JP2006080244A - Semiconductor device and manufacturing method therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、絶縁材料からなる基板や、表面に絶縁膜が形成された基板などの絶縁基板上に形成される絶縁ゲート型トランジスタなどのMOS型半導体素子を用いた半導体装置およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor device using a MOS type semiconductor element such as an insulated gate transistor formed on an insulating substrate such as a substrate made of an insulating material or a substrate having an insulating film formed on a surface thereof, and a method for manufacturing the same.
近年、高性能なシステム液晶表示装置などの実現に向けて、ガラス基板などの絶縁基板上に高性能な半導体素子を形成することが試みられている。これらの装置に用いられる半導体素子には薄膜状のシリコン半導体を用いるのが一般的である。特に、薄膜トランジスタ(TFT)は、アクティブマトリクス型液晶表示装置において、画像表示部に設けられるスイッチング素子およびドライバ(駆動回路)などの周辺回路部を構成する半導体素子として広く用いられている。 In recent years, attempts have been made to form high-performance semiconductor elements on an insulating substrate such as a glass substrate in order to realize a high-performance system liquid crystal display device or the like. A thin film silicon semiconductor is generally used as a semiconductor element used in these devices. In particular, a thin film transistor (TFT) is widely used as a semiconductor element constituting a peripheral circuit section such as a switching element and a driver (drive circuit) provided in an image display section in an active matrix liquid crystal display device.
例えば、アクティブマトリクス型液晶表示装置において、液晶層を挟んで対向配置される一方の基板(アクティブマトリクス基板)上に互いに交差するように複数のゲート配線およびソース配線が設けられ、両配線で囲まれた領域毎に画素電極が設けられる。両配線の交差部近傍位置には、各画素電極にドレイン領域が接続され、ソース領域にソース配線が接続され、ゲート電極にゲート配線が接続された薄膜トランジスタ(TFT)がスイッチング素子として設けられている。このアクティブマトリクス基板は、各画素電極と対向するように共通して対向電極が設けられた他方の基板(対向基板)と所定の間隔を開けて対向配置され、両基板の間に液晶材料が封入されている。さらに、アクティブマトリクス基板に周辺回路部を設ける場合には、画素電極およびTFTが設けられた画像表示部の周辺部に、CMOS回路などからなるドライバなどの周辺回路が設けられている。 For example, in an active matrix liquid crystal display device, a plurality of gate wirings and source wirings are provided on one substrate (active matrix substrate) opposed to each other across a liquid crystal layer so as to cross each other, and are surrounded by both wirings. A pixel electrode is provided for each region. A thin film transistor (TFT) in which a drain region is connected to each pixel electrode, a source wire is connected to the source region, and a gate wire is connected to the gate electrode is provided as a switching element near the intersection of both wires. . This active matrix substrate is placed opposite to the other substrate (counter substrate) provided with a common counter electrode so as to face each pixel electrode, with a predetermined gap, and a liquid crystal material is enclosed between the two substrates. Has been. Further, when the peripheral circuit portion is provided on the active matrix substrate, a peripheral circuit such as a driver made of a CMOS circuit or the like is provided in the peripheral portion of the image display portion provided with the pixel electrode and the TFT.
特に、近年では、高精細な画像表示および大容量の情報信号処理を行うために、ドライバなどの周辺回路部における駆動能力の向上が非常に重要な課題となっており、半導体素子に対して小型化および高速特性化の要求が強まっている。 In particular, in recent years, in order to perform high-definition image display and large-capacity information signal processing, improvement of driving capability in peripheral circuit portions such as drivers has become a very important issue, which is smaller than semiconductor devices. There is an increasing demand for higher speed and higher speed characteristics.
TFTでは、より高速特性を得るために、非晶質シリコン薄膜よりも高移動度を有する多結晶シリコン薄膜を用いたTFTが開発されている。これが例えば特許文献1に開示されている。また、装置の小型化のために、半導体素子の微細化も試みられている。
In TFTs, TFTs using a polycrystalline silicon thin film having higher mobility than an amorphous silicon thin film have been developed in order to obtain higher speed characteristics. This is disclosed in
例えば液晶表示装置において、例えばトップゲート型のTFTを用いる場合に、絶縁基板上に形成されたTFTなどの半導体素子上を覆うように層間絶縁膜が設けられ、その層間絶縁膜上にソース配線およびドレイン配線などの配線層が設けられる。この層間絶縁膜に設けられたコンタクト開口部(コンタクトホール)において、TFTのソース領域およびドレイン領域と、ソース配線およびドレイン配線とが電気的に接続される電極構造になっている。 For example, in a liquid crystal display device, when a top gate type TFT is used, for example, an interlayer insulating film is provided so as to cover a semiconductor element such as a TFT formed on an insulating substrate. A wiring layer such as a drain wiring is provided. In the contact opening (contact hole) provided in the interlayer insulating film, the TFT source region and drain region are electrically connected to the source wiring and drain wiring.
半導体素子の微細化が進むにつれて、そのコンタクトホール(コンタクト開口部)も微細化する必要がある。 As the miniaturization of semiconductor elements proceeds, the contact holes (contact openings) also need to be miniaturized.
このコンタクトホールは、従来、ウェットエッチング法またはドライエッチング法により、ソース領域およびドレイン領域を露出させるように層間絶縁膜およびゲート絶縁膜にエッチングを行って開口部を形成する。 Conventionally, this contact hole is formed by etching the interlayer insulating film and the gate insulating film so as to expose the source region and the drain region by wet etching or dry etching.
図5は、ウェットエッチングのみによりコンタクトホールを形成した場合のコンタクトホールの形状を示す断面図である。図3には、半導体装置を構成するTFTの基本構成例を示している。等方性エッチングをウェットエッチングにより行う事例としては例えば特許文献2に開示されている。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing the shape of the contact hole when the contact hole is formed only by wet etching. FIG. 3 shows a basic configuration example of a TFT constituting the semiconductor device. An example in which isotropic etching is performed by wet etching is disclosed in
図5に示すように、表面にベースコート膜2が設けられたガラス基板1上に、チャネル領域3aの両側にLDD領域3bおよびソース/ドレイン領域(n+領域)3cを有する半導体層3が設けられ、その半導体層3上を覆うように設けられたゲート絶縁膜4上にチャネル領域3aと重畳するようにゲート電極5が設けられて薄膜トランジスタ(TFT)が構成されている。このTFT上を覆うように、ゲート絶縁膜4およびゲート電極5上に層間絶縁膜9が設けられ、この層間絶縁膜9およびゲート絶縁膜4にウェットエッチングのみによるコンタクトホール14が形成されている。層間絶縁膜9の上にはソース/ドレイン配線13が設けられ、コンタクトホール14を介してソース/ドレイン配線13とソース/ドレイン領域3cとが電気的に接続されて電極接続構造が構成されている。
As shown in FIG. 5, a
図6は、ドライエッチングのみによりコンタクトホールを形成した場合のコンタクトホールの形状を示す断面図である。図6には、半導体装置を構成するTFTの基本構成例を示している。異方性エッチングをドライエッチングにより行う事例としては例えば特許文献3に開示されている。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing the shape of the contact hole when the contact hole is formed only by dry etching. FIG. 6 shows a basic configuration example of a TFT constituting a semiconductor device. An example of performing anisotropic etching by dry etching is disclosed in
図6に示すように、表面にベースコート膜2が設けられたガラス基板1上に、チャネル領域3aの両側にLDD領域3bおよびソース/ドレイン領域(n+領域)3cを有する半導体層3が設けられ、その半導体層3を覆うように設けられたゲート絶縁膜4上にチャネル領域3aと重畳するようにゲート電極5が設けられて薄膜トランジスタ(TFT)が構成されている。このTFTを覆うように、ゲート絶縁膜4およびゲート電極5上に層間絶縁膜9が設けられ、この層間絶縁膜9およびゲート絶縁膜4にドライエッチングのみによりコンタクトホール15が形成されている。層間絶縁膜9の上にはソース/ドレイン配線13が設けられ、コンタクトホール15を介してソース/ドレイン配線13とソース/ドレイン領域3cとが電気的に接続されて電極接続構造が構成されている。
上記図5の構成では、ウェットエッチングのみによりコンタクトホール14が形成された場合には、ウェットエッチングが等方性エッチングであるために、コンタクトホール14の下端から上端にわたってテーパ部が形成されてしまい、このテーパ部によってコンタクトホール14が広がって半導体装置の微細化が困難になる。
In the configuration shown in FIG. 5, when the
上記図6の構成では、ドライエッチングのみによりコンタクトホール15が形成された場合には、大型基板上に形成された層間絶縁膜9の膜厚ばらつきやドライエッチングレートのばらつき、および絶縁膜とシリコン膜との選択比が低いことなどにより、大型基板上で均一性良く良好な状態のコンタクトホール15を形成することが困難である。
In the configuration of FIG. 6, when the
この場合には、ドライエッチングが異方性エッチングであるために、コンタクトホール15の微細化が進むにつれて、コンタクトホール15のアスペクト比(縦横比)が高くなる。このため、配線材料の段差被覆性が悪くなり、コンタクトホール部で導通材料が途切れて導通不良が発生する確率が高くなって、これが歩留りを低下させる要因になる。
In this case, since the dry etching is anisotropic etching, the aspect ratio (aspect ratio) of the
ドライエッチングのみによりコンタクトホール15を形成する場合には、エッチング時間が長くなることから、スループットが悪くなるなどの問題もある。
When the
本発明は、上記従来の問題を解決するもので、面内均一性良く良好なコンタクトホールを形成できる半導体装置およびその製造方法を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-described conventional problems and to provide a semiconductor device capable of forming a good contact hole with good in-plane uniformity and a method for manufacturing the same.
本発明の半導体装置の製造方法は、絶縁基板上に下方電極を形成し、該下方電極を覆うように層間絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、該層間絶縁膜の一部にその深さ方向途中まで等方性エッチングを行った後、引き続いて該層間絶縁膜の同じ箇所に、該下方電極が露出するまで異方性エッチングを行って該層間絶縁膜に開口部を形成する開口部形成工程と、該開口部および該層間絶縁膜上に上方電極を形成して、該開口部を通して該下方電極と該上方電極とを電気的に接続させる上方電極形成工程とを有しており、そのことにより上記目的が達成される。 The method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes an insulating film forming step in which a lower electrode is formed on an insulating substrate, an interlayer insulating film is formed so as to cover the lower electrode, and a depth of the interlayer insulating film is formed in a part of the interlayer insulating film. After forming isotropic etching in the middle of the direction, subsequently forming an opening in the interlayer insulating film by performing anisotropic etching until the lower electrode is exposed at the same portion of the interlayer insulating film Forming an upper electrode on the opening and the interlayer insulating film, and electrically connecting the lower electrode and the upper electrode through the opening, and This achieves the above object.
本発明の半導体装置の製造方法は、ソース領域、ドレイン領域およびチャネル領域を含む半導体層と該チャネル領域に重畳したゲート電極との間にゲート絶縁膜が設けられた半導体素子を形成する半導体素子形成工程と、該半導体素子上を覆うように層間絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、該層間絶縁膜の各一部に等方性エッチングを行った後、引き続いて該層間絶縁膜の同じ箇所に該ゲート電極、ソース領域およびドレイン領域がそれぞれ露出するまで異方性エッチングを行って該層間絶縁膜と該ゲート絶縁膜、および該層間絶縁膜に各開口部をそれぞれ形成する開口部形成工程と、該開口部および該層間絶縁膜上に、ゲート配線、ソース配線およびドレイン配線をそれぞれ形成して、該ゲート電極と該ゲート配線、該ソース領域と該ソース配線、および該ドレイン領域と該ドレイン配線を電気的にそれぞれ接続させる配線形成工程とを有しており、そのことにより上記目的が達成される。 According to a method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, a semiconductor element is formed by forming a semiconductor element in which a gate insulating film is provided between a semiconductor layer including a source region, a drain region, and a channel region and a gate electrode overlapping with the channel region. An insulating film forming step of forming an interlayer insulating film so as to cover the semiconductor element; and after performing isotropic etching on each part of the interlayer insulating film, the same portion of the interlayer insulating film Forming an opening in each of the interlayer insulating film, the gate insulating film, and the interlayer insulating film by performing anisotropic etching until the gate electrode, the source region, and the drain region are exposed. Then, a gate wiring, a source wiring, and a drain wiring are formed on the opening and the interlayer insulating film, respectively, and the gate electrode, the gate wiring, the source region, and the source are formed. Scan lines, and has a wiring forming step of electrically connecting each said drain region and said drain wiring, the objects can be achieved.
また、好ましくは、本発明の半導体装置の製造方法における開口部形成工程は、マスクを用いて前記等方性エッチングをウェットエッチングにより行い、該ウェットエッチングで用いた同じマスクを用いて前記異方性エッチングをドライエッチングにより行う。 Preferably, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, in the opening forming step, the isotropic etching is performed by wet etching using a mask, and the anisotropy is performed by using the same mask used in the wet etching. Etching is performed by dry etching.
さらに、好ましくは、本発明の半導体装置の製造方法における絶縁膜形成工程は、第1絶縁膜と第2絶縁膜とが積層された2層膜として前記層間絶縁膜を形成する。 Further preferably, in the insulating film forming step in the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, the interlayer insulating film is formed as a two-layer film in which a first insulating film and a second insulating film are laminated.
さらに、好ましくは、本発明の半導体装置の製造方法における第1絶縁膜を、前記第2絶縁膜をエッチングする等方性エッチングのエッチングストッパとする。 Further preferably, the first insulating film in the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention is an etching stopper for isotropic etching for etching the second insulating film.
さらに、好ましくは、本発明の半導体装置の製造方法における第1絶縁膜として窒化シリコン膜を形成し、前記第2絶縁膜として酸化シリコン膜を形成する。 More preferably, a silicon nitride film is formed as the first insulating film and a silicon oxide film is formed as the second insulating film in the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.
本発明の半導体装置は、絶縁基板上に設けられた下方電極上に層間絶縁膜を介して上方電極が設けられ、該層間絶縁膜に設けられた開口部を通して該下方電極と該上方電極とが電気的に接続されている半導体装置において、前記開口部は、該層間絶縁膜の深さ方向途中まで設けられ、表面側に広く開口するテーパ状開口部と、該テーパ状開口部に連通し、該層間絶縁膜の深さ方向途中から該下方電極が露出するまで設けられた該表面に垂直な壁面の筒状開口部とを有しており、そのことにより上記目的が達成される。 In the semiconductor device of the present invention, an upper electrode is provided on a lower electrode provided on an insulating substrate via an interlayer insulating film, and the lower electrode and the upper electrode are connected through an opening provided in the interlayer insulating film. In the electrically connected semiconductor device, the opening is provided partway in the depth direction of the interlayer insulating film, and communicates with the tapered opening that is wide open on the surface side, A cylindrical opening portion of a wall surface perpendicular to the surface provided from the middle of the interlayer insulating film in the depth direction until the lower electrode is exposed, thereby achieving the above object.
本発明の半導体装置は、ソース領域、ドレイン領域およびチャネル領域を含む半導体層と該チャネル領域に重畳したゲート電極との間にゲート絶縁膜が設けられた半導体素子が構成され、該半導体素子上を覆うように層間絶縁膜が設けられ、該層間絶縁膜上に設けられたゲート配線、ソース配線およびドレイン配線がそれぞれ、該層間絶縁膜および該ゲート絶縁膜、および該層間絶縁膜に設けられた各開口部をそれぞれ通して該ゲート電極、該ソース領域および該ドレイン領域と電気的にそれぞれ接続されている半導体装置において、前記開口部は、該層間絶縁膜の深さ方向途中まで設けられて、表面側に広く開口するテーパ状開口部と、該テーパ状開口部に連通し、該層間絶縁膜の深さ方向途中から該ゲート電極、該ソース領域または該ドレイン領域が露出するまで設けられた該表面に垂直な壁面の筒状開口部とを有しており、そのことにより上記目的が達成される。 A semiconductor device of the present invention includes a semiconductor element in which a gate insulating film is provided between a semiconductor layer including a source region, a drain region, and a channel region, and a gate electrode overlapping with the channel region. An interlayer insulating film is provided so as to cover, and a gate wiring, a source wiring, and a drain wiring provided on the interlayer insulating film are respectively provided on the interlayer insulating film, the gate insulating film, and the interlayer insulating film. In the semiconductor device electrically connected to the gate electrode, the source region, and the drain region through the openings, respectively, the openings are provided partway in the depth direction of the interlayer insulating film, A tapered opening wide open to the side, and communicated with the tapered opening, and the gate electrode, the source region or the drain from the middle of the interlayer insulating film in the depth direction. Has a cylindrical opening of the wall surface perpendicular to the surface provided to the in-region is exposed, the object is achieved.
また、好ましくは、本発明の半導体装置における層間絶縁膜は第1絶縁膜と第2絶縁膜とが積層された2層膜で構成されており、前記開口部は前記テーパ状開口部の下端が前記第1絶縁膜と第2絶縁膜との界面部に位置している。 Preferably, in the semiconductor device of the present invention, the interlayer insulating film is a two-layer film in which a first insulating film and a second insulating film are stacked, and the opening has a lower end of the tapered opening. It is located at the interface between the first insulating film and the second insulating film.
さらに、好ましくは、本発明の半導体装置における第1絶縁膜として窒化シリコン膜を形成し、前記第2絶縁膜として酸化シリコン膜を形成する。 More preferably, a silicon nitride film is formed as the first insulating film and a silicon oxide film is formed as the second insulating film in the semiconductor device of the present invention.
上記構成により、以下に、本発明の作用について説明する。 The operation of the present invention will be described below with the above configuration.
本発明にあっては、絶縁基板上に形成されたTFTなどの半導体装置の製造において、例えばトップゲート型トランジスタの場合、絶縁基板上にソース領域、ドレイン領域およびチャネル領域を含む半導体層を形成し、半導体層上にゲート絶縁膜を介してゲート電極をチャネル領域に重畳するように形成することによりトランジスタなどの半導体素子を作製した後、その半導体素子を覆うように層間絶縁膜を形成する。さらに、フォトリソグラフィー法などによりコンタクト開口パターンを有するマスクを形成し、等方性エッチングとして例えば10:1BHFなどを用いたウェットエッチングにより層間絶縁膜を深さ方向途中までエッチングする。引き続いて、異方性エッチングとして例えばRIEなどのドライエッチングによりソース領域およびドレイン領域がそれぞれ露出するまでエッチングを行って、層間絶縁膜およびゲート絶縁膜にコンタクト用の各開口部(コンタクトホール)をそれぞれ形成する。 In the present invention, in the manufacture of a semiconductor device such as a TFT formed on an insulating substrate, for example, in the case of a top gate type transistor, a semiconductor layer including a source region, a drain region and a channel region is formed on the insulating substrate. A semiconductor element such as a transistor is manufactured by forming a gate electrode on the semiconductor layer so as to overlap the channel region with a gate insulating film interposed therebetween, and then an interlayer insulating film is formed so as to cover the semiconductor element. Further, a mask having a contact opening pattern is formed by photolithography or the like, and the interlayer insulating film is etched halfway in the depth direction by wet etching using, for example, 10: 1 BHF as isotropic etching. Subsequently, etching is performed until the source region and the drain region are exposed by dry etching such as RIE, for example, as anisotropic etching, and openings for contact (contact holes) are formed in the interlayer insulating film and the gate insulating film, respectively. Form.
従来のように、例えばウェットエッチングのみでコンタクトホールを形成する場合には、図5に示すように、テーパ部がコンタクトホールの上端から下端まで形成されて面積を取り、コンタクトホールの微細化が困難になる。 For example, when a contact hole is formed only by wet etching as in the prior art, as shown in FIG. 5, the tapered portion is formed from the upper end to the lower end of the contact hole to take up an area, and it is difficult to miniaturize the contact hole. become.
また、従来のように、ドライエッチングのみでコンタクトホールを形成する場合には、層間絶縁膜の膜厚ばらつきやドライエッチングレートのばらつき、絶縁膜とシリコン膜との選択比が低いことなどにより、大型基板上で均一性良く良好な状態のコンタクトホールを形成することが困難になる。また、コンタクトホールの微細化が進むにつれて、コンタクトホールのアスペクト比(縦横比)が高くなり、配線材料の段差被覆性が悪くなってコンタクトホール部で導通不良が発生する確率が高くなり、歩留りを低下させる要因となる。さらに、エッチング時間が長くなることから、スループットが悪くなる。 In addition, when a contact hole is formed only by dry etching as in the prior art, it is large due to variations in the film thickness of the interlayer insulating film, variations in the dry etching rate, and a low selectivity between the insulating film and the silicon film. It becomes difficult to form a contact hole in good condition with good uniformity on the substrate. In addition, as the contact hole becomes finer, the aspect ratio (aspect ratio) of the contact hole increases, the step coverage of the wiring material becomes worse, and the probability of occurrence of poor conduction in the contact hole portion increases, and the yield increases. It becomes a factor to reduce. Furthermore, since the etching time becomes longer, the throughput becomes worse.
これに対して、本発明ではウェットエッチングとドライエッチングを組合わせているため、ウェットエッチングのみの場合に比べてエッチング深さが半分になるためテーパのための必要面積が小さくなり、ドライエッチングのみの場合に比べて均一性が高く良好な状態のコンタクトホールを作製することができる。また、テーパ部が形成されて表面側の開口面積が広いため、コンタクトホールの微細化が進んでコンタクトホールのアスペクト比が高くなる場合でも、段差被覆性良く配線を接続することができる。さらに、ウェットエッチングを組合わせることによってドライエッチングの時間を短縮化してスループットを向上させることができる。 On the other hand, in the present invention, since wet etching and dry etching are combined, the etching depth is halved compared to the case of only wet etching, so the necessary area for taper is reduced, and only dry etching is performed. Compared to the case, a contact hole having a high uniformity and a good state can be manufactured. In addition, since the tapered portion is formed and the opening area on the surface side is wide, even when the contact hole is miniaturized and the aspect ratio of the contact hole is increased, the wiring can be connected with good step coverage. Furthermore, by combining wet etching, the dry etching time can be shortened and the throughput can be improved.
これにより、例えば微細なトップゲート型トランジスタを製造する場合に、面内均一性良く良好な特性を有するコンタクト用の開口部およびコンタクト用の配線を形成して、高性能で高い信頼性を有する半導体装置を歩留まり良く作製することができる。 Thus, for example, when manufacturing a fine top-gate transistor, a contact opening and contact wiring having good characteristics with good in-plane uniformity are formed, and a semiconductor having high performance and high reliability. The device can be manufactured with high yield.
層間絶縁膜としては、例えば酸化シリコン膜、リンやボロンが添加された酸化シリコン膜(BPSG、PSG)、窒化シリコン膜などを用いることができる。 As the interlayer insulating film, for example, a silicon oxide film, a silicon oxide film to which phosphorus or boron is added (BPSG or PSG), a silicon nitride film, or the like can be used.
さらに、層間絶縁膜を2層の積層膜とすることによって、よりばらつきが少ないコンタクト用の開口部を形成することが可能になる。 Furthermore, by forming the interlayer insulating film as a two-layered film, it is possible to form contact openings with less variation.
例えば、絶縁基板上にTFTなどの半導体装置を製造する場合に、絶縁基板上にソース領域、ドレイン領域およびチャネル領域を含む半導体層を形成し、この半導体層上にゲート絶縁膜を介してゲート電極をチャネル領域と重畳するように形成することにより半導体素子を作製した後、半導体素子を覆うように、例えば窒化シリコン膜からなる第1絶縁膜と、例えば酸化シリコン膜からなる第2絶縁膜とを積層する。さらに、フォトリソグラフィー法などによりコンタクト開口パターンを有するマスクを形成し、等方性エッチングとして例えば10:1BHFなどを用いたウェットエッチングにより第2絶縁膜をエッチングする。引き続いて、同じマスクを用いて異方性エッチングとして例えばRIEなどのドライエッチングによりソース・ドレイン領域が露出するまでエッチングを行って、コンタクト用の開口部(コンタクトホール)を形成する。このとき、ウェットエッチングでは酸化シリコン膜と窒化シリコン膜との選択比が高いことから、窒化シリコン膜をエッチングストッパとすることによって、酸化シリコン膜の膜厚ばらつきやウェットエッチングレートのばらつきに起因するオーバーエッチングやアンダーエッチングを減らし、残膜のばらつきを低減することが可能となる。 For example, when manufacturing a semiconductor device such as a TFT on an insulating substrate, a semiconductor layer including a source region, a drain region, and a channel region is formed on the insulating substrate, and a gate electrode is formed on the semiconductor layer via a gate insulating film. After the semiconductor element is formed so as to overlap with the channel region, a first insulating film made of, for example, a silicon nitride film and a second insulating film made of, for example, a silicon oxide film are formed so as to cover the semiconductor element Laminate. Further, a mask having a contact opening pattern is formed by photolithography or the like, and the second insulating film is etched by wet etching using, for example, 10: 1 BHF as isotropic etching. Subsequently, etching is performed using the same mask until the source / drain regions are exposed by dry etching such as RIE as anisotropic etching, thereby forming contact openings (contact holes). At this time, since the selective ratio between the silicon oxide film and the silicon nitride film is high in wet etching, the silicon nitride film is used as an etching stopper, so that the silicon oxide film has a film thickness variation or a wet etching rate variation. Etching and under-etching can be reduced, and variations in the remaining film can be reduced.
以上説明したように、本発明によれば、基板面内で均一性が良好なコンタクト開口部および信頼性が高いコンタクト配線を歩留まり良く形成することが可能となり、微細な半導体装置を作製することができる。 As described above, according to the present invention, contact openings with good uniformity and contact wiring with high reliability can be formed with high yield in the substrate surface, and a fine semiconductor device can be manufactured. it can.
また、等方性のウェットエッチングによりコンタクトホールにテーパ部が形成されるため、TFTの微細化が進んでコンタクトホールのアスペクト比が高くなる場合でも、段差被覆性良くソース/ドレイン配線を接続させて、信頼性が高いコンタクト配線を形成することができる。 In addition, since the tapered portion is formed in the contact hole by isotropic wet etching, even when the TFT has been miniaturized and the aspect ratio of the contact hole is increased, the source / drain wiring is connected with good step coverage. A highly reliable contact wiring can be formed.
さらに、ウェットエッチングを組み合わせることによってドライエッチングの時間を短縮化することができるので、スループットを向上させることができる。 Furthermore, the dry etching time can be shortened by combining wet etching, so that the throughput can be improved.
したがって、例えば液晶表示装置などにおいて、アクティブマトリクス基板に要求される高性能化および高集積化を同時に満足させ、多機能のシステム(駆動回路と画像表示部以外にも画像処理などの機能回路が周辺回路として搭載される)が同一基板上に搭載された高性能システム液晶表示装置用基板を歩留まり良く作製することができる。これによって液晶モジュールのコンパクト化、高性能化および低コスト化を図ることができる。 Therefore, for example, in a liquid crystal display device, the high performance and high integration required for an active matrix substrate are satisfied at the same time, and a multifunctional system (functional circuits such as image processing in addition to the drive circuit and the image display unit are peripheral. It is possible to manufacture a substrate for a high performance system liquid crystal display device mounted on the same substrate with a high yield. As a result, the liquid crystal module can be made compact, high performance and low cost.
以下に、本発明の半導体装置およびその製造方法の実施形態1,2をガラス基板上に形成されたN型TFTおよびその製造方法に適用した場合について、図面を参照しながら詳細に説明する。
(実施形態1)
図1は、本発明の半導体装置の実施形態1を構成するTFTの基本構成例を示す要部断面図である。
Hereinafter, a case where the semiconductor device of the present invention and the first and second embodiments of the manufacturing method thereof are applied to an N-type TFT formed on a glass substrate and a manufacturing method thereof will be described in detail with reference to the drawings.
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a cross-sectional view of a principal part showing a basic configuration example of a
図1に示すように、表面にベースコート膜2が設けられたガラス基板1上に、チャネル領域3aの両側にLDD領域3bおよびソース/ドレイン領域(n+領域)3cを有する半導体層3が設けられ、その半導体層3を覆うように設けられたゲート絶縁膜4上にチャネル領域3aと重畳するようにゲート電極5が設けられて、半導体装置としての薄膜トランジスタ(TFT)が構成されている。このTFTを覆うように、ゲート絶縁膜4およびゲート電極5上に層間絶縁膜9が設けられ、ゲート絶縁膜4および層間絶縁膜9にウェットエッチングおよびドライエッチングによりコンタクト開口部(コンタクトホール)11および12が2段階に形成されている。層間絶縁膜9上にはソース/ドレイン配線13が設けられ、コンタクトホール11および12を介してソース/ドレイン配線13とソース/ドレイン領域3cとが電気的に接続されてTFTの電極接続構造が構成されている。
As shown in FIG. 1, a
この場合、表面側のコンタクトホール11は、等方性エッチングであるウェットエッチングによりテーパ部が形成されて上に広がっており、基板側のコンタクトホール12は、異方性エッチングであるドライエッチングにより基板表面に切り立った概ね垂直な面(ここでは、ほぼ垂直な面を含む面を単に垂直な面という)が形成されている。即ち、本発明の電極接続構造は、層間絶縁膜9の深さ方向途中まで設けられて、表面側に広く開口するテーパ状開口部(コンタクトホール11)と、このテーパ状開口部に連通し、層間絶縁膜9の深さ方向途中からソース/ドレイン領域3cが露出するまで設けられた表面に垂直な壁面の筒状開口部(コンタクトホール12)とを有している。
In this case, the
上記構成により、以下に、本実施形態1の半導体装置の製造方法について説明する。 The method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment will be described below with the above configuration.
図2A(a)〜図2A(d)および図2B(e)〜図2B(g)は、図1の半導体装置の一連の各製造工程を示す要部断面図である。 2A (a) to FIG. 2A (d) and FIG. 2B (e) to FIG. 2B (g) are main-part cross-sectional views showing a series of manufacturing steps of the semiconductor device of FIG.
これらの図2A(a)〜図2A(d)および図2B(e)〜図2B(g)の一連の各製造工程にしたがって順に説明する。 2A (a) to FIG. 2A (d) and FIG. 2B (e) to FIG. 2B (g) will be described in order according to a series of manufacturing steps.
まず、図2A(a)に示すように、ガラス基板1上に、ベースコート膜2としてプラズマCVD法により厚み300nmの酸化シリコン膜を成膜してこれを焼成した後、厚み30nmの真性(I型)のアモルファスシリコン膜(a−Si膜)を成膜する。触媒を用いた固相成長法やレーザ結晶化法などを用いてシリコン層を結晶化し、結晶性シリコン膜を形成する。得られた結晶性シリコン膜をアイランド状(島状)に加工し、その島状結晶性シリコン膜(半導体層)3を覆うようにゲート絶縁膜4として厚み60nmの酸化シリコン膜をプラズマCVD法により形成する。
First, as shown in FIG. 2A (a), a silicon oxide film having a thickness of 300 nm is formed as a
次に、図2A(b)に示すように、ゲート電極5の材料を、ゲート絶縁膜4上にスパッタリング法により厚み300nmのタングステン膜として成膜し、これをエッチングによりゲート電極形状に加工してゲート電極5を得る。このゲート電極5をマスクとしてLDD領域3bを形成するためにn−不純物6の注入を行う。このとき、ゲート電極5下の結晶性シリコン膜部分にはn−不純物6が注入されず、これをチャネル領域3aとして形成する。
Next, as shown in FIG. 2A (b), the material of the
続いて、図2A(c)に示すように、ゲート電極5およびLDD領域3bを覆うようにゲート絶縁膜4上にレジストマスク7を所定形状に形成し、n+不純物8の注入を行ってLDD領域3bと、ソース/ドレイン領域3cとなるn+領域を形成する。RTAや炉アニール、またはレーザ照射などによって注入された不純物の活性化を行う。
Subsequently, as shown in FIG. 2A (c), a resist
その後、図2A(d)に示すように、レジストマスク7を除去した後に、層間絶縁膜9として厚み1000nmの酸化シリコン膜をゲート絶縁膜4およびゲート電極5上に堆積する。更にその上にレジストマスク10を形成し、フォトリソグラフィー法によりコンタクト開口パターン10aを形成する。
Thereafter, as shown in FIG. 2A (d), after removing the resist
さらに、レジストマスク10を介して、ウェットエッチング法を用いて、例えば10:1BHFに5分間浸液することにより、図2B(e)に示すように、厚み600nmの酸化シリコン膜9をウェットエッチングにより侵食して凹部11aを形成する。このとき、等方性エッチングであるウェットエッチングにより、テーパ部を有するコンタクトホール11が形成される。
Further, the
次に、レジストマスク10を介して、ドライエッチング法、例えばC4F8/COガスを用いて100mTおよび700WのRIE条件で、図2B(f)に示すように、残りの層間絶縁膜9とゲート絶縁膜4をソース/ドレイン領域3cの表面が露出するまでドライエッチングにより侵食させて更なる凹部12aを形成する。このとき、異方性エッチングであるドライエッチングにより、基板表面に切り立った垂直な面を有するコンタクトホール12が形成される。
Next, as shown in FIG. 2B (f), the remaining
さらに、レジストマスク10を除去した後に、図2B(g)に示すように、層間絶縁膜9上にソース/ドレイン配線13を形成することにより、コンタクトホール11および12を介してソース/ドレイン領域3cとソース/ドレイン配線13とが電気的に接続されてTFTの電極接続構造が形成される。
Further, after removing the resist
以上のように、本実施形態1によれば、厚みのある層間絶縁膜9に、ウェットエッチングとドライエッチングを組合わせてコンタクトホールを作製するため、ウェットエッチングのみの場合に比べてテーパ部のために必要な面積が小さくなり、また、ドライエッチングのみの場合に比べて均一性が高く良好な状態のコンタクトホールを作製することができる。
As described above, according to the first embodiment, the contact hole is formed by combining wet etching and dry etching in the thick
また、コンタクトホールにウェットエッチングによるテーパ部が形成されるため、コンタクトホールの微細化が進んでコンタクトホールのアスペクト比が高くなる場合であっても、段差被覆性良く配線を接続することができる。 In addition, since the tapered portion is formed by wet etching in the contact hole, wiring can be connected with good step coverage even when the contact hole is miniaturized and the aspect ratio of the contact hole is increased.
さらに、ウェットエッチングを組合わせることによってドライエッチングの時間を短縮化してスループットを向上させることができる。 Furthermore, by combining wet etching, the dry etching time can be shortened and the throughput can be improved.
これによって、面内均一性良く良好な特性を有するコンタクトホールおよびコンタクト配線を形成して、高性能で高い信頼性を有する半導体装置を歩留まり良く作製することができる。 Accordingly, contact holes and contact wirings having good characteristics with good in-plane uniformity can be formed, and a semiconductor device having high performance and high reliability can be manufactured with high yield.
なお、本実施形態1において、層間絶縁膜9として酸化シリコン膜を用いたが、リンやボロンが添加された酸化シリコン膜(BPSG、PSG)や、窒化シリコン膜などを用いてもよい。
(実施形態2)
本実施形態2では、層間絶縁膜9を2層の積層膜とすることによって、コンタクトホール形成時のオーバーエッチングやアンダーエッチングを減らし、低抵抗コンタクトをより確実に形成可能とする半導体装置およびその製造方法について説明する。
In the first embodiment, a silicon oxide film is used as the
(Embodiment 2)
In the second embodiment, by forming the
図3は、本発明の半導体装置の実施形態2を構成するTFTの基本構成例を示す要部断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view of a principal part showing a basic configuration example of a
図3に示すように、上記実施形態1の場合と同様に、表面にベースコート膜2が設けられたガラス基板1上に、チャネル領域3aの両側にLDD領域3bおよびソース/ドレイン領域(n+領域)3cを有する半導体層3が設けられ、その半導体層3上を覆うように設けられたゲート絶縁膜4上にチャネル領域3aと重畳するようにゲート電極5が設けられて半導体装置としてのTFTが構成されている。このTFT上を覆うように、ゲート絶縁膜4およびゲート電極5上に第1絶縁膜9aおよび第2絶縁膜9bからなる層間絶縁膜が2段階に設けられ、第2絶縁膜9b、第1絶縁膜9aおよびゲート絶縁膜4にウェットエッチングおよびドライエッチングによりコンタクト開口部(コンタクトホール)12および11が形成されている。層間絶縁膜である第2絶縁膜9b上にはソース/ドレイン配線13が設けられ、コンタクトホール12および11を介してソース/ドレイン配線13とソース/ドレイン領域3cとが電気的に接続されて電極接続構造が構成されている。
As shown in FIG. 3, the
この場合、表面側のコンタクトホール12は、等方性エッチングであるウェットエッチングによりテーパ部が形成され、基板側のコンタクトホール11は、異方性エッチングであるドライエッチングにより基板表面に切り立った垂直な壁面(筒状開口部)が形成されている。また、コンタクトホール12は、ウェットエッチングの終端であるテーパ部の下端が概ね第1絶縁膜9aと第2絶縁膜9bとの界面部に位置している。即ち、本発明の電極接続構造は、層間絶縁膜9の深さ方向途中まで設けられて、表面側に広く開口するテーパ状開口部(コンタクトホール11)と、このテーパ状開口部に連通し、層間絶縁膜9の深さ方向途中からソース/ドレイン領域3cが露出するまで設けられた表面に垂直な壁面の筒状開口部(コンタクトホール12)とを有している。
In this case, the
上記構成により、以下に、本実施形態2の半導体装置の製造方法について説明する。 With the above configuration, a method for manufacturing the semiconductor device of the second embodiment will be described below.
図4A(a)〜図4A(d)および図4B(e)〜図4B(g)は、図3の半導体装置の一連の各製造工程を示す要部断面図である。 4A (a) to FIG. 4A (d) and FIG. 4B (e) to FIG. 4B (g) are cross-sectional views of relevant parts showing a series of manufacturing steps of the semiconductor device of FIG.
これらの図4A(a)〜図4A(d)および図4B(e)〜図4B(g)の一連の各製造工程にしたがって順に説明する。 4A (a) to FIG. 4A (d) and FIG. 4B (e) to FIG. 4B (g) will be described in order according to a series of manufacturing steps.
まず、図4A(a)に示すように、ガラス基板1上に、ベースコート膜2としてプラズマCVD法により厚み300nmの酸化シリコン膜を成膜して焼成した後、厚み30nmの真性(I型)のアモルファスシリコン膜(a−Si膜)を成膜する。さらに、触媒を用いた固相成長法やレーザ結晶化法などを用いてシリコン層を結晶化し、結晶性シリコン膜を形成する。得られた結晶性シリコン膜をアイランド状(島状)に加工し、その島状結晶性シリコン膜(半導体層)3上を覆うようにゲート絶縁膜4として厚み60nmの酸化シリコン膜をプラズマCVD法により形成する。
First, as shown in FIG. 4A (a), a 300 nm thick silicon oxide film is formed as a
次に、図4A(b)に示すように、ゲート絶縁膜4上に、スパッタリング法により厚み300nmのゲート電極5となるタングステン膜を成膜し、エッチングによりゲート電極形状に加工する。このゲート電極5をマスクとしてLDD領域3bを形成するためにn−不純物6の注入を行う。このとき、ゲート電極5下の結晶性シリコン膜部分にはn−不純物6が注入されず、チャネル領域3aが形成される。
Next, as shown in FIG. 4A (b), a tungsten film to be the
続いて、図4A(c)に示すようにレジストマスク7によってゲート電極5およびLDD領域3b上を覆い、n+不純物8の注入を行ってLDD領域3bと、ソース/ドレイン領域3cとなるn+領域を形成する。RTAや炉アニール、またはレーザ照射などによって注入された不純物の活性化を行う。ここまでは、上記実施形態1の場合と同様である。
Subsequently, as shown in FIG. 4A (c), the resist
その後、図4A(d)に示すように、層間絶縁膜を構成する第1絶縁膜9aとして窒化シリコン膜を厚み400nmに、第2絶縁膜9bとして酸化シリコン膜を厚み600nmに連続して堆積する。その上にレジストマスク10を形成し、フォトリソグラフィー法によりコンタクト開口パターン10aを形成して、ウェットエッチング法を用いて、例えば10:1BHFに5分間浸液することにより、図4B(e)に示すように、酸化シリコン膜9bをウェットエッチングにより侵食して凹部11a(テーパ状開口部)を形成する。このとき、等方性エッチングであるウェットエッチングにより、テーパ部を有するコンタクトホール11が形成される。また、10:1BHFは酸化シリコン膜9bと窒化シリコン膜9aとの選択比が高く、窒化シリコン膜9bは10:1 BHFによるエッチングレートが酸化シリコン膜9aより遅いため、窒化シリコン膜9aがウェットエッチング時のエッチングストッパとなる。ウェットエッチングの終端であるテーパ部の下端が概ね第1絶縁膜9aと第2絶縁膜9bとの界面部に位置する。
Thereafter, as shown in FIG. 4A (d), a silicon nitride film having a thickness of 400 nm is continuously deposited as the first insulating
次に、ドライエッチング法を用いて、例えばC4F8/COガスを用いて100mTおよび700WのRIE条件で、図4B(f)に示すように、窒化シリコン膜9aとゲート絶縁膜4をソース/ドレイン領域3cが露出するまでドライエッチングにより侵食して凹部12a(テーパ状開口部に連通する筒状開口部)を形成する。このとき、異方性エッチングであるドライエッチングにより、基板表面に垂直な面を有するコンタクトホール12が形成される。
Next, as shown in FIG. 4B (f), the
レジストマスク10を除去した後、図4B(g)に示すように、層間絶縁膜9b上にソース/ドレイン配線13を形成することにより、コンタクトホール11および12を介してソース/ドレイン領域3cとソース/ドレイン配線13とが接続される。
After removing the resist
したがって、本実施形態2によれば、ウェットエッチング時に酸化シリコン膜と窒化シリコン膜との選択比が高いことから、窒化シリコン膜をエッチングストッパとすることによって、酸化シリコン膜の膜厚ばらつきやウェットエッチングレートのばらつきに起因するオーバーエッチングやアンダーエッチングを減らし、残膜のばらつきを低減して、より均一性が高いコンタクトホールを形成することが可能となる。 Therefore, according to the second embodiment, since the selection ratio between the silicon oxide film and the silicon nitride film is high at the time of wet etching, by using the silicon nitride film as an etching stopper, the film thickness variation of the silicon oxide film and the wet etching are reduced. It is possible to form a contact hole with higher uniformity by reducing over-etching and under-etching due to rate variation and reducing variation in remaining film.
以上により、上記実施形態1,2によれば、層間絶縁膜9に対する10:1BHFによるウェットエッチングに続いて、同一レジストマスク10を用いたドライエッチングを行うことにより、層間絶縁膜9(または9a,9b)およびゲート絶縁膜4ににコンタクトホール11,12を連続して形成する。即ち、本発明の電極接続構造は、層間絶縁膜9の深さ方向途中まで設けられて、表面側に広く開口するテーパ状開口部(コンタクトホール11)と、このテーパ状開口部に連通し、層間絶縁膜9の深さ方向途中からソース/ドレイン領域3cが露出するまで設けられた表面に垂直な壁面の筒状開口部(コンタクトホール12)とを有している。これによって、微細な薄膜トランジスタの製造工程において、大型基板面内で均一性良く信頼性が高いコンタクトコールおよびコンタクト配線を形成することができる。
As described above, according to the first and second embodiments, the interlayer insulating film 9 (or 9a, 9a, 9a, 9b) is obtained by performing dry etching using the same resist
なお、上記実施形態1,2では、本発明の半導体装置の製造方法を、ガラス基板1上にN型TFTを作製する方法に適用した例について説明したが、本発明の電極接続構造とその形成方法は、これに限らず、絶縁基板上に設けられた下方電極と上方電極とが絶縁膜に設けられたコンタクト開口部を通して電気的に接続される電極接続構造であれば、いずれにも適用することが可能である。特に、本発明は、小型化および高速化が要求されるシステム液晶表示装置などにおいて、画像表示部および周辺回路部に設けられる薄膜トランジスタに適しており、高性能なシステム液晶表示装置を実現することができる。
In the first and second embodiments, the example in which the semiconductor device manufacturing method of the present invention is applied to a method of manufacturing an N-type TFT on the
また、上記実施形態1,2では、半導体装置としての薄膜トランジスタの構造として、トップゲート型トランジスタについて説明したが、これに限らず、ボトムゲート型トランジスタについても、本発明が適応できて本発明の効果を奏する。例えばトップゲート型トランジスタの場合には、絶縁基板上にソース領域、ドレイン領域およびチャネル領域を含む半導体層を形成し、この半導体層上にゲート絶縁膜を介してゲート電極をチャネル領域に重畳するように形成する。ボトムゲート型トランジスタの場合には、絶縁基板上にゲート電極を形成し、この上にゲート絶縁膜を介してソース領域、ドレイン領域およびチャネル領域を含む半導体層を形成し、ゲート電極とチャネル領域が重畳している。要するに、いずれの場合にも、ソース領域、ドレイン領域およびチャネル領域を含む半導体層と、このチャネル領域に重畳したゲート電極間にゲート絶縁膜が設けられた半導体素子を形成する。 In the first and second embodiments, the top gate transistor is described as the structure of the thin film transistor as the semiconductor device. However, the present invention is not limited to this, and the present invention can be applied to the bottom gate transistor. Play. For example, in the case of a top gate transistor, a semiconductor layer including a source region, a drain region, and a channel region is formed on an insulating substrate, and a gate electrode is superimposed on the channel region via a gate insulating film on the semiconductor layer. To form. In the case of a bottom gate transistor, a gate electrode is formed on an insulating substrate, and a semiconductor layer including a source region, a drain region, and a channel region is formed thereon via a gate insulating film. Superimposed. In short, in any case, a semiconductor element in which a gate insulating film is provided between a semiconductor layer including a source region, a drain region, and a channel region and a gate electrode overlapping with the channel region is formed.
さらに、上記実施形態1,2では、特に説明しなかったが、ゲート電極とゲート配線との接続にも本発明のコンタクトホール構造を用いる。即ち、開口部(コンタクトホール)および層間絶縁膜上に、ゲート配線、ソース配線およびドレイン配線をそれぞれ形成して、このゲート電極とゲート配線、ソース領域とソース配線、およびドレイン領域とドレイン配線を電気的にそれぞれ接続させる配線形成工程を有する。 Further, although not particularly described in the first and second embodiments, the contact hole structure of the present invention is also used for connection between the gate electrode and the gate wiring. That is, a gate wiring, a source wiring, and a drain wiring are formed on the opening (contact hole) and the interlayer insulating film, respectively, and the gate electrode and the gate wiring, the source region and the source wiring, and the drain region and the drain wiring are electrically connected. A wiring forming process for connecting them individually.
以上のように、本発明の好ましい実施形態1,2を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態1,2に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態1,2の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。
As mentioned above, although this invention was illustrated using
本発明は、絶縁材料からなる基板や、表面に絶縁膜が形成された基板などの絶縁基板上に形成される絶縁ゲート型トランジスタなどのMOS型半導体素子を用いた半導体装置、その製造方法、これに用いられる電極接続構造およびその形成方法の分野において、コンタクトホールを形成するためにウェットエッチングとドライエッチングを組合わせているため、ウェットエッチングのみの場合に比べてテーパのために必要な面積が小さくなり、ドライエッチングのみの場合に比べて均一性が高く良好な状態のコンタクトホールを作製することができる。また、ウェットエッチングによりテーパが形成されるため、コンタクトホールの微細化が進んでコンタクトホールのアスペクト比が高くなる場合でも、段差被覆性良く配線を接続することができる。さらに、ウェットエッチングを組合わせることによってドライエッチングの時間を短縮化してスループットを向上させることができる。さらに、層間絶縁膜を2層の積層膜とすることによって、よりばらつきが少ないコンタクト開口部を形成することが可能になる。本発明は、小型化および高速化が要求されるシステム液晶表示装置などにおいて、画像表示部および駆動部に設けられる薄膜トランジスタに適しており、高性能なシステム液晶表示装置を実現することができる。 The present invention relates to a semiconductor device using a MOS semiconductor element such as an insulated gate transistor formed on an insulating substrate such as a substrate made of an insulating material or a substrate having an insulating film formed on the surface thereof, a method for manufacturing the same, and a method for manufacturing the same. In the field of the electrode connection structure used for and the formation method thereof, wet etching and dry etching are combined to form a contact hole, so that the area required for taper is smaller than in the case of only wet etching. Thus, a contact hole having a high uniformity and a favorable state can be manufactured as compared with the case of only dry etching. Further, since the taper is formed by wet etching, wiring can be connected with good step coverage even when the contact hole is miniaturized and the aspect ratio of the contact hole is increased. Furthermore, by combining wet etching, the dry etching time can be shortened and the throughput can be improved. Furthermore, by forming the interlayer insulating film as a two-layered film, it is possible to form contact openings with less variation. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is suitable for a thin film transistor provided in an image display unit and a drive unit in a system liquid crystal display device and the like that are required to be reduced in size and speed, and can realize a high-performance system liquid crystal display device.
1 ガラス基板(絶縁基板)
2 ベースコート膜
3 半導体層(島状の結晶性シリコン膜)
3a チャネル領域
3b LDD領域
3c ソース/ドレイン領域(n+領域)
4 ゲート絶縁膜
5 ゲート電極
6 n−不純物注入
7 レジストマスク
8 n+不純物注入
9 層間絶縁膜(酸化シリコン膜)
9a 第1絶縁膜(窒化シリコン膜)
9b 第2絶縁膜(酸化シリコン膜)
10 レジストマスク
10a コンタクト開口パターン
11 コンタクトホール
11a ウェットエッチングにより形成された凹部
12 コンタクトホール
12a ドライエッチングにより形成された凹部
13 ソース/ドレイン配線
1 Glass substrate (insulating substrate)
2
4
9a First insulating film (silicon nitride film)
9b Second insulating film (silicon oxide film)
DESCRIPTION OF
13 Source / drain wiring
Claims (10)
該層間絶縁膜の一部にその深さ方向途中まで等方性エッチングを行った後、引き続いて該層間絶縁膜の同じ箇所に、該下方電極が露出するまで異方性エッチングを行って該層間絶縁膜に開口部を形成する開口部形成工程と、
該開口部および該層間絶縁膜上に上方電極を形成して、該開口部を通して該下方電極と該上方電極とを電気的に接続させる上方電極形成工程とを有する半導体装置の製造方法。 An insulating film forming step of forming a lower electrode on the insulating substrate and forming an interlayer insulating film so as to cover the lower electrode;
An isotropic etching is performed on a part of the interlayer insulating film halfway in the depth direction, and then an anisotropic etching is performed until the lower electrode is exposed at the same portion of the interlayer insulating film. An opening forming step of forming an opening in the insulating film;
An upper electrode forming step of forming an upper electrode on the opening and the interlayer insulating film and electrically connecting the lower electrode and the upper electrode through the opening.
該半導体素子上を覆うように層間絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、
該層間絶縁膜の各一部に等方性エッチングを行った後、引き続いて該層間絶縁膜の同じ箇所に該ゲート電極、ソース領域およびドレイン領域がそれぞれ露出するまで異方性エッチングを行って該層間絶縁膜と該ゲート絶縁膜、および該層間絶縁膜に各開口部をそれぞれ形成する開口部形成工程と、
該開口部および該層間絶縁膜上に、ゲート配線、ソース配線およびドレイン配線をそれぞれ形成して、該ゲート電極と該ゲート配線、該ソース領域と該ソース配線、および該ドレイン領域と該ドレイン配線を電気的にそれぞれ接続させる配線形成工程とを有する半導体装置の製造方法。 A semiconductor element formation step of forming a semiconductor element in which a gate insulating film is provided between a semiconductor layer including a source region, a drain region, and a channel region and a gate electrode overlapping with the channel region;
An insulating film forming step of forming an interlayer insulating film so as to cover the semiconductor element;
Isotropic etching is performed on each part of the interlayer insulating film, and then anisotropic etching is performed until the gate electrode, the source region, and the drain region are respectively exposed at the same portion of the interlayer insulating film. An opening forming step of forming each opening in the interlayer insulating film, the gate insulating film, and the interlayer insulating film;
A gate wiring, a source wiring, and a drain wiring are formed on the opening and the interlayer insulating film, and the gate electrode and the gate wiring, the source region and the source wiring, and the drain region and the drain wiring are formed. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a wiring formation step of electrically connecting each.
前記開口部は、該層間絶縁膜の深さ方向途中まで設けられ、表面側に広く開口するテーパ状開口部と、該テーパ状開口部に連通し、該層間絶縁膜の深さ方向途中から該下方電極が露出するまで設けられた該表面に垂直な壁面の筒状開口部とを有する半導体装置。 An upper electrode is provided on the lower electrode provided on the insulating substrate via an interlayer insulating film, and the lower electrode and the upper electrode are electrically connected through an opening provided in the interlayer insulating film. In semiconductor devices,
The opening is provided halfway in the depth direction of the interlayer insulating film, and is connected to the tapered opening that is wide open on the surface side, and the taper-shaped opening, and from the middle of the interlayer insulating film in the depth direction. A semiconductor device having a cylindrical opening on a wall surface perpendicular to the surface provided until the lower electrode is exposed.
前記開口部は、該層間絶縁膜の深さ方向途中まで設けられて、表面側に広く開口するテーパ状開口部と、該テーパ状開口部に連通し、該層間絶縁膜の深さ方向途中から該ゲート電極、該ソース領域または該ドレイン領域がそれぞれ露出するまで設けられた該表面に垂直な壁面の筒状開口部とを有する半導体装置。 A semiconductor element in which a gate insulating film is provided between a semiconductor layer including a source region, a drain region, and a channel region and a gate electrode overlapping with the channel region is configured, and an interlayer insulating film is formed so as to cover the semiconductor element A gate wiring, a source wiring, and a drain wiring provided on the interlayer insulating film through the openings provided in the interlayer insulating film, the gate insulating film, and the interlayer insulating film, respectively. In the semiconductor device electrically connected to the gate electrode, the source region, and the drain region,
The opening is provided partway in the depth direction of the interlayer insulating film, and is connected to the tapered opening that opens widely on the surface side, and from the middle in the depth direction of the interlayer insulating film. A semiconductor device having a cylindrical opening on a wall surface perpendicular to the surface provided until the gate electrode, the source region, or the drain region are exposed.
前記開口部は前記テーパ状開口部の下端が前記第1絶縁膜と第2絶縁膜との界面部に位置している請求項7または8に記載の半導体装置。 The interlayer insulating film is composed of a two-layer film in which a first insulating film and a second insulating film are laminated,
9. The semiconductor device according to claim 7, wherein a lower end of the tapered opening is located at an interface between the first insulating film and the second insulating film.
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008040492A (en) * | 2006-08-03 | 2008-02-21 | Toppoly Optoelectronics Corp | Method for fabricating system for displaying image |
US9929716B2 (en) | 2015-01-12 | 2018-03-27 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. | Acoustic resonator and method of manufacturing the same |
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-
2004
- 2004-09-08 JP JP2004261699A patent/JP2006080244A/en not_active Withdrawn
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008040492A (en) * | 2006-08-03 | 2008-02-21 | Toppoly Optoelectronics Corp | Method for fabricating system for displaying image |
US9929716B2 (en) | 2015-01-12 | 2018-03-27 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. | Acoustic resonator and method of manufacturing the same |
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Legal Events
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