JP2008042062A - 接続用開口部の形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】接続用開口部の形成。
【解決手段】
まず、少なくとも一つの誘電層が形成されている基板が提供される。次に、第一の開口部を有するフォトレジスト層が誘電層上に形成される。プラズマエッチング操作を行い、誘電層に第二の開口部を形成するが、第一の開口部は第二の開口部の上方に位置する。第一の開口部の底部の直径は、第二の開口部の頭部の直径より小さい。その後フォトレジスト層を誘電層より除去する。したがって、露出した接続用開口部の少なくとも一部分は酸化されず、導電パターンおよび接続用開口部をふさぐ導電層の間の抵抗の増加を防ぐ。
【選択図】図２

Description

本発明は、半導体製造の工程に関連する。より詳しくは、本発明は接続用開口部を形成する方法に関連するものである。

図１の（Ａ）乃至（Ｃ）は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）に接続用開口部を形成する従来の方法を示す概略断面図である。図１（Ａ）に示すように、この薄膜トランジスタ１００は、主としてゲート１０２、ゲート絶縁層１０４、チャンネル層１０６およびソース／ドレイン１０８で構成されている。さらに保護層１１０はソース／ドレイン１０８をカバーし、後続の工程におけるソース／ドレイン１０８の損傷を防いでいる。接続用開口部（図１（Ａ）には示さず）を通じて、ソース／ドレイン１０８は、外部回路からの受信のために他の導電層と電気的に接続される。

接続用開口部を製造する従来の方法では、パターン化されたフォトレジスト層１１２が、保護層１１０上に形成される。ついで図１（Ｂ）に示すように、高酸素含有プラズマを反応性イオン（図１（Ｂ）中では１１３で示す）として使用して反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）工程を完了し、パターン化されたフォトレジスト層１１２をマスクとして使用して保護層１１０の一部分を除去する。最後に図１（Ｃ）に示すように、フォトレジスト層１１２が除去され、保護層１１０に、円錐状の接続用開口部１１４が形成される。この接続用開口部１１４は主としてドレインソース／ドレインを露出させるためのものである。

現在ではこのソース／ドレイン１０８として、モリブデン層１０８ａ／アルミニウム層１０８ｂ／モリブデン層１０８ｃの複合多層金属構造を使用するのが一般的である。しかしながら、モリブデン層１０８ａは、保護層１１０のエッチング工程で使用される反応性イオンによって、容易に剥げ落ち、その下にあるアルミニウム層１０８ｂを露出させる。このアルミニウム層１０８ｂが周囲の空気に露出すると、アルミニウム層１０８ｂの表面に薄い酸化アルミニウム層が形成される。この酸化アルミニウム膜は、次に接続用開口部１１４に沈積する導電層とともに高い抵抗を生じさせる。最終的に、導電層とソース／ドレイン１０８間の信号送信が劣化する。

したがって、本発明の少なくとも一つの目的は、接続用開口部によって露出した導電層のオーバーエッチングに係わる従来の問題、およびその結果生じる、導電層と、次工程で接続用開口部をふさぐ沈積導電層との間の高接続抵抗を解決できる、接続用開口部を形成する方法を提供することである。

これらおよびその他の利点を達成するために、且つ本発明の目的にしたがって、本明細書において実施され広く記載されるように、本発明は接続用開口部を形成する方法を提供する。まず、その上に少なくとも一つの誘電層が形成されている基板が提供される。次に、第一の開口部を有するフォトレジスト層がその誘電層上に形成される。その後、プラズマエッチング（ＰＥ）工程が行われ、フォトレジスト層をマスクとして使用して、その誘電層中に第二の開口部が形成される。第一の開口部は第二の開口部の上方にある。さらに、第一の開口部の底部の直径は、第二開口部の頭部の直径より小さい。最後にこのフォトレジスト層が除去される。

本発明の一実施例では、前記基板は、その上に形成された導電パターンも含む。プラズマエッチング操作の実行前は、誘電層が導電パターンをカバーしている。導電パターンの形成方法は、例えば金属層と酸化防止導電層を基板上に順番に形成することを含む。さらに前記プラズマエッチング操作には、第一の開口部によって露出した酸化防止導電層の一部分の除去も含まれる。

本発明の一実施例では、酸化防止導電層は、例えばモリブデン（Ｍｏ）、モリブデンニオブ（ＭｏＮｂ）、モリブデン窒化物（ＭｏＮ）またはチタン（Ｔｉ）を使用して製造される。

本発明の他の実施例では、金属層は例えばアルミニウムやアルミニウムネオジム（ＡｌＮｄ）を使用して製造される。

本発明の更に他の実施例では、プラズマエッチング工程の操作圧力は、例えば１５０ミリトール（ｍＴ）より大きい。

本発明の更に他の実施例では、基板上に導電パターンを形成する前に、ゲートがその基板上に形成される。ついでゲート絶縁層を基板上に形成し、そのゲートをカバーする。それ以降、チャンネル層をゲート上部のゲート絶縁層上に形成する。ついで形成される導電パターンは、チャンネル層上に配置される。

本発明の更に他の実施例では、チャンネル層は例えばシリコン製である。さらに導電パターンを形成する前に、そのチャンネル層上に導電パッド層を形成し、ついで形成される導電パターンが導電パッド層上に配置されるようにする。この導電パッド層は、モリブデン、モリブデンニオブ、モリブデン窒化物、またはチタンを使用して製造される。

本発明の更に他の実施例では、基板は例えばガラス板である。さらにゲートの形成方法は、たとえば基板上に金属層と酸化防止導電層を順番に形成することを含む。この酸化防止導電層は、例えばモリブデン、モリブデンニオブ、モリブデン窒化物、またはチタンを使用して製造される。この金属層はアルミニウムやアルミニウムネオジウムを使用して製造される。

本発明にあっては、接続用開口部により露出した導電パターンの少なくとも一部分は、周辺空気中の酸素によって酸化されず、またこの導電パターンと接続用開口部中の導電層間の抵抗が増加することはない。

前記の概要と以降の詳細な説明はともに典型的なものであり、請求される本発明をさらに説明することを目的としている。

ここに添付する図面は、本発明の更なる理解を得るためのものであり、本明細書に組み込まれ且つその一部を構成するものである。これらの図面は本発明の実施例を示し、且つその説明とともに本発明の原理の理解に役立つものである。

ここで本発明の実施例を詳述するが、その例は添付図面に示されている。可能な限り、図面および説明中では同一の参照番号を使用して、同一または類似のものを示す。

図２の（Ａ）乃至（Ｃ）は、本発明の実施例にしたがって、接続用開口部を形成する方法中の工程を示す概略断面図である。図２（Ａ）に示したように、基板２００が配置されている。この基板２００上には少なくとも一つの誘電層２０２が形成されている。本技術に精通する者ならば、接続用開口部が、一般に、異なる導電層間の電気的接続を形成するよう配置されることが理解される。したがって誘電層２０２だけでなく、導電パターン２０４も基板２００上に形成される。さらにこの誘電層２０２は導電パターン２０４をカバーする。

図２（Ｂ）に示すように、第一の開口部２０７を有するフォトレジスト層２０６が誘電層２０２上に形成される。ついで第一の開口部２０７を有するフォトレジスト層２０６をマスクとして使用して、プラズマエッチング操作を実行し、誘電層２０２に第二の開口部２０５を形成する。よって導電パターン２０４が露出する。プラズマエッチング操作を実行する操作圧力は、たとえば１５０ミリトールより大きい。さらにこのプラズマエッチング操作は、実際には物理的および化学的作用を含む。このように誘電層２０２は、プラズマエッチング工程で垂直方向だけではなく、水平方向にもエッチングされる。

本発明のプラズマエッチング工程では、反応性ガス分子がイオンに解離された後、このイオンはフォトレジスト層２０６よりも誘電層２０２とよく反応でき、揮発性化合物を産出する。このため、幾らかのイオンはフォトレジスト層２０６と反応するであろうが、誘電層２０２の片面エッチング質量は、フォトレジスト層２０６の片面エッチング質量よりはるかに大きい。すなわち、第二の開口部２０５の頭部の直径は、第一開口部２０７の底部直径より大きい。この誘電層２０２中の第二の開口部２０５が接続用開口部である。

図２（Ｃ）に示すように、この接続用開口部の形成は、図２（Ｂ）に示すフォトレジスト層２０６を誘電層２０２から除去することで終了する。もし導電パターン２０４が、図２（Ｃ）に示した金属層２０４ａおよび酸化防止導電層２０４ｂのような多層膜の場合、第一の開口部２０７によって露出した酸化防止導電層２０４ｂの一部も、図２（Ｂ）のプラズマエッチング工程において、エッチングされる。これによって、プラズマエッチング工程後には金属層２０４ａが露出する。一方、フォトレジスト層２０６によって引き続きカバーされている酸化防止導電層２０４ｂはエッチングされない。即ち、第二の開口部によって露出している、酸化防止導電層２０４ｂの一部が、フォトレジスト層２０６によってカバーされ（図２（Ｂ）の示すとおり）るため、プラズマエッチング工程の完了時には、金属層２０４ａの一部のみが露出する。

たとえば、第一開口部２０７と第二開口部２０５は、上から見て円形断面形状となり得る。これにより、上から見ると、今回の実施例に従って形成された接続用開口部は、図３に示すようなドーナツ形導電パターンの露出となる。外側のリング（ドーナツ形）は酸化防止導電層２０４ｂであり、内側のリング（ディスク状）は金属層２０４ａである。言うまでもなく、他の実施例では、第一の開口部２０７と第二の開口部２０５は、他の幾何学的図形の断面形状（図示なし）となり得る。次工程においては、誘電層２０２上にひとつの導電層（図示なし）が形成され、その導電層がその開口部（即ち第二開口部２０５）をふさぐ。結果として、金属層２０４ａと導電パターン２０４の酸化防止導電層２０４ｂは、次に形成される導電層と電気的に接続する。

本発明の利点をよく理解するため、薄膜トランジスタに接続用開口部を形成する方法を以下に記載する。本方法は説明目的のみのものであり、これにより本発明の範囲が限定されるものではない。

図４の（Ａ）乃至（Ｃ）は、本発明の一実施例にしたがい、接続用開口部を薄膜トランジスタに形成する方法における工程を示す概略断面図である。図４（Ａ）に示すように、ゲート４１０、ゲート絶縁層４１２、チャンネル層４１４、ソース４１６およびドレイン４１８が、基板４０２上に順番に形成される。この基板４０２は、例えばガラスプレートまたはパネルである。このゲート４１０は、例えば金属層４１０ａおよび酸化防止導電層４１０ｂから構成される複合層である。言うまでもなく、このゲート４１０は単一層であるか、または二つ以上の層を有する複合層となり得る。本発明のこの特定の領域には、特定の制限はない。

本実施例では、金属層４１０ａは、例えばアルミニウム（Ａｌ）やアルミニウムネオジム（ＡｌＮｄ）を使用して製造され、このゲート４１０は高い導電性を保有することができる。酸化防止導電層４１０ｂは金属層４１０ａ上に形成される。さらにこの酸化防止導電層４１０ｂは、金属層４１０ａより活性が低いので、この酸化防止導電層４１０ｂは、金属層４１０ａが空気中の酸素分子により酸化することを妨ぐことができる。すなわち、金属層４１０ａの酸化を防ぐことによって、ゲート４１０の抵抗の増加が回避される。ここで酸化防止導電層４１０ｂは、例えばモリブデン（Ｍｏ）、モリブデンニオブ（ＭｏＮｂ）またはチタン（Ｔｉ）を使用して製造できる。

図４（Ｂ）に示すように、保護層４２０は基板４０２上に形成され、ソース４１６とドレイン４１８をカバーする。この時点までに薄膜トランジスタ４００の製造はほぼ終了している。しかし、本技術分野に精通する者には、薄膜トランジスタ４００のゲート４１０、ソース４１６およびドレイン４１８が他の導電層と広く電気的に接続されることが理解されるであろう。その結果、外部回路がゲート４１０、ソース４１６および／またはドレイン４１８に信号を送ることが可能で、導電層を通じて薄膜トランジスタ４００を駆動することができる。一例として、アクティブ駆動液晶ディスプレイパネルを使用して、パネル内の薄膜トランジスタのゲート、ソースおよびドレインがスキャンライン、データラインおよび画素電極にそれぞれ電気的に接続される。このゲートラインとスキャンラインは同一のフィルム層に属する。同様にソースおよびデータラインは、同一のフィルム層に属する。しかし画素電極とドレインは異なるフィルム層に位置している。このため画素電極は、薄膜トランジスタのドレインと接続用開口部を通じて電気的に接続される。

したがって、図４（Ｃ）に示すように、ドレイン４１８を露出させる接続用開口部４２２が、保護層４２０内に形成される。この実施例において、この接続用開口部４２２を形成する方法は、前述の実施例で説明した工程と同様であるため、詳細は説明しない。ドレイン４１８は、前述の実施例の導電パターン２０４に類似のものと見なすことができ、また保護層４２０は、前述の実施例の誘電層２０２に類似のものと見なすことができる。

言うまでもなく、ソース４１６とドレイン４１８も、二層または二層以上の複合層となり得る。本実施例では、ドレイン４１８は、例えば金属層４１８ａおよび酸化防止導電層４１８ｂを備える。この金属層４１８ａは、例えばアルミニウム（Ａｌ）やアルミニウムネオジム（ＡｌＮｄ）を使用して製造され、また酸化防止導電層４１８ｂは、モリブデン（Ｍｏ）、モリブデンニオブ（ＭｏＮｂ）、モリブデン窒化物（ＭｏＮ）またはチタン（Ｔｉ）を使用して製造される。

また、アルミニウムはシリコン中に容易に固溶し、またこのチャンネル層４１４はシリコン製であるため、導電パッド層４１８ｃをチャンネル層４１４と金属層４１８ａ間に形成して、アルミニウムがシリコンと接触するのを防ぐ。この導電パッド層４１８ｃは、例えばモリブデン（Ｍｏ）、モリブデンニオブ（ＭｏＮｂ）、モリブデン窒化物（ＭｏＮ）またはチタン（Ｔｉ）を使用して製造される。

前述の記載から分かるように、接続用開口部によって露出したドレイン４１８は、図３に示す導電パターン２０４の形態と類似している。ドレイン４１８の場合、外側リング（ドーナッツ）は酸化防止導電層４１８ｂであり、内側のリング（ディスク）は金属層４１８ａである。さらに画素電極５００（図５参照）が保護層４２０上、および接続用開口部４２２中に形成され、酸化防止導電層４１８ｂと金属層４１８ａに同時に電気的に接続する。このように、開放環境下で金属層４１８ａの酸化により金属酸化膜が表面に形成された場合でも、画素電極５００とドレイン４１８間の抵抗は、画素電極５００と酸化防止導電層４１８ｂ間の電気的接続により、大きくは増加しない。

要約すると、本発明における接続用開口部の形成の方法は、誘電層をパターン化する高圧プラズマエッチング工程を使用することを含む。プラズマエッチング工程による誘電層の片面エッチング量は、フォトレジスト層のものよりはるかに大きい。結果として接続用開口部により露出した導電パターンの少なくとも一部分は、空気中の酸素によって酸化されることはない。したがって導電パターンと接続用開口部をふさぐ導電層の間の抵抗の増加を防ぐことができる。

本技術分野に精通する者にとっては、本発明の範囲と精神から逸脱することなく、本発明の構造に様々な修正および変更を加えることが可能であることは明らかであろう。前記に鑑み、本発明の修正および変更が、以下の請求およびそれと同等のものであれば、本発明には当該修正および変更も含まれるものとする。

従来技術の薄膜トランジスタに接続用開口部を製造する方法の工程を示す概略断面図。 本発明の一実施例にしたがい、接続用開口部を形成する方法の工程を示す概略断面図。 図２（Ｃ）の上面図。 本発明の一実施例にしたがい、薄膜トランジスタに接続用開口部を形成する方法の工程を示す概略断面図。 図４（Ｃ）の接続用開口部内部に形成された画素電極を示す概略断面図。

符号の説明

２００、４０２ 基板
２０２ 誘電層
２０４ 導電パターン
２０４ａ、４１０ａ、４１８ａ 金属層
２０４ｂ、４１０ｂ、４１８ｂ 酸化防止導電層
２０５ 第二の開口部
２０６ フォトレジスト層
２０７ 第一の開口部
４００ 薄膜トランジスタ
４１０ ゲート
４１２ ゲート絶縁層
４１４ チャンネル層
４１６ ソース
４１８ ドレイン
４１８ｃ 導電パッド層
４２０ 保護層
４２２ 接続用開口部
５００ 画素電極

Claims (9)

1. 少なくとも一つの誘電層を有する基板を提供する工程と、
   誘電層上に第一の開口部を有するフォトレジスト層を形成する工程と、
   前記フォトレジスト層をマスクとして使用し、前記誘電層中に、前記第一の開口部は前記第二の開口部の上部に位置し、且つ前記第一の開口部の底部の直径は、前記第二の開口部の頭部の直径より小さく形成する第二の開口部を形成するプラズマエッチング工程を実行する工程と、
   前記フォトレジスト層を除去する工程とを含む接続用開口部の形成方法。
2. 前記基板は、その上に形成された導電パターンをさらに含み、前記誘電層は、前記プラズマエッチング工程が完了する以前は、前記導電パターンをカバーしている、請求項１に記載の接続用開口部の形成方法。
3. 前記導電パターンを形成するための工程は、
   前記基板上に金属層を形成する工程と、
   前記金属層上に酸化防止導電層を形成し、且つ前記プラズマエッチング工程中に、前記第一の開口部により露出された、前記酸化防止導電層の一部分を除去する工程とを含む、請求項２に記載の接続用開口部の形成方法。
4. 前記酸化防止導電層を構成する材料は、モリブデン、モリブデンニオブ、モリブデン窒化物またはチタンを含む、請求項３に記載の接続用開口部の形成方法。
5. 前記金属層を構成する材料は、アルミニウムまたはアルミニウムネオジムを含む、請求項３に記載の接続用開口部の形成方法。
6. 前記基板上に前記導電パターンを形成する前に、
   前記基板上にゲートを形成する工程と、
   前記ゲートをカバーするために前記基板上にゲート絶縁層を形成する工程と、
   前記ゲートの上方の前記ゲート絶縁層上にチャンネル層を形成し、次に形成される前記導電パターンが前記チャンネル層上に位置するようにする工程とをさらに含む、請求項２に記載の接続用開口部の形成方法。
7. 前記導電パターンを形成する前に、前記チャンネル層上に導電パッド層を形成し、次に形成される前記導電パターンが前記導電パッド層上に位置する工程をさらに含む、請求項６に記載の接続用開口部の形成方法。
8. 前記導電パッド層を構成する材料は、モリブデン、モリブデンニオブ、モリブデン窒化物またはチタンを含む、請求項７に記載の接続用開口部の形成方法。
9. 前記ゲートを形成する工程は、前記基板上に金属層と酸化防止導電層を順番に形成する工程を含む、請求項６に記載の接続用開口部の形成方法。

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