 - 【請求項３】前記Ｏ2の流量は前記ＣＦ4流量の１／５以
下である、請求項１又は２に記載の薄膜トランジスタの
製造方法。 - 【請求項４】前記Ｏ2の流量は１００ｓｃｃｍ以下であ
る、請求項１から３のいずれかに記載の薄膜トランジス
タの製造方法。 - 【請求項５】基板上にゲート電極を形成する段階と、 前記ゲート電極を覆うゲート絶縁膜を形成する段階と、 前記ゲート電極上の前記ゲート絶縁膜上に非晶質シリコ
ン層を形成する段階と、 前記非晶質シリコン層上にドーピングされた非晶質シリ
コン層を形成する段階と、 前記ドーピングされた非晶質シリコン層上に前記非晶質
シリコン層を中心にして両側にソース電極とドレイン電
極とを形成する段階と、 前記ドーピングされた非晶質シリコン層を乾式エッチン
グする段階と、 ヘリウムプラズマ工程を実施する段階と、 前記ソース電極、ドレイン電極及び非晶質シリコン層を
覆う保護膜を形成する段階と、 前記ドレイン電極を露出する接触孔を、前記保護膜に形
成する段階と、 前記接触孔を通じて前記ドレイン電極と接続された画素
電極を、前記保護膜上に形成する段階と、 を含む薄膜トランジスタの製造方法。 - 【請求項６】前記ヘリウムプラズマ工程は前記乾式エッ
チング段階以降に原位置のままで実施する、請求項５に
記載の薄膜トランジスタの製造方法。 - 【請求項７】前記ソース電極及びドレイン電極は、モリ
ブデンまたはモリブデン−タングステン合金で形成す
る、請求項５又は６に記載の薄膜トランジスタの製造方
法。 - 【請求項８】前記乾式エッチング段階において、エッチ
ング用の気体としてはＣＦ4＋ＨＣｌを用いる、請求項
５から７のいずれかに記載の薄膜トランジスタの製造方
法。 - 【請求項９】前記ソース電極とドレイン電極とを形成す
る段階は、 前記ドーピングされた非晶質シリコン層上に金属膜を蒸
着する段階と、前記金属膜上にフォトレジストパターン
を形成する段階と、 前記フォトレジストパターンをマスクにして前記金属膜
をエッチングすることでソース電極とドレイン電極を形
成する段階とを含み、 前記ドーピングされた非晶質シリコン層を乾式エッチン
グする段階は、 前記フォトレジストパターンを除去する段階と、 前記ソース電極とドレイン電極とをマスクにして前記ド
ーピングされた非晶質シリコン層を乾式エッチングする
段階とを含む、請求項５から８のいずれかに記載の薄膜
トランジスタの製造方法。 - 【請求項１０】前記ソース電極とドレイン電極とを形成
する段階は、 前記ドーピングされた非晶質シリコン層上に金属膜を蒸
着する段階と、前記金属膜上にフォトレジストパターン
を形成する段階と、 前記フォトレジストパターンをマスクにして前記金属膜
をエッチングすることでソース電極とドレイン電極を形
成する段階とを含み、 前記ドーピングされた非晶質シリコン層を乾式エッチン
グする段階は、 前記フォトレジストパターンをマスクにして前記ドーピ
ングされた非晶質シリコン層を乾式エッチングする段階
と、 前記フォトレジストパターンを除去する段階とを含む、
請求項５から８のいずれかに記載の薄膜トランジスタの
製造方法。
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|---|---|---|---|---|
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1999
- 1999-02-01 JP JP11023336A patent/JPH11274514A/ja active Pending
-
2000
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015062228A (ja) * | 2007-11-05 | 2015-04-02 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 薄膜トランジスタ |
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