JP2007027710A - コンタクトホール形成方法及びこれ用いた薄膜トランジスタ基板の製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】エッチング比制御が可能なコンタクトホール形成方法を提供すること。また、コンタクトホール下部に位置した金属配線の酸化を防止するコンタクトホール形成方法を提供すること。さらに、そのようなコンタクトホール形成方法を用いた薄膜トランジスタ基板の製造方法を提供すること。
【解決手段】本発明によると、乾式エッチング方法によってコンタクトホールを形成する方法及びこれを用いた薄膜トランジスタ基板の製造方法が提供される。コンタクトホール形成方法は、銀を含む金属配線が形成されている基板を準備し、基板全面に低温工程で絶縁膜を形成し、フッ素系ガス及び窒素ガスを含む無酸素ガスを用いた乾式エッチングによって絶縁膜の所定位置をエッチングして金属配線を露出することを含む。
【選択図】図1

Description

本発明はコンタクトホール形成方法及びこれを用いた薄膜トランジスタ基板の製造方法に関し、より詳細には、乾式エッチングによってコンタクトホールを形成する方法及びこれを用いた薄膜トランジスタ基板の製造方法に関する。
液晶表示装置(Liquid Crystal Display;LCD)は、現在最も広く使用されている平板表示装置(flat panel display)のうち一つである。液晶表示装置は、電極が形成されている2枚の基板とその間に充填されている液晶層とで構成されており、電極に電圧を印加して液晶層の液晶分子を再配列させることによって透過する光量を調節する表示装置である。
液晶表示装置のうちでも現在主流となっているものは、2個の基板に電界生成電極がそれぞれ具備されている形態をとる。この主流となっている液晶表示装置においては、一つの基板には複数の画素電極がマトリクス(matrix)状に配置されており、他の基板には一つの共通電極が基板全面を覆っている。このような液晶表示装置で画像の表示は各画素電極に電圧を印加することによって駆動される。このため、画素電極に印加される電圧をスイッチングするための三端子素子である薄膜トランジスタを各画素電極に接続し、この薄膜トランジスタを制御するための信号を伝達するゲート配線(gate line)と画素電極に印加される電圧を伝達するデータ配線(data line)とを基板上に形成する。
一方、液晶表示装置の表示面積がますます大型化することによって、薄膜トランジスタと接続されるゲート線及びデータ線も長くなり、それによって配線の抵抗も増加する。したがって、このような抵抗増加による信号遅延等の問題を解決するためには、前記ゲート配線及びデータ配線を最大限低い抵抗率を有する材料で形成する必要がある。
配線材料のうち最も低い抵抗率を有する物質は銀(Ag)であって、銀の抵抗率は約1.59μΩcmであることが知られている。したがって、銀でゲート配線またはデータ配線を形成することによって、信号遅延を解決することができる。しかし、銀(Ag)は熱に脆弱であり、銀で配線を形成した場合、例えば絶縁膜等を形成する後続する工程においては、低温で処理が行われなければならない。しかし、このような低温工程で形成された絶縁膜の膜質は、高温工程で形成された絶縁膜の膜質より相対的に脆弱である。このような低温工程で形成された絶縁膜を通常の乾式エッチングによってパターニングしコンタクトホールを形成する場合、エッチング比(etch rate)の制御が難しいだけでなく、アンダーカット(undercut)が発生し、エッチングプロファイルが逆テーパー(tapper)に形成されてしまう場合がある。また、エッチング工程により露出するゲート配線またはデータ配線も酸化され変色してしまう場合がある。
日本特開平10−197897号
本発明が解決しようとする技術的課題はエッチング比制御が可能なコンタクトホール形成方法を提供することにある。
本発明が解決しようとする技術的課題はコンタクトホール下部に位置した金属配線の酸化を防止するコンタクトホール形成方法を提供することにある。
本発明が解決しようとする他の技術的課題は前記したようなコンタクトホール形成方法を用いした薄膜トランジスタ基板の製造方法を提供することにある。
前記技術的課題を達成するための本発明の一実施形態によるコンタクトホール形成方法は、銀を含む金属配線が形成されている基板を準備し、前記基板全面に低温工程で絶縁膜を形成し、フッ素系ガス及び窒素ガスを含む無酸素ガスを用いた乾式エッチングによって前記絶縁膜の所定位置をエッチングし前記金属配線を露出することを含む。
前記他の技術的課題を達成するための本発明の一実施形態による薄膜トランジスタの製造方法は、基板上に第1方向に延長されたゲート線を含むゲート配線を形成し、低温工程で前記ゲート配線を覆う第1絶縁膜を形成し、前記第1絶縁膜上に前記ゲート線と交差するように第2方向に延長されたデータ線を含むデータ配線を形成し、前記低温工程で前記データ配線を覆う第2絶縁膜を形成し、フッ素系ガス及び窒素ガスを含む無酸素ガスを用いた乾式エッチングによって前記第1及び第2絶縁膜または前記第2絶縁膜の所定位置をエッチングし前記ゲート配線または前記データ配線を露出するコンタクトホールを形成することを含む。
その他実施形態の具体的な事項は詳細な説明及び図面に含まれている。
上述したように、本発明の一実施形態によるコンタクトホール形成方法または薄膜トランジスタ基板の製造方法は、低温工程で形成した絶縁膜をエッチングする時、そのエッチングレートを制御することによって、コンタクトホールの側面プロファイルを改善することができ、絶縁膜下部に位置する金属配線に対するアタックが防止され、金属配線の損傷を防止することができる。
本発明の利点及び特徴、そしてそれらを達成する方法は添付される図面と共に詳細に後述する実施形態を参照すると明確になる。しかし、本発明は以下開示する実施形態に限定されるわけではなく、相異なる多様な形態で実現される。本実施形態は、単に、本発明の開示が完全となるようにし、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者に発明の範ちゅうを完全に知らせるために提供するものである。本発明は特許請求の範囲より定義される。明細書全体に亘り、同一参照符号は同一構成要素を指称する。
以下、添付した図面を参照して本発明の一実施形態によるコンタクトホール形成方法を説明する。図1は本発明の一実施形態によるコンタクトホール形成方法の工程順序図である。図2ないし図6は本発明の一実施形態によるコンタクトホール形成方法の工程段階別断面図である。
図1を参照する。ます、基板上に導電層を形成する(ステップS1)。
図2に示したように、基板1上に銀(Ag)または銀(Ag)合金を含む導電層(2、以下、「銀導電層」と称する。)を形成する。基板1はガラス、石英またはサファイアなどの絶縁基板であり、銀導電層2を形成する前に銀導電層2の基板1との接着力を向上させるために、例えばインジウムスズオキサイド(Indium Tin Oxide;ITO)またはインジウムジンクオキサイド(Indium Zinc Oxide;IZO)等のインジウム酸化物で構成された透明導電性酸化膜(図示せず)をさらに形成するようにしてもよい。
銀導電層2は、例えばスパッタリングによって基板1上に形成するようにしてもよい。このとき、銀導電層2は約100ないし300nmの厚さ、例えば150nmないし200nmの厚さに形成するようにしてもよい。また、銀導電層2上にも上部に形成される絶縁膜との接着性向上及び上部膜に銀が拡散することを防止するために、上述したような透明導電性酸化膜(図示せず)をさらに形成するようにしてもよい。
次に、銀導電層をパターニングして配線を形成する(図1のステップS2)。
図3に示したように銀導電層2が形成されている基板上に感光膜を形成し、これを露光及び現像して目的とする形状の感光膜パターン3を形成する。続いて、目的とする形状の感光膜パターン3をエッチングマスクとして銀導電層2をパターニングすることによって銀を含む金属配線(2’、以下「銀配線」と称する。)を形成する。このとき、銀導電層2のパターニングは湿式エッチングによって行なうようにしてもよい。
続いて、絶縁膜を形成する(図1のステップS3)。
図4に示したように銀配線2’が形成されている基板1の全面に絶縁膜4を形成する。銀配線2’を用いる場合、熱に脆弱であって後に続く工程が高温で進むと、凝集現象(agglomeration)等が発生することがあり、深刻な場合には、断線の危険がある。したがって、後に続く工程は低温で進められなければならない。
銀配線2’上に形成される絶縁膜4は、低温、例えば約280℃以下の温度で堆積されるようにすればよい。280℃以下の堆積温度でも形成することができる絶縁膜(以下「低温形成絶縁膜」と称する。)は、例えば有機膜、低温非晶質酸化シリコン膜、低温非晶質窒化シリコン膜等を用いて形成される。このとき、有機膜は、例えばPFCB(PerFluoroCycloButane)、BCB(BenzoCycloButene)またはアクリル等を用いて形成されるようにしてもよい。上述したような低温非晶質酸化シリコン膜または低温非晶質窒化シリコン膜は、例えばプラズマ化学気相成長(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition;PECVD)法を用いて形成され、有機膜はスピンコーティングまたはスピンレスコーティング法などを用いて形成されることができるが、これらに限定されるわけではではない。
次に、絶縁膜をエッチングして配線を露出する(図1のステップS4)。
図5に示したように絶縁膜4上に感光膜を形成して、これを露光及び現像して目的とする形状の感光膜パターン5を形成する。次に、目的とする形状の感光膜パターン5をエッチングマスクとして絶縁膜4をパターニングして所定位置の銀配線2’を露出するコンタクトホール6を形成する。このとき、絶縁膜4のパターニングは乾式エッチング、例えばプラズマエッチングによって行われる。このとき、プラズマエッチングは、例えば上部に電源が印加される方式であるPE(Plasma Etch)モード装置で行われるようにしてもよい。このようなPEモード装置によってプラズマエッチングを行う場合、基板1または銀配線2’に対する損傷が少なく、感光膜に対する選択比が高くなる。また、PEモード装置によってプラズマエッチングを行う場合、圧力は約200mTないし500mTであるようにすればよい。
低温工程により形成された絶縁膜4は、高温工程により形成された絶縁膜と比べて膜質が相対的に脆弱である。低温工程により形成された絶縁膜4を通常の酸素ガスを用いたプラズマエッチングによってパターニングしコンタクトホールを形成する場合、エッチングレートが約3000nm/minと非常に高く、適切な時間調節が難しい。また、コンタクトホールの側壁プロファイルが不安定な逆テーパー状を示しており、絶縁膜下部に位置する金属配線に対するアタックも発生し、金属配線が酸化されて変色してしまう。
そこで、本発明の一実施形態によるコンタクトホール形成方法においては、フッ素系ガスと窒素(N)とを含む無酸素ガスをプラズマエッチングに用いる。フッ素系ガスは絶縁膜4に対して直接的にエッチング反応を起こすガスであって、例えばSF、CF、CHF及びCで構成された群から少なくとも一つ選択されるようにすればよい。窒素(N)ガスは、相対的に反応性が強い酸素(O)ガスの代わりに用いられ、膜質が脆弱な絶縁膜のエッチングレートの制御を容易にする。すなわち、窒素ガスを含むエッチングガスを用いて低温形成絶縁膜に対するプラズマエッチングを行う場合、エッチングレートは約1000nm/min程度である。この時、フッ素系ガスと窒素(N)ガスとの混合比率は2:1ないし4:1となるようにすればよいが、これに限定されるわけではなく、絶縁膜の膜質の堅さ程度、厚さ等によって混合比率を変えることができる。上述したようなエッチングガスを用いてプラズマエッチングを行い、絶縁膜4をパターニングしコンタクトホール6を形成することにより、コンタクトホール6の側壁プロファイルは実質的に垂直に近い形状を有するようになる。加えて、コンタクトホール6により露出する銀配線2’もプラズマエッチングガスにより酸化されず、変色も発生しない。
続いて、絶縁膜4上の感光膜パターン5を除去することにより図6に示したようにコンタクトホール6が完成する。
以上説明した本発明の一実施形態によるコンタクトホール形成方法は、液晶表示装置、有機EL(organic Electro−Luminescence)表示装置等に用いられる薄膜トランジスタ基板、半導体素子、半導体装置等に適用可能である。以下、本発明の一実施形態によるコンタクトホール形成方法を薄膜トランジスタ基板に適用した例を説明するが、本発明の適用はこれに限定されるわけではない。
次に、添付した図面を参照して本発明の一実施形態に配線形成方法を用いた薄膜トランジスタ基板の製造方法について説明する。
まず、図7A及び図7Bを参照して本発明の一実施形態によるコンタクトホール形成方法を用いて製造された薄膜トランジスタ基板の構造について説明する。図7Aは本発明の一実施形態による製造方法により製造された薄膜トランジスタ基板のレイアウト図である。図7Bは図7AのB−B’線に沿った断面図である。
図7A及び図7Bに示したように、絶縁基板10上にゲート信号を伝達する複数のゲート配線が形成されている。ゲート配線22、24、26、27、28は、横方向に延びているゲート線22、ゲート線22の端に接続されていて外部からのゲート信号の印加を受けてゲート線に伝達するゲートパッド24、ゲート線22に接続されて突起状に形成された薄膜トランジスタのゲート電極26、ゲート線22と平行に形成されている蓄積電極27及び蓄積電極線28を含む。蓄積電極線28は、画素領域を横切って横方向に延びており、蓄積電極線28に比べて幅が広く形成されている蓄積電極27と接続されている。蓄積電極27は、後述する画素電極82と接続されたドレイン電極拡張部67と重なって画素の電荷保持能力を向上させる蓄積キャパシタを形成する。このような蓄積電極27及び蓄積電極線28の形態及び配置等は、多様な形態に変形することができ、画素電極82とゲート線22の重なりにより発生する蓄積容量が十分な場合は形成されないこともある。
ゲート配線22、24、26、27は、例えば銀導電層で形成されることができる。ゲート配線22、24、26、27の下部には基板10との接着性を向上させるために、ゲート配線22、24、26、27と基板10間にインジウムスズオキサイドまたはインジウムジンクオキサイド等のインジウム酸化物で構成された透明導電性酸化膜(図示せず)をさらに含むようにしてもよい。また、ゲート配線22、24、26、27上部にも、例えばゲート絶縁膜30のような上部膜との接着性を向上させて、銀が上部膜へ拡散することを防止するために上述したような透明導電性酸化膜(図示せず)をさらに含むようにしてもよい。
基板10、ゲート配線22、24、26、27、28の上には窒化シリコン(SiNx)または酸化シリコン(SiO)などで構成されたゲート絶縁膜30が形成されている。なお、窒化シリコンは例えば低温非晶質窒化シリコンであることがあって、酸化シリコンは低温非晶質酸化シリコンであるようにしてもよい。
ゲート電極26のゲート絶縁膜30上部には、水素化非晶質シリコンまたは多結晶シリコン等の半導体で構成された半導体層40が島状に形成されており、半導体層40の上部にはシリサイドまたはn型不純物が高農度でドーピングされたn+水素化非晶質シリコン等の物質からなるオーミックコンタクト層55、56がそれぞれ形成されている。
オーミックコンタクト層55、56及びゲート絶縁膜30上にはデータ配線62、65、66、67、68が形成されている。データ配線62、65、66、67、68は、縦方向に形成されゲート線22と交差して画素を定義するデータ線62、データ線62の分枝でありオーミックコンタクト層55の上部まで延長されているソース電極65、データ線62の一側端に接続され外部からの画像信号の印加を受けるデータパッド68、ソース電極65と分離されていてゲート電極26または薄膜トランジスタのチャネル部に対してソース電極65の反対側オーミックコンタクト層56上部に形成されているドレイン電極66、及びドレイン電極66から延長されて蓄積電極27と重なる広い面積のドレイン電極拡張部67を含む。
このようなデータ配線62、65、66、67、68は、例えば銀導電層で形成するようにしてもよい。ゲート配線62、65、66、67、68の下部には下部膜を形成するようにしてもよい。前記下部膜としては、例えばゲート絶縁膜30との接着性を向上させるためにデータ配線62、65、66、67、68とゲート絶縁膜30との間にインジウムスズオキサイドまたはインジウムジンクオキサイド等のインジウム酸化物で構成された透明導電性酸化膜(図示せず)が用いられる。また、ゲート配線62、65、66、67、68上部にも、例えば保護膜70のような上部膜との接着性を向上させ銀が上部膜へ拡散することを防止するために、前記したような透明導電性酸化膜(図示せず)をさらに含むようにしてもよい。
ソース電極65は、半導体層40と少なくとも一部分が重なりっている。ドレイン電極66は、ゲート電極26を中心としてソース電極65と対向して半導体層40と少なくとも一部分が重なる。ここで、オーミックコンタクト層55、56はその下部の半導体層40と、その上部のソース電極65及びドレイン電極66との間に存在してコンタクト抵抗を低減する役割をする。
ドレイン電極拡張部67は蓄積電極27と重なるように形成され、蓄積電極27とゲート絶縁膜30をとの間に設けられ、蓄積容量が形成される。蓄積電極27を形成しない場合、ドレイン電極拡張部(67)も形成しない。
データ配線62、65、66、67、68及びこれらが遮らない半導体層40上部には保護膜70が形成されている。保護膜70は、例えば平坦化特性が優れていて感光性を有する有機物質、例えばPFCB、BCBまたはアクリル等または無機物質である窒化シリコン(SiNx)、例えば低温非晶質窒化シリコンまたは酸化シリコン(SiO)、例えば低温非晶質酸化シリコン等で形成されるようにしてもよい。
また、保護膜70を有機物質で形成する場合には、ソース電極65とドレイン電極66との間の半導体層40が露出した部分に保護膜70の有機物質が接触することを防止するために、有機膜の下部に例えば低温非晶質窒化シリコンまたは低温非晶質酸化シリコンで構成された絶縁膜(図示せず)がさらに含まれるようにしてもよい。
保護膜70には、ドレイン電極拡張部67及びデータ線パッド68をそれぞれ露出するコンタクトホール77、78が形成されている。保護膜70とゲート絶縁膜30にはゲート線パッド24を露出するコンタクトホール74が形成されている。このようなコンタクトホール74、77、78の側壁プロファイルは実質的に垂直に近い形状を有する。
保護膜70上には、コンタクトホール77を介してドレイン電極66と電気的に接続され、画素に位置する画素電極82が形成されている。データ電圧が印加された画素電極82は、共通電極と共に電界を生成することによって画素電極82と共通電極との間の液晶層の液晶分子の配列を決定する。
また、保護膜70上にはコンタクトホール74、78を介してそれぞれゲートパッド24及びデータパッド68と接続されている補助ゲートパッド84及び補助データパッド88が形成されている。画素電極82と補助ゲート及びデータパッド86、88とは透明導電性酸化物質、例えばインジウムスズオキサイドまたはインジウムジンクオキサイドで構成されている。
続いて、本発明の一実施形態による薄膜トランジスタ基板の製造方法について図7A及び図7B、並びに図8Aないし図11Bを参照しながら詳細に説明する。本発明の一実施形態によるコンタクトホール形成方法が同様に適用される部分については、当業者に明確に類推または理解される範囲内で説明を省略したり簡略化したりしている。
まず図8A及び図8Bに示したように、絶縁基板10に銀導電層を例えばスパッタリングによって約100ないし300nmの厚さで形成した後、これをパターニングすることによって横方向に延びているゲート線22、ゲート線22の端に接続されているゲートパッド24、ゲート線22に接続されて突起状に形成されたゲート電極26、ゲート線22と平行に形成されている蓄積電極27及び蓄積電極線28を含むゲート配線を形成する。このとき、ゲート配線22、24、26、27、28と基板10の接着性向上のために銀導電層を形成する前にインジウムスズオキサイド及びインジウムジンクオキサイド等のインジウム酸化物で構成された透明導電性酸化膜(図示せず)を形成した後、これを銀導電層と共にパターニングするようにしてもよい。また、銀導電層を形成した後に上部ゲート絶縁膜30との接着性向上及び上部膜への銀の拡散を防止するために、上述したような透明導電性酸化膜(図示せず)を形成して、銀導電層と共にパターニングするようにしてもよい。このとき、銀導電層をはじめとする透明導電性酸化膜を例えば湿式エッチングによってパターニングするようにしてもよい。
続いて、図9A及び図9Bに示したように、ゲート配線22、24、26、27、28が形成されている基板全面にゲート絶縁膜30を形成する。このとき、銀導電層で形成されたゲート配線22、24、26、27、28の凝集現象の防止のためにゲート絶縁膜30は例えば約280℃以下の温度で形成されるようにしてもよい。このような低温形成絶縁膜としては、例えば低温非晶質酸化シリコン膜、低温非晶質窒化シリコン膜等を用いることができる。このとき、ゲート絶縁膜30を例えばそれぞれ150nmないし500nmの厚さに形成するようにしてもよい。
次に、例えばプラズマ化学気相成長法等を用いて、ゲート絶縁膜40上に真性非晶質シリコン層及びドーピングされた非晶質シリコン層をそれぞれ50nmないし200nm、30nmないし60nmの厚さに連続的に堆積する。真性非晶質シリコン層とドーピングされた非晶質シリコン層とをフォトエッチングしゲート電極24上部のゲート絶縁膜30上に島状の半導体層40とオーミックコンタクト層55、56とを形成する。
続いて、図10A及び図10Bに示したように、ゲート絶縁膜30、露出した半導体層40及びオーミックコンタクト層55、56上に銀導電層を形成して、これをフォトエッチングしてゲート線22と交差するデータ線62、データ線62と接続されてゲート電極26上部まで延長されているソース電極65、データ線62の一側端に接続されているデータパッド68、ソース電極65と分離されていてゲート電極26を中心にしてソース電極65と向き合うドレイン電極66及びドレイン電極66から延長されて蓄積電極27と重なる広い面積のドレイン電極拡張部67を含むデータ配線が形成される。このとき、データ配線62、65、66、67、68と下部のゲート絶縁膜30との接着性向上のために、銀導電層を形成する前にインジウムスズオキサイドまたはインジウムジンクオキサイド等のインジウム酸化物で構成された透明導電性酸化膜(図示せず)を形成した後、透明導電性酸化膜(図示せず)を銀導電層と共にパターニングするようにしてもよい。また、銀導電層を形成した次に上部保護膜70との接着性向上及び上部膜への銀の拡散を防止するために上述したような透明導電性酸化膜(図示せず)を銀導電層上部に形成した後、透明導電性酸化膜(図示せず)を銀導電層と共にパターニングするようにしてもよい。このとき、銀導電層をはじめとする透明導電性酸化膜は、例えば湿式エッチングによってパターニングするようにしてもよい。
次に、データ配線62、65、66、67、68で遮られないドーピングされた非晶質シリコン層をエッチングし、データ配線62、65、66、67、68をゲート電極26を中心にして両側に分離させる一方、両側のオーミックコンタクト層55、56間の半導体層40を露出させる。このとき、露出した半導体層40の表面を安定化させるために酸素プラズマを施すようにしてもよい。
続いて、図11A及び図11Bに示したように例えば280℃以下の温度でPFCB、BCBまたはアクリル等の有機物質、または窒化シリコン、例えば低温非晶質窒化シリコンまたは酸化シリコン、例えば低温非晶質酸化シリコン等の無機物質等で単一層または複数層で構成された保護膜70を形成する。このとき、低温非晶質酸化シリコン膜または低温非晶質窒化シリコン膜を用いて保護膜70を形成する場合には、例えばプラズマ化学気相成長方法を用いて形成することができる。有機膜を用いて保護膜70を形成する場合には、例えばスピンコーティングまたはスピンレスコーティング方法などを用いて形成することができるが、これらに限定されるわけではない。
保護膜70をプラズマ化学気相成長法によって形成することができるが、これに限定されるわけではない。
次に、保護膜40上に感光膜を形成し、これを露光及び現像して目的とする形状の感光膜パターン90を形成する。続いて、感光膜パターン90をエッチングマスクとしてゲート絶縁膜30と保護膜70とを共にパターニングすることによってゲートパッド24を露出するコンタクトホール74と、保護膜70をパターニングしてドレイン電極拡張部67及びデータパッド68を露出するコンタクトホール77、78とを形成する。このとき、ゲート絶縁膜30と保護膜70とのパターニングは乾式エッチング方法、例えばプラズマエッチング方法によって行う。
プラズマエッチングは、例えばPEモード装置によってフッ素系ガスと窒素(N)とを含む無酸素ガスを用いて行うようにしてもよい。このとき、圧力は約200mTないし500mTであるようにしてもよい。プラズマエッチングに用いられるフッ素系ガスとして、例えばSF、CF、CHF及びCで構成された群から少なくとも一つ選択されるようにしてもよい。これらのガスの窒素(N)ガスとの混合比率は2:1ないし4:1であるようにすればよいが、絶縁膜の堅さ程度、厚さ等によって混合比率を変えることができる。このとき、エッチングレートは約1000nm/min程度である。
上述したように、酸素に比べて反応性が少ない窒素ガスを用いてプラズマエッチングを行い、ゲート絶縁膜と保護膜とをパターニングすることによってコンタクトホールを形成する場合は、ゲート絶縁膜と保護膜とを低温で形成し相対的に膜質が脆弱である場合であってもエッチングレートの制御が可能とある。また、コンタクトホールの側壁プロファイルが逆テーパー状となることも防止することができ、実質的にコンタクトホールの側壁プロファイルは垂直に近い形状を有するようになる。加えて、コンタクトホールにより露出する金属配線、すなわちゲートパッド、デートパッド及びドレイン電極拡張部がエッチングガスによりアタックを受けず、ゲートパッド、データパッド及びドレイン電極拡張部等の酸化及び変色も解消することができる。
続いて、最後に図7A及び図7Bに示したように、透明導電性酸化膜、例えばインジウムスズオキサイドまたはインジウムジンクオキサイドを保護膜上に形成しフォトエッチングすることによって、コンタクトホール77を介してドレイン電極66と接続される画素電極82とコンタクトホール74、78を介してゲートパッド24及びデータパッド68とそれぞれ接続する補助ゲートパッド84及び補助データパッド88とを形成する。
本明細書においては、ゲート配線とデータ配線とをすべて銀導電層で形成した場合を例示して説明したが、ゲート配線とデータ配線のうちいずれか一つの配線だけを銀導電層で形成するようにしてもよい。また、本明細書においては、半導体層の下部にゲート電極が形成されているボトムゲート方式の薄膜トランジスタを例示して説明したが、半導体層の上部にゲート電極が形成されているトップゲート方式の薄膜トランジスタを含む薄膜トランジスタ基板にも本発明の一実施形態によるコンタクトホール形成方法の適用が可能である。また、本明細書においては、相異なるマスクを用いたフォトエッチング工程によって半導体層とデータ配線とを形成する薄膜トランジスタ基板の製造方法を説明したが、半導体層とデータ配線とを一つの感光膜パターンを用いたフォトエッチング工程によって形成する薄膜トランジスタ基板の製造方法に対しても本発明の一実施形態によるコンタクトホール形成方法を同じく適用することができる。
以上添付した図面を参照して本発明の実施形態を説明したが、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者は、本発明の技術的思想や必須な特徴を変更せずに本発明を他の具体的な形態で実施できることが理解される。それゆえ、上述した実施形態は、すべての面で例示的であり限定的に解釈されないことを理解しなければならない。
本発明のコンタクトホール形成方法及びこれ用いた薄膜トランジスタ基板の製造方法は、液晶表示装置のような平板表示装置に適用される。但し、上述したコンタクトホール形成方法及びこれを用いた薄膜トランジスタ基板の製造方法が適用される装置は、例示に過ぎない。
本発明の一実施形態によるコンタクトホール形成方法の工程図である。 本発明の一実施形態によるコンタクトホール形成方法の工程段階別断面図である。 本発明の一実施形態によるコンタクトホール形成方法の工程段階別断面図である。 本発明の一実施形態によるコンタクトホール形成方法の工程段階別断面図である。 本発明の一実施形態によるコンタクトホール形成方法の工程段階別断面図である。 本発明の一実施形態によるコンタクトホール形成方法の工程段階別断面図である。 本発明の一実施形態による製造方法により製造された薄膜トランジスタ基板のレイアウト図である。 図7AのB−B’線に沿った断面図である。 本発明の一実施形態による薄膜トランジスタ基板の製造方法を順に示したレイアウト図である。 図8AのB−B’線に沿った断面図である。 本発明の一実施形態による薄膜トランジスタ基板の製造方法を順に示したレイアウト図である。 図9AのB−B’線に沿った断面図である。 本発明の一実施形態による薄膜トランジスタ基板の製造方法を順に示したレイアウト図である。 図10AのB−B’線に沿った断面図である。 本発明の一実施形態による薄膜トランジスタ基板の製造方法を順に示したレイアウト図である。 図11AのB−B’線に沿った断面図である。
符号の説明
10:絶縁基板
22:ゲート線
24:ゲートパッド
26:ゲート電極
27:蓄積電極
28:蓄積電極線
30:ゲート絶縁膜
40:半導体層
55、56:オーミックコンタクト層
62:データ線
65:ソース電極
66:ドレイン電極
67:ドレイン電極拡張部
68:データパッド
70:保護膜
82:画素電極

Claims (19)

  1. 銀を含む金属配線が形成されている基板を準備し、
    前記基板全面に低温工程で絶縁膜を形成し、
    フッ素系ガス及び窒素ガスを含む無酸素ガスを用いた乾式エッチングによって前記絶縁膜の所定位置をエッチングし前記金属配線を露出することを含むことを特徴とするコンタクトホール形成方法。
  2. 前記フッ素系ガスは、SF、CF、CHF及びCで構成された群から少なくとも一つ選択されることを特徴とする請求項1に記載のコンタクトホール形成方法。
  3. 前記フッ素系ガスと前記窒素ガスとの混合比は2:1ないし4:1であることを特徴とする請求項2に記載のコンタクトホール形成方法。
  4. 前記乾式エッチングはプラズマエッチングであることを特徴とする請求項1に記載のコンタクトホール形成方法。
  5. 前記コンタクトホールの側壁プロファイルは実質的に垂直に近いことを特徴とする請求項1に記載のコンタクトホール形成方法。
  6. 前記低温工程は280℃以下の温度で行われることを特徴とする請求項1に記載のコンタクトホール形成方法。
  7. 前記低温工程はプラズマ化学気相成長法を含むことを特徴とする請求項1に記載のコンタクトホール形成方法。
  8. 前記絶縁膜は、有機膜、低温非晶質酸化シリコン膜、低温非晶質窒化シリコン膜を含むことを特徴とする請求項1に記載のコンタクトホール形成方法。
  9. 基板上に第1方向に延長されたゲート線を含むゲート配線を形成し、
    低温工程で前記ゲート配線を覆う第1絶縁膜を形成し、
    前記第1絶縁膜上に前記ゲート線と交差するように第2方向に延長されたデータ線を含むデータ配線を形成し、
    前記低温工程で前記データ配線を覆う第2絶縁膜を形成し、
    フッ素系ガス及び窒素ガスを含む無酸素ガスを用いた乾式エッチングによって前記第1及び第2絶縁膜または前記第2絶縁膜の所定位置をエッチングし前記ゲート配線または前記データ配線を露出するコンタクトホールを形成することを含むことを特徴とする薄膜トランジスタ基板の製造方法。
  10. 前記フッ素系ガスは、SF、CF、CHF及びCで構成された群から少なくとも一つ選択されることを特徴とする請求項9に記載の薄膜トランジスタ基板の製造方法。
  11. 前記フッ素系ガスと前記窒素ガスとの混合比は2:1ないし4:1であることを特徴とする請求項9に記載の薄膜トランジスタ基板の製造方法。
  12. 前記乾式エッチングはプラズマエッチングであることを特徴とする請求項9に記載の薄膜トランジスタ基板の製造方法。
  13. 前記コンタクトホールの側壁プロファイルは実質的に垂直に近いことを特徴とする請求項9に記載の薄膜トランジスタ基板の製造方法。
  14. 前記低温工程は280℃以下の温度で行われることを特徴とする請求項9に記載の薄膜トランジスタ基板の製造方法。
  15. 前記低温工程はプラズマ化学気相成長法を含むことを特徴とする請求項9に記載の薄膜トランジスタ基板の製造方法。
  16. 前記ゲート配線及び/または前記データ配線は銀を含むことを特徴とする請求項9に記載の薄膜トランジスタ基板の製造方法。
  17. 前記第1及び第2絶縁膜は、有機膜、低温非晶質酸化シリコン膜、または低温非晶質窒化シリコン膜を含むことを特徴とする請求項9に記載の薄膜トランジスタ基板の製造方法。
  18. 前記第1及び第2絶縁膜はそれぞれゲート絶縁膜及び保護膜であることを特徴とする請求項9に記載の薄膜トランジスタ基板の製造方法。
  19. 前記第1及び第2方向は実質的に相互に直交する方向であることを特徴とする請求項9に記載の薄膜トランジスタ基板の製造方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018201044A (ja) * 2007-07-27 2018-12-20 株式会社半導体エネルギー研究所 液晶表示装置
JP2021064799A (ja) * 2009-08-07 2021-04-22 株式会社半導体エネルギー研究所 表示装置
JP7376663B2 (ja) 2009-02-20 2023-11-08 株式会社半導体エネルギー研究所 半導体装置

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080068240A (ko) * 2007-01-18 2008-07-23 삼성전자주식회사 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법
JP5424724B2 (ja) * 2009-06-04 2014-02-26 富士フイルム株式会社 電界効果型トランジスタの製造方法、電界効果型トランジスタ、表示装置、及び電磁波検出器
KR20130011856A (ko) * 2011-07-22 2013-01-30 삼성디스플레이 주식회사 표시기판 및 그 제조방법
KR101916949B1 (ko) * 2011-11-03 2018-11-09 엘지디스플레이 주식회사 프린지 필드형 액정표시장치 및 그 제조방법
WO2013089754A1 (en) * 2011-12-15 2013-06-20 Intel Corporation Packaged semiconductor die with bumpless die-package interface for bumpless build-up layer (bbul) packages
KR101972170B1 (ko) 2012-11-19 2019-04-25 동우 화인켐 주식회사 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법
CN103413782B (zh) * 2013-07-23 2015-08-26 北京京东方光电科技有限公司 一种阵列基板及其制作方法和显示面板
CN110854171B (zh) * 2019-11-21 2022-09-13 京东方科技集团股份有限公司 一种显示基板及其制备方法、显示装置

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5658425A (en) * 1991-10-16 1997-08-19 Lam Research Corporation Method of etching contact openings with reduced removal rate of underlying electrically conductive titanium silicide layer
US6756324B1 (en) * 1997-03-25 2004-06-29 International Business Machines Corporation Low temperature processes for making electronic device structures
JP2002270586A (ja) * 2001-03-08 2002-09-20 Tokyo Electron Ltd 有機系絶縁膜のエッチング方法およびデュアルダマシンプロセス
KR100915231B1 (ko) * 2002-05-17 2009-09-02 삼성전자주식회사 저유전율 절연막의 증착방법, 이를 이용한 박막트랜지스터및 그 제조방법
JP2004241774A (ja) * 2003-02-03 2004-08-26 Samsung Electronics Co Ltd 薄膜トランジスタ表示板及びその製造方法とそのためのマスク
US7285503B2 (en) * 2004-06-21 2007-10-23 Applied Materials, Inc. Hermetic cap layers formed on low-k films by plasma enhanced chemical vapor deposition

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018201044A (ja) * 2007-07-27 2018-12-20 株式会社半導体エネルギー研究所 液晶表示装置
JP7376663B2 (ja) 2009-02-20 2023-11-08 株式会社半導体エネルギー研究所 半導体装置
US11824062B2 (en) 2009-02-20 2023-11-21 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Thin film transistor, method for manufacturing the same, and semiconductor device
JP2021064799A (ja) * 2009-08-07 2021-04-22 株式会社半導体エネルギー研究所 表示装置

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